JP3516942B2 - 3次元画像処理方法、装置およびプログラム - Google Patents

3次元画像処理方法、装置およびプログラム

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JP3516942B2
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和彦 松本
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボクセルデータに基
づくボリュームレンダリングに係り、特に、ある関心領
域に他の関心領域が連結している場合に、他の関心領域
を除去あるいは抽出する3次元画像処理方法、装置およ
びプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータを用いた画像処理技術の進
展により人体の内部構造を直接観測することを可能にし
たCT(Computed Tomography)、MRI(Magnetic Re
sonance Imaging)の出現は医療分野に革新をもたらし
た技術であり、生体の断層画像を用いた医療診断が広く
行われている。さらに近年は、断層画像だけではわかり
難い物体内部の3次元構造を可視化する技術として、C
T等により得られる物体の3次元デジタルデータから3
次元構造のイメージを直接描画するボリュームレンダリ
ングが多方面に活用されている。
【0003】ボリュームレンダリングの優れた手法とし
てレイキャスティングが知られている。レイキャスティ
ングは、仮想始点から物体に対して仮想光線(レイ)を
照射し、物体内部からの仮想反射光の画像を仮想投影面
に形成することにより、物体内部の3次元構造を透視す
るイメージ画像を形成する手法である。レイキャスティ
ングについては、例えば、「新世代3次元CT診断」
(1995年11月1日、株式会社南江堂発行)に基本
的な理論が述べられている。
【0004】レイキャスティングの要点を説明する。物
体の3次元領域の構成単位となる微小単位領域をボクセ
ルと称し、ボクセルの濃度値等の特性を表わす固有のデ
ータをボクセル値と称する。物体全体はボクセル値の3
次元配列であるボクセルデータで表現される。通常、C
T等により得られる2次元の断層画像データを断層面に
垂直な方向に沿って積層し、必要な補間を行うことによ
り3次元配列のボクセルデータが得られる。
【0005】仮想始点から物体に対して照射された仮想
光線に対する仮想反射光は、ボクセル値に対して人為的
に設定される不透明度(オパシティ値)に応じて生ずる
ものとする。通常オパシティ値は0から1までの値を取
り、値が0の場合は透明、1の場合は不透明、その間の
値は半透明に対応する。さらに、仮想的な表面を捕捉す
るためにボクセルデータのグラディエントすなわち法線
ベクトルを求め、仮想光線と法線ベクトルのなす角の余
弦から陰影付けのシェーディング係数を計算する。仮想
反射光は、ボクセルに照射される仮想光線の強度にボク
セルの不透明度とシェーディング係数を乗じて算出され
る。この仮想反射光を仮想光線に沿って積算することに
より、仮想投影面に物体内部の3次元構造を透視するイ
メージ画像が得られる。
【0006】医療診断においてボリュームレンダリング
を用いる場合、例えば人体内の血管についてボリューム
レンダリングを行う場合には、まず、ボクセルデータか
ら対象とする血管組織を含む有効領域の抽出を行う。対
象とする人体組織に対応するボクセル値の範囲を指定
(スレッショルド指定)することにより、特定の範囲の
ボクセル値を有するボクセルのみを有効とすることがで
きる。抽出されたボクセルにおけるオパシティ値を得る
場合、有効領域内のボクセルのオパシティ値は正の値と
し、有効領域外を0とする。ボクセルのオパシティ値が
0の場合、そのボクセルは透明であると解釈され、ボリ
ュームレンダリングには反映されない。
【0007】このように有効領域が抽出されたボクセル
データに対してボリュームレンダリングを行うときに、
個々の人体組織が有するボクセル値の範囲に広がりがあ
るために、必ずしも関心領域だけが抽出されるとは限ら
ず、他の領域が連結して抽出されることがある。その結
果、医療診断の対象としたい人体組織を見るときに、他
の領域に邪魔されて観察しにくくなる。
【0008】図12は、有効領域が抽出されたボクセル
データに対してボリュームレンダリングを行って得られ
た画像例で、血管組織に骨がわずかに連結している。こ
こで、血管組織のみを観察して医療診断を行いたい場合
に、このボクセルデータにおいて骨の部分のみをカット
することが望ましいが、血管組織に骨が3次元形状で連
結しているため、骨の部分のみをカットする処理は一般
に困難な作業を伴う。
【0009】従来、このようなボクセルデータにおける
連結領域の除去処理として、図13に示すような手法が
ある。図13(a)は人体組織が重なって見えても実際
には連結していない場合で、カットしたい骨の内部の1
