This thesis presents applications of three dimensional visualization technique based on shear-warp volume rendering to medical information. Volume rendering is compared to surface rendering and acceleration technique is also presented. The presented rendering techniques by using three-dimensional arrays of data are a widely used representation for computational fluid dynamics and geological structures as well as medical information.
Semi-transparent volume rendering technique can provide 3-D visualization well by voxel level Processing and alleviate segmentation arf, ifacts compared wish the surface rendering technique. In this Paper, we consider several new schemes which can improve she Perform ance of volume rendering. A directional interpolation method is proposed to reduce the artifact due to the anisotrophic resolution in X-ray CT data. The computation time for rendering is shortened by using the depth information of the 3-D object. And also, we reduce the quantization artifacts in the rendering by introducing the opacity-dependent sampling interval to sampling in ray-tracing.
As shear-warp volume rendering is the fastest rendering method among the software based approaches, image quality is not good as that of other high-quality rendering methods. In this paper, we propose two methods to improve the image quality of shear-warp volume rendering without sacrificing computational efficiency. First, supersampling is performed in intermediate image space. We propose an efficient method to transform between volume and image coordinates at the arbitrary ratio. Second, we utilize pre-integrated rendering technique for shear-warp rendering. We propose new data structure called overlapped min-max map. Using this structure, empty space leaping can be performed so that we can maintain the rendering speed even though pre-integrated rendering is applied. Consequently, shear-warp rendering can generate high-qualify images comparable to those generated by the ray-casting without degrading speed.
In this paper, we describe an implementation technique that extends the classification and shading capabilities offered by previously reported hardware-assisted volume rendering algorithms. In designing our rendering scheme, we exploited the programmable shader technology supported by the latest consumer PC graphics hardware. Our direct volume rendering technique enables to simultaneously display up to four materials, and to dynamically control gradient magnitude to emphasize or de-emphasize surface boundaries. It can easily create lighting effects such as light source attenuation, depth cueing, and multiple light sources that were often difficult to realize in previous hardware-assisted volume rendering.
The main difference between mono-volume rendering and multi-volume rendering is data intermixing. In this paper, we first propose a selective rendering method for fast visualizing specific volume according to the surface level and then present data intermixing method for multiple volumes. The selective rendering method is to generate distance transformed volume using a distance transform to determine the minimum distance to the nearest interesting part and then render it. The data intermixing method for multiple volumes is to combine several volumes using intensity weighted intermixing method, opacity weighted intermixing method, opacity weighted intermixing method with depth information and then render it. We show the results of selective rendering of left ventricle and right ventricle generated from EBCT cardiac images and of data intermixing for combining original volume and left ventricular volume or right ventricular volume. Our method offers a visualization technique of specific volume according to the surface level and an acceleration technique using a distance transformed volume and the effective visual output and relation of multiple images using three different intermixing methods in three-dimensional space.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.13
no.6
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pp.469-477
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2008
Physically-based rendering is an image synthesis technique based on simulation of physical interactions between light and surface materials. Since generated images are highly photorealistic, physically-based rendering has become an indispensable tool in advanced design visualization for manufacturing and architecture as well as in film VFX and animations. Especially, BRDF (bidirectional reflectance distribution function) is critical in realistic visualization of materials since it models how an incoming light is reflected on the surface in terms of intensity and outgoing angles. In this paper, we introduce techniques to represent BRDF as B-spline volumes and to utilize them in physically-based rendering. We show that B-spline volume BRDF (BVB) representation is suitable for measured BRDFs due to its compact size without quality loss in rendering. Moreover, various CAGD techniques can be applied to B-spline volume BRDFs for further controls such as refinement and blending.
As volume rendering has been applied for computer game, the visualization of volume data with surface data in one scene has been required. Though a hybrid rendering of volume and surface data have been developed using the GPGPU functionality, computer games which run on low-level hardware are difficult to perform the hybrid rendering. In this paper, we propose a new hybrid rendering based on DirectX 9.0 and general hardware. We generate the layered depth images from surface data using a new method to reduce the depth complexity and generation time. Then, we perform the hybrid rendering using the layered depth images. In the rendering process, we suggest a new method to transform the coordinate system from a surface coordinate to a volume coorinate and propose an accelerated rendering technique. As the result, we can perform volume-surface hybrid rendering in an efficient way.
Shell rendering technique, which is the combined technique of surface rendering and volume rendering, was realized on workstation. By applying it to colon data acquired by CT, its validity was shown. In addition perspective projection coordinate was used for rendering the internal surface of organ and its reality was shown to be improved. This result can be use as the essential technique of virtual endoscope which is the recent hot topic in three dimensional medical imaging.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.7
no.10
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pp.3280-3289
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2000
In this paper,we propose a novel technoque of improving volume rendering quality and speed by integrating volume data and global shape information together. The selective volume rendering method is to generate distance transformed volume using a distance transform to determine the minimum distance to the neaest intercsting part and then render it. The shape information prevents from object occlusions come from similar intensity of each object. Thus it provides effective visual results that enable to get a clear understanding of complex structures. We show the results of selective volume rendering method for left ventricle and right ventricle ans well as the results of selective sampling methods depending on the interpolation from EBCT cardiac images. Our method offers an accelerated technique to accurately visuahze the surfaces of devined objects segmented from the volume.
Customer satisfaction is a very important factor in the Korean medical system. However, the field of medical imaging is very difficult for the general public to understand. Therefore, in this study, as a way to solve the communication problem between the medical staff and the patient, the PET/CT image was reconstructed using the Volume Rendering technique to increase patient satisfaction. VRT was performed on 360 cancer patients who had undergone PET/CT examination. As a result of a satisfaction survey on 100 patients, all 100 patients showed that the VRT image was superior to the existing image. PET/CT is not a device that observes detailed anatomical shapes, such as CT or MRI, but an image that shows a strong signal of cancer and can easily produce a VRT image. These VRT images can be expressed three-dimensionally so that the general public can easily understand them, so communication between medical staff and patients can be improved more efficiently, and it is expected that the patient's "right to know" will be satisfied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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