(57)【要約】  画像処理システムが、3-D変形可能表面モデルを用いるオブジェクトの自動セグメント化についての3D処理手段(10、11)を有し、その表面モデルのリアルタイムの対話適合(20)の手段を更に有し、2-Dモデル曲線(MC)に沿って3-D表面モデルと交差する2Dデータプレーン(DP)の選択についてのユーザ制御による手段(21)と；その2-Dデータプレーンにおけるクリックポイント(CP)を操作するユーザ操作手段と、そのクリックポイントにアタッチされる3D訂正表面(G)を生み出すリアルタイム計算手段と；修正されるモデル曲線の2D部分の3D近傍における3D表面モデルの点を、3D訂正表面に向かって引き寄せるアトラクション・トゥ・ポイント処理手段と；ユーザ制御による操作を視覚化する視覚化手段とを含む。ユーザは、データプレーンにおけるクリックポイントをスライドすることができる。それにより、3D表面モデルは、クリックポイントと訂正表面とに対して引き付けられたように見える。オプションで、ユーザは、クリックポイントをスライドしつつ、アタッチされた3D訂正表面の形状を修正することができる。
2007518484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
3-D画像における3-D変形可能表面モデルを用いて注目オブジェクトの自動セグメント化を行う3D処理手段を有し、前記注目オブジェクトの表面の実際の画像に対する前記表面モデルのリアルタイムな対話的適合を行う手段を更に有する画像処理システムであって、
前記3-D表面モデルを2-Dモデル曲線に沿って、修正される2-D部分と交差させる2Dデータプレーンの選択をするユーザ制御手段と、
前記2-Dデータプレーンにおけるクリックポイントを操作するユーザ操作手段と、前記クリックポイントにアタッチされる3D訂正表面を生み出すリアルタイム計算手段と、
修正される前記2D部分の3D近傍における、前記3D表面モデルの点を、前記3D訂正表面に向かって引き寄せる、アトラクト・トゥ・ポイント処理手段と、
ユーザ制御による操作をリアルタイムに視覚化する視覚化手段とを含む画像処理システム。
【請求項２】
前記クリックポイントにアタッチされる3D訂正表面を生み出す前記リアルタイム計算手段が、
前記クリックポイントに近接する前記モデル曲線の基準点の計算をする手段と、前記データプレーンにおいて規定される対応する最短距離の計算をする手段と、
前記最短距離の前記3D訂正表面関数の計算をする手段とを有する、請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記3D訂正表面は、ガウシアン表面であり、該ガウシアン表面のパラメタは、前記最短距離の関数である、請求項２に記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記パラメタは、前記ガウシアン表面の前記形状を修正するためにユーザ制御である、請求項３に記載の画像処理システム。
【請求項５】
修正される前記2D部分の3D近傍における、前記3D表面モデルの点を、前記3D訂正表面に向かって引き寄せる、アトラクト・トゥ・ポイント処理手段が、
前記基準点と隣接点とを3Dにおける前記訂正表面に向かって引き寄せるのに、前記最短距離の関数である引き寄せ力を計算する計算手段を有する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項６】
前記基準点の距離の関数において前記隣接点に重み付けられる前記最短距離の関数として前記引き寄せ力を計算する手段を持つ、請求項５に記載の画像処理システム。
【請求項７】
前記最短距離の関数である動きベクトルの前記計算に基づき前記引き寄せ力を計算する手段を持つ、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記訂正表面を用いて、前記注目オブジェクトに対する前記3D表面モデルの最適な適合をユーザが選択するため、前記データプレーンにおいて前記クリックポイントをユーザがスライドする手段を持ち、前記スライドにより前記3D表面モデルが前記クリックポイントと前記訂正表面とに引き付けられたように見え、
オプションで、前記クリックポイントをスライドする間、前記アタッチされる3D訂正表面の前記形状の修正をユーザが選択し、
前記3D表面モデルのユーザ制御によるリアルタイムな適合が完了するまで上記処理を繰り返す、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記表面モデルがメッシュモデルであり、前記表面モデルの点は、前記メッシュモデルの頂点である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
