一種三維體數(shù)據(jù)繪制方法及其應用、三維圖像顯示方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及三維成像技術領域，尤其涉及一種三維體數(shù)據(jù)繪制方法及其應用、三維圖像顯示方法。
【背景技術】
[0002]目前市場上的3D(threedimens1nal，三維)顯示技術一般都是利用雙眼識別的不同圖像信號從而顯示出的立體感這一原理?？扉T式3D技術是通過提高刷新率的方式，使左右眼要看到的圖像數(shù)據(jù)分時間間隔輸出，再通過與快門式眼鏡的配合，在右眼眼鏡關閉時左眼看左眼的圖像，左眼眼鏡關閉時右眼看右眼的圖像，這樣，兩眼看到快速切換的不同畫面，從而在大腦中產生錯覺看到相應的立體影像。
[0003]在醫(yī)療診斷中，觀察病人的一組二維斷層圖像是醫(yī)生診斷病情的常規(guī)方式。但是，要準確地確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀以及與周圍器官及組織的位置關系，僅憑醫(yī)生由經驗在自己大腦中重建影像是十分困難的。因此一種有效的方法來對人體器官、軟組織和病變體進行三維顯示成為一種需求。
[0004]傳統(tǒng)的光線投射法體繪制技術模擬了自然界的光學現(xiàn)象，從一個視點出發(fā)，向屏幕上每一個像素點投射光線，穿過三維數(shù)據(jù)場，沿著射線方向對三維數(shù)據(jù)矩陣中的每個體素的特征值(顏色、不透明度)進行積分，從而在屏幕表面繪制出圖像。這種方法雖說可以反映數(shù)據(jù)場的整體以及內部信息，但是因其隱含表面繪制模式使得物體的邊界很難確定，繪制出的圖像往往沒有保留深度信息，因而難以產生層次感，影響三維立體效果，同時光線投影法計算量大，過程繁瑣，難以實現(xiàn)繪制圖像的快速性。另一方面由于顯示屏的限制，三維圖像數(shù)據(jù)只能展現(xiàn)在二維屏幕，這樣就會造成大量深度信息的缺失?？梢钥闯?，如何用二維屏幕給醫(yī)生帶來三維立體感受成為醫(yī)療可視化中的一個難題。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種三維體數(shù)據(jù)繪制方法及其應用、三維圖像顯示方法，通過該三維體數(shù)據(jù)繪制方法能直接繪制出三維圖像，簡單方便，為相關人員提供便利。
[0006]本發(fā)明提供的技術方案如下:
[0007]一種三維體數(shù)據(jù)繪制方法，包括:
[0008]基于人眼模型和三維體數(shù)據(jù)矩陣建立繪制所述三維體數(shù)據(jù)的左視點和右視點；
[0009]分別從所述左視點和所述右視點出發(fā)，光線經過成像平面中的像素點、朝向所述三維體數(shù)據(jù)矩陣投射；
[0010]沿光線方向分別對所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中的顏色和和不透明度進行迭代積分；
[0011]在所述成像平面得到三維圖像，其中，所述左視點形成左眼圖像、右視點形成右眼圖像。
[0012]進一步優(yōu)選地，所述左視點和所述右視點位于同一觀察平面中，且所述觀察平面與光軸垂直。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述左視點和所述右視點的視軸交匯于所述三維體數(shù)據(jù)矩陣的幾何中心處；
[0014]所述左視點和所示右視點之間的距離為60?70mm，且所述左視點和所述右視點之間的匯聚角為1°。
[0015]進一步優(yōu)選地，在沿光線方向分別對所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中的顏色和和不透明度進行迭代積分之前，還包括:
[0016]判斷光線是否會與所述三維體數(shù)據(jù)矩陣相交。
[0017]進一步優(yōu)選地，判斷光線是否會與所述三維體數(shù)據(jù)矩陣相交，具體包括:
[0018]尋找所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中距離所述成像平面最近和最遠的兩點；
[0019]分別獲取兩條光線和所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中六個面的交點；
[0020]計算與所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中最遠端頂點對應的三個面的交點，并比較出這三個交點中的最小值；
[0021]計算出與所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中最近端頂點對應的三個面的交點，并比較出這個交點的最大值；
[0022]若與所述最遠端對應交點的最小值小于與所述最近端對應交點的最大值，則該光線與所述三維體數(shù)據(jù)矩陣不相交。
[0023]進一步優(yōu)選地，在沿光線方向分別對所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中的顏色和和不透明度進行迭代積分中，具體包括:
