场景视图的可视化的制作方法

本申请为分案申请，其原申请的申请日是2010年3月19日，申请号为201080012555.8，发明名称为“场景视图的可视化”。

本发明涉及使包括三维图像和对象的场景视图可视化，视图具有与之关联的视图参数，对象具有与之关联的对象参数。本发明还涉及医学图像分析，尤其是血管分析。

背景技术：

用于对三维(3d)数据集进行三维可视化的工具是已知的。在医学领域中，这样的工具被用于支持血管分析。这些工具可以提供用于血管的高级观察、分割、检查和量化的功能。这样的工具提供的血管分析可以支持借助血管分割的血管检查。一些血管分析工具自动跟踪血管结构的各部分。

wo2008/149274公开了一种检查三维(3d)图像数据集内的管状结构(1')、例如医学图像中的血管的方法。首先提供图像数据集并执行对图像数据集的可视化。然后，执行对图像数据集的检查。在检查期间，用户例如经由计算机鼠标移动指针(p)，并且处理器在指针周围执行局部分割，从而确定例如血管的管状分割对象(1')的可能形状，处理器还对分割对象进行局部分析。之后，屏幕显示分割对象(1')的视图(p1)，其中第一视图的取向根据局部分析导出；第一视图例如可以是横截面或纵向视图。

在特定血管上方放置对象，例如放在血管周围的环，可以用在这种方法中，以显示与血管对准的一幅或多幅视图，例如血管的横截面视图或纵截面视图，其中血管和对象居于视图中心。如果相对于体积移动对象，则将截面视图自动更新为重新以对象的新位置周围为中心。然而，利用对象对这种视图加以操控可能是困难的。

技术实现要素：

拥有一种对包括三维图像和对象的场景视图进行可视化的经改进的系统将是有利的。为了更好地解决这一问题，在本发明的第一方面中，提供了一种系统，其中视图具有与之关联的视图参数，并且其中对象具有与之关联的对象参数。该系统可以包括

-视图参数确定模块(means)，其用于基于第一对象参数值确定第一视图参数值；

-视图可视化模块，其用于根据第一视图参数值对图像的视图进行可视化；

-交互模块，其用于使用户能够指出视图中的点；以及

-对象参数更新模块，其用于基于所述点更新对象参数以获得第二对象参数值；

-所述视图参数确定模块被布置成基于第二对象参数值更新视图参数以获得第二视图参数值；

-所述视图可视化模块被布置成根据第一视图参数值和第二视图参数值之间的中间视图参数值连续可视化图像的至少一幅视图，以及根据第二视图参数值可视化图像的视图。

根据第一视图参数值的第一视图对应于第一对象参数值，而根据第二视图参数值的第二视图对应于第二对象参数值。从第一视图直接跳转到第二视图可能使用户困惑。可能难以立即理解两幅视图之间的关系，因为两幅视图是使用不同的视图参数值创建的。中间视图的连续可视化可以实现从第一视图到第二视图的更平滑的过渡。这可以允许用户更好地理解对象参数和视图参数之间的交互。因此，用户能够更为有效率地操纵视图参数值。这可以用于高效地创建图像的期望视图。

视图可视化模块可以被布置成根据多个连续中间视图参数值连续对视图进行可视化。这使得过渡更加平滑。在对充分大量的视图进行连续可视化时，可以实现从第一视图到第二视图的动画(animation)。

对象参数可以包括对象的位置和/或对象的取向。例如，对象的位置可以指示视图的预期的中心，而对象的取向可以指示视图的预期的观察方向。可以基于点输入，手动或自动地将对象的位置和/或取向与血管对准。可以通过例如使用光标键移动对象来实现视图中点的指示。

视图参数可以包括视图的几何参数。这种几何参数可以包括观察方向、缩放因子、摄像机位置。几何参数可以包括多平面重组(reformat)中使用的平面的位置和/或取向。可以使用几何视图参数来限定视图中可视化的图像的一部分。

