Kemajuan teknologi dalam pengutipan data telah menyebabkan saiz
data isipadu berkembang pesat dan memberi tekanan kepada bidang
pengambaran isipadu untuk mewujudkan penjana isipadu berkelajuan tinggi.
Sejak beberapa tahun ini, banyak pendekatan dan algoritma pengoptimuman
telah diwujudkan untuk memenuhi permintaan ini. Walau bagaimanapun,
kebanyakan algoritma yang dicadangkan menghadapi masalah untuk
mengimbangi antara pengoptimuman prestasi dan pengoptimuman
kualiti. Kebanyakan algoritma pengoptimuman yang sedia ada mengurangkan
jumlah data berisipadu yang akan diproses, sebelum atau semasa lepaan,
untuk mengurangkan beban pengiraan. Algoritma ini mendapat peningkatan
dalam kelajuan pengiraan dengan mengorbankan kualiti imej. Oleh itu, terdapat
desakan yang kuat untuk mewujudkan algoritma pengoptimuman yang dapat
meningkatkan prestasi tanpa mengorbankan kualiti imej. Tujuan projek ini
adalah untuk meningkatkan kelajuan pengiraan isipadu teknik pengambaran 3
D, dan mewujudkan pengambaran interaktif kepada data isipadu dari semua
sudut penglihatan. Metodologi yang dicadangkan untuk mencapai matlamat
tersebut adalah untuk mewujudkan satu algoritma selari dengan menggunakan
OpenMP. Perbezaan metodologi yang dicadangkan dengan algoritma
pengoptimuman yang sedia ada, ialah tiada pengorbanan data isipadu untuk
mengurangkan masa pengiraan. Algoritma selari mencapai peningkatan
kelajuan pengiraan melalui pengagihan beban pengiraan kepada beberapa
thread yang berfungsi secara selari. Prestasi algoritma selari disiasat dengan
membandingkan prestasi pengiraan algoritma pengambaran isipadu secara
siri. Projek ini juga bertujuan untuk menyiasat keupayaan maksimum
peningkatan kelajuan yang boleh dicapai oleh algoritma selari dengan
mengubah bilangan prosessor thread. Selain itu, kelemahan lain algoritma
yang sedia ada ialah algoritma yang sedia ada sangat bergantung kepada ciri
ciri dan struktur data isipadu untuk mencapai prestasi yang optimum. Prestasi
berbeza apabila ciri-ciri data isipadu berbeza. Eksperimen telah dijalankan
untuk mengukur prestasi penamatan awal sinar untuk dibandingkan dengan
prestasi algoritma OpenMP. Projek ini juga bertujuan untuk memperkenalkan
interaktiviti ke dalam pengambaran isipadu 3-D melalui putaran isipadu. Dalam
projek ini, algoritma penjana isipadu digabungkan dengan putaran isipadu untuk
menjana interaktviti dalam pengambaran isipadu 3-D. Dua kaedah
pelaksanaan putaran isipadu iaitu, pemetaan ke-hadapan dan pemetaan
terbalik disiasat, dan hasilnya telah dinilai berdasarkan pemeriksaan
visual. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa, algoritma selari OpenMP
mempunyai prestasi lebih baik berbanding dengan pelaksanaan siri algoritma
pengambaran isipadu. Projek ini juga membuktikan bahawa prestasi algoritma
OpenMP selari tidak terjejas apabila data isipadu bersifat lutsinar. Penemuan
projek ini menggambarkan bahawa ciri-ciri data isipadu tidak akan menjejaskan
prestasi algoritma OpenMP, kerana operasi ini tidak bergantung kepada
struktur dan ciri-ciri data isipadu.
_______________________________________________________________________________________________________
Rapid growing size of volumetric data resulted from advancement of
data-acquisition technology had placed mounting pressure in the volume
visualization field to develop a high-speed volume renderer. Over the years,
tremendous approaches and optimization algorithms were developed to cater
for the demands. However, much of the algorithms proposed strived hard to
balance between the performance optimization and quality optimization. Most of
the existing optimization algorithms reduced the amount of volumetric data to be
processed, before or during the rendering, to reduce the computation cost.
These algorithms gain enhancement in computational speed at the expense of
losing fidelity of the image. Therefore, there is strong urge for an optimization
algorithm which enhanced the performance without sacrificing the quality. The
aim of this project is to enhance the computational speed of the 3-D volume
visualization technique, and to give interactive visualization of a rendered
volume from all viewing angles. The methodology proposed to achieve the goal
is to implement parallel processing onto volume visualization algorithm using
OpenMP. Unlike the other existing optimization algorithms, this method does
not discard any of the volume data to achieve the reduction in computation time.
The parallelized algorithm achieves speed up through distributing the
computation load on simultaneously executing threads. The performance of
parallel processing was investigated by comparing to the performance of serial
executed volume visualization algorithm. The project also seeks for the
maximum capability of speed up achieved by parallelized algorithm through
manipulating the number of threads. Another limitation of the existing algorithms
is that, these algorithms highly dependent on the characteristic and structure of
the volume data to achieve optimum performance. The performance varies
across different set of volume data. To justify this, experiments had been
carried out to compare the performance of early ray termination and OpenMP
algorithm. This project also aimed to introduce interactivity into 3-D volume
visualization via volume rotation. In this project, volume rotation algorithm was
incorporated with the volume rendering techniques to enable the interactive
view of the 3-D volume visualization. Forward mapping and reverse mapping
implementation methods were investigated, and the result were evaluated
based on the visual inspection. The experimental results revealed that the
OpenMP parallel algorithm has superior performance over serial execution of
volume visualization algorithm. Also, this project proved that parallel OpenMP
algorithm’s performance does not degrade when the volume data set is highly
transparent. This experimental finding reflects that the volume data
characteristic have no effect on the performance of the OpenMP algorithms, as
the operation is independent on the volume data structure and characteristic.
Three-dimensional volume visualization / Lim Han Ying