点を指定し、この点を含む連結領域を削除することによ
り、骨の部分のみがカットされて血管組織のボクセルデ
ータが得られる。これに対して、図13(b)は血管組
織に骨が実際に連結している場合で、カットしたい骨の
内部の1点を指定し、この点を含む連結領域を削除する
と、連結している血管組織もすべて削除されてしまう。
【0010】この対策手法として、図13(c)に示す
スレッショルド指定を変更する方法がある。これは、有
効領域を抽出するボクセル値の範囲を狭くすることによ
り、人体組織が分離されて抽出されるようにし、それに
対して対象領域のカットを行うものである。
【0011】例えば、図13(c)において、スレッシ
ョルド指定の変更により分離されて抽出された人体組織
に対して、501に示すようにカットしたい骨の内部の
1点を指定し、この点を含む連結領域を削除すると、5
02に示すように骨の部分のみがカットされる。その
後、503に示すようにスレッショルド指定を元に戻す
と所望の血管組織は元に復元される。このときカットさ
れた領域以外の骨の部分も復元される。首尾よく連結部
分がカットされている場合は復元された骨の部分のカッ
トが可能であるが、復元結果で連結部分が残っている場
合は骨の部分のみのカットは達成されない。
【0012】このように、スレッショルド指定を変更す
ることのみで不要な領域を除去して目的とする領域を形
成することは困難であり、所望の結果を得るまで作業を
繰り返し行うことになり、所望の結果が得られない可能
性も高く、この手法は大変効率が悪い。
【0013】他の手法として、3次元図形を用いてボク
セルデータに対する演算を行い、3次元図形の領域を除
去する方法がある。図14はこのような3次元図形を用
いた領域除去の手法例を示すもので、3次元図形として
は、平面、曲面、球、多角形などが用いられる。
【0014】図15は、図12の画像に対して、平面を
用いて領域除去を行う例を示したものである。レイキャ
スティングの始点を変えてボリュームレンダリングを行
い、連結部分を把握した上で、702に示すようにこの
連結部分に平面の位置を合わせて領域をカットする演算
を行う。その後、703に示すようにカットしたい骨の
内部の1点を指定し、この点を含む連結領域を削除する
と、704に示すように骨の部分のみがカットされて所
望の血管組織が得られる。
【0015】しかしながら、インタラクティブに位置合
わせをした平面で連結部分をカットしたため、得られた
血管組織の連結部分であった箇所は領域が変形されてい
る恐れがある。このように、この手法は既存の3次元図
形を用いるため、連結領域の認識をするものではなく、
物体の形状に関わらず領域がカットされてしまう欠点が
ある。
【0016】さらに他の手法として、領域のマスク演算
を行う手法がある。これは、有効領域に対して領域の加
算、減算、アンド演算、膨張、収縮などの演算を行うも
のである。この手法も連結領域の認識をするものではな
く、機械的な演算であるため使用法が難しく、物体の本
来の形状が変形してしまう場合があるのが短所である。
【0017】上述した手法を組み合わせて、例えば、3
次元図形による領域除去と領域のマスク演算を用いて連
結領域を分割した後に、スレッショルド指定を変更する
手法を用いて対象領域を除去することも可能である。し
かしながら、手順が複雑で熟練が必要であり、手間と時
間がかかり、残したい物体の本来の形状が操作の途中で
変形してしまう場合があるなどの欠点がある。
【0018】図16は、図12の画像に対して、スレッ
ショルド指定を変更する手法と、膨張によるマスク演算
手法を組み合わせて使用する例を示したものである。ま
ず、スレッショルド指定の変更により分離されて抽出さ
れた人体組織に対して、802に示すようにカットした
い骨の内部の1点を指定し、この点を含む連結領域を削
除すると、803に示すように骨の内部部分のみがカッ
トされる。その後、得られた血管領域に対して膨張演算
を行い、804に示すようにマスク領域を形成する。最
後に、元の有効領域に対して前記マスク領域を用いてマ
スク演算を行うことにより、805に示すようにマスク
領域外の領域がカットされて所望の領域を得る。
【0019】しかしながら、805に示すように、形成
されたマスク領域は連結領域の認識をするものではな
く、マスク領域は純粋に膨張により形成されたため、最
後に得られた領域には一部の骨の部分がマスク領域に取
り込まれてしまい、カットしたい部分が残ってしまう可
能性が高い。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、有効領域が抽出されたボクセルデ
ータに基づくボリュームレンダリングにおいて、医療診
断の対象としたい人体組織に対象外の人体組織が連結し
ている場合に、不要な人体組織の領域を正確に効率よく
削除し、人体組織の関心領域を損なわずに抽出すること
ができる3次元画像処理方法、装置およびプログラムを
提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1及び2
