(57)【要約】  本発明は、画像データの３次元領域におけるポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するシステム（１００）に関し、上記システムは、ディスプレイ上に表示するための３次元領域のビューを計算するディスプレイ装置（１１０）と、ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するポインタ装置（１１５）と、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて３次元領域内の３次元位置を計算する位置装置（１２０）と、３次元領域のビュー上のシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ装置（１２５）とを備え、シャドウを表示するための２次元位置の組は３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を含み、シャドウを表示するための２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されている。通常、ポインタの３Ｄ位置を含む候補３Ｄ位置の連結組は、ポインタによって示す構造に含まれる。したがって、画像データの３次元領域のビュー上の３次元ポインタ位置に関する判定フィードバックは、構造の３Ｄ位置を示すあいまいさを低減させ、明瞭さを向上させる。
2010505175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの３次元領域におけるポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するシステムであって、
ディスプレイ上に表示するための前記３次元領域のビューを計算するディスプレイ装置と、
ポインタの位置の入力に基づいて、前記３次元領域の前記ビュー上の前記ポインタの２次元位置を計算するポインタ装置と、
前記３次元領域の前記ビュー上の２次元位置に基づいて前記３次元領域内の３次元位置を計算する位置装置と、
前記３次元領域の前記ビュー上のシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ装置とを備え、前記シャドウを表示するための２次元位置の組は前記３次元領域の前記ビュー上の前記ポインタの前記２次元位置を含み、前記シャドウを表示するための２次元位置の前記組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されており、それにより、前記画像データの前記３次元領域内の前記ポインタの前記３次元位置に関する前記フィードバックを判定するシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記シャドウを表示するための２次元位置の前記組が連結されるシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムであって、前記シャドウを表示するための２次元位置の前記組は、前記３次元領域の前記ビュー上の前記ポインタの前記２次元位置を中心とした円内に含まれるシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムであって、前記位置装置は、深度バッファに記憶された前記３次元領域の前記ビュー上の前記２次元位置の深度値を使用して、前記３次元領域の前記ビュー上の前記２次元位置に基づいて、前記３次元領域内の前記３次元位置を計算するよう構成されたシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、前記位置装置は、レイ・キャスティングを使用して、前記３次元領域の前記ビュー上の前記２次元位置に基づいて、前記３次元領域内の前記３次元位置を計算するよう構成されたシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムであって、前記シャドウ装置は、前記シャドウを表示するための前記２次元位置の組の特性に基づいて、又は、前記３次元位置の組の特性に基づいてシャドウの色を求めるよう更に構成されたシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムを備える画像獲得装置。
【請求項８】
請求項１記載のシステムを備えるワークステーション。
【請求項９】
画像データの３次元領域における３次元ポインタ位置に関するフィードバックを判定する方法であって、
ディスプレイ上に表示するための前記３次元領域のビューを計算するディスプレイ工程と、
ポインタの位置の入力に基づいて、前記３次元領域の前記ビュー上のポインタの２次元位置を計算するポインタ工程と、
前記３次元領域の前記ビュー上の２次元位置に基づいて前記３次元領域内の３次元位置を計算する位置工程と、
前記３次元領域の前記ビュー上のシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ工程とを含み、前記シャドウを表示するための２次元位置の組は前記３次元領域の前記ビュー上の前記ポインタの前記２次元位置を含み、前記シャドウを表示するための前記２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されており、それにより、前記画像データの前記３次元領域内の前記ポインタの前記３次元位置に関する前記フィードバックを判定する方法。
【請求項１０】
コンピュータ構成によってロードされる対象のコンピュータ・プログラムであって、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するための命令を備え、前記コンピュータ構成は処理装置及びメモリを備え、前記コンピュータ・プログラムは、ロードされた後、