セグメント化される注目オブジェクトの３次元画像を取得する取得手段と、
共通のエッジとノードとを備える多角形面から形成されるメッシュモデルを生成し、及び前記注目オブジェクト上へ前記メッシュモデルをマッピングするため、前記メッシュモデルを自動的に変形する自動セグメント化手段と、
選択されたデータプレーンにおいて、ユーザが操作したクリックポイントにアタッチされる3D訂正表面に向かって、前記表面モデルの頂点を引き寄せることにより、前記メッシュモデルの範囲を局所的に修正するために前記メッシュモデルを対話的に適合するリアルタイム対話適合手段とを有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記表面モデルの3D表示、前記データプレーンの2D表示、前記データプレーンと前記表面モデルとの交差を、該交差を強調し又は強調することなく示す、前記交差の2D表示、前記表面モデルの他の平面との交差の2D表示を表示する表示手段を持ち、前記3D及び／又は2D表示が一度に一つ又は一度に複数表示される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
医療画像データを処理するために請求項１乃至９のいずれか一項に記載された画像処理システムを形成するよう、適切にプログラムされたコンピュータ又は回路手段を持つ特別の用途のプロセッサを有する医療画像化処理システム。
【請求項１３】
医療検査画像化装置であって、
体の臓器の３次元画像を取得する手段と、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステムとを持つ医療検査画像化装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のシステムにおいて使用される命令セットを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形可能な表面を用いる３次元画像における注目オブジェクトをセグメント化する処理手段を持つ画像処理システムに関する。このシステムは、３次元変形可能表面モデルを３次元オブジェクト上に自動的にフィットさせる手段と、結果として生じる表面モデルを適合するユーザ制御手段とを有する。本発明は、更に、斯かる画像処理システムに結合される医療画像装置と、体内臓器である注目オブジェクトのセグメント化のため、本装置又はシステムにより生成される医療３次元画像を処理するプログラムプロダクトとに関する。本発明は、臓器病理学を研究又は発見するために医療画像化の分野における特定の用途を見出す。
【背景技術】
【０００２】
メッシュモデルを用いる3Dオブジェクトの表現技術は、既に、H.DELINGETTEにより刊行物「Processing of the International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR'94)、20-24 June 1994、Seattle、USA」における題名「Simplex Meshes: a General Representation for 3-D shape Reconstruction」により開示される。この文書において、３次元オブジェクトを再生する物理ベースの手法が提示される。この手法は、「シンプレックス・メッシュ」の幾何学に基づいている。メッシュの弾力的な振る舞いは、各頂点(メッシュのノード)で抽出されるシンプレックス角を介する平均曲率を制御する局所安定化機能によりモデル化される。そうした機能は、視点不変で、固有で、及び大きさに敏感(scale-sensitive)である。通常の格子で規定される変形可能な表面と異なり、シンプレックス・メッシュは、とても適応可能な構造である。非常に曲がっている又は不正確な部分でのメッシュ分解能を増加するリファインメント処理もまた開示される。複雑なモデルを再生するためにシンプレックス・メッシュを接続する処理は、より簡単な形状を持つ部分を用いて行われることができる。シンプレックス・メッシュは、一定の頂点接続性を持つ。3-D表面を再生するために、2-シンプレックス・メッシュと呼ばれる、各頂点が３つの隣接する頂点に接続されるシンプレックス・メッシュが使用される。シンプレックス・メッシュの構造は、引用された刊行物の図１により示されるように、三角形の構造に対してデュアル(dual)である。それは、方向付け可能なすべての種類の表面を表すことができる。シンプレックス・メッシュの輪郭は、シンプレックス・メッシュにおいて隣接する頂点からなる、閉じた多角形鎖として規定される。輪郭は、できるだけ自分自身と交差しないよう制限される。