(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボリューム(volumetric)レンダリングを表示するための視覚化システムであって、
ディスプレイと、
第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能であるユーザ入力アクチュエータであって、前記第２の範囲が、前記第１の範囲と前記第３の範囲の間に位置する、ユーザ入力アクチュエータと、
前記ユーザ入力アクチュエータおよび前記ディスプレイに結合されたプロセッサであって、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数(transfer function)を用いて、第１のデータの組から、第１のボリュームレンダリングを生成し、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第３の範囲に位置するとき、前記第１の伝達関数とは異なる第２の伝達関数を用いて、前記第１のデータの組から、第２のボリュームレンダリングを生成し、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第２の範囲に位置するとき、前記第２の伝達関数に従って生成された、前記第２のボリュームレンダリングを、より正確に近似するために、前記第１の伝達関数の複数のパラメータを第１の複数のパラメータ値に調整することで、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数をブレンドすることにより、混合されたボリュームレンダリングを生成し、各パラメータ値が、前記複数のパラメータの１つに対応し、前記混合されたボリュームレンダリングが、前記第１の複数のパラメータ値による前記第１の伝達関数を用いて生成される、
かつ
前記第１のボリュームレンダリングを前記ディスプレイに表示する、
ように構成されたプロセッサと
を備える視覚化システム。
【請求項２】
前記ディスプレイは、グラフィカルユーザインターフェースを含み、前記ユーザ入力アクチュエータは、グラフィカルユーザインターフェース上に表示される仮想的な直線(linear)アクチュエータを含み、また前記プロセッサは、
前記仮想的な直線アクチュエータの直線的な平行移動を含むユーザ入力を受け取り、
前記直線的な平行移動に基づいて前記仮想的な直線アクチュエータの位置を決定し、かつ
前記仮想的な直線アクチュエータの前記決定された位置に基づいて、前記ユーザ入力アクチュエータが、前記第１の範囲に、前記第２の範囲に、それとも前記第３の範囲に位置するかどうかを判定するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ユーザ入力アクチュエータはユーザ入力デバイスを含み、また前記プロセッサは、前記ユーザ入力デバイスとの物理的なユーザ対話を含むユーザ入力を受け取るように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の範囲は第１の位置および第２の位置を含み、また前記プロセッサは、
前記第２の範囲内における前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、かつ
前記第２の範囲内における前記ユーザ入力アクチュエータの前記位置に基づいて、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数をブレンドする程度を調整する
ように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記混合されたボリュームレンダリングは、前記ユーザ入力アクチュエータが、前記第２の範囲内に含まれない前記第１の範囲の近くに位置するとき、主として前記第１の伝達関数に基づいて生成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは、
前記第１の伝達関数を用いて、前記第１のボリュームレンダリングを生成すること、
前記第２の伝達関数を用いて、前記第２のボリュームレンダリングを生成すること、
前記第１のボリュームレンダリングの不透明度(opacity)を第１の値に、かつ前記第２のボリュームレンダリングの不透明度を第２の値に設定することであって、前記第１のボリュームレンダリングの前記不透明度は、前記ユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて、前記第２のボリュームレンダリングの前記不透明度に対して設定されること、および前記第１の不透明度値を有する前記第１のボリュームレンダリングを、前記第２の不透明度値を有する前記第２のボリュームレンダリング上に重畳して(overlaying)、前記混合されたボリュームレンダリングを形成すること
により前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数をブレンドする(blending)ことによって前記混合されたボリュームレンダリングを生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサは、
前記ユーザ入力アクチュエータの動きを示すユーザ入力を受け取り、
前記ユーザ入力アクチュエータが移動した後に前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、
前記ユーザ入力アクチュエータの前記位置に基づいて第２の混合されたボリュームレンダリングを生成し、かつ
前記第２の混合されたボリュームレンダリングを前記ディスプレイに表示する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ボリューム(volumetric)レンダリングを表示するための視覚化システムであって、
ディスプレイと、
第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能であるユーザ入力アクチュエータであって、前記第２の範囲が、前記第１の範囲と前記第３の範囲の間に位置する、ユーザ入力アクチュエータと、
前記ユーザ入力アクチュエータおよび前記ディスプレイに結合されたプロセッサであって、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数(transfer function)を用いて、第１のデータの組から、第１のボリュームレンダリングを生成し、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第３の範囲に位置するとき、前記第１の伝達関数とは異なる第２の伝達関数を用いて、前記第１のデータの組から、第２のボリュームレンダリングを生成し、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第２の範囲に位置するとき、前記第１の伝達関数に従って生成された、ボリュームレンダリングを、より正確に近似するために、前記第２の伝達関数の複数のパラメータを第１の複数のパラメータ値に調整することで、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数をブレンドすることにより、混合されたボリュームレンダリングを生成し、各パラメータ値が、前記複数のパラメータの１つに対応し、前記第１のボリュームレンダリングが、前記第１の複数のパラメータ値による前記第２の伝達関数に基づき、
かつ
前記混合されたボリュームレンダリングを前記ディスプレイに表示する、
ように構成されたプロセッサと
を備える視覚化システム。
【請求項９】
前記ユーザ入力アクチュエータは、第４の範囲にわたってさらに移動可能であり、また前記プロセッサは、前記ユーザ入力アクチュエータが前記第４の範囲に位置するとき、第３の伝達関数に従って前記混合されたボリュームレンダリングを生成するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記混合されたボリュームレンダリングを表示しながら、前記ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るようにさらに構成され、前記ユーザ入力は、前記ユーザ入力アクチュエータの動きを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の範囲は、前記第１の範囲および前記第３の範囲のそれぞれよりも大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ボリュームレンダリングを表示する方法であって、
ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るステップであり、前記ユーザ入力アクチュエータは、第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能であり、前記第２の範囲は、前記第１の範囲と前記第３の範囲の間に位置する、ステップと、
