(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準座標系（Ｒ）を基準にして、マーク（６′〜９′）を付されている対象物（１）の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマーク（６〜９、２１、２２）の座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）Ｘ線源（２）および平面状のＸ線検出器（３）を含んでいるＸ線システムにより撮影され３Ｄボリュウムデータレコードを発生する一連の２Ｄ投影（Ｐ１〜Ｐ４）を用意する過程と、
ｂ）撮影された２Ｄ投影（Ｐ１〜Ｐ４）に写像されたマーク（６．１〜９．４）を検出する過程と、
ｃ）２Ｄ投影（Ｐ１〜Ｐ４）において検出されたマーク（６．１〜９．４）を代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）がＸ線源（２）の焦点（４）を通って延びているように、基準点を通って延びている逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）については該逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｆ）交点または互いに最小間隔を有する点の蓄積を有する空間的に限られた範囲（Ｂ８、Ｂ９）を形成する過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲（Ｂ８、Ｂ９）の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることを特徴とする３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法。
【請求項２】
逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）は写像されたマーク（６．１〜９．４）の基準点を通って延び、この基準点は写像されたマーク（６．１〜９．４）の重心点であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
撮影された２Ｄ投影（Ｐ１〜Ｐ４）に写像された１個または複数個のマーク（６．１〜９．４）を検出する過程は、
ａ）２Ｄ投影（Ｐ１）を第１の面要素（１０）に分割する過程と、
ｂ）第１の面要素（１０）の各々のなかの最大または最小の光強度を有する像点を決定する過程と、
ｃ）このような像点の光強度の第１の閾値を上回るまたは下回る際に相応の像点の周りに置かれた第２の面要素（１１）のなかに規定された大きさの光強度の局所的な最大または最小を決定する過程と、
ｄ）局所的な最大または最小から重み付けされた差を形成する過程と、
ｅ）重み付けされた差が第２の閾値を上回る際にマークの形状を決定する過程と、
ｆ）マークの形状に応じてマークを類型化する過程と
を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
マークの形状を決定する際に、
ａ）そのつどの局所的な最大または最小から出発して反復的なプロセスにおいて分散と、共分散と、２Ｄ投影（Ｐ１〜Ｐ４）の平面における隣接像点に対する相関係数と、像点の数とのうちの少なくとも１つが決定され、
ｂ）分散の値と、共分散の値と、前記相関係数の値と、像点の数の値とのうちの少なくとも１つの値が予め定められた値範囲のなかに位置している場合には、存在し得るマークの主慣性軸線（１２、１３）が計算され、
ｃ）そのつどの２Ｄ投影（Ｐ１）の平面における互いに相対的な存在し得るマークの主慣性軸線（１２、１３）の位置が互いに相対的な知られている類型のマークの主慣性軸線（１４、１５）と比較され、
ｄ）主慣性軸線（１２〜１５）の相対的な位置が少なくともほぼ一致する際に存在し得るマークに対する周縁線が形成される
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
基準座標系を基準にして、マークを付されている対象物の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）対象物の３Ｄボリュウムデータレコードから一連の２Ｄ中央投影を発生する過程と、
ｂ）発生された２Ｄ中央投影に写像されたマークを検出する過程と、
