(57)【要約】【課題】  コンピュテーション・サーバの稼働効率の最も良い、しかも操作者に何らストレスを感じさせないボリュームレンダリング画像処理システムを提供する。【解決手＋段】  使用中の画像データ処理手段ＣＳ０が行うデータ処理の一部又は全部を切替予定先の画像データ処理手段ＣＳ１に切替させると決定したとき、まず、使用中の画像データ処理手段ＣＳ０が取り扱っているのと同じボリュームデータＶｏｌｕｍｅ  １をボリュームデータ蓄積手段ＳＳから切替予定先の画像データ処理手段ＣＳ１に送信させ、次に、使用中の画像データ処理手段ＣＳ０が有している付加情報等の付加情報Ｍａｓｋ １を切替予定先の画像データ処理手段ＣＳ１にコピーさせ、切替予定先の画像データ処理手段ＣＳ１にデータ処理を実行させるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像データ処理手段と、複数の画像表示手段と、該画像表示手段が必要とするボリュームデータを蓄積する共通のボリュームデータ蓄積手段と、コンピュテーション・サーバマネージャと、から成り、
前記画像データ処理手段は、前記画像表示手段の要求した画像に必要なボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から受信し、前記画像表示手段の要求した画像要求（角度、位置、等）に合った画像データ処理をして、その画像結果を前記画像表示手段に送信するものであり、
前記画像表示手段は、入力手段と出力手段を備え、該入力手段で入力された画像要求を前記画像データ処理手段に送信し、前記画像データ処理手段が処理した画像結果を受信して、前記出力手段に出力するものであり、
前記ボリュームデータ蓄積手段は、前記画像データ処理手段からの要求に応じて必要なボリュームデータを前記画像データ処理手段に送信するものであり、
前記コンピュテーション・サーバマネージャは、前記複数台のうち使用中の画像データ処理手段が行っている前記複数の画像表示手段のデータ処理の一部を休止中又は軽負荷（以下、纏めて「休止中等」と言う。）の前記画像データ処理手段に切り替える決定をすることを特徴とする複数間のボリュームレンダリング画像処理システム。
【請求項２】
前記コンピュテーション・サーバマネージャが前記切り替え決定をした場合は、前記使用中の画像データ処理手段が取り扱っているのと同じボリュームデータが前記切替予定先の画像データ処理手段にないときは、当該ボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から前記切替予定先の画像データ処理手段に送信させ、次に、前記使用中の画像データ処理手段が有している付加情報を前記切替予定先の画像データ処理手段にコピーさせ、前記切替予定先の画像データ処理手段に前記データ処理を実行（画像生成）させることを特徴とする請求項１記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システム。
【請求項３】
前記コンピュテーション・サーバマネージャは、第１画像データ処理手段が現在行っているボリュームレンダリング処理の計算負荷が過負荷になったときその処理の一部を計算資源に余裕のある第２画像データ処理手段に引き継がせるかどうかを判定し、引き継がせる判定をしたときは、前記画像第１データ処理手段が有するボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から前記第２画像データ処理手段に送信させ、かつ前記第１画像データ処理手段が有している付加情報を前記第２画像データ処理手段へコピーさせ、前記第１画像データ処理手段が行っていた前記データ処理を前記第２画像データ処理手段に実行させること、を特徴とする請求項１又は２記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システム。
【請求項４】
前記コンピュテーション・サーバマネージャは、前記ボリュームデータ蓄積手段が送信したボリュームデータの名と送信先のデータ処理手段とをメモリに記憶しておき、前記ボリュームデータ蓄積手段に対してボリュームデータの送信要求があったときは当該ボリュームデータを送信した後、同一のボリュームデータを送信していたかどうかを前記メモリに照会し、同一ボリュームデータが送信されていた場合には、１つのデータ処理手段にボリュームデータを纏めるかどうか判定し、纏める判定をしたときは、中止させるべきデータ処理手段が有している付加情報を引き継ぐべきデータ処理手段へコピーさせ、前記引き継ぐべきデータ処理手段に前記中止させるべきデータ処理手段が行っていたデータ処理を実行させること、を特徴とする請求項１又は２記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数間のボリュームレンダリング画像処理システムの構成に関するもので、特にデータの移動に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを用いた画像処理技術の進展により人体の内部構造を直接観測することを可能にしたＣＴ（Computed Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）の出現は医療分野に革新をもたらした技術であり、生体の断層画像を用いた医療診断が広く行われている。さらに近年は、断層画像だけではわかり難い複雑な人体内部の３次元構造を可視化する技術として、例えば、ＣＴにより得られる物体の３次元デジタルデータから３次元構造のイメージを直接描画するボリュームレンダリングが医療診断に使用されている。
【０００３】
ボリュームレンダリングの優れた手法としてレイキャスティングが知られている。レイキャスティングは、仮想始点から物体に対して仮想光線（レイ）を照射し、物体内部からの仮想反射光の画像を仮想投影面に形成することにより、物体内部の３次元構造を透視するイメージ画像を形成する手法である。レイキャスティングについては、例えば、「新世代３次元ＣＴ診断」（１９９５年１１月１日、（株）南江堂発行）に基本的な理論が述べられている。
