(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報を格納している物体情報格納部と、
前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、
前記指示受付部が変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、
前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定部と、
前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得部と、
前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置。
【請求項２】
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャをスライスした複数のスライス情報である第一スライス情報群を格納している物体情報格納部と、
前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、
前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定部と、
前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得部と、
前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置。
【請求項３】
前記指示受付部は、
前記変形指示と、視線方向を示す情報である視線ベクトルの入力を受け付け、
前記第一スライス情報群取得部は、
前記指示受付部が変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、前記視線ベクトルに対して垂直となる複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する請求項１記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報間の間隔は一定である請求項１から請求項３いずれか記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記変形物体出力部は、
前記第三スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力する請求項１から請求項４いずれか記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記指示受付部は、
複数の変形指示を順次受け付け、
三次元の物体の変化を出力するシミュレーションを行う請求項１から請求項５いずれか記載の情報処理装置。
【請求項７】
コンピュータに、
三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記指示受付ステップで変形指示を受け付けた場合に、格納している３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、
前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、
前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、
前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力ステップを
実行するためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータに、
三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記変形指示に基づいて、格納している第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、
前記第二メッシュ情報に基づいて、格納している第一スライス情報群を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、
前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得ステップで取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、
前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力ステップを
実行するためのプログラム。
【請求項９】
前記指示受付ステップにおいて、
前記変形指示と、視線方向を示す情報である視線ベクトルの入力を受け付け、
前記第一スライス情報群取得ステップにおいて、
前記指示受付ステップで変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、前記視線ベクトルに対して垂直となる複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する請求項７記載のプログラム。
【請求項１０】
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報間の間隔は一定である請求項７から請求項９いずれか記載のプログラム。
【請求項１１】
前記変形物体出力ステップにおいて、
前記第三スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力する請求項７から請求項１０いずれか記載のプログラム。
【請求項１２】
前記指示受付ステップにおいて、
複数の変形指示を順次受け付け、
三次元の物体の変化を出力するシミュレーションを行う請求項７から請求項１１いずれか記載のプログラム。
【請求項１３】
記憶媒体に、
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報を格納しており、
指示受付部、第一スライス情報群取得部、第二メッシュ情報取得部、第二スライス情報群取得部、色情報決定部、第三スライス情報群取得部、および変形物体出力部により実現される情報処理方法であって、
前記指示受付部により、三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記第一スライス情報群取得部により、前記指示受付ステップで変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、
前記第二メッシュ情報取得部により、前記変形指示に基づいて、前記記憶媒体に格納されている第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、
前記第二スライス情報群取得部により、前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、
前記色情報決定部により、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、
前記第三スライス情報群取得部により、前記色情報決定ステップで決定された各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得ステップで取得された第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、
前記変形物体出力部により、前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力ステップを具備する情報処理方法。
【請求項１４】
三次元物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報の全部または一部を対応付けて有する三次元物体のデータ構造であり、
前記三次元物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記指示受付ステップで変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、
前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、
前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、
前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力ステップとを実行するためのプログラムにより利用される三次元物体のデータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元の物体を表示する情報処理装置およびそのプログラム等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、機械工学や材料・物質分野、医学・医療分野におけるＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）や生体機能解析、手術トレーニングシステムなどの中で、様々な力学的・生理学的シミュレーションが行われている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。この際、シミュレーションに用いられるのは主に大規模な三次元データであり、解析結果の可視化のためにボリュームレンダリング（非特許文献４、非特許文献５参照）をはじめとする様々な可視化手法が利用されている。【０００３】
一方、機械部品や弾性材料、人体臓器などの力学特性の解析を行う場合、前処理としてＣＴ・ＭＲＩなどの断層画像集合から領域抽出・表面生成などを経て三次元メッシュが用意される。構築されたメッシュに対して力学計算ソルバによる変位の導出がなされ、表面ポリゴンの描画やセルプロジェクション（非特許文献６、非特許文献７参照）によって解析結果が描出される。【０００４】
シミュレーションの後にメッシュ形式から再びボクセル化を行い、ボリュームレンダリングを行うアプローチもある（非特許文献８、非特許文献９参照）。ボクセル化の際に、元画像のボクセル濃淡値を参照しながら、変形後のボリュームテクスチャを毎回新たに生成する。
【非特許文献１】I. Fujishiro, L. Chen, Y. Takeshima, H. Nakamura and Y. Suzuki, "Parallel Visuzalization of Gigabyte Datasets in GeoFEM", Concurrency and Computation: Practice and Experience, Vol. 14, No. 6-7, pp. 521-530, 2002
【非特許文献２】B. Wunsche, "The Visualization and Measurement of Left Ventricular Deformation", Proc. the First Asia-Pacific bioinformatics conference on Bioinformatics, pp. 119-128, 2003.
【非特許文献３】B. Pflesser, U. Tiede, K.H. Hohne and R. R. Leuwer, "Volume Based Planning and Rehearsal of Surgical Intervention", Proc. Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS), pp.607-612, 2000
【非特許文献４】R. A. Drebin, L. Carpenter and P. Hanrahan, "Volume Rendering", Computer Graphics (Proc. ACM SIGGRAPH), Vol. 22, No. 4, pp. 65-74, 1988.
【非特許文献５】F. Dachille, K. Kreeger, B. Chen, I. Bitter and A. Kaufman, "High-quality Volume Rendering Using Texture Mapping Hardware", Proc. The ACM SIGGRAPH /EUROGRAPHICS workshop on Graphics hardware, p. 69, 1998.
