Journal of KIISE:Computing Practices and Letters (한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

Real-Time Stereoscopic Visualization of Very Large Volume Data on CAVE

CAVE상에서의 방대한 볼륨 데이타의 실시간 입체 영상 가시화

  • 임무진 (엔젠테크놀로지) ;
  • 이중연 (한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅센터) ;
  • 조민수 (한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅센터) ;
  • 이상산 (한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅센터) ;
  • 임인성 (서강대학교 컴퓨터학과)
  • Published : 2002.12.01
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Abstract

Volume visualization is an important subarea of scientific visualization, and is concerned with techniques that are effectively used in generating meaningful and visual information from abstract and complex volume datasets, defined in three- or higher-dimensional space. It has been increasingly important in various fields including meteorology, medical science, and computational fluid dynamics, and so on. On the other hand, virtual reality is a research field focusing on various techniques that aid gaining experiences in virtual worlds with visual, auditory and tactile senses. In this paper, we have developed a visualization system for CAVE, an immersive 3D virtual environment system, which generates stereoscopic images from huge human volume datasets in real-time using an improved volume visualization technique. In order to complement the 3D texture-mapping based volume rendering methods, that easily slow down as data sizes increase, our system utilizes an image-based rendering technique to guarantee real-time performance. The system has been designed to offer a variety of user interface functionality for effective visualization. In this article, we present detailed description on our real-time stereoscopic visualization system, and show how the Visible Korean Human dataset is effectively visualized on CAVE.

과학적 가시화의 한 분야인 볼륨 가시화는 3차원, 혹은 그 이상의 차원의 공간에서 정의된 추상적이고 복잡한 볼륨 데이타로부터 의미 있고 가시적인 정보를 효과적으로 추출하도록 도와주는 다양한 기술에 관한 연구 분야로서, 기상학, 의학, 계산 유체 역학 등 여러 학문 분야에서 점차 그 중요성을 더해가고 있다. 한편 가상 현실은 컴퓨터가 만든 가상의 세상에 사용자가 몰입하여 시각, 청각, 촉각 등의 감각을 이용하여 세상을 경험하고 대화식으로 정보를 주고받을 수 있도록 도와주는 여러 기술에 관련된 연구 분야로서 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 CAVE라 불리는 몰입형 3차원 가상 환경 시스템 환경에서 인체 볼륨 데이타를 보다 개선된 볼륨 가시화 방법을 사용하여 실시간으로 입체 영상을 생성해주는 시스템을 설계하고 구현하였다. 이 시스템은 기존 3차원 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링 방법의 느린 속도를 보완하고자, 영상 기반 렌더링에 기반을 둔 향상된 텍스처 매핑 기법을 사용하여 실시간 볼륨 입체 가시화 기능을 지원하며, 사용자를 위하여 다양한 인터페이스 기능들을 제공한다. 본 시스템의 효용성을 증명하기 위한 테스트 데이터로서 Visible Korean Human 데이타를 사용하였다. 본 논문에서는 실시간 입체 영상 시스템에 필요한 가시화 기법과 라이브러리, 그리고 구체적인 구현 내용에 대해서 설명한다.

Keywords

References

  1. C. Cruz-Neira, D. Sandin, T. DeFanti, R. Kenyon, and J. Hart, 'The CAVE: Audio Visual Experience Automatic Virtual Environment,' In Proceedings of ACM SIGGRAPH '92, pp. 65-72, June 1992 https://doi.org/10.1145/129888.129892
  2. C. Cruz-Neira, D. Sandin, and T. DeFanti, 'Surround-Screen Projection-Based Virtual Reality: The Design and Implementation of the CAVE,' In Proceedings of ACM SIGGRAPH '93, pp. 135-142, August 1993 https://doi.org/10.1145/166117.166134
  3. D. Browning, C. Cruz-Neira, D. Sandin, T. DeFanti, and J. Edel, 'Input Interfacing to the CAVE by Persons with Disabilities,' In Proceedings of the Second Annual International Conference on Virtual Reality and People with Disabilities, pp. 1-9, San Francisco, CA, June 1994
  4. A. Johnson and F. Fotouhi, 'The SANDBOX: A Virtual Reality Interface to Scientific Databases,' In Proceedings of the Seventh International Working Conference on Scientific and Statistical Database Management, pp. 12-21, Charlottesville, VA, September 1994 https://doi.org/10.1109/SSDM.1994.336966
  5. T. Roy, C. Cruz-Neira, D. Sandin, and T. DeFanti, 'The Cosmic Worm in the CAVE: Steering a High Performance Computing Application from a Virtual Environment,' Presence: Teleoperators and Virtual Environments, Vol. 4, No. 2, pp. 121-129, April 1995 https://doi.org/10.1162/pres.1995.4.2.121
  6. T. Canfield, T. Disz, M. Papka, R. Stevens, M. Huang, V. Taylor, and J. Chen, 'Toward Real-time Interactive Virtual Prototyping of Mechanical Systems: Experiences Coupling Virtual Reality with Finite Element Analysis,' In Proceedings of High Performance Computing '96, pp. 339-345, New Orleans, April 1996
  7. A. Johnson, M. Roussos, J. Leigh, C. Barnes, C. Vasilakis, and T. Moher, 'The NICE Project: Learning Together in a Virtual World,' In Proceedings of VRAIS '98, pp. 176-183, Atlanta, March 1998. https://doi.org/10.1109/VRAIS.1998.658487
  8. VKH, http://vkh3.kisti.re.kr/, 2000
  9. NLM, http://www.nlm.nih.gov/research/visible/visible_human.html/, 1998
  10. K. Akeley, 'RealityEngine Graphics,' In Proceedings of ACM SIGGRAPH '93, pp. 109-116, 1993
  11. T. J. Cullip and U. Neumann, 'Acceleration Volume Reconstruction with 3D Texture Hardware,' Technical Report TR93-027, Department of Computer Science, Univ. of North Carolina-Chapel Hill, 1994
  12. A. V. Gelder and K. Kim, 'Direct Volume Rendering with Shading via Three-Dimensional Textures,' In Proceedings of IEEE Volume Visualization '96, pp. 23-30, October 1996 https://doi.org/10.1109/SVV.1996.558039
  13. F. Dachille, K. Kreeger, B. Chen, I. Bitter and A. Kaufman, 'High-Quality Volume Rendering Using Texture Mapping Hardware,' In Proceedings of Eurographics/SIGGRAPH Workshop on Graphics Hardware '98, pp. 69-76, Lisbon, Portugal, October 1998 https://doi.org/10.1145/285305.285315
  14. I. Ihm, R. K. Lee, and S. I. Kim,
  15. M. Levoy, 'Display of Surfaces from Volume Data,' IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 8, No. 5, pp. 29-37, May 1988 https://doi.org/10.1109/38.511
  16. M. Levoy, 'Efficient Ray Tracing of Volume Data,' ACM Transactions on Graphics, Vol. 9, No. 3, pp. 245-261, July 1990 https://doi.org/10.1145/78964.78965
  17. P. Bourke, Calculating Stereo Pairs, http://astronomy.swin.edu.au/pbourke/stereographics/stereorender/, 1999
  18. P. Bourke, Generating autostereoscopic lenticular images, http://astronomy.swin.edu.au/pbourke/stereographics/lenticular/, 1999
  19. EVL, http://www.evl.uic.edu/, 2001
  20. ReaCTor, http://www.trimension-inc.com/, 2001
  21. SGI, http://www.sgi.com/onyx3000/3400.html/, 2002
  22. TrackdAPI, http://www.vrco.com/products/trackd_api.html/, 2001