本發(fā)明涉及計算機生成的虛擬環(huán)境的輔助探索，并且具體而言涉及管理與人口稠密的環(huán)境相關聯(lián)的困難。

背景技術：

體數(shù)據(jù)集出現(xiàn)在很多領域中，例如工程設計、材料科學、醫(yī)學成像、天體物理學。對體數(shù)據(jù)集的探索不是不重要的，常常需要廣泛的知識且通常嚴重地被用戶的特定需要影響。例如在大部分機場中，安全特工在行李檢查的情境中處理這樣的數(shù)據(jù)探索。x射線和斷層攝影術是兩種常用的熒光鏡掃描系統(tǒng)。x射線系統(tǒng)提供扁平式2d行李掃描，而斷層攝影系統(tǒng)產(chǎn)生也被稱為切片的橫向掃描。多虧諸如radon變換之類的數(shù)據(jù)處理技術，這些系統(tǒng)可以產(chǎn)生全3d掃描，其包括具有相對應的密度數(shù)據(jù)的一組體素。因為由此產(chǎn)生的x射線掃描圖像只包含體素或像素密度，它不能顯示原始材料顏色。標準顏色視覺繪制使用三種不同的顏色(橙色、綠色和藍色)來顯示數(shù)據(jù)密度。橙色對應于低密度(主要是有機物體)。相反，藍色用于高密度值(即金屬)。在x射線系統(tǒng)的情況下，綠色對應于不同種類的材料或平均密度材料的重疊。

圖1展示物品可以在掃描中被掩蓋的一些方式。如圖1中所示，所顯示的2d掃描圖像可能遭受四個問題：

重疊：威脅(例如被禁物體如刀、切割器……)可以被掩蔽在密集的材料后面。有時可能使用功能(例如高穿透(增強的x射線功率)或圖像處理(對比度提高))來看穿這個隱蔽的屏蔽物。如圖1中所示，傘和在右上角101中的物體的密集集合可能掩蓋感興趣的物品。

位置：根據(jù)其在行李內部的位置，威脅可能難以檢測到。位于角落中、邊緣中或行李的框架內部的物體非常難以識別。如圖1中所示，伸縮式推車桿(trolleybar)和箱體102的剛性角可能掩蓋感興趣的物體。

分離：掩飾威脅的另一種方式是分離它的部分并將它的部分散布在行李中(武器或炸藥由很多單獨的物體組成，如扳機、槍管……)。這個分離可能與其它掩飾技術組合。如圖1中所示，存在很多顯然難以描述的物體103，其不可能吸引特別的注意，但其可以被裝配以形成一些感興趣的物品。

誘惑物：所有惡意的個體可能使用誘惑物來隱藏真正的威脅。例如，較小的威脅(如小剪刀)可能是清晰地可見的并吸引安全特工的注意，而更重大的威脅保持被隱藏。如圖1中所示，金屬棒104可以吸引用戶的注意，從而將用戶的注意從某個較不可見的威脅引開。

利用直接體繪制技術的體數(shù)據(jù)探索在很多科學領域(醫(yī)學成像、天體物理學)中和最近以來在行李安全中對在視覺上提取相關結構有極大幫助。為了利用這個知識提取，發(fā)展了很多技術。很多現(xiàn)有的基本技術在這個領域中是已知的，包括體可視化、傳遞函數(shù)、直接體素操縱和聚焦加情境交互。

具體而言，可以利用將數(shù)據(jù)變換成表示等值面的一組多變形的幾何渲染系統(tǒng)來完成體可視化。輪廓樹算法和其它替代方案(例如分支分解)通常用于找到這些等值面。輪廓樹算法可能易受噪聲影響，這可能在行李檢查中是成問題的，因為密集材料(例如鋼)通過反射x射線而引起噪聲。

為了研究體數(shù)據(jù)集，可以使用傳遞函數(shù)(tf)。實際上，這用特定的顏色(包括其透明度)來繪制體素密度。傳遞函數(shù)可以是1、2或n維的，并且對隔離在體數(shù)據(jù)中的感興趣結構有極大的幫助。多虧混色過程，適合的傳遞函數(shù)也可以顯現(xiàn)等值面或隱藏密度以提高體數(shù)據(jù)可視化。

在諸如關于圖1所述的環(huán)境中出現(xiàn)的特定困難是，用戶對特定物品或感興趣區(qū)域的視野常常被不感興趣的材料掩蓋。為了更好地觀看感興趣對象或區(qū)域，用戶可能希望忽視特定這樣的材料，以便實現(xiàn)改進的視野。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)第一方面，提供了對在計算機生成的三維環(huán)境中具有預定空間關系的對象進行顯示的方法，所述對象均與相應的元數(shù)據(jù)值相關聯(lián)，所述元數(shù)據(jù)值定義其表示的所述對象的相應可見度，所述方法包括以下步驟：

在所述環(huán)境中定義在所述環(huán)境中具有規(guī)定位置、取向和視場的虛擬投影儀，

基于顯示函數(shù)來確定虛擬投影儀的視場內的每個對象的顯示閾值，其中顯示函數(shù)與離所述虛擬投影儀的距離具有反比關系，并且其中所述顯示函數(shù)進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從所述虛擬投影儀分別到每個對象繪制的線定義的角度而變化，以及

在所述視場中顯示除不滿足所述對象的相應所述顯示閾值的那些對象以外的對象。

根據(jù)第一方面的發(fā)展，元數(shù)據(jù)表示相應對象的密度。

特定對象的選擇性省略使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，其進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，對象是體素。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，對象是多變形。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，對象由相交表面定義。

