(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の複数のＣＴ画像を積み上げ、前記被検体の複数の対象が合成された積上げ三次元画像を得、この積上げ三次元画像を任意の方向から見た二次元画像についてデプス法で陰影付けを行ってデプス画像を得、このデプス像に対しサーフェイス法を用いてサーフェイス三次元画像を構成する工程と、
前記構成されたサーフエイス三次元画像をモニタに表示する工程と、
前記表示されたサーフエイス三次元画像中の削除すべき対象を選択する工程と、
前記選択された削除すべき対象を削除するために前記モニタに表示される削除アイコンを表示する工程と、
前記マウスクリックされたことにより前記削除すべき対象を前記表示されたサーフエイス三次元画像から削除する工程と、
具備することを特徴とする三次元画像の構成方法。
【請求項２】
前記表示されたサーフエイス三次元画像の各対象の位置情報により表示識別マップを作成し、前記作成された表示識別マップにより表示対象から除外するための除外一覧テーブルを生成する工程をさらに含み、
前記削除工程は、前記生成された除外一覧テーブルに存在する対象を前記表示されたサーフエイス三次元画像から削除することを特徴とする請求項１に記載の三次元画像の構成方法。
【請求項３】
前記サーフエイス三次元画像の全対象を表示するための全対象表示アイコンを前記モニタに表示する工程と、
前記表示された全対象表示アイコンをマウスでクリックする工程と、
前記マウスクリックされたことにより前記削除工程によって表示対象が削除された表示状態から前記サーフエイス三次元画像の全対象を表示する工程と、
さらに具備することを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の三次元画像の構成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば胃や肝臓等の複数枚のサーフェイス三次元画像を合成して、合成三次元画像を構成したり、あるいは、その合成三次元画像の中から任意に選択された１又は２以上のサーフェイス三次元画像、例えば胃のサーフェイス三次元画像のみを削除したりすることが可能な三次元画像の構成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数枚のＣＴ画像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像にデプス法で陰影付けを行って三次元画像（デプス画像）を構成し、これにサーフェイス法を用いて変換した三次元画像（サーフェイス三次元画像）を、診断や手術前の計画段階において利用するようになってきた。
【０００３】
ここで、デプス法とはＣＴ画像上の各画素からそれを投影する箇所までの距離に応じて陰影を付ける方法で、通常はその距離が長いほど、陰影を濃く（暗く）する。また、サーフェイス法とは濃度勾配を画像化する方法で、通常は濃度勾配が小さいとき画素値を大きく（明るく）、濃度勾配が大きいとき画素値を小さく（暗く）する。
【０００４】
このような三次元画像（サーフェイス三次元画像）は、一連のＣＴ画像の積上げ三次元画像中に含まれていれば、１つの部位、例えば胃のみならず、そのうちのどの部位、例えば肝臓，腸等についても得ることが可能であり、最近では、同時に複数枚のサーフェイス三次元画像を表示することも可能になっている。
【０００５】
しかし従来は、胃や肝臓等の三次元画像を抽出した時点ではそれら三次元画像相互間を区別せず同じ抽出データとして扱い、それらを同時表示した時に初めて視覚的にそれらを区別できるようにするというものであった。すなわち従来は、一連のＣＴ画像の積上げ三次元画像中に含まれている部位中の選択された部位、例えば胃及び肝臓を三次元画像データとして抽出した場合、それら胃及び肝臓を常に同時表示するか、あるいは各々個別に抽出した胃又は肝臓の単体のサーフェイス三次元画像を単独に表示するというものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、例えば胃と肝臓のサーフェイス三次元画像が同時に表示されている合成三次元画像から、胃のサーフェイス三次元画像のみを取り除くように指示して肝臓のサーフェイス三次元画像だけを残す（表示する）ということはできなかった。