DE10210466A1

DE10210466A1 - Medical image data presentation method in which volume elements of a volume data set can be viewed by an interactive user in 3-D format and then presented from a selected view point in 2-D format

Info

Publication number: DE10210466A1
Application number: DE10210466A
Authority: DE
Inventors: Petra Tamara Giesen; Marc Rose
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Method for presentation of a volume element (8) of a volume data set in which each volume element is assigned a position (x, y, z) in space and a data value. An interactive user generates a 2-D representation of the volume element which is displayed on a monitor. To this end the user inputs a projection command and a focal point (24). The computer uses the focal point to generate a 2-D perspective projection and output it to the monitor. The invention also relates to a corresponding computer program product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Darstellungsverfahren für Volumenelemente eines Volumendatensatzes, wobei jedem Volumenelement eine Position im Raum und ein Datenwert zugeordnet sind, wobei anhand der Volumenelemente von einem Rechner eine zweidimensionale Erstdarstellung ermittelt und auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt wird, wobei die Erstdarstellung von einem Anwender interaktiv änderbar ist. The present invention relates to a display method for volume elements of a volume data set, where each Volume element is a position in space and a data value are assigned, using the volume elements from a computer a two-dimensional initial representation determined and on a Display device is shown, the Initial display can be changed interactively by a user.

Derartige Verfahren sind insbesondere im Rahmen der medizinischen Begutachtung von Volumendatensätzen aus Röntgen-, Magnetresonanz- oder Ultraschallaufnahmeverfahren bekannt. Such methods are particularly in the context of medical assessment of volume data records from X-ray, Magnetic resonance or ultrasound recording method known.

Wenn der Anwender (in der Regel ein Arzt) bei der Begutachtung der Erstdarstellung auf eine Abnormität stößt, verlässt er im Stand der Technik das Programm, mittels dessen die Erstdarstellung ermittelt wurde. Er ruft ein anderes Programm auf, das erneut eine zweidimensionale Darstellung ermittelt und auf der Anzeigeeinrichtung darstellt. In dieser Darstellung markiert er dann interessierende Volumenbereiche und legt einen Pfad für eine durchzuführende virtuelle Endoskopie (nachfolgend manual fly genannt) fest. Sodann gibt er dem Rechner einen Projektionsbefehl vor. Der Rechner ermittelt daraufhin eine zweidimensionale perspektivische Projektion und stellt diese auf der Anzeigeeinrichtung dar. If the user (usually a doctor) at the Examination of the initial presentation encounters an abnormality, leaves he in the prior art the program by means of which First presentation was determined. He is calling another program which again determines a two-dimensional representation and on the display device. In this It then marks the volume ranges and sets a path for a virtual endoscopy to be performed (hereinafter referred to as manual fly). Then he gives it Calculate a projection command. The calculator determines then a two-dimensional perspective projection and displays them on the display device.

Die Vorgehensweise des Standes der Technik weist zwei wesentliche Nachteile auf. Zum einen muss der Anwender das Programm, in dem er die Erstdarstellung interaktiv ändern kann, verlassen und ein anderes Programm aufrufen. Zum anderen ist dem Anwender unmittelbar nach Darstellung der perspektivischen Projektion noch unbekannt, von welchem Blickpunkt aus und in welche Blickrichtung die perspektivische Projektion ermittelt wurde. Er muss sich also zunächst nochmals orientieren. The prior art procedure has two significant disadvantages. On the one hand, the user has to Program in which he can change the initial display interactively, exit and call another program. Second is to the user immediately after the perspective projection still unknown from which viewpoint and in which direction the perspective projection was determined. So he has to start again orientate.

Die Nachteile des Standes der Technik können im Extremfall dazu führen, dass die Möglichkeit des manual fly vom Anwender als zu kompliziert, zu umständlich und/oder zu unsicher empfunden wird und daher nicht angewendet wird. The disadvantages of the prior art can in extreme cases cause the possibility of manual fly by the user as too complicated, too cumbersome and / or too unsafe is felt and is therefore not used.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anwendung des manual fly praxisgerechter zu realisieren und damit insbesondere seine Akzeptanz bei der Anwenderschaft zu vergrößern. The object of the present invention is that Implementation of the manual fly more practical and thereby in particular its acceptance among users enlarge.

Die Aufgabe wird, ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik, dadurch gelöst, dass dem Rechner vom Anwender bei dargestellter, interaktiv änderbarer Erstdarstellung der Projektionsbefehl und ein Blickpunkt vorgegeben werden und dass vom Rechner aufgrund des Projektionsbefehls eine zweidimensionale perspektivische Projektion ermittelt und auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt wird, die vom (vom Anwender vorgegebenen) Blickpunkt ausgeht. The task is, based on the state of the Technology, solved by the computer by the user shown, interactively changeable first presentation of the Projection command and a viewpoint are given and that from the computer based on the projection command two-dimensional perspective projection determined and on the Display device is shown by (from the user predetermined) point of view.

