Het skelet kan een lijn zijn of een verzameling vlakken die zo worden berekend dat ze in het midden van het object liggen. En een object waarvoor je een skelet berekent, kan van alles zijn: een hersenscan, een doos, een paard of wat dan ook. Waar heb je dat soort berekeningen voor nodig?

“Denk bijvoorbeeld aan virtuele endo-scopie. Je wilt op basis van een CT-scan virtueel de darmen van een patiënt van binnen bekijken. Je ziet het meest van de darmwanden als je met die ‘camera’ recht door het midden gaat. Op zo’n moment is het handig het midden te berekenen, om zo het beste camerapad te bepalen”, legt Reniers uit. “Skeletten worden ook toegepast in de animatie. Er wordt eerst een ‘control skeleton’ gemaakt en daaraan verbind je de afzonderlijke onderdelen. Als je dan het skelet beweegt, beweeg je ook het object. Dat is omgekeerd aan wat ik doe. Ik neem een object als gegeven en bereken daar het skelet bij.”

Wat Reniers heeft bekeken, is hoe je zowel skeletten van één dimensie -lijnvormig- als van twee dimensies -opgebouwd uit vlakken- met één methode kunt berekenen.

Waar Reniers speciaal aandacht aan heeft besteed, is het probleem hoe je dat ‘robuust’ kunt doen. “Robuust wil zeggen dat je de skeletten zo berekent dat je skelet niet verandert door invloed van ruis. Dus dat er bijvoorbeeld door onduidelijkheid in de scan van een object geen overbodige vertakkingen in het skelet ontstaan”, legt Reniers uit. “Die robuustheid realiseer ik door delen van het skelet die meer aan de uiteinden zitten, minder te laten meewegen in de reconstructie van een object, dan delen die meer in het midden zitten, dus waar het skelet een knooppunt heeft. Dat kun je doen volgens een continue schaal. Als je de data echter teveel vereenvoudigt, verdwijnen de voeten en zelfs de benen van een paard. Als je net voldoende vereenvoudigt, verdwijnen die hobbels en bobbels die niet bij een paard horen, maar ruis vormden.”

Reniers heeft zich ook beziggehouden met het automatisch opdelen van een object in onderdelen. Voor een mens is het bijvoorbeeld eenvoudig te bepalen dat een hand kan worden onderverdeeld in een handpalm, de duim en de vingers. Een mens gebruikt daarbij de kennis die hij of zij heeft over een object. Een computer heeft daar meer moeite mee. “Het skelet kan daarbij helpen. Neem weer het berekende skelet van dat paard. De skeletlijnen in de voorbenen en het hoofd komen samen in de borst van het paard. Zo kun je de computer laten begrijpen dat de vertakkingen in het skelet afzonderlijke onderdelen vormen”, vertelt Reniers.

Shape retrieval
Waarom is dat nuttig? “Stel: je hebt een grote database met virtuele objecten en je wilt alle handen in een database opzoeken, zonder dat deze geannoteerd zijn. Dat heet ‘shape retrieval’”, vertelt Reniers. Je geeft een hand als voorbeeld en je laat de computer de andere handen zoeken. Voor een computer is die taak makkelijker als deze eerst de objecten kan abstraheren tot een skelet of het opdelen van een object in onderdelen. Het maakt daarbij niet uit in welke ‘pose’ het object staat. Reniers: “Ik voorzie dat mijn wijze van berekenen van skeletten en segmentaties goed gebruikt kan worden om gelijksoortige objecten op te zoeken.”

De promotoren bij zijn onderzoek, dat werd gefinancierd door NWO, zijn dr.ir. Alexandru Telea en prof.dr.ir. Jack van Wijk. Reniers: “Zij hebben in het verleden werk verricht op het gebied van het berekenen van een skelet van tweedimensionale objecten. Ik heb dat uitgebreid naar 3D en de koppeling met segmentatie gemaakt.”

De vakgroep Visualisatie werkt verder bijvoorbeeld aan het zichtbaar maken van grafen, ofwel verzamelingen van punten die al dan niet met elkaar zijn verbonden. Zij vragen zich af: ‘Ik heb hier een grote hoeveelheid data, hoe breng ik dat inzichtelijk in beeld?’

Na zijn promotie gaat Reniers bij de start-up Solid Source werken, die is opgericht door een van de promovendi bij Visualisatie, dr.ir. Lucian Voinea. “Solid Source maakt software inzichtelijk, bijvoorbeeld door duidelijk te maken hoe een programma genest is, of welke onderdelen worden aangeroepen. Dit vereenvoudigt de ontwikkeling en het onderhoud van applicaties.”/.