(57)【要約】【課題】検体の任意方向の断面画像データを画質の劣化なく生成する。【解決手段】再構成処理によれば、例えば、図１２に示すように、検体の慣性主軸に、ボリューム座標系のいずれかの座標軸（図１２の場合、ｚ軸）が一致するように、ボリュームデータを生成することができる。ここで、断面Ｃの断面画像データを生成する場合、ボリュームデータを構成する全てのボクセルのうち、ｚ座標が所定の値であるボクセルを読み出し、読み出したボクセルを、ピクセルと見なせばよく、ピクセルを補間する必要がないので、画質の劣化が生じることはない。本発明は、３次元Ｘ線ＣＴシステムに適用することができる。【選択図】　　　図１２
2004132709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体の投影像データに基づいてボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータに基づいて前記検体の断面画像データを生成する画像情報処理装置において、
前記投影像データを取得する取得手段と、
前記ボリュームデータの座標系の原点の位置、および前記ボリュームデータの前記座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定手段と、
前記設定手段による設定に従い、前記取得手段によって取得された前記投影像データに基づいて前記ボリュームデータを生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記ボリュームデータを構成するボクセルのうち、前記ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置する前記ボクセルを読み出し、ピクセルと見なして前記断面画像データを生成する読み出し手段と
を含むことを特徴とする画像情報処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、
前記ボリュームデータの座標パラメータを、中心点移動変換行列、中心軸あわせ変換行列、軸回転変換行列、および逆投影変換行列を用いて前記投影像データの座標パラメータに変換する変換手段と、
前記投影像データに所定のフィルタリング処理を施すフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段によってフィルタリングされた複数の前記投影像データのピクセルのうち、前記変換手段によって変換された前記投影像データの前記座標パラメータに対応するものを加算して、前記ボリュームデータの前記ボクセルを生成する加算手段と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像情報処理装置。
【請求項３】
検体の投影像データに基づいてボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータに基づいて前記検体の断面画像データを生成する画像情報処理装置の画像情報処理方法において、
前記投影像データを取得する取得ステップと、
前記ボリュームデータの座標系の原点の位置、および前記ボリュームデータの前記座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、
前記設定ステップの処理による設定に従い、前記取得ステップの処理で取得された前記投影像データに基づいて前記ボリュームデータを生成する生成ステップと、
前記生成ステップの処理で生成された前記ボリュームデータを構成するボクセルのうち、前記ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置する前記ボクセルを読み出し、ピクセルと見なして前記断面画像データを生成する読み出しステップと
を含むことを特徴とする画像情報処理方法。
【請求項４】
検体の投影像データに基づいてボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータに基づいて前記検体の断面画像データを生成する画像情報処理装置のプログラムであって、
前記投影像データを取得する取得ステップと、
前記ボリュームデータの座標系の原点の位置、および前記ボリュームデータの前記座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、
前記設定ステップの処理による設定に従い、前記取得ステップの処理で取得された前記投影像データに基づいて前記ボリュームデータを生成する生成ステップと、
前記生成ステップの処理で生成された前記ボリュームデータを構成するボクセルのうち、前記ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置する前記ボクセルを読み出し、ピクセルと見なして前記断面画像データを生成する読み出しステップと
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項５】
検体の投影像データに基づいてボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータに基づいて前記検体の断面画像データを生成する画像情報処理装置を制御するコンピュータに、
