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1、10申请公布号CN102004612A43申请公布日20110406CN102004612ACN102004612A21申请号201010572355X22申请日20101203G06F3/04820060171申请人深圳市蓝韵实业有限公司地址518000广东省深圳市福田区景田北路81号碧景园E栋60172发明人陈闽峰74专利代理机构深圳市百瑞专利商标事务所普通合伙44240代理人金辉54发明名称一种三维图像体旋转方法57摘要本发明是一种三维图像体旋转方法，采用鼠标对三维体进行操作是现采用计算机显示三维效果的唯一操作工具，本发明不可能去改变它。为了优化操作过程，提高物体旋转的可预知性，避免状态。
2、的频繁切换，本发明引入了一个操作示意图。该示意图将浮动在三维物体的上方，示意图上有提供用户进行旋转操作的焦点，操作焦点可分为单一轴向旋转操作的控制焦点和任意旋转操作的控制焦点。鼠标移动到非示意图焦点上可以用来对物体做其它操作。采用这种方法可以将旋转的方法进行量化分解，同时避免了操作动作的频繁切换。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页CN102004625A1/1页21一种三维图像体旋转方法，其特征在于建立统一的坐标系，在三维图像上建立一个立方体，在所述立方位的每一条线中心位置和线连接位置都设置了一个操作点，用来提供给用户进行旋转操作的动。
3、作焦点；选中所述立方体上与坐标系X轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕X轴旋转，选中所述立方体上与坐标系Y轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕Y轴旋转，选中所述立方体上与坐标系Z轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕Z轴旋转，选中所述立方体上线连接位置操作点时，三维图像随鼠标自由方向旋转。2根据权利要求1所述的一种三维图像体旋转方法，其特征在于旋转时，所述立方体上有旋转方向提示标识。3根据权利要求1所述的一种三维图像体旋转方法，其特征在于所述立方体浮动显示在三维图像上方。4根据权利要求1所述的一种三维图像体旋转方法，其特征在于鼠标移开所述立方体图像框或者鼠标停止移动。
4、的时候，所述立方体自动隐藏，鼠标移回所述立方体图像框所述立方体显示出来。权利要求书CN102004612ACN102004625A1/6页3一种三维图像体旋转方法技术领域0001本发明提供一种三维图像体旋转方法。背景技术0002三维可视化技术对于临床医学的精确诊断以及手术计划越来越重要的作用先进的医学影像设备是先进的医学图像处理与分析的基础，特别是多排CT与高场MR带给临床的是更快的扫描速度05S、更高的图像分辨率03MM、更多的单个病人数据量2000层、更广泛的临床应用CTA，MRA等，与此同时，需要更丰富的软件处理能力。在医学诊断中，医务人员通过观察多组二维断层图像，在大脑中进行三维数据的。
5、重建，以此来确定病变体的空间结构。这就难以准确确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织之间的关系。因此，从一系列二维断层图像生成三维图像在医学观察中是越来越需要和迫切。对于过去长期使用单排CT的医生来说，先进影像设备不是简单的硬件上的提升，也是诊断技术、诊断方式上的革命性的改变。如果依然延续过去单排CT或普通MR的扫描、处理、诊断方式，在很大的程度上，没有发挥设备革命性的升级对诊断上的重大的影响，而是简单地把先进设备认为是图像更好，速度更快的影像设备，在临床的作用将受到我们传统应用观念和方法上的限制，而没有得到最大程度上的发挥。要充分发挥先进影像设备临床应用价值，挖掘海量数据的诊断。
6、内容，就需要从常规的2D阅片工作站与时俱进到3D专业工作站医生可以从大量图像数据中，找到真正有价值的图像，减少了诊断信息上的疏漏。除放射科室以外，3D医疗影像在手术计划以及教学演示等，同样起着相当重要的作用。医生依靠先进的PACS系统和数字化3D专业软件，可以更直观、精确地、多角度来观察组织形态结构，真正享受由专业软件带来的快速、有效、直观的工作环境。3D专业工作站系统将为临床阅片提供新一代的解决方案。在兼容传统的2D阅片工作站的基础上，提供更适合医生认识与思维的诊断信息。0003三维可视化技术的具体应用存在很多环节，包含数据组织、预处理、可视化过程中的后端计算和前端展示，是一个系统工程。在这。
