JP2006229841A - ステレオ立体表示装置及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 立体視した像をなだらかに回転させる。
【解決手段】 被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータＡを用いて両眼立体視で観察するために、両眼立体視する際の輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の断面画像より輻輳角に応じた間隔の断面画像の対を複数作成する。記憶媒体２０に複数の断面画像を記憶し、表示制御手段３０により記憶媒体より複数の断面画像の対を読み出して、両眼立体視するために表示装置４０にステレオ立体表示させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は，被写体の断面画像を両眼立体視するためのステレオ立体表示装置及びそのプログラムに関するものである。

従来より、裸眼立体視するためには、右目用と左目用に並べて配置した２つの画面を注視して立体視する方法がある。これは、図５に示すように、人間がものを見るときに、目玉を寄せて対象物を認識することを利用したものである。このように目玉を寄せている（輻輳）ときの角度（角ＡＯＢ）を輻輳角とよぶ。輻輳角が小さいときには遠くにピントを合わせた状態であり（図５(ｂ)）、輻輳角が大きいときには近くにピントを合わせた状態である（図５(ａ)）。つまり、輻輳角が決まれば距離が決まる。

ステレオ視は、図６に示すような平行法又は交差法があり、右目用と左目用に並べて配置した２つの画像を、意識的に右目と左目で別々に見るように練習してステレオ視をおこなう。例えば、図７のように、交差法で立体視するときには、右目でＸを見て左目でＹを見るようにすると、ともに点Ｏの場所にあるように重なって見え、立体視することができる。医用画像を立体視する際には、シャウカステンにステレオ視用のフィルムＸとフィルムＹを掛けて目を寄せて観察をおこなうが、ＸとＹが同じ位置に見える必要があるので大きな輻輳角をとることになる。

さらに、立体画像を回転させて観察するためには、輻輳角が１０度のときには、図８に示すようにステレオ視用のフィルムの撮影方向を１０度ごとに変えたフィルム１，２，３,４,・・・をシャウカステン上に並べて、１＋２、２＋３、３＋４、・・・の組み合わせで順番にフィルムを観察していくことによって、１０度ごと方向を変えた像を立体視していた。
高原太郎著，株式会社メジカルビュー発行，「ＭＲＩ自由自在」，Ｐ８０〜Ｐ８３

しかしながら、従来のシャウカステン上に並べて画像を立体視した像を回転させて観察する際には、輻輳角に応じた角度で撮影した画像を並べた画像の組み合わせを順番に１つずつずらして、１＋２、２＋３、３＋４、・・・の組み合わせで観察を行うため、輻輳角と同じ角度でしか回転させることしかできず、立体視した像を輻輳角より小さい角度で回転して観察することはできなかった。

そこで、本発明は被写体を観察する断面の方向を徐々に変えて、立体視した像をなだらかに回転させることが可能なステレオ表示装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

本願発明のステレオ立体表示装置は、被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータを用いて両眼立体視で観察するための輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の前記断面画像より輻輳角の間隔の断面画像の対を複数作成する断面画像対作成手段と、
前記複数の断面画像を記憶する記憶媒体と、
前記記憶媒体より前記断面画像の対を複数読み出して、この断面画像の対を両眼立体視するために表示手段にステレオ立体表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、本願発明のプログラムは、コンピュータを、
被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータを用いて両眼立体視で観察するための輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の前記断面画像より輻輳角の間隔の断面画像の対を複数作成する断面画像対作成手段と、
前記複数の断面画像を記憶する記憶媒体と、
前記記憶媒体より前記断面画像の対を複数読み出して、この断面画像の対を両眼立体視するために表示手段にステレオ立体表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするものである。

「表示手段」とは、モニタやプロジェクターなどの画像表示する表示装置である。

「断面画像対作成手段」は、被写体の所望の方向から立体視するための断面画像の対を作成するもので、ＭＰＲ（Multi-Planner Reconstruction）等の断面を作成する機能を備え、被写体を所定の断面で切断した断面を作成する。この断面は、両眼立体したときに右目用と左目用で同一部分を観察した像となるように、ある程度の厚さを持った三次元ボクセルデータを断面上に投影して作成したものである。また、両眼立体視することができるように、両眼立体視に用いる輻輳角の間隔の断面画像の対を作成する。

