(57)【要約】【課題】視点位置とボリュームデータ内外の位置関係を表示することができる三次元画像表示方法を提供する。【解決手段】視点位置５がボリュームデータ１の内に位置する場合は、視点位置５を含むボリュームデータ１の範囲のＭＰＲ画像を表示し、視点位置５がボリュームデータ１の外に位置する場合は、視点位置５を含むＭＰＲ画像を表示し、視点位置５とその視点方向及び中心投影画像を表示する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の断層画像を積み重ねた画像データ群に対して、任意の視点位置および任意の視線方向を設定した中心投影法による疑似三次元画像及び前記疑似三次元画像の視点位置とその視線方向を切断面画像上に表示する画像三次元画像表示方法において、
前記視点位置が、前記複数の断層画像を積み重ねた画像データ群の内に位置する場合は、前記視点位置を含む画像データ群の範囲の切断面画像を表示するステップと、
前記視点位置が、前記画像データ群の外に位置する場合は、前記視点位置を含む切断面画像を表示するステップと、
前記視点位置と前記視線方向及び中心投影画像を表示するステップとを備えたことを特徴とする三次元画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の断層画像を積み重ねた画像データ群に対して、中心投影法による三次元画像表示及び前記中心投影を行なう視点位置と視線方向を切断面画像上に表示する三次元画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠近感を持たせたり、三次元的なリアリティを持たせたりするために、三次元画像は、Ｘ線ＣＴ断層画像やＭＲＩ断層画像等の複数の断層像（二次元画像）を積み上げ（以下、ボリュームデータと呼ぶ）ておき、ある視点または光源からその積み上げ画像を見て、遠近感や陰影を持たせて作成した画像である。
【０００３】
三次元画像はあくまで人工的に作り出した画像であり、積み上げ画像そのものではない。例えば、視点・光源・ボリュームデータ（物体）の位置関係から、光源からの光の反射及び透過計算を行い、物体からの反射光を、視界を表す投影面に投影する手法がボリュームレンダリングと呼ばれる方法である。
【０００４】
また、各断層像の画素値を取得することによって、任意の位置の切断面画像を作成するＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｎｎｅｒ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像表示という手法もある。
【０００５】
上記のボリュームレンダリングには、投影方法の違いにより次の二通りの手法がある。
一方は、ボリュームデータに対し視点位置を無限遠にあるとして、平行な走査光線上に沿って光の反射及び透過計算を行う平行投影法と呼ばれる手法である。もう一方は、［特許文献１］に記載されているように、任意の視点位置を設定し、視点位置から放射状に出した走査光線上に沿って光の反射透過計算を行う中心投影法と呼ばれる手法である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２１０７０４号公報
【０００７】
中心投影法によるボリュームレンダリング（以後、単に中心投影法と呼ぶ）は、視点位置の変更が可能であり、観察物体内に視点を設定することで、物体外からは観察できない画像を得ることも出来る。
【０００８】
しかし、中心投影法の画像からは、前記画像の表示条件である視点位置や視線方向が判りにくい。そのため、中心投影画像を表示する場合には、補助画像として前記ＭＰＲ切断面画像を使用して、前記中心投影法画像の視点位置や視線方向を表示する手法が多く用いられる。また、同画像上で視点位置や視線方向を表す情報を操作し、視点位置や視線方向を設定している。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】
しかし、上記従来技術では中心投影法による三次元画像を表示する場合には、中心投影画像と視点位置と視線方向を表す情報を含むＭＰＲ切断面画像を同時に表示しているが、視点位置と表示対象となるボリュームデータとの内側と外側に関する位置関係に依存した切断面画像を表示する配慮がなされていなかった。
【００１０】
