JP2000163558A - 位置合わせ装置 - Google Patents
位置合わせ装置Info
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- JP2000163558A JP2000163558A JP10336839A JP33683998A JP2000163558A JP 2000163558 A JP2000163558 A JP 2000163558A JP 10336839 A JP10336839 A JP 10336839A JP 33683998 A JP33683998 A JP 33683998A JP 2000163558 A JP2000163558 A JP 2000163558A
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- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 キーボードや二次元マウスによる位置合わせ
手法では，一度にＸ，Ｙ，Ｚ 成分と各軸回りの回転成
分の一成分しか操作できなず，操作性が悪く正確な位置
姿勢をするには多くの経験を要する。 【解決手段】 所定処置の必要な実空間内物体の画像を
生成する撮影具と、前記物体の情報が予め記述され，計
算機内仮想空間に配置された物体モデルと，実空間に配
置された物体モデルハンドルと，物体モデルハンドルの
動き追従して移動し，計算機内仮想空間内の前記物体モ
デルを移動する物体モデルハンドルのモデルと，前記物
体モデルハンドルの動きにより物体モデルを実空間の前
記画像と位置をあわせるよう動かす物体モデル位置獲得
手段と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の前
記画像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とを備え
た。
手法では，一度にＸ，Ｙ，Ｚ 成分と各軸回りの回転成
分の一成分しか操作できなず，操作性が悪く正確な位置
姿勢をするには多くの経験を要する。 【解決手段】 所定処置の必要な実空間内物体の画像を
生成する撮影具と、前記物体の情報が予め記述され，計
算機内仮想空間に配置された物体モデルと，実空間に配
置された物体モデルハンドルと，物体モデルハンドルの
動き追従して移動し，計算機内仮想空間内の前記物体モ
デルを移動する物体モデルハンドルのモデルと，前記物
体モデルハンドルの動きにより物体モデルを実空間の前
記画像と位置をあわせるよう動かす物体モデル位置獲得
手段と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の前
記画像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とを備え
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，所定の処置が必
要な物体を処置する時に，その物体をモニターで見るた
めに，事前に準備した計算機内仮想空間の物体デルと処
置時に撮像した実空間の物体の画像との位置合わせを行
う装置に関するものであり，例えば，医者が手術時に患
部をモニターで見るために，事前に準備した計算機内仮
想空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空間の患者
の画像との位置合わせを行う装置に関するものである。
要な物体を処置する時に，その物体をモニターで見るた
めに，事前に準備した計算機内仮想空間の物体デルと処
置時に撮像した実空間の物体の画像との位置合わせを行
う装置に関するものであり，例えば，医者が手術時に患
部をモニターで見るために，事前に準備した計算機内仮
想空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空間の患者
の画像との位置合わせを行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下本明細書では，医者が手術時に患部
をモニターで見るために，事前に準備した計算機内仮想
空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空間の患者の
画像との位置合わせを行う装置を例に説明する。従来，
このような装置にはキーボードや二次元マウスを用い
て，人体モデルの位置合わせを行うものや，三次元マウ
スを用いて，人体モデルの位置合わせを行うものがあっ
た。
をモニターで見るために，事前に準備した計算機内仮想
空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空間の患者の
画像との位置合わせを行う装置を例に説明する。従来，
このような装置にはキーボードや二次元マウスを用い
て，人体モデルの位置合わせを行うものや，三次元マウ
スを用いて，人体モデルの位置合わせを行うものがあっ
た。
【０００３】また，「Ｂ．Ａ． Ｋａｌｌ， Ｐ．Ｊ．
Ｋｅｌｌｙ， ａｎｄ Ｓ．Ｊ． Ｇｏｅｒｓｓ：
“Comprehensive computer-assisted data collection
treatment planning and interactive surgery”, S.
P.I.E Medical Imaging, 767, pp.27-35 (1987).」に
は，ステレオタクティックフレームを用いた位置合わせ
手法が記載されている。
Ｋｅｌｌｙ， ａｎｄ Ｓ．Ｊ． Ｇｏｅｒｓｓ：
“Comprehensive computer-assisted data collection
treatment planning and interactive surgery”, S.
P.I.E Medical Imaging, 767, pp.27-35 (1987).」に
は，ステレオタクティックフレームを用いた位置合わせ
手法が記載されている。
【０００４】また，「R.H. Taylor, H.A. Paul, B.D. M
ittelstadt, E. Glassman, B.L. Musits, and W.L. Bar
gar:“A robotic system for cementless total hip re
placement surgery in dogs”, Proceedings of the Se
cond Workshop on Medial and Healthcare Robotics, N
ewcastle, UK, pp.79-89 (1989).」には，患者身体にマ
ーカとなるピンを固定する手法が記載されている。
ittelstadt, E. Glassman, B.L. Musits, and W.L. Bar
gar:“A robotic system for cementless total hip re
placement surgery in dogs”, Proceedings of the Se
cond Workshop on Medial and Healthcare Robotics, N
ewcastle, UK, pp.79-89 (1989).」には，患者身体にマ
ーカとなるピンを固定する手法が記載されている。
【０００５】また，「R. Mddotosges, G. Schlondorff,
L. Klimek, D. Meyerebrecht, W.Krybus, and L. Adam
s:“Computer assisted surgery: An innovative surgi
cal technique in clinical routine”, Computer Assi
sted Radiology (CAR ■89), H.U. Lemki (Editor), Be
rlin, Springer-Verlag, pp.413-415 (1989).」には，
患者の皮膚に球を描きそれをマーカとする手法が記載さ
れている。
L. Klimek, D. Meyerebrecht, W.Krybus, and L. Adam
s:“Computer assisted surgery: An innovative surgi
cal technique in clinical routine”, Computer Assi
sted Radiology (CAR ■89), H.U. Lemki (Editor), Be
rlin, Springer-Verlag, pp.413-415 (1989).」には，
患者の皮膚に球を描きそれをマーカとする手法が記載さ
れている。
【０００６】また，「M. Alcaniz, V. Grau, C. Monser
rat, S. Albalat, C. Juan, and F.Soler:“Orthognati
c Surgery Treatment Prediction on 3D CT Skull Mode
lsRegistered with Laser Scanning of Dental Anatom
y”, Computer AssistedRadiology (CAR ■97), H.U. L
emke, M.W. Vannier, and K. Inamura (Editors), Ber
lin, Elsevier Science B.V, pp.713-718 (1997).」
や，「Sebastien Schmerber, Biao Chen, Stephane Lav
allee, Jean-Paul Chirossel, Philippe Cinquin, Agne
s Poyet,Max Coulomb Emile Reyt :“Markerless Hybri
d Registration Methodfor Computer Assisted Endosco
pic ENT Surgery”,Computer Assisted Radiology (CAR
■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamura
(Editors), Berlin, Elsevier Science B.V, pp.799-80
6 (1997).」や，「J. Kettenbach, F.A. Jolesz, R. Ki
kinis:“Surgical Planning Laboratory: a new challe
nge for radiology?”, Computer Assisted Radiology
(CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamu
ra (Editors), Berlin, ElsevierScience B.V, pp.855-
860 (1997).」や，「Jermome Tonetti, Lionel Carrat,
Stephane Lavallee, Phillippe Cinquin,Philippe Mer
loz, and Laurence Pittet:“Ultrasound-based regist
ration for percutaneous computer assisted pelvis s
urgery: Application to Iliosacral screwing of pelv
is ring fractures.”, Computer Assisted Radiology
(CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamu
ra (Editors), Berlin, Elsevier Science B.V, pp.961
-966 (1997).」には，レンジファインダで計測したり，
三次元位置計測プローブで患者体表面をトレースするこ
とで，患者体表面の形状データを計測し，それと対象部
位モデルとの形状相関を計算することで，位置合わせを
行う手法が記載されている。
rat, S. Albalat, C. Juan, and F.Soler:“Orthognati
c Surgery Treatment Prediction on 3D CT Skull Mode
lsRegistered with Laser Scanning of Dental Anatom
y”, Computer AssistedRadiology (CAR ■97), H.U. L
emke, M.W. Vannier, and K. Inamura (Editors), Ber
lin, Elsevier Science B.V, pp.713-718 (1997).」
や，「Sebastien Schmerber, Biao Chen, Stephane Lav
allee, Jean-Paul Chirossel, Philippe Cinquin, Agne
s Poyet,Max Coulomb Emile Reyt :“Markerless Hybri
d Registration Methodfor Computer Assisted Endosco
pic ENT Surgery”,Computer Assisted Radiology (CAR
■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamura
(Editors), Berlin, Elsevier Science B.V, pp.799-80
6 (1997).」や，「J. Kettenbach, F.A. Jolesz, R. Ki
kinis:“Surgical Planning Laboratory: a new challe
nge for radiology?”, Computer Assisted Radiology
(CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamu
ra (Editors), Berlin, ElsevierScience B.V, pp.855-
860 (1997).」や，「Jermome Tonetti, Lionel Carrat,
Stephane Lavallee, Phillippe Cinquin,Philippe Mer
loz, and Laurence Pittet:“Ultrasound-based regist
ration for percutaneous computer assisted pelvis s
urgery: Application to Iliosacral screwing of pelv
is ring fractures.”, Computer Assisted Radiology
(CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and K. Inamu
ra (Editors), Berlin, Elsevier Science B.V, pp.961
-966 (1997).」には，レンジファインダで計測したり，
三次元位置計測プローブで患者体表面をトレースするこ
とで，患者体表面の形状データを計測し，それと対象部
位モデルとの形状相関を計算することで，位置合わせを
行う手法が記載されている。
【０００７】さらに，「Stephane Lavallee and Richar
d Szeliski:“Recovering the Position and Orientati
on of Free-Form Objects from Image Contours Using
3D Distance Map”, IEEE Trans. Pattern Anal. and M
achine Intell., Vol.17, No.4, pp.378-390 (1995).
や「J. Weese, G.P. Penney, T.M. Buzug, C. Fassnach
t, and C. Lorenz:“2D/3D registration of pre-opera
tive CT images and intra-operative x-ray projectio
ns for image guided surgery”, Computer Assisted R
adiology (CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and
K. Inamura (Editors), Berlin, ElsevierScience B.
V, pp.833-838 (1997).」には，Ｘ線装置}を用いた位置
合わせ手法が記載されている．これは，人体モデルを投
影したときの輪郭とＸ線装置で撮影したＸ線画像におけ
る体表の輪郭の相関計算により，位置合わせを行う手法
である。
d Szeliski:“Recovering the Position and Orientati
on of Free-Form Objects from Image Contours Using
3D Distance Map”, IEEE Trans. Pattern Anal. and M
achine Intell., Vol.17, No.4, pp.378-390 (1995).
