專利名稱：用于擴展表示三維圖像數據組的圖像處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于擴展表示三維圖像數據組、特別是來自醫療成像的三維圖像數據組的圖像處理裝置，該裝置包括圖像表示模塊，其構造用于在圖像顯示裝置上進行3D對象的3D表示；以及交互模塊，用戶可以通過該交互模塊在3D表示中交互地移動、旋轉或縮放3D對象。
背景技術：
在現有技術中計算機圖形系統是公知的，利用這些系統可以在表示模塊上表示(3D)對象和景物。可以按照眾多的方式(例如通過旋轉、平移或縮放)對對象的表示進行操作。為了改善對象或景物的逼真的印象，可以顯示不同的照明條件以及該對象在其它對象的表面中的反射。在此，應用所謂的光線跟蹤算法(Ray-Tracing)以及以此為基礎的輻射功率密度(Radiosity)方法(參見“GraphicsReflection Model，Graphics Lab，KoreaUniv.，2004，41頁+參考文獻(http://kucg.korea.ac.kr/～sjkim/teach/2004/COMP365/lecture/07reflection.ppt)”或者“A.Iwansky et al.Lexikonder Computergraphik und Bildverarbeitung，Vieweg 1994，第18，56-58，231-234，237，249-250，274，306頁”)。一種適合于逼真表示3D對象的計算機程序是“Persistance of VisionTMRay-Tracer，POV-RayTMVersion 3.1g，用戶文檔，POV-Team，1999，第1-17，23-29，54-69，82，97-101，136-138，177-182，250-256，294-300，317-320頁”。
在許多技術領域中，例如在醫療成像或者在技術設備的構造的領域中，3D對象的3D表示是一種重要的輔助手段。例如，放射科醫師和外科醫生為了診斷或規劃手術而使用3D顯示設備，該設備在患者的醫療3D圖像數據組的基礎上采用體積渲染技術(VRT)將感興趣的患者解剖區域以透視表示顯示在監視器上。在此，通過適當的組織設定，可以為醫生僅僅顯示感興趣的結構，例如所檢查的區域或者由該3D圖像數據組所包含的區域，例如僅僅顯示血管。然后，醫生必須利用可供使用的裝置來從該3D表示中確定對于其重要的信息。這涉及到例如血管狹窄、其相對于其它血管的位置以及狀態，等等。
為此目的，顯示裝置通常具有一個交互模塊，用戶可以通過該交互模塊將所顯示的體積交互地在所有空間方向上旋轉、移動或縮放。在診斷以及規劃中多次重復這些步驟，其中，經常要求從所有側面觀察感興趣的對象。這種重復交互視不同問題而定可以是極其費時間的。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種用于3D對象的3D表示的圖像處理裝置，其允許用戶在對所顯示的三維對象進行分析時節省時間。
本發明所建議的圖像處理裝置按照公知的方式包括圖像表示模塊，其構造用于在圖像顯示裝置上對3D對象進行3D表示；以及交互模塊，用戶可以通過該交互模塊將該3D對象在3D表示中交互地移動、旋轉或縮放。所述圖像處理裝置的特征在于一個反射面產生模塊，該模塊產生可以由用戶通過所述交互模塊在3D表示的3D空間中自由定義的反射面，并且將由該反射面引起的反射圖像顯示在所述圖像顯示裝置的單獨的顯示面上。
由此，在使用上述圖像處理裝置時，用戶可以在3D表示的3D空間中預先給定一個或多個反射面的位置和取向，將通過這些反射面的反射圖像在圖像顯示裝置的其它顯示片段中額外地顯示所表示的3D對象的背面和側面的細節。由此，在對3D表示中的3D對象進行分析時不必再執行迄今所需要的大量重復的交互，從而為用戶相應地節省了時間。通過對反射面的適當預先設定，在正在顯示的視圖中同時地顯示出背面的細節，由此，用戶不必再為了解這些細節而交互地旋轉3D對象。
在本發明申請中，3D表示既被理解為在為此適合的3D圖像顯示設備上的真實的三維表示，也被理解為在常規的圖像顯示設備(例如常規的監視器)上的圖像表示，在其上通過圖像表示方法而產生對于對象的一種三維印象。這可以通過透視的表示和/或通過適當的體積或表面渲染技術實現。在各種情況下，用戶可能交互地移動、旋轉和縮放所表示的3D對象，以便能夠從所有側面對其進行觀察。3D監視器的使用可以帶來表示的改善，因為由于附加的深度信息而確定了更好的空間關系。
在此，利用適當的輸入設備(例如鼠標)通過圖形化用戶接口來以公知的方式進行交互。通過該用戶接口以及所屬的輸入設備，用戶還確定了在3D表示的3D空間中所希望的反射面的位置和狀態。
在上述圖像處理裝置的一種實施方式中，這樣構成所述反射面產生模塊，使得其將顯示設備的圖像面劃分為多個片段，其中在這些片段的一個中進行3D數據組的3D表示。而在其它的片段中則可以顯示其它的圖像視圖，這在成像的醫療技術中是常見的。在該實施方式中，在一個或者多個其它片段隨后顯示由反射面產生的反射圖像。在此，每個片段或者每個顯示面與另一個反射面相關聯。在對交互改變3D表示時優選同步地跟蹤或者更新所述反射圖像。由此，可以按照特別簡單的方式同時顯示感興趣的3D對象的許多細節。