交互模块可以被布置成使得用户能够借助鼠标指针指出所述点。鼠标指针是指出点的方便的方式。例如，可以使用所述点将对象重新定位在该点处。例如，可以使对象与该点处可见的血管对准。

交互模块可以被布置成使得用户能够指出点序列，可视化模块被布置成在按下或释放按钮时执行连续可视化。在横断点序列时，保持视图参数值固定，直到到达序列的末端，可能更加直观。

交互模块可以被布置成使得用户能够通过拖曳对象指出点序列，可视化模块被布置成根据与点序列对应的对象参数序列使对象可视化，所述对象是利用第一视图参数值可视化的。通过在拖曳操作期间保持视图参数值固定，可以直观地更新对象并在原始视图中可视化所述对象。只有在完成拖曳操作时，才经由视图序列对视图进行重新确定中心。如果在拖曳操作期间更新视图参数，用户将难以跟踪图像和对象。

可视化模块可以被布置成更新视图参数，以避免对象被移动到超出视图的边界。如果由于对象参数的改变使得对象移动到超出视图边界之外看不到的地方，更新视图参数是有用的，使得对象变得在视图中再次可见。

图像可以包括体积图像，而视图可以包括体积图像的多平面重组。这种多平面重组可能在许多临床应用中是有用的。然而，由于借助这样的重组对图像进行导航可能较为困难，将本文所述的技术应用于包括多平面重组的视图可能尤其有用。

体积图像可以表示脉管结构，而对象参数确定模块可以被布置成用于确定与由点指示的脉管结构的血管部分位置和/或取向对应的对象参数值。可以将本文所描述的技术有利地应用于对脉管结构的交互分析，因为这样的分析涉及与局部血管取向对应的许多不同的观察取向。

视图参数确定模块可以被布置成用于确定与视图中对象的预定位置或预定取向对应的视图参数值。这种重定位，例如重新确定中心，可能是丢失对正在被可视化的图像部分的跟踪的原因。因此，中间视图尤其适于用于这种视图参数。

可视化模块可以被布置成用于确定第一和第二视图参数，使得对象相对于该视图以预定位置和/或取向出现在视图中。

提供了一种使包括三维图像和对象的场景视图可视化的方法，所述对象具有与之关联的对象参数，所述视图具有与之关联的视图参数。该方法可以包括：

-基于第一对象参数值确定第一视图参数值；

-根据第一视图参数值对图像的视图进行可视化；

-使得用户能够指出视图中的点；

-基于所述点更新对象参数以获得第二对象参数值；

-基于第二对象参数值更新视图参数以获得第二视图参数值；以及

-根据第一视图参数值和第二视图参数值之间的中间视图参数值连续可视化图像的至少一幅视图，以及根据第二视图参数值可视化图像的视图。

一种计算机程序产品，可以包括用于令处理器系统执行所述方法的指令。

附图说明

将参考附图进一步解释和描述本发明的这些和其他方面，在附图中

图1是用于对场景视图进行可视化的系统的方框图；

图2是用于对场景视图进行可视化的方法的方框图；

图3图示了血管部分和环的两个位置；

图4图示了拖曳操作之后视图序列的略图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述若干实施例。这些实施例仅仅是范例。技术人员将认识到，在权利要求书的范围内所描述的实施例的变型也是可能的。

提供了一种用于对场景2的视图1进行可视化的系统。场景2可以包括三维图像和对象3。视图1可以包括图像的一部分，例如由图像表示的血管部分4。视图具有与之关联的视图参数10，而对象3具有与之关联的对象参数11。

所述系统可以包括视图参数确定模块5，其用于基于第一对象参数值确定第一视图参数值。该系统还可以包括视图可视化模块6，其用于根据第一视图参数值对图像的视图1进行可视化。该系统还可以包括交互模块7，其用于使用户能够例如借助跟踪球、鼠标指针、光标键或触摸屏指出视图中的点12。优选地，所述点是其中显示视图的观察窗内的点。

