(57)【要約】【課題】３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状に合わせて関心領域を表示させることが可能な技術を提供する。【解決手段】３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、形状データベースＤＢに格納される複数種類の３次元モデルから１つの種類の３次元モデルを指定する。そして、ボリュームデータに係る３次元領域のうち、指定された３次元モデルに対応したＲＯＩに係る表示用画像をボリュームデータに基づいて生成して、モニター３に出力する。【選択図】図１
2006065479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
前記画像処理装置が、
ユーザーの操作に応答して、所定のデータベースに格納された複数種類の３次元形状に係るモデルデータから、一の種類の３次元形状に係るモデルデータを指定する指定手段と、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
前記３次元領域のうち、前記指定手段によって指定されたモデルデータに対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
を備えることを特徴とするプログラム。
【請求項２】
請求項１に記載されたプログラムであって、
前記画像処理装置が、
前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の大きさを変更する変更手段、
を備え、
前記画像生成手段が、
前記変更手段によって大きさが変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とするプログラム。
【請求項３】
請求項２に記載されたプログラムであって、
前記変更手段が、
ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域を所定方向に拡大又は縮小させることで、前記表示用領域の大きさを変更することを特徴とするプログラム。
【請求項４】
コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
前記画像処理装置が、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の形状を規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、前記表示用領域の形状を変更する形状変更手段と、
を備え、
前記画像生成手段が、
前記形状変更手段によって形状が変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とするプログラム。
【請求項５】
コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
前記画像処理装置が、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
を備え、
前記所定の３次元形状が、
円柱又は楕円球であることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、
ユーザーの操作に応答して、所定のデータベースに格納された複数種類の３次元形状に係るモデルデータから、一の種類の３次元形状に係るモデルデータを指定する指定手段と、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
前記３次元領域のうち、前記指定手段によって指定されたモデルデータに対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の形状を規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、前記表示用領域の形状を変更する形状変更手段と、
を備え、
前記画像生成手段が、
前記形状変更手段によって形状が変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、
処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、
前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、
前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、
を備え、
前記所定の３次元形状が、
円柱又は楕円球であることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュームデータに基づいて画像を表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元の構造を示すデータ（３次元データ）を視覚化して表示する手法として、ボリュームレンダリング(Volume Rendering)という手法が知られている。このボリュームレンダリングは、例えば、医療分野において診断等を行う目的で、医療用の画像である３次元画像を表示する際にしばしば利用される。
【０００３】
そして、このボリュームレンダリングによる画像表示においては、注目して表示させたい一部の領域（関心領域）を切り出して表示することができる。この関心領域（ＲＯＩ）としては、一般的には直方体であるものが良く知られており、また、球形のもの等も提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このような技術に関する先行技術文献としては、以下のようなものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５２１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、医療分野において内蔵等の診断を行う場合、球形や直方体等といった限られたＲＯＩの形状では、必ずしも表示させたい対象物（表示対象物）の形状に合わせた適切な３次元領域を切り出して表示することが出来ない。具体的には、表示対象物全体を確実に切り出そうとすると、要らない部分までＲＯＩに含まれてしまい、逆に、要らない部分を含まないようにしようとすると、表示対象物全体を切り出すことが出来ない。すなわち、観察し易い表示態様を実現し難い。
【０００７】
このような問題は、医療分野において３次元画像を表示させる場合に限られず、種々の分野において３次元データに基づく３次元画像を表示させる場合一般に共通する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状に合わせて関心領域を表示させることが可能な技術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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、ユーザーの操作に応答して、所定のデータベースに格納された複数種類の３次元形状に係るモデルデータから、一の種類の３次元形状に係るモデルデータを指定する指定手段と、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記３次元領域のうち、前記指定手段によって指定されたモデルデータに対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載されたプログラムであって、前記画像処理装置が、前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の大きさを変更する変更手段を備え、前