專利名稱：使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和裝置的制作方法
使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和裝置
本實(shí)施例通常涉及醫(yī)療系統(tǒng)，并且更具體地涉及使用深度加權(quán)彩色化 的體繪制方法和裝置。
Levoy在20世紀(jì)80年代后期提出了體繪制的概念，這可直接從3D對(duì) 象(即，數(shù)的3D矩陣)創(chuàng)建類3D (3D-like)圖像。早先的方法要求首先 將3D體轉(zhuǎn)換成一組離散和量子化表面(例如，移動(dòng)立方體算法)。Levoy 采用眼睛/視網(wǎng)膜如何看視覺世界的光物理模型，其中，該模型描述了一種 方法，通過(guò)該方法光線投射線(與圖像平面的單個(gè)象素相對(duì)應(yīng))以由相對(duì) 于正在被可視化的3D對(duì)象的觀察者位置決定的方式與體積相交叉。分配給 象素的值包含復(fù)合運(yùn)算，這沿著光線投射線整合所插值的樣本。這樣的方 法典型地用于幾乎所有3D醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用。
自Levoy里程碑式的論文之后，已經(jīng)書寫了許多描述用于增強(qiáng)視覺深 度提示(即，用于幫助觀察者確定結(jié)構(gòu)相對(duì)于觀察者有多遠(yuǎn)或多近)的各 種方法的文章。盡管沒有窮盡，下述列表突出了一些用于傳達(dá)深度感知的 較流行的技術(shù)前景遮擋(例如，近處的結(jié)構(gòu)遮掩遠(yuǎn)處的結(jié)構(gòu))、立體觀察
(例如，典型地需要復(fù)雜的觀察方法)、透視(例如，較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)較小)、 對(duì)象識(shí)別(例如，椅子)、旋轉(zhuǎn)(例如，人工運(yùn)動(dòng))、散焦(例如，針對(duì)遠(yuǎn) 處的結(jié)構(gòu))、深度陰影(例如，較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)較暗/有陰影)以及梯度照明。
當(dāng)(a)使用標(biāo)準(zhǔn)2-D監(jiān)視器和LCD顯示器；(b)缺乏用于支持重度 分割的顯示的對(duì)比度分辨率(例如，在半透明結(jié)構(gòu)和不透明結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行 區(qū)分)；(c) 3D對(duì)象不易于識(shí)別(例如，內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu))；(e)體積含有噪 聲；或(f)結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的時(shí)，這種技術(shù)也不起作用。
因此，在本領(lǐng)域內(nèi)需要克服所述問(wèn)題的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。具體地， 當(dāng)使用體繪制時(shí)，需要一種用于區(qū)分結(jié)構(gòu)深度的改進(jìn)的方法。

圖1是如本領(lǐng)域已知的三維(3D)超聲圖像的二維(2D)屏幕視圖； 圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法的 流程圖3是根據(jù)本公開的一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和系 統(tǒng)中使用的并指示相對(duì)結(jié)構(gòu)深度的深度圖的示例的2D屏幕視圖4是根據(jù)本公開的一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和系 統(tǒng)中使用的2D彩色化查找表(LUT)的示例的2D屏幕快照視圖5是利用根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方 法和系統(tǒng)而獲得的深度彩色化體繪制的示例的2D屏幕快照視圖6是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和 系統(tǒng)中使用的Sobd算子的示例的2D屏幕快照視圖7是利用根據(jù)本公開的另一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方 法和系統(tǒng)而獲得的Sobel經(jīng)修改的深度彩色化體繪制的示例的2D屏幕快照 視圖110;并且
圖8是用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的各實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制 方法的系統(tǒng)的方框圖。
在附圖中，類似的附圖標(biāo)記是指類似的元件。此外，應(yīng)當(dāng)注意附圖可 能沒有按比例畫出。