輪郭は変形可能なモデルであり、それらが埋め込まれるシンプレックス・メッシュとは独立に処理される。４つの独立した変形が、可能なメッシュ変形の全体範囲を得るために規定される。それらは、メッシュの表面におけるエッジを挿入又は削除することからなる。シンプレックス・メッシュの説明はまた、平面的な幾何学において使用される角を一般化したシンプレックス角の定義と、頂点がその３つの隣接に対してどのように位置しているかを説明する測定基準パラメタの定義とを有する。各頂点の動的性(dynamic)は、ニュートンの運動法則により与えられる。変形は、形状が滑らかであるよう制約する力と、メッシュが3Dオブジェクトに近いよう制約する力とを意味する。内部的な力が外部的な制約に対する物理ベースのモデルの応答を決定する。内部的な力は、それらが固有的に視点不変(viewpoint invariant)であり、大きさ依存であるよう、表される。同様の種類の制約が輪郭にもあてはまる。
【０００３】
こうして、引用された刊行物は、所与の3Dオブジェクトを表す簡単なモデルを提供する。それは、注目3Dオブジェクト上へそのモデルを再形成及び調整するために適用される力を規定する。「シンプレックス・メッシュ技術」は、堅牢なセグメント化法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、引用された文書において提案される「シンプレックス・メッシュ」技術は、特定の環境においては完全なセグメント化を達成することができない。例えば：臓器の画像である３次元画像が非常にノイズが多いとき、又は注目オブジェクトが部分的にぼやけているときといった環境である。この環境においては、自動セグメント化アルゴリズムはセグメント化されたオブジェクトの表面に対して誤った位置を生み出す場合があり、結果として生じる３次元表面が、注目する臓器と１つ又は複数の相違点を示す場合がある。例えば、自動セグメント化アルゴリズムは、セグメント化処理が完了していない場合に止まる場合がある；それは、誤ってはいるが反対の(contrasted)表面に向かって間違って導かれて、誤った方向に進む場合がある；又は、複雑な表面形状が原因で、やはり誤った表面に向かって間違って導かれて、逆行しさえする場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、変形可能な3D表面モデルを用いて３次元画像で表現される注目オブジェクトをセグメント化する手段を持ち、更に、ユーザによりリアルタイムに3D表面モデルを対話的に修正するリアルタイム対話適合手段を持つ3D画像処理システムを提案することを目的とする。対話的なリアルタイム適合手段は、アトラクション・トゥ・ポイント(attraction to point)手段と呼ばれるリアルタイムのユーザ操作処理手段を有し：
データプレーンと呼ばれる、表面モデルと交差する作業平面をユーザが選択し；
その表面モデルが通過するそのデータプレーンにおけるクリックポイントをユーザが操作し；
そのクリックポイントに3D訂正表面をアタッチ(attach)し；
その3D表面モデルの3D部分を3D訂正表面に引き付け；
注目オブジェクトに対する3D表面モデルの最適な適合をユーザが選択するために、データプレーンにおけるクリックポイントをユーザがスライドし、そこでは、その3D表面モデルがそのクリックポイントに対して引き付けられたように見え；
オプションで、クリックポイントをスライドしつつ、アタッチされた3D訂正表面の形状の修正をユーザが選択し；
上述した処理を3D表面モデルのユーザ制御のリアルタイム適合が完了するまで繰り返す、ための手段を含む。
【０００６】
対話的なリアルタイム適合手段は、ユーザが3D画像又は2D画像においてリアルタイムなユーザ操作処理の動作を制御するための視覚化手段を更に有する。
【０００７】
本発明によれば、3D訂正表面は、形状パラメタにより規定される。それは、データプレーン内の表面モデルの交差曲線に対する、ユーザが規定したクリックポイントの距離の関数、及び修正される3D表面モデルの実際の面積の関数としてセットされることができる。この形状パラメタは、ユーザが選択した又はユーザが修正したものであり、かつ3D訂正表面を規定するユーザが規定したクリックポイントに関連付けられる。それは、アトラクション・トゥ・ポイント処理を行うのに使用される。
【０００８】
上述のリアルタイム対話適合手段は、困難な3D表面モデル上でのみ動作する代わりに、比較的容易な処理である表面モデルの2D表示(view)において、リアルタイムに局所的なユーザの干渉を可能にする。医療画像を処理するとき、臓器を画像化する間に生じる問題、例えば画像セグメント化の問題にユーザがリアルタイムに対処することが重要である。前述のリアルタイム対話適合手段は、ユーザが規定したクリックポイントの周囲の3D表面モデルにおける選択された領域をリアルタイムに修正することを可能にする。セグメント化の3D表面モデルの適合度を改善するために、その修正は、形状パラメタにより制御される。
