基于砖的融合绘制器制造技术

本发明专利技术涉及基于砖的融合绘制器。提供一种用于组合图像数据集以生成合成图像的方法。该方法沿着三个相互正交的轴将每个数据集分成多个砖。该方法包括（ａ）为至少两个数据集中的每个数据集建立分级结构，每个结构包括体素的较高级块和体素的较低级块，较高级块具有比较低级块更大数目的体素；（ｂ）将所述结构中的每个结构的边界扩张成相应的扩张分级结构，这样的边界扩张包括将附加的虚拟处理砖添加到初始处理砖中，这样的虚拟处理砖包括半无界块以提供扩张分级结构的扩张边界；以及（ｃ）将所述扩张分级结构中的每个扩张分级结构中的每个砖绘制成二维图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及成像领域，并且更具体地涉及用在这种成像领 域中的基于砖的融合绘制器.
技术介绍
如在本领域中已知的，现代医学技术提供用于采集3D数据的不同 模态、例如计算机断层摄影("CT")、磁共振成像("MRI")、正 电子发射断层摄影("PBT")和超声.从不同模态获得的信息通常是 互补的；例如，CT提供结构信息而PET提供功能信息.因而，通常希 望融合多个体积数据集.图l呈现一个样本融合图像，其中来自PET的功能数据与来自CT 的结构信息相关.图l显示样本融合绘制.左边的图像(图l(a))显 示从512x512x512x12比特CT数据集导出的结构信息，而中间的困像 (图l(b))显示从256x256x256x16比特PET数据集导出的功能信息. 右边的图像(图l(c))是使结构和功能信息相关的CT和PET数据集 的简单融合.每个图像的"负片"被显示以促进打印复制.大多数现有的融合绘制器需要所有体积被对准并且具有相同的分 辨率，由此除了一个被看作是参考体积的体积之外所有体积都必须被 再采样。参考体积通常指的是分辨率最精细以避免丢失信息的体积， 其它体积根据参考体积的网格被再采样.参考体积可能需要被扩张以 填充包围所有体积的边界框.当 一个体积的方向碰巧位于另 一个体积 的对角线附近时，4积集合的总边界框可以明显大于各个边界框.再采样之后体素的数目与总边界框的体积成比例.因此，再采样可以显 著增加处理时间(最初和每次绘制时)以及所需的存储器的数量.由于不同扫描器(就原点和方向而言)可以具有不同的坐标系， 因此体积通常需要进行配准.在配准期间除了参考体积之外的所有体 积被称为浮动体积.各种变换、例如旋转、平移、缩放、和剪切被应 用于浮动体积，以便它们的特征匹配于参考体积中的那些特征.此外， 在这样的变换之后必须再次执行再采样.配准典型地需要具有视觉反 馈的用户交互，所述用户交互重复地被应用以改进配准.对于这样的 需要来说，基于再采样的融合绘制不能足够快速地响应.在基于紋理的体绘制中砌砖法(bricking)是一项重要技术.原 则上，砌砖法将体积数据集分成多个子体积，每个子体积被称为砖. 砌砖法的目的主要有两个.1)仅仅包含不可见体素的砖被跳过以获得 加速；2)大于图形存储器的体积可以通过在每遍绘制时将所有砖的子 集下栽ij图形存储器来进行绘制.利用多遍绘制，所有可见体素被处 理.在每个砖内，体素可以进一步被细分为块，并且不可见块被跳过. 因此，绘制的最小粒度是块，而紋理下栽的最小粒度是砖.显然，块 必须完全被封闭在相应的砖中.参见WeiLi的于2006年7月27日公 开的、公开号为2006/0164410的美国专利申请"Invisible Space Skipping with Adaptive Granularity for Texture—based Volume Rendering (基于紋理的体绘制的具有自适应粒度的不可见空间跳 过)"，该专利申请被转让给与本专利技术相同的受让人，为了关于砌砖 法的更多细节，全部主题于此被引入作为参考.融合绘制器处理通常在3D空间中重叠的多个体积.如在于2005 年9月26日提交的、序列号为11/235, 410的、被转让给与本专利技术相 同的受让人的共同未决美国专利申请中所论述的，其主題于此被引入 作为参考.在序列号为11/235， 410的美国专利申请中所述的基本思想 是通过所有块来绘制完整切片，因而按逐切片而不是逐块的顺序执行 绘制。