(57)【要約】【課題】  ３次元画像表示が可能な画像処理装置において、検査対象物の構造把握と表面形状の抽出を両立させ、良好な画質の合成３次元画像を得ることができる画像処理装置を提供する。【解決手段】  ３次元画像生成部１０６において、ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１とボリュームレンダリングモード演算部２０３はボリュームレンダリングモードの３次元画像を生成するために使用され、またX線写真モード領域設定部２０２とX線写真モード演算部２０４はX線写真モードの３次元画像を生成するために使用される。バッファ２０５とバッファ２０６はそれぞれボリュームレンダリングモード演算部２０３、X線写真モード演算部２０４の演算結果を格納する。合成３次元画像生成部２０７は２種類の３次元画像を合成し、合成比率調整部２０８は、ユーザが２種類の３次元画像の合成比率を変更する場合に機能する。【選択図】  図２
2006130071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を含んだ３次元空間の情報であるボリュームデータを取得して、当該ボリュームデータに対して３次元化処理を行い３次元画像を生成する画像処理装置であって、
前記ボリュームデータから選択されたデータに対して、３次元処理を行う対象となる複数の３次元処理領域を設定する複数の３次元処理領域設定手段と、
前記複数の３次元処理領域それぞれについて３次元処理を行って、複数の３次元画像を生成する複数の３次元画像生成手段と、
前記複数の３次元画像を合成して合成３次元画像を生成する合成３次元画像生成手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記複数の３次元処理領域設定手段において設定される前記複数の３次元処理領域は互いに独立に設定される
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像処理装置は、さらに、
前記複数の３次元画像の合成比率を変更する合成比率変更手段を備え、
前記合成３次元画像生成手段は、前記合成比率変更手段において変更される前記合成比率に基づいて前記合成３次元画像を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記複数の３次元画像生成手段は、第１及び第２の３次元画像生成手段から構成されており、
前記第１の３次元画像生成手段は、ボリュームレンダリング法に基づいた３次元画像処理法に基づいて第１の３次元画像を生成し、
前記第２の３次元画像生成手段は、投影法に基づいた３次元画像処理法に基づいて第２の３次元画像を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の３次元画像生成手段及び前記第２の３次元画像生成手段は、ともにボリュームレンダリング法に基づいた３次元画像処理法を用いて第１及び第２の３次元画像を生成する
ことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記合成比率変更手段は、合成対象となる前記複数の３次元画像それぞれの画素値の合成比を前記合成比率として用いる
ことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記合成比率変更手段は、合成対象となる前記複数の３次元画像それぞれの画素数の比率を前記合成比率として用いる
ことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記合成比率変更手段は、合成対象となる前記複数の３次元画像それぞれの異なる色の情報を前記合成比率として用いる
ことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記画像処理装置は、さらに、
前記複数の３次元処理領域設定手段において設定された前記複数の３次元処理領域に基づいて、３次元処理を行う際の画素の重み付けを変更する複数の画素値重み付け手段を備え、
前記合成３次元画像生成手段は、前記複数の画素値重み付け手段において変更された前記重み付けに基づいて前記合成３次元画像を合成する
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１０】
検査対象物を含んだ３次元空間の情報であるボリュームデータを取得して、当該ボリュームデータに対して３次元化処理を行い３次元画像を生成する画像処理方法であって、
前記ボリュームデータから選択されたデータに対して、３次元処理を行う対象となる複数の３次元処理領域を設定する複数の３次元処理領域設定ステップと、
前記複数の３次元処理領域それぞれについて３次元処理を行って、複数の３次元画像を生成する複数の３次元画像生成ステップと、
前記複数の３次元画像を合成して合成３次元画像を生成する合成３次元画像生成ステップとを含む
