專利名稱：根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的制作方法
根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染系統(tǒng)。 本發(fā)明還涉及一種包含所述渲染系統(tǒng)的、用于獲取圖像數(shù)據(jù)集的圖像獲取系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包含所述渲染系統(tǒng)的工作站。 本發(fā)明還涉及一種用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染方法。 本發(fā)明還涉及一種要由計算機設(shè)備加載的計算機程序產(chǎn)品，其包含用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的指令。在開頭段落中所述類型的方法的實施例在Journal of Thoracic Imaging 19 (2004) 136-155中公開的Jane P. Ko and David P. Naidich的 論文"Computer Aided Diagnosis and the Evaluation of Lung Disease" 中可知。該文章描述了一種用于交互式肺結(jié)節(jié)(lung nodule)診斷的 計算機程序產(chǎn)品。該計算機程序產(chǎn)品所采用的這種對3D圖像數(shù)據(jù)集 進行顯示并導航的方法使用了一個橫翻輪(cartwheel),其允許對包 含有肺結(jié)節(jié)的相對較小的感興趣體(VOI)進行180度的環(huán)翻 (circumnavigation)。橫翻輪的定向確定了 VOI的定向。通過改變橫 翻輪的定向而獲得的VOI投影序列能夠顯示為視頻。觀看這些橫翻 輪投影方便并加速了在3D圖像數(shù)據(jù)集中的人工導航，并有助于選擇 包含在VOI中的結(jié)節(jié)的最佳視圖，然而，這種方法仍然需要用戶選 擇VOI的最佳視圖。這是不方便且相對耗時的，且易于發(fā)生錯誤。本發(fā)明的一個目的是提供一種在開頭段落中所述類型的渲染系 統(tǒng)，其被配置為有效地幫助用戶根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集選擇有利視圖。 本發(fā)明的該目的是如下實現(xiàn)的用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集選擇有利視圖的渲染系統(tǒng)包括選擇單元(110)，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元(120)，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量 的第一主軸；以及渲染單元(130)，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根 據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。所述選擇單元被配置為選擇包含一結(jié)構(gòu)或者其一部分的圖像數(shù)據(jù)集的子集，所述部分在以下也被稱為一結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的實例是肺 結(jié)節(jié)。所述計算單元使用所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集來采集與所述結(jié)構(gòu) 的方向和定向相關(guān)的信息。這是通過基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集， 計算張量的第一主軸來實現(xiàn)的。所述張量例如是結(jié)構(gòu)張量。所述結(jié)構(gòu)張量在多維圖像數(shù)據(jù)集中的定義和屬性在由B. Girod等人編輯的 Sankt Augustin 1996， 171-178的3D Image Analysis and Synthesis '96中 出版的 "A tensor approach for local structure analysis in multi-dimensional images"中進行了描述，該文獻以下l皮稱為參考文 獻1。為了表征(qualify)所述結(jié)構(gòu)，有利的是，根據(jù)包含所述結(jié)構(gòu) 的圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖，其中該視圖是最優(yōu)的。所述張量的第一主軸 有利地定義了在所述圖像數(shù)據(jù)集中包含的該結(jié)構(gòu)的近似主要軸。從 而，所述渲染單元被配置為基于所述第一主軸，根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集 渲染視圖。該視圖可以是通過與垂直于所述結(jié)構(gòu)張量的第一主軸的平 面基本上彼此相等的平面所得到的所述圖像數(shù)據(jù)集的橫截面?？商鎿Q 地，該視圖可以是通過與包含所述結(jié)構(gòu)張量的第一主軸的平面基本上 彼此相等的平面所得到的所述圖像數(shù)據(jù)集的橫截面。所渲染的視圖能 夠由醫(yī)師(諸如放射科醫(yī)師)來評價包含在所述圖像數(shù)據(jù)集中的結(jié)構(gòu)。 用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集的用戶輸入可以包括諸如將鼠標光 標放置在該結(jié)構(gòu)上隨后可選擇性地進行鼠標點擊這樣的少量的人工 交互。因此，所述渲染系統(tǒng)被配置為有效地幫助用戶根據(jù)所述圖像數(shù) 據(jù)集選擇有利視圖。本發(fā)明的渲染系統(tǒng)可以用于根據(jù)多維圖像數(shù)據(jù)集，尤其是根據(jù) 3D和/或4D圖像數(shù)據(jù)集來渲染視圖。所述圖像數(shù)據(jù)集能夠從很多成 像形態(tài)中的任意一種中獲得，例如磁共振成像(MRI)、計算機層析 成像(CT)、超聲、正電子發(fā)射層析成像(PET)、以及單光子發(fā)射計算機層析成像(SPECT)。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的一個實施例中，所述視圖是通過與包 含所述第一主軸的平面基本上彼此相等的平面所得到的所述圖像數(shù) 據(jù)集的橫截面。在所述第一主軸對應(yīng)于所述張量的最小主分量時，該 視圖對于諸如血管或者其一部分(以下稱為血管)之類的伸長結(jié)構(gòu)特 別有優(yōu)勢。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述視圖是所述圖像 數(shù)據(jù)集沿著與所述第一主軸基本上彼此相等的軸的投影。在所述第一 主軸對應(yīng)于所述張量的最大主分量時，該視圖對于諸如血管之類的伸長結(jié)構(gòu)特別有優(yōu)勢?？梢圆捎米畲髲姸韧队?Maximum Intensity Projection)或者Iso表面投影(Iso-surface Projection),來根據(jù)所述圖 像數(shù)據(jù)集渲染視圖，其展示了該主要軸與投影方向垂直的伸長結(jié)構(gòu)。 在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述計算單元被配置 為計算所述張量的第二主軸，并且所述視圖是通過與包含所述第一主 軸和所述第二主軸的平面基本上彼此相等的平面所得到的所述圖像 數(shù)據(jù)集的橫截面。