ディスプレイ上に表示するための前記３次元領域のビューを計算するタスクと、
ポインタ位置入力に基づいて、前記３次元領域の前記ビュー上の前記ポインタの２次元位置を計算するタスクと、
前記３次元領域の前記ビュー上の２次元位置に基づいて前記３次元領域内の３次元位置を計算するタスクと、
前記３次元領域の前記ビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるタスクとを行うための機能を処理装置に提供し、
シャドウを表示するための２次元位置の組は３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を含み、前記シャドウを表示するための２次元位置の前記組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されており、それにより、前記画像データの前記３次元領域内の前記ポインタの前記３次元位置に関する前記フィードバックを判定するコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間・コンピュータの相互作用の分野に関し、特に、３次元領域のビューにおけるポインタの視覚化に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の適用分野（病変マーキング、セグメント化や測定など）では、ユーザは、３Ｄ領域のビューに示す関心の構造上の３次元（３Ｄ）の場所を示す必要がある。多くの場合、ビューにおいて複数の構造が存在しているので、関心の構造上の場所に向けてポインタをナビゲートすることは困難であり得る。特定の適用分野では、３Ｄ領域のビューにおいてポインタを視覚化させることは、フットプリントとも呼ばれるシャドウを３Ｄ領域のビュー内の可視構造上にスーパインポーズすることによって強調される。シャドウは、ポインタの場所に関するフィードバックをユーザに与える。前述の手法の課題は、シャドウが大きすぎる場合に関心の構造、及び背景内の構造をシャドウが示し得るか、又は、シャドウが小さすぎる場合にシャドウがほとんど目に見えないという点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
異なるサイズの複数の構造を含むビューでは、構造全てのシャドウに一致するサイズのうちの汎用の一サイズを求めることは不可能である。更に、異方性の（例えば、細長い）構造の場合、シャドウも、異方的（例えば、細長く）であり、構造の向きに一致させるよう配向される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
効果的には、フィードバックを判定することができるシステムを有することが効果的である。これは、関心の構造上の３Ｄ位置の指示のあいまいさを低減し、明瞭さを向上させる。
【０００５】
この課題によりうまく対処するために、本発明の一局面では、画像データの３次元領域におけるポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するシステムは、
ディスプレイ上に表示するための３次元領域のビューを計算するディスプレイ装置と、
ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するポインタ装置と、
３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算する位置装置と、
３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ装置であって、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を備え、シャドウを表示するための２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組が連結され、それにより、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するシャドウ装置とを備える。
【０００６】
シャドウ装置は、３Ｄ領域のビュー上にシャドウを表示するために候補２Ｄ位置を生成し、位置装置を使用して候補２Ｄ位置の３Ｄ位置（以降、候補３Ｄ位置として表す）を計算するよう構成される。候補２Ｄ位置は、ポインタの２Ｄ位置を含む。ポインタの２Ｄ位置に基づいて計算されたポインタの３Ｄ位置は、候補３Ｄ位置の組にも含まれる。シャドウ装置は、ポインタの３Ｄ位置を含む候補３Ｄ位置の連結組をもとめるよう更に構成される。通常、ポインタの３Ｄ位置を含む候補３Ｄ位置の連結組は、ポインタによって示す構造に含まれる。候補２Ｄ位置に基づいて計算された候補３Ｄ位置が、候補３Ｄ位置の連結組に含まれるような候補２Ｄ位置は、３Ｄ領域のビュー上にシャドウを表示するための２Ｄ位置の組に属する。よって、システムは、シャドウのサイズ及び形状を３Ｄ領域のビューに表示される構造のサイズ及び形状に適合させるよう構成され、それにより、画像データの３Ｄ領域のビュー上の３Ｄポインタ位置に関するフィードバックを判定するよう構成される。これは、構造上の３Ｄ位置の指示のあいまいさを低減させ、明瞭さを向上させる。
【０００７】
システムの実施例では、シャドウを表示するための２次元位置の組が連結される。原則的には、シャドウを表示するための２次元位置の組が連結されるという条件なしで、連結された候補３Ｄ位置の組に対してマッピングされる候補２Ｄ位置の組が複数の連結性構成部分を含むことが考えられる。この条件が、３Ｄ領域のビュー上にシャドウを表示するための２Ｄ場所の組が連結されることが確実にされる。
【０００８】
