JP2007072881A - 画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像データ表示装置の数が増加しても送信データ量が増加せず、各画像データ表示装置がそれぞれ任意の視点でボリュームデータを表示でき、半透明の物体の空間濃度も表現できる画像表示システムを得る。
【解決手段】 ボリューム保持用コンピュータ１００のボリュームデータ変換部１０２は、閾値設定部１０３で設定された閾値に基づいてボリュームデータを複数のポリゴンデータに変換する。送信データ生成部１０４は、不透明度と貼り付け画像を設定して送信データを生成する。表示用コンピュータ２００の画像生成部２０２は、受信した複数のポリゴンデータに基づき、視点設定部２０３で設定された視点でボリューム表示画像を生成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、画像データ保持装置でボリュームデータをポリゴンデータといった３次元の表面データに変換し、これを画像データ表示装置でボリューム表示画像として表示する画像表示システムに関するものである。

一般のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に描画用アクセラレータが存在するポリゴンデータの可視化に比較して、ボリュームデータの可視化は計算量が多く、一般のＰＣでの実行には時間がかかる。
このため、従来では、例えば、ネットワーク上にボリュームデータの可視化用専用ハードウェアを内蔵する三次元画像処理サーバを設け、表示画像をこのサーバで一括して生成し、各ＰＣに送信することによって、ボリュームデータ専用ハードウェアがないＰＣでもボリュームデータを表示できるように構成していた（例えば、特許文献１参照）。

また、不透明の物体に対しては、等値面(Isosurface)を用いてボリュームデータを通常のコンピュータで簡単に表示でき、データ量もボリュームデータに比較して小さいポリゴンデータに変換して、ネットワーク上のＰＣ上で表示させるように構成するようにしたものがあった（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００２−３３６２４１号公報 Klaus Engel他著「Isosurface Extraction Techniques for Web-based Volume Visualization」IEEE Visualization,1999年

従来の画像表示システムでは、各ＰＣ用の画像を三次元画像処理サーバにて生成するため、ボリュームデータに対する視点の異なったＰＣの数が増加するのに伴い、三次元画像処理サーバへの負荷が増大し、ＰＣの画像更新レートが低下するという問題があった。また、他のポリゴンデータと重畳してボリュームデータを表示するためには、三次元画像処理サーバに他のポリゴンデータも保持する必要があり、多量のデータを送信する必要があった。

一方、等値面を使う手法では、空間に広がる半透明の物質、例えば有色の気体を表示しようとすると、同じ値を持つ点を結んだ均一な不透明ポリゴンデータとして表示されてしまうため、空間位置による濃度の違いを表現することができなかった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、画像データ表示装置の数が増加しても送信データ量が増加せず、各画像データ表示装置がそれぞれ任意の視点でボリュームデータを表示でき、半透明の物体の空間濃度も表現できる画像表示システムを得ることを目的とする。

この発明に係る画像表示システムは、画像データ保持装置が、ボリュームデータを、複数の表面データに変換するボリュームデータ変換部と、変換された表面データから画像データ表示装置に送信するための送信データを生成する送信データ生成部と、送信データを画像データ表示装置に送信するデータ送信部とを備え、画像データ表示装置が、受信した複数の表面データに視点を設定する視点設定部と、視点設定部で設定された視点に基づきボリューム表示画像を生成する画像生成部とを備えたものである。

この発明の画像表示システムは、ボリュームデータを複数の表面データに変換し、これを、画像データ表示装置で、視点設定部で設定された視点に基づいてボリューム表示画像として生成するようにしたので、画像データ表示装置の数が増加しても送信データ量が増加せず、各画像データ表示装置がそれぞれ任意の視点でボリュームデータを表示でき、半透明の物体の空間濃度も表現することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による画像表示システムの全体を示す構成図である。
図において、画像表示システムは、ボリュームデータ保持用コンピュータ（画像データ保持装置）１００、表示用コンピュータ（画像データ表示装置）２００、ネットワーク３００からなる。ボリューム保持用コンピュータ１００は、ボリュームデータを保持するコンピュータであり、表示用コンピュータ２００は、ボリュームデータ保持用コンピュータ１００の保持するボリュームデータを表示するコンピュータである。また、ネットワーク３００は、ボリュームデータ保持用コンピュータ１００と表示用コンピュータ２００とを結び、データを転送するためのネットワークである。尚、図では表示用コンピュータ２００は３つしか存在していないが、もっと多くの表示用コンピュータ２００がネットワーク３００に接続されていてもよい。

