KR102386032B1

KR102386032B1 - 복수의 광원으로 볼륨 렌더드 영상을 차광하는 방법, 시스템 및 의료 영상 장치

Info

Publication number: KR102386032B1
Application number: KR1020177007746A
Authority: KR
Inventors: 제랄드 슈뢰커
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US9741161B2; KR20170044703A; WO2016032717A1; US20160063758A1

Abstract

방법, 시스템 및 의료 영상 장치는 3D 의료 영상 데이터세트에 접근하는 단계와 상기 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계를 포함한다. 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계는 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원에 기초하여 상기 볼륨 렌더드 영상의 차광을 계산하는 단계를 포함한다. 상기 제2 광원과 제3 광원은 둘 다 상기 제1 광원과 다르게 배치된다. 방법, 시스템 및 의료 영상 장치는 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하는 단계를 또한 포함한다.

Description

복수의 광원으로 볼륨 렌더드 영상을 차광하는 방법, 시스템 및 의료 영상 장치{METHOD, SYSTEM, AND MEDICAL IMAGING DEVICE FOR SHADING VOLUME-RENDERED IMAGES WITH MULTIPLE LIGHT SOURCES}

본 발명은 일반적으로 복수의 광원으로 차광되는 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 방법, 시스템 및 의료 영상 장치에 관한 것이다.

볼륨 렌더드 영상(volume-rendered image)은 3D 의료 영상 데이터세트를 표시하기 위해 매우 유용하다. 볼륨 렌더드 영상은 전형적으로 3D 의료 영상 데이터세트의 2D 표시이다. 현재 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 기술로서 많은 상이한 기술들이 알려져 있다. 이러한 기술 중의 하나인 광선 투사법(ray-casting)은 3D 의료 영상 데이터세트를 통해 다수의 광선을 투영하는 단계를 포함한다. 3D 의료 영상 데이터세트 내의 각 샘플은 색 및 투명도로 맵된다. 데이터는 각각의 광선을 따라 누산된다. 하나의 일반적인 기술에 따르면, 각 광선을 따르는 누산 데이터는 볼륨 렌더드 영상에서 픽셀로서 디스플레이된다. 깊이 및 원근의 추가적인 감각을 얻기 위해, 볼륨 렌더드 영상은 때때로 광 방향에 기초하여 차광(shading)된다. 차광은 볼륨 렌더드 영상에서 구조 또는 표면의 상대적 위치지정(positioning)을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 차광은 볼륨 렌더드 영상에 의해 표시된 물체의 3차원 형상을 뷰어가 더 쉽게 명시화하도록 돕는다.

표준형의 볼륨 렌더링 기술들은 전형적으로 단일 광원에 기초하여 볼륨 렌더드 영상의 그림자(shadow)를 계산한다. 이것은 볼륨 렌더드 영상의 부분에서 심한 그림자 및/또는 과도하게 밝은 영역을 유도하여 뷰어를 미혹시킬 수 있다. 그림자의 심함(harshness)을 감소시키면서 차광의 장점을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 게다가, 부모들이 특히 초음파 영상 방식으로 태아의 영상을 기념품으로 보유하는 것이 점차적으로 일반적 관행으로 되고 있다. 이러한 관행은 보기에 질적으로 더 좋고 표현되는 것이 사진과 더 유사한 볼륨 렌더드 영상의 수요 증가를 가져왔다.

그러므로 상기 및 다른 이유들 때문에 복수의 광원으로 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 시스템 및 방법이 요구된다.

전술한 결점, 단점 및 문제점들이 여기에서 다루어지고, 이것은 이하의 상세한 설명을 읽고 이해함으로써 이해될 것이다.

일 실시형태에 있어서, 볼륨 렌더링 방법은 3D 의료 영상 데이터세트에 접근하는 단계와 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계를 포함한다. 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계는 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원에 기초하여 상기 볼륨 렌더드 영상의 차광을 계산하는 단계를 포함한다. 상기 제2 광원과 제3 광원은 둘 다 상기 제1 광원과 다르게 배치된다. 이 방법은 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

다른 실시형태에 있어서, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템은 디스플레이 장치, 사용자 입력 및 상기 디스플레이 장치 및 상기 사용자 입력과 통신적으로 접속된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 3D 의료 영상 데이터세트에 접근하도록 구성된다. 프로세서는 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하도록 구성되고, 상기 볼륨 렌더드 영상의 발생은 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원에 기초한 차광의 계산을 포함한다. 상기 제2 광원과 제3 광원은 둘 다 상기 제1 광원과 다르다. 프로세서는 디스플레이 장치에서 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록 구성된다.

다른 실시형태에 있어서, 의료 영상 장치는 취득 서브시스템, 디스플레이 장치, 메모리, 사용자 입력, 및 상기 취득 서브시스템, 디스플레이 장치, 메모리 및 사용자 입력과 통신적으로 접속된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 3D 의료 영상 데이터세트를 취득하기 위해 상기 취득 서브시스템을 제어하도록 구성된다. 프로세서는 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하도록 구성된다. 상기 볼륨 렌더드 영상의 발생은 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원에 기초한 차광의 계산을 포함한다. 상기 제2 광원과 제3 광원은 둘 다 상기 제1 광원과 다르다. 프로세서는 디스플레이 장치에서 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록 구성된다.

발명의 각종 다른 특징, 목적 및 장점들은 첨부 도면 및 그 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다.

도 1a는 실시형태에 따른 시스템, 의료 영상 장치 및 메모리의 개략도이다.
도 1b는 실시형태에 따른 의료 영상 장치의 개략도이다.
도 2는 실시형태에 따른 볼륨 렌더드 영상을 발생하기 위해 사용되는 지오메트리의 개략 표시도이다.
도 3은 실시형태에 따른 방법(300)의 흐름도이다.
도 4는 실시형태에 따른 복수의 광원의 방위 및 3D 의료 영상 데이터세트의 개략 표시도이다.
도 5는 실시형태에 따른 구면 좌표계의 개략 표시도이다.
도 6은 실시형태에 따라 조정될 수 있는 예시적인 파라미터 리스트를 보인 표이다.
도 7은 실시형태에 따른 볼륨 렌더드 영상 및 광 내비게이터의 개략 표시도이다.
도 8은 볼륨 렌더링과 관련된 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원의 개략 표시도이다.
도 9는 실시형태에 따른 복수의 광원의 방위 및 3D 의료 영상 데이터세트의 개략 표시도이다.

이하의 상세한 설명에서는 본 명세서의 일부를 형성하고 실시 가능한 특정 실시형태를 예로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이 실시형태들은 당업자가 그 실시형태를 실시할 수 있도록 충분히 구체적으로 설명되고, 다른 실시형태가 사용될 수 있으며 논리적, 기계적, 전기적 및 다른 변화가 실시형태의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로 이하의 상세한 설명은 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는다.

