JP2011227870A - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
ボリュームレンダリングにおいて別の不透明物体に遮られてユーザの注目物体がレンダリングできない問題を解決する。
【解決手段】
三次元シーンにおいて、視線方向に平行する切断面上の情報を用いて注目物体を選択し、一つの曲面を生成して当該物体を通過する視線を二つの部分に分割し、視線の二つの部分に異なるレンダリングパラメーターを設置することにより不透明ゾーンを透過してユーザの注目物体を表示する。
【選択図】図5
Description
前記分割曲面生成ユニットによって生成された分割曲面は前記第1の所定方向にほぼ垂直になることが好ましい。
前記第1の二次元画像生成ユニットは、前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することが好ましい。
前記第1の二次元画像生成ユニットは、前記三次元画像データの前記第1の所定方向に反対する方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することが好ましい。
前記分割曲面生成ユニットは、前記指定制御ポイントの属性に基づいて、前記指定制御ポイントと同じ属性を有する各ポイントを前記分割曲面に生成することが好ましい。前記属性は前記指定制御ポイントのグレースケール値、前記指定制御ポイントのカラー値、前記指定制御ポイントの勾配値と勾配方向の属性により構成されたグループから選択された少なくとも一つの属性であることがもっと好ましい。前記分割曲面生成ユニットは、前記指定制御ポイントを種とし、局部分割方法によって前記分割曲面を生成することがもっと好ましい。
前記分割曲面は、前記第1の所定方向にほぼ垂直になることが好ましい。
前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することが好ましい。
前記三次元画像データの前記第1の所定方向に反対する方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することが好ましい。
前記分割曲面上の各ポイントは、前記指定制御ポイントと同じ属性を有することが好ましい。前記属性は前記指定制御ポイントのグレースケール値、前記指定制御ポイントのカラー値、前記指定制御ポイントの勾配値と勾配方向の属性により構成されたグループの中から選択された少なくとも一つの属性であることがもっと好ましい。前記分割曲面は前記指定制御ポイントを種とし、局部分割方法によって生成することがもっと好ましい。
上記態様によれば、ユーザのボリュームレンダリングウィンドウの中から選択したサブウィンドウをフォーカスウィンドウと称し、ユーザはフォーカスウィンドウの形状や大きさを変更でき、且つボリュームレンダリングウィンドウの内部でフォーカスウィンドウを移動することができる。
上記態様によれば、ユーザはフォーカスウィンドウと直交する一つの平面からレンダリングする物体を選択する。直交平面は視線の方向に平行し、レンダリングする物体あるいは当該物体の特定部位を貫通し、当該物体の三次元シーンを貫通する断面情報を表示し、三次元データをサンプリングして得られてもよく、当該平面を投影面とする一般のレンダリング技術、例えばボリュームレンダリング方法によって得られた結果でもよい。
上記態様によれば、直交平面と投影平面の交線は、ユーザの選択したサブウィンドウ内に位置し、ユーザは交線のフォーカスウィンドウ内の位置に対して調整を行い、直交面のボリュームデータの中の位置を調整してユーザの注目物体の位置を迅速に特定することができる。
上記態様によれば、直交平面はユーザの注目物体を選択するように一つの制御ポイントを提供し、ユーザは注目物体の辺縁まで制御ポイントを移動し、システムは当該制御ポイントに基づいて一つの二次元曲面を自動的に生成して光線方向に注目物体をその他の物体から分割する。分割曲面の範囲はフォーカスウィンドウを底面とするフォーカス空間内に制限され、フォーカス空間の高さは視線方向に平行する。
上記態様によれば、分割曲面はフォーカスウィンドウから放射したすべての光線を二つの部分に分割し、片方の部分は注目物体の前面に遮る不透明ゾーンを貫通し、他方の部分は注目物体に直接照射し、光線の二つの部分に異なる変換関数を設置することで不透明ゾーンを透過して注目物体を表示することができる。
上記態様によれば、フォーカスゾーンの内部において、分割曲面を出発点として、光線の反対方向に沿ってサンプリングして合成を行なうことで他方の注目物体の背面をレンダリングすることもできる。
フォーカスウィンドウ905の大きさは、ユーザによる自由選択が可能である。三次元データの中の物体の形状および分布は通常複雑で、フォーカスウィンドウの大きさの自由調整はユーザにもっと柔軟に制御可能な表示方法を提供する。
先ず、ステップS1201において、規則的な三次元CT断層撮影データなどのような三次元データを取得する。
その後、ステップS1202において、従来のボリュームレンダリングアルゴリズム(例えば、光線投影アルゴリズム)を用いて二次元スクリーン上に選定された視点から三次元データに対してレンダリングを行ない、結果を二次元ディスプレイスクリーンのフレームバッファに保存するとともに、ユーザの操作インターフェースのメインウィンドウ内に表示する。
