JP3485913B2 - 画像表示方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元原画像の内視鏡
的映像化を行う疑似三次元画像の表示方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】医用画像は、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画
像、超音波断層像等の種々の画像より成る。疑似三次元
画像を得るには、Ｘ線ＣＴ画像では断層面の画像を積み
上げるやり方をとる。ＭＲＩ画像では三次元的な画像計
測を行うことができるため、それらを配列処理すること
で三次元原画像を得る。

【０００３】一方、視点と投影面とを与えて、視点と投
影面との間に存在する三次元原画像を、その投影面に、
視点からみたように投影する投影法が存在する。投影法
には、平行投影法と中心投影法とが知られている。平行
投影法は、視点が面又は線で構成されており、この視点
から平行に投影面に投影を行うものであり、三次元画像
化した臓器などの対象物をその外側からみた画像として
構成する映像化には適している。中心投影法は、数学上
では知られているが、疑似三次元画像化した医用画像の
投影法としては、未だ採用されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】医用疑似三次元画像の
映像化にあっては、外形的な形状も大切であるが内視鏡
的な観察を行ったような映像化も必要である。平行投影
法ではその実現は困難であった。そこで、本件出願人
は、先に、中心投影法を採用した三次元画像構成法につ
いて出願を行った（特願平６−３４９２号）。この先願
は、三次元画像に対して視点を面や線ではなく点とし、
且つこの点としての視点を中心として位置づけ、視点と
投影面との間に存在する三次元原画像を、視点を中心位
置として中心投影して投影面に投影しようとしたもので
ある。投影面が二次元表示面とすれば、二次元表示面に
は、視点から中心投影法で得た三次元画像が二次元化さ
れて表示される。

【０００５】ここで、内視鏡的に観察できる理由は以下
の通りである。三次元原画像が腸内部を含む画像である
とすると、視点をこの腸内部に持ってくる。そして視点
からその腸内部に向けて視線を移せば、視点から奥側に
ある腸内部は拡がりを持って観察できるはずである。こ
うした様相を実現するために、視点を中心位置として、
視点よりも奥側を、中心投影法により、投影面である表
示面に投影すれば、この表示面の投影画像は丁度内視鏡
で腸内部を観察したかの如き映像となる。これが先願の
主たる特徴である。

【０００６】更に上記先願では、中心投影法による投影
結果をそのまま表示したのでは、画素の遠近が考慮され
ず、且つ三次元原画像上での視点からみての手前側と奥
側との区別もつかないものとなり、画像のリアルティが
なくなる。そこで、先願では、画素の遠近を考慮すべく
陰影づけアルゴリズム法を開示した。例えば、デプス法
の例では、視点と各画素との距離Ｒを考慮し、投影後の
画素濃度（階調度）Ｉを下記の如くとる。Ｃは定数、Ｉ
_ｍａｘは最大階調度（設定した定数）である。

【数１】 これによって、距離Ｒが大きい程暗くなり、小さい程明
るくなる。

【０００７】一方、手前側と奥側との区別は、例えばＺ
バッファ法を採用する。Ｚバッファ法とは、隠れた面を
消去する方法であり、過去には平行投影法で採用されて
いた。平行投影法において、各画素から投影面に垂線を
下し、その交点と画素までの距離Ｚ（これは、垂線方向
がＺ軸と定義していたためであり、このＺ軸成分が距離
Ｚとなる。距離Ｚは奥行き距離とも呼ばれている）を求
める。そして、投影面上の同一位置に２つ以上の画素が
重なって存在する場合には、各画素のＺをみて、最小の
Ｚの値をＺバッファメモリに記憶し、その他の画素は陰
れ画素として消去する。かくして、最小のＺ、即ち一番
手前側の画素のみが選択され、これを表示することで、
手前側の画素のみが観察できる。この平行投影法のＺバ
ッファ法を、中心投影法としても採用できる。即ち、Ｚ
バッファの中味のデータをＺとするのではなく、点とし
ての視点と投影面の各画素位置との距離Ｒとする。これ
により、投影面の画素位置に、２つ以上の画素が重なっ
て投影されている場合には、距離Ｒの最小の画素を選
び、残りの画素は消去する。この結果を表示すれば、隠
面処理された二次元画像が表示面上に得られる。勿論、
デプス法やＺバッファは一例にすぎない。

【０００８】ここで、中心投影法を図２を用いて説明す
る。簡単のため、２つの平行な面ＰＬ_１、ＰＬ_２を考え
る。手前の面ＰＬ_１が三次元原画像を構成する１つの面
であり、いわゆる被投影面である。奥側の面ＰＬ_２が投
影面である。手前の面ＰＬ_１の更に手前に点としての視
点Ｅを与える。視点Ｅから投影面ＰＬ_２にむけて中心投
影を行うと、視点Ｅから投影面ＰＬ_２にむけて放射状に
のびる数多くの中心投影線Ｐ（Ｐ_１、Ｐ_２、……）が得
られる。中心投影線Ｐと被投影面との交点Ｑ（Ｑ_１、Ｑ
_２、……）が被投影画素位置となる。そして交点Ｑをつ
きぬけて投影面ＰＬ_２と交わる。その交点Ｎ（Ｎ_１、Ｎ
_２、……）が、被投影画素位置Ｑの投影画素位置とな
る。被投影画素位置Ｑと投影画素位Ｎとは、視点Ｅと被
投影面ＰＬ _１と投影面ＰＬ_２とが幾何学的に定まれば座
標変換を示す関数で規定できる。

【０００９】図２は理解しやすくするための図であり、
一般的には、図３の如く面ＰＬ_１とＰＬ_２とは平行とは
限らず、視点Ｅの位置も種々である。しかし、いずれの
態様であれ、ＥとＰＬ_１とＰＬ_２とは幾何学的に規定で
きるものであり、座標変換関数も、一義的に数式で規定
できる故、何ら問題はない。そして、投影後の画素位置
に関してはコンピュータを利用して座標変換の処理を行
い、画素濃度については、デプス法やＺバッファ法を利
用することでリアルティを持たせることで、二次元表示
画面上には、疑似三次元画像を内視鏡的にみた映像がリ
アルティを持って表示できることになった。

【００１０】尚、三次元原画像は、２値化した画像の例
もあれば、多階調の画像の例もある。２値化画像とは、
関心領域のみを“１”とし、他は“０”とする如き例で
ある。そして“１”となっている部位のみを（数１）使
って陰影処理を行い、Ｚバッファ処理を行う。多階調の
画像とは、２値化する前の画像である。

【００１１】更に出願人は、腸などの内視鏡的な画像表
示のための第２の先願である特許出願を行っている（特
願平５−２５９５８１号）。この先願は、腸などの折れ
曲がった画像を動画として表示しようとするものであ
り、視点を前進させてその腸に沿って内視鏡であたかも
観察するかの如き表示を行わせる。前進ではなく、後退
して表示させる例も開示する。更に、腸の折れ曲がりに
沿って追跡してゆく例も開示する。これらの動画を得る
ために、三次元原画像を平行投影法で投影して投影画像
を得、動画表示に際してはそれらの投影画像を動画とし
て選択するやり方も開示する。

【００１２】第１の先願である特願平６−３４９２号
は、視点位置をマウスやトラックボールを使って人間の
指示によって動かす例を開示する。これによって腸など
の内部を内視鏡を動かしながら見ているような投影画像
が得られる。しかし、第１の先願は、視点位置の移動に
あたって、忠実に腸などの内部を内視鏡で追従させるや
り方については開示していない。

【００１３】第２の先願である特願平５−２５９５８１
号は、内視鏡で観察する如き投影画像の動画表示につい
て開示し、その投影画像の平行投影は述べているが、中
心投影法による記載はない。

【００１４】本発明はこうした先願を発展させたもので
あって、その目的は、点としての視点位置を腸などの内
部に沿って忠実に移動可能にする三次元画像表示方法及
び装置を提供するものである。

