專利名稱：用于高效的多維數(shù)據(jù)客戶機-服務器可視化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一股涉妃維和四維繊的可視化，特別是涉湖于三維和四維數(shù) 據(jù)可視化的客戶機-月艮務器體系。
技術(shù)背景多維娜的可視<機常作為被演算繪制(render)的立體圖像而產(chǎn)生。立體 演算繪制是由三維(3D)數(shù)據(jù)集(例如，由二維圖像的堆棧形成的立體)生成 二維(2D)圖像的過程，就像它離多從特定的位置以特定的演算繪制參數(shù)(例 如，陰影，投f幾型等)出現(xiàn)。 一種立體演算繪制的方法被稱為光線投影，其 被描述在Levoy的"Display of Surfaces from Volume Data",正EE Computer Graphics and Applications, Vol. 8, No. 3,1988年5月，pp. 29-37 。實I見用于^S式立,算繪制系統(tǒng)的主要技術(shù)阻礙在于快速、高效和在本 地處理大量的演算繪制每一個幀所需的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)立體的困難由于現(xiàn)代醫(yī)學 成像設備而加劇，這些設備本身能夠獲取大量的鍋居。例如，Siemens Somatom Sensation 64 CT掃描儀，其能夠獲得厚度為0.33mm的斷層，齡身體掃描可能 需要五千或更多斷層。存儲如此大的立體數(shù)據(jù)所需要的存儲:^數(shù)量以及演算繪 制數(shù)據(jù)所需要的處理性能，艦了典型的本地處理器(例如，桌面?zhèn)€人計算機 (PCs),膝上型電腦等)的能力。一種避開這個難題的通常方法縣用客戶機-服務器體系，其中具有足夠內(nèi) 存和處理能力的高速服務器端機器被用于生成立體演算繪制的圖像，該圖像隨 后M網(wǎng)絡被傳送給客戶端機器(例如，客戶端PC等)，并在客戶端機器上顯 示該立體演算繪制的圖像。在某些情況下，使用痩客戶機。g卩，客戶端機器不 需要任何特別的處理能力，而僅僅用于顯示完全在l艮務器上計算的圖像。這樣 的瘦客戶機體系在題為"Three國dimensional image display device in network" (Saito)的美國專利NO. 6,683,933中被描述。這種方法的一個問IS在于其需要將大量的圖像從服務IM專送到客戶機。每次當用戶使用定位裝置如鼠標與3D立 體顯示參數(shù)交互(例如，方向，旋轉(zhuǎn)，平移比例，顏色，不透明度，陰影等) 時，客戶機柳艮務器通知這些變化，月艮務器則演算繪制新的圖像并將該新的圖 像傳送到客戶機。按照這種方式4頓客戶機-服務器體系，由于大量的更新使得 飛肖大且鵬慢。一種減輕這些問題的常用方法是使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。壓縮技術(shù)的使用受到 限制，因為在臨床環(huán)境中，客戶機上所顯示的圖像必須保持原有的診斷質(zhì)量。 即，原始圖像繊的完整性不應該由于f頓有損耗壓縮算法而穀幡在的劍辦。 fflil網(wǎng)絡傳送壓縮圖像的無損耗技術(shù)的例子被描述在題為"Image recording and reproducing apparatus using differential data compression and expansion techniques" (Asahina)的美國專禾UNo.4,751,587，以^M為'T)ata transmission apparatus, method and program^ data reception apparatus and method^ and data transmission and reception system, using differential data"(Kamisuwa)的美國專禾!j NO. 6,925,117中。 這些方法依靠差分壓縮。在差分壓縮中，用參考 減去新的數(shù)據(jù)。所得的差 值被壓縮并且從服務制專送給客戶機，客戶機擴展該差值數(shù)據(jù)并且用參考數(shù)據(jù) 減去該差值數(shù)據(jù)，從而得到新的數(shù)據(jù)。差分壓縮的一個限制在于客戶機和服務 器都需要存有參考數(shù)據(jù)。即使使用差分壓縮技術(shù)來減少所需的傳送帶寬，也很 難達到多個客戶機的交互性能。在現(xiàn)有實踐中，典型地需要通過網(wǎng)絡為每個客 戶機每秒傳送十個或更多的演算^啲幀。如果有許多客戶機連接到一個服務 器，網(wǎng)絡帶寬將出現(xiàn)明顯的瓶頸。