【０００４】
ここで、レイキャスティングについて簡単に説明する。
物体の３次元領域の構成単位となる微小単位領域をボクセルと称し、ボクセルの濃度値等の特性を表す固有のデータをボクセル値と称する。物体全体はボクセル値の３次元配列であるボクセルデータで表現される。通常、ＣＴにより得られる２次元の断層画像データを断層面に垂直な方向に沿って積層し、必要な補間を行うことにより３次元配列のボクセルデータが得られる。
【０００５】
仮想始点から物体に対して照射された仮想光線に対する仮想反射光は、ボクセル値に対して人為的に設定される不透明度（オパシティ値）に応じて生ずるものとする。さらに、仮想的な表面を立体的に陰影付けするために、ボクセルデータのグラディエントすなわち法線ベクトルを求め、仮想光線と法線ベクトルのなす角の余弦から陰影付けのシェーディング係数を計算する。仮想反射光は、ボクセルに照射される仮想光線の強度にボクセルの不透明度とシェーディング係数を乗じて算出される。仮想反射光を仮想光線に沿って積算し、仮想投影面上のすべての座標点について仮想反射光を計算することにより仮想的な３次元イメージの透視画像が形成される。以上の計算を以下では「ボリュームレンダリング処理」と呼ぶことにする。
【０００６】
このようにして得られるボリュームレンダリング画像は、対象ボクセルデータに対して多数のボリュームレンダリング・パラメータを用いて描画される３次元カラー画像である。
ボリュームレンダリング・パラメータには、拡大率、角度、位置等の表示制御情報、色指定情報、ボクセル値とオパシテイ値の対応情報、マスク情報、シェーディング情報等が含まれる。これらの情報を以下では「付加情報」と呼ぶことにする。
【０００７】
実際の医療診断においては、医療画像処理システムのユーザは、対象とするボクセルデータに対してボリュームレンダリング・パラメータ（付加情報）の設定を次々と更新しながら、様々な視点からボリュームレンダリング画像を観測していく。例えば、診断対象により適切なオパシティ値が異なるため、ユーザはボクセルデータごとにオパシティ値の設定を行う。また、患部等の注目領域を観察し易いように、観察の邪魔となる周辺組織を除去したり、組織に適切な色を設定したりする。
【０００８】
その他、ユーザは様々な煩雑な作業を行いパラメータを設定する必要がある。適切なパラメータを設定し、診断目的を満たすボリュームレンダリング画像が得られれば、編集作業を終了する。
【０００９】
図８〜図１１は、ボリュームレンダリングの画像処理システムの従来構成である。
〈従来例１〉
図８は従来例１で、１台のコンピュータで完結する画像処理システムを示している。
図において、ＳＳは貯蔵部（Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｅｒｖｅｒ、以下「ストレージ・サーバ」と言う。）、ＣＳは計算部（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｅｒ、以下「コンピュテーション・サーバ」と言う。）、Ｄは表示部（Ｄｉｓｐｌａｙ、以下「ディスプレー」と言う。））の略である。
従来例１は貯蔵、計算、表示といったボリュームレンダリングによる画像処理の全工程を１台のコンピュータ（複数のＣＰＵの場合も有る。）で行うもので、例えば第１画像処理システムＮｏ．１において説明すると、
（１）使用者はディスプレーＤ１にある入力手段Ｋ１を用いて表示したい画像要求をコンピュテーション・サーバＣＳ１へ送信すると、コンピュテーション・サーバＣＳ１はストレージ・サーバＳＳ１に対してその要求に叶う画像表示に必要なデータリストを要求する。
（２）コンピュテーション・サーバＣＳ１はストレージ・サーバＳＳ１からデータリストを取得する。
（３）コンピュテーション・サーバＣＳ１は取得したデータリストから要求に沿う画像の表示に必要なデータを選択し、ストレージ・サーバＳＳ１に対して選択したデータを要求する。
（４）ストレージ・サーバＳＳ１は要求されたデータをコンピュテーション・サーバＣＳ１に送り、コンピュテーション・サーバＣＳ１はストレージ・サーバＳＳ１から送られたデータを自身のメモリに読み込む。
（５）コンピュテーション・サーバＣＳ１はメモリに得たデータを基にボリュームレンダリング処理（画像データ処理）をする。
（６）コンピュテーション・サーバＣＳ１はボリュームレンダリング処理の結果をディスプレーＤ１に送り、出力手段であるディスプレーＤ１はその結果を表示画面Ｄ１０に表示する。
（７）使用者は表示された医療画像を見ながら、さらに、見る角度を変えたり、手前の血管を見えないようにしたり、色づけを変えたり、拡大したり、といった情報（付加情報）を入力手段Ｋ１を用いてコンピュテーション・サーバＣＳ１へ送信すると、
（８）コンピュテーション・サーバＣＳ１は付加情報を解析して、ストレージ・サーバＳＳ１から既に送られて自身のメモリに取り込んである先のデータの範囲内であればボリュームレンダリング処理（画像データ処理）を開始する。また、先のデータでは足りないときはストレージ・サーバＳＳ１に対して足りないデータを要求して、それを送ってもらった後で、ボリュームレンダリング処理（画像データ処理）を開始する。
（９）コンピュテーション・サーバＣＳ１はボリュームレンダリング処理の結果をディスプレーＤ１に送り、ディスプレーＤ１はその結果を表示する。
（１０）使用者は表示された医療画像を見ながら、さらに、次の情報（付加情報）をコンピュテーション・サーバＣＳ１へ送信し、以下、同様のことを所望の画像が得られるまで繰り返す。
（１１）このようにして、使用者は所望の画像が得られたら、それを見ながら診断するなり、プリントアウトするなりして、その後、この画像処理システムの使用を終了する。
【００１０】
以上のように、従来例１では、画像処理システムＮｏ．１だけで、すべての画像表示が可能となるように完結している。