【００１５】更に本発明の目的は、中心投影法を採用し
て視点位置の腸などの内部に沿って忠実に移動可能にす
る三次元画像方法及び装置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、対象物の三次
元原画像の内部から見た疑似三次元画像を表示する画像
表示方法において、前記三次元原画像を画像メモリに記
憶し、その記憶された三次元原画像に視点、視線方向、
投影面に基づき中心投影法により求められた疑似三次元
画像を表示器に表示するステップと、前記視点と前記疑
似三次元画像の各画素位置との中で距離の最も遠い画素
位置を算出し、その算出された最も遠い画素位置の有る
方向へ新視点を更新設定し、その更新設定された新視点
の更新設定に伴って新視線方向及び新投影面を更新設定
するステップと、それぞれ更新設定された新視点、新視
線方向及び新投影面に基づき中心投影法により求められ
る新疑似三次元画像を前記表示器に更新表示するステッ
プと、を備えたことを特徴とする画像表示方法を開示す
る。

【００１７】本発明は、前記更新設定ステップは、前記
新視点を設定する際の操作モードが自動操作と手動操作
の何れかを選択するために自動／手動アイコンを前記表
示器に表示するステップと、前記表示された自動／手動
アイコンのうちの一方の操作モードを選択するステップ
と、前記選択された操作モードにより、自動アイコンが
選択されたときには自動的に新視点を設定するステップ
と、を備えたことを特徴とする画像表示方法を開示す
る。

【００１８】更に本発明は、更に前記新疑似三次元画像
の回転方向の指示情報を前記表示器に表示するステップ
と、前記回転方向指示情報の表示領域に前記新疑似三次
元画像の回転方向を設定するステップと、このステップ
に設定された回転方向での新疑似三次元画像を求め、そ
の求められた新疑似三次元画像を前記表示器に表示する
ステップと、を備えたことを特徴とする画像表示方を開
示する。

【００１９】更に本発明は、表示された第１の擬似三次
元画像上に視点を設定する手段と、前記視点と前記表示
画像の画素位置との奥行き方向の距離を算出する手段
と、該算出された奥行き方向の距離のうちの最も遠い画
素位置を決定する手段と、前記最も遠い画素位置の有る
方向に視点を移動する手段と、前記移動した視点からの
第２の擬似三次元画像を得る手段と、前記第２の擬似三
次元画像を表示する手段と、を備えたことを特徴する画
像表示装置を開示する。

【００２０】更に本発明は、表示された第１の擬似三次
元画像上に視点を設定する手段と、前記視点と前記表示
画像の画素点との奥行き方向の距離を算出する手段と、
該算出された奥行き方向の距離のうちの最も遠い画素位
置を決定するとともに、自動操作と手動操作との何れか
によって最も遠い画素位置に向かって視点を移動する操
作モードを選択するための自動／手動アイコンを表示す
る手段と、前記自動／手動アイコンの一つを選択する手
段と、選択した操作モードによって前記最も遠い画素位
置の有る方向に視点を移動する手段と、前記移動した視
点からの第２の擬似三次元画像を得る手段と、前記第２
の擬似三次元画像を表示する手段と、を備えたことを特
徴する画像表示装置を開示する。

【００２１】更に本発明は、対象物の三次元原画像の内
部から見た擬似三次元画像を表示する画像表示装置にお
いて、前記三次元原画像を画像メモリに記憶し、その記
憶された三次元原画像に視点、視線方向、投影面を設定
し、それらの設定された視点、視線方向、投影面に基づ
き中心投影法により求められた擬似三次元画像を表示器
に表示する手段と、前記視点と前記擬似三次元画像の各
画素位置との中で距離の最も遠い画素位置を算出し、そ
の算出された最も遠い画素位置の有る方向へ新視点を更
新設定し、その更新設定された新視点の更新設定に伴っ
て新視線方向及ぴ新投影面を更新設定する手段と、それ
ぞれ更新設定された新視点、新視線方向及ぴ新投影面に
基づき中心投影法により求められる新擬似三次元画像を
前記表示器に更新表示する手段と、を備えたことを特徴
する画像表示装置を開示する。

【００２２】

【実施例】本実施例で使用する各用語を先ず説明する。

【００２３】三次元原画像…立体的に形成された画像の
すべてを指し、具体的には、立体的な各位置と各位置毎
の画素濃度とでデータ化された画像を云う。医用画像に
あっては、複数のＣＴ画像（スライス画像とも云う）を
積み上げて得た積み上げ三次元画像、ＭＲＩで得た三次
元画像、超音波で得た三次元画像等がある。これらの三
次元画像のデータには、計測して得られたものの他に、
計測内容から補間して得られた三次元画素データを含
む。

【００２４】中心投影法…図２で述べたやり方をとる。
更に、三次元原画像に対して、点としての視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして更新する。

【００２５】単位三次元画像…更新毎に定まる視点と投
影面との間に介在する三次元原画像を指す。単位三次元
画像は三次元原画像の一部であり、更新毎に単位三次元
画像も更新し、変更される。

【００２６】視点とこの視点からの視線方向と投影面と
の対にしての更新…これは、三次元原画像に対してその
奥行き方向に点としての視点を移しながら更新する、と
の意味である。例えば、奥行き方向に管路（腸や気管）
が形成されている如き三次元原画像に対して、その管路
の奥側を内視鏡的にみたい場合、奥行き方向に画像を追
って観察できるようにすれば都合がよい。その奥行き方
向へ画像を追うために、視点と視線方向と投影面とを対
にして更新してゆくのである。投影面は視線方向に直角
になるように定めることが好ましい。視線方向に直角と
は、視線方向の中心線が投影面の垂線となる如く、投影
面を定めることである。更新ピッチ距離は大きくとると
粗く進み、小さくとると細かく進む。これらは観察目的
に応じて定める。更新ピッチ時間は短い程よいが、更新
毎に所定のデータ処理（視点と視線方向と投影面との更
新処理、陰影化処理、隠面化処理等）を行うだけの時間
は必要である。 擬似三次元画像…単位三次元画像の中心投影画像を陰影
化処理及び隠面化処理して得た二次元配列の画像であ
る。擬似とは、陰影化処理と隠面化処理により、あたか
も三次元の如き奥行き感のあるリアルティで得た画像が
得られるために使った用語である。

【００２７】図１は、本発明の処理フローを示す。図１
（イ）が操作者とのインターフェースを受け持つプログ
ラムの手順、図１（ハ）が単位三次元画像、擬似三次元
画像を得るためのプログラムの手順を示す。図１（ロ）
は、図１（イ）と図１（ハ）のプログラムの処理の中継
を行う共有メモリ９である。先ず、図１（イ）の各ステ
ップを説明する。 ステップ１…擬似三次元画像の初期画像を表示するステ
ップである。この初期画像の表示にあっては、視点と視
線方向と投影面とは初期設定されたものである。この初
期画面には、「自動アイコン、手動アイコン、終了アイ
コン」のアイコンモードと、「複数ポイント選択アイコ
ン」（ポイントとは点の他に領域を含む）とが表示され
ている。アイコンモードにおける「手動アイコン」と
は、これをＯＮすることで手動によって視点、視線方
向、投影面とを対にして更新可能な状態にする表示スイ
ッチである。「自動アイコン」とは、これをＯＮするこ
とで自動によって視点、視線方向、投影面とを対にして
更新可能な状態にする表示スイッチである。「終了アイ
コン」とは、これをＯＮすることで図１（イ）のプログ
ラムが終了することを指す表示スイッチである。「複数
ポイント選択アイコン」とは、奥行き方向に進むべきポ
イントが複数個（例えばＰ_１、Ｐ_２）存在するときに、
その番号を（例えば１、２）表示しておき、どれか１つ
を選択させるアイコンである。進むべきポイントが複数
個存在すると、内視鏡的な自動更新が不可となり、どれ
か１つを選択させることにしたのある。この選択は操作
者が行う。図４には、その一例を示す。