도 1a는 시스템(100), 의료 영상 장치(101) 및 메모리(102)의 개략도이다. 시스템(100)은 실시형태에 따라서 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하도록 적응된다. 시스템(100)은 프로세서(104), 사용자 입력(106) 및 디스플레이 장치(108)를 포함한다. 메모리(102)는 디지털 데이터를 저장하는 임의의 공지된 매체를 포함할 수 있고, 비제한적인 예를 들자면, 하드 드라이브, 플래시 메모리, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 콤팩트 디스크(CD) 및 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM)를 포함할 수 있다. 메모리(102)는 데이터베이스의 일부, PACS/RIS 시스템의 컴포넌트 또는 독립식 컴포넌트일 수 있다. 의료 영상 장치(101)는 3D 의료 영상 데이터세트를 취득할 수 있는 임의 유형의 의료 영상 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 의료 영상 장치(101)는 각종 실시형태에 따라 초음파 영상 시스템, 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상 시스템, 자기 공명 영상(MRI) 시스템, 핵 의학 영상 시스템(SPECT), 또는 양전자 방사 단층촬영(PET) 영상 시스템일 수 있다. 프로세서(104)는 메모리(102)에 통신적으로 접속된다. 통신 접속은 유선 또는 무선 접속으로 이루어질 수 있다. 프로세서(104)는 하나 이상의 별도의 처리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(104)는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 그래픽 처리 장치(GPU) 또는 특수한 논리적 명령어에 따라 데이터를 처리할 수 있는 임의의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. GPU를 포함한 프로세서는 볼륨 렌더링식 대형 3D 의료 영상 데이터세트와 같은 연산 집약 동작에 유리할 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 메모리(102)는 프로세서(104)와 공존될 수 있다. 그러나 다른 실시형태에 따르면, 메모리(102)는 프로세서(104)에 대하여 원격에 위치되고 무선 네트워크, 인터넷 또는 인트라넷을 포함한 기술을 통하여 접근될 수 있다.

사용자 입력(106)은 프로세서(104)에 통신적으로 접속된다. 사용자 입력(106)은 예시적인 실시형태에 따라 트랙볼 및 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다. 그러나 다른 실시형태에 따르면, 사용자 입력(106)은 마우스, 트랙 패드, 터치 스크린, 로터리 컨트롤, 또는 규정된 또는 규정 가능한 기능을 가진 하드 키 또는 소프트 키의 분류 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 사용자 입력(106)은 명령을 입력하도록 구성된 임의의 다른 유형의 입력 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(108)도 또한 프로세서(104)에 통신적으로 접속된다. 디스플레이 장치(108)는 모니터, LCD 스크린, LED 스크린, 프로젝터, 또는 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하기에 적합한 임의의 다른 장치와 같은 모니터 또는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 다른 실시형태는 복수의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.

도 1b는 실시형태에 따른 의료 영상 장치(118)의 개략적 표시도이다. 의료 영상 장치(118)는 취득 서브시스템(120), 메모리(122), 프로세서(124), 사용자 입력(126) 및 디스플레이 장치(128)를 포함한다. 프로세서(124)는 디스플레이 장치(128), 메모리(122), 취득 서브시스템(120) 및 사용자 입력(126)에 통신적으로 접속된다. 취득 서브시스템(120)은 3D 의료 영상 데이터세트를 취득하도록 적응된 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 취득 서브시스템(120)은 송신기, 송신 빔포머, 수신기 및 수신 빔포머와 같은 초음파 영상 시스템의 송신 및 수신 컴포넌트를 포함할 수 있다. 초음파 영상 시스템의 취득 서브시스템(120)은 복수의 트랜스듀서 요소를 가진 프로브를 또한 포함할 수 있다. 취득 서브시스템(120)은 CT 영상 시스템의 x-레이 튜브 및 검출기를 포함할 수 있다. 취득 서브시스템(120)은 자석, 경사 자장 코일(gradient coil), RF 코일, 및 MRI 시스템의 관련 컴포넌트를 포함할 수 있다. 취득 서브시스템(120)은 환자로부터 3D 의료 영상 데이터세트를 취득하도록 구성된 임의의 다른 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 프로세서(124)는 사용자 입력(126)을 통해 입력된 명령에 기초하여 취득 서브시스템(120)을 제어하도록 구성될 수 있다.

프로세서(124)는 하나 이상의 별도의 처리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(124)는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 그래픽 처리 장치(GPU) 또는 특수한 논리적 명령어에 따라 데이터를 처리할 수 있는 임의의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 메모리(122)는 디지털 데이터를 저장하는 임의의 공지된 매체를 포함할 수 있고, 비제한적인 예를 들자면, 하드 드라이브, 플래시 메모리, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 콤팩트 디스크(CD) 및 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(128)는 모니터, LCD 스크린, LED 스크린, 프로젝터, 또는 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하기에 적합한 임의의 다른 장치와 같은 모니터 또는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 다른 실시형태는 복수의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 사용자 입력(126)은 예시적인 실시형태에 따라 트랙볼 및 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다. 그러나 다른 실시형태에 따르면, 사용자 입력(126)은 마우스, 트랙 패드, 터치 스크린, 로터리 컨트롤, 또는 규정된 또는 규정 가능한 기능을 가진 하드 키 또는 소프트 키의 분류 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 사용자 입력(126)은 명령을 입력하도록 구성된 임의의 다른 유형의 입력 장치를 포함할 수 있다.

사용자 입력(126)은 프로세서(124)의 동작을 제어하는 사용자로부터 명령을 수신하도록 구성되고, 프로세서(124)는 그 다음에 취득 서브시스템(120)의 동작을 제어한다. 프로세서(124)는 하나 이상의 3D 의료 영상 데이터세트를 취득하도록 취득 서브시스템(120)을 제어한다. 프로세서(124)는 그 다음에 3D 의료 영상 데이터세트에 기초하여 디스플레이 장치(128)에서 디스플레이할 하나 이상의 볼륨 렌더드 영상을 발생할 수 있다. 볼륨 렌더드 영상의 발생에 대해서는 뒤에서 추가로 자세히 설명한다.

도 2는 실시형태에 따라 볼륨 렌더드 영상을 발생하기 위해 사용되는 지오메트리의 개략 표시도이다. 도 2는 3D 의료 영상 데이터세트(150) 및 뷰 평면(154)을 포함한다.