しかし、このようなサーフェイス三次元画像の合成や、そのうち一部のサーフェイス三次元画像の削除は、例えば画像ワークスーテション上での診断や手術前のシミュレーション等で極めて有益であり、従来からその実現が要望されていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記要望に鑑みてなされたもので、複数枚のサーフェイス三次元画像を合成して１枚の合成三次元画像を構成できるばかりか、構成された合成三次元画像、すなわち同時に表示、特に重なって表示されている複数のサーフェイス三次元画像から所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像を取り除いて所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像を残留表示可能とした三次元画像の構成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数枚のＣＴ画像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像の中の所望の複数部分について各々デプス法で陰影付けを行って複数枚のデプス画像を得、各デプス画像をサーフェイス法を用いて変換して得られた複数枚のサーフェイス三次元画像を合成して１枚の合成三次元画像を構成する三次元画像の構成方法において、前記複数枚のサーフェイス三次元画像の同一位置の画素の各画素値のうち、前記合成三次元画像の投影面に最も近い距離に位置するサーフェイス三次元画像の画素の画素値を、前記合成三次元画像を構成する画素の画素値として選択，付与して行くことにより前記合成三次元画像を構成し、同時に、前記合成三次元画像の各画素位置とその画素位置の画素値が選択されたサーフェイス三次元画像の識別記号とを表示識別マップに記録しておく合成三次元画像構成法と、この合成三次元画像構成法で構成された合成三次元画像中の任意に指示された画素位置に対応する前記表示識別マップの画素位置を参照して削除すべきサーフェイス三次元画像を判別し、そのサーフェイス三次元画像を除いた残余の全サーフェイス三次元画像を用い、前記合成三次元画像構成法にて新たな合成三次元画像を構成することにより前記合成三次元画像中の所望のサーフェイス三次元画像を削除する三次元画像削除法とを設けることにより達成される。
【０００９】
【作用】
前記合成三次元画像構成法においては、合成三次元画像を構成する際、同時に、合成三次元画像の各画素位置とその画素位置の画素値が選択されたサーフェイス三次元画像の識別記号とを表示識別マップに記録する。
【００１０】
前記三次元画像削除法においては、前記合成三次元画像構成法で構成された合成三次元画像中の任意に指示された画素位置に対応する前記表示識別マップの画素位置を参照して削除すべきサーフェイス三次元画像を判別する。そして、そのサーフェイス三次元画像を除いた残余の全サーフェイス三次元画像を用い、前記合成三次元画像構成法にて新たな合成三次元画像を構成して前記合成三次元画像中の所望のサーフェイス三次元画像を削除する。
【００１１】
これにより、構成された合成三次元画像、すなわち同時に表示、特に重なって表示されている複数のサーフェイス三次元画像から所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像を取り除いて所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像が残留表示可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１及び図８は、各々本発明による三次元画像の構成方法の一実施例の要部を示す図で、そのうち図１は合成三次元画像構成法の一例を示すフローチャート、図８は三次元画像削除法の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
本発明方法は、複数枚のＣＴ画像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像の中の所望の複数部分について各々デプス法で陰影付けを行って複数枚のデプス画像を得、各デプス画像をサーフェイス法を用いて変換して得られた複数枚のサーフェイス三次元画像を合成して１枚の合成三次元画像を構成する方法に適用される。