システムの実施例では、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を中心とした円内に含まれる。円の直径の長さにより、シャドウの最大サイズが決まってくる。候補２Ｄ位置は、円内の位置として容易に求めることができる。
【０００９】
システムの実施例では、位置装置は、深度バッファに記憶された３次元領域のビュー上の２次元位置の深度値を使用して、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算するよう構成される。深度バッファの使用により、グラフィックス・ハードウェアにより、２Ｄ位置に基づいた３Ｄ位置を計算するという高速のやり方が提供される。
【００１０】
システムの実施例では、位置装置は、レイ・キャスティングを使用して、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算するよう構成される。レイ・キャスティングの使用は、深度バッファの使用よりも２Ｄ位置に基づいて３Ｄ位置を計算するというより一般的なやり方を提供する。
【００１１】
システムの実施例では、シャドウ装置は、シャドウを表示するために、２次元位置の組の特性に基づいて、又は、３次元位置の組の特性に基づいてシャドウの色を求めるよう更に構成される。例えば、シャドウ装置は、３Ｄ位置の組の３Ｄ慣性テンソルを計算するよう更に構成することができる。最大主値の最小主値に対する比が所定の閾値よりも大きい場合、シャドウは、細長い構造を示すと認められ得、第１の色で示し得る。さもなければ、シャドウは、楕円構造を示すと認められ得、第２の色で示し得る。
【００１２】
本発明の更なる局面では、本発明によるシステムは画像獲得装置に含まれる。
【００１３】
本発明の更なる局面では、本発明によるシステムはワークステーションに含まれる。
【００１４】
本発明の更なる局面では、画像データの３次元領域におけるポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定する方法は、
ディスプレイ上に表示するための３次元領域のビューを計算する表示工程と、
ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するポインタ工程と、
３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算する位置工程と、
３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ工程であって、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を備え、シャドウを表示するための２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組が連結され、それにより、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置上のフィードバックを判定するシャドウ工程とを含む。
【００１５】
本発明の更なる局面では、コンピュータ構成によってロードされる対象のコンピュータ・プログラムは、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するための命令を含み、コンピュータ構成は処理装置及びメモリを含み、コンピュータ・プログラムは、ロードされた後、
ディスプレイ上に表示するための３次元領域のビューを計算するタスクと、
ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するタスクと、
３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて３次元領域内の３次元位置を計算するタスクと、
３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるタスクとを行うための機能を処理装置に提供し、シャドウを表示するための２次元位置の組は３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を含み、シャドウを表示するための２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されており、それにより、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】システムの例示的な実施例を略示するブロック図である。
【図２】３Ｄ領域内のポインタの３Ｄ位置上の例示的なフィードバックを示し、例示的な構造を含む画像データの３Ｄ領域のビューを示す図である。
【図３】血管及び高雑音構造を備える画像データの３Ｄ領域の同一の２つのビューを示し、３Ｄ領域内のポインタの２つの３Ｄ位置上の例示的な２つのフィードバックを示す図である。
【図４】ごちゃごちゃした背景上の細い血管を備える画像データの３Ｄ領域のビューを示し、３Ｄ領域内のポインタの３Ｄ位置に関する例示的なフィードバックを示す図である。
【図５】方法の例示的な実現形態を示すフローチャートである。
【図６】画像獲得装置の例示的な実施例を略示する図である。
【図７】ワークステーションの例示的な実施例を略示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
前述のシステムの修正及びその変形に対応する、前述の画像獲得システム、ワークステーション、方法、及び／又はコンピュータ・プログラムの前述の修正及び変形は、当業者によって本明細書及び特許請求の範囲に基づいて行うことが可能である。
【００１８】
コンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、ポジトロンＣＴ（ＰＥＴ）、シングル・フォトン・エミッションＣＴ（ＳＰＥＣＴ）、及び核医学（ＥＭ）に限られないが、それらなどの種々の獲得モダリティによって獲得される３次元画像データ及び４次元画像データに上記方法を施すことができるということを当業者は認識するであろう。
