專利名稱：用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備和可視化方法。本發(fā)明還涉及用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的對應計算機程序。
背景技術：
US 2008/0080770A1公開了一種用于將圖像數(shù)據(jù)集中的區(qū)域可視化的方法和系統(tǒng)，具體而言，公開了一種向圖像數(shù)據(jù)集中的區(qū)域分配標簽的方法。該方法包括如下步驟 導出針對多個幾何結構的概率模型，計算圖像數(shù)據(jù)集中一區(qū)域周圍的區(qū)域響應，利用多個概率模型針對每個幾何結構計算區(qū)域評分，并基于區(qū)域評分標記圖像數(shù)據(jù)集中的區(qū)域。在具體實施例中，將在圖像數(shù)據(jù)集的每個體素處的等值表面的主曲率用作區(qū)域響應，區(qū)域評分表示對于與具體解剖結構，例如血管或結節(jié)對應的區(qū)域，觀察到計算的曲率數(shù)據(jù)的概率。 然后可以針對不同解剖結構利用不同顏色向放射科醫(yī)師顯示標記的區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)集的這種可視化需要大計算量的計算，例如導出針對多個幾何結構的多個概率模型，計算圖像數(shù)據(jù)集中一區(qū)域周圍的區(qū)域響應，以及利用多個概率模型針對每個幾何結構計算區(qū)域評分。對圖像數(shù)據(jù)集進行可視化，從而將不同對象在視覺上彼此分開，因此，需要很大計算成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備、可視化方法和計算機程序，從而以更少的計算成本將不同對象在視覺上彼此分開。在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備，其中，所述可視化設備包括-用于提供所述圖像數(shù)據(jù)集的圖像數(shù)據(jù)集提供單元，-用于針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質(localdifferential properties)的微分性質確定單元，-根據(jù)所確定的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質的分配單元，其中可視化性質定義分配了所述可視化性質的區(qū)域的可視化，-用于顯示分配給所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質的顯示單元。所提供的圖像數(shù)據(jù)集中示出的不同對象應當具有不同的局部微分性質。因此，通過針對所提供圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質并根據(jù)所確定的局部微分性質向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質，可以向包括不同局部微分性質的不同區(qū)域分配不同的可視化性質，由此能夠通過顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質，來將具有不同局部微分性質的區(qū)域可視化，即不同地顯示不同對象。于是，通過顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質，可以將不同對象在視覺上彼此分開。此外，由于僅需要確定局部微分性質并執(zhí)行分配過程，即由于不需要執(zhí)行像針對多個幾何結構推導多個概率模型、計算圖像數(shù)據(jù)集中一區(qū)域周圍的區(qū)域響應和利用多個概率模型針對每個幾何結構計算區(qū)域評分這樣的計算，所以可以對圖像數(shù)據(jù)集進行可視化，從而以減少的計算成本將不同對象在視覺上彼此分開。由于局部微分性質一般給出圖像數(shù)據(jù)集中相應區(qū)域中對象的形狀指示，所以也可以將局部微分性質視為局部微分幾何性質。圖像數(shù)據(jù)集優(yōu)選是計算斷層攝影成像系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)、像單光子發(fā)射計算斷層攝影成像系統(tǒng)或正電子發(fā)射計算斷層攝影成像系統(tǒng)的核成像系統(tǒng)或超聲成像系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)集。圖像數(shù)據(jù)集也可以是另一種成像器械的圖像數(shù)據(jù)集。圖像數(shù)據(jù)集優(yōu)選是醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集，具體而言，示出了人或動物一部分的圖像數(shù)據(jù)集，比如示出了人的肺或另一個器官的圖像數(shù)據(jù)集。圖像數(shù)據(jù)集提供單元可以是存儲單元，存儲單元中存儲圖像數(shù)據(jù)集并可以從其中檢索圖像數(shù)據(jù)集以提供所述圖像數(shù)據(jù)集。圖像數(shù)據(jù)集提供單元也可以是像上述成像系統(tǒng)那樣的產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)集的成像系統(tǒng)。圖像數(shù)據(jù)集提供單元也可以是傳送單元，其允許將圖像數(shù)據(jù)集直接或經(jīng)由用于提供圖像數(shù)據(jù)集的另一個單元傳送到微分性質確定單元。例如，圖像數(shù)據(jù)集提供單元可以是有線或無線數(shù)據(jù)傳輸單元或光學數(shù)據(jù)傳輸單元。分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質優(yōu)選是不同顏色，其中優(yōu)選由顏色坐標系，像RGB系統(tǒng)或HSV系統(tǒng)的坐標來定義顏色。于是，優(yōu)選向不同區(qū)域分配R值、G值、B 值或H值、S值、V值，以向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質。另外地或備選地，也可以向不同區(qū)域分配其他可視化性質，例如，不同的透明程度。微分性質確定單元可以適于確定針對圖像數(shù)據(jù)集的相同區(qū)域的不同的局部微分性質。然后分配單元優(yōu)選適于組合針對相同區(qū)域確定的局部微分性質并向該組合分配可視化性質，例如顏色。該組合可以是線性組合或非線性組合。圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域優(yōu)選是單個圖像元或一組圖像元，其中，如果圖像數(shù)據(jù)集是三維圖像數(shù)據(jù)集，圖像元優(yōu)選為體素，或者如果圖像數(shù)據(jù)集是二維圖像數(shù)據(jù)集，圖像元優(yōu)選為像素。優(yōu)選地，該可視化設備還包括平滑化單元，用于根據(jù)平滑化程度將所述圖像數(shù)據(jù)
