(57)【要約】  本発明は、処理能力の小さいＰＣを使用する場合でも，最大値投影画像の移動・拡大・縮小・回転表示時に画質の高い最大値投影画像を短い処理時間で表示できるようにする。本発明は、三次元ボリュームデータのうち輝度値の高い一部のボクセルのみを描画対象として抽出し，これらボクセルの輝度値を対応するピクセルに適用することで最大値投影画像を描画する画像処理装置を提案する。
2018043594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と，
少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて，各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し，変換により得られた前記ピクセルの各座標値に，対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部と，
を有する画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記座標変換部は，同一の前記ピクセルの座標値に対応するボクセルが複数ある場合，より高い輝度値を有するボクセル，又は、輝度値のより大きいボクセルの輝度値を表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像処理装置において，
前記座標変換部は，
前記ボクセル座標データを，輝度値の大きさ順に又はおおよその大きさ順に並べ替える処理を予め実行し，
輝度値が高い方から順番に，１つ又は複数個のボクセル単位で，対応するピクセルの座標値を算出し，算出された座標値の前記ピクセルに，対応する前記ボクセルの輝度値を適用して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像処理装置において，
前記座標変換部は，
前記所定の輝度値より高い輝度値を有するボクセルのみ，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルのみを処理対象に用いる表示の終了後，残りのボクセルの輝度値を用いた表示処理を実行する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像処理装置において，
前記投影面の拡大表示が指示された場合，前記座標変換部は，前記投影面の部分領域を拡大率に応じて線形補間して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像処理装置において，
前記投影面の縮小表示が指示された場合，前記座標変換部は，縮小率に応じて縮小された前記投影面上の各ピクセルに，座標変換された前記ボクセルの輝度値を適用して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
輝度値毎に，同じ大きさの輝度値を有する１つ又は複数のボクセルの座標値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と，
少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて，各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し，変換により得られた前記ピクセルの各座標値に，対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部と，
を有する画像処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像処理装置において，
前記座標変換部は，
輝度値が高い方から順番に，１つ又は複数個のボクセル単位で，対応するピクセルの座標値を算出し，算出された座標値の前記ピクセルに，対応する前記ボクセルの輝度値を適用して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の画像処理装置において，
前記座標変換部は，
前記所定の輝度値より高い輝度値を有するボクセルのみ，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルのみを処理対象に用いる表示の終了後，残りのボクセルの輝度値を用いた表示処理を実行する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の画像処理装置において，
前記投影面の拡大表示が指示された場合，前記座標変換部は，前記投影面の部分領域を拡大率に応じて線形補間して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成工程と、
少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換する座標値変換工程と、
変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する輝度表示工程と、
を有する画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像処理方法において、
前記ボクセル座標データを、輝度値の大きさ順に又はおおよその大きさ順に並べ替える処理を実行する並替工程をさらに有し、
前記座標値変換工程において、輝度値が高いボクセル座標データから順番に、１つ又は複数個のボクセル単位で、対応するピクセルの座標値を算出し、
前記輝度表示工程において、算出された座標値の前記ピクセルに、対応する前記ボクセルの輝度値を適用して表示する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
三次元ボリュームデータに基づく投影画像を表示部に描画させるための、画像処理装置のコンピュータに、
前記三次元ボリュームデータを構成する各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成ステップ、
少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換する座標値変換ステップ、
変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する輝度表示ステップ、
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像処理プログラムにおいて、
前記画像処理プログラムは、前記コンピュータにさらに、
前記ボクセル座標データを、輝度値の大きさ順に又はおおよその大きさ順に並べ替える処理を実行する並替ステップを実行させ、
前記座標値変換ステップにおいては、前記コンピュータに、
輝度値が高いボクセル座標データから順番に、１つ又は複数個のボクセル単位で、対応するピクセルの座標値を算出するステップを実行させ、
前記輝度表示ステップにおいては、前記コンピュータに、
算出された座標値の前記ピクセルに、対応する前記ボクセルの輝度値を適用して表示するステップを実行させる
ことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１５】
三次元ボリュームデータに基づく投影画像を表示部に描画させるための画像処理システムであって、
前記画像処理システムは、前記三次元ボリュームデータが記憶されたサーバと、画像処理装置と、前記サーバと前記画像処理装置とを接続するネットワークとを備え、
