专利名称：对再现的多维数据集的可视化的制作方法
技术领域：
本发明涉及对再现的多维数据集的可视化。
背景技术：
一般来说，多维数据集由各数据元(通常称为像元或体积元)建立，所述数据元将数据值分配给多维几何空间(特别是体积)中的位置。数据值主要涉及诸如密度、局部磁化、流速、温度等等之类的物理量的数值。多维几何空间通常是三维体积或二维表面或平面。多维几何空间的维数之一可以是时间，即多维数据集包括在3D+时间或2D+时间上的数据集。
为了将多维数据集在基本上二维的显示屏上进行可视化，通常使用再现过程。这种再现过程包括将显示值(典型地是颜色值或灰度值)和不透明度值分配给数据元。数据元的不透明度值代表各数据元基于它们的相对位置而影响其它数据元的可视化的方式。数据元的显示值代表数据元本身被可视化的方式。
德国专利申请DE 100 52 540公开了一种多维数据集的可视化方法。
已知的可视化涉及应用体再现的灰度值的三维数据集。所述体积再现包括向每个灰度值分配一个RGBA值的传递函数，所述RGBA值具有红(R)、绿(G)和蓝(B)的混合以及透明度值(A)。已知的传递函数根据具有几个梯形形状的曲线而将透明度值分配给三维数据集的灰度值。(如引用的德国专利申请的图3中所示)。所述传递函数基于三维数据集的灰度值的直方图进行调节。所述传递函数通过设定梯形的角与高度来调节，用这种方式控制透明度值。对于与特定梯形相关的传递函数的每一部分，将颜色和亮度分配给灰度值。
发明内容
本发明的目的是提供一种可视化方法，其中再现过程的调节更为用户友好。
该目的通过对多维数据集可视化的方法来实现，其中，各数据元把数据值分配给三维几何空间中的位置，以及所述可视化包括-再现过程，其中显示值和/或不透明度值被分配给多维数据集的各数据元，所述显示值根据多维数据集的数据值的直方图来确定-该直方图结合显示值的单独分布来显示。
本发明是基于如下的观点为了基于直方图来调节再现过程，通过显示直方图及显示值的范围来提高用户友好度，这些显示值可以在很好或极好的观察环境下被分配。因为这二者被结合显示，所以关于显示值被分配给显示值的(范围)的方式，为用户提供了调节再现过程的直观方式。所述显示值能够在视觉上区分体积内的结构，在接下来的体积内的结构之间的关系中提供洞察力(insight)，或者表示或强调具体数据值的存在。数据值通常是标量，如密度、温度等。
通过在由显示值的分布所形成的背景上显示直方图能够得到最满意的结果。通过这种方式，提供直方图与显示值之间的直接关系。这样就使得基于直方图来选择要分配给数据值范围的显示值容易进行。尤其，在直方图的一些部分中可提供显示值的很好的再现，其中直方图中数据值的影响范围很低。
本发明还涉及具有可视化多维数据集的功能的工作站。为了这个目的，所述工作站具有接收多维数据集的输入端、执行可视化过程的处理器、以及在其上显示可视化过程的结果的显示屏。本发明的工作站在权利要求3中进行了限定。本发明的工作站被启用来执行本发明的可视化，且相应地允许用户调节再现过程，并且特别地，以更直观和更好的控制方式在可视化中将显示值分配给数据值(的范围)。本发明还涉及能够在如通用目的工作站的处理器中安装的计算机程序。本发明的计算机程序在权利要求4进行了限定。当本发明的计算机程序安装于工作站的处理器中时，所述工作站被启用来能够执行本发明的可视化且相应地允许用户以更直观和更好的控制方式调节可视化。
本发明的这些及其它方面将参照从属权利要求中所限定的实施例进一步详细阐述。
本发明的这些或其它方面将参照下面描述的实施例以及参照附图进行说明，其中
图1示出了一种为了灵活且简单地定义代表传递函数的颜色与不透明度图而提出的方法；
图2示出了一种用于定义与操纵传递函数的交互窗；图3示出了对颜色与不透明度的准确定义的放大；以及图4示出了a)原始体积元数据的例子(截面)，以及b)所产生的所再现的图像；图5示出了使用本发明的工作站的示意性表示。
具体实施例方式
本发明的可视化方法定义颜色在用户想要它们所在的确切的体积元值。颜色在代表控制集的定义位置之间插入。在整个该范围中具有固定颜色的体积元值范围(段)可以通过在预期范围的边界处设定同等颜色来实现。
以与颜色确切相同的方式来定义不透明度。颜色与不透明度彼此完全独立。图1示出了传递函数(TF)的曲线图(采用颜色与不透明度图的形式)的一个例子，该曲线图包括三个具有固定颜色的段以及两个具有固定不透明度的段。
当相邻颜色值或其相关体积元值被修改时，在某一体积元设定或为某一体积元值范围设定的颜色将不会改变。对于所分配的不透明度值这是同样的。因此，保证了一种颜色或不透明度一旦被分配到一个体积元值，它将就不再变化，除非其本身被用户有意修改。
为其定义了颜色或不透明度的体积元值的数目对用户来说是自由选择的。对应于控制集且用于颜色或不透明度的定义点可以被简单地添加或删除。
