(57)【要約】【課題】ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理方法において、前処理を行うことなく高速化を実現することができる画像処理方法を提供する。【解決手段】視点Ｏから仮想光線２２を物体２１に投射し、仮想光線２２の残光量が最初に減衰する位置Ｐを取得し、位置Ｐにおける仮想光線２２の進行した距離ｄを取得する。そして、隣接する仮想光線２３を投射する場合に、仮想光線２３を、視点Ｏから進行した距離ｄより所定値小さい距離Δｄ手前の位置Ｏ２から投射する。このように、投影処理を行う際に仮想光線上で最初に物体が見つかった位置Ｐの奥行き情報ｄを記憶し、隣接の仮想光線では、奥行きｄの若干手前Δdの位置Ｏ２から仮想光線を投射することによって計算を省略する。【選択図】図３
2008083973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理方法であって、
第１の視点から第１の仮想光線を投射し、
前記第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置を取得し、
前記第１の視点から前記減衰位置までの前記第１の仮想光線の進行距離を取得し、
前記第１の仮想光線に隣接する第２の仮想光線を投射するに当たって、
第２の仮想光線の投射開始位置は、第２の視点から前記進行距離進行させた位置より所定値第２の視点側に戻った位置である画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記第２の視点側に所定値だけ戻った位置のボクセルが透明でない場合は、更に前記第２の視点側に所定値だけ戻った位置から前記第２の仮想光線を投射する画像処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記第１の仮想光線を所定間隔毎に投射する画像処理方法。
【請求項４】
請求項１記載の画像処理方法であって、
第３の視点から第３の仮想光線を投射し、
前記第３の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置を取得し、
前記第３の視点から前記第３の仮想光線の減衰位置までの前記第３の仮想光線の進行距離を取得し、
前記第２の仮想光線の投射開始位置を第２の視点側に戻す所定値の算出に、更に前記第３の仮想光線の進行距離を利用する画像処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の画像処理方法であって、
第１の仮想光線と第３の仮想光線の前記進行距離を比較し、
前記進行距離の差が所定値以上の場合に、前記第２の仮想光線を前記第２の視点から投射する画像処理方法。
【請求項６】
請求項１記載の画像処理方法であって、
仮想内視鏡画像を作成する画像処理方法。
【請求項７】
請求項１記載の画像処理方法であって、
並列処理により画像を作成する画像処理方法。
【請求項８】
ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理プログラムであって、
コンピュータに、請求項１ないし７のいずれか一項記載の各ステップを実行させるプログラム。
【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仮想光線を投射して画像を作成する画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：computed tomography）装置、核磁気共鳴映像（ＭＲＩ：magnetic resonance imaging）装置等で得られる３次元画像を、所望の方向に投影して投影画像を得ることが行われている。このような投影画像を得るための処理としてはボリュームレンダリングが広く用いられている。ボリュームレンダリングには例えば、投影方向について最大画素値を抽出して投影するＭＩＰ（最大値投影法：Maximum Intensity Projection）処理や最小画素値を抽出して投影するＭｉｎＩＰ（最小値投影法：Minimum Intensity Projection）処理、投影方向に仮想光線を投射し物体からの反射光を計算するレイキャスティング法等が知られている。
【０００３】
また、視点と投影面を設定し、ボリュームデータを、その投影面に視点から見たように投影する投影法が存在する。この投影法には、平行投影法と透視投影法とが知られている。
