Advanced illumination and view-selection techniques for volume rendering and its application to medical imaging

Abstract

Volume visualization is a method of extracting information from volumetric data using interactive graphics. Volume visualization aims to assist visual interpretation of data by creating three-dimensional models that reproduce real objects with sufficient detail and speed to support interactive manipulation. Illustrative rendering enhances the perception of features in a volume. Volume rendering has two major goals: to obtain high quality images in real time, and to determine how to explore volume datasets in an effective way. In this thesis we advance in these two lines. We propose several methods to approximate global illumination with low computational cost, permitting realistic and illustrative rendering. We also present a method to automatically define transfer functions given a target distribution. In addition, we introduce a method to automatize the creation of exploded views. Finally, we explore techniques to select the best viewpoints for a volume. Several of our contributions are based on information theory.

La visualització de volums és un mètode per extreure informació de dades volumètriques mitjançant imatges interactives. L’objectiu és assistir la interpretació visual de dades creant models tridimensionals que reprodueixen objectes reals amb suficient detall i velocitat per permetre’n la manipulació interactivament. La visualització il·lustrativa millora la percepció de les característiques d'un volum. La visualització de volums té dos objectius principals: obtenir imatges d’alta qualitat en temps real, i determinar com explorar volums d'una manera efectiva. En aquesta tesi avancem en aquestes dues línies. Proposem diversos mètodes per aproximar la il·luminació global amb baix cost computacional, permetent la visualització realista i il·lustrativa. També presentem un mètode per definir automàticament funcions de transferència donada una distribució objectiu. A més, presentem un mètode per automatitzar la creació d’exploded views. Finalment, explorem tècniques per seleccionar els millors punts de vista d’un volum. Diverses de les contribucions estan basades en la teoria de la informació.