ppt - DCA

Visualização 3D de Imagens Médicas
Leonardo Marques Rocha
Introdução
 O que é visualização

“2: o ato ou processo de interpretar em termos
visuais ou colocar na forma visual” – Webster’s
Ninth New Collegiate Dictionary

Dados [ imagens
 Uso da visualização



Dia-a-dia
Visualização científica
Visualização médica
Motivação
 Visualização volumétrica a partir de imagens
tomográficas:



MRI
fMRI
CT
 Aplicações da visualização 3D em Medicina


Planejamento de cirurgias
Diagnostico por imagem
Objetivos
 Visualização médica



Estudo de estruturas do cérebro através da
reconstrução 3D
Realimentação visual rápida
Análise dos dados visualizados
Etapas de visualização
 Aquisição
 Pre-processamento



Filtragem (eliminação de ruído)
Segmentação
Classificação
 Representação

Estrutura de dados com acesso eficiente
 Rendering


Estimação de normais
Tonalização
Aquisição
 A cena original é reamostrada para corrigir distorção

O voxel passa a ter dimensões isotrópicas
Pré-processamento
 Objetivos:



Eliminar ruídos da
aquisição
Identificação ou
delineação de objetos:
segmentação
Realçar ou suprimir um
subconjunto de voxels
na visualização
Pré-processamento
 Segmentação:





Voxels da cena que
definem um objeto
Os objetos são
rotulados
Objeto é identificado
pelo usuário
Delineação manual ou
automática
Definição de superfície
Cena rotulada
Classificação
 Atribuição de opacidade 
aos voxels:

Binária (  {0,1})

Nebulosa (  [0,1])
Classificação
 Mapeamento de características da cena


Intensidade (brilho)
Gradiente
 Estruturas de interesse devem ter alta opacidade
Cena não-classificada
Cena classificada
Reconstrução 3D
 Princípio de visualização:

Simular a visão do objeto
pelo observador
 Ambiente de visualização:




Observador
Fonte de luz
Cena
Plano de projeção
 Visualização do objeto:


Cena pode ser rotacionada
em torno da origem
Luz, observador e plano de
projeção são rotacionados
Modelamento geométrico
 Representação geométrica do voxel

Pontos estruturados
 Problema de “dimensionalidade”

Malha de triângulos
 Rendering da superfície
 Aceleração por hardware
 Deformação da malha
Rendering
 Algoritmo de simulação
da trajetória de luz da
fonte até o observador:
 Acesso eficiente aos
voxels na ordem
correta (visibilidade)
 Rotação Mrot
 Projeção e tonalização
no plano da imagem
Representação:

Estrutura de dados adequada para rendering
 Eficiência em tempo de rendering
 Eficiência no uso de memória

Tempo de rendering
 Facilidade de acesso aos voxels do objeto
 Otimização de acesso (coerência espacial)

Uso de memória
 Armazenamento somente dos voxels do objeto
 Estrutura compacta
Implementação
 OpenGL 1.2:


void glTexImage3D ( GLenum target, GLint
level, GLenum internalformat, GLsizei width,
GLsizei height, GLsizei depth, GLint border,
GLenum format, GLenum type, const GLvoid
*pixels )
Aceleração por hardware a partir dos
processadores nVidia FX
Exemplos
Desafios
 Identificação de orgãos e tecidos
 Visualização interativa:

Velocidade do algoritmo
 Acesso eficiente e coerência espacial

Uso de memória
 Recursos limitados

Qualidade de imagem
 Splatting x ray-casting