專(zhuān)利名稱(chēng)：利用圖像著色系統(tǒng)的多維圖像數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于存儲(chǔ)、調(diào)用和圖形可視化多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的基于客 戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，該系統(tǒng)例如可以在臨床領(lǐng) 域用于醫(yī)生對(duì)顯示待檢查患者的內(nèi)部器官、骨骼和肌肉組織的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢 查診斷。在此本發(fā)明尤其涉及用于設(shè)置通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收的以圖形形式顯 示的立體圖像數(shù)據(jù)(立體數(shù)據(jù))的細(xì)節(jié)級(jí)別的顯示屏客戶(hù)機(jī)和由其執(zhí)行的方法。
背景技術(shù)：
目前可用的、根據(jù)由ANSI標(biāo)準(zhǔn)化的"圖像存檔和通信系統(tǒng)(PACS)"標(biāo) 準(zhǔn)工作的圖像存檔系統(tǒng)或者直接在相應(yīng)成像模態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)二維圖像的數(shù) 字圖像數(shù)據(jù)(例如通過(guò)由成像器如磁共振設(shè)備或計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備獲得的原 始數(shù)據(jù)再現(xiàn)出截面圖像)，或者存儲(chǔ)在用于圖像后處理的、通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與 成像模態(tài)連接的PACS工作站的存儲(chǔ)區(qū)中。只要產(chǎn)生了圖像并且存儲(chǔ)在中央 PACS數(shù)據(jù)庫(kù)中，則該數(shù)據(jù)可以通過(guò)工作站調(diào)用，以圖形方式顯示在工作站的 顯示屏上并且由治療醫(yī)師檢查。傳統(tǒng)的基于PACS標(biāo)準(zhǔn)的圖像存檔和通信系統(tǒng)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存在很多涉 及臨床工作流程的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)中只有經(jīng)過(guò)再現(xiàn)的圖像的圖像數(shù)據(jù)才存儲(chǔ)在成像模態(tài)的存儲(chǔ)區(qū) 中(例如三維腹部計(jì)算機(jī)斷層造影掃描圖像的經(jīng)過(guò)再現(xiàn)的截面圖，截面圖像之 間的間隔為7mm)，因此在PACS工作站上工作的醫(yī)生只能得到一小部分信息。 如果例如要對(duì)該數(shù)據(jù)另外檢查是否需要用更高的分辨率重新進(jìn)行圖像再現(xiàn)以進(jìn) 行精確的診斷，則治療醫(yī)生需被迫請(qǐng)求新的圖像再現(xiàn)或甚至離開(kāi)其工作位，以 走到成像模態(tài)的設(shè)置地點(diǎn)去。如果無(wú)法交互地通過(guò)PACS工作站調(diào)用具有期望 分辨率的圖像數(shù)據(jù)，則會(huì)給臨床工作流程帶來(lái)不可忽視的干擾。目前存儲(chǔ)在PACS數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像序列的圖像數(shù)據(jù)不顧治療醫(yī)生的實(shí)際信 息需求而以完全的分辨率傳輸給PACS工作站。即使可顯示的顯示屏區(qū)域限于
特定的圖像點(diǎn)(像素)個(gè)數(shù)，如限于420x420個(gè)圖像點(diǎn)，按傳統(tǒng)方式也是將一 個(gè)圖像數(shù)據(jù)組中的所有圖像不加改變地用例如512x512個(gè)圖像點(diǎn)的分辨率傳 輸。這將對(duì)其所基于的醫(yī)院內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的效率造成負(fù)面影響，如果有臨 界數(shù)量的用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)PACS數(shù)據(jù)庫(kù)的話(huà)。在這種狀況下達(dá)到極限值，此時(shí)系 統(tǒng)的效率在一個(gè)實(shí)際上不再允許使用PACS系統(tǒng)的值處中斷。此外還預(yù)計(jì)這些 問(wèn)題在更高分辨率的圖像矩陣時(shí)(例如具有1024x 1024個(gè)圖像點(diǎn))限制這種 PACS系統(tǒng)的功能。目前PACS工作站沒(méi)有配備用于分割和3D可視化醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)軟 件程序的工作站(例如Siemens Leonardo工作站)所具有的圖像后處理功能。 如果在PACS工作站上工作的治療醫(yī)生在對(duì)以圖形形式顯示在PACS工作站的 顯示屏上的患者CT或MRT數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查診斷期間需要對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一 步的后處理(例如為了細(xì)化分割、為了精確定位用立體著色技術(shù)(VRT)產(chǎn)生 的待檢查器官的3D圖像再現(xiàn)等)，則需要中斷正常的工作流程。在此治療醫(yī)生 被迫用新的參數(shù)值重新執(zhí)行后處理步驟，或者接近成像模態(tài)以重新啟動(dòng)成像過(guò) 程。在此臨床工作流程由于PACS系統(tǒng)的有限的后處理手段而中斷。由于傳統(tǒng)PACS系統(tǒng)的上面列出的性能限制，目前將很多計(jì)算機(jī)支持的診 斷(CAD)應(yīng)用非透明地集成到臨床工作流程中。圖像后處理應(yīng)用的采用對(duì)很 多醫(yī)生來(lái)說(shuō)只起著不太重要的角色，如果這些醫(yī)生被迫要中斷其正常工作流程 的話(huà)。在成像模態(tài)的放置地點(diǎn)執(zhí)行了對(duì)患者的檢查之后，目前的PACS系統(tǒng)基于 經(jīng)過(guò)再現(xiàn)的截面圖像在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)。在此，技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員借助該成像 模態(tài)從很多掃描的原始數(shù)據(jù)中利用預(yù)先給定的截面圖像間隔和預(yù)先給定的分辨 率產(chǎn)生一系列截面圖像。然后將經(jīng)過(guò)再現(xiàn)的圖像傳送給服務(wù)器，服務(wù)器將這些 圖像存儲(chǔ)在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。接著PACS工作站以及其它配置為適用于圖像后處 理的工作站向服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún)，服務(wù)器按照DICOM標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)提 供各個(gè)截面圖像的數(shù)據(jù)。掃描的原始數(shù)據(jù)通常沒(méi)有存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。但只要應(yīng) 當(dāng)這樣做，就直接在診斷結(jié)束后重新刪除這些原始數(shù)據(jù)，以保持較低的存儲(chǔ)空 間需求。產(chǎn)生具有不同分辨率的截面圖像在PACS工作站上是不可能的。另一 個(gè)問(wèn)題是在很多PACS工作站中缺少計(jì)算機(jī)支持的診斷工具。為了解決這些問(wèn) 題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了幾種基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的軟件程序。例如TeraRecon Inc.公司提供了 Aquarius-NETTM服務(wù)器作為解決方案，該
服務(wù)器基于每單位立體射線(xiàn)跟蹤-硬件。其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)基于3D圖像數(shù)據(jù)服 務(wù)器，該服務(wù)器用于產(chǎn)生全分辨率的圖像數(shù)據(jù)和將產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流地傳 輸?shù)蕉鄠€(gè)顯示屏客戶(hù)機(jī)。顯示屏客戶(hù)機(jī)在此只用作向服務(wù)器發(fā)送圖像產(chǎn)生查詢(xún) 的圖像顯示設(shè)備。但是如果客戶(hù)機(jī)的數(shù)量增加，則圖像產(chǎn)生速率急劇下降，因 為服務(wù)器必須將圖像產(chǎn)生資源分配給各客戶(hù)機(jī)。此外在對(duì)產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸時(shí)積累非常大的數(shù)據(jù)量。例如，對(duì)于為具有1280 x 1024個(gè)圖像 點(diǎn)的顯示屏區(qū)域產(chǎn)生的RGB編碼圖像來(lái)說(shuō),在數(shù)據(jù)傳輸率為30幀/s時(shí)僅在一 秒內(nèi)就積累超過(guò)110M字節(jié)的數(shù)據(jù)。另外，傳統(tǒng)的PACS系統(tǒng)沒(méi)有提供基于細(xì) 節(jié)級(jí)別(LOD)的導(dǎo)航和可視化的手段。地理圖形信息系統(tǒng)(GIS)存在與目前用于圖形顯示醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的可視 化系統(tǒng)類(lèi)似的問(wèn)題因?yàn)樵趦煞N情況下都必須交互地可視化和操縱大量的向量 數(shù)據(jù)(例如涉及幾何對(duì)象的位置、大小、溫度和陸地覆蓋等)。很多目前市面上 可得到的基于Web的GIS軟件解決方案，如Map24或Google Earth解決了這個(gè) 問(wèn)題，其中它們將圖像數(shù)據(jù)按照使用者的當(dāng)前要求利用不同的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示出 來(lái)。在本發(fā)明中采用同樣的思想來(lái)建立PACS系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合于透明地圖形 可視化以全分辨率存在的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)該思想，在PACS客戶(hù)機(jī)一 方使用特定于客戶(hù)的圖形硬件以采集和圖形可視化多維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并且引 入一種在服務(wù)器上存儲(chǔ)以全分辨率存在的立體數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制。二維圖像的圖像數(shù)據(jù)的基于JPEG2000格式的壓縮和數(shù)據(jù)流傳輸在圖像處 理專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中是普遍7>知的(例如參見(jiàn)Thomos, N" Boulgouris, N.V.和Strintzis, M.G.: Wireless Transmission of Images Using JPEG 2000,在Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing, ICIP 2004， Singapur, S.2523-2526, October 2004 )。