Beschreibung

Volumen-Clipping spielt eine entscheidende Rolle für das Verständnis 3D volumetrischer Datensätze, da es das Wegschneiden ausgewählter Volumenanteile aufgrund der Voxelpositionen im Datensatz erlaubt. Häufig bietet Volumen-Clipping die einzige Möglichkeit, wichtige und ansonsten verdeckte Details des Datensatzes sichtbar zu machen. Unserer Meinung nach kann dieser geometrische Ansatz als komplementär zur Spezifikation von Transferfunktionen, die auf Datenwerten bzw. deren Ableitungen beruhen, angesehen werden. Deshalb schlagen wir vor, eine Kombination aus datenbasierten Transferfunktionen und geometrisch orientiertem Clipping zu verwenden, um effektive Volumenvisualisierungen zu erreichen.

Das Design sinnvoller Transferfunktion hat in letzter Zeit einige Aufmerksamkeit auf sich gezogen. In den meisten interaktiven Volumen-Clipping-Anwendungen wird jedoch nur ein einfacher Ansatz verfolgt - mit einer oder mehreren Clipping-Ebenen. Typische Anwendungen sind im Bereich der medizinischen Bildgebung radiologischer Daten oder der Volumenschnitte durch große seismische 3D Datensätze der Öl- und Gasindustrie zu finden. Obwohl einige Clipping-Geometrien durch mehrere Clipping-Ebenen approximiert werden können, werden viele wichtige Geometrien hierdurch nicht unterstützt. Das Schneiden einer kubischen Öffnung ist ein bekanntes Beispiel hierfür.

Deshalb haben wir Techniken zur effizienten Implementierung komplexer Clipping-Geometrien entwickelt. Diese Methoden sind auf die texturbasierte Volumenvisualisierung mittels Graphikhardware ausgerichtet und nutzen fortgeschrittenen Fragmentoperationen. In unserem ersten Ansatz wird das Clipping-Objekt durch eine triangulierte Randfläche repräsentiert. Die grundlegende Idee ist, die Tiefenstrukturen der Clipping-Geometrie in 2D Texturen, deren Texel direkt mit den entsprechenden Pixeln auf der Bildebene zusammenhängen, zu speichern. Im zweiten Ansatz wird das Clipping-Objekt voxelisiert und durch einen weiteren Volumendatensatz repräsentiert. Schnittbereiche werden dadurch spezifiziert, dass die entsprechenden Voxel in diesem Volumen als gesondert markiert werden.

Neben diesen grundlegenden Clipping-Techniken sind Aspekte der Volumenbeleuchtung von besonderer Bedeutung. Durch Volumenschattierung wird das Volumenrenderingintegral der eigentlichen Volumenvisualisierung um Beleuchtungsterme erweitert. Beleuchtung trägt bietet weitergehende Informationen über die räumliche Struktur und die Orientierung von Merkmalen des Volumendatensatzes bei und unterstützt damit ein besseres Verständnis des Datensatzes. Die Verbindung von Volumenbeleuchtung und Clipping wirft jedoch die Fragestellung auf, wie die Beleuchtung in der Nähe des Clipping-Objekt berechnet werden sollte. Einerseits sollte die Orientierung der Clipping-Fläche dargestellt werden. Andererseits sollten die Eigenschaften dies Skalarfelds immer noch das Aussehen der Clipping-Fläche mitbestimmen. Deshalb haben wir ein optisches Modell entwickelt, das eine konsistenten Schattierung der Clipping-Fläche erlaubt.

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Kontakt

Referenzen

[WEE02] D. Weiskopf, K. Engel, and T. Ertl. Volume Clipping via Per-Fragment Operations in Texture-Based Volume Visualization, IEEE Visualization 2002 Proceedings, R. Moorhead, M. Gross, K. I. Joy (eds.), ACM Press, October 2002, 93-100.

[WEE03] D. Weiskopf, K. Engel, and T. Ertl. Interactive Clipping Techniques for Texture-Based Volume Visualization and Volume Shading. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, to appear, 2003.