专利名称：用于扩展表示三维图像数据组的图像处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于扩展表示三维图像数据组、特别是来自医疗成像的三维图像数据组的图像处理装置，该装置包括图像表示模块，其构造用于在图像显示装置上进行3D对象的3D表示；以及交互模块，用户可以通过该交互模块在3D表示中交互地移动、旋转或缩放3D对象。
背景技术：
在现有技术中计算机图形系统是公知的，利用这些系统可以在表示模块上表示(3D)对象和景物。可以按照众多的方式(例如通过旋转、平移或缩放)对对象的表示进行操作。为了改善对象或景物的逼真的印象，可以显示不同的照明条件以及该对象在其它对象的表面中的反射。在此，应用所谓的光线跟踪算法(Ray-Tracing)以及以此为基础的辐射功率密度(Radiosity)方法(参见“GraphicsReflection Model，Graphics Lab，KoreaUniv.，2004，41页+参考文献(http://kucg.korea.ac.kr/～sjkim/teach/2004/COMP365/lecture/07reflection.ppt)”或者“A.Iwansky et al.Lexikonder Computergraphik und Bildverarbeitung，Vieweg 1994，第18，56-58，231-234，237，249-250，274，306页”)。一种适合于逼真表示3D对象的计算机程序是“Persistance of VisionTMRay-Tracer，POV-RayTMVersion 3.1g，用户文档，POV-Team，1999，第1-17，23-29，54-69，82，97-101，136-138，177-182，250-256，294-300，317-320页”。
在许多技术领域中，例如在医疗成像或者在技术设备的构造的领域中，3D对象的3D表示是一种重要的辅助手段。例如，放射科医师和外科医生为了诊断或规划手术而使用3D显示设备，该设备在患者的医疗3D图像数据组的基础上采用体积渲染技术(VRT)将感兴趣的患者解剖区域以透视表示显示在监视器上。在此，通过适当的组织设定，可以为医生仅仅显示感兴趣的结构，例如所检查的区域或者由该3D图像数据组所包含的区域，例如仅仅显示血管。然后，医生必须利用可供使用的装置来从该3D表示中确定对于其重要的信息。这涉及到例如血管狭窄、其相对于其它血管的位置以及状态，等等。
为此目的，显示装置通常具有一个交互模块，用户可以通过该交互模块将所显示的体积交互地在所有空间方向上旋转、移动或缩放。在诊断以及规划中多次重复这些步骤，其中，经常要求从所有侧面观察感兴趣的对象。这种重复交互视不同问题而定可以是极其费时间的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于3D对象的3D表示的图像处理装置，其允许用户在对所显示的三维对象进行分析时节省时间。
本发明所建议的图像处理装置按照公知的方式包括图像表示模块，其构造用于在图像显示装置上对3D对象进行3D表示；以及交互模块，用户可以通过该交互模块将该3D对象在3D表示中交互地移动、旋转或缩放。所述图像处理装置的特征在于一个反射面产生模块，该模块产生可以由用户通过所述交互模块在3D表示的3D空间中自由定义的反射面，并且将由该反射面引起的反射图像显示在所述图像显示装置的单独的显示面上。
由此，在使用上述图像处理装置时，用户可以在3D表示的3D空间中预先给定一个或多个反射面的位置和取向，将通过这些反射面的反射图像在图像显示装置的其它显示片段中额外地显示所表示的3D对象的背面和侧面的细节。由此，在对3D表示中的3D对象进行分析时不必再执行迄今所需要的大量重复的交互，从而为用户相应地节省了时间。通过对反射面的适当预先设定，在正在显示的视图中同时地显示出背面的细节，由此，用户不必再为了解这些细节而交互地旋转3D对象。
在本发明申请中，3D表示既被理解为在为此适合的3D图像显示设备上的真实的三维表示，也被理解为在常规的图像显示设备(例如常规的监视器)上的图像表示，在其上通过图像表示方法而产生对于对象的一种三维印象。这可以通过透视的表示和/或通过适当的体积或表面渲染技术实现。在各种情况下，用户可能交互地移动、旋转和缩放所表示的3D对象，以便能够从所有侧面对其进行观察。3D监视器的使用可以带来表示的改善，因为由于附加的深度信息而确定了更好的空间关系。
在此，利用适当的输入设备(例如鼠标)通过图形化用户接口来以公知的方式进行交互。通过该用户接口以及所属的输入设备，用户还确定了在3D表示的3D空间中所希望的反射面的位置和状态。
在上述图像处理装置的一种实施方式中，这样构成所述反射面产生模块，使得其将显示设备的图像面划分为多个片段，其中在这些片段的一个中进行3D数据组的3D表示。而在其它的片段中则可以显示其它的图像视图，这在成像的医疗技术中是常见的。在该实施方式中，在一个或者多个其它片段随后显示由反射面产生的反射图像。在此，每个片段或者每个显示面与另一个反射面相关联。在对交互改变3D表示时优选同步地跟踪或者更新所述反射图像。由此，可以按照特别简单的方式同时显示感兴趣的3D对象的许多细节。
