JP2001273515A

JP2001273515A - 表示装置

Info

Publication number: JP2001273515A
Application number: JP2001026864A
Authority: JP
Inventors: Alois Noettling; ネットリングアロイス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2001-10-05
Also published as: DE10004898C2; US20010017624A1; US6710783B2; DE10004898A1

Abstract

(57)【要約】【課題】基本回転軸線の周りを回転可能な遠近法的二
次元の像として多数のボリュームデータ要素を有するボ
リュームデータセットを表示するための表示装置を提供
する。【解決手段】回転軸線２０を選択データセット１８の
ボリュームデータ要素８の位置ｘ、ｙ、ｚに関係して計
算ユニット３により自動的に決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基本回転軸線の周
りを回転可能な遠近法的二次元の像として多数のボリュ
ームデータ要素を有するボリュームデータセットを表示
するための表示装置であって、ボリュームデータセット
を記憶するための少なくとも１つのデータメモリと、ボ
リュームデータセットのボリュームデータ要素から像を
求めるための計算ユニットと、少なくとも像を表示する
ための表示ユニット、例えばモニター、と、少なくとも
１つの入力装置、例えばキーボード及び（又は）マウ
ス、とを有し、各ボリュームデータ要素にボリューム内
の位置およびデータ値が対応付けられており、計算ユニ
ットが入力装置を介して少なくとも１つの境界面を設定
可能であり、それに基づいてボリュームデータセットが
選択データセットとボリュームデータセットに関して相
補性の残余データセットとに分割され、二次元の像を求
めるために、選択データセットに含まれているボリュー
ムデータ要素のみが利用される表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような表示装置は一般に知られてい
る。それらはなかんずく医学分野でたとえばＸ線脈管撮
影法の際に断層撮影像または患者の像のその他の三次元
の再構成を表示するために使用される。その際に境界面
を相応に設定することにより簡単にボリュームデータセ
ットの特に重要な範囲を選択することができる。像の回
転により重要な範囲を種々の視角から観察することがで
きる。

【０００３】基本回転軸線は従来の技術ではたいていボ
リュームデータセットの重心点を通って、すなわちボリ
ュームデータセットにより定められるボリュームの中心
を通って延びている。このことは多くの表示に対して不
利である。その欠点は特に、ボリュームデータセットの
一部分のみが表示ユニット上に表示され、表示されるボ
リューム範囲の外側に回転軸線が位置しているときに認
められる。

【０００４】米国特許第 5,891,030号明細書には、人
体、例えば消化管のような管状構造を、ワークステーシ
ョンを有するＣＴスキャナーを用いて再現する装置が記
載されている。その際には大腸の中心線が決定される。
ワークステーションはＣＴデータを、軸線方向の断面
像、トランスルミナルな横断面像およびイントラルミナ
ルなボリュームレンダリング像が再現されるように組み
立てる。

【０００５】米国特許第 5,463,722号明細書から、二次
元及び三次元のグラフィック空間で取り扱われる対象物
の方位合わせを自動的に行うための装置は公知である。

【０００６】米国特許第 5,644,689号明細書には、任意
の視点から三次元の表示を行うための方法として、対象
物の像の直接的な探索を表すボクセルデータにより作成
された圧縮されたボクセルデータを使用する方法が記載
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の欠点を有しない表示装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、基本回転軸
線が選択データセットのボリュームデータ要素の位置に
関係して選択可能であり、特に計算ユニットにより選択
データセットのボリュームデータ要素の位置に関係して
自動的に決定されることにより解決される。

【０００９】その場合、基本回転軸線は少なくとも、選
択データセットにより定められる選択ボリュームの付近
に置かれ得る。更に、基本回転軸線が選択ボリュームに
接するか、それを切るのが好ましい。

【００１０】選択ボリュームが選択ボリューム重心点を
有し、基本回転軸線が選択ボリューム重心点を通ってい
るならば、表示は特に安定である。

【００１１】像が少なくとも１つの付加回転軸線の周り
を回転可能であり、付加回転軸線が基本回転軸線を１つ
の交点で切り、付加回転軸線も選択データセットのボリ
ュームデータ要素の位置に関係して選択可能であり、特
に計算ユニットにより選択データセットのボリュームデ
ータ要素の位置に関係して自動的に決定されるならば、
表示は特にフレキシブルである。付加回転軸線の位置決
めに関しては、基本回転軸線に対して上述したことが類
似して当てはまる。

【００１２】本発明の利点は、像がスケーリング可能か
つ（または）シフト可能であるときに特に効果を発揮す
る。

【００１３】境界面は原理的には任意の面また湾曲した
面であってよい。しかし通常それは平面である。

【００１４】平面は原理的に任意に空間内で方位合わせ
をされていてよい。ボリュームデータ要素の位置が３つ
の座標軸を有する直角座標系の３つの座標を含んでいる
場合には、それらは座標軸の１つに対して垂直に延びて
いるのが好ましい。

