JP4110226B2 - 3D image display device - Google Patents

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JP4110226B2
JP4110226B2 JP27021297A JP27021297A JP4110226B2 JP 4110226 B2 JP4110226 B2 JP 4110226B2 JP 27021297 A JP27021297 A JP 27021297A JP 27021297 A JP27021297 A JP 27021297A JP 4110226 B2 JP4110226 B2 JP 4110226B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はガイド画像付き三次元画像表示装置に係り、特に観察対象の内部を内視鏡で見たような画像(以下、内視鏡的画像という)として表示することができる三次元画像表示装置に関する。
【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方法として、視点と投影面とを与え、視点と投影面との間に存在する三次元原画像(複数の断層像)を、その投影面に、視点から見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。
【0003】
内視鏡的画像を得るためには、視点を観察対象の内部に設定することができる中心投影法を用いる。この内視鏡的画像を得る中心投影法は、特開平7−210704号公報、及び特開平7−296184号公報に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記中心投影法によって得られる内視鏡的画像は、視点が観察対象の内部に設定されるため、観察対象全体の中のどの位置に視点がおかれ、どの部位を観察しているかを把握するのが困難であるという問題があった。尚、内視鏡的画像を見ながら視点を所望の位置に移動させていくためには、視点が観察対象の内部のどの位置にあるかを直ぐに把握する必要がある。
【0005】
又、本願の特許出願人が提出した特願平8−76933号には、所謂ガイド画像が1つしか対応表示されてなく、視点又は視線を立体的に把握するための配慮がなされていない問題があった。
本発明はこれらのような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡的画像の視点の位置が観察対象のどの位置にあるかを容易に認識することができる三次元画像表示装置を提供することを目的としている。また、視点の位置を立体的に把握できるガイド像を有する三次元画像表示装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決する為の手段】
本発明は前記目的を達成するために、画像上の観察対象の内部を内視鏡的に観察するために該画像上の観察対象の内部に視点を設定すると共にこの視点から所定距離の位置に投影面を設定する手段と、前記画像上の観察対象を示す複数の断層像又はボリューム画像を用い、前記設定する手段によって任意の視点が設定されると、その視点から前記各断層像を前記投影面に投影するとともに陰影付けしてなる三次元画像であって、前記視点から前記観察対象の内部を内視鏡的に描画し、前記視点は描画しない内視鏡的画像を作成する第1の画像作成手段と、前記複数の断層像又はボリューム画像と前記設定された視点とに基づいて、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ平行な断面像、又は任意角度で前記画像上の観察対象をカットした任意断面像上に、前記視点の位置を描画することにより、前記断面像上かつ観察対象全体の中における前記視点の位置が認識可能なガイド画像を作成する第2の画像作成手段と、前記第1の画像作成手段によって作成された内視鏡的画像と前記第2の画像作成手段によって作成されたガイド画像とを同時に表示又は前記内視鏡的画像と前記ガイド画像とを切り替えて表示することができる手段と、を特徴としている。
また、前記手段によって前記内視鏡的画像と前記ガイド画像とを同時表示又は切替表示する表示手段をさらに備えてもよい。
また、画像上の観察対象の内部を内視鏡的に観察するために該画像上の観察対象の内部に視点を設定すると共にこの視点から所定距離の位置に投影面を設定する手段と、前記画像上の観察対象を示す複数の断層像又はボリューム画像を用い、前記設定する手段によって任意の視点が設定されると、その視点から前記各断層像を前記投影面に投影するとともに陰影付けしてなる三次元画像であって、前記視点から前記観察対象の内部を内視鏡的に描画し、前記視点は描画しない内視鏡的画像を作成する第1の画像作成手段と、前記複数の断層像又はボリューム画像と前記設定された視点とに基づいて、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ平行な断面像、又は任意角度で前記画像上の観察対象をカットした任意断面像上に、前記視点の位置を描画することにより、前記断面像上かつ観察対象全体の中における前記視点の位置が認識可能な種類の異なる複数のガイド画像を作成する第2の画像作成手段と、前記第1の画像作成手段によって作成された内視鏡的画像と前記第2の画像作成手段によって複数作成されたガイド画像とを同時に又は切り替えて表示する表示手段と、を備えてもよい。
また、前記第2の画像作成手段は、前記視点が存在する断層像を前記複数の断層像の中から算出し、該断層像上での視点の位置を求め、前記算出した断層像上に描画することによりガイド画像を作成してもよい。
また、ガイド画像を作成するための再構成に際に必要なパラメータが入力され、前記ガイド画像を作成するための再構成演算を行う第一の処理と、前記観察対象の三次元座標が前記第一の処理で作成されたガイド画像の表示画像のどの位置に投影されたかを示すデータを保存する第二の処理と、前記内視鏡的画像の再構成の際の視点位置から、前記第二の処理で保存されたデータを元に前記ガイド画像上での視点の位置を求める第三の処理と、前記ガイド画像上に前記視点の位置を描画する第四の処理と、が実行されて、前記第2の画像作成手段によりガイド用三次元画像が再構成されると共に、該ガイド用三次元画像は、前記第一の処理乃至第四の処理が繰り返し実行されることにより任意に回転して表示されてもよい。
また、前記設定する手段による視点の位置の設定は、前記各断面像の表示画面上、及び前記内視鏡的画像の表示画面上のいずれにおいても行ってもよい。
【0007】
本発明によれば、前記第1の画像作成手段によってある視点から観察対象の内部を内視鏡的に観察したような三次元画像を作成するとともに、第2の画像作成手段によってその視点が観察対象の内部のどの位置にあるかを把握できるようなガイド画像を作成する。そして、前記表示手段によって内視鏡的画像を示す三次元画像とガイド画像とを同時に、又は切り替えて表示するようにしている。これれより、内視鏡的画像を得ることができるとともに、ガイド画像によってその内視鏡的画像の視点が観察対象の内部のどの位置にあるかを把握することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る三次元画像表示装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図1は本発明に係るガイド画像付き三次元画像表示装置における処理の概要を示すフローチャートである。
【0009】
同図において、ステップ1では、観察対象を示す三次元原画像(断層像)から中心投影法によって内視鏡的画像を再構成する。
ここで、中心投影による内視鏡的画像の再構成方法について説明する。
まず、中心投影による座標変換について述べる。中心投影による投影面への各断層像の投影に際し、各断層像の画素座標の投影面上の座標への変換は次のように行われる。
【0010】
図10に示す例では、説明を簡単化するため投影面6と断層像8A、更にはx−y面が各々平行であるように座標系をとっている。この図10において、x,y,zは三次元座標系(x,y,z)の各軸、e点(x1,y1,d1)は視点eの位置、P点(X,Y)は投影面(表示画面に相当する)6上の点、S点(x0,y0,d0)はe点(x1,y1,d1)とP点(X,Y)を通る直線7と断層像8Aと交わる点である。
【0011】
また、Dは投影面6の位置(z軸上)で、任意に設定可能である。
d0は断層像8Aの位置(z軸上)で、計測時に決まる。
d1は視点eのz座標である。
これによれば、次の式が成り立つ。
【0012】
【数1】
X={(D−d1)/(d0−d1)}×(x0−x1)+x1 …(1)
【数2】
Y={(D−d1)/(d0−d1)}×(y0−y1)+y1 …(2)
【数3】
x0={(d0−D)/(d1−D)}×(x1−x)+X …(3)
【数4】
y0={(d0−D)/(d1−D)}×(y1−y)+Y …(4)
投影された画像を投影面6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d0の断層像8A上では上記(3),(4)式によりx0,y0が決まり、どの点が投影すべきかが決まる。断層像8Aは複数あって、d0も複数個あるので、1組のX,Yに対して複数の投影すべき点x0,y0が決まる。
【0013】
同様の座標系において、断層像8Aの他にも断層像8B〜8Eを用意し、y軸方向から見た図を図11(a)に示す。この図11(a)において、断層像8A〜8Eは同一対象物について同一方向に等間隔で得られた断層像(図示例では等間隔であるが、必ずしも等間隔である必要はない)であり、断層像8Bには、臓器領域B1,B2,B3が強調して書いてある。臓器領域B1,B2,B3を投影面6に投影するとB1’,B2’,B3’となる。同様に、断層像8Cの臓器領域C1,C2を投影面6に投影するとC1’,C2’となる。ここで、投影データ(ここでは、B1’,B2’,B3’;C1’,C2’)を表示メモリ(図示せず)に書く時は、三次元的効果を出すために、視点eから見てより遠くに存在する投影データを先に書き込み、それより近くの投影データは後から上書きする。従って、ここでは、投影データC1,C2より投影データB1,B2,B3の方が視点eより遠くに存在するので、投影データB1’,B2’,B3’を先に書いて、投影データC1′,C2′は後から上書きすることになる。尚、図11(a)では、投影データB1’,B2’,B3’;C1’,C2’は各々投影面6から離して示しているが、これは表示メモリに書き込み投影データB1’,B2’,B3’;C1’,C2’の順番を判り易くしたために過ぎず、最初に書かれる投影データB1’,B2’,B3’も、それに上書きされる投影データC1’,C2’も実際には投影面6上に書かれる。
