利用虚拟切割的背景中体积可视化的系统及方法

专利名称：利用虚拟切割的背景中体积可视化的系统及方法
技术领域：
本公开涉及体織ij，尤 及体积图像内部的背景中体积可视化。
背景技术：
直^#織|』(direct volume rendering)的基础原理是在任意方向上、髓光 ^^样懒只娜集并将这些采样一起混合在帧缓冲器内。在被混合之前，利用 传递函数将在体积内读取的密度转换为色彩(RGBA)，该传递函数通常被编 码为查找表。为此，混合通常是指alpha (阿尔法)混合。当包括足够数量的 采样时，结果是魏图像。
存在几种显露体积内部的技术。 一种选择是采用传递函数(transfer fbnction)， ^^只的密度值鹏为^i和不透明度。li^顿遮挡(occluding) 鍋的密度值的非常低6 #不透明度，可以使这^t挡结构透明^^生的图 像中完全被移除。但是，iM:利用4繊函数移^lJ雏征，围^M^征的背景 就丢失了。而且，縣与鹏结构相似的密度值的其^SM^也繊移除。
移^t挡物质的另一常用方法是将重要特征分割并移除不在^R的被分割 部分之内的片段。与4锁函辦舰，釆用这种技术也丢失围绕被分割的特征的 背景。在，性驱动可视化(importanceKMven visualization)中，皿制期间， 遮挡已被分害啲重辦征的物质被切除。但是，通常需要浏览体积以便査找还 没有被分割的 #征。因此，在这种情况下不肖鹏用觀性驱动可视化。
剪切平面《露嵌在術只 集内部的特征的另一种常用方法。在由剪切 平面所限定的两个半空间之一内的飾片段被移除。剪切几何微允许给定的 任意几何靴的内部激卜部的移除。

发明内容
，描述的本发明的典型实施例通常包括 切割(virtual incision) ^ij 的方、法和系统，允许在其它信息的背景中可视化l!^集中的某，剖特征。例 如，在周围组织出血的情况下可以示出鹏的骨，但是在传统的体織仲，由 于采用仅仅示出骨的传递函数而将丢失出血的周围组织。根据本发明的实施 例，禾拥虚拟切割平面和到空间观察点的距离限定切割区。使用不同的传递函 ,^^切割平面和观察点的片段移除或^ij。由于在^ij过程中容易估计片 段到该区的距离，可以交互地改变控制该区的参数。而且，可以实时地(on-th^fly)使围绕该区的^f只娜。由于能够舰辦性方法显露体积的内部， 有可能在绘制过程中估计片段是在切割区内还是在外部以及片段离切割区多 近。因此，可以效地改^^、健、方向、尺许和描述切割区的所有其它 参数。可以利用不同的传递函数織彻割区的边界。另外，弯曲的多平面重建 (multi-planar reconstruction^MPR)可以在切割区的边界表面上示出。根据本发
明实施例的方法可用于在周围结构的背景中可视化包含在 集内的细节，所 述周围结构通常或者遮挡重要特征或者在绘制过程中采用传递函数、分割掩 模、剪切平面鹏切几何^^完^lk被移除。
根据本发明的实施例， —种用于体^徴字化医学图像的方法，包括 M^数^4l:医学图像^f只，戶斥逸图像包括在点的3维网格上的多个强度； 包括点的2维格子的,平面，其中體魏ij，皿察点穿3i^^图像術只投 射在该,平面上；沿穿过戶腐图像術只的，,(advancing)釆样点；在 所述图像糊内产生切割区域；判定戶;f^^样点是否在戶;f^切害眍域内，其中
如果戶; ^样点在切割区域内，贝lJ,一^ii函M用于，一術只内插的采 样值，和如果^^样点在切割区嫩卜，贝ij，二^^函i[^ffl于;^二術只 内插(interpolated)的采样值；和累积传递函数的输出。
根据本发明的再一个方面，切割区域是平行于光线方向的有限厚度的平面,
以及判定戶;M^样点是否在切割区域内包括估计采样点位置与表示切割平面的
