JP4461981B2 - 画像処理装置、及びプログラム - Google Patents

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本発明は、３次元データに基づいて表示用の画像を生成する技術に関する。
３次元オブジェクトを示すデータ（ボリュームデータ）を視覚化（イメージ化）して表示する手法として、ボリュームレンダリング(Volume Rendering)という手法が知られている。
このボリュームレンダリングには、レイキャスティング(Ray Casting)法と称される手法があり、この手法では、投影面が設定される度に、例えば、投影面と３次元オブジェクトとの距離の分布を示すマップ（デプスマップ）を生成して、視線に沿ったサンプリングを行うことで、ボリュームデータのイメージ化が実施される。
そして、各種演算をハードウェアで行うことで、高速でボリュームデータをイメージ化させようとすると、ハードウェアが大きくなってしまうといった問題が生じる。この問題に対しては、制限された大きさのハードウェアで、より大きなボリュームデータを高速でイメージ化することのできる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
このような技術に関する先行技術文献としては、以下のようなものがある。
特開２０００−３４８１９５号公報
しかしながら、上述したボリュームレンダリングでは、視線方向、すなわち投影面が変わる度に、例えば、デプスマップを再度生成し直したり、再度のイメージ化が必要となったりする為、多大な演算が必要となる。このため、視線方向の変化に応じた可視的なイメージの切り替えにある程度の時間を要する。そして、特に、ボリュームデータのデータ量が大きな場合には、イメージの切り替えをスムーズに行うことが困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ボリュームデータのイメージ化に要する演算量を低減することができる、すなわちボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる技術を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記所定方向を向いた一の特定構造体を前記方向関係に従って前記仮想投影面に対して投影することで基本画像を生成しつつ、当該基本画像のうち前記基準位置に対応する基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、各特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対してそれぞれ投影される各基準投影位置を検出する検出手段と、前記基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係を、前記検出手段によって検出された各基準投影位置に応じてそれぞれ調整することで、各調整後基本画像をそれぞれ生成する調整画像生成手段と、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記複数パターンの基本構造体を、前記方向関係に従って前記仮想投影面に対してそれぞれ投影することで複数パターンの基本画像を生成しつつ、当該複数パターンの各基本画像について、前記複数パターンの基本構造体の基準位置にそれぞれ対応する各基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本画像を前記複数パターンの基本画像から抽出する抽出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置を検出する第２の検出手段と、前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置を前記基準投影位置に応じて調整することで、調整後基本画像を生成する調整画像生成手段と、前記各単位処理対象領域について、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置であって、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記位置及び方向関係に従って、前記所定方向を向いた一の特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記一の特定構造体との距離の分布を示す基本距離マップを生成する基本距離マップ生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体を対象として、前記仮想投影面上における各特定構造体に対応する各基準投影位置と各基準投影距離とを検出する検出手段と、前記基本距離マップを基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係と各投影距離とをそれぞれ調整することで、各調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置であって、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記複数パターンの基本構造体について、前記位置及び方向関係に従って基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記各基本構造体との距離の分布をそれぞれ示す複数パターンの基本距離マップを生成する基本マップ生成手段と、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本距離マップを前記複数パターンの基本距離マップから抽出する抽出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置と、当該基準投影位置に対応する基準投影距離とをそれぞれ検出する第２の検出手段と、前記抽出手段によって抽出された基本距離マップを基礎として、前記第２の検出手段によって検出された基準投影位置と基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置と各投影距離とをそれぞれ調整することで、調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記所定方向を向いた一の特定構造体を前記方向関係に従って前記仮想投影面に対して投影することで基本画像を生成しつつ、当該基本画像のうち前記基準位置に対応する基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、各特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対してそれぞれ投影される各基準投影位置を検出する検出手段と、前記基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係を、前記検出手段によって検出された各基準投影