【0014】
図11(b)は図11(a)よりも一般化して示したもので、投影面と断層像面が平行でない場合の例である。この場合は、断層像8A,8B,8C…から補間演算で投影面6と平行な面に向けられた断層像8a,8b,8c…を作っておく必要がある。その他は、図11(a)の場合と同様である。なお、b1’;c1’,c2’;d1’は、補間演算された断層像8b,8c,8d上の臓器領域b1;c1,c2;d1の投影データである。
【0015】
図12は視点、断層像及び投影面がより複雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を説明するための図で、断層像8上のS点(x0,z0,y0)の投影結果が投影平面上のP点(x,y,z)になることを示す。
この図12において、中心投影による投影平面6への断層像8の投影に際し、断層像8の画素座標の投影平面6上の座標への変換は次のように行われる。
【0016】
ここで、
aはx軸と投影平面6の交わる点、
bはy軸と投影平面6の交わる点、
cはz軸と投影平面6の交わる点、
である。また、
αは原点から投影平面6に下ろした垂線をz−x面に投影した線がx軸となす角、
βは前記垂線がx−z面となす角、
e点(x1,y1,z1)は視点eの位置、
P点(x,y,z)は投影面(表示画面に相当する)6上の点、
S点(x0,z0,y0)はe点(x1,y1,z1)とP点(x,y,z)
を通る直線7と断層像8Aの交わる点、
とすると、次の式が成り立つ。
【0017】
まず、投影平面6は、
【0018】
【数5】
(x/a)+(y/b)+(z/c)=1 …(5)
で表わされる。
また、e点(x1,y1,z1)とP点(x,y,z)を通る直線7は
【0019】
【数6】
(x0−x)/(x1−x)=(y0−y)/(y1−y)=(z0−z)/(z1−z) …(6)
で与えられる。
投影平面6がC1点(xc1,yc1,zc1)を通るとき、
k1=sinα
k2=cosα/sinβ
k3=cosα・cosβ/sinβ
ai=1/a
bi=1/b
ci=1/c
として、
【0020】
【数7】
z=[X・k1−Y・k2−ycl・k3−{(ci・k3・zcl)/bi}+{(ai・k3・X)/(bi・cosα)}−{(ai・k3・xcl)/bi}]/[1−{(ci・k3)/bi}+{(ai・k3・sinα)/(bi・cosα)}] …(7)
【数8】
x=(X−z・sinα)/cosα …(8)
【数9】
y=[ycl+{−ci・(z−zcl)−ai・(x−xcl)}]/bi…(9)
ここで、上記C1点(xcl,ycl,zcl)には、例えば、視点e(x1,y1,z1)から投影平面6に下ろした垂線と投影平面6の交わる点(この点と視点e間の距離はh)として、
【0021】
【数10】
zcl=z1+−[h/sqrt{1+(c2 /a2 )+(c2 /b2 )}](「zl+−」の「−」はz0<zclのとき) …(10)
【数11】
xcl=x1+{c・(z1−zcl)/a} …(11)
【数12】
ycl=y1+{c・(z1−zc1)/b} …(12)
を使ってもよい。
【0022】
投影された画像を投影平面6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に対して上記(7)、(8)、(9)式によりx,yが決まる。e点のx1,y1,z1は任意に与えるので、下記の(13)、(14)式により、y0=d0の断層像上で画素S点の座標x0,z0が決まる。
【0023】
【数13】
x0={(d0−y)/(y1−y)}×(x1−x)+x …(13)
【数14】
x0={(d0−y)/(y1−y)}×(z1−z)+z …(14)
断層像は複数あって、d0も複数個あるので、1組のX,Yに対して複数の投影すべき点x0,y0が決まる。
【0024】
なお、図12中のRは視点eからS点までの距離を示すもので、このRはP点の画素値(輝度)を求める際のパラメータとなる。P点の画素値は、設定された画素値(輝度)の最大値Rmaxから上記Rを引算した値に比例する。このP点は表示メモリ上では(η,ξ)点に対応するので(η,ξ)点に前記画素値を格納する。
【0025】
以上のような座標変換を、表示画面に相当する投影面6上の全ての点について行う。また、全ての断層像8について行う。更に、構成された結果像である三次元画像に対して行っても、あるいは構成前の1枚、1枚の断層像に対して行ってもよい。このようにして視点eの位置及び投影面を設定すると、三次元画像(内視鏡的画像)を再構成することができる。尚、内視鏡的画像の陰影付けは、表示メモリに格納された各画素値の大きさに基づいて行われる。
【0026】
図1のステップ1によって上述したように内視鏡的画像の再構成演算が行われると、ステップ1の再構成演算に使用した視点eの位置(x,y,z)を保存する(ステップ2)。
次に、ステップ3により、ガイド画像の作成を行う。ガイド画像としては、例えば、1枚の断層像、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ平行な断面像、任意角度で観察対象をカットした任意断面像、及び三次元画像が考えられる。尚、この三次元画像は、視点の位置関係が容易に把握できる程度の視野で再構成されたものである。
【0027】
ステップ3でガイド画像を得た後、ステップ2で保存した視点の位置(x,y,z)からガイド画像上での視点の位置を求め、その位置を視認できるように描画する。
ステップ4は、ステップ1で演算した結果の内視鏡的画像を表示し、ステップ5は、ステップ3で作成したガイド画像を表示する。そして、視点を移動させる毎に上記処理を繰り返し、視点の位置を操作者に呈示する。
【0028】
次に、ガイド画像の作成手順及び各画像を表示する画面構成例について説明する。
図2は体軸方向に垂直な断層像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。また、図3は再構成の際の座標系と複数の断層像、視点及び投影面の関係の一例を示す図である。
【0029】
図2において、ステップ11は、体軸方向に該当する座標から視点が存在する断層像を特定する。ここで、体軸方向に該当する座標とは、断層像をy軸方向に積み重ねてた場合はy座標である。
いま、図3に示すように体軸方向に該当する座標軸をyとし、視点が存在する断層像をM枚目、断層像の全枚数をN枚、分解能から決定できる定数をSとすると、再構成演算は座標系の原点を観察対象の中心(N/2)としているため、視点が存在する断層像のy座標値は、次式、
【0030】
【数15】
y=(N/2−M+1)*S …(15)
となる。この(15)式は、次式、
【0031】
【数16】
M=N/2+1−y/S …(16)
に書き替えることができる。従って、視点の位置(x,y,z)のy座標を上記(16)式に代入してMを求めることにより、視点がM枚目の断層像上に存在することが分かる。
【0032】
図2のステップ12は、視点の位置(x,z)から上記のようにして特定した断層像上での視点の位置を求める。尚、図3上では、視点の位置(x,z)は、画像中心を原点とした座標値となっている。視点の画像描画の際の位置座標は、画像の左上が原点であるため、それに対応するように変換する。
ステップ13は、ステップ11で求めたガイド画像(断層像)上にステップ12で求めた視点位置を描画する。
【0033】
図6は内視鏡的画像と上記ガイド画像(断層像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
操作者は、図6に示すガイド画像から内視鏡的画像の視点の位置を把握することができ、内視鏡的画像を見ながら視点を所望の位置に移動させる場合にガイド画像を参考にすることができる。
【0034】
次に、視点を設定する方法(視点を移動させる方法)の一例について説明する。
図6に表示されている内視鏡的画像の視点は、その表示画面の中心位置で、その画面よりも手前にある。この視点を上下左右、前後に移動させる場合には、例えば表示画面内の位置を示すカーソルをマウスによって移動させてクリックし、視点の上下左右の移動量を設定する。また、視点を前後に移動させる場合には、上記のようにして表示画面内での視点の位置を設定したのち、マウスを上下させて視点の前後方向の移動量を設定する。
【0035】
このようにして視点の位置を設定したのち図1に示した処理を実行させることにより、新たな内視鏡的画像及びガイド画像が作成され、これらの画像が表示される。そして、新たな内視鏡的画像及びガイド画像を使用して再度上記のようにして視点の位置を指定すると、その視点の位置に基づいて更に新たな内視鏡的画像及びガイド画像が作成され、これらの画像が表示される。このようにして順次視点の位置を移動させることにより、視点を観察対象の内部の所望の位置に移動させることができる。
【0036】
図4はxy平面、yz平面、xz平面にそれぞれ平行な断面像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。
ステップ21は、図3の座標系において、図1のステップ2で保存した視点の位置(x,y,z)を通り、xy平面、yz平面、xz平面にそれぞれ平行な断面像を求める。これらの断面像がガイド画像となる。ステップ22は、それぞれの断面像上での視点の位置を求める。ステップ23は、各断面像上に視点の位置を描画する。
【0037】
図7は内視鏡的画像と上記ガイド画像(各断面像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
同図に示すように、xy平面に平行な断面像から視点の位置(x,y)を把握することができ、yz平面に平行な断面像から視点の位置(y,z)を把握することができ、xz平面に平行な断面像から視点の位置(x,z)を把握することができる。
