CN1726517B - 基于协议的体积可视化 - Google Patents

Abstract

一种用于可视化3D体积的系统，特别用于医学应用，包括用于接收表示3D体积的体素值的数据的三维集合的输入设备1010。该数据集合被存储在存储器1030中。处理器将体积从预定的视点投影到虚拟的2D投影屏幕上。通过像素并且通过体积为2D投影图像的每个像素投射射线。当沿着体积中射线的位置穿过时使用根据射线的位置确定绘制算法和域绘制参数的协议。对于每个射线位置使用所确定的绘制算法/参数根据射线位置的预定范围中至少一个体素值来计算对像素的像素值的贡献。一个输出设备1040用于提供在显示器上绘制的2D图像的像素值。

Description

基于协议的体积可视化

技术领域

本发明涉及用于可视化三维(下文中“3D”)体积的系统，特别用于医学应用。本发明也涉及用于该系统的软件。本发明进一步涉及可视化三维3D体积的方法。

背景技术

随着数字处理硬件(专用预编程的硬件或可编程处理器的形式)能力的增强在实际系统中采用绘制算法从体数据集合生成高质量的图像成为可能。对于医学应用，使用3D扫描仪诸如CT(计算层析成像)扫描仪或MR(磁共振)扫描仪典型地获得体数据集合。体数据集合由标量值的三维集合组成。给出这些值的位置称为体素，它是体积元素的缩写。体素的值称为体素值。图1示出了由八个体素110围绕的立方体100。该立方体将被称为体素立方体或体素单元。

在医学扫描仪中，典型地数据被逐切片(slice by slice)地组织，其中的每一切片是二维的。切片中的数据可以代表灰度值。切片的堆积形成3D数据集合。可视化3D数据集合的内容的公知的相对简单的技术称为多面重定格式。该技术可以用于通过从3D数据集合中的相邻体素‘重新采样’横截面中的体素而得到的体积数据来生成任意的横截面。在多数情况下，使用平的2D横截面。原则上，也可以生成其他弯曲的横截面。该技术使操作者能够独立于数据被获得的方向来观察图像。

图2说明了一种更复杂的体积可视化算法，该算法将全部的离散数据域作为输入并且将该数据域投影到二维屏幕210上。每个投影来自于预定的视点220，该视点可以是用户可选的或者可以是动态变化的(例如，通过体积提供虚拟的旋转)。通过虚拟投影屏幕的每个像素(i，j)以及通过数据域从视点投射射线230而完成每个投影。在沿着射线不连续的k位置240，242，244，246用浅灰色表示，从相邻的体素重新采样该数据。根据体积中邻近射线位置的体素计算像素(i，j)的像素值的各种绘制算法是公知的。该绘制算法的例子是曲面绘制，体积绘制和等值面面绘制。

上述的绘制算法具有共同之处，即，可视化结果基于射线路径上的局部计算，仅取决于类似局部灰度值分布或由数据集合确定的表面的局部形状的低水平信息。这可能导致不希望的绘制结果。作为一个例子，为了检查，非常希望能够可视化结肠的内表面并且可能检测息肉。作为获得数据集合合之前准备的结果，可以用图3中所示的对比液体的剩余物部分地填充该结肠。图3A中，围绕结肠的组织用300表示。填充了空气的结肠的部分用310表示而填充了对比液体的部分用320表示。上述的绘制算法都不能完全自动地产生正确的视觉表示。这个问题是由下面的事实引起的，即，液体可能妨碍结肠表面部分的观测。图3B说明了通过当前的绘制算法获得的可视化结果。不但示出了结肠的表面330而且示出了空气310和液体320之间的表面340。这使结果不清楚。避免或修复这些假象的通用方法是执行预先的或之后的处理步骤以便操作或修改灰度值，分割或可视化结果(例如，出去结肠中液体和空气之间的边界)。在操作员的控制下执行该步骤，该操作员可以将非局部特性的高级知识用于提高该绘制。这需要许多努力和技能。而且，它可能导致主观的结果，即，如果相同的处理在同一个或不同操作员的控制下重复地执行，结果可能不是可再现的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于可视化3D体积的增强的系统和方法。

