用于内窥镜图中管状结构最优显示的动态裁剪框确定制造技术

提供了用于动态确定裁剪框以使像例如管状结构的内窥镜图之类的３Ｄ数据集的子集的显示最优化的方法和系统。在本发明专利技术的示例性实施例中，“射线发射”技术能够用于动态确定裁剪框的尺寸和位置。在这样的实施例中，所发射的射线被均匀分布到给定的体中，并且它们和内腔的交叉确定了裁剪框边界。在替换的示例性实施例中，射线不需要发射到固定的方向，而是可以使用随机偏移量来发射，所述随机偏移量随帧的改变而变化，以便更加全面地覆盖显示区域。在其他示例性实施例中，为了取得更好的结果，在像例如管状结构的中心线所通向的可能误差的区域处，可以发射更多的射线。在这样的实施例中，射线不需要均匀分布，而是可以按空间和时间来改变。亦即，在每个帧中，示例性程序例如可以在不同的方向上发射出不同数量的射线，并且那些射线的分布可以处于不同的模式。因为在示例性实施例中，动态最优化的裁剪框仅包围３Ｄ数据集的实际显示部分，所以处理周期和存储器用量被最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及3D数据集的交互显示的领域，并且，更加具体地，涉及动态确定裁剪框(crop box)以最优化内窥镜图中管状结构的显示。
技术介绍
医疗保健专家和研究人员常常对观察管状解剖结构的内部感兴趣，像例如受检者身体的血管(例如大动脉)或消化系统内腔结构(例如结肠)之类。在历史上，用户能够观察这些结构的仅有方法是通过插入内窥镜探头和照相机，如传统的结肠镜检查或内窥镜检查中的那样。随着复杂成像技术的出现，像例如磁共振成像(“MRI”)、回波平面成像(“EPI”)、计算机断层扫描(“CT”)和较新的电阻抗断层扫描(“EIT”)之类，能够获得各种内腔器官的多个图像并由此构造3D体(3D volume)。然后能够给放射学家或其他诊断专家绘制(render)这些体，用于对患者管状器官的内部做非侵入性检查。例如，在结肠镜检查中，能够由一组下腹部的CT切片(通常在300-600张的范围内，但是也可以在1000张以上)来编辑体数据(volumetric data)集。这些CT切片能够例如通过各种内插法来扩充，以产生使用传统体绘制技术能够绘制的三维体。使用这样的技术，能够在适当的显示器上显示三维数据集，并且使用户能够进行患者结肠的虚拟旅行，这样一来就免除了插入内窥镜的需要。这样的过程被称为“虚拟结肠镜检查”，并且近来已变得对患者可用。尽管有其非侵入性的明显优点，但是仍然存在虚拟结肠镜检查中固有的某些不便和困难。一般地说，这些问题在使用传统技术的任何管状解剖结构的虚拟检查中都存在。例如，传统的虚拟结肠镜检查把用户的观察点置于结肠腔内部，并且通常沿着计算中心线在整个内部移动这个观察点。在这样的显示中，假定是标准单视场显示，则通常缺乏深度提示(depth cue)。这样，结肠的重要特性可能未被看到，并且可能依然没有察觉问题区域。另外，内窥镜图中管状解剖结构的典型显示只在显示屏上示出部分结构。通常，内窥镜图仅对应整个管状结构的一小部分，例如按扫描体的2％至10％，和按管状结构长度的5％至10％或再多一些。在这样的内窥镜图的显示当中，如果显示系统绘制整个结肠而仅显示其一小部分，则这样的技术既耗时又低效。如果系统能够确定并且为用户或观察者仅绘制要被实际显示的部分，则这样就能够节省大量的处理时间和存储空间。进一步，如体绘制技术中公知的那样，需要绘制和显示的体素(voxel)越多，计算资源方面的需求就越高。计算资源方面的需求还与给定用户所选择的清晰度水平成比例，例如通过增加数字图像放大或者通过提高绘制质量。如果选择更高的清晰度，则在体采样期间必须产生更多数量的多边形。当要采样更多的多边形时，就需要绘制更多的像素(并且一般而言屏幕上的每个像素会被重复填充许多次)，并且填充率会降低。在高水平的清晰度下，这样大量的输入数据会减慢所观察的体片断的绘制速度，并且，例如用户在向新的位置移动观察点之后，需要等待填充显示的图像。另一方面，通常希望有更高的清晰度，并且事实上常常是需要的，以便能辅助用户进行周密的诊断或分析。另外，如果期望深度提示，例如通过立体地绘制所关注的体，则需要输入到绘制算法的采样多边形的数目会加倍，从而做绘制时所需的存储器也加倍。一般地说，当用户一次一部分地交互观察大的3D数据集，其中任何一个时候观察的部分是整个数据集的一小部分，但是所述的部分不能先验地确定，对所有这样的情形，上述现有技术的问题都是存在的。如处理不实际显示的体素，从所正显示体素的处理和绘制中移走所需要的计算资源，除了其他困难还引入等待状态等，除非采用某种方式的补救，否则这样的交互观察就没什么用处。这样，该
