(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像の所望の位置とスキャノグラム像の所望の位置とで定まる位置を視点として設定する位置入力装置と、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素をデプス法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記投影面間の距離に応じて陰影づけを行い、そのデプス法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影手段と、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成装置。
【請求項２】
Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像の所望の位置とスキャノグラム像の所望の位置とで定まる位置を視点として設定する位置入力装置と、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素の濃度をボリュームレンダリング法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記視点間の距離に応じて陰影づけを行い、そのボリュームレンダリング法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影手段と、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成装置。
【請求項３】
前記位置入力装置は、設定する視点の位置を移動更新すると共に、前記投影手段はこの視点の位置の移動に従って投影面の位置も同方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用三次元画像構成装置。
【請求項４】
Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像及びスキャノグラム像に対し位置入力装置を用いて両者の所望の位置を指定してこれを視点として設定する設定ステップと、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素をデプス法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記投影面間の距離に応じて陰影づけを行い、そのデプス法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影ステップと、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示ステップと、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成方法。
【請求項５】
Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を合む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像及びスキャノグラム像に対し位置入力装置を用いて両者の所望の位置を指定してこれを視点として設定する設定ステップと、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素の濃度をボリュームレンダリング法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記視点間の距離に応じて陰影づけを行い、そのボリュームレンダリング法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影ステップと、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示ステップと、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線ＣＴ装置で得られた複数の断層像や、ＭＲＩ装置などの三次元計測によるボリューム画像を分解して得られた複数の断層像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像に陰影づけを行って三次元画像（ここでの三次元画像は、画素は二次元配列であって、それに陰影づけして三次元的に見せた画像を指す）として構成する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の三次元画像の構成方法は、従来から知られているが、従来方法では、表示画面に相当する投影面座標系への画素座標の変換には平行投影（平行投象）による座標変換が用いられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように従来技術では、画素座標の変換には平行投影が用いられていたが、これは、例えば臓器などの対象物を、その外側から見た三次元画像として構成するには有効であったが、その内側から見た（内部に視点をおいた）三次元画像を構成するには向いていなかった。