專利名稱：：在體繪制中有效確定燈光效果的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種借助體繪制二維表示對(duì)象的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明屬于體繪制領(lǐng)域、即表示或可視化三維身體或?qū)ο蟮念I(lǐng)域。三維對(duì)象的建模、重建或可視化在醫(yī)療(例如CT、PET、MR、超聲波)、物理(例如大分子的電子結(jié)構(gòu))或地理(地層的特性和位置)領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用范圍。典型地，借助電磁波或聲波照射待檢查的對(duì)象，以檢查其特性。探測(cè)散射的光線并且從所探測(cè)的值中確定身體的特征。通常地，結(jié)果在于物理參數(shù)(例如密度、組織成分的分量、彈性、速度)，對(duì)于身體確定這些參數(shù)的值。在此，通常使用虛擬的柵格，在其柵格點(diǎn)上確定參數(shù)的值。這些柵格點(diǎn)或在這些位置上的參數(shù)的值通常被表示為體素。這些體素通常以所謂的灰度值的形式呈現(xiàn)。借助體繪制，在二維顯示面(例如顯示屏)上從體素中產(chǎn)生檢查的對(duì)象或身體的三維圖示。在此，從體素中產(chǎn)生所謂的像素(通常具有從體素中通過插值獲得的對(duì)象點(diǎn)的中間級(jí))，從像素中合成二維圖像顯示的圖像。為了在二維顯示器上可視化三維，通常進(jìn)行所謂的阿爾法合成(Alpha-Compositing)或者阿爾法分解(Alpha_Zerlegung)。在這些標(biāo)準(zhǔn)方法中，體素或從體素形成的體積點(diǎn)被賦予顏色以及透明度值、更精確來說是用于不透明度的值或阻光度(通常用英語Opacity表示，其表示身體的不同層的透明性或遮蓋力(deckkraft))。更具體地，一個(gè)對(duì)象點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于以對(duì)顏色分量紅、綠和藍(lán)編碼(所謂的RGB值)的三元組形式的三個(gè)顏色、以及對(duì)不透明性進(jìn)行參數(shù)化的所謂的阿爾法值。這些參數(shù)綜合形成顏色值RGBA，其與其它的對(duì)象點(diǎn)的顏色值(通常借助所謂的阿爾法混合(AlphaBlending)為了可視化部分透明的對(duì)象)組合或混合為用于像素的顏色值。為了賦予合適的顏色值，通常利用光照模型工作。該光照模型在為了可視化而對(duì)對(duì)象建模的或模擬的光照情況下考慮燈光效果(通常是對(duì)象的表面上的燈光的反射；在此可以是檢查的對(duì)象的外表面或內(nèi)部層的表面)。文獻(xiàn)中有一系列被應(yīng)用的光照模型。常用的例如有Phong或Blinn-Phong模型。用于體繪制的最常用的方法中的一種是所謂的光線投影算法(Ray-Casting)或者說模擬用于表示或可視化身體的光照。在光線投影算法中，將從虛擬觀察者的眼睛出發(fā)的虛擬光線，發(fā)送通過檢查的身體或檢查的對(duì)象。沿著光線，從體素確定對(duì)于采樣點(diǎn)的RGBA值，并且借助阿爾法合成或阿爾法混合結(jié)合為用于二維圖像的像素。在此，通常借助上面提到的光照模型中的一個(gè)在稱為“陰影法(Shading)”的方法的范圍內(nèi)考慮光照效果。對(duì)于在操作(透視變換、著色、剪裁，…)的過程中在每個(gè)修改的情況下都要重新進(jìn)行體繪制的應(yīng)用，通常由光照模型僅考慮局部效果，因?yàn)榉駝t的話對(duì)于用戶在應(yīng)用期間會(huì)發(fā)生不可接受的延遲。但是這導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量損失。逼真的表示可以通過也考慮全局效果的方法來實(shí)現(xiàn)。在此有意義的是，由于不同的過程在計(jì)算時(shí)區(qū)分兩種主要的效3果。第一種效果是形成陰影(Shadows)。