Объемные открытки с цветами своими руками: Как сделать открытку с объемными цветами внутри своими руками?

Содержание

Объемные открытки своими руками — Легкое дело

Объемные открытки своими руками

Объемная открытка, сделанная своими руками, это приятный подарок любимому человеку или другу. Здесь есть открытки на все случаи жизни, так что вы сможете подобрать к любому празднику нужный подарок своими руками.

На нашем сайте вы также найдете:

Сделать объемную открытку своими руками. Восьмибитное сердечко.

Эту оригинальную объемную открытку сделать довольно просто, несмотря на то, что ее конструкция кажется замысловатой.

Она идеально подойдет для любимого человека (девушки, мамы, бабушки) и повод может быть любой: день рождения, 8 марта или день всех влюбленных.

— картон или плотная бумага

— канцелярский или обойный ножик

1. Сначала вам нужно распечатать шаблон открытки, который находится вот тут . На всякий случай там 2 копии.

* Можете попробовать сами нарисовать макет сердечка, используя карандаш и линейку, это не сложно.

2. С помощью канцелярского ножа сделайте вертикальные надрезы на вашем шаблоне.

3. Теперь нужно аккуратно сложить открытку, не помяв детали. Сначала сделайте сгибы, которые на картинке указаны желтыми линиями. Далее начните аккуратно сгибать открытку.

* Остальные части открытки должны сложиться сами по себе. Не забудьте, как следует прогладить кулаком по открытке, чтобы все элементы четко работали.

* Для удобства, можете прикрепить на время открытку к столу с помощью скотча.

4. Украшаем объемную открытку. Можете обклеить края открытки бумагой другого цвета.

Теперь почти все готово, осталось только добавить теплые слова.

Объемная открытка своими руками. Сердце.

Несмотря на свою простоту, эта открытка будет красиво смотреться, если вы правильно все выполните. Такую Валентинку сможет сделать любой.

— белая плотная бумага

— бумага красного цвета

1. Вам понадобится шаблон открытки (или вы можете сами нарисовать его – посмотрите на картинку как это сделать).

2. Из белой бумаги вырежьте открытку.

3. Красную бумагу сложите гармошкой. Далее нужно ее вырезать.

4. П олучившиеся сердечки приклейте к открытке.

Готово! Осталось только украсить по вкусу и подписать.

Объемные открытки своими руками. Схема. Радуга.

Такую открытку очень просто сделать даже малышу.

— белая плотная бумага

— фломастеры, карандаши или краски

1. согните бумагу вполовину

2. нарисуйте радугу как показано на картинке

3. сделайте надрезы по верхней и нижней части радуги

4. разогните бумагу и раскрасьте радугу

* Можете дорисовать на открытке все, что душе угодно, украсить ее по вкусу, используя наклейки, блестки и т. п.

5. теперь нужно аккуратно выгнуть радугу из бумаги (см. картинку)

6. чтобы скрыть отверстие от вырезанной радуги, приклейте еще одну бумагу к задней части открытки.

При открывании радуга должна выглядывать, украшая мир, который вы придумали в вашей открытке.

Как сделать объемную открытку. Вулкан сердец.

Эта открытка состоит из двух половинок, которые склеиваются.

* Вы можете попробовать сами нарисовать сердечки, но нужно знать определенные правила — они указаны ниже.

1. Извлеките большое сердечко из середины (оно находится прямо на сгибе).

2. Вырежьте сердечки, оставив нетронутыми только места их сгиба (см. картинку).

3. Сделайте надрезы на сердечках указанных на рисунке (серые линии на противоположных сердцах), тем самым вы сможете скрепить их.

* Открытка будет лучше закрываться, если вы отрежете бумагу у центрального сгиба и приклеите их по отдельности к базе (база это плотная бумага красного цвета, которая служит как фон для открытки).

4. Приклейте половинки к базе и соедините сердечки, в которых вы сделали надрезы.

* Размеры сердец с обеих сторон одинаковые.

* Синяя линия на схеме показывает, что расстояние от сгиба посередине до надреза одинаковое, а красные линии указывают на одинаковое расстояние между сердцами, приближенными к середине открытки.

Объемные открытки из бумаги. Восьмибитные чудики.

Эта открытка идеальный вариант как для подростков, так и для взрослых.

— линейка (желательно металлическая)

Размер открытки примерно 8.5см x 6.5см

1. Скачайте шаблон чудика или черепа и распечатайте его. Можете попробовать сами нарисовать их.

Шаблоны объемных открыток

2. Сделайте надрезы в указанных местах (см. картинку – где красные линии нужно сделать надрезы, где зеленые — сгибы).

3. Когда вы начнете сгибать открытку, ваш чудик начнет «вылупляться» из бумаги. Не торопитесь, делайте все аккуратно.

* Если форма автоматически не выходит, попробуйте помочь себе зубочисткой, или чем-нибудь похожим.

4. Приклейте открытку к отдельной бумаге, которая скроет отверстия и послужит базой для открытки.

* Можете вашу открытку вложить в конверт.

Мастер класс — объемная открытка «Веселый краб»

Существуют разные техники изготовления объемных открыток и этот «веселый краб» изготовлен с использованием одной из самых простых.

Вы создадите объем благодаря приклеиванию главных элементов открытки на объемный скотч.

— черные бусинки или фломастер (для глазиков)

— объемный скотч (или пенопласт)

* Можно объемный скотч заменить кусочком пенопласта. Для этого вам нужно вырезать из пенопласта маленькие кубики. Сторона одного кубика должна быть несколько миллиметров.

* Используйте клей, чтобы приклеить кусочки пенопласта сначала к элементам открытки, а потом к самой открытке.

1. Для начала вам необходимо скачать и распечатать вот такой шаблон. Вы также можете сами нарисовать такого же краба или другое симпатичное существо.

Шаблон объемной открытки из бумаги

Вырежьте все главные детали краба из цветной и узорной бумаги.

2. Приготовьте плотную бумагу.

— Согните ее вполовину, чтобы сделать основу для открытки.

— На эту основу приклейте с помощью клея ПВА узорную бумагу для фона.

— На узорную бумагу наклейте волнистой формы бумагу желтого цвета, она будет изображать песок.

— К «песку» приклейте, используя объемный скотч или пенопласт, детали морской звезды и медузы.

— Можете украсить бисером морских друзей краба.

3. После чего вы вырезали детали краба из обычной и узорной бумаги, вам нужно его приклеить.

— Приклейте ножки вашего бумажного краба к основе открытки.

— Глазки краба приклейте к его туловищу (или можете их сами нарисовать).

— Остальные части соедините, используя все тот же объемный скотч или пенопласт.

4. Дорисуйте ротик и напишите любое пожелание.

Как делать объемные открытки. Цыпленок.

Эту открытку можно приготовить к Пасхе или на день рождения, а может есть и другой повод.

1. Делаем сначала две заготовки для нашей открытки. Размеры одной 15 см на 12 см, а второй 15см на 15 см. Именно на вторую основу вы будете крепить детали. Отогните от нижнего края основы 3 сантиметра (см. картинку).

2. Отступите от левого края на 3 см и столько же от правого и прочертите полоски, ширина которых 1 см а длинна 3 см. Канцелярским ножом прорежьте линии. Таких полосок необходимо сделать три, так как у нас три детали.

3. Нужно выгнуть вперед полоски, и вы получите своего рода подставку для деталей открытки.

4. Склейте основную часть открытки с внутренней, как показано на картинке.

* Можете украсить открытку, используя упаковочную бумагу. Ею можно обклеить основу.

5. Из плотной бумаги вырезаем яйца и украшаем их. Можно использовать кружки, вырезанные из цветной бумаги или сделанные степлером, или наклейки, блестки.

7. Наклейте яйца на подставки и приклеиваем остальные детали.

* Можете украсить вашу открытку перышками и/или блестками.

Объемная открытка маме

Этой красивой объемной открыткой вы приятно удивите маму или бабушку. Она подойдет и ко дню рождения и к 8 марта, а может, вы сами придумаете повод.

1. Из бумаги зеленого цвета вырежьте стебель с листьями. Используйте любой другой цвет бумаги, для цветочков.

2. Сложите 2 листа плотной бумаги пополам.

3. Один лист отложите, а от другого отмерьте 8см от края, и 5см от низа (см. картинку). Теперь вам надо порезать вдоль сплошной линии и согнуть по пунктирной линии. Проделайте ту же процедуру с противоположной стороны листа, а получившиеся ступени вогните внутрь, они послужат опорой для цветов и создадут эффект объема.

4. Отмерьте 4см от края листа и 2,5см от низа (см. картинку). Теперь снова вогните ступеньки внутрь.

5. Начинайте к ступенькам приклеивать стебли, а сверху стеблей цветки и листочки.

6. Теперь надо скрыть отверстия, проделанные для ступенек — для этого приклейте вашу открытку к другому листу, который вы вначале согнули — он послужит обложкой.

Готово! Осталось добавить подходящий текст.

Открытки своими руками. Объемные цветы.

Объемные открытки своими руками. .

Объемные открытки своими руками. Фото.

Автор: Филипенко Д. С.

http://www.infoniac.ru

лучшие идеи и мастер-классы с фото

Открытка с цветами своими руками — самый простой способ поздравить близкого человек с праздником. К любому торжеству или памятной дате вы можете подобрать интересный сюжет, красочные цвета бумаги и оригинальный декор. Самодельная открыточка может быть и совсем маленькой карточкой, которую можно вложить в букет цветов, и большой, которая будет скорее напоминать картину.

 

Открытка «Чашка с цветами» своими руками

 


Поздравить маму и бабушку с первым весенним праздником поможет очень красивая открытка «Чашка» с цветами своими руками, которую могут сделать воспитанники старшей группы детского сада или ученики 1-2 класса. Поделка представляет собой бумажную аппликацию в виде кружки-вазы с тремя тюльпанчиками. Работать с бумагой и тонким картоном, яркими красками ребенку будет очень интересно, а мамочка будет приятно удивлена такому подарку.

 


Чтобы понять все этапы выполнения простой бумажной поделки, мы подготовили для вас пошаговые мастер-классы, но сначала обсудим, какие понадобятся материалы:

 

  • Альбомные листы
  • Бумага для скрапбукинга ярко-желтая
  • Бумага для скрапбукинга темно-зеленая
  • Атласная лента тонкая
  • Линейка
  • Ножницы
  • Простой карандаш
  • ПВА

 

Открытка «Ваза с цветами» своими руками получается действительно оригинальной, особенно если выбрать не обыкновенный цветной картон, а специальную бумагу с тиснением для скрапбукинга. Она достаточно плотная, поэтому аппликация будет держать свою форму.

При необходимости вы можете распечатать шаблон «Кружка» на принтере, а затем вырезать его и перевести на желтую плотную бумагу. Если ребенок выполняет поделку самостоятельно, то помощь родителей на некоторых этапах будет просто необходима, например, вырезать два слоя тонкого картона.

 


Вырезать шаблон следует по контуру острыми канцелярскими ножницами, далее эту заготовку следует согнуть пополам, а чтобы линия сгиба получилась ровной, без заломов, можно использовать линейку.

На зеленом листе надо обвести трафареты листиков и стеблей, а на желтой — трафареты отдельных лепестков или целых бутонов тюльпанов. Затем все детали надо аккуратно вырезать.

 


Каждый цветочек склеивается из деталей отдельно: сначала склеиваются между собой три лепестка, как показано на рисункt, затем приклеивается стебелек и листочки к нему. У нас готов один весенний тюльпанчик, а для одной открытки их понадобится три штуки. Готовые тюльпанчики надо приклеить ко второй части заготовки «Кружка», а основание украсить маленьким атласным бантиком.

С внутренней стороны передней (левой) планки нашей открытки следует приклеить белый прямоугольник, его можно вырезать фигурными ножницами. Здесь можно написать поздравительную надпись и пожелание.

Еще одну заготовку белого цвета надо вырезать так, чтобы ее форма совпадала с формой чашки, но была на 5 мм с каждой стороны меньше. Теперь переднюю планку надо украсить желтенькими кружочками, которые можно приклеить на ПВА, главное, ПВА наносить тонким слоем, чтобы он не выступал за края.

Несмотря на то, что открытка «Кружка с цветами» своими руками выполняется очень просто, она получается очень нежной, трогательной.

 


Открытка с цветами своими руками

 


Наверно, самый популярный способ поздравить маму и бабушку с праздником — это открытка с цветами своими руками из бумаги и символический презент. К тому же, это прекрасный вариант для творческого развития вашего ребенка. Поздравительную карточку, украшенную объемными розочками можно сделать к 8 марта, и преподнести в подарок мамочке или бабуле.

Малыши легко справятся с предложенным мастер-классом, главное, подготовить все необходимые материалы и острые канцелярские ножницы. В данном случае заготовки для цветочков необходимо вырезать маникюрными ножницами, поэтому эту часть работы лучше оставить взрослым.

На открытке к 8 марта будет красоваться ваза с букетом объемных розочек:

 

  • Бумага цветная (желтая, красная, синяя, зеленая)
  • Тонкий картон (коричневый или темно-серый)
  • Ножницы
  • Линейка
  • Карандаш
  • Маркер
  • Клей-карандаш

 

Сначала следует сделать основу, используя коричневый тонкий картон или специальную бумагу для скрапбукинга. Картонный прямоугольник надо согнуть пополам по линейке: передняя часть будет украшена цветочной аппликацией, а внутри можно написать стишок с пожеланием.

На синем листе необходимо нарисовать вазу, как показано в мастер-классе, и вырезать ее по контуру. Вы можете изменить форму вазы, сделать ее более узкой или наоборот — еще шире. Ваза может иметь любую форму, которая вам понравится, а трафареты вы можете найти в интернете. Вазу надо приклеить к нижней части передней планки.

Когда основа готова, можно приступить к оформлению розочек: сначала надо вырезать столько кружочков желтого и красного цвета, сколько будет бутонов в нашем букете. Простым карандашом в каждом кружочке следует нарисовать спираль, которая начинается в центре заготовки. А затем с помощью тонких маникюрных ножниц следует по этой линии разрезать каждый кружочек.

Получившаяся спиралька и есть заготовка для нашей розочки, осталось ее только свернуть и проклеить, чтобы она держала форму, чтобы цветочки получились объемными. Вырезать надо по шаблону и заготовки для удлиненных листочков, и согнуть их пополам. Сначала по краям приклеиваются листики, как показано в фото-уроке, затем цветочки приклеиваются к картону, формируя объемный букет.

Осталось только приклеить поздравительную надпись, для этого надо вырезать красную полоску, написать на ней «С 8 марта», кончики немного подкрутить и приклеить на саму вазу.

Вы, кстати, можете сделать интерьерные цветы из бумаги, руководствуясь данным мастер-классом, главное, вырезать кружочки большего диаметра, а затем также разрезать их по спирали.

 


Открытка с объемными цветами своими руками

 


Особого внимания заслуживает открытка с объемными цветами своими руками, которую сделать немного сложнее, чем представленные выше варианты, но и выглядит она эффектнее. Над такой работой может трудиться учащийся младшей школы, а родители, как всегда, придут ему на помощь.

Открытка с цветами внутри своими руками раскрывает всю свою красоту, только когда виновник торжества ее откроет, тогда перед ним окажется объемная цветущая поляна. А еще одно достоинство такой поздравительной карточки состоит в том, что ее можно отправить бабушке по почте, если она живет в другом городе. Все объемные элементы спрятаны внутри, поэтому в конверте они не помнутся, а передняя планка лишь украшена поздравительной надписью.

 


Для создания открытки своими руками с объемным цветочным букетом вам понадобятся самые обычные материалы — бумага двухсторонняя цветная, картон тонкий цветной и ножницы:

 

  • Цветная бумага
  • Картон
  • Ножницы
  • ПВА
  • Двухсторонний скотч тонкий

 

 

Главный элемент этой поделки — цветочек, который складывается особым образом и склеивается, чтобы он стал объемным. Сначала необходимо нарезать бумагу квадратами, для этой поделки можно использовать бумажные блоки для записей ярких оттенков.

Квадрат сначала складывают вчетверо: пополам и еще раз пополам. Затем получившийся маленький квадратик следует сложить треугольником, и ножницами срезать уголок, как показано на фото-примере. Теперь заготовку можно развернуть — и вы увидите цветочек, у которого будут выделяться восемь лепестков-секторов. Один такой сектор надо вырезать, а затем склеить заготовку, наклеив друг на друга два крайних лепестка, таким образом, у нас получился объемный цветочек с шестью лепестками. А таких цветочков необходимо сделать семь штук.

Теперь надо посмотреть на мастер-класс, где все цветочки обозначены буквами и показано, в каких точках следует склеивать цветочки. На эти точки необходимо приклеить маленькие кусочки двухстороннего скотча.

Осталось только приклеить готовую цветочную заготовку внутрь картонной основы (прямоугольник картона, сложенный пополам), и наша открытка с 3д цветами своими руками готова, осталось лишь подписать ее.

 


Как сделать открытку с цветами своими руками

 


Очень красивая открытка с цветами маме своими руками, украшенная бутонами из тонкой бумаги.

 

  • Белый картон А4
  • Цветная тонкая бумага
  • Тесьма или ленточка 5 мм
  • Проволока синельная зеленая
  • Клеевой пистолет
  • Кристаллы или бусины
  • Линейка
  • Ножницы

 

Картонную основу можно украсить на свое усмотрение, например, разукрасить полосками, или оставить нейтрального цвета, ведь украшения в виде пышных объемных цветочков будет вполне достаточно.

Цветную тоненькую бумагу следует нарезать квадратами со стороной около 10 см (размер квадрата зависит от желаемого размера цветочков, поэтому можете вырезать несколько квадратов разного размера). Очень красиво будут выглядеть бутончики разного цвета и размера. Чтобы цветочек получился пышным, необходимо сложить вместе 5-6 квадратов.

Их надо уложить друг на друга, а затем аккуратно свернуть гармошкой с шагом 1 см. Готовую гармошку надо зафиксировать посередине проволокой, зафиксировав проволоку капелькой клея. Края гармошки можно закруглить или нарезать бахромой, чтобы цветочки приобрели необычный вид.

Затем с каждой стороны гармошки надо аккуратно отделять слои бумаги, начиная с верхнего, и приподнимать его вверх. Таким образом, следует распушить лепестки с двух сторон, а в центр вклеить кристалл или бусину, чтобы закрыть сердцевину.

Проволока синельная будет служить стебельками, их надо приклеить на горячий клей к основе, по центру обвязав ленточкой на бантик.

Из тонкой бумаги можно сделать крупные цветы своими руками, которые могут служить украшением интерьера на праздник или фоном для фотосессии.

 

Открытка с цветами своими руками из бумаги

 


Конечно, не только на 8 марта ребятишки дарят поздравительные самодельные карточки, открытки «С днем рождения» своими руками цветы также могут украшать, ведь это по-настоящему универсальный элемент декора. На 8 марта и на День матери открыточку можно украсить тюльпанами, к Дню рождения изобразить ромашки, а если вы будете делать пасхальные поделки, то рядом с традиционными символами Пасхи может расположиться вербная веточка.

 


Разнообразные идеи, как сделать открытку с цветами своими руками, дает детям огромный простой для фантазии и творческой реализации. Самодельные открыточки сегодня стали хобби для многих взрослых рукодельниц, которые своими руками создают шедевры. В магазинах можно найти и специальные материалы, особую бумагу с тиснением, тесемки, декоративные элементы для украшения.


как сделать открытку с объемными цветами

Любой подарок будет намного задушевней, если сопроводить его открыткой сделанной своими руками. Существует много материалов для творчества, используя которые можно создавать настоящие шедевры. Сегодня я расскажу, как сделать открытку с объемными цветами из фоамирана.

Фоамиран — пористый материал, предназначенный для создания роскошного объемного декора. А начальные навыки работы с этими разноцветными листами можно оттачивать, делая объемные открытки с цветами.

Хенд мейд подарки стали одним из модных направлений домашнего творчества. Открытка из фоамирана, сделанная своими руками может стать отличным подарком, как ко дню учителя, так и к другим праздникам.

Подробный пошаговый мастер-класс изготовления открытки покажет основные приемы и правила работы с фоамираном. Научившись управляться с материалом, можно делать дизайнерские открытки с более сложными объемными композициями.

Открытка с цветами из фоамирана своими руками

  • цветной картон или другая плотная бумага
  • зеленый, сиреневый и фиолетовый фоамиран
  • кусочек упаковочной бумаги
  • бусинки по количеству цветков
  • проволока
  • атласные ленты двух видов
  • клей ПВА.

Как сделать открытку с объемными цветами

Для начала сделаем основу для открытки.
В качестве трафаретов будем использовать чайную пару.
Сгибаем пополам лист плотной цветной бумаги. Кладем блюдце, отступив от сгиба около 1 см и обводим его простым карандашом.

Вырезаем открытку фигурными ножницами. Если нет специальных ножниц для творчества, то можно использовать простые, тогда срез будет ровный.

Берем чайную чашку. Переворачиваем ее, ставим на белый плотный лист и обводим по контуру. Вырезаем получившийся круг.

Раскрываем открытку и вклеиваем белый кружок вовнутрь. На нем, в дальнейшем, можно написать пожелания. Объемные цветы из фоамирана мы будем крепить с лица.
С лицевой стороны открытки выполняем два параллельных надреза. Можно использовать канцелярский нож или маникюрные ножнички. Пропускаем через прорези шелковую ленту сантиметровой ширины. Она будет служить итоговым украшением букета цветов.
Открываем открытку. Если изнутри место крепления ленты смотрится аккуратно, то его не маскируем.

Если прорези получились кривые, заклеим их бумажным прямоугольником подходящего цвета.

Вырезаем из упаковочной бумаги прямоугольник с неровным контуром.
Сворачиваем прямоугольник, имитируя упаковку для цветочного букета. Уточняем размеры, прикладывая «оболочку букета» к открытке. Если размеры устраивают, перевязываем обертку атласной лентой в тон. Обратите внимание, что на данном этапе мы используем другую (розовую) атласную ленту, то есть не прикрепляем упаковку к открытке зеленой ленточкой.