や「J. Weese, G.P. Penney, T.M. Buzug, C. Fassnach
t, and C. Lorenz:“2D/3D registration of pre-opera
tive CT images and intra-operative x-ray projectio
ns for image guided surgery”, Computer Assisted R
adiology (CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and
K. Inamura (Editors), Berlin, ElsevierScience B.
V, pp.833-838 (1997).」には，Ｘ線装置}を用いた位置
合わせ手法が記載されている．これは，人体モデルを投
影したときの輪郭とＸ線装置で撮影したＸ線画像におけ
る体表の輪郭の相関計算により，位置合わせを行う手法
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】キーボードや二次元マ
ウスによる位置合わせは，たとえＧＵＩがよく整備され
ていたとしても，三次元空間内での位置合わせには向い
ていない。例えば，この手法では，平行移動の Ｘ，
Ｙ，Ｚ 成分と各軸回りの回転成分（以下，６自由度と
称す）のうちの一成分ずつしか一度に操作できないた
め，操作性が悪い。特に，奥行き方向の移動（見かけの
スケール変化）や回転成分などが複雑に絡み合った場
合，正確な位置姿勢を把握し調整するには多くの経験を
要する。
ウスによる位置合わせは，たとえＧＵＩがよく整備され
ていたとしても，三次元空間内での位置合わせには向い
ていない。例えば，この手法では，平行移動の Ｘ，
Ｙ，Ｚ 成分と各軸回りの回転成分（以下，６自由度と
称す）のうちの一成分ずつしか一度に操作できないた
め，操作性が悪い。特に，奥行き方向の移動（見かけの
スケール変化）や回転成分などが複雑に絡み合った場
合，正確な位置姿勢を把握し調整するには多くの経験を
要する。
【０００９】上記問題点を解決した三次元マウスを用い
て位置合わせを行う方法は，６自由度を一度に操作／調
整できる。しかしながら，この方法は，ちょうどラジコ
ンカーをコントローラで操作して矩形枠に駐車するよう
に，操作は操作者のスキルに依存し，必ずしも十分なイ
ンタフェースとは言えない。
て位置合わせを行う方法は，６自由度を一度に操作／調
整できる。しかしながら，この方法は，ちょうどラジコ
ンカーをコントローラで操作して矩形枠に駐車するよう
に，操作は操作者のスキルに依存し，必ずしも十分なイ
ンタフェースとは言えない。
【００１０】ステレオタクティックフレームを用いる手
法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体へのマー
カを描画する手法は，ＣＴやＭＲＩ画像などの三次元画
像を撮影してから手術までの間，患者にフレームやマー
カを装着したまま保持する必要があり，患者の負荷とな
る。実際の臨床応用を考えた場合，画像撮影から手術ま
で数日の時間間隔があく場合も少なくないため，ステレ
オタクティックフレームを用いる手法やピンをマーカと
して用いる手法や患者身体へのマーカを描画する手法
は，患者が癒着やかぶれなどを生じる可能性がある。
法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体へのマー
カを描画する手法は，ＣＴやＭＲＩ画像などの三次元画
像を撮影してから手術までの間，患者にフレームやマー
カを装着したまま保持する必要があり，患者の負荷とな
る。実際の臨床応用を考えた場合，画像撮影から手術ま
で数日の時間間隔があく場合も少なくないため，ステレ
オタクティックフレームを用いる手法やピンをマーカと
して用いる手法や患者身体へのマーカを描画する手法
は，患者が癒着やかぶれなどを生じる可能性がある。
【００１１】さらに，ステレオタクティックフレームを
用いる手法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体
へのマーカを描画する手法は，画像撮影から手術までの
間に，患者がフレームやマーカを除去したり移動したり
した場合には，位置合わせが不能となる。
用いる手法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体
へのマーカを描画する手法は，画像撮影から手術までの
間に，患者がフレームやマーカを除去したり移動したり
した場合には，位置合わせが不能となる。
【００１２】マーカは，場合によっては，画像にアーチ
ファクトなどを生じさせ，画質あるいは画像の信頼性を
低下させる。ステレオタクティックフレームを用いる手
法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体へのマー
カを描画する手法は，フレームやマーカが ＣＴやＭＲ
Ｉなどの画像に与える影響を考慮しなければならない。
ファクトなどを生じさせ，画質あるいは画像の信頼性を
低下させる。ステレオタクティックフレームを用いる手
法やピンをマーカとして用いる手法や患者身体へのマー
カを描画する手法は，フレームやマーカが ＣＴやＭＲ
Ｉなどの画像に与える影響を考慮しなければならない。
【００１３】レンジファインダなど従来の三次元形状計
測手段は，精度良く形状データを得るためには計測部を
患者身体付近に配置する必要があり，手術の妨げとなる
可能性もある。また，システムが高価になるなどの問題
がある。
測手段は，精度良く形状データを得るためには計測部を
患者身体付近に配置する必要があり，手術の妨げとなる
可能性もある。また，システムが高価になるなどの問題
がある。
【００１４】三次元位置計測プローブを用いた従来の三
次元形状計測手段は，精度を高くするためにはプローブ
先端を鋭利にする必要があり，患者への安全性を考慮す
ればプローブ先端を鋭利にできないというトレードオフ
が生じる。
次元形状計測手段は，精度を高くするためにはプローブ
先端を鋭利にする必要があり，患者への安全性を考慮す
ればプローブ先端を鋭利にできないというトレードオフ
が生じる。
【００１５】物体表面とモデル体表面の位置合わせを全
自動で行おうとした場合，その位置姿勢の候補は無数に
存在し，それら全ての候補における位置合わせ計算は多
くの時間を要する。しかもこれらの計算の多くは，正解
とは全く掛け離れた{\位置姿勢における計算である。同
様の問題がＸ線装置を用いた位置合わせにおいても言え
る。
自動で行おうとした場合，その位置姿勢の候補は無数に
存在し，それら全ての候補における位置合わせ計算は多
くの時間を要する。しかもこれらの計算の多くは，正解
とは全く掛け離れた{\位置姿勢における計算である。同
様の問題がＸ線装置を用いた位置合わせにおいても言え
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
記載の位置合わせ装置は，実空間に配置され，所定の処
置が必要な物体を撮影し，その画像を生成する撮影具
と，前記物体の情報が予め記述され，計算機内仮想空間
に配置された物体モデルと，実空間に配置された物体モ
デルハンドルと，この物体モデルハンドルの動き追従し
て移動し，前記物体モデルを移動する計算機内仮想空間
に配置された物体モデルハンドルモデルと，前記物体モ
デルハンドルの動きを計測し，計算機内仮想空間におい
て物体モデルを前記物体モデルハンドルの動きに合わせ
て動かすための物体モデル位置獲得手段と，計算機内仮
想空間の物体モデルと，実空間の前記画像と統合して呈
示する誘導画像呈示手段とを有する。
記載の位置合わせ装置は，実空間に配置され，所定の処
置が必要な物体を撮影し，その画像を生成する撮影具
と，前記物体の情報が予め記述され，計算機内仮想空間
に配置された物体モデルと，実空間に配置された物体モ
デルハンドルと，この物体モデルハンドルの動き追従し
て移動し，前記物体モデルを移動する計算機内仮想空間
に配置された物体モデルハンドルモデルと，前記物体モ
デルハンドルの動きを計測し，計算機内仮想空間におい
て物体モデルを前記物体モデルハンドルの動きに合わせ
て動かすための物体モデル位置獲得手段と，計算機内仮
想空間の物体モデルと，実空間の前記画像と統合して呈
示する誘導画像呈示手段とを有する。
【００１７】この発明に係る請求項２記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデルハンドルが，ユーザが物体モデ
ルを操作するためのグリップ部と，物体の面表に接し，
固定するためのパッド部と，前記グリップ部とパッド部
の三次元位置姿勢を計測するための位置計測マーカ部を
有する。
装置は，前記物体モデルハンドルが，ユーザが物体モデ
ルを操作するためのグリップ部と，物体の面表に接し，
固定するためのパッド部と，前記グリップ部とパッド部
の三次元位置姿勢を計測するための位置計測マーカ部を
有する。
【００１８】この発明に係る請求項３記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデルハンドルが，さらに前記誘導画
像呈示手段を制御するためのスイッチ部を有する。
装置は，前記物体モデルハンドルが，さらに前記誘導画
像呈示手段を制御するためのスイッチ部を有する。
【００１９】この発明に係る請求項４記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデルが，物体の表面を表す体表モデ
ルと，物体の内部組織を表す組織モデルを有する。
装置は，前記物体モデルが，物体の表面を表す体表モデ
ルと，物体の内部組織を表す組織モデルを有する。
【００２０】この発明に係る請求項５記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデル位置獲得手段が，前記物体モデ
ルハンドルの位置計測マーカ部の三次元位置姿勢を計測
するための位置計測センサ部と，位置計測センサ部で得
た情報より計算機内仮想空間の物体モデルの位置姿勢を
計算するための物体モデル位置計算手段とを有する。
装置は，前記物体モデル位置獲得手段が，前記物体モデ
ルハンドルの位置計測マーカ部の三次元位置姿勢を計測
するための位置計測センサ部と，位置計測センサ部で得
た情報より計算機内仮想空間の物体モデルの位置姿勢を
計算するための物体モデル位置計算手段とを有する。
【００２１】この発明に係る請求項６記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデル位置獲得手段が，物体モデルハ
ンドルモデルに物体モデルを接続させる剛体接続と，物
体モデルハンドルモデルから物体モデルを切り離す剛体
分離を行う物体モデルハンドル着脱手段を有する。
装置は，前記物体モデル位置獲得手段が，物体モデルハ
ンドルモデルに物体モデルを接続させる剛体接続と，物
体モデルハンドルモデルから物体モデルを切り離す剛体
分離を行う物体モデルハンドル着脱手段を有する。
【００２２】この発明に係る請求項７記載の位置合わせ
装置は，前記誘導画像呈示手段が，物体モデルの画像を
生成するための物体モデル画像生成手段と，実空間の画
像と物体モデルの画像を統合した画像を生成するための
誘導画像生成手段と，生成した誘導画像を表示するため
の誘導画像表示手段を有する。
装置は，前記誘導画像呈示手段が，物体モデルの画像を
生成するための物体モデル画像生成手段と，実空間の画
像と物体モデルの画像を統合した画像を生成するための
誘導画像生成手段と，生成した誘導画像を表示するため
の誘導画像表示手段を有する。
【００２３】この発明に係る請求項８記載の位置合わせ
装置は，前記物体モデルの局所領域の形状に関する形状
特徴量を計算する物体モデル形状特徴量計算手段と，物
体モデルの三次元形状の計測や三次元画像の撮影など物
体モデルの三次元の情報を計測する三次元計測手段と，
この三次元計測手段の出力である計測ボリュームデータ
から形状特徴量を計算するための撮影画像形状特徴量計
算手段と，物体モデルと計測ボリュームデータの形状特
徴量より物体モデルの位置姿勢を計算するためのボリュ
ーム位置合わせ手段を有する。
装置は，前記物体モデルの局所領域の形状に関する形状
特徴量を計算する物体モデル形状特徴量計算手段と，物
体モデルの三次元形状の計測や三次元画像の撮影など物
体モデルの三次元の情報を計測する三次元計測手段と，
この三次元計測手段の出力である計測ボリュームデータ
から形状特徴量を計算するための撮影画像形状特徴量計
算手段と，物体モデルと計測ボリュームデータの形状特
徴量より物体モデルの位置姿勢を計算するためのボリュ
ーム位置合わせ手段を有する。
【００２４】この発明に係る請求項９記載の位置合わせ
装置は，実空間に配置され，所定の処置が必要な物体を