該視圖對于執(zhí)行測量以便估計所觀測結(jié)構(gòu)的維度特 別有利。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述渲染系統(tǒng)包括用 戶接口，用于與所述渲染系統(tǒng)進行交流。將所述渲染系統(tǒng)與用戶接口 組合允許用戶與所述渲染系統(tǒng)進行交流。所述用戶接口被配置為將根 據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集的視圖顯示給所述用戶，以便選擇感興趣的結(jié)構(gòu)。 所述用戶接口還被配置為幫助選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集?？蛇x擇性 地，所述用戶接口被配置為提示所述用戶選擇一種用于選擇所述圖像 數(shù)據(jù)集的子集的方法和/或者選擇一種渲染視圖類型，并且分別接收 對于所選擇方法和/或者所選擇視圖類型的用戶選擇。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述張量是以下任意 一種結(jié)構(gòu)張量、慣性張量、以及海賽矩陣。根據(jù)應(yīng)用和圖像數(shù)據(jù)集，能夠選擇這些張量中最有利的一個來實現(xiàn)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)。可選擇 性地，所述渲染系統(tǒng)可以被配置為基于輸入和/或者基于評估，來選 擇這些張量中的一個。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述選擇單元被配置 為基于種子來選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集。所述種子是采用所述用戶 接口輸入的，所述用戶接口被配置為顯示根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集的視 圖。所述用戶現(xiàn)在能夠在視覺上檢查所述圖像數(shù)據(jù)集，以找到感興趣 結(jié)構(gòu)。然后，所述用戶能夠在接近該結(jié)構(gòu)中心的位置處點擊鼠標。所 述選擇單元被配置為接收該位置。該位置定義了所述圖像數(shù)據(jù)集的子 集的種子。所述選擇單元進一步被配置為基于所述種子來增長所述圖 像數(shù)據(jù)集的子集。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的進一步的實施例中，所述選擇單元被 配置為基于所述種子與所述圖像數(shù)據(jù)集的元素之間的距離，將所述圖 像數(shù)據(jù)集的該元素添加到所述圖像數(shù)據(jù)集的子集中。如果在所述種子 與所述圖像數(shù)據(jù)集的該元素之間的距離小于預定值，則所述選擇單元 被配置為將該元素添加到所述圖像數(shù)據(jù)集的子集中。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另 一實施例中，所述選擇單元還被配 置為通過計算表征所述圖像數(shù)據(jù)集的多個候選子集所使用的各自特 征，來評估所述多個候選子集，并且基于所述評估來選擇所述圖像數(shù) 據(jù)集的子集?；谒鰣D像數(shù)據(jù)集的子集所計算的張量的可用性，取 決于子集選擇的質(zhì)量。如果子集太小，則張量可能描述感興趣結(jié)構(gòu)的 局部屬性。如果子集太大，則張量可能在包含在圖像數(shù)據(jù)集的子集中 的過多結(jié)構(gòu)上被各向同性地平均，導致?lián)p失有意義的方向信息。用于 表征候選子集的一個有用特征是張量的主分量之間的差值平方和。所 述選擇單元被配置為選擇與該和的最大值相對應(yīng)的子集。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)的另一實施例中，所述選擇單元還被配 置為選擇用于對所述圖像數(shù)據(jù)集的子集中的每個元素進行加權(quán)的一 組權(quán)重，并且所述計算單元還被配置為基于該組權(quán)重計算所述第一主 軸，并且可選擇性地，計算其他張量特征。這允許對來自所選擇子集 的每個元素對所述第一主軸的貢獻以及對其他所計算的張量特征的 貢獻進行加權(quán)。對每個元素的加權(quán)能夠基于例如在該元素與所述種子 之間的距離。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，該一般性方法等價于用窗函 數(shù)來替代圖像數(shù)據(jù)集的子集，如參考文獻1的第3章中所述。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種在開頭段落中所述類型的圖像 獲取系統(tǒng)，其被配置為有效地幫助用戶根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集選擇有利 視圖。這是通過以下實現(xiàn)的所述圖像獲取系統(tǒng)包括一種用于根據(jù)圖 像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染系統(tǒng)，所述渲染系統(tǒng)包括選擇單元，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一 主軸；以及渲染單元，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述 圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。本發(fā)明的另一目的在于提供一種在開頭段落中所述類型的工作 站，其被配置為有效地幫助用戶根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集選擇有利視圖。 這是通過以下實現(xiàn)的所述工作站包括一種用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染 視圖的渲染系統(tǒng)，所述渲染系統(tǒng)包括選擇單元，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一 主軸；以及渲染單元，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述 圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。本發(fā)明的另一 目的在于提供一種在開頭段落中所述類型的渲染 方法，其被配置為有效地幫助用戶根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集選擇有利視圖。這是通過以下實現(xiàn)的所述渲染方法包括以下步驟選擇步驟，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算步驟，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及渲染步驟，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述 圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。本發(fā)明的另一 目的在于提供一種在開頭段落中所述類型的計算 機程序產(chǎn)品，其被配置為有效地幫助用戶根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集選擇有 利視圖。