前記画像処理装置は、
前記三次元ボリュームデータを構成する各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と、
少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し、変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部とを有する
ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項１６】
三次元ボクセルデータを任意の投影面への二次元ピクセルデータに変換する画像処理装置であって、
前記三次元ボクセルデータのうち、所定の範囲のボクセル値を有するボクセル、または、所定数個のボクセルについて、
各ボクセルの座標値を、前記投影面上のピクセルの座標値に変換し、当該変換後のピクセルの座標値に、対応する前記ボクセルのボクセル値を対応付ける座標変換部を有すること
を特徴とする画像処理装置。
【請求項１７】
前記三次元ボクセルデータの複数のボクセルを、ボクセル値の大きさに従って並び替えを行う並び替え部をさらに有し、
前記座標変換部は、前記並び替え部によって並べ替えられた三次元ボクセルデータについて、前記変換および対応付けを行うこと
を特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記三次元ボクセルデータは、光音響波に基づいて構成された被検体の三次元ボクセルデータであること
を特徴とする請求項１６または１７に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大値投影法（maximum intensity projection: MIP）によって描画された画像の移動・拡大・縮小・回転表示等を実行する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元画像処理方法の一つに最大値投影法がある。最大値投影法は，投影面上の各ピクセルに対して直交する方向に並ぶ三次元空間上の画素列内の最大輝度値を，投影面上の各ピクセルの輝度値として表示する手法である。図１に，一般的に用いられている最大値投影法の処理イメージを示す。【０００３】
ここで，データ空間１は，立体的な画素単位（以下「ボクセル」という。）２が，ｘ方向，ｙ方向，ｚ方向のそれぞれの方向に配列された三次元空間であり，投影対象となる立体画像が規定される空間である。一方，投影面３は，平面的な単位画素（以下「ピクセル」という。）４が，Ｘ方向とＹ方向のそれぞれの方向に配列された二次元空間であり，前述の立体画像の投影像が形成される空間である。ここでの投影像が最大値投影画像である。【０００４】
図１は，投影面３がデータ空間１のｘｙ平面と平行である場合を示している。一般的な最大値投影法では，まず，投影面３上でピクセル４が指定され，次に当該ピクセル４と同じ座標値を有するボクセル２の列（ｚ方向に並ぶＮ個のボクセルの集合）が特定され，更に当該Ｎ個のボクセル２の中での最大輝度値が指定されたピクセル４の輝度値として表示される。【０００５】
図２に，データ空間１として光音響画像（Photoacoustic Imaging）データを用いる場合における最大値投影画像の一例を示す。ここでの光音響画像データは，1024×1024×200個のボクセルで構成されている。通常輝度データは，(x,y,z)座標系で(0,0,0),(1,0,0),(2,0,0)…(1023,0,0),(0,1,0),(1,1,0)…(1023,1,0),(0,2,0)…(1023,1023,0),(0,0,1)…(1023,1023,200)の順に輝度データのみメモリに記憶される。この空間構造において，ｚ軸方向，ｙ軸方向，ｘ軸方向の最大値投影画像が作成されるまでの時間を計測した。すると，シングルコアのＰＣを使用する場合，メモリ上のデータ位置が，ｘ軸方向，y軸方向，ｚ軸方向と離れ，キャッシュ容量の制限のために，ｘ方向へのスキャンに2.15秒，ｙ方向へのスキャンに2.44秒，ｚ方向へのスキャンに5.25秒，が必要であった。【０００６】
ところで，投影面３上に表示された最大値投影画像の回転表示がユーザによって指示された場合，投影面３とデータ空間１のｘｙ平面とは任意の角度で交差する位置関係へと変化する。図３に，投影面３がデータ空間１のｘｙ平面に対して平行でない場合を示す。この場合，投影面３上のピクセル４に対応するボクセル２の列を特定するには，ピクセル４の座標値に基づいて該当するボクセル２の座標値を求める演算処理（座標変換処理）が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２３６４９２号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９４８９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが，ユーザにより観察方向が任意に変更された場合に，各ピクセル４に対応するボクセル２の列をデータ空間１上で特定してその最大輝度値を探索するためには，非常に大きな計算量が必要となる。その理由は，ボクセル２がデータ空間１上では同じ列に属するとしても，当該ボクセルはデータ上不連続に存在するため，記憶容量が限られるキャッシュメモリへのデータの読み書き回数が必然的に増加し，各ボクセル列に対応する最大輝度値の探索に要求される演算量が飛躍的に増大するためである。【０００９】
特に，処理能力の小さいノートＰＣ（Personal Computer）においては，データ量の大きい（例えば数１００MB）画像をリアルタイムで回転，拡大，縮小，移動表示することはできない。図４に，図２と同じ最大値投影画像を回転表示した例を示す。最大値投影画像が作成されるまでの時間を計測すると，シングルコアのＣＰＵを使用する場合，13.2秒が必要であった。しかし，１つの回転量を与えてから最大値投影画像が描画されるまでに13.2秒も要するのでは，とても使用に耐えない。【００１０】
また，ノートＰＣよりは処理能力の高いデスクトップ型のＰＣの場合にも，回転表示の際には，描画に要する計算時間を短縮するために，データを間引いて計算する（解像度，画質を落とす）等の工夫が採用されている。図５に，データの間引き処理を組み合わせて解像度を落とした場合の例を示す。図５の左端の画像は間引きなしで最大値投影画像を作成する場合，左から２つ目の画像はピクセルを１画素ごと間引いて最大値投影画像を作成する場合，左から３つ目の画像はピクセルを２画素ごと間引いて最大値投影画像を作成する場合，右端の画像はピクセルを３画素ごと間引いて最大値投影画像を作成する場合に相当する。【００１１】
上段の４つの図は，各手法を適用して描画される最大値投影画像の全体像であり，下段の４つの図は，各画像の一部分を拡大した画像である。図５より明らかなように，間引く画素数を増やすことで処理時間を短縮することが可能である。一方で，間引く画素数を増やすほど画質の低下が認められる。このようにデータの間引き処理では，十分な画質を維持して，画像の回転表示を行うことは困難である。【００１２】
