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OSG Volume Rendering - Presentation
Die Arbeit von Roland Bruggmann beschreibt die Entwicklung eines Prototyps für die Echtzeit-Visualisierung von Volumengrafiken aus großen Datensätzen mittels Direct Volume Rendering (DVR) in einer Haptic Cave-Umgebung. Der Fokus liegt auf der Integration medizinischer Bilddaten und der Verwendung moderner Rendering-Technologien wie OpenSceneGraph und GLSL. Die Präsentation umfasst auch technische Details zur Implementierung und Nutzung des Prototyps sowie Beispiele von Datensätzen.
OSG Volume Rendering - Presentation
- 1. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo OSG Volume Rendering Szenengraph-Knotenf¨ur das Echtzeit-Rendern von Volumengrafiken aus grossen Datens¨atzen Semesterarbeit Studiengang: Informatik, Modul BTI7302 Projekt 2, Vertiefung in CPVR Autor: Roland Bruggmann, roland.bruggmann@students.bfh.ch Betreuer: Urs K¨unzler, urs.kuenzler@bfh.ch Datum: 5. Juni 2015 Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 2. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo ¨Ubersicht 1 Einleitung Motivation Problemstellung 2 Grundlagen VolumeRendering Direct Volume Rendering Haptic CAVE System 3 Prototyp Dom¨anenmodell Demo Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 3. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Einleitung OSG Volume Rendering Motivation HapticCAVE System als virtuelle Trainingsumgebung1 Erweiterung: Volumengrafik aus medizinischen Bilddaten (CT, MRI)2 1 Urs K¨unzler u.a.: HOVISSE – Haptic Osteosynthesis Virtual Intra-operative Surgery Support Environment. Springer: 2009. DOI: 10.1007978-3-642-00437-7 8. 2 CT: Computertomographie, MRI: Magnetic Resonance Imaging Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 4. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Einleitung OSG Volume Rendering Problemstellung Prototyp:Volume Renderer in C/C++ OSG-Node3 f¨ur Volume Rendering Rendern auf der GPU per GLSL4 Grosse Datens¨atze, z.B. DICOM-Format5 Haptic CAVE System Integration 3 OSG: OpenSceneGraph 4 GLSL: OpenGL Shading Language 5 DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine, *.dcm Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 5. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering VolumeRendering 2D: Pixel, 3D: Raum-Pixel resp. Voxel Synthetisieren in Echtzeit Indirect (z.B. Isosurfaces) vs. Direct Volume Rendering (DVR) Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 6. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering DirectVolume Rendering Raycasting, setup Prozeduraler Schnitt von Strahl und W¨urfel Rasterisierung der Bounding Box (Ray == Fragment) Start-Position Strahl und Exit-Position resp. -Check oder Richtungsvektor Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 7. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering DVR:1/4 Sampling Object vs. Image Order approach Optisches Modell: Emission, Reflektion, Streuung, Absorption, Verdeckung Emissions-Absorbtions-Modell, d.h. keine Streuung ” Abtasten”: Data traversal und Skalarwert I(s) berechnen Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 8. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering DVR:2/4 Klassifikation ” Look” resp. Lesbarkeit durch RGBA Voxel in Graustufen Transferfunktion T(S) Kolorierte Voxel Transferfunktion T(S): Emission RGB, Absorbtion A Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 9. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering DVR:3/4 Shading z.B. Phong: Summe von ambient, diffus und specular DVR: 4/4 Compositing back-to-front vs. front-to-back Optimierung: early ray termination wenn Ai+1 ≈ 1 empty space skipping Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 10. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering HapticCAVE System Cave Automatic Virtual Environment (CAVE; engl. cave: H¨ohle) 4 Gruppen `a 2 Projektoren bescheinen 3 W¨ande und den Boden Stereoskopisches Bild (Passiv-Stereo): Polarisationsfilter auf Projektoren 3D-Brillen mit Polarisationsfilter Framework Immersive 3D (I3D): Szenengraph: OpenSceneGraph (OSG) Parallel Rendering: Equalizer mit OpenGL Multipipe SDK (MPK) Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 11. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering HapticCAVE System Cave Automatic Virtual Environment (CAVE; engl. cave: H¨ohle) 4 Gruppen `a 2 Projektoren bescheinen 3 W¨ande und den Boden Stereoskopisches Bild (Passiv-Stereo): Polarisationsfilter auf Projektoren 3D-Brillen mit Polarisationsfilter Framework Immersive 3D (I3D): Szenengraph: OpenSceneGraph (OSG) Parallel Rendering: Equalizer mit OpenGL Multipipe SDK (MPK) Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 12. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Grundlagen OSG Volume Rendering HapticCAVE System Cave Automatic Virtual Environment (CAVE; engl. cave: H¨ohle) 4 Gruppen `a 2 Projektoren bescheinen 3 W¨ande und den Boden Stereoskopisches Bild (Passiv-Stereo): Polarisationsfilter auf Projektoren 3D-Brillen mit Polarisationsfilter Framework Immersive 3D (I3D): Szenengraph: OpenSceneGraph (OSG) Parallel Rendering: Equalizer mit OpenGL Multipipe SDK (MPK) Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 13. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Prototyp OSG Volume Rendering Dom¨anenmodell Dataset -e.g. *.dcm User Interface - Zoom - Pan - Rotate modify MV Visualizer Raycaster Volume Manager - Model-View-Matrix Renderer - Data - Render method (e.g. Raycaster) - Model-View-Matrix Order - object order - image order set Compositing - front-to-back - back-to-front set set read use send frame Image Reader - e.g. DCMTK, ITK/VTK request reading Transferfunction - CLUT - 1D Histogramm - 2D Scatterplot set Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 14. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Prototyp OSG Volume Rendering Demo Datensatz:CT aquiriert mit 64 Detektoren, 250 Dateien, 131.7 MB.6 6 Antoine Rosset: VIX – Foot. In: OsiriX – DICOM sample image sets, URL: http://www.osirix-viewer.com/datasets/ Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 15. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo Prototyp OSG Volume Rendering Demo Datensatz:CT aquiriert mit 16 Detektoren, 1559 Dateien, 138.4 MB.7 7 Antoine Rosset: OBELIX – Whole body contrast CTA. Normal study. In: OsiriX – DICOM sample image sets, URL: http://www.osirix-viewer.com/datasets/ Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences
- 16. Einleitung Motivation Problem Grundlagen Volume DVR CAVE Prototyp DMD Demo OSG Volume Rendering Dankef¨ur Ihr Interesse. Roland Bruggmann Student B.Sc. FH in Computer Science Vertiefung in Computer Perception and Virtual Reality CPVR Berner Fachhochschule | Haute ´ecole sp´ecialis´ee bernoise | Bern University of Applied Sciences