ｃ）２Ｄ中央投影において検出されたマークを代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線がそのつどの２Ｄ中央投影の投影点を通って延びているように、基準点を通って延びている逆投影直線をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）については該逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることを特徴とする３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法。
【請求項６】
逆投影直線は写像されたマークの基準点を通って延び、この基準点は写像されたマークの重心点であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
発生された２Ｄ中央投影に写像された１個または複数個のマークを検出する過程は、
ａ）２Ｄ中央投影を第１の面要素に分割する過程と、
ｂ）第１の面要素の各々のなかの最大または最小の光強度を有する像点を決定する過程と、
ｃ）このような像点の光強度の第１の閾値を上回るまたは下回る際に相応の像点の周りに置かれた第２の面要素のなかに規定された大きさの光強度の局所的な最大または最小を決定する過程と、
ｄ）局所的な最大または最小から重み付けされた差を形成する過程と、
ｅ）重み付けされた差が第２の閾値を上回る際にマークの形状を決定する過程と、
ｆ）マークの形状に応じてマークを類型化する過程と
を含んでいることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
マークの形状を決定する際に、
ａ）そのつどの局所的な最大または最小から出発して反復的なプロセスにおいて分散と、共分散と、２Ｄ中央投影の平面における隣接像点に対する相関係数と、像点の数とのうちの少なくとも１つが決定され、
ｂ）分散の値と、共分散の値と、前記相関係数の値と、像点の数の値とのうちの少なくとも１つの値が予め定められた値範囲のなかに位置している場合には、存在し得るマークの主慣性軸線が計算され、
ｃ）そのつどの２Ｄ中央投影の平面における互いに相対的な存在し得るマークの主慣性軸線の位置が互いに相対的な知られている類型のマークの主慣性軸線と比較され、
ｄ）主慣性軸線の相対的な位置が少なくともほぼ一致する際に存在し得るマークに対する周縁線が形成される
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
基準座標系（Ｒ）を基準にして、マークを付されている対象物（１）の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマーク（２０、２１）の座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）対象物（１）の３Ｄボリュウムデータレコードから一連の２Ｄ平行投影（Ｐ５〜Ｐ８）を発生する過程と、
ｂ）発生された２Ｄ平行投影（Ｐ５〜Ｐ８）に写像されたマーク（２０．１〜２１．４）を検出する過程と、
ｃ）２Ｄ平行投影（Ｐ５〜Ｐ８）において検出されたマーク（２０．１〜２１．４）を代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線（Ｇ２０．１〜Ｇ２１．４）が写像されたマーク（２０．１〜２１．４）または相応の基準点を有する平らな２Ｄ平行投影（Ｐ５〜Ｐ８）と直角に基準点で交わるように、基準点を通って延びている逆投影直線（Ｇ２０．１〜Ｇ２１．４）をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）については該逆投影直線（Ｇ８．１〜Ｇ９．４）の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｆ）交点または互いに最小間隔を有する点の蓄積を有する空間的に限られた範囲（Ｂ２０、Ｂ２１）を形成する過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲（Ｂ２０、Ｂ２１）の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることを特徴とする３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法。
【請求項１０】
逆投影直線（Ｇ２０．１〜Ｇ２１．４）は写像されたマーク（２０．１〜２１．４）の基準点を通って延び、この基準点は写像されたマーク（２０．１〜２１．４）の重心点であることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
