JP2011147728A - 画像生成装置、画像生成方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線CT撮影で得られた被写体の3次元データから断層面画像を生成する画像生成装置であって、前記被写体に対する視線方向を設定する視線方向設定部と、前記断層面画像を生成するために前記3次元データが表現する3次元領域から取得する画像生成用スライスの厚さ、および、前記画像生成用スライスを取得する間隔の少なくとも一方を個別に設定可能とするスライス条件設定部と、前記スライス条件設定部により設定された条件に基づいて、前記3次元領域から取得される複数の前記画像生成用スライスに含まれる前記3次元データを、それぞれ合成することによって、前記視線方向に沿う複数のスライス画像を前記断層面画像として生成する画像生成部とを備える。
【選択図】図3
Description
<1.1.画像表示システム1の構成>
図1は、第1実施形態に係る画像表示システム1の全体構成を例示する図である。また図2は、画像表示システム1の構成を示すブロック図である。
撮影制御部211は、X線CT撮影装置5に対して制御信号を送信することによって、撮影の開始や停止などを制御する。ここで、X線CT撮影装置5の構成について図4を参照しつつ説明する。
図3に戻って、3次元データ取得部212は、X線CT撮影装置5から送信される投影データを収集し、この投影データに対して逆投影などの演算処理を行って、撮影領域M1の3次元領域を表現する3次元データ(ボリュームデータ)を取得する。この演算処理は、公知の手法を適用することが可能である。3次元データ取得部212で取得される3次元データは、固定ディスク24に記憶され、後述の画像生成処理に用いられる。
図3に戻って、視線方向設定部213は、表示装置3に各種画像を表示する際に、被写体Q1の3次元領域に対する視線方向を設定する。この視線方向は、オペレータからの入力装置4を介した操作入力に基づいて設定される。
スライス条件設定部214は、断層面画像を生成するために3次元データが表現する3次元領域からスライスを切り出す際の条件を設定する。スライス条件設定部214は、オペレータからの入力装置4を介した操作入力に基づいて、切り出すスライスの厚さと、切り出すスライスの間隔と個別に設定することが可能となっている。画像生成装置2では、各スライスに対応する3次元データのボクセル値を演算処理して2次元平面状の画像にしたスライス画像を生成する。このスライス画像が、断層面画像として表示装置3に表示される。
関心位置設定部215は、オペレータからの入力装置4を介した操作入力に基づき、3次元領域において、オペレータが断層面を観察したい位置(関心位置)を設定する。画像生成装置2は、3次元領域S1について、関心位置を通るx軸に垂直な断面(x軸断層面Dx)の画像、関心位置を通るy軸に垂直な断面(y軸断層面Dy)の画像、および関心位置を通るz軸に垂直な断面(z軸断層面Dz)の画像を表示装置3に表示する。
画像生成部216は、視線方向設定部213、スライス条件設定部214、関心位置設定部215が設定した条件下において、固定ディスク24に保存されている3次元データから、3次元領域の断層面画像、およびボリュームレンダリング画像を生成する。各画像の生成方法については、後述する。
表示制御部217は、画像生成部216が生成した断層面画像やボリュームレンダリング画像を表示装置3の画面に表示する。また、表示制御部217は、視線方向設定部213、スライス条件設定部214、関心位置設定部215が設定する値を、オペレータが入力装置4を介して画像生成装置2に入力するために、表示装置3に指標としてカーソル(例えば、後述するxカーソルCx)などのパーツを画面に表示させる機能も有している。
図6は、画像表示システム1の画像表示の動作の流れ図である。なお、以下に説明する画像表示システム1の各動作は、特に断らない限り、プログラムPGを実行する画像生成装置2のCPU21によって制御されるものとする。また、画像表示システム1は、オペレータからの終了指示の有無を常時監視し、終了指示があった場合には、画像表示の動作を適宜終了するものとする。
図8は、図6に示すステップS2における、画像生成装置2の断層面画像の生成動作の詳細な流れ図である。画像生成装置2は、ステップS2の断層面画像の生成を開始すると、まず、単位的スライスを準備する(ステップS20)。ここで、単位的スライスとは、3次元領域S1から抽出される、極めて薄い領域であり、その領域の厚さは、例えば3次元データに含まれるボクセル1つ分の厚さに相当するように設定される。なお、単位的スライスが、ボクセル2つ以上の厚さで構成されていてもよい。詳細は後述するが、本実施形態では、複数の単位的スライスを所定の画素演算により合成することで、1枚の断層面画像が生成される。
