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1.2. ZIELSETZUNG 3 niken wird diese Begrenzung aufgehoben, des Weiteren kann das Innenleben eines Objektes miteinbezogen werden. Die Thematik der Volumendarstellung ist nicht neuartig. Doch in den letzten Jahren haben sich einige technische Entwicklungen ergeben, durch welche sich für die Volumendarstellung interessante neue Möglichkeiten ergeben. Die Erstellung eigener Shaderprogramme ermöglicht nun schnelle interaktive Manipulationen der anzuzeigenen Daten. Durch die Auslagerung einiger Berechnungen entstehen andere Anforderungen an die Hardware. 1.2 Zielsetzung In der vorliegenden Arbeit geht es darum, die grundlegenden Techniken der Volumendarstellung aufzuzeigen und dabei einen praktisch verwendbaren Prototypen zu erstellen. Dieser soll medizinische Daten als Volumengrafik darstellen. Durch eine einfache grafische Oberfläche sollen die Daten manipuliert werden können. Zusätzlich soll ein Schwerpunkt auf Portabilität gesetzt werden, sodass die Implementierung mit wenig Aufwand auf möglichst vielen Plattformen realisiert werden kann. Für diese Arbeit werden die gängigsten Plattformen (Windows, Linux, Mac OS) berücksichtigt. Für eine bessere Performance soll die Hardwarebeschleunigung der Grafikkarte, in Form von Shadern, mit einbezogen werden. Dadurch ergibt sich die zuvor erwähnte Interaktivität mit den Daten. 1.3 Abgrenzung Die Thematik der Volumendarstellung ist sehr umfangreich, wodurch nicht alle Aspekte des Themas bearbeitet werden können, da dieses den Rahmen der Bearbeitungszeit übersteigen würden. Aus diesem Grund schneidet diese Arbeit nur die Grundlagen der Thematik an. Bei der Implementierung beschränken sich die importierten Datensätze auf CT-Daten. Andere bildgebende Verfahren, wie MRT oder Sonographie, werden nicht umgesetzt. Die Datensätze liegen in Form von allgemein üblichen Bilddateien (JPEG, TIFF, etc.) vor. DICOM, dass Standardformat für radiologische Bilddaten, wird im Rahmen der Arbeit nicht unterstützt. Um die vorgestellten Techniken nachvollziehbar zu halten, wird nicht vertieft auf Speicheroptimierungen eingegangen, da der Code dadurch nur unnötig komplex und schwerer nachvollziehbar wird. Auch auf die neusten Entwicklungen im Bereich der Deformation und Animation wird in dieser Abhandlung nicht weiter eingegangen.
Kapitel 2 Fachliches Umfeld 2.1 Theoretischer Hintergrund 2.1.1 Lichttransportmodell Die physikalische Grundlage des Volumen Renderings liegt in der geometrischen Optik. Diese nimmt an, dass Licht sich immer entlang eines geraden Strahles bewegt, außer es erfolgt ein Zusammentreffen mit anderen Materialien. Genau diese Interaktion zwischen Licht und anderen Materialien ist bei der Volumendarstellung von Interesse. In der optischen Geometrie werden drei Verschiedene Materialmodelle beschrieben. Für die nachfolgende Beschreibung wird von einem gasförmigen Material ausgegangen. Abbildung 2.1: Materialmodelle (a) Emission (b) in-scattering (c) outscattering (d) Absorption Emission Emission beschreibt, das ein aktives Material selbst Licht aussendet. In der Realität wandelt stark erhitztes Gas seine Wärmeenergie in Strahlung um, dabei wird die Strahlungsenergie erhöht.
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LITERATURVERZEICHNIS 56 [11] Bui Tu
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