該效果由此使得，對(duì)于在通過對(duì)象的模擬光線上的點(diǎn)，在該點(diǎn)和現(xiàn)有的光源或多個(gè)光源之間的路徑具有障礙，即，光線不能無阻礙地到達(dá)該點(diǎn)。用于計(jì)算該陰影影響的概念上最簡單的方法是，從考察的點(diǎn)出發(fā)，將光線發(fā)送到光源(或者將光線發(fā)送到不同的光源)，以便確定，光線的哪些分量能夠穿透該點(diǎn)。要區(qū)別的是散射光線的效果(在專業(yè)文獻(xiàn)中通常稱為“ambientocclusion”或環(huán)境光遮蔽)。該效果歸因于散射光線并且由此是非常重要的，因?yàn)閮H通過直接的光不可見的結(jié)構(gòu)變得可見。一般地，光線散射首先導(dǎo)致，光線從所有方向上射中對(duì)象。該散射光線可以通過物質(zhì)被吸收，從而通過散射光分量得到對(duì)象的不規(guī)則的變亮。該效果的一個(gè)典型的例子是房間的角落，其比房間的中央顯得更暗。散射光的吸收例如利用同樣的方法來檢查，利用該方法還可以確定陰影形成。但是，因?yàn)樯⑸涔獠皇莵碜怨潭ǖ墓庠矗莵碜运蟹较?，所以光線以隨機(jī)方式從與表面局部一致的半球被發(fā)送，并且因此被檢查，有多少散射光被吸收。人們稱用于確定光照特征的光線發(fā)送為光線跟蹤算法(Ray-Tracing),并且稱借助“ambientocclusion”的隨機(jī)的光線采樣為蒙特卡洛光線跟蹤算法。在Zhukov等人的[4]中對(duì)“ambientocclusion”進(jìn)行了定義。據(jù)此在表面的點(diǎn)上"ambientocclusion"的值是可以到達(dá)該點(diǎn)的環(huán)境光的光量。光線跟蹤方法的問題是高的開銷。從模擬的光線上的每個(gè)采樣點(diǎn)產(chǎn)生光線(一條光線用于每個(gè)光源并且多個(gè)光線用于“ambientocclusion")。同樣考慮到該開銷，關(guān)于光線跟蹤方法也被稱為“bruteforce”方法。相應(yīng)的開銷對(duì)于對(duì)象的表示的交互修改通常太高，因此目前通常棄用燈光效果的逼真表示，盡管陰影和環(huán)境光遮蔽是全局效果。考慮全局光照效果的這樣的方法，或者需要數(shù)據(jù)的極大的預(yù)處理(pre-processing)，或/和需要構(gòu)造附加的預(yù)先計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(deepshadowmaps[2]，shadowmapping[l],summedareatables[5],computinglocalhistograms[6],vicinityshading[7])。其它方法受至Ll其應(yīng)用可能性的限制(例如half-angleslicing[l]不可應(yīng)用于光線投影算法)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，使得能夠低開銷地表示光線效果。按照本發(fā)明，對(duì)于對(duì)象的表示，從不利用光照模型或僅利用局部光照模型(例如Blirai-Phong模型)的體繪制出發(fā)。在此對(duì)象以體素形式呈現(xiàn)，S卩，以從對(duì)象的空間點(diǎn)上出發(fā)的、表征對(duì)象的參數(shù)(例如密度)的標(biāo)量值的形式呈現(xiàn)。換言之，作為對(duì)于多個(gè)空間點(diǎn)的位置的函數(shù)給出標(biāo)量數(shù)組(Feld)。以下關(guān)于對(duì)象的通過體素的該表示也使用對(duì)象的三維表示的概念。體繪制對(duì)于通過顯示屏的顯示在二維上形成三維表示。具體來說，該成像提供用于二維圖像的像素或者說圖像點(diǎn)。以下僅對(duì)于三維表示使用體素的概念并且僅對(duì)于二維表示使用像素的概念。例如通過測(cè)量系統(tǒng)獲得體素。典型地例如是借助計(jì)算機(jī)斷層造影的測(cè)量、其對(duì)于不同的拍攝位置提供投影，從這些投影重建體素。其它的可能性是超聲波方法或核自旋拍攝。