DE102012113011A1

DE102012113011A1 - Verfahren und System zum Anzeigen der Lichtrichtung für ein volumengerendertes Bild

Info

Publication number: DE102012113011A1
Application number: DE102012113011A
Authority: DE
Inventors: Gerald Schroecker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-07-04
Also published as: JP2013140581A; JP6234028B2; JP2017199422A; CN103279975B; US20180033186A1; KR20130076761A; JP6378809B2; US9818220B2; US20130169641A1; CN103279975A; US10380787B2; KR102018386B1

Abstract

Ein System (100) zur Interaktion mit 3D-Daten weist eine Anzeigevorrichtung (108), einen Benutzereingang (106) und einen Prozessor (104) auf, der mit der Anzeigevorrichtung (108) und dem Benutzereingang (106) kommunikationsmäßig verbunden ist. Der Prozessor (104) ist konfiguriert, um ein volumengerendertes Bild (402), das einem Shading von einer Lichtrichtung aus unterworfen worden ist, basierend auf einem 3D-Datensatz zu generieren. Der Prozessor (104) ist konfiguriert, um das volumengerenderte Bild (402) und ein Modell eines Festkörpers (406) auf der Anzeigevorrichtung (108) gleichzeitig darzustellen. Der Prozessor (104) ist konfiguriert, um einen Lichtrichtungsanzeiger (405) an einer Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) darzustellen, um die für das Shading des volumengerenderten Bildes (402) verwendete Lichtrichtung anzuzeigen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren und System zum Anzeigen eines Lichtrichtungsanzeigers, um die zum Shading (Schattierung zur Simulation der Oberflächeneigenschaften) eines volumengerenderten Bildes verwendete Lichtrichtung anzuzeigen.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Volumengerenderte Bilder sind zur Darstellung von 3D-Datensätzen, insbesondere auf dem Gebiet der medizinischen Bildgebung, äußerst nützlich. Volumengerenderte Bilder sind gewöhnlich 2D-Darstellungen eines 3D-Datensatzes. Es gibt derzeit viele unterschiedliche Techniken zur Erzeugung eines volumengerenderten Bildes. Eine derartige Technik, Raycasting, umfasst eine Projektion einer Anzahl von Strahlen durch den 3D-Datensatz. Es werden Daten entlang jedes der Strahlen abgetastet und anschließend auf eine Farbe und Durchsichtigkeit abgebildet (gemappt). Als nächstes werden die Daten entlang jedes der Strahlen akkumuliert. Gemäß einer üblichen Methode, werden die akkumulierten Daten entlang jedes der Strahlen als ein Pixel in dem volumengerenderten Bild angezeigt. Um einen zusätzlichen Eindruck über die Tiefe und Perspektive zu erhalten, werden volumengerenderte Bilder häufig basierend auf einer Lichtrichtung geshadet (einem Shading unterworfen). Das Shading hilft einem Betrachter, die wahre dreidimensionale Gestalt des in dem volumengerenderten Bild dargestellten Objektes leichter zu verstehen und sich vorzustellen. Entsprechend herkömmlichen Shading-Algorithmen kann ein Shading bei volumengerenderten Bildern eingesetzt werden, um die relative Positionierung von Strukturen oder Oberflächen in dem volumengerenderten Bild zu vermitteln.
Einige herkömmliche Systeme ermöglichen dem Benutzer, die Lichtrichtung zu ändern, um deutlicher ein oder mehrere Merkmale, auf die abgezielt wird, in dem volumengerenderten Bild deutlicher zu veranschaulichen. Da jedoch die Lichtrichtung von beliebigen Winkelpositionen in drei Dimensionen aus ausgewählt werden kann und da die Anzeige nur zweidimensional ist, ist es häufig schwierig für einen Benutzer, die momentane Lichtrichtung, die zur Bestimmung des Shadings des volumengerenderten Bildes verwendet wird, schnell zu erfassen. Außerdem kann es für einen Benutzer schwierig sein, sich exakt vorzustellen, wie eine spezielle Steuerungseingabe die Lichtrichtung in Bezug auf das volumengerenderte Bild einstellen wird.
Aus diesem und anderen Gründen ist deshalb ein verbessertes System und Verfahren zum Anzeigen der Lichtrichtung für volumengerenderte Bilder erwünscht.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten, Nachteile und Probleme werden hierin angegangen, was durch Lesen und Verstehen der folgenden Offenbarung verständlich wird.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Volumenrendering ein Erzeugen eines volumengerenderten Bildes aus einem 3D-Datensatz, wobei das volumengerenderte Bild von einer Lichtrichtung aus geshadet (einem Shading unterworfen, schattiert) wird. Das Verfahren enthält ein Anzeigen eines Modells eines Festkörpers gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild. Das Verfahren enthält ein Anzeigen eines Lichtrichtungsanzeigers in Bezug auf das Modell des Festkörpers, wobei die Position des Lichtrichtungsanzeigers in Bezug auf das Modell des Festkörpers der Lichtrichtung entspricht, die zum Shading des volumengerenderten Bildes verwendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Volumenrendering ein Anzeigen eines volumengerenderten Bildes, das von einer ersten Lichtrichtung aus geshadet wird, und Anzeigen eines Modells eines Festkörpers gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild. Das Verfahren enthält ein Anzeigen eines Lichtquellenanzeigers an einer ersten Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers. Die erste Position des Lichtquellenanzeigers entspricht der ersten Lichtrichtung, die zum Shading des volumengerenderten Bildes verwendet wird. Das Verfahren enthält ein Bewegen des Lichtquellenanzeigers zu einer zweiten Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers mittels einer Benutzerschnittstelle. Das Verfahren enthält ein automatisches Aktualisieren des Shadings an dem volumengerenderten Bild, damit dieses der zweiten Position des Lichtquellenanzeigers in Bezug auf das Modell des Festkörpers entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform enthält ein System zur Interaktion mit einem 3D-Datensatz eine Anzeigevorrichtung, einen Speicher, einen Benutzereingang und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um mit der Anzeigevorrichtung, dem Speicher und dem Benutzereingang zu kommunizieren. Der Prozessor ist kommunikationsmäßig mit der Anzeigevorrichtung, dem Speicher und dem Benutzereingang verbunden, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um auf einen 3D-Datensatz aus dem Speicher zuzugreifen, ein volumengerendertes Bild aus dem 3D-Datensatz zu erzeugen, das von einer Lichtrichtung aus geshadet ist, und das volumengerenderte Bild auf der Anzeigevorrichtung anzuzeigen. Der Prozessor ist konfiguriert, um ein Modell eines Festkörpers gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild anzuzeigen. Der Prozessor ist konfiguriert, um einen Lichtquellenanzeiger an einer Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers anzuzeigen, um die zum Shading des volumengerenderten Bildes verwendete Lichtrichtung anzuzeigen.