集平滑化。更優(yōu)選地，該可視化設備包括平滑化設置單元，用于允許用戶設置平滑化程度。通過修改平滑化程度，可以提高特定對象或結構的可視性并可以降低其他對象或結構的可視性。例如，如果平滑化程度大，可能會降低小且精細對象或結構的可視性，而可能提高更粗糙的對象或結構的可視性。相應地，如果減小平滑化程度，小且精細結構能夠變得越來越可見。于是，可以根據(jù)應當在圖像數(shù)據(jù)集之內可視化的，具體而言，在圖像數(shù)據(jù)集中探測到的期望對象或結構來調整平滑化程度。例如，用戶能夠利用平滑化設置單元修改平滑化程度，使得用戶能夠探測到期望的對象或結構。例如，如果圖像數(shù)據(jù)集是醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集并且用戶希望探測疑似表示癌癥的區(qū)域，用戶可以修改平滑化程度，使得疑似表示癌癥的區(qū)域變得可見。平滑化設置單元優(yōu)選包括允許用戶設置和修改平滑化程度的圖形用戶界面。圖形用戶界面例如是顯示單元上示出的滑動控制塊。平滑化單元優(yōu)選適于向圖像數(shù)據(jù)集應用高斯濾波器，以將圖像數(shù)據(jù)集平滑化。優(yōu)選向圖像數(shù)據(jù)集應用具有不同濾波器寬度的不同高斯濾波器實現(xiàn)不同的平滑化程度。作為使用高斯濾波器的替代或補充，可以使用另一種平滑濾波器將圖像數(shù)據(jù)集平滑化。優(yōu)選地，可視化設備適于在確定局部微分性質之前將圖像數(shù)據(jù)集平滑化。下文將要更詳細解釋，如果針對相同區(qū)域確定了若干局部微分性質，優(yōu)選向圖像數(shù)據(jù)集應用若干不同的微分濾波器，獲得若干微分的圖像數(shù)據(jù)集。如果在該微分之后執(zhí)行平滑化，而不是僅將一個圖像數(shù)據(jù)集平滑化，則必須將若干微分的圖像數(shù)據(jù)集平滑化。于是，通過首先執(zhí)行平滑化操作，然后執(zhí)行微分操作，可以進一步減少計算成本?？梢詫⒉煌钠交潭纫暈椴煌姆直媛食叨取８鼉?yōu)選地，該可視化設備包括存儲單元，其中平滑化單元適于根據(jù)不同平滑化程度將圖像數(shù)據(jù)集平滑化若干次以產(chǎn)生若干不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集，其中微分性質確定單元適于針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定不同區(qū)域的若干局部微分性質，其中存儲單元適于存儲針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定的不同區(qū)域的若干局部微分性質，其中， 如果平滑化程度是利用平滑化設置單元設置的，分配單元適于從存儲單元檢索局部微分性質，該局部微分性質是針對對應于所設置平滑化程度的經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集已確定的， 并且分配單元根據(jù)檢索的局部微分性質向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質。由于在存儲單元中已存儲了針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的局部微分性質之后，可以檢索它們而無需再次計算它們，所以，可以非?？斓兀绕涫菍崟r地調整分配給不同區(qū)域的可視化性質的顯示以適應用戶利用平滑化設置單元設置的平滑化程度。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于針對圖像數(shù)據(jù)集的不同平滑化程度確定相同區(qū)域的若干局部微分性質，其中分配單元適于向相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質。優(yōu)選地，該可視化設備還包括平滑程度權重設置單元，以允許用戶為若干局部微分性質的加權組合設置平滑程度權重。平滑程度權重設置單元優(yōu)選包括圖形用戶界面，以允許用戶設置平滑程度權重。 該圖形用戶界面包括例如若干滑動控制塊，用于修改已經(jīng)針對不同平滑化程度確定的局部微分性質的貢獻權重。更優(yōu)選地，該可視化設備包括存儲單元，用于存儲針對圖像數(shù)據(jù)集的不同平滑化程度確定的相同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，如果平滑程度權重是利用平滑程度權重設置單元設置的，分配單元適于從存儲單元檢索相同區(qū)域的若干局部微分性質并根據(jù)使用平滑程度權重設置單元設置的平滑程度權重向所檢索的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質。由于在針對圖像數(shù)據(jù)集的不同平滑化程度已確定了相同區(qū)域的若干局部微分性質之后且在存儲單元中已存儲這些局部微分性質之后，不必再次計算它們，并且由于僅僅需要從存儲單元檢索它們，所以可以非常快地，具體而言，實時地調整可視化性質的顯示以適應用戶利用平滑程度權重設置單元設置的平滑程度權重。優(yōu)選地，該可視化設備還包括分辨率降低單元，用于降低圖像數(shù)據(jù)集的分辨率。降低圖像數(shù)據(jù)集的分辨率優(yōu)選意味著減少圖像要素的數(shù)目，例如體素數(shù)目或像素數(shù)目。這進一步減少了例如確定局部微分性質、向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質以及顯示可視化性質所需的計算成本。優(yōu)選在確定局部微分性質之前，并優(yōu)選在圖像數(shù)據(jù)集已經(jīng)被平滑化之后執(zhí)行分辨率的降低。優(yōu)選地，分辨率降低單元適于根據(jù)平滑化程度降低分辨率，從而維持在經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集中所示的所有特征。平滑化操作是一種低通濾波操作，其中從圖像數(shù)據(jù)集去除高頻。能夠通過這種低通濾波器的最高頻率是由平滑化程度定義的，并且優(yōu)選地降低圖像數(shù)據(jù)集的分辨率，使得通過該低通濾波器的最高頻率仍然能夠在考慮到奈奎斯特準則(Nyquist criterion)時在圖像數(shù)據(jù)集中被探測到。這樣允許進一步降低所需的計算成本，而無需從圖像數(shù)據(jù)集去除結構信息。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于確定局部Hesse矩陣的特征值和局部形狀指數(shù)中的至少一個作為局部微分性質。在優(yōu)選實施例中，微分性質確定單元適于確定Hesse矩陣的特征值作為局部微分性質。Hesse矩陣的特征值非常適于在平面、管狀和結節(jié)結構之間進行區(qū)分。因此，例如， 如果用戶希望探測人或動物圖像數(shù)據(jù)集中的結節(jié)結構，利用Hesse矩陣的特征值作為局部微分性質可以容易地探測到這些結節(jié)結構。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于，確定a)局部Hesse矩陣的最弱特征值和b)平均局部形狀指數(shù)(通過針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部形狀指數(shù)并對針對不同區(qū)域確定的局部形狀指數(shù)求平均)中的至少一個作為所述局部微分性質。優(yōu)選地，所述分配單元適于向所述不同區(qū)域分配a)取決于局部Hesse矩陣的最弱特征值的色飽和度和b) 取決于平均局部形狀指數(shù)的色調中的至少一個。特征值可以是正的或負的。優(yōu)選根據(jù)其絕對大小對特征值排序，同時保持其符號。 最弱的特征值優(yōu)選是絕對大小最小的特征值，最強的特征值優(yōu)選是絕對大小最大的特征值，即特征值的強度優(yōu)選取決于其絕對大小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果圖像數(shù)據(jù)集示出了人的一部分，例如人的器官，局部形狀指數(shù)和局部Hesse矩陣的最弱特征值可以表示諸如腫瘤和淋巴結的結節(jié)結構。