Scientific Visualization Melanie Tory Acknowledgments: Torsten - PowerPoint PPT Presentation

Scientific Visualization Melanie Tory Acknowledgments: Torsten Möller (Simon Fraser University) Raghu Machiraju (Ohio State University) Klaus Mueller (SUNY Stony Brook) 1

Overview 4 What is SciVis? 4 Data & Applications 4 Iso-surfaces 4 Direct Volume Rendering 4 Vector Visualization 4 Challenges 2

Difference between SciVis and InfoVis Parallel Direct Volume Coordinates Rendering [Hauser et al ., Vis 2000] [Fua et al. , Vis 1999] Isosurfaces Glyphs Scatter Plots Line Integral [http://www.axon.com/ Convolution gn_Acuity.html] Node-link [Cabral & Leedom, SIGGRAPH 1993] Diagrams Streamlines [Lamping et al. , CHI 1995] [Verma et al ., Vis 2000] SciVis InfoVis 3

Difference between SciVis and InfoVis 4 Card, Mackinlay, & Shneiderman: – SciVis: Scientific, physically based – InfoVis: Abstract 4 Munzner: – SciVis: Spatial layout given – InfoVis: Spatial layout chosen 4 Tory & Möller: – SciVis: Spatial layout given + Continuous – InfoVis: Spatial layout chosen + Discrete – Everything else -- ? 4

Overview 4 What is SciVis? 4 Data & Applications 4 Iso-surfaces 4 Direct Volume Rendering 4 Vector Visualization 4 Challenges 5

Medical Scanning 4 ������������������������������� 6

Medical Scanning - Applications 4 �������������������������������������������� 4 ������������������������������������������������� 7

Medical Scanning - Applications 4 ������������������������������������������ 4 ������������� 4 ����������������������� ���������!�������������� !������������� 8

Biological Scanning 4 ��������" #������������������������������� ��������������������� ����������� 4 $��� % �������������������������������������� ��������& 9

Industrial Scanning 4 ���������'������������������( 4 )�������������� 4 ���������'���������������������( 10

Scientific Computation - Domain 4 ��������������������� 4 *+�,�+��'�������������������� ��������������-�������( 4 .�����������������������'.�( 4 ������������������������� 11

Scientific Computation - Apps 4 .��/�0������ ����� 12

Overview 4 What is SciVis? 4 Data & Applications 4 Iso-surfaces 4 Direct Volume Rendering 4 Vector Visualization 4 Challenges 13

Isosurfaces - Examples Isolines Isosurfaces 14

���������� �1�������� : 2 2 4 3 !������������ 4 % ��������������� 2 4 8 8 4 % ���������� % �����������!����������� ��������������� 4 4 6 9 6 4 % �����������!����������� ������ 3 6 7 8 3 2 3 4 5 4 ����������;�< 15

���2"������������!� �������������!����������!�������������������" 4 '��=?2�>?2( '�?2�=?2�>?2( '��=�>?2( '�?2�=�>?2( '��=?2�>( '�?2�=?2�>( '��=�>( '�?2�=�>( 16

���3"���������������0�1�� ����������������1�� �������������/�������������� 4 ��������������������'������@������������������( �������������������'������A;������������������( 2: 2: ���;9 < < 2: 7 ���;6 7 7 ;������ ;������� 17

���4"�#�����$������1 B�������!��������!����������������1�� �����������������1 4 �7 �6 2222:2:: �������;2 �5 �������;: �4 �< �8 ::22:::: �2 �3 ����1" �2 �3 �4 �5 �< �8 �6 �7 18

���5"�C��>��������C��� .���������������1����������������������������������������� 4 4 ����3<8�����������!���������������2<�!��������� 19

���5"��1����� ����1�;�:::::::2 4 ���������2�;����!��� 4 � � ! 20

���<"������������������0����1 .�������������������������������������1�������������������������������������� 4 �����������������������1�� ������ �?2 � 1 ;2: ;: � � [ ] �;7 T v i − �;< � � x = i + � [ ] � [ ] � � v i 1 v i + − 21

���8"���������D������ �������������������������������!�������1 4 G = v − v x i + 1 , j , k i − 1 , j , k G = v − v y i , j + 1 , k i , j − 1 , k G v v = − z i , j , k 1 i , j , k 1 + − 4 B����������������������������������������������� �����1������� 22

���6"�������E 23

Overview 4 What is SciVis? 4 Data & Applications 4 Iso-surfaces 4 Direct Volume Rendering 4 Vector Visualization 4 Challenges 24

Direct Volume Rendering Examples 25

�������������������'��( �������� 26

�������������� 4 ������������������������������������������� �������'������������������������������ �������������( 4 ���������������������,������������������ ��>��������������� 4 ����������������������������������� 27

���������.���������'�.F�( RGB α α α α �������'�����(�����"����� 4 ����������� � ������������� ������� f RGB( f ) α ( f ) α α α Shading, Compositing… 28 Gordon Kindlmann Human Tooth CT

�.F� 4 ������������������������������������������������������ �������/ α α f f α α f f 29 Gordon Kindlmann

���������.������������������ #����������������" 4 % ��>������������.� �������������� % ��������1�����G���1�!�����H % ���������������� $���������,�������������������������������������������� 4 % ��������������������!��������� 30 Gordon Kindlmann

�������������������'��( �������� ����� 31