Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.2
no.1
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pp.11-18
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1997
Scientific volume visualization addresses the representation, manipulation, and rendering of volumetric data sets, providing mechanisms for looking closely into structures and understanding their complexity and dynamics. In the past several years, a tremendous amount of research and development has been directed toward algorithms and data modeling methods for a scientific data visualization. But there has been very little work on developing a mathematical volume model that feeds this visualization. Especially, in flow visualization, the volume model has long been required as a guidance to display the very large amounts of data resulting from numerical simulations. In this paper, we focus on the mathematical representation of volumetric data sets and the method of extracting meaningful information from the derived volume model. For this purpose, a B-spline volume is extended to a high dimensional trivariate model which is called as a flow visualization model in this paper. Two three-dimensional examples are presented to demonstrate the capabilities of this model.
Direct volume rendering (DVR) is an important 3D visualization method for medical images as it depicts the full volumetric data. However, because DVR renders the whole volume, regions of interests (ROIs) such as a tumor that are embedded within the volume maybe occluded from view. Thus, conventional 2D cross-sectional views are still widely used, while the advantages of the DVR are often neglected. In this study, we propose a new visualization algorithm where we augment the 2D slice of interest (SOI) from an image volume with volumetric information derived from the DVR of the same volume. Our occlusion-based DVR augmentation for SOI (ODAS) uses the occlusion information derived from the voxels in front of the SOI to calculate a depth parameter that controls the amount of DVR visibility which is used to provide 3D spatial cues while not impairing the visibility of the SOI. We outline the capabilities of our ODAS and through a variety of computer tomography (CT) medical image examples, compare it to a conventional fusion of the SOI and the clipped DVR.
This study was conducted to nondestructively estimate the volumetric information of peach and pit and to visualize the 3D information of internal structure from magnetic resonance imaging(MRI) data. Bruker Biospec 7T spectrometer operating at a proton reosonant frequency of 300 MHz was used for acquisition of MRI data of peach. Image processing algorithms and visualization techniques were implemented by using MATLAB (Mathworks) and Visualization Toolkit(Kitware), respectively. Thresholding algorithm and Kohonen's self organizing map(SOM) were applied to MRI data fur region segmentation. Volumetric information were estimated from segemented images and compared to the actual measurements. The average prediction errors of peach and pit volumes were 4.5%, 26.1%, respectively for the thresholding algorithm. and were 2.1%, 19.9%. respectively for the SOM. Although we couldn't get the statistically meaningful results with the limited number of samples, the average prediction errors were lower when the region segmentation was done by SOM rather than thresholding. The 3D visualization techniques such as isosurface construction and volume rendering were successfully implemented, by which we could nondestructively obtain the useful information of internal structures of peach.
Journal of International Society for Simulation Surgery
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v.1
no.1
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pp.27-31
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2014
In this paper, an overview of segmentation and 3D visualization methods are presented. Commonly, the two kinds of methods are used to visualize organs and vessels into 3D from medical images such as CT(A) and MRI - Direct Volume Rendering (DVR) and Iso-surface Rendering (IR). DVR can be applied directly to a volume. It directly penetrates through the volume while it determines which voxels are visualizedbased on a transfer function. On the other hand, IR requires a series of processes such as segmentation, polygonization and visualization. To extract a region of interest (ROI) from the medical volume image via the segmentation, some regions of an object and a background are required, which are typically obtained from the user. To visualize the extracted regions, the boundary points of the regions should be polygonized. In other words, the boundary surface composed of polygons such as a triangle and a rectangle should be required to visualize the regions into 3D because illumination effects, which makes the object shaded and seen in 3D, cannot be applied directly to the points.
Volume visualization is an important subarea of scientific visualization, and is concerned with techniques that are effectively used in generating meaningful and visual information from abstract and complex volume datasets, defined in three- or higher-dimensional space. It has been increasingly important in various fields including meteorology, medical science, and computational fluid dynamics, and so on. On the other hand, virtual reality is a research field focusing on various techniques that aid gaining experiences in virtual worlds with visual, auditory and tactile senses. In this paper, we have developed a visualization system for CAVE, an immersive 3D virtual environment system, which generates stereoscopic images from huge human volume datasets in real-time using an improved volume visualization technique. In order to complement the 3D texture-mapping based volume rendering methods, that easily slow down as data sizes increase, our system utilizes an image-based rendering technique to guarantee real-time performance. The system has been designed to offer a variety of user interface functionality for effective visualization. In this article, we present detailed description on our real-time stereoscopic visualization system, and show how the Visible Korean Human dataset is effectively visualized on CAVE.
This thesis presents applications of three dimensional visualization technique based on shear-warp volume rendering to medical information. Volume rendering is compared to surface rendering and acceleration technique is also presented. The presented rendering techniques by using three-dimensional arrays of data are a widely used representation for computational fluid dynamics and geological structures as well as medical information.
As the volume visualization has been applied to render medical datasets, there has been a requirement to produce high quality images. Even though nice images can be generated by using previous linear filter, high order filter is required for better images. However, it takes much time for high order resampling, so that, overall rendering time is increased. In this paper, we perform high quality volume visualization using the cardinal interpolation. By enabling the empty space leaping which reduces the number of resampling, we achieve the efficient visualization. In detail, we divide the volume data into small blocks and leap empty blocks by referring the upper and lower bound value for each block. We propose a new method to estimate upper and lower bound value of for each block. As the result, we noticeably accelerated high quality volume visualization.
As commercial game engines become available to the public, attempts have been made to use it for general purpose research. This study uses the game engine to develop a medical simulation. Specifically, when the user selects an important portion of the human body, the focus+context visualization is applied to the volume data. We proposes the accumulation based method to make the background part more transparent and naturally fuse it with the focus part. Since the proposed method combines well with the existing volume visualization, the virtual surgery function such as incision is performed smoothly. The game engine is useful for general-purpose research, because auxiliary functions such as collision handling and UI can be efficiently created with the help of it.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.12
no.3
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pp.85-93
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2007
This paper describes a compression scheme for volumetric video data(3D space X 1D time) there each frame of the volume is decompressed and rendered in real-time. Since even one frame size of volume is very large, runtime decompression can be a bottleneck for real-time playback of time-varying volume data. To increase the run-time decompression speed and compression ratio, we decompose the volume into small blocks and only update significantly changing blocks. The results show that our compression scheme compromises decompression speed and image quality well enough for interactive time-varying visualization.
Due to the continuing technical progress in the capabilities of modeling, simulation, and sensor devices, huge volume data with very high resolution are common. In scientific visualization, various interactive real-time techniques on high performance parallel computers to effectively render such large scale volume data sets have been proposed. In this paper, we present a mobile volume visualization system that consists of mobile clients, gateways, and parallel rendering servers. The mobile clients allow to explore the regions of interests adaptively in higher resolution level as well as specify rendering / viewing parameters interactively which are sent to parallel rendering server. The gateways play a role in managing requests / responses between mobile clients and parallel rendering servers for stable services. The parallel rendering servers visualize the specified sub-volume with rendering contexts from clients and then transfer the high quality final images back. This proposed system lets multi-users with PDA simultaneously share commonly interesting parts of huge volume, rendering contexts, and final images through CSCW(Computer Supported Cooperative Work) mode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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