このため、対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像を得たいという最近の要望を満たすことができないという問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像を得ることのできる三次元画像の構成方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像の所望の位置とスキャノグラム像の所望の位置とで定まる位置を視点として設定する位置入力装置と、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素をデプス法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記投影面間の距離に応じて陰影づけを行い、そのデプス法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影手段と、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成装置を開示する。
更に本発明は、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像の所望の位置とスキャノグラム像の所望の位置とで定まる位置を視点として設定する位置入力装置と、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素の濃度をボリュームレンダリング法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記視点間の距離に応じて陰影づけを行い、そのボリュームレンダリング法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影手段と、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成装置を開示する。
【０００６】
更に本発明は、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を含む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像及びスキャノグラム像に対し位置入力装置を用いて両者の所望の位置を指定してこれを視点として設定する設定ステップと、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素をデプス法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記投影面間の距離に応じて陰影づけを行い、そのデプス法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影ステップと、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示ステップと、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成方法を開示する。
更に本発明は、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置を合む医用画像診断装置によって得られた被検体の複数の断層像のうちの所望の断層像と被検体のスキャノグラム像とを画面表示し、その画面表示された断層像及びスキャノグラム像に対し位置入力装置を用いて両者の所望の位置を指定してこれを視点として設定する設定ステップと、
前記断層像を介して前記視点と対向する位置に投影面を配置し、前記複数の断層像のうち前記配置された投影面と前記設定された視点との間に配置される断層像について、前記設定された視点から前記投影面に向かって見た前記断層像の内部を三次元画像を中心投影法にて構成し、その構成された三次元画像の各画素の濃度をボリュームレンダリング法による陰影づけアルゴリズムに従ってその画素と前記視点間の距離に応じて陰影づけを行い、そのボリュームレンダリング法による陰影づけし、その陰影づけされた三次元画像を前記投影面に投影する投影ステップと、