【0038】
また、視点の位置の設定は、各断面像の表示画面上で行うようにしてもよい。例えば、xy平面に平行な断面像の表示画面上に描画されている視点の位置を、その表示画面上で移動させる操作を行うことにより、視点の位置(x,y)を変更する。これによれば、視点を観察対象の内部の所望の位置に比較的速く設定することができる。尚、視点の位置をより正確に設定する場合や、視点の位置を少しずつ移動させる場合には、前述したように内視鏡的画像の表示画面を利用する方が好ましい。
【0039】
更に、ガイド画像とする断面像としては、xy平面、yz平面、又はxz平面に平行な断面像に限らず、視点の位置を通り、任意角度で観察対象をカットした任意断面像でもよい。この任意断面像としては、視点から観察対象を見る視線方向と直交する断面像や、視線方向と平行な断面像等が考えられ、この場合の任意断面像は、視線方向(即ち、投影面)の設定に伴って自動的に設定することができる。
【0040】
図5は三次元画像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。
ステップ31では、ガイド画像を作成するための再構成の際に必要なパラメータを入力し、ステップ32では、ガイド画像を作成するための再構成演算を行う。このガイド画像(三次元画像)の再構成の方法には、例えばサーフェイスレンダリングやボリュームレンダリング等がある。
【0041】
ステップ33では、観察対象の三次元座標(x,y,z)が、ステップ32で作成されたガイド画像の表示画像(X,Y)のどの位置に投影されたかを保存しておく。
ステップ34では、内視鏡的画像再構成の際の視点位置(図1のステップ2で保存した視点の位置(x,y,z))から、ステップ33で保存しておいたデータを元にガイド画像上での視点の位置を求める。
【0042】
ステップ35では、ガイド画像上に視点の位置を描画する。
上記ガイド画像は、操作者が任意に回転させることができ、ガイド画像を回転させる場合には、各回転位置毎にステップ32からステップ35の処理を繰り返す。尚、回転の指示方法には、マウスドラッグによる方法、数値入力による方法、スケール移動による方法等がある。
【0043】
図8は内視鏡的画像と上記ガイド画像(三次元画像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
同図に示すように、ガイド画像上に描画された視点の位置は、ガイド画像上の位置しか把握できず、視点の奥行き方向の位置(図8上の紙面と直交する方向)が不明であるが、ガイド画像を回転させることにより、観察対象の内部における視点の位置を把握することができる。
【0044】
尚、上述した各種のガイド画像は、操作者の意図によって自由に切り替えて表示することができ、また、複数枚同時に表示することも可能である。例えば図13のように、三次元の第1のガイド像と断層像の第2のガイド像を同時に表示する。また、ガイド画像上に、視点位置から視線方向に矢印を表示し、視点の位置と視線方向とを同時に表示することもできる。更に、視線の位置を示す描画は、○、×等見やすい形に任意に変えることができる。
【0045】
また、この実施の形態では、内視鏡的画像とガイド画像とをモニタの同一画面上に表示するようにしたが、これに限らず、切り替え表示できるようにしてもよい。
図9は本発明に係るガイド画像付き三次元画像表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【0046】
同図に示すように、このガイド画像付き三次元画像表示装置は、主として磁気ディスク41と、主メモリ42と、中央処理装置(CPU)43と、表示メモリ44と、CRTモニタ45と、各種の操作指令、位置指令、メニュー選択指令を入力するためのキーボード46、マウス47、マウスコントローラ48と、これらの各構成要素を接続する共通バス49とから構成されている。
【0047】
磁気ディスク41には、複数の断層像、画像再構成プログラム、ガイド画像作成プログラム等が格納され、主メモリ42には、装置の制御プログラムが格納されるとともに、演算処理用の領域等が設けられている。
CPU43は、複数の断層像や各種のプログラムを読み出し、主メモリ42を用いて内視鏡的画像やガイド画像等の作成を行い、その作成した画像を示す画像データを表示メモリ44に送り、CRTモニタ45に表示させる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡的画像の視点位置が認識可能なガイド画像を、内視鏡的画像と同時に又は切り替えて表示するようにしたため、内視鏡的画像の視点の位置が観察対象のどの位置にあるかを容易に認識することができ、これにより視点の移動操作がやり易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係るガイド画像付き三次元画像表示装置における処理の概要を示すフローチャートである。
【図2】図2は体軸方向に垂直な断層像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。
【図3】図3は再構成の際の座標系と複数の断層像、視点及び投影面の関係の一例を示す図である。
【図4】図4はxy平面、yz平面、xz平面にそれぞれ平行な断面像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。
【図5】図5は三次元画像をガイド画像とする際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。
【図6】図6は内視鏡的画像と図2に示した手順で作成したガイド画像(断層像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
【図7】図7は内視鏡的画像と図4に示した手順で作成したガイド画像(各断面像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
【図8】図8は内視鏡的画像と図5に示した手順で作成したガイド画像(三次元画像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
【図9】図9は本発明に係るガイド画像付き三次元画像表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図10】図10は内視鏡的画像の構成方法における断層像画素座標の投影面上の座標への変換を説明するための図である。
【図11】図11は複数の断層像についての画素座標の投影面上の座標への変換を説明するための図である。
【図12】図12は視点、断層像及び投影面がより複雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を説明するための図である。
【図13】図13は内視鏡的画像と図6、図7のガイド画像とをモニタ画像に表示した画面構成例を示す。
【符号の説明】
6…投影面
8、8A〜8E、8a〜8e…断層像
41…磁気ディスク
42…主メモリ
43…CPU
44…表示メモリ
45…CRTモニタ
46…キーボード
47…マウス
48…マウスコントローラ
e…視点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional image display device with a guide image, and in particular, a three-dimensional image display device capable of displaying the inside of an observation target as an image viewed with an endoscope (hereinafter referred to as an endoscopic image). About.
[0002]
[Prior art]
The medical image includes various images such as an X-ray CT image, an MRI image, and an ultrasonic tomographic image. As a method of obtaining a pseudo three-dimensional image, a viewpoint and a projection plane are given, and a three-dimensional original image (a plurality of tomographic images) existing between the viewpoint and the projection plane is viewed from the viewpoint on the projection plane. There is a projection method to project. As the projection method, a parallel projection method and a central projection method are known.
[0003]
In order to obtain an endoscopic image, a central projection method in which the viewpoint can be set inside the observation target is used. This central projection method for obtaining an endoscopic image is described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-210704 and 7-296184.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the viewpoint of the endoscopic image obtained by the central projection method is set inside the observation target, it is possible to determine which position in the entire observation target is located and which part is being observed. There was a problem that it was difficult to grasp. Note that in order to move the viewpoint to a desired position while viewing the endoscopic image, it is necessary to immediately know where the viewpoint is in the observation target.