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
検査対象物を含んだ３次元空間の情報であるボリュームデータを取得して、当該ボリュームデータに対して３次元化処理を行い３次元画像を生成する画像処理方法に用いるプログラムであって、
前記ボリュームデータから選択されたデータに対して、３次元処理を行う対象となる複数の３次元処理領域を設定する複数の３次元処理領域設定ステップと、
前記複数の３次元処理領域それぞれについて３次元処理を行って、複数の３次元画像を生成する複数の３次元画像生成ステップと、
前記複数の３次元画像を合成して合成３次元画像を生成する合成３次元画像生成ステップとを含む
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査対象物を３次元的に観測するための画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、医用画像診断は検査対象物の内部情報を非破壊的に観測することが可能であり、欠かすことのできない診断手段として広く普及している。例えば、X線CT（Computerized  Tomography）、MRI（Magnetic  Resonance  Imaging）、超音波診断装置などでは非観血に被写体の断層像を取得することが可能である。近年、これらの装置によって取得した複数の断層像から３次元画像を形成する技術の開発が盛んに行われており、ボリュームレンダリング法や投影法などがよく用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１にはボリュームレンダリング法に基づく３次元画像処理法が提案されている。こういった３次元表示技術を用いることにより、医師や検査技士が検査対象物の構造を視覚的に確認することができるようになり、より正確な診断が可能になるとともに、患者に対するインフォームドコンセントにも有効に活用することができるようになる。
【０００４】
また、得られる３次元画像の画質を向上させるために、特許文献２に示されるようなボリュームレンダリング処理の開始点を自動的に設定するような手法も提案されている。この手法によればボリュームレンダリング処理を行う視線方向に対して、検査対象物の手前に位置する遮蔽物を自動的にボリュームレンダリング処理の対象領域から除去することが可能となるため、得られる３次元画像の画質の向上と処理領域設定に関わる作業時間の短縮が同時に実現できるようになる。
【０００５】
前述のボリュームレンダリング法によれば被写体の表面形状を抽出し、３次元的に表示する(以降、ボリュームレンダリングモードと呼ぶ)ことが可能となるが、例えば、視線方向に対して画素値を積算する投影法に基づいた処理を行うことにより、あたかもX線写真のような(以降、X線写真モードと呼ぶ)３次元画像を生成することも可能である。この手法は検査対象物の表面形状を詳細に描出することはその処理の性質上困難であるが、検査対象物についてのすべての構造情報が含まれた一枚の画像を得ることができるため、検査対象領域の全体構造の把握に適した３次元画像処理法であるといえる。
【０００６】
また、同一の検査領域に対してボリュームレンダリングモードとX線写真モードの両方の３次元画像生成を行い、最終的に合成した一枚の画像を生成・表示することで、全体構造の把握と検査対象物の詳細な表面形状の両方を取得することが可能であるような合成３次元画像を作成することも可能となってきている。
【特許文献１】特開平１０−３３５３８号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の構成でボリュームレンダリングモードとX線写真モードの３次元画像から合成３次元画像を作成する場合には、検査対象物（例えば胎児）の構造把握を優先すると遮蔽物除去は行わないために、被写体の表面形状を抽出するために作成したボリュームレンダリングモードの３次元画像には、不要な情報である遮蔽物（例えば胎盤）の影響が強く現れてしまう。
【０００８】
また、逆に被写体の表面形状を取得することを優先すると遮蔽物除去が行われるため、構造把握のために作成したX線写真モードの３次元画像には、検査対象物の全体構造（例えば胎児と胎盤）についての情報が欠落することになる。
【０００９】
そして、このような画像を用いて合成３次元画像を生成することは、合成対象となる３次元画像の一方に胎盤等の不要な情報が含まれている、あるいは、全体構造等の必要な情報が欠落している状態となり、得られる合成３次元画像の画質は低下してしまうことは明白である。このように、従来の超音波診断装置等における合成３次元画像生成においては、１枚の合成３次元画像による検査対象の表面形状の抽出と構造把握の両立は困難である。
【００１０】
これらの問題を図面を参照しながら具体的な画像を用いて説明する。