具體而言，局部形狀指數(shù)的高值和局部Hesse矩陣最弱特征值可以表示結節(jié)結構。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)平均局部形狀指數(shù)可以表示腫瘤惡性。具體而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)平均局部形狀指數(shù)的低值表示腫瘤惡性。 因此可以將局部Hesse矩陣的最弱特征值、局部形狀指數(shù)和平均局部形狀指數(shù)的確定用于指示圖像數(shù)據(jù)集中可能示出諸如腫瘤和淋巴結的結節(jié)結構的區(qū)域，其中可以對相應結節(jié)結構的惡性程度進行可視化。具體而言，通過根據(jù)平均局部形狀指數(shù)向區(qū)域分配色調并根據(jù)局部Hesse矩陣的最弱特征值向區(qū)域分配色飽和度來對腫瘤惡性程度進行可視化。例如， 向表示腫瘤惡性程度大的低平均局部形狀指數(shù)分配紅色，向表示腫瘤惡性程度低的高平均局部形狀指數(shù)分配綠色調。因此，優(yōu)選通過分配單元將平均局部形狀指數(shù)映射到惡性顏色標度，例如，綠色到紅色，用于確定區(qū)域，尤其是體素的色調。優(yōu)選通過向針對不同區(qū)域確定的局部形狀指數(shù)應用高斯平滑濾波器來執(zhí)行局部形狀指數(shù)的平均，以確定平均局部形狀指數(shù)。局部形狀指數(shù)優(yōu)選是基于通過圖像數(shù)據(jù)集相應區(qū)域的等照度表面的曲率的值，相應區(qū)域優(yōu)選包括二維或三維灰度值體積。優(yōu)選隱式地將等照度表面定義為與相應區(qū)域，例如相應體素處的梯度矢量正交的表面。例如，在如下文章中介紹了局部形狀指數(shù)=Rafael Wiemker 等人的 “Agreement of CAD features with expert observer ratings forcharacterization of pulmonary nodules in CT using the LIDC-IDRI database，，，SPIE Medical Imaging 2009，SPIE vol. 7洸0，通過引用將該文章并入本文。如上所述，最弱的特征值典型地對應于諸如腫瘤的結節(jié)結構，特別地，就是局部 Hesse矩陣的所有三個特征值都是負的情況。第二強的特征值典型地對應于諸如血管的管狀結構，特別地，就是如果兩個最強特征值為負的情況；特別地，如果兩個最強特征值為正， 則對應于氣道。局部Hesse矩陣的最強特征值典型地對應于諸如葉裂隙的平面結構，特別地，就是如果最強特征值為負，另外兩個特征值為零的情況。因此微分性質確定單元也能夠適于確定局部Hesse矩陣的這些其他特征值作為局部微分性質，其中分配單元已經(jīng)為所述局部微分性質分配了諸如顏色的可視化性質。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于針對圖像數(shù)據(jù)集的各不同區(qū)域中的相同(同一)區(qū)域確定若干局部微分性質，其中分配單元適于向該相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質。于是，優(yōu)選地，對于相同的平滑化程度并對于圖像數(shù)據(jù)集的相同區(qū)域，具體而言， 對于相同體素，確定若干局部微分性質，這些局部微分性質優(yōu)選是Hesse矩陣的特征值、局部形狀指數(shù)和/或平均局部形狀指數(shù)。優(yōu)選地，可視化設備還包括性質權重設置單元，用于允許用戶針對圖像數(shù)據(jù)集的相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合設置性質權重。針對相同區(qū)域確定的不同局部微分性質可以表示不同種類的結構，從而表示不同種類的對象。于是，通過給特定的局部微分幾何性質以比另一局部微分幾何性質更大的權重，可以將期望的特定結構，從而將期望的特定對象可視化為比其他結構，從而比其他對象更強。例如，如果相同區(qū)域的若干局部微分性質是所述相同區(qū)域的Hesse矩陣的不同特征值，則可以修改定義該相同區(qū)域的可視化性質(特別地，顏色)的這些特征值的加權組合的貢獻。如果所述相同區(qū)域的若干局部微分性質是局部Hesse矩陣的最弱特征值和所述相同區(qū)域的平均局部形狀指數(shù)，則可以修改定義相同區(qū)域的可視化性質(具體而言，顏色)的局部Hesse矩陣的最弱特征值和平均局部形狀指數(shù)的貢獻。而且，性質權重設置單元優(yōu)選包括圖形用戶界面，用于允許用戶設置和修改性質權重。優(yōu)選地，圖形用戶界面包括若干滑動控制塊，其中用戶能夠使用相應的滑動控制塊設置或修改特定局部微分幾何性質的權重。更優(yōu)選地，該可視化設備包括存儲單元，用于存儲圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域中的一相同區(qū)域的所確定的若干局部微分性質，其中，如果性質權重是利用性質權重設置單元設置的，分配單元適于從存儲單元檢索相同區(qū)域的局部微分性質并根據(jù)使用性質權重設置單元設置的性質權重向若干檢索的局部微分性質的加權組合分配可視化性質。由于在已經(jīng)針對相同區(qū)域確定若干局部微分性質且在存儲單元中存儲這些局部微分性質之后，不必再次計算它們，并且由于可以從存儲單元檢索它們，所以可以非?？斓?，具體而言，實時地調整可視化性質的顯示以適應利用性質權重設置單元設置的性質權重。對于圖像數(shù)據(jù)集的相同區(qū)域，針對若干平滑化程度，即針對不同的分辨率尺度，可以確定若干局部微分性質。這意味著，針對每個平滑化程度，可以確定若干局部微分性質， 比如，Hesse矩陣的若干特征值、局部形狀指數(shù)或平均局部形狀指數(shù)，其中針對不同平滑化程度執(zhí)行這種確定。為了向該相同區(qū)域分配可視化性質，具體而言，為了向其分配顏色，可以組合，具體而言，根據(jù)平滑程度權重和/或性質權重，組合針對不同平滑化程度確定的不同局部微分性質。該組合優(yōu)選是線性組合，但也可以是非線性組合。更優(yōu)選地，所述顯示單元包括第一顯示區(qū)域和第二顯示區(qū)域，其中所述顯示單元適于在所述第一顯示區(qū)域中顯示分配給不同區(qū)域的可視化性質并在所述第二顯示區(qū)域中顯示所提供的圖像數(shù)據(jù)集的圖像值，其中所述可視化設備包括選擇單元，用于允許用戶在所述第一顯示區(qū)域中選擇位置，其中所述顯示單元適于在所述第二顯示區(qū)域中指示對應位置。這允許將顯示可視化性質的第一顯示區(qū)域用作導航窗口，其中，如果在導航窗口中已由用戶探測到并選擇了特定對象，在第二顯示區(qū)域中，即在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集中示出對應區(qū)域。于是，例如，可以將第一顯示區(qū)域用于探測可能示出結節(jié)的可疑區(qū)域，并且可以在第二顯示區(qū)域中，在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集中更詳細地研究該可疑區(qū)域。具體而言，如果圖像數(shù)據(jù)集的若干區(qū)域對用戶選擇的第一顯示區(qū)域中的位置有貢獻，在第二顯示區(qū)域中，優(yōu)選示出圖像數(shù)據(jù)集中對第一顯示區(qū)域中所選位置貢獻最大的區(qū)域。