所描述的機構對任何三維表示的適用性使得它們與任何三維環(huán)境兼容，從而有助于采用最低可能的適應努力。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，顯示函數(shù)反映關于離虛擬攝像機的距離的平方反比定律。通過反映物理過程，機構的性能更直觀，進一步使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，這進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，當由軸和每個對象定義的角度下降到零時，顯示函數(shù)趨向于最大值。通過模仿常見工具，機構的性能更直觀，進一步使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，這進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，定義了多個候選顯示函數(shù)，并且該方法包括選擇候選顯示函數(shù)用作顯示函數(shù)的另外步驟。使用戶能夠指定顯示函數(shù)或自動選擇最佳函數(shù)使得應用不同的函數(shù)成為可能，并且選擇給出最有用的結果的任何函數(shù)進一步使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，這進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，顯示函數(shù)包括縮放項，并且該方法包括接收確定縮放項的值的用戶輸入的另外步驟。使用戶能夠指定縮放項使得應用不同的縮放項成為可能，并且選擇給出最有用的結果的任何函數(shù)進一步使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，這進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，定義了在環(huán)境中具有規(guī)定位置、取向和視場的虛擬攝像機，其中該位置與虛擬投影儀的位置相同，并且虛擬攝像機的取向和視場達到與虛擬投影儀的視場重疊的程度，并且其中在顯示的步驟，顯示在所述虛擬攝像機的視場中的對象，不包括不滿足它們的相應顯示閾值的對象。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，提供了接收確定虛擬攝像機或虛擬投影儀的取向、位置或視場的用戶輸入的另外步驟。虛擬攝像機和虛擬投影儀的單獨控制開辟對環(huán)境的探索和從不同的位置和視角對感興趣元件的檢查的新可能性，進一步使用戶能夠更好且更快地理解環(huán)境的內容，這進而可以導致對系統(tǒng)容量的減小的要求。

根據(jù)第一方面的進一步發(fā)展，虛擬攝像機的位置和所述虛擬投影儀的位置或所述虛擬攝像機的取向和所述虛擬投影儀的取向或所述虛擬攝像機的視場和所述虛擬投影儀的視場處于所定義的關系中，以使得關于虛擬攝像機的修改引起關于虛擬投影儀的對應修改。

根據(jù)第二方面，提供了適合于實施任何前述權利要求的方法的裝置。

根據(jù)第三方面，提供了用于對在計算機生成的三維環(huán)境中具有預定空間關系的對象相對于在所述環(huán)境中具有規(guī)定位置、取向和視場的虛擬投影儀的顯示進行管理的裝置，所述對象均與相應的元數(shù)據(jù)值相關聯(lián)，所述元數(shù)據(jù)值定義其表示的所述對象的相應可見度。

其中，該裝置適合于確定虛擬投影儀的視場內的每個對象的顯示閾值，其中顯示函數(shù)與離虛擬投影儀的距離具有反比關系，并且其中顯示函數(shù)進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從所述虛擬投影儀分別到每個所述對象繪制的線定義的角度而變化，并且其中該裝置進一步適合于引起在所述視場中顯示除不滿足所述對象的相應所述顯示閾值的那些對象以外的對象。

根據(jù)第四方面，提供了適合于執(zhí)行第一方面的步驟的計算機程序。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點，其中：

圖1展示物品可以在掃描中被掩蓋的一些方式；

圖2示出了根據(jù)實施例的方法；

圖3示出了顯示函數(shù)的特定幾何方面的表示；

圖4示出了特定實施例的顯示函數(shù)的示意性圖形表示；

圖5示出了根據(jù)另外的實施例的方法；

圖6a示出了顯示函數(shù)的第一角強度分布；

圖6b示出了顯示函數(shù)的第二角強度分布；

圖6c示出了顯示函數(shù)的第三角強度分布；

圖6d示出了顯示函數(shù)的第四角強度分布；

圖7a示出了實施例的應用的第一階段；

圖7b示出了實施例的應用的結果；

圖8示出了在三維情境中的圖7a和7b的實施例的擴展；

圖9示出了實施例對真實圖像的應用；

圖10示出了適合于本發(fā)明的實施例的實施方式的一般計算系統(tǒng)；

圖11示出了可適合于構成實施例的智能電話設備；

圖12示出了可適合于構成實施例的對象掃描儀系統(tǒng)；以及

圖13示出了可適合于構成實施例的身體掃描儀系統(tǒng)。

具體實施方式

圖2示出了根據(jù)實施例的方法。更具體地，圖2示出了對在計算機生成的三維(3d)環(huán)境(例如以上針對圖2所述的環(huán)境)中具有預定空間關系的對象進行顯示的方法的步驟。

可以用任何適合的術語(例如體素、多邊形(例如在多邊形網(wǎng)狀結構中)、相交表面(例如nurbs表面或細分表面)或基于等式的表示)來定義三維環(huán)境。通過示例的方式，以下將從基于體素的環(huán)境方面描述特定實施例；然而，技術人員將認識到，所述實施例可適合于這些其它環(huán)境中的任何環(huán)境。

在這樣的環(huán)境中，對象均與相應的元數(shù)據(jù)值相關聯(lián)，元數(shù)據(jù)值可以用于定義其表示的所述對象的相應可見度。這個值可以直接定義對象在被顯示時的不透明度或這樣的亮度或顏色的一些其它可見度值，或可以反映由對象代表的真實物質的物理特性。例如，在對象代表例如參考圖1所述的物理人工制品的部件的情況下，即在代表那些人工制品的掃描的情境中，元數(shù)據(jù)值可以代表所考慮的材料的密度，其繼而可以在對象被顯示時轉換成不透明度、亮度等。