図１７は、従来の合成３次元画像生成を行う超音波診断装置に備えられる３次元画像合成部３０６の機能構成の一例を示す。３次元画像生成部３０６は画像生成部より３次元処理の対象となるデータを受け取り、３次元処理領域設定部３０９において３次元処理を行う領域の設定を行う。この３次元処理領域設定部３０９は上述した特許文献２に示されている自動３次元処理領域設定法を用いてもよいし、もしくは図示されていない操作卓からユーザが手動で処理領域を設定してもよい。ボリュームレンダリングモード演算部３０３とX線写真モード演算部３０４は、３次元処理領域設定部３０９によって設定された領域について、それぞれの手法で３次元画像を生成する。合成３次元画像生成部３０７では、各演算部３０３及び３０４で生成された３次元画像を合成し、合成３次元画像を生成する。
【００１１】
図９は、超音波診断装置を用いて計測を行った場合に得られる画像の一例を示したものである。画像化領域１０９は超音波を用いて検査対象領域をスキャンすることによって画像化された３次元領域の一断面である。被写体１０７と遮蔽物１０８はそれぞれ胎児と胎盤を想定し、図示している矢印は３次元処理の際の探索軸方向あるいは投影軸方向であり、この方向にボリュームレンダリングモードやX線写真モードの３次元処理を行うことを示している。尚、通常の超音波診断装置の画面上には矢印は図示されない。
【００１２】
そして、３次元画像を生成する場合には図９に示したような断層像を、３次元処理対象となる領域全体について取得し、ボリュームデータと呼ばれる３次元データを取得する。このボリュームデータに対して矢印の方向に３次元処理を行うと、処理対象領域をあたかも矢印の方向から観察したような３次元画像を得ることができる。
【００１３】
図１０は上記特許文献２に示された方法によって、あるいは図示しない操作卓からユーザが手動で３次元処理領域の設定を行う様子を示した図である。本図においては、被写体１０７である胎児を囲むように３次元処理開始線１１０が設定されている。特許文献２に係る自動的に３次元処理領域の設定を行う方法では、構造物と羊水との輝度値の差を元に３次元処理領域を自動的に設定する、とある。
【００１４】
図１１及び図１３は、それぞれ遮蔽物除去（ここでは胎盤除去）を行わずにボリュームレンダリングモード及びX線写真モードで３次元画像を生成した場合における画像１１００及び１３００を示す。ボリュームレンダリングモードでは図１１、X線写真モードでは図１３のような画像が得られる。図１１ではボリュームレンダリングを行う際に、胎盤によって本来の観察対象である胎児が覆われているため、胎盤によって胎児の形状を観察することができない３次元画像１１００となる。これに対して図１３に示すX線写真モードでは、一般に投影軸上に位置する画素値すべてを積算して３次元処理を行うので、検査対象領域の構造情報がすべて反映された良好な３次元画像１３００が得られる。
【００１５】
次に、図１２及び図１４は、手動もしくは自動によるいずれかの方法で３次元処理領域設定を行い、領域に含まれるデータについてのみ３次元処理を行った結果の画像１２００及び１４００を示す。図１２はボリュームレンダリングモードで得た画像を示しており、遮蔽物除去によって遮蔽物である胎盤が除去されたため、胎児の形状の観察に良好な画像１２００が得られる。これに対して図１４はX線写真モードで得た３次元画像１４００を示しているが、胎児を覆うように位置している胎盤についての情報が３次元処理領域設定により除去されているため、検査対象領域の構造情報を取得し、その把握を行うには情報量の少ない画像１４００となる。
【００１６】
次に、図１７に示すような従来構成の画像処理装置を用いて得られた合成３次元画像の具体例を示す。
【００１７】
図１５は遮蔽物除去を行わない場合のボリュームレンダリングモード画像（図１１に示す画像１１００に対応）及びX線写真モード画像（図１３に示す画像１３００に対応）の合成３次元画像１５００、図１６は３次元領域処理を行い遮蔽物除去をも行った場合のボリュームレンダリングモード画像（図１２に示す画像１２００に対応）及びX線写真モード画像（図１４に示す画像１４００に対応）の合成３次元画像１６００をそれぞれ示している。
【００１８】
そして、図１７のような従来の超音波診断装置の場合、異なる３次元処理方法によって複数種類の３次元画像を生成する場合であっても３次元処理領域はひとつしか設定されないために、いずれの画像も必要とする情報、例えば、図１５の場合には局所の形状情報、また、図１６の場合には全体の構造情報が欠落し、合成３次元画像を十分な画質と情報量で取得することは困難であるという課題を有している。
【００１９】
従って、このような合成画像から必要とする情報すべてを得ることは困難であるために、医師や検査技士といったユーザは取得した３次元画像を回転させて異なる方向から観察を行ったり、３次元画像と多断面画像を同時に表示させたりすることによって被写体位置と検査対象領域全体との位置関係の理解を行う必要があり、ユーザの手間を要するという問題がある。
