CN111755100A - 基于动量的图像导航 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“基于动量的图像导航”。本发明公开了用于导航通过z‑堆叠图像集的装置、系统和方法。示例装置包括：位置跟踪器，该位置跟踪器用于跟踪指向设备相对于z‑堆叠图像集的移动；动量检测器，该动量检测器用于基于导航通过z‑堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到指向设备的动量，以及基于导航通过z‑堆叠图像集的速度来以基于动量的模式配置通过z‑堆叠图像集的导航；以及导航模式检测器，该导航模式检测器用于检测与指向设备的第二交互，以及基于该第二交互而退出导航模式并进入定位在z‑堆叠图像集中的切片处的正常模式。

Description

基于动量的图像导航
技术领域
本公开整体涉及改进的图像导航技术，并且更具体地涉及用于基于动量的图像导航的改进的方法。
背景技术
医学成像能够实现身体内部结构的非侵入性可视化，以用于诊断和疾病治疗的目的。最常见类型的诊断和介入放射检查包括计算机断层摄影术(CT)扫描、荧光镜透视检查和磁共振成像(MRI)。用于使器官、骨骼、软组织和血管可视化的计算机断层摄影术(CT)由x射线源组成，该x射线源围绕患者旋转以生成用于图像重建的横截面图像，从而生成最终3D解剖图像。荧光镜透视检查还利用X射线源以及荧光屏以便能够实现对患者的实时可视化，以用于泌尿外科手术、导管置入，包括血管和心脏治疗。磁共振成像(MRI)使用磁场与无线电波的组合，其中顺序地施加多个发射的射频脉冲，从而突出选定的组织或异常。诊断医学规程的数量的增加和慢性疾病的高流行程度使得全球对以下方面的需求持续提高：医学成像模态、先进的诊断图像处理和分析软件以及技术上更先进的保健信息技术(IT)系统。
发明内容
某些示例提供了用于导航通过z-堆叠图像集的装置、系统和方法。
某些示例提供了一种可视化处理器，包括：位置跟踪器，该位置跟踪器用于跟踪指向设备相对于z-堆叠图像集的移动；动量检测器，该动量检测器用于基于导航通过该z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到该指向设备的动量，以及基于导航通过该z-堆叠图像集的该速度来以基于动量的模式配置通过该z-堆叠图像集的导航；以及导航模式检测器，该导航模式检测器用于检测与该指向设备的第二交互，以及基于该第二交互而退出导航模式并进入定位在该z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
某些示例提供了一种用于导航通过z-堆叠图像集的计算机实现的方法，该方法包括：跟踪指向设备相对于该z-堆叠图像集的移动；基于导航通过该z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到该指向设备的动量；基于导航通过该z-堆叠图像集的该速度来以基于动量的模式配置通过该z-堆叠图像集的导航；检测与该指向设备的第二交互；以及基于该第二交互而退出导航模式并进入定位在该z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
某些示例提供了至少一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在被执行时致使至少一个处理器至少：跟踪指向设备相对于z-堆叠图像集的移动；基于导航通过该z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到该指向设备的动量；基于导航通过该z-堆叠图像集的该速度来以基于动量的模式配置通过该z-堆叠图像集的导航；检测与该指向设备的第二交互；以及基于该第二交互而退出导航模式并进入定位在该z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
附图说明
图1示出了示例z-堆叠导航系统。
图2示出了图1的系统的可视化处理器的示例实施方式。
图3示出了根据图1-2的系统和/或装置以及图6和9的示例导航的使用指向设备进行基于动量的z-堆叠图像导航的示例方法的流程图。
图4示出了根据图1-2的系统和/或装置以及图6的示例导航的使用指向设备通过滚轮进行基于动量的z-堆叠图像导航的示例方法的流程图。
图5示出了示例数据流图，其示出了基于图1和/或图2的z-堆叠导航系统设备、使用滚轮产生的动量的z-堆叠图像的导航。
图6示出了根据图1-2的系统和/或装置、图3-4的流程图和图5的示例数据流、使用滚轮产生的动量的z-堆叠的示例导航。
图7示出了根据图1-2的系统和/或装置以及图9的示例导航的使用指向设备通过光标进行基于动量的z-堆叠图像导航的示例方法的流程图。
图8示出了示例数据流图，其示出了基于图1和/或图2的z-堆叠导航系统设备、使用光标产生的动量的z-堆叠图像的导航。
图9示出了根据图1-2的系统、图3和7的流程图以及图8的示例数据流、使用光标产生的动量的z-堆叠的示例导航。
图10示出了根据图1-2的系统和/或装置以及图9的示例导航的使用指向设备动态滚动z-堆叠图像的示例方法的流程图。
图11示出了示例数据流图，其示出了基于图1和/或图2的z-堆叠导航系统设备、使用动态滚动的z-堆叠图像的导航。
图12示出了根据图1-2的系统、图3和10的流程图以及图11的示例数据流、使用光标的动态滚动的z-堆叠的示例导航。
图13是被构造成执行至少图3-5、7-8和10-11的示例机器可读指令以实现本文所公开和所述的部件的处理器平台的框图。
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下对本发明的某些实施方案的详细描述。出于说明本发明的目的，在附图中示出了某些实施方案。然而，应当理解，本发明不限于附图中所示的布置和工具。附图未按比例绘制。在所有的附图以及附带的书面描述中，只要有可能，都会使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了可实践的具体示例。足够详细地描述了这些示例以使得本领域技术人员能够实践本主题，并且应当理解，可以利用其他示例，并且可以在不脱离本公开主题的范围的情况下进行逻辑、机械、电气和其他改变。因此提供以下详细描述的目的是为了描述示例性实施方式，而非被看作对本公开所述的主题的范围进行限制。来自以下描述的不同方面的某些特征可组合形成下文所讨论的主题的新方面。