前記ユーザ入力に応じて前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第１の範囲に位置するとき、第１のデータの組から、第１の伝達関数を用いて第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第３の範囲に位置するとき、第２の伝達関数を用いて、第２のデータの組から、前記第２のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第２の範囲に位置するとき、前記第２の伝達関数に従って生成された、前記第２のボリュームレンダリングを、より正確に近似するために、前記第１の伝達関数の複数のパラメータを第１の複数のパラメータ値に調整することで、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数のブレンドを用いて、混合されたボリュームレンダリングを生成するステップであって、各パラメータ値が、前記複数のパラメータの１つに対応し、前記混合されたボリュームレンダリングが、前記第１の複数のパラメータ値による前記第１の伝達関数を用いて生成されるものと、
前記混合されたボリュームレンダリングをディスプレイに表示するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定する前記ステップは、前記ユーザ入力アクチュエータが、前記ユーザ入力アクチュエータの前記第２の範囲の第１の位置に位置するのか、それとも第２の位置なのかを判定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数のブレンドに従って前記混合されたボリュームレンダリングを生成する前記ステップが、前記第２の範囲内における前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、かつ前記第２の範囲内の前記ユーザ入力アクチュエータの前記位置に基づき、ブレンドする程度を調整するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ブレンドする程度を調整する前記ステップは、前記ユーザ入力アクチュエータが、前記第２の範囲に含まれない前記第１の範囲の近くに位置するとき、主として前記第１の伝達関数に基づき前記混合されたボリュームレンダリングを生成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数の前記ブレンドに従って前記混合されたボリュームレンダリングを生成する前記ステップは、
前記第１の伝達関数を用いて、第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記第２の伝達関数を用いて、第２のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記第１のボリュームレンダリングの不透明度を第１の値に、かつ前記第２のボリュームレンダリングの不透明度を第２の値に設定するステップであって、前記第１のボリュームレンダリングの前記不透明度は、前記ユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて、前記第２のボリュームレンダリングの前記不透明度に対して設定される、ステップと、
前記第１の不透明度値を有する前記第１のボリュームレンダリングを、前記第２の不透明度値を有する前記第２のボリュームレンダリング上に重畳して、前記混合されたボリュームレンダリングを形成するステップと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ユーザ入力アクチュエータの動きを示す第２のユーザ入力を受け取るステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが移動した後、前記ユーザ入力アクチュエータの第２の位置を決定するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータの前記第２の位置に基づいて第２の混合されたボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記第２の混合されたボリュームレンダリングを前記ディスプレイに表示するステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
ボリュームレンダリングを表示する方法であって、
ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受信するステップであって、前記ユーザ入力アクチュエータが、第１の範囲、第２の範囲、及び、第３の範囲、に亘って移動可能であり、前記第２の範囲が、前記第１の範囲と前記第３の範囲の間に位置するものと、
前記ユーザ入力に応じて前記ユーザ入力アクチュエータの位置を決定するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数(transfer function)を用いて、第１のデータの組から、第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが前記第３の範囲に位置するとき、第２の伝達関数を用いて、前記第１のデータの組から、第２のボリュームレンダリングを生成するステップと、
前記ユーザ入力アクチュエータが、前記第２の範囲に位置するときに、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数のブレンドを用いて、前記第１のボリュームレンダリングと、前記第２のボリュームレンダリングの、混合されたボリュームレンダリングを生成するステップであって、前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数の前記ブレンドに従って前記混合されたボリュームレンダリングを生成する前記ステップは、前記第２の伝達関数のパラメータを、前記第１の伝達関数をさらによく近似する第１のパラメータ値へと調整し、かつ前記第１のパラメータ値による前記第２の伝達関数に基づいて前記混合されたボリュームレンダリングを生成することを含むものと、
前記混合されたボリュームレンダリングを、ディスプレイに表示するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記ユーザ入力アクチュエータはまた第４の範囲にわたって移動可能であり、さらに前記ユーザ入力アクチュエータが前記第４の範囲に位置するとき、第３の伝達関数に基づいて前記第２のボリュームレンダリングを生成するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
ユーザ入力を受け取る前記ステップは、前記混合されたボリュームレンダリングを表示しながら、前記ユーザ入力アクチュエータを介して前記ユーザ入力を受け取るステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、ユーザ入力に基づき様々な伝達関数に従ってボリュームレンダリングを生成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明の一実施例は、例えば、ボリューム画像を表示するためのシステムおよび方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明の一実施例は、例えば、ボリューム画像を表示するためのシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0002]一実施形態では、本発明は、ディスプレイ、ユーザ入力アクチュエータ、およびプロセッサを含む視覚化システムを提供する。ユーザ入力アクチュエータは、第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能である。第２の範囲は、第１の範囲と第３の範囲の間に位置する。プロセッサは、ユーザ入力アクチュエータとディスプレイに結合される。プロセッサは、ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成し、かつユーザ入力アクチュエータが第３の範囲に位置するとき、第２の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成するように構成される。プロセッサはまた、ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲に位置するとき、第１の伝達関数と第２の伝達関数をブレンドすることにより第１のボリュームレンダリングを生成し、かつ第１のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するように構成される。
【０００５】
[0003]他の実施形態では、本発明は、ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るステップを含むボリュームレンダリングを表示する方法を提供する。ユーザ入力アクチュエータは、第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能である。第２の範囲は、第１の範囲と第３の範囲の間に位置する。方法はまた、ユーザ入力アクチュエータの位置を決定するステップと、ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、ユーザ入力アクチュエータが第３の範囲に位置するとき、第２の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップとを含む。方法は、ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲に位置するとき、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、第１のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するステップとをさらに含む。