【０００４】
平行投影法は、視点が面で構成されており、この視点から平行に投影面に投影を行うものであり、ボリュームデータに変換された臓器などの対象物をその外側からみた画像として構成する場合に適している。一方、透視投影法は、視点は点であり、視点と投影面との間に存在するボリュームデータを、視点を中心位置として放射状に投影面に投影するものであり、臓器に対する仮想内視鏡（Virtual Endoscope）検査を行うことができる。尚、医療画像においてはその他、視点が線である円筒投影法が用いられている。
【０００５】
図１３は、レイキャスティング法を説明するための図である。レイキャスティング法では、図１３（ａ）に示すように、仮想光線６２をボリュームデータ６１に投射し、仮想光線６２上のボクセル（０，１，・・・ｎ）の反射光と残光量を求める。すなわち、ボリュームデータ６１を仮想光線６２上の一定間隔でサンプリングし、各サンプリング点で反射する光の強度を計算し、反射光を加算し、残光量を減算していくことで、投影面６３上の各座標におけるピクセル値を求める。
【０００６】
図１３（ｂ）は、ｉ番目のボクセルとｉ＋１番目のボクセルにおける反射光の求め方を示す。ｉ番目のボクセルへの残光量(入射光)を「Ｉi」、ｉ番目のボクセルの不透明度を「αi」、ｉ番目のボクセルの反射係数を「βi」とすると、ｉ＋１番目のボクセルへの残光量「Ｉi+1」および投影値「Ｒ」は、
Ｉi+1＝（１−αi）Ｉi  ・・・  （１）
Ｒ＝ΣαiβiＩi  ・・・  （２）
となる。
【０００７】
図１４は、従来のレイキャスティング法のフローチャートを示す。従来のレイキャスティング法では、まず、投影面Image[p,q]を設定し（ステップＳ５１）、ボリュームデータVol[x,y,z]を取得する（ステップＳ５２）。
【０００８】
次に、投影面のパラメータｐ，ｑで２重ループを形成し投影面上を走査する（ステップＳ５３）。そして、パラメータｐ，ｑに対応する視点である投影開始点O(x,y,z)、ステップベクトルΔS(x,y,z)を設定し、現在座標X(x,y,z)をO(x,y,z)とし、残光量Iを1とし、
反射光Fを0とする（ステップＳ５４）。
【０００９】
次に、ボリュームデータVol(X)より部分反射光および透過光を計算し、残光量Iおよび反射光Fを計算する（ステップＳ５５）。そして，残光量Ｉ＞０ および現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標かどうかを判断する（ステップＳ５６）。
【００１０】
そして、残光量Ｉ＞０ および現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標の場合（yes）は、現在座標XをX +ΔSとし（ステップＳ５７）、ステップＳ５５に戻る。一方、残光量Ｉ＞
０ および現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標でない場合（no）は、反射光Fを投影面Image[p,q]の画素値とし（ステップＳ５８）、ステップＳ５３に戻る。
【００１１】
図１５は、従来のレイキャスティング法の問題点を説明するための図である。従来のレイキャスティング法では、図１５（ａ）に示すように、仮想光線６８をボリュームデータ６５に投射し、仮想光線６８上のすべてのボクセルから反射光を求めるが、仮想光線６８上には、物体６７の領域に相当する不透明なボクセルが存在するだけでなく、空気６６しかない領域、観察対象でない組織の領域など最終的な投影値に貢献しない透明なボクセル（空ボクセル）が多く存在する。
【００１２】
図１５（ｂ）は、透明なボクセルを通過する仮想光線を示す。例えば、ｉ番目のボクセルが透明の場合、ｉ番目のボクセルの不透明度αiは０のため、ｉ＋１番目のボクセルの残光量「Ｉi+1」は、
Ｉi+1＝（１−αi）Ｉi＝Ｉi  ・・・  （３）
となってｉ番目のボクセルの残光量「Ｉi」と等しくなるため、サンプリングしても投影値に影響しない。そこで、空ボクセルのサンプリング演算を省略してレイキャスティング法の高速化を図る手法が考えられた。
【００１３】
図１６は、従来のレイキャスティング法における高速化手法を説明するための図である(非特許文献１参照)。従来の高速化手法では、前処理を行ってあらかじめ空ボクセルに印をつけておき、投影する際、空ボクセルの領域はサンプリングしない。これにより、レンダリングの精度を落とさずに、高速化を可能にする。
