医学图像体渲染照明

    阴影有潜在的提升体渲染质量的能力，被用于医学可视化中。当前讨论的方法和基于面片的阴影技术很相似，最近几年里照明模型已经发展了，并且已经应用到了体数据的渲染中，考虑了体数据的特性。有利于感官感受的照明效果推动了其发展。目前更新的技术中，先进的体照明技术也用在了很多其他科技中，对于医学可视化来说，这些有利于感官感受的技术允许在感兴趣的解剖结构的相对位置进行更好的表达。因此，许多研究已经投入于此，打算代替原来的吸收-发射模型。吸收发射模型传递了数据集的基本结构，但是仅能仿真当地照明效果，即光从每一个体素（采样点）发出并吸收衰减。尽管图像中所有的结构都很容易看到，但是结构的大小和位置（前后位置）很难去感受。先进的照明模型不但能增加真实度，还能增强人们对图像的理解，如下图有右边：

右图可以看出来增加了深度信息。这可以在交互的时候来改变渲染的参数，这种数据探索在医学领域经常会用到，例如当估计有风险的结构和阻止路径之间的距离。实现这些技术的时候有几个挑战需要被强调：

1.加入体光学模型以后，将会导致更复杂的计算（由于全局照明的影响）。

2.要支持可交互的转换函数更新，这要求对数据的三维结构所产生的更改（例如，在更改可见解剖结构集时产生的更改）必须在照明期间合并。就是比如某些结构当时设置为不可见，某些结构设置为可见等。

3.交互性必须得到保证，所以需要提高GPU运算效率。

  照明的效果：体照明一般会有三个效果，目的在于模拟光与体数据的交互：

1.漫反射遮蔽，比如几个临近体素之间相互影响漫反射光的效果，改变体素所在位置的阴影。

2.阴影——在渲染过程中，方向阴影贡献会考虑在内，和往常的图形学算法一样。

3.散射，由于体素是半透明的，所以散射效应也会考虑在内，从而形成高的真实感。

    通过呈现一个结构概览，我们明确了这些需要用到的技术，他们的性能，和带来的感觉上的体验，我们会讲解这些内容，一开始我们会讨论吸收发射模型，我们会继续丰富完善这个模型，以此来支持新的照明技术。由于发展体积照明模型的主要动机之一是改善视觉感知，因此我们还将讨论这一领域在医学可视化方面的最新发现。最后，我们将向医疗可视化系统的开发人员提供所讨论技术的比较概述，旨在从技术角度支持选择合适的照明算法。