撮影し，その画像を生成する撮影具と，前記物体の情報
が予め記述され，計算機内仮想空間に配置された物体モ
デルと，実空間に配置された物体モデルハンドルと，こ
の物体モデルハンドルの動き追従して移動し，前記物体
モデルを移動する計算機内仮想空間に配置された物体モ
デルハンドルのモデルと，前記物体モデルハンドルの動
きを計測し，計算機内仮想空間において物体モデルを実
空間の前記画像と位置をあわせるよう前記物体モデルハ
ンドルの動きに合わせて動かす物体モデル位置獲得手段
と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の前記画
像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とにより，計算
機内仮想空間において物体モデルと実空間の前記画像と
の位置を合わせ結果を初期値とし，さらに正確な位置補
正計算を行うための位置補正手段を有し，二段階以上に
分けて位置合わせを行う。
装置は，実空間に配置され，所定の処置が必要な物体を
撮影し，その画像を生成する撮影具と，前記物体の情報
が予め記述され，計算機内仮想空間に配置された物体モ
デルと，実空間に配置された物体モデルハンドルと，こ
の物体モデルハンドルの動き追従して移動し，前記物体
モデルを移動する計算機内仮想空間に配置された物体モ
デルハンドルのモデルと，前記物体モデルハンドルの動
きを計測し，計算機内仮想空間において物体モデルを実
空間の前記画像と位置をあわせるよう前記物体モデルハ
ンドルの動きに合わせて動かす物体モデル位置獲得手段
と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の前記画
像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とにより，計算
機内仮想空間において物体モデルと実空間の前記画像と
の位置を合わせ結果を初期値とし，さらに正確な位置補
正計算を行うための位置補正手段を有し，二段階以上に
分けて位置合わせを行う。
【００２５】この発明に係る請求項１０記載の位置合わ
せ装置は，計算機内仮想空間に設けられ仮想的に使用す
る球状面の仮想ドームと，術前にＣＴ装置で撮影した物
体モデルのＣＴ画像と，物体モデルを仮想ドームに投影
したドーム上物体モデル画像を生成するためのドーム上
物体モデル画像生成手段と，術中に撮影するＸ線画像
と，前記仮想ドーム上にＸ線画像を投影したドーム上Ｘ
線画像を生成するためのドーム上Ｘ線画像生成手段と，
前記仮想ドーム上でドーム上物体モデル画像とドーム上
Ｘ線画像の相対位置関係を計算するためのドーム上画像
移動量計算手段と，ドーム上画像移動量計算手段から物
体モデルの計算機仮想空間内における移動量を計算する
ための物体モデル移動量計算手段を有する。
せ装置は，計算機内仮想空間に設けられ仮想的に使用す
る球状面の仮想ドームと，術前にＣＴ装置で撮影した物
体モデルのＣＴ画像と，物体モデルを仮想ドームに投影
したドーム上物体モデル画像を生成するためのドーム上
物体モデル画像生成手段と，術中に撮影するＸ線画像
と，前記仮想ドーム上にＸ線画像を投影したドーム上Ｘ
線画像を生成するためのドーム上Ｘ線画像生成手段と，
前記仮想ドーム上でドーム上物体モデル画像とドーム上
Ｘ線画像の相対位置関係を計算するためのドーム上画像
移動量計算手段と，ドーム上画像移動量計算手段から物
体モデルの計算機仮想空間内における移動量を計算する
ための物体モデル移動量計算手段を有する。
【００２６】この発明に係る請求項１１記載の位置合わ
せ装置は，前記ドーム上画像移動量計算手段は，仮想ド
ーム上におけるドーム上物体モデル画像とドーム上Ｘ線
画像の相対位置関係を，画像間のオプティカルフローを
計算して求める。
せ装置は，前記ドーム上画像移動量計算手段は，仮想ド
ーム上におけるドーム上物体モデル画像とドーム上Ｘ線
画像の相対位置関係を，画像間のオプティカルフローを
計算して求める。
【００２７】この発明に係る請求項１２記載の位置合わ
せ装置は，物体モデルより形態特徴量を抽出するための
特徴抽出手段と，実画像と，実画像から二次元形態特徴
量を抽出するための二次元特徴抽出手段と，抽出した特
徴量より位置合わせを行うための特徴量位置合わせ手段
を有する。
せ装置は，物体モデルより形態特徴量を抽出するための
特徴抽出手段と，実画像と，実画像から二次元形態特徴
量を抽出するための二次元特徴抽出手段と，抽出した特
徴量より位置合わせを行うための特徴量位置合わせ手段
を有する。
【００２８】この発明に係る請求項１３記載の位置合わ
せ装置は，前記特徴抽出手段は，固有値フィルタを用い
る。
せ装置は，前記特徴抽出手段は，固有値フィルタを用い
る。
【００２９】この発明に係る請求項１４記載の位置合わ
せ装置は，前記特徴抽出手段は，二次微分フィルタと固
有値フィルタを用いる。
せ装置は，前記特徴抽出手段は，二次微分フィルタと固
有値フィルタを用いる。
【００３０】この発明に係る請求項１５記載の位置合わ
せ装置は，物体の体表形状を計測するための面パッド
と，面パッドのパッド面の描く曲面群から物体表面を生
成するための物体表面生成手段と，体表モデルを含む物
体モデルと，物体表面と体表モデルを用いて物体モデル
の位置合わせを行うための体表面位置合わせ手段を有す
る。
せ装置は，物体の体表形状を計測するための面パッド
と，面パッドのパッド面の描く曲面群から物体表面を生
成するための物体表面生成手段と，体表モデルを含む物
体モデルと，物体表面と体表モデルを用いて物体モデル
の位置合わせを行うための体表面位置合わせ手段を有す
る。
【００３１】この発明に係る請求項１６記載の位置合わ
せ装置は，上記物体表面生成手段は，面パッドのパッド
部の形状を滑らかな面とし，面パッドのパッド面の描く
軌跡に接する曲面を求めて，体表モデルを生成する。
せ装置は，上記物体表面生成手段は，面パッドのパッド
部の形状を滑らかな面とし，面パッドのパッド面の描く
軌跡に接する曲面を求めて，体表モデルを生成する。
【００３２】この発明に係る請求項１７記載の位置合わ
せ装置は，上記物体表面生成手段は，面パッドのパッド
部の形状を球面とし，球面の中心の描く軌跡が生成する
曲面を球面半径だけ法線方向に移動させることで，体表
モデルを生成する。
せ装置は，上記物体表面生成手段は，面パッドのパッド
部の形状を球面とし，球面の中心の描く軌跡が生成する
曲面を球面半径だけ法線方向に移動させることで，体表
モデルを生成する。
【００３３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１の構成図を示す．本発明の実施の形態１にお
ける位置合わせ装置のハードウェアは，物体モデルハン
ドルと物体モデルハンドルとしての人体モデルハンドル
１０３，三次元位置計測センサー１０５，計算機１０
８，誘導画像表示用ＬＣＤ１０９，カメラ１０６で構成
される。人体モデルハンドル１０３とカメラ１０６に
は，それぞれ三次元位置計測センサ１０５の位置マーカ
１０４及び１０７が装着されている。カメラ１０６は手
術中に患者１０２を撮影し，二次元カメラ画像１１９を
生成する。
施の形態１の構成図を示す．本発明の実施の形態１にお
ける位置合わせ装置のハードウェアは，物体モデルハン
ドルと物体モデルハンドルとしての人体モデルハンドル
１０３，三次元位置計測センサー１０５，計算機１０
８，誘導画像表示用ＬＣＤ１０９，カメラ１０６で構成
される。人体モデルハンドル１０３とカメラ１０６に
は，それぞれ三次元位置計測センサ１０５の位置マーカ
１０４及び１０７が装着されている。カメラ１０６は手
術中に患者１０２を撮影し，二次元カメラ画像１１９を
生成する。
【００３４】図３に人体モデル１１４の説明図を示す。
人体モデル１１４は予め患者１０２をＣＴ撮影装置で撮
影したＣＴ画像から生成され，人体の表面を表す体表モ
デル３０１と，人体の内部組織を表す内部組織モデル３
０２を持つ。体表モデル３０１は主として人体モデルの
位置合わせに用い，内部組織モデル３０２は主として人
体の内部組織の構造などユーザ（医師）が知りたい情報
を表す。この人体モデル１１４は，計算機１０８により
処理されて，計算機１０８内の仮想空間座標系１１１に
配置される。
人体モデル１１４は予め患者１０２をＣＴ撮影装置で撮
影したＣＴ画像から生成され，人体の表面を表す体表モ
デル３０１と，人体の内部組織を表す内部組織モデル３
０２を持つ。体表モデル３０１は主として人体モデルの
位置合わせに用い，内部組織モデル３０２は主として人
体の内部組織の構造などユーザ（医師）が知りたい情報
を表す。この人体モデル１１４は，計算機１０８により
処理されて，計算機１０８内の仮想空間座標系１１１に
配置される。
【００３５】三次元位置計測センサー１０５は，人体モ
デルハンドル１０３の位置姿勢とカメラ１０６の位置姿
勢を計測し，その結果を計算機１０８に入力する。
デルハンドル１０３の位置姿勢とカメラ１０６の位置姿
勢を計測し，その結果を計算機１０８に入力する。
【００３６】物体モデルハンドルのモデルとしての人体
モデルハンドルのモデル１１３は，三次元位置計測セン
サー１０５によって計算機１０８に入力された人体モデ
ルハンドル１０３の位置計測マーカ１０４の三次元位置
姿勢データから相対位置姿勢マトリクス１１６，１１７
を用いて，仮想空間座標系１１１における人体モデルハ
ンドルのモデル１０７の三次元位置姿勢を計算されて生
成され，仮想空間座標系１１１に配置される。
モデルハンドルのモデル１１３は，三次元位置計測セン
サー１０５によって計算機１０８に入力された人体モデ
ルハンドル１０３の位置計測マーカ１０４の三次元位置
姿勢データから相対位置姿勢マトリクス１１６，１１７
を用いて，仮想空間座標系１１１における人体モデルハ
ンドルのモデル１０７の三次元位置姿勢を計算されて生
成され，仮想空間座標系１１１に配置される。
【００３７】カメラのモデル１１５は，三次元位置計測
センサー１０５によって計算機１０８に入力されたカメ
ラ１０６の位置計測マーカ１０７の三次元位置姿勢デー
タからカメラパラメータを用いて，仮想空間座標系１１
１における三次元位置姿勢を計算されて生成され，仮想
空間座標系１１１に配置される。
センサー１０５によって計算機１０８に入力されたカメ
ラ１０６の位置計測マーカ１０７の三次元位置姿勢デー
タからカメラパラメータを用いて，仮想空間座標系１１
１における三次元位置姿勢を計算されて生成され，仮想
空間座標系１１１に配置される。
【００３８】カメラのモデル１１５はカメラパラメータ
を持ち．カメラパラメータは画像面の位置姿勢，焦点距
離，アスペクト比，画像中心位置などを表すものとし，
カメラのモデル１１５のカメラパラメータとカメラ１０
６のカメラパラメータは一致しているものとする．
を持ち．カメラパラメータは画像面の位置姿勢，焦点距
離，アスペクト比，画像中心位置などを表すものとし，
カメラのモデル１１５のカメラパラメータとカメラ１０
６のカメラパラメータは一致しているものとする．
【００３９】二次元ＣＧ画像１１９は計算機１０８内の
処理により仮想空間座標系１１１内で，人体モデル１１
４をカメラのモデル１１５で撮影して生成される。人体
モデル１１４のカメラのモデル１１５による撮影は計算
機に入力されたカメラ１０６の位置姿勢に従って，仮想
空間座標系内でカメラのモデル１１５を移動し，最適な
位置姿勢にして行われる。
処理により仮想空間座標系１１１内で，人体モデル１１
４をカメラのモデル１１５で撮影して生成される。人体
モデル１１４のカメラのモデル１１５による撮影は計算
機に入力されたカメラ１０６の位置姿勢に従って，仮想
空間座標系内でカメラのモデル１１５を移動し，最適な
位置姿勢にして行われる。
【００４０】合成処理手段１２０は誘導画像表示用ＬＣ
Ｄ１０９に表示するため，二次元ＣＧ画像１１８と二次
元カメラ画像１１９と合成処理する。この合成処理手段
１２０の合成処理は実際には計算機１０８の内部処理に
よって行われる。
Ｄ１０９に表示するため，二次元ＣＧ画像１１８と二次
元カメラ画像１１９と合成処理する。この合成処理手段
１２０の合成処理は実際には計算機１０８の内部処理に
よって行われる。
【００４１】図２に人体モデルハンドル１０３の一実施
の外観図を示す。人体モデルハンドル１０３は，グリッ
プ部２０１とパッド部２０２と位置計測マーカ部２０３
及びスイッチ部２０４によって構成される。グリップ部
２０１は人体モデルハンドル１０３をユーザが操作する
ために握る部分，パッド部２０２は患者１０２の身体表
面に人体モデルハンドル１０３を接触させる（軽く固定
する）部分，位置計測マーカ部２０３は人体モデルハン
ドル１０３の位置姿勢を計測するためのマーカとなる部
分，スイッチ部２０４は人体モデル１１４と人体モデル
ハンドル１０３を剛体接続あるいは剛体分離するための
部分である。また，この人体モデルハンドル１０３に，
