3D backprojection is a kind of reconstruction algorithm to generate volume data consisting of tomographic images, which provides spatial information of the original 3D data from hundreds of 2D projections. The computational time of backprojection increases in proportion to the size of volume data and the number of projection images since the value of every voxel in volume data is calculated by considering corresponding pixels from hundreds of projections. For the reduction of computational time, fast GPU based 3D backprojection methods have been studied recently and the performance of them has been improved significantly. This paper presents two multiple GPU based methods to maximize the parallelism of GPU and compares the efficiencies of two methods by considering both the number of projections and the size of volume data. The first method is to generate partial volume data independently for all projections after allocating a half size of volume data on each GPU. The second method is to acquire the entire volume data by merging the incomplete volume data of each GPU on CPU. The in-complete volume data is generated using the half size of projections after allocating the full size of volume data on each GPU. In experimental results, the first method performed better than the second method when the entire volume data can be allocated on GPU. Otherwise, the second method was efficient than the first one.
본 논문에서는 주어진 삼차원 메쉬를 실시간에서 연필화로 표현하는 방법을 소개한다. 이를 위해 본 논문에서는 연필화의 특징을 분석한 후 분석된 특징들을 빠르고 간단하게 모사하여 표현하는 알고리즘을 제시한다. 이 알고리즘은 크게 윤곽선을 그리는 방법과 내부를 그리는 방법으로 나뉘며, 제시된 모든 알고리즘은 그래픽스 하드웨어를 이용하여 실시간으로 동작한다. 우선 물체의 윤곽선을 그리기 위해 사람이 윤곽선을 그릴 때의 특징을 분석하여 실제의 윤곽선과 비교해 약간의 오차를 지니면서 여러번 겹쳐 그린 듯한 윤곽선을 만들어 내는 방법을 제시한다. 또한 물체의 내부를 그리기 위해서 먼저 연필의 특징을 잘 반영하는 텍스쳐를 만든 후 이를 물체의 표면에 매핑시켜 물체의 특징을 연필화풍으로 잘 표현하는 방법을 제시한다. 이 과정에서 연필화의 느낌을 강조하기 위해 물체가 그려지는 종이의 질감을 표현하는 방법과 물체의 명암비를 조정하는 방법 역시 제시한다.
In computer graphics and computer vision research and its applications, various representations of 3D objects, such as point clouds, voxels, or triangular meshes, are used depending on the purpose. The need for animating characters using these representations is also growing. In a typical animation pipeline called skeletal animation, "skinning weight painting" is required to determine how joints influence a vertex on the character's skin. In this paper, we introduce a neural network for automatically performing skinning weight painting for characters represented in various formats. We utilize signed distance fields (SDF) to handle different representations and employ graph neural networks and multi-layer perceptrons to predict the skinning weights for a given point.
Using a series of medical tomograms, we can reconstruct internal organs or other objects of interest and generate 3-D images. It is generally accepted that the axial resolution determined by two sequential image slices is lower than the planar resolution in one image slices. Therefore, various methods of interpolation were developed for an accurate display of reconstructed images. In this paper, a new algorithm for 3-D reconstruction of the medical images such as MRI and X-ray CT is suggested. The algorithm is shape-based and utilizes parts of the gray-level information. We extend the conventional shape-based interpolation of the binary images to the gray-scale images using the shortest distance map. Using this new algorithm, We could reduce the execution time for interpolation while keeping similar high quality of the reconstructed images with reduced execution time and is applicable to the various medical tomograms.
Lee, Yeonkyeong;Go, Hyunsung;Lee, Jinwoo;Kim, Junho
Journal of the Korea Computer Graphics Society
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v.26
no.3
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pp.87-97
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2020
In this paper, we propose a novel neural relighting that infers a relighted rendering image based on the user-guided specular highlight map. The proposed network utilizes a pre-trained neural renderer as a backbone network learned from the rendered image of a 3D scene with various lighting conditions. We jointly optimize a 3D light position and its associated relighted image by back-propagation, so that the difference between the base image and the relighted image is similar to the user-guided specular highlight map. The proposed method has the advantage of being able to explicitly infer the 3D lighting position, while providing the artists' preferred 2D screen-space interface. The performance of the proposed network was measured under the conditions that can establish ground truths, and the average error rate of light position estimations is 0.11, with the normalized 3D scene size.
