光圈、焦平面、反照率与表面清晰度

2021
02/20

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实影渲染提供了不同的选项来修改扫描对象的渲染效果,这些参数包括可变光圈、焦距/焦点和从经典摄影中已知的曝光时间,以便在三维重建中生成或强化所需的图像效果。

因此,生成了由薄透镜和具有小的二次检测器像素的检测器组成的人造相机。与真实相机相比,镜头和光圈是一个单一的元素,并且光圈会根据镜头的半径而变化。通过为每个检测器选择一个随机位置,可以创建像素光线并通过人造透镜的随机位置发送光线。检测器像素网格上的此随机位置选择称为分层采样。通过为每个单个像素计算和平均多个光子路径,可以改变图像的清晰度,并同时防止混叠效应。表面清晰度参数有助于观察者想象空间中不同的组织,即透明渲染的皮肤与邻近结构(如血管或肌肉)的空间关系。特别是,在外科学科中,更好地区分不同深度平面上的结构在空间上可能有益于预期手术区域中结构的想象。

与当前的VRT标准相比,Cinematic Rendering的一项改进是利用摄影编辑的球形全景图来照亮被扫描的物体或体模。这将导致能够通过不同的光照方案照亮对象。

今天我们分享一下其中一些参数的意义。


光圈
光圈是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,它通常是在镜头内。在单反相机上表达光圈大小通常用F/数值表示。
一般情况下:
光圈越大,进光量越多,画面比较亮,焦平面越窄,主体背景虚化越大;
光圈越小,进光量越少,画面比较暗,焦平面越宽,主体前后越清晰。

光圈大小的影响:注意上下两幅图像的景深


焦平面
在对焦点上,想象一个与镜头垂直的平面,可以把这个平面叫做焦平面,那么所有进入镜头的焦平面上的对象,在底片上的成像最清晰。

浅景深情况下,不同的焦平面比较



反照率Albedo
反照率是材料属性,表达的是反射辐射和入射辐射的比值,比如雪或者白色的墙面都对光信号有比较好的反照率,相反的是深色物体会吸收光信号,从而反照率较差。

CR中使用的经典相机适配特性:(A)光圈,(B)焦平面/焦点,(C)曝光时间。

Glemser P A , Engel K , Simons D , et al. A new approach for photorealistic visualization of rendered CT images. World Neurosurgery, 2018, 114.


光学材料属性的修改:(1)扫描表面的各种外反射的表面定义,以及(2)镜面反射,具有可适应的“湿”或“有光泽”的表面外观,用于CVRT的真实图像表达。
Glemser P A , Engel K , Simons D , et al. A new approach for photorealistic visualization of rendered CT images. World Neurosurgery, 2018, 114.

到目前为止,三维理解主要取决于临床医生的经验和想象力,对于治疗结果至关重要——因为外科医生是在3D环境中进行操作。与SSD或VRT相比,CVRT重建 术前成像研究方面有益,这与避免不必要的干预和确定手术计划的正确入路相关。
为了聚焦于3D重建图像的特定部分,可以应用两种方法:首先,可以在所使用的后处理软件中模拟从标准反射照相机已知的可变光圈的效果,该软件改变进入(人造)照相机的光圈/开口光的部分。光圈越小,后续图像中的聚焦深度越大。相反,光圈越大,聚焦区越小。
虽然可变光圈定义了锐度区的宽度,但是焦平面参数(对应于相机焦点)是密切相关的,并且选择性地确定3D图像中最大清晰度的位置。根据这一点,可以选择性地聚焦/锐化3D重建中的不同图像平面。此外,较长的静态图像曝光时间可以提高真实照片图像的整体亮度。
CVRT有助于提高外科手术的安全性。此外,新技术可能有助于患者理解特定治疗的病理和风险。基于CVRT的立体图像可以促进解剖复杂身体区域的可视化。

本文内容不代表产品说明,不同软件及软件版本可实现的功能可能会有差别,具体以产品使用说明书描述为准。

本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
焦平面,反照率,清晰度,检测器,光圈,图像

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