DE102017203702A1

DE102017203702A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem Volumendatensatz

Info

Publication number: DE102017203702A1
Application number: DE102017203702.4A
Authority: DE
Inventors: David Wenzel Kaltenbacher; Christoph Köhler; Thomas Brunner; Bernd Schreiber
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US10825215B2; US20180260990A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz. Bei dem Verfahren wird aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering ein gerendertes 2D-Bildes erzeugt (4). Um ein Ausgabebild mit angepasster Helligkeit zu erzeugen, welche eine manuelle Nachregelung der Helligkeit überflüssig macht, ist es dabei vorgesehen, dass basierend auf einem Helligkeitswert von Pixeln des gerenderten 2D-Bildes ein Anpassungsfaktor bestimmt wird (5, 7, 9). Dann wird durch Multiplikation eines jeweiligen Voxelhelligkeitswertes der Voxel des Volumendatensatzes mit dem Anpassungsfaktor ein helligkeitsangepasster Volumendatensatz erzeugt (10). Schließlich wird mittels Volumenrendering aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz das helligkeitsangepasste Ausgabebild erzeugt (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz mittels Volumenrendering.
Prinzipiell ist es bekannt, aus einem Volumendatensatz ein zur Darstellung auf einem herkömmlichen Bildschirm geeignetes zweidimensionales Bild zu erzeugen, welches aber selbstverständlich ein dreidimensionales Objekt darstellen kann. Insbesondere im Zusammenhang mit medizinischen Bilddaten ist es von besonderer Bedeutung und Wichtigkeit, dass Details des Bildes besonders gut erkennbar sind. Bei herkömmlichen Bilderzeugungsverfahren basiert eine Helligkeit des letztlich dargestellten Bildes beispielsweise auf Grauwerten der Voxel des Volumendatensatzes, Renderingparametern und einer verwendeten Übertragungs- oder Transferfunktion, welche eine Zuordnung von Farbwerten zu Grauwerten angibt. Um ein verbessertes Ergebnis zu erzielen, können Strategien zur automatischen Anpassung der Transferfunktion und/oder eine automatische Fensteranpassung (englisch „windowing“) verwendet werden. Dennoch ist bei herkömmlichen Methoden oftmals zu beobachten, dass das gerenderte Ergebnis- oder Ausgabebild eines Datensatzes zu hell oder zu dunkel ist, sodass eine nachträgliche manuelle Anpassung der Helligkeit notwendig ist.
Aus der EP 1 832 894 A2 sind ein System und ein Verfahren zur automatischen Verstärkungskorrektur basierend auf einer Bildverarbeitung bekannt. Dabei wird eine Intensität oder Helligkeit basierend auf den Intensitäten der Voxel der Eingangsdaten angepasst.
Die JP 2008-245832 A beschreibt ein Gerät und ein Verfahren zur Darstellung medizinischer Bilder. Es soll eine Beeinträchtigung der Erkennbarkeit eines Bildes vermieden werden, wenn ein weiteres Objekt dargestellt wird. Es kann beispielsweise ein Kommentar oder ein Diagnoseergebnis zusätzlich zu dem medizinischen Bild dargestellt werden. Mittels eines Steuergeräts wird eine Anzeigeeinrichtung zur Einstellung einer Luminanz des zusätzlich dargestellten Objekts angesteuert.
Die US 6,579,239 B1 offenbart ein System und ein Verfahren zur automatischen Anpassung von Helligkeit und Kontrast in Bildern, insbesondere in einem Ultraschallbild. Der Kontrast und die Helligkeit werden durch die Verarbeitung globaler Bildelementintensitätsdaten zur Ausbildung eines Satzes von Daten angepasst, die ein Histogramm darstellen. Dann wird ein Algorithmus zur Filterung der Bildelementintensitätswerte als Funktion bestimmter Eigenschaften der Histogrammdaten angewendet. Der Algorithmus soll dabei eine Nahfeldregion des Ultraschallbildes nicht beeinflussen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erzeugung und Darstellung eines Bildes mit verbesserter Helligkeit ohne manuelle Einstellung der Helligkeit zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz wird aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering ein gerendertes 2D-Bildes erzeugt. Um eine Notwendigkeit einer nachträglichen manuellen Einstellung oder Anpassung der Helligkeit des Ausgabebildes, beispielsweise durch einen Nutzer oder eine Bedienperson, zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass basierend auf einem Helligkeitswert von Pixeln des gerenderten 2D-Bildes ein Anpassungsfaktor bestimmt wird. Dann wird durch Multiplikation eines jeweiligen Voxelhelligkeitswertes der Voxel des Volumendatensatzes mit dem Anpassungsfaktor ein helligkeitsangepasster Volumendatensatz erzeugt. Aus diesem helligkeitsangepassten Volumendatensatz wird dann mittels Volumenrendering das Ausgabebild erzeugt.
Der Volumendatensatz kann beispielsweise ein herkömmlicher Volumenbilddatensatz sein, wie er beispielsweise mittels eines herkömmlichen Computertomographen, Röntgengeräts, Magnetresonanztomographen, 3D-Ultraschallgeräts oder dergleichen gewonnen beziehungsweise erzeugt werden kann. Der Volumendatensatz kann also beispielsweise durch bekannte 3D-Rekonstruktionsmethoden aus einem jeweiligen Rohdatensatz erzeugt werden beziehungsweise worden sein. Anschließend wird dieser Volumendatensatz zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens bereitgestellt.
Das Erzeugen des gerenderten 2D-Bildes aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering kann ein automatisches Fenstern, das heißt eine automatische Anpassung, Einstellung oder Auswahl eines Fensters oder Intervalls von zu verwendenden Grauwerten - fachsprachlich auch als windowing bezeichnet - sowie eine automatische Anpassung einer Übertragungs- oder Transferfunktion umfassen. Die Transferfunktion dient dazu, jeweiligen Grauwerten der einzelnen Voxel einen Farbwert zuzuweisen. Nach dieser Zuweisung oder Berechnung der Farbwerte können die Pixel des 2D-Bildes, beispielsweise deren Darstellung, insbesondere deren Farbwerte, berechnet werden. Die entsprechenden Darstellungswerte, insbesondere beispielsweise die Farbwerte, der Pixel des 2D-Bildes können also insbesondere von den zuvor mittels der Transferfunktion berechneten Farbwerten der Voxel abhängen, zusätzlich jedoch auch von der Orientierung des Volumendatensatzes und/oder weiterer Renderingparameter, welche beispielsweise ein Shading, eine Transparenz oder dergleichen mehr betreffen können.
