JP2002330959A - 三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便に観察対象に沿った視点を抽出すること
ができ、各視点を結ぶ経路を通る曲面で切断した断面像
を容易に表示することができるようにする。 【解決手段】 まず、擬似三次元画像３から目的とする
観察対象のトレースを開始し、そのトレース線４の各位
置ごとに投影方向６の不透明度のプロファイル８を抽出
する。抽出された不透明度のプロファイル８に、複数の
観察対象の候補が投影されている場合は、各観察対象毎
に分割する。分割後、観察対象内部の視点候補を定義
し、視点候補から選択された視点群が通る曲面を切断面
として設定し、その切断面によって三次元原画像９を切
断した断面像を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に係
り、特に肺、肝臓等の観察対象内部の管腔臓器を表示す
るために用いる画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平11-318884号公報に記載
された画像表示装置は、複数の二次元画像が積み上げら
れてなる三次元原画像において、その原画像に含まれる
観察対象内部に視点を複数設定する際に、中心投影法を
用いて視点を手動又は自動で設定している。

【０００３】続いて、中心投影法によって自動で設定さ
れた視点は、特願2000-274833号に記載された中心位置
設定方法を用いて、観察対象の中心位置に再設定され、
再設定された視点を通る曲面が設定される。そして、設
定された曲面で上記三次元原画像を切断することによっ
て観察対象の断面像を作成し、表示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、観察対
象の内部の視点は、必ずしも中心投影法によって求める
必要はない。即ち、中心投影法は、手動又は自動で視点
の位置を更新し、これにより管腔臓器に沿って移動す
る、内視鏡的な動きを模擬した投影像を得るものであ
り、各視点は、中心投影法での視点の更新によって付随
的に求められるものに過ぎない。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、簡便に観察対象に沿った視点を抽出することが
でき、各視点を結ぶ経路を通る曲面で切断した断面像を
容易に表示することができる画像表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【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、三次元の原画像に含まれる観察対象とそ
の観察対象の内部に更新される視点の経路とを表示部に
表示する手段を備えた三次元画像表示装置であって、前
記表示された観察対象上に前記経路の候補を設定する手
段と、該設定された各候補の投影情報を求め、それぞれ
の投影情報を前記表示部に表示させる手段と、該表示さ
れた各候補の投影情報から前記経路を選択する手段と、
該選択された経路と前記観察対象とを前記表示部に表示
させる手段とを備えたことを特徴としている。

【０００７】本発明によれば、三次元の原画像に基づい
て表示された擬似三次元画像上の観察対象をトレースす
ることによって経路の候補を選択し、三次元の原画像に
含まれる観察対象内部の観察対象に沿った経路を求める
ようにする。これにより、中心投影法によって観察対象
内部を表示することなく、観察対象外部から簡便に観察
対象内部に沿った視点を設定することができる。また、
観察対象外部から設定された視点に対して中心投影法に
利用し、内視鏡のごとく観察対象内部を表示することも
可能である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る画像表示装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。

【０００９】図１は本発明に係る画像表示装置によって
表示される表示例を示している。同図に示すように、本
発明に係る画像表示装置は、ＣＲＴモニタ１と、マウス
２と、擬似三次元画像３と、マウスによってトレースさ
れたトレース線４と、及び断面像５から構成されてい
る。

【００１０】前記擬似三次元画像３は、ボリュームレン
ダリング法、サーフェイス法、ＭＩＰ法（Maximum Inte
nsity Projection）などを用いて表示することができ
る。ボリュームレンダリング法は、入射光が各ボクセル
に向かっていく際に、光の不透明度の割合によって減衰
しながら順次伝播され、伝播された光の強度を総和する
ことにより、画素値が持つボリュームデータを表示する
方法である。サーフェイス法は、入射光が観察対象に到
達した時点の表面情報を表示する方法である。

【００１１】尚、サーフェイス法やＭＩＰ法では、観察
対象を表示する際に、不透明度のプロファイルの代わり
にＣＴ値のプロファイルが用いられる。また、不透明度
は三次元原画像の深部まで投影できるよう、小さな値が
設定される。

