專利名稱：組合的強(qiáng)度投影的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域，并更具體地涉及體積醫(yī)學(xué)圖像 數(shù)據(jù)的可視化。
背景技術(shù)：
從用戶的觀點來看，體積可視化允許用戶快速檢查體積圖像數(shù)據(jù)集并選擇用戶(諸如放射學(xué)家)感興趣的區(qū)域。如最大強(qiáng)度投影(MIP)、最近 脈管投影(CVP)和平均強(qiáng)度投影(AIP)等算法是基于光線投射的。對于 所顯示圖像的每個像素，光線從所述像素投射穿過圖像數(shù)據(jù)體積(通常為 板層(slab))?；谘刂渡涔饩€的體素的強(qiáng)度來計算像素的強(qiáng)度。對 于MIP，像素的強(qiáng)度是沿著具有最高強(qiáng)度的所投射光線的體素的強(qiáng)度。對 于CVP，像素的強(qiáng)度是沿著具有大于CVP閾值的最大強(qiáng)度(可能是局部最 大強(qiáng)度)的所投射光線的第一體素的強(qiáng)度。對于AIP，像素的強(qiáng)度是沿著所 投射光線的體素的強(qiáng)度的平均值。然而，這些圖像中所包括的信息未考慮 沿著所投射光線的像素的位置。最近，Philips醫(yī)學(xué)系統(tǒng)引入一種被稱為體積強(qiáng)度投影(VIP)的新方法。 VIP的理念是將沿著從像素投射的光線的體素的強(qiáng)度乘以權(quán)重因子。體素到 所述像素的距離越大，權(quán)重因子越小。然后使用例如MIP，將帶有加權(quán)強(qiáng) 度的體素用于計算圖像。當(dāng)前的繪制技術(shù)具有其優(yōu)點和缺點。例如，假設(shè)體積包括彼此靠近且 亮度稍微不同的大量脈管。當(dāng)在這種情況下應(yīng)用VIP技術(shù)時，更遠(yuǎn)離觀察 平面的脈管看起來比更靠近觀察平面的脈管更暗，這可能給放射學(xué)家以錯 覺，即更遠(yuǎn)離觀察平面的脈管比更靠近觀察平面的脈管具有更少的血流。 另一方面，假設(shè)體積包括椎骨頂部上的主動脈，且該主動脈和該椎骨二者 具有相似的強(qiáng)度。在這種情況下應(yīng)用VIP技術(shù)有利地導(dǎo)致主動脈看起來比 椎骨更亮。其他繪制技術(shù)對于可視化體積圖像數(shù)據(jù)集可能也是有用的。4發(fā)明內(nèi)容可能有利的是具有一種基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的系統(tǒng)，其利用 能夠提供關(guān)于可視化的體積圖像數(shù)據(jù)集的進(jìn)一步的信息的新的繪制技術(shù)。為解決這一問題，在本發(fā)明的一方面， 一種用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集 繪制圖像的系統(tǒng)包括--計算單元，其用于計算圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，該初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-調(diào)整單元，其用于基于初始像素強(qiáng)度并基于相應(yīng)體素的位置計算像素 的最終像素強(qiáng)度。計算單元可以采用各種繪制方法(例如但不限于MIP和CVP)來計算 初始像素強(qiáng)度。調(diào)整單元能夠在相應(yīng)體素的位置的基礎(chǔ)上調(diào)整所計算的初 始像素強(qiáng)度，所述相應(yīng)體素在例如MIP的情況下為從所述像素投射出的光 線上的體素中具有最高強(qiáng)度的體素，計算單元利用該相應(yīng)體素的位置計算 初始強(qiáng)度。例如，最終像素強(qiáng)度可能隨著所述相應(yīng)體素到包括各像素的觀 察平面的距離而成比例地減弱。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)體積圖像數(shù) 據(jù)集的新的可視化。該系統(tǒng)可以成功應(yīng)用于的體積圖像數(shù)據(jù)集的示例是包 括彼此接近且在背景中強(qiáng)度稍微不同的小的交叉脈管的圖像。有利地，與 使用需要調(diào)整圖像數(shù)據(jù)集中所包括的體素的強(qiáng)度的VIP技術(shù)的系統(tǒng)不同， 本發(fā)明的系統(tǒng)被布置為調(diào)整像素的強(qiáng)度。相對于VIP技術(shù)的計算復(fù)雜性， 這降低了該系統(tǒng)所采用的繪制技術(shù)的計算復(fù)雜性。