[发明专利]用于对3D对象进行可视化的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对3D对象进行可视化的设备、用于对3D对象进行可视化的X射线成像系统、用于对3D对象进行可视化的方法、以及用于控制这种设备的计算机程序元件和已经存储了这种计算机程序元件的计算机可读介质。

背景技术

WO 2005/078666(A1)公开了一种与可变形表面模型的实时用户交互和用于使用可变形表面来分割三维图像中的感兴趣对象的图像处理系统。

EP1 566 772 A2公开了一种X射线计算机断层摄影装置，包括：通过X射线在主体的三维区域中进行扫描的扫描器、存储通过扫描采集的投影数据的存储单元、基于所存储的投影数据生成与三维区域相对应的体积数据的重建处理单元、根据体积数据生成与三个方向的切片平面相关的切片图像数据的MPR处理单元、显示切片图像数据连同表示重建范围的图形元素的显示单元、操作图形元素的操作单元，以及基于所存储的投影数据重建与由图形元素表示的重建范围相对应的断层摄影图像数据的重建处理单元。

在介入程序中，X射线用于帮助医生看到在人类身体内部发生的事情。X射线图像上的对象使用反向透视来投影。这意味着更远离X射线探测器的对象看起来比更靠近X射线探测器的对象更大。诸如切割或剪切平面的用户能够操纵的3D对象也可以使用反向透视来绘制，从而它们对应于X射线图像上的解剖结构。然而，操纵这些反向透视3D对象对于用户可能感觉到是违反直觉的。例如，在反向透视绘制场景中的剪切平面对于人类查看者来说感觉是畸形的。剪切平面看起来好像未与解剖结构上的实际切割平面对准。当用户尝试向后移动剪切平面时，感觉好像其向前移动，反之亦然。

发明内容

因此，存在一种用于对3D对象进行可视化的改进的设备的需要，其允许更容易地操纵3D对象。

本发明的问题通过独立权利要求的主题来解决，其中，其他实施例并入从属权利要求中。应当注意，下文中所描述的本发明的方面也适用于用于对3D对象进行可视化的设备、用于对3D对象进行可视化的X射线成像系统、用于对3D对象进行可视化的方法、计算机程序元件和计算机可读介质。

根据本发明，提出一种用于对3D对象进行可视化的设备。用于对3D对象进行可视化的设备包括处理单元。处理单元被配置为提供在2D投影平面中的图像。图像可以是例如示出使用反向透视投影的解剖结构的X射线图像。反向投影是一种在其中更远离探测器的对象看起来比更靠近探测器的对象更大的投影。这与正常的人类视觉相反，在正常的人类视觉中，更远的对象看起来比更靠近的对象更小。

根据本发明的处理单元被配置为利用反向投影变换将来自初始平面的初始3D对象投影到图像的2D投影平面中，以实现反向2D对象。如上所述，反向投影变换是一种在其中更远离探测器的对象看起来比更靠近探测器的对象更大的投影变换。换言之，反向投影变换是这样的投影变换：其中消失点位于2D投影平面的另一侧，而不是初始对象一侧。

根据本发明的处理单元还被配置为对反向2D对象进行点镜像，以实现镜像的非反向2D对象。处理单元被配置为将镜像的非反向2D对象投影回初始平面，以提供经校正的3D对象。处理单元被配置为将经校正的3D对象再次投影到图像的2D投影平面，以提供看起来未被反向投影的最终3D对象。

因此，在反向透视投影场景中实现经透视投影的3D对象。换言之，描述了将要操纵的3D对象(例如，剪切平面)的反向投影反转到正常的非反向的透视投影，同时例如图像中的解剖结构维持反向投影。

通过将3D对象的反向投影反转到正常的非反向的透视投影，同时图像中的解剖结构保持反向透视，用户能够容易地操纵3D对象。用户能够自然地和直观地使用并操纵3D对象，就好像用人眼看到的那样。

由于X射线的反向透视投影，本发明能够应用于X射线成像模态。如上所述，图像能够因此是X射线图像。然而，本发明还能够应用于产生反向透视投影图像的任何其它成像模态。

如上所述，图像还可以包括至少一个反向投影的解剖3D结构，其保持反向投影，同时提供看起来未被反向投影的最终对象。

图像还包括上述初始3D对象。初始3D对象能够被理解为可反向的对象。在范例中，初始3D对象位于初始平面中并且具有关于初始3D对象的几何图心对称的形状。

在范例中，初始3D对象是切割平面、剪切平面等。该平面可以是从3D解剖表示的另一部分“切割”3D解剖表示的一部分的平面。因此，初始3D对象所在的初始平面也能够被理解为切割平面。剪切平面能够例如在3D CT/MR/旋转X射线解剖结构被叠加在实时X射线图像顶部上的实况屏幕中使用。