此外市面上可得到的用于壓縮醫(yī)學(xué)立體數(shù)據(jù)的軟件工具，如 Aware公司的Aware JPEG 2000-3D,基于JPEG 2000格式。這些技術(shù)已經(jīng)由 Siemens公司的研發(fā)部門(mén)開(kāi)發(fā)(例如參見(jiàn)Siegel, E., Siddiqui, K.等人"Compression of Multislice CT: 2D vs. 3D JPEG 2000 and Effects of Slice Thickness"，在Pro" SPIE, Band 5748, S. 162-170, Medical Imaging 2005: PACS and Imaging Informatics )。最后，非常大量的立體數(shù)據(jù)的可視化在利用特定于客戶(hù)的圖形硬 件的數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)圖形專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的當(dāng)前主題(例如參見(jiàn)Guthe, S.和 Strasser, W., "Real-Time Decompression and Visualization of Animated Volume Data", 在Proceedings of the Conference on Visualization '01 (San Diego，Kalifornien， October 21.-26.， 2001)， IEEE Computer Society, Washington, DC, S.349-356以及Schneider, J,和Westermann, R., "Compression Domain volume Rendering", 在Proceedings IEEE Visualization 2003 )。在US 6683933B2中公開(kāi)了 一種基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像檢索和圖像著色 系統(tǒng)，其具有與數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接的顯示屏客戶(hù)機(jī)，該顯示屏客戶(hù)機(jī)具有適用 于采集和分析由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收的待顯示對(duì)象的基于體素的3D圖像數(shù)據(jù)(立 體數(shù)據(jù))的裝置，用于對(duì)該3D圖像數(shù)據(jù)就所顯示對(duì)象的空間坐標(biāo)和方向角、 表面顏色和暗度進(jìn)行后處理的裝置，以及用于通過(guò)將經(jīng)過(guò)后處理的立體數(shù)據(jù)投 影到客戶(hù)機(jī)顯示屏的二維圖像平面上來(lái)圖像整理和三維圖形可視化待顯示對(duì)象 的裝置。該投影成像的參數(shù)值在此可以由使用者通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)的用戶(hù)界面 單獨(dú)預(yù)先給定。US2004/0179744A1描述了 一種在基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器原理的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 中的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中應(yīng)當(dāng)從服務(wù)器傳送給客戶(hù)機(jī)終端的圖像數(shù)據(jù)在由服務(wù) 器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前通過(guò)減少冗余而轉(zhuǎn)換為分級(jí)的數(shù)據(jù)表示，從而該圖像數(shù)據(jù) 在客戶(hù)機(jī)終端上根據(jù)通過(guò)減少冗余所達(dá)到的壓縮率而以期望的、相應(yīng)較低的分 辨率被再現(xiàn)出來(lái)，并且以圖形、著色的方式顯示。為了再現(xiàn)出新的、更高分辨 率的視圖，客戶(hù)機(jī)終端向服務(wù)器請(qǐng)求額外的數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)由服務(wù)器提供 并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)發(fā)送給所涉及的客戶(hù)機(jī)終端。在此圖像數(shù)據(jù)以 分級(jí)的數(shù)據(jù)表示按照由多個(gè)分級(jí)層組成的"金字塔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)"形式存在，其中 每個(gè)分級(jí)層分配有非冗余的、保存在服務(wù)器的存儲(chǔ)區(qū)中數(shù)據(jù)("增量變換數(shù)據(jù)")， 在由服務(wù)器要求了相應(yīng)的小波系數(shù)并且事后加載到客戶(hù)機(jī)終端的存儲(chǔ)區(qū)中之 后，利用這些數(shù)據(jù)可以將壓縮的、具有特定最低分辨率的2D或3D圖像數(shù)據(jù)例 如借助小波分解根據(jù)期望的、由使用者預(yù)先給定的分級(jí)層逐個(gè)圖像區(qū)域地補(bǔ)充 為更高細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像數(shù)據(jù)(多比例顯示)?？梢栽赨RL http:〃vadl.cc.gatech.edu/documents/34—Yang-class5—multireex. pdf上訪(fǎng)問(wèn)到的Dr. Jing Yang于2005年秋季在Charlotte的North Carolina大學(xué)Database"的講課的講座材料，討論并互相對(duì)比了用于以多個(gè)細(xì)節(jié)級(jí)別 (multi-resolution visualization多分辨率可視化，MRV )可視化二維或三維圖像 數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)技術(shù)，這些技術(shù)例如在基于視頻點(diǎn)播或因特網(wǎng)的圖像服務(wù)器應(yīng)用中 采用。在此例如討論了借助小波分解產(chǎn)生多比例顯示、用于借助3D紋理繪制 再現(xiàn)待顯示圖像區(qū)域的不同分辨率的3D視圖的立體著色技術(shù)，以及借助選擇性的可細(xì)化累進(jìn)網(wǎng)絡(luò)(multi-resolution meshes多分辨率網(wǎng)格)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)壓 縮以顯示可預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像區(qū)域的手段。B.Raman等人的專(zhuān)業(yè)雜志文章 "Radiology on Handheld Devices: Image Display, Manipulation, and PACS Integration Issues"(在RadioGraphics (RG), Vol. 24,No.l,pp.299-310，RSNA2004)涉及單手便攜式個(gè)人數(shù)字助理(PDA)在遠(yuǎn) 程放射學(xué)領(lǐng)域中的使用，以及涉及符合DICOM的、根據(jù)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器原理工 作的按照PACS標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療技術(shù)的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，其中 PDA服務(wù)器作為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)和多個(gè)與該系統(tǒng)連接的客戶(hù)機(jī)PDA之間的網(wǎng)關(guān)工 作，并且將所要求的、具有特定顏色深度和特定細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像數(shù)據(jù)傳送給各 個(gè)客戶(hù)機(jī)，所述顏色深度和細(xì)節(jié)級(jí)別通過(guò)所采用的顯示技術(shù)或各客戶(hù)機(jī)PDA的 顯示屏分辨率(即通過(guò)每單位顯示屏面積的像素個(gè)數(shù))預(yù)先給定。發(fā)明內(nèi)容從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是簡(jiǎn)化工作流以實(shí)現(xiàn)為了 在要求和傳輸進(jìn)行圖像著色所需要的壓縮圖像數(shù)據(jù)方面降低系統(tǒng)負(fù)荷程度而執(zhí) 行的減少基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器原理的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的圖像 數(shù)據(jù)服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)終端之間的數(shù)據(jù)通信量，所述壓縮數(shù)據(jù)是在顯示屏客戶(hù)機(jī) 上顯示不同細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像區(qū)域所需要的。本發(fā)明相應(yīng)于上述定義的技術(shù)問(wèn)題提出了一種基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像 存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的顯示屏客戶(hù)機(jī)，用于采集、存儲(chǔ)、調(diào)用和圖 形地可視化多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，以及一種由該顯示屏客戶(hù)機(jī)執(zhí)行的用于調(diào)整待 顯示數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)級(jí)別方法的方法。該方法例如可以在臨床領(lǐng)域?qū)⒁?圖形顯示的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行醫(yī)生檢查診斷時(shí)使用，這些圖像數(shù)據(jù)展示出待檢查患 者的器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的基本思想在于，對(duì)每次患者檢查都在PACS數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)唯一的 一個(gè)以全分辨率存在的立體數(shù)據(jù)組。對(duì)立體數(shù)據(jù)的采集和分析通過(guò)客戶(hù)機(jī)/服務(wù) 器機(jī)制實(shí)現(xiàn)，其中不管立體數(shù)據(jù)的數(shù)量是多少，只顯示到一個(gè)由在PACS工作 站上工作的醫(yī)生的當(dāng)前要求預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別(LOD)的信息。這通過(guò)在服 務(wù)器上測(cè)量的數(shù)據(jù)流壓縮和立體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及接著向各個(gè)客戶(hù)機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸來(lái) 實(shí)現(xiàn)，其中由特定于客戶(hù)的圖形硬件支持地逐步進(jìn)行立體數(shù)據(jù)的再現(xiàn)和顯示。
