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==Um conceito central: a cena==

Como aplicação de visualização, 3D Slicer proporciona representações gráficas de dados específicos do paciente dentro de uma interface gráfica. Estes dados específicos do paciente são proporcionados por uma série de modalidades de imagem médica, através de diferentes escalas espaciais e temporárias. 3D Slicer centra-se nas modalidades com possibilidades volumétricas, como CT, MRI e PET, devido a sua relevância clínica, mas é possível também integrar sinais 1D e 2D, além de 3D, bem como as variações destas imagens ao longo do tempo (tanto em tempo real como ao longo de espaços de tempo). 

Dado que 3D Slicer está basado en gran parte en el '''Visualization Toolkit (VTK)''' (paquete de herramientas para la visualización), se recomienda leer el manual [[http://www.vtk.org/vtk-textbook/|The Visualization Toolkit: An Object-Oriented Approach to 3D Graphics]], 4a edición, también conocido como el ''VTK Textbook''. Esta es la guía oficial de referencia para el VTK.

==Os sistemas de coordenadas==
Em visualização e gráficos, a ''cena'' consiste num mundo virtual no que objectos (chamados às vezes actores), luzes e câmaras proporcionam representações para serem apresentadas ao utente.

===Coordenadas do modelo===
<figure id="fig:ModelCoordinates">
[[File:The scene-02-en.png|none|thumb|<caption>model coordinate systems</caption>]]
</figure>

Cada um dos diferentes modelos que farão parte da cena tem seu próprio sistema de coordenadas. Estes ''sistemas de coordenadas modelo'' são dependentes de cada objecto e têm seu próprio eixo de coordenadas: a origem destes eixos e também a sua orientação podem diferir, já que dependem de como se capturam os dados de dito objecto. Os ''sistemas de coordenadas modelo'' podem ser 3D ou 2D.

Como se vê na <xr id="fig:ModelCoordinates" />  há 4 tipos diferentes de objectos:
**OBJECT #1: uma esfera, com a origem das coordenadas colocadas no centro mesmo da esfera
**OBJECT #2: um cubo, com a origem ou as coordenadas colocadas num dos cantos
**OBJECT #3: um cubo também, com a origem das coordenadas colocadas num canto diferente e também uma orientação de eixo diferente
**OBJECT #4: um objecto 2D, com uma coordenada X e E

Ahora todos estos 4 elementos/objetos deben tener sus sistemas de coordenadas unificados para ser visualizados coherentemente juntos, lo que nos lleva al siguiente paso.

====Tipos de objetos====

Una clasificación aproximada de los diferentes tipos de objeto que se encuentran en la escena es la siguiente:
*''Actores'': los elementos a mostrar. En nuestro caso particular (imagen médica), estos actores proceden de diferentes fuentes de datos como pueden ser un escáner CT, RM, ultrasonido, rayos X, etc...
*'' Luces'': las fuentes de luz que interactúan con los actores y permiten verlas
*''Cámaras'': los dispositivos virtuales que definen lo que se mostrará en pantalla

Hay que tener en cuenta que puede haber tantos objetos como sea necesario, pero al menos tiene que haber uno de cada tipo para construir una escena.

===Coordenadas de mundo (World coordinates)===
<figure id="fig:WorldCoordinates1">
[[File:The scene-03b.gif|none|thumb|<caption>actors positioned with the same coordinate system</caption>]]
</figure>

El ''mundo'' establece un sistema de referencia en base al cual los ''actores'', ''luces'' y ''cámaras'' están posicionados.

En <xr id="fig:WorldCoordinates1" /> están los mismos 4 objetos del paso anterior, definidos en el mismo sistema de coordenadas (ejes representados en negro), el del ''mundo''. Nótese que ahora el origen del sistema de coordenadas, el punto (0,0,0) y la orientación del eje no coinciden con ninguno de los sistemas de coordenadas que tenían los objetos, ya que este sistema de coordenadas del ''mundo'' es común a todos ellos. En este ejemplo, el objeto #4, visualizado en púrpura, era un objeto 2D que ahora se coloca en un sistema de coordenadas 3D.