【０００９】
本発明は、3D画像処理のためこのシステムに結合される医療診断画像化装置にも関する。医療画像化装置は、X線医療検査装置又はMRIといった他のいずれかの3D医療画像化装置とすることができる。本発明は、更に、そのシステムで使用されるプログラムプロダクト又はプログラムパッケージに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、以下の図式的かつ概略的な図面を参照して、以下詳細に説明されることになる。
【００１１】
本発明は、３次元変形可能表面モデル技術を用いて、３次元(3D)画像において表される注目オブジェクトをセグメント化する画像処理システムに関する。それにより、セグメント化におけるその変形可能な表面モデルが、３次元オブジェクトの表面上へ適合される。
【００１２】
以下に説明される例において、変形可能表面モデルはメッシュモデルである。従って、図３Ｄに示されるように、セグメント化の表面は、エッジと頂点とにより規定されるメッシュ面(mesh face)で表される。本発明は、単純に語句「メッシュモデル」を「変形可能表面モデル」に、語句「メッシュ曲線」を語句「表面曲線」に、及び語句「頂点」を語句「点」に置き換えることにより、メッシュモデル以外の変形可能表面モデルに対して適用されることができる。本例において、3Dセグメント化された注目オブジェクトは、3D医療画像で表される臓器である。
【００１３】
2シンプレックスメッシュのような離散的な変形可能モデルを用いて画像をセグメント化することは、しばしば結果として生じるセグメント化された表面の訂正を必要とする。これは、医療画像に対して特に当てはまり、そこでは、画像ノイズ又は貧弱なデータ品質が原因で、いくらか目立つ画像特徴が欠損する場合がある。結果として、そのモデルのある部分は、部分的に誤りのあるセグメント化された形状へ導く、誤った特徴へ引き付けられる場合がある。そこで、施術者は通常はセグメント化の結果を訂正するのに、画像解釈において自身の経験を利用したがる。更に、施術者は、ユーザが強要した位置にそのモデルを強制的に張り付かせることにより、追加的なセグメント化処理を誘導したいと思う場合がある。正確でないときに表面のセグメント化を修正することは、達成することがとても難しい。特に、リアルタイムで行うことがとても難しい。本発明は、この問題をリアルタイムに解決する手段を提案する。
【００１４】
本発明は、ユーザが引き出した点のみを用いて、3Dメッシュモデルをリアルタイムに修正する対話的ユーザ操作処理手段を持つ画像処理システムを提案する。修正されたメッシュモデルがこのユーザが引き出した点を通過するよう、そのユーザが引き出した点に対してメッシュモデルが引き付けられることになる。
【００１５】
本発明によれば、リアルタイムな対話画像処理手段が、ユーザによる、セグメント化操作を制御すること、及び、セグメント化に関するメッシュ表面の最適位置においてリアルタイムに修正、訂正又は適合を行うため、注目オブジェクトの実際の表面を好適に適合させることが必要な場所と時間とを干渉することを可能にする。ユーザにより制御されるこうしたリアルタイムの対話処理手段は、ユーザにより選択される適合に関する満足のいくレベルに到達されるまで、注目オブジェクトの３次元表面上への3Dメッシュモデルのマッピングをリアルタイムに適合させることを可能にする。本システムは、３次元グレーレベル画像を処理するのに適用されることができる。
【００１６】
図１Ａは、本発明のシステムにおける処理手段を図式的に表す。このシステムは、自動セグメント化手段１１が自動メッシュモデル技術を用いて予備的な3D画像セグメント化を行うよう、パラメタを設定する初期化手段１０を持つ。
【００１７】
本システムは、図５に示されるように、注目オブジェクトの表面に実質的に適合するメッシュモデルの画像である、予備的な自動セグメント化の結果をユーザが検査するための表示手段６０を持つ。この3Dメッシュモデルは、自動セグメント化手段１１により、まず、最適位置において、注目オブジェクトの表面上へマッピングされる。ユーザはこの予備的なセグメント化の結果を受け入れるか、又はこの結果を受け入れないかのいずれかである。システムは、制御手段１５を持ち、それは、リアルタイム対話適合手段２０を制御するために、動作時にユーザにより設定されることができる。
【００１８】