方賦的积。
根据本发明的再一个方面，切割区域是舒; 述图像体积内的有限半径的球 体，以及判定戶;M^样点是否在切割区域内包括估计采样点的位置到球体中心
点的距离。
根据本发明的再一个方面，第一^IR和戶，第二^fR是相同的。 根据本发明的再一个方面，该方、皿括判定0M^样点是否^B^切割区 域的边界上。
根据本发明的再一个方面，该方^S括如果0M^样点足够^^^界，
贝鹏第三^i函ifc^于从围激;f^^样点的術只内插的采样值。
根据本发明的再一个方面，该方^括y!A^述第一传递函数的输出和第二
^i函数的输出^^M切割区^i界上内插输出。
根据本发明的再一个方面，第一传递函数的输出或者抛弃或者使第一体积
的亏M相，二^f只的^Sii明。
根据本发明的再一个方面，第一#31函 据变换 使围，样点5的体积变形， 换由在围绕0^样点的网格子体积的顶点
g定的平移矢量(translation vector) ^的三线插值以&M^，的图像^IR
网格所获得的插働B权3yk确定。
根据本发明的再一个方面，该方、M括在所述切割边界实施弯曲的MPR 可视化。
根据本发明的再一个方面，该方飽括在绘制的帧之间改变观察距离用于 戶;M弯曲的MPR可视化。
根据本发明的再一个方面，该方^括在^ij过程中改变表ffi^述切割区 域的参数，其中所述参数包括戶/M切割区嫩目对观察点的位置和方向、以及所 述切割区域的職和尺寸。
根据本发明的另一个方面，提供一种用以体織徴字比医学图像的方法， 包括11 字化医学图像#1只，皿图像包括在点的3维网格上的多个3M;
将，御见察点穿a0M图像術只投射到2维is^平面上，其中沿戶;M，推
进采样点；通过提供表征所述切割区域的参数在所述图像体积内产生切割区
域，其中戶;m参数包括戶脱切害ij区嫩目对观察点的位置禾昉向、以^^m切割
区域的微和尺寸；和计算MM^^样点到戶诚切割区職界的距离。
根据本发明的再一个方面，该方飽擬佣,巨离来判定多付術只中的哪^hs含戶;M^样点，其中臓多个子^!R的齡都与^i函数有关，和把 与包含所述采样点的子体积有关的传递函数应用于从所述子体积内插的采样 值；和沿臓纖累积^i函数的输出。
根据本发明的再一个方面，该方^括WM子体积之间内插多个传递函 数的输出。
根据本发明的另一个方面，ii^一种计^L可ii^存fi^s，有形地实 施计Mi可执行指令的,以执行用于,微^:医学图像的方法步骤。


图1 (a) - (b)示出根据本发明鄉例的虚拟切割方法的比喻。
图2描述了根据本发明实施例的在CT图像内虚拟切开的头部。
图3 (a) - (d)示出鹏本发明^fi例在利用M切害iJ平面辦性打微 据集的情况下对腹部CT IS^集的直^^iJ。
图4 (a) (d)进一步示出根据本发明实施例在禾, 切割平面旨性 打开薩集盼瞎况下对腹部CT繊集的直,镚。
图5 (a) - (b)示出根据本发明^l例在虚拟切割边界上的弯曲多平面重 建(MPR)的織ij。
图6是職本发明实施例用于背景中懒只可视化的虚拟切割方法繊图。
图7是根据本发明实施例实施背景中体积可视化的虚拟切割方法的典型计 穀)1^统方块图。
具体实施例方式
在此描述的本发明的典型实施例通常包括用于背景中体积可视化(in-context volume visualization)的系鄉B方法。因此，虽然本发明容许各种修6^
可替代的形式，但在图中以示例的方式示出，定的实施例并且 :将进行详
细描述。但是，应当,的是，这并不意,将本发明局限于所公开的具体形 式，相反，本发明意图驗落A^发明的精神及范围内的顿修改、等效、和 替代方案。
