用于分割体积渲染的方法和系统技术方案

在一个示例实施例中，提出了一种使用渲染技术进行可视化的方法，其中体素沿着贯穿一个体积的射线而被采样，该方法包括：获取体素数据，修改体素数据的第一部分，体素数据的第一部分与第一分割遮罩相关联。修改包括将体素数据的第一部分设置为多个允许的体素值中的至少一个。该方法还包括将算子集应用于体素数据的经修改的第一部分和体素数据的剩余部分，并且基于所应用的算子集来显示体积。

【技术实现步骤摘要】
用于分割体积渲染的方法和系统
技术介绍
体积渲染是将三维(3D)数字体积数据合成到二维(2D)图像的一般方法。由于在不同的实现中选择了不同的折衷方案，对于不同体积渲染引擎，得到的图像的质量和外观可能差别很大。对于体积渲染，可以从体积数据中遮蔽各个结构。可以由渲染系统的用户或由预定结构来描绘遮罩。遮罩的示例包括冲压遮罩和展示遮罩。冲压遮罩具有如下的传递函数，该传递函数具有被分配给该遮罩的各处均为零的不透明度，并且具有不同传递函数(即，并非各处为0)的遮罩可以被称为展示遮罩。冲压遮罩在体积渲染时被用于避免渲染被遮蔽的结构。几何冲压信息被转换为冲压体积。针对每个体素，冲压体积定义是否遮蔽该体素。因此，在执行分割体积渲染时，会出现两种分割边界。一种是分割遮罩的边界，另一种是由如下传递函数隐含定义的边界表面，该传递函数分离具有零的不透明度和非零的不透明度的区域。
技术实现思路
专利技术人已经发现了用于分割体积渲染的方法和系统，其中由分割遮罩创建的遮罩边界和由传递函数隐含定义的边界之间的差异得以减小。至少一个示例实施例提供了一种使用渲染技术进行可视化的方法，其中体素沿着贯穿一个体积的射线而被采样，该方法包括：获取体素数据，修改体素数据的第一部分，体素数据的第一部分与第一分割遮罩相关联。修改包括将体素数据的第一部分设置为多个允许的体素值中的至少一个。该方法还包括将算子集应用于体素数据的经修改的第一部分和体素数据的剩余部分，并且基于所应用的算子集来显示体积。在一个示例实施例中，上述设置将体素数据的第一部分设置为统一值，该统一值在多个允许的体素值内。在一个示例实施例中，对体素数据的第一部分的设置包括确定多个允许的体素值，并且将统一值确定为多个允许的体素值内的最大值。在一个示例实施例中，不透明度函数针对多个允许的体素值中的所有体素值生成为零的不透明度，使得对于多个允许的体素值中的每个元素，不透明度为零，并且对于小于该元素的所有值，不透明度也是零。在一个示例性实施例中，上述应用包括在初始颜色函数和经修改的颜色函数之中确定射线的颜色函数，经修改的颜色函数与统一值相关联，在初始不透明度函数和经修改的不透明度函数之中确定射线的不透明度函数，经修改的不透明度函数与统一值相关联，当使用经修改的不透明度函数时在一个弧长度处的不透明度小于使用初始不透明度函数时在该弧长度处的不透明度时，所确定的颜色函数是经修改的颜色函数，以及当使用经修改的不透明度函数时在弧长度处的不透明度小于使用初始不透明度函数时在该弧长度处的不透明度时，所确定的不透明度函数是经修改的不透明度函数，并且将所确定的颜色函数和所确定的不透明度函数应用于体素数据。在一个示例实施例中，所确定的颜色函数相应地表示射线的区间上的颜色值，并且所确定的不透明度函数相应地表示射线的区间上的不透明度值。在一个示例实施例中，颜色函数的确定包括从预积分表中获取颜色值和不透明度值。在一个示例实施例中，wopt＝max(Wp)其中x是一个体素值，ap(x,x)是预积分表中的不透明度值，在预积分表中区间的起点和终点与体素值相关联，并且wopt是统一值。在一个示例实施例中，体素数据的第一部分仅与第一分割遮罩的边界处的体素相关联。在一个示例实施例中，该方法还包括使用二元优化遮罩来确定上述边界。在一个示例实施例中，对体素数据的第一部分的设置包括：获取体素数据的最小值，确定扩展最小值，扩展最小值小于所获取的最小值，将具有扩展最小值的体素值的颜色和不透明度设置为零，并且将统一值确定为扩展最小值。在一个示例实施例中，该方法还包括二次修改体素数据的第二部分，体素数据的第二部分与第二分割遮罩关联，二次修改包括：将体素数据的第二部分设置为第二统一值。该方法还包括将该算子集应用于体素数据的经修改的第二部分和体素数据的第一部分。该显示基于对体素数据的经修改的第一部分所应用的算子集以及对体素数据的经修改的第二部分所应用的算子集来显示体积。在一个示例实施例中，对体素数据的第二部分的设置包括确定针对第二统一值的允许值集合，并且将第二统一值确定为该允许值集合内的最大值。在至少一个示例实施例中，多个允许的体素值中的至少一个是最优值。在一个示例实施例中，第一分割遮罩是第一展示遮罩，并且该方法还包括：修改体素数据的第二部分，体素数据的第二部分与第二展示遮罩相关联，该修改包括将体素数据的第二部分设置为第二多个允许的体素值中的至少一个，将算子集应用于体素数据的经修改的第二部分以及除了经修改的第二部分之外的体素数据，并且基于所应用的算子集显示体积。至少一个示例实施例提供了一种用于可视化体积的系统。该系统包括存储器和至少一个处理器，该存储器存储计算机可读指令，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令，以：获取体素数据，修改体素数据的第一部分，体素数据的第一部分与第一分割遮罩相关联，修改包括将体素数据的第一部分设置为多个允许的体素值中的至少一个。至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以将算子集应用于体素数据的经修改的第一部分和体素数据的剩余部分，并且基于所应用的算子集来显示体积。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以将体素数据的第一部分设置为统一值，该统一值在多个允许的体素值内。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以确定多个允许的体素值，并且将统一值确定为多个允许的体素值内的最大值。在至少一个示例实施例中，不透明度函数针对多个允许的体素值中的所有体素值生成为零的不透明度，使得对于多个允许的体素值中的每个元素，不透明度为零，并且对于小于元素的所有值，不透明度也是零。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以在初始颜色函数和经修改的颜色函数之中确定射线的颜色函数，经修改的颜色函数与统一值相关联，在初始不透明度函数和经修改的不透明度函数之中确定射线的不透明度函数，经修改的不透明度函数与统一值相关联，当使用经修改的不透明度函数时在一个弧长度处的不透明度小于使用初始不透明度函数时在该弧长度处的不透明度时，所确定的颜色函数是经修改的颜色函数，并且将所确定的颜色函数和所确定的不透明度函数应用于体素数据。在至少一个示例实施例中，所确定的颜色函数相应地表示射线的区间上的颜色值，并且所确定的不透明度函数相应地代表射线的区间上的不透明度值。在至少一个示例实施例中，体素数据的第一部分仅与第一分割遮罩的边界处的体素相关联。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以使用二元优化遮罩来确定上述边界。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以获取体素数据的最小值，确定扩展最小值，该扩展最小值小于所获取的最小值，将具有扩展最小值的体素值的颜色和不透明度设置为零，并且将统一值确定为扩展最小值。在至少一个示例实施例中，至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令，以通过将体素数据的第二部分设置为第二统一值来修改体素数据的第二部分，体素数据的第二部分与第二分割遮罩相关联，并且将该算子集应用于体素数据的经修改的第二部分和体素数据的第一部分，其中至少一个处理器被配置为执行计算机可读指令以基于对体素数据的经修改的第一部分所应用的算子集以及对体素数据的经修改的第二部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用一种渲染技术进行可视化的方法，其中体素沿着贯穿一个体积的一条射线而被采样，所述方法包括：获取体素数据；修改所述体素数据的一个第一部分，所述体素数据的所述第一部分与一个第一分割遮罩相关联，所述修改包括：将所述体素数据的所述第一部分设置为多个允许的体素值中的至少一个；将一个算子集应用于所述体素数据的经修改的所述第一部分和所述体素数据的一个剩余部分；以及基于所应用的所述算子集来显示所述体积。