在此，具有最大可能分辨率的數(shù)據(jù)總是可以在所有與PACS服務(wù)器連接的客戶(hù)機(jī)上提供給醫(yī)生。此外避免對(duì)數(shù)據(jù)不必要的冗余存儲(chǔ)和傳輸。在PACS客戶(hù)機(jī) 上提供圖像后處理功能，其中采用類(lèi)似的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器規(guī)則。這導(dǎo)致思路從目 前的面向截面圖像的PACS系統(tǒng)移向面向立體數(shù)據(jù)的PACS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。本發(fā)明尤其是涉及一種用于在基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器原理的圖像存檔、圖像檢 索和圖像著色系統(tǒng)的顯示屏客戶(hù)機(jī)上調(diào)用和圖形可視化多維壓縮圖像數(shù)據(jù)的方 法，其中通過(guò)該顯示屏客戶(hù)機(jī)從服務(wù)器向顯示屏客戶(hù)機(jī)傳輸所要求的、進(jìn)行圖 像著色所需要的待顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)并且以圖形形式顯示在該顯示屏客 戶(hù)機(jī)上，該立體數(shù)據(jù)只具有直到特定的、隨位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮?細(xì)節(jié)級(jí)別。待顯示對(duì)象的隨位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別在此可以取決 于對(duì)象與顯示屏客戶(hù)機(jī)的顯示屏面之前的定義觀察點(diǎn)之間的投影深度距離。為 了能夠以特定于對(duì)象(也就是說(shuō)對(duì)將要顯示對(duì)象的所有空間點(diǎn)相同的，但是對(duì) 不同的、與觀察者之間的距離有差異的對(duì)象是不同的)的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示各個(gè)對(duì) 象，例如可以采用用于分割這些對(duì)象的分割算法的結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)事后加載更高分 辨率的、具有取決于對(duì)象與觀察者之間距離的特定于對(duì)象的細(xì)節(jié)級(jí)別的立體數(shù) 據(jù)。按照本發(fā)明還可以規(guī)定，所要求立體數(shù)據(jù)的位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)?象的細(xì)節(jié)級(jí)別在由使用者執(zhí)行的圖像片段放大操作中以可由使用者定義的程度 增大，以選#^斤顯示對(duì)象的放大的顯示比例。圖像著色所需要的待顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)以成像系統(tǒng)預(yù)先給定的最 精細(xì)的分辨率存儲(chǔ)在由服務(wù)器管理并且只能由該服務(wù)器直接訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。 對(duì)立體數(shù)據(jù)執(zhí)行的復(fù)雜的濾波算法、分割算法、集群算法、著色算法、特征提 取算法和/或模式識(shí)別算法按照本發(fā)明是在服務(wù)器上執(zhí)行的，而對(duì)該立體數(shù)據(jù)的 開(kāi)銷(xiāo)較小的圖像處理或圖像后處理算法按照本發(fā)明是在顯示屏客戶(hù)機(jī)上執(zhí)行 的。在顯示屏客戶(hù)機(jī)上，按照本發(fā)明執(zhí)行圖像檢索和圖像著色方法，該方法包 括以下步驟在將以圖形形式顯示的虛擬對(duì)象空間劃分為具有預(yù)定形狀和大小 的立體單位，將該虛擬對(duì)象空間內(nèi)并具有通過(guò)該立體單位的大小預(yù)先給定的細(xì) 節(jié)級(jí)別的待圖形顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)從服務(wù)器加載過(guò)來(lái)，以及解壓縮該立 體數(shù)據(jù)之后，按照本發(fā)明首先以通過(guò)立體單位的大小預(yù)定的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示該虛 擬對(duì)象空間以及位于其中的對(duì)象的視圖。接著將對(duì)所涉及對(duì)象采用的虛擬對(duì)象空間的立體單位一直細(xì)分到取決于各對(duì)象與在顯示屏客戶(hù)機(jī)的顯示屏面之前的 觀察點(diǎn)之間的距離的刻度深度，其中該細(xì)分的精細(xì)度按照本發(fā)明在觀察點(diǎn)的方 向上增加而在反方向降低，而且自動(dòng)對(duì)對(duì)象的更高分辨率的、具有通過(guò)對(duì)象子 單位的大小預(yù)定的細(xì)節(jié)級(jí)別的壓縮立體數(shù)據(jù)連續(xù)從服務(wù)器事后加載過(guò)來(lái)，并逐 步地解壓縮。所顯示對(duì)象的視圖然后通過(guò)產(chǎn)生該對(duì)象具有通過(guò)各子單位預(yù)定的 細(xì)節(jié)深度的更高分辨率的顯示來(lái)逐步地得到細(xì)化。在上述劃分中，按照本發(fā)明采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將虛擬對(duì)象空間 劃分為具有預(yù)定形狀和大小的立體單位，這些立體單位使得可以只調(diào)用那些對(duì) 應(yīng)于同時(shí)由在顯示屏客戶(hù)機(jī)上工作的使用者采用的圖像區(qū)域的立體數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明，服務(wù)器可用于壓縮例如通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)請(qǐng)求的壓縮格式的 立體數(shù)據(jù)，該壓縮格式對(duì)待顯示對(duì)象的形狀、表面紋理或?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的規(guī)律性進(jìn) 行編碼。這種壓縮格式例如可以是對(duì)通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)要求的立體數(shù)據(jù)的小波光柵圖形進(jìn)行圖像著色的數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明，在此針對(duì)每個(gè)著色圖像的立體數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)所顯示對(duì)象的位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別的函數(shù)值。此外，本發(fā)明涉及一種基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著 色系統(tǒng)的服務(wù)器，該服務(wù)器具有用于本地臨時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自由服務(wù)器管理并且只能 由該服務(wù)器直接訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)的具有為該系統(tǒng)預(yù)定的最精細(xì)分辨率的壓縮立體 數(shù)據(jù)的裝置，具有用于將該立體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有位置變化的、取決于待顯示對(duì) 象與在顯示屏客戶(hù)機(jī)的顯示屏面之前的定義觀察點(diǎn)的投影深度距離的細(xì)節(jié)級(jí)別 的低分辨率的數(shù)據(jù)格式的裝置，以及用于壓縮和提供轉(zhuǎn)換為該數(shù)據(jù)格式的立體 數(shù)據(jù)的裝置。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖 像檢索和圖像著色系統(tǒng)的服務(wù)器連接的顯示屏客戶(hù)機(jī)，其中后者具有用于將以 圖形形式顯示的虛擬對(duì)象空間劃分為具有預(yù)定形狀和大小的立體單位以及用于 將這些立體單位連續(xù)細(xì)分為更小的子單位直到最大可達(dá)到的刻度深度的裝置， 其中該細(xì)分的精細(xì)度在觀察方向上增加而在相反方向上降低。此外該顯示屏客 戶(hù)機(jī)按照本發(fā)明還包括用于將設(shè)置在該虛擬對(duì)象空間內(nèi)部并具有通過(guò)該立體單 位的大小預(yù)定的細(xì)節(jié)級(jí)別的待圖形顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)從服務(wù)器加載過(guò) 來(lái)，以及用于自動(dòng)對(duì)該對(duì)象的更高分辨率的、具有通過(guò)子單位的大小預(yù)定的細(xì) 節(jié)級(jí)別的壓縮立體數(shù)據(jù)連續(xù)從服務(wù)器事后加載過(guò)來(lái)的裝置，以及用于解壓縮該
立體數(shù)據(jù)的裝置。此外，在顯示屏客戶(hù)機(jī)上按照本發(fā)明還設(shè)置用于按照通過(guò)立 體單位的大小預(yù)定的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示虛擬對(duì)象空間以及位于其中的對(duì)象的視圖， 以及通過(guò)產(chǎn)生該對(duì)象具有通過(guò)各子單位預(yù)定的細(xì)節(jié)深度的更高分辨率的顯示來(lái) 逐步地細(xì)化所顯示對(duì)象的視圖的裝置。此外，本發(fā)明涉及一種用于存儲(chǔ)、調(diào)用和圖形可視化多維壓縮圖像數(shù)據(jù)的 基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，其中通過(guò)顯示屏客 戶(hù)機(jī)從服務(wù)器向該顯示屏客戶(hù)機(jī)傳輸所要求的、進(jìn)行圖像著色所需要的待顯示 對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)并且以圖形形式顯示在該顯示屏客戶(hù)機(jī)上，該立體數(shù)據(jù)只 具有直到特定的、隨位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別。待顯示對(duì)象的隨位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別在此還是可以 例如取決于該對(duì)象與在顯示屏客戶(hù)機(jī)的顯示屏面前的定義的觀察點(diǎn)的投影深度 距離。圖像著色所需要的待顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)以為該系統(tǒng)預(yù)定的最精細(xì) 的分辨率存儲(chǔ)在由服務(wù)器管理并且只能由該服務(wù)器直接訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。最后本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)軟件程序產(chǎn)品，其用于在所述基于客戶(hù)機(jī)/ 服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的顯示屏客戶(hù)機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行所 述圖像檢索和圖像著色方法。