記画像生成手段が、前記変更手段によって大きさが変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載されたプログラムであって、前記変更手段が、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域を所定方向に拡大又は縮小させることで、前記表示用領域の大きさを変更することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の形状を規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、前記表示用領域の形状を変更する形状変更手段とを備え、前記画像生成手段が、前記形状変更手段によって形状が変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段とを備え、前記所定の３次元形状が、円柱又は楕円球であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、ユーザーの操作に応答して、所定のデータベースに格納された複数種類の３次元形状に係るモデルデータから、一の種類の３次元形状に係るモデルデータを指定する指定手段と、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記３次元領域のうち、前記指定手段によって指定されたモデルデータに対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明は、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段と、前記所定の画像表示手段において前記表示用画像が可視的に出力された状態で、ユーザーの操作に応答して、前記表示用領域の形状を規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、前記表示用領域の形状を変更する形状変更手段とを備え、前記画像生成手段が、前記形状変更手段によって形状が変更された変更後表示用領域に係る表示用画像を、前記３次元データに基づいて生成することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８の発明は、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、処理対象となる３次元領域に係る３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、ユーザーの操作に応答して、前記３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域を設定する領域設定手段と、前記３次元データに基づいて、前記表示用領域に係る表示用画像を生成する画像生成手段と、前記表示用画像を所定の画像表示手段に対して出力する出力制御手段とを備え、前記所定の３次元形状が、円柱又は楕円球であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項３に記載のいずれの発明によっても、ユーザーの操作に応答して、複数種類の３次元形状から一の種類の３次元形状を指定し、３次元データに係る３次元領域のうち、指定された３次元形状に対応した表示用領域に係る表示用画像を、３次元データに基づいて生成して、画像表示手段に出力するような構成とすることで、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状等に応じた関心領域の形状を選択することができるため、表示対象物の形状に合わせて関心領域を表示させることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明によれば、表示用領域に係る画像を可視的に出力させた状態で、ユーザーの操作に応答して、表示用領域の大きさを変更するような構成とすることで、関心領域を表示対象物の大きさ等に合わせて変更することができるため、表示対象物に合わせた関心領域の表示をより良く実現することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、表示用領域に係る画像を可視的に出力させた状態で、ユーザーの操作に応答して、表示用領域を所定方向に拡大又は縮小するような構成とすることで、関心領域の形状を表示対象物の形状等に合わせて変更することができるため、表示対象物に合わせた関心領域の表示態様が更に良好となる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明によれば、処理対象となる３次元領域のうち、所定の３次元形状に対応した表示用領域に係る表示用画像を３次元データに基づいて生成して可視的に出力させた状態で、ユーザーの操作に応答して、表示用領域の形状を規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、表示用領域の形状を変更するような構成とすると、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状等に合わせて関心領域を表示させることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明によれば、処理対象となる３次元領域のうち、円柱又は楕円球に対応した表示用領域に係る画像を３次元データに基づいて生成して、画像表示手段に出力するような構成とすることで、例えば、円柱や楕円球の形状に近似した形状を有する臓器等の形状に合わせて関心領域を表示させることができるため、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状等に合わせて関心領域を表示させることができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏することができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様な効果を奏することができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
＜画像処理システムの概要＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像処理システム１の概要を例示する図である。
【００２６】
画像処理システム１は、パーソナルコンピュータ（以下単に「パソコン」と称する）２と、パソコン２とデータ送受信可能に接続されるモニター３及び装着部５と、パソコン２に対してユーザーが各種選択事項等を入力する操作部４とを備えて構成される。
【００２７】
パソコン２は、制御部２０、入出力Ｉ／Ｆ２１、及び記憶部２２を備えている。
【００２８】
入出力Ｉ／Ｆ２１は、パソコン２と、モニター３、操作部４、及び装着部５との間でデータの送受信をするためのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）であり、制御部２０との間でデータの送受信を行う。
【００２９】
記憶部２２は、例えばハードディスク等で構成されている。この記憶部２２は、後述するボリュームレンダリング(Volume Rendering)を実現するための画像処理プログラムＰＧ、及び後述する関心領域の輪郭を規定するための複数種類の３次元形状に係るデータ（「形状モデルデータ」とも称する）を格納する形状データベースＤＢ等を記憶している。
【００３０】
