(57)【要約】【課題】複数の３次元画像間の位置関係を効率よく求められるようにする。【解決手段】３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定し、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、求められた対応関係と設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第２の対応関係を求め、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶する。【選択図】図３
2015042206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する前記人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を前記第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて前記第２の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第２の対応関係を求める対応関係取得手段と、
前記第１の対応関係および前記第２の対応関係を記憶する記憶手段と
を備えた画像処理装置。
【請求項２】
前記記憶手段に前記共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について前記記憶手段に記憶されている対応関係同士を演算することによって求める位置関係取得手段を備えた請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記対応関係取得手段が、前記記憶手段に対応関係が記憶されている既存の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する前記人体の少なくとも一部を被写体とする新たな３次元画像を前記既存の３次元画像と位置合わせすることによって、前記既存の３次元画像と前記新たな３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記既存の３次元画像について前記記憶手段に記憶されている対応関係に基づいて前記新たな３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第３の対応関係を求めるものであり、
前記記憶手段が、前記求められた第３の対応関係を記憶するものである請求項１または２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記対応関係取得手段が、
前記新たな３次元画像全体のうち前記既存の３次元画像と被写体が重複する部分についての前記共通座標系上の座標との対応関係は、前記求められた前記既存の３次元画像と前記新たな３次元画像の画素間の対応関係と前記既存の３次元画像について前記記憶手段に記憶されている対応関係の少なくとも一部同士を演算することによって求め、
前記新たな３次元画像全体のうち前記既存の３次元画像と被写体が重複しない部分についての前記共通座標系上の座標との対応関係は、前記求められた前記重複する部分についての対応関係を外挿することによって求めるものである請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記対応関係設定手段が、前記第１の３次元画像の画素間の相対的な位置関係と前記各画素に対応づけられる前記共通座標系上の座標間の相対的な位置関係が同じになる対応関係を前記第１の対応関係として設定するものである請求項１から４のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記対応関係設定手段が、３次元の補助座標系を定義し、前記記憶手段に前記共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像のいずれとも被写体が重複しない第４の３次元画像の各画素について前記補助座標系上の座標との第４の対応関係を設定するものであり、
前記対応関係取得手段が、前記記憶手段に前記共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像とは被写体が重複せず、且つ、前記第４の３次元画像とは被写体の少なくとも一部が重複する第５の３次元画像を前記第４の３次元画像と位置合わせすることによって、第４の３次元画像と第５の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第４の対応関係に基づいて前記第５の３次元画像の各画素について前記補助座標系上の座標との第５の対応関係を求めるものであり、
前記記憶手段が前記第４の対応関係および前記第５の対応関係を記憶するものであり、
前記位置関係取得手段が、前記共通座標系上の座標との対応関係は記憶されておらず、且つ、前記仮座標系上の座標との対応関係は記憶されている３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について前記記憶手段に記憶されている前記仮座標系上の座標との対応関係同士を演算することによって求めるものである請求項２記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記記憶手段に前記補助座標系上の座標との対応関係が記憶されている既存の３次元画像が、前記記憶手段に前記共通座標系上の座標との対応関係が記憶された新たな３次元画像と被写体の少なくとも一部が重複することになった場合、