为了实现本发明的目的，用于可视化三维(以下“3D”)体积的系统，特别用于医学应用，包括输入设备，用于接收表示3D体积的体素值的数据的三维集合；存储器，用于存储数据集合；输出设备，用于为绘制提供二维(以下“2D”)图像的像素值；以及处理器，用于在计算机程序的控制下处理数据集合以便通过从2D投影图像的每个像素预定的视点将体积投影到虚拟的2D投影屏幕上来获得体积的2维表示：

通过像素并且通过体积从视点投射射线；

在根据射线的位置确定绘制算法和/或绘制参数的协议的控制下沿着射线穿过(traversing)体积中至少多个射线的位置；以及

对于多个射线位置的每一个，使用所确定的绘制算法/参数根据射线位置的预定范围中的至少一个体素值来计算对像素的像素值的贡献。

根据本发明，所使用的协议确定用于射线位置的绘制。这样，在绘制期间可以自动地应用高级知识。这提高了速度并且降低了成本。而且，结果变得可再现。这为改进使用的协议和/或使用的绘制算法开放了道路。

根据从属权利要求2中所述的措施，该协议反映了被绘制体积的先验知识；该先验知识至少是下面的一种：体积，医学情况，临床情况。例如，如果体积代表人头，则协议可以包括颅骨厚度范围的信息并且从而引导绘制。

如从属权利要求3中所述的措施，从体积中的对象的3D模型优先地获得先验知识。例如，操作者可以通过模仿在协议的控制下执行的绘制使用模型控制协议的生成。操作者可以指示模型中的区域，例如，颅骨，在实际体积的绘制期间应该跳过该区域。自动地，信息诸如颅骨厚度的典型范围可以从模型中提取并且将其嵌入协议中。通过使用模型，附加信息，诸如平均值，范围，等等对于操作者可以是可用的以便帮助协议的创建。而且，难于可视化的区域可以在模型中识别以便帮助操作者为那些区域设计最佳的协议。该模型只需要创建一次并且可以用于生成许多不同的协议。该模型也可以用于其他目的，诸如分割。

如从属权利要求4中所述的措施，使用基于规则的协议。使用规则是一种用于表示用于处理射线的位置的高级知识的容易和有效的方法。

如从属权利要求5中所述的措施，该规则根据已经处理的射线位置的结果为每个射线位置确定一种处理行为。这样，该协议适合被绘制体积。

如从属权利要求6中所述的措施，该行为可以包括下面的一个或多个：

跳过一个或多个下一个射线的位置，例如如果可以推断出这些位置对希望的绘制结果没有贡献。跳过位置有助于提高性能。

沿着射线向前或向后跳到射线上的特殊位置，并且从该位置继续处理。

沿着前面和后面之间的射线转换步骤的方向如同从视点所看到的。

改变从特殊位置开始的射线的3维方向。

转换到另一个特征检测方法，该方法确定将要由绘制处理可视化的信息的类型。该特征可以包括高于预定门限值的体素值，等值面的位置，指示局部斜率最大值的位置的表面位置，纵长结构诸如血管的中心线的位置，表面或结构之间的距离，血管的直径，表示组织功能诸如大脑或心肌的灌注等等的参数。总之，根据体素值计算特征并且根据该特征确定用于以后绘制为3D结构的子体积的数据集合。当结构本身基于另一个特征时，特征的值也可以用于选择，例如，应用到被绘制结构的颜色或透明度。例如，根据高于预定门限值的灰度值绘制诸如颅骨的骨骼结构，在骨骼结构的表面上具有表示骨骼的局部厚度(外等值面和内等值面之间的距离)的颜色。另一个例子是血管的投影(根据血液中对比液体的灰度值)，在血管壁上具有被与血管的局部直径外表面和中心线之间的距离)相关的颜色(。