在該系統(tǒng)的實施例中，所述系統(tǒng)還包括權(quán)重單元，其用于基于相應(yīng)體 素的位置計算像素的像素權(quán)重，且最終像素強(qiáng)度是初始像素強(qiáng)度與像素權(quán) 重的乘積。將最終像素強(qiáng)度定義為初始像素強(qiáng)度與像素權(quán)重的乘積是易于 實現(xiàn)且容易解釋的。通常，定義像素權(quán)重以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在圖像的前景中的可 見性，并抑制結(jié)構(gòu)在圖像的背景中的可見性。在該系統(tǒng)的實施例中，利用正交光線投射來繪制圖像，且最終像素強(qiáng) 度取決于從相應(yīng)體素到觀察平面的距離。這允許使體素深度可視化，該體 素深度在很多繪制技術(shù)(諸如MIP和CVP)中都是不能被可視化的。在該系統(tǒng)的實施例中，基于最大強(qiáng)度投影或最近脈管投影來計算初始像素強(qiáng)度。這些計算量較小的繪制技術(shù)速度較快，且該系統(tǒng)的大多數(shù)用戶 ——諸如放射學(xué)家的醫(yī)學(xué)專業(yè)人士——都熟悉這些技術(shù)中的至少一種。在該系統(tǒng)的實施例中，基于用戶輸入計算像素權(quán)重?？梢曰跈?quán)重函 數(shù)計算這些權(quán)重。該權(quán)重函數(shù)可以是從相應(yīng)體素到觀察平面的距離的函數(shù)。 該系統(tǒng)可以包括用于確定權(quán)重函數(shù)的工具。例如，可以使用由一些用戶定義的控制點控制的B樣條函數(shù)或貝塞爾曲線來定義該權(quán)重函數(shù)。這使得用戶能夠操作權(quán)重以便繪制最優(yōu)圖像。在本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被包括在圖像采集裝置中。 在本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被包括在工作站中。 在本發(fā)明的另一方面， 一種基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的方法，包括-計算步驟，其用于計算所述圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；禾口-調(diào)整步驟，其用于基于初始像素強(qiáng)度和相應(yīng)體素的位置計算像素的最 終像素強(qiáng)度。在本發(fā)明的另 一方面， 一種要由計算機(jī)布置裝入的計算機(jī)程序產(chǎn)品包 括用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的指令，該計算機(jī)布置包括處理單元 和存儲器，在被裝入后，該計算機(jī)程序產(chǎn)品向所述處理單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的能力-計算所述圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù) 集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-基于初始像素強(qiáng)度和相應(yīng)體素的位置計算像素的最終像素強(qiáng)度。 技術(shù)人員基于本說明書可以執(zhí)行對圖像采集裝置、工作站、方法和/或 計算機(jī)程序產(chǎn)品的修改和改變，這些修改和改變對應(yīng)于系統(tǒng)的修改和改變。 技術(shù)人員將意識到所述方法可以應(yīng)用于通過各種采集模態(tài)所采集的體積(即三維(3D)或四維(4D))圖像數(shù)據(jù)，所述采集模態(tài)例如但不限于 計算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射 斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)以及核醫(yī)學(xué)(NM)。


根據(jù)下文中描述的實現(xiàn)方式和實施例并通過參考附圖，本發(fā)明的這些 和其他方面將變得明顯并得以闡明，其中圖1示意性地示出所述系統(tǒng)的示例性實施例的框圖；圖2示意性地圖示說明利用MIP和CVP計算初始強(qiáng)度；圖3示出用于基于線性權(quán)重函數(shù)確定像素權(quán)重因子的示例性控制面板；圖4示出用于基于非線性權(quán)重函數(shù)確定像素權(quán)重因子的示例性控制面板；圖5示出所述方法的示例性實現(xiàn)方式的流程圖； 圖6示意性示出圖像采集裝置的示例性實施例；以及 圖7示意性地示出工作站的示例性實施例。 在所有附圖中相同的參考數(shù)字用于指示相似的部分。