前記対応関係取得手段が、前記既存の３次元画像を前記新たな３次元画像と位置合わせすることによって、前記既存の３次元画像と前記新たな３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記新たな３次元画像について前記記憶手段に記憶されている前記共通座標系上の座標との対応関係に基づいて前記既存の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第６の対応関係を求めるものであり、
前記記憶手段が、前記既存の３次元画像について記憶されている前記補助座標系上の座標との対応関係に代えて、前記求められた第６の対応関係を記憶するものである請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
対応関係設定手段と、対応関係取得手段と、記憶手段とを備えた画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、
前記対応関係設定手段が、３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定し、
前記対応関係取得手段が、前記第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する前記人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を前記第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて前記第２の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第２の対応関係を求め、
前記記憶手段が、前記第１の対応関係および前記第２の対応関係を記憶する画像処理方法。
【請求項９】
コンピュータを、
３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する前記人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を前記第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて前記第２の３次元画像の各画素について前記共通座標系上の座標との第２の対応関係を求める対応関係取得手段と、
前記第１の対応関係および前記第２の対応関係を記憶する記憶手段として機能させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一患者の撮影で得られた３次元画像間の位置関係を求めるための画像処理装置、方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野においては、同一患者の撮影で得られた複数の３次元画像を位置合わせして比較を行うことにより診断を支援することが行われている。３次元画像間の位置関係を計算する処理には相当の時間がかかってしまうため、３次元画像の組み合わせごとに位置関係を予め計算し保存しておき、それ以降の計算に利用可能にすることが考えられる。しかし、３次元画像の増加に伴い組み合わせの数は指数的に増加してしまうため、３次元画像の全ての組み合わせについて位置関係を計算し保存しておくことは現実的ではない。
【０００３】
これに対し、特許文献１および２には、たとえば図８に示すように、同じ被写体が撮影された複数の３次元画像４１〜４５が取得されている場合に、いずれか１つの３次元画像４３を参照画像とし、他の各画像４１，４２，４４，４５の参照画像４３からの変形関数Ｔ１〜Ｔ４を計算し保存しておき、参照画像４３以外の３次元画像同士の位置関係は、その各３次元画像の参照画像４３からの変形関数に基づいてその都度求めるという方法が提案されている。たとえば、３次元画像４１と４４の間の位置関係は、図８に示すように、３次元画像４１の参照画像４３からの変形関数Ｔ１、および３次元画像４４の参照画像４３からの変形関数Ｔ３を演算することによって求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６９８３３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２０２７０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載の方法では、参照画像以外の各３次元画像を参照画像からの変形関数により規定し、変形関数同士の演算により３次元画像同士の位置関係を求めているので、各３次元画像はいずれも参照画像からの変形関数により規定が可能であること、すなわち参照画像と同じ被写体が撮影されたものであることが前提となり、参照画像の被写体範囲を超える被写体範囲の３次元画像がその後の撮影等により取得された場合、その３次元画像は参照画像からの変形関数では規定することができないため、同じ方法により他の３次元画像との間の位置関係を求めることはできないという問題がある。
【０００６】