所述系统还可以包括对象参数更新模块8，其用于基于点12更新对象参数11以获得第二对象参数值。可以将这一第二对象参数值用以替换第一对象参数值。就此而言，视图参数确定模块5可以包括用于基于第二对象参数值更新视图参数10以获得第二视图参数值的模块。此外，视图可视化模块6可以包括用于根据第二视图参数值对图像的视图13进行可视化的模块。视图可视化模块6还可以包括用于根据第一视图参数值和第二视图参数值之间的中间视图参数值连续可视化图像的至少一幅视图的模块。可以在根据第二视图参数值对图像的视图进行可视化之前对图像的这一后一至少一幅视图进行可视化。

视图可视化模块6可以被布置成对与中间视图参数值序列对应的视图序列进行连续可视化。

在下文中将与一个或多个中间视图参数值对应的一幅或多幅视图称为一幅或多幅中间视图。例如，可以利用关键帧插值算法生成这一中间视图或这些中间视图。可以为插值算法提供分别与第一对象参数值和第二参数值对应的对象的第一和第二位置和/或取向。同样地，可以提供动画速度或总的动画时间以规定其间显示中间视图的时间量。可以通过采用公式s＝h(t)来使用埃尔米特(hermite)插值，以计算对象的(一个或多个)中间位置和/或取向；根据这些，可以导出(一个或多个)中间视图参数值。埃尔米特插值是现有技术中已知的。可以独立地对两个量、位置和取向进行内插并之后对其进行组合。对于多个中间视图的情况，在优选实施例中，第一中间视图仅改变位置，而之后取向开始改变。这改善了动画的感知平滑度。取代埃尔米特插值或除此之外，可以使用在拖曳操作期间获得的对象的中间位置，获取中间视图参数。或者，可以沿着血管中心线向对象的新位置跟踪血管。

对象参数11可以限定对象的位置和/或对象的取向。因此，对象参数更新模块8可以被布置成用于基于点12确定对象的新位置和/或取向。视图参数10可以包括视图1的几何参数。这样的几何参数能够限定例如图像的多平面重组、或平截头体(frustum)、或观察方向、或摄像机位置。

图3图示了三维图像表示的血管结构31的一部分、点序列30、以及根据第一对象参数值的对象3和根据第二对象参数值的对象14。交互模块7可以被布置用于使用户能够例如通过四处拖曳对象4来指出这样的点序列30。例如可以使用鼠标装置、或跟踪球、或触摸屏控制这样的拖曳。或者，例如可以使用光标键或操纵杆在各步骤中四处移动对象4。可视化模块6可以被布置成用于在按下或释放按钮，例如鼠标按钮时，执行连续可视化。更一般地，当接收到点序列已结束的指示时可以开始连续可视化。例如，在其间未指出新点的时间延迟之后。直到所述指示激活连续可视化时，不更新视图参数10。然而，可以在序列30中每个点之后更新对象参数11。

交互模块7可以包括用于使用户能够通过拖曳对象3指出点序列30的模块。此外，可视化模块6可以包括用于根据与点序列对应的对象参数序列使对象3可视化的模块，所述对象是利用第一视图参数值进行可视化的。换言之，根据点序列30将对象3进行连续可视化，同时不改变视图参数10。然而，可以不仅仅通过视图参数10限定视图。可以更新其他视图参数来解释改变的对象参数11。例如，可以更新多平面重组的深度以解释改变的对象参数11，而可以由视图参数10限定多平面重组的摇摄(panning)，并保持恒定，直到到达序列的结束。

可视化模块7可以被布置用于更新视图参数10，以避免对象3被移动到超出视图1的边界15。因此，对象在视图内部保持可见。可以更新视图参数10，使得对象3保持在视图1的边界15附近，或者备选地，可以更新视图参数10，使得对象3返回到视图中的预定位置(例如中心)。

如上所述，体积图像可以表示脉管结构。对象参数确定模块8可以包括用于确定与点指示的脉管结构的血管部分的位置和/或取向对应的对象参数值。从wo2008/149274获知了这样的模块。