制御部２０は、主にＣＰＵ、ＲＯＭ２０ａ、及びＲＡＭ２０ｂ等を有し、パソコン２の各部を統括制御する部位である。そして、この制御部２０は、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを読み込んでＣＰＵで実行することによりボリュームレンダリング（後述）によって表示用の画像データ（「表示用画像」とも称する）を生成し、当該表示用画像を入出力Ｉ／Ｆ２１を介してモニター３に出力する。このように、パソコン２は、後述するボリュームレンダリングにより、処理対象となる物体に係る３次元の構造を示すデータ（「３次元データ」とも称する）に基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として働く。
【００３１】
モニター３は、例えばＣＲＴで構成され、制御部２０で生成される表示用画像を可視的に出力する。つまり、表示用画像に基づいた画像（表示画像）を表示する。
【００３２】
操作部４は、一般的なキーボードやマウス等から構成され、ユーザーの各種操作にしたがって各種電気信号を入出力Ｉ／Ｆ２１に送信する。また、装着部５は、メモリカード５１等の記憶媒体を着脱自在に装着することができる。そして、装着部５に装着されたメモリカード５１に格納される各種データやプログラム等を入出力Ｉ／Ｆ２１を介して制御部２０や記憶部２２に取り込むことができる。
【００３３】
＜表示用画像の作成＞
本実施形態に係る画像処理システム１では、例えば、レイキャスティング(Ray Casting)法を用いたボリュームレンダリングを実行することで、表示用画像を生成し、当該表示用画像に基づく表示画像がモニター３に表示される。そして、ユーザーが特に注目して観察したい領域である関心領域（ＲＯＩ）を指定すると、当該ＲＯＩ、すなわち切り出して表示させるための領域（「表示用領域」とも称する）に係る表示用画像を生成し、当該表示用画像に基づいた表示画像をモニター３に表示する。
【００３４】
以下、ボリュームレンダリングの一例としてレイキャスティング法を挙げつつ、レイキャスティング法を用いたボリュームレンダリング、及びＲＯＩに係る表示用画像の生成及び出力について説明する。
【００３５】
＜レイキャスティング法によるボリュームレンダリングの手法＞
図２及び図３は、レイキャスティング法によるボリュームレンダリングを説明するための概念図である。
【００３６】
ここでは、物体を非常に小さい立方体（又は直方体）を要素とする集合により表現するボクセル表現と呼ばれる手法が用いられる。そして、この要素としての立方体（又は直方体）がボクセルと呼ばれる。
【００３７】
一般に、Ｘ線を利用したＣＴスキャン（Computed Tomography Scan）を使用することにより、人体を輪切りにした時の映像を得ることができる。そして、この輪切りの位置をずらすことにより、また切断方向を上下、前後、左右に行うことにより、ボクセルデータ内にＸ線の吸収量を蓄えたデータが得られる。このように３次元空間内の濃度や密度の分布を表したデータ（３次元データとも称する）は「ボリュームデータ」と呼ばれる。このボリュームデータは、ボリュームデータが表現する対象となる物体の３次元領域、すなわちボリュームデータに対応する３次元領域が複数のボクセルに分割されて、各ボクセルに対して１つのボクセル値（ここでは、Ｘ線の吸収量を示す値）が与えられたデータとなっている。そして、このボリュームデータに対応する３次元領域が、ボリュームレンダリングにおける演算処理の対象となる。
【００３８】
レイキャスティング法によるボリュームレンダリングでは、例えば、図２に示すように、３次元空間内に分布しているボクセルデータＶＤを、任意の視点ＳＰから投影面ＳＣ上の所定の各点ＣＰを介して射出されるレイ（「視線」とも称する）ＲＹに沿って一定間隔のサンプリング点ＳＭでサンプリングし、その値を加算していくことで最終的に半透明な表示用の画像（表示用画像）が生成される。なお、投影面ＳＣ上の各点ＣＰは、最終的に生成される表示用画像の各画素に対応しており、以下「画素対応点」とも称する。また、表示用画像上の画素のうち画素値を算出する対象となっている画素を「対象画素」とも称する。このボリュームレンダリングでは、半透明表示を行うことで物体の内部を可視化するが、これは各ボクセルＶＸに不透明度αを与えることで実現している。
【００３９】
レイキャスティング法によるボリュームレンダリングでは、レイＲＹに沿って視点ＳＰ側から順次各ボクセルの輝度値と不透明度αとの積を加算していき、αの総和が１となるか、又はレイＲＹが対象としているボリュームから抜け出たとき、その対象画素（対象画素に対応する画素対応点ＣＰ）に対する処理を終了し、加算結果を当該対象画素の値（画素値）として採用する。
【００４０】
現在のサンプリング点での輝度値及び不透明度をそれぞれｃ及びαとし、視線に沿って並んだサンプリング点に入射した積算輝度値Ｃｉｎと当該サンプリング点を抜けたときの積算輝度値Ｃｏｕｔとの関係は、下式（１）のようになる。
【００４１】
【数１】
2006065479.tif 000003
【００４２】
また、図３に示すように、レイキャスティング法におけるサンプリング点（図３中でハッチングを付した丸印）ＳＭでの輝度値と不透明度は、例えば、周囲の隣接する８つのボクセル（図３中ではボクセルの中心点を白丸印で示す）に係る輝度値及び不透明度から線形補間によって求められる。
【００４３】
図４は、レイキャスティング法によるボリュームレンダリングにより、処理対象となる３次元領域全体に係るボリュームデータに基づいて表示用画像を生成する動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを制御部２０が適宜ＲＡＭ２０ｂ等に読み込んで実行することで実現される。ここでは、まず、ユーザーが操作部４を種々操作することで、画像処理システム１におけるボリュームレンダリングの動作（表示用画像の生成動作）が開始されると、図４のステップＳ１に進む。
【００４４】
ステップＳ１では、まず、メモリカード５１や記憶部２２等に格納されるボリュームデータが制御部２０によって読み出されて取得され、ステップＳ２に進む。このとき、ボリュームデータはＲＡＭ２０ｂ等に読み込まれて一時的に格納される。
【００４５】
ステップＳ２では、ステップＳ１でＲＡＭ２０ｂ等に一時的に格納されたボリュームデータに対して、制御部２０により雑音除去のフィルター処理等の前処理が施されて、ステップＳ３に進む。
【００４６】
ステップＳ３では、各ボクセルの輝度値と不透明度とを決定して、ステップＳ４に進む。
【００４７】
ここで、各ボクセルの輝度値ｃ及び不透明度αの算出方法について説明する。
【００４８】
各ボクセルの輝度値ｃは、隣接するボクセル値の勾配より推定される法線ベクトルＮを用いてフォンのシェーディングモデルから下式（２）のように算出される。
【００４９】
【数２】
2006065479.tif 000004
【００５０】
ここでは、ｃｐは光源強度を、ｋａ，ｋｄ，ｋｓはそれぞれ環境光、拡散光、及び鏡面反射光成分の割合を表す。ｄは投影面からボクセルまでの距離を表し、ｋ１及びｋ２は投影面に近いものほど明るく表示するデプスコーディング(Depth Cording)法のパラメータである。また、Ｌはボクセルから光源への単位方向ベクトルであり、Ｈは正反射光を求めるためのベクトルで、レイの方向を示す視線方向ベクトルＶにより下式（３）で求められる。
【００５１】
【数３】
2006065479.tif 000005
【００５２】
また、あるボクセル値ｆ（ｉ，ｊ，ｋ）の法線ベクトルＮは下式（４）で求められる。なお、ボクセル値ｆ（ｉ，ｊ，ｋ）は、３次元空間をｘ，ｙ，ｚの３次元直交座標系で示した場合のｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ，ｚ＝ｋの座標におけるボクセル値を示す。
【００５３】
【数４】
2006065479.tif 000006
【００５４】