도 1a 및 도 2를 함께 참조하면, 프로세서(104)는 다수의 다른 기술에 따라 볼륨 렌더드 영상을 발생할 수 있다. 예시적인 실시형태에 따르면, 프로세서(104)는 뷰 평면(154)으로부터 광선 투사 기술을 통해 볼륨 렌더드 영상을 발생할 수 있다. 프로세서(104)는 복수의 평행 광선을 뷰 평면(154)으로부터 3D 의료 영상 데이터세트(150)로 또는 3D 의료 영상 데이터세트(150)를 통해 투사할 수 있다. 도 2는 뷰 평면(154)에 접경하는 제1 광선(156), 제2 광선(158), 제3 광선(160) 및 제4 광선(162)을 도시한다. 뷰 평면(154) 내의 모든 픽셀(163)들에 값을 지정하기 위해 추가의 광선을 투사할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 3D 의료 영상 데이터세트(150)는 복셀(voxel) 데이터를 포함할 수 있고, 각각의 복셀 또는 볼륨 요소(volume-element)는 값 또는 강도가 지정된다. 추가로, 각각의 복셀은 불투명도가 또한 지정될 수 있다. 상기 값 또는 강도는 일부 실시형태에 따라서 색에 맵될 수 있다. 프로세서(104)는 광선에 의해 교차되는 뷰 평면(154) 내의 각 픽셀에 값을 지정하기 위해 볼륨 구성에 대하여 "전방-후방"(front-to-back) 또는 "후방-전방"(back-to-front) 기술을 이용할 수 있다. 예를 들면, 영상을 보는 방향인 전방에서 시작하여, 대응하는 광선을 따르는 모든 복셀의 강도가 합산될 수 있다. 그 다음에, 선택적으로, 상기 강도에 광선을 따르는 복셀의 불투명도에 대응하는 불투명도를 곱하여 불투명 가중치를 발생할 수 있다. 상기 불투명 가중치는 그 다음에 각각의 광선을 따라 전방-후방 방향으로 또는 후방-전방 방향으로 누산된다. 불투명 가중치를 누산하는 처리는 볼륨 렌더드 영상을 발생하기 위해 뷰 평면(154) 내의 각각의 픽셀(163)에 대하여 반복된다. 실시형태에 따라서, 뷰 평면(154)으로부터의 픽셀 값들이 볼륨 렌더드 영상으로서 디스플레이될 수 있다. 볼륨 렌더링 알고리즘은 0(완전히 투명함)의 불투명도로부터 1.0(완전히 불투명함)까지 점차적인 천이를 제공하는 불투명도 함수를 이용하도록 추가로 구성될 수 있다. 볼륨 렌더링 알고리즘은 뷰 평면(154) 내의 각 픽셀(163)에 값을 지정할 때 각 광선을 따르는 복셀의 불투명도를 고려할 수 있다. 예를 들면, 1.0에 가까운 불투명도를 가진 복셀은 광선을 따르는 복셀로부터의 대부분의 기여를 차단할 것이고, 0에 더 가까운 불투명도를 가진 복셀은 광선을 따르는 복셀로부터의 대부분의 기여를 허용할 것이다. 추가로, 표면을 보이게 할 때, 임계치 처리 동작(thresholding operation)이 수행될 수 있고, 이때 복셀의 불투명도는 상기 값들에 기초하여 재지정된다. 예시적인 임계치 처리 동작에 따라서, 임계치 이상의 값을 가진 복셀의 불투명도는 1.0으로 설정되고 임계치 미만의 값을 가진 복셀의 불투명도를 가진 복셀은 0으로 설정될 수 있다. 다른 유형의 임계치 처리 방법을 또한 사용할 수 있다. 불투명도 함수는 천이 구역에서 임계치에 가까운 값을 가진 복셀에 0과 1.0이 아닌 다른 불투명도를 지정하기 위해 사용될 수 있다. 이 천이 구역은 단순한 이진 임계치 처리 알고리즘을 사용할 때 발생할 수 있는 아티팩트를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 값에 불투명도를 맵핑하는 선형 함수는 천이 구역 내의 값을 가진 복셀에 불투명도를 지정하기 위해 사용될 수 있다. 0으로부터 1.0까지 진행하는 다른 유형의 함수를 또한 사용할 수 있다. 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하기 위해 전술한 것 외의 볼륨 렌더링 기술을 또한 사용할 수 있다.

볼륨 렌더드 영상은 깊이에 대한 더 좋은 지각을 사용자에게 제공하기 위해 차광될 수 있다. 이것은 각종 실시형태에 따라 몇 가지 다른 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 복수의 표면이 3D 의료 영상 데이터세트의 볼륨 렌더링에 기초하여 규정될 수 있다. 예시적인 실시형태에 따라서, 경사가 각각의 픽셀에서 계산될 수 있다. 프로세서(104)(도 1에 도시됨)는 각각의 픽셀에 대응하는 위치에서 광량을 계산하고 경사 및 특정 광 방향에 기초하여 표준 차광법을 적용할 수 있다. 뷰 방향은 도 2에 도시된 뷰 방향과 대응할 수 있다. 프로세서(104)는 또한 볼륨 렌더드 영상을 발생할 때 입력으로서 복수의 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 광선 투사시에, 프로세서(104)는 각각의 광선을 따르는 특정 뷰 방향으로 얼마나 많은 광이 각 복셀로부터 반사, 산란 또는 투과되는지 계산할 수 있다. 이것은 복수의 광원으로부터의 기여의 합산을 수반할 수 있다. 프로세서(104)는 볼륨 내의 모든 복셀로부터의 기여를 계산할 수 있다. 프로세서(104)는 그 다음에 영상에서의 디스플레이된 픽셀의 최종 값을 계산하기 위해 모든 복셀로부터의 값 또는 이웃 복셀로부터의 보간된 값들을 구성할 수 있다. 비록 전술한 예가 복셀 값들이 광선을 따라 통합되는 실시형태를 설명하지만, 볼륨 렌더드 영상은 각각의 광선을 따르는 최고치를 이용하거나, 각각의 광선을 따르는 평균치를 이용하거나, 또는 임의의 다른 볼륨 렌더링 기술을 이용하는 것과 같은 다른 기술에 따라 또한 계산될 수 있다.

도 3은 실시형태에 따른 방법(300)의 흐름도이다. 예시적인 실시형태에 따르면, 방법(300)은 도 1a에 도시된 시스템(100) 또는 도 1b에 도시된 의료 영상 장치(118)를 이용하여 수행될 수 있다. 방법(300)의 기술적 효과는 적어도 2개의 다른 광원으로부터 차광된 볼륨 렌더드 영상의 디스플레이에 있다. 도 3은 방법(300)이 도 1a에 도시된 시스템(100)에 의해 수행되는 예시적인 실시형태에 따라 설명될 것이다. 그러나 다른 실시형태에 따르면, 방법(300)은 다른 시스템에 의해 또는 의료 영상 장치에 의해 또한 수행될 수 있다.

도 1a 및 도 3을 참조하면, 의료 영상 장치(101)는 3D 의료 영상 데이터세트를 취득하고 의료 영상 데이터세트를 메모리(102)에 저장한다. 단계 302에서, 프로세서(104)는 메모리(102)와 같은 메모리로부터 3D 의료 영상 데이터세트에 접근한다.

