(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モダリティから三次元のボリュームデータを入力するボリュームデータ入力部と、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータを二次元のボリュームデータに変換して、二次元のレンダリング画像を生成するボリュームレンダリング部と、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータを基に仮想三次元空間における仮想視点位置から前記三次元のボリュームデータまでの長さを示す奥行き情報を生成する奥行き情報生成部と、
前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を基に前記ボリュームレンダリング部で生成されたレンダリング画像の中のターゲットを特定し、前記特定されたターゲットのエッジ部分に対してアンチエイリアシング処理を実行するアンチエイリアシング部と、
前記アンチエイリアシング処理されたターゲットを含む画像をレンダリング画像として表示する表示部と、を有することを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を基に浮遊物に対応するボリュームデータを抽出する浮遊物抽出部と、
前記ボリュームレンダリング部は、
前記入力された三次元のボリュームデータの中から、前記浮遊物抽出部で抽出されたボリュームデータを除去し、当該ボリュームデータが除去された後に残ったボリュームデータを基に前記二次元のレンダリング画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
光源情報を入力すると共に、前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を入力し、前記入力した情報を基にオイル層画像を生成するオイル層画像生成部と、
前記オイル層画像生成部の生成によるオイル層画像と、前記ボリュームレンダリング部の生成によるレンダリング画像とを合成し、合成した画像を前記レンダリング画像として前記表示部に表示させる画像合成部と、を有し、
前記ボリュームレンダリング部は、
前記光源情報を入力し、前記入力された情報を基に前記レンダリング画像を補正することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
光源情報を入力すると共に、前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を入力し、前記入力した情報を基にオイル層画像を生成するオイル層画像生成部と、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータをポリゴン化してポリゴンデータをポリゴン生成部と、前記ポリゴン生成部の生成によるポリゴンデータに対してサーフェスレンダリング処理を実行して、サーフェス画像を生成するサーフェスレンダリング部と、
前記オイル層画像生成部の生成によるオイル層画像と、前記ボリュームレンダリング部の生成によるレンダリング画像及び前記サーフェスレンダリング部の生成によるサーフェス画像を合成し、合成した画像を前記レンダリング画像として前記表示部に表示させる画像合成部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
モダリティから三次元のボリュームデータを入力するボリュームデータ入力部と、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータを処理するデータ処理部と、
前記データ処理部の処理結果を表示する表示部と、を有する医用画像処理装置における画像処理方法であって、
前記データ処理部は、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータを二次元のボリュームデータに変換して、二次元のレンダリング画像を生成するボリュームレンダリングステップと、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータを基に仮想三次元空間における仮想視点位置から前記三次元のボリュームデータまでの長さを示す奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステップと、
前記奥行き情報生成ステップで生成された奥行き情報を基に前記ボリュームレンダリングステップで生成されたレンダリング画像の中のターゲットを特定し、前記特定されたターゲットのエッジ部分に対してアンチエイリアシング処理を実行するアンチエイリアシングステップと、を実行し、
前記表示部は、