Сделав основу для открытки, переходим к изготовлению объемных цветов. Из зеленого фоамирана вырезаем 5 продолговатых листьев. Форма не обязательно правильная, скорее произвольная.

Листики кладем на нагретую поверхность вертикально стоящего утюга, слегка прижимаем. Через 5-10 секунд фоамиран снимаем с утюга, слегка сминая края листьев, имитируя природный изгиб. Затем кладем заготовки на старую книгу и продавливаем полоски с помощью апельсиновой палочки. 
Из сиреневого и фиолетового фоамирана вырезаем цветы с пятью лепестками.  Симметрии придерживаться не нужно.

Чтобы цветы для открытки получились объемными, обрабатываем их так же, как и зеленые листья. Кладем цветочки на разогретый утюг. Через 5-10 секунд они сами слетают с утюга. Края лепестков при этом становятся вогнутыми.

Добавляем фоамирановым цветам объема, рисуя апельсиновой палочкой  прожилки на лепестках.

Через центр каждого цветка пропускаем проволоку и нанизываем бусину. Проволоку сгибаем и повторно пропускаем через центр цветка, но уже в другом направлении.

На проволочные стебельки нанизываем листья.
Собираем букет из цветов, скручивая края проволоки.
Через отверстие, в которое вставлена атласная лента, пропускаем толстую хлопковую нить.
Кладем собранные в букет цветы из фоамирана на открытку и туго привязываем их в середину. Оборачиваем нить дважды вокруг букета и завязываем.

Закрываем основание букета подготовленной ранее оберточной бумагой.  Смазываем края упаковки клеем и приклеиваем к открытке слева и справа от цветов.
Букет перевязываем широкой шелковой ленточкой.
Расправляем бантики, обертку букета и цветы из фоамирана. У нас получилась отличная открытка, сделанная своими руками.

Открытки из бумаги 3 д. Объемная открытка с цветами своими руками: варианты и пошаговая инструкция

Елизавета Склярова

Красивая и оригинальная открытка 3-D будет отличным подарком к приближающемуся празднику 8 марта. Такую открытку будет полезно сделать с детьми старше 6 лет. Конечно, детям потребуется помощь взрослого, но всю подготовку деталей они вполне смогут сделать самостоятельно. Процесс изготовления такой открытки развивает мелкую моторику рук, пространственное мышление, логику, кроме того учит детей усидчивости и аккуратности.

Делать объёмную 3-D открытку невероятно интересно, ведь в процессе её изготовления с бумагой происходят настоящие чудеса.

Необходимые материалы :

цветная бумага для принтера

Клей- карандаш, ПВА или двусторонний скотч

Ножницы

фломастеры или маркеры

Шаблон птички

Ажурная салфетка

Распечатанное поздравление для мамы

Ход работы :

1. На листах бумаги любого цвета отмеряем квадраты 10*10. Таких квадратов нужно 7.



2. Складываем наши квадраты в треугольники три раза.


3. Вырезаем лепестки.



4. Разворачиваем лепестки и получаем цветочки .


5. Один сегмент цветка отрезаем .


6. Приступаем к раскраске наших цветов (у меня черный маркер)


7. Один лепесток оставляем незакрашенным, клеим на него скотч или наносим клей и приклеиваем к соседнему лепестку, создавая объём .


8. Складываем цветочки пополам и начинаем собирать букет. К первому цветку с правой и левой стороны приклеиваем заготовки, оставляя свободным центральный лепесток.


9. На три центральных лепестка накладываем одну заготовку.


10. Опять накладываем два лепестка с левой и правой стороны.


11. Последнюю заготовку приклеиваем на три центральных лепестка.


Важно : склеиваем только края лепестков!

12. Я решила сделать листочки.



13. Приступаем к оформлению открытки .


Лист плотной бумаги складываем пополам, приклеиваем листья и крепим букет к открытке как показано на фото.




14. Титульный лист оформляем по своему усмотрению. Я приклеила ажурную салфетку, сверху птичку из картона, крылышко и в правом углу поздравление мамочке.


На первый взгляд кажется, что открытку очень сложно сделать, но это не так. Стоит попробовать и становится все понятно. Мой семилетний сын пищал от восторга, когда помогал мне склеивать, и увидел волшебный результат. Всем творческих успехов!

Публикации по теме:

Воспитатель второй группы раннего возраста: Неклюдова Дарина Сергеевна Цель мастер-класса: Формирование умений педагогов создавать продукт.

Вот въезжает на поляну Прямо к морю-окияну; Поперёк его лежит, Чюдо-юдо Рыба кит Вы узнали из какой сказки эти строчки?Правильно из сказки.

Мастер класс «Объёмная снежинка» Близится Новый год! А это значит, что пора задуматься об украшении, без которого мало кто обходится.

Мастер — класс «Объёмная снежинка». После осенней слякоти, сырости и дождей наступила зима — самая сказочная пора из всех времен года. И.

Скоро, совсем скоро, долгожданный и всеми любимый праздник, Новый год! Время новогодних праздников, время красивой, доброй сказки, которая.

Объёмная снежинка из бумаги. Новый год – пора волшебства и сказок, когда каждый из нас надеется на маленькое чудо. Поэтому подготовка к.

Обычной открыткой никого не удивить. Поэтому у меня возникла идея сделать 3 D открытку с цветами. Сделать ее несложно, а выглядит она необычно и интересно. Такая открытка запомнится надолго.

Для изготовления открытки нам понадобится:
— лист двухстороннего цветного картона (основа открытки) любого цвета;
— двухсторонняя цветная бумага (для цветов) любого цвета;
— карандашный клей;
— ножницы;
— карандаш;
— фломастеры.
Шаг 1. Из двухсторонней цветной бумаги вырезаем 7 квадратиков 10×10 см.


Шаг 2. Складываем квадратик в 3 раза, чтобы получился треугольник.


Шаг 3. Рисуем лепесток.


Шаг 4. Вырезаем и раскрываем.


Шаг 5. Таким образом делаем все 7 цветков.


Шаг 7. Голубым и синим фломастером от середины рисуем небольшие штрихи, также по краям цветка. Два лепестка отставляем не раскрашенными!


Шаг 8. Также раскрашиваем остальные все 7 цветков.


Шаг 9. Один из не раскрашенных лепестков вырезаем. Также поступаем с остальными цветами.


Шаг 10. Оставшийся не закрашенный лепесток промазываем клеем и соединяем с соседним лепестком. Он должен получиться объёмным. Все остальные цветы делаем также.


Шаг 11. Берем 3 цветка. Каждый цветок сгибаем пополам. На одном из цветков отмечаем крестики. Те места, которые обозначены крестиком промазываем клеем и туда приклеиваем согнутые пополам другие 2 цветка.


Шаг 12. Те места, которые отмечены крестиком промазываем клеем и приклеиваем еще один согнутый пополам цветок.


Шаг 13. Снова ставим крестики, промазываем клеем эти места и приклеиваем еще 2 цветка, согнутые пополам.


Шаг 14. Опять ставим крестики, промазываем клеем и приклеиваем один цветок согнутый пополам.

3Д открытка с цветами своими руками — это ценный и оригинальный подарок. Дети будут просто в восторге от результата своей деятельности, тем более что сделать такую открытку совсем не сложно, точно следуя представленным ниже наглядным разъяснениям.

Что понадобится для работы:

  • Зеленый и оранжевый картон;
  • Разноцветная и белая бумага для цветов;
  • Линейка, клей-карандаш, ножницы, простой карандаш.

3Д открытка с цветами поэтапно

Приготовьте зеленый и оранжевый картон. Оранжевый будет обложкой, его оставим без изменения, а зеленый нужно немного подрезать, для белее красивого вида. Для этого измерьте по бокам по 1,5 см и расчертите линии, а сверху нарисуйте волнистую линию и все обрежьте.

Как видно на фото, теперь у нас зеленый картон немного уже, и с волнистой линией. Приклеивать еще не нужно.

Сложите зеленый картон вдвое, расчертите карандашиком, как на фото, чтобы получилось 5 полос шириной около 1-1,3 см. Чертить нужно со стороны сгиба бумаги.

Вырежьте полосы и немного загните их вверх, так вы отметите место сгиба. Затем верните в исходное положение.

Раскройте зеленый картон, здесь уже хорошо видны разрезанные полосы, но еще согнутые внутрь.

Поднимите их наружу. Загните по бокам полос и сделайте по средине острые уголки.

Такой должен быть вид, когда бумагу снова сложить вдвое.

Снова раскройте бумагу и переверните волнистой линией вверх. Уже виден каркас будущей 3д открытки с цветами.

Приклейте зеленый картон к оранжевому. Сначала одну сторону, а затем другую. Клеем обрабатывать нужно везде, не тронутыми должны остаться только вырезанные полосы. Остальные части зеленого картона нужно приклеить к оранжевому, тщательно прижимая срединку, уголки. Попробуйте закрыть открытку, прижмите и снова откройте.

Основная часть открытки готова, теперь пора переходить к самому интересному процессу — облагораживанию созданной клумбы цветами.

Для этого нарисуйте и вырежьте из цветной бумаги цветы самых разных размеров, форм и расцветок. Можно также сделать осу, бабочку все, что подскажет фантазия. Не забудьте также о зеленых листиках.

Приклейте цветы на согнутые серединки полос.

Остальную поверхность клумбы также нужно засадить цветами. Но и их можно сделать в 3Д варианте. Для этого отрежьте маленькие квадратики с очень плотного картона, бумажной коробки.

Приклейте их к цветкам.

А уже затем клейте к зеленому картону-клумбе. Так они будут возвышаться над поверхностью, и создавать интересный объемный эффект. Мелкие цветочки можно просто приклеить к бумаге. Пару зеленых листиков и яркие насекомые завершат композицию.

Вот вы и сделали 3Д открытку своими руками, правда не сложно? Украсьте ее с внешней стороны цветами. По желанию, открытку можно подписать.

Мода и увлечения у каждого бывают свои, а потому иногда очень приятно найти единомышленников, оценить их коллекцию марок или же мастерство в определенной игре. Тут собраны различные видеоролики, которые посвящены тому или иному увлечению. Не важно, любите ли Вы шахматы, теннис или же собирать диких, необузданных животных под своей крышей — тут Вам удастся найти хороший видео — контент по душе.

Сейчас очень популярно как в сети, так и в реальности одно увлечение доступное по большей части только женскому полу – Мейк-ап на камеру. Обычным зрителям покажется, что в этих видеороликах девушки просто красятся и раздувают из мухи слона. Но на самом деле эти красотки демонстрируют свои художественные навыки, которые развивали годами. В таких видео Вы сможете найти советы, лайфхаки, а также подчеркнете множество полезных моментов, которые упускали в своей жизни. Фигуристые модели и их стилисты расскажут Вам, какие подбирать тени для глаз, и какое подобрать платье к Вашей прическе. Для многих женщин это стало своеобразным хобби, которому они уделяют почти всю свою жизнь.

Помимо мейк-апа многие девушки просто обожают шоппинг, а потому частенько заливают на «Youtube» свои походы в местный торговый центр, где отовариваются одеждой и начинают её обозревать и мерить. Такие девицы частенько собирают у себя дома целую коллекцию различных нарядов, а некоторые могли бы даже открыть свой магазин и несколько лет торговать одеждой — настолько у них много купленных нарядов. И вся их необъятная коллекция попадает в объектив камеры. Мне если честно непонятно зачем многие девушки смотрят подобное, но клиенты у такого контента есть и это немного странно.

Впрочем, не только девушки любят моду и стиль и отличились своими хобби, у мужчин также есть немало различных увлечений, которые могут поразить до глубины души. Кто-то коллекционирует салфетки из магазинов, кто-то любит играть в спортивные симуляторы (что само по себе дико), но есть и такие, которые занимаются целыми днями тем, что пристают к женщинам и коллекционируют их поцелуи. При этом, свои приключения они предпочитают записывать на видеокамеру, а потом выставлять ролики на всеобщее обозрение и делать из себя великих мачо.

В любом случае в нашем мире есть так много разных увлечений, занятий, дел и все они могут увлечь человека с определенным складом ума на некоторое время, а может и вовсе на всю жизнь. Их так много, что перечислять их и дальше ну попросту нет смысла. На этой страничке Вы сможете найти сотни различных видео, и они могут быть посвящены чему угодно. Ведь сколько людей — столько и увлечений. Каждый человек может выдумать для себя определенную «убивалку» времени. Порой вас даже может удивлять то на что способен человеческий мозг, если ему скучно, однако не стоит удивляться, если Ваши собственные увлечения будут для кого-то странными.

Смотрите на людей занимающихся своим любимым делом, смейтесь от глупости происходящего или же подчеркивайте для себя определенные вещи, которым Вы сможете найти применения в своей жизни. Тут по большей части собран развлекательный и информационный и стильный видео контент.

Оригинальная и интересная идея для творчества с детьми — объемная открытка с цветами внутри. Такую открытку можно подарить маме, бабушке, учительнице или подружке. На цветах можно написать пожелания.

Как сделать объемную открытку с цветами внутри

Объемную открытку дети могут сделать вполне самостоятельно начиная с 6 лет. Творческий процесс создания объемной открытки развивает мелкую моторику рук, логику, научит аккуратности и усидчивости, и, конечно, ребенок получит большую радость от результата своей творческой деятельности.

Вам понадобится:

  • Цветная бумага
  • Картон или плотная цветная бумага
  • Ножницы
  • Двусторонняя клейкая лента

Разрежьте лист цветной бумаги на семь одинаковых квадратов со стороной 10 см. Сложите их сначала пополам, получившийся прямоугольник сложите пополам, затем сложите получившийся квадратик по диагонали, как на фото.

С помощью карандаша нарисуйте на треугольнике окружность, отрежьте по линии углы треугольника. Разверните — должен получится цветочек. Отрежьте один крайний лепесток и склейте края цветочка. Сделайте одинаковые цветы из всех семи квадратиков. Вырежьте из зеленой цветной бумаги листики. До начала склеивания цветов их можно разукрасить или написать на них пожелания.

Теперь склейте все цветы с помощью двухстороннего скотча. Смотрите на фото выше очередность склеивания цветов. Черными точками отмечены места склеивания.

Из плотной цветной бумаги или цветного картона сделайте обложку открытки и приклейте внутрь композицию из цветов. Объемная открытка с цветами внутри готова!

Как сделать объемную открытку с цветами внутри видео:

Объемная открытка с цветами своими руками: варианты и пошаговая инструкция

Сейчас в продаже имеется великое множество печатных открыток с цветами, в том числе и с объемными. Но любители рукоделия не отказывают себе в удовольствии подарить близкому или близкому человеку на торжество объемную открытку с цветами своими руками.

Когда в работу вложена частичка души, изделие приобретает совсем другую ценность. Ведь человеку будет вдвойне приятно, что для него старались.В статье мы представим несколько вариантов изготовления объемных открыток с цветами своими руками.

Ваза с розами

Для изготовления такой открытки вам понадобится бумага трех цветов — темно-розовая, светло-розовая, розовая. Также необходимо выбрать контрастный цвет для фона. В данном случае у нас есть синий. Для изготовления листьев нужно купить тонкую зеленую атласную ленту. Каждый цветок состоит из четырех деталей разного размера, представляющих собой пятилепестковый цветок.На листе картона отдельно нарисуйте необходимые шаблоны. Далее вырезают все детали по количеству цветов в вазе.

Отдельно заготовки вазы и столика, чего стоит. Начинайте приклеивать открытку с нижних частей. Это стол розового цвета — полукруг. Он приклеен к вазе. Осталось поработать над самими цветами. Для каждого отдельного элемента нужно подобрать разные размеры заготовок. Детали цветка собираются наклеивать от самого большого к самому маленькому, причем в шахматном порядке, со сдвигом лепестков.Они не должны перекрывать друг друга. Когда все четыре детали склеены, края лепестков слегка загибаются вверх, чтобы получилось объемно. В тех местах, где есть листья из согнутой пополам атласной ленты, сначала прикрепляется лист, а поверх него приклеивается сам цветок. Объемная открытка с цветами выполнена своими руками. Осталось подписать пожелания.

Открытка в технике квиллинг

Многие мастерицы увлекаются новой технологией изготовления поделок из полосок — квиллинг.Элементы изготавливаются путем скручивания тонких полосок бумаги. Заготовки для поделок продаются во многих магазинах для рукоделия. Их цветовая гамма разнообразна, встречаются полосы разной ширины. Для удобства в работе необходимо купить крючок для бумаги, шаблоны, с помощью которых можно сделать несколько одинаковых деталей одинакового размера, например, лепестки для открытки «Объемный цветок из бумаги», своими руками.

Для производства этих нарциссов нужно купить белые, оранжевые, желтые, зеленые и светло-зеленые полосы.Потребуется даже клей ПВА и тонкая кисточка.

Объемные цветы на открытке своими руками — пошагово

1. Первым сделать сердцевину цветов. Для этого начинаем наматывать плотную зеленую полоску. К концу приклеиваем желтую, и намотка продолжается. Последний слой оранжевый, конец полоски приклеен к последнему витку.

2. Прижмите пальцем внутреннюю часть круга, и у вас получится вогнутая серединка цветка. Размещаем их в любом порядке, но на расстоянии друг от друга, приклеивая на ПВА.

3. Теперь начинаем скручивать белые полоски на выбранном шаблоне по линейке для квиллинга. Подготовив все лепестки и приклеив край, немного сожмите их, чтобы придать правильную форму.

4. Приклейте лепестки по середине, нанеся кисточкой клей ПВА на торцевую часть лепестка.

5. Далее делаем листья. Чередуя светло-зеленый и темно-зеленый цвета, свободно скручиваем листья. Затем сдавливаем получившийся круг так, чтобы получились длинные одинаковые листья.Они приклеены в виде веера – от середины к бокам.

Цветы из фетра

Такую объемную открытку с цветами своими руками можно сделать с помощью фетра. Это мягкий и приятный на ощупь материал, который часто берут мастера для изготовления цветов. Открытка ниже посвящена Дню всех влюбленных, поэтому цветы из фетра выполнены в виде сердечек. Их вырезают острыми ножницами по нарисованному шаблону.

Чтобы открытка выглядела объемной, сделайте ее многослойной.Для этого вам нужно будет выполнить довольно сложную работу. На верхнем листе плотной бумаги сначала нужно нарисовать контуры веточки с листьями, а затем, положив ее на деревянную доску, аккуратно вырезать острым ножом или стамеской.

Под подготовленный лист нужно подложить цветную бумагу зеленого цвета и склеить их между собой. В конце приклейте сердечки из фетра и подпишите пожелания.

Как сделать объемную открытку?

Цветы своими руками можно сделать не только на верх открытки, но и внутрь. Выглядят такие изделия эффектно, а делать их несложно. Вам понадобится белая плотная бумага, зеленая тонкая и пастельный мел. На внутренний изгиб размещаем несколько одинаковых цветов, вырезанных из белой бумаги. Сделайте их складывая бумагу несколько раз. Отрежьте один лепесток, затем разверните лист. Получается несколько одинаковых лепестков со складками. Это придает цветам объем. Приклейте их по кругу с одной стороны, оставив середину свободной. В конце нужно приклеить последний цветок к центральной части. Края торчащих вверх лепестков приклеиваем к цветку, расположенному посередине.

Центр каждого цветка по желанию окрашен. Затем вокруг цветочной композиции в произвольном порядке наклеиваются зеленые листья.

Букет

Такая объемная открытка с цветами внутри руками делается просто. В сложенном виде на карточке делают два надреза, загибая вырезанные кусочки внутрь. Получается букет-конверт. Эти два треугольника склеиваются любым цветом по желанию. Можно обмотать узкую часть лентой или приклеить бантик, как на фото ниже.

Осталось сделать каждый цветок отдельно и приклеить все детали с внутренней стороны конверта.Цветы вырезаются по шаблону. Они состоят из одних и тех же деталей, только разных размеров. Для стеблей возьмите плотный картон, чтобы их цветы не гнулись.

Важно! На вираже ничего застревать нельзя!

В статье рассмотрено несколько вариантов открыток с объемными цветами. Вы можете использовать эту информацию в своей работе, а можете фантазировать и придумывать свои. Успешная работа!

р>

Как называется изготовление открытки своими руками.Оригинальные открытки с днем ​​рождения своими руками. Объемный цветок для открытки

Как называется изготовление открытки своими руками. Оригинальные открытки с днем ​​рождения своими руками. Объемный цветок для открытки

Полезный совет

Содержание:

Объемная открытка своими руками приятный подарок любимому человеку или другу . Есть открытки на все случаи жизни, поэтому можно подобрать к любому празднику Правильный подарок своими руками.

На нашем сайте вы также найдете:

  • Открытки на 8 марта своими руками

Сделать объемную открытку своими руками. Восьмибитное сердце.

Эта оригинальная объемная карта довольно проста, несмотря на то, что ее дизайн кажется замысловатым.

Идеально подходит для любимого человека (девушки, мамы, бабушки) и повод может быть любой: день рождения, 8 марта или день всех влюбленных.

Вам понадобится:

Картон или плотная бумага

Канцелярский или обойный нож

1. Сначала нужно распечатать шаблон открытки, который находится. На всякий случай есть 2 экземпляра.

* Макет сердца можно попробовать нарисовать самостоятельно с помощью карандаша и линейки, это не сложно.

2. С помощью канцелярского ножа сделайте вертикальные надрезы на шаблоне.

3. Теперь нужно аккуратно сложить открытку, не снимая детали. Сначала сделайте изгибы, которые на картинке желтые линии. Далее начинаем аккуратно сгибать открытку.

* Остальные открытки должны быть для себя. Не забудьте как следует попробовать кулак вашей открытки, чтобы все элементы работали четко.

*Для удобства можно открытку на время прикрепить скотчем.

4. Оформление объемной открытки. Края открытки можно подложить бумагой другого цвета.

Теперь почти все готово, осталось только добавить теплые слова.


Объемная открытка своими руками.Сердце.

Несмотря на свою простоту, эта открытка будет красиво смотреться, если все сделать правильно. Такую валентинку сможет сделать любая.