這是通過以下實現(xiàn)的所述計算機程序產(chǎn)品要由計算機設(shè)備裝載，所述計算機程序產(chǎn)品包含用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的指令，所述計算機設(shè)備包含處理單元和存儲器，在加載所述計算機程序 產(chǎn)品之后，所述計算機程序產(chǎn)品為所述處理單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的 能力選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染 所述視圖?；诒菊f明書，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)所述圖像獲取系統(tǒng)、所 述工作站、所述渲染方法、和/或者所述計算機程序產(chǎn)品的修改和變 型，并且所述修改和變型對應(yīng)于所述渲染系統(tǒng)的修改及其變型。相對于以下所述的實現(xiàn)和實施例以及參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的渲 染系統(tǒng)、圖像獲取系統(tǒng)、工作站、渲染方法和計算機程序產(chǎn)品的這些方面和其他方面將會變得顯而易見并且被闡述清楚，其中

圖1示意性示出了渲染系統(tǒng)的一個實施例；圖2示出了軸向切片(左側(cè))中的橫截面和3個有利橫截面； 圖3示意性示出了圖像獲取系統(tǒng)的一個實施例； 圖4示意性示出了工作站的一個實施例；以及 圖5示意性示出了渲染方法的一個實施例。 在附圖中，相同的參考標記用于指示類似的部分。圖1示意性示出了用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染系統(tǒng)100 的一個實施例，該渲染系統(tǒng)包括-選擇單元110，用于選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元120，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的 第一主軸；以及渲染單元130，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù) 所述圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖?？蛇x擇性地，渲染系統(tǒng)100包括用戶接口 140，用于與渲染系統(tǒng)100交流；以及存儲器單元170，用于存儲輸入和輸出數(shù)據(jù)。在圖1中所示的渲染系統(tǒng)100的實施例中，存在用于輸入數(shù)據(jù)的 3個連接器181、 182和183。第一個輸入連接器181被配置為從諸如 硬盤、磁帶、閃存或者光盤之類的數(shù)據(jù)存儲器接收數(shù)據(jù)輸入。第二輸 入連接器182被配置為從諸如鼠標或者觸摸屏之類的用戶輸入裝置 接收用戶輸入。第三個輸入連接器183被配置為從諸如鍵盤之類的用 戶輸入裝置接收數(shù)據(jù)輸入。輸入連接器181、 182和183連接到輸入 控制單元180。在如圖1所示的渲染系統(tǒng)100的實施例中，存在用于輸出數(shù)據(jù)的 2個輸出連接器191和192。第一個輸出連接器191被配置為將數(shù)據(jù) 輸出到諸如硬盤、磁帶、閃存或者光盤之類的數(shù)據(jù)存儲器。第二輸出 連接器192被配置為將數(shù)據(jù)輸出到顯示裝置。輸出連接器191和192 經(jīng)由輸出控制單元190接收各自的數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，存在很多方法來將輸入裝置連接到 渲染系統(tǒng)100的輸入連接器181、 182和183，以及將輸出裝置連接 到渲染系統(tǒng)100的輸出連接器191和192。這些方法包括但不局限于 有線連接和無線連接、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(諸如局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng) (WAN))、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)、以及模擬電話網(wǎng)絡(luò)。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的一個實施例中，渲染系統(tǒng)包括存 儲器單元170。存儲器單元170被配置為經(jīng)由輸入連接器181、 182 和183中任意一個從外部裝置接收輸入數(shù)據(jù)，并將所接收的輸入數(shù)據(jù) 存儲在存儲器單元170中。將數(shù)據(jù)加載到存儲器單元170允許所述渲 染系統(tǒng)100的多個單元對相關(guān)數(shù)據(jù)部分進行快速訪問。所述輸入數(shù)據(jù) 包括圖像數(shù)據(jù)集。存儲器單元170能夠通過諸如以下的裝置實現(xiàn)隨 機存取存儲器(RAM)芯片、只讀存儲器(ROM)芯片、和/以及硬 盤。優(yōu)選地，存儲器單元170包括RAM來存儲圖像數(shù)據(jù)集。存儲器 單元170還被配置為經(jīng)由存儲器總線175，從包括選擇單元110、計 算單元120和渲染單元130在內(nèi)的渲染系統(tǒng)100的多個單元接收數(shù) 據(jù)，并發(fā)送數(shù)據(jù)到以上多個單元。存儲器單元170還被配置為經(jīng)由輸 出連接器191和192中任意一個，使得數(shù)據(jù)對外部裝置可用。將來自渲染系統(tǒng)100的多個單元的數(shù)據(jù)存儲在存儲器單元170中有利地提高 了渲染系統(tǒng)100的多個單元的性能，并且提高了從渲染系統(tǒng)100的多 個單元到外部裝置的數(shù)據(jù)傳送速率。可替換地，選擇單元110不包含存儲器單元170和存儲器總線 175。渲染系統(tǒng)100所使用的輸入數(shù)據(jù)由連接到渲染系統(tǒng)100的多個 單元的至少一個外部裝置(例如外部存儲器或者處理器)提供。類似 地，由渲染系統(tǒng)100所產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)被提供給連接到渲染系統(tǒng)100 的多個單元的至少一個外部裝置(例如外部存儲器或者處理器)。渲 染系統(tǒng)100的多個單元被配置為經(jīng)由內(nèi)部連接或者經(jīng)由數(shù)據(jù)總線從 彼此接收數(shù)據(jù)。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一實施例中，渲染系統(tǒng)包括用 于與渲染系統(tǒng)100交流的用戶接口 140。用戶接口 140包括用于為用 戶顯示數(shù)據(jù)的顯示單元，和用于進行選擇的選擇單元。將渲染系統(tǒng) IOO與用戶接口 140組合允許用戶與選擇單元110進行交流。用戶接 口 140被配置為將根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集的視圖顯示給用戶，以便選擇感興 趣的結(jié)構(gòu)。用戶接口 140還被配置為幫助選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集?？?