JP3073943B2 - 画像合成装置及び方法 - Google Patents
画像合成装置及び方法Info
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- JP3073943B2 JP3073943B2 JP09251024A JP25102497A JP3073943B2 JP 3073943 B2 JP3073943 B2 JP 3073943B2 JP 09251024 A JP09251024 A JP 09251024A JP 25102497 A JP25102497 A JP 25102497A JP 3073943 B2 JP3073943 B2 JP 3073943B2
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/50—Lighting effects
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像合成装置及び画
像合成方法に関し、特に、ハードウェア化により高速描
画が可能な画像合成装置及び画像合成方法に関する。
像合成方法に関し、特に、ハードウェア化により高速描
画が可能な画像合成装置及び画像合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＧによるレンダリング手法の一つにレ
イキャスティング法と呼ばれる技術がある。この技術で
は、まず、メモリ空間上に定義された仮想３次元空間に
ボクセルにより構成された対象物体が配置される。各ボ
クセルには対象物体の内部情報が複数のボクセル値とし
て与えられる。そして、該仮想３次元空間中の所定位置
に存する視点から単位光線が仮想的に複数放射され、デ
ィスプレイ平面上の各画素値がそれら光線上に存するボ
クセルのボクセル値を基に算出される。
イキャスティング法と呼ばれる技術がある。この技術で
は、まず、メモリ空間上に定義された仮想３次元空間に
ボクセルにより構成された対象物体が配置される。各ボ
クセルには対象物体の内部情報が複数のボクセル値とし
て与えられる。そして、該仮想３次元空間中の所定位置
に存する視点から単位光線が仮想的に複数放射され、デ
ィスプレイ平面上の各画素値がそれら光線上に存するボ
クセルのボクセル値を基に算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかるレイキャスティ
ング法によれば、対象物の様々な内部情報を目的に応じ
て自由に可視化することができるため、生体をはじめと
する３次元物体の新たな可視化技術（ボリュームビジュ
アリゼーション）として近年注目されている。
ング法によれば、対象物の様々な内部情報を目的に応じ
て自由に可視化することができるため、生体をはじめと
する３次元物体の新たな可視化技術（ボリュームビジュ
アリゼーション）として近年注目されている。
【０００４】しかし、視点から放射される光線の経路及
びその経路上のボクセルをリアルタイムに演算出力する
必要があるため、ハードウェア化が困難であり、従来は
主としてソフトウェアにより実現されてきた。このた
め、処理時間が多く必要となり、視点や対象物体が仮想
３次元空間上で移動する場合には、これらの動きを反映
した画像をリアルタイムに合成することが困難であっ
た。
びその経路上のボクセルをリアルタイムに演算出力する
必要があるため、ハードウェア化が困難であり、従来は
主としてソフトウェアにより実現されてきた。このた
め、処理時間が多く必要となり、視点や対象物体が仮想
３次元空間上で移動する場合には、これらの動きを反映
した画像をリアルタイムに合成することが困難であっ
た。
【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、ハードウェア化による高速描画処
理を可能とすることのできる画像合成装置及び画像合成
方法を提供することにある。
あって、その目的は、ハードウェア化による高速描画処
理を可能とすることのできる画像合成装置及び画像合成
方法を提供することにある。
【０００６】
（１）上記課題を解決するために、本発明は、ボクセル
の３次元配列により構成された可視化対象にレイキャス
ティングし、各光線経路上のボクセルに与えられたボク
セル情報に基づいて、それらの光線経路毎の可視化情報
を生成し、それらの可視化情報に基づいて前記可視化対
象に関する画像を合成する画像合成装置において、光線
経路のパターンを表すパターン情報を予め記憶する記憶
手段と、前記可視化情報を生成する場合、その可視化情
報を生成するための光線経路を前記パターン情報に基づ
いて決定する光線経路決定手段と、を含むことを特徴と
する。
の３次元配列により構成された可視化対象にレイキャス
ティングし、各光線経路上のボクセルに与えられたボク
セル情報に基づいて、それらの光線経路毎の可視化情報
を生成し、それらの可視化情報に基づいて前記可視化対
象に関する画像を合成する画像合成装置において、光線
経路のパターンを表すパターン情報を予め記憶する記憶
手段と、前記可視化情報を生成する場合、その可視化情
報を生成するための光線経路を前記パターン情報に基づ
いて決定する光線経路決定手段と、を含むことを特徴と
する。
【０００７】また、本発明は、ボクセルの３次元配列に
より構成された可視化対象にレイキャスティングし、各
光線経路上のボクセルに与えられたボクセル情報に基づ
いて、それらの光線経路毎の可視化情報を生成し、それ
らの可視化情報に基づいて前記可視化対象に関する画像
を合成する画像合成方法において、光線経路のパターン
を表すパターン情報を予め記憶手段に記憶しておき、前
記可視化情報を生成する場合、その可視化情報を生成す
るための光線経路を前記パターン情報に基づいて決定す
ることを特徴とする。
より構成された可視化対象にレイキャスティングし、各
光線経路上のボクセルに与えられたボクセル情報に基づ
いて、それらの光線経路毎の可視化情報を生成し、それ
らの可視化情報に基づいて前記可視化対象に関する画像
を合成する画像合成方法において、光線経路のパターン
を表すパターン情報を予め記憶手段に記憶しておき、前
記可視化情報を生成する場合、その可視化情報を生成す
るための光線経路を前記パターン情報に基づいて決定す
ることを特徴とする。
【０００８】本発明では、可視化対象はボクセルの３次
元配列により構成される。そして、レイキャスティング
し、各光線経路上のボクセルに与えられたボクセル情報
に基づいて、単位光線経路毎に可視化情報が生成され
る。そして、それらの可視化情報に基づいて可視化対象
に関する画像が合成される。
元配列により構成される。そして、レイキャスティング
し、各光線経路上のボクセルに与えられたボクセル情報
に基づいて、単位光線経路毎に可視化情報が生成され
る。そして、それらの可視化情報に基づいて可視化対象
に関する画像が合成される。
【０００９】本発明では、特に、レイキャスティングし
た場合の光線経路のパターンを表すパターン情報が予め
記憶手段に記憶される。そして各単位光線経路毎の前記
可視化情報の生成に際し、その記憶手段に記憶されたパ
ターン情報に基づいてレイキャスティングにおける光線
経路が決定される。こうすれば、各光線経路を数値演算
に基づいて生成した従来技術に比して、ハードウェア化
を容易にすることができる。この結果、可視化対象の画
像を高速に描画することが可能となる。
た場合の光線経路のパターンを表すパターン情報が予め
記憶手段に記憶される。そして各単位光線経路毎の前記
可視化情報の生成に際し、その記憶手段に記憶されたパ
ターン情報に基づいてレイキャスティングにおける光線
経路が決定される。こうすれば、各光線経路を数値演算
に基づいて生成した従来技術に比して、ハードウェア化
を容易にすることができる。この結果、可視化対象の画
像を高速に描画することが可能となる。
【００１０】（２）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、各パターンの光線経路上のボクセルを特定する
情報であることを特徴とする。
情報は、各パターンの光線経路上のボクセルを特定する
情報であることを特徴とする。
【００１１】この態様では、前記パターン情報により光
線経路上のボクセルが特定される。本発明における可視
化対象はボクセルの３次元配列より構成されているか
ら、光線経路上のボクセルを特定する情報、例えば離散
的な数値情報をパターン情報として設定しておくことに