Verschiedene weitere Merkmale, Objekte und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet anhand der begleitenden Zeichnungen und deren detaillierter Beschreibung offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Interaktion mit 3D-Daten gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt eine schematische Darstellung der Geometrie, die verwendet werden kann, um ein volumengerendertes Bild zu erzeugen, gemäß einer Ausführungsform;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 300 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildschirmaufnahme einer Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtnavigators mit einem Lichtquellensymbol in einer ersten Position gemäß einer Ausführungsform;
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtnavigators mit einem Lichtquellensymbol in einer zweiten Position gemäß einer Ausführungsform; und
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtnavigators mit einem Lichtquellensymbol in einer dritten Position gemäß einer Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsformen veranschaulicht sind, die in die Praxis umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen sind mit hinreichenden Einzelheiten beschrieben, um Fachleute auf dem Gebiet zu befähigen, die Ausführungsformen umzusetzen, und es sollte verstanden werden, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass logische, mechanische, elektrische und andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Ausführungsformen abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist folglich nicht in einem den Umfang der Erfindung beschränkenden Sinne aufzufassen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Interaktion mit volumetrischen oder 3D-Daten gemäß einer Ausführungsform. Das System 100 enthält einen Speicher 102, einen Prozessor 104, einen Benutzereingang bzw. eine Benutzereingabevorrichtung 106 und eine Anzeigevorrichtung 108. Der Speicher 102 kann jedes beliebige bekannte Medium zur Speicherung digitaler Daten, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einer Festplatte, eines Flash-Speichers, eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines Festwertspeichers (ROM), einer Kompaktdisk (CD) und eines Kompaktdisk-Nur-Lese-Speichers (CD-ROM), enthalten. Der Prozessor 104 ist mit dem Speicher kommunikationsmäßig verbunden. Der Prozessor 104 kann eine oder mehrere gesonderte Verarbeitungskomponenten enthalten. Zum Beispiel kann der Prozessor 104 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Mikroprozessor, eine Grafikprozessoreinheit (GPU) oder jede beliebige sonstige elektronische Komponente enthalten, die in der Lage ist, eingegebene Daten gemäß speziellen logischen Instruktionen zu verarbeiten. Einen Prozessor vorzusehen, der eine GPU enthält, kann für rechenintensive Operationen, wie beispielsweise das Volumenrendering großer 3D-Datensätze, von Vorteil sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Speicher 102 örtlich gemeinsam mit dem Prozessor 104 untergebracht sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann jedoch der Speicher 102 in Bezug auf den Prozessor 104 entfernt angeordnet sein, und es kann auf diesen mittels Technologien, die drahtlose Netzwerke, das Internet oder ein Intranet umfassen, zugegriffen werden.
Mit dem Prozessor 104 ist ein Benutzereingang bzw. eine Benutzereingabevorrichtung 106 verbunden. Der Benutzereingang 106 kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen Trackball und eine oder mehrere Tasten umfassen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann jedoch der Benutzereingang 106 eine oder mehrere Vorrichtungen aus einer Maus, einem Trackpad, einem Berührungsbildschirm, Drehsteuerungen oder einer Auswahl von Hard- oder Softkeys mit definierten Funktionen enthalten. Die Anzeigevorrichtung 108 ist auch mit dem Prozessor 104 kommunikationsmäßig verbunden. Die Anzeigevorrichtung 108 kann einen Monitor oder eine Anzeige, wie beispielsweise einen Monitor, einen LCD-Bildschirm, einen LED-Bildschirm, einen Projektor oder jede beliebige sonstige Vorrichtung enthalten, die sich zum Anzeigen eines volumengerenderten Bildes eignet. Andere Ausführungsformen können mehrere Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise zwei oder mehrere LED-Bildschirme, enthalten.
Das System 100 kann optional eine Akquisitionsvorrichtung 110 enthalten, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere 3D-Datensätze zu akquirieren. Die Akquisitionsvorrichtung 110 kann eine beliebige Vorrichtung enthalten, die konfiguriert ist, um 3D-Daten zu akquirieren. Zum Beispiel kann die Akquisitionsvorrichtung 110 eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Computertomographie(CT)-System, ein Magnetresonanztomographie(MRT)-System, ein Ultraschallsystem, ein nuklearmedizinisches System, ein Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-System oder jede beliebige sonstige Bildgebungsmodalität, die zur Akquisition von 3D-Daten in der Lage ist, beispielsweise zur optischen Bildgebung, enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Akquisitionssystem eine nicht-medizinische Vorrichtung enthalten, die in der Lage ist, 3D-Daten zu akquirieren. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das System 100 einen oder mehrere 3D-Datensätze empfangen, die mit einer Vorrichtung akquiriert oder erzeugt wurden, die von dem System 100 gesondert ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Geometrie, die verwendet werden kann, um ein volumengerendertes Bild zu erzeugen, gemäß einer Ausführungsform. 2 enthält einen 3D-Datensatz 150 und eine Ansichtsebene 154.
