JP2003109030A - 3次元画像処理方法 - Google Patents
3次元画像処理方法Info
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Image Processing (AREA)
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Abstract
よる3次元画像表示では再現し難い複数の関心対象の形
状を、同時に1つの画像の中に明瞭に再現する。 【解決手段】元データのボクセルデータ(データV)に
対してフィルタ処理したボクセルデータ(データVF
1)を生成し、データV及びデータVF1のフュージョ
ン処理を行う。
Description
ータに基づくボリュームレンダリング画像を生成する3
次元画像処理方法に関する。
展により人体の内部構造を直接観測することを可能にし
たCT(Computed Tomography)、MRI(Magnetic Re
sonance Imaging)の出現は医療分野に革新をもたらし
た技術であり、生体の断層画像を用いた医療診断が広く
行われている。さらに近年は、断層画像だけではわかり
難い物体内部の3次元構造を可視化する技術として、C
T、MRIにより得られる物体の3次元デジタルデータ
から3次元構造のイメージを直接描画するボリュームレ
ンダリングが注目されている。
てレイキャスティングが知られている。レイキャスティ
ングは、仮想始点から物体に対して仮想光線(レイ)を
照射し、物体内部からの仮想反射光の画像を仮想投影面
に形成することにより、物体内部の3次元構造を透視す
るイメージ画像を形成する手法である。
ダリングを行う3次元表現において関心対象を抽出する
場合、ボクセルのとる値に対して設定されるスレッショ
ルドを基準に領域を抽出する。しかし、関心対象の特性
から意図した通りに関心対象を抽出できず、この結果関
心対象の形状を正確に表現することが困難な場合があ
る。
大きいため、上述のようにスレッショルドを基準に領域
を抽出する方法では肝臓周辺部との明瞭な境界を判別す
ることは困難である。このようなボクセル値の分布を有
する関心対象をスレッショルドに基づいて抽出した場合
は、関心対象を意図した通りに抽出できず関心対象の形
状を明瞭に表現することはできない。
ための画像処理として、フィルタ処理による方法が知ら
れている。対象となるボクセルデータに対してフィルタ
処理(ボクセルデータは3次元であるため、3Dフィル
タ処理)を行い、フィルタ処理後ボクセルデータに対し
てボリュームレンダリングを行うことで、ボリュームレ
ンダリング画像が得られる。
を得たい場合に、フィルタ処理を行う様子を示してい
る。フィルタ処理の種類として、平滑化フィルタを用い
ている。フィルタ処理無しのボクセルデータに対するボ
リュームレンダリング画像では、肝組織のボクセル値の
ばらつきがそのままボリュームレンダリング処理に反映
されるため、肝臓の全体像が明瞭に表現されない(図4
(a))。そこで、ボクセルデータに対して平滑化フィ
ルタをかけ、得られたボクセルデータに対してボリュー
ムレンダリングを行うことで、肝臓の全体像が表現され
たボリュームレンダリング画像を得る(図4(b))。
これは、平滑化フィルタにより肝組織のボクセル値のば
らつきが低減されるためである。
データに対して平滑化フィルタを適用することで、ボク
セルデータのボクセルのとる値が一様に分布することに
なるため、意図した通りの領域抽出が可能となり関心対
象の形状も明瞭に表現することができる。しかし、フィ
ルタはボクセルデータ全体に作用するため、フィルタ処
理を必要としない血管、骨などの別組織に対しても平滑
化の効果が及ぶ結果、本来スレッショルドに基づき良好
な領域抽出が可能な血管、骨等の微細構造がフィルタ処
理により損なわれてしまい、形状がボリュームレンダリ
ング画像上で明瞭に表現されないという欠点がある(図
4(b))。従って、複数の関心対象(肝組織、血管、
骨)の形状を同時に明瞭に表現するのが難しい。
置関係(前後関係、交わり、など)の把握が診断に重要
である。例えば、病変部位の様子を見る場合、他の組織
との位置関係により病変が深刻か否かの診断が左右され