ステップS1203において、ユーザは操作インターフェースの中からフォーカスウィンドウを選択して、当該フォーカスウィンドウをメインウィンドウ内にドラッグする。
続いて、ステップS1204において、システムは自動的にフォーカスウィンドウに垂直になる切断面を生成し、当該切断面を物体選択ウィンドウ内に表示する。
ステップS1205において、ユーザは物体選択ウィンドウの中で視線方向の三次元データを見ることができ、この方向で注目物体を選択することができる。物体選択ウィンドウ内には注目物体を選択するための制御ポイントがあり、ユーザは物体選択ウィンドウ内で制御ポイントを注目物体の辺縁に移動させることができる。
ステップS1206において、システムは当該制御ポイントを基に、自動的に一つの曲面を生成して注目物体をその近隣物体から分離させる。生成された分割曲面はフォーカスウィンドウ内のピクセルから発した光線を二つの部分に分割し、片方の部分は注目物体の前面に遮られた物体を貫通し、他方の部分は直接注目物体の表面に照射する。
ステップS1207において、システムは単独に第二の部分の光線に対してサンプリングと合成を行なって直接注目物体を表示してもよく、二つの光線に異なる変換関数を設けて注目物体の前面に遮られた一部ゾーンを半透明効果になるようにしてもよい。
ステップS1208において、ユーザは引き続き制御ポイントを移動してその他の物体を選択することができる。
ステップS1209において、ユーザはフォーカスウィンドウの位置と大きさを調整して注目物体の位置を特定してもよく、同時に、フォーカスウィンドウ内の物体選択面の投影線分を制御することにより物体選択面の空間投影位置を調整してもよい。物体選択ウィンドウの内容は物体選択面のボリュームデータにおける位置に応じて常に更新される。
データ取得ユニット1401は、規則的な三次元CT断層撮影データなどのような三次元データの取得に用いられる。メインウィドウレンダリングユニット1402(第2の二次元画像生成ユニット)は、ある視点から三次元データに対するレンダリング作業を実行する。三次元データインタラクティブユニット1403はユーザが一つ特定の視点を選択して三次元物体を観察することを許可する。フォーカスウィンドウの選択と調整ユニット1404は、ユーザの異なる形状のフォーカスウィンドウの選択と、フォーカスウィンドウの大きさとメインウィンドウにおける位置の調整を許可する。物体選択面の生成と更新ユニット1407(第3の二次元画像生成ユニット)は、フォーカスウィンドウの位置と形状に基づいて表示内容を更新する。注目物体選択ユニット1408(制御ポイント指定ユニット)は、物体選択面内において注目物体の選択機能を提供する。分割面生成ユニット1409(分割曲面生成ユニット)は、ユーザが物体選択面上で選択した制御ポイントの位置に基づいて自動的に一つの分割曲面を生成する。変換関数生成ユニット1410は、ユニット1409によって生成された分割曲面に基づいてフォーカスウィンドウの中から発した光線を二つの部分に分割して異なる変換関数を設置し、即ち光線の貫通する三次元データボクセルに対してカラーと不透明度の値を設置する。フォーカスウィンドウレンダリングユニット1405(第1の二次元画像生成ユニット)は、合成関数生成ユニット1411によって生成された合成関数を利用してフォーカス空間の三次元データに対してレンダリングを行い、結果をフォーカスウィンドウ内に表示する。
201…切断面、202…頸椎、203…頸動脈、204…曲線、205…光線、206…線分(交線)、207…ピクセル、
301…切断面、302…頸椎、303…頸動脈、304…分割曲線、305…光線、306…交線、307…ピクセル、308…フォーカス線分、309…制御ポイント、310…物体選択面、
402…頸椎、403…頸動脈、404…フォーカス空間、405…物体選択面、406…投影平面、407…フォーカスウィンドウ、408…制御線、
501…フォーカス空間、502…頸椎、503…頸動脈、504…物体選択ポイント、505…分割曲面、506…投影面、507…フォーカスウィンドウ、508…ピクセル、509…光線、510…ボクセル、
1301…ユーザ入力装置、1302…コンピュータ、1303…プロセッサ、1304…メモリ、1305…データストレージ、1306…ディスプレイユニット。
Claims (16)
- 三次元画像データに基づいて、指定制御ポイントを通過し且つ第1の所定方向と交差する分割曲面を生成する分割曲面生成ユニットと、
前記三次元画像データの前記分割曲面上の投影に基づいて、第1の二次元画像を生成する第1の二次元画像生成ユニットと、
前記第1の二次元画像生成ユニットによって生成された前記第1の二次元画像を表示する表示ユニットと、を含む画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記分割曲面生成ユニットによって生成された分割曲面は、前記第1の所定方向にほぼ垂直になることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または2に記載の画像処理装置において、