3D 의료 영상 데이터세트는 복셀 데이터를 포함하고 각 복셀은 값 및 불투명도가 지정된다. 상기 값 및 불투명도는 복셀의 강도에 대응할 수 있다. 단계 304에서, 프로세서(104)는 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생한다. 실시형태에 따르면, 프로세서(104)는 도 2와 관련하여 전술한 기술들 중의 하나에 따라 볼륨 렌더드 영상을 발생할 수 있다. 단계 304에서의 볼륨 렌더드 영상의 발생의 일부로서, 프로세서(104)는 볼륨 렌더드 영상에 대한 차광을 결정한다. 도 2와 관련하여 전술한 것처럼, 볼륨 렌더드 영상의 차광은 2개 이상의 별도의 광원으로부터의 광이 볼륨 렌더드 영상에 표시된 구조와 어떻게 상호작용하는지 계산하는 것을 포함할 수 있다. 차광을 제어하는 알고리즘은 광이 3D 의료 영상 데이터세트에서의 강도, 불투명도 및 경사에 기초하여 어떻게 반사, 굴절 및 확산하는지 계산할 수 있다. 3D 의료 영상 데이터세트에서의 강도, 불투명도 및 경사는 3D 의료 영상 데이터세트가 취득되는 관심있는 볼륨의 조직, 기관 및 구조와 대응할 수 있다. 단계 304에서, 프로세서(104)는 볼륨 렌더드 영상을 발생하기 위해 사용되는 각 광선을 따르는 광량을 계산하기 위해 복수의 광원으로부터의 광을 이용한다. 그러므로 복수의 광원과 관련된 위치, 방위 및 다른 파라미터들은 볼륨 렌더드 영상의 출현(appearance)에 직접적으로 영향을 줄 것이다. 또한, 광원은 볼륨 렌더드 영상에서 표시되는 표면들에 관한 차광을 계산하기 위해 사용될 수 있다.

도 4는 예시적인 실시형태에 따라 볼륨 렌더드 영상에 차광을 적용하기 위해 사용될 수 있는 복수의 광원 및 3D 의료 영상 데이터세트(402)의 방위(400)의 개략 표시도이다. 도 4는 상면도이고, 다른 실시형태에서는 더 적은 수의 광원 또는 더 많은 수의 광원을 이용할 수 있고 및/또는 광원은 3D 의료 영상 데이터세트(402)와 관련하여 다르게 지향될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방위(400)는 제1 광원(404), 제2 광원(406) 및 제3 광원(408)을 포함한다. 제1 광원(404), 제2 광원(406) 및 제3 광원(408)은 모두 볼륨 렌더드 영상의 차광을 계산하기 위해 프로세서(104)에 의해 사용된다. 그러나 전술한 바와 같이, 광원들은 볼륨 렌더링을 발생하는 동안 광선 투사 처리 중에 또한 사용될 수 있다. 방위(400)는 3D 의료 영상 데이터세트(402)가 보이는 위치를 표시하는 뷰 방향(410)을 또한 포함한다.

도 4는 상면도이고 각각의 광원은 3D 의료 영상 데이터세트(402) 및 뷰 방향(410)과 관련하여 다른 높이에 위치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도 5는 실시형태에 따른 구면 좌표계(500)의 개략 표시도이다. 구면 좌표계(500)는 볼륨 렌더드 영상에 차광을 적용하기 위해 사용되는 복수의 광원 각각의 위치 및 방위를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 구면 좌표계(500)는 (r, θ, φ)와 관련해서 각 광원의 위치를 묘사하고, 여기에서 r은 원점(502)으로부터의 반경 거리를 표시한다. 원점(502)은 3D 의료 영상 데이터세트(402)의 기하학적 중심과 일치할 수 있다. 원점(502)과 점 X(504)를 연결하는 선분(L)은 대시 선으로 도시되어 있다. 각도 θ는 X-Y 평면에 대한 선분(L)의 투영의 각도 회전을 표시한다. 각도 φ는 Z축으로부터 선분(L)의 각도 회전을 표시한다. 구면 좌표계(500)는 예시적인 좌표계이고, 다른 실시형태에 따라서 다른 좌표계를 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

실시형태에 따라서, 도 4에 도시된 3개의 광원은 3점 조명을 위해 확립된 일부 원리에 따라 구성될 수 있다. 예를 들면, 극장 및 사진관에서 사용하는 주광, 보조광 및 역광을 포함한 광원들을 사용할 수 있다. 주광은 볼륨 렌더링을 조명하기 위해 사용하는 가장 강한 광원일 수 있다. 보조광은 주광으로부터의 그림자의 심함을 감소시키기 위해 뷰 방향(410)과 관련하여 주광으로서의 볼륨 렌더링의 반대쪽에 위치될 수 있다. 역광은 뷰 방향(410)과 관련하여 3D 의료 영상 데이터세트(402)의 뒤에 위치될 수 있다. 역광은 하이라이트(highlight)를 돕고 3D 의료 영상 데이터세트(402)를 배경으로부터 분리하기 위해 사용될 수 있다. 역광은 볼륨 렌더드 영상의 상부 에지 주위에 "후광"(halo)이라고 부르는 강조 영역을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 제1 광원(404)은 주광으로서 사용되고, 도 4에 도시된 제2 광원(406)은 보조광으로서 사용될 수 있다. 제1 광원(404)은 뷰 방향(410)의 기준으로부터 좌측 또는 우측으로부터 볼륨 렌더드 영상을 조명할 수 있고, 제2 광원(406)은 상기 좌측과 우측 중 다른 쪽으로부터 볼륨 렌더링(402)을 조명한다. 도 4에서, 제1 광원(404)은 뷰 방향(410)의 견지에서 좌측으로부터 볼륨 렌더링(402)을 조명하고, 제2 광원(406)은 뷰 방향(410)의 견지에서 우측으로부터 볼륨 렌더링(402)을 조명한다. 보조광은 전형적으로 주광보다 강도가 더 낮다. 그러므로 도 4에 도시된 실시형태에 따르면, 제2 광원(406)은 제1 광원(404)보다 강도가 더 낮을 수 있다. 추가로, 보조광은 주광과 동일 레벨이거나 더 높게 배치하는 것이 일반적으로 바람직하다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제1 광원(404)과 제2 광원(406)은 둘 다 3D 의료 영상 데이터세트(402)의 기하학적 중심으로 지향 또는 겨냥될 수 있다. 일반적으로 역광은 주광 또는 보조광보다 더 높은 각도로 배치하는 것이 바람직하다. 제3 광원(408)은 도 4에 도시된 실시형태에 따라 역광으로서 사용될 수 있다. 역광은 렌더링(402)의 바로 뒤에 있을 수 있고, 또는 역광은 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 예시적인 실시형태에서, 제3 광원(408)은 렌더링(402)에 대하여 제1 광원(404)과 같은 쪽에 배치된다.

예시적인 실시형태에 따르면, 단계 306에서 디스플레이된 볼륨 렌더드 영상은 프리세트 구성에 기초하여 확립된 3점 조명 방식에 따라 차광될 수 있다. 프리세트 구성은 디폴트 구성일 수 있고, 또는 사용자가 구성 가능한 것일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 프리세트 구성은 도 4에 개략적으로 나타낸 3점 조명 방위일 수 있다. 프리세트 구성은 사용자의 선호도 또는 시스템 구성에 따라 임의의 다른 배열로 또한 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

다음에, 단계 308에서, 사용자 또는 프로세서(104)는 광원에 대하여 조정이 개별적으로 또는 병렬로 적용되어야 하는지를 결정한다. 사용자는 예를 들어서 만일 특정 파라미터들이 병렬로 조정되어야 하면 이것을 선택하도록 사용자 입력(106)을 통하여 시스템(100)에서의 설정을 조정할 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 사용자 입력(106)은 각 파라미터를 개별적으로 제어하는 옵션 및 하나 이상의 파라미터에 대한 조정을 병렬로 적용하는 옵션을 포함할 수 있다.