たとえば、図９に示すように、同一患者の撮影で胸部のＣＴ画像５１と、胸腹部のＣＴ画像５２とが取得されている場合に、胸腹部のＣＴ画像５２を参照画像とし、ＣＴ画像５１の参照画像５２からの変形関数Ｔ１を計算し保存しておくことが考えられるが、その後の撮影等により全身のＣＴ画像５３や頭頸部のＣＴ画像５４がさらに取得された場合、ＣＴ画像５３やＣＴ画像５４は参照画像５２からの変形関数では規定することができないため、参照画像からの変形関数を用いる方法では、ＣＴ画像５３またはＣＴ画像５４とその他の画像との位置関係を求めることはできない。
【０００７】
このような場合、たとえば図９に示すように、全身のＣＴ画像５３を第２の参照画像とし、参照画像５２と５３の間の関係関数ＴＰおよびＣＴ画像５４第２の参照画像５３からの変形関数Ｔ２を計算し保存しておくことにより、異なる参照画像からの変形関数でのみ規定されている画像５１と５４の間の位置関係は、それぞれの参照画像からの変形関数Ｔ１，Ｔ２に加えて、参照画像間の関係関数ＴＰをさらに用いて求めるという方法も考えられるが、この方法では計算が煩雑になり全体の計算量が増えてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、複数の３次元画像間の位置関係を効率よく求めることができる画像処理装置、方法およびプログラム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】
本発明の画像処理装置、方法およびプログラムは、３次元の座標系を定義してその座標系上に患者の体全体を充分に含む大きさの３次元空間を規定することができること、すなわちその３次元空間を表す３次元画像の各画素について座標系上の座標を対応づけることが可能となることに着目し、患者の撮影により得られた各３次元画像について座標系との対応関係を計算し保存しておくことにより、３次元画像同士の位置関係を、その各画像の座標系との関係に基づいてその都度求められるようにしたものである。
【００１０】
本発明の画像処理装置は、３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定する対応関係設定手段と、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第２の対応関係を求める対応関係取得手段と、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記画像処理装置は、記憶手段に共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について記憶手段に記憶されている対応関係同士を演算することによって求める位置関係取得手段を備えたものであってもよい。
【００１２】
上記画像処理装置において、対応関係取得手段は、記憶手段に対応関係が記憶されている既存の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする新たな３次元画像を既存の３次元画像と位置合わせすることによって、既存の３次元画像と新たな３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と既存の３次元画像について記憶手段に記憶されている対応関係に基づいて新たな３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第３の対応関係を求めるものであり、記憶手段は、求められた第３の対応関係を記憶するものであってもよい。
【００１３】
また、対応関係取得手段は、新たな３次元画像全体のうち既存の３次元画像と被写体が重複する部分についての共通座標系上の座標との対応関係は、既存の３次元画像と新たな３次元画像の画素間の対応関係と既存の３次元画像について記憶手段に記憶されている対応関係の少なくとも一部同士を演算することによって求め、新たな３次元画像全体のうち既存の３次元画像と被写体が重複しない部分についての共通座標系上の座標との対応関係は、重複する部分についての対応関係を外挿することによって求めるものであってもよい。
【００１４】
また、対応関係設定手段は、第１の３次元画像の画素間の相対的な位置関係と各画素に対応づけられる共通座標系上の座標間の相対的な位置関係が同じになる対応関係を第１の対応関係として設定するものであってもよい。
【００１５】
また、上記画像処理装置において、対応関係設定手段は、３次元の補助座標系を定義し、記憶手段に共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像のいずれとも被写体が重複しない第４の３次元画像の各画素について補助座標系上の座標との第４の対応関係を設定するものであり、対応関係取得手段は、記憶手段に共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像とは被写体が重複せず、且つ、第４の３次元画像とは被写体の少なくとも一部が重複する第５の３次元画像を第４の３次元画像と位置合わせすることによって、第４の３次元画像と第５の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第４の対応関係に基づいて第５の３次元画像の各画素について補助座標系上の座標との第５の対応関係を求めるものであり、記憶手段は、第４の対応関係および第５の対応関係を記憶するものであり、位置関係取得手段は、共通座標系上の座標との対応関係は記憶されておらず、且つ、仮座標系上の座標との対応関係は記憶されている３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について記憶手段に記憶されている仮座標系上の座標との対応関係同士を演算することによって求めるものであってもよい。