前記アンチエイリアシングステップで処理されたターゲットを含む画像をレンダリング画像として表示することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
前記データ処理部は、
前記奥行き情報生成ステップで生成された奥行き情報を基に浮遊物に対応するボリュームデータを抽出する浮遊物抽出ステップを実行し、
前記ボリュームレンダリングステップでは、
前記入力された三次元のボリュームデータの中から、前記浮遊物抽出ステップで抽出されたボリュームデータを除去し、当該ボリュームデータが除去された後に残ったボリュームデータを基に前記二次元のレンダリング画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記データ処理部は、
光源情報を入力すると共に、前記奥行き情報生成ステップで生成された奥行き情報を入力し、前記入力した情報を基にオイル層画像を生成するオイル層画像生成ステップと、
前記オイル層画像生成ステップで生成されたオイル層画像と、前記ボリュームレンダリングステップで生成されたレンダリング画像とを合成し、合成した画像を前記レンダリング画像として前記表示部に表示させる画像合成ステップと、を実行し、
前記ボリュームレンダリングステップでは、
前記光源情報を入力し、前記入力された情報を基に前記レンダリング画像を補正することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記データ処理部は、
光源情報を入力すると共に、前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を入力し、前記入力した情報を基にオイル層画像を生成するオイル層画像生成ステップと、
前記ボリュームデータ入力部に入力された前記三次元のボリュームデータをポリゴン化してポリゴンデータを生成するポリゴン生成ステップと、
前記ポリゴン生成ステップで生成されたポリゴンデータに対してサーフェスレンダリング処理を実行して、サーフェス画像を生成するサーフェスレンダリングステップと、
前記オイル層画像生成ステップで生成されたオイル層画像と、前記ボリュームレンダリングステップで生成されたレンダリング画像及び前記サーフェスレンダリングステップで生成されたサーフェス画像を合成し、合成した画像を前記レンダリング画像として前記表示部に表示させる画像合成ステップと、を実行することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュームデータを処理して、人体内の組織等を画像表示するための医用画像処理装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、Volume  Shade  Imaging（非特許文献１）がある。この非特許文献１には、ボリュームデータと奥行き情報とエッジ情報とを合成して、より写実的で視認性の高いボリュームレンダリング画像を生成できることが示されている。【０００３】
また、人の肌や顔を写実的にレンダリングする手法が、非特許文献２に記載されている。この手法では、顔をレンダリングする際には、３つの層に分けて、それぞれを真皮、表皮、油分とする。真皮と表皮に関しては、コンピュータグラフィクスにおける高質感を再現するレンダリング手法として、表面下散乱(Sub-Surface Scattering)と呼ばれる方法があり、これを用いてレンダリングをする。表面下散乱は、人のコンピュータグラフィクスを作成する時などに使われる手法で、皮膚表面で光が微小距離透過し、また拡散する物理現象を再現する技術である。油分は主に、顔のてかりを再現する部分である。【０００４】
また、表面下拡散を持つ材質をボリュームレンダリングする手法が、非特許文献３に記載されている。この手法は、光源の方向から光のあたり具合を表すライトボリュームを作成する手法である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】New  3D  Technology    http://www.samsungmedison.com/technology/new-3d-technology.jsp
【非特許文献２】GPU  Gems  3  Chapter  14.  Advanced  Techniques  for  Realistic  Real-Time  Skin  Rendering