如这里所使用的，术语"图像"指由离散图像元素(即对于2-D图像是 像素和对于3-D图像是体素),的多维 。图像可以是例如fflii计算机断 层摄影、磁^^成像、超声、或本领域技术人员知道的任意其它医学成像系统 所麟的主体的医学图像。图像也可以从例如遥感系统、电子显微镜检査等非
医疗背景被提供。虽然图像可被认为题r3到r的函数，但本发明的方法并 不局限雅些图像，并且軎辦鹏至临意维的图像，例如2d图片或3d術只。 对于2或3维图像，图像域典型地为2或3维失鹏阵列，其中每个素或体素
肯嫩参照一组2或3个相互正交的轴被编址。这m^f舰的术语"数字的"和
"数字化"适当地指以通过数字采集系统或通过从模拟图像的转换所获得的数 字皿^格式的图 。
根据本发明的实施例，提供用于背景中可视化的力袪用以M^性切开 戶服術只来显露懒只内部。在这个背景中所舰的第一比喻是与真实外科手术过程中的切割类似地切割体积以便显露内部。这通过在绘制过程中应用程序性打开和/或变形实现。实时地计算虚拟切割区。通过使用与体积的剩余部分所用的传递函数不同的传递函数，该区的内部或者被抛弃或者被绘制。切割区的内 部可以被移动到外部，与实际外,术中组织变形相似地导致变形。在这个背 景中使用的第二比喻是阐述像能被虚拟地打开和浏览的书一样的体积数据集。
这些比喻由图1 (a) - (b)示出。图1 (a) 3M打开与书类似的体积示 出了虚拟切割。图1 (b)示出了術只切片如何 能被浏^31翻阅的书页。
从体积数据产生两维图像的方法一般说来被分类为间接和直接体绘制技 术。而间接方法产生并織iK^只,的中间标(representation),直接方法通 过估计光学丰I3^显示体素麵，微對莫型描述綱口何娜、跳娜、
吸收和遮挡光。体素值被s^r成物體，戶;M物a^描述在3d空间内在相应
的点处的光相互作用。在图像合成过程中，M:基于光学模型沿观察光线对光
相互作用舰积絲i愤光传播。相应的积分被公知为体織鹏分。 <顿纹理 舰硬件的硬件加速^l^高帧速柳从而相互作用。
内插的術MMiM常不^m接織ij。割tt也，4锁函,^ ^值映
射为fe3P和不透明度。在基于纹理的体积可视化的情况下，在体織ij腿中所
产生的中间色彩和不透明度值被称为"片段"。通过混合沿穿过体积的直光线 的许多片段，计算出，幕上像素的最后输出色彩。根据在用户设定的传递函
数内的不透明度值，部分^R^得可视、透明或不可视。通常在織ij过程中通 过寸顿传递函絲显露^f只的内部，该传递函WiI挡術只内的重要特征的物
质,为零不透明度。然而这使得不能看到在周围物质的背景中的重要特征。 但是，周围物质可能,关，征如何被嵌在#^内的 线索。
移 征的选择包括剪切平面、任意剪切几何靴和分割掩模。剪切 平面移除由平面所限定的两个半空间之一中的^P体素。剪切几何靴允许切 除几何形状内激卜部的体素，因此提供比剪切平面较高的灵活性。分割掩模提
^W素I流(per voxel tag),其允许利用不同的麟函f^惧有特定标己 值的体素或者完全抛弃这样的体素。
所有这離术娜^iJ辦征，姬少鹏挡更加透^^。因此鹏挡的重 要特tE^^A的背景丢M至少未很好地被限定。
顧性驱动可视化^Mi^i^鄉素觀性硫防ihS要特征被不太重
要的特tEt挡。只要具有低ra性的体M挡具有更高重要性的体素，贝赃绘
制过程中实时地移除所述具有低重要性的体素。根据观察方向动态地移除物 质，允许在周围物质的背景中可视化重要特征。尤其对于相互作用的体纟魏ij, 这 了,征如何被嵌在術只 内的 。
性驱动可视化需要利用分割算、 分类《特征，也即特征的重要性 通常必须皿"昂贵的"分割算法被予Bfe计算。与常用的 性驱动背景中可 视化算法相反，根据本发明^M例的方法不需對if可分割信息。