中所需要的就是显示大3D数据集的过程最优化，其中，在许多给定的时刻，正被检查的体部分仅仅是完整体的子集。这样的优化应该更加有效地利用计算资源，并在待绘制的每个体素需要大量计算的高分辨率下，提供有深度暗示、更高清晰度和工具及功能性自由使用的无缝无等待状态的查看。
技术实现思路
提供了用于动态确定裁剪框以优化例如管状结构的虚拟内窥镜图之类的3D数据集的子集的显示的方法和系统。在本专利技术的示例性实施例中，“射线发射”技术能够用于动态确定裁剪框的尺寸和位置。在这样的实施例中，例如，可以把射线发射到给定的体中，并且，例如它们和内腔的交叉可以确定裁剪框边界。在本专利技术的示例性实施例中，射线不需要发射到固定的方向，而是能够例如使用随机偏移量来发射，所述随机偏移量随帧的改变而变化，以使得可以更完全地覆盖显示区域。在其他示例性实施例中，可以在可能误差的区域发射更多的射线，例如从当前观察点沿着管状结构中心线的最远范围的方向或靠近的方向来发射。在这样的示例性实施例中，射线可以按空间和时间改变，其中，例如在每个帧中，示例性程序例如可以在不同的方向上发射出不同数量的射线，并且那些射线的分布可以处于不同的模式。因为动态优化的裁剪框仅包围3D数据集在任何时间点的实际显示部分，所以在绘制数据集期间所使用的处理周期和存储器用量能够被显著最小化。从以下的附图以及各种示例性实施例的详细说明中，本专利技术的进一步的特征、其性质以及各种优点将更加明了。本专利技术的另外的目标和优点将部分地在随后的说明中阐述，并且可以部分地通过说明书而变得明了，或者可以通过对本专利技术的实施来获知。借助于附加权利要求中特别指出的要素和组合，可以实现并获得本专利技术的目标和优点。要理解的是，前述一般说明和以下详细说明都只是示例性的和解释性的，并且不是如权利要求书那样限制本专利技术。附图说明图1示出了部分人类结肠的示例性虚拟内窥镜图；图1(a)是图1的灰度版本；图2示出了作为示例性人类结肠的整个结构图的一小部分显示的示例性当前观察框；图2(a)是图2的灰度版本；图3描绘了根据本专利技术的示例性实施例的发射到当前虚拟内窥镜图中的示例性射线；图3(a)是图3的灰度版本；图4描绘了图3的发射射线的侧视图；图4(a)是图4的灰度版本；图5显示了根据本专利技术的示例性实施例的所限定的示例性裁剪框，用以包围发射射线的所有命中点；图6描绘了根据本专利技术的示例性实施例的用于限定裁剪框的一组示例性均匀分布的射线命中点，其中没有绘制出结肠的最远部分；图6(a)是图6的灰度版本；图7示出了根据本专利技术的示例性实施例的利用关于所示出中心线的端部均匀分布的一组附加命中点来扩充图6的一组示例性命中点；图7(a)是图7的灰度版本；图8(a)-(d)示出了根据本专利技术的各种实施例的体轴对准的裁剪框和视锥(viewing frustrum)对准的裁剪框的生成；图9(a)和(b)示出了用于绘制体的示例性大采样距离(和小的相应数量的多边形)；图9(c)和(d)分别是图9(a)和(b)的灰度版本；图10(a)和(b)显示了用于绘制体的相对于图9的较小采样距离(和较大的相应数量的多边形)；图10(c)和(d)分别是图10(a)和(b)的灰度版本；图11(a)和(b)显示了用于绘制体的相对于图10更小的采样距离(和更大的相应数量的多边形)；图11(c)和(d)分别是图11(a)和(b)的灰度版本；图12(a)和(b)示出了用于绘制体的相对于图11更小的采样距离(和更大的相应数量的多边形)；图12(c)和(d)分别是图12(a)和(b)的灰度版本；图13(a)和(b)示出了用于绘制体的示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于最优化３Ｄ数据集的动态显示的方法，该方法包括：从当前观察点确定３Ｄ数据集的相关部分的边界；显示所述的３Ｄ数据集的所述相关部分；以及每当所述的当前观察点的坐标变化时，重复所述确定和所述显示过程。

【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：扬关，
申请(专利权)人：布拉科成像SPA公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]