【非特許文献６】M. Weiler, M. Kraus, M. Merz and T. Ertl, "Hardware-Based Ray Casting for Tetrahedral Meshes", Proc. IEEE Visualization, pp. 333-340, 2003.
【非特許文献７】M. Weiler, M. Kraus and T. Ertl, "Hardware-Based View-Independent Cell Projection", Proc. the IEEE Symposium on Volume Visualization and Graphics, pp. 13-22, 2002.
【非特許文献８】A. E. Kaufman, S. W. Wang, "Volume Sampled Voxelization of Geometric Primitives", Proc. IEEE Visualization, pp. 78-84, 1993.
【非特許文献９】J. Huang, R. Yagel,V. Filippov and Y. Kurzion "An Accurate Method for Voxelizing Polygon Meshes", ACM Symposium on Volume Visualization, pp. 119-126, 1998.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１から非特許文献５における高度なシミュレータでは、三次元形状モデル上での解析結果を表面や内部構造を含め、高精細かつ高速に描画することが求められるが、かかる要求に対応できていない。例えば、構造物に変形や破壊を加えた際の内部構造の変化の可視化や、拍動心臓などの臓器モデルに対する圧俳や把持の際の内腔の変化の描出などである。特に、手術シミュレータをはじめとする体験型のＶＲシミュレーションでは、解析結果をなめらかなアニメーションとして実時間提示することが必要不可欠である。【０００６】
また、非特許文献６、非特許文献７のアプローチでは、メッシュ生成の際に１０００万以上の要素数からなるボクセルデータの詳細度を踏襲することは難しく、元画像の濃淡値情報の多くが欠落する。このため、形状の変化は描出できるものの、変形結果に色情報や濃淡値を反映させることができない。【０００７】
また、非特許文献８、非特許文献９の方法では、変形後の色情報が再現されるが、ＣＰＵ上でのボクセル化には時間を要し、汎用のＰＣでは実時間性の達成が困難である。また、フレームごとに更新された大規模なボリュームテクスチャをグラフィックカードへ転送する必要が生じ、実時間処理には大きなボトルネックとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本第一の発明の情報処理装置は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報を格納している物体情報格納部と、前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報に基づいて、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記３Ｄボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定部と、前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得部が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置である。
かかる構成により、三次元物体の形状の変化を、表面及び内部の色情報を伴って、実時間で描出することができる。【０００９】
また、本第二の発明の情報処理装置は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報を格納している物体情報格納部と、前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、前記指示受付部が変形指示を受け付けた場合に、前記３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定部と、前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得部と、前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置である。
かかる構成により、三次元物体の形状の変化を、表面及び内部の色情報を伴って、実時間で描出することができる。【００１０】
また、本第三の発明の情報処理装置は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャをスライスした複数のスライス情報である第一スライス情報群を格納している物体情報格納部と、前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定部と、前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得部と、前記第三スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置である。
かかる構成により、三次元物体の形状の変化を、表面及び内部の色情報を伴って、実時間で描出することができ、かつ予め保持するデータ量が少なくて良い。【００１１】
また、本第四の発明の情報処理装置は、第一、第二の情報処理装置において、指示受付部は、変形指示と、視線方向を示す情報である視線ベクトルの入力を受け付け、第一スライス情報群取得部は、指示受付部が変形指示を受け付けた場合に、３Ｄボクセル情報に基づいて、視線ベクトルに対して垂直となる複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。
かかる構成により、視線ベクトルが示す方向から、三次元物体の高品質な表示を実現することができる。
また、本第五の発明の情報処理装置は、上記の情報処理装置において、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報間の間隔は一定である。
かかる構成により、高速かつ高品質に、三次元物体の形状の変化を表示することができる。
また、本第六の発明の情報処理装置は、上記の情報処理装置において、変形物体出力部は、前記第三スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力する。
かかる構成により、三次元物体の形状の変化を、高い品質で表示することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、三次元物体の変形等の処理を実時間で行える情報処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、情報処理装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）【００１４】
図１は、本実施の形態における情報処理装置のブロック図である。情報処理装置は、物体情報格納部１０１、指示受付部１０２、第二メッシュ情報取得部１０３、第一スライス情報群取得部１０４、色情報決定部１０５、第二スライス情報群取得部１０６、変形物体出力部１０７を具備する。色情報決定部１０５は、対応点決定手段１０５１、色情報決定手段１０５２を具備する。【００１５】