【０００６】
[0004]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付図面を検討することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0005]本発明の一構成による視覚化システムの立面図である。
【図２】[0006]視覚化システムのユーザ入力アクチュエータの一例を含む図１のシステムの画面に表示されるユーザインターフェースの図である。
【図３】[0007]視覚化システムのユーザ入力アクチュエータの第２の例を含む図１のシステムの画面に表示されるユーザインターフェースの図である。
【図４】[0008]図１の視覚化システムに対するユーザ入力アクチュエータの第３の例の横断面図である。
【図５】[0009]ユーザ入力アクチュエータの第４の例を含む視覚化システムの他の例の斜視図である。
【図６】[0010]図１の視覚化システムのブロック図である。
【図７】[0011]図１の視覚化システムの記憶ユニットに記憶されたプログラム記憶データの構造のブロック図である。
【図８】[0012]図１の視覚化システムを用いてボリュームレンダリングを生成し、かつ表示する方法の流れ図である。
【図９】[0013]図１の視覚化システムで画像を生成し、かつ表示するために、２つの伝達関数をブレンドする第１の方法の流れ図である。
【図１０】[0014]図１の視覚化システムで画像を生成し、かつ表示するために、２つの伝達関数をブレンドする第２の方法の流れ図である。
【図１１】[0015]ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲に位置するとき、図１の視覚化システムの画面に表示されるユーザインターフェースの図である。
【図１２】[0016]ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲内の第１の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１３】[0017]ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲内の第２の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１４】[0018]ユーザ入力アクチュエータが第３の範囲内の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１５】[0019]ユーザ入力アクチュエータが第４の範囲内の第１の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１６】[0020]ユーザ入力アクチュエータが第４の範囲内の第２の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１７】[0021]ユーザ入力アクチュエータが第４の範囲内の第３の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１８】[0022]ユーザ入力アクチュエータが第５の範囲内の位置へと移動したときの図１１のユーザインターフェースの図である。
【図１９】[0023]ユーザ入力アクチュエータを構成するために図１の視覚化システムで表示されるグラフィカルユーザインターフェースの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0024]本発明のいずれかの実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、その用途において、以下の説明で述べられた、または以下の図面で示された構成要素の構成および配置の細部に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、かつ様々な方法で実施される、または実行され得る。
【０００９】
[0025]さらに本発明の実施形態は、考察のために、構成要素の大部分がもっぱらハードウェアで実施されるかのように示され、かつ述べることのできるハードウェア、ソフトウェア、および電子的な構成要素もしくはモジュールを含み得ることを理解されたい。しかし、当業者であれば、この詳細な記述を読むことに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子ベースの態様は、マイクロプロセッサおよび／または特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）など、１つまたは複数の処理ユニットにより実行可能なソフトウェア（例えば、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令など）で実施され得ることが理解されよう。したがって、複数のハードウェアおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の様々な構造的構成要素が、本発明を実施するために使用され得ることに留意されたい。例えば、本明細書で記載される「サーバ」および「コンピューティングデバイス」は、１つまたは複数の処理ユニット、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体モジュール、１つまたは複数の入力／出力インターフェース、および構成要素を接続する様々な接続（例えば、システムバスなど）を含むことができる。
【００１０】
[0026]ボリュームレンダリングは、例えば、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、および磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）など、様々な医用撮像法により生成される複雑な３次元データを提示するための有効な方法である。データが撮像システムにより取得され、視覚化システムに移送された後、伝達関数は、各ボクセル値（すなわち、３次元ボリュームレンダリングにおける各データ点値）に不透明度および／またはカラー値を割り当てる。視覚化システムは、次いで、伝達関数により割り当てられた値に従って３次元（３Ｄ）データを表示する。各伝達関数は、不透明度およびカラー値のそれぞれがどのように各ボクセルに割り当てられるかを決定するパラメータと関連付けられた１つまたは複数の制御点により定義される。例えば、いくつかの伝達関数は、５０以上のパラメータを含むことができるが、他のものは数個のパラメータを含むことができるだけである。いくつかの実施形態では、伝達関数に含まれるパラメータの数は、伝達関数を定義する制御点の数に比例する。これらのパラメータを調整することにより、３Ｄデータのいくつかの様々なビューが利用可能になる。各ビューは、その基礎となる解剖学的構造の様々な側面を強調表示する。様々なビューは、画像化スペシャリストが、様々な異常を識別し、かつ診断するのを支援することができる。
【００１１】
[0027]画像化スペシャリストは、特定の患者を診断しながら、（例えば、様々なボリュームレンダリングを利用するために）３Ｄデータをいくつかの異なるビューで見ることを望む可能性がある。各ビューでは、画像化スペシャリストは、自分の診断を検証するために、何か異なるものを探すことができる。しかし、スペシャリストにより望まれる様々な画像ビューを表示するために、伝達関数のパラメータを調整することは、複雑な作業になるおそれがある。画像のスペシャリストは、所望する画像ビュー（例えば、ボリュームレンダリング）を生ずるために、どのパラメータを変更し、かつどのようにそれらを変えるべきかを知る必要があるはずである。
【００１２】
[0028]ボリュームレンダリングを制御するための１つの単純化された機構は、例えば、１組の事前設定ボタンをユーザインターフェース上に設けることを含むことができる。各事前設定ボタンは、様々な伝達関数に対応しており、選択されたとき、特定の伝達関数に従ってボリュームデータをシステムに表示させ、それによりボリューム画像データの様々な側面を強調表示することになる。例えば、１つの事前設定ボタンは、画像データに患者の皮膚の表面を強調表示させることができ、他のものは、患者の骨構造を強調表示するために使用され得るなどである。これらの事前設定ボタンは、使用するのが比較的簡単であるが、伝達関数の完全なカスタム化を提供するものではない。事前設定は、視覚化アプリケーションの制作者により予め定められているはずであり、したがって、画像化スペシャリストは、すべての可能な画像ビューにアクセスできるのではなく、特定の１組の所定のビューに制限される。
【００１３】
[0029]代替的には、視覚化アプリケーションは、伝達関数のパラメータを変更するための完全な制御および柔軟性を提供するように設計された伝達関数エディタを画像化スペシャリストに提供するように構成され得る。このような伝達関数エディタは、伝達関数を適合させるように個々に調整される複数のボタンまたは点を含むことができる。その結果、カスタム化のより広い範囲を提供するにもかかわらず、このような詳細な伝達関数エディタの操作は、画像化スペシャリストには複雑かつ分かりにくいものになるはずである。これもまた、伝達関数エディタの完全な利用を、伝達関数の操作の細部を十分知っている少数の画像化スペシャリストに限定することになる。
【００１４】
