볼륨 렌더링에서는 기본적으로 전이함수에 의해 객체를 구분하여 표시한다. 그러나, 경우에 따라서는 전이 함수만으로는 객체를 구분할 수 없는 경우가 있다. 이 때는 객체를 다른 방법으로 미리 분할한 후 분할 정보를 바탕으로 가시화를 수행한다. 본 논문은 분할된 볼륨의 가시화에서 객체당 투명도를 부여하는 방법을 제시한다. 반투명한 렌더링은 관찰의 대상이 되는 객체에 대한 맥락정보를 효과적으로 전달되기 위해 사용된다. 객체당 투명도는 전이함수의 조절에 의해 객체를 반투명하게 조절하기 어려운 경우에 매우 효과적인 가시화 도구로 사용될 수 있다. 객체당 투명도의 의미에 대한 몇가지 해석과, 그에 따른 알고리즘의 변화를 제시하였다. 또한, 제안된 방법을 일반 그래픽스 하드웨어를 사용하여 구현함으로써, 대화식 사용이 가능한 효율적 구현이 가능함을 보였다.
볼륨 렌더링에서는 기본적으로 전이함수에 의해 객체를 구분하여 표시한다. 그러나, 경우에 따라서는 전이 함수만으로는 객체를 구분할 수 없는 경우가 있다. 이 때는 객체를 다른 방법으로 미리 분할한 후 분할 정보를 바탕으로 가시화를 수행한다. 본 논문은 분할된 볼륨의 가시화에서 객체당 투명도를 부여하는 방법을 제시한다. 반투명한 렌더링은 관찰의 대상이 되는 객체에 대한 맥락정보를 효과적으로 전달되기 위해 사용된다. 객체당 투명도는 전이함수의 조절에 의해 객체를 반투명하게 조절하기 어려운 경우에 매우 효과적인 가시화 도구로 사용될 수 있다. 객체당 투명도의 의미에 대한 몇가지 해석과, 그에 따른 알고리즘의 변화를 제시하였다. 또한, 제안된 방법을 일반 그래픽스 하드웨어를 사용하여 구현함으로써, 대화식 사용이 가능한 효율적 구현이 가능함을 보였다.
Basically, objects are discriminated by transfer functions in volume rendering . However, in some cases objects cannot be discriminated only with transfer functions. In these cases, objects are pre-segmented with other methods, and visualized based on the segmentation information. In this paper we p...
Basically, objects are discriminated by transfer functions in volume rendering . However, in some cases objects cannot be discriminated only with transfer functions. In these cases, objects are pre-segmented with other methods, and visualized based on the segmentation information. In this paper we present a way of assigning per-object transparency in visualization of segmented volumes. Semi-transparent rendering is used to effectively give context information about the observed object. Per-object transparency can be used as a very effective visualization tool especially when it is difficult to adjust transfer functions to make the object semi-transparent. We present several interpretations of the meaning of per-object transparency, and corresponding variations of the algorithm. We show that efficient implementations for interactive use are possible, by presenting an implementation using general graphics hardware.
Basically, objects are discriminated by transfer functions in volume rendering . However, in some cases objects cannot be discriminated only with transfer functions. In these cases, objects are pre-segmented with other methods, and visualized based on the segmentation information. In this paper we present a way of assigning per-object transparency in visualization of segmented volumes. Semi-transparent rendering is used to effectively give context information about the observed object. Per-object transparency can be used as a very effective visualization tool especially when it is difficult to adjust transfer functions to make the object semi-transparent. We present several interpretations of the meaning of per-object transparency, and corresponding variations of the algorithm. We show that efficient implementations for interactive use are possible, by presenting an implementation using general graphics hardware.
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문제 정의
객체당 투명도를 부여하는 대신, 각 객체는 모두 불투명한 것으로 하고, OTF 변환에 의해 투명도를 조절하는 경우를 생각해 보자. 어떤 경우, 예를 들어 대략 비슷한 값들이 비슷한 두께로 나타나는 객체의 경우, OTF 변환에 의해서도 투명도를 조절할 수 있을 것이다.