拡大／縮小切替など，誘導画像呈示手段を制御するスイ
ッチを装備してもよい。
の外観図を示す。人体モデルハンドル１０３は，グリッ
プ部２０１とパッド部２０２と位置計測マーカ部２０３
及びスイッチ部２０４によって構成される。グリップ部
２０１は人体モデルハンドル１０３をユーザが操作する
ために握る部分，パッド部２０２は患者１０２の身体表
面に人体モデルハンドル１０３を接触させる（軽く固定
する）部分，位置計測マーカ部２０３は人体モデルハン
ドル１０３の位置姿勢を計測するためのマーカとなる部
分，スイッチ部２０４は人体モデル１１４と人体モデル
ハンドル１０３を剛体接続あるいは剛体分離するための
部分である。また，この人体モデルハンドル１０３に，
拡大／縮小切替など，誘導画像呈示手段を制御するスイ
ッチを装備してもよい。
【００４２】前記人体モデルハンドル１０３の位置計測
マーカ１０４の位置姿勢を計測するための三次元位置計
測センサ１０５と，三次元位置計測センサ１０５で得た
情報より計算機１０８内仮想空間座標系１１１の人体モ
デル１１４の位置姿勢を計算するための人体モデル位置
計算手段とで物体モデル位置獲得手段としての人体モデ
ル位置獲得手段を形成する。
マーカ１０４の位置姿勢を計測するための三次元位置計
測センサ１０５と，三次元位置計測センサ１０５で得た
情報より計算機１０８内仮想空間座標系１１１の人体モ
デル１１４の位置姿勢を計算するための人体モデル位置
計算手段とで物体モデル位置獲得手段としての人体モデ
ル位置獲得手段を形成する。
【００４３】人体モデルの画像を生成するため，仮想空
間座標系１１１に配置された人体モデル１１４と仮想空
間座標系１１１内で，人体モデル１１４をカメラのモデ
ル１１５で撮影して生成された二次元ＣＧ画像１１８か
らなる人体モデル画像生成手段と，実空間の画像と人体
モデルの画像を統合した画像を生成するため，カメラ１
０６と二次元カメラ画像１１９及び合成処理手段１２０
からなる誘導画像生成手段と，生成した誘導画像を表示
するための誘導画像表示用ＬＣＤ１０９からなる誘導画
像表示手段から誘導画像呈示手段が構成される。
間座標系１１１に配置された人体モデル１１４と仮想空
間座標系１１１内で，人体モデル１１４をカメラのモデ
ル１１５で撮影して生成された二次元ＣＧ画像１１８か
らなる人体モデル画像生成手段と，実空間の画像と人体
モデルの画像を統合した画像を生成するため，カメラ１
０６と二次元カメラ画像１１９及び合成処理手段１２０
からなる誘導画像生成手段と，生成した誘導画像を表示
するための誘導画像表示用ＬＣＤ１０９からなる誘導画
像表示手段から誘導画像呈示手段が構成される。
【００４４】ここで，誘導画像表示手段は，例えば，透
過型ＬＣＤなどを用いる手段や立体表示ができる手段で
もよい。透過型ＬＣＤを用いる手段においては誘導画像
生成手段と，導画像表示手段は透過型ＬＣＤで同時に実
現できる。
過型ＬＣＤなどを用いる手段や立体表示ができる手段で
もよい。透過型ＬＣＤを用いる手段においては誘導画像
生成手段と，導画像表示手段は透過型ＬＣＤで同時に実
現できる。
【００４５】また立体表示ができる手段としては誘導画
像生成手段と，導画像表示手段を左眼，右眼それぞれ用
に２つ用意し，ステレオ表示する手段や，三次元ディス
プレイで表示した画像をハーフミラーで実空間（Worl
d）座標系１０１のシーンと融合する手段等がある。さ
らにＬＣＤの代りにＨＭＤを用いる手段など患者と人体
モデルの位置関係を呈示できる手段であれば何でもよ
い。
像生成手段と，導画像表示手段を左眼，右眼それぞれ用
に２つ用意し，ステレオ表示する手段や，三次元ディス
プレイで表示した画像をハーフミラーで実空間（Worl
d）座標系１０１のシーンと融合する手段等がある。さ
らにＬＣＤの代りにＨＭＤを用いる手段など患者と人体
モデルの位置関係を呈示できる手段であれば何でもよ
い。
【００４６】以上のような構成により，実空間座標系１
０１には，実際には患者１０２と人体モデルハンドル１
０３のみしか存在しないが，ユーザが誘導画像ＬＣＤ用
１０９て実空間座標系の空間を見た時，誘導画像ＬＣＤ
には，あたかも人体モデル１１４が実空間座標系１０１
の人体モデルハンドル１０３に装着されているかのよう
な画像誘導画像が表示される。
０１には，実際には患者１０２と人体モデルハンドル１
０３のみしか存在しないが，ユーザが誘導画像ＬＣＤ用
１０９て実空間座標系の空間を見た時，誘導画像ＬＣＤ
には，あたかも人体モデル１１４が実空間座標系１０１
の人体モデルハンドル１０３に装着されているかのよう
な画像誘導画像が表示される。
【００４７】実施の形態の動作を以下に示す． １．患者身体が存在する実空間（以下，実空間座標系１
０１と称す）において，医師（ユーザ）は人体モデルハ
ンドル１０３を人体モデルハンドル１０３のグリップを
握り，誘導画像表示用ＬＣＤ１０９に表示された誘導画
像１１０を見ながら操作する。 ２．人体モデルハンドル１０３と人体モデル１１４が固
定には，人体モデルハンドル１０３のパッド部２０２の
位置と人体モデル１１４の体表モデルの表面の一部を一
致させる。 ３．ユーザは，人体モデルハンドル１０３と人体モデル
１１４を固定することで，人体モデルハンドル１０３を
操作（移動）することにより人体モデル１１４を仮想空
間座標系内で自由に移動できる。人体モデルハンドル１
０３と人体モデルの剛体接続は，人体モデルの人体モデ
ルハンドル１０３の追従計算を実行することで行う． ４．ユーザは，誘導画像において，患者画像と人体モデ
ル画像の位置が一致するように人体モデルハンドル１０
３を操作して，人体モデルの位置を合わせる。２つの物
体間の相対マトリクスに従って，仮想空間座標系内で人
体モデルを移動する。 ５．患者の画像と人体モデルの画像を概ね一致させた後
は，人体モデル１１４を人体モデルハンドル１０３の動
きから切り離し（剛体分離），その後人体モデルハンド
ル１０３を患者の身体上から除去する。人体モデルハン
ドル１０３と人体モデル１１４を剛体分離することは，
実際には仮想空間座標系１１１における人体モデルの人
体モデルハンドル１０３の追従計算を終了させることで
行う． ６．人体モデルの位置を修正したいときは，人体モデル
ハンドル１０３を患者の身体の近くに移動させた後，人
体モデル１１４を人体モデルハンドル１０３の動きに追
従させる（剛体接続）設定に戻し，人体モデルハンドル
１０３を操作することで人体モデル１１４の位置を修正
する。 ７．さらに位置合わせの精度が必要であるならば，仮想
空間座標系において，患者の身体付近の人体モデルの位
置姿勢を初期値として，人体モデルの位置姿勢を補正す
る。補正方法の実施の形態は，後に別項で詳述する。
０１と称す）において，医師（ユーザ）は人体モデルハ
ンドル１０３を人体モデルハンドル１０３のグリップを
握り，誘導画像表示用ＬＣＤ１０９に表示された誘導画
像１１０を見ながら操作する。 ２．人体モデルハンドル１０３と人体モデル１１４が固
定には，人体モデルハンドル１０３のパッド部２０２の
位置と人体モデル１１４の体表モデルの表面の一部を一
致させる。 ３．ユーザは，人体モデルハンドル１０３と人体モデル
１１４を固定することで，人体モデルハンドル１０３を
操作（移動）することにより人体モデル１１４を仮想空
間座標系内で自由に移動できる。人体モデルハンドル１
０３と人体モデルの剛体接続は，人体モデルの人体モデ
ルハンドル１０３の追従計算を実行することで行う． ４．ユーザは，誘導画像において，患者画像と人体モデ
ル画像の位置が一致するように人体モデルハンドル１０
３を操作して，人体モデルの位置を合わせる。２つの物
体間の相対マトリクスに従って，仮想空間座標系内で人
体モデルを移動する。 ５．患者の画像と人体モデルの画像を概ね一致させた後
は，人体モデル１１４を人体モデルハンドル１０３の動
きから切り離し（剛体分離），その後人体モデルハンド
ル１０３を患者の身体上から除去する。人体モデルハン
ドル１０３と人体モデル１１４を剛体分離することは，
実際には仮想空間座標系１１１における人体モデルの人
体モデルハンドル１０３の追従計算を終了させることで
行う． ６．人体モデルの位置を修正したいときは，人体モデル
ハンドル１０３を患者の身体の近くに移動させた後，人
体モデル１１４を人体モデルハンドル１０３の動きに追
従させる（剛体接続）設定に戻し，人体モデルハンドル
１０３を操作することで人体モデル１１４の位置を修正
する。 ７．さらに位置合わせの精度が必要であるならば，仮想
空間座標系において，患者の身体付近の人体モデルの位
置姿勢を初期値として，人体モデルの位置姿勢を補正す
る。補正方法の実施の形態は，後に別項で詳述する。
【００４８】８．「二次元ＣＧ画像」と「カメラで撮影
した二次元画像（以下，二次元カメラ画像と称す）」を
用いて合成処理を行い，誘導画像を生成する。 ９．生成した誘導画像を，誘導画像ＬＣＤ１１１を用い
てユーザに呈示する。
した二次元画像（以下，二次元カメラ画像と称す）」を
用いて合成処理を行い，誘導画像を生成する。 ９．生成した誘導画像を，誘導画像ＬＣＤ１１１を用い
てユーザに呈示する。
【００４９】ここで，人体モデルと人体モデルハンドル
１０３の剛体接続，剛体分離は，自由に実行できるもの
とする．
１０３の剛体接続，剛体分離は，自由に実行できるもの
とする．
【００５０】図４は人体モデルハンドル１０３と人体モ
デル１１４が固定された斜視図である。前述のように人
体モデルハンドル１０３と人体モデル１１４が固定に
は，人体モデルハンドル１０３のパッド部２０２の位置
と人体モデル１１４の体表モデルの表面の一部を一致さ
せる。これにより，位置合わせ時にパッド部２０２を患
者の身体表面上になるように人体モデルハンドル１０３
を置くだけで，従来手法では難しい奥行き方向の位置合
わせなど患者の身体表面を基準にしながら実行でき，且
つ患者の体表面を基準にしながら三次元位置姿勢を調整
できるので，位置合わせの効率を大幅に向上できる。
デル１１４が固定された斜視図である。前述のように人
体モデルハンドル１０３と人体モデル１１４が固定に
は，人体モデルハンドル１０３のパッド部２０２の位置
と人体モデル１１４の体表モデルの表面の一部を一致さ
せる。これにより，位置合わせ時にパッド部２０２を患
者の身体表面上になるように人体モデルハンドル１０３
を置くだけで，従来手法では難しい奥行き方向の位置合
わせなど患者の身体表面を基準にしながら実行でき，且
つ患者の体表面を基準にしながら三次元位置姿勢を調整
できるので，位置合わせの効率を大幅に向上できる。
【００５１】従来は三次元空間内の物体を二次元的に操
作するなどの不自然な操作を行っていた．本実施の形態
１に記載している位置合わせ装置を用いることで，ユー
ザは，三次元空間内の物体を直接三次元的に操作でき，
操作性を大幅に向上できる。
作するなどの不自然な操作を行っていた．本実施の形態
１に記載している位置合わせ装置を用いることで，ユー
ザは，三次元空間内の物体を直接三次元的に操作でき，
操作性を大幅に向上できる。
【００５２】実施の形態２ 本実施の形態２は位置合わせ装置によって大まかな位置
合わせをして初期位置を設定し，位置補正手段によって
位置補正を行い精密に位置合わせを行う多段階位置合わ
せ装置に関するものである。図５にその構成のブロック
図を示す。即ち多段階位置合わせ装置５０１は位置合わ
せ装置５０２で人体モデルの位置を概ね合わせて初期位
置を設定し，その後位置補正手段５０３により位置補正
を行い，精密な位置合わせを行い，位置合わせデータ５
０４を出力する。
合わせをして初期位置を設定し，位置補正手段によって
位置補正を行い精密に位置合わせを行う多段階位置合わ
せ装置に関するものである。図５にその構成のブロック
図を示す。即ち多段階位置合わせ装置５０１は位置合わ
せ装置５０２で人体モデルの位置を概ね合わせて初期位
置を設定し，その後位置補正手段５０３により位置補正
を行い，精密な位置合わせを行い，位置合わせデータ５
０４を出力する。
【００５３】位置合わせ装置５０２は実施の形態１で説
明した位置合わせ装置が用いられる。位置補正手段５０
３としては，例えば，図６に示すＸ線画像を用いた位置
合わせ装置が用いられる。位置補正手段は位置合わせ装
置であれば何でもよい。図７に位置合わせ処理の説明図
を示す。図６のシステムはＸ線画像撮像装置６０１と，
計算機１０８から構成される。勿論計算機１０８は実施
の形態１で説明した位置合わせ装置５０２の計算機１０
８と共用される。
明した位置合わせ装置が用いられる。位置補正手段５０
３としては，例えば，図６に示すＸ線画像を用いた位置
合わせ装置が用いられる。位置補正手段は位置合わせ装
置であれば何でもよい。図７に位置合わせ処理の説明図
を示す。図６のシステムはＸ線画像撮像装置６０１と，
計算機１０８から構成される。勿論計算機１０８は実施
の形態１で説明した位置合わせ装置５０２の計算機１０
８と共用される。
【００５４】この実施例における人体モデル１１４はＣ