Bezugnehmend auf beide 1 und 2 kann der Prozessor 104 ein volumengerendetes Bild gemäß mehreren unterschiedlichen Techniken erzeugen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 104 ein volumengerendertes Bild mittels einer Raycasting-Technik von der Ansichtsebene 154 aus erzeugen. Der Prozessor 104 kann mehrere parallele Strahlen von der Ansichtsebene 154 aus auf den 3D-Datensatz 150 werfen. 2 zeigt einen Strahl 156, einen Strahl 158, einen Strahl 160 und einen Strahl 162, die die Ansichtsebene 154 begrenzen. Es sollte erkannt werden, dass weitere Strahlen geworfen werden können, um all den Pixeln 163 innerhalb der Ansichtsebene 154 Werte zuzuweisen. Der 3D-Datensatz 150 weist Voxeldaten auf, wobei jedem Voxel oder Volumenelement ein Wert oder eine Intensität zugewiesen ist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann jedem Voxel auch eine Opazität (ein Lichtundurchlässigkeitsmaß) zugewiesen sein. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor 104 eine standardgemäße „Von-Vorne-nach-Hinten“-Technik zur Volumenkomposition verwenden, um jedem Pixel in der Ansichtsebene 154, das von dem Strahl gekreuzt wird, einen Wert zuzuweisen. Zum Beispiel können beginnend vorne, d.h. in der Richtung, von der das Bild aus betrachtet wird, die Intensitäten aller Voxel entlang des entsprechenden Strahls aufsummiert werden. Anschließend kann die Intensität optional mit einem Opazitätsmaß entsprechend den Voxeln entlang des Strahls multipliziert werden, um einen opazitätsgewichteten Wert zu generieren. Diese opazitätsgewichteten Werte werden anschließend in einer Richtung von vorne nach hinten entlang jedes der Strahlen 163 akkumuliert. Dieser Prozess wird für jedes der Pixel 163 in der Ansichtsebene 154 wiederholt, um ein volumengerendertes Bild zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform können die Pixelwerte von der Ansichtsebene 154 als das volumengerenderte Bild angezeigt werden. Der Volumenrendering-Algorithmus kann konfiguriert sein, um eine Opazitätsfunktion zu verwenden, die einen allmählichen, gleitenden Übergang von Opazitäten von 0 (vollständig transparent) bis 1,0 (völlig lichtundurchlässig) bereitstellt. Der Volumenrendering-Algorithmus kann die Opazitäten der Voxel entlang jedes der Strahlen berücksichtigen, wenn jedem der Pixel 163 in der Ansichtsebene 154 ein Wert zugewiesen wird. Zum Beispiel werden Voxel mit Opazitätswerten nahe an 1,0 den Großteil der Beiträge von Voxeln weiter entlang des Strahls blockieren, während Voxel mit Opazitätswerten nahe an 0 einen Großteil der Beiträge von Voxeln weiter entlang des Strahls zulassen werden. Außerdem kann bei der Visualisierung einer Oberfläche eine Schwellenfilterungsoperation durchgeführt werden, bei der die Opazitäten der Voxel basierend auf den Werten neu zugewiesen werden. Gemäß einer beispielhaften Schwellenfilterungsoperation können die Opazitäten von Voxeln mit Werten oberhalb des Schwellenwertes zu 1,0 gesetzt werden, während Voxel mit den Opazitäten von Voxeln mit Werten unterhalb des Schwellenwertes zu 0 gesetzt werden können. Es können auch andere Arten von Schwellenfilterungsschematas verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Opazitätsfunktion verwendet werden, bei der Voxel, die deutlich oberhalb der Schwelle liegen, zu 1,0 gesetzt werden (was lichtundurchlässig ist) und Voxel, die deutlich unterhalb der Schwelle liegen, zu 0 gesetzt werden (lichtdurchlässig). Jedoch kann eine Opazitätsfunktion verwendet werden, um andere Opazitätswerte als 0 und 1,0 mit Werten, die nahe an dem Schwellenwert liegen, den Voxeln zuzuweisen. Dieser „Übergangsbereich“ kann verwendet werden, um Artefakte zu reduzieren, die auftreten können, wenn ein einfacher binärer Schwellenfilterungsalgorithmus verwendet wird. Zum Beispiel kann eine lineare Funktion zum Abbilden von Opazitäten auf Werte verwendet werden, um den Voxeln Opazitäten mit Werten in dem „Übergangsbereich“ zuzuweisen. Es können auch andere Arten von Funktionen, die von 0 bis 1,0 verlaufen, verwendet werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen können andere Volumenrendering-Techniken als diejenigen, die vorstehend beschrieben worden sind, auch verwendet werden, um aus einem 3D-Datensatz volumengerenderte Bilder zu generieren.
Das volumengerenderte Bild kann geshadet (schattiert) werden, um dem Benutzer eine bessere Wahrnehmung der Tiefe zu vermitteln. Zum Beispiel können mehrere Oberflächen basierend auf dem 3D-Datensatz definiert werden. Anschließend kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein Gradient an jedem der Pixel berechnet werden. Der Prozessor 104 (wie er in 1 veranschaulicht ist) kann anschließend die Lichtreflektion an Positionen auf der Oberfläche, die jedem der Pixel entsprechen, berechnen und standardgemäße Shading-Verfahren basierend auf den Gradienten und einer speziellen Lichtrichtung anwenden.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 300 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Die einzelnen Blöcke repräsentieren Schritte, die gemäß dem Verfahren 300 durchgeführt werden können. Der technische Effekt des Verfahrens 300 liegt in der Anzeige eines Lichtrichtungsanzeigers und eines Modells eines Festkörpers, um eine Lichtrichtung anzuzeigen, die verwendet wird, um das Shading eines volumengerenderten Bildes zu bestimmen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildschirmaufnahme einer Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Bildschirmaufnahme 400 enthält ein volumengerendertes Bild 402 und einen Lichtnavigator (eine Lichtnavigationseinrichtung) 409. Der Lichtnavigator 409 enthält ein skaliertes volumengerendertes Bild 404 und einen Lichtrichtungsanzeiger (eine Lichtrichtungsanzeigeeinrichtung) 405 sowie ein Modell eines Festkörpers 406. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Ausdruck „Lichtnavigator“ derart definiert, dass er die Kombination aus einem Lichtrichtungsanzeiger und einem Modell des Festkörpers enthält. Der Lichtnavigator 409 kann ferner gemäß einigen Ausführungsformen das skalierte volumengerenderte Bild 404 enthalten, wie in der Ausführungsform nach 4 veranschaulicht. Weitere Details über die Bildschirmaufnahme 400 sind hier nachstehend beschrieben.