在根据本发明实施例的背景中可视^ffl虚拟切割。术语"0^切割"指 通过虚拟地切开所述^^通过或者抛弃切割区内的片段(切除物质)、将切割 区内的片段移到外部(使物质变形)、^在切割区内使用不同的传递函数(使 物质透明)来显露^f只内部。辦性限定体积内的虚拟切割区，即在存储器内 不存在切割区的靴的显性标。代替地，在利用几何方法"实时地"乡練J过 程中确定切割区。可以用例如球体、立方体、圆柱体等任意几何形状限定切割 区。为了清楚说明的目的，娜述舰虚拟切割平面的本发明实施例。但是， 应当,的是，虚拟切割平面实施例是示范性的且非限制性的，且本领域的技 术人员将知道如何将鹏鹏述的教雜预鹏于其它娜切割几何微。
当禾,M^刀割平面时，到这竹面的距离和观察点(或空间中任意其它 点)决定片段是在切割区的内还是砂卜部。切割辦计算到切割区的距离，并 且如果采样位置在切割区内部，则获得负距离值，和如果細隨在外部，则 获得正距离。该平面限定虚拟切割的切开方向，而观離置或空间内其它点限 定原点，从该原点实施虚拟切割。由于切割区被,性地限定，在^fij过程中 判定懒只内的任意3D点是在切割区内还是砂卜部是简单的。切割区内的片段可以或者W^，,第二传递函M^iJ。图2描绘
了在err图像中 打开的头部的示例，其中利用示出骨的^3i函数纟飾彻割
区内的片段，而利用示出，的传递函,彻割区外的片段。
图3 (a) - (d)描绘了根据本发明的实施例利用虚拟切割平面在,性打 JfWg集的情况下对腹部CT M集的直接体織鹏示例，其中切割区内的片 段翻弃。在图3 (a)中，娜没有鹏用于慚只，也即切割区内的術M^ 鹏切。在图3 (b)中，娜已鹏用于術只，也即切割区内的慚只 被移 动至彻割区的夕卜部。除了两者都利用具棘限切割长度的娜切割平面外，图
3 (c)和(d)分别与图3 (a)和(b)对应。
图4 (a) _ (d)示出利用虚拟切割平面在fim性打开i^的情况下对腹 部CT ,集的直接体織啲其它z週，其中在切割区内可视化动脉瘤。在图
4 (a)中，变形未lteffl于^f只，也即禾佣第二传递函数纟賴彻割区内的術只 。图4 (b)，具，限切割长度的^^切割平面。财卜，，未lte用 于该術只，也即禾,第二寸魏函,彻割区内的^lRim。在图4 (c)中， z娜已鹏用于^f只，也即切割区内的術只,被移动到切割区外部。禾,第 二传递函1^彻口内的術只 。图4 (d)也^ffl具^限切害iJ^S的^m 切割平面。ltM卜，变形已经lte用于体积，使得切割区内的体积 被移动到 切割区外，和在切口内，利用第二传递函皿制同样的体积数据。
可替代地，可以利用,性变形将源自于切割区内的片段移动到切割区 外。这与真实的夕卜禾样术中的情形相似，例如在胸骨被切开以顿露胸腔的心 脏搭醉术(cardio bypass operation) 3!f呈中。源自^f"t刀割区的组织^切开区域 被移除。这种z娜也被实时地计算，即在存储器内没有变形的显性表示。取代 将片im切割区移除，以以下方式改变切割区外部的片段的纹理坐标，即利用 ,的逆存取切割区内的 值。
在一个典型的^^型中，懒Mm首先被细分为一组子立方体。M:平 移，型的^h顶点的坐标来说明i^^。 Mil在顶点给定的平移矢量^的三 线插^fe确定子立方体内部的点S的结果平移。结果JiH^,
其中插值加权aiik从原始未变形的网格获得。财卜，为了允许用户會辦拾取顶
点并将其拖拽到任意位置，需要逆变换O"。因为三线映射的逆通常不再;1H
线鹏，而是更高^(4的函数，所以可以M:简单舰原始平移矢量求反来 获得对逆,的良好近似
丞,"S""充),(—。，
具有0U2)阶的最大，量y的近似误差。根据本发明的实施例，可以旨性 执行繊鹏，且不需要,定义的娜術只。