発生された２Ｄ平行投影（Ｐ５〜Ｐ８）に写像された１個または複数個のマーク（２０．１〜２１．４）を検出する過程は、
ａ）２Ｄ平行投影を第１の面要素に分割する過程と、
ｂ）第１の面要素の各々のなかの最大または最小の光強度を有する像点を決定する過程と、
ｃ）このような像点の光強度の第１の閾値を上回るまたは下回る際に相応の像点の周りに置かれた第２の面要素のなかに規定された大きさの光強度の局所的な最大または最小を決定する過程と、
ｄ）局所的な最大または最小から重み付けされた差を形成する過程と、
ｅ）重み付けされた差が第２の閾値を上回る際にマークの形状を決定する過程と、
ｆ）マークの形状に応じてマークを類型化する過程と
を含んでいることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
マークの形状を決定する際に、
ａ）そのつどの局所的な最大または最小から出発して反復的なプロセスにおいて分散と、共分散と、２Ｄ平行投影の平面における隣接像点に対する相関係数と、像点の数とのうちの少なくとも１つが決定され、
ｂ）分散の値と、共分散の値と、前記相関係数の値と、像点の数の値とのうちの少なくとも１つの値が予め定められた値範囲のなかに位置している場合には、存在し得るマークの主慣性軸線が計算され、
ｃ）そのつどの２Ｄ平行投影の平面における互いに相対的な存在し得るマークの主慣性軸線の位置が互いに相対的な知られている類型のマークの主慣性軸線と比較され、
ｄ）主慣性軸線の相対的な位置が少なくともほぼ一致する際に存在し得るマークに対する周縁線が形成される
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基準座標系を基準にして、マークを付されている対象物の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像処理では、測定対象物の３Ｄボリュウムデータレコード上で働くさまざまな応用に対して、たとえば医学技術で測定対象物に対して相対的な器具のナビゲーションまたはマルチモダリティ像融合、すなわち種々の像システムにより得られた多くの像の重畳をマークを根拠として行い得るように、３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの三次元の座標を確実に決定するという問題がある。
【０００３】
米国特許第 5,636,255号明細書には、マークを付されている対象物のデータレコードに含まれているマークの位置を決定するための３種類の方法が記載されている。第１の方法では検査すべき対象物が通常、その寸法に関して知られているフレームのなかに配置される。対象物から求められたＣＴデータレコードのなかにフレームも対象物に配置されているマークも写像されている。フレームの知られている寸法に基づいて、基準座標系を基準にして、ＣＴデータレコードに写像されているマークの位置が導き出される。マークの位置を決定する第２の方法は、ＣＴデータレコードのなかのマークの重心点を推定する方法に基づいており、マークの位置を決定するための第３の方法は機械的なポインタの使用に基づいている。
【０００４】
ドイツ特許出願公開第 195 12 819 号明細書には、測定フィールドを貫くＸ線放射束を送り出すＸ線放射体と検出器とを有するＸ線コンピュータトモグラフが記載されている。Ｘ線コンピュータトモグラフにより３Ｄボリュウムデータレコードが発生されなければならないが、そのためには各々の２Ｄ投影の際の正確な撮影ジオメトリの知識、すなわち各々の２Ｄ投影の際のＸ線放射体および検出器の位置ならびにそれらの相対的な向きの正確な知識が必要である。Ｘ線コンピュータトモグラフは機械的な不安定性を有するので、測定フィールドのなかに、２Ｄ投影に写像され、各々の２Ｄ投影に対する撮影ジオメトリを求めることを可能にするマークが配置されている。しかし、どのような仕方でマーク（特にそれらの座標）が求められるかは記載されていない。
【０００５】
さらにドイツ特許第41 20 676号明細書には、周囲を走査する電気光学的センサとその後段に接続されている評価ユニットとを使用して自然の環境における小さい対象物を検出する方法が記載されている。
【０００６】
ドイツ特許出願公開第 195 38 367 号明細書には、座標系を変換する方法が記載されている。
【０００７】