また、ここで、∇ｆ（ｉ，ｊ，ｋ）は、ボクセル値のｘ，ｙ，ｚ方向それぞれの勾配として下式（５）のように求められる。
【００５５】
【数５】
2006065479.tif 000007
【００５６】
また、レンダリングによって得られる表示用画像をカラー画像とする場合には、例えば、光源のＲ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）の各成分毎に上式（２）〜（５）を用いた同様の計算を行うことで、各対象画素に対するＲＧＢの画素値を求めることができる。
【００５７】
なお、上式（２）〜（５）において、光源強度ｃｐ、環境光成分の割合ｋａ，拡散光成分の割合ｋｄ，鏡面反射光成分の割合ｋｓ、及びデプスコーディング法のパラメータｋ１，ｋ２は、ユーザーによって適当な値に設定される。また、単位方向ベクトルＬは、光源の位置設定とボクセルとの位置関係によって求まり、レイの方向を示す視線方向ベクトルＶは、視点ＳＰの位置設定によって求まる。したがって、ここでは、上式（２）の右辺の値が全て求まるため、各ボクセルの輝度値ｃを算出することができる。
【００５８】
一方、不透明度αについては、下式（６）によって算出することができる。
【００５９】
【数６】
2006065479.tif 000008
【００６０】
ここでは、ｆ（ｉ，ｊ，ｋ）をｆと略して示し、ｆnは、不透明度を与えたいボクセル値の範囲におけるボクセル値の最低値を示し、ｆn+1は、不透明度を与えたいボクセル値の範囲におけるボクセル値の最大値を示す。また、αnは、ボクセル値がｆnのときの不透明度を示し、αn+1は、ボクセル値がｆn+1のときの不透明度を示す。更に、上式（６）によって不透明度を求めるのは、ｆn＜ｆ＜ｆn+1の関係を満たす場合であり、ｆn＜ｆ＜ｆn+1の関係を満たさない場合には、α＝０とする。
【００６１】
図４に戻って、説明を続ける。
【００６２】
ステップＳ４では、１つの対象画素、すなわち投影面上の１つの画素対応点を指定し、ステップＳ５に進む。このステップＳ４では、表示用画像を生成するために画素値を算出する対象となる画素対応点を指定するのである。また、このステップＳ４では、後述するステップＳ６から戻ってくるごとに、順次１つの画素対応点を指定する。例えば、図２に示す投影面ＳＣのうち左上に位置する画素対応点から順に左から右へと画素対応点を１つずつ順次に指定していき、右端まで画素対応点を指定すると、次に１ライン下に位置する画素対応点のラインを対象として左から右へと画素対応点を１つずつ順次に指定していく。
【００６３】
ステップＳ５では、ステップＳ４で指定された１つの対象画素、すなわち投影面上の１つの画素対応点からレイに沿って輝度値と不透明度との積を加算し、ステップＳ６に進む。ここでは、表示用画像における１つの対象画素に係る画素値が決定される。
【００６４】
ステップＳ６では、投影面上の全画素対応点を指定したか否かを判定する。ここでは、まだ全画素対応点が指定されていなければ、ステップＳ４に戻り、全画素対応点が指定されるまでステップＳ４からステップＳ６までの処理を繰り返す。また、投影面上の全画素対応点の指定が完了すれば、ステップＳ７に進む。このように、全画素対応点が指定されて、各画素対応点に対応する各対象画素について画素値が決定されることで、表示用画像に係る全画素値が決定される。
【００６５】
ステップＳ７では、ステップＳ４からステップＳ６の処理を繰り返すことによって決定された表示用画像に係る全画素値に基づいて、１つの表示用画像を生成し、モニター３に対して出力し、本動作フローを終了する。このとき、モニター３では、例えば図５に示すように、パソコン２から出力される表示用画像に基づいた表示画像が表示される。なお、図５では、処理対象となる３次元領域に係る物体が、人の内部構造すなわち骨や臓器や血管等からなる構造である場合における表示画像の表示態様を例示している。
【００６６】
＜関心領域に係る表示用画像の生成及び出力＞
次に、ＲＯＩに係る表示用画像の生成及び出力について説明する。
【００６７】
図５で示したように、表示画像がモニター３に表示された状態で、ユーザーが操作部４における所定の操作部（例えば、キーボードのＦ１キー）を押下操作すると、ＲＯＩの形状を選択する画面（「ＲＯＩ選択画面」とも称する）がモニター３に表示される。
【００６８】
図６は、ＲＯＩ選択画面の表示例を示す図である。ＲＯＩ選択画面では、例えば、図６に示すように、記憶部２２内の形状データベースＤＢに格納される複数種類の形状モデルデータにそれぞれ対応する複数種類の３次元形状（３次元モデル）が隣合った状態で同時に表示される。また、図６に示すＲＯＩ選択画面では、複数種類（ここでは、４種類）の臓器の形状に合った３次元モデルが表示された例を示しており、各３次元モデルが別個に枠で区切られた状態で表示される。そして、このＲＯＩ選択画面では、どの３次元モデルがどの臓器に対応するものかを示すために、各枠内に３次元モデルに対応する臓器名（ここでは、「臓器Ａ」、「臓器Ｂ」、「臓器Ｃ」、「臓器Ｄ」）がそれぞれ掲示されている。なお、ここで言う複数種類の臓器には、肝臓、腎臓、胃、肺、心臓、及び膵臓等、あらゆる臓器が考えられる。
【００６９】
図６に示すようなＲＯＩ選択画面がモニター３に表示された状態で、ユーザーが操作部４を適宜操作することで、太枠カーソルＷＦを適宜スライドさせて、太枠カーソルＷＦを所望の３次元モデルを囲むような状態に合わせて設定し、操作部４のEnterキーを押下することで、１つの種類の３次元モデルを選択することができる。つまり、注目して観察を行うために表示させたい対象物（「表示対象物」とも称する）の形状に応じたＲＯＩの形状を選択することができる。
【００７０】
このとき、上記のようなユーザーの操作に応答して、制御部２０が、記憶部２２内の形状データベースＤＢに格納された複数種類の３次元モデルに係る形状モデルデータから、１つの種類の３次元モデルに係る形状モデルデータを指定する。
【００７１】
このように、１つの種類の形状モデルデータが指定されると、処理対象の３次元領域に対するＲＯＩの位置を設定するための画面（「ＲＯＩ位置設定画面」とも称する）がモニター３に表示される。
【００７２】
図７は、ＲＯＩ位置設定画面の表示例を示す図である。図７に示すように、ＲＯＩ位置設定画面には、形状モデルデータを指定する直前にモニター３に表示されていた表示画像に対して、ＲＯＩの位置を設定するためのマウスポインタＭＰ、及びＲＯＩの輪郭を示す３次元モデルの外縁ＦＲが重畳表示される。
【００７３】
図７に示すように、ＲＯＩ位置設定画面がモニター３に表示された状態で、操作部４のマウスを操作することで、表示画像に対するマウスポインタＭＰの相対的な位置をシフトさせることができる。そして、マウスを適宜クリックすることで、マウスポインタＭＰの表示画像に対する相対的な位置を固定された状態又は移動可能な状態とすることができる。
【００７４】
また、ＲＯＩ位置設定画面では、マウスポインタＭＰを中心として、ＲＯＩ選択画面で選択された３次元モデルの外縁ＦＲが表示される。そして、図７に示すように、例えば、表示画像で表示される物体のうち、注目して観察を行うために表示させたい対象物（表示対象物）が臓器Ａである場合には、表示画像上の臓器Ａを囲むように外縁ＦＲの位置を設定して、enterキーを押下することで、ＲＯＩの位置を確定させることができる。したがって、このような操作により、制御部２０が、処理対象である３次元領域のうち、指定された形状モデルデータに対応したＲＯＩを設定する。
【００７５】
そして、このように、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が設定されると、ＲＯＩに対応するボリュームデータに基づいて表示用画像を生成して出力する動作フローが開始される。
【００７６】
