專利名稱：基于磚的融合繪制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及成像領(lǐng)域，并且更具體地涉及用在這種成像領(lǐng) 域中的基于磚的融合繪制器.
背景技術(shù)：
如在本領(lǐng)域中已知的，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)提供用于采集3D數(shù)據(jù)的不同 模態(tài)、例如計(jì)算機(jī)斷層攝影("CT")、磁共振成像("MRI")、正 電子發(fā)射斷層攝影("PBT")和超聲.從不同模態(tài)獲得的信息通常是 互補(bǔ)的；例如，CT提供結(jié)構(gòu)信息而PET提供功能信息.因而，通常希 望融合多個(gè)體積數(shù)據(jù)集.
圖l呈現(xiàn)一個(gè)樣本融合圖像，其中來自PET的功能數(shù)據(jù)與來自CT 的結(jié)構(gòu)信息相關(guān).圖l顯示樣本融合繪制.左邊的圖像(圖l(a))顯 示從512x512x512x12比特CT數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)信息，而中間的困像 (圖l(b))顯示從256x256x256x16比特PET數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的功能信息. 右邊的圖像(圖l(c))是使結(jié)構(gòu)和功能信息相關(guān)的CT和PET數(shù)據(jù)集 的簡(jiǎn)單融合.每個(gè)圖像的"負(fù)片"被顯示以促進(jìn)打印復(fù)制.
大多數(shù)現(xiàn)有的融合繪制器需要所有體積被對(duì)準(zhǔn)并且具有相同的分 辨率，由此除了一個(gè)被看作是參考體積的體積之外所有體積都必須被 再采樣。參考體積通常指的是分辨率最精細(xì)以避免丟失信息的體積， 其它體積根據(jù)參考體積的網(wǎng)格被再采樣.參考體積可能需要被擴(kuò)張以 填充包圍所有體積的邊界框.當(dāng) 一個(gè)體積的方向碰巧位于另 一個(gè)體積 的對(duì)角線附近時(shí)，4積集合的總邊界框可以明顯大于各個(gè)邊界框.再
采樣之后體素的數(shù)目與總邊界框的體積成比例.因此，再采樣可以顯 著增加處理時(shí)間(最初和每次繪制時(shí))以及所需的存儲(chǔ)器的數(shù)量.
由于不同掃描器(就原點(diǎn)和方向而言)可以具有不同的坐標(biāo)系， 因此體積通常需要進(jìn)行配準(zhǔn).在配準(zhǔn)期間除了參考體積之外的所有體 積被稱為浮動(dòng)體積.各種變換、例如旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、和剪切被應(yīng) 用于浮動(dòng)體積，以便它們的特征匹配于參考體積中的那些特征.此外， 在這樣的變換之后必須再次執(zhí)行再采樣.配準(zhǔn)典型地需要具有視覺反 饋的用戶交互，所述用戶交互重復(fù)地被應(yīng)用以改進(jìn)配準(zhǔn).對(duì)于這樣的 需要來說，基于再采樣的融合繪制不能足夠快速地響應(yīng).
在基于紋理的體繪制中砌磚法(bricking)是一項(xiàng)重要技術(shù).原 則上，砌磚法將體積數(shù)據(jù)集分成多個(gè)子體積，每個(gè)子體積被稱為磚. 砌磚法的目的主要有兩個(gè).1)僅僅包含不可見體素的磚被跳過以獲得 加速；2)大于圖形存儲(chǔ)器的體積可以通過在每遍繪制時(shí)將所有磚的子 集下栽ij圖形存儲(chǔ)器來進(jìn)行繪制.利用多遍繪制，所有可見體素被處 理.在每個(gè)磚內(nèi)，體素可以進(jìn)一步被細(xì)分為塊，并且不可見塊被跳過. 因此，繪制的最小粒度是塊，而紋理下栽的最小粒度是磚.顯然，塊 必須完全被封閉在相應(yīng)的磚中.參見WeiLi的于2006年7月27日公 開的、公開號(hào)為2006/0164410的美國專利申請(qǐng)"Invisible Space Skipping with Adaptive Granularity for Texture—based Volume Rendering (基于紋理的體繪制的具有自適應(yīng)粒度的不可見空間跳 過)"，該專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人，為了關(guān)于砌磚 法的更多細(xì)節(jié)，全部主題于此被引入作為參考.