另一種將從服務劉專送至喀戶機的數(shù)據(jù)量最小化的方法是4頓本地和遠程 立體演算繪制的混合組合(例如，智能客戶機)，其被描述在Engel等人的 "Combining local and remote visualization techniques for interactive volume rendering in medical applications", Proceedings of正EE Visualization '00. Piscataway, NJ: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2000; 449452。在智能客戶機體系 中，應用邏輯和處理存在于服務器上，而客戶機也具有執(zhí)行本地處理的能力。 服務器首先向客戶機傳送立體數(shù)據(jù)的低分辨率、二次采樣的副本。當用戶與該 立體交互時，智能客戶機使用該立體的二次采樣副本執(zhí)行本地立體演算繪制， 而不需要請求由服務器執(zhí)行任何工作。 一旦完成用戶交互(例如，用戶停止移動鼠標和MJ文開鼠標按鍵等)，智能客戶機就向服務器發(fā)送請求以演算繪制一個圖像并將其通過網(wǎng)絡發(fā)送。雖然這種方法中由月艮務器演算繪制的圖像數(shù)量大大 減少，并且交互性能得以改善，但是由智能客戶機在交互期間本地演算繪制的 圖像是使用低分辨率、二次采樣的數(shù)據(jù)來計算的，所得的圖像不能保持原有的 診斷質(zhì)量。因此，需要能夠解決與瘦客戶機、智能客戶機和差分壓縮技術(shù)有關(guān)的上述 所有問題的系統(tǒng)和方法，并且能夠提供一種當在客戶機上進纟f交互式立體演算繪律u時具有高速性能的解決方案，同時可視化具有完封會斷質(zhì)量的圖像，并且寸劃艮務器向多個客戶機傳送圖像所需的網(wǎng)絡帶寬量最小化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一股涉及三維禾曬維繊的可視化，更特別地是涉湖于三維和四 維 可視化的客戶機-服務器體系。響應于來自客戶機的請求，用于立體演算 繪制柳艮務器從存儲歸檔中加載立體聽集，建立該立體數(shù)據(jù)集的低分辨率二 次采樣副本并將其傳it^合客戶機。全^ff率立體數(shù)據(jù)集的二次采樣副本在傳送 前被編碼并壓縮。響應于來自客戶機的后續(xù)請求，用于立體演算纟飾啲服務器 演算^'j全分辨率立體數(shù)據(jù)集的高質(zhì)量圖像，并演算繪制立體數(shù)據(jù)集二次采樣 副本的低質(zhì)量圖像，然后產(chǎn)生表示該高質(zhì)量圖像與該低質(zhì)量圖像之間的差別的像素掩?；蛘呋旌舷袼匮谀?mask)，并將該像素掩模傳送給客戶機?？蛻魴C從服務 收像素掩模，并且至少部分地基于該j象素掩1tS對它的 立體數(shù)據(jù)集的本地低分辨率二次采樣副本的選擇性演算繪制，計算出高質(zhì)量的 圖像。fflil參考以下的詳細描述和附圖，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點對于本領(lǐng)域 技術(shù)人員而言將是顯而易見的。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立體演算纟魏U系統(tǒng)-， 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立鵬算會魏仿法的流程亂 圖3顯示了fOT XOR邏輯運算生成混合像素掩模； 圖4顯示了根據(jù)混合像素掩模中的像素值生成的一個示例圖像； 圖5顯示了i頓混合位掩模來演算繪制圖像；圖6顯示了4頓XOR邏輯運算將混合像素掩模與選擇性演算纟飾啲圖像組合；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立體演算纟魏仿法的流程圖； 圖8是控制器的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一個實施例包括用于fflil低帶寬網(wǎng)絡遠程地演算繪制大的3D和 4D 集的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高效的交互性能和在傳統(tǒng)的基于PC的客戶機硬 件上的高效全保真可視化。這樣的系統(tǒng)可被應用于不同的立體演算繪制技術(shù)， 包括直接立體演算^^'j，最大^^投影，以及多平面重建。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立鵬算繪制系統(tǒng)謂。立術(shù)寅算 繪制系統(tǒng)100包括耦接至一個或多個處理服務器104的圖像存檔與通信系統(tǒng) (PACS) 102。 PACS102和處理服務器104各自耦接至一個或多個客戶機106a， 106b， 106c， ...， 106n。PACS 102可以是己知的專用于存儲、檢索、分發(fā)和顯示圖像的一個或多個 計算機或者網(wǎng)絡。