３Ｄボリュウムデータレコードのなかの３Ｄ座標を決定する好ましい方法は相互作用的な、すなわち利用者の介入により特徴付けられるマークの同定および位置認識であるが、この方法は時間がかかり、かつ誤りを生じやすいことが判明している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を確実な仕方で自動的に、すなわち利用者の介入なしに、求める方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、基準座標系を基準にして、マークを付されている対象物の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）Ｘ線源および平面状のＸ線検出器を含んでいるＸ線システムにより撮影され３Ｄボリュウムデータレコードを発生する一連の２Ｄ投影を用意する過程と、
ｂ）撮影された２Ｄ投影に写像されたマークを検出する過程と、
ｃ）２Ｄ投影において検出されたマークを代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線がＸ線源の焦点を通って延びているように、基準点を通って延びている逆投影直線をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線については該逆投影直線の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線（つまり互いに交差しない逆投影直線）については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｆ）交点または互いに最小間隔を有する点の蓄積を有する空間的に限られた範囲を形成する過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることによって解決される。
この課題は、本発明によれば、さらに、基準座標系を基準にして、マークを付されている対象物の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）対象物の３Ｄボリュウムデータレコードから一連の２Ｄ中央投影を発生する過程と、
ｂ）発生された２Ｄ中央投影に写像されたマークを検出する過程と、
ｃ）２Ｄ中央投影において検出されたマークを代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線がそのつどの２Ｄ中央投影の投影点を通って延びているように、基準点を通って延びている逆投影直線をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線については該逆投影直線の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線（つまり互いに交差しない逆投影直線）については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることによっても解決される。
この課題は、本発明によれば、さらにまた、基準座標系を基準にして、マークを付されている対象物の３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める装置を制御手段が制御して、３Ｄボリュウムデータレコード内のマークの座標を求める方法であって、
ａ）対象物の３Ｄボリュウムデータレコードから一連の２Ｄ平行投影を発生する過程と、
ｂ）発生された２Ｄ平行投影に写像されたマークを検出する過程と、
ｃ）２Ｄ平行投影において検出されたマークを代表する基準点をそれぞれ決定する過程と、
ｄ）各々の逆投影直線が写像されたマークまたは相応の基準点を有する平らな２Ｄ平行投影と直角に基準点で交わるように、基準点を通って延びている逆投影直線をセットアップする過程と、
ｅ）互いに交差する逆投影直線については該逆投影直線の交点を求め、または互いにねじれの位置にある逆投影直線（つまり互いに交差しない逆投影直線）については該逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点を求める過程と、
ｆ）交点または互いに最小間隔を有する点の蓄積を有する空間的に限られた範囲を形成する過程と、
ｇ）空間的に限られた範囲の各個の重心点の座標を計算する過程と
を含んでいることによっても解決される。
【００１０】
