JP4245353B2 - オブジェクトオーダーボリュームレンダリングのオクルージョンカリング - Google Patents
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Description
本発明は、概して、コンピュータボリュームレンダリングに関し、より具体的には、ボリュームレンダリングのオクルージョンカリングに関する。
本出願は、米国特許仮出願第60/293,275号(2001年5月23日)の利益を主張し、この出願は、参考のため、本明細書中に援用される。
本特許明細書の開示の部分は、著作権によって保護される材料を含む。著作権所持者は、特許明細書または特許の開示が、米国特許商標庁特許ファイルまたは記録に記載されるように、何人かにより複製されることに異議はないが、そうでない場合、すべての著作権が保護される。以下の告示
Copyright(c)2001,2002 Vital Images,Inc.All Rights Reserved
は、以下の開示およびその図面に記載されるソフトウェアおよびデータについて当てはまる。
最近のコンピュータの処理能力が益々高速になるため、ユーザは、ユーザがリアルワールドデータのイメージを検査および解析する際に支援するコンピュータに目を向けた。例えば、医学界において、以前はライトスクリーンにレントゲン写真を吊るして検査していた放射線専門医および他の専門医は、現在、コンピュータを用いて超音波、コンピュータ断層撮影法(CT)、磁気共鳴(TR)、超音波検査法、陽電子射出断層撮影法(PET)、単光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPEC)、磁場源映像法、および他の画像化技術を用いる。医療用画像化技術が進化すると、無数の他の画像化技術が生まれることは間違いない。
ピクセルの後ろのボリュームを通って垂直に投影される。各光線がボリュームを貫通すると、これはボクセルのプロパティを蓄積し、かつ、これらを対応するピクセルに追加する。プロパティは、ボクセルの透明度に依存して、より高速またはより低速で蓄積する。
上述の欠点、不利な点および問題は、本発明によって対処され、これは、以下の明細書を読むこと、かつ検討することによって理解される。
本発明の例示的実施形態の以下における詳細な説明において、その一部分をなす添付の図面が参照される。この図面において、本発明が実施され得る特定の例示的実施形態が図により示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分に詳細に説明され、他の実施形態が用いられ得ること、および、本発明の範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、電気的、および他の変更がなされ得ることが理解されるべきである。
αP,y1=αx,y−1,zαx,y,zαx,y+1,z
αP,z1=αx,y,z−1αx,y,zαx,y,z+1
ボクセルPを通り、軸補正された任意の軌道に沿って生じた最大透明度は、
αP,max1=max(αP,x1,αP,y1,αP,z1)
=α(x,y,z)max(αx−1,y,zαx+1,y,z,αx,y−1,zαx,y+1,z,αx,y,z−1αx+1,y,z+1)
3軸補正軌道の各々に沿う透明度を計算する代わりに、本発明のいくつかの実施形態は、可能な限り高い透明度の推定を計算する。以下の等式
αP,eff 1=αP(max αWn)2 (1)
である。αP,eff 1は、一次有効透明度(first−order effective transparency)であり、βP,eff1=1−αP,eff1は、Pと関連付けられた一次有効不透明度(first−order effective opacity)である。
βP,eff n=1−αP(max αWn)2n
によって計算され得る。
図1は、動作環境のブロック図であり、この動作環境に関連して本発明の実施形態は、実施され得る。図1の説明は、適切なコンピュータハードウェアおよび適切な演算環境の簡単で一般的な説明を提供することが意図され、この適切な演算環境に関連して本発明はインプリメントされる。要求されるわけでないが、本発明は、パーソナルコンピュータまたはサーバコンピュータ等のコンピュータによって実行されるプログラムモジュール等のコンピュータ実行可能なインストラクションの一般的な絡みで記載される。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うかまたは特定の抽出データタイプをインプリメントする、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。
は、4つの整数値としてコンテクスチャル領域の閉塞を格納する。一つは、閉塞の次数(これは、ステージ中は0である)を示し、3つの整数値は、各平面の閉塞(各閉塞は、セットビットよって表わされる)を表わすビットマスクを規定する。
新たなオクルーダがパスの間に見つけられる場合、前後関係領域のオクルージョンのオーダーが調節され、新たなオクルーダを表すビットが設定される。
典型的には、新たなオクルーダが見つける可能性は、反復のたびに低減する。従って、本発明のいくつかの実施形態において、より高いオーダーでのさらなる反復は、新たなオクルーダが見つけられない限り行われない。
(まとめ)
ボリューム表現されたイメージのオクルージョンカリングを行うシステムおよび方法が開示される。記載されたシステムおよび方法は、低いオーバーヘッドとともに、向上したカリング効率を提供することによって、以前のシステムと比較して利点を提供する。この効率および低いオーバーヘッドは、専用グラフィックスワークステーションではなく、汎用パーソナルコンピュータを用いて、複雑な三次元イメージを表現することを可能にする。
Claims (36)
- 三次元イメージをレンダリングするコンピュータ化された方法であって、該方法は、
ボクセルデータセットにおけるオクルーダシールドのセットを、該データセットの各ボクセルに関連付けられた透明度値を用いて計算することであって、オクルーダシールドは有効不透明度が所定値を超える隣接したオクルードボクセルを含む、ことと、