如圖2中所示，該方法在繼續(xù)進行到步驟210之前在步驟200開始，在步驟210，在環(huán)境中定義在所述環(huán)境中具有規(guī)定位置、取向和視場的虛擬投影儀。

該方法然后繼續(xù)進行到步驟220：基于顯示函數(shù)來確定所述虛擬投影儀的視場內的每個對象的顯示閾值，其中顯示函數(shù)與離虛擬投影儀的距離具有反比關系，并且其中顯示函數(shù)進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從所述虛擬投影儀分別到每個對象繪制的線定義的角度而變化。

該方法然后繼續(xù)進行到步驟230，在步驟230，在該方法終止于步驟240之前，顯示所述視場中的對象，不包括不滿足相應的顯示閾值的那些對象。

顯示函數(shù)的定義將清楚地對被選擇顯示的最終對象有顯著影響。

圖3示出了顯示函數(shù)的特定幾何方面的表示。如圖3中所示，提供了由三個軸x、y、z表示的計算機生成的三維環(huán)境300。虛擬投影儀310由在環(huán)境中的規(guī)定位置x、y、z、取向320和視場φ定義。對象330位于相對于虛擬投影儀的距離d處和相對于虛擬投影儀的取向320的角θ處。如上所述，顯示函數(shù)與離所述虛擬投影儀的距離d具有反比關系，并且進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從虛擬投影儀310到每個對象330繪制的線320定義的角度而變化。

圖4示出了特定實施例的顯示函數(shù)的示意性圖形表示。如上所述，顯示函數(shù)與離所述虛擬投影儀的距離d具有反比關系，并且進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從虛擬投影儀310到每個對象330繪制的線320定義的角度而變化。如此，可以從繪制在定義顯示閾值時使用的因素與在對象330和虛擬投影儀310之間的不同可能的距離d的關系的一系列曲線方面考慮顯示函數(shù)，曲線針對在虛擬投影儀的取向和從虛擬投影儀310到對象330繪制的線320之間的每個可能的角θ而被定義。圖4示出了第一條這樣的曲線410，其為了當前示例的目的可以代表在相對于虛擬投影儀310的取向的30℃角下在顯示閾值和距離d之間的關系，該角可以對應于視場φ——對象可以相對于虛擬投影儀而定義并仍然受限于顯示閾值的最大角度。圖4示出了第二條這樣的曲線420，其為了當前示例的目的可以代表在相對于虛擬投影儀310的取向的0℃角下在顯示閾值和距離d之間的關系，該角是對象可以相對于虛擬投影儀310而定義的最小角度。如此，該系列的其余曲線將位于第一和第二曲線410、420之間，這些曲線可以是對應于其它角的任何數(shù)量，包括如下討論的無限數(shù)量。如所示的，第一曲線410位于第二曲線420的右邊，指示在給定距離d處，顯示器411的閾值在投影儀的視場的周圍將比在投影儀的視場的中心的顯示器421的閾值更低，從而使通常在圖4中表示的顯示函數(shù)將傾向于從在更侵略性地接近視場中心的顯示中排除對象。

因此，當由軸和每個所述對象定義的角度下降到零時，顯示函數(shù)可能傾向于最大值。

可以想象，在曲線410、420之間的中間曲線可以展示這些曲線的連續(xù)中間變型。如所示的，曲線410、410類似于從在離虛擬投影儀的較短距離處的最大值下降并在距離值變得更大時接近零的指數(shù)函數(shù)，從而使通常在圖4中表示的顯示函數(shù)將傾向于從在更侵略性地接近虛擬投影儀附近的顯示中排除對象。

例如，顯示函數(shù)可以反映相對于離虛擬攝像機的距離的平方反比定律。

將認識到，盡管參考圖4將顯示函數(shù)描述為對應于特定角度的一組離散曲線，也可以根據(jù)為d和θ的所有可能值提供顯示閾值的連續(xù)函數(shù)來定義顯示函數(shù)。