Ｔ画像から生成したものを用いる。ＣＴ画像は本来物体
のＸ線透過情報から作成したものであるので，ＣＴ画像
を平面に再投影すればＸ線画像を生成できる（以下，Ｃ
Ｔ画像から生成したＸ線画像を生成Ｘ線画像と称す）。
Ｔ画像から生成したものを用いる。ＣＴ画像は本来物体
のＸ線透過情報から作成したものであるので，ＣＴ画像
を平面に再投影すればＸ線画像を生成できる（以下，Ｃ
Ｔ画像から生成したＸ線画像を生成Ｘ線画像と称す）。
【００５５】そこで，既知のカメラパラメータ（例え
ば，平面群７０２のパラメータ）に従う条件下で患者の
Ｘ線画像を色々な角度から複数枚撮影し（撮影Ｘ線画像
群７０３），それらの撮影Ｘ線画像群７０３に撮影Ｘ線
画像群７０３と同じ角度からＣＴボリューム画像７０１
を平面に再投影した生成Ｘ線画像群７０４が合致するよ
う，位置合わせ処理を行いながらＣＴボリューム画像７
０１の位置姿勢を微調整する。
ば，平面群７０２のパラメータ）に従う条件下で患者の
Ｘ線画像を色々な角度から複数枚撮影し（撮影Ｘ線画像
群７０３），それらの撮影Ｘ線画像群７０３に撮影Ｘ線
画像群７０３と同じ角度からＣＴボリューム画像７０１
を平面に再投影した生成Ｘ線画像群７０４が合致するよ
う，位置合わせ処理を行いながらＣＴボリューム画像７
０１の位置姿勢を微調整する。
【００５６】計算手順を整理すると，平面群７０２のパ
ラメータと撮影Ｘ線画像群７０３は既知，微調整はＣＴ
ボリューム画像７０１を平面群７０２に投影して生成し
た生成Ｘ線画像群７０４と撮影Ｘ線画像群７０３の位置
合わせ処理を行いながらＣＴボリューム画像７０１の位
置姿勢を微調整することで行う。ＣＴボリューム画像７
０１の位置姿勢から人体モデル１１４への位置姿勢への
変換は一意であるので，上記計算の結果から人体モデル
１１４の位置姿勢を決定できる。
ラメータと撮影Ｘ線画像群７０３は既知，微調整はＣＴ
ボリューム画像７０１を平面群７０２に投影して生成し
た生成Ｘ線画像群７０４と撮影Ｘ線画像群７０３の位置
合わせ処理を行いながらＣＴボリューム画像７０１の位
置姿勢を微調整することで行う。ＣＴボリューム画像７
０１の位置姿勢から人体モデル１１４への位置姿勢への
変換は一意であるので，上記計算の結果から人体モデル
１１４の位置姿勢を決定できる。
【００５７】また，図８は，ＣＴ撮影装置やＭＲＩ撮影
装置を用いて患者身体の三次元画像を取得し，それと人
体モデルの位置合わせを行う方法に用いる装置の斜視図
である。システムはＣＴ撮影装置あるいはＭＲＩ撮影装
置８０１と計算機１０８で構成される。ＣＴ撮影装置あ
るいはＭＲＩ撮影装置８０１で撮像された断層面から構
成されるボリューム画像（ＣＴ画像あるいはＭＲＩ画像
８０２）は位置姿勢が既知であるので上述の方法で，そ
のボリューム画像に人体モデルを合わせる（位置合わせ
処理８０３）ことで，人体モデルの位置合わせをするこ
とができる。
装置を用いて患者身体の三次元画像を取得し，それと人
体モデルの位置合わせを行う方法に用いる装置の斜視図
である。システムはＣＴ撮影装置あるいはＭＲＩ撮影装
置８０１と計算機１０８で構成される。ＣＴ撮影装置あ
るいはＭＲＩ撮影装置８０１で撮像された断層面から構
成されるボリューム画像（ＣＴ画像あるいはＭＲＩ画像
８０２）は位置姿勢が既知であるので上述の方法で，そ
のボリューム画像に人体モデルを合わせる（位置合わせ
処理８０３）ことで，人体モデルの位置合わせをするこ
とができる。
【００５８】位置補正手段５０３のみによって処理を行
った場合，実際の適用において処理のコストが大きすぎ
る（処理時間がかかりすぎる）場合があるが，位置合わ
せ装置５０２によって人体モデルの初期位置を設定する
ことで，人体モデルの位置を概ね合わせておけるので，
位置補正手段の処理範囲（検索範囲）を限定でき，処理
時間を大幅に削減できる。
った場合，実際の適用において処理のコストが大きすぎ
る（処理時間がかかりすぎる）場合があるが，位置合わ
せ装置５０２によって人体モデルの初期位置を設定する
ことで，人体モデルの位置を概ね合わせておけるので，
位置補正手段の処理範囲（検索範囲）を限定でき，処理
時間を大幅に削減できる。
【００５９】実施の形態３ 従来の位置合わせ装置ではモダリティで撮影した画像を
そのまま位置合わせに用いていたが，本実施の形態３
は，モダリティで撮影した画像（含，ボリューム画像）
から形状特徴量を計算し，それを形状特徴量として位置
合わせを行うもので，図９に実施の形態３の構成のブロ
ック図を示す。
そのまま位置合わせに用いていたが，本実施の形態３
は，モダリティで撮影した画像（含，ボリューム画像）
から形状特徴量を計算し，それを形状特徴量として位置
合わせを行うもので，図９に実施の形態３の構成のブロ
ック図を示す。
【００６０】図９において，手術中に撮影された超音波
ボリューム画像９０１は三次元計測手段で計測した患者
身体の計測データ，ＣＴボリューム画像９０２は人体モ
デルの計測データ，特徴抽出画像１ ９０３は患者身体
の計測データから局所形状などの特徴量を抽出した形状
特徴量，特徴抽出画像２ ９０４は人体モデルの計測デ
ータから局所形状などの特徴量を抽出した形状特徴量，
位置合わせ処理９０５は従来の三次元画像（三次元ボリ
ュームデータ）の位置合わせ手段，位置合わせデータ５
０４は位置合わせ処理９０５によって出力された特徴抽
出画像１ ９０３と特徴抽出画像２ ９０４間の位置関
係データ，すなわち超音波ボリューム画像９０１とＣＴ
ボリューム画像９０２間の位置関係データである。
ボリューム画像９０１は三次元計測手段で計測した患者
身体の計測データ，ＣＴボリューム画像９０２は人体モ
デルの計測データ，特徴抽出画像１ ９０３は患者身体
の計測データから局所形状などの特徴量を抽出した形状
特徴量，特徴抽出画像２ ９０４は人体モデルの計測デ
ータから局所形状などの特徴量を抽出した形状特徴量，
位置合わせ処理９０５は従来の三次元画像（三次元ボリ
ュームデータ）の位置合わせ手段，位置合わせデータ５
０４は位置合わせ処理９０５によって出力された特徴抽
出画像１ ９０３と特徴抽出画像２ ９０４間の位置関
係データ，すなわち超音波ボリューム画像９０１とＣＴ
ボリューム画像９０２間の位置関係データである。
【００６１】ここで，局所形状は，計測データの各局所
領域において，データが (1) 一様である，(2) 面形状
をしている，(3) 線形状をしているなどの形状に関する
特徴量を，局所領域の固有値を比較することで計算す
る。
領域において，データが (1) 一様である，(2) 面形状
をしている，(3) 線形状をしているなどの形状に関する
特徴量を，局所領域の固有値を比較することで計算す
る。
【００６２】本実施の形態３の特徴は，位置合わせ処理
９０５への入力として，計測データをそのまま用いるの
ではなく，計測データから局所形状の特徴量を形状特徴
量として用いることにある．従来の三次元画像を直接比
較する方法では，例えばＣＴボリューム画像から生成し
た人体モデルと術中に撮影したＣＴボリューム画像の位
置を合わせる方法などのように，各モダリティで撮影し
た画像の画素が表す量が一致している場合のみ，正確な
比較が可能であった。
９０５への入力として，計測データをそのまま用いるの
ではなく，計測データから局所形状の特徴量を形状特徴
量として用いることにある．従来の三次元画像を直接比
較する方法では，例えばＣＴボリューム画像から生成し
た人体モデルと術中に撮影したＣＴボリューム画像の位
置を合わせる方法などのように，各モダリティで撮影し
た画像の画素が表す量が一致している場合のみ，正確な
比較が可能であった。
【００６３】本実施の形態３では，モダリティで撮影し
た画像（含，ボリューム画像）から形状特徴量を計算
し，それを形状特徴量として位置合わせを行うため，従
来のようなモダリティの制限が原理的には存在しない。
それ故，従来と比較して，適用できる範囲が広い。
た画像（含，ボリューム画像）から形状特徴量を計算
し，それを形状特徴量として位置合わせを行うため，従
来のようなモダリティの制限が原理的には存在しない。
それ故，従来と比較して，適用できる範囲が広い。
【００６４】例えば，人体モデルをＣＴ撮影装置で撮影
した画像より生成した場合，従来手段では，三次元計測
手段では，図６に示すＸ線画像撮影装置６０１を使用す
る手段や，図８に示す手段のＣＴ撮影装置あるいはＭＲ
Ｉ撮影装置８０１がＣＴ撮影装置でありＣＴ撮影装置あ
るいはＭＲＩ撮影画像８０２がＣＴボリューム画像の場
合など，Ｘ線を使用するモダリティに限定されている。
した画像より生成した場合，従来手段では，三次元計測
手段では，図６に示すＸ線画像撮影装置６０１を使用す
る手段や，図８に示す手段のＣＴ撮影装置あるいはＭＲ
Ｉ撮影装置８０１がＣＴ撮影装置でありＣＴ撮影装置あ
るいはＭＲＩ撮影画像８０２がＣＴボリューム画像の場
合など，Ｘ線を使用するモダリティに限定されている。
【００６５】本手法ではモダリティを限定しないため，
図８に示す手段のＣＴ装置あるいはＭＲＩ装置８０１が
ＣＴ撮影装置であり，ＣＴ装置あるいはＭＲＩ画像８０
２がＭＲＩボリューム画像の場合や，図１０に示す超音
波画像撮影装置を使用する手段など，Ｘ線透過係数以外
を情報とするモダリティにも使用できる。
図８に示す手段のＣＴ装置あるいはＭＲＩ装置８０１が
ＣＴ撮影装置であり，ＣＴ装置あるいはＭＲＩ画像８０
２がＭＲＩボリューム画像の場合や，図１０に示す超音
波画像撮影装置を使用する手段など，Ｘ線透過係数以外
を情報とするモダリティにも使用できる。
【００６６】図１０は，超音波画像撮影装置を用いて患
者身体の三次元画像を取得し，それと人体モデルの位置
合わせを行う方法に用いる装置の斜視図である。システ
ムは超音波画像撮影装置１００１，三次元位置センサ１
０５，計算機１０８によって構成される。超音波プロー
ブにプローブ゛位置計測用マーカ１００３を装着し，三
次元位置センサ１０５によって超音波プローブ１００２
の位置姿勢を計測しながら画像を取得する。超音波プロ
ーブ１００２と超音波ボリューム画像１００４の位置関
係は既知であるので，超音波プローブ１００２の位置姿
勢から超音波ボリューム画像１００４の位置姿勢を計算
できる。最後に位置を合わせた超音波ボリューム画像１
００４に人体モデルを合わせることで，人体モデルの位
置合わせをすることができる。その際，本実施の形態に
記載した手法を用いることで，誤差の少ない（モダリテ
ィの違いによる影響が少ない）位置合わせを行うことが
できる。
者身体の三次元画像を取得し，それと人体モデルの位置
合わせを行う方法に用いる装置の斜視図である。システ
ムは超音波画像撮影装置１００１，三次元位置センサ１
０５，計算機１０８によって構成される。超音波プロー
ブにプローブ゛位置計測用マーカ１００３を装着し，三
次元位置センサ１０５によって超音波プローブ１００２
の位置姿勢を計測しながら画像を取得する。超音波プロ
ーブ１００２と超音波ボリューム画像１００４の位置関
係は既知であるので，超音波プローブ１００２の位置姿
勢から超音波ボリューム画像１００４の位置姿勢を計算
できる。最後に位置を合わせた超音波ボリューム画像１
００４に人体モデルを合わせることで，人体モデルの位
置合わせをすることができる。その際，本実施の形態に
記載した手法を用いることで，誤差の少ない（モダリテ
ィの違いによる影響が少ない）位置合わせを行うことが
できる。
【００６７】実施の形態４ 本実施の形態４は位置合わせを高速に行うために，仮想
ドームを用いて計算を高速化するものである。図１１に
おいて，仮想ドーム１１０２は仮想空間座標系１１１に
設けられた球状の画像投影面，ＣＴボリューム画像１１
０１はＣＴ撮影装置により術前に予め撮影された患者の
人体モデル，撮影Ｘ線画像１１０３はＸ線撮影装置によ
り術中に撮影された患者の画像，ドーム上人体モデル画
像生成手段１１０８はＣＴボリューム画像１１０１を仮
想ドーム１１０２に接する平面上に人体モデル１１４の
ドーム上人体モデル画像１１０５を生成する。ドーム上
Ｘ線画像生成手段１１０９は撮影Ｘ線画像１１０３を仮
想ドーム１１０２に接する平面上に投影する。ドーム上
画像移動量計算手段１１１０はドーム上投影平面の座標
系における人体モデルの移動量を計算する。ドーム上画
像移動量計算手段，人体モデル移動量計算手段１１１３
はドーム上画像移動量から人体モデル移動量を計算す
る。
ドームを用いて計算を高速化するものである。図１１に
おいて，仮想ドーム１１０２は仮想空間座標系１１１に
設けられた球状の画像投影面，ＣＴボリューム画像１１
０１はＣＴ撮影装置により術前に予め撮影された患者の
人体モデル，撮影Ｘ線画像１１０３はＸ線撮影装置によ
り術中に撮影された患者の画像，ドーム上人体モデル画
像生成手段１１０８はＣＴボリューム画像１１０１を仮
想ドーム１１０２に接する平面上に人体モデル１１４の
ドーム上人体モデル画像１１０５を生成する。ドーム上
