Resumen de Visualización avanzada de volúmenes empleando hardware gráfico

Luis Guillermo Silva Rojas, Rubén Alcolea Núñez, Alina Rodríguez Peña

• español

  El hardware gráfico actual ofrece un amplio espectro de aplicaciones a desarrollar, desde la representación de millones de primitivas geométricas hasta la realización de operaciones computacionalmente costosas como cálculos numéricos, compresión de datos y visualización de volúmenes. El algoritmo Raycasting basado en GPU se ha convertido en el estándar para la visualización de volúmenes de forma interactiva y con alta calidad. El algoritmo original puede modificarse o extenderse para aplicaciones específicas, obteniendo buenos resultados, siempre que se empleen eficientemente las potencialidades de las tarjetas gráficas. En este artículo se presenta una implementación del algoritmo Raycasting basado en GPU con el objetivo de realizar una representación avanzada de datos volumétricos. Se empleó la estructura de datos octree para saltar los espacios en blanco y se adicionó so-porte para incluir geometría poligonal dentro de la representación volumétrica. Se adicionó la navegación libre por el interior del volumen en forma de endoscopia virtual. Para mejorar la calidad de la visualización se utilizó el algoritmo Refinamiento de los puntos de intersección. Se propone un editor de funciones de transferencia unidimensionales y otro para las bidimensionales basadas en gradiente, además se incluyó el modelo de Phong para iluminación local y el algoritmo Rayos de sombra para iluminación global. Con las modificaciones propuestas al algoritmo Raycasting, se obtienen representaciones volumétricas con alta calidad visual y sin perder el tiempo real de la visualización

• English

  The current graphics hardware offers a wide range of applications to be developed, since the representation of millions of geometric primitives to performing computationally expensive operations such as numerical computation, data compression and volume visualization. The GPU-based Raycasting algorithm has become the standard for interactive high quality volume visualization. The original algorithm can be modified or extended for specific applications, obtaining good results, if the potentialities of graphic cards are used efficiently. This paper presents an implementation of GPU-based Raycasting algorithm in order to perform advanced representations of volumetric data. We used the octree data structure for empty space skipping and added support to include polygonal geometry within the volumetric representation. The proposed algorithm allows the user to move the viewpoint into the dataset using fly-through mode like virtual endoscopy applications. The Hitpoint Refinement algorithm was added to improve the display quality. We propose two transfer function editors, the first one for one-dimensional transfer functions and the second for two-dimensional gradient based transfer functions, the algorithm also includes the Phong model for local illumination and Shadow-rays for global illumination. With the proposed changes to the Raycasting algorithm, can be obtained volumetric representations with high visual quality without losing real-time performance.