圖5示出了根據(jù)另外的實施例的方法。圖5的方法是將更詳細的步驟表示為實施圖2的實施例的一種可能方式的方法。

如所示的，該方法在繼續(xù)進行到步驟510之前在步驟500開始，在步驟510，在環(huán)境中定義在所述環(huán)境中具有規(guī)定位置、取向和視場的虛擬投影儀。該方法然后繼續(xù)進行到步驟520，在步驟520確定虛擬投影儀的視場是否包含任何對象。如果虛擬投影儀的視場不包含對象，則該方法在步驟580終止。在其它情況下，在步驟520選擇視場中的對象之一?？梢栽谌魏位A上(例如其可以離虛擬投影儀最近或最遠)選擇對象。該方法然后繼續(xù)進行到步驟530，在步驟530確定選定對象離虛擬投影儀的距離d和相對于虛擬投影儀的角度θ。該方法然后繼續(xù)進行到步驟540，在步驟540確定對應于在步驟530估計的角度和距離值的顯示閾值。在步驟550，將所選擇的對象的元數(shù)據(jù)值與顯示閾值進行比較，并且在對象的元數(shù)據(jù)值超過顯示閾值的情況下，該方法繼續(xù)進行到步驟551，在步驟551對象被標記以用于顯示，或在對象的元數(shù)據(jù)值不超過顯示閾值的其它情況下，該方法繼續(xù)進行到步驟552，在步驟552對象被標記為從顯示中排除。在一些情況下，元數(shù)據(jù)值等于顯示閾值也許是可能的，在這種情況下，該方法將分類以用于顯示，或不分類，如適合于特定實施方式。在該方法通過步驟551或552之后，該方法返回到步驟560，在步驟560確定虛擬投影儀的視場中的任何對象是否還未相對于顯示閾值進行評估。在這個步驟，在視場中的對象組可以擴展，因為現(xiàn)在被標記為從顯示中排除的對象可以被忽略，這可以將新對象暴露為候選物以用于顯示。在一個或多個對象保留在還未進行評估的虛擬投影儀的視場中的情況下，該方法在重返到步驟530之前在步驟561選擇新的當前未標記的對象。在其它情況下，如果在虛擬投影儀的視場中的所有對象已被評估，則該方法繼續(xù)進行到步驟570，在步驟570，在該方法終止于步驟580之前，向用戶顯示視場中的對象(由于從顯示中排除而未被標記)。將認識到，如本文所使用的術語“標記”并不暗示任何特定的數(shù)據(jù)結構或記錄機構，僅特定對象的狀態(tài)以某種方式被標記、記錄或表示。在這個意義上，對象可以被當作為以一種方式或另一方式隱含地標記，例如因缺少具有替代含義的標簽。當該方法要求顯現(xiàn)因排除而未被標記的對象時，其可以同樣要求顯現(xiàn)被標記為用于顯示的標簽。

在考慮圖3和圖4時，將顯而易見的是，顯示閾值的性能是以類似于手電筒或閃光燈的一些方式。進行這個類比，考慮顯示函數(shù)的角度方面可能是有幫助的。

圖6示出了顯示函數(shù)的四個可能的角強度分布。在每種情況下，示出了極坐標圖，其中徑向坐標表示在離虛擬投影儀的特定距離處的最大閾值的百分比，并且角坐標對應于在虛擬投影儀的取向和從虛擬投影儀310到對象330繪制的線320之間的角θ。

圖6a示出了顯示函數(shù)的第一角強度分布。如所示的，顯示函數(shù)角強度分布601大體上描述圓，其中100％的顯示函數(shù)在0度時生效，在60度時下降到50％，并且在90度時為0％。

圖6b示出了顯示函數(shù)的第二角強度分布。如所示的，顯示函數(shù)角強度分布602大體上描述橢圓，其中100％的顯示函數(shù)在0度時生效，在30度時下降到50％，并且在90度時為0％。結果因此是更聚焦的光束。

雖然圖6a和圖6b類似于可以根據(jù)真實手電筒或閃光燈預期的角強度分布的類型，但將認識到可以定義任何任意的形式。

圖6c示出了顯示函數(shù)的第三角強度分布。如所示的，顯示函數(shù)角強度分布603大體上描述關于0度線對稱的不規(guī)則五邊形，其中100％的顯示函數(shù)從-27度經(jīng)過0度到+27度生效，在65度時下降到65％，并且對于超過65的角度為0％。結果是在定義的角度之外沒有色散的光束，定義的角度可以常規(guī)地聯(lián)系到虛擬投影儀的有限視場，雖然虛擬投影儀也可能有非常寬的或甚至球形視場，或對于比虛擬投影儀的視場更寬的角強度分布，較寬的角度僅不在顯示函數(shù)計算中使用。

圖6d示出了顯示函數(shù)的第四角強度分布。如所示的，顯示函數(shù)角強度分布604描述階梯函數(shù)，其將顯示函數(shù)設置為從-5度經(jīng)過0度到+5度生效，在-15度和-5度之間以及在+5度和15度之間下降到80％，在-25度和-15度之間以及在+15度和25度之間下降到50％，并且對于在25度之外的角度為0。結果是在定義的角度之外沒有色散的光束，定義的角度可以常規(guī)地聯(lián)系到虛擬投影儀的有限視場，雖然虛擬投影儀也可能有非常寬的或甚至球形視場，或對于比虛擬投影儀的視場更寬的角強度分布，較寬的角度僅不在顯示函數(shù)計算中使用。

將認識到，雖然圖6示出了在一個維度上對應于弧度的角強度分布，所述實施例可以輕易地擴展到對應于圓錐體的二維分布，如圖3的示例的情境中所需的。如以下更詳細討論的，將認識到，在不同的平面中的分布可以是不同的。

圖7基于圖5的方法和圖6d的角強度分布來示出工作示例。

為了當前示例的目的，在0度處的顯示閾值被取為1/d²，以及在其它角度，閾值根據(jù)圖6d而進行修改。

圖7a示出了實施例的應用的第一階段。如圖7a中所示，提供了在6乘9陣列中的54個對象。虛擬投影儀710被提供有50度的視場711。如圖7a中所示，對象721、722、723、724和725定義最接近虛擬投影儀的視場中的第一行對象，對象731、732、733、734和735定義視場中的第二行對象，對象741、742、743、744和745定義視場中的第三行對象，751、752、753、754、755、756和757定義視場中的第四行對象，761、762、763、764、765、766和767定義視場中的第五行對象，并且771、772、773、774、775、776、777、778和779定義視場中的第六最遠行的對象。根據(jù)圖5的方法，這些行中的每行被依次考慮。在以下表中陳述每個對象的距離和角度值。此外指示每個對象的顯示閾值的值，如通過使1/d²的值乘以對應于如從圖6d得到的角度范圍的強度所確定的。每個單元的實際強度值被規(guī)定，并且在實際強度滿足或超過閾值的情況下，最后一列指示對象被標記以用于顯示。