视图参数确定模块5可以包括用于确定与视图中对象的预定位置或预定取向对应的视图参数值的模块。例如，对象可以居于视图的中心。取向可以是正面或来自侧面。例如，正如从三个正交方向看来，可以对场景2的三个视图进行可视化。当在视图之一中指示点或点序列时，在所述视图之一中对一幅或多幅中间视图进行可视化。可以即时更新其他视图，或者还可以示出一幅或多幅中间视图。

图2图示了使包括三维图像和对象3的场景2的视图1可视化的方法，对象3具有与之关联的对象参数，视图2具有与之关联的视图参数。在步骤21中，基于第一对象参数值确定第一视图参数值。在步骤22中，根据第一视图参数值对图像的视图进行可视化。在步骤23中，使用户能够在视图中指出点。在步骤24中，基于所述点更新对象参数以获得第二对象参数值。在步骤25中，基于第二对象参数值更新视图参数以获得第二视图参数值。在步骤26中，根据第一视图参数值和第二视图参数值之间的中间视图参数值对图像的至少一个视图进行可视化。之后，根据第二视图参数值对图像视图进行可视化。可以将该方法实现为计算机程序。

图4图示了图1的系统和图2的方法的范例使用。图4图解示出了视图41、42、47、48、49和44。视图41包括具有对象45的血管段43。在这种情况下，对象45包括分别在血管段43左侧和右侧的两个箭头形状。用户通过其输入装置，诸如鼠标，将对象45拖曳到更高的位置46。在视图42中指示了这一点。在视图42中，与视图41以相同方式显示血管43。当用户停止拖曳操作(例如，通过释放鼠标按钮)时，显示动画。这种动画包括连续视图47、48和49。逐渐改变视图，使得对象46再次居于视图的中心，所显示的血管段逐渐变为对象46的新位置附近的血管段。最后，显示视图44。在这一视图中，对象46处在视图的中心，并且示出了对象46周围的血管段。

视图参数10和/或对象参数11不限于几何参数。例如，也可以使用所述参数限定色彩图。

在脉管应用中，例如可以使用mip、表面绘制、体绘制、弯曲平面重组或平直化重组视图对血管进行可视化。此外，可以在图像数据中的若干位置处测量局部血管属性，诸如面积和半径，以量化例如狭窄程度或动脉瘤的大小。对于弯曲平面或平直化重组可视化技术，可以使用通过血管中心的路径。

可以利用图像中的对象，例如环，方便局部血管检查。尽管在下文中，使用环作为对象的范例，但应当理解，可以使用任何其他种类的对象(例如正方形、平面、点)代替环。

可以使用所述环对准表示感兴趣结构的图像的一个或多个视图，使得环在视图中以预限定的位置和取向出现。在评估中发现用户想要与这样的环“交互”，例如，相对于图像移动环，这会令视图重新对准，以使环返回到预限定的位置和取向。然而，如果在正与环交互的同时更新视图，所述环将保持在视图中的固定位置和取向；仅图像的可视化部分会改变。这不是直观考虑的。

在与环交互期间，局部血管分析对准工具可以是激活的并按照预期更新任何视图(保持血管对准)。发生交互的视图也可以遵循交互期间选定血管的深度。也可以将环从一个血管拖曳到另一个血管中，因此不必始终循着单一血管。这种方法的变体可以保持环始终与同一血管对准，稍微限制了灵活性，但更容易循着血管。

在与环交互之后，可以使视图重新位于与环的中心和/或重新取向。例如，可以保持多平面重组视图平行于血管方向并居于环上的中心。在用户移动环时，这种自动对准可能导致使用户交互混乱。保持视图以环附近为中心会导致使用户经验混乱，因为正在被拖曳的环看起来未在视图中移动，而是整个视图移动。解决方案是在拖曳环期间不完全在环附近重新对准视图—而是仅在完成拖曳操作时才重新对准。因为瞬时再次确定视图的中心的原因(这可能令用户丢失概要)，在一些情况下这仍可能使用户混淆。

