JP2000090283A - ボリュームレンダリング画像表示方法及び画像処理装置並びにボリュームレンダリング画像表示方法のプログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

ボリュームレンダリング画像表示方法及び画像処理装置並びにボリュームレンダリング画像表示方法のプログラムを記憶した記憶媒体

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JP2000090283A
JP2000090283A JP10255739A JP25573998A JP2000090283A JP 2000090283 A JP2000090283 A JP 2000090283A JP 10255739 A JP10255739 A JP 10255739A JP 25573998 A JP25573998 A JP 25573998A JP 2000090283 A JP2000090283 A JP 2000090283A
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JP10255739A
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Tomohiro Gunji
智博 郡司
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Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面に表示されたボリュームレンダリング画
像において、関心領域と他の領域とを互いにことなる透
明度で表示できるボリュームレンダリング表示方法を得
る。 【解決手段】 関心領域設定部８が投影面２に関心領域
ａｉを設定し、投影面２への三次元物体１の投影のとき
に、投影領域判定部６が投影面のピクセルが関心領域ａ
ｉ内にあるときは、全体領域のオパシティカーブｒｉと
異なるオパシティカーブβｉを用いて投影処理部７に投
影させることで、関心領域ａｉの所望の物体をはっきり
させると共に全体の組織関係とが分かるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボリュームレンダ
リングで三次元物体を画面に表示したときに、関心領域
の画像は異なる透明度で表示可能なボリュームレンダリ
ング画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、３次元画像診断の分野では、しき
い値処理により物体の表面を表示の対象とするサーフェ
ースレンダリング法に代えて、透明度を用いたボリュー
ムレンダリング手法が主流になってきている。
【０００３】このボリュームレンダリングのボリューム
とは、三次元物体の表面のみならず内部属性（温度、密
度、濃度の分布）が関数により定義された連続データ又
は実測値等の非連続データである。
【０００４】ボリュームレンダリングは、このようなデ
ータを対象として表面のみならず、三次元物体を構成す
る各ボクセルに対して、不透明度及びＲ、Ｇ、Ｂの色情
報を割付け、視点からレイトレーシング（レイキャステ
ィング）により内部情報も同時に可視化する手法であ
る。すなわち、ボリュームデータに対して透明度を設定
することにより、頭蓋骨と脳血管の位置関係などを判断
するのに大変有用な手法である。
【０００５】このようなボリュームレンダリング手法
は、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等によって得たマルチスライ
ス画像を積み重ねてボクセルに分割し、３次元空間に配
列して図１２に示すようにオブジェクト空間内に定義さ
れた三次元物体１について、任意の視点からボクセル追
跡（レイトレーシング）を行って投影空間２（以下投影
面という）に投影したボリュームレンダリング画像を画
面３に表示する。
【０００６】この投影面２への投影には、ボリュームレ
ンダリングにおいては図１３に示すような画像の透明度
を決定する一個の重み付け係数（以下オパシティカーブ
という）を用いている。
【０００７】図１３におけるオパシティカーブは、所定
の勾配をもたせている。図１３においては、ボクセルで
定義された三次元物体１のボクセル値（以下ＣＴ値ｆｉ
という）を横軸、縦軸を透明度αｉにした座標系に定義
している。
【０００８】このようなオパシティカーブを用いて以下
のように投影面２に画像情報を投影してボリュームレン
ダリング画像を得ている。
【０００９】所定の視点位置及び視線方向からボクセル
で定義された三次元物体にレイトレーシングを行い、ぶ
つかったボクセルまでの距離とボクセルにおけるレイの
方向とから明るさ（ＣＴ値）を求めて、オパシティカー
ブの透明度αｉを読み、この明るさｈｉと透明度等を積
算した画像情報を投影面２のピクセルに投影して画面に
