Adaptive surface data compression

Three-dimensional visualization techniques are becoming an important tool for medical applications. Computer generated 3D reconstructions of the human skull are used to build stereolithographic models, which can be used to simulate surgery or to create individual implants. Anatomy-based three-dimensional models are used to simulate the physical behaviour of human organs. These 3D models are usually displayed by a polygonal description of their surface, which requires hundreds of thousands of polygons. For interactive applications this large number of polygons is a major obstacle. We have improved an adaptive compression algorithm that significantly reduces the number of triangles required to model complex objects without losing visible detail and have implemented it in our surgery simulation system. We present this algorithm using human skull and skin data and describe the efficiency of this new approach. Zusammenfassung: Computerbasierte dreidimensionale Visualisierungstechniken haben im letzten Jahrzehnt Einzug in die Medizin gehalten. Aus den computergenerierten dreidimensionalen Rekonstruktionen des Gesichtsschädels werden unter anderem mittels Stereolithographie reale Modelle erstellt, an denen geplante chirurgische Eingriffe simuliert werden können, oder aber die 3D-Rekonstruktionen dienen dazu, patientenangepaßte Implantate herzustellen. Die Geometrie solch komplexer 3D Modelle wird im allgemeinen mit Hilfe hunderttausender einzelner, planarer Polygone beschrieben. Eine interaktive Darstellung dieser Modelle ist oftmals nicht mehr möglich. In dieser Arbeit beschreiben wir ein erweitertes adaptives Verfahren zur signifikanten Reduzierung von Polygonoberflächen, ohne daß damit ein Detailverlust in der Darstellung verbunden ist. Dieses Reduzierungsverfahren wurde in ein Operationsplanungssystem integriert und umfassend verifiziert. An zwei medizinischen Datensätzen, der 3D Rekonstruktion der Hautoberfläche und des Gesichtsschädels, wird die Leistungsfähigkeit dieses neuen Verfahrens aufgezeigt. Special Issue of Signal Processing on Medical Image Compression 1997 Erwin Keeve, Stefan Schaller, Sabine Girod, Bernd Girod Adaptive Surface Data Compression