画像処理システムＮｏ．２およびＮｏ．３も同様であり、それぞれが第１画像処理システムＮｏ．１と同じく、各自の１台のコンピュータでボリュームレンダリング処理の全工程を行うものである。
【００１１】
しかしながら、従来例１のような画像処理システム構成には、次のような欠点があった。
短所１：ストレージ・サーバＳＳの貯蔵するデータは医療画像用データ（ボクセルデータ）であり、他の分野における面像データ（ピクセルデータ）とは蓄積する量が文字通り桁違いに異なるもの（数ギガバイト程度）である。したがって、ネットワーク環境上に複数の画像処理システムが存在する場合、大容量ボクセルデータのコピーを全ての画像処理システムＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３・・・の各ストレージ・サーバＳＳ１〜ＳＳ３に置くことになり、高価になり、資源の浪費でもある。
短所２：大容量ボクセルデータをリアルタイムで処理するには、メモリ量が乏しいため（データをダウンサンプルせずにデータ本来の分解能を維持しつつリアルタイムで処理するには、データ全領域をメインメモリ上に配置することが必須）リアルタイムで扱えるデータ容量に限界がある。
短所３：事前に対象とするデータを全ての画像処理システムＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３・・・の各ストレージ・サーバＳＳ（ローカル・ストレージ）に転送しておく必要がある。
短所４：ローカル・ストレージの容量は大きくないため、容量確保のために煩雑な管理が不可避（新しいデータを使うために、長い間使用していない不要なデータを探し出して削除する、など）である。
【００１２】
〈従来例２〉
図９は従来例２で、従来例１の欠点を解決するものである。
図９の画像処理システム構成は、例えば病院などの画像表示ネットワークに用いられているもので、撮影したデータは中央に１カ所に纏めておいて、使うときにはそれぞれの読影室や会議室にあるコンピュータに中央からデータを移動させて、計算させて表示させて用いるといったものである。ボリュームの大きな画像データだけは共通のストレージ・サーバＳＳに入れておいて、それ以外のコンピュテーション・サーバＣＳとディスプレーＤは同じコンピュータ（マシン）で行わせるようにしたのが特徴である。
この画像処理システムは、必要なボクセルデータをストレージ・サーバＳＳから動的に取得して、画像処理システム内のメモリに読み込んだ後、ボリュームレンダリング処理を行う（ストレージ・サーバＳＳとのデータ取得のやりとりの部分を除けば本質的には従来例１と変わらない）。
すなわち、画像処理システムＮｏ．１が使用中の場合を例に取ると、
（１）画像処理システムＮｏ．１はストレージ・サーバＳＳに対してデータリストを要求し、
（２）ストレージ・サーバＳＳからデータリストを取得する。
（３）コンピュテーション・サーバＣＳ１は取得したデータリストから表示に必要なデータを選択し、ストレージ・サーバＳＳに対して選択したデータを要求する。
（４）ストレージ・サーバＳＳは要求されたデータをコンピュテーション・サーバＣＳ１に送り、コンピュテーション・サーバＣＳ１はストレージ・サーバＳＳから送られたデータを自身のメモリに読み込む。
（５）コンピュテーション・サーバＣＳ１はメモリに得たデータを基にボリュームレンダリング処理をする。
（６）コンピュテーション・サーバＣＳ１はボリュームレンダリング処理結果をディスプレーＤ１に送り、ディスプレーＤ１はその結果を表示する。以下、従来例１と同じにつき、省略する。
また、画像処理システムＮｏ．４も使用中であるとすれば、そこにおいても、次のことが行われる。
（１）ストレージ・サーバＳＳに対してデータリストを要求し、
（２）ストレージ・サーバＳＳからデータリストを取得する。
（３）コンピュテーション・サーバＣＳ４は取得したデータリストから表示に必要なデータを選択し、ストレージ・サーバＳＳに対して選択したデータを要求する。
（４）ストレージ・サーバＳＳは要求されたデータをコンピュテーション・サーバＣＳ４に送り、コンピュテーション・サーバＣＳ４はストレージ・サーバＳＳから送られたデータを自身のメモリに読み込む。
（５）コンピュテーション・サーバＣＳ４はメモリに得たデータを基にボリュームレンダリング処理をする。
（６）コンピュテーション・サーバＣＳ４はボリュームレンダリング処理結果をディスプレーＤ４に送り、ディスプレーＤ４はその結果を表示する。
そして、画像処理システムＮｏ．２および３は使用中でないので、上記動作は休止している。
【００１３】
従来例２によれば、ボリュームレンダリングで編集したい、必要なボクセルデータのみ画像処理システムで保持すればよいので、ローカル・ストレージの浪費や、ローカル・ストレージ容量による制限がなくなるといった長所が得られる。
一方、短所としては、大容量ボクセルデータをリアルタイムで処理するにはメモリ量が乏しいため（計算資源は従来例１と変わらない）、リアルタイムで扱えるデータ容量に限界があること、
また、図９においてシステムＮｏ．１とシステムＮｏ．４が使用中であるときシステムＮｏ．２とＮｏ．３のコンピュテーション・サーバＣＳ１は休止しており、計算資源が有効に活用されていないこと、である。
【００１４】
〈従来例３〉
図１０は従来例３を示している。
図１０の画像処理システム構成は、複数台のディスプレーＤ１〜Ｄ４と、共用のストレージ・サーバＳＳとコンピュテーション・サーバＣＳとの構成にしたのが特徴である。すなわち、ボクセルデータのストレージ・サーバＳＳのみならずボリュームレンダリング処理を行うコンピュテーション・サーバＣＳも共用化して、ボリュームレンダリング処理を行うもので、動作は次のようになる。
（１）ディスプレー側（例えば、Ｄ１）からコンピュテーション・サーバＣＳを介して、ストレージ・サーバＳＳにデータリストを求め、
（２）データリストを取得する。
（３）ディスプレーＤ１はデータリストから所望のデータを選択し、
（４）コンピュテーション・サーバＣＳにボリュームレンダリングの処理を要求する。