【００１６】
そして、記憶手段に補助座標系上の座標との対応関係が記憶されている既存の３次元画像が、記憶手段に共通座標系上の座標との対応関係が記憶された新たな３次元画像と被写体の少なくとも一部が重複することになった場合、対応関係取得手段は、既存の３次元画像を新たな３次元画像と位置合わせすることによって、既存の３次元画像と新たな３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と新たな３次元画像について記憶手段に記憶されている共通座標系上の座標との対応関係に基づいて既存の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第６の対応関係を求めるものであり、記憶手段は、既存の３次元画像について記憶されている補助座標系上の座標との対応関係に代えて、前記求められた第６の対応関係を記憶するものであってもよい。
【００１７】
本発明による画像処理方法は、対応関係設定手段と、対応関係取得手段と、記憶手段とを備えた画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、対応関係設定手段が、３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定し、対応関係取得手段が、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第２の対応関係を求め、記憶手段が、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶することを特徴とする。
【００１８】
本発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定する対応関係設定手段と、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と前記設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第２の対応関係を求める対応関係取得手段と、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶する記憶手段として機能させるためのものである。
【００１９】
また、上記画像処理プログラムは、通常、複数のプログラムモジュールからなり、上記各手段の機能は、それぞれ、一または複数のプログラムモジュールにより実現される。これらのプログラムモジュール群は、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像処理装置、方法およびプログラムによれば、３次元の共通座標系を定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第１の対応関係を設定し、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系上の座標との第２の対応関係を求め、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶するようにしたので、後に第１の３次元画像と第２の３次元画像の間の位置関係を求める際には、それらの３次元画像について記憶部に記憶されている共通座標系との対応関係同士を演算することによって目的とする３次元画像間の位置関係を効率よく求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の画像処理装置が導入された画像処理システムの概略構成図
【図２】画像管理サーバの機能ブロック図
【図３】同じ被写体が撮影された画像間の位置関係を求めるための処理を示す図
【図４】被写体の一部同士が重複する画像間の位置関係を求めるための処理を示す図
【図５】３以上の画像が取得された場合に画像間の位置関係を求めるための処理を示す図
【図６】被写体が重複しない画像と重複する画像が順に取得された場合に画像間の位置関係を求めるための処理を示す図
【図７】補助座標系を用いた処理を示す図
【図８】従来技術を示す図
【図９】課題を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態となる画像処理装置が導入された画像処理システムについて説明する。図１は、この画像処理システム１の概略構成図である。図に示すように、このシステム１は、モダリティ１０と、画像管理サーバ２０と、クライアント端末３０（３０ａ，３０ｂ…）などにより構成され、画像処理システム１を構成する各構成要素はネットワークを介して接続されている。なお、本実施形態では、情報管理サーバ１０により本発明の画像処理装置の各手段が構成されている。
【００２３】
モダリティ１０は、患者の検査対象部位を撮影することにより、その部位を表す３次元画像（画像データ）を生成し出力する装置であり、具体例としては、ＣＴ、ＭＲＩなどが挙げられる。
【００２４】
