Resumo: Métodos de visualização de volumes requerem altos custos de armazenamento e tempo computacional. Para torná-los viáveis, pesquisadores têm proposto soluções baseadas em hardware e em software para minimizar tais custos. Na maioria dessas soluções, o rendering é realizado com projeção ortogonal. Entretanto, em muitas aplicações, tais como endoscopia virtual, a projeção perspectiva torna-se necessária. Este trabalho descreve um estudo sobre técnicas de processamento de imagens e computação gráfica para visualização de volumes aplicada à medicina. E estende um destes métodos de visualização, chamado shell rendering, para prover projeção perspectiva de forma eficiente. O método shell rendering é descrito e os problemas encontrados na sua extensão para perspectiva são discutidos. A solução adotada propõe uma modificação da estrudura de dados original e um algoritmo rápido de projeção, introduzindo o conceito de perspectiva digital. O método desenvolvido foi denominado shell rendering com perspectiva digital. A idéia principal em perspectiva digital é que as estruturas devem ser projetadas com tamanho inversamente proporcional à distância ao observador e que esta distância pode ser discretizada. Neste trabalho, assume-se o observador no exterior das estruturas. Os métodos shell rendering e shell rendering com perspectiva digital foram implementados, testados e comparados sob dois aspectos: qualidade de imagem e tempo computacional. O shell rendering com perspectiva digital mostrou produzir a mesma qualidade de imagem que o método original, com tempo de rendering apenas cerca de 1.6 vezes maior que o rendering com projeção ortogonal. Ver menos

Abstract: Volume visualization methods require extensive storage and time-intensive computations. To make them viable, researches have proposed hardware-based and software-based solutions. In most of these solutions, the rendering is based on orthographic parallel projection. However, in many applications such as virtual endoscopy, perspective projection becomes necessary. This work reports a study on image processing and computer graphics techniques for volume visualization applied to medicine. And extends one of these methods, called shell rendering, to provide perspective projection in an efficient way. The method shell rendering is described and the problems related to its extension to perspective projection are discussed. The adopted solution proposes a modification in the original data structure and a fast projection algorithm, introducing the concept of digital perspective. The new method was denominated digital perspective shell rendering. The main idea in digital perspective is that each object should be rendered with size inversely proportional to its distance to the observer and this distance can be discretized. In this work, the observer is assumed to be always outside the object. The shell rendering and digital perspective shell rendering methods were implemented, tested and compared under two aspects: image quality and computational time. The digital perspective shell rendering has shown to produce the same image quality as the original method and computational time only about 1.6 times greater than with orthographic parallel projection. Ver menos