Технологии, позволяющие получать правдоподобные изображения, развиваются быстрыми темпами. Пример тому изолинии в трехмерной графике. Изоповерхности традиционно используется в медицине для просмотра рентгеновских снимков, а также для построения магнитно-резонансных моделей, позволяющих видеть внутренности человека. Самое широкое применение получила, в компьютерной томографии. Изображения с использованием большого количества ультразвуковых или рентгеновских снимков под разными углами анализируются, и создается трехмерный массив плотности различных участков тканей исследуемого объекта. Этот массив представляется "объемной картиной", элементом которой является воксель.
Г еологи к примеру создают трехмерные модели разрезов земной коры, основанные на эхолокации. Инженеры рассматривают модели материалов для выявления слабых мест их структуры . Пoльзoватeль ПК сталкивается с воксeльнoй, как и вooбщe с тpeхмepнoй гpафикoй, как правило в играх или другой мультимедийной продукции. Для такого poда ПО oтoбpажающeгo тpeхмepныe объекты на экране монитора, является модуль, математический алгоритм просчета координат, цвета и прозрачности пикселов изображения на плоскости экрана.
Если говорить о перспективах применения систем визуализации, то имеются несколько основных областей.
Тренажеры. Требуют эффективной работы с большой базой данных, описывающей моделируемую обстановку в реальном времени. Алгоритмы решающие данные задачи, можно определить как алгоритмы визуализации незамкнутой базы данных. То есть это значит, что база данных не входит целиком в поле зрения. Перспективные и современные системы вооружений и военной техники, имеют принципиально новые требования к тренажерам и соотвецственно к компьютерным системам визуализации (КСВ), которые используются для генерации изображения виртуальной реальности. К сложным задачам относятся симуляторы для подготовки милотов, а властности задания по полетам на сверх малых высотах и огибам рельефов местности.
Медицинские системы. Главное требование это достоверность информации, а так же качество визуализации. Время отображения и обновления изображения уже не так важно, база данных замкнута практически всегда (исключая микронавигацию и микрохирургию). Раньше в распоряжении врачей были лишь рентгеновские снимки, которые дают некоторое представление об исследуемых органах в виде наложения теней на изображения и отличаются плохой контрастностью и отсутствием какой- либо информации о глубине объектов. Использование компьютеров дало возможность развиваться новым направлениям томографической интроскопии, таким как компьютерная томография, магнитная резонансная томография, позитронная эмиссионная томография. Благодаря томографической аппаратуре возможно получить снимки множества сечений тела пациента, которые характеризуют особенности его анатомии, причем с большой четкостью и без наложения изображений органов друг на друга, это важно для медицинских задач, подобных хирургическому планированию, где важно понимать всю ее сложность и видеть дефекты 3D структуры.
Научная визуализация. Похожа на медицинскую, так как характер требований почти такой же. Особое значение имеет вопрос классификации и разделения значений (цвет и тип материала), а также предобработка данных, как и в задаче компьютерной томографии - восстановления функции поглощения её линейных интегралов. Любая теория проверяется на ценность тем, насколько она приложима к решению различных практически задач. Визуализация превращает данные численного моделирования в легко интерпретируемые зрительные образы и позволяет быстро просмотреть и оценить в целом результаты моделирования.
Целью данной работы было модернизировать и адаптировать модуль Isosurfaces для кроссплатформенного использования.
В ходе pабoты были поставлены следующие задачи:
1) провести анализ проблемы построения изоповерхностей;
2) Выбор инструментальных средств, технологий создания системы.
3) Реализовать алгоритм визуализации с использованием изолиний.
4) Апробация и внедрение полученной системы.
В данном проекте был разработан GPU-совместимый модуль для визуализации изоповерхностей. Этот модуль обеспечивают эффективный и удобный способ хранения данных, а также защищённую от искажений сетку поверхности. Это могут быть данные о цвете, как при применении сетки палитры, или данные для динамического моделирования текстур, что достаточно часто применяется для демонстрации динамических водных поверхностей. Данная визуализация может быть эффективно и быстро осуществлена на современном оборудовании. Для ускорения быстродействия визуализации было предоставлено решение для фильтрации текстур, чтобы избежать лишнего наложения. Тем не менее, так 3D текстуры весьма предпочтительны в некоторых ситуациях и было показано, как текстура может быть динамически преобразована в 3D текстуру без артефактов.
Объемная графика имеет преимущества по сравнению с
полигональной, будучи независимой с любой точки зрения и нечувствительной к сцене и сложности объекта. Она подходит для
представления проб или смоделированных данных и их перемешивание с геометрическими объектами, и поддерживает визуализацию внутренних структур объектов. Проблемы, связанные с представлением объема буфера, такие как объем памяти, процессорное время, сглаживание, а также отсутствие геометрического представления, появились в качестве альтернативы технологии векторной графики и могут быть решены в подобных отношениях. До настоящего времени прогресс компьютерной техники и систем памяти, в сочетании с желанием раскрыть внутреннюю структуру объемных объектов состоит в том, что визуализация объемов и объемная графика могут перерасти в основные тенденции в области компьютерной визуализации данных.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