画像管理サーバ２０は、モダリティ１により取得された３次元画像（画像データ）を保存・管理し、クライアント端末３０からの閲覧要求に応じて、画像データの検索を行い、抽出された画像データを要求元のクライアント端末３０に送信するコンピュータであり、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、データベース管理プログラムや本実施形態の画像処理プログラムがインストールされたハードディスク、ストレージ等を備えている。画像処理プログラムは、コンピュータのＣＰＵに実行させる処理として、対応関係設定処理、対応関係取得処理、位置関係取得処理、記憶処理などを規定している。
【００２５】
クライアント端末３０（３０ａ，３０ｂ…）は、医者などの操作者が画像の閲覧等に利用するコンピュータであり、このクライアント端末２０では、画像管理サーバ２０に対する画像の閲覧要求、特定の複数の画像間の位置関係に関する情報の送信要求、画像管理サーバ２０から受信した画像や情報の表示等の各処理が、その各処理のためのソフトウェアプログラムの実行により行われる。
【００２６】
図２は、画像管理サーバ２０を機能レベルで分割したブロック図である。図２に示すように、画像管理サーバ２０は、対応関係設定部２１、対応関係取得部２２、位置関係取得部２３および記憶部２４などを備えている。破線枠内の各処理部の機能は、ＣＰＵが画像処理プログラムを実行することによって実現され、記憶部２４はストレージによって実現される。
【００２７】
記憶部２４には、モダリティ１により取得された３次元画像が順次記憶され、ある患者について取得・記憶された３次元画像が２以上となった段階で、対応関係設定部２１は、まず、その患者について３次元の共通座標系Ｓを定義する。ここで、共通座標系Ｓは、その座標系上に患者の体全体を充分に含む大きさの３次元空間を規定することができ、その３次元空間を表す３次元画像の各画素について座標系上の座標を対応づけることが可能である。
【００２８】
そして、対応関係設定部２１は、その患者が撮影されたいずれかの３次元画像（第１の３次元画像）を選択し、選択された第１の３次元画像の各画素について共通座標系Ｓ上の座標との第１の対応関係を設定する。具体的には、第１の対応関係を表すマッピング関数を設定する。ここで設定されたマッピング関数は、記憶部２４に記憶される。
【００２９】
この第１の対応関係を表すマッピング関数としては、第１の３次元画像の各画素に対してそれぞれ共通座標系Ｓ上の異なる座標がひとつずつ対応づけられる対応関係を規定可能な関数を任意に設定することができる。このとき、第１の３次元画像の画素間の相対的な位置関係とその各画素に対応づけられる共通座標系Ｓ上の座標間の相対的な位置関係が同じになる線形写像を第１の対応関係を表すマッピング関数として設定することができる。たとえば、共通座標系Ｓ上の基準位置に第１の３次元画像を配置し、画像全体を任意に拡大／縮小、シフトさせたときに第１の３次元画像の各画素が位置する共通座標系Ｓ上の座標をその各画素に対応付ける線形写像を第１の対応関係を表すマッピング関数として設定することができる。
【００３０】
もちろん、非線形な写像を第１の対応関係を表すマッピング関数として設定するようにしてもよい。たとえば、第１の３次元画像Ａと同じ患者の同じ部位が撮影された他の３次元画像（第２の３次元画像Ｂ）が取得されている場合に、第１の３次元画像Ａの第２の３次元画像Ｂからの変形関数ＴＢＡを算出し、その変形関数ＴＢＡに基づいて非線形な写像を規定し、その規定された写像を第１の対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳとして設定することができる。たとえば、（１／２）×ＴＡＢの写像をマッピング関数ＭＡＳとして設定することができる。
【００３１】
上記のように、患者のいずれかの３次元画像と共通座標系Ｓとの対応関係が設定された後には、その設定された対応関係の情報を元に、対応関係取得部２２により、同じ患者の他の３次元画像のそれぞれについて共通座標系Ｓとの対応関係が順次取得される。対応関係取得部２２は、共通座標系Ｓとの対応関係が既に取得され、取得済みの対応関係が記憶部２４に記憶されている３次元画像（以下、既存の３次元画像という）と被写体が重複する部分を有する３次元画像であって、共通座標系Ｓとの対応関係が未取得の状態である３次元画像（以下、新たな３次元画像という）のそれぞれを既存の３次元画像と位置合わせすることによって、既存の３次元画像と新たな３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と既存の３次元画像の共通座標系Ｓとの対応関係とに基づいて、新たな３次元画像の各画素について共通座標系Ｓ上の座標との対応関係を求める。具体的には、対応関係を表すマッピング関数を求める。ここで求められたマッピング関数は、記憶部２４に記憶される。なお、上記３次元画像間の位置合わせには、非剛体レジストレーションの手法を用いてもよい。
【００３２】
特に、新たな３次元画像に既存の３次元画像のいずれとも被写体が重複しない部分が存在する場合には、新たな３次元画像全体のうち既存の３次元画像と被写体が重複する部分についての共通座標系Ｓとの対応関係は、既存の３次元画像と新たな３次元画像の画素間の対応関係と既存の３次元画像の共通座標系Ｓとの対応関係を演算することによって求め、新たな３次元画像全体のうち既存の３次元画像と被写体が重複しない部分についての共通座標系Ｓとの対応関係は、重複する部分についての対応関係を外挿することによって求める。
【００３３】
