图像可视化制造技术

各种医疗成像模式日益产生更多并且非常大的三维数据集。根据本发明专利技术的一个示范性实施例，在图像内利用改变的采样率对感兴趣对象的三维数据集进行交互式可视化。有利地，在渲染期间可以由用户交互式地移动一个焦点区域，其中，通过其相对于该焦点区域的相对位置来限定该图像的特定部分的采样率。有利地，这样能够提高总体渲染性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字成像领域内的三维数据集可视化领域，尤其是医疗数字成像领域。特别地，本专利技术涉及对感兴趣对象的三维数据集进行交互式可视化的方法以及用于对感兴趣对象的三维数据集执行交互式可视化的数据处理设备、扫描器系统和计算机程序。大多数医疗成像模式日益生成越来越多的三维数据集，从而需要快速且高质量的渲染方法。体积渲染是一种用于通过计算半透明体积的2D投影而对三个空间维度的被采样函数进行可视化的技术。体积渲染将体积数据集投影到二维(2D)图像平面或帧缓冲器中。体积渲染可用于从不同学科的角度观察和分析三维(3D)图像，比如生物医学、地球物理学、计算流体动力学、有限要素模型和计算机化学。体积渲染在3D制图中也非常有用，比如虚拟现实(VR)、计算机辅助设计(CAD)、计算机游戏、计算机图形学和特殊效果等等。然而，各种应用可能采用不同的术语，比如3D数据集、3D图像、体积图像和2D图像层叠等等。由于图像尺寸日益增加(例如在医疗领域中)，在高显示质量下的交互式渲染速度仍然是一项艰巨的任务，即使在计算机的计算性能日益提高的情况下仍是如此。由于日益增长的所采集数据量(例如在计算机断层摄影(CT)和磁共振(MR)应用中)，在没有质量下降的情况下对医疗数据集进行体积渲染是一项艰巨的任务。需要交互性以使临床医生能够在数据集内进行导航，从而获得最佳的视场。此外，最终得出的图像序列向观察者提供他无法从静止图像感知到的附加的三维信息。为了进行快速导航，医疗工作站通常提供“预览”模式，在该模式中降低图像分辨率以在交互期间进行交互式更新。当用户的交互停止时，以完全质量对图像进行重新渲染，这会耗费一些时间(典型地约为几秒)。在现有技术的工作站中，通过以较低分辨率进行均匀图像渲染来实施预览模式。该方法没有考虑到图像的一些部分对于观察者而言比其它部分更重要。通常，对于观察某个感兴趣对象而言，质量可能会太低，因为小的细节可能出现模糊或失真，从而临床医生不得不停止其交互。因此，例如不可能观察运动中的感兴趣对象。另一方面，对于整个图像的高分辨率观察模式或者完全扫描模式需要太多的计算时间，从而在用户交互期间无法提供快速可视化。本专利技术的一个目的是提供对三维数据集的改进的可视化。根据如权利要求1所述的本专利技术的一个示范性实施例，上述目的可以通过一种对感兴趣对象的三维数据集进行交互式可视化的方法来解决，其中该方法允许进行交互式输入并且包括在交互式输入期间改变图像渲染方法的步骤。渲染方法的所述改变导致非均匀的图像质量，其中基于该三维数据集确定该图像。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例，可以采用不同的渲染方法对图像内的不同区域进行渲染，从而导致不同区域的不同外观、质量或分辨率。因此，在用户交互期间，例如可以用第一渲染方法对由用户交互指示的高度感兴趣区域进行渲染，从而在所述高度感兴趣区域内获得高图像质量，同时可以用第二渲染方法对较不感兴趣的区域进行渲染，从而在这些较不感兴趣的区域内获得较低图像质量。高度感兴趣区域例如也可以由用户交互停止来指示。例如，当用户通过驱动鼠标轮在数据集中滚动并且停在某个区域时，则可以假定用户对该区域感兴趣，从而那里是高度感兴趣区域。根据如权利要求2所述的本专利技术的另一个示范性实施例，如果存在交互式输入，则在预扫描模式中用改变的渲染方法对图像进行渲染。另一方面，如果没有交互式输入，则在完全扫描模式中用恒定的渲染方法对图像进行重新渲染，从而得到整个图像的最高质量或分辨率。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例，仅在交互式输入期间进行渲染方法的改变(例如采样率改变)。如果没有交互式输入，该方法切换到完全扫描模式，并且用完全渲染对图像进行渲染。这样可以提供对三维数据集内部的感兴趣对象的快速可视化。