選擇性地，用戶接口能夠包括渲染系統(tǒng)的多種操作模式，例如，確定 用于選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集的方法和/或者根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集所渲染的 視圖數(shù)量和/或者類型的模式。可替換地，渲染系統(tǒng)100可以采用外部輸入裝置和/或者外部顯 示器，其經(jīng)由輸入連接器182和/或者183以及輸出連接器192連接 到渲染系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在能夠有利地實現(xiàn)為本發(fā) 明的渲染系統(tǒng)100的單元的大量的用戶接口。選擇單元IIO被配置為選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集。圖像數(shù)據(jù)集的子 集用于確定在圖像數(shù)據(jù)集中的結(jié)構(gòu)的有利視圖。為此，計算單元120 被配置為使用圖像數(shù)據(jù)集的子集來采集與該結(jié)構(gòu)的方向性和定向性 相關(guān)的信息。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)IOO的一個實施例中，在顯示 裝置上顯示一個視圖，例如根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集而渲染的軸向切片。用戶 使用鼠標，通過將鼠標光標放置在該結(jié)構(gòu)上并在該結(jié)構(gòu)上點擊鼠標按 鍵，來選擇用戶想要觀看的結(jié)構(gòu)。選擇單元110被配置為接收用戶所選擇的位置，并使用該位置選擇圖像數(shù)據(jù)集中在該位置附近的元素 (優(yōu)選地是最接近的元素)作為種子元素，以下稱為種子。該種子進 一步用于增長圖像數(shù)據(jù)集的子集。將圖像數(shù)據(jù)集中的、與種子元素之 間的距離小于預定距離閾值的每個元素包含在圖像數(shù)據(jù)集的該子集 中。該距離是種子位置與元素位置之間的幾何距離，例如歐幾里得距 離?？商鎿Q地，該距離能夠是拓撲距離。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一實施例中，所述種子包括來 自圖像數(shù)據(jù)集的多個元素。用戶能夠使用鼠標在所顯示的視圖中圈出 一個區(qū)域。所述種子包括位于所圈出的區(qū)域中的、來自圖像數(shù)據(jù)集的 多個元素。接下來，將圖像數(shù)據(jù)集中的、與種子元素之間的距離小于 預定距離閾值的每個元素添加到所選擇的子集中。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一實施例中，用于選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集的用戶接口 140包括多個容器，例如球體。用戶從菜單中選擇一種容器，并將所選擇的容器放置在圖像數(shù)據(jù)集的所顯示視圖 中。所選擇的圖像數(shù)據(jù)集的子集包括位于該容器內(nèi)部的元素?？蛇x擇 性地，用戶接口可以允許將該球體整形為卵形，對該卵形進行整形， 對該球體或者卵形進行轉(zhuǎn)換，以及旋轉(zhuǎn)該卵形。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一實施例中，選擇單元110被 配置為基于圖像分割來實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)集的子集的選擇。用戶選擇在圖像分割過程中所確定的結(jié)構(gòu)中包含的種子。這具有的效果為所選 擇的圖像數(shù)據(jù)集的子集包含所有屬于所選擇結(jié)構(gòu)的元素。將圖像分割的結(jié)構(gòu)存儲在存儲器單元170中?？商鎿Q地，選擇單元110包括分割系統(tǒng)，其用于畫出包含種子的結(jié)構(gòu)。對于此目的，能夠采用對于該渲 染系統(tǒng)而言足夠快的任何分割系統(tǒng)。計算單元120被配置為基于圖像數(shù)據(jù)集的子集來計算張量的第 一主軸?？蛇x擇性地，計算單元還被配置為計算張量的其他特征。張量的特征可以包括例如，張量的分量和張量的其他主軸。在根據(jù)本 發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的一個實施例中，所述多個特征包括該結(jié)構(gòu)的 張量在圖像數(shù)據(jù)集坐標系統(tǒng)中的分量、結(jié)構(gòu)張量的主分量、以及結(jié)構(gòu)張量的主軸。在位置P處的結(jié)構(gòu)張量J(P)是在P處的梯度向量G(P)與在P處的梯度向量G(P)的張量積。因此，張量J(P)是梯度向量G(P)的二次函數(shù)。因此，J(P)與梯度向量G(P)的符號無關(guān)。然而，該結(jié)構(gòu)張量仍然包含關(guān)于在位置p處的該結(jié)構(gòu)的方向性和定向性的信息。另外，梯度向量G(P)是定義為正的，從而使得該結(jié)構(gòu)張量的所有主分 量都為非負。在參考文獻1的第3部分中和A. Ravishankar Rao和 Brian G. Schnuck在Computer Vision and Pattern Recognition, CVPR'89, 正EE Computer Society, June 4-8, 1989， pages 61-68中的文章 "Computing oriented texture fields"的第2部分中描述了一種根據(jù)圖 像數(shù)據(jù)集計算梯度的方法。該結(jié)構(gòu)張量描述了在位置P處的結(jié)構(gòu)的方 向性和定向性。在P的鄰域U (包括來自圖像數(shù)據(jù)集的子集中的元素 的位置)中的結(jié)構(gòu)張量J(P)的方向性和定向性是通過在U中所有位置 P'上的結(jié)構(gòu)張量J(P')之和來描述的。該和也稱為結(jié)構(gòu)張量J(P)。該位 置P能夠是在U中的任意位置。位置P定義了用于該結(jié)構(gòu)張量的分 量和主軸的坐標系統(tǒng)的原點。以下將該位置稱為結(jié)構(gòu)位置。對于該結(jié) 構(gòu)位置的通用選擇是播種(seeding)點?？商鎿Q地，結(jié)構(gòu)位置P是圖 像數(shù)據(jù)集的子集的質(zhì)心或者U的幾何中心。該鄰域U唯一性地等價 于圖像數(shù)據(jù)集的子集。U等于圖像數(shù)據(jù)集的子集對空間域或者空間-時間域的投影。圖像數(shù)據(jù)集的子集對于所有P， e U，是包含對(P', I(P')) 的集合，其中I(P')是在位置P'處的強度。在參考文獻1的第3部分中，描述了一種根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集計算結(jié) 構(gòu)張量的分量的方法。所計算的結(jié)構(gòu)張量包括在4D中的10個獨立 分量，在3D中的6個獨立分量，或者在2D中的3個獨立分量。所 計算的張量分量存儲在存儲器單元170中，用于計算單元120的進一 步處理和/或者由渲染單元130使用。盡管本發(fā)明的描述是基于3D圖 像的，但是本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何多維度的圖像數(shù)據(jù)集。