図２は、ボリューム保持用コンピュータ１００および表示用コンピュータ２００の詳細を示すブロック図である。
ボリューム保持用コンピュータ１００は、ボリュームデータ記憶部１０１、ボリュームデータ変換部１０２、閾値設定部１０３、送信データ生成部１０４、不透明度設定部１０５、貼り付け画像設定部１０６、データ送信部１０７を備えている。

ボリュームデータ記憶部１０１は、ボリュームデータをコンピュータ上に保持しておく記憶部であり、例えば、ハードディスク等の記憶装置から構成されている。ボリュームデータ変換部１０２は、ボリュームデータを、物体の表面に着目して物体を表現するデータであるポリゴンデータに変換する機能部である。閾値設定部１０３は、ボリュームデータ変換部１０２で変換する際に必要な閾値を設定する機能部である。送信データ生成部１０４は、ボリュームデータ変換部１０２で変換されたポリゴンデータを元に送信データを生成する機能部である。不透明度設定部１０５は、各ポリゴンを描画する際に用いる不透明度を設定する機能部である。貼り付け画像設定部１０６は、各ポリゴンを描画する際にポリゴンに貼り付ける貼り付け画像を設定する機能部である。データ送信部１０７は、送信データ生成部１０４で生成されたデータを、表示用コンピュータ２００へネットワーク３００を介して送信する機能部である。

表示用コンピュータ２００は、データ受信部２０１、画像生成部２０２、視点設定部２０３、重畳ポリゴンデータ保持部２０４、画像表示部２０５を備えている。データ受信部２０１は、ボリュームデータ保持用コンピュータ１００から送信された送信データを受信する機能部である。画像生成部２０２は、送信データより表示画像を生成する機能部である。視点設定部２０３は、画像生成部２０２で画像を生成する際に必要な視点を設定する機能部である。重畳ポリゴンデータ保持部２０４は、画像生成部２０２で画像を生成する際に送信データに重畳して描画するポリゴンデータを保持する機能部である。画像表示部２０５は、画像生成部２０２で生成された画像を表示する表示部である。

また、ボリューム保持用コンピュータ１００および表示用コンピュータ２００における各機能部は、専用のハードウェア、またはそれぞれの機能に対応したソフトウェアと、これを実行するためのＣＰＵやメモリ等のハードウェアから実現されている。

また、図１におけるネットワーク３００は、例えば、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）やインターネットといったネットワークである。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
先ず、ボリューム保持用コンピュータ１００の動作を説明する。
ボリュームデータ保持用コンピュータ１００では、最初にボリュームデータ変換部１０２によりボリュームデータ記憶部１０１のボリュームデータが読み込まれる。次に、閾値設定部１０３により、ボリュームデータに対する閾値が複数設定される。この閾値の決定手法は任意であり、ユーザが指定してもよいし、予め決まった値を用いてもよい。ボリュームデータ変換部１０２では、ボリュームデータをポリゴンデータに変換する。ボリュームデータをポリゴンデータに変換する際に閾値設定部１０３によって設定された閾値が用いられ、ボリュームデータ上で与えられた閾値と同じ値を持つ点同士を頂点として結び、面を生成することでポリゴンを生成する。このように一定の値の点を結んで生成する面を等値面(Isosurface)と呼び、ボリュームデータの可視化では一般的な手法である。閾値設定部１０３では複数の閾値を設定するため、ボリュームデータ変換部１０２では、閾値の異なった複数の等値面が設定される。本発明は３次元ボリュームデータに対して実施されるが、その２次元断面図の一例を図３に示す。

図３において、３０１はボリュームデータ全体を示しており、各格子点に値が設定されている。○（白丸）３０２は格子点のうち第１閾値より値が大きい点であり、□（四角）３０３は格子点のうち第２閾値より値が大きい点であり、●（黒丸）３０４は格子点のうち第３閾値より値が大きい点である。また、点線３０５は第１閾値に対応する等値面、破線３０６は第２閾値に対応する等値面、実線３０７は第３閾値に対応する等値面を示している。例えば、第２閾値を持つ点は、格子点３０２と格子点３０３の間にあるため、それらを結んだ等値面（破線３０６）は、図のように格子点３０２と格子点３０３の間に生成される。

