JP4350226B2

JP4350226B2 - 三次元画像処理装置

Info

Publication number: JP4350226B2
Application number: JP25955399A
Authority: JP
Inventors: アルトウロ・カルデロン; 仁山形; 裕子田中; 武博江馬
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP2001084409A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用画像機器と組み合わせて、あるいは内蔵して使用される三次元画像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の医療用画像分野で使用される三次元画像処理装置は、超音波診断装置、Ｘ線ＣＴスキャン、磁気共鳴診断装置等の医療用画像機器と組み合わせて使用され、多くの病院、検査機関等で広く利用されている。この三次元画像処理装置は、画像処理の高速化や解像度の向上が進み、臨床情報として有用な画像を提供している。例えばこれらの三次元画像は、手術前のシミュレーション等において、消化管の腫瘍、プラーク（斑点）の形成、狭搾症等の原因を調べる際に行う消化管腔の画像化等に有効利用されている。
【０００３】
上述の三次元画像処理装置による画像処理を簡単に述べると、以下の様である。まず、上述の医療用画像機器により収集された断層画像から生成されたボリュームデータが配置された三次元ボリューム空間において、ユーザの位置となる視点と当該視点からボリューム空間に対する観察方向とが設定される。そして、設定された視点から、表示対象物のボリュームデータに向かってレイを延ばし、所定のレンダリング処理を行うことで、ユーザは、三次元ボリュームデータを二次元投影面上の二次元画像として見ることができる。
【０００４】
また、上記画像処理の応用として、フライスルー手法がある。これは、前記視点の位置を移動や前記観察方向と共に光源を移動させることで、ユーザがあたかも仮想環境内を移動している印象を与えることができる手法である。
【０００５】
このフライスルー手法によって、消化管内に形成された腫瘍を探し出して観察する場合と、疣腫が形成された血管弁を探し出して観察する場合について、図８（ａ）、（ｂ）を参照して更に詳しく説明する。
【０００６】
図８（ａ）図は腫瘍４０が形成された消化管４６を長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。レンダリング処理における条件設定について、模式的に、設定する視点の位置をフラッシュライト４２の先端位置とし、観察方向をフラッシュライト４２が照らす方向、観察サブ領域４４はフラッシュライト４２が照らす領域としている。
【０００７】
まず、フライスルー手法により、消化管４６内を移動していく。観察者は、内視鏡による映像に似た消化管内の画像情報を得ることができ、当該画像によって腫瘍の形成箇所を探す。従来の三次元画像でも、コントラストの違い等によって消化管壁４６に形成された腫瘍４０の一部を見ることは可能である。観察者は、消化管壁４６の一部に腫瘍形成の可能性がある箇所に見当を付け、当該箇所が観察サブ領域４４の中に含まれるようにフラッシュライト４２の先端位置（視点）と向き（観察方向）を設定する。そして、観察サブ領域４４内に存在するボリュームデータに対して所定のレンダリング処理を施すことで、図８（ｂ）に示す様な観察サブ領域４４の投影画像を得ることができる。
【０００８】
また、図８（ｃ）は、血管弁と当該血管弁から流出する血流を示した図であり、Bモード画像による大動脈弁５０と、大動脈弁５０に形成された疾患のため逆噴流を含んでいるドップラ画像による血流５２を模式的に示している。
【０００９】
消化管内の腫瘍形成の観察と同様に、フライスルー手法により該当箇所を探す。そして、三次元画像処理により、視点５４と矢印の方向に観察方向を設定し、所定の観察領域内のボリュームデータに対してレンダリング処理が実行され、投影画像を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８（ａ）において、通常、腫瘍４０の多くの部分は消化管壁４６の中に埋もれていたり、消化管の外部に形成されている。従って、従来の画像処理により図８（ａ）図に示した設定において三次元画像を生成すると、表示部には、図８（ｂ）図に示すような消化管壁４６画像のみが表示されることになる。その結果、腫瘍４０についての有効な情報（例えば、腫瘍４０の形状や大きさ、良性か悪性か等）を得ることができない。