に記載の3次元画像処理方法は、ボクセルデータに対し
てレイキャスティングによりボリュームレンダリングを
行う3次元画像処理方法において、ボクセルデータの有
効領域を抽出し( 図1:S101、S102)、前記
有効領域中の関心領域内にシード領域を設定し( 図
1:S103、S104)、膨張度を指定し( 図1:
S105)、前記シード領域を前記有効領域中の連結領
域内で前記膨張度に従って変形させ(図1:S10
6)、前記変形させたシード領域を前記有効領域から除
去あるいは抽出する(図1:S113)、ことを含むも
のである。
【0022】また、請求項7及び8に記載の3次元画像
処理プログラムは、ボクセルデータに対してレイキャス
ティングによりボリュームレンダリングを行う3次元画
像処理プログラムにおいて、コンピュータを、ボクセル
データから抽出した有効領域中の関心領域内に設定した
シード領域を前記有効領域中の連結領域内で、予め指定
した膨張度に従って変形させた後、前記有効領域から除
去あるいは抽出する手段、として機能させるものであ
る。
【0023】請求項1、2、7及び8に係る発明によれ
ば、関心領域内にシード領域を設定し、これを指定され
た膨張度に従って有効領域中の連結領域内で変形させる
ことにより、変形させたシード領域の形状を最も適切な
ものに容易に調節することができるため、有効領域から
除去あるいは抽出する適切な形状の連結領域を正確かつ
容易に得ることができる。また、この方法では、操作に
より物体の形状が変形することはない。
【0024】さらに、本発明の請求項1及び2に記載の
3次元画像処理方法は、前記有効領域をボリュームレン
ダリングにより確認し( 図1:S107)、前記膨張
度および前記シード領域の設定をインタラクティブに指
定し( 図1:S108、S109)、前記シード領域
を前記有効領域中の連結領域内で前記膨張度に従って変
形させ( 図1:S106)、前記変形させたシード領
域を前記有効領域から除去あるいは抽出した結果をボリ
ュームレンダリングにより確認する(図1:S10
7)、ことを同順に繰り返すものである。
【0025】請求項1及び2に係る発明によれば、膨張
度およびシード領域の設定、有効領域中の連結領域内で
のシード領域の変形、ボリュームレンダリングによる確
認からなる一連の処理をインタラクティブに行うことが
できるため、有効領域から除去あるいは抽出する連結領
域の形状を評価しながら作業を行うことができ、より正
確な結果を容易に得ることができる。
【0026】さらに、本発明の請求項に記載の3次元
画像処理方法は、前記変形させたシード領域を前記有効
領域から除去した結果を、前記有効領域と前記変形させ
たシード領域との境界を強調表示して確認するものであ
る。
【0027】さらに、請求項に記載の3次元画像処理
プログラムは、前記変形させたシード領域を前記有効領
域から除去した結果を、前記有効領域と前記変形させた
シード領域との境界を強調して画面に表示する手段とし
て機能させるものである。
【0028】請求項1及び7に係る発明によれば、有効
領域からの除去により更新した部分を強調表示すること
で、除去したい部分が全て除去されたか、また、除去し
たくない部分が除去されてないかを容易に認識すること
ができる。
【0029】さらに、本発明の請求項に記載の3次元
画像処理方法は、前記変形させたシード領域を前記有効
領域から除去あるいは抽出した結果を、画面上の前記有
効領域から除去あるいは抽出する前の結果と比較するこ
とにより求められる更新領域のみのボリュームレンダリ
ングにより確認するものである。
【0030】さらに、請求項に記載の3次元画像処理
プログラムは、前記変形させたシード領域を前記有効領
域から除去あるいは抽出した結果を、画面上の前記有効
領域から除去あるいは抽出する前の結果と比較すること
により求められる更新領域のみのボリュームレンダリン
グにより画像に表示する手段として機能させるものであ
る。
【0031】請求項2及び8に係る発明によれば、画面
上で更新が必要な領域のみ局所的にボリュームレンダリ
ング処理を行うことで、計算負荷が軽減され画面を迅速
に更新することができる。画面全体を高画質のままでリ
アルタイムで更新することができる。
【0032】本発明の請求項に記載の3次元画像処理
方法は、ボリュームレンダリングにより得られた画像上
で指定した任意の点、線または形状を開始位置とし、視
点方向から深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到
達したボクセルデータ上の対応する点、線または形状と
連結する投影領域内の領域を対象表面のシード領域とし
て設定するものである( 図5、6参照)。
【0033】また、請求項に記載の3次元画像処理プ
ログラムは、ボリュームレンダリングにより得られた画
像上で指定した任意の点、線または形状を開始位置と
し、視点方向から深さ方向へレイのトレースを行い最初
に到達したボクセルデータ上の対応する点、線または形