表示する。
【００１０】例えば、図１３のオパシティカーブを用い
る場合において、レイトレーシングのＣＴ値ｆｉが「２
００」のときは、透明度αｂ（例えば、０．５）と、透
明度αａ（例えば、０．１）との範囲であるから、透明
度αｂ（例えば、０．５）を得て投影する。一般に、皮
膚は−２００前後、骨は＋２００前後で、血管は１００
前後である。
【００１１】すなわち、従来のボリュームレンダリング
手法は、一個のオパシティカーブを用いてボリュームレ
ンダリング画像を得ていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来のボリュームレン
ダリング手法は、一種類のオパシティカーブを用いて投
影面に画像を投影している。例えば、図１３に示すよう
に、所定のＣＴ値範囲（例えば、−２５０〜−２００）
をある透明度で表示するようなオパシティカーブの場合
は、皮膚が強調されて表示されるが皮膚の内か側にある
太い血管は図１２に示すようにぼんやりと見えることに
なる。
【００１３】このようなボリュームレンダリング画像を
表示しているときに、何らかの理由で血管のある範囲を
はっきりと見たい場合（関心領域：ＲＯＩ）と、周囲の
血管の関係、及び骨等の関係を見たい場合とがある。
【００１４】しかしながら、従来のボリュームレンダリ
ング手法は、一種類のオパシティカーブを用いているの
で、一画面において血管のある範囲をはっきりと見ると
共に、周囲の血管の関係、及び骨等の関係とを同時に見
ることが容易にできないという課題があった。
【００１５】本発明は、以上の課題を解決するためにな
されたもので、画面に表示されたボリュームレンダリン
グ画像において、関心領域と他の領域とを互いに異なる
透明度で表示できるボリュームレンダリング表示方法を
得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明のボリュームレン
ダリング画像表示方法は、物体のスライス画像を積み重
ねてボクセルに分割して得た三次元モデルを、任意の視
点からボクセルを投視してそのボクセルの情報を投影面
に投影する際に、所定の勾配を有するオパシティカーブ
を用いて変換して得られた画像情報を投影し、これをボ
リュームレンダリング画像として画面に表示するボリュ
ームレンダリング画像表示方法において、画面のボリュ
ームレンダリング画像上に設けられる関心領域を投影面
上に対応させて設定し、この投影面の関心領域に対応す
る三次元モデルのボクセルの情報を投影する際に、任意
の勾配を有するオパシティカーブで変換して投影をおこ
なわせることを要旨とする。
【００１７】また、本発明の画像処理装置は、物体のス
ライス画像を積み重ねてボクセルに分割して得た三次元
モデルに対して、投影面の各ピクセルからレイを発して
各ボクセルにおける明るさを求め、これらの明るさと、
予め設定されている三次元モデルの全体の透明度を決定
するオパシティカーブとを用いて変換した画像情報を投
影面の各ピクセルに投影する投影処理部を有する画像処
理装置において、ボリュームレンダリング画像に関心領
域が設定されると、投影面にこの関心領域を割り当て、
該関心領域の所定数のピクセル座標をメモリに設定する
関心領域設定部と、関心領域の画像の透明度を決定する
オパシティカーブを入力させ、このオパシティカーブを
メモリの関心領域のピクセル座標に対応させて設定する
オパシティカーブ設定部と、投影処理部が投影面のピク
セルからレイを発生する毎に、そのピクセル座標とメモ
リの関心領域のピクセル座標とを比較して、投影面のピ
クセルが関心領域かどうかを判断し、関心領域のときは
関心領域のオパシティカーブで投影を行わせる投影領域
判定部とを備えたことを要旨とする。
【００１８】本発明の記憶媒体は、物体をボクセルで定
義した三次元モデルのボリュームレンダリング画像上に
設けられる関心領域を認識させ、この関心領域を前記投
影面の対応する領域に割り当てさせる工程と、関心領域
の画像の透明度を決定するオパシティカーブを入力さ
せ、このオパシティカーブを関心領域に対応させて設定
させる工程と、投影面のピクセルからレイが発生される
毎に、そのピクセルが関心領域に含まれるかどうかを判
定させる工程と、投影面のピクセルが関心領域に含まれ
るときは、関心領域に対向する三次元空間の所定数のボ
クセルの画像情報を、関心領域のオパシティカーブを用
いて前記投影面の関心領域のピクセルに投影させる工程
とからなるボリュームレンダリング画像表示方法のプロ
グラムを記憶した記憶媒体であることを要旨とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は本実施の
形態１のボリュームレンダリング表示機能を有する画像
処理装置の概略構成図である。図１に示す画像処理装置
は、画面３に表示されたボリュームレンダリング画像上
に関心領域ａｉを設定し、この関心領域ａｉの画像をは
っきりと表示させ、他の領域のボリュームレンダリング
