Visualização 3D de Imagens Médicas Leonardo Marques Rocha.
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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