(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元空間内の被投影物体を投影面に投影し陰影付けしてなる３次元画像を作成する第１の画像作成手段と、
前記３次元空間内に仮想的に設定される３次元定規であって、複数本の定規から構成される３次元定規と、
前記３次元定規を前記３次元空間内で任意に回転させる３次元定規回転手段と、
前記３次元定規を、前記複数本の定規を別々に移動させることによって前記３次元空間内の任意の位置に移動させる３次元定規移動手段と、
３次元空間内の任意の位置の３次元定規を投影面に投影してなる３次元定規画像を作成する第２の画像作成手段と、
前記第１の画像作成手段によって作成された３次元画像と前記第２の画像作成手段によって作成された３次元定規画像とを合成して表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする３次元画像表示装置。
【請求項２】
前記３次元定規は、互いに直交する３本の定規から構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像表示装置。
【請求項３】
前記表示手段は、前記３次元定規の一部が前記被撮影物体の後方に位置する場合又は被撮影物体の内部に入り込む場合には、その一部と他の部分とで前記３次元定規画像の表示を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元画像表示装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記３次元定規の一部が被撮影物体の内部に入り込む場合には、前記３次元定規と前記被撮影体との交点に記号を付けることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の３次元画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元画像表示装置に係り、特に３次元空間内の被投影物体を平行投影法や中心投影法によって投影面に投影して３次元画像を作成し、該３次元画像を表示する３次元画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体的な形状の被測定物体の寸法を測定する際には、被測定物体を投影面に投影して、その投影像の寸法を測定する。手術時に胃、肺、腹部、心臓などの寸法を測定する場合には、平行投影法が用いられる。
従来、平行投影法における投影像から被測定物体の寸法を計測する際には、図７に示すように、直線定規１を投影面２と平行にセットして被測定物体３と重ねて投影面２に投影し、投影像の寸法を目盛り４で計測していた。
【０００３】
平行投影像の寸法を計測する方法としては、上記の方法の他に、投影像に矩形グリッド５を重ねる方法や、マウスのようなポインティング装置により立体空間内の２点を指定して２点間の寸法を計測する方法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、３次元空間内で被測定物体の任意の２点間の距離を正確に測るのは、直線定規が被測定物体から離れているため、奥行き方向の正確な位置が決めにくく困難であるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、３次元空間内の任意の位置で被測定物体の寸法を測定することができる３次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、３次元空間内の被投影物体を投影面に投影し陰影付けしてなる３次元画像を作成する第１の画像作成手段と、前記３次元空間内に仮想的に設定される３次元定規であって、複数本の定規から構成される３次元定規と、前記３次元定規を前記３次元空間内で任意に回転させる３次元定規回転手段と、前記３次元定規を、前記複数本の定規を別々に移動させることによって前記３次元空間内の任意の位置に移動させる３次元定規移動手段と、３次元空間内の任意の位置の３次元定規を投影面に投影してなる３次元定規画像を作成する第２の画像作成手段と、前記第１の画像作成手段によって作成された３次元画像と前記第２の画像作成手段によって作成された３次元定規画像とを合成して表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、第１の画像作成手段が３次元空間内の被投影物体を投影面に投影し陰影付けしてなる３次元画像を作成し、第２の画像作成手段が３次元空間内の任意の位置の３次元定規を投影面に投影してなる３次元定規画像を作成する。表示手段は、第１の画像作成手段によって作成された３次元画像と第２の画像作成手段によって作成された３次元定規画像とを合成して表示する。このように、被投影物体を投影した３次元画像と３次元定規を投影した３次元画像とを合成することによって、被投影物体の寸法を３次元定規を構成する各定規で測定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る３次元画像表示装置の好ましい実施の形態について詳説する。