そして、位置関係取得部２３は、クライアント端末３０からの要求等に応じて、記憶部２４に共通座標系Ｓ上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について記憶部に記憶されている対応関係（マッピング関数）同士を演算することによって求め、求められた位置関係の情報を要求元のクライアント端末３０に提供する。
【００３４】
たとえば図３に示すように、同じ患者の同じ部位（同じ被写体）が撮影された２つの３次元画像Ａ，Ｂが取得され、対応関係設定部２１により３次元画像Ａの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳが設定され、そのマッピング関数ＭＡＳが記憶部２４に記憶されている場合、対応関係取得部２２は、３次元画像ＡとＢを位置合わせすることによって、３次元画像ＡとＢの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＢＡ（３次元画像Ａの３次元画像Ｂからの変形関数）を求め、該求められた変形関数ＴＢＡとマッピング関数ＭＡＳを演算することによって３次元画像Ｂの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＢＳ（＝ＴＢＡ・ＭＡＳ）を求める。そして、記憶部２４には、マッピング関数ＭＡＳに加えてマッピング関数ＭＢＳのみを記憶し、後に３次元画像ＡとＢの間の位置関係ＴＡＢ（またはＴＢＡ）を求める際には、位置関係取得部２３が、記憶部２４に記憶されているマッピング関数ＭＡＳとマッピング関数ＭＢＳを読み出し、それらのマッピング関数同士を演算することによって３次元画像ＡとＢの間の位置関係ＴＡＢ（＝ＭＡＳ・ＭＢＳ−1）を求める。
【００３５】
また、たとえば図４に示すように、被写体の一部同士が重複する２つの３次元画像Ａ，Ｂが取得され、対応関係設定部２１により３次元画像Ａの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳが設定され、そのマッピング関数ＭＡＳが記憶部２４に記憶されている場合、対応関係取得部２２は、３次元画像ＡとＢの被写体が重複する部分同士（３次元画像Ａの領域ａ２と３次元画像Ｂの領域ｂ１）を位置合わせすることによって、領域ａ２と領域ｂ１の画素間の対応関係を表す変形関数Ｔｂ１ａ２（領域ａ２の領域ｂ１からの変形関数）を求め、該求められた変形関数Ｔｂ１ａ２とマッピング関数ＭＡＳの領域ａ２に係る部分Ｍａ２Ｓとを演算することによって領域ｂ１の共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数Ｍｂ１Ｓ（＝Ｔｂ１ａ２・Ｍａ２Ｓ）を求める。そして、その求められたマッピング関数Ｍｂ１Ｓを外挿することによって領域ｂ２の共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数Ｍｂ２Ｓを求め、それらのマッピング関数Ｍｂ１ＳとＭｂ２Ｓを１つにまとめて３次元画像Ｂの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＢＳとする。
【００３６】
その後は、図３に示す場合と同様、記憶部２４には、マッピング関数ＭＡＳに加えてマッピング関数ＭＢＳのみを記憶し、後に３次元画像ＡとＢの間の位置関係ＴＡＢ（またはＴＢＡ）を求める際には、位置関係取得部２３が、記憶部２４に記憶されているマッピング関数ＭＡＳとマッピング関数ＭＢＳを読み出し、それらのマッピング関数同士を演算することによって３次元画像ＡとＢの間の位置関係ＴＡＢ（＝ＭＡＳ・ＭＢＳ−1）を求める。
【００３７】
また、たとえば図５に示すように、３つの３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃが順次取得され、記憶部２４に３次元画像ＡとＢの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳとＭＢＳがそれぞれ記憶されている場合には、対応関係取得部２２は、まず、３次元画像Ｃとの間で被写体の重複する範囲が最も広い３次元画像Ｂを特定し、３次元画像ＢとＣの被写体が重複する部分同士（３次元画像Ｂ全体と３次元画像Ｃの領域ｃ１）を位置合わせすることによって、３次元画像Ｂ全体と領域ｃ１の画素間の対応関係を表す変形関数Ｔｃ１Ｂ（３次元画像Ｂの領域ｃ１からの変形関数）を求め、該求められた変形関数Ｔｃ１Ｂとマッピング関数ＭＢＳを演算することによって領域ｃ１の共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数Ｍｃ１Ｓ（＝Ｔｃ１Ｂ・ＭＢＳ）を求める。
【００３８】
次いで、３次元画像Ｃの残りの領域と３次元画像Ａの被写体が重複する部分同士（３次元画像Ａの領域ａ２と３次元画像Ｃの領域ｃ２）を位置合わせすることによって、領域ａ２と領域ｃ２の画素間の対応関係を表す変形関数Ｔｃ２ａ２（領域ａ２の領域ｃ２からの変形関数）を求め、該求められた変形関数Ｔｃ２ａ２とマッピング関数ＭＡＳの領域ａ２に係る部分Ｍａ２Ｓを演算することによって領域ｃ１の共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数Ｍｃ２Ｓ（＝Ｔｃ２ａ２・Ｍａ２Ｓ）を求める。そして、その求められたマッピング関数Ｍｃ２Ｓを外挿することによって領域ｃ３の共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数Ｍｃ３Ｓを求め、それらのマッピング関数Ｍｃ１Ｓ，Ｍｃ２Ｓ，Ｍｃ３Ｓを１つにまとめて３次元画像Ｃの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＣＳとする。