Denn dadurch kann zum einen direkt aus der Grundanwendung heraus die perspektivische Projektion aufgerufen werden, zum anderen weiß der Anwender (= Arzt) aufgrund seiner eigenen Vorgabe, von welcher Stelle aus ihm der Volumendatensatz dargestellt wird. Because this means, on the one hand, directly from the basic application out the perspective projection to be called others the user (= doctor) knows because of his own Specification of where the volume data record comes from is pictured.

Für die Vorgabe des Projektionsbefehls gibt es mehrere, prinzipiell gleichwertige Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Vorgabe des Projektionsbefehls durch Betätigen einer einzigen Taste oder durch gleichzeitiges Betätigen mindestens zweier Tasten einer mit dem Rechner datentechnisch verbundenen Tastatur erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Projektionsbefehl dem Rechner auch durch Anklicken einer auf der Anzeigeeinrichtung dargestellten Schaltfläche oder Anwahl eines Menuepunkts mit einem Cursor vorgegeben werden. There are several for specifying the projection command, basically equivalent opportunities. For example, the Specification of the projection command by pressing a single one Key or by simultaneously pressing at least two Keys of a computer connected to the computer Keyboard. Alternatively or additionally, the Projection command the computer also by clicking one on the Display device shown button or selection of a Menu items can be specified with a cursor.

Es ist möglich, den Blickpunkt durch eine separate Eingabe explizit vorzugeben. Beispielsweise kann der Anwender in der Erstdarstellung ein Fadenkreuz oder eine ähnliche Markierung positionieren, die dann zusammen mit der zweidimensionalen Darstellung den Blickpunkt eindeutig festlegt. Besser aber ist es, wenn vom Rechner zusätzlich zur Erstdarstellung anhand der Volumenelemente auch eine zweidimensionale Zweitdarstellung und eine zweidimensionale Drittdarstellung ermittelt und auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden, je zwei der Darstellungen gemeinsame Darstellungsschnittlinien aufweisen, die Darstellungsschnittlinien einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen und der Blickpunkt der perspektivischen Projektion vom Rechner anhand des gemeinsamen Schnittpunkts bestimmt wird. Der Blickpunkt kann dabei beispielsweise mit dem Schnittpunkt identisch sein oder einen vorbestimmten Abstand vom Schnittpunkt aufweisen. It is possible to enter the focal point by entering it separately to be specified explicitly. For example, the user in the Initial display of a crosshair or a similar marking position that then along with the two-dimensional Presentation clearly defines the focus. But better it is when from the computer in addition to the initial display based on the volume elements also a two-dimensional one Second representation and a two-dimensional third representation determined and are shown on the display device, two each of the representations common representation intersection lines have, the display intersection lines a common Have intersection and the focus of the perspective projection from the computer based on the common Intersection is determined. The focus can be for example, be identical to the intersection or one have a predetermined distance from the intersection.

Wenn die Darstellungsschnittlinien in den Darstellungen angezeigt werden, hat der Anwender einen besseren Überblick darüber, welche Stellen des Volumendatensatzes er in welchen Darstellungen betrachtet. If the representation cut lines in the representations displayed, the user has a better overview about which digits of the volume data record it is in which Views representations.

Einen noch besseren Überblick erhält der Anwender, wenn die perspektivische Projektion vom Rechner auf der Anzeigeeinrichtung zusätzlich zur Erstdarstellung bzw. zusätzlich zu den Darstellungen dargestellt wird. The user gets an even better overview if the perspective projection from the computer on the Display device in addition to the initial display or in addition to the representations is shown.

Die perspektivische Projektion weist als Darstellungsparameter insbesondere den Blickpunkt, eine Blickrichtung und einen Öffnungswinkel auf. Gegebenenfalls kann sie auch weitere Projektionsparameter aufweisen. Vorzugsweise werden alle diese Parameter in der Erstdarstellung bzw. in den Darstellungen angezeigt und sind interaktiv änderbar. Das interaktive Ändern kann dabei insbesondere durch Anklicken und Ändern der Anzeige des jeweiligen Projektionsparameters in der Erstdarstellung bzw. in einer der Darstellungen erfolgen. The perspective projection points as Representation parameters in particular the viewpoint, a view direction and one Opening angle on. If necessary, it can also do more Have projection parameters. Preferably all of these Parameters in the initial display or in the displays are displayed and can be changed interactively. The interactive You can change by clicking and changing the Display of the respective projection parameter in the First presentation or in one of the representations.

Wenn die perspektivische Projektion und die Erstdarstellung eine Projektionsschnittlinie aufweist bzw. die perspektivische Projektion und die Darstellungen Projektionsschnittlinien aufweisen und die Projektionsschnittlinie bzw. die Projektionsschnittlinien in der perspektivischen Projektion mit angezeigt wird bzw. werden, wird dem Anwender ein noch besseres Verständnis der angezeigten Darstellungen und der angezeigten Projektion vermittelt. If the perspective projection and the initial presentation has a projection section line or the perspective projection and the representations Have projection cut lines and the projection cut line or Projection cut lines in the perspective projection with is displayed, the user will still have a better understanding of the displayed representations and the displayed projection.