る。そのため、複数の関心対象の形状を同時に1つの画
像の中に、明瞭に再現することが非常に重要である。
で、関心対象の性質上、フィルタ処理を適用しないボク
セルデータのみ、またはフィルタ処理を適用したボクセ
ルデータのみに基づくボリュームレンダリングによる3
次元表示では表現し難い複数の関心対象の形状を、同時
に1つの画像の中に明瞭に再現することができる3次元
画像処理方法を提供することを目的とする。
の3次元画像処理方法は、ボクセルデータ中の特定のボ
クセル値を有するボクセルを識別することにより関心対
象を抽出する3次元画像処理方法において、前記ボクセ
ルデータに対してフィルタ処理を行い(図2;S10
2:図3;S207)、フィルタ処理後のボクセルデー
タ及び該ボクセルデータに対応するボリュームレンダリ
ングのためのパラメータ並びにフィルタ処理前のボクセ
ルデータ及び該ボクセルデータに対応するボリュームレ
ンダリングのためのパラメータから、フュージョン処理
の対象となるボクセルデータ及び該ボクセルデータに対
応するボリュームレンダリングのためのパラメータを前
記関心対象の性質に応じて複数選択し(図2;S103
〜S113:図3;S208〜S216)、選択した複
数のボクセルデータ及びパラメータに基づいてボリュー
ムレンダリング(以下、フュージョン処理と記す)を行
う(図2;S114:図3;S217)、ことを特徴と
する。
理により画像処理を行ったボクセルデータを生成し、フ
ィルタ処理前後の複数のボクセルデータから選択した複
数のボクセルデータに基づいてフュージョン処理を行う
ことで、フィルタ処理を適用しないボクセルデータの
み、またはフィルタ処理を適用したボクセルデータのみ
に基づくボュームレンダリングによる3次元画像表示で
は表現し難い複数の関心対象の形状をフィルタ処理を適
用しないボクセルデータおよびフィルタ処理を適用した
ボクセルデータから選択した複数のボクセルデータに基
づくボリュームレンダリングにより同時に1つの画像の
中に明瞭に表現することができる。
は、(1)B. Lichtenbelt, R. Crane, and S. Naqvi,
"Introduction to Volume rendering", Prentice Hal
l, 1998.(2)M.J. Bentum, "Interactive Visualizat
ion of Volume Data", Ph.D. thesis, University of T
wente, December 1995.(3)K.J. Zuiderveld, "Visua
lization of Multimodality Medical Volume Data usin
g Object-Oriented Methods", Ph.D. thesis, Universi
ty of Utrecht, March 1995.に記載されている。
て図面を参照して説明する。図1は本発明の3次元画像
処理の概念を示す図であり、CT、MRI等公知の技術
により取得したボクセルデータ(元データV)に対して
フィルタ処理(平滑化)したボクセルデータ(データV
F1)を生成し、データV及びデータVF1に対して複
数のボクセルデータに基づくボリュームレンダリング
(フュージョン処理)を行う。
ボリュームレンダリング画像は、フィルタ処理前のボク
セルデータに対する画像であるから、肝組織等のボクセ
ル値のばらつきがある関心対象の形状は明瞭に表現され
ないが、血管、骨等の関心対象の形状が明瞭に表現され
ている。また、データVF1に対応するパラメータPF
1に基づくボリュームレンダリング画像は、フィルタ処
理後のボクセルデータに対する画像であるから、肝組織
等の関心対象の形状は明瞭に表現されるが、血管、骨等
の関心対象の形状は明瞭でない。従って、2つの画像は
相補的な関係にある。データV、VF1から得られる上
記ボリュームレンダリング画像の特性から、データV及
びデータVF1に対応するパラメータP、PF1に基づ
くフュージョン画像は、肝組織等の関心対象の形状が明
瞭に表現され、かつ血管、骨等の関心対象の形状も明瞭
に表現される。
対象の形状表現のための平滑化フィルタの他、鮮鋭化フ