Bezugnehmend auf die 1, 3 und 4 greift der Prozessor 104 im Schritt 302 des Verfahrens auf einen 3D-Datensatz zu. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform auf den 3D-Datensatz von einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung zugegriffen werden. Der 3D-Datensatz kann Voxeldaten enthalten, wobei jedem Voxel ein Wert zugewiesen ist, der einer Intensität entspricht. Im Schritt 304 generiert der Prozessor 104 ein volumengerendertes Bild aus dem 3D-Datensatz. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor 104 das volumengerenderte Bild gemäß einer der in Bezug auf 2 beschriebenen Techniken generieren. Als ein Teil der Generierung des volumengerenderten Bildes während des Schritts 304 bestimmt der Prozessor 104 das Shading für das volumengerenderte Bild. Wie hier vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben, kann das Shading des Bildes eine Berechnung oder Bestimmung darüber enthalten, wie Licht von einer speziellen Lichtrichtung aus mit der in dem volumengerenderten Bild dargestellten Struktur interagieren würde. Der Algorithmus, der den Shading-Prozess steuert, kann auf der Basis der Orientierung der Oberflächen, die in dem volumengerenderten Bild dargestellt sind, berechnen, wie das Licht reflektiert, gebrochen und sich ausbreiten würde. Die Orientierung der Lichtrichtung beeinflusst in direkter Weise, wie das volumengerenderte Bild geshadet wird. Ein Shading von volumengerenderten Bildern ist für Fachleute auf dem Gebiet allgemein bekannt und wird hier folglich nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Im Schritt 306 zeigt der Prozessor 104 das während des Schritts 304 erzeugte volumengerenderte Bild auf der Anzeigevorrichtung 108 an. Das (in 4 veranschaulichte) volumengerenderte Bild 402 stellt ein Beispiel für ein volumengerendertes Bild dar, das gemäß einer Ausführungsform erzeugt und angezeigt werden kann. Hier nachstehend ist das Verfahren 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben, wie sie in 4 veranschaulicht ist. Es sollte für Fachleute auf dem Gebiet erkennbar sein, dass andere Ausführungsformen sich von der beispielhaften Ausführungsform unterscheiden können.
Bezugnehmend auf die 1, 3 und 4 zeigt der Prozessor 104 im Schritt 308 ein Modell eines Festkörpers, beispielsweise das Modell des Festkörpers 406, an. Das Modell des Festkörpers 406 kann entsprechend der in 4 dargestellten Ausführungsform ein Modell einer Kugel sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Modell des Festkörpers ein Modell einer anderen Gestalt, wie beispielsweise ein Modell eines Ellipsoids oder anderer Formen mit einer im Wesentlichen konvexen äußeren Oberfläche sein. Gemäß noch weiteren Ausführungsformen kann das Modell des Festkörpers ein Modell von jeder beliebigen Gestalt mit einer im Wesentlichen glatten äußeren Oberfläche enthalten. Als nächstes zeigt der Prozessor 104 im Schritt 310 einen Lichtrichtungsanzeiger, wie beispielsweise den Lichtrichtungsanzeiger 405, an. Gemäß einer Ausführungsform kann der Lichtrichtungsanzeiger 405 sowohl ein Lichtquellensymbol 408 als auch ein Glanzlicht 411 enthalten. Das Lichtquellensymbol 408 zeigt die Lichtrichtung an, die verwendet wird, um das volumengerenderte Bild 402 einem Shading zu unterwerfen. Gemäß einer Ausführungsform kann das Lichtquellensymbol 408 ein Modell eines Richtungspfeils 413 mit einer Pfeilspitze 415 sein. Das Lichtquellensymbol 408 kann eine Darstellung eines polygonalen Modells sein, das so gerichtet oder gestaltet ist, dass ein Benutzer deutlich ein Ende von einem entgegengesetzten Ende identifizieren bzw. unterscheiden kann. Auf diese Weise kann das gerichtete Modell dazu verwendet werden, deutlich die Lichtrichtung anzuzeigen, die zum Shading eines volumengerenderten Bildes verwendet wird. Das Glanzlicht 411 enthält einen hellen Bereich an dem Modell des Festkörpers 406. Das Glanzlicht 411 kann einen Bereich erhöhter Reflektivität anzeigen, die auf die Beleuchtung des Modells des Festkörpers von der Lichtrichtung aus zurückzuführen ist. Das Glanzlicht 411 kann als ein Teil des Renderingbildes des Modells des Festkörpers 406 enthalten sein.
Optional kann der (in 1 veranschaulichte) Prozessor 104 ein skaliertes volumengerendertes Bild, wie beispielsweise das skalierte volumengerenderte Bild 404, erzeugen und anzeigen. Das skalierte volumengerenderte Bild 404 ist eine kleinere Darstellung des volumengerenderten Bildes 402. Das skalierte volumengerenderte Bild 404 ist von der gleichen Perspektive aus wie das volumengerenderte Bild 402 veranschaulicht. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das skalierte volumengerenderte Bild 404 optional in der gleichen Weise, gemäß der gleichen relativen Lichtrichtung wie das volumengerenderte Bild 402 geshadet sein. Das heißt, die Position der Lichtrichtung in Bezug auf das volumengerenderte Bild 402 ist die gleiche wie die Position der Lichtrichtung in Bezug auf das skalierte volumengerenderte Bild 404. Gemäß der in 4 veranschaulichten Ausführungsform verläuft die Lichtrichtung von der oberen linken Seite aus kommend, wie dies durch das Lichtquellensymbol 408 angezeigt ist. Die Lichtrichtung in 4 verläuft auch leicht von der Vorderseite aus. Für den Zweck dieser Offenbarung werden die Ausdrücke „Vorderseite“ und „Rückseite“ verwendet, um die Orientierung der Lichtrichtung in Bezug auf Bilder zu beschreiben. Eine Ansichtsrichtung ist die Richtung, von der aus der Benutzer die Bilder betrachtet. Die Ansichtsrichtung ist gewöhnlich senkrecht zu der Anzeigevorrichtung in der Richtung von dem Benutzer zu der Anzeigevorrichtung hin gerichtet. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Ausdruck „Vorderseite“ derart definiert, dass er die Oberflächen innerhalb eines Modells oder eines Volumenrenderingbildes umfasst, die von der Ansichtsrichtung aus sichtbar sein würden. Umgekehrt ist der Ausdruck „Rückseite“ für die Zwecke dieser Offenbarung derart definiert, dass er die Oberflächen innerhalb eines Modells oder eines Volumenrenderingbildes umfasst, die von einer gegenüber der Ansichtsrichtung um 180° gedrehten Richtung aus sichtbar sein würden. Da das volumengerenderte Bild 402, das skalierte volumengerenderte Bild 404, das Lichtquellensymbol 408 und das Modell des Festkörpers 406 alle volumengerendert werden können, können die Ausdrücke „Vorderseite“ und „Rückseite“ auf beliebige der vorerwähnten Elemente angewandt werden. Folglich ist das Shading oder die Schattierung 410 an der rechten und unteren Seite des volumengerenderten Bildes 402 ausgeprägt oder deutlich hervorgehoben. Während dies in der schematischen Darstellung der Bildschirmaufnahme 400 nicht veranschaulicht ist, kann das Shading des volumengerenderten Bildes 402 auch subtilere Effekte, einschließlich Reflektionsbereiche, umfassen. Außerdem kann das Shading basierend auf der Lichtrichtung entweder diffuses Shading oder gerichtetes, spiegelndes Shading (Specular Shading) oder beides umfassen.