また、視点位置に関わらずＭＰＲ切断面画像表示を一定の倍率で表示していたため、視点を物体内から物体外、或いは物体外から物体内に移動した際の視点位置・視線方向確認が困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、視点位置とボリュームデータ内外の位置関係を表示することのできる三次元画像表示方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の断層画像を積み重ねた画像データ群に対して、任意の視点位置および任意の視線方向を設定した中心投影法による疑似三次元画像及び前記疑似三次元画像の視点位置とその視線方向を切断面画像上に表示する画像三次元画像表示方法において、前記視点位置が、前記複数の断層画像を積み重ねた画像データ群の内に位置する場合は、前記視点位置を含む画像データ群の範囲の切断面画像を表示するステップと、前記視点位置が、前記画像データ群の外に位置する場合は、前記視点位置を含む切断面画像を表示するステップと、前記視点位置と前記視線方向及び中心投影画像を表示するステップとを備えたことを特徴とする医用三次元画像表示方法によって達成される。
【００１３】
つまり、中心投影法画像の表示と前記中心投影法画像の視点位置と視線方向を三次元画像表示する際に、視点位置がボリュームデータの内側の場合は、前記視点位置を含むボリュームデータの切断面画像を表示し、画像データ内の情報を表示する。
【００１４】
また、視点位置が外側に位置する場合は、ボリュームデータと視点位置を含む全ボリューム空間に対して切断面画像を表示し、視点と画像データの情報の両方を表示する。これにより、視点位置がボリュームデータの内側にある場合と外側にある場合で、表示情報を変更し、視点位置に依存した切断面表示を可能とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１は、視点位置が断層画像を積み重ねた画像データ群（以下ボリュームデータ１と記す）の内側（イ）と外側（ロ）にある場合の、視点位置とＭＰＲ切断面画像の位置関係を示す。
【００１６】
図１（イ）に示すように、視点位置を含むボリュームデータ１のＭＰＲ切断面画像を表示する。なお切断面画像処理方法は、一般的なＭＰＲ画像処理であるためここでは処理の説明は省略する。
表示するＭＰＲ切断面画像は互いに直交するとし座標系７で規定する。
これらは、視点位置５を含むＸＹ平面に関するＭＰＲ切断面画像２と、視点位置５を含むＹＺ平面に関するＭＰＲ切断面画像３と、視点位置５を含むＺＸ平面に関するＭＰＲ切断面画像４からなる。また、視線矢印６は視線方向を示す。
【００１７】
図２は、前記視線矢印６の前記各ＭＰＲ切断面画像２〜４での表示方法を説明する図である。視線矢印６は、三次元ベクトルである。視線矢印６を互いに直交するＭＰＲ三断面上へそれぞれ射影した視線１０を各ＭＰＲ切断面画像上に視線として表示する。
【００１８】
以上のようにＭＰＲ切断面画像及び視点位置と視線方向を規定した際、視点位置がボリュームデータ１内ある場合の画面の画像表示状態を図３で示す。
【００１９】
図３に示すように、中心投影法による三次元画像１４と視点位置５を含むＸＹ平面に関する切断面画像２と、視点位置５を含むＹＺ平面に関する切断面画像３と、視点位置５を含むＺＸ平面に関する切断面画像４と、前記各視線方向ベクトル１１〜１３を表示する。
【００２０】
次に、図１（ロ）に示したボリュームデータ１の外側にある場合については、視点及びボリュームデータ１を含む全ボリューム空間８について、前記と同様に各ＭＰＲ切断面画像とＭＰＲ切断面画像へ投影した視線ベクトルを求める。視点位置がボリュームデータ１外にある場合の画面の画像表示状態を図４で示す。
【００２１】
図４に示すように、中心投影法による三次元画像１４と、視点位置５とボリュームデータを含むＸＹ平面に関する切断面画像２と、視点位置５とボリュームデータを含むＹＺ平面に関する切断面画像３と、視点位置５とボリュームデータを含むＺＸ平面に関する切断面画像４と、前記各視線方向ベクトル１１〜１３を表示する。
【００２２】
なお、視点位置を変更操作した場合は、次のように視点位置とボリュームデータ１との位置関係を判断し、前記図３と図４の表示画面を切り替える。
【００２３】
ボリュームデータ１の中心を原点（ｘ＝０，  ｙ＝０，  ｚ＝０）とする。ボリュームデータ１を各辺（ｘ＝ｋ，  ｙ＝ｌ，  ｚ＝ｍ）の長さを持つ直方体とすると、ボリュームデータの内部は［式１］で表せる。
［式１］
−２／ｋ  ≪  ｘ  ≪２／ｋ
−２／ｌ  ≪  ｙ  ≪２／ｌ
−２／ｍ  ≪  ｚ  ≪２／ｍ
【００２４】