ィルタ、雑音低減フィルタ、エッジ検出フィルタ、など
がある。鮮鋭化フィルタを作用させることにより、例え
ば、脳のひだの輪郭を強調することができる。すなわ
ち、脳のひだを強調したい場合、脳の元データに対して
鮮鋭化フィルタを作用させることでエッジを検出し、輪
郭を強調したボクセルデータを作成する。その後、元デ
ータとフィルタ処理後のボクセルデータに対してフュー
ジョン処理を行うことで、脳のひだが見易い画像を得る
ことができる。
の実施形態を示すフローチャートである。フィルタ処理
されたボクセルデータを得るために、元データとなるボ
クセルデータVに対してフィルタ処理を行い、M個のボ
クセルデータVFi(i=1,2,…,M)を得る(S
102)。
グは、先ず、ボリュームレンダリングに必要なボリュー
ムレンダリングパラメータPを仮設定し(S103)、
設定したパラメータPに基づきボクセルデータVのボリ
ュームレンダリング画像を生成する(S104)。ボリ
ュームレンダリングパラメータとは、カット・抽出など
のマスク情報、オパシティ、シェーディング用の色情報
など、ボリュームレンダリングに必要な設定値である。
パラメータPの値を調整しながら生成後のボリュームレ
ンダリング画像を参考にして最終的に目的のボリューム
レンダリング画像を得た時点で、パラメータPの値を決
定する(S106)。
VFi(i=1,2,…,M)に対応するパラメータP
Fi(i=1,2,…,M)をそれぞれ設定する。先
ず、それぞれのボクセルデータVFiに対応するボリュ
ームレンダリングパラメータPFiを仮設定し(S10
8)、設定したパラメータPFiに基づきボクセルデー
タVFiのボリュームレンダリング画像を生成する(S
109)。パラメータPFiの値を調整しながら生成後
の画像を参照して最終的に目的の画像を得た時点で、パ
ラメータPFiの値を決定する(S112)。
VFiのそれぞれは、ボクセルデータVにそれぞれ異な
る性質のフィルタを適用して、フィルタ効果の異なる複
数のデータであっても良く、また、ボクセルデータVに
同一のフィルタを繰り返し適用して、フィルタ処理回数
が異なる複数のデータであってもよい。同一のフィルタ
を繰り返し適用することで、フィルタ効果の強弱を調整
することができ、また、異なる種類のフィルタを利用す
ることで、関心対象の性質に応じたフィルタ処理が可能
となる。
データV、VFi及び対応するボリュームレンダリング
パラメータP、PFiから、実際にフュージョン処理の
対象となるボクセルデータ及びボリュームレンダリング
パラメータをN個選択してボクセルデータVAj、ボリ
ュームレンダリングパラメータPAjを得る(S11
3)。この場合、選択されたボクセルデータ及びパラメ
ータの構成は、フィルタ処理前の元データであるボクセ
ルデータV及びパラメータPを必ず含む場合と、元デー
タであるボクセルデータV及びパラメータPを含まず全
てフィルタ処理後のボクセルデータVFi及びパラメー
タPFiで構成される場合とがある。
ータPAjに基づきフュージョン処理を実行し(S11
4)、目的の画像を得る(S116)。目的の画像が得
られない場合は、再度処理を繰り返す他、併せてS11
3に戻って、フュージョン処理の対象となる複数のボク
セルデータ及びパラメータの選択を再実行して、新たな
ボクセルデータVAj、ボリュームレンダリングパラメ
ータPAjを得る。
の実施形態を示すフローチャートである。図2に示した
フローチャートと異なる点は、フィルタ処理を行う個々
のデータに対して、フィルタの種類、パラメータの設定
を連続して行うことにある。これにより、目的に沿った
フィルタを選択したかを素早く確認することができる。
ダリングは、ボリュームレンダリングに必要なボリュー
ムレンダリングパラメータPを仮設定し(S202)、
設定したパラメータPに基づきボクセルデータVのボリ
ュームレンダリング画像を生成する(S203)。パラ
メータPの値を調整しながら生成後のボリュームレンダ
リング画像を参考にして最終的に目的のボリュームレン
ダリング画像を得た時点で、パラメータPの値を決定す
る(S205)。
ルデータの個数を設定し(S206)、複数のフィルタ
の種類の中から1つ選択してフィルタ処理を行いボクセ