【００１２】図２は、Ｘ線ＣＴ装置よって得られた観察
対象を含む三次元原画像から、所定のアルゴリズムに基
づいて、観察対象の断面像を表示する場合の概念図であ
る。ここでは例として、ボリュームレンダリング画像に
対する視点抽出方法を示す。ボリュームレンダリング法
は、入射光の投影方向を三次元原画像の各ボクセル方向
とし、各ボクセルのＣＴ毎の不透明度によって減衰しな
がら順次伝播された光の強度の総和を表示する。即ち、
観察対象のＣＴ値に対して、各々不透明度を設定するこ
とで観察対象を強調表示でき、観察対象の位置を指し示
すことができる。また、マウス２によるトレース方向に
おいても同様に観察対象を強調表示でき、観察対象の位
置を指し示すことができる。

【００１３】図２に示す投影方向６においても同様のこ
とが考えられる。そこで、観察対象を強調表示するため
に、観察対象のうちマウス２によるトレース線４の、そ
の投影方向６における不透明度のプロファイル８を利用
する。

【００１４】図２に示すように、投影された不透明度の
プロファイル８には幾つかのピークがあり、断面像１０
でもわかる通り、これらピークは観察対象の候補を示し
ている。投影された不透明度のプロファイル８にピーク
が１つならば、その投影方向６には観察対象の候補が１
つしか存在しないが、ピークが複数ある場合には、観察
対象の候補が複数存在すると考えられ、異なる観察対象
の候補として分割する必要がある。観察対象の候補とそ
の背景とのＣＴ値による濃度差がある程度大きさを持つ
場合は、分離度が最大になるように観察対象の候補を分
割するしきい値設定法を用いる。

【００１５】ところで、しきい値設定法とは、画像をＣ
1 ならびにＣ2 を２つのクラスに分割する場合に、分離
度η（Ｔ) が最大になるようにしきい値Ｔを選定する方
法である。分離度η（Ｔ) は、[数１]のように表され
る。

【００１６】

【数１】 尚、σ² _W（Ｔ) はクラス内分散、σ² _B（Ｔ) はクラス間
分散を表し、［数２］のように与えられる。

【００１７】

【数２】 Ｃ₁の正規確率：ω₁ Ｃ₂の正規確率：ω₂ Ｃ₁に属する画素の濃度の平均値：μ₁ Ｃ₂に属する画素の濃度の平均値：μ₂ Ｃ₁に属する画素の濃度の分散：σ² ₁ Ｃ₂に属する画素の濃度の分散：σ² ₂

【００１８】図３は、本発明に係る画像表示装置の動作
手順を示すフローチャートである。まず、ＣＲＴモニタ
１に表示された擬似三次元画像３から、マウス２により
目的とする観察対象のトレースを開始する（ステップ１
０）。尚、観察対象は空間的に連続性を持っているた
め、マウス２でトレースすることができる。続いて、観
察対象のうちマウス２のトレース線４の各位置ごとに、
投影方向６の不透明度のプロファイル８を抽出する（ス
テップ１２）。

【００１９】次に、上記［数１］式に示すしきい値設定
法を用いて、分離度が最大の位置を境界として不透明度
のプロファイル８を２つのクラスに分割する（ステップ
１４）。

【００２０】次いで、投影された不透明度のプロファイ
ル８のピークの数からクラス毎に分割が可能か否かを判
断する（ステップ１６）。観察対象の候補が１つだけ投
影され、不透明度のプロファイル８が１つしかピークを
有しない場合には分割は不可能なため、ステップ１８の
処理に進む。複数の観察対象の候補が投影され、不透明
度のプロファイル８が複数のピークを有し、分割が可能
な場合は、クラス毎に分割を行う（ステップ１４）。

【００２１】このように、分割されたクラスの濃度の最
大値が、そのクラスの境界の濃度の値と比べて小さくな
るまでクラスを再帰的に分割をしていく。このように分
割を繰り返すと、最終的には不透明度のプロファイル８
はピーク毎に分割され、複数の観察対象の候補が各観察
対象毎に分割される。

【００２２】クラスの分割が不可能になり観察対象の候
補の分割が終了した場合は、そのクラス内の平均値は観
察対象の内部の視点候補と定義され、各視点候補は主メ
モリに格納される（ステップ１８）。