[0005]
Further, Japanese Patent Application No. 8-76933 filed by the patent applicant of the present application has a problem that only one so-called guide image is displayed correspondingly and no consideration is given to three-dimensionally grasping the viewpoint or line of sight. was there.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a three-dimensional image display device that can easily recognize the position of the viewpoint of the endoscopic image in the observation target. The purpose is that. It is another object of the present invention to provide a three-dimensional image display apparatus having a guide image that can grasp the position of the viewpoint three-dimensionally.
[0006]
[Means for solving the problems]
  In order to achieve the above object, the present invention sets a viewpoint inside the observation object on the image in order to endoscopically observe the inside of the observation object on the image, and at a position a predetermined distance from this viewpoint. Using a means for setting a projection plane and a plurality of tomographic images or volume images indicating observation objects on the image, and when an arbitrary viewpoint is set by the setting means, the respective tomographic images are projected from the viewpoint. A 3D image projected onto a surface and shadedAn endoscopic image in which the inside of the observation target is drawn endoscopically from the viewpoint and the viewpoint is not drawn.Cross-sectional images parallel to the xy plane, the yz plane, and the zx plane, respectively, based on the first image creation means to create, the plurality of tomographic images or volume images, and the set viewpoint.OrArbitrary cross-sectional image obtained by cutting the observation target on the image at an arbitrary angleaboveBy drawing the position of the viewpoint, on the cross-sectional imageAnd in the whole observation objectThe position of the viewpoint inWhereA second image creating means for creating a recognizable guide image, and the first image creating means.Endoscopic imageAnd the guide image created by the second image creation means are displayed simultaneously orEndoscopic imageAnd means capable of switching and displaying the guide image.
  Moreover, you may further provide the display means which displays the said endoscopic image and the said guide image simultaneously or switched by the said means.
Further, in order to endoscopically observe the inside of the observation object on the image, a means for setting a viewpoint inside the observation object on the image and setting a projection plane at a predetermined distance from the viewpoint; and When an arbitrary viewpoint is set by the setting means using a plurality of tomographic images or volume images indicating an observation target on the image, the tomographic images are projected onto the projection plane and shaded from the viewpoint. A first image creating means for endoscopically drawing the inside of the observation target from the viewpoint and creating the endoscopic image without drawing the viewpoint; and the plurality of tomographic images On the basis of the image or volume image and the set viewpoint, the cross-sectional image parallel to the xy plane, the yz plane, and the zx plane, or the arbitrary cross-sectional image obtained by cutting the observation object on the image at an arbitrary angle, Viewpoint position By drawing, a second image creating unit that creates a plurality of different types of guide images that can recognize the position of the viewpoint on the cross-sectional image and in the entire observation target, and the first image creating unit You may provide the display means which displays the produced endoscopic image and the guide image produced in multiple numbers by the said 2nd image production means simultaneously or switching.
  Further, the second image creating means calculates a tomographic image in which the viewpoint exists from the plurality of tomographic images, obtains a position of the viewpoint on the tomographic image, and draws on the calculated tomographic image. By doing so, a guide image may be created.