ユーザが自動セグメント化１１の結果を受け入れる場合、データは、制御手段１５を介して停止手段３０へ送られる。停止手段３０は、予備的なセグメント化の結果を最終的なセグメント化画像データとして直接生み出すことを可能にする。これらの画像データは、表示手段により画像として、又は記憶手段、格納手段若しくは他の手段によりデータとして与えられることができる。また、ユーザは、自動セグメント化手段１１を用いてセグメント化処理を続行したい場合がある。そして、結果として生じる信号データは、再度経路１３を通り自動セグメント化手段１１に入れられる。
【００１９】
本発明によれば、ユーザがこの予備的なセグメント化の結果１２を受け入れない場合、リアルタイムの対話適合手段２０が、制御手段１５を介してユーザ操作されることができる。ユーザ操作されたリアルタイム対話適合手段２０は、予備的な自動セグメント化手段１１の結果をリアルタイムで対話的に修正、訂正又は改善するべく、ユーザがデータ又は情報を入力するために与えられる。
【００２０】
リアルタイム対話適合手段２０は、図５に示されるように、例えば、キーボード７２又はマウス７１のような操作手段を用いて、又は、従来技術において知られているいずれかの他の対話操作手段を用いて、制御手段１５を介してユーザにより操作される。
【００２１】
リアルタイムな対話適合２０を行った後、ユーザは、例えば、表示手段６０を用いてセグメント化の結果を更に調査する。ユーザは、自身が結果を受け入れるまで、リアルタイムな対話適合手段を操作することができる。ユーザがリアルタイム対話適合されたセグメント化の結果を受け入れるとき、データは、停止３０に送られ、その適合されたセグメント化の結果が、表示手段６０、又は記憶手段、格納手段若しくは図５の他の手段に与えるための最終的なセグメント化画像データ２を生み出す。
【００２２】
また、ユーザは自身が行ったこのリアルタイムの対話適合手段を用いて行った操作をアンドゥ(undo:取消)することができる。ユーザは、自身が結果に満足するまで、このリアルタイム対話適合手段を用いて新たな操作を行うことができる。
【００２３】
図１Ｂは、リアルタイムのユーザ制御による適合のための「アトラクション・トゥ・ポイント」と呼ばれる、本発明のリアルタイム対話適合手段２０を実行する手段を図式的に表す。
【００２４】
図１Ｂを参照すれば、このリアルタイムの対話適合手段２０は、まず、注目オブジェクトのセグメント化の表面のセクションを示す指向性のデータプレーンDPをユーザが選択するための平面選択手段２１を有する。データプレーンDPの方向は、図２に示されるように３次元参照用のOX、OY、OZにおける基準ボリューム(volume of reference)VOL内で規定される。データプレーンDPは、ユーザがリアルタイム対話適合手段を用いて操作を行うための作業平面である。
【００２５】
通常は、3D画像は、基準となる１つの平面に対して平行な点の２次元画像を所定数集めることで構築される。各画像平面は、基準における基準ボリュームVOLのセクションを表す。こうした平面におけるメッシュ伝播(mesh propagation)の欠陥をユーザが特定し及び訂正することは非常に困難であり、かつ、気難しいものである。なぜなら、メッシュモデルの欠陥は所定の構造平面の所与の方向で必ずしも好適に見られるものではないからである。
【００２６】
代わりに、本発明によれば、データプレーンDPの方向は、必ずしも3D画像の構造の平面ではない。その方向は、メッシュ曲線MCにより示される、メッシュモデルとの交差を示すデータプレーンに対して選択される。そこでは、セグメント化の欠陥が最も見られる。この興味深い方向は、3D基準に関していずれかの方向とすることができる。
【００２７】
表示手段６０は、有利には、いくつかの画像を与える。例えば、3Dオブジェクトの3D画像、3Dメッシュモデルの3D画像、及び、指向性の異なる方向でのデータプレーンと3Dメッシュモデルとの2D交差曲線を表す、計算された2Dメッシュ曲線MCを示す１つ又は複数の2D表示である。こうした2Dメッシュ曲線は、好ましくは、図４Ａから図４Ｃに示されるように、DPにおける注目オブジェクトの2Dのグレーレベル表示(view)上で強調され、オーバーレイ表示される。
【００２８】
本発明によれば、リアルタイムの対話適合手段２０は、注目オブジェクトのセグメント化された表面を形成する3Dメッシュモデル上で直接操作する代わりに、データプレーンDPにおける2Dメッシュ曲線MC上へユーザが局所的にかつリアルタイムで干渉することを可能にする。しかしながら、データプレーンDPにおける2Dメッシュ曲線MC上でユーザが操作する一方で、本発明のシステムは、直接にリアルタイムで3Dメッシュモデルを修正する。
【００２９】