「輻輳角の間隔の断面画像の対」は、両眼立体視して観察する技師などが、一旦立体視できるように合わせた焦点を変えないで観察を行えるように、輻輳角は常に一定となるように作成される。一般的に、両眼立体視する際の「輻輳角」は、８度〜１０度程度である。

また、「輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成する」とは、両眼立体視に用いる断面画像の対の間に別の断面画像を生成し、断面画像の対の間に生成した各断面画像に対しても両眼立体視をするための断面画像の対が必ずできるように断面画像を生成することをいう。

「記憶媒体」は、ハードディスクやメモリ型記録媒体などのデジタルの画像データ記憶する十分な容量があるものである。

また、前記輻輳角より小さい間隔は、輻輳角を所定の自然数で割った角度であることが望ましい。

本願発明によれば、被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータを用いて両眼立体視で観察するための断面画像を輻輳角より小さい間隔で複数生成して記憶媒体に記憶し、この記憶媒体より輻輳角に応じた断面画像の対を読み出して、両眼立体視するように表示すれば、被写体を観察する断面画像の方向を輻輳角より小さな角度で変えるので、被写体を滑らかに回転させた像を立体視することができる。

また、輻輳角を所定の自然数で割った角度でずらした断面画像を作成するようにすれば、右目用に作成した断面画像を、輻輳角の分被写体を回転させたときの左目用の断面画像として利用することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の表示装置について詳細に説明する。図１に示すように、本発明のステレオ立体表示装置１は、被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータＡを用いて両眼立体視で観察するための輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の断面画像から輻輳角に応じた間隔の断面画像の対を複数作成する断面画像対作成手段１０と、前記複数の断面画像の対を記憶する記憶媒体２０と、前記記憶媒体より前記複数の断面画像の対を読み出して、この断面画像の対を両眼立体視するために表示装置（表示手段）４０にステレオ立体表示させる表示制御手段３０とを備える。

３次元ボクセルデータＡは、図２に示すように、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置（エコー）等で被写体を撮影して得られた３次元的に配列された画素からなるボリュームデータである。

記憶媒体２０は、ハードディスクなど画像データを数多く記憶することが可能な大容量記憶装置である。以下、記憶媒体２０をハードディスクとして説明する。

断面画像対作成手段１０は、少なくとも30ｍｍ程度の奥行きを持ったボクセルデータＡを使って断面上に投影し、立体視する方向から撮影した断面に対応する断面画像を作成する。立体視する際には、１つの断面画像Ｐに対応して輻輳角分方向を変えた方向から撮影した断面画像Ｐが必要となるため、断面を輻輳角分回転させた断面画像Ｐを作成する。少なくとも30ｍｍ程度奥行きを持ったボクセルデータＡを使って断面上に投影を行うことによって、右目用と左目用の異なる方向の断面画像を作成して像が立体的に観察できるような画像を作成することが可能となる。例えば、図９(a)に示すように、右目用の断面画像と左目用の断面画像を厚さＤの幅の被写体部分のボクセルデータＡを用いて作成すると、斜線部分を異なる方向から見た２枚の断面画像となり、この斜線部分を立体視することになる。しかし、図９(b)に示すように厚さｄが薄いボクセルデータＡを用いて作成する場合には、斜線部の重なりが少なく右目用と左目用の断面画像では異なる部分を表すことになり、立体視ができなくなる。必要に応じて全奥行きのデータを用いて断面上に投影を行うようにしてもよい。

