Метод объемного рендеринга для визуализации трехмерных данных в рентгеновской компьютерной томографии

Евгений Николаевич Симонов, Денис Витальевич Аврамов, Максим Витальевич Аврамов

Аннотация


Статья посвящена методу получения изображений трехмерных объектов – объемному рендерингу, применительно к рентгеновской компьютерной томографии. Дано подробное описание алгоритма объемного рендеринга, близкое к практической реализации. Рассмотрены общие принципы работы алгоритма объемного рендеринга с воксельными массивами трехмерных данных. Описан механизм пускания лучей в трехмерном пространстве через объёмный набор данных, включая задание плоскости наблюдения, ракурса просмотра, изменение масштаба при реализации параллельной проекции. Рассмотрена выборка точек по ходу пущенного луча при параметрическом его задании, а также взятие шага выборки точек согласно теореме о дискретизации. Описана трилинейная интерполяция для получения значений, не попавших в узлы трехмерной сетки объемного набора данных. Описано использование передаточных функций для задания цвета и прозрачности визуализируемым структурам. Рассмотрена модель освещения Фонга и связанное с ней вычисление градиента трехмерных данных. Приведен альтернативный метод затенения трехмерного изображения, основанный на уравнении ослабления света и не требующий вычисления градиента данных. Приведен композитинг на основе применения основного уравнения объемного рендеринга как один из способов получения изображения трехмерного объекта по методу объемного рендеринга.


Ключевые слова


компьютерная томография; трехмерная визуализация; объемный рендеринг

Полный текст:

PDF

Литература


Симонов, Е.Н. Физика визуализации изображений в рентгеновской компьютерной томографии / Е.Н. Симонов. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2013. – 479 с.

Календер, В. Компьютерная томография основы, техника, качество изображений и области клинического использования: пер. с англ. / В. Календер. – М.: Техносфера, 2006. – 344 с.

Хермен, Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы реконструктивной томографии: пер. с англ. / Г. Хермен. – М.: Мир, 1983. – 352 с.

Красильников, Н.Н. Цифровая обработка 2D- и 3D-изображений: учеб. пособие / Н.Н. Красильников. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – 608 с.

Russ, J.C. The Image Processing Handbook Sixth Edition / J.C. Russ. – CRC Press, 2011. – 853 p.

Hansen, Ch.D. The Visualization Handbook. Elsevier Butterworth-Heinemann / Ch.D. Hansen, C. R. Johnson. – 2005. – 981 p.

Preim, B. Visualization in Medicine. Theory, Algorithms, and Applications / B. Preim, D. Bartz. – Morgan Kaufmann, 2007. – 663 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr160401

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.