圖7b示出了實施例的應用的結果。如圖7b中所示，對象721、722、723、724、725、731、732、733、734、735、741、742、743、744、745、751、752、753、754、755、756、757、761、762、763、764、765、766、767、771、772、773、774、775、776、777、778和779與不在投影儀的視場中的周圍對象隔離。參考圖7a被確定為滿足或超過顯示閾值的對象保留它們的陰影，而不滿足顯示閾值的單元沒有陰影。相應地，當對象被顯示給用戶時，他將能夠看透這組對象一直到較密集的對象組774、775、776，其通常被周圍的對象埋藏而看不見。

雖然為了簡單起見在對象的二維矩陣的情境中描述了圖7a和圖7b，但將認識到，可以針對三維矩陣執(zhí)行相同的練習。

圖8示出了在三維情境中的圖7的實施例的擴展。示出了具有取向820的虛擬投影儀810的位置。示出了對象830的9×9×9矩陣，其中靠近取向軸820的多個對象從顯示中排除。在與軸820相交的水平面中和與軸820相交的垂直面中顯示的對象對應于在圖7b中被保留以用于顯示的對象。其它對象在與那些對象和軸820相交的平面中基于顯示函數(shù)的旋轉應用從顯示中被排除。

將認識到，顯示函數(shù)可以確定不同平面中的不同閾值。在圖8中，示出了與正交于軸820的極坐標軸相關聯(lián)的虛擬投影儀810。與軸820相交的水平面和與軸820相交的垂直面分別成90度和0度，并且其它平面可以被定義為相對于這些極坐標軸的任何任意角在這個基礎上，顯示函數(shù)可以包括附加的角分量以使得函數(shù)不需要是旋轉對稱的。

還進一步地，傳遞函數(shù)不需要被定義為連續(xù)函數(shù)，但更確切地作為一組離散閾值。

將認識到，可以定義多個候選顯示閾值，其可以實施為如上陳述的顯示函數(shù)的定義提出的不同變化的任何組合，或其它情況。例如，相應的候選顯示函數(shù)可以實施例如關于圖6所述的不同的角強度分布、例如在指數(shù)衰減、多項式曲線等的基礎上的距離變量的不同處理、如關于圖7所述的在不同平面中的不同閾值等等。候選顯示函數(shù)可以實施這些不同變量的任何組合，并且可以支持這些變量的單獨選擇。這些不同的變量可以與不同的權重組合，以使得可以調節(jié)對結果的每個影響。具體而言，距離變量可受限于縮放項，對閾值有倍增的影響，以使得或多或少地滲入虛擬投影儀的影響。

相應地，可以提供另外的方法步驟，其接收將候選顯示函數(shù)規(guī)定為所述顯示函數(shù)的用戶輸入，例如縮放項或任何顯示函數(shù)特征或顯示函數(shù)特征的任何組合。

此外，可以提供另外的方法步驟：基于適合的預定標準自動選擇候選顯示函數(shù)用作所述顯示函數(shù)，例如縮放項或任何顯示函數(shù)特征或顯示函數(shù)特征的任何組合。例如，該方法可以試圖識別位于虛擬投影儀的視場內的相干對象，并且選擇傾向于使任何這樣的對象變得完全可見或完全被掩蓋并且因此傾向于最小化部分對象的顯示的顯示函數(shù)。

相應地，可以提供選擇候選顯示函數(shù)用作所述顯示函數(shù)的另外的方法步驟。

一般說來，被選擇為在三維環(huán)境中顯示的對象由虛擬攝像機的位置、取向和視場確定。在先前的描述中，為了簡單起見，假設虛擬攝像機設置將不影響虛擬投影儀效果的實施方式，例如其中虛擬攝像機的位置與虛擬投影儀的位置相同，虛擬攝像機的取向與虛擬投影儀的取向對齊，并且虛擬攝像機的視場寬于或等于虛擬投影儀的視場。如此，虛擬攝像機的位置和虛擬投影儀的位置，或所述虛擬攝像機的取向和所述虛擬投影儀的取向，或所述虛擬攝像機的視場和所述虛擬投影儀的視場可以成所定義的關系，以使得關于虛擬攝像機的修改引起關于虛擬投影儀的對應修改。

因此，虛擬投影儀和虛擬攝像機可以被鎖定在一起，從而使向用戶顯示的表示的中心受到虛擬投影儀的影響，當用戶移動虛擬攝像機時，虛擬投影儀跨環(huán)境掃描。

然而，可以設想從該布置的很多背離。虛擬攝像機和虛擬投影儀的位置、取向和視場中的任一個、所有或沒有一個可以被鎖定在一起。在一些情況下，其中的兩個可以是完全獨立的。在虛擬投影儀和虛擬攝像機之間的獨立程度使得投影儀的視場影響在虛擬攝像機的視場之外的對象的情況下，可以例如在圖5的步驟520之前提供確定投影儀是否影響在虛擬攝像機的視場之外的任何對象以及如果是則從開始起從顯示中排除這些對象的附加步驟。相應地，在顯示的步驟，顯示在所述虛擬攝像機的視場中的對象，不包括不滿足相應的所述顯示閾值的那些對象。