ルデータVFi(1<=i<=M)を得る処理を個々に
行う。フィルタの種類の選択は、フィルタ効果の異なる
複数のフィルタの中から1つを選択するもの、フィルタ
効果は同一であるがフィルタ強度が異なる複数のフィル
タの中から1つを選択するものでもよい。また、ガウシ
アンフィルタの半径パラメータのように、フィルタ強度
を可変パラメータとして持つフィルタを選択した場合
は、フィルタ強度パラメータを設定することで、所望の
フィルタ強度を得ることができる(S207)。その
後、ボクセルデータVFiに対応するデフォルトのパラ
メータPFiに基づきボクセルデータVFiのボリュー
ムレンダリング画像を生成し(S208)、ボリューム
レンダリング画像を見ながらフィルタ種類の適否を判断
する(S209)。適切なフィルタでない場合はS20
7に戻りフィルタの種類を選択し直す。適切なフィルタ
を選択したことを確認した後、パラメータPFiを設定
する(S210)。設定したパラメータPFiに基づき
ボクセルデータVFiのボリュームレンダリング画像を
生成し(S211)、パラメータPFiの値を調整しな
がら生成後の画像を参照して最終的に目的の画像を得た
時点で、パラメータPFiの値を決定する(S21
5)。
データV、VFi及び対応するボリュームレンダリング
パラメータP、PFiから、実際にフュージョン処理の
対象となるボクセルデータ及びボリュームレンダリング
パラメータをN個選択してボクセルデータVAj、ボリ
ュームレンダリングパラメータPAjを得る(S21
6)。その後、ボクセルデータVAj及びパラメータP
Ajに基づきフュージョン処理を実行する(S21
7)。新たなボクセルデータVFiがフュージョン処理
に必要な場合は、S207に戻ってボクセルデータVF
iを生成し、S207以降の処理を繰り返し、目的の画
像を得る(S220)。目的の画像が得られない場合
は、再度処理を繰り返す他、併せてS216に戻って、
フュージョン処理の対象となる複数のボクセルデータ及
びパラメータの選択を再実行して、新たなボクセルデー
タVAj、ボリュームレンダリングパラメータPAjを
得る。
肝臓と肝臓内の血管を同時に表示する場合について説明
する(図1参照)。
処理なしでも明瞭に表現されるため、ボクセルデータV
に対して、色の設定とともに、点在する肝組織、骨、ゴ
ミなどボリュームレンダリングに不要な部分をカットし
て血管のみを抽出するためにパラメータを調整する。調
整後のパラメータに基づきボリュームレンダリングを行
うことで、明瞭な血管画像を表現することができる。
ータVに対してどのようにパラメータPを選択しても明
瞭に表現することはできない。従って、フィルタの中か
ら平滑化フィルタを選択し、ボクセルデータVに対して
平滑化フィルタを適用してボクセルデータVF1を生成
する。ボクセルデータVF1に対して、色の設定ととも
に、血管等の不要部分のカットなどを行い適当なパラメ
ータPF1を調整する。調整後のパラメータに基づきフ
ィルタ処理後のボクセルデータに対してボリュームレン
ダリングを行うことで、明瞭な肝臓画像を表現すること
ができる。
ムレンダリングを行うことでボクセルデータごとのボリ
ュームレンダリングパラメータを調整したあと、フュー
ジョン処理の対象となるボクセルデータを選択し、複数
のボクセルデータに基づきボリュームレンダリングを行
うことで、肝臓と、肝臓内の血管とを同時にかつ明瞭に
表現することができる。フュージョン処理の対象となる
ボクセルデータは、操作者がフュージョン処理後のボリ
ュームレンダリング画像を参照しながら、意図した通り
のボリュームレンダリング画像を表現できるように複数
のボクセルデータV、VFi(1≦i≦M)の中から試
行的に選択する。
ータから少なくとも1つのフィルタ処理後のデータを生
成して複数のボクセルデータを用意する場合について説
明したが、複数の元データのそれぞれから少なくとも1
つのフィルタ処理後のデータを生成して複数のボクセル
データを用意するものでもよい。
付けられるボリュームレンダリングパラメータの設定値
は1つに限らず、同時に複数の設定値を対応づけること
も可能である。例えば、元データVからフィルタ処理に
よりVF1、VF2が生成された場合、元データVに2