例如，如果在第一顯示區(qū)域中使用類似最大強度投影的技術用于顯示三維圖像數(shù)據(jù)集的可視化性質，則第一顯示區(qū)域中的所選位置對應于沿假想投影射線定位的一組體素，即一組區(qū)域。在這種情況下，優(yōu)選地，確定這組體素中已經(jīng)確定了性質權重和/或平滑程度權重與局部微分幾何性質的最大乘積的體素，其中在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集之內在第二顯示區(qū)域中示出這個體素。如果已經(jīng)確定平均局部形狀指數(shù)作為局部微分幾何性質，優(yōu)選地確定前述體素組中已確定其平均局部形狀指數(shù)具有最小值的體素，其中在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集之內在第二顯示區(qū)域中示出具有最小平均局部形狀指數(shù)的這個體素。顯示單元優(yōu)選適于顯示與原始提供的圖像數(shù)據(jù)集的圖像灰度值的最大強度投影疊加的可視化性質，具體而言，表示所確定的局部微分性質的彩色圖像?？梢詫⒃撟畲髲姸韧队耙暈槌Ｒ?guī)最大強度投影，可以將該最大強度投影疊加為灰度值，即零顏色飽和度，使得觀察者感覺到它是所顯示的可視化性質的背景，具體而言，是示出所確定的局部微分性質的彩色圖像的背景。更優(yōu)選地，所述圖像數(shù)據(jù)集提供單元適于提供對應于第一時間的對象的第一圖像數(shù)據(jù)集和對應于第二時間的對象的第二圖像數(shù)據(jù)集，其中微分性質確定單元適于-產(chǎn)生配準矢量場，所述配準矢量場定義所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集相對于彼此的配準，并且-針對所述第一圖像數(shù)據(jù)集或所述第二圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定所述配準矢量場的局部微分性質作為局部微分性質。由于產(chǎn)生了定義所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集相對于彼此的配準的配準矢量場，并且由于確定了所述配準矢量場的局部微分性質并向顯示單元上顯示的可視化性質分配了所述配準矢量場的局部微分性質，所以可以將第一圖像數(shù)據(jù)集中示出的第一時間的對象和第二圖像數(shù)據(jù)集中示出的第二時間的相同對象之間的變化進行可視化。例如，可以將腫瘤或整體器官的局部生長特性可視化。圖像數(shù)據(jù)集提供單元可以適于提供超過兩個圖像數(shù)據(jù)集。例如，可以提供一時間系列的圖像數(shù)據(jù)集以對對象隨時間的變化進行可視化。對于每個區(qū)域，具體而言，對于每個體素，所述配準優(yōu)選地確定連接第一圖像數(shù)據(jù)CN 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說明書
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集和第二圖像數(shù)據(jù)集中的對應位置的配準矢量。因此，優(yōu)選地針對第一圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域和第二圖像數(shù)據(jù)集的對應區(qū)域，確定配準矢量。因此，可以針對第一圖像數(shù)據(jù)集和第二圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定配準矢量場的局部微分性質，其中，例如，如果已經(jīng)針對第一圖像數(shù)據(jù)集的特定區(qū)域確定了局部微分性質，這個確定的局部微分性質也可以是第二圖像數(shù)據(jù)集的對應區(qū)域的局部微分性質。分配單元優(yōu)選適于根據(jù)所確定的配準矢量場的局部微分性質向第一圖像數(shù)據(jù)集和/或第二圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質，顯示單元優(yōu)選適于顯示分配給第一圖像數(shù)據(jù)集和/或第二圖像數(shù)據(jù)集的可視化性質。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于執(zhí)行用于產(chǎn)生配準矢量的彈性配準場。這改進了產(chǎn)生配準矢量場的質量，從而改進了第一時間和第二時間之間對象變化的可視化。更優(yōu)選地，微分性質確定單元適于確定所述配準矢量場的局部雅可比(Jacobian) 矩陣的特征值作為局部微分性質。優(yōu)選地，所述分配單元適于根據(jù)特征值的符號向不同區(qū)域分配可視化性質。特征值的符號可以指示對象的收縮或生長。通過根據(jù)特征值的符號將不同區(qū)域可視化，可以將對象的收縮和生長不同地可視化。這樣使得可視化設備能夠將用戶注意力引導到第一圖像數(shù)據(jù)集和/或第二圖像數(shù)據(jù)集中示出了對象收縮或生長的特定區(qū)域。更優(yōu)選地，所述分配單元適于-只要一區(qū)域的第一特征值為正，向所述區(qū)域分配第一可視化性質，-只要一區(qū)域的第一特征值和第二特征值為正，向所述區(qū)域分配第二可視化性質，-如果區(qū)域的所有特征值都為正，向所述區(qū)域分配第三可視化性質，其中所述第一、第二和第三可視化性質是不同的。所述第一、第二和第三可視化性質優(yōu)選是不同的顏色。只要第一特征值是正的，就假設一維生長，只要第一特征值和第二特征值是正的，就假設二維生長，如果所有特征值都是正的，就假設對象三維生長。通過不同地將這三個選項可視化，容易將用戶注意力引導到第一圖像數(shù)據(jù)集和/或第二圖像數(shù)據(jù)集中指示對象特定維度生長的區(qū)域。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化方法，其中該可視化方法包括如下步驟-提供所述圖像數(shù)據(jù)集，-針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質，-根據(jù)所確定的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質，其中可視化性質定義分配了所述可視化性質的區(qū)域的可視化，-顯示分配給所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的計算機程序，其中所述計算機程序包括在控制根據(jù)權利要求1所述的可視化設備的計算機上運行所述計算機程序時，用于令所述可視化設備執(zhí)行根據(jù)權利要求19所述的可視化方法的步驟的程序代碼模塊。應當理解，權利要求1的可視化設備、權利要求19的可視化方法和權利要求20的計算機程序具有如從屬權利要求中定義的類似和/或相同優(yōu)選實施例。應當理解，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權利要求與相應獨立權利要求的任思組合。