【００２３】続いて、マウスによるトレースを終了する
か否かを判断し（ステップ２０）、トレースを終了しな
い場合は、ステップ１０〜２０の処理を繰り返す。

【００２４】トレースを終了する場合は、主メモリに格
納された視点候補群のうち、各視点候補が連続性を持つ
ように、トレース毎に最短距離の視点が選択される（ス
テップ２２）。尚、初期の視点は投影開始位置に最も近
い視点が選択される。但し、マウス２のトレース線４が
観察対象外の場合は、選択された視点は前述の初期の視
点と比べて距離が離れすぎているため除外される。

【００２５】このように選択された視点群は観察対象内
部にあると仮定でき、図４に示すように、選択された視
点群は近似後の円関数により観察対象内部の円中心に近
似され、再設定される（ステップ２４）。

【００２６】次に、円中心に再設定された視点群が通る
曲面を切断面として設定し、その切断面によって三次元
原画像９を切断した断面像５が構成された後（ステップ
２６）、画像作成の処理を終了する。

【００２７】図５は、本発明に係る画像表示装置のハー
ドウェア構成例を示すブロック図である。図５に示すよ
うに、本発明に係る画像表示装置は、主として、磁気デ
ィスク５０と、主メモリ５２と、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）５４と、表示メモリ５６と、キーボード５８と、コ
ントローラ６０と、ＣＲＴモニタ１と、マウス２と、及
び上記各構成要素を接続する共通バス６２から構成され
る。

【００２８】記録媒体の磁気ディスク５０には、複数の
ＣＴ画像（ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，…）を積み上げら
れた三次元原画像９や画像構成プログラム等が格納さ
れ、主メモリ５２には、装置の制御プログラム等が格納
されるとともに、演算処理用の領域等が設けられてい
る。まず、三次元原画像９や画像構成プログラム等は、
各構成要素の動作を制御するＣＰＵ５４によって読み出
され、主メモリ５２は読み出された三次元原画像９等か
ら断面像５や擬似三次元画像３等を構成し、構成された
画像を示す画像データは表示メモリ５６に送られ、ＣＲ
Ｔモニタ１に画像が表示される。尚、コントローラ６０
よって制御されるマウス２、キーボード５８等の入力装
置は、各種の操作指令、位置指令、メニュー選択指令な
どの入出力処理を行う。更に、本発明に係る画像表示装
置は、血管、腸、胃等の管腔臓器や、骨等の観察対象に
適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像表
示装置によれば、血管、腸等の観察対象内部に沿った視
点を、観察対象外部から擬似三次元画像を用いて簡便な
方法によって設定でき、観察対象内部の各視点を結ぶ経
路を通る曲面で縦切りした断面像や、観察対象の内部が
観察できるように切り開いた画像を表示することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像表示装置を用いて、観察対象
の断面像を含む表示例を示す図。

【図２】本発明に係る画像表示装置を用いて、観察対象
を含む三次元原画像から観察対象の断面像を表示する概
念図。

【図３】本発明に係る画像表示装置の動作手順を示すフ
ローチャート。

【図４】本発明に係る画像表示装置を用いて、観察対象
を含む三次元原画像から観察対象の断面像を表示する概
念図。

【図５】本発明に係る画像表示装置のハードウェア構成
例を示すブロック図。

【符号の説明】

１…ＣＲＴモニタ、２…マウス、３…擬似三次元画像、
４…トレース線、５…断面像、６…投影方向、８…不透
明度のプロファイル、９…三次元原画像、１０…断面
像、５０…磁気ディスク、５２…主メモリ、５４…ＣＰ
Ｕ、５６…表示メモリ、５８…キーボード、６０…コン
トローラ、６２…共通バス

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C093 AA22 CA15 FF42 FF50 FG05 5B050 AA02 BA04 CA07 DA07 EA03 EA06 EA19 EA23 FA02 5B057 AA09 CA08 CA13 CA16 CB08 CB12 CB16 CC03 CE10 CF05 DA08 DB03 DB09 DC22 DC36

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元の原画像に含まれる観察対象とそ
   の観察対象の内部に更新される視点の経路とを表示部に
   表示する手段を備えた三次元画像表示装置であって、前
   記表示された観察対象上に前記経路の候補を設定する手
   段と、該設定された各候補の投影情報を求め、それぞれ
   の投影情報を前記表示部に表示させる手段と、該表示さ
   れた各候補の投影情報から前記経路を選択する手段と、
   該選択された経路と前記観察対象とを前記表示部に表示
   させる手段とを備えたことを特徴とする三次元画像表示
   装置。