이를 통해 사용자는 기정의되거나 복잡한 과정을 통해 얻어진 전이함수(transfer function)을 쉽게 조작하여 효과적으로 객체당의 가시성을 조작하고 맥락정보를 제공하는 방법을 얻게 된다. 또한, 구현된 볼륨 렌더링 방법을 사용하여 효과적으로 맥락 정보를 제공하는 사례를 제시하고, 본 방법이 기존의 방법의 어떤 문제들을 해결하는지 설명한다.
본 논문은, 분할된 볼륨의 가시화에서 객체당 OTF와 별도로 객체당의 투명도를 부여하는 방법과 이를 구현하는 볼륨 렌더링 알고리즘을 제시한다. 이를 통해 사용자는 기정의되거나 복잡한 과정을 통해 얻어진 전이함수(transfer function)을 쉽게 조작하여 효과적으로 객체당의 가시성을 조작하고 맥락정보를 제공하는 방법을 얻게 된다.
이 경우의 알고리즘 변환 또한 단순한 확장에 의해 가능하다. 본 절에서는 객체별 투명도 부여의 의미를 설명하고, 이를 구현하기 위한 알고리즘의 개요를 제시한다.
분할된 객체의 볼륨 렌더링에서 효과적인 맥락 정보를 제공하기 위해 객체당 투명도를 부여하는 방법을 제시하였고, 객체당 투명도의 의미에 대해 자세히 살펴보았다. 객체당 투명도는 볼륨 렌더링의 이론에 대한 깊은 이해가 없는 일반 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 도구를 제공하여 객체의 효과적인 해석을 가능하게 한다.
이단계 볼륨렌더링[3, 4]은 분할된 볼륨에서 각 볼 륨당 MIP, 볼륨 렌더링, 비사실적 렌더링 등 다양한 렌더링 기법을 제공함으로써 맥락 정보를 제공하고자 하였다. 결과적으로 볼륨렌더링 기법만을 사용하는 단일패스의 이단계 볼륨 렌더링은 본 논문과 매우 유사한 렌더링 알고리즘을 제시한다.
가설 설정
(a) 분할된 혈관, (b) 혈관과 뼈 중 혈관 객체에 속하지 않은 부분, 그리고 (c) 혈관과 뼈를 제외한 나머지. 각 객체의 객체별 투명도는, (a) 객체는 불투명하며, (b) 객체는 약 45% (c) 객체는 약 60%를 투과시킨다.
객체당 첫번째 세그먼트만을 렌더링하는 것은 객체가 원래 불투명한 것이며, 분할은 객체가 보여야 할 모든 화소에 대해 객체가 불투명한 것을 보장하도록 이루어진 것으로 가정한다. 이 경우 객체당 투명도의 의미는, 원래 불투명한 객체를 투명하게 만들어 가려졌던 물체를 원래 객체의 맥락 속에서 가시화하는 것이다.
객체당 첫번째로 불투명해지는 샘플에서 렌더링을 종료하는 것은 원래 객체에 일부 반투명한 부분이 있다고 가정한 것이다. 그림 6은 반투명한 부분세그 먼트 A)이 동일 객체의 다른 부분보다 시점으로부터 앞에 있고 중간(세그먼트 A와 세그먼트 B 사이)에 다른 객체의 반투명한 부분이 존재하는 경우를 나타낸다.
제안 방법
본 논문의 방법은 기본적인 이단계 합성 알고리즘에 a-플래그를 도입하여 객체당 투명도를 구현한다. a-플래그는 객체별로 할당되어 해당 객체의 누적 불 투명도를 나타내며, 화소에 대한 객체 합성 여부를 판단하는데 사용된다.
전절에 서술한 대로, 본 방법은 광선 투사법과 객체순서 구현, 하드웨어 구현에 모두 적합하다. 본 알고리즘을 대화식으로 사용될 수 있음을 보이기 위해 pc의 그래픽스 하드웨어를 사용하여 구현하였다. 구현은 시각정 렬 슬라이스 순서의 대용 기하체 (proxy geometry), 이른 깊이 테스트와 다중 렌더링 대상을 사용하였으며, ATI Radeon X800 Pro GPU상에서 작동하도록 하였다.