【００１１】
また、図８（ｃ）においては、血管弁に形成された疾患は、血流像に重畳して表示される。従って、疾患の画像は、血流像の背後に隠れてしまうことになり、有効な情報を得ることができなくなってしまう。また、通常、血流像は超音波診断装置のドップラーモードによるが、仮に血液の逆流等血管弁に異常が発生していても、順流像と逆流像が重畳されてしまい、異常を発見することが困難な画像となってしまう。
【００１２】
すなわち、上記二つの例からもわかるように、従来の三次元画処理においては、表示対象物が組織同士や組織と血液との重畳を有するものである場合、診断等に有効な情報を提供しうる画像を表示することができなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、組織間や組織と血液との重畳した場合であっても、臨床等に有効な情報を提供しうる画像を得ることができる三次元画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、表示対象物のボリュームデータを記憶する記憶手段と、視点と、観察方向と、第１の領域を定義するための視野角と、前記第１の領域に含まれる第２の領域を定義するための視野角と、を設定すると共に、前記第２の領域に含まれるボクセルデータに割り当てる不透明度を、前記第２の領域内の深さ毎に個別に設定するための設定手段と、前記視点と、前記観察方向と、前記不透明度と、前記第１の領域に含まれるボリュームデータと、を用いてボリュームレンダリング処理を実行することで、前記第２の領域については、深さに応じて不透明度が割り当てられている投影画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする三次元画像処理装置である。
【００２３】
この様な構成によれば、投影画像の画像特性が設定可能であるから、組織間や血流と組織との重畳がある場合であっても、適切な画像を得ることができる。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についての第１の実施形態〜第６の実施形態を図面に従って説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る三次元画像処理装置１の概略構成を示している。
【００２６】
同図において、三次元データ記憶部２は、半導体メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フィロッピーディスク、メモリカード等の記録媒体から成り、超音波診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ等の医療用画像機器によるボリュームデータを記憶する記憶部である。このボリュームデータは、各種医療用画像機器により撮影された被写体についてのボクセルデータであり、以下の様に生成されたものである。すなわち、各医療用画像機器により撮影された被写体についての断面画像データ及び位置情報データを、三次元メモリ空間上に配置する。そして、断層画像データのスライスごとに被写体の領域を抽出し、このスライスを線形補間等により断層画像データを補いながら積み上げて三次元画像の画素値（ボクセル）を生成することで得られたデータである。
【００２７】
三次元画像処理部６は、三次元データ記憶部２に格納されたボリュームデータに基づいて、投影画像を作り出す。この投影画像は、三次元ボクセル空間に視点と観察方向を設定し、この観察方向に垂直な二次元画像上の各ピクセルと視点とを結ぶレイを仮定し、当該レイに沿ったボクセル値に基いて不透明度と色を割り当てたピクセル値へのマッピング（レンダリング処理）を行うことで生成される。
【００２８】
なお、以下の説明では、前記二次元画像上にマッピングされる三次元ボクセル空間の領域を観察領域、観察領域内の所定の領域を観察サブ領域と呼ぶ。
【００２９】
観察サブ領域画像特性制御部８は、不透明度制御部８１、領域角度制御部８３、領域深度制御部８５、深度−不透明度制御部８７、背景色制御部８９を有している。一般に、レンダリング処理の結果得られる観察サブ領域に関する投影画像の特性（以下、画像特性）として、不透明度、投影画像の面積（観察サブ領域の視野角に対応）、投影画像として表示する対象の選択（観察サブ領域の深度に対応）、表示色、投影画像の形状（観察サブ領域の形状に対応）が挙げられる。この観察サブ領域画像特性制御部２は、各種画像特性を設定或いは変更するための入力部１０からの入力に基づいて、三次元画像処理部６が実行するレンダリング処理に関する制御を行う。このことについては、後で詳しく説明する。