【非特許文献３】A.  Ynnerman,  T.  Ropinski,  E.  Sund,  and  E.  Sunden,  "Image  plane  sweep  volume  illumination,"  IEEE  TVCG  (Vis Proceedings),  vol.  17,  no.  12,  pp.  2125-2134,  2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波診断装置などでは、直感的な可視化のために、ボリュームレンダリングを行っている。ボリュームレンダリングを採用した超音波診断装置は、医療用途であり、診断の対象物が人体であっても、見た目が無機質な画像となり、実物とは異なることがある。画質を向上させるためには、一般により現実の光学特性を表すための計算モデルを用いるが、計算量が多くなる課題がある。【０００７】
また、光と比べて超音波は直進性が低く、回折などの回り込みがより強く発生するため、超音波画像は光学的な写真などに比べて、一般に，スペックルなどのノイズ成分が強く発生する。そのため、綺麗な画像を得るためには、ノイズや障害物除去、平滑化などの前処理が必要であるが、ボリュームデータは最低でも三次元のデータのため、全体に前処理を実施するにはコストが大きい課題がある。【０００８】
また、ボリュームデータを処理してレンダリング画像生成する処理は、前処理と呼ばれる元データのノイズの除去や部位の抽出を実施する部分、レンダリングと呼ばれるボリュームデータから、人が直感的・感覚的に理解できる二次元映像に可視化する部分、後処理と呼ばれる二次元映像の色味やコントラストを調整する部分に分割される。この際、例えば、前処理の計算量が多くなると、全体の計算量が増加し、計算コストを上げずに高画質なボリュームレンダリング画像を生成することができない。【０００９】
本発明の目的は、計算コストを上げずに高画質なレンダリング画像を生成することができる医用画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、モダリティから入力された三次元のボリュームデータを二次元のボリュームデータに変換して、二次元のレンダリング画像を生成するボリュームレンダリング部と、前記三次元のボリュームデータを基に仮想三次元空間における仮想視点位置から前記三次元のボリュームデータまでの長さを示す奥行き情報を生成する奥行き情報生成部と、前記奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を基に前記ボリュームレンダリング部で生成されたレンダリング画像の中のターゲットを特定し、前記特定されたターゲットのエッジ部分に対してアンチエイリアシング処理を実行するアンチエイリアシング部と、前記アンチエイリアシング処理されたターゲットを含む画像をレンダリング画像として表示する表示部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、計算コストを上げずに高画質なレンダリング画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】医用画像処理装置の構成図である。
【図２】ディスプレイの構成図である。
【図３】奥行き情報を用いてレンダリング画像にアンチエイリアシング効果を付する処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】奥行き情報で特定される画像の概念図である。
【図５】奥行き情報を用いて、障害物・浮遊物を除去する処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】ボリュームデータの処理の過程を説明する工程説明図である。
【図７】光源情報と奥行き情報を用いてオイル層(てかり)の効果を付加する処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】奥行き値から法線を求める方法を説明するための奥行き情報の構成図である。
【図９】ポリゴン情報から影やライティングの効果を付加する処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では、計算量を増やさずに解像度を向上させるボリュームレンダリング装置の例を説明する。【００１５】
図１は、医用画像処理装置の構成図である。図１において、医用画像処理装置１０は、入出力インタフェース１２と、ボリュームレンダリング部１４と、ディスプレイ１６を有し、入出力インタフェース１２は、ボリュームレンダリング部１４を介してディスプレイ１６に接続される。ボリュームレンダリング部１４は、メモリ１８と、CPU（Central  Processing  Unit）２０と、GPU（Graphics  Processing  Unit）２２と、記憶デバイス２４から構成され、各部がバス２６を介して互いに接続される。【００１６】