存在幾種用于計算張量的主分量{7>, 々}和主軸{《t;， ^的方法，包括代數(shù)方法和數(shù)值方法，并且這些方法能夠在關(guān)于線性代數(shù)和 /或者關(guān)于數(shù)值方法的教科書中找到，例如能夠在Soc for Industrial & Applied Math (1997.05.01)中第5章的Lloyd N. Trefethen和David Bau 的"Numerical Linear Algebra"中，以及在Cambridge University Press的William H. Press, Brian P. Flannery, Saul A. Teukolsky禾卩William T. Vetterling的"Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing" 的第二版(1992.10.30)中的第11章中找到。使用以下公式，能夠從6個笛卡爾坐標分量{4, z;y， 7;z， 7U中推導出對稱張量的6個 球面坐標分量(roo, r2-2,r20， r21， r22}:<formula>formula see original document page 15</formula>其中，i表示虛數(shù)單位。有利的是，還能夠從主分量{7>， r7， 7>}中推導出這些球面分量<formula>formula see original document page 15</formula>對于各向同性的結(jié)構(gòu)而言，張量的所有主分量都相同，因此和r2±2 (即，722和r2—2)為o。分量Too也稱為張量的各向同性分量。 有時，使用非規(guī)一化各向同性分量7;。=^7^+7;+7>)來替代7^。由于r,.,。對于張量的笛卡爾坐標的任何集合都相同，因此，其可以從 C^^+^+L)中推導出。如果圖像數(shù)據(jù)集是均勻的，則^。-o。 對于具有軸向?qū)ΨQ性且選擇《主軸作為結(jié)構(gòu)的對稱軸的一個結(jié)構(gòu)，例如管狀或者圓柱，分量7^2 (即，r22和7V2)為0。這就暗示 了 7>和r7彼此相等。分量720表征該結(jié)構(gòu)從各向同性對稱的偏離情況。該結(jié)構(gòu)的各向同性越小，則r2o的絕對值越大。有時，使用非規(guī) 一化分量t;^ =rf -+7;)來替代r20。最后的兩個分量，分量7^2±2 (即，722和72_2)彼此相等。假設(shè)將 主要對稱軸選擇為是《主軸，這兩個分量表征了結(jié)構(gòu)的對稱性從軸向 對稱性偏移了多少。結(jié)構(gòu)的軸向?qū)ΨQ性越小，則7^±2的絕對值就越大。 有時，使用非規(guī)一化分量r，—。"a, = -r。來替代r2±2。存在在計算單元120所計算的張量的特征方面有所不同的根據(jù) 本發(fā)明的渲染系統(tǒng)ioo的很多實施例。所描述的實施例用于闡述本發(fā) 明但并非意欲限制權(quán)利要求的范圍。例如，計算單元120能夠被配置 為計算在圖像數(shù)據(jù)集的坐標系統(tǒng)中的6個笛卡爾張量分量。計算單元120還被配置為使用Ritz變分原理，推導出張量的最小主分量和與最小主分量相對應(yīng)的主軸。該實施例尤其有利于渲染諸如血管之類的伸 長結(jié)構(gòu)的視圖，在此，與張量的最小主分量相對應(yīng)的主軸與種子附近的結(jié)構(gòu)的主要軸基本上彼此相等?？商鎿Q地，計算單元120能夠被配 置為計算在圖像數(shù)據(jù)集的坐標系統(tǒng)中的6個笛卡爾張量分量。計算單 元120還能夠被配置為使用Ritz變分原理，推導出張量的最大主分 量和與最大主分量相對應(yīng)的主軸。該實施例同樣有利于渲染諸如血管 之類的伸長結(jié)構(gòu)的視圖，在此，與張量的最大主分量相對應(yīng)的主軸與 和該結(jié)構(gòu)的主要軸垂直的軸基本上彼此相等。渲染單元130被配置為基于第一主軸并且基于結(jié)構(gòu)位置來根據(jù) 圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的一個實施例 中，渲染單元130根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染3個橫截面視圖。計算單元 120被配置為計算張量的3個主軸。每對主軸定義一個觀看平面。渲 染單元130被配置為渲染通過3個平面所得到的圖像數(shù)據(jù)集的3個橫 截面視圖，每個平面與包含一對主軸的平面基本上彼此相等。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的一個實施例中，渲染單元130根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染一個橫截面視圖。該視圖對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)集的一個 橫截面，該橫截面是通過與包含計算單元所計算的張量的第一主軸的 平面基本上彼此相等的平面所獲得的。當?shù)谝恢鬏S對應(yīng)于張量的最小 主分量時，該實施例尤其有利于渲染諸如血管之類的伸長結(jié)構(gòu)的視 圖。在該情況下，該第一主軸定義了與結(jié)構(gòu)的主要軸基本上彼此相等 的方向。存在很多包含該主軸的平面。由于血管具有大致的軸向局部 對稱性并且主要軸是該局部軸向?qū)ΨQ的軸，與包含主軸的多個平面中 任意一個基本上彼此相等的平面適于觀看。渲染單元130被配置為選擇一個觀看平面?？蛇x擇性地，渲染單元130和用戶接口 140能夠被配置為允許用戶選擇另一個觀看平面，或者允許用戶圍繞與第一主軸 基本上彼此相等的軸旋轉(zhuǎn)觀看平面，并渲染能夠顯示為視頻的一系列 視圖。可替換地，如果計算了第二主軸或者已知第二主軸，則視圖可 以是由與包含第一主軸和第二主軸的平面基本上彼此相等的平面所 確定的平面橫截面視圖。該配置尤其有利于測量結(jié)構(gòu)的元素的尺寸和 結(jié)構(gòu)的元素之間的距離。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的一個實施例中，渲染單元130根 據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染3D視圖。該視圖是圖像數(shù)據(jù)集沿著與第一主軸基 本上彼此相等的軸的投影。本發(fā)明并不局限于任何具體的圖像渲染技 術(shù)。例如，可以使用最大強度投影(MIP)算法或者Iso表面投影(IsP) 算法。在MIP中，將像素設(shè)定為沿著光線的最大強度。在IsP中，光 線終止于iso表面上。iso表面由具有相同強度的元素的位置定義。在 Barthold Lichtenbelt， Randy Crane禾口 Shaz Naqvi的"Introduction to Volume Rendering (Hewlett-Packard Professional Books)" ， Prentice Hall， Bk&CD-Rom版本(1998)中能夠找到關(guān)于圖像渲染的更多信息。 當?shù)谝恢鬏S對應(yīng)于張量的最大主分量時，投影視圖尤其有利于諸如血 管之類的伸長結(jié)構(gòu)。上述第一主軸垂直于與最小主分量相對應(yīng)的主 軸，該主軸與結(jié)構(gòu)的主要軸基本上彼此相等。因此，投影有利地示出 了主要軸與投影方向基本上垂直的伸長結(jié)構(gòu)。如果另一結(jié)構(gòu)遮掩了感 興趣結(jié)構(gòu)的視圖，則遮掩結(jié)構(gòu)的視圖能夠被移走，或者能夠增加其透 明度，如Ivan Viola, Armin Kanitsar和Meister Eduard Gr611er在IEEEVisualization 2004，October 10-15， Austin, Texas, USA 的文章 "Importance driven volume rendering "中所述的?？