融合繪制器處理通常在3D空間中重疊的多個(gè)體積.如在于2005 年9月26日提交的、序列號(hào)為11/235, 410的、被轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相 同的受讓人的共同未決美國專利申請(qǐng)中所論述的，其主題于此被引入 作為參考.在序列號(hào)為11/235， 410的美國專利申請(qǐng)中所述的基本思想 是通過所有塊來繪制完整切片，因而按逐切片而不是逐塊的順序執(zhí)行 繪制。簡(jiǎn)要地說，所述方法包括以下步猓(a)為多個(gè)體積中的每一 個(gè)建立分級(jí)結(jié)構(gòu)；(b)在每個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)中找到與切片平面相交的所有 塊；(c)將多個(gè)體積中的每一個(gè)分成平行切片的堆棧并且根據(jù)可見度 順序?qū)⑵叫星衅判颍?d)在被排序的平行切片中選擇下一個(gè)切片， 該下一個(gè)切片屬于當(dāng)前體積；(e)如果當(dāng)前體積不同于在步驟(d) 的前一迭代中的前一體積，則改變繪制參數(shù)；(f)基于所述繪制參數(shù) 通過使切片平面與對(duì)應(yīng)于當(dāng)前體積的塊相交來繪制下一切片；以及 (g)重復(fù)步驟(d) - (f),直到所有被排序的平行切片都被繪制. 理想的是保持每個(gè)體積獨(dú)立，而不是將它們?cè)俨蓸訛橄嗤姆直媛? 每個(gè)體積保持其自身的空間跳過結(jié)構(gòu)。這在繪制速度、存儲(chǔ)器消耗和 靈活性方面具有優(yōu)點(diǎn).
當(dāng)數(shù)據(jù)集被分成磚時(shí)，在一遍繪制期間并非所有體素都是可訪問 的.罔此，組合砌磚和融合的算法必須保證那些不可訪問的體素在當(dāng) 前遍不被繪制，并且任何可見體素正好被繪制一次.這是具有挑戰(zhàn)性 的任務(wù)，尤其是當(dāng)不可見磚和塊被跳過時(shí).為了簡(jiǎn)單起見，先前的序 列號(hào)為'11/235, 410的共同未決美國專利申請(qǐng)僅僅處理簡(jiǎn)化的砌磚方 案，也就是說，體積僅僅沿著Z軸被砌磚.換句話說，每個(gè)磚至多具 有兩個(gè)相鄰磚.
僅僅沿Z方向砌磚導(dǎo)致厚片形磚，其不幸地在性能方面不太有效. 除了由于圖形硬件限制之外，X和Y尺寸超過某個(gè)數(shù)字(當(dāng)前為512 ) 的數(shù)據(jù)集不能被繪制.圖形存儲(chǔ)器是系統(tǒng)中的寶責(zé)資源.

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于組合至少兩個(gè)三維圖像數(shù)據(jù)集以根 據(jù)所述數(shù)據(jù)集生成合成圖像的方法.所述方法包括沿著三個(gè)相互正交 的軸將所述數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)集分成多個(gè)磚.使用這樣的方法，在 選擇磚的形狀/尺寸方面有更大的靈活性，從而導(dǎo)致更好的性能.