在至少一個實施例中，PACS 102可以是服務器和/或能夠傳輸 圖像數(shù)據(jù)的掃描設備，例如計算機斷層掃描儀(CT)或者磁共振(MR)掃描 儀。在某些實施例中，這些圖像以獨立的格式被存儲，例如用于醫(yī)學圖像的醫(yī) 學數(shù)字成像及通信標準(DICOM)。處理服務器104更適宜采用會旨夠高速演算繪制大的立體數(shù)據(jù)的高性能機 器，并且被配置為執(zhí)行此處所述的，尤其是關(guān)于圖2的各種其他功能。以下參 照圖8所描述的代表性計算機800可以被用作，服務器104。在至少一個實施 例中，處理服務器104包括中央處理器和大量的存儲器以及繊存儲驢。在 同一個或替代的實施例中，處理服務器104包括額外的高速計算裝置、連接至 高速總線的大容量存儲器、禾口/或基于處理器的專用處理板，例如數(shù)字信號， 器(DSP)，圖形處理單元(GPU)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片。盡管 圖1顯示的是單個處理服務器104，應當理解多個處理服務器104可被f鵬到 PACS 102以及客戶機106a-n。在這種方式下，立體演算纟魏係統(tǒng)100和處理服 務器體系是可擴充的，以育嫩支持大量的客戶機106a-n并且在基于集群的配置 中具有擴展能力，該配置中多個處理服務器104節(jié)點互相連接且并纟亍工作。處 理服務器104可以fflil高速網(wǎng)絡連接耦接到PACS 102并fflil低,中m接耦 接到客戶機106a-n。在至少一個實施例中，鵬服務器104和PACS 102作為一 個單元實施。即，處理服務器104和PACS 102可以組合以共享功育級處理資源?？蛻魴C106a-n可以是被配置為執(zhí)行此處所描述的，尤其是圖2所示的各種 功能的任何洽當?shù)挠嬎銠C、客戶機或者計算機產(chǎn)品。以下參照圖8所描述的示 例計算機800將作為客戶機106被使用?？蛻魴C106a-n可以是己知的計^t幾工 作站。在某些實施例中，客戶機106a-n可以是傳統(tǒng)的個人桌面計算機、膝上型 電腦或類似機器或者可以具有它們的功能。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立鵬算鄉(xiāng)魏仿法200的流程圖。方法 200可以通ffiz:體演算繪制系統(tǒng)100的組成部件的任意險當組合來實現(xiàn)。該方法 從步驟202開始。在步驟204中，客戶機106向PACS 102發(fā)送查詢請求。該請求可以是獲 得可用于加載的立體數(shù)據(jù)集列表的請求，其中^數(shù)據(jù)集由一系列圖像(例如， CT斷層，MR斷層等)組成。在某些實施例中，數(shù)據(jù)集列表可以通皿當?shù)挠?戶界面(UI)在客戶機106上以"工作列表"的形式被呈現(xiàn)，該工作列表顯示被 安排在特定時間察看的數(shù)據(jù)集。在一些或替代的實施例中，數(shù)據(jù)集列表可以基 于由用戶在客戶機106 ± 51為患者定制的UI指定的檢索參數(shù)來組織。即客戶機106上的ui可以被予跌配置和/或sea為顯示用戶附胄求的圖像信息。在步驟206中，PACS 102向客戶機106發(fā);^^青求的 集列表。該 集列表可以在客戶機106 i:ffi過一個或多個如上所述的Ul向用戶顯示。在步驟208中，客戶機106向PACS 102發(fā)送從PACS 102向處理服務器104 加載數(shù)據(jù)集的請求。該請求可以響應于用戶從步驟206中接收的M集列表來 選擇一個或多個 集。在步驟210中，處理服務器104從PACS 102請求基于所選擇的數(shù)據(jù)集的 立體 ，并且戶;fi青求的數(shù)據(jù)被傳送給處理服務器104。如上所述，在某些實施 例中PACS 102和 月艮務器104可以組合為PACS/處理服務器單元(沒有示 出)。在這樣的實施例中，在客戶機106和PACS 102和/或M服務器104之間， 或者在PACS 102和鵬服務器104之間傳輸立體數(shù)據(jù)和/或任何其他恰當信息， 尤其是關(guān)于方法步驟206-210所描述的，可以被合并到PACS/處理服務器單元 中。在步驟212中，對步驟210中傳:i^合M服務器104的立體i^排序。該 繊可被排序為任何洽當?shù)捻樞?，例如用戶確定的順序。在至少一個實施例中， 立體數(shù)據(jù)(例如，斷層，圖像等)沿著Z軸的位置被排序。在某些或替代的實施例中，多個立體可基于它們以4D序歹U所獲得的時間被排序。在步驟214中，確定該體數(shù)據(jù)的二次采樣副本。在至少一個實施例中，確 定立體數(shù)據(jù)的二次采樣副本包括計算二次采樣副本以及將所計算的二次采樣副 本壓縮為具有小的內(nèi)存占用量(memoryfootprint)的低^|)辛率立體 集。即， 該二次采樣副本是全分辨率立體 集的低分辨率版本，并且尤其是當壓縮時， 需要更少的存儲器來存儲并且使用更少的傳輸帶寬。