蛇x擇性地，用戶接口 140能夠被配置為允許用戶選擇要根據(jù)圖 像數(shù)據(jù)集進行渲染的視圖。渲染系統(tǒng)100能夠被配置為計算用于所選 擇視圖的張量的特征，并且渲染所選擇的視圖?？蛇x擇性地，能夠?qū)?每個視圖進行重新縮放，例如放大和/或者剪裁。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在很多選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集的方 法，以便選擇要由計算單元120計算的張量的有用特征，并且基于所選擇的有用特征而根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖。所描述的實施例闡述了 本發(fā)明但是并不局限權(quán)利要求的范圍。存在能夠得到與圖像數(shù)據(jù)集中的結(jié)構(gòu)的方向性和定向性相關(guān)的 信息的幾個張量。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的實施例中，張量是 結(jié)構(gòu)張量。結(jié)構(gòu)張量是在圖像數(shù)據(jù)集中的方向性和定向性的靈敏指示 物?？商鎿Q地，能夠使用慣性張量來定義在圖像數(shù)據(jù)集中的結(jié)構(gòu)的方 向性和定向性。當將慣性張量應(yīng)用于在被分割的圖像中的物體時，其 尤其有用。然而，另一個選擇是使用圖像數(shù)據(jù)集的二階偏導數(shù)的海賽 矩陣。能夠使用海賽矩陣的特征值和特征向量來替代張量的主分量和 主軸?？蛇x擇性地，計算單元120能夠被配置為分別計算多個張量 和/或者多個矩陣中的每個張量和/或者矩陣的第一主軸和/或者第一 特征向量，以及可選擇性地，其他張量特征和/或者矩陣特征。計算 單元120還能夠被配置為為了根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖，分別評估 所計算的第一主軸和/或者第一特征向量以及其他可選擇性的所計算 的張量特征和/或者矩陣特征。例如，計算單元能夠被配置為，選擇 具有最大各向異性的張量或者矩陣，所述各向異性是分別由例如在最 大與最小主分量或者特征值之間的差值所定義的?？商鎿Q地，用戶可 以選擇要用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的張量或者矩陣。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在能夠用于以下目的的其他張量和/或者結(jié)構(gòu)如本發(fā)明所公開的，用于確定圖像數(shù)據(jù)集中的結(jié)構(gòu)的方向性和定向性并且分別基于所述張量或者矩陣的第一主軸和/或者第 一特征向量來選擇該結(jié)構(gòu)的有利視圖。使用結(jié)構(gòu)張量、慣性張量和海賽矩陣來闡述本發(fā)明的優(yōu)點，但并非用于限制權(quán)利要求的范圍。在本 發(fā)明的整個描述中，術(shù)語"張量"、"主分量"和"主軸"還分別表示 "矩陣"、"特征值"和"特征向量"。如已經(jīng)強調(diào)的那樣，對圖像數(shù)據(jù)集的子集的好的選擇對于成功地 確定第一主軸以及可選擇性地成功地確定其他張量特征而言是至關(guān)重要的。因此，在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)ioo的一個實施例中，選擇單元110被配置為通過計算用于表征圖像數(shù)據(jù)集的多個候選子集的 各自特征，來評估這些候選子集，并且基于該評估來選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集。用戶選擇種子，并且選擇單元iio被配置為選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集，該子集所包含圖像數(shù)據(jù)集的元素使得種子與該元素之間的距離小于預定的最小距離。接下來，選擇單元iio被配置為計算用于表 征圖像數(shù)據(jù)集的子集的特征。優(yōu)選地，選擇單元iio被配置為利用計算單元120來執(zhí)行該計算。 一個有用的表征特征是對方向性的測量。 存在很多對方向性的測量。能夠從張量的主分量中提取出一些有用的 對于方向性的測量。通過以下公式給出規(guī)一化的方向性測量=((L )2 + (; )2 + (L )2 +)2 + 2(t;: )2 + 2(z;' )2 一 3(z;。 )2 )/阮。)2 e [o, 2]有利的是，能夠從球面坐標分量的集合中、主分量的集合中、以及笛卡爾坐標分量的集合中推導出A。對于各向同性的張量，方向性測 量值為o。對于具有一個較小主分量和兩個相對較大主分量的軸向?qū)?稱的張量，方向性測量為約0.5。對于在與對稱軸平行的方向上具有 相對一致的強度的較長的管狀或者圓柱形結(jié)構(gòu)，例如血管，預期會是 該值或者近似的值(即，接近o.5)。對于具有兩個較小的主分量和一個相對較大的主分量的軸向?qū)ΨQ張量，方向性測量約為2。對于在與對稱軸垂直的每個平面中相對較為一致并且在對稱軸方向上強度劇 烈變化(即，強梯度性)的伸長的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，預期會是該值或者近似的值(即，接近2)。<formula>formula see original document page 19</formula>可替換地，對于圓柱的軸與《主軸基本上彼此相等的諸如血管之 類的圓柱形結(jié)構(gòu)，采用以下公式可以給出有用的方向性測量或者，對于主分量& 2 7^2 & 2 0，能夠使用公式 A = + r" - r〈 )/(& + r" + rf )e
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在其他方向性測量，并且本發(fā)明并 不局限于對方向性測量的任何具體選擇。在對預定最小半徑計算了方向性測量之后，選擇單元110被配置 為用一個預定增量來迭代地對半徑進行累加，并且對于最大達到預定 最大半徑的每個半徑，重新計算其各自的方向性測量。將半徑的值和 方向性測量的值存儲在存儲器單元170中用于評估。預定最小半徑和 預定最大半徑的最優(yōu)值以及預先定義的增量的最優(yōu)值取決于圖像數(shù) 據(jù)集以及待觀看的結(jié)構(gòu)，并且可以是用戶定義的參數(shù)。當為圖像數(shù)據(jù) 集的每個候選子集計算了方向性測量的值時，選擇單元iio被配置為 選擇圖像數(shù)據(jù)集的與方向性測量的最優(yōu)值(例如，方向性測量的最大 值)相對應(yīng)的最優(yōu)子集。可替換地，選擇單元110能夠采用另一種算 法來搜索特征的最優(yōu)值，例如最陡上升算法(steepest ascent algorithm)。隨后，渲染系統(tǒng)100使用該最優(yōu)子集來根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集 渲染視圖。在根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一實施例中，選擇單元110還 被配置為選擇用于對圖像數(shù)據(jù)集的子集中的每個元素進行加權(quán)的一 組權(quán)重，并且計算單元120還被配置為基于該組權(quán)重來計算第一主 軸，以及可選擇地計算其他張量特征。這允許對來自所選擇子集的每 個元素對于第一主軸的貢獻以及對于其他所計算的張量特征的貢獻 進行加權(quán)。