位置に応じてそれぞれ調整することで、各調整後基本画像をそれぞれ生成する調整画像生成手段と、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のプログラムであって、前記基本画像生成手段が、前記一の特定構造体の基準位置に対応する基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、前記基準投影距離を基準とした前記各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、前記基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、前記基本画像を生成し、前記検出手段が、前記各基準投影位置に対応する各基準投影距離を更に検出し、前記調整画像生成手段が、前記基本画像を基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係、各投影距離値、及び各画素値をそれぞれ調整することで、調整後基本画像を生成し、前記表示用画像生成手段が、前記各調整後基本画像を相互に合成する際に、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記複数パターンの基本構造体を、前記方向関係に従って前記仮想投影面に対してそれぞれ投影することで複数パターンの基本画像を生成しつつ、当該複数パターンの各基本画像について、前記複数パターンの基本構造体の基準位置にそれぞれ対応する各基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本画像を前記複数パターンの基本画像から抽出する抽出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置を検出する第２の検出手段と、前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置を前記基準投影位置に応じて調整することで、調整後基本画像を生成する調整画像生成手段と、前記各単位処理対象領域について、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７に記載のプログラムであって、前記基本画像生成手段が、前記各基本構造体について、基準位置に対応する基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、前記基準投影距離を基準とした前記各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、前記基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、前記基本画像を生成し、前記第２の検出手段が、前記基準投影位置に対応する基準投影距離を更に検出し、前記調整画像生成手段が、前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記基準投影位置と前記基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係、各投影距離値、及び各画素値をそれぞれ調整することで、調整後基本画像を生成し、前記表示用画像生成手段が、前記各調整後基本画像を相互に合成する際に、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用することを特徴とする。
また、請求項９の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記位置及び方向関係に従って、前記所定方向を向いた一の特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記一の特定構造体との距離の分布を示す基本距離マップを生成する基本距離マップ生成手段と、前記仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体を対象として、前記仮想投影面上における各特定構造体に対応する各基準投影位置と各基準投影距離とを検出する検出手段と、前記基本距離マップを基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係と各投影距離とをそれぞれ調整することで、各調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との投影距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、前記画像処理装置が、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記複数パターンの基本構造体について、前記位置及び方向関係に従って基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記各基本構造体との距離の分布をそれぞれ示す複数パターンの基本距離マップを生成する基本マップ生成手段と、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本距離マップを前記複数パターンの基本距離マップから抽出する抽出手段と、前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置と、当該基準投影位置に対応する基準投影距離とをそれぞれ検出する第２の検出手段と、前記抽出手段によって抽出された基本距離マップを基礎として、前記第２の検出手段によって検出された基準投影位置と基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置と各投影距離とをそれぞれ調整することで、調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との投影距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段とを備えることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面が設定されると、まず、所定方向を向いた一の特定構造体を仮想投影面に投影することで基本画像を生成しつつ、基本画像のうち一の特定構造体の基準位置に対応する基準画像位置を認識しておき、仮想３次元オブジェクトを仮想投影面に投影する際には、仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体の基準位置が投影される各基準投影位置を検出して、当該各基準投影位置に応じて仮想投影面に対する基本画像の相対的な位置関係を調整することで生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成するような構成により、投影面が設定されてから表示用画像を生成するまでの演算量を低減することができるため、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