Das Modell des Festkörpers 406 und das Lichtquellensymbol 408 können gemäß einer Ausführungsform beide von einem polygonalen Modell aus erzeugt werden. Die Verwendung eines Polygonmodells zur Erzeugung des Lichtquellensymbols 408 ermöglicht dem (in 1 veranschaulichten) Prozessor 104, die Dreidimensionalität des Lichtquellensymbols 408 von vielfältigen unterschiedlichen Perspektiven in Bezug auf das Modell des Festkörpers 406 getreulich wiederzugeben. Da gemäß einer Ausführungsform das Lichtquellensymbol 408 in vielfältigen unterschiedlichen Positionen und Orientierungen in Bezug auf das skalierte volumengerenderte Bild 404 und das Modell des Festkörpers 406 veranschaulicht werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann das Modell des Festkörpers 406 transparent oder teiltransparent sein, um dem Betrachter zu ermöglichen, die Position des Lichtquellensymbols 408 und/oder des Glanzlichts 411 zu sehen, selbst wenn das Lichtquellensymbol 408 oder das Glanzlicht 411 sich auf der Rückseite des Modells des Festkörpers 406 befindet. Der (in 1 veranschaulichte) Prozessor 104 kann einen Shadingprozess auf das Lichtquellensymbol 408 anwenden, um dem Benutzer einen besseren Sinn für die Perspektive in Bezug auf die Orientierung des Lichtquellensymbols 408 zu vermitteln.
Als nächstes bestimmt ein Benutzer im Schritt 315, ob es erwünscht ist, den Lichtrichtungsanzeiger 405 zu versetzen. Falls es nicht erwünscht ist, den Lichtrichtungsanzeiger 405 zu versetzen, endet das Verfahren anschließend.
Falls es jedoch erwünscht ist, den Lichtrichtungsanzeiger 405 zu versetzen, schreitet das Verfahren zum Schritt 316 fort. Im Schritt 316 kann ein Benutzer einen Befehl über den (in 1 veranschaulichten) Benutzereingang 106 eingeben, um den Lichtrichtungsanzeiger 405 neu zu positionieren. Der Benutzer kann den Benutzereingang 106 verwenden, um die Position des Lichtrichtungsanzeigers 405 zu verlegen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Benutzereingang 106 einen Trackball oder eine Maus enthalten, der bzw. die konfiguriert ist, um als ein virtueller Trackball zu funktionieren. Zum Beispiel kann die Bewegung der Maus oder des Trackballs auf einen virtuellen Trackball projiziert werden, der die Drehung des Lichtrichtungsanzeigers 405 steuert. Die Translationsbewegung von dem Benutzereingabevorrichtung 106 aus, führt zu einer Drehung des virtuellen Trackballs in der Richtung der Translationsbewegung. Zum Beispiel enthält der Lichtrichtungsanzeiger 405 gemäß einer Ausführungsform, wie sie in der Bildschirmaufnahme 400 dargestellt ist, sowohl das Lichtquellensymbol 408 als auch das Glanzlicht 411. Der virtuelle Trackball kann die Position des Lichtquellensymbols 408 und des Glanzlichts 411 in Bezug auf das Modell des Festkörpers 406 steuern. Zum Beispiel kann sowohl das Lichtquellensymbol 408 als auch das Glanzlicht 411 um das Modell des Festkörpers 406 herum in der Drehweise in Echtzeit basierend auf der Drehung des virtuellen Trackballs gedreht werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Benutzereingang einen Trackball enthalten. Die Bewegungen des Trackballs können unmittelbar auf den virtuellen Trackball abgebildet werden. Das heißt, anstatt einfach die Verschiebung eines Zeigers auf dem Bildschirm zu steuern, kann der (in 1 veranschaulichte) Prozessor 104 den Lichtrichtungsanzeiger 405 in einer Drehweise um das Modell des Festkörpers 406 herum bewegen, die die Bewegungen des Benutzers an dem Trackball widerspiegelt. Es ist für einen Benutzer sehr intuitiv, die Lichtrichtung in drei Dimensionen unter Verwendung eines Trackballs oder eines virtuellen Trackballs zu steuern. Gemäß jeder Ausführungsform kann der Benutzer ggf. eine Taste auswählen oder einen Cursor, Zeiger oder ein Bildsymbol an einer speziellen Stelle, wie beispielsweise über dem (in 4 veranschaulichten) Lichtnavigator 406, positionieren müssen, um die Funktionen des Benutzereingangs 106 als der virtuelle Trackball zu initialiseren. Es sollte erkannt werden, dass der Benutzereingang 106 gemäß weiteren Ausführungsformen die Lichtrichtung auf eine andere Weise steuern kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor 104 das skalierte volumengerenderte Bild 404 auf der Basis der gleichen Lichtrichtung shaden, die auch zum Shading des volumengerenderten Bildes 402 während des Schritts 304 verwendet wurde. Zum Beispiel kann, wie vorstehend beschrieben, das skalierte volumengerenderte Bild 404 eine kleinere Version des volumengerenderten Bildes 402 darstellen. Dies bedeutet, dass das skalierte volumengerenderte Bild 404 die gleichen Strukturen in der gleichen Orientierung wie das volumengerenderte Bild 402 zeigt. Zusätzlich kann gemäß einer Ausführungsform das Shading auf das volumengerenderte Bild 402 und das skalierte volumengerenderte Bild 404 basierend auf der gleichen relativen Lichtrichtung angewandt werden. Das heißt, dass das Shading an dem skalierten volumengerenderten Bild 404 auf einer Lichtrichtung basieren kann, die die gleiche ist wie die Lichtrichtung, die verwendet wird, um das Shading an dem volumengerenderten Bild 402 zu erzeugen. Es sollte für Fachleute auf dem Gebiet erkennbar sein, dass es ggf. nicht erforderlich ist, das Shading für das skalierte volumengerenderte Bild 404 unabhängig zu berechnen. Stattdessen kann der Prozessor 104 eine kleinere Version des volumengerenderten Bildes 402, einschließlich jedes Shadings, als das skalierte volumengerenderte Bild 404 verwenden. Das Ergebnis ist, dass das Shading sowohl in dem volumengerenderten Bild 402 als auch in dem skalierten volumengerenderten Bild 404 gleich sein kann. Es sollte ferner erkannt werden, dass, da das skalierte volumengerenderte Bild 404 kleiner ist als das volumengerenderte Bild 402, es ggf. erforderlich sein kann, dass das skalierte