前記投影面に投影された三次元画像を表示する表示ステップと、
を備えたことを特徴とする医用三次元画像構成方法を開示する。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明によれば、対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像を得ることのできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明による三次元画像の構成方法の一実施例を示すフローチャートである。
【０００９】
図１に示すように、本発明による三次元画像の構成方法は、ボリューム画像を含む複数の断層像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像に陰影づけを行って三次元画像として構成する方法において、投影面への各断層像の投影に当たり、各断層像の画素座標の投影面上の座標への変換は中心投影を用いて行い（ステップ１１）、投影面上での各画素座標に陰影づけアルゴリズムに従って画素値を与えて陰影づけを行い、三次元画像として構成する（ステップ１２）ものである。
【００１０】
ここで、ＭＲＩ装置などでは、Ｘ線ＣＴ装置のように二次元的に１スライスずつ画像を計測せず、三次元的に複数スライスの画像を計測でき、したがって、二次元的な画像が三次元的に配列した画像が得られるが、これをボリューム画像という。このボリューム画像（三次元的に配列した画像）は、二次元的配列（スライス配列）画像に分解できるもので、本発明方法での「複数の断層像」にはボリューム画像も含まれる。
【００１１】
以下、前記中心投影による座標変換について詳述する。
中心投影による投影面への各断層像の投影に当たっての、各断層像の画素座標の投影面上の座標への変換は次のように行われる。
【００１２】
図２に示す例では、説明を簡単化するため投影面と断層像面、更にはｘ−ｙ面が各々平行であるように座標系をとっている。この図２において、ｘ，ｙ，ｚは三次元座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸、ｅ点（ｘ1，ｙ1，ｄ1）は視点ｅの位置、Ｐ点（Ｘ，Ｙ）は投影面（表示画面に相当する）２１上の点、Ｓ点（ｘ0，ｙ0，ｄ0）はｅ点（ｘ1，ｙ1，ｄ1）とＰ点（Ｘ，Ｙ）を通る直線２２と断層像２３Ａの交わる点、である。
【００１３】
また、Ｄは投影面２１の投影面２１の位置（ｚ軸上）で、任意に設定可能である。
【００１４】
ｄ0は断層像２３Ａの位置（ｚ軸上）で、計測時に決まる。
【００１５】
ｄ1は視点ｅのｚ座標、である。
【００１６】
これによれば、次の式が成り立つ。
【００１７】
Ｘ＝｛（Ｄ−ｄ1）／（ｄ0−ｄ1）｝×（ｘ0−ｘ1）＋ｘ1 …（１）
Ｙ＝｛（Ｄ−ｄ1）／（ｄ0−ｄ1）｝×（ｙ0−ｙ1）＋ｙ1 …（２）
ｘ0＝｛（ｄ0−Ｄ）／（ｄ1−Ｄ）｝×（ｘ1−ｘ）＋Ｘ …（３）
ｙ0＝｛（ｄ0−Ｄ）／（ｄ1−Ｄ）｝×（ｙ1−ｙ）＋Ｙ …（４）
投影された画像を投影面２１に相当する表示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画素で表示するとき、Ｘ，Ｙは−２５６から＋２５６までの値を取る。それぞれのＸ，Ｙに対してｄ0の断層像２３Ａ上では上掲（３），（４）式によりｘ0，ｙ0が決まり、どの点が投影すべきかが決まる。断層像２３は複数あって、ｄ0も複数個あるので、１組のＸ，Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ0，ｙ0が決まる。
【００１８】
同様の座標系において、断層像２３Ａの他にも断層像２３Ｂ〜２３Ｅを用意し、ｙ軸方向から見た図を図３（ａ）に示す。
この図３（ａ）において、断層像２３Ａ〜２３Ｅは同一対象物について同一方向に等間隔で得られた断層像（図示例では等間隔であるが、必ずしも等間隔である必要はない）であり、断層像２３Ｂには、臓器領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3が強調して書いてある。臓器領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を投影面２１に投影するとＢ1´，Ｂ2´，Ｂ3´となる。同様に、断層像２３Ｃの臓器領域Ｃ1，Ｃ2を投影面２１に投影するとＣ1´，Ｃ2´となる。
【００１９】