【００１４】
この場合、図１６（ａ）に示すように、ボリュームデータ７１に対して、空のボクセル領域７２を「０」とし、空でないボクセル領域７３を「１」とするマスクを作成する。そして、図１６（ｂ）に示すように、ボリュームデータ７４に対して投影処理を行う際、そのマスクを参照して、空でないボクセル領域７６のみサンプリングを行い、空ボクセルのサンプリングを省略する（仮想光線７５の点線部分はサンプリングしない）。
【００１５】
なお、関連事項として、不透明度が1のボクセル以降の計算を省略する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、サブボクセル内での計算を省略する手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第6,654,012号明細書（Early ray termination in a parallel pipelined volume rendering system）
【非特許文献１】Light Weight Space Leaping using Ray Coherence  Sarang Lakare and Arie Kaufman  IEEE Visualization 2004, pp. 19 - 26, October 2004, Austin, Texas, USA.  http://sled.sourceforge.net/pub/papers/LWSpaceLeapingVis2004.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図１７は、従来のレイキャスティング法における高速化手法の問題点を説明するための図である。上述した従来のレイキャスティング法における高速化手法では、空ボクセルのサンプリング演算を省略して高速化を図るために、前処理を行ってあらかじめ空ボクセルを記録したマスクを作成する必要がある。
【００１７】
しかしながら、ボクセル値から透明度を取得するＬＵＴ関数が変更されると、前処理をやり直さなければならない。すなわち、図１７（ａ）に示すＬＵＴ関数（ボクセル値と透明度の関数）に基づいてボリュームデータ８１内でボクセル領域８２が作成された場合、ＬＵＴ関数が図１７（ｂ）に示すように変更されると、ボリュームデータ８１内のボクセル領域８３が変わってくる。
【００１８】
また、不透明度が1のボクセル以降の計算を省略する手法（例えば、特許文献１参照）は効果的ではあるが、不透明度が1のボクセル以降の計算のみを省略するので、この手法単体では効果は不十分である。また、サブボクセル内での計算を省略する手法（例えば、非特許文献１参照）では、省略が行える仮想光線の数が非常に限られているので効果が不十分である。
【００１９】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理方法において、前処理を行うことなく高速化を実現することができる画像処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理方法であって、第１の視点から第１の仮想光線を投射し、前記第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置を取得し、前記第１の視点から前記減衰位置までの前記第１の仮想光線の進行距離を取得し、前記第１の仮想光線に隣接する第２の仮想光線を投射するに当たって、第２の仮想光線の投射開始位置が、第２の視点から前記進行距離進行させた位置より所定値第２の視点側に戻った位置である画像処理方法である。
【００２１】
本発明の画像処理方法によれば、視点から第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置までの進行距離に対応する計算を省略することができるため、前処理を行うことなく画像処理の高速化を実現することができる。また、視点側に所定値だけ戻す事によってサブボクセルの範囲を超えて多数の仮想光線の省略を行うことが出来る。
【００２２】
また、本発明の画像処理方法は、前記第２の視点側に所定値だけ戻った位置のボクセルが透明でない場合は、更に前記第２の視点側に所定値だけ戻った位置から前記第２の仮想光線を投射する。
【００２３】