そこで，本発明では，処理能力の小さいＰＣを使用する場合にも，最大値投影画像の移動・拡大・縮小・回転表示時等に要する処理時間が短く，同時に画質が良好な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した技術課題を解決するための手段の一例として，各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と，少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて，各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し，変換により得られた前記ピクセルの各座標値に，対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部と，を有する画像処理装置を提案する。【００１４】
また，前述した技術課題の解決のための手段の他の一例として，輝度値毎に，同じ大きさの輝度値を有する１つ又は複数のボクセルの座標値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と，少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて，各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し，変換により得られた前記ピクセルの各座標値に，対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部と，を有する画像処理装置を提案する。【００１５】
また、前述した技術課題の解決のための手段の他の一例として、各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成工程と、少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換する座標値変換工程と、変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する輝度表示工程と、を有する画像処理方法を提案する。【００１６】
また、前述した技術課題の解決のための手段の他の一例として、三次元ボリュームデータに基づく投影画像を表示部に描画させるための、画像処理装置のコンピュータに、前記三次元ボリュームデータを構成する各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成ステップ、少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換する座標値変換ステップ、変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する輝度表示ステップ、を実行させることを特徴とする画像処理プログラムを提案する。【００１７】
また、前述した技術課題の解決のための手段の他の一例として、三次元ボリュームデータに基づく投影画像を表示部に描画させるための画像処理システムであって、前記画像処理システムは、前記三次元ボリュームデータが記憶されたサーバと、画像処理装置と、前記サーバと前記画像処理装置とを接続するネットワークとを備え、前記画像処理装置は、前記三次元ボリュームデータを構成する各ボクセルの座標値に各々の輝度値を対応付けたボクセル座標データを生成するボクセル座標データ生成部と、少なくとも所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの各座標値に変換し、変換により得られた前記ピクセルの各座標値に、対応する前記ボクセルの輝度値を表示する座標変換部とを有することを特徴とする画像処理システムを提案する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は，三次元ボリュームデータを構成するボクセルのうち輝度値の高い一部のボクセルについてのみを描画対象として抽出し，これらボクセルの輝度値を対応するピクセルに適用することで最大値投影画像を描画する。この手法によれば，最大値投影画像を回転表示等する場合にも短時間で高画質の最大値投影画像を描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な最大値投影法による描画原理を説明する図。
【図２】図１の手法で得られる最大値投影画像の一例を示す図。
【図３】一般的な最大値投影法における回転表示時の描画原理を説明する図。
【図４】図３の手法で得られる最大値投影画像の回転表示例を示す図。
【図５】間引き量に応じた描画速度と画質の関係を説明する図。
【図６】光音響画像データのスパース性を説明する図。
【図７】実施例１に係る画像処理装置の構成例を示す図。
【図８】実施例１に係るボクセル座標データのデータ構造例を示す図。
【図９】実施例１に係る座標変換動作のイメージを説明する図。
【図１０】実施例１に係る描画処理動作を説明するフローチャート。
【図１１】実施例１に係る描画処理手法による最大輝度値画像の描画に要する時間と画質の関係を説明する図。
【図１２】実施例２に係るボクセル座標データのデータ構造例を示す図。
【図１３】実施例２に係る描画処理動作を説明するフローチャート。
【図１４】実施例５に係る描画処理動作を説明するための図。
【図１５】実施例６に係る表示画面の例を示す図。
【図１６】実施例７に係る表示画面の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下，図面に基づいて，本発明の実施の形態を説明する。なお，本発明の実施の態様は，後述する形態例に限定されるものではなく，その技術思想の範囲において，種々の変形が可能である。
【００２１】
（１）原理
発明者は，最大値投影画像の描画のための元データにあたる三次元ボリュームデータのスパース性に着目し，後述する処理手法を提案する。なお，実施例における三次元ボリュームデータには，前述の光音響画像データに加え，例えばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置によって構成される三次元画像データ，ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置によって構成される三次元画像データなども含まれる。
【００２２】
また，実施例における三次元ボリュームデータは，医療画像データに限るものではなく，人体以外の物体等について得られた画像データであってもよい。三次元ボリュームデータは，元データの取得方法に依存するが，大なり小なりスパース性を有している。スパース性とは，読影上重要な又は有意なデータは，全データ中に疎に存在することをいう。
【００２３】
例えば光音響画像データの場合における輝度値の分布を図６に示す。図６の横軸は輝度値であり，縦軸は全画素数に対する対応画素数の割合（百分率）である。前述したように，読影対象である血管は高輝度画素として認識される。ところが，図のグラフに示すように輝度値の小さい方から90％が含まれる画素の輝度値は最大でも“２６”である。輝度値が“２６”の画素は現実には読影できないほど暗い。つまり，光音響画像データの90％は最大値投影画像に影響しない画素である。
【００２４】
そこで，発明者は，読影上重要な又は有意なデータとして輝度値の高い一部のボクセルにのみ着目し，当該ボクセルの輝度のみを投影面上のピクセルに反映させる手法を提案する。従来手法では，投影面上のピクセルに対応するボクセル列を特定するために全てのボクセルを処理対象とする必要があったが，以下の実施例で説明する手法では，三次元空間データを構成する全ボクセルの一部だけで済む。このため，座標変換処理など描画に必要な計算量を大幅に削減することができる。なお，本明細書における「最大値投影画像」とは，最大値のみならず最大値に準ずる輝度値（すなわち前述の輝度値の高い一部のボクセルの輝度値）によって構成される画像を含むものとする。