本發(fā)明的其它特性、特征、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用由從屬權(quán)利要求以及下面對(duì)本發(fā)明 兩個(gè)實(shí)施例的描述給出，該實(shí)施例繪制在附圖中。圖1A示出用于說(shuō)明本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和 圖像著色系統(tǒng)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的框圖，圖1B示出用于說(shuō)明在服務(wù)器或顯示屏客戶(hù)機(jī)上實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)所需要的本 發(fā)明系統(tǒng)部件的框圖，圖2示出基于Web的地理信息系統(tǒng)(Google Maps)的用戶(hù)界面，包括一 個(gè)地理比例尺的不同顯示比例的3個(gè)視圖，用于忠實(shí)于比例地根據(jù)顯示比例以 不同的細(xì)節(jié)級(jí)別制圖地顯示地理區(qū)域，圖3示出磁共振圖像，以二維地顯示在待檢查患者的腹部區(qū)域、骨盆區(qū)域 和下肢的骨骼和肌肉組織的縱截面的劃分后的立體數(shù)據(jù)，具有以虛線(xiàn)示出的四 方形網(wǎng)格用于借助近似八角形的樹(shù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明所示圖像區(qū)域劃分為取決于相距觀 察者的距離的數(shù)量的、具有不同細(xì)節(jié)級(jí)別的待存儲(chǔ)立體區(qū)域，圖4以7個(gè)不同的大小格式和7個(gè)不同的顯示比例示出磁共振照片，從而 以7個(gè)不同的細(xì)節(jié)級(jí)別二維顯示所述骨骼和肌肉組織的立體數(shù)據(jù)("MIP映射，， 機(jī)制),圖5示出從基于Web的地理信息系統(tǒng)(Google Earth)中調(diào)出的一部分地 表面的衛(wèi)星照片的視圖，用于以不同的顯示比例和細(xì)節(jié)級(jí)別真實(shí)顯示地理區(qū)域，圖6示出用于說(shuō)明本發(fā)明所采用的借助近似八角形的樹(shù)結(jié)構(gòu)劃分和自動(dòng)細(xì) 節(jié)級(jí)別設(shè)置待顯示立體數(shù)據(jù)的解決方案，從而將對(duì)象空間連續(xù)細(xì)分為立方體形 狀的立體單位，其中以比空間上遠(yuǎn)離的對(duì)象更高的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示空間位置靠近 觀察者的對(duì)象。
具體實(shí)施方式
下面借助附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索 和圖像著色系統(tǒng)的系統(tǒng)部件以及對(duì)應(yīng)的本發(fā)明方法的步驟。在此沒(méi)有限制 一般準(zhǔn)PACS通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)彼此通信。本發(fā)明不僅可用于這種PACS系統(tǒng)，而 且可普遍用于基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，因此 與數(shù)據(jù)傳輸所基于的通信標(biāo)準(zhǔn)無(wú)關(guān)。如圖1A所示，按照本發(fā)明的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)圍繞客 戶(hù)機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中只有負(fù)責(zé)向多個(gè)顯示屏客戶(hù)機(jī)104傳輸立體數(shù) 據(jù)的服務(wù)器102及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器103才可以直接訪(fǎng)問(wèn)全分辨率的立體數(shù)據(jù)。服 務(wù)器102在此負(fù)責(zé)處理由客戶(hù)機(jī)104引起的關(guān)于為產(chǎn)生的立體數(shù)據(jù)的特定圖像 區(qū)域調(diào)整細(xì)節(jié)級(jí)別的查詢(xún)。在對(duì)這樣的查詢(xún)處理完之后，所涉及的立體數(shù)據(jù)就 作為數(shù)據(jù)流傳送給客戶(hù)機(jī)104。讀入該數(shù)據(jù)的客戶(hù)機(jī)104在此對(duì)該立體數(shù)據(jù)進(jìn) 行逐步地解壓縮，并例如以二維圖像或用立體著色技術(shù)產(chǎn)生的三維圖像再現(xiàn)的 形式顯示該立體數(shù)據(jù)。如果如圖1A所示，客戶(hù)機(jī)104具有圖像整理功能，則 服務(wù)器102提供圖像整理服務(wù)，該服務(wù)使得可以在成功地將產(chǎn)生的立體數(shù)據(jù)以 數(shù)據(jù)流的方式傳輸?shù)娇蛻?hù)機(jī)104之后進(jìn)行精細(xì)的可視化。復(fù)雜的圖像后處理算 法，如濾波算法、分割算法或模式識(shí)別算法都在服務(wù)器102上執(zhí)行，而開(kāi)銷(xiāo)較 小的任務(wù)就在客戶(hù)機(jī)104上解決。在此客戶(hù)機(jī)104由按照本地圖像整理模塊105 形式的特定于客戶(hù)的圖形硬件支持地執(zhí)行圖像整理方法。 在圖lb中示出用于顯示在服務(wù)器102上或在顯示屏客戶(hù)機(jī)104上實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)部件的詳細(xì)框圖。從 圖中可以看出，具有為該系統(tǒng)預(yù)定的最精細(xì)分辨率的立體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在只能由服 務(wù)器102訪(fǎng)問(wèn)的外部圖像存檔103中，該立體數(shù)據(jù)是對(duì)在顯示屏客戶(hù)機(jī)104的 顯示屏106上以中等細(xì)節(jié)級(jí)別顯示的多個(gè)對(duì)象604的光柵圖像顯示進(jìn)行細(xì)化所 需要的。所顯示的光柵圖像的細(xì)節(jié)級(jí)別在此通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)104的劃分裝置 104c預(yù)先給定，通過(guò)該劃分裝置將待顯示的虛擬對(duì)象空間細(xì)分為具有特定形狀 和大小的立體單位。在獲得顯示屏客戶(hù)機(jī)104自動(dòng)或者例如在使用者的圖像片 段放大操作過(guò)程中進(jìn)行的用于提高分割后圖像區(qū)域的分辨率的查詢(xún)時(shí)，具有最 精細(xì)可能的分辨率的立體數(shù)據(jù)通過(guò)輸入/輸出接口 102a加載到服務(wù)器102的本 地臨時(shí)存儲(chǔ)器102b中，并通過(guò)總線(xiàn)系統(tǒng)在服務(wù)器102的中央處理單元102c(CPU)發(fā)出對(duì)應(yīng)的控制命令時(shí)發(fā)送給中央處理單元102c。服務(wù)器內(nèi)部的中央 處理單元102c計(jì)算所顯示對(duì)象604的立體數(shù)據(jù)，并且根據(jù)各對(duì)象604與定義在 顯示屏客戶(hù)機(jī)104的顯示屏面之前的觀察點(diǎn)601的距離將從外部圖像存檔103 獲得的立體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更高細(xì)節(jié)級(jí)別的立體數(shù)據(jù)，并將該處理的結(jié)果數(shù)據(jù)傳送 給壓縮模塊102d，在壓縮模塊中根據(jù)立體數(shù)據(jù)是靜止圖像數(shù)據(jù)還是運(yùn)動(dòng)圖像數(shù) 據(jù)來(lái)對(duì)該結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行JPEG壓縮或MPEG壓縮。然后經(jīng)過(guò)壓縮的立體數(shù)據(jù)通 過(guò)總線(xiàn)系統(tǒng)傳送給服務(wù)器102的輸入/輸出接口 102a，通過(guò)(未示出的)數(shù)據(jù)傳 輸網(wǎng)絡(luò)傳送給顯示屏客戶(hù)機(jī)104的輸入/輸出接口 104a,并且連續(xù)地由上述顯示 屏客戶(hù)機(jī)104的加載裝置加載。連續(xù)加載的立體數(shù)據(jù)斷續(xù)地由解壓縮模塊104d 解壓縮，然后借助劃分裝置104c根據(jù)斷續(xù)解壓縮的立體數(shù)據(jù)的與位置有關(guān)的細(xì) 節(jié)級(jí)別將待顯示的虛擬對(duì)象空間細(xì)分為具有特定形狀和大小的立體單位602c 直到特定的、取決于為止的刻度深度。該細(xì)分的精細(xì)度在此在觀察點(diǎn)601的方 向上增加而在反方向上降低。在此期間，經(jīng)過(guò)解壓縮的立體數(shù)據(jù)根據(jù)本發(fā)明的 第一實(shí)施例輸入在顯示屏客戶(hù)機(jī)104上可用的本地圖像整理模塊105中，在此(在三維圖像數(shù)據(jù)的情況下或在考慮時(shí)間相關(guān)性時(shí)則在四維圖像數(shù)據(jù)的情況 下)在該數(shù)據(jù)以通過(guò)加載的立體數(shù)據(jù)預(yù)定的、與位置有關(guān)的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示在顯 示屏客戶(hù)機(jī)104的顯示屏106上之前，借助投影成像將該立體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合 于二維顯示在顯示屏上的透視顯示形式。如果顯示屏客戶(hù)機(jī)104的計(jì)算容量不 足以在本地執(zhí)行為此所需要的開(kāi)銷(xiāo)很大的圖像著色和圖像后處理過(guò)程，則根據(jù) 本發(fā)明第二實(shí)施例同樣由服務(wù)器102的中央處理單元102c執(zhí)行。
在圖lb中示出的服務(wù)器102例如將以多個(gè)不同的分辨率級(jí)別存在的劃分 數(shù)據(jù)根據(jù)由客戶(hù)機(jī)104上的使用者當(dāng)前所需要的細(xì)節(jié)級(jí)別提供給多個(gè)顯示屏客 戶(hù)機(jī)104。這種才幾制與基于Web的地理信息系統(tǒng)如Google Maps或Google Earth 一樣地實(shí)現(xiàn)，在這些地理信息系統(tǒng)中高分辨率的地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在中央服務(wù)器上， 并以不同顯示比例的不同視圖的形式作為地理比例尺(I, II， III)再現(xiàn)，以根 據(jù)顯示比例忠實(shí)于比例地以不同的細(xì)節(jié)級(jí)別制圖地顯示地理區(qū)域(參見(jiàn)圖2)。^v圖2可以看出，該細(xì)節(jié)級(jí)別在此隨著映射為比例尺i、 n和ni的地理區(qū)域的 顯示比例增加而增大?？蛻?hù)機(jī)104在此可以與服務(wù)器102連接，而且就特定的圖像區(qū)域和分辨率 級(jí)別進(jìn)行個(gè)性化的數(shù)據(jù)查詢(xún)。本發(fā)明的圖像檢索系統(tǒng)基于這一思想，但是不是 采用地理數(shù)據(jù)而是釆用斷層造影數(shù)據(jù)作為人體的三維"地圖"。為了能夠操作多 個(gè)客戶(hù)機(jī)104的查詢(xún)以及在臨床機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行區(qū)域內(nèi)保持通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 的數(shù)據(jù)通信量，必須在服務(wù)器102上執(zhí)行高效的數(shù)據(jù)壓縮方法。另一個(gè)在確定由服務(wù)器102提供的服務(wù)時(shí)考察的方面是，由計(jì)算機(jī)支持的 -^斷工具在PACS客戶(hù)機(jī)104上的可用性。在由計(jì)算機(jī)支持的診斷時(shí)采用的算 法通常非常復(fù)雜而且?guī)?lái)很高的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。