图3 (b)示出了利用改变的纹理坐标的体积变形，所述纹理坐标通过计 算与切割平面正交的位移矢量获得。为了甚至更,于在外禾4^术过程中切割
结果的结果而可以选择M限制切割长度，如在图3 (c)、 3 (d)、 4 (b)和4 (d)中麻。
由于切害i评面的鹏性限定(procedural definition),而育辦动态地Mf "t刀 割区，即对于^N"贞,以效式地改变切割区的^fi和方向，其中帧是一个 織嚇出图像，其中已经计算了所有像素的纖。 一种选择是将切割平面定位 成总与观察者丰，平行。因此，切割平面相对于观^i置和方向将具有固定的 爐和方向。M^转懒只，用户會辦浏览^f只的内部。
另一种选择是允许用户自由地定位和旋^t刀害i评面。另外，舰改变限定 切割区的其它参数(例如顶点、曲率、长度、张角等)改变切割区。
切割区的,性限定的有用性在于，对于^IR内的旨点而言，會辦容易 地计算至切割区的距离。这允许附加效果，例如用不同的传递函数绘制切割区 的边界，榭魏函i^切割区内部和外部平滑地内插到切害!j区边界上，和使在 切割区边界上实现弯曲的MPR可视化。如前戶皿，负距离值意 采#^
处于切割区内并且ie巨离值意,釆样位置砂卜部。零值意f^采I^S在切
割区的边界上，因而，如果将MPR状的f^i函it^用于足够^ffii界的点， 例如如果abs (d-D) <^)sibn，其中epsilon是弯曲的MPR区的厚度的一半，d 是当前采TOSM切割区的距离以及D是弯曲的MPR应^^啲至切割区的 距离，贝何以容易地得到弯曲的MPR。能够在离切割区(例如切割平面)任 意距离D ^b^湾曲的MPR。 M31改变帧之间的这个距离D倉辦获得象书页 一样翻阅MPR的效果。
根据本发明实施例，为体积内的每个点计算至切割平面的距离的容易性允
i，用多个f^M函数。可以利用不同的，函数基于至切割区的距离的特定范
围難i坏同的^a例如
也可在范围之间内插f^i函数。
在图6中示出了本发明实施例的虚拟切割体織啲典型的非限制性实施方 式的流程图。在这个非限制性范例中，切割区域可以或者是与当前观察方向平 行的平面或者是围^^样点的球体。现在参照该图，给定用以^ij的三维图像 体积，,了二维图像投影平面，其中光线将从观察点被旨到皿二维图像
S^平面上。经由图像平面中的^h^^l环，在步骤61,为^it到像素的
光线定义开始皿和方向。釆,置被初始化为开始位置，并且光线输出色彩
' 在步骤62，麟切割区域。可以在纟t^过程中动态地确定切害ij区域的特 征，使得对采样点是否在切割区域内的判定是,性的。然Jg在步骤63，判定 当前采l^fiJi^在切割区域内。根据本发明的这个实施例，这种判定是以返 回TRUE或FALSE的Boolean函 1行的，并且把当前采^S、切割鄉、 和与切害楼型相关的#^作为自 ^ 行判定。这种Boolean函数的典型 伪代码如下。
〃 程序性检查的函数 〃如果采样在切割区域内
0<距离<=0.1: 0.1<距离<=0.2: 0.2<距离<=0.5: 0.5<距离<=0,7:
織lj術只l/^31函数l; 織U懒只2/^JI函数2;
織ij懒只4/^3i函数4。
Float planelncisionThickness - 0,2
Boolean insidelncision( saic^lingPosition,//
矢量
枚举(Enum)
矢量 矢量 标量
if (type PLANE) {
〃硬编码平面(可以是参数)
'if (dot(samplingPosition, planeEquation)
< planelncisionThickness)
return TRUEz return FALSE,.