【００２５】
以下に説明する各実施例では、輝度値を例にとって議論するが、輝度値に代えてたとえば色としてもよい。そこで、これらを総称してボクセル値として表現することができる。
【００２６】
（２）実施例１
（２−１）装置構成
図７に，本実施例に係る画像処理システム１００の構成例を示す。画像処理システム１００は，サーバ１１０と画像処理装置１３０とで構成される。サーバ１１０と画像処理装置１３０は，ネットワーク１２０を通じて接続される。画像処理装置１３０は，サーバ１１０に対する入出力装置として使用される。なお，サーバ１１０と画像処理装置１３０が一体化した構成も可能である。
【００２７】
サーバ１１０には，前述した三次元ボリュームデータ１１１が記憶されている。サーバ１１０は，ハードディスクその他の記憶装置で構成される。三次元ボリュームデータ１１１は，例えば輝度値の違いにより濃淡が表現されている断面画像の集合である。本実施例の場合，断面画像は輝度値のみで表現される場合を想定するが，色情報（赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），又は，シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ））を用いて表現されてもよい。
【００２８】
画像処理装置１３０は，いわゆるコンピュータによって構成される。すなわち，画像処理装置１３０は，主記憶装置，演算装置，制御装置，入出力装置によって構成される。画像処理装置１３０は，後述する各種の機能を，対応するプログラムの実行を通じて実現する。なお，機能の一部又は全てをハードウェアによって実現してもよい。
【００２９】
画像処理装置１３０を構成するＣＰＵの処理能力に制限はないが，ＣＰＵの処理能力が低いほど実施例に係る処理手法の効果が顕著となる。そこで，本実施例では，画像処理装置１３０は，シングルコアのＣＰＵを搭載するノートＰＣで構成されているものとする。また，画像処理装置１３０には，Windows ７（登録商標）以降の６４ビットＯＳが搭載されているものとする。
【００３０】
本実施例における画像処理装置１３０は，ボクセル座標データ生成部１３１と，ボクセル座標データ記憶部１３２と，座標変換部１３４と，入力部１３５と，表示部１３６とを有する。勿論，実装時には，これら以外の機能部が画像処理装置１３０に搭載されていてもよい。画像処理プログラムを構成するソフトウェアモジュールとしてこれら機能部を構成する場合、記憶装置にこれら各機能部を格納するとともに、画像処理装置１３０が備える演算装置がこれらソフトウェアモジュールを実行することにより、画像処理装置１３０の機能を実現することができる。
【００３１】
ボクセル座標データ生成部１３１は，三次元ボリュームデータ１１１を構成する各ボクセルの座標値に，対応する輝度値を組み合わせてボクセル座標データ１３３を生成する。図８に，本実施例で使用するボクセル座標データ１３３のデータ構造例を示す。本実施例の場合，ｚ座標，ｙ座標，ｘ座標のそれぞれは１６ビットで表される。また，輝度値も１６ビットで表される。すなわち，１つのボクセルに対応するボクセル座標データ１３３の１レコードは，６４ビット（＝１６ビット×４）で構成される。
【００３２】
ボクセル座標データ記憶部１３２は，ボクセル座標データ１３３を記憶する記憶領域である。ボクセル座標データ記憶部１３２は，ハードディスクその他の記憶装置で構成される。ボクセル座標データ記憶部１３２には，三次元空間を構成する全てのボクセルに対応するボクセル座標データ１３３が記憶される。
【００３３】
ボクセル座標データ生成部１３１は，ボクセル座標データ記憶部１３２に記憶されたボクセル座標データ１３３を輝度値の大きさ順に並べ替える処理も実行する。この並べ替えにより，キャッシュメモリに読み出される輝度値の大きさをほぼ同じ大きさに揃えることができる。このことは，キャッシュメモリに対するデータの読み書きが効率化され，読み書き回数の低減に寄与することを意味する。一方で，ボクセル座標データ記憶部１３２に配列されるボクセル座標データ１３３の座標値は輝度値に対応した座標値の順に変更される。
【００３４】
ところで，輝度値に基づくボクセル座標データ１３３の並べ替えは，必ずしも厳密な意味での並べ替えである必要はない。本実施例における画像処理装置１３０は，読影上重要な又は有意なデータである高輝度値を最大値投影画像の描画処理に利用するため，輝度値順に厳密に整列されていなくても十分な描画速度と画質を実現することができる。
【００３５】
換言すると，ボクセル座標データ１３３の並べ替えは，輝度値のおおよその大きさ順に並べ替えられていればよい。なお，並べ替え処理は，ボクセル座標データ１３３の生成時に一度だけ実行すればよい。当該並べ替えに要する計算量は小さいため，ノートＰＣでも短時間で処理を完了することができる。このため，ボクセル座標データ１３３の並べ替えによる描画速度の遅れはほぼ無視することができる。
【００３６】
なお，ボクセル座標データ１３３の生成がサーバ１１０の側で既に完了している場合には，ボクセル座標データ生成部１３１は，読み出されるボクセル座標データ１３３の並べ替え処理のみを実行すればよい。
【００３７】
次に，座標変換のイメージを図９に示す。座標変換部１３４は，並べ替え後のボクセル座標データ１３３を所定の個数ずつキャッシュメモリに読み出し，対応する座標値を投影面１４０上のピクセルの座標値に変換する処理を実行する。図９に示すように，本実施例の場合，座標変換の方向は，ボクセルの座標値からピクセルの座標値であり，従来方式とは反対である。すなわち，本実施例の場合，座標（従属変数）が輝度（独立変数）の関数により表現され，輝度が（従属変数）が座標（独立変数）の関数により表現される従来方式と異なる。このため，複数のボクセル座標データ１３３の座標値が１つのピクセル４の座標値に変換される可能性もある。
【００３８】
座標変換部１３４は，変換により得られたピクセルの座標値に，変換元になったボクセル座標データ１３３の輝度値を割り当てる処理を実行する。同一のピクセルに既に他の輝度値が割り当てられる場合，座標変換部１３４は，輝度値の高い方を優先する。最大値投影画像を描画するためである。なお，前述の並べ替え処理が厳密な意味で実行されている場合には，後から割り当てられる輝度値が既に割り当てられている輝度値より大きくなることはない。従って，並べ替え処理が厳密に実行されている場合には，既に割り当てられている輝度値との大小関係を判定する処理は省略することができる。
【００３９】
さらに，座標変換部１３４は，投影面１４０への最大輝度値の描画の途中でも，入力部１３５を通じて観察向きの変更（投影面１４０の回転又は三次元ボリュームデータ１１１の回転）が入力された場合には，現在の描画を中止し，新たに指定された観察向きに応じた座標変換の実行と描画処理を実行する。後述するように最大値投影画像の描画は短時間で完了するため，ユーザの操作に追従して描画される最大値投影画像の内容を実質的に（または体感的に）連続的に更新することができる。
【００４０】
ところで，本実施例における座標変換部１３４は，前述の座標変換処理を２段階で実行する。第１段階の処理では，予め与えた所定の閾値より高い輝度値を有するボクセルを対象に，又は，輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルを対象に前述の座標変換と輝度値の割り当てが実行される。