当介绍本公开的各种实施方案的元件时，词语“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在这些元件中的一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。
虽然下文在医学或医疗保健系统的背景下描述了某些示例，但可在医疗环境之外实现其他示例。
最常用于诊断和介入放射学目的医学成像技术包括计算机断层摄影术(CT)和磁共振成像(MRI)。鉴于医学图像处理中涉及的大量数据和该医学成像数据的日益提高的质量，医学图像的存储、交换和传输最通常依赖于使用医学数字成像和通信(DICOM)标准，该标准结合了图像压缩、可视化、呈现和交换的国际标准。由于DICOM成像数据文件的压缩，成像数据的存储和传输是可能的。例如，CT扫描仪可以在X射线管的每次旋转期间同时采集多达320个切片，其中薄切片CT扫描数据集由超过500个图像切片组成，仅腹部CT扫描生成多达1,000个图像。对生成亚毫米图像切片厚度的具有高平面分辨率的胸腔CT检查可以生成高达600MB至1GB的数据。
放射科医师利用横截面图像的堆叠模式查看(也称为z-堆叠)来导航通过体数据集，2D图像切片沿z轴顺序地呈现。与以平铺模式查看各个图像相反，导航通过z-堆叠引入了图像切片的运动，该运动可以由用户基于与计算机鼠标和/或其他指向设备的交互来控制。例如，用户可以使用鼠标滚轮或点击并拖拽光标以更快地滚动通过图像。然而，导航通过z-堆叠可能是耗时且繁琐的。需要改进的系统和方法，为用户提供通过图像切片的更大范围的运动和增强的导航速度。改进的z-堆叠导航具有许多优点，包括：(1)提高的导航速度允许用户更快地识别感兴趣区域或导航到特定感兴趣区域；(2)图像导航的过程对于用户而言变得不那么麻烦且更加直观；以及(3)改进的导航使得与医学成像数据的评估相关联的时间和成本的减少。
本文所公开的示例系统和方法允许用户使用指向设备来导航通过z-堆叠，该指向设备将用户施加到指向设备的动量转换成导航通过z-堆叠的对应速度。本文所公开的示例系统和方法还允许用户在循环通过所有z-堆叠之前结束导航，所述z-堆叠可以由通过指向设备施加的动量覆盖。例如，如果指向设备是计算机鼠标，则本文所公开的系统和方法允许用户经由滚轮或光标的“点击并拖拽”将基于动量的导航施加到z-堆叠。
图1示出了包括一个或多个图像数据输入110的z-堆叠导航系统100。例如，图像数据输入110可以包括来自三维(3D)输入图像数据文件111(例如，计算机断层摄影术(CT)图像、磁共振(MR)图像、超声图像、x射线图像、正电子发射断层摄影术(PET)图像等)的z-堆叠。例如，一个或多个3D图像可以示出人体的内部部分或解剖结构。如图1所示，可以提供一个或多个z-堆叠图像数据文件111、112作为输入。示例系统100还包括指向设备处理器120以构造允许用户与指向设备接口123和可视化处理器122交互的用户界面驱动器121。指向设备接口123接收来自指向设备(例如，计算机鼠标、触控板、触摸屏、其他光标移动设备等)的输入且将输出提供到该指向设备。用户界面驱动器121、指向设备接口123和可视化处理器122元件的组合允许快速处理z-堆叠图像数据文件111，以使得能够基于用户与指向设备接口123的交互来导航通过z-堆叠。下文参考图2进一步详细描述了指向设备处理器120的元件。
示例系统100还包括用户界面输出生成器130，以提供来自指向设备处理器120的输出。例如，用户界面输出生成器130提供z-堆叠导航输出131，以及由z-堆叠图像数据111、112的输入生成的任何附加z-堆叠导航输出132。可视化处理器122接收来自指向设备接口123的输入，所述输入致使处理器122处理输入并驱动用户界面驱动器121上的输出，从而导致作为z-堆叠导航输出131、132的结果而产生的图像的移动。在一些示例中，如果指向设备被启用以处理用户与设备的交互，则可以同时地导航通过多个z-堆叠，同时多个单独的z-堆叠图像数据文件111、112正在被可视化。
图2示出了系统100的可视化处理器122的示例实施方式。可视化处理器122接收来自指向设备接口123的输入，该输入致使过程122向与指向设备交互的指向设备接口123提供输出。指向设备可以是可由用户发起以用作输入接口来执行可作为(例如，连续的、多维的等)空间数据输入到计算机中的运动的任何设备。例如，指向设备可包括但不限于诸如计算机鼠标、跟踪点、轨迹球、操纵杆、指向杆或手指跟踪设备的运动跟踪设备。指向设备还可包括但不限于触敏表面(例如，触控板、图形输入板、触摸屏等)，所述触敏表面使用来自用户的基于由用户本身(例如，使用手指等)产生的触摸的输入，或通过单独设备(例如，触笔、笔等)的输入，所述单独设备还可用于将基于动量的或触敏输入提供到用于导航通过z-堆叠图像的任何计算设备。在用户与指向设备交互期间由指向设备接口123生成的移动参数被转换成用于导航通过z-堆叠中的连续图像的基于动量的运动。移动参数可以包括例如指向设备移动的速度、持续时间和方向性。这些参数由处理器转换成将由处理器执行以修改由用户界面驱动器121显示的内容的指令。
标准z-堆叠图像导航涉及光标或其他位置指示标识，其经计算机鼠标或小键盘上的滚轮操纵以滚动或以其他方式移动通过图像堆叠，使得图像切片的显示以与“点击并拖拽”光标移动或滚轮的旋转对应(例如，与其成比例或以其他方式与其一致)的速度迭代通过z-堆叠。然而，与被施加且允许在限定的时间段上生效相反，必须实时地产生从基于计算机鼠标的输入到z-堆叠图像数据集的转换。因此，导航通过大数据文件所耗费的用户滚动和拖拽时段可能比必需时段更长。相比之下，本文所公开的示例方法和系统提供了技术上改进的z-堆叠图像导航系统100，其通过允许用户向指向设备施加运动来实现更具时间效率的导航方法，即使一旦用户不再向指向设备实时施加运动，该指向设备也继续遍历z-堆叠图像切片。
