Título: VALORACIÓN DE TÉCNICAS DE LUZ ESTRUCTURADA EN LA DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMIDADES DEL RAQUIS.Introducción: En los últimos años se ha observado un desarrollo de los métodos indirectos, entre los que se encuentra la luz estructurada, aplicados al estudio de las deformidades del raquis, y fundamentalmente, de la escoliosis idiopática. Esto se debe al interés por disminuir el número de exploraciones radiográficas, cuantificar la deformidad externa y caracterizar correctamente una patología que tiene lugar en los tres planos del espacio y que clásicamente viene siendo representada por el ángulo de Cobb. Objetivo: 1) Es la puesta a punto, para su utilización en la práctica clínica, de un nuevo método no invasivo aplicado al estudio de la enfermedad escoliótica. 2) Para ello, se han determinado, a partir de la imagen topográfica, parámetros cuantificadores de la deformidad.Hipótesis: 1) Con las variables topográficas es posible elaborar criterios de normalidad, sospecha y certeza de deformidad escoliótica 2) La magnitud de las variables topográficas se encuentra correlacionada con la magnitud de las variables radiográficas 3)La determinación de estos parámetros es lo suficientemente reproductible para su utilización en la práctica clínica Material y métodos: 48 sujetos sin escoliosis (35 sujetos normales "tipo", Cobb = 0º y exploración física normal, y 13 asimetrías, Cobb <10º y/o giba <5º o <1cm) y 28 pacientes con escoliosis idiopática fueron estudiados mediante luz estructurada. Se elaboró un programa informático de cuantificación semiautomática de dos variables topográficas, la variable DHOPI, elaborada por nosotros y que cuantifica la deformidad en el plano coronal y frontal, y la variable POTSI, extraída de la bibliografía y que cuantifica la deformidad en el plano frontal.Resultados: A partir del grupo control "tipo" se determinó el límite superior de normalidad (media ± 2 desviaciones típicas) siendo de 2,33 para el DHOPI y de 29,25 para el POTSI. El análisis de la varianza aplicado al estudio de las medias de los controles, asimetrías y escoliosis mostró diferencias estadísticamente significativas en los tres grupos para el DHOPI y entre escoliosis y sujetos normales (controles y asimetrías) para le POTSI. Para este valor de corte el DHOPI presentó una sensibilidad del 89% una especificidad del 81% y un valor predictivo del 74%. La variable POTSI presentó una sensibilidad del 43%, una especificidad del 98% y un valor predictivo del 92%. La combinación de estas dos variables demostró una sensibilidad del 75%, una especificidad del 96% y un valor predictivo del 91%. Se estudió la relación entre las variables radiográficas y topográficas demostrando la variable DHOPI correlación positiva con le ángulo de Cobb y la rotación vertebral, mientras que la variable POTSI únicamente mostró correlación con el ángulo de Cobb. Valores de la variable DHOPI por debajo del valor de corte se corresponden con valores del ángulo de Cobb principal menores de 20º y rotaciones vertebrales por debajo de 5º. La variabilidad interobservador, intraobservador e interensayo se estudió mediante la determinación del coeficiente de variación para cada una de las variables, resultando ser menor para la variable DHOPI.Conclusiones: 1) Con esta nueva técnica, no invasiva, basada en la luz estructurada, es posible elaborar parámetros cuantificadores de la deformidad externa de utilidad clínica (DHOPI y POTI) 2) la variable POTSI presenta una correlación lineal positiva con el ángulo de Cobb y la variable DHOPI con el citado ángulo y con la rotación vertebral 3)Los coeficientes de variación para el DHOPI y el POTSI se encuentran en el intervalo de fiabilidad de las técnicas habitualmente utilizadas en la práctica clínica. / Title: VALORATION OF STRUCTURED LIGHT TECHNIQUES IN DETERMINATION OF RACHIS DEFORMITIES Introduction: There has been a great development of indirect methods to study rachis deformities and overall idiopathic scoliosis over in the last years. These methods have made possible to characterise the deformity in the three space planes and to reduce of the number of radiographic explorations.Objective: Implementation for clinical purposes of a new, non-invasive method applied to the study of scoliotic disease and the determination of parameters for its quantification.Material and methods: 48 individuals without scoliosis (35 controls with Cobb-angle=0º and normal physic exploration and 13 asymmetries, Cobb-angle<10º and/or hump<1cm) and 28 patients with idiopathic scoliosis were studied using the proposed method.Two variables, DHOPI (proposed in this study and which quantifies the deformity in corona and frontal plane) and POTSI (used in bibliography and which quantifies the deformity in frontal