CN104463941A - 体绘制方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种体绘制方法和装置，其中，所述体绘制方法包括：提供体数据图像，对所述体数据图像进行图像渲染；包括：计算所述体数据图像的特征参数，根据所述特征参数动态调整所述体数据图像的采样率；根据所述采样率对所述体数据图像进行图像渲染。通过所述方法和装置，可以在用户交互的过程中通过采样率的动态调整对应动态调整对应图像当前显示的质量，以保证当前显示图像以最优的图像质量进行显示。

Description

体绘制方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种体绘制方法和装置。

背景技术

体绘制是直接由三维数据场产生屏幕上可显示的二维图像的技术。通过以三维体数据作为输入，以特征细节展示为目的，辅以提供丰富的交互手段，可以帮助用户充分挖掘数据内部的各种信息。因此在医疗数字成像领域，体绘制是一种广泛应用的可视化渲染方法。

然而体绘制渲染方法需要遍历整个空间的三维体数据，计算复杂度高，并且由于近年来医疗设备的图像分辨率越来越高，数据采集量日益增长，在保证实时交互的前提下，尽可能地获得高质量的渲染效果成为一个难题。

在现有技术中，通常在用户进行实时交互时，往往对全局采取一个固定的采样率，而固定的采样率并不能适合不同的绘制环境及绘制速度，难以获得较好的图像质量和用户体验。

发明内容

本发明实施例解决的问题是如何在不同性能的硬件环境、工作负载及绘制速度下，确保在用户交互过程中得到最优的图像质量。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种体绘制方法，提供体数据图像，对所述体数据图像进行图像渲染；包括：计算所述体数据图像的特征参数，根据所述特征参数动态调整所述体数据图像的采样率；根据所述采样率对所述体数据图像进行图像渲染。

可选的，所述动态调整图像的采样率包括：提供映射函数关系，并输入所述特征参数，通过映射计算对应的采样率。

可选的，所述特征参数包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

可选的，所述映射函数关系至少包括有指数函数关系。

可选的，所述体绘制方法还包括：提供采样率阈值区间，判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。

可选的，所述切换当前体绘制方法包括：提供第一体绘制方法及第二体绘制方法，及阈值区间的上阈值及下阈值，当所述第一体绘制方法对应的采样率大于预设上阈值后，动态切换所述第一体绘制方法为第二体绘制方法；或当所述第二体绘制方法对应的采样率低于预设下阈值，动态切换所述第二体绘制方法为第一体绘制方法。

可选的，所述第一体绘制方法以及所述第二体绘制方法包括：通过选取非整数像素采样点邻域的整数像素采样点的像素信息，获取所述非整数像素采样点的像素信息；所述第二体绘制方法选取的邻域大于所述第一体绘制方法选取的邻域。

为了解决上述的技术问题，本发明实施例还公开了一种体绘制装置，包括：第一图像渲染单元，适于根据三维体数据以及相应的第一体绘制方法，对图像进行图像渲染；计算单元，计算当前显示图像的特征参数，将所述特征参数分别通过映射函数计算对应的采样率；调整单元，适于动态调整所述当前显示图像的采样率；第二图像渲染单元，适于根据所述采样率对所述当前显示图像进行图像渲染。

可选的，所述特征参数包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

可选的，所述体绘制装置还包括：切换单元，适于判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

从用户的交互操作出发，通过计算体数据图像的特征参数，判定用户的操作类型，从而自动调整当前的图像采样率，并进行图像渲染。因此无论是精细图像显示或全局视图，都可以以满足实时交互的帧率要求，得到最优的图像质量，实现了在保证渲染计算效率的情况下，同时确保在用户交互过程中得到最优的图像显示质量。

进一步，实时检测采样率的变化情况，当采样率大于一定范围后，通过自动切换体绘制方法，提升图像精细程度，同时确保在用户交互过程中得到最优的图像显示质量。

附图说明

图1是本发明实施例中一种体绘制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中切换当前体绘制方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中一种体绘制装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，体绘制渲染方法需要遍历整个空间的三维体数据，计算复杂度高，并且由于近年来医疗设备的图像分辨率越来越高，数据采集量日益增长，在保证实时交互的前提下，尽可能地获得高质量的渲染效果成为一个难题。在现有技术中，通常在用户进行实时交互时，往往对全局采取一个固定的采样率，而固定的采样率并不能适合不同的绘制环境及绘制速度，，难以获得较好的图像质量和用户体验。

本发明实施例从用户的交互操作出发，通过计算体数据图像的特征参数，判定用户的操作类型，从而自动调整当前的图像采样率，并进行图像渲染。因此无论是精细图像显示或全局视图，都可以以满足实时交互的帧率得到最优的图像质量，实现了在保证渲染计算效率的情况下，同时确保在用户交互过程中得到最优的图像显示质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1示出了本发明实施例中的一种体绘制方法的流程图。如图1所示的体绘制方法，在根据提供的体数据图像，对所述体数据图像进行图像渲染后，所述体绘制方法可以包括：