そして、このような方法において、前記複数枚のサーフェイス三次元画像の同一位置の画素の各画素値のうち、前記合成三次元画像の投影面（視点面）に最も近い距離に位置するサーフェイス三次元画像の画素の画素値を、前記合成三次元画像を構成する画素の画素値として選択，付与して行くことにより前記合成三次元画像を構成する。また、この合成三次元画像の構成と同時に、前記合成三次元画像の各画素位置とその画素位置の画素値が選択されたサーフェイス三次元画像の識別記号とを表示識別マップに記録しておくものである（図１参照）。
そして、このようにして構成された合成三次元画像中の任意に指示された画素位置に対応する前記表示識別マップの画素位置を参照して削除すべき三次元画像を判別し、その三次元画像を除いた残余の全サーフェイス三次元画像を用い、上記と同様にして新たな合成三次元画像を構成することにより前記合成三次元画像中の所望の三次元画像を削除するようにしたものである（図８参照）。
【００１４】
以下、本発明による三次元画像の構成方法の一実施例を合成三次元画像の構成と、構成後の合成三次元画像からの任意のサーフェイス三次元画像の削除とに分けて説明する。
【００１５】
まず、本発明方法における合成三次元画像の構成例を図２〜図７を併用し、図１のステップ毎に順次説明する。なお図においては、ＣＴ画像をＣＴ像と、サーフェイス三次元画像を３Ｄ画像又はサーフェイス画像と記してある。
【００１６】
ステップ１１
１枚のＣＴ画像ＣＴ１から所望の部分、例えば肝臓等の臓器領域（対象Ａ）を抽出する。この抽出は、例えば後述マウス９７を使った上記対象Ａの輪郭のトレース等による。抽出結果は、画素点（画素位置）の座標ｘ，ｙの組みとして、図２中のメモリ３４に格納する。
【００１７】
ステップ１２
ｎ枚のＣＴ画像ＣＴ１〜ＣＴｎがある場合、各々のＣＴ画像ＣＴ１〜ＣＴｎについてステップ１１を繰り返す。そのため、このステップ１２ではＣＴ画像ｎ枚の全てについてステップ１１の処理が終了したかどうかを判定する。
【００１８】
ステップ１３
前記１枚のＣＴ画像ＣＴ１から例えば胃等の臓器領域（対象Ｂ）を抽出する。抽出結果は、画素点の座標ｘ，ｙの組みとして、図２中のメモリ３５に格納する。
【００１９】
ステップ１４
ｎ枚のＣＴ画像ＣＴ１〜ＣＴｎがある場合、各々のＣＴ画像についてステップ１３を繰り返す。そのため、このステップ１４ではＣＴ画像ｎ枚の全てについてステップ１３の処理が終了したかどうかを判定する。
最終的には、Ｎ個の臓器領域（対象Ａ，Ｂ，…Ｎ）を抽出する。Ｎ個の対象のうちどれを合成三次元画像の構成に利用するか示すのに除外一覧テーブル（図示せず）を使う。この除外一覧テーブルは、抽出された対象Ａ，Ｂ，…Ｎの識別記号とその識別記号の各々に対応する対象利用選択欄とからなり、対象利用選択欄に０が記録されていればそれに対応する対象（画像）を利用し、１ならば利用しないことを示す。この時点では、全ての対象利用選択欄に０（「利用する」）が記録されているものとする。
【００２０】
ステップ１５
対象Ａのサーフェイス三次元画像を構成する。
図３において、ＣＴ画像４１上の点ｐ１，ｐ２，…が対象Ａの点である。これらの点を視点面（投影面）４０に投影し、Ｐ１，Ｐ２，…とする。この時、視点面４０からの距離がより近い点が最後に残るように各点（画素位置）を二次元メモリ（図示せず）に記録して行く。また、各画素位置について記録する画素値は視点面４０に近いほど大きな値とする。このようにして、視点面４０に対応する前記二次元メモリには視点面４０からの距離に応じて陰影付けしたデプス画像５０（図４参照）が得られる。更に、そのデプス画像５０をサーフェイス三次元画像５１（図４参照）に変換する。すなわち、デプス画像５０の濃度のつくる勾配（濃度勾配）を求め、その勾配が大きいほど暗く、小さいほど明るい画素値を与え、サーフェイス三次元画像５１を構成する。なお図３において、Ｘは投影面４０のＸ軸、Ｙは同じくＹ軸、αは原点Ｏから投影面４０に下ろした垂線をｚ−ｘ面に投影した線がｘ軸となす角、βは上記垂線がｚ−ｘ面となす角である。また、図４中の矢印はデプス画像５０の各部分（面素）の向きを示す。
【００２１】
ステップ１６
ステップ１５と同様にして、対象Ｂのサーフェイス三次元画像を構成する。最終的にはＮ個（対象Ａ，Ｂ，…Ｎ）のサーフェイス三次元画像を構成する。
【００２２】
ステップ１７
対象Ａ，Ｂ，…Ｎのサーフェイス三次元画像Ａ，Ｂ，…Ｎを、各々対応するデプス画像Ａ，Ｂ，…Ｎを参照しつつ合成して１枚の合成三次元画像を構成する。構成された合成三次元画像は図５の画像表示用メモリ９３に記録される。