volumengerenderte Bild 404 eine geringere Auflösung als das volumengerenderte Bild 402 aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor 104 für die Zwecke des Shadings die Farbe, Opazität und Lage jedes der Voxel als Eingaben verwenden, um zu berechnen, wie das Licht auf den verschiedenen Strukturen, die in dem volumengerenderten Bild dargestellt sind, reflektiert, gebrochen werden und sich ausbreiten kann, um ein realistischeres volumengerendertes Bild zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Modell des Festkörpers 406 wenigstens teiltransparent sein. Dies bedeutet, dass das Modell des Festkörpers 406 entweder völlig transparent sein kann, wobei in diesem Fall das Modell des Festkörpers 406 nur basierend auf der Art und Weise, in der er mit einem Licht von der Lichtrichtung aus interagiert, sichtbar sein würde, oder das Modell des Festkörpers 406 kann teilweise lichtundurchlässig sein. Für Ausführungsformen, bei denen das Modell des Festkörpers 406 teiltransparent (teilweise lichtundurchlässig) ist, kann das Modell des Festkörpers 406 das skalierte volumengerenderte Bild 404 teilweise versperren. Das Glanzlicht 411 kann gemäß einer Ausführungsform erzeugt werden, indem berechnet wird, wie das Modell des Festkörpers 406 ein von dem Lichtquellensymbol 408 oder der Lichtrichtung aus stammendes Licht reflektieren und brechen würde. Es sollte erkannt werden, dass, während das Glanzlicht 411 als ein homogener Bereich in der 4 veranschaulicht ist, die Intensität des Reflektionsbereiches mit radialem Abstand von der Mitte der Pfeilspitze 415 weg abnehmen kann. Zum Beispiel kann die Intensität des Reflektionsbereiches mit radialem Abstand von der Mitte der Pfeilspitze 415 weg sanft abnehmen. Andere Ausführungsformen können ggf. das Glanzlicht 411 an dem Modell des Festkörpers 406 nicht enthalten.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Lichtnavigators 406 mit dem Lichtrichtungsanzeiger 405 in einer ersten Position gemäß einer Ausführungsform. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Lichtrichtungsanzeigers 405 in einer zweiten Position gemäß einer Ausführungsform. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Lichtrichtungsanzeigers 405 in einer dritten Position gemäß einer Ausführungsform. Es werden gemeinsame Bezugszeichen verwendet, um identische Komponenten in dem Lichtnavigator 406, die in den 4, 5, 6 und 7 veranschaulicht sind, zu kennzeichnen.
Indem nun auf die 3, 4, 5, 6 und 7 Bezug genommen wird, kann der Benutzer, wie vorstehend beschrieben den (in 4 veranschaulichten) Lichtrichtungsanzeiger 405 im Schritt 316 von einer ersten Position zu einer zweiten Position überführen. Zum Beispiel kann der Benutzer den Lichtrichtungsanzeiger 405 von einer ersten Position, wie beispielsweise derjenigen, die in 4 veranschaulicht ist, zu einer zweiten Position versetzen, die eine beliebige der beispielhaften Positionen umfasst, wie sie in den 5, 6 und 7 veranschaulicht sind. Zum Beispiel ist eine erste beispielhafte Position in 5 veranschaulicht, während eine zweite beispielhafte Position in 6 veranschaulicht ist und eine dritte beispielhafte Position in 7 veranschaulicht ist.
Bezugnehmend auf 5 ist der Lichtrichtungsanzeiger 405 auf der rechten Seite des Modells des Festkörpers 406 positioniert. Dies entspricht einer Situation, bei der die Lichtrichtung von der rechten Seite ausgeht. Die Pfeilspitze 415 zeigt deutlich nach links. Dies entspricht einer Situation, bei der das Shading des volumengerenderten Bildes auf der Basis einer Lichtrichtung von der rechten Seite aus vorgenommen wurde. Das skalierte volumengerenderte Bild 404 enthält ein Shading bzw. eine Schattierung 412, das bzw. die mit der Lichtrichtung übereinstimmt, wie sie durch das Lichtquellensymbol 408 und das Glanzlicht 411 angezeigt ist.
Bezugnehmend auf 6 weist die zweite beispielhafte Position das Lichtquellensymbol 408 auf, das in der oberen rechten Position, ungefähr in der 2-Uhr-Stellung positioniert ist. Basierend auf der Geometrie des Lichtquellensymbols 408 und durch Wahrnehmung, dass das Modell des Festkörpers 406 sich vor dem Lichtquellensymbol 408 befindet, ist es jedoch für einen Benutzer leicht zu erkennen, dass das Lichtquellensymbol 408 etwas hinter dem Modell des Festkörpers 406 positioniert ist. In anderen Worten ist die Pfeilspitze 415 etwas in Richtung auf die Ansichtsrichtung gerichtet.
Bezugnehmend auf 7 ist das Lichtquellensymbol 408 in der dritten beispielhaften Position ungefähr in der 7-Uhr-Stellung positioniert. Jedoch ist das Lichtquellensymbol 408 vor dem Modell des Festkörpers 406 positioniert. Dies zeigt an, dass die Lichtrichtung von der Vorderseite des Modells der Kugel aus verläuft. Die Pfeilspitze 415 ist zu dem Modell der Kugel 406 hin gerichtet. Das skalierte volumengerenderte Bild 404 enthält ein Shading bzw. eine Schattierung 412, das bzw. die mit der Lichtrichtung übereinstimmt, wie sie durch das Lichtquellensymbol 408 angezeigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann der (in 1 veranschaulichte) Prozessor 104 die Reihenfolge des Renderings des Lichtquellensymbols 408, des Modells des Festkörpers 406 und des skalierten volumengerenderten Bildes 404 steuern, um die realistischsten Transparenzwerte zu erhalten. Zum Beispiel kann der Prozessor 104 gemäß Ausführungsformen oder Konfigurationen für den Fall, dass das Lichtquellensymbol 408 anzeigt, dass das Licht von der Vorderseite aus kommt, das Rendering durchführen, indem er zuerst die Rückseite des Modells des Festkörpers 406 rendert. Als nächstes kann der Prozessor 104 das skalierte volumengerenderte Bild 404 rendern. Anschließend kann der Prozessor 104 die Vorderseite des Modells des Festkörpers 406 rendern. Und schließlich kann der Prozessor 104 das Lichtrichtungsymbol 408 rendern.