入出力インタフェース１２は、モダリティから、三次元のボリュームデータを入力するインタフェースであって、例えば、ボリュームデータを入力するボリュームデータ入力部として機能する。モダリティとしては、例えば、超音波診断装置用検出器を用いることができる。この検出器は、例えば、超音波探触子から、測定対象内部の断層面（スキャン面）に超音波を走査し、断層面の生体組織の各部位から戻ってくる反射エコー信号を受信してデジタル化し、デジタル化されたデータを断層面のフレームデータとして処理するとともに、複数のスキャン面を走査して得られたフレームデータ（各断層画像のボリュームデータ）を、三次元ボリュームデータとして生成する機能を有する。なお、モダリティが、アナログ信号を発生する検出器である場合には、入出力インタフェース１２に、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器の機能を付加することができる。また、入出力インタフェース１２は、超音波探触子に接続されるプローブを含む構成であっても良い。【００１７】
メモリ１８は、各種プログラムやデータを格納する記憶部を構成する。CPU２０は、ボリュームレンダリング部１４全体を統括制御するプロセッサであり、メモリ１８に格納されたプログラムに従って各種の処理を実行する。なお、CPU２０には、マウス、キーボードなどの入力装置が接続される。GPU２２は、入出力インタフェース１２から入力された三次元のボリュームデータに関するデータ処理、例えば、ボリュームレンダリングの処理等を実行して、三次元のボリュームデータから画像データを生成し、生成した画像データに従った画像、例えば、ボリュームレンダリング画像をディプレイ１６に表示させる処理を実行する。記憶デバイス２４は、三次元のボリュームデータ等を格納する記憶部として構成される。【００１８】
図２は、ディスプレイの構成図である。図２において、ディスプイ１６は、例えば、液晶ディスプレイやタッチパネルディスプレイ、或いは三次元ディスプレイで構成される。ディスプレイ１６には、GPU２２のボリュームレンダリング処理によるレンダリング画像３０が表示されると共に、ボタン３２と、数値入力ボックス３４と、スライダーバー３６が表示される。【００１９】
ボタン３２は、タッチパネル上のボタンや、オン/オフ方式の物理的ボタンであり、例えば、ボタン３２を操作することで、アンチエイリアシングの有無を示す操作情報がGPU２２に入力される。数値入力ボックス３４は，アンチエイリアシングの強さを、キーボードなどから数値入力する際に用いるボックスである。例えば、キーボードから、アンチエイリアシングの強さを示す数値が、数値入力ボックス３４に入力された場合、アンチエイリアシングの強さを示す情報がGPU２２に入力される。スライダーバー３６は，キーボードからの操作やタッチパネル操作に応答して左右に移動し、アンチエイリアシングの強さやボリュームレンダリングの色の濃さを調整するためのバーである。スライダーバー３６の位置に応じた情報が、アンチエイリアシングの強さやボリュームレンダリングの色の濃さを調整するための情報として、GPU２２に入力される。【００２０】
なお、ボタン３２や数値入力ボックス３４を、ボリュームレンダリングの色の濃さを調整するためのボタン或いはボックスとして用いることもできる。また、ディスプレイ１６上のボタン３２の位置などに制限はなく、ボタン３２をディスプレイ１６のどこに配置しても構わない。また、ディスプレイ１６に全ての情報を纏めて表示する必要もなく、ディスプレイ１６を２分割することもできる。例えば、ディスプレイ１６を上下２つのディスプレイで構成し、上側ディスプレイを液晶ディスプレイとして、上側ディスプレイにレンダリング画像３０を表示し、下側ディスプレイをタッチパネルディスプレイとして、下側ディスプレイに、ボタン３２や数値入力ボックス３４などを複数表示することもできる。【００２１】
図３は、奥行き情報を用いてレンダリング画像にアンチエイリアシング効果を付する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、GPU２２によって実行される。【００２２】
GPU２２は、入力インタフェース１２から三次元のボリュームデータを入力する（S１１）。三次元のボリュームデータは、通常、三次元配列で、各配列の要素は８ビット（bit）で表される整数値である。なお、三次元のボリュームデータとして、１６ビット程度の浮動少数のデータを用いることもできる。【００２３】
次に、GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に二次元のレンダリング画像を生成するためのボリュームレンダリングの処理を実行し（S１２）、且つ三次元のボリュームデータを基に奥行き情報を生成するための処理を実行する（S１３）。レンダリング画像は、二次元配列の要素であり、各配列の要素は、８ビットで整数値である。また、各配列の要素には、光の三原色を表す赤、青、緑のそれぞれの成分を示す整数ベクトル値が含まれる。なお、整数ベクトル値の代わりに、浮動小数のベクトル値を用いることもできる。【００２４】
GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に奥行き情報を生成するに際して、ボリュームデータの奥行き値を求めるためにレイキャスティングを実行する。レイキャスティングは、仮想三次元空間において設定した仮想視点位置と、レンダリング画像面の対応する二次元配列の位置とを結ぶ線分を延長し、延長した線分とボリュームデータとが交わる位置を積算する処理である。この処理は、ボリュームの解像度を最終解像度として実施される。【００２５】
次に、GPU２２は、ステップS１３の処理で得られた奥行き情報を保持する（S１４）。この際、奥行き情報は、レンダリング画像と同様に、二次元配列の要素であり、各配列の要素は、通常は、８ビット程度の整数値である。なお、整数値の代わりに、浮動少数を用いることもできる。【００２６】
奥行き情報を求める手法としては、ボリュームレンダリングのアルゴリズムとしてレイマーチングを用いた場合、レイが衝突する手前位置の奥行き座標を奥行き値とする手法や、マーチングキューブなどの手法でボリュームデータからポリゴンを作成し、作成したポリゴンの奥行き値を用いる手法がある。ポリゴンから奥行き値を求める方法は、サーフェスレンダリング技術では一般な手法であり、例えば、サーフェスレンダリングレンダリングとしてZバッファ法を用いれば、Zバッファの値を、奥行き値として用いることができる。【００２７】
次に、GPU２２は、ステップS１４で保持した奥行き情報を基に、ステップS１２の処理で得られたレンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定したターゲットの中のエッジ部分をぼかすためのアンチエイリアシングの処理を実行し、高解像度の最終画像として、レンダリング画像３０を生成し、生成したレンダリング画像３０をディスプレイ１６に表示させ（S１５）、このルーチンでの処理を終了する。【００２８】
図４は、奥行き情報で特定される画像の概念図である。図４において、奥行き情報で特定される画像をグレースケールの画像とした場合、仮想三次元空間における仮想視点位置から最も離れた位置（奥側）の奥行き情報で特定される画像は、黒の画像４０となる。また、仮想三次元空間における仮想視点位置から中間位置の奥行き情報で特定される画像は、灰色の画像４２なり、仮想三次元空間における仮想視点位置に最も近い位置（手前側）の奥行き情報で特定される画像は、白色の画像４４となる。【００２９】
本実施例において、GPU２２は、三次元のボリュームデータを処理するデータ処理部として機能すると共に、三次元のボリュームデータを二次元のボリュームデータに変換して、二次元のレンダリング画像を生成するボリュームレンダリング部と、ボリュームデータ入力部に入力された三次元のボリュームデータを基に仮想三次元空間における仮想視点位置から、三次元のボリュームデータまでの長さを示す奥行き情報を生成する奥行き情報生成部と、奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を基にボリュームレンダリング部で生成されたレンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定されたターゲットのエッジ部分に対してアンチエイリアシング処理を実行するアンチエイリアシング部として機能する。また、ディスプレイ１６は、アンチエイリアシング処理されたターゲットを含む画像をレンダリング画像として表示する表示部として機能する。【００３０】
本実施例によれば、三次元のボリュームデータを基に二次元のレンダリング画像を生成すると共に二次元の奥行き情報を生成し、生成した奥行き情報を基に、生成したレンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定したターゲットの中のエッジ部分に対してアンチエイリアシングの処理を実行するようにしたため、計算量を増やさずに、高解像度のレンダリング画像３０を生成することができ、結果として、計算コストを上げずに高画質なレンダリング画像３０を生成することができる。
【実施例２】
【００３１】
本実施例は、奥行き情報を用いて、障害物・浮遊物を除去するものであり、医用画像処理装置１０の構成は、実施例１と同様である。【００３２】
図５は、奥行き情報を用いて、障害物・浮遊物を除去する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、GPU２２によって実行される。【００３３】
GPU２２は、入力インタフェース１２から三次元のボリュームデータを入力する（S２１）。三次元のボリュームデータとしては、実施例１と同様のデータを用いることができる。【００３４】
