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Computergraphik

Belegarbeit von Norbert Schultz

Volumenvisualisierung für Tetraedernetze mit Vorintegration

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung


Student: Norbert Schultz
Betreuer: Prof. Dr. Stefan Gumhold
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Stefan Gumhold

Motivation

Die Visualisierung von großen Datenmengen stellt die Wissenschaft seit längerer Zeit vor Herausforderungen. Die Rechenleistung steigt zwar an, gleichzeitig werden aber - vorallem in Medizin und Technik - Scanner eingesetzt, deren Auflösungsvermögen ebenso stark ansteigt. Eine Möglichkeit derartigen Datenmengen Herr zu werden, ist deren Organisation in Tetraedernetzen, die an wichtigen Stellen hochauflösender sind. Dabei existieren verschiedene Verfahren zur Vorberechnung und zur Darstellung der Daten, welche auf dem Compositing Ansatz beruhen.

Beschreibung

Die Arbeit stellt mehrere Verfahren für die Darstellung und die Preintegration vor. Im Speziellen wird ein neuartiger Ansatz entwickelt, der ein Raycasting-Verfahren komplett auf der GPU abbildet. Darüberhinaus entstand das Programm TetraViewer2, welches die Möglichkeit schaffen soll, auf einfache Art verschiedene Verfahren zu implementieren und zu vergleichen.

Ergebnisse

Das bedeutendste Ergebnis der Arbeit ist sicher das Softwareprogramm TetraViewer2. Es implementiert verschiedene Verfahren für die Preintegration, das Rendering und das Sortieren von Tetraedern und lässt diese Verfahren miteinander einfach vergleichen. Es ist so modular gestaltet, dass es prinzipiell in jedes Projekt welches OpenGL für die Ausgabe benutzt eingebettet werden können sollte.
Eigenschaften:

  • 3 Preintegrationsverfahren: naiv, Bin-Verfahren aus [LWM04], Taylor-Preintegration (derzeit fehlerhaft)
  • 3 Renderingverfahren: FineDrawer (GPU-Raycastingansatz), SingleDrawer (Zellprojektionsansatz), SoftwareDrawer (Software-Raycastingansatz)
  • 2 Sortierverfahren für Tetraeder, benötigt vom SingleDrawer
  • 2 Klassifikationssysteme
  • TetGen-Importer
  • FLTK2 GUI
  • Preintegrationsselbsttest
  • Multithreadingunterstützung, damit schnelle Preintegration auf Multicoresystemen
  • Unterstützt Windows, Linux, MacOS X

Beispiel: CTHead

Beispiel: Cross

Beispiel: Silva13k

TetraViewer2

Ausblick

Die Arbeit lässt sich in vielerlei Hinsicht noch erweitern. So könnte das entstandene Framework in das CGV-Framework des Lehrstuhls integriert werden. Darüberhinaus sind weitere Darstellungs- sowie Preintegrationsalgorithmen aufgrund des modularen Aufbaus von TetraViewer2 möglich. Um die Arbeit mit Tetraedernetzen zu vereinfachen könnte außerdem ein Toolkit nützlich sein, welches sich mit der Simplifizierung von Tetraederdaten beschätigt.

Download

Literatur

  • [Wei06] Weiskopf, D.: GPU Based Interactive Rendering Visualization Techniques, Springer Verlag 2006
  • [LWM04] Lum E., Wilson B., Ma K.: High-Quality Lighting and Efficient Pre-Integration for Volume Rendering. In Eurographics/IEEE Symposium on Visualization 2004.
Stand: 1.2.2010, 14:40 Uhr
Autor: Corina Weissbach