【００２０】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、合成３次元画像を用いて３次元画像表示を行う際において、検査対象物の構造把握と画質改善を両立することが可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、検査対象物を含んだ３次元空間の情報であるボリュームデータを取得して、当該ボリュームデータに対して３次元化処理を行い３次元画像を生成する画像処理装置であって、前記ボリュームデータから選択されたデータに対して、３次元処理を行う対象となる複数の３次元処理領域を設定する複数の３次元処理領域設定手段と、前記複数の３次元処理領域それぞれについて３次元処理を行って、複数の３次元画像を生成する複数の３次元画像生成手段と、前記複数の３次元画像を合成して合成３次元画像を生成する合成３次元画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る画像処理装置の前記複数の３次元処理領域設定手段において設定される前記複数の３次元処理領域は互いに独立に設定されることを特徴とする。
【００２３】
これらの構成により、３次元処理領域設定手段は複数の３次元処理領域を設定することができ、３次元画像生成手段において生成される３次元画像は、３次元処理の方法が同じ処理方法であっても、その３次元処理を行う領域や範囲を観測目的毎に互いに異なる領域として設定して、ユーザが要求する画像情報の欠落を避けることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、前記複数の３次元画像の合成比率を変更する合成比率変更手段を備え、前記合成３次元画像生成手段は、前記合成比率変更手段において変更される前記合成比率に基づいて前記合成３次元画像を生成することを特徴とする。
【００２５】
この構成により、合成比率変更手段において複数の３次元画像生成方法の合成比率を容易に変更して、ユーザの所望する画像を提供することが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係る画像処理装置の複数の３次元画像生成手段において、前記複数の３次元画像生成手段は第１及び第２の３次元画像生成手段から構成されており、前記第１の３次元画像生成手段は、ボリュームレンダリング法に基づいた３次元画像処理法に基づいて第１の３次元画像を生成し、前記第２の３次元画像生成手段は、投影法に基づいた３次元画像処理法に基づいて第２の３次元画像を生成することを特徴とする。また、前記第１の３次元画像生成手段及び前記第２の３次元画像生成手段は、ともにボリュームレンダリング法に基づいた３次元画像処理法を用いて第１及び第２の３次元画像を生成することを特徴とする。
【００２７】
これらの構成により、３次元画像処理法として、異なる３次元処理領域が設定されたボリュームレンダリング法や投影法を組み合わせて、３次元画像生成手段において合成３次元画像を生成することが可能となる。
【００２８】
また、本発明に係る画像生成装置は、さらに、前記複数の３次元処理領域設定手段において設定された前記複数の３次元処理領域に基づいて、３次元処理を行う際の画素の重み付けを変更する複数の画素値重み付け手段を備え、前記合成３次元画像生成手段は、前記複数の画素値重み付け手段において変更された前記重み付けに基づいて前記合成３次元画像を合成することを特徴とする。
【００２９】
この構成により、画素値重み付け手段において複数の３次元画像の重み付けを変更することができるために、検査対象物の表面形状、検査対象領域の全体構造といったユーザの要求に適した画像を提供することが可能となる。
【００３０】
尚、前記目的を達成するために、本発明は、画像処理装置の特徴的な手段をステップとする画像処理方法として実現したり、コンピュータに各ステップを実行させるためのプログラムとして実現することもできる。そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を通じて配信することができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る画像処理装置によれば、特に合成３次元画像を用いて３次元画像表示を行う場合において、検査対象物の構造把握と画質改善を両立する画像処理装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、下記実施の形態においては画像処理装置の一例として超音波診断装置を用いて説明するが、本発明の効果は超音波診断装置に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における３次元画像表示機能を備えた超音波診断装置１０のブロック図である。
【００３３】