まず、本発明に係る３次元定規について説明する。
この３次元定規は、図２に示すように互いに直交する３本の定規ｘ、ｙ、ｚから構成され、被投影物体を一緒に投影するために、３次元空間内に仮想的に設定される。そして、この３次元定規は、３次元空間内の任意の位置に移動可能とする。３次元定規の３次元空間内での移動は、定規ｘ、ｙ、ｚが同時に移動できるようにしてもよいし、各定規ｘ、ｙ、ｚを別々に移動できるようにしてもよい。各定規ｘ、ｙ、ｚを別々に移動させる場合には、他の３本の定規との直交（ねじれの位置の関係の定規との直交を含む）状態を保ちながら平行移動可能とする。例えば、図２上で、定規ｘは定規ｙ、ｚと直交を保ちながら矢印ａの方向に移動し、定規ｙは定規ｘ、ｚと直交を保ちながら矢印ｂの方向に移動し、定規ｚは定規ｘ、ｙと直交を保ちながら矢印ｃの方向に移動する。
【０００８】
また、この３次元定規は３次元空間内で前記各定規ｘ、ｙ、ｚを中心として回転可能とする。図２上で、定規ｘを中心に３次元定規を回転させると定規ｙと定規ｚは矢印ｄ方向に回転し、定規ｙを中心に３次元定規を回転させると定規ｘと定規ｚは矢印ｅ方向に回転し、定規ｚを中心に３次元定規を回転させると定規ｘと定規ｙは矢印ｆ方向に回転する。
【０００９】
これらの定規の移動・回転は、例えばマウスとＣＲＴモニタ内に表示された矢印アイコンなどのマーカを移動させることによって、３次元空間内で任意に行うことができる。３次元定規の回転において、１つの定規を回転軸とすることにより、回転軸に直交する平面内で３次元定規が回転することになるため、３次元空間内での３次元定規の回転が操作者に容易に認識できる。
【００１０】
次に、被投影物体を上記３次元定規を投影面に投影して３次元画像を作成する方法について説明する。
３次元画像を得る方法として、視点と投影面とを与え、視点と投影面との間の３次元空間に存在する被投影物体を示す３次元原画像（複数の断面像）を、その投影面に視点から見たように投影する投影法があり、投影法には、平行光線を用いて投影する平行投影法と、１つの視点から発する拡散光線を用いて投影する中心投影法（特開平７─２１０７０４号公報参照）とがある。また、投影面に投影される被投影物体は、３次元画像として表示するために周知の方法によって陰影付けされるが、ここではその詳細については省略する。
【００１１】
被投影物体を投影面に平行投影して陰影付けしてなる３次元画像を作成する際に、３次元空間内の任意の位置の上記３次元定規も一緒に投影面に平行投影して３次元定規画像を作成する。
前述したように、３次元定規を３次元空間内の任意の位置に移動させ、或いは回転させることによって投影面に投影される上記３次元定規画像を変更することができる。尚、３次元定規には目盛りが付けられているが、各定規ｘ、ｙ、ｚと投影面とのなす角度に応じて目盛りの間隔が変更されることは言うまでもない。
【００１２】
上記被投影物体を示す３次元画像と３次元定規を示す３次元定規画像とは合成されるが、３次元定規の位置や回転により、定規の一部が被投影物体の後方に位置する場合や被投影物体内に入り込む場合がある。
以下、図２を参照しながら上記の場合の３次元定規の表示例について説明する。同図に示すように、３次元定規の一部が被投影物体１０の後方に位置する場合又は被投影物体１０内に入り込む場合には、その被投影物体１０に隠れている部分は点線で表示する。また、各定規と被投影物体１０の表面との交点には円などの記号を付ける。これにより、各定規の被投影物体１０に隠れている部分のうち、円と円との間は被投影物体１０内に入り込んでいると識別することができ、その他の点線で表示された部分は被投影物体１０の後方に位置していると識別することができる。尚、定規のうち被投影物体１０の後方に位置する部分と被投影物体１０内に入り込む部分の表示は、上記表示例に限らず、例えば定規の色を変えてもよく、要は識別可能に表示すればよい。
【００１３】
さて、被投影物体１０の所望の部位の寸法を測定する場合には、被投影物体１０と共に表示された３次元定規の目盛りを読み取ればよい。この目盛りの読み取り時に、被投影物体１０と定規が離れている場合は位置判断の誤差が出るため、この場合には定規を空間内で移動させ、被投影物体１０に一致させればよい。被投影物体１０と定規の位置が離れているかどうかわからない場合は、被投影物体１０上に被投影物体１０と交差する記号等が定規上に出ることを利用して、被投影物体１０と定規が重なるまで定規を移動させればよい。尚、３次元定規の目盛りを読まなくとも、定規上の２点を指定し、２点の３次元座標から２点間の距離を計算で求めて表示することができる。