[0030]さらに、単純化された事前設定ボタン、またはより包括的な伝達関数エディタを使用することは、画像化スペシャリストが、ボリューム画像データそれ自体に焦点を当てるのではなく、少なくとも一時的に制御インターフェースに焦点を当てる必要があることになる。実際、包括的な伝達関数エディタは、伝達関数ごとに調整可能なパラメータのサイズおよび複雑さに起因して表示全体を使用することが必要になる可能性がある。その結果、画像化スペシャリストは、伝達関数に対する調整が所望するビューを生ずるかどうかを判定するために、表示された画像と制御機構の間の焦点を絶えず変化させる必要があり得る。このようなワークフローは煩雑であり、かつ画像化スペシャリストの患者診断を妨げる。
【００１５】
[0031]図１は、３Ｄ画像データを表示するために使用される伝達関数をカスタマイズするための使いやすいインターフェース、および詳細な制御レベルをユーザに提供する視覚化システム１０の例を示す。視覚化システム１０は、ＭＲＩまたはＣＴシステム（図示せず）などの撮像システムに結合される。撮像システムは、医用画像化データを取得し、かつその画像データを、表示、解析、およびいくつかの構成では、記憶するために、視覚化システム１０に移送する。様々な実施形態では、視覚化システム１０は、撮像システムに直接結合することができ、撮像システムの一部として一体化することもできる。他の実施形態では、視覚化システム１０は、別の部屋に配置され、撮像システムから取り外される。さらに他の実施形態では、視覚化システム１０は、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、またはインターネット接続を介して、医用ＰＡＣＳ（「画像保存通信システム」）に保存された医用画像データにアクセスするデスクトップコンピュータ上で実施される。
【００１６】
[0032]図１の視覚化システム１０は、３次元レンダリングの画像ビューを表示するためのディスプレイ１４、１つまたは複数のユーザ入力デバイス１６ａ、１６ｂ、および処理ユニット２０を含む。ユーザ入力デバイス１６ａ、１６ｂは、視覚化システム１０と対話し、かつボリュームレンダリングパラメータ（例えば、伝達関数）、画像のサイズ（例えば、画像のズームインおよびズームアウト）、画像の方向付け（例えば、画像を回転させる）などを変更するために使用される。示された構成では、ユーザ入力デバイスは、キーボード１６ａおよびマウス１６ｂを含む。他の実施形態では、視覚化システム１０は、さらに、または代替的に、ユーザ対話を容易にする他の別のデバイスおよび／またはアクチュエータを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイ１４は、ユーザ入力デバイスとして使用され得るタッチセンサ式画面（例えば、タブレットコンピューティングデバイス）を含む。
【００１７】
[0033]視覚化システム１０は、ボリューム画像の様々なレンダリングを表示するためにユーザが伝達関数を調整できるようにするユーザ入力アクチュエータ２２を含む。図１の例では、ユーザ入力アクチュエータ２２は、処理ユニット２０により生成され、かつディスプレイ１４に表示されたグラフィカルユーザインターフェースの一部である仮想的な直線アクチュエータとすることができる。仮想的な直線アクチュエータ２２は、経路２６および位置インジケータ３０を含む。位置インジケータ３０は、ユーザが経路２６に沿って、ディスプレイ１４のタッチセンサ式画面を使用して、またはマウス１６ｂを使用することにより移動される。いくつかの実施形態では、経路２６は、複数の非制限的な位置を含む連続する経路であり、また位置インジケータ３０は、経路２６に沿って連続的に移動することができる。他の構成では、経路２６は、個別の所定の位置を含み、位置インジケータ３０は、これらの個別の所定の位置の間を移動できるだけである。
【００１８】
[0034]図２で示すように、経路２６は、第１の範囲３４、第２の範囲３８、第３の範囲４２、第４の範囲４６、および第５の範囲５０を含む。これらの範囲に含まれるユーザ入力アクチュエータ２２の位置は、表示されるボリューム画像を生成するためにどの伝達関数（複数可）が使用されるかを決定し、かつ伝達関数のいくつかのパラメータが調整される程度を決めるのを助ける。図２の例では、第１の範囲３４、第３の範囲４２、および第５の範囲５０は、それぞれ、単一の位置５４、６２、および７０だけを含む。第２の範囲３８は、第１の範囲３４と第３の範囲４２の間に位置し、また図２の二点鎖線で示すように、複数の位置５８ａ〜５８ｇを含む。第４の範囲４６は、第３の範囲４２と第５の範囲５０の間に位置し、さらに複数の位置６６ａ〜６６ｇを含む。この例では、第２の範囲３８および第４の範囲４６は、同じ数の位置５８ａ〜５８ｈ、６６ａ〜６６ｈを含む。図２の例は、第２の範囲３８および第４の範囲４６のそれぞれに対して７つの位置を示しているが、他の実施形態は、各範囲に、より多くの位置、またはより少ない位置を含むこともできる。同様に、他の実施形態では、第２の範囲３８は、以下でさらに詳細に述べるように、１つの伝達関数に対して増加したレベルの調整を提供するために、第４の範囲４６よりも多くの、または少ない位置を含むことができる。
【００１９】
[0035]図２の例は、図１で示す直線経路２６および位置インジケータ３０を含むユーザ入力アクチュエータ２２を含む。経路２６は、位置インジケータ３０に対する可能な位置をユーザに示す複数のインジケータを含むことができる。代替的に、経路２６は、別々の範囲に関する情報を伝達するために、着色もしくは非着色バーまたは同様のインターフェースを含むことができる。他の実施形態では、直線的なユーザ入力アクチュエータ２２は、他のコントロールで置き換えられ得る。例えば、図３では、ユーザ入力アクチュエータは、円形のダイヤルアクチュエータの形で提供される。
【００２０】
[0036]円形のダイヤルアクチュエータは、開始位置または終了位置を有しない無限に連続する制御経路を可能にする。その結果、ユーザは、直線コントロール３０を前後に移動させるのではなく、単一の円形方向に位置インジケータ３０を移動し続けて、伝達関数の間を循環させることができる。図３の円形ダイヤルアクチュエータは、図１の直線アクチュエータと同じ５つの範囲を含む。しかし、第１の範囲３４および第５の範囲５０は共に、その間に範囲を有しないダイヤルの上部近くにある。第３の範囲４２は、ダイヤルの底部に位置するが、第２の範囲４８および第４の範囲４６は、ダイヤルインターフェースの両側の上部位置と底部位置の間に配置される。いくつかの実施形態では、第１および第５の範囲３４、５０は、同じパラメータを有する同じ伝達関数を表し、かつダイヤルの上部の同じスペースを占めることができる。しかし、他の構成では、システムは、位置インジケータ３０が、範囲５０を通過して進むとき、さらに別の伝達関数へと進むように構成され得る。
【００２１】
[0037]図２および図３の例は、グラフィカルユーザインターフェース上で表示される仮想コントロールの形で示されたユーザ入力アクチュエータ２２を示しているが、他の実施形態では、ユーザ入力アクチュエータ２２は、専用のハードウェアデバイス（すなわち、物理的なスライダバー、または物理的なノブダイアル）として実施することができる。さらに他の実施形態では、ユーザ入力デバイス１６ｂの一部は、ユーザ入力アクチュエータ２２として利用することができる。例えば、図４は、内部のスクロールホイール７８を有するマウス１６ｂの横断面図を示す。スクロールホイール７８は、中心点８６の周りの円形の軌道８２に沿って、ユーザにより回転される。スクロールホイール７８は、（図２および図３の例のように）位置インジケータ３０を含んでいないが、スクロールホイールの回転は、やはり図３の円形ダイヤルアクチュエータと同様に、様々な範囲を介して循環させるために使用され得る。位置インジケータ３０の特定の位置に焦点を合わせるのではなく、ユーザは、ボリュームレンダリングで生成される変化に焦点を当てることができる。
【００２２】
[0038]図５は、ラップトップまたはデスクトップコンピュータのタッチパッド９０がユーザ入力アクチュエータ２２として使用される他の例を示す。いくつかの実施形態では、ユーザは、図３を参照して上記で論じた円形の範囲調整を達成するために、自分の指をタッチパッド９０に沿って円形に移動させる。他のシステムでは、ユーザは、図２を参照して上記で論じた調整機構を達成するために、自分の指を直線的に移動させる。さらに他のシステムでは、必要な動きは、ユーザのプリファレンスに基づいて調整され得る、または他の形を含むことができる（例えば、４つの単一の点の「範囲」（各４つのコーナで）と、４つの連続する調整の「範囲」（各辺）とを含む長方形など）。
【００２３】
[0039]図６は、視覚化システム１０の内部の通信結合および様々な構造的構成要素を示す。処理ユニット２０は、ディスプレイ１４、およびユーザ入力デバイス１６ａ、１６ｂに結合される。ユーザ入力アクチュエータ２２が別個のデバイスである場合、処理ユニット２０はまた、ユーザ入力アクチュエータ２２に結合される。処理ユニット２０は、特に、撮像システムから画像データを受け取り、伝達関数に基づいて画像データのボリュームレンダリングを生成し、かつ得られた画像をディスプレイ１４に表示するように動作可能なハードウェアおよびソフトウェアの組合せを含む。示された構成では、処理ユニット２０は、コントローラ１００（例えば、マイクロコントローラまたはプロセッサ）、記憶ユニット１０４、入力ユニット１０８、および出力ユニット１１２を含む。コントローラ１００、記憶ユニット１０４、および入力／出力ユニット１０８、１１２は、１つまたは複数の制御および／またはデータバス（例えば、共通バス１１６）により接続される。
【００２４】
