• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제26권1호
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• pp.23-30
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• 2005

3D virtual endoscopy has been used as an alternative non-invasive procedure for visualization of hollow organs. However, due to computational complexity, this is a time-consuming procedure. In this paper, we propose a fast volume rendering algorithm based on perspective ray casting for virtual endoscopy. As a pre-processing step, the algorithm divides a volume into hierarchical blocks and classifies them into opaque or transparent blocks. Then, in the first step, we perform ray casting only for sub-sampled pixels on the image plane, and determine their pixel values and depth information. In the next step, by reducing the sub-sampling factor by half, we repeat ray casting for newly added pixels, and their pixel values and depth information are determined. Here, the previously obtained depth information is utilized to reduce the processing time. This step is recursively performed until a full-size rendering image is acquired. Experiments conducted on a PC show that the proposed algorithm can reduce the rendering time by 70- 80% for bronchus and colon endoscopy, compared with the brute-force ray casting scheme. Using the proposed algorithm, interactive volume rendering becomes more realizable in a PC environment without any specific hardware.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.40-49
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• 2005

Several optimization techniques have been proposed for volume ray casting, but these cannot achieve real-time frame rates. In addition, it is difficult to apply them to some applications that require perspective projection. Recently, hardware-based methods using 3D texture mapping are being used for real-time volume rendering. Although rendering speed approaches real time, the larger volumes require more swapping of volume bricks for the limited texture memory. Also, image quality deteriorates compared with that of conventional volume ray casting. In this paper, we propose a data structure for real-time volume ray casting named PERM (Precomputed dEnsity and gRadient Map). The PERM stores interpolated density and gradient vector for quantized cells. Since the information requiring time-consuming computations is stored in the PERM, our method can ensure interactive frame rates on a consumer PC platform. Our method normally produces high-quality images because it is based on conventional volume ray casting.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권8호
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• pp.463-471
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• 2002

가상 내시경을 구현하기 위해서는 세밀하고 정확한 원근 투영 영상의 고속생성과 충돌검출이 필수적이다. 본 논문에서는 고속 원근 볼륨 렌더링 기법을 이용하여 정확하면서도 빠른 렌더링이 가능한 가상 내시경 기술을 제안한다. 이 방법은 기본적으로 화질이 우수한 광선 투영법을 기반으로 하며 거리정보(distance information)를 이용하여 투명한 공간을 비약하도록 함으로써 렌더링 속도를 향상시키도록 하였다. 렌더링 시에는 광선의 진행 방향에 따라 샘플 간격을 가변적으로 조절하는 방법을 이용하여 화질의 손실을 최소화하면서 처리시간을 향상시킨다. 또한 전처리 단계에서 생성된 거리 정보를 이용하여 충돌 검출을 간단히 할 수 있는 방법을 제안한다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 제14회 신호처리 합동 학술대회 논문집
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• pp.899-902
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• 2001

최근에 3 차원 가상 내시경은 환자에게 고통을 주지않고 내부 기관을 볼 수 있는 대체 방법으로 주목을 받고 있다. 인터랙티브(interacticve)한 렌더링 속도로 기관의 내부 표면을 도시하기 위해 표면 렌더링이 사용될 수 있지만, 이는 사실적인 렌더링 화질을 얻기에 부적합하고, 병변의 자세한 구조를 표현하기에 적합하지 않으며, 표면 뒤편의 조직을 도시할 수 없다. 이러한 이유로 볼륨 렌더링이 표면 렌더링의 대안으로 사용될 수 있지만 많은 계산량을 필요로 하므로, 대부분의 볼륨 렌더링 기반의 가상 내시경 시스템들은 부가적인 하드웨어나 큰 용량의 메모리를 사용한다. 본 논문은 가상 내시경을 위해 원근 레이 캐스팅 (perspective ray casting)을 이용한 볼륨 렌더링 기법의 고속화에 그 목적이 있다. 렌더링 속도를 높이기 위해서 서브샘플링(sub-sampling)된 화소들에 대해 레이 캐스팅을 수행하고, 이 과정에서 동시에 깊이 정보를 얻는다. 얻어진 깊이 정도로부터 남아있는 화소들에 대한 깊이 정보를 예측함으로써. 이를 레이 캐스팅의 속도 향상에 이용한다. 제안한 알고리즘을 이용하여 기존의 방법에 비해 기관지 내시경에서 77%, 대장 내시경에서 85%까지 렌더링 시간을 줄일 수 있고, 따라서 인터랙티브 렌더링이 가능하다.