より、必要十分な情報によって光線経路のパターンを記
憶手段に記録しておくことができる。
線経路上のボクセルが特定される。本発明における可視
化対象はボクセルの３次元配列より構成されているか
ら、光線経路上のボクセルを特定する情報、例えば離散
的な数値情報をパターン情報として設定しておくことに
より、必要十分な情報によって光線経路のパターンを記
憶手段に記録しておくことができる。
【００１２】（３）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、ボクセルの二次元配列内を通過する光線経路の
パターンを表すものであることを特徴する。
情報は、ボクセルの二次元配列内を通過する光線経路の
パターンを表すものであることを特徴する。
【００１３】この態様によれば、前記光線経路決定手段
は、パターン情報をボクセル空間の縦横に配置して或い
は反転させて適用することにより、ボクセルの三次元配
列に対する必要な光線経路を決定することができる。ま
た、前記記憶手段にパターン情報を記憶する際、その記
憶容量を少量に抑えることができる。
は、パターン情報をボクセル空間の縦横に配置して或い
は反転させて適用することにより、ボクセルの三次元配
列に対する必要な光線経路を決定することができる。ま
た、前記記憶手段にパターン情報を記憶する際、その記
憶容量を少量に抑えることができる。
【００１４】（４）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、各パターンの光線経路が分岐する位置を特定す
る情報を含むことを特徴とする。
情報は、各パターンの光線経路が分岐する位置を特定す
る情報を含むことを特徴とする。
【００１５】すなわち、本発明においては、可視化対象
はボクセルの３次元配列により構成されているため、画
像合成において多数の光線を考慮しようとすれば、必然
的に可視化対象を貫く各光線は、一部において他の光線
と同一のボクセルを経由し、それらはいずれかのボクセ
ルにて分岐することになる。本態様によれば、この分岐
する位置を特定する情報を前記パターン情報として記憶
手段に記憶させておくことで、好適に光線経路のパター
ンを記憶させておくことができる。
はボクセルの３次元配列により構成されているため、画
像合成において多数の光線を考慮しようとすれば、必然
的に可視化対象を貫く各光線は、一部において他の光線
と同一のボクセルを経由し、それらはいずれかのボクセ
ルにて分岐することになる。本態様によれば、この分岐
する位置を特定する情報を前記パターン情報として記憶
手段に記憶させておくことで、好適に光線経路のパター
ンを記憶させておくことができる。
【００１６】（５）また、本発明は、画像合成装置にお
いて、可視化対象を構成するボクセルに与えられたボク
セル情報を記憶するボクセル情報記憶手段と、該ボクセ
ル情報記憶手段からボクセル情報を読み出すボクセルの
経路のパターンを表すパターン情報を記憶するパターン
情報記憶手段と、該パターン情報記憶手段に記憶される
パターン情報に基づいて前記ボクセル情報記憶手段から
ボクセル情報を読み出すボクセル情報読み出し手段と、
該ボクセル情報読み出し手段によって読み出されるボク
セル情報に基づいて前記可視化対象に関する画像を合成
する画像合成手段と、を含むことを特徴とする。
いて、可視化対象を構成するボクセルに与えられたボク
セル情報を記憶するボクセル情報記憶手段と、該ボクセ
ル情報記憶手段からボクセル情報を読み出すボクセルの
経路のパターンを表すパターン情報を記憶するパターン
情報記憶手段と、該パターン情報記憶手段に記憶される
パターン情報に基づいて前記ボクセル情報記憶手段から
ボクセル情報を読み出すボクセル情報読み出し手段と、
該ボクセル情報読み出し手段によって読み出されるボク
セル情報に基づいて前記可視化対象に関する画像を合成
する画像合成手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、ボクセル情報記憶手段に
可視化対象を構成するボクセルにあたえられたボクセル
情報が記憶される。そして、前記パターン情報記憶手段
にはこのボクセル情報記憶手段からボクセル情報を読み
出す際のボクセルの経路のパターンを表すパターン情報
が記憶される。前記ボクセル情報読み出し手段は、この
パターン情報記憶手段からパターン情報を読み出し、こ
の情報に基づいてボクセル情報記憶手段からボクセル情
報を読み出す。そしてボクセル情報読み出し手段により
読み出されたボクセル情報に基づいて可視化対象に関す
る画像を合成する。こうすれば読み出しの経路を演算に
よりリアルタイムに生成していた従来の手法に比して、
高速な画像の合成が可能となる。
可視化対象を構成するボクセルにあたえられたボクセル
情報が記憶される。そして、前記パターン情報記憶手段
にはこのボクセル情報記憶手段からボクセル情報を読み
出す際のボクセルの経路のパターンを表すパターン情報
が記憶される。前記ボクセル情報読み出し手段は、この
パターン情報記憶手段からパターン情報を読み出し、こ
の情報に基づいてボクセル情報記憶手段からボクセル情
報を読み出す。そしてボクセル情報読み出し手段により
読み出されたボクセル情報に基づいて可視化対象に関す
る画像を合成する。こうすれば読み出しの経路を演算に
よりリアルタイムに生成していた従来の手法に比して、
高速な画像の合成が可能となる。
【００１８】（６）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、各パターンの経路上のボクセルを特定する情報
であることを特徴とする。
情報は、各パターンの経路上のボクセルを特定する情報
であることを特徴とする。
【００１９】この態様では、前記パターン情報により各
パターンの経路上のボクセルが特定される。本発明にお
ける可視化対象はボクセルにより構成されているから、
ボクセル情報の読み出し経路上のボクセルを特定する情
報をパターン情報として設定しておくことにより、必要
十分な情報によって読み出し経路のパターンを記憶手段
に記録しておくことができる。
パターンの経路上のボクセルが特定される。本発明にお
ける可視化対象はボクセルにより構成されているから、
ボクセル情報の読み出し経路上のボクセルを特定する情
報をパターン情報として設定しておくことにより、必要
十分な情報によって読み出し経路のパターンを記憶手段
に記録しておくことができる。
【００２０】（７）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、ボクセルの二次元配列に対する読み出し経路の
パターンを表すことを特徴とする。
情報は、ボクセルの二次元配列に対する読み出し経路の
パターンを表すことを特徴とする。
【００２１】この態様によれば、前記ボクセル情報読み
出し手段は、パターン情報より表されるパターンを、ボ
クセル空間の縦横に配置して或いは反転させて適用する
ことにより、必要な経路を取得することができる。ま
た、前記記憶手段にパターン情報を記憶する際、その記
憶容量を少量に抑えることができる。
出し手段は、パターン情報より表されるパターンを、ボ
クセル空間の縦横に配置して或いは反転させて適用する
ことにより、必要な経路を取得することができる。ま
た、前記記憶手段にパターン情報を記憶する際、その記
憶容量を少量に抑えることができる。
【００２２】（８）本発明の一態様では、前記パターン
情報は、ボクセル情報を読み出すボクセルの経路の分岐
位置を特定する情報を含むことを特徴とする。
情報は、ボクセル情報を読み出すボクセルの経路の分岐
位置を特定する情報を含むことを特徴とする。
【００２３】すなわち、本発明においては、可視化対象
はボクセルにより構成されているため、多数の読み出し
経路を設定しようとすれば、必然的に各経路は、一部に
おいて他の経路と同一のボクセルを経由し、いずれかの
ボクセルにて分岐することになる。本態様によれば、こ
の分岐する位置を特定する情報を前記パターン情報とし
て記憶手段に記憶させておくことで、好適にボクセル情
報の読み出し経路のパターンを記憶させておくことがで
きる。
はボクセルにより構成されているため、多数の読み出し
経路を設定しようとすれば、必然的に各経路は、一部に
おいて他の経路と同一のボクセルを経由し、いずれかの
ボクセルにて分岐することになる。本態様によれば、こ
の分岐する位置を特定する情報を前記パターン情報とし
て記憶手段に記憶させておくことで、好適にボクセル情
報の読み出し経路のパターンを記憶させておくことがで