具體實施方式
圖1示意性示出用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的系統(tǒng)100的示例性實施例的框圖，該系統(tǒng)包括-計算單元110，用于計算圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，該初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-調(diào)整單元120，用于基于初始像素強(qiáng)度和相應(yīng)體素的位置計算像素的最終像素強(qiáng)度。系統(tǒng)100的示例性實施例還包括以下任選單元-權(quán)重單元115，用于基于相應(yīng)體素的位置計算像素權(quán)重，且最終像素 強(qiáng)度是像素強(qiáng)度與像素權(quán)重的乘積；-控制單元160，用于控制系統(tǒng)100中的工作流程； -用戶接口165，用于與系統(tǒng)100的用戶通信；以及 -存儲單元no，用于存儲數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)100的實施例中，存在用于引入數(shù)據(jù)的三個輸入連接器181、 182 和183。第一輸入連接器181被布置為接收從數(shù)據(jù)存儲工具進(jìn)入的數(shù)據(jù)，該 數(shù)據(jù)存儲工具例如但不限于硬盤、磁帶、閃存或光盤。第二輸入連接器182 被布置為接收從用戶輸入設(shè)備進(jìn)入的數(shù)據(jù)，該用戶輸入設(shè)備例如但不限于 鼠標(biāo)或觸摸屏。第三輸入連接器183被布置為接收從用戶輸入設(shè)備(諸如鍵盤)進(jìn)入的數(shù)據(jù)。輸入連接器181、 182和183連接到輸入控制單元180。 在系統(tǒng)100的實施例中，存在用于引出數(shù)據(jù)的兩個輸出連接器191和 192。第一輸出連接器191被布置為輸出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)存儲工具(諸如硬盤、 磁帶、閃存或光盤)。第二輸出連接器192被布置為輸出數(shù)據(jù)到顯示設(shè)備。 輸出連接器191和192經(jīng)由輸出控制單元190接收各自的數(shù)據(jù)。技術(shù)人員將理解，存在很多方式將輸入設(shè)備連接到系統(tǒng)100的輸入連 接器181、 182和183以及將輸出設(shè)備連接到系統(tǒng)100的輸出連接器191和 192。這些方式包括但不限于有線連接和無線連接、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，例如但不限 于局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)、因特網(wǎng)、數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)和模擬電話 網(wǎng)絡(luò)。在系統(tǒng)100的實施例中，系統(tǒng)IOO包括存儲單元170。系統(tǒng)100被布置 為經(jīng)由輸入連接器181、 182和183中的任一個接收來自外部設(shè)備的輸入數(shù) 據(jù)，并將所接收的輸入數(shù)據(jù)存儲到存儲單元170中。將輸入數(shù)據(jù)裝入存儲 單元170內(nèi)允許由系統(tǒng)100的各單元快速存取相關(guān)數(shù)據(jù)部分。輸入數(shù)據(jù)可 以包括例如體積圖像數(shù)據(jù)集?？梢杂衫绲幌抻陔S機(jī)存取存儲器(RAM) 芯片、只讀存儲器(ROM)芯片和/或硬盤驅(qū)動器和硬盤的設(shè)備實現(xiàn)存儲單 元170。存儲單元170還可以被布置為存儲輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)可以包括例 如經(jīng)繪制的圖像數(shù)據(jù)。存儲單元170還被布置為經(jīng)由存儲總線175從系統(tǒng) 100的各單元接收數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)到系統(tǒng)100的各單元，這些單元包括計算 單元110、權(quán)重單元115、調(diào)整單元120、控制單元160和用戶接口 165。 存儲單元170還被布置為使得輸出數(shù)據(jù)經(jīng)由輸出連接器191和192中的任 一個而可用于外部設(shè)備。