図３Ａを参照して、リアルタイム対話適合手段２０は、ユーザが2Dメッシュ曲線MCを配置すること、及びアベラント曲線ACで表される修正される2Dメッシュ曲線の部分を選択することを可能にする。アベラント曲線ACは、メッシュ曲線MCの部分であり、そこでは計算されたメッシュモデルが、セグメント化されるオブジェクトの表面に正確に適合しないこと、又はセグメント化される注目オブジェクトが選択される方法に対応しないことをユーザが発見する。2Dメッシュ曲線MCを視覚化すべくデータプレーンDPの最適な方向を選択するため、ユーザはリアルタイムに平面選択手段２１を操作する。データプレーンの方向は、アベラント曲線ACが特に視認できるような、及びユーザがメッシュモデルの修正又は訂正を特に必要なものとして認識するような2Dメッシュ曲線MCの表示をユーザが見つけるまで変化される。
【００３０】
図１Ｂを参照し、及び図３Ａに示されるように、アベラント曲線ACを調査する間、図４Ａにおいて示されるユーザポイントUPで表されるデータプレーンにおける特定の点を、このアベラント曲線ACが通過することにより訂正されるべきであることを、ユーザが決定することができる。それは、メッシュ曲線MCとアベラント曲線ACとのオーバーレイ表示を伴う、データプレーンにおける注目オブジェクトOIの表示である。従って、対話適合手段２０は、例えば、図５に示されるようにキーボード７２のキーの操作により、又はマウス７１のクリックにより、又は他の描画手段により、ユーザが、クリックポイントCPで更に表されるこの点を引き出す対話描画手段２２を有する。このクリックポイントCPは、図４Ｂに示されるように、データプレーンDPにおけるアベラント曲線ACから離れた位置(at a distance of)にあり、ユーザポイントUPの近傍にある。それは、図４Ａと同じデータプレーンにおける同じ注目オブジェクトOIの表示である。
【００３１】
ここで、そのシステムは、例えば、クリックポイントとアベラント曲線との距離に基づき、アベラント曲線の形状を修正するための計算手段を持つ。
【００３２】
図１Ｂ及び図３Ａを参照すれば、実施形態の例において、リアルタイム対話適合システム２０は、クリックポイントCPと基準点Prefで表されるデータプレーンにおけるメッシュモデルの最も近い頂点との間の、基準距離Drefで表される幾何学的な距離を推定する測定手段２３を持つ。クリックポイントに関してメッシュモデルにおいて実際に最も近い頂点は、データプレーン以外の平面に位置することに留意されたい。本システム２０は、データプレーンDPで作業することを課すための手段を持つ。従って、選択された最近接の点は、データプレーンDP内にある。
【００３３】
データプレーンDPにおいて、そのシステムは、好ましくは、クリックポイントCPと基準点Prefとの間の距離を基準距離Drefとして追加的に推定する。しかしながら、ユーザは、他の基準に基づいてDrefを選択することができる。
【００３４】
それから、そのシステムは、基準距離Drefに基づき3D訂正表面Gを構築する計算手段を持つ。3D訂正表面Gは、3Dメッシュモデルの形状を自動的に修正しつつ、アベラント曲線ACの形状を修正することを可能にする。3D訂正表面Gは、基準点Prefとその近傍とを、クリックポイントCPと前述した訂正表面Gの点との方へ引き付ける。3Dにおいて生成される修正は、データプレーンDPにおいて及び他の2D表示で表される3Dメッシュモデルの他の断面において点検され、表示手段６０により表示されることができる。
【００３５】
本発明によれば、好ましい3D訂正表面は、3Dガウシアン表面である。ユーザは、別の種類の3D訂正表面を規定することができる。3Dガウシアン表面が使用される場合、そのパラメタσは、距離Drefの関数として選択されることができる。好ましくは、そのパラメタσは、距離Drefに等しいように選択される：
σ = Dref
である。
【００３６】
従って、システム２０は、3Dガウシアン表面Gを規定するパラメタσを計算するパラメタ計算手段２４を持つ。
【００３７】
それから、システムは、パラメタσから3Dガウシアン表面Gを規定する計算手段２５を持つ。パラメタσがDrefに等しい場合のデータプレーンDPにおける3Dガウシアン表面の断面は、図３Ｂに表される。3Dガウシアン表面Gにおける最高点は、図３Ｃ及び図４Ｂに示されるように、DPにおけるクリックポイントCPにアタッチされる。
【００３８】
一旦3Dガウシアン表面が規定されると、動きベクトル計算手段２６は、基準点をクリックポイントに向かって動かすことに対する動きベクトル
2007518484.tif 000003
を、クリックポイントCPと基準点Prefとの間の距離Drefの関数として与える。従って、