plane) were analysed and software for its semi-automatic quantification was developed. Results: The upper normality limit of DHOPI and POTSI was determined in the control group (mean ± 2 SD), this being 2,33% and 29,25% respectively. The ANOVA test showed statistical differences between the DHOPI mean values for controls, asymmetries and scoliosis, and for the POTSI variable differences between normal people (controls and asymmetries) and scoliotic patients. For these upper normality limits, DHOPI sensibility was 89%, its specificity was 81% and its predictive value 74%, whereas POTSI sensibility was 43%, its specificity was 98% and its predictive value was 92%. An suitable combination of these two variables gave the method a sensibility of 75%, a specificity of 96% and a predictive value of 91%. The relationship between topographic and radiographic variables showed a positive correlation between DHOPI vs Cobb-angle, DHOPI vs vertebral rotation and POTSI vs Cobb-angle. Normal values of DHOPI corresponded to the Cobb-angle less than 20º and vertebral rotations less than 5º. The intra-, interobservator and interassay coefficients of variation were also determined.

[EN] The process of repairing skin pressure ulcers, venous or diabetic from a clinical perspective is a continuing problem in which are involved the patient, their family environment and professionals in the field of medicine and nursing. In many occassions it causes an economic cost to the public health, not only by the price of the products that are used in the successive cures, but by the time of dedication of qualified personnel. Among the tasks undertaken by professionals in nursing, during the process of healing skin ulcers, it is the control and monitoring of the evolution of these ulcers, taking into consideration, inter alia, the geometric variables by obtaining the surface and volume of the wound. Dimensional monitoring of progress or setbacks of the ulcers can serve to detect deterioration or efficacy of the treatments applied. Occasionally, and particularly when direct methods of obtaining measurements are used, it is provoked discomfort in patients which has a negative influence on the mood already diminished by a long process of healing. Photogrammetry of nearby object is a technique that allows you to reach sub-millimeter accuracy without having contact over the object to be measured. Their application in dermatology and in particular on the measurement of skin ulcers would enable to obtain three-dimensional photos-realistics models that measure certain geometric parameters as the diameter, maximum depth, surface, volume, etc. Aiming to define a clinical system that allows the realization of three-dimensional measurements of ulcers on the skin, in a way that is quick, simple, economical and contactless way, various tests have been conducted in this thesis, in order to develop, test, and define a technical photogrammetric of applicable nearby object that may be made by health workers maintaining the highest standards in terms of metric accuracy and graphic information. / [ES] El proceso de reparación de las úlceras cutáneas de presión, venosas o diabéticas desde una perspectiva clínica, constituye un continuo problema en el que se ven involucrados el propio paciente, su entorno familiar y profesionales del ámbito de la medicina y la enfermería, comportando en la mayoría de las ocasiones, un coste económico para la sanidad pública, no solamente por el precio de los productos que se utilizan en las sucesivas curas, sino también por el coste de tiempo de dedicación de personal cualificado. Entre las tareas asumidas por los profesionales de la enfermería, durante el proceso de cicatrización de las úlceras cutáneas, se encuentra el control y seguimiento de la evolución de dichas úlceras, teniendo en consideración, entre otros aspectos, las variables geométricas mediante la obtención de la superficie y volumen de la herida. El seguimiento dimensional de avances o retrocesos de las úlceras puede servir para detectar deterioro o eficacia de los tratamientos aplicados. En ocasiones y especialmente cuando se utilizan métodos directos de obtención de las medidas, se provocan molestias en los pacientes que influyen negativamente en el ánimo ya mermado por un largo proceso de curación. La fotogrametría de objeto cercano es una técnica que permite alcanzar precisiones submilimétricas sin tener contacto sobre el objeto a medir, cuya aplicación en dermatología y en concreto en la medición de úlceras cutáneas, haría posible la obtención de modelos tridimensionales fotorrealísticos sobre los que medir determinados parámetros geométricos como el diámetro, la profundidad máxima, la superficie, el volumen, etc. Con el objetivo de definir un sistema clínico que permita la