[0040]制御および／またはデータバス１１６は、例示のために図６で概略的に示される。本明細書で述べられる本発明を考慮すると、様々なモジュールおよび構成要素間の相互接続および通信のために、１つまたは複数の制御および／またはデータバスを使用することは、当業者に知られているはずである。いくつかの実施形態では、コントローラ１００は、半導体（例えば、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）半導体）チップ上で、部分的にまたは全体的に実施される。いくつかの構成では、処理ユニット２０は、コントローラ１００に対して外部のさらなる回路を含む。例えば、処理ユニット２０は、外部の電力源から電力を受け取り、かつ処理ユニット２０の電気的構成要素の必要に応じて電力を適応させる電力入力モジュールを含むことができる。コントローラ１００は、特に、制御ユニット１２０、論理演算装置（「ＡＬＵ」）１２４、および複数のレジスタ１２８（図６では１群のレジスタとして示されている）を含み、かつ修正ハーバードアーキテクチャ、フォンノイマンアーキテクチャなど、知られたコンピュータアーキテクチャを使用して実施される。
【００２５】
[0041]記憶ユニット１０４は、例えば、プログラム記憶域１３２およびデータ記憶域１３６を含む。プログラム記憶域１３２およびデータ記憶域１３６は、読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）（例えば、ダイナミックＲＡＭ、シンクロナスＤＲＡＭ）、電気的に消去可能書き込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、または他の適切な磁気的、光学的、物理的、もしくは電子記憶デバイスなど、様々なタイプのメモリの組合せを含むことができる。コントローラ１００は、記憶ユニット１０４に接続され、かつ記憶ユニット１０４のＲＡＭに（例えば、実行中に）、記憶ユニット１０４のＲＯＭに（例えば、概して恒久的に）、または他のメモリもしくはディスクなど、他の非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶され得るソフトウェア命令を実行する。様々なボリューム画像の視覚化に含まれるソフトウェアは、処理ユニット２０の記憶ユニット１０４に記憶され得る。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つまたは複数のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、ルール、１つまたは複数のプログラムモジュール、および他の実行可能な命令を含む。処理ユニット２０は、特に、伝達関数の調整、および画像のボリュームレンダリングの生成に関連する命令を記憶ユニット１０４から取り出し、かつ実行するように構成される。他の構成では、処理ユニット２０は、さらなる、より少ない、または異なる構成要素を含む。
【００２６】
[0042]図７で示すように、プログラムデータは、位置決定モジュール１４０、伝達関数モジュール１４４、およびボリュームレンダリング生成モジュール１４８を含む。コントローラ１００は、モジュール１４０、１４４、１４８のそれぞれにある命令を取得し、３Ｄ画像データの望ましいボリュームレンダリングを生成する。位置決定モジュール１４０は、コントローラ１００により実行されたとき、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置を決定する命令を含む。伝達関数モジュール１４４は、コントローラ１００により実行されたとき、ユーザ入力アクチュエータ２２の決定された位置に従って、伝達関数を、または２つの伝達関数の望ましいブレンドを生成する命令を含む。ボリュームレンダリング生成モジュール１４８は、伝達関数モジュール１４４により生成された１つまたは複数の伝達関数に従って、３Ｄ画像データの望ましいボリュームレンダリングを生成する。
【００２７】
[0043]図８は、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置に基づいて、ボリューム画像が画面上でどのように表示されるかを制御し、かつ調整するための方法を示す。視覚化システム１０（例えば、コントローラ１００）は、撮像システムから３Ｄ画像データを受け取る（ステップ１５２）。コントローラ１００は、次いで、ユーザ制御入力を示すユーザ入力アクチュエータ２２からの信号を受け取る（ステップ１５６）。ユーザ入力は、ユーザ入力アクチュエータ２２の望ましい位置もしくは範囲への平行移動を含むことができる。コントローラ１００は、次いで、位置決定モジュール１４０を介して、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置を決定し、かつユーザ入力アクチュエータ２２が、第１の範囲３４、第２の範囲３８、第３の範囲４２、第４の範囲４６、または第５の範囲５０のいずれに位置しているのかを判定する。
【００２８】
[0044]コントローラ１００は、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置に基づいて、適切な伝達関数、または伝達関数のブレンドを生成する。ユーザ入力アクチュエータ２２が第１の範囲３４に位置する場合（ステップ１６０）、コントローラ１００は、伝達関数モジュール１４４を介して、第１の伝達関数を生成する（ステップ１６４）。ユーザ入力アクチュエータ２２が第２の範囲３８に位置する場合（ステップ１６８）、コントローラ１００は、第２の範囲３８内のユーザ入力アクチュエータ２２の特定の位置に基づいて、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドを生成する（ステップ１７２）。ユーザ入力アクチュエータ２２が第３の範囲４２に位置する場合（ステップ１７６）、コントローラ１００は、第２の伝達関数を生成する（ステップ１８０）。ユーザ入力アクチュエータ２２が第４の範囲４６に位置する場合（ステップ１８４）、コントローラ１００は、第４の範囲３８内のユーザ入力アクチュエータ２２の特定の位置に基づいて、第２と第３の伝達関数のブレンドを生成する（ステップ１８８）。最後に、ユーザ入力アクチュエータ２２が、第５の範囲５０に位置する場合（ステップ１９２）、コントローラ１００は、第３の伝達関数を生成する（ステップ１９６）。
【００２９】
[0045]伝達関数、または伝達関数のブレンドが、伝達関数モジュールにより生成されると（例えば、ステップ１６４、１７２、１８０、１８８、１９６の後）、コントローラ１００は、生成された伝達関数に従ってボリュームレンダリングを生成し（ステップ２００）、かつ生成されたボリュームレンダリングをディスプレイ１４に表示する（ステップ２０４）。生成されたボリュームレンダリングを表示している間、コントローラ１００は、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置の変化を検出するために、受け取ったユーザ入力を監視し続ける。ユーザがユーザ入力アクチュエータ２２の位置を変えた場合、ステップ１５６〜２０４が反復されて、ユーザ入力アクチュエータ２２の新しい位置に基づき、更新されたボリュームレンダリングを生成し、かつ表示する。
【００３０】
[0046]上記で論じたように、コントローラ１００は、ユーザ入力アクチュエータ２２が、第１の範囲／位置から第３の範囲／位置へと第２の範囲を通って移動したとき、またユーザ入力アクチュエータ２２が、第３の範囲／位置から第５の範囲／位置へと第４の範囲を通って移動したとき、２つの伝達関数の間のブレンドを生成する。この「ブレンド」は、ユーザにより指示されるように、またはシステムにより予め定められたように、様々な方法で生成され得る。示された実施形態では、システムは第１と第２の伝達関数のブレンドを生成するための第１の方法（図９）を、かつ第２と第３の伝達関数のブレンドを生成するために第２の方法（図１０）を実施する。他の実施形態では、第２の方法は、第１と第２の伝達関数のブレンドを生成するために、また第１の方法は、第２と第３の伝達関数のブレンドを生成するために使用され得る。
【００３１】
[0047]例えば、図９で示すように、第２の範囲内のユーザ入力アクチュエータ２２の位置は、２つの伝達関数のブレンドを生成するために、伝達関数の特定のパラメータ、または複数のパラメータを調整するために使用され得る。上記で論じたように、第２の範囲３８は、いくつかの位置を含むので、コントローラ１００は、第２の範囲内のカーソル（例えば、ユーザ入力インジケータ２２の位置インジケータ３０）の特定の位置を決定する（ステップ２０８）。コントローラ１００は、伝達関数モジュール１４４を使用して、カーソルの特定位置に基づき、伝達関数の１つまたは複数のパラメータを調整する（ステップ２１２）。示された例では、伝達関数モジュール１４４は、第２の伝達関数を近似するように、第１の伝達関数の１つまたは複数のパラメータ値を調整する。言い換えると、伝達関数モジュール１１４は、調整された第１の伝達関数に基づいて生成されたボリュームレンダリングが、第２の伝達関数に基づいて生成されたボリュームレンダリングのよい近似になるように、第１の伝達関数のパラメータ値を決定し、かつ調整する。カーソルが、第１の位置５４から、第３の位置６２へと移動するにつれて、第１の伝達関数を用いた第２の伝達関数の近似が、より一層近くなり、カーソルが第３の位置６２に達すると、第１の伝達関数を用いた第２の伝達関数の近似は、第２の伝達関数に最も近い近似となる。言い換えると、カーソルが第１の位置５４に最も近いとき、伝達関数モジュール１１４は、カーソルが第３の位置６２に達したときに生成される第２の伝達関数の視覚的な出力の近似を開始するように、１つまたは複数のパラメータ値をわずかに調整する。しかし、カーソルが、第３の位置６２に最も近接したとき、伝達関数モジュール１１４は、カーソルが第３の位置６２に達したとき、第２の伝達関数により生成される視覚的出力を最も近づくように近似するために、１つまたは複数のパラメータ値を大幅に調整する。伝達関数のための１つまたは複数のパラメータが変更されると、ボリュームレンダリングは、調整された伝達関数に従って生成され（ステップ２１６）、新しく更新されたレンダリングが、画面に表示される（ステップ２２０）。
