TWI374399B - - Google Patents

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1374399 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種三維影像重建方法及系統，特別 是指一種對容積（Volume)施以局部操作的容積三維影像重建 方法及系統。 【先前技術】 在容積顯像的成像方法中，行進立方體演算法 (Marching Cubes Algorithm)是發表多年且在各個領域被廣範 應用的演算法，例如在醫學、流體力學、大氣科學、或地 質學等。 將容積顯像的成像方法應用於醫學領域時，無論是術 前模擬、術後預測及手術中的影像引導，通常會使用手術 模擬（Surgery Simulation)軟體來計算容積解剖結構變化，在 手術模擬計算過程中，對於在容積内的解剖結構形成 (Rendering)均值面（Iso-surfaces)是主要的趨勢。醫學斷層掃 描之容積成像方法的流程概述如下： 如圖1(a)，先藉由電腦斷層掃描（CT)或核磁共振造影 (MRI)取得人體橫切面的複數斷層掃描片，斷層掃描片是一 種二維影像，其影像像素以灰階資料記錄；接著，利用行 進立方體演算法從兩兩相鄰的斷層掃描片的影像資料中， 計算構成一容積9的複數基本單位92。 如圖1(b)，各基本單位92是一由八個容積素VI〜V8組 成之立方體；然後，利用閾值的技巧判斷該立方體92中每 個容積素VI〜V8是否有内容物存在其内；例如，一個超出 5 1374399 閾值的容積素，即表示有組織於其中，因此被稱為一内容 物容積素（Tissue v〇xel)，相反的，未超出閾值的容積素因 為無組織，因此被稱為一無内容物容積素（Null V0xel)o 如圖1(c)’前述容積素V1〜V8可以作内插處理以產生 頂點（VerteXS)S1〜S12,連接各頂點S1〜S12可形成多邊形的 三角片，所有三角片構成的近似表面即稱之為同質面（is〇_ surface)。

在目前行進立方體演算法中，哪些被重建的具有三角 片的立方體並無記錄，任一容積素的改變都會使整個容積 需要重新建立一次，計算變得複雜，如此一來， 到即時視覺回饋的效果。 …、件 【發明内容】 因此’本發明之目的，即在提供一種只需計算因操作 而改變的容積資料，藉此免除複雜的計算之容積三維影像 即時重建之方法及系統。