【００２８】図４において、表示画面１００には擬似三
次元画像１０１を表示してある。この画像１０１には、
２つの異なる奥行き方向のポイントＰ_１とＰ_２とが存在
する例を示してある。例えば、気管支が２つに分岐する
部位の画像や２つの血管が近接して走っている部位の画
像が相当する。こうした画像の表示に併せて、アイコン
１０２、１０３を表示しておく。アイコン１０２では３
つのアイコン「自動、手動、終了」の中のいずれかをＯ
Ｎすることで、それに該当するフラグが“１”となる。
アイコン１０３では、Ｐ_１を選択しようとすれば「１」
をＯＮにし、Ｐ _２を選択しようとすれば「２」をＯＮに
する。これらのＯＮにより計算機内では、対応するフラ
グが“１”となる。尚、１０４はマウスである。

【００２９】ステップ２…視点、視線方向、投影面の対
による更新を、自動で行うか手動で行うかの指示を操作
者にさせるステップである。１ビットの自動フラグを与
えておき、これが“１”であれば自動、“０”であれば
手動とのやり方をとる。この手動か自動かの指示は、図
４の手動アイコンか自動アイコンかのいずれかをＯＮす
ることで行う。 ステップ３…自動か手動かの判定を、自動フラグが
“１”か“０”かをみることで行う。手動であればステ
ップ４に移り、自動であればステップ５に移る。 ステップ４…手動による視点、視線方向、投影面の更新
を行って擬似三次元画像を得る処理を行う。この手動に
よる処理とはマウスを使っての対話形式による更新を云
う。

【００３０】ステップ５…自動の指示であれば、終了ア
イコンがＯＮしているか否かをチェックする。これは終
了フラグが“１”か“０”かでわかる。“１”であれ
ば、処理を終了する。ステップ４内でも終了アイコンが
ＯＮか否かのチェックを行っていることはいうまでもな
い。 ステップ６…共有メモリ９からのステータスの読み込み
を行う。ステータスとは、図１（ハ）のプログラムによ
ってセットされるものであって、奥行き方向が複数個あ
るか否か、複数個ある場合の状態を示すデータである。
具体的には、選択フラグ（複数個あれば“１”、１個で
あれば“０”となるフラグのこと）、選択数、選択肢
１、２、…より成る。選択肢１、２、…とは、図４のＰ
_１、Ｐ_２、…に相当する。選択数は総数であり、図４で
は２となる。 ステップ７…ステータスを画面に表示させて、どの奥行
き方向を選ぶかの選択を操作者に行わせる。 ステップ８…その選択結果を図１（ロ）の共有メモリ９
に書き込む。

【００３１】図１（ハ）のプログラムのステップを説明
する。 ステップ１０…共有メモリ９上の自動フラグを読み込
む。 ステップ１１…自動フラグが“１”か否かをチェックす
る。“１”であれば図１（ハ）のプログラムの全体が走
り出す。尚、図１（ハ）の開始条件に、自動フラグが
“１”であることを加味してもよい。 ステップ１２…共有メモリ９上の終了フラグを読み込
む。 ステップ１３、１４…終了フラグが“１”であればステ
ップ１４で図１（ハ）のプログラムの走りを停止する。

【００３２】ステップ１５…疑似三次元画像をサーチし
て、その時の視点から最も遠い距離にある画素位置を自
動的に見つける。この疑似三次元画像とは、初期時では
ステップ１で設定した画面上の画像、それ以降において
は更新毎に得られる疑似三次元画像である。ここで、視
点から最も遠い距離とは、視点から最も遠い画面上の位
置との意味ではなく、疑似三次元画像即ち隠面化処理で
得た画像の画素濃度が視点からの距離で示していること
から（正確な表現としては視点からの距離が大きい程画
素濃度を小さくしていること）、この距離が最も大き
い、隠面化処理画像上の画素位置を選び出すとの意であ
る。このステップ１５の処理内容は後述の図５に示す通
りである。

【００３３】ステップ１６…ステップ１５で得た視点か
ら最も遠い距離が予め規定した一定値以下か否かを自動
的にチェックする。これは更新の結果、三次元原画像の
最も奥まで更新してしまった場合にはそれ以上の奥行き
には画像は存在しないので、このことを距離が一定値以
内か否かで判定するのである。また、着目した管路があ
る画素位置で終了しそれ以上の先は存在しない時にも、
このステップ１６の処理でわかる。一定値以下になれ
ば、処理は終了する。

【００３４】ステップ１８…管路が複数領域に分かれて
いるか否かを自動的に見つける。複数領域に分かれてい
るとは図４のＰ_１、Ｐ_２の如き例である。このＰ_１、Ｐ
_２の如き例を自動的にみつけるには、ステップ１５によ
って視点からの距離を、疑似三次元画像の全画素につい
て求めておき、その中の最大遠距離と思われるものが２
個以上存在するときに、複数領域が存在すると判定す
る。ここで、最大距離とはあるしきい値内の値とするこ
とが好ましい。しきい値を考慮すれば、最大距離とは極
大値でもよい。複数領域に分かれていればステップ１９
へ移り、分かれていなければ（即ち１個の管路のみ）、
ステップ２０へ移る。

【００３５】ステップ１９，１９Ａ…複数領域存在時に
は、それに関するステータスを共有メモリ９にセットす
る。ステータスとは、選択フラグを“１”とし、選択数
を領域数分セットし、選択肢をその番号でセットした内
容を指す。このステータスに対しては図１（イ）のステ
ップ７で操作者が選択する。ステップ１９Ａで選択結果
を読み込む。 ステップ２０…図１（イ）ステップ７で選択したステー
タスの選択結果で選ばれた１つの領域又は、単一の領域
の時のその領域上の最大遠距離画素位置に近づくよう
に、視点、視線方向、投影面を自動的に更新する。この
詳細フローは後述の図５に詳述する。

【００３６】ステップ２１…ステップ２０で更新された
視点、視線方向、投影面に従って、この視点と投影面と
の間に新しく介在することになった単位三次元画像に対
して中心投影処理を行い、中心投影画像を得る。更に、
中心投影画像に対して陰影化処理及び隠面化処理を行
い、擬似三次元画像を得る。この詳細フローは後述の図
６に示す。 ステップ２２…ステップ２１で算出した擬似三次元画像
を階調ウィンドレベルに従って表示画面に表示する。こ
こで、階調ウィンドレベルレベルとは表示装置の表示階
調と擬似三次元画像の画素階調との関係を規定したもの
である。表示階調数が６４階調とした場合、この６４階
調で表示できるように擬似三次元画像の画素階調を変換
する。この変換式は擬似三次元階調を横軸で表示し、縦
軸に表示階調を示した場合、一次関数であったり、折れ
線関数であったり、二次関数であったりの種々の関数と
なる。

【００３７】以上の図１（ハ）の処理を繰り返すことで
更新が行われ、その更新の都度、擬似三次元画像が得ら
れ、表示画面に表示される。そして、更新ピッチ時間が
無視できる程小さい時には、更新した擬似三次元画像を
次々に表示すれば、動画的表示となる。この他の動画的
表示を実現するには、上記更新した擬似三次元画像を補
助メモリに格納しておき、先の第２の先願である特願平
５−２５９５８１号の発明を利用するやり方がある。

【００３８】図５は図１（ハ）のステップ１５とステッ
プ２０との具体的処理フローを示す図である。簡単化の
ため省略しているが、図１（ハ）のステップ１６〜１９
Ａは、実際上は図５のステップ３１と３２との間に挿入
するのが好ましい。図５の各ステップを説明する。 ステップ３０…擬似三次元画像を形成し、表示画面に表
示するステップである。この画像は、図１（イ）のステ
ップ１の初期画面の画像又は、図１（ハ）のステップ２
１の処理で得た画像のいずれかである。 ステップ３１…ステップ３０で表示した画像の全画素を
チェックして、その時の視点から奥行き方向への距離Ｒ
の最大値又は極大値Ｒ_ｍａｘを求める。これは、表示中
の画像は、陰影化処理し隠面化処理した画像であり、各
画素濃度Ｉには、Ｉ＝Ｉ_ｍａｘ−Ｃ・Ｒの式に従う距離
Ｒが保存されていることから、この距離ＲをＲ＝（Ｉ
_ｍａｘ−Ｉ）／Ｃで求めることで、最大値又は極大値を
求める。最大値とは奥行き方向に一画素のみが続いてい
る場合に利用し、奥行き方向に複数画素が続いている場
合や複数領域（図１（ハ）のステップ１８）に分かれて
いる場合には極大値を利用する。