  Further, parameters necessary for reconstruction for creating a guide image are input, a first process for performing a reconstruction operation for creating the guide image, and the three-dimensional coordinates of the observation target are the first From the second processing for storing data indicating which position on the display image of the guide image created in one processing is projected, and from the viewpoint position at the time of reconstruction of the endoscopic image, the second processing A third process for obtaining the position of the viewpoint on the guide image based on the data stored in the process of (4), and a fourth process for drawing the position of the viewpoint on the guide image, The guide three-dimensional image is reconstructed by the second image creating means, and the guide three-dimensional image is arbitrarily rotated by repeatedly executing the first to fourth processes. May be displayed.
  Further, the setting of the position of the viewpoint by the setting means may be performed on either the display screen of each cross-sectional image or the display screen of the endoscopic image.
[0007]
According to the present invention, the first image creating means creates a three-dimensional image as if the inside of the observation target is observed endoscopically from a certain viewpoint, and the second image creating means observes the viewpoint. A guide image is created so that the position inside the target can be grasped. Then, the display means displays a three-dimensional image indicating an endoscopic image and a guide image simultaneously or by switching. As a result, an endoscopic image can be obtained, and the position of the viewpoint of the endoscopic image in the observation target can be grasped by the guide image.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a three-dimensional image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of processing in a 3D image display apparatus with a guide image according to the present invention.
[0009]
In the figure, in step 1, an endoscopic image is reconstructed from the three-dimensional original image (tomographic image) showing the observation target by the central projection method.
Here, a method for reconstructing an endoscopic image by central projection will be described.
First, coordinate conversion by center projection will be described. When each tomographic image is projected onto the projection plane by central projection, the pixel coordinates of each tomographic image are converted to coordinates on the projection plane as follows.
[0010]
In the example shown in FIG. 10, in order to simplify the explanation, the coordinate system is taken so that the projection plane 6 and the tomographic image 8A, and further the xy plane are parallel to each other. In FIG. 10, x, y, z are axes of the three-dimensional coordinate system (x, y, z), e point (x1, y1, d1) is the position of viewpoint e, and P point (X, Y) is projected. A point on the surface (corresponding to the display screen) 6 and an S point (x0, y0, d0) intersect with a straight line 7 passing through the e point (x1, y1, d1) and the P point (X, Y) and the tomographic image 8A. Is a point.
[0011]
D can be arbitrarily set at the position of the projection plane 6 (on the z axis).
d0 is the position of the tomographic image 8A (on the z axis) and is determined at the time of measurement.
d1 is the z coordinate of the viewpoint e.
According to this, the following equation holds.
[0012]
[Expression 1]
X = {(D−d1) / (d0−d1)} × (x0−x1) + x1 (1)
[Expression 2]
Y = {(D−d1) / (d0−d1)} × (y0−y1) + y1 (2)
[Equation 3]
x0 = {(d0−D) / (d1−D)} × (x1−x) + X (3)
[Expression 4]
y0 = {(d0−D) / (d1−D)} × (y1−y) + Y (4)
When a projected image is displayed on a display screen (not shown) corresponding to the projection plane 6 in a vertical 512 pixel × horizontal 512 pixel, X and Y take values from −256 to +256. On the tomographic image 8A of d0 for each X and Y, x0 and y0 are determined by the above equations (3) and (4), and which point should be projected. Since there are a plurality of tomographic images 8A and a plurality of d0, a plurality of points x0 and y0 to be projected are determined for a set of X and Y.
[0013]
In the same coordinate system, tomographic images 8B to 8E are prepared in addition to the tomographic image 8A, and a diagram viewed from the y-axis direction is shown in FIG. In FIG. 11A, tomographic images 8A to 8E are tomographic images obtained at equal intervals in the same direction with respect to the same object (in the illustrated example, they are equal intervals, but are not necessarily equal intervals). In the tomographic image 8B, the organ regions B1, B2, and B3 are emphasized. When organ regions B1, B2, and B3 are projected onto the projection surface 6, B1 ', B2', and B3 'are obtained. Similarly, when organ regions C1 and C2 of the tomographic image 8C are projected onto the projection plane 6, C1 'and C2' are obtained. Here, when writing projection data (here, B1 ′, B2 ′, B3 ′; C1 ′, C2 ′) into a display memory (not shown), in order to produce a three-dimensional effect, the projection data is viewed from the viewpoint e. Projection data existing farther away is written first, and projection data closer to it is overwritten later. Accordingly, here, since the projection data B1, B2, and B3 are located farther from the viewpoint e than the projection data C1 and C2, the projection data B1 ′, B2 ′, and B3 ′ are written first, and the projection data C1 ′. , C2 'will be overwritten later. In FIG. 11 (a), the projection data B1 ′, B2 ′, B3 ′; C1 ′, C2 ′ are shown separately from the projection plane 6, but these are written into the display memory and are projected data B1 ′, B2 ', B3'; only because the order of C1 ', C2' has been made easier to understand, the projection data B1 ', B2', B3 'written first and the projection data C1', C2 'overwritten on it are actually Is written on the projection plane 6.
[0014]
FIG. 11B shows a more generalized form than FIG. 11A, and shows an example in which the projection plane and the tomographic image plane are not parallel. In this case, it is necessary to create tomographic images 8a, 8b, 8c... Directed to a plane parallel to the projection plane 6 by interpolation calculation from the tomographic images 8A, 8B, 8C. Others are the same as in the case of FIG. Note that b1 '; c1', c2 '; d1' are projection data of the organ regions b1; c1, c2; d1 on the tomographic images 8b, 8c, 8d subjected to the interpolation calculation.
[0015]
FIG. 12 is a diagram for explaining coordinate transformation by central projection when the viewpoint, tomographic image, and projection plane have a more complicated positional relationship, and projection of the S point (x0, z0, y0) on the tomographic image 8. It shows that the result is P point (x, y, z) on the projection plane.
In FIG. 12, when the tomographic image 8 is projected onto the projection plane 6 by central projection, the pixel coordinates of the tomographic image 8 are converted into coordinates on the projection plane 6 as follows.
[0016]
here,
a is the point where the x-axis and the projection plane 6 intersect,
b is the point where the y-axis and the projection plane 6 intersect;
c is the point where the z-axis and the projection plane 6 intersect;
It is. Also,
α is an angle formed by a line projected from the origin to the projection plane 6 on the zx plane and the x-axis.
β is the angle between the perpendicular and the xz plane,
The point e (x1, y1, z1) is the position of the viewpoint e,
P point (x, y, z) is a point on the projection plane (corresponding to the display screen) 6,
S point (x0, z0, y0) is e point (x1, y1, z1) and P point (x, y, z)
The point where the straight line 7 passing through and the tomographic image 8A intersect,
Then, the following equation holds.
[0017]
First, the projection plane 6 is
[0018]
[Equation 5]
(X / a) + (y / b) + (z / c) = 1 (5)
It is represented by
A straight line 7 passing through the point e (x1, y1, z1) and the point P (x, y, z) is
[0019]
[Formula 6]
(X0-x) / (x1-x) = (y0-y) / (y1-y) = (z0-z) / (z1-z) (6)
Given in.