【００１５】境界面が表示される像と一緒に表示ユニッ
トにより表示可能であれば、どの範囲が選択されたかが
直ちに明らかになる。

【００１６】境界面が相互作用的に移動可能であれば、
表示は特にフレキシブルである。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
示す実施例により説明する。

【００１８】図１によれば、表示装置はデータメモリ１
及び作業メモリ２を有し、それらは計算ユニット３と接
続されている。さらに計算ユニット３は表示ユニット
４、大容量メモリ５及び入力装置６、７と接続されてい
る。

【００１９】データメモリ１にはボリュームデータセッ
トが記憶されている。このボリュームデータセットは多
数のボリュームデータ要素８を有する。各ボリュームデ
ータ要素８には直角座標系の３つの座標ｘ、ｙ、ｚおよ
びデータ値ｄが対応付けられている。従って座標ｘ、ｙ
およびｚにより各ボリュームデータ要素８にボリューム
の１つの位置（ｘ、ｙ、ｚ）が対応付けられている。分
かりやすくするためボリュームデータ要素８のいくつか
が図２中にも示されている。

【００２０】作業メモリ２には計算ユニット３に対する
オペレーティングシステム、計算ユニット３に対するア
プリケーションプログラムおよびその他のデータ、例え
ば表示ユニット４に対する像データ、が記憶されてい
る。

【００２１】表示ユニット４は通常モニターである。表
示ユニット４を介して二次元の像が表示可能である。大
容量メモリ５は通常はハードディスクとして構成されて
いる。入力装置６、７は通常キーボード６およびマウス
７を含んでいる。入力装置６、７を介して入力された制
御命令は計算ユニット３により質問され、その瞬間に進
行しているアプリケーションプログラムに相応して処理
される。

【００２２】アプリケーションプログラムにより、ボリ
ュームデータセットが二次元の像として表示ユニット４
上に表示可能である。これと対応する像データが計算ユ
ニット３によりボリュームデータセットのボリュームデ
ータ要素８から求められる。全体として二次元の像を生
ずる求められた像データは次いで表示ユニット４上に表
示される。

【００２３】図１によれば表示ユニット４は像範囲９を
有し、この像範囲９は更に３つの部分範囲１０ないし１
２に分割されている。部分範囲１０には二次元の像の本
来の表示が行われる。部分範囲１１には現れるデータ値
ｄの頻度分布が表示される。部分範囲１２はオペレーシ
ョン領域としての役割をする。

【００２４】部分範囲１０に表示される二次元の像はボ
リュームデータ要素８の遠近法による表示、即ち平行ま
たは遠近法による投影である。このような表示が例とし
て図２中に示されている。実際にはボリュームデータセ
ットはしばしば自明である。それらは例えば人間または
動物の身体部分を示す。従って図２に示されている直角
座標系の座標軸は実際にはたいてい一緒に表示されな
い。

【００２５】入力装置６、７を介して計算ユニット３に
基本境界面１３および付加境界面１４、１５を設定する
ことができる。図２によれば境界面１３ないし１５は座
標軸の各１つに対して垂直に延びている平面である。し
かし原理的には他の方位、たとえば面対角線に対して垂
直な方位または空間対角線に対して垂直な方位も可能で
ある。境界面１３ないし１５は、図２から明らかなよう
に、表示される二次元の像と一緒に表示ユニット４によ
り表示される。

【００２６】図２から明らかなように、ボリュームデー
タセットは基本境界面１３に基づいて基本選択データセ
ット１６および基本残余データセット１７に分割され
る。基本選択データセット１６は基本境界面１３内また
はその右に位置しているボリュームデータセットのすべ
てのボリュームデータ要素８を含んでいる。基本残余デ
ータセット１７はボリュームデータセットのすべての他
のボリュームデータ要素８を含んでいる。

【００２７】付加境界面１４、１５により基本選択デー
タセット１６はさらに分割される。部分範囲１０に表示
される二次元の像を求めるため、基本境界面１３内及び
その右、第１の付加境界面１４内及びその下、並びに第
２の付加境界面１５内及びその上に位置しているボリュ
ームデータ要素８のみが利用される。結果としてただ１
つの直方体１８が取り出され表示される。直方体１８の
ボリュームデータ要素８は全体として選択データセット
を形成し、ボリュームデータ要素によって決定されるボ
リュームが選択ボリュームである。従って選択データセ
ット、選択ボリュームおよび直方体という用語は以下で
同義語として使用される。

【００２８】直方体１８は全体ボリュームよりもかなり
小さくてよい。図２によれば直方体１８は明らかに、ボ
リュームデータセットのボリュームデータ要素８の全体
により定められるボリューム重心点１９の外側に位置し
ている。