【００３９】ステップ３２…複数領域があれば選択（図
１（イ）のステップ７）にしてこのステップに入る。ス
テップ３２では、画面中心から最大値点又は極大値点ま
での距離ｄＸ、ｄＹを算出する。距離ｄＸ、ｄＹの基準
位置を画面中心としたのは、この擬似三次元画像を算出
したとき、その視点からの視線方向に対して、投影面を
直角になるように設定したことによる。視線方向に対し
て投影面が直角とは、視線が視点からの中心投影線に相
当していることからこの中心投影線の真中の位置にある
中心線に対して、直角になるように投影面を定めたこと
を意味する。更に、中心線は投影面の中心位置に交わる
ようにしてある。この時の投影面を、表示画面そのもの
に対応させておけば、表示画面の中心が視線からの中心
投影の中心線に一致する。従って、画面中心からの距離
ｄＸ、ｄＹを算出することで、視線の中心からどれだけ
最大値点又は極大値点がずれているかをみつける。この
ずれ量は新しい視点と視線方向の算出に利用する。尚、
ｄＸ、ｄＹのＸ、Ｙとは、投影面の座標系である。

【００４０】図７は、視点ｅ_１と投影面との座標関係を
示す図である。ＣＴ画像は、現視点ｅ_１と投影面との間
に介在する単位三次元画像の一部を示すものである。絶
対座標系としてｘ、ｙ、ｚを使用し、投影面がＸ、Ｙ座
標系としている。現視点ｅ_１からの放射状に広がる多数
の投影線の中で、その中央に位置する中心線が、投影面
の中心位置に交わり且つその交わり方が直角になるよう
に、投影面を選ぶ。中心線は視点ｅ_１からの垂線であ
る。投影面は表示面に一致させたものとする。こうした
状態で、ステップ３１、３２で最大値点又は極大値点を
求めてｄＸ、ｄＹを算出したとすると、その様子を図７
に示す。最大値点又は極大値点Ｃ_１′が奥行きの座標位
置であり、これに向けて視点及び視線方向及び投影面を
更新する。この更新のフローを示したのが後述のステッ
プ３３〜３７である。図７では更新後の新視点をｅ_２で
示している。尚、現視点ｅ_１が投影面の中心位置でない
ように見えるが、実際上は投影面の中心位置に現視点ｅ
_１が存在する。

【００４１】図７を用いて更新の考え方を説明する。現
在の投影面は図７に示した通りである。これに対して現
視点ｅ_１からの最大値点又は極大値点Ｃ_１′が投影面の
中心位置からずれた。そこで、視点を現視点ｅ_１から最
大値点又は極大値点Ｃ_１′に近づくように、新視点ｅ_２
を定める。更に、この視点ｅ_２から新視線方向を決定す
る。新視線方向は、新視点ｅ_２から最大値点又は極大値
点Ｃ_１′へ中心投影線の中心線が点Ｃ_１′を通るように
する。更に、この中心線と点Ｃ_１′で直交するように且
つこの新しい投影面の中心位置が点Ｃ_１′になるよう
に、新投影面を設定する。

【００４２】尚、図７で図９と同様にａ、ｂ、ｃは投影
面とｘｙｚ座標系との位置関係を示す数値であり、ａは
投影面とｘ軸との交わる点のｘ軸成分、ｂは投影面とｙ
軸との交わる点のｙ軸成分、ｃは投影面とｚ軸との交わ
り点のｚ軸成分である。更に、図７に関しては、ｘｙｚ
座標系の原点から投影面に下した垂線を、ｚ−ｘ面に投
影した線がｘ軸となす角（これをαとする）、及びこの
垂線がｘ−ｚ面となす角（これをβとする）を求めてお
くことが必要である。これによって、ａ、ｂ、ｃと異な
る次元のα、βで投影面とｘｙｚ座標系との関係を律す
ることができる。

【００４３】ステップ３３…新交点Ｃ_１′のｘｙｚ座標
系での位置を求める。先ず図８において、旧交点Ｃ_１か
ら新交点Ｃ_１′への変位分を求めると、以下となる。

【数２】 （数２）は、投影面（表示画面）上の座標系（ＸＹ）で
画面中央からｄＸ、ｄＹの変位があった場合のｘｙｚ座
標系での変位ｄｘ、ｄｙ、ｄｚを示す。次に、旧交点Ｃ
_１の座標を（ｘ_ｃ１、ｙ_ｃ１、ｚ_ｃ１）としたとき、近
似的新交点Ｃ_１′の座標（ｘ_ｃ１′、ｙ_ｃ１′、
ｚ_ｃ１′）を下式で求める。

【数３】

【００４４】ステップ３４…新たな視点位置ｅ_２を決め
る。新視点位置ｅ_２は、現視点ｅ_１と新交点Ｃ_１′を結
ぶ直線Ｌ上であって新交点Ｃ_１′に近づくような位置に
設定する。新視点位置ｅ_２（ｘ_１′、ｙ_１′、ｚ_１′）
は下記で求める。

【数４】 ここで、ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１は現視点ｅ_１の座標であり、
Ｌ_１は直線Ｌの長さ（長さがｈでないので新交点Ｃ_１′
は一時的使用のための近似点である。後述するように正
確な新直交点は新ａ、ｂ、ｃを使って求める値）、Ｑは
交点Ｃ_１′の最大値又は極大値Ｒ_ｍａｘに対してある割
合率ｍを乗算して得た値である。

【数５】 ｍは予めキー入力した値である。１＞ｍ＞０に選ぶ。こ
れによって、ｅ_１よりも奥側のｍで定まる位置に新視点
ｅ_２が定まる。

【００４５】ステップ３５…新視点からの視線方向を定
めるステップである。先ず図７の説明で示した角度α、
βの変化量を下記で求める。

【数６】 ここで、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは（数２）で求めた値であ
る。ｄαを｜β｜が９０゜に近づく時に小さくする理由
は、図８の（ロ）の視点１から視点２に近づくにつれ
て、ｄｘが変化してもαに対する効果が少なくなるから
である（小さくしたいこと）。 ステップ３６…角度α、βの前回の値をα_１、 β_１と
すると、今回の変化分による角度α、βは

【数７】 となる。これによって新視点からの視線方向が定まる。

【００４６】ステップ３７…このステップでは、新視線
方向の中心線に直交する投影面を求める。投影面は図７
に示したようにａ、ｂ、ｃで表わされることから、この
ａ、ｂ、ｃを求める処理がステップ３７である。即ち、
新視点（ｘ_１′、ｙ_１′、ｚ _１′）から視線方向がα、
βの直線と距離ｈで直交する投影面のｘ、ｙ、ｚ軸と交
わる点ａ、ｂ、ｃは下記となる。

【数８】 新ａ、ｂ、ｃが決まることにより、正確な新直交点は
（数１２）により求まる。前述したように以前に求めた
Ｃ_１′は一時的使用のための新交点である。

【００４７】図６は、図１（ハ）のステップ２１の詳細
フローである。即ち、視点と視線方向と投影面とが定ま
ると、視点と投影面との間に介在する、新たな三次元原
画像の一部の画像が、新しい単位三次元画像となる。こ
の新しい単位三次元画像をその視点から視線方向に向け
て中心投影し、その中心投影画像を陰影化処理し、隠面
化処理し、新しい擬似三次元画像を得る。これを実現す
るのが図６の処理フローである。 ステップ４０…投影面のメモリの全画素濃度をゼロクリ
アする（初期化する）。 ステップ４１…投影面から表
示画面を切り出す。投影面のサイズと表示画面のサイズ
とが同一であれば、投影面は表示画面と一致する。しか
し、投影面のサイズは、表示画面のサイズより大きくし
ている例が多く、その場合には、投影面から表示画面相
当分の切り出しが必要となる。また、両サイズが一致し
ている場合でも、投影面の一部の領域のみを表示画面に
表示したいこともある。こうした場合も、投影面からの
切り出しが必要となる。そこで、ステップ４１では、切
り出し中心位置（Ｘ_ｃ、Ｙ_ｃ）を与えて、この中心から
表示画面の切り出しサイズ（例えば表示画面の大きさの
切り出しであれば画面サイズ）相当分を切り出すことに
した。ここで切り出し中心位置を交点Ｃ_１′とすれば、
奥行き方向が表示画面の中心となり、好ましい。このス
テップ４１を設けたことで、表示メモリのアドレス
（Ｘ、Ｙ）が指定可能となる。最初に指定するアドレス
（Ｘ、Ｙ）は、この切り出しサイズ相当の投影面領域の
左上である。アドレス更新は左から右、上から下へのラ
スタスキャンに従って行う（ステップ４８、５０）。

【００４８】ステップ４２…単位三次元画像の投影のた
めのスキャン開始ステップである。以下、単位三次元画
像を、ＣＴ画像の積み上げ三次元原画像の一部とした例
で説明する。この例を図９に示す。新視点ｅに対して投
影面２１が与えられ、その間に単位三次元画像が介在す
る。単位三次元画像は、ＣＴ画像を積み上げて得た三次
元原画像の一部であり、複数枚のＣＴ画像を積み上げて
得たものである。そして、その中の視点に最も近い１枚
のＣＴ画像２３（＃１）を先ず選ぶ。この際積み上げＣ
Ｔ画像は、絶対座標系ｘ、ｙ、ｚに対してｙ軸に平行に
積み上げたものとしている。この視点に最も近いＣＴ断
層像は、ＣＴ断層像番号がわかることから、ｙ成分もＣ
Ｔ断層番号から自動的にわかる。これをｙ_０とする。

【００４９】ステップ４３…視点に最も近いＣＴ断層像
の画素の中から、表示メモリのアドレス（Ｘ、Ｙ）に投
影される、断層像の対応する画素位置（ｘ_０、ｙ_０、ｚ
_０）を算出する。但し、ｙ_０はスライス像をｙ軸上に並
べたので、予めわかっている（計測時には「スライス間
隔」として相対的な値がわかる）。従って実際にはｘ _０
とｚ_０とを算する。この算出は、中心投影変換式（数
９）によって行う。表示メモリの全アドレス（Ｘ、Ｙ）
について、対応する画素位置（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）を算
出する。ここで、図９において、投影面２１上のＰ点が
表示メモリのアドレス（Ｘ、Ｙ）に相当し、断層像２３
上のＳ点が、対応する断層像の画素位置に相当する。但
し、図９では投影面上の任意点Ｐは、絶対座標系ｘｙｚ
の座標（ｘ、ｙ、ｚ）で示している。また、Ｃ_１点（ｘ
_ｃ１、ｙ_ｃ１、ｚ_ｃ１）は投影面２３への視点ｅからの
垂線交点である。その他、α、β、ａ、ｂ、ｃは図７の
定義と同じである。中心投影変換式は、大きく２つに分
かれる。第１は、Ｘ、Ｙ座標系からｘｙｚ系への変換式
であり、第２はＳ点の座標の決定式である。Ｘ、Ｙ系か
らｘｙｚ系への変換が（数９）である。

【数９】 即ち、（数９）の（１）からｙを取り出し、これを（数
９）の（２）にｙとして代入し、ｘ、ｚを求め、且つそ
れからｙを求めると（数９）の（３）が得られる。更
に、投影面２１は、

【数１０】 で表現し、ｅ点（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）とＰ点（ｘ、ｙ、
ｚ）を通る直線２２は、

【数１１】 で表現する。尚、Ｃ_１点（ｘ_ｃ１、ｙ_ｃ１、ｚ_ｃ１）に
は、例えば視点ｅ（ｘ_１、ｙ_１、ｚ _１）から投影面２１
に下した垂線と投影面２１との交わる点（この点と視点
ｅ間の距離ｈ）として、

【数１２】 を使ってもよい。

【００５０】投影された画像を投影面２１に相当する表
示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画素
で表示するとき、Ｘ、Ｙは−２５６から＋２５６までの
値を取る。それぞれのＸ、Ｙに対して上掲（数９）式に
よりｘ、ｙ、ｚが決まる。ｅ点のｘ_１、ｙ_１、ｚ_１は手
動モードの時、キー入力等により任意に与えるもので、
（数１３）式により、ｙ_０＝ｄ_０の断層像上で画素Ｓ点
の座標ｘ_０、ｚ_０が決まる。これがｘ_０、ｚ_０の決定式
である。

【数１３】 以上は１枚の断層像＃１の例であったが、実際上は断層
像は複数（＃１、＃２、…）であって、ｄ_０も複数個で
あるので、１組のＸ、Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ
_０、ｚ_０が決まる。この中から１つの断層像の投影すべ
き点ｘ_０、ｚ_０を選ぶ。選び方は、Ｚバッファ法（但
し、Ｚ成分の代わりに距離Ｒを使う）を使ってもよい
が、本実施例では別のやり方を使う。そこで、ステップ
４４、４５、４６を設けておく。

【００５１】ステップ４４、４５、４６…ステップ４４
では画素点（ｘ_０、ｚ_０）のしきい値処理をする。これ
は、関心部位を抽出するためであり、しきい値はその抽
出用のしきい値である。関心部位とは、例えば臓器の種
類（腸とか気管支とか）であり、臓器抽出用のしきい値
を与えておくことで、関心臓器の自動抽出がなされる。
その画素点（ｘ_０、ｚ_０）でしきい値を満足しなけれ
ば、ステップ４５で次のＣＴ画像（即ち、視点からみて
次に近いＣＴ画像）＃２を指定し、ステップ４１で指定
したアドレス（Ｘ、Ｙ）に対応するｙ＝ｙ_０での画素点
（ｘ_０、ｚ_０）をステップ４３で見つけ出し（ｙ_０は指
定ＣＴ画像から自動算出）、ステップ４４で再びしきい
値以上の画素濃度か否かを判定する。しきい値の範囲外
の画素濃度であれば再びステップ４５で次に近いＣＴ画
像を指定する。以下、ステップ４１で指示した（Ｘ、
Ｙ）に投影する、全ＣＴ画像にしきい値範囲内の画素濃
度がなければ、ステップ４６を経てステップ４７へ移
る。しきい値範囲内の画素濃度があるＣＴ画像＃ｉのｙ
＝ｙ_０での画素点（ｘ_０、ｚ_０）が存在すれば、それ以
上の奥側のＣＴ画像＃（ｉ＋１）、＃（ｉ＋２）、…は
サーチしない。そしてステップ４７へと移る。

【００５２】ステップ４７…ステップ３４で作った新視
点（ｘ_１′、ｙ_１′、ｚ_１′）とｙ＝ｙ_０での画素点
（ｘ_０、ｚ_０）との距離Ｒを下記で求める。

【数１４】 算出したＲから濃度Ｉを下記で求める。

【数１５】 ここでＩ_ｍａｘは規定の最大値である。この濃度Ｉはデ
プス法による濃度であるが同時に一種のＺバッファで処
理された隠面処理後の濃度である。かくして、１点
（Ｘ、Ｙ）についての陰影処理及び隠面処理がなされ、
これをメモリアドレス（Ｘ、Ｙ）に擬似三次元画像の画
素濃度として格納する。 ステップ４８…表示切り出しアドレスＸを＋１更新す
る。 ステップ４９…Ｘが表示切り出しアドレスの最大値にな
ったかをチェックする。最大値に達していなければ、ス
テップ４２へ戻る。最大値に達していれば、ステップ５
０へ移る。 ステップ５０…表示切り出しアドレスのＸが最大値に達
したことにより、アドレスを１行更新すべく、表示切り
出しアドレスのＹを１だけ更新する。アドレスＸも初期
値へと戻す。 ステップ５１…表示切り出しアドレスのＹが最大値に達
したか否かをチェックし、達していなければステップ４
２に戻り、達していれば全体の処理を終了する。