步骤S101，计算所述体数据图像的特征参数，根据所述特征参数动态调整所述体数据图像的采样率。

在具体实施中，所述动态调整图像的采样率包括：提供映射函数关系，并输入所述特征参数，并通过所述特征参数与所述体数据图像采样率的映射函数关系，计算对应的采样率。

在上述的具体实施中，所述特征参数可以包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数(Level of detail，LOD)；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

上述的缩放因子是指图像相对于默认状态下图像的显示比例。当用户执行缩放操作时，缩放因子会相应变小或变大。因此可以根据所述缩放因子参数的变化，判定用户所执行的操作是缩小图像还是放大图像，从而通过预设的函数映射相应计算并调整当前的采样率。

上述的屏幕图像的可见区域为在当前视角下，三维图像于屏幕上的可见区域大小，表示绝对的可量化的区域大小。通过计算所述屏幕图像的可见区域与所述全局图像的可见区域之间的比值，可以判断当前屏幕图像的可见区域在全局图像中是占比较大的图像还是占比较小的图像。当用户执行放大操作时，所述屏幕图像的可见区域与所述全局图像的可见区域之间的比值变小；当用户执行缩小操作时，所述屏幕图像的可见区域与所述全局图像的可见区域之间的比值增大，从而可以通过预设的函数映射相应计算并调整当前的采样率。通过计算屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值，可以判定用户所执行的操作是缩小图像还是放大图像，从而通过预设的函数映射相应计算并调整当前的采样率。

屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之比与所述缩放因子的区别在于，通过所述屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之比以及所述全局图像的可见区域的数值，可以精确量化地计算出用户在屏幕图像的可见区域上所能够看到的三维图像的大小。缩放因子则只能得到当前图像的缩放大小，而无法计算出其实际大小。

上述的LOD参数是指细节的不同层级级别。在进行三维图像呈现时，会对原始图像模型建立多个具有不同细节层级的模型，以减少计算复杂性，提高绘制效率。与原始图像模型相比，每个模型均保留了一定层次的细节级别。根据当前视点下用户观察的远近和缩放的大小，在不影响用户观感的前提下通过切换表达不同细节层次的数据来显示三维图像。LOD参数可以反映用户在平移操作时，物体对象离用户视点远近的变化，当视点距离变远时，LOD层级变高，图像细节变少，而当视点距离变近时，LOD层级变低，细节变多。因此根据当前不同的LOD参数，也可以反映用户的交互操作，从而通过预设的函数映射相应计算并调整当前的采样率。

在具体实施中，所述特征参数可以包括上述的特征参数之一或组合。即既可选取其中的一种特征参数，并计算相应的采样率，也可以分别通过上述的特征参数，分别计算得到对应的采样率，并从中比较选取一个采样率作为实际的采样率，例如，选择其中最大的采样率作为图像呈现时的采样率。

在具体实例中，所述特征参数与所述采样率之间的映射函数关系至少包括有如y＝e^x的指数函数关系。

当所述特征参数为缩放因子时，如果所述缩放因子变大，则判定用户执行放大操作，因此相应增大采样率，使图像更精细。

当所述特征参数为屏幕图像的细节级别时，如果所述细节级别变低，则判定用户执行平移移近的操作，因此相应增大采样率，使图像更精细。

当所述特征参数为所述屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值时，如果比值减小时，则判定用户执行的放大操作，因此相应增大采样率，使图像更精细。

因此在上述的具体实施中，当特征参数为缩放因子时，所述采样率与特征参数正相关，即指数函数中的自变量X的系数为正值；当所述特征参数为细节级别或所述屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值时，所述采样率与特征参数负相关，即指数函数中的自变量X的系数为负值。指数函数中的底数e和自变量X的系数可以根据实际应用的需要而设置。

可以理解的是，本发明实施例中通过指数函数实现所述特征参数和所述采样率之间的映射关系并不限制本发明实施例的保护范围。也可以根据实际应用，采取其他的函数形式，如线性函数，或者除指数函数外的其他非线性函数。

步骤S102，根据所述采样率对所述体数据图像进行图像渲染。

本发明实施例的一种体绘制方法，根据用户的实时交互，实时刷新体数据图像的特征参数，并根据特征参数与采样率之间的映射关系计算最优的渲染采样率。以呈现给用户最优的图像质量，实现了图像质量与绘图计算效率之间的平衡。

本发明实施例还提供了另一种体绘制方法。其与图1所示的体绘制方法的不同之处在于，在根据所述采样率对所述体数据图像进行图像渲染之前，还可以包括：提供采样率阈值区间，判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。

在具体实施中，如图2所示，所述切换当前体绘制方法可以包括：

步骤S201，提供第一体绘制方法及第二体绘制方法，及阈值区间的上阈值及下阈值。

在具体实施中，所述第一体绘制方法以及所述第二体绘制方法包括：通过选取非整数像素采样点邻域的整数像素采样点的像素信息，获取所述非整数像素采样点的像素信息；所述第二体绘制方法选取的邻域大于所述第一体绘制方法选取的邻域。