【００３２】
[0048]図９の方法に従って２つの伝達関数のブレンドを生成したとき、伝達関数および調整されるパラメータは、表示されるボリュームレンダリングが、パラメータ（複数可）が調整されたとき第２の伝達関数により生成されるはずの画像に向けて遷移するように選択される。例えば、色分布パラメータが調整され得る。さらに、第１の伝達関数だけが調整されるものとして述べられているが、伝達関数モジュール１４４は、さらにまたは代替的に、第２の伝達関数のパラメータを調整することもできる。言い換えると、このような実施形態では、カーソルが第２の範囲３８にある間に、ボリュームレンダリングが、調整されたパラメータを有する第２の伝達関数に基づいて表示される。
【００３３】
[0049]さらにいくつかの実施形態では、システムは、２つの別々の伝達関数に従って２つの別々のボリュームレンダリングを生成し、かつユーザ入力アクチュエータが第２の範囲を通って（または第４の範囲を通って）移動するとき、各レンダリングの不透明度を調整することにより２つの伝達関数のブレンドを生成する。図１０は、第２の伝達関数により生成されたボリュームレンダリング、および第３の伝達関数により生成されたボリュームレンダリングの相対的な不透明度を調整することにより、伝達関数をブレンドする一方法の例を示す。コントローラ１００は、まず、第４の範囲４６内のユーザ入力アクチュエータ２２の相対的な位置を決定する（ステップ２２４）。コントローラ１００は、次いで、第１の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成し（ステップ２２８）、また第２の異なる伝達関数に従って第２のボリュームレンダリングを生成する（ステップ２３２）。コントローラ１００は、次いで、第４の範囲４６内のユーザ入力アクチュエータ２２の相対的な位置に基づき、第１のボリュームレンダリングに対する不透明度レベルを設定し（ステップ２３６）、また第２のボリュームレンダリングに対する不透明度レベルを設定する（ステップ２４０）。不透明度が調整されたボリュームレンダリングは、互いに重畳されて（ステップ２４４）、ユーザに表示される第３のボリュームレンダリングを形成する（ステップ２４８）。
【００３４】
[0050]ユーザ入力アクチュエータ２２が第３の範囲の位置４２に近づくにつれて、第１のボリュームレンダリングに対する不透明度値は減少し、かつ第２のボリュームレンダリングに対する不透明度値が増加する。同様に、ユーザ入力アクチュエータ２２が、第３の範囲の位置４２から遠くなり、第１の範囲の位置３４に接近するにつれて、第１のボリュームレンダリングに対する不透明度レベルが増加し、かつ第２のボリュームレンダリングに対する不透明度レベルが減少する。その結果、第２のボリュームレンダリングは、ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲の位置３４の近くに位置したとき、さらに見えなくなり、また表示される画像は、主として第１の伝達関数により影響される。
【００３５】
[0051]示された例では、第２の伝達関数と第３の伝達関数のブレンドを生成するステップ（例えば、図８のステップ１８８）は、第４の範囲４６内のカーソルの相対的な位置に基づいて、ボリュームレンダリングのそれぞれに対する相対的な不透明度レベルを決定することを述べているに過ぎない。同じステップは、代替的に、第２の伝達関数に従ってボリュームレンダリングを生成し（図１０のステップ２２８）、第３の伝達関数に従ってボリュームレンダリングを生成し（図１０のステップ２３２）、かつボリュームレンダリングのそれぞれに対して相対的な不透明度レベルを決定する（図１０のステップ２３６、２４０）ことを含むこともできる。このような実施形態では、伝達関数、または生成された伝達関数のブレンドに従ってボリュームレンダリングを生成するステップ（図８のステップ２００）は、決定された相対的な不透明度レベルで、２つの生成されたボリュームレンダリング（一方は第２の伝達関数により、他方は第３の伝達関数により生成されたもの）を重畳することに対応することができる。
【００３６】
[0052]図１１〜図１８は、ユーザが、直線的なユーザ入力アクチュエータ２２を左端の位置から右端の位置へと移動させたとき、視覚化システム１０のディスプレイ１４の表示フィールド２５０上に示された一連のボリュームレンダリングの例を示す。この例では、視覚化システム１０は、ユーザ（例えば、画像化スペシャリスト）が、３つの異なる伝達関数（例えば、第１の伝達関数、第２の伝達関数、および第３の伝達関数）に従ってボリュームレンダリングを生成し、かつ伝達関数をブレンドしてカスタマイズされたボリュームレンダリングを生成できるように構成されている。この例では、第１の伝達関数は、患者の皮膚の細部を示すレンダリングを生成する（すなわち、図１１）。第１の伝達関数は、不透明度値を皮膚の範囲のボクセル値に割り当てる「皮膚の不透明度」パラメータを規定する。患者の皮膚の細部を示すために、第１の伝達関数における皮膚の不透明度パラメータは、「１」（例えば、完全な不透明）に設定される。第２の伝達関数は、患者の骨構造を強調表示する（すなわち、図１４）。第２の伝達関数はまた、皮膚の範囲のボクセル値に不透明度値を割り当てる。患者の骨構造を強調表示するために、第２の伝達関数における皮膚の不透明度パラメータは、「０」（例えば、不透明ではない）に設定される。第３の伝達関数は、骨と、患者の歯根とを強調表示する（すなわち、図１８）。いくつかの実施形態では、第３の伝達関数はまた、皮膚の不透明度パラメータを規定するが、他の実施形態では、第３の伝達関数は、皮膚の不透明度パラメータを特に規定しない。
【００３７】
[0053]図１１から開始すると、ユーザ入力アクチュエータの位置インジケータ３０は、直線経路２６の左端に位置し、したがって、第１の範囲／位置３４に位置する。その結果、図１１の例では、画面の表示フィールド１５で示されたボリュームレンダリングは、完全に第１の伝達関数に基づいて生成される。図１１で示されたボリュームレンダリングは、第１の伝達関数だけに基づいて生成されるので、皮膚の不透明度パラメータは、「１」に設定される。
【００３８】
[0054]図１２では、位置インジケータ３０は、第２の範囲３８へと移動しており、また図９の方法に従って、第１の伝達関数の皮膚の不透明度パラメータが、第２の伝達関数を近似するように調整される。図１２で示されるボリュームレンダリングを生成するために、皮膚の不透明度パラメータ値は、約０．７５に調整され、それにより、皮膚のボクセル値の不透明度を低下させ、その基礎となる骨構造が、少し視認できるようになる。
【００３９】
[0055]図１３では、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置インジケータ３０は、第２の範囲３８内の第２の位置へと移動し、第３の範囲の位置４２により近くなっている。位置インジケータ３０が右の方へとさらに移動するにつれて、皮膚の不透明度パラメータ値は、減少し続け、第１の伝達関数は、第２の伝達関数をよく近似する。図１３で表示されたボリュームレンダリングでは、皮膚の不透明度パラメータ値は、約０．２５である。図１２および図１３で示すように、位置インジケータ３０が第１の位置３４に近いとき、皮膚の不透明度パラメータは、第１の伝達関数のものに近い値に設定される。同様に、位置インジケータ３０が第３の範囲／位置４２に近いとき、皮膚の不透明度パラメータは、第２の伝達関数のものに近い値に設定される。
【００４０】
[0056]図１４では、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置インジケータ３０は、第３の範囲の位置４２へと移動している。したがって、表示される画像は、第２の伝達関数に完全に基づいて生成され、それは、この例では、皮膚の不透明度パラメータを含まない（例えば、皮膚の不透明度パラメータは「０」に設定される）。第２の伝達関数は、皮膚の不透明度パラメータを含まないので、図１４で示されたボリュームレンダリングは、皮膚表面のいずれの細部も含まない患者の骨構造を示す。図１２〜図１３は、２つの伝達関数をブレンドする図９の方法を用いるものとして述べられているが、図１２〜図１３（または同様のボリュームレンダリング）は、代替的に、２つの伝達関数をブレンドする図１０の方法を用いて生成することもできる。
【００４１】
