Die Planung in Form eines visuellen Entwurfs ist schon seit jeher Bestandteil des Prozesses der Entwicklung von Artefakten aller Art. Heutzutage wird der visuelle Entwurf zukuenftiger Produkte mithilfe von CAD-Systemen umgesetzt. Im ersten Teil der Arbeit wird daher ein einfaches System implementiert und erlaeutert, das die grundlegenden Funktionen umsetzt, die auch in professionellen CAD-Systemen unerlaesslich sind. Im zweiten Teil werden ueber die Grundfunktionen hinaus ausgewaehlte Algorithmen der parametrischen Modellierung vorgestellt, die die Grundlage fuer die leistungsfaehigen, flexiblen und produktiven Systeme im modernen computer-unterstuetzten Entwurf bilden.

Das performante Rendering großer Volumendaten stellt trotz stetig gestiegener Prozessorleistungen nach wie vor hohe Anforderungen an jedes zugrunde liegende Visualisierungssystem. Insbesondere trifft dies auf direkte Rendering-Methoden mithilfe des Raycasting-Verfahrens zu, welches zum einen eine sehr hohe Qualität und Genauigkeit der generierten Bilder bietet, zum anderen aber aufgrund der dafür nötigen hohen Abtastrate relativ langsam ist. In dieser Studienarbeit wird ein Verfahren zur Beschleunigung des Raycasting- Visualierungsansatzes vorgestellt, das auf adaptivem Sampling beruht. Dabei werden statische Volumendaten zunächst in einem Vorverarbeitungsschritt einer Gradientenanalyse unterzogen, um so ein Interessensvolumen zu erstellen, das wichtige und weniger wichtige Bereiche kennzeichnet. Dieses Volumen wird anschließend von einem Raycaster genutzt, um adaptiv für jeden Abtaststrahl die Schrittweite zu bestimmen.

In dieser Studienarbeit wird ein Verfahren zur Extraktion eines Oberflächenbegrenzungsmodells aus einem Tiefenbild vorgestellt. Das Modell beschreibt die im Tiefenbild dargestellte Szene durch die Geometrie und die Topologie der planaren Flächen, die in der Szene gefunden werden. Die Geometrie ist gegeben durch die Angabe der Ebenengleichungen der gefundenen Flächen sowie der 3D-Koordinaten der Eckpunkte der Polygone, die diese Flächen beschreiben. Die Informationen über die Topologie der Szene besteht aus einer Nachbarschaftsliste, die für jede Flaeche angibt, über welche Kante diese Fläche mit welcher anderen Fläche verbunden ist. Aufbauend auf einem Algorithmus zur Tiefenbildsegmentierung aus PUMA werden die Polygone bestimmt, die die Flächen der Szene beschreiben. Anschließend wird versucht, diese Polygone über Kanten und Eckpunkte zu verbinden, um ein möglichst geschlossenes Modell der Szene zu erhalten.

Die moderne Bildgebung in der Medizin arbeitet oft mit Daten höheren Tonwertumfangs. So haben beispielsweise Bilder aus CT-Geräten einen Dynamikbereich von 12 Bit, was 4096 Graustufen entspricht. Im Bereich der photorealistischen Computergrafik und zunehmend in der Bildverarbeitung sind Bilddaten viel höheren Tonwertumfangs üblich, die als HDR-Bilder (High Dynamic Range) bezeichnet werden. Diese haben eine Bittiefe von 16, oftmals sogar 32 Bit und können dadurch sehr viel mehr Informationen speichern, als herkömmliche 8-Bit-Bilder. Um diese Bilder auf üblichen Monitoren darstellen zu können, muss man die Bildinformation auf den Tonwertumfang des Ausgabegerätes abbilden, was man als Tonemapping bezeichnet. Es existieren zahlreiche solcher Tonemapping-Verfahren, die sich durch ihre Arbeitsweise, Geschwindigkeit und visuelle Qualität unterscheiden lassen. Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen Tonemapping-Verfahren auf medizinische Bilddaten angewendet werden. Dabei soll sowohl die visuelle Qualität, als auch die Geschwindigkeit im Vordergrund stehen.