}
else if (type == SPHERE) {
d = sa卿lingPosition - spherePosition'. if (sqrt(dot(d, d)) < sphereRadius) i:etum TRUE,'
elss
j:etum FALSE;
}
else 〃其它切割类型
该函数阐明两，型的切割区域的典型检验平面和球体。通常，这些检 验包掛十算iA^样点至lJ边界表面上的点的距离。典型地，负距离值意赠采样
位置在切割区域内，；e巨离意,采样位置在该区嫩卜，,零的值意,采 样，处于或,切割区域的边界。本领域fe^人员肯嫩容易地实施其它类型
切割区域的检验。应当注意的是，在可选择的实施方式中，在Boolean割牛下 检验的函数，即对于球体的 sqrt(dot(samplingPosition-spherePositionjSamplingPosition邻herePosition))、 禾口 对于平面 的 dot(samplingPositionjplaneEquation)， 可以作为参数代替 planeEquation^spherePosition禾口 sphereRadius ^4被"ftiH。
如果当前采^fi在切割区域内，则在步骤64对切口内的第一術P凍样 以在当前光线采I^S获得H^内插的值，并且将这个内插的值传邀合第一传
递函数以获得采样fe^。否则，在步骤65，鄉二術P凍样并且将获得的值传 送给第二传递函数以获得采样fe^在本发明的可替代实施例中，鄉tfi刀割
区嫩胺之前对術，样，在这种情况下对同样的釆样使用不同^i函数用以
获得采样锁。适当的传递函数育辦实施任意的J^Mi切割(例如抛弃片段、 使物质娜、使物质透明)以及附加效果(例如在切割区職界上的MPR可
视化)。可选^k^第三传递函数^^样点处于^^够,切割区,界。
在步骤66，舰样^S合到纖输出^^内，和在步骤67，沿纖方 向魏采#^3。
在步骤68，判定是否已到达光线糊。如果没有，则織腿回到步骤63 以检验 § 的采#^1，否则，在步骤69判定歸B^完^^了帧。如果 没有，贝l麟腿回至l涉骤61 TO另""i象素的麟开始健和方向Si 初始化， 否则，織IJ终止。
应当注意的是，检査切割区域内/外的代码是程序性的(例如，函数 "insidelncision")，也即不存在描述切割区域的数据结构。代替地，存在在 "insidelncision"内求值的数学公式。可以有许多切割类型，在上述伪代码中 包括简单平面和简单球体的切割。
根据本发明实施例的切割区域的,性限定允许用户自由地定位和旋^i刀 割区域，和舰改'刻陛限定切割区域的参数(诸如顶点、曲率、长度、张角 等)来改变切割区域。这可以由用户或者^^肿贞时棘在帧之间效地誠。 另外，鹏本发明实施例的娜切割的辦限定不需要分割信息。
根据本发明另一个实施例，作为切割的辦性P艮定的可替代方案，舰计 算表示切割区边界的多边船莫型可會萨生切割区边界的几何表示。对于具有凸 起剪切几何形状的模型，通常舰双深度缓冲器方法。第一深度缓冲器为每个 像素存储光线从投影平面穿，型内像素的第一交叉点的深度，也即当光线进 入模型几何形沃时。第二深度缓冲^储光线穿，型内像素的第二 点的 深度，也即当光线离开模型时。为了抛弃(剪切)凸起剪切几何微的内部， 可以抛弃那些，度大于在第一深度缓冲器内所存储的值并小于在第二深度缓 冲器内所存储的值的釆样点。对于封闭的非凸起剪切几何微，雜判定当前 采样,是否在剪切几何，内(激卜)的技术。这可M31计数从当前采, 置发射的任意光线与几何形状的交叉点的数量得到。如果交叉点的数量是偶
数，那么当前采样錢在(非凸起)剪切几何微内，否则衫卜面。可以利用
图形衝牛Mil^^^冲器(stencil buffer)沿当M察方向计ifofc线的^X 点数量实施这种检验。然而，如果切割区参数(例如曲斜岍口等)艘，则 鹏方歸要藤像刀割区边界几何靴。
禾佣'娜懒只也可获得切割区外的物质的变形。取代实时地使術i^im性 变形，在存储偏移纹M标用于查找未，^IR纹理的预处理步骤内创建变形 術只。财卜，然而一旦切割区参数(例如曲率、开口等)变化，这种方法需要