つのボリュームレンダリングパラメータPa、Pbを設
定し、フィルタ処理後データVF1に3つのボリューム
レンダリングパラメータPF1a、PF1b、PF1c
を設定し、フィルタ処理後データVF2に1つのボリュ
ームレンダリングパラメータPF2を設定し、(V、P
a)、(V、Pb)、(VF1、PF1a)、(VF
1、PF1b)、(VF1、PF1c)、(VF2、P
F2)に基づきフュージョン処理を行うことができる。
各ボクセルデータ毎に複数のボリュームレンダリングパ
ラメータを対応付けることで、1つのボクセルデータに
対してカット・抽出などのマスク情報、オパシティ、シ
ェーディング用の色情報などをより柔軟に設定すること
ができ、関心対象の性質に応じて最適なフュージョン処
理を行うことができる。
明によれば、フィルタ処理により画像処理を行ったボク
セルデータを生成し、フィルタ処理を適用しないボクセ
ルデータおよびフィルタ処理を適用したボクセルデータ
から選択した複数のボクセルデータに基づいてフュージ
ョン処理を行うことでフィルタ処理を適用しないボクセ
ルデータのみ、またはフィルタ処理を適用したボクセル
データのみに基づくボュームレンダリングによる3次元
画像表示では表現し難い複数の関心対象の形状を、同時
に1つの画像の中に明瞭に再現することができる。
ルタを繰り返し適用することでフィルタ効果の強弱が調
整された複数のボクセルデータを容易に生成することが
できる。また、請求項3に係る発明によれば、性質の異
なる複数のフィルタを利用することで、関心対象の性質
に応じた最適な画像処理が可能となる。
る。
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
1)
ータに基づくボリュームレンダリング画像を生成する3
次元画像処理方法、装置およびプログラムに関する。
で、関心対象の性質上、フィルタ処理を適用しないボク
セルデータのみ、またはフィルタ処理を適用したボクセ
ルデータのみに基づくボリュームレンダリングによる3
次元表示では表現し難い複数の関心対象の形状を、同時
に1つの画像の中に明瞭に再現することができる3次元
画像処理方法、装置およびプログラムを提供することを
目的とする。
の3次元画像処理方法は、ボクセルデータ中の特定のボ
クセル値を有するボクセルを識別することにより関心対
象を抽出する3次元画像処理方法において、前記ボクセ
ルデータに対してフィルタ処理を行い(図2;S10
2:図3;S207)、フィルタ処理後のボクセルデー
タ及び該ボクセルデータに対応するボリュームレンダリ
ングのためのパラメータ並びにフィルタ処理前のボクセ
ルデータ及び該ボクセルデータに対応するボリュームレ
ンダリングのためのパラメータから、フュージョン処理
の対象となるボクセルデータ及び該ボクセルデータに対
応するボリュームレンダリングのためのパラメータを前
記関心対象の性質に応じて複数選択し(図2;S103
〜S113:図3;S208〜S216)、選択した複
数のボクセルデータ及びパラメータに基づいてボリュー
ムレンダリング(以下、フュージョン処理と記す)を行
う(図2;S114:図3;S217)、ことを特徴と
する。また、請求項5に記載の3次元画像処理プログラ
ムは、ボクセルデータ中の特定のボクセル値を有するボ
クセルを識別することにより関心対象を抽出する3次元
画像処理プログラムにおいて、コンピュータを、前記ボ
クセルデータに対してフィルタ処理を行う手段、フィル
タ処理後のボクセルデータ及び該ボクセルデータに対応
するボリュームレンダリングのためのパラメータ並びに
フィルタ処理前のボクセルデータ及び該ボクセルデータ
に対応するボリュームレンダリングのためのパラメータ
から、フュージョン処理の対象となるボクセルデータ及
び該ボクセルデータに対応するボリュームレンダリング
のためのパラメータを前記関心対象の性質に応じて複数
選択する手段、選択した複数のボクセルデータ及びパラ
メータに基づいてフュージョン処理を行う手段、として
機能させることを特徴とする。
ば、フィルタ処理により画像処理を行ったボクセルデー
タを生成し、フィルタ処理前後の複数のボクセルデータ
から選択した複数のボクセルデータに基づいてフュージ