7、里，我们主要描述三维可视化的前端屏示内容。三维显示过程度中，需要考虑如何对三维体进行直观的操作，由于我们所处理后的三维体是在二维显示器上进行显示的，屏幕上的鼠标操作也只能有二维的效果，要在二维屏幕上表现一个三维内容，而且要让用户感觉是在操作一个三维体，是一件比较麻烦的事情。传统的方法是通过鼠标左右移动和上下移动来实现物体的旋转操作，通过鼠标状态切换来达到与其它操作动作进行切换，如图1、2所示0004当鼠标左移的时候三维物体中心位置不变，物体将向左旋转；当鼠标右移的时候三维物体中心位置不变，物体将向右旋转。0005当鼠标上移的时候三维物体中心位置不变，物体将向上旋转；当鼠标下移的时候三维物体中心。
8、位置不变，物体将向下旋转。0006采用这种方法可以通过二维鼠标的移动来实现三维物体的旋转操作，但是在实际应用中使用起来并不方便，首先鼠标的移动的过程并不是规则的，当用户向一个方向平移说明书CN102004612ACN102004625A2/6页4的时候，鼠标移动并不是平直的，例如我们希望鼠标向左平移，但实际情况往往会引起向上或者向下有所偏差，这样就很难达到我们预想的旋转方向。另外如果把鼠标的状态定义为操作旋转的状态，其它的操作就要靠切换鼠标状态来改变，在操作过程中频繁的切换鼠标状态，这样就会多出很多不必要的操作动作，使用时间一久就会认用户感觉很麻烦、不方便。发明内容0007本发明是一种三维图像。
9、体旋转方法，采用传统的方法虽然存在一些问题，但是确实可以达到预期的目的。如何对它进行改善呢采用鼠标对三维体进行操作是现采用计算机显示三维效果的唯一操作工具，我们不可能去改变它。为了优化操作过程，提高物体旋转的可预知性，避免状态的频繁切换，我们引入了一个操作示意图。该示意图将浮动在三维物体的上方，示意图上有提供用户进行旋转操作的焦点，操作焦点可分为单一轴向旋转操作的控制焦点和任意旋转操作的控制焦点。鼠标移动到非示意图焦点上可以用来对物体做其它操作。采用这种方法可以将旋转的方法进行量化分解，同时避免了操作动作的频繁切换。0008本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为0009一种三维图像体旋转方。
10、法，建立统一的坐标系，在三维图像上建立一个立方体，在所述立方位的每一条线中心位置和线连接位置都设置了一个操作点，用来提供给用户进行旋转操作的动作焦点；0010选中所述立方体上与坐标系X轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕X轴旋转，0011选中所述立方体上与坐标系Y轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕Y轴旋转，0012选中所述立方体上与坐标系Z轴平行的线条中心位置操作点时，三维图像随鼠标绕Z轴旋转，0013选中所述立方体上线连接位置操作点时，三维图像随鼠标自由方向旋转。0014旋转时，所述立方体上有旋转方向提示标识。0015所述立方体浮动显示在三维图像上方。0016鼠标移开所。
11、述立方体图像框或者鼠标停止移动的时候，所述立方体自动隐藏，鼠标移回所述立方体图像框所述立方体显示出来。附图说明0017图1为现有技术鼠标左右移动示意图；0018图2为现有技术鼠标上下移动示意图；0019图3为本发明实施例Y轴方向旋转示意图；0020图4为本发明实施例X轴方向旋转示意图；0021图5为本发明实施例Z轴方向旋转示意图；0022图6为本发明实施例自由方向旋转示意图。具体实施方式0023下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明说明书CN102004612ACN102004625A3/6页50024采用传统的方法虽然存在一些问题，但是确实可以达到预期的目的。如何对它进行改善呢采用鼠标。
12、对三维体进行操作是现采用计算机显示三维效果的唯一操作工具，我们不可能去改变它。为了优化操作过程，提高物体旋转的可预知性，避免状态的频繁切换，我们引入了一个操作示意图。0025该示意图将浮动在三维物体的上方，示意图上有提供用户进行旋转操作的焦点，操作焦点可分为单一轴向旋转操作的控制焦点和任意旋转操作的控制焦点。鼠标移动到非示意图焦点上可以用来对物体做其它操作。采用这种方法可以将旋转的方法进行量化分解，同时避免了操作动作的频繁切换。0026在操作过程中示意图将浮动显示在物体的上方，实时变化示意图的立方体旋转方位，提示用户当前物体显示情况。将示意图重叠在物体上一同显示可以认用户的视点不需要频繁的移动。
13、到其它位置，避免长时间工作眼球不断移动视点位置引起的视觉疲劳。0027当用户移开图像框或者鼠标停止移动的时候，示意图将自动隐藏。我们可以认为当鼠标移开图像框，用户就不会对图像进行操作，可以隐藏示意图。当鼠标停止移动的时候，用户应该是在对三维图像进行分析，为了不挡住图像内容，示意图应该隐藏。当鼠标重新移回图像框，或者重新移动鼠标的时候应该重新将示意图显示出来。0028三维可视化效果由不同的算法原型计算出来的效果是不同的，具体的诊断意义也不同，为了让用户能减低学习成本，我们将几种重建模式采用了统一的操作方法，统一使用相同的示意图的方法来进行控制。0029在描述三维空间中最常使用的图型是立方体，为了。