When the projection plane 6 passes through the C1 point (xc1, yc1, zc1),
k1 = sin α
k2 = cos α / sin β
k3 = cos α · cos β / sin β
ai = 1 / a
bi = 1 / b
ci = 1 / c
As
[0020]
[Expression 7]
z = [X * k1-Y * k2-ycl * k3-{(ci * k3 * zcl) / bi} + {(ai * k3 * X) / (bi * cos [alpha])}-{(ai * k3 * xcl). ) / Bi}] / [1-{(ci · k3) / bi} + {(ai · k3 · sin α) / (bi · cos α)}] (7)
[Equation 8]
x = (X−z · sin α) / cos α (8)
[Equation 9]
y = [ycl + {− ci · (z−zcl) −ai · (x−xcl)}] / bi (9)
Here, the C1 point (xcl, ycl, zcl) is, for example, a point where a perpendicular line dropped from the viewpoint e (x1, y1, z1) to the projection plane 6 and the projection plane 6 intersect (between this point and the viewpoint e). The distance is h)
[0021]
[Expression 10]
zcl = z1 + − [h / sqrt {1+ (c2/ A2) + (C2/ B2)}] (“−” Of “zl + −” is when z0 <zcl) (10)
[Expression 11]
xcl = x1 + {c · (z1−zcl) / a} (11)
[Expression 12]
ycl = y1 + {c · (z1−zc1) / b} (12)
May be used.
[0022]
When the projected image is displayed on a display screen (not shown) corresponding to the projection plane 6 in a vertical 512 pixel × horizontal 512 pixel, X and Y take values from −256 to +256. For each X and Y, x and y are determined by the above equations (7), (8), and (9). Since x1, y1, and z1 of the e point are arbitrarily given, the coordinates x0 and z0 of the pixel S point are determined on the tomographic image of y0 = d0 by the following equations (13) and (14).
[0023]
[Formula 13]
x0 = {(d0−y) / (y1−y)} × (x1−x) + x (13)
[Expression 14]
x0 = {(d0−y) / (y1−y)} × (z1−z) + z (14)
Since there are a plurality of tomographic images and a plurality of d0, a plurality of points x0 and y0 to be projected are determined for one set of X and Y.
[0024]
Note that R in FIG. 12 indicates the distance from the viewpoint e to the S point, and this R is a parameter for obtaining the pixel value (luminance) of the P point. The pixel value at point P is proportional to a value obtained by subtracting R from the maximum value Rmax of the set pixel value (luminance). Since the P point corresponds to the (η, ξ) point on the display memory, the pixel value is stored at the (η, ξ) point.
[0025]
The coordinate conversion as described above is performed for all points on the projection plane 6 corresponding to the display screen. This is performed for all tomographic images 8. Furthermore, it may be performed on a three-dimensional image that is a constructed result image, or may be performed on one tomographic image before construction. When the position and the projection plane of the viewpoint e are set in this way, a three-dimensional image (endoscopic image) can be reconstructed. Note that shading of the endoscopic image is performed based on the size of each pixel value stored in the display memory.
[0026]
When the endoscopic image reconstruction calculation is performed as described above in step 1 of FIG. 1, the position (x, y, z) of the viewpoint e used for the reconstruction calculation in step 1 is saved (step 2). ).
Next, in step 3, a guide image is created. As the guide image, for example, one tomographic image, an xy plane, a yz plane, a cross-sectional image parallel to the zx plane, an arbitrary cross-sectional image obtained by cutting an observation target at an arbitrary angle, and a three-dimensional image are conceivable. Note that this three-dimensional image is reconstructed with a field of view that allows the positional relationship of viewpoints to be easily grasped.
[0027]
After obtaining the guide image in step 3, the viewpoint position on the guide image is obtained from the viewpoint position (x, y, z) saved in step 2, and the position is drawn so that the position can be visually recognized.
Step 4 displays an endoscopic image obtained as a result of calculation in Step 1, and Step 5 displays a guide image created in Step 3. The above process is repeated every time the viewpoint is moved, and the position of the viewpoint is presented to the operator.
[0028]
Next, a guide image creation procedure and a screen configuration example for displaying each image will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing a guide image creation procedure when a tomographic image perpendicular to the body axis direction is used as a guide image. FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the coordinate system and a plurality of tomographic images, viewpoints, and projection planes during reconstruction.
[0029]
In FIG. 2, a step 11 specifies a tomographic image in which a viewpoint exists from coordinates corresponding to the body axis direction. Here, the coordinates corresponding to the body axis direction are y coordinates when tomographic images are stacked in the y-axis direction.
Now, as shown in FIG. 3, if the coordinate axis corresponding to the body axis direction is y, the tomographic image in which the viewpoint exists is Mth, the total number of tomographic images is N, and the constant that can be determined from the resolution is S, Since the composition calculation uses the origin of the coordinate system as the center of the observation target (N / 2), the y-coordinate value of the tomographic image where the viewpoint exists is expressed by the following equation:
[0030]
[Expression 15]
y = (N / 2−M + 1) * S (15)
It becomes. This equation (15) is the following equation:
[0031]
[Expression 16]
M = N / 2 + 1−y / S (16)
Can be rewritten. Therefore, by substituting the y coordinate of the viewpoint position (x, y, z) into the above equation (16) and obtaining M, it can be seen that the viewpoint exists on the Mth tomographic image.
[0032]
Step 12 in FIG. 2 obtains the position of the viewpoint on the tomographic image specified as described above from the position (x, z) of the viewpoint. In FIG. 3, the viewpoint position (x, z) is a coordinate value with the image center as the origin. The position coordinates when drawing the image of the viewpoint are converted so as to correspond to the origin since the upper left of the image is the origin.
In step 13, the viewpoint position obtained in step 12 is drawn on the guide image (tomographic image) obtained in step 11.
[0033]
FIG. 6 shows a screen configuration example in which an endoscopic image and the guide image (tomographic image) are displayed on a monitor screen.
The operator can grasp the position of the viewpoint of the endoscopic image from the guide image shown in FIG. 6, and refers to the guide image when moving the viewpoint to a desired position while viewing the endoscopic image. can do.
[0034]
Next, an example of a method for setting a viewpoint (a method for moving the viewpoint) will be described.
The viewpoint of the endoscopic image displayed in FIG. 6 is the center position of the display screen and is in front of the screen. When the viewpoint is moved up, down, left, and right, and back and forth, for example, a cursor indicating the position in the display screen is moved with the mouse and clicked to set the amount of movement of the viewpoint up, down, left, and right. When moving the viewpoint back and forth, the position of the viewpoint on the display screen is set as described above, and then the amount of movement of the viewpoint in the front-rear direction is set by moving the mouse up and down.
[0035]
After the viewpoint position is set in this manner, the processing shown in FIG. 1 is executed to create new endoscopic images and guide images, and these images are displayed. Then, when the position of the viewpoint is designated again as described above using the new endoscopic image and the guide image, a further new endoscopic image and guide image are created based on the position of the viewpoint. These images are displayed. By sequentially moving the viewpoint position in this manner, the viewpoint can be moved to a desired position inside the observation target.