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于組合至少兩個(gè)三維圖像數(shù)據(jù)集 以根據(jù)所述數(shù)據(jù)集生成合成困像的方法，所述方法包括(a)為至少 兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)集建立分級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)包括其數(shù)據(jù) 集的體素的較高級(jí)塊和其數(shù)據(jù)集的體素的較低級(jí)塊，較高級(jí)塊具有比 較低級(jí)塊更大數(shù)目的體素，其中一個(gè)或多個(gè)塊占據(jù)多個(gè)初始處理磚中 的一個(gè)磚；(b)將所述結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)的邊界擴(kuò)張成相應(yīng)的擴(kuò)張分 級(jí)結(jié)構(gòu)，這樣的邊界擴(kuò)張包括將附加的虛擬處理磚添加到初始處)理磚 中，這樣的虛擬處理磚包括半無界塊以提供擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張邊 界；以及(c)將所述擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)磚 繪制成二維圖像，例如透視圖。
使用這樣的方法，每個(gè)體積(即數(shù)據(jù)集)被擴(kuò)張成具有擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)
的塊樹，使得所迷樹覆蓋整個(gè)3D空間，而不受體積的邊界框限制.使 用擴(kuò)張樹的繪制保證繪制不會(huì)丟失任何體積的任何部分.所述擴(kuò)張節(jié) 點(diǎn)僅僅是不包含任何體素?cái)?shù)據(jù)的虛擬節(jié)點(diǎn).
在一個(gè)實(shí)施例中，所述繪制包括(i)按照相對(duì)可見度的順序處 理每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的磚，這樣的可見度順序與離觀察照相機(jī)的距離 有關(guān)，包括為初始處理磚中的不可見磚以及為虛擬處理磚設(shè)置標(biāo)記， 而可見磚保持未被標(biāo)記，并且其中在繪制當(dāng)前磚的任何時(shí)候，限定當(dāng) 前磚的邊界的切平面被插入，并且其中當(dāng)不再繪制當(dāng)前磚時(shí)去除所述 切平面i ( ii)沿著所述切平面將具有當(dāng)前未被標(biāo)記的磚的每個(gè)擴(kuò)張 分級(jí)結(jié)構(gòu)分成平行切片的堆棧，其中被標(biāo)記的磚從所述平行切片中被 排除，并且根據(jù)可見度順序?qū)⑺銎叫星衅判颍?iii)在被排序的 平行切片中選擇下一個(gè)切片，該下一個(gè)切片屬于磚中的當(dāng)前被繪制的 磚；(iv)找到每個(gè)當(dāng)前磚中與在(iii)中所選擇的所述下一個(gè)切片 的平面相交的所有塊；(v)從所找到的塊中提取體素；(vi)將所提 取的體素繪制成二維圖像；(vi)重復(fù)(iii) - (v)直到被排序的 平行切片都被繪制為止；以及(vii)重置當(dāng)前磚.
與切平面組合，所述方法保證任何體積的任何可見部分正好被繪 制一次。
'在一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立地為每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)選擇平行切片以繪 制交錯(cuò)的切片.
在一個(gè)實(shí)施例中，屬于擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的平行切片被選擇成共享平 行切片的公共集合以生成融合切片；將不可見標(biāo)記傳遞到繪制函數(shù)， 以便避免從不可見磚提取并且將0指定為體素樣本的值.從不同數(shù)據(jù) 集提取的樣本根據(jù)可定制的融合方程進(jìn)行組合，即，所述方程取決于 實(shí)際應(yīng)用，例如，它可以僅僅是平均值、和、差或組合從不同體積的
相同3D位置提取的體素值的任何其它方式.
根據(jù)本發(fā)明，通用圖形存儲(chǔ)器管理器和高速緩沖存儲(chǔ)器在多個(gè)基
于GPU的繪制器之間被共享，如在2007年2月28日提交的序列號(hào)為 11/679， 990的共同未決的美國專利申請(qǐng)中所述，所述專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓 給與本發(fā)明相同的受讓人，其主題在此被引入作為參考.為了避免存 儲(chǔ)器分割的問題，有利的是每個(gè)繪制器使用相同的磚尺寸.因此，沿
所有三個(gè)軸的砌磚是必要的.
盡管在上面所引用的序列號(hào)為11/235, 410的專利申請(qǐng)中總是獨(dú) 立地處理不同體積(即，并不在相同3D位置對(duì)不同體積進(jìn)行采樣并且 來自不同體積的體素樣本在湩染器程序內(nèi)并不同時(shí)可用)，在一些情 形中，該特征是需要的.在這樣的模式中，基于磚的繪制器必須保證 對(duì)于當(dāng)前這遍繪制來說可從所有體積訪問所需體素，并且在繪制完整 困像楨期間3D空間中的每個(gè)采樣位置僅僅被使用一次.