画像Ｇｉはうっすらと表示させることにより、関心領域
ａｉの所望の物体の関係と全体の組織関係とが分かるよ
うにするものである。
【００２０】図１においては、関心領域ａｉの骨等の画
像が消えて血管がはっきりと写り、他の領域の血管は関
心領域よりは薄く映っている。すなわち、本実施の形態
１のボリュームレンダリング表示は、図１に示す構成を
備える。
【００２１】図１においては、オペレータによって入力
された関心領域ａｉのオパシティカーブを生成してメモ
リ４に設定するオパシティカーブ設定部５と、オブジェ
クト空間に定義された三次元物体１のボクセル情報を投
影面２に投影するとき投影面２の投影領域が関心領域ａ
ｉかどうかを判断してその結果を投影処理部７に知らせ
る投影領域判定部６と、入力された関心領域ａｉを投影
面２に割り当て、その座標をメモリ４に設定する関心領
域設定部８とを備える。
【００２２】（各部の詳細説明）前述のオブジェクト空
間に定義された三次元物体１は、図示しない立体モデル
生成部がＣＴ装置又はＭＲＩ等で得られた被検体のスラ
イス画像に厚みを持たせ、その空間分解能（ｘ、ｙ）と
スライス厚（ｚ）とが原則として等しい三次元空間（ボ
クセル空間）を構成し、その一つ一つのボクセルにＣＴ
値等の数値を割り付けて生成している。
【００２３】オパシティカーブ設定部５は、画面３のボ
リュームレンダリング画像Ｇｉの関心領域ａｉと、この
関心領域ａｉ（ＲＯＩともいう）の透明度を決定するオ
パシティカーブβｉの各パラメータ（勾配部のＣＴ値と
透明度）を入力させ、このパラメータに基づくオパシテ
ィカーブβｉを生成して関心領域ａｉと対応させてメモ
リ４に記憶する。
【００２４】また、オパシティカーブ設定部５は、画面
３に表示されるボリュームレンダリング画像Ｇｉの全体
の透明度を決定するオパシティカーブｒｉをメモリ４に
記憶している。
【００２５】例えば、図２の（ａ）に示す頭部のボリュ
ームレンダリング画像全体の透明度を決定するオパシテ
ィカーブｒｉと、図２の（ｂ）に示す関心領域の透明度
を決定するオパシティカーブβｉとを生成する。
【００２６】図２の（ａ）のオパシティカーブｒｉは、
ＣＴ値ｆｉがマイナス２５０〜マイナス２００までの範
囲の透明度が０〜１になるような画像となるカーブを有
するオパシティカーブにされている。
【００２７】また、例えば、関心領域ａｉのオパシティ
カーブβｉは図２の（ｂ）に示すように、ＣＴ値ｆｉが
プラス１００で急激に立ち上がってプラス１００〜プラ
ス２００までの範囲の透明度が０〜１になるような画像
となるカーブを有するオパシティカーブにされている。
このオパシティカーブβｉは、オペレータが透明度とＣ
Ｔ値の勾配範囲とを決定する。
【００２８】すなわち、メモリ４には、図３に示すよう
に投影面２の各ピクセル座標ｋｉに対応するピクセル座
標Ｐ１（Ｘｉ、Ｙｉ）、Ｐ２、Ｐ３、……、Ｐ３００、
Ｐ３０１……にオパシティカーブｒｉが割付けられ、か
つ投影面２の関心領域ａｉの各ピクセルｋｉに対応する
各ピクセルの座標Ｐ１００（Ｘｉ、Ｙｉ）、Ｐ１０１、
Ｐ１０２、……Ｐ２９９にオパシティカーブβｉを割り
付けて記憶している。
【００２９】投影領域判定部６は、投影処理部７が投影
面２のスキャニング方向に基づく位置のピクセルから３
次元物体１に対して順次、レイトレーシングを行うとき
に、そのピクセルの座標ｋｉ（以下ピクセル座標とい
う）がメモリ４の関心領域ａｉのいずれかのピクセル座
標Ｐｉに一致するかどうかを判定する。そして、メモリ
４の関心領域ａｉのピクセル座標Ｐｉに一致する場合
は、後述する投影処理部７に対して投影面２の投影領域
が関心領域ａｉであることを知らせる。
【００３０】投影処理部７は、オブジェクト空間にボク
セルで定義された三次元物体１に対して投影面２を視線
方向に基づいて向け、この投影面２の各ピクセルから仮
想的なレイ（光）を発してボクセル追跡を行い、前方の
光り、或いは光源に照らされた光に照らされて反射する
光とを合成して、次々とボクセルに渡していき最後のボ
クセルから出る光をレンダリング画像のピクセル値とし
て投影面２のピクセルに投影する。
【００３１】具体的には、所定の視点位置及び視線方向
からボクセルで定義された三次元物体にレイトレーシン
グを行い、ぶつかったボクセルまでの距離とボクセルに
おけるレイの方向とから明るさ（ＣＴ値）等を求めて、
オパシティカーブの透明度αｉを読み、この明るさｈｉ
と透明度等を積算した画像情報を順次合成して行く。
【００３２】この投影面２の投影に際して投影処理部７
が投影領域判定部６の判定結果を読み、投影するピクセ
ルが陰影領域ａｉの場合は、メモリ４のオパシティカー
ブβｉを用いた透明度で投影する。
【００３３】また、投影面２の投影するピクセルが陰影
領域ａｉ以外の場合は、メモリ４に記憶されている全体
領域Ａｉのオパシティカーブｒｉを用いた透明度で投影
する。
【００３４】（動作説明）次に、動作をフローチャート
