Visualização 3D de Imagens MédicasVisualização 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

Cena rotulada

Segmentação: Voxels da cena que

definem um objeto Os objetos são

rotulados Objeto é identificado

pelo usuário Delineação manual

ou automática Definição de

superfície

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