ここで、投影データ（ここでは、Ｂ1´，Ｂ2´，Ｂ3´；Ｃ1´，Ｃ2´）を表示メモリ（図示せず）に書く時は、三次元的効果を出すために、視点ｅから見てより遠くに存在する投影データを先に書き込み、それより近くの投影データは後から上書きする。したがってここでは、投影データＣ1，Ｃ2より投影データＢ1，Ｂ2，Ｂ3の方が視点ｅより遠くに存在するので、投影データＢ1´，Ｂ2´，Ｂ3´を先に書いて、投影データＣ1´，Ｃ2´は後から上書きすることになる。なお図３（ａ）では、投影データＢ1´，Ｂ2´，Ｂ3´；Ｃ1´，Ｃ2´は各々投影面２１から離して示しているが、これは表示メモリに書き込む投影データＢ1´，Ｂ2´，Ｂ3´；Ｃ1´，Ｃ2´の順番を判り易くしたために過ぎず、最初に書かれる投影データＢ1´，Ｂ2´，Ｂ3´も、それに上書きされる投影データＣ1´，Ｃ2´も実際には投影面２１上に書かれる。
【００２０】
図３（ｂ）は、図３（ａ）よりも一般化して示したもので、投影面と断層像面が平行でない場合の例である。この場合は、断層像２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…から補間演算で投影面２１と平行な面に向けられた断層像２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…を作っておく必要がある。その他は、図３（ａ）の場合と同様である。なお、ｂ1´；ｃ1´，ｃ2´；ｄ1´は、補間演算された断層像２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ上の臓器領域ｂ1；ｃ1，ｃ2；ｄ1の投影データである。
【００２１】
図４は、視点、断層像及び投影面がより複雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を説明するための図で、断層像２３上のＳ点（ｘ0，ｚ0，ｙ0）の投影結果が投影面上のＰ点（ｘ，ｙ，ｚ）になることを示す。
【００２２】
この図４において、中心投影による投影面２１への断層像２３の投影に当たっての、断層像２３の画素座標の投影面２１上の座標への変換は次のように行われる。ここで、ａはｘ軸と投影面２１の交わる点、ｂはｙ軸と投影面２１の交わる点、ｃはｚ軸と投影面２１の交わる点、である。
【００２３】
また、αは原点から投影面２１に下ろした垂線をｚ−ｘ面に投影した線がｘ軸となす角βは前記垂線がｘ−ｚ面となす角ｅ点（ｘ1，ｙ1，ｚ1）は視点ｅの位置、Ｐ点（ｘ，ｙ，ｚ）は投影面（表示画面に相当する）２１上の点、Ｓ点（ｘ0，ｚ0，ｙ0）はｅ点（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とＰ点（ｘ，ｙ，ｚ） を通る直線２２と断層像２３の交わる点、とすると、次の式が成り立つ。
【００２４】
まず、投影面２１は（ｘ／ａ）＋（ｙ／ｂ）＋（ｚ／ｃ）＝１ …（５）
で表わされる。またｅ点（ｘ1，ｙ1，ｄ1）とＰ点（ｘ，ｙ，ｚ）を通る直線２２は（ｘ0−ｘ）／（ｘ1−ｘ）＝（ｙ0−ｙ）／（ｙ1−ｙ）＝（ｚ0−ｚ）／（ｚ1−ｚ） …（６）
で与えられる。
【００２５】
投影面２１がＣ1点（ｘｃ1，ｙｃ1，ｚｃ1）を通るとき、
ｋ1＝ｓｉｎα
ｋ2＝ｃｏｓα／ｓｉｎβ
ｋ3＝ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎβ
ａｉ＝１／ａ
ｂｉ＝１／ｂ
ｃｉ＝１／ｃ
として、
ｚ＝［Ｘ・ｋ1−Ｙ・ｋ2−ｙｃ1・ｋ3−｛（ｃｉ・ｋ3・ｚｃ1）／ｂｉ｝＋｛（ａｉ・ｋ3・Ｘ）／（ｂｉ・ｃｏｓα）｝−｛（ａｉ・ｋ3・ｘｃ1）／ｂｉ｝］／［１−｛（ｃｉ・ｋ3）／ｂｉ｝＋｛（ａｉ・ｋ3・ｓｉｎα）／（ｂｉ・ｃｏｓα）｝］ …（７）
ｘ＝（Ｘ−ｚ・ｓｉｎα）／ｃｏｓα …（８）
ｙ＝［ｙｃ1＋｛−ｃｉ・（ｚ−ｚｃ1）−ａｉ・（ｘ−ｘｃ1）｝］／ｂｉ…（９）
ここで、上記Ｃ1点（ｘｃ1，ｙｃ1，ｚｃ1）には、例えば、視点ｅ（ｘ1，ｙ1，ｚ1）から投影面２１に下ろした垂線と投影面２１の交わる点（この点と視点ｅ間の距離ｈ）として
ｚｃ1＝ｚ1＋−［ｈ／ｓｑｒｔ｛1＋（ｃ2 ／ａ2 ）＋（ｃ2 ／ｂ2 ）｝］
（「ｚ1＋−」の「−」はｚ0＜ｚｃ1のとき） …（１０）
ｘｃ1＝ｘ1＋｛ｃ・（ｚ1−ｚｃ1）／ａ｝ …（１１）
ｙｃ1＝ｙ1＋｛ｃ・（ｚ1−ｚｃ1）／ｂ｝ …（１２）
を使ってもよい。
【００２６】
投影された画像を投影面２１に相当する表示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画素で表示するとき、Ｘ，Ｙは−２５６から＋２５６までの値を取る。それぞれのＸ，Ｙに対して上掲（７），（８），（９）式によりｘ，ｙが決まる。ｅ点のｘ1，ｙ1，ｚ1は任意に与えるので、下掲（１３），（１４）式により、ｙ0＝ｄ0の断層像上で画素Ｓ点の座標ｘ0，ｚ0が決まる。