Das gerenderte 2D-Bild ist ein Bild oder Datensatz, welches beziehungsweise welcher beispielsweise an eine herkömmliche Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einen Bildschirm oder Monitor, ausgegeben und mittels dieser Anzeigeeinrichtung dargestellt werden könnte. Genau dies wird bei herkömmlichen Verfahren auch gemacht. Im Gegensatz dazu wird vorliegend dieses gerenderte 2D-Bild nicht an eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben oder mittels einer Anzeigeeinrichtung dargestellt, sondern es werden zunächst die genannten weiteren Verfahrensschritte durchgeführt, um das Ausgabebild zu erzeugen. Erst das Ausgabebild wird dann beispielsweise an eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben. Selbst verständlich kann das erzeugte Ausgabebild auch anderweitig weiterverarbeitet werden.
Die Orientierung des Volumendatensatzes kann auch durch eine Perspektive oder Projektionsrichtung des 2D-Bildes beschrieben werden und gibt dementsprechend an, aus welcher Richtung das gerenderte 2D-Bild den Volumendatensatz darstellt oder abbildet. Das 2D-Bild kann dabei selbstverständlich ein dreidimensionales Objekt, welches durch den Volumendatensatz beschrieben wird, darstellen, wobei dieses dreidimensionale Objekt jedoch auf oder in eine zweidimensionale Ebene abgebildet oder projiziert wird, um eine Darstellung mit herkömmlichen Anzeigeeinrichtungen oder beispielsweise einen Ausdruck etwa auf Papier oder einer Folie, zu ermöglichen.
Das 2D-Bild ist also letztlich aus zweidimensionalen Pixeln aufgebaut oder zusammengesetzt. Die Helligkeit dieser einzelnen Pixel, das heißt insgesamt also die Helligkeit des 2D-Bildes, kann beispielsweise von dem eingesetzten Volumenrenderingverfahren, von der Orientierung des Volumendatensatzes und/oder weiteren Parametern oder Einflussgrößen abhängen. Durch das vorliegende Verfahren werden vorteilhaft diese Einflussgrößen sämtlich dadurch erfasst, dass die nach dem Rendern des 2D-Bildes resultierende Helligkeit als Basis oder Grundlage zur Anpassung des ursprünglichen Volumendatensatzes verwendet wird.
Das gerenderte 2D-Bild stellt also ein vorläufiges Ergebnis oder Zwischenergebnis dar, basierend auf welchem der als Ausgangspunkt oder Eingangsdatum dienende Volumendatensatz angepasst wird. Bei dem vorliegenden Verfahren findet also über das 2D-Bild, das heißt also ein Zwischenergebnis des Verfahrens, eine Rückkopplung auf die Ausgangsdaten, das heißt den ursprünglichen Volumendatensatz, statt. Da die resultierenden Helligkeitswerte der Pixel des 2D-Bildes nicht allein von den Voxelhelligkeitswerten oder Grauwerten der Voxel und/oder der Transferfunktion abhängen, kann vorteilhaft eine sämtliche Einflussgrößen berücksichtigende, verbesserte Helligkeit und somit eine verbesserte detailreichere Darstellung des Ausgabebildes erzielt werden.
Das vorliegende Verfahren stellt also einen ergebnisbasierten stabilen Algorithmus zur Einstellung oder Anpassung der Helligkeit des Ausgabebildes dar und führt zu einer stabilen, verbesserten und individuell für die jeweiligen Daten geeigneten Helligkeit des Ausgabebildes unabhängig davon, welche Grauwerte die Voxel des ursprünglichen Volumendatensatzes aufweisen. Durch das vorliegende Verfahren kann vorteilhaft die Helligkeit des Ausgabebildes, das heißt ein jeweiliger Helligkeitswert von Pixeln des Ausgabebildes, bei dem es sich ebenfalls um ein letztlich zweidimensionales Bild handelt, unabhängig auch beispielsweise von Einflussfaktoren wie einer verwendeten Menge eines Kontrastmittels oder eines Aufnahmezeitpunktes der dem Volumendatensatz zugrunde liegenden Rohdaten relativ zu einem Injektionszeitpunkt des Kontrastmittels, eingestellt beziehungsweise reguliert werden. Dadurch ergibt sich stets im Ergebnis eine optimale Helligkeit des Ausgabebildes, sodass eine nachträgliche manuelle Einstellung oder Anpassung der Helligkeit nicht notwendig ist, wodurch ein Arbeitsfluss verbessert werden kann.
Zum Erzeugen des 2D-Bildes und des Ausgabebildes können unterschiedliche Volumenrenderingmethoden oder -verfahren eingesetzt werden, welche jeweils mehrere einzelne Schritte umfassen können.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe Helligkeit und Helligkeitswert breit und allgemein auszulegen und aufzufassen. So kann sich die Helligkeit beziehungsweise der Helligkeitswert beispielsweise auf den V-Wert (Value, Hellwert, Dunkelstufe) des HSV-Farbmodells, den L-Wert (lightness, relative Helligkeit) des HSL-Farbmodells, den B-Wert (brightness, absolute Helligkeit) des HSB-Farbmodells, den I-Wert (Intensität, Lichtintensität) des ASI-Farbmodells, den K-Wert (Key, Schwarzanteil) des CMYK-Farbmodells, den Alpha-Wert oder Alpha-Kanal des RGBA-Farbmodells, eine Intensität oder eine subjektive Helligkeit beziehen beziehungsweise den entsprechenden Wert angeben oder durch den entsprechenden Wert angegeben werden. Ebenso kann es möglich sein, den Helligkeitswert durch Hounsfield-Einheiten auf der Hounsfield-Skala, das heißt also durch eine jeweilige Radioopazität anzugeben. Der Voxelhelligkeitswert gibt dabei die Helligkeit beziehungsweise den Helligkeitswert des jeweiligen Voxels an.
Zusätzlich oder alternativ zu der einfachen Multiplikation des jeweiligen Voxelhelligkeitswertes mit dem Anpassungsfaktor kann eine andere mathematische Funktion oder Verknüpfung vorgesehen sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein mittlerer Helligkeitswert der Pixel des gerenderten 2D-Bildes bestimmt wird. Der Anpassungsfaktor wird dann berechnet als Verhältnis eines vorgegebenen Helligkeitszielwertes zu dem bestimmten mittleren Helligkeitswert. Mit anderen Worten kann der Anpassungsfaktor f bestimmt werden als f=b_ziel/b_mittel, wobei b_ziel den vorgegebenen Helligkeitszielwert und b_mittel den bestimmten mittleren Helligkeitswert der Pixel des gerenderten 2D-Bildes angibt. Der mittlere Helligkeitswert kann dabei beispielsweise als arithmetisches Mittel oder als Median der Helligkeitswerte der Pixel bestimmt beziehungsweise berechnet werden. Ebenso können jedoch alternativ andere Mittelwerte beziehungsweise andere Methoden zur Bestimmung des mittleren Helligkeitswerts verwendet werden.