図８は、ＲＯＩに係る表示用画像の生成及び出力の動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、制御部２０に画像処理プログラムＰＧが読み込まれることで、実現される。なお、ＲＯＩ位置設定画面で、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が設定されると、図８に示す動作フローが開始され、図８のステップＳ１１に進む。
【００７７】
ステップＳ１１では、投影面に関心領域（ＲＯＩ）を投影し、ＲＯＩマップを作成し、ステップＳ１２に進む。
【００７８】
ここで、投影面は、最終的に生成される表示画像の各画素に対応する画素対応点を当該投影面上に有するものであり、ユーザーによる操作部４の各種操作や画像処理プログラムＰＧ等にしたがって設定される。また、レイが射出される視点も同様に、ユーザーによる操作部４の各種操作や画像処理プログラムＰＧ等にしたがって設定される。
【００７９】
ＲＯＩマップは、投影面上の各画素対応点を通過するように視点からレイを射出した場合に、投影面上の全画素対応点のうち、ＲＯＩに入射するレイが通過する画素対応点（以下「ＲＯＩ対応点」とも称する）の座標を示すデータである。このＲＯＩマップは、投影面ＳＣ上の各画素対応点の座標を見たときに、その画素対応点がＲＯＩに対応する画素対応点（ＲＯＩ対応点）であるか否かを示すデータとなる。
【００８０】
ステップＳ１２では、１つの対象画素、すなわち投影面上の１つの画素対応点を指定し、ステップＳ１３に進む。このステップＳ１２では、表示画像を生成するために画素値を算出する対象となる画素対応点を指定するのである。また、このステップＳ１２では、後述するステップＳ１５から戻ってくるごとに、順次１つの画素対応点を指定する。例えば、投影面ＳＣのうち左上に位置する画素対応点から順に左から右へと画素対応点を１つずつ順次に指定していき、右端まで画素対応点を指定すると、次に１ライン下に位置する画素対応点のラインを対象として左から右へと画素対応点を１つずつ順次に指定していく。
【００８１】
ステップＳ１３では、ステップＳ１１で作成されたＲＯＩマップを参照して、ステップＳ１２で指定された画素対応点がＲＯＩ対応点であるか否か判定する。ここでは、画素対応点がＲＯＩ対応点であれば、ステップＳ１４に進み、ＲＯＩ対応点でなければ、ステップＳ１５に進む。
【００８２】
ステップＳ１４では、上述した一般的なレイキャスティング法によるボリュームレンダリングの演算方式によって、現在指定されている対象画素の画素値を算出し、ステップＳ１５に進む。但し、このとき、レイに沿った一定間隔のサンプリング点は、ＲＯＩに含まれているもののみを対象とする。つまり、ボリュームデータに対応する３次元領域のうち、ＲＯＩを通過するレイに沿ったＲＯＩの前後の領域（つまりＲＯＩ外の領域）については、サンプリングの対象としない。また、このステップＳ１４では、ステップＳ３において決定された各ボクセルに対する輝度値及び不透明度を用いる。
【００８３】
ステップＳ１５では、投影面上の全画素対応点を指定したか否かを判定する。ここでは、全画素対応点がまだ指定されていなければ、ステップＳ１２に戻り、全画素対応点が指定されるまでステップＳ１２からステップＳ１５までの処理を繰り返す。また、投影面上の全画素対応点の指定が完了すれば、ステップＳ１６に進む。
【００８４】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で算出された画素値に基づき、ＲＯＩに係る表示用画像データ（表示用画像）を生成して、モニター３に対して出力し、本動作フローを終了する。このステップＳ１６では、モニター３に表示画像データが出力されることで、モニター３において表示画像が可視的に出力される。つまり、ＲＯＩに係る表示用画像に基づいた表示画像がモニター３に表示される。
【００８５】
図９は、モニター３に表示されるＲＯＩに係る表示画像を例示する図である。図９に示すように、ＲＯＩ、すなわち外縁ＦＲで囲まれた領域について、ボリュームデータに基づく表示画像が表示される。そして、外縁ＦＲ外、すなわちＲＯＩ以外の領域については、削除された状態で表示がなされる。
【００８６】
そして、図９に示したように、モニター３に、ＲＯＩに係る表示用画像が可視的に出力された状態（すなわち表示画像が表示された状態）で、ユーザーが操作部４を適宜操作することで、ＲＯＩの大きさを適宜変更することができる。
【００８７】
図１０は、ＲＯＩの大きさの変更について説明する図である。ここでは、図１０に示すように、ユーザーによる操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩを、その形状を保ちつつ、その大きさを拡大又は縮小させることで、大小方向に自在に変更する。つまり、ＲＯＩを、大小異なる相似形のものに変更することができる。
【００８８】
具体的には、図９で示したように、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのShiftキーを押下したまま、マウスをドラッグ操作することで、ＲＯＩの大きさを大小方向に自在に変更させることができる。そして、Shiftキーの押下が解除されると、ＲＯＩの大きさの変更が確定される。なお、ＲＯＩの大きさを変更する際には、図９で示したような表示画像がモニター３に表示された状態で、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、外縁ＦＲだけが大小変更され、Shiftキーの押下が解除されると、ＲＯＩの大きさの変更が確定する。
【００８９】
図９に示すように、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、ＲＯＩの大きさの変更が確定されると、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が再設定される。そのため、再度、図８で示した動作フローが行われ、例えば、図１１に示すように、大きさが変更された後のＲＯＩ（「変更後表示用領域」とも称する）に係る表示画像がモニター３に表示される。
【００９０】
図１１は、図９で示された状態から、ＲＯＩの大きさが小さくなる方向にＲＯＩの大きさを変更させた後において、ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。なお、ここでは、ＲＯＩの大きさを、実際の臓器Ａの大きさに出来るだけ近いものに変更させることで、ほぼ臓器Ａだけを示す表示画像をモニター３上に表示させようとしているものとする。
【００９１】
図１１に示す表示画像が表示される状態では、臓器Ａの形状及び大きさに極めて近いＲＯＩが設定された状態となっているため、臓器Ａ以外の周囲の物体（例えば、血管や骨等）が極力取り除かれた状態となる。そのため、注目して観察したい臓器Ａの表面等の状態を他の障害物に阻害されることなく、確実に観察することができる。なお、図７、図９、及び図１１では、図面を見易くするために、臓器Ａ付近に毛細血管等の各種血管等といった障害物を細かく記載しなかったが、実際には、臓器Ａ付近には毛細血管等の各種結果等といった障害物が数多く存在する。よって、図１１に示すように、ＲＯＩを臓器Ａの形状及び大きさに極めて近いものとして、臓器Ａ以外の周囲の物体が極力取り除かれた状態とすることで、臓器Ａの表面状態等を、障害物に阻害されることなく観察することができる。
【００９２】
以上のように、第１実施形態に係る画像処理システム１では、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、形状データベースＤＢに格納される複数種類の３次元モデルから１つの種類の３次元モデルを指定する。そして、ボリュームデータに係る３次元領域のうち、指定された３次元モデルに対応したＲＯＩに係る表示用画像をボリュームデータに基づいて生成して、モニター３に出力する。このような構成を採用することで、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状に応じたＲＯＩの形状を容易に選択することができる。その結果として、表示対象物の形状等に合わせてＲＯＩを切り出して表示させることが容易に可能となる。