自然，也可以在3D表示中額外地顯示反射圖像。不過，在反射面數量較大的情況下，這可能導致不直觀的表示。
一方面，可以將所述圖像處理裝置應用到成像的醫療技術的領域中，例如用于對計算機斷層造影、磁共振斷層造影或者其它斷層造影成像方法的3D圖像數據組的顯示。另一方面，也可以將該圖像處理裝置一般地應用到所有要按照透視的或者(如在CAD-CAM應用中)正交的表示來三維地顯示3D對象的非醫療的問題中。
下面再次借助于一種實施方式并結合附圖對本發明的圖像處理裝置進行簡短的說明。圖中圖1表示本發明的圖像處理裝置的示意圖，圖2示意地表示一種利用本發明的圖像處理裝置可以產生的圖像表示。
具體實施例方式
圖1示出了本發明的圖像處理裝置1的示意圖，該裝置包括圖像表示模塊2、交互模塊3以及反射面產生模塊4。優選地，將該圖像處理裝置實現在計算機中，在該計算機中待表示的對象的3D圖像數據組被存放在存儲器單元中。該圖像處理裝置與監視器5以及鍵盤6和計算機鼠標7連接，用戶可以通過鍵盤和鼠標移動、旋轉或縮放在監視器5顯示的圖像，并可以輸入反射面的位置和朝向。
在3D圖像數據組被讀入之后，首先在圖像表示模塊2中對其進行處理，以便在監視器5上顯示包含該3D圖像數據組的對象的透視的VRT表示。該表示通常按照預先定義的或者可以由用戶規定的透視和大小而進行。此時，在該3D表示中，用戶可以在3D空間內自由地定義反射面，以便在無需旋轉對象本身的情況下額外地獲得所顯示對象的背面以及側面的視圖。通過這些按照用戶的規定在反射面產生模塊4產生的并且被插入到表示中的反射面(例如插入到原始的3D表示中)，額外地可以看到感興趣的對象的背面的和側面的細節。
優選地，如圖2所示，該表示在監視器的其它顯示片段上實現一個或多個由這些反射面所引起的反射圖像。在該圖中，為了簡單起見僅僅顯示了一個簡單幾何形狀的三維對象8。此外，在此也僅僅將監視器的顯示面劃分成兩個顯示片段10、11。在左邊的片段10中按照對應的透視表示實現了對從3D圖像數據組得出的三維對象8的表示，如這點在圖中示出的那樣。此時，用戶例如在該圖像表示的3D空間中這樣在該對象后面設置一個反射面，使得由此產生的反射圖像作為反射圖像9顯示了該對象的背面。
在本例中，該反射圖像既可以與對象8的原始的3D表示一起出現在左側顯示片段10，也可以出現在右側顯示片段11。在此，在左側片段10中的表示也可以被省略。這樣，當由用戶確定了多于一個反射面時，多片段的表示首先提供了優點。這樣，可以在對應的多個片段中同時地顯示所有的反射圖像，而不會與原始的3D表示一起載入過多的反射圖像。
因此，利用本發明的圖像處理裝置為用戶提供了這樣的可能性在不對3D對象進行多次轉動或者旋轉的情況下，在圖像表示中同時額外地顯示感興趣對象的背面和側面的細節，從而使其對于該對象的檢查需要花費總計更少的時間。此外，可以按照這種方式容易地建立具體細節的空間上的關系。
權利要求
1.一種圖像處理裝置，包括圖像表示模塊(2)，該圖像表示模塊構造用于在圖像顯示裝置(5)上對3D對象(8)進行3D表示；以及交互模塊(3)，用戶可以通過該交互模塊將該3D對象(8)在3D表示中交互地移動、旋轉或縮放，其中，所述圖像處理裝置包括反射面產生模塊(4)，該模塊產生可以由用戶通過所述交互模塊(3)在3D表示的3D空間中自由定義的反射面，并且將由該反射面引起的反射圖像(9)顯示在所述圖像顯示裝置(5)的單獨的顯示面上。
2.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，這樣構成所述反射面產生模塊(4)，使得其在對3D表示的交互改變時同步地跟蹤所述反射圖像(9)。
3.根據權利要求1或2所述的圖像處理裝置，其特征在于，這樣構成所述反射面產生模塊(4)，使得該反射面產生模塊將每個反射面與所述圖像顯示裝置(5)的另一個顯示面相關聯，在所述顯示面上隨后顯示所屬的反射圖像(9)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，這樣構成所述圖像表示模塊(2)，使得該圖像表示模塊利用VRT技術按照透視的或正交的投影產生3D表示。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，將所述圖像表示模塊(2)構造用于在作為圖像顯示裝置(5)的3D監視器上對3D對象(8)進行3D表示。
全文摘要
本發明涉及一種圖像處理裝置，包括圖像表示模塊(2)，其構造用于在圖像顯示裝置(5)上進行3D對象(8)的3D表示；以及交互模塊(3)，用戶可以通過該交互模塊將該3D對象(8)在3D表示中交互地移動、旋轉或縮放。所述圖像處理裝置還包括反射面產生模塊(4)，該模塊產生可以由用戶通過所述交互模塊(3)在3D表示的3D空間中自由定義的反射面，并且將通過該反射面引起的反射圖像(9)顯示在所述圖像顯示裝置(5)的單獨的顯示面上。利用上述圖像處理裝置可以以較小的時間開銷實現對所顯示的三維對象的分析。
文檔編號G06T15/00GK101046890SQ20071009142
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月28日 優先權日2006年3月30日
發明者伯恩哈德·基德爾卡 申請人:西門子公司