該容積 八個容 於是，本發明容積三維影像即時重建方法中， 係由複數立方體單元組成，且各該立方體單元 積素。 心法包，下述步驟：⑷建立各該立方體單元之資料 二：H 结構具有至少-由該等容積素内插之三角 -貧料及三角片之_心；⑻純—料該容積部位表 不删除或配置之操作沪八. 表 置卞4 #料令，及⑷依據該操作指令刪除或配 一：谷積例應之三角片，但不變動其他立方體 資料結構内容。 6 本發明容積三維影像即時重建系統中，該容積係由複 數立方體單元組成，且各該立方體單元具有人個容積素。 該系統包括-結構資料庫及一運算單元；該結構資料 庫儲存各該立方體單元之資料結構，每—f料結構具有至 少-由該等容積素内插之三角片資料及三角片之編排號碼 ;該運算單元用以接收—對於該容積部位表示刪除或配置 之操作指令，並依據該操作指令刪除或配㈣容積部位對 應之三角片，但不變動其他立方體單元之資料結構内容。 本發明容積三維影像即時重建之方法及系統的功效為 :只需要調整局部部位立方體單元之資料結構之運算量， 免除了每次操作時必須重建整個容積的運算量，因此能產 生即時的視覺回饋。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚 的呈現。 Θ 一、系統架構及操作原理： 參閱圖2’本發明對三維影像重建方法及系統的較佳實 施例中，三維影像重建系統是一電腦系統i，且配合由電腦 斷層掃描（CT)或核磁共振造影（順)取得人體橫切面的複數 斷層掃描片，該等斷層掃描片之影像像素以灰階資料記錄 於一影像資料庫21 ;電腦系統丨安裝有一 容積三維影像即時重建方法的程式軟體3〇、 用以執行本發明 —人機介面31 及一顯示器32。 、 :式，二0包括一結構資料庫10、-第'運算模組11 第二運鼻模組12及-三維影像建立模組13。 在靜態展#面，第-運算㈣u純來自影像 庫所記錄的二維影像資料，將其運算並合成—三維 後輸出給顯示器32，藉此可在顯示器32呈現—該二 之顯像畫面320。 冢 其中’第-運算模組U具有—容積素處理單元⑴、 -立方體處理單元112、一三角片處理單元ιΐ3及— 影=料庫21記錄的二維影像_給容射& 早兀1 4算合積素（Voxel)資料，立方體處理單元^ 容積素f料並計算出立方體單元資料，三角片處理單元113 再依據立方體資料換算出三角片㈣，然後由整合單元114 將別述資料整合成—容積（VGlumes)的組成資料 入結構資料庫10中。 將/、存 參閱圖3,該容積5係由複數立方體單元5ι組成各 :方體單元一51具有八個容積素(參考圖i⑻)，且各立方體 單7L 51之資料結構具有一編排號碼叫mber)5ii、一特 徵索引碼（index number) 5U、一容積素資料513及至少一 三角片資料514 (作用容後再述）。 々2即省運算置，立方體單元51之八個容積素全為無内 令物今積素及王為内容物容積素都不會被重建，只有兩個 鄰谷積素刀別為一内容物容積素及一無内容物容積素時 才由該内谷物容積素及該無内容物容積素二者内插產生 三角片之賴，參相1(e)。 内插產生 1374399 曰久：佳的各三角月資料係儲存在-管線(pipeline)中， 排號碼511係用來記錄在該管線中各立方體單元51 ’此外，各三角片係逐一排序地儲存於各 界的料結構—，且位於各立方體51共用邊 界的一角片被分別儲存兩次。 面並第二運算模'組12可接收來自人機介 其成為動如據操作指令改變顯像畫面32。使 人體脊錐附近：：使用者可在人機介面Μ輸入對於 人體舍錐附近的局部操作之 各種可能情況。 Μ馳切進行中的 9 例如.當第二運算模組12接收到人機介面 於任-容積部位表㈣除或配置的—操來對 該操作指令刪除或將依據 ^角片資科，但不變動其他立方體單元之資料結槿肉 ♦ ’亦即’任-三角片在各該立方體單元之資料 刪除或增加而無須改變其他未變的三角片 ' 〒 方體單元從該容積之内部 ，备各立 久iL方㈣i-— I主邊界或從邊界至容積外部時， 各立方體早70之資料結構可被分派或釋出。 需說明的是，以上所述内容雖缺以 除或配置的單位，然而其他實施例：可：以片=為刪 ，然而，其前提是只計實 劃其處理單位 刪除或未配置的單位 “丨、配置的早位’但不計算未 二、資料結構：⑽相減少運算量的目的。 9 1374399 參閱圖3,容積5的組成資料是由複數個立方體單元 51堆疊而成，各立方體單元51之資料結構包括編排號碼 511、特徵索引碼512、容積素資料513及三角片資料514。 立方體單元51之容積素資料具有一物件碼（〇bject Code)52l及一距離階值（Distance_Level)522;以行進立方體 演算法建立容積同質面時，通常以一個門檻值來判斷出容 積素高於或低於門檻值，本較佳實施例係以多組門檻值來 判斷於一個容積之多材質。

此，容積素資料513之物件碼521 (―個byte)用以 指出此容積素為何種物件，每個容積素將依其灰階值所分 佈的門檻值範圍不同來給予不同的分類，例如骨頭椎間 盤、:經等等物件，這些會高於門播值的容積素都可稱之 為内容物容積素（object v〇xel);至於低於⑩值的容積素， :如空氣’我們將稱之為無内容物容積素⑽lVoxel)，以此 2的主要目的在於當兩兩容積素分別為（無，無）或（有，有） 料素時，則不建構容積同質®，只有在兩個相鄰 今 '素分別為（有，無）内容物容積素時才建構同質面。 值來扩迚方？ *積素是以六個方向的距離階 t 積素和其相鄰的六個容積素間的邊界資料 六藉離階值的物理意義為容積同質面邊界與内容物 〇 、 ^的距離’分別有三㈣向需計算，為介於· 紅〜·5的值’再將其轉換為介於0〜255的整數。以文 ^離Ρ皆值為例4距離階值表示^

