Volume Rendering is an important technique for visualizing three-dimensional scalar data grids and is commonly employed for scientific and medical image data. Direct Volume Rendering (DVR) is a well established and efficient rendering algorithm for volumetric data. Neural rendering uses deep neural networks to solve inverse rendering tasks and applies techniques similar to DVR. However, it has not been demonstrated successfully for the rendering of scientific volume data. In this work, we introduce Deep Direct Volume Rendering (DeepDVR), a generalization of DVR that allows for the integration of deep neural networks into the DVR algorithm. We conceptualize the rendering in a latent color space, thus enabling the use of deep architectures to learn implicit mappings for feature extraction and classification, replacing explicit feature design and hand-crafted transfer functions. Our generalization serves to derive novel volume rendering architectures that can be trained end-to-end directly from examples in image space, obviating the need to manually define and fine-tune multidimensional transfer functions while providing superior classification strength. We further introduce a novel stepsize annealing scheme to accelerate the training of DeepDVR models and validate its effectiveness in a set of experiments. We validate our architectures on two example use cases: (1) learning an optimized rendering from manually adjusted reference images for a single volume and (2) learning advanced visualization concepts like shading and semantic colorization that generalize to unseen volume data. We find that deep volume rendering architectures with explicit modeling of the DVR pipeline effectively enable end-to-end learning of scientific volume rendering tasks from target images.
翻译:音量导射是视觉化三维缩放数据网的重要技术,通常用于科学和医学图像数据。 直接音量导射( DVR) 是一个成熟而高效的体积数据转换算法。 神经转化使用深神经网络解决反翻造任务,并应用与DVR类似的技术。 但是,它还没有被成功展示用于科学量数据的形成。 在这项工作中, 我们引入了深直接音量导射( DeepDVR) (DeepDVR) (DVR) (DVR) 的概括化, 使深神经网络融入到DVR算法中。 我们进一步引入了在隐性彩色空间中绘制图像的新步骤, 从而能够使用深神经结构来学习特征提取和分类, 取代清晰的特性设计和手工转换功能转换功能。 但是, 我们的概观化将新的音量建构结构直接用于图像空间的示例, 不需要手动定义和微调流体积的多层次传输功能,同时提供更高的分类强度。 我们进一步引入了一个新步骤, 将视觉图象化的颜色图象化系统图象化计划, 以在深度图象学上进行精化的精化, 优化的精化, 优化模型中, 模拟中, 更新了一个智能模型, 校正校正校正校正校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正 校正