【００１９】
本発明の前述及び他の局面は、以下に説明し、添付図面を参照する実現形態及び実施例から明らかになり、それらに関して明らかにする。
【実施例】
【００２０】
同じ参照符号を用いて同じ部分を、図面を通して表す。
【００２１】
図１は、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックを判定するためのシステム１００の例示的な実施例のブロック図を略示し、システム１００は、
ディスプレイ上に表示するための３次元領域のビューを計算するディスプレイ装置１１０と、
ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するポインタ装置１１５と、
３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算する位置装置１２０と、
３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を求めるシャドウ装置１２５とを備え、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を含み、シャドウを表示するための２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組が連結される。
【００２２】
システム１００の例示的な実施例は、
システム１００内のワークフローを制御する制御装置１６０、及び
データを記憶するメモリ装置１７０
という任意的な装置を更に備える。
【００２３】
システム１００の実施例では、入ってくるデータのために３つの入力コネクタ１８１、１８２及び１８３が存在している。第１の入力コネクタ１８１は、データ記憶装置（ハード・ディスク、磁気テープ、フラッシュ・メモリや光ディスクに限られないが、それらのものなど）から入ってくるデータを受け取るよう構成される。第２の入力コネクタ１８２は、ユーザ入力装置（これらに限定されないが、マウスやタッチ画面など）から入ってくるデータを受け取るよう構成される。第３の入力コネクタ１８３は、キーボードなどのユーザ入力装置から入ってくるデータを受け取るよう構成される。入力コネクタ１８１、１８２及び１８３は、入力制御装置１８０に接続される。
【００２４】
システム１００の実施例では、外に出て行くデータのために２つの出力コネクタ１９１及び１９２が存在している。第１の出力コネクタ１９１は、ハード・ディスク、磁気テープ、フラッシュ・メモリや光ディスクなどのデータ記憶手段にデータを出力するよう構成される。第２の出力コネクタ１９２は、データを表示装置に出力するよう構成される。出力コネクタ１９１及び１９２は、当該データを出力制御装置１９０を介して受け取る。
【００２５】
システム１００の入力コネクタ１８１、１８２及び１８３に入力装置を接続し、システム１００の出力コネクタ１９１及び１９２に出力装置を接続するためのやり方が多く存在していることを当業者は理解するであろう。前述のやり方は、限定列挙ではないが、無線及び有線接続、ディジタル・ネットワーク（限定列挙ではないが、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）やワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）など）、インターネット、ディジタル電話ネットワーク、及びアナログ電話ネットワークを含む。
【００２６】
システム１００の実施例では、システム１００はメモリ装置１７０を備える。システム１００は、入力データを外部装置から、入力コネクタ１８１、１８２呼び１８３の何れかを介して受信し、受信入力データをメモリ装置１７０に記憶する。メモリ装置１７０への入力データのロードは、システム１００の装置が、適切なデータ部分へのすばやいアクセスを可能にする。入力データは例えば、画像データを含み得る。メモリ装置１７０は、限定列挙でないが、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）チップ、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）チップ、並びに／又は、ディスク・ドライブ及びハード・ディスクなどの装置によって実現することができる。メモリ装置１７０は、出力データを記憶するよう更に構成することができる。出力データは例えば、画像データの３Ｄ領域のビューを含む。メモリ装置１７０は、更に、メモリ・バス１７５を介して、システム１００の装置、ディスプレイ装置１１０、ポインタ装置１１５、位置装置１２０、シャドウ装置１２５、及び制御装置１６０との間でデータを送受信するよう構成される。メモリ装置１７０は更に、出力コネクタ１９１及び１９２の何れかを介して出力データを外部装置に利用可能にするよう構成される。メモリ装置１７０内のシステム１００の装置からのデータの記憶は効果的には、システム１００の装置の性能、及び、システム１００の装置から外部装置への出力データの転送の速度を向上させることができる。
【００２７】
あるいは、システム１００は、メモリ装置１７０及びメモリ・バス１７５を含まないことがあり得る。システム１００によって使用される入力データは、システム１００の装置に接続された、外部メモリやプロセッサなどの少なくとも１つの外部装置によって供給することができる。同様に、システム１００によって生成される出力データは、システム１００の装置に接続された、外部メモリやプロセッサなどの少なくとも一外部装置に供給することができる。システム１００の装置は、内部接続を介して、又はデータ・バスを介して互いからデータを受信するよう構成することができる。
【００２８】