【００３０】
入力部１０は、キーボードやマウス等からなり、オペレータが三次元画像処理装置１等の各種入力指示を行うインタフェースである。この入力部１０からは、後述するように、観察サブ領域４４に関する投影画像（以下、サブ領域投影画像）についての画像特性を設定・変更するために、観察サブ領域のレンダリング処理における不透明度、観察サブ領域の角度（視野角）、観察サブ領域の深度、観察サブ領域の形状、色の各種パラメータが設定、変更される。また、オペレータは、三次元画像処理部６が実行するレンダリング処理についての物理的条件、すなわち、光源についての設定（すなわち、平行投影か放射投影かの選択）、視点、観察方向、視点からボリュームデータまでの距離等の設定を、当該入力部１０より入力する。
【００３１】
表示部１２は、三次元画像を表示するＣＲＴ等の表示手段である。
【００３２】
次に、上記のように構成した第１実施形態の動作を、図２を参照して説明する。
【００３３】
なお、以下において、説明を簡単にするために、レンダリング処理において設定する視点の位置、観察方向、観察サブ領域を、それぞれ模式的に、フラッシュライトの先端位置、フラッシュライトが照らす方向、フラッシュライト４２が照らす領域とする。また、この三つの設定項目を、以下レンダリング条件と呼ぶ。
【００３４】
第１の実施形態は、消化管内に形成された腫瘍の観察を希望する場合に、図８（ｂ）に示した画像が表示部１２に表示されたとする。このときオペレータが、観察サブ領域４４に関するレンダリング処理において不透明度を適当に制御することで、サブ領域投影画像の画像特性を変更して腫瘍を適切に表示する例を示す。
【００３５】
図２（ａ）は、装置に初期設定されている不透明度曲線Aと新しく設定された不透明度曲線Bを示している。この不透明度曲線は、観察サブ領域内のレンダリング処理における不透明度（Opacity）と輝度値(Pixel value)との関係を示すものである。図２（ｂ）は、腫瘍４０が形成された消化管４６を長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。図２（ｃ）は、表示部１２が表示する投影画像であって、本発明に係る方法により処理された投影画像を示している。なお、図２（ｃ）の円形内は、サブ領域投影画像４５を示している。
【００３６】
まず、オペレータは、フライスルー手法により消化管４６内の腫瘍４０形成箇所に見当を付け、図２（ｂ）に示す様に、三次元ボクセル空間内にフラッシュライト４２、観察方向、観察サブ領域４４を設定する。
【００３７】
次に、観察領域に存在するボリュームデータに対して初期設定の不透明度曲線Aに基づいてレンダリング処理し、当該領域内の投影画像図８（ｂ）を得る。この図８（ｂ）の画像は、消化管壁４６の不透明度が高いために腫瘍４０についての有効な情報が得られない投影画像となってしまっている。
【００３８】
これに対する解決策として、本発明に係る三次元画像処理装置によれば、サブ領域投影画像４５についての不透明度を調節することができる。すなわち、オペレータにより、新しい不透明度曲線Bが新たに設定されたとする。この新設定操作は、不透明度曲線設定画面を表示部１２に表示させ、マウスや入力ペン等の入力装置により新たな曲線の概形を入力することで実行できる。
【００３９】
不透明度制御部８１は、上記再入力された不透明度曲線Bに従って、三次元画像処理部６が実行するボクセルデータへの不透明度の割り当てを制御する。
【００４０】
一般に、組織が異なればそのボクセル値も異なる。従って、消化管壁４６のボクセルには低い不透明度を割り当て、腫瘍４０のボクセルには消化管壁４６よりも高い不透明度を割り当てる適当な不透明度曲線Bを新たに設定し、この曲線Bに基づいたレンダリング処理を行えば、腫瘍４０を表示した観察サブ領域４４に関する投影画像を得ることができる。
【００４１】
図２（ｃ）は、観察サブ領域について、不透明度曲線Bに基づいたレンダリング処理を施した投影画像を示している。消化管壁４６の不透明度を低くしたことにより、腫瘍４０がサブ領域投影画像４５に表示される。
【００４２】
このような構成によれば、三次元画像処理において、消化管壁から消化管外部にかけて形成された腫瘍等、手前の画像とその後ろの画像が重畳することで適切に表示されない場合であっても、ボクセルに対する不透明度の割り当てを調節することで、重畳した画像のうち所望の画像を取り出して適切に表示することができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能にする。