視点の位置Ｐを、（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）で表現した場合、前記視点位置がボリュームデータ１の外側にある場合は、［式１］の条件を満たさない場合である。この式１の条件を評価することで、判定が可能となり、それぞれの条件に適合する表示画面を表示することで、自動的に視点位置と視線方向を含む切断面画像の状態を切り替えて、かつ、中心投影画像を表示する。
【００２５】
図５は本発明の方法が適用可能なハードウェア構成例を示すブロック図である。この図５において、５０はＣＰＵ、５１は主メモリ、５２は磁気ディスク、５３は表示メモリ、５５はマウスコントローラで、これらは共通バス５７に接続されている。磁気ディスク５２には、複数の断層像及び座標変換や陰影づけのためのプログラムなどが格納されている。ＣＰＵ５０は、これら複数の断層像及び座標変換や陰影づけのためのプログラムを読み出し、主メモリ５１を用いて対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像を構成し、その結果を表示メモリ５３に送り、ＣＲＴモニタ５４に表示させる。マウスコントローラ５５に接続されたマウス５６は、三次元画像を構成する際の、視点位置などを指定する。得られた三次元画像は、必要に応じて磁気ディスク５２に格納される。
【００２６】
なお、視点位置の移動操作方法については、マウス等のポインティングデバイスや数値設定により行なう。また、視点位置の評価はソフトウェアで処理する。これらの視点位置を入力し、その入力値に対応する処理は、従来の中心投影法画像の作成処理で行なわれている。
【００２７】
以上、本実施形態によれば、中心投影法による三次元画像と視点位置を含む切断面表示と、視線方向表示において、視点位置がボリュームデータの内側と外側で、各々必ず視点位置を含む切断面画像が表示できるため、中心投影画像と視点位置の関係が理解し易くなる。
【００２８】
また、視点位置がボリュームデータの内側か外側かを判定し、自動的に視点位置と視線方向を含む切断面画像の表示状態を切り替えて、かつ、中心投影画像を表示するため、視点位置を表示するための設定操作が不要となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、視点位置とボリュームデータ内外の位置関係を表示することができる三次元画像表示方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】視点位置がボリュームデータの内側にある場合（イ）、及び外側にある場合（ロ）のＭＰＲ切断面画像、視点位置、視線方向の関連を説明する図。
【図２】中心投影法による三次元画像作成時の視線を各ＭＰＲ切断面上に射影した様子を説明する図。
【図３】視点位置がボリュームデータの内側にある場合の画面の画像表示例を示す図。
【図４】視点位置がボリュームデータの外側にある場合の画面の画像表示例を示す図。
【図５】本発明の方法が適用可能なハードウェア構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１  ボリュームデータ
２  ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像
３  ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像
４  ＺＸ平面に関するＭＰＲ画像
５  視点位置
６  視線方向ベクトルを表す矢印
７  互いに直交する三次元座標系
８  視点及びボリュームデータを含む全ボリューム空間
９  各ＭＰＲ切断面画像
１０  ＭＰＲ面上の視線  （視線のＭＰＲ面への射影）
１１  ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像上に表示した視線ベクトル
１２  ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像上に表示した視線ベクトル
１３  ＺＸ平面に関するＭＰＲ画像上に表示した視線ベクトル
１４  中心投影法による三次元画像
５０  ＣＰＵ
５１  主メモリ
５２  磁気ディスク
５３  表示メモリ
５４    ＣＲＴ
５５  マウスコントローラ
５６  マウス
５７  共通バス
【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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