體素通常以所謂的灰度值的形式呈現(xiàn)，這些灰度值表示在該位置上對(duì)象的相應(yīng)密度的度量。目前常用多次直接體繪制方法，例如光線投影算法。該方法通常這樣運(yùn)行模擬落到對(duì)象上的視線。沿著該視線確定表征的參數(shù)的值，為所確定的值賦予顏色值，并且將該顏色值為了在顯示屏上作為像素表示而重疊為一個(gè)混合的顏色值(RGB:可能是三個(gè)值)?；旌系念伾低ǔＲ訰GB值或RGBA值的形式呈現(xiàn)?！邦伾怠钡母拍钤诖税伾硎镜牟煌问健Ｌ貏e地，該概念還包括以三個(gè)或四個(gè)值的形式的表示作為RGB值或RGBA值。按照本發(fā)明，校正體繪制的結(jié)果，以便考慮全局的燈光效果。具體來說在此是陰影形成(shadows)和環(huán)境光遮蔽(ambientocclusion)的效果。至少對(duì)于這兩個(gè)效果中的一個(gè)進(jìn)行校正。該校正的確定對(duì)于兩種情況來說是類似的。如在“bruteforce”計(jì)算的情況下那樣模擬至少一條光線，該光線作為測(cè)試光線逐段地采集對(duì)燈光效果的份額。沿著一條光線的份額然后累加為該光線的總份額。光線的數(shù)量及其方向通常取決于檢查的效果。為了考慮陰影，優(yōu)選地將測(cè)試光線向每個(gè)光源的方向發(fā)送。對(duì)于環(huán)境光遮蔽，將多個(gè)測(cè)試光線向不同的、例如隨機(jī)選擇的方向發(fā)送。在此，在一個(gè)步驟中可以進(jìn)行兩個(gè)效果的確定，其中，必要時(shí)對(duì)于兩個(gè)效果使用一條模擬的光線或模擬的光線的一部分。在多條光線的情況下(例如用于環(huán)境光遮蔽的多條光線)，通常將用于各個(gè)光線的結(jié)果結(jié)合為一個(gè)結(jié)果，其中可以對(duì)各個(gè)光線進(jìn)行加權(quán)。與常規(guī)的“brateforce”方法不同，校正計(jì)算不是對(duì)于例如在光線投影算法情況下的光線的各個(gè)采樣值進(jìn)行，而是通常每個(gè)光線投影光線僅進(jìn)行一次或者說每個(gè)混合的顏色值或像素僅進(jìn)行一次。對(duì)于用于確定關(guān)于陰影和/或環(huán)境光遮蔽進(jìn)行校正的測(cè)試光線的起始點(diǎn)，位于對(duì)象的一個(gè)表面上。在此優(yōu)選是外表面。但是還可以有意義的是，按照對(duì)象組成，從一個(gè)內(nèi)表面開始(可能當(dāng)對(duì)象的最外面的物質(zhì)或組織層實(shí)際上是透明的時(shí))。在光線投影算法中，起始點(diǎn)例如是模擬的光線投影光線到對(duì)象的進(jìn)入點(diǎn)(在“從前到后”方法中是有意義的)或者從對(duì)象出來的離開點(diǎn)(在“從后到前”方法中是有意義的)。借助至少一條測(cè)試光線，確定用于影響陰影形成的值或用于影響環(huán)境光遮蔽的值(優(yōu)選用于兩個(gè)效果的值)。在體繪制中獲得的混合的顏色值與確定的值組合，以便獲得考慮陰影形成或環(huán)境光遮蔽(優(yōu)選考慮二者)的影響的混合的顏色值。在此，通常是混合的顏色值與僅用于對(duì)陰影形成的影響或環(huán)境光遮蔽的影響的考慮(不計(jì)對(duì)在體繪制的步驟中通過局部的光照模型的影響的可能的考慮)的確定的值的組合。對(duì)于本發(fā)明來說關(guān)鍵的認(rèn)識(shí)是，所進(jìn)行的近似，即，對(duì)于混合的顏色值或?qū)τ谙袼貎H進(jìn)行一次或就進(jìn)行一次對(duì)“陰影”和/或“環(huán)境光遮蔽”效果的計(jì)算，對(duì)于許多類對(duì)象相比于例如對(duì)于沿著整個(gè)光線投影光線的采樣值的像素進(jìn)行校正的校正過程，導(dǎo)致非常小的質(zhì)量損失。按照一定的方式，不是在體素層面上進(jìn)行校正而是在像素層面上或者說在二維空間中進(jìn)行校正。而開銷極大(大于一個(gè)數(shù)量級(jí))地降低，從而在目前通常的硬件上能夠足夠快地對(duì)于可視化對(duì)象的交互操作(旋轉(zhuǎn)、處理、修改光源，…)進(jìn)行重新計(jì)算。按照本