Wenn dem Rechner vom Anwender vor und/oder während der Anzeige der Erstdarstellung bzw. der Darstellungen interaktiv eine Transferfunktion vorgebbar ist, anhand derer den Datenwerten der Volumenelemente Transparenzwerte zugeordnet werden, und die Transferfunktion zur Ermittlung der perspektivischen Projektion mit herangezogen wird, erfolgt die Darstellung der perspektivischen Projektion mit den gleichen Transformationsparametern wie bei den anderen Darstellungen. If the computer by the user before and / or during the Display of the initial presentation or the presentations interactively Transfer function can be specified, based on which the data values transparency values are assigned to the volume elements, and the transfer function to determine the perspective Projection is used, the representation of the perspective projection with the same Transformation parameters as in the other representations.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung Further advantages and details emerge from the following description of an embodiment in Connection with the drawings. Show in principle

Fig. 1 einen Rechner mit seinen wesentlichen Komponenten, Fig. 1 shows a computer with its essential components,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Volumendatensatzes, Fig. 2 is a perspective view of a volume data set,

Fig. 3 beispielhaft das Sichtfeld einer Anzeigeeinrichtung, Fig. 3, the field of view by way of example a display device,

Fig. 4-7 Teile des Sichtfelds von Fig. 3 und Fig. 4-7 parts of the field of view of Fig. 3 and

Fig. 8 eine Transferfunktion. Fig. 8 is a transfer function.

Gemäß Fig. 1 weist ein Rechner einen Datenspeicher 1 und einen Arbeitsspeicher 2 auf, die mit einer Recheneinheit 3 verbunden sind. Mit der Recheneinheit 3 sind ferner eine Anzeigeeinrichtung 4, z. B. ein Monitor 4, eine Tastatur 5 und eine Maussteuerung 6 verbunden. Die Recheneinheit 3 arbeitet ein Computerprogrammprodukt 7 ab. Sie ist also mit dem Computerprogrammprodukt 7 programmiert. Referring to FIG. 1, a computer on a data storage medium 1 and a memory 2 which are connected to a computing unit 3. With the computing unit 3 , a display device 4 , z. B. a monitor 4 , a keyboard 5 and a mouse controller 6 connected. The computing unit 3 processes a computer program product 7 . It is therefore programmed with the computer program product 7 .

Im Datenspeicher 1 ist ein Volumendatensatz abgespeichert. Dieser weist eine Vielzahl von Volumenelementen 8 (Voxel 8) auf. Jedem Voxel 8 sind drei Koordinaten x, y, z eines Koordinatensystems, z. B. eines rechtwinkeligen, rechtshändigen kartesischen Koordinatensystems, und ein Datenwert d zugeordnet. Durch die Koordinaten x, y, z ist jedem Voxel 8 eine Position (x, y, z) im Volumen zugeordnet. Der besseren Anschaulichkeit halber ist eines der Voxel 8 in Fig. 2 dargestellt. A volume data record is stored in data memory 1 . This has a large number of volume elements 8 (voxels 8 ). Each voxel 8 has three coordinates x, y, z of a coordinate system, e.g. B. a right-angled, right-handed Cartesian coordinate system, and assigned a data value d. The coordinates x, y, z assign a position (x, y, z) in the volume to each voxel 8 . For the sake of clarity, one of the voxels 8 is shown in FIG. 2.

Der Monitor 4 weist ein Sichtfeld 9 auf. Das Sichtfeld 9 ist gemäß Fig. 3 in fünf Bereiche 10 bis 14 unterteilt, auf die nachstehend noch näher eingegangen wird. The monitor 4 has a field of view 9 . The field of view 9 is shown in FIG. Divided into five sections 10 to 14 3, which is discussed in more detail below on the.

Der Rechner kommuniziert über die Tastatur 5, die Maussteuerung 6 und die Anzeigeeinrichtung 4 mit einem Anwender 15. Beispielsweise ermittelt der Rechner aufgrund entsprechender Vorgaben durch den Anwender 15 anhand der Volumenelemente 8 einen oder mehrere Schnitte durch den Volumendatensatz. Beispielsweise kann der Rechner bei Offsets x0, y0, 20 (siehe Fig. 2) Schnitte senkrecht zur x-, y-, und z-Achse ermitteln und diese Schnitte in den Bereichen 10 (siehe Fig. 4), 11 (siehe Fig. 5) und 12 (siehe Fig. 6) auf der Anzeigeeinrichtung 4 darstellen. Die Schnitte müssen aber nicht notwendigerweise senkrecht zueinander und auch nicht senkrecht zu den Koordinatenachsen liegen. Sie können vielmehr beliebig liegen. In jedem Fall ermittelt aber der Rechner drei verschiedene, jeweils zweidimensionale Darstellungen, die er gleichzeitig auf der Anzeigeeinrichtung 4 darstellt. The computer communicates with a user 15 via the keyboard 5 , the mouse control 6 and the display device 4 . For example, on the basis of corresponding specifications by the user 15, the computer determines one or more cuts through the volume data set on the basis of the volume elements 8 . For example, with offsets x0, y0, 20 (see FIG. 2), the computer can determine cuts perpendicular to the x, y and z axes and these cuts in areas 10 (see FIG. 4), 11 (see FIG. 5) and 12 (see FIG. 6) on the display device 4 . However, the cuts do not necessarily have to be perpendicular to one another and also not perpendicular to the coordinate axes. Rather, they can lie anywhere. In any case, however, the computer determines three different, two-dimensional representations, which it simultaneously displays on the display device 4 .