状と連結する投影領域内の領域を対象表面のシード領域
として設定する手段として機能させるものである。
【0034】請求項3及び9に係る発明によれば、物体
表面の一部領域を指定することで連結した表面全体をシ
ード領域として設定することができる。そのため、関心
対象となる物体表面を簡単にかつ正確にシード領域とす
ることができる。
【0035】本発明の請求項に記載の3次元画像処理
方法は、ボリュームレンダリングにより得られた画像上
で指定した任意の点、線または形状を開始位置とし、視
点方向から深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到
達したボクセルデータ上の対応する点、線または形状を
対象表面のシード領域として設定するものである。
【0036】また、請求項10に記載の3次元画像処理
プログラムは、ボリュームレンダリングにより得られた
画像上で指定した任意の点、線または形状を開始位置と
し、視点方向から深さ方向へレイのトレースを行い、最
初に到達したボクセルデータ上の対応する点、線または
形状を対象表面のシード領域として設定する手段として
機能させるものである。
【0037】請求項4及び10に係る発明によれば、物
体表面上に任意の点、線または形状をシード領域として
設定することができるため、医療診断の対象としたい人
体組織の状況に応じてシード領域の設定を様々に変えて
結果を確認することができ、より適切な結果を容易に得
ることができる。請求項4及び10に係る発明では、ボ
リュームレンダリングにより得られた画像上で指定した
任意の2次元図形に対応するボクセルデータ上の領域を
そのままシード領域とするため、物体表面上のシード領
域の形状を正確に指定することができる。
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】本発明の請求項に記載の3次元画像処理
方法は、請求項3及び4のいずれか一項記載の3次元処
理方法において、前記シード領域を、ボクセルデータ上
で、視点方向からの深さ方向へ展開し、指定した深さの
範囲内の領域をシード領域として再設定するものである
(図9参照)。
【0044】また、請求項11に記載の3次元画像処理
プログラムは、請求項9及び10のいずれか一項記載の
3次元画像処理プログラムにおいて、前記シード領域
を、ボクセルデータ上で、視点方向からの深さ方向へ展
開し、指定した深さの範囲内の領域をシード領域として
再設定する手段として機能させるものである(図9参
照)。
【0045】請求項5及び11に係る発明によれば、シ
ード領域を深さ方向へ展開することができるため、医療
診断の対象としたい人体組織の深さ方向の形状に合わせ
て任意の形状のシード領域を設定することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形
態に係る3次元画像処理技術を示すフローチャートであ
る。図2および図3は、本発明の一実施の形態に係る3
次元画像処理技術に従って、人体組織のボクセルデータ
に対する画像処理を進める様子を説明する図である。な
お、以下に説明する画像処理は、各工程をコンピュータ
で処理させるためのプログラムによっても提供すること
ができる。
【0047】図1において、まず、ボクセルデータから
医療診断の対象としたい人体組織が適切に表示されるよ
うに、ボリュームレンダリングを行いながら、有効領域
を抽出するためのボクセル値の範囲を指定し、ボリュー
ムレンダリングのパラメータ(オパシティ値、色、拡大
率、角度など)を設定する(S101)。
【0048】次に、抽出された有効領域に対応するマス
クデータを生成する(S102)。以降は、このマスク
データが示すマスク領域をカットすることにより、所望
の関心領域が得られるようにする。マスクデータを生成
する時点では、通常はオパシティ値が0でない領域をマ
スク領域とする。
【0049】本実施の形態の手法は、人体組織内でカッ
トしたい連結領域内に処理の開始点となるシード領域を
設定し、これをインタラクティブな手法で漸次変形させ
てカットしたい連結領域が得られるようにするもので、
あたかも虫食い領域が次第に広がるように捉えることが
できるので、この手法を虫食いカットと名付ける。
【0050】これを行うために、シード領域の形状を決
定し(S103)、シード領域を配置する位置を指定す
る(S104)。図2の201には、連結領域内でシー
ド領域が設定された様子が示されている。
【0051】次に、虫食いカットをコントロールするた
めに膨張度を指定する(S105)。膨張度はシード領
域を開始領域とする変形の程度を正(膨張)から負(収
縮)の範囲でコントロールするもので、シード領域に対
する変形の割合(体積)やボクセルを単位とする絶対
値、その他の指定方法でもよい。以下の説明では膨張度
としてシード領域に対する膨張倍率を用いる。
【0052】以上の準備の上で、膨張度に従い有効領域
中の連結領域内でシード領域を変形させ、変形させたシ