積素間有—個同質面的三角片的頂點’若沒有容積:質I 10 1374399 通過的容積素，其距離階值無需去計算或賦予距離階值， 只有在容積素分別為有内容物容積素與無内容物容積素時 建構容積同質面。 μ · 立方邀單元之編排號碼511主要是用來用來記錄在 -管線：各三角片之排序，目的在於對一容積局部操作時 以該谷積局部對應之編排號瑪511來依據删除或配置之操 作編譯重建同質面；當立方體有内容物容積素時無 =是何種組織，將分配—個儲存空間來儲存具有該内容物 容積素之三角片資料514,要是立方體有〇或8個内容物容 積素形成的話，則不記錄此立方體。 冲配合圖4,立方體單元51之特徵索引碼5丨2是經過運 算後每個立方體所給予一個分類號，用以指出此立方體内 具有的三角片為哪一種變化型態，其變化總共有y種態樣 ’但是可以歸類成如圖4所示的14種變化，且—個立方體 裡最多產生4個三角片。 二角片資料514可包括最多四個三角形的資料，每一 二角片的資料都具有一由容積素内插計算且用以組成三角 片的頂點（Vertex;又稱Sample point)資料531、一由該等頂 點構成平面之法向量資料532,及一依據何種容積素的物件 性質令該三角片呈現為何種顏色之顏色規則533，頂點資料 與法向量資料都是STL動態陣列。 立方體單元之資料結構之範例為：， 11 1374399 class Cube { public: unsigned long int list_number; //立方體的編號 unsigned char index_number;//三角片的變化型態 std:: triangle 1, triangle2, triangle3, triangle4; //三角片資料 }；

三、方法流程： 配合圖2、圖3及圖5，本發明容積三維影像即時重建 方法包括下述步驟： ㈣利用第—運算模㈤於結構資料庫iQ預先 建立各該立方體單元之資料結構，每—資料結構具有至少