システム１００の実施例では、システム１００は、システム１００内のワークフローを制御する制御装置１６０を備える。制御装置は、システム１００の装置との間で制御データの受信及び供給を行うよう構成することができる。例えば、新たなポインタ位置入力を受信した後、ポインタ装置１１５は、制御装置１６０に「新たなポインタ位置入力を受信した」という旨の制御データを制御装置１６０に送出するよう構成することができ、制御装置１６０は、「ポインタの新たな２Ｄ位置を取得せよ」という旨の制御データをシャドウ装置１２５に供給し、ポインタの新たな２Ｄ位置をポインタ装置１１５から受信する旨をシャドウ装置１２５に要求するよう構成することができる。あるいは、制御機能はシステム１００の別の装置に実現することができる。
【００２９】
３Ｄ画像データは要素を含み、各データ要素（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）は、通常、画像データ座標系における３つのデカルト座標ｘ，ｙ，ｚで表される３Ｄ位置（ｘ，ｙ，ｚ）、及びこの位置における強度Ｉを含む。３Ｄ画像データ・ボリュームは、画像データ・エレメント（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）に含まれる位置（ｘ，ｙ，ｚ）全てを含むボリュームとして規定することができる。データ要素は、例えば、頂点の位置又はボクセルの中心であり得る位置（ｘ，ｙ，ｚ）に位置するボクセル、小ボリューム（通常、立方体又は直方体）として解することができる。画像ボリュームは、ボクセル全ての和集合として解することができる。
【００３０】
画像データの３Ｄ領域のビューを計算し、ディスプレイ上に表示することができる。画像データの３Ｄ領域のビューは、２Ｄ画像データ・エレメントの収集体として解することができる。各２Ｄ画像データ要素は、ディスプレイ座標系における２つの座標（ｉ，ｊ）で特徴付けられ、この位置における強度で（色画像の場合、場合によっては、いくつかの強度で）特徴付けられる。画素の位置（例えば、頂点の座標（ｉ，ｊ）又は画素の中心）によって表される画素（すなわち、ディスプレイの小領域、通常、方形又は矩形）、及び画素の強度（色画像の場合、場合によってはいくつかの強度）として解することができる。
【００３１】
画像データの３Ｄ領域のビューを計算するやり方が多く存在している。ビューは、例えば、最大強度投影（ＭＩＰ）、等平面投影（ＩＳＰ）、及び直接ボリューム・レンダリング（ＤＶＲ）を使用して計算することができる。ＭＩＰでは、投影射線に沿った最大強度の３Ｄ位置が求められる。射線は、ビュー平面から放たれる。ビュー平面上の画素の強度は、射線に沿って求められた最大強度に設定することができる。ＩＳＰでは、投影射線は、関心の等平面を交差すると終端する。等平面は、強度関数のレベル・セットとして（すなわち、同じ強度を有するボクセル全ての組として）規定される。ＭＩＰ及びＩＳＰに関する更なる情報は、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ，  Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ  Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  Ｂｏｏｋｓ，  Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ；  Ｂｋ＆ＣＤ−Ｒｏｍ  ｅｄｉｔｉｏｎ  （１９９８）」と題する、Ｂａｒｔｈｏｌｄ  Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｌｔ、  Ｒａｎｄｙ  Ｃｒａｎｅ、及びＳｈａｚ  Ｎａｑｖｉによる著書に記載されている。ＤＶＲでは、伝達関数は、画像データに含まれる強度に、不透明度などのレンダリング可能特性を割り当てる。ＤＶＲの実現形態は、「Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  Ｓｅａｒｃｈ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＥＥＥ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，  ｐａｇｅｓ  ２２７−  ２３４，  １９９６」と題する、Ｔ．  Ｈｅらによる論文に記載されている。
【００３２】
等表面などの物体は、画像データにおいて識別することができ、グラフィックス・プロセッサのモデル座標系における物体を規定するために使用することができる。グラフィックス・プロセッサのグラフィックス・パイプラインは、モデル座標系に含まれる物体のビューを計算するために使用することができる。グラフィックス・パイプラインは、以降、文献１として表す「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｇｒａｐｈｉｃｓ：  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  ｐｒａｃｔｉｃｅ，  ２ｎｄ  Ｅｄ．，  Ａｄｄｉｓｏｎ−  Ｗｅｓｌｅｙ，  Ｒｅａｄｉｎｇ，  Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，  ＵＳＡ，  １９９６」と題するＪ．  Ｄ．  Ｆｏｌｅｙによる著書に説明されている。
【００３３】
画像データの３Ｄ領域のビューを計算するために使用することができる手法が多く存在していることを当業者は理解するであろう。画像データの３Ｄ領域のビューを計算する手法の選択は、特許請求の範囲記載の範囲を制限するものでない。
【００３４】