为了获得更为精细的图像质量，可以切换体绘制方法，例如将每一个整数像素采样点再分为多个子像素，进而对每个子像素再进行采样处理。在上述的具体实施中，由于所述第二体绘制方法所选取的邻域要大于第一体绘制方法中非整数像素采样点所选取的邻域，因此在第二体绘制方法中，子像素的大小更小，从而能够获取更好的图像显示质量。

步骤S202，当所述第一体绘制方法对应的采样率大于预设的所述上阈值后，动态切换所述第一体绘制方法为第二体绘制方法。

当通过如图1所示实施例计算得到的采样率调节值超过一定阈值区间范围，如上述的上阈值时，判定此时用户期望通过精细的图像质量看到三维图像中细致的结构信息。例如在医学成像显示中放大观察肺结节组织。但是由于肺结节病灶的直径一般在3-30mm之间，此时如果仅依靠提高采样率往往不能达到用户需求。因此可以通过动态切换体绘制方法，即切换所述第一体绘制方法为第二体绘制方法，来提升图像的精细程度。

步骤S203，当所述第二体绘制方法对应的采样率低于预设下阈值，动态切换所述第二体绘制方法为第一体绘制方法。

当通过第二体绘制方法进行体绘制时，根据用户的实时交互计算得到的采样率低于所述下阈值时，判定此时用户无需查看三维图像中细致的结构信息，因此为了提高图像绘制效率，可以将所述第二体绘制方法切换为所述第一体绘制方法。

本发明实施例的一种体绘制方法，实时检测采样率的变化情况，并且在采样率大于一定范围后，通过自动切换体绘制方法，提升图像精细程度，确保在用户交互过程中得到最优的图像显示质量。由于体绘制方法之间的切换通过图形程序接口的支持可以做到实时无缝切换，因此用户在交互过程中几乎感受不到绘制策略的切换所带来的迟滞，而渲染图像则变得非常精细，交互体验大幅提高。

本发明实施例还公开了一种体绘制装置，如图3所示，所述体绘制装置可以包括：

第一图像渲染单元301，适于根据三维体数据以及相应的第一体绘制方法，对图像进行图像渲染；

计算单元302，计算当前显示图像的特征参数，将所述特征参数分别通过映射函数计算对应的采样率；

调整单元303，适于动态调整所述当前显示图像的采样率；第二图像渲染单元，适于根据所述采样率对所述当前显示图像进行图像渲染。

在具体实施中，所述特征参数包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

在具体实施中，所述体绘制装置还可以包括：切换单元304，适于判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种体绘制方法，其特征在于，

提供体数据图像，对所述体数据图像进行图像渲染；包括：

计算所述体数据图像的特征参数，根据所述特征参数动态调整所述体数据图像的采样率；

根据所述采样率对所述体数据图像进行图像渲染。

2.如权利要求1所述的体绘制方法，其特征在于，所述动态调整图像的采样率包括：提供映射函数关系，并输入所述特征参数，通过映射计算对应的采样率。

3.如权利要求2所述的体绘制方法，其特征在于，

所述特征参数包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

4.如权利要求2所述的体绘制方法，其特征在于，所述映射函数关系至少包括有指数函数关系。

5.如权利要求1所述的体绘制方法，其特征在于，还包括：提供采样率阈值区间，判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。

6.如权利要求5所述的体绘制方法，其特征在于，所述切换当前体绘制方法包括：

提供第一体绘制方法及第二体绘制方法，及阈值区间的上阈值及下阈值，当所述第一体绘制方法对应的采样率大于预设上阈值后，动态切换所述第一体绘制方法为第二体绘制方法；或当所述第二体绘制方法对应的采样率低于预设下阈值，动态切换所述第二体绘制方法为第一体绘制方法。

7.如权利要求6所述的体绘制方法，其特征在于，

所述第一体绘制方法以及所述第二体绘制方法包括：通过选取非整数像素采样点邻域的整数像素采样点的像素信息，获取所述非整数像素采样点的像素信息；所述第二体绘制方法选取的邻域大于所述第一体绘制方法选取的邻域。

8.一种体绘制装置，其特征在于，包括：

第一图像渲染单元，适于根据三维体数据以及相应的第一体绘制方法，对图像进行图像渲染；

计算单元，计算当前显示图像的特征参数，将所述特征参数分别通过映射函数计算对应的采样率；

调整单元，适于动态调整所述当前显示图像的采样率；

第二图像渲染单元，适于根据所述采样率对所述当前显示图像进行图像渲染。

9.如权利要求8所述的体绘制装置，其特征在于，所述特征参数包括以下参数之一或组合：屏幕图像的可见区域与全局图像的可见区域之间的比值参数；所述屏幕图像的细节级别参数；屏幕图像相对于全局图像的缩放因子参数。

10.如权利要求8所述的体绘制装置，其特征在于，还包括：切换单元，适于判断当前采样率是否位于所述阈值区间，并根据判断结果切换当前的体绘制方法。