如图2所示，驱动可视化处理器122的数据结构包括输入配置器210和导航模式控制器220。对导航模式控制器220的输入由输入配置器210提供，该输入配置器包括位置跟踪器215(包括滚轮识别器211和光标识别器212)、动量检测器213和导航模式检测器214。配置器210利用滚轮识别器211来确定由滚轮产生的运动，利用光标识别器212来确定相对于z-堆叠图像数据输入111的光标位置，利用动量检测器213来将由指向设备接口123生成的移动参数转换成施加到z-堆叠的动量，以及利用导航模式检测器214来确定指向设备是处于导航模式还是正常模式。导航模式控制器220控制指向设备接口123的状态，以确定指向设备是否处于导航模式进入221、z-堆叠加速/减速222或导航模式退出223。导航模式进入221对应于使指向设备接口123能够向动量检测器213提供移动参数，该动量检测器将指向设备移动(例如，来自指向设备本身的移动、来自鼠标滚轮或与指向设备相关联的其他次级接口的移动等)转换成通过图像的z-堆叠的对应导航。
例如，当用户将计算机鼠标置于“点击并保持”位置时，这指示指向设备(例如，计算机鼠标、触控板等)进入导航模式(例如，导航模式进入221)。如果用户随后继续移动光标，则光标识别器212检测该运动，并且动量检测器213使用由光标运动生成的移动参数来发起z-堆叠加速/减速222。使用该指向设备产生的(例如，滚轮、光标)运动所进行的通过z-堆叠的导航是动量滚动。一旦用户停止“点击并拖拽”鼠标，指向设备接口123就执行导航模式退出223，并且即使光标在“点击并拖拽”事件结束之后仍在运动，使用动量检测器213也检测不到动量。当用户最初采用“点击并拖拽”方法来滚动通过z-堆叠，然后决定通过点击鼠标来停止导航时，可以发起导航模式退出223的另一示例。在z-堆叠的导航期间对鼠标和/或其他指向设备的点击(例如，对鼠标按钮的选择、对滚轮的按压、对触控板接口的按压等)导致导航模式退出223，从而在用户施加鼠标点击的z-堆叠图像切片处结束z-堆叠滚动。模式的改变允许用户通过启用动量滚动来导航通过不感兴趣的区域，直到识别出感兴趣的z-堆叠图像切片，从而导航到图像的z-堆叠的特定部分。类似地，如果用户启用滚轮，则发起进入导航模式的事件可以是例如光标在z-堆叠图像数据平面上的位置。一旦用户开始滚动，滚轮就可以在相对于滚轮上的位置限定的凹口或停止点之间平滑地移动或前进，并且滚轮的旋转由滚轮识别器211检测。动量检测器213检测通过滚轮施加以将基于滚轮的运动转换成通过z-堆叠的基于动量的导航的动量(例如记录移动参数)。当用户不再启用滚轮时，指向设备接口123历经导航模式退出223。
实际上，例如，基于施加到对象的力的量和力被施加到对象的时间长度来确定动量的变化。动量检测器213确定在指向设备处于导航模式的时间段内指向设备的速度(例如，用于导航通过z-堆叠的设备移动)。指向设备速度的变化对应于在导航通过Z堆图像切片期间的加速/减速。基于动量的导航允许图像的z-堆叠内的图像切片的连续遍历，例如直到遍历了所有图像。使用基于动量的导航，即使在指向设备已退出导航模式之后，也遍历z-堆叠的图像。因此，图像切片的变化速率直接取决于来自指向设备接口123的输入运动，使得通过z-堆叠的导航以与通过指向设备施加的动量的总持续时间一致的速率降低。例如，在导航模式中以初始加速度执行的鼠标的“点击并拖拽”运动导致导航通过z-堆叠切片的速度增加，随后导航通过图像切片的速度随着动量的耗减而降低，最终由于所施加动量的耗尽而导致通过图像切片的z-堆叠的导航停止。
代表用于实现本文所公开和描述的部件的示例机器可读指令的流程图结合至少图13示出。在示例中，机器可读指令包括供处理器(诸如下文结合图3-12讨论的示例处理器平台1300中所示的处理器1306)执行的程序。程序可体现在有形计算机可读存储介质(诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多用盘(DVD)、蓝光盘或与处理器1306相关联的存储器)上存储的机器可读指令中，但是整个程序和/或其部分可替代地由除了处理器1306之外的设备执行以及/或者体现在固件或专用硬件中。此外，尽管参考至少结合图3-5、7-8和10-11示出的流程图和数据流描述了示例程序，但是可另选地使用实现本文公开和描述的部件的许多其他方法。例如，可改变框的执行顺序，并且/或者可改变、消除或组合所述的一些框。尽管至少图3-5、7-8和10-11示出的流程图和数据流以示出的顺序描绘了示例操作，但是这些操作不是穷举性的，并且不限于所示出的顺序。另外，本领域技术人员可在本公开的实质和范围内作出各种变化和修改。例如，流程图中示出的框可按另选顺序执行或者可并行执行。
如上所述，至少图3-5、7-8和10-11的(多个)示例过程可使用存储在有形计算机可读存储介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，该有形计算机可读存储介质诸如硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字多用盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或信息在其中存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久、短暂实例、临时缓冲和/或高速缓存信息)的任何其他存储设备或存储盘。如本文所用，术语有形计算机可读存储介质明确地被定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号且排除传输介质。如本文所用，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。附加地或可替代地，至少图3-5、7-8和10-11的(多个)示例过程可使用存储在非暂态计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，该非暂态计算机和/或机器可读介质诸如硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器、光盘、数字多用盘、高速缓存、随机存取存储器和/或信息在其中存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久、短暂实例、临时缓冲和/或高速缓存信息)的任何其他存储设备或存储盘。如本文所用，术语非暂态计算机可读介质明确地被定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并且排除传输介质。如本文所用，当短语“至少”用作权利要求前序中的过渡性术语时，与术语“包含”是开放式的一样，其也是开放式的。另外，与术语“包含”是开放式的一样，术语“包括”也是开放式的。
