DE2738441A1

DE2738441A1 - Verfahren zur darstellung von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2738441A1
Application number: DE19772738441
Authority: DE
Inventors: Dietrich Werner Prof Luebbers; Ludwig Teckhaus
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1979-03-01

Description

VERFAHREN ZUR DARSTELLUNG VON GEGENSTANDEN.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Bildern aus den in einem elektronischen Rechner gespeicherten Koordinaten von Schnitträndern aus Schnittserlen eines dreidimensionalen Gegenstandes auf einem Slchtschirm.
Es Ist bekannt, die aus den Schnitträndern von Schnittserlen eines dreidimensionalen Gegenstandes in bekannter Weise, etwa auf einem Datentablett (Digitizer) gewonnenen Koordinaten der Randlinien Jedes der Schnitte In einem Rechner zu speichern und den gesamten Gegenstand als Schlchtllnienb:ild auf einem Sichtschirm darzustellen.
Auch Ist es bekannt, aus den ursprünglichen Koordinaten die Koordinaten des parallaktisch versetzten, also des sterisch zugeordneten Bildes zu berechnen, die beiden sterisch zugeordneten Bilder mit einem Plotter zu zeichnen und die so gewonnenen Bilder mit einer stereoskopischen Betrachtungseinrichtung zu betrachten.
Die bekannten Verfahren sind Jedoch dann ausserordentlich unhandlich, wenn, wie etwa bei mikroskopisch kleinen biologischen ObJekten, die Form des dreidimensionalen Gegenstandes zunächst unbekannt ist.
In solchen Fällen kann nur durch Drehen und Kippen des Gegenstandes mühsam bestimmt werden, an welcher Stelle etwa wichtige Formbildungen vorliegen. Erst dann kann bestimmt werden, wie beispielsweise die Ebenen von interessierenden Schnitten des Körpers gelegt werden können. Dies ist insbesondere bei formal sehr kompilzierten Gebilden, wie sie häufig bei biologischen, teilweise auch bei technischen Objekten auftreten,von sehr hoher Bedeutung.
Die Verbesserung der Handhabung von fl#chigen Darstellungen dreidimensionaler Gegenstände besteht nach der Erfindung darln,dass der Rechner aus den Koordinaten einer ersten Ansicht des dreidimensionalen Gegenstandes die Koordinaten einer auf einen zweiten Augenpunkt des Betrachters bezogenen zweiten, sterisch zugeordneten Ansicht des dreidimensIonalen Gegenstandes berechnet, dass die beiden sterisch zugeordneten Ansichten des dreidimensionalen Gegenstandes nebeneinander auf dem Sichtschirm dargestellt sind und mittels einer am Sichtschirm angebrachten Betrachtungseinrichtung betrachtet werden.
Hierdurch ist es möglich, ohne die Erstellung zeitraubender Zwischenbi lder zu erkennen, wie der dreidimensionale Gegenstand beschaffen Ist und es Ist damit nunmehr auch möglich, experimentell unmittelbar vom Sichtschirm aus optimale Schnitte durch den GegenstRnd zu legen, diese also auf das zu untersuchende Problem genau anzupassen. Weiterhin Ist es mogllch,unter stereoskopischer Betrachtung Preparatlonen von technischen und vor allem von biologischen obJekten vorzunehmen, also teile des Gegenstandes elektronisch zu entfernen. Das Ist besonders dann von Interesse, wenn sich mehrere Systeme räumlich durchdringen oder wenn sie ineinander verschachtelt sind. Insolchen Fällen Ist überhaupt nur aus der stereoskopischen Betrachtung zu entscheiden, welche Teile des Gegenstandes entfernt oder zugefügt werden sollen und welche Schnitte sinnvoll durch den Gegenstand gelegt werden können.
Die Berechnung der auf den zweiten Augenpunkt des Betrachters bezogenen Ansicht des Gegenstandes ist im übrigen insoweit vereinfacht, als der Betrachtungsabstand durch die stereoskopische Betrachtungseinrichtung festgelegt ist.
Die Verbesserung der Erkennbarkeit des dreidimensionalen Gegenstandes Ist dadurch möglich, dass die vom Betrachter aus verd&kten Schnittl inien des dreidimensionalen Gegenstandes in den sterisch zugeordneten Ansichten rechnerisch eliminiert sind.
