2.2.4 Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
Tốc độ xử lý nhanh và đơn giản Nhược điểm:
Chất lượng hình ảnh thấp so với các kĩ thuật khác
2.3 Kỹ thuật Ray Casting 2.3.1 Ý tưởng 2.3.1 Ý tưởng
Ray casting là một kỹ thuật phổ biến cho việc trực quan dữ liệu khối 3D mà không áp đặt bất kì cấu trúc hình học nào. Ray casting được dựa trên khái niệm một tia ánh sáng đi xuyên qua khối và làm nổi bật các voxels nó gặp trên đường đi. Đối với mỗi điểm ảnh trên màn hình, một tia được chiếu xuyên
qua khối dữ liệu và màu điểm ảnh cuối cùng được tính toán dựa trên các giá trị mẫu gặp phải. Kết quả cuối cùng sẽ hiển thị trên mặt phẳng ảnh 2 chiều của dữ liệu khối[25]
Năm 1977 Kajiya đưa ra thuật toán Raycasting đầu tiên Năm 1982 Blinn [19] đã đưa ra nhiều cải tiến so với Kajiya
Năm 1988, Levoy [23] xuất bản một bài báo với một thuật toán raycasting mà kể từ đó thuật toán được phổ biến và trở thành định nghĩa cho raycasting
2.3.2 Quy trình Ray Casting
Sơ đồ mô tả quá trình tái dựng ảnh 3D
2.3.3 Phương pháp thực hiện
Levoy mô tả kỹ thuật của mình gồm hai đường ống dẫn – một đường ống dẫn trực quan và một đường ống phân loại. Kết hợp hai đường ống để tạo ra hình ảnh cuối cùng.
Sample Colors C(U) Sample Opacities α(U)
Ray casting / Resampling
Pixel Colors C(u) Compositing Voxel Values f(i)
Voxel Color C(i) Voxel Opacities α(i) Shading Classification
Trong đường ống dẫn trực quan, dữ liệu khối được tạo bóng ( shade). Mỗi voxel trong dữ liệu được gán cho một shade bằng cách sử dụng một xấp xỉ gradient địa phương để đạt được một voxel bình thường. Nó được sử dụng làm đầu vào trong mô hình tạo bóng chuẩn Phong để đạt được một cường độ. Đầu ra của đường ống này là một cường độ ba thành phần màu cho mỗi voxel trong tập dữ liệu.Trong khu vực hoàn toàn đồng nhất thì gradient bằng 0. Các bóng được tạo thành từ lí do như vậy là không đáng tin cậy, Để giải quyết vấn đề này, Levoy dựa vào độ chắn sáng của mỗi voxel. Vùng đồng nhất có độ chắn sáng bằng 0 và không ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.
Các đường ống dẫn phân loại sẽ kết hợp với độ chắn sáng tại mỗi voxel. Các thông số màu sắc được sử dụng trong mô hình tạo bóng cũng được sử dụng trong đường ống này.
Gỉa sử ta có 1 mảng lưu giá trị vô hướng của khối lập phương là N voxel trên một mặt phẳng. Voxel được tạo một chỉ mục bởi vector i = (i, j, k) trong đó i, j, k =1,…,N và giá trị của voxel kí hiệu là f(i), giá trị của màu sắc kí hiệu là C(i), giá trị của độ chắn sáng kí hiệu là α(i).