物体情報格納部１０１は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報を格納している。三次元メッシュの情報は、三次元物体を構成する点の情報の集合である。三次元メッシュの情報は、間隔が空いている点の情報の集合である。点の情報は、通常、（ｘ，ｙ，ｚ）という座標情報である。３Ｄボクセル情報は、例えば、（ｘ，ｙ，ｚ，ｃｏｌ）で構成される点の情報である。（ｘ，ｙ，ｚ，ｃｏｌ）の（ｘ，ｙ，ｚ）は、座標情報である。「ｃｏｌ」は、色情報である。３Ｄボクセル情報は、点の間隔がなく、詰まっている点の情報でも、離散的な点の情報でも良い。３Ｄボクセル情報は、例えば、ＣＴやＭＲＩやＰＥＴなどの医用機器で取得した画像群である。物体情報格納部１０１は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。【００１６】
指示受付部１０２は、三次元の物体の変形を指示する変形指示と、視線方向を示す情報である視線ベクトルの入力を受け付ける。変形指示や視線ベクトルの入力方法は問わない。変形指示と視線ベクトルの入力手段は、異なっても良い。変形指示や視線ベクトルの入力手段は、テンキーやキーボードやマウス（３Ｄマウスを含む）やメニュー画面によるものや視線入力等、何でも良い。指示受付部１０２は、テンキーやキーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現され得る。【００１７】
第二メッシュ情報取得部１０３は、変形指示に基づいて、物体情報格納部１０１に格納されている第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。例えば、第一メッシュ情報の所定の点をマウスで指示され、ドラッグしながら引き延ばされた場合、第二メッシュ情報取得部１０３は、例えば、当該所定の点が、引き延ばされた方向、距離の分、第一メッシュ情報を変形し、第二メッシュ情報を得る。第二メッシュ情報のデータ構造は、通常、第一メッシュ情報と同じである。第二メッシュ情報取得部１０３は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第二メッシュ情報取得部１０３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００１８】
第一スライス情報群取得部１０４は、第二メッシュ情報取得部１０３が取得した第二メッシュ情報に基づいて、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群取得部１０４は、第一メッシュ情報に対して変形したメッシュ情報である第二メッシュ情報から構成される三次元物体をスライスして取得できる情報であるスライス情報を複数取得する。かかるスライス情報間の間隔は一定であることが好適である。また、複数のスライス情報は、視線ベクトルに対して垂直であることが好適である。スライス情報は、平面を構成する点の情報の集合であり、点間の間隔がなく、詰まっている。第一スライス情報群取得部１０４は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第一スライス情報群取得部１０４の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００１９】
色情報決定部１０５は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、物体情報格納部１０１に格納されている３Ｄボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する。３Ｄボクセル情報の点に対応する各点は、３Dボクセル情報中の点であり、変形前の点である。色情報決定部１０５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。色情報決定部１０５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００２０】
対応点決定手段１０５１は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点に対応する、３Ｄボクセル情報の中の各点を決定する。なお、この３Ｄボクセル情報の中の各点は、変形前の各点である。対応点決定手段１０５１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。対応点決定手段１０５１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００２１】
色情報決定手段１０５２は、対応点決定手段１０５１が決定した３Ｄボクセル情報の中の各点の色情報を取得する。色情報決定手段１０５２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。色情報決定手段１０５２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００２２】
第二スライス情報群取得部１０６は、色情報決定部１０５が決定した各点の色情報に基づいて、第一スライス情報群取得部１０４が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する。つまり、第二スライス情報群取得部１０６は、第一スライス情報群取得部１０４が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報として、色情報決定部１０５が決定した各点の色情報を設定する。かかる色情報を設定した複数のスライス情報が第二スライス情報群である。第二スライス情報群取得部１０６は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第二スライス情報群取得部１０６の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００２３】
変形物体出力部１０７は、第二スライス情報群を出力する。出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、外部の装置（例えば、表示装置を具備する装置）への送信、記録媒体への蓄積等を含む概念である。表示は、ディスプレイやプロジェクターなどへの出力を言う。第二スライス情報群の表示態様は問わない。変形物体表示部１０７は、第二スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に表示することが好適である。変形物体表示部１０７は、ディスプレイ等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。変形物体表示部１０７は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。
以下、情報処理装置の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ２０１）指示受付部１０２は、変形指示と視線ベクトルの入力を受け付けたか否かを判断する。入力を受け付ければステップＳ２０２に行き、入力を受け付けなければステップＳ２０１に戻る。
（ステップＳ２０２）第一スライス情報群取得部１０４は、ステップＳ２０１で受け付けた視線ベクトルを取得する。
（ステップＳ２０３）第二メッシュ情報取得部１０３は、ステップＳ２０１で受け付けた変形指示を取得する。なお、取得した変形指示は、例えば、変形ベクトル（向きと大きさを有する）である。
（ステップＳ２０４）第二メッシュ情報取得部１０３は、物体情報格納部１０１から第一メッシュ情報を読み出す。【００２４】
（ステップＳ２０５）第二メッシュ情報取得部１０３は、ステップＳ２０３で取得した変形指示に基づいて、ステップＳ２０４で読み出した第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。変形指示に基づいてメッシュ情報を変形する処理は、公知技術（有限要素法の技術）であるので、詳細な説明は省略する。【００２５】
