[发明专利]用于在绘制图像中的照明的系统和方法

说明书

本公开描述了一种图像绘制技术，其提供被定位在三维(3D)数据集内的模拟光源以绘制3D数据集的二维投影图像。所述模拟光源可以被定位在所述3D数据集内部或者外部任何地方，包括在感兴趣区域内。所述模拟光源可以是多向光源。用户可以经由用户接口选择所述模拟光源的X‑Y‑Z坐标。

背景技术

在医学成像中，图像可以实时或者在数据集采集之后被绘制。图像可以是在体积内采集的二维(2D)切片或者平面或者图像可以是三维(3D)体积。3D体积绘制技术可以涉及将虚拟射线投射到成像3D体积中以获得可以被显示在最终绘制图像中的数据的2D投影。数据可以包括成像体积内的解剖结构。当射线从虚拟观察者的位置朝向成像体积内的感兴趣区域投射时，各种解剖结构可以沿着视线插入。入射光方向驱动解剖结构的表面上的阴影和反射的外观。模拟光源在绘制图像中的使用可以向用户提供各种解剖结构如何被布置在3D体积中以及深度的感觉。一个或多个解剖结构可以阻止或以其他方式干扰获得感兴趣区域的清楚图像。用户可以旋转3D体积，这可以改变虚拟观察者和/或模拟光源相对于3D体积的位置。可以绘制数据的新2D投影。来自模拟光源的阴影和其他照明效果可以基于3D体积的旋转来移位，从而向用户提供关于解剖特征的深度和布置的额外的信息。

针对给定3D图像数据集，图像绘制技术被用于通过做出关于在预定义颜色和强度的光源下成像的组织的光学性质的假定从给定视点产生2D图像。当前，用于超声成像系统的图像绘制技术依赖于被定位在固定距离或无穷大处的定向光源。入射光方向可以通过轨迹球控制的专用球体小工具上的箭头呈现给用户。除了旋转3D体积之外，用户可以改变来自模拟光源的入射光的方向。

图1是现有图像绘制技术100的范例的示意性图示。3D数据集130可以已经由超声探头或者其他成像技术采集。3D数据集130可以包括对应于身体中的3D体积的数据。3D数据集130可以包括感兴趣区域135。感兴趣区域135可以是客体的部分(例如，血管的壁、心脏的瓣膜)或者可以是整个客体(例如，肿瘤、胎儿)。当绘制包括感兴趣区域135的3D数据集130的图像时，虚拟光源可以被用于提供3D数据集130内的一个或多个表面(例如，感兴趣区域135的表面136)上的阴影和反射，所述阴影和反射可以为用户提供深度感知。模拟光源可以是定向光源105。定向光源105可以仅在由箭头115指示的方向上发送光。可以允许用户选择距3D数据集130的固定距离处的定向光源105的位置。基于从由箭头125指示的视点观察3D数据集130的虚拟观察者，3D数据集130的2D投影可以相对于显示图像平面120被绘制。显示图像平面120可以与3D数据集130的X-Y平面对准。箭头125可以垂直于图像平面120。即，虚拟观察者可以被认为是通过由Z轴所指示的3D数据集130的深度“看”穿3D数据集130处的图像平面120。3D数据集130的显示图像平面120处的2D投影可以在显示器上作为图像被提供给用户。

尽管用户可以相对于3D数据集130移动定向光源105，但是将定向光源105定位在绘制体积外部可以引起客体自屏蔽并且使照射感兴趣区域135的结构困难。可以使感兴趣体积和/或区域135的细节模糊。在没有3D数据集130的剪切或其他显著的调节的情况下，凹腔内的解剖细节可能是不可见的。

图2是使用外部定向光源根据3D数据集绘制的图像200的范例。图像200显示子宫210内的胎儿205。通过基于使用被定位在子宫210外部的定向光源的图像绘制技术由子宫210投射的阴影使胎儿205的许多解剖结构模糊。这可以抑制用户(其可以是超声医师、产科医师或其他临床医师)做出诊断或者能够在由3D数据集定义的体积内导航。

发明内容