Aufgrund der zueinander nicht parallelen, nicht identischen zweidimensionalen Darstellungen ergeben sich gemeinsame Darstellungsschnittlinien der Darstellungen. Diese werden in den Darstellungen mit angezeigt. Beispielsweise ist in Fig. 4 der Schnitt senkrecht zur x-Achse dargestellt. Die Linien 16 und 17 stellen die Darstellungsschnittlinien mit den Schnitten senkrecht zur y-Achse bzw. senkrecht zur z-Achse dar. Die Pfeile 18 auf die Linien 16, 17 zeigen an, aus welcher Blickrichtung die Schnitte senkrecht zur y-Achse und senkrecht zur z-Achse in den Bereichen 11 und 12 dargestellt werden. Due to the non-parallel, non-identical two-dimensional representations, common representation intersection lines of the representations result. These are also shown in the diagrams. For example, the section perpendicular to the x-axis is shown in FIG. 4. Lines 16 and 17 represent the sectional view lines with the sections perpendicular to the y-axis and perpendicular to the z-axis. The arrows 18 on the lines 16 , 17 indicate the direction from which the sections are perpendicular to the y-axis and perpendicular to z-axis are shown in areas 11 and 12 .

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, schneiden sich die Linien 16, 17 in einem gemeinsamen Schnittpunkt 19. Dieser Schnittpunkt 19 ist allen drei Darstellungen gemeinsam. As can be seen from FIG. 4, the lines 16 , 17 intersect at a common intersection 19 . This intersection 19 is common to all three representations.

Die Darstellung des Schnitts senkrecht zur x-Achse ist gemäß Fig. 4 von einem Rahmen 20 umgeben. Im rechten oberen Eck des Rahmens 20 sind dabei zwei Schaltflächen 21, 22 dargestellt. Durch Klicken mit einem Cursor 23 auf die Schaltfläche 21 kann der Schnitt senkrecht zur x-Achse vom Anwender 15 interaktiv um eine Schrittweite δx verschoben werden. Je nach dem, welche der beiden Schaltflächen 21, 22 der Anwender dabei anklickt, wird der Offset x0 dabei um die Schrittweite δx erhöht oder erniedrigt. The representation of the section perpendicular to the x-axis is surrounded by a frame 20 according to FIG. 4. In the upper right corner of the frame 20 , two buttons 21 , 22 are shown. By clicking with a cursor 23 on the button 21 , the section perpendicular to the x-axis can be moved interactively by the user 15 by a step size δx. Depending on which of the two buttons 21 , 22 the user clicks on, the offset x0 is increased or decreased by the step size δx.

Der Anwender 15 kann mittels des Cursors 23 auch eine der Linien 16, 17 anklicken und diese so verschieben. Hierdurch ändert er interaktiv die Offsets y0 bzw. 20. Der Anwender 15 kann also aus der Schnittdarstellung senkrecht zur x-Achse heraus direkt vorgeben, welche Offsets y0, 20 die Schnitte senkrecht zur y-Achse bzw. z-Achse aufweisen sollen. The user 15 can also use the cursor 23 to click on one of the lines 16 , 17 and thus move it. In this way, he changes the offsets y0 or 20 interactively. The user 15 can therefore directly specify from the sectional view perpendicular to the x-axis which offsets y0, 20 the cuts should have perpendicular to the y-axis or z-axis.

Die Schnitte gemäß den Fig. 4 bis 6 sind prinzipiell gleichwertig. Das obenstehend in Verbindung mit Fig. 4 und dem Schnitt senkrecht zur x-Achse Gesagte gilt also analog auch für die beiden anderen Schnitte. The cuts according to FIGS. 4 to 6 are in principle equivalent. The statements made above in connection with FIG. 4 and the section perpendicular to the x-axis also apply analogously to the other two sections.

Der bessern Übersichtlichkeit halber werden die Schnitte in den Bereichen 10 bis 12 mit unterschiedlichen Farbmarkierungen dargestellt. Beispielswiese kann für den Bereich 10 ein roter Rahmen 20 gewählt werden, wohingegen die Linien 16, 17 in den Farben grün und blau gehalten sind. Die Rahmen in den Bereichen 11 und 12 sind dann grün bzw. blau, die Linien rot und blau bzw. rot und grün. For the sake of clarity, the cuts in areas 10 to 12 are shown with different color markings. For example, a red frame 20 can be selected for the area 10 , whereas the lines 16 , 17 are kept in the colors green and blue. The frames in areas 11 and 12 are then green or blue, the lines red and blue or red and green.