次に、GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に奥行き情報を生成するための処理を実行し（S２２）、この処理で得られた奥行き情報を保持する（S２３）。この際、奥行き情報としては、実施例１と同様の奥行き情報を用いることができる。【００３５】
次に、GPU２２は、保持した奥行き情報を基に、浮遊物や障害物を抽出する処理を実行する（S２４）。この際、GPU２２は、浮遊物の大きさや厚みを抽出し、また、隣接する位置における奥行き情報との差異を用いて、障害物を抽出する。この場合、ボタン３２や数値入力ボックス３４を用いて抽出対象を特定するためのパラメータを変更することもできる。パラメータの例としては、例えば、障害物の大きさや、厚み、奥行き情報の差異がある。障害物の大きさとしては、例えば、面積値を用いることができる。【００３６】
次に、GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に二次元のレンダリング画像を生成するためのボリュームレンダリングの処理を実行して、高解像度の最終画像を生成し（S２５）、このルーチンでの処理を終了する。なお、ステップS２５の後に、奥行き情報を基に、レンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定したターゲットの中のエッジ部分をぼかすためのアンチエイリアシングの処理を実行することもできる。【００３７】
この際、GPU２２は、三次元のボリュームデータのうち、ステップS２４の処理で抽出された浮遊物や障害物に対応するボリュームデータを無視して、二次元のレンダリング画像を生成するする。即ち、GPU２２は、入力された三次元のボリュームデータの中から、浮遊物や障害物に対応するボリュームデータを除去し、浮遊物や障害物に対応するボリュームデータが除去された後に残ったボリュームデータを用いて、高解像度の最終画像となるレンダリング画像を生成し、生成したレンダリング画像３０をディルプレイ１６に表示させる。【００３８】
本実施例では、通常、前処理で実施する障害物やノイズの除去を、後処理で実施しているので、計算量が増加するのを抑制することができる。【００３９】
図６は、ボリュームデータの処理の過程を説明する工程説明図である。図６において、ボリュームデータ６１に対して前処理６２を実行し、その後、レンダリング処理６３を実行し、レンダリング処理６３の後に、後処理６４を実行し、最後に、後処理６４で得られたレンダリング画像をディルプレイ１６に表示させる処理６５を実行する場合、前処理６２の計算量は，ボリュームデータ６１の一次元のサイズをNにすると、Nの３乗のデータサイズになる。このボリュームデータ６１に対して、２乗オーダーの前処理６２を実施した場合には、Ｎの６乗の計算時間になる。また、レンダリング処理６３の計算量は、最終二次元画像の一次元のサイズをＭとした場合には、Ｍの２乗のデータサイズになる。通常、レンダリング処理６３は、Ｎ≒Ｍの場合には、Ｎの３乗の計算量になる。また、後処理６４は、Ｍの２乗（≒Ｎの２乗）程度の計算量になる。よって、浮遊物や障害物の抽出を後処理で実施すると、計算量が大きく削減される効果がある。【００４０】
本実施例において、GPU２２は、ボリュームレンダリング部及び奥行き情報生成部として機能すると共に、奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を基に浮遊物に対応するボリュームデータを抽出する浮遊物抽出部として機能する。この際、ボリュームレンダリング部は、入力された三次元のボリュームデータの中から、浮遊物抽出部で抽出されたボリュームデータを除去し、当該ボリュームデータが除去された後に残ったボリュームデータを基に二次元のレンダリング画像を生成する。【００４１】
本実施例によれば、三次元のボリュームデータを基に二次元の奥行き情報を生成し、生成した奥行き情報を基に、浮遊物や障害物を抽出し、抽出した浮遊物や障害物に対応するボリュームデータを、三次元のボリュームデータから除去し、抽出した浮遊物や障害物に対応するボリュームデータが除去されたボリュームデータを基に二次元のレンダリング画像を生成するようにしたため、計算量を増やさずに、高解像度のレンダリング画像３０を生成することができる。
【実施例３】
【００４２】
本実施例は、光源情報と奥行き情報を用いてオイル層(てかり)の効果を付加するものであり、医用画像処理装置１０の構成は、実施例１と同様である。【００４３】
図７は、光源情報と奥行き情報を用いてオイル層(てかり)の効果を付加する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、GPU２２によって実行される。【００４４】
GPU２２は、入力インタフェース１２から三次元のボリュームデータを入力する（S３１）。三次元のボリュームデータとしては、実施例１と同様のデータを用いることができる。【００４５】