本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實施例變得顯而易見并參考其加以闡述。在以下附圖中圖1示意性和示范性示出了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備實施例；圖2示意性和示范性示出了以低平滑化程度示出肺的可視化設備的顯示；圖3示意性和示范性示出了以更大平滑化程度顯示肺的可視化設備的顯示；圖4示意性和示范性示出了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備的另一顯示；圖5示出了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備的另一顯示；圖6示意性和示范性示出了圖5中所示的顯示，其中與圖5相比修改了性質權重；圖7示出了一流程圖，示范性圖示了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化方法的實施例；圖8示意性和示范性示出了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備的另一實施例；以及圖9示出了一流程圖，示范性圖示了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化方法的另
一實施例。
具體實施例方式圖1示意性和示范性示出了用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備?？梢暬O備 1包括用于提供圖像數(shù)據(jù)集的圖像數(shù)據(jù)集提供單元2和用于根據(jù)平滑程度對圖像數(shù)據(jù)集進行平滑化的平滑化單元3。優(yōu)選由用戶使用平滑化設置單元10設置平滑化程度?？梢暬O備1還包括用于降低經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集的分辨率的分辨率降低單元4?？梢暬O備1還包括用于針對圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質的微分性質確定單元5以及用于根據(jù)所確定的局部微分性質為圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質的分配單元6，其中可視化性質定義可視化性質所分配到的區(qū)域的可視化。利用顯示單元7顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質。圖像數(shù)據(jù)集優(yōu)選是計算斷層攝影成像系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)、核成像系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)集。在本實施例中，圖像數(shù)據(jù)集是計算斷層攝影成像系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)集。圖2示意性和示范性示出了顯示單元7的顯示器12，其中在第一顯示區(qū)域13中顯示分配給不同區(qū)域的可視化性質，且其中在第二顯示區(qū)域14中顯示所提供圖像數(shù)據(jù)集的圖像值，具體而言，在本實施例中，在第二區(qū)域14中，示出了人的胸廓圖像。圖像數(shù)據(jù)集提供單元2為存儲單元，其中存儲有圖像數(shù)據(jù)集并可以從該存儲單元中檢索圖像數(shù)據(jù)集以提供圖像數(shù)據(jù)集。在另一個實施例中，圖像數(shù)據(jù)集提供單元也可以是類似上述成像系統(tǒng)的產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)集的成像系統(tǒng)。圖像數(shù)據(jù)集提供單元2也可以是傳送單元，其允許將圖像數(shù)據(jù)集傳送到平滑化單元3，以提供圖像數(shù)據(jù)集。例如，圖像數(shù)據(jù)集提供單元2可以是有線或無線數(shù)據(jù)傳輸單元或光學數(shù)據(jù)傳輸單元。平滑化設置單元10包括允許用戶設置和修改平滑化程度的圖形用戶界面。在本實施例中，圖形用戶界面是顯示單元7的顯示器12上顯示的滑動控制塊15。例如，使用計算機鼠標，通過滑動滑動控制塊15，可以修改平滑化程度。也可以將平滑化程度視為分辨率尺度，即，通過滑動滑動控制塊15，可以修改分辨率尺度。通過修改平滑化程度，即分辨率尺度，可以提高特定對象或結構的可視性并可以降低其他對象或結構的可視性。例如，如果平滑化程度大，能夠降低小且精細的對象或結構的可視性，而能夠提高更粗糙對象或結構的可視性。相應地，如果降低平滑化程度，小且精細的結構可能變得越來越可見。于是，可以調整平滑化程度以適應應當在圖像數(shù)據(jù)集之內可視化，具體而言，探測到的，期望對象或結構。例如，用戶能夠滑動滑動控制塊15，使得用戶能夠探測期望的對象或結構。如果圖像數(shù)據(jù)集是醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集并且用戶希望探測疑似指示癌癥的區(qū)域，用戶可以滑動滑動控制塊15，使得疑似指示癌癥的區(qū)域變得可見。例如，在圖2所示的狀況下，滑動控制塊相對接近左側，這意味著用戶選擇了相對低的平滑化程度，即精細分辨率尺度。所顯示的、分配給第一顯示區(qū)域13中示出的圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質示出了精細結構，例如細的血管和細微腫瘤。在圖3中所示的狀況下，用戶將滑動控制塊15向右側移動了一點， 以便提高平滑化程度。于是，在圖3中，用戶選擇了更粗糙的分辨率尺度，更粗的血管和更厚的腫瘤變得可見。平滑化單元3適于向圖像數(shù)據(jù)集應用對應于用戶利用包括滑動控制塊15的平滑化設置單元10設置的平滑化程度的高斯濾波器，以對圖像數(shù)據(jù)集進行平滑化。優(yōu)選通過向圖像數(shù)據(jù)集應用具有不同濾波器寬度的不同高斯濾波器來實現(xiàn)不同的平滑化程度，即不同的分辨率尺度。在本實施例中，可視化設備1適于如果考慮到期望的平滑化程度而需要的話，在確定局部微分性質之前，對圖像數(shù)據(jù)集進行平滑化。優(yōu)選由分辨率降低單元4通過降低圖像元的數(shù)目來降低平滑化圖像數(shù)據(jù)集的分辨率，在本實施例中，圖像元是體素。還優(yōu)選在確定局部微分性質之前執(zhí)行分辨率的這種降低。分辨率降低單元4適于根據(jù)平滑化程度降低經(jīng)平滑的圖像數(shù)據(jù)集的分辨率，使得考慮到奈奎斯特準則的情況下保持經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集中示出的所有特征。于是，減少了經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集的體素數(shù)目而未從圖像數(shù)據(jù)集去除結構信息。微分性質確定單元5適于為圖像數(shù)據(jù)集的相同區(qū)域，在這一實施例中即為相同體素，確定不同局部微分性質，在這一實施例中，圖像數(shù)據(jù)集是三維圖像數(shù)據(jù)集。于是，對于單個體素，確定了許多局部微分性質。具體而言，對于圖像數(shù)據(jù)集的所有體素，確定許多局部微分性質。術語“局部”表示不是針對完整的圖像數(shù)據(jù)集，確定全局性的單個微分幾何性質， 而是針對圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域，具體而言，針對圖像數(shù)據(jù)集的體素，確定微分幾何性質。在本實施例中，微分性質確定單元5適于確定Hesse矩陣的三個特征值作為體素的局部微分性質。優(yōu)選地，微分性質確定單元5確定針對圖像數(shù)據(jù)集的每個體素的Hesse 矩陣的三個特征值。分配單元6適于根據(jù)確定的局部微分性質，在這一實施例中即根據(jù)確定的Hesse 矩陣特征值，向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域，在這一實施例中即向不同體素，分配顏色作為可視化性質。在本實施例中，優(yōu)選由RGB系統(tǒng)的坐標定義分配給特定體素的顏色。于是，優(yōu)選由 R值、G值和B值定義分配給體素的顏色。在其他實施例中，可以在另一種顏色坐標系，例如 HSV系統(tǒng)中表達顏色。此外，作為顏色的替代或補充，可以向圖像數(shù)據(jù)集的體素分配另一種可視化性質，例如，可以向體素分配不同的透明程度。分配單元6適于組合已經(jīng)為體素確定的Hesse矩陣的三個特征值，并將顏色分配給所得的組合。例如，Hesse矩陣的第一特征值確定R值，Hesse矩陣的第二特征值確定G 值，Hesse矩陣的第三特征值確定B值。如果針對圖像數(shù)據(jù)集的每個體素這樣做，根據(jù)Hesse 矩陣的特征值向每個體素分配已經(jīng)為相應體素確定的顏色?？梢酝ㄟ^以下方程描述根據(jù) Hesse矩陣的三個特征值向體素的這種顏色分配Cr = ( + CfAl + C^A2CG =C^A0+C^A1+C^A2 [οι 05] Cb = CqA0 + CfAl + C^A2