本発明による方法は利用者の介入なしに３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を望ましい仕方で全自動的に求めることを可能にする。その際に検査される２Ｄ投影の全数に対して比較的少数の２Ｄ投影（たとえば本来的に写像されたマークではない２Ｄ投影の内容）が誤って１つまたはいくつかの２Ｄ投影において過程ｂ）でマークとして同定されていたとすると、これらのマークは過程ｆ）で消去される。なぜならば、逆投影直線の交点の数および（または）互いに最小間隔を有する逆投影直線上の点の密度が空間的に限られた範囲のなかにまとめられるためには少なすぎるからである。それに対して、検査される２Ｄ投影の全数に対して比較的少数の２Ｄ投影におけるマークが過程ｂ）でかかるものとして認識されていなかったとすると、これらのマークは、マークが同じく写像されている他の２Ｄ投影におけるそれらの認識に基づいて、それにもかかわらず過程ｆ）で空間的に限られた範囲としてとらえられる。なぜならば、十分な数の逆投影直線の交点および（または）種々の逆投影直線の上に位置している互いに最小間隔を有する相応に密に並び合って位置している点が生ずるからである。本発明による方法はこうして３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を求める際に全自動的に動作するだけでなく、非常に確実にも動作するので、マークを同定かつ位置認識する際の誤りは実際上排除されている。
【００１１】
３Ｄボリュウムデータレコードとは本発明の場合に、対象物をさまざまな方向から見た、さまざまな部分を表し得る種々の３Ｄ像を再構成し得る対象物の像データのデータレコードとして理解される。
【００１２】
本発明の実施態様によれば、逆投影直線が写像されたマークの基準点を通って延び、この基準点がマークの重心点である。基準点としての重心点は、それが簡単かつ確定的な仕方で各々の検出されたマークに対して求められ得る点で、有利であることが判明している。従って、基準点を固定するといった特別な取り決めは必要としない。
【００１３】
本発明の実施態様では、撮影または発生された２Ｄ投影に写像された１個または複数個のマークを検出する過程が、
ａ）２Ｄ投影を第１の面要素に分割する過程と、
ｂ）第１の面要素の各々のなかの最大または最小の光強度を有する像点を決定する過程と、
ｃ）このような像点の光強度の第１の閾値を上回るまたは下回る際に相応の像点の周りに置かれた第２の面要素のなかに規定された大きさの光強度の局所的な最大または最小を決定する過程と、
ｄ）局所的な最大または最小から重み付けされた差を形成する過程と、
ｅ）重み付けされた差が第２の閾値を上回る際にマークの形状を決定する過程と、
ｆ）マークの形状に応じてマークを類型化する過程と
を含んでいる。
【００１４】
本発明の実施態様によれば、マークの形状を決定する際に、
ａ）そのつどの局所的な最大または最小から出発して反復的なプロセスにおいて分散と、共分散と、２Ｄ投影の平面における隣接像点に対する相関係数と、像点の数とのうちの少なくとも１つが決定され、
ｂ）分散の値と、共分散の値と、前記相関係数の値と、像点の数の値とのうちの少なくとも１つの値が予め定められた値範囲のなかに位置している場合には、存在し得るマークの主慣性軸線が計算され、
ｃ）そのつどの２Ｄ投影の平面における互いに相対的な存在し得るマークの主慣性軸線の位置が互いに相対的な知られている類型のマークの主慣性軸線と比較され、
ｄ）主慣性軸線の相対的な位置が少なくともほぼ一致する際に存在し得るマークに対する周縁線が形成される。
【００１５】
このようにして２Ｄ投影においてマーク（特にマークの形状）が比較的確実に検出または同定されるので、それらの重心点が問題なく求められ得る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は添付の概要図面に示されている。
【００１７】
図１には対象物の中央投影の撮影が概要図で示されている。この実施例の場合には対象物は詳細には示されていない患者の頭部１である。患者の頭部１の中央投影を撮影するために、Ｘ線源２および平面状のＸ線検出器３を有するＸ線システムが理想的な仕方で患者の頭部１の周りの円軌道Ｋ上を動かされ、順次に種々の角度から患者の頭部１の２Ｄ投影が撮影される。Ｘ線システムはたとえば図示されていないが公知の仕方で可動のまたは位置固定に設置されたＸ線装置のＣアームに配置されており、その周縁に沿って患者の頭部１のこのような２Ｄ投影を撮影するために特定の角度範囲内を移動し得る。図１にはＸ線システムの移動が円軌道Ｋ上の矢印ａにより示されている。種々の２Ｄ投影に対するＸ線源２の焦点４の位置は円軌道Ｋに沿ってのクロス印ＫＲにより示されている。
【００１８】
Ｘ線システムの回転のもとに撮影された患者の頭部１の一連の２Ｄ投影から公知の仕方で、たとえば図１に示されていない像コンピュータを用いて、患者の頭部１の３Ｄボリュウムデータレコードが取得され、そのデータから患者の頭部１の種々の３Ｄ像が再構成され、それにより頭部１をさまざまな方向から見たさまざまな部分が示される。再構成可能なボリュウムとして図１には典型的な例として直方体５が示されている。