發(fā)明內(nèi)容的實(shí)施方式，可以進(jìn)一步降低開銷，方法是，限制測(cè)試光線的長度或者通過僅對(duì)于一部分像素進(jìn)行陰影和/或環(huán)境光遮蔽的效果的計(jì)算，并且通過對(duì)所計(jì)算的值進(jìn)行插值獲得缺少的值。以下在實(shí)施例的范圍內(nèi)借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中，圖1示出了環(huán)境光遮蔽的圖解，圖2示出了按照本發(fā)明的方法的示意圖，圖3示出了圖像的按照本發(fā)明的合成，圖4示出了用于解釋按照本發(fā)明產(chǎn)生的圖像的圖像質(zhì)量的圖像的比較，圖5示出了三個(gè)組成部分的表示，從這些組成部分按照本發(fā)明合成一幅圖像，圖6示出了對(duì)于不同的光照模型的圖像質(zhì)量的比較，圖7示出了用于執(zhí)行按照本發(fā)明方法的硬件結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例方式"Ambientocclusion"或者說環(huán)境光遮蔽是用于計(jì)算在對(duì)象周圍的環(huán)境中散射光線的影響的簡化方法。該光線通常來自所有方向。由于局部陰影形成，較少的光線到達(dá)對(duì)象的洞或角，從而這些洞或角比平滑區(qū)域看起來更暗。用于近似這樣的散射光效果的直接的(bruteforce)方法是在光線投影算法中對(duì)于每個(gè)采樣位置在不同方向上發(fā)送大量模擬測(cè)試光線，以便探測(cè)吸收光線的結(jié)構(gòu)并且考慮相應(yīng)的光吸收。如果采樣位置位于隱含的表面上，則將光線在隱含的表面之上的半球上發(fā)送就足夠。這點(diǎn)在圖1中詳細(xì)示出。在圖1的情況a中，將光線在半球上分布地發(fā)送。這些光線遇不到達(dá)障礙物，從而在此在環(huán)境光遮蔽的過程中不出現(xiàn)遮蔽。在情況b中，在右手側(cè)存在吸收的壁，該壁在示出的情況下實(shí)際上吸收一半的光線，從而occlusion或者說遮蓋占大約50%。在情況c中上面存在一個(gè)球形的吸收結(jié)構(gòu)，從而光線(在第3幅圖中是9條光線)的三分之一被吸收。在這種情況下具有大約33%的occlusion或者吸收。直接的方法(bruteforce)需要非常巨大量的計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)器，因?yàn)樵诠饩€投影算法期間必須采樣大量的采樣點(diǎn)。對(duì)于陰影的全局計(jì)算也具有同樣的考慮，即，在模擬中屏蔽來自光源的光線的直接照射。對(duì)于陰影，在“bruteforce”算法中在每個(gè)光源的方向上發(fā)送測(cè)試光線。該過程包含非常巨大的開銷，該開銷特別地使得實(shí)時(shí)交互操作可視化對(duì)象(分別更替、處理對(duì)象…)是不可能的。本發(fā)明著手于此?，F(xiàn)在結(jié)合圖2詳細(xì)解釋本發(fā)明的一種實(shí)施方式。在第一步驟中，進(jìn)行通常的光線投影算法(利用局部光照模型或完全不考慮燈光效果)。作為結(jié)果，獲得借助阿爾法混合所混合的RGB值，該RGB值表示對(duì)于待計(jì)算的像素的第一近似。在此，還可以通過隨機(jī)抖動(dòng)(Jittering)來抑制采樣偽影。在第二步驟中，從對(duì)象的表面在光源的方向上發(fā)送測(cè)試光線，以便確定陰影的影響。結(jié)果是在0和1之間的值，該值表示陰影影響的度量(0=完全被遮蓋，1=沒有陰影)。測(cè)試光線或陰影光線要么到達(dá)吸收的結(jié)構(gòu)并且積累陰影效果、要么無阻礙地到達(dá)光線。所有陰影光線的結(jié)果可以合成為利用灰度值形成的陰影圖像。在第三步驟中，考慮全局的散射光吸收。仍然從對(duì)象的表面發(fā)送測(cè)試光線并且具體來說在表面的半球之上按照多個(gè)隨機(jī)選擇的方向(參見圖1)發(fā)送。