次に、GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に奥行き情報を生成するための処理を実行し（S３２）、この処理で得られた奥行き情報を保持する（S３３）。この際、奥行き情報としては、実施例１と同様の奥行き情報を用いることができる。【００４６】
次に、GPU２２は、光源情報を入力すると共に（S３４）、質感情報を入力し（S３５）、さらに、テクスチャを入力し（S３６）、入力した光源情報と、質感情報と、テクスチャ及び保持した奥行き情報を基にオイル層画像を生成する（S３７）。【００４７】
ここで、光源情報は、光源の形状、強さ、明るさ、位置、向きを示す情報である。質感情報は、光の当たり方を示す情報である。テクスチャは、光源からの光が照射される対象物の模様、反射特性を示す情報である。【００４８】
一方、GPU２２は、入力した光源情報と、質感情報と、テクスチャ及び入力した三次元のボリュームデータを基にボリュームレンダリングの処理を実行し、二次元のレンダリング画像を生成する（S３８）。なお、ステップS３８の後に、奥行き情報を基に、レンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定したターゲットの中のエッジ部分をぼかすためのアンチエイリアシングの処理を実行することもできる。【００４９】
この後、GPU２２は、生成された二次元のレンダリング画像と、生成されたオイル層画像とを合成し（S３９）、合成された画像を、高解像度のレンダリング画像３０としてディスプレイ１６に表示させ、このルーチンでの処理を終了する。この場合、生成された二次元のレンダリング画像と、生成されたオイル層画像とを合成する過程では、生成された二次元のレンダリング画像には、オイル層の効果が付加される。【００５０】
ここで、オイル層の効果の付加とは、ボリュームデータの外郭部分に、スペキュラー効果と呼ばれる効果を付加することである。スペキュラー効果とは、鏡面反射とも呼ばれ、仮想光源から入射する光が、ボリュームデータの外郭の法線に対して、線対称に出射する効果のことである。ボリュームデータの外郭とは、例えば、しきい値未満の値をもつボクセルを外側とし、しきい値以上の値を持つボクセルを内側とした場合、外側と内側との間の縁である。法線は、例えば、隣り合う各画素の奥行き値の差から求めることができる。【００５１】
図８は、奥行き値から法線を求める方法を説明するための奥行き情報の構成図である。図８において、奥行き情報のある１ラインをX軸とし、奥行き値をZ軸として、複数の画素８０、８２、８４をプロットした場合、例えば、画素８２の奥行き値と画素８４の奥行き値とを結ぶ線分８６に垂直な線を法線８８として求めることができる。画素８２、８４の奥行き値から法線８８を求める処理は、二次元画像を用いた演算であるため、ボリュームデータをそのまま用いるよりも、計算量を削減できる。【００５２】
本実施例において、GPU２２は、ボリュームレンダリング部及び奥行き情報生成部として機能すると共に、光源情報と質感情報及びテクスチャを入力すると共に、奥行き情報生成部の生成による奥行き情報を入力し、入力した情報を基にオイル層画像を生成するオイル層画像生成部と、オイル層画像生成部の生成によるオイル層画像と、ボリュームレンダリング部の生成によるレンダリング画像とを合成し、合成した画像をレンダリング画像として、表示部に表示させる画像合成部として機能する。この際、ボリュームレンダリング部は、光源情報と質感情報及びテクスチャを入力し、入力された情報を基にレンダリング画像を補正する。なお、オイル層画像を生成する場合、光源情報と奥行き情報を基にオイル層を生成することもできる。【００５３】
本実施例によれば、二次元のレンダリング画像を生成する際に、オイル層の効果を付加するようにしたため、計算量を増やさずに、高解像度で、且つ、オイル層の効果が付加されたレンダリング画像３０を生成することができる。
【実施例４】
【００５４】
本実施例は、ポリゴン情報から影やライティングの効果を付加するものであり、医用画像処理装置１０の構成は、実施例１と同様である。【００５５】
図９は、ポリゴン情報から影やライティングの効果を付加する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、GPU２２によって実行される。【００５６】
GPU２２は、入力インタフェース１２から三次元のボリュームデータを入力する（S５１）。三次元のボリュームデータとしては、実施例１と同様のデータを用いることができる。【００５７】
次に、GPU２２は、三次元のボリュームデータを基に奥行き情報を生成するための処理を実行し（S５２）、この処理で得られた奥行き情報を保持する（S５３）。この際、奥行き情報としては、実施例１と同様の奥行き情報を用いることができる。【００５８】