（ステップＳ２０６）第一スライス情報群取得部１０４は、ステップＳ２０５で取得した第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第二メッシュ情報が構成する三次元物体をスライスし、複数の平面の情報を得る。かかる平面の情報がスライス情報である。スライス情報は、座標情報（ｘ，ｙ，ｚ）で示される点の集合であり、色情報は有さない。かかる場合、第一スライス情報群取得部１０４は、視線ベクトルに対して垂直となり、所定の間隔で、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。ここで、第一スライス情報群を構成するスライス情報は、色情報を有しない。
（ステップＳ２０７）第二スライス情報群取得部１０６は、第二スライス情報群を取得する。かかる処理の詳細については、図３のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ２０８）変形物体出力部１０７は、ステップＳ２０７で取得した第二スライス情報群を出力する。ステップＳ２０１に戻る。【００２６】
なお、図２のフローチャートにおいて、連続的に変形指示と視線ベクトルの入力を受け付け、リアルタイムに三次元物体の変形を表示した。しかし、視線ベクトルの入力は、一度だけでも良いし、視線ベクトルは予め格納されており、入力されなくても良い。
また、図２のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
次に、情報処理装置における第二スライス情報群取得の動作（上記ステップＳ２０７の動作）について、図３のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ３０１）第二スライス情報群取得部１０６は、カウンタｉに１を代入する。【００２７】
（ステップＳ３０２）第二スライス情報群取得部１０６は、ｉ番目のスライス情報（未処理のスライス情報）が、第一スライス情報群の中に存在するか否かを判断する。ｉ番目のスライス情報が存在すればステップＳ３０３に行き、ｉ番目のスライス情報が存在しなければ上位関数にリターンする。
（ステップＳ３０３）第二スライス情報群取得部１０６は、カウンタｊに１を代入する。【００２８】
（ステップＳ３０４）第二スライス情報群取得部１０６は、ｉ番目のスライス情報の中に未処理のｊ番目の点があるかどうか判断する。ｊ番目の点が存在すればステップＳ３０５に行き、ｊ番目の点が存在しなければステップＳ３０９に飛ぶ。なお、「未処理」とは、色情報を設定していないことを言う。【００２９】
（ステップＳ３０５）対応点決定手段１０５１は、ｉ番目のスライス情報の中のｊ番目の点に対応する点であり、３Ｄボクセル情報中の点を決定する。３Ｄボクセル情報中の点とは、変形前の点である。なお、ｊ番目の点は、変形後の点である。３Ｄボクセル情報中の点を決定するアルゴリズムの例の詳細は、後述する。
（ステップＳ３０６）色情報決定手段１０５２は、ステップＳ３０５で決定した３Ｄボクセル情報中の点の色情報を取得する。
（ステップＳ３０７）色情報決定手段１０５２は、ステップＳ３０６で取得した色情報を、ｉ番目のスライス情報の中のｊ番目の点の色情報に設定する。
（ステップＳ３０８）第二スライス情報群取得部１０６は、カウンタｊを１、インクリメントする。ステップＳ３０４に戻る。
（ステップＳ３０９）第二スライス情報群取得部１０６は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ３０２に戻る。【００３０】
以下、本実施の形態における情報処理装置の具体的な動作について説明する。本情報処理装置において、例えば、三次元物体は、心臓や肺などの臓器である。かかる三次元物体は、４面体の集合で近似できる。したがって、ここでは、説明の簡単化のために、図４（ａ）に示す４面体を変形させた場合について説明する。図４（ａ）において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｏの４点を有する。点Ｐは、４面体の内部のある点である。【００３１】
物体情報格納部１０１は、例えば、図５に示す第一メッシュ情報と、図６に示す３Ｄボクセル情報を格納している。第一メッシュ情報は、例えば、４面体の外側および内側の点の情報（点の間は間隔があいている）の集合である。３Ｄボクセル情報は、図４（ａ）に示す４面体を構成する全ての点の情報である点情報の集合である。点情報は、位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）と色情報（図６において、「ｃｏｌ１」など）を、少なくとも有する。【００３２】
ここで、ユーザは、変形指示と視線ベクトルを入力した、とする。ここでは、変形指示は、例えば、情報処理装置が具備するマウスで入力する。マウスでの入力は、例えば、図４（ａ）に示す４面体の点Ｏを左横に所定の力でドラッグする入力である。かかる入力により、図４（ａ）に示す４面体は、図４（ｂ）に示すような４面体になる。そして、かかる変形指示に基づいて、第二メッシュ情報取得部１０３は、図５の第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報を図７に示す。つまり、第二メッシュ情報は、図４（ｂ）の４面体を示す情報である。なお、第一メッシュ情報を変形し、第二メッシュ情報を取得する処理は、有限要素法による公知技術であるので詳細な説明は省略する。【００３３】
次に、第一スライス情報群取得部１０４は、第二メッシュ情報取得部１０３が取得した第二メッシュ情報に基づいて、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群取得部１０４は、図８に示すように、視線ベクトルに対して垂直となり、所定の間隔で、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群取得部１０４は、表示対象の三次元物体の位置「ｍｉｎＤ」と「ｍａｘＤ」を求め、所定の間隔「Ｄ」でスライスし、複数のスライス情報を取得する。スライス情報は、点の情報の集合である。また、スライス情報を構成する点間の間隔はない。つまり、スライス情報により示される平面は、点の情報により詰まっている。ここでの点の情報は、位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を有し、色情報を有さない。その結果、第一スライス情報群取得部１０４は、図９に示す第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群は、スライス情報Ｓ１，スライス情報Ｓ２，スライス情報Ｓ３などを有する。なお、視線ベクトルに対して垂直にスライス情報を取得するのは、ユーザがスライス情報の集合を見た場合に、間引いたスライス情報でも、立体的に見えるようにするためである。また、所定の間隔で、間引いたスライス情報を取得するのは、表示処理の高速化のためである。また、一定の間隔でスライス情報を取得するのは、高品質な三次元物体を表示するためである。【００３４】
次に、色情報の取得処理について説明する。図４（ａ），（ｂ）にあるように、メッシュ要素内部のある点Ｐが、変形指示の入力によってＰ'に変位したとき、Ｐ'の色情報には３Ｄボクセル情報内のＰの位置にある色情報を割り当てる必要がある。変形前後においてメッシュ内部の任意点の各頂点からの相対位置が変化しないとすれば、変形前後の内部点Ｐ，Ｐ'の位置は共通のパラメータｓ，ｔ，ｕを用いて、次のように各エッジの線形結合として表すことができる。
ＯＰ＝ｓＯＡ＋ｔＯＢ＋ｕＯＣ                  式（１）
Ｏ'Ｐ'＝ｓＯ'Ａ'＋ｔＯ'Ｂ'＋ｕＯ'Ｃ'  式（２）【００３５】