對(duì)沿著光線到達(dá)的材料或體積，分析其影響并且累加為一個(gè)總值。可以將這些結(jié)果合成為一幅圖像。還可以組合步驟2和3;在此要考慮，既可以對(duì)于陰影的計(jì)算也可以對(duì)于散射光吸收的計(jì)算使用可能的各個(gè)光線。在第四步驟中，對(duì)散射光吸收計(jì)算的結(jié)果濾波，例如利用高斯濾波器或雙邊濾波器?？蛇x地還可以對(duì)陰影圖像同樣進(jìn)行這樣的濾波。在第五步驟中，將第一、第二和第三步驟的結(jié)果互相組合。組合的顏色值0ReBA(即，結(jié)果的RGBA值)例如可以利用以下說明的規(guī)則a.-d.來確定。在此，0RGB表示RGB分量，(\表示阿爾法值，VRT(volumerenderingtechnique，體繪制技術(shù))或示在第一步驟中借助常規(guī)的體繪制確定的結(jié)果。在此，可以考慮在局部光照模型的范圍內(nèi)的陰影(Shading)或者還可以根本不考慮(參見在規(guī)則d.中的VRTUnshadedRGB)。SH(Shading)是對(duì)于陰影計(jì)算的第二步驟的結(jié)果，并且AO(ambientocclusion)是對(duì)于環(huán)境光遮蔽第三步驟的結(jié)果?！癮mbient”的表達(dá)是來自局部光照模型、例如Phong模型的一個(gè)因子。在該模型中其表示獨(dú)立于反射光的入射方向的反射光分量，其值可以表達(dá)為環(huán)境光的強(qiáng)度和材料常數(shù)的乘積。利用該關(guān)系可以使用以下規(guī)則a.ORGB=VRTRGB*SH+ambient*AO*VRTRGB，0A=VRTAb.ORGB=VRTrgb*SH+ambient*AO,0A=VRTAc.ORGB=VRTrgb*SH*AO,Oa=VRTad.ORGB=VRTRGB*SH+ambient*AO*VRT_UnshadedRGB，0A=VRTA由此按照本發(fā)明可以說在顯示屏或像素的空間中進(jìn)行開銷大的陰影和遮蓋計(jì)算，即，對(duì)于每個(gè)像素在顯示屏上分別進(jìn)行僅一個(gè)陰影計(jì)算或遮蔽計(jì)算并且不再沿著光線。這點(diǎn)是一個(gè)近似并且原則上不如沿著整個(gè)光線計(jì)算陰影和環(huán)境光遮蔽的“bruteforce”方法準(zhǔn)確。然而如以下結(jié)合附圖所示的，該近似對(duì)于許多對(duì)象幾乎不導(dǎo)致質(zhì)量上損害的結(jié)果。該方法利用低透明度的傳遞函數(shù)工作良好。具有高的半透明部分的傳遞函數(shù)會(huì)產(chǎn)生圖像偽影。然而，不透明的傳遞函數(shù)是非常常用的，例如在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的骨骼可視化或者對(duì)于工業(yè)CT數(shù)據(jù)組的可視化。由于環(huán)境光遮蔽和陰影是具有低頻率或低方差的效果，所以在該方法中可以應(yīng)用不同的分辨率，即，使用比原始的體繪制(VRT)更低的分辨率計(jì)算陰影(SH)和環(huán)境光遮蔽(AO)。對(duì)于VRT、SH和AO圖像的組合，于是可以在具有較低分辨率的圖像、即SH和AO圖像進(jìn)行插值。圖3直觀地示出了該方法是如何工作的。在左上方，示出了標(biāo)有VRT的圖像，該圖像是常規(guī)地沒有全局燈光效果地拍攝的。下面示出了標(biāo)有“firsthit的圖像，艮口，從光線第一次擊中吸收物所獲得的圖像。有趣的是，該“fisthit”圖像已經(jīng)非常接近其上的完整圖像。該圖像提供用于全局計(jì)算陰影(“shadows”圖像)和環(huán)境光遮蔽(在“ambientocclusion”圖像中)的起始位置。然后對(duì)“ambientocclusion”圖像進(jìn)行附加的濾波(“filter”圖像)。最后，使用在圖中示出的公式(上面給出的公式a.)將所有的圖像組合。圖4示出了四幅圖像。在左上方是使用局部燈光效果拍攝的VRT圖像。在左下方示出了按照本發(fā)明計(jì)算的陰影圖像。