ョン処理を行うことで、フィルタ処理を適用しないボク
セルデータのみ、またはフィルタ処理を適用したボクセ
ルデータのみに基づくボュームレンダリングによる3次
元画像表示では表現し難い複数の関心対象の形状をフィ
ルタ処理を適用しないボクセルデータおよびフィルタ処
理を適用したボクセルデータから選択した複数のボクセ
ルデータに基づくボリュームレンダリングにより同時に
1つの画像の中に明瞭に表現することができる。
フィルタ処理により画像処理を行ったボクセルデータを
生成し、フィルタ処理を適用しないボクセルデータおよ
びフィルタ処理を適用したボクセルデータから選択した
複数のボクセルデータに基づいてフュージョン処理を行
うことでフィルタ処理を適用しないボクセルデータの
み、またはフィルタ処理を適用したボクセルデータのみ
に基づくボュームレンダリングによる3次元画像表示で
は表現し難い複数の関心対象の形状を、同時に1つの画
像の中に明瞭に再現することができる。
繰り返し適用することでフィルタ効果の強弱が調整され
た複数のボクセルデータを容易に生成することができ
る。また、本発明によれば、性質の異なる複数のフィル
タを利用することで、関心対象の性質に応じた最適な画
像処理が可能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 ボクセルデータ中の特定のボクセル値を
有するボクセルを識別することにより関心対象を抽出す
る3次元画像処理方法において、 前記ボクセルデータに対してフィルタ処理を行い、 フィルタ処理後のボクセルデータ及び該ボクセルデータ
に対応するボリュームレンダリングのためのパラメータ
並びにフィルタ処理前のボクセルデータ及び該ボクセル
データに対応するボリュームレンダリングのためのパラ
メータから、フュージョン処理の対象となるボクセルデ
ータ及び該ボクセルデータに対応するボリュームレンダ
リングのためのパラメータを前記関心対象の性質に応じ
て複数選択し、 選択した複数のボクセルデータ及びパラメータに基づい
てフュージョン処理を行う、ことを特徴とする3次元画
像処理方法。 - 【請求項2】 前記ボクセルデータに対するフィルタ処
理を同一フィルタで複数回行うことで、処理回数がそれ
ぞれ異なる複数のボクセルデータを得、各ボクセルデー
タ毎に前記関心対象の性質に応じて調整した少なくとも
1つのボリュームレンダリングパラメータを設定し、フ
ィルタ処理前のボクセルデータ及び該ボクセルデータに
対応するパラメータ並びにフィルタ処理後の複数のボク
セルデータ及び各ボクセルデータ毎に対応するパラメー
タの中から選択した複数のボクセルデータ及びパラメー
タに基づいてフュージョン処理を行うことを特徴とする
請求項1記載の3次元画像処理方法。 - 【請求項3】 前記ボクセルデータに対するフィルタ処
理を性質の異なるフィルタで行うことでフィルタ処理さ
れた複数のボクセルデータを得、各ボクセルデータ毎に
前記関心対象の性質に応じて調整した少なくとも1つの
ボリュームレンダリングパラメータを設定し、フィルタ
処理前のボクセルデータ及び該ボクセルデータに対応す
るパラメータ並びにフィルタ処理後の複数のボクセルデ
ータ及び各ボクセルデータ毎に対応するパラメータの中
から選択した複数のボクセルデータ及びパラメータに基
づいてフュージョン処理を行うことを特徴とする請求項
1記載の3次元画像処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001297158A JP3673203B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 3次元画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001297158A JP3673203B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 3次元画像処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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