本発明の画像処理方法によれば、視点側に所定値だけ戻った位置のボクセルが透明でなかった場合など、仮想光線上で不正常な状態を検知した場合は、更に手前の位置から仮想光線を投射するので、観察対象の物体の全体を描画するとともに、計算量を減らして高速に処理することができる。
【００２４】
また、本発明の画像処理方法は、前記第１の仮想光線を所定間隔毎に投射するものである。
【００２５】
また、本発明の画像処理方法は、視点から第３の仮想光線を投射し、前記第３の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置を取得し、前記第３の視点から前記第３の仮想光線の減衰位置までの前記第３の仮想光線の進行距離を取得し、前記第２の仮想光線の投射開始位置を第２の視点側に戻す所定値の算出に、更に前記第３の仮想光線の進行距離を利用する。
【００２６】
また、本発明の画像処理方法は、第１の仮想光線と第３の仮想光線の前記進行距離を比較し、前記進行距離の差が所定値以上の場合に、前記第２の仮想光線を前記第２の視点から投射する。
【００２７】
本発明の画像処理方法によれば、所定間隔毎に計算の省略をせずに仮想光線を投射し、所定間隔内の仮想光線に対する計算を省略するので、最初に描画した物体から離れて存在する物体を検知でき、対象物体すべてを正確かつ高速に描画することができる。
【００２８】
また、本発明の画像処理方法は、仮想内視鏡画像を作成する画像処理方法である。また、本発明の画像処理方法は、並列処理により画像を作成する画像処理方法である。また、本発明の画像処理プログラムは、ボリュームデータに仮想光線を投射して画像を作成する画像処理プログラムであって、コンピュータに、本発明の画像処理方法を実行させるものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、視点から第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置までの進行距離に対応する計算を省略することができるため、前処理を行うことなく画像処理の高速化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の画像処理方法の基本概念を説明するための図である。本発明の画像処理方法は、ボリュームデータを用いるレイキャスティング法に適用可能であり、図１（ａ）に示す視点Ｏから仮想光線１２を物体１１に投射し、仮想光線１２の残光量が最初に減衰する位置Ｐを取得し、位置Ｐにおける仮想光線１２の進行した距離（Ｏ−Ｐ）を取得する。
【００３１】
そして、図１（ｂ）に示すように、隣接する仮想光線１３を投射する場合に、仮想光線１３を、視点Ｏから進行した距離（Ｏ−Ｐ）１４より所定値小さい距離Δｄ手前の位置か
ら投射する。これによって、前処理を行うことなく最初の不透明（半透明を含む）なボクセルまでの処理を省略し、レイキャスティング法の高速化を実現することができる。
【００３２】
このように本発明の画像処理方法は、仮想光線の投影開始位置を動的に変化させ、空のボクセルに関する演算を省略することができるため、特に、前処理と組合せにくい仮想内視鏡（Virtual Endoscope）画像の作成において有効である。
【００３３】
図２は、本発明の画像処理方法を実行する際の注意点を説明するための図である。本発明の画像処理方法は、仮想光線の開始位置を動的に変化させ、空のボクセルに関する演算を省略することができるが、不用意に計算を省略すると描画されない物体が生じてしまう可能性がある。
【００３４】
すなわち、図２に示すように、視点Ｏより仮想光線１２を物体１１に投射し、仮想光線１２の残光量が最初に減衰する位置Ｐを取得し、位置Ｐにおける仮想光線１２の進行した距離（Ｏ−Ｐ）を取得するが、隣接する仮想光線１３を投射する場合に、位置Ｐに対応する点（Δｄ＝０）から投射すると、物体１１の中に描画されない部分１６が生じる。また
、位置Ｐに対応する点から投射した仮想光線１５では、まったく描画されない物体１７が生じる。
【００３５】
そこで、本発明の実施形態にかかる画像処理方法においては、隣接の仮想光線はほぼ同一の位置で物体と交わる事を利用し、隣接の仮想光線が初めて物体と交差した位置の所定距離手前から仮想光線を投射する（実施例１に対応）。また、物体表面を確実に描画するために、計算を行う仮想光線上で不正常な状態を検知する（実施例２に対応）。さらに描画されない物体を検知するために、一定間隔毎に計算の省略をせずに仮想光線を投射する（実施例３に対応）。
【実施例１】
【００３６】