を用いて以下に詳細に説明する。また、本実施の形態１
においては、図示しない立体モデル生成部がＣＴ装置又
はＭＲＩ等で得られたスライス画像に基づく三次元物体
１をボクセルでオブジェクト空間に生成している。ま
た、オパシティカーブは、図２の（ａ）のオパシティカ
ーブｒｉと、図２の（ｂ）のオパシティカーブβｉとを
用いる。
【００３５】初めに関心領域ａｉの生成とオパシティカ
ーブβｉの生成までの処理を図４のフローチャートを用
いて説明する。
【００３６】投影処理部７は、オブジェクト空間にボク
セルで定義された三次元物体１を、図２の（ａ）のオパ
シティカーブｒｉを用いて投影面２に投影して、例えば
図５の（ａ）に示す頭部のボリュームレンダリング画像
Ｇｉを画面３に表示させる（Ｓ４０１）。図５の（ａ）
においては、オパシティカーブｒｉがＣＴ値ｆｉがマイ
ナス２５０〜マイナス２００の範囲で勾配を持ったカー
ブにされているので皮膚、頭蓋骨、太い血管等がぼんや
りと表示される。但し、図５においては太い血管のみを
ぼかして表示させている例を示している。
【００３７】次に、関心領域設定部８は、オペレータに
よってボリュームレンダリング画像Ｇｉ上に関心領域ａ
ｉであるＲＯＩが設定されたかどうかを判定する（Ｓ４
０２）。
【００３８】すなわち、図５の（ｂ）に示すように頭蓋
骨のボリュームレンダリング画像Ｇｉ上に関心領域ａｉ
を示す円軌跡がオペレータによって表示されたときに、
ＲＯＩの設定と判定する。
【００３９】ステップＳ４０２において、ＲＯＩが設定
されたと判定したときは、この領域を認識して投影面２
にこのＲＯＩを割り当て、ＲＯＩ内のピクセル座標ｋｉ
に対応するピクセル座標Ｐｉをメモリ４に設定する（Ｓ
４０３）。
【００４０】そして、この投影面２の関心領域ａｉ内の
各ピクセル座標Ｐｉに関心領域であることを示すコード
を付加してメモリ４に記憶する（４０４）。
【００４１】次に、オパシティカーブ設定部５は、関心
領域ａｉ（ＲＯＩ）のオパシティカーブβｉの勾配を決
定するためのＣＴ値ｆｉ、透明度αｉ等からなるパラメ
ータがオペレータによって入力されたかどうかを判定す
る（Ｓ４０５）。
【００４２】ステップＳ４０５において、オパシティカ
ーブβｉの勾配を決定するためのＣＴ値ｆｉを、透明度
αｉ等からなるパラメータが入力されたときは、図２の
（ｂ）に示すようなオパシティカーブβｉを生成する
（Ｓ４０６）。
【００４３】次に、オパシティカーブ設定部５は、メモ
リ４の関心領域ａｉ（ＲＯＩ）の各ピクセル座標Ｐｉに
ステップＳ４０６で生成されたオパシティカーブβｉを
対応させて記憶する。
【００４４】すなわち、メモリ４には図３に示すように
投影面２における関心領域ａｉの各ピクセル座標ｋｉに
対応するピクセル座標Ｐｉがオパシティカーブβｉに対
応させられ、かつ投影面の他の領域のピクセル座標ｋｉ
に対応するピクセル座標Ｐｉには別のオパシティカーブ
ｒｉが対応させられて記憶されることになる。
【００４５】次に、投影面２における関心領域の設定の
終了かどうかを判断し（Ｓ４０８）、関心領域の設定の
終了でないときは、処理をステップＳ４０２に戻して、
次の関心領域とそのオパシティカーブβｉ（前の処理の
オパシティカーブβｉとは異なる）とを生成する。
【００４６】このような処理を行って関心領域に対する
オパシティカーブβｉを予め設定して、以後に説明する
処理を行うことにより、ボリュームレンダリング画像Ｇ
ｉの関心領域の物体をはっきりと表示させる。
【００４７】図６は本実施の形態１の投影処理を説明す
るフローチャートである。投影領域判定部６は、投影処
理部７が投影面２のピクセルから３次元物体１に対して
レイトレーシングを行うときに、そのピクセル座標ｋｉ
を読み込む（Ｓ６０１）。次に、投影領域判定部６は、
メモリ４の関心領域のピクセル座標Ｐｉを読み、ピクセ
ル座標ｋｉが関心領域ａｉに含まれているかどうかを判
定する（Ｓ６０２）。すなわち、メモリ４のピクセル座
標Ｐｉに投影面２のピクセル座標ｋｉが一致したときに
関心領域ａｉのピクセルと判定する。
【００４８】ステップＳ６０２において、投影面２のピ
クセル座標ｋｉは関心領域ａｉに含まれていないと判定
したときは、メモリ４からそのピクセル座標Ｐｉに対応
するオパシティカーブｒｉを用いて三次元物体１のボク
セルの情報の透明度αｉを決定する（Ｓ６０３）。そし
て、この透明度αｉとボクセルにおける明るさｈｉとを
積算した画像を投影面２のピクセルに投影する（Ｓ６０
４）。
【００４９】例えば、頭部がボクセルで三次元物体１と
してオブジェクト空間に定義され、かつ頭部全体のオパ
シティカーブが図２の（ａ）のオパシティカーブｒｉに
設定されているときに、投影面２のピクセルの座標ｋｉ
が関心領域ａｉではないときは、このオパシティカーブ
ｒｉを用いて投影面２のピクセルに投影が行われる。
【００５０】次に、投影処理部７は投影面２の全てのピ
クセルに対する投影が終了したかどうかを判断する（Ｓ