相應地，此外可以提供接收確定所述虛擬攝像機或所述虛擬投影儀的取向、位置或視場或這些的任何組合的用戶輸入的附加步驟。

還將認識到，可以定義在相同環(huán)境中具有各種位置、取向和視場設置的如上所述的多個虛擬投影儀。

圖9示出了實施例對真實圖像的應用。

圖9示出了在與關于圖1所述的情境類似的情境中的手提箱901的一部分。雖然通常顯示掩蓋手提箱的內含物的手提箱的外皮，但在對應于虛擬投影儀的視場的圓圈902內，用戶的視野以關于前述實施例所述的方式穿透手提箱的內含物，顯現(xiàn)在其它情況下將不可見的瓶體903。用戶可以使對應于虛擬投影儀的視場的圓圈902在手提箱的表面之上移動，以便審查其內含物，而沒有對象作為整體被危害的相干性。通過這個手段，用戶保留對手提箱中的對象和它們的情境之間的相互關系的強烈直觀的理解。在這個特定的情況下，虛擬投影儀(未示出)在與虛擬攝像機離手提箱相同的距離處且以與虛擬攝像機相同的取向被固定在平面中，但可以由用戶或自動地在那個平面周圍移動以使得虛擬攝像機的視場中的不同區(qū)變得可見。用戶還可以選擇不同的顯示函數(shù)，并且具體而言改變距離縮放項，以便顯示手提箱的更深或更淺的部分。

相應地，為了更好地探索由可以是體素的對象組成的虛擬3d計算機生成的環(huán)境，多邊形或任何其它構造選擇性地不被顯示，以便更好地顯現(xiàn)下層對象。對象均與元數(shù)據(jù)值相關聯(lián)，元數(shù)據(jù)值有助于確定它們的可見度，例如密度或不透明度值。選擇的方式在某些程度上類似于光束從虛擬投影儀朝向對象的投影，其中基于顯示函數(shù)為所述虛擬投影儀的視場內的每個對象確定顯示閾值，所述顯示函數(shù)與離虛擬投影儀的距離具有反比關系，并且進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從所述虛擬投影儀分別到每個所述對象繪制的線定義的角度而變化。在這個基礎上，將優(yōu)先從顯示中排除具有離虛擬投影儀的軸的較小角分離并更接近投影儀的對象。

所公開的方法可以采取完全硬件的實施例(例如fpga)和完全軟件的實施例(例如以控制根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng))或包含硬件和軟件元件的實施例的形式。如此，實施例可以包括適合于相互結合和/或利用例如如下所述的標準固定函數(shù)或可編程元件來實施本發(fā)明的多個子系統(tǒng)、功能元件或模塊。

在這個基礎上，提供了用于管理具有計算機生成的三維環(huán)境中的預定空間關系的對象相對于具有所述環(huán)境中的規(guī)定位置、取向和視場的虛擬投影儀的顯示的裝置，所述對象均與相應的元數(shù)據(jù)值相關聯(lián)，所述元數(shù)據(jù)值定義其表示的所述對象的相應可見度。裝置還適合于確定虛擬投影儀的視場內的每個對象的顯示閾值，其中所述顯示函數(shù)與離虛擬投影儀的距離具有反比關系，并且其中所述顯示函數(shù)進一步根據(jù)由虛擬投影儀的取向和從所述虛擬投影儀分別到每個對象繪制的線定義的角度而變化，并且其中所述裝置進一步適合于引起在所述視場中顯示除不滿足所述對象的相應所述顯示閾值的那些對象以外的對象。

類似地，提供了適合于例如參考圖2或圖5執(zhí)行上述方法中的任何方法的步驟的裝置。

軟件實施例包括但不限于應用、固件、常駐軟件、微代碼等。本發(fā)明可以采取可從計算機可用或計算機可讀介質訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式，計算機可用或計算機可讀介質提供程序代碼以通過計算機或指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或結合計算機或指令執(zhí)行系統(tǒng)使用。

計算機可用或計算機可讀介質可以是可以包含、存儲、傳遞、傳播或傳送程序以通過指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備使用或結合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備使用的任何裝置。介質可以是電子、磁性、光學、電磁、紅外或半導體系統(tǒng)(或裝置或設備)或傳播介質。

在一些實施例中，本文中所述的方法和過程可以全部或部分地由用戶設備實施。這些方法和過程可以由計算機應用程序或服務、應用編程接口(api)、庫和/或其它計算機程序產(chǎn)品或這樣的實體的任何組合來實施。

用戶設備可以是移動設備，例如智能電話或平板電腦、無人駕駛飛機、計算機或具有處理能力的任何其它設備，例如機器人或其它連接的設備。

圖10示出了適合于本發(fā)明的實施例的實施方式的一般計算系統(tǒng)。

如圖10中所示，系統(tǒng)包括邏輯設備1001和存儲設備1002。系統(tǒng)可以可選地包括顯示子系統(tǒng)1011、輸入/輸出子系統(tǒng)1003、通信子系統(tǒng)1020和/或未示出的其它部件。

邏輯設備1001包括被配置為執(zhí)行指令的一個或多個物理設備。例如，邏輯設備1001可以被配置為執(zhí)行指令，所述指令為一個或多個應用、服務、程序、例程、庫、對象、部件、數(shù)據(jù)結構或其它邏輯構造的部分。這樣的指令可被實施為執(zhí)行任務、實施數(shù)據(jù)類型、變換一個或多個部件的狀態(tài)、實現(xiàn)技術效果或在其它情況下達到期望結果。