該オクルーダシールドを適用して、最終イメージに寄与しない該ボクセルデータの領域を識別することと、
該ボクセルデータセットをレンダリングすることであって、該レンダリングすることは、該最終イメージに寄与しない領域を除外する、ことと
を含む、方法。 - 前記オクルーダシールドを計算することは、
前記ボクセルデータを複数の前後関係領域に分割することであって、該複数の前後関係領域の各々は、複数のボクセルを含み、該複数のボクセルの各々は、透明度値および位置値を有する、ことと、
各前後関係領域について、
該前後関係領域の不透明度マッピングを行うタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定するタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在しない場合、ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定するタスクであって、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドのオーダーは、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオクルードシールドが計算される、該前後関係領域のボクセルのサブセットのサイズを決定するものである、タスクと
を実行することと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、
前記前後関係領域を囲む境界領域のグレーデータを決定することと、
該前後関係領域および該境界領域の透明度値を計算することと、
不透明なボクセルの数がオクルーダ閾値を越えているか否かを決定することと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記ゼロオーダーのオクルードシールドは、2本の一次軸によって形成される面に並べられる、請求項3に記載の方法。
- ボクセルは、該ボクセルの透明度値が透明度閾値を越える場合、不透明である、請求項3に記載の方法。
- 前記ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、
複数のオーダーにわたって反復することと、
各反復において、
前記前後関係領域および前記境界領域における前記ボクセルの少なくともサブセットについて、有効透明度を計算するタスクと、
該有効透明度を用いて、オクルードシールドが該前後関係領域に存在するか否かを決定するタスクと
を実行することと
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドは、2本の一次軸によって形成される面に並べられる、請求項6に記載の方法。
- ボクセルの前記有効透明度は、該ボクセルの近傍のボクセルの少なくともサブセットを用いて計算され、該サブセットのサイズは、前記オーダーによって決定される、請求項6に記載の方法。
- ボクセルの前記有効透明度は、以下の式
βP,effn=1−αP(maxαWn)2n
に従って計算される、請求項6に記載の方法。 - 新たなオクルードシールドが見つけられないとき、反復が停止される、請求項6に記載の方法。
- 前記オーダーが最大オーダーに達するとき、反復が停止される、請求項6に記載の方法。
- 前記最大オーダーが3である、請求項11に記載の方法。
- 見つけられたオクルードシールドの数がシールド閾値を越えるとき、反復が停止される、請求項6に記載の方法。
- 前記ボクセル透明度値の3Dグレーレベル拡張を行うことをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、2本の一次軸によって形成される面にゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、2本の一次軸によって形成される面に、ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することを含む、請求項2に記載の方法。
- オクルードシールドが前後関係領域に存在することは、ビットマスクにビットを設定することによって示され、該ビットマスクにおける該ビットの位置は、該前後関係領域における該オクルードシールドの位置を示す、請求項2に記載の方法。
- 前記オクルードシールドの位置は、2本の一次軸によって形成される面にある、請求項17に記載の方法。
- 前後関係領域におけるオクルードシールドが、隣接する前後関係領域におけるオクルードシールドと融合され得るか否かを決定することをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記前後関係領域のビットマスクは、前記隣接する前後関係領域のビットマスクと比較される、請求項19に記載の方法。
- 前記隣接する前後関係領域は、2本の一次軸によって形成される面において左右に隣接する、請求項19に記載の方法。
- 前記隣接する前後関係領域は、2本の一次軸によって形成される面において上下に隣接する、請求項19に記載の方法。
- 融合されたオクルーダを形成することをさらに含み、該融合されたオクルーダは、複数の隣接する前後関係領域から複数の同一平面オクルードシールドを含み、該融合されたオクルーダは該複数の前後関係領域の最大数にわたる、請求項2に記載の方法。
- 前記同一平面オクルードシールドは、2本の一次軸によって形成される面にある、請求項23に記載の方法。
- 前後関係領域は複数の融合されたオクルーダと関連付けられる、請求項23に記載の方法。
- コンピュータ化されたシステムであって、
プロセッサと、
メモリと、
該コンピュータ化されたシステムにおいて動作可能であるレンダリングモジュールと
を含み、
該レンダリングモジュールは、
ボクセルデータセットにおけるオクルーダシールドのセットを、該データセットの各ボクセルに関連付けられた透明度値を用いて計算することであって、オクルーダシールドは有効不透明度が所定値を超える隣接したオクルードボクセルを含む、ことと、