如图3中描述的示例方法300所示，可以使用指向设备来执行基于动量的z-堆叠图像导航。在框302处，从数据库中检索z-堆叠图像。例如，可视化处理器122从数据库中检索图像数据输入110。在框304处，识别指向设备活动。例如，驱动指向设备接口123活动的数据结构分别确定滚轮识别器211或光标识别器212是否检测到任何基于滚轮或基于光标的活动。如果在框306处检测到活动，则在框308处确定滚轮是否是活动的。如果在框306处没有检测到活动，则驱动指向设备接口123的数据结构继续从滚轮识别器211或光标识别器212搜索活动。如果在框308处滚轮识别器211是不活动的，则在框310处检查光标识别器212的活动。在框308处存在滚轮活动的情况下，在框312处，z-堆叠导航基于滚轮动量而继续。在方框310处存在光标活动的情况下，在方框314处，z-堆叠导航基于光标动量而继续。例如，动量检测器213用于将基于滚轮或基于光标的运动转换成通过z-堆叠图像的基于动量的导航。一旦滚轮导航模式(框316)或光标导航模式(框318)被确定为不活动，则在框320处退出导航模式。例如，当在框308或310处存在指向设备接口123对基于滚轮或基于光标的活动的检测时，执行导航模式进入221。通过z-堆叠的导航响应于动量检测器213向指向设备处理器120中的输入而进行，对应于z-堆叠加速/减速222。一旦导航模式检测器214确定不再有任何活动要继续进行滚轮导航(框316)或基于光标的导航(318)，则在框320处发起导航模式退出223。因此，滚轮的移动或指向设备本身的移动可以驱动通过图像的z-堆叠的基于动量的导航。
图4是表示根据图1-2的系统和/或装置以及图6的示例导航的使用指向设备通过滚轮进行基于动量的z-堆叠图像导航的示例方法400的流程图。使用滚轮的导航在下文中被称为滚动事件。在框402处，基于滚轮识别器211向指向设备处理器120中的输入，计算在滚动事件期间旋转的滚轮的百分比(x％)，该指向设备处理器使用该信息结合动量检测器213输入来继续进行z-堆叠导航。在框404处，基于z-堆叠中图像切片的总数，将旋转百分比(x％)转换成导航通过z-堆叠的等效速度(例如，N((x％)/100)*N＝要滚动通过的切片的总数，其中N＝图像切片的总数)。在一个示例中，在滚动事件期间滚轮的完整旋转可以指示所有z-堆叠图像切片将被导航通过，除非用户发起滚轮的向后旋转以在z-堆叠图像切片序列中回溯。在一些示例中，可以基于总的z-堆叠文件大小来调整在滚轮的完整旋转期间导航的z-堆叠切片的总数(例如，较大的数据集将需要滚轮的两个完整旋转以发起z-堆叠图像切片的全集的导航)。在框406处，检测滚轮的％旋转的变化，并且发起需要被导航通过的总z-堆叠图像的重新计算(框408)。在滚动事件期间的导航速度也基于用户在滚轮旋转中进行改变所花费的时间量来调整。在框410处，系统100基于在框408处计算的切片数量(N)来确定是否所有z-堆叠图像切片都已经被导航通过。如果导航完成，则使用导航模式控制器220将滚轮导航模式置于待用(框412)。
在图5的使用数据流500的例示的示例中，当示例滚轮运动502由示例指向设备接口123发起时，示例输入运动由示例可视化处理器122处理504。通过调整经由示例图形用户界面(GUI)驱动器121向用户示出的示例z-堆叠位置506来发起z-堆叠的导航。例如，通过滚轮初始进入导航模式可包括用户在旋转滚轮之前点击滚轮。一旦滚轮运动通过与示例用户界面驱动器121的初始交互使得示例指向设备接口123进入导航模式，则另外的示例滚轮运动508用于确定在滚动事件期间旋转百分比随时间的变化510。这使得示例动量检测器213确定在导航通过z-堆叠期间要施加的动量，从而调整z-堆叠图像切片的变化速率512。
图6示出了根据图1-2的系统、图3和-4的流程图以及图5的示例数据流、使用滚轮产生的动量的z-堆叠的示例导航600。如果示例滚轮尚未被用户启用(0％旋转)，则示例用户界面示出z-堆叠604内的仅一个图像切片。一旦用户已启用滚轮，导致25％的旋转(606)，则发起通过z-堆叠的导航，使得基于z-堆叠切片608的图像切片序列来导航通过所述基于z-堆叠切片。同样，如果正在旋转的滚轮的百分比增加到50％(610)或75％(614)，则被导航通过的图像切片的数量增加(分别为612和616)，增加的旋转百分比还对应于导航速度的增加，616中的图像切片在与滚轮旋转百分比的等效增加对应的区域内出现得更快。例如，616中的后面的z-堆叠图像切片比在堆叠的开始中的那些更快地出现，如608和612中所见。在一些示例中，滚轮旋转可以对应于滚轮旋转的“凹口”，每个旋转的“凹口”对应于滚轮旋转的限定百分比。滚轮的完整180度旋转(618)发起最大速度的z-堆叠切片的导航。例如，由于滚轮旋转从75％旋转变为100％旋转，因此620中的图像切片朝向堆叠的端部快速出现。