面が設定されると、まず、所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な所定形状の単位処理対象領域における特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を、仮想投影面にそれぞれ投影することで複数パターンの基本画像を生成しつつ、当該各基本画像のうち、基本構造体の基準位置に対応する基準画像位置を認識しておき、仮想３次元オブジェクトを仮想投影面に投影する際には、投影対象として順次に指定された各単位処理対象領域について、合致する基本構造体を検出し、当該基本構造体に対応する基本画像を基礎として、仮想投影面に対する相対的な位置を、当該基本構造体の基準位置が投影される基準投影位置に応じて調整することで、各調整後基本画像をそれぞれ生成し、当該各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成するような構成により、投影面が設定されてから表示用画像を生成するまでの演算量を低減することができるため、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面が設定されると、まず、所定方向を向いた一の特定構造体の基準位置が仮想投影面に投影される基準投影位置及び基準投影距離を検出して、基準投影距離を基準とした仮想投影面と一の特定構造体との距離の分布を示す基本距離マップを生成しておき、仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体について、基準投影位置と基準投影距離とを検出し、当該基準投影位置と基準投影距離とに応じて基本距離マップを調整した各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、仮想３次元オブジェクトと仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成するような構成により、投影面が設定されてから全体距離マップを生成するまでの演算量を低減することができる。その結果、ボリュームデータのイメージ化についての演算量も低減することができるため、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面が設定されると、まず、所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な所定形状の単位処理対象領域における特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体の基準位置が仮想投影面に対して投影される基準投影位置及び基準投影距離を検出して、基準投影距離を基準とした仮想投影面と各基本構造体との距離の分布を示す複数パターンの基本距離マップを生成しておき、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象として順次に指定された各単位処理対象領域について、対応する基本距離マップを基礎として、基準投影位置と基準投影距離とに応じた調整を行うことで各調整後基本距離マップを生成して相互に合成しつつ、複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、仮想３次元オブジェクトと仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成するような構成により、投影面が設定されてから全体距離マップを生成するまでの演算量を低減することができる。その結果、ボリュームデータのイメージ化についての演算量も低減することができるため、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、基本画像を生成する際に、一の特定構造体の基準位置が仮想投影面に対して投影される基準投影位置と基準投影距離とを検出するとともに、仮想投影面上の所定の各点と一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、基準投影距離を基準とした各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、基本画像を生成しておき、仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体に係る基準投影位置と基準投影距離とに応じて、基本画像を調整することで生成された各調整後基本画像を相互に合成しつつ、複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用するような構成により、３次元オブジェクトと投影面との距離に応じた表示用画像、すなわち奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができる表示用画像を生成することができる。
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
また、請求項８に記載の発明によれば、基本画像を生成する際に、各基本構造体について、基準位置が仮想投影面に対して投影される基準投影位置と基準投影距離とを検出するとともに、仮想投影面上の所定の各点と各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、基準投影距離を基準とした各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、複数パターンの基本画像を生成しておき、単位処理対象領域ごとに、基準投影位置と基準投影距離とを検出し、各単位処理対象領域に合致する基本画像を抽出して、当該抽出された基本画像を基礎として、基準投影位置と基準投影距離とに応じて、仮想投影面に対する相対的な位置関係、各投影距離値、及び各画素値をそれぞれ調整することで、調整後基本画像を生成し、各調整後基本画像を相互に合成する際に、仮想投影面のうち複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用するような構成とすることで、３次元オブジェクトと投影面との距離に応じた表示用画像、すなわち奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができる表示用画像を生成することができる。
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
また、請求項１０に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
＜画像処理システムの概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理システム１の概要を例示する図である。
画像処理システム１は、パーソナルコンピュータ（以下単に「パソコン」と称する）２と、パソコン２とデータ送受信可能に接続されるモニター３及び装着部５と、パソコン２に対してユーザーが各種選択事項等を入力する操作部４とを備えて構成される。