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。
て図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】図１は、本実施の形態に係る画像合成装置
を示す機能ブロック図である。同図に示すように、本画
像合成装置１０は、ビューボリュームメモリ１２、分岐
点テーブルメモリ１４、メモリ制御部１６、輝度計算部
１８、合成計算部２０、座標変換部２２、画面表示用メ
モリ２４、画像合成部２６、画像表示部２８、及び合成
結果蓄積メモリ２９を含んで構成される。
を示す機能ブロック図である。同図に示すように、本画
像合成装置１０は、ビューボリュームメモリ１２、分岐
点テーブルメモリ１４、メモリ制御部１６、輝度計算部
１８、合成計算部２０、座標変換部２２、画面表示用メ
モリ２４、画像合成部２６、画像表示部２８、及び合成
結果蓄積メモリ２９を含んで構成される。
【００２６】ビューボリュームメモリ１２は、可視化対
象である３Ｄオブジェクトを構成する各ボクセルのボク
セル情報を記憶するメモリであって、ＲＡＭまたはＲＯ
Ｍにより構成される。このボクセル情報には、各種の実
測データ（ボクセル値）と、その実測データに対応する
不透明度や色情報と、が含められる。たとえば、本画像
合成装置１０を医用画像用の画像処理装置に適用する場
合、Ｘ線ＣＴ装置により計測されたＣＴ値やＭＲＩ装置
により計測されたＴ値などをボクセル値として採用する
ことができる。
象である３Ｄオブジェクトを構成する各ボクセルのボク
セル情報を記憶するメモリであって、ＲＡＭまたはＲＯ
Ｍにより構成される。このボクセル情報には、各種の実
測データ（ボクセル値）と、その実測データに対応する
不透明度や色情報と、が含められる。たとえば、本画像
合成装置１０を医用画像用の画像処理装置に適用する場
合、Ｘ線ＣＴ装置により計測されたＣＴ値やＭＲＩ装置
により計測されたＴ値などをボクセル値として採用する
ことができる。
【００２７】図２は、このビューボリュームメモリ１２
に格納されるボクセル情報を説明する図である。同図に
示すように、可視化対象である３Ｄオブジェクト３２は
ビューボリューム３０内に配置される。このビューボリ
ューム３０は、本画像合成装置１０の処理対象となるボ
クセル空間である。ビューボリュームメモリ１２には、
このビューボリューム３０内に配置された３Ｄオブジェ
クト３２を構成する各ボクセル３５のボクセル情報が格
納される。
に格納されるボクセル情報を説明する図である。同図に
示すように、可視化対象である３Ｄオブジェクト３２は
ビューボリューム３０内に配置される。このビューボリ
ューム３０は、本画像合成装置１０の処理対象となるボ
クセル空間である。ビューボリュームメモリ１２には、
このビューボリューム３０内に配置された３Ｄオブジェ
クト３２を構成する各ボクセル３５のボクセル情報が格
納される。
【００２８】分岐点テーブルメモリ１４は、かかるビュ
ーボリュームメモリ１２からボクセル情報を読み出す際
の読み出し経路を指示する分岐点テーブル、を格納する
メモリである。
ーボリュームメモリ１２からボクセル情報を読み出す際
の読み出し経路を指示する分岐点テーブル、を格納する
メモリである。
【００２９】図３は、この分岐点テーブルの一例を示す
図である。また、図４及び図５は、この分岐点テーブル
の記録内容を説明する図である。まず、図４に示すよう
に、この分岐点テーブル３４は、ビューボリュームメモ
リ１２からボクセル情報を読み出す際の読み出し経路を
特定するとともに、ボクセル３５の二次元配列に対する
演算経路（以下、「光線経路」又は「ボクセルトレース
経路」という）を特定するものである。すなわち、同図
に示すように、このボクセル３５の二次元配列において
は、ボクセル３５の一つに視点３６が設定され、その隣
接方向の一つに主軸３８が設定される。本分岐点テーブ
ル３４によれば、この主軸３８から４５度の広がりを有
する部分についてボクセルトレース経路３７が設定され
る。このボクセルトレース経路３７は、視点３６に光源
を置いた場合における単位光線の各経路に対応するもの
であり、視点３６から放射された一つの単位光線は主軸
３８の方向に進むにつれて、分岐点位置３４ａ〜３４ｈ
の８つの分岐位置にて分岐を繰り返し、最終的にエンド
ライン（主軸方向の距離が８の地点）にて９つの単位光
線になる。
図である。また、図４及び図５は、この分岐点テーブル
の記録内容を説明する図である。まず、図４に示すよう
に、この分岐点テーブル３４は、ビューボリュームメモ
リ１２からボクセル情報を読み出す際の読み出し経路を
特定するとともに、ボクセル３５の二次元配列に対する
演算経路（以下、「光線経路」又は「ボクセルトレース
経路」という）を特定するものである。すなわち、同図
に示すように、このボクセル３５の二次元配列において
は、ボクセル３５の一つに視点３６が設定され、その隣
接方向の一つに主軸３８が設定される。本分岐点テーブ
ル３４によれば、この主軸３８から４５度の広がりを有
する部分についてボクセルトレース経路３７が設定され
る。このボクセルトレース経路３７は、視点３６に光源
を置いた場合における単位光線の各経路に対応するもの
であり、視点３６から放射された一つの単位光線は主軸
３８の方向に進むにつれて、分岐点位置３４ａ〜３４ｈ
の８つの分岐位置にて分岐を繰り返し、最終的にエンド
ライン（主軸方向の距離が８の地点）にて９つの単位光
線になる。
【００３０】図５は、この分岐位置３４ａ〜３４ｈを模
式的に示す図である。同図に示すように、主軸方向の距
離（以下、主軸距離という）が０であり分岐方向の距離
（以下、分岐距離という）も０である地点が、視点３６
に対応する。以下では、この視点位置を（０，０）と略
記する。同様に、主軸距離がｎであり分岐距離がｍであ
る位置を（ｎ，ｍ）と略記する。この略記法によれば、
図４中、分岐位置３４ａは位置（０，０）に対応し、分
岐位置３４ｂは位置（１，１）に対応し、分岐位置３４
ｃは（２，０）に対応し、分岐位置３４ｄは位置（６，
０）に対応し、分岐位置３４ｅは位置（４，１）に対応
し、分岐位置３４ｆは位置（３，２）に対応し、分岐位
置３４ｇは位置（５，５）に対応し、分岐位置３４ｈは
位置（７，４）に対応する。視点位置である位置（０，
０）から放射された単位光線は、この位置（０，０）に
て２本の単位光線に分岐し、分岐位置（１，１）にてさ
らに分岐し３本の単位光線になる。以降、（３，２）
（４，１）（５，５）（６，０）・・・（ｎ−１，ｍ）
にていずれか一つの単位光線が分岐し、主軸距離ｎの地
点でｎ＋１個の単位光線になる。このように、視点から
放射される単位光線は同一の主軸距離ではいずれか一つ
の単位光線のみが分岐するようになっている。このた
め、図３に示す分岐点テーブル３４は、主軸距離と、そ
の主軸距離で分岐する単位光線の分岐距離と、を対応づ
けて記憶している。
式的に示す図である。同図に示すように、主軸方向の距
離（以下、主軸距離という）が０であり分岐方向の距離
（以下、分岐距離という）も０である地点が、視点３６
に対応する。以下では、この視点位置を（０，０）と略
記する。同様に、主軸距離がｎであり分岐距離がｍであ
る位置を（ｎ，ｍ）と略記する。この略記法によれば、
図４中、分岐位置３４ａは位置（０，０）に対応し、分
岐位置３４ｂは位置（１，１）に対応し、分岐位置３４
ｃは（２，０）に対応し、分岐位置３４ｄは位置（６，
０）に対応し、分岐位置３４ｅは位置（４，１）に対応
し、分岐位置３４ｆは位置（３，２）に対応し、分岐位
置３４ｇは位置（５，５）に対応し、分岐位置３４ｈは
位置（７，４）に対応する。視点位置である位置（０，
０）から放射された単位光線は、この位置（０，０）に
て２本の単位光線に分岐し、分岐位置（１，１）にてさ
らに分岐し３本の単位光線になる。以降、（３，２）
（４，１）（５，５）（６，０）・・・（ｎ−１，ｍ）
にていずれか一つの単位光線が分岐し、主軸距離ｎの地
点でｎ＋１個の単位光線になる。このように、視点から
放射される単位光線は同一の主軸距離ではいずれか一つ
の単位光線のみが分岐するようになっている。このた
め、図３に示す分岐点テーブル３４は、主軸距離と、そ
の主軸距離で分岐する単位光線の分岐距離と、を対応づ
けて記憶している。
【００３１】メモリ制御部１６は、かかる分岐点テーブ
ル３４から分岐位置に関する情報を適宜読み出し、その
分岐位置に関する情報に応じたアドレッシングを行い、
ビューボリュームメモリ１２からボクセルトレース経路