Im Unterschied hierzu würde die Reihenfolge des Rendering-Prozesses für Ausführungsformen oder Konfigurationen, bei denen die Lichtrichtung von der Rückseite aus verläuft, wie beispielsweise in 6, umgekehrt sein. Das heißt, zunächst würde das Lichtquellensymbol 408 gerendert werden, anschließend würde die Rückseite des Modells des Festkörpers 406, danach das skalierte volumengerenderte Bild 404 und schließlich die Vorderseite des Modells des Festkörpers 406 gerendert werden.
Bezugnehmend auf die 3 und 4 aktualisiert der (in 1 veranschaulichte) Prozessor im Schritt 318 das Shading des volumengerenderten Bildes 402 auf der Basis der neuen oder zweiten Lichtrichtung. Gemäß einer Ausführungsform ist die Position des Lichtquellensymbols 408 in Bezug auf das skalierte volumengerenderte Bild 404 die gleiche wie die Position der neuen oder zweiten Lichtrichtung in Bezug auf das volumengerenderte Bild 402. Der Prozessor 102 berechnet das Shading des volumengerenderten Bildes 402 unter Verwendung der zweiten Lichtrichtung.
Der Prozessor 104 kann anschließend das Shading des skalierten volumengerenderten Bildes 404 auf der Basis der zweiten Lichtrichtung aktualisieren. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor 104 das Shading basierend auf dem zweiten Lichtrichtungsanzeiger 405 unter Verwendung des volumengerenderten Bildes 402 berechnen und das gleiche Shading auf das skalierte volumengerenderte Bild 404 anwenden. Als nächstes kann der Prozessor 104 das Shading des Modells des Festkörpers 406 auf der Basis der zweiten Lichtrichtung aktualisieren. Durch Bewegung des Lichtquellensymbols 408 in Bezug auf das skalierte volumengerenderte Bild 404 und das Modell des Festkörpers 406 ist der Benutzer in der Lage, die Lichtrichtung zu steuern, die für das Shading des volumengerenderten Bildes 402 verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform können die Schritte 316 und 318 in Echtzeit erfolgen, während der Benutzer das Lichtquellensymbol 408 versetzt. Das Ergebnis hiervon ist, dass die Shadings oder Schattierungen an dem volumengerenderten Bild 402, dem skalierten volumengerenderten Bild 404 und dem Modell des Festkörpers 406 alle aktualisiert werden, um die Echtzeit-Lichtrichtung wiederzugeben, wie sie durch die Position des Lichtquellensymbols 408 kontrolliert bzw. gesteuert wird. Dies ermöglicht dem Benutzer, schnell und leicht die Auswirkungen jeglicher Veränderungen der Lichtrichtung zu erkennen, die durch Bewegung des Lichtquellensymbols 408 herbeigeführt werden. Bei 324 kann der Benutzer optional das Lichtquellensymbol 408 erneut versetzen. Falls der Benutzer wählt, das Lichtquellensymbol 408 zu versetzen, kehrt das Verfahren 300 anschließend zum Schritt 316 zurück, wobei die Schritte 316, 318, 320 und 322 wiederholt werden.
Die Kombination aus dem skalierten volumengerenderten Bild 404, dem Modell des Festkörpers 406 und dem Lichtquellensymbol 408 ermöglicht dem Benutzer, die exakte Position der Lichtrichtung, die zum Erzeugen des Shadings an dem volumengerenderten Bild 402 verwendet wird, schnell und genau zu erfassen. Da gemäß einer Ausführungsform sowohl das skalierte volumengerenderte Bild 404 als auch das Modell des Festkörpers 406 basierend auf der Lichtrichtung geshadet werden, ist es sehr intuitiv für den Benutzer, die dreidimensionale Position des Lichtquellensymbols 408 zu erfassen. Außerdem unterstützt die Verwendung des Shadings an dem Modell des Festkörpers 406 maßgebend einen Benutzer beim Erfassen der relativen Positionierung des Lichtquellensymbols 408. Zum Beispiel kann, wenn der Benutzer das Lichtquellensymbol 408 bewegt, das Shading an dem Modell des Festkörpers 406 sich entsprechend den Veränderungen der Lichtrichtung in Echtzeit verändern. Das auf das Modell des Festkörpers 406 angewandte Shading erzeugt Helligkeits- und Schattenbereiche in einer Weise, die Benutzern sehr vertraut ist. Dies macht es für den Benutzer einfacher und schneller, die Lichtquelle genau zu positionieren, um das gewünschte Shading an einem volumengerenderten Bild zu erhalten.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren und um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Zum Beispiel kann die Lichtrichtung die Richtung eines Lichtstrahlbündels repräsentieren, das zum Shading des volumengerenderten Bildes verwendet wird. Das Lichtbündel, das verwendet wird, um das Shading des volumengerenderten Bildes zu bestimmen, kann durch einen Arzt anhand einer Weite und/oder eines Grads der Ausbreitung (z.B. variierend von einem kollimierten nadelartigen Strahlbündel bis zu einem diffusen Muster, wie einem Flutlicht oder irgendwo dazwischen), einer Farbpalette (z.B. variierend von „kühleren“ blauen/grünen Tönen zu „wärmeren“ roten/gelben Tönen oder sogar natürlichen Hauttönen) sowie der Intensität und/oder der Eindringtiefe eingestellt werden. Diese und andere derartige Beispiele sollen innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch jeden Fachmann auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Ein System 100 zur Interaktion mit 3D-Daten weist eine Anzeigevorrichtung 108, einen Benutzereingang 106 und einen Prozessor 104 auf, der mit der Anzeigevorrichtung 108 und dem Benutzereingang 106 kommunikationsmäßig verbunden ist. Der Prozessor 104 ist konfiguriert, um ein volumengerendertes Bild 402, das einem Shading von einer Lichtrichtung aus unterworfen worden ist, basierend auf einem 3D-Datensatz zu generieren. Der Prozessor 104 ist konfiguriert, um das volumengerenderte Bild 402 und ein Modell eines Festkörpers 406 auf der Anzeigevorrichtung 108 gleichzeitig darzustellen. Der Prozessor 104 ist konfiguriert, um einen Lichtrichtungsanzeiger 405 an einer Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers 406 darzustellen, um die für das Shading des volumengerenderten Bildes 402 verwendete Lichtrichtung anzuzeigen.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

100: System
102: Speicher
104: Prozessor
106: Benutzereingang, Benutzereingabevorrichtung
108: Anzeigevorrichtung
110: Akquisitionsvorrichtung

150: 3D-Datensatz
154: Ansichtsebene
156: Strahl
160: Strahl
162: Strahl
163: Pixel

300: Verfahren
302: Auf 3D-Datensatz zugreifen
304: Volumengerendertes Bild generieren
306: Volumengerendertes Bild anzeigen
308: Modell eines Festkörpers anzeigen
310: Lichtrichtungsanzeiger anzeigen
315: Lichtrichtungsanzeiger bewegen?