図16は、図6に示すステップS4において、表示装置3に表示される画面の一例を示す図である。表示制御部217は、図16に示すように、ステップS2,S3で生成されたx軸上から見た断層面画像Ix、y軸上から見た断層面画像Iy、z軸上から見た断層面画像Iz、およびボリュームレンダリング画像IVの計4つの画像を表示装置3に同時表示する。
次に、図6に示すステップS6における、関心位置および視線方向の変更について説明する。なお、はじめに関心位置の変更について説明し、その次に視線方向の変更について説明する。
図17は、関心位置P1を変更する操作を説明するための図である。図17に示すように、断層面画像Ix,Iy,Izに表示されているxカーソルCx、yカーソルCy、およびzカーソルCzの位置は、オペレータの所定操作によって、変更することが可能となっている。
次に、視線方向の変更について説明する。本実施形態では、オペレータは、以下に説明するように、3次元領域S1に対する視線方向を変更することによって、特定の関心位置について、あらゆる方向から、3次元領域S1の断面層を観察することができる。
図21は、視線方向が変更された後の3次元領域S1を示す図である。また、図22は、視線方向の変更後において、新たに取得される複数の画像生成用スライスSLx1a,SLx2a,SLx3aのそれぞれからスライス画像ISx0a,ISx1a,ISx2aを生成する過程を概念的に示す図である。
第1実施形態では、オペレータからの操作入力に基づいて、視線方向を設定するようにしているが、視線方向の設定は、このようなものに限られない。なお、以降の説明において、第1実施形態と同様の機能を有する要素については適宜同一符号を付して、その説明を省略する。
第2実施形態では、被写体の形状データとして、外縁の輪郭線を認識して、接線を算出するようにしているが、接線の決定方法はこのようなものに限られない。なお、本実施形態では、被写体に歯列弓が含まれ、この歯列弓の断層面画像を生成する場合を例にして説明する。
図32は、第4実施形態における画像生成装置2の動作を示す流れ図である。本実施形態では、オペレータによって、断層面の位置を移動させて関心位置を変更する操作が実行されると、視線方向設定部213は、固定ディスク24に格納された歯列弓モデル曲線を、表示されている断層面画像に当てはめる(ステップS71b)。
上記第1実施形態では、視線方向を変更させる所定の操作入力を行うことによって、ボリュームレンダリング画像IV中の3次元領域S1を適宜回転させて表示させると説明した(図18〜20参照)。しかしながら、視線方向の変更の操作方法は、このようなものに限られない。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
2 画像生成装置
21 CPU
22 RAM
23 ROM
211 撮影制御部
212 3次元データ取得部
213 視線方向設定部
214 スライス条件設定部
215 関心位置設定部
216 画像生成部
217 表示制御部
24 固定ディスク
25 読取部
3 表示装置
4 入力装置
5 撮影装置
51 X線発生部
52 X線検出部
53 アーム
54 旋回軸
55 旋回駆動機構
55 移動機構
61 指標
9 可搬性メディア
Cx xカーソル
Cy yカーソル
Cz zカーソル
Dx x軸断層面
Dy y軸断層面
Dz z軸断層面
H 取得範囲
ISx0,ISx1,ISx2 スライス画像
ISx0a,ISx1a,ISx2a スライス画像
IV,IVa,IVb,IVc ボリュームレンダリング画像
Ix、Iy,Iz 断層面画像
Ixa,Iya,Iza 断層面画像
L1 輪郭線
L2、L4 接線
L3 曲線
L3a 歯列弓モデル曲線
P0 視点
P1 関心位置
PG プログラム
PSL0 中央位置
S1,S1a,S1b 3次元領域
SLx0,SLx1,SLx2 画像生成用スライス
SLx0a,SLx1a,SLx2a 画像生成用スライス
Claims (37)
- X線CT撮影で得られた被写体の3次元データから断層面画像を生成する画像生成装置であって、
前記被写体に対する視線方向を設定する視線方向設定部と、
前記断層面画像を生成するために前記3次元データが表現する3次元領域から取得する画像生成用スライスの厚さ、および、前記画像生成用スライスを取得する間隔の少なくとも一方を個別に設定可能とするスライス条件設定部と、