図１において、プローブ１００は検査対象物へ超音波を送受信して検査対象領域についての情報収集を行い、送受信制御部１０１は前記プローブ１００の制御を行い、信号処理部１０２は前記プローブ１００が受信した超音波信号に対して検波をはじめとする各種フィルタ処理を行い、画像生成部１０３は前記信号処理部１０２において処理された超音波データの並べ替えや座標変換などを行い、３次元画像生成部１０６は画像生成部１０３で生成された３次元データに対して３次元処理を行って３次元画像を生成し、その結果を画像生成部１０３において輝度変換したものを画像表示部１０４に表示する。シネメモリ１０５は得られた超音波データを格納し、必要に応じてこのデータを再度読み出して再利用するために用いられる。
【００３４】
３次元画像生成部１０６においては、図示しない操作卓をユーザが操作する手動入力により、あるいは特許文献２等に示された自動設定法によって３次元化処理を行う領域を設定し、設定された範囲についてボリュームレンダリングをはじめとする任意の３次元処理が行われる。
【００３５】
図２は良好な合成３次元画像を生成するための、本発明の特徴的な３次元画像生成部１０６の機能構成図を示している。尚、本実施の形態１においては、合成３次元画像はボリュームレンダリングモードとX線写真モードの２種類の３次元画像から生成される場合について説明する。
【００３６】
ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１とボリュームレンダリングモード演算部２０３はボリュームレンダリングモードの３次元画像を生成するために使用され、またX線写真モード領域設定部２０２とX線写真モード演算部２０４はX線写真モードの３次元画像を生成するために使用される。バッファ２０５とバッファ２０６はそれぞれボリュームレンダリングモード演算部２０３、X線写真モード演算部２０４の演算結果を格納する。
【００３７】
図３は、本実施の形態１に係る超音波診断装置の３次元画像生成部１０６の動作手順を示すフローチャートである。
【００３８】
それぞれのボリュームレンダリングモード領域設定部２０１とX線写真モード領域設定部２０２は（３次元処理の対象となる）同じデータを受け取りボリュームレンダリング法に基づく３次元画像生成（Ｓ３０１）及びX線写真モード法に基づく３次元画像生成が行われる（Ｓ３０２）。尚、Ｓ３０１及びＳ３０２における処理は並行して行っても構わないし、Ｓ３０２の処理をＳ３０１の処理よりも先に行っても構わない。
【００３９】
図４（ａ）及び（ｂ）は、３次元画像生成部１０６に備えられているボリュームレンダリングモード領域設定部２０１におけるＳ３０１、及びX線写真モード領域設定部２０２におけるＳ３０２の詳細な動作手順を示すフローチャートである。
【００４０】
最初に、ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１とX線写真モード領域設定部２０２は３次元処理の対象となる同じデータ処理領域の設定を行うが（Ｓ４０１及びＳ４０６）、前述のようにボリュームレンダリングモードでは対象物の形状情報を取得することが目的であるため、良好な３次元画像を得るためには視線方向に対して対象物の手前にある遮蔽物の除去を行う必要がある。このため、ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１はＳ４０１に示す処理領域設定と共に遮蔽物除去を行う。尚、この遮蔽物除去は図示しない操作卓からユーザが手動で設定してもよいし、特許文献２に示された自動領域設定法を用いてもよい。
【００４１】
次に、図中の３次元処理領域設定後のループ処理（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）に示すように、３次元処理領域内全てにおいて、ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１において設定されたボリュームレンダリング領域に基づいて、ボリュームレンダリングモード演算部２０３で全ての領域に対してボリュームレンダリング演算が行われ（Ｓ４０３）、その結果がバッファ２０５に格納される（Ｓ４０４）。尚、Ｓ４０１に示す３次元処理領域の設定を繰り返す必要がある場合にはループ内（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）に含ませることも可能である。
【００４２】
これに対し、X線写真モードの場合は検査対象領域全体の構造情報を観察することが目的であるため遮蔽物除去を行う必要はなく、Ｓ４０６においてX線写真モード領域設定部２０２でＸ線写真モード領域の設定が行われた後は、３次元処理対象データの視線方向の一番手前にX線写真モード演算処理の開始点を設定する。X線写真モード演算部２０４はX線写真モード領域設定部２０２によって設定されたX線写真モード領域に基づいて（設定されなかった場合は視線方向の一番手前のデータから）X線写真モード演算を行って（Ｓ４０８）、その結果をバッファ２０６に出力して格納する（Ｓ４０９）。