次に、不透明度設定部１０５は、ボリュームデータ変換部１０２により生成されたポリゴンデータに与える不透明度を設定する。不透明度は、各ポリゴンが別個の値を持ってもよいし、共通の値を用いてもよい。また、不透明度の決定手法は任意であり、ユーザが指定してもよいし、実際の物質の特性から求めてもよい。次に、貼り付け画像設定部１０６は、ボリュームデータ変換部１０２により生成されたポリゴンデータに貼り付ける画像を設定する。一般にこのような画像はテクスチャを呼ばれる。この画像は任意であり、ユーザが自由に生成してもよいし、実際の物質の画像から切り出してもよい。

次に、送信データ生成部１０４は、ボリュームデータ変換部１０２により生成されたポリゴンデータに、不透明度設定部１０５で設定した各ポリゴンの不透明度と、貼り付け画像設定部１０６で設定された画像を統合して送信データを生成する。

図４に送信データの一例を示す。
図示のように、送信データ４０１は、各閾値に対応する等値面（ポリゴンデータ）とそのポリゴンデータに貼り付ける画像と、その不透明度とが設定されたデータである。尚、閾値としては、この例の場合、物体の気体中の濃度に対する値としている。例えば、白い煙を考えた場合には空間に煙の粒子が分布していると考えられ、何もないところは濃度０、粒子が飽和状態まで存在する場合には濃度１００とすると、ボリュームデータは空間の座標に対し、０から１００までの値を持っている。このとき、どの値のところで表面を求めるかを決定するのが閾値である。例えば、濃度５０の等値面が欲しい場合、閾値は５０となる。また、不透明度については、濃度０のときの不透明度は０となり、濃度１００のときは、物体の属性次第であるが、濃度１００のときに完全に向こう側が見えなくなるような物体の場合、その不透明度は１となる。もともと不透明の物質を想定した場合には、濃度１００のときでも不透明度は１未満となる。このように、通常、不透明度は物質の属性と濃度により決定される値である。

最後に、ボリュームデータ保持用コンピュータ１００は、送信データを送信データ送信部１０７より各表示用コンピュータ２００に送信する。

次に、表示用コンピュータ２００の動作を説明する。
表示用コンピュータ２００では、最初にデータ受信部２０１にて、ボリュームデータ保持用コンピュータ１００より送信された送信データ４０１を受信する。次に、視点設定部２０３でこの表示用コンピュータ２００で表示する画像を生成するための視点を設定する。視点の設定は通常のコンピュータグラフィックと同様にユーザの仮想的な位置、姿勢により自動的に設定してもよいし、表示用コンピュータを利用するユーザが手動で設定してもよい。

次に、画像生成部２０２は、重畳ポリゴンデータ保持部２０４から送信データに重畳して表示する重畳ポリゴンデータを読み込む。重畳ポリゴンデータとは、ボリュームデータではなく、ポリゴンデータで最初から表現されている物体の表面のデータである。通常のコンピュータグラフィックスで用いられているデータはほとんど該当し、例えば、地形、人間、建物などをコンピュータグラフィックスで表現する際には、通常ポリゴンデータで表現される。画像生成部２０２は、送信データ４０１に含まれるポリゴンと他の物体のポリゴンデータを合わせて、指定された形状、不透明度、貼り付け画像を用いて設定された視点からの表示画像を生成する。このポリゴンデータの重ね合わせによる画像生成は通常のコンピュータにとってごく一般的な手法である。

図５に生成される画像の説明図である。
図５において、ポリゴン５０１は送信データの中の第１閾値に対応するポリゴン、画像５０２は第１閾値に対応する画像、ポリゴン５０３は送信データの中の第２閾値に対応するポリゴン、画像５０４は第２閾値に対応する画像、ポリゴン５０５は送信データの中の第３閾値に対応するポリゴン、画像５０６は第３閾値に対応する画像、ポリゴンデータ５０７は、重畳ポリゴンデータ保持部２０４に保持されているポリゴンデータ、画像５０８は、重畳されて生成された最終的な画像である。最後に画像表示部２０５は、画像生成部２０２によって生成された画像５０８をユーザに提示する。このように、本実施の形態では、等値面を半透明にして内部が透けて見えるようにしている。そして、このような不透明度が異なる面を複数重ねることにより、簡易的な濃度分布を表現している。例えば、図５において、ポリゴン５０１に相当する画像中にポリゴン５０３に相当する画像が、更に、ポリゴン５０３の画像中にポリゴン５０５の画像が透けて見えるよう画像５０８が表現されている。