前記スライス条件設定部により設定された条件に基づいて、前記3次元領域から取得される複数の前記画像生成用スライスに含まれる前記3次元データを、それぞれ合成することによって、前記視線方向に沿う複数のスライス画像を前記断層面画像として生成する画像生成部と、
を備える画像生成装置。 - 請求項1に記載の画像生成装置において、
前記画像生成部が、
前記視線方向に直交して規則的に並ぶ複数の単位的スライスを取得し、前記画像生成用スライスに含まれる複数の単位的スライスに対応する3次元データを合成することによって、前記画像生成用スライス毎に前記スライス画像を生成する画像生成装置。 - 請求項1または2に記載の画像生成装置において、
前記スライス条件設定部は、前記画像生成用スライスの厚さを、前記画像生成用スライスを取得する間隔よりも大きい値に設定する画像生成装置。 - 請求項1から3までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記3次元領域における特定の位置を関心位置に設定する関心位置設定部と、
前記画像生成部が生成した複数のスライス画像のうち、前記関心位置に対応するスライス画像を表示部に表示する表示制御部と、
をさらに備える画像生成装置。 - 請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記画像生成部が、前記画像生成用スライスの領域内に含まれる3次元データを、前記視線方向に沿って加算平均または相乗平均することによって、前記断層面画像を生成する画像生成装置。 - 請求項2に記載の画像生成装置において、
前記画像生成部が、
前記画像生成用スライスに含まれる前記複数の単位的スライスのうち、中央に位置する単位的スライスに対応する3次元データを他の単位的スライスに対応する3次元データよりも大きく重み付けして合成することにより、前記画像生成用スライスから前記スライス画像を生成する画像生成装置。 - 請求項2に記載の画像生成装置において、
前記画像生成部が、前記単位的スライスに対応する3次元データに対してエッジ強調を行った後の画像から、前記スライス画像を生成する画像生成装置。 - 請求項4に記載の画像生成装置において、
前記表示制御部が、前記関心位置について、
前記視線方向に直交する前記画像生成用スライスから前記画像生成部が生成した前記スライス画像を、第1断層面画像として表示部に表示するとともに、
前記視線方向に直交し、かつ相互に直交する2方向のそれぞれに対して直交する画像生成用スライスのそれぞれから、前記画像生成部が生成したスライス画像のそれぞれを、第2断層面画像、第3断層面画像として表示部に表示する画像生成装置。 - 請求項8に記載の画像生成装置において、
前記視線方向と前記2方向とが、それぞれx方向、y方向、z方向の3方向であり、
前記画像生成部は、
前記x方向、前記y方向、前記z方向のそれぞれの方向に沿って取得される前記画像生成用スライスから、前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像を生成する画像生成装置。 - 請求項9に記載の画像生成装置において、
前記画像生成部が、前記x方向、y方向、z方向のそれぞれに直交し、かつ互いに直交する断層面を前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像とし、それぞれをX断層面画像、Y断層面画像、Z断層面画像として生成し、表示される前記X断層面画像、Y断層面画像、Z断層面画像が共通の原点で交差する画像生成装置。 - 請求項8から10までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記関心位置設定部は、
前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像のそれぞれを、他の断層面の位置を示す第1指標と共に前記表示部に表示させるとともに、前記第1断層面画像、第2断層面画像、第3断層面画像に対して前記第1指標を相対的に移動させる第1指標移動操作に基づいて、新たな前記関心位置を設定する画像生成装置。 - 請求項11に記載の画像生成装置において、
前記視線方向設定部が、
前記表示部に表示された前記第1断層面画像、第2断層面画像、第3断層面画像に対して前記第1指標を相対的に回転させる第1指標回転操作に基づいて、新たな前記視線方向を設定する画像生成装置。 - 請求項8から12までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記表示制御部は、
前記3次元領域を立体的に表現する3次元画像を前記表示部に表示させるとともに、
