CN109658491A - 一种交互式转换函数的生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种交互式转换函数生成方法及装置。该方法包括：1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。本发明将体数据中的属性值转换为绘制结果中物质的颜色和浓淡，达到迅速响应的效果，在实用性及操作上非常灵活、简易，能适应各种数据类型及实验需求，提高用户对体数据中信息动态分类及提取的效率。

Description

一种交互式转换函数的生成方法及装置

技术领域

本发明涉及体数据可视化领域，更具体地，涉及一种交互式转换函数生成方法及装置。

背景技术

在体绘制中，转换函数设计的好坏将直接影响到物质分类，从而影响到最终的绘制结果。目前最常用的转换函数设计方法有基于灰度直方图、基于梯度直方图、基于K均值聚类等。但这些转换函数的参数都是静态的，由于体数据的多样性、复杂性，静态参数的转换函数不能作为通用方法来解决不同体数据绘制问题。因此，有必要开发一种适于各类体数据绘制的转换函数生成方法及装置。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有转换函数设计方法中，对于体数据多样性、复杂性不能给出一个通用的参数来解决不同体数据绘制的问题。本发明提供一种根据体素属性的灰度分布图及实际的需求，交互式调节参数点，将体数据中的属性值转换为绘制结果中物质的颜色和浓淡，动态地生成转换函数的设计方法，从而适应各类体数据的绘制。

根据本发明的一方面，提出一种交互式转换函数生成方法。该方法包括：

1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；

2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；

3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；

4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

优选地，在步骤3)中，根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

优选地，在步骤1)中，通过定义unsigned char类型的数组来存储体数据，从而将每个体素的属性值映射到灰度值范围内。

优选地，步骤2)包括：

2.1)定义类型为long long、大小为256的一维数组；

2.2)遍历体数据中的每个体素，将同一灰度值下的体素的个数进行累加，更新到对应的一维数组空间中。

根据本发明的另一方面，提出一种交互式转换函数生成装置。该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；

2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；

3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；

4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

优选地，在步骤3)中，根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

优选地，在步骤1)中，通过定义unsigned char类型的数组来存储体数据，从而将每个体素的属性值映射到灰度值范围内。

优选地，步骤2)包括：

2.1)定义类型为long long、大小为256的一维数组；

2.2)遍历体数据中的每个体素，将同一灰度值下的体素的个数进行累加，更新到对应的一维数组空间中。

本发明采用基于灰度分布图的交互式转换函数设计方法，根据体素属性的灰度分布图及实际的需求，交互式调节参数点，动态地生成转换函数，将体数据中的属性值转换为绘制结果中物质的颜色和浓淡，达到迅速响应的效果，在实用性及操作上非常灵活、简易，能适应各种数据类型及实验需求，提高用户对体数据中信息动态分类及提取的效率。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出根据本发明的示例性实施方案的交互式转换函数生成方法的流程图；

图2为根据本发明的示例性实施方案的基于灰度分布图确定灰度阈值的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

以下参考图1详细描述根据本发明的示例性实施方案的交互式转换函数生成方法。该方法主要包括：

步骤1：将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间。

可以通过以下方式实现属性值到灰度值的映射：

定义一个unsigned char类型的数组来存储数据，数据的范围为0～255，这样每个体素的属性值就映射到灰度值范围内。

步骤2：统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图。

定义一个类型为long long、大小为256的一维数组用来存储体数据的灰度信息，遍历每一个体素，将同一灰度值下的体素的个数累加，更新到对应的数组空间中去，这样，灰度数组中的每一个数组空间里的数值大小表示该灰度值在直方图中的频数。从而得到灰度分布图。

步骤3：根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于属于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质。

可以根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

假设依据灰度分布图中每个波峰出现的位置，通过将波峰左右两侧曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，确定灰度阈值区间为[K_left,K_right],其中K_left<K_right,且范围在[0-255]之间。