应当理解的是，可以用各种形式的硬件、软件、固件、专用处理、職组 合实施本发明的实施例。在一个实施例中，可以用作为有形地被实施在计鄉 可^^存fH^fi上的应用辦的软件实施本发明。可以鹏用辦上载到包 括任意适当的架构的机器并由其执行。
可以用任意适当的计穀几语言写实施本发明实施例的应用程序。然而，至 少一个实施例适^f被实施用以在图形处理单元(GPU)上利用OpenGL織iJ 语言(GLSL) (OpenGL Shading Language)作为源语言执行。
图7是根据本发明实施例用于实施背景中体积可视化的虚拟切割方袪的典
型计^m^统的方框图。现在参考图7，用于实施本发明的计嶽;im统7i尤其
包括中央处理单元(CPU) 72、存储器73和输A/输出0/0)接口74。计鄉 系统71通常M3！ I/O接口 74 ，到显示器75和诸如,矛湘H^之类的各种输 76。支持鹕可以包^t如高漱爰冲存储器、电源、时钟鹕、和通信 总线之类的电路。存储器73可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器 (ROM)、 驱动器、磁带驱动器等或其组合。本发明可以作为被存储在存 储器73内的例程77实施并由CPU 72执行用以M^自信号源78的信号。同 样地，it l^ 71 ^iffi计^m^统，而当执行本发明的例程77时^^专
计Ml系统71还包括操作系统和微指令代码。 :描述的各种过程和功 能可以或者是謝旨令代码的一部分或者是应用程序的一部分(^组合)，其 MOT作系统执行。另外，诸如附加,存f^S和打印體之类的各种其它 外围设备可连接到计ML平台。
进一步应当離的是，由于附图中描绘的一些组麟统部件和方法步骤可
以用软件实施，系统部件(或处理步骤)之间的实际连接可以根据本发明的编
程方式而不同。给定^M所,的本发明教导，相关领域普通技术人员将能够 预测本发明的^^ 式鹏造。
虽然已经参照皿的，例详细描述了本发明，但是本领,术人员应理 解的是在不脱离在所附的权利要求书中阐明的本发明的精神和范围的情况下可 对其进行各种修改和微。
权利要求
1、体绘制数字化医学图像的方法，包括步骤提供数字化医学图像体积，所述图像包括在点的3维网格上的多个强度；提供包括点的2维格子的投影平面，其中把绘制光线从观察点穿过所述图像体积投射在所述投影平面上；沿穿过所述图像体积的光线推进采样点；在所述图像体积内产生切割区域；判定所述采样点是否在所述切割区域内，其中如果所述采样点在切割区域内，则把第一传递函数应用于从第一体积内插的采样值，和如果所述采样点在切割区域外，则把第二传递函数应用于从第二体积内插的采样值；和累积传递函数的输出。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述切割区域是平行于光线方向的剤艮厚度的平面，以及判定戶;^样点是否在切割区域内包括估计采样点位置 与^t刀割平面的方歐的积。
3、 如权利要求i臓的方法，其中戶;M切割区域是^^M图像^^只内 的有限举陉的球体，以及判定戶; ^样点是否在切割区域内包括估计采样点的 ^a至轉体中心点的距离。
4、 如权利要求i所述的方法，其中所述第一体积和戶;M第二w^是相 同的。
5、 如权利要求i所述的方法，进一步包括判定所皿样点是否舒;f述 切割区域的边界上。
6、 如权利要求5戶，的方法，进一步包括如果戶; ^^样点足够，所 ,界，贝鹏第三传递函io^于从围激;M^样点的m只内插的采样值。
7、 如权利要求5戶脱的》法，进一步包括MM第一传递函数的输出和第二传递函数的输出在戶;M切割区域的边界上内插输出。
8、 如权利要求i所述的方法，其中第一传递函数的输出或者抛弃或者 麟一慚只的3艘相鄉二懒只的^^t明。
9、 如权利要求i所述的方祛，其中第一传递函M据变换 使围^^样点3f的術只变形，，换由在围绕戶;f^样点的网格子^^顶点处给定的平移矢量^的H^插值以M未郷的图像術只网格所获得的插働敝
10、 如权利要求5朋述的方法，进一步包括在戶，切割边界实施弯曲的 MPR可视化。
11、 如权利要求10戶腿的方法，进"~^包括在織肿贞之间改穷见察距离 用于0f^弯曲的MPR可视化。
12、 如权利要求1戶，的方法，进一步包括在乡賴ij过程中改变表ti^f述切割区域的参数，其中所述参数包括戶;M切割区嫩目对观察点的，和方向、以^fM切割区域的皿和尺寸。