ここで、対応点決定手段１０５１は、式（２）を解いて、変形後のメッシュから内部の点Ｐ'を定義するパラメータｓ，ｔ，ｕを求め、式（１）から変形前の位置Ｐを得る。そして、位置Ｐに対応する色情報を、図６に示す３Ｄボクセル情報から取得する。そして、色情報決定手段１０５２は、対応点決定手段１０５１が決定した第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の各点の色情報を取得し、設定する。その結果、図９の変形後の各スライス情報を構成する各点は、色情報を有することとなる。【００３６】
以上の処理において、メッシュ情報を構成するノード（点）に変位が生じたり、メッシュ情報の再構成が行われたりした場合でも、シミュレーション前後において、要素内の点の各ノードからの相対位置が求められる限り、内部の任意点における色情報が再現可能である。【００３７】
次に、変形物体出力部１０７は、第二スライス情報群を表示する。かかる処理により、変形指示を受け付けた後の三次元物体がリアルタイムに表示される。変形指示の受け付けと変形後の三次元物体の表示を繰り返すことで、例えば、医療分野における生体機能解析やリアルタイムの手術シミュレーション等が可能となる。【００３８】
以上、本実施の形態によれば、メッシュに生じた変形や破壊を、表面及び内部の色情報を伴って実時間で描出することができる。具体的には、３Ｄボクセル情報から取得したスライス情報群と、メッシュ情報を用いて、リアルタイムの三次元物体の変形をシミュレーションできる。つまり、元画像のボクセルデータ（３Ｄボクセル情報）と対象領域のメッシュデータ（メッシュ情報）の両方を使用し、変形後のメッシュ要素をテクスチャマップされた断面の重なりによって表現することによって、物体表面・内部構造の高精細な描画を行える。また、本実施の形態によれば、有限要素法を代表とする力学計算アルゴリズムに対応し、専用のグラフィクスカードを必要とせずに、汎用ＰＣ上で、例えば、２５６×２５６×２５６  ｖｏｘｅｌからなるボリュームデータに対して、なめらかな変形アニメーションを生成することができる。【００３９】
なお、本実施の形態における情報処理装置の処理について評価を行った。描画に要する計算時間を検証するために、４パターンの同形状で詳細度の異なるメッシュ（図１０（ａ）の立方体、メッシュ数Ｅは５８９，１１０４，４４６３，８４６８）と対応する２５６×２５６×２５６と１２８×１２８×１２８の２パターンのボリュームテクスチャを用意した。それぞれに対し、スライス間隔Ｄが１．０と２．０の場合を考え、計１６通りに対して１秒間における描画フレーム数を測定した。それぞれの場合でのフレーム数を図１１に示す。なお、図１０の各画像データは、色情報も含むことは言うまでもない。【００４０】
要素数が多くなると生成されるベースポリゴンが増加し、フレーム数は減少する。フレーム数はスライス間隔Ｄにはほぼ比例し、２５６×２５６×２５６ｖｏｘｅｌのボリュームテクスチャを用いた場合、スライス間隔Ｄを２とすれば要素数が２０００程度までのメッシュで１０Ｈｚ以上のフレーム数を達成できており、物体に対する操作に対して対話的になめらかなアニメーションを提示することができた。【００４１】
また、本実施の形態における情報処理装置は、ＣＴやＭＲＩによって取得される人体臓器などの三次元物体形状に対し、変形シミュレーションを行った際の表面・内部構造の可視化に有用である。ここで、人体臓器などの三次元物体の形状に対し適用した結果を、以下に示す。例えば、図１２（ａ）はＣＴによって取得された二次元画像集合から抽出された心筋部位のボリュームレンダリング結果である。同形状の四面体メッシュモデルを作成し、変形シミュレーションを行った結果を図１２（ｂ）に示す。濃淡値が反映されるため、変形後の冠動脈などの微細組織や物体表面の性状が高精細に描出される。また、α値を変化させることによって内部構造（心内腔）の変形も観察できる。かかることは、他の実施の形態においても同様である。なお、図１２の各画像データは、色情報も含むことは言うまでもない。【００４２】
また、本実施の形態における情報処理装置は、臓器等の三次元物体の変形のシミュレーションだけではなく、エンターテイメント向けのアニメーション生成など、コンピュータグラフィクスに関連した幅広い用途に有用であり、ボリュームビジュアライゼーションの適用範囲を大きく拡大できる。かかることも、他の実施の形態においても同様である。【００４３】
また、本実施の形態における情報処理装置において、第一スライス情報群の取得や、第二スライス情報群の取得の処理を並列化すれば、さらに高速処理できることは言うまでもない。かかることも、他の実施の形態においても同様である。
また、本実施の形態における情報処理装置の物体情報格納部に格納されているデータのデータ構造は、三次元物体の三次元メッシュの情報であるメッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報の全部または一部を対応付けて有する三次元物体のデータ構造である。かかるデータ構造を有するデータに対して、上記のような処理を行うことにより、三次元物体の変形や破壊を、表面及び内部の色情報を伴って実時間で描出することができる。かかることも、他の実施の形態においても同様である。【００４４】
さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現しても良い。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布しても良い。また、このソフトウェアをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布しても良い。なお、このことは、本明細書における他の実施の形態においても該当する。なお、本実施の形態における情報処理装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、三次元の物体の変形を指示する変形指示を、入力手段等から受け付ける指示受付ステップと、前記変形指示に基づいて、記録媒体に格納している第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、前記第二メッシュ情報に基づいて、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記３Ｄボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得ステップで取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、前記第二スライス情報群を、出力装置等に出力する変形物体出力ステップを実行させるためのプログラム、である。
（実施の形態２）【００４５】
実施の形態２において、情報処理装置は、変形前の３Ｄボクセル情報から、色情報を有するスライス情報群を取得し、当該スライス情報群と変形後のメッシュ情報から、変形後の三次元物体の表示を得る方法について説明する。実施の形態２における情報処理装置と、実施の形態１における情報処理装置は、スライス情報群とメッシュ情報を適切に組み合わせて、三次元物体の変形を高速に実現することは同じであるが、変形後の三次元物体を得るアルゴリズムが異なる。【００４６】
図１３は、本実施の形態における情報処理装置のブロック図である。情報処理装置は、物体情報格納部１０１、指示受付部１０２、第一スライス情報群取得部１３０３、第二メッシュ情報取得部１３０４、第二スライス情報群取得部１３０５、色情報決定部１３０６、第三スライス情報群取得部１３０７、変形物体出力部１３０８を具備する。色情報決定部１３０６は、対応点決定手段１３０６１、色情報決定手段１３０６２を具備する。【００４７】