【００４３】
（第２実施形態）
第１の実施形態において腫瘍４０を表示した結果、表示された画像は腫瘍４０の全部ではなく一部であったとする。第２の実施形態では、レンダリング条件と画像特性設定を第１の実施形態と同様とし、図２（ｃ）から出発して、観察サブ領域４４の視野を新たに設定することでサブ領域投影画像４５の面積を拡大し、腫瘍４０の残り部分を表示する一つの例を示す。なお、以下の説明では、観察サブ領域４４の視野を変えるパラメータとして、観察サブ領域の開き角度（以下、視野角）を用いた例を示す。
【００４４】
図３（ａ）は、観察サブ領域の視野角を表す画像特性曲線を示している。直線Cは初期設定の視野角を示し、直線Dは新しい設定の視野角を示している。なお、前記視野角を表す画像特性曲線は一般的に曲線であるが、後述する理由によりC、Dともに直線となっている。図３（ｂ）は、腫瘍４０が形成された消化管４６を長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。図３（ｃ）は、表示部１２が表示する投影画像であって、直線Dに基づいて処理された投影画像を示している。また、図３（ｄ）は、前記視野角を表す画像特性曲線を説明するための図である。
【００４５】
まず、図３（ｄ）を参照して、図３（ａ）の視野角を表す画像特性曲線の説明をする。
【００４６】
図３（ｄ）は、三次元ボクセル空間における視点と観察サブ領域４４を模式的に示す例である。閉曲線５８により囲まれている領域は、観察サブ領域４４内のボクセルデータが投影される二次元領域、すなわちサブ領域投影画像４５を示している。また観察サブ領域４４は、視点を頂点とし錐体であり、当該観察サブ領域４４に関するレンダリング処理において、レイが通過する領域に対応している。母線６２は、閉曲線５８上の任意の点と視点Ｏとを結ぶ直線であり、視野角６４は、錐体（観察サブ領域４４）の中心軸６６と母線６２とのなす角である。
【００４７】
図３（ａ）に示した視野角を表す画像特性曲線は、母線６２の閉曲線５８上での位置と視野角６４との関係を示す曲線（直線）である。すなわち、本実施形態においては、サブ領域投影画像４５は円形であるから（図２（ｃ）、図３（ｃ）参照）、各母線６２と中心軸６６とがなす角、すなわち視野角６４は一定となり、図３（ａ）に示した視野角を表す画像特性曲線は、直線C、Dで表される。そして、サブ領域投影画像４５を円形のまま視野角を広げるには、各母線ごとの視野角の設定値をより大きな一定値とすればよい。なお、後述の変形例で言及するように、仮に円形以外のサブ領域投影画像４５の形状を所望する場合には、所望の形状に対応する視野角を表す画像特性曲線を設定することで可能である。
【００４８】
次に、視野角６４を新たに設定する設定動作について説明する。
【００４９】
正確な臨床情報を得るため、例えば腫瘍を観察する場合には、形状、大きさ、形成箇所等を知るために、当該腫瘍の全体像の観察を望むことが多い。しかし、図２（ｃ）は、腫瘍４０の一部の投影画像しか表示されていない。
【００５０】
これに対する解決策として、本発明に係る三次元画像処理装置によれば、観察サブ領域の視野を変更することができる。すなわち、オペレータにより、新しい直線Dが新たに設定されたとする。この新設定操作は、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
領域角度制御部８３は、上記再入力された画像特性曲線Dに従って、観察サブ領域の角度すなわち視野を変更し、三次元画像処理部６が、画像特性曲線Aに基づくレンダリング処理を、新たな観察サブ領域について実行するように制御する。
【００５２】
図３（ｃ）は、新たに設定された観察サブ領域について、画像特性曲線Bに基づいたレンダリング処理を実行した投影画像４５を示している。観察サブ領域の視野角を拡大したことによってサブ領域投影画像４５の面積も拡大され、腫瘍４０の全体像が当該サブ領域投影画像４５に表示される。
【００５３】
なお、角度を小さくすることで、腫瘍４０を観察サブ領域外とすることももちろん可能である。
【００５４】
このような構成によれば、三次元画像処理において、観察サブ領域の視野角を変更することができるので、観察サブ領域外に存在する画像を当該領域内とすることができる。そして、変更された観察サブ領域について不透明度の制御を行うことで、所望の対象を画像として適切に表示することができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能にする。
【００５５】