<figure id="fig:WorldCoordinates2">
[[File:The scene-03-en.png|none|thumb|<caption>world coordinate systems</caption>]]
</figure>

La configuración de la escena se completa con la adición de una fuente de luz y una cámara, todas ellas referenciadas en el sistema de coordenadas del mundo, como se puede ver en <xr id="fig:WorldCoordinates2" />

''Transformaciones afines'' relacionan cámaras, objetos y componentes de objetos con el sistema de referencia del mundo. Consisten en secuencias de traslaciones, rotaciones y cambios de escala, que pueden representarse utilizando coordenadas homogéneas mediante matrices de 4x4. Las proyecciones de perspectivas y ortográficas desde el espacio 3D sobre el plano de la imagen de las cámaras de visión también se pueden representar con matrices 4x4 (o 4x3). De hecho, todos ellos son casos de transformaciones proyectivas, que pueden ser representadas por estas matrices 4x4. De hecho, todos los elementos del mundo virtual se representan con respecto al sistema de referencia del mundo mediante secuencias de transformaciones matriciales 4x4, posiblemente ordenadas en una jerarquía (por ejemplo: representar componentes internos de objetos). Para obtener más información sobre las transformaciones de coordenadas, véase [[http://elvis.rowan.edu/~kay/papers/kinematics.pdf| pdf aquí]].

====Sistema RAS====
En nuestro caso específico no vamos a trabajar con elementos abstractos tales como esferas, cubos o cuadrados; trabajaremos con datos volumétricos recogidos con diferentes escáneres y dispositivos médicos.

<figure id="fig:RASCoordinates">
[[File:The scene-05-en.png|none|thumb|<caption>RAS basis</caption>]]
</figure>

Los sistemas de coordenadas utilizados, cuando se aplican a cuerpos humanos, son los llamados "RAS". Este término es un acrónimo formado por el nombre del eje de tres coordenadas, con los vectores unitarios apuntando en las siguientes direcciones:
*''R''ight-Left (Derecha-Izquierda): corresponde al'' plano sagital'', perpendicular al suelo y que separa la R derecha de la L izquierda (mostrada en azul en <xr id="fig:RASCoordinates" />)
*''A''nterior-Posterior: corresponde al'' plano coronal'', perpendicular al suelo y que separa el frente A del dorso P (mostrado en rojo en <xr id="fig:RASCoordinates" />)
*''S''uperior-inferior: corresponde al'' plano axial'', paralelo al suelo y separa la cabeza S de los pies I (mostrado en verde en <xr id="fig:RASCoordinates" />)

Este sistema es común, independiente del escáner y centrado en el paciente; permite la integración y visualización coherente de múltiples imágenes y tipos de datos en visores 2D y 3D. La base de referencia mundial en 3D Slicer corresponde al RAS específico del paciente y cualquier dato debe ser traducido a este sistema.

====Sistema IJK====

Los datos volumétricos de la imagen se adquieren y se proporcionan en el sistema de referencia del escaneo rasterizado "'' IJK'', también llamado columna, fila y sección (i y j son las coordenadas de la columna y fila, y k es el número de sección). Para su integración en 3D Slicer como objetos o actores en la escena, es necesario proporcionar la matriz de transformación IJKtoRAS para cada conjunto de datos. Véase <xr id="fig:IJKCoordinates" />.

<figure id="fig:IJKCoordinates">
[[File:The scene-06-en.png|none|thumb|<caption>IJK coordinates</caption>]]
</figure>

====Sistema XYZ====

Este es el sistema de coordenadas del escáner. En los aparatos de MRI y CT el sistema de coordenadas va fijado con respecto a la superficie en la que se coloca el paciente, la mesa. Ver<xr id="fig:ScannerCoordinates" />.

<figure id="fig:ScannerCoordinates">
[[File:The scene-07-en.png|none|thumb|<caption>Scanner coordinates</caption>]]
</figure>

===Coordenadas de vista (View coordinates)===
<figure id="fig:ViewCoordinates">
[[File:The scene-04-en.png|none|thumb|200px|<caption>view coordinates system</caption>]]
</figure>

El sistema de coordenadas de vista representa lo que es visible para la cámara. Consiste en un par de valores x e y, que van entre (-1,1) y una coordenada de profundidad z; ver <xr id="fig:ViewCoordinates" />. Los valores x, y especifican la ubicación en el plano de la imagen, mientras que la coordenada z representa la distancia o el rango desde la cámara. 

===Coordenadas de representación (''Display coordinates'')===

El sistema de coordenadas de representación utiliza la misma base que el sistema de coordenadas de vista, pero en lugar de utilizar uno a uno negativo como rango, las coordenadas son ubicaciones x, y píxeles reales en el plano de la imagen. Factores como el tamaño de la ventana en la pantalla determinan cómo se mapea el rango de coordenadas de la vista (-1,1) en ubicaciones de píxeles. Aquí es también donde entra en vigor la vista de vista, de modo que se pueden integrar diferentes vistas en la misma ventana (ver Capítulo 3 y Fig. 3-14 del libro de texto VTK).
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