【００４３】
同様の処理を検査対象領域内のボリュームデータすべてについて演算処理が行われることによって（ループ：Ｓ４０２〜Ｓ４０５及びＳ４０７〜４１０）、ボリュームレンダリングモードの３次元画像がバッファ２０５に、X線写真モードの３次元画像がバッファ２０６に格納される（Ｓ４０４及びＳ４０９）。このとき、バッファ２０５及びバッファ２０６に格納されている３次元画像はそれぞれの種類の３次元画像について適切な領域設定が行われているため、３次元画像単体として良好な画質を保持していることになる。
【００４４】
次に、このようにして取得した２種類の３次元画像は合成３次元画像生成部２０７において合成され、最終的な合成３次元画像が生成される（Ｓ３０３）。この合成３次元画像生成部２０７における合成手法はいわゆるアルファ・ブレンディングを用いてもよいし、局所的な領域に含まれる画素数の比が合成比率に従うように双方の画素を選択するような手法を用いてもよいし、合成対象となる３次元画像それぞれに対して異なる色を割り当て、合成結果はその色の混ざり具合によって確認できるようにしてもよい。本発明では最終的に得られた合成３次元画像に、元となる２種類の画像の影響それぞれが確認できるものであれば、その手法を問わない。
【００４５】
合成比率調整部２０８は、図示しない操作卓に装備されたダイアルもしくはスライダなどを用いて、ユーザが２種類の３次元画像の合成比率を変更する場合に機能する（Ｓ３０４）。例えば、合成手法がアルファ・ブレンディングである場合、ボリュームレンダリングモード対X線写真モードの合成比率を任意の割合に変更することを可能とする。被写体の形状に注目したい場合にはその比率を０．９：０．１としたり、また、検査対象領域の構造情報の観測が主目的である場合には０．２：０．８としたりすることができる。尚、合成比率調整部２０８における合成比率は例えば１．０：０．０〜０．０：１．０までの範囲で任意に設定できる。
【００４６】
このように、ユーザは合成比率調整部２０８を用いて表面形状についての情報と全体構造についての情報が適切に表示されるように、合成３次元画像への合成比率を調整することができるため、本発明による超音波診断装置１０によって得られる合成３次元画像は良好な画質のボリュームレンダリングモード、X線写真モードの３次元画像から合成されたものであるため、合成比率をユーザがボタン操作により容易に調整可能とし、ユーザの望む画像情報を良好な画質で提供することができる。
【００４７】
そして、３次元画像生成部１０６で得られた３次元画像あるいは合成３次元画像は再び画像生成部１０３に送られ、図示しないフレームメモリ等に格納された後、画像表示部１０４によってモニタ等に表示される。
【００４８】
図５は、本実施の形態１に係る超音波診断装置において生成された合成３次元画像５００の参考図である。本図に示すように、本実施の形態１においては上述した図１２に示す画像１２００と図１３に示す画像１３００とを合成した３次元画像５００とすることができ、ユーザは従来の画像表示と比較して表面形状についての情報と全体構造についての情報が適切に表示された画像を得ることが可能となる。
【００４９】
以上の説明のように、本実施の形態１に係る超音波診断装置１０においては、ボリュームレンダリングモード領域設定部２０１及びX線写真モード領域設定部２０２を備えてそれぞれの３次元画像処理方法において、それぞれの処理領域の設定が行われるために、ボリュームレンダリング方法及びX線写真モード等の投影法を組み合わせて合成３次元画像を取得する場合においても、両画像処理法の長所、即ち、ボリュームレンダリング法における検出対象物の表面形状の表示、X線表示モードにおける全体構造や奥行き感の表示を互いに保持したままの鮮明な合成３次元画像とでき、ユーザの検査対象物の識別をより容易化することができる。
【００５０】
また、合成比率調整部２０８においてボリュームレンダリングモード及びX線写真モードの比率の調整を行うことができるために、例えば表面形状情報のみを取得する等、ユーザの使用時の形態に合わせた画像表示装置とすることが可能となる。
【００５１】
尚、実施の形態１では、例としてボリュームレンダリングモードとX線写真モードの２種類の３次元画像を合成する場合について述べたが、異なった種類の３次元画像の組合せであってもよい。また、ここでは合成する３次元画像を２種類としたが、２種類以上の３次元画像を合成する場合についても同様の手法をとることができる。すなわち、合成を行う３次元画像それぞれの画質を良好にするための演算領域設定部を個々に持つことによって、同様の効果を得ることができる。
【００５２】
尚、実施の形態１ではバッファ２０５とバッファ２０６にそれぞれの３次元画像が完成した後に所定の合成率で合成３次元画像を生成する方法について述べたが、バッファ２０５とバッファ２０６を排し、算出された３次元データを順次合成するような構成としてもよい。
【００５３】
