PORTALE DELLA DIDATTICA

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Biometrics-based solutions in 3D Graphics

01WNNXC, 01WNNMV, 01WNNOV, 01WNNYG

A.A. 2026/27

Course Language

Inglese

Degree programme(s)

Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Biomedica - Torino
Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino
Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 21
Esercitazioni in laboratorio 39
Tutoraggio 21
Lecturers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Marcolin Federica   Professore Associato IIND-03/B 10,5 0 30 0 1
Co-lectures
Espandi

Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/15
ING-INF/05
4
2
C - Affini o integrative
C - Affini o integrative
Attività formative affini o integrative
Attività formative affini o integrative
2026/27
Il continuo sviluppo dei sistemi di digitalizzazione e modellazione 3D avanzata, oltre alle più recenti innovazioni nelle soluzioni per la fruizione di realtà virtuale o aumentata, quali le diverse tipologie di Head-Mounted Display e sensoristica, e la loro sempre più massiccia accessibilità sul mercato, rende indispensabile la formazione di una figura di connessione, capace di unire le specificità dell’anatomia umana, grazie ad una conoscenza approfondita del contesto applicativo, alle tecnologie digitali 3D disponibili per fornire una risposta tecnologica precisa ed avanzata. Al fine di fornire una visione delle tematiche anche da un punto di vista pratico e esemplificativo, sono stati previsti degli interventi/seminari tenuti da professionisti in ambito ospedaliero, accademico e aziendale.
The rapid advancement of 3D acquisition and modeling tools, coupled with recent innovations in virtual and augmented reality—such as advanced Head-Mounted Displays and sensors—and their widespread market availability, necessitates the development of a new skillset. This expertise must effectively bridge a profound understanding of human anatomy within its specific application context with cutting-edge 3D digital technologies to deliver precise, advanced technological solutions. To provide a comprehensive overview of these challenges from both a practical and illustrative perspective, a series of seminars and presentations led by experts from the clinical, academic, and corporate sectors has been scheduled.
Il corso mira a fornire una conoscenza degli strumenti e dei metodi 3D di acquisizione, modellazione, visualizzazione e gestione dei dati dell’anatomia umana per sviluppare applicazioni intelligenti in differenti campi di applicazione quali: diagnostica medica, chirurgia e security. Lo studente, sfruttando le più recenti tecnologie digitali 3D, le testimonianze dei professionisti del settore e disponendo di una conoscenza approfondita delle caratteristiche morfometriche dell’anatomia umana, sarà in grado sviluppare soluzioni concrete di supporto alla realizzazione di protocolli medici avanzati, nuove strategie di sicurezza ed autenticazione (face recognition), per supportare l’interazione tra l’uomo e la macchina sotto differenti prospettive.
This course aims to provide comprehensive knowledge of 3D tools and methodologies for the data acquisition, modeling, visualization, and management of human anatomy, enabling the development of smart applications across diverse fields, including medical diagnostics, surgery, and security. Leveraging cutting-edge 3D digital technologies, insights from industry professionals, and an in-depth understanding of morphometric anatomical characteristics, students will learn to develop operational solutions. These skills will support the implementation of advanced medical protocols, innovative safety and authentication strategies (such as facial recognition), and human-computer interaction from various technical perspectives.
Nessuno
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Il corso prevede di affrontare i seguenti argomenti: Metodi e sistemi per la digitalizzazione 3D del corpo umano (2 CFU): acquisizione dei dati tramite sensori quali sensori 3D, camere di profondità, telecamere plenottiche. Gestione di dati medici di tipo DICOM estrapolati da TAC e risonanza magnetica. Formalizzazione ed analisi dei dati anatomici 3D digitali e definizione di parametri di sintesi (2 CFU): elaborazione di nuvole di punti, feature extraction, anche su base geometrica, e identificazione di descrittori di sintesi. Soluzioni di machine learning e pattern recognition applicati ai modelli 3D digitali. Metodi e strumenti di visualizzazione 3D avanzata (2 CFU): cenni di Computer Grafica (modellare, rendering, pipeline grafica). Sistemi e strumenti di visualizzazione per mixed-reality, Augmented Reality in open e robotic surgery.