【００４１】
輝度値の閾値や個数の閾値は，最大値投影画像の描画に使用する三次元ボリュームデータ１１１における輝度値の分布に依存するが，本実施例の場合，輝度値の高い側から数％程度，例えば１０％となるように設定する。前述したように，最大値投影画像の場合，低輝度値を描画に使用しても観察される画像自体はほとんど変わらないためである。なお，当該閾値は，利用者が自由に変更できることが望ましい。
【００４２】
第２段階の処理では，第１段階の処理の対象とならなかった残りのボクセル座標データ１３３について座標変換処理を実行する。残り全てのボクセル座標データ１３３の座標値を投影面１４０上のピクセル４の座標値に変換し，対応する輝度値を割り当てることにより，理論上は，最大値投影画像の細部の描写性を高めることができる。なお，輝度値はどんどん小さくなるため，既に輝度値が割り当てられているピクセルについての輝度値の割り当ては行われない。
【００４３】
座標変換部１３４には，拡大画像又は縮小画像の描画機能も搭載される。投影面１４０上に描画された最大値投影画像を拡大する場合，座標変換部１３４は，投影面１４０に描画されている最大値投影画像の部分領域を拡大率に応じて線形補間して拡大像を生成する。一方，投影面１４０上に描画された最大値投影画像を縮小する場合，座標変換部１３４は，縮小率に応じて縮小された投影面１４０上のピクセルにボクセル座標データ１３３の輝度値を適用することで縮小画像を生成する。いずれにしても，計算負荷は小さいため，短時間のうちに描画内容を変更することができる。
【００４４】
入力部１３５は，観察方向の入力や閾値の入力等に用いられる。観察方向の入力方法には，固定面である投影面１４０に対する三次元ボリュームデータ１１１の回転方向を入力する方法と，固定の三次元ボリュームデータ１１１に対する投影面１４０の回転方向を入力する方法がある。いずれの方法を用いるかはユーザが選択すればよい。表示部１３６は，液晶ディスプレイその他の表示装置で構成される。表示部１３６には，図２や図４に示すようなインターフェース画面が表示される。ここで，表示部１３６は，画像処理装置１３０と一体である必要は無く，画像処理装置１３０に対して外付けされていてもよい。
【００４５】
（２−２）描画処理動作
図１０を用い，本実施例に係る描画処理動作を説明する。当該処理動作は，画像処理装置１３０によるプログラムの実行を通じて実現される。まず，ボクセル座標データ生成部１３１は，サーバ１１０から三次元ボリュームデータ１１１を読み出し，図８に示すデータ構造のボクセル座標データ１３３を生成する（ステップＳＰ１）。続いて，ボクセル座標データ生成部１３１は，輝度値の大きさ順にボクセル座標データ１３３を並べ替える（ステップＳＰ２）。
【００４６】
この後，座標変換部１３４は，入力部１３５を通じて入力された投影面１４０と三次元ボリュームデータ１１１との位置関係を受け付け，三次元ボリュームデータ１１１上のボクセルの座標値を投影面１４０上のピクセルの座標値に変換するための変換式を求める（ステップＳＰ３）。
【００４７】
この後，座標変換部１３４は，並べ替え後のボクセル座標データ１３３を輝度値の大きい方から順番に所定の個数ずつキャッシュメモリに読出し，対応する座標値を投影面上のピクセルの座標値に変換する（ステップＳＰ４）。また，座標変換部１３４は，変換後の座標値に対応する輝度値を適用して画面表示する（ステップＳＰ５）。この際，座標変換部１３４は，同じピクセルについては常に輝度値の大きい方を優先する。
【００４８】
この後，座標変換部１３４は，残りのボクセルの輝度値が閾値より小さいか又は処理済みの個数は閾値より大きいか判定し，否定結果が得られている間はステップＳＰ４に戻って描画を繰り返す（ステップＳＰ６）。一方，ステップＳＰ６において肯定結果が得られた場合，座標変換部１３４は最大値投影画像の描画処理を終了する。なお，ここでの描画処理の終了は，前述した第１段階の描画処理の終了であり，観察方向の変更などがユーザより入力されない場合には，第２段階の描画処理を開始する。
【００４９】
（２−３）効果
以上説明したように，本実施例に係る画像処理システム１００を用いれば，従前の手法に比して短時間のうちに高画質の最大値投影画像を表示することができる。図１１に，本実施例による最大値投影画像の描画に要する時間と画質の関係を示す。図１１は，前述の図２及び図４の場合と同じく，三次元ボリュームデータ１１１が1024×1024×200個のボクセルで構成され，投影面１４０が1024×1024個のピクセルで構成される場合について表している。
【００５０】
図１１より，全ボクセル数のうち輝度値が大きい方から上位１０％を用いる場合，最大値投影画像の描画に０．５６秒を要すること，同じく上位５％を用いる場合，最大値投影画像の描画に０．３１秒を要すること，同じく上位２．５％を用いる場合，最大値投影画像の描画に０．１８秒を要すること，同じく上位１．２５％を用いる場合，最大値投影画像の描画に０．１２秒を要することが分かる。いずれの秒数も，図５を用いて説明した間引き処理の場合に比して短時間で済んでいる。なお，図１１の上段は，図５との比較のため，シングルコアのＣＰＵを用いて計算した結果である。
【００５１】
また，図１１の下段では，画質の劣化を強調するために，上段の画像の輝度レベルに５０を加算して表示した画像であるが，図１１に示す４つの事例のいずれの間にも画質の違いは認められない。このことは，間引き数を増やすほど画質の低下が認められた図５に示す従前の手法との大きな違いである。すなわち，本実施例の手法は，最大値投影画像を短時間で描画できるだけでなく，高い画質での描画を実現することができる。しかも，描画に使用するボクセル数を減らしても，描画される最大値投影画像の画質はほとんど低下せずに済むため，扱うボクセル数が増加しても描画に要する時間を実用上支障のない範囲に留めることができる。
【００５２】
また，本実施例に係る画像処理システム１００では，三次元ボリュームデータ１１１に比べればデータサイズの小さいボクセル座標データ１３３だけを画像処理装置１３０側に保存すればよいため，ハードウェア資源に制限がある画像処理装置１３０における動作速度の低下を回避することができる。
【００５３】
（３）実施例２
（３−１）装置構成
本実施例に係る画像処理システム１００の基本構成は実施例１と同じである。違いは，ボクセル座標データ１３３のデータ構造である。前述の実施例１では，三次元ボリュームデータ１１１によって構成されるデータ空間における各ボクセルの座標値に対応する輝度値を組み合わせたデータ構造（図８）を採用する場合について説明した。
【００５４】
一方，本実施例では，図１２に示すデータ構造のボクセル座標データ１３３を使用する。図１２より分かるように，本実施例では，輝度値単位でボクセルの座標値をまとめる手法を採用する。すなわち，１つの輝度値(value 1, value 2，…)に対して１つ又は複数の座標値を対応づけて保存する。
【００５５】
図１２における１レコードは３２ビットであり，ｚ座標，ｙ座標，ｘ座標のそれぞれには１０ビットが割り当てられている。なお，各レコードには２ビットのフラグｆが割り当てられる。フラグｆは，各レコードが濃度値か座標値であるかを識別するために使用される。
【００５６】
図１２の場合，２番目のレコード（上から２番目のレコード）には，ボクセル数が格納されている。なお，上位のレコードには，下位のレコードに配置される輝度値よりも高い輝度値を配置する。このため，上位レコードから順番に処理することで，ピクセルに既に割り当てられている輝度値と新たに割り当てられる輝度値との大小関係を比較する必要性をなくすことができる。