【００２７】
ｘ0＝｛（ｄ0−ｙ）／（ｙ1−ｙ）｝×（ｘ1−ｘ）＋ｘ …（１３）
ｚ0＝｛（ｄ0−ｙ）／（ｙ1−ｙ）｝×（ｚ1−ｚ）＋ｚ …（１４）
断層像は複数あって、ｄ0も複数個あるので、１組のＸ，Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ0，ｙ0が決まる。
【００２８】
なお、図４中のＲは視点ｅからＳ点までの距離を示すもので、このＲはＰ点の画素値（輝度）を求める際のパラメータとなる。Ｐ点の画素値は、設定された画素値（輝度）の最大値Ｒmax から上記Ｒを引算した値に比例する。
【００２９】
以上のような座標変換を、表示画面に相当する投影面２１上の全ての点について行う。また、全ての断層像２３について行う。
【００３０】
本発明では、また二次元表示画面に表示するときに、遠近間が与えられて三次元画像として表示されるようにするために陰影づけを行う。陰影づけには、所定の陰影づけアルゴリズムが用いられるもので、その陰影づけアルゴリズムに従って前記投影面２１上での各画素座標に画素値を与える。
【００３１】
まず、陰影づけアルゴリズムとしてデプス法を用いたときの三次元画像構成手順を図２及び図５を参照して説明する。ここでデプス法とは、断層像２３上の各画素からそれを投影する箇所までの距離Ｒに応じて陰影を付ける方法で、本発明方法（中心投影）の場合は、断層像２３上の各画素から視点ｅまでの距離Ｒに応じて陰影を付ける。なお、従来方法（平行投影）の場合は、断層像２３上の各画素から投影面（視点面）に垂線を下ろし、その交点と画素までの距離Ｒに応じて陰影を付ける。いずれの場合にあっても、通常は、その距離Ｒが長い程、陰影を濃く（暗く）する。
【００３２】
図５中のステップ３０では、表示画面に相当する投影面２１をゼロクリアする。ここでは、投影面２１として表示メモリ（図示せず）上に配列ＰＲＧ（ｘ，ｙ）をとるので、ＰＲＧ（ｘ，ｙ）＝０となる。
【００３３】
ステップ３１では、視点ｅから見て、投影面２１側にある全ての断層像２３をしきい値処理する。断層像２３の配列ＥＸＴｉ（ｘ，ｙ）に対し、該当する画素値（ＣＴ値）がしきい値の範囲内ならば１、範囲外ならば０をバッファメモリ（ＲＡＭ）に記録する。なおｉは断層像番号を表わす。
【００３４】
ここでしきい値処理は、例えば骨だけ構成，表示するなど、特定の臓器，対象物を抽出して構成，表示したい時などに行われるもので、抽出対象物に応じてしきい値が定められる。
【００３５】
ステップ３２では、視点ｅから最も遠い断層像ＥＸＴｋ1（ｘ0，ｙ0）を選ぶ（この時ｉ＝ｋ1）。
ただし、Ｚバッファ法を応用する場合は、最初の（視点ｅに最も近い）断層像でよい。
【００３６】
ここでＺバッファ法とは、平行投影の場合における隠面消去法の１つで、断層像上の各画素から投影面（視点面）に垂線を下ろし、その交点と画素までの距離Ｒを計算して（したがって画素値も決まり）、それが投影面に近いとされたときだけ、メモリに上書きする方法である。
【００３７】
ステップ３３では、断層像上の座標をｘ0＝０，ｙ0＝０とする。ステップ３４では、二値化した断層像２３の配列ＥＸＴｉの画素（ｘ0，ｙ0）が１か０かを判定する。０ならば、しきい値の範囲外なので何もしないでステップ３８に飛ぶ。１ならば、ステップ３５に進む。
【００３８】
ステップ３５では、ｘ0，ｙ0，ｄ0と視点ｅの座標及び前掲（１），（２）式を使ってＸ，Ｙを得る。ステップ３６では、Ｓ点（ｘ0，ｙ0，ｄ0）と視点ｅの位置（ｘ1，ｙ1，ｄ1）間の距離Ｒを求める。
【００３９】
ステップ３７では、視点ｅに近い程明るくしたいので、ＰＲＧ（Ｘ，Ｙ）＝最大明るさ−定数×Ｒとする。上記Ｚバッファ法を応用するときは、表示メモリの記憶値と比較して明るい方を残す。
【００４０】
ステップ３８では、ｘ軸方向に１画素だけ進める（ｘ0の値を更新する）。ステップ３９では、ｘ0 が最大になるまでステップ３４に戻り、それを繰り返す。最大になったら次のステップ４０に進む。
【００４１】
ステップ４０では、ｙ軸方向に１ライン進める（ｙ0の値を更新する）。この際、ｘ0＝０とする。ステップ４１では、ｙ0が最大になるまでステップ３４に戻り、それを繰り返す。最大になったら次のステップ４２に進む。
【００４２】
ステップ４２では、視点ｅから次に遠い断層像ＥＸＴｋ2を選ぶ。またｉ＝ｋ２とする。上記Ｚバッファ法を使うときは、２番目の断層像となるステップ４３では、全ての断層像ＥＸＴｉ（ｘ0，ｙ0）について、以上の処理をしたか否かを判定し、終わってなければステップ３３に飛ぶ。終わっていれば、処理を終了する。以上で、対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像が構成される。