[0036]
FIG. 4 is a flowchart showing a guide image creation procedure when a cross-sectional image parallel to the xy plane, the yz plane, and the xz plane is used as a guide image.
In step 21, cross-sectional images that pass through the viewpoint positions (x, y, z) saved in step 2 of FIG. 1 and are parallel to the xy plane, yz plane, and xz plane in the coordinate system of FIG. 3 are obtained. These cross-sectional images become guide images. Step 22 determines the position of the viewpoint on each cross-sectional image. Step 23 draws the position of the viewpoint on each cross-sectional image.
[0037]
FIG. 7 shows a screen configuration example in which an endoscopic image and the guide image (each cross-sectional image) are displayed on a monitor screen.
As shown in the figure, the viewpoint position (x, y) can be grasped from a cross-sectional image parallel to the xy plane, and the viewpoint position (y, z) can be grasped from a cross-sectional image parallel to the yz plane. The viewpoint position (x, z) can be grasped from a cross-sectional image parallel to the xz plane.
[0038]
The viewpoint position may be set on the display screen of each cross-sectional image. For example, the position (x, y) of the viewpoint is changed by performing an operation of moving the position of the viewpoint drawn on the display screen of the cross-sectional image parallel to the xy plane on the display screen. According to this, the viewpoint can be set to a desired position inside the observation target relatively quickly. Note that when the position of the viewpoint is set more accurately or when the position of the viewpoint is moved little by little, it is preferable to use the display screen of the endoscopic image as described above.
[0039]
Furthermore, the cross-sectional image used as the guide image is not limited to the cross-sectional image parallel to the xy plane, the yz plane, or the xz plane, and may be an arbitrary cross-sectional image that passes through the position of the viewpoint and cuts the observation target at an arbitrary angle. As this arbitrary cross-sectional image, a cross-sectional image orthogonal to the line-of-sight direction when viewing the observation object from the viewpoint, a cross-sectional image parallel to the line-of-sight direction, etc. are conceivable. It can be automatically set according to the setting.
[0040]
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for creating a guide image when a three-dimensional image is used as a guide image.
In step 31, parameters necessary for reconstruction for creating a guide image are input, and in step 32, reconstruction calculation for creating a guide image is performed. Examples of the method for reconstructing the guide image (three-dimensional image) include surface rendering and volume rendering.
[0041]
In step 33, the position where the three-dimensional coordinates (x, y, z) to be observed are projected on the display image (X, Y) of the guide image created in step 32 is stored.
In step 34, from the viewpoint position at the time of endoscopic image reconstruction (the viewpoint position (x, y, z) saved in step 2 of FIG. 1), based on the data saved in step 33, The position of the viewpoint on the guide image is obtained.
[0042]
In step 35, the position of the viewpoint is drawn on the guide image.
The guide image can be arbitrarily rotated by the operator. When the guide image is rotated, the processing from step 32 to step 35 is repeated for each rotation position. Note that the rotation instruction methods include a mouse drag method, a numerical value input method, and a scale movement method.
[0043]
FIG. 8 shows a screen configuration example in which an endoscopic image and the guide image (three-dimensional image) are displayed on a monitor screen.
As shown in the figure, the position of the viewpoint drawn on the guide image can be grasped only on the position of the guide image, and the position of the viewpoint in the depth direction (direction orthogonal to the paper surface in FIG. 8) is unknown. However, by rotating the guide image, the position of the viewpoint inside the observation target can be grasped.
[0044]
The various guide images described above can be freely switched and displayed according to the intention of the operator, and a plurality of guide images can be displayed simultaneously. For example, as shown in FIG. 13, a three-dimensional first guide image and a tomographic second guide image are displayed simultaneously. Further, an arrow can be displayed on the guide image from the viewpoint position in the line-of-sight direction, and the position of the viewpoint and the line-of-sight direction can be displayed simultaneously. Further, the drawing showing the position of the line of sight can be arbitrarily changed to a shape that is easy to see, such as ◯ and X.
[0045]
In this embodiment, the endoscopic image and the guide image are displayed on the same screen of the monitor. However, the present invention is not limited to this, and the display may be switched.
FIG. 9 is a block diagram showing a hardware configuration example of the guide image-added three-dimensional image display apparatus according to the present invention.
[0046]
As shown in the figure, this three-dimensional image display device with a guide image mainly includes a magnetic disk 41, a main memory 42, a central processing unit (CPU) 43, a display memory 44, a CRT monitor 45, and various types. The keyboard 46, mouse 47, and mouse controller 48 for inputting operation commands, position commands, and menu selection commands, and a common bus 49 that connects these components.
[0047]
The magnetic disk 41 stores a plurality of tomographic images, an image reconstruction program, a guide image creation program, and the like, and the main memory 42 stores a control program for the apparatus and is provided with an arithmetic processing area and the like. ing.
The CPU 43 reads a plurality of tomographic images and various programs, creates an endoscopic image, a guide image, and the like using the main memory 42, sends image data indicating the created image to the display memory 44, and outputs a CRT. It is displayed on the monitor 45.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the guide image in which the viewpoint position of the endoscopic image can be recognized is displayed at the same time as the endoscopic image or by switching, so that the viewpoint of the endoscopic image is displayed. It is possible to easily recognize the position of the observation position on the observation target, thereby facilitating the movement of the viewpoint.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of processing in a 3D image display apparatus with a guide image according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a guide image creation procedure when a tomographic image perpendicular to the body axis direction is used as a guide image;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between a coordinate system, a plurality of tomographic images, a viewpoint, and a projection plane at the time of reconstruction.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for creating a guide image when a cross-sectional image parallel to the xy plane, the yz plane, and the xz plane is used as a guide image;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for creating a guide image when a three-dimensional image is used as a guide image.
6 shows a screen configuration example in which an endoscopic image and a guide image (tomographic image) created by the procedure shown in FIG. 2 are displayed on a monitor screen.
7 shows a screen configuration example in which an endoscopic image and a guide image (each cross-sectional image) created by the procedure shown in FIG. 4 are displayed on a monitor screen.
8 shows an example of a screen configuration in which an endoscopic image and a guide image (three-dimensional image) created by the procedure shown in FIG. 5 are displayed on a monitor screen.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a 3D image display apparatus with a guide image according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining conversion of tomographic image pixel coordinates to coordinates on a projection plane in an endoscopic image construction method;
FIG. 11 is a diagram for explaining conversion of pixel coordinates into coordinates on a projection plane for a plurality of tomographic images.
FIG. 12 is a diagram for explaining coordinate conversion by central projection when a viewpoint, a tomographic image, and a projection plane have a more complicated positional relationship;
13 shows an example of a screen configuration in which an endoscopic image and the guide images of FIGS. 6 and 7 are displayed on a monitor image. FIG.