每個元素的權(quán)重能夠基于例如該元素與種子之間的距離。 可替換地，能夠由用戶來指定權(quán)重。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，該普 通方法相當于用如參考文獻1的第3章中所述的窗函數(shù)來替代圖像數(shù)據(jù)集的子集。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，根據(jù)本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的其他實施例和實現(xiàn)也是可行的。其中，可以重新定義系統(tǒng)的各個單元并重新分配其功能。例如，在本發(fā)明的渲染系統(tǒng)ioo的一個實施例中，計算 單元120能夠劃分到選擇單元110與渲染單元130中。在選擇單元 110中包含的部分能夠被配置為執(zhí)行對于評估候選圖像數(shù)據(jù)集而言所 必需的計算，而在渲染單元130中包含的部分能夠被配置為計算對于 根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖所需要的張量的第一主軸和其他特征。在本 發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的另一個實施例中，能夠存在多個計算單元來替 代在先前實施例中的計算單元120,每個計算單元被配置為計算第一 主軸，以及可選擇性地，計算一個不同張量的其他特征。用戶接口 140能夠被配置為基于對所使用的張量的評估，提示用戶選擇用于根 據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的第一主軸。選擇單元110、計算單元120和渲染單元130可以使用處理器來實現(xiàn)。通常，它們的功能是在軟件程序產(chǎn)品的控制下執(zhí)行的。在執(zhí)行 過程中，將軟件程序產(chǎn)品加載到存儲器(例如RAM)中，并且從該 處執(zhí)行。該程序可以從后臺存儲器加載，例如ROM、硬盤、磁存儲 器和/或者光存儲器，或者該程序可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如互聯(lián)網(wǎng))來加 載?？蛇x擇性地，專用集成電路可以提供上述功能。存在本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的很多可能應(yīng)用。 一個有利的應(yīng)用是 將渲染系統(tǒng)100應(yīng)用于醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100還能 夠用于其他應(yīng)用中。例如，渲染系統(tǒng)100能夠用于細胞形態(tài)學，用來 渲染細胞結(jié)構(gòu)的有利視圖。圖2示出了在軸向切片210中橫截面以及三個有利橫截面220、 230和240。在左側(cè)示出了患者胸腔的軸向切片210。箭頭指向圖像 中的白點。其可能是結(jié)節(jié)或者血管的橫截面?；谠撦S向切片，是無 法區(qū)分這兩種可能性的。為了獲得對于在左側(cè)圖中的點所表示的結(jié)構(gòu) 的更好的視圖，用戶能夠移動鼠標光標并在該點的鄰域中點擊鼠標按 鍵，從而選擇了圖像數(shù)據(jù)集的子集的種子。然后觸發(fā)選擇單元110來 選擇圖像數(shù)據(jù)集的最優(yōu)子集，并且計算單元120被配置為計算結(jié)構(gòu)張 量的3個主軸以及結(jié)構(gòu)位置。渲染單元渲染通過由3對主軸定義的3 個平面所得到的3個橫截面220、 230和240。在該軸向切片210的右側(cè)，示出了該結(jié)構(gòu)的3個放大且裁剪過的視圖220、 230和240。 在橫截面視圖220中，能夠清楚地看到，該結(jié)構(gòu)是血管而不是結(jié)節(jié)。圖3示意性示出了采用本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100的圖像采集系統(tǒng) 300的一個實施例，所述圖像采集系統(tǒng)300包括圖像采集系統(tǒng)單元 310，其經(jīng)由內(nèi)部連接與渲染系統(tǒng)100相連；輸入連接器301;以及 輸出連接器320。該配置有利地提高了圖像采集系統(tǒng)300的能力，為 所述圖像采集系統(tǒng)300提供了渲染系統(tǒng)100的有利的圖像觀看能力。 當圖像采集系統(tǒng)300進一步被配置為用于交互圖像采集，從而使操作 者能夠基于所觀看的圖像決定要采集哪個數(shù)據(jù)時，可以證明該觀看能 力尤其有用。圖像采集系統(tǒng)的實例是CT系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)、MRI系 統(tǒng)、超聲系統(tǒng)、正電子發(fā)射層析成像(PET)系統(tǒng)、以及單光子發(fā)射 計算機層析成像(SPECT)系統(tǒng)。圖4示意性示出了工作站400的一個實施例。該工作站包括系統(tǒng) 總線401。處理器410、存儲器420、盤片輸入/輸出(I/O)適配器430、 以及用戶接口 (UI) 440可操作地連接到系統(tǒng)總線401。盤片存儲裝 置431可操作地耦合至盤片VO適配器430。鍵盤441、鼠標442以 及顯示器443可操作地耦合至UI 440。被實現(xiàn)為計算機程序的本發(fā)明 的渲染系統(tǒng)100存儲在盤片存儲裝置431中。工作站400被配置為加 載該程序和輸入數(shù)據(jù)至存儲器420，并在處理器410上執(zhí)行該程序。 用戶能夠使用鍵盤441和/或者鼠標442將信息輸入至工作站400。工 作站被配置為將信息輸出至顯示裝置443和/或者盤片431。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將會理解，在現(xiàn)有技術(shù)中存在工作站的多種其他實施例，并且 本實施例是用于闡述本發(fā)明，必須不能被解釋為將本發(fā)明的限制在該 具體實施例中。圖5示意性地示出了渲染系統(tǒng)500的一個實施例。開始步驟501 根據(jù)方法500，開始根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖。在選擇步驟510中， 選擇圖像數(shù)據(jù)集的子集。該子集包含圖像數(shù)據(jù)集中位于一個球體中的 元素。該球體的中心處于用戶所選擇的種子的位置處。該球體的半徑 也由用戶確定。在計算步驟520中，基于圖像數(shù)據(jù)集的子集，計算結(jié) 構(gòu)張量的3個主軸。在渲染步驟530中，基于結(jié)構(gòu)展覽館的3個主軸，渲染根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集的視圖。每個視圖都是通過一個平面所獲得的圖 像數(shù)據(jù)集的橫截面，該平面與包含結(jié)構(gòu)張量的不同對的主軸的平面基本上相等。結(jié)束步驟599終止方法500的根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖。 在本發(fā)明的方法的所描述實施例中的次序并非強制性的；本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以使用線程模型、多處理器系統(tǒng)或者多個處理器來改變步 驟的次序或者同時執(zhí)行多個步驟，而不會脫離本發(fā)明意欲表示的概念 范疇。