圖1是如本領(lǐng)域已知的三維(3D)超聲圖像的二維(2D)屏幕視圖10。 具體地，圖像包括映射到深褐色彩色化查找表(LUT)的體繪制圖像，其 中水平軸(一般用附圖標(biāo)記12指示)表示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕 上以毫米為單位或以水平象素為單位進(jìn)行描述。垂直軸(一般用附圖標(biāo)記 14指示)也表示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕上以毫米為單位或以垂直 象素為單位進(jìn)行描述。盡管圖像看起來(lái)像是三維的，但是在確定結(jié)構(gòu)是靠 近還是遠(yuǎn)離觀察者(即，觀察位置)方面，對(duì)其中所包含的結(jié)構(gòu)進(jìn)行回顧 并不是非常有用的。。
圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法的 流程圖50。進(jìn)行體繪制的方法包括獲得表示一個(gè)或多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的第一復(fù) 合平面的數(shù)據(jù)， 一般用附圖標(biāo)記52表示。在一個(gè)實(shí)施例中，第一復(fù)合平面包括原始復(fù)合平面。在另一實(shí)施例中，獲得數(shù)據(jù)包括通過(guò)使用從包括三維
(3D)超聲、矩陣陣列和實(shí)時(shí)3D成像的組中選出的一個(gè)從源獲得數(shù)據(jù)。
在下一步驟54，方法包括根據(jù)第一復(fù)合平面對(duì)第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)進(jìn) 行計(jì)算，其中第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)指示沿著各個(gè)光線投射線的一個(gè)或多個(gè) 解剖結(jié)構(gòu)的均方根(RMS)深度。
該方法還包括在步驟56處根據(jù)第二復(fù)合平面的RMS深度在兩個(gè)不同 的彩色化調(diào)色板之間選擇或內(nèi)插顏色值。特別地，該步驟包括根據(jù)第二復(fù) 合平面的RMS深度確定兩個(gè)不同的彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述確定包括根據(jù)第二復(fù)合平面的RMS深度來(lái)進(jìn)行從包 括下列的組中選出的一個(gè)在兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間(i)選擇和(ii) 內(nèi)插深度加權(quán)顏色值。在另一實(shí)施例中，根據(jù)RMS深度來(lái)確定兩個(gè)不同的 彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值的步驟還包括使用二維(2D)彩色化 查找表(LUT)。在又一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)RMS深度來(lái)確定兩個(gè)不同彩色 化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值的步驟還包括(0針對(duì)兩個(gè)不同彩色化調(diào) 色板中的每個(gè)執(zhí)行一維(1D)查找表(LUT)運(yùn)算，以及(ii)對(duì)1DLUT 運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行線性插值。
該方法還進(jìn)一步包括在步驟58處將所選擇或內(nèi)插的顏色值應(yīng)用到原始 復(fù)合平面以產(chǎn)生具有深度加權(quán)彩色化的體繪制。具體地，該步驟包括將所 確定的深度加權(quán)顏色值應(yīng)用到第一復(fù)合平面以產(chǎn)生具有深度加權(quán)彩色化的 體繪制圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用所確定的深度加權(quán)顏色值的步驟包括 將從包括(i)選擇顏色值和(ii)內(nèi)插顏色值的組中選出的一個(gè)應(yīng)用到第一 復(fù)合平面以產(chǎn)生具有深度加權(quán)彩色化的體繪制。在步驟60處，可以執(zhí)行根 據(jù)給定體繪制過(guò)程的特定要求的進(jìn)一步處理。
根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，從體繪制技術(shù)推導(dǎo)出的復(fù)合方法包括對(duì)第 二復(fù)合平面進(jìn)行計(jì)算，該第二復(fù)合平面指示沿著光線投射線的解剖結(jié)構(gòu)的 RMS深度。該第二平面(RMS深度)用于在兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間進(jìn) 行選擇或內(nèi)插，然后將其應(yīng)用到原始Levoy復(fù)合平面。