邏輯設備1001可以包括被配置為執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。另外地或替代地，邏輯設備可以包括被配置為執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯設備。邏輯設備的處理器可以是單核或多核，并且在其上執(zhí)行的指令可以被配置為連續(xù)、并行和/或分布式處理。邏輯設備1001的單獨部件可選地可以分布在可以遠程地定位和/或配置用于經(jīng)協(xié)調的處理的兩個或更多個單獨的設備當中。邏輯設備1001的方面可以由在云計算配置中配置的遠程可訪問的聯(lián)網(wǎng)計算設備進行虛擬化和執(zhí)行。

存儲設備1002包括被配置為保持可由邏輯設備執(zhí)行的指令以實施本文中所述的方法和過程的一個或多個物理設備。當這樣的方法和過程被實施時，可以變換存儲設備1002的狀態(tài)以例如保持不同的數(shù)據(jù)。

存儲設備1002可以包括可移動設備和/或內置設備。存儲設備可以本地或遠程地存儲(在例如云中)。存儲設備602可以包括一種或多種類型的存儲設備，其包括光學存儲器(例如cd、dvd、hd-dvd、藍光盤等)、半導體存儲器(例如flash、ram、eprom、eeprom等)和/或磁性存儲器(例如硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、mram等)連同其它存儲器。存儲設備可以包括易失性、非易失性、動態(tài)、靜態(tài)、讀/寫、只讀、隨機存取、連續(xù)存取、位置可尋址、文件可尋址和/或內容可尋址的設備。

在特定布置中，系統(tǒng)可以包括適合于支持邏輯設備1001與另外的系統(tǒng)部件之間的通信的接口1003。例如，附加的系統(tǒng)部件可以包括可移動設備和/或內置擴展存儲設備。擴展存儲設備可以包括一種或多種類型的存儲設備，其包括光學存儲器1032(例如cd、dvd、hd-dvd、藍光盤等)、半導體存儲器(未示出)(例如ram、eprom、eeprom、flash等)和/或磁性存儲器1031(例如硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、mram等)連同其它存儲器。這樣的擴展存儲設備可以包括易失性、非易失性、動態(tài)、靜態(tài)、讀/寫、只讀、隨機存取、連續(xù)存取、位置可尋址、文件可尋址和/或內容可尋址的設備。

將認識到，存儲設備包括一個或多個物理設備，并且本質上不包括傳播信號。然而，本文中所述的指令的方面替代地可以由通信介質(例如電磁信號、光信號等)傳播，與存儲在存儲設備上相反。

邏輯設備1001和存儲設備1002的方面可以一起集成到一個或多個硬件邏輯部件內。這樣的邏輯部件可以包括例如現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、程序或應用特定集成電路(pasic/asic)、程序或應用特定標準產(chǎn)品(pssp/assp)、片上系統(tǒng)(soc)和復雜可編程邏輯設備(cpld)。

術語“程序”可以用于描述被實施為執(zhí)行特定的功能的計算系統(tǒng)的方面。在一些情況下，程序可以經(jīng)由執(zhí)行由存儲設備保持的機器可讀指令的邏輯設備來例示。將理解，可以根據(jù)相同的應用、服務、代碼塊、對象、庫、例程、api、函數(shù)等來例示不同的模塊。同樣，可以由不同的應用、服務、代碼塊、對象、庫、例程、api、函數(shù)等來例示相同的程序。術語“程序”可以包含單獨的可執(zhí)行文件、數(shù)據(jù)文件、庫、驅動器、腳本、數(shù)據(jù)庫記錄等或這些項的組。

具體而言，圖10的系統(tǒng)可以用于實施本發(fā)明的實施例。

例如，實施關于圖2或圖5所述的步驟的程序可以存儲在存儲設備1002中并由邏輯設備1001執(zhí)行。用于創(chuàng)建對象的圖形表示及其相關聯(lián)的標量元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可以存儲在存儲設備1002或擴展存儲設備1032或1031和用于顯示圖形表示的顯示器1011中。

在一些情況下，計算系統(tǒng)可以包括掃描儀1080或如上所述的其它三維成像系統(tǒng)或與掃描儀1080或如上所述的其它三維成像系統(tǒng)進行通信。該通信可以按需要由有線或無線網(wǎng)絡、串行總線、firewire、thunderbolt、scsi或任何其它通信模塊實現(xiàn)。在這樣的情況下，用于掃描儀1080的控制和/或從其檢索數(shù)據(jù)的程序可以同時在邏輯設備1001上運行，或這些特征可以在與實施關于圖2或5所述的步驟相同的程序中實施。

相應地，可以以計算機程序的形式來體現(xiàn)本發(fā)明。

此外，當被適當?shù)嘏渲煤瓦B接時，圖10的元件可以構成適合于生成數(shù)據(jù)集的圖形表示并使顯示設備顯示所述表示的裝置；該裝置還可以適合于從眼跟蹤系統(tǒng)接收指示注視點(pointofregard)的數(shù)據(jù)。該裝置可以包括用于在持續(xù)時間內編譯注視點的記錄的存儲器，并且該裝置還可以適合于修改圖形表示以指示所述注視點指向在所述表示中的每個點時的持續(xù)時間的比例。如上所述，這個注視點然后可以被選定點和/或光標同化。

將認識到，如本文中使用的“服務”是跨多個用戶會話可執(zhí)行的應用程序。服務可以可用于一個或多個系統(tǒng)部件、程序和/或其它服務。在一些實施方式中，服務可以在一個或多個服務器計算設備上運行。