然后立體數(shù)據(jù)的二次采樣 副本被編碼。在某些實施例中，采用無損耗壓縮方法，例如Huffinan編碼、 Run-Length編碼等對立體數(shù)據(jù)的二次采樣副本編碼。在替代的實施例中， 有損耗壓縮方法，例如聯(lián)合圖象專家組(JPEG)壓縮或其他方法對立體數(shù)據(jù)的 二次采樣副本編碼。在步驟216中，被壓縮和編碼的立體數(shù)據(jù)的二次采樣副本從處理服務器104 發(fā)超喀戶機106，并在客戶機中被解碼。在步驟218中，客戶機106向處理服務器104發(fā) 高質(zhì)量圖像以及關(guān)于 如上所述的新察看參數(shù)的信息的請求。艮P，客戶機106基于一個或多個用戶輸 入初始化用于演算繪制高質(zhì)量圖像的請求。在步驟220中，處理服務器104 4柳全^f,率的高質(zhì)量立體娜繪制新的 高質(zhì)量圖像。處理服務器104也4頓步驟214中確定的低^f,率、二^^樣立 #^算繪制出新的低分辨率圖像。在步驟222中，M服務器104基于新的高質(zhì)量圖像和新的低質(zhì)量圖像生 成像素掩模(mask)。在至少一個實施例中，該像素掩模是被稱為混合像素掩模 的像素標記和像素值的混合組合。在這樣的實施例中，混合像素掩模中值為零 的每個像素表示高質(zhì)量和低質(zhì)量的圖像具有相同的像素值，而混合像素掩模中 值不等于零的每個像素包括對應于高質(zhì)量圖像的像素值?；旌舷袼匮谀５纳?將在后面參照圖3和4進fi^—步的詳細描述。在步驟224中，像素掩模由處理服務器104編碼。編碼可以用任何適當?shù)?無損耗壓縮方法完成，例如Huffinan編碼或者Run-Length編碼。隨后響應于步 驟218中的高質(zhì)量演算鄉(xiāng)魏ij請求，將像素掩模發(fā)送給客戶機106。每當新的高質(zhì)量圖像需要被繪制并顯示在客戶機106時，就可以重復方法 步驟218-224。在步驟226中，客戶機106解碼壓縮的像素掩模，然后ffi31僅由二次采樣立體 擇性演算繪制在像素掩模中被標記為零值的圖像像素的子集，在客戶tlh確定(例如，生成，計算等)新的高質(zhì)量圖像。其余的像素值從像素 掩模中通過異或析取邏輯運算(XOR)被合并至嘬終結(jié)果。在這種方式下，客 戶機106可生成新的高質(zhì)量圖像。^ffl像素掩模明顯減少了客戶機106選擇性執(zhí)行本地二次采樣立體的立體 演算纟賴ij所需的計算量?？蛻魴C106基于像素掩模確定哪^f象素需要或者不需 要被演算繪制，因此不需要如差分壓縮中所典型釆用的那樣計算完整的參考圖 像。圖3示出示例性的混合像素掩模生成，圖4顯示了混合像素掩模中的結(jié)果像素值的例子。該方法在步驟228結(jié)束。圖3顯示了使用XOR邏輯運算300生成(例如，形成，計算等)混合像 素掩模。艦XOR運算300，將被演算纟魏啲參考數(shù)據(jù)集(例如，最初由PACS 102獲得的娜集，等)的娜值302與被演算織啲二次采樣數(shù)據(jù)集(例如， 方法200的步驟214中所確定的數(shù)據(jù)集)的 值304相比較。XOR運算300 得到的零值指示在高質(zhì)量和低質(zhì)量演算繪制圖像中相同的像素值，并且在像素 lfe模中直接將其存儲為零值。對于XOR運算300得到的非^H，將來自高質(zhì)量圖像的原始像素值存儲在像素掩模中。圖4顯示了由混合像素掩模中的像素值生成的示例性圖像400。例如，圖像400可以根據(jù)以上參照圖3所描述的混合像素掩模的數(shù)據(jù)值306而生成。由 于高質(zhì)量和低質(zhì)量圖像之間的相似性，許多像素被編碼為零值，從而很容易使 用無損耗壓縮方法例如Huffinan編碼，Run-Length編碼等進行壓縮。圖5顯示了使用如方法200的步驟226中的混合比特掩模(例如，圖3中 所確定的混合比牛^f模)體制圖像。射線502艦圖像平面504上的像素從 觀察原點506麟至鵬被演算i魏啲立體508。沿著射線502計辦本，這些樣 本根據(jù)不同的演算纟魏'股術(shù)(例如，alpha混合，最大強度投影，最小纟艘投影 等)累加。所計算的*樣本被三線性纟 入，這需要相當大的計算量。如果體素將 被明暗處理，則需要更大的計算量，因為對于每個體素都需要計，度向量以 及計算明暗處理運算(例如Phong明暗處理)。通iiJ^擇性纟gi己射線被投影所經(jīng) 過的像素， <頓本發(fā)明的混合像素掩模510 (例如，圖24中所討論的混合像素掩模)將M^客戶機106計算立體演算繪制的圖像所需要的處理量。因此，只 有在處理服務器104的高質(zhì)量和低質(zhì)量圖像中具有相同值并且因此在像素掩模 中被標記為零值的像素，需要在請求客戶機106上，頗線投影。同樣，沒有投 影的射線512不發(fā)送給被演算纟魏啲立體508，并且避免了與沿娜線插入樣本 有關(guān)的漫長處理時間。