Вам понадобится:

Белая плотная бумага

Бумага красная

Ножницы.

1. Вам понадобится шаблон открытки (или вы можете нарисовать его сами — смотрите на картинке, как это сделать).

2. Вырежьте открытку из белой бумаги.

3. Красная бумага сгибает губную гармошку. Далее нужно его разрезать.

4. С. висячие сердечки приклеиваются к открытке.

Готово! Осталось только украсить по вкусу и подписать.


Объемные карты своими руками. Схема. Радуга.

Эту открытку очень легко сделать даже малышу.

Вам понадобится:

Белая плотная бумага

Ножницы

Фельтастеры, карандаши или краски

1. согнуть бумажную половинку

2. нарисовать радугу, как показано на рисунке

3. не резать сверху и снизу радуги

4. сними бумагу и раскрась радугу

* Вы можете примерить на открытку все, что душе угодно, украсить ее по вкусу, используя наклейки, пайетки и т.д.

5. теперь нужно аккуратно дотянуться до радуги из бумаги (см. картинку)

6. чтобы скрыть дырку от обрезанной радуги, приклейте еще одну бумагу к обратной стороне открытки.

При открытии должна выглядывать радуга, украшающая мир, который вы придумали на своей открытке.


Как сделать объемную открытку. Вулканские сердца.

Эта открытка состоит из двух склеенных половинок.

Вам понадобится:

Цветная бумага

Плотная бумага

Ножницы

* Сердечки можно попробовать нарисовать самим, но нужно знать определенные правила — они указаны ниже.

1. Удалите большое сердце из середины (оно находится прямо на изгибе).

2. Вырежьте сердечки, оставив нетронутыми только места их сгибов (см. рисунок).

3. Сделайте надрезы на сердечках, указанных на рисунке (серые линии на противоположных сердечках), тем самым вы сможете их расточить.

* Открытка будет лучше закрываться, если вырезать центр центрального сгиба и отнести их отдельно в базу (основа — плотная бумага красного цвета, служащая фоном для открытки).

4. Приклейте половинки к базе и соедините сердечки, в которых вы сделали надрезы.

правила

* Размеры сердечек с обеих сторон одинаковые.

* Синяя линия на схеме показывает, что расстояние от сгиба посередине до ворса одинаковое, а красные линии указывают на одинаковое расстояние между сердечками примерно до середины открытки.


Объемные карты из бумаги.Восьмая ветвь.

Эта открытка идеальный вариант как для подростков, так и для взрослых.

Вам понадобится:

Канцелярский нож

Правило (желательно металлическое)

Размер открытки примерно 8,5 см х 6,5 см

1. Скачайте выкройку кандика или черепа и распечатайте. Вы можете попробовать нарисовать их сами.

Шаблоны объемных открыток

2. Не резать в указанных местах (см. рисунок — где красные линии нужно сделать шортиками, где зеленые изгибы).

3. Когда вы начнете сгибать открытку, ваша рана начнет «вылупляться» из бумаги. Не торопитесь, делайте все аккуратно.

* Если форма автоматически не уходит, попробуйте помочь себе зубочисткой или чем-то подобным.

4. Прикрепите открытку к отдельной бумаге с отверстиями, которая послужит базой данных для открытки.

* Открытку можно положить в конверт.


Мастер-класс — Массовая открытка «Веселый краб»

Существуют разные техники Изготовление объемных открыток и этот «веселый краб» делается с помощью одной из самых простых.

Вы создадите объем, приклеив основные элементы открытки на объемный скотч .

Вам понадобится:

Плотная бумага

Цветная бумага

Узорчатая бумага

Черный бисер или фломастер (для лессировки)

Лента объемная (или поролон)

Клей ПВА

.

* Можно заменить объемную ленту на кусок пенопласта. Для этого нужно вырезать из пенопласта небольшие кубики. Сторона одного куба должна составлять несколько миллиметров.

* Используйте клей, чтобы приклеить кусочки пенопласта сначала к элементам открытки, а затем к самой открытке.

1. Сначала вам нужно скачать и распечатать этот шаблон. Так же можно нарисовать такого же краба или другое симпатичное существо.

Шаблон бумажной объемной карты

Скачать шаблон.

Вырежьте все основные детали краба из цветной и узорчатой ​​бумаги.

2. Подготовьте плотную бумагу.

Согните его пополам, чтобы получилась основа для открытки.

На этой основе, с струйной бумагой для фона и клеем для пыли.

Узорчатая бумага замутить волнистой бумажной формой желтого цвета, она будет изображать песок.

К «песку» приклейте с помощью объемной ленты или пенопласта детали морской звезды и медузы.

Можно украсить бусами друзей морского краба.

3. После этого из обычной и узорной бумаги вырезаете детали краба, их нужно склеить.

Приклейте лапки бумажного краба к нижней части открытки.

Глаза краба прилипают к его телу (или вы можете их нарисовать).

Остальные детали соединяются при помощи все той же объемной ленты или пенопласта.

4. Дорисуйте рот и напишите любое желание.


Как делать объемные открытки.Чик.

Эту открытку можно приготовить на Пасху или день рождения, а может быть и по другому поводу.

Вам понадобится:

Оберточная бумага

Плотная бумага

Канцелярский нож

Цветная бумага

Ножницы

Правило

1. Делаем сначала две заготовки для нашей открытки. Размеры одной 15 см на 12 см, а второй 15 см на 15 см. Именно на второй основе вы будете закреплять детали. Отогните от нижнего края основы 3 сантиметра (см. рисунок).

2. Вернуть от левого края по 3 см и столько же справа и далее полоски, ширина которых 1 см, а длина 3 см. Канцелярский нож. Таких полосок три, так как у нас три детали.

3. Вам нужно взять полоски вперед, и вы получите своеобразную подставку для деталей открытки.

4. Сшейте основную часть открытки с внутренней, как показано на рисунке.

* Открытку можно украсить упаковочной бумагой. На него можно положить фундамент.

5. Из плотной бумаги вырежьте яйца и украсьте их. Можно использовать кружки, вырезанные из цветной бумаги или сделанные степлером, или наклейки, пайетки.

7. Наклейте яйца на подставку и приклейте остальные детали.

Ребята, вкладываем душу в сайт. Итак
что вы открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки по коже.
Присоединяйтесь к нам в Facebook. и В контакте с

В магазинах сегодня можно найти новогодние открытки на любой вкус. А вот редакция сайта считает, что самоделки гораздо теплее. Ведь когда мы делаем для кого-то, делаем сами, мы вкладываем в это свою любовь.

Ниже мы собрали идеи красивых, оригинальных и, главное, «быстрых» новогодних открыток, для создания которых не требуются редкие материалы — красивая бумага, картон, а вот пестрые ленточки и зарекомендовавшие себя в доме пуговицы.

Объемные елочки

Сквозь белую и цветную бумагу елочки настолько просто выполняются, что сделать их можно в последний момент. Узнайте больше о блоге Bog & IDE.

3D елки делают еще быстрее. Вам понадобится только линейка, острые ножницы и картон. В этом блоге показано, как их обрезать.

Пингвин

Нам очень понравился этот пингвин, удачно придуманный. Вам понадобится черный и белый картон (или белая бумага), треугольник из оранжевой бумаги и 2 миниатюрные снежинки, которые мы все умеем вырезать.Глаз — это, конечно, изюминка открытки, и их придется поискать в магазине для хобби (или оторвать от ненужной детской игрушки, с согласия детей, разумеется).

Подарки

Для этой красивой и простой открытки вам понадобятся 2 листа картона, линейка, ножницы и клей. А также кусочки упаковочной бумаги, которые у вас остались от упаковки подарков, ленточек и ленточек. Принцип изготовления очень прост, но тем, кто хочет подробностей, советуем заглянуть в этот блог.

Дед Мороз

Дружелюбного Деда Мороза (или Деда Мороза) можно сделать буквально за полчаса. Красная шапка и розовое лицо — вот такие бумажные полоски наклеиваются на открытку или подарочный пакет. Меховые шапки и борода получаются так: нужно взять бумагу для рисования и просто порвать полоски нужной формы, чтобы получились неровные края. На открытку наклейте сверху красно-розовую полоску. А затем нарисуйте два наклона — рот и нос — и две точки — глаза.

Простые рисунки

Идея неотразимая в вашем изяществе — нарисовать черной гелевой ручкой новогодние шары С узорами.Здесь главное нарисовать правильные круги и расставить линии для узоров. Все остальное работы не будет — полоски и прогулинки, которые рисуешь, когда скучно.

Тот же принцип, что и в карточке с черными и белыми шарами. Простые силуэты нарисуйте простыми узорами, на этот раз цветными — лучше всего это сделать маркерами. Тепло и очень мило.

Много много разных деревьев

Пара идей из блога Bog & IDE. Для начала понадобится декоративный скотч или цветной картон (с блестками или блестками — сейчас такие легко можно купить в канцелярском магазине или в магазинах для хобби).Для второго — изящные тубы для напитков и хороший клей.

Здесь вам пригодится бумага или картон с рисунком, которые остались от детских поделок, или оберточная бумага для подарков. По центру пришиваются елочки – это совсем не обязательно, можно их приклеить. Но если очень хочется, то надо сначала толстой иголкой по линейке сделать дырочки, а потом прошивать нить в 2 ряда — вверх и вниз, чтобы не осталось проходов. Снежок рисуем белой гуашью.

Лаконик И. стильная идея — елочка-гроза, одна из которых приклеена на вспененный двусторонний скотч (и поэтому возвышается над остальными) и украшена звездой.

Для этой открытки нужно 4 или 3 слоя картона (можно обойтись без красного). В качестве цветного слоя можно использовать не картон, а бумагу. В верхней, белой, вырезаем елочку (с этим справится канцелярский нож) и приклеиваем на двусторонний скотч для объема.

Ужас елочки из различных остатков картона, бумаги для скрапбукинга, оберточной бумаги перевязаны простой лентой и украшены перекрестком.Попробуйте поиграть с цветами и фактурами — здесь вы найдете невероятное количество вариантов с использованием разных цветов ленты, бумаги и даже ткани.

Замечательная акварель в духе Нового Года и Рождества! Несложный акварельный этюд для всех, даже для тех, кто в последний раз рисовал красками в школьные годы. Сначала нужно наметить узоры карандашом, раскрасить их, а когда он высохнет — аккуратно выложить карандашные наброски и дополнить узоры фломастером.

Зимний пейзаж

Для этой открытки лучше использовать структурированный картон, а можно сделать и обычный, гладкий, все равно эффектно получится.Вырежьте острыми ножницами снежный пейзаж и луну и наклейте на черный или темно-синий фон.

Еще один, бело-зеленый, вариант зимнего пейзажа, который потребует немного больше времени. Если вы найдете бархатистый картон (помните, в школе еще были поделки из такого), будет отлично, если нет – можно просто раскрасить елочку фломастером. Снег — разобранная пена на пеорас. Также можно пробить картонными кругами и приклеить их к открытке.

Снеговик-обнимашка

Автор блога My Kid Craft сделал этого снеговика вместе с детьми.Снеговик радостно вскидывает руки, когда открытка открывается. Пожелания можно написать внутри. Детям будет интересно сделать аппликацию (и руки и шапку раскрасить), а для тех, кто хочет, чтобы все было быстро, в блоге есть готовые детали, которые можно распечатать на цветном принтере и просто склеить.

Неподвижные снеговики

Снежок, пытливо копающийся в звездном небе, будет выглядеть более выигрышно, если удастся найти яркую ленточку для Шарфинга.

Для той открытки, что слева, вам понадобится не цветной картон, белая бумага для рисования и вспененный скотч, на который вы будете приклеивать снеговика.Подставки делаются просто: нужно нарвать бумагу для рисования так, чтобы получился рваный волнистый край. Он заполняется синим карандашом и растет во что угодно, хоть в палец или лист бумаги. Также подправьте края снеговика для увеличения объема. Для второго потребуются пуговицы, отрез ткани, глазки, клей и цветные фломастеры.

Такую открытку хочется сохранить надолго. А так же понадобятся кружочки из картона, носик и веточки из цветной бумаги. Все это необходимо собрать с помощью двустороннего объемного скотча.Черной краской нарисуйте глазки и пуговицы, а белой гуашью или акварелью – снежок.

Воздушные шары

Шары — один из главных символов Нового года и Рождества. Они сделаны из бархатистой цветной бумаги и ленты. А вот шары настолько беспроигрышный вариант, что можно позволить себе пофантазировать: сделать шары из бумаги с выкройкой, оберточной бумаги, ткани, кружева, вырезать из газеты или глянцевого журнала. И потоки могут просто рисовать строки.

Еще один вариант — наклеить бумагу с рисунком на внутреннюю сторону открытки, а на внешней вырезать кружочки острым канцелярским ножом.

Объемные шары

Для каждого из этих шаров потребуется 3-4 одинаковых кружка разного цвета. Каждую сложите пополам и приклейте половинками друг к другу, а две крайние половинки — к бумаге. Другой вариант – цветные звездочки или елочки.

Разноцветные шарики

Замечательные полупрозрачные шарики получаются с помощью обычной резинки на карандаш. Необходимо для начала обвести карандашом контур шара. Затем опустите ластик в краску и оставьте отпечатки на бумаге.Весело и красиво.

Открытки с пуговицами

Яркие пуговицы добавят объемности открытке, а также заложат вызывающие ассоциации с детством.

Главное найти пуговицы интересных цветов, а то ваше дело «тусоваться» до елки, на веточке с милыми совами или газетными облаками.

Открытки с днем ​​рождения своими руками прекрасный праздничный атрибут. Его не редко используют в школах для создания поздравлений ученикам.На уроках труда многие из чтецов в детстве делали открытки своими руками. С того момента прошло много времени и сегодня, особенно в интернете можно встретить большое количество Оригинальных открыток для поздравлений, сделанных своими руками.

Актуальность подарка

Специально для детей создано множество уроков для развития маленьких Моториков. На уроке школы предлагается выполнять различные упражнения, связанные с созданием изделий из бумаги.Открытка станет отличным решением для этого. Кроме того, также стоит учитывать, что ребенок пытается делать такие изделия и сам процесс приносит удовольствие.

В статье будут рассмотрены различные способы создания бумаги и сопутствующих открыточных материалов в разных стилях. Читателям будут представлены способы изготовления:

  • объемных картинок;
  • с добавлением ткани;
  • собраны из фигурок;
  • с добавлением конфетти;
  • и конверт для денег и монет;
  • из объемных фигур на основной части;
  • с добавлением резных изображений животных.

Также стоит отметить, что сделать все описанные ниже открытки можно легко в школе или дома. Для этого могут быть использованы первичные материалы. Главное включить фантазию и показать выплавку.

Таблица использованных материалов

Прежде чем начать, рассмотрим, как сделать открытку из бумаги и что может понадобиться сделать стол из часто используемых материалов и инструментов, которые могут пригодиться в процессе создания оригинального подарка.

Как видно из объектов, представленных в таблице, практически все можно найти дома или купить в ближайшем магазине.

Если изготовлением открытки будут заниматься самые маленькие читатели в школе или дома, необходимо всегда соблюдать технику безопасности и быть осторожным при использовании сшивающих и вырезающих предметов.

Посмотрите оригинальное решение изготовления открытки на день рождения из бумаги в видео.

Видео: открытка из бумаги
Мастер-класс открытка своими руками с днем ​​рождения

Общая инструкция на примере 3 открытки

Для того чтобы перейти к более сложным изделиям из бумаги, необходимо потренироваться в самом простом.Для этого будут изложены следующие три варианта создания бумаги из бумаги. Научившись на этих примерах, можно переходить к более сложной инструкции по их изготовлению.

Для первого варианта вам понадобится следующий набор инструментов и материалов:

  • Холодный картон.
  • Цветная бумага.
  • Ножницы или канцелярский нож.
  • Обычная ручка для письма.
  • Клей ПВА или клей-карандаш.

Время изготовления не более 15 минут.

Первым делом необходимо вырезать основу в виде рамки. Для этого используется плотный картон. Цвет может быть любым в зависимости от предпочтений самого мастера. Края рамки открытки можно сделать фигурными, например, ножницами или канцелярским ножом.

Для создания ровных фигурных рамок лучше использовать разметки, которые наносятся с помощью шаблона или линейки.

На подготовленную основу под картон накладывается второй слой цветной бумаги.Вместо этого можно использовать изображение принтера в качестве основного фона.

Теперь осталась важнейшая задача, связанная с изготовлением праздничных свечей и светильников. Для этого нужно использовать ручку. Лист тонкой цветной бумаги нужно обмотать вокруг ручки. Край, к которому прикреплена бумага, поврежден. В таком положении нужно выдержать форму секунд 30. После этого снять ручку. Повторяйте действие в зависимости от того, сколько свечек нужно поставить на открытку.

Отдельно из цветной бумаги вырезаются огоньки, после чего они крепятся к свечам. Получившаяся конструкция приклеивается к открытке. После этого его необходимо подписать и написать пожелание имениннику.

На второй открытке будет наградная медаль с возрастом виновника торжества.

Для создания требуется:

  • Картон как основа.
  • Набор цветной бумаги.
  • Резьба.
  • Канцелярский нож или ножницы.
  • Клейкий карандаш.

Сделать такую ​​открытку Соблюдая инструкцию можно всего за полчаса. Для того, чтобы все сделать правильно, инструкция будет написана пошагово.

Инструкция
  • Подготовка всех необходимых материалов.
  • Подготовить основу в виде картона любого цвета по желанию пользователя.
  • Украсьте картон различными бумажными элементами.
  • Возьмите тонкий цветной лист бумаги и сложите его гармошкой.
  • С помощью ниток перевести сложенную гармошку посередине.
  • Поместите губную гармошку так, чтобы она имела форму круга.
  • Чтобы зафиксировать край окрашенной гармошки, закрепите клеем.
  • Вырежьте круг меньшего радиуса, чем гармошка.
  • Нарисуйте возраст именинника или вырежьте и склейте бумажные цифры.
  • Приклейте круг на губную гармошку.
  • Готовую медаль напечатал на основу.

Теперь все, открытка готова.

Последняя открытка для обучения будет с объемными элементами.

Это также займет максимум 30 минут времени. Для изготовления открытки вам понадобится:

  • Картон плотного цвета в качестве основного фона.
  • Цветная бумага с узорами или бумага из натуральной шерсти для подарков.
  • Перевязочные ленты.
  • Ножницы.
  • Клейкий карандаш.

Процесс изготовления такой открытки состоит из следующих этапов:

  • Подготовьте основу из картона.На фон можно написать или приклеить дополнительные элементы.
  • В верхней части картона напишите слово «Поздравляем!».
  • Возьмите цветную бумагу или подарочную обертку и вырежьте из нее квадратики в виде упакованных подарков.
  • Наклейте квадраты внизу картинки.
  • Сделайте бантики и перевязочные ленты для каждого из приклеенных подарков и прикрепите их к ним.

Вместо ленточек также можно использовать цветные нитки или бисеринки.

Все готово.Открытка выглядит достаточно ярко и интересно, имеет объемные элементы в виде подарков и бантов.

Объемная 3D открытка

Теперь будут рассмотрены более сложные варианты Бумажные открытки. Будут представлены первые открытки с элементами 3D.

Для создания изделия вам потребуется:

  • Несколько листов плотного цветного картона.
  • Ножницы.
  • Клейкий карандаш.
  • Набор цветной бумаги.

Первое, что вам нужно сделать, это книга в плотной обложке.Для этого несколько картонных листов склеиваются между собой, и складываются пополам.

С внешней стороны такой обложки можно написать поздравления и пожелания, а также разместить вырезанные из бумаги элементы.

Теперь открываем получившуюся крышку, а в центре открытой крышки делаем обертку-пирамидку из будущих подарков. Заготовка забивается пополам, чтобы уголок от коробок с подарками начал выступать при открывании вперед. Далее основа подарков кроме мест, где они крепятся к основному листу.Полученная заготовка приклеивается к крышке.

Места, где подарки не нужно будет говорить при открытии.

Когда клей высохнет, необходимо задекорировать динамик при открытии пирамиды подарков и приклеить на самый верх бантика.

Бумажные карты с добавлением ткани

Для создания тканевой карты вам понадобится тот же набор инструментов и аксессуаров. Единственное, нужно добавить в него разные виды тканей.

В будущей открытке ткань заменит цветную бумагу.Он крепится к основе в виде картона. Примечательно, что такое изделие выглядит достаточно интересно и приятно на ощупь. Для надежной фиксации всех элементов на картоне лучше использовать канцелярский клей ПВА.

Однако стоит быть осторожным. Многие виды тканей хорошо впитывают влагу. Если перейти к клею после соскабливания, на материале останутся следы, которые испортят весь общий вид открытки.

Из формы сердца

Для открытки следующего типа потребуется форма ровного сердца. Лучше распечатать его на принтере на цветной бумаге или найти хороший и большой шаблон, чтобы его обвести. Нужно быть внимательным, если края сердечка не совпадают даже с открыткой из конверта.

Также рекомендуется использовать подарочную упаковку вместо цветной бумаги. Все действия рассчитаны на 5 шагов:

  • Шаблон подготовлен и сердце вырезано.
  • Переворачивает спину пользователя.
  • Боковые стенки сердца плавно загнуты.
  • Сердце переворачивается и та часть, которая оказалась ниже половинки изделия.
  • Верхняя часть становится крышкой конверта. Бока для фиксации взята на пробу.

На такой конверт с лицевой стороны можно приклеить небольшой бантик или ленточку.

С добавлением конфетти

Конфетти — это всегда праздник. Для того чтобы его сделать не нужно идти и приобретать специально домашний фейерверк. Решить эту задачу поможет дырокол и набор цветной бумаги всех цветов радуги.

Сначала нужно сделать основу из картона. Это может быть любой цвет. Лучше сделать рамку в виде карты. Для этого большой лист картона складывается с притиркой, образуя равновеликий треугольник.

По одной части проходит база. Чтобы разнообразить его, можно сделать, как показано на картинке конверта. Лучше использовать для этого плотный целлофан или прозрачную бумагу.