【００３９】
そして、記憶部２４には、マッピング関数ＭＡＳとＭＢＳに加えてマッピング関数ＭＣＳのみを記憶し、後に３次元画像ＡとＢ、ＢとＣ、またはＣとＡの間の位置関係を求める際には、図３，４に示す場合と同様、位置関係取得部２３が、それらの３次元画像について記憶部２４に記憶されているマッピング関数を読み出し、それらのマッピング関数同士を演算することによって３次元画像間の位置関係を求める。
【００４０】
また、画像管理サーバ２０は、取得済みの他の３次元画像のいずれかと被写体が重複する３次元画像が取得されてから初めて対応関係を設定する等の処理（本発明に係る各種処理）を開始するようにしてもよいし、３次元画像が１つでも取得されたところで対応関係を設定する等の処理を開始するようにしてもよい。
【００４１】
たとえば前者の場合、図６に示すように、被写体が重複しない２つの３次元画像ＡとＢ、およびそれらの３次元画像とそれぞれ被写体の少なくとも一部が重複する３次元画像Ｃが、Ａ，Ｂ，Ｃの順に取得されるような場合には、３次元画像Ａと３次元画像Ｂが取得された段階では、対応関係を設定する等の処理を開始せずに待機し、３次元画像Ｃが取得された段階で初めて、対応関係設定部２１が、それまでに取得されている３次元画像の中で、他の３次元画像との間で被写体の重複範囲が最も広い３次元画像Ｃについて、共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＣＳを設定するようにすることができる。
【００４２】
そして、対応関係取得部２２が、３次元画像ＡとＣを位置合わせすることによって、３次元画像ＡとＣの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＡＣ（３次元画像Ｃの３次元画像Ａからの変形関数）を求め、該求められた変形関数ＴＡＣとマッピング関数ＭＣＳを演算することによって３次元画像Ａの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳ（＝ＴＡＣ・ＭＣＳ）を求める。また、３次元画像ＢとＣを位置合わせすることによって、３次元画像ＢとＣの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＢＣ（３次元画像Ｃの３次元画像Ｂからの変形関数）を求め、該求められた変形関数ＴＢＣとマッピング関数ＭＣＳを演算することによって３次元画像Ｂの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＢＳ（＝ＴＢＣ・ＭＣＳ）を求める。
【００４３】
そして、記憶部２４には、マッピング関数ＭＡＳ，ＭＢＳ，ＭＣＳのみを記憶し、後に３次元画像ＡとＢ、ＢとＣ、またはＣとＡの間の位置関係を求める際には、図３〜５に示す場合と同様、位置関係取得部２３が、それらの３次元画像について記憶部２４に記憶されているマッピング関数を読み出し、それらのマッピング関数同士を演算することによって３次元画像間の位置関係を求める。
【００４４】
また、画像管理サーバ２０は、記憶部２４に共通座標系上の座標との対応関係が記憶されている３次元画像のいずれとも被写体が重複しない３次元画像が取得された場合には、後に取得された３次元画像により、記憶部２４に共通座標系上の座標との対応関係が記憶された３次元画像と被写体の少なくとも一部が重複することになった後に、その３次元画像について共通座標系上の座標との対応関係を求める。このとき、被写体の少なくとも一部が重複することになるまでの間は、その３次元画像については、対応関係を設定する等の処理を行わない待機状態にしておいてもよいが、別途定義された３次元の補助座標系Ｓ´を使って被写体が重複する他の３次元画像との間の位置関係を求められるようにしてもよい。
【００４５】
たとえば図７に示すように、５つの３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが順に取得されるような場合、まず、３次元画像Ａが取得された段階で、対応関係設定部２１が、３次元画像Ａについて、共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＡＳを設定し、記憶部２４に記憶する（１）。その後、３次元画像Ｂが取得されると、その３次元画像Ｂは３次元画像Ａと被写体が重複しないことから、対応関係設定部２１が、３次元画像Ｂについて、補助座標系Ｓ´との対応関係を表すマッピング関数ＭＢＳ´を設定し、記憶部２４に記憶する（２）。その後、３次元画像Ｃが取得されると、その３次元画像Ｃは３次元画像Ａと被写体の少なくとも一部が重複することから、対応関係取得部２２が、３次元画像ＡとＣを位置合わせすることによって、３次元画像ＡとＣの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＣＡを求め、該求められた変形関数ＴＣＡとマッピング関数ＭＡＳを演算することによって３次元画像Ｃの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＣＳ（＝ＴＣＡ・ＭＡＳ）を求め、記憶部２４に記憶する（３）。
【００４６】