ード領域を有効領域からカットする(S106)。この
結果をボリュームレンダリングにより確認する(S10
7)。図2の202、203には異なる膨張度による結
果が示されている。なお、カットした部分を容易に確認
するために、カットによる切り口を画面上で強調して表
示することもできる。有効領域と変形させたシード領域
との境界を得、境界を強調(着色、点滅、アニメーショ
ン等)して画面に描画することでどこをカットしたのか
を一目で確認することができる。
【0053】この結果により、S108では膨張度の指
定、S109ではシード領域の位置、S110ではカッ
トされた領域を評価し、条件を満たさなければ、それぞ
れ、S105の膨張度の指定、S104シード領域の配
置、S103のシード領域の形状の決定に戻り、再び虫
食いカットの一連の処理をやり直す。
【0054】S110で条件を満たす場合は、カットさ
れた領域に従って、マスクデータを更新し(S11
1)、医療診断対象の人体組織が適切に抽出されたかを
総合的に判定する(S112)。ここで条件を満たさな
い場合は、S103から虫食いカットの一連の処理を繰
り返す。
【0055】図3は、図4の血管組織に骨がわずかに連
結している画像例において、本実施の形態の手法により
連結部分を的確に捉えることができる様子を示してい
る。図3の301において、まず、血管組織との連結部
分に対する骨の反対側の面全体にシード領域を設定す
る。これを回転させて側面から観察した画像を302に
示す。
【0056】骨の表面部分全体に設定するシード領域
は、視点方向からのボリュームレンダリングにより得ら
れた画像上から設定される(図4参照)。シード領域を
設定する手法として、(1)ボリュームレンダリングに
より得られた画像上で、任意の点を指定し、視点方向か
ら奥行き方向へレイのトレースを行い最初に到達したボ
クセルデータ上の点と連結する領域をシード領域として
設定する(点指定:図5参照)、(2)ボリュームレン
ダリングにより得られた画像上で、任意の形状の領域を
指定し、視点方向から奥行き方向へレイのトレースを行
い最初に到達したボクセルデータ上の領域と連結する領
域をシード領域として設定する(領域指定:図6参
照)、または(3)ボリュームレンダリングにより得ら
れた画像上で、任意の形状の領域を指定し、視点方向か
ら奥行き方向へレイのトレースを行い最初に到達したボ
クセルデータ上の領域をシード領域として設定する(囲
い込み:図7参照)。
【0057】(1)の手法では、指定した点とつながっ
ている物体表面がシード領域となる。従って、分離した
物体表面や、同一物体であっても視点方向から奥行きに
ギャップがあり、つながらない物体表面はシード領域に
ならない。
【0058】(2)および(3)の方法は、ボリューム
レンダリングにより得られた画像上で任意の形状の領域
を指定する点で共通するが、(2)の方法では参照画像
が物体に投影された物体表面部分を越えてシード領域が
設定されるのに対し(図8(a)参照)、(3)の方法
ではボリュームレンダリングにより得られた画像上の領
域とボクセルデータ上の領域とを一致させ、ボリューム
レンダリングにより得られた画像上で指定した領域外に
シード領域を変形させないようにしている(図8(b)
参照)。(2)および(3)の方法でも、(1)の方法
と同様に、分離した物体表面や、同一物体であっても視
点方向から奥行きにギャップがあり、つながらない物体
表面はシード領域にならない。
【0059】なお、上記(1)、(2)および(3)で
は、シード領域を骨等の対象の表面に設定する場合を説
明しているが、対象の内部にシード領域を設定すること
もできる。対象内部にシード領域を設定する手法とし
て、ボリュームレンダリングにより得られた画像上で、
任意の点、線または形状を指定した後、視点方向から奥
行き方向へレイのトレースを行い、対象の奥行き中心を
対象内部のシード領域として設定する。対象の奥行き中
心は、ボリュームレンダリングにより得られた画像上
で、任意の点、線または形状を指定し、視点方向から奥
行き方向へレイのトレースを行い最初に到達したボクセ
ルデータ上の点等と最初に対象を通過した点等との中間
位置で特定することができる。
【0060】これらの手法によれば、関心領域の形状が
複雑でも、形状に合わせた任意のシード領域を設定する
ことができる。なお、ボリュームレンダリングにより得
られた画像上の任意の形状は、指定領域をペイントする
方法、閉曲線を描くことで実質的に閉曲線内部の領域全
てをペイントする方法等により特定することができる。
また、上記(1)、(2)および(3)の方法におい
て、各ボクセルが視点方向からの奥行き、深さ情報を持
っているものとし、シード領域を、ボクセルデータ上
で、視点方向からの奥行き、深さ方向へ展開し、指定し
た奥行き、深さの範囲内の領域をシード領域として再設
定することで、奥行き、深さ方向の形状に合わせて任意
の形状のシード領域を設定することができる(深さによ
る調節:図9参照)。