Закрепив конверт или другой прозрачный предмет клеем, необходимо сделать конфетти.Для этого дырокол и набор бумаги разного цвета. Теперь прорези делаются с помощью инструмента. Чипсы имеют гладкую форму круга и похожи на конфетти. Части от кружочков приклеиваются к открытке, а другая часть помещается в конверт.

Подарки являются неотъемлемой частью любого праздника или памятного события, они помогают выразить свои чувства и сделать великолепный, незабываемый сюрприз виновнику торжества, подарив воспоминания и отличное настроение. К подаркам подходят дополнения цветов и открыток с поздравлениями, вместо них можно использовать яркие и оригинальные поздравительные открытки, в большом разнообразии предлагаемые производителями на рынке и выпускаемые огромными партиями.

Индивидуальность каждого человека подчеркивается творческими способностями, рассматривая разнообразные фото открыток, сделанных своими руками, часто хочется самостоятельно сделать рукотворный шедевр и поздравить близкого друга или члена семьи.

Для этого достаточно выбрать оригинальный эскиз, включить фантазию и с помощью различных материалов реализовать любые идеи, создав тематическую, поздравительную открытку, посвященную какому-либо празднику или торжественному событию.


Типы и стили тематического оформления

Условно все поздравительные открытки можно разделить на несколько категорий выбрав из них можно приступить к созданию творческого процесса, считаются самые многочисленные:

  • Открытка-коллаж.На декорированную основу с поздравлением или торжественной надписью можно нанести вырезанные из фотографий и старых открыток цветы и фигурки дорогих людей;
  • объемных стильных открыток. Внутрь заранее подготовленной открытки вклеиваются особым образом соединенные и вырезанные цветы из бумаги или мягкого картона, создающие эффект объема при открывании;
  • открыток в стиле крафт. Крафтовое направление оформления кондитерских изделий, подарков и открыток набирает популярность благодаря простоте и презентабельному внешнему виду, легкости воплощения;
  • украшенных конвертов для денег.К особому виду поздравительной открытки Конверты для денег используются как самостоятельный подарок и украшаются приятными надписями или стихами.

Существует множество мастер-классов, как сделать открытку своими руками, но прежде необходимо определиться с оформлением этого обязательного атрибута праздника, что поможет определиться с дальнейшим процессом изготовления и подбором материалов.

Что нужно для изготовления оригинальной открытки

Оригинальная и эксклюзивная открытка сможет добавить каплю фантазии обычному картону или цветной бумаге, процесс творческого создания начинается с выбора идеи и подбора материалов для ее воплощения:

  • картон используется как основа для открытки, лучше выбирать плотный и качественный;
  • основные украшения, полоски бумаги, срезанные цветы или яркие картинки, цветная фольга;
  • дополнительных украшений, которые могут выполнять бусины или бусины, бумажные цветы и ленты;
  • краски и цветные карандаши, фломастеры и прочие изделия для рисования, используемые для бумаги.

Подробно изучив пошаговую инструкцию Как сделать любую открытку поймете, что для творчества потребуется набор простых инструментов, к которым игла с нитками, ножницы и простой карандаш, клей или клеевой пистолет.

Поэтапный процесс создания поздравительной открытки

Самостоятельно сделанная красивая открытка порадует взрослых и детей станет красивым дополнением Предварительно выбранный подарок, подобрать идею для создания шедевра можно приступить к его изготовлению в домашних условиях:

  • подготовка основания.Для этого используйте светлый картон или крафт-бумагу, которую необходимо согнуть, на две ровные половинки;
  • создание композиции. На подготовленную основу можно расставить украшения, создав элегантную и стильную композицию по задумке;
  • фиксация украшений. После подгонки и раскладок можно приступать к закреплению выбранных украшений на картонной основе.

В процессе изготовления открытки можно украсить внутреннюю поверхность поздравительного атрибута, для этого лучше использовать элементы основного украшения, в соответствии с общей дизайнерской задумкой.

После этого стоит памятная надпись, избранные стихи и поздравления, соответствующие тематике праздника или предстоящего торжества, памятная дата Которые можно приурочить к вручению праздничной открытки.

Думая сделать открытку дома, необходимо тщательно подготовиться, тогда увлекательный творческий процесс станет простым и легким, не отнимет много времени, а доставит массу удовольствия всем, кто в нем участвует .

К этому занятию можно привлечь детей разного возраста, им придется заняться таким времяпрепровождением, а их родных и близких особенно порадуют шедевры, созданные всей семьей, под руководством взрослых.

Фотооткрытки своими руками

Открытки своими руками

Открытки своими руками

А раз праздники идут один за другим, нужно их подготовить. Лучше заранее. Сегодня она напоминала открытки. Когда красиво, оригинально, от души и своими руками, это все же лучше, чем самая дорогая открытка из магазина.

И дети рядом могут чему-то научиться

Платье чудесное…

Убийственная открытка с надписью «Ты скучаешь по тебе»

А это уже открыточное платье-стоя… Украсить можно как угодно: лентами, стразами, шифоном, кружевом.А ткань придаст каждой открытке неповторимый характер. Вы должны сделать подруги

Шаблон открытки; Распечатайте в нужном размере. Да, нарисовать его не сложно. Сначала на бумаге, потом на картоне клеим, а потом включаем конфетку и… вперед

Шаблон веселого платья с юбкой в ​​складку. Складки заложены как вы понимаете

Моя тема: Я люблю пишущие машины. Готов клеить их везде и всегда

Еще одна из ваших любимых машин — швейная.Но, я предполагаю, что мне не нравится один

Открытка для дамы со стразами. Особенно задеты плечи. Кусок обоев или красивой бумаги + Обертки от проволоки (подойдут даже от шампанского) + плюс ткань, шнурок (его, кстати, можно покрасить серебряной краской). А сумочку заметили? Представляю, какой восторг вызовет у меня такая открытка у дамы

В качестве урока — формы карт, чтобы знать, что они бывают и как они бывают:

шаблона бабочек.Их распечатывают, вырезают и начинают работать

Если нет возможности распечатать, то нужно нарисовать

Мне больше нравится этот вариант про

Примеры открыток с бабочками

На первом — титульном листе — вырезаем контуры бабочек, на второй лист наклеиваем цветную бумагу, окрашенную спектром

Цветная бумага, бабочки из нескольких слоев, чтобы крылья были объемными.И Крепим к открытке пуговицы, бусинки, цветочки — все, что мы находим в ваших стрингах

Ну не знаю как у вас, а я бы покрасил колоски какой-нибудь золотой краской, пару можно вышить вручную Easy, некоторые можно распечатать на старом письме. Бабочки из однотонной бумаги, на которой белой краской или фломастером рисуется контур и прожилки на крыльях. Также можем покрасить в нужный цвет

Бабочки в блестках. Пайетки хорошо ложатся на клей.Или, как вариант — бархатная бумага

Складная карта.

День святого Валентина

открытка с романтическим сюжетом и намеком на вечную любовь

и шаблон для него

с сайта papercutting.blogspot.ru.

Двухслойная открытка — чудесно!

Цветочный горшок для открытки

Шаблон открытки с цветочным горшком. Не для той открытки, что на фото выше, но все же…

Еще горшок для цветов, чтобы было из чего выбрать

А вот открытки только ко всем наступающим праздникам

Фартук для открытки с выкройкой

И сами фартуки:

для мамы или бабушки

Мужской вариант — для папы или бабушки с дедушкой

А для тех кто шьет

Редкая техника квиллинга — объемные открытки

Техника квиллинг — дизайн бумажной открытки. Всем хочется быть оригинальными и дарить необычные подарки. Эта техника позволяет сделать красивые открытки своими руками, которые станут замечательным подарком. Квиллинг открытки своими руками – настоящее творчество и хобби. Для начала можно сделать открытку с букетом. Материал для работы. Для работы в этой технике вам понадобится цветная бумага, ножницы, шило, клей. Освоив технику изготовления спирали, вы сможете собирать самые разные узоры. С самого начала нарезаются полоски шириной 4-5 мм.Их длина равна длине листа. Затем с помощью шила накручиваются спирали. Бумагу следует красить с двух сторон — так детали смотрятся красивее. Накрутив на шило и сняв с него спираль, необходимо дать ей немного распуститься. Этих спиралей нужное количество, 11 красных — на букет. Зелени нужно — 10. Накручивая нужное количество, хвостики аккуратно приклеиваются. Виды спиралей На фото вы можете увидеть спирали и какие формы они могут принимать. Надавливая пальцами с двух сторон, спирали придается нужная форма: лепесток, глазок, сердечко. Для открытки с букетом красные спирали остаются круглыми, а зеленым листьям придается листовидная форма. Из листа плотной белой бумаги делается заготовка основы открытки-складывается пополам. На титульном листе наклеиваются зеленые полоски в виде веточек, на которые будут наклеены цветы и лепестки из спирали. Для того, чтобы сделать открытку с сердечками, вам нужно сделать их из спирали. Для этого на шило наматывается полоска красного цвета, но только до середины – и делается изгиб. Начинает наматывать еще один хвост, спирали смотрят друг на друга.Слегка распустившись, получится сердце. Наклеив это все на открытку и надписав, можно смело дарить! Прекрасные цветы Когда рукодельница может сделать популярные спирали из полосок, она может попробовать и более сложные элементы. Например, сделать вот такие красивые цветы сирени. Сочетание цветов можно подобрать самостоятельно, а принцип один, спирали. Точно по таким же принципам сделаны и эти замечательные кошки. Эта открытка — хороший подарок ко дню всех влюбленных. Конечно, чем мельче и тоньше элементы из спирали, тем изящнее получается работа.Для изготовления небольших фигур полоски нарезают тоньше – 3 мм. Для цветов, показанных ниже, используется бумага трех цветов. Те же спирали, только придали им форму цветка тюльпана. Листья представляют собой свободно закрученные спирали. Для изготовления таких веточек вербы используется белая бумага, а к готовым веточкам приклеивается зеленая полоска. Аленький цветочек делается достаточно просто – больших сложностей нет. Цвета могу подобрать те, которые нравятся. Открытка очень нежная. Вот с таких простых композиций вам и предстоит начать знакомство с квиллингом.С приближением новогодних праздников хорошо бы сделать открытки с изображением нарядных елок. Да, они потребуют больше труда и терпения, но результат порадует и вас, и вашу семью. Освоив все приемы и сделав квиллинг открытки своими руками, постепенно придет опыт. А можно сделать это занятие любимым хобби. Со временем, не сразу, конечно, можно научиться делать и такие замечательные работы. Да, они кажутся очень сложными, но практика и творческий подход помогут досконально освоить эту технику.Работа очень тонкая, почти ювелирная. Но не недосягаемый. Работая по инструкции и мастер-классам, вы сможете научиться делать вот такую ​​золотую рыбку. На сайте рукодельницы всегда помогут дельным советом и поделятся опытом.

комментариев

комментариев

Неконтролируемая доменная адаптация для объемной регрессии фруктов

Трехмерная реконструкция фруктов важна как ключевой компонент сортировки фруктов и важная часть многих конвейеров оценки размера.Как и многие проблемы компьютерного зрения, задача 3D-реконструкции страдает от нехватки легкодоступных обучающих данных в большинстве областей, а методы обычно зависят от больших наборов данных высококачественных пар изображение-модель. В этой статье мы предлагаем подход к 3D-реконструкции неконтролируемой предметной области, при котором помеченные изображения существуют только в нашем исходном синтетическом домене, а обучение дополняется различными немаркированными наборами данных из целевого реального домена. Мы подходим к проблеме 3D-реконструкции с помощью объемной регрессии и создаем обучающий набор из 25 000 пар изображений и объемов, используя созданные вручную 3D-модели бананов, визуализированные в среде 3D-моделирования (Blender).Затем каждое изображение улучшается с помощью GAN, чтобы более точно соответствовать области фотографий реальных изображений за счет потери объемной согласованности, улучшая производительность 3D-реконструкции реальных изображений. Наше решение использует экономические преимущества синтетических данных, сохраняя при этом хорошую производительность на реальных изображениях. Мы фокусируем эту работу на задаче трехмерной реконструкции банана по одному изображению, представляющей собой общую задачу фенотипирования растений, но этот подход является общим и может быть адаптирован к любой задаче трехмерной реконструкции, включая другие виды и органы растений.

1. Введение

Трехмерная реконструкция, извлечение информации о трехмерной форме из одного или нескольких изображений, обычно используется в качестве высокопроизводительного метода фенотипирования. Трехмерная информация позволяет одновременно измерять множество фенотипических признаков. Трехмерные модели фруктов особенно полезны для оценки размера и контроля качества, а также для точного разведения различных культур. Точные измерения объема плодов могут предоставить селекционерам и исследователям ключевые признаки, и эти данные могут стать частью конвейера для других задач фенотипирования.

Несмотря на то, что в последние годы наблюдается значительный интерес к применению различных методологий реконструкции фруктов, многие из этих методов включают использование дорогостоящих аппаратных средств, таких как лазерные сканеры, LIDAR или многокамерные установки для захвата трехмерной структуры. Здесь мы сосредоточимся на задаче реконструкции монокуляра , восстановлении 3D-структуры из одного 2D-изображения. Одной из сильных сторон нашего метода является то, что он позволяет выполнять точную 3D-реконструкцию с использованием только одной некалиброванной камеры, что упрощает его использование и устраняет непомерно высокие затраты на более дорогие установки.

В этом проекте мы демонстрируем эффективность нашего подхода к бананам, выбранным потому, что они представляют собой сложное разнообразие трехмерной формы, цвета и текстуры; например, они асимметричны и имеют синяки и другие уникальные особенности текстуры. Наш выбор объекта также отличается от других методов реконструкции, которые пытаются сопоставить ряд известных ключевых точек с целевым объектом, что позволяет выбранному нами методу быть более обобщаемым для различных областей. Существует хороший доступ к репрезентативным 3D-моделям и фотографиям бананов, которые можно использовать для создания синтетических и реальных наборов данных, помогая нашему подходу к адаптации предметной области, который использует как реальные, так и смоделированные данные.

Как и многие другие проблемы с компьютерным зрением, при использовании глубокого обучения для трехмерной реконструкции необходимы большие наборы обучающих данных. В отличие от обычных проблем, таких как обнаружение или сегментация объектов, трехмерные аннотации либо невозможно создать, либо очень сложно аннотировать, вместо этого требуется сбор дополнительных данных с помощью специализированных инструментов. Поэтому создание обучающих наборов данных, особенно в масштабе, за пределами наиболее распространенных проблемных областей, таких как поза человека или особенности дорог и транспортных средств, быстро становится дорогостоящим.

Трехмерная реконструкция, однако, является важной задачей во многих областях и применяется в таких областях, как медицинская визуализация, трехмерное картирование человеческих лиц и тел [1, 2], одновременная локализация и картирование (SLAM) [3] для использования в автономные транспортные средства и дополненная реальность, а также отображение формы различных обычных объектов для использования в виртуальной среде [4]. Получение высококачественных моделей может быть затруднено, и эта трехмерная геометрия может быть закодирована многими различными способами, такими как облака точек [5], трехмерные сетки и воксельные представления [6].

Из-за сложности сбора данных и отсутствия согласованности между наборами данных обучение на ограниченных данных становится серьезной проблемой. В этой статье особое внимание уделяется монокулярному подходу с использованием объемной регрессионной сети, что снижает стоимость и сложность выполнения точной 3D-реконструкции, в то время как наш подход остается применимым в большом количестве областей.

В этой статье мы предлагаем новую структуру для обучения глубоких сверточных нейронных сетей для точной реконструкции трехмерных объемов фруктов и достижения высокого уровня точности при устранении препятствий, связанных с дорогостоящим сбором данных.Наш подход формулирует проблему как неконтролируемую адаптацию предметной области, используя синтетические данные 3D-моделирования, чтобы избежать сложной задачи сбора достоверных 3D-моделей с соответствующими фотографиями настоящих бананов. Наша модель преследует две цели: во-первых, перенести изображения из синтетического домена в реальный домен с сохранением трехмерной геометрии объекта на изображении, а во-вторых, извлечь объем объекта из изображения. В отличие от других работ, которые рассматривают их как отдельные проблемы, наша архитектура разработана сквозным образом и предназначена для применения к самому широкому спектру предметных областей.

1.1. Мотивация

Наши эксперименты были мотивированы целью значительного снижения стоимости решения задач монокулярной 3D-реконструкции с использованием глубокого обучения, когда ручная аннотация невозможна, а существующие наборы данных для обучения недостаточны. Фенотипирование растений включает широкий спектр объектов изображения, к которым применяются методы фенотипирования. Это делает проблемы ограниченных обучающих данных особенно острыми, поэтому в этой области очень полезны методы, подобные нашему, которые преодолевают эту проблему нехватки данных.

Целью нашего метода было использование обширных библиотек 3D-моделей, которые теперь свободно доступны из онлайн-источников. Использование этого нового источника данных для глубокого обучения является многообещающим решением проблемы нехватки данных. Фотореалистичные модели, созданные для использования в фильмах, видеоиграх и других рендерах, затем можно повторно использовать для любого количества задач компьютерного зрения. В наших экспериментах мы применили наш метод к трехмерной реконструкции бананов; однако наш подход не включает в себя варианты дизайна, специфичные для предметной области, и может применяться к любому количеству различных объектов, если имеется ряд точных 3D-моделей конкретного объекта.

Таким образом, наши основные вклады заключаются в следующем: (1) Мы демонстрируем новую архитектуру для неконтролируемой адаптации домена и трехмерной реконструкции из одного вида. Наш подход заключается в низких затратах, позволяющих избежать дорогостоящего получения реальных 3D-сканов(2)Мы показываем, что можно добиться хороших результатов при 3D-реконструкции реальных изображений, используя только синтетические объемы, примеры наших результатов можно увидеть на рисунке 1(3)Мы выпускаем весь код, используемый в нашем пайплайне, включая скрипты для создания наших синтетических визуализаций до обучения сети объемной регрессии (VRN) с нашими созданными наборами данных (4). Наконец, мы делаем доступным наш набор данных из 25 000 синтетических изображений бананов и их соответствия наземным истинам. тома на веб-сайте нашего проекта


Этот документ начнется с обзора тесно связанной работы в Разделе 2, а затем подробного описания материалов и методов в Разделе 3.Мы представляем наши результаты в разделе 4 и даем анализ наших результатов, а также обсуждаем ограничения в разделе 5.

2. Связанные работы

В этом разделе рассматриваются связанные работы в области объемной регрессии, генеративно-состязательных сетей и адаптации предметной области. синтетических образов.

2.1. 3D-реконструкция

Хотя полный обзор всей литературы по 3D-реконструкции выходит за рамки данной статьи, стоит отметить несколько популярных методов.Область применения широка и разнообразна, например, 3D-реконструкция сосудов [7], многоракурсная реконструкция здания [4], реконструкция лица [8], синтез ракурсов [9]. В частности, эта работа основана на предыдущей работе по 3D-реконструкции лица и тела с использованием объемной регрессии [1, 6], в которой форма объекта кодируется с использованием вокселей, напрямую выводимых глубокой сетью. Объемная регрессия ограничивает проблему одной областью, где и вход, и выход являются пространственными, избегая необходимости изучать отображение изображения в евклидово или какое-либо пространство PCA.С тех пор объемная регрессия была расширена и усовершенствована для более надежной работы с общими позами человека, например, в PIFuHD [2]. PIFuHD также демонстрирует хорошую производительность при оценке трехмерной геометрии невидимых частей тела.

2.2. Фенотипирование растений

Фенотипирование относится к набору задач, которые точно измеряют количественные характеристики растений. Возможность эффективно измерять признаки растений в масштабе помогает в разработке новых культур и сельскохозяйственных методов; это приобрело важность, учитывая как климатический кризис, так и рост населения мира.Измерение признаков растений на основе изображений стало повсеместным, помогая понять воздействие окружающей среды на растения, а также помогая программам селекции и выращивания сельскохозяйственных культур. Некоторые важные работы по фенотипированию растений включают предсказание стрессов растений [10], обнаружение и сегментацию растений с помощью аэрофотосъемки [11], а также подсчет листьев или органов растений [12].

Трехмерная реконструкция растительного материала важна для решения ряда основных задач, включая измерение роста и оценку урожайности, как это видно в работе Moonrinta et al.[13]. Джадхав и др. также используйте 3D-реконструкцию, чтобы помочь с оценкой фруктов, с акцентом на важность точной реконструкции произвольных форм [14]. Точно так же 3D-реконструкция использовалась для отображения геометрии побегов растений, еще одной распространенной задачи фенотипирования [15].

Нам неизвестны какие-либо методы, которые пытались бы выполнить 3D-реконструкцию из одного 2D-изображения в пространстве фенотипирования растений. Монокулярные подходы, такие как структура из движения, использовались, например, в Jay et al.[16]; однако эти подходы требуют последовательности кадров вместо одного изображения, которое мы используем в нашей работе. Помимо традиционных изображений RGB, Wang и Chen [5] демонстрируют реконструкцию фруктов с использованием сенсора Kinect, а Feldmann et al. [17] выполняют оценку формы клубники, используя систему поворотного стола для захвата нескольких изображений клубники, вращающейся на калиброванном шпинделе. Ямамото и др. используйте камеру глубины RGB для создания трехмерных облаков точек яблок путем объединения данных глубины и RGB [18].Наконец, Паулюс делает обзор ряда работ, в которых используются различные устройства лазерного сканирования для захвата облаков точек для фенотипирования растений [19].

2.3. Генеративно-состязательные сети

Генеративно-состязательные сети (GAN) — это форма глубокого обучения, в которой конкурирующие сети обучаются вместе. Хотя приложения различаются, GAN обычно используются для создания изображений. Первоначальная структура GAN включала генератор, который создавал новые изображения из случайного шума, и дискриминатор, который научился различать изображения из обучающего набора и изображения, созданные генератором [20]. С тех пор эта структура была адаптирована ко многим новым задачам, таким как генерация изображений [21], преобразование изображений в изображения [22, 23] и задачи распознавания без учителя [24]. В частности, DCGAN [21] является популярной моделью, используемой для создания реалистичных изображений высокого разрешения из шума. DCGAN работает в нескольких доменах, показывая результаты для создания как лиц, так и спален.