上の所定のボクセル情報を読み出す。
ル３４から分岐位置に関する情報を適宜読み出し、その
分岐位置に関する情報に応じたアドレッシングを行い、
ビューボリュームメモリ１２からボクセルトレース経路
上の所定のボクセル情報を読み出す。
【００３２】また、輝度計算部１８は、こうして読み出
されたボクセル情報に基づいて各ボクセルに関する輝度
情報を算出する。さらに、合成計算部２０は演算経路に
対する輝度情報を、その演算経路上の各ボクセルの輝度
情報に基づいて算出する。
されたボクセル情報に基づいて各ボクセルに関する輝度
情報を算出する。さらに、合成計算部２０は演算経路に
対する輝度情報を、その演算経路上の各ボクセルの輝度
情報に基づいて算出する。
【００３３】ここで、この合成計算部２０には、合成結
果蓄積メモリ２９が接続されており、ここに合成計算部
２０によって得られた合成結果が蓄積される。そして、
合成計算部２０は、輝度計算部１８の出力と合成軌跡制
御により指定された合成結果蓄積メモリ２９の内容とを
あわせて合成計算を行う。
果蓄積メモリ２９が接続されており、ここに合成計算部
２０によって得られた合成結果が蓄積される。そして、
合成計算部２０は、輝度計算部１８の出力と合成軌跡制
御により指定された合成結果蓄積メモリ２９の内容とを
あわせて合成計算を行う。
【００３４】すなわち、ボクセルのトレースは並列して
行うため、処理対象となる面が順次視点から離れる方向
に進んでいく。従って、合成蓄積メモリ２９は合成計算
部２０の計算結果の一面分を記憶する。そして、この合
成計算部２０においては処理対象となっている一面の各
ボクセルについて、合成計算先を示すベクトル群に従っ
た合成計算がなされる。
行うため、処理対象となる面が順次視点から離れる方向
に進んでいく。従って、合成蓄積メモリ２９は合成計算
部２０の計算結果の一面分を記憶する。そして、この合
成計算部２０においては処理対象となっている一面の各
ボクセルについて、合成計算先を示すベクトル群に従っ
た合成計算がなされる。
【００３５】なお、一面分の計算をすべて並列して行う
と、計算量が膨大で、ハードウェア資源が膨大になって
しまう。そこで、所定の複数個の処理を繰り返して、一
面分の処理を行っている。例えば、ビューボリュームの
一面がＮ×Ｎの大きさであった場合に、ｎ個ずつ並列処
理を行う。これにより、Ｎ×Ｎ／ｎ回の処理で、一面の
処理が行われることになる。なお、Ｎ、ｎは、例えばＮ
＝２５６、ｎ＝３２である。
と、計算量が膨大で、ハードウェア資源が膨大になって
しまう。そこで、所定の複数個の処理を繰り返して、一
面分の処理を行っている。例えば、ビューボリュームの
一面がＮ×Ｎの大きさであった場合に、ｎ個ずつ並列処
理を行う。これにより、Ｎ×Ｎ／ｎ回の処理で、一面の
処理が行われることになる。なお、Ｎ、ｎは、例えばＮ
＝２５６、ｎ＝３２である。
【００３６】座標変換部２２は、こうして得られた演算
経路毎の輝度情報（以下、この輝度情報を経路輝度情報
という）を基に、図６に示す座標変換演算を行い、投影
面４０に画像を投影してディスプレイ画像表示用の情報
を生成する。画面表示用メモリ２４は、こうして座標変
換部２２により算出された情報を格納するメモリであ
る。また、画像合成部２６は、画像合成ＩＣなどによっ
て構成され、画像表示用メモリ２４に格納された情報に
基づいて画像表示部２８を制御し、３Ｄオブジェクト３
２の画像を合成する。画像表示部２８は、ＬＣＤやブラ
ウン管などによって構成される表示装置である。
経路毎の輝度情報（以下、この輝度情報を経路輝度情報
という）を基に、図６に示す座標変換演算を行い、投影
面４０に画像を投影してディスプレイ画像表示用の情報
を生成する。画面表示用メモリ２４は、こうして座標変
換部２２により算出された情報を格納するメモリであ
る。また、画像合成部２６は、画像合成ＩＣなどによっ
て構成され、画像表示用メモリ２４に格納された情報に
基づいて画像表示部２８を制御し、３Ｄオブジェクト３
２の画像を合成する。画像表示部２８は、ＬＣＤやブラ
ウン管などによって構成される表示装置である。
【００３７】次に、以上の構成を有する本画像合成装置
１０の動作について説明する。
１０の動作について説明する。
【００３８】図７は、本画像合成装置１０の動作を説明
するフロー図である。図８は、本画像合成装置１０の演
算処理（１本のボクセルトレース）の一例を説明する図
である。ここでは、ビューボリューム３０は主軸方向に
７つのボクセルが配置されているものとする。同図中、
黒丸はビューボリューム３０を構成するボクセルのうち
ボクセルトレース経路４１上のボクセルＢ１〜Ｂ７を表
す。また以下の説明では、ボクセルＢｎの位置を（ｌ
ｎ，ｒｎ）と略記する。また、ボクセルトレース経路４
１における現在の演算対象のボクセルの位置を現在位置
という。
するフロー図である。図８は、本画像合成装置１０の演
算処理（１本のボクセルトレース）の一例を説明する図
である。ここでは、ビューボリューム３０は主軸方向に
７つのボクセルが配置されているものとする。同図中、
黒丸はビューボリューム３０を構成するボクセルのうち
ボクセルトレース経路４１上のボクセルＢ１〜Ｂ７を表
す。また以下の説明では、ボクセルＢｎの位置を（ｌ
ｎ，ｒｎ）と略記する。また、ボクセルトレース経路４
１における現在の演算対象のボクセルの位置を現在位置
という。
【００３９】まず、メモリ制御部１６はビューボリュー
ムメモリ１２の一面（視点に近い方の面から開始する）
からｎ個のボクセルのボクセル情報を読み出す（Ｓ１０
１）。次に、メモリ制御部１６は、読み出したボクセル
情報を輝度計算部１８に送出し、輝度計算部１８は、こ
のボクセル情報に基づいてそのボクセルの輝度情報を計
算する（Ｓ１０２）。
ムメモリ１２の一面（視点に近い方の面から開始する）
からｎ個のボクセルのボクセル情報を読み出す（Ｓ１０
１）。次に、メモリ制御部１６は、読み出したボクセル
情報を輝度計算部１８に送出し、輝度計算部１８は、こ
のボクセル情報に基づいてそのボクセルの輝度情報を計
算する（Ｓ１０２）。
【００４０】さらに、メモり制御部１６は、分岐点テー
ブルメモリ１４から分岐点テーブル３４を読み出す。具
体的には、分岐点テーブル３４から現在位置のボクセル
の主軸距離に対応して記憶されている分岐位置を読み出
す（Ｓ１０３）。そして、この分岐位置に基づいて、ｎ
個分のベクトルを決定する（Ｓ１０４）。次に、前回の
合成計算の結果を合成結果蓄積メモリ２９から読み出
し、これと輝度計算部１８により算出された輝度情報に
基づいて、合成計算を行い経路輝度情報を算出する（Ｓ
１０６）。この経路輝度情報としては、ボクセルトレー
ス経路４１上のボクセルの所定ボクセル値の最大値や、
所定ボクセル値の逐次加算値などを採用することができ
る。そして、計算結果を合成結果蓄積メモリ２９に書き
込む（Ｓ１０７）。
ブルメモリ１４から分岐点テーブル３４を読み出す。具
体的には、分岐点テーブル３４から現在位置のボクセル
の主軸距離に対応して記憶されている分岐位置を読み出
す（Ｓ１０３）。そして、この分岐位置に基づいて、ｎ
個分のベクトルを決定する（Ｓ１０４）。次に、前回の
合成計算の結果を合成結果蓄積メモリ２９から読み出
し、これと輝度計算部１８により算出された輝度情報に
基づいて、合成計算を行い経路輝度情報を算出する（Ｓ
１０６）。この経路輝度情報としては、ボクセルトレー
ス経路４１上のボクセルの所定ボクセル値の最大値や、
所定ボクセル値の逐次加算値などを採用することができ
る。そして、計算結果を合成結果蓄積メモリ２９に書き
込む（Ｓ１０７）。
【００４１】次に、現在位置がビューボリューム３０の
端面であるか否か、すなわち現在位置がビューボリュー
ム３０の側面を構成するいずれかのボクセルの位置と同
一であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、現在
位置が端面でなければ、処理対象となっている面の全ボ
クセルについて終了かを判定する（Ｓ１１０）。そし
て、全ボクセルについて終了していなかった場合には、
Ｓ１０１に戻り、次のｎ個のボクセルについて処理を繰
り返す。このようにして、一面についての処理が終了し
た場合には、視点から離れた方向の次の面に移り処理を
繰り返す。
端面であるか否か、すなわち現在位置がビューボリュー
ム３０の側面を構成するいずれかのボクセルの位置と同
一であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、現在