316: Lichtrichtungsanzeiger bewegen
318: Das Shading an dem volumengerenderten Bild aktualisieren
320: Lichtrichtungsanzeiger erneut bewegen?

400: Bildschirmaufnahme
402: Volumengerendertes Bild
404: Skaliertes volumengerendertes Bild
405: Lichtrichtungsanzeiger
406: Modell eines Festkörpers
408: Lichtquellensymbol
409: Lichtnavigator
410: Shading, Schattierung
411: Glanzlicht
412: Skaliertes volumengerendertes Bild
413: Modell eines Richtungspfeils
415: Pfeilspitze

404: Skaliertes volumengerendertes Bild
405: Lichtrichtungsanzeiger
406: Modell eines Festkörpers
408: Richtungspfeil
411: Glanzlicht
412: Shading, Schattierung
415: Pfeilspitze

404: Skaliertes volumengerendertes Bild
405: Lichtrichtungsanzeiger
408: Richtungspfeil
411: Glanzlicht
412: Skaliertes volumengerendertes Bild
415: Pfeilspitze

404: Skaliertes volumengerendertes Bild
406: Modell eines Festkörpers
408: Lichtquellensymbol
409: Lichtnavigator
411: Glanzlicht
412: Skaliertes volumengerendertes Bild
415: Pfeilspitze

Claims

System (100) zur Interaktion mit 3D-Daten, das aufweist: eine Anzeigevorrichtung (108); einen Benutzereingang (106); und einen Prozessor (104), der mit der Anzeigevorrichtung (108) und dem Benutzereingang (106) kommunikationsmäßig verbunden ist, wobei der Prozessor (104) konfiguriert ist, um: ein volumengerendertes Bild (402) auf der Basis eines 3D-Datensatzes zu erzeugen, wobei das volumengerenderte Bild (402) von einer Lichtrichtung aus geshadet ist; das volumengerenderte Bild (402) auf der Anzeigevorrichtung (108) anzuzeigen; ein Modell eines Festkörpers (406) auf der Anzeigevorrichtung (108) gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild (402) anzuzeigen; und einen Lichtrichtungsanzeiger (405) an einer Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) anzuzeigen, um die für das Shading des volumengerenderten Bildes (402) verwendete Lichtrichtung anzuzeigen.
System (100) nach Anspruch 1, wobei das Modell des Festkörpers (406) wenigstens teiltransparent ist.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lichtrichtungsanzeiger (405) ein Lichtquellensymbol (408) aufweist.
System (100) nach Anspruch 3, wobei das Lichtquellensymbol (408) eine Darstellung eines polygonalen Modells aufweist.
System (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Lichtquellensymbol (408) einen Pfeil mit einer Pfeilspitze zum Anzeigen der Lichtrichtung aufweist.
System (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtrichtungsanzeiger (405) ein Glanzlicht (411) an dem Modell des Festkörpers (406) aufweist.
System (100) einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtrichtungsanzeiger (405) sowohl ein Lichtquellensymbol (408) als auch ein Glanzlicht (411) an dem Modell des Festkörpers (406) aufweist.
System (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (104) ferner konfiguriert ist, um ein skaliertes volumengerendertes Bild (404) innerhalb des Modells des Festkörpers (406) gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild (402) anzuzeigen, wobei das skalierte volumengerenderte Bild (404) eine kleinere Darstellung des volumengerenderten Bildes (402) aufweist.
System (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modell des Festkörpers (406) ein Modell einer Kugel aufweist.
System (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (104) ferner zum Shading des volumengerenderten Bildes (402) basierend auf einer zweiten Lichtrichtung zusätzlich zu der Lichtrichtung konfiguriert ist.
System (100) nach Anspruch 10, das ferner ein Anzeigen eines zweiten Lichtrichtungsanzeigers gleichzeitig mit dem Lichtrichtungsanzeiger (405) aufweist, wobei die Position des zweiten Lichtrichtungsanzeigers in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) der zweiten Lichtrichtung entspricht.
System (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (104) ferner konfiguriert ist, um das Shading des volumengerenderten Bildes (402) in Echtzeit zu aktualisieren, damit es der Position des Lichtquellensymbols (408) in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) entspricht, während das Lichtquellensymbol (408) basierend auf einem Befehl über den Prozessoreingang (106) bewegt wird.
System (100) zur Interaktion mit 3D-Daten, das aufweist: eine Anzeigevorrichtung (108); einen Speicher (102); einen Benutzereingang (106); und einen Prozessor (104), der mit der Anzeigevorrichtung (108), dem Speicher (102) und dem Benutzereingang (106) kommunikationsmäßig verbunden ist, wobei der Prozessor (104) konfiguriert ist, um: auf einen 3D-Datensatz aus dem Speicher (102) zuzugreifen; ein volumengerendertes Bild (402) von dem 3D-Datensatz zu generieren, das von einer Lichtrichtung aus geshadet wird; das volumengerenderte Bild (402) auf der Anzeigevorrichtung (108) anzuzeigen; ein Modell eines Festkörpers (406) gleichzeitig mit dem volumengerenderten Bild (402) anzuzeigen; und ein Lichtquellensymbol (408) an einer Position in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) anzuzeigen, um die Lichtrichtung, die zum Shading des volumengerenderten Bildes (402) verwendet wird, anzuzeigen.
System (100) nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (104) ferner konfiguriert ist, um das Shading des volumengerenderten Bildes (402) entsprechend der Position des Lichtquellensymbols (408) in Bezug auf das Modell des Festkörpers (406) zu aktualisieren, während das Lichtquellensymbol (408) basierend auf einem Befehl, der über den Benutzereingang (106) eingegeben wird, bewegt wird.