一种三维体数据绘制方法及其应用、三维图像显示方法技术

本发明专利技术提供了一种三维体数据绘制方法及其应用、三维图像显示方法，属于，涉及三维成像技术领域，其中，在该三维体数据绘制方法中包括：基于人眼模型和三维体数据矩阵建立绘制三维体数据的左视点和右视点；分别从左视点和右视点出发，光线经过成像平面中的像素点、朝向三维体数据矩阵投射；沿光线方向分别对三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分；在成像平面得到三维图像，其中，左视点形成左眼图像、右视点形成右眼图像。绘制出来的图像保留了深度信息，具备层次感，且计算简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维成像
，尤其涉及一种三维体数据绘制方法及其应用、三维图像显示方法。
技术介绍
目前市场上的3D(threedimensional，三维)显示技术一般都是利用双眼识别的不同图像信号从而显示出的立体感这一原理。快门式3D技术是通过提高刷新率的方式，使左右眼要看到的图像数据分时间间隔输出，再通过与快门式眼镜的配合，在右眼眼镜关闭时左眼看左眼的图像，左眼眼镜关闭时右眼看右眼的图像，这样，两眼看到快速切换的不同画面，从而在大脑中产生错觉看到相应的立体影像。在医疗诊断中，观察病人的一组二维断层图像是医生诊断病情的常规方式。但是，要准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状以及与周围器官及组织的位置关系，仅凭医生由经验在自己大脑中重建影像是十分困难的。因此一种有效的方法来对人体器官、软组织和病变体进行三维显示成为一种需求。传统的光线投射法体绘制技术模拟了自然界的光学现象，从一个视点出发，向屏幕上每一个像素点投射光线，穿过三维数据场，沿着射线方向对三维数据矩阵中的每个体素的特征值(颜色、不透明度)进行积分，从而在屏幕表面绘制出图像。这种方法虽说可以反映数据场的整体以及内部信息，但是因其隐含表面绘制模式使得物体的边界很难确定，绘制出的图像往往没有保留深度信息，因而难以产生层次感，影响三维立体效果，同时光线投影法计算量大，过程繁琐，难以实现绘制图像的快速性。另一方面由于显示屏的限制，三维图像数据只能展现在二维屏幕，这样就会造成大量深度信息的缺失。可以看出，如何用二维屏幕给医生带来三维立体感受成为医疗可视化中的一个难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种三维体数据绘制方法及其应用、三维图像显示方法，通过该三维体数据绘制方法能直接绘制出三维图像，简单方便，为相关人员提供便利。本专利技术提供的技术方案如下：一种三维体数据绘制方法，包括：基于人眼模型和三维体数据矩阵建立绘制所述三维体数据的左视点和右视点；分别从所述左视点和所述右视点出发，光线经过成像平面中的像素点、朝向所述三维体数据矩阵投射；沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分；在所述成像平面得到三维图像，其中，所述左视点形成左眼图像、右视点形成右眼图像。进一步优选地，所述左视点和所述右视点位于同一观察平面中，且所述观察平面与光轴垂直。进一步优选地，所述左视点和所述右视点的视轴交汇于所述三维体数据矩阵的几何中心处；所述左视点和所示右视点之间的距离为60～70mm，且所述左视点和所述右视点之间的汇聚角为1°。进一步优选地，在沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分之前，还包括：判断光线是否会与所述三维体数据矩阵相交。进一步优选地，判断光线是否会与所述三维体数据矩阵相交，具体包括：寻找所述三维体数据矩阵中距离所述成像平面最近和最远的两点；分别获取两条光线和所述三维体数据矩阵中六个面的交点；计算与所述三维体数据矩阵中最远端顶点对应的三个面的交点，并比较出这三个交点中的最小值；计算出与所述三维体数据矩阵中最近端顶点对应的三个面的交点，并比较出这个交点的最大值；若与所述最远端对应交点的最小值小于与所述最近端对应交点的最大值，则该光线与所述三维体数据矩阵不相交。进一步优选地，在沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分中，具体包括：在所述光线方向进行迭代积分的过程中，当光线在所述三维体数据矩阵中的光程大于其在该三维体数据矩阵中的最大光程，则终止对该光线的运算。进一步优选地，在沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分中，具体包括：在所述光线方向进行迭代积分的过程中，当在该光线方向上不透明度的迭代积分值大于或等于1，则终止对该光线的运算。