[0057]図１５では、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置インジケータ３０は、第４の範囲４６へと移動しており、したがって、表示される画像は、第２の伝達関数（すなわち、骨）と第３の伝達関数（すなわち、歯根）の両方に基づいて生成される。示された例では、図１０の方法が使用されて、第２および第３の伝達関数をブレンドし、それにより図１５〜図１７を生成する。言い換えると、カーソルが第４の範囲４６の左端側から第４の範囲４６の右端側へと移動するにつれて、第２の伝達関数に従って生成されたボリュームレンダリングの不透明度は低減されるが、第３の伝達関数に従って生成されたボリュームレンダリングの不透明度は増加し、２つのボリュームレンダリングは、次いで互いに重畳されて、図１５〜図１７で表示されるボリュームレンダリングを生成する。図１５は、第３の範囲４２に最も近い第４の範囲４６の第１の位置にあるユーザ入力アクチュエータ２２を示す。第３の伝達関数に従って生成されたボリュームレンダリングの低い不透明度バージョンが重畳され、したがって、患者の歯根構造が画面で視認できる。図１５で表示されたボリュームレンダリングでは、第１のボリュームレンダリング（骨構造を強調表示させている）は、約０．７５の不透明度に設定されるが、第２のボリュームレンダリング（骨と歯根を共に強調表示させている）は、約０．２５の不透明度に設定される。したがって、図１５のボリュームレンダリングは、主として第２の伝達関数に基づく。
【００４２】
[0058]図１６は、次いで、第５の範囲の位置５０により近い第４の範囲４６の第２の位置にあるユーザ入力アクチュエータ２２を示している。図１６で表示されるボリュームレンダリングでは、第１のボリュームレンダリングは、約０．５の不透明度に設定されるが、第２のボリュームレンダリングもまた、約０．５の不透明度に設定される。したがって、図１６のボリュームレンダリングは、第２および第３の伝達関数に比較的等しく基づいている。最後に、図１７では、ユーザ入力アクチュエータ２２が、第５の範囲５０に最も近い第４の範囲４６の第３の位置にある。図１７に表示されたボリュームレンダリングでは、第１のボリュームレンダリングは、約０．２５の不透明度に設定されるが、第２のボリュームレンダリングは、約０．７５の不透明度に設定される。したがって、図１７のボリュームレンダリングは、主として、第３の伝達関数に基づく。
【００４３】
[0059]図１８では、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置インジケータ３０が、第５の範囲の位置５０へと移動している。したがって、表示された画像は、完全に第３の伝達関数（第３の伝達関数の不透明度値は１．０に設定される）に基づいて生成され、何らかの骨構造のオーバーレイを含まない患者の歯根画像を示す。図１５〜図１７は、２つの伝達関数をブレンドする図１０の方法を使用するものとして述べられてきたが、図１５〜図１７（または同様のボリュームレンダリング）は、代替的に、２つの伝達関数をブレンドする図９の方法を用いて生成することもできる。
【００４４】
[0060]図１１〜図１８の例は、ユーザが、３つの異なる伝達関数に基づいて、いくつかの異なるボリュームレンダリングを生成できるようにするが、他の実施形態では、視覚化システム１０は、ユーザが、より少ない伝達関数（すなわち、単一の伝達関数のパラメータを調整する、または２つだけのボリュームレンダリングの不透明度を調整する）に従って、あるいはさらに多くの伝達関数（すなわち、４つ以上の伝達関数の様々な組合せ、およびそれらのブレンド）に従って、ボリュームレンダリングを生成できるに過ぎないように構成することができる。例えば、他の構成では、視覚化システム１０は、ユーザが、４つ以上の様々な伝達関数に従ってボリュームレンダリングを生成可能にすることができる。同様に、上記で論じた例では、第１の伝達関数は皮膚を強調表示し、第２の伝達関数は骨を強調表示し、かつ第３の伝達関数は、骨と歯根を共に強調表示できるようにする。しかし、他の構成では、様々な解剖学的構造および／または側面を強調する様々な伝達関数が、ユーザ入力アクチュエータ２２およびコントローラ１００と共に使用される。さらに上記の例では、視覚化システム１０は、２つの伝達関数をブレンドするために、２つの異なる方法を使用する。他の構成では、視覚化システム１０は、２つの伝達関数をブレンドするために１つの方法だけを使用する、または２つの伝達関数をブレンドする異なる方法を使用することもできる。
【００４５】
[0061]いくつかの実施形態では、画面に表示されるユーザ入力アクチュエータ２２は、様々な範囲を識別するラベル、またはユーザ入力アクチュエータ２２が範囲内に配置されたとき、特にどのタイプのボリュームレンダリングが表示されるかをユーザに示すラベルを含む。いくつかの実施形態では、ラベルは、ボリュームレンダリングが１つだけの伝達関数に基づく範囲（例えば、範囲３４、４２、５０）に含まれるだけであり、ユーザは、ラベル間の範囲は、２つの隣接する伝達関数のブレンドを含むものと理解する。
【００４６】
[0062]いくつかの構成では、ユーザは、どの伝達関数がユーザ入力アクチュエータ２２の経路２６に沿った各位置と関連付けられるかを規定することができる。図１９は、ユーザ入力アクチュエータ２２を構成するための表示フィールド２５３に示されたグラフィカルユーザインターフェース２５２を示す。図１９で示すように、ユーザ入力アクチュエータ２２の各範囲に対して、様々なドロップダウンメニュー２５４ａ〜２５４ｅが利用可能である。したがって、ユーザは、ユーザ入力アクチュエータ２２が、特定の位置（すなわち、第１の範囲２４、第２の範囲４２、および第５の範囲５０）に位置するとき、ボリュームレンダリングを生成するために、どの伝達関数が使用されるかを決定することができる。ユーザはまた、第２および第４の範囲３８、４６に対して、第１のブレンド法（図９）を使用すべきか、第２のブレンド法（図１０）を使用すべきかを決定することもできる。さらにいくつかの実施形態では、第２の範囲３８および第４の範囲４６に対するドロップダウンメニューを使用して、ユーザ入力アクチュエータ２２の位置インジケータが移動したとき、調整されるべき、近傍の範囲／位置に対する伝達関数の特定のパラメータを選択することができる。
【００４７】
[0063]以下の例は、本明細書で述べられた例示的なシステムおよび方法を示す。
例１：ボリュームレンダリングを表示するための視覚化システム、ここで、システムは、ディスプレイと、第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能であるユーザ入力アクチュエータであって、第２の範囲が第１の範囲と第３の範囲の間に位置する、ユーザ入力アクチュエータと、ユーザ入力アクチュエータおよびディスプレイに結合されたプロセッサであって、ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成し、ユーザ入力アクチュエータが第３の範囲に位置するとき、第１の伝達関数とは異なる第２の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成し、ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲に位置するとき、第１の伝達関数と第２の伝達関数をブレンドすることにより第１のボリュームレンダリングを生成し、かつ第１のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するように構成されたプロセッサとを備える。
【００４８】
[0064]例２：例１のシステム、ここで、ディスプレイは、グラフィカルユーザインターフェースを含み、ユーザ入力アクチュエータは、グラフィカルユーザインターフェース上に表示される仮想的な直線アクチュエータを含み、またプロセッサは、仮想的な直線アクチュエータの直線的な平行移動を含むユーザ入力を受け取り、直線的な平行移動に基づいて仮想的な直線アクチュエータの位置を決定し、かつ仮想的な直線アクチュエータの決定された位置に基づいて、ユーザ入力アクチュエータが、第１の範囲に、第２の範囲に、それとも第３の範囲に位置するかどうかを判定するようにさらに構成される。
【００４９】
[0065]例３：例１および例２のシステム、ここで、ユーザ入力アクチュエータはユーザ入力デバイスを含み、またプロセッサは、ユーザ入力デバイスとの物理的なユーザ対話を含むユーザ入力を受け取るように構成される。
【００５０】
[0066]例４：例１〜例３のいずれかのシステム、ここで、第２の範囲は第１の位置および第２の位置を含み、またプロセッサは、第２の範囲内におけるユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、かつ第２の範囲内におけるユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて、第１と第２の伝達関数をブレンドする程度を調整するように構成される。
【００５１】
[0067]例５：例４のシステム、ここで、第１のボリュームレンダリングは、ユーザ入力アクチュエータが、第２の範囲内に含まれない第１の範囲の近くに位置するとき、主として第１の伝達関数に基づいて生成される。
【００５２】
[0068]例６：例１〜例５のいずれかのシステム、ここで、プロセッサは、第１の伝達関数に従って第２のボリュームレンダリングを生成すること、第２の伝達関数に従って第３のボリュームレンダリングを生成すること、第２のボリュームレンダリングの不透明度を第１の値に、かつ第３のボリュームレンダリングの不透明度を第２の値に設定することであって、第２のボリュームレンダリングの不透明度は、ユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて、第３のボリュームレンダリングの不透明度に対して設定されること、および第１の不透明度値を有する第２のボリュームレンダリングを、第２の不透明度値を有する第３のボリュームレンダリング上に重畳して、第１のボリュームレンダリングを形成することにより第１の伝達関数と第２の伝達関数をブレンドすることによって第１のボリュームレンダリングを生成するように構成される。