简要地说，所述方法包括以下步猓(a)为多个体积中的每一 个建立分级结构；(b)在每个分级结构中找到与切片平面相交的所有 块；(c)将多个体积中的每一个分成平行切片的堆栈并且根据可见度 顺序将平行切片排序；(d)在被排序的平行切片中选择下一个切片， 该下一个切片属于当前体积；(e)如果当前体积不同于在步骤(d) 的前一迭代中的前一体积，则改变绘制参数；(f)基于所述绘制参数 通过使切片平面与对应于当前体积的块相交来绘制下一切片；以及 (g)重复步骤(d) - (f),直到所有被排序的平行切片都被绘制. 理想的是保持每个体积独立，而不是将它们再采样为相同的分辨率. 每个体积保持其自身的空间跳过结构。这在绘制速度、存储器消耗和 灵活性方面具有优点.当数据集被分成砖时，在一遍绘制期间并非所有体素都是可访问 的.罔此，组合砌砖和融合的算法必须保证那些不可访问的体素在当 前遍不被绘制，并且任何可见体素正好被绘制一次.这是具有挑战性 的任务，尤其是当不可见砖和块被跳过时.为了简单起见，先前的序 列号为'11/235, 410的共同未决美国专利申请仅仅处理简化的砌砖方 案，也就是说，体积仅仅沿着Z轴被砌砖.换句话说，每个砖至多具 有两个相邻砖.仅仅沿Z方向砌砖导致厚片形砖，其不幸地在性能方面不太有效. 除了由于图形硬件限制之外，X和Y尺寸超过某个数字(当前为512 ) 的数据集不能被绘制.图形存储器是系统中的宝责资源.
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于组合至少两个三维图像数据集以根 据所述数据集生成合成图像的方法.所述方法包括沿着三个相互正交 的轴将所述数据集中的每个数据集分成多个砖.使用这样的方法，在 选择砖的形状/尺寸方面有更大的灵活性，从而导致更好的性能.在一个实施例中，提供了一种用于组合至少两个三维图像数据集 以根据所述数据集生成合成困像的方法，所述方法包括(a)为至少 两个数据集中的每个数据集建立分级结构，每个分级结构包括其数据 集的体素的较高级块和其数据集的体素的较低级块，较高级块具有比 较低级块更大数目的体素，其中一个或多个块占据多个初始处理砖中 的一个砖；(b)将所述结构中的每个结构的边界扩张成相应的扩张分 级结构，这样的边界扩张包括将附加的虚拟处理砖添加到初始处)理砖 中，这样的虚拟处理砖包括半无界块以提供扩张分级结构的扩张边 界；以及(c)将所述扩张分级结构中的每个扩张分级结构中的每个砖 绘制成二维图像，例如透视图。使用这样的方法，每个体积(即数据集)被扩张成具有扩张节点的块树，使得所迷树覆盖整个3D空间，而不受体积的边界框限制.使 用扩张树的绘制保证绘制不会丢失任何体积的任何部分.所述扩张节 点仅仅是不包含任何体素数据的虚拟节点.在一个实施例中，所述绘制包括(i)按照相对可见度的顺序处 理每个扩张分级结构的砖，这样的可见度顺序与离观察照相机的距离 有关，包括为初始处理砖中的不可见砖以及为虚拟处理砖设置标记， 而可见砖保持未被标记，并且其中在绘制当前砖的任何时候，限定当 前砖的边界的切平面被插入，并且其中当不再绘制当前砖时去除所述 切平面i ( ii)沿着所述切平面将具有当前未被标记的砖的每个扩张 分级结构分成平行切片的堆栈，其中被标记的砖从所述平行切片中被 排除，并且根据可见度顺序将所述平行切片排序；(iii)在被排序的 平行切片中选择下一个切片，该下一个切片属于砖中的当前被绘制的 砖；(iv)找到每个当前砖中与在(iii)中所选择的所述下一个切片 的平面相交的所有块；(v)从所找到的块中提取体素；(vi)将所提 取的体素绘制成二维图像；(vi)重复(iii) - (v)直到被排序的 平行切片都被绘制为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组合至少两个三维图像数据集以根据所述数据集生成合成图像的方法，包括：沿着三个相互正交的轴将所述数据集中的每个数据集分成多个砖。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W李，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]