Условные GAN, такие как Pix2Pix [22], вместо этого учатся создавать изображения между двумя конкретными областями, например генерировать городские сцены из соответствующих масок сегментации.Точно так же CycleGAN [23] также позволяет передавать домены между целевым и исходным доменами с использованием непарных изображений. CycleGAN использует пару генераторов и дискриминаторов, которые преобразуют изображения между исходным и целевым доменами в циклическом режиме . Обеспечивая возможность воссоздания изображений в обоих направлениях, мы гарантируем сохранение содержимого изображения при изменении домена изображения. Мы используем CycleGAN в качестве основы нашей собственной архитектуры. Совсем недавно SinGAN [25] продемонстрировал, что распределение может быть получено из одного изображения и может использоваться для ряда различных задач обработки изображений, таких как гармонизация и рисование в изображение .

2.4. Адаптация домена

Адаптация домена — это область машинного обучения, связанная с трансферным обучением, которая фокусируется на решении проблемы сдвига домена, в которой сеть, обученная решать задачу в одном распределении данных, не может хорошо обобщить другое подобное распределение. Общим эталоном для этих проблем являются популярные наборы символов, такие как MNIST, USPS и SVHN, которые кажутся визуально похожими, но для сетей сложно обобщить [26]. Более сложные тесты включают набор данных Office 31 [27], который содержит изображения обычных объектов из доменов Amazon, веб-камеры и DSLR, а также VisDA [28], который фокусируется на переходе от моделирования к реальности для задач классификации и сегментации.

Неконтролируемая адаптация домена относится к проблемам, когда нет доступных помеченных примеров целевого домена [29]. В этом случае модель должна научиться делать прогнозы на основе инвариантных признаков глубокой предметной области, имеющих отношение к решаемой задаче. В ряде недавних подходов используются модели, подобные CycleGAN, для адаптации синтетических изображений на уровне пикселей, как и в нашей собственной работе. Мюллер и др. в CycleGAN введена потеря геометрической согласованности, которая фокусирует генератор на поддержании одной и той же 2D-геометрии при преобразовании из синтетического в реальный домен [30].Их работа отличается от нашей тем, что они отделяют задачу преодоления разрыва между синтетическим и реальным от задачи, которую пытались решить, тогда как мы объединяем задачу в единую модель, которую можно обучать от начала до конца. Работа Мюллера и др. [30] очень похожа на работу [31], где они вводят семантически согласованный CycleGAN, который также использует маски сегментации, чтобы гарантировать, что двумерные формы различных объектов поддерживаются генератором; другие примеры можно увидеть в [32, 33].

Работа Шриваставы и др. показывает модель GAN под названием SimGAN, в которой используется сочетание уточнения и дискриминатора для улучшения изображений искусственных глаз. В их методе используется термин саморегуляции для сохранения направления взгляда при улучшении синтетических данных до фотореалистичного качества [34]. SimGAN также использовался Liu et al. и применен к проблеме распознавания позы человека и продемонстрировал самые современные результаты [35].

3. Материалы и методы

В этом разделе мы описываем наш подход к проблеме создания 3D-объемов посредством неконтролируемой адаптации предметной области: в частности, как мы создавали наши наборы данных и выбирали архитектуру нашей модели.Кроме того, мы описываем эксперименты, которые мы провели, чтобы проверить эффективность предложенной нами архитектуры.

3.1. Набор обучающих данных

Для обучения нашей модели мы использовали два разных набора данных. Первая представляет собой коллекцию из 25 000 изображений синтетических бананов, созданных в Blender [36] путем рендеринга 5 основных 3D-моделей бананов из свободно доступных онлайн-источников (ссылки на них будут предоставлены на веб-странице нашего проекта). Каждая модель была выбрана из-за ее воспринимаемой реалистичности, при этом больше внимания уделялось трехмерной геометрии, чем текстуре.Затем эти 5 моделей были изменены путем случайного масштабирования по каждой оси до размера от 0,6 до 1,0 от их исходного размера с последующим случайным вращением в плоскости для создания 5000 вариаций каждой. Мы использовали исходные предоставленные текстуры для всех захватов каждого мастера Банана; однако мы отрегулировали яркость источника света в диапазоне от 0,5 до 1,5 от значения по умолчанию, а также отрегулировали некоторые значения зеркального отражения, чтобы увеличить разнообразие изображений. Были захвачены визуализации дополненных моделей вместе с использованными параметрами случайного преобразования.

Затем соответствующие сетки использовались для создания 3D-объемов с теми же преобразованиями и сохранялись в файл HDF5 для ввода в PyTorch. Для каждого рендеринга в качестве фонового изображения использовалось случайно выбранное изображение из набора данных COCO [37], что увеличивало разнообразие в обучающем наборе и побуждало генератор игнорировать фон. Аугментация и рендеринг выполнялись автоматически в Blender, а волюметрическая наземная правда создавалась в python. Вместе с этим документом будут выпущены все необходимые ресурсы для адаптации этого пайплайна к новым наборам данных и доменам.

Наш второй набор данных, состоящий из реальных изображений, представляет собой коллекцию, полученную из трех источников. Во-первых, изображения были взяты из набора данных [38], первоначально использовавшегося для сетей классификации спелости. Во-вторых, набор данных « Top Indian Fruits » содержит множество изображений бананов в разной степени зрелости и здоровья [39]; из этого мы выбрали только примеры здоровых бананов и отбросили связанные с ними ярлыки спелости и качества на каждом изображении. Наконец, мы сами собрали дополнительные изображения, что позволило нам добавить изображения с большим количеством вариантов освещения и ракурса.Чтобы еще больше увеличить разнообразие в нашем наборе данных, эти изображения также были дополнены масштабированием, отражением и вращением, чтобы создать 25 000 различных примеров.

3.2. Процедура вокселизации

Процесс рендеринга сохраняет примененную матрицу поворота и проекции при каждом рендеринге банана.

Чтобы выровнять 3D-модель, чтобы ее можно было вокселизировать, мы сначала применяем преобразование вращения, а затем преобразование проекции. Матрица проекции уничтожает информацию о глубине на оси по отношению к плоскости изображения.Мы восстанавливаем это, используя стандартное отклонение 2D-осей до и после шага проецирования в качестве масштабного коэффициента для оси. Стандартное отклонение и используется, потому что оно инвариантно к любому переводу, который мог быть применен во время проецирования. Более конкретно, где и — соответственно неспроецированная и спроецированная сетки координат,

Вокселизация выполняется путем трассировки лучей через каждую плоскость , , и для создания трех промежуточных объемов. Они объединяются в один 3D-объем путем нахождения всех вокселей, пересекающих по крайней мере два промежуточных объема. Этот подход уменьшает артефакты, но немного медленнее, чем выполнение вокселизации из одной плоскости (мы используем реализацию Адама Эйткенхеда, доступную по адресу http://uk.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/27390-mesh-voxelisation). Наши последние тома имеют разрешение .

В этой проблемной области нет необходимости в более высоком разрешении по глубине.

3.3. Volumetrically Consistent CycleGAN

Наша цель — обучить нашу сквозную сеть производить трехмерную реконструкцию объектов из изображений в реальном домене .Мы расширяем реализацию CycleGAN [23], показанную на рисунке 2, для выполнения непарного преобразования изображения в изображение между реальными и синтетическими изображениями.


Наше новшество — это VRN, выполняющая 3D-реконструкцию на выходе генератора , синтезированного в реальный . Мы оценили ряд моделей для этой задачи, включая U-Net [40] и модели с накоплением песочных часов, показанные в [6], и обнаружили, что модифицированная реализация U-Net достигла наилучшей производительности в ранних экспериментах. Мы используем стандартные пространственные свертки по всей сети и реконфигурируем U-Net, чтобы использовать три слоя понижающей дискретизации, за которыми следуют три слоя повышающей дискретизации. Сравнение этой потери с истинным объемом синтетического изображения дает нам потери объемной согласованности (потеря VC), для которых мы выбрали двоичную перекрестную энтропию (BCE). Эта потеря применяется сначала к генератору, что обеспечивает сохранение 3D-структуры объекта при изменении домена изображения и дополнительно U-Net.Потерям VC присваивается вес 1,0 относительно всех весов CycleGAN, которым присваиваются значения по умолчанию. Это значение было определено эмпирически, хотя дальнейшая точная настройка может сократить время сходимости.

Было показано, что CNN, обученные на чисто синтетических данных, плохо обобщаются на реальные изображения [6]. Значительного повышения производительности можно добиться, включив небольшую часть реальных обучающих данных [41]. Наш подход расширяет эту идею, требуя в качестве входных данных только размеченных синтетических данных, дополненных различными наборами данных из немаркированных реальных фотографий.

3.4. Эксперименты

(1) VRN, обученный только синтетическим данным . Здесь мы устанавливаем базовый уровень производительности, т. е. какого уровня производительности мы можем достичь на реальных изображениях при обучении только на синтетических рендерах. Синтетические изображения успешно используются во многих областях, но разрыв между синтетическими и реальными изображениями часто приводит к плохому обобщению. (2) VRN, обученный на изображениях CycleGAN . Мы оцениваем производительность VRN на реальных изображениях, когда синтетические обучающие изображения сначала были уточнены , чтобы они выглядели более реалистично.CycleGAN обучен переводить синтетические изображения в целевой домен реальных изображений, которые затем используются для обучения нашей VRN, как это было выполнено в эксперименте 1. (3) GANana VRN . GANana объединяет VRN и CycleGAN в единую модель, показанную на рис. 2, которую можно обучать от начала до конца. Изображения уточняются CycleGAN в то же время, когда наш VRN обучается для извлечения 3D-объема. Подход, используемый GANana, гарантирует, что усовершенствованные изображения сохраняют структурные особенности высокого уровня, необходимые для объемной реконструкции, одновременно закрывая доменный разрыв между двумя наборами изображений.(4) GANana VRN с использованием PASCAL VOC . В этом эксперименте мы используем ту же архитектуру, что и в эксперименте 3, но заменяем наш реальный набор данных бананов, описанный в разделе 3.1, немаркированными изображениями из набора данных PASCAL VOC. Мы предположили, что более широкий диапазон изображений из реального домена может компенсировать использование изображений, которые не соответствуют конкретному предмету нашего исходного домена, и, если это так, уменьшить потребность в создании набора данных для конкретного домена. (5) GANana VRN с использованием Gaussian Noise .Для этого теста мы заменяем наш набор данных целевого домена случайным шумом. Мы предполагаем, что это заставит наш генератор почти полностью преобразовать наше изображение в шум, сохраняя только функции высокого уровня, необходимые для регрессии банана. Исключая изображения из целевого домена, мы не позволяем модели выполнять адаптацию домена, и любое улучшение нашей базовой оценки можно отнести к расширению. В отличие от наших предыдущих экспериментов, в этом примере потери от VRN и CycleGAN, как мы предполагаем, будут достаточно противоположны друг другу, так что будет невозможно получить хорошие результаты.(6) GANana VRN с использованием синтетической цели . В наших последних экспериментах мы тренируемся на парах идентичных изображений из нашего синтетического набора данных как в качестве исходного, так и целевого домена. Сохраняя исходный и целевой домены одинаковыми, CycleGAN больше не рекомендуется преобразовывать входные изображения, поскольку любое преобразование, выполненное генератором, может только сделать каждое изображение отличным от целевого. Вместо этого мы предполагаем, что он будет применять тонкие дополнения к каждому изображению, повышая надежность нашего VRN, не позволяя значительно изменять высокоуровневые характеристики каждого изображения. Повышенная изменчивость входных данных означает, что VRN в нашей модели должен быть более устойчивым к дополнениям, производимым генератором, что может позволить ему хорошо работать с изображениями в нашей целевой области. В этом смысле мы можем считать, что цели нашего CycleGAN и VRN лучше согласованы, что, по нашему мнению, повысит производительность.

3.5. Тестовый набор данных

Чтобы протестировать наш метод, мы создали собственный тестовый набор данных, включающий 15 реальных моделей бананов с соответствующими трехмерными наземными правдами.Изображения были получены с помощью приложения для фотограмметрии Qlone, работающего на телефоне Android [42]. Для каждой модели банан помещали на калибровочную основу и делали снимки с разных ракурсов. Затем банан переворачивали на другую сторону, и процесс повторялся для повышения точности на невидимой поверхности. На рис. 3 показан этот процесс. Приложение объединяет две сетки для создания единой 3D-модели банана для импорта в Blender, где любые оставшиеся ошибки элемента, такие как реконструированный фон, могут быть удалены вручную. Процесс, описанный в разделе 3.2, использовался для преобразования каждой модели в объем для использования в качестве наземной истины. Наконец, каждая модель была соединена с одним изображением банана сверху вниз, из которого она была сгенерирована, что затем составляло каждую пару тестового изображения-объема. На сбор каждого примера уходило в среднем 15 минут, что демонстрирует сложность сбора достаточного количества выборок для создания набора данных подходящего размера для обучения VRN с парами реального изображения и объема, как это было продемонстрировано в предыдущих работах [6].


3.6. Обучение

Наша сеть прошла сквозное обучение с использованием оптимизатора Adam, скорости обучения и параметров по умолчанию для всех моделей CycleGAN, используемых в архитектуре. Мы обучили модель, используя пакет размером восемь, и обучили восемь графических карт NVIDIA Titan X (Pascal) в течение 10 эпох, пока модель не сошлась. Чтобы сократить время обучения при загрузке наших обучающих данных, мы сохранили наш набор данных в формате HDF5, что позволяет напрямую загружать его как тензор PyTorch. Мы выполняем ограниченные онлайн-аугментации как изображений, так и объемов, включая перевороты и повороты на 90 и 180 градусов, чтобы наша сеть хорошо обобщала широкий спектр примеров тестовых изображений.

4. Результаты

Здесь мы представляем результаты экспериментов, проведенных для оценки эффективности модели, описанной в разделе 3.

4.1. Качественные результаты

Мы показываем входные данные с соответствующими выходными данными из четырех экспериментов на рисунках 4 и 5.VRN, обученный только на синтетических изображениях (эксперимент 1), почти полностью терпит неудачу при представлении реального изображения. GANana преуспевает в случаях (3), (4) и (6), добавляя только немаркированные целевые изображения. Фоновые изображения на рисунках 4(b) и 4(c) взяты из исходных изображений, но на рисунках 4(d)–4(g) используется двухмерное изображение, выводимое генератором из синтезатора в реальный . в качестве фона, который дает представление о том, как генератор преобразует входные изображения в зависимости от целевого набора данных, используемого в каждом эксперименте. Эти изображения демонстрируют, что объемная консистенция предотвращает искажение формы исходного объекта и что основное отличие от преобразования заключается в цветовом оттенке.



На рисунке 6 показаны выходные данные генератора как с (рис. 6(c) и 6(d)) и без (рис. 6(b)) предполагаемой объемной потери согласованности. Известно, что CycleGAN имеет ряд случаев сбоя, особенно когда две обучающие области недостаточно похожи [23], и мы видим пример этого в эксперименте 2.Без потери объемной согласованности модель вырождается в создание очень похожих изображений, не сохраняющих своей структуры, мало напоминающих банан; и поэтому мы не включили его в наши результаты в таблице 1. Это состояние отказа согласуется с тем, что наблюдается в [30], где CycleGAN не может сохранить геометрию при преобразовании изображения из синтетического в реальный домен, и Мюллер и др. могут улучшить аугментацию, используя сеть 2D-сегментации, чтобы обеспечить потерю поддержки для создания изображений для отслеживания рук. Мы предполагаем, что 3D-рендеринг и фотографии настоящих бананов недостаточно похожи, чтобы CycleGAN давал хорошие результаты; сильная сторона нашей модели заключается в том, что она хорошо работает даже там, где существуют эти высокоуровневые различия между нашими двумя наборами данных. В качестве доказательства этого мы наблюдаем, что изображения, улучшенные с помощью GANana, демонстрируют изменения контрастности и яркости, которые лучше соответствуют изображениям из целевого домена. Таким образом, преобразования, полученные с помощью CycleGAN, более выражены на изображениях, которые более значительно отличаются от изображений в целевом наборе, и менее экстремальны на более похожих изображениях, как мы наблюдаем на рисунке 6.



Метод 2D Iou VIoU RMSE

(1) VRN (синт обучение) 41.74% 17,52% 71241 7129
(3) Ганана (бананы) 9236% 76,37% 1. 68 1.68
(4) Ganana (ЛОС) 91,88% 76,60% 1.65
(5) Ganana (Shall) 44.65% 33.04% 71235 (6) Ганана (синтезатор на синтезацию) 92,29% 73,62% 2,07

4.2. Количественные результаты

Для каждого эксперимента мы вычисляем как объемное пересечение по объединению (VIoU), так и среднеквадратичную ошибку (RSME). Чтобы вычислить обе метрики, мы учли масштаб, используя длину, ширину и глубину каждого банана, прежде чем применить алгоритм итеративной ближайшей точки (ICP).Эта процедура была повторена три раза для каждого образца, что, как мы обнаружили, обеспечивает адекватное выравнивание для получения наилучшего сопоставления между реконструкцией и наземной истиной и позволяет избежать простых ошибок перевода и вращения. ICP был необходим, поскольку сканы, созданные приложением Qlone, масштабировались по-разному для прогнозируемого 3D-объема и не совпадали с отдельной фотографией. Поэтому наши результаты представлены после выравнивания ICP. Это может немного повлиять на производительность, но для согласованности во всех экспериментах использовалась одна и та же процедура.

Мы представляем наши численные результаты в таблице 1. Базовый VRN, обученный с использованием синтетических данных (1), показал очень плохие результаты на реальных изображениях. Вероятно, это связано с разрывом доменов между реальными и синтетическими изображениями, вызывающим плохое обобщение между изображениями, которые при первом впечатлении могут показаться визуально похожими. И наоборот, в экспериментах 3 и 4, используя нашу согласованную по объему GAN, мы можем существенно улучшить производительность, и оба эксперимента достигают наших самых высоких показателей VIoU. Как и предполагалось, в эксперименте 5 наблюдается заметное снижение производительности по сравнению с другими нашими экспериментами с использованием нашей архитектуры, особенно в 2D IoU, но все же превосходит наш базовый показатель, несмотря на то, что изображения почти полностью неотличимы от шума. Эксперимент 6, однако, работает хорошо и имеет показатели, сравнимые с экспериментами 3 и 4 и значительно превышающие базовый уровень. Это интересный и важный результат, поскольку эти оценки достигаются при тестировании на реальных изображениях, несмотря на то, что обучение проводится только на синтетических изображениях, и не требует набора данных даже обычных реальных изображений в качестве цели.

4.3. Сегментация

Здесь мы демонстрируем, что наш метод способен выполнять 2D-сегментацию. Проведя сумму полученных объемов через ось, мы прогнозируем маску сегментации, чтобы можно было сравнить ее с силуэтом исходного 2D-изображения.У нас были аннотированные пиксели переднего плана и фона для изображений в нашем тестовом наборе данных. Во втором столбце таблицы 1 мы показываем оценку пересечения над объединением, демонстрируя, что наш метод также эффективен при обучении 2D-сегментации посредством адаптации домена, а также при измерении ошибки формы, если смотреть сверху.

4.
4. Производительность метода

Методы, работающие с объемными структурами, имеют репутацию либо медленных, либо неэффективных. Сами объемы часто бывают большими, и с ними может быть трудно работать.Однако бинарные тома, содержащие большие смежные блоки данных (такие как наши), хорошо сжимаемы. Наши тома хранятся как один байт на воксель, поэтому для каждого тома требуется 8 МБ памяти. Однако на диске со сжатием LZ4 они потребляют всего от 70 до 90 КБ с минимальными вычислительными затратами.

Наша архитектура не содержит 3D (объемных) сверток и вместо этого использует только 2D (пространственные) свертки, которые оптимизированы для работы на GPU. Вывод по нашей модели занимает 253  мс на одном NVIDIA Titan X (Pascal).Затем следуют дополнительные 124  мс для извлечения поверхности из этого объема (выделено одно ядро ​​в системе Intel Xeon E5-2698 v3, среднее значение для 1000 запусков).

Мы считаем, что для многих приложений возможность создания 3D-модели менее чем за 400  мс из одного изображения является практичной. Возможны и дальнейшие улучшения.

5. Обсуждение

В этом разделе мы представляем анализ наших результатов и эффективности нашей методологии, продемонстрированной нашими экспериментами.Мы также говорим о некоторых возможных ограничениях нашего метода и возможных улучшениях или дополнениях, которые можно было бы внести в наш конвейер.

5.1. Анализ результатов

Небольшие различия в производительности между экспериментами 3 и 4 настолько малы, что оба результата можно считать эквивалентными, и в обоих случаях они показывают хорошие характеристики как в 2D, так и в 3D. Интересно, что не показано, что целевые образы для конкретных доменов приводят к существенному увеличению производительности и демонстрируют более широкую применимость нашей архитектуры.Эксперимент 3 дает наивысшую оценку для 2D IoU, предполагая, что использование настоящих бананов в качестве нашего целевого домена побуждает генератор наилучшим образом сохранять контур банана во время преобразования. Эксперимент 4 показывает, что использование PASCAL VOC с помощью GAN дает сопоставимые результаты с точки зрения VIoU 374 и RMSE по сравнению с использованием нашего набора данных реального банана . Это важно, поскольку демонстрирует, что наш метод эффективен, даже если большие наборы данных по конкретному предмету недоступны.Мы считаем, что это демонстрирует потенциал нашего метода для работы в других областях.