前記投影像データを取得する取得ステップと、
前記ボリュームデータの座標系の原点の位置、および前記ボリュームデータの前記座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、
前記設定ステップの処理による設定に従い、前記取得ステップの処理で取得された前記投影像データに基づいて前記ボリュームデータを生成する生成ステップと、
前記生成ステップの処理で生成された前記ボリュームデータを構成するボクセルのうち、前記ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置する前記ボクセルを読み出し、ピクセルと見なして前記断面画像データを生成する読み出しステップと
を含む処理を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、例えば、Ｘ線シングルスキャンコーンビームを用いて取得された投影像データに基づき、検体の任意方向の断面画像データを生成する場合に用いて好適な画像情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療や工業などの分野においては、検体の断面画像データを取得できる３次元Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）システムが利用されている。
【０００３】
図１は、従来の３次元Ｘ線ＣＴシステムの構成の一例を示している。この３次元Ｘ線ＣＴシステムは、シングルスキャンビームを検体１に照射するＸ線源２、検体１を３６０度回転させる回転台３、検体１を透過したＸ線を受光して投影像データを生成する受光部４、および全周方向からの複数枚の投影像データを元にして検体１の断面画像データを生成する画像処理装置５から構成される。なお、検体１を固定して、Ｘ線源２および受光部４が、検体１の周囲を回転するようになされているシステムも存在する。
【０００４】
従来の３次元Ｘ線ＣＴシステムの動作について、図２を参照して説明する。Ｘ線源２乃至受光部４によるＸ線投影処理では、回転台３の回転角が変更される毎に投影像データが生成される。画像処理装置５による再構成処理では、複数の投影像データを元にしてボリュームデータ（検体１を包含する大きさの立方格子であって、各サンプリング点のＸ線吸収係数を有する複数のボクセル（ｖｏｘｅｌ）から構成される）が生成される。通常、ボリュームデータの３次元座標系は、その演算量を減らすために、投影像データの２次元座標系と並行に設定される。
【０００５】
なお、複数の投影像データを元にして検体１に対応するボリュームデータを生成する方法は、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００６】
画像処理装置５による断面画像データ生成処理では、ボリュームデータを元にして任意の断面の断面画像データが生成される。
【０００７】
例えば、図３に示すｘｙｚ座標系で表されるボリュームデータを元に、ｚ軸に直交する断面Ａの断面画像データを生成するには、ボリュームデータを構成する全てのボクセルのうち、ｚ座標が所定の値である平面上のボクセルを読み出せばよい。この処理は、非常に容易に実行することができる。ｚ軸に直交する断面Ａは、図４に示すように、実在するボクセルで占められている。したがって、断面Ａの断面画像データは、これらの実在するボクセルをピクセルと見なせばよい。
【０００８】
【非特許文献１】
佐々木徹、他１名，「分散メモリ型マルチプロセッサシステムを用いた三次元Ｘ線ＣＴ像の再構成」，情報処理学会論文誌，１９９７年発行，第３８巻，第９号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示されたように、回転台３の回転軸と検体１の慣性主軸とが並行ではない状態で配置されていた場合、図３に示すように、再構成処理によって生成されるボリュームデータの座標系のｘ，ｙ，ｚ軸のいずれとも、検体１の慣性主軸とは並行とならないことになる。
【００１０】
このような場合、ボリュームデータのｘ，ｙ，ｚ軸のいずれにも直交せず、検体１の慣性主軸に直交する断面Ｂの断面画像データを生成することは、断面Ａの断面画像データを取得することに比較して、非常に面倒な処理である。すなわち、断面Ｂの座標演算が面倒であり、さらに、断面Ｂ上に実在するボクセルの密度は、図５に示すとおり、図４に示された断面Ａに実在するボクセルの密度に比較して粗である。したがって、断面Ｂの断面画像データを生成するためには、実在するボクセルを用いた最近隣内挿法、共一次内挿法などにより、ピクセルを補間する必要があり、補間に起因して、断面Ｂの断面画像データの画質が劣化してしまうことになる。
【００１１】
以上説明したように、図１に示されたように、回転台３の回転軸と、検体１の慣性主軸とが並行ではない状態で配置されていた場合、検体１の慣性主軸に直交する断面（例えば、断面Ｂ）の断面画像データを生成することは不可能ではないが、生成される断面画像データの画質が劣化してしまう課題があった。
【００１２】