图7是表示根据图1-2的系统和/或装置以及图9的示例导航的使用指向设备进行基于动量的z-堆叠图像导航的示例方法700的流程图。在框702处，z-堆叠导航系统使用光标识别器212来检查指向设备是否处于基于光标的导航模式。在一些示例中，例如当指向设备是计算机鼠标时，鼠标被置于“点击并拖拽”运动，此后被称为拖拽事件，以实现基于光标的导航。例如，如果没有检测到拖拽事件，则基于光标的导航模式进入正常模式(框704)。在存在光标移动的情况下，在框706处检测光标运动的速度。在一些示例中，如果向上或向下拖拽光标，则与所施加的光标拖拽速度组合的方向性对应于通过z-堆叠的向前或向后导航。使用动量检测器213对光标加速708或减速710的识别对应于基于z-堆叠图像切片总数(N)的导航通过z-堆叠的相应导航速率。例如，在光标在限定的时间段内完全加速时，堆叠内的100％的图像切片被导航通过。在框712/714处，光标的加速/减速被转换成要被遍历的图像切片的总数。在框716处，动量识别器213被用来确定光标是否达到加速/减速阈值。例如，如果光标拖曳移动的持续时间超过预定秒数，则整个z-堆叠将被导航通过(框720)。如果光标移动的持续时间不满足或超过设定的阈值，则显示图像切片的选定数量，该数量是基于通过指向设备所施加的动量的持续时间而确定的(框718)。在框722处，检查导航模式检测器214以确定指向设备是否进入正常模式(例如，离开导航模式)。在一些示例中，如果用户在导航通过z-堆叠的过程期间使用鼠标按钮执行了单击，导致鼠标按钮启用，则指向设备进入正常模式，使得导航在其间发生鼠标点击的z-堆叠图像切片处停止(框724)。在一些示例中，如果用户在提示通过z-堆叠的初始导航的一次或多次移动之后没有利用指向设备进行另外的移动，则继续顺序地显示图像，图像的呈现随着基于动量的导航循环达到完成而减速(框726)。
在使用数据流800的图8的例示的示例中，当指向设备接口123产生“点击并保持”运动802(例如，使用指针，例如计算机鼠标等)时，可视化处理器122处理鼠标点击输入804，从而致使指向设备接口123进入导航模式806。在进入导航模式之后，使用光标识别器212来跟踪附加的光标运动808。动量检测器213用于处理由指向设备接口123产生的加速/减速输入810，并处理光标运动的持续时间812。该信息被转换成通过z-堆叠的基于动量的导航，从而在导航期间调整z-堆叠图像切片的变化速率814，使用图形用户界面驱动器121显示图像切片。来自鼠标的附加输入可以使用导航模式检测器214来发起导航模式的改变。例如，单击运动816致使可视化处理器122处理鼠标点击输入818，导致导航模式退出和正常模式进入820。当用户将鼠标置于单击运动816时，该动作使得使用拖拽事件导航通过z-堆叠，以停止在使用用户界面驱动器121所示出的z-堆叠图像切片处822。在一些示例中，导航模式可以通过突然转换(例如，鼠标的点击或指向设备的释放等)而改变到正常模式。在一些示例中，导航模式可以通过逐渐转换(例如，在拖拽事件的鼠标光标移动停止之后动量减慢等)而改变到正常模式。
图9示出了根据图1-2的系统、图3和7的流程图以及图8的示例数据流、使用光标产生的动量的z-堆叠的示例导航900。一旦用户左击鼠标按钮906，导致鼠标按钮启用，示例计算机鼠标就进入导航模式，以允许通过z-堆叠图像的基于拖拽事件的滚动。使用光标识别器212来跟踪光标908。初始鼠标点击运动906导致拖拽事件的“点击并保持”运动，该“点击并保持”运动致使选择导航开始处的z-堆叠图像切片904。光标的拖拽产生还提供运动方向性的输入的速度(例如，以特定速度向下拖拽鼠标)。拖曳运动的持续时间还向动量检测器213提供输入，该动量检测器产生施加到指向设备的动量从指向设备到z-堆叠的传递。在拖拽事件的示例解除中，用户停止按压鼠标按钮910。动量检测器213然后可以处理拖拽事件运动的速度和持续时间，以基于918处运动的初始开始来确定通过z-堆叠的基于动量的滚动的总持续时间922。如果没有发生与指向设备的进一步交互912，则通过z-堆叠的导航通过减速而逐渐减慢到停止922。例如，如果在所施加的运动906-910之后没有正在启用鼠标912，则在920处继续滚动通过顺序的z-堆叠图像切片。在一些示例中，如果用户启用指向设备(例如，左击鼠标按钮)，则可能发生从导航模式的突然退出，这导致导航在施加运动的z-堆叠图像切片916处停止。在一些示例中，多个z-堆叠的基于动量的导航可以包括通过z-堆叠的时间导航。在一些示例中，通过z-堆叠的时间导航允许用户比较在不同时间点生成的医学成像数据。
图10示出了根据图1-2的系统和/或装置以及图9的示例导航的使用指向设备动态滚动z-堆叠图像的示例方法的流程图1000。动态滚动允许用户通过与滚动条交互(例如，与图形用户界面滚动条元素和/或其他交互式控件等交互)来导航z-堆叠图像。例如，用户可以通过点击并按住鼠标按钮来启用计算机鼠标，此后称为保持事件，并将光标定位在滚动条附近以导航通过z-堆叠。滚动条用户界面121允许用户基于诸如光标的指向设备与之交互的滚动条周围的区域以不同的速度导航通过图像的z-堆叠。例如，在框1002处，基于例如光标是更接近滚动条的顶部箭头还是底部箭头，确定光标相对于滚动条的位置以优化导航的响应。例如，如果光标被定位得更靠近滚动条的顶部箭头，则用户更有可能向上滚动而不是向下滚动。在框1004处，如果使用光标在滚动条箭头处执行单击，则在框1014处，该动作致使z-堆叠向上或向下前进一个图像切片，这取决于使用指向设备123点击上滚动条箭头还是下滚动条箭头。如果在框1006处，由指向设备123执行的运动改为发生在滚动条箭头和滚动条轨道之间的“点击并保持”运动，则在框1016处，图像分别向上或向下前进一个z-堆叠图像切片，这取决于在滚动条的底部箭头附近还是顶部箭头附近执行动作。如果在框1008处，所执行的运动是在滚动条上/下箭头上方或下方的第一区域中的保持事件，则在框1018处，z-堆叠图像切片被以1x速度(例如，“正常”速度)向上导航通过z-堆叠(如果在“保持”动作期间光标所在的区域在顶部箭头上方的话)或向下导航通过z-堆叠(如果在“保持”动作期间光标所在的区域在底部滚动条箭头下方的话)。
如果在框1010处，由指向设备123的光标执行的运动是滚动条上/下箭头上方或下方的第二区域中的保持事件，则在框1020处，z-堆叠图像切片被以2x速度(例如，双倍速度)向上/向下导航通过z-堆叠。如果在框1012处，所执行的运动是滚动条上/下箭头上方或下方的第三区域中的保持事件，则在框1022处，z-堆叠图像切片被以3x速度(例如三倍速度)向上/向下导航通过z-堆叠。因此，保持事件位置可以确定导航通过z-堆叠图像切片的速度。一旦在框1024处不再检测到指向设备123的基于保持事件的光标运动，则在框1026处完成通过z-堆叠的导航。如果用户继续使用指向设备123与滚动条交互，则在框1002处再次确定并处理光标相对于滚动条的位置，直至在框1024处不再检测到光标活动。在一些示例中，在使用如这里描述的动态滚动的z-堆叠图像的导航期间，动量检测器213可被启用以确定例如指向设备123的光标在滚动条的指定区域中执行保持事件多长时间，以便计算要导航通过多少图像，类似于基于光标动量的导航的拖拽事件运动。