為了將圖像檢索系統(tǒng)的效率保持在 很高的水平以及同時(shí)對(duì)客戶(hù)機(jī)104的涉及必需的硬件結(jié)構(gòu)的要求保持在能夠承 受的程度，服務(wù)器102按照本發(fā)明提供用于執(zhí)行濾波算法、分割算法、集群算 法、著色算法、特征提取算法、模式識(shí)別算法和/或其它復(fù)雜圖像處理算法的圖 像處理服務(wù)?；颊邤?shù)據(jù)可以借助兩種基本過(guò)程產(chǎn)生通過(guò)在成像模態(tài)上產(chǎn)生掃描圖像或 者通過(guò)在各工作站上進(jìn)行圖像后處理。在第一種情況下，患者數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于屬于 一個(gè)或多個(gè)四維標(biāo)量場(chǎng)的圖像序列，該標(biāo)量場(chǎng)具有函數(shù)規(guī)則 % :&( )4%fe(0)v"(其中AOkAWf es^4，對(duì)于Q0，^(f力》e^V"以及"e⑩) f力))，其中n表示各標(biāo)量場(chǎng)的下標(biāo)號(hào)，參數(shù)向量i(0表示在坐標(biāo)原點(diǎn)為O的笛 卡兒對(duì)象坐標(biāo)系中補(bǔ)充了時(shí)間坐標(biāo)t的三維位置向量jf:-[x,y,zf s^ e侖3,該 坐標(biāo)系反映了一個(gè)待顯示對(duì)象點(diǎn)P (x，y,z)的3個(gè)笛卡兒位置坐標(biāo)x、 y和z與 時(shí)間t的關(guān)系。二維截面圖像的圖像數(shù)據(jù)以及借助放射成像方法獲得的立體數(shù) 據(jù)在此被看作動(dòng)畫(huà)3D光柵圖形的特殊情況，下面也稱(chēng)為4D圖像數(shù)據(jù)組或隨時(shí) 間變化的3D圖像數(shù)據(jù)組。在此，通過(guò)圖像后處理得到的圖像數(shù)據(jù)也可以作為 標(biāo)量場(chǎng)或作為特殊數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，例如用于對(duì)成像對(duì)象進(jìn)行分割、顯示變換或區(qū)域標(biāo)記。在按照本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)中，對(duì)這些特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型一般利用常見(jiàn)的壓縮格式(zip, gzip， bzip2等)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳送。相反，立體數(shù)據(jù)則利用特殊的壓縮格式存儲(chǔ)，這種 格式利用顯示對(duì)象的形狀、表面紋理或?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的規(guī)則性，并允許以數(shù)據(jù)流的 形式逐步地傳輸經(jīng)過(guò)壓縮的圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明的用于壓縮立體數(shù)據(jù)的方法涉及JPEG 2000文件格式的三維擴(kuò)展， 這種文件格式用于存儲(chǔ)二維圖像的圖像數(shù)據(jù)。由于由相同立體數(shù)據(jù)組成的一個(gè) 數(shù)據(jù)組的彼此連續(xù)的截面圖像非常相似，因此對(duì)于借助放射學(xué)成像方法獲得的 立體數(shù)據(jù)組的壓縮率很高。按照該壓縮方法，對(duì)每次患者檢查都在服務(wù)器上存 儲(chǔ)唯一的一個(gè)具有在再現(xiàn)時(shí)刻最大可提供的分辨率的數(shù)據(jù)組。另外，采用近似八角的樹(shù)結(jié)構(gòu)劃分對(duì)象空間的立體數(shù)據(jù)，該樹(shù)結(jié)構(gòu)允許只調(diào)用那些對(duì)應(yīng)于正好 由在客戶(hù)機(jī)104上工作的使用者使用的圖像區(qū)域的數(shù)據(jù)。近似八角的樹(shù)是一種 層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)連續(xù)細(xì)分為立方體形狀的立體單位602c直到預(yù)定的刻度 深度(例如直到單個(gè)體素)來(lái)描述對(duì)象空間602，所述立體單位分別由一半棱 邊長(zhǎng)度的8個(gè)通過(guò)其側(cè)面成對(duì)地彼此接壤的子立方體602a/b組成，并由次適合 于通過(guò)立方體形狀的空間細(xì)分用特定的細(xì)節(jié)級(jí)別、即用預(yù)定的區(qū)別程度顯示真 實(shí)或虛擬的對(duì)象602。借助這種近似八角形的樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的將待顯示對(duì)象空間 劃分為多個(gè)立體區(qū)域并且該立體區(qū)域要用取決于該立體區(qū)域與觀察者之間的距 離的不同細(xì)節(jié)級(jí)別存儲(chǔ)的例子，通過(guò)圖3中的磁共振照片的方向柵格網(wǎng)絡(luò)示出， 其中顯示在待檢查患者604的腹部區(qū)域、骨盆區(qū)域和下肢的骨骼和肌肉組織的 縱截面。在這個(gè)例子中假定與觀察者之間的距離最小的立體單位602a位于所示 圖像片段的左上角，與觀察者之間的距離最大的立體單位602c位于所示圖像片 段的右下角。因此，在所示圖像片段的左上角的方向上連續(xù)地更為精細(xì)地劃分 這些立體單位，該立體單位對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域在左上角的方向上以逐漸增大的分 辨率存儲(chǔ)，這通過(guò)與其余圖像片段中沒(méi)有細(xì)分的立體單位602c相比，通過(guò)連續(xù) 的細(xì)分獲得的左上角的立體單位602b或602a的棱邊長(zhǎng)度縮小了兩倍或4倍來(lái) 表示。為了保持顯示屏客戶(hù)機(jī)104上的圖像建立時(shí)間盡可能地短，屬于不同細(xì)節(jié) 級(jí)別的立體數(shù)據(jù)一直作為數(shù)據(jù)流傳送給各個(gè)客戶(hù)機(jī)104,直到達(dá)到產(chǎn)生圖像所 期望的分辨率為止。這例如可以通過(guò)采用從存儲(chǔ)的小波變換到JPEG 2000文件中包含的立體數(shù)
據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。與紋理MIP映射(從multum in parvo中導(dǎo)出=小型而內(nèi)容豐富)類(lèi) 似，這是一種用于通過(guò)采用不同分辨率的紋理實(shí)現(xiàn)3D效果以真實(shí)地、多方面 地顯示近處對(duì)象和遠(yuǎn)處對(duì)象的表面的方法，借助該方法通過(guò)粗略的紋理避免近 處對(duì)象的引起干擾的階梯形效果和條紋，通過(guò)降低遠(yuǎn)處對(duì)象的紋理的細(xì)節(jié)級(jí)別 來(lái)達(dá)到透視的深度效果，中等分辨率的立體數(shù)據(jù)、即具有由成像模態(tài)提供的細(xì) 節(jié)級(jí)別的圖像的立體數(shù)據(jù)可以沒(méi)有進(jìn)一步延遲地顯示在客戶(hù)機(jī)104的顯示屏 上，其中一旦由服務(wù)器102按照數(shù)據(jù)流的形式提供了為此所需的附加信息，就 對(duì)該細(xì)節(jié)級(jí)別進(jìn)行逐步地細(xì)化。借助在其放置地點(diǎn)可用的計(jì)算操作裝置105不能滿(mǎn)足對(duì)由二維、三維或(在 另外考慮時(shí)間相關(guān)性時(shí))四維圖像數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)流的采集、分析和處理的要 求的客戶(hù)機(jī)104，服務(wù)器102為其提供遠(yuǎn)程圖像生成服務(wù)(在圖la中稱(chēng)為"圖 像整理服務(wù)")。服務(wù)器102在此根據(jù)客戶(hù)機(jī)104上進(jìn)行的查詢(xún)對(duì)具有不同細(xì)節(jié) 級(jí)別的立體數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形可視化。然后采用視頻壓縮格式將在服務(wù)器102上產(chǎn) 生的圖像數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流的格式傳送給客戶(hù)機(jī)104 。按照本發(fā)明在服務(wù)器102上執(zhí)行需要超出交錯(cuò)應(yīng)用硬件的能力的數(shù)據(jù)處理 能力的計(jì)算機(jī)支持的診斷任務(wù)，以便將客戶(hù)機(jī)104上安裝的系統(tǒng)的總計(jì)算功率 保持在恒定的水平。作為分類(lèi)為"服務(wù)器支持的"任務(wù)，由客戶(hù)機(jī)104轉(zhuǎn)換為 要傳送給服務(wù)器102的查詢(xún)數(shù)據(jù)分組。服務(wù)器102接著對(duì)該數(shù)據(jù)執(zhí)行所涉及的 算法(例如濾波算法、分割算法或模式識(shí)別算法)，然后將該處理結(jié)果返回所涉 及的客戶(hù)機(jī)104。在此釆用具有優(yōu)先級(jí)的負(fù)載分配方法，該優(yōu)先級(jí)是根據(jù)要完 成的任務(wù)的復(fù)雜性來(lái)給定的，在該方法中由在客戶(hù)機(jī)上提供的計(jì)算操作裝置 105 (在圖la中稱(chēng)為"本地圖像整理模塊")解決簡(jiǎn)單執(zhí)行的任務(wù)。在計(jì)算操作 裝置的這種分派中，在客戶(hù)機(jī)104上的處理持續(xù)時(shí)間肯定保持在一個(gè)將計(jì)算機(jī) 支持的診斷工具集成到臨床工作流程中所需要的時(shí)間窗內(nèi)。在本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)中， PACS工作站104用于完成對(duì)由二維、三維或(在另外考慮時(shí)間相關(guān)性時(shí))四 維圖像數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)流的快速采集和分析，以及提供在使用者PC上運(yùn)行的 計(jì)算機(jī)支持的診斷工具。這在該顯示屏客戶(hù)機(jī)104上運(yùn)行的、負(fù)責(zé)圖像后處理 的過(guò)程中是這樣來(lái)達(dá)到的委托在服務(wù)器102上進(jìn)行復(fù)雜的任務(wù)，而更簡(jiǎn)單的 任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)地、即由所涉及的客戶(hù)機(jī)本身來(lái)解決。借助在顯示屏客戶(hù)機(jī)104上運(yùn) 行的、負(fù)責(zé)采集和分析所接收的圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程，根據(jù)一個(gè)采用上面解釋的存