如結(jié)合本公開的實(shí)施例將理解的，色調(diào)變化(即，彩色化)有利地用 于區(qū)分相對(duì)于背景結(jié)構(gòu)的前景。盡管已將色調(diào)變化用于體繪制，并沒有將 色調(diào)變化用作深度的函數(shù)。經(jīng)典體繪制通常是指"分類"階段(該階段在復(fù)合階段之前)，將一體素處的量轉(zhuǎn)換成RGB三原色，并且然后針對(duì)每個(gè)R、 G、和B值進(jìn)行單獨(dú)的復(fù)合。該轉(zhuǎn)換取決于標(biāo)量的即值(immediatevalue) 或者可能取決于分割值，這典型地是用于區(qū)分不同結(jié)構(gòu)的單獨(dú)體。例如， 可以使用灰色或白色調(diào)色板對(duì)被識(shí)別為骨骼的體素進(jìn)行編碼，而使用占主 導(dǎo)的紅色調(diào)色板對(duì)來(lái)自冠狀動(dòng)脈的體素進(jìn)行編碼。
Levoy提出可以如下執(zhí)行對(duì)沿著光線投射線的體素的遞歸復(fù)合-
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中
L 進(jìn)入/^t出體素的光 S 復(fù)合和
i 指示對(duì)體素的輸入的索引 i+1指示體素的輸出的索引
ex 體素的不透明度，典型地是P (體素標(biāo)量)的函數(shù) P 體素的標(biāo)量屬性
注意，這需要遞歸計(jì)算最終的SN (與單個(gè)體素相對(duì)應(yīng)的求和后的復(fù)合值)。
注意，來(lái)自每個(gè)體素的貢獻(xiàn)為 C'=丄 ,
因此，可以將最終求和值簡(jiǎn)單地描述為
統(tǒng)計(jì)學(xué)提出，可以如下計(jì)算函數(shù)的平均值
<formula>formula see original document page 9</formula>
將相同的理念應(yīng)用到體復(fù)合，可以對(duì)光線投射線如下計(jì)算RMS深度
<formula>formula see original document page 9</formula>其中，F(xiàn)與沿著光線投射線(即深度)的RMS索引相對(duì)應(yīng)，并且其指 示在獲得了針對(duì)復(fù)合和的大部分貢獻(xiàn)的情況下的平均索引。 P/xe/(;c,力=及GS — Z C/r(5;, ,7)
因?yàn)榧侯A(yù)先知道光線投射樣本之間的距離，易于將〖轉(zhuǎn)換成真實(shí)的深 度。然而，我們實(shí)際上對(duì)H乍為N的比例(沿著光線投射的樣本總#)的百
分比更感興趣。
圖3是根據(jù)本公開的一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和系 統(tǒng)中使用的深度圖的示例的二維(2D)屏幕視圖70。具體地，圖3包含指 示結(jié)構(gòu)相對(duì)深度的alpha圖，其中，水平軸(一般用附圖標(biāo)記72指示)表 示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕上以毫米為單位或以水平象素為單位進(jìn) 行描述。垂直軸(一般用附圖標(biāo)記74指示)也表示長(zhǎng)度大小，并且可以在 顯示屏幕上以毫米為單位或以垂直象素為單位進(jìn)行描述。使用上述公式 (即，在圖1的圖像數(shù)據(jù)上使用的)來(lái)獲得圖3的深度圖，其中公式進(jìn)一 步用于計(jì)算RMS深度。在圖3中，較暗的結(jié)構(gòu)靠近觀察者(g卩，觀察位置) 而較亮的結(jié)構(gòu)離得遠(yuǎn)。
圖4是根據(jù)本公開的一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和系 統(tǒng)中使用的2D彩色化査找表(LUT)的示例的2D屏幕快照視圖80。具體 地，水平軸(一般用附圖標(biāo)記82指示)表示體繪制的復(fù)合增益，從O至大 約剛超過(guò)250。求和后的復(fù)合值Sw縮放到所述0至250 (最小至最大)的 范圍并且該值確定2D彩色化LUT中的水平索引(列)。注意，較小的值(更 靠近0)如何與較小的復(fù)合值相對(duì)應(yīng)，因此使用較暗的、具有較低發(fā)光的 RGB值。垂直軸(一般用附圖標(biāo)記84指示)表示體結(jié)構(gòu)的深度，從0至 100。 RMS深度值f被逆映射到所述0至100的范圍。這樣，f的較小值映 射到靠近一百(100)的值，而f的較大值映射到靠近零(0)的值。該映射 的結(jié)果是離觀察者較近(即，觀察位置)的結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致較暖-較紅的顏色色 調(diào)，而離觀察者(即，觀察位置)較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)將被分配較冷-較藍(lán)的色調(diào)。 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間的顏色值進(jìn)行選擇或插值 包括使用任何標(biāo)準(zhǔn)彩色化圖(底邊)、創(chuàng)建其補(bǔ)圖(complement)(頂邊) 并且然后在標(biāo)準(zhǔn)顏色化圖和其補(bǔ)圖之間進(jìn)行線性插值。