图11示出了示例数据流图1100，其示出了基于图1和/或图2的z-堆叠导航系统设备、使用动态滚动的z-堆叠图像的导航。在用户与诸如光标的指向设备123部件交互期间，处理器122检测并处理1104滚动条1102附近的运动。在一些示例中，基于该初始交互，可以调整z-堆叠位置1106，以便将z-堆叠图像带到第一个或最后一个图像切片。一旦指向设备123在滚动条区域中执行单击或保持事件，发生运动的区域及其与顶部或底部滚动条箭头的接近度就确定通过z-堆叠图像切片的导航速度(使用处理器122)1110，如图10中所描述的。结果，在1112处调整通过z-堆叠图像切片的变化速率，如利用GUI 121向用户所示。一旦不再启用指向设备123(例如，不再检测到滚动条区域中的保持事件1114)，与指向设备123的用户交互的这种改变就被处理1116，并且导航模式被退出1118，并且GUI121可以显示在导航完成之后示出的最后一个图像切片1120。
图12示出了根据图1-2的系统、图3和10的流程图以及图11的示例数据流、使用光标的动态滚动的z-堆叠的示例导航1200。示例滚动条包括顶部箭头1202、底部箭头1208、轨道1204和滑块1206。滑块1206可取决于指向设备123与示例光标1210的交互而沿滚动条轨道1204移动。例如，光标1210可以定位在滚动条上箭头1202或滚动条下箭头1208与滚动条轨道1204之间，处于区域1212中。如果指向设备123基于用户交互来启用光标1210，使得光标1210在1212区域中执行保持事件，则滑块1206就以1x速度向下移动通过z-堆叠图像切片(如果光标1210定位在顶部箭头1202下方的话)，或者向上移动通过z-堆叠图像切片(如果光标1210定位在底部箭头1208的话)。如果指向设备123改为定位在顶部箭头1202或底部箭头1208处，并且指向设备123执行单击运动1214，则滑块1206移动，使得z-堆叠图像切片以单个图像向上前进通过z-堆叠(例如，如果光标1210正在点击顶部箭头1202的话)或以单个图像向下前进通过z-堆叠(例如，如果光标1210正在点击底部箭头1208的话)。如果光标1210改为定位在与滚动条的顶部箭头1202相邻的第一区域1216处，则以向上通过堆叠的1x的速度导航通过z-堆叠图像。如果光标1210定位在与滚动条的顶部箭头1202相邻的第二区域1218处，则以向上通过堆叠的2x的速度导航通过z-堆叠图像。如果光标1210定位在与滚动条的顶部箭头1202相邻的第三区域1220处，则以向上通过堆叠的3x的速度导航通过z-堆叠图像。在一些示例中，可以在滚动条的底部箭头1208下方的区域中激活这些相同的第一区域、第二区域和第三区域，其中向下施加通过z-堆叠的导航速度相同。在一些示例中，当光标1202使指定滚动条区域中的保持事件停止时，z-堆叠图像导航暂停在特定图像处。在一些示例中，动量检测器213可用于将基于动量的导航施加到动态滚动导航动作，以允许z-堆叠图像即使在保持事件不再活动时也继续被顺序地导航通过，这取决于由指向设备123的光标1210施加保持事件的时间长度。
虽然结合图1-12示出了示例实施方式，但是结合图1-12而示出的元件、方法和/或设备可以任何其他方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，本文所公开和描述的部件可由硬件、机器可读指令、软件、固件、以及/或者硬件、机器可读指令、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，本文所公开和描述的部件可由一个或多个模拟和/或数字电路、一个或多个逻辑电路、一个或多个可编程处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个可编程逻辑设备(PLD)和/或一个或多个现场可编程逻辑设备(FPLD)来实现。当读到本专利中的任一项覆盖纯粹的软件和/或固件实现的装置或系统权利要求时，这些部件中的至少一者在此明确地被定义为包括存储软件和/或固件的有形计算机可读存储设备或存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。
图13是被构造成执行至少图3-5、7-8和10-11的指令以实现本文公开和描述的示例部件的示例处理器平台1300的框图。处理器平台1300可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如，手机、智能电话、诸如iPadTM的平板电脑)、个人数字助理(PDA)、互联网应用或任何其他类型的计算设备。
所示示例的处理器平台1300包括处理器1306。所示示例的处理器1306是硬件。例如，处理器1306可由来自任何所需产品系列或制造商的集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。
所示示例的处理器1306包括本地存储器1308(例如，高速缓存)。图3000的示例处理器1306执行至少图3-5、7-8和10-11的指令，以实现图1-12的系统、基础结构、显示器和相关联的方法以及相关方法，诸如示例图像数据输入110、指向设备处理器120(及其用户界面驱动器121、指向设备接口123、可视化处理器122)、用户界面输出生成器130等。所示示例的处理器1306经由总线1318与包括易失性存储器1302和非易失性存储器1304的主存储器通信。易失性存储器1302可由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备来实现。非易失性存储器1304可由闪存存储器和/或任何其他所需类型的存储器设备来实现。由时钟控制器控制对主存储器1302、1304的访问。
所示示例的处理器平台1300还包括接口电路1314。接口电路1314可由任何类型的接口标准(诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI express接口)来实现。