Die Vorgabe des Helligkeitszielwertes erlaubt dabei besonders vorteilhaft eine Beeinflussung des vorliegenden Verfahrens beziehungsweise des Ergebnisses, das heißt der Helligkeit des Ausgabebildes. Dadurch kann vorteilhaft beispielsweise durch Vorgabe eines entsprechend angepassten Helligkeitszielwertes die Helligkeit des Ausgabebildes situationsangepasst, bedarfsgerecht, unter Berücksichtigung persönlicher Präferenzen und/oder unter Berücksichtigung beispielsweise einer externen Gegebenheit, wie beispielsweise einer Umgebungshelligkeit oder einer Eigenschaft eines verwendeten Anzeigegeräts, angepasst werden. Die Verwendung des mittleren Helligkeitswertes sowie die Berechnung oder Definition des Anpassungswertes als einfaches Verhältnis ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache, schnelle und mit geringem Berechnungsaufwand durchführbare Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dadurch kann vorteilhaft beispielsweise auch bei umfangreichen Volumendatensätzen mit minimaler Verzögerung das helligkeitsangepasste beziehungsweise helligkeitsoptimierte Ausgabebild erzeugt werden.
Besonders bevorzugt kann der Helligkeitszielwert dabei in Abhängigkeit von einem Typ des Volumendatensatzes automatisch festgelegt, insbesondere aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Helligkeitszielwerten ausgewählt, werden. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass der zu verwendenden Helligkeitszielswert beispielsweise von einer Datenverarbeitungseinheit, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, selbsttätig festgelegt oder ausgewählt wird. Es können dabei beispielsweise herstellerseitig oder von einer Bedienperson unterschiedliche Helligkeitswerte vorgegeben werden, welche beispielsweise bereits vor Beginn des Verfahrens in einer Speichereinrichtung abgespeichert werden können, auf welche während des Verfahrens zugegriffen wird. Sowohl durch die Vorgabe unterschiedlicher Helligkeitszielwerte als auch durch die automatische Festlegung oder Auswahl des zu verwendenden Helligkeitswertes ohne Benutzereingabe oder Benutzerinteraktion während des Verfahrens, das heißt während der Durchführung oder Laufzeit des Verfahrens, kann besonders vorteilhaft ein hinsichtlich des Typs des jeweiligen Volumendatensatzes optimiertes Ausgabebild erzeugt werden. Somit ist also vorteilhaft eine effiziente Anwendung des Verfahrens in verschiedenen Situationen, das heißt für verschiedene Typen oder Arten von Volumendatensätzen, möglich.
Der Typ des Volumendatensatzes kann beispielsweise bestimmt sein durch die zur Gewinnung oder Aufnahme des Volumendatensatzes beziehungsweise der diesem zugrunde liegenden Rohdaten verwendeten Modalitäten. Es können beispielsweise unterschiedliche Helligkeitszielwerte vorgegeben sein für Röntgen-, Magnetresonanztomographie-, Angiographie- oder Ultraschall-Volumendatensätze oder dergleichen mehr. Zusätzlich oder alternativ kann der Typ des Volumendatensatzes bestimmt sein durch ein von ihm beschriebenes oder durch ihn dargestelltes Objekt und/oder eine Eigenschaft eines solchen Objekts. Mit anderen Worten können also unterschiedliche Helligkeitszielwerte vorgegeben sein beispielsweise für Volumendatensätze, welche bestimmte Gewebearten, wie beispielsweise bestimmte Organe, Knochen oder sonstige Material- oder Materiearten, darstellen oder charakterisieren. Der Typ des Volumendatensatzes kann zusätzlich oder alternativ ebenso bestimmt sein durch eine oder mehrere Einstellungen oder Parameter eines Aufnahme- oder Erfassungsgerätes, mittels welchem die dem Volumendatensatz zugrunde liegenden Rohdaten aufgenommen beziehungsweise erfasst worden sind. Zusätzlich oder alternativ kann der Typ des Volumendatensatzes ebenso bestimmt sein durch eine Rekonstruktionsart oder ein Rekonstruktionsverfahren, mittels welchem der Volumendatensatz aus den diesem zugrunde liegenden Rohdaten erzeugt worden ist.
Zusätzlich oder alternativ kann der Helligkeitszielwert in Abhängigkeit von einem oder mehreren Renderingparametern (Preset, Organ-Preset) des Volumenrendering bestimmt sein, welche zum Erzeugen des gerenderten 2D-Bildes verwendet worden sind. Derartige Renderingparameter können beispielsweise Angaben bezüglich einer Umgebungsbeleuchtung, einer diffusen Beleuchtung, einer Spiegelreflexion, eines Glanzes, einer Oberflächenanpassung oder -betonung und/oder dergleichen mehr umfassen. Somit kann also automatisch für unterschiedliche Typen oder Arten von Volumendatensätzen und/oder Renderingmethoden jeweils eine optimale Helligkeit des Ausgabebildes sichergestellt werden. Besonders bevorzugt kann es dabei vorgesehen sein, dass der Typ des Volumendatensatzes und/oder die verwendeten Renderingparameter ebenfalls automatisch erfasst oder erkannt werden, sodass durch Vermeidung der Notwendigkeit einer entsprechenden Benutzereingabe der Arbeitsfluss weiter verbessert werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine automatische Bilderkennung, Bildanalyse und/oder beispielsweise eine Auswertung von Metadaten des Volumendatensatzes vorgesehen sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein die Helligkeitswerte des gerenderten 2D-Bildes charakterisierendes Histogramm des 2D-Bildes erzeugt und der Anpassungsfaktor basierend auf diesem Histogramm bestimmt wird. Mit anderen Worten werden also die Helligkeitswerte der Pixel des gerenderten 2D-Bildes nach ihrer Helligkeit sortiert beziehungsweise vorgegebenen Helligkeitswerten oder Helligkeitsintervallen (Bins) zugeordnet. Das Histogramm stellt also eine Helligkeitsverteilung des 2D-Bildes dar oder gibt eine solche an. Das Histogramm kann vorteilhaft einen besonders einfach zu interpretierenden, auszuwertenden und zu verarbeitenden Datensatz darstellen. Da in dem Histogramm also lediglich die für die Helligkeit relevanten Werte oder Daten gespeichert sind, kann hieraus besonders einfach der Anpassungsfaktor bestimmt werden, da dieser lediglich die Helligkeit beeinflusst und beispielsweise jeweilige Farbtöne unverändert lässt.