次に、同じ送信データ４０１から視点を変更した画像が生成できる例を説明する。
図６は、視点を変更して画像を生成する場合の説明図である。
図中、５０１〜５０７は図５で説明したデータと同じデータであるが、５０１、５０３、５０５、５０７の各ポリゴンデータは視点に依存しない三次元ポリゴンデータであるため、視点設定部２０３において視点を設定し直すことで、新たな送信データを受信することなく、新しい視点の画像６０１を生成することができる。画像６０１は、画像５０８を生成したのと同じコンピュータで視点を再設定して行うことも可能であるし、他の表示用コンピュータで新たに生成することも可能である。

以上のように、実施の形態１の画像データ保持装置によれば、ボリュームデータを保持する画像データ保持装置と、ボリュームデータを表示する画像データ表示装置からなる画像表示システムであって、画像データ保持装置は、ボリュームデータを、複数の表面データに変換するボリュームデータ変換部と、変換された表面データから画像データ表示装置に送信するための送信データを生成する送信データ生成部と、送信データを画像データ表示装置に送信するデータ送信部とを備え、画像データ表示装置は、受信した複数の表面データに視点を設定する視点設定部と、視点設定部で設定された視点に基づきボリューム表示画像を生成する画像生成部とを備えたので、画像データ表示装置の数が増加しても送信データ量が増加せず、各画像データ表示装置がそれぞれ任意の視点でボリュームデータを表示でき、また、半透明の物体の空間濃度も表現することができる。

また、実施の形態１の画像表示システムによれば、ボリュームデータ変換部は、ボリュームデータに対して設定された複数の閾値に基づいて、それぞれの閾値に対応する表面データに変換するようにしたので、ボリュームデータを複数の表面データに容易に変換することができる。

また、実施の形態１の画像表示システムによれば、画像データ保持装置は、各表面データの不透明度を設定する不透明度設定部を備え、送信データ生成部は、不透明度設定部で設定された不透明度を含んだ送信データを生成するようにしたので、例えば、各表面データに異なる不透明度を設定することで、半透明物体の空間中での濃度の違いを表現することができる。

また、実施の形態１の画像表示システムによれば、画像データ保持装置は、各表面データに貼り付ける画像を設定する貼り付け画像設定部を備え、送信データ生成部は、貼り付け画像設定部で設定された画像を含んだ送信データを生成するようにしたので、複数の表面データに対して任意の貼り付け画像を設定することができる。

また、実施の形態１の画像表示システムによれば、表面データをポリゴンデータとしたので、各表示用コンピュータで同じ送信ポリゴンデータから異なった視点のボリュームデータを表示することができる。また、複数のポリゴンを不透明度と貼り付け画像を設定して表示することで、半透明物体の空間中での濃度の違いを表現することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、ボリュームデータ保持用コンピュータは一台で構成するようにしたが、次に、ボリュームデータ保持用コンピュータが複数あるような場合にボリュームデータを表示する例を実施の形態２として示す。

図７は、このような場合の、画像表示システムの構成図である。
図７において、ボリューム保持用コンピュータ１００ａは、ボリューム保持用コンピュータ１００とは別のボリュームデータを保持するボリュームデータ保持用コンピュータであり、ボリューム保持用コンピュータ１００と同様にネットワーク３００に接続されている。また、表示用コンピュータ２００の構成は実施の形態１と同様である。

このように構成された画像表示システムでは、ボリューム保持用コンピュータ１００ａから送られた送信データは、表示用コンピュータ２００に送信され、データを受け取った表示用コンピュータ２００は、ボリューム保持用コンピュータ１００から受信した送信データと重ね合わせて表示する。これは、通常のポリゴングラフィックスの重畳表示として実行可能なためである。

以上のように、実施の形態２の画像表示システムによれば、画像データ保持装置を複数台設けるようにしたので、複数のボリュームデータを重畳して同時に表示用コンピュータで表示することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１では、貼り付け画像設定部１０６を、ボリューム保持用コンピュータ１００に設けたものであるが、表示用コンピュータ側で設けてもよく、このような例を実施の形態３として次に示す。

