Plug-in zum Rendern von medizinischen Daten, Poster Stichworte: Medical Imaging, GPU Programming, Volume Rendering. Technologie: Unity, C#, .NET, JSON, Cg/HLSL, VTK, DICOM.

1. Unity®
Volume Rendering
Absolvent: Roland Bruggmann
Professor: Urs Künzler
Experte: Federico Flückiger
▶ Bachelor Thesis 2016 – Studiengang Informatik
Ausgangslage
In der ärztlichen Diagnose und Therapie kom-
men heutzutage computergestützte Verfahren
zur Anwendung. Medizinische Bilddaten werden
dabei per Nuklear-Magnetresonanz aquiriert und
in einer Bildanalyse aufbereitet. Diese Daten
können z.B. als Volumengrafik dargestellt wer-
den und so der Wissensbildung dienen.
Das cpvrLab am Institut für Human centered En-
gineering HuCE hat ein CAVE in Betrieb. Dessen
3D-Welt kann seit dem Herbstsemester 2016
mit der Game-Engine von Unity Technologies
gerendert werden. Daher besteht die Vision, in
Serious Games auch medizinische Bilddaten als
Volumengrafik einbinden zu können.
Resultat
Mit dem Plug-in kann ein Game-Objekt 'Volume'
erstellt werden. Es enthält eine Bounding-Box
und einen Volume-Filter. Dem Game-Objekt wird
eine Region of Interest untergeordnet, in wel-
cher der zu rendernde Bereich als Kubus editiert
werden kann. In der Komponente Mesh-Rende-
rer kann ein Material zugewiesen werden. Im
Material kann ein Shader gewählt werden. Das
Plug-in stellt hier den Volume Raycaster als Ren-
dermethode zur Verfügung. Das Shader-GUI
nimmt als Parameter einen Bildersatz entgegen,
rekonstruiert in Form einer 3D-Textur. Hier kann
auch die Transferfunktion mit einem Unity-
Gradienten editiert werden (siehe Abbildung 2).
Konzept und Design
Das Konzept sieht für den Unity-Editor ein Plug-
in vor, mit dem Volumengrafiken gerendert
werden können. Der zu rendernde Bereich soll
als Region of Interest (ROI) festgelegt werden
können. Die Farbgebung soll mit einer Transfer-
funktion (TF) erfolgen, welche editierbar ist. Die
Volumengrafik soll mit einer Sichtstrahlmetho-
de, dem Raycasting berechnet werden. Die Re-
chenkapazität der Grafikprozessoren soll ge-
nutzt werden, indem das Rendern mit Shader-
Programmen erfolgt (Design siehe Abbildung 1).
Abbildung 2: Die Region of Interest eines Angiografie-Bildersatzes, gerendert als Volumen-
grafik im Unity-Editor.
Abbildung 1: Im Material werden die Parameter Rekonstruktion, Transform (TRS)
und Transferfunktion (TF) an den Pixel-Shader übergeben. Mit dem Raycaster
werden daraus 2D-Texturen gerendert und auf das 3D-Modell gemappt.
▶ Version Oktober 2016