Die bisher beschriebene Vorgehensweise ermöglicht in einer Vielzahl von Anwendungsfällen bereits eine hinreichend gute Diagnose. In anderen Anwendungsfällen ist die Auswertung mittels dreier Schnitte - oder anderer Darstellungen, z. B. perspektivischer Projektionen von außen - unzureichend. In derartigen Fällen ist oftmals eine sogenannte virtuelle Endoskopie (bzw. ein manual fly) vorteilhaft, also eine perspektivische Projektion von einem Blickpunkt 24 aus in eine Blickrichtung 25 mit einem Öffnungswinkel 26 (siehe Fig. 2). Der Anwender 15 kann dem Rechner daher während der Darstellung der interaktiv änderbaren Schnitte einen Projektionsbefehl vorgeben. Beispielsweise kann der Anwender 15 zur Vorgabe des Projektionsbefehls eine einzelne Taste 27 der Tastatur 5 betätigen. Alternativ oder zusätzlich kann der Anwender 15 auch gleichzeitig zwei oder drei Tasten 28 der Tastatur 5 betätigen. Ferner ist auch möglich, dass der Anwender mit dem Cursor 23 gemäß Fig. 3 eine Schaltfläche 29 oder einen Menüpunkt anklickt, die im Bereich 14 des Sichtfelds 9 der Anzeigeeinrichtung 4 vom Rechner dargestellt wird. The procedure described so far already enables a sufficiently good diagnosis in a large number of applications. In other applications, the evaluation by means of three cuts - or other representations, e.g. B. perspective projections from the outside - insufficient. In such cases, a so-called virtual endoscopy (or a manual fly) is often advantageous, that is, a perspective projection from a viewpoint 24 into a viewing direction 25 with an aperture angle 26 (see FIG. 2). The user 15 can therefore specify a projection command to the computer while the interactively changeable cuts are being displayed. For example, the user 15 can press a single key 27 on the keyboard 5 to specify the projection command. Alternatively or additionally, the user 15 can also press two or three keys 28 of the keyboard 5 at the same time. Furthermore, it is also possible for the user to click with the cursor 23 according to FIG. 3 on a button 29 or a menu item which is displayed by the computer in the area 14 of the field of view 9 of the display device 4 .

Wenn der Anwender 15 dem Rechner den Projektionsbefehl vorgibt, ermittelt der Rechner eine zweidimensionale perspektivische Projektion und stellt diese auf der Anzeigeeinrichtung 4 im Bereich 13 zusätzlich zu den Darstellungen dar. Ein Beispiel einer derartigen Darstellung ist in Fig. 7 gezeigt. If the user 15 specifies the projection command to the computer, the computer determines a two-dimensional perspective projection and displays it on the display device 4 in the area 13 in addition to the representations. An example of such a representation is shown in FIG. 7.

Die perspektivische Projektion weist eine Vielzahl von Projektionsparametern auf. Es sind dies zunächst die bereits erwähnten Parameter Blickpunkt 24, Blickrichtung 25 und Öffnungswinkel 26. Ferner kann sie noch weitere Parameter aufweisen, beispielsweise eine Blicktiefe, also wie weit in das Volumen "hineingesehen" wird, und einen Blickanfang, also eine Stelle, die zwischen dem Blickpunkt 24 und der Blicktiefe liegt und ab der erst in das Volumen "hineingesehen" wird. The perspective projection has a large number of projection parameters. First of all, these are the parameters of point of view 24 , direction of view 25 and opening angle 26 already mentioned. Furthermore, it can have further parameters, for example a depth of view, ie how far into the volume is "seen", and a start of the view, ie a point that lies between the point of view 24 and the depth of view and from which "look" into the volume. becomes.

Der Blickpunkt 24 wird erfindungsgemäß dem Rechner vom Anwender 15 vorgegeben. Er wird nämlich vom Rechner anhand des gemeinsamen Schnittpunkts 19 bestimmt. Beispielsweise ist er mit diesem identisch oder weist einen vorbestimmten Abstand - z. B. in x-Richtung - vom Schnittpunkt 19 auf. Der Blickpunkt 24 wird vom Anwender 15 also durch entsprechende Vorgabe der Offsets x0, y0 und 20 interaktiv vorgegeben. According to the invention, the point of view 24 is specified to the computer by the user 15 . It is determined by the computer on the basis of the common intersection point 19 . For example, it is identical to this or has a predetermined distance - z. B. in the x direction - from the intersection 19 . The point of view 24 is thus specified interactively by the user 15 by correspondingly specifying the offsets x0, y0 and 20.

Wenn alternativ nur eine einzige Schnittdarstellung dargestellt würde, könnte der Blickpunkt 24 vom Anwender 15 beispielsweise dadurch vorgegeben werden, dass er ein Cursorkreuz in der Darstellung positioniert und dann den Projektionsbefehl vorgibt. Bei Vorgabe des Projektionsbefehls über die Tastatur 5 könnte der Anwender 15 ferner auch den Cursor 23 selbst positionieren und dann den Projektionsbefehl vorgeben. Der Blickpunkt 24 könnte in diesem Fall beispielsweise durch die tatsächliche Position des Cursors 23 in der Darstellung bestimmt sein. If, alternatively, only a single sectional view were shown, the viewpoint 24 could be specified by the user 15, for example, by positioning a cursor cross in the view and then specifying the projection command. If the projection command is specified via the keyboard 5 , the user 15 could also position the cursor 23 himself and then specify the projection command. In this case, the viewpoint 24 could be determined, for example, by the actual position of the cursor 23 in the illustration.