【００２９】その作用、すなわちボリュームデータセッ
トの関心のない部分を切り離す作用、に基づいて、境界
面１３ないし１５はしばしばクリッププレーン（clip p
lane) とも呼ばれる。クリッププレーンの設定およびそ
れらの、たいていは相互作用的な、移動は一般に通常で
あり、知られている。座標軸あたり２つのクリッププレ
ーンを設定することも知られている。

【００３０】境界面１３ないし１５は、両方向矢印Ａな
いしＣにより示されているように、相互作用的に移動可
能である。通常は移動は座標軸の１つに対して平行なシ
フトである。他のシフトも、場合によっては、座標軸の
各１つに対して平行な３つのシフトの線形組み合わせに
より生じさせることができる。しかし移動は例えば各境
界面１３ないし１５の中心点の周りの回転であってもよ
い。

【００３１】直方体１８は基本回転軸線２０および２つ
の付加回転軸線２１、２２の周りを回転可能である。回
転軸線２０ないし２２は座標軸の各１つに対して平行に
延びている。それらは共通の交点２３で交わり、この交
点はそれにより瞬間の回転に無関係に１つの固定点を形
成する。従って適切な重ね合わせにより各々の任意の回
転を生じさせることができる。交点２３は選択ボリュー
ム１８の重心点により定められている。回転軸線２０な
いし２２はこうして選択ボリューム１８を切る。

【００３２】回転軸線２０ないし２２が選択ボリューム
１８の重心点を通ってはならない場合には、それらは選
択ボリューム１８に少なくとも接し、好ましくは切るべ
きである。しかし場合によってはそれらは、選択ボリュ
ーム１８の付近を延びているかぎり、選択ボリューム１
８の外側に配置されていてもよい。

【００３３】以上の説明から、回転軸線２０ないし２２
が選択データセット１８のボリュームデータ要素８の位
置（ｘ，ｙ，ｚ）に関係して選ばれることは明らかであ
る。回転軸線２０ないし２２の選択はその際に相互作用
的にユーザーにより行うことができる。しかし好ましく
は回転軸線２０ないし２２は計算ユニット３により選択
データセット１８のボリュームデータ要素８の位置
（ｘ，ｙ，ｚ）に関係して自動的に決定される。

【００３４】回転軸線２０ないし２２の位置を決定する
ための方法を、原理的に図３と結び付けて説明する。

【００３５】図３によれば先ずステップ２４で選択デー
タセットのボリュームデータ要素８から二次元の像が求
められ、表示ユニット４上に表示される。次いでステッ
プ２５で境界面１３ないし１５の位置が質問される。そ
の後にステップ２６で回転軸線２０ないし２２の交点２
３が求められる。その交点は選択ボリューム１８の重心
点により定められている。

【００３６】その後にステップ２７ないし２９で回転軸
線２０ないし２２の位置が決定される。基本回転軸線２
０はｘ軸に対して平行に延びており、付加回転軸線２
１、２２はｙおよびｚ軸に対して平行に延びている。す
べての３つの回転軸線２０ないし２２は交点２３で交わ
る。

【００３７】最後にステップ３０で選択ボリューム１８
が回転軸線２０ないし２２の周りに回転される。

【００３８】図４および５から明らかなように、像は像
範囲９の部分範囲１０に相異なる撮像尺度で表示可能で
ある。即ち像はスケーリング可能である。

【００３９】図５によれば撮像尺度は、部分範囲１０に
像の１つの断片のみが表示可能であるような大きさに選
ぶことができる。少なくともこの場合には像は部分範囲
１０に対して相対的に表示ユニット４上でシフト可能で
ある。このことは図５中に両方向矢印Ｄ、Ｅにより示さ
れている。

【００４０】図示の場合には像の表示される断片はボリ
ューム重心点１９を事情によっては含んでいなくてよ
い。それに対して選択ボリューム１８の重心点は一般に
部分範囲１０に表示される。特にこのような場合には本
発明に従って選ばれた回転軸線２０ないし２２の周りの
選択ボリューム１８の回転は有利である。

【００４１】上述のように、境界面１３ないし１５はシ
フトまたは回転させることができる。その際に個々の境
界面１３ないし１５がシフトまたは回転されてもよい
し、境界面１３ないし１５が共通にシフトまたは回転さ
れてもよい。従って境界面１３ないし１５は必ずしも互
いに平行または垂直に延びていなくてよく、また座標軸
に対して垂直に延びていなくてよい。それどころか互い
に相対的に境界面１３ないし１５の任意の方位付けが可
能である。従って選択ボリューム１８は、場合によって
は直方体とは異なる幾何学的形状をも有し得る。しかし
以上に説明されたものが最も頻繁に実施される形態であ
る。従って一連の用途に対して、境界面１３ないし１５
を互いに垂直に、また座標軸に垂直に固定して方位付け
すれば十分である。