位置が端面でなければ、処理対象となっている面の全ボ
クセルについて終了かを判定する（Ｓ１１０）。そし
て、全ボクセルについて終了していなかった場合には、
Ｓ１０１に戻り、次のｎ個のボクセルについて処理を繰
り返す。このようにして、一面についての処理が終了し
た場合には、視点から離れた方向の次の面に移り処理を
繰り返す。
【００４２】このような処理を行って端面に至り、Ｓ１
０８においてＹＥＳとなった場合には、座標変換部２２
にデータを出力する。このＳ１０９におけるデータの出
力もｎ個ずつ行われ、全ボクセルについてこの処理が終
了し、Ｓ１１０でＹＥＳとなることで処理が終了する。
なお、座標変換部２２の出力に応じて、画像合成部２６
が３Ｄオブジェクト３２の画像合成を行い、画像表示部
２８に表示する。
０８においてＹＥＳとなった場合には、座標変換部２２
にデータを出力する。このＳ１０９におけるデータの出
力もｎ個ずつ行われ、全ボクセルについてこの処理が終
了し、Ｓ１１０でＹＥＳとなることで処理が終了する。
なお、座標変換部２２の出力に応じて、画像合成部２６
が３Ｄオブジェクト３２の画像合成を行い、画像表示部
２８に表示する。
【００４３】図９は、この現在位置の更新処理を説明す
る図である。ここで、上述のように、ボクセルのトレー
スは、並列して行われるが、１本のボクセルのトレース
について説明する。具体的には、同図は、分岐点テーブ
ル３４から主軸距離ｎ−１に対応する分岐位置ｍが読み
出された場合、すなわち現在位置が主軸距離ｎ−１の地
点である場合の、現在位置の更新処理を説明するもので
ある。
る図である。ここで、上述のように、ボクセルのトレー
スは、並列して行われるが、１本のボクセルのトレース
について説明する。具体的には、同図は、分岐点テーブ
ル３４から主軸距離ｎ−１に対応する分岐位置ｍが読み
出された場合、すなわち現在位置が主軸距離ｎ−１の地
点である場合の、現在位置の更新処理を説明するもので
ある。
【００４４】同図に示すように、主軸距離ｎ−１の地点
では、主軸３８から分岐距離ｍ離れた地点を境に現在位
置更新の基準が異なる。すなわち、現在位置が（ｎ−
１，ｍ）である場合には、その地点は分岐位置であるか
ら、次の主軸距離ｎの地点では、分岐距離がｍであるボ
クセルの位置と分岐距離がｍ＋１であるボクセルの位置
とが次の現在位置の対象となる。すなわち、概念的に
は、この位置で現在位置更新のため、直進ベクトル及び
分岐ベクトルが発生される。そして、メモリ制御部１６
は、この場合、未だボクセルトレースされていない方の
ボクセルの位置を、新たな現在位置として設定する。ま
た、現在位置が主軸距離ｎ−１であり分岐距離がｍ＋１
以上である場合、主軸距離がｎであり分岐距離が直前の
現在位置のそれに１を加えたものである位置が新たな現
在位置に設定される。すなわち、ここでは概念的には分
岐ベクトルが発生され、現在位置にこの分岐ベクトルが
加算されて現在位置は分岐方向に膨らむことになる。
では、主軸３８から分岐距離ｍ離れた地点を境に現在位
置更新の基準が異なる。すなわち、現在位置が（ｎ−
１，ｍ）である場合には、その地点は分岐位置であるか
ら、次の主軸距離ｎの地点では、分岐距離がｍであるボ
クセルの位置と分岐距離がｍ＋１であるボクセルの位置
とが次の現在位置の対象となる。すなわち、概念的に
は、この位置で現在位置更新のため、直進ベクトル及び
分岐ベクトルが発生される。そして、メモリ制御部１６
は、この場合、未だボクセルトレースされていない方の
ボクセルの位置を、新たな現在位置として設定する。ま
た、現在位置が主軸距離ｎ−１であり分岐距離がｍ＋１
以上である場合、主軸距離がｎであり分岐距離が直前の
現在位置のそれに１を加えたものである位置が新たな現
在位置に設定される。すなわち、ここでは概念的には分
岐ベクトルが発生され、現在位置にこの分岐ベクトルが
加算されて現在位置は分岐方向に膨らむことになる。
【００４５】一方、現在位置が、主軸距離がｎ−１であ
り分岐距離がｍ−１以下である場合、主軸距離がｎであ
り分岐距離が直前の現在位置のそれと同一である位置が
新たな現在位置に設定される。すなわち、ここでは概念
的には直進ベクトルが発生され、現在位置にこの直進ベ
クトルが加算される。たとえば、図８において、ボクセ
ルＢ４が現在位置である場合、主軸距離ｌ４に対応する
分岐位置が図３に示す分岐点テーブル３４から読み出さ
れ、その分岐位置の値とｒ４とが比較される。そして、
その大小関係に基づいてｒ４が更新される。具体的に
は、読み出した分岐位置よりもｒ４が大きければ、その
ｒ４に１が加算され、逆に小さければｒ４の値がそのま
ま維持される。また、読み出した分岐位置とｒ４とが等
しければ、未だ選択されていないボクセルトレース経路
を選択するよう、ｒ４の値が維持或いはンクリメントさ
れる。以上のようにして、メモリ制御部１６は現在位置
を更新する。
り分岐距離がｍ−１以下である場合、主軸距離がｎであ
り分岐距離が直前の現在位置のそれと同一である位置が
新たな現在位置に設定される。すなわち、ここでは概念
的には直進ベクトルが発生され、現在位置にこの直進ベ
クトルが加算される。たとえば、図８において、ボクセ
ルＢ４が現在位置である場合、主軸距離ｌ４に対応する
分岐位置が図３に示す分岐点テーブル３４から読み出さ
れ、その分岐位置の値とｒ４とが比較される。そして、
その大小関係に基づいてｒ４が更新される。具体的に
は、読み出した分岐位置よりもｒ４が大きければ、その
ｒ４に１が加算され、逆に小さければｒ４の値がそのま
ま維持される。また、読み出した分岐位置とｒ４とが等
しければ、未だ選択されていないボクセルトレース経路
を選択するよう、ｒ４の値が維持或いはンクリメントさ
れる。以上のようにして、メモリ制御部１６は現在位置
を更新する。
【００４６】以上説明した本画像合成装置１０によれ
ば、ボクセルトレース経路上のボクセルを数値演算によ
り逐次算出しなくて済むため、可視化対象を高速に描画
することができる。
ば、ボクセルトレース経路上のボクセルを数値演算によ
り逐次算出しなくて済むため、可視化対象を高速に描画
することができる。
【００４７】なお、分岐点テーブル３４はボクセルの二
次元配列に対するボクセルトレース経路（光線経路）を
定義するものであり、視点３６の位置から放射される４
５度の範囲の光線について、その経路を定義するもので
ある。本画像合成装置１０は、この限定的な範囲の光線
経路を特定する情報のみで、視点から放射される全方位
の光線についてその経路を取得することができる。
次元配列に対するボクセルトレース経路（光線経路）を
定義するものであり、視点３６の位置から放射される４
５度の範囲の光線について、その経路を定義するもので
ある。本画像合成装置１０は、この限定的な範囲の光線
経路を特定する情報のみで、視点から放射される全方位
の光線についてその経路を取得することができる。
【００４８】図１０及び図１１は、分岐点テーブル３４
の情報から全方位の光線経路を取得する方法を説明する
図である。本画像合成装置１０では、概念的には、図１
０に示すように、分岐点テーブルがまず２枚用意され、
その一方である分岐点テーブル３４ａが視点に対して水
平に配置され、他方である分岐点テーブル３４ｂが分岐
点テーブル３４ａの主軸と当該分岐点テーブル３４ｂの
主軸とが一致するようにして垂直に配置される。こうす
れば、分岐点テーブル３４ａと分岐点テーブル３４ｂと
を用いて、同図中に示す四角錐形状の光線定義空間４２
について、その中を通過する光線の分岐位置を全て取得
することが可能となる。次に、図１１に示すようにして
分岐点テーブル３４を１６枚配置すれば、視点３６から
見て全方位についてそこから放射される光線の分岐の様
子を記述することが可能となる。すなわち、本画像合成
装置１０によれば、分岐点テーブル３４に二次元平面内
の光線に関する分岐点位置を記憶させておくだけで、そ
れらを縦横或いは反転して用いることにより、視点３６
から放射される全ての光線の分岐位置を取得することが
できる。
の情報から全方位の光線経路を取得する方法を説明する
図である。本画像合成装置１０では、概念的には、図１
０に示すように、分岐点テーブルがまず２枚用意され、
その一方である分岐点テーブル３４ａが視点に対して水
平に配置され、他方である分岐点テーブル３４ｂが分岐
点テーブル３４ａの主軸と当該分岐点テーブル３４ｂの
主軸とが一致するようにして垂直に配置される。こうす
れば、分岐点テーブル３４ａと分岐点テーブル３４ｂと
を用いて、同図中に示す四角錐形状の光線定義空間４２