만일 단계 308에서 사용자가 파라미터를 병렬로 조정하지 않도록 결정하면, 방법(300)은 단계 310으로 진행한다. 단계 310에서, 사용자는 하나의 광원에 대한 파라미터를 조정한다. 도 6은 실시형태에 따라 조정될 수 있는 파라미터의 예시적인 리스트를 보인 표(600)이다. 표(600)에 나타낸 파라미터들은 비제한적인 리스트를 나타내고 각 파라미터에 대하여 나타낸 값들은 단지 예라는 것을 이해하여야 한다.

표(600)는 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원을 포함한다. 각 광원은 다른 행에 리스트된다. 각 광원과 관련된 예시적인 파라미터들은 별도의 열에 나타낸다. 리스트된 파라미터는 구면 좌표에서 각 광원의 위치를 묘사하는 r, θ 및 φ를 포함한다. 이 파라미터들은 위에서 설명하였다. 표(600)의 파라미터들은 광의 유형, 집속 방향, 광 시준, 광원의 폭, 색 및 강도를 포함한다. 광의 유형은 스폿 광, 점 광, 평행 광 및 면 광(area light)을 포함한 광 유형들의 리스트로부터 선택될 수 있다. 스폿 광은 소정 방향에서의 점일 수 있고 원추(cone) 내의 물체들만을 조명하며, 점 광은 모든 방향으로 동일하게 하나의 위치로부터 비추고, 평행 광은 일반적으로 지향성 광이라고도 부르고 물체로부터 무한대로 멀리 위치되며 모든 광 빔이 평행하고, 면 광은 평면의 직사각형 영역의 일측으로부터 광을 투사한다. 이러한 광 유형은 단지 예를 든 것이고 다른 광 유형이 추가의 실시형태에 따라서 사용될 수 있다. 광 유형은 광 빔의 분산 패턴을 포함할 수 있다. 집속 방향은 각각의 광원이 겨냥되는 곳을 표시한다. 디폴트는 3D 의료 영상 데이터세트(402)의 중심을 향할 수 있지만, 실시형태에 따라서 각각의 광원은 개별적으로 겨냥될 수 있다. 광 시준은 각각의 광원으로부터 방사된 광의 각이고; 광원의 폭은 각 광원의 폭이며; 색은 방사 광의 색 또는 색조이고; 강도는 각 광원의 밝기이다. 표(600)에 나타낸 값들은 단지 예이고 어떻게든 각 광원의 수용 가능한 파라미터 값의 범위를 제한하지 않는다. 조정 가능한 다른 파라미터는 범위, 그림자 유형, 폴오프(falloff) 영역의 폭, 폴오프의 유형, 및 면 광의 형상을 포함한다. 예를 들면, 범위는 얼마나 멀리서 광이 광원으로부터 방사되는지를 표시한다. 그림자 유형은 그림자가 강한 그림자인지 약한 그림자인지를 표시한다. 폴오프 영역의 폭은 광추면(cone of light)과 같은 밝은 내부와 원추 외측의 비교적 어두운 영역 사이의 천이 영역의 폭을 표시한다. 추가로, 폴오프의 유형은 폴오프 영역에서의 천이를 묘사하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 폴오프는 선형, 가우시안, 지수 또는 시그모이드와 같은 수학적 관계에 의해 묘사될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 단계 310에서, 사용자는 각 광원의 파라미터를 독립적으로 조정할 수 있다. 다음에, 단계 312에서 프로세서(104)는 임의의 하나의 광원에 대하여 단계 310에서의 조정된 파라미터 설정에 기초하여 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 발생한다. 단계 314에서 프로세서(104)는 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이 장치(108)에서 디스플레이한다.

만일 단계 320에서 사용자가 추가의 파라미터 조정을 수행하기 원하면, 방법(300)은 단계 308로 되돌아간다. 만일 추가의 파라미터 조정을 원하지 않으면 방법(300)은 단계 322에서 종료된다.

만일 단계 308에서 사용자 또는 프로세서(104)가 조정을 병렬로 적용하는 것으로 결정하면, 방법은 단계 316으로 진행한다. 단계 316에서 사용자는 사용자 입력(106)을 통해 입력된 단일 제어 입력에 기초하여 적어도 2개의 광원에 대한 파라미터를 조정할 수 있다. 단일 제어 입력은 파라미터의 값을 조정하기 위해 사용자 입력(106)을 통해 입력된 명령을 포함할 수 있다. 그 다음에, 프로세서(104)는 단일 제어 입력에 기초하여 복수의 광원의 파라미터를 조정한다.

예를 들면, 실시형태에 따라서, 2개 이상의 광원들 간의 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 2개 이상의 광원의 위치가 락스텝(lock-step)으로 조정될 수 있다. 이 설명의 목적상, 용어 "락스텝"은 광원의 위치를 조정할 때 2개 이상의 광원들 사이의 상대적 위치지정을 유지하는 것을 포함하는 것으로 정의된다. 예를 들면, 사용자는 하나의 광원의 위치를 단일 제어 입력을 통해 조정할 수 있고, 프로세서(104)는 광원들 간의 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 하나 이상의 추가 광원의 위치를 자동으로 조정할 수 있다. 고정된 상대적 위치지정을 유지하는 개념은 도 7을 참조하면서 추가로 설명할 것이다.

도 7은 실시형태에 따른, 복수의 광원의 상대적 위치지정을 보이는 볼륨 렌더드 영상(695) 및 광 내비게이터(700)의 개략적 표시도이다. 광 내비게이터(700)는 볼륨 렌더링과 관련하여 광원의 위치지정을 보이기 위해 사용할 수 있는 표시의 일 예이다. 광 내비게이터(700)는 제1 광 방향 표시자(702), 제2 광 방향 표시자(704), 제3 광 방향 표시자(706) 및 스케일 볼륨 렌더링(720)을 포함한다. 광 내비게이터(700)는 광원들이 스케일 볼륨 렌더링(720)과 관련하여 배치되는 곳을 사용자가 쉽게 볼 수 있도록 볼륨 렌더드 영상(695)과 동시에 디스플레이될 수 있다. 광 내비게이터(700)는 고체의 모델(708)을 또한 포함할 수 있다. 고체의 모델(708)은 예시적인 실시형태에 따라 구일 수 있지만, 다른 실시형태에서는 고체의 모델(708)에 대하여 다른 기하학적 형상일 수 있다. 예를 들면, 고체의 모델은 다른 실시형태에서 입방체, 블록, 타원 또는 임의의 다른 기하학적 형상을 포함할 수 있다. 광 내비게이터(700)는 제1 하이라이트(710), 제2 하이라이트(712) 및 제3 하이라이트(714)를 또한 포함한다. 각각의 하이라이트는 광 방향 표시자로부터의 고체의 모델(708)의 조명에 기인하여 고체의 모델(708)에서의 증가된 반사율의 영역을 나타낼 수 있다. 고체의 모델(708)은 각종 실시형태에 따라서 투명 또는 반투명일 수 있다. 이 설명의 목적상, 용어 "광 내비게이터"는 하나 이상의 광 방향 표시자와 고체의 모델의 조합을 포함하는 것으로 정의된다. 스케일 볼륨 렌더링(720)은 볼륨 렌더드 영상(695)의 더 작은 버전일 수 있다. 도 7에 도시된 실시형태는 3개의 광 방향 표시자를 포함하지만, 다른 실시형태에서는 다른 수의 광 방향 표시자가 광 내비게이터에서 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 스케일 볼륨 렌더링(720)은 볼륨 렌더드 영상(695)과 동일한 방식으로 차광될 수 있다. 다른 실시형태에 따르면 광 내비게이터는 스케일 볼륨 렌더링(720)을 포함하지 않을 수 있다.

