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In dieser Arbeit wurden effektive und flexible Ansätze zur Erstellung von Shaderprogrammen für grafikkartenbasiertes Volumenrendering untersucht sowie ein Framework mit diesem Einsatzzweck konzipiert und prototypisch umgesetzt. Dazu wurden zunächst Ansätze zur Metaprogrammierung von Shadern vorgestellt, die Programmiersprachen für Shader um zusätzliche Möglichkeiten zur Kapselung von Code erweitern. Eine Umfrage zu Anforderungen an Volumenrendering bei MEVIS zeigte, dass dort ein Shaderframework für Volumenrendering ein Expertenwerkzeug wäre.Der Analyseteil stellte die zentralen Anforderungen an das zu erstellende Framework vor: Erstellung von Shadern des Volumenrenderers mittels Rapid Prototyping, modularer Aufbau der Shaderprogramme, Eignung für verschiedene Volumenrendering-Algorithmen und die Möglichkeit detaillierter Anpassungen am Volumenrendering-Shader, um für den Einsatz durch Experten geeignet zu sein.
Die Medizinische Visualisierung komplexer Gefäßbäume hat das Potential den klinischen Alltag in der Gefäßchirurgie zu erleichtern.
Dazu sind exakte, hochaufgelöste Darstellungen und echtzeitfähige Berechnungsmethoden notwendig. Bekannte Ansätze aus den Bereichen der direkten (z.B. Raycasting) und indirekten
(z.B. Marching Cubes) Volumenvisualisierung sind nicht in der Lage alle Anforderungen zufriedenstellend zu erfüllen. Verbesserte
Ergebnisse können mit hybriden Methoden erzielt werden, die unterschiedliche Visualisierungsverfahren kombinieren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein hybrides Renderingsystem zur Darstellung von Blutgefäßen entwickelt, das die Bildqualität durch Integration einer Marching Cubes Oberfläche in ein Raycasting–System optimiert, dabei Detailstrukturen erhält und ausreichende Performanz zur Interaktion bietet. Die Ergebnissezeigen die verbesserte Plastizität und Genauigkeit der Darstellung.Anhand von Experten– und Laienbefragungen konnte der Nutzen des Systems vor allem für die Patientenaufklärung nachgewiesen werden. Die Erschließung zusätzlicher Anwendungsgebiete ist durch die Weiterentwicklung des Renderers möglich.