【技术特征摘要】
2017.03.13 US 15/456,9991.一种使用一种渲染技术进行可视化的方法，其中体素沿着贯穿一个体积的一条射线而被采样，所述方法包括：获取体素数据；修改所述体素数据的一个第一部分，所述体素数据的所述第一部分与一个第一分割遮罩相关联，所述修改包括：将所述体素数据的所述第一部分设置为多个允许的体素值中的至少一个；将一个算子集应用于所述体素数据的经修改的所述第一部分和所述体素数据的一个剩余部分；以及基于所应用的所述算子集来显示所述体积。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设置将所述体素数据的所述第一部分设置为一个统一值，所述统一值在所述多个允许的体素值内。3.根据权利要求2所述的方法，其中对所述体素数据的所述第一部分的所述设置包括：确定所述多个允许的体素值；以及将所述统一值确定为所述多个允许的体素值内的最大值。4.根据权利要求3所述的方法，其中一个不透明度函数针对所述多个允许的体素值中的所有体素值生成为零的不透明度，使得对于所述多个允许的体素值中的每个元素，所述不透明度为零，并且对于小于所述元素的所有值，不透明度也是零。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述应用包括，在一个初始颜色函数和一个经修改的颜色函数之中确定所述射线的一个颜色函数，所述经修改的颜色函数与所述统一值相关联；在一个初始不透明度函数和一个经修改的不透明度函数之中确定所述射线的一个不透明度函数，所述经修改的不透明度函数与所述统一值相关联，当使用所述经修改的不透明度函数时在一个弧长度处的一个不透明度小于使用所述初始不透明度函数时在所述弧长度处的一个不透明度时，所确定的所述颜色函数是所述经修改的颜色函数，当使用所述经修改的不透明度函数时在所述弧长度处的所述不透明度小于使用所述初始不透明度函数时在所述弧长度处的所述不透明度时，所确定的所述不透明度函数是所述经修改的不透明度函数；以及将所确定的所述颜色函数和所确定的所述不透明度函数应用于所述体素数据。6.根据权利要求5所述的方法，其中所确定的所述颜色函数相应地表示所述射线的多个区间上的多个颜色值，并且所确定的所述不透明度函数相应地表示所述射线的所述多个区间上的多个不透明度值。7.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述颜色函数包括，从一个预积分表中获取所述多个颜色值和所述多个不透明度值。8.根据权利要求7所述的方法，其中wopt＝max(Wp)其中x是一个体素值，ap(x,x)是所述预积分表中的一个不透明度值，在所述预积分表中区间的起点和终点与所述体素值相关联，并且wopt是所述统一值。9.根据权利要求2所述的方法，还包括：使用一...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·施奈德，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE