(57)【要約】【課題】ボリュームレンダリング法によって生成される擬似３次元画像のリアリティを向上させる。【解決手段】任意の視点Ｅと、任意の光源Ｓにより照明された３次元画像が投影される投影面Ｆ上の各画素とを結ぶ複数の視線Ｅｊに沿って、３次元画像をサンプリングした各探査点Ｐｊｉにおける輝度値を用いて、投影面上の画素の画素値を決定する。３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各探査点における法線ベクトルを決定し、決定された法線ベクトルを用いてその探査点における輝度値を決定する。【選択図】図９
2008259698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成する画像処理方法において、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて前記各探査点における法線ベクトルを決定し、
決定された法線ベクトルを用いて当該探査点における輝度値を決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成する画像処理方法において、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて該各ボクセルにおける法線ベクトルを決定し、
前記各探査点における輝度値を、該各探査点の近傍ボクセルにおける法線ベクトルを用いて決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するレイキャスティング手段を備えた、ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する画像処理装置において、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて前記各探査点における法線ベクトルを決定する法線ベクトル決定手段と、
決定された法線ベクトルを用いて当該探査点における輝度値を決定する輝度決定手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するレイキャスティング手段を備えた、ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する画像処理装置において、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて該各ボクセルにおける法線ベクトルを決定する法線ベクトル決定手段と、
前記各探査点における輝度値を、該各探査点の近傍ボクセルにおける法線ベクトルを用いて決定する輝度決定手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成するためのプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて前記各探査点における法線ベクトルを決定し、
決定された法線ベクトルを用いて当該探査点における輝度値を決定することを実行させるためのプログラム。
【請求項６】
任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、前記３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、前記投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成するためのプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記３次元画像の各ボクセルに該各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて該各ボクセルにおける法線ベクトルを決定し、
前記各探査点における輝度値を、該各探査点の近傍ボクセルにおける法線ベクトルを用いて決定することを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュームレンダリング法によって、多数の２次元画像の群からなる３次元画像データから擬似３次元画像を生成する画像処理方法および装置ならびにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体の３次元的な構造等の把握を容易にするため、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等により取得された多数の２次元画像の群からなる被写体の３次元画像データを、コンピュータグラフィックスの技術等を用いて２次元平面上に立体的に可視化した擬似３次元画像を生成・表示する処理が行われている。
【０００３】
このような擬似３次元画像を生成する方法としては、たとえば特許文献１に示されているように、３次元画像を構成する各ボクセルに不透明度（Opacity）およびＲ、Ｇ、Ｂの色情報を割付け、観察する側から投影面の各画素へのボクセル追跡（レイキャスティング）を行い、被写体の組織間の境界面のみならず内部の情報構造も多重に透かして可視化するボリュームレンダリング法が知られている。
【０００４】
このようなボリュームレンダリング法においては、任意の光源を設定し、その光源により照明された３次元画像中の任意の点に対して、光源からその点に入射される光の入射方向と、その点における画素値の勾配により決定された面の法線方向との関係に基づいて、立体感を表現する「陰影づけ」処理が行われている。具体的には、３次元画像中の任意の点ＰＶにおける輝度値ｂ(ＰＶ)の算出を、下記の式（１）に示すように、予め画素値毎に定義された色情報に基づいて割り当てられた色情報ｃ(ＰＶ)に、その点ＰＶにおける画素値の勾配により決定された面の法線ベクトルＮ(ＰＶ)と、点ＰＶから光源への単位ベクトルＬとのベクトル内積を積算することにより行う。ここで、ｈは拡散反射によるシェーディング係数である。
【数１】
2008259698.tif 000003
【０００５】
たとえば、図１に示すように、光源Ｓにより照明された３次元画像Ｖにおける、球形の領域Ａの各ボクセルの画素値が２５５であり、領域Ａの外側にある領域Ｂの各ボクセルの画素値が０である場合、図２に示すように、領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、その境界の面から外側に向かう向きとなる。ここで、ボクセルの画素値が０である領域を透明な領域、ボクセルの画素値が２５５である領域を不透明な領域となるように各ボクセルに不透明度を与えた場合、領域Ａのみが可視化され、光源Ｓから発せられた光に対する被照面は、図３に示すように領域Ａの光源側の面Ｈ１となる。この３次元画像Ｖを視点Ｅからレイキャスティングし、ボリュームレンダリング法によって生成した擬似３次元画像Ｉ１は、図４に示すように、球形の被写体が立体的に表現されたものとなる。
【特許文献１】特開２００６−０００３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したボリュームレンダリング法では、画素値毎に不透明度を設定し、光の透過を計算し被写体を可視化する。不透明度とは、光の透過のしにくさを表す値であり、不透明度が低い場合は、その物体の情報は弱く反映され、光はその奥にまで到達し先の物体の情報も反映される。不透明度が高い場合は、その物体の情報は強く反映されるが、その奥に光は到達せず先の物体の情報は反映されない。この不透明度を効果的に用いることにより、半透明の状態を作り出すことができ、重なった部分の奥の物体の状態の描写も可能である。
【０００７】
ここで、不透明度の設定は、図３に示すような、画素値（ＣＴ値）の大小に合せて不透明度の値を決定する場合に限らず、描写したい物体の状態によっては、たとえば、図５に示すように、ボクセルの画素値が２５５である領域を透明な領域（不透明度０）、ボクセルの画素値が０である領域を不透明な領域（不透明度１００）となるように設定し、球形の被写体の像Ａの外側の領域Ｂを可視化するなど、予め画素値毎に任意の不透明度を設定し、各ボクセルに、そのボクセルの画素値に対する不透明度を与えることができる。
【０００８】
しかし、３次元画像中の各点に対して、その点における画素値の勾配により規定された面の法線方向に基づいて陰影処理を行う上記従来の技術では、各点に決定される法線ベクトルが画素値に対する不透明度の設定にかかわらず一定であるため、図５に示すように、ボクセルの画素値が２５５である領域を透明な領域、ボクセルの画素値が０である領域を不透明な領域となるように図１の３次元画像Ｖの各ボクセルに不透明度を与えた場合、領域Ｂのみが可視化され、光源Ｓから発せられた光に対する被照面は、その領域Ｂの光源側の面Ｈ２となるが、領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、図２に示す状態のままであり、この３次元画像Ｖを視点Ｅからレイキャスティングし、生成された擬似３次元画像Ｉ２が、図６に示すように、被照面であるはずの部分が暗く描写され、本来陰となるはずの部分に光が当たっているかのような不自然な画像となるという問題がある。ここで、図６に示す擬似３次元画像Ｉ２は、領域Ｂの内側の表面を観察するため、３次元画像Ｖの観察する側（視点Ｅ側）から略半分の領域をカットして取り除いたものである。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、ボリュームレンダリング法によって生成される擬似３次元画像のリアリティを向上させる画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像処理方法は、任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、その３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成する画像処理方法において、３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各探査点における法線ベクトルを決定し、決定された法線ベクトルを用いてその探査点における輝度値を決定することを特徴とするものである（第１の画像処理方法）。
【００１１】
ここで「３次元画像」というのは、多数の２次元画像の群からなる３次元画像データにより構成される仮想的３次元画像であり、「擬似３次元画像」というのは、ボリュームレンダリング法によって生成され、３次元的に可視表示される２次元画像を意味する。
【００１２】
また、本発明の画像処理方法は、任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、その３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、投影面上の画素の画素値を決定するボリュームレンダリング法によって、擬似３次元画像を生成する画像処理方法において、３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各ボクセルにおける法線ベクトルを決定し、各探査点における輝度値を、その各探査点の近傍ボクセルにおける法線ベクトルを用いて決定することを特徴とするものである（第２の画像処理方法）。
【００１３】
本発明の画像表示装置は、任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、その３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、投影面上の画素の画素値を決定するレイキャスティング手段を備えた、ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する画像処理装置において、３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各探査点における法線ベクトルを決定する法線ベクトル決定手段と、決定された法線ベクトルを用いてその探査点における輝度値を決定する輝度決定手段とを備えたことを特徴とするものである（第１の画像処理装置）。
【００１４】
また、本発明の画像表示装置は、任意の視点と、任意の光源により照明された３次元画像が投影される投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、その３次元画像をサンプリングした各探査点における輝度値を用いて、投影面上の画素の画素値を決定するレイキャスティング手段を備えた、ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する画像処理装置において、３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各ボクセルにおける法線ベクトルを決定する法線ベクトル決定手段と、各探査点における輝度値を、その各探査点の近傍ボクセルにおける法線ベクトルを用いて決定する輝度決定手段とを備えたことを特徴とするものである（第２の画像処理装置）。
【００１５】
本発明の画像表示プログラムは、上記第１の画像処理方法をコンピュータに実行させるものである（第１の画像処理プログラム）。
【００１６】
また、本発明の画像表示プログラムは、上記第１の画像処理方法をコンピュータに実行させるものである（第２の画像処理プログラム）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像処理方法および装置ならびにプログラムによれば、ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する際に、３次元画像中の任意の点にその点の不透明度の勾配により決定された面の法線方向に基づいて陰影処理が行われるようにしたので、ボリュームレンダリングによって生成される擬似３次元画像に、画素値に対して任意の不透明度を設定することによって現れる自然な陰影が表現でき、リアリティの高い擬似３次元画像を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、３次元医用画像処理システムの概要を示すハードウェア構成図である。図に示すように、このシステムでは、モダリティ１と、画像保管サーバ２と、画像処理ワークステーション３とが、ネットワーク９を経由して通信可能な状態で接続されている。
【００２０】
モダリティ１は、被検体を表す３次元医用画像Ｖ（３次元画像）を取得するものであり、具体的には、ＣＴ装置やＭＲＩ装置、超音波診断装置等である。
【００２１】
画像保管サーバ２は、モダリティ１で取得された３次元医用画像Ｖや画像処理ワークステーション３での画像処理によって生成された医用画像を画像データベースに保存・管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置やデータベース管理ソフトウェア（たとえば、ＯＲＤＢ(Object Relational Database)管理ソフトウェア）を備えている。
【００２２】
画像処理ワークステーション３は、読影者からの要求に応じて、モダリティ１や画像保管サーバ２から取得した３次元医用画像Ｖに対して画像処理を行い、生成された画像を表示するコンピュータであり、特に、読影者からの要求を入力するキーボードやマウス等の入力装置と、取得した３次元医用画像Ｖを格納可能な容量の主記憶装置と、生成された画像を表示するディスプレイとを備えている。
【００２３】
画像データの格納形式やネットワーク９経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）等のプロトコルに基づいている。
【００２４】
図２は、画像処理ワークステーション３のボリュームレンダリング機能に関連する部分を示すブロック図である。図に示すように、画像処理ワークステーション３は、読影者からの要求に応じて、読影対象の患者の３次元医用画像Ｖをモダリティ１や画像保管サーバ２から取得する画像取得手段１０、任意の視点と投影面上の各画素とを結ぶ複数の視線に沿って、３次元医用画像Ｖを所定の間隔でサンプリングした複数の探査点の輝度値と不透明度とを用いて、投影面上の画素の画素値を決定し、ボリュームレンダリング画像（擬似３次元画像）を生成するレイキャスティング手段６０、および生成されたボリュームレンダリング画像をディスプレイに表示する画像表示手段７０から構成されており、レイキャスティング手段６０は、各探査点における輝度値と不透明度をそれぞれ決定する輝度値決定手段４０と不透明度決定手段５０とを備える。また、輝度値決定手段４０は、３次元医用画像Ｖの各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いてその各探査点における法線ベクトルを決定する法線ベクトル決定手段４２、および決定された法線ベクトルを用いてその探査点における輝度値を決定する輝度決定手段４３から構成されている。
【００２５】
次に、この医用画像処理システム、特に画像処理ワークステーション３によって、ボリュームレンダリング画像を生成する処理の流れについて説明する。
【００２６】
まず、画像取得手段１０が、読影者からの要求に応じて、読影対象の患者の３次元医用画像Ｖをモダリティ１や画像保管サーバ２から取得する。この３次元医用画像Ｖは、マルチスライス画像をボクセルに分割し、３次元座標空間内に配列してなるものであり、各ボクセルの位置は、被写体の左右方向をｘ軸、前後方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とする３次元座標系で定義され、各ボクセルの画素値は、そのボクセルの位置の座標と関連づけられている。
【００２７】
次に、レイキャスティング手段６０が、ボリュームレンダリング画像を構成する画素の画素値（出力画素値）を求める。まず、初期設定ファイルや読影者によるキーボードやマウス等からの入力等により設定された視点Ｅ、光源Ｓ、投影面Ｆ（大きさ、位置、画素数）により、たとえば、図３に示すように、その視点Ｅと投影面Ｆ上の投影画素の各々とを結ぶ複数の視線Ｅｊ（ｊ＝１、２、…、Ｌ；Ｌは、視線の数）に沿って３次元医用画像Ｖを所定の間隔でサンプリングした複数の探査点Ｐｊｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ；ｎは、視線Ｅｊ上の探査点の数）を設定する。次に、各視線Ｅｊに沿って、各探査点Ｐｊｉにおける輝度値ｂ(Ｐｊｉ)と不透明度α(Ｐｊｉ)とを後述する輝度値決定手段４０および不透明度決定手段３０により順次取得し、次の式（２）に示すように、それらの積を加算していき、不透明度αの累積が所定の閾値となるか、またはレイが対象としている３次元医用画像Ｖから抜け出たとき、その視線Ｅｊに対する処理を終了し、加算結果をその視線Ｅｊが通る投影面上の投影画素の出力画素値Ｃｊとして決定する。
【数２】
2008259698.tif 000004
【００２８】
このような処理を各視線について行い、投影面上のすべての投影画素の出力画素値を決定し、ボリュームレンダリング画像を生成する。生成されたボリュームレンダリング画像は、画像表示手段７０によって画像処理ワークステーション３のディスプレイに表示される。
【００２９】
次に、輝度値決定手段４０によって、各探査点Ｐｊｉにおける輝度値ｂ(Ｐｊｉ)を決定する処理の流れについて説明する。
【００３０】
輝度値決定手段４０は、法線ベクトル決定手段４２、および輝度値算出手段４３から構成されており、まず、法線ベクトル決定手段４２が、各探査点Ｐｊｉにおける法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)を決定する。ここでは、下記の式（３）により、その探査点Ｐｊｉにおける不透明度の勾配により決定される面の法線ベクトルをその探査点における法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)として決定する。
【数３】
2008259698.tif 000005
【００３１】
ここで、∇α(Ｐｊｉ)は、探査点Ｐｊｉにおける不透明度の勾配であり、探査点Ｐｊｉにｘ軸方向、ｙ軸方向、又はｚ軸方向で近接する６つの近傍点における不透明度を用いて、次の式（４）により求めることができる。
【数４】
2008259698.tif 000006
【００３２】
ここで、αはその点における不透明度を表すものであり、上記各近傍点の不透明度は、予め画素値毎に定義された不透明度に基づき、その点における画素値により決定される。なお、各近傍点における画素値は、その近傍点が含まれる格子を構成する８つのボクセルの画素値を線形補間して求める。また、ここでは、簡単のため、Ｐｊｉ＝（ｘ、ｙ、ｚ）としている。
【００３３】
たとえば、図１に示す、球形の領域Ａの各ボクセルの画素値が２５５であり、領域Ａの外側にある領域Ｂの各ボクセルの画素値が０である３次元画像Ｖに対して、図１０に示すように、ボクセルの画素値が０である領域を透明な領域（不透明度０）、ボクセルの画素値が２５５である領域を不透明な領域（不透明度１００）となるように各ボクセルに不透明度を与えた場合、領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、同図に示すように、その境界の面から外側に向かう向きとなる。
【００３４】
また、この３次元画像Ｖに対して、図１１に示すように、ボクセルの画素値が０である領域を不透明な領域（不透明度１００）、ボクセルの画素値が２５５である領域を透明な領域（不透明度０）となるように各ボクセルに不透明度を与えた場合、領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、同図に示すように、その境界の面から内側に向かう向きとなる。
【００３５】
次に、輝度値算出手段４３が、法線ベクトル決定手段４２において決定された各探査点Ｐｊｉにおける法線ベクトルに基づいてその探査点の輝度値ｂ(Ｐｊｉ)を、たとえば、次の式（５）により算出する。
【数５】
2008259698.tif 000007
【００３６】
ここで、ｈは、拡散反射によるシェーディング係数である。なお、本実施形態では、環境光や鏡面反射光については考慮していない。さらに、Ｌは、探査点Ｐｊｉから光源Ｓへの単位方向ベクトル、「・」はベクトルの内積、ｃ(Ｐｊｉ)は、予め被検体の組織毎（ＣＴ値等の画素値毎）に定義された色情報に基づき、割り当てられた色情報である。
【００３７】
次に、不透明度決定手段５０によって、上記各探査点Ｐｊｉにおける不透明度α(Ｐｊｉ)を決定する処理について説明する。各探査点Ｐｊｉにおける不透明度α(Ｐｊｉ)は、予め画素値毎に定義された不透明度に基づき、その探査点Ｐｊｉおける画素値により決定される。なお、各探査点Ｐｊｉの画素値は、その探査点が含まれる格子を構成する８つのボクセルの画素値を線形補間して求める。
【００３８】
なお、上記輝度値の決定処理と不透明度の決定処理とは、互いに独立した処理のため、直列処理で行う場合にはどちらの処理を先に行ってもよいし、並列処理により同時並行で行ってもよい。
【００３９】
このように本発明による画像処理の実施形態となる３次元医用画像処理システムでは、
ボリュームレンダリング法によって擬似３次元画像を生成する際に、３次元医用画像Ｖ中の任意の点にその点の不透明度の勾配により決定された面の法線方向に基づいて陰影処理が行われるようにしたので、ボリュームレンダリングによって生成される擬似３次元画像に、画素値に対して任意の不透明度を設定することによって現れる自然な陰影が表現でき、リアリティの高い擬似３次元画像を生成することができる。
【００４０】
たとえば、図１に示す、球形の領域Ａの各ボクセルの画素値が２５５であり、領域Ａの外側にある領域Ｂの各ボクセルの画素値が０である３次元画像Ｖに対して、図３に示すように、ボクセルの画素値が０である領域を透明な領域（不透明度０）、ボクセルの画素値が２５５である領域を不透明な領域（不透明度１００）となるように各ボクセルに不透明度を与えた場合には、図１０に示すように、本発明により領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、図２に示すものと一致し、ボリュームレンダリングによって生成される擬似３次元画像は、図４に示すものと一致する。
【００４１】
また、図１に示す、球形の領域Ａの各ボクセルの画素値が２５５であり、領域Ａの外側にある領域Ｂの各ボクセルの画素値が０である３次元画像Ｖに対して、図５に示すように、ボクセルの画素値が０である領域を透明な領域（不透明度０）、ボクセルの画素値が２５５である領域を不透明な領域（不透明度１００）となるように各ボクセルに不透明度を与えた場合には、図１１に示すように、本発明により領域Ａと領域Ｂとの境界の各点に決定された法線ベクトルは、図２に示すものと反対方向、つまり、その境界の面から内側に向かう向きとなるので、ボリュームレンダリングによって生成される擬似３次元画像Ｉ３は、図１２に示すように、被照面Ｈ２に光が当たっている自然な画像となる。ここで、図１２に示す擬似３次元画像Ｉ３は、領域Ｂの内側の表面を観察するため、３次元画像Ｖの観察する側（視点Ｅ側）から略半分の領域をカットして取り除いたものである。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、法線ベクトル決定手段４２が、３次元画像の各ボクセルにその各ボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各探査点Ｐｊｉにおける法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)を決定し、その決定された法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)を用いて、輝度決定手段４３が、その探査点Ｐｊｉにおける輝度値を決定することにより、各探査点Ｐｊｉにおける不透明度の勾配により決定された面の法線方向に基づく陰影処理が行われるようにした場合について説明したが、上記法線ベクトル決定手段４２が、３次元画像の各ボクセルに、予め画素値毎に定義された不透明度に基づき、そのボクセルの画素値に応じて割り当てられた不透明度を用いて、各ボクセルにおける不透明度の勾配を算出し、算出された不透明度の勾配により決定される面の法線ベクトルをそのボクセルにおける法線ベクトルとして決定するものであって、輝度算出手段４３が、各探査点Ｐｊｉにおける法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)を、その各探査点Ｐｊｉの近傍ボクセルに決定された法線ベクトルを線形補間して算出し、算出された法線ベクトルＮ(Ｐｊｉ)を用いて、たとえば、上記の式（３）により、その探査点Ｐｊｉにおける輝度値ｂ(Ｐｊｉ)を算出するものであって、これらの法線ベクトル決定手段４２および輝度算出手段４３を用いてボリュームレンダリング処理を行うことにより、各探査点Ｐｊｉにおける不透明度の勾配により決定された面の法線方向に基づく陰影処理が行われるようにしてもよい。
【００４３】
また、上記の実施形態では、画像処理ワークステーション３で画像処理と画像表示の両方を行うようにしたが、画像処理サーバを別途設けてネットワーク９に接続し、画像処理はこの画像処理サーバに行なわせるようにしてもよい。これにより、分散処理が図られ、たとえば、画像の表示を複数の端末で行なう場合には、高性能の画像処理ワークステーションを複数台設置する必要がなくなり、システム全体のコストの低減に資する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光源により照明された３次元画像の一例を示す図
【図２】従来の画像処理方法により決定された法線ベクトルの一例を示す図
【図３】図１の３次元画像中の画素値が０である領域を透明な領域、画素値が２５５である領域を不透明な領域となるように設定した場合の被照面を表す図
【図４】従来の画像処理方法により生成された擬似３次元画像の一例を示す図
【図５】図１の３次元画像中の画素値が０である領域を不透明な領域、画素値が２５５である領域を透明な領域となるように設定した場合の被照面を表す図
【図６】従来の画像処理方法により生成された擬似３次元画像の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態となる３次元医用画像処理システムの概略構成図
【図８】図７の画像処理ワークステーションのボリュームレンダリング機能を示すブロック図
【図９】レイキャスティング手段６０による探査点の設定処理を説明するための図
【図１０】法線ベクトル決定手段４２により決定された法線ベクトルの一例を示す図
【図１１】法線ベクトル決定手段４２により決定された法線ベクトルの一例を示す図
【図１２】本発明の画像処理により生成された擬似３次元画像の一例を示す図
【符号の説明】
【００４５】
１    モダリティ
２    画像保管サーバ
３    画像処理ワークステーション
９    ネットワーク
４０    輝度値決定手段
４２    法線ベクトル決定手段
４３    輝度値算出手段
５０    不透明度決定手段
６０    レイキャスティング手段
Ｓ    光源
Ｆ    投影面
α    不透明度
Ｅｊ    視線
Ｐｊｉ  探査点
【図１】
2008259698.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図５】
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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４】
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【図６】
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【図１２】
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