【００５３】図１０（イ）は、投影面２１と平行に複数
の断層面２３Ａ〜２３Ｅより成る三次元原画像（これは
積み上げ三次元原画像である）の、中心投影を説明する
図である。複数の断層面２３Ａ〜２３Ｅの中で中心投影
に利用するのは、断層面２３Ａ〜２３Ｄであり、これが
単位三次元画像となる。２３Ｅは視点ｅよりも外側（手
前側）にあるため、中心投影の対象からはずす。今、断
層面２３ＢにはＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３の如き映像があり、断
層面２３ＣにはＣ_１、Ｃ_２の如き映像があるものとす
る。ここで、映像とは、着目臓器であり、その臓器抽出
用のしきい値を与えて、しきい値範囲内の濃度の画素を
着目臓器として抽出し、その抽出画素に“１”を与えた
画像である。抽出臓器以外の画素は“０”にする。視点
ｅからの視線方向を決定し、これに直交する投影面を決
定する。視線方向は、視点から投影面へ中心投影する方
向であり、具体的には、視線方向の中心線０が投影面の
垂線となるように、視線方向を定める。この視線方向と
投影面との関係は、視点と視線方向と投影面とが更新さ
れても、その更新毎に成り立つようにしている。即ち、
視点から視線方向を定め、この定まった視線方向の中心
線が投影面の垂線となるように投影面を定めることにし
たものである。

【００５４】図１０（イ）において、視線方向からの中
心投影像は、投影面２１上では図のように、視点から放
射状に投影して得られる。Ｂ_１→Ｂ_１′、Ｂ_２→
Ｂ_２′、Ｂ _３→Ｂ_３′、Ｃ_１→Ｃ_１′、Ｃ_２→Ｃ_２′と
なって、投影像Ｂ_１′、Ｂ_２′、Ｂ _３′、Ｃ_１′、Ｃ_２
が得られる。尚、図でＢ_３′、Ｃ_２′とが若干の距離を
隔てて表記しているが、これは、投影像をわかりやすく
するためであって、実際上は重なったものとなる。尚、
図１０で使用したＣ_１、Ｃ_１′は図８、９で使用したも
のとは意味が異なる。更に、図１０（イ）で断層面２３
Ａ〜２３Ｅは計測ＣＴ断層像の面の他に、補間等の計算
処理で求めた断層面を含む。

【００５５】図１０（ロ）は、複数の断層面２３Ａ〜２
３Ｅと投影面２１とが図３のようにある傾きを持った関
係にある場合の図である。図２のような単純な関係にす
るには、断層面２３Ａ〜２３Ｅを、視線方向の中心線０
に直交するような断層面２３ａ〜２３ｅとし、投影面２
１に投影させる。断層面２３ａ〜２３ｅは、断層面２３
Ａ〜２３Ｅ（及び他の断層面も含まれる）からの計算処
理で求める。この計算処理には、断層面の画素位置計算
とその画素位置への画素濃度計算とがある。画素濃度計
算は、補間処理を利用する。

【００５６】以上の図１０（イ）は、図１のステップ１
での初期画面の時に用いられる。視点と投影面とが奥行
き方向に更新してゆく本実施例にあっては、この初期画
面以降の更新毎の、視点と投影面と単位三次元画像とは
ほとんどが図１０（ロ）の如き関係となる。

【００５７】図１１は、管路を持つ三次元原画像に対し
奥行き方向に視点と投影面とを更新してゆくことの模式
図である。最初に視点１と視線方向１と投影面１とを与
えて、投影面１に視点１からの中心投影像を得る。この
中心投影像は投影面１に挟まれた単位三次元画像１を中
心投影したものである。次に、視点１よりも奥行き方向
に近づく位置に視点２を与え、視線方向２を求め、対向
する投影面２に中心投影像を得る。以下、同様にして視
点と視線方向と投影面とを、画像の奥行き方向に更新し
てゆく。視点ｉはその任意の更新位置を示している。更
に、視点ｊは、管路が２つに分岐した例を示す。これは
図４に示した例に該当する。どちらか一方を選択するこ
とになる。図１で説明した通りである。

【００５８】図１２は投影面と表示面との関係を示す図
である。投影面とは、数学的には投影されるべき面であ
るが、画像処理上では、二次元配列のバッファメモリを
該当させている。一方、表示面とはＣＲＴ等の表示画面
であるが、実際上は、二次元配列の表示メモリの内容を
そのままスキャンして表示することから、この二次元配
列の表示メモリが該当するとみてよい。投影面である二
次元配列のバッファメモリと二次元配列の表示メモリと
は、そのサイズ（縦×横の大きさ）によって、以下の如
き使い方がある。 （イ）、第１は、バッファメモリサイズと表示メモリサ
イズとが同一である場合。これは、図１２（イ）に示す
例であり、実線の投影面と点線の表示面とが互いに全く
重なった関係にある。この場合には、投影面に得た中心
投影像をすべて表示面に表示させて使う。尚、同一サイ
ズでも表示切取りサイズがバッファメモリの一部であっ
て、これを表示メモリの対応した一部又は対応しない一
部に表示させる例もある。 （ロ）、第２は、バッファメモリサイズが表示メモリサ
イズよりも大きい場合。これは、図１２（ロ）に示す例
である。この場合には、表示すべき対象を選択すること
になる。表示面１とは左上側を選択した例、表示面２と
は中央よりも右下側を選択した例である。中央付近を選
択する例もありうる。この選択は、自動も手動もありう
る。

【００５９】図１１、及び図１２での投影面への中心投
影像は、単位三次元画像をそのまま投影したものではな
く、単位三次元画像に陰影処理を施して得た陰影処理画
像である。この陰影処理とは、視点から投影対象となる
画素位置までの距離Ｒを求め、この距離Ｒに逆比例する
ように、その画素位置の投影濃度Ｉを決定する処理であ
る。例えば（数１）で計算する。

【００６０】更に、図１１、図１２の投影面に相当する
バッファには、その画素位置に、２つ以上の濃度が重な
って投影されることがある。図１０（イ）のＢ_３′とＣ
_２′とが一部重複している画素位置の如き場合である。
こうした場合、距離Ｒの手前の画素位置の濃度を残し、
その他の遠い画素位置のものは消去する。これは一種の
Ｚバッファ法である。図１０（イ）の例では、重複して
いる画素位置にあってはＣ_２′が手前の距離のため、Ｃ
_２′を残すことになる。こうしたＺバッファ法で処理さ
れた二次元配列の画像が最終的に投影面に相当するバッ
ファメモリに得られる。こうした最終的に投影面に相当
するバッファメモリに得られた二次元配列画像が表示対
象となり、図１２（イ）や（ロ）に従って表示される。

【００６１】投影面は、位置と傾きで規定する。以下の
態様がある。 （１）、投影面の位置…投影面の中心位置を図７のｘｙ
ｚ座標系のどの位置におくかを決めるやり方がある。そ
の他に、投影面の右上端位置等の特徴的な位置をｘｙｚ
座標系のどの位置におくかを決めるやり方もある。いず
れでも、新視点とこの位置との距離が一定値になるよう
に決める。かくして更新毎に、その時の新視点が得られ
れば、自動的に投影面の位置が定まる。 （２）、投影面の傾き…どの位置を基準にして傾きを定
義するかが前提である。この基準位置は、（１）で述べ
た投影面の位置を使うことが好ましい。投影面の傾き
は、本来任意の値であってよいが、視線方向に直交する
ような値とすることが好ましい。