なお、当然ながら、再構成処理においてボリュームデータのボクセルをより高密度に生成するようにすれば、断面Ｂの断面画像データを生成する際にピクセルを補間する必要がなく、生成される断面画像データの画質は劣化することはない。ただし、ボリュームデータのボクセルをより高密度にするためには、再構成処理における演算量の増加、およびボリュームデータのデータサイズの増加が生じてしまう課題がある。
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、検体の任意方向の断面画像データを画質の劣化なく生成できるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像情報処理装置は、投影像データを取得する取得手段と、ボリュームデータの座標系の原点の位置、およびボリュームデータの座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定手段と、設定手段による設定に従い、取得手段によって取得された投影像データに基づいてボリュームデータを生成する生成手段と、生成手段によって生成されたボリュームデータを構成するボクセルのうち、ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置するボクセルを読み出し、ピクセルと見なして断面画像データを生成する読み出し手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
前記生成手段は、ボリュームデータの座標パラメータを、中心点移動変換行列、中心軸あわせ変換行列、軸回転変換行列、および逆投影変換行列を用いて投影像データの座標パラメータに変換する変換手段と、投影像データに所定のフィルタリング処理を施すフィルタリング手段と、フィルタリング手段によってフィルタリングされた複数の投影像データのピクセルのうち、変換手段によって変換された投影像データの座標パラメータに対応するものを加算して、ボリュームデータのボクセルを生成する加算手段とを含むようにすることができる。
【００１６】
本発明の画像情報処理方法は、投影像データを取得する取得ステップと、ボリュームデータの座標系の原点の位置、およびボリュームデータの座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、設定ステップの処理による設定に従い、取得ステップの処理で取得された投影像データに基づいてボリュームデータを生成する生成ステップと、生成ステップの処理で生成されたボリュームデータを構成するボクセルのうち、ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置するボクセルを読み出し、ピクセルと見なして断面画像データを生成する読み出しステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の記録媒体のプログラムは、投影像データを取得する取得ステップと、ボリュームデータの座標系の原点の位置、およびボリュームデータの座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、設定ステップの処理による設定に従い、取得ステップの処理で取得された投影像データに基づいてボリュームデータを生成する生成ステップと、生成ステップの処理で生成されたボリュームデータを構成するボクセルのうち、ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置するボクセルを読み出し、ピクセルと見なして断面画像データを生成する読み出しステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明のプログラムは、投影像データを取得する取得ステップと、ボリュームデータの座標系の原点の位置、およびボリュームデータの座標系の傾きのうちの少なくとも一方を設定する設定ステップと、設定ステップの処理による設定に従い、取得ステップの処理で取得された投影像データに基づいてボリュームデータを生成する生成ステップと、生成ステップの処理で生成されたボリュームデータを構成するボクセルのうち、ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置するボクセルを読み出し、ピクセルと見なして断面画像データを生成する読み出しステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１９】
本発明の画像情報処理装置および方法、並びにプログラムにおいては、ボリュームデータの座標系の原点の位置、およびボリュームデータの座標系の傾きのうちの少なくとも一方が設定され、その設定に従い、取得された投影像データに基づいてボリュームデータが生成される。さらに、生成されたボリュームデータを構成するボクセルのうち、ボリュームデータの座標系のいずれかの座標軸に直交する面に位置するボクセルが読み出され、ピクセルと見なされて断面画像データが生成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図６は、本発明を適用した３次元Ｘ線ＣＴシステムの構成例を示している。当該３次元Ｘ線ＣＴシステムは、検体１の全周方向からの投影像データを生成するＸ線投影装置２１、および全周方向からの複数の投影像データを元にしてボリュームデータ生成し、生成したボリュームデータを元にして検体１の任意の断面画像データを生成する画像処理装置３１から構成される。