В эксперименте 5 VRN все еще может извлечь разумное сходство с истинным объемом, предполагая, что структурная информация все еще должна существовать в шумовых изображениях, чтобы можно было восстановить объем с помощью VRN. Поскольку VRN обучается на изображениях, которые были переданы через CycleGAN с шумом в качестве цели, потеря VRN способствует сохранению функций высокого уровня, которые позволяют регрессировать объемную структуру.Эксперимент 6 работает хорошо, если он обучен исключительно на синтетических изображениях; однако мы считаем, что выигрыш в производительности, полученный при использовании реального целевого набора данных, как видно из экспериментов 3 и 4, стоит небольших дополнительных затрат на выборку реальных изображений, особенно когда их можно легко выбрать из существующих наборов данных. Помимо преобразования изображений из одного домена в другой, вполне возможно, что CycleGAN просто выполняет увеличение изображения, тем самым рассматривая задачу как проблему обобщения домена и заставляя нашу VRN быть устойчивой к вариациям.Тот факт, что эксперимент 6 работает сравнимо с экспериментами 3 и 4 без использования изображений из целевого домена, подтверждает эту гипотезу.

5.2. Ограничения и состояния отказа

На рис. 4 мы видим, что в эксперименте 5 есть несколько случаев отказа, когда фоновые пиксели интерпретируются VRN как часть объема, и это приводит к еще более низкой производительности для 2D-результатов, поскольку показано на рисунке 5. Такого рода ложноположительные результаты не наблюдаются в других экспериментах или даже в исходном состоянии; мы предполагаем, что это вызвано тем, что целевой домен шума не имеет различий между пикселями переднего плана и фона для обучения сети.

Хотя в других наших экспериментах наши модели GANana VRN показали хорошие результаты на нашем тестовом наборе данных, вполне вероятно, что наш подход имеет ограничения в своей эффективности, которые могут привести к состояниям сбоя. Поскольку наше обучение основано на автоматически сгенерированных синтетических данных, повышается вероятность возникновения состояний сбоя при тестировании изображений, существенно отличающихся от обучающего набора. Примером, наблюдаемым во время тестирования, было состояние отказа, когда банан не был точно отцентрован в кадре, как в наших синтетических моделях.

Точно так же, хотя задачи фенотипирования с регулируемым освещением являются обычными, в других задачах фенотипирования экстремальные условия освещения могут представлять проблему. Однако, хотя наше тестирование проводилось с контролируемым освещением, вполне вероятно, что наши сети будут более устойчивыми к такого рода изменениям, поскольку CycleGAN может улучшить способность VRN обобщать более разнообразные изображения.

5.3. Будущая работа

В нашей работе мы фокусируемся на точной 3D-реконструкции фруктов с использованием методологии, которая еще не применялась в реальном конвейере фенотипирования; как таковые, мы не калибруем наши изображения в реальных единицах измерения. Мы считаем, что, захватывая изображения с использованием хорошо откалиброванной среды захвата, можно было бы оценить как объем, так и массу фруктов, используя расширение предлагаемой нами установки.

6. Заключение

Мы представили нашу методологию использования VRN, обученного на дополненных синтетических данных, для решения проблемы оценки точных 3D-моделей с одного вида. Эти модели, обученные на наборе данных фруктов, обеспечивают подробные трехмерные реконструкции целевого объекта, идеально подходящие для последующих задач фенотипирования.Наши результаты получены с меньшими затратами на данные и аннотации, чем в обычных моделях глубокого обучения, за счет подхода к задаче как к проблеме адаптации предметной области без присмотра. Таким образом, наш подход обеспечивает полную реконструкцию целевого объекта без необходимости вручную аннотировать изображения реального мира. Мы вводим объемно согласованный CycleGAN, в котором CycleGAN используется для преобразования изображения из помеченного синтетического домена в немаркированный реальный домен, в то время как объемная регрессионная сеть учится восстанавливать модели объектов в 3D. Эти сети проходят сквозное обучение, повышая производительность по сравнению с модульной конструкцией. Мы продемонстрировали значительное улучшение показателей объемной сегментации и RMSE по сравнению с альтернативными подходами. Наш подход хорошо работает с наземной правдой, полученной с помощью программного обеспечения для фотограмметрии с несколькими изображениями, и демонстрирует способность нашей модели генерировать точные реконструкции.

Эта точная реконструкция 3D-моделей растений важна для продвижения автоматизированного контроля размеров и качества, а также для решения других задач фенотипирования, таких как информирование приложений биологического моделирования.Обычные аппаратные методы, такие как LiDAR, являются дорогостоящими и трудоемкими и не подходят для конвейеров с очень высокой пропускной способностью. Наш метод быстрый ( < 0,5 секунды на изображение) и точный, не требует участия человека после обучения и работает с использованием одной RGB-камеры. Мы ожидаем, что концепция метода будет распространена на широкий круг других объектов, включая другие фрукты, овощи и органы растений, такие как листья. Чтобы применить этот метод к новым доменам, требуется создание соответствующих синтетических моделей в сочетании с примерами изображений из реального домена.Наш программный конвейер, набор данных и сеть будут доступны онлайн, чтобы облегчить исследователям обучение 3D-моделям реконструкции в различных областях.

Доступность данных

Код, использованный для создания набора данных для этого исследования, размещен на github по адресу https://github.com/zanehartley. Код нейронных сетей, использованных в этом исследовании, размещен на github по адресу https://github.com/zanehartley. Наборы данных изображений, использованные для этого исследования, размещены по адресу https://plantimages.nottingham.ac.uk/.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Вклад авторов

Идея статьи принадлежит З. Хартли, А. Джексону и А. Френчу. З. Хартли и А. Джексон написали код при участии М. Паунда, а также разработали и провели эксперименты, использованные в статье. Все авторы в равной степени внесли свой вклад в написание рукописи.

Благодарности

Эта работа была поддержана стипендией Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам [EP/R513283/1], присужденной Зейну К.Дж. Хартли.

Занятия и уроки с растениями и цветами

Учащиеся часто подходят к изучению растений и цветов с огромной энергией. Используя различные методы обучения, вы можете помочь детям изучить мир ботаники. Планы уроков предлагают множество возможностей для традиционного обучения. Добавьте другие методы обучения, такие как игры, эксперименты, мероприятия и экскурсии на свежем воздухе, чтобы пробудить интерес и любопытство к миру растений и цветов.

Цветы

Многие люди согласны с тем, что цветы радуют чувства своими яркими цветами и соблазнительным ароматом.Углубитесь в более мелкие детали цветов, чтобы помочь детям узнать об основах, таких как анатомия цветов, их жизненный цикл и то, как происходит опыление. Часть процесса обучения может даже включать практические занятия, такие как выращивание цветов из семян в помещении или на открытом воздухе. Детям часто нравится любая возможность копаться в грязи, и они также эффективно учатся, участвуя в мероприятиях, которые позволяют им увидеть и испытать предмет.

Планы уроков

Планы уроков для учащихся могут познакомить с основными понятиями о цветах.Например, цветы — самая привлекательная часть растения, но у каждого растения есть и другие части, такие как стебли, листья и корни. Увлекательные планы уроков могут помочь вам объяснить эти понятия учащимся. Инструкция может также включать информацию о воспроизводстве растений, жизненном цикле и свойствах почвы.

Игры и занятия

Активное обучение включает в себя увлекательные игры и занятия, которые пробуждают естественную любознательность детей. Некоторые игры доступны в Интернете, что позволяет детям посещать веб-сайты и участвовать в развлекательных играх, обучающих основам ботаники. Вы также можете запланировать другие виды деятельности для класса, чтобы помочь детям узнать о цветах. От посадки цветника до приготовления компоста в классе — привлекайте детей к активному участию в садоводстве, чтобы проводить незабываемые уроки.

Поделки и распечатки

Поделки и распечатки — еще одна эффективная стратегия обучения. Дети могут использовать настоящие цветочные лепестки, чтобы сделать восхитительное попурри. Раскрашивание изображений цветов помогает детям узнать о различных частях растений.С яркой папиросной бумагой разных цветов вы можете наблюдать за проектом по изготовлению цветов.

Растения

Растения не только радуют глаз и обоняние, но и выполняют важные экологические функции, обеспечивая кислородом. Многие растения также являются важными источниками пищи. Некоторые растения даже обладают лечебными свойствами. Исследуйте разнообразный мир растений и ботаники вместе со студентами. Дети могут узнать о том, как люди и животные полагаются на растения как на пищу, так и на кислород. С планами уроков, играми, занятиями, экспериментами и распечатками дети могут получить представление обо всех аспектах растений.

Планы уроков

Обучение учащихся изучению растений может включать множество понятий. Презентация уроков о строении растений и различных функциях частей растений. Объясните детям, что одни растения предназначены для еды, другие — для визуального удовольствия, а другие виды растений могут быть даже ядовитыми. План урока о фотосинтезе может помочь детям узнать о том, как растения получают энергию от солнца, которую они превращают в пищу.

Игры и занятия

Викторины, игры и занятия по ботанике могут быть эффективными способами пробудить интерес детей к растениям.Интерактивная викторина предоставит детям немедленную обратную связь как для правильных, так и для неправильных ответов. Онлайн-головоломки позволяют детям создавать изображения растений. Другие мероприятия включают интерактивные игры о том, как растут растения и как работает фотосинтез.

Поделки и распечатки

Детям обычно нравится участвовать в творческих проектах. Организуйте доставку красивого букета цветов и нажмите на них, чтобы сделать красивые открытки для заметок, чтобы отправить их друзьям и семье.Пустая бутылка из-под газировки может даже стать настоящим террариумом для выращивания небольших растений. Прогуляйтесь по улице, чтобы собрать зеленые листья, а затем используйте их, чтобы сделать реалистичных животных на бумаге.

О нас — Цветочные поля

Лютик произрастает в Малой Азии и относится к семейству лютиковых. Первоначально цветы были одиночными лепестками и варьировались в оттенках красного и желтого. Прекрасные цвета и пышность цветов, которые вы видите сейчас, являются результатом тщательного отбора, который Эдвин Фрейзи проводил в течение многих лет.Если бы природа предоставила полный цветок или необычный цвет, г-н Фрейзи сохранил бы семена и посадил бы их на следующий год. Это привело к полному цветению тринадцати красивых цветов, включая пикоте (смесь пестрых цветов), которые мы имеем сегодня.

 Эдвин Фрейзи сделал несколько переездов за эти годы, но в 1965 году он переместил свой завод по выращиванию ранункулюсов вместе с гладиолусами на нынешнее место, землю, принадлежащую семье Эке из Энсинитас. Ранее они использовали землю для выращивания пуансеттии, но в 60-х годах они перенесли все размножение в теплицы.Пол Эке-младший и Эдвин оба были фермерами-цветоводами, что помогло установить прочную связь между двумя мужчинами. Когда в 1993 году Эдвин решил уйти на пенсию, Пол убедил его остаться консультантом у нового производителя, чтобы продолжить его работу. Пол привлек Меллано и компанию, еще одну семью, долгое время занимавшуюся выращиванием цветов, чтобы взять на себя выращивание прекрасного ранункулюса. Пол-младший также рассматривал туризм как важный способ сохранить финансовую жизнеспособность полей, поскольку сельское хозяйство, выращиваемое в поле, становилось все более трудным. с годами.Были созданы все условия для постоянного сохранения и популяризации этой очаровательной культурной эмблемы Карловых Вар. Так родились Цветочные поля на Карлсбадском ранчо!

В 2002 году умер Пол Эке-младший, через два года скончался Эдвин Фрейзи. Цель Пола приблизить людей к сельскому хозяйству и желание Эдвина, чтобы лютик продолжал жить после его смерти, были достигнуты. Их присутствие ощущается каждую весну, когда ранункулюсы расцветают яркими красками.

Начав со скромных цветочных клумб Лютера Гейджа и превратившись в одну из самых устойчивых и узнаваемых достопримечательностей округа Сан-Диего, Цветочные поля продолжают демонстрировать мастерство природы и символизировать трудолюбие пары самых важных и ярких первопроходцев региона.

В 1999 году The Flower Fields заключила розничное соглашение с Armstrong Garden Centers на управление розничным магазином. Это соглашение позволяет персоналу The Flower Fields сосредоточиться на том, что у них получается лучше всего — выращивании прекрасных цветов для всего мира. Для тех, кому не посчастливилось посетить Цветочные поля, луковицы с этого удивительного садоводческого участка можно найти на EasytoGrowBulbs. com.

Сегодня «Цветочные поля» представляют собой идеальное сочетание мощного рабочего ранчо и региональной туристической достопримечательности.Просторная парковка, садовый центр Armstrong, специальные возможности для проведения мероприятий, историческая информация и цветочная продукция ежегодно предоставляются тысячам посетителей. Кроме того, наш сарай Paul Ecke Jr. может вместить до 200 гостей для проведения мероприятий, гала-концертов и свадеб.

Благодаря неизменной благотворительности и дальновидности семьи Экке, Цветочные поля останутся национальной жемчужиной, достопримечательностью для будущих поколений.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Практическая деформация объемных анатомических изображений на сенсорном экране

1.Введение

Несмотря на то, что человеческое тело состоит в основном из гибких, динамичных тканей, медицинские объемные изображения, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ) или компьютерная томография (КТ), отображаются в виде статических неинтерактивных наборов данных. Клиницисты получили бы новые возможности, если бы у них была возможность осматривать и взаимодействовать с объемными медицинскими изображениями осязаемым образом, подобно тому, как они поступали бы с физическим телом, если бы имели доступ к внутренней анатомии безопасным и непринужденным образом.Это может быть реализовано с помощью инструмента осязаемого взаимодействия, где пользователи могут манипулировать и деформировать анатомические элементы естественным образом руками и, таким образом, интуитивно изучать форму, внешний вид и механические свойства, а также соединения и контакты между элементами. Такой инструмент может облегчить клинические задачи, такие как предоперационное планирование, за счет значительного упрощения использования и взаимодействия.

Классический подход к моделированию анатомической деформации заключается в (i) сегментации анатомических элементов, (ii) создании сетки этих элементов по отдельности и (iii) выполнении моделирования контактной механики между анатомическими элементами. Выбор, манипуляция и деформация выполняются на сегментированной анатомии. Следовательно, возможность выбора, манипулирования и деформации отдельных анатомических элементов ограничена точностью и надежностью сегментации. На сегодняшний день это чрезвычайно сложная и трудоемкая задача, которая во многом препятствует разрешению и применимости анатомической деформации.

Вместо этого мы предлагаем выполнять все взаимодействия (т. е. выбор, манипуляцию и деформацию) непосредственно с входными медицинскими изображениями и, таким образом, сохранять разрешение исходных данных.Однако это не лишено проблем. Плотная трехмерная природа медицинских объемных изображений создает неотъемлемые трудности для ощутимых манипуляций с основной анатомией. Устройства отображения и взаимодействия по-прежнему преимущественно двухмерные, и необходимо определить соответствующие сопоставления между 2D и 3D, чтобы обеспечить возможность прямого манипулирования наборами объемных данных. Для визуализации объемный рендеринг обеспечивает успешное решение для определения видимых поверхностей в плотном наборе 3D-данных. С другой стороны, для деформации не существует эффективного метода передачи трехмерного выбора и манипулирования объемными данными естественным и интуитивно понятным образом с использованием двумерного интерфейса.

В этой работе мы предлагаем метафору естественного взаимодействия с медицинскими объемными изображениями через осязаемое прямое взаимодействие на сенсорном экране. Мы позволяем пользователям деформировать анатомию, непосредственно прикасаясь к ней и выполняя манипуляции с пальцами, как если бы они делали это с реальной анатомией. Ключевым компонентом нашего метода является сопоставление взаимодействия двухмерного сенсорного экрана с трехмерной объемной деформацией с помощью метафоры жесткой ручки.Затем мы разбиваем процесс взаимодействия на три операции: выбор ручек, отображение преобразований ручек и вычисление управляемых ручкой деформаций.

Во-первых, в Разделе 4 мы описываем интуитивно понятный, управляемый пользователем метод выбора анатомических элементов в качестве объемных ручек. Мы используем интуитивно понятное сопоставление для определения параметров выбора непосредственно на сенсорном экране на основе видимых анатомических элементов. Кроме того, мы применяем метод выращивания области, основанный на визуальных настройках, для сегментации анатомического элемента и согласования ручки.Во-вторых, в разделе 5 мы описываем основанный на оптимизации метод вычисления преобразований жестких ручек. Мы определяем интуитивные подсказки для непосредственного прикосновения к рукояткам на сенсорном экране и вычисляем соответствующие преобразования рукояток, эффективно решая задачу оптимизации замкнутой формы. трансформация ручки. С этой целью мы адаптируем метод коротационной укрупняющей деформации [1], который решает задачу упругостатической деформации на грубой конечно-элементной сетке с учетом распределения материала и граничных условий, наложенных на мелкую сетку, а затем применяет деформацию к встроенной сетке. медицинское изображение с помощью объемной передискретизации [2]. Мы расширяем первоначальный метод коротационной огрубляющей деформации, поддерживая дополнительные типы граничных условий с высоким разрешением, чтобы приспособить манипулирование с помощью рукоятки. объемное изображение. Мы демонстрируем, что наш метод применим к широкому спектру анатомических элементов, от крупных органов до мелких элементов, таких как кровеносные сосуды. Пользователь выполняет действия по выбору и манипулированию естественным образом, с плавными переходами.Мгновенная ощутимая и визуальная обратная связь делает взаимодействие и проверку интуитивно понятными и эффективными.

Мы считаем, что наши методы могут служить для нескольких клинических применений. Наиболее очевидным является предоперационное планирование, но наши беседы с клиническими экспертами также указывают на потенциальное использование для исследования и диагностики. В настоящее время предлагаемая система едва достигает интерактивной производительности из-за высокой вычислительной стоимости деформации мягких тканей и повторной выборки объема. Хотя текущей производительности достаточно для демонстрации новых функций взаимодействия, она еще неприемлема для практического применения.Поэтому в нашей работе в настоящее время отсутствует пользовательская оценка, что является обязательным требованием для полной проверки предлагаемых методов.

2. Связанная работа

Наша работа основана на предыдущих методах, которые решают различные задачи, связанные с 3D-взаимодействием, исследованием объема и деформацией объема. Более двадцати лет назад Hinckley et al. [3] определили потенциальные преимущества осязаемого взаимодействия на сенсорных экранах для исследования медицинских объемных изображений. Визуализация и взаимодействие должны идти рука об руку, чтобы преодолеть проблемы, связанные с исследованием и управлением сложными наборами данных [4].
2.1. 3D-взаимодействие на сенсорных экранах
Прямое 3D-взаимодействие с использованием 2D-подсказок на сенсорных экранах изучалось несколькими авторами. Различные предлагаемые методы направлены на достижение разных целей, таких как максимальное повышение интуитивности метафор взаимодействия, максимальное повышение производительности пользователя или минимизация двусмысленности. В исследовании López et al. [5] исследует сочетание различных метафор взаимодействия и навигации. Недавнее исследование, проведенное Mendes et al. [6] обсуждает плюсы и минусы нескольких методов и выходит за рамки 2D-взаимодействия, чтобы обсудить иммерсивное 3D-взаимодействие.Хэнкок и др. [7] решили проблему неоднозначности для взаимодействия с 6 степенями свободы, разложив полное взаимодействие с 6 степенями свободы на более простые действия. Коэ и др. [8] разработал простой виджет, который естественным образом поддерживает 3D-преобразования посредством действий на сенсорном экране. Райсман и др. [9] вычислили 3D-преобразования, сформулировав задачу оптимизации таким образом, чтобы 2D-проекции 3D-точек, к которым прикасается пользователь, максимально точно следовали действиям пальцев. Лю и др. [10], с другой стороны, пытались ограничить 2D-подсказки только двумя пальцами, чтобы упростить взаимодействие и устранить неоднозначность предполагаемого 3D-преобразования на основе действий пальцев.Учитывая разнообразие методов, в нескольких исследованиях сравнивали несколько методов. Мартине и др. [11] пришли к выводу, что производительность пользователей улучшилась при разделении перемещения и поворота, так как взаимодействия были более простыми и точными. Кляйн и др. [12] сосредоточили свое исследование на анализе нескольких методов взаимодействия для исследования 3D-данных в научной визуализации. Поскольку наша цель состоит в том, чтобы максимизировать сходство с реальными манипуляциями с анатомией, мы следуем формулировке оптимизации Reisman et al.[9] для прямого манипулирования. Этот метод позволяет использовать метафоры взаимодействия, которые лучше всего напоминают хватательные действия, которые люди выполняют в 3D, и не требует никаких виджетов. Более того, метод Reisman et al. обеспечивает плавный переход от выбора к деформации, все аналогично реальному взаимодействию. Мы выбираем эту естественную последовательность действий за счет возможного повышения производительности пользователя при манипулировании на основе виджетов. Однако мы модифицируем подход к оптимизации Reisman et al., сформулировав более простую линейную задачу с решением в замкнутой форме. В духе ранних подходов к интерактивному управлению камерой [13] мы линеаризуем взаимосвязь между 2D- и 3D-действиями. В нашей работе мы предполагаем, что сенсорный экран достаточно велик для беспрепятственного взаимодействия. Поэтому маленькие экраны, например, в мобильных телефонах, плохо подходят для нашего метода. Для эффективного взаимодействия на маленьких экранах были разработаны специальные методы [14]. Взаимодействие с большими моделями на мобильных устройствах также часто требует сетевых архитектур для адаптивного рендеринга [15].Интуитивное взаимодействие через сенсорные экраны — не единственная альтернатива естественному 3D-взаимодействию. Один из подходов состоит в том, чтобы обеспечить совместное взаимодействие благодаря прозрачному дисплею [16] или сочетать совместное размещение и осязаемые действия для взаимодействия на рабочем месте визуализации [17]. Другое решение, предложенное Marton et al. [18], это непрямое взаимодействие, при котором пользователь может управлять камерой на отдельной сенсорной поверхности, в то время как синхронизированные действия отображаются на более крупной проекционной системе.Коффи и др. [19] исследуют идею визуализации представления данных в мировом масштабе при взаимодействии с представлением данных в миниатюрном масштабе. Брудер и др. [20] сравнили 2D-взаимодействие с сенсорным экраном и 3D-взаимодействие в воздухе на стереоскопических дисплеях, показав, что 2D-вариант более эффективен вблизи экрана, тогда как 3D-вариант более эффективен для целей, находящихся дальше от экрана. Безансон и др. [21] также оценили различные методы взаимодействия, в том числе сравнение непрямого и непрямого взаимодействия. тактильные и осязательные методы.
2.2. Исследование и выбор объемных данных

Исследование объемных данных обычно рассматривается с двух основных точек зрения. Один из них — определение параметров рендеринга, а другой — определение представлений.