在所示示例中，一个或多个输入设备1316连接到接口电路1314。(多个)输入设备1312允许用户将数据和命令输入到处理器1306中。输入设备可由例如传感器、麦克风、相机(静物相机或摄像机、RGB或深度等)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、触控板、轨迹球、isopoint和/或语音识别系统来实现。
一个或多个输出设备1316还连接到所示示例的接口电路1314。输出设备1312可例如由显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备和/或扬声器)来实现。因此，所示示例的接口电路1314通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。
所示示例的接口电路1314还包括通信设备，诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以促进经由网络1324(例如，以太网连接、数字订户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何种类的计算设备)交换数据。
所示示例的处理器平台1306还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备1310。此类大容量存储设备1310的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统以及数字多用盘(DVD)驱动器。
图10的编码指令1322可存储在大容量存储设备1310中、在易失性存储器1302中、在非易失性存储器1304中以及/或至在可移动的有形计算机可读存储介质(诸如CD或DVD)上。
通过上述应当理解，以上所公开的装置、系统和方法被公开用于产生指向设备接口和可视化处理器，以用于导航通过z-堆叠图像集的目的。某些示例以有时间效率的方式改进了通过z-堆叠的导航，方式是处理由用户施加给指向设备的动量，并通过识别包括运动速度和持续时间的移动参数将该动量传递给z-堆叠图像。某些示例改进了z-堆叠的导航，方式是允许用户向指向设备施加运动，即使一旦用户不再向指向设备实时施加运动，该指向设备也继续遍历z-堆叠图像切片。某些示例驱使对z-堆叠导航的控制的改进，方式是允许用户通过启用动量滚动来导航通过不感兴趣的区域，直到识别出感兴趣的z-堆叠图像切片，从而导航到图像的z-堆叠的特定部分。
某些示例使得用户能够在指向设备被启用以处理用户与设备的交互的情况下同时导航通过多个z-堆叠，同时多个单独的z-堆叠图像数据文件正在被可视化。某些示例允许用户通过使用滚轮或使用处于“点击并拖拽”动作的光标来启用动量滚动。在某些示例中，在导航模式中以初始加速度执行的鼠标的“点击并拖拽”运动导致导航通过z-堆叠切片的速度增加，随后导航通过图像切片的速度随着动量的耗减而降低。在某些示例中，如果用户在提示通过z-堆叠的初始导航的一次或多次移动之后没有利用指向设备进行另外的移动，则继续顺序地显示图像，图像的呈现随着基于动量的导航循环达到完成而减速。在某些示例中，用户可以使用动态滚动来导航z-堆叠，这允许检测在滚动条附近正在发生光标运动的区域，以确定z-堆叠图像切片的变化速率。
虽然本文已描述了某些示例方法、装置和系统，但本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖合理落入本专利的权利要求书的范围内的所有方法、装置和系统。

Claims (27)

1.一种可视化处理器，包括：
位置跟踪器，所述位置跟踪器用于跟踪指向设备相对于z-堆叠图像集的移动；
动量检测器，所述动量检测器用于：
基于导航通过所述z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量；以及
基于导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度来以基于动量的模式配置通过所述z-堆叠图像集的导航；和
导航模式检测器，所述导航模式检测器用于：
检测与所述指向设备的第二交互；以及
基于所述第二交互而退出导航模式并进入定位在所述z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
2.根据权利要求1所述的可视化处理器，其中所述动量检测器用于识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量，所述动量包括通过拖拽事件、滚动事件或保持事件中的至少一者而检测到的动量，所述拖拽事件、滚动事件或保持事件通过基于计算机鼠标的输入或触敏输入中的至少一者来施加。
3.根据权利要求2所述的可视化处理器，其中通过所述滚动事件检测到的动量包括由鼠标滚轮的转动而导致的滚动，在所述滚动事件期间施加到所述滚轮的旋转的百分比用于确定要导航通过的z-堆叠图像切片的数量。
4.根据权利要求2所述的可视化处理器，其中通过所述拖拽事件检测到的动量基于通过所述指向设备施加的加速或减速的持续时间进行调整，一旦达到加速或减速的持续时间阈值，则所述z-堆叠图像集被完全遍历。
5.根据权利要求2所述的可视化处理器，其中通过所述保持事件检测到的动量包括由鼠标按钮启用而引起的保持，所述保持事件的持续时间以及所述保持事件相对于滚动条的位置用于确定导航通过所述z-堆叠图像切片的所述速度。
6.根据权利要求1所述的可视化处理器，其中所述动量检测器用于以基于动量的模式导航通过所述z-堆叠图像集，遍历连续的图像，并且当与所述指向设备相关联的指针移动通过所述z-堆叠图像集时显示所述连续的图像。
7.根据权利要求1所述的可视化处理器，其中基于通过所述指向设备施加在平面上的加速和减速的速率来确定导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度。
8.根据权利要求1所述的可视化处理器，其中在动量不再被施加到所述指向设备期间，导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度以与所施加的动量的总持续时间一致的速率降低。