若属性值映射的灰度值F(x_i,y_j,z_k)(i,j,k＝1,2,...,N)满足K_left≤F(x_i,y_j,z_k)≤K_right，则确定为属于同一种物质，其中，N为体数据在每一个坐标方向中包含的点数。

如图2所示，根据三个波峰左右两侧的阈值点可确定三个灰度阈值区间分别为区间A[10,30]、区间B[50,60]、区间C[90,150]，可确定属性值映射的灰度值分别落入这三个区间的为同一种物质。

步骤4：将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

根据不同物质的灰度区间范围，可以将同一种物质的属性值映射到相同的颜色和不透明度。

设定区间A、B、C的不透明度分别为opA,opB,opC，将灰度区间A[10,30]的同一种物质映射到相同的不透明度opA，将灰度区间B[50,60]的同一种物质映射到相同的不透明度opB，将灰度区间C[90,150]的同一种物质映射到相同的不透明度opC。对于上述A、B、C之外的区间，可以依据已有的不透明度将其设置为连续变化的。

因此，可以生成如下透明度的转换函数TRAN_op(i)：

设定颜色值为Ra(r1,g1,b1)，Rb(r2,g2,b2)，Rc(r3,g3,b3)，基于与透明度相似的方法，可以分别生成针对R、G、B的颜色转换函数TRAN_r(i)、TRAN_g(i)、TRAN_b(i)：

基于转换函数(1)，可以实现属性值到不透明度的转换，基于转换函数(2)、(3)、(4)，可以实现属性值到颜色值的转换。

本发明还提出了一种交互式转换函数生成装置。该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；

2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；

3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；

4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

在一个示例中，在步骤3)中，根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

在一个示例中，在步骤1)中，通过定义unsigned char类型的数组来存储体数据，从而将每个体素的属性值映射到灰度值范围内。

在一个示例中，步骤2)包括：

2.1)定义类型为long long、大小为256的一维数组；

2.2)遍历体数据中的每个体素，将同一灰度值下的体素的个数进行累加，更新到对应的一维数组空间中。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种交互式转换函数生成方法，其特征在于，包括：

1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；

2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；

3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于属于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；

4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

2.根据权利要求1所述的交互式转换函数生成方法，其中，在步骤3)中，根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

3.根据权利要求1所述的交互式转换函数生成方法，其中，在步骤1)中，通过定义unsigned char类型的数组来存储体数据，从而将每个体素的属性值映射到灰度值范围内。

4.根据权利要求1所述的交互式转换函数生成方法，其中，步骤2)包括：

2.1)定义类型为long long、大小为256的一维数组；

2.2)遍历体数据中的每个体素，将同一灰度值下的体素的个数进行累加，更新到对应的一维数组空间中。

5.一种交互式转换函数生成装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)将体数据中的每个体素的属性值映射到灰度值[0,255]区间；

2)统计每个灰度值的样点数，生成灰度分布图；

3)根据所述灰度分布图确定灰度阈值，并将属性值映射的灰度值处于同一个波峰的两个灰度阈值之间的确定为同一种物质；

4)将同一种物质的属性映射到相同的颜色值和不透明度，从而得到颜色的转换函数和不透明度的转换函数。

6.根据权利要求5所述的交互式转换函数生成装置，其中，在步骤3)中，根据所述灰度分布图中每个灰度值对应的斜率变化速度来模拟曲线的梯度，并将曲线梯度绝对值最大的点作为阈值点，从而确定灰度阈值。

7.根据权利要求5所述的交互式转换函数生成装置，其中，在步骤1)中，通过定义unsigned char类型的数组来存储体数据，从而将每个体素的属性值映射到灰度值范围内。

8.根据权利要求5所述的交互式转换函数生成装置，其中，步骤2)包括：

2.1)定义类型为long long、大小为256的一维数组；

2.2)遍历体数据中的每个体素，将同一灰度值下的体素的个数进行累加，更新到对应的一维数组空间中。