図８は、このような構成の画像表示システムにおけるボリュームデータ保持用コンピュータのブロック図であり、図９は、表示用コンピュータのブロック図である。
ボリューム保持用コンピュータは、図８に示すように、ボリュームデータ記憶部１０１〜閾値設定部１０３、送信データ生成部１０４ａ、不透明度設定部１０５、データ送信部１０７からなり、これらの構成は、実施の形態１におけるボリューム保持用コンピュータ１００から貼り付け画像設定部１０６を除いた構成と基本的には同様である。即ち、送信データ生成部１０４ａは、不透明度設定部１０５で設定された不透明度のみを設定して送信データを生成する。

表示用コンピュータは、図９に示すように、データ受信部２０１〜画像表示部２０５および貼り付け画像設定部２０６からなる。ここで、データ受信部２０１〜画像表示部２０５は、実施の形態１における表示用コンピュータ２００と基本的な構成は同様である。また、貼り付け画像設定部２０６は、実施の形態１における貼り付け画像設定部１０６と同様の機能を有し、各ポリゴンを描画する際にポリゴンに貼り付ける貼り付け画像を設定する。また、画像生成部２０２ａは、視点設定部２０３で設定された視点で、重畳ポリゴンデータ保持部２０４のポリゴンデータと、貼り付け画像設定部２０６の貼り付け画像で画像生成を行う。

以上のように実施の形態３の画像表示システムによれば、画像データ表示装置は、各表面データに貼り付ける画像を設定する貼り付け画像設定部を備え、画像生成部は、貼り付け画像設定部で設定された画像に基づいてボリューム表示画像を生成するようにしたので、例えば、赤外線画像など、濃度に応じた色を表示用コンピュータのユーザが任意に設定することができる。即ち、表示用コンピュータ側でボリューム表示画像を作成するための貼り付け画像を自由に設定することが可能となる。

実施の形態４．
以上の実施の形態１および実施の形態３では、不透明度設定部１０５をボリュームデータ保持用コンピュータに設けたものであるが、ボリューム表示用コンピュータに設けてもよく、これを実施の形態４として示す。

図１０はこのような構成のボリュームデータ保持用コンピュータのブロック図であり、図１１は表示用コンピュータのブロック図である。
ボリューム保持用コンピュータは、図１０に示すように、ボリュームデータ記憶部１０１〜閾値設定部１０３、送信データ生成部１０４ｂ、データ送信部１０７からなり、これらの構成は、実施の形態３におけるボリューム保持用コンピュータから更に不透明度設定部１０５を除いた構成である。即ち、送信データ生成部１０４ｂは、複数の閾値に対応したポリゴンデータのみを設定して送信データを生成する。

また、表示用コンピュータでは、図１１に示すように、データ受信部２０１〜貼り付け画像設定部２０６および不透明度設定部２０７からなる。ここで、データ受信部２０１〜貼り付け画像設定部２０６は、実施の形態３における表示用コンピュータの構成と基本的には同様である。また、不透明度設定部２０７は、実施の形態１，３における不透明度設定部１０５と同様の機能を有し、各ポリゴンを描画する際に用いる不透明度を設定する。また、画像生成部２０２ｂは、視点設定部２０３で設定された視点で、重畳ポリゴンデータ保持部２０４のポリゴンデータと、貼り付け画像設定部２０６の貼り付け画像と不透明度設定部２０７で設定された不透明度で画像生成を行う。

以上のように、実施の形態４の画像表示システムによれば、画像データ表示装置は、各表面データの不透明度を設定する不透明度設定部を備え、画像生成部は、不透明度設定部で設定された不透明度に基づいてボリューム表示画像を生成するようにしたので、例えば、ある閾値の範囲を不透明ポリゴンで表示して他の物体の前後関係をはっきりさせるなど、表示用コンピュータ側でその用途に応じて不透明度を自由に設定することが可能となる。

実施の形態５．
以上の各実施の形態では、ボリュームデータ変換部１０２で生成されるポリゴンデータとして等値面を用いて説明したが、等値面を用いるのではなく、例えば、ボリュームデータに何らかのデータを与えてポリゴンデータを生成したり、ある程度の幅を持った値に基づいてポリゴンデータを生成したり、更には、ＣＳＧ等による曲面データ（後述する実施の形態７参照）といった種々の形式の表面データであってもよい。また、例えば、等値面のポリゴン数が大きい場合は、適当にポリゴン数を減少させるといった形式であってもよく、このようにすれば、送信データ量を少なくすることが可能である。