转换到另一个绘制算法；这样，可以选择最佳的绘制算法用于个别的射线或射线的偶数部分或位置，以便提高绘制质量。

适应绘制参数，诸如透明度，与分配到可视对象的属性相关的或者与局部或全部的图像数据特征相关的颜色，与模拟照明条件相关的照明参数，与可视化的对象表面的反射属性相关的阴影参数(如同用于降低基于数据的体素中的噪音的模糊函数系数，或用于平滑合成表面的张力参数)，特征检测参数。这样，所装载的绘制算法可以被最佳地协调，用于个别射线或射线的偶数部分或位置，以便提高绘制质量。

改变步长用于步进到射线上的下一个位置；这样，根据情况可以降低或提高准确度。

如从属权利要求7中所述的措施，系统可以包括许多协议，例如用于每一种体积诸如头，心脏，肺，结肠等等的具体协议。它也可以包括许多用于一种类型体积的协议，其中每个协议可以用来优化体积的具体方面的绘制，被可视化病人的不同年龄或性别，等等。它也可以包括许多协议，可以根据特殊的诊断或治疗过程例如，分析具体的心脏功能或规划手术过程来优化该协议。

如从属权利要求10中所述的措施，协议是操作者可选的，使操作者能够通过选择最合适的协议(例如，与病人的年龄/体重相关的)来控制系统或者尝试一个或多个协议直到得到最佳的结果。

如从属权利要求11中所述的措施，操作者可以存储他/她最喜欢的协议用于随后由该操作者使用。例如，该最喜欢的协议可以在操作者每次登录时或开始绘制任务时自动加载。

更好的，如从属权利要求12中所述的措施，操作者可以定义和/或使协议适合他/她的要求并且存储该合适的协议以便以后使用。

通过下面的说明本发明的这些和其他方面是显而易见的。如从属权利要求3中所述的措施，参考以下实施例的描述。

附图说明

在图中：

图1示出了体素立方体；

图2说明了射线投射体积可视化技术；

图3说明了目前绘制算法的问题；

图4A和B说明了曲面绘制；

图5说明了体积绘制；

图6A和B说明了等值面绘制；

图7说明了现存绘制算法的问题；

图8示出了人为干涉之后所获得的结果；

图9说明了根据本发明使用协议；以及

图10示出了根据本发明系统的框图。

具体实施方式

将作为医学应用描述用于可视化体积的系统和所使用的方法。将被理解的是，该系统和方法也可以用于其他应用，通常用于可以用于可以使用这样一种系统测量的所有对象的内部部分和结构的检测，其特征在于处理测量结果产生表示对象的(一部分)体积的3维数据集(测量的3D阵列)的事实，并且其中每个数据元素或体素与对象中的特殊位置相关并且具有与对象的一个或多个局部属性相关的值，例如，用于不能在可获得的时间容易地打开的对象的X-射线检查。为了描述根据本发明的系统和方法，首先给出体积可视化算法的概述，接下来通过可视化任务的例子，在没有操作者协助的情况下那些算法不容易处理所述的任务。

目前所应用的体积可视化的主要方法是曲面绘制，体积绘制和等值面绘制。曲面绘制的特征在于表面的某种说明是可获得或可生成的，并且被分配给投影图像的像素的值取决于相应的射线击中该表面的位置处的局部表面的形状的事实。图4A示出了通常通过进行二进制分割410(这意味着信息的损失)接着通过分离面的说明420，例如，通过三角网格可以从灰度值体积400获得的表面说明。该表面说明也可以表示计算机生成的形状，例如，象将与解剖数据一起被可视化的手术仪器的形状说明。图4B说明了从视点440分配给投影平面/屏幕430的像素的值可以包括对象的具体颜色和元件，其取决于局部灰度值和斜率(例如，通过虚拟光源模仿的表面的照明，其中的局部灰度值斜率用作局部表面定向的近似值)。这通过从视点440投射射线450来实现。根据位置的有限环境计算相应的投影平面像素值，在该位置射线击中表面420。