—由該等容積素内插之=自H 〈一角片貧枓及三角片之編排號碼。

步驟S202 :自人機人品。，， 機，1面31接收一對於該容積部位表示 冊J除或配置之操作指令。 步驟S203 :第二運算模 置該容積部位對應之三角片 資料結構内容。 12依據該操作指令刪除或配 但不變動其他立方體單元之 萬詋明的是 的立方體單元積同f面有改變時，會有部份 碼511也作改變、新增 增、或者刪除，相對應的編排號 入的立方體單元51。 ’、的動作，來判別出必須重新寫 12 1374399 另外’以此資料結構時也可做到單一立方體單元5ι表 現出多組織同質面，這是因為不同的組織可給予不同的顏 色，將此技術運用在例如切除手術模擬上，動態的切除操 作可以在短時間内的操作下即時正確表現出被切除的物體 同質面。 四、動態描述同質面變化： 首先檢查立方體單元之資料結構的特 #變，如果沒有改變’即表示此-立方體單元的邏輯形= 假如特徵索引碼已經改變，即表示此一立方體單元的 内部容積素變成外部容積素。假如一個立方體單元有卜7 個内容物容積素，但是沒有特徵索引碼時，表示此一立方 體單元為8個内容物容積素改變而來，此時將給予-個立 方體單元之資料結構。當立方 菔早兀破改變成〇個内容物 ” ，則將此立方體單元資料結構釋放。 因為立方體單元資料結構當中的三角片是一個接著一 ㈣㈣相存人，因此可以不必改變其它未 來新增或者是刪除三角片。以_個新的三角= ==以及法向量資料計算後將一起被指;於二 凡、料〜構中。假如沒有内容物容積素被刪除 候會因為其他=条’、有時 …C 被重新定位，而造成位於同- 個二角片裡的其他頂點 -個-… 71點的法向量需重新計算更新，意即當 需重新計算更新。 量也 乂下刀別說明内容物容積素被刪除的情況： 13 1374399 參閱圖6⑷至6⑷，-個有7個内容物 單元可以變成6個内容物容積素的立 的立方體 6(a)〜⑻，多了 一個三角片存放於立方體單元：資：：在圖 ，以兩個三角片來取代—個三角’資料結構申 新的無内容物（null)容積素所以需 6(=)中，因為產生 為腭個舊的頂點刪除再掸 加兩個新的頂點，產生的兩個新的 '曰 的計算。 Θ片法向里也需重新 參閲圖7⑷至7(e)，-個具有6個内容物容 體單元可_成5個㈣物容積相立謂單元圖= 例子原本可能由圖6⑻或者圖6_來，假如1_ 6_ 來，將刪除掉兩個舊頂點產生_新頂點，假如是由圖 來，將賺掉-個舊頂點產生兩新頂點。圖7⑻的例子是由 圖^圖6⑻或者圖6⑷而來。假如是由圖_或者圖 6⑷而來，將刪除掉兩㈣頂點產生—新頂點。假如是 6⑷而來’將建立—新三角片並將其存人立方體單元的資料 結構中。而圖7⑷的例子是由圖增加一個三角片並將复 存入立方體單元的資料結構中。 〃、 參閱圖8(a)至8(g)，-個有5個内容物容積素的立方體 單元可以變成4個内容物容積素的立方體單元，圖8⑷的例 子是由圖7⑷刪除掉兩個舊頂點產生-新頂點。圖8(b)的例 子是由圖7⑷或者圖7⑷而來。假如是由圖7⑷而來，將刪 除-個舊的頂點再增加兩個新的頂點。假如是由圖7⑷而來 將刪除掉二個舊頂點。圖8(c)的例子是由圖7⑻而來。假 如是由圖7(b)而來，將刪除—個舊的頂點再增加—個新的頂 14 1374399 點。圖8⑷的例子是由圖7⑷、圖7(b)或者圖7⑷而來。假 如是由圖7(a)而來，將建立一新三角片並將其存入立方體單 儿的貢料結構中。假如是由圖7(b)而來，將刪除一個舊的 vertex再増加兩個新的頂點。假如是由圖7⑷而來，將刪除 兩個舊的頂點再增加-個新的venex。冑8(e)的例子是由圖 7(b)將-個舊的頂點删除再增加兩個新的頂點。圖8⑴是由 圖7(c)增加-個三角片並將其存人立方體單元的資料結構中 。圖8(g)的例子是由圖7⑷或圖7(b)而來。假如是由圖7⑷ 而來，將删除-個舊的頂點再增加兩個新的頂點，假如是 由圖7⑻而來，將删除—個舊的頂點再增加—個新的頂點。 參閱圖9(a)至9(e)，-個有4個内容物容積素的立方體 單元可以變成3個内容物容積素的立方體單元，圖9⑷的例 子是由圖8⑻、圖8⑻'圖8⑷或者圖8⑷而來。假如是由 圖8⑷而來，將刪除一個舊的頂點再增加兩個新的頂點。假 如是由圖_而來’將刪除兩個舊的頂點再增加-個新的頂 ..假如疋由圖8(c)而來，將删除兩個舊的頂點再增加一個 新的頂點。假如是由圖工+ 疋由圖8(d)而來，將刪除三個舊的頂點。圖 9(b)的例子是由圖 ()次者圖8(e)而來，假如是由圖8( 來，將刪除一個舊的頂點再增加兩個新的頂點。假如是由 圖8⑷而來，將刪除兩個舊的頂點再增加一個新的頂點。圖 7(c)的例子是由圖8(b)、 蘭— ()或者圖8(0而來。假如是由 圖’而來，需再增加三個新的頂點。假如是由圖8⑷而來 ，將刪除一個舊的頂點a )而來 負點再增加兩個新的頂點。假如是由圖 8(f)而來，將删除三個舊 的頂點，將一個三角片由立方體單 15 1374399 元資料結構中刪除。 參閲圖_至10(〇，—個有3個内容物容積0 體單元可以變A 2個内容物容積素的立方體單元例:

圖1〇⑷的例子是由® 9⑷或者圖剛而來，假如是由圖 9⑷而來，將刪除兩個舊的頂點再增加—個新的頂點。假： 是由圖9(b)而來，將刪除三個舊的頂點，將一個三角片由： 方體單元資料結構中删除。圖1G⑻的例子是由圖9⑷或= 圖9⑷而來。假如是由圖9⑷而來，將刪除—個舊的頂點再 增加兩個新的頂點。假如是由圖9⑷而來，將刪除三個舊 的頂點’將一個三角片由立方體單元資料結構中刪除。圖 H)⑷的例子是由圖9(b)刪除兩個舊的頂點再增加—個新的 頂點。