図３は、本発明の画像処理方法における実施例１を説明するための図である。本実施形態では、隣接の仮想光線が初めて物体と交差した位置の所定距離手前から仮想光線を投射する。
【００３７】
すなわち、図３（ａ）に示す視点Ｏから仮想光線２２を物体２１に投射し、仮想光線２２の残光量が最初に減衰する位置Ｐを取得し、位置Ｐにおける仮想光線２２の進行した距離ｄを取得する。そして、図３（ｂ）に示すように、隣接する仮想光線２３を投射する場合に、仮想光線２３を、視点Ｏから進行した距離ｄより所定値小さい距離Δｄ手前の位置Ｏ２から投射する。なお、距離Δｄは、所定数のボクセルに対応した距離を予め決定しておいてもよい。
【００３８】
このように本実施形態では、投影処理を行う際に仮想光線上で最初に物体が見つかった位置Ｐの奥行き情報ｄを記憶し、隣接の仮想光線では、奥行きｄの若干手前Δdの位置O2
から仮想光線を投射する事によって計算を省略する。これによって観察対象の物体の表面形状が凸凹していても対応できる。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明の画像処理方法における実施例２を説明するための図である。本実施形態では、計算を行う仮想光線上で不正常な状態を検知する。すなわち、図４（ａ）に示すように、視点Ｏから仮想光線２２を物体２１に投射し、仮想光線２２の残光量が最初に減衰する位置Ｐを取得する。そして、仮想光線２２に隣接する仮想光線２５を投射する場合に、仮想光線２５を位置Ｐより距離Δｄ手前の位置Ｏ２から投射するが、本実施例では、
位置Ｏ２のボクセルの不透明度が０でない場合を検知する。
【００４０】
この場合、位置Ｏ２のボクセルの不透明度が０でないということは、物体２１の中から仮想光線２５の投射を開始していることを意味する。これは、位置Ｏ２の手前に本来描画されるべき領域があることを意味する。
【００４１】
したがって、本実施例では、図４（ｂ）に示すように、仮想光線上で位置Ｏ２のボクセルの不透明度が０でない事を検知した場合に、位置Ｏ２より更に手前（Δｄ’）の位置（
Ｏ２’）から仮想光線２６を投射する。これにより、物体２１の全体を描画するとともに、計算量を減らして高速に処理することができる。更に位置Ｏ２’のボクセルの不透明度までもが０でない場合には更に手前の位置から仮想光線を投射する。なお、簡略化のために位置Ｏ２のボクセルの不透明度が０でない場合に省略を一切行わないで位置Ｏに相当する位置から仮想光線を投射してもよい。また、以後の処理に於いて、Δｄの量は直前に求めたΔｄ’を利用すれば更に効率が良くなる。
【実施例３】
【００４２】
図５は、本発明の画像処理方法における実施例３を説明するための図である。本実施形態では、仮想光線を所定値小さい距離Δｄ手前の位置から投射する時の、距離Δｄと複数
の仮想光線を用いて求めるために、一定間隔毎に計算の省略をせずに仮想光線を投射する。すなわち、一定間隔の仮想光線３３，３４，３５，３６，３７を、視点から投射する。そして、各仮想光線（３３〜３７）の間の仮想光線４１〜４３、４４〜４６、４７、５０〜５２は、物体３１，３２のΔｄ手前から投射することによって計算を省略する。ここで、仮想光線４８，４９は、視点から投射する。このようにすれば、最初に描画した物体３１から離れて存在する物体３２も描画することができ、観察対象の物体すべてを描画することができる。
【００４３】
図６は、本実施例３の処理フローチャートであり、図７，８，９，１０は、本実施例３の詳細を説明するための図である。以下、図６〜図１０を参照して詳細に説明する。
【００４４】
本実施例の画像処理方法では、まず、図７に示すように、一定間隔毎に視点から仮想光線３３，３４，３５，３６，３７を投射する（ステップＳ１）。この際、物体３１，３２を感知するように、間隔は観察対象として予測される物体３１，３２の大きさから決定する。そして、仮想光線３３，３４，３５，３６，３７において、最初に感知した不透明ボクセルの位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５をそれぞれ記録する（ステップＳ２）。尚、間隔は観察において必要とされる最小の物体の径より小さければ良い。
【００４５】