Ｘ線画像生成手段１１０９は撮影Ｘ線画像１１０３を仮
想ドーム１１０２に接する平面上に投影する。ドーム上
画像移動量計算手段１１１０はドーム上投影平面の座標
系における人体モデルの移動量を計算する。ドーム上画
像移動量計算手段，人体モデル移動量計算手段１１１３
はドーム上画像移動量から人体モデル移動量を計算す
る。
【００６８】以下本実施の形態４の処理手順を示す。 １．仮想ドーム１１０２に接する平面上（以下，ドーム
上投影平面１１１１と称す）に人体モデル１１４のドー
ム上人体モデル画像１１０５をドーム上人体モデル画像
生成手段１１０８により生成する。これは，術前に予め
生成しておく。また，ドーム上人体モデル画像１１０５
は仮想ドーム１１０２の中心点に対して面対称であるの
で，ここでは仮想ドーム１１０２の半分の領域のみ考え
れば良い。 ２．術中においてＸ線撮影装置により撮影した撮影Ｘ線
画像１１０３をドーム上Ｘ線画像生成手段１１０９によ
りドーム上投影平面１１１１に投影する。
上投影平面１１１１と称す）に人体モデル１１４のドー
ム上人体モデル画像１１０５をドーム上人体モデル画像
生成手段１１０８により生成する。これは，術前に予め
生成しておく。また，ドーム上人体モデル画像１１０５
は仮想ドーム１１０２の中心点に対して面対称であるの
で，ここでは仮想ドーム１１０２の半分の領域のみ考え
れば良い。 ２．術中においてＸ線撮影装置により撮影した撮影Ｘ線
画像１１０３をドーム上Ｘ線画像生成手段１１０９によ
りドーム上投影平面１１１１に投影する。
【００６９】３．ドーム上画像移動量計算手段１１１０
において，仮想ドーム１１０２上に投影された術中の画
像ドーム上Ｘ線画像）とドーム上人体モデル画像を比較
しながら，ドーム上投影平面の座標系における人体モデ
ルの移動量 （以下，ドーム上画像移動量と称す）を計
算する。 ４．手順１〜３を収束するまで繰り返す。 ５．人体モデル移動量計算手段１１１３において，手順
３で求めたドーム上画像移動量から人体モデル移動量を
計算する。
において，仮想ドーム１１０２上に投影された術中の画
像ドーム上Ｘ線画像）とドーム上人体モデル画像を比較
しながら，ドーム上投影平面の座標系における人体モデ
ルの移動量 （以下，ドーム上画像移動量と称す）を計
算する。 ４．手順１〜３を収束するまで繰り返す。 ５．人体モデル移動量計算手段１１１３において，手順
３で求めたドーム上画像移動量から人体モデル移動量を
計算する。
【００７０】６．さらに精度が必要な場合には，上記処
理を終えたあとで，「Stephane Lavallee and Richard
Szeliski: “Recovering the Position and Orientatio
n of Free-Form Objects from Image Contours Using 3
D Distance Map”, IEEE Trans. Pattern Anal. and Ma
chine Intell., Vol.17, No.4, pp.378-390 (1995).や
「J. Weese, G.P. Penney, T.M. Buzug, C. Fassnacht,
and C. Lorenz: “2D/3D registration of pre-operat
ive CT images and intra-operative x-ray projectio
ns for image guided surgery”, Computer Assisted R
adiology (CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and
K. Inamura (Editors), Berlin, Elsevier Science
B.V, pp.833-838 (1997).」などに記載されている ＣＴ
データとＸ線画像を直接比較して位置を合わせる方法
などを用い，位置を合わせる。
理を終えたあとで，「Stephane Lavallee and Richard
Szeliski: “Recovering the Position and Orientatio
n of Free-Form Objects from Image Contours Using 3
D Distance Map”, IEEE Trans. Pattern Anal. and Ma
chine Intell., Vol.17, No.4, pp.378-390 (1995).や
「J. Weese, G.P. Penney, T.M. Buzug, C. Fassnacht,
and C. Lorenz: “2D/3D registration of pre-operat
ive CT images and intra-operative x-ray projectio
ns for image guided surgery”, Computer Assisted R
adiology (CAR ■97), H.U. Lemke, M.W. Vannier, and
K. Inamura (Editors), Berlin, Elsevier Science
B.V, pp.833-838 (1997).」などに記載されている ＣＴ
データとＸ線画像を直接比較して位置を合わせる方法
などを用い，位置を合わせる。
【００７１】上記ドーム上画像移動量計算手段１１１０
及び人体モデル移動量計算手段１１１３においては，オ
プティカルフローの計算手段を有することで，位置合わ
せ計算を高速に実行することができる。
及び人体モデル移動量計算手段１１１３においては，オ
プティカルフローの計算手段を有することで，位置合わ
せ計算を高速に実行することができる。
【００７２】次にオプティカルフローを用いた位置合わ
せ計算の手順を以下に示す． １．Ｘ線画像とドーム上投影平面１１１１に投影した投
影Ｘ線画像１１０３のオプティカルフローを計算する
（図１２）。 ２．計算したオプティカルフローに基づき，移動量／方
向を計算し，人体モデル１１４と仮想ドームを平行移動
させる。計算したオプティカルフローの例を図１３ に
示す。
せ計算の手順を以下に示す． １．Ｘ線画像とドーム上投影平面１１１１に投影した投
影Ｘ線画像１１０３のオプティカルフローを計算する
（図１２）。 ２．計算したオプティカルフローに基づき，移動量／方
向を計算し，人体モデル１１４と仮想ドームを平行移動
させる。計算したオプティカルフローの例を図１３ に
示す。
【００７３】以下の説明において，図１４に示す座標系
１４０１（図１１に示す仮想空間座標系１１１と同じも
の）を用いて述べる。 （イ） 図１３(a) はオプティカルフローが全体的にほ
ぼ一方向を向いている．このように，一様な対応点の移
動が見られる場合には，オプティカルフローの全体的な
移動量に従って，人体モデルと仮想ドームをＸーＹ平面
で平行移動させる。 （ロ）図１３(b), (c)のように，任意の点に対してオプ
ティカルフローが集中あるいは発散している場合には，
Ｚ成分の平行移動が生じている。オプティカルフローの
大きさとカメラパラメータ（焦点距離，アスペクト比な
ど）からＺ成分の平行移動量を計算し，人体モデルと仮
想ドームを移動する。 （ハ）図１３(b)のようにオプティカルフローが一点に
集中する場合には，人体モデルと仮想ドームをドーム上
投影平面から遠ざけるよう移動し，図１３(c)のように
オプティカルフローが一点から発散する場合には，人体
モデルと仮想ドームをドーム上投影平面に近づけるよう
移動する。
１４０１（図１１に示す仮想空間座標系１１１と同じも
の）を用いて述べる。 （イ） 図１３(a) はオプティカルフローが全体的にほ
ぼ一方向を向いている．このように，一様な対応点の移
動が見られる場合には，オプティカルフローの全体的な
移動量に従って，人体モデルと仮想ドームをＸーＹ平面
で平行移動させる。 （ロ）図１３(b), (c)のように，任意の点に対してオプ
ティカルフローが集中あるいは発散している場合には，
Ｚ成分の平行移動が生じている。オプティカルフローの
大きさとカメラパラメータ（焦点距離，アスペクト比な
ど）からＺ成分の平行移動量を計算し，人体モデルと仮
想ドームを移動する。 （ハ）図１３(b)のようにオプティカルフローが一点に
集中する場合には，人体モデルと仮想ドームをドーム上
投影平面から遠ざけるよう移動し，図１３(c)のように
オプティカルフローが一点から発散する場合には，人体
モデルと仮想ドームをドーム上投影平面に近づけるよう
移動する。
【００７４】（ニ）図１３(d)，(e)のようにオプティカ
ルフローが任意の直線に対して逆向きになっている場合
には，Ｘ軸あるいはＹ軸回りの回転が生じているので，
回転量を計算し，人体モデルと仮想ドームを回転の中心
となる直線（以下，軸線と称す）回りに回転させる。本
例では，比較的画像の中心に位置する回転の例を示して
いるが，軸線は，画像の端あるいは画像外のものでも良
く，必ずしも水平／垂直なものでなくて良い。 （ホ）図１３(f)のようにオプティカルフローが任意の
点回りに回転している場合には，Ｚ軸回りの回転が生じ
ているので，回転量を計算し，人体モデルと仮想ドーム
を回転の中心となる点（以下，軸点と称す）回りに回転
させる。３．手順１，２を計算が収束するまで繰り返
す。
ルフローが任意の直線に対して逆向きになっている場合
には，Ｘ軸あるいはＹ軸回りの回転が生じているので，
回転量を計算し，人体モデルと仮想ドームを回転の中心
となる直線（以下，軸線と称す）回りに回転させる。本
例では，比較的画像の中心に位置する回転の例を示して
いるが，軸線は，画像の端あるいは画像外のものでも良
く，必ずしも水平／垂直なものでなくて良い。 （ホ）図１３(f)のようにオプティカルフローが任意の
点回りに回転している場合には，Ｚ軸回りの回転が生じ
ているので，回転量を計算し，人体モデルと仮想ドーム
を回転の中心となる点（以下，軸点と称す）回りに回転
させる。３．手順１，２を計算が収束するまで繰り返
す。
【００７５】以上のように本実施の形態によれば，仮想
ドームの概念を導入して，予めドーム上人体モデル画像
を生成しておき，それと撮影Ｘ線画像から生成したドー
ム上Ｘ線画像より位置合わせ処理をオプティカルフロー
の計算手段により行うことで，処理速度の向上を図る。
ドームの概念を導入して，予めドーム上人体モデル画像
を生成しておき，それと撮影Ｘ線画像から生成したドー
ム上Ｘ線画像より位置合わせ処理をオプティカルフロー
の計算手段により行うことで，処理速度の向上を図る。
【００７６】実施の形態５ 以下に，本実施の形態５は，従来技術 と同様の効果を
Ｘ線画像群ではなく一般のカメラで撮影した実画像群で
実現する手段に関するものである。
Ｘ線画像群ではなく一般のカメラで撮影した実画像群で
実現する手段に関するものである。
【００７７】処理手順を以下に示す． １．既知のカメラパラメータに従う条件下で，患者身体
の実画像を複数枚撮影する。 ２．撮影した実画像に対して，二次微分フィルタを施
す。二次微分フィルタには，例えば Gaussian-Laplacia
n Filter などがある。二次微分フィルタは，色彩情報
を考慮するなどの設計／改良を行うことで肌色とそれ以
外色の境界に敏感に反応するようにするなど，工夫を施
してもよい。 ３．次に画像上において局所領域を考え，その領域内の
固有値／固有ベクトルを計算する．この固有値／固有ベ
クトルの計算を画像全体に施し，画像の固有データを作
成する（固有値フィルタ）。これを，実画像固有データ
とする。 ４．人体モデルの画像の固有データが実画像固有データ
に一致するように，仮想空間座標系において人体モデル
の位置姿勢を微調整していき，人体モデルの位置姿勢を
求める。
の実画像を複数枚撮影する。 ２．撮影した実画像に対して，二次微分フィルタを施
す。二次微分フィルタには，例えば Gaussian-Laplacia
n Filter などがある。二次微分フィルタは，色彩情報
を考慮するなどの設計／改良を行うことで肌色とそれ以
外色の境界に敏感に反応するようにするなど，工夫を施
してもよい。 ３．次に画像上において局所領域を考え，その領域内の
固有値／固有ベクトルを計算する．この固有値／固有ベ
クトルの計算を画像全体に施し，画像の固有データを作
成する（固有値フィルタ）。これを，実画像固有データ
とする。 ４．人体モデルの画像の固有データが実画像固有データ
に一致するように，仮想空間座標系において人体モデル
の位置姿勢を微調整していき，人体モデルの位置姿勢を
求める。
【００７８】実施の形態６ 図１５に本実施の形態６の構成図を示す。本実施の形態
６は体表モデルを含む人体モデルの体表モデルを用い
て，物体表面と人体モデルの位置合わせを行うための体
表面位置合わせに関するものである。
６は体表モデルを含む人体モデルの体表モデルを用い
て，物体表面と人体モデルの位置合わせを行うための体
表面位置合わせに関するものである。