在本發(fā)明中，由交錯(cuò)的切片的融合繪制器展開的擴(kuò)張樹被使用； 在這里泫染器(shader)程序可以訪問磚可見度標(biāo)記. 一種方式是將 磚可見度標(biāo)記作為自變量傳遞到渲染器.如果體積的當(dāng)前磚是不可見 的，則渲染器簡(jiǎn)單地遊免對(duì)該體積進(jìn)行采樣，并且將0分配給擁有采 樣值的變量，并且繼續(xù)融合計(jì)算。這需要漥染器程序內(nèi)的分支，并且 可能在一些GPU上不是高效的.另一種方式是生成多個(gè)版本的泫染器 程序，每個(gè)版本對(duì)應(yīng)于不可見體積的不同子集.然后根據(jù)磚可見度標(biāo) 記選擇正確的泫染器程序.
用于融合切片的磚內(nèi)不可見空間跳過不同于交錯(cuò)的切片的繪制. 對(duì)于交錯(cuò)的切片來說，繪制器采用代表采樣位置的多個(gè)多邊形集.每 個(gè)多邊形集襲蓋體積的所有可見體素.對(duì)于融合切片來說，僅有一個(gè) 多邊形集，其應(yīng)當(dāng)復(fù)蓋來自所有體積的所有可見體素，使用擴(kuò)張節(jié)點(diǎn) 保證對(duì)任何體積外部的空間的復(fù)蓋.在體積之內(nèi)，如果磚不可見，它 不是僅僅被跳過，而是引入必要的切平面，并且針對(duì)相關(guān)體積將磚可 見度標(biāo)記設(shè)置成假.為了繪制融合切片，類似地通過插入切平面并設(shè) 置磚可見度標(biāo)記來處理磚內(nèi)的不可見塊.
在附困和下面的描述中闡述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì) 節(jié).根據(jù)該描述和附困以及根據(jù)權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目標(biāo) 和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的.
附困說明
困1A至困1C描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型融合閨像； 困2顯示了用于三個(gè)困像數(shù)據(jù)集體積的三個(gè)邊界框； 圖3顯示了融合兩個(gè)體積的例子，每個(gè)體積具有四個(gè)磚，虛線代 表切平面；
圖4示出了當(dāng)一些磚完全落在視區(qū)外部時(shí)的情況，于是可見和不 可見磚之間的切平面也被忽略，這樣的困示顯示在堆棧的中間也有一 個(gè)空磚，并且因此在空磚和其相鄰非空磚之間的一個(gè)切平面被去除 (即，當(dāng)砌磚僅僅沿著一個(gè)軸時(shí)，邊界磚或沿著可見邊界的磚被擴(kuò)張， 以便整個(gè)空間被體積的磚集的并集覆蓋)；
圖5顯示了 2D例子，其中初始根節(jié)點(diǎn)填充有四個(gè)擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)以覆蓋 整個(gè)空間，虛線指示位于無窮遠(yuǎn)處的邊界，左邊顯示填充，而右邊顯 示包含擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)和根的樹，在這里使用二叉樹來進(jìn)行圖解說明；
圖6是總過程的流程圖；和
圖7是在圖6的流程圖中更詳細(xì)顯示的過程的繪制部分的流程圖.
各個(gè)圖中相似的參考符號(hào)指示相似的元件.