【００９３】
また、ＲＯＩに係る表示画像をモニター３に表示させた状態で、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、ＲＯＩの大きさが変更される。このような構成により、ＲＯＩを表示対象物の大きさ等に合わせて変更することができる。したがって、表示対象物に合わせたＲＯＩの表示をより良く実現することができる。
【００９４】
すなわち、臓器等の表示対象物に対して、ＲＯＩの設定を容易に行うことができる。また、ＲＯＩの境界として表示される断面表示を表示対象物に応じた曲面で表現でき、その表現を簡単に変更することが可能である。
【００９５】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態に係る画像処理システム１では、例えば、複数種類の臓器に合わせた３次元モデルがＲＯＩに係る形状として用意されており、ユーザーが、複数種類のＲＯＩに係る３次元モデルから、１つの種類の３次元モデルを選択して、表示対象物たる特定の臓器の形状等に合わせてＲＯＩを表示させた。これに対して、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａでは、ＲＯＩの形状として、円柱及び楕円球を用意して、表示対象物の大きさや形状や角度等に応じて、ＲＯＩたる円柱や楕円球の大きさや形状や角度等を適宜変更させることができる。なお、ここで、ＲＯＩの形状として、円柱や楕円球を用意するのは、表示対象物が臓器等である場合には、表示対象物が一般的に、円柱や楕円球に近い形状となるためである。
【００９６】
以下、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａについて、第１実施形態に係る画像処理システム１と異なる点を主として説明する。なお、第１実施形態に係る画像処理システム１と第２実施形態に係る画像処理システム１Ａとが異なる点は、ＲＯＩの形状や大きさや角度等、ＲＯＩに関するものであり、特に、システム構成やボリュームレンダリングの手法等については異なるところがない。よって、各構成については、第１実施形態に係る画像処理システム１と同様な符合を用いて、説明を省略する。
【００９７】
図１２は、第２実施形態に係るＲＯＩ選択画面の表示例を示す図である。なお、第１実施形態と同様に、図５で示したような表示画像がモニター３に表示された状態で、ユーザーが操作部４における所定の操作部材（例えば、Ｆ１キー）を操作すると、図１２に示すようなＲＯＩ選択画面がモニター３に表示される。
【００９８】
図１２に示すＲＯＩ選択画面では、記憶部２２内の形状データベースＤＢに格納される２種類（一般的には複数）の形状モデルデータにそれぞれ対応する円柱及び楕円球といった複数種類の３次元形状（３次元モデル）が隣合った状態で同時に表示される。また、図１２に示すＲＯＩ選択画面では、２つの３次元モデルが別個に枠で区切られた状態で表示される。そして、図１２に示すようなＲＯＩ選択画面がモニター３に表示された状態で、ユーザーが操作部４を適宜操作することで、太枠カーソルＷＦ１を適宜スライドさせて、太枠カーソルＷＦ１を円柱及び楕円球のうちの所望の一方の３次元モデルを囲むような状態に合わせて設定し、更に、操作部４におけるキーボードのEnterキーを押下することで、一方の３次元モデルを選択することができる。つまり、注目して観察を行うために表示させたい対象物（表示対象物）の形状に応じたＲＯＩの形状を選択することができる。別の観点から言えば、ユーザーの操作に応答して、制御部２０が、記憶部２２内の形状データベースＤＢに格納された２種類の３次元モデルに係る形状モデルデータうちの一方の３次元モデルに係る形状モデルデータを指定する。
【００９９】
このように、１つの種類の形状モデルデータが指定されると、処理対象の３次元領域に対するＲＯＩの位置を設定するための画面（ＲＯＩ位置設定画面）がモニター３に表示される。なお、ここでは、円柱に係る形状モデルデータが指定された場合を例に挙げて説明する。
【０１００】
図１３は、第２実施形態に係るＲＯＩ位置設定画面の表示例を示す図である。図１３に示すように、ＲＯＩ位置設定画面には、形状モデルデータを指定する直前にモニター３に表示されていた表示画像に対して、ＲＯＩの位置を設定するためのマウスポインタＭＰ、及びＲＯＩの輪郭を示す３次元モデルの外縁ＦＲ２が重畳表示される。
【０１０１】
図１３に示すように、ＲＯＩ位置設定画面がモニター３に表示された状態で、操作部４のマウスを操作することで、表示画像に対するマウスポインタＭＰの相対的な位置をシフトさせることができる。そして、マウスを適宜クリックすることで、表示画像に対するマウスポインタＭＰの相対的な位置を固定された状態又は移動可能な状態とすることができる。
【０１０２】
また、ＲＯＩ位置設定画面では、マウスポインタＭＰを中心として、ＲＯＩ選択画面で選択された３次元モデルの外縁ＦＲ２が表示される。そして、図１３に示すように、例えば、表示画像で表示される物体のうち、注目して観察を行うために表示させたい対象物（表示対象物）が臓器Ａである場合には、表示画像上の臓器Ａを囲むように外縁ＦＲ２の位置を設定して、enterキーを押下することで、ＲＯＩの位置を確定させることができる。つまり、このような操作により、制御部２０が、処理対象である３次元領域のうち、指定された形状モデルデータに対応したＲＯＩを設定する。
【０１０３】
そして、このように、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が設定されると、ＲＯＩに対応するボリュームデータに基づいて表示用画像を生成して出力する動作フローが開始される。ここで開始される動作フローは、図８に示したものと同様となるため、説明を省略する。
【０１０４】
図１４は、円柱形のＲＯＩに対応するボリュームデータに基づいて表示用画像を生成して、モニター３に表示されるＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。図１４に示すように、ＲＯＩ、すなわち外縁ＦＲ２で囲まれた領域について、ボリュームデータに基づく表示画像が表示される。このとき、外縁ＦＲ２外、すなわちＲＯＩ以外の領域については、削除された状態で表示がなされる。
【０１０５】
そして、図１４に示したように、モニター３に、ＲＯＩに係る表示用画像が可視的に出力された状態（すなわち表示画像が表示された状態）で、ユーザーが操作部４を適宜操作することで、ＲＯＩの形状と大きさ及び処理対象たる３次元領域（ボリューム）に対するＲＯＩの相対的な角度（相対角度）を適宜変更することができる。
【０１０６】
図１５及び図１６は、ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図であり、図１７は、ボリュームに対するＲＯＩの相対角度の変更について説明する図である。なお、円柱は、上底面や当該上底面と平行な断面を形成する円の半径ｒと、上面と底面との距離すなわち高さｈといった２つのパラメータによって、その形状や大きさが規定される。
【０１０７】
ＲＯＩの形状が円柱形である場合には、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのShiftキーを押下したまま、マウスを上下方向にドラッグ操作すると、図１５に示すように、制御部２０が、高さｈを長短方向に自在に変更する。そして、Shiftキーの押下が解除されると、高さｈの変更が確定される。