このように、実施の形態５の画像表示システムによれば、ボリューム保持用コンピュータでボリュームデータから表面データを任意の形式で生成するようにしたので、種々の形式の表面データに対応できる。例えば、低解像の表示用コンピュータしかネットワーク上にない場合には、ポリゴン数を減少させた表面データとすることで画像表示システムとしての性能を向上させることが可能となる。

実施の形態６．
上記各実施の形態では、送信データ４０１として全てのポリゴンデータを送信していたが、時間経過によりデータが更新されるボリュームデータを表示する場合、２回目以降の送信では変更された差分だけを送ることでデータ量を削減できる。このような例を実施の形態６として次に示す。

図１２は、このような構成のボリュームデータ保持用コンピュータのブロック図であり、図１３は表示用コンピュータのブロック図である。
ボリューム保持用コンピュータは、図１２に示すように、ボリュームデータ記憶部１０１、ボリュームデータ変換部１０２ａ、閾値設定部１０３、送信データ生成部１０４、不透明度設定部１０５、貼り付け画像設定部１０６、データ送信部１０７、ボリューム更新情報記憶部１０８、ポリゴンデータ記憶部１０９からなる。ここで、ボリュームデータ記憶部１０１、閾値設定部１０３〜データ送信部１０７の基本的な構成は、実施の形態１と同様である。また、ボリューム更新情報記憶部１０８は、ボリュームデータ更新情報を保持するための記憶部であり、ポリゴンデータ記憶部１０９は、ボリュームデータ変換部１０２ａによって生成されたポリゴンデータを保持するための記憶部である。また、ボリュームデータ変換部１０２ａは、ボリューム更新情報記憶部１０８からの更新情報とボリュームデータ記憶部１０１に保持されている前回のボリュームデータと、ポリゴンデータ記憶部１０９に記憶されている前回のポリゴンデータとから更新されたポリゴンデータの差分に相当するポリゴンデータを生成する機能部である。

また、表示用コンピュータは図１３に示すように、データ受信部２０１、画像生成部２０２ｃ、視点設定部２０３、重畳ポリゴンデータ保持部２０４、画像表示部２０５、現在データ記憶部２０８からなる。ここで、データ受信部２０１、視点設定部２０３〜画像表示部２０５は、実施の形態１と基本的な構成は同様である。現在データ記憶部２０８は、最新のボリュームデータを表示するために用いた、ボリュームデータを変換したポリゴンデータ、不透明度、貼り付け画像を記憶するための記憶部である。画像生成部２０２ｃは、データ受信部２０１で新たなポリゴン差分データが受信された場合は、そのポリゴン差分データと現在データ記憶部２０８に記憶されているポリゴンデータとを用いて、視点設定部２０３で設定された視点で、かつ、重畳ポリゴンデータ保持部２０４で保持されているポリゴンデータを重畳して表示画像データを生成する機能を有している。

次に、実施の形態６の動作を説明する。
先ず、ボリュームデータ保持用コンピュータの動作を図１２に基づいて説明する。
動作開始時には、ボリューム更新情報記憶部１０８、ポリゴンデータ記憶部１０９にデータは存在していないため、ボリュームデータ変換部１０２ａは、ボリュームデータ記憶部１０１のボリュームデータを、実施の形態１と同様にポリゴン化する。その際、生成されたポリゴンをポリゴンデータ記憶部１０９に記憶させる。次に、実施の形態１と同様に送信データ生成部１０４にて送信データを生成し、データ送信部１０７より表示用コンピュータにデータを送信する。