可以应用平滑的再次确定中心。这样的再次确定中心可以使用关键帧内插技术以在从鼠标释放处的观察位置到其中环居于中心的观察位置使视图活动。并非是“跳转视图”，用户清楚地看到正在发生什么。

例如，可以通过任何以下事件触发这种动画过渡：

-在视图中点击以限定新的对象位置。在这种情况下，可以通过鼠标点击触发动画。

-在视图中拖曳以将对象拖曳到新位置。在这种情况下，可以通过鼠标释放触发动画。

-旋转对象，例如，通过拖曳对象的角。在这种情况下，可以通过鼠标释放触发动画。

-拖曳对象到视图的边界之外。在这种情况下，可以通过对象被拖曳到视图边界之外来触发动画。

除了重新确定中心之外，还可以将视图重新取向为平行于所述位置处的血管。可以允许对环的交互取向或旋转以校正自动对准环时的错误。当通过(鼠标)交互改变环取向时，可以使视图动画化以与新取向对准。

如果用户(使用环)已找到了位置并希望进行测量，用户能够在环位置处执行对血管的测量。例如，可以在环的位置处测量血管一部分的管腔、扩张或长度。在双环测量的情况下(诸如从第一环到第二环的血管部分的长度测量)，下一次点击可以定位第二环，从而可以完成测量。可以类似地将属于测量的环编辑到对实时检查环的编辑。新的基于环的测量全都可以具有清晰可见和可编辑的3d标签，以支持次级拍摄图像的容易生成，以供在报告中使用。

应当认识到，本发明还扩展到计算机程序，具体扩展到在载体上或载体内的计算机程序，其适于将本发明付诸实践。所述程序可以是源代码、目标代码媒介源和目标代码的形式，诸如部分编译的形式，或者是适于在根据本发明的实施中使用的任意其他形式。还应当认识到，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实施根据本发明的方法或系统功能的代码可以细分成一个或多个子进程。在这些子进程之间分配功能的许多不同方式对于本领域技术人员而言显而易见。所述子进程可以用可执行文档的形式存储在一起以形成自包含(self-contained)的程序。这样的可执行文档可以包括计算机可执行指令，例如处理器指令和/或解释指令(例如java解释指令)。备选地，子进程中的一个、多个或全部存储在至少一个外部库文档中，并例如在运行时与主程序静态地或动态地链接。主程序包含对子进程中的至少一个的至少一次调用。同样地，子进程可以包括对彼此的功能调用。一个涉及计算机程序产品的实施例，包括与前述方法中的至少一个的处理步骤中的每个对应的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子进程和/或存储在可以静态或动态链接的一个或多个文档中。涉及计算机程序产品的另一实施例包括与前述系统和/或产品中的至少一个的模块中的每个对应的计算机可执行指令。这些指令可以被细分成子进程和/或存储在可以静态和/或动态链接的一个或多个文档中。

计算机程序的载体可以是能够承载程序的任何实体或装置。例如。所述载体可以包括诸如rom存储介质，例如cdrom或半导体rom；或磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，所述载体可以是可传输的载体，诸如电或光信号，其可以经由电缆或光缆或者通过射频或其他手段传递。当所述程序被嵌入到这种信号中时，可以通过线缆或其他装置或模块指定载体。备选地，所述载体可以是其中嵌入有所述程序集成电路，所述集成电路适于执行、或用于执行相关的方法。

应当认识到，上述实施例用于说明而非是限制本发明，并且本领域技术人员能够在不背离本发明权利要求范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，置于圆括号之间的任何参考标记不应当解释为对权力要求构成限制。“包括”一词以及其结合的使用并不排除权利要求中所述的那些元件或步骤之外元件或步骤。不定冠词“一”或“一个”并不排除多个此类元件的存在。本发明可以通过包括若干分立元件的硬件方式实施，以及通过适当编程的计算机的方式实施。在装置权利要求中列举了若干模块，这些模块中的一些可以通过硬件中的一个或相同内容实现。在相互不同的从属权利要求中所应用的特定措施并不指示不能有利的使用这些措施的组合。