【００２１】
Ｘ線投影装置２１は、回転台２３の上にセットされた検体１にＸ線シングルスキャンコーンビームを照射するＸ線源２２、検体１を３６０度回転させる回転台２３、検体１を透過したＸ線を受光して投影像データを生成する２次元受光部２４、生成された投影像データを記憶するフレームメモリ２５、並びに、Ｘ線源２２の照射タイミング、回転台２３の回転角、および２次元受光部２４の受光タイミングを制御する制御部２６から構成される。
【００２２】
制御部２６は、回転台２３の回転角を変更する毎に投影像データが生成されるように、Ｘ線源２２乃至２次元受光部２４を制御する。例えば、回転台２３の回転角が１度ずつ変更される場合、３６０枚の投影像データが生成されることになる。なお、２次元受光部２４は、生成した投影像データに、制御部２５から通知される回転台２５の基準位置からの回転角度αを付加してフレームメモリ２５に出力する。
【００２３】
図７は、所定のプログラム（画像処理プログラムと記述する）を実行することにより、画像処理装置３１として動作するパーソナルコンピュータの構成例を示している。
【００２４】
このパーソナルコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４１を内蔵している。ＣＰＵ４１にはバス４４を介して、入出力インタフェース４５が接続されている。バス４４には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）４２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）４３が接続されている。
【００２５】
入出力インタフェース４５には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる操作入力部４６、ボリュームデータを元にして生成される断面画像データの映像を表示するＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）またはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等よりなる表示部４７、画像処理プログラム、投影像データ、ボリュームデータ、断面画像データなどを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部４８、およびＸ線投影装置２１に接続してフレームメモリ２５に記録されている投影像データを取得する通信部４９が接続されている。また、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、および半導体メモリ５４などの記録媒体に対してデータを読み書きするドライブ５０が接続されている。
【００２６】
このパーソナルコンピュータに画像処理装置３１としての動作を実行させる画像処理プログラムは、磁気ディスク５１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク５２（ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）を含む）、もしくは半導体メモリ５４に格納された状態でパーソナルコンピュータに供給され、ドライブ５０によって読み出されて記憶部４８に内蔵されるハードディスクドライブにインストールされている。記憶部４８にインストールされているプログラムは、操作入力部４６に入力されるユーザからのコマンドに対応するＣＰＵ４１の指令によって、記憶部４８からＲＡＭ４３にロードされて実行される。
【００２７】
次に、画像処理装置３１の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１において、画像処理プログラムは、Ｘ線投影装置２１のフレームメモリ２５から、検体１の全周方向からの投影像データを取得する。取得した複数の投影像データは、記録部４８に記憶される。
【００２８】
ステップＳ２において、画像処理プログラムは、ステップＳ１の処理で取得した複数の投影像データを元にして再構成処理を実行し、ボリュームデータを生成する。
【００２９】
この再構成処理には、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ　Ｂａｃｋ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法（以下、ＦＢＰ法と記述する）が用いられる。この処理では、ボリュームデータの座標系（以下、ボリューム座標系と記述する）のうちの１軸が、検体１の慣性主軸と並行であって、原点Ｏｖが、検体１の中心と一致するように生成される。
【００３０】
ＦＢＰ法について、図９を参照して説明する。ＦＢＰ法では、所定のフィルタリング処理が施された投影像データが用いられる。
【００３１】