Книсс и др. [22] разработали сложные передаточные функции для объемного рендеринга, а вместе с ними и виджеты прямого манипулирования, которые делают задание передаточных функций интуитивно понятным и удобным. Продолжая это направление работы, другие также исследовали пользовательские интерфейсы для определения сложных передаточных функций [23] или пользовательские интерфейсы для выбора более общих параметров рендеринга [24].Как упоминалось ранее, один из способов оптимизировать исследование тома — найти лучшие виды. Вайскопф и др. [25] разработали методы объединения сложных плоскостей отсечения. Другие работы используют различные метафоры визуализации для иллюстративной визуализации наборов медицинских данных [26] или связывают взаимодействие на основе сенсорного экрана с исследованием объемных данных [27]. Зорзал и др. [28] предлагают 3D-дисплей с дополненной реальностью для операций сегментации, но мы ограничиваемся 2D-сенсорными экранами. В отличие от этих работ, наш подход не ограничивается исследованием статических объемных данных.Вместо этого мы разрабатываем методы манипулирования, которые позволяют пользователю исследовать деформацию объемных данных. Один из предложенных нами методов решает проблему выбора. С этой целью Wiebel et al. [29] исследовали проблему правильного выбора видимой изоповерхности. Мы полагаемся на самые современные решения этой проблемы, но мы также решаем задачу расширения выбранной выборки, чтобы охватить видимый объем интереса. Овада и др. [30] попробуйте выбрать интересующую область, нарисовав штрих с последующей автоматической сегментацией области.Наш подход похож в том смысле, что он сочетает сигнал и автоматическую сегментацию, но наш сигнал напоминает более естественное действие захвата. Методы прямого выбора могут быть дополнены топологической информацией с помощью подходов оптимизации графов, чтобы избежать разрывов глубины, которые появляются при простом литье лучей. Эта идея была применена к выделению видимых линий Wiebel et al. [31] и выбор участка видимой поверхности Stoppel et al. [32]. В нашей работе мы занимаемся выбором объема за пределами видимой геометрии, и интересное направление для будущей работы состоит в том, чтобы приспособить подходы оптимизации графа к этому выбору объема.Выделение объема также можно решить, управляя простыми объемными примитивами с помощью логических операций. Стоппель и др. [33] применили эту идею для создания виджетов-иллюстраций. Безансон и др. [34], с другой стороны, предложил рисовать 2D-формы, а затем явно контролировать, как они расширяются в 3D. Они также обсудили обширную таксономию методов отбора, на которую мы указываем для дальнейшего чтения по этой теме.
2.3. Деформация объемного изображения

Деформация объемных изображений решается с помощью двух основных групп методов.Одно семейство основано на объемном рендеринге с наложением 3D-текстуры и кодировании деформации в качестве функции сопоставления. Другое семейство основано на передискретизации исходного объема в новую регулярную сетку с использованием деформации.

Ранние методы выполняли объемный рендеринг с использованием секущих плоскостей и преобразовывали воксели в исходный набор данных, используя трехмерное наложение текстур на основе графического процессора [35]. Различные методы различались подходом к кодированию деформации, например, трилинейной интерполяцией, основанной на деформации произвольной формы [36], объемным скиннингом шарнирных движений [37] или интерполяцией разбросанных данных [38].Этот подход использовался в процедурных операциях манипулирования объемом, таких как разрез, для иллюстрации [39]. В качестве варианта картографического подхода Георгий и Вестерманн [40] представили метод объемного рендеринга неправильных тетраэдральных сеток с высоким разрешением, который позволяет произвольно кодировать деформации внутри сетки. Корреа и др. [41] также использовал функцию отображения для визуализации деформируемых объемных изображений. Они разработали поля смещения с возможностью редактирования с учетом ограничений по сохранению элементов, чтобы упростить иллюстративную визуализацию.Кречмер и др. [42], с другой стороны, переформатировали объемные изображения в плоские виды, чтобы помочь в диагностических исследованиях. Благодаря повышению производительности графического оборудования теперь возможна повторная выборка полного объемного изображения в реальном времени. Это позволяет использовать более богатые методы объемного рендеринга при обработке деформации как части шага передискретизации. Подход был сначала использован с деформациями, определенными на грубых тетраэдрических сетках и параллелизацией на уровне вокселей [43], а затем он был ускорен за счет распараллеливания на уровне тетраэдра [2].В дальнейших расширениях рассматривались различные модели деформации, такие как алгоритм кольчуги [44], модель коротационного огрубления, используемая в нашей работе [1], или добавление моделей дыхания [45]. Как обсуждалось во введении, классический подход к моделированию анатомической деформации заключается в сегментации и построении сетки отдельных анатомических элементов. Действия выбора и манипулирования значительно упрощаются, поскольку они могут использовать явные границы элементов. Моделирование деформаций решается с использованием современных формулировок контактной механики, и существуют даже открытые фреймворки, облегчающие эту задачу [46].Образец разнообразных репрезентативных медицинских приложений можно найти в обзоре Talbot et al. [47]. Классический подход в значительной степени дополняет нашу работу, поскольку мы можем использовать сегментированные данные, когда они доступны. Однако при классическом подходе все соответствующие анатомические элементы должны быть индивидуально сегментированы. Из-за сложности этой задачи подход либо отвергается, либо сочетается с трудоемким ручным вмешательством. Вместо этого в нашем подходе все анатомические элементы остаются в наличии, так как все взаимодействие определяется исходными объемными данными.

3. Методы: обзор

Медицинские изображения содержат исходную информацию об анатомии пациента. Поэтому, чтобы предоставить клиницистам возможность взаимодействовать с этой анатомией, сохраняя при этом верность истинным данным изображения, предлагаемые нами методы манипулирования и деформации выполняются непосредственно на входных медицинских изображениях. Этот подход создает проблемы для разработки методов выбора, взаимодействия и деформации, которые работают непосредственно с объемными изображениями.

Мы полагаемся на самые современные методы [1,2] для расчета деформации объемного изображения на основе физических данных.Эти методы сочетают надежный механический отклик с эффективной деформацией с высоким разрешением. С другой стороны, наши новые методы обработки изображений позволяют интуитивно отображать 2D-жесты на сенсорном экране для объемной деформации. Соединительный мост — это использование метафоры жесткой ручки. С помощью методов взаимодействия мы манипулируем жесткими ручками внутри объемной анатомии, и эти ручки служат граничными условиями для полной деформации анатомии. Во время выполнения процесс полной обработки изображения требует следующих шагов, которые также обозначены на рисунке 2:
  • Набор жестких объемных ручек.

  • Вычисление 3D-преобразований ручки из 2D-жестов.

  • Расчет граничных условий для модели деформации.

  • Расчет грубой объемной деформации изображения.

  • Интерполяция для деформации изображения высокого разрешения.

  • Передискретизация деформированного объемного изображения.

Рисунок 2. Этапы выполнения и предварительной обработки нашего метода манипулирования объемными изображениями.Во время выполнения он сочетает в себе новые методы взаимодействия с современными методами деформации объемного изображения. Пользователь выбирает ручки внутри объема, применяет 3D-преобразования к ручкам с помощью 2D-жестов, а преобразованные ручки преобразуются в граничные условия для анатомической модели деформации. Для деформации объемного изображения мы используем метод коротационного огрубления [1], который состоит из трех этапов: деформация с низким разрешением, интерполяция этой деформации на сетку с высоким разрешением и передискретизация объемного изображения [2]. Кроме того, метод деформации объемного изображения требует нескольких этапов предварительной обработки для создания высокоточной интерактивной модели с низким разрешением: частичная сегментация объемного изображения, классификация анатомических элементов на основе значений изображения, инициализация механических свойств на основе значений изображения, создание сетки с высоким и низким разрешением, а также огрубление от модели деформации с высоким разрешением к гомогенизированной модели деформации с низким разрешением. Рисунок 2. Этапы выполнения и предварительной обработки нашего метода манипулирования объемными изображениями.Во время выполнения он сочетает в себе новые методы взаимодействия с современными методами деформации объемного изображения. Пользователь выбирает ручки внутри объема, применяет 3D-преобразования к ручкам с помощью 2D-жестов, а преобразованные ручки преобразуются в граничные условия для анатомической модели деформации. Для деформации объемного изображения мы используем метод коротационного огрубления [1], который состоит из трех этапов: деформация с низким разрешением, интерполяция этой деформации на сетку с высоким разрешением и передискретизация объемного изображения [2]. Кроме того, метод деформации объемного изображения требует нескольких этапов предварительной обработки для создания высокоточной интерактивной модели с низким разрешением: частичная сегментация объемного изображения, классификация анатомических элементов на основе значений изображения, инициализация механических свойств на основе значений изображения, создание сетки с высоким и низким разрешением, а также огрубление от модели деформации с высоким разрешением к гомогенизированной модели деформации с низким разрешением. Шаги 1, 2 и 3 в этом процессе представляют собой предлагаемые новые методы взаимодействия и подробно описаны в Разделе 4, Разделе 5 и Разделе 6 соответственно.Шаги 4, 5 и 6 реализуются с использованием современных методов деформации объемного изображения, как описано выше. В частности, мы применяем метод деформации, называемый покоротационным укрупнением [1], в котором используются две моделирующие сетки с разным разрешением. Эти две сетки и их механические свойства определяются на этапе предварительной обработки, как показано на рисунке 2. Эта предварительная обработка требует частичной сегментации объемного изображения и сопоставления значений изображения с механическими свойствами на основе анатомической классификации (см. работу Торрес и др.[1] для подробностей). Мелкая сетка захватывает желаемый уровень детализации анатомии и точно представляет механические деформации, но ее нельзя смоделировать в реальном времени. Грубая сетка, с другой стороны, не учитывает явным образом анатомические детали, но позволяет моделировать в реальном времени. Коротационное укрупнение берет свойства мелкой сетки и вычисляет нелинейные функции формы и гомогенизированные механические свойства грубой сетки, так что точность мелкой сетки хорошо сохраняется.Во время выполнения решатель моделирует механические деформации на грубой сетке, нелинейно интерполирует эти симуляции на мелкую сетку и, наконец, на полное объемное изображение благодаря методу передискретизации [2]. Оригинальный метод покорационного огрубления не поддерживает в качестве граничных условий преобразование произвольных жестких ручек. Мы расширяем метод, чтобы эффективно поддерживать такие граничные условия, и, следовательно, плавно связываем метафору с ручкой от выбора до деформации.

4. Методы: выбор ручки под руководством пользователя

Подобно работе в геометрическом моделировании [48], мы деформируем анатомию, манипулируя набором ручек. Эта метафора естественна и интуитивно понятна, поскольку она имитирует реальное действие, когда мы зажимаем или хватаем часть объекта руками, а затем перемещаем и вращаем руки как жесткие инструменты для деформации объекта.

Первым необходимым шагом в деформации на основе ручек является выбор ручек. Три аспекта делают этот шаг сложным в наших условиях.Одним из них является ограничение 2D-взаимодействия, создаваемое сенсорным экраном, а два других — плотная объемная природа и топологическая сложность медицинских изображений.

В этом разделе мы описываем наш интуитивно понятный, управляемый пользователем метод выбора объемных ручек. Сначала опишем определение параметров выбора непосредственно через интуитивно понятные действия на тачскрине. Далее мы опишем метод увеличения области для сегментации объема и, таким образом, выбора каждой ручки. Наконец, мы обсудим операции уточнения дескриптора и управление состоянием дескриптора для определения различных типов граничных условий при деформации анатомии.

4.1. Сопоставление сигналов выбора

Проблема выбора маркера может быть поставлена ​​как выбор подмножества вокселей в наборе объемных данных на основе некоторого пользовательского ввода. Эта проблема уже решалась в медицинской визуализации, как часть сегментации изображения. В этом контексте пользовательский контроль может быть максимальным за счет отображения дополнительных поперечных сечений и предоставления пользователю возможности рисовать непосредственно на таких поперечных сечениях. Однако взаимодействие с поперечными сечениями не имитирует действия в реальной жизни.

Вместо этого мы хотим, чтобы пользователи могли выбирать дескрипторы осязаемым образом, позволяя им выражать свои намерения непосредственно на изображении тома. С этой целью мы разработали метафору выбора двумя пальцами, которая использует изоповерхность raycasting для естественного преобразования действий 2D-пользователя в 3D-сигналы. Далее мы определяем 2D- и 3D-позиции, связанные с двумя пальцами, и описываем сопоставление между действиями пальцев и параметрами выбора.

Мы предполагаем, что взаимодействие с пользователем осуществляется с помощью указательного и большого пальцев.Мы определяем как pi и pt позиции указательного и большого пальца на экране соответственно. Эти точки сопоставляются вдоль соответствующих лучей наблюдения с трехмерными точками пальцев qi и qt на видимой изоповерхности соответственно. В нашей реализации мы находим две точки 3D-отпечатка с помощью независимого преобразования лучей, но оптимизация на основе графа может дать более надежные результаты [31].

Когда пользователь впервые касается экрана обоими пальцами, мы определяем начальное значение ручки s как среднее значение соответствующих трехмерных положений точки пальца, s=qi+qt2. Основываясь на трехмерной глубине затравки и текущей перспективной проекции, мы также вычисляем масштабный коэффициент s между смещениями в экранном пространстве и трехмерными смещениями.

Затем пользователь может касаться экрана обоими пальцами и изменять расстояние между их позициями в пространстве экрана, указывая на действие увеличения или масштабирования. В любой момент мы определяем экстент ручки d, масштабируя расстояние между позициями пальцев на экране, т. е. d=s∥pi−pt∥.

Различные компоненты отображения признаков выбора изображены на рисунке 3.Как только пользователь убирает палец с экрана, процесс выбора прекращается. Как показано на рис. 4, выделение всегда отображается с использованием цветовой маски.
4.2. Растущий регион для обработки выбора

Параметры начального числа и экстента, определенные в предыдущем разделе, позволяют пользователям интуитивно определять намерение выбора. Однако фактический выбор требует определения видимой части органа, к которому прикасаются, в предполагаемых пределах. Этот выбор становится сложной задачей из-за сложной топологии анатомии, встроенной в объемные изображения, и отсутствия явного определения границ органов и связности.

Для решения проблемы выбора мы прибегаем к методам сегментации изображения, в частности к известному алгоритму выращивания засеянной области [49]. Этот алгоритм идеально согласуется с нашим подходом к взаимодействию, поскольку позволяет нам эффективно идентифицировать область объема, которая связана с начальным числом и удовлетворяет некоторому критерию однородности. Он учитывает распределение значений плотности изображения вокруг исходного вокселя и постепенно увеличивает выбранную область, добавляя другие воксели, плотность которых находится в пределах диапазона распределения плотности в исходном элементе.В частности, мы начинаем с регистрации плотности δseed в исходном вокселе и вычисления стандартного отклонения σseed значений плотности в 1-кольцевой окрестности исходного вокселя. Затем мы начинаем рост в ширину из семени. Для каждого потенциального вокселя, который мы посещаем, мы вычисляем коэффициент однородности h на основе его плотности δ следующим образом:

h=|δ−δseed|σseed.

(1)

Если коэффициент однородности ниже порогового значения hmax, мы принимаем воксель-кандидат в выбранную область и добавляем в качестве кандидатов непосещенные воксели в пределах его шести непосредственных соседей.Во всех наших примерах мы использовали hmax=1,1 в качестве порога однородности, указывая на то, что мы принимаем воксели, разница плотности которых относительно. воксель семени составляет менее 110% стандартного отклонения плотности вокруг семени. Пороговое значение было выбрано путем предварительной обработки данных и анализа однородности органов, присутствующих в объеме. Сравнивая различия плотности со стандартным отклонением вокруг начального значения, мы автоматически адаптируем критерий выбора к уровню шума в данных плотности, и пользователю нужно только указать начальное значение и степень выделения. Тем не менее, наш метод отбора предполагает, что семя и его окрестности являются репрезентативными для всей интересующей области и отличаются от других соседних анатомических структур. Если контрастность данных изображения недостаточна, у метода могут возникнуть проблемы с правильным увеличением выделения.

В отличие от других подходов к сегментации, наращивание области обеспечивает простое определение экстента выбора под руководством пользователя, следуя метафоре взаимодействия, описанной в разделе 4.1. Более того, расширение регионов также позволяет реализовать высокоэффективную параллельную реализацию на графических процессорах.Мы следуем основанной на очереди реализации алгоритма роста области, где очередь инициализируется шестью прямыми соседями начального числа, и каждый проход поиска в ширину очищает очередь и повторно заполняет ее кандидатами-соседями посещенных вокселей. Мы останавливаем процесс роста, когда количество проходов по очереди достигает экстента или если больше нет вокселей-кандидатов. На графическом процессоре мы запускаем один поток для каждого вокселя-кандидата в очереди. При такой параллельной реализации алгоритм представляет собой параллельную задачу трафаретных вычислений, которая идеально адаптируется к вычислительной парадигме современных графических процессоров.Однако из-за характера процесса роста только небольшая часть вокселей фактически является кандидатами и должна быть просмотрена при каждом проходе. Тогда простой механизм диспетчеризации параллельных заданий приведет к появлению множества запущенных потоков, выполняющих бесполезные вычисления. Нам удалось резко сократить количество ненужных потоков, запускаемых с помощью эффективной схемы блокировки [44], которая использует разреженность вычислений. Благодаря этой высокоэффективной реализации выбранная область увеличивается или уменьшается всего за несколько миллисекунд, обеспечивая визуальную обратную связь с пользователем и позволяя очень быстро и интуитивно выбрать желаемую ручку.
4.
3. Управление дескрипторами В дополнение к процедуре выбора дескрипторов, описанной выше, мы предоставляем методы для уточнения дескрипторов и управления их состоянием. Одновременно можно выбрать несколько ручек, как показано на рис. 5, и каждой из них можно управлять независимо. Для этого пользователь может выбрать один или несколько дескрипторов из существующего набора. Чтобы выбрать одну ручку, пользователю просто нужно нажать сенсорным экраном на 2D-проекцию ручки.

Мы разрешаем уточнение дескриптора с помощью операций объединения и набора разностей.Затем, чтобы локально увеличить или уменьшить дескриптор, пользователь создает второй выбор дескриптора, выбирает как исходный, так и новый дескриптор, а затем выбирает операцию объединения или разности, чтобы соответственно увеличить или уменьшить исходный дескриптор.

Наш метод деформации мягких тканей, описанный в разделе 6, определяет граничные условия на мелкой тетраэдрической сетке, в которую встроено объемное изображение. Затем, несмотря на то, что на объемном изображении выполняются выделение и уточнение ручкой, выделение должно быть применено и к узлам мелкой тетраэдрической сетки.Когда мы выбираем или уточняем ручку, мы помечаем все тетраэдры сетки, содержащие выбранные воксели, и устанавливаем узлы ручки как узлы тетраэдров. Мы позволяем каждому узлу принадлежать только одному дескриптору, последнему, заявившему о праве собственности на узел. В операции уточнения мы сбрасываем узлы двух задействованных дескрипторов перед применением операции объединения или различия. В наших операциях практического манипулирования мы определяем три возможных состояния дескрипторов: активный, фиксированный или бездействующий. Когда ручка активна, ее узлы подвергаются манипулятивным операциям, описанным в разделе 5, а затем их положения задаются как граничные условия Дирихле для деформации мягких тканей.При фиксации ручки положения ее узлов также задаются как граничные условия Дирихле при деформации мягких тканей. Когда ручка простаивает, ее узлы рассматриваются как обычные свободные узлы во время деформации мягких тканей, но ручка остается доступной, чтобы быть активной или фиксированной позже.

5. Методы: прямое управление дескрипторами

После выбора дескрипторов пользователь может манипулировать ими естественным и интуитивно понятным образом. Наше решение для преобразования ручек пытается воспроизвести манипулирование реальными объектами с помощью рук, с ограничением, что взаимодействие с пользователем осуществляется на двухмерном сенсорном экране.Мы предлагаем решение, которое автоматически преобразует 2D-действия в 3D-преобразования ручек. Наше решение основано на численной оптимизации трехмерных жестких преобразований таким образом, чтобы визуальные проекции ручек лучше всего следовали за действиями пользователя.

Мы начнем этот раздел с постановки задачи численной оптимизации, которая следует за предыдущей работой по прямому манипулированию [9]. Однако, в отличие от их решения, мы получаем решение в закрытой форме для линеаризованных манипуляций.Это решение чрезвычайно эффективно, поэтому пользователь получает немедленную визуальную обратную связь о манипулятивных действиях. Завершим раздел обсуждением вариантов формулировки оптимизации.
5.1. Постановка и формулировка проблемы

Мы представляем манипулирование ручкой как взаимодействие нескольких пальцев. Пользователь прикасается к ручке одновременно в нескольких местах и ​​проводит пальцами по экрану, чтобы передать движение проецируемой рукоятки. Это проецируемое движение автоматически преобразуется в оптимальное 3D-движение, предоставляя пользователю ощущение естественного и интуитивного управления рукояткой непосредственно в 3D.

Когда пользователь прикасается к ручке, мы определяем положение пальцев в пространстве экрана и сопоставляем их вдоль лучей обзора с трехмерными позициями на видимой изоповерхности, так же, как при выборе ручки, как описано в Разделе 4.1. Мы инициализируем эти 3D-позиции как точки управления. Как только ручка трансформируется во время манипуляции, положения {qj∈IR3} обозначают обновленные положения точек ручки в пространстве обзора, т. е. выраженные в системе отсчета камеры. Мы определяем как {pj∈IR2} целевые 2D-проекции для точек управления, выраженные в нормированных координатах устройства.Когда пользователь перемещает пальцы по экрану, мы записываем их текущее положение как целевые 2D-точки. Следуя Reisman et al. В [9] мы представляем манипулирование ручками как вычисление оптимального трехмерного преобразования точек ручки {qj}, так что их проекции совпадают с целевыми проекциями {pj}. Мы выражаем трехмерное преобразование с вектором переноса t и матрицей вращения R, а трехмерную проекцию в двумерную как функцию Proj·. Затем мы определяем следующий член ошибки для каждой точки ручки: И мы формально определяем манипулирование ручками как оптимизацию целевой функции f, т.е.е.,

{t,R}=argminf,f=∑jfjTfj.