体积绘制的特征在于不分割也不提取表面或者存储表面说明的事实。图像特征被从体积500匆忙地插入，沿着射线以规则间隔的离散的射线位置步进，图5说明了沿着射线550的13条射线位置560。如上所述，射线离开视点540通过屏幕530的像素。用于不透明性和颜色的预定查阅表的内容确定材料和材料之间的转换将如何被可视化。可以通过一些适合所要求结果的方法来合并采样值。一些例子是MIP(最大强度投影)和Alpha Blending(传统的体积绘制)。同样，在该绘制技术中，只有局部信息(每个采样位置周围的有限数量的体素)有助于计算的采样值。

等值面绘制是第三种体积可视化技术，在图6A和B中说明。它不包括分割并且不确定或存储任何类型的表面说明，正如体积绘制方法那样。然而，它可以可视化表面，正如曲面绘制方法那样。由于该可视化直接从原始灰度值分布产生，被可视化表面的分辨率非常高，并且不受以某些种类的表面说明形式的表面的的预定近似所限。在优选的实施例中，该方法包括预处理步骤，其中所谓的二进制外壳(shell)610被确定，该外壳表示包含所希望的表面的体积600的最小子体积。由于每个射线650的处理只在其与该二进制外壳610交叉的地方发生，因此减少了被处理的体积，大大减少了所要求的计算，这使其成为非常快的方法。每个射线上仅仅要求非常有限数量的采样来确定二进制外壳内部的等值面的位置。

上述的方法具有共同之处，即，可视化结果基于射线路径上的局部计算，仅仅取决于类似局部灰度值分布或局部表面形状的低级信息。经常地，有关可视化对象(例如，某些模型)的预期的或可能的形状或结构的高级知识是可获得的。然而，在当前应用的方法中不使用该信息。不采取可获得的高级知识会导致可视化结果中的显著误差，该误差对于观测者并不总是明显的。参考图3中已经描述的问题在图7中进一步说明这一点。在例子中，将讨论结肠的可视化，该结肠部分地装满对比液体。目的是可视化结肠的内部表面用于检查和可能的检测息肉。这里的问题是，根据可视化参数的设置，液体可能妨碍部分结肠表面部分的可视化。使用公知的曲面绘制技术，为了生成表面说明，第一步是从它的周围分割结肠空腔的体积。然而，在这种情况下这并不是琐碎的事情。图7示出了由数字750表示的视点。由700表示组织，由710表示结肠中的空气，由720表示结肠中的液体。为组织-空气过渡(结肠表面的主要部分)选择最佳的门限值，作为如图7A中所示表面740给出。结肠表面的部分是不可见的。选择较高的门限值在组织-液体过渡时创建表面，所产生的表面742如图7B所示。使用高和低门限值在两种过渡时创建表面，而且也在液体-空气过渡种创建表面，如图7C中所示。问题由液体-空气过渡区域中的体素引起，由于在数据获取/再建的过程中部分体积的影响和PSF(点分布函数)，该区域具有与组织值相同的灰度值。从这些分割结果直接进行曲面绘制是不可能的，因为不希望的表面将是可见的并且妨碍结肠表面上的可视化。当然，可以进一步处理这些结果以使用(半)交互的手工操作程序设法删除不希望的表面，这需要(太)许多时间，努力和技能来实践。同样的原因，在分割/表面生成之前从病人数据中删除液体体积是不希望的。基于其灰度值的液体体积的整体选择随后通过在所选择的体积中装满与空气相对应的灰度值将给出如图8中所示的结果，其示出了填充了液体的部分820，填充了空气的部分810和分离面840。

体积绘制的问题与曲面绘制的问题非常相似。在这种情况下，灰度值被映射到不透明值。为了检查结肠的表面，代表软组织的灰度值将被映射到接近1的不透明值。在液体和空气之间的过渡区域中的并且具有与软组织相同范围内的灰度值的体素在这种情况下也将妨碍可视化。