具體實(shí)施例方式
基于磚的單體積的繪制器的概述
在研究根據(jù)本發(fā)明的融合繪制器的細(xì)節(jié)之前，進(jìn)行基于磚的單體 積的繪制器的簡(jiǎn)要概述；更多細(xì)節(jié)可以在上面引用的于2006年7月27 曰公開的公開號(hào)為2006/0164410的美國專利申請(qǐng)中找到.體積數(shù)據(jù)集 被分成均勻尺寸的塊.在這里，在該例子中，塊尺寸被選擇成 32*32*32.然后在被稱為樹的分級(jí)結(jié)構(gòu)中合并和組織所述塊，其中每 個(gè)原始?jí)K是葉節(jié)點(diǎn)，樹的根是對(duì)應(yīng)于整個(gè)體積的所有塊的并集.在根 和葉之間， 一些合并塊被看作磚.磚也被均勻地確定尺寸，并且典型 的磚尺寸為64*64*64.在繪制期間，從根自頂向下遍歷該樹.完全不 可見的節(jié)點(diǎn)被跳過.當(dāng)遍歷到磚時(shí)，如果相應(yīng)子體積在磚高速緩沖存 儲(chǔ)器中不存在，則將該子體積下栽到圖形存儲(chǔ)器.當(dāng)封閉磚駐留于圖 形存儲(chǔ)器中時(shí)，繪制器從磚的子節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行選擇以根據(jù)由子節(jié)點(diǎn)封閉 的可見森素的百分比進(jìn)行繪制.在每個(gè)磚內(nèi)，繪制可以逐塊或逐切片 地進(jìn)行，如在上面所引用的序列號(hào)為11/235， 410的專利申請(qǐng)中所述.
基于磚的融合繪制器的原理
在融合時(shí)，體積可以具有不同尺寸并且具有獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)和平移. 因此，它們?cè)?D中褒蓋的域通常是不同的.如困2中所示，三個(gè)邊界 框10、 11和12顯示三個(gè)體積所占據(jù)的區(qū)域.如在上面所引用的序列
號(hào)為11/235， 410的專利申請(qǐng)中所述，每個(gè)體積被獨(dú)立地處理.也就是 說，每個(gè)體積以其自身的直線網(wǎng)格、可能以其自身的分辨率被存儲(chǔ)， 換句話說，不將任何體積再采樣為全局網(wǎng)格.
不同體積的網(wǎng)格通常不彼此對(duì)準(zhǔn)，因而獨(dú)立地被砌磚.為了簡(jiǎn)單 起見和性能考慮以及遵守硬件限制，在任何時(shí)間僅僅允許每個(gè)體積的 一個(gè)磚的紋理是有效的.因此，繪制應(yīng)當(dāng)被限制在當(dāng)前有效磚的共同 區(qū)域內(nèi)。由于來自不同體積的磚通常未被對(duì)準(zhǔn)，因此這通過在磚的表 面上插入切平面來完成.圖3顯示融合兩個(gè)體積的例子，每個(gè)體積具 有四個(gè)磚.虛線代表切平面，用不同數(shù)字指示的區(qū)域各自說明共同區(qū) 域。應(yīng)當(dāng)注意，切平面的目的是將空間分成區(qū)域.由體積的切平面的 集合所限定的任何區(qū)域至多包含一個(gè)相同體積的磚.在圖3的僅僅在 一個(gè)方向上應(yīng)用砌磚法的情況下，與體積邊界對(duì)準(zhǔn)的切平面被忽略. 例如，紅色的頂磚對(duì)應(yīng)于由磚的下邊界上的切平面限定的半個(gè)空間. 由切平面限定的共同區(qū)域總是凸的.重要的是一個(gè)體積的所有磚區(qū)域
的并集覆蓋整個(gè)空間或者至少包含所有其它體積的空間.另外，僅僅 不同體積之間的共同區(qū)域被繪制.
利用其它體積的所有磚來測(cè)試一個(gè)體積的每個(gè)磚區(qū)域是否重疊. 如果存在共同區(qū)域，則執(zhí)行繪制.當(dāng)然，磚以嵌套循環(huán)被遍歷 針對(duì)體積0的每個(gè)磚M)( 根據(jù)AO插入切平面 針對(duì)體積j的每個(gè)磚(
根據(jù)6/插入切平面 如果存在共同區(qū)域
繪制；
有可能一些磚完全落在視區(qū)的外部，如圖4中所示，于是可見和 不可見，之間的切平面也被忽略.在堆棧的中間也有空磚，因此，空 磚和其^目鄰非空磚之間的一個(gè)切平面被去除。換句話說，當(dāng)砌磚僅僅
沿著一個(gè)方向時(shí)，邊界磚或沿著可見邊界的磚被擴(kuò)張，以便整個(gè)空間 被體積的磚集的并集覆蓋. 擴(kuò)張樹
如在上面所引用的序列號(hào)為11/235, 410的專利申請(qǐng)中所述，僅僅 考慮砌磚的簡(jiǎn)化情況，也就是說，僅僅沿著Z軸對(duì)體積進(jìn)行砌磚.當(dāng) 允許沿著所有三個(gè)主要軸砌磚時(shí)，每個(gè)磚具有多達(dá)六個(gè)相鄰磚，因而 需要多達(dá)六個(gè)切平面來限定由一個(gè)磚所占據(jù)的空間.在這樣的情形 下，通常難以擴(kuò)張可見磚區(qū)域以便尤其是當(dāng)磚的可見度動(dòng)態(tài)變化時(shí)它 們的并集覆蓋整個(gè)空間而擴(kuò)張區(qū)域不彼此重疊.