ボリュームデータを構成するボクセルｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｘ線源２２とボリュームデータの座標系の座標（ｘ，ｙ，ｚ）とを結ぶ直線が求められ、当該直線とフィルタリング処理が施された各投影像データとの交点のピクセルｑ（ｕ，ｖ）が全て加算されて算出される。例えば、投影像データが３６０枚分ある場合、ボクセルｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は、３６０個のフィルタリングされた投影像データのピクセルが加算されて算出される。
【００３２】
したがって、再構成処理において最も重要なことは、ボクセルの座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する各投影像データのピクセルの座標（ｕ，ｖ）を特定することである。ピクセルの座標（ｕ，ｖ）は、以下の式によって与えられる。
（ｕ，ｖ）＝（Ｕ／Ｗ，Ｖ／Ｗ）　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
ここで、
（Ｕ，Ｖ，Ｗ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）・Ｍ　　　　　　　　・・・（２）
である。
【００３３】
Ｍは、４×４の行列であり、
Ｍ＝Ｔ×Ｄ×Ｒ×Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
（Ｕ，Ｖ，Ｗ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）×Ｂ　　　　　　　　・・・（４）
（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’，１）×Ｒ　　　　　・・・（５）
（ｘ’，ｙ’，ｚ’，１）＝（ｘ，ｙ，ｚ，１）×Ｔ×Ｄ　　　・・・（６）
である。
【００３４】
ただし、式（３）乃至（６）に含まれる記号は、図１０に示すとおりである。すなわち、ｘ，ｙ，ｚは、ボリューム座標系の座標である。ｘ’，ｙ’，ｚ’は、回転台２３の座標系（以下、回転台座標系と記述する）の座標である。Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ線源２２と回転台２３の回転軸によって定まる座標系（以下、光学座標系と記述する）の座標である。ｕ，ｖは、投影像データの座標系（以下、ディテクタ座標系と記述する）の座標である。
【００３５】
４×４の中心点移動変換行列Ｔは、ボリューム座標系の原点Ｏｖを、検体１の中心に移動させる。
【数１】
2004132709.tif 000003
・・・（７）
【００３６】
２×４の中心軸あわせ変換行列Ｄは、中心点移動変換のボリューム座標系を、原点Ｏｖを中心に回転させる。
【数２】
2004132709.tif 000004
・・・（８）
【００３７】
４×４のＺ軸回転中心点移動変換行列Ｒは、各投影像データが生成されたときの回転台２３の回転角が異なるので、それを調整するために、Ｚ軸を中心とする回転変換を行う。
【数３】
2004132709.tif 000005
・・・（９）
【００３８】
４×４の逆投影変換行列Ｂは、投影像データのピクセルの座標を求めるための変換である。
【数４】
2004132709.tif 000006
・・・（１０）
【００３９】
なお、行列Ｔ，Ｄ，Ｒ，Ｂにおける各記号は、以下のとおりである。
ｘ，ｙ，ｚ：ボリューム座標系の座標パラメータ（右手系；ボクセルの中心位置を表す）
Ｘ，Ｙ，Ｚ：光学座標系の座標パラメータ（右手系）
ｘ’，ｙ’，ｚ’：回転台座標系の座標パラメータ（右手系）
Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ：ボリュームデータの各軸方向の解像度（単位はボクセル）
ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ：１ボクセル当たりの長さ（単位はミリメートル）
ａｘ，ａｙ：回転台座標系から見たｘ，ｙ軸の３次元方向ベクトル（ａｘ≠０、ａｙ≠０）
ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ：回転台座標系から見たｘ，ｙ，ｚ軸の３次元単位方向ベクトル（｜ｅｘ｜＝｜ｅｙ｜＝｜ｅｚ｜＝１、互いに直交する）
Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ：ボリューム座標系の原点Ｏｖの移動量（単位はミリメートル）
ｕ，ｖ：ディテクタ座標系の座標パラメータ（ピクセルの中心位置を表す）
Ｎｕ，Ｎｖ：投影像の各軸方向の解像度（単位はピクセル）
ｄｕ，ｄｖ：投影像の１ピクセル当たりの長さ（単位はミリメートル）
α：回転台２３の回転角。Ｚ軸の＋方向から見て右ねじ方向が＋。
Ｄ：Ｘ線源２２から２次元受光部２４におろした垂線の距離
Ｆ：Ｘ線源２２と回転台２３の回転軸との距離
【００４０】
ステップＳ２の再構成処理について、図１１のフローチャートを参照して詳述する。
【００４１】
