Módulo de post-procesamiento para Visualización Ilustrativa de Volúmenes usando GPU

Abstract

En la medicina se emplean frecuentemente ilustraciones para representar los órganos y los sistemas internos del cuerpo. En la actualidad, con los avances en los gráficos por computadoras, es posible generar ilustraciones interactivas a partir de datos volumétricos obtenidos mediante Tomografías Computarizadas o Resonancias Magnéticas, un ejemplo de esto es el proyecto Vismedic, desarrollado en el centro Vertex de la Universidad de las Ciencias Informáticas. La versión actual del proyecto, nombrada Vismedic - Illustration, cuenta con técnicas ilustrativas de elevado costo computacional, puesto que los filtros se ejecutan para todo el volumen 3D. La ejecución de los filtros en tres dimensiones disminuye considerablemente el rendimiento de la visualización y no permite la combinación dinámica de diferentes tipos de filtros para obtener resultados más complejos. Para dar solución a este problema, el presente trabajo propone desarrollar un módulo de postprocesamiento en GPU de las imágenes obtenidas por el algoritmo Raycasting, que permita adicionar filtros ilustrativos sin afectar considerablemente el rendimiento. En el módulo propuesto se ofrecen interfaces para la creación e integración con Vismedic de plugins de post-procesamiento y para la implementación de filtros que utilicen la tarjeta gráfica. Adicionalmente los filtros pueden contener otros filtros en su interior, con lo que se consiguen efectos complejos, producto de la concatenación de los resultados del procesamiento. Se adicionaron un total de cinco filtros principales (Desenfoque Gaussiano, Sobel, Glow, Sharpen y Posterize) y cinco complementarios (Brillo, Contraste, Tono, Sepia e Invertir color). Durante las pruebas realizadas, para una única instancia de cualquiera de los filtros implementados no se observó impacto perceptible sobre el rendimiento de la visualización. Aun para condiciones extremas (50 filtros), el rendimiento solo disminuyó en 8 cuadros por segundo, lo que demuestra la interactividad del módulo. Los resultados visuales de la aplicación de los filtros implementados se mostraron similares a los obtenidos mediante el software Adobe Photoshop, lo que valida la calidad de la imagen resultante.