【００７９】図１５において，面パッド１５０１は三次
元位置計測プローブとして用いられる。人体モデル１５
０２は体表モデル１５０３を含み予め作成される。物体
表面生成手段１５０４は面パッド１５０１のパッド面の
描く曲面群から物体表面１５０５を生成する。体表面位
置合わせ手段１５０６は物体表面１５０５と人体モデル
１５０２の体表モデル１５０３を用いて人体モデル１５
０２の位置合わせを行う。
元位置計測プローブとして用いられる。人体モデル１５
０２は体表モデル１５０３を含み予め作成される。物体
表面生成手段１５０４は面パッド１５０１のパッド面の
描く曲面群から物体表面１５０５を生成する。体表面位
置合わせ手段１５０６は物体表面１５０５と人体モデル
１５０２の体表モデル１５０３を用いて人体モデル１５
０２の位置合わせを行う。
【００８０】図１６に三次元位置計測プローブの一例で
ある面パッド１５０１の構成を示す。図において，パッ
ド部１６０１は患者身体に触れる部分，グリップ部１６
０２は術者がパッドを持つ部分，マーカ１６０３はプロ
ーブの位置姿勢を計測するための三次元位置計測装置の
マーカである．
ある面パッド１５０１の構成を示す。図において，パッ
ド部１６０１は患者身体に触れる部分，グリップ部１６
０２は術者がパッドを持つ部分，マーカ１６０３はプロ
ーブの位置姿勢を計測するための三次元位置計測装置の
マーカである．
【００８１】従来の三次元位置計測プローブは，図１７
(a)に示すような構成をしている。プローブ先端部１７
０１は計測したい位置に合わせる部分，プローブグリッ
プ部１７０２はユーザが三次元位置計測プローブを握る
部分，プローブマーカ部１７０３は三次元位置計測プロ
ーブの位置姿勢を計算するための三次元位置計測装置の
マーカである。
(a)に示すような構成をしている。プローブ先端部１７
０１は計測したい位置に合わせる部分，プローブグリッ
プ部１７０２はユーザが三次元位置計測プローブを握る
部分，プローブマーカ部１７０３は三次元位置計測プロ
ーブの位置姿勢を計算するための三次元位置計測装置の
マーカである。
【００８２】この従来の三次元位置計測プローブにおけ
るプローブ先端部と物体表面との関係を示した拡大図を
図１７(b)に示す。図１７(b)において，三次元位置計測
プローブの位置データが示す点「三次元位置計測プロー
ブデータ点１７０４」と物体表面１７０５は一致してお
らず，先端部半径１７０６だけずれている。それ故，従
来の三次元位置計測プローブにおいて，精度を高くする
ため三次元位置計測プローブの先端部を鋭利にすれば患
者への安全性が低下し，患者への安全性を考慮してプロ
ーブ先端部を滑めらかにすれば精度が低下するというト
レードオフが存在する。
るプローブ先端部と物体表面との関係を示した拡大図を
図１７(b)に示す。図１７(b)において，三次元位置計測
プローブの位置データが示す点「三次元位置計測プロー
ブデータ点１７０４」と物体表面１７０５は一致してお
らず，先端部半径１７０６だけずれている。それ故，従
来の三次元位置計測プローブにおいて，精度を高くする
ため三次元位置計測プローブの先端部を鋭利にすれば患
者への安全性が低下し，患者への安全性を考慮してプロ
ーブ先端部を滑めらかにすれば精度が低下するというト
レードオフが存在する。
【００８３】以下手順について説明する。 １．まず，面パッド１５０１で患者身体の表面［物体表
面の形状（以下，計測した物体表面を計測物体表面と称
す）］をトレースする． ２．面パッド１５０１のパッド面１８０２の形状の軌跡
に対して，物体表面生成手段１５０４で面パッド１５０
１のパッド面向き１８０３の側から軌跡の包絡線で構成
される曲面（以下，包絡曲面と称す）を構成し，この包
絡曲面を計測物体表面１５０５として生成する（図１
８）。 ３．体表面位置合わせ手段１５０６で，物体表面に体表
人体モデル体表の位置を合わせることで，人体モデル１
５０３の位置合わせを行う．
面の形状（以下，計測した物体表面を計測物体表面と称
す）］をトレースする． ２．面パッド１５０１のパッド面１８０２の形状の軌跡
に対して，物体表面生成手段１５０４で面パッド１５０
１のパッド面向き１８０３の側から軌跡の包絡線で構成
される曲面（以下，包絡曲面と称す）を構成し，この包
絡曲面を計測物体表面１５０５として生成する（図１
８）。 ３．体表面位置合わせ手段１５０６で，物体表面に体表
人体モデル体表の位置を合わせることで，人体モデル１
５０３の位置合わせを行う．
【００８４】この物体表面の獲得手段は，面パッド１５
０１のパッド面１８０２すなわち三次元位置計測プロー
ブの位置データが示す点群の中から物体表面の位置が一
致する点を抽出して計測物体表面を構成しているので，
従来の三次元位置計測プローブのような誤差が理論的に
は発生しない．また，この物体表面の獲得手段は面パッ
ド１５０１のパッド面１８０２の形状に制限がない．
０１のパッド面１８０２すなわち三次元位置計測プロー
ブの位置データが示す点群の中から物体表面の位置が一
致する点を抽出して計測物体表面を構成しているので，
従来の三次元位置計測プローブのような誤差が理論的に
は発生しない．また，この物体表面の獲得手段は面パッ
ド１５０１のパッド面１８０２の形状に制限がない．
【００８５】図１９に物体表面の形状を獲得する別な方
法を示す。 １．ユーザは物体表面をパッド面でトレースする． ２．面パッドのパッド部と一致する面パッド球面を考
え，その中心が描く軌跡（以下，面パッド中心軌跡と称
す）から曲面を構成する． ３．上記曲面に対して，パッド面の向きの曲面の法線ベ
クトルの方向に，面パッド球面だけ移動させる処理を行
い，計測物体表面を構成する．
法を示す。 １．ユーザは物体表面をパッド面でトレースする． ２．面パッドのパッド部と一致する面パッド球面を考
え，その中心が描く軌跡（以下，面パッド中心軌跡と称
す）から曲面を構成する． ３．上記曲面に対して，パッド面の向きの曲面の法線ベ
クトルの方向に，面パッド球面だけ移動させる処理を行
い，計測物体表面を構成する．
【００８６】この物体表面の獲得手段は，パッド面すな
わち三次元位置計測プローブの位置データが示す点群の
中から曲面を構成し，それを物体表面と一致する位置ま
で移動して計測物体表面を構成しているので，従来の三
次元位置計測プローブのような誤差が理論的には発生し
ない。
わち三次元位置計測プローブの位置データが示す点群の
中から曲面を構成し，それを物体表面と一致する位置ま
で移動して計測物体表面を構成しているので，従来の三
次元位置計測プローブのような誤差が理論的には発生し
ない。
【００８７】本実施の形態に記載した面パッドを導入す
ることにより，計測精度と患者への危険度軽減の両立を
可能にする。また，この物体表面の獲得手段は，前記し
たパッド面から物体表面の位置が一致する点を抽出して
計測物体表面を構成する手法と比べ，計測物体表面を構
成する処理を高速に実行できる。
ることにより，計測精度と患者への危険度軽減の両立を
可能にする。また，この物体表面の獲得手段は，前記し
たパッド面から物体表面の位置が一致する点を抽出して
計測物体表面を構成する手法と比べ，計測物体表面を構
成する処理を高速に実行できる。
【００８８】なお，前記実施の形態は何れも，医者が手
術時に患部をモニターで見るために，事前に準備した計
算機内仮想空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空
間の患者の画像との位置合わせを行う装置について説明
したが，本発明は前記のような装置に限らず所定の処置
が必要な物体を処置する時に，その物体をモニターで見
るために，事前に準備した計算機内仮想空間の物体デル
と処置時に撮像した実空間の物体の画像との位置合わせ
を行うものに適用できることは論を俟たない。
術時に患部をモニターで見るために，事前に準備した計
算機内仮想空間の患者のモデルと手術時に撮像した実空
間の患者の画像との位置合わせを行う装置について説明
したが，本発明は前記のような装置に限らず所定の処置
が必要な物体を処置する時に，その物体をモニターで見
るために，事前に準備した計算機内仮想空間の物体デル
と処置時に撮像した実空間の物体の画像との位置合わせ
を行うものに適用できることは論を俟たない。
【００８９】
【発明の効果】計算機内仮想空間のモデルの操作性が大
幅に向上する。多段階位置合わせ装置において，初期値
を簡便に与えられるので，全自動アルゴリズムと比べて
も多くの手間を必要とせず，むしろ計算の信頼性／安定
性の向上（局所解の回避），計算時間の大幅な短縮など
の利点を得られる。マーカを用いる手法に比べ，患者に
特別な負荷を与えない診断画像の撮影時に特別な制限を
必要としない などの利点を得られる。
幅に向上する。多段階位置合わせ装置において，初期値
を簡便に与えられるので，全自動アルゴリズムと比べて
も多くの手間を必要とせず，むしろ計算の信頼性／安定
性の向上（局所解の回避），計算時間の大幅な短縮など
の利点を得られる。マーカを用いる手法に比べ，患者に
特別な負荷を与えない診断画像の撮影時に特別な制限を
必要としない などの利点を得られる。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す概略構成図。
【図２】 実施の形態１で用いる人体モデルハンドルの
外観図。
外観図。
【図３】 実施の形態１における人体モデルの説明図。
【図４】 実施の形態１における人体モデルハンドルと
人体モデルが固定された状態の斜視図。
人体モデルが固定された状態の斜視図。
【図５】 この発明の実施の形態２を示すブロック構成
図。
図。
【図６】 この発明の実施の形態２に用いられるＸ線画
像を用いた位置合わせ装置の斜視図。
像を用いた位置合わせ装置の斜視図。
【図７】 この発明の実施の形態２における位置合わせ
処理の説明図，
処理の説明図，
【図８】 ＣＴ撮像装置又はＭＲＩ撮像装置による患者
身体の三次元画像と人体モデルの位置合わせ装置の斜視
図。
身体の三次元画像と人体モデルの位置合わせ装置の斜視
図。
【図９】 実施の形態３の構成を示すブロック図。
【図１０】 超音波画像撮影装置による患者身体の三次
元画像と人体モデルの位置合わせ装置の斜視図。
元画像と人体モデルの位置合わせ装置の斜視図。
【図１１】 実施の形態４による仮想ドームを用いた処
理の説明図。
理の説明図。
【図１２】 実施の形態４のオプティカルフローによる
計算処理の説明図。
計算処理の説明図。
【図１３】 実施の形態４のオプティカルフローによる
他の計算処理の説明図。
他の計算処理の説明図。
【図１４】 実施の形態４のオプティカルフローによる
計算処理の座標系を示す説明図。
計算処理の座標系を示す説明図。
【図１５】 実施の形態６による体表面位置合わせ方法
の説明図。
の説明図。
【図１６】 実施の形態６の面パッドの構成を示す斜視
図。
図。
【図１７】 従来の三次元位置計測プローブの斜視図と
そのプローブ先端部と物体表面との関係を示す説明図。
そのプローブ先端部と物体表面との関係を示す説明図。
【図１８】 実施の形態６による物体表面形状の獲得方
法を示す説明図。
法を示す説明図。
【図１９】 実施の形態６の物体表面形状を獲得する別
な方法を示す説明図。
な方法を示す説明図。
１０２：患者，１０３：人体モデルハンドル，１０４：
位置マーカ，１０５：三次元位置計測センサー，１０
６：カメラ，１０７：位置マーカ，１０７：人体モデル
ハンドルのモデル，１０８：計算機，１０９：誘導画像
表示用ＬＣＤ，１１０：誘導画像，１１１：仮想空間座
標系，１１４：人体モデル，１１５：カメラのモデル，
１１８：二次元ＣＧ画像，１１９：二次元カメラ画像，
１２０：合成処理手段，２０１：グリップ部，２０２：
パッド部，２０３：位置計測マーカ部，２０４：スイッ
チ部，３０１：体表モデル，３０２：内部組織モデル，
５０１：多段階位置合わせ装置，５０２：位置合わせ装
置，５０３：位置補正手段，５０４：位置合わせデー
タ，６０１：Ｘ線画像撮像装置，７０３：撮影Ｘ線画像
群，７０１：ＣＴボリューム画像，７０４：生成Ｘ線画
像群，９０１：音波ボリューム画像，９０２：ＣＴボリ
ューム画像，９０３：特徴抽出画像１，９０４：特徴抽
出画像２，９０１：超音波ボリューム画像，１００１：
超音波画像撮影装置，１００２：超音波プローブ，１０
０４：超音波ボリューム画像，１１０１：ＣＴボリュー
ム画像，１１０２：仮想ドーム，１１０３：撮影Ｘ線画
像，１１０５：ドーム上人体モデル画像，１１０８：ド
ーム上人体モデル画像生成手段，１１０９：ドーム上Ｘ
線画像生成手段，１１１０：ドーム上画像移動量計算手
段，１１１３：人体モデル移動量計算手段，１５０１：
面パッド，１５０２：人体モデル，１５０３：体表モデ
ル，１５０４：物体表面生成手段，１６０１：パッド
部，１６０２：グリップ部，１６０３：マーカ，１８０
２：パッド面。
位置マーカ，１０５：三次元位置計測センサー，１０
