Avatar 3D in ambito clinico e sportivo: sviluppo di un sistema per la realizzazione di modelli tridimensionali realistici a partire da misurazioni antropometriche = 3D avatars in the clinical and sports settings: development of a system for creating realistic three-dimensional models from anthropometric measurements

L’obiettivo principale di questa tesi è contribuire allo studio della composizione corporea umana in ambito clinico e sportivo attraverso la creazione ed analisi di modelli 3D del corpo umano. È stato realizzato un algoritmo in grado di generare avatar 3D a partire da misurazioni antropometriche. L’algoritmo è basato su un metodo di deformazione rispetto a un modello medio, ispirato dallo studio "3D Human Body Reshaping with Anthropometric Modeling" di Yanhong Zeng, Jianlong Fu e Hongyang Chao. L’output restituito è composto da: una mesh 3D in formato .obj, una GIF animata dell’avatar in rotazione, un'immagine che ne mostra viste multiple e un file Excel contenente misurazioni e parametri antropometrici. Per migliorare l’accuratezza del modello generato, è stato integrato un algoritmo di compensazione che, sfruttando un sistema di misurazione alternativo, consente di ottenere una mesh più aderente alle caratteristiche reali del soggetto. All’interno di questo meccanismo di compensazione è stata inserita un’equazione di correlazione tra il peso fornito in input e il volume corporeo risultante. Infine, è stato implementato un post-processing della mesh per correggere eventuali imperfezioni. Per validare il sistema di generazione degli avatar, è stato utilizzato come riferimento il dispositivo Fit3D, uno scanner total body in grado di ricostruire avatar 3D a partire da scansioni corporee. Lo studio ha coinvolto circa 60 soggetti, selezionati in modo da garantire una distribuzione omogenea per genere, peso e altezza. Dopo aver effettuato le scansioni con il dispositivo di riferimento e raccolto le misurazioni antropometriche necessarie, sono stati generati gli avatar tramite il sistema sviluppato. Come parametri di confronto sono stati scelti il volume corporeo e la superficie corporea (BSA, Body Surface Area), in quanto indipendenti dal modello di mesh e dalla posa del soggetto, e dunque dal metodo di acquisizione. Le metriche adottate per la valutazione sono state il MAE (Mean Absolute Error) e il MAPE (Mean Absolute Percentage Error) calcolati rispetto all’avatar di riferimento ottenuto tramite Fit3D. I risultati ottenuti hanno evidenziato un significativo miglioramento delle metriche per entrambi i parametri a favore del sistema sviluppato, a conferma dell’efficacia delle modifiche apportate all’algoritmo originario, le quali hanno contribuito ad ottenere un avatar più fedele al soggetto reale.