將來自系統(tǒng)100的各單元的數(shù)據(jù)存儲在存儲單元 170可以有利地改進(jìn)系統(tǒng)100的各單元的性能以及從系統(tǒng)100的各單元向外 部設(shè)備傳輸輸出數(shù)據(jù)的速度。作為替代，系統(tǒng)100可以不包括存儲單元170和存儲總線175。系統(tǒng) IOO所使用的輸入數(shù)據(jù)可以由連接到系統(tǒng)100的各單元上的至少一個外部設(shè) 備(諸如外部存儲器或處理器)供應(yīng)。類似地，由系統(tǒng)100所產(chǎn)生的輸出 數(shù)據(jù)可以供應(yīng)給連接到系統(tǒng)100的各單元的至少一個外部設(shè)備(諸如外部 存儲器或處理器)。系統(tǒng)100的各單元可以被布置為經(jīng)由內(nèi)部連接或經(jīng)由 數(shù)據(jù)總線接收來自彼此的數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)100的實施例中，系統(tǒng)100包括用于控制系統(tǒng)100中的工作流 程的控制單元160。該控制單元可以被布置為接收來自系統(tǒng)100的各單元的 控制數(shù)據(jù)并提供控制數(shù)據(jù)給系統(tǒng)100的各單元。例如，在計算像素的初始 像素強(qiáng)度之后，計算單元110可以被布置為發(fā)送控制數(shù)據(jù)"已計算出初始 像素強(qiáng)度"給控制單元160，且控制單元160可以被布置為提供控制數(shù)據(jù)"計 算最終像素強(qiáng)度"給調(diào)整單元120，從而請求調(diào)整單元120計算最終像素強(qiáng) 度?？刂茊卧?60可以進(jìn)一步被布置為在計算出圖像的最后一個像素的初 始像素強(qiáng)度后終止計算初始像素強(qiáng)度。作為替代，可以在系統(tǒng)100的另一 單元中實現(xiàn)控制功能。在系統(tǒng)100的實施例中，系統(tǒng)100包括用于與系統(tǒng)100的用戶通信的 用戶接口 165。用戶接口 165可以被布置為向用戶提供用于定義如何計算像 素權(quán)重的工具。任選地，用戶接口 165可以接收用戶輸入，以用于選擇系 統(tǒng)100的操作模式，該操作模式諸如用于選擇要由計算單元110采用的繪 制方法的模式。技術(shù)人員將理解，可以在系統(tǒng)100的用戶接口 165中有利 地實現(xiàn)更多的功能。體積(即三維(3D))圖像數(shù)據(jù)集包括數(shù)據(jù)元素。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的每 個數(shù)據(jù)元素(x， y， z， I)包括位置(x， y， z)和在這一位置處的強(qiáng)度I， 所述位置(x， y， z)通常由圖像數(shù)據(jù)集坐標(biāo)系中的三個笛卡兒坐標(biāo)x， y， z來表示。體積圖像數(shù)據(jù)體積可以定義為包括圖像數(shù)據(jù)元素(x， y， z， I) 中所包括的所有位置(x， y， z)的體積。數(shù)據(jù)元素可以被解釋為包括強(qiáng)度 I和在位置(x， y， z)處的小體積(通常為立方體或長方體)的體素，所 述位置(x， y， z)例如可以是頂點的位置或體素的中心的位置。圖像數(shù)據(jù) 體積可以被解釋為所有體素立方體或長方體的并集。體積圖像數(shù)據(jù)集可以 被組織為圖像體積的基本平坦的截面或切片的集合，例如基本垂直于圖像 數(shù)據(jù)集坐標(biāo)系的z軸的截面或切片的集合。4D圖像數(shù)據(jù)集包括在不同時間 實例下采集的體積圖像數(shù)據(jù)集的集合。2D圖像數(shù)據(jù)(也被稱為圖像)包括2D圖像數(shù)據(jù)元素。每個2D圖像 數(shù)據(jù)元素(i， j， I)包括位置(i， j)和在這一位置處的至少一個強(qiáng)度I， 所述位置(i， j)通常由顯示坐標(biāo)系中的兩個笛卡兒坐標(biāo)i、 j來表示。技術(shù) 人員將理解，2D圖像數(shù)據(jù)元素可以被解釋為像素和該像素的強(qiáng)度，該像素9即通常為正方形或矩形的顯示器小面積，其由像素的位置來描述，例如由像素的頂點或中心的位置(i， j)來描述，而該像素的強(qiáng)度在彩色圖像的情 況下可能是一些顏色值。存在顯示平面與觀察平面之間的一對一的對應(yīng)關(guān) 系。因此，觀察平面中的位置也可以被稱為顯示器中的位置，反之亦然。 類似地，顯示器中的像素也可以被稱為觀察平面中的像素。體積繪制技術(shù)是基于體積圖像數(shù)據(jù)集計算圖像的技術(shù)。