次に、GPU２２は、光源情報を入力すると共に（S５４）、質感情報を入力し（S５５）、さらに、テクスチャを入力し（S５６）、入力した光源情報と、質感情報と、テクスチャ及び保持した奥行き情報を基にオイル層画像を生成する（S５７）。【００５９】
ここで、光源情報は、光源の形状、強さ、明るさ、位置、向きを示す情報である。質感情報は、光の当たり方を示す情報である。テクスチャは、光源からの光が照射される対象物の模様、反射特性を示す情報である。【００６０】
一方、GPU２２は、入力した光源情報と、質感情報と、テクスチャ及び入力した三次元のボリュームデータをも基にボリュームレンダリングの処理を実行し、二次元のレンダリング画像を生成する（S５８）。なお、ステップS５８の後に、奥行き情報を基に、レンダリング画像の中のターゲットを特定し、特定したターゲットの中のエッジ部分をぼかすためのアンチエイリアシングの処理を実行することもできる。【００６１】
また、GPU２２は、入力したボリュームデータをポリゴン化して、ポリゴンデータを生成し（S５９）、生成したポリゴンデータを保持し（S６０）、保持したポリゴンデータと、入力した光源情報と、質感情報及びテクスチャを基にサーフェスレンダリングの処理を実行し、二次元のサーフェス画像を生成する（S６１）。ここで、ポリゴンは、順序を持った三次元の頂点座標群からなる多角形である。通常、ポリゴンを構成する多角形のうち、三角形がポリゴンとして用いられる。【００６２】
この後、GPU２２は、生成された二次元のレンダリング画像と、生成されたオイル層画像及び生成された二次元のサーフェス画像を合成し（S６２）、合成された画像を、高解像度のレンダリング画像３０としてディスプレイ１６に表示させ、このルーチンでの処理を終了する。この際、レンダリング画像３０は、影やライティングの効果が付加されたレンダリング画像として、ディスプレイ１６に表示される。【００６３】
なお、オイル層画像を生成する場合、光源情報と奥行き情報を基にオイル層を生成することもできる。また、奥行き値を生成するに際しては、マーチングキューブ等のボリュームデータからポリゴンを生成する方法を用いてポリゴンを生成し、生成したポリゴンから奥行き値を生成することもできる。ポリゴンから奥行き値を生成する場合、ボリュームレンダリング時と同じ仮想視点位置と画角を用いて、Z-buffer法などのポリゴンレンダリング手法を用いることができる。Z-buffer法の場合には、レンダリング終了時のZ-bufferの値が、奥行き値となる。また、ポリゴンと仮想視点、仮想光源、シェーディング式を用いて、スペキュラー反射を実現しても良い。【００６４】
本実施例において、GPU２２は、ボリュームレンダリング部と奥行き情報生成部及びオイル層画像生成部として機能すると共に、三次元のボリュームデータから複数のポリゴンを生成するポリゴン生成部と、ポリゴン生成部の生成による各ポリゴンに属するポリゴンデータに対してサーフェスレンダリング処理を実行して、サーフェス画像を生成するサーフェスレンダリング部と、オイル層画像生成部の生成によるオイル層画像と、ボリュームレンダリング部の生成によるレンダリング画像及びサーフェスレンダリング部の生成によるサーフェス画像を合成し、合成した画像をレンダリング画像として、表示部に表示させる画像合成部として機能する。【００６５】
本実施例によれば、二次元のレンダリング画像を生成する際に、影やライティングの効果を付加するようにしたため、計算量を増やさずに、高解像度で、且つ、影やライティングの効果が付加されたレンダリング画像３０を生成することができる。【００６６】
なお、本発明は、上記した４つの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【００６７】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated  Circuit）カード、ＳＤ（Secure  Digital）メモリカード、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等の記録媒体に記録して置くことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  医用画像処理装置、１２  入出力インタフェース、１４  ボリュームレンダリング部、１６  ディスプレイ、１８  メモリ、２０  CPU、２２  GPU、２４  記憶デバイス、３０  レンダリング画像、３２  ボタン、３４  数値入力ボックス、３６  スライダーバー。
【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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