사용자는 사용자 입력(106)을 이용하여 광 방향 표시자(702, 704, 706)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 광 방향 표시자 중의 하나를 선택할 수 있고, 그 다음에 그 광 방향 표시자를 재배치하고 및/또는 그 특수한 광 방향 표시자에 의해 표시되는 광원과 관련된 임의의 다른 파라미터를 조정할 수 있다. 추가로, 뒤에서 자세히 설명하는 바와 같이, 사용자는 사용자 입력(106)으로부터의 제어 입력을 이용하여 복수의 광원의 파라미터를 병렬로 제어할 수 있다.

도 8은 스케일 볼륨 렌더링(720)과 관련하여 배치된 제1 광 방향 표시자(702), 제2 광 방향 표시자(704) 및 제3 광 방향 표시자(706)의 개략 표시도이다. 도 8은 볼륨 렌더드 영상과 관련하여 복수의 광원의 위치지정을 표시하기 위해 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 표시의 일 예일 수 있다.

광 방향 표시자(702, 704, 706)는 몇 가지 예를 들자면 강도, 색 또는 광 유형과 같은 다른 파라미터를 표시하도록 수정될 수 있다. 예를 들면, 광 방향 표시자의 크기는 광의 강도를 나타내도록 조정될 수 있다. 광 방향 표시자의 색은 광 방향 표시자에 의해 표시되는 광원의 색을 나타내도록 조정될 수 있다. 추가로, 광 빔의 표시가 광원에 의해 방사된 광 빔의 유형을 나타내도록 각각의 광 방향 표시자와 함께 배치될 수 있다. 도 8은 광 빔의 제1 표시(722), 광 빔의 제2 표시(724) 및 광 빔의 제3 표시(726)를 포함한다. 사용자는 단일 제어 입력으로 복수의 광원의 임의의 다른 파라미터를 또한 조정할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 볼륨 렌더링으로부터 복수의 광원의 거리(r)를 조정할 수 있다. 만일 광원들이 볼륨 렌더링으로부터 다른 거리에 있으면, 프로세서(104)는 볼륨 렌더링으로부터 동일한 상대적 거리를 자동으로 유지할 수 있다. 사용자는 단일 제어 입력에 기초하여 복수 광원의 광 유형을 조정할 수 있다. 사용자는 단일 제어 입력에 기초하여 색조 또는 강도를 조정할 수 있다. 표(600)는 강도가 1-10의 규모로 측정된 예시적인 실시형태에 따라서 제1 광원에 대하여 8의 강도, 제2 광원에 대하여 4의 강도 및 제3 광원에 대하여 3의 강도를 포함한다. 프로세서(104)는 사용자가 강도를 더 높게 또는 더 낮게 조정할 때 광원에 대하여 동일한 상대 강도를 유지할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(104)는 제2 광원이 제1 광원의 강도의 50%를 항상 유지하도록 제1 광원과 제2 광원을 병렬로 조정할 수 있다. 마찬가지로, 프로세서(104)는 제3 광원과 제1 광원 및 제2 광원 둘 다 사이에 동일한 상대 강도를 유지할 수 있다. 또는, 프로세서(104)는 강도가 병렬로 조정된 때 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원 간의 강도에서 동일한 오프셋을 유지할 수 있다. 표(600)에 나타낸 실시형태에 따르면, 프로세서는 제1 광원의 강도와 제2 광원의 강도 사이에 4의 차를 유지하고, 제1 광원과 제3 광원 사이에 5의 차를 유지할 수 있다. 이것은 복수 광원의 파라미터가 단일 제어 입력에 기초하여 병렬로 조정될 수 있는 방법들 중의 일부 예이다. 파라미터들은 다른 실시형태에 따라 다른 방식으로 복수 광원에 대하여 조정될 수 있다. 추가로, 복수 광원의 일부 파라미터는 단일 제어 입력에 기초하여 조정되고(즉, 병렬로 조정되고), 다른 파라미터들은 각각의 광원에 대하여 개별적으로 제어될 수 있다. 또는, 도 3의 방법(300)에 나타낸 바와 같이, 사용자는 조정이 이루어질 때마다 파라미터를 병렬로 또는 개별적으로 조정할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 단일 제어 입력에 기초한 각각의 조정을 하나의 광원에만 적용하거나 또는 복수의 광원에 적용하는 옵션을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 사용자는 파라미터를 병렬로 조정하는 옵션을 갖지 않을 수 있다.

단계 318에서, 프로세서(104)는 파라미터가 적어도 2개의 광원에 대하여 조정된 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 발생한다.

광 방향 표시자(702, 704, 706)는 볼륨 렌더드 영상을 차광하기 위해 사용되는 광 방향을 표시한다. 각각의 광 방향 표시자는 사용자가 하나의 단부를 반대측 단부로부터 명확히 식별할 수 있도록 지향 또는 형상진 다각형 모델의 표시를 포함할 수 있다. 각각의 광 방향 표시자는 볼륨 렌더드 영상을 차광하기 위해 사용되는 광의 방향을 명확히 표시하기 위해 사용되는 지향성 모델일 수 있다. 도 8에 도시된 실시형태에 따르면, 광 방향 표시자는 화살표 머리(718)를 가진 화살표(716)를 포함한 지향성 모델이다. 광 방향 표시자는 추가의 실시형태에 따라 다른 형상을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 실시형태들은 4개 이상의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 9는 일 실시형태에 따른 4개의 광원 및 3D 의료 영상 데이터세트의 방위(440)의 개략 표시도이다. 도 4 및 도 9에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 표시한다. 방위(440)는 3D 의료 영상 데이터세트(402), 제1 광원(404), 제2 광원(406), 제3 광원(408) 및 뷰 방향(410)을 포함한다. 이 요소들은 실시형태에 따라서 도 4와 관련하여 설명한 것처럼 서로에 대해 대략 동일한 상대적 방위로 지향될 수 있다. 그러나 제1 광원(404), 제2 광원(406) 및 제3 광원(408)의 위치는 3D 의료 영상 데이터세트(402)와 관련하여 조정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방위(440)는 또한 제4 광원(442)을 포함한다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제4 광원(442)은 배경 광일 수 있다. 예를 들면, 제4 광원(442)은 배경(444)으로 겨냥된다. 제4 광원(442)으로부터의 광은 배경(444)으로부터 반사하여 3D 의료 영상 데이터세트(402)로부터 발생된 볼륨 렌더드 영상에 추가의 조명 효과를 제공할 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 제4 광원(442)은 다른 광원 및 3D 의료 영상 데이터세트(402)와 관련하여 다르게 배치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 추가로, 배경(444)과 같은 배경을 사용하는 대신에, 제4 광원(442)은 3D 의료 영상 데이터세트(402) 쪽으로 직접 겨냥될 수 있다. 배경(444)이 없는 실시형태에서는 배경(444)으로부터 반사되는 광을 시뮬레이트하기 위해 다른 광원보다 더 많이 확산되도록 제4 광원(442)을 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 방위(440)는 4개의 점 조명의 원리에 따라 도시되었지만, 각 광원의 개별적인 위치 및 파라미터는 다른 실시형태에 따라 조정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 추가로, 다른 실시형태는 5개 이상의 광원을 사용할 수 있다.