次に、図８に示すように、位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５から仮想光線３３，３４，３５，３６，３７上でΔｄさかのぼった座標Ｏ２（１），Ｏ２（２），Ｏ２（３），Ｏ２（４），Ｏ２（５）を求める（ステップＳ３）。この場合、矢印５５に示すように、隣接する座標Ｏ２間の距離（座標Ｏ２（３）と座標Ｏ２（４）の距離）が一定距離以上の箇所が存在するか判定する（ステップＳ４）。離れていなければ、隣接する座標Ｏ２間の距離が一定距離以下の座標Ｏ２間を点線で示すように補間する（ステップＳ５）。一方、離れている場合には、矢印５５に示すように、物体３１，３２が離れていると判断し、補間を行わない。このような場合には、仮想光線を視点から投射する一定間隔を狭めることにより描画の精度を上げることが出来る。仮想光線を視点から投射する一定間隔を小さくし、補間がなされなかった箇所（仮想光線３５と３６の間）に対して再帰的に処理を行う（ステップＳ７）。
【００４６】
次に、図９に示すように、再帰的な処理を説明する。補間がなされなかった箇所（仮想光線３５と３６の間）に、改めて仮想光線４８（矢印ａ）を視点から投射し、対応する物体表面からΔｄ視点側に戻った位置の座標Ｏ２（６）を取得する（再帰したステップＳ１
）。これによって不正な処理の省略が行われることが阻止できる。よって、新しく追加された仮想光線４８（矢印a）に対して上記のステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返す。この時、新しく追加された仮想光線に対して、更に隣接する座標Ｏ２間の距離（座標Ｏ２（７）と座標Ｏ２（４）が一定距離以上の箇所が存在するか判定する(再帰したステップＳ４）。存在する場合には、以前のステップと同様に物体３１，３２が離れていると判断し、補間を行わない。このような場合には、仮想光線を視点から投射する一定間隔を更に小さくし、再帰を更に行うことになる。尚、仮想光線を視点から投射する一定間隔が、最終的な補間後の仮想光線の間隔より小さければ一定間隔はそれ以上狭くすることに益はないので、再帰計算を終了する（ステップＳ６：ｙｅｓ）。そうでなければ（ステップＳ６：ｎｏ）、仮想光線を視点から投射する一定間隔を更に小さくし、補間がなされなかった箇所（仮想光線４８と３６の間）に対して更に再帰的に処理を行う（再帰したステップＳ７）。再帰を繰り返すことによって作成されたのが座標Ｏ２（７）、仮想光線４９（矢印ｂ）である。
【００４７】
次に、図１０に示すように、補間がされた箇所を位置Ｏ２（１１）〜Ｏ２（１８）として各Ｏ２から仮想光線４１〜５２を投射する（ステップＳ８）。このように本実施例によれば、一定間隔毎に計算の省略をせずに仮想光線を投射し、一定間隔内の仮想光線に対する計算を省略するので、最初に描画した物体から離れて存在する物体を検知でき、対象物体すべてを高速に描画することができる。
【００４８】
図１１は、本実施形態の画像処理方法において計算を終了する座標を説明するための図である。上記各実施例では、便宜上仮想光線が光線終端座標まで届くように表現したが、仮想光線は残光量が0になったら計算を終了するので、実際に計算する範囲は以下のようになる。
【００４９】
すなわち、仮想光線３３’〜３７’，４８’，４９’の計算範囲は、視点から物体３１，３２内で残光量が0になる座標までであり、仮想光線４１’〜４７’，５０’〜５２’の計算範囲は、物体３１，３２の表面のΔｄ手前から物体３１，３２内で残光量が0になる座標までである。なお、視点から投射した仮想光線の残光量が所定量減衰する減衰位置と、視点から減衰位置までの仮想光線の進行距離に基づいて予測した、この仮想光線に隣接する仮想光線の投射開始位置と、の仮想光線投射方向における距離Δｄは、ボクセル５６〜５９等のサイズより大きい。同一ボクセル内では、補間によって値が変わることはあるが、不透明度が０と非０が同居することは通常用いる線形補間やスプライン補間では有り得ないからである。
【００５０】
図１２は、本実施形態のレイキャスティング法における進行距離が予測された仮想光線を投射するフローチャートを示す。本実施形態では、まず、投影面Image[p,q]を設定し（ステップＳ１１）、ボリュームデータVol[x,y,z]を取得する（ステップＳ１２）。
【００５１】
次に、投影面のパラメータｐ，ｑで２重ループを形成し投影面上を走査する（ステップＳ１３）。そして、パラメータｐ，ｑに対応する本来の投影開始点（視点に相当）O(x,y,z)、ステップベクトルΔS(x,y,z)を設定する（ステップＳ１４）。
【００５２】