計算圖像包括 計算所顯示的像素的強(qiáng)度。在適合于供系統(tǒng)100的計算單元110使用的繪 制技術(shù)中，所顯示的像素的強(qiáng)度源自于相應(yīng)體素的強(qiáng)度，所述相應(yīng)體素包 括在體積圖像數(shù)據(jù)集中且通過由計算單元110所采用的繪制技術(shù)來定義。這種適當(dāng)?shù)睦L制技術(shù)的示例包括但不限于MIP、 CVP和最小強(qiáng)度投影 (mIP)。這些繪制技術(shù)使用光線投射。將正交光線從觀察平面上的位置投 射進(jìn)入圖像數(shù)據(jù)體積內(nèi)。觀察平面上的位置是顯示器上的像素的等價物。 基于光線上的相應(yīng)體素的體素強(qiáng)度來計算像素的強(qiáng)度?，F(xiàn)在將參照MIP和 CVP繪制技術(shù)描述系統(tǒng)100的各實施例。然而，技術(shù)人員將理解，權(quán)利要 求的范圍并不局限于這些繪制技術(shù)，且系統(tǒng)100也可以采用其他適當(dāng)?shù)睦L 制技術(shù)。系統(tǒng)100的計算單元110被布置為計算圖像的像素的初始像素強(qiáng)度， 該初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度來 定義。圖2示意性地圖示說明利用MIP和CVP計算初始強(qiáng)度。圖2中的每 個點描述在從觀察平面中的像素起沿與觀察平面正交的觀察方向投射的光 線上的體素。點的橫坐標(biāo)描述光線上的體素的位置，而點的縱坐標(biāo)描述光 線上的休素的體素強(qiáng)度。圖2還示意性地示出在CVP情況下用于計算初始 像素強(qiáng)度的噪聲水平和CVP閾值。光線上的體素的強(qiáng)度可以由函數(shù)體素—強(qiáng)度(體素一位置)描述。在MIP 中，初始像素強(qiáng)度源自于標(biāo)記為"MIP像素值"的相應(yīng)體素。該相應(yīng)體素 由函數(shù)體素—強(qiáng)度(體素一位置)的絕對最大值定義。在CVP中，初始像素 強(qiáng)度源自于標(biāo)記為"CVP像素值"的相應(yīng)體素。該相應(yīng)體素由函數(shù)體素— 強(qiáng)度(體素一位置)的大于CVP閾值的第一最大值定義。系統(tǒng)100的調(diào)整單元120被布置為基于由計算單元110計算的像素的 初始像素強(qiáng)度并基于由計算單元110所用來計算所述像素的初始像素強(qiáng)度的相應(yīng)體素的位置來計算所述像素的最終像素強(qiáng)度。因此，調(diào)整單元120 可以由函數(shù)最終_像素_強(qiáng)度(初始_像素_強(qiáng)度，相應(yīng)_體素_位置)來描述， 其中初始一像素一強(qiáng)度是初始像素強(qiáng)度，而相應(yīng)—體素一位置是相應(yīng)體素的位 置，計算單元110確定該相應(yīng)體素以計算像素的初始像素強(qiáng)度。技術(shù)人員 將認(rèn)識到，多種函數(shù)最終j象素—強(qiáng)度(初始一像素—強(qiáng)度，相應(yīng)—體素一位置) 可能對于使體積圖像數(shù)據(jù)集可視化是有用的。權(quán)利要求的范圍不限于對這 一函數(shù)的特定選擇。在系統(tǒng)100的實施例中，系統(tǒng)100還包括權(quán)重單元115，以用于基于相 應(yīng)體素的位置計算像素的像素權(quán)重，計算單元110使用所述相應(yīng)體素來計 算所述像素的初始像素強(qiáng)度，且最終像素強(qiáng)度是所述像素的初始像素強(qiáng)度 與像素權(quán)重的乘積。因此，描述調(diào)整單元110的函數(shù)最終_像素_強(qiáng)度(初 始_像素—強(qiáng)度，相應(yīng)—體素_位置)可以寫成乘積函數(shù)最終_像素_強(qiáng)度(初 始一像素一強(qiáng)度，相應(yīng)—體素—位置)=初始—像素—強(qiáng)度*權(quán)重(相應(yīng)一體素一位 置)，其中權(quán)重(相應(yīng)_體素一位置)是由權(quán)重單元115基于相應(yīng)—體素_位 置計算出的像素權(quán)重。在系統(tǒng)100的實施例中，利用正交光線投射來繪制圖像，且最終像素 強(qiáng)度取決于從相應(yīng)體素到觀察平面的距離，計算單元110使用所述相應(yīng)體 素來計算所述像素的初始像素強(qiáng)度。此處，函數(shù)最終—像素_強(qiáng)度(初始—像 素—強(qiáng)度，相應(yīng)—體素—位置)可以由更簡單的函數(shù)最終—像素一強(qiáng)度(初始一 像素_強(qiáng)度，相應(yīng)_體素_距離)代替，其中相應(yīng)_體素—距離是從相應(yīng)體素到 觀察平面的距離，例如為歐幾里得距離。