圖5是利用根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和系統(tǒng)而獲得的深度彩色化體繪制的示例的2D屏幕快照視圖90。具體 地，屏幕快照視圖90包含圖像混合，其中，水平軸(一般用附圖標(biāo)記92 指示)表示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕上以毫米為單位或以水平象素 為單位進(jìn)行描述。垂直軸(一般用附圖標(biāo)記94指示)也表示長(zhǎng)度大小，并 且可以在顯示屏幕上以毫米為單位或以垂直象素為單位進(jìn)行描述。在一個(gè) 實(shí)施例中，通過(guò)使用復(fù)合光線投射的"幅值"、使用所計(jì)算出的深度圖并且 在上述圖4的2D彩色化圖中執(zhí)行二維查找，獲得圖5的深度彩色化體繪制 圖。因此，圖5的深度結(jié)構(gòu)現(xiàn)在"彈出"，并且深度位置更顯而易見。
圖6是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法和 系統(tǒng)中使用的Sobd算子的示例的2D屏幕快照視圖100。具體地，屏幕快 照視圖lOO包含Sobel梯度，其中，水平軸(一般用附圖標(biāo)記102指示)表 示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕上以毫米為單位或以水平象素為單位進(jìn) 行描述。垂直軸(一般用附圖標(biāo)記104指示)也表示長(zhǎng)度大小，并且可以 在顯示屏幕上以毫米為單位或以垂直象素為單位進(jìn)行描述。在一個(gè)實(shí)施例 中，該方法還包括對(duì)圖3的深度圖的梯度進(jìn)行計(jì)算。高梯度出現(xiàn)在深度突 然并且顯著變化的位置。在經(jīng)典Levoy復(fù)合中，具有相等復(fù)合亮度的兩個(gè) (2)相鄰結(jié)構(gòu)可能位于從觀察者(或觀察位置)起完全不同深度處的體積 內(nèi)。但因?yàn)榱炼戎殿愃?，因此難以從作為結(jié)果而得到的Levoy復(fù)合圖像中 區(qū)分不同深度。通過(guò)在RMS深度圖像上使用Sobd算子或其它2D梯度-檢 測(cè)算子，根據(jù)本公開另一實(shí)施例的方法更易于識(shí)別深度的突然變化，并且 通過(guò)對(duì)深度加權(quán)彩色化圖像添加規(guī)定的邊界而向觀察者突出顯示了所述變 化。
圖7是利用根據(jù)本公開的另一實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制方 法和系統(tǒng)而獲得的Sobel經(jīng)修改的深度彩色化體繪制的示例的2D屏幕快照 視圖110。具體地，屏幕快照視圖IIO包含具有添加的Sobd邊的圖像混合， 其中，水平軸(一般用附圖標(biāo)記112指示)表示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯 示屏幕上以毫米為單位或以水平象素為單位進(jìn)行描述。垂直軸(一般用附 圖標(biāo)記114指示)也表示長(zhǎng)度大小，并且可以在顯示屏幕上以毫米為單位 或以垂直象素為單位進(jìn)行描述。在一個(gè)實(shí)施例中，Sobel梯度圖像用于增強(qiáng) 深度彩色化體繪制圖像的深度顯著變化的那些部分。通過(guò)使用乘法掩碼運(yùn)算(multiplicative mask operation)完成這一點(diǎn)，其中將強(qiáng)梯度用于使紅-綠 -藍(lán)彩色化(RGB)值變暗。
因此，根據(jù)另一實(shí)施例利用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法還包括在具 有深度加權(quán)彩色化的體繪制圖像上使用Sobd梯度以識(shí)別深度的突然變化。 此外，該方法包括根據(jù)所識(shí)別的深度突然變化來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)具有深度加權(quán) 彩色化圖像的體繪制圖像。在另一實(shí)施例中，深度的突然變化可以包括相 鄰光線投射線之間的百分之百(100%)級(jí)別上的深度變化。在這種情況下， 與第一光線投射相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)位于相對(duì)于觀察者的零(0)深度處(即，盡 可能地靠近觀察者或觀察位置)，而與第二 (2nd)相鄰光線投射線相關(guān)聯(lián)的 結(jié)構(gòu)具有一百(100%)的相對(duì)深度(即，盡可能地遠(yuǎn)離觀察者或觀察位置)。 在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，如這里所討論的，方法包括對(duì)深度加權(quán)彩色化 圖像應(yīng)用Sobd檢測(cè)的深度邊界。在本公開的另一實(shí)施例中，另一方法包括 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Levoy圖像(未示出)應(yīng)用Sobel檢測(cè)的深度邊界。