【００１９】
患者の頭部１にこの実施例の場合にはＸ線ポジティブなマーク６′〜９′が配置されており、これらのマークが頭部１の２Ｄ投影に一緒に写像され、こうして患者の頭部１の３Ｄボリュウムデータレコードにもマーク６〜９として含まれている。たとえば図１に示されている再構成可能な直方体５のなかにはマーク６のみが写像されている。
【００２０】
患者の頭部１の３Ｄボリュウムデータレコードならびに３Ｄ像に含まれているマーク６〜９は、患者の頭部１への手術介入中に頭部１に対して相対的な器具のナビゲーションを行うための、またはマルチモダリティ像融合を行うための基準点または固定点としての役割をする。これらの応用のためには、そのために重要な患者の頭部１の３Ｄ像に含まれているマークの座標の知識が必要であり、それらのマークの自動同定かつ位置認識は、たとえば図示されていないコンピュータを用いて、以下に説明するように行われる。
【００２１】
３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマーク６〜９の座標を求めるために、測定過程で求められかつ記憶されマークを少なくとも大部分写像している２Ｄ投影が利用される。図２は典型的な例として種々の投影角度でＸ線システムにより撮影されマークを写像している４つの２Ｄ投影Ｐ１〜Ｐ４を示す。
【００２２】
最初に、２Ｄ投影Ｐ１〜Ｐ４に写像されたマーク６．１〜９．４が検出される。図３には２Ｄ投影Ｐ１に、２Ｄ投影Ｐ１に写像されたマーク８．１を手がかりにして典型的な例として２Ｄ投影Ｐ１〜Ｐ４に写像されたマーク６．１〜９．４に対してマークの検出が示されている。
【００２３】
投影Ｐ１はそのために完全に面要素１０、好ましくは等しい大きさの面要素に分割されている。面要素１０の各々において、最大または最小の光強度、この実施例の場合には放射線学的に求められた２Ｄ投影に基づいて最大の光強度を有する像点が決定され、その際に面要素１０がたとえば順次に通過される。像点の各々の面要素１０において求められた最大の光強度は第１の予め定め得る閾値と比較される。この実施例の場合には閾値を下回る際にすぐ次の面要素１０に切換えられる。しかし求められた光強度が閾値の上に位置しているならば、好ましくは面要素１０の最大の光強度を有する像点を中央にしてその周りに、マークの最大の広がりにより予め定められた大きさの第２の面要素１１が置かれる。このことは図３に、写像された、検出すべきマーク８．１に対して示されている。面要素１１において光強度の局所的な最大および局所的な最小が求められ、重み付けされた差が局所的な最大および最小から形成される。このような面要素１１における最大および最小はそれぞれ、各２Ｄ投影に内接される位置が３Ｄボリュウムデータレコードの基準座標系Ｒに対して知られている座標系を基準にして決定される。この実施例の場合には最大および最小はｘ‐ｙ直角座標系を基準にして投影Ｐ１の平面に示されている。重み付けされた差はこの実施例の場合には次の式に従って決定される。
Ｋ＝ｎ×（Ｍ−ｍ）＋ｍ
ここで
Ｍ  最大
ｍ  最小
ｎ  適応選択可能な重み
【００２４】
重み付けされた差の値が第２の閾値の上に位置しているならば、面要素１１はマークを内包し得るであろう。従って検査は継続される。
【００２５】
従って局所的な最大から出発して反復的なプロセスにおいて分散および（または）共分散および（または）２Ｄ投影の平面における最大に隣接する像点に対する相関係数および（または）光強度の予め定め得る値を上回る像点の数が決定される。分散および（または）共分散および（または）相関係数の値ならびに像点の数が写像されたマークに対して期待すべき値範囲のなかに位置しているならば、マークの存在が推定され、また分散および（または）共分散および（または）相関係数ならびに像点の数の値に関係してｘ‐ｙ平面のなかの存在し得るマーク８．１の主慣性軸線１２、１３が計算される。続いて互いに相対的な存在し得るマーク８．１の主慣性軸線１２、１３の求められた位置が互いに相対的な知られている類型のマークの主慣性軸線の位置と比較され、その際に主慣性軸線１２、１３はたとえばそれらの交点の周りに特定の角度だけ回転されるので、存在し得るマークの位置不変性が解消される。存在し得るマークにおけるこのような位置不変性は相い異なる投影角度からのマークの投影により生ずる。図３には典型的な例として知られているマークの主慣性軸線１４、１５が記入されており、それらの互いに相対的な位置は少なくとも本質的に存在し得るマーク８．１の主慣性軸線１２、１３の互いに相対的な位置に一致する。