9.根据权利要求1所述的可视化处理器，其中所述导航模式检测器用于检测第二交互，所述第二交互包括使用计算机鼠标的第二选择或释放所述指向设备中的至少一者。
10.一种用于导航通过z-堆叠图像集的计算机实现的方法，所述方法包括：
跟踪指向设备相对于所述z-堆叠图像集的移动；
基于导航通过所述z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量；
基于导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度来以基于动量的模式配置通过所述z-堆叠图像集的导航；
检测与所述指向设备的第二交互；以及
基于所述第二交互而退出导航模式并进入定位在所述z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
11.根据权利要求10所述的方法，其中识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量，所述动量包括通过拖拽事件、滚动事件或保持事件中的至少一者而检测到的动量，所述拖拽事件、滚动事件或保持事件通过基于计算机鼠标的输入或触敏输入中的至少一者来施加。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过所述滚动事件检测到的动量包括由鼠标滚轮的转动而导致的滚动，在所述滚动事件期间施加到所述滚轮的旋转的百分比用于确定要导航通过的z-堆叠图像切片的数量。
13.根据权利要求11所述的方法，其中通过所述拖拽事件检测到的动量基于通过所述指向设备施加的加速或减速的持续时间进行调整，一旦达到加速或减速的持续时间阈值，则所述z-堆叠图像集被遍历。
14.根据权利要求11所述的方法，其中通过所述保持事件检测到的动量包括由鼠标按钮启用而引起的保持，所述保持事件的持续时间以及所述保持事件相对于滚动条的位置用于确定导航通过所述z-堆叠图像切片的所述速度。
15.根据权利要求10所述的方法，其中以所述基于动量的模式通过所述z-堆叠图像集的导航遍历连续的图像，并且当与所述指向设备相关联的指针移动通过所述z-堆叠图像集时显示所述连续的图像。
16.根据权利要求10所述的方法，其中基于通过所述指向设备施加在平面上的加速和减速的速率来确定导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度。
17.根据权利要求10所述的方法，其中在动量不再被施加到所述指向设备期间，导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度以与所施加的动量的总持续时间一致的速率降低。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二交互包括使用计算机鼠标的第二选择或释放所述指向设备中的至少一者。
19.至少一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在被执行时致使至少一个处理器至少：
跟踪指向设备相对于z-堆叠图像集的移动；
基于导航通过所述z-堆叠图像集的速度来识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量；
基于导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度来以基于动量的模式配置通过所述z-堆叠图像集的导航；
检测与所述指向设备的第二交互；以及
基于所述第二交互而退出导航模式并进入定位在所述z-堆叠图像集中的切片处的正常模式。
20.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述指令还致使所述处理器识别在第一交互中施加到所述指向设备的动量，所述动量包括通过拖拽事件、滚动事件或保持事件中的至少一者而检测到的动量，所述拖拽事件、滚动事件或保持事件通过基于计算机鼠标的输入或触敏输入来施加。
21.根据权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中通过所述滚动事件检测到的动量包括由鼠标滚轮的转动而导致的滚动，在所述滚动事件期间施加到所述滚轮的旋转的百分比用于确定要导航通过的z-堆叠图像切片的数量。
22.根据权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中通过所述拖拽事件检测到的动量基于通过所述指向设备施加的加速或减速的持续时间进行调整，一旦达到加速或减速的持续时间阈值，则所述z-堆叠图像集被完全遍历。
23.根据权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中通过所述保持事件检测到的动量包括由鼠标按钮启用而引起的保持，所述保持事件的持续时间以及所述保持事件相对于滚动条的位置用于确定导航通过所述z-堆叠图像切片的所述速度。
24.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述指令还致使所述处理器以所述基于动量的模式导航通过所述z-堆叠图像集，遍历连续的图像，并且当与所述指向设备相关联的指针移动通过所述z-堆叠图像集时显示所述连续的图像。
25.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中基于通过所述指向设备施加在平面上的加速和减速的速率来确定导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度。
26.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中在动量不再被施加到所述指向设备期间，导航通过所述z-堆叠图像集的所述速度以与所施加的动量的总持续时间一致的速率降低。
27.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述第二交互包括使用计算机鼠标的第二选择或释放所述指向设备中的至少一者。
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