如前面所述，體積的塊以樹結(jié)構(gòu)被組織.樹的根節(jié)點(diǎn)正好是體積 的邊界框.建議擴(kuò)張?jiān)摌湟员愀采w整個(gè)空間.該過程增加覆蓋整個(gè)空 間的擴(kuò)張根以及內(nèi)部擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)，以完成樹結(jié)構(gòu)，所有這些擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)都 具有其在無窮遠(yuǎn)處被限定的一個(gè)或多個(gè)邊界面.圖5顯示了一個(gè)例子， 其中原始根節(jié)點(diǎn)填充有四個(gè)擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)以覆蓋整個(gè)空間.虛線指示位于 無窮遠(yuǎn)處的邊界.左邊顯示填充，而右邊顯示包含擴(kuò)張節(jié)點(diǎn)和根的樹. 使用二叉樹來進(jìn)行圖解說明.原理類似于其它樹.但是內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的數(shù) 目可以是不同的.
然后，對(duì)于基于磚的融合來說，起始節(jié)點(diǎn)是擴(kuò)張根.顯然，擴(kuò)張 根都是不可見的，周而不涉及紋理裝栽和繪制.它們僅僅被用于施加 切平面。無疑位于無窮遠(yuǎn)處的切平面被忽略，對(duì)于不是由于擴(kuò)張而可 見的真矣節(jié)點(diǎn)來說，處理類似于擴(kuò)張節(jié)點(diǎn).也就是說，它們僅僅被用 于施加切平面，但是實(shí)際上并不繪制節(jié)點(diǎn)本身.
在如上面所引用的序列號(hào)為11/235, 410的專利申請(qǐng)中所述的那 樣通過將每個(gè)體積看作切片堆棧來進(jìn)行繪制時(shí)，使用擴(kuò)張樹的繪制步 驟類似于根據(jù)僅Z方向的磚的繪制.唯一的例外是每個(gè)體積都具有磚 可見度標(biāo)記.如果該標(biāo)記指示體積的當(dāng)前磚是不可見的，則該體積不 被切片，在繪制循環(huán)內(nèi)，在切片堆棧中尋找下一個(gè)切片的函數(shù)將簡(jiǎn)單 地忽略具有不可見磚的體積.如果所有體積的可見磚標(biāo)記為假，則不 需要對(duì)磚的當(dāng)前共同區(qū)域進(jìn)行任何處理.
如本面所引用的序列號(hào)為11/235, 410的專利申請(qǐng)中所述，逐切片 地繪制被包含在當(dāng)前磚中的塊.也就是說，在移動(dòng)到下一個(gè)切片之前， 橫穿所有與磚相交的塊的整個(gè)切片被繪制.不可見空間跳過通過挑過 不可見塊而為逐切片繪制所固有.