【００６２】図１のステップ１５で述べた最も遠い点
（又は極大値点）について追記する。最も遠い部分が点
ではなく一定の広がりを持った領域や面として得られて
いる例がある。こうした場合、最も遠い点がその領域や
面に沿って複数個存在することが考えられる。そこで、
統計的な処理を行って、その領域や面の中の中心位置や
重心位置を求め、これを最も遠い点として決めるやり方
もある。例えば、図４で領域Ｐ１とＰ２に大きな極大値
点があり、領域Ｐ１付近をさらに細かくみると極大値点
が複数個（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、……）存在し、領
域Ｐ２付近にも極大値点が複数個（Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ
２３、……）存在する場合（いずれも図示せず）であ
る。極大値点の数を減らす一方法は画像の平滑化であ
る。これを次に記す。

【００６３】平滑化画像は例えば、横５画素、縦５画素
の合計１５画素の画素値をくわえて２５で割り、５ｘ５
画素領域の中心画素の新たな画素値とする（もちろん、
平滑化まえのメモリと平滑化後のメモリは異なる）こと
で得られる。極大値点の数が減ったところで、極大値点
の間の距離を求める。この相互の距離のうち、予め設定
した値（例えば、気管支を見ている場合は、見たい気管
支の直径の１ｃｍ程度）より小さいものがあれば、さら
に平滑化をする。前記のすべての距離が、予め設定した
値より大きければ、そこで改めて極大値点が幾つかある
かを調べる。一つなら自動更新が可能であり、複数個な
ら操作者に問い合わせる。また最初に見つかった任意の
一点のみを選んで最も遠い点とするやり方もある。関心
領域について述べる。関心領域には以下の態様がある。 （１）、臓器そのものを関心領域とする例である。 （２）、病巣部を関心領域とする例である。 （３）、表示画面に切り取る対象を、関心領域とする例
である。

【００６４】図１のステップ４での手動による画面更新
では、三次元原画像を表示させながらマウスやキーボー
ドを使って、操作員の指示に従って行う。例えば、図５
のステップ３２のｄＸ、ｄＹを手動で入力する。または
もっと簡単にα、βとｈをキー入力する。尚、陰影づけ
のアルゴリズムとしては、ボリュームレンダリング法
（例えば Maec Levoy著 「Display of Surfaces from
Volume Date」、IEEE Computer Graphics & Applicatio
ns May 1988、29〜37P）を用いてもよい。これは、第１
の先願である特願平６−３４９２号の図６で述べたもの
である。

【００６５】図１３には、本発明の表示装置の実施例を
示す。図１３において、ＣＰＵ１は、全体の管理及び更
新処理（図１、図５、図６）を行うものであり、主メモ
リ２はそれに必要なプログラムのラッチ及び各種の作業
用データを記憶する。磁気ディスク３は、三次元原画像
を記憶しており、これをＣＰＵ１に送り更新処理の対象
とする。また更新の処理後の擬似三次元画像を含む各種
の処理経過画像が再利用すべき各種の画像を記憶する。
マウス８は、コントローラ７を介してＣＲＴ上にマウス
の表示を行わせ、自動更新や手動更新に利用される。表
示メモリ５は、ＣＲＴ６に表示するための画像や各種マ
イコンをラッチする。共通バス４はそれらの共通インタ
ーフェース線である。

【００６６】オペレーション上の特殊な場合について、
図８で説明する。図１４（イ）でｄＹを変化させるとβ
が変化し、断層像（ＣＴ像）をＧ_３、Ｇ _４方向に傾けた
と同じ効果が得られる（β変化する）。同じ効果をｄＸ
にも持たせたい。本来、ｄＸは画像をｙ軸の回りに回転
させる（αが変化する）効果を持つが、全く別の意味を
持たせたい場合がある。即ち、ｄＸを変化させたときＧ
_３、Ｇ_４とは直角方向のＧ_１、Ｇ_２方向に傾ける効果を
持たせたいときがある。しかも画像は、あまり回転させ
たくない。これに対する、近似的で便宜的な手段を以下
に説明する。例えば、ｄＹ＝０、ｄＸがゼロでないと
き、Ｇ_１、Ｇ_２方向に傾けるには、投影面をα方向に９
０度回転させて（βはそのまま）、ｄＹの大きさをｄＸ
と等しくし、強制的にｄＸ＝０と置き換えると、ｄＸは
ゼロなのでｙ軸の回りに回せず（αはそのまま）、しか
もｄＹは大きさがゼロでなくなり方向がＧ_１、Ｇ_２の方
向をむくのでＧ_１、Ｇ_２の方向に傾いた（βが変化す
る）疑似三次元画像が得られることになる。但し、上記
のように投影面を回転させて、見る方向を９０度回転さ
せたので、疑似三次元画像の構成後にｘ＝ｙ＝ｚ＝０の
投影点のまわりに回転して元に戻さなければならない。
通常はｄＸ、ｄＹともにゼロでないので、以下のように
近似的な処理をする。図１４（ロ）のように、ｄＹをｓ
ｑｒｔ（ｄＸ^２＋ｄＹ^２）、ｄＸをゼロと置き換えて、
同時にα方向に−ξだけ回転しておいて（ここで、ξ＝
ａｒｃｔａｎ（ｄＸ／ｄＹ）である）、疑似三次元画像
を構成する。これによりＧ_５、Ｇ_６方向の傾きが含まれ
ることになる。但し、−ξだけ角度を回転させているの
で、疑似三次元画像を構成したあとで、原点ｘ＝ｙ＝ｚ
＝０の投影点のまわりに＋ξだけ回転して元に戻す必要
がある。図１５にはこの手順を示す。

【００６７】尚、各実施例では、奥行き方向への視点の
更新例としたが、これとは逆に奥から手前の視点の更新
をも、ほぼ同じ考え方で可能であることは云うまでもな
い。

【００６８】図１６は、視点及び投影面の更新例の説明
図である。人間の気管支の断層像（ＣＴ画像）＃１〜＃
ｋを用意しておき、これに気管支の手前から内視鏡的に
近づき、分岐した気管支Ａ、Ｂの一方の気管支Ｂ内を更
に内視鏡的に進ときの様子を示している。視点１→２→
３が断層面に直角方向に視点を更新した例であり、視点
４→５が気管支Ｂ内を進むときの視点の更新例を示す。
これらの視点１〜５に合わせて投影面１〜５も更新され
る。

【００６９】図１７〜図２１には、図１６での視点１〜
５による具体的な表示画像例を示す。尚、図で補間とは
補間処理で得た画像とのことであり、図に示す個所以外
にも図の精度上から適当に作られて表示に使われる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、点としての視点位置
が、腸などの内部に沿って忠実に移動なように更新する
ことができるようになった。更に視点からの中心投影を
行わせたことで、腸などの内部であたかも移動するよう
な擬似三次元画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の視点自動更新のフローチャートであ
る。

【図２】中心投影を説明する図である。

【図３】中心投影を説明する図である。

【図４】選択画像が２つの存在する例を示す図である。

【図５】本発明の視点、視線方向、投影面の更新のフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の陰影化、隠面化処理のフローチャート
である。

