Abstract
In this paper, we introduce a visualization framework for cell image data obtained from optical diffraction tomography (ODT), including a method for representing cell morphology in 3D virtual environment and a color mapping protocol. Unlike commonly known volume data sets, such as CT images of human organ or industrial machinery, that have solid structural information, the cell image data have rather vague information with much morphological variations on the boundaries. Therefore, it is difficult to come up with consistent representation of cell structure for visualization results. To obtain desired visual representation of cellular structures, we propose an interactive visualization technique for the ODT data. In visualization of 3D shape of the cell, we adopt a volume rendering technique which is generally applied to volume data visualization and improve the quality of volume rendering result by using empty space jittering method. Furthermore, we provide a layer-based independent rendering method for multiple transfer functions to represent two or more cellular structures in unified render window. In the experiment, we examined effectiveness of proposed method by visualizing various type of the cell obtained from the microscope which can capture ODT image and fluorescence image together.
본 논문에서는 광 회절 단층 촬영 (Optical Diffraction Tomography, ODT) 기법을 사용해 얻어진 세포 영상을 3차원 가상 공간에 시각적으로 표현하고 기존의 세포 영상들과의 일치감을 주는 색상 매핑 기술을 포함한 가시화 프레임 워크를 소개한다. 전체 볼륨을 구성하는 내부 구조에 대한 정보가 잘 알려져 있거나 명확하게 구분 가능한 인체의 장기 또는 산업 기기와 같은 기존의 볼륨 데이터와는 달리 세포 영상 데이터는 세포소기관들 간의 경계가 모호하거나 상황에 따라 형상의 변화가 다양하다는 특징을 가지고 있어, 세포의 형상에 대한 일관적인 시각 표현이 상대적으로 어렵다는 문제가 있다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 세포의 3차원 형상을 실시간으로 렌더링 할 수 있는 가시화 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 우선 세포의 3차원 형상을 나타내기 위해 볼륨 데이터의 가시화에서 널리 활용되고 있는 볼륨 렌더링 기법을 ODT 영상에 맞게 적용했으며, 빈 공간 교란 기법을 통한 렌더링 결과의 개선으로 세포내 구조의 연속성을 나타낼 수 있게 했다. 또한 다중 전이 함수에 대해 레이어 기반 독립 렌더링을 적용하는 것을 통해 다수의 세포내 구조를 하나의 화면에 표현하는 복합 가시화 기법을 제안했다. ODT 영상 및 염색 영상을 동시에 촬영 가능한 현미경으로부터 얻어진 세포 영상을 가시화 하는 것을 통해 제시된 가시화 기법의 유용성을 확인했다.