システム１００のディスプレイ装置１１０は、画像レンダリング手法を使用して、ディスプレイ上に表示するために３次元領域のビューを計算するよう構成される。例えば、ディスプレイ装置は、ＤＶＲを使用するよう構築し、構成することができる。
【００３５】
システム１００のポインタ装置１１５は、ポインタ位置入力に基づいて、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を計算するよう構成される。ポインタ位置入力は、限定列挙でないが、マウス、トラックボール、眼球トラッカや、タッチフリー画面などのポインタ・ナビゲーション装置から得ることができる。当業者は、ポインタ位置入力に基づいて３Ｄ領域のビュー上のポインタの２Ｄ位置を計算するやり方を知るであろう。
【００３６】
システム１００の位置装置１２０は、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算するよう構成される。２Ｄ位置毎に（例えば、画素毎に）、３Ｄ領域のビューにおいて、２Ｄ領域に対応する３Ｄ領域内に、３Ｄ位置（例えば、ボクセル）が存在している。システム１００の実施例では、位置装置１２０は、深度バッファに記憶された３次元領域のビュー上の２次元位置の深度値を使用して、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算するよう構成される。２Ｄ位置（ｉ．ｊ）の深度値ｚ（ｉ，ｊ）は、対応する３Ｄ位置のｚ座標を含む。通常、これは、いわゆる正規化装置座標（ＮＤＣ）系におけるｚ座標である。この実施例では、位置装置は、例えば、文献１に開示されたグラフィックス・パイプラインの逆変換を使用して、いわゆるワールド座標系又は基準座標系に３座標系（ｉ，ｊ，ｚ（ｉ，ｊ））にもう一度変換するよう構成される。
【００３７】
あるいは、システム１００の実施例では、位置装置１２０は、レイ・キャスティングを使用して、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算するよう構成される。例えば、ＭＩＰを使用してレンダリングされた画像では、ビュー平面上の２Ｄ位置における強度は、ビュー平面にほぼ垂直の方向においてビュー平面上の２Ｄ位置から放たれる射線に沿った最大強度に設定される。計算は通常、ワールド座標系で行われる。ビュー平面は、ディスプレイ内の３Ｄ領域のビューを表示するためにディスプレイに対してマッピングされる。よって、３Ｄ領域のビュー上の２Ｄ位置に基づいて計算された、３Ｄ領域内の３Ｄ位置であって、３Ｄ領域のビュー上の２Ｄ位置がビュー平面上の位置に対応する３Ｄ位置は、ビュー平面に対してほぼ直角に、ビュー平面上の２Ｄ位置から放たれる射線上の最大強度の３Ｄ位置である。
【００３８】
当業者は更に、３次元領域のビュー上の２次元位置に基づいて、３次元領域内の３次元位置を計算する多くのやり方が存在しており、上記方法が、実施例の特徴として特許請求の範囲に記載されていない限りは、本発明を、特許請求の範囲記載の範囲を限定することなく例証すると理解するであろう。
【００３９】
システム１００のシャドウ装置１２５は、３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２次元位置の組を計算するよう構成され、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を含み、シャドウを表示するために２次元位置の組に基づいて計算された３次元位置の組は連結されており、それにより、画像データの３次元領域内のポインタの３次元位置に関するフィードバックが判定される。動作中、シャドウ装置１２５は、ポインタの２Ｄ位置を受信するよう構成される。ポインタの２Ｄ位置に基づいて、シャドウ装置１２５は、３Ｄ領域のビューのシャドウを表示するための候補２Ｄ位置の組を求めるよう構成される。位置装置１２０は、以降、候補３Ｄ位置として表す、候補２Ｄ位置の３Ｄ位置を計算するよう構成される。シャドウ装置１２５は、ポインタの３Ｄ位置を含む計算された候補３Ｄ位置の組を得るよう更に構成される。連結性の定義を使用すれば、シャドウ装置１２５は、ポインタの３Ｄ位置を含む連結された候補３Ｄ位置の組を求める。例えば、候補３Ｄ位置をボクセルとして解した場合、２６連結された最大の候補ボクセルの組を求めることができる。少なくとも１つの頂点を共有する場合、２つの立方体ボクセルは、２６連結される。ポインタの３Ｄ位置を含む連結された最大の候補３Ｄ位置の組に含まれる候補３Ｄ位置に対応する候補２Ｄ位置により、３次元領域のビュー上にシャドウを表示するための２Ｄ位置の組が決まる。システム１００の実施例において実現することができる有用な連結性の定義が多く存在していることを当業者は認識するであろう。２６連結性を使用した上記システム１００は、システム１００の実施例を示し、特許請求の範囲記載の範囲を限定すると解してはならない。
【００４０】
シャドウは、例えば、３次元領域のビュー上のシャドウを表示するために、求められた２Ｄ位置の組から、２Ｄ位置に対応する画素の輝度及び／又は色を変更することによって実現することができる。
【００４１】
システム１００は、画像データの３Ｄ領域内のポインタの３Ｄ位置に関する更なるフィードバックを表示するよう任意的に構成することができる。例えば、システム１００は、ポインタの２Ｄ位置及びポインタの３Ｄ位置の座標を表示するよう更に構成することができる。
【００４２】
システム１００の実施例では、シャドウを表示するための２次元位置の組が連結される。基本的に、候補２Ｄ位置の組が連結されない一方で、前述の候補２Ｄ位置に基づいて計算された候補３Ｄ位置の組が連結組であることが考えられる。これは、ボクセルのサイズ（例えば、立方体ボクセルのエッジの長さ）が、画素のサイズ（例えば、方形画素のエッジの長さ）よりもずっと大きい（例えば、５倍大きい）場合に生じる可能性が高い。シャドウを表示するための２Ｄ位置の組が連結されていることを確実にするために、シャドウ装置１２５は、３Ｄ領域のビュー上にシャドウを表示するために２Ｄ位置の組の連結された一構成部分のみを確保するよう構成することができる。連結性基準は例えば、４連結性基準であり得る。エッジを共有する場合、２つの画素が４連結される。