（５）コンピュテーション・サーバＣＳはそのボリュームレンダリングの処理に必要なデータをストレージ・サーバＳＳからメモリに読み込み、ボリュームレンダリング処理をする。
（６）コンピュテーション・サーバＣＳはボリュームレンダリング処理後イメージをディスプレーＤ１へ転送する。
（７）ディスプレーＤ１は受信したイメージを表示画面に表示する。
【００１５】
この画像処理システム構成の長所は、次のとおりである。
・長所１：処理結果を表示するコンピュータは計算資源がなくてもよいので、画像表示システムを低コストにすることができる。
・長所２：動的に計算資源を複数のオペレータに配分することができるので、図９と違って計算資源の有効活用ができるようになる。
【００１６】
逆に、この画像処理システム構成の短所は、次のとおりである。
・短所１：システムＮｏ．１のディスプレーＤ１やシステムＮｏ．２のディスプレーＤ２が接続された程度であれば、ストレージ・サーバＳＳ、コンピュテーション・サーバＣＳは短時間に処理できるが、図１０に示すようにシステムＮｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．４が同時に使用された場合には、あるいはさらにシステムＮｏ．２も接続されるとストレージ・サーバＳＳ、コンピュテーション・サーバＣＳに、データ容量（メモリ容量）による負荷および計算負荷の両方が集中する（計算能力に限界があるのは従来例１と本質的には同じ）ので、計算が遅くなり使い勝手が悪くなってしまうことである。
【００１７】
〈従来例４〉
図１１は従来例４を示している。
図１０の従来例ではコンピュテーション・サーバＣＳが１つしかなく、コンピュテーション・サーバＣＳの負荷が非常に高くなるので、図１１の画像処理システムにおいては複数（図では３台）のコンピュテーション・サーバＣＳ１〜ＣＳ３にすることで、負荷分散させるようにしている。そこで、実際に画像表示をさせるときは、ディスプレーＤ１〜Ｄ３側のいずれかに所望の画像表示をさせたいとき、コンピュテーション・サーバＣＳ１〜ＣＳ３のうちその時にあいているコンピュテーション・サーバあるいは全部稼働しているときはその中で最も軽い負荷のコンピュテーション・サーバにその処理をさせるように分散処理を割り振っている。そのようにして使用しているうちに、図（１）のように、コンピュテーション・サーバＣＳ１はディスプレーＤ１とＤ３の処理を行い、コンピュテーション・サーバＣＳ２はディスプレーＤ２の処理を行い、コンピュテーション・サーバＣＳ３はディスプレーＤ４の処理を行なっていたとする。
その後、コンピュテーション・サーバＣＳ２とディスプレーＤ２とが休止に入ったとすると、図（２）のように、コンピュテーション・サーバＣＳ１はディスプレーＤ１とＤ３の処理を行い、コンピュテーション・サーバＣＳ３はディスプレーＤ４の処理を行なっているにもかかわらず、コンピュテーション・サーバＣＳ２は休止状態であるので、この場合には計算資源は活用しきれていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来例４の画像処理システムのような、ディスプレーＤ１〜Ｄ３側のいずれかに所望の画像表示をさせたいとき、コンピュテーション・サーバＣＳ１〜ＣＳ３のうちその時にあいているコンピュテーション・サーバあるいは全部稼働しているときはその中で最も軽い負荷のコンピュテーション・サーバにその処理をさせるように分散処理を割り振っているだけでは、まだ計算資源が十分に活用しきれないことがおこりえた。
本発明はこれらの課題を解決するもので、いかなる状態になっても計算資源が有効に活用できるようにしてコンピュテーション・サーバの稼働効率が最も良くなるようにし、しかも操作者に何らストレスを感じさせないボリュームレンダリング画像処理システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムの発明は、複数の画像データ処理手段と、複数の画像表示手段と、該画像表示手段が必要とするボリュームデータを蓄積する共通のボリュームデータ蓄積手段と、コンピュテーション・サーバマネージャと、から成り、前記画像データ処理手段は、前記画像表示手段の要求した画像に必要なボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から受信し、前記画像表示手段の要求した画像要求（角度、位置、等）に合った画像データ処理をして、その画像結果を前記画像表示手段に送信するものであり、前記画像表示手段は、入力手段と出力手段を備え、該入力手段で入力された画像要求を前記画像データ処理手段に送信し、前記画像データ処理手段が処理した画像結果を受信して、前記出力手段に出力するものであり、前記ボリュームデータ蓄積手段は、前記画像データ処理手段からの要求に応じて必要なボリュームデータを前記画像データ処理手段に送信するものであり、前記コンピュテーション・サーバマネージャは、前記複数台のうち使用中の画像データ処理手段が行っている前記複数の画像表示手段のデータ処理の一部を休止中又は軽負荷（以下、纏めて「休止中等」と言う。）の前記画像データ処理手段に切り替える決定をすることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムの発明は、請求項１記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムにおいて、前記コンピュテーション・サーバマネージャが前記切り替え決定をした場合は、前記使用中の画像データ処理手段が取り扱っているのと同じボリュームデータが前記切替予定先の画像データ処理手段にないときは、当該ボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から前記切替予定先の画像データ処理手段に送信させ、次に、前記使用中の画像データ処理手段が有している付加情報を前記切替予定先の画像データ処理手段にコピーさせ、前記切替予定先の画像データ処理手段に前記データ処理を実行