６０５）。ステップＳ６０５で終了していないと判定し
たときは投影面２のピクセルを次の座標のピクセルに更
新して処理をステップＳ６０１に戻す（Ｓ６０６）。
【００５１】また、ステップＳ６０２において、投影面
２のピクセルの座標ｋｉが関心領域ａｉと判定したとき
は、投影処理部７がこのピクセルの座標ｋｉに対応する
メモリ４のピクセル座標Ｐｉに対応するオパシティカー
ブβｉをメモリ４から読み込む（Ｓ６０７）。
【００５２】次に、このオパシティカーブβｉを用いて
ボクセルの情報の透明度αｉを決定し（Ｓ６０８）、処
理をステップＳ６０４に戻す。
【００５３】すなわち、オパシティカーブβｉに基づく
透明度αｉとボクセルにおける明るさｈｉと積算した画
像を投影面２のピクセルに投影する。
【００５４】例えば、関心領域ａｉのオパシティカーブ
が図２の（ａ）のオパシティカーブβｉにされていると
きは、ＣＴ値が１００のときに透明度αｉが「１」にさ
れて、ＣＴ値が「２００」のときに透明度αｉが「０」
となる勾配を有するオパシティカーブβｉにされている
ので、図７に示すように関心領域ａｉにおける骨が消え
て、太い血管がはっきりと映ることになる。
【００５５】従って、本実施の形態１のボリュームレン
ダリング表示は、図７に示すように、関心領域ａｉ以外
の領域は、オパシティカーブαｉの透明度で表示される
と共に、関心領域ａｉはオパシティカーブαｉとは異な
るオパシティカーブβｉで表示されることにより、例え
ば関心領域ａｉにおいては太い血管がはっきりと映り、
関心領域以外の領域の太い血管はぼんやりと映ることに
なるので、頭蓋骨と太い血管との関係を見ながら、関心
領域の太い血管の状態をはっきりと把握することができ
る。
【００５６】＜実施の形態２＞例えば、骨と造影した血
管とはＣＴ値がほぼ同じ値を示すことが知られている。
すなわち、頭蓋骨内部における造影した血管は、頭蓋骨
の影響で見えにくい。そこで、本実施の形態２では以下
の構成を備えることによって、物体の内部のみをはっき
りと見えるようにする。
【００５７】図８は実施の形態２の概略構成図である。
図８に示すように、図２と同様なオパシティカーブ設定
部５、投影領域判定部６、関心領域設定部８の他に本実
施の形態２ではレイトレーシング範囲設定部１０と、投
影処理部１１と、レイ距離判定部１２とを備えて、関心
領域ａｉ内のみ投影開始位置を変えて、その関心領域ａ
ｉのオパシティカーブβｉに基づく画像を投影面２の関
心領域ａｉに投影する。
【００５８】（実施の形態２の各部の説明）レイトレー
シング範囲設定部１０は、オペレータによって入力され
た関心領域ａｉのレイの距離範囲Ｒｉを読み込んでメモ
リ４の関心領域ａｉのピクセル座標Ｐｉに対応させて設
定する。
【００５９】投影処理部１１は、オブジェクト空間にボ
クセルで定義された三次元物体１に対して投影面２を視
線方向に基づいて向け、投影面２の各ピクセルから仮想
的なレイ（光）を発生するときに、そのピクセルの座標
ｈｉが関心領域ａｉに含まれているときに、ボクセルま
でのレイの距離Ｄｉ（深さ）がレイトレーシング範囲設
定部１０で設定された距離範囲Ｒｉ（Ｒｉ；Ｒｑ〜Ｒ
ｐ）になるまでは投影を中止し、距離Ｄｉが距離範囲Ｒ
ｉに含まれているときは、そのボクセルまでの距離Ｄｉ
からボクセルの明るさを求め、この明るさと関心領域ａ
ｉのオパシティカーブβｉとを用いた透明度の画像を投
影し、また距離Ｄｉが距離範囲Ｒｉを越えるときは再び
前述の投影を中止する。
【００６０】また、ピクセルの座標ｋｉが関心領域ａｉ
に含まれていないときに、ボクセルのまでの距離Ｄｉ
（深さ）からボクセルの明るさを求め、この明るさと全
体領域の透明度を決めるオパシティカーブｒｉを用いて
投影する。
【００６１】レイ距離判定部１２は、投影処理部１１に
おけるレイの距離Ｄｉが設定された距離範囲Ｒｉかどう
かを判定し、その結果を投影処理部１１に知らせる。
【００６２】（動作説明）次に、動作を図９のフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。本実施の形態２におい
ては、画面３に頭部のボリュームレンダリング画像Ｇｉ
が表示され、この画像Ｇｉに関心領域ａｉが設定され、
かつこの関心領域ａｉのオパシティカーブβｉがメモリ
４に設定されていると共に、図１０に示すようにメモリ
４の関心領域ａｉの各ピクセルＰｉにはドリリング距離
（堀削距離ともいう）であるレイ距離Ｄｉが対応させら
て記憶されているとする。
【００６３】投影領域判定部６は、投影処理部１１が投
影面２のピクセルから３次元物体１に対してレイトレー
シングを行うときに、そのピクセルの座標ｋｉを読み込
む（Ｓ９０１）。次に、投影領域判定部６は、ピクセル
座標ｋｉが関心領域ａｉに含まれているかどうかを判定
する（Ｓ９０２）。
【００６４】すなわち、投影面２のピクセル座標ｋｉが
メモリ４の関心領域ａｉのピクセル座標Ｐｉに一致する
ときに、そのピクセルが関心領域と判定する。