該オクルーダシールドを適用して、最終イメージに寄与しない該ボクセルデータの領域を識別することと、
該最終イメージに寄与しない領域を除外して、該ボクセルデータセットをレンダリングすることと
を行うように動作可能である、コンピュータ化されたシステム。 - 前記レンダリングモジュールは、
前記ボクセルデータを複数の前後関係領域に分割することであって、該複数の前後関係領域の各々は、複数のボクセルを含み、該複数のボクセルの各々は、透明度値および位置値を有する、ことと、
各前後関係領域について、
該前後関係領域の不透明度マッピングを行うタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定するタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在しない場合、ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するかを決定するタスクであって、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドのオーダーは、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオクルードシールドが計算される、該前後関係領域のボクセルのサブセットのサイズを決定するものである、タスクと
を実行することと
をさらに行うように動作可能である、請求項26に記載のコンピュータ化されたシステム。 - 三次元イメージをレンダリングする方法を行うコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み出し可能媒体であって、該方法は、
ボクセルデータセットにおけるオクルーダシールドのセットを、該データセットの各ボクセルに関連付けられた透明度値を用いて計算することであって、オクルーダシールドは有効不透明度が所定値を超える隣接したオクルードボクセルを含む、ことと、
該オクルーダシールドを適用して、最終イメージに寄与しない該ボクセルデータの領域を識別する、ことと、
該ボクセルデータセットをレンダリングすることであって、該レンダリングすることは、該最終イメージに寄与しない領域を除外する、ことと
を含む、コンピュータ読み出し可能媒体。 - 前記オクルーダシールドを計算することは、
ボクセルデータを複数の前後関係領域に分割することであって、該複数の前後関係領域の各々は、複数のボクセルを含み、該複数のボクセルの各々は、透明度値および位置値を有する、ことと、
各前後関係領域について、
該前後関係領域の不透明度マッピングを行うタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定するタスクと、
ゼロオーダーのオクルードシールドが存在しない場合、ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するかを決定するタスクであって、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドのオーダーは、該ゼロオーダーのオクルードシールドおよび該ゼロオーダーよりも高いオクルードシールドが計算される、該前後関係領域のボクセルのサブセットのサイズを決定するものである、タスクと
を実行することと
を含む、請求項28に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。 - 前記ゼロオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、
前記前後関係領域を囲む境界領域のグレーデータを決定することと、
該前後関係領域および該境界領域の透明度値を計算することと、
不透明なボクセルの数がオクルーダ閾値を越えているか否かを決定することと
を含む、請求項29に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。 - 前記ゼロオーダーのオクルードシールドは、2本の一次軸によって形成される面に並べられる、請求項29に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
- ボクセルは、該ボクセルの透明度値が透明度閾値を越える場合、不透明である、請求項29に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
- 前記ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドが存在するか否かを決定することは、
複数のオーダーにわたって反復することと、
各反復において、
前記前後関係領域および前記境界領域における前記ボクセルの少なくともサブセットについて、有効透明度を計算するタスクと、
該有効透明度を用いて、オクルードシールドが該前後関係領域に存在するか否かを決定するタスクと
を実行することと
を含む、請求項29に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。 - 前記ゼロオーダーよりも高いオーダーのオクルードシールドは、2本の一次軸によって形成される面に並べられる、請求項33に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
- ボクセルの前記有効透明度は、該ボクセルの近傍のボクセルの少なくともサブセットを用いて計算され、該サブセットのサイズは、前記オーダーによって決定される、請求項33に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
- ボクセルの前記有効透明度は、以下の式
βP,effn=1−αP(maxαWn)2n
に従って計算される、請求項33に記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
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