颜色与不透明度彼此独立这一事实表现出如下优点它们二者都可以被修改，而相互之间不受影响。例如，能够因此给组织类型(体积元值范围)赋予某一颜色，而所再现的图像中的透明度(不透明度)仍可以被改变而不改变该图像的颜色。本发明的方法简单且表现出最大的灵活性。
传递函数(TF)被定义在UI窗口中，所述UI窗口在彩色背景上将体积元值直方图显示为重叠，所述彩色背景代表被定义的颜色。在我们的实施方案中，所述直方图被显示为灰度半透明的重叠，而颜色值被显示在背景中的图像的整个高度上，从而使所定义的颜色清晰可见并且与直方图的高度或存在无关。
所述TF可以从全新起定义，或者可以作为缺省的TF或之前建立的TF从存储器载入。
在沿水平体积元值轴上定义颜色的位置由垂直指示线指示，所述垂直指示线处于沿图像较低部分的条形区域中。所定义的不透明度图显示为折线形式的图形重叠，其中所述折线的节点代表所定义的体积元值/不透明度组合。节点的水平位置代表体积元值，而节点的垂直位置则代表那个体积元值的不透明度。见图2。
通过简单地将相应的垂直线拖拉至另一水平位置，来完成对定义有颜色的体积元值的修改。通过选择相应的线，来完成对分配有体积元值的颜色的修改，然后弹出颜色选择面板。通过选择代表不透明度的折线的相应节点并将其拖拉至另一水平和/或垂直位置，来完成对所定义的体积元值及不透明度的组合的修改。使用简单的鼠标按键与键盘的组合，可以添加体积元值和颜色或不透明度的组合，或者删除现有的组合。
为了能够更好地看到细节，当前包含于所提出的方法的原型实施方案中且为了增加用户友好性及使用的便利性的附加功能包括颜色或不透明度图相对于直方图的平移以及拉伸(在水平方向上缩放)，以及直方图与完整TF的组合的平移/拉伸。见图3。
直接来自于MR的冠状动脉的可视化是能够应用所提出的方法的例子。然而，应该注意的是，该方法可应用于使用直接体积再现(DVR)进行可视化的任何情形。
图4a示出了所采集的3D MR数据集的且覆盖整个心脏区域及周围结构的的一个截面。图2示出了一个充分的TF，图4b表示由该TF所产生的再现。优选地，在所再现的图像的相应位置与3D MR数据集的相关截面之间建立联系。当用户指出所再现的图像中的位置时，基于该联系，示出在所述相关截面中的相应位置(或反之亦然)。因此，用户可以在所再现的图像中标明被怀疑是诸如(器官)狭窄的病变区域，而且可以在相关截面中寻求病变存在的确认(或反之亦然)。
图5示出使用本发明的工作站的示意性表示。工作站1包括能够接入多维数据集3的再现系统2。所述工作站1提供具有显示屏的用户接口，该显示屏具有几个视口V1，V2。在一个视口上，示出了具有定义点形式的控制集的传递函数。用户可以通过操纵所述定义点来改写所述传递函数。而且，在数据值范围的边界处的颜色设定可以是用户借助于视口V1定义的。再现过程的相应设定被应用于再现系统2。所述再现系统执行再现过程，如直接体积再现，并且将所再现的多维数据集提供给用户接口，从而在如其中一个视口中显示。应当注意的是，使用不同的视口来显示传递函数和显示所再现的多维数据集。
权利要求
1.一种数据元的多维数据集的可视化方法，各数据元把数据值分配给多维几何空间中的位置；以及所述可视化包括-再现过程，其中显示值和/或不透明度值被分配给多维数据集的各数据元，所述显示值根据多维数据集的数据值的直方图加以确定；-所述直方图被结合显示值和/或不透明度值的单独分布加以显示。
2.根据权利要求1所述的多维数据集的可视化方法，其中所述直方图显示在显示值分布的背景之上。
3.一种用于可视化多维数据集的工作站，包括-再现系统，其被设置成用于-执行再现过程，其中显示值与不透明度值根据传递函数被分配给多维数据集的各数据元，所述传递函数导致数据值与不透明度和/或显示值之间的关系，并且-把显示值和/或不透明度值分配给多维数据集的各数据元，并且显示值根据多维数据集的数据值的直方图加以确定，并且-所述工作站包括用户接口，所述用户接口被设置成用于-结合显示值和/或不透明度值的单独分布来显示所述直方图。
4.一种计算机程序，包括如下指令-执行再现过程，其中显示值与不透明度值根据传递函数被分配给多维数据集的各数据元，所述传递函数导致数据值与不透明度和/或显示值之间的关系，-分配给多维数据集的各数据元，并且显示值根据多维数据集的数据值的直方图来加以确定，并且-结合显示值和/或不透明度值的单独分布来显示所述直方图。
全文摘要
一种数据元的多维数据集的可视化方法，包括再现过程，在该再现过程中显示值与不透明度值被分配给各数据元。这些显示值根据多维数据集的数据值的直方图来加以确定。该直方图结合显示值的单独分布来加以显示。
文档编号G06T15/08GK101052999SQ200580037947
公开日2007年10月10日 申请日期2005年10月27日 优先权日2004年11月1日
发明者S·洛布雷格特, H·L·T·德布利克, C·P·威瑟 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司