绘制的多维数据集的可视化制造技术

一种数据元素的多维数据集的可视化方法，包括绘制处理，在该过程中，显示值和不透明度值被赋给个别的数据元素。一个或几个控制集被定义为包括各自根据转移函数相关的数据值、显示值和／或不透明度值，并且对于个别控制集，不透明度值可独立于其它控制集的不透明度值调整。可个别和独立调整的控制集使用户可以以非常直观的方式调整转移函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绘制的多维数据集的可视化。通常，多维数据集是由个别的数据元素(经常被叫作象素或体素)构成的，数据元素将数据值赋给多维几何空间特别是体积中的位置。一般地，数据值涉及诸如密度、局部磁性、流速、温度等物理量的值。通常多维几何空间是三维的体积或二维的表面或平面。多维几何空间的维度之一可以是时间，即多维数据集包括在3D+时间或2D+时间上的数据集。为了将这种多维数据集在基本上是二维的显示屏上进行可视化，通常应用绘制处理。这种绘制处理包括将一般是色彩值或灰度值以及不透明度值的显示值赋给数据元素。数据元素的不透明度值表示，基于它们的相对位置，个别的数据元素影响其它数据元素可视化的方式。数据元素的显示值表示数据元素本身被可视化的方式。一种对多维数据集进行可视化的方法由德国专利申请DE 100 52540获知。已知的可视化涉及应用了体绘制的灰度值的三维数据集。体绘制涉及转移函数，该转移函数将具有透明度值(A)以及红(R)、绿(G)、蓝(B)的混合的RGBA值赋给每个灰度值。已知的转移函数根据具有几个梯形(如引用的德国专利申请的图3所示)形状的图形，将透明度值赋给三维数据集的灰度值。转移函数基于三维数据集灰度值的直方图而得到调整。转移函数通过设置梯形的角和高而得到调整，以这种方式来控制透明度值。对于有关特定梯形的转移函数的每一部分，颜色和亮度被赋给灰度值。本专利技术的目的是提供一种可视化的方法，其中显示值和不透明度值的赋值方式以一种更加用户友好的方式而得到调整。该目的通过本专利技术的可视化方法而达到，其中个别的数据元素将数据值赋给多维几何空间的位置，并且可视化包括绘制处理，其中根据导出数据值与不透明度和/或显示值之间关系的转移函数，显示值和不透明度值被赋给多维数据集的个别的数据元素，并且其中，一个或几个控制集被定义为包括各自根据转移函数相关的数据值、显示值和/或不透明度值，并且对于个别的控制集，显示值和/或不透明度值可独立于其它控制集的显示值和/或不透明度值调整。转移函数将不透明度值和/或显示值赋给多维数据集的个别的数据值。被绘制的多维数据集被显示的方法是基于不透明度值和显示值而实现的。被赋给数据值的显示值决定了用于在显示器上显示被研究的体素的颜色或灰度。显示值使得能够在视觉上区分体积内部的结构，提供对体积内部各结构之间关系的洞察，或者能够指示或强调特定数据值的存在。数据值经常是诸如密度、温度等显示值的标量。不透明度值决定了被研究的体素所具有的视在的(apparent)吸收量，该吸收量根据其它体素的相对位置，影响用于显示其它体素的亮度以及被用于绘制中的视线。转移函数决定了显示在显示屏上的被绘制的多维数据集的外观。根据本专利技术，指定了不透明度值和/或显示值以及数据值相关集合的控制集被定义。事实上，控制集可被看作转移函数图形上的点。控制集能够被个别地调整，这使得转移函数被改变。通过调整个别的控制集，实施对转移函数的改变，其中只有当前被调整的控制集被改变，而其它控制集保持它们已经设置的值。基于设置的控制集，转移函数被定义为将显示值和或不透明度值赋给多维数据集的数据值。对于不是可调整控制集其中之一的一部分的数据值，转移函数能够通过任意的插值方案而被定义。例如，简单的线段能够被用于连接控制集，以便构成转移函数的图形，这种简单的插值方案可带来很好的结果。可个别和独立调整的控制集使得用户能够以非常直观的方式来调整转移函数。特别地，转移函数只在正在被调整的控制集附近被改变，而对于离正在被调整的控制集较远的数据值来说，避免了转移函数发生无意中的其它改变。本专利技术的这些以及其它方面将结合从属权利要求中限定的实施例来进行进一步阐述。在可视化方法的优选实施方式中，数据值的非重叠范围被预先确定。这些非重叠范围可以由用户选择。控制集被定位在个别的非重叠范围之内。