【００４３】
以上の説明では、ステップ３１におけるしきい値処理に、二値化処理をしていたが、二値化せずに断層像の画素値（ＣＴ値）そのものを使うこともできる。この場合、ステップ３７では画素値そのものを前記メモリ上書きすることになり、ステップ３４においては１か否かではなく、画素値そのものについて、抽出対象物の画素値をしきい値としてしきい値処理することになる。また、上記二値化処理はステップ３１で行わずに、その後の部分、例えばステップ３４部分で行ってもよい。この場合も、ステップ３４においては１か否かではなく、画素値そのものについて、抽出対象物の画素値をしきい値としてしきい値処理することになる。
【００４４】
この場合のしきい値処理する断層像の順序は、視点ｅに最も近い断層像から始め、Ｐ点に向けて順次行ったほうが、無駄な演算がなく、全体の処理時間が短くなる。これは、視点ｅに最も近い対象物が最後に残るように構成するため前後の関係、すなわち奥行が表示でき、三次元的に画像が見えるようになる（三次元画像が構成される）が、視点ｅに最も近い断層像から処理を開始する順序によれば、処理を開始して抽出対象物が見つかった場合にはそれ以後の処理が必要なくなるからである。
【００４５】
次に、陰影づけアルゴリズムとしてボリュームレンダリング法（例えば、Ｍａｅｃ Ｌｅｖｏｙ著「Ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｆｒｏｍ Ｖｏｌｕｍｅ Ｄａｔａ」；ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔ ｅr Ｇｒａｐｈｉｃｓ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｙ １９８８ ２９−３７ページ)を用いたときの三次元画像構成手順を図２及び図６を参照して説明する。
【００４６】
図６のステップ４００では、画面に相当する投影面２１をゼロクリアする。ステップ４０１では、投影面２１上の座標のＸ，ＹをＸ＝0，Ｙ＝0とし、構成されるべき三次元画像の濃度Ｉを初期値Ｉ＝０とする。
【００４７】
ステップ４０２では、視点ｅに最も近い断層像２３を選ぶ。ステップ４０３では、前掲（３），（４）式を使って、断層像上の点ｘ0，ｙ0を求める。
【００４８】
ステップ４０４では、点（ｘ0，ｙ0，ｄ0）での反射光、透過光（各々光量）を、上掲などの一般的なボリュームレンダリング法で求める。なお、（ｘ0，ｙ0）はステップ４０３で求められたもの、ｄ0、ｄ1及びＤは予め任意に与えられているので既知である。
【００４９】
ステップ４０５では、Ｉ←（Ｉ＋反射光）とする（Ｉの値を更新する）。ステップ４０６では、視点ｅに次に近い断層像２３を選ぶ。ステップ４０７では、視点ｅから見て、投影面２１方向の全ての断層像について実行したか否かを判定し、実行していなければステップ４０３に飛ぶ。実行終了していれば、次に進む。
【００５０】
ステップ４０８では、最終的に得られた濃度Ｉを表示メモリに格納する。ステップ４０９では、Ｘを１だけ増やす（Ｘの値を更新する）。ステップ４１０では、Ｘが最大になるまでステップ４０２に戻し、それを繰り返す。最大になったら次のステップ４１１に進む。
【００５１】
ステップ４１１では、Ｙ方向に１だけ進める（Ｙの値を更新する）。この際、Ｘ＝０とする。ステップ４１２では、Ｙが最大になるまでステップ４０２に戻り、それを繰り返す。最大になったら処理を終了する。以上で、対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像が構成される。
【００５２】
なお、上述陰影づけ処理（デプス法及びボリュームレンダリング法共）において、視点ｅの位置を図示しないマウスやトラックボールなどの位置入力装置の位置入力操作と連動させて移動させれば、対象物内部を内視鏡を動かしながら見ているような三次元画像が得られる。この場合、視点ｅの位置を移動させるに従って投影面２１も同方向に移動させれば、上記三次元画像に急激な拡大が生じなく、画質の劣化も生じない。この際の投影面２１の移動速度は、視点ｅの位置移動速度と同一でもよく、また任意に調整可能としてもよい。
【００５３】
図７は本発明方法が適用可能なハードウェア構成例を示すブロック図である。この図７において、５０はＣＰＵ、５１は主メモリ、５２は磁気ディスク、５３は表示メモリ、５５はマウスコントローラで、これらは共通バス５７に接続されている。磁気ディスク５２には、複数の断層像及び座標変換や陰影づけのためのプログラムなどが格納されている。