대상 데이터
본 알고리즘을 대화식으로 사용될 수 있음을 보이기 위해 pc의 그래픽스 하드웨어를 사용하여 구현하였다. 구현은 시각정 렬 슬라이스 순서의 대용 기하체 (proxy geometry), 이른 깊이 테스트와 다중 렌더링 대상을 사용하였으며, ATI Radeon X800 Pro GPU상에서 작동하도록 하였다. 다른 연구에서는 1바이트 데이터의 사용이 일반적이나, 본 구현은 의료영상에서 보다 일반적인 2바이트 데이터를 직접 렌더링하도록 하였고, 화면의 크기는 512X512 이다.
다른 연구에서는 1바이트 데이터의 사용이 일반적이나, 본 구현은 의료영상에서 보다 일반적인 2바이트 데이터를 직접 렌더링하도록 하였고, 화면의 크기는 512X512 이다. 실험은 Pentium4 2.8GHz와 1GB RAM을 장착한 PC에서 수행하였다.
성능/효과
2. 객체당 처음으로 불투명해지는 샘플에서 객체의 렌더링을 종료한다.
이단계 볼륨렌더링[3, 4]은 분할된 볼륨에서 각 볼 륨당 MIP, 볼륨 렌더링, 비사실적 렌더링 등 다양한 렌더링 기법을 제공함으로써 맥락 정보를 제공하고자 하였다. 결과적으로 볼륨렌더링 기법만을 사용하는 단일패스의 이단계 볼륨 렌더링은 본 논문과 매우 유사한 렌더링 알고리즘을 제시한다. 이는 양 연구가 대상으로 하는 데이터가 유사함을 고려하면 당연한 일이다.
표 2는 본 구현의 성능을 보여준다. 알고리즘이 기본적으로 객체수에 독립적이고, 객체별 투명도의 부여가 렌더링에 큰 부담을 주지 않으므로, 데이터의 내용이나 객체수와 관계없이 렌더링 시간이 일정함을 볼 수 있다. 구현이 최적화되지 않고, 가속 알고리즘을 사용하지 않은 상태에서 이단계 볼륨 렌더링의 하드웨어 구현[4]과 유사한 속도를 보여주며, 대화식 사용이 가능하다.
전절에 서술한 대로, 본 방법은 광선 투사법과 객체순서 구현, 하드웨어 구현에 모두 적합하다. 본 알고리즘을 대화식으로 사용될 수 있음을 보이기 위해 pc의 그래픽스 하드웨어를 사용하여 구현하였다.
후속연구
이 성능의 일부는 사용된 그래픽 하드웨어에 기인한 것으로 생각된다. ([4]는 ATI Radeon 9700 사용) 또한, 이단계 볼륨 렌더링에서 보인바와 같이 가속 알고리즘을 사용할 경우 수배 이상의 훨씬 향상된 성능을 보일 것으로 기대된다.
볼륨 렌더링의 물리적 해석과의 연관과, 투명도 해석 자체의 물리적 의미가 부여될 수 있다면 그 활용에 대한 더 깊은 통찰이 가능할 것이다. 또, 이론적인 검토 뿐 아니라 객체별 투명도가 제공하는 기능의 임상적인 유용성에 대해 보다 깊은 연구가 필요하다.
본 논문에서는 기초적인 하드웨어 구현을 제시하 였으나, 성능의 향상을 위해 보다 정교한 알고리즘과 가속화 기법의 사용에 대한 연구가 필요하다. 이를 통해 대화식 사용에 충분한 속도를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
또한, 스스로 가리는 객체에 대한 투명도 해석에 대해 보다 검토가 필요하다. 볼륨 렌더링의 물리적 해석과의 연관과, 투명도 해석 자체의 물리적 의미가 부여될 수 있다면 그 활용에 대한 더 깊은 통찰이 가능할 것이다. 또, 이론적인 검토 뿐 아니라 객체별 투명도가 제공하는 기능의 임상적인 유용성에 대해 보다 깊은 연구가 필요하다.
본 논문에서는 기초적인 하드웨어 구현을 제시하 였으나, 성능의 향상을 위해 보다 정교한 알고리즘과 가속화 기법의 사용에 대한 연구가 필요하다. 이를 통해 대화식 사용에 충분한 속도를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
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