【００２６】
互いに相対的な存在し得るマークの主慣性軸線の位置が互いに相対的な知られているマークの主慣性軸線の位置と少なくともほぼ一致する際には検出されたマークのシグネチャを用いて検出された面状に写像されたマークに対する周縁線が形成される。シグネチャは公知の形態学的なオペレーションの助けをかりて求められる。その際にシグネチャに関する予測を的中させ得るために、これはその平均値およびそのダイナミックス、すなわち振幅の高さに関して正規化される。写像されたマークがコーナー点を有するかぎり、シグネチャのなかの最大個所の数はマークのコーナー点の数を表す。図４には典型的な例として正方形マークに対するシグネチャが示されており、その際に４つの最大個所が正方形マークの４つのコーナーを表す。
【００２７】
存在し得るマークのシグネチャは最後に、知られているマークの理想シグネチャと標準偏差およびコーナー点の数に関して比較される。存在し得るマークのシグネチャがたとえば十分に正確に知られているマークの理想シグネチャと合致するならば、マークはこのようなものとして類型化され、マークの周縁線が形成される。この実施例の場合には、写像されたマーク８．１に属するマーク８は球状のマークとして類型化される。
【００２８】
２Ｄ投影Ｐ１のなかのマーク８またはその写像８．１に対する仕方と等しい仕方で２Ｄ投影Ｐ１またはその他の２Ｄ投影に写像された他のマークの類型も求められる。
【００２９】
２Ｄ投影に写像されたマーク６．１〜９．４の検出または類型化の後に各々の検出されたマークに対して基準点（好ましくはそのつどの２Ｄ投影の平面における検出されたマークの重心点）が決定される。
【００３０】
図２に投影Ｐ１〜Ｐ４を手がかりにして典型的な例として写像されたマーク８．１〜８．４、９．１〜９．４に対して示されているように、それぞれ２Ｄ投影Ｐ１〜Ｐ４に写像されたマーク８．１〜８．４、９．１〜９．４の重心点を通って、またＸ線源２の焦点４を通って延びている逆投影直線Ｇ８．１〜Ｇ８．４、Ｇ９．１〜Ｇ９．４がセットアップされる。これらの逆投影直線Ｇ８．１〜Ｇ８．４、Ｇ９．１〜Ｇ９．４は２Ｄ投影に写像された３Ｄボリュウムのなかのマーク６．１〜９．４の重心点を逆投影する。
【００３１】
３Ｄボリュウムのなかのすべてのマーク６〜９を位置認識するためにはすべての逆投影直線の相互の交点が決定される。逆投影直線が互いにねじれの位置にあるならば、種々の逆投影直線上に位置し互いに最小間隔を有する点が決定される。このような交点または互いに最小間隔を有するこのような点の空間的な蓄積から空間的に限られた範囲（いわゆるクラスター）が形成され、またそれらの重心点が決定される。クラスターの重心点または基準座標系Ｒを基準にしてのそれらの座標は最後に３Ｄボリュウムデータレコードのなかの探索されるマーク６〜９の座標を形成する。
【００３２】
この実施例の場合には直線Ｇ８．１〜Ｇ８．４は理想的な仕方で単一の交点すなわちマーク８の重心点で交わる。同じ仕方でマーク９に対する重心点を求める過程が図２に示されており、その際に直線Ｇ９．１〜Ｇ９．４は理想的な仕方でマーク９の重心点で交わる。一般的な場合には逆投影直線Ｇ８．１〜Ｇ８．４およびＧ９．１〜Ｇ９．４の交点の無秩序な集積が生じ、または、互いにねじれの位置にある逆投影直線の際には３Ｄボリュウムのなかの互いに最小間隔を有する点の集積が生ずる。３Ｄボリュウムのなかのマーク８および９の実際の位置はこの場合にはパターン認識の通常の方法により求められ、その際にマーク８および９は、逆投影直線の交点または３Ｄボリュウムのなかの互いに最小間隔を有する逆投影直線の点のそれぞれ濃密化された点の塊りを包含するクラスターＢ８またはＢ９により表されている。
【００３３】
クラスターＢ８またはＢ９の重心点は最後に、前述のように、３Ｄボリュウムデータレコードのなかのマーク８および９の座標を形成する。
【００３４】
図２を用いて、円軌道上を移動可能なＸ線システムにより撮影された２Ｄ投影から発生された３Ｄボリュウムデータレコードのなかのマークの座標を求める過程が説明された。
【００３５】
しかし本発明による方法は既存のたとえばＭＲ、ＣＴまたは核医学設備により取得されマークを含んでいる３Ｄボリュウムデータレコードにも応用可能である。
【００３６】
このように発生された３Ｄボリュウムデータレコードの際には、本発明による方法を実行するために、先ず２Ｄ投影が３Ｄボリュウムデータレコードから公知の方法たとえば最大強度投影（ＭＩＰ）により発生されなければならない。