【0061】次に、図3において、(1)、(2)また
は(3)の方法によって設定したシード領域を骨の連結
領域内でインタラクティブな作業で漸次変形させ、ボリ
ュームレンダリングを行いながら結果を確認し、303
に示すように変形させたシード領域が血管組織との連結
部分に達したときに変形を停止させる。この変形させた
シード領域を有効領域からカットすることにより、所望
の血管組織の良好な画像を得ることができる。
【0062】上述のようにシード領域を用いて有効領域
をカットし、有効領域が更新される度にボリュームレン
ダリング処理を行うことで(コンピュータ画面上に反映
させることで)、カットの様子を確認しながらインタラ
クティブに虫食いカットを行うことができる。しかし、
ボリュームレンダリング処理の負荷が大きいことから、
ボリュームレンダリング処理を行う範囲を画面上の更新
領域に限定することで、計算負荷を減らし迅速な画面更
新を行うことができる。
【0063】図10はボリュームレンダリング処理の対
象となる部分を算出する様子を示しており、(a)から
(c)の順に処理を進める。なお、併せて対応する処理
フローを図11に示すステップS401からステップS
407を参照して説明する。まず、虫食いカットに先立
ち、虫食いカット前のマスクデータをM1、M2にコピ
ーしておき(S402)、その後、虫食いカットを開始
する。虫食いカット後は、マスクデータM2を更新して
おく(S403)。
【0064】図10(b)において、虫食いカット後の
ボクセルデータ上のカット部分を特定するために、マス
クデータM1、M2を比較し、更新された各ボクセルの
3次元座標を得る(S404)。得られた各ボクセルの
3次元座標から対応する画面上の各ピクセルの2次元座
標を計算し、更新領域を得る(S405)。なお、上記
手法は更新された各ボクセルから画面上の更新領域を計
算するが、画面上の全ピクセルからレイのトレースを行
い画面上の更新領域を直接得る手法も考えられる。後者
の手法では、レイが更新ボクセルにあたった場合、その
レイに対応するピクセルが更新領域となる。
【0065】次に、図10(c)において、画面上の更
新領域からレイキャストし、更新領域のみボリュームレ
ンダリング処理を行い(S406)、ボリュームレンダ
リング処理結果を画面に反映させる(S407)。
【0066】以上の処理により、ボリュームレンダリン
グ処理が画面上の更新領域にのみ限定され(図10
(c))、画面全体をボリュームレンダリング処理する
場合(図10(d))に比べて計算負荷を減らすことが
できる。
【0067】このように、本実施の形態の手法によれ
ば、インタラクティブに画面で確認しながら不要な人体
組織をカットすることができ、膨張度の指定とシード領
域の形状の調整によりカット領域の形状を調節できるた
め、連結部分を正確に効率よくカットすることができ
る。また、本実施の形態の手法においては、カット操作
により物体の形状が変形することはない。
【0068】なお、以上の説明において、医療診断の対
象としたい人体組織に連結している不要な人体組織の領
域をカットする場合を取り上げたが、医療診断の対象と
したい人体組織を関心領域として抽出する場合にも、本
実施の形態の手法を同様に適用することが可能なことは
明らかである。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボクセルデータに対してレイキャスティングによりボリ
ュームレンダリングを行う3次元画像処理方法におい
て、関心領域内にシード領域を設定し、これを指定され
た膨張度に従って有効領域中の連結領域内で変形させる
手法により、変形させたシード領域の形状を容易にコン
トロールすることができ、物体の形状を変形させること
もなく、対象の連結領域を正確かつ容易に有効領域から
除去あるいは抽出することができるという有利な効果を
有する。
【0070】さらに本発明によれば、膨張度およびシー
ド領域の設定、有効領域中の連結領域内でのシード領域
の変形、ボリュームレンダリングによる確認からなる一
連の処理をインタラクティブに行うことができるため、
有効領域から除去あるいは抽出する連結領域の形状を評
価しながら作業を行うことができ、より正確な結果を容
易に得ることができるという有利な効果を有する。
【0071】さらに本発明によれば、シード領域として
任意の点、線または形状を設定することができるため、
医療診断の対象としたい人体組織の状況に応じてシード
領域の設定を様々に変えて結果を確認することができ、
より適切な結果を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る3次元画像処理技
術を示すフローチャートである。
【図2】本発明の一実施の形態において人体組織のボク
セルデータに対する画像処理を進める様子を説明する図
である。
【図3】本発明の一実施の形態において人体組織のボク
セルデータに対する画像処理を進める様子を説明する図
である。
【図4】シード領域を説明する図である。