在等值面绘制中也存在该问题。因为所提取的二进制外壳基于灰度值的选择，其将不仅包包含组织-空气过渡和组织-液体过渡处的表面，而且也包含在液体-空气过渡处的表面。

通常的问题是，仅仅根据局部信息在属于我们所要查找的组织的体素和具有相似灰度值的其他体素之间区分是不可能的。

先进的体积可视化

在根据本发明的系统中，在协议的控制下射线穿过体积中的至少多个射线位置。该协议根据射线的位置确定绘制算法和/或绘制参数。因此，通过该协议，沿着射线的实际位置自动地控制绘制算法的选择和/或控制绘制算法。实质上任何合适的射线投射绘制算法都可以被使用，包括上述的几种。本发明在减少(并且更好地避免)操作者后处理的自动协议的控制下增加使用该算法。而且，在相同的体积上使用相同的协议将产生相同的结果，使结果可技术重现。

优选地，该协议至少基于下面的一种先验知识：体积，医学情况，临床情况。这样，通过将有关可视化体积的先验知识结合到可视化过程本身减少了上述的问题。该先验知识可以，例如，由模型产生，该模型可用于被调查的情况。同样地，该先验知识可以来源于体积中至少一个对象的3D模型，例如，用于表示头的体积的颅骨或大脑的3D模型。该先验知识不需要是3D实体模型的实体或计算机表示，而可以表示解剖，医学，和/或临床知识和/或医学专家的经验。

优选地，该协议是基于规则的。例如，规则可以根据沿着已经被处理的射线的射线位置的处理结果为射线位置规定至少一个处理行为。该处理行为优选以下的一个或多个：

沿着射线向前或向后跳到特殊的射线位置，并且从该位置继续处理；

沿着向前和向后之间的射线将步进方向转换为从视点所看到的那样；

关于步进方向中当前射线的位置改变确定下一个射线位置的步长；

改变从特殊位置开始的射线的3维方向；

转换到另一个绘制算法；

适应用于控制绘制算法的绘制参数；

转换到另一个特征检测方法，该方法确定将由绘制算法可视化的信息的类型；

该规则可以在高于实际可视化功能的水平上被构造成“智能型”可视化协议。不同的可获得的可视化技术(曲面绘制，阿尔法混合，MIP，…)以及相关的预处理步骤诸如二进制分割或二进制外壳提取都可以包括在所建议技术的可视化协议中。

图9A中说明了上面讨论的有关结肠可视化规则的简单例子。该规则描述了当沿着射线遇到了材料之间的过渡时，可以分析如同两侧的灰度值的过渡的特征，并且只有在如果他们对应于空气-组织接口或液体-组织接口，该接口才必须被可视化(应用过渡910)，否则处理将前进到下一个遇到的过渡。因此，过渡920将被跳过。图9B说明了可视化协议也可以来源于一些更复杂的可视化要求。该例子说明了要求可视化连同下面的血管结构的大脑皮质。在这种情况下，可视化协议将被描述为类似：‘跳过所有东西直到遇到骨-CSF接口，在那儿从皮质表面到它下面1cm深处(终点940)进行大脑组织的50％透明体积绘制，结合颅骨内部所有血管结构(950到960)的不透明表面可视化’。本领域内的技术人员将能够以他们可以被自动处理的方式执行该协议。

根据本发明，在该方法中沿着射线可视化过程的历史扮演着重要的角色。考虑该历史分析和解释当前的情况。同样优选的该协议具有动态适应可视化参数的能力，或者如果要求则转换到其他的可视化模式。

与现有绘制算法相比的优点。

在目前应用的方法中，可视化结果基于局部计算。使用非局部特性的高级知识的普通方法是通过交互的预先或之后的处理步骤来操作或改变灰度值，分割或可视化结果。这要求许多的努力和技能，并且导致主观的，不可再现的结果。根据本发明的系统和方法，通过使用有关可视化对象的高级知识诸如先验知识、关于形状和结构的统计信息以及甚至动态地生成的分析结果作为可视化过程的集成部分打开了通向产生高质量体积可视化的新方法的大门。它用协议设计中相对低成本的努力代替了费时的交互过程中昂贵的努力。