在采用多平面重建(MPR)(例如，結(jié)合原有的軸向數(shù)據(jù)集在冠狀和矢狀 面重建圖像)的成像實施例中，通過在圖像平面內(nèi)沿著每一行像素投影射線502 來實im擇性的演算繪制。在該實施例中，由于射線樣本對應于圖像平面內(nèi)的 像素，因此混合像素lt模標識應該計算沿該射線的哪些樣本。進一步描^h述方法步驟226，當完j^擇性的像素演算纟魏U計算后，客 戶機106執(zhí)行最終的細化通道以生劍每被會魏贓顯示屏上的全質(zhì)量圖像。該操 作包括在混合像素掩模與使用選擇性演算繪制計算的本地圖^象緩沖之間的邏輯 XOR。圖6顯示了該操作的一個示例。圖6顯示了使用XOR邏輯運算600來細化(例如，生成，形成，計算， 等)像素值602以使得高質(zhì)量圖^M客戶機106顯示?；旌舷袼匮谀Ｖ械姆?零像素值604與來自客戶機106的選擇性演算纟魏啲圖像中的非零像素值606 ffl31XOR運算600合并。這樣，就形成了最終的高質(zhì)量圖j象602。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的立體演算纟飾仿法700的流程圖。 方法700可M5ii:體演算繪制系統(tǒng)100的組成部分的任意洽當組合來實現(xiàn)。該 方法從步驟702開始。在步驟704中，客戶機106接收來自用戶的輸入。在某些實施例中，i 入可以來自如上所述的UI，或者來自以下將參照圖8描述的I/O裝置。在步驟706中，對從用戶接收的涉及客戶機106上圖像的輸AiI度進行確 定。在某些情況下，用戶以足夠快速的方式(例如，快速移動鼠標)與圖像的 察看參數(shù)(例如，在用戶界面中的方向，旋轉(zhuǎn)等)交互，使得用戶感知到正在 交互的圖像發(fā)生質(zhì)量的明顯變化是不合理的。在某些實施例中，輸A3I度可以 基于預定義的參數(shù)來確定。示例性的參數(shù)包括預期交互式幀速度和在鼠標移動 期間所經(jīng)過的delta距離間隔。如果,Affl戶接收的涉及客戶機106上圖像的輸Ail^鵬了某個級別，該 方法4維制傳遞到步驟70S并且圖像被演算纟魏i偽低質(zhì)量的本地圖像，如已知的那樣。艮口，立鵬算鄉(xiāng)賴係統(tǒng)謂回至幌算鄉(xiāng)魏拉體的傳統(tǒng)方法。例如，如果客戶機106的本地演算繪制幀速度低于指定速度，或者鼠+示移動指示,旨 定閾值，該立體演算繪制系統(tǒng)歸在步驟708中轉(zhuǎn)為采用客戶機106上的低質(zhì) 量的二次采樣立體進行低質(zhì)量的本地演算繪制。如果/Affl戶接收的涉及客戶機106上圖像的輸Ail度沒有超過某個級別， 該方法將控制傳遞到步驟710，并且{頓如上所述的方法200的各種步驟來演算 鄉(xiāng)魏'j立體。SP，如果用戶在客戶機106上以低至中速的方式(例如，小距離移 動鼠標)與圖像的察看參數(shù)交互，使得移動的細節(jié)很容易地被辨別并因此使察 看封會斷質(zhì)量圖像是很重要的，則4頓如上所述的、關(guān)于方法200中所采用的 像素掩?；蚧旌舷袼匮谀｀l(xiāng)行立體演算繪制。該方法在步驟712結(jié)束。方法700可用在客戶機106上使用多窗口顯示的立體、演算繪制系統(tǒng)100的 實施例中，其中在一個窗口中與MPR平面的^ffi與其他窗口中的另外兩個MPR 平面同步。用戶在一個窗口中M31拖賺示I^I擇的MPR平面與另外兩個MPR 平面的交線的線條進行交互。這種線條的交互運動促使其他兩個窗口被重新演 算會魏U?；诿織l相交線被移動的數(shù)量，立鵬算繪制系統(tǒng)100可能需要基于 如以上關(guān)于方法700的步驟706所述的關(guān)于預期交互式幀速度和鼠標移動的 delta間隔的配置設定，使用低質(zhì)量或者高質(zhì)量的演算繪制來演算繪制相應的 MPR窗口。在一個替代的實施例中，立體演算繪制系統(tǒng)濯總是在交互期間4細如方 法700的步驟708所描述的本地低質(zhì)量演算l魏ij，并且當交互結(jié)束后，使用以 上關(guān)于方法200以及方法700的步驟710所描述的高質(zhì)量、演算繪制作為最終的 高質(zhì)量更新。在同一或者劍戈的實施例中，立體數(shù)據(jù)不限于單個3D體，而是也可以使 用多個3D立體的4D序列(例如，表雜續(xù)心臟階段的立體序列)。在這些實 施例中，客戶機106按照指定的時間間隔，自動觸發(fā)該4D序列中的一個立體的 鄉(xiāng)魏U，并且方法200用于辦列中的每個3D立體的遠程客戶機-服務器可視化。 這需要該序列中^t立體的二次采樣副本被傳送至喀戶機106以作為該序列被 演算織ij之前的一次性的第一步驟。盡管以上描述通常作為"混合像素掩模'或者"像素掩樓'，應該理解在某些實施例中，像素掩?？梢圆皇窍袼貥擞浐透哔|(zhì)量像素值的混合組合，而是在處理服務器104上計算的高質(zhì)量刺氏質(zhì)量圖像之間的XOR運算結(jié)果。 