【図5】シード領域の指定方法を示す図である(点指
定)。
【図6】シード領域の指定方法を示す図である(領域指
定)。
【図7】シード領域の指定方法を示す図である(囲い込
み)。
【図8】(a)は領域指定による設定されたシード領
域、(b)は囲い込みにより設定されたシード領域を示
す図である。
【図9】シード領域の指定方法を示す図である(深さに
よる調節)。
【図10】ボリュームレンダリング処理の処理範囲を算
出する様子を示す図である。
【図11】ボリュームレンダリング処理の処理範囲を算
出する処理を示すフローチャートである。
【図12】有効領域が抽出されたボクセルデータに対し
てボリュームレンダリングを行って得られた画像例であ
る。
【図13】ボクセルデータにおける連結領域の除去を行
う従来の手法例である。
【図14】3次元図形を用いて連結領域の除去を行う従
来の手法例である。
【図15】平面を用いて連結領域の除去を行う従来の手
法例である。
【図16】スレッショルド指定を変更する手法とマスク
演算手法を組み合わせて使用する従来の手法例である。
【符号の説明】
201〜203、301〜303、501〜503、7
01〜704、801〜805 画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI A61B 5/055 G06T 15/00 200 G01R 33/32 G01N 24/02 520Y G06T 15/00 200 A61B 5/05 380 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理方法において、 ボクセルデータの有効領域を抽出し、前記有効領域をボリュームレンダリングにより確認し、 膨張度およびシード領域の設定をインタラクティブに指
    定し、 前記シード領域を前記有効領域中の連結領域内で前記膨
    張度に従って変形させ、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出し、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去した
    結果を、前記有効領域と前記変形させたシード領域との
    境界を強調表示して確認する、ことを特徴とする3次元
    画像処理方法。
  2. 【請求項2】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理方法において、 ボクセルデータの有効領域を抽出し、 前記有効領域をボリュームレンダリングにより確認し、 膨張度およびシード領域の設定をインタラクティブに指
    定し、 前記シード領域を前記有効領域中の連結領域内で前記膨
    張度に従って変形させ、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出し、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出した結果を、画面上の前記有効領域から除去あ
    るいは抽出する前の結果と比較することにより求められ
    る更新領域のみのボリュームレンダリングにより確認す
    ること、を特徴とする3次元画像処理方法。
  3. 【請求項3】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理方法において、 ボクセルデータの有効領域を抽出し、 前記有効領域をボリュームレンダリングにより確認し、 ボリュームレンダリングにより得られた画像上で指定し
    た任意の点、線または形状を開始位置とし、視点方向か
    ら深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到達したボ
    クセルデータ上の対応する点、線または形状と連結する
    投影領域内の領域を対象表面のシード領域として設定
    し、 膨張度を指定し、 前記シード領域を前記有効領域中の連結領域内で前記膨
    張度に従って変形させ、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出し、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出した結果をボリュームレンダリングにより確認
    すること、を特徴とする3次元画像処理方法。
  4. 【請求項4】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理方法において、 ボクセルデータの有効領域を抽出し、 前記有効領域をボリュームレンダリングにより確認し、 ボリュームレンダリングにより得られた画像上で指定し
    た任意の点、線または形状を開始位置とし、視点方向か
    ら深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到達したボ
    クセルデータ上の対応する点、線または形状を対象表面