本专利技术还提供了一种医疗数据绘制方法，包括上述三维体数据绘制方法。本专利技术还提供了一种三维图像显示方法，包括：使用如权利要求1-7任意一项所述的三维体数据绘制方法绘制三维图像，所述三维图像中包括左眼图像和右眼图像；以预设频率分时切换所述左眼图像和右眼图形，将所述三维图像进行显示。进一步优选地，在以预设频率分时切换所述左眼图像和右眼图形中，具体包括：以大于120Hz的频率分时切换所述左眼图像和所述右眼图像。本专利技术提供的三维体数据绘制方法及其应用、三维图像显示方法，能够带来以下有益效果：与传统光线投影法相比，本专利技术提供的三维体数据绘制方法基于人眼模型建立左视点和右视点，并从该左视点和右视点出发，通过成像平面的每个像素点(x,y)、穿过三维体数据矩阵；之后，沿光线方向对颜色和不透明度分别进行迭代积分，以此快速在成像平面得到绘制图像。绘制出来的图像保留了深度信息，具备层次感，且计算简单。本专利技术基于上述三维体数据绘制方法提供的医疗数据绘制方法能够从实质上满足医疗可视化显示的要求，提高医疗诊断的准确性。在本专利技术提供的三维图像显示方法中，当成像平面上出现左眼图像时，则相关人员只开启左眼观看左眼图像；当出现右眼图像时，则只开启右眼观看右眼图像。这样保留了三维数据矩阵的深度信息，并通过三维显示的方式将绘制图像展现出来，更符合人眼视觉规律，更好地给用户带来立体感。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1为本专利技术中三维体数据绘制方法一种实施方式流程示意图；图2为产生人眼立体视觉效果原理；图3为本专利技术中左视点和右视点投影模型示意图；图4为本专利技术中基于双目模型的光线投射示意图；图5为本专利技术中三维数据显示方法流程示意图；图6为本专利技术中三维数据显示方法结构示意图。附图标记：M-左视点，N-右视点，O-双目焦点，P-参照点，C-成像平面，S-三维体数据矩阵，K-快门式3D眼镜，M’-左眼图像，N’-右眼图像。具体实施方式如图1所示为本专利技术提供的基于双目模型的三维体数据绘制方法一种实施方式流程示意图，从图中可以看出，在该三维体数据绘制方法中具体包括：S1基于人眼模型和三维体数据矩阵S建立绘制三维体数据的左视点M和右视点N；S2分别从左视点M和右视点N出发，光线经过成像平面C中的像素点、朝向三维体数据矩阵S投射；S3沿光线方向分别对三维体数据矩阵S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维体数据绘制方法，其特征在于，所述三维体数据绘制方法包括：基于人眼模型和三维体数据矩阵建立绘制所述三维体数据的左视点和右视点；分别从所述左视点和所述右视点出发，光线经过成像平面中的像素点、朝向所述三维体数据矩阵投射；沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分；在所述成像平面得到三维图像，其中，所述左视点形成左眼图像、右视点形成右眼图像。

【技术特征摘要】
1.一种三维体数据绘制方法，其特征在于，所述三维体数据绘制方法包括：
基于人眼模型和三维体数据矩阵建立绘制所述三维体数据的左视点和右视
点；
分别从所述左视点和所述右视点出发，光线经过成像平面中的像素点、朝
向所述三维体数据矩阵投射；
沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积
分；
在所述成像平面得到三维图像，其中，所述左视点形成左眼图像、右视点
形成右眼图像。
2.如权利要求1所述的三维体数据绘制方法，其特征在于，
所述左视点和所述右视点位于同一观察平面中，且所述观察平面与光轴垂
直。
3.如权利要求2所述的三维体数据绘制方法，其特征在于，
所述左视点和所述右视点的视轴交汇于所述三维体数据矩阵的几何中心
处；
所述左视点和所示右视点之间的距离为60～70mm，且所述左视点和所述右
视点之间的汇聚角为1°。
4.如权利要求1-3任意一项所述的三维体数据绘制方法，其特征在于，在
沿光线方向分别对所述三维体数据矩阵中的颜色和和不透明度进行迭代积分之
前，还包括：
判断光线是否会与所述三维体数据矩阵相交。
5.如权利要求4所述的三维体数据绘制方法，其特征在于，判断光线是否
会与所述三维体数据矩阵相交，具体包括：
寻找所述三维体数据矩阵中距离所述成像平面最近和最远的两点；
分别获取两条光线和所述三维体数据矩阵中六个面的交点；
计算与所述三维体数据矩阵中最远端顶点对应的三个面的交点，并比较出
这三个交点中的最小值；
计算出...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈忠文，顾为征，宋成，
申请(专利权)人：南京洛菲特数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32