應(yīng)當(dāng)注意，僅Z方向砌磚僅僅是一般砌磚方法的特殊情況.因此， 使用擴(kuò)張樹的方法也可應(yīng)用于僅z方向的磚，只要沿X和Y方向的磚
尺寸被指定為延伸通過整個(gè)體積. 融合切片的繪制
當(dāng)在合成之前將多個(gè)體積看作融合切片時(shí)， 一個(gè)體積的切片堆棧 應(yīng)當(dāng)與其它體積的切片堆棧對(duì)準(zhǔn).也就是說，渲染器程序在相同位置 對(duì)多個(gè)體積進(jìn)行采樣，而不允許來自不同體積的切片交錯(cuò).如上面所
引用的序列號(hào)為li/235，410的專利申請(qǐng)中所述， 一種方法被用于分解 融合規(guī)則，所述融合規(guī)則定義來自不同體積的體素樣本怎樣被組合. 然而這對(duì)于實(shí)施來說是不靈活的.另外，當(dāng)融合規(guī)則改變時(shí)，分解以 及支持它的源代碼很可能改變.因此，在上面所引用的序列號(hào)為 11/235, 410的專利申請(qǐng)中所述的方法并不支持實(shí)時(shí)地(on the fly) 改變?nèi)诤弦?guī)則. 塊樹的遍歷
由于不可見磚和塊不能正好被跳過，因此用于融合繪制器的塊樹 的遍歷過濾器也被調(diào)整.當(dāng)不可見塊可以被跳過時(shí)，遍歷尋找滿足繪 圖標(biāo)準(zhǔn)的最大節(jié)點(diǎn)，典型地，所述標(biāo)準(zhǔn)是節(jié)點(diǎn)未完全被切平面夾住并 且其可見體素的百分比大于某個(gè)數(shù)，如果這樣的節(jié)點(diǎn)被找到或者節(jié)點(diǎn)
是完全壸的或完全被夾住，則該節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)被跳過，針對(duì)融合， 遍歷也尋找完全不可見的節(jié)點(diǎn).不可見節(jié)點(diǎn)作為好的節(jié)點(diǎn)由遍歷迭代 器返回(參見上面所引用的公開號(hào)為2006/0164410的美國專利申 請(qǐng))，但是具有特定空區(qū)域標(biāo)記集，指示這是不可見塊.
在圖6中顯示了總過程的流程圖并且在圖7的流程圖中更詳細(xì)地 顯示了所述過程的繪制部分.
因而，參考困6和圖7，所述方法包括(a)為至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集中 的每」個(gè)建立分級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)包括體素的較高級(jí)塊和體素的較低 級(jí)塊，較高級(jí)塊具有比較低級(jí)塊更大數(shù)目的體素；(b)將所述結(jié)構(gòu)中 的每一個(gè)結(jié)構(gòu)的邊界擴(kuò)張成相應(yīng)的擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)，這樣的邊界擴(kuò)張包 括將附i的虛擬處理磚添加到初始處理磚中，這樣的虛擬處理磚包括 半無界塊以提供擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張邊界；以及(c)將所述擴(kuò)張分級(jí) 結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的每個(gè)磚繪制成二維圖像.所述繪制包
括-.(i)按照相對(duì)可見度的順序處理每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的磚，這樣的 可見度順序與離觀察照相機(jī)的距離有關(guān)，包括為初始處理磚中的不可 見磚以及為虛擬處理磚設(shè)置標(biāo)記，而可見磚保持未被標(biāo)記，并且其中
在繪制當(dāng)前磚的任何時(shí)候，限定當(dāng)前磚的邊界的切平面被插入，并且
其中當(dāng)不再繪制當(dāng)前磚時(shí)去除所述切平面；(ii)沿著所述切平面將
具有當(dāng)前未被標(biāo)記的磚的每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)分成平行切片的堆棧，其 中被標(biāo)記的磚從所述平行切片中被排除，并且根據(jù)可見度順序?qū)⑺?br> 平行切片排序；(iii)在被排序的平行切片中選擇下一個(gè)切片，該下 一個(gè)切片屬于磚中的當(dāng)前被繪制的磚；(iv)找到每個(gè)當(dāng)前磚中與在
(iii )中所選擇的下一個(gè)切片的平面相交的所有塊；(v)從找到的 塊中提取體素；(vi )將所提取的體素繪制成二維圖像；(vi)重復(fù)
(iii) - (v)，直到所有被排序的平行切片都被繪制為止；以及(vii) 重置當(dāng)前磚。
重復(fù)步驟(i) 一 (vii),直到所有磚組合都被繪制為止. 應(yīng)當(dāng)注意可以獨(dú)立地為每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)選擇平行切片以繪制 交錯(cuò)的切片.
已描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例.然而，應(yīng)當(dāng)理解可以在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種修改.因此，其它實(shí)施例在以下 權(quán)利要求的范圍內(nèi).