について、その中を通過する光線の分岐位置を全て取得
することが可能となる。次に、図１１に示すようにして
分岐点テーブル３４を１６枚配置すれば、視点３６から
見て全方位についてそこから放射される光線の分岐の様
子を記述することが可能となる。すなわち、本画像合成
装置１０によれば、分岐点テーブル３４に二次元平面内
の光線に関する分岐点位置を記憶させておくだけで、そ
れらを縦横或いは反転して用いることにより、視点３６
から放射される全ての光線の分岐位置を取得することが
できる。
【００４９】なお、以上説明した画像合成装置１０は種
々の変形実施が可能である。
々の変形実施が可能である。
【００５０】たとえば、以上説明した画像合成装置１０
は、視点３６が３Ｄオブジェクト３２から有限の距離に
ある、いわゆる透視投影手法を具体化するものであった
が、視点３６が３Ｄオブジェクト３２から無限遠にあ
る、いわゆる平行投影を用いることも可能である。この
場合、図１２に示すように各光線経路が分岐しないよう
にして各経路を定義し、その経路を特定する情報を分岐
点テーブルメモリ１４に記憶させておけばよい。また、
こうして記録された分岐点テーブル３９を用いて、各経
路毎に経路輝度情報を算出した場合、座標変換部２２
は、図１３に示すようにして座標変換処理を行い、目的
となる画像を得ればよい。
は、視点３６が３Ｄオブジェクト３２から有限の距離に
ある、いわゆる透視投影手法を具体化するものであった
が、視点３６が３Ｄオブジェクト３２から無限遠にあ
る、いわゆる平行投影を用いることも可能である。この
場合、図１２に示すように各光線経路が分岐しないよう
にして各経路を定義し、その経路を特定する情報を分岐
点テーブルメモリ１４に記憶させておけばよい。また、
こうして記録された分岐点テーブル３９を用いて、各経
路毎に経路輝度情報を算出した場合、座標変換部２２
は、図１３に示すようにして座標変換処理を行い、目的
となる画像を得ればよい。
【００５１】なお、上記画像画像合成装置１０で用いた
分岐点テーブル３４は、より自然な合成画像を得るた
め、分岐位置の設定を適切に行うべきである。
分岐点テーブル３４は、より自然な合成画像を得るた
め、分岐位置の設定を適切に行うべきである。
【００５２】すなわち、第１に、ボクセルトレース経路
は、原理上折れ線とならざるをえないが、本来の視線、
すなわち直線から、できるだけその折れ線が外れないよ
うにすることが望ましい。
は、原理上折れ線とならざるをえないが、本来の視線、
すなわち直線から、できるだけその折れ線が外れないよ
うにすることが望ましい。
【００５３】第２に、各ボクセルトレース経路は分岐を
繰り返して生成されるが、あるボクセルトレース経路と
他のボクセルトレース経路とでは主軸距離がほぼ等しけ
れば、その地点までに現れた分岐の回数ができるだけ等
しいことが望ましい。
繰り返して生成されるが、あるボクセルトレース経路と
他のボクセルトレース経路とでは主軸距離がほぼ等しけ
れば、その地点までに現れた分岐の回数ができるだけ等
しいことが望ましい。
【００５４】以上の２条件を満たすボクセルトレース経
路は、具体的には次のようにして得ることができる。図
１４は、このボクセルトレース経路の定義方法を説明す
る図である。同図に示すように、この方法ではまず、主
軸から４５度の範囲を４等分する。以下では、各領域を
領域５０ａ〜５０ｄと記す。また、領域５０ａと領域５
０ｂとの境界線を５２ａと記し、領域５０ｂと領域５０
ｃとの境界線を５２ｂと記し、領域５０ｃと領域５０ｄ
の境界線を５２ｃと記す。
路は、具体的には次のようにして得ることができる。図
１４は、このボクセルトレース経路の定義方法を説明す
る図である。同図に示すように、この方法ではまず、主
軸から４５度の範囲を４等分する。以下では、各領域を
領域５０ａ〜５０ｄと記す。また、領域５０ａと領域５
０ｂとの境界線を５２ａと記し、領域５０ｂと領域５０
ｃとの境界線を５２ｂと記し、領域５０ｃと領域５０ｄ
の境界線を５２ｃと記す。
【００５５】第１の条件を満足するためには、この４つ
の領域５０ａ〜５０ｄに分岐点を均等に配置するのが好
ましいと考えられる。また、領域５０ｂと領域５０ｃと
の境界線である境界線５２ｂは、この領域５０ａ〜５０
ｄを丁度半分に区切る線であるから、この位置上のボク
セルトレース経路は、同図中矢印５４ａに示すように、
直線ベクトルと分岐ベクトルを交互に配して形成される
ことが望ましい。
の領域５０ａ〜５０ｄに分岐点を均等に配置するのが好
ましいと考えられる。また、領域５０ｂと領域５０ｃと
の境界線である境界線５２ｂは、この領域５０ａ〜５０
ｄを丁度半分に区切る線であるから、この位置上のボク
セルトレース経路は、同図中矢印５４ａに示すように、
直線ベクトルと分岐ベクトルを交互に配して形成される
ことが望ましい。
【００５６】さらに領域５０ａと領域５０ｂとの境界線
である境界線５２ａは境界線５２ｂと主軸３８との中間
に位置するものであるから、この位置のボクセルトレー
ス経路は、同図中矢印５４ｂに示すように、直進ベクト
ル３つに対し分岐ベクトル１つを組み合わせて形成する
ことが望ましいと考えられる。
である境界線５２ａは境界線５２ｂと主軸３８との中間
に位置するものであるから、この位置のボクセルトレー
ス経路は、同図中矢印５４ｂに示すように、直進ベクト
ル３つに対し分岐ベクトル１つを組み合わせて形成する
ことが望ましいと考えられる。
【００５７】一方、領域５０ｃと領域５０ｄとの境界線
である境界線５２ｃ上に位置するボクセルトレース経路
は、同図中矢印５４ｃに示すように、直線ベクトル１つ
と分岐ベクトル３つとを均等に組み合わせることにより
形成するのが望ましいと考えられる。以上のようにして
分岐点を設定すれば第１の条件を満足することができ
る。
である境界線５２ｃ上に位置するボクセルトレース経路
は、同図中矢印５４ｃに示すように、直線ベクトル１つ
と分岐ベクトル３つとを均等に組み合わせることにより
形成するのが望ましいと考えられる。以上のようにして
分岐点を設定すれば第１の条件を満足することができ
る。
【００５８】なお、領域を分割する場合、４分割に限ら
ず、視点からの距離が離れれば定義領域を８等分或いは
１６等分してなる境界線を考え、同じ様な方法で分岐点
を選択すればよい。
ず、視点からの距離が離れれば定義領域を８等分或いは
１６等分してなる境界線を考え、同じ様な方法で分岐点
を選択すればよい。
【００５９】次に第２の条件を満足するための手法につ
いて考える。図１５に示すように、主軸距離が２m−１
においてはその時点のボクセルトレース経路は２m本あ
る。また、２m+1−１においてはボクセルトレース経路
の数は２m+1である。したがって、主軸距離が２m−１か
ら２m+1−１となるまでの間に、ボクセルトレースパタ
ーン経路は２m本増加することになる。すなわち、主軸
距離２m−１の地点にある２m本のボクセルトレース経路
が、それぞれ１回ずつ主軸距離２m+1−１の位置までに
分岐を行えば、この主軸距離２m−１から２m+1−１まで
の間においてボクセルトレース経路の分岐回数が均等と
なり、上記第２の条件を満足するパターンを得ることが
できる。
いて考える。図１５に示すように、主軸距離が２m−１
においてはその時点のボクセルトレース経路は２m本あ
る。また、２m+1−１においてはボクセルトレース経路
の数は２m+1である。したがって、主軸距離が２m−１か
ら２m+1−１となるまでの間に、ボクセルトレースパタ
ーン経路は２m本増加することになる。すなわち、主軸
距離２m−１の地点にある２m本のボクセルトレース経路
が、それぞれ１回ずつ主軸距離２m+1−１の位置までに
分岐を行えば、この主軸距離２m−１から２m+1−１まで
の間においてボクセルトレース経路の分岐回数が均等と
なり、上記第２の条件を満足するパターンを得ることが
できる。
【００６０】以上の手順を主軸距離２m−１の位置にお
ける２m個のボクセルトレース経路の分岐の順番につい
て当てはめる。次式はこの分岐の順番を示す式である。
ける２m個のボクセルトレース経路の分岐の順番につい
て当てはめる。次式はこの分岐の順番を示す式である。
【００６１】
【数１】 ここで、ｋは分岐の順番を示す。なお、０≦ｋ＜２ｍで
ある。また、ｐは２m−１の位置におけるボクセルトレ
ース経路の識別番号である。すなわち、主軸距離２m−
１の地点において２m個のボクセルトレース経路は主軸
に近いものから順にＰ＝１〜２ｍが付される。
ある。また、ｐは２m−１の位置におけるボクセルトレ
ース経路の識別番号である。すなわち、主軸距離２m−
