体数据子集被顺序存储以用于从二维纹理进行体绘制。例如，相邻二维图像对被加载到ＲＡＭ或者高速缓存中。一个或多个纹理数据片被内插用于在二维图像之间延伸的多边形。片或多边形比二维图像更正交于观察方向。在为多个非共面多边形内插来自二维图像的纹理数据后，纹理数据被绘制。绘制的信息表示三维显示的一部分。其它部分通过对相邻二维图像的其他对或子集组重复处理过程被绘制。较低成本的设备，如编程的计算机或具有有限量存储器的ＧＰＵ，能绘制用于非常大的三维阵列的三维显示的图像。可在无需复制不同主轴的体数据的情况下绘制图像。可以使用不同缩放比例或在表示体积的二维图像之间的变化空间关系。多边形被变化以说明差异，避免计算密集的重新采样。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生成用于体绘制的数据。直接体绘制包括若干不同的技术，被粗略地划分为基于图像(反向投影)，例如光线投射法(ray-casting)，和基于物体(正向投影)，例如单元格投影(cell projection)、剪切-扭曲(shear-warp)、溅泼(splatting)或者基于纹理的算法。所述共同的主题是沿着在用于三维显示的每一个像素的体积内部的数据(例如，RGBα值)的观察线的积分。
技术介绍
直接体绘制被提供用于医学图像，例如，那些获取自磁共振(MR)、计算机化X射线分层造影(CT)、电子发射断层扫描(PET)或者任何其它能够生成一系列成网格状阵列的图像的医学层析成像扫描仪的图像。近来的技术发展在层析成像领域已经大幅度地提高了数据采集的空间分辨率和速度，导致了由几百、甚至几千幅图像组成的非常巨大的数据集合的产生。例如，使用西门子SOMATOM VolumeZoomTMCT扫描仪可能高速地生成一系列的1024个图像，其中每幅图像由512×512像素的网格组成，得到512×512×1024体元素(超过2亿6千8百万个数据值)的三维体积。在石油和煤气工业中，地震数据测量结果也被存储为巨大的三维体积，其具有多达2048×2048×2048个网格元素(超过85亿个数据值)。直接体绘制可能需要随机访问三维阵列的数据值，并且因此所述整个阵列被存储于计算机的RAM或者图形处理单元(GPU)存储器中。这样庞大的数据量常常大于现在的计算机上可提供的随机存取存储器(RAM)的存储容量。为了计算非常巨大的体积的直接体绘制，使用一种具有大量RAM的昂贵的设备。当使用32位CPU时，用于直接体绘制的阵列的尺寸被限制在CPU能够寻址的数据元素的数量的最大值内。一些三维阵列可以如此巨大以致于它们的尺寸超过了在许多个人计算机和图形工作站中能被找到的32位中央处理器(CPU)的存储器寻址能力，所述CPU的存储器寻址能力被限制在最大值为42亿个数据元素。体绘制方法也可能需要把所述体数据重新抽样成均匀笛卡尔网格。所述图像都具有相同的分辨率和维数，以及在相邻图像之间的距离对于整个体数据集合为常数。用于所述体积的数据能够被存储为单独的3D纹理，并且来自切片的顶点的三个纹理坐标被内插到所述切片多边形的内部。所述三个纹理坐标在光栅化期间被用来从所述3D纹理映射中获取被过滤的像素。取决于3D纹理的尺寸，CPU或者GPU的高速缓存性能将遭受损失。将所述体积分解为若干更小的3D纹理(小块)以增加高速缓存性能也是有可能的。然而，为了保证在小块之间的连续内插，所述体数据不得不在小块的边界处被复制。由于在CPU和GPU中的高速缓存相对较小，所述体数据被分割为大量的小块以保证最佳的高速缓存性能。许多体数据在所述小块的边界处被复制，这并不是用于巨大体数据的可行的解决方案。另外，数据必须在存储器中从原始表示重新安排为切片的叠层那样。一种替代的方法是将体数据存储为许多的二维图像(2D纹理)。所述体数据的单幅图像与整个体积相比是相当小的。每次绘制单独的二维纹理会产生好的高速缓存性能。然而，这种方法需要所述体数据的三份副本存储于存储器中，而每一份副本被用所述体数据的三条主轴中的一条来标定方向。具有最正交于观察者视线的主轴的体数据副本被用于绘制以保证好的存储器访问模式和高速缓存相干性。
技术实现思路
