Optimizing Volume Rendering Based on Field Topology Analysis

基于场拓扑分析的体绘制优化

• 批准号: 11680349
• 负责人: FUJISHIRO Issei
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Ochanomizu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11680349/
• 关键词: Scientific visualization; volume visualization; volume rendering; isosurface; differential topology; transfer function; singular point; Reeb graph; 色相; 不透明度; 半自動設計; データマイニング; ホモトピー

Volume visualization has served as an indispensable methodology in various disciplines for exploring the inner structures and complex behavior of volumetric objects embedded in large-scale sampled or simulated 3D datasets. Although the advent of hardware-based acceleration mechanisms enables the user to visualize such volumes interactively, the rapid increase in their data size makes it difficult to adjust transfer functions sufficiently with repeated evaluation of resulting images. In this study, we take advantage of a 3D field topology analysis to optimize the transfer functions aiming at volume data mining. The conventional Reeb graph-based approach to describing the topological features of 3D surfaces is extended to capture the topological skeleton of a volumetric field. Based on the analysis results, which are represented in the form of hyper Reeb graphs, we proposed two principles to design appropriate color/opacity transfer functions for direct volume rendering. A feasibility study of the proposed methodology is performed with analytic trivariate functions, a large-scale 4D simulated dataset from atomic collision research, and a CT scanned tooth dataset.

体积可视化已成为各个学科中不可或缺的方法，用于探索嵌入在大规模采样或模拟 3D 数据集中的体积对象的内部结构和复杂行为。尽管基于硬件的加速机制的出现使用户能够交互式地可视化这些体积，但数据大小的快速增加使得通过对结果图像的重复评估来充分调整传递函数变得困难。在本研究中，我们利用 3D 场拓扑分析来优化针对体数据挖掘的传递函数。描述 3D 表面拓扑特征的传统基于 Reeb 图的方法被扩展为捕获体积场的拓扑骨架。基于以超 Reeb 图形式表示的分析结果，我们提出了两个原则来设计适当的颜色/不透明度传递函数以进行直接体渲染。使用解析三变量函数、原子碰撞研究的大规模 4D 模拟数据集和 CT 扫描牙齿数据集对所提出的方法进行了可行性研究。

项目成果

Fujishiro, I: "Information Visualization Technology, In Kishino, F.(Ed.) : Information Visualization"(In Japanese), Ch.3. 200-203 (2001)

Fujishiro, I：“信息可视化技术，岸野 F.（主编）：信息可视化”（日语），第 3 章。

藤代一成: "ボリュームデータマイニング"可視化情報学会誌(第28回可視化情報シンポジウム論文集). 20-suppl.1,1. 161-162 (2000)

Kazunari Fujishiro：“体数据挖掘”可视化信息学会杂志（第 28 届可视化信息研讨会论文集）20-suppl.1,1 (2000)。

I.Fujishiro, 他3名: "Parallel visualization utilities for solid earth simulation platform GeoFEM"Proceedings 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications. HPCC-I-3-G1 (2000)

I. Fujishiro 和其他 3 人：“固体地球模拟平台 GeoFEM 的并行可视化实用程序”第四届核应用超级计算国际会议论文集（2000 年）。

東 多恵子,藤代 一成: "ボリュームフィールドの位相解析に基づくTransfer Functionの改良"Visual ComputingグラフィックスとCAD合同シンポジウム'99予稿集. 31-36 (1999)

Taeko Higashi、Kazunari Fujishiro：“基于体积场拓扑分析的传递函数的改进”视觉计算图形和 CAD 联合研讨会论文集 99（1999）。

I.Fujishiro, 他2名: "Automating transfer function design for comprehensible volume rendering based on 3D field topology analysis"Proceedings IEEE Visualization '99, ACM Press. 467-470 (1999)

I. Fujishiro 和其他 2 人：“基于 3D 场拓扑分析的可理解体积渲染的自动化传递函数设计”Proceedings IEEE Visualization 99，ACM Press 467-470 (1999)。