なお、上記説明において、視野角を変えるために、母線の曲線上での位置と視野角との対応関係を利用した例を示したが、母線の閉曲線上で位置によらず視野角が一定の場合、つまりサブ領域投影画像４５が円形の場合は、視野角の値をただ一つ入力して設定できるような構成であっても、目的を達成することができる。
【００５６】
（第３実施形態）
第３の実施形態は、腫瘍４０よりも観察方向についてさらに深い位置に存在する腫瘍４８を表示する場合について説明する。
【００５７】
図４（ａ）は、腫瘍４０が形成された消化管４６を消化管４６の長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。観察方向について腫瘍４０よりもさらに深い位置には、腫瘍４８が形成されている。なお、フラッシュライトの位置、向きについては、第１の実施形態と同様である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したフラッシュライト位置、観察方向、観察サブ領域を設定した場合に、表示部１２が表示する投影画像である。図４（ｃ）は、視点からの観察サブ領域の深度を示した画像特性曲線を示している。直線Eは初期設定を、直線Fは新たな設定を示している。なお、前記深度を表す画像特性曲線は一般的に曲線であるが、後述する理由によりE、Fともに直線となっている。また、図４（ｄ）は、前記深度を表す画像特性曲線を説明するための図であり、三次元ボクセル空間における視点と観察サブ領域４４（錐体）を示している。
【００５８】
まず、図4（ｄ）を参照して、図4（ａ）の深度を表す画像特性曲線の説明をする。同図において、立体角６８は、観察サブ領域４４の頂点の部分が持つ立体的な広がりである。また、中心軸６６の長さを深度と定義する。その他の構成要素は図３（ｄ）と同様である。
【００５９】
図４（ｃ）に示した深度を表す画像特性曲線は、立体角６８と深度との関係を示す曲線（直線）である。深度を表す画像特性曲線Eが直線となっているのは、視点から一定距離内に存在する対象物を画像化するためである。そして、視点Ｏからさらに離れた一定距離内に存在する対象の投影画像を得るためには、レイがその対象を通過するように、中心軸６６すなわち深度を深く設定すれば良い。こうして、すべての立体角６８について、さらに深い深度として設定されたのが、直線Fである。
【００６０】
次に、深度を新たに設定する設定動作について説明する。
【００６１】
予め腫瘍４８の存在がわかっている場合や、確認的に腫瘍４０以外の腫瘍が形成されていないか等、観察方向に沿ってさらに深い位置に存在する組織像を映し出すことは、有効な画像情報を提供するために大変重要である。
【００６２】
通常のレンダリング処理は、観察方向について所定の深度までボリュームデータを処理の対象としており、当該深度よりさらに深いボリュームデータについては、不透明度０を割り当てることで表示しないようにしている。従って、前記所定の深度よりさらに深い位置に腫瘍等がある場合、この腫瘍についてのボリュームデータは、事実上表示の対象には含まれないことになり、結果として、腫瘍の情報を得ることができない。
【００６３】
これに対する解決策として、本発明に係る三次元画像処理装置によれば、観察サブ領域の観察方向からの深度を変更することができる。すなわち、オペレータにより、新しい直線Fが新たに設定されたとする。この設定操作は、第１の実施形態と同様の操作によって実現できる。
【００６４】
領域深度制御部８５は、上記再入力された直線Fに従って、観察サブ領域の深度を変更し、三次元画像処理部６が、直線Fに基づく新たな観察サブ領域についてレンダリング処理を実行するように制御する。
【００６５】
図４（ｅ）は、直線Fに基づいて変更された深度の観察サブ領域等を模式的に示す図である。図４（ｆ）は、表示部１２が表示する投影画像であって、特にサブ領域投影画像４５は、直線Fの如く新たに設定された深度を有する観察サブ領域について、レンダリング処理を実行した投影画像を示している。観察サブ領域の深度を深くしたことによって、腫瘍４８がサブ領域投影画像４５内に表示されている。
【００６６】
このような構成によれば、三次元画像処理において特定領域を設定する場合には、その領域深度を変更可能にできるので、視点から更に深度方向に存在する表示されていない所望の対象を、適切に表示することができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能にする。
【００６７】
なお、上記説明において、深度を変えるために、立体角と深度との対応関係を利用したが、視点Ｏから一定距離内に存在する対象物を画像化するためには、深度の値をただ一つ入力して設定できるような構成であっても、目的を達成することができる。