尚、実施の形態１では合成対象となる３次元画像として、ボリュームレンダリング法、投影法に基づいた手法で生成された３次元画像としたが、本発明では特定の３次元処理法によらず、３次元的に表示することができるような処理方法であれば任意の手法で合成対象となる３次元画像の生成を行ってよいことは言うまでもない。
（実施の形態２）
次に、図面を参照して、本発明に係る画像処理装置の実施の形態２についての説明を行う。本実施の形態２に係る超音波診断装置は、合成３次元画像を合成する際において、２つの３次元処理領域を設定すると共に、得られる２つの３次元画像の重み付けを行うことを特徴としている。
【００５４】
図６は、本発明の実施の形態２における３次元画像表示機能を備えた超音波診断装置における３次元画像生成部６０６のブロック図である。尚、実施の形態２の説明にあたり、前出の構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５５】
図６においては、合成対象となる２つの３次元画像はともにボリュームレンダリングによって生成されるものとし、それぞれの３次元画像を生成する際の３次元処理領域の設定とその領域に基づいてボリュームレンダリングに寄与する画素値の重み付けを変更することで、合成３次元画像に老いて全体構造と被写体形状をともに良好に表示することができるような例を示す。
【００５６】
図８は、本実施の形態２に係る超音波診断装置の３次元画像生成部６０６の処理手順を示すフローチャートである。
【００５７】
第１及び第２の３次元処理領域設定部２１２及び２１３は、実施の形態１と同様、３次元処理領域の自動設定法を用いてもよいし、ユーザが手動で設定してもよい（Ｓ８０１）。第１重み付け部２１０と第２重み付け部２１１は、それぞれ第１及び第２の３次元領域設定部２１２及び２１３において設定された３次元処理領域を元に、所定の方法に従って画素値の重み付けを行い（Ｓ８０２）、ボリュームレンダリングモード演算部２０３において３次元画像の生成を行い（Ｓ８０３）、その結果を合成３次元画像生成部２０７に送って合成画像を生成する（Ｓ８０４）。
【００５８】
尚、上述した図６においては、ボリュームレンダリングモード演算部２０３が２つ図示されているが、これは異なる処理領域、画素重み付けをされた画像データを処理することを明示するためであり、シーケンシャルに処理を行い、その処理速度が適切であれば演算部は１つであっても構わないのは言うまでもない。
【００５９】
図７は、第１及び第２の３次元処理領域設定部２１２及び２１３によって異なる３次元処理領域を超音波画像に設定した例を示す参考図である。
【００６０】
第１及び第２の処理領域設定線２１４と２１５はそれぞれ対象物以外の抽出、対象物の抽出を行うための領域設定を行った結果を示している。第２領域設定線２１５は対象物（胎児）の形状を抽出するための領域設定であるため、領域の内側は重み付け係数を１．０とし、領域の外側は線から距離の関数として急激にその値が小さくなっていくような係数を持つように設定する。
【００６１】
また、第１領域設定線２１４は対象物を除いた部分の構造を反映させるため、領域の内側の画素値がボリュームレンダリング演算に寄与しないようにするとともに、領域の外側についても対象物（胎児）を覆っている遮蔽物（胎盤）がボリュームレンダリングモードの演算によって明るくなりすぎないように、また表面のみが抽出されてしまわないように、ボリュームレンダリング演算に使用される画素値が小さくなるよう重み付けを行う。
【００６２】
このように、本実施の形態２に係る超音波診断装置においては、第１のボリュームレンダリングモード演算部２０３によって生成される第１の３次元画像は、ボリュームレンダリングモードによって生成されているにもかかわらず、対象物を除いた検査対象領域全体の影響を受けたボリュームレンダリングモード３次元画像を取得することができる。また、第２のボリュームレンダリングモード演算部２０３によって生成される第２の３次元画像は、遮蔽物の影響は対象物に比べて非常に小さくなっているため、対象物の表面を抽出するようなボリュームレンダリングモード３次元画像を取得することができる。
【００６３】
従って、本実施の形態２に係る合成３次元画像生成部２０７においては、第１と第２のボリュームレンダリングモード３次元画像を合成することによって、対象物の表面形状、検査対象領域の全体構造、検査対象領域中における対象物の位置といった情報を良好な画質で取得することが可能となる。尚、第１領域設定線２１４の内側でかつ第２領域設定線２１５の外側に位置する領域は、実施の形態２の場合は羊水となり、元来画素値が非常に低い部分であるので、領域設定線の境界における偽情報はほとんど発生しないと考えることができる。
【００６４】