【００４２】本発明による表示装置により、クリッププ
レーン（境界面１３ないし１５）により形成される選択
ボリューム１８の中心の周りの回転が可能となる。こう
してこの回転中心点は設定されたクリッププレーンに関
係している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の表示装置の構成図である。

【図２】本発明のボリュームデータセットの遠近法によ
る二次元の像の説明図である。

【図３】本発明の像表示のための流れ図である。

【図４】本発明の部分範囲における像の表示説明図であ
る。

【図５】本発明の部分範囲における異なる像の表示説明
図である。

【符号の説明】

１データメモリ２作業メモリ３計算ユニット４表示ユニット５大容量メモリ６、７入力装置８ボリュームデータ要素９像範囲１０〜１２部分範囲１３〜１５境界面１６、１７データセット１８選択データセット（選択ボリューム、直方体）１９重心点２０〜２２回転軸線２３交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本回転軸線（２０）の周りを回転可能
な遠近法的二次元の像として多数のボリュームデータ要
素（８）を有するボリュームデータセットを表示するた
めの表示装置であって、ボリュームデータセットを記憶
するための少なくとも１つのデータメモリ（１）と、ボ
リュームデータセットのボリュームデータ要素（８）か
ら像を求めるための計算ユニット（３）と、少なくとも
像を表示するための表示ユニット（４）と、少なくとも
１つの入力装置（６、７）とを有し、各ボリュームデー
タ要素（８）にボリュームの位置（ｘ，ｙ，ｚ）および
データ値（ｄ）が対応付けられており、計算ユニット
（３）が入力装置（６、７）を介して少なくとも１つの
境界面（１３）を設定可能であり、この境界面に基づい
てボリュームデータセットが選択データセット（１８）
とボリュームデータセットに関して相補性の残余データ
セットとに分割され、像を求めるために、選択データセ
ット（１８）に含まれているボリュームデータ要素
（８）のみが利用される表示装置において、基本回転軸
線（２０）が選択データセット（１８）のボリュームデ
ータ要素（８）の位置（ｘ，ｙ，ｚ）に関係して選択可
能であり、計算ユニット（３）により選択データセット
（１８）のボリュームデータ要素（８）の位置（ｘ，
ｙ，ｚ）に関係して自動的に決定されることを特徴とす
る表示装置。
【請求項２】選択データセット（１８）が選択ボリュ
ームを定め、基本回転軸線（２０）が選択ボリュームに
少なくとも接することを特徴とする請求項１記載の表示
装置。
【請求項３】基本回転軸線（２０）が選択ボリューム
を切ることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】選択ボリュームが選択ボリューム重心点
（２３）を有し、基本回転軸線（２０）が選択ボリュー
ム重心点（２３）を通っていることを特徴とする請求項
３記載の表示装置。
【請求項５】像が少なくとも１つの付加回転軸線（２
１、２２）の周りを回転可能であり、付加回転軸線（２
１、２２）が基本回転軸線（２０）を交点（２３）で切
り、付加回転軸線（２０、２１）も選択データセット
（１８）のボリュームデータ要素（８）の位置（ｘ，
ｙ，ｚ）に関係して選択可能であり、特に計算ユニット
（３）により選択データセット（１８）のボリュームデ
ータ要素（８）の位置（ｘ，ｙ，ｚ）に関係して自動的
に決定されることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか１つに記載の表示装置。
【請求項６】選択データセット（１８）が選択ボリュ
ームを定め、付加回転軸線（２１、２２）が選択ボリュ
ームに少なくとも接することを特徴とする請求項５記載
の表示装置。
【請求項７】付加回転軸線（２１、２２）が選択ボリ
ュームを切ることを特徴とする請求項６記載の表示装
置。
【請求項８】選択ボリューム（１８）が選択ボリュー
ム重心点（２３）を有し、付加回転軸線（２１、２２）
が選択ボリューム重心点（２３）を通っていることを特
徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】像がスケーリング可能であることを特徴
とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の表示装
置。
【請求項１０】像が表示ユニット（４）上でシフト可
能であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか
１つに記載の表示装置。
【請求項１１】境界面（１３）が平面であることを特
徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の表
示装置。
【請求項１２】ボリュームデータ要素（８）の位置
（ｘ，ｙ，ｚ）が３つの座標軸線を有する直角座標系の
３つの座標（ｘ，ｙ，ｚ）を含んでおり、平面（１３）
が座標軸線の１つに対して垂直に延びていることを特徴
とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１３】境界面（１３）が表示ユニット（４）
により、表示される二次元の像と一緒に表示可能である
ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに
記載の表示装置。
【請求項１４】境界面（１３）が相互作用的に移動可
能であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれ
か１つに記載の表示装置。