【０１０８】
また、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのCtrlキーを押下したまま、マウスを半径方向にドラッグ操作すると、図１６に示すように、制御部２０が、半径ｒを拡大縮小方向に自在に変更する。そして、Ctrlキーの押下が解除されると、半径ｒの変更が確定される。
【０１０９】
このように、モニター３に表示画像が表示された状態で、ユーザーの操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩの形状を規定する高さｈ及び半径ｒといった２つのパラメータを個別に変更することで、ＲＯＩの形状を変更する。
【０１１０】
更に、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのＲキーを押下したまま、マウスを適宜ドラッグ操作すると、図１７に示すように、制御部２０が、ボリュームに対するＲＯＩの相対的な角度を自在に変更する。そして、Ｒキーの押下が解除されると、ＲＯＩの相対角度の変更が確定される。なお、図１７では、ＲＯＩの相対角度を若干だけ変更したものを例示したが、これに限られず、ＲＯＩの相対角度は、３６０度内のどの角度にも変更させることができる。
【０１１１】
このようにして、高さｈや半径ｒ等を変更することによるＲＯＩの形状及び大きさの変更や、ＲＯＩの相対角度の変更が行われて確定された状態で、ユーザーが操作部４におけるキーボードのEnterキーを押下すると、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が再設定される。なお、ここでは、ＲＯＩの形状、大きさ、及び相対角度を、実際の臓器Ａの形状、大きさ、及び角度に対して出来るだけ近づけることで、ほぼ臓器Ａだけを示す表示画像をモニター３に表示させようとしているものとする。
【０１１２】
上記のように、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が再設定されると、再度、図８で示した動作フローが行われ、例えば、図１８に示すように、形状、大きさ、及び相対角度が変更された後のＲＯＩ（変更後表示用領域）に係る表示画像がモニター３に表示される。
【０１１３】
図１８に示す表示画像が表示される状態では、臓器Ａの形状、大きさ、及び角度に対して極めて近いＲＯＩが設定された状態となるため、臓器Ａ以外の周囲の物体（例えば、血管や骨等）が極力取り除かれた状態となる。そのため、注目して観察したい臓器Ａの表面等の状態を他の障害物に阻害されることなく、確実に観察することができる。
【０１１４】
なお、図１３、図１４、及び図１８では、図面を見易くするために、臓器Ａ付近に毛細血管等の各種結果等といった障害物を細かく記載しなかったが、実際には、臓器Ａ付近には毛細血管等の各種血管等といった障害物が数多く存在する。よって、図１８に示すように、ＲＯＩを臓器Ａの形状及び大きさに極めて近いものとすることで、臓器Ａ以外の周囲の物体が極力取り除かれた状態とすることで、臓器Ａの表面状態等を、障害物に阻害されることなく観察することができる。
【０１１５】
一方、図１２に示すようなＲＯＩ選択画面がモニター３に表示された状態で、楕円球に係る形状モデルデータが指定された場合においても、円柱に係る形状モデルデータが指定された場合と同様な処理が行われる。但し、楕円球と円柱とは、形状が異なるために、形状を規定するパラメータが異なり、変更可能なパラメータも異なる。したがって、ここで、楕円球の形状、大きさ、及び相対角度の変更について簡単に説明する。
【０１１６】
図１９及び図２０は、ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図であり、図２１は、ボリュームに対するＲＯＩの相対角度の変更について説明する図である。なお、ここでは、所定の面に平行な面で楕円球を切った断面が常に円となるように設定されているものとし、楕円球が、断面である円の半径ａと、当該断面である円に対して垂直な方向における長さ（高さ）ｂといった２つのパラメータによって、その形状や大きさが規定される。
【０１１７】
ＲＯＩの形状が上記のような楕円球である場合には、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのCtrlキーを押下したまま、マウスを断面たる円の半径方向にドラッグ操作すると、図１９に示すように、制御部２０が、半径ａを拡大縮小方向に自在に変更する。そして、Ctrlキーの押下が解除されると、半径ａの変更が確定される。
【０１１８】
また、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのShiftキーを押下したまま、マウスを上下方向にドラッグ操作すると、図２０に示すように、制御部２０が、ＲＯＩたる楕円球の長さｂを長短方向に自在に変更する。そして、Shiftキーの押下が解除されると、ＲＯＩの長さｂの変更が確定される。
【０１１９】
このように、モニター３に表示画像が表示された状態で、ユーザーの操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩの形状を規定する長さｂ及び半径ａといった２つのパラメータを個別に変更することで、ＲＯＩの形状を変更する。
【０１２０】
更に、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのＲキーを押下したまま、マウスを適宜ドラッグ操作すると、図２１に示すように、制御部２０が、ボリュームに対するＲＯＩの相対的な角度を自在に変更する。そして、Ｒキーの押下が解除されると、ＲＯＩの相対角度の変更が確定される。なお、図２１では、ＲＯＩの相対角度を若干だけ変更したものを例示したが、これに限られず、ＲＯＩの相対角度は、３６０度内のどの角度にも変更させることができる。
【０１２１】
このようにして、半径ａや長さｂ等を変更することによるＲＯＩの形状及び大きさの変更や、ＲＯＩの相対角度の変更が行われて確定された状態で、ユーザーが操作部４のキーボードのEnterキーを押下すると、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が再設定される。なお、ここでは、ＲＯＩの形状、大きさ、及び相対角度を、実際の臓器Ａの形状、大きさ、及び角度に対して出来るだけ近づけることで、ほぼ臓器Ａだけを示す表示画像がモニター３に表示させようとしているものとする。
【０１２２】
上記のように、処理対象である３次元領域に対するＲＯＩの位置が再設定されると、再度、図８で示した動作フローが行われ、例えば、図２２に示すように、形状、大きさ、及び相対角度が変更された後のＲＯＩ（変更後表示用領域）に係る表示画像がモニター３に表示される。
【０１２３】
以上のように、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａでは、処理対象であるボリュームデータに係る３次元領域のうち、円柱や楕円等といった所定の３次元モデルに対応したＲＯＩに係る表示画像をモニター３に表示させる。そして、当該ＲＯＩに係る表示画像がモニター３に表示された状態で、ユーザーの操作に応答して、ＲＯＩの形状等を規定する２以上のパラメータを個別に変更する。このように、ＲＯＩの形状を変更するような構成とすると、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状等に合わせてＲＯＩを表示させることができる。
【０１２４】