根據(jù)另一實(shí)施例，利用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法還包括在具有加 權(quán)彩色化的體繪制圖像內(nèi)保留與深度無(wú)關(guān)的第一復(fù)合平面的平均亮度。例 如，在一個(gè)實(shí)施例中，保留平均亮度包括選擇兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板以包 括第一彩色化圖和第二彩色化圖，其中第二彩色化圖是第一彩色化圖的補(bǔ) 圖。此外，方法可以包括選擇第一彩色化圖并生成第一彩色化圖的補(bǔ)圖。 所述生成包括例如根據(jù)預(yù)期亮度/色度變換以經(jīng)典RGB空間對(duì)第一彩色化 圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中所述轉(zhuǎn)換產(chǎn)生變換成YUV的變換數(shù)據(jù)，其中"Y"值與 亮度相應(yīng)，而"U"和"V"表示色調(diào)和域色飽和度。注意，可以通過(guò)只使 用"Y"值來(lái)簡(jiǎn)單地生成標(biāo)準(zhǔn)黑-白圖像。補(bǔ)圖LUT圖包含交換兩個(gè)(2) 色調(diào)信號(hào)"U"和"V"，同時(shí)保留亮度信號(hào)"Y"。然后對(duì)YVU信號(hào)進(jìn)行逆 變換以生成補(bǔ)圖的RGB值。
在又一實(shí)施例中，利用深度加權(quán)彩色化的體繪制方法還包括兩個(gè)不同 的彩色化調(diào)色板，所述調(diào)色板包括(0第一彩色化圖，以及(ii)第二彩色 化圖，其中第二彩色化圖是第一彩色化圖的補(bǔ)圖。因此，該方法還包括生 成第一彩色化圖的補(bǔ)圖以獲得第二彩色化圖。此外，所述生成包括根據(jù)預(yù) 期亮度/色度變換對(duì)第一彩色化圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中轉(zhuǎn)換產(chǎn)生變換的數(shù)據(jù)；交 換所變換的數(shù)據(jù)的色度分量以獲得該第一彩色化圖的補(bǔ)圖；并且將所變換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回到在第一彩色化圖中使用的原始空間(例如，RGB)。結(jié)果， 保留了與深度無(wú)關(guān)的平均亮度。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)期亮度/色度變換包括 彩色化/紫外(YUV)變換，并且其中，交換所變換的數(shù)據(jù)包括交換紫外(UV) 數(shù)據(jù)。
圖8是用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的各實(shí)施例使用深度加權(quán)彩色化的體繪制 方法的系統(tǒng)的方框圖。也就是，根據(jù)本公開的各實(shí)施例的方法還可以通過(guò) 用于實(shí)現(xiàn)臨床任務(wù)的臨床工作站或系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可以以計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品的形式來(lái)產(chǎn)生。因此，圖8是以根據(jù)本公開的一實(shí)施例利用深度加權(quán)彩 色化的體繪制為特征的一種裝置120的部分方框圖。裝置120包括計(jì)算機(jī)/ 控制單元122、顯示器124，其中顯示器124通過(guò)合適的連接126耦連到計(jì) 算機(jī)/控制單元。裝置120還包括輸入/輸出設(shè)備128和定點(diǎn)設(shè)備130，其中 輸入/輸出設(shè)備128和定點(diǎn)設(shè)備130分別通過(guò)合適的連接132和134耦連到 計(jì)算機(jī)/控制單元122。合適的連接可以包括任何合適的信號(hào)線或線路(有 線、無(wú)線、光等)。
此外，計(jì)算機(jī)/控制單元122包括任何合適的計(jì)算機(jī)和/或控制單元，可 以將所述計(jì)算機(jī)/控制單元配置為執(zhí)行關(guān)于根據(jù)各個(gè)實(shí)施例用于產(chǎn)生具有深 度加權(quán)彩色化的體繪制圖像的方法的如這里所討論的各種功能。此外，可 以通過(guò)使用合適的編程技術(shù)來(lái)完成對(duì)計(jì)算機(jī)/控制單元122的編程，以便執(zhí) 行如這里所討論的根據(jù)本公開的各實(shí)施例的方法。而且，計(jì)算機(jī)/控制單元 122與輸入/輸出設(shè)備128 (例如，鍵盤、音頻/語(yǔ)音輸入設(shè)備或類似的設(shè)備)、 定點(diǎn)設(shè)備130 (例如，鼠標(biāo)、觸摸屏或類似的設(shè)備)以及顯示設(shè)備124相接 口 ，計(jì)算機(jī)/控制單元向顯示器提供成像數(shù)據(jù)信號(hào)以便進(jìn)行視覺顯示。