，V I /其中C = {CE, CG, Cb}是由紅、綠和藍分量構成的所得顏色，K，^1, λ 2是Hesse
矩陣的三個特征值，c。= {qf,c。G,C} c1 = {cf,cf,cf} c2 = {c,c2G,c2s}是三種預定義
的顏色，每種顏色都由與特征值相關聯(lián)的紅、綠和藍分量構成。備選地，可以用從特征值導出的特征替代三個特征值λ。，入2?？梢暬O備1還包括選擇單元15，用于允許用戶選擇第一顯示區(qū)域13中的位置， 其中顯示單元7適于指示第二顯示區(qū)域14中的對應位置。顯示可視化性質，在這一實施例中顯示分配給不同體素的顏色的第一顯示區(qū)域13 用作導航窗口，其中，如果在導航窗口 13中，用戶已探測到并選擇了特定對象，在第二顯示區(qū)域14中，即在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集中示出對應區(qū)域。于是，優(yōu)選將第一顯示區(qū)域13用作探測可疑區(qū)域的導航窗口，例如，導航窗口可以示出結節(jié)，在第二顯示區(qū)域14中，在原始提供的圖像數(shù)據(jù)集中更詳細地研究可疑區(qū)域。在第一區(qū)域13中，將顏色編碼的體素繪制在期望的觀察幾何結構中，例如冠狀/ 矢狀結構中，以在第一顯示區(qū)域13中，即在導航窗口 13中產(chǎn)生概覽圖像。優(yōu)選利用類似最大強度投影的技術繪制顏色編碼的體素。不過，也可以使用其他表面或體積繪制技術來繪制顏色編碼的體素。在執(zhí)行類似最大強度投影的技術期間，優(yōu)選在第一顯示區(qū)域13中示出體素的顏色，其對應于沿著用于執(zhí)行類似最大強度投影的技術的假想投影射線的體素的 Hesse矩陣的最大特征值。通常，使用類似最大強度投影的技術在二維顯示器上映射三維數(shù)據(jù)集，以示出三維數(shù)據(jù)集。通過三維圖像數(shù)據(jù)集向二維顯示器上投射假想投影射線，其中從沿著相應假想投影射線布置的體素選擇滿足預定義選擇標準的體素，選擇標準例如是具有最大強度。在本實施例中，選擇具有Hesse矩陣的最大特征值的體素。在其他實施例中，可以使用另一種選擇標準，以執(zhí)行類似最大強度投影的技術，例如，可以在二維顯示單元上顯示HSV坐標系中具有最大強度的顏色。由于在這一實施例中將類似最大強度投影的技術用于在第一顯示區(qū)域13中顯示分配給三維圖像數(shù)據(jù)集的體素的顏色，如果用戶在第一顯示區(qū)域13中選擇特定位置，則在第二顯示區(qū)域14中顯示由類似最大強度投影的技術選擇的體素的位置。因此，圖像數(shù)據(jù)集CN 102549623 A
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的若干體素可能對用戶選擇的第一顯示區(qū)域13中的位置有貢獻，其中在第二顯示區(qū)域14 中，優(yōu)選示出圖像數(shù)據(jù)集中對第一顯示區(qū)域13中的所選位置貢獻最大的體素，在這一實施例中即滿足用于執(zhí)行類似最大強度投影的技術的選擇標準的體素。例如，利用允許點擊到第一顯示區(qū)域13中，即點擊到導航窗口 13中的、優(yōu)選為圖形用戶界面的選擇單元30，可以在第一顯示區(qū)域13中選擇位置，其中，例如，通過十字準線，在例如orthoviewer中，在第二顯示區(qū)域2中示出的原始提供的圖像數(shù)據(jù)集中指示出對第一顯示區(qū)域13中顏色編碼的概覽圖像的位置貢獻最大的對應三維位置。圖3示意性和示范性示出了用戶已在第一顯示區(qū)域13中選擇了由十字16指示的位置的狀況，其中在第二顯示區(qū)域14中，由原始提供的圖像數(shù)據(jù)集之內的十字準線17指示對應的位置。除了十字準線之外，可以使用另一種標記元素標記第二顯示區(qū)域14中的對應位置。顯示單元可以適于在示出了導航器圖像的第一顯示區(qū)域13中，利用剖面顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質，在這一實施例中即顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同體素的顏色，使得僅繪制特定的缺陷部分，比如器官部分，例如僅繪制左肺或右肺，使投影僅阻擋較少對象部分?？梢暬O備1還包括存儲單元8，其中平滑化單元3適于根據(jù)不同平滑化程度對圖像數(shù)據(jù)集進行若干次平滑化，以產(chǎn)生不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集。分辨率降低單元4優(yōu)選適于根據(jù)相應的平滑化程度(具體而言，如果相應的平滑化程度允許降低分辨率而不從圖像數(shù)據(jù)集去除結構信息的話)降低不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集的分辨率。微分性質確定單元5優(yōu)選適于針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定不同區(qū)域的若干局部微分性質，在這一實施例中即針對圖像數(shù)據(jù)集的每個體素并針對每個平滑化程度，即針對每個分辨率尺度， 確定Hesse矩陣的三個特征值。存儲單元8適于存儲針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定的不同區(qū)域的若干局部微分性質，在這一實施例中即存儲單元8適于存儲已經(jīng)針對每個體素并針對每個平滑化程度確定的Hesse矩陣的三個特征值。這是針對特定數(shù)量的平滑化程度執(zhí)行的，該數(shù)量可以是預定義的或可以由用戶選擇。如果用戶使用平滑化設置單元10選擇了特定平滑化程度，分配單元6從存儲單元 8檢索已經(jīng)針對對應于所選的平滑化程度的經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定的局部微分性質， 在這一實施例中即Hesse矩陣的特征值，并且分配單元6根據(jù)檢索的局部微分性質向圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質，在這一實施例中，即分配單元6根據(jù)所檢索的、針對相應體素和所選擇的平滑化程度確定的Hesse矩陣的三個特征值向圖像數(shù)據(jù)集的體素分配顏色。在另一個實施例中，作為在存儲單元8中存儲針對不同體素并針對不同平滑化程度確定的局部微分性質的替代或補充，還可以在存儲單元8中存儲分配給不同區(qū)域，在這一實施例中即分配給不同體素的，所得的可視化性質，在這一實施例中即所得顏色。存儲單元8優(yōu)選適于在存儲器或文件中存儲預先計算的值。