Zur besseren Orientierung des Anwenders 15 erfolgen gegenseitige Anzeigen der Darstellungen in der perspektivischen Projektion und der perspektivischen Projektion in den Darstellungen. Gemäß den Fig. 5 und 6 werden die oben stehend erwähnten Parameter der perspektivischen Projektion durch entsprechende Darstellungen in den Schnitten senkrecht zur y- und senkrecht zur z-Achse dargestellt. So ergeben beispielsweise die Linien 30 und 31 zusammen mit dem Schnittpunkt 19 den Öffnungswinkel 26. Durch Anklicken einer der Linien 30 oder 31 und seitliches Bewegen des Cursors 23 kann in diesem Fall der Öffnungswinkel 26 interaktiv geändert werden. For better orientation of the user 15 , the representations are shown in the perspective projection and the perspective projection in the representations. Referring to FIGS., The above-mentioned parameters of the perspective projection are corresponding views in the sections perpendicular to the y- and z-axis shown perpendicular to the 5 and 6. For example, lines 30 and 31 together with intersection 19 result in opening angle 26 . In this case, the opening angle 26 can be changed interactively by clicking on one of the lines 30 or 31 and laterally moving the cursor 23 .

Ebenso kann vom Anwender 15 durch Anklicken des Schnittpunkts 19 (= Blickpunkt 24) der Blickpunkt 24 zusammen mit den Darstellungsschnittlinien 16, 17 interaktiv geändert werden. Likewise, the user 15 can interactively change the view point 24 together with the display cut lines 16 , 17 by clicking on the intersection point 19 (= view point 24 ).

Auch ein Ändern der Darstellungsschnittlinien 16, 17 als solches ist mit einem interaktiven Ändern des gemeinsamen Schnittpunkts 19 und damit auch des Blickpunkts 24 verbunden. A change in the representation intersection lines 16 , 17 as such is also associated with an interactive change in the common intersection point 19 and thus also in the point of view 24 .

Die Blickrichtung 25 wird gemäß den Fig. 5 und 6 durch eine Linie angedeutet, die mittig zwischen den Linien 30 und 31 angeordnet ist. Sie fällt in den Fig. 5 und 6 (zufälligerweise) mit den Darstellungsschnittlinien zusammen. Wird diese Linie angeklickt und mittels drag and drop an eine andere Stelle bewegt, ändern sich der Blickpunkt 24 und der Öffnungswinkel 26 nicht, wohl aber die Blickrichtung 25. The viewing direction 25 is indicated according to FIGS. 5 and 6 by a line which is arranged centrally between the lines 30 and 31 . It falls in FIGS. 5 and 6 together (coincidentally) with the view cut lines. If this line is clicked and moved to another location using drag and drop, the view point 24 and the opening angle 26 do not change, but the viewing direction 25 does.

Mittels Linien 32 und 33 werden gemäß den Fig. 5 und 6 in den Schnittdarstellungen ferner auch die Blicktiefe und der Blickanfang angezeigt. Insbesondere kann z. B. der Schnittpunkt 19 in der Ebene des Blickanfangs liegen. Auch diese Linien können mittels des Cursors 23 durch Anklicken und Ändern der Anzeige in den Darstellungen gemäß den Fig. 5 und 6 interaktiv geändert werden. By means of lines 32 and 33 are according to Fig. Shown in the sectional views Further, the depth of view and the view of the top 5 and 6. In particular, e.g. B. the intersection 19 are in the plane of the start of the view. These lines can also be changed interactively by means of the cursor 23 by clicking and changing the display in the representations according to FIGS. 5 and 6.

Gemäß dem gegebenen Ausführungsbeispiel ist die Blickrichtung 25 zufälligerweise parallel zur x-Achse. In diesem speziellen Fall werden in der Schnittdarstellung senkrecht zur x-Achse nur der Öffnungswinkel 26 mittels eines Quadrats 34 sowie - weil identisch mit dem Schnittpunkt 19 - der Blickpunkt 24 angezeigt. Von der Darstellung senkrecht zur x-Achse (Darstellung gemäß Fig. 4) aus sind daher nur diese beiden Parameter 24, 26 der perspektivischen Projektion änderbar. According to the given exemplary embodiment, the viewing direction 25 happens to be parallel to the x-axis. In this special case, only the opening angle 26 is shown in the sectional view perpendicular to the x-axis by means of a square 34 and - because it is identical to the intersection 19 - the viewpoint 24 . From the representation perpendicular to the x-axis (representation according to FIG. 4), only these two parameters 24 , 26 of the perspective projection can therefore be changed.