经由介绍，下面描述的优选实施例包括用于生成体绘制的数据的方法和系统。所述体数据的子集被连续地存储，用于从二维纹理进行体绘制。例如，相邻的二维图像对被加载到RAM或者高速缓存中。纹理数据的一个或多个片被内插用于在二维图像之间延伸的多边形。所述片或者多边形比二维图象更加正交于观察方向。在内插来自二维图像的用于多个不共面的多边形的纹理数据之后，纹理数据被绘制。所述被绘制的信息表示所述三维显示的一个部分。其他的部分通过重复用于相邻的二维图像的其他对或者子集组的处理过程来绘制。低成本设备，例如具有有限存储容量的被编程的计算机或者GPU，能够绘制用于非常大的三维阵列的三维显示的图像。所述图像可以在不需要复制用于不同主轴的体数据的情况下被绘制。可以使用在表示体积的二维图像之间的不同缩放比例或变化的空间关系。多边形被多样化以说明所述差异，避免计算上密集的重新采样。在第一个方面，提供一种用于生成体绘制的数据的方法。至少获得第一和第二二维纹理。从所述第一和第二二维纹理生成比二维纹理更正交于观察方向的纹理数据。所述纹理数据表示在第一和第二二维纹理之间的区域。在第二个方面，提供一种用于从二维纹理进行体绘制的方法。就像在相邻的二维纹理之间的片一样延伸的多边形被识别。生成用于所述多边形的纹理数据。从用于所述多边形的纹理数据绘制图像。在第三个方面，提供一种用于生成体绘制的数据的系统。存储器可用来按顺序存储多幅二维图像的不同子集。处理器可用来在至少一个表示在每一个不同的子集的二维图像之间的区域的片上生成用于每一个不同子集的纹理数据。用于每一个不同子集的纹理数据是来自所述各自不同的子集的二维图像的函数。本专利技术由所附的权利要求限定，并且在这一部分的任何表述都不应当成为对那些权利要求的限制。本专利技术的更多的方面和有点将结合优选实施例在随后进行讨论。附图说明所述部件和附图不一定按比例，而是把重点放在说明本专利技术的原理。然而，在所述附图中，相似的参考标号指定不同视图中的相应部分。图1是一幅用于生成体绘制的纹理数据的系统的一个实施例的方块图。图2是一幅用于生成纹理数据和体绘制的方法的一个实施例的流程图。图3是一幅表示体积的二维图像阵列的图形表示。图4是一幅在一对二维图像之间延伸的多个多边形上内插纹理数据的图形表示。具体实施例方式体数据集合通过移动的窗口被寻址，每次绘制在两幅相邻图像之间的空间(体切片)。两幅相邻的图像从任何存储设备或者网络连接流入本地CPU或者GPU存储器中。在两个相邻图像之间的空间通过光栅化一系列切片多边形来绘制，所述切片多边形被来自所述两幅相邻图像的内插数据加上纹理。在用于特定切片的切片多边形已经被绘制后，接着绘制相邻的切片。附加的图像流入本地存储器去替换不能限制新切片的先前图像中的一幅。这个过程一直被重复，直到所述体积或者阵列的整个系列的图像都已经被处理为止。利用直接体绘制有效地生成图像，甚至当包含被内插的数据的整个三维阵列非常巨大并且超出了处理设备的存储器存储和/或存储器寻址能力时。所述目标的相邻图像一次一幅地逐渐被穿过并且利用图像对或者其他子集而被内插。用于巨大的体数据的显像的任何设备的存储器存储需求能够被大大地减少，因为在任意时刻仅仅两幅图像需要驻留在存储器中，并且每一幅图像仅仅被加载在存储器中一次。低存储需求容许简单的处理设备，例如具有有限的存储器的计算机或者具有很小的视频存储器的GPU，来计算包含任意巨大数量的图像的非常庞大的三维体积的直接体积显像。所述图像间距离和图像缩放比例可以是任意的，允许具有局部变化的分辨率的体数据集合的显像而不必在笛卡尔网格上对数据重新采样。图1表示用于生成体绘制的数据和体绘制所生成的数据的系统10。所述系统10包括数据源12、存储器14、处理器16和显示器18。另外，可以提供不同的或者更少的部件，例如没有数据源12的系统。在一个实施例中，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于生成（３６）体绘制的数据的方法，所述方法包括：获得（３０）至少第一和第二二维纹理（５０）；以及从所述第一和第二二维纹理（５０）生成（３６）比所述二维纹理（５０）更加正交于观察方向的纹理数据，所述纹理数据表示在第一和第二二维纹理（５０）之间的区域（５６）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：KD恩格尔，G帕拉迪尼，
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]
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