Besonders bevorzugt wird der Anpassungsfaktor basierend auf dem Histogramm derart bestimmt, dass durch die Multiplikation mit dem Anpassungsfaktor ein vorgegebener Anteil der Pixel des 2D-Bildes wenigstens eine einem vorgegebenen Schwellenwert entsprechende Helligkeit aufweist. Durch Auswertung des Histogramms kann besonders einfach festgestellt beziehungsweise bestimmt werden, welcher Anteil, das heißt also wie viele, der Pixel des 2D-Bildes, eine Helligkeit aufweisen, welche so groß wie oder größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann analog zu dem Helligkeitszielwert vorgegeben, festgelegt oder ausgewählt werden, weshalb hier auf eine entsprechende Wiederholung verzichtet und auf die entsprechenden Passagen verwiesen wird. Der Schwellenwert kann beispielsweise als absoluter Helligkeitswert vorgegeben werden. Der Anteil der Pixel, dessen Helligkeitswert so groß wie der Schwellenwert oder größer sein soll, kann beispielsweise als absolute Anzahl oder als Prozentwert vorgegeben werden.
Durch die Multiplikation der Helligkeitswerte der einzelnen Pixel mit dem Anpassungsfaktor kann das Histogramm gestreckt oder gestaucht werden, bis die Bedingung erfüllt ist, dass der vorgegebene Anteil von Pixeln die gewünschte Helligkeit - also wenigstens eine dem Schwellenwert entsprechende Helligkeit - aufweist. Durch die Vorgabe des Anteils kann beispielsweise eine Anzahl von sehr hellen, das heißt eine wenigstens dem Schwellenwert entsprechende Helligkeit aufweisenden, Pixeln limitiert oder begrenzt werden, wodurch vorteilhaft eine Überbelichtung oder Überzeichnung in dem Ausgabebild vermieden werden kann. Alternativ kann in analoger Art und Weise selbstverständlich ein zu erreichender Anteil der Pixel vorgegeben werden, welche eine Helligkeit aufweisen sollen, welche höchstens so groß wie der vorgegebene Schwellenwert oder kleiner als dieser ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schwellenwert und/oder der Anteil der Pixel in Abhängigkeit von einem Typ des Volumendatensatzes automatisch festgelegt, insbesondere aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Schwellenwerten beziehungsweise Anteilen ausgewählt, werden. Ebenso können der Schwellenwert und/oder der Anteil in Abhängigkeit von zum Erzeugen des gerenderten 2D-Bildes verwendeten Renderingparametern festgelegt, insbesondere ausgewählt, werden. Ebenso wie bei der entsprechenden Festlegung oder Auswahl des Helligkeitszielwertes kann durch die automatische Festlegung oder Auswahl des Schwellenwertes und/oder des Anteils der Pixel eine besonders einfache, schnelle und effiziente Anpassung der Helligkeit des Ausgabebildes realisiert werden, ohne dass hierfür manuelle Benutzereingaben während der Durchführung des Verfahrens notwendig wären. Es sei auch hier auf die entsprechend zu übertragenden Ausführungen bezüglich der Festlegung oder Auswahl des Helligkeitszielwertes beziehungsweise der Abhängigkeit vom Typ des Volumendatensatzes verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Die Verwendung des Helligkeitszielwertes und des Histogramms des gerenderten 2D-Bildes stellen also unterschiedliche Methoden zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Die Auswahl, welches Verfahren angewendet wird, kann beispielsweise analog zur Festlegung oder Auswahl oder Abhängigkeit des Helligkeitszielwertes und/oder des Schwellenwertes und/oder des Anteils der Pixel automatisch oder manuell erfolgen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass nach der Erzeugung des Ausgabebildes ein modifiziertes Ausgabebild aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz ohne erneute Multiplikation mit dem oder einem anderen Anpassungsfaktor erzeugt wird. Mit anderen Worten kann also die Multiplikation der Voxelhelligkeitswerte einmalig für den Volumendatensatz durchgeführt werden. Dies kann besonders bevorzugt bei der erstmaligen Erzeugung eines Ausgabebildes durchgeführt werden. Im Folgenden kann dann jedes weitere Ausgabebild basierend auf dem bereits modifizierten, das heißt helligkeitsangepassten Volumendatensatz erzeugt werden. Hierdurch kann vorteilhaft Rechenzeit und Rechenaufwand eingespart werden. Zudem können vorteilhaft störende Abweichungen oder Fluktuationen der Helligkeit mehrerer nacheinander aus dem Volumendatensatz erzeugter Ausgabebilder vermieden werden.
Ein modifiziertes Ausgabebild kann beispielsweise ein Ausgabebild sein, welches im Vergleich mit dem zuerst erzeugten Ausgabebild beispielsweise eine andere Perspektive oder Projektionsrichtung, eine andere Zoomstufe oder dergleichen aufweist. Mit anderen Worten werden also bei einer kontinuierlichen Darstellung, beispielsweise auf einem Bildschirm oder Monitor, modifizierte, das heißt unterschiedliche, Ausgabebilder erzeugt, wenn beispielsweise eine Bedienperson die entsprechende Darstellung bewegt, rotiert, zoomt oder anderweitig beeinflusst. Durch die Erzeugung der modifizierten Ausgabebilder unter Verzicht auf eine erneute Helligkeitsanpassung des Volumendatensatzes beziehungsweise des bereits zuvor helligkeitsangepassten Volumendatensatz kann vorteilhaft also eine besonders flüssige und einheitliche kontinuierliche Darstellung ermöglicht werden. Es kann jedoch vorgesehen sein, die Helligkeitsanpassung des Volumendatensatzes erneut mit einem neu bestimmten Anpassungsfaktor durchzuführen, wenn die Darstellung beeinflussende Größen, wie beispielsweise die Renderingparameter, verändert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden mehrere gerenderte 2D-Bilder mit unterschiedlichen Projektionsrichtungen aus dem Volumendatensatz erzeugt und der Anpassungsfaktor basierend auf den Helligkeitswerten der Pixel der mehreren 2D-Bilder bestimmt. Mit anderen Worten werden also zunächst wenigstens zwei, bevorzugt beispielsweise sechs, gerenderte 2D-Bilder erzeugt, die dann sämtlich ausgewertet werden, um den Anpassungsfaktor zu bestimmen, bevor die Helligkeitsanpassung des Volumendatensatzes durchgeführt wird. Der Anpassungsfaktor kann also basierend auf unterschiedlichen Orientierungen des Volumendatensatzes bestimmt werden. Dabei kann es möglich sein, einen gemeinsamen Anpassungsfaktor zu bestimmen basierend auf den Helligkeitswerten der Pixel aller entsprechenden für die Bestimmung des Anpassungsfaktors gerenderten 2D-Bilder. Ebenso kann es aber möglich sein, aus jedem der 2D-Bilder einen eigenen Anpassungsfaktor zu bestimmen. Diese mehreren Anpassungsfaktoren können dann beispielsweise gemittelt oder entsprechend einer anderen mathematischen Funktion miteinander zu einem einzigen Anpassungsfaktor kombiniert oder verrechnet werden, welcher dann zur Helligkeitsanpassung des Volumendatensatzes verwendet wird.