ステップＳ１１において、画像処理プログラムは、生成するボリュームデータのボリューム座標系の原点Ｏｖが、検体１の中心と一致することを意図するユーザの調整操作に基づき、原点Ｏｖの初期値からの移動量（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）を設定する。また、画像処理プログラムは、最終的に生成するボリュームデータのボリューム座標系のうちの１軸が、検体１の慣性主軸と並行となることを意図するユーザの調整操作に基づき、ｘｙｚボリューム座標系の初期値からの回転角（ａｘ，ａｙ）を設定する。
【００４２】
なお、ユーザにとって、移動量（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）および回転角（ａｘ，ａｙ）を意図するように適切に調整することは難しいので、例えば、移動量と回転角をそれぞれ連続的に調整できるユーザインタフェースを用意し、何度か試行して、所望の断面画像データが得られたときの設定値を記憶するようにし、それ以降、記憶した設定値を用いるようにすればよい。
【００４３】
ステップＳ１２において、画像処理プログラムは、これから再生するボリュームデータの全てのボクセルｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を０に初期化する。また、画像処理プログラムは、ボリューム座標系の座標パラメータｘ，ｙ，ｚをそれぞれ０に初期化する。
【００４４】
ステップＳ１３において、画像処理プログラムは、ボリューム座標系の座標パラメータｘ，ｙ，ｚを含む（ｘ，ｙ，ｚ，１）に、移動量（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）を適用した中心点移動変換行列Ｔを乗算し、ステップＳ１４において、回転角（ａｘ，ａｙ）を適用した中心軸あわせ変換行列Ｄを乗算して、回転座標系の座標パラメータを含む（ｘ’，ｙ’，ｚ’，１）を算出する。
【００４５】
ステップＳ１５において、画像処理プログラムは、ステップＳ１で取得した投影像データを１つ選択し、付加されている回転台２３の回転角αを取得する。また、画像処理プログラムは、選択した投影像データに所定のフィルタリング処理を施す。なお、ステップＳ１の処理において、予め、取得した全ての投影像データに所定のフィルタリング処理を施すようにしてもよい。
【００４６】
ステップＳ１６において、画像処理プログラムは、回転座標系の座標パラメータを含む（ｘ’，ｙ’，ｚ’，１）に、回転角αを適用したＺ軸回転変換行列Ｒを乗算して、光学座標系の座標パラメータを含む（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）を算出する。ステップＳ１７において、画像処理プログラムは、光学座標系の座標パラメータを含む（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）に、逆投影変換行列Ｂを乗算して、ディテクタ座標系の座標パラメータを含む（Ｕ，Ｖ，Ｗ，１）を算出する。
【００４７】
ステップＳ１８において、画像処理プログラムは、選択されてフィルタリングされている投影像データのピクセルｑ（Ｕ／Ｗ，Ｖ／Ｗ）を、ボクセルｐ（ｘ，ｙ，ｚ）に加算する。
【００４８】
ステップＳ１９において、画像処理プログラムは、ステップＳ１５の処理で、全ての投影像データを選択したか否かを判定する。全ての投影像データを選択していないと判定された場合、ステップＳ１５に戻り、それ以降の処理が繰り返される。この繰り返しにより、ボクセルｐ（ｘ，ｙ，ｚ）に、全ての投影像データそれぞれにおけるピクセルが足し込まれることになる。その後、ステップＳ１９において、全ての投影像データを選択したと判定された場合、処理は、ステップＳ２０に進む。
【００４９】
ステップＳ２０において、画像処理プログラムは、ボリューム座標系の座標パラメータｘが最大値ｘｍａｘであるか否かを判定し、パラメータｘが最大値ｘｍａｘではないと判定した場合、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、画像処理プログラムは、座標パラメータｘを１だけインクリメントする。この後、ステップＳ１３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。そして、ステップＳ２０において、座標パラメータｘが最大値ｘｍａｘであると判定された場合、処理はステップＳ２２に進む。
【００５０】
ステップＳ２２において、画像処理プログラムは、座標パラメータｘを０に初期化する。ステップＳ２３において、画像処理プログラムは、ボリューム座標系の座標パラメータｙが最大値ｙｍａｘであるか否かを判定し、座標パラメータｙが最大値ｙｍａｘではないと判定した場合、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、画像処理プログラムは、座標パラメータｙを１だけインクリメントする。この後、ステップＳ１３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。そして、ステップＳ２３において、座標パラメータｙが最大値ｙｍａｘであると判定された場合、処理はステップＳ２５に進む。
