JP2007072881A - 画像表示システム - Google Patents
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Abstract
【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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (11)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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