【００５４】
ＣＰＵ５０は、これら複数の断層像及び座標変換や陰影づけのためのプログラムを読み出し、主メモリ５１を用いて対象物内部を内視鏡で見ているような三次元画像を構成し、その結果を表示メモリ５３に送り、ＣＲＴモニタ５４に表示させる。マウスコントローラ５５に接続されたマウス５６は、三次元画像を構成する際の、視点位置などを指定する。得られた三次元画像は、必要に応じて磁気ディスク５２に格納される。
【００５５】
マウス５６による視点位置の指定は、例えばスキャノグラム像とＣＴ像（断層像）を用いて図８に示すように行われる。図８において、５６はマウス、７０は前記ＣＲＴモニタ５４の画面、７０ａはスキャノグラム像、７０ｂはＣＴ像で、マウス５６により、スキャノグラム像７０ａとＣＴ像７０ｂの所望位置に視点７１，７２を指定することにより、対象物内部の三次元位置（前記視点ｅ）が指定される。７０ｃはこれにより構成，表示された三次元画像で、手前から腎臓、肝臓が見え、ほぼ中央から右手前側に向けて血管が走っている様子が三次元画像で表示されている。
【００５６】
また、視点を左右方向に僅かにずらした２つの視点（左目用視点と右目用視点）を予め設定して２枚１組の投影像（三次元画像）を構成し、左目用視点で得られた画像は左目だけで、右目用視点で得られた画像は右目だけで、各々見えるようにすれば、構成後の三次元画像をステレオ視可能である。
【００５７】
このようなステレオ視可能の三次元画像の構成例を図９に、同じくステレオ視可能としたハードウェア構成例を図１０に示す。図９において、ｅＬは左目用視点、ｅＲは右目用視点、６０Ｌは左目用視点ｅＬによる三次元画像（左目用三次元画像）、６０Ｒは右目用視点ｅＲによる三次元画像（右目用三次元画像）であり、その他は図２と同様である。
【００５８】
図１０において、９０Ｌは前記左目用三次元画像６０Ｌの表示メモリ、９０Ｒは前記右目用三次元画像６０Ｒの表示メモリ、９１は左目用三次元画像６０ Ｌは左目のみで、右目用三次元画像６０Ｒは右目のみで、各々見られるように構成したディスプレイ（例えばヘッドマウンテッド・ディスプレイ）である。上記ディスプレイ９１により、左目用三次元画像６０Ｌを左目で、右目用三次元画像６０Ｒを右目で見ることにより、構成後の三次元画像がステレオ視される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】本発明方法における断層像の画素座標の投影面上の座標への変換を説明するための図である。
【図３】同じく複数の断層像についての画素座標の投影面上の座標への変換を説明するための図である。
【図４】視点、断層像及び投影面がより複雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を説明するための図である。
【図５】陰影づけアルゴリズムとしてデプス法を用いたときの三次元画像構成手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】陰影づけアルゴリズムとしてボリュームレンダリング法を用いたときの三次元画像構成手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明方法が適用可能なハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図８】視点の位置をスキャノグラム像とＣＴ像を用いて指定可能とした場合のＣＲＴモニタ画面の表示の一例を示す図である。
【図９】ステレオ視可能の三次元画像の構成例を示す図である。
【図１０】ステレオ視可能としたハードウェア構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
ｘ    ｘ軸
ｙ    ｙ軸
ｚ    ｚ軸
２１    投影面
２２    直線
２３（２３Ａ〜２３Ｅ）    断層像
ｅ    視点（視点の位置）
Ｐ    投影面上の点、
Ｓ    ｅとＰを通る直線と断層像の交わる点
Ｘ    投影面上のＸ軸
Ｙ    投影面上のＹ軸
Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｃ1，Ｃ2，ｂ1，ｃ1，ｃ2，ｄ1    臓器領域
Ｂ1´，Ｂ2´，Ｂ3´，Ｃ1´，Ｃ2，ｂ1´，ｃ1´，ｃ2´，ｄ1´     投影データ
【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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