Eine weitere starke Verbesserung der Erkennbarkeit des dreldimenslonalen Gegenstandes lässt sich dadurch erreichen, dass die auf den Randl inien der Schnitte etwa senkrecht stehenden Konturlinien des dreidimensionalen Gegenstandes für die sterisch zugeordneten Ansichten berechnet und dargestellt sind.
Insbesondere die Bestimmung von Konturlinien ist durch die stereoskopische Betrachtung verbessert. Konturlinien sind diejenigen Verbindungen zwischen den Randlnlen zweier Schnitte, die etwa dem Gradienten der den dreidimensionalen Gegenstand darstellenden Funktion entspricht. Bei räumlich komplizierten Gebilden Ist die den Gegenstand beschreibende Funktion entweder nicht mathematisch geschlossen darstellbar oder sie ist sehr kompliziert, sodass eine Berechnung der Konturlinien nicht möglich Ist. Andererseits Ist es relativ einfach, solche Konturlinien visuell zu bestimmen, wenn der dreidimensionale Gegenstand stereoskopisch dargestellt Ist. Dazu werden beispielsweise zunächst, ausgehend vom Flächenschwerpunkt eines Einzeischnittes,vier Punkte etwa in X-Y Richtung festgelegt,die zwischen diesen Punkten liegenden Teil leder Randlinle mit einer auf den jeweiligen Zweck angepassten Teilung versehen und die so gefundenen Tellungspunkte mit Vektoren von Einzeischnitt zu Einzel schnitt verbunden. Die so entstandene, mit einem Netz überzogene Figur wird sodann elektronisch auf dem Sichtschirm dargestellt und stereoskoplsch betrachtet. Durch elektronisches Kippen der Figur In die verschiedenen Richtungen kann sodann visuell kontrolliert werden, ob die so erhaltenen Konturlinien die Randlinien der Schnitte glatt und fluchtend verbinden. Dort wo dies nicht der Fall Ist, kann die Konturlinle geglättet ud visuel@ korrigiert ##rCto#.
Zur Durchführung der oben beschrtebenen Verfahren Ist eine Vorrichtung zur Anbringung einer stereoskopischen Betrachtungseinrichtung an den Sichtschirm vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine feste Position zum Bildschirm, die eine einfache Betrachtung erlaubt.
Um die Bilder des Slchtschirms sowohl einzeln als auch stereoskowisch betrachten zu können, ist die stereoskopische Betrachtungseinrichtung vom Sichtschirm entfernbar. Dies kann in bekannter Welse durch Verschieben oder Klappen der Betrachtungseinrichtung geschehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Darstellung von Bildern aus den in einem elektronischen Rechner gespeicherten Koordinaten von Schnitträndern aus Schnittserien eines dreidimensionalen Gegenstandes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rechner aus den Koordinaten einer ersten Ansicht des dreidimensionalen Gegenstandes die Koordinaten einer auf einen zweiten Augenpunkt des Betrachters bezogenen zweiten, sterisch zugeordneten Ansicht des dreidimensionalen Gegenstandes berechnet, dass die beiden sterisch zugeordneten Ansichten des dreidimensionalen Gegenstandes nebeneinander auf dem Sichtschlrm dargestellt sind und mittels einer am Sichtschirm angebrachten stereoskopischen Betrachtungseinrichtung betrachtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Betrachter aus verdeckten Randlinien der Schnitte des dreldimensionalen Gegenstandes in den sterisch zugeordneten Ansichten rechnerisch eliminiert sind.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Randlinien der Schnitte etwa senkrecht stehenden Konturl Inlen des dreidimensionalen Gegenstandes für die sterisch zugeordneten Ansichten berechnet und dargestellt sind.
4. Anordreng -lr Durchfürhrng des \/erfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Anbringung einer stereoskopischen Betrachtungseinrichtung vor dem Sicht schirm vorgesehen Ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stereoskopische Betrachtungseinrichtung vom Sichtschirm entfernbar ist.