また、ボリュームデータに係る３次元領域のうち、円柱や楕円球等に対応したＲＯＩに係る画像をボリュームデータに基づいて生成して、モニター３に出力する。このような構成により、例えば、円柱や楕円球の形状に近似した形状を有する臓器等の形状に合わせてＲＯＩを表示させることができる。その結果、３次元の構造を示すデータを視覚化する際に、表示対象物の形状等に合わせてＲＯＩを表示させることができる。
【０１２５】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１２６】
◎例えば、上述した実施形態では、３次元の構造を示すデータを視覚化して表示する手法として、ボリュームレンダリングを用いたが、これに限られず、例えば、サーフェースレンダリング(Surface Rendering)等、その他の方法を用いて、３次元の構造を示すデータを視覚化しても、上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
◎また、上述した第１実施形態では、ユーザーによる操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩを、その形状を保ちつつ、その大きさを拡大又は縮小させることで、大小の相似形のものに変更したが、これに限られず、例えば、キーボードの所定キーの押下及びマウスのドラッグ操作等といったユーザーによる操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩを縦方向や横方向等といった所定方向に拡大又は縮小させることで、ＲＯＩの形状や大きさを変更するようにしても良い。
【０１２８】
図２３及び図２４は、変形例に係るＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。なお、ここでは、臓器Ａが表示対象物である場合を例にとって説明する。また、ここでは、臓器Ａに係るＲＯＩが、高さＨと幅Ｗといった２つのパラメータによって、その形状や大きさが規定されているものとする。
【０１２９】
ＲＯＩの形状が上記のような臓器Ａに対応する形状である場合には、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのShiftキーを押下したまま、マウスを上下方向にドラッグ操作すると、図２３に示すように、制御部２０が、ＲＯＩの高さＨを長短方向に自在に変更する。そして、Shiftキーの押下が解除されると、ＲＯＩの高さＨの変更が確定される。
【０１３０】
また、モニター３に、ＲＯＩに係る表示画像が表示された状態で、ユーザーが、例えば、操作部４におけるキーボードのCtrlキーを押下したまま、マウスを左右方向にドラッグ操作すると、図２４に示すように、制御部２０が、幅Ｗを拡大縮小方向に自在に変更する。そして、Ctrlキーの押下が解除されると、幅Ｗの変更が確定される。
【０１３１】
以上のようにして、モニター３に表示画像が表示された状態で、ユーザーの操作に応答して、制御部２０が、ＲＯＩの形状を規定する高さＨ及び幅Ｗ等といった所定方向の大きさや長さを規定する２つのパラメータを個別に変更することで、ＲＯＩの形状や大きさを変更する。このような構成とすることで、ＲＯＩの形状を表示対象物の形状等に合わせて適宜変更することができる。その結果、表示対象物に合わせたＲＯＩの表示態様が更に良好となる。
【０１３２】
なお、高さや幅といった２つのパラメータだけでなく、その他、ＲＯＩの形状や大きさを規定するパラメータを含む複数のパラメータを適宜変更することができるようにして、表示対象物に合わせたＲＯＩの表示態様が更に良好となるようにしても良い。また、高さや幅のうち一方のパラメータだけを適宜変更することができるようにしても、表示対象物にＲＯＩを極力合わせることができる。
【０１３３】
◎また、上述した第２実施形態では、円柱及び楕円球の形状や大きさを規定する２つのパラメータを変更可能としたが、これに限られず、例えば、円柱や楕円球の形状や大きさを規定する２以上のパラメータを個別に変更することで、ＲＯＩの形状や大きさを変更するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理システムの概要を例示する図である。
【図２】Ray Casting法によるVolume Renderingについて説明する図である。
【図３】Ray Casting法によるVolume Renderingについて説明する図である。
【図４】Ray Casting法によるVolume Renderingの動作フローを例示するフローチャートである。
【図５】表示画像の表示態様を例示する図である。
【図６】ＲＯＩ選択画面の表示例を示す図である。
【図７】ＲＯＩ位置設定画面の表示例を示す図である。
【図８】ＲＯＩに係る表示用画像の生成及び出力の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。
【図１０】ＲＯＩの大きさの変更について説明する図である。
【図１１】ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。
【図１２】第２実施形態に係るＲＯＩ選択画面の表示例を示す図である。
【図１３】ＲＯＩ位置設定画面の表示例を示す図である。
【図１４】ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。
【図１５】ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【図１６】ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【図１７】ボリュームに対するＲＯＩの相対角度の変更について説明する図である。
【図１８】ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。
【図１９】ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【図２０】ＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【図２１】ボリュームに対するＲＯＩの相対角度の変更について説明する図である。
【図２２】ＲＯＩに係る表示画像の表示態様を例示する図である。
【図２３】変形例に係るＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【図２４】変形例に係るＲＯＩの形状及び大きさの変更について説明する図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  画像処理システム
２  パーソナルコンピュータ（画像処理装置）
３  モニター
４  操作部
５  装着部
２０  制御部
２０ａ  ＲＯＭ
２０ｂ  ＲＡＭ
２１  入出力Ｉ／Ｆ
２２  記憶部
５１  メモリカード
ＣＰ  画素対応点
ＤＢ  形状データベース
ＰＧ  画像処理プログラム
【図１】
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【図２】
2006065479.tif 000010
【図３】
2006065479.tif 000011
【図４】
2006065479.tif 000012
【図５】
2006065479.tif 000013
【図６】
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【図７】
2006065479.tif 000015
【図８】
2006065479.tif 000016
【図９】
2006065479.tif 000017
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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