【００６８】
（第４実施形態）
第３の実施形態により、図４（ｆ）のサブ領域投影画像４５内に腫瘍４０と腫瘍４８の双方を表示することができた。第４実施形態では、第３の実施形態と同じレンダリング条件と画像特性設定として、図４（ｅ）から出発する。そして、腫瘍４８のみに関心がある場合を想定して（例えば、腫瘍４８が悪性であり、腫瘍４０は良性である場合等）、サブ領域投影画像４５から腫瘍４０の表示を消し去る画像処理の例を説明する。
【００６９】
図５（ａ）は、観察サブ領域について、視点から観察方向についての深度と不透明度との関係を示す、深度−不透明度曲線を示している。同図の曲線Gは初期設定の深度−不透明度曲線であり、曲線Hは本発明に係る三次元画像処理装置によって新たに設定された深度−不透明度曲線である。図５（ｂ）は、腫瘍４０が形成された消化管４６を長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。図５（ｃ）は、表示部１２が表示する投影画像であって、特にサブ領域投影画像４５は曲線Hに基づいて処理された投影画像を示している。
【００７０】
図５（ａ）の曲線Gに基づいて、図４（ｆ）に示した画像が表示されていたとする。このとき、手前側の腫瘍４０の画像を消し去る場合には、深度−不透明度曲線を曲線Gから曲線Hに新たに設定する。この設定操作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、曲線Hは、曲線Gと比べると深度の浅いボリュームデータについてはさらに低い不透明度を有している。
【００７１】
深度−不透明度制御部８７は、三次元画像処理部６が、観察サブ領域４４について再入力された曲線Gに従ったレンダリング処理を実行するように制御する。その結果、関心のない腫瘍４０のボクセルには極低い不透明度（例えば、不透明度０等）を割り当て、消化管壁４６には第１の実施形態と同じように腫瘍４８を表示できる程度に低い不透明度を割り当て、さらに興味のある腫瘍４８のボクセルには消化管壁４６よりも高い不透明度を割り当てられる。
【００７２】
図５（ｃ）におけるサブ領域投影画像４５は、観察サブ領域４４について曲線Hに基づいたレンダリング処理による投影画像を示している。観察サブ領域４４の深度に対する不透明度を変更したことで、腫瘍４０の像がサブ領域投影画像４５から消し去られている。腫瘍４０は完全に消さなくとも、観察したい対象を妨げない程度の不透明度を有して表示するように深度−不透明度曲線を設定してもよい。
【００７３】
なお、腫瘍４８のみを消し去りたい場合には、腫瘍４０と腫瘍４８についての不透明度の割り当てを当該第４の実施形態で示すたものと逆に設定、すなわち、領域深度に応じて腫瘍４０には高い不透明度、腫瘍４８には極低い不透明度をそれぞれ設定すればよい。しかし、第３の実施形態に示した手順を逆にとだること、すなわち、観察サブ領域４４の深度を浅くしても実現することができる。
【００７４】
このような構成によれば、三次元画像処理において、視点からの深度に対する不透明度を任意に設定できるので、表示する必要のない組織のボリュームデータに割り当てる不透明度を低くできる。その結果、関心のある画像のみ表示することができ、有効な臨床情報提供を可能にする。特に、観察サブ領域４４の深度の浅い場所に表示する必要のない組織が存在する時に有効である。
【００７５】
（第５実施形態）
第５実施形態は、表示部１２に表示された投影画像において、サブ領域投影画像４５以外の領域の投影画像（以下、背景と呼ぶ）の色を変更することで、より関心領域を観察し易くする例を示す。
【００７６】
なお、当該第５の実施形態におけるフラッシュライトの設定は、図４（ｆ）の場合と同様である。
【００７７】
図６（ａ）は、画素値に対する背景の色について、初期設定のRGB比を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）のRGB比に基づいてレンダリング処理された投影画像を示す図である。図６（ｃ）は、画素値に対する背景の色について新しく設定した、RGB比を示している。図６（ｄ）は、図６（ｃ）のRGB比に基づいてレンダリング処理された投影画像を示す図である。
【００７８】
図６（ｂ）では、サブ領域投影画像４５と背景とがほぼ同色となっており、見やすい画像ではない。この図６（ｂ）に示した画像のRGB比は、図６（ａ）のようである。このとき、オペレータにより、図６（ｃ）に示すような新しいRGB比が新たに設定されたとする。この設定操作は、RGB比設定画面を表示部１２に表示させ、マウスや入力ペン等の入力装置により新たな曲線の概形を入力することで実行できる。