一旦像素掩 模被傳送到客戶機106，該客戶機106就基于低^f摔二次采樣立體的本地副本 在本地演算繪制低質(zhì)量圖像的所有像素，然后對像素掩模和低質(zhì)量圖像執(zhí)行 XOR運算，從而恢復高質(zhì)量圖像。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的計^l幾800的示意圖。如上所述， 一個 或多個處理服務器104和/或客戶機106a-n可被實現(xiàn)為計算機如計^t幾800，和/ 或洽當禾胸計算機800的各種組件。計^t幾800包括處理器802，其艦執(zhí)行定義這種操作的計算tni呈序指令，制計算機800的所有操作。計^m程序指令可以存儲到存儲裝置804 (例如，M:，數(shù)據(jù)庫等)并且當需要執(zhí)行該計^m程序指令時加載到內(nèi)存806。因此，用于執(zhí)行方法200和700中在此處所描述的方 法步驟如立鵬算纟魏啲應用，由存儲在內(nèi)存806禾口/^#儲體804的計#+幾 禾聘指令來定義，并且由執(zhí)行該計算機禾歸指令的處理器802 ，制。計#|幾 800也可包括用于ffiil網(wǎng)絡(例如，點對點的網(wǎng)絡等)與其他^g通信的一個或 個多個網(wǎng)絡接口 808。計算機800還可以包括使得用戶可與該計算機800進行交 互的輸A/輸出體810 (例如，顯示器，鍵盤，鼠標，揚聲器，按鈕等)。計算 機800和/或處理器802可以包括一個或多個中央處理單元、只讀存儲器(ROM) 裝置和/或隨機存取存儲器CRAM)體。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該認識到實際控制 器的實施也可以包括其他的部件，并且圖8中的控制器是用于解釋目的的、這 種控制器的一些部件的高級表示。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，禾將(例如，控制器軟件)的 旨令可以被讀入 到內(nèi)存806，例如從ROM裝置到RAM ^g或者從LAN適配器到RAM裝置。 程序中指令序列的執(zhí)行可使得計算機800執(zhí)行此處所描述的一個或多個方法步 驟，例如以上關(guān)于方法200和700的那些描述。在替代的實施例中，？，線電 路或集成電路被用于取代、或組合軟4特旨令以實現(xiàn)本發(fā)明的過程。因此，本發(fā) 明的實施例不限于硬件、固件和/或軟件的任何特定組合。內(nèi)存806可為計#|幾 800存儲軟件，其適用于執(zhí)行軟件程序從而根據(jù)本發(fā)明進4亍t喿作，尤其是依照以 上詳細描述的方法。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解此處所描述的發(fā)明可以通 過使用范圍廣泛的編程技術(shù)以及通常目的的硬件子系統(tǒng)或?qū)Ｓ每刂破饕圆煌?方式實施。這樣的程序可以壓縮、未編譯和/働卩密格式存儲。該禾ii字可以進一步包括 普遍可使用的程序元素，例如，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，和用于允許控制器與計算機外圍設備進行交互的設備驅(qū)動器，和其他，組fK t合當通用目的 的禾辨元素對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，在此不需要詳細描述。以上描述的是一種4柳"智能'客戶機方法進行立鵬算繪制的方法，其具 有混合本地和遠程繪制的所有優(yōu)點，但是沒有傳統(tǒng)智能客戶機和瘦客戶機方法 的任何缺點。因此，立鵬算纟飾孫統(tǒng)勵育^i多在妊期間可視化全診斷質(zhì)量 的立鵬算纟魏鵬像。它提供了對以上描述的現(xiàn)有方法的改進，在現(xiàn)有技術(shù)中， 系統(tǒng)在用戶交互期間基于二次采樣立體可視化低質(zhì)量的演算繪制圖像。此處所描述的方法不需要客戶機106計算本地演算纟魏啲圖像的所有像素值，這與尤 其是Engel的現(xiàn)有技術(shù)不同，其必須使用本地二^^樣的立體^^演算繪制完整的 圖像。進一步，本發(fā)明的方法不需要處理服務器104向客戶機106傳送診斷質(zhì) 量立鵬算鄉(xiāng)魏幅像的所有像素。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，例如Saito所描述的方法中，月艮務器演算繪制齡圖像并向客戶機傳送。另外，本發(fā)明4頓在處理服 務器104上生成的像素掩模并向客戶機106傳送，這樣客戶機106具有必要的 信息以在本ite擇性地演算繪制僅僅少量的像素，而不需要在客戶機上存在完 整的參考圖像。由于更少量的信息被傳送給客戶機揚，網(wǎng)絡通信量可被減少， 導致更少的帶寬使用成本。這與以上所述的現(xiàn)有技術(shù)形成了對比，在該現(xiàn)有技 術(shù)中參考圖像和新的圖#^間的差別在，服務器104上被編碼并且被傳送給 客戶機106，然后差別 被解碼并且從客戶機106上所顯示的參考圖像中被減 去，以計算出新的圖像。前述的具體實施方^該被理解為在*方面的解釋和示例，而不是限制， 此處所公開的發(fā)明的保護范圍不是根據(jù)具體實施方式