前記第1の二次元画像生成ユニットは、前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または2に記載の画像処理装置において、
前記第1の二次元画像生成ユニットは、前記三次元画像データの前記第1の所定方向に反対する方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜4のいずれか一つに記載の画像処理装置において、さらに、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、第2の二次元画像を生成する第2の二次元画像生成ユニットと、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向に垂直になる方向の投影に基づいて、第3の二次元画像を生成する第3の二次元画像生成ユニットと、
前記第3の二次元画像において制御ポイントを指定する制御ポイント指定ユニットと、を含み、
前記表示ユニットはさらに前記第2の二次元画像と前記第3の二次元画像を表示し、且つ前記表示ユニットはウィンドウの形式で前記第2の二次元画像の対応位置に前記第1の二次元画像を表示し、前記第2の二次元画像の対応部分をカバーする画像処理装置。 - 請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記分割曲面生成ユニットは、前記指定制御ポイントの属性に基づいて、前記指定制御ポイントと同じ属性を有する各ポイントを前記分割曲面に生成することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項6に記載の画像処理装置において、
前記属性は、前記指定制御ポイントのグレースケール値、前記指定制御ポイントのカラー値、前記指定制御ポイントの勾配値と勾配方向の属性により構成されたグループの中から選択された少なくとも一つの属性であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項6または7に記載の画像処理装置において、
前記分割曲面生成ユニットは、前記指定制御ポイントを種とし、局部分割方法によって前記分割曲面を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 三次元画像データに基づいて、指定制御ポイントを通過し且つ第1の所定方向と交差する分割曲面を生成するステップと、
前記三次元画像データの前記分割曲面上の投影に基づいて、第1の二次元画像を生成するステップと、を含む画像処理方法。 - 請求項9に記載の画像処理方法において、
前記分割曲面は、前記第1の所定方向にほぼ垂直になることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項9または10に記載の画像処理方法において、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項9または10に記載の画像処理方法において、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向に反対する方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、前記第1の二次元画像を生成することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項9〜12のいずれか一つに記載の画像処理方法において、さらに、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向の前記分割曲面上の投影に基づいて、第2の二次元画像を生成するステップと、
前記三次元画像データの前記第1の所定方向に垂直になる方向の投影に基づいて、第3の二次元画像を生成し、前記第3の二次元画像において前記指定制御ポイントを指定するステップと、
前記第1の二次元画像をウィンドウの形式で前記第2の二次元画像の対応位置に表示し、前記第2の二次元画像の対応部分をカバーするステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項9〜13のいずれか一つに記載の画像処理方法において、
前記分割曲面上の各ポイントは、前記指定制御ポイントと同じ属性を有することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項14に記載の画像処理方法において、
前記属性は、前記指定制御ポイントのグレースケール値、前記指定制御ポイントのカラー値、前記指定制御ポイントの勾配値と勾配方向の属性により構成されたグループの中から選択された少なくとも一つの属性であることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項14または15に記載の画像処理方法において、
前記分割曲面は、前記指定制御ポイントを種とし、局部分割方法によって生成することを特徴とする画像処理方法。
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