第一スライス情報群取得部１３０３は、指示受付部１０２が変形指示を受け付けた場合に、物体情報格納部１０１の３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。具体的には、第一スライス情報群取得部１３０３は、３Ｄボクセル情報で表される三次元物体を、所定の間隔でスライスした複数のスライスを示す情報である複数のスライス情報を得る。第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報間の間隔は一定であることが好適である。また、第一スライス情報群取得部１３０３は、指示受付部１０２が変形指示を受け付けた場合に、３Ｄボクセル情報に基づいて、視線ベクトルに対して垂直となる複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得することが好適である。第一スライス情報群を構成するスライス情報の各点の情報は、色情報を有する。第一スライス情報群取得部１３０３は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第一スライス情報群取得部１３０３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００４８】
第二メッシュ情報取得部１３０４は、指示受付部１０２が変形指示を受け付けた場合に、当該変形指示に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報取得部１３０４は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第二メッシュ情報取得部１３０４の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００４９】
第二スライス情報群取得部１３０５は、第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する。第二スライス情報群を構成するスライス情報の各点は、色情報を有さなくても良い。第二スライス情報群取得部１３０５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第二スライス情報群取得部１３０５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００５０】
色情報決定部１３０６は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する。【００５１】
対応点決定手段１３０６１は、第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の各点を決定する。対応点決定手段１３０６１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。対応点決定手段１３０６１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００５２】
色情報決定手段１３０６２は、対応点決定手段１３０６１が決定した第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の各点の色情報を取得する。色情報決定手段１３０６２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。色情報決定手段１３０６２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００５３】
第三スライス情報群取得部１３０７は、色情報決定部１３０６が決定した各点の色情報に基づいて、第二スライス情報群取得部１３０５が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する。第三スライス情報群は、第二スライス情報群の各点に色情報を設定した情報群である。第三スライス情報群取得部１３０７は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。第三スライス情報群取得部１３０７の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。【００５４】
変形物体出力部１３０８は、第三スライス情報群を出力する。出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、外部の装置（例えば、表示装置を具備する装置）への送信、記録媒体への蓄積等を含む概念である。表示は、ディスプレイやプロジェクターなどへの出力を言う。第三スライス情報群の表示態様は問わない。変形物体出力部１３０８は、第三スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力することが好適である。変形物体出力部１３０８は、ディスプレイ等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。変形物体出力部１３０８は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。
以下、本情報処理装置の動作について図１４のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１４０１）指示受付部１０２は、変形指示と視線ベクトルの入力を受け付けたか否かを判断する。入力を受け付ければステップＳ１４０２に行き、入力を受け付けなければステップＳ１４０１に戻る。
（ステップＳ１４０２）第一スライス情報群取得部１３０３は、ステップＳ１４０１で受け付けた視線ベクトルを取得する。
（ステップＳ１４０３）第二メッシュ情報取得部１３０４は、ステップＳ１４０１で受け付けた変形指示を取得する。なお、変形指示は、例えば、変形ベクトル（向きと大きさを有する）である。
（ステップＳ１４０４）第二メッシュ情報取得部１３０４は、物体情報格納部１０１から第一メッシュ情報を読み出す。【００５５】
（ステップＳ１４０５）第二メッシュ情報取得部１３０４は、ステップＳ１４０３で取得した変形指示に基づいて、ステップＳ１４０４で読み出した第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。【００５６】
（ステップＳ１４０６）第一スライス情報群取得部１３０３は、物体情報格納部１０１から３Ｄボクセル情報を読み出し、当該３Ｄボクセル情報から複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。かかる場合、第一スライス情報群取得部１３０３は、視線ベクトルに対して垂直となり、所定の間隔で、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。なお、第一スライス情報群を構成するスライス情報の各点は、色情報を有する。各点の色情報は、３Ｄボクセル情報が有する点で、対応する各点の色情報である。【００５７】
（ステップＳ１４０７）第二スライス情報群取得部１３０５は、ステップＳ１４０５で取得した第二メッシュ情報に基づいて、ステップＳ１４０６で取得した第一スライス情報群が有する複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する。
（ステップＳ１４０８）第三スライス情報群取得部１３０７は、第三スライス情報群を取得する。かかる処理の詳細については、図１５のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１４０９）変形物体出力部１３０８は、ステップＳ１４０８で取得した第三スライス情報群を出力する。ステップＳ１４０１に戻る。【００５８】
なお、図１４のフローチャートにおいて、連続的に変形指示と視線ベクトルの入力を受け付け、リアルタイムに三次元物体の変形を表示した。しかし、視線ベクトルの入力は、一度だけでも良いし、視線ベクトルは予め格納されており、入力されなくても良い。
また、図１４のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