    のシード領域として設定し、 膨張度を指定し、 前記シード領域を前記有効領域中の連結領域内で前記膨
    張度に従って変形させ、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出し、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出した結果をボリュームレンダリングにより確認
    すること、を特徴とする3次元画像処理方法。
  5. 【請求項5】 前記シード領域を、ボクセルデータ上
    で、視点方向からの深さ方向へ展開し、指定した深さの
    範囲内の領域をシード領域として再設定することを特徴
    とする請求項3または4記載の3次元画像処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれか一項記載の3
    次元画像処理方法を実施するための3次元画像処理装
    置。
  7. 【請求項7】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理プログラムにおいて、コンピュータを、 ボクセルデータから抽出した有効領域中の関心領域内に
    設定したシード領域を前記有効領域中の連結領域内で、
    予め指定した膨張度に従って変形させた後、前記有効領
    域から除去あるいは抽出する手段、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去した
    結果を、前記有効領域と前記変形させたシード領域との
    境界を強調して画面に表示させる手段として機能させる
    ことを特徴とする3次元画像処理プログラム。
  8. 【請求項8】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理プログラムにおいて、コンピュータを、 ボクセルデータから抽出した有効領域中の関心領域内に
    設定したシード領域を前記有効領域中の連結領域内で、
    予め指定した膨張度に従って変形させた後、前記有効領
    域から除去あるいは抽出する手段、 前記変形させたシード領域を前記有効領域から除去ある
    いは抽出した結果を、画面上の前記有効領域から除去あ
    るいは抽出する前の結果と比較することにより求められ
    る更新領域のみのボリュームレンダリングにより画面に
    表示させる手段として機能させることを特徴とする3次
    元画像処理プログラム。
  9. 【請求項9】 ボクセルデータに対してレイキャスティ
    ングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像処
    理プログラムにおいて、コンピュータを、 ボクセルデータから抽出した有効領域中の関心領域内に
    設定したシード領域を前記有効領域中の連結領域内で、
    予め指定した膨張度に従って変形させた後、前記有効領
    域から除去あるいは抽出する手段、 ボリュームレンダリングにより得られた画像上で指定し
    た任意の点、線または形状を開始位置とし、視点方向か
    ら深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到達したボ
    クセルデータ上の対応する点、線または形状と連結する
    投影領域内の領域を対象表面のシード領域として設定す
    る手段として機能させることを特徴とする3次元画像処
    理プログラム。
  10. 【請求項10】 ボクセルデータに対してレイキャステ
    ィングによりボリュームレンダリングを行う3次元画像
    処理プログラムにおいて、コンピュータを、 ボクセルデータから抽出した有効領域中の関心領域内に
    設定したシード領域を前記有効領域中の連結領域内で、
    予め指定した膨張度に従って変形させた後、前記有効領
    域から除去あるいは抽出する手段、 ボリュームレンダリングにより得られた画像上で指定し
    た任意の点、線または形状を開始位置とし、視点方向か
    ら深さ方向へレイのトレースを行い、最初に到達したボ
    クセルデータ上の対応する点、線または形状を対象表面
    のシード領域として設定する手段として機能させること
    を特徴とする3次元画像処理プログラム。
  11. 【請求項11】 前記シード領域を、ボクセルデータ上
    で、視点方向からの深さ方向へ展開し、指定した深さの
    範囲内の領域をシード領域として再設定する手段として
    機能させることを特徴とする請求項9または10記載の
    3次元画像処理プログラム。
  12. 【請求項12】 請求項7から11のいずれか一項記載
    の3次元処理プログラムを実行するための3次元画像処
    理装置。
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