(3)

Функция проецирования состоит из линейного преобразования P из 3D в 2D с последующим делением на 3D-координату Z. С единичным вектором k=0,0,1T проекцию можно записать как
5.2. Оптимальное линеаризованное манипулирование

Для плавного и интуитивно понятного манипулирования мы постоянно визуализируем преобразованную ручку, когда пользователь перемещает пальцы по экрану. После каждого движения пальца мы вычисляем оптимальное преобразование {t,R} и обновляем точки трехмерной ручки как qj ←Rqj+t.Таким образом, каждое пошаговое движение пальца приводит к небольшому жесткому преобразованию.

Оптимизация (3) представляет собой нелинейную задачу наименьших квадратов. В предыдущей работе [9] эта задача была решена с помощью итеративного решателя Левенберга–Марквардта. Однако в предположении малых преобразований мы можем безопасно линеаризовать члены ошибки (2) и вместо этого решить линейную задачу наименьших квадратов. Это равносильно выполнению одной итерации Гаусса-Ньютона исходной нелинейной задачи. Необходимо линеаризовать две нелинейные функции: вращение и перспективную проекцию.Градиент спроецированного вектора может быть получен из (4) как:

∂Projv∂v=1vTkPI−vkTvTk.

(5)

Чтобы линеаризовать вращение, его удобно выразить с помощью представления ось-угол r, где величина ∥r∥ представляет собой угол поворота, а направление r∥r∥ представляет собой ось вращения. Тогда при малых поворотах операцию вращения можно линейно аппроксимировать как

Rq≈I+Skewrq=q−Skewrqr,

(6)

где Skew· обозначает кососимметричную матрицу, представляющую линейное преобразование перекрестного произведения.Градиент повернутого вектора может быть легко получен из этого линейного приближения, в результате чего: После линеаризации проекции и вращения градиенты членов ошибки (2) относительно. перевод и вращение могут быть легко получены, что приводит к:

∂fj∂t=1qjTkPI−qjkTqjTk,

(8)

∂fj∂r=1qjTkPqjkTqjTk−ISkewqj.

(9)

Используя эти ингредиенты, мы решаем линеаризованную задачу наименьших квадратов (3) как небольшую линейную систему. Группируя неизвестный перенос и вращение как x = tr, результирующую линейную систему можно записать как:

с A=∑i∂fi∂t∂ri∂tT∂fi∂t∂ri∂t

(11)

и b=-∑i∂fi∂t∂ri∂tTProjqi-pi.

(12)

5.3. Преобразования с ограничениями
Наш метод прямого манипулирования, сформулированный как оптимизация, допускает использование произвольного количества пальцев. Однако если количество пальцев меньше трех, то линейная задача (10) является недоусловной.

В неограниченных ситуациях, когда пользователь взаимодействует с помощью только одного или двух пальцев, мы предполагаем, что намерением пользователя является выполнение ограниченных преобразований. Взаимодействие одним пальцем естественным образом сопоставляется с перемещением по осям XY, а взаимодействие двумя пальцами естественным образом сопоставляется с перемещением по осям XYZ и вращением по оси Z.Мы также позволяем пользователю ограничивать трансформацию по желанию, чтобы предотвратить движения по нежелательным осям. Некоторые полезные примеры включают устранение перемещения по оси Z, поворота по оси Z или перемещения по осям XY.

Преобразования с ограничениями легко реализовать путем выбора соответствующих строк и столбцов в линейной задаче (10). На рис. 1 показаны примеры полных и ограниченных преобразований.

6. Методы: объемная деформация

Анатомия человека, полученная на медицинском объемном изображении, демонстрирует неоднородность с высоким разрешением. Популярные методы моделирования анатомических деформаций потребуют мелкой моделирующей сетки для правильного разрешения анатомических элементов, присутствующих в медицинском изображении, но этот выбор предотвратит интерактивные деформации. В качестве альтернативы, численные методы укрупнения [50,51] моделируют деформации на грубых сетках, при этом максимально сходя по отношению к. поведение, создаваемое мелкими сетками. Среди таких методов подвижное огрубление [1] поддерживает точную обработку граничных условий с высоким разрешением в рамках линейной подвижной модели материала.

Мы начнем этот раздел с краткого описания метода подвижного огрубления. Исходный метод точно поддерживает граничные условия Дирихле для точек с высоким разрешением, которые фиксируются в своем положении покоя, но не обрабатывает другие типы граничных условий Дирихле. Мы расширяем метод коротационного огрубления для обработки граничных условий Дирихле для жестко преобразованных точек с высоким разрешением. Таким образом, мы поддерживаем точное манипулирование высокодетализированными анатомическими элементами на основе рукоятки, в то время как остальная анатомия деформируется интерактивно в соответствии с моделью коротационной укрупнения. Мы завершаем раздел, резюмируя, как деформация сетки применяется к встроенному медицинскому объемному изображению посредством повторной выборки объема.

6.1. Коротационное огрубление
Модель подвижного огрубления принимает в качестве входных данных две тетраэдральные сетки, одну мелкую и одну грубую, которые дискретизируют один и тот же деформируемый объем, где грубые узлы являются подмножеством узлов мелкой сетки. Учитывая неоднородную линейную подвижную модель FEM [52], определенную на мелкой сетке, подвижное огрубление вычисляет гомогенизированные матрицы жесткости и нелинейные функции формы на грубой сетке, так что поведение мелкой сетки близко аппроксимируется.Огрубление проектируется для каждого грубого элемента независимо, а результат собирается для получения грубой модели на полной грубой сетке. Особое внимание в методе уделяется точной аппроксимации граничных условий Дирихле и Неймана на мелкой сетке. Однако для ясности и в.м.н. в дальнейшем мы игнорируем наличие мелких узлов с ненулевыми граничными условиями Неймана (т. е. ненулевыми внешними силами) и рассматриваем только мелкие узлы с граничными условиями Дирихле (т.е., стесненные положения). Аналогично Torres et al. В [1] мы вводим блочное обозначение · для обозначения репликации матрицы 3×3 в блочно-диагональную матрицу или репликации вектора 3×1 в длинный вектор. Размер · может быть выведен в каждом случае из членов, которые он умножает. Обозначим через xc и xd векторы, которые соединяют положения всех грубых узлов и всех точных узлов Дирихле в грубом элементе соответственно. Обозначим чертой точки состояния покоя для соответствующих узлов.Обозначим также через Rc наилучшую матрицу вращения грубого элемента. Тогда, используя блочные обозначения, усредненная линейная задача о подвижности на грубом элементе может быть выражена как:

RcKhRcTxc−xc¯=fc+fd,

(13)

с fd=-RcKhdRcTxd-xd¯.

(14)

Матрицы Kh и Khd обозначают усредненные матрицы жесткости грубого элемента, и мы отсылаем читателя к работе Torres et al. [1] для получения подробной информации об их вычислении. Векторы fc и fd обозначают соответственно внешние силы, приложенные к грубым узлам, и грубые силы, создаваемые мелкими узлами Дирихле.

Преимущество метода коротационного огрубления заключается в том, что он требует небольших вычислительных затрат по сравнению с другими. чисто грубая модель FEM, но она достигает точности, сравнимой с точной моделью FEM, при определенных типах граничных условий. Затем мы расширяем метод для точной и эффективной обработки жестких преобразований тонких узлов, производимых нашим методом манипулирования дескриптором.

6.2. Огрубление жестких преобразований с высоким разрешением
В нашей настройке мелкие узлы Дирихле жестко преобразуются с вращением Rm и перемещением tm, как вычислено нашим методом прямого манипулирования в Разделе 5.Обратите внимание, что в отличие от инкрементных преобразований, рассмотренных в разделе 5, здесь мы имеем в виду кумулятивные преобразования из конфигурации состояния покоя xd¯. Используя блочное обозначение, грубые силы (14), создаваемые жестко преобразованными тонкими узлами, равны:

fd=−RcKhdRcTRmxd¯+tm−xd¯=−RcKhdRcTRm−Ixd¯+RcTtm.

(15)

Вычисление результирующих грубых сил сначала кажется дорогостоящим в вычислительном отношении из-за плотности матрицы Khd. Однако, как отмечают Torres et al.[1], и в результате структуры блочной репликации произведение RcTRm-Ixd¯ представляет собой простое линейное преобразование девяти различных элементов матрицы блочной репликации. Поэтому произведение можно переписать как постоянное линейное преобразование девятивектора, образованного элементами блочно-реплицируемой матрицы. Обозначим полученное преобразование как:

RcTRm-Ixd¯=Reshapexd¯·UnrollRcTRm-I,

(16)

где Unroll(·) преобразует матрицу 3×3 в вектор из девяти со всеми его элементами, а Reshape(·) преобразует вектор 3n в соответствующую матрицу 3n×9.Продукт KhdRcTtm также допускает эффективную реализацию благодаря блочной репликации, когда столбцы Khd сначала складываются в три группы, а результат умножается на блочно-реплицированный вектор. Обозначим полученное преобразование как:

KhdRcTtm=ColumnAddKhd·RcTtm,

(17)

где ColumnAdd(·) объединяет все столбцы матрицы в три группы. Из (16) и (17) вычисление грубых сил из-за мелких узлов Дирихле сводится к:

fd=-RcKhd·Reshapexd¯·UnrollRcTRm-I-Rc·ColumnAddKhd·RcTtm.

(18)

Произведение Khd·Reshapexd¯ может быть вычислено только один раз после завершения выбора дескриптора. В целом, благодаря эффективной перегруппировке операций полное вычисление грубых сил может быть выполнено эффективно с затратами, не зависящими от дискретизации мелкой сетки.

6.3. Volume Resampling

Метод коротационного огрубления может быть эффективно реализован со всеми вычислениями на уровне грубой сетки на ЦП и всеми вычислениями на уровне мелкой сетки и на уровне объема на графическом процессоре.На каждом шаге манипулирования с помощью рукоятки метод сначала собирает расчеты силы из-за мелких узлов, затем выполняет расчет квазистатической деформации на грубой сетке и переносит результирующую деформацию мягких тканей на мелкие узлы. На этом этапе используются предварительно вычисленные нелинейные функции формы, которые учитывают неоднородность основной анатомии.

Следующий шаг метода требует переноса деформации мелкой сетки на фактическое объемное изображение. Этот шаг эффективно выполняется на графическом процессоре как операция тетраэдрической растеризации с исходным объемным изображением в виде карты 3D-текстуры.Мы отсылаем читателя к работе Torres et al. [1] для получения полной информации. Завершающим этапом является растрирование тетраэдров ручек, применение маски визуализации к объему ручек.

7. Результаты

На изображениях мы показываем несколько экспериментов, демонстрирующих особенности наших методов практической деформации. Мы проводим операции по исследованию и деформации нескольких анатомических элементов брюшной полости, таких как почки, желудок или кровеносные сосуды.

7.1. Детали реализации и производительность
. Мы реализовали нашу работу на вычислительной платформе, состоящей из четырехъядерного процессора Intel Core i7-3770S с тактовой частотой 3,1 ГГц (Санта-Клара, Калифорния, США) с 16 ГБ памяти и процессора NVIDIA (Санта-Клара). , Калифорния, США) видеокарта GTX670. Мы использовали 23-дюймовый сенсорный экран HANNspree (Тайбэй, Тайвань) с полным отслеживанием 10 пальцев. Мы выполняем объемный рендеринг с помощью VTK [53], а также используем его функции пикинга raycasting. Для всех примерных манипуляций мы использовали компьютерную томографию брюшной полости с 5 миллионами вокселей.Этот набор данных общедоступен в библиотеке изображений OsiriX DICOM (ссылка BREBIX) [54]. В качестве предварительной обработки мы просканировали диапазон непрозрачности модели, чтобы идентифицировать основные анатомические элементы и определить передаточные функции, а также их механические параметры (например, модуль Юнга и коэффициент Пуассона). Чтобы применить модель деформации подвижного укрупнения, мы создали грубую и мелкую тетраэдрические сетки следующим образом. Во-первых, мы создали грубую сетку как обычную тетраэдрическую сетку, покрывающую объемное изображение, в результате чего получилось 6000 тетраэдров.Затем мы сегментировали костный материал на основе его диапазона непрозрачности, создали сетку для полученных поверхностей костей и создали мелкую тетраэдрическую сетку с помощью TetGen, объединив узлы кости с обычной сеткой высокого разрешения. Мелкая сетка имеет в общей сложности 281 000 тетраэдров.

В примерах, показанных в документе, средняя производительность нашего метода составляет 10 кадров в секунду. В вычислительных затратах преобладает передача данных ЦП-ГП, которая занимает около 50 мс на кадр и мотивируется отсутствием низкоуровневого доступа VTK API к объемным данным.Эта стоимость может быть значительно снижена за счет полностью выделенной реализации и, таким образом, повышения общей производительности во время выполнения. При текущей производительности, как и в других приложениях, задержка заставляет пользователей двигаться медленнее, чем в более отзывчивой системе.

В рамках нашего алгоритма стоимость деформации составляет менее 30 мс на кадр, а передискретизация занимает всего 15 мс. Стоимость других компонентов, таких как выбор ручек и сопоставление 2D-жестов с 3D-преобразованиями, незначительна благодаря высокой эффективности предлагаемых нами методов.Для масштабируемости производительности мы отсылаем читателя к анализу, проведенному Torres et al. [1]. Во время манипулирования и деформации наш метод добавляет в свой конвейер всего две операции: (i) сопоставление 2D-жестов с 3D-преобразованием ручки и (ii) вычисление сил от жестко преобразованной ручки, как в (10 ). Стоимость этих двух операций незначительна по сравнению с остальной частью их конвейера.
7.2. Примеры выбора
На рис. 6 показаны два примера динамического роста выбранных дескрипторов.Изображения соответствуют снимкам экрана в реальном времени и были созданы в результате непосредственного взаимодействия с сенсорным экраном. Примеры подчеркивают успех нашей техники селекции как на больших, так и на тонких анатомических телах. Пользователь, естественно, направляет экстент с помощью указательного и большого пальцев (обозначенных черными кружками на изображениях), но выбор ограничивается интересующим органом.
7.3. Примеры деформации
. На рис. 7 и 8 показано несколько примеров естественной деформации объемной анатомии руками. Изображения сочетают в себе снимки экрана в реальном времени и записи взаимодействия пользователя с реальным сенсорным экраном. Верхний ряд на рис. 7 показывает перемещение вены в плоскости с использованием только одного пальца. Этот пример демонстрирует возможность взаимодействия с тонкими анатомическими особенностями. Обратите внимание, что кровеносные сосуды не могут быть разрешены с помощью грубой моделирующей сетки, но они правильно обрабатываются благодаря коротационной модели деформации с укрупнением, описанной в разделе 6. Мы расширили исходную модель деформации, чтобы применить жесткие преобразования к мелким элементам, таким как кровеносные сосуды. .В нижнем ряду на рисунке 7 и в верхнем ряду на рисунке 8 показаны преобразования в плоскости (перемещение и вращение) почки с использованием двух пальцев. Нижний ряд на рисунке 8, с другой стороны, показывает вращение почки вне плоскости с использованием трех пальцев. Стрелки показывают направление движения. Как показано также на рисунке 1, пользователь выполняет выделение, которое включает объем почки простым способом, без явного знания ее границы, а затем получает возможность применять как плоскостные, так и внеплоскостные преобразования в интуитивный способ.

8. Обсуждение

Наша работа лучше всего охарактеризована как технология, открывающая двери новым возможностям. Двумя основными областями потенциального применения являются исследования для диагностики и предоперационного планирования. Далее мы более подробно обсудим, как можно использовать возможности нашего метода в некоторых конкретных приложениях.

Наши методы прямого взаимодействия позволяют легко перемещать и вращать анатомические элементы, тем самым обнажая задние поверхности или открывая доступ к скрытым областям.Это особенно полезно, если интересующая область находится на задней стороне анатомического элемента или скрыта за слоями анатомии. Традиционный подход заключается в навигации по изображению и адаптации параметров объемного рендеринга для отображения интересующей области, но в некоторых случаях врач может захотеть сохранить определенный общий вид и/или совместить просмотр интересующей области с движением анатомии. .

Одним из примеров является исследование посредством движения, деформации и пальпации анатомии. При условии, что механическое поведение достаточно точное, клиницист может виртуально пропальпировать анатомию и определить клинически значимые особенности. Пальпация может помочь в обнаружении и понимании, например, раковой ткани [55]. Другим примером является планирование вмешательств, когда анатомия скрыта от места введения хирургических инструментов. Некоторые из решений, которые можно было бы запланировать, включают в себя саму точку входа, направления разрезания или величину допустимого движения и деформации органов в условиях безопасности.Для конкретного случая абдоминальной анатомии, показанного в наших примерах, частные клинические случаи, в которых могли бы быть использованы наши инструменты, включают резекцию забрюшинных опухолей с затрудненным доступом, например, частичную нефрэктомию [56], резекцию опухоли в надпочечнике, скрытом поджелудочной железой [57]. ] или операции на печени в задних/скрытых областях печени. С помощью предложенной нами метафоры взаимодействия клиницист может просто перемещать органы, отделять их и вращать, чтобы осмотреть различные виды, посредством простого действия «взять и переместить». так же, как мы манипулируем объектами в реальном мире.В открытой хирургии интересующая область может находиться за другими слоями анатомии. Недостаточно просто «стереть» эти слои в представлении объемного изображения, так как на самом деле они разрезаются и перемещаются, а при перемещении вытягиваются из другой анатомии, возможно, и в интересующей области. Наш прототип реализации материального взаимодействия — это первый шаг к эффективной имитации этих операций. Обратите внимание, что для планирования нет необходимости перемещать анатомию с помощью реалистичных инструментов; достаточно «схватить» анатомию и переместить ее, при этом соединенная ткань следует физически точно.Степень выделения ручки (раздел 4) определяет часть органа, которая «захватывается». После того как врач перемещает рукоятку, ее можно оставить на месте, чтобы сохранить свободный доступ к интересующей области. Клиницист мог вращать орган и визуализировать и исследовать кровеносные сосуды в интересующей области. Величина допустимого вращения зависит от конкретной механической реакции пациента и требует физической модели деформации. Тогда эту ротацию можно было бы спланировать без ущерба для сохранности сосудов из-за чрезмерного натяжения.

9. Выводы

В этой статье мы представили новую метафору для взаимодействия с медицинскими объемными изображениями. Пользователи могут исследовать и манипулировать анатомическими элементами на медицинском изображении так же, как и в реальном мире, просто прикасаясь к ним и перемещая их руками. Эта новая метафора взаимодействия стала возможной благодаря трем новым техническим компонентам: управляемому пользователем выбору ручек в соответствии с подходом роста области, прямому манипулированию ручками посредством вычислений линеаризованных преобразований на основе оптимизации и расширению модели подвижной укрупняющейся деформации для работы с высокими разрешение жестких преобразований.

В будущей работе различные элементы метода должны быть оценены с точки зрения производительности пользователя, а применяемое воздействие должно быть оценено на практических примерах. Как упоминалось во введении и о чем свидетельствуют показатели вычислительной производительности и сопроводительное видео (дополнительные материалы, видео S1), задержка текущей реализации прототипа ограничивает ее практическое использование. Хотя нам удалось продемонстрировать метафоры выбора и манипуляции, существующая задержка требовала от пользователя медленных и осторожных действий.При более быстрых действиях пользователя величина деформации мягких тканей между обновлениями системы вскоре становится слишком большой, и симуляция страдает артефактами. Для практической оценки конечными пользователями необходимы более быстрая вычислительная реакция и безопасные пределы деформации. Более того, хотя в предыдущем разделе обсуждается практическое использование предложенных метафор взаимодействия, остается неизвестным, действительно ли метафоры взаимодействия полезны для клиницистов. Дальнейшая работа должна быть посвящена проверке эффективности наших метафор практического взаимодействия в клинически мотивированных случаях использования.

Наряду с инновационным характером наша работа имеет ряд ограничений. В дополнение к пользовательской оценке такие ограничения могут быть устранены в будущих направлениях работы.

Разработанные нами методы выделения и деформации не требуют явной сегментации медицинского изображения. Это мощная функция, поскольку она обеспечивает быстрый доступ к функциональным данным без необходимости длительной подготовки данных. Однако, если требуются результаты более высокого качества, к данным можно применить сегментацию, и эти знания можно использовать как в методах отбора, так и в методах деформации.Качество наших методов выше с высококонтрастными изображениями, такими как компьютерная томография, показанная в наших результатах. Для других типов модальностей изображения, с худшим контрастом, процесс отбора и присвоение механических свойств будут допущены ошибки. Отметим, что это не хуже, чем для подходов, основанных на сегментации.

Модель деформации, использованная в данной работе, также имеет ряд ограничений. Что наиболее важно, он ограничен линейными подвижными материалами и не обрабатывает произвольные типы граничных условий.Деформация очень сложных и разнородных наборов данных в реальном времени все еще остается открытой исследовательской задачей.

Главной особенностью нашего метода практической деформации является использование сенсорного экрана в качестве интерфейса. Сенсорные экраны в настоящее время являются широко распространенной технологией, которая максимизирует воздействие методов. Однако 2D-взаимодействие накладывает ограничения по сравнению с 3D-иммерсивным взаимодействием. Наши методы могут быть распространены на 3D, но взаимодействие с плотными объемными наборами данных создаст новые проблемы.Погружение рук в объемное изображение приведет к неоднозначности в отношении того, какие элементы следует выбирать и должны или не должны взаимодействовать с руками. В рамках сенсорных экранов наша работа ограничена экранами среднего размера, на которых пальцы пользователя не создают чрезмерного беспорядка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.