次に、情報処理装置における第三スライス情報群取得の動作（上記ステップＳ１４０８の動作）について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１５０１）第三スライス情報群取得部１３０７は、カウンタｉに１を代入する。【００５９】
（ステップＳ１５０２）第三スライス情報群取得部１３０７は、ｉ番目のスライス情報（未処理のスライス情報）が、第二スライス情報群の中に存在するか否かを判断する。ｉ番目のスライス情報が存在すればステップＳ１５０３に行き、ｉ番目のスライス情報が存在しなければ上位関数にリターンする。
（ステップＳ１５０３）第三スライス情報群取得部１３０７は、カウンタｊに１を代入する。【００６０】
（ステップＳ１５０４）第三スライス情報群取得部１３０７は、ｉ番目のスライス情報の中に未処理のｊ番目の点があるかどうか判断する。ｊ番目の点が存在すればステップＳ１５０５に行き、ｊ番目の点が存在しなければステップＳ１５０９に飛ぶ。
（ステップＳ１５０５）対応点決定手段１３０６１は、ｉ番目のスライス情報の中のｊ番目の点に対応する点であり、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点（変形前の点）を決定する。
（ステップＳ１５０６）色情報決定手段１３０６２は、ステップＳ１５０５で決定した点の色情報を取得する。なお、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点は、色情報を有する。
（ステップＳ１５０７）色情報決定手段１３０６２は、ステップＳ１５０６で取得した色情報を、ｉ番目のスライス情報の中のｊ番目の点の色情報に設定する。
（ステップＳ１５０８）第三スライス情報群取得部１３０７は、カウンタｊを１、インクリメントする。ステップＳ１５０４に戻る。
（ステップＳ１５０９）第三スライス情報群取得部１３０７は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ１５０２に戻る。
以下、本実施の形態における情報処理装置の具体的な動作について説明する。本情報処理装置において、実施の形態１と同様に、図４（ａ）に示す４面体を変形させた場合について説明する。
物体情報格納部１０１は、物体情報格納部１０１は、例えば、図５に示す第一メッシュ情報と、図６に示す３Ｄボクセル情報を格納している。【００６１】
ここで、ユーザは、変形指示と視線ベクトルを入力した、とする。かかる入力により、図４（ａ）に示す４面体は、図４（ｂ）に示すような４面体になる。そして、かかる変形指示に基づいて、第二メッシュ情報取得部１３０４は、図５の第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報を図６に示す。【００６２】
次に、第一スライス情報群取得部１３０３は、３Ｄボクセル情報から、視線ベクトルに対して垂直となる複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群を図１６に示す。第一スライス情報群は、スライス情報Ｓ１６１、スライス情報Ｓ１６２、スライス情報Ｓ１６３等を有する。ここでのスライス情報Ｓ１６１等は、色情報も有する。つまり、スライス情報Ｓ１６１等を構成する各点の情報の構造例は、「（ｘ，ｙ，ｚ，ｃｏｌ）」である。なお、３Ｄボクセル情報からスライス情報を切出す処理は、公知技術であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、３Ｄボクセル情報からスライス情報を切出す処理は、実施の形態１で述べた処理と概ね同様である。【００６３】
次に、第二メッシュ情報取得部１３０４は、指示受付部１０２が受け付けた変形指示に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報は、例えば、図７に示すような情報である。【００６４】
次に、第二スライス情報群取得部１３０５は、第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報（第一スライス情報群）を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する。かかる変形時には、色情報は考慮しない。つまり、第二スライス情報群取得部１３０５は、例えば、第一スライス情報群を構成するスライス情報の位置情報のみを利用し、第二スライス情報群を得る。第二スライス情報群を構成するスライス情報は、色情報を有しない。かかるスライス情報の各点の情報の構造例は、「（ｘ，ｙ，ｚ，−１）」である。色情報の「−１」は、ここでは、色情報を有しないことを意味する。【００６５】
次に、色情報決定部１３０６は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する。そして、第三スライス情報群取得部１３０７は、上記の色情報「−１」を、決定した色情報に書き換える。かかる処理により、第三スライス情報群取得部１３０７は、第三スライス情報群を取得する。
そして、変形物体出力部１３０８は、第三スライス情報群を出力する。
以上、本実施の形態によれば、メッシュに生じた変形や破壊を、表面及び内部の色情報を伴って、概ね実時間で描出することができる。【００６６】
なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様に、スライス情報群を構成する複数のスライス情報間の間隔は一定であることが好適である。また、変形物体出力部は、スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力することが好適である。かかることは、他の実施の形態において同様である。【００６７】
さらに、本実施の形態における情報処理装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、三次元の物体の変形を指示する変形指示を、入力手段等から受け付ける指示受付ステップと、前記指示受付ステップで変形指示を受け付けた場合に、記録媒体に格納している３Ｄボクセル情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、前記第二メッシュ情報に基づいて、前記複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得部が取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、前記第三スライス情報群を、出力装置等に出力する変形物体出力ステップを実行するためのプログラム、である。
（実施の形態３）
本実施の形態において、予め３Ｄボクセル情報ではなく、スライス情報が用意されている例を説明する。【００６８】
図１７は、本実施の形態における情報処理装置のブロック図である。情報処理装置は、物体情報格納部１７０１、指示受付部１７０２、第二メッシュ情報取得部１３０４、第二スライス情報群取得部１３０５、色情報決定部１３０６、第三スライス情報群取得部１３０７、変形物体出力部１３０８を具備する。【００６９】
物体情報格納部１７０１は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、三次元の物体のボリュームテクスチャをスライスした複数のスライス情報である第一スライス情報群を格納している。物体情報格納部１７０１は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。なお、三次元の物体のボリュームテクスチャ、またはスライス情報は、例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴなどの医用機器で撮影したデータである。【００７０】