A 3-Dimensional engine in a mobile embedded device is divided into a C-based OpenGL/ES and a Java-based JSR184 which interprets and executes a byte code in a real-time. In these two standards, the JSR184 supporting Java objects uses more processor resources than an OpenGL/ES and thus has a constraint when it is used in an embedded device with a limited computing power. On the other hand, 3-Dimensional contents employed in existing personal computer are created by utilizing advantages of Java and secured numerous users in European market, due to the good quality in contents and extensive service in a commercial network, GSM. Because of the reason, a mobile embedded device used in a GSM network needs a JSR184 which can provide an existing Java-based 3-Dimensional contents without extra conversion processes, but the current version of Java-based 3-Dimensional engine has drawbacks in application to commercial products because it requires more computing power than the mobile embedded device. This paper proposes a binding technique with the advantages of Java objects to improve a processing speed of 3-Dimensional contents in limited resources of a mobile embedded device. The technique supports a JSR184 standard interface in the upper layer to utilize 3-Dimensional contents using Java, employs a different code-conversion language, KNI(Kilo Native Interface), in the middle layer to interface between OpenGL/ES and JSR184, and embodies an OpenGL/ES standard in the lower layer. The validity of the binding technique is demonstrated through a simulator and a FPGA embedding an ARM.
This paper proposes a real-time simulation technique for thin rods undergoing large rotational deformation. Rods are thin objects such as ropes and hairs that can be abstracted as 1D structures. Development of a satisfactory physical model that runs in real-time but produces visually convincing animation of thin rods has been remaining a challenge in computer graphics. We adopt the energy formulation based on continuum mechanics, and develop a modal warping technique for rods that can integrate the governing equation in real-time. This novel simulation framework results from making extensions to the original modal warping technique, which was developed for the simulation of 3D solids. Experiments show that the proposed method runs in real-time even for large meshes, and that it can simulate large bending and/or twisting deformations with acceptable realism.
3-D image modeling is in high demand for automated visual inspection and non-destructive testing. It also can be useful in biomedical research, medical therapy, surgery planning, and simulation of critical surgery (i.e. cranio-facial). Image processing and image analysis are used to enhance and classify medical volumetric data. Analyzing medical volumetric data is very difficult In this paper, we propose a new image modeling method based on tetrahedrization to improve the visualization of three-dimensional medical volumetric data. In this method, the trivariate piecewise linear interpolation is applied through the constructed tetrahedral domain. Also, visualization methods including iso-surface, color contouring, and slicing are discussed. This method can be useful to the correct and speedy analysis of medical volumetric data, because it doesn't have the ambiguity problem of Marching Cubes algorithm and achieves the data reduction. We expect to compensate the degradation of an accuracy by using an adaptive sub-division of tetrahedrization based on least squares fitting.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.12
no.2
s.46
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pp.83-91
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2007
This paper describes an algorithm to compute and visualize a topologically accurate trilinear isosurface from three dimensional volumetric image via cubic cell decomposition. An isosurface is often used for visualizing a three dimensional volumetric image. An isosurface defined in each cubic cell of the volume is triangulated in order to be visualized in a computer. However, most isosurface extraction methods generate a triangulated isosurface which may not be topologically equivalent to the ideal trilinear isosurface. We propose a method to decide a correct connectivity of a trilinear isosurface in a cubic cell and perform appropriate cell decomposition according to the decision. Using the method, we can extract isosurface triangles from the cells generated by the decomposition. We prove that this method generates a triangulated isosurface which is topologically equivalent to the trilinear isosurface. We implemented our proposed algorithm and the result shows it can generate topologically accurate trilinear isosurface.
As display devices evolve, computer-based work environments are also becoming better suited to actual application tasks. This paper discusses the development of an architectural design system using the virtual table, which is a table-type projection system. It consists of the interactive VR modeler, the hybrid tracker and the architectural interpreter. The interactive VR modeler offers visual and tactile guide such as grid interaction, a tangible transparent prop and reference objects, so that a user can design architectural 3D models more easily and intuitively on the virtual table. The hybrid tracker includes two types of tracking methods for viewpoint according to the user's view and hand interaction: namely, vision-based tracking and magnetic tracking. The architectural interpreter automatically transforms simple 3D masses into a basic construction form that has architectural knowledge. The proposed system has advantage in the sense that it is suitable for collaboration among several users, allowing them to view graphical objects in stereoscopic view with direct 3D manipulation. Thus, it can be effectively used for architectural simulation and user-participated design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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