14、让用户更习惯，我们使用立方体作为三维物体的示意图，立方体为操作示意图在三维体旋转的时候，示意图会一同旋转，提示用户当前物体具体旋转的位置。在立方位的每一条线中心位置和线连接位置都设置了一个黑色的操作点，用来提供给用户进行旋转操作的动作焦点。0030当鼠标移动到操作点位置，系统会给出旋转方向的提示信息，具体的操作方法有两种，一种为以单轴方向旋转，一种是任意方向旋转。0031如图3所示，当鼠标选中示意图的小圆圈焦点进行移动的时候，物体将根据Y轴的方向进行旋转。0032如图4所示，当鼠标选中示意图的小圆圈焦点进行移动的时候，物体将根据X轴方向进行旋转。0033如图5所示，当鼠标选中示意图的小圆圈焦点。
15、进行移动的时候，物体将根据Z轴方向进行旋转。0034如图6所示，当鼠标选中示意图的小圆圈焦点进行移动的时候，物体将根据自由方向进行旋转。0035采用这种方法，可以将鼠标的动作量化成我们所需要的不同操作类型，避免了用户操作需要频繁切换状态的问题。0036三维空间的变化可以用一个44的矩阵来表示，旋转控制中主要涉及的是旋转变换，所有变换关系规定在右手坐标系中，依次绕三个轴旋转的旋转关系XXCOSYSIN0037YXSINYCOS0038ZZ说明书CN102004612ACN102004625A4/6页60039YYCOSZSIN0040ZYSINZCOS0041XX0042ZZCOSXSIN004。
16、3XZSINXCOS0044YY0045以旋转矩阵表示如下0046004700480049假设沿X、Y、Z三个轴别分别旋转、，则产生的旋转矩阵为005000510052其中MZ、MY、MX分别是绕X轴旋转、绕Y轴旋转、绕Z轴旋转所形成的旋转矩阵，具体表达式参考前面。上式可知00530054ASINM20说明书CN102004612ACN102004625A5/6页700550056这里为实现旋转矩阵与角度转换唯一，限定在连续变化过程中，这个条件是满足的。0057绕任一轴UHAT旋转角度产生的旋转矩阵如下记UHATX，Y，Z、WCOS0058对于计算机上三维物体旋转的实现，一般采用模拟轨迹球的方。
17、法假设当前旋转矩阵为CURMATRIX，通过将鼠标前一时刻的位置和当前位置映射到以原点在两点连线上的投影为球心、立方体对角线长度为直径的球内，并归一化，分别记为PREPOS、CURPOS；利用当前矩阵的逆矩阵求出PREPOS、CURPOS在原始坐标系中的坐标记为PREPOS、CURPOS，那么由PREPOS旋转到CURPOS的旋转轴为UHATPREPOSCURPOS旋转角的余弦为WCOSPREPOSCURPOS根据绕任一轴旋转的公式可求得由PREPOS旋转到CURPOS的旋转矩阵MR，那么旋转后的旋转矩阵MARTRIX可以表示0059MATRIXMRCURMATRIX0060上式是任意操作的矩。
18、阵变化公式，若只想物体绕某一轴旋转，则需要MR转换成欧拉角度ANGLE，其中、分别为绕X、Y、Z旋转的角度；取相应的分量转换成旋转矩阵MA，将MA替换上式中的MR即可。0061在操作的时候可以预知下一步会产生什么效果，对用户来说非常的有意义，这样可以避免很多不必要的操作，也更容易防止误操作，让用户操作起来更有信心。为了达到这个目的，我们为示意图引入了旋转方向提示标识。在上述章节的操作中每种操作都有相应的提示。0062当鼠标移动到操作点的时候系统会给出对应的旋转方向提示，用户可以按下鼠标进行左右移动，系统将做出相应的处理。相同的方法，如果鼠标移动到其它方向轴可操作的焦点都将会有相应的提示。006。
19、3上述所描述的都是针对单一轴向进行的旋转的提示，当用户将鼠标移动到线与线之间连接位置的时候就说明按下鼠标键可以对三维物体进行任意的旋转操作。0064当鼠标移动到线与线连接的位置上时，系统将与该连接点相关的线上同时显示出旋转的方向，提示用户当前可以对三维体进行自由角度的旋转。为了让用户操作的过程中可以同时看到立方体和实际物体的旋转结果，我们将两个内容进行重叠显示，这样操作起来就更容易理解当前三维物体的实现位置，更有利于引导用户理解三维空间的关系。0065为了减少用户的操作环节我们实现了示意图的自动隐藏功能，当鼠标移出图像显示框的时候可以认为用户不对该图像进行操作，当前显示的示意图就应该自动隐藏。。
20、另一种情况是当鼠标停止移动后，可以认为用户正在分析图像上的某一个位置，这个时候我们说明书CN102004612ACN102004625A6/6页8应该隐藏示意图，这样才不会影响对检查图像的诊断效果。0066医学三维可视化成像存在不同的重建效果，由不同的原型算法来产生，其不同的效果也对应不同的诊断意义，为了让用户操作起来更方便，我们将这些成像效果都统一采用相同的示意图操作方法。当用户对重建模式进行切换的时候，旋转位置和示意图将不发生变化。0067本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。说明书CN102004612ACN102004625A1/2页9图1图2图3说明书附图CN102004612ACN102004625A2/2页10图4图5图6说明书附图CN102004612A。