６：カメラ，１０７：位置マーカ，１０７：人体モデル
ハンドルのモデル，１０８：計算機，１０９：誘導画像
表示用ＬＣＤ，１１０：誘導画像，１１１：仮想空間座
標系，１１４：人体モデル，１１５：カメラのモデル，
１１８：二次元ＣＧ画像，１１９：二次元カメラ画像，
１２０：合成処理手段，２０１：グリップ部，２０２：
パッド部，２０３：位置計測マーカ部，２０４：スイッ
チ部，３０１：体表モデル，３０２：内部組織モデル，
５０１：多段階位置合わせ装置，５０２：位置合わせ装
置，５０３：位置補正手段，５０４：位置合わせデー
タ，６０１：Ｘ線画像撮像装置，７０３：撮影Ｘ線画像
群，７０１：ＣＴボリューム画像，７０４：生成Ｘ線画
像群，９０１：音波ボリューム画像，９０２：ＣＴボリ
ューム画像，９０３：特徴抽出画像１，９０４：特徴抽
出画像２，９０１：超音波ボリューム画像，１００１：
超音波画像撮影装置，１００２：超音波プローブ，１０
０４：超音波ボリューム画像，１１０１：ＣＴボリュー
ム画像，１１０２：仮想ドーム，１１０３：撮影Ｘ線画
像，１１０５：ドーム上人体モデル画像，１１０８：ド
ーム上人体モデル画像生成手段，１１０９：ドーム上Ｘ
線画像生成手段，１１１０：ドーム上画像移動量計算手
段，１１１３：人体モデル移動量計算手段，１５０１：
面パッド，１５０２：人体モデル，１５０３：体表モデ
ル，１５０４：物体表面生成手段，１６０１：パッド
部，１６０２：グリップ部，１６０３：マーカ，１８０
２：パッド面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室井 克信 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 原田 雅之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 多田 美恵子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 前田 満雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA20 AA31 BB05 BB27 CC16 DD00 EE00 FF04 FF05 FF61 JJ03 JJ05 QQ00 QQ21 QQ23 QQ24 QQ25 SS02 SS13 5B057 AA08 AA09 BA23 DA07 DB03 DC09 5C054 AA01 CA02 CA08 FD02 FE12 HA12 9A001 BB04 DD13 FF03 HH21 HH24 HH26 HH28 HH29 HH32 KK25 KK30 KK37 KK42 LL02
Claims (17)
- 【請求項１】 実空間に配置され，所定の処置が必要な
物体を撮影し，その画像を生成する撮影具と，前記物体
の情報が予め記述され，計算機内仮想空間に配置された
物体モデルと，実空間に配置された物体モデルハンドル
と，この物体モデルハンドルの動き追従して移動し，前
記物体モデルを移動する計算機内仮想空間に配置された
物体モデルハンドルのモデルと，前記物体モデルハンド
ルの動きを計測し，計算機内仮想空間において物体モデ
ルを実空間の前記画像と位置をあわせるよう前記物体モ
デルハンドルの動きに合わせて動かす物体モデル位置獲
得手段と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の
前記画像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とを有す
ることを特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項２】 前記物体モデルハンドルは，ユーザが物
体モデルを操作するためのグリップ部と，物体の面表に
接し，固定するためのパッド部と，前記グリップ部とパ
ッド部の三次元位置姿勢を計測するための位置計測マー
カ部を有することを特徴とする請求項１記載の位置合わ
せ装置。 - 【請求項３】 前記物体モデルハンドルは，さらに前記
誘導画像呈示手段を制御するためのスイッチ部を有する
ことを特徴とする請求項２記載の位置合わせ装置。 - 【請求項４】 前記物体モデルは，物体の表面を表す体
表モデルと，物体の内部組織を表す組織モデルを有する
ことを特徴とする請求項１記載の位置合わせ装置。 - 【請求項５】 前記物体モデル位置獲得手段は，前記物
体モデルハンドルの位置計測マーカ部の三次元位置姿勢
を計測するための位置計測センサ部と，位置計測センサ
部で得た情報より計算機内仮想空間の物体モデルの位置
姿勢を計算するための物体モデル位置計算手段とを有す
ることを特徴とする請求項１記載の位置合わせ装置。 - 【請求項６】 前記物体モデル位置獲得手段は，物体モ
デルハンドルモデルに物体モデルを接続させる剛体接続
と，物体モデルハンドルモデルから物体モデルを切り離
す剛体分離を行う物体モデルハンドル着脱手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の位置合わせ装置。 - 【請求項７】 前記誘導画像呈示手段は，物体モデルの
画像を生成するための物体モデル画像生成手段と，実空
間の画像と物体モデルの画像を統合した画像を生成する
ための誘導画像生成手段と，生成した誘導画像を表示す
るための誘導画像表示手段を有することを特徴とする請
求項１記載の位置合わせ装置。 - 【請求項８】 前記物体の情報が予め記述され，計算機
内仮想空間に配置された物体モデルと，前記物体モデル
の局所領域の形状に関する形状特徴量を計算する物体モ
デル形状特徴量計算手段と，物体モデルの三次元形状の
計測や三次元画像の撮影など物体モデルの三次元の情報
を計測する三次元計測手段と，この三次元計測手段の出
力である計測ボリュームデータから形状特徴量を計算す
るための撮影画像形状特徴量計算手段と，物体モデルと
計測ボリュームデータの形状特徴量より物体モデルの位
置姿勢を計算するためのボリューム位置合わせ手段を有
することを特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項９】 実空間に配置され，所定の処置が必要な
物体を撮影し，その画像を生成する撮影具と，前記物体
の情報が予め記述され，計算機内仮想空間に配置された
物体モデルと，実空間に配置された物体モデルハンドル
と，この物体モデルハンドルの動き追従して移動し，前
記物体モデルを移動する計算機内仮想空間に配置された
物体モデルハンドルのモデルと，前記物体モデルハンド
ルの動きを計測し，計算機内仮想空間において物体モデ
ルを実空間の前記画像と位置をあわせるよう前記物体モ
デルハンドルの動きに合わせて動かす物体モデル位置獲
得手段と，計算機内仮想空間の物体モデルと，実空間の
前記画像と統合して呈示する誘導画像呈示手段とによ
り，計算機内仮想空間において物体モデルと実空間の前
記画像との位置を合わせ結果を初期値とし，さらに正確
な位置補正計算を行うための位置補正手段を有し，二段
階以上に分けて位置合わせを行うことを特徴とする位置
合わせ装置。 - 【請求項１０】 計算機内仮想空間に設けられ仮想的に
使用する球状面の仮想ドームと，術前にＣＴ装置で撮影
した物体モデルのＣＴ画像と，物体モデルを仮想ドーム
に投影したドーム上物体モデル画像を生成するためのド
ーム上物体モデル画像生成手段と，術中に撮影するＸ線
画像と，前記仮想ドーム上にＸ線画像を投影したドーム
上Ｘ線画像を生成するためのドーム上Ｘ線画像生成手段
と，前記仮想ドーム上でドーム上物体モデル画像とドー
ム上Ｘ線画像の相対位置関係を計算するためのドーム上
画像移動量計算手段と，ドーム上画像移動量計算手段か
ら物体モデルの計算機仮想空間内における移動量を計算
するための物体モデル移動量計算手段を有することを特
徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項１１】 前記ドーム上画像移動量計算手段は，
仮想ドーム上におけるドーム上物体モデル画像とドーム
上Ｘ線画像の相対位置関係を，画像間のオプティカルフ
ローを計算して求めることを特徴とする請求項１０記載
の位置合わせ装置。 - 【請求項１２】 実空間に配置され，所定の処置が必要
な物体を撮影し，その画像を生成する撮影具と，物体モ
デルより形態特徴量を抽出するための特徴抽出手段と，
前記撮影具で生成される実画像から二次元形態特徴量を
抽出するための二次元特徴抽出手段と，抽出した特徴量
より位置合わせを行うための特徴量位置合わせ手段を有
することを特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項１３】 前記特徴抽出手段は，固有値フィルタ
を用いることを特徴とする請求項１２記載の位置合わせ
装置。 - 【請求項１４】 前記特徴抽出手段は，二次微分フィル
タと固有値フィルタを用いることを特徴とする請求項１
２記載の位置合わせ装置。 - 【請求項１５】 物体の体表形状を計測するための面パ
ッドと，面パッドのパッド面の描く曲面群から物体表面
を生成するための物体表面生成手段と，体表モデルを含
む物体モデルと，物体表面と体表モデルを用いて物体モ
デルの位置合わせを行うための体表面位置合わせ手段を
有することを特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項１６】 上記物体表面生成手段は，面パッドの
パッド部の形状を滑らかな面とし，面パッドのパッド面
の描く軌跡に接する曲面を求めて，体表モデルを生成す
ることを特徴とする請求項１５記載の位置合わせ装置。 物体表面生成手段。 - 【請求項１７】 上記物体表面生成手段は，面パッドの
パッド部の形状を球面とし，球面の中心の描く軌跡が生
成する曲面を球面半径だけ法線方向に移動させること
で，体表モデルを生成することを特徴とする請求項１５
記載の位置合わせ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336839A JP2000163558A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 位置合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336839A JP2000163558A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 位置合わせ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000163558A true JP2000163558A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18303146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10336839A Pending JP2000163558A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 位置合わせ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000163558A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20190079247A (ko) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 재단법인대구경북과학기술원 | 프로젝터, 투사 이미지 생성 방법 및 이미지 투사 시스템 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10336839A patent/JP2000163558A/ja active Pending
Cited By (15)
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| KR20190079247A (ko) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 재단법인대구경북과학기술원 | 프로젝터, 투사 이미지 생성 방법 및 이미지 투사 시스템 |
| KR102002231B1 (ko) | 2017-12-27 | 2019-07-19 | 재단법인대구경북과학기술원 | 프로젝터, 투사 이미지 생성 방법 및 이미지 투사 시스템 |
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|---|---|---|---|
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