計(jì)算機(jī)/控制單元122還可以發(fā)送數(shù)據(jù)并且經(jīng)由合適的信號(hào)連接(一般 用附圖標(biāo)記138指示)從一個(gè)或多個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備或介質(zhì)136接收數(shù)據(jù)， 和/或經(jīng)由合適的信號(hào)連接(一般用附圖標(biāo)記42指示)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)140(即， 用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析和/或顯示)等接收數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)/控制單元 122可以經(jīng)由信號(hào)線144除了向一個(gè)或多個(gè)設(shè)備和/或系統(tǒng)(未示出)發(fā)送 數(shù)據(jù)之外，還從一個(gè)或多個(gè)采集設(shè)備和/或系統(tǒng)(未示出)接收數(shù)據(jù)。信號(hào) 線144可以包括任何合適的信號(hào)線或線路(有線、無(wú)線、光等)。更進(jìn)一步 地，在包括使用裝置120的特定過(guò)程期間，根據(jù)需要，系統(tǒng)120可以包括耦連到計(jì)算機(jī)/控制單元122的打印機(jī)設(shè)備146以便合適地使用。
根據(jù)另一實(shí)施例，體繪制裝置包括顯示器、耦連到顯示器的計(jì)算機(jī)/控 制單元，其中計(jì)算機(jī)/控制單元向顯示器提供用于繪制投影視圖的數(shù)據(jù)；以 及耦連到計(jì)算機(jī)/控制單元的輸入設(shè)備，以便向計(jì)算機(jī)/控制單元提供輸入， 其中，用指令對(duì)計(jì)算機(jī)控制單元進(jìn)行編程以便實(shí)現(xiàn)如這里所討論的用于產(chǎn) 生具有深度加權(quán)彩色化體繪制圖像的方法。
根據(jù)又一實(shí)施例，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括具有一組指令的計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)，該組指令可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以便實(shí)現(xiàn)如這里所討論的用于產(chǎn)生具有深度 加權(quán)彩色化體繪制圖像的方法。
盡管上面已詳細(xì)地描述了幾個(gè)示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容 易地意識(shí)到的是，有可能在示例性實(shí)施例中進(jìn)行許多修改，而本質(zhì)上不偏 離本公開實(shí)施例的新穎教導(dǎo)和優(yōu)勢(shì)。例如，可以將本公開的實(shí)施例應(yīng)用到 包括如Levoy首先描述的體繪制的任何應(yīng)用。因此，如所附權(quán)利要求所限 定的，所有這些修改意欲被包括在本公開的各實(shí)施例的范圍內(nèi)。在權(quán)利要 求中，"裝置加功能"條款意欲包含這里所描述的執(zhí)行所陳述的功能的結(jié)構(gòu)， 并且不僅包含結(jié)構(gòu)等價(jià)物，而且還包含等價(jià)結(jié)構(gòu)。
此外，在一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中置于括號(hào)內(nèi)的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該被 解釋為限制所述權(quán)利要求。詞語(yǔ)"包含"和"包括"等不排除除了在任何 權(quán)利要求或整個(gè)說(shuō)明書所列出的元件或步驟之外的元件或步驟的存在。元 件的單數(shù)引用并不排除所述元件的復(fù)數(shù)引用，反之亦然。通過(guò)包括多個(gè)不 同元件的硬件和/或通過(guò)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)所述實(shí)施例中的一個(gè)或 多個(gè)。在列舉了幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以由硬 件的一個(gè)和相同項(xiàng)體現(xiàn)。在互相不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的事 實(shí)并不表示這些措施的組合不能用于獲得優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1、一種體繪制方法，包括獲得表示沿著各個(gè)光線投射線的一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)的第一復(fù)合平面的數(shù)據(jù)；并且根據(jù)所述第一復(fù)合平面來(lái)計(jì)算第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)，其中，計(jì)算所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定沿著所述光線投射線的所述一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)從觀察位置起的深度度量，所計(jì)算的數(shù)據(jù)適用于生成深度加權(quán)圖像或深度加權(quán)體繪制圖像中的一個(gè)或多個(gè)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，計(jì)算所述第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)的 