（画像生成）させることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムの発明は、請求項１又は２記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムにおいて、前記コンピュテーション・サーバマネージャは、第１画像データ処理手段が現在行っているボリュームレンダリング処理の計算負荷が過負荷になったときその処理の一部を計算資源に余裕のある第２画像データ処理手段に引き継がせるかどうかを判定し、引き継がせる判定をしたときは、前記画像第１データ処理手段が有するボリュームデータを前記ボリュームデータ蓄積手段から前記第２画像データ処理手段に送信させ、かつ前記第１画像データ処理手段が有している付加情報を前記第２画像データ処理手段へコピーさせ、前記第１画像データ処理手段が行っていた前記データ処理を前記第２画像データ処理手段に実行させることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムの発明は、請求項１又は２記載の複数間のボリュームレンダリング画像処理システムにおいて、前記コンピュテーション・サーバマネージャは、前記ボリュームデータ蓄積手段が送信したボリュームデータの名と送信先のデータ処理手段とをメモリに記憶しておき、前記ボリュームデータ蓄積手段に対してボリュームデータの送信要求があったときは当該ボリュームデータを送信した後、同一のボリュームデータを送信していたかどうかを前記メモリに照会し、同一ボリュームデータが送信されていた場合には、１つのデータ処理手段にボリュームデータを纏めるかどうか判定し、纏める判定をしたときは、中止させるべきデータ処理手段が有している付加情報を引き継ぐべきデータ処理手段へコピーさせ、前記引き継ぐべきデータ処理手段に前記中止させるべきデータ処理手段が行っていたデータ処理を実行させること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上の構成によって、コンピュテーション・サーバの稼働効率が最も良くなり、しかも操作者に何らストレスを感じさせないボリュームレンダリング画像処理システムが得られることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
〈第１実施例〉
【００２５】
［第１実施例］
図１は本発明の第１の実施例で、不均衡を改善する切り替え可能なボリュームレンダリングシステムの例である。
図１において、ＳＳはストレージ・サーバ、ＣＳはコンピュテーション・サーバ、Ｄはディスプレーである。図において、ストレージ・サーバＳＳは膨大なデータの蓄積に優れた能力を発揮するサーバが共通に１台あり、２台のコンピュテーション・サーバＣＳ１、ＣＳ２と３台のディスプレーＤ１〜Ｄ３はそれぞれ分離したシステムとなっている。コンピュテーション・サーバＣＳはデータ管理よりもむしろ計算能力に優れたサーバである。  また、ディスプレーＤはデータ処理などはせずに、単に表示専用のみのコンピュータであるので、高級なコンピュータでなくてもよい。
【００２６】
（１）において、まず、コンピュテーション・サーバＣＳ１はストレージ・サーバＳＳからデータのローディングをしてもらい、ローディングが終わったら、ディスプレーＤ１の要求（どういう角度、どのような色あい、どのような切り口等々）に応じた画像を表示すべくボリュームレンダリング処理を行なっている。同様に、コンピュテーション・サーバＣＳ２もディスプレーＤ２の要求に応じた画像を表示すべくストレージ・サーバＳＳからデータのローディングをしてもらった後、ボリュームレンダリング処理を行なっている。ディスプレーＤ３は今は使われていない。
【００２７】
（２）において、ディスプレーＤ３が使われると、そのときの軽負荷である例えばコンピュテーション・サーバＣＳ２は、元々のディスプレーＤ２の画像表示ためのボリュームレンダリング処理の他に、ディスプレーＤ３の要求した画像を処理すべく、ストレージ・サーバＳＳからデータのローディングをしてもらった後、ボリュームレンダリング処理を並行して行なう。
【００２８】
（３）において、ディスプレーＤ１が休止に入るとすると、コンピュテーション・サーバＣＳ１も休止する。
【００２９】
（４）において、コンピュテーション・サーバＣＳ１を休ませることなく、後述するコンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭの判断で（すなわち、操作者の指示なしで）コンピュテーション・サーバＣＳ１にディスプレーＤ２の画像表示ためのボリュームレンダリング処理をコンピュテーション・サーバＣＳ２から引き継ぎさせるものである。そして、コンピュテーション・サーバＣＳ２はディスプレーＤ３の画像表示ためのボリュームレンダリング処理を行うというものである。
このように、第１実施例では、コンピュテーション・サーバマネージャが、複数台のうち使用中の画像データ処理手段が行っているデータ処理の一部を休止状態に入った画像データ処理手段に切り替える決定をして、計算資源の有効な活用をさせるようにしている。従来例４（図１１）では、休んでいたディスプレーＤ２が再び使用されたときは、休止状態にあるコンピュテーション・サーバＣＳ２がディスプレーＤ２の画像表示ためのボリュームレンダリング処理を開始するものの、それまではコンピュテーション・サーバＣＳ２は休止させているのに対して、第１実施例では休みに入ったコンピュテーション・サーバを休ませることなく、直ちに他のディスプレーＤの画像表示ためのボリュームレンダリング処理を行わせる点で大きく異なる。
【００３０】
なお、第１実施例における引き継ぎ動作は、次のように行われる。
あるシステムのデータ処理が過負荷になり他のシステムが軽負荷ないし無負荷になったので、過負荷の一部を他のシステムに移す場合、前のシステムのメモリ内容をそっくりそのまま後のシステムのメモリヘコピーして、その後、データ処理を引き継がせるようにしている。これは一般の画像処理システムで行われているところである。