图10示出了根据本发明的系统的简图。该系统可以在传统的计算机系统诸如工作站或高性能个人计算机上被实现。系统1000包括用于接收表示3D体积的体素值的数据的三维集合的输入设备1010。可以通过传统的计算机网络诸如以太网，或者电信网，有线或无线，或者它们的组合，或者通过用于读取由磁或光记录的公共信息载体的计算机外部设备，诸如磁带，CD，DVD等等，包括固态存储器，诸如闪存来提供该数据。图10中，通过诸如医学MR或CT扫描仪的图像获取设备1020获得图像。该获取设备可以是系统的一部分，但是也可以在系统的外部。该系统包括用于存储数据集合的存储器1030。优选地，该存储器是永久型，诸如硬盘。系统的输出设备1040用于为绘制提供二维图像的像素值。它可以以任何适当的形式提供图像，例如，以通过网络到另一个计算机系统的用于显示的位映像图像的形式。或者，该输出设备可以包括用于直接在合适的显示器1050上绘制图像的图形卡/芯片。该显示器可以是，但也可以不是系统的一部分。系统能够为立体显示同时提供两个2D图像。如果这样，从两个不同的视点产生两个图像，每个图像对应于可视化者的每只眼睛。该系统进一步包括用于在计算机程序的控制下处理数据集合以便获得体积的2维表示的处理器1060。可以从永久型存储器，诸如存储器1030，将程序加载到工作存储器诸如RAM中用于执行。处理器1060用于从2D投影图像的每个像素预定的视点将体积投影到虚拟的2D投影屏幕：

从视点通过像素并且通过体积投射射线；

在便根据射线的位置确定绘制算法和/或绘制参数的协议的控制下沿着射线穿过体积中至少多个射线的位置；以及

对于多个射线位置中的每个，使用所确定的绘制算法根据射线位置的预定范围中至少一个体素值计算对像素的像素值的贡献。

在优选的实施例中，系统的存储器1030包括多个用于控制沿着射线穿过的协议。例如，存储器分别包括用于多个不同类型体积的预定协议。或者或另外，存储器包括用于至少一种体积类型的多个预定协议，例如，用于不同的视点，不同的可视化任务，等等。处理器可以被编程以便自动地确定最合适的协议，例如通过测试协议以及使用启发学来确定最合适的一个。

优选地，操作计算机程序使处理器允许操作者从多个被存储的协议中选择至少一个协议用于处理体积。为此，输入设备1010可以从操作者接收协议的选择。该输入设备可以接收任何适当的形式。示出的是鼠标1070和键盘1080。也可以使用声音控制。优选地，该处理器生成图形输出，例如在显示器1050上，用于指示(并且优选地解释)操作者可以从中选择的协议。

在优选的实施例中，计算机程序操作的使处理器存储与操作者的身份相关的操作者的选择用于随后的检索。例如，该选择可以被存储在永久型存储器1030中并且在操作者每次登录时自动地被检索。

优选地，操作计算机程序使处理器允许操作者定义和/或适应协议用于处理体积。该定义的协议可以采用任何形式。一种方法是允许操作者可以为射线位置的范围或作为个别的射线位置定义行为。该行为可以被全部预定义，这里操作者通过菜单选择行为。该定义也可以是交互的。例如，使用默认的协议可视化模型体积或真实的体积。操作者可以交互地使用协议。例如，操作者能够表示被跳过的射线位置，使用具体的绘制算法或具体的绘制参数表示被处理的射线位置的范围，指定标准，等等。优选地，操作者可以立即测试所适应的协议。当已经获得满意的效果时，操作者可以存储该协议用于随后的使用。