圖像數(shù)據(jù)集坐標(biāo)系通常以這樣的 方式定義，即使得觀察平面基本上等同于xy平面，而投射的光線和觀察方 向基本上平行于z軸。通常將相應(yīng)—體素—距離的值存儲在像素的所謂的z 緩沖器中。另外，如果最終像素強(qiáng)度是初始像素強(qiáng)度與像素權(quán)重的乘積， 則權(quán)重(相應(yīng)—體素—位置)可以由權(quán)重(相應(yīng)—體素—距離)代替。在系統(tǒng)100的實施例中，基于用戶輸入計算像素權(quán)重。用戶接口 165 可以包括用于獲得用戶輸入以便計算像素權(quán)重的工具，例如控制面板。任 選地，該控制面板可以包括用于定義CVP閾值的工具。作為替代，像素權(quán) 重和/或CVP閾值可以預(yù)先確定，或者可以從例如使用系統(tǒng)100的協(xié)議導(dǎo)出。 這種協(xié)議可以基于用于采集體積圖像數(shù)據(jù)集的體積圖像數(shù)據(jù)采集模態(tài)。例如，關(guān)于體積圖像數(shù)據(jù)采集模態(tài)的信息可以包括在與體積圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián) 的元數(shù)據(jù)中。圖3示出用于基于線性權(quán)重函數(shù)確定像素權(quán)重因子的示例性控制面板。 該權(quán)重權(quán)重(相應(yīng)_體素_距離)是相應(yīng)—體素一距離的線性函數(shù)。對于相應(yīng)_ 體素—距離=0，即對于基本上包括在觀察平面內(nèi)的體素，像素權(quán)重是100%。 權(quán)重滑塊31的位置定義最遠(yuǎn)體素的權(quán)重。在圖3中，最遠(yuǎn)體素的像素權(quán)重 是20%。任選地，該控制面板可以包括用于定義CVP閾值的閾值滑塊32。圖4示出用于基于非線性權(quán)重函數(shù)權(quán)重(相應(yīng)_體素_距離)確定像素 權(quán)重因子的示例性控制面板。該權(quán)重權(quán)重(相應(yīng)一體素一距離)是相應(yīng)_體素 _距離的非線性函數(shù)。像素權(quán)重函數(shù)由表示權(quán)重函數(shù)的圖形的曲線41以圖 形表示。曲線上的點的縱坐標(biāo)定義權(quán)重，例如在范圍[O, l]內(nèi)的數(shù)字。曲線 上的點的橫坐標(biāo)定義從相應(yīng)體素到觀察平面的距離。該曲線由一組控制點 控制。這些控制點可以由用戶定義并控制，例如通過使用鼠標(biāo)輸入設(shè)備。 例如，可以使用B樣條函數(shù)來實現(xiàn)該曲線。任選地，該控制面板可以包括 用于定義CVP閾值的閾值滑塊32。通常，系統(tǒng)100可以用于增強(qiáng)相對靠近觀察平面的體素的可見性并減 弱相對遠(yuǎn)離觀察平面的體素的可見性。然而，系統(tǒng)100可以用于增強(qiáng)從觀 察平面起任一距離范圍內(nèi)的體素的可見性，并減弱在這一范圍之外的體素 的可見性。技術(shù)人員將理解系統(tǒng)100的其他實施例也是可能的。其中，有可能重 新定義系統(tǒng)的各單元并重新分配它們的功能。例如，在系統(tǒng)100的實施例 中，權(quán)重單元115可以是調(diào)整單元120的部件。在系統(tǒng)100的又一個實施 例中，可以用多個計算單元來替換計算單元110。所述多個計算單元中的每 個計算單元可以被布置成采用不同的繪制方法。所采用的方法可能基于用戶選擇。系統(tǒng)100的各單元可以通過使用處理器來實現(xiàn)。正常情況下，在軟件 程序產(chǎn)品的控制下執(zhí)行它們的功能。在執(zhí)行過程中，通常將軟件程序產(chǎn)品 裝入存儲器(如RAM)中并在此執(zhí)行。程序可以從背景存儲器(如ROM、 硬盤或磁存儲器和/或光存儲器)中裝入，或者可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng)) 來裝入。任選地，專用集成電路可以提供所期望的功能性。圖5示出基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的方法500的示例性實現(xiàn)方式 的流程圖。方法500開始于計算步驟510，用于計算所述圖像的像素的初始 像素強(qiáng)度，該初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng) 體素強(qiáng)度定義。