Published June 1, 2009 | Version v1
Publication Open

Volume sculpting based on geometric tools

  • 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Description

Abstract The analysis of volumetric datasets is the main concern in many areas ranging from geophysics to biomedical sciences. The direct visualization of these data plays an important role in this scenario, and in spite of developments in volume visualization techniques, interacting with large datasets still demands research efforts due to perceptual and performance issues. There is a need of interactive sculpting tools which can provide an intuitive way to examine and explore inner parts of the datasets, as well as to fill missing data for specific purposes. In this paper we report the development of interactive, intuitive and easy-to-use sculpting tools, which specify regions within the volume to be discarded from rendering, thus allowing inspection of the volume interior, and to be filled with material to build virtual structures in the volume. Interactive rates for these sculpting tools were obtained by running special fragment programs on the graphics hardware. The tools were implemented using two interaction metaphors (virtual pointer and virtual hand) and following different approaches in terms of devices and single versus two-handed interaction. We report the evaluation of these approaches in detail and concluded that the use of two different devices together presents a better performance and are preferred by users. Moreover, the use of virtual hand interaction provided better results than using the virtual pointer during the tests.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تحليل مجموعات البيانات الحجمية هو الشاغل الرئيسي في العديد من المجالات التي تتراوح من الجيوفيزياء إلى العلوم الطبية الحيوية. يلعب التصور المباشر لهذه البيانات دورًا مهمًا في هذا السيناريو، وعلى الرغم من التطورات في تقنيات تصور الحجم، فإن التفاعل مع مجموعات البيانات الكبيرة لا يزال يتطلب جهودًا بحثية بسبب مشكلات الإدراك الحسي والأداء. هناك حاجة إلى أدوات نحت تفاعلية يمكن أن توفر طريقة بديهية لفحص واستكشاف الأجزاء الداخلية لمجموعات البيانات، بالإضافة إلى ملء البيانات المفقودة لأغراض محددة. في هذه الورقة، نبلغ عن تطوير أدوات نحت تفاعلية وبديهية وسهلة الاستخدام، والتي تحدد المناطق داخل الحجم المراد التخلص منها من العرض، مما يسمح بفحص الجزء الداخلي من الحجم، وتعبئتها بمواد لبناء هياكل افتراضية في الحجم. تم الحصول على أسعار تفاعلية لأدوات النحت هذه عن طريق تشغيل برامج تجزئة خاصة على أجهزة الرسومات. تم تنفيذ الأدوات باستخدام استعارتين للتفاعل (المؤشر الافتراضي واليد الافتراضية) واتباع مناهج مختلفة من حيث الأجهزة والتفاعل الفردي مقابل التفاعل باليدين. نبلغ عن تقييم هذه الأساليب بالتفصيل وخلصنا إلى أن استخدام جهازين مختلفين معًا يقدم أداءً أفضل ويفضله المستخدمون. علاوة على ذلك، قدم استخدام التفاعل اليدوي الافتراضي نتائج أفضل من استخدام المؤشر الافتراضي أثناء الاختبارات.

Translated Description (French)

Résumé L'analyse des ensembles de données volumétriques est la principale préoccupation dans de nombreux domaines allant de la géophysique aux sciences biomédicales. La visualisation directe de ces données joue un rôle important dans ce scénario et, malgré l'évolution des techniques de visualisation en volume, l'interaction avec de grands ensembles de données nécessite toujours des efforts de recherche en raison de problèmes de perception et de performance. Il existe un besoin d'outils de sculpture interactifs qui peuvent fournir un moyen intuitif d'examiner et d'explorer les parties internes des ensembles de données, ainsi que de remplir les données manquantes à des fins spécifiques. Dans cet article, nous rapportons le développement d'outils de sculpture interactifs, intuitifs et faciles à utiliser, qui spécifient les régions du volume à éliminer du rendu, permettant ainsi l'inspection de l'intérieur du volume, et à remplir de matériau pour construire des structures virtuelles dans le volume. Les taux interactifs pour ces outils de sculpture ont été obtenus en exécutant des programmes fragmentés spéciaux sur le matériel graphique. Les outils ont été mis en œuvre à l'aide de deux métaphores d'interaction (pointeur virtuel et main virtuelle) et en suivant différentes approches en termes d'appareils et d'interaction à une ou deux mains. Nous rapportons l'évaluation de ces approches en détail et concluons que l'utilisation de deux appareils différents présente une meilleure performance et est préférée par les utilisateurs. De plus, l'utilisation de l'interaction manuelle virtuelle a donné de meilleurs résultats que l'utilisation du pointeur virtuel pendant les tests.

Translated Description (Spanish)

Resumen El análisis de conjuntos de datos volumétricos es la principal preocupación en muchas áreas que van desde la geofísica hasta las ciencias biomédicas. La visualización directa de estos datos juega un papel importante en este escenario y, a pesar de los desarrollos en las técnicas de visualización de volúmenes, la interacción con grandes conjuntos de datos aún exige esfuerzos de investigación debido a problemas de percepción y rendimiento. Existe la necesidad de herramientas de escultura interactivas que puedan proporcionar una forma intuitiva de examinar y explorar las partes internas de los conjuntos de datos, así como de completar los datos que faltan para fines específicos. En este artículo informamos sobre el desarrollo de herramientas de escultura interactivas, intuitivas y fáciles de usar, que especifican las regiones dentro del volumen que se descartarán del renderizado, lo que permite inspeccionar el interior del volumen y rellenarlo con material para construir estructuras virtuales en el volumen. Las tasas interactivas para estas herramientas de escultura se obtuvieron ejecutando programas especiales de fragmentos en el hardware gráfico. Las herramientas se implementaron utilizando dos metáforas de interacción (puntero virtual y mano virtual) y siguiendo diferentes enfoques en términos de dispositivos e interacción con una sola mano frente a dos. Informamos la evaluación de estos enfoques en detalle y concluimos que el uso de dos dispositivos diferentes juntos presenta un mejor rendimiento y son preferidos por los usuarios. Además, el uso de la interacción virtual con la mano proporcionó mejores resultados que el uso del puntero virtual durante las pruebas.

Files

BF03194498.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:431317bad3aeeb7f7df53b37891c11ac
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نحت الحجم على أساس الأدوات الهندسية
Translated title (French)
Sculpture de volume basée sur des outils géométriques
Translated title (Spanish)
Escultura de volumen basada en herramientas geométricas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2133707119
DOI
10.1007/bf03194498

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1964011539
  • https://openalex.org/W1971071758
  • https://openalex.org/W1982206188
  • https://openalex.org/W1993448335
  • https://openalex.org/W1993499707
  • https://openalex.org/W2042751882
  • https://openalex.org/W2052088669
  • https://openalex.org/W2070571659
  • https://openalex.org/W2090029266
  • https://openalex.org/W2095956339
  • https://openalex.org/W2098671236
  • https://openalex.org/W2102744341
  • https://openalex.org/W2109488344
  • https://openalex.org/W2111204873
  • https://openalex.org/W2117043006
  • https://openalex.org/W2124530546
  • https://openalex.org/W2127544967
  • https://openalex.org/W2142859885
  • https://openalex.org/W2148087487
  • https://openalex.org/W2149167609
  • https://openalex.org/W2151627177
  • https://openalex.org/W2158707602
  • https://openalex.org/W2164881457
  • https://openalex.org/W4230409037
  • https://openalex.org/W4237176430