在右上方示出了由左手方的兩幅圖像(VRT和AO)組合的圖像。在它下面，即右下方，是如果完全執(zhí)行bruteforce方法來計(jì)算陰影的話將獲得的圖像。在此可以看到通過對(duì)檢查的對(duì)象作出的近似所產(chǎn)生的很小的偏差(比較右上方和右下方的圖像)。后續(xù)的圖像被用來進(jìn)一步闡明這一點(diǎn)。圖5在左邊示出了使用局部光照計(jì)算的圖像(VRT圖像)。最右邊是來自環(huán)境光遮蔽的圖像(AO圖像)并且中間是(VRT與AO)組合的圖像。圖6再次在左邊示出了包括了局部燈光效果的圖像(VRT圖像)。中間示出了按照本發(fā)明使用陰影和環(huán)境光遮蔽獲得的圖像(具有SH和AO的VRT)，并且最右邊是執(zhí)行了“bruteforce”方法而沒有近似的圖像。從右邊和中間的圖像之間的稍微差別可以看出該近似的相當(dāng)好的質(zhì)量?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明可以以硬件、軟件、固件、特殊用途處理器或其組合的不同形式實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地可以在具有OpenGL(opengraphicslanguage開放圖形語言)和OpenGLShading(開放圖形語言陰影)語言的GPU(圖形處理單元)上實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明可以在軟件中作為應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)。該應(yīng)用程序可以上傳到具有任意合適的結(jié)構(gòu)的機(jī)器上并且可以在該機(jī)器上執(zhí)行。參考圖7，按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，用于基于GPU的光線投影算法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)401除了別的之外，可以具有中央處理單元(CPU)402、存儲(chǔ)器403、輸入/輸出(E/A)接口404。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)401—般地通過E/A接口404與顯示裝置405和不同的輸入裝置106、例如鼠標(biāo)或鍵盤耦合。附加電路可以包括諸如高速緩存、電源、時(shí)鐘電路和通信母線等電路。存儲(chǔ)器403可以是讀寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器等或其組合。本發(fā)明可以作為在存儲(chǔ)器403中存儲(chǔ)的并且由CPU402執(zhí)行的例程407被執(zhí)行，用以處理信號(hào)源408的信號(hào)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)401還包括圖形處理單元(GPU)409，用于處理圖形指令，例如，用于處理具有圖像數(shù)據(jù)的信號(hào)源408。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)401本身是普通的多用途計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明的程序407時(shí)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變成特殊用途計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)平臺(tái)401還包括操作系統(tǒng)和微命令代碼。在此描述的不同的方法和功能或者可以是微命令代碼的部分或者是由操作系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用程序的部分(或它們的組合)。此外不同的其它外圍設(shè)備、例如附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置和打印裝置可以連接到該計(jì)算機(jī)平臺(tái)。