在計算步驟510之后，方法500繼續(xù)進(jìn)行權(quán)重步驟515，用 于基于圖像數(shù)據(jù)體積中的相應(yīng)體素的位置計算像素的像素權(quán)重。在權(quán)重步 驟515之后，該方法繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整步驟520，用于基于初始像素強(qiáng)度并基于 在相應(yīng)體素的位置的基礎(chǔ)上計算的權(quán)重來計算像素的最終像素強(qiáng)度。在調(diào) 整步驟520之后，方法500可以終止。任選地，如果用戶請求使用新的像 素權(quán)重來進(jìn)一步調(diào)整最終像素強(qiáng)度，則該方法可以繼續(xù)進(jìn)行權(quán)重步驟515。方法500中的步驟的次序并不是強(qiáng)制性的，技術(shù)人員可以在不偏離本 發(fā)明意欲保護(hù)的概念的情況下改變一些步驟的次序或利用線程模型、多處 理器系統(tǒng)或多重處理來并行執(zhí)行一些步驟。任選地，本發(fā)明的方法500的 兩個或更多歩驟可以組合成一個步驟。任選地，本發(fā)明的方法500的一個 步驟可以被分成多個步驟。圖6示意性示出采用系統(tǒng)100的圖像采集裝置600的示例性實施例， 所述圖像采集裝置600包括經(jīng)由內(nèi)部連接與系統(tǒng)100連接的圖像釆集單元 610、輸入連接器601和輸出連接器602。這一布置有利地提高了圖像采集 裝置600的能力，從而向所述圖像采集裝置600提供系統(tǒng)100的有利的能 力以用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像。圖像采集裝置的示例包括但不限 于CT系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)、MRI系統(tǒng)、US系統(tǒng)、PET系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)以 及NM系統(tǒng)。圖7示意性示出工作站700的示例性實施例。該工作站包括系統(tǒng)總線 701。處理器710、存儲器720、磁盤輸入/輸出(I/O)適配器730和用戶接 口 (UI) 740可操作地連接到系統(tǒng)總線701。磁盤存儲設(shè)備731可操作地耦 接到磁盤I/O適配器730。鍵盤741、鼠標(biāo)742和顯示器743可操作地耦接 到UI 740。將實現(xiàn)為計算機(jī)程序的本發(fā)明的系統(tǒng)IOO存儲在磁盤存儲設(shè)備 731中。工作站700被布置成將該程序和輸入數(shù)據(jù)裝入存儲器720中，且在 處理器710上執(zhí)行該程序。用戶可以利用鍵盤741和/或鼠標(biāo)742將信息輸 入到工作站700。工作站被布置成輸出信息到顯示設(shè)備743和/或磁盤731 。 技術(shù)人員將理解，本領(lǐng)域中存在工作站700的很多其他己知的實施例，且本實施例用作舉例說明本發(fā)明的目的，而不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制于這 一特定的實施例。應(yīng)該注意，上述實施例舉例說明了本發(fā)明而非限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域 技術(shù)人員將能夠在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計替代的實施 例。在這些權(quán)利要求中，置于圓括號內(nèi)的任何參考數(shù)字均不應(yīng)被解釋為限 制權(quán)利要求。詞語"包括"并不排除未在權(quán)利要求或說明書中列出的元件 或步驟。元件前面的詞語"一"或"一個"并不排除存在多個這樣的元件。 可以借助于包括若干不同元件的硬件并借助于編程的計算機(jī)來實現(xiàn)本發(fā) 明。在列舉了若干單元的系統(tǒng)權(quán)利要求中，這些單元中的若干可以由硬件 或軟件的一項或相同項體現(xiàn)。第一、第二和第三等詞語的使用并不指示任 何排序。這些詞語應(yīng)被解釋為名稱。
權(quán)利要求