这些非重叠范围可以是接近的，也可以是严格分离的。调整控制集主要影响用于被研究的控制集数据值范围的转移函数。特别地，当使用只限于邻近控制集的简单插值时，一个控制集的调整仅仅在被研究控制集的范围内以及相邻范围内影响转移函数。因此，转移函数的改变以及由此对多维数据集可视化的改变很容易得到控制也非常直观。根据本专利技术的其它方面，在数据值非重叠范围的边界上存在显示值集合。这就提供了附加的对显示值更加直观的控制。例如，为数据值的特定范围设置相等的显示值，使得显示值在该范围内是恒定的，且该范围内的任意控制集都具有该恒定的显示值。通过添加和/或删除控制集，使得以更精确的方式调整转移函数的进一步选项变得可行。以这种方式，转移函数能够适应应用了可视化的多维数据集的内容。本专利技术进一步涉及具有将多维数据集进行可视化的功能的工作站。为此，工作站具有用来接收多维数据集的输入、用来执行可视化过程的处理器，以及显示可视化过程结果的显示屏。本专利技术的工作站由权利要求5来定义。本专利技术的工作站可以执行本专利技术的可视化，并因此允许用户以更加直观和更好控制的方式来调整可视化的转移函数。本专利技术还涉及能够被安装在例如通用工作站的处理器中的计算机程序。本专利技术的计算机程序由权利要求6来定义。当本专利技术的计算机程序被安装在工作站的处理器中时，工作站可以执行本专利技术的可视化，并因此允许用户以更加直观和更好控制的方式来调整可视化的转移函数。本专利技术的这些以及其它方面将结合下面描述的实施例并结合附图来加以阐明。其中附图说明图1示出了提出的对代表转移函数的颜色和不透明度映射(map)进行灵活简单定义的方法；图2示出了用于定义和操作转移函数的交互窗口；图3示出了对颜色和不透明度进行精确定义的放大；图4示出了a)原始体素数据(横截面)的例子，以及b)得到的被绘制的图像；图5示出了应用了本专利技术的工作站的图形表示。本专利技术的可视化方法定义了用户想让它们位于的准确的体素值上的颜色。颜色在表示控制集的所定义的位置之间进行插值。通过在想要范围的边界上设置相同的颜色，可以实现使体素值的范围(分段)在整个该范围中具有恒定的颜色。不透明度以与颜色完全相同的方式而被定义。颜色和不透明度相互之间完全独立。图1示出了转移函数(TF)图形的例子，该转移函数是采用颜色和不透明度映射的形式，其中的绘图包括具有恒定颜色的三个分段和具有恒定不透明度的两个分段。当邻近的色值或者其相关的体素值被修改时，在特定体素值上设置的颜色或者为体素值的特定范围设置的颜色不会改变。对于赋给的不透明度值也是这样。因此可以保证，一旦颜色或不透明度被赋给一个体素值，它就不会改变，除非其本身被用户故意改变。用颜色或不透明度定义的体素值的数量对用户来说可以自由选择。定义指出了与控制集的对应关系，颜色或不透明度能够被简单地添加或删除。颜色与不透明度之间相互独立这一事实带来了这样的优点，即它们都可以在不影响另外一个的情况下而被修改。例如组织类型(体素值范围)因而能够被给予特定的颜色，而被绘制图形中的半透明(不透明度)仍然能够在不改变其颜色的情况下变化。本专利技术的方法很简单并且提供最高的灵活度。转移函数(TF)被定义在UI窗中，该窗将体素值直方图显示为彩色背景上的覆盖图，其表示定义的颜色。在我们的实施方式中，直方图被显示为灰度半透明覆盖图，而色值被显示在背景中图像的完全高度之上，以使得定义的颜色清晰可见，而与直方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据元素的多维数据集的可视化方法，个别的数据元素将数据值赋给多维几何空间中的位置，　　　　－可视化包括　　　　－绘制处理，其中根据导出数据值与不透明度和／或显示值之间关系的转移函数，显示值和不透明度值被赋给多维数据集的个别的数据元素，并且其中，　　　　－一个或几个控制集被定义为包括各自根据转移函数相关的数据值、显示值和／或不透明度值，并且对于个别的控制集，显示值和／或不透明度值可独立于其它控制集的显示值和／或不透明度值调整。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S洛布里格特，HLT德布利克，CP威瑟，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]