In der Praxis ist es oftmals erforderlich und vor allen Dingen sinnvoll, nur Voxel 8 darzustellen, deren Datenwert d in einem bestimmten Wertebereich ist. Beispielsweise ist möglich, dass Gefäßwände (Blutgefäße, Därme, Herzwände) andere Datenwerte d aufweisen als das sie umgebende Gewebe aus Luft, Blut, Fett usw.. Daher werden den Datenwerten d der Voxel 8 Transparenzwerte t entsprechend einer Transferfunktion F zugeordnet, die beispielhaft in Fig. 8 dargestellt ist. In practice, it is often necessary and above all useful to only display voxel 8 whose data value d is in a certain range of values. For example, it is possible for vessel walls (blood vessels, intestines, heart walls) to have different data values d than the surrounding tissue of air, blood, fat, etc. Therefore, the data values d of the voxel 8 are assigned transparency values t corresponding to a transfer function F, which is exemplified in FIG Fig. 8 is shown.

Die Darstellung gemäß Fig. 8 ist interaktiv aufrufbar und die Transferfunktion F interaktiv einstellbar. Ein Beispiel einer derartigen Darstellung zeigt Fig. 8. Dabei sind in Fig. 8 nach rechts die möglichen Datenwerte d und nach oben - die absolute oder relative Häufigkeit h dieser Datenwerte d dargestellt. Zum Einstellen der Transferfunktion F weist diese vier Eckpunkte A-D auf. Die Eckpunkte A-D sind interaktiv - z. B. durch Anklicken mittels der Maussteuerung 6 - positionierbar. Die Transferfunktion F kann beispielsweise derart vorgegeben werden, dass sie die Absorption angibt, die einem Datenwert d zugeordnet wird. Die Transparenz t ist damit 1 - F (d). Je größer der einem Datenwert d zugeordnete Absorptionskoeffizient ist (bzw. je kleiner der Transparenzwert t ist), desto größer ist der Bildbeitrag des entsprechenden Voxels 8 zum Bild. The illustration in FIG. 8 is interactive and called the transfer function F interactively adjusted. An example of such a representation is shown in FIG. 8. The possible data values d are shown to the right in FIG. 8 and the absolute or relative frequency h of these data values d is shown upwards. To set the transfer function F, it has four corner points AD. The cornerstones AD are interactive - e.g. B. by clicking using the mouse control 6 - positionable. The transfer function F can be specified, for example, in such a way that it indicates the absorption which is assigned to a data value d. The transparency t is therefore 1 - F (d). The greater the absorption coefficient assigned to a data value d (or the smaller the transparency value t is), the greater the image contribution of the corresponding voxel 8 to the image.

Der Aufruf der Darstellung gemäß Fig. 8 und das Ändern der Transferfunktion F ist zu jedem Zeitpunkt möglich. Insbesondere ist der Aufruf und die Änderung der Transferfunktion F sowohl vor als auch nach dem Vorgeben des Projektionsbefehls möglich. Die Transferfunktion F kann somit dem Rechner vom Anwender 15 insbesondere auch vor und/oder während der Anzeige der Schnitte interaktiv vorgegeben worden sein. Wenn die Transferfunktion F vorgegeben ist und danach der Projektionsbefehl vorgegeben wird, wird zur Ermittlung der perspektivischen Projektion auch die Transferfunktion F mit herangezogen. Es erfolgt also eine Darstellung mit einer einheitlichen Zuordnung von Transparenzwerten t zu Voxeln 8. The call to the representation of FIG. 8 and changing the transfer function F is possible at any time. In particular, the transfer function F can be called up and changed both before and after the projection command has been specified. The transfer function F can thus have been predetermined interactively by the user 15 before and / or during the display of the cuts. If the transfer function F is predefined and the projection command is then predefined, the transfer function F is also used to determine the perspective projection. There is therefore a representation with a uniform assignment of transparency values t to voxels 8 .

Bei der perspektivischen Projektion wird, wie bei jeder zweidimensionalen Darstellung eines Volumendatensatzes, das Volumen auf eine Fläche projiziert. Die Fläche weist eine Vielzahl von Bildelementen 36 (Pixel 36) auf. Eines des Pixel 36 ist beispielhaft in Fig. 2 eingezeichnet. Der Helligkeitswert des Pixels 36 ergibt sich aus den Transparenzwerten t aller Voxel 8, die auf einer Linie vom Blickpunkt 24 zum Pixel 36liegen. Dabei werden nur diejenigen der Voxel 8 herangezogen, die auf dieser Linie zwischen dem Blickanfang und der Blicktiefe liegen. In der Praxis ergibt sich aufgrund dieser Darstellungsmethode eine quasi zweidimensionale Struktur, in denen die Helligkeitswerte der Pixel 36 einen vorbestimmten Schwellwert erreichen bzw. überschreiten. Die Kurven, welche diese zweidimensionale Struktur mit den Schnitten senkrecht zu den Achsen bildet, werden nachfolgend Projektionsschnittlinien 35 genannt. Beispiele derartiger Projektionsschnittlinien 35 sind in den Fig. 2 und 7 eingezeichnet. Sie werden in der perspektivischen Projektion gemäß Fig. 7 ebenfalls mit angezeigt. Sie können wieder unterschiedlich, z. B. in unterschiedlichen Farben, markiert sein. With perspective projection, as with any two-dimensional representation of a volume data set, the volume is projected onto a surface. The surface has a plurality of picture elements 36 (pixels 36 ). One of the pixels 36 is shown as an example in FIG. 2. The brightness value of the pixel 36 results from the transparency values t of all voxels 8 which lie on a line from the point of view 24 to the pixel 36 . Only those of voxel 8 are used that lie on this line between the beginning of the view and the depth of view. In practice, this representation method results in a quasi two-dimensional structure in which the brightness values of the pixels 36 reach or exceed a predetermined threshold value. The curves which this two-dimensional structure forms with the sections perpendicular to the axes are called projection section lines 35 below. Examples of such projection intersection lines 35 are shown in FIGS. 2 and 7. They are also shown in the perspective projection according to FIG. 7. You can again different, z. B. in different colors.