如果用戶使用平滑化設置單元10設置了尚未針對其確定局部微分性質的特定平滑化程度，優(yōu)選利用預先計算的局部微分性質通過內插計算對應的局部微分性質，預先計算的局部微分性質是針對接近通過使用平滑化設置單元10設置的平滑化程度的平滑化程度確定的。由于在存儲單元8中已存儲了針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的局部微分性質之后，可以檢索它們而無需再次計算它們，所以，即使顯示單元7僅具有有限的計算能力，也可以非常快地，尤其是實時地調整分配給不同區(qū)域的可視化性質的顯示，以適應用戶利用平滑化設置單元10設置的平滑化程度。局部性質確定單元5優(yōu)選包括用于確定局部微分性質的圖形處理單元(GPU)，因為這些性質的計算僅需要非常基本和局部的數(shù)學運算，這些運算理想地適于在GPU上執(zhí)行。存儲單元8優(yōu)選適于僅在確定的圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域的局部微分性質大于閾值時才存儲所確定的圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域的局部微分性質，選擇所述閾值，使得忽略低于閾值的局部微分性質對可視化性質的顯示影響僅僅是微不足道。優(yōu)選地，如果針對圖像數(shù)據(jù)集的一個區(qū)域以及針對特定平滑化程度確定的所有局部微分性質都低于閾值，則僅僅忽略針對圖像數(shù)據(jù)集的這個區(qū)域并針對這一特定平滑化程度確定的局部微分性質，即，不存儲在存儲單元中。在本實施例中，如果針對特定體素和特定平滑化程度確定的Hesse矩陣的特征值都在閾值以上，則僅在存儲單元中存儲這些特征值。閾值例如是確定的最大局部微分幾何性質的5%或更小，確定的最大局部微分幾何性質的3%或更小，或確定的最大局部微分幾何性質的或更小。于是，通過僅存儲突出(salient)的體素，即顯示出高濾波器應答的特定量體素，如果通過向經(jīng)平滑化的圖像數(shù)據(jù)集應用對應濾波器來確定可視化性質，同時忽略僅會以可忽略方式影響繪制的低濾波器應答的體素，可以顯著減少預先計算的值的存儲器或文件空間消耗。應當指出，其局部微分性質不被存儲圖像數(shù)據(jù)集的區(qū)域，針對不同的平滑化程度，即針對不同水平的尺度空間可以是不同的。除了針對不同的平滑化程度預先計算局部微分性質之外，微分性質確定單元5還可以適于在專用協(xié)處理器、多處理器計算機、分布式計算機或類似GPU的硬件顯示卡上，優(yōu)選通過執(zhí)行并行計算局部微分性質需要的所需操作來執(zhí)行實時計算。分配單元6可以適于向已經(jīng)針對不同平滑化程度確定的相同區(qū)域的若干性質的加權組合分配可視化性質，在這一實施例中即顏色。在本實施例中，分配單元可以通過加權組合已經(jīng)針對不同平滑化程度、針對相同體素確定的Hesse矩陣的特征值，以便通過向相應的加權組合分配顏色來向該相同體素分配顏色。可以由用戶使用平滑程度權重設置單元 9設置這種加權組合的權重。平滑程度權重設置單元9包括圖形用戶界面，其允許用戶設置平滑程度權重。在本實施例中，該圖形用戶界面包括若干滑動控制塊18，用于修改已經(jīng)針對不同平滑化程度確定的局部微分性質的貢獻權重。圖4中示范性和示意性示出了滑動控制塊18。為了向體素分配顏色，即向針對不同平滑化程度，即針對不同分辨率尺度確定的 Hesse矩陣的特征值的加權組合分配顏色，優(yōu)選使用如下方程
權利要求
1.一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備，所述可視化設備(1 ；201)包括-用于提供所述圖像數(shù)據(jù)集的圖像數(shù)據(jù)集提供單元O ；202)，-用于針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質的微分性質確定單元(5 ； 205)，-用于根據(jù)所確定的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域分配可視化性質的分配單元(6 ；206)，其中，可視化性質定義分配了所述可視化性質的區(qū)域的可視化，-用于顯示分配給所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域的所述可視化性質的顯示單元(7 ； 207)。
2.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，所述可視化設備還包括平滑化單元(3； 203)，用于根據(jù)平滑化程度將所述圖像數(shù)據(jù)集平滑化。
3.根據(jù)權利要求2所述的可視化設備，其中，所述可視化設備包括平滑化設置單元 (10 ；210)，用于允許用戶設置所述平滑化程度。
4.根據(jù)權利要求3所述的可視化設備，其中，所述可視化設備(1；201)包括存儲單元 (8 ；208)，其中，所述平滑化單元C3)適于根據(jù)不同的平滑化程度對所述圖像數(shù)據(jù)集平滑化若干次，以產(chǎn)生若干不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集，其中，所述微分性質確定單元(5 ；205)適于針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定所述不同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，所述存儲單元(8 ；208)適于存儲針對不同地平滑化的圖像數(shù)據(jù)集確定的所述不同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，如果平滑化程度是通過使用所述平滑化設置單元(10;210)設置的，所述分配單元(6 ；206)適于從所述存儲單元(8 ；208)檢索針對對應于所設置的平滑化程度的平滑化的圖像數(shù)據(jù)集已確定的所述局部微分性質，并根據(jù)所檢索的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域分配所述可視化性質。
5.根據(jù)權利要求2所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元(5；205)適于針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同平滑化程度確定所述相同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，所述分配單元(6;206)適于向所述相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質， 其中，所述可視化設備還包括平滑程度權重設置單元(9 ；209)，用于允許用戶為該若干局部微分性質的加權組合設置平滑程度權重。
6.根據(jù)權利要求5所述的可視化設備，其中，所述可視化設備包括存儲單元(8;208)， 其用于存儲針對所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同平滑化程度確定的所述相同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，如果平滑程度權重是通過使用所述平滑程度權重設置單元(9 ；209)設置的，所述分配單元(6 ；206)適于從所述存儲單元(8 ；208)檢索所述相同區(qū)域的若干局部微分性質，并根據(jù)通過使用所述平滑程度權重設置單元(9;209)設置的所述平滑程度權重向所檢索的若干局部微分性質的加權組合分配所述可視化性質。