Durch die Berücksichtigung mehrerer 2D-Bilder, insbesondere mehrerer unterschiedlicher Orientierungen des Volumendatensatzes, das heißt mehrerer unterschiedlicher Perspektiven oder Projektionsrichtungen, und Berücksichtigung beziehungsweise Auswertung der entsprechenden Helligkeitswerte, kann vorteilhaft vermieden werden, dass nur für eine Orientierung oder Projektionsrichtung das entsprechende Ausgabebild eine optimale Helligkeit aufweist. Beispielsweise können im Falle der Verwendung des Helligkeitszielwertes die Helligkeitswerte der Pixel der mehreren 2D-Bilder zu dem mittleren Helligkeitswert beitragen. Bei der Bestimmung des Anpassungswertes basierend auf einem Histogramm kann dieses Histogramm beispielsweise die Helligkeitswerte der Pixel der mehreren 2D-Bilder enthalten. Besonders bevorzugt können beispielsweise sechs unterschiedliche 2D-Bilder verwendet werden, wobei deren Perspektiven jeweils paarweise antiparallel oder senkrecht zueinander stehen können. Mit anderen Worten kann ein den Volumendatensatz Einhüllender Würfel oder Quader definiert werden und als Projektionsrichtungen für die sechs 2D-Bilder können die Flächensenkrechten des Würfels oder Quaders verwendet werden. Hierdurch kann vorteilhaft, beispielsweise unabhängig von einer Form des Volumendatensatzes oder eines durch diesen beschriebenen Objektes, besonders einfach und standardisiert eine Darstellung des Volumendatensatzes beziehungsweise des entsprechenden Objektes aus allen Basisraumrichtungen mit angepasster Helligkeit sichergestellt werden.
Es kann möglich sein, das erfindungsgemäße Verfahren iterativ durchzuführen oder anzuwenden. Dabei kann also aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz ein zweites gerendertes 2D-Bild erzeugt werden, welches ebenfalls nicht an eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben, sondern als Basis zur Bestimmung eines zweiten Anpassungsfaktors verwendet wird. Dieser zweite Anpassungsfaktor kann dann zur Erzeugung eines zweiten helligkeitsangepassten Volumendatensatzes verwendet werden, indem der zuvor erzeugte helligkeitsangepasste Volumendatensatz oder der ursprüngliche Volumendatensatz beziehungsweise die entsprechenden Voxelhelligkeitswerte mit dem zweiten Anpassungsfaktor multipliziert werden. Ebenso kann alternativ der zuerst beziehungsweise jeweils zuletzt oder im vorherigen Iterationsschritt bestimmte Anpassungsfaktor unter Berücksichtigung des zweiten beziehungsweise aktuell bestimmten Anpassungsfaktors korrigiert werden. In entsprechender Art und Weise können dann mehrere Iterationsschritte durchgeführt werden. Hierdurch können gegebenenfalls dynamische oder komplexe Einflüsse auf die resultierenden Helligkeitswerte der Pixel des gerenderten 2D-Bildes berücksichtigt oder ausgeglichen werden. Dabei kann es auch möglich sein, beispielsweise für jeden Iterationsschritt mehrere 2D-Bilder als Basis zur Bestimmung des jeweiligen Anpassungsfaktors zu verwenden und für jeden Iterationsschritt eines der 2D-Bilder, einige der 2D-Bilder oder alle der 2D-Bilder auszutauschen, das heißt durch neue oder andere 2D-Bilder, beispielsweise mit unterschiedlichen Projektionsrichtungen, zu ersetzen. Dadurch kann gegebenenfalls sichergestellt werden, dass möglichst viele Ausgabebilder mit unterschiedlichen Projektionsrichtungen ohne nachträgliche manuelle Helligkeitsanpassungen mit optimaler Helligkeit erzeugt werden können.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz umfasst eine Datenverarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein gerendertes 2D-Bild aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering zu erzeugen. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist zudem dazu eingerichtet, einen Anpassungsfaktor basierend auf einem Helligkeitswert von Pixeln des gerenderten 2D-Bildes zu bestimmen. Die Datenverarbeitungseinheit ist zudem dazu eingerichtet, einen helligkeitsangepassten Volumendatensatz durch Multiplikation eines jeweiligen Voxelhelligkeitswertes der Voxel des Volumendatensatzes mit dem Anpassungsfaktor zu erzeugen. Schließlich ist die Datenverarbeitungseinheit auch dazu eingerichtet, das Ausgabebild mittels Volumenrendering aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz zu erzeugen.
Dazu kann die Datenverarbeitungseinheit beispielsweise eine Prozessoreinheit oder ein Rechenwerk aufweisen. Die Datenverarbeitungseinheit kann zudem eine elektronische Speichereinrichtung umfassen und/oder für einen Zugriff auf eine Speichereinrichtung eingerichtet sein.
Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese ein Bedienelement und ist dazu eingerichtet, auf eine Betätigung des Bedienelements hin den Anpassungsfaktor entsprechend der Betätigung zu verändern. Mit anderen Worten kann hierdurch also eine manuelle Beeinflussung oder Einstellung des Anpassungsfaktors durch eine Bedienperson vorgesehen sein beziehungsweise erfolgen. Das Bedienelement kann beispielsweise ein Schieberegler, ein Stellrad, ein Taster oder dergleichen sein. Ebenso kann das Bedienelement physisch ausgebildet und/oder virtuell beziehungsweise als Teil einer virtuellen Bedienoberfläche vorgesehen sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Speichermedium mit einem Programmcode, welcher die Verfahrensschritte zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens repräsentiert oder kodiert, sodass bei seiner Ausführung durch ein Rechenwerk, insbesondere das Rechenwerk der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist mit dem Verweis auf „die Pixel“ des 2D- oder Ausgabebildes und mit dem Verweis auf „die Voxel“ des Volumendatensatzes bevorzugt jeweils die Gesamtmenge der Pixel beziehungsweise Voxel gemeint. Es kann jedoch auch lediglich eine Untermenge der Pixel beziehungsweise Voxel gemeint sein, also verwendet werden. Beispielsweise kann lediglich eine solche Untermenge relevant sein und dementsprechend verwendet werden, wenn lediglich ein Ausschnitt des Volumendatensatzes, des 2D-Bildes und/oder des Ausgabebildes verarbeitet oder betrachtet wird. Ebenso kann es möglich sein, Pixel und/oder Voxel aus der Berechnung oder Verarbeitung auszuschließen, beispielsweise wenn die Pixel und/oder Voxel nicht zu dem jeweiligen Ergebnis beitragen oder das Ergebnis in unerwünschter Art und Weise beeinflussen. Beispielsweise können Voxel oder Pixel ausgeschlossen werden, welche Artefakte, Bildfehler oder dergleichen darstellen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Rechenaufwand verringert und ein verbessertes Ausgabebild erzeugt werden.
Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen aller Aspekte der vorliegenden Erfindung, das heißt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Speichermediums, sowie die entsprechenden Vorteile sind jeweils sinngemäß wechselseitig zwischen den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung übertragbar. Dies gilt auch für zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete oder verwendbare Bauteile und Einrichtungen. Aus diesem Grund wird vorliegend auf eine jeweilige explizite individuelle Ausformulierung jeder Eigenschaft, jeder Weiterbildung und jedes Vorteils für alle Aspekte der vorliegenden Erfindung verzichtet.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der die Erfindung verdeutlichenden Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 einen schematischen, beispielhaften Ablaufplan eines Verfahrens zum Erzeugen eines Ausgabebildes aus einem Volumendatensatz;
2 eine schematische, beispielhafte Darstellung eines Histogramms eines aus einem Volumendatensatz erzeugten 2D-Bildes;
3 eine schematische, beispielhafte Darstellung des Histogramms aus 2 nach Multiplikation mit einem Anpassungsfaktor;
4 eine schematische, beispielhafte Darstellung eines mit einem herkömmlichen Verfahren erzeugten Ausgabebildes; und
5 das Ausgabebild aus 4 mit durch das erfindungsgemäße Verfahren angepasster Helligkeit.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
1 zeigt beispielhaft einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Erzeugen eines Ausgabebildes 22 (vergleiche 5) aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz. Das Verfahren beginnt mit einem Verfahrensschritt 2, zu dem das Verfahren beispielsweise durch Inbetriebnahme einer entsprechenden Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gestartet wird. Hier kann beispielsweise auch der Volumendatensatz der Vorrichtung bereitgestellt werden. Der Volumendatensatz ist vorliegend bevorzugt ein mittels eines medizinischen bildgebenden Verfahrens gewonnener oder erzeugter Datensatz, welcher aus einer Vielzahl von Voxeln besteht und beispielsweise mittels eines bekannten Rekonstruktionsverfahrens aus, etwa von einem entsprechenden Detektor gelieferten, Rohdaten rekonstruiert ist. Der Volumendatensatz kann beispielsweise aus 512³ oder 1024³ Voxeln bestehen. In einem typischen Szenario kann der Volumendatensatz beispielsweise ein Organ oder Organteil oder beispielsweise Blutgefäße oder dergleichen beschreiben.
In einem anschließenden Verfahrensschritt 3 erfolgt eine Vorgabe oder Festlegung von Renderingparametern, beispielsweise durch Auswahl eines vorgegebenen Satzes (Preset) von Einstellungen. Hierdurch kann festgelegt oder bestimmt werden, wie aus dem Volumendatensatz, der eine dreidimensionale Struktur aufweist, ein mittels herkömmlicher Anzeigeeinrichtungen wie etwa Bildschirmen oder Monitoren oder Projektionseinrichtungen darstellbares, zweidimensionales Bild, das heißt also beispielsweise eine Seiten- oder Schnittansicht des durch den Volumendatensatz beschriebenen Volumens, erzeugt wird. Diese Erzeugung eines 2D-Bildes aus dem Volumendatensatz wird in einem anschließenden Verfahrensschritt 4 durchgeführt. Dabei kann im Verfahrensschritt 3 oder im Verfahrensschritt 4 insbesondere auch eine Orientierung des Volumendatensatzes beziehungsweise eine Blick- oder Projektionsrichtung, in der das 2D-Bild erzeugt werden soll, festgelegt werden. Es können auch mehrere 2D-Bilder erzeugt werden, welche beispielsweise unterschiedliche Projektionsrichtungen haben können und demnach also unterschiedlichen Blickrichtungen auf den Volumendatensatz oder unterschiedlichen Orientierungen des Volumendatensatzes entsprechen können. Sowohl die Vorgabe der Renderingparameter im Verfahrensschritt 3 als auch die Vorgabe oder Festlegung der Orientierung des Volumendatensatzes im Verfahrensschritt 3 oder 4 kann durch eine Bedienperson vorgenommen oder mittels der Vorrichtung automatisch durchgeführt werden. Für eine automatische Durchführung können beispielsweise Standard- oder Defaultwerte verwendet und/oder eine automatisierte Auswertung des Datensatzes, insbesondere beispielsweise von mit dem Volumendatensatz verknüpften Metadaten, verwendet werden.
Zum Erzeugen der 2D-Bilder aus dem Volumendatensatz können unterschiedliche Volumenrenderingmethoden verwendet werden, welche auch bei herkömmlichen Bilderzeugungsverfahren zur Anwendung kommen. Bei herkömmlichen Verfahren ist dabei die resultierende Helligkeit eines jeden Pixels des erzeugten 2D-Bildes ein direktes Ergebnis eines Grauwertes der zu diesem Pixel bei tragenden Voxel des Volumendatensatzes, der verwendeten Renderingparameter und der verwendeten Strategien zur automatischen Anpassung einer Transferfunktion, welche den Grauwerten Farbwerte zuweist. Dabei entsteht jedoch oftmals ein 2D-Bild, dessen Helligkeit zu groß oder zu klein ist, um jeweils interessierende oder relevante Details erkennbar zu machen. Um diesem Problem zu begegnen, ist es vorliegend vorgesehen, dass das erzeugte 2D-Bild nicht wie bei herkömmlichen Verfahren an eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben wird.
Stattdessen wird in einem anschließenden Verfahrensschritt 5 ein Anpassungsfaktor zur Anpassung der Helligkeit auf Basis des erzeugten 2D-Bildes oder der erzeugten 2D-Bilder bestimmt. Dazu kann beispielsweise in einem Verfahrensschritt 6 ein mittlerer Helligkeitswert aller Pixel des im Verfahrensschritt 4 erzeugten 2D-Bildes beziehungsweise der erzeugten 2D-Bilder berechnet werden. Anschließend wird dann in einem Verfahrensschritt 7 der Anpassungsfaktor berechnet als Verhältnis eines vorgegebenen Helligkeitszielwertes zu dem berechneten mittleren Helligkeitswert. Der Helligkeitszielwert kann dabei beispielsweise anhand eines Typs des Volumendatensatzes automatisch bestimmt beziehungsweise aus einer vorgegebenen Menge von Helligkeitszielwerten ausgewählt werden.