13、 体織擞m医学图像的方法，包,骤提供数字化医学图像体积，所述图像包括在点的3维网格点上的多个强度；将，w见察点穿过戶，图像術只投射到2维,平面上，其中沿戶;^光Mi^l供表征臓切害iM域的参数WM图像懒只内产生切割区域，其中 戶，参数包括戶，切割区嫩目对观察点的位置和方向、以^0f^切割区域的形 状和尺寸；和计算M^M^样点到戶脱切害U区鹏界的距离。
14、 如权利要求13戶腿的^法，进一步包擬佣臓巨离来判定多行 ^f只中的哪^含0f^样点，其中那悉多1^懒只中的^^都与传递函数有的采样值「和 、'、 、、" 、，沿臓纖累积〗魏函数的输出。
15、 如权利要求14皿的方法，进"^包括在戶;M子^I只之间内插多个^ai函数的输出。
16、 计算机可读,存储装置，有形地实施计算机可执行指令的程序以 执行用于体^擞m医学图像的方法步骤，该方M,骤 $1 ，医学图像#1只，戶，图像包括在点的3维网格上的多个 M;,包括点的2维格子的,平面，其中把乡雜ij，w见察点穿掛;M图 像脚挪舒;f^^平面上；沿穿i^服图像術只的纖iia^样点；^E^M图像^f只内产生切割区域；判定fM^样点是否Wf^切割区域内，其中如果戶;M^样点在切割区域 内，贝ij，一传递函i^用于，一体积内插的采样值，和如果戶;M^样点在切割区嫩卜，贝lJ，二f^H函f[^ffl于，二懒只内插的采样值；和累积传递函数的输出。
17、 如权利要求16皿的计,可i^M^存f^g，其中所述切割区域是平行于光线方向的有限厚度的平面，以及判定戶;M^样点是否在切害u区域内 包括估计采样点的^g与^t刀割平面的方a^的积。
18、 如权利要求16所述的计^m可M^存fi^置，其中自切割区域是，述图像体积内的有限半径的球体，以及判定戶;f^样点是否在切割区域 内包括估计采样点的，到球体中心点的距离。
19、 如权利要求16戶腿的计挪可M^存f^fi，其中戶腿第一術只和戶; ^二糊是相同的。
20、 如权利要求16 ,的计^m可^^存^g，该;^法进一步包括 判定0f^样点是否^M切割区域的边界上。
21、 如权利要求20 0M的计,可M^存fi^g，该方法进一步包括如果戶;f^样点足够^^f^ii界，贝鹏第三传递函,用于从围^B^样 点的体积内插的采样值。
22、 如权利要求20 ,的itMl可it^存^E， i^"^a—步包括，/f^一传递函数的瑜出和第二传递函数的输出在0M切割区^L界上内插 输出。
23、 如权利要求16戶臓的计,可i^^存f^g，其中第一ftii函数的输出或者 或者^^一体积的强度相对第二体积的强^||明。
24、 如权利要求16戶皿的计tm可ii^存fi^s，其中第一^ii函数根据变换 悉,"Sa沐补"沐)使围^^样点3f的術只，，该变换由在围绕戶;f^样点的网格子体积的顶点g定的平移矢量^的H^插值以3t^，的图像体积网格所获得的插働口 权ayk确定。
25、 如权利要求20戶脱的计Ml可ii^m^il^fi，该方、皿一步包括 ^fM切割边界实施弯曲的MPR可视化。
26、 如权利要求25 ,的计^L可ii^存f^g,该方法进一步包括在^f肿贞之间改^察距离用于戶;M弯曲的MPR可视化。
27、 如权利要求16舰的计飾可ii^存fim该方微一步包括 在織IJ腿中改变表征戶腐切害U区域的参数，其中戶腿参数包括戶脱切害ij区域 相对观察点的隨和方向、以^^臓切割区域的職和尺寸。
全文摘要
用于体绘制数字化医学图像的方法包括提供数字化医学图像体积，所述图像包括在点的3维网格上的多个强度；提供包括点的2维格子的投影平面，其中把绘制光线从观察点穿过所述图像体积投射在该投影平面上；沿穿过所述图像体积的光线推进(67)采样点；在所述图像体积内产生(62)切割区域；判定(63)所述采样点是否在所述切割区域内，其中如果所述采样点在切割区域内，则把第一传递函数应用于(64)从第一体积内插的采样值，和如果所述采样点在切割区域外，则把第二传递函数应用于(65)从第二体积内插的采样值，和累积(66)传递函数的输出。
文档编号G06T15/00GK101110124SQ20071009234
公开日2008年1月23日 申请日期2007年2月17日 优先权日2006年2月21日
发明者J·威廉斯, K·恩格尔 申请人:美国西门子医疗解决公司