パソコン２は、制御部２０、入出力Ｉ／Ｆ２１、及び記憶部２２を備えている。
入出力Ｉ／Ｆ２１は、パソコン２と、モニター３、操作部４、及び装着部５との間でデータの送受信をするためのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）であり、制御部２０との間でデータの送受信を行う。
記憶部２２は、例えばハードディスク等で構成されており、後述するボリュームデータの視覚化（イメージ化）を実現するための画像処理プログラムＰＧ等を格納している。
制御部２０は、主にＣＰＵ、ＲＯＭ２０ａ、及びＲＡＭ２０ｂ等を有し、パソコン２の各部を統括制御する部位である。そして、この制御部２０は、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを読み込んでＣＰＵで実行することにより、ボリュームデータに基づいて表示用の画像データ（「表示用画像」とも称する）を生成し、当該表示用画像を入出力Ｉ／Ｆ２１を介してモニター３に出力する。このように、パソコン２は、ボリュームデータに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として働く。
モニター３は、例えばＣＲＴで構成され、制御部２０で生成される表示用画像を可視的に出力する。つまり、表示用画像に基づいた表示画像を表示する。
操作部４は、キーボードやマウス等から構成され、ユーザーの各種操作にしたがって各種電気信号を入出力Ｉ／Ｆ２１に送信する。また、装着部５は、メモリカード５１等の記憶媒体を着脱自在に装着することができる。そして、装着部５に装着されたメモリカード５１に格納される各種データやプログラム等を入出力Ｉ／Ｆ２１を介して制御部２０や記憶部２２に取り込むことができる。
＜ボリュームデータのイメージ化＞
ここでは、物体を非常に小さい立方体（又は直方体）を要素とする集合により表現するボクセル表現と呼ばれる手法が用いられる。そして、この要素としての立方体（又は直方体）がボクセルと呼ばれる。
一般に、Ｘ線を利用したＣＴスキャン（Computed Tomography Scan）を使用することにより、人体を輪切りにした時の映像を得ることができる。そして、この輪切りの位置をずらすことにより、また切断方向を上下、前後、左右に変化させることにより、ボクセルごとにＸ線の吸収量を蓄えたデータが得られる。このように３次元空間内の濃度や密度の分布を表したデータは「ボリュームデータ」と呼ばれる。このボリュームデータは、ボリュームデータが表現する対象となる３次元領域、すなわちボリュームデータに対応する３次元領域が複数のボクセルに分割されて、各ボクセルに対して１つのボクセル値（ここでは、Ｘ線の吸収量を示す値）が与えられたデータ（３次元データ）となっている。そして、このボリュームデータに対応する３次元領域が、ボリュームデータのイメージ化における演算処理の対象となる。
図２および図３は、ボリュームデータのイメージ化についての動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを制御部２０が読み込んで実行することで実現される。ここでは、まず、ユーザーが操作部４を種々操作することで、画像処理システム１におけるボリュームデータのイメージ化（表示用画像の生成）が開始されると、図２のステップＳ１に進む。
ステップＳ１では、メモリカード５１や記憶部２２等に格納されるボリュームデータが制御部２０によって読み出されて取得され、ステップＳ２に進む。ここでは、ボリュームデータはＲＡＭ２０ｂ等に一時的に格納される。なお、ここでは、ボリュームデータに対して雑音除去のフィルター処理等の前処理を施しても良い。
ステップＳ２では、ボリュームデータの２値化を行い、ステップＳ３に進む。ここでは、ステップＳ１で取得されたボリュームデータについて、所定の値域範囲に含まれるボクセル値と、そうでないボクセル値とで２値化することにより、ボリュームデータに係る３次元領域をイメージ化の対象となる３次元オブジェクトが存在する領域と、そうでない領域との２つの領域に区別する。このような処理により、イメージ化の対象となる３次元オブジェクトの構造を、所定方向を向いたボクセル（特定の構造体、すなわち「特定構造体」とも称する）の集合によって構成されたものとして示す３次元データ（「３次元オブジェクトデータ」とも称する）が生成される。つまり、イメージ化の対象となる３次元オブジェクトが顕在化された状態となる。また、ここで生成される３次元オブジェクトデータは、ＲＡＭ２０ｂ等に読み込まれて一時的に記憶された状態となる。
図４は、ボクセルの集合によって表現された３次元オブジェクトの一例を示す模式図である。図４には、ボクセルが配列される方向を明確化するために、ＸＹＺの３次元直交座標系を示しており、ここでは、ボクセルの辺の方向がそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿っており、ボクセル同士は、各面が完全に一致するように隣接配置される。なお、図４以降の図についても、ボクセルが配列される方向を明確化するために、同様なＸＹＺの３次元直交座標系を示している。
ここでは、図４に示すように、データ上において、複数のボクセルすなわち複数の特定構造体ＳＳが相互に隣接して積み重ねられることで、仮想的に３次元オブジェクトＴＢが形成される。以下の処理では、一例として、図４で示した仮想的な３次元オブジェクト（「仮想３次元オブジェクト」とも称する）がイメージ化されるものとして説明を行う。
ステップＳ３では、３次元オブジェクトを投影してイメージ化するための投影面を仮想的に設定し、ステップＳ４に進む。ここでは、例えば、ユーザーによる操作部４の操作に応答して、図５に示すように、３次元オブジェクトＴＢの周囲の任意の位置に仮想的な投影面（「仮想投影面」とも称する）ＳＣを設定することができる。また、ここでは、例えば、基準となる座標系（３次元直交座標系）において、投影面ＳＣ及び３次元オブジェクトＴＢの双方の姿勢及び位置を決定することで、投影面ＳＣと３次元オブジェクトＴＢとの相対的な方位関係及び位置関係を設定することができる。
ステップＳ４では、ボクセル（特定構造体）の基準点を設定し、ステップＳ５に進む。ここでは、例えば、図６(a)に示すように、ボクセルの中心点（重心点）を基準点（「基準位置」とも称する）ＳＰ１として設定する。
ステップＳ５では、３次元オブジェクトを構成するボクセルと投影面ＳＣとの相対的な方位関係に従って、一のボクセルを投影面ＳＣに対して正投影することで、一のボクセルをイメージ化した画像データ（「基本画像」とも称する）を生成し、ステップＳ６に進む。ここで、投影面ＳＣについて、基本画像や後述する表示用画像の各画素に対応する点を、以下「画素対応点」と称する。このステップＳ５では、ボクセルを所定の間隔で設定される多数の視線に沿って投影することで、各視線に対応する画素によって構成された基本画像（図６(b)）ＳＩが生成される。