1、一種用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包括-計算單元(110)，其用于計算所述圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，所述初始像素強(qiáng)度由所述體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-調(diào)整單元(120)，其用于基于所述初始像素強(qiáng)度并基于所述相應(yīng)體素的位置計算所述像素的最終像素強(qiáng)度。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，還包括權(quán)重單元(115)，其用于 基于所述相應(yīng)體素的所述位置計算所述像素的像素權(quán)重，其中，所述最終 像素強(qiáng)度是所述初始像素強(qiáng)度與所述像素權(quán)重的乘積。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中，利用正交光線投射來繪制 所述圖像，且所述最終像素強(qiáng)度取決于從所述相應(yīng)體素到觀察平面的距離。
4、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中，基于最大強(qiáng)度投影或最近 脈管投影計算所述初始像素強(qiáng)度。
5、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中，基于用戶輸入計算所述像 素權(quán)重。
6、 一種圖像采集裝置(600)，其包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)。
7、 一種工作站(700)，其包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)。
8、 一種基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的方法(500)，所述方法包括: -計算步驟(510)，其用于計算所述圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，所述初始像素強(qiáng)度由所述體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-調(diào)整步驟(520)，其用于基于所述初始像素強(qiáng)度并基于所述相應(yīng)體素 的位置計算所述像素的最終像素強(qiáng)度。
9、 一種要由計算機(jī)布置裝入的計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于基于體積圖 像數(shù)據(jù)集繪制圖像的指令，所述計算機(jī)布置包括處理單元和存儲器，在被 裝入后，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品為所述處理單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的能力--計算所述圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，所述初始像素強(qiáng)度由所述體積 圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；和-基于所述初始像素強(qiáng)度并基于所述相應(yīng)體素的位置計算所述像素的最 終像素強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于基于體積圖像數(shù)據(jù)集繪制圖像的系統(tǒng)(100)，該系統(tǒng)包括計算單元(110)，其用于計算該圖像的像素的初始像素強(qiáng)度，該初始像素強(qiáng)度由體積圖像數(shù)據(jù)集中所包括的相應(yīng)體素的相應(yīng)體素強(qiáng)度定義；以及調(diào)整單元(120)，其用于基于初始像素強(qiáng)度并基于相應(yīng)體素的位置計算該像素的最終像素強(qiáng)度。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)體積圖像數(shù)據(jù)集的新的可視化。有利地，與使用需要調(diào)節(jié)圖像數(shù)據(jù)集中所包括的體素的強(qiáng)度的VIP技術(shù)的系統(tǒng)不同，本發(fā)明的系統(tǒng)被布置為調(diào)整像素的強(qiáng)度。相對于VIP技術(shù)的計算復(fù)雜性，這降低了該系統(tǒng)所采用的繪制技術(shù)的計算復(fù)雜性。
文檔編號G06T15/08GK101536039SQ200780040666
公開日2009年9月16日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者C·P·菲瑟 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司