2007518484.tif 000004
はσの関数であり：
2007518484.tif 000005
である。
【００３９】
基準点Prefは引き寄せ力
2007518484.tif 000006
：
つまり、
2007518484.tif 000007
を用いて、クリックポイントCPに向かって引き寄せられる。
【００４０】
ガウシアン表面Gを用いるアベラント曲線ACの修正は、基準点Prefをクリックポイントに向かって動かす引き寄せ力
2007518484.tif 000008
の規定だけでなく、3Dにおけるその近傍の頂点をガウシアン表面Gに向かって動かす引き寄せ力
2007518484.tif 000009
の規定も必要とする。従って、一旦、力
2007518484.tif 000010
が基準点Prefに対して計算されると、アベラント曲線の頂点Prefは、クリックポイントCPに向かって動かされることができる。そして、3Dにおける基準点の周りのPiで表される頂点は、
2007518484.tif 000011
でそれぞれ表される、3Dにおけるメッシュモデルの形状を修正するための力を用いて、ガウシアン表面Gに向かって引っ張られなければならない。その力
2007518484.tif 000012
は、ガウシアン表面Gに対する頂点Piの距離Diに基づき計算される。
【００４１】
距離Diは、基準距離Dref及び異なる頂点Piと基準点Prefとの間の距離に基づき推定される。図３Ｄは、メッシュモデルにおける２つの面Φ１、Φ２、面Φ１の頂点に位置する点Pref、及びクリックポイントCPとPrefとの間の距離Drefを表す。面Φ１の頂点Aに対する距離Diは、距離Daであり、それは、距離Dref及びPrefと面Φ１のエッジ上のAとの間の距離の総和：
Di(A) = Dref + APref = Da
である。
【００４２】
そして、Bに対する距離Diは：
Di(B) = Db = Da + AB
である。
【００４３】
個別の動きベクトルViは、Drefの関数で手段２６により与えられる：
2007518484.tif 000013
となる。
【００４４】
計算手段２７は、近傍の頂点Piに対して割り当てられる個別の距離Diに基づき、前述の力
2007518484.tif 000014
を追加的に計算するため、重みαiで表されるパラメタを計算する。この点の周りの基準点の近傍をガウシアン表面に向かって動かすために、重みαiが個別の距離Diに基づき計算される。これらの重みαiは、Prefの近傍の頂点Piに割り当てられる。例えば：
2007518484.tif 000015
であり、ここで例えばσ = Drefである。
【００４５】
計算手段２８は、更に、個別の頂点Piを動かすための力
2007518484.tif 000016
を与え、それは：
2007518484.tif 000017
である。
【００４６】
従って、メッシュモデルの各頂点に適用される力は、修正されるメッシュモデルの基準点Prefに対する近傍の頂点の距離の関数である。係数αiを用いることは、修正するメッシュモデルのボリュームに依存する力
2007518484.tif 000018
を規定することを可能にする。メッシュモデルのボリュームが大きくなればなるほど、頂点に適用される力の変化が大きくなる。
【００４７】
図１Ｂを参照し、並びに図３Ｅ及び図４Ｃに示されるように、リアルタイム対話適合手段２０の処理手段２９は、更に、頂点Prefと、3Dにおけるガウシアン表面Gに向かう距離Diで規定されるその近傍頂点とを、以前に規定された引き寄せ力
2007518484.tif 000019
と
2007518484.tif 000020
とをそれぞれ用いて動かす。
【００４８】
計算手段のマウスを単にスライドするだけで、又は、他のいずれかの描画手段により、ユーザがクリックポイントCPを動かす度に、スライドするクリックポイントCPにアタッチされた訂正表面Gがそのクリックポイントに追随する。これは、とても重要なことである。なぜなら、そのことはメッシュモデルを訂正するのに最良のクリックポイントの位置を、ユーザがリアルタイムに完全に選択することを可能にするからである。
【００４９】
また、制御手段１５は、ユーザが対話的に距離Dref = σの値を修正することを可能にする。こうして、新たなガウシアン表面Gが計算され、クリックポイントにアタッチされる。これは、とても重要である。なぜなら、そのことは修正するメッシュモデルの面積の大きさに作用することを可能にするからである。
【００５０】