The course curriculum covers the following core topics: Methods and Tools for 3D Human Body Digitalization (2 CFU): Data acquisition utilizing advanced sensors, including 3D sensors, depth cameras, and plenoptic cameras. Management and processing of DICOM medical imaging data derived from computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI). Formalization, Analysis, and Descriptor Definition of 3D Digital Anatomical Data (2 CFU): Point cloud processing, geometric-based feature extraction, and the identification of descriptors. Application of machine learning and pattern recognition solutions to digital 3D models. Advanced 3D Visualization Methods and Tools (2 CFU): Foundations of Computer Graphics, including modeling, rendering, and the graphics pipeline. Visualization systems and frameworks for mixed reality (MR) and augmented reality (AR) in open and robotic surgery.
E' auspicabile una buona propensione alla programmazione. In particolare, nel corso sarà fatto uso intensivo di Matlab e sarà introdotto il game engine Unity che si programma in C#.
A strong proficiency in programming is recommended. In particular, the course involves the extensive use of MATLAB, alongside an introduction to the Unity game engine and C# programming.
Si prevede di strutturare il corso con lezioni frontali (20 ore) ed esercitazioni di aula e laboratorio (40 ore) durante le quali gli studenti, attraverso l’organizzazione di lavori di gruppo, provvedono allo sviluppo di project work a partire da specifici contesti applicativi e da spunti forniti dai professionisti durante gli interventi seminariali previsti, come ad esempio: -) sviluppo di una applicazione di visualizzazione in AR utile come supporto al medico in ambito preoperatorio che integri head-mounted display e interfacce innovative; -) progettazione di un sistema per il confronto fra specifiche zone del volto basato sull'identificazione di uno o più parametri discriminativi di sintesi. Essendo le tematiche di interesse aziendale, accademico e ospedaliero, saranno proposti anche alcuni argomenti di tesi e tirocinio per gli studenti, in modo da poter proseguire gli argomenti del corso anche nel contesto della tesi magistrale e/o di un’attività di stage.
The course is structured into 20 hours of lectures and 40 hours of laboratory sessions. Through collaborative teamwork, students will develop projects addressing open challenges within specific application contexts introduced by industry professionals during the seminars. Project options include: Development of an Augmented Reality (AR) visualization tool integrated with head-mounted displays and innovative interfaces to assist physicians in pre-operative tasks; Design of a system for comparative analysis of specific facial areas to identify one or more morphometric descriptors. To encourage students to further explore these topics, opportunities for master’s thesis projects and internships will be presented throughout the course.
Jain, A. K., & Li, S. Z. (2011). Handbook of face recognition. New York: Springer. Foley, J. D., Van Dam, A., Feiner, S. K., Hughes, J. F., & Phillips, R. L. (1994). Introduction to computer graphics (Vol. 55). Reading: Addison-Wesley.
1. Jain, A. K., & Li, S. Z. (2011). Handbook of face recognition. New York: Springer. 2. Introduction to Computer Graphics, Foley, Van Dan, Feiner, Hughes, Phillips (Addison-Wesley) 3. Tutorial and documentation for the Blender software: http://www.blender.org 4. Slides and additional material: http://didattica.polito.it
Slides; Dispense;
Lecture slides; Lecture notes;
Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
... La verifica dell’apprendimento mira ad accertare le competenze dell'allievo nell'acquisizione, gestione e visualizzazione di dati grafici tridimensionali relativi al corpo umano. La verifica avverrà mediante la valutazione di una attività progettuale/tesina. E’ prevista una presentazione dell’elaborato da tutti i membri del gruppo nella quale verranno discussi i contenuti. Per progetti particolarmente meritevoli è prevista l'assegnazione della lode. Valgono, in generale, le seguenti regole: - È necessario prenotarsi per l'esame - È necessario presentarsi muniti di un documento d’identità - Durante la discussione del progetto non è possibile consultare né libri né appunti - Il progetto deve essere consegnato due giorni prima della data d’esame
Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
The assessment is designed to evaluate students' proficiency in acquiring, managing, and visualizing 3D graphical data related to the human body. Evaluation is based on a collaborative team project. All team members must participate in the final project presentation and defense. The maximum grade of 30 cum laude (honors) is reserved exclusively for outstanding project work. General Examination Rules: Students must formally enroll for the exam session (project defense). A valid photo ID is required for student identification. The use of books, personal notes, or external reference materials is strictly prohibited during the project defense.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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