この引き継ぎ手法をここでも採用するから、コンピュテーション・サーバＣＳ１はコンピュテーション・サーバＣＳ２からディスプレーＤ２のためのボリュームデータ等の全てのデータを受け取って、ボリュームレンダリング処理を開始している。
【００３１】
［第２実施例］
本出願人は、第１実施例において、処理動作の切り替えに次のような問題があることに気がついた。これは２Ｄデータでは格別問題とならなかったが、ボリュームデータのような３Ｄデータでは大きな問題となるものである。ボリュームデータは前述のように膨大なデータ量であり、コンピュテーション・サーバＣＳ１がコンピュテーション・サーバＣＳ２から全てのデータを受け取るのに、例えば３０秒〜６０秒といった長時間を要することがしばしば起きた。この間はコンピュテーション・サーバＣＳ２の能力はデータの引き継ぎに費やされ、ディスプレーＤ３のためのボリュームレンダリング処理は行うことができず、しかもこの切り替えはシステム側で自動的に（すなわち、操作者が無意識のうちに）行われるものであるので、操作者は引き継ぎ中であるということが判らず、それまで高速で応答していた表示画面が急に３０〜６０秒間静止状態になるので、操作者は「フリーズしたのか？」、「引き継ぎ中か？」といった種々のことを考え、ストレスとなった。
尤も、データの引き継ぎ動作とボリュームレンダリング処理とを時分割で行う方法があるが、それは静止状態にならなくなるというだけであって高速で応答はできないので、逆に応答の遅い時間が倍以上に延びるから、操作者にストレスとなることに変わりはなかった。
【００３２】
図２は本発明の第２の実施例で、第１実施例の欠点を解決するためになされたものである。第２の実施例によれば、コンピュテーション・サーバの稼働効率の最も良い、しかも操作者に何らストレスを感じさせないボリュームレンダリング画像処理システムが得られる。
図において、ＳＳはストレージ・サーバ、ＣＳＭはコンピュテーション・サーバマネージャ、ＣＳ０，ＣＳ１はコンピュテーション・サーバ、Ｄ０，Ｄ１はディスプレーである。図は、コンピュテーション・サーバＣＳ０がディスプレーＤ０とＤ１の２台のためのボリュームレンダリング処理を行っており、コンピュテーション・サーバＣＳ１がひまになったため、コンピュテーション・サーバＣＳ０が行っているディスプレーＤ１のためのボリュームレンダリング処理だけをコンピュテーション・サーバＣＳ１に引き継ぐ場合を示すもので、本発明によれば、コンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭは次のような手順と内容を各部に指令することを特徴としている。
（１）コンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭは、まず、コンピュテーション・サーバＣＳ０にディスプレーＤ０とＤ１の２台のためのボリュームレンダリング処理を引き続き行わせる。
（２）これと並行して、ストレージ・サーバＳＳからコンピュテーション・サーバＣＳ１にディスプレーＤ１のためのボリュームデータＶｏｌｕｍｅ  １を送らせる。
（３）ストレージ・サーバＳＳからコンピュテーション・サーバＣＳ１へのボリュームデータＶｏｌｕｍｅ  １の送信が完了したら、コンピュテーション・サーバＣＳ０にあるその時の付加情報等の付加情報Ｍａｓｋ  １をコンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１へコピーし、コンピュテーション・サーバＣＳ１はこのディスプレーＤ１のためのボリュームレンダリング処理を開始する。
（４）一方、コンピュテーション・サーバＣＳ０は、これ以後、ディスプレーＤ０のためのボリュームレンダリング処理をする。
【００３３】
この発明は、ボリュームレンダリング画像処理の特殊な条件を巧みに利用している点で他の画像処理システムでは考えられないものであり、逆に他の画像処理システムに適用してもあまりメリットがないと思われる。すなわち、特殊な条件とは、（１）ボリュームレンダリング画像処理においては、ボリュームデータが桁違いな膨大な量であること、（２）コンピュテーション・サーバのメモリに取り込まれているボリュームデータは変化しない（リードオンリーである）こと、（３）コンピュテーション・サーバのメモリに取り込まれている同一ボリュームデータは必ずストレージ・サーバの中にあること（そこから送信されたものであり、変化しないからである。）、（４）画像の角度、色合い、切り口といった各種の表示要件についての付加情報（マスクデータ）は、計算が行われるにつれて刻々変化するものであるが、ボリュームデータと比べて格段に容量が小さいこと、である。
【００３４】
このような特殊条件を巧みに利用するもので、ストレージ・サーバＳＳからコンピュテーション・サーバＣＳ１にディスプレーＤ１のための膨大なボリュームデータＶｏｌｕｍｅ  １を送らせている間も、コンピュテーション・サーバＣＳ０はディスプレーデイスプレー用コンピュータＤ０とＤ１の２台のためのボリュームレンダリング処理を行なっているので、操作者はストレスを感じない。次に、付加情報Ｍａｓｋ  １をコンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１へコピーするときは、ボリュームレンダリング処理は中断するが、小容量の付加情報であるのでコピー時間はそんなにかからず（通常、２秒〜５秒）、重いボリュームレンダリング処理のときの表示の遅さとあまり変わらないので、操作者はストレスを感じない。結局、コンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１への引き継ぎがあったにもかかわらず、操作者はストレスを感じないこととなる。しかも、切り替わった後は、負荷分散されているので処理速度が以前に増して速くなるので、操作者はストレスを感じないどころか快適さを感じることとなる。
【００３５】
図３は本発明に係るブロック図であり、図４はそのフローチャートである。