此外可以理解的是，因?yàn)樵诟綀D中示出的各個(gè)系統(tǒng)組件和方法步驟中的一些可以在軟件中執(zhí)行，因此取決于編程本發(fā)明的方式，在系統(tǒng)組件之間的(或者在處理步驟之間的)實(shí)際的連接可能不同。通過在此提供的本發(fā)明給出的教導(dǎo)，相關(guān)技術(shù)人員能夠考慮本發(fā)明的類似實(shí)施方式或配置。本發(fā)明不限于所述實(shí)施例。特別是可以想到的是，該方法可以應(yīng)用于與醫(yī)學(xué)技術(shù)完全不同的領(lǐng)域中的虛擬表示。例如在經(jīng)濟(jì)和商業(yè)以及計(jì)算機(jī)游戲領(lǐng)域中的產(chǎn)品的可視化。[1]JoeKniss，SimonPremoze,CharlesHansen,andDavidEbert.“InteractiveTranslucentvolumerenderingandproceduralmodelling”.InVIS，02ProceedingsoftheconferenceonVisualization'02,pages109-116,IEEEComputerSociety,2002.[2]MarkusHadwiger,AndreaKratz,ChristianSigg，andKatjaBiihler.,,Gpuaccelerateddeepshadowmapsfordirectvolumerendering“...InGH‘06Proceedingsofthe21stACMSIGGRAPH/EuropraphicssymposiumonGraphicshardwarepages49-52，NewYork，NY,USA，2006.ACMPress.[3]TimoRopinski，JensKasten，KlausHinrichs，“EffiicientShadowsforGPU-basedVolumeRaycasting”，InternationalConferencesinCentralEuropeonComputerGraphics，VisualizationandComputerVision2008[4]ZHUKOV，S.，IONES，A.，ANDKRONIN，G.1998.Anambientlightilluminationmodel.InRenderingTechniques'98(ProceedingsoftheEurographicsWorkshopinRendering)，45-55.[5]PhilippeDesgranges，Princeton，NewJersey(U.S.)，KlausEngel，Princeton，NewJersey(U.S.)，F(xiàn)ASTAMBIENTOCCLUSIONFORDIRECTVOLUMERENDERING，U.S.ProvisionalapplicationNo.60/698.830,filedJuly13，2005[6]ROPINSKIT.，MEYER—SPRADOWJ.，DIEPENBROCKS.，MENSMANNJ.，HINRICHSK.H.Interactivevolumerenderingwithdynamicambientocclusionandcolorbleeding.ComputerGraphicsForum(Eurographics2008)27，2(2008)，567-576.[7]STEWARTA.J.Vicinityshadingforenhancedperceptionofvolumetricdata.InVIS’03Proceedingsofthe14thIEEEVisualization2003(VIS，03)(2003)，IEEEComputerSociety，pp.355-362.9權(quán)利要求1.