參閱圖11，-個有2個内容物容積素的立方體單元可 以變成1個内容物容積素的立方體單元，例如像圖u的例 子是由圖10(a)或者圖10(b)或者圖1〇⑷而來，假如是由 圖10(a)而來，將刪除兩個舊的頂點再増加一個新的頂點。 假如是由圖10(b)或i0(c)而來，將刪除三個舊的頂點將一 個三角片由立方體單元資料結構中刪除。 需說明的疋，前述範例雖是於減少容積的操作時藉由 刪除内谷物谷積素達到容積同質面的局部改變，然而該領 域熟知此項技藝者亦能夠依據類似原理，將資料結構應用 在增加内容物容積素，使得容積同質面能有膨脹的效果。 五、手術模擬應用例： 在資料結構的應用上，因為更改局部改變的立方體單 16 1374399 元，所以此資料結構適合應用在骨科手術的模擬上，例如 burr的手術，一般burr的手術就是對骨頭作磨除的動作， 例如，在脊椎上動手術時，由於有大量的神經分佈於脊椎 上，而這些分佈於脊椎上的神經在手術時如有受損，將會 造成病患下半身肌肉無力有麻痒感、甚至於四肢癱瘓等嚴 重後遺症。所以單位時間内對骨頭的切削範圍及切削量不 允許太大，而由於切削骨頭組織的範圍很小，所以很適合 將此新資料結構應用在burr的手術上，藉由此資料結構的 應用便可在手術模擬的過程中達到即時顯像，以下會介紹 整個系統的實作。 系統上的硬體規格使用 DualCore IntelCore 2 Duo E6600,2400MHZ CPU、3Gbytes DDR2 667 的記憶體、 NVIDIA Inc的GeForce7600 CT 3D顯示卡，此款顯示卡可 達到工具的即時重繪（tool rendering)至少30HZ，以符合人 類的視覺暫留，因此本系統可以達成視覺的即時更新和流 暢的回應；在開發軟體部份使用的是C++ (Visual C++ ver. 6.0)，在視覺方面使用OpenGL API建立虛擬立體環境。 首先，將 DICOM ( Digital Image and Communication in Medicine )格式的電腦斷層掃描片轉為可以被系統處理的原 始資料（RAW)檔，並讀入資料存到以經建立好的資料結構内 。由病患的脊椎上掃描出橫向的電腦斷層掃描片，在C2-C4 部位以1mm為間隔來掃描，在C5-C6部位以3mm為間隔 來掃描，總共有45張電腦斷層掃描片，接著在對這45張 電腦斷層掃描片作線性内插，在此我們内插出95張以1mm 17 1374399 為間隔的橫向電腦斷層掃描片供系統上來使用。 以此95張電腦斷層掃描片所堆出的容積存在著三種組 織，分別為神經、椎間盤、以及骨頭。 如表1所不，以傳統的行進立方體演算法個別運算此 二種組織，其所得立方體單元個數以及三角片個數列如 表2所示，則為本系統所得立方體單元個數以及三角片個 數列。