図３において、２１はストレージ・サーバ（ＳＳ）、２２はコンピュテーション・サーバ・マネージャ（ＣＳＭ）、２３０，２３１はコンピュテーション・サーバ（ＣＳ０，ＣＳ１）、２４０，２４１，２４２はディスプレー（Ｄ０，Ｄ１、Ｄ２）である。
コンピュテーション・サーバＣＳ０の内部のメモリには、ボリュームデータ０とボリュームデータ１、付加情報Ｍ０と付加情報Ｍ１がローディングされており、コンピュテーション・サーバＣＳ１の内部のメモリにはこれらのデータはない。
【００３６】
図４の切り替え可能なボリュームレンダリングシステムのフローチャートにおいて、ステップＳ１で、コンピュテーション・サーバ・マネージャＣＳＭはコンピュテーション・サーバＣＳのいずれかが過負荷になった場合、他のコンピュテーション・サーバＣＳに援助をさせるかために切り替えるべきかどうかの判断する。切り替えの必要がないと判断されれば、ステップＳ１へ戻り必要性が出るまで問い続ける。
切り替えが必要とされれば、コンピュテーション・サーバ・マネージャＣＳＭはコンピュテーション・サーバＣＳの切り替え先を決定する（ステップＳ２）。図３の場合、コンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１へ切り替えるものとする。ステップＳ３で、切り替え先のコンピュテーション・サーバＣＳ１に替えるボリュームデータＶＤ１がないかどうか調べ、ボリュームデータＶＤ１がなければ、コンピュテーション・サーバ・マネージャＣＳＭはコンピュテーション・サーバＣＳ１に対してボリュームデータＶＤ１をストレージ・サーバＳＳから読み込むように命令する（ステップＳ４）。ステップＳ５で、コンピュテーション・サーバＣＳ１はボリュームデータＶＤ１をストレージ・サーバＳＳから読み込み、ステップＳ６へ進む。また、ステップＳ３で、切り替え先のコンピュテーション・サーバＣＳ１に替えるボリユームデータＶＤ１があればボリュームデータＶＤ１をストレージ・サーバＳＳから読み込む必要はないからいきなりステップＳ６へ進む。
【００３７】
ステップＳ６で、マスク等のコピーすべき付加情報（図３のＭ１）があるかを調べる。コピーすべき付加情報がなければステップＳ９へ進み、あればステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、コンピュテーション・サーバ・マネージャＣＳＭはコンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１に付加情報Ｍ１をコピーするように命令する。ステップＳ８でコンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１にＭ１のコピーを実行する。
ステップＳ９で、ディスプレーＤ１をコンピュテーション・サーバＣＳ０からコンピュテーション・サーバＣＳ１に切り替える。
ステップＳ１へ戻る。
【００３８】
〈第３実施例〉
図５は本発明の第３の実施例で、切り替え時に計算資源が効率良くなるように切り替えの決定を行うシステム例を示している。
図（１）は切り替え前、図（２）は切り替え後の各コンピュテーション・サーバＣＳ１、ＣＳ２とディスプレーＤ１〜Ｄ３の接続関係を示している。図において、コンピュテーション・サーバＣＳ１とコンピュテーション・サーバＣＳ２の計算能力は同じであると仮定する。
図５（１）において、コンピュテーション・サーバＣＳ１はディスプレーＤ１（計算負荷１０）とディスプレーＤ２（計算負荷５）の計算を負担しており、合計で計算負荷１５である。一方、コンピュテーション・サーバＣＳ２はディスプレーＤ３（計算負荷５）の計算を負担しているとする。この場合、コンピュテーション・サーバＣＳ１の負担は合計で計算負荷１５であるのに対してコンピュテーション・サーバＣＳ２のそれは５であり、計算負荷にアンバランスがあり、コンピュテーション・サーバＣＳ２の計算資源が有効に活用しきれていない。
そこで、図（２）のようにディスプレーＤ２（計算負荷５）の計算をコンピュテーション・サーバＣＳ１からコンピュテーション・サーバＣＳ２に切り替えることで、計算負荷が両者共に１０対１０となりうまく分散され、計算資源を有効に活用することができるようになる。
この場合の切り替えには、もちろん本発明の手法を用いて、ストレージ・サーバからのボリュームデータの事前送信、コンピュテーション・サーバＣＳ１の付加情報のコンピュテーション・サーバＣＳ２へのコピーが行われる。
なお、切り替えの判断等のタスク管理は前述のコンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭが行うが、ここでは図示は省略し、また、ストレージ・サーバＳＳも共通に１台あるが、図では省略している。
このようにして、計算資源の有効活用が図られることができる。
【００３９】
〈第４実施例〉
図６は本発明の第４の実施例で、切り替え時にメモリ資源が効率良くなるように切り替えの決定を行うシステム例である。
以上の第２および第３実施例は共に、コンピュテーション・サーバＣＳの持つ計算資源の有効活用についての例であったが、ここではコンピュテーション・サーバＣＳの持つメモリ資源の有効活用についての例を説明する。
図において、ＳＳはストレージ・サーバ、ＣＳ１，ＣＳ２はコンピュテーション・サーバ、Ｄ１，Ｄ２はディスプレーである。
まず、図６（１）において、コンピュテーション・サーバＣＳ１がディスプレーＤ１のボリュームレンダリング処理を行っており、コンピュテーション・サーバＣＳ２はディスプレーＤ２のボリュームレンダリング処理を行っているとする。ところが、ディスプレーＤ１もＤ２も同じボリュームデータを用いていて、付加情報だけが異なっているとする。  こういうことは大きな病院などでよく起こりうることである。例えば、放射線科で撮った同じボリュームデータを内科と外科が同時に見るといったケースである。この場合、（１）のように、同じボリュームデータをコンピュテーション・サーバＣＳ１とＣＳ２の両方にロードしているのは無駄である。