その後、時間が経過し、ボリュームデータが変更された場合には、ボリューム更新情報記憶部１０８にその更新情報が記憶される。ボリューム更新情報記憶部１０８の更新情報が変更されると、ボリュームデータ変換部１０２ａは、その更新情報と、ボリュームデータ記憶部１０１に記憶されている過去のボリュームデータと、ポリゴンデータ記憶部１０９に保持されているボリューム更新前のポリゴンデータとにより、ポリゴンデータ更新情報を生成する。ポリゴンデータ記憶部１０９に前回のポリゴンデータを記憶しているため、更新されたボリュームデータが影響する部分のみポリゴンデータを再生成すればよく、ポリゴンデータ更新情報も前回のポリゴンデータとの差分情報として生成される。例えば、ボリュームデータ変換部１０２ａは、ボリューム更新情報記憶部１０８からの更新情報により、ボリュームデータの閾値を越えて変更されたかどうかを調べ、閾値を越えた変更があった場合には、ポリゴンデータも変更されるため、既存のポリゴンデータの頂点部を移動したり、新たなポリゴンを生成したりしてポリゴンデータを更新する。

図１４にポリゴンデータ更新情報の例を示す。ある時点のボリュームデータの等値面がポリゴン５０１であり、ボリュームデータの変更に伴って等値面が変更され、ポリゴン１４０１になったとすると、その差分情報はポリゴンデータ更新情報１４０２となる。この例では、ポリゴン追加の例を示したが、ポリゴンの削除、ポリゴン頂点の移動なども差分情報として表現できる。

ポリゴンデータ更新情報生成後、ボリュームデータ記憶部１０１に保持されている全体のボリュームデータはボリューム更新情報記憶部１０８に保持される更新情報により最新のボリュームデータに更新される。また、ポリゴンデータ記憶部１０９に保持されるポリゴンデータもポリゴンデータ更新情報により最新の全体ポリゴン情報に更新される。

次に、送信データ生成部１０４は、ボリュームデータ変換部１０２ａにより生成されたポリゴンデータ更新情報に、不透明度設定部１０５で設定した各ポリゴンの不透明度の変更情報と、貼り付け画像設定部１０６で設定された画像の変更情報を統合して送信データを生成する。図１５に送信データの一例を示す。更新データは元のデータの差分のみを送るためデータ送信量は元の送信データ４０１（実施の形態１参照）よりデータ量は少なくなる。例えば、貼り付け画像が変更されていない場合には、貼り付け画像を再度送信する必要はない。最後に、ボリュームデータ保持用コンピュータは、送信データ１５０１をデータ送信部１０７より各表示用コンピュータに送信する。

次に、表示用コンピュータの動作を図１３に基づいて説明する。表示用コンピュータでは、データ受信部２０１にて、ボリュームデータ保持用コンピュータより送信された送信データを受信する。動作開始時の送信データは、ボリュームデータ表示に必要な全てのデータを含む送信データ４０１が送られてくるため、実施の形態１と同様に画像生成部２０２ｃにて表示画像を生成する。その際、画像生成部２０２ｃは、最新の画像生成に用いた送信データ４０１を現在データ記憶部２０８に書き込む。その後、実施の形態１と同様に画像表示部２０５にて生成画像を表示する。

その後、時間が経過しボリュームデータが変更された場合、データ受信部２０１はポリゴン差分データなどからなる送信データ１５０１を受信する。画像生成部２０２ｃは、現在データ記憶部２０８にある現在データを送信データ１５０１に従って更新し、現在データ記憶部２０８に書き込む。次に、画像生成部２０２ｃは更新された最新の現在データより、実施の形態１と同様に、視点設定部２０３で設定された視点と重畳ポリゴンデータ保持部２０４に保持されている他のポリゴンデータを用いて表示画像データを生成する。最後に画像表示部２０５は画像生成部２０２ｃによって生成された画像をユーザに提示する。

以上のように実施の形態６の画像表示システムによれば、ボリュームデータ変換部は、ボリュームデータの更新差分情報から表面データの更新差分情報を生成し、送信データ生成部は、表面データの更新差分情報に基づいて、送信データを生成するようにしたので、送信データ量を削減することができる。

また、実施の形態６の画像表示システムによれば、画像生成部は、受信した表面データの更新差分情報から表面データを更新し、表示画像を生成するようにしたので、画像表示システムとしての性能を向上させることができる。

実施の形態７．
以上の各実施の形態では、ボリューム保持用コンピュータにおいて、ボリュームデータを、物体の表面データとしてポリゴンデータに変換していたが、物体の表面を表現する他の手法、例えば、球、直方体などの基本形状を組み合わせて、全体の形状を表現するＣＳＧ（Constructive Solid Geometry）手法やＮＵＲＶＳ曲面を用いて表現する手法など、ポリゴンデータを物体の表面データを表す他の手法に置き換えても同等の効果が得られることは明らかである。