realización de medidas tridimensionales de úlceras en la piel, de una forma rápida, sencilla, económica y sin contacto, se han llevado a cabo diversas pruebas en esta tesis, con el fin de desarrollar, probar y definir una técnica fotogramétrica de objeto cercano aplicable que pueda ser realizada por el propio personal sanitario, manteniendo las máximas exigencias en cuanto a la precisión métrica y la información gráfica. / [CA] El procés de reparació de les úlceres cutànies de pressió, venoses o diabètiques des d'una perspectiva clínica constituïx un continu problema en què s'hi veuen involucrats el propi pacient, el seu entorn familiar i els professionals de l'àmbit de la medicina i la infermeria, la qual cosa comporta en la majoria de les ocasions, un cost econòmic per a la sanitat pública, no sols pel preu dels productes que s'utilitzen en les successives cures, sinó també pel cost de temps de dedicació del personal qualificat. Entre les tasques assumides pels professionals de la infermeria, durant el procés de cicatrització de les úlceres cutànies, es troba el control i seguiment de l'evolució de les esmentades úlceres, tenint en consideració, entre d'altres aspectes, les variables geomètriques mitjançant l'obtenció de la superfície i el volum de la ferida. El seguiment dimensional d'avenços o retrocessos de les úlceres poden servir per detectar deteriorament o eficàcia dels tractaments aplicats. En ocasions i especialment quan s'utilitzen mètodes directes d'obtenció de les mesures, es provoquen molèsties en els pacients que influïxen negativament en l'ànim ja minvat per un llarg procés curatiu. La fotogrametria d'objecte proper és una tècnica que permet atansar precisions submil¿limètriques sense tindre contacte sobre l'objecte a mesurar, l'aplicació de la qual en dermatologia i en concret en el mesurament d'úlceres cutànies, faria possible l'obtenció de models tridimensionals fotorrealístics sobre els que mesurar determinats paràmetres geomètrics com el diàmetre, la profunditat màxima, la superfície, el volum, etc. Amb l'objectiu de definir un sistema clínic que permeta la realització de mesures tridimensionals d'úlceres en la pell, d'una forma ràpida, senzilla, econòmica i sense contacte, s'han dut a terme diverses proves en aquesta tesi, amb la finalitat de desenvolupar, provar i definir una tècnica fotogramètrica d'objecte proper aplicable que puga ser realitzada pel propi personal sanitari, mantenint les màximes exigències en quant a la precisió mètrica i la informació gràfica. / Buchón Moragues, FF. (2016). SISTEMAS FOTOGRAMÉTRICOS SUBMILIMÉTRICOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS TRIDIMENSIONALES APLICADOS A LA DERMATOLOGÍA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61952

Aquesta tesi tracta sobre la combinació del control visual i la llum estructurada. El control visual clàssic assumeix que elements visuals poden ser fàcilment extrets de les imatges. Això fa que objectes d'aspecte uniforme o poc texturats no es puguin tenir en compte. En aquesta tesi proposem l'ús de la llum estructurada per dotar d'elements visuals als objectes independentment de la seva aparença.En primer lloc, es presenta un ampli estudi de la llum estructurada, el qual ens permet proposar un nou patró codificat que millora els existents. La resta de la tesi es concentra en el posicionament d'un robot dotat d'una càmara respecte diferentsobjectes, utilitzant la informació proveïda per la projecció de diferents patrons de llum. Dos configuracions han estat estudiades: quan el projector de llum es troba separat del robot,i quan el projector està embarcat en el robot juntament amb la càmara. Les tècniques proposades en la tesi estan avalades per un ampli estudi analític i validades per resultats experimentals. / This thesis treats about the combination of visual servoing and structured light. Classic visual servoing assumes that visual features can be extracted from the images. However, uniform ornon-textured objects, or objects for which extracting features is too complex or too time consuming cannot be taken into account.This thesis proposes the use of structured light patterns for providing suitable visual features independently of the object appearance.Firstly, a comprehensive survey on coded structured light patterns is presented. Then, a new pattern improving the existing ones isproposed. The remaining of the thesis is devoted to position an eye-in-hand robot with respect to objects by using features provided by light patterns. Two configurations are tested. In thefirst one, an off-board video-projector is used while in the second, an onboard structured light emitter is exploited. The techniques proposed in the thesis are supported by theoreticalanalysis and they are validated by experimental results.