【００６５】ステップＳ６０２において、投影面２のピ
クセルの座標ｋｉは関心領域ａｉに含まれていないと判
定したときは、メモリ４からそのピクセルの座標ｐｉに
対応するオパシティカーブｒｉを用いて三次元物体１の
ボクセルの情報の透明度αｉを決定する（Ｓ９０３）。
【００６６】そして、この透明度αｉと、ボクセルまで
のレイの距離Ｄｉとボクセルの光方向等からボクセルの
明るさをｈｉ求め、この明るさｈｉと投影度αｉとを積
算した値を投影面２のピクセルに投影する（Ｓ９０
４）。
【００６７】例えば、頭部がボクセルで三次元物体１と
してオブジェクト空間に定義され、かつ頭部全体のオパ
シティカーブが図２の（ａ）のオパシティカーブｒｉに
設定されているときに、投影面２のピクセルの座標ｋｉ
が関心領域ａｉではないときは、このオパシティカーブ
ｒｉを用いて投影面２のピクセルに投影が行われる。
【００６８】次に、投影処理部７は投影面２の全てのピ
クセルに対する投影が終了したかどうかを判断する（Ｓ
９０５）。ステップＳ９０５で終了していないと判定し
たときは投影面２のピクセルを次の座標のピクセルに更
新して処理をステップＳ９０１に戻す（Ｓ９０６）。
【００６９】また、ステップＳ９０２において、投影領
域判定部６が投影面２のピクセルの座標ｋｉが関心領域
ａｉであると判定したときは、レイ距離判定部１２は投
影処理部１１が投影面２のピクセルからボクセルで定義
された三次元物体に対してレイを発すると、そのレイと
ボクセルまでの距離Ｄｉを計算する（Ｓ９０８）。次
に、レイ距離判定部１２は、レイの距離Ｄｉがオペレー
タによって入力されたレイトレーシング範囲Ｒｉかどう
かを判定する（Ｓ９０９）。
【００７０】例えば、レイトレーシング範囲Ｒｉが７０
ｍｍ〜１５０ｍｍと入力されたときは、レイの距離Ｄｉ
が７０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲かどうかを判定する。
【００７１】ステップＳ９０９において、レイの距離Ｄ
ｉがレイトレーシング範囲Ｒｉではないと判定したとき
は、処理をステップＳ９０５に戻す。つまり、関心領域
ａｉにおいては、所定深さまでの画像の投影を中止して
いることになる。例えば、レイトレーシング範囲Ｒｉが
頭蓋骨内部の範囲の場合は、関心領域ａｉでは頭蓋骨は
表示されない。
【００７２】また、ステップＳ９０９において、レイ距
離判定部１２がレイの距離Ｄｉはレイトレーシング範囲
Ｒｉであると判定したときは、投影処理部１１がこのピ
クセルの座標ｈｉに対応するオパシティカーブβｉをメ
モリ４から読み込む（Ｓ９１０）。次に、このオパシテ
ィカーブβｉを用いてボクセルの情報の透明度αｉを決
定し（Ｓ９１１）、処理をステップＳ９０４に戻す。
【００７３】すなわち、本実施の形態２では、例えば図
１０に示すように、関心領域ａｉにに対応する三次元物
体１のレイトレーシング範囲をオペレータによって設定
すると、レイトレーシング範囲内のボクセルの値のみを
オパシティカーブβｉを用いて投影面２の関心領域ａｉ
に投影している。図１１はボクセル空間であるオブジェ
クト空間を横から見た例であり、横軸は奥行き方向（Ｚ
方向）である。
【００７４】従って、投影面２におけるピクセルの座標
ｈｉが関心領域ａｉであるときで、かつレイの距離Ｄｉ
がレイトレーシング範囲Ｒｉのときに投影をおこうこと
で、ドリリングを容易に実現していることになるので、
例えば関心領域ａｉにおいては頭蓋骨が投影されない
で、頭蓋骨内部にある細い血管のみが図８に示すように
画面３に表示される。
【００７５】これにより、ボリュームレンダリング表示
においても、より正確な診断又は手術前のシュミレーシ
ョンが可能となるので、患者の負担を低減することが可
能となる。
【００７６】なお、上記各実施の形態ではボリュームレ
ンダリング画像に対する関心領域を１個として説明した
が、関心領域設定部８が関心領域をボリュームレンダリ
ング画像上に複数設けることを受付けて、オパシティカ
ーブ設定部５がこれらの関心領域に対応するオパシティ
カーブβｉを設定してもよい。
【００７７】さらに、関心領域設定部８は、オペレータ
による関心領域の移動を受付け、この関心領域の移動に
伴って、投影面２への関心領域の割り当てを変えると共
に、メモリ４のピクセルの座標をその移動した関心領域
の座標値に変えるようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボクセル
で定義された物体の三次元モデルを、三次元モデルの全
体の透明度を決定するオパシティカーブで投影したボリ
ュームレンダリング画像を表示したとき、このボリュー
ムレンダリング画像上における関心領域が設定される
と、この関心領域を投影面に割り当て、この投影面の関
心領域に対向する三次元モデルの領域のボクセルの画像
情報が関心領域のオパシティカーブに基づく透明度で投
影面に投影される。
【００７９】このため、ボリュームレンダリング画像全