[0024]在所述光線方向進行迭代積分的過程中，當光線在所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中的光程大于其在該三維體數(shù)據(jù)矩陣中的最大光程，則終止對該光線的運算。
[0025]進一步優(yōu)選地，在沿光線方向分別對所述三維體數(shù)據(jù)矩陣中的顏色和和不透明度進行迭代積分中，具體包括:
[0026]在所述光線方向進行迭代積分的過程中，當在該光線方向上不透明度的迭代積分值大于或等于I，則終止對該光線的運算。
[0027]本發(fā)明還提供了一種醫(yī)療數(shù)據(jù)繪制方法，包括上述三維體數(shù)據(jù)繪制方法。
[0028]本發(fā)明還提供了一種三維圖像顯示方法，包括:
[0029]使用如權利要求1-7任意一項所述的三維體數(shù)據(jù)繪制方法繪制三維圖像，所述三維圖像中包括左眼圖像和右眼圖像；
[0030]以預設頻率分時切換所述左眼圖像和右眼圖形，將所述三維圖像進行顯示。
[0031]進一步優(yōu)選地，在以預設頻率分時切換所述左眼圖像和右眼圖形中，具體包括:
[0032]以大于120Hz的頻率分時切換所述左眼圖像和所述右眼圖像。
[0033]本發(fā)明提供的三維體數(shù)據(jù)繪制方法及其應用、三維圖像顯示方法，能夠帶來以下有益效果:
[0034]與傳統(tǒng)光線投影法相比，本發(fā)明提供的三維體數(shù)據(jù)繪制方法基于人眼模型建立左視點和右視點，并從該左視點和右視點出發(fā)，通過成像平面的每個像素點(x，y)、穿過三維體數(shù)據(jù)矩陣;之后，沿光線方向對顏色和不透明度分別進行迭代積分，以此快速在成像平面得到繪制圖像。繪制出來的圖像保留了深度信息，具備層次感，且計算簡單。
[0035]本發(fā)明基于上述三維體數(shù)據(jù)繪制方法提供的醫(yī)療數(shù)據(jù)繪制方法能夠從實質上滿足醫(yī)療可視化顯示的要求，提高醫(yī)療診斷的準確性。
[0036]在本發(fā)明提供的三維圖像顯示方法中，當成像平面上出現(xiàn)左眼圖像時，則相關人員只開啟左眼觀看左眼圖像；當出現(xiàn)右眼圖像時，則只開啟右眼觀看右眼圖像。這樣保留了三維數(shù)據(jù)矩陣的深度信息，并通過三維顯示的方式將繪制圖像展現(xiàn)出來，更符合人眼視覺規(guī)律，更好地給用戶帶來立體感。
【附圖說明】
[0037]下面將以明確易懂的方式，結合【附圖說明】優(yōu)選實施方式，對上述特性、技術特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。
[0038]圖1為本發(fā)明中三維體數(shù)據(jù)繪制方法一種實施方式流程示意圖；
[0039]圖2為產生人眼立體視覺效果原理；
[0040]圖3為本發(fā)明中左視點和右視點投影模型示意圖；
[0041 ]圖4為本發(fā)明中基于雙目模型的光線投射示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明中三維數(shù)據(jù)顯示方法流程示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明中三維數(shù)據(jù)顯示方法結構示意圖。
[0044]附圖標記:
[0045]M-左視點，N-右視點，O-雙目焦點，P-參照點，C-成像平面，S-三維體數(shù)據(jù)矩陣，K-快門式3D眼鏡，M’-左眼圖像，N’-右眼圖像。
【具體實施方式】
[0046]如圖1所示為本發(fā)明提供的基于雙目模型的三維體數(shù)據(jù)繪制方法一種實施方式流程示意圖，從圖中可以看出，在該三維體數(shù)據(jù)繪制方法中具體包括:SI基于人眼模型和三維體數(shù)據(jù)矩陣S建立繪制三維體數(shù)據(jù)的左視點M和右視點N; S2分別從左視點M和右視點N出發(fā)，光線經過成像平面C中的像素點、朝向三維體數(shù)據(jù)矩陣S投射;S3沿光線方向分別對三維體數(shù)據(jù)矩陣S中的顏色和和不透明度進行迭代積分;S4在成像平面C得到三維圖像，其中，左視點M形成左眼圖像M’、右視點N形成右眼圖像N’。
[0047]如圖2所示為產生人眼立體視覺效果原理，其中，A和B分別代表空間中兩個不同位置，A’和B’分別為空間A和B在左右眼視網膜的成像位置(圖2左側為左眼視網膜、右側為右眼視網膜hA和B之間的位置差異可以通過它們與兩個視點夾角差表現(xiàn)，這種夾角差被稱為視差(在左眼視網膜/右眼視網膜中，A’和B’之間的夾角)。本發(fā)明提供的三維體數(shù)據(jù)繪制方法基于該雙目模型，依照人眼選取左視點M和右視點N，投影模型如圖3所示，在該雙目模型中，左視點M和右視點N位于同一觀察平面中，且該觀察平面與光軸垂直，簡單來說該左視點M和右視點N形成的觀察平面與成像平面C平行。再有，在左視點M和右視點N的視軸交匯于雙目焦點0，具體該視軸交匯選在三維體數(shù)據(jù)矩陣S的幾何中心處，以此更加符合人眼的生理結構，保證生成的繪制圖像在畫面的視覺敏感區(qū)。
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