次に、処理を省略できる範囲を取得し（図６）、投影開始点（視点から減衰位置までの仮想光線の進行距離に基づいて予測した投影開始位置）O2(x,y,z)を求める。すなわち、現在座標X(x,y,z)を位置O2とし、残光量Iを1とし、反射光Fを0とする（ステップＳ１５）。また、ボリュームデータVol(X)より部分反射光、透過光を計算し残光量I、反射光Fを計算する（ステップＳ１６）。
【００５３】
次に、残光量Ｉ＞０および現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標を判断し（ステップＳ１７）、残光量Ｉ＞０および現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標の場合（yes）は、現在座標XをX +ΔSとし（ステップＳ１８）、ステップS１６に戻る。一方、残光量Ｉ＞０および
現在座標X(x,y,z)≠光線終端座標でない場合（no）は、反射光Fを投影面Image[p,q]の画素値とし（ステップＳ１９）、ステップＳ１３に戻る。
【００５４】
このように本実施形態の画像処理方法では、視点から第１の仮想光線を投射し、第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置（最初の不透明（半透明を含む）なボクセルの位置）を取得し、視点から減衰位置までの第１の仮想光線の進行距離を取得し、第１の仮想光線の進行距離に基づいて、第１の仮想光線に隣接する第２の仮想光線の投射開始位置を、第１の仮想光線の進行距離から、視点側に所定値戻った位置と予測する。この方法によれば、予測した投影開始位置から第２の仮想光線を投射することにより、視点から第１の仮想光線の残光量が所定量だけ減衰する減衰位置までの進行距離に対応する計算を省略することができるため、前処理を行うことなく画像処理の高速化を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態の画像処理方法は、ボリュームレンダリングの計算を所定の角度単位、画像の領域、ボリュームの領域等で分割し、後で重ね合わせることができるので、並列処理やネットワーク分散処理、専用プロッセッサ、或いはそれらの複合により行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、前処理を行うことなく最初の不透明なボクセルまでの処理を省略し、高速化を実現することができる画像処理方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の画像処理方法の基本概念を説明するための図
【図２】本発明の画像処理方法を実行する際の注意点を説明するための図
【図３】本発明の画像処理方法における実施例１を説明するための図
【図４】本発明の画像処理方法における実施例２を説明するための図
【図５】本発明の画像処理方法における実施例３を説明するための図
【図６】本発明の画像処理方法における実施例３の処理フローチャート
【図７】本発明の画像処理方法における実施例３の詳細を説明するための図（１）
【図８】本発明の画像処理方法における実施例３の詳細を説明するための図（２）
【図９】本発明の画像処理方法における実施例３の詳細を説明するための図（３）
【図１０】本発明の画像処理方法における実施例３の詳細を説明するための図（４）
【図１１】本実施形態の画像処理方法において計算を終了する座標を説明するための図
【図１２】本実施形態のレイキャスティング法におけるフローチャート
【図１３】レイキャスティング法を説明するための図
【図１４】従来のレイキャスティング法のフローチャート
【図１５】従来のレイキャスティング法の問題点を説明するための図
【図１６】従来のレイキャスティング法における高速化手法を説明するための図
【図１７】従来のレイキャスティング法における高速化手法の問題点を説明するための図
【符号の説明】
【００５８】
１１，２１，３１，３２，６７  物体
１２，１３，１５，２２，２３，２６，６２，６８，７５  仮想光線
１７  描画されない物体
５６，５７，５８，５９  ボクセル
６１，６５，７１，７４，８１  ボリュームデータ
５３  投影面
６６  空気
７２  空のボクセル領域
７３，７６  空でないボクセル領域
８２，８３  ボクセル領域
【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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