【００５３】
[0069]例７：例１〜例６のいずれかのシステム、ここで、プロセッサは、第１の伝達関数の複数のパラメータを第１の複数のパラメータ値に調整することにより第１の伝達関数と第２の伝達関数をブレンドすることによって第１のボリュームレンダリングを生成するように構成され、各パラメータ値は、第２の伝達関数に従って生成されたボリュームレンダリングをさらによく近似する複数のパラメータの１つに対応し、第１のボリュームレンダリングは、第１の複数のパラメータ値による第１の伝達関数に従って生成される。
【００５４】
[0070]例８：例１〜例７のいずれかのシステム、ここで、プロセッサは、ユーザ入力アクチュエータの動きを示すユーザ入力を受け取り、ユーザ入力アクチュエータが移動した後にユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、ユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて第２のボリュームレンダリングを生成し、かつ第２のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するようにさらに構成される。
【００５５】
[0071]例９：例１〜例８のいずれかのシステム、ここで、プロセッサは、第２の伝達関数の複数のパラメータを第１の複数のパラメータ値に調整することにより第１の伝達関数と第２の伝達関数をブレンドすることによって第１のボリュームレンダリングを生成するように構成され、各パラメータ値は、第１の伝達関数に従って生成されたボリュームレンダリングをさらによく近似する複数のパラメータの１つに対応し、第１のボリュームレンダリングは、第１の複数のパラメータ値による第２の伝達関数に基づく。
【００５６】
[0072]例１０：例１〜例９のいずれかのシステム、ここで、ユーザ入力アクチュエータは、第４の範囲にわたってさらに移動可能であり、またプロセッサは、ユーザ入力アクチュエータが第４の範囲に位置するとき、第３の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成するようにさらに構成される。
【００５７】
[0073]例１１：例１〜例１０のいずれかのシステム、ここで、プロセッサは、第１のボリュームレンダリングを表示しながら、ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るようにさらに構成され、ユーザ入力は、ユーザ入力アクチュエータの動きを含む。
【００５８】
[0074]例１２：例１〜例１１のいずれかのシステム、ここで、第２の範囲は、第１の範囲および第３の範囲のそれぞれよりも大きい。
【００５９】
[0075]例１３：ボリュームレンダリングを表示する方法であって、ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るステップであり、ユーザ入力アクチュエータは、第１の範囲、第２の範囲、および第３の範囲にわたって移動可能であり、第２の範囲は、第１の範囲と第３の範囲の間に位置する、ステップと、ユーザ入力に応じてユーザ入力アクチュエータの位置を決定するステップと、ユーザ入力アクチュエータが第１の範囲に位置するとき、第１の伝達関数に従って、第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、ユーザ入力アクチュエータが第３の範囲に位置するとき、第２の伝達関数に従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、ユーザ入力アクチュエータが第２の範囲に位置するとき、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップと、第１のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するステップとを含む方法。
【００６０】
[0076]例１４：例１３の方法、ここで、ユーザ入力アクチュエータの位置を決定するステップは、ユーザ入力アクチュエータが、ユーザ入力アクチュエータの第２の範囲の第１の位置に位置するのか、それとも第２の位置なのかを判定するステップを含む。
【００６１】
[0077]例１５：例１４の方法、ここで、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップが、第２の範囲内におけるユーザ入力アクチュエータの位置を決定し、かつ第２の範囲内のユーザ入力アクチュエータの位置に基づき、ブレンドする程度を調整するステップを含む。
【００６２】
[0078]例１６：例１５の方法、ここで、ブレンドする程度を調整するステップは、ユーザ入力アクチュエータが、第２の範囲に含まれない第１の範囲の近くに位置するとき、主として第１の伝達関数に基づき第１のボリュームレンダリングを生成するステップを含む。
【００６３】
[0079]例１７：例１５および例１６の方法、ここで、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップは、第１の伝達関数に従って第２のボリュームレンダリングを生成するステップと、第２の伝達関数に従って第３のボリュームレンダリングを生成するステップと、第２のボリュームレンダリングの不透明度を第１の値に、かつ第３のボリュームレンダリングの不透明度を第２の値に設定するステップであって、第２のボリュームレンダリングの不透明度は、ユーザ入力アクチュエータの位置に基づいて、第３のボリュームレンダリングの不透明度に対して設定される、ステップと、第１の不透明度値を有する第２のボリュームレンダリングを、第２の不透明度値を有する第３のボリュームレンダリング上に重畳して、第１のボリュームレンダリングを形成するステップとを含む。
【００６４】
[0080]例１８：例１３〜例１７のいずれかの方法、ここで、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップは、第１の伝達関数のパラメータを、第２の伝達関数をさらによく近似する第１のパラメータ値に調整し、第１のパラメータ値による第１の伝達関数に基づいて第１のボリュームレンダリングを生成するステップを含む。
【００６５】
[0081]例１９：例１３〜例１８のいずれかの方法、ユーザ入力アクチュエータの動きを示す第２のユーザ入力を受け取るステップと、ユーザ入力アクチュエータが移動した後、ユーザ入力アクチュエータの第２の位置を決定するステップと、ユーザ入力アクチュエータの第２の位置に基づいて第２のボリュームレンダリングを生成するステップと、第２のボリュームレンダリングをディスプレイに表示するステップとをさらに含む。
【００６６】
[0082]例２０：例１３〜例１９のいずれかの方法、ここで、第１の伝達関数と第２の伝達関数のブレンドに従って第１のボリュームレンダリングを生成するステップは、第２の伝達関数のパラメータを、第１の伝達関数をさらによく近似する第１のパラメータ値へと調整し、第１のパラメータ値による第２の伝達関数に基づいて第１のボリュームレンダリングを生成するステップを含む。
【００６７】
[0083]例２１：例１３〜例２０のいずれかの方法、ここで、ユーザ入力アクチュエータはまた第４の範囲にわたって移動可能であり、さらにユーザ入力アクチュエータが第４の範囲に位置するとき、第３の伝達関数に基づいて第１のボリュームレンダリングを生成するステップをさらに含む。
【００６８】
[0084]例２２：例１３〜例２１のいずれかの方法、ここで、ユーザ入力を受け取るステップは、第１のボリュームレンダリングを表示しながら、ユーザ入力アクチュエータを介してユーザ入力を受け取るステップを含む。
【００６９】
[0085]したがって本発明は特に、ユーザが、２つの伝達関数をブレンドすることに基づいて容易にボリュームレンダリングを生成できるようにする視覚化システムを提供する。本発明の様々な特徴および利点は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【符号の説明】
【００７０】
１０  視覚化システム
１４  ディスプレイ
１６ａ  ユーザ入力デバイス、キーボード
１６ｂ  ユーザ入力デバイス、マウス
２０  処理ユニット
２２  ユーザ入力アクチュエータ、仮想的な直線アクチュエータ、ユーザ入力インジケータ
２６  経路
３０  位置インジケータ
３４  第１の範囲
３８  第２の範囲
４２  第３の範囲
４６  第４の範囲
５０  第５の範囲
５４  位置
５８ａ〜ｇ  位置
６２  位置
６６ａ〜ｇ  位置
７０  位置
７８  スクロールホイール
８２  円形の軌道
８６  中心点
９０  タッチパッド
１００  コントローラ
１０４  記憶ユニット
１０８  入力ユニット
１１２  出力ユニット
１１６  共通バス、データバス
１２０  制御ユニット
１２４  論理演算装置（「ＡＬＵ」）
１２８  レジスタ
１３２  プログラム記憶域
１３６  データ記憶域
１４０  位置決定モジュール
１４４  伝達関数モジュール
１４８  ボリュームレンダリング生成モジュール
２５０  表示フィールド
２５２  グラフィカルユーザインターフェース
２５３  表示フィールド
２５４ａ〜ｅ  ドロップダウンメニュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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