【００４３】
シャドウを表示するために２Ｄ位置の組に、かつ／又は、２Ｄ位置に基づいて計算される３Ｄ位置の組に効果的に課すことが可能な更なる条件が存在しているということを当業者は理解するであろう。特許請求の範囲記載の範囲は、前述の更なる条件に依存するものでない。
【００４４】
システム１００の実施例では、シャドウを表示するための２次元位置の組は、３次元領域のビュー上のポインタの２次元位置を中心とした円内に含まれる。円の直径の長さにより、シャドウの最大サイズが決まってくる。候補２Ｄ位置は、円内の場所である。円の半径は、予め定め得るか、又は、表示ビューの特性に基づいて、又は、ユーザ入力に基づいて、システム１００によって求めることができる。当業者は、円以外の形状も想定されるということを理解するであろう。
【００４５】
システム１００の実施例では、シャドウ装置１２５は、シャドウを表示するための２次元位置の組の特性に基づいて、又は、３次元位置の組の特性に基づいてシャドウの色を求めるよう更に構成される。例えば、シャドウ装置１２５は、３Ｄ位置の組の３Ｄ慣性テンソルを計算するよう更に構成することができる。最大主値の最小主値に対する比が所定の閾値よりも大きい（例えば、３よりも大きい）場合、シャドウは、細長い構造を示すと認められ得、第１の色で示すことができる。さもなければ、シャドウは、楕円構造を示すと認められ得、第２の色で示し得る。別の実施例では、シャドウの色は、ポインタの２Ｄ位置において計算される２Ｄ構造テンソルの主構成部分の比に基づき得る。画像データから得られる構造テンソルの定義、計算及び特性は、「Ａ  ｔｅｎｓｏｒ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  ｌｏｃａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  ｍｕｌｔｉ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｅｓ，  ３Ｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ’９６，  Ｅｄ．，  Ｓａｎｋｔ  Ａｕｇｕｓｔｉｎ  １９９６，  １７１−１７８（Ｂ．  Ｇｉｒｏｄら編）」と題する、Ｈ．  Ｈａｕｓｓｅｃｋｅｒ及びＢ．  Ｊａｈｎｅによる論文に記載されている。
【００４６】
図２は、３Ｄ領域内のポインタの３Ｄ位置上の例示的なフィードバックを示し、例示的な構造を含む画像データの３Ｄ領域のビューを示す図である。ポインタ位置は、十文字形の記号、及びラベルＭ１で示す。ポインタの下には、ポインタの３Ｄ位置の深度「１２３２．３  （３Ｄ）」も表示する。ポインタＭ１で示す関心構造は血管１である。表示されたシャドウ２は、ポインタで示される構造が血管１である旨を明確かつ明瞭に示す。
【００４７】
図３は、血管及び高雑音構造を含む画像データの３Ｄ領域の同一の２つのビューを示し、３Ｄ領域内のポインタの２つの３Ｄ位置上の例示的な２つのフィードバックを示す。何れのビューでも、ポインタ位置は、十文字形の記号、及びラベルＭ１で示す。各ポインタの下には、各ポインタの３Ｄ位置の深度も表示される。関心構造は血管１である。しかし、血管の数センチメートル上には、高雑音であり、よって、ほとんど目に見えない構造も存在している。第１のビュー３１では、ポインタ位置を示す十文字形の記号の周りに目に見えるシャドウはない。これは、ポインタが血管１を示していないからであるが、血管１の上の高雑音の小部分３を示す。第２のビュー３２では、血管１上に表示されたシャドウ２は、ポインタの位置を明瞭かつ明確に示す。高雑音構造の小部分３もみることが可能である。この例は、例えば、ポインタが関心の構造を示すとマウスをクリックすることにより、関心の構造を選択するうえでシャドウ・フィードバックが非常に有用であるということを示す。シャドウ・フィードバックなしでは、第１のビュー３１内に示す構造が高雑音構造の小部分３であり、血管１でない旨を判定することは困難である。これは、誤った構造を選択することにつながり得る。
【００４８】
図４は、ごちゃごちゃした背景上の細い血管を備える画像データの３Ｄ領域のビューを示し、３Ｄ領域内のポインタの３Ｄ位置に関する例示的なフィードバックを示す。ポインタ位置は、十文字形の記号、及びラベルＭ１で示す。ポインタの下には、ポインタの３Ｄ位置の深度「１４５．０  （３Ｄ）」も表示する。ポインタで示す関心の構造は、複数の構造を有するごちゃごちゃした背景の上に表示される細い血管１である。表示されたシャドウ２は、ポインタで示される構造が血管１である旨を明確かつ明瞭に示す。関心の構造をよりうまく視覚化するために、先行する２つの例におけるよりも、シャドウのサイズは大きい。
【００４９】
当業者は、システム１００の他の実施例も考えられることを更に理解するであろう。とりわけ、システムの装置を再定義し、その機能を再配分することが考えられる。例えば、システム１００の実施例では、位置装置１２０の機能は、シャドウ装置１２５の機能と合成することができる。システム１００の更なる実施例では、シャドウ装置１２５は、シャドウを表示するために候補２Ｄ位置を生成するための生成装置、及びシャドウを表示するために候補２Ｄ位置を評価する評価装置に分割することができる。システム１００の更なる実施例では、シャドウ装置１２５を置き換える複数のシャドウ装置があり得る。複数のシャドウ装置のうちの各シャドウ装置は別々の連結性基準を使用するよう構成することができる。
【００５０】
