포인트기반 볼륨데이터를 이용한 대화식 4차원 렌더링 기술

국문 초록 (Abstract)

심장 또는 폐와 같은 장기의 움직임을 실시간 시각화하는 것은 최소 침습적 영상유도 수술등 분야에서 중요하다. 하지만, 많은 연산량으로 인해 실시간 가시화가 어려우며, 화질이 낮아서 실제 중요 장기의 영상을 제대로 보여주지못한다. 최근 GPU성능의 크게 향상되었지만, 아직까지 4D 볼륨데이터의 실시간 가시화는 어렵다. 일반적으로 고화질 영상을 제공하는 광선투사법을 이용할 경우 매번 갱신되는 볼륨 데이터 전체를 반복적으로 렌더링해야 하기 때문에 실시간 처리가 어렵다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 점 단위의 갱신이 가능한 포인트 프리미티브기반의볼륨 렌더링 기법을 제안한다. 이것은 볼륨 데이터의 복셀을 포인트로 매핑하고, 매 프레임에서 갱신되는 포인트만을 분류한 후 다음 프레임에서는 변경된 부분만 업데이트하는 방법이다. 이것은 그래픽스 파이프라인에 최적화된 프로젝션 방법을 사용하기 때문에 빠른 속도의 렌더링이 가능하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Real-time visualization of organs such as the heart or lungs is important in areas such as minimally invasive imaging procedures. However, due to the large amount of computation, real-time visualization is difficult, and the image quality is low, so that the images of the important organ can not be displayed properly. Although GPU performance has improved significantly in recent years, real-time visualization of 4D volume data is still difficult. Generally, when using a ray casting method that provides a high-quality image, it is difficult to perform real-time processing because the entire volume data to be updated must be repeatedly rendered. In this paper, we propose a point primitive - based volume rendering method that can update point - by - point to solve this problem. This is a method of mapping a voxel of volume data to a point, classifying only the points updated in each frame, and updating only the changed part in the next frame. It uses a projection method that is optimized for the graphics pipeline, allowing for high-speed rendering.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 관련 연구
• 3. 효율적인 점 기반 볼륨 렌더링
• 3.1 점 기반의 볼륨 렌더링
• 3.2 점 기반의 볼륨 렌더링
• 3.3 적응형 4D 볼륨 렌더링
• 4. 실험 결과
• 5. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 A. Kaufman, "Volume Visualization" IEEE Computer Society Press 1991

2 V. vidal, "Simple Empty-Space Removal For Interactive Volume Rendering" 13 (13): 21-36, 2008

3 D. Tost, "Ray-Casting Time-Varying Volume Data Sets With Frame-to-Frame Coherence" 606006 : 1-10, 2006

4 Sakamoto N, "Nozaki K(2010b)Visualization of large-scale CFD simulation results using distributed particle-based volume rendering" 2 (2): 73-86, 2010

5 B. Lichtenbelt, "Introduction To Volume Rendering" Hewlett-Packard Professional Books 1998

6 D. Gordon, "Image-Space Shading Of 3-Dimensional Objects" 29 : 361-376, 1985

7 W. Hong, "GPUBased Object-Order Ray-Casting For Large Datasets" 177 (177): 177-185, 2005

8 R. Fernando, "GPU Gems, Programming Technique, Tips, And Tricks For Real-time Graphics" Addison-Wesley 2004

9 계희원, "GPGPU 환경에서 최대휘소투영 렌더링의 고속화 방법" 한국멀티미디어학회 14 (14): 981-991, 2011

10 H. Shen, "Fast Volume Rendering Algorithm For Time-Varying Fields Using A Time-Space Partitioning(TSP)Tree" 371-377, 1999

11 S. Patidar, "Exploiting the Shader Model 4.0Architecture" 2006

12 G. Herman, "Display Of Three-Dimensional Discrete Surfaces" 283 : 90-97, 1981

13 H. Shen, "Differential Volume Rendering : A Fast Volume Visualization Technique For Flow Animation" 180-187, 1994

14 K. Ma, "Compressing And Accelerated Rendering Of Time-Varying Volume Datasets" 2000

15 J. Woodring, "Chronovolumes : A Direct Rendering Technique For Visualizing Time-Varying Data" 27-34, 2003

16 J. Kruger, "Acceleration Techniques For GPU-based Volume Rendering" 287-292, 2003

17 B. Liu, "Accelerating Volume Raycasting Using Proxy Sphere" 2009

18 T. Elvins, "A Survey Of Algorithms For Volume Visualization" 26 (26): 194-201, 1992

19 A. Sabella, "A Rendering Algorithm OR Visualizing 3D Scalar Fields" 22 (22): 51-58, 1988

20 E. Lum, "A Hardware-Assisted Scalable Solution For Interactive Volume Rendering OF Time-Varying Data" 8 (8): 286-301, 2002

21 G. Klajnsek, "4D Volume Rendering By Differential Splatting" 651-656, 2003