步驟包括使用經(jīng)修改的Levoy復(fù)合公式確定沿著所述光線投射線的所述一 個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)從所述觀察位置起的平均深度度量。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，沿著所述光線投射線的所述一個(gè) 或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)包括三維對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)體素。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 根據(jù)所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)生成深度加權(quán)圖像。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述第一復(fù)合平面以生成深度 加權(quán)體繪制圖像。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括根據(jù)沿著所述光線投射線的所述一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)的所述深度度 量來(lái)確定兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)，并且其中，應(yīng)用所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)的步驟還包括應(yīng)用所述深度 加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)以生成具有深度加權(quán)彩色化的所述體繪制圖像。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定所述深度加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)的 步驟包括使用二維(2D)彩色化査找表(LUT)圖。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，而且其中，所述2D彩色化LUT圖由選 擇一維彩色化圖、生成該一維彩色化圖的補(bǔ)圖并且在所述一維彩色化圖和 其補(bǔ)圖之間進(jìn)行插值來(lái)生成。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，而且其中，所述一維彩色化圖包括彩色 化/紫外線(YUV)圖，并且其中，生成其補(bǔ)圖包括進(jìn)行從YUV到Y(jié)VU的 變換。
10、 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括根據(jù)所述深度加權(quán)圖像來(lái)識(shí)別具有從所述觀察位置起的不同深度的所 述結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)或多個(gè)邊界或邊，其中，所述識(shí)別包括在所述深度 加權(quán)圖像上使用二維梯度算子。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括將所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述第一復(fù)合平面以生成深度 加權(quán)體繪制圖像。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，還包括根據(jù)沿著所述光線投射線的所述一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)的所述深度度 量來(lái)確定兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)，并且其中，應(yīng)用所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)的步驟還包括應(yīng)用所述深度 加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)以生成具有深度加權(quán)彩色化的所述體繪制圖像。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定所述深度加權(quán)彩色值數(shù)據(jù) 的步驟包括使用二維(2D)彩色化查找表(LUT)圖。