3D 의료 영상 데이터세트는 임의 유형의 의료 영상 장치로부터 취득될 수 있지만, 예시적인 실시형태에 따르면 3D 의료 영상 데이터세트는 초음파 영상 시스템으로부터 취득된 초음파 데이터세트일 수 있다. 추가로, 볼륨 렌더드 영상은 임의의 해부학적 구조를 가질 수 있지만, 예시적인 실시형태에 따라서 3D 의료 영상 데이터세트는 태아의 적어도 일부로부터 취득될 수 있다.

전술한 발명 및 그 실시형태들은 복수 광원에 의한 볼륨 렌더링의 차광이 시각적으로 더 만족스러운 볼륨 렌더드 영상을 발생할 수 있기 때문에 유리하다. 결과적인 볼륨 렌더드 영상은 스튜디오 사진 촬영 또는 영화 촬영을 위해 사용되는 조명과 일치하는 배열의 조명으로 볼륨 렌더드 영상의 윤곽 및 형상을 더 명확히 규정하도록 광 방향 및 차광을 사용할 수 있다. 그래서, 볼륨 렌더드 영상은 신속하고 정확한 진단을 위해 필요한 모든 정보를 정확히 전달하면서 더 정제되고 더 높은 주관적 품질로 나타날 것이다.

본 발명의 실시형태는 또한 볼륨 렌더드 영상의 조명 및 그에 따라서 차광의 제어에 큰 융통성을 갖는 사용을 가능하게 한다. 복수 광원 각각과 관련된 각 파라미터의 개별 제어를 가능하게 함으로써, 사용자는 결과적인 볼륨 렌더드 영상의 차광에 대하여 완전한 융통성이 주어진다. 추가로, 사용자가 광 파라미터를 병렬로 제어할 수 있게 함으로써, 사용자는 전체 조명 방식에 대한 변화를 신속히 적용할 수 있다. 종합적으로, 상기 실시형태들은 사용자가 볼륨 렌더드 영상에 대한 바람직한 조명 방위에 효율적으로 도달할 수 있게 한다.

전술한 설명은 최상 모드를 포함한 본 발명을 설명하기 위해, 및 또한 임의의 당업자가 임의의 장치 또는 시스템을 제작 및 이용하고 임의의 관련 방법을 수행하는 것을 비롯한 본 발명의 실시를 가능하게 하기 위해 몇 가지 예를 이용하고 있다. 특허 가능한 발명의 범위는 특허 청구범위에 의해 규정되고, 당업자라면 생각할 수 있는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는, 만일 그 예가 특허 청구범위의 문자 언어(literal language)와 차이가 없는 구조적 요소를 갖고 있으면, 또는 그 예가 특허 청구범위의 문자 언어로부터 중요하지 않은 차이를 가진 등가적인 구조적 요소를 포함하고 있으면, 특허 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims

볼륨 렌더링 방법에 있어서,
프로세서를 통해, 3D 의료 영상 데이터세트에 접근하는 단계;
상기 프로세서를 통해, 상기 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계 - 상기 볼륨 렌더드 영상은 제1 뷰 방향으로부터 생성되고, 상기 볼륨 렌더드 영상을 발생하는 단계는 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원에 기초하여 상기 볼륨 렌더드 영상의 차광을 계산하고 적용하는 단계를 포함하며, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원은 모두 상기 제1 광원과 다르게 배치됨 -;
디스플레이 장치 상에 상기 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하는 단계;
병렬 조정 모드의 사용자 선택에 응답하여:
상기 프로세서를 통해, 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 위치를 조정하는 단계;
상기 프로세서를 통해, 상기 위치를 조정하는 단계 이후 상기 제1 뷰 방향으로부터 제1 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 단계 - 상기 제1 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 단계는 조정된 상기 제1 광원, 조정된 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원에 기초하여 갱신된 차광을 계산하고 적용하는 단계를 포함함 -; 및
상기 디스플레이 장치 상에 상기 제1 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하는 단계; 및
개별 조정 모드의 사용자 선택에 응답하여:
상기 프로세서를 통해, 다른 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광원의 위치만을 조정하는 단계;
상기 프로세서를 통해, 상기 위치만을 조정하는 단계 이후 상기 제1 뷰 방향으로부터 제2 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 단계 - 상기 제2 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 단계는 조정된 상기 제1 광원에 기초하여 갱신된 차광을 계산하고 적용하는 단계를 포함함 -; 및
상기 디스플레이 장치 상에 상기 제2 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 볼륨 렌더드 영상은 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원으로부터의 광을 사용하는 광선 투사법에 따라 생성되고,
상기 볼륨 렌더링 방법은 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두에 대한 파라미터를 조정하는 단계 - 상기 파라미터는 방향, 강도, 색, 및 광 유형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택됨 - 를 더 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 광원의 위치는, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 상기 제2 광원의 위치와 함께 락스텝(lock-step)으로 조정되는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 제2 광원보다 더 높은 강도를 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원에 대한 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 광원은 주광을 포함하고, 상기 제2 광원은 보조광을 포함하며, 상기 제3 광원은 역광을 포함하고, 더 포함되는 제4 광원은 배경으로부터 반사되는 광을 시뮬레이트하기 위해 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원보다 더 확산되는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원의 위치를 조정하는 단계는 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원을 락스텝으로 이동시킴으로써 상기 제1 광원의 위치, 상기 제2 광원의 위치, 및 상기 제3 광원의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 3D 의료 영상 데이터세트는 초음파 데이터세트를 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
제8항에 있어서, 상기 초음파 데이터세트로부터 상기 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 뷰 방향으로부터 광선 투사법을 수행하는 단계, 임계치 처리 동작을 사용하여 상기 볼륨 렌더드 영상에서 표현되는 하나 이상의 표면을 규정하는 단계, 및 상기 하나 이상의 표면에 대해 상기 차광을 계산하는 단계를 포함하는, 볼륨 렌더링 방법.
3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템에 있어서,
디스플레이 장치;
사용자 입력; 및
상기 디스플레이 장치 및 상기 사용자 입력과 통신적으로 접속된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
3D 의료 영상 데이터세트에 접근하도록;
상기 3D 의료 영상 데이터세트로부터 2D 볼륨 렌더드 영상을 생성하도록 - 상기 2D 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 것은 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원에 기초하여 차광을 계산하는 것을 포함하고, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원은 모두 상기 제1 광원으로부터 구별되고, 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원은 각각 상기 2D 볼륨 렌더드 영상에 대한 개별 위치를 갖고, 상기 제1 광원은 제1 광 유형을 갖고, 상기 제2 광원은 제2 광 유형을 갖고, 상기 제3 광원은 제3 광 유형을 가짐 -;
상기 디스플레이 장치 상에 상기 2D 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록;
사용자 인터페이스 장치를 통한 단일 제어 입력에 기초하여 상기 2D 볼륨 렌더드 영상에 대한 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 개별 위치를 조정하고, 상기 사용자 인터페이스 장치를 통한 제2 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광 유형을 조정하고, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 개별 위치를 조정한 이후 및 상기 제1 광 유형을 조정한 이후 갱신된 차광을 계산하도록; 그리고
상기 디스플레이 장치 상에 상기 갱신된 차광과 함께 상기 2D 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록 구성되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
제10항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원의 위치를 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원에 독립적으로 조정하도록 추가적으로 구성되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
제10항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원의 위치를 상기 사용자 인터페이스 장치를 통한 상기 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원과 병렬로 조정하도록 구성되고, 상기 제1 광 유형, 상기 제2 광 유형, 및 상기 제3 광 유형은 스폿 광, 점 광, 평행 광, 및 면 광을 포함하는 광 유형들의 리스트로부터 각각 선택되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
제12항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 디스플레이 장치 상에 광 내비게이터를 디스플레이하도록 구성되고, 상기 광 내비게이터는 상기 2D 볼륨 렌더드 영상의 스케일 볼륨 렌더링, 제1 광 방향 표시자, 제2 광 방향 표시자, 및 제3 광 방향 표시자를 포함하고, 상기 제1 광 방향 표시자는 상기 제1 광원의 위치를 나타내고 상기 제1 광 유형을 나타내는 제1 광 빔을 포함하고, 상기 제2 광 방향 표시자는 상기 제2 광원의 위치를 나타내고 상기 제2 광 유형을 나타내는 제2 광 빔을 포함하고, 상기 제3 광 방향 표시자는 상기 제3 광원의 위치를 나타내고, 상기 제1 광 유형의 조정 이후, 디스플레이된 상기 제1 광 빔이 조정되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
제10항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 상기 제2 광원의 위치와 함께 락스텝으로 상기 제1 광원의 위치를 조정하도록 구성되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
제13항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 락스텝으로 상기 제1 광원의 위치, 상기 제2 광원의 위치, 및 상기 제3 광원의 위치를 조정하도록 구성되고, 상기 제1 광 방향 표시자의 크기는 상기 제1 광원의 강도를 조정하는 제3 제어 입력에 응답하여 조정되는, 3D 의료 영상 데이터세트와 상호작용하는 시스템.
의료 영상 장치에 있어서,
취득 서브시스템;
디스플레이 장치;
메모리;
사용자 입력; 및
상기 취득 서브시스템, 상기 디스플레이 장치, 상기 메모리, 및 상기 사용자 입력과 통신적으로 접속된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
3D 의료 영상 데이터세트를 취득하기 위해 상기 취득 서브시스템을 제어하도록;
뷰 방향으로부터 상기 3D 의료 영상 데이터세트로부터 볼륨 렌더드 영상을 생성하도록 - 상기 볼륨 렌더드 영상을 생성하는 것은 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원에 기초하여 차광을 계산하는 것을 포함하고, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원은 모두 상기 제1 광원으로부터 구별됨 -;
상기 디스플레이 장치 상에 상기 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록;
상기 디스플레이 장치 상에 광 내비게이터를 디스플레이하도록 - 상기 광 내비게이터는 고체의 모델, 상기 볼륨 렌더드 영상의 스케일 볼륨 렌더링, 제1 광 방향 표시자, 제2 광 방향 표시자, 및 제3 광 방향 표시자를 포함하고, 상기 제1 광 방향 표시자는 상기 제1 광원의 위치를 나타내고, 상기 제2 광 방향 표시자는 상기 제1 광원의 위치를 나타내고, 상기 제3 광 방향 표시자는 상기 제3 광원의 위치를 나타냄 -;
상기 제1 광 방향 표시자, 상기 제2 광 방향 표시자, 또는 상기 제3 광 방향 표시자의 위치를 조정하는 단일 제어 입력을 수신하도록;
상기 단일 제어 입력에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 위치를 조정하도록;
조정된 상기 제1 광원, 조정된 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원에 기초하여 상기 뷰 방향으로부터 조정된 차광을 포함하는 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 생성하도록; 그리고
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 위치를 조정한 이후 상기 디스플레이 장치 상에 상기 갱신된 볼륨 렌더드 영상을 디스플레이하도록 구성되는, 의료 영상 장치.
제16항에 있어서, 상기 의료 영상 장치는 초음파 영상 시스템을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 볼륨 렌더드 영상을 상기 디스플레이 장치 상에 실시간으로 디스플레이하도록 구성되는, 의료 영상 장치.
제16항에 있어서, 상기 제1 광 방향 표시자, 상기 제2 광 방향 표시자, 및 상기 제3 광 방향 표시자는 상기 고체의 모델에 대해 배치되고, 상기 광 내비게이터는 상기 제1 광 방향 표시자로부터의 상기 고체의 모델의 조명으로 인한 상기 고체의 모델에 대한 제1 반사율의 영역을 보여주는 제1 하이라이트, 상기 제2 광 방향 표시자로부터의 상기 고체의 모델의 조명으로 인한 상기 고체의 모델에 대한 제2 반사율의 영역을 보여주는 제2 하이라이트, 및 상기 제3 광 방향 표시자로부터의 상기 고체의 모델의 조명으로 인한 상기 고체의 모델에 대한 제3 반사율의 영역을 보여주는 제3 하이라이트를 더 포함하는, 의료 영상 장치.
제16항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 상기 제2 광원의 위치와 함께 락스텝으로 상기 제1 광원의 위치를 조정하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 모두의 위치를 조정한 이후 상기 볼륨 렌더드 영상의 스케일 볼륨 렌더링을 조정하도록 더 구성되는, 의료 영상 장치.
제16항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 및 상기 제3 광원 사이에 고정된 상대적 위치지정을 유지하기 위해 락스텝으로 상기 제1 광원의 위치, 상기 제2 광원의 위치, 및 상기 제3 광원의 위치를 조정하도록 구성되는, 의료 영상 장치.