指示受付部１７０２は、三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける。変形指示や視線ベクトルの入力手段は、テンキーやキーボードやマウス（３Ｄマウスを含む）やメニュー画面によるものや視線入力等、何でも良い。指示受付部１７０２は、テンキーやキーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現され得る。
以下、本情報処理装置の動作について図１８のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１８０１）指示受付部１７０２は、変形指示の入力を受け付けたか否かを判断する。入力を受け付ければステップＳ１８０２に行き、入力を受け付けなければステップＳ１８０１に戻る。
（ステップＳ１８０３）第二メッシュ情報取得部１３０４は、ステップＳ１８０１で受け付けた変形指示を取得する。なお、変形指示は、例えば、変形ベクトル（向きと大きさを有する）である。
（ステップＳ１８０４）第二メッシュ情報取得部１３０４は、物体情報格納部１７０１から第一メッシュ情報を読み出す。【００７１】
（ステップＳ１８０５）第二メッシュ情報取得部１３０４は、ステップＳ１８０３で取得した変形指示に基づいて、ステップＳ１８０４で読み出した第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。【００７２】
（ステップＳ１８０６）第二スライス情報群取得部１３０５は、ステップＳ１８０５で取得した第二メッシュ情報に基づいて、格納されている第一スライス情報群が有する複数のスライス情報を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する。
（ステップＳ１８０７）第三スライス情報群取得部１３０７は、第三スライス情報群を取得する。ステップＳ１８０７の処理は、ステップＳ１４０８の処理と同様である。かかる処理の詳細については、図１５のフローチャートを用いて説明した。
（ステップＳ１８０８）変形物体表示部１３０８は、ステップＳ１８０７で取得した第三スライス情報群を出力する。【００７３】
以下、本実施の形態における情報処理装置の具体的な動作について説明する。本情報処理装置において、物体情報格納部１７０１は、例えば、図５に示す第一メッシュ情報と、図１６に示す第一スライド情報群を保持している。そして、受け付けた変形指示に基づいて、実施の形態２と、概ね同様の処理により、第三スライス情報群を取得する。そして、変形物体出力部１３０８は、第三スライス情報群を表示する。【００７４】
以上、本実施の形態によれば、メッシュに生じた変形や破壊を、表面及び内部の色情報を伴って、概ね実時間で描出することができる。また、本実施の形態において、予め第一スライド情報群を保持しているので、３Ｄ物体の変形が高速にシミュレーションできる。さらに、３Ｄボクセル情報を保持する必要がないので、情報処理装置は少ない記憶容量でシミュレーションが可能である。【００７５】
さらに、本実施の形態における情報処理装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、三次元の物体の変形を指示する変形指示を、入力手段等から受け付ける指示受付ステップと、前記変形指示に基づいて、記録媒体に格納している第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、前記第二メッシュ情報に基づいて、記録媒体に格納している第一スライス情報群を変形し、新たな複数のスライス情報である第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の点であり、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点に対応する点の色情報を取得し、当該取得した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群を構成する新たな複数のスライス情報の各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、前記色情報決定ステップで決定した各点の色情報に基づいて、前記第二スライス情報群取得ステップで取得した第二スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第三スライス情報群を取得する第三スライス情報群取得ステップと、前記第三スライス情報群を、出力装置等に出力する変形物体出力ステップを実行するためのプログラム、である。【００７６】
また、上記各実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。
また、上記に記載したプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。【００７７】
つまり、本発明における三次元物体のデータ構造は、三次元物体の三次元メッシュの情報であるメッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報の全部または一部を対応付けて有する。かかる三次元物体のデータ構造の特徴を用いて、高速に三次元物体のシミュレーションを行える。メッシュ情報と３Ｄボクセル情報の対応付けの方法は種々ある。例えば、リンクを張っても良い。また、所定の記録媒体にそれぞれ格納されているだけでも良い。情報処理装置が上述した処理により、一の三次元物体のメッシュ情報と３Ｄボクセル情報を共に利用できる状況にあれば、２種類のデータは対応付けられているといえる。具体的には、本発明における情報処理装置は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、前記三次元の物体のボリュームテクスチャである３Ｄボクセル情報の全部または一部を格納している物体情報格納部と、前記三次元の物体の変形を指示する変形指示を受け付ける指示受付部と、前記変形指示に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報と前記３Ｄボクセル情報の全部または一部に基づいて、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力部を具備する情報処理装置である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明にかかる情報処理装置は、メッシュに生じた変形等を、表面及び内部の色情報を伴って実時間で描出することができるという効果を有し、三次元物体のシミュレーション装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施の形態１における情報処理装置のブロック図
【図２】同情報処理装置の動作を説明するフローチャート
【図３】同スライス情報群取得処理の詳細について説明するフローチャート
【図４】同変形対象の三次元物体を構成する４面体を示す図
【図５】同第一メッシュ情報を示す図
【図６】同３Ｄボクセル情報を示す図
【図７】同第二メッシュ情報を示す図
【図８】同第一スライス情報群を取得する際のイメージを示す図
【図９】同第一スライス情報群を示す図
【図１０】同変形対象の三次元物体を示す図
【図１１】同計算時間の検証データを示す図
【図１２】同変形対象の心筋部位を示す図
【図１３】実施の形態２における情報処理装置のブロック図
【図１４】同情報処理装置の動作を説明するフローチャート
【図１５】同スライス情報群取得処理の詳細について説明するフローチャート
【図１６】同第一スライス情報群を示す図
【図１７】実施の形態３における情報処理装置のブロック図
【図１８】同情報処理装置の動作を説明するフローチャート
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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