【００３７】
３Ｄボリュウムデータレコードから中央投影を発生する際には、３Ｄボリュウムデータレコードのなかに含まれているマークの座標を決定するための方法のその後の経過は図２と関連して説明された経過に相当し、その際に逆投影直線は検出されたマークの重心点および焦点を通ってではなく、検出されたマークの重心点および焦点に相応する中央投影の投影点を通って延びている。
【００３８】
図５に示されているように、３Ｄボリュウムデータレコードから平行投影を発生する際にも、３Ｄボリュウムデータレコードに含まれているマークの座標を決定するための方法の経過はほぼ図２と関連して説明された経過に相当する。相違点は逆投影直線をセットアップする過程のみである。これらは、３Ｄボリュウムデータレコードから発生された平行投影の場合には、２Ｄ投影に写像されかつ検出されたマークの重心点を通って延びており、重心点を有する２Ｄ投影の平面と直角に交わる。
【００３９】
図５は、典型的な例として、３Ｄボリュウムデータレコードに含まれ、平行投影Ｐ５〜Ｐ８に写像されている２つのマーク２０、２１に対して、マーク２０、２１の重心点の座標を求める過程を示す。平行投影Ｐ５〜Ｐ８のなかのマークを図２と関連して説明された経過で検出した後、また平行投影Ｐ５〜Ｐ８に写像されている２つのマーク２０．１〜２１．４の重心点を検出した後に、逆投影直線をセットアップする過程が、各逆投影直線Ｇ２０．１〜Ｇ２０．４またはＧ２１．１〜Ｇ２１．４がそれらに対応付けられているマーク２０．１〜２０．４または２１．１〜２１．４を通って延び、マークまたはマークの重心点を有する２Ｄ投影Ｐ５〜Ｐ８の平面と直角に交わるように行われる。理想的には逆投影直線Ｇ２０．１〜Ｇ２０．４の交点はマーク２０の重心点に、逆投影直線Ｇ２１．１〜Ｇ２１．４の交点はマーク２１の重心点に位置している。このようにして定義されたマーク２０、２１の重心点の座標は公知の仕方で求められる。
【００４０】
最も一般的な場合には、３Ｄボリュウムデータレコードから発生される平行投影の際にも逆投影直線の交点、または、互いにねじれの位置にある逆投影直線の場合には、互いに最小間隔を有する逆投影直線の点がたとえばクラスターＢ２０およびＢ２１に包含されている濃密化された点の塊りを形成し、それらの交点がマーク２０および２１の位置を表している。
【００４１】
以上には本発明による方法が医学撮像を例として説明された。しかし本発明による方法は医学での応用に制限されていない。
【００４２】
２Ｄ投影のなかのマークが最も低い光強度を有する範囲により特徴付けられているならば、２Ｄ投影のなかのでのそれらの検出は、先に説明された実施例と相違して、２Ｄ投影の面要素のなかで最小の光強度を有する像点を探索することにより行われる。この場合にはマークを同定するための像点の周囲の検査は、第１の閾値が下回られるときには常に続行される。その後の過程は先に説明された過程に類似している。
【００４３】
その他の点では、２Ｄ投影のなかのマークの説明された検出または類型化は典型的な例としてのみ理解すべきであり、他の仕方でも行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】中央投影の撮影の概要図。
【図２】取得された中央投影を用いての３Ｄボリュウムデータレコードのなかのマークの位置認識を説明するための図。
【図３】２Ｄ投影のなかのマークの同定を説明するための図。
【図４】直方体状のマークのシグネチャを説明するための図。
【図５】平行投影を用いての３Ｄボリュウムデータレコードのなかのマークの位置認識を説明するための図。
【符号の説明】
１  患者の頭部
２  Ｘ線源
３  Ｘ線検出器
４  Ｘ線源の焦点
５  直方体状の形態
６′〜９′  患者の頭部のマーク
６〜９  ３Ｄボリュウムデータレコードのマーク
６．１〜９．４  ２Ｄ投影に写像されたマーク
１０、１１  面要素
１２、１３  写像されたマークの主慣性軸線
１４、１５  知られているマークの主慣性軸線
２０、２１  マーク
２０．１、２１．４  写像されたマーク
Ｐ１〜Ｐ４  中央投影
Ｐ５〜Ｐ８  平行投影
Ｇ８．１〜Ｇ９．４、Ｇ２０．１〜Ｇ２１．４  逆投影直線
Ｂ８、Ｂ９、Ｂ２０、Ｂ２１  空間的に限られた範囲（クラスター）
ａ  移動方向
Ｋ  円軌道
ＫＲ  クロス印
Ｒ  基準座標系
ｘ、ｙ  直角座標
【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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