權(quán)利要求
1.一種用于組合至少兩個(gè)三維圖像數(shù)據(jù)集以根據(jù)所述數(shù)據(jù)集生成合成圖像的方法，包括沿著三個(gè)相互正交的軸將所述數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)集分成多個(gè)磚。
2. —種用于組合圖像數(shù)據(jù)集以生成合成圖像的方法，包括(a) 為至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)集建立分級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)包括體素 的較高級(jí)塊和體素的較低級(jí)塊，較高級(jí)塊具有比較低級(jí)塊更大數(shù)目的 體素；(b)將所述結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)的邊界擴(kuò)張成相應(yīng)的擴(kuò)張分級(jí)結(jié) 構(gòu)，這樣的邊界擴(kuò)張包括將附加的虛擬處理磚添加到初始處理磚中， 這樣的虛擬處理磚包括半無界塊以提供擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張邊界；以 及(c)將所述擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)磚繪制成 二維圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述繪制包括(i) 按照相對(duì)可見度的順序處理所述擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)擴(kuò)張 分級(jí)結(jié)構(gòu)的磚，這樣的可見度順序與離觀察照相機(jī)的距離有關(guān)，包括 為初始處理磚中的不可見磚以及為虛擬處理磚設(shè)置標(biāo)記，而可見磚保 持未被;fe記，并且其中在繪制當(dāng)前磚的任何時(shí)候，限定當(dāng)前磚的邊界 的切平面被插入，并且其中當(dāng)不再繪制當(dāng)前磚時(shí)去除所述切平面；(ii) 沿著所述切平面將具有當(dāng)前未被標(biāo)記的磚的每個(gè)擴(kuò)張分級(jí) 結(jié)構(gòu)分成平行切片的堆棧，其中被標(biāo)記的磚從所述平行切片中被排 除，并且根據(jù)可見度順序?qū)⑺銎叫星衅判颍?iii) 在被排序的平行切片中選擇下一個(gè)切片，該下一個(gè)切片屬 于磚中的當(dāng)前被繪制的磚；(iv) 找到每個(gè)當(dāng)前磚中與在(iii)中所選擇的所述下一個(gè)切片 的平面相交的所有塊；(v) 從所找到的塊中提取體素；(vi) 將所提取的體素繪制成二維圖像；(vi) 重復(fù)(iii) - (v)，直到所有被排序的平行切片都被繪 制為止；以及(vii) 重置當(dāng)前磚.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括重復(fù)(i) - (vii)直到所 有磚組合都被繪制為止.
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中獨(dú)立地為每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu) 選擇平行切片以繪制交錯(cuò)的切片.
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中屬于擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的平行切 片被選擇成共享平行切片的公共集合以生成融合切片；將不可見標(biāo)記 傳遞到繪制函數(shù)，以便避免從不可見磚提取并且將0指定為體素樣本 的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中屬于擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的平行切 片被選擇成共享平行切片的公共集合以生成融合切片；將不可見標(biāo)記 傳遞到繪制函數(shù)，以便避免從不可見磚提取并且將0指定為體素樣本 的值.
全文摘要
本發(fā)明涉及基于磚的融合繪制器。提供一種用于組合圖像數(shù)據(jù)集以生成合成圖像的方法。該方法沿著三個(gè)相互正交的軸將每個(gè)數(shù)據(jù)集分成多個(gè)磚。該方法包括(a)為至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)集建立分級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)包括體素的較高級(jí)塊和體素的較低級(jí)塊，較高級(jí)塊具有比較低級(jí)塊更大數(shù)目的體素；(b)將所述結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)的邊界擴(kuò)張成相應(yīng)的擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)，這樣的邊界擴(kuò)張包括將附加的虛擬處理磚添加到初始處理磚中，這樣的虛擬處理磚包括半無界塊以提供擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張邊界；以及(c)將所述擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)擴(kuò)張分級(jí)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)磚繪制成二維圖像。
文檔編號(hào)G06T15/00GK101169870SQ20071018167
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者W·李 申請(qǐng)人:美國西門子醫(yī)療解決公司