確定的，而是由作為根據(jù) 專利法許可的全部范圍來解釋的權(quán)利要求確定。應當理解此處所顯示和描述的 實施例僅僅是解釋本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實現(xiàn)各種修改而不脫離 本發(fā)明的精神和保護范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)各種其他特征的組合而不 脫離本發(fā)明的精神和保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種立體演算繪制方法，包括接收來自客戶機的數(shù)據(jù)加載請求；在服務器上加載全分辨率立體數(shù)據(jù)集；計算該全分辨率立體數(shù)據(jù)集的低分辨率二次采樣副本；向客戶機傳送該全分辨率立體數(shù)據(jù)集的二次采樣副本；接收來自客戶機的演算繪制請求；至少部分地基于由客戶機指定的預定義的演算繪制參數(shù)，在服務器上用全分辨率立體數(shù)據(jù)集繪制高質(zhì)量的圖像；根據(jù)全分辨率立體數(shù)據(jù)集的低分辨率二次采樣副本，在服務器上繪制低質(zhì)量的圖像；至少部分地基于該高質(zhì)量圖像和該低質(zhì)量圖像在服務器上生成像素掩模；以及將像素掩模從服務器傳送到客戶機。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括； 在客戶機上接收來自服務器的像素掩樣基于像素掩模中的像素值演算繪制本地的低^i摔二 嫁樣立體的圖像；以及榭象素掩模中的像素掩模值與選擇性演算繪制的像素值組合為高質(zhì)量的圖像。
3. 如禾又利要求1所述的方法，其中所述像素掩模是混合像素掩模。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中生成混合像素掩模包括 在高質(zhì)量圖像和低質(zhì)量圖ife間執(zhí)行XOR運算； 存儲由XOR運算得到的零值；以及用高質(zhì)量圖像的像素值代替由XOR運算得到的非零值。
5. 如^^利要求2所述的方法，其中所述像素掩模是混合像素掩模，并且生成高質(zhì)量圖像包括i3^擇性演算繪制像素掩模中被新己為零的像素值；以及 將選擇性演算會魏啲像素值與像素掩模中的非零值組合。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中生成像素掩模進一步包括 在服務器上計算的高質(zhì)量圖像的像素和低質(zhì)量圖像的像素之間進行XOR運算。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括-在客戶機上接收來自服務器的像素掩樣 鄉(xiāng)魏體地低^f摔二次采樣立體的低質(zhì)量圖傲{頓XOR運算榭象素掩模的像素值的像素值與^M量圖像的像素值相組 合；以及基于該組合的像素值生成高質(zhì)量圖像。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中從服務器向客戶機傳送全^f摔立體的 二次采樣副本包括壓縮該全^ff率立體的二 條樣副本。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中從服務器向客戶機傳送像素掩模包括 艦無損耗壓縮來壓縮該像素掩模。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中從客戶tJ!M服務器的演算織隨求是 基于從與客戶機上察看參數(shù)進行^S的用戶接收的輸入的速度。
11. 一種立鵬算繪制系統(tǒng)，包括用于接收數(shù)據(jù)加載請求的裝置； 用于加載全分辨率立體 集的裝置；用于計算該全分辨率立體娜集的低^f摔二 ^^樣副本的裝置；用于傳送該全分辨率立體數(shù)據(jù)集的二次采樣副本的裝置；用于接收演算繪制請求的裝置；用于至少部分地基于預定義的繪制參數(shù)，用^^辨率立體 集繪制高質(zhì) 量圖像的裝置；用于用全辨J率立體數(shù)據(jù)集的低^f辛率二次采樣副本^M氐質(zhì)量圖像的裝置；用于至少部分i條于該高質(zhì)量圖像和該低質(zhì)量圖像生成像素掩模的裝置；以及用于傳送該像素掩模的裝置。
12. 如權(quán)利要求ll所述的體，進一步包括 用于接收像素^t，莫的^fi;用于基于像素lfe模中的像素值繪制本地低分辨率二次采樣立體的圖像的裝置；以及用于榭象素掩模中的像素掩模值與選擇性演算繪制的像素值組合為高質(zhì)量 圖像的裝置。