すなわち図５において、サーフェイス三次元画像Ａ（対象Ａ）の点ａ１、サーフェイス三次元画像Ｂ（対象Ｂ）の点ｂ１、…サーフェイス三次元画像Ｎ（対象Ｎ）の点ｎ１は合成三次元画像の構成に当たって同一位置（同一画素）になるものとする。この場合、ａ１，ｂ１，…ｎ１のどの点の画素値を選んで画像表示用メモリ９３の対応する点の画素値とすべきかは、各サーフェイス三次元画像Ａ，Ｂ，…Ｎに対応するデプス画像Ａ，Ｂ，…Ｎ中の対応する各点ｒａ１，ｒｂ１，…ｒｎ１を参照して決める。点ａ１，ｂ１，…ｎ１のうち、前記視点面４０に最も近い点の画素値を画像表示用メモリ９３の対応する点の画素値とするため、ステップ１５で得られたデプス画像Ａ，Ｂ，…Ｎの対応する点ｒａ１，ｒｂ１，…ｒｎ１の最大値を探す（比較ステップ６６参照）。いま、点ｒｂｋが最大値だとすると、点ｂｋの画素値を画像表示用メモリ９３の対応する点の画素値とする（選択ステップ６７参照）。例えば、点ｒｂ１が最大値ならば点ｂ１の画素値を画像表示用メモリ９３の対応する点に格納する。同時に、それらの点ｂｋ、点ｂ１…に画素値を与えたサーフェイス三次元画像の識別記号（ここでは画像番号Ｂ）をその合成三次元画像７０の画素位置と共に表示識別マップ６８に記録する。
【００２３】
表示識別マップ６８は例えば図６に示すようになり、合成三次元画像７０の各点（画素位置）にどのサーフェイス三次元画像の画素値を与えているかの識別記号が記録される。図６中、０は背景を示し、１、２、３は各々合成三次元画像７０を構成する各サーフェイス三次元画像の識別記号を示す。以上の処理を前記視点面４０の全ての点（画素位置）について行い、合成三次元画像７０を構成する。
【００２４】
ステップ１８
構成された合成三次元画像７０をモニタ９４に表示する（図７参照）。
【００２５】
次に、本発明方法における三次元画像削除例、すなわち合成三次元画像７０の中からの一部のサーフェイス三次元画像（対象：臓器画像）を削除する例を図５〜図７を併用し、図８のステップ毎に順次説明する。
【００２６】
ステップ２１
上述したように構成され、表示されている合成三次元画像７０の中から一部のサーフェイス三次元画像を削除するのか、あるいは全てのサーフェイス三次元画像を合成して表示（上述合成三次元画像の構成，表示）するのかを選択するアイコンが前記ステップ１８におけるモニタ９４に表示されるものとする。図７において、ＩＣ１は削除指令用アイコン、ＩＣ２は全サーフェイス三次元画像（合成三次元画像）表示用アイコンを示す。これらのアイコンＩＣ１，ＩＣ２は、マウス９７の操作によって移動するカーソル７３をそれらアイコンＩＣ１，ＩＣ２の表示領域内に移動させ、その位置でマウス９７をクリック（指示）することにより、各々該当する指令が選択され、所定のステップを実行させるものである。すなわち、削除指令用アイコンＩＣ１が指示されると、ステップ２４に跳び、そうでなければステップ２２に跳ぶ。
【００２７】
ステップ２２
マウス９７がクリックされたとき、それが全サーフェイス三次元画像表示用アイコンＩＣ２の指示であるか否かを判定し、そうであるときにはステップ２３に跳び、そうでなければステップ２８に跳ぶ。
【００２８】
ステップ２３
前記除外一覧テーブルの対象利用選択欄の全てに０を記録し、前述ステップ１７を実行して合成三次元画像を構成し、前述ステップ１８を実行して構成済の合成三次元画像７０をモニタ９４に表示する（図７参照）。
【００２９】
ステップ２４
図７に示すように、モニタ９４に表示されている合成三次元画像７０の中の削除したいサーフェイス三次元画像の表示領域にカーソル７３を移動し、その位置でマウス９７をクリックして削除したい画像を指示する。
【００３０】
ステップ２５
表示識別マップ６８（図５参照）を参照する。図７の例では、カーソル７３が指示しているのは識別記号２の画像であり（図６参照）、したがって以後のステップでは識別記号２のサーフェイス三次元画像の削除が行われる。
【００３１】
ステップ２６
ステップ２５で分かった識別記号、ここでは識別記号２に対応する除外一覧テーブルの対象利用選択欄に１（「利用しない」）を記録する。
【００３２】
ステップ２７
除外一覧テーブルの対象利用選択欄に１が記録されているサーフェイス三次元画像を除き、前述ステップ１７を実行して合成三次元画像を構成し、前述ステップ１８を実行して構成済の合成三次元画像７０をモニタ９４に表示する。