体と関心領域内のボリュームレンダリング画像とは異な
る透明度で表示されるという効果が得られている。
【００８０】従って、関心領域内の目的の画像をはっき
りと映して他の領域の画像を表面だけではなく奥行きが
分かるようにぼんやりと映すことが可能になるから関心
領域の画像と全体の関係を容易に把握することができ
る。
【００８１】また、関心領域内において、三次元モデル
への堀削距離の限定ができるようにし、レイの距離が堀
削距離に到達したときに投影領域の関心領域への投影を
行うようにしたので、関心領域において所望とする物体
のみを表示させることができるという効果が得られてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１のボリュームレンダリング表示
機能を有する画像処理装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態１に用いる２種類のオパシティカ
ーブの説明図である。
【図３】メモリ４のデータ構成を説明する説明図であ
る。
【図４】本実施の形態１の関心領域の設定までを説明す
るフローチャートである。
【図５】図４の補助説明図である。
【図６】本実施の形態１の投影処理を説明するフローチ
ャートである。
【図７】図６の補助説明図である。
【図８】本実施の形態２の概略構成図である。
【図９】本実施の形態２の動作を説明するフローチャー
トである。
【図１０】本実施の形態２に用いるメモリ４のデータ構
造を説明する説明図である。
【図１１】実施の形態２の関心領域のレイトレーシング
範囲の設定を説明する説明図である。
【図１２】従来のボリュームレンダリング表示方法の説
明図である。
【図１３】従来のボリュームレンダリングにおけるオパ
シティカーブの説明図である。
【符号の説明】
２ 投影面 ４ メモリ ５ オパシティカーブ設定部 ６ 投影領域判定部 ８ 関心領域設定部 １０ レイトレーシング範囲設定部 １１ 投影処理部 １２ レイ距離判定部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０Ｚ Ｆターム(参考） 4C093 AA24 AA26 CA21 CA23 DA02 DA04 EE01 FD11 FD12 FF28 FF43 4C096 AB50 AC01 AC04 DC28 DC36 FC16 5B050 AA02 BA03 BA09 EA28 FA06 5B057 AA09 BA07 CA13 CA20 CB13 CB20 CE16 5B080 AA17 BA04 FA17 GA06

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体のスライス画像を積み重ねてボクセ
    ルに分割して得た三次元モデルを、任意の視点からボク
    セルを投視してそのボクセルの情報を投影面に投影する
    際に、所定の勾配を有するオパシティカーブを用いて変
    換して得られた画像情報を投影し、これをボリュームレ
    ンダリング画像として画面に表示するボリュームレンダ
    リング画像表示方法において、 前記画面のボリュームレンダリング画像上に設けられる
    関心領域を前記投影面上に対応させて設定し、この投影
    面の関心領域に対応する前記三次元モデルのボクセルの
    情報を投影する際に、任意の勾配を有するオパシティカ
    ーブで変換して投影おこなわせることを特徴とするボリ
    ュームレンダリング画像表示方法。
  2. 【請求項２】 前記投影面の関心領域の設定は、 前記画面のボリュームレンダリング画像上における関心
    領域を認識し、この関心領域を前記投影面の対応する領
    域に割り当てる工程と、 前記関心領域の画像の透明度を決定するオパシティカー
    ブを入力させ、このオパシティカーブを前記関心領域に
    対応させて設定する工程とからなることを特徴とする請
    求項１記載のボリュームレンダリング画像表示方法。
  3. 【請求項３】 前記関心領域に対応する三次元モデルの
    ボクセルの投影は、前記投影面のピクセルからレイが発
    生される毎に、そのピクセルが前記関心領域に含まれる
    かどうかを判定する工程と、 前記投影面のピクセルが関心領域に含まれるときは、前
    記関心領域に対向する前記三次元空間の所定数のボクセ
    ルの画像情報を、前記関心領域のオパシティカーブを用
    いて前記投影面の関心領域のピクセルに投影させる工程
    とからなることを特徴とする請求項１又は２記載のボリ
    ュームレンダリング画像表示方法。
  4. 【請求項４】 前記関心領域における堀削距離が入力さ
    れると、前記関心領域に投影を行う際に、前記投影面と
    前記関心領域に対応する前記三次元物体のボクセルまで
    の距離が前記堀削距離に到達したとき前記投影面の関心