その後、３次元画像Ｄが取得されると、その３次元画像Ｄは３次元画像ＡとＣのいずれとも被写体が重複せず、且つ、３次元画像Ｂとは被写体の少なくとも一部が重複することから、対応関係取得部２２が、３次元画像ＢとＤを位置合わせすることによって、３次元画像ＢとＤの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＤＢを求め、該求められた変形関数ＴＤＢとマッピング関数ＭＢＳ´を演算することによって３次元画像Ｄの補助座標系Ｓ´との対応関係を表すマッピング関数ＭＤＳ（＝ＴＤＢ・ＭＢＳ´）を求め、記憶部２４に記憶する（４）。これにより、３次元画像ＡとＣの間の位置関係ＴＡＣは、それらの３次元画像ＡとＣについて記憶部２４に記憶されているマッピング関数ＭＡＳ，ＭＣＳ同士を演算することによって求めることができ、３次元画像ＢとＤの間の位置関係ＴＢＤは、それらの３次元画像ＢとＤについて記憶部２４に記憶されているマッピング関数ＭＢＳ´，ＭＤＳ´同士を演算することによって求めることができる。
【００４７】
その後、３次元画像Ｅが取得されると、その３次元画像Ｅは３次元画像Ｃと被写体の少なくとも一部が重複することから、対応関係取得部２２が、３次元画像ＣとＥを位置合わせすることによって、３次元画像ＣとＥの画素間の対応関係を表す変形関数ＴＥＣを求め、該求められた変形関数ＴＥＣとマッピング関数ＭＥＳを演算することによって３次元画像Ｅの共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＥＳ（＝ＴＥＣ・ＭＣＳ）を求め、記憶部２４に記憶する。そして、３次元画像Ｅは３次元画像ＢやＤとも被写体の少なくとも一部が重複していることから、対応関係取得部２２が、引き続き３次元画像ＢやＤについても、その各３次元画像の３次元画像Ｅとの対応関係に基づいて共通座標系Ｓとの対応関係を表すマッピング関数ＭＢＳ（＝ＴＢＥ・ＭＥＳ＝ＴＤＢ−1・ＴＤＥ・ＭＥＳ），ＭＤＳ（＝ＴＤＥ・ＭＥＳ）を求め、マッピング関数をＭＢＳ´，ＭＤＳ´に代えて、それらの求められたマッピング関数ＭＢＳ，ＭＤＳを記憶部２４に記憶する（５）。これにより、５つの３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの全ての組み合わせについて、その３次元画像間の位置関係を、それらの３次元画像について記憶部２４に記憶されているマッピング関数同士を演算することによって求めることができることとなる。
【００４８】
上述のように、本実施形態の画像処理システム１によれば、画像管理サーバ２０において、対応関係設定部２１が、３次元の共通座標系Ｓを定義し、人体の少なくとも一部を被写体とする第１の３次元画像の各画素について共通座標系Ｓ上の座標との第１の対応関係を設定し、対応関係取得部２２が、第１の３次元画像の被写体と少なくとも一部が重複する人体の少なくとも一部を被写体とする第２の３次元画像を第１の３次元画像と位置合わせすることによって、第１の３次元画像と第２の３次元画像の画素間の対応関係を求め、該求められた対応関係と設定された第１の対応関係に基づいて第２の３次元画像の各画素について共通座標系Ｓ上の座標との第２の対応関係を求め、記憶部２４に、第１の対応関係および第２の対応関係を記憶するようにしたので、後に３次元画像の間の位置関係を求める際には、位置関係取得部２３等により、それらの３次元画像について記憶部に記憶されている共通座標系Ｓとの対応関係（マッピング関数）同士を演算することによって目的とする３次元画像間の位置関係を求めることができる。
【００４９】
特に、参照画像を用いて他の３次元画像を規定する従来の方法では、３次元画像によっては変形関数が規定できず、他の３次元画像との間の位置関係を求めることができない場合があることに比べて、本発明の画像処理装置、方法およびプログラムでは、患者の体全体を充分に含む大きさの３次元空間を規定することができる座標系を用いて患者の撮影により得られた各３次元画像を規定するようにしたので、各３次元画像について、その被写体範囲や画像の大きさに関係なく座標系との対応関係を規定することができ、その規定された対応関係を用いて他の３次元画像との位置関係を求めることができる。すなわち、複数の３次元画像間の位置関係を効率よく求めることができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、画像管理サーバ２０が、クライアント端末３０からの要求等に応じて、３次元画像間の位置関係をそれらの３次元画像の共通座標系Ｓとの対応関係（マッピング関数）同士を演算することによって求め、求められた位置関係の情報を要求元のクライアント端末３０に提供する機能を備えたものである場合について説明したが、この機能は必ずしも必要ではなく、必要に応じて備えるとよい。たとえばこの機能に代えて、３次元画像間の位置関係の取得に必要な対応関係（マッピング関数）の情報を提供する機能を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１     画像処理システム
１０   モダリティ
２０   画像管理サーバ
３０ａ，３０ｂ        クライアント端末
２１   対応関係設定部
２２   対応関係取得部
２３   位置関係取得部
２４   記憶部
【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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