このとき、削除したいサーフェイス三次元画像の表示領域、すなわちステップ２５で分かった識別記号、ここでは識別記号２の記入してある領域だけを再構成，表示してもよく、その方が短時間で処理が済む。
【００３３】
ステップ２８
終了アイコン（図示せず）が選択，指示されているかどうかを判定し、されていれば処理を終了し、そうでなければステップ２１に跳ぶ。
以後、ステップ２１〜ステップ２８を繰り返す。
【００３４】
図９は本発明方法が適用可能なハードウェア構成例を示すブロック図である。この図９において、９０はＣＰＵ、９１は主メモリ、９２は磁気ディスク、９３は画像表示用メモリ、９５はマウスコントローラで、これらは共通バス９６に接続されている。上記磁気ディスク９２には、前記複数枚のＣＴ画像、前記除外一覧テーブル，表示識別マップ及び図１，図８に示した処理を行うためのプログラム等が格納されている。また、９４はＣＲＴモニタ、９７はマウスである。
【００３５】
図示構成において、ＣＰＵ９０は、磁気ディスク９２から複数のＣＴ画像及びプログラムを読み出し、主メモリ９１及び画像表示用メモリ９３等を用いて図１及び図８に示す処理を行う。これにより、ＣＲＴモニタ９４の画面には、図７に示すような合成三次元画像７０等が表示される。
【００３６】
マウスコントローラ９５に接続されたマウス９７は、ＣＰＵ９０で図１及び図８に示す処理を行う際の各種指示（対象抽出時の対象の輪郭のトレース等を含む）や、各種パラメータ値の入力等に用いられる。
得られたデプス画像、サーフェイス三次元画像、合成三次元画像等は、必要に応じて磁気ディスク９２に格納される。
【００３７】
なお、上述実施例では直接には述べていないが、各デプス画像，サーフェイス三次元画像及び除外一覧テーブル，表示識別マップが存在している限り、前記合成三次元画像構成法と三次元画像削除法とを適用して、一旦、削除したサーフェイス三次元画像をその後に再び加入して新たな合成三次元画像を構成することも可能であることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数枚のサーフェイス三次元画像を合成して１枚の合成三次元画像を構成できるばかりか、構成された合成三次元画像、すなわち同時に表示、特に重なって表示されている複数のサーフェイス三次元画像から所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像を取り除いて所望の１又は２以上のサーフェイス三次元画像が残留表示可能となり、例えば画像ワークスーテション上での診断や手術前のシミュレーション等に極めて有益であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の要部である合成三次元画像構成法の一例を示すフローチャートである。
【図２】図１に示す合成三次元画像構成法におけるＣＴ画像からの特定臓器領域（対象）の抽出と抽出結果のメモリへの格納の説明図である。
【図３】図１に示す合成三次元画像構成法における三次元画像構成のための透視変換の説明図である。
【図４】デプス画像とサーフェイス三次元画像の一例を示す図である。
【図５】合成三次元画像の構成と表示識別マップの作成の説明図である。
【図６】表示識別マップの作成例を示す図である。
【図７】構成された合成三次元画像のモニタ表示例を示す図である。
【図８】本発明方法の要部である三次元画像削除法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明方法が適用されたハードウェア構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＣＴ１〜ＣＴｎ  ｎ枚のＣＴ画像
Ａ，Ｂ，…Ｎ  抽出対象
４０    視点面（投影面）
４１    ＣＴ画像
５０    デプス画像
５１    サーフェイス三次元画像
６８    表示識別マップ
７０    合成三次元画像
７３    カーソル
ＩＣ１  削除指令用アイコン
ＩＣ２  全サーフェイス三次元画像（合成三次元画像）表示用アイコン
９０    ＣＰＵ
９１    主メモリ
９２    磁気ディスク
９３    画像表示用メモリ
９４    ＣＲＴモニタ
９５    マウスコントローラ
９６    共通バス
９７    マウス
【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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