This thesis focuses on the problem of 3D acquisition using coded structured light (CSL). In CSL, a projected pattern impinges artificial texture onto the object surface, increasing the number of correspondences in the retrieved image. Finally, 3D acquisition is pursued by triangulation. An active research is being done in CSL techniques for moving scenarios. In this thesis, a review of the main CSL approaches is presented. Afterwards, we perform a deep study of the two most used frequency-based techniques, and a new proposal for automatic selection of the window width using Windowed Fourier Transform (WFT). Using this analysis, we implemented a new technique for one-shot dense acquisition, able to work in moving scenarios. The technique is based on adaptive WFT and DeBruijn coding. The results show the proposed method obtains dense acquisition with accuracy levels comparable to DeBruijn algorithms. Finally, the thesis focuses on the problem of registration in SL. / Esta tesis estudia el problema de la reconstrucción 3D con Luz Estructurada (LE). En LE se proyecta un patrón en la superficie del objecto, a fin de incrementar la textura y el número de correspondencias con la imagen capturada, de la que se extrae la información 3D. Actualmente se trabaja en soluciones de LE para entornos moviles. La tesis presenta un compendio de las principales tecnicas en LE. Además, se estudian en detalles las dos propuestas de análisis frecuencial, proponiendo un algoritmo para el análisis del patrón capturado. Con ésto, se propone un método de un único patrón proyectado, obteniendo reconstrucción densa. La técnica se basa en WFT combinado con codificación DeBruijn. Los resultados muestran niveles de precisión comparables con otras técnicas DeBruijn, pero obteniendo reconstrucción densa. Finalmente, se estudia el problema de registro de reconstrucciones LE.

La percepció per visió es millorada quan es pot gaudir d'un camp de visió ampli. Aquesta tesi es concentra en la percepció visual de la profunditat amb l'ajuda de càmeres omnidireccionals. La percepció 3D s'obté generalment en la visió per computadora utilitzant configuracions estèreo amb el desavantatge del cost computacional elevat a l'hora de buscar els elements visuals comuns entre les imatges. La solució que ofereix aquesta tesi és l'ús de la llum estructurada per resoldre el problema de relacionar les correspondències.S'ha realitzat un estudi sobre els sistemes de visió omnidireccional. S'han avaluat vàries configuracions estèreo i s'ha escollit la millor. Els paràmetres del model són difícils de mesurar directament i, en conseqüència, s'ha desenvolupat una sèrie de mètodes de calibració.Els resultats obtinguts són prometedors i demostren que el sensor pot ésser utilitzat en aplicacions per a la percepció de la profunditat com serien el modelatge de l'escena, la inspecció de canonades, navegació de robots, etc. / Vision perception is enhanced when a large field of view is available. This thesis is focused on the visual perception of depth by means of omnidirectional cameras. The 3D sensing is obtained in computer vision by means of stereo configurations with the drawback of feature matching between images. The solution offered in this dissertation uses structured light projection for solving the matching problem. First, a survey on omnidirectional vision systems was realized. Then, the sensor design was addressed and the particular stereo configuration of the proposed sensor was decided. An accurate model is obtained by a careful study of both components of the sensor. The model parameters are measured by a set of calibration methods.The results obtained are encouraging and prove that the sensor can be used in depth perception applications such as scene modeling, pipe inspections, robot navigation, etc.