１の地点において２m個のボクセルトレース経路は主軸
に近いものから順にＰ＝１〜２ｍが付される。
【００６２】以上の式により求められたＰの値は主軸距
離２m−１の地点でのものであるから、これを主軸から
の距離に対応するよう変換すれば、図１６に示す分岐点
テーブルが得られる。同図に分岐点テーブル４２を用い
れば、本画像合成装置において、より自然な透視投影を
行うことができる。
離２m−１の地点でのものであるから、これを主軸から
の距離に対応するよう変換すれば、図１６に示す分岐点
テーブルが得られる。同図に分岐点テーブル４２を用い
れば、本画像合成装置において、より自然な透視投影を
行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る画像合成装置を示
す機能ブロック図である。
す機能ブロック図である。
【図２】 ビューボリュームメモリに格納される情報を
説明する図である。
説明する図である。
【図３】 分岐点テーブルの一例を示す図である。
【図４】 分岐点テーブルにより特定される光線経路を
示す図である。
示す図である。
【図５】 分岐点テーブルの内容を模式的に示す図であ
る。
る。
【図６】 座標変換部における透視投影の様子を示す図
である。
である。
【図７】 本発明の実施の形態に係る画像合成装置の動
作を示すフロー図である。
作を示すフロー図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係る画像合成装置によ
るボクセルトレース経路の一例を示す図である。
るボクセルトレース経路の一例を示す図である。
【図９】 ボクセルトレース経路上の現在位置の更新を
説明する図である。
説明する図である。
【図１０】 分岐点テーブルの組み合わせ利用を説明す
る図である。
る図である。
【図１１】 分岐点テーブルの組み合わせ利用を説明す
る図である。
る図である。
【図１２】 平行投影を実現するための分岐点テーブル
を示す図である。
を示す図である。
【図１３】 平行投影を説明する図である。
【図１４】 分岐点テーブルの作成手順を説明する図で
ある。
ある。
【図１５】 分岐点テーブルの作成手順を説明する図で
ある。
ある。
【図１６】 分岐点テーブルの一例を示す図である。
１０ 画像合成装置、１２ ビューボリュームメモリ、
１４ 分岐点テーブルメモリ、１６ メモリ制御部、１
８ 輝度計算部、２０ 合成計算部、２２ 座標変換
部、２４ 画面表示用メモリ、２６ 画像合成部、２８
画像表示部、３０ ビューボリューム、３２ ３Ｄオ
ブジェクト、３４，３９，４２ 分岐点テーブル、３４
ａ〜３４ｈ 分岐点位置、３５ ボクセル、３６ 視
点、３７ ボクセルトレース経路、３８ 主軸、４０
投影面。
１４ 分岐点テーブルメモリ、１６ メモリ制御部、１
８ 輝度計算部、２０ 合成計算部、２２ 座標変換
部、２４ 画面表示用メモリ、２６ 画像合成部、２８
画像表示部、３０ ビューボリューム、３２ ３Ｄオ
ブジェクト、３４，３９，４２ 分岐点テーブル、３４
ａ〜３４ｈ 分岐点位置、３５ ボクセル、３６ 視
点、３７ ボクセルトレース経路、３８ 主軸、４０
投影面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正司 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 須藤 雄基 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 戸枝 賢吾 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (56)参考文献 特表 平９−512937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 15/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 ボクセルの３次元配列により構成された
可視化対象にレイキャスティングし、各光線経路上のボ
クセルに与えられたボクセル情報に基づいて、それらの
光線経路毎の可視化情報を生成し、それらの可視化情報
に基づいて前記可視化対象に関する画像を合成する画像
合成装置において、 光線経路のパターンを表すパターン情報を予め記憶する
記憶手段と、 前記可視化情報を生成する場合、その可視化情報を生成
するための光線経路を前記パターン情報に基づいて決定
する光線経路決定手段と、 を含むことを特徴とする画像合成装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の画像合成装置におい
て、 前記パターン情報は、各パターンの光線経路上のボクセ
ルを特定する情報であることを特徴とする画像合成装
置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の画像合成装置に
おいて、 前記パターン情報は、ボクセルの二次元配列を通過する
光線経路のパターンを表すものであることを特徴する画
像合成装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の画像合
成装置において、 前記パターン情報は、各パターンの光線経路が分岐する
位置を特定する情報を含むことを特徴とする画像合成装
置。 - 【請求項５】 ボクセルの３次元配列により構成された
可視化対象にレイキャスティングし、各光線経路上のボ
クセルに与えられたボクセル情報に基づいて、それらの
光線経路毎の可視化情報を生成し、それらの可視化情報
に基づいて前記可視化対象に関する画像を合成する画像
合成方法において、 光線経路のパターンを表すパターン情報を予め記憶手段
に記憶しておき、 前記可視化情報を生成する場合、その可視化情報を生成
するための光線経路を前記パターン情報に基づいて決定
することを特徴とする画像合成方法。 - 【請求項６】 可視化対象を構成するボクセルに与えら
れたボクセル情報を記憶するボクセル情報記憶手段と、 該ボクセル情報記憶手段からボクセル情報を読み出すボ
クセルの経路のパターンを表すパターン情報を記憶する
パターン情報記憶手段と、 該パターン情報記憶手段に記憶されるパターン情報に基
づいて前記ボクセル情報記憶手段からボクセル情報を読
み出すボクセル情報読み出し手段と、 該ボクセル情報読み出し手段によって読み出されるボク
セル情報に基づいて前記可視化対象に関する画像を合成
する画像合成手段と、 を含むことを特徴とする画像合成装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の画像合成装置におい
て、 前記パターン情報は、各パターンの経路上のボクセルを
特定する情報であることを特徴とする画像合成装置。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の画像合成装置に
おいて、 前記パターン情報は、ボクセルの二次元配列に対する読
み出し経路のパターンを表すことを特徴とする画像合成
装置。 - 【請求項９】 請求項６〜８のいずれかに記載の画像合
成装置において、 前記パターン情報は、ボクセル情報を読み出すボクセル
の経路の分岐位置を特定する情報を含むことを特徴とす
る画像合成装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09251024A JP3073943B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 画像合成装置及び方法 |
| US09/148,656 US6191789B1 (en) | 1997-09-16 | 1998-09-04 | Ray casting method using hardware |
| CA002246952A CA2246952A1 (en) | 1997-09-16 | 1998-09-10 | Ray casting method using hardware |
| KR1019980037898A KR19990029779A (ko) | 1997-09-16 | 1998-09-15 | 하드웨어를 이용한 레이캐스팅법 |
| DE69811591T DE69811591T2 (de) | 1997-09-16 | 1998-09-16 | Rechnergrafiksystem zur Erzeugung von Belichtungseffekten |
