三維數據的裁剪方法及系統技術方案

本發明專利技術適用于計算機可視化處理技術領域，提供了一種三維數據的裁剪方法，所述方法包括：將三維數據在投影變換下進行繪制；選擇待處理的可視化區域；構造裁剪區域的曲線和曲面；根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制。優選的是，三維數據可以在平行投影下進行體繪制或面繪制，修改三維數據則是通過布爾運算實現。本發明專利技術還提供一種實現上述方法的三維數據的裁剪系統。借此，本發明專利技術對三維數據進行繪制以方便用戶觀察，從而實現了在可視化情境下對三維數據進行交互式修改的目的。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及計算機可視化處理
，尤其涉及一種三維數據的裁剪方法及系統。
技術介紹
以圖形畫面呈現各種各樣的文件、信息、數據以方便使用者瀏覽、觀察、整理已成為現代計算機系統最重要的功能之一。其中，虛擬實境式的圖形呈現技術能讓使用者方便的檢視三維虛擬物體，在醫學影像計算機輔助設計等多種領域都有重要的應用，虛擬實境式的圖形呈現技術包括體繪制技術和面繪制技術。醫學中的圖像分割是借助計算機算法將三維數據中的感興趣區域提取出來的方法。在現有的醫學圖像處理技術中，無論是先分割再重建的方法，還是先重建再分割或者邊分割邊重建的反分割方法，都可能會產生對某一器官過度分割的情況，也存在利用常規算·法無法分割器官的某一部分或者微小血管的情況，這樣就需要反復調整分割過程或花大量時間修改分割結果，用戶沒有直觀體驗且操作難度大。中國專利號公開號為名102074039A，名稱為“一種體繪制裁剪面繪制方法”的專利，公開了利用體數據包圍盒來進行可視化裁切的技術，在可視化之時對包圍盒和剪切面之外的體數據不予顯示，但并沒有實現對源體數據的修改，所以不能保存裁切的結果，也不能連續裁切，并且由于可視化硬件技術的限制，無法實現任意形狀的裁切。綜上可知，現有的三維數據的裁剪技術，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
技術實現思路
針對上述的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種三維數據的裁剪方法及系統，使用戶可以看到體繪制和面繪制的效果，并可以方便的對體繪制或面繪制的結果進行交互式的加工與修改。為了實現上述目的，本專利技術提供一種三維數據的裁剪方法，所述方法包括將三維數據在投影變換下進行繪制；選擇待處理的可視化區域；構造裁剪區域的曲線和曲面；根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括將所述三維數據在平行投影下進行體繪制。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括將所述三維數據在平行投影下進行面繪制。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述選擇待處理的可視化區域步驟包括在離所述三維數據最近的且不與數據相交的平面上將需要處理的可視化區域的邊緣標識出來。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述構造裁剪區域的曲線和曲面步驟包括構造所述三維數據的長方體包圍盒，并獲取所述長方體包圍盒的對角線長度，將所述已標識的可視化區域所在的平面從三維數據包圍盒的中心沿平行投影的反方向移動，移動的距離不小于所述包圍盒對角線的長度的一半；在所述已標識的可視化區域的平面上構造閉合曲線及該閉合曲線對應的曲面；將所述曲面沿平行投影方向拉伸形成三維閉合曲面，且所述拉伸的距離不小于所述包圍盒對角線的長度。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括將所述三維數據在平行投影下進行體繪制；所述根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制的步驟包括根據所述三維閉合曲面形成的三維數據與源體數據進行布爾運算。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述根據所述三維閉合曲面形成的三維數據與源三維數據進行布爾運算的步驟包括將所述三維閉合曲面以源體數據的分辨率進行體素化；將所述體素化后的三維閉合曲面與源體數據進行求交運算，得到源體數據與三維物體相交部分的體數據；將所述相交部分的體數據設為背景色。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括將所述三維數據在平行投影下進行面繪制；所述根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制的步驟包括根據所述三維閉合曲面形成的三維數據與源面數據進行布爾運算。根據本專利技術的三維數據的裁剪方法，所述根據所述三維閉合曲面形成的三維數據與面數據進行布爾運算步驟包括將所述三維閉合曲面轉化為閉合面數據； 將所述閉合面數據與源面數據進行求差運算，得到裁剪之后的面數據；保留所述裁剪之后的面數據，并刪除所述閉合面數據。