根据如权利要求3所述的本专利技术的另一个示范性实施例，渲染方法的改变包括在交互式输入期间改变图像内的采样率。采样率的改变导致非均匀的图像分辨率。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例，可以以不同的采样率对图像内的不同区域进行采样，从而对于不同区域得到不同分辨率。因此，在用户交互期间，可以以高采样率对由用户交互指示的高度感兴趣区域进行采样，并且可以以较低采样率对较不感兴趣的区域进行采样。高度感兴趣区域例如也可以由用户交互停止来指示。例如，当用户通过驱动鼠标轮在数据集内滚动并且停在某个区域时，则可以假定用户对该区域感兴趣，从而那里是高度感兴趣区域。根据如权利要求4所述的本专利技术的另一个示范性实施例，基于在渲染期间采集的信息进行所述渲染方法改变，并且该信息包括关于交互式输入的信息。有利地，这样能够交互式地改变特定图像区域的渲染方法(比如采样率)，从而对于该特定区域得到高分辨率。另一方面，可以交互式地降低另一区域的渲染方法的分辨率或质量，从而对于该另一区域得到较低分辨率，这样可以提高渲染速度。根据如权利要求5和6所述的本专利技术的另一个示范性实施例，所述采样率包括第一采样率和第二采样率，其中焦点区域定义图像中的第一区域。以第一采样率对第一区域进行采样。此外，以第二采样率对图像中的第二区域进行采样，并且可以基于在渲染期间采集的信息由用户(或者自动地)使该焦点区域的相对位置相对于图像移动。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例，用户可以交互地使焦点区域从图像中的一点移位到图像中的另一点，这会导致图像中的该另一点的更高质量或分辨率。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例的一个方面，可以基于在渲染期间采集的信息自动执行焦点区域的移位，所述信息例如是关于图像内容或连续帧之间的运动的信息。根据如权利要求7所述的本专利技术的另一个示范性实施例，所述信息包括从包括数据集复杂度估计、硬件源不可用性和用户所要求的更新速度的组中选择的信息。有利地，根据本专利技术的该示范性实施例，数据集复杂度的增加可能导致焦点区域内的渲染方法质量(比如采样率)的增加，从而可以提供焦点区域内的高分辨率或质量以供详细检查。此外，根据本专利技术的该示范性实施例，用户所要求的更新速度的增加可能导致图像中的渲染方法总体质量(比如采样率)的下降。这例如可以通过减小图像内的高质量区域的大小以及增大低质量区域的大小来实现。根据如权利要求8和9所述的本专利技术的另一个示范性实施例，所述渲染包括射线投射(ray casting)，其可能涉及对深度值和光反射角度的计算或确定。根据本专利技术的一个方面，采样率的改变是沿者应用于射线投射中的射线进行的。根据本专利技术的这些示范性实施例，可以利用射线投射来生成具有沿射线改变的分辨率的图像。根据如权利要求10所述的本专利技术的另一个示范性实施例，提供一种数据处理设备，其包括用于存储感兴趣对象的三维数据集的存储器和用于对该三维数据集进行交互式可视化的数据处理器，其中所述交互式可视化允许交互式输入，并且其中该数据处理器适于进行以下操作加载该三维数据集；以及在交互式输入期间改变图像内的渲染方法。渲染方法的改变导致图像的非均匀质量，并且该图像是基于该三维数据集确定的。有利地，这样允许对三维数据集内的感兴趣对象进行快速可视化。该数据处理设备的另一种有利实施例在权利要求11中阐述。本专利技术还涉及一种扫描器系统，其包括用于存储感兴趣对象的三维数据集的存储器和用于对该三维数据集进行交互式可视化的数据处理器，其中所述交互式可视化允许交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对感兴趣对象的三维数据集进行交互式可视化的方法，其中该方法允许交互式输入，该方法包括以下步骤：在该交互式输入期间改变图像中的渲染方法；其中，所述渲染方法的改变导致非均匀的图像质量；并且其中，基于该三维数据集来确定该图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G基菲尔，H勒曼，J韦泽，M布施，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]