【００７９】
背景色制御部８７は、上記再入力されたRGB比に従って、三次元画像処理部６が実行するレンダリング処理におけるRGB比の割り当てを制御する。
【００８０】
図６（ｄ）は、図６（ｃ）のRGB比に基づいてレンダリング処理による投影画像を示している。背景のRGB比を変更したことで背景の色とサブ領域投影画像４５の色とが区別され、より見やすい像となっている。
【００８１】
このような構成によれば、三次元画像処理において、背景のRGB比を任意に設定できるので、背景の色とサブ領域投影画像４５の色とを区別して表示することができる。その結果、関心のある領域をより見やすく表示することができ、有効な臨床情報提供を可能にする。
【００８２】
なお、これまで説明してきた投影画像は、図６（ｄ）と同様にRGB比が設定されたものである。
【００８３】
（第６実施形態）
第１〜第５の実施形態では、消化管壁４６に形成された腫瘍４０、又はこれらの近くに形成された腫瘍４８を画像表示する場合を例として、観察サブ領域内又は背景の画像特性を制御することで所望の画像を得る場合について説明した。
【００８４】
これに対し、第６の実施形態では、複数のボリュームデータから生成した各投影画像を合成して表示する場合に、投影画像毎にサブ領域投影画像の画像特性を制御して適切な画像を得る実施形態を説明する。以下、その例として、心臓の大動脈弁に形成された疾患の観察を取り上げる。
【００８５】
図７（ａ）は、各対象ごとの輝度値と不透明度の関係を表す不透明度曲線を示している。曲線Iはドプラモードによる血流像についての初期の設定、曲線Jは血流像について新しい設定、曲線KはBモードによる組織像において疾患５６のみについての設定を示している。図７（ｂ）は、血流像について新たに設定された曲線Jに基づいてレンダリング処理された三次元画像を示す図である。
【００８６】
前述した通り、図８（ｃ）は、Bモード画像による大動脈弁５０と、当該大動脈弁５０に形成された疾患のため逆噴流を含んでいるドップラ画像による血流５２を模式的に示している。血流図８（ｃ）に示すように、従来の画像処理では、疾患は血流５２とのオーバーラップにより実際には画像として観察することはできない。
【００８７】
しかし、本発明に係る三次元画像処理装置によれば、Bモードによる疾患５６の画像とドプラモードによる血流像との各不透明度を調節することが可能である。すなわち、オペレータにより、血流に関する不透明度を、曲線Iから新しい画像特性曲線Jに新たに設定する。また、疾患５６に関する不透明度を、曲線Kに設定する。この疾患５６に限定した不透明度の設定は、第１の実施形態若しくは第4の実施形態を適用することで実現できる。また、この設定操作は、画像特性曲線設定画面を表示部１２に表示させ、マウスや入力ペン等の入力装置により新たな曲線の概形を入力することで実行できる。
【００８８】
不透明度制御部８１は、上記新たに設定された画像特性曲線に従って、三次元画像処理部６が実行するレンダリング処理における不透明度の割り当てを制御する。すなわち、血流５２のボクセルには相当の低い不透明度を割り当てられ、疾患５６のボクセルには血流５２よりも高い不透明度を割り当てるレンダリング処理が実行される。その結果、図７（ｂ）に示す様に、血流５２の背後にある疾患５６を表示した投影画像を得ることができる。
【００８９】
このような構成によれば、三次元画像処理において対象がオーバーラップした場合には、各対象についての不透明度を調節可能であるから、オーバーラップした画像のうち所望の画像を取り出して適切に表示することができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能にする。
【００９０】
なお、本実施形態では、複数のボリュームデータから生成した各投影画像を合成して表示する場合として、投影画像毎にサブ領域投影画像の不透明度を制御して適切な画像を得る例を説明したが、その他の画像特性についての投影画像毎の制御も、もちろん可能である。
【００９１】
以上、本発明を第１〜第６の実施形態に基いて説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示す（１）〜（３）のように、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００９２】
（１）第１〜第６の実施形態では、観察領域内に観察サブ領域を設定し、この観察サブ領域に関する投影画像又は背景の画像特性を制御することで所望の画像を得る場合について説明した。