材質 神經（紅^ 角片個數 53542 個

材質 神經（紅） 椎間盤（藍） 骨頭(白） _立方體單元個數___二角片個數 21116 個 一 43424 個 3827個 〆田

將表1及表2比較後，可知造成立方體單元與三角片 個數上的差異’在於手術模擬時因為不會對組織與組織間 的同質面作改變’所以存在於這部位的同質面不需要被建 立’ f要被建立的同質面只需在手術者的可視範圍内即可 ，也就是組織與空氣的接觸面，如此—來，三W的個數 也可以減少約11萬個左右。 18 1374399 然而，因為重建多材質同質面，藉由内容物容積素的 物件碼來判別不同的材質，三角片的頂點依照其依附的内 容物容積素的材質不同給予不同的顏色，所以在兩種不同 材質的接鏠處會有顏色暈開的情形 ，不過並不明顯，是在 可接受的範圍内。 在椎間盤手術操作上，目的在於把原本受損的椎間盤 作區域性的磨除，接著替換人卫椎間盤於此位置上。而在 手術模擬的過程中，我們將會針對脊椎上的C3-C4椎間盤 作物質磨除的動作，而被磨除的物f是經由診斷後判定需 被磨除的腫瘤。接著’我們再把脊椎上的C3_c4椎間盤被 -塊人的骨頭移植物。以上的模擬過程所使用的硬體規格 如上述所提，第一次對整個骨頭、神經、以及椎間盤的同 質面重建總共花費了 9.8秒。畫面每1/3〇秒更新一次下， 包含對立方體單元的刪除、新增、更改，平均操作了 ％個 立方體單元’而立方體單元f料結構的指標佔2鳩卿， 整個volume共用了 62Mbytes的記憶體來存取31939〇個三 角片以及158578個立方體單元。 參閱圖12⑷及圖12(b)，手術目的是磨除C2-C3的椎 間盤組織，因此當我們開始作手術模擬操作時可以看到 容積局部表面有了變化，此時因^ C3.C4 M色椎間盤的容 積表面積增大的關係，所以椎間盤的立方體單元與三角片 個數也跟著增加，由原本的3827個立方體單元變成了 "Μ 個立方體單元，如表3。 19 —-Λ1. —(紅） 體單元個數 21116 個 三角片個數 43424 個 」l_g_g (藍） __ 3941 個 7869 個 135544 個 272203 個 總和 160601 個 323496 個 表3 參閱圖13(a)，當繼續操作下去時，可以使得粉紅色神 -二的。P份顯現出來，因為目的是把藍色椎間盤全部磨除， 為了把份附著於神經上的藍色椎間盤磨除所以粉紅色 神左會磨除到一點，表面積因此增加，其立方體單元數由 '、的21116個增加為21229個，藍色椎間盤的立方體單元 個數也由肩本的3827個減少為3182個，如表4。 ' ------ 立方體單元個數 三角片個數 神經（紅） 21288 個 43808 個 藍） 3182 個 6372 個 137139 個 275578 個 總:ίσ --------I __161609 個 325758 個 表4 1374399 2圖13⑻，在現實手術當令，病人是不能移動，此 個角卢方的藍色椎㈣，為了方便磨除，有時候需轉 個角度來操作，讓上方能夠更平整。 六、結論： 面的多材質同質面會造成看不到的地方有同質 生，本次研究在多材質同質面的建構方面絕大部 20 1374399 不會建立同質面，因此可減

屬本發明專利涵蓋之範圍内。 刀在谷積内部看不到的地方 少記憶體的儲存，也藉著動 使得視覺上能連續，來達刭g 【圖式簡單說明】 圖1(a)至圖1(c)分別為示意圖，圖1(a)說明構成一容積 的複數基本單位，圖1(b)說明由八個容積素V1〜V8組成之 立方體，及圖1(C)說明谷積素VI作内插處理以產生之 頂點S1〜S12 ; 圖2是一系統方塊圖，說明本發明對三維影像重建方 法及系統的較佳實施例； 圖3是一示意圖’說明容積係由複數立方體單元組成 及各立方體單元之資料結構； 圖4是一示意圖’說明立方體内具有的三角片為哪一 種變化型態，且一個立方體裡最多產生4個三角片； 圖5是一流程圖，說明本發明容積三維影像即時重建 方法之步騾； 圖6(a)至圖6(c)分別為示意圖，說明6個内容物容積素 的立方體單元； 圖7(a)至圖7(c)分別為示意圖，說明5個内容物容積素 的立方體單元； 21 1374399 圖8(a)至圖S(g)分別為示意圖， 一…… 個内容物容積素 的立方體早7L ; 圖9(a)至圖9(c)分別為示意圖，說 一…一 個内容物容積素 的立方體皁元； 圖10(a)至圖10(c)分別為示意 m 況明2個内容物容積 素的立方體單元； 圖11是一示意圖，說明1個 — 個内谷物容積素的立方體單 元； 圖12(a)及圖12(b)分別表示衮 τ令積同質面之即時切削圖， 圖12(a)是容積原圖，圖；主_ „ (b)疋表不椎間盤（藍色）之C3-C4 同質面改變，刀具（綠色）沒碰到同質面；及 圖13(a)及圖13(b)分別砉+ ‘社^ . W 〜衣不谷積同質面之即時切削圖， 圖U⑷是表示椎間盤（藍色）之C3-C4挖空，部份神經（红 色）同質面顯現’刀具（紅色）表碰到同質面，圖13(b)是圖 13(a)往上轉20度。 22 1374399 【主要元件符號說明】 〔習知〕 . 30.........程式軟體