自然，也可以在3D表示中额外地显示反射图像。不过，在反射面数量较大的情况下，这可能导致不直观的表示。
一方面，可以将所述图像处理装置应用到成像的医疗技术的领域中，例如用于对计算机断层造影、磁共振断层造影或者其它断层造影成像方法的3D图像数据组的显示。另一方面，也可以将该图像处理装置一般地应用到所有要按照透视的或者(如在CAD-CAM应用中)正交的表示来三维地显示3D对象的非医疗的问题中。
下面再次借助于一种实施方式并结合附图对本发明的图像处理装置进行简短的说明。图中图1表示本发明的图像处理装置的示意图，图2示意地表示一种利用本发明的图像处理装置可以产生的图像表示。
具体实施例方式
图1示出了本发明的图像处理装置1的示意图，该装置包括图像表示模块2、交互模块3以及反射面产生模块4。优选地，将该图像处理装置实现在计算机中，在该计算机中待表示的对象的3D图像数据组被存放在存储器单元中。该图像处理装置与监视器5以及键盘6和计算机鼠标7连接，用户可以通过键盘和鼠标移动、旋转或缩放在监视器5显示的图像，并可以输入反射面的位置和朝向。
在3D图像数据组被读入之后，首先在图像表示模块2中对其进行处理，以便在监视器5上显示包含该3D图像数据组的对象的透视的VRT表示。该表示通常按照预先定义的或者可以由用户规定的透视和大小而进行。此时，在该3D表示中，用户可以在3D空间内自由地定义反射面，以便在无需旋转对象本身的情况下额外地获得所显示对象的背面以及侧面的视图。通过这些按照用户的规定在反射面产生模块4产生的并且被插入到表示中的反射面(例如插入到原始的3D表示中)，额外地可以看到感兴趣的对象的背面的和侧面的细节。
优选地，如图2所示，该表示在监视器的其它显示片段上实现一个或多个由这些反射面所引起的反射图像。在该图中，为了简单起见仅仅显示了一个简单几何形状的三维对象8。此外，在此也仅仅将监视器的显示面划分成两个显示片段10、11。在左边的片段10中按照对应的透视表示实现了对从3D图像数据组得出的三维对象8的表示，如这点在图中示出的那样。此时，用户例如在该图像表示的3D空间中这样在该对象后面设置一个反射面，使得由此产生的反射图像作为反射图像9显示了该对象的背面。
在本例中，该反射图像既可以与对象8的原始的3D表示一起出现在左侧显示片段10，也可以出现在右侧显示片段11。在此，在左侧片段10中的表示也可以被省略。这样，当由用户确定了多于一个反射面时，多片段的表示首先提供了优点。这样，可以在对应的多个片段中同时地显示所有的反射图像，而不会与原始的3D表示一起载入过多的反射图像。
因此，利用本发明的图像处理装置为用户提供了这样的可能性在不对3D对象进行多次转动或者旋转的情况下，在图像表示中同时额外地显示感兴趣对象的背面和侧面的细节，从而使其对于该对象的检查需要花费总计更少的时间。此外，可以按照这种方式容易地建立具体细节的空间上的关系。
权利要求
1.一种图像处理装置，包括图像表示模块(2)，该图像表示模块构造用于在图像显示装置(5)上对3D对象(8)进行3D表示；以及交互模块(3)，用户可以通过该交互模块将该3D对象(8)在3D表示中交互地移动、旋转或缩放，其中，所述图像处理装置包括反射面产生模块(4)，该模块产生可以由用户通过所述交互模块(3)在3D表示的3D空间中自由定义的反射面，并且将由该反射面引起的反射图像(9)显示在所述图像显示装置(5)的单独的显示面上。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，这样构成所述反射面产生模块(4)，使得其在对3D表示的交互改变时同步地跟踪所述反射图像(9)。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，这样构成所述反射面产生模块(4)，使得该反射面产生模块将每个反射面与所述图像显示装置(5)的另一个显示面相关联，在所述显示面上随后显示所属的反射图像(9)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，这样构成所述图像表示模块(2)，使得该图像表示模块利用VRT技术按照透视的或正交的投影产生3D表示。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，将所述图像表示模块(2)构造用于在作为图像显示装置(5)的3D监视器上对3D对象(8)进行3D表示。
全文摘要
本发明涉及一种图像处理装置，包括图像表示模块(2)，其构造用于在图像显示装置(5)上进行3D对象(8)的3D表示；以及交互模块(3)，用户可以通过该交互模块将该3D对象(8)在3D表示中交互地移动、旋转或缩放。所述图像处理装置还包括反射面产生模块(4)，该模块产生可以由用户通过所述交互模块(3)在3D表示的3D空间中自由定义的反射面，并且将通过该反射面引起的反射图像(9)显示在所述图像显示装置(5)的单独的显示面上。利用上述图像处理装置可以以较小的时间开销实现对所显示的三维对象的分析。
文档编号G06T15/00GK101046890SQ20071009142
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年3月30日
发明者伯恩哈德·基德尔卡 申请人:西门子公司