Alternativ zu den Verfahrensschritten 6 und 7 kann der Anpassungsfaktor beispielsweise auch auf Basis eines Histogramms 13 (vergleiche 2) bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise in einem Verfahrensschritt 8 ein Histogramm 13 des im Verfahrensschritt 4 erzeugten 2D-Bildes beziehungsweise der erzeugten 2D-Bilder generiert werden. Ein solches Histogramm 13 wird im Zusammenhang mit den 2 und 3 erläutert. Basierend auf dem Histogramm 13 wird dann in einem Verfahrensschritt 9 der Anpassungsfaktor derart bestimmt, dass ein vorgegebener Anteil der Pixel des 2D-Bildes beziehungsweise der 2D-Bilder, auf denen das Histogramm 13 basiert, eine Helligkeit aufweisen, welche größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert 15 (vergleiche 2 und 3) ist. Sowohl der Anteil der Pixel als auch der Schwellenwert 15 können beispielsweise analog zu dem Helligkeitszielwert in Abhängigkeit von dem Typ des Volumendatensatzes automatisch bestimmt oder ausgewählt werden. Es kann aber ebenso möglich sein, dass der Helligkeitszielwert beziehungsweise der Schwellenwert 15 und/oder der Anteil der Pixel durch eine Bedienperson vorgegeben, eingestellt oder angepasst wird. Unabhängig davon, welche konkrete Methode verwendet wird, wird im Verfahrensschritt 5 also der Anpassungsfaktor bestimmt.
Zu betonen ist dabei, dass der Anpassungsfaktor mittels einer Auswertung des gerenderten, aus dem Volumendatensatz erzeugten 2D-Bildes bestimmt wird und nicht etwa direkt aus dem Volumendatensatz oder beispielsweise aus einem Histogramm des Volumendatensatzes selbst. Hierdurch kann einerseits der notwendige Berechnungsaufwand zur Bestimmung des Anpassungsfaktors begrenzt und andererseits auf einfache und effektive Weise gebündelt sämtliche Einflussfaktoren, die sich auf die Helligkeit des erzeugten 2D-Bildes auswirken, bei der Bestimmung des Anpassungsfaktors berücksichtigt werden.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 10 wird dann der Anpassungsfaktor auf den Volumendatensatz angewendet. Bevorzugt werden dabei die Helligkeitswerte der Voxel des Volumendatensatzes, das heißt die Voxelhelligkeitswerte, mit dem Anpassungsfaktor multipliziert, wodurch ein helligkeitsangepasster Volumendatensatz erzeugt wird.
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 11 ebenfalls mittels bekannter Volumenrenderingmethoden aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz ein zweidimensionales Ausgabebild 22 erzeugt. Dieses Ausgabebild 22 wird also in analoger Weise zu dem im Verfahrensschritt 4 erzeugten 2D-Bild erzeugt, anders als dieses jedoch ausgehend von dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz. Mittels des beschriebenen Verfahrens wird also die Helligkeit des Ausgabebildes 22 basierend auf einem vorgegebenen Zielwert - beispielsweise dem Helligkeitszielwert oder dem Schwellenwert 15 und dem Anteil der Pixel mit über dem Schwellenwert 15 liegender Helligkeit - eingestellt. Die Helligkeit des Ausgabebildes 22 ist also nicht unmittelbar bestimmt durch die Grauwerte des Volumendatensatzes, sondern basiert auf der Helligkeit der Pixel des aus dem Volumendatensatz erzeugten 2D-Bildes. Um das Ausgabebild 22 mit angepasster Helligkeit zu erzeugen, müssen also beispielsweise windowing und/oder Renderingparameter nicht verändert werden. Durch das beschriebene Verfahren wird also nicht die grundlegende Art der Darstellung oder Visualisierung des Volumendatensatzes verändert, sondern lediglich die resultierende Helligkeit des Ausgabebildes 22 angepasst, um eine optimale Sichtbarkeit von Details sicherzustellen. So kann beispielsweise erreicht werden, dass relativ dunkle Gefäßbäume, welche etwa aus der Verwendung von relativ wenig Kontrastmittel resultieren, mit verbesserter Helligkeit dargestellt werden können, welche auch Details sichtbar macht, welche mit herkömmlichen Verfahren aufgrund der geringen Menge von Kontrastmittel typischerweise nicht ohne manuelle Nachregelung der Helligkeit sichtbar wären. Somit kann vorteilhaft die Notwendigkeit einer manuellen Nachregelung der Helligkeit vermieden werden. Aufgrund der vorteilhaften Einfachheit des beschriebenen Verfahrens kann es in Echtzeit bei der Nutzung oder Verarbeitung, das heißt insbesondere der Visualisierung des Volumendatensatzes, angewendet werden, da heutige Datenverarbeitungsvorrichtungen hierfür über genügend Rechenleistung verfügen.
In einem optionalen Verfahrensschritt 12 kann das erzeugte Ausgabebild 22 dann beispielsweise an eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben und somit einem Betrachter dargestellt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Ausgabe an einen für eine Darstellung medizinischer Bilddaten vorgesehenen und entsprechende Standards erfüllenden Bildschirm. Hierdurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass die mittels des vorliegenden Verfahrens angepasste Helligkeit des Ausgabebildes 22 in Kombination mit den Anzeige- oder Darstellungseigenschaften des Bildschirms tatsächlich eine optimale Erkennbarkeit der Details des Ausgabebildes 22 ermöglicht.
2 zeigt ein ursprüngliches Histogramm 13 des aus dem Volumendatensatz erzeugten 2D-Bildes. Dafür ist auf einer Abszisse eine Helligkeit H und auf einer Ordinate des ursprünglichen Histogramms 13 eine Anzahl N von Pixeln aufgetragen. Dementsprechend stellt sich eine das 2D-Bild charakterisierende ursprüngliche Helligkeitsverteilung 14 als Anordnung von Balken dar. Die Höhe oder Länge der einzelnen Balken gibt dabei an, wie viele Pixel des 2D-Bildes einen der Position des jeweiligen Balkens auf der Abszisse entsprechenden Helligkeitswert aufweisen. Markiert ist hier der Schwellenwert 15, welcher also einem bestimmten Helligkeitswert entspricht. Vorliegend sind die Helligkeitswerte aller Pixel des 2D-Bildes kleiner als der Schwellenwert 15. Dementsprechend gibt es in dem ursprünglichen Histogramm 13 also keine Einträge in einem Bereich 16 oberhalb des Schwellenwertes 15. Mit anderen Worten weist das 2D-Bild keine Pixel auf, deren Helligkeitswerte größer oder gleich dem Schwellenwert 15 sind.