システム１００の装置はプロセッサによって実現することができる。通常、前述の機能はソフトウェア・プログラム・プロダクトの制御下で行われる。実行中、ソフトウェア・プログラムは通常、メモリ（ＲＡＭなど）にロードされ、そこから実行される。プログラムは、バックグラウンド・メモリ（ＲＯＭ、ハード・ディスクなど）、又は磁気記憶装置及び／若しくは光学式記憶装置からロードすることができ、あるいは、インターネットなどのネットワークを介してロードすることができる。任意的には、特定用途向集積回路によって、上記開示された機能が提供され得る。
【００５１】
図５は、画像データの３Ｄ領域内の３Ｄポインタ位置に関するフォードバックを判定する方法５００の例示的な実現形態のフローチャートを示す。方法５００は、ディスプレイ上に表示するために３Ｄ領域のビューを計算する表示工程５１０で始まる。表示工程５１５後、方法は、フィードバック・サイクルに入り、ポインタ位置入力に基づいて３Ｄ領域のビュー上のポインタの２Ｄ位置を計算するためのポインタ工程５１５に続く。ポインタ工程５１５後、方法は、３Ｄ領域のビュー上にシャドウを表示するための２Ｄ位置の組を判定するシャドウ工程５２５に続く。シャドウを表示するための２Ｄ位置の組はポインタの２Ｄ位置を含み、シャドウを表示するための２Ｄ位置の組に基づいて計算された３Ｄ位置の組は連結される。シャドウを表示するための２Ｄ位置の組を求める間に、方法５００は、候補２Ｄ位置の３Ｄ位置を計算するために位置工程５２０を実行する。シャドウを表示するための２Ｄ位置の組は、候補２Ｄ位置の計算された３Ｄ位置に基づいて求められる。シャドウを表示するための２Ｄ位置の組を求めた後、方法５００は、新たなポインタ位置入力を待ち、次いで、ポインタ工程５１５に続く。あるいは、フィードバック・サイクルを出る旨のコマンドを受信した後、方法は終結する。
【００５２】
方法５００における工程の順序は必須でない。当業者は、本発明が意図する概念から逸脱しない限り、スレッド・モデル、マルチプロセッサ・システム、又は複数処理を用いて工程の順序を変更するか、又は特定の工程を同時に実行することができる。任意的には、本発明の方法５００の２つ以上の工程は、一工程に合成することができる。任意的には、本発明の方法５００の工程は複数の工程に分割することができる。
【００５３】
図６は、システム１００を使用する画像獲得装置６００の例示的な実施例を略示し、画像獲得装置６００は、システム１００、入力コネクタ６０１及び出力コネクタ６０２と内部接続を介して接続された画像獲得装置６１０を備える。この構成は効果的には、画像データの３Ｄ領域内の３Ｄポインタ位置に関するフィードバックを判定するためのシステム１００の効果的な機能を画像獲得装置６００に提供して、画像獲得装置６００の機能を増大させる。画像獲得装置の例は、限定列挙でないが、ＣＴシステム、Ｘ線システム、ＭＲＩシステム、ＵＳシステム、ＰＥＴシステム、ＳＰＥＣＴシステム、及びＮＭシステムを含む。
【００５４】
図７は、ワークステーション７００の例示的な実施例を略示する。ワークステーションはシステム・バス７０１を備える。プロセッサ７１０、メモリ７２０、ディスク入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ７３０、及びユーザ・インタフェース（ＵＩ）７４０は、システム・バス７０１に動作可能に結合される。ディスク記憶装置７３１はディスクＩ／Ｏアダプタ７３０に動作可能に結合される。キーボード７４１、マウス７４２、及びディスプレイ７４３はＵＩ７４０に動作可能に結合される。コンピュータ・プログラムとして実現される本発明のシステム１００はディスク記憶装置７３１に記憶される。ワークステーション７００は、プログラムをロードし、データをメモリ７２０に入力し、プロセッサ７１０上でプログラムを実行するよう構成される。ユーザは、キーボード７４１及び／又はマウス７４２を使用してワークステーション７００に情報を入力することが可能である。ワークステーションは、ディスプレイ装置７４３及び／又はディスク７３１に情報を出力するよう構成される。当該技術分野において知られているワークステーション７００の数多くの他の実施例が存在しており、本願の実施例は、本発明を例証する目的を担い、この特定の実施例に本発明を限定するものと解されるべきでないということを当業者は理解するであろう。
【００５５】
なお、上記実施例は本発明を限定するよりも例証し、特許請求の範囲記載の範囲から逸脱しない限り、別の実施例を当業者が企図することができるであろう。特許請求の範囲では、括弧内にある参照符号は何れも、本特許請求の範囲を限定するものとして解釈されないものとする。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」の語は、特許請求の範囲若しくは明細書に記載の構成要素又は工程以外の構成要素又は工程が存在することを排除するものでない。構成要素に語「ａ」又は「ａｎ」が先行していることは、前述の構成要素が複数存在することを排除するものでない。本発明は、別個のいくつかの構成要素を備えるハードウェアにより、かつ、プログラムされたコンピュータによって実現することができる。いくつかの装置を列挙したシステム・クレームでは、これらの装置のいくつかを、同一のハードウェア・アイテム又はソフトウェア・アイテムによって実施することが可能である。第１、第２、第３等の語を用いていることは、何れかの順序を示すものでない。これらの語は、名称として解釈されるものとする。
【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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【国際調査報告】
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