ここでは、まず、一のボクセルの基準点ＳＰ１から投影面ＳＣまでの距離、すなわち、基準点ＳＰ１を投影する距離（「基準投影距離」とも称する）を示す距離値（「基準投影距離値」とも称する）Ｄstが検出される。なお、基準投影距離は、基準点ＳＰ１と当該基準点ＳＰ１が投影される投影面ＳＣ上の位置（「基準投影位置」とも称する）との距離に相当する。
次に、ボクセルと当該ボクセルがそれぞれ正投影される各画素対応点との最短距離（「投影距離」とも称する）を示す距離値（「投影距離値」とも称する）Ｄpaがそれぞれ検出される。更に、各画素対応点毎に、基準投影距離値Ｄstと投影距離値Ｄpaとの差分値（ΔＤ＝Ｄpa−Ｄst）を算出する。そして、基本画像の各画素に対し、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpa、及び、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpaに応じた画素値Ｖcとが付与される。
例えば、投影面ＳＣから特定構造体（ボクセル）までの距離が短かければ短い程、輝度が高い、すなわち大きな画素値が付与される一方、投影面ＳＣから特定構造体ＴＢまでの距離が長ければ長い程、輝度が低い、すなわち小さな画素値が付与される。具体的には、所定の距離毎に輝度を示す階調が変化するようにして、例えば、ボクセルの１辺の長さに対して、輝度を示す階調が１０だけ変化するように設定することができる。
但し、ここでは、基本画像の各画素に対応する各投影距離値Ｄpaは、基準投影距離値Ｄstと、当該各画素に対応する差分値ΔＤとの和、すなわち、下式（１）で示すことができる。
Ｄpa＝Ｄst＋ΔＤ ・・・（１）。
そこで、ここでは、基本画像の各画素に対しては、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤとをそれぞれ付与することで、間接的に投影距離値Ｄpaがそれぞれ付与された状態とする。すなわち、基準投影距離値Ｄstを基準とした関数（上式（１））で各投影距離を示す各投影距離値Ｄpaが付与される。また、基本画像の各画素に付与される画素値Ｖcは、投影距離値Ｄpaの関数で示した、すなわち基準投影距離値Ｄstを基準とした関数で示したものとすることで、基準投影距離値Ｄstの変更に応じた投影距離値Ｄpaの増減に応じて変化するように設定される。このようにするのは、後述する表示用画像の生成のために、投影距離値Ｄpaと画素値Ｖcとが、基準投影距離値Ｄstの変更に応じて適宜変化可能となるようにするためである。
このようにして、ステップＳ５では、基準投影距離値Ｄstを基準とした各投影距離を示す各投影距離値Ｄpaと、各投影距離値Ｄpaに応じた各画素値Ｖcとを一組として、基本画像の各画素に対して付与することで、基本画像を生成する。
更に、ステップＳ５では、図６(b)に示すように、基本画像ＳＩのうち、特定構造体の基準点ＳＰ１が投影された投影面ＳＣ上の点に対応する画像の位置（「基準画像位置」とも称する）ＳＰ２を認識して、基本画像ＳＩに基準画像位置ＳＰ２を特定するデータも盛り込む。つまり、基本画像ＳＩの全画素のうち、基準画像位置ＳＰ２に対応する画素については、画素値Ｖcと投影距離値Ｄpa（実際には、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤ）と基準画像位置ＳＰ２に対応する画素であることを特定する情報とが与えられる。
ステップＳ６では、３次元オブジェクトＴＢを投影面ＳＣに対して投影することで、表示用画像の生成を行い、ステップＳ７に進む。ここでは、ステップＳ５からステップＳ６に進むと、図３のステップＳ６１に進む。
ステップＳ６１では、図７に示すように、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ボクセルのうち、一のボクセル（例えば、図７中でハッチングが付されたボクセル）を指定し、ステップＳ６２に進む。ここでは、ステップＳ６４から戻ってくる度に、所定のルールに従って、全ボクセルのうちの一のボクセルを順次に指定することで、最終的には、全ボクセルを指定する。なお、ここでは、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ボクセルを時間順次に指定せずに、３次元オブジェクトを構成する全ボクセルのみを時間順次に指定するようにしても良い。
ステップＳ６２では、ステップＳ６１で指定されたボクセルについて、当該ボクセルの基準点が投影面ＳＣに対して投影される位置（「基準投影位置」とも称する）、及び基準点と基準投影位置との距離（基準投影距離）を示す距離値（基準投影距離値）Ｄst1を検出し、ステップＳ６３に進む。
ステップＳ６３では、ステップＳ６１で指定されたボクセルに合うように、ステップＳ５で生成した基本画像を調整して、投影面ＳＣに対して貼り付け、ステップＳ６４に進む。ここでは、ステップＳ５で生成された基本画像を基礎として、ステップＳ６２で検出された基準投影距離値Ｄst1を上式（１）のＤstに代入することで、各画素についての投影距離値Ｄpa及び画素値Ｖcが調整されるとともに、ステップＳ６２で検出された基準投影位置と基本画像の基準画像位置とが合致するように、投影面ＳＣに対する相対的な位置関係が調整された基本画像（「調整後基本画像」とも称する）が生成される。そして、調整後基本画像が、投影面ＳＣに対して貼り付けられる。
ここで、処理フローが、後述するステップＳ６４からステップＳ６１に戻ることで、ステップＳ６３の処理が複数回繰り返される。そうすることで、複数の調整後基本画像が相互に合成され、最終的に、表示用画像が生成される。しかし、複数の調整後基本画像を相互に合成する際には、投影面ＳＣのうち、複数の調整後基本画像が重複する位置（具体的には画素対応点、「投影位置」とも称する）が発生する。図８は、投影面ＳＣに対して、複数の調整後基本画像が重複する現象を視覚的に示す図である。図８では、２つの調整後基本画像ＳＩ１，ＳＩ２が相互に重複して投影面ＳＣに対して貼付される領域ＲＡを斜線ハッチングを付して示している。このように、複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、相対的に最も小さな投影距離を示す投影距離値Ｄpaと当該投影距離値Ｄpaに対応する画素値Ｖcとの組が、優先的に採用される。
ステップＳ６４では、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全てのボクセルがステップＳ６１において指定されたか否かを判定する。ここで、全てのボクセルが未だに指定されていなければ、ステップＳ６１に戻り、全てのボクセルが指定されるまで、ステップＳ６１からステップＳ６４の処理が繰り返されることで、各ボクセルについて、調整された基本画像（調整後基本画像）が投影面ＳＣに貼り付けられる。一方、全てのボクセルが既に指定されていれば、複数の調整後基本画像が合成されて生成された画像を表示用画像（図９）として採用し、表示用画像の生成処理を終了し、図２のステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、ステップＳ６で生成された表示用画像をモニター３に対して出力し、ステップＳ８に進む。ここでは、表示用画像がモニター３に対して出力され、モニター３では、表示用画像が可視的に出力される。つまり、表示用画像に基づく画像がモニター３に表示される。