【００５１】
ステップＳ２５において、画像処理プログラムは、座標パラメータｙを０に初期化する。ステップＳ２６において、画像処理プログラムは、ボリューム座標系の座標パラメータｚが最大値ｚｍａｘであるか否かを判定し、座標パラメータｚが最大値ｚｍａｘではないと判定した場合、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、画像処理プログラムは、座標パラメータｚを１だけインクリメントする。この後、ステップＳ１３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。そして、ステップＳ２６において、座標パラメータｚが最大値ｚｍａｘであると判定された場合、当該再構成処理は終了され、図８のステップＳ３にリターンする。
【００５２】
以上説明した再構成処理によれば、ステップＳ１１の処理で、移動量（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）と回転角（ａｘ，ａｙ）を適切に設定することにより、例えば、図１２に示すように、検体１の慣性主軸に、ボリューム座標系のいずれかの座標軸（図１２の場合、ｚ軸）が一致するように、ボリュームデータを生成することができる。
【００５３】
図８に戻る。ステップＳ３において、画像処理プログラムは、例えば、図１２の断面Ｃの断面画像データを生成する。この場合、ボリュームデータを構成する全てのボクセルのうち、ｚ座標が所定の値であるボクセルを読み出せばよい。この処理は、非常に容易に実行することができる。座標軸に直交する断面Ｃは、図１３に示すように、実在するボクセルで占められている。したがって、断面Ｃの断面画像データは、これらの実在するボクセルを、ピクセルと見なせばよく、ピクセルを補間する必要がないので、画質の劣化が生じることはない。以上で、画像処理装置３１の動作の説明を終了する。
【００５４】
以上説明したように、画像処理装置３１によれば、再構成処理でボリューム座標系の原点と傾きを任意に設定することができるので、ピクセルを補間することに起因する画質の劣化を生じさせることなく、検体１の任意方向の断面画像データを生成することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、再構成処理に、右手系の直交３次元座標系を適用したが、他の座標系を適用してもかまわない。
【００５６】
また、本実施の形態においては、Ｘ線源２２と３次元受光部２４を固定して検体１を３６０度回転させるようにしたが、検体１を固定して、Ｘ線源２２と３次元受光部２４が検体１の周囲を回転するようなシステムにも、本発明は適用することが可能である。
【００５７】
ところで、上述した画像処理プログラムによる一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできる。
【００５８】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００５９】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、検体の任意方向の断面画像データを画質の劣化なく生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の３次元Ｘ線ＣＴシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】図１の従来の３次元Ｘ線ＣＴシステムの動作を説明するための図である。
【図３】図２の断面画像データ生成処理を説明するための図である。
【図４】図２の断面画像データ生成処理を説明するための図である。
【図５】図２の断面画像データ生成処理を説明するための図である。
【図６】本発明を適用した３次元Ｘ線ＣＴシステムの構成例を示す図である。
【図７】図６の画像処理装置を実現するパーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図８】図６の画像処理装置による動作を説明するフローチャートである。
【図９】ＦＢＰ法を説明するための図である。
【図１０】座標系を説明するための図である。
【図１１】図８のステップＳ２における再構成処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】図８のステップＳ３の処理を説明するための図である。
【図１３】図８のステップＳ３の処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１　検体，　２１　Ｘ線投影装置，　２２　Ｘ線源，　２３　回転台，　２４２次元受光部，　２５　フレームメモリ，　２６　制御部，　３１　画像処理装置，　４１　ＣＰＵ，　５１　磁気ディスク，　５２　光ディスク，　５３　光磁気ディスク，　５４　半導体メモリ
【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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