前記視線方向設定部が、前記3次元画像に対して入力される、前記3次元領域に対する前記視線方向を変更する視線方向変更操作に基づいて、新たな前記視線方向を設定する画像生成装置。 - 請求項13に記載の画像生成装置において、
前記視線方向設定部は、
前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像のうちの少なくともいずれかについての断層面の位置を示す第2指標を、前記3次元画像とともに前記表示部に表示するとともに、前記3次元画像に対して前記第2指標を相対的に回転させる指標回転操作に基づいて、新たな視線方向を設定する画像生成装置。 - 請求項1から14までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記視線方向設定部が、
前記被写体に関する形状データから、特定の位置における前記被写体の形状に対する接線を抽出し、前記接線の延びる方向を前記視線方向に設定する画像生成装置。 - 請求項1から14までのいずれか1項に記載の画像生成装置において、
前記被写体が歯列弓を含み、
前記視線方向設定部が、
前記歯列弓を頬側から舌側または舌側から頬側に向かって正視する正視方向を決定する歯列弓正視情報に従い、前記正視方向を前記視線方向として設定する画像生成装置。 - 請求項16に記載の画像生成装置において、
前記視線方向設定部が、
前記歯列弓の形状を認識するとともに、認識された前記歯列弓の形状に対して決定される前記正視方向を、前記視線方向に設定する画像生成装置。 - 請求項13または14に記載の画像生成装置において、
前記視線方向設定部が、
前記視線方向を示す第3指標を前記3次元画像とともに前記表示部に表示させる画像生成装置。 - X線CT撮影で得られた被写体の3次元データから断層面画像を生成する画像生成方法であって、
(a) 前記被写体に対する視線方向を設定する工程と、
(b) 前記断層面画像を生成するために前記3次元データが表現する3次元領域から取得する画像生成用スライスの厚さ、および、前記画像生成用スライスを取得する間隔の少なくとも一方を個別に設定する工程と、
(c) 前記(b)工程で設定された条件に基づいて、前記スライス条件設定部により設定された条件に基づいて、前記3次元領域から取得される複数の前記画像生成用スライスに含まれる前記3次元データをそれぞれ合成することによって、前記視線方向に沿う複数のスライス画像を前記断層面画像として生成する工程と、
を含む画像生成方法。 - 請求項19に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、
前記視線方向に直交して規則的に並ぶ複数の単位的スライスを取得し、前記画像生成用スライスに含まれる複数の単位的スライスに対応する3次元データを合成することによって、前記画像生成用スライス毎に前記スライス画像を生成する工程である画像生成方法。 - 請求項19または20に記載の画像生成方法において、
前記(b)工程が、前記画像生成用スライスの厚さを、前記画像生成用スライスを取得する間隔よりも大きい値とする工程である画像生成方法。 - 請求項19から21までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
(d) 前記3次元領域における特定の位置を関心位置に設定する工程と、
(e) 前記(c)工程で生成した複数のスライス画像のうち、前記関心位置に対応するスライス画像を表示する工程と、
をさらに含む画像生成方法。 - 請求項19から22までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、前記画像生成用スライスの領域内に含まれる3次元データを、前記視線方向に沿って加算平均または相乗平均することによって、前記断層面画像を生成する工程である画像生成方法。 - 請求項20に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、
前記画像生成用スライスに含まれる前記複数の単位的スライスのうち、中央に位置する単位的スライスに対応する3次元データを他の単位的スライスに対応する3次元データよりも大きく重み付けして合成することにより、前記画像生成用スライスから前記スライス画像を生成する工程である画像生成方法。 - 請求項19に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、
前記単位的スライスに対応する3次元データに対してエッジ強調を行った後の画像から、前記スライス画像を生成する工程である画像生成方法。 - 請求項22に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、前記関心位置について、