本專利技術還相應的提供一種三維數據的裁剪系統，包括繪制模塊，用于將三維數據在投影變換下進行繪制；區域選擇模塊，用于選擇待處理的可視化區域；裁剪區域構造模塊，用于構造裁剪區域的曲線和曲面；計算模塊，用于根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制。本專利技術通過對三維數據在投影變換下進行繪制，得到相應的體數據或面數據，并在繪制后選擇待處理的可視化區域，然后在該區域所在的平面構造裁剪區域對應的曲線及曲面，優選的是，通過該曲線和曲面可以進一步構造出包含待處理數據的三維閉合曲面，然后通用戶可對該三維閉合曲面的數據進行操作，比如修改、保存等，具體的則是通過對三維閉合曲面的數據及源體數據或面數據進行布爾運算得到。借此，本專利技術不僅可以使用戶可以看到體繪制和面繪制的效果，還可以方便的對體繪制或面繪制的結果進行交互式的加工與修改。附圖說明圖I是本專利技術的三維數據裁剪系統的結構示意圖；圖2是本專利技術一實施例的三維數據裁剪方法的流程圖；圖3A是本專利技術一實施例的構造三維閉合曲面的第一結構示意圖；圖3B是圖3A所示實施例的構造三維閉合曲面的第二結構示意圖；圖3C是圖3A所示實施例的構造三維閉合曲面的第三結構示意圖；圖4A是本專利技術一實施例的基于體繪制裁剪的第一結構示意圖；圖4B是圖4A所示實施例的基于體繪制裁剪的第二結構示意圖；圖5A是本專利技術一實施例的基于面繪制裁剪的第一結構示意圖；圖5B是圖5A所示實施例的基于面繪制裁剪的第二結構示意圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。為便于本專利技術的理解，在此對本專利技術所提的部分技術名詞加以描述。三維數據分為體素表示的體數據和面片表示的面數據，分別對應體繪制和面繪制。體繪制是一種根據三維體數據將所有體細節同時展現在二維圖片上的可視化技術。通過設置體繪制中的不透明度傳遞函數、顏色傳遞函數和梯度傳遞函數，將體數據轉換為光學參數，可以得到不同的繪制效果。利用體繪制技術可以在一幅圖像上顯示多種物質的綜合分布情況，展示了內部信息和空間體細節，相比二維圖片顯示，可以提供更為豐富直觀的可視化效果。面繪制是將表面表示的三維面數據顯示出來的可視化技術。利用面繪制技術可以非常逼真的顯示三維面數據，并對每一個面數據對象獨立設置顏色、透明度、材質等顯示屬性，對于有多個三維面數據的場景，為之設置不同的顯示屬性，可以明確呈現出不同三維面數據的特征，并在多個三維面數據的深度層次和相對位置關系方面提供非常清晰的可視化效果。投影變換是指從三維物體模型描述到二維圖形描述的轉換過程，包括平投影和透視投影。平行投影保持物體的有關比例不變，能夠得到物體的各個面的精確視圖；透視投影不保持相關比例，但能夠生成真實感視圖。參見圖1，本專利技術提供了一種三維數據的裁剪系統，該系統100包括繪制模塊10、區域選擇模塊20、裁剪區域構造模塊30及計算模塊40，其中繪制模塊10用于將三維數據在投影變換下進行繪制。具體的，本專利技術優選的在平行投影下對三維數據進行繪制，且可以根據不同處理方式對三維數據進行體繪制或面繪制。區域選擇模塊2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述方法包括：將三維數據在投影變換下進行繪制；選擇待處理的可視化區域；構造裁剪區域的曲線和曲面；根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制。

【技術特征摘要】
1.一種三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述方法包括 將三維數據在投影變換下進行繪制； 選擇待處理的可視化區域； 構造裁剪區域的曲線和曲面； 根據所述構造的曲面修改所述三維數據，并將所述修改后的三維數據重新繪制。2.根據權利要求I所述的三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括 將所述三維數據在平行投影下進行體繪制。3.根據權利要求I所述的三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括 將所述三維數據在平行投影下進行面繪制。4.根據權利要求I所述的三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述選擇待處理的可視化區域步驟包括 在離所述三維數據最近的且不與數據相交的平面上將需要處理的可視化區域的邊緣標識出來。5.根據權利要求4所述的三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述構造裁剪區域的曲線和曲面步驟包括 構造所述三維數據的長方體包圍盒，并獲取所述長方體包圍盒的對角線長度，將所述已標識的可視化區域所在的平面從三維數據包圍盒的中心沿平行投影的反方向移動，移動的距離不小于所述包圍盒對角線的長度的一半； 在所述已標識的可視化區域的平面上構造閉合曲線及該閉合曲線對應的曲面； 將所述曲面沿平行投影方向拉伸形成三維閉合曲面，且所述拉伸的距離不小于所述包圍盒對角線的長度。6.根據權利要求5所述的三維數據的裁剪方法，其特征在于，所述將三維數據在投影變換下進行繪制的步驟包括 將所述三維數據在平行投影下進行體繪制； 所述根據所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉建平，張磊，王衛平，葉和興，
申請(專利權)人：深圳市旭東數字醫學影像技術有限公司，
類型：發明
國別省市：