【００５７】
また，図１２に示すデータ構造の場合，１つのレコードを構成するビット数が実施例１のデータ構造（図８）の半分で済む。このため，本実施例で使用するデータ構造は，ストレージ容量の少ない画像処理装置１３０での使用に適している。
【００５８】
（３−２）描画処理動作
図１３に，本実施例に係る描画処理動作を説明する。当該処理動作も，画像処理装置１３０によるプログラムの実行を通じて実現される。まず，ボクセル座標データ生成部１３１は，サーバ１１０から三次元ボリュームデータ１１１を読み出し，図１２に示すデータ構造のボクセル座標データ１３３を生成する（ステップＳＰ１１）。本実施例の場合，ボクセル座標データ１３３が生成された時点で，座標の大きさ順の並べ替えが終わっている。
【００５９】
次に，座標変換部１３４は，入力部１３５を通じて入力された投影面１４０と三次元ボリュームデータ１１１との位置関係を受け付け，三次元ボリュームデータ１１１上のボクセルの座標値を投影面１４０上のピクセルの座標値に変換するための変換式を求める（ステップＳＰ１２）。
【００６０】
続いて，座標変換部１３４は，輝度値の大きさ順に対応するボクセルの座標値をキャッシュメモリに読み出し，それらを投影面１４０上のピクセルの座標値に変換する（ステップＳＰ１３）。また，座標変換部１３４は，変換後の座標値に対応する輝度値を適用して画面表示する（ステップＳＰ１４）。本実施例の場合，座標変換部１３４は，後から割り当てられる輝度値は常に小さいため，同じピクセルに割り当てられる輝度値が発生しても比較処理は行わない。
【００６１】
この後，座標変換部１３４は，残りのボクセルの輝度値が閾値より小さいか又は処理済みの個数は閾値より大きいか判定し，否定結果が得られている間はステップＳＰ１３に戻って描画を繰り返す（ステップＳＰ１５）。一方，ステップＳＰ１５において肯定結果が得られた場合，座標変換部１３４は最大値投影画像の描画処理を終了する。本実施例の場合も，ここでの描画処理の終了は，前述した第１段階の描画処理の終了であり，観察方向の変更などがユーザより入力されない場合には，第２段階の描画処理を開始する。
【００６２】
（３−３）効果
以上説明したように，本実施例に係る画像処理システム１００を用いれば，実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち，従前の最大値投影手法に比べ，短時間のうちに高画質の最大値投影画像を作成することができる。しかも，本実施例の場合には，ボクセル座標データ１３３のデータサイズが実施例１の半分で済むため，ストレージ容量の小さい画像処理装置１３０への搭載に適している。
【００６３】
（４）実施例３
（４−１）装置構成
本実施例に係る画像処理システム１００の基本構成は実施例１と同じである。実施例１とは、ボクセル座標データ１３３を表示部１３６に表示させるための描画処理動作が主に異なる。
【００６４】
本実施例に係るボクセル座標データ１３３のデータ構造は、実施例１および実施例２で示したデータ構造のいずれを用いてもよいし、これら以外のデータ構造としてもよい。
【００６５】
（４−２）描画処理動作
本実施例に係る描画処理動作を説明する。実施例１および実施例２においては、設定された輝度値の閾値よりも大きい輝度値を有するボクセル、または、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、投影面上のピクセルの座標値に変換した。しかしながら、投影方向によっては、投影面を構成するピクセルのうちのごく一部のピクセルにのみボクセルが対応付けられ、投影面を構成するピクセルの大半が対応付けられたボクセルを有しないことが生じうる。仮に、対応付けられているボクセルがないピクセルの輝度値をたとえば０として表示すると、投影方向をユーザが変えた場合に、投影方向によって輝度値が０のピクセルの数が変わるため、ユーザが違和感を覚える可能性がある。そこで、本実施例では、ボクセルと対応付けられた投影面上のピクセルの数に閾値を設ける。
【００６６】
一例として、投影面を構成するピクセル数の７０％以上と閾値を設定した場合に、全体の７０％以上のピクセルに対してボクセルが対応付けられるまで、輝度値の大きいボクセルから順番に座標値を投影面上のピクセルの座標値に変換を行う。これにより、ユーザが観察向きを任意に変更しても、同程度の数のピクセルに対して０以外の輝度値が割り当てられることになるため、ユーザは違和感を覚えることなく観察を行える。
【００６７】
さらに、実施例１または実施例２と同様に、輝度値の閾値が設定され、さらに、ボクセルと対応付けられる投影面上のピクセルの数に閾値が設定される構成としてもよい。
【００６８】
一例として、三次元ボリュームデータを構成するボクセルのうち、上位５％の輝度値を持つボクセルについて、投影面上のピクセルの座標値に変換するように輝度値に閾値が設定されているとする。また、投影面を構成するピクセルの５０％以上の数のピクセルにボクセルが対応付けられるようにピクセルの数に閾値が設定されているとする。この時、第一の投影面上の座標にボクセルの座標を変換した場合に、上位５％の輝度値を持つボクセルを第一の投影面に投影しても、第一の投影面を構成するピクセルの５０％未満の数のピクセルにしかボクセルが対応付けられていないことがあり得る。その場合には、画像処理装置１３０は、輝度値の閾値よりもピクセルの数に係る閾値を優先して、上位５％の輝度値を持つボクセルよりも多くのボクセルについて第一の投影面への座標変換を行ってもよい。画像処理装置１３０は、輝度値の閾値を下回る１個のボクセルについて座標変換するごとに、ピクセルの数に係る条件を満たしたかどうかの判定を行ってもよいし、所定の単位、たとえば１％ずつ、の数のボクセルについて座標変換するごとに、ピクセルの数に係る条件を満たしたかどうかの判定を行ってもよい。
【００６９】
なお、輝度値に係る閾値やピクセルの数に係る閾値は、ユーザが入力部１３５を介して入力できるようにしてもよい。これは実施例１および２と同様である。
【００７０】
（４−３）効果
以上で説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得つつ、観察向きに関わらず、ユーザが違和感を覚えにくい表示を提供することができる。
【００７１】
（５）実施例４
本発明に係る別の実施例を説明する。
【００７２】
先述の実施例では、所定の閾値より高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から順番に所定個数個までのボクセルについて、各座標値を対応する投影面上のピクセルの座標値に変換する処理を行った。所定の閾値、あるいはボクセルの所定個数を、キャッシュメモリの記憶容量を考慮して設定することにより、最大値投影画像の処理時間を短縮することができる。
【００７３】
先述のとおり、キャッシュメモリは記憶容量が限られている。そのため、座標値の変換に供されるデータ量が、キャッシュメモリの容量に収まるように、輝度値に対する所定の閾値、あるいはボクセルの所定の個数を決定することで、キャッシュメモリへのデータの読み書き回数を減らすことができる。
【００７４】
一例として、画像処理装置１３０は、キャッシュメモリの容量に応じた閾値、あるいは個数を決定し、この決定された値に従って決定されるボクセルに対して投影面上への座標変換を行う。
【００７５】