ステップＳ８では、ユーザーによる操作部４の操作に基づいて、３次元オブジェクトを投影してイメージ化するための投影面を変更する指示（変更指示）がなされたか否かを判定する。ここでは、投影面の変更指示があった場合には、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３からステップＳ８の処理を行う。一方、投影面の変更指示がない場合には、ステップＳ８の判定を繰り返す。
なお、ここでは、例えば、ユーザーによる操作部４の操作等に応じて、ボリュームデータのイメージ化に係る動作フローを強制的に終了させることで、図２および図３に示す動作フローから強制的に抜けることが可能である。
以上のように、第１実施形態に係る画像処理システム１では、ボクセルデータに基づくイメージ化を行う際、まず、３次元オブジェクトＴＢを投影する投影面ＳＣが設定される。すると、所定方向を向いた一のボクセルを投影面ＳＣに投影することで、ボクセルの基準位置ＳＰ１に対応する基準画像位置ＳＰ２と、基準位置ＳＰ１の投影距離（基準投影距離値Ｄst）とが検出される。そして、投影面ＳＣの各画素対応点に対応する投影距離値Ｄpaと画素値Ｖcとの組を基準投影距離値Ｄstによって表現したデータが各画素に対して付与されるとともに、基準画像位置ＳＰ２を明確に示すデータが付与された基本画像が生成される。次に、３次元オブジェクトＴＢを投影面ＳＣに投影する際には、各ボクセルの基準位置が投影される各基準投影位置と、各基準位置についての基準投影距離値Ｄst1とがそれぞれ検出される。そして、各基準投影位置と各基準投影距離値Ｄst1とに応じて基本画像を調整して生成した各調整後基本画像を、相互に合成することで、表示用画像が生成される。但し、調整後基本画像を合成する際に、複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の距離を示す投影距離値と当該投影距離値に対応する画素値との組を優先的に採用する。
すなわち、予め、一のボクセルに対応する基本画像を生成しておいて、各ボクセルに合致するように調整した基本画像（調整後基本画像）を、相互に合成することで、表示用画像を生成する。このような構成とすることで、各ボクセルについて、各々正投影しつつ、ボクセル同士の奥行関係も判定しながら、表示用画像の各画素値を決定するような従来の方式に比べて、投影面が設定されてから表示用画像を生成するまでの演算量を大幅に低減することができる。その結果、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、表示用画像の各画素に対して、投影距離値Ｄpaに応じた画素値が与えられるため、３次元オブジェクトと投影面ＳＣとの距離に応じた表示用画像、すなわち奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができる表示用画像を生成することができる。
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態に係る画像処理システム１では、投影面と３次元オブジェクトとの距離の分布を示すマップ（距離マップ、又はデプスマップと称する）が生成されることなく、３次元オブジェクトが投影面に対して直接正投影されることで、表示用画像が生成された。これに対して、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａでは、投影面が設定されると、まず、距離マップが生成されてから、その距離マップを利用しつつ、一般的なレイキャスティング法等を用いたボリュームレンダリングによって表示用画像が生成される。
なお、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａは、第１実施形態に係る画像処理システム１と同様な構成を有し、ボリュームデータのイメージ化の動作が異なるのみである。そして、第２実施形態に係るボリュームデータのイメージ化では、距離マップを生成するための演算量を低減することで、イメージ化全体における演算量の低減、ひいては高速でのイメージ化を実現している。
以下、第１実施形態に係る画像処理システム１と同様な構成については、同様な符合を付して、説明を省略しつつ、第２実施形態の特徴点にあたる距離マップの生成動作フローについて主に説明する。
＜距離マップの生成動作＞
図１０及び図１１は、画像処理システム１Ａにおける距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを制御部２０が読み込んで実行することで実現される。ここでは、まず、ユーザーが操作部４を種々操作することで、画像処理システム１におけるボリュームデータのイメージ化（表示用画像の生成）が開始されると、図１０のステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１〜Ｓ１４では、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ４と同様な処理がそれぞれおこなわれ、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、３次元オブジェクトを構成するボクセルと投影面ＳＣとの相対的な方位関係に従ってモデルとして配置された一のボクセル（「モデルボクセル」とも称する）とステップＳ１３において設定された投影面ＳＣとの距離の分布を示す距離マップ（「基本距離マップ」とも称する）を生成し、ステップＳ１６に進む。このステップＳ１５では、モデルボクセルを所定の間隔で設定される多数の視線に沿って投影することで、各視線に対応する画素に対して、モデルボクセルと投影面との距離を示すデータを付与することで基本距離マップが生成される。
ここでは、まず、モデルボクセルの基準点ＳＰ１から投影面ＳＣまでの距離（基準投影距離）を示す距離値（基準投影距離値）Ｄstが検出される。次に、モデルボクセルと当該モデルボクセルがそれぞれ正投影される各画素対応点との最短距離（投影距離）を示す距離値（投影距離値）Ｄpaが検出される。更に、各画素対応点毎に、基準投影距離値Ｄstと投影距離値Ｄpaとの差分値（ΔＤ＝Ｄpa−Ｄst）を算出する。そして、基本距離マップの各画素に対し、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpaが付与される。
但し、ここでは、基本距離マップの各画素に対応する各投影距離値Ｄpaは、基準投影距離値Ｄstと、当該各画素に対応する差分値ΔＤとの和、すなわち、上式（１）で示すことができる。