儲(chǔ)機(jī)制的概念產(chǎn)生具有不同細(xì)節(jié)級(jí)別的二維圖像的圖像數(shù)據(jù)。用立體著色技術(shù)產(chǎn)生的具有三維和四維圖像數(shù)據(jù)的3D圖像再現(xiàn)要求一個(gè)針對(duì)立體數(shù)據(jù)的特殊的、基于紋理的圖像處理模塊與使用者圖形硬件相結(jié)合。只要客戶(hù)機(jī)硬件不能 提供用于從包括二維、三維或四維圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流出發(fā)進(jìn)行圖像生成的功能， 按照本發(fā)明的圖像檢索系統(tǒng)就自動(dòng)切換到遠(yuǎn)程圖像生成模塊，并且將從服務(wù)器102輸入的圖像數(shù)據(jù)以圖形格式顯示在客戶(hù)機(jī)顯示屏上。在這種機(jī)制中，所涉 及的客戶(hù)機(jī)104不需要由三維截面圖像的圖像數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生三維的圖像再現(xiàn)，因 為客戶(hù)機(jī)可以訪(fǎng)問(wèn)其中各個(gè)截面圖像的號(hào)碼或其相應(yīng)的分辨率沒(méi)有什么意義的 立體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組。使用者在此將一幅圖像的圖像數(shù)據(jù)認(rèn)為是具有"無(wú)限分辨 率"的圖像，其中使用者可以不管相應(yīng)數(shù)據(jù)量地透明地導(dǎo)航。與數(shù)字地圖服務(wù)(例如Map24、 ViaMichelin、 Google Earth等)類(lèi)似，在 這些服務(wù)中例如再現(xiàn)出一部分地表面的衛(wèi)星照片的不同視圖(I, II， III)以用 不同的顯示比例和細(xì)節(jié)級(jí)別現(xiàn)實(shí)地顯示地理區(qū)域(參見(jiàn)圖5),客戶(hù)機(jī)104在開(kāi) 始向服務(wù)器102請(qǐng)求具有比較粗略的細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像數(shù)據(jù)，以使得使用者能夠 辨別方位。只要使用者識(shí)別出他感興趣的圖像區(qū)域，他就對(duì)期望的圖像片段執(zhí) 行圖像片段放大操作或圖像修剪操作。客戶(hù)機(jī)104隨后向服務(wù)器102進(jìn)行涉及 預(yù)先給定的圖像片段和在各顯示屏中最大可顯示的細(xì)節(jié)級(jí)別的查詢(xún)。由服務(wù)器 102調(diào)用的圖像數(shù)據(jù)部分在此對(duì)應(yīng)于一個(gè)八角樹(shù)的片段，這些片段涉及圍繞一 個(gè)邊緣區(qū)域的感興趣圖像區(qū)域，從而可以實(shí)現(xiàn)在圖像層面中以及與該平面正交 地導(dǎo)航。如果使用者從開(kāi)始調(diào)用的圖像區(qū)域向外導(dǎo)航，則進(jìn)行新的查詢(xún)，并且 更新的圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)被加載到客戶(hù)機(jī)104上。在此各最新的數(shù)據(jù)查詢(xún)本 地臨時(shí)存儲(chǔ)在客戶(hù)機(jī)104上的本地存儲(chǔ)裝置中，以便能夠快速地調(diào)用使用者在 此期間關(guān)聯(lián)地檢查的圖像區(qū)域。在本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)中， 采用由使用者硬件支持的、基于紋理的針對(duì)立體數(shù)據(jù)的圖像整理模塊105來(lái)采 集和分析由二維、三維或(在另外考慮時(shí)間相關(guān)性時(shí))四維圖像數(shù)據(jù)組成的數(shù) 據(jù)流。在此，這是對(duì)Siemens公司的VRT系統(tǒng)Syngo 3D采用的圖形處理器支 持的圖像整理模塊的擴(kuò)展。為了不管所釆用的細(xì)節(jié)級(jí)別是什么也獲得很高的圖 像建立速率，采用與用于在服務(wù)器102上存儲(chǔ)立體數(shù)據(jù)的八角樹(shù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的八 角樹(shù)結(jié)構(gòu)將待檢查的對(duì)象立體604劃分為子立體。對(duì)于在觀察時(shí)刻to在客戶(hù)機(jī) 顯示屏上顯示整個(gè)對(duì)象立體的情況，為所有子立體采用來(lái)自不同分辨率的光柵 圖像序列中的一張具有比較粗略的細(xì)節(jié)級(jí)別的光柵圖像，該光柵圖像序列全部顯示同一對(duì)象604 (MIP地圖)。這種"MIP地圖"^L制的例子在圖4中示出， 該圖以7個(gè)不同的大小格式和7個(gè)不同的顯示比例(I至VII)示出磁共振照片， 用于以7個(gè)不同的細(xì)節(jié)級(jí)別(MIP水平)二維顯示在待檢查患者的腹部區(qū)域、 骨盆區(qū)域和下肢的骨骼和肌肉組織的立體數(shù)據(jù)。如圖4所示，細(xì)節(jié)級(jí)別在此隨 著成像在該磁共振圖像上的身體部位的顯示比例增加而增加，并由此隨著磁共 振圖像的大小格式的增加而增大。為了能夠以可預(yù)定的顯示比例將磁共振圖像 顯示在可預(yù)定的大小格式上，根據(jù)每個(gè)待顯示立體區(qū)域與觀察者之間的距離將 不同細(xì)節(jié)級(jí)別的圖像數(shù)據(jù)加載到顯示屏客戶(hù)機(jī)上，并在該顯示屏客戶(hù)機(jī)上以2D 著色的形式圖形地可視化，所述圖像數(shù)據(jù)以八角樹(shù)結(jié)構(gòu)的形式作為不同大小的 經(jīng)過(guò)劃分的立體單位存儲(chǔ)在服務(wù)器上，其中靠近觀察者的立體單位的圖像邊緣 以比遠(yuǎn)離觀察者的立體單位的圖像邊緣更大的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示。如果使用者對(duì)特 定的圖像區(qū)域執(zhí)行圖像片段放大操作，則由服務(wù)器102調(diào)用相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)部 分，并且只對(duì)落入更新的相機(jī)透視區(qū)域中的子立體進(jìn)行更新。然后根據(jù)對(duì)象和 相機(jī)之間的距離采用不同細(xì)節(jié)級(jí)別的光柵圖像。該原理通過(guò)圖6所示的圖像說(shuō)明，其示出本發(fā)明所采用的借助近似八角形 的樹(shù)結(jié)構(gòu)劃分和自動(dòng)細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置待顯示立體數(shù)據(jù)的解決方案，從而將所顯示 的真實(shí)或虛擬的對(duì)象空間連續(xù)細(xì)分為立方體形狀的立體單位602c直到預(yù)定的 刻度深度。所述立體單位在此分別由一半棱邊長(zhǎng)度的8個(gè)通過(guò)其側(cè)面成對(duì)地彼 此接壤的子立方體602a/b組成。如圖6所示，根據(jù)相機(jī)位置和待顯示的真實(shí)或 虛擬對(duì)象604之間的距離來(lái)對(duì)細(xì)節(jié)級(jí)別進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，其中在空間上靠近觀察 者601的停留地點(diǎn)(即相機(jī)位置)的對(duì)象以比遠(yuǎn)離觀察者停留地點(diǎn)的對(duì)象更高 的細(xì)節(jié)級(jí)別顯示。出于這個(gè)原因，所示對(duì)象空間602向立方體形狀的立體單位 602a-c的細(xì)分以及由此所顯示的真實(shí)或虛擬對(duì)象604的顯示的差異性在觀察 者601的方向上(至少在其視角603內(nèi)，即在可由相機(jī)采集的對(duì)象場(chǎng)景內(nèi))越 來(lái)越精細(xì)。此外在本發(fā)明的圖像檢索系統(tǒng)中，在顯示屏客戶(hù)機(jī)104上執(zhí)行用于 對(duì)服務(wù)器102請(qǐng)求和著色的與時(shí)間有關(guān)的二維和三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行釆集和可視 化的程序。一般顯示屏客戶(hù)機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的計(jì)算機(jī)硬件和軟件的效率極限僅在有 限的范圍內(nèi)提供圖像后處理功能。因此按照本發(fā)明，現(xiàn)場(chǎng)僅執(zhí)行更為筒單的任 務(wù)，這些任務(wù)可以借助現(xiàn)場(chǎng)、即在各客戶(hù)機(jī)104的停留地點(diǎn)提供的圖形處理器 或借助客戶(hù)機(jī)的中央處理單元在可期望的時(shí)間幀內(nèi)解決(如簡(jiǎn)單的濾波運(yùn)算)。 復(fù)雜的任務(wù)，如模板識(shí)別或復(fù)雜的分割算法的執(zhí)行以圖像處理查詢(xún)的形式委托服務(wù)器102進(jìn)行。只要服務(wù)器102解決了所要求的任務(wù)，服務(wù)器就將獲得的結(jié) 果數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)流傳送給所涉及的客戶(hù)機(jī)104，該客戶(hù)機(jī)將結(jié)果數(shù)據(jù)在自己這 一方現(xiàn)場(chǎng)顯示出來(lái)。除了目前PACS系統(tǒng)的檢查診斷和書(shū)寫(xiě)報(bào)告功能之外，本發(fā)明的基于客戶(hù) 機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)還具有用于存儲(chǔ)VRT參數(shù)的 功能，該VRT參數(shù)保證計(jì)算機(jī)支持的診斷工具對(duì)細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置的可再現(xiàn)性。如 果治療醫(yī)生決定將圖像后處理過(guò)程的結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在報(bào)告文件中以保證該檢查 的可再現(xiàn)性，在該報(bào)告文件中通常存儲(chǔ)了檢查結(jié)果數(shù)據(jù)以及進(jìn)行CT或MRT拍 攝的放射檢查、檢查參數(shù)和患者的基本數(shù)據(jù)，則所屬的VRT參數(shù)值透明地存儲(chǔ) 在該報(bào)告文件中，并最終傳送給服務(wù)器102。如果該報(bào)告文件在晚些時(shí)候加載 到客戶(hù)機(jī)104中，則本發(fā)明的圖像檢索系統(tǒng)將為計(jì)算機(jī)支持的診斷工具調(diào)用所 屬的細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置，其使得可以繼續(xù)在獲得所存儲(chǔ)的結(jié)果數(shù)據(jù)的時(shí)刻進(jìn)行的檢 查。如果治療醫(yī)生例如將借助立體著色技術(shù)產(chǎn)生的圖像的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為該報(bào) 告文件的 一部分，則圖像檢索系統(tǒng)存儲(chǔ)針對(duì)相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)組的細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置和 感興趣區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，以及針對(duì)圖像整理模塊的VRT參數(shù)值(例如用于將待 顯示的真實(shí)或虛擬對(duì)象604的三維圖像數(shù)據(jù)投影到客戶(hù)機(jī)顯示屏的二維圖像平 面上的投影成像的功能規(guī)定，用于描述所顯示的對(duì)象場(chǎng)景的相機(jī)透視和/或照明 的參數(shù)值等)。對(duì)于該報(bào)告文件在晚些時(shí)候重新被加載到客戶(hù)機(jī)工作站中，而且 使用者例如通過(guò)操作與客戶(hù)機(jī)工作站連接的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的功能鍵來(lái)點(diǎn)擊用立體 著色技術(shù)產(chǎn)生的圖像，則圖像檢索系統(tǒng)從服務(wù)器102調(diào)用具有在存儲(chǔ)該報(bào)告文 件之前最后顯示的細(xì)節(jié)級(jí)別的有關(guān)立體數(shù)據(jù)，并借助預(yù)先給定的參數(shù)值利用立 體著色技術(shù)產(chǎn)生該立體數(shù)據(jù)的透視3D顯示，從而使用者可以繼續(xù)在上次執(zhí)行 的時(shí)期、即在存儲(chǔ)該報(bào)告文件的時(shí)刻進(jìn)行的檢查。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)的PACS系統(tǒng)相比，上述基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像 檢索方法的自動(dòng)細(xì)節(jié)級(jí)別設(shè)置根據(jù)本發(fā)明帶來(lái)了以下決定意義的優(yōu)點(diǎn)由于對(duì)每次患者檢查在服務(wù)器上只存儲(chǔ)唯一的一個(gè)高分辨率立體數(shù)據(jù)組， 因此所有連接到圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的治療醫(yī)生隨時(shí)可以獲取 全分辨綠的圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)這種方式避免在客戶(hù)機(jī)104上不必要地冗余存儲(chǔ)不 同分辨率的圖像再現(xiàn)。此外，全分辨率圖像數(shù)據(jù)透明地集成到臨床工作流程中
