[发明专利]使用多强度重新分配函数进行绘制

说明书

技术领域

本发明涉及体积图像数据可视化领域，并且更特别地，涉及使用射线投射将图像数据体积中包括的多个对象进行可视化的领域。

背景技术

诸如，例如，最大强度投影(MIP)、数字重建射线照相(DRR)或直接体积绘制(DVR)的射线投射图像绘制方法通常用于将CT或MRI体积图像可视化。通常，在分段图像数据体积中包括多个对象。例如肋骨的一些对象可以妨碍例如心脏的另一对象的视图。

在此被引用作为参考1的I.Viola、A.Kanitsar和M.E.Groeller的文章“Importance-driven volume rendering”(IEEE Visualization 2004 October10-15，Austin，Texas，USA，139-145页)描述了对分割图像数据中的对象进行可视化的方法。该方法采用修改的DVR，其中，在图像数据中描述的对象的重要性由重要性指数进行限定。在根据图像数据计算的图像中，布置具有较高重要性指数的对象从而使其比具有较低重要性指数的对象更为可视化。这通过将不同水平的稀疏性(sparseness)与不同重要性指数相关联以及通过使用重要性组合达到。在DVR中，传递函数将颜色和不透明性分配给体积数据的体积内的每个样本。沿每条从图像平面到图像数据体积内投射的射线的样本值被组合并计算最终图像。对象的稀疏性由分配给对象样本的不透明性限定。重要对象的样本为不透明的而次重要对象的样本为半透明或全透明的。在参考1中描述的定义稀疏性的水平的方式包括不透明性和/或颜色调制、屏蔽门透明性以及体积稀释。

发明内容

本发明提供了一种使用射线投射的新的、非常直观并且容易施加的方法对图像数据体积中包括的多个对象进行可视化。

在本发明的一方面中，提供了使用射线投射方法，用于对包括多个体素的图像数据集进行可视化的系统，多个体素中的每个体素属于至少一个分类，所述至少一个分类中的每个分类与用于根据体素的所测得体素值计算所述体素的重定义体素值的强度重新分配函数相关联，所述系统包括采样单元，其用于基于与从图像像素投射的投影射线上的样本定位邻近的至少一个体素的重定义体素值，计算所述投影射线上的样本定位处的样本值，其中，使用与至少一个体素的至少一个分类相关联的强度重新分配函数，根据至少一个体素的所测得体素值计算所述至少一个体素的重定义体素值。

例如，描述骨骼的第一类体素可以被赋予生成在图像中可见的骨骼的低重定义的灰度值的第一强度重新分配函数。在另一方面，描述血管的第二分类的体素可以被赋予生成在图像中可见的血管的高灰度值的第二强度重新分配函数。例如，图像可以使用MIP计算。因此，检查图像的用户可以在骨骼结构在图像中不可见的情况下看到血管。有利地，图像中要被可视化的感兴趣区域可以由组织类型体素分类或由例如，基于图像数据分割从体素分类获得的其他信息限定。例如，冠状动脉可以具有不同于肺静脉的强度重新分配函数的强度重新分配函数。

本领域技术人员将理解体素值表示体素强度。存在用于表达体素值的不同尺度和单位，所述尺度和单位包括，但不限于，Hounsfield单位(HU)和由[0，255]范围内的整数表示的灰度值。可以使用任意合适的体素强度限定强度重新分配函数。

在系统的实施例中，采样单元包括：

-定位单元，其用于选择从图像像素投射的投影射线上的样本定位；

-体素单元，其用于选择邻近样本定位的至少一个体素；

-重定义单元，其用于使用与至少一个体素的至少一个分类相关联的强度重新分配函数，根据至少一个体素的所测得体素值计算至少一个体素的重定义体素值；以及

-组合单元，其用于基于投影射线上的至少一个体素的重定义体素值，计算在样本定位处的样本值。这些单元表示采样单元的有效实施方式。

在实施例中，系统还包括用于基于用户输入，对强度重新分配函数进行成形的重新分配单元。经改变的强度重新分配函数可以由系统施加给图像数据并且可以实时计算新的图像。所计算的图像可以在显示器上进行显示。用户因此能够交互地重定义分类的体素的灰度值，以达到所观察的图像数据集的最佳可视化。

在系统的实施例中，射线投射方法为最大值强度投影或最小值强度投影。所述最大值强度投影和最小值强度投影为普遍的绘制技术，并且大多数放射学家知道如何使用这一绘制技术解释所绘制的图像。

在系统的实施例中，至少一个分类包括背景分类。所有不能被分类为结构或组织的体素的体素可以被分类为背景分类体素。