【図７】視点と投影面との関係を示す図である。

【図８】現視点と新視点との位置関係を示す図である。

【図９】視点と投影面との関係を示す図である。

【図１０】視点と投影面と単位三次元画像とを示す図で
ある。

【図１１】奥行き方向に視点を更新する説明図である。

【図１２】投影面と表示面との各種対応例図である。

【図１３】本発明の表示装置の実施例図である。

【図１４】本発明の他の実施例図である。

【図１５】この他の実施例の処理フローチャートであ
る。

【図１６】視点と投影面との更新例を示す図である。

【図１７】視点１による表示画像例図である。

【図１８】視点２による表示画像例図である。

【図１９】視点３による表示画像例図である。

【図２０】視点４による表示画像例図である。

【図２１】視点５による表示画像例図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ 主メモリ ３ 補助メモリ ４ 共通バス ５ 表示メモリ ６ ＣＲＴ ７ コントローラ ８ マウス １００ 表示画面 １０２、１０３ アイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−242220（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96879（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−13374（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−28490（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−58183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−16741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−240851（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118039（ＪＰ，Ａ) 今里悠一他，「画像処理と応用シリー ズ４ 医用画像処理」，昭晃堂，1993年 10月30日，初版，ｐ．139−142 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 17/40 G06T 15/00 A61B 5/055 A61B 6/03 A61B 8/00 G01N 24/02 ＣＳＤＢ（日本国特許庁)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の三次元原画像の内部から見た疑
   似三次元画像を表示する画像表示方法において、前記三
   次元原画像を画像メモリに記憶し、その記憶された三次
   元原画像に視点、視線方向、投影面に基づき中心投影法
   により求められた疑似三次元画像を表示器に表示するス
   テップと、前記視点と前記疑似三次元画像の各画素位置
   との中で距離の最も遠い画素位置を算出し、その算出さ
   れた最も遠い画素位置の有る方向へ新視点を更新設定
   し、その更新設定された新視点の更新設定に伴って新視
   線方向及び新投影面を更新設定するステップと、それぞ
   れ更新設定された新視点、新視線方向及び新投影面に基
   づき中心投影法により求められる新疑似三次元画像を前
   記表示器に更新表示するステップと、を備えたことを特
   徴とする画像表示方法。
2. 【請求項２】 前記更新設定ステップは、前記新視点を
   設定する際の操作モードが自動操作と手動操作の何れか
   を選択するために自動／手動アイコンを前記表示器に表
   示するステップと、前記表示された自動／手動アイコン
   のうちの一方の操作モードを選択するステップと、前記
   選択された操作モードにより、自動アイコンが選択され
   たときには自動的に新視点を設定するステップと、を備
   えたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
3. 【請求項３】 更に前記新疑似三次元画像の回転方向の
   指示情報を前記表示器に表示するステップと、前記回転
   方向指示情報の表示領域に前記新疑似三次元画像の回転
   方向を設定するステップと、このステップに設定された
   回転方向での新疑似三次元画像を求め、その求められた
   新疑似三次元画像を前記表示器に表示するステップと、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像
   表示方法。
4. 【請求項４】 前記更新設定ステップは、前記投影面で
   の前記視点から新視点への移動位置と前記視線方向によ
   り新視線方向を更新設定するとともに、この更新設定さ
   れた新視線方向の中心線に直交するように新投影面を更
   新設定することを特徴する請求項１に記載の画像表示方
   法。
5. 【請求項５】 表示された第１の擬似三次元画像上に視
   点を設定する手段と、前記視点と前記表示画像の画素位
   置との奥行き方向の距離を算出する手段と、該算出され
   た奥行き方向の距離のうちの最も遠い画素位置を決定す
   る手段と、前記最も遠い画素位置の有る方向に視点を移
   動する手段と、前記移動した視点からの第２の擬似三次
   元画像を得る手段と、前記第２の擬似三次元画像を表示
   する手段と、を備えたことを特徴する画像表示装置。
6. 【請求項６】 表示された第１の擬似三次元画像上に視
   点を設定する手段と、前記視点と前記表示画像の画素点
   との奥行き方向の距離を算出する手段と、該算出された
   奥行き方向の距離のうちの最も遠い画素位置を決定する
   とともに、自動操作と手動操作との何れかによって最も
   遠い画素位置に向かって視点を移動する操作モードを選
   択するための自動／手動アイコンを表示する手段と、前
   記自動／手動アイコンの一つを選択する手段と、選択し
   た操作モードによって前記最も遠い画素位置の有る方向
   に視点を移動する手段と、前記移動した視点からの第２
   の擬似三次元画像を得る手段と、前記第２の擬似三次元
   画像を表示する手段と、を備えたことを特徴する画像表
   示装置。
7. 【請求項７】 更に、前記第１の三次元画像の回転方向
   指示情報を表示する手殺と、前記回転方向指示惰報の表
   示領域に回転方向を設定する手段と、前記回転方向での
   第２の三次元画像を再構成する手段と、前記第２の三次
   元画像を表示器上に表示する手段と、を備えたことを特
   徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 対象物の三次元原画像の内部から見た擬
   似三次元画像を表示する画像表示装置において、前記三
   次元原画像を画像メモリに記憶し、その記憶された三次
   元原画像に視点、視線方向、投影面を設定し、それらの
   設定された視点、視線方向、投影面に基づき中心投影法
   により求められた擬似三次元画像を表示器に表示する手
   段と、前記視点と前記擬似三次元画像の各画素位置との
   中で距離の最も遠い画素位置を算出し、その算出された
   最も遠い画素位置の有る方向へ新視点を更新設定し、そ
   の更新設定された新視点の更新設定に伴って新視線方向
   及ぴ新投影面を更新設定する手段と、それぞれ更新設定
   された新視点、新視線方向及ぴ新投影面に基づき中心投
   影法により求められる新擬似三次元画像を前記表示器に
   更新表示する手段と、を備えたことを特徴する画像表示
   装置。
9. 【請求項９】 前記更新設定手段は、前記新視点を設定
   する際の操作モードが自動操作と手動操作の何れかを選
   択するために自動／手動アイコンを前記表示器に表示す
   る手段と、前記表示された自動／手動アイコンのうちの
   一方の操作モードを選択する手段と、前記選択された操
   作モードにより、自動アイコンが選択されたときには自
   動的に新視点を設定し、手動アイコンが選択されたとき
   には手動的に新視点を設定する手段と、を備えたことを
   特徴する請求項８に記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記新擬似三次元画像の回転方向の指
    示情報を前記表示器に表示する手段と、前記回転方向指
    示情報の表示領域に前記新擬似三次元画像の回転方向を
    設定する手段と、この手段で設定された回転方向での新
    擬似三次元画像を求め、その求められた新擬似三次元画
    像を前記表示器に表示する手段と、を備えたことを特徴
    とする請求壊８又は９に記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記更新設定手段は、前記投影面での
    前記視点から新視点への移動位置と前記視線方向により
    新視線方向を更新設定するとともに、この更新設定され
    た新視線方向の中心線に直交するように新投影面を更新
    設定することを特徴する請求項８に記載の画像表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記更新設定ステップは、前記三次元
    原画像が管路を持つ場合に対し、視点と投影面とを更新
    してゆくことの模式図を表示すること特徴とする請求項
    １の画像表示方法。
13. 【請求項１３】 前記更新設定手段は、前記三次元原画
    像が管路を持つ場合に対し、視点と投影面とを更新して
    ゆくことの模式図を表示すること特徴とする請求項８の
    画像表示装置。
14. 【請求項１４】 前記更新表示ステップは、前記投影面
    のメモリサイズが前記表示器の画面のメモリサイズより
    も大きい場合、表示すべき対象を選択するステップを含
    むこと特徴とする請求項１の画像表示方法。
15. 【請求項１５】 前記更新表示手段は、前記投影面のメ
    モリサイズが前記表示器の画面のメモリサイズよりも大
    きい揚合、表示すべき対象を選択する手段を含むこと特
    徴とする請求項８の画像表示装置。
16. 【請求項１６】 前記更新設定ステップは、前記三次元
    原画像が気管支を含む管路を持っ揚合に対し、その管路
    の形状に沿って視点と投影面とを更新していくこと特徴
    とする請求項１の画像表示方法。
17. 【請求項１７】 前記更新設定手段は、前記三次元原画
    像が気管支を含む管路を持つ場合に対し、その管路の形
    状に沿って視点と投影面とを更新していくこと特徴とす
    る請求項８の画像表示装置。