Illustrative Volumendarstellung mit Lit Sphere Mapping unter Berücksichtiung von vorhandenen Segmentinformationen

Johannes Wahle, Leibniz Universität Hannover, Studienarbeit
08/2010

Ray Casting ist eine weit verbreitete Methode, Volumendaten, bswp. aus der Medizin, zu visualisieren. Bildlich beschrieben lautet die Grundidee, einen imaginären Strahl durch jeden Pixel des zu berechnenden Bildes zu verfolgen, der ausgehend vom Betrachter den Volumendatensatz durchläuft und dabei einen Farbeindruck erzeugt. Das Verfahren ist somit - nicht nur namentlich - eng verwandt mit Konzepten aus dem Bereich Ray Tracing.

Neben der möglichst realistischen Darstellung mit etablierten Lichtmodellen wie Goraud- oder Phong-Shading gibt es auch weniger bekannte Modelle, die einen eher künstlerischen Aspekt der Volumendarstellung verfolgen. Eines dieser Modelle ist das sogenannte Lit-Sphere-Mapping. Das Konzept geht zurück auf die Arbeit von Sloan et al. aus dem Jahr 2001, wo die Autoren ein Verfahren vorschlugen, mit dem sich Schattierungstechniken, wie sie in der Kunst verwendet werden, vergleichsweise einfach in Rendering Verfahren integrieren lassen. Künstler verwenden Schattierungs-Skizzen in Form einer projizierten Halbkugel, um in ihrem Bild einen bestimmten Zeichenstil zu verwenden. Dabei wird die Farbschattierung als Textur auf einer Kreisscheibe aufgetragen, die alle möglichen Normalen der Halbkugel als Stil- bzw. Farbinformation enthält.

Ein Problem der Bilderzeugung mit einer intensitätswertbasierten Transferfunktion ist, dass unterschiedliche Gewebe (bedingt durch das verwendete bildgebende Verfahren wie CT, MRT, PET, ...) einen ähnlichen oder identischen Wert besitzen können. Ziel dieser Arbeit ist es, bereits vorhandene Segmentinformationen in der Farbgebung zu berücksichtigen. Dazu sollen unterschiedliche Ansätze implementiert und als Module für die die am Lehrstuhl entwickelte YaDiV-Plattform integriert und verglichen werden.

Kontakt: Karl-Ingo Friese