Visualização Volumétrica

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Technology

Published on October 3, 2008

Author: rafastv

Source: slideshare.net

Description

Uma apresentação sobre visualização volumétrica com Ray Casting.

Visualização Volumétrica com Raycasting André Castro & Rafael Vieira

Índice Introdução Surface x volume rendering Algoritmo básico Construindo um voxel Interpolação trilinear Intersecção e amostras Front-to-back e back-to-front  Quanto vale um pixel? Exemplo com força bruta Referências e próxima aula

Introdução

Surface x volume rendering

Algoritmo básico

Construindo um voxel

Interpolação trilinear

Intersecção e amostras

Front-to-back e back-to-front 

Quanto vale um pixel?

Exemplo com força bruta

Referências e próxima aula

    Introdução Motivação:           * Grandes conjuntos de dados volumétricos capturados por PET(Position Emission Tomography), CT(Computer Tomography Scanners) e MRI(Ressonância Magnética)         * Grandes conjuntos de dados volumétricos capturados por Satélite         * Aréas de conhecimento que se beneficiam com a Visualização Volumétrica: Medicina, Geologia, Meteorologia e Bioquímica.   Obs: os dados caracterizam-se normalmente como pontos no espaço associados a uma ou mais propriedades do modelo

Motivação:

 

        * Grandes conjuntos de dados volumétricos capturados por PET(Position Emission Tomography), CT(Computer Tomography Scanners) e MRI(Ressonância Magnética)

        * Grandes conjuntos de dados volumétricos capturados por Satélite

        * Aréas de conhecimento que se beneficiam com a Visualização Volumétrica: Medicina, Geologia, Meteorologia e Bioquímica.

 

Obs: os dados caracterizam-se normalmente como pontos no espaço associados a uma ou mais propriedades do modelo

Surface x volume rendering Surface  Vantagens:      * Velocidade para a geração     * Pouco espaço de armazenamento necessário Desvantagens: * Geração de Falsos Positivos e Falsos Negativos * Baixa eficiência em volumes compostos por muitas microestruturas Volume Vantagens:      * Não impõe uma estrutura geométrica     * Permite o uso de materiais com transparência parcial ou total Desvantagens:       * Todos os voxels participam na geração de cada Imagem     * Tempo cresce proporcional ao tamanho do conjunto de dados volumétricos Raycasting, splatting, shear-warp(Volume) Marching cubes, união de contornos (Surface)

Surface 

Vantagens:

     * Velocidade para a geração     * Pouco espaço de armazenamento necessário

Desvantagens:

* Geração de Falsos Positivos e Falsos Negativos

* Baixa eficiência em volumes compostos por muitas microestruturas

Volume

Vantagens:

     * Não impõe uma estrutura geométrica

    * Permite o uso de materiais com transparência parcial ou total

Desvantagens:

 

    * Todos os voxels participam na geração de cada Imagem

    * Tempo cresce proporcional ao tamanho do conjunto de dados volumétricos

Algorimo básico (volume rendering)

Algoritmo básico   * Para todos os pixels em uma tela trace raios * Classifique os voxels na direção do raio   * Interpole os valores de cor e opacidade de cada voxel para pontos de amostragem desconhecidos   * Calcule a intensidade final para cada pixel como um somatório dos voxels associados   * Gere o modelo

Construindo um voxel Propriedades:     * cor      * opacidade     * pertinentes ao modelo     * posição no espaço      Nem todos os voxels existentes no cenário possuem tais propriedades no ínicio, solução?   Interpolação       * Entre os vértices do voxel     * Entre os 8 voxels vizinhos mais próximos(melhor resultado)

Propriedades:

    * cor 

    * opacidade

    * pertinentes ao modelo

    * posição no espaço

     Nem todos os voxels existentes no cenário possuem tais propriedades no ínicio, solução?

 

Interpolação

 

    * Entre os vértices do voxel

    * Entre os 8 voxels vizinhos mais próximos(melhor resultado)

Interpolação trilinear Interpolamos em Z: Diferença de x,y,z para as menores coordenadas Interpolamos em Y: Interpolamos em X:

Intersecção e amostras

Front-to-back e back-to-front O raio pode ser processado:   * Do primeiro ponto de interseção ao último (front-to back) ou * Do último ponto de intersecção ao primeiro (back-to-front)

Back-to-front Cin: Cor do Raio ao entrar no Voxel Cout: Cor do Raio ao Sair do Voxel C: Cor do voxel atual Cor do raio ao longo do trajeto: Sombreamento com phong:

Quanto vale um pixel? Intensidade luminosa em um pixel: Somatório das propriedades dos Voxels: Somatórios em RGB segundo Levoy:

Exemplo com força bruta

Referências * Visualização Volumétrica, Isabel Harb Manssour 1 e Carla Maria Dal Sasso Freitas 2 * Efficient Ray Tracing of Volume Data, Marc Levoy   * Display of Surfaces, Marc Levoy Na próxima aula: * Refinamentos no algoritmo de Levoy * Uso de densidades distribuídas por Kajiya

* Visualização Volumétrica, Isabel Harb Manssour 1 e Carla Maria Dal Sasso Freitas 2

* Efficient Ray Tracing of Volume Data, Marc Levoy

 

* Display of Surfaces, Marc Levoy

Na próxima aula:

* Refinamentos no algoritmo de Levoy

* Uso de densidades distribuídas por Kajiya

Demonstração da Fórmula de Levoy

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