14、 如權(quán)利要求12所述的方法，而且其中，2D彩色化LUT圖由選擇一維彩色化圖、生成該一維彩色化圖的補(bǔ)圖并且在所述一維彩色化圖和其 補(bǔ)圖之間進(jìn)行插值生成。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，而且其中，所述一維彩色化圖還包括 彩色化/紫外線(YUV)圖，并且其中，生成其補(bǔ)圖包括進(jìn)行從YUV到Y(jié)VU 的變換。
16、 一種裝置，包括-顯示器；耦連到所述顯示器的計(jì)算機(jī)/控制單元，其中，所述計(jì)算機(jī)/控制單元向 所述顯示器提供用于繪制屏幕視圖的數(shù)據(jù)；以及耦連到所述計(jì)算機(jī)/控制單元的設(shè)備，用于向所述計(jì)算機(jī)/控制單元提供 輸入，其中，響應(yīng)于所述輸入設(shè)備，用指令對(duì)所述計(jì)算機(jī)/控制單元進(jìn)行編 程，以便實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的體繪制方法。
17、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其具有由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以便實(shí)現(xiàn)所述體繪制方法的一 組指令，所述方法包括獲得表示沿著所述光線投射線的一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)的第一復(fù) 合平面的數(shù)據(jù)；并且根據(jù)所述第一復(fù)合平面來(lái)計(jì)算第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)，其中，計(jì)算 所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定沿著所述光線投射線的 所述一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)從觀察位置起的深度度量，所計(jì)算的數(shù)據(jù) 適用于生成深度加權(quán)圖像或深度加權(quán)體繪制圖像中的一個(gè)或多個(gè)。
18、 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述體繪制還包括: 從包括下列的組中選出的一個(gè)(i)根據(jù)所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)生成深度加權(quán)圖像，以及(ii)將所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述 第一復(fù)合平面以生成深度加權(quán)體繪制圖像。
19、 如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述體繪制還包括: 根據(jù)沿著所述光線投射線的所述一個(gè)或多個(gè)不透明結(jié)構(gòu)的所述深度度量來(lái)確定兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)，并且其中，應(yīng)用所述第二復(fù)合平面的所述數(shù)據(jù)的步驟還包括應(yīng)用所述深度 加權(quán)顏色值數(shù)據(jù)以生成具有深度加權(quán)彩色化的所述體繪制圖像。
20、 如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，確定所述深度加權(quán) 彩色值數(shù)據(jù)的步驟包括使用二維(2D)彩色化査找表(LUT)圖。
全文摘要
一種體繪制方法，包括獲得表示一個(gè)或多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的第一復(fù)合平面的數(shù)據(jù)(52)，并且根據(jù)第一復(fù)合平面計(jì)算第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)(54)。第二復(fù)合平面的數(shù)據(jù)指示沿著各個(gè)光線投射線的一個(gè)或多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的深度度量。該方法還包括根據(jù)第二復(fù)合平面的深度度量來(lái)確定(56)兩個(gè)不同彩色化調(diào)色板之間的深度加權(quán)顏色值。將所確定的深度加權(quán)顏色值應(yīng)用到(58)第一復(fù)合平面以產(chǎn)生具有深度加權(quán)顏色化的體繪制圖像。
文檔編號(hào)G06T15/40GK101454806SQ200780019684
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
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