この段階で、メッシュモデルのリアルタイムな適合が一度行われている。ユーザは、リアルタイム対話適合手段２０の結果を推定する表示手段を持つ。リアルタイム対話適合手段が直接的に訂正メッシュ曲線CCを生み出すか、又はユーザが最後の操作を取り消して、新たな訂正曲線を生み出す新たなデータプレーン及び／若しくは新たなクリックポイントを選択するかのいずれかである。また、予備的にセグメント化されたゾーンから生じるアベラント曲線を含む、ボリュームのいくつかの異なる2Dデータプレーンにおいて、メッシュモデルがユーザにより選択される適合条件を満たすまで操作が実行されることができる。本システムは、メッシュモデルをオブジェクト上にマッピングする適合に関してユーザが満足のいく結果として認めるレベルまで、3D画像におけるセグメント化されたオブジェクトをリアルタイムで洗練することを可能にする。斯かる改良されたセグメント化された3Dオブジェクトを与えるリアルタイムの対話的セグメント化は、ボリュームにおける任意の平面にて行われることができる。上述されたように、本発明の処理手段は、ユーザのニーズに一致する注目オブジェクトのセグメント化を得るのに必要な多くのデータプレーンとアベラント曲線とに適用されることができる。
【００５１】
ユーザが最終的にセグメント化手段により生み出された結果を受け入れることを決定するとき、ユーザは図１Ａに示されるように停止手段３０を操作する。そして、ユーザは、セグメント化された画像２又はセグメント化された画像データを配置することができる。
【００５２】
[医療検査装置及び表示システム]
上述された手段は、本発明の表示システムに含まれ、又は結合される。図５は、医療検査装置に組み込まれる、本発明による画像表示システムの実施形態の基本的な部品を示す。医療検査装置１００は、患者が横たわるベッド１１０又は画像化装置に対して患者の位置を定める(localize)別の要素を含むことができる。医療画像化装置１００は、CTスキャナ又はX線装置若しくは超音波装置といった他の医療画像化装置とすることができる。装置１００により生成される画像データは、計算手段と、本発明の対話適合手段を形成するのに適切なユーザ制御手段とを有する、汎用のコンピュータのようなデータ処理手段７０に与えられる。データ処理手段７０は、通常は、モニタ６０のような視覚化デバイスと、ユーザ自身がシステムと対話することができるようユーザにより操作されることができるキーボードのような入力デバイス７２、マウス７１、又はポインティングデバイス等とに関連付けられる。データ処理デバイス７０は、本発明による医療画像データを処理するための処理手段を実現するようプログラムされる。特に、データ処理デバイス７０は、図１及び図４に関連して説明される処理を行うのに必要な、計算手段と記憶手段とを持つ。こうした処理を行うため事前にプログラムされた指示命令(instruction)を持つコンピュータプログラムプロダクトが実現されることもできる。
【００５３】
本書における上記図面及びその説明は、本発明を限定するものではなく説明するものである。添付された請求項の範囲内に含まれる多くの代替実施例が存在することは明らかであろう。更に、本発明は表示用の画像データを生成する観点から説明されているが、本発明は表示デバイスへの表示及び印刷を含み、これらに限定されない画像データの任意形式での視覚化を実質的にカバーするよう意図される。請求項における如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】本発明のシステムにおける手段の概略図である。
【図１Ｂ】本発明のシステムにおけるリアルタイム対話適合手段の概略図である。
【図２】データプレーン選択を示す図である。
【図３Ａ】アベラント曲線とクリックポイントとを備える選択されたデータプレーンにおけるメッシュ曲線を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】データプレーンにおけるクリックポイントの位置から計算される3Dガウシアン表面を示す図である。
【図３Ｃ】データプレーンにおける訂正されたメッシュ曲線を示す図である。
【図３Ｄ】データプレーンのメッシュ曲線における基準点を動かす動きベクトルを示す図である。
【図３Ｅ】基準点の隣接を動かす動きベクトルを示す図である。
【図４Ａ】セグメント化曲線が重ねられた状態の、医療画像における注目オブジェクトの2D表示である。
【図４Ｂ】同じ表示におけるクリックポイント操作を示す図である。
【図４Ｃ】リアルタイム対話適合後の修正されたセグメント化曲線が重ねられた状態の同じ表示を示す図である。
【図５】医療検査装置に結合される医療表示システムを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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