Um sicherzustellen, dass eine vorgegebene Anzahl oder ein vorgegebener Anteil der Pixel des 2D-Bildes Helligkeitswerte aufweisen, welche gleich dem oder größer als der Schwellenwert 15 sind, werden die in dem ursprünglichen Histogramm 13 aufgetragenen Helligkeitswerte mit dem entsprechenden Anpassungsfaktor multipliziert, um diese Bedingung zu erfüllen. 3 zeigt schematisch ein resultierendes, helligkeitsangepasstes Histogramm 17, welches also dem ursprünglichen Histogramm 13 nach Multiplikation der ursprünglichen Helligkeitsverteilung 14 mit dem Anpassungsfaktor entspricht. Hier ist eine resultierende angepasste Helligkeitsverteilung 18 gegenüber der ursprünglichen Helligkeitsverteilung 14 gestreckt.
Es gibt nunmehr also Helligkeitswerte 19 oberhalb des Schwellenwertes 15.
4 zeigt schematisch ein mit herkömmlichen Verfahren erzeugtes herkömmliches Ausgabebild 20 eines Gefäßbaums 21. Dabei kann es sich beispielsweise um eine subtrahierte Rekonstruktion eines Hochkontrast-Volumendatensatzes handeln, für den relativ wenig Kontrastmittel verwendet wurde oder welcher in relativ großem zeitlichem Abstand von der entsprechenden Kontrastmittelinjektion aufgenommen wurde. In einem solchen Fall müsste ein Betrachter die Helligkeit des herkömmlichen Ausgabebildes 20 manuell nachregeln, um mehr Details sichtbar zu machen.
5 zeigt ein helligkeitsangepasstes Ausgabebild 22, dessen Bildausschnitt dem herkömmlichen Ausgabebild 20 entspricht, im Gegensatz zu diesem jedoch mit dem vorliegenden Verfahren erzeugt wurde. Hierin sind aufgrund der automatisch angepassten Helligkeit bereits ohne manuelle Einstellung oder Nachregelung der Helligkeit die relevanten oder interessierenden Details des Gefäßbaums 21 sichtbar.
Gerade bei dünnen Volumendatensätzen, welche einen relativ geringen Anteil von das jeweilige Untersuchungsobjekt - hier beispielsweise den Gefäßbaum 21 - charakterisierenden Nutzdaten enthalten, kann die anhand der Verfahrensschritte 8 und 9 aus 1 beschriebene histogrammbasierte Verfahrensweise vorteilhaft angewendet werden. In derartigen Fällen kann eine Anzahl von Pixeln, welche relativ hell dargestellt werden sollen, stark variieren abhängig von einer jeweiligen individuellen Morphologie des Gefäßbaum 21, der verwendeten Kontrastmittelmenge, einer untersuchten Gehirnregion und einer Orientierung des Volumendatensatzes.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1832894 A2 [0003]
JP 2008245832 A [0004]
US 6579239 B1 [0005]

Claims

Verfahren (1) zum Erzeugen eines Ausgabebildes (22) aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz, mit den Verfahrensschritten - Erzeugen (4) eines gerenderten 2D-Bildes aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering, gekennzeichnet durch - Bestimmen (5) eines Anpassungsfaktors basierend auf einem Helligkeitswert von Pixeln des gerenderten 2D-Bildes, - Erzeugen (10) eines helligkeitsangepassten Volumendatensatzes durch Multiplikation eines jeweiligen Voxelhelligkeitswertes der Voxel des Volumendatensatzes mit dem Anpassungsfaktor, und - Erzeugen (11) des Ausgabebildes mittels Volumenrendering aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - ein mittlerer Helligkeitswert der Pixel des gerenderten 2D-Bildes bestimmt wird (6), und - der Anpassungsfaktor berechnet wird (7) als Verhältnis eines vorgegebenen Helligkeitszielwertes zu dem mittleren Helligkeitswert.
Verfahren (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Helligkeitszielwert in Abhängigkeit von einem Typ des Volumendatensatzes automatisch festgelegt, insbesondere aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Helligkeitszielwerten ausgewählt, wird (6).
Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Helligkeitswerte charakterisierendes Histogramm (13) des 2D-Bildes erzeugt (8) und der Anpassungsfaktor basierend auf diesem Histogramm (13) bestimmt wird (9).
Verfahren (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor derart bestimmt wird (9), dass durch die Multiplikation mit dem Anpassungsfaktor ein vorgegebener Anteil der Pixel des 2D-Bildes wenigstens eine einem vorgegebenen Schwellenwert (15) entsprechende Helligkeit aufweist.
Verfahren (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (15) und/oder der Anteil der Pixel in Abhängigkeit von einem Typ des Voumendatensatzes automatisch festgelegt, insbesondere aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Schwellenwerten (15) beziehungsweise Anteilen ausgewählt, werden (9).
Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Erzeugung (11) des Ausgabebildes (22) ein modifiziertes Ausgabebild aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz ohne erneute Multiplikation mit dem oder einem anderen Anpassungsfaktor erzeugt wird.
Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gerenderte 2D-Bilder mit unterschiedlichen Projektionsrichtungen aus dem Volumendatensatz erzeugt werden (4) und der Anpassungsfaktor basierend auf den Helligkeitswerten der Pixel der mehreren 2D-Bilder bestimmt wird (5).
Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabebildes (22) aus einem eine Vielzahl von Voxeln umfassenden Volumendatensatz, wobei die Vorrichtung eine Datenverarbeitungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, ein gerendertes 2D-Bild aus dem Volumendatensatz mittels Volumenrendering zu erzeugen (4), dadurch gekennzeichnet dass die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, - einen Anpassungsfaktor basierend auf einem Helligkeitswert von Pixeln des gerenderten 2D-Bildes zu bestimmen (5), - einen helligkeitsangepassten Volumendatensatzes durch Multiplikation eines jeweiligen Voxelhelligkeitswertes der Voxel des Volumendatensatzes mit dem Anpassungsfaktor zu erzeugen (10), und - das Ausgabebild (22) mittels Volumenrendering aus dem helligkeitsangepassten Volumendatensatz zu erzeugen (11).
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Bedienelement umfasst und dazu eingerichtet ist, auf eine Betätigung des Bedienelements hin den Anpassungsfaktor entsprechend der Betätigung zu verändern.