避免了診斷過(guò)程的令人厭煩的中斷，而這在傳統(tǒng)的、基于2D截面圖像的處理的PACS系統(tǒng)中可能發(fā)生。相反在本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖 像檢索和圖像著色系統(tǒng)中，治療醫(yī)生以由二維、三維或(在另外考慮時(shí)間相關(guān) 性時(shí))四維圖像的形式感覺(jué)到患者檢查的圖像數(shù)據(jù)，而該圖像是可以得到透明 的斗企查的。傳統(tǒng)的基于截面圖像的處理的PACS系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送已執(zhí)行的 患者檢查的全分辨率的圖像數(shù)據(jù)。該解決方案對(duì)于多個(gè)使用者與PACS服務(wù)器 連接的情況來(lái)說(shuō)產(chǎn)生非常大的數(shù)據(jù)通信量，并由此產(chǎn)生增大的響應(yīng)時(shí)間。與此 相比，在本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)中 借助考慮待顯示立體數(shù)據(jù)的不同細(xì)節(jié)級(jí)別的智能的壓縮和數(shù)據(jù)流傳輸格式將系 統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)的數(shù)據(jù)通信量保持為較低的值。通過(guò)這種 方式，在顯示屏客戶(hù)機(jī)104上工作的醫(yī)生不管以圖形形式顯示的圖像數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)量有多大都會(huì)沒(méi)有顯著延遲地獲得待產(chǎn)生圖像的為兩維顯示準(zhǔn)備的三維或四 維圖像數(shù)據(jù)。目前可用的PACS系統(tǒng)可能通過(guò)檢查過(guò)程的中斷而使得臨床工作流程難度 增加，從而使治療醫(yī)生被迫重復(fù)已經(jīng)在所涉及的客戶(hù)機(jī)工作站104上進(jìn)行的圖 像后處理步驟，或者在成像設(shè)備上執(zhí)行具有更高分辨率的新的圖像再現(xiàn)。本發(fā) 明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)將圖像后處理功 能集成到PAXCS工作站104上，該功能使得治療醫(yī)生可以操作計(jì)算機(jī)支持的 診斷工具而無(wú)需離開(kāi)其工作崗位。通過(guò)這種方式避免臨床工作流程的干擾源。由于在本發(fā)明的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng) 中圖像后處理功能在客戶(hù)機(jī)104和服務(wù)器102之間分配，因此對(duì)客戶(hù)機(jī)104的 硬件要求在家用PC的功率范圍內(nèi)就足以在很多地點(diǎn)利用圖像檢索系統(tǒng)的完全 效率，而不會(huì)導(dǎo)致額外的成本。此外還實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)支持的診斷工具從多 個(gè)PACS工作站104干預(yù)軟件工具完全集成到臨床工作流程的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于在基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器原理的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)上調(diào)用和圖形可視化多維壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，其中，通過(guò)該顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)從服務(wù)器(102)向顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)傳輸所要求的、進(jìn)行圖像著色所需要的在待顯示對(duì)象(604)的虛擬對(duì)象空間(602)中的壓縮立體數(shù)據(jù)，并以圖形形式顯示在該顯示屏客戶(hù)機(jī)上，其特征在于，顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)自動(dòng)將虛擬對(duì)象空間(602)根據(jù)待顯示立體區(qū)域與在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示屏面前的觀察點(diǎn)(601)之間的深度距離劃分(S1)為不同大小的立體單位(602a-c)，這些立體單位在觀察點(diǎn)(601)的方向上按照定義的方式減小，加載(S2a)最粗略劃分的、離觀察者最遠(yuǎn)的立體區(qū)域的立體數(shù)劇組的較低分辨率的壓縮圖像數(shù)據(jù)，并且為在觀察點(diǎn)(601)方向上越來(lái)越精細(xì)劃分的立體區(qū)域的立體單位(602a)事后加載(S5c)在深度距離減小的方向上連續(xù)減弱壓縮的更高分辨率的立體圖像數(shù)據(jù)，然后隨著該立體區(qū)域越來(lái)越靠近觀察點(diǎn)(601)而用比較粗略劃分的、遠(yuǎn)離觀察者的立體區(qū)域的立體單位(602b+c)更高的隨著位置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別來(lái)顯示該立體區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從服務(wù)器(102)請(qǐng)求 并以圖形的、著色的形式顯示在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)上的立體圖像數(shù)據(jù)的隨位 置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別是特定于對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，待顯示對(duì)象(604)的 隨位置變化的、特定于對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象的細(xì)節(jié)級(jí)別取決于該對(duì)象與在顯 示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示屏面前的觀察點(diǎn)(601)之間的投影深度距離。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所要求立體數(shù)據(jù)的 隨位置變化的、特定于對(duì)象區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別在由使用者執(zhí)行的圖像片段 放大操作中以可由使用者定義的程度增大，以選擇所顯示對(duì)象(604)的更大的 顯示比例。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將圖像著色所需要 的待顯示對(duì)象(604 )的壓縮立體數(shù)據(jù)以為所述系統(tǒng)預(yù)先給定的盡可能精細(xì)的分 辨率存儲(chǔ)在由服務(wù)器(102)管理并且只能由該服務(wù)器(102)直接訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù) 庫(kù)(103 )中。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在服務(wù)器(102)上 對(duì)立體數(shù)據(jù)執(zhí)行復(fù)雜的濾波算法、分割算法、集群算法、著色算法、特征提取 算法和/或模式識(shí)別算法(S4a, S4b),而在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)上對(duì)該立體數(shù) 據(jù)執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)較小的圖像處理或圖像后處理算法。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于包括以下步驟 將以圖形形式顯示的虛擬對(duì)象空間(602)劃分為具有預(yù)定形狀和大小的立體單位(602c),將在該虛擬對(duì)象空間(602)內(nèi)并具有由該立體單位(602c)的大小預(yù)先 給定的細(xì)節(jié)級(jí)別的待圖形顯示的對(duì)象(604)的壓縮立體數(shù)據(jù)從服務(wù)器(102) 加載過(guò)來(lái)，并對(duì)該立體數(shù)據(jù)解壓縮(S2b),以由立體單位(602c)的大小預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別來(lái)顯示(S3)該虛擬對(duì) 象空間(602)以及位于其中的對(duì)象(604)的視圖，將對(duì)所涉及對(duì)象采用的虛擬對(duì)象空間(602 )的立體單位(602c)連續(xù)細(xì) 分為更小的子單位(602a/b)直到取決于該對(duì)象與在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯 示屏面前的觀察點(diǎn)(601 )之間距離的特定刻度深度，其中該細(xì)分的精細(xì)度在觀 察點(diǎn)(601)的方向上增加而在相反方向上降低，連續(xù)自動(dòng)地將對(duì)象(604)的 更高分辨率的、具有由對(duì)象子單位(602a/b)的大小預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別的壓 縮立體數(shù)據(jù)從服務(wù)器(102)事后加載過(guò)來(lái)，并對(duì)該立體數(shù)據(jù)逐步地解壓縮 (S5d),以及然后通過(guò)產(chǎn)生該對(duì)象(604)的具有通過(guò)各子單位(602a/b)預(yù)先 給定的細(xì)節(jié)深度的更高分辨率的顯示來(lái)逐步地細(xì)化所顯示對(duì)象(604)的視圖。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的層 次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將虛擬對(duì)象空間(602 )劃分為具有預(yù)定形狀和大小的立體單位(602c )，這些立體單位使得可以只調(diào)用那些對(duì)應(yīng)于同時(shí)由在顯示屏客戶(hù)機(jī) (104)上工作的使用者采用的圖像區(qū)域的立體數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述服務(wù)器(102) 用于壓縮通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)(104 )請(qǐng)求的壓縮格式的立體數(shù)據(jù)，該壓縮格式對(duì) 待顯示對(duì)象(604)的形狀、表面紋理或?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的規(guī)律性進(jìn)行編碼。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述壓縮格式是對(duì)通過(guò)顯 示屏客戶(hù)機(jī)(104)要求的立體數(shù)據(jù)的小波壓縮。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)顯示屏客戶(hù)機(jī)(10 4 )要求的立體數(shù)據(jù)是用于對(duì)與時(shí)間無(wú)關(guān)或與時(shí)間有關(guān)的兩維或三維光 柵圖形進(jìn)行圖像著色的數(shù)據(jù)。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，針對(duì)每個(gè)著色圖像 的立體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所顯示對(duì)象(604)的隨位置變化的、特定于對(duì)象區(qū)域或特定于 對(duì)象的細(xì)節(jié)級(jí)別的函數(shù)值。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述基于客戶(hù)機(jī)/ 服務(wù)器原理的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)是用于存檔和傳輸醫(yī)學(xué)立體 數(shù)據(jù)的PACS系統(tǒng)。