本發(fā)明的渲染系統(tǒng)100可以實現(xiàn)為一種計算機程序產(chǎn)品，并且能 夠存儲在任何合適的介質(zhì)上，諸如，例如磁帶、磁盤、或者光盤。該 計算機程序能夠被加載到一個包含處理單元和存儲器的計算機設(shè)備 中。該計算機程序產(chǎn)品在被加載之后，為處理單元提供執(zhí)行渲染任務(wù) 的能力。應(yīng)該注意，上述實施例是闡述性的而并非用于限制本發(fā)明，本領(lǐng) 域技術(shù)人員將能夠設(shè)計可替換實施例而不會脫離附帶的權(quán)利要求的 范圍。在權(quán)利要求中，放置在圓括號中的任何參考標記都不應(yīng)理解為 對權(quán)利要求進行限制。單詞"包括"并不排除存在權(quán)利要求中未列出 的元件或者步驟。在元件之前的單詞"一個"并不排除存在多個這種 元件。本發(fā)明能夠借助于包含幾個不同元件的硬件來實現(xiàn)或者借助于 經(jīng)過適當編程的計算機來實現(xiàn)。在枚舉了幾個單元的系統(tǒng)權(quán)利要求 中，這些元件之中的幾個能夠用同一項硬件或軟件來體現(xiàn)。單詞第一、 第二和第三等等的使用并非指示任何次序。這些單詞可以解釋為名 稱。
權(quán)利要求
1、一種根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染系統(tǒng)(100)，所述渲染系統(tǒng)包括選擇單元(110)，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元(120)，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及渲染單元(130)，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。
2、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述視圖是通 過與包含所述第一主軸的平面基本上彼此相等的平面所得到的所述 圖像數(shù)據(jù)集的橫截面。
3、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述視圖是所 述圖像數(shù)據(jù)集沿著與所述第一主軸基本上彼此相等的軸的投影。
4、 如權(quán)利要求2所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述計算單元 (120)被配置為計算所述張量的第二主軸，并且其中，所述視圖是通過與包含所述第一主軸和所述第二主軸的平面基本上彼此相等的 平面所得到的所述圖像數(shù)據(jù)集的橫截面。
5、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，還包括用戶接口 (140)， 用于與所述渲染系統(tǒng)(100)進行交流。
6、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述張量是以 下任意一個結(jié)構(gòu)張量； 個貫性張量；以及 海賽矩陣。
7、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述選擇單元 (110)被配置為基于種子來選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集。
8、 如權(quán)利要求7所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述選擇單元 (110)進一步被配置為基于所述種子與所述圖像數(shù)據(jù)集中的元素之間的距離，來將所述圖像數(shù)據(jù)集中的該元素添加到所述圖像數(shù)據(jù)集的 子集中。
9、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述選擇單元 (110)被配置為通過計算用于表征所述圖像數(shù)據(jù)集的多個候選子集的各自特征，來評估所述多個候選子集，并基于所述評估選擇所述圖 像數(shù)據(jù)集的子集。
10、 如權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)(100)，其中，所述選擇單元 (110)進一步被配置為，選擇用于對所述圖像數(shù)據(jù)集的子集中的每個元素進行加權(quán)的一組權(quán)重，并且其中，所述計算單元(120)進一 步被配置為基于該組權(quán)重計算所述第一主軸。
11、 一種用于采集圖像數(shù)據(jù)集的圖像采集(300)系統(tǒng)，其包含 如權(quán)利要求1到10中任意一項所述的渲染系統(tǒng)(100)。
12、 一種工作站(400)，其包含如權(quán)利要求1到10中任意一項 所述的渲染系統(tǒng)。
13.
14、 一種根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染方法(500)，所述渲染方法包括以下步驟選擇步驟(510)，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算步驟(520)，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及渲染步驟(530)，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。
15、 一種要由計算機設(shè)備加載的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程 序產(chǎn)品包含用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的指令，所述計算機設(shè)備包 含處理單元和存儲器，所述計算機程序產(chǎn)品在被加載之后，為所述處理單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的能力選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及 基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染 所述視圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)圖像數(shù)據(jù)集渲染視圖的渲染系統(tǒng)(100)，所述渲染系統(tǒng)包括選擇單元(110)，用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)集的子集；計算單元(120)，用于基于所述圖像數(shù)據(jù)集的該子集，計算張量的第一主軸；以及渲染單元(130)，用于基于所述第一主軸渲染所述視圖，從而根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)集渲染所述視圖。選擇單元(110)被配置為使用在所述圖像數(shù)據(jù)集的所選擇子集中包含的、從所述張量的第一主軸中提取的、關(guān)于結(jié)構(gòu)的方向性和定向性的信息，有效地幫助用戶從所述圖像數(shù)據(jù)集中選擇有利視圖。
文檔編號G06T7/00GK101243474SQ200680029350
公開日2008年8月13日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者R·維姆克, T·布萊費特, T·比洛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司