當被包括時，顯示子系統(tǒng)1011可以用于顯現(xiàn)由存儲設備保持的數(shù)據(jù)的視覺表示。這個視覺表示可以采取圖形用戶界面(gui)的形式。如在本文中所述的，方法和過程改變由存儲設備1002保持的數(shù)據(jù)，并因此變換存儲設備1002的狀態(tài)，顯示子系統(tǒng)1011的狀態(tài)同樣可以變換以在視覺上表示基礎數(shù)據(jù)中的變化。顯示子系統(tǒng)1011可以包括在視覺上利用例如如上討論的任何類型的技術的一個或多個顯示設備。這樣的顯示設備可以與共用外殼中的邏輯設備和/或存儲設備組合，或這樣的設備可以是外圍顯示設備。

當被包括時，輸入子系統(tǒng)可以包括一個或多個用戶輸入設備(例如鍵盤1012、鼠標1013、觸摸屏1011或游戲控制器(未示出))或與這些設備進行接口連接。在一些實施例中，輸入子系統(tǒng)可以包括選定的自然用戶輸入(nui)部件或與選定的自然用戶輸入(nui)部件進行接口連接。這樣的部件可以是集成的或外圍的，并且輸入動作的轉換和/或處理可以在板上或板外進行操縱。示例nui部件可以包括用于語音和/或聲音識別的麥克風；用于機器視覺和/或手勢識別的紅外、彩色、立體聲和/或深度攝像機；用于運動檢測和/或意圖識別的頭跟蹤器、眼跟蹤器、加速度計和/或陀螺儀；以及用于評估腦部活動的電場感測部件。

當被包括時，通信子系統(tǒng)1020可以被配置為將計算系統(tǒng)與一個或多個其它計算設備通信地耦合。例如，通信模塊可以經(jīng)由任何尺寸的網(wǎng)絡(包括例如個域網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng))將計算設備通信地耦合到例如在遠程服務器1076上托管的遠程服務。通信子系統(tǒng)可以包括與一個或多個不同的通信協(xié)議兼容的有線和/或無線通信設備。作為非限制性示例，通信子系統(tǒng)可以被配置為經(jīng)由無線電話網(wǎng)絡1074或有線或無線局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)進行通信。在一些實施例中，通信子系統(tǒng)可以允許計算系統(tǒng)經(jīng)由網(wǎng)絡(例如互聯(lián)網(wǎng)1075)將消息發(fā)送到其它設備和/或從其它設備接收消息。另外，通信子系統(tǒng)可以支持與無源或有源設備(nfc、rfid等)的短距離感應通信。

圖10的系統(tǒng)旨在反映不同類型的信息操縱系統(tǒng)的廣泛范圍。將認識到，關于圖10所述的很多子系統(tǒng)和特征對于本發(fā)明的實施方式是不需要的，但被包括以反映根據(jù)本發(fā)明的可能的系統(tǒng)。將認識到，系統(tǒng)架構廣泛地變化，并且在圖10的不同子系統(tǒng)之間的關系僅僅是示意性的，并且可能在系統(tǒng)中的作用的布局和分布方面變化。將認識到，實際上，系統(tǒng)可能合并關于圖10所述的各種特征和子系統(tǒng)的不同子集。圖11、12和13公開了根據(jù)本發(fā)明的另外的示例設備。本領域中的普通技術人員將認識到，可以在未來采用也根據(jù)本發(fā)明進行操作的系統(tǒng)。

圖11示出了可適合于構成實施例的智能電話設備。如圖11中所示的，智能電話設備包含如上所述的元件1001、1002、1003、1020、近場通信接口1121、閃速存儲器1133、元件1014、1015和1011。其經(jīng)由網(wǎng)絡1075與電話網(wǎng)絡1174和服務器1076通信。還可以使用替代的通信機構，例如專用網(wǎng)絡或wi-fi。設備還可以與掃描儀設備1080通信。在這個圖中公開的特征也可以包括在平板設備內。

圖12示出了可適合于構成實施例的對象掃描儀系統(tǒng)。這表示在機場等中用于掃描行李和其它物品以找出隱藏的武器或違禁品的設備。如圖12中所示，對象掃描儀系統(tǒng)包括如上所述的元件1001、1002、1003、1020、1014和1017。其可以經(jīng)由網(wǎng)絡1075與服務器1076通信。還可以使用替代的通信機構，例如專用網(wǎng)絡或wi-fi。設備還與掃描儀硬件1080通信。

圖13示出了可適合于構成實施例的身體掃描儀系統(tǒng)。這表示在機場、火車站等中用于掃描個體以找出隱藏的武器或違禁品的設備。如圖13中所示，對象掃描儀系統(tǒng)包括如上所述的元件1001、1002、1003、1020、1014和1017。其可以經(jīng)由網(wǎng)絡1075與服務器1076通信。還可以使用替代的通信機構，例如專用網(wǎng)絡或wi-fi。設備還與掃描儀硬件1080通信。

將理解，本文中所述的配置和/或方法在本質上是示例性的，并且這些特定的實施方式或示例并不在限制性意義上考慮，因為很多變化是可能的。本文中所述的特定例程或方法可以代表任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個。如此，所示和/或所述的各種作用可以按所示和/或所述的順序、以其它順序、并行地執(zhí)行或被省略。同樣，上述過程的順序可以改變。

本公開內容的客體包括各種過程、系統(tǒng)和配置的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合以及本文中公開的其它特征、功能、作用和/或特性以及其任何和所有等效形式。