7.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，所述可視化設備還包括分辨率降低單元 ，其用于降低所述圖像數(shù)據(jù)集的分辨率。
8.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元( 適于確定局部 Hesse矩陣的特征值和局部形狀指數(shù)中的至少一個作為局部微分性質。
9.根據(jù)權利要求8所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元( 適于確定a) 局部Hesse矩陣的最弱特征值和b)平均局部形狀指數(shù)中的至少一個作為所述局部微分性質，其中，通過確定針對所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域的局部形狀指數(shù)并對針對所述不同區(qū)域所確定的局部形狀指數(shù)求平均值來確定所述平均局部形狀指數(shù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的可視化設備，其中，所述分配單元(6)適于向所述不同區(qū)域分配a)取決于所述局部Hesse矩陣的最弱特征值的色飽和度和b)取決于所述平均局部形狀指數(shù)的色調中的至少一個。
11.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元(5；205)適于針對所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域中的一相同區(qū)域確定若干局部微分性質，其中，所述分配單元(6 ；206)適于向所述相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質，其中，所述可視化設備還包括性質權重設置單元(9 ；209)，用于允許用戶為所述圖像數(shù)據(jù)集的所述相同區(qū)域的若干局部微分性質的加權組合設置性質權重。
12.根據(jù)權利要求11所述的可視化設備，其中，所述可視化設備包括存儲單元(8; 208)，其用于存儲所確定的所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域中的所述相同區(qū)域的若干局部微分性質，其中，如果性質權重是通過使用所述性質權重設置單元(9;209)設置的，所述分配單元(6 ；206)適于從所述存儲單元(8 ；208)檢索所述相同區(qū)域的局部微分性質，并根據(jù)通過使用所述性質權重設置單元(9 ；209)設置的所述性質權重向所檢索的若干局部微分性質的加權組合分配可視化性質。
13.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，所述顯示單元(7)包括第一顯示區(qū)域 (13)和第二顯示區(qū)域(14)，其中，所述顯示單元(7)適于在所述第一顯示區(qū)域(1 中顯示分配給所述不同區(qū)域的所述可視化性質并在所述第二顯示區(qū)域(14)中顯示所提供的圖像數(shù)據(jù)集的圖像值，其中，所述可視化設備包括選擇單元(15)，其用于允許用戶在所述第一顯示區(qū)域(1 中選擇一位置，其中，所述顯示單元(7)適于在所述第二顯示區(qū)域(14)中指示出對應位置。
14.根據(jù)權利要求1所述的可視化設備，其中，-所述圖像數(shù)據(jù)集提供單元(20 適于提供對應于第一時間的對象的第一圖像數(shù)據(jù)集和對應于第二時間的所述對象的第二圖像數(shù)據(jù)集，-所述微分性質確定單元(20 適于-產(chǎn)生配準矢量場，所述配準矢量場定義所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集相對于彼此的配準，并且-確定針對所述第一圖像數(shù)據(jù)集或所述第二圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的所述配準矢量場的局部微分性質作為所述局部微分性質。
15.根據(jù)權利要求14所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元(20 適于執(zhí)行用于產(chǎn)生所述配準矢量場的彈性配準。
16.根據(jù)權利要求14所述的可視化設備，其中，所述微分性質確定單元(20 適于確定所述配準矢量場的局部雅可比矩陣的特征值作為所述局部微分性質。
17.根據(jù)權利要求16所述的可視化設備，其中，所述分配單元(206)適于根據(jù)所述特征值的符號向所述不同區(qū)域分配所述可視化性質。
18.根據(jù)權利要求17所述的可視化設備，其中，所述分配單元(206)適于-只要一區(qū)域的第一特征值為正，向該區(qū)域分配第一可視化性質，-只要一區(qū)域的第一特征值和第二特征值為正，向該區(qū)域分配第二可視化性質，-如果一區(qū)域的所有特征值都為正，向該區(qū)域分配第三可視化性質，其中，所述第一、第二和第三可視化性質是不同的。
19.一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化方法，所述可視化方法包括如下步驟 -提供所述圖像數(shù)據(jù)集，-針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質，-根據(jù)所確定的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域分配可視化性質，其中，可視化性質定義分配了所述可視化性質的區(qū)域的可視化，-顯示分配給所述圖像數(shù)據(jù)集的所述不同區(qū)域的可視化性質。
20.一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的計算機程序，所述計算機程序包括在控制根據(jù)權利要求1所述的可視化設備的計算機上運行所述計算機程序時，用于令所述可視化設備執(zhí)行根據(jù)權利要求19所述的可視化方法的步驟的程序代碼模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將圖像數(shù)據(jù)集可視化的可視化設備(1)。所述可視化設備(1)包括用于提供所述圖像數(shù)據(jù)集的圖像數(shù)據(jù)集提供單元(2)；用于針對所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域確定局部微分性質的微分性質確定單元(5)；根據(jù)所確定的局部微分性質向所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域分配可視化性質的分配單元(6)，其中所述可視化性質定義分配了所述可視化性質的區(qū)域的可視化；以及用于顯示分配給所述圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質的顯示單元(7)。通過顯示分配給圖像數(shù)據(jù)集的不同區(qū)域的可視化性質，可以將不同對象在視覺上彼此分開而無需大的計算成本。
文檔編號G06T11/00GK102549623SQ201080035296
公開日2012年7月4日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2009年6月10日
發(fā)明者C·洛倫茨, R·維姆科, S·卡布斯, T·比洛, T·維克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司