一種借助體繪制二維地表示對(duì)象的方法，包括-使用對(duì)象的表示，在該表示中在對(duì)象的空間點(diǎn)上給出表征對(duì)象的參數(shù)的值，-借助不使用光照模型或使用局部光照模型的體繪制方法，確定用于在顯示屏上作為像素表示的混合的顏色值，-模擬至少一條從對(duì)象的表面出發(fā)的光線，用于確定陰影形成的影響或環(huán)境光遮蔽的影響，-借助該至少一條光線確定用于陰影形成的影響的值或用于環(huán)境光遮蔽的影響的值，并且-將所述混合的顏色值與所確定的值組合，以便獲得考慮了陰影形成或環(huán)境光遮蔽的影響的混合的顏色值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，-確定用于陰影形成的影響的值以及用于環(huán)境光遮蔽的影響的值，-將兩個(gè)值與所述混合的顏色值組合，以便獲得考慮了陰影和環(huán)境光遮蔽的影響的混合的顏色值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表征對(duì)象的參數(shù)是密度。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)象的表面是外表面。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，-確定用于陰影形成的影響的值，并且-將所述混合的顏色值與該值相乘。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，_確定用于環(huán)境光遮蔽的影響的另一個(gè)值，并且-將該另一個(gè)值與由所述混合的顏色值與用于陰影形成的影響的值的乘積相乘，或者-將該另一個(gè)值與一個(gè)表示環(huán)境中存在的光的度量的因子相乘，并且-相加到由所述混合的顏色值與用于陰影形成的影響的值的乘積，或者_(dá)將由另一個(gè)值與因子的乘積與所述混合的顏色值相乘并且相加到由該混合的顏色值和用于陰影形成的影響的值的乘積。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，-確定用于陰影形成或環(huán)境光遮蔽的影響的值，并且-對(duì)所確定的值在與所述混合的顏色值組合的步驟之前進(jìn)行濾波。8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，限制所述至少一條光線的長度。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，-確定用于多個(gè)像素的混合的顏色值，-分別借助至少一條光線對(duì)于多個(gè)像素的子集確定用于陰影形成或環(huán)境光遮蔽的值，并且-通過插值確定用于多個(gè)像素的不屬于該子集的像素的標(biāo)量值。10.一種構(gòu)造為用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法的裝置。11.一種具有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其執(zhí)行按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。全文摘要本發(fā)明涉及一種借助體繪制二維地表示對(duì)象的方法，其中使用對(duì)象的表示，在該表示中在對(duì)象的空間點(diǎn)上給出表征對(duì)象的參數(shù)的值。借助不使用光照模型或使用局部光照模型的體繪制方法，確定用于在顯示屏上作為像素表示的混合的顏色值。為了確定陰影形成的影響或環(huán)境光遮蔽的影響，模擬至少一條從對(duì)象的表面出發(fā)的光線并且借助該至少一條光線確定用于陰影形成的影響的值或用于環(huán)境光遮蔽的影響的值。最后將所述混合的顏色值與所確定的值組合，以便獲得考慮了陰影形成或環(huán)境光遮蔽的影響的混合的顏色值。該方法是開銷低的并且同時(shí)對(duì)于多種對(duì)象具有高的圖像質(zhì)量。文檔編號(hào)G06T15/50GK102024269SQ20101029036公開日2011年4月20日申請(qǐng)日期2010年9月20日優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日發(fā)明者克勞斯·恩格爾申請(qǐng)人:西門子公司