また、立体像をなだらかに回転させて観察するためには、輻輳角より小さい角度で変化させた断面画像Ｐを作成し、その各断面画像Ｐに対応するように断面を輻輳角分回転させた断面画像Ｐを作成する必要がある。そこで、輻輳角を自然数で割った間隔で撮影する方向を変えた断面画像Ｐを作成するようにすれば、右目用に作成した断面画像Ｐを、輻輳角の分被写体を回転させたときの左目用の断面画像Ｐとして利用することが可能になる。具体的には、例えば図３に示すように、断面画像対作成手段１０を用いて輻輳角（例えば、１０度）を自然数Ｎで割った間隔で断面画像Ｐを作成し、作成した断面画像Ｐはハードディスク２０に、順番にＰ（１），Ｐ（２），Ｐ（３），・・・，Ｐ（Ｎ），Ｐ（Ｎ＋１），・・・として記憶する。

立体視を行うには、輻輳角に対応して異なる角度から撮影した断面画像２枚を表示装置４０上に表示しなければならない。そこで、まず始めに、表示制御手段３０はハードディスクに記憶されているｉ番目の断面画像Ｐ（ｉ）を右目用の画像として表示装置４０上に表示し、輻輳角分ずれた方向から撮影した断面画像Ｐ（ｉ＋Ｎ）を左目用の画像として表示装置４０上に表示する（図３参照）。次に、ｉ＋１番目の断面画像Ｐ（ｉ＋１）を右目用の画像として表示装置４０上に表示し、輻輳角分ずれた方向から撮影した断面画像Ｐ（ｉ＋Ｎ＋１）を左目用の画像として表示装置４０上に表示する。このようにして、順次、輻輳角に対応した断面画像の対を順番に表示することによって、滑らかに被写体を回転させた立体画像を認識できるようになる。

あるいは、図４に示すように、右目用の断面画像を順番にＰ（１），Ｐ（２），Ｐ（３），・・・，Ｐ（Ｎ），Ｐ（Ｎ＋１），・・・と並べ、左目用の断面画像を順番にＰ（Ｎ＋１），Ｐ（Ｎ＋２），Ｐ（Ｎ＋３），・・・，Ｐ（２Ｎ），Ｐ（２Ｎ＋１），・・・と並べて、先頭の画像よりＰ（１），Ｐ（Ｎ＋１）の対、Ｐ（２），Ｐ（Ｎ＋２）の対、・・・という順番で表示装置４０上に表示していくようにしてもよい。

以上詳細に説明したように、輻輳角よりも小さい角度で断面の方向を変えた断面画像を作成することにより、立体視した像をなだらかに回転させることが可能になる。

ステレオ画像装置の概略構成図 ボリュームデータを説明するための図 断面画像と輻輳角の関係を示す図 右目用と左目用の断面画像を別々に並べた様子を示す図 立体視の原理を説明するための図 交差法と平行法の立体視を説明するための図 交差法の立体視を説明するための図 シャウカステン上に立体視用の画像を順番に並べた図 立体視する断層画像を説明するための図

符号の説明

１ ステレオ立体表示装置
１０ 断面画像対作成手段
２０ 記憶媒体
３０ 表示制御手段
４０ 表示手段

Claims (3)

1. 被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータを用いて両眼立体視で観察するための輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の前記断面画像より輻輳角の間隔の断面画像の対を複数作成する断面画像対作成手段と、
   前記複数の断面画像を記憶する記憶媒体と、
   前記記憶媒体より前記断面画像の対を複数読み出して、この断面画像の対を両眼立体視するために表示手段にステレオ立体表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とするステレオ立体表示装置。
2. 前記輻輳角より小さい間隔は、輻輳角を所定の自然数で割った角度であることを特徴とする請求項１記載のステレオ立体表示装置。
3. コンピュータを、
   被写体の内部構造を表す３次元ボクセルデータを用いて両眼立体視で観察するための輻輳角より小さい間隔で複数の断面画像を生成し、生成した複数の前記断面画像より輻輳角の間隔の断面画像の対を複数作成する断面画像対作成手段と、
   前記複数の断面画像を記憶する記憶媒体と、
   前記記憶媒体より前記断面画像の対を複数読み出して、この断面画像の対を両眼立体視するために表示手段にステレオ立体表示させる表示制御手段として機能させるプログラム。

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