13.如權(quán)利要求ll所述的驢，其中生成像素掩模的裝置包括 用于在高質(zhì)量圖像和低質(zhì)量圖像之間執(zhí)行XOR運算的裝置； 用于存儲由XOR運算得到的零值的裝置；以及用于以高質(zhì)量圖像的像素值代替由XOR運算得到的非零值的裝置。
14. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述像素掩模是混合像素掩模，并且用于生成高質(zhì)量圖像的裝置包括用于 擇性演算繪制像素掩模中被標記為零的像素值的裝置；以及 用于將選擇性演算織啲像素值與像素掩模中的非零值組合的裝置。
15. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中用于生成像素掩模的，進一步包括用于在高質(zhì)量圖像的像素和低質(zhì)量圖像的像素之間進行XOR運算的裝置。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，進一步包括用于接收像素掩模的，；用于《魏體地低^|)辛率二^^樣立體的低質(zhì)量圖像的裝置； 用于使用XOR運算器糊象素掩模的像素值與低質(zhì)量圖像的像素值相組合 的裝置；以及用于基于該組合的像素值生成高質(zhì)量圖像的裝置。
17. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，進一步包括 用于壓縮該全^^率立體的二次采樣副本的裝置。
18. —種在其上存儲有，辨指令的計算機可讀介質(zhì)，該指令能夠被處理器 執(zhí)行并定義以下步驟接收來自客戶機的數(shù)據(jù)加載請求； 在服務器上加載全^f,率立體M集； 計算該全^ff率立體數(shù)據(jù)集的低分窮f率二次采樣副本； 向客戶機傳送該全^f摔立體翻集的二次采樣副本； 接 自客戶機的演算纟賴儲求；至少部分地基于由客戶機指定的預定義的繪制參數(shù)，在服務器上根據(jù)全分辨率立體 集演算繪制高質(zhì)量的圖像；根據(jù)全分辨率立體數(shù)據(jù)集的低分辨率二次采樣副本，在服務器上繪審Ji氐質(zhì) 量的圖像；至少部分地基于該高質(zhì)量圖像和該低質(zhì)量圖像在服務器上生成像素掩樣以及賺素掩模雄務離送到客戶機。
19. 如權(quán)利要求18所述的計^m可讀介質(zhì)，其中該指令進一步定義以下步驟在客戶機接收來削艮務器的像素掩模；基于像素掩模中的像素值纟魏體地的低^fjf率二 姊樣立體的圖像；以及 榭象素掩模中的像素掩模值與選擇性演算繪制的像素值結(jié)合為高質(zhì)量的圖像。
20. 如權(quán)利要求19所述的計嶽幾可讀介質(zhì)，其中用于生成像素掩模的指令 進一步定義以下步驟在高質(zhì)量圖像刺氐質(zhì)量圖4貌間執(zhí)行XOR運算； 存儲由XOR運算得到的零值；以及 用高質(zhì)量圖像的像素值代替由XOR運算得到的一瞎值。
21. 如^3l利要求18所述的計算機可讀介質(zhì)，其中像素^f模是混合像素掩模，并且用于生成高質(zhì)量圖像的指令進一步定義以下步驟i3^擇性演算繪制像素掩模中被新己為零的像素值；以及 將選擇性演算繪制的像素值與像素掩模中的與瞎值結(jié)合。
22. 如權(quán)利要求18所述的計對幾可讀介質(zhì)，其中用于生成像素掩模的指令進一步定義以下步驟在服務器上計算的高質(zhì)量圖像刺氏質(zhì)量圖像的像素之間進行XOR運算。
23. 如權(quán)利要求22所述的計算機可讀介質(zhì)，其中該指令進一步定義以下步驟在客戶機接 自服務器的像素掩模； 纟魏體地低5^摔二7^^樣立體的低質(zhì)量圖像；4頓XOR運算糊象素掩模的像素值與低質(zhì)量圖像的像素值相結(jié)合；以及 基于結(jié)合的像素值生成高質(zhì)量圖像。
全文摘要
響應于來自客戶機的請求，用于立體演算繪制的服務器從存儲器歸檔加載立體數(shù)據(jù)集，建立該立體數(shù)據(jù)集的低分辨率二次采樣副本并將其傳送給客戶機。響應于來自客戶機的后續(xù)請求，用于立體演算繪制的服務器繪制全分辨率立體數(shù)據(jù)集的高質(zhì)量圖像，并繪制該立體數(shù)據(jù)集的二次采樣副本的低質(zhì)量圖像，然后生成表示高質(zhì)量圖像與低質(zhì)量圖像之間差別的像素掩?；蛘呋旌舷袼匮谀?，并將該像素掩模傳送給客戶機?？蛻魴C從服務器接收像素掩模，并且至少部分地基于該像素掩模及對它的立體數(shù)據(jù)集的本地低分辨率二次采樣副本的選擇性演算繪制，來計算高質(zhì)量圖像。
文檔編號G06T15/00GK101334818SQ200810144608
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者G·帕拉迪尼, M·斯庫恰里, T·莫勒 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司