    領域への投影を行わせることを特徴とする請求項１記載
    のボリュームレンダリング画像表示方法。
  5. 【請求項５】 前記関心領域における堀削距離が入力さ
    れると、この堀削距離を前記関心領域に対応させる工程
    と、 前記投影面のピクセルが前記関心領域と判定されたとき
    は、前記三次元物体のボクセルへのレイの距離を求める
    工程と、 前記求められたレイの距離が前記堀削距離に到達してい
    ないときは、前記投影面の関心領域への投影を停止さ
    せ、前記堀削距離に到達したとき前記投影面の関心領域
    への投影を行わせる工程とを有することを特徴とする請
    求項４記載のボリュームレンダリング画像表示方法。
  6. 【請求項６】 物体のスライス画像を積み重ねてボクセ
    ルに分割して得た三次元モデルに対して、投影面の各ピ
    クセルからレイを発して各ボクセルにおける明るさを求
    め、これらの明るさと、予め設定されている前記三次元
    モデルの全体の透明度を決定するオパシティカーブとを
    用いて変換した画像情報を前記投影面の各ピクセルに投
    影する投影処理部を有する画像処理装置において、 前記ボリュームレンダリング画像に関心領域が設定され
    ると、投影面にこの関心領域を割り当て、該関心領域の
    所定数のピクセル座標をメモリに設定する関心領域設定
    部と、 前記関心領域の画像の透明度を決定するオパシティカー
    ブを入力させ、このオパシティカーブを前記メモリの関
    心領域のピクセル座標に対応させて設定するオパシティ
    カーブ設定部と、 前記投影処理部が前記投影面のピクセルからレイを発生
    する毎に、そのピクセル座標と前記メモリの前記関心領
    域のピクセル座標とを比較して、前記投影面のピクセル
    が関心領域かどうかを判断し、関心領域のときは前記関
    心領域のオパシティカーブで前記投影を行わせる投影領
    域判定部とを有することを特徴とする画像処理装置。
  7. 【請求項７】 前記関心領域の堀削距離を入力させ、こ
    の堀削距離を前記関心領域の各ピクセルの座標に対応さ
    せて記憶するドリリング範囲設定部と、 前記投影面のピクセルが前記関心領域と判定されると、
    前記投影面のピクセルから前記レイが発生される毎に、
    前記三次元モデルのボクセルまでのレイの距離を算出
    し、このレイの距離が前記堀削距離に到達していないと
    きは前記投影を停止させ、また前記レイの距離が前記堀
    削距離に到達したときは、前記投影面に対してボクセル
    の画像情報の投影を行わせるレイ距離判定部とを有する
    ことを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
  8. 【請求項８】 前記堀削距離は、前記三次元物体の奥行
    き方向の任意の範囲であることを特徴とする請求項７記
    載の画像処理装置。
  9. 【請求項９】 前記関心領域設定部は、画面における関
    心領域の移動又は形状の変更を受け付けて、前記投影面
    に割り当てることを特徴とする請求項６記載の画像処理
    装置。
  10. 【請求項１０】 物体をボクセルで定義した三次元モデ
    ルのボリュームレンダリング画像上に設けられる関心領
    域を認識させ、この関心領域を前記投影面の対応する領
    域に割り当てさせる工程と、 前記関心領域の画像の透明度を決定するオパシティカー
    ブを入力させ、このオパシティカーブを前記関心領域に
    対応させて設定させる工程と、 前記投影面のピクセルからレイが発生される毎に、その
    ピクセルが前記関心領域に含まれるかどうかを判定させ
    る工程と、 前記投影面のピクセルが関心領域に含まれるときは、前
    記関心領域に対向する前記三次元空間の所定数のボクセ
    ルの画像情報を、前記関心領域のオパシティカーブを用
    いて前記投影面の関心領域のピクセルに投影させる工程
    とからなるボリュームレンダリング画像表示方法のプロ
    グラムを記憶した記憶媒体。
  11. 【請求項１１】 前記関心領域における堀削距離を入力
    させ、この堀削距離を前記関心領域に対応させて記憶さ
    せる工程と、 前記投影面のピクセルが前記関心領域と判定されたとき
    は、前記三次元物体のボクセルへのレイの距離を求めさ
    せる工程と、 前記求められたレイの距離が前記堀削距離に到達してい
    ないときは、前記投影面の関心領域への投影を停止さ
    せ、前記堀削距離に到達したとき前記投影面の関心領域
    への投影を行わせる工程とからなるボリュームレンダリ
    ング画像表示方法のプログラムを記憶した記憶媒体。
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