[发明专利]用于多层体积光线投射的方法、系统和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请在35 U.S.C. §119下要求于2011年8月11日提交的美国临时申请号61/522,301的优先权，其公开内容被整体合并在此以作参考。

技术领域

本发明涉及多层体积光线投射（ray casting）。

背景技术

多层体积光线投射是建立在标准体积光线投射顶部上的一种先进技术，其支持对于标准体积可视化的各种高效增强，比如切割平面、裁切框、空白空间跳过、冲压掩模、感兴趣体积掩模、嵌入式多平面重建（MPR）以及嵌入式曲线和带条MPR。基本的想法是将所有前面的描述作为一个或多个感兴趣体积（VOI）定义来对待，并且使用硬件加速表面绘制来把这些VOI的边界模型转换成光线层缓冲区。各VOI可能具有不同的优先级，并且多个VOI可能在三维（3D）空间中重叠。光线层缓冲区的创建根据优先级解析所述重叠。光线层缓冲区的每一个像素于是包含光线段集合的信息，其中包括起始位置和材料ID。多层光线投射器随后根据材料ID利用适当的可视化参数绘制每一个光线段。

VOI的描述通常涉及两个部分：1）定义哪些体元属于该VOI的掩模；以及2）通常把该VOI内的区域与其外部的区域区分开的观看参数集合。图1示出了头部数据集内部的一个VOI的可视化示例。包含在所述VOI中的体元是利用不同的颜色查找表绘制的。

掩模可以被规定为二元体积，这是因为所述二元体积的每一个体元决定该体元是否属于所述VOI，或者掩模可以被规定为闭合多边形网格，其定义掩模内部的体元与掩模外部的体元之间的边界。具有多边形网格形式的掩模在下文中可以被称作几何掩模。多层体积光线投射在可视化几何掩模方面是特别高效的。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中提供了一种方法，其包括：接收网格的顶点，其中所述网格表示来自原始体积的感兴趣体积（VOI）；对所述网格施行变换操作，其中所述变换操作变换所述网格的顶点；利用经过变换的顶点获得原始体积的采样位置；对采样位置和网格的经过变换的顶点施行逆变换；以及对原始体积施行光线投射以便产生图像，其中所述光线投射使用所述经过变换的顶点和所述逆变换的结果作为输入。

所述变换操作包括平移、旋转、缩放、剪切或镜像。

所述方法还包括：与来自原始体积的其他VOI相比，向所述VOI指派较高优先级数字。

原始体积中的裁剪框或切割平面不会剪除具有较高优先级的VOI。

所述方法还包括：复制所述网格的顶点以便表示具有相同形状的第一和第二VOI；利用全是零的颜色查找表绘制第一VOI，以使得该第一VOI表示空白区域；利用与第二VOI外部的区域相同的颜色查找表绘制第二VOI；对第二VOI的网格进行变换以使其远离原始位置和取向移动；以及从第二VOI的经过变换的网格计算被用于绘制第二VOI的采样位置，随后是逆变换，以使得这些采样位置与从第二VOI的网格的未经变换的型式计算的采样位置相同。

所述方法还包括：复制所述网格的顶点以便表示具有相同形状的第一和第二VOI；利用不同于第一VOI外部的体元的颜色查找表绘制第一VOI；利用与第一VOI相同的颜色查找表绘制第二VOI；对第二VOI的网格进行变换，以使得其远离原始位置和取向移动；以及从第二VOI的经过变换的网格计算被用于绘制第二VOI的采样位置，随后是逆变换，以使得这些采样位置与从第二VOI的网格的未经变换的型式计算的采样位置相同。

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种系统，其包括：用于存储程序的存储器设备；与所述存储器设备进行通信的处理器，所述处理器利用所述程序操作用于：接收网格的顶点，其中所述网格表示来自原始体积的VOI；对所述网格施行变换操作，其中所述变换操作变换所述网格的顶点；利用经过变换的顶点获得原始体积的采样位置；对采样位置和网格的经过变换的顶点施行逆变换；以及对原始体积施行光线投射以便产生图像，其中所述光线投射使用所述经过变换的顶点和所述逆变换的结果作为输入。

所述变换操作包括平移、旋转、缩放、剪切或镜像。

所述处理器还利用所述程序操作用于：与来自原始体积的其他VOI相比，向所述VOI指派较高优先级数字。

原始体积中的裁剪框或切割平面不会剪除具有较高优先级的VOI。