画像処理装置１３０はまた、ユーザが入力部１３５を介して閾値、あるいは個数を入力した場合に、あらかじめ記憶装置に記憶されたキャッシュメモリの容量に応じた閾値、あるいは個数、と比較を行ってもよい。画像処理装置１３０は、当該比較の結果をユーザに通知してもよい。たとえば、ユーザが入力した値で決まるボクセルのデータ量が、あらかじめ記憶された値で決まるボクセルのデータ量に対して多い場合には、ユーザは閾値あるいは個数を変更することにより、座標変換に供されるボクセルのデータ量がキャッシュメモリの容量に収まるようにして、高速な処理を実現することができる。一方で、ユーザが入力した値で決まるボクセルのデータ量が、あらかじめ記憶された値で決まるボクセルのデータ量に対して多い場合には、ユーザは閾値あるいは個数を変更することにより、描画処理の速度を大きく損なうことなく、より高解像度の画像を観察することができる。
【００７６】
画像処理装置１３０は、キャッシュメモリの容量に応じた閾値、あるいは個数をデフォルト値として用いるように構成されていてもよい。
【００７７】
本実施例によれば、キャッシュメモリへのデータの読み書きの頻度を低減することで、投影画像の描画に要する時間を短縮するという効果が得られる。
【００７８】
（６）実施例５
本発明に係るさらに別の実施例を説明する。
【００７９】
本実施例では、画像処理装置１３０は、画像処理装置１３０の処理能力に応じて所定の閾値およびボクセルの所定個数の少なくとも一方を設定する。
【００８０】
ユーザが入力部１３５を介して入力した閾値、あるいはボクセルの個数に従うと、画像処理装置１３０の処理能力では投影画像の描出に過度に時間がかかってしまうことが起こり得る。そこで、本実施例では、ユーザが複数の観察方向から画像を見るために、観察向きを変更する入力を行った場合に、観察向きの変更後の投影画像が所定の時間内に、表示部に表示されるように、閾値およびボクセルの所定個数の少なくとも一方を設定する。所定時間は、たとえば表示装置のリフレッシュレートである。画像処理装置１３０は、観察向きを変更する入力を受け付けた後、所定フレーム内に観察向き変更後の画像が表示されるようにすることができる。
【００８１】
本実施例に係る画像処理装置１３０は、処理能力取得手段を備え、たとえば画像処理装置１３０を構成するＣＰＵの動作周波数、コア数、キャッシュメモリ容量、記憶装置の容量、アクセス速度、表示部１６のリフレッシュレート等の、画像表示に係る処理能力情報を取得する。処理能力取得手段は、主記憶装置が上記の処理能力情報をあらかじめ記憶しておく形で実現されていてもよいし、搭載されたＯＳの機能の一部として実現されていてもよい。
【００８２】
画像処理装置１３０は、ユーザが入力した閾値、あるいはボクセルの個数と、処理能力情報に応じた閾値、あるいは個数、と比較を行ってもよい。画像処理装置１３０は、当該比較の結果をユーザに通知してもよい。ユーザは、通知された比較結果に応じて、閾値あるいはボクセル個数を変更することができる。
【００８３】
また、ユーザが入力した閾値、あるいはボクセルの個数に従って決まる、座標変換に供されるボクセルを、上記の所定時間内にすべて表示処理できない場合には、所定時間内に表示できるボクセルを先に表示させ、所定時間内に表示できないボクセルは、それよりも後に表示させてもよい。
【００８４】
図１４に、座標変換および表示処理の例を示す。図１４（ａ）は、ボクセルの座標値を投影面上のピクセルの座標値に変換する座標変換処理と、投影画像の表示処理の時系列を示す図である。
【００８５】
期間Ｔ１においては、観察方向の変更、拡大、縮小等の指示がないため、時刻ｔ０においては、それよりも前の指示に従った画像を表示する。時刻ｔ１に表示される画像の例を図１４（ｂ）に示す。
【００８６】
時刻ｔ１に、ユーザが観察向きを変える指示を行うと、画像処理装置１３０は座標変換処理を実行し、期間Ｔ２内に処理できる数のボクセルについて座標変換処理を行い、期間Ｔ２に引き続くタイミングで表示処理を行う。時刻ｔ２に表示される画像を図１４（ｃ）に示す。ここでは、期間Ｔ２内に座標変換できるボクセル数が限られるため、対応付けられたボクセルのないピクセルは黒塗りで表示されている。
【００８７】
次に、時刻ｔ２にユーザから拡大指示があったとする。画像処理装置１３０は、拡大指示に従って、拡大後の投影面に対するボクセルの座標変換処理を実行し、期間Ｔ３に引き続くタイミングで表示処理を行う。時刻ｔ３に表示される画像を図１４（ｄ）に示す。ここでは、期間Ｔ３内に処理できるボクセル数が限られるため、対応付けられたボクセルのないピクセルは黒塗りで表示されている。
【００８８】
時刻ｔ３では、ユーザからの指示がないため、期間Ｔ３内に座標変換処理が完了しなかったボクセルに対して、期間Ｔ４内で座標変換処理を実行する。そして、期間Ｔ４に引き続くタイミングで表示処理を行う。時刻ｔ４に表示される画像を図１４（ｅ）に示す。図１４（ｄ）では黒塗りになっていたピクセルに対しても、ボクセルが対応付けられた様子が理解できる。
【００８９】
図１４（ａ）〜（ｅ）を用いて説明した動作を行うことにより、画像処理装置１３０は、ユーザからの指示に対して速やかに追従しながら、所定の時間内（ここでは画像の表示間隔内）に処理できないボクセルは、ユーザからの指示がなくなったのちに表示できる。
【００９０】
画像処理装置１３０は、処理能力情報に応じた閾値およびボクセルの個数の少なくとも一方をデフォルト値として用いるように構成されていてもよい。
【００９１】
本実施例によれば、観察向きを変更する入力を行った場合に、観察向きの変更後の投影画像が所定の時間内に、表示部に表示されるように、処理能力情報に基づいて閾値およびボクセルの所定個数の少なくとも一方を設定することができる。そのため、観察向きを変更後の画像が表示されるまでの時間が長大になることを低減できる。
【００９２】
本実施例は、画像処理装置１３０がノートＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン等の処理能力が低い装置を用いて構成されている場合に特に有用である。たとえば、所定フレーム内に観察向きを変更後の画像が表示されることにより、ユーザはストレスを感じることなく観察方向を様々に変更することができる。
【００９３】
（７）実施例６
本発明に係るさらに別の実施例を説明する。
【００９４】
本実施例に係る画像処理装置１３０は、輝度値の閾値およびボクセルの所定個数の少なくとも一方を複数有し、ユーザが入力部を介して閾値あるいは所定個数を選択できる。
【００９５】
画像処理装置１３０が、複数の閾値を主記憶装置に記憶しているとする。画像処理装置１３０には、ボクセルの輝度値に対して、第１の閾値と、第１の閾値よりも低い第２の閾値を主記憶装置に記憶しているとする。
【００９６】
図１５（ａ）に示すように、画像処理装置１３０は表示部１３６に投影画像とともに、表示モード選択手段を表示する。ここでは、ラジオボタンで「高閾値」と「低閾値」が排他的に選択可能となっている。図１５（ａ）では「高閾値」が選択された状態を表しており、第１の閾値よりも大きい閾値を有するボクセルが投影面を構成するピクセル座標に座標変換されている。ユーザは、入力部１３５を介していずれかのモードを選択可能である。
【００９７】
図１５（ｂ）は、「低閾値」が選択された場合の表示画面の例を示す図である。この例では第２の閾値が採用された状態であるため、図１５（ａ）と比べて、より輝度値の低いボクセルまで投影面への対応付けがなされていることが分かる。典型的には、「低閾値」を選択した場合には「高閾値」を選択した場合と比べてより多くのピクセルにボクセルが対応付けられる。
