3Dデータの表示方法・サーフェイスレンダリングとボリュームレンダリングについて解説します。
last update: 2017/04/07
サーフェイスレンダリング surface rendering
ボクセルデータの等値面を描画したものです。 物体の表面を表わします。 物体の切断面に、ボクセル値を表示することも出来ます。
等値面とは：ボクセルデータをある閾値で2値化するとできる閉曲面のことで、 地形図の等高線に相当します。通常、三角形ポリゴンの集合体で構成されます。
ボクセルデータからのポリゴンデータ作成には、マーチングキューブ法が用いられます。
メリット：陰影処理により、立体感のある描画が出来る。
物体の境界を閉曲面として明確に決めているため、長さや角度・体積や表面積を計算できる。
任意のボクセルをマウスクリックで容易に指定できるため、ボクセルを対象とした処理がやりやすい。
等値面データは、そのまま3Dプリンタ用のデータとしても扱える（ファイルへの変換は必要）。
ボリュームレンダリング volume rendering
ボクセル値を全部表示します。 表示する際に、視点から見て、
- 一番高い値を表示 [ MIP：最大値投影法 ]
- 奥側から加算していく [ Ray Sum：総和投影法 ]
- ボクセル値に応じて色（疑似カラー）や透明度を変更
- ボクセル値が急変する箇所を優先する
などの方法を取ります。 ボクセル値が急変する箇所はなんらかの境界であることが多いので、 描画の仕方によっては、サーフェイスレンダリングのように見えることがあります。
メリット：ボクセル全体を見渡せるので、どこになにがあるかを認識しやすい。
ノイズ等により物体の境界が不明瞭な場合でも、等値面を決定することなく、そのまま描画できる
3D技術解説シリーズ
データの種類：ピクセルとボクセルとポリゴン【3D技術解説①】
サーフェイスレンダリングとボリュームレンダリング【3D技術解説②】
マーチングキューブ法：ボクセルからポリゴンへの変換【3D技術解説③】
3Dプリンタで扱えるポリゴン数【3D技術解説④】
CTデータの領域分割：三次元画像への Watershed 法の適用【3D技術解説⑤】
CTデータの画像処理：平滑化によるノイズ除去【3D技術解説⑥】
CTデータの画像処理：モルフォロジー演算（膨張収縮）【3D技術解説⑦】
凸包の作成：Quickhull 法【3D技術解説⑧】
ポリゴン削減（ポリゴンリダクション）：QEM(Quadratic Error Metrics)【3D技術解説⑨】
GPGPUとは：グラフィックカードによる高速化のしくみ【3D技術解説⑩】
サーフェイスレンダリングでの等値面の修正：CTデータを加工する【3D技術解説⑪】
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