| EP98307508A EP0907148B1 (en) | 1997-09-16 | 1998-09-16 | Computer graphics hardware for lighting effects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09251024A JP3073943B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 画像合成装置及び方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH1196389A JPH1196389A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3073943B2 true JP3073943B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=17216498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09251024A Expired - Lifetime JP3073943B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 画像合成装置及び方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0907148B1 (ja) |
| JP (1) | JP3073943B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990029779A (ja) |
| CA (1) | CA2246952A1 (ja) |
| DE (1) | DE69811591T2 (ja) |
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| US6556200B1 (en) * | 1999-09-01 | 2003-04-29 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Temporal and spatial coherent ray tracing for rendering scenes with sampled and geometry data |
| US7532214B2 (en) * | 2005-05-25 | 2009-05-12 | Spectra Ab | Automated medical image visualization using volume rendering with local histograms |
| FR2896895B1 (fr) * | 2006-02-01 | 2008-09-26 | Redway Soc Par Actions Simplifiee | Procede de synthese d'une image virtuelle par lancer de faisceaux |
| US8041129B2 (en) * | 2006-05-16 | 2011-10-18 | Sectra Ab | Image data set compression based on viewing parameters for storing medical image data from multidimensional data sets, related systems, methods and computer products |
| US7830379B2 (en) | 2006-09-19 | 2010-11-09 | Caustic Graphics, Inc. | Architectures for parallelized intersection testing and shading for ray-tracing rendering |
| US7969434B2 (en) | 2006-09-19 | 2011-06-28 | Caustic Graphics, Inc. | Method, apparatus, and computer readable medium for accelerating intersection testing in ray-tracing rendering |
| US7830381B2 (en) * | 2006-12-21 | 2010-11-09 | Sectra Ab | Systems for visualizing images using explicit quality prioritization of a feature(s) in multidimensional image data sets, related methods and computer products |
| CN104063891B (zh) * | 2014-07-05 | 2017-04-19 | 长春理工大学 | 用三维场景空间梯度信息实现屏幕像素自适应采样的方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5101475A (en) | 1989-04-17 | 1992-03-31 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method and apparatus for generating arbitrary projections of three-dimensional voxel-based data |
| US5313567A (en) | 1991-06-13 | 1994-05-17 | At&T Bell Laboratories | Arrangement for determining and displaying volumetric data in an imaging system |
| CA2198611A1 (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-14 | Arie E. Kaufman | Apparatus and method for real-time volume visualization |
| GB9424273D0 (en) | 1994-12-01 | 1995-01-18 | Wrigley Adrian M T | Improvements in and relating to image constrcution |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP09251024A patent/JP3073943B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-04 US US09/148,656 patent/US6191789B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-10 CA CA002246952A patent/CA2246952A1/en not_active Abandoned
- 1998-09-15 KR KR1019980037898A patent/KR19990029779A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-09-16 DE DE69811591T patent/DE69811591T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-16 EP EP98307508A patent/EP0907148B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0907148A2 (en) | 1999-04-07 |
| DE69811591T2 (de) | 2003-11-20 |
| EP0907148A3 (en) | 2000-02-23 |
| JPH1196389A (ja) | 1999-04-09 |
| US6191789B1 (en) | 2001-02-20 |
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