尚、上記各実施の形態では、複数の表示用コンピュータがネットワーク３００を介してボリュームデータ保持用コンピュータとデータを送受信していたが、ネットワーク３００に代えてコンピュータ上のバスなど他の通信手段を用いても同様の効果が得られることは明らかである。

また、実施の形態２では、複数のボリューム保持用コンピュータを備えた構成として実施の形態１に適用した場合を説明したが、実施の形態３以降のボリューム保持用コンピュータの構成であっても同様に適用可能である。

また、実施の形態６では、実施の形態１のボリューム保持用コンピュータ１００および表示用コンピュータ２００に適用した例を示したが、実施の形態３や実施の形態４の構成に適用してもよい。

この発明の実施の形態１による画像表示システムの全体を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による画像表示システムの詳細を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による画像表示システムの等値面の説明図である。 この発明の実施の形態１による画像表示システムの送信データの説明図である。 この発明の実施の形態１による画像表示システムの生成画像の説明図である。 この発明の実施の形態１による画像表示システムの視点を変更した場合の生成画像の説明図である。 この発明の実施の形態２による画像表示システムの全体を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による画像表示システムのボリューム保持用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による画像表示システムの表示用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態４による画像表示システムのボリューム保持用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態４による画像表示システムの表示用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による画像表示システムのボリューム保持用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による画像表示システムの表示用コンピュータを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による画像表示システムのポリゴンデータ更新情報を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による画像表示システムの送信データを示す説明図である。

符号の説明

１００，１００ａ 一方のデバイス、１０２，１０２ａ ボリュームデータ変換部表示部、１０３ 閾値設定部、１０４，１０４ａ，１０４ｂ 送信データ生成部、１０５ 不透明度設定部、１０６ 貼り付け画像設定部、１０８ ボリューム更新情報記憶部、１０９ ポリゴンデータ記憶部、２００ 表示用コンピュータ、２０２，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ 画像生成部、２０３ 視点設定部、２０５ 画像表示部、２０８ 現在データ記憶部。

Claims (11)

1. ボリュームデータを保持する画像データ保持装置と、前記ボリュームデータを表示する画像データ表示装置からなる画像表示システムであって、
   前記画像データ保持装置は、
   ボリュームデータを、複数の表面データに変換するボリュームデータ変換部と、
   変換された表面データから画像データ表示装置に送信するための送信データを生成する送信データ生成部と、
   送信データを画像データ表示装置に送信するデータ送信部とを備え、
   前記画像データ表示装置は、
   受信した複数の表面データに視点を設定する視点設定部と、
   前記視点設定部で設定された視点に基づきボリューム表示画像を生成する画像生成部とを備えた画像表示システム。
2. ボリュームデータ変換部は、ボリュームデータに対して設定された複数の閾値に基づいて、それぞれの閾値に対応する表面データに変換することを特徴とする請求項１記載の画像表示システム。
3. 画像データ保持装置は、各表面データの不透明度を設定する不透明度設定部を備え、送信データ生成部は、前記不透明度設定部で設定された不透明度を含んだ送信データを生成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示システム。
4. 画像データ保持装置は、各表面データに貼り付ける画像を設定する貼り付け画像設定部を備え、送信データ生成部は、前記貼り付け画像設定部で設定された画像を含んだ送信データを生成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
5. ボリュームデータ変換部は、ボリュームデータの更新差分情報から表面データの更新差分情報を生成し、送信データ生成部は、表面データの更新差分情報に基づいて、送信データを生成することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
6. 画像データ表示装置は、各表面データに貼り付ける画像を設定する貼り付け画像設定部を備え、画像生成部は、前記貼り付け画像設定部で設定された画像に基づいてボリューム表示画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
7. 画像データ表示装置は、各表面データの不透明度を設定する不透明度設定部を備え、画像生成部は、前記不透明度設定部で設定された不透明度に基づいてボリューム表示画像を生成することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項４記載の画像表示システム。
8. 画像生成部は、受信した表面データの更新差分情報から表面データを更新し、表示画像を生成することを特徴とする請求項５記載の画像表示システム。
9. 表面データはポリゴンデータであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
10. 表面データは、ＣＳＧ手法またはＮＵＲＶＳ曲面を用いて表現されたデータであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
11. 画像データ保持装置は複数台が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
    

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