Publikationsreife Volumenvisualisierung
Final Report Abstract
Forschungsgegenstand der Volumenvisualisierung ist die mglichst effektive Darstellung räumlicher Datensätze, wie sie z.B. durch bildgebende Verfahren in der Medizin oder durch Computersimulationen physikalischer Felder gewonnen werden. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Forschung vor allem auf möglichst schnelle Darstellungstechniken. Dabei erschienen Qualitätseinbußen ebenso akzeptabel wie ungeeignete Benutzungsschnittstellen und die Voraussetzung von kostspieliger Hardware. In diesem Forschungsprojekt sollten dagegen die Grundlagen geschaffen werden, um auch der breiten Mehrheit der potenziellen Anwender von Volumenvisualisierungssystemen einen einfacheren Zugang und direkteren Nutzen zu verschaffen. Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens standen deshalb zum einen interaktive Darstellungstechniken mit möglichst geringen Hardware-Voraussetzungen, die dennoch Publikationsqualität erreichen können, indem einige der bisher durch Unterabtastungen sehr groben Näherungen in der direkten Volumenvisualisierung entscheidend verbessert wurden. Neben speziellen Verfahren für besondere Volumendaten – insbesondere präklassifizierte und mehrdimensionale Daten – zählt dazu auch ein Verfahren zur adaptiven Abtastung in allen drei Raumrichtungen anstatt in nur einer Raumrichtung wie bisher üblich. Zum anderen wurde versucht, ergonomischere Benutzungsschnittstellen zu entwickeln. Dies führte zu einer Erweiterung der eindimensionalen Histogramme von Volumendaten (wie sie in vielen Volumenvisualisierungssystemen üblich sind) um eine neuartige Visualisierung der topologischen Struktur dieser Daten. Diese Visualisierungstechnik ist auch über die Problematik der Benutzungsschnittstellen hinaus von Bedeutung und könnte sich als eine der wichtigsten Visualisierungstechniken für diese Strukturen herausstellen. Daneben zeigte sich im Laufe des Projekts, dass eine spezielle Klasse von Algorithmen – sogenannte Pyramidenalgorithmen – extrem effizient auf heutiger Graphikhardware implementiert werden kann. Diese Tatsache hat weitreichende Konsequenzen für die Echtzeit-Bildverarbeitung, die mit Hinblick auf Anwendungen in der Volumenvisualisierung näher untersucht wurden. Dies führte insbesondere zu einem sehr allgemeinen Verfahren zur effiziente Berechnung von Darstellungen mit Tiefenunschärfe, wie sie in vielen Medien – insbesondere Spielfilmen und Werbeplakaten – zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Publikums eingesetzt wird. Mit Hilfe des entwickelten Verfahren lässt sich diese Technik auch in der interaktiven Volumenvisualisierung einsetzen. Insgesamt wurde der Stand der Forschung bezüglich mehrerer Fragestellungen deutlich vorangetrieben. Naturgemäß ist es für eine abschließende fachliche Bewertung der erzielten Fortschritte zu früh. Einige der erarbeiteten Methoden besitzen aber zweifellos das Potenzial, den Stand der Forschung nachhaltig zu prägen.
Publications
- Pyramid Methods in GPU- Based Image Processing. Proceedings VMV 2006, pages 169-176, 2006
Magnus Strengert, Martin Kraus und Thomas Ertl
- Adaptive Sampling in Three Dimensions for Volume Rendering on GPUs. Proceedings APVIS 2007, pages 113-120, 2007
Martin Kraus, Magnus Strengert, Thomas Klein und Thomas Ertl
- Depth-of-Field Rendering by Pyramidal Image Processing. Computer Graphics Forum, 26 (3), Proceedings Eurographics 2007, pages 644-654, 2007
Martin Kraus und Magnus Strengert
- Depth-of-Field Rendering by Pyramidal Image Processing. Computer Graphics Forum, 26 (3), Proceedings Eurographics 2007, pages 644-654, 2007
Martin Kraus und Magnus Strengert
- Efficient Point-Based Rendering Using Image Reconstruction. Proceedings of the Symposium on Point-Based Graphics, pages 101–108, 2007
Ricardo Marroquim, Martin Kraus und Paulo Roma Cavalcanti
- GPU-Based Edge Directed Image Interpolation. Image Analysis (Proceedings of SCIA 2007), pages 532- 541, Springer-Verlag, 2007
Martin Kraus, Mike Eissele und Magnus Strengert
- Pyramid Filters Based on Bilinear Interpolation. Proceedings GRAPP 2007, pages 21-28, 2007
Martin Kraus und Magnus Strengert
- Efficient image reconstruction for point-based and line-based rendering. Computer & Graphics, Elsevier, 32 (2), pages 189-203, 2008
Ricardo Marroquim, Martin Kraus und Paulo Roma Cavalcanti
- From Parametrized Graphics to Interactive Illustrations. In J.M. Borwein, E.M. Rocha , J.F. Rodrigues (Editors): Communicating Mathematics in the Digital Era, A K Peters, 2008
Martin Kraus
- Interpolating and Downsampling RGBA Volume Data. Proceedings of Vision, Modeling, and Visualization 2008, pages 323-332, 2008
Martin Kraus and Kai Bürger
- Pre-Integrated Volume Rendering for Multi-Dimensional Transfer Functions. Proceedings of the IEEE/EG Symposium on Volume and Pointbased Graphics 2008, pages 97-104, 2008
Martin Kraus
- Quasi-Convolution Pyramidal Blurring. Proceedings GRAPP 2008, pages 155-162, 2008
Martin Kraus
- GPU-Based Real-Time Discrete Euclidean Distance Transforms With Precise Error Bounds. Proceedings of the International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pages 435-442, 2009
Jens Schneider, Martin Kraus, and Rüdiger Westermann
- Synchronizing User Interactions with Multiple Parametrized Three-Dimensional Web Graphics. Proceedings of the Fourth International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP 2009), pages 401-404, 2009
Martin Kraus
- The Pull-Push Algorithm Revisited. Proceedings of the Fourth International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP 2009), pages 179-184, 2009
Martin Kraus
- Visual Evaluation of Downsampling Filters in Respect of the Topology of Scalar Fields. Proceedings of Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing 2009 (CGVCVIP 2009), pages 57-64, 2009
Martin Kraus