【００９８】
また、画像処理装置１３０は、異なる閾値に基づいて座標変換処理された複数の画像を同一画面に並べて表示し、ユーザが一つの画像を選択すると、選択された画像を拡大して表示したり、選択されなかった画像の表示を終了したりするようにしてもよい。
【００９９】
本実施例では、閾値をユーザが選択できる態様を説明したが、投影面におけるピクセルのうちボクセルが対応付けられたピクセルの多寡をユーザが選択できるようにしてもよい。
【０１００】
本実施例によれば、ユーザは、閾値を切り替えられるため、目的に適した投影画像を観察できる。
【０１０１】
（８）実施例７
図１６を参照しながら、本発明に係るさらに別の実施例を説明する。
【０１０２】
図１６（ａ）は、ある投影面の画像の例を示す。この図において、白色のセルは対応付けられたボクセルを有するピクセルを示し、黒色のセルは対応付けられたボクセルを有しないピクセルを示す。説明を簡単にするために白色セルは、三次元ボリュームデータ１１１内の最大の輝度値を有するものとする。
【０１０３】
図１６(ａ)に示すように、対応付けられたボクセルを有しないピクセルと隣接するピクセルとの輝度値の差が大きいと、その境界が強調されるため、ユーザが違和感を覚えることがある。そこで、本実施例においては、画像処理装置１３０は、座標変換処理によってボクセルが対応付けられたピクセルと、ボクセルが対応付けられていないピクセルとが隣接する場合に、ボクセルが対応付けられていないピクセルの輝度値を、たとえば周囲のピクセルの輝度値を用いて補間する処理を行う。この結果、図１６（ｂ）のように境界を滑らかに見せることができる。
【０１０４】
（９）他の実施例
前述の実施例においては，ボクセル座標データ記憶部１３２には，三次元空間を構成する全てのボクセルに対応するボクセル座標データ１３３が記憶される場合について説明したが，最大値投影画像の描画に使用するボクセル数又は輝度値の範囲が決まっている場合には，条件を満たすボクセル数又は輝度値の範囲を満たす数のボクセル座標データ１３３だけを記憶してもよい。
【０１０５】
前述の実施例においては，三次元ボリュームデータ１１１が光音響画像データである場合を想定し，最大値投影画像の描画に使用するボクセル数の割合を全ボクセル数の１０％などとする場合について説明したが，これらの閾値は三次元ボリュームデータ１１１として用いられる三次元画像データの種類や輝度値の分布に応じて最適な値を使用すればよい。
【０１０６】
前述の実施例においては，座標変換部１３４による座標変換処理と描画を２段階で実行する場合について説明したが，前述の第１段階のみを実行してもよい。このような仕組みを採用しても最大値投影画像の画質には大きな変化はない。
【０１０７】
前述の実施例においては，同一のピクセルに対して複数のボクセルが対応付けられる場合に最も大きい輝度値を有するボクセルの輝度値を表示する場合について説明したが，表示対象とする高輝度ボクセル群（輝度値が所定の閾値より高いボクセル又は輝度値の大きい方から順番に所定の個数までのボクセル）の輝度値であれば，最も大きい輝度値に限る必要はない。高輝度ボクセル群に属するボクセルであれば，その輝度の違いは小さく，視覚的に輝度の違いを認識できないか，輝度の違いは無視できる程度に小さいからである。
【０１０８】
この表示手法は，例えば１つのピクセルに対して，高輝度ボクセル群に属する２個のボクセルが対応付けられる場合に，輝度が低い方のボクセルの輝度値が表示されてもよいことを意味する。この表示手法は，例えば高輝度ボクセル群のボクセルであれば，対応付けられたピクセルに対して既に他のボクセルが対応付けられているか否かにかかわらず，新たに対応付けられたボクセルの輝度を対応付けることで実現できる。この手法を採用する場合でも，視認される画質と処理速度に実質的な影響は生じない。
【０１０９】
前述の実施例においては，入力部１３５を通じて入力された投影面１４０と三次元ボリュームデータ１１１との位置関係を受け付けることを条件に，指定された回転角に応じた最大値投影画像の描画を前述の高輝度ボクセル群について実行し，その後，低輝度ボクセル群について最大値投影画像の描画を継続する場合について説明した。しかし，画像処理システム１００について，有限回の自動回転機能が搭載されている場合には，高輝度ボクセル群による最大値投影画像の描画処理動作を適用してもよい。なお，自動回転機能では，各回において使用する回転方向及び回転量が事前に定められているものとする。また，自動回転に応じた最大値投影画像の描画処理の終了後は，前述の実施例と同様，低輝度ボクセル群を用いて描画品質を高める処理を実行してもよい。
【０１１０】
前述の実施例において、観察向きの変更を例示的に説明したが、特段の断りがない限り、画像の拡大あるいは縮小についても同様に適用できる。
【０１１１】
前述の実施例において、所定の閾値よりも高い輝度値を有するボクセル、又は、輝度値の大きい方から所定個数個までのボクセルについて、投影面上のピクセルの座標値に変換することを説明した。しかし、本発明はこれらに限られず、所定の範囲の輝度値を有するボクセル、又は、所定数のボクセルについて、座標値の変換を行ってもよい。たとえば、三次元ボクセルデータのうち、最大輝度値およびその近傍の輝度値が、ノイズに起因する成分であるような場合には、最大輝度値を含めて投影面に投影すると、かえって視認性を低下させる要因になり得る。そこで、最大輝度値を除く輝度値の範囲に含まれるボクセルを投影対象としてもよい。
【０１１２】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
【０１１３】
本願は、2016年08月30日提出の日本国特許出願特願2016-167790を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
【符号の説明】
【０１１４】
１…データ空間
２…ボクセル
３…投影面
１００…画像処理システム
１１０…サーバ
１２０…ネットワーク
１３０…画像処理装置
１３１…ボクセル座標データ生成部
１３２…ボクセル座標データ記憶部
１３３…ボクセル座標データ
１３４…座標変換部
１３５…入力部
１３６…表示部
１４０…投影面
【図１】
2018043594.tif 000003
【図２】
2018043594.tif 000004
【図３】
2018043594.tif 000005
【図４】
2018043594.tif 000006
【図５】
2018043594.tif 000007
【図６】
2018043594.tif 000008
【図７】
2018043594.tif 000009
【図８】
2018043594.tif 000010
【図９】
2018043594.tif 000011
【図１０】
2018043594.tif 000012
【図１１】
2018043594.tif 000013
【図１２】
2018043594.tif 000014
【図１３】
2018043594.tif 000015
【図１４】
2018043594.tif 000016
【図１５】
2018043594.tif 000017
【図１６】
2018043594.tif 000018
【国際調査報告】
2018043594.tif 000019
2018043594.tif 000020
2018043594.tif 000021
2018043594.tif 000022