そこで（２）では、ディスプレーＤ１の付加情報をコンピュテーション・サーバＣＳ２からＣＳ１にコピーする。
次いで、（３）で、コンピュテーション・サーバＣＳ１にディスプレーＤ２を接続する。これによって、コンピュテーション・サーバＣＳ１がディスプレーＤ１とＤ２のボリュームレンダリング処理を行ない、コンピュテーション・サーバＣＳ２のメモリは空になる。したがって、これ以降、Ｄ１、Ｄ２以外の他のディスプレーのボリュームレンダリング処理のためのボリュームデータ用に使用できる。
このようにして、メモリ資源（空いているコンピュテーション・サーバのメモリ機能）の有効活用が図られることができる。
【００４０】
以上のことを自動的にシステム側で実現するには、コンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭに、ストレージ・サーバＳＳが送信したボリュームデータ名と送信先のコンピュテーション・サーバＣＳとを記憶させておき、それ以後、送信要求があったとき既に同一のボリュームデータを送信していなかったかどうかを調べ、同一ボリュームデータが送信されていた場合には、その旨をコンピュテーション・サーバＣＳに報告して、重複データの無駄な送信を回避する。
また、コンピュテーション・サーバマネージャＣＳＭは、対象となる（ボリュームレンダリング処理を引き受ける）コンピュテーション・サーバＣＳに他のボリュームレンダリング処理を行わせる余裕があるかどうか検討し、余裕があれば、本発明の手法を用いて、レンダリングを中止するコンピュテーション・サーバＣＳの付加情報を対象のコンピュテーション・サーバＣＳにコピーさせ、ディスプレーＤを切り替える。
【００４１】
〈第５実施例〉
図７は本発明の第５の実施例で、コンピュテーション・サーバの能力を完全に活用するように切り替えの決定を行うクラスタリングの例である。
図において、ＳＳはストレージ・サーバ、ＣＳ１，ＣＳ２はコンピュテーション・サーバ、Ｄ１、Ｄ２はディスプレーである。
まず、図（１）において、コンピュテーション・サーバＣＳ１がディスプレーＤ１のボリュームレンダリング処理を行っており、コンピュテーション・サーバＣＳ２はディスプレーＤ２のボリュームレンダリング処理を行っているとする。
次に図（２）のように、コンピュテーション・サーバＣＳ１がディスプレーＤ１のボリュームレンダリング処理を終了し、回路切断状態になったとする。
そうすると、コンピュテーション・サーバＣＳ１がひまになり、有効活用の観点から、図（３）のように、ディスプレーＤ２がコンピュテーション・サーバＣＳ１に接続に行ってクラスタリング（ボリュームレンダリング処理の援助）をさせる。
そして図（４）のように、再びディスプレーＤ１がコンピュテーション・サーバＣＳ１に接続に行ったら、コンピュテーション・サーバＣＳ１のクラスタリングは解除して、図（１）の状態に戻る、といったダイナミックな切り替え・解除といった手法でコンピュテーション・サーバの有効活用が計られる。切り替えの際には、もちろん本発明によるストレージ・サーバからのボリュームデータの事前送信が行われる。このようにして、空いているコンピュテーション・サーバの計算機能の一層有効な活用が図られることができる。
あるいは、図（４）においてディスプレーＤ２とコンピュテーション・サーバＣＳ１の接続を断ったが、もし今度のディスプレーＤ１の処理が軽い場合であれば、接続を切らずに、引き続きコンピュテーション・サーバＣＳ１にディスプレーＤ２の処理をディスプレーＤ１のそれとタイムシェアリングで続行させるようにすることも可能である。
このように、第５の実施例によれば、全ての画像処理システムのコンピュテーション・サーバを能力一杯まで活用することが可能となる。
そして、この切り替えの際には、もちろん本発明による手法で、ストレージ・サーバからのボリュームデータの事前送信と、コンピュテーション・サーバＣＳの付加情報を切り替え対象のコンピュテーション・サーバＣＳにコピーさせた後、ボリュームレンダリング処理を開始する。
【００４２】
以上のように、本発明によれば、ある画像データ処理手段が行っている画像表示手段のデータ処理の一部を休止中又は軽負荷の他の画像データ処理手段に切り替えるようにすることにより、コンピュテーション・サーバの稼働効率が良くなり、さらに、切り替えの際は、ボリュームデータをボリュームデータ蓄積手段から切替予定先の画像データ処理手段に送信し、次に、使用中の画像データ処理手段が有している付加情報を切替予定先の画像データ処理手段にコピーさせるようにしたので、見かけ上の切り替え時間が短縮できるので、操作者に何らストレスを感じさせないボリュームレンダリング画像処理システムが得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施例である。
【図２】本発明の第２の実施例である。
【図３】本発明に係る発明のブロック図である。
【図４】本発明に係る発明のフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施例である。
【図６】本発明の第４の実施例である。
【図７】本発明の第５の実施例である。
【図８】従来例１の画像処理システムである。
【図９】従来例２の画像処理システムである。
【図１０】従来例３の画像処理システムである。
【図１１】従来例４の画像処理システムである。
【符号の説明】
【００４４】
ＳＳ  ストレージ・サーバ
ＣＳＭ  コンピュテーション・サーバマネージャ
ＣＳＯ，ＣＳ１，ＣＳ２  コンピュテーション・サーバ
Ｄ０、Ｄ１，Ｄ２  ディスプレー
【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】
2005182711.tif 000010
【図９】
2005182711.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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