また、実施の形態２に係る超音波診断装置においては、ボリュームレンダリングモード演算部２０３における各種３次元処理パラメータ（オパシティなど）を共通のまま、異なった性質の３次元画像を取得することができる。ここで述べたように本方法を用いることによって、異なった３次元処理手法ではなく、同種の（さらに同じパラメータの）３次元処理手法を用いた場合であっても、異なる性質の３次元画像を取得することができ、それらを合成することによって１枚の画像で複数の情報を良好化画質で確認することが可能となる。
【００６５】
さらに、合成比率調整部２０８によって合成比率を調整することによって、例えば対象物（胎児）をより鮮明に表示し、遮蔽物（胎盤）により透明感を与えることによって、胎盤の中に胎児が内包されている印象を与えることが可能な合成３次元画像を取得することも可能となる。
【００６６】
尚、実施の形態２では異なる領域設定を行った後に、それぞれの領域設定に基づいて画素値の重み付けを変えることによって異なる性質の３次元画像を生成するための手法について説明したが、画素値の重み付けを変更するのではなく、３次元処理の他のパラメータを変更するようにしてもよい。さらに、実施の形態２で示した第１領域設定線２１４及び第２領域設定線２１５は互いに異なっているとして説明したが、対象物（ここでは胎児）とそれ以外（胎盤などの遮蔽物）が１つの領域設定線で区切ることができる場合は、同一の領域設定線であってもよい。
【００６７】
また、実施の形態２では合成対象となる３次元画像を２つともボリュームレンダリングモードで生成した場合を示したが、本発明ではボリュームレンダリングモードに限定するものではない。さらに、合成対象となる３次元画像の数も２つに限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る画像処理装置は、デジタル化された画像データに対して処理を行うものであり、例として用いた超音波画像以外にもX線ＣＴやＭＲＩ、その他の医用画像診断装置全般として用いることが可能である。また、本手法によって得られる効果は医用にその用途を限定するものではなく、産業用の非破壊検査、一般に用いられるデジタル写真データへの特殊効果など様々な分野における画像処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】３次元超音波診断装置のブロック図
【図２】実施の形態１における本発明の構成を示した図
【図３】実施の形態１に係る超音波診断装置の３次元画像生成部の動作手順を示すフローチャート
【図４】（ａ）ボリュームレンダリングモード領域設定部におけるＳ３０１の詳細な動作手順を示すフローチャート          （ｂ）X線写真モード領域設定部におけるＳ３０２の詳細な動作手順を示すフローチャート
【図５】本発明によって得られた合成３次元画像の一例を示した図
【図６】実施の形態２における本発明の構成を示した図
【図７】実施の形態２における、目的に応じて異なった領域設定を行った結果を示した図
【図８】実施の形態２に係る超音波診断装置の３次元画像生成部の処理手順を示すフローチャート
【図９】超音波診断装置によって得られた画像の一例を示した図
【図１０】超音波診断装置によって得られた画像に対して処理領域を設定した図
【図１１】遮蔽物除去を行わずにボリュームレンダリングモードの３次元画像を生成した例を示した図
【図１２】遮蔽物除去を行ってボリュームレンダリングモードの３次元画像を生成した例を示した図
【図１３】遮蔽物除去を行わずにX線写真モードの３次元画像を生成した例を示した図
【図１４】遮蔽物除去を行ってX線写真モードの３次元画像を生成した例を示した図
【図１５】遮蔽物除去を行わずに作成したボリュームレンダリングモードとX線写真モードの合成によって生成された合成３次元画像の例を示した図
【図１６】遮蔽物除去を行って作成したボリュームレンダリングモードとX線写真モードの合成によって生成された合成３次元画像の例を示した図
【図１７】従来の合成３次元画像を生成する３次元画像生成部の機能構成図
【符号の説明】
【００７０】
１０  超音波診断装置
１００  プローブ
１０１  送受信制御部
１０２  信号処理部
１０３  画像生成部
１０４  画像表示部
１０５  シネメモリ
１０６  ３次元画像生成部
１０７  被写体
１０８  遮蔽物
１０９  画像化領域
１１０  ３次元処理領域開始線
２０１  ボリュームレンダリングモード領域設定部
２０２  X線写真モード領域設定部
２０３  ボリュームレンダリングモード演算部
２０４  X線写真モード演算部
２０５  バッファ
２０６  バッファ
２０７  合成３次元画像生成部
２０８  合成比率調整部
２０９  ３次元処理領域設定部
２１０  第１重み付け部
２１１  第２重み付け部
２１２  第１-３次元処理領域設定部
２１３  第２-３次元処理領域設定部
２１４  第１領域設定線
２１５  第２領域設定線
６０６  ３次元画像生成部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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