9 ......... •谷積 91........ •基本單位 VI 〜V8·· •容積素 S1〜S12· •頂點 〔本創作〕 1 ......... •電脑糸統 10........ •結構資料庫 11........ •第一運算模組 111…… •容積素處理單元 112…… •立方體處理單元 113…… •三角片處理單元 114...... •整合單元 12........ •第二運算模組12 13........ •三維影像建立模 組 21........ •影像資料庫 31… ……人機介面 32··· ……顯示器 320 · ……顯像晝面 5 .... ……容積 51 ··· ......立方體單元 511 · ......編排说碼 512 · ……特徵索引碼 513 · ……容積素資料 514 · ……一角片資料 521 · ......物件碼 522 · ……距離階值 531 · ……頂點資料 532 · ……法向量資料 533 · ……顏色規則 S201 〜S203步驟 23

Claims (1)

1374399 申請專利範圓·· 第97112995號申請案替換頁（修正曰期·1〇〇年9月） 1. 一種容積三維影傻gD9 ? ^- 體單元組成，㈣立=建方法’該容積係由複數立方 包括下述㈣：μ 單元具H容積素，該方法 (a)建立各該立 真有至少-由之資料結構，每—資料結構 Μ專容積素内插之三角片資料及 編排號碼； 月月之 a .L)接收對於該容積部位表示刪除或配置之操作指 ⑷依擄該操作指令刪除或配置該容積部位 片，但不變動其他立_ 两 方體單元m 早70之資料結構内容，且各該立 ===積素全為無内容物容積素及全為内容物 、 建，只有兩個相鄰容積素係一内容物容積 素及一無内容物容積素時 積 容物容穑音I 内容物容積素及該無内 合物合積素二者内插產生該三角片之頂點。 ’申：專利範圍第1項所述之容積三維影像即時重建 方法，其中，各該三角片資料係健存在一管線中， 該編排號碼係用來記錄在該管線中各該立方體單元之三 角片之排序。 3:申Π利範圍第2項所述之容積三維影像即時重建 體…V各該三角片係逐一排序地儲存於各該立方 之資料結構中，且位於各該立方體共“界的= 角月被分㈣存兩次，任-三W在各該立方體單元: 育料結構中被刪除或增加而無須改變其他未變的三角片 24 /4399 第97112995號申請案替換頁（修正曰期·年9月） 〇 (=申：專利範圍第3項所述之容積三維影像即時重建 。法其中，當各該立方體單元從該容積之内部至邊界 2邊界至該容積外部時’各該立方體單元之資料結構 可被分派或釋出。 ，谷積三維影像即時重建线，該容積係由複數立方 =早兀組成’且各該立方體單元具有八個容積素該 統包括： 一結構資料庫，儲存各該立方體單元之資料結構， 每一資料結構具有至少—由該等容積素内插之三角^ 料及二角片之編排號碼；及 一運算單元’用以接收一對於該容積部位表示删除 或配置之操作指令’並依據該操作指令刪除或配置該容 積部位對應之三角片，但不變動其他立方體單元之資料 結構内容，且判斷各該立方體單元之八個容積素全為無 φ Θ今物谷積素及全為内容物容積素皆不被重建只有兩 個相鄰容積素係一内容物容積素及一無内容物容積素時 ，才由該内容物容積素及該無内容物容積素二者内插產 生該三角片之頂點。 6. 依據申請專利範圍第5項所述之容積三維影像即時重建 系統，其中，各該三角片資料係儲存在_管線中，且各 該編排號碼係用來記錄在該管線中各該立方體單元之三 角片之排序。 一 7. 依據申請專利範圍第6項所述之容積三維影像即時重建 25 1374399 第97Π2995號史請案替換頁(修正a期:⑽年9月） =统其中，該運算單元係將位於各該立方體共 :三角，錯存兩次，使得任一三角片在各該立方 變的三^ ^被刪除切加時，㈣改變其他未 8.依據申請專利範圍第7項

系統’其中，當各該立方體。…谷積三維影像即時重建 從邊界至該容積外部時，-從該合積内部至邊界或 被分派或釋丨。 ^方體之資料結構可

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