[Explanation of symbols]
6 ... Projection plane
8, 8A-8E, 8a-8e ... Tomographic image
41 ... Magnetic disk
42 ... Main memory
43 ... CPU
44 ... Display memory
45 ... CRT monitor
46 ... Keyboard
47 ... Mouse
48 ... Mouse controller
e ... Viewpoint

Claims (6)

画像上の観察対象の内部を内視鏡的に観察するために該画像上の観察対象の内部に視点を設定すると共にこの視点から所定距離の位置に投影面を設定する手段と、
前記画像上の観察対象を示す複数の断層像又はボリューム画像を用い、前記設定する手段によって任意の視点が設定されると、その視点から前記各断層像を前記投影面に投影するとともに陰影付けしてなる三次元画像であって、前記視点から前記観察対象の内部を内視鏡的に描画し、前記視点は描画しない内視鏡的画像を作成する第1の画像作成手段と、
前記複数の断層像又はボリューム画像と前記設定された視点とに基づいて、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ平行な断面像、又は任意角度で前記画像上の観察対象をカットした任意断面像上に、前記視点の位置を描画することにより、前記断面像上かつ観察対象全体の中における前記視点の位置が認識可能なガイド画像を作成する第2の画像作成手段と、
前記第1の画像作成手段によって作成された内視鏡的画像と前記第2の画像作成手段によって作成されたガイド画像とを同時に表示又は前記内視鏡的画像と前記ガイド画像とを切り替えて表示することができる手段と、
を特徴とする三次元画像表示装置。
A means for setting a viewpoint in the observation object on the image in order to endoscopically observe the inside of the observation object on the image and setting a projection plane at a predetermined distance from the viewpoint;
When an arbitrary viewpoint is set by the setting means using a plurality of tomographic images or volume images indicating the observation target on the image, the tomographic images are projected onto the projection plane and shaded from the viewpoint. A first image creating means for endoscopically drawing the inside of the observation object from the viewpoint and creating an endoscopic image that does not draw the viewpoint ;
Based on the plurality of tomographic images or volume images and the set viewpoint, cross-sectional images parallel to the xy plane, the yz plane, and the zx plane, respectively, or an arbitrary cross-sectional image obtained by cutting the observation target on the image at an arbitrary angle above, by drawing the position of the viewpoint, and the second image forming means for position of the viewpoint in within the entire cross-sectional image on and the observation target is to create a recognizable guide image,
The endoscopic image created by the first image creating means and the guide image created by the second image creating means are simultaneously displayed or switched between the endoscopic image and the guide image. Means that can be
A three-dimensional image display device.
前記手段によって前記内視鏡的画像と前記ガイド画像とを同時表示又は切替表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の三次元画像表示装置。The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, further comprising display means for simultaneously displaying or switchingly displaying the endoscopic image and the guide image by the means. 画像上の観察対象の内部を内視鏡的に観察するために該画像上の観察対象の内部に視点を設定すると共にこの視点から所定距離の位置に投影面を設定する手段と、
前記画像上の観察対象を示す複数の断層像又はボリューム画像を用い、前記設定する手段によって任意の視点が設定されると、その視点から前記各断層像を前記投影面に投影するとともに陰影付けしてなる三次元画像であって、前記視点から前記観察対象の内部を内視鏡的に描画し、前記視点は描画しない内視鏡的画像を作成する第1の画像作成手段と、
前記複数の断層像又はボリューム画像と前記設定された視点とに基づいて、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ平行な断面像、又は任意角度で前記画像上の観察対象をカットした任意断面像上に、前記視点の位置を描画することにより、前記断面像上かつ観察対象全体の中における前記視点の位置が認識可能な種類の異なる複数のガイド画像を作成する第2の画像作成手段と、
前記第1の画像作成手段によって作成された内視鏡的画像と前記第2の画像作成手段によって複数作成されたガイド画像とを同時に又は切り替えて表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする三次元画像表示装置。
A means for setting a viewpoint in the observation object on the image in order to endoscopically observe the inside of the observation object on the image and setting a projection plane at a predetermined distance from the viewpoint;
When an arbitrary viewpoint is set by the setting means using a plurality of tomographic images or volume images indicating the observation target on the image, the tomographic images are projected onto the projection plane and shaded from the viewpoint. A first image creating means for endoscopically drawing the inside of the observation object from the viewpoint and creating an endoscopic image that does not draw the viewpoint ;
Based on the plurality of tomographic images or volume images and the set viewpoint, cross-sectional images parallel to the xy plane, the yz plane, and the zx plane, respectively, or an arbitrary cross-sectional image obtained by cutting the observation target on the image at an arbitrary angle above, by drawing the position of the viewpoint, and the second image forming means for forming a plurality of guide images with different position of the viewpoint of types recognizable in within the whole on and the observation target the cross-sectional image ,
Display means for displaying an endoscopic image created by the first image creating means and a plurality of guide images created by the second image creating means simultaneously or by switching;
A three-dimensional image display device comprising:
前記第2の画像作成手段は、前記視点が存在する断層像を前記複数の断層像の中から算出し、該断層像上での視点の位置を求め、前記算出した断層像上に描画することによりガイド画像を作成する、The second image creation means calculates a tomographic image in which the viewpoint exists from the plurality of tomographic images, obtains the position of the viewpoint on the tomographic image, and draws on the calculated tomographic image. To create a guide image,
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の三次元画像表示装置。  The three-dimensional image display device according to any one of claims 1 to 3.
ガイド画像を作成するための再構成に際に必要なパラメータが入力され、Parameters necessary for reconstruction to create a guide image are entered,
前記ガイド画像を作成するための再構成演算を行う第一の処理とA first process for performing a reconstruction operation for creating the guide image;
前記観察対象の三次元座標が前記第一の処理で作成されたガイド画像の表示画像のどの位置に投影されたかを示すデータを保存する第二の処理と、A second process for storing data indicating which position on the display image of the guide image created in the first process the three-dimensional coordinates of the observation target;
前記内視鏡的画像の再構成の際の視点位置から、前記第二の処理で保存されたデータを元に前記ガイド画像上での視点の位置を求める第三の処理と、A third process for determining the position of the viewpoint on the guide image based on the data stored in the second process from the viewpoint position at the time of reconstruction of the endoscopic image;
前記ガイド画像上に前記視点の位置を描画する第四の処理と、が実行されて、前記第2の画像作成手段によりガイド用三次元画像が再構成されると共に、該ガイド用三次元画像は、前記第一の処理乃至第四の処理が繰り返し実行されることにより任意に回転して表示And a fourth process for drawing the position of the viewpoint on the guide image, and the second image creating means reconstructs a guide three-dimensional image, and the guide three-dimensional image is The display is arbitrarily rotated by repeatedly executing the first to fourth processes. される、To be
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の三次元画像表示装置。The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional image display apparatus is a display apparatus.
前記設定する手段による視点の位置の設定は、前記各断面像の表示画面上、及び前記内視鏡的画像の表示画面上のいずれにおいても行うことができる、The setting of the position of the viewpoint by the setting means can be performed either on the display screen of each cross-sectional image and on the display screen of the endoscopic image.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の三次元画像表示装置。The three-dimensional image display device according to any one of claims 1 to 5, wherein
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