前記視線方向に直交する前記画像生成用スライスから前記(c)工程において生成された前記スライス画像を、第1断層面画像として表示するとともに、
前記視線方向に直交し、かつ相互に直交する2方向のそれぞれに対して直交する画像生成用スライスのそれぞれから、前記(c)工程で生成したスライス画像のそれぞれを、第2断層面画像、第3断層面画像として表示する工程である画像生成方法。 - 請求項26に記載の画像生成方法において、
前記視線方向と前記2方向とが、それぞれx方向、y方向、z方向の3方向であり、
前記(c)工程は、
前記x方向、前記y方向、前記z方向のそれぞれの方向に沿って取得される前記画像生成用スライスから、前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像を生成する工程である画像生成方法。 - 請求項27に記載の画像生成方法において、
前記(c)工程が、
前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像のそれぞれをX断層面画像、Y断層面画像、Z断層面画像として生成し、表示される前記X断層面画像、Y断層面画像、Z断層面画像を共通の原点で交差させる工程である画像生成方法。 - 請求項26から28までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
前記(d)工程は、
前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像のそれぞれを、他の断層面の位置を示す第1指標と共に表示させるとともに、前記第1断層面画像、第2断層面画像、第3断層面画像に対して前記第1指標を相対的に移動させる第1指標移動操作に基づいて、新たな前記関心位置を設定する工程である画像生成方法。 - 請求項29に記載の画像生成方法において、
前記(a)工程が、
表示された前記第1断層面画像、第2断層面画像、第3断層面画像に対して前記第1指標を相対的に回転させる第1指標回転操作に基づいて、新たな前記視線方向を設定する工程である画像生成方法。 - 請求項26から30までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
前記(e)工程は、
前記3次元領域を立体的に表現する3次元画像を表示させる工程であるとともに、
前記(a)工程が、
前記3次元画像に対して入力される、前記3次元領域に対する前記視線方向を変更する視線方向変更操作に基づいて、新たな前記視線方向を設定する工程である画像生成方法。 - 請求項31に記載の画像生成方法において、
前記(a)工程が、
前記第1断層面画像、前記第2断層面画像、前記第3断層面画像のうちの少なくともいずれかについての断層面の位置を示す第2指標を、前記3次元画像とともに表示する工程と、
前記3次元画像に対して前記第2指標を相対的に回転させる指標回転操作に基づいて、新たな視線方向を設定する工程と、
を含む画像生成方法。 - 請求項19から32までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
前記(a)工程が
前記被写体に関する形状データから、特定の位置における前記被写体の形状に対する接線を抽出し、前記接線の延びる方向を前記視線方向に設定する工程である画像生成方法。 - 請求項19から32までのいずれか1項に記載の画像生成方法において、
前記被写体が歯列弓を含み、
前記(a)工程が、
前記歯列弓を頬側から舌側または舌側から頬側に向かって正視する正視方向を決定する歯列弓正視情報に従い、前記正視方向を前記視線方向として設定する工程である画像生成方法。 - 請求項34に記載の画像生成方法において、
前記(a)工程が、
前記歯列弓の形状を認識する工程を含み、認識された前記歯列弓の形状に対して決定される前記正視方向を、前記視線方向として設定する工程である画像生成方法。 - 請求項31または32に記載の画像生成方法において、
前記(a)工程が、
前記視線方向を示す第3指標を前記3次元画像とともに表示させる工程である画像生成方法。 - コンピューターが読取可能なプログラムであって、前記コンピューターのCPUがメモリ上で前記プログラムを実行することによって、前記コンピューターを、請求項1から18までのいずれか1項に記載の画像生成装置として機能させるプログラム。
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