14. 一種基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的服務(wù) 器，該服務(wù)器(102)的特征在于用于壓縮(102d)和向顯示屏客戶(hù)機(jī)(104) 提供(102a)由顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)請(qǐng)求的、對(duì)虛擬對(duì)象空間(602 )中的待 顯示對(duì)象(604)進(jìn)行圖像著色所需要的立體數(shù)據(jù)組的壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其 中該裝置(102a + d)根據(jù)由顯示屏客戶(hù)機(jī)(104 )進(jìn)行的將虛擬對(duì)象空間(602 ) 劃分為到不同大小的、在位于顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示屏面之前的觀察點(diǎn)(601)的方向上按照定義的方式逐漸減小的立體單位(602a-c)的劃分，為 在觀察點(diǎn)(601 )的方向上越來(lái)越精細(xì)劃分的立體區(qū)域的立體單位(602a)提供 連續(xù)減弱壓縮的更高分辨率的立體圖像數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的服務(wù)器，其特征在于，所述由服務(wù)器(102) 提供的立體圖像數(shù)據(jù)的隨位置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別是特定于對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象 的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的服務(wù)器，其特征在于，所述服務(wù)器(102) 具有以下系統(tǒng)部件用于本地臨時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自由服務(wù)器(102)管理并且只能由該服務(wù)器直接訪(fǎng) 問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)(103 )的、具有由成像系統(tǒng)預(yù)先給定的盡可能細(xì)的分辨率的壓縮立 體數(shù)據(jù)的裝置(102b),用于將該立體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有隨位置變化的、取決于待顯示對(duì)象(604) 與在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示屏面前的定義觀察點(diǎn)(601)的投影深度距離 的細(xì)節(jié)級(jí)別的較低分辨率的數(shù)據(jù)格式的裝置。
17. —種通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和 圖像著色系統(tǒng)的服務(wù)器連接的顯示屏客戶(hù)機(jī)，其中該顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的特 征在于具有用于將以圖形形式顯示的虛擬對(duì)象空間(602 )劃分為具有不同大小的立體單位(602a-c)直到最大可達(dá)到的刻度深度的裝置(104c),其中該細(xì) 分的精細(xì)度隨著到位于顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示屏面前的觀察點(diǎn)(601)的 深度距離的減小而以定義的方式增加，用于將設(shè)置在該虛擬對(duì)象空間(602)內(nèi)部并具有通過(guò)該立體單位(602c) 的大小預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別的待圖形顯示對(duì)象(604)的壓縮立體數(shù)據(jù)從服務(wù)器 (102)加載過(guò)來(lái)，以及用于將該對(duì)象(604)的減弱壓縮的、更高分辨率的、 具有在深度距離減小的方向上增大的并通過(guò)在精細(xì)劃分的靠近觀察者的立體區(qū) 域中的立體單位(602a + b )的大小預(yù)先給定的細(xì)節(jié)級(jí)別的立體數(shù)據(jù)連續(xù)地事后 加載過(guò)來(lái)的裝置(104b )，用于解壓縮該立體圖像數(shù)據(jù)的裝置(104d)，用于顯示虛擬對(duì)象空間(602 )的視圖的裝置(105),在該視圖中隨著越 來(lái)越靠近觀察點(diǎn)(601 )而越來(lái)越精細(xì)劃分的立體區(qū)域中的立體單位(602c)按 照比更粗略劃分的、遠(yuǎn)離觀察者的立體區(qū)域的立體單位(602b + c)更大的隨著 位置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別來(lái)顯示。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示屏客戶(hù)機(jī)，其特征在于，所述由服務(wù)器 (102 )提供的立體圖像數(shù)據(jù)的隨位置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別是特定于對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象的。
19. 一種用于存儲(chǔ)、調(diào)用和圖形可視化多維壓縮圖像數(shù)據(jù)的基于客戶(hù)機(jī)/ 服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng) 絡(luò)與服務(wù)器(102)連接的顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)，該顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)自動(dòng) 將虛擬對(duì)象空間(602)根據(jù)待顯示立體區(qū)域與在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯示 屏面前的觀察點(diǎn)(601 )之間的深度距離劃分(SI )為不同大小的立體單位(602a -c),這些立體單位在觀察點(diǎn)(601 )的方向上按照定義的方式減小，加載(S2a) 最粗略劃分的、離觀察者最遠(yuǎn)的立體區(qū)域的立體數(shù)劇組的較低分辨率的壓縮圖(602a)事后加載(S5c)在深度距離減小的方向上連續(xù)地衰減壓縮的更高分辨 率的立體圖像數(shù)據(jù)，然后隨著該立體區(qū)域越來(lái)越靠近觀察點(diǎn)(601 )而用比更粗 略劃分的、遠(yuǎn)離觀察者的立體區(qū)域的立體單位(602b + c)更大的隨著位置變化 的細(xì)節(jié)級(jí)別來(lái)顯示該立體區(qū)域。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和 圖像著色系統(tǒng)，其特征在于，所述向服務(wù)器(102)請(qǐng)求并以圖形的、著色的形式顯示在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)上的立體圖像數(shù)據(jù)的隨位置變化的細(xì)節(jié)級(jí)別是特 定于對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象的。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢 索和圖像著色系統(tǒng)，其特征在于，待顯示對(duì)象(604)的隨位置變化的、特定于 對(duì)象區(qū)域或特定于對(duì)象的細(xì)節(jié)級(jí)別取決于該對(duì)象與在顯示屏客戶(hù)機(jī)(104)的顯 示屏面前的觀察點(diǎn)(601)之間的投影深度距離。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，圖像著色 所需要的待顯示對(duì)象(604 )的壓縮立體數(shù)據(jù)以為所述系統(tǒng)預(yù)先給定的盡可能細(xì) 的分辨率存儲(chǔ)在由服務(wù)器(102)管理并且只能由該服務(wù)器(102)直接訪(fǎng)問(wèn)的 數(shù)據(jù)庫(kù)(103)中。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和 圖像著色系統(tǒng)，其以用于存檔和傳輸醫(yī)學(xué)立體數(shù)據(jù)的PACS系統(tǒng)形式存在。
24. —種計(jì)算機(jī)軟件程序產(chǎn)品，其用于在按照權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng) 所述的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)的顯示屏客戶(hù) 機(jī)(104 )上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于存儲(chǔ)、調(diào)用和圖形可視化多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的圖像存檔、圖像檢索和圖像著色系統(tǒng)，其例如可以用于醫(yī)生對(duì)顯示待檢查患者的內(nèi)部器官、骨骼和肌肉組織的圖像數(shù)據(jù)的檢查診斷。涉及用于設(shè)置通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收的以圖形形式顯示的立體圖像數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)級(jí)別的顯示屏客戶(hù)機(jī)和由其執(zhí)行的方法。待顯示對(duì)象的壓縮立體數(shù)據(jù)以成像系統(tǒng)預(yù)定的盡可能細(xì)的分辨率存儲(chǔ)在由服務(wù)器管理且只能由其直接訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。立體數(shù)據(jù)以直到特定的隨位置變化的、特定于區(qū)域或?qū)ο蟮募?xì)節(jié)級(jí)別用壓縮格式提供，傳送到顯示屏客戶(hù)機(jī)并且在其上以圖形形式顯示。此外還可以在服務(wù)器上執(zhí)行圖像著色和圖像后處理算法。
文檔編號(hào)G06T15/08GK101149842SQ200710154788
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者克勞斯·恩格爾, 費(fèi)爾南多·維加-希格拉 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司