【００１４】
３次元定規の数は１つに限定されず、図３に示すように、定規ｘ１、ｙ１、ｚ１で構成される３次元定規と定規ｘ２、ｙ２、ｚ２で構成される３次元定規との２つを表示してもよい。前記２つの３次元定規を３次元空間内の任意の位置に移動させ、或いは回転させることによって、投影面に投影される３次元定規画像を変更することができる。また、２つの３次元定規の６本の定規の目盛りを読み取ることによって、各定規上の２点間の距離を測定することができる。
【００１５】
図４は、３次元定規の表示方法を示すフローチャートである。同図に示すように、先ず、被投影物体及び３次元定規を投影面に投影して、被投影物体を示す３次元画像と３次元定規を示す３次元定規画像を表示する（ステップ１）。この時、定規ｚは視線方向に設定され、定規ｘ、ｙは定規ｚの任意の位置（例えば定規ｚの原点）に設定される。
【００１６】
次に、前記３次元定規をポインティングデバイスにより測定したい対象へ移動させる（ステップ２）。
３次元定規を移動させる際に、必要ならば、ポインティングデバイスにより定規を回転させる（ステップ３）。
定規の一部が被投影物体に隠れる場合には、定規の被投影物体の後方に位置する部分と被投影物体の入り込んだ部分とを識別可能に表示する（ステップ４）。尚、定規と被投影物体とが重なる場合には、視点に近い方を表示し、被投影物体に隠れた定規を被投影物体の上に表示したい場合には、キーボードから表示切替え指令を入力し、定規の表示を優先させるようにしてもよい。
【００１７】
図５は、球面への投影処理における３次元定規の適用を示す。この場合も前記と同じように空間内に３次元定規を置き、それを図示しない被投影物体を一緒に中心投影法によって投影すればよい。即ち、視点ｅから３次元空間内の各定規ｘ、ｙ、ｚと被投影物体を球面状の投影面４０に投影し、その投影像を画像表示する。
【００１８】
このように、本発明では、被測定物体に対して視線に直交する平面上に定規を設定しそれを含めて投影面に投影するため、投影方法によらず被測定物体の正確な寸法を計測可能とする。また、投影方法を変更したり、組み合わせたりしても被測定物体の正確な寸法を求めることができる。
尚、上記の実施の形態では、被投影物体１０は動かさずに３次元定規の定規のみを移動させたが、これに限定されず、３次元定規を固定し被投影物体１０のみを移動、回転させてもよいし、被投影物体１０と定規を共に移動、回転させてもよい。
【００１９】
図６は３次元画像表示装置の構成を示すブロック図である。同図において、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、複数の断層像を積み重ねてなる３次元画像及び本発明方法の実行演算のためのプログラムなどが格納されている。
【００２０】
ＣＰＵ５０は、磁気ディスク５２から複数の断層像及び本発明方法の実行演算のためのプログラムを読みだし、主メモリ５１を用いて平面変換、３次元定規の表示処理等の演算を行い、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、３次元定規の位置を指定する。また、ＣＲＴモニタ５４の表示内容は磁気ディスク５２に格納され、再表示等に利用される。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の３次元画像表示装置によれば、第１の画像作成手段によって作成された３次元画像と第２の画像作成手段によって作成された３次元定規画像とを合成して表示することによって、被投影物体の寸法を３次元定規を構成する各定規で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３次元定規の構成と移動方向を示す図
【図２】３次元定規による被投影物体の寸法の測定方法を示す図
【図３】２つの３次元定規による被投影物体の寸法の測定方法を示す図
【図４】３次元定規の表示方法を示すフローチャート
【図５】球面への投影処理における３次元定規の適用を示す図
【図６】３次元画像表示装置の構成を示すブロック図
【図７】従来の被投影物体の寸法の測定方法を示す図
【符号の説明】
１０…被投影物体
４０…投影面
５０…ＣＰＵ
４５…ＣＲＴモニタ
５６…マウス
ｅ…視点
【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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