【００９３】
しかし、本発明の本質は、画像特性を制御することで重畳された画像等を適切に表示することにある。従って、観察サブ領域を設定せず、観察領域内の画像についての画像特性を制御する構成であってもよい。これは、例えば、第２の実施形態で示した視野角を９０度以上に設定することで実現できる。また、他の例として、観察サブ領域画像特性制御部１０と同様の構成を有する観察領域画像特性制御部を有する構成であってもよい。この観察領域画像特性制御部は、投影画像についての不透明度、観察領域の視野角、観察領域の深度、色、観察領域の形状の画像特性を制御する各制御部を有し、観察領域に関するレンダリング処理について、三次元画像処理部６を制御するものである。
【００９４】
（２）第１〜第６の実施形態においては、各画像特性の新たな設定はマニュアル操作によって実行された。これに対し、予め設定されている複数パターンの画像特性から選択する構成であってもかまわない。また、マニュアル操作によって新たに設定された各画像特性を登録可能な構成としてもよい。この様な構成によれば、さらに作業性を向上させることができる。
【００９５】
（３）上述した実施形態では例を示していないが、その他の画像特性としてサブ領域投影画像の形状が挙げられる。従って、本発明に係る三次元画像処理装置は、観察サブ領域形状制御部をさらに有し、サブ領域投影画像の形状を変更可能とすることも可能である。上述した第１〜第５の実施形態では、サブ領域投影画像の形状は円形であった。これは、三次元ボクセル空間において、視点からボクセルに向けて放つレイの束（観察サブ領域）が円錐状であることによる。例えば、観察サブ領域の形状を四角形にしたければ、前記レイの束（観察サブ領域）を四角錐状にすればよい。これは、第２実施形態で示した視野角を表す画像特性曲線を適切に設定することで実現できる。
【００９６】
【発明の効果】
以上述べたように、投影画像の画像特性を設定可能にすることで、組織間や血流と組織との重畳がある場合であっても、適切な画像を得ることができる。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る三次元画像装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態を説明するための図。
【図３】第２の実施形態を説明するための図。
【図４】第３の実施形態を説明するための図。
【図５】第４の実施形態を説明するための図。
【図６】第５の実施形態を説明するための図。
【図７】第６の実施形態を説明するための図。
【図８】従来技術を説明するための図。
【符号の説明】
１…三次元画像処理装置
２…三次元データ記憶部
６…三次元画像処理部
８…観察サブ領域画像特性制御部
１０…入力部
１２…表示部
３０…三次元画像生成部
４０…腫瘍
４２…フラッシュライト
４４…観察サブ領域
４５…サブ領域投影画像
４６…消化管壁
４８…腫瘍
５０…大動脈弁
５２…血流
５４…視点
５６…疾患
６２…母線
６４…視野角
６６…中心軸
６８…立体角８１…不透明度制御部
８３…領域角度制御部
８５…領域深度制御部
８７…深度−不透明度制御部
８９…背景色制御部

Claims

表示対象物のボリュームデータを記憶する記憶手段と、
視点と、観察方向と、第１の領域を定義するための視野角と、前記第１の領域に含まれる第２の領域を定義するための視野角と、を設定すると共に、前記第２の領域に含まれるボクセルデータに割り当てる不透明度を、前記第２の領域内の深さ毎に個別に設定するための設定手段と、
前記視点と、前記観察方向と、前記不透明度と、前記第１の領域に含まれるボリュームデータと、を用いてボリュームレンダリング処理を実行することで、前記第２の領域については、深さに応じて不透明度が割り当てられている投影画像を生成する画像生成手段と、
を具備することを特徴とする三次元画像処理装置。
前記設定手段は、前記第１の領域の領域及び前記第２の領域のそれぞれの深さを設定すること特徴とする請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記設定手段は、前記第２の領域に含まれるボクセルデータに割り当てる不透明度を、前記第２の領域を定義するための視野角毎に設定することを特徴とする請求項２記載の三次元画像処理装置。
前記画像生成手段は、前記第１の領域における前記第２の領域に対応する領域とそれ以外の領域とについて、異なる色を割り当てて前記投影画像を生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項載の三次元画像処理装置。