Mittels des erfindungsgemäßen Darstellungsverfahrens ist auf einfache Weise aus der interaktiven Änderbarkeit der Darstellungen/Schnitte heraus direkt eine virtuelle Endoskopie möglich, bei der dem Anwender 15 darüber hinaus zuverlässig eine Orientierung gegeben wird, an welcher Stelle im Volumen er sich während der virtuellen Endoskopie befindet. Using the display method according to the invention, a virtual endoscopy can be made directly from the interactive changeability of the representations / sections, in which the user 15 is also reliably provided with an orientation as to which position in the volume he is during the virtual endoscopy.

Claims

1. Representation method for volume elements ( 8 ) of a volume data set, each volume element ( 8 ) being assigned a position (x, y, z) in space and a data value (d),
a two-dimensional initial representation determined by the computer using the volume elements ( 8 ) and displayed on a display device ( 4 ),
the initial display can be changed interactively by a user ( 15 ),
the user ( 15 ) being given a projection command and a viewpoint ( 24 ) by the user ( 15 ) in the case of an interactively changeable initial display,
wherein the computer determines a two-dimensional perspective projection based on the projection command and displays it on the display device ( 4 ),
the projection starting from the viewpoint ( 24 ).

2. Representation method according to claim 1, characterized in that the computer is given the projection command by pressing a single key ( 27 ) of a keyboard ( 5 ) connected to the computer for data processing purposes.

3. Representation method according to claim 1, characterized in that the computer is given the projection command by simultaneously pressing at least two keys ( 28 ) of a keyboard ( 5 ) connected to the computer for data processing purposes.

4. Representation method according to claim 1, characterized in that the computer is given the projection command by clicking on a button ( 29 ) shown on the display device ( 4 ) or a menu item with a cursor ( 23 ).

5. Representation method according to one of the above claims, characterized in that
that in addition to the first representation using the volume elements ( 8 ), the computer also determines a two-dimensional second representation and a two-dimensional third representation and displays them on the display device ( 4 ),
that two of the representations each have common representation intersection lines ( 16 , 17 ),
that the intersection lines ( 16 , 17 ) have a common intersection ( 19 ) and
that the point of view ( 24 ) of the perspective projection is determined by the computer on the basis of the common intersection ( 19 ).

6. Representation method according to claim 5, characterized in that the representation intersection lines ( 16 , 17 ) are displayed in the representations.

7. Display method according to one of the above claims, characterized in that the perspective projection from the computer on the display device ( 4 ) is shown in addition to the initial display or in addition to the displays.

8. Display method according to one of the above claims, characterized in that the viewpoint ( 24 ) can be changed interactively by the user ( 15 ).

9. Representation method according to one of the above claims, characterized in that the perspective projection has a viewing direction ( 25 ) and that the viewing direction ( 25 ) can be changed interactively by the user ( 15 ).

10. Representation method according to one of the above claims, characterized in that the perspective projection has an opening angle ( 26 ) and that the opening angle ( 26 ) can be changed interactively by the user ( 15 ).

11. The display method according to one of the above claims, characterized in that the viewpoint ( 24 ), the viewing direction ( 25 ) and / or the opening angle ( 26 ) is or are displayed in the initial display or in the displays.

12. The display method according to claim 11, characterized in that the viewpoint ( 24 ), the viewing direction ( 25 ) and / or the opening angle ( 26 ) by the user ( 15 ) by clicking and changing the display in the initial display or in one of the displays is or can be changed interactively.

13. Representation method according to claim 11 or 12, characterized in that at least one further projection parameter of the perspective Projection in the first representation or in the representations is shown.

14. The display method according to claim 13, characterized in that the further projection parameter can be changed interactively by the user ( 15 ).

15. The display method according to claim 14, characterized in that the further projection parameter can be changed interactively by the user ( 15 ) by clicking and changing the display in the initial display or in one of the displays.

16. Representation method according to one of the above claims, characterized in that the perspective projection and the first representation have a projection cut line ( 35 ) or the perspective projection and the representations have projection cut lines ( 35 ) and that the projection cut line ( 35 ) or the projection cut lines ( 35 ) is shown in the perspective projection.

17. Representation method according to one of the above claims, characterized in that the computer ( 15 ) can be predetermined interactively by the user ( 15 ) before and / or during the display of the first representation or the representations, on the basis of which the data values (d) of the Volume elements ( 8 ) transparency values (t) are assigned, and that the transfer function (F) is used to determine the perspective projection.

18. Computer program product for carrying out a Presentation method according to one of the above claims.

19. Computer programmed with a computer program product ( 7 ) according to claim 18.