そこで、ここでは、基本距離マップの各画素に対しては、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤとをそれぞれ付与することで、間接的に投影距離値Ｄpaがそれぞれ付与された状態とする。すなわち、基準投影距離値Ｄstを基準とした関数（上式（１））で各投影距離を示す各投影距離値Ｄpaが付与される。このようにするのは、後述する３次元オブジェクト全体と投影面ＳＣとの距離の分布を示す距離マップ（「全体距離マップ」とも称する）の生成のために、投影距離値Ｄpaが、基準投影距離値Ｄstの変更に応じて適宜変化可能となるようにするためである。
このようにして、ステップＳ１５では、基準投影距離値Ｄstを基準とした投影面ＳＣとモデルボクセルとの距離の分布を示す基本距離マップが生成される。
更に、ステップＳ１５では、ボクセルの基準点ＳＰ１が投影面ＳＣに対して投影される位置（基準投影位置）を認識して、基本距離マップに基準投影位置を特定するデータも盛り込む。つまり、基本距離マップの全画素のうち、基準投影位置に対応する画素は、投影距離値Ｄpaと基準投影位置に対応する画素であることを特定する情報とが与えられたものとなる。
ステップＳ１６では、３次元オブジェクト全体に係る全体距離マップの生成を行い、ステップＳ１７に進む。ここでは、ステップＳ１５からステップＳ１６に進むと、図１１のステップＳ１６１に進む。
ステップＳ１６１では、第１実施形態のステップＳ６１と同様に、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ボクセルのうち、一のボクセルを指定し、ステップＳ１６２に進む。ここでは、ステップＳ１６４から戻ってくる度に、所定のルールに従って、全ボクセルのうちの一のボクセルを順次に指定することで、最終的には、全ボクセルを指定する。
ステップＳ１６２では、ステップＳ１６１で指定されたボクセルについて、当該ボクセルの基準点が投影面ＳＣに対して投影される位置（基準投影位置）が検出されるとともに、当該基準点と投影面ＳＣとの距離（すなわち、基準投影距離値Ｄst1）が検出され、ステップＳ１６３に進む。
ステップＳ１６３では、ステップＳ１６２で検出された基準投影位置と基準投影距離値Ｄst1とに応じて、ステップＳ１５で生成された基本距離マップを調整して、投影面ＳＣに対して貼り付け、ステップＳ１６４に進む。ここでは、ステップＳ１５で生成された基本距離マップを基礎として、ステップＳ１６２で検出された基準投影距離値Ｄst1を上式（１）に代入することで、各画素についての投影距離値Ｄpaが調整されるとともに、ステップＳ１６２で検出された基準投影位置と基本距離マップの基準投影位置に対応する画素とが合致するように、投影面ＳＣに対する相対的な位置関係が調整された基本距離マップ（「調整後基本距離マップ」とも称する）が生成される。そして、調整後基本距離マップが、投影面ＳＣに対して貼り付けられる。
ここで、処理フローが、後述するステップＳ１６４からステップＳ１６１に戻ることで、ステップＳ１６３の処理が複数回繰り返される。そうすることで、複数の調整後基本距離マップが相互に合成され、最終的に、全体距離マップが生成される。しかし、複数の調整後基本距離マップを相互に合成する際には、投影面ＳＣのうち、複数の調整後基本距離マップが重複する位置（具体的には画素対応点、換言すれば、投影位置）が発生する。このような画素対応点については、相対的に最も小さな投影距離を示す投影距離値Ｄpaが、優先的に採用される。
ステップＳ１６４では、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全てのボクセルが指定されたか否かを判定する。ここで、全てのボクセルが未だに指定されていなければ、ステップＳ１６１に戻り、全てのボクセルが指定されるまで、ステップＳ１６１からステップＳ１６４の処理が繰り返されることで、各ボクセルについて、調整された基本距離マップ（調整後基本距離マップ）が投影面ＳＣに貼り付けられる。一方、全てのボクセルが既に指定されていれば、複数の調整後距離マップが合成されて生成された距離マップを全体距離マップとして採用し、全体距離マップの生成処理を終了し、図１０のステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、ユーザーによる操作部４の操作に基づいて、３次元オブジェクトを投影してイメージ化するための投影面を変更する指示（変更指示）がなされたか否かを判定する。ここでは、投影面の変更指示があった場合には、ステップＳ１３に戻って、ステップＳ１３からステップＳ１７の処理を行う。一方、投影面の変更指示がない場合には、ステップＳ１７の判定を繰り返す。
ここでは、例えば、ユーザーによる操作部４の操作等に応じて、ボリュームデータのイメージ化に係る動作フローを強制的に終了させることで、図１０及び図１１に示す動作フローから強制的に抜けさせることが可能である。
なお、投影面ＳＣが設定されて、全体距離マップが生成されると、当該全体距離マップを利用しつつ、一般的なレイキャスティング法等を用いたボリュームレンダリングによって表示用画像が生成される。
以上のように、第２実施形態に係る画像処理システム１Ａでは、ボクセルデータに基づくイメージ化を行う際、３次元オブジェクトＴＢを投影する投影面ＳＣが設定されると、３次元オブジェクトＴＢと投影面ＳＣとの距離の分布を示す全体距離マップが生成される。この全体距離マップの生成に際して、まず、所定方向を向いた一のモデルボクセルの基準位置ＳＰ１に対応する基準投影位置と、基準位置ＳＰ１の投影距離（基準投影距離）Ｄstとが検出される。そして、各画素対応点に対応する各投影距離値Ｄpaを基準投影距離値Ｄstによって表現したデータが各画素に対して付与されるとともに、基準投影位置に対応する画素を明確に示すデータが付与された基本距離マップが生成される。次に、３次元オブジェクトＴＢ全体についての各ボクセルの基準位置が投影される各基準投影位置が検出され、各基準位置と各基準投影位置との距離（基準投影距離）Ｄst1が検出される。そして、各基準投影位置と各基準投影距離値Ｄst1とに応じて基本距離マップを調整した各調整後基本距離マップを、相互に合成することで、全体距離マップが生成される。但し、調整後基本距離マップを合成する際に、複数の調整後基本距離マップが重複する位置については、最小の距離を示す投影距離値が優先的に採用される。
すなわち、予め、一のモデルボクセルに対応する基本距離マップを生成しておいて、各ボクセルに合致するように調整された基本距離マップ（調整後基本距離マップ）が、相互に合成されることで、全体距離マップが生成される。このような構成とすることで、各ボクセルの各点について、各々正投影しつつ、奥行き関係も判定しながら、全体距離マップの各画素に対して距離値を与えるような従来の方式に比べて、投影面が設定されてから全体距離マップを生成するまでの演算量を大幅に低減することができる。したがって、全体距離マップを高速で生成することができ、その結果として、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態に係る画像処理システム１では、ボクセルデータをイメージ化する際に、投影面が設定されると、１つのボクセルを特定構造体として、当該特定構造体について基本画像が生成され、当該基本画像を用いて、３次元オブジェクト全体についての表示用画像が生成された。つまり、ボクセルデータをイメージ化する際には、１つのボクセルが投影処理の最小単位にあたる領域とされていた。