值得注意的是，上述的实施例说明而不是限定本发明，并且在不脱离所附权利要求的范围的情况下本领域的技术人员将能够设计许多替换的实施例。在权利要求中，位于括号之间的参考标记不被认为是限制权利要求。单词“包含”和“包括”并不排除除了权利要求中所列出的那些以外的其他元件或步骤的存在。本发明可以通过包括许多不同元件的硬件装置，并且通过合适的被编程的计算机装置来实现。在系统权利要求中列举了许多装置，多数这些装置可以由硬件的同一个零件所包含。计算机程序产品可以被存储/分配在合适的介质上，诸如光存储器，但是也可以以其它形式分配，诸如通过局域网，公共因特网，有线或无线电信系统被分配。

Claims (11)

1.一种用于可视化三维体积的系统，特别用于医学应用，该系统包括：

输入，用于接收表示三维体积的体素值的三维数据集合；

存储器，用于存储数据集合；

输出，用于提供二维图像的像素值，以便绘制；和

处理器，用于在计算机程序的控制下处理数据集合，以便对于二维投影图像的每个像素利用以下步骤通过从预定的视点将体积投影到虚二维投影屏幕上来获得体积的二维表示：

-从视点通过像素并且通过体积投射射线；

-在根据射线位置确定绘制算法和/或绘制参数的协议的控制下，沿着射线穿过体积内的至少多个射线位置；以及

-对于多个射线位置中的每一个，使用所确定的绘制算法和/或绘制参数，根据预定范围的射线位置内至少一个体素值，计算对于像素的像素值的贡献；

其中该协议基于至少以下之一的先验知识：以医学专家的至少解剖学、医学和临床知识之一为基础的体积、医学情况、临床情况。

2.如权利要求1所述的系统，其中先验知识是从体积中至少一个对象的三维模型中导出的。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中该协议是基于规则的，其中规则至少根据沿着已经被处理的射线的射线位置的处理结果为多个射线位置中的每一个规定至少一个处理行为。

4.如权利要求3所述的系统，其中处理行为包括至少以下之一：

沿着射线向前或向后跳到特殊的射线位置，并且从那个位置开始恢复处理；

如从视点所看到的那样，沿着射线在向前和向后之间转换步进方向；

改变相对于步进方向中当前射线位置确定下一个射线位置的步长；

从特殊位置开始改变射线的三维方向；

转换到另一个绘制算法；

适应用于控制绘制算法的绘制参数；

转换到另一个特征检测方法，该方法确定将利用绘制算法可视化的信息的类型。

5.如权利要求1或2所述的系统，其中该系统的存储器包括多个用于控制沿着射线穿过的协议。

6.如权利要求1或2所述的系统，其中存储器包括用于多个不同类型体积的相应的预定协议。

7.如权利要求1或2所述的系统，其中存储器包括用于至少一种体积类型的多个预定协议。

8.如权利要求1或2所述的系统，其中该计算机程序用于使处理器允许操作者从多个存储的协议中选择至少一个协议来处理体积。

9.如权利要求8所述的系统，其中该计算机程序用于使处理器与操作者的身份相关存储操作者的选择，用于随后的检索。

10.如权利要求1或2所述的系统，其中该计算机程序用于使处理器允许操作者定义和/或适应用于处理体积的协议。

11.一种通过处理表示三维体积的体素值的三维数据集合来可视化三维体积的方法，以便对于二维投影图像的每个像素利用以下步骤通过从预定的视点将体积投影到虚二维投影屏幕上来获得体积的二维表示：

通过像素并且通过体积从视点投射射线；

在根据射线位置确定绘制算法和/或绘制参数的协议的控制下，沿着射线穿过体积内至少多个射线位置；以及

对于多个射线位置中的每一个，使用所确定的绘制算法来计算对于像素值的贡献；

其中该协议基于至少以下之一的先验知识：以医学专家的至少解剖学、医学和临床知识之一为基础的体积、医学情况、临床情况。

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