これに対して、第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂでは、ＸＹＺ方向にそれぞれ２つずつ合計８つのボクセル（一般的には、特定構造体）が配列可能な領域を投影処理の最小単位にあたる領域（「単位処理対象領域」とも称する）として、当該単位処理対象領域について、ボクセルの有無を切り替えて構成される複数パターンの構造体を対象としてそれぞれ基本画像が生成され、当該複数パターンの基本画像を用いて、３次元オブジェクト全体についての表示用画像が生成される。
なお、第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂは、第１実施形態に係る画像処理システム１と同様な構成を有し、ボリュームデータのイメージ化の動作が異なるのみである。
以下、第１実施形態に係る画像処理システム１と同様な構成については、同様な符合を付して、説明を省略しつつ、第３実施形態の特徴点にあたるボリュームデータのイメージ化の動作フローについて主に説明する。
＜ボリュームデータのイメージ化＞
図１２及び図１３は、ボリュームデータのイメージ化についての動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを制御部２０が読み込んで実行することで実現される。ここでは、まず、ユーザーが操作部４を種々操作することで、画像処理システム１におけるボリュームデータのイメージ化（表示用画像の生成）が開始されると、図１２のステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１〜Ｓ３３では、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ３と同様な処理がそれぞれ行われ、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、３次元オブジェクトを示すボクセルがＸＹＺ方向にそれぞれ２つずつ、すなわちＸ方向２個×Ｙ方向２個×Ｚ方向２個の合計８個だけ配列可能な立方体状（又は直方体状）の領域を、投影処理の最小単位である領域（単位処理対象領域）として設定する。つまり、ボクセルデータに係る３次元領域を複数の単位処理対象領域に分割する。そして、単位処理対象領域の基準点を設定し、ステップＳ３５に進む。ここでは、例えば、図１４(a)に示すように、２×２×２の合計８個のボクセルが配列可能な単位処理対象領域（破線で囲まれた領域）ＭＡの中心点（重心点）を基準点（「基準位置」とも称する）ＳＰ１１として設定する。
ステップＳ３５では、単位処理対象領域について、ボクセルを配置可能な８箇所の位置におけるボクセルの有無の組合せを作っていくと、全部で２５６パターンのボクセル配置が考えられるため、この２５６パターンのボクセル配置によって構成される構造体（「基本構造体」とも称する）を設定し、ステップＳ３６に進む。
図１４(a)では、単位処理対象領域（破線で囲まれた領域）ＭＡに６つのボクセルが配置された基本構造体（実線部）の一例が示されている。なお、２５６パターンの基本構造体の構成を特定するデータ、例えば、ボクセルが配置可能な８つの位置（「ボクセル配置可能位置」とも称する）について、それぞれボクセルの有無を示すデータを与えることで形成されるデータを、ＲＡＭ２０ｂ等に一時的に記憶する。また、ここでは、単位処理対象領域ＭＡの基準点を、基本構造体の基準点（基準位置とも称する）としても取り扱う。
ステップＳ３６では、単位処理対象領域について、ボクセルの有無を切り替えることで形成される２５６パターンの基本構造体を、投影面ＳＣとの相対的な方位関係に従って、投影面ＳＣに対して正投影することで、２５６パターンの基本構造体をそれぞれイメージ化した画像データ（基本画像）を生成し、ステップＳ３６に進む。
ここでは、２５６パターンの各基本構造体について、それぞれ多数の視線に沿って投影することで、各視線に対応する画素によって構成された基本画像（図１４(b)）２ＳＩが生成される。
各基本構造体についての各基本画像の生成では、まず、基本構造体の基準点すなわち単位処理対象領域ＭＡの基準点ＳＰ１１から投影面ＳＣまでの距離、すなわち、基準点ＳＰ１１を投影する距離（基準投影距離）を示す距離値（基準投影距離値）Ｄstが検出される。なお、基準投影距離は、基準点ＳＰ１１と当該基準点ＳＰ１１が投影される投影面ＳＣ上の位置（基準投影位置）との距離に相当する。
次に、基本構造体と当該基本構造体がそれぞれ正投影される各画素対応点との最短距離（投影距離）を示す距離値（投影距離値）Ｄpaが検出される。更に、各画素対応点毎に、基準投影距離値Ｄstと投影距離値Ｄpaとの差分値（ΔＤ＝Ｄpa−Ｄst）を算出する。
そして、第１実施形態のステップＳ５と同様に、基本画像の各画素に対し、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpa、及び、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpaに応じた画素値Ｖcとが付与される。
つまり、ステップＳ３６では、複数パターンの各基本構造体について、基準投影距離値Ｄstを基準とした各投影距離を示す各投影距離値Ｄpaと、各投影距離値Ｄpaに応じた各画素値Ｖcとを一組として、基本画像の各画素に対して付与することで、複数パターンの基本構造体についての基本画像が生成される。
更に、ステップＳ３６では、図１４(b)に示すように、基本画像２ＳＩのうち、基本構造体の基準点ＳＰ１１が投影された投影面ＳＣ上の点に対応する画像の位置（基準画像位置）ＳＰ１２を認識して、基本画像に基準画像位置ＳＰ１２を特定するデータも盛り込む。つまり、基本画像２ＳＩの全画素のうち、基準画像位置ＳＰ１２に対応する画素については、画素値Ｖcと投影距離値Ｄpa（実際には、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤ）と基準画像位置ＳＰ１２に対応する画素であることを特定する情報とが与えられる。
なお、ここで生成される２５６パターンの基本画像は、ＲＡＭ２０ｂ若しくは記憶部２２等に、データベース（「基本画像ＤＢ」とも称する）として一時的に記憶される。
ステップＳ３７では、３次元オブジェクトＴＢを投影面ＳＣに対して投影することで、表示用画像の生成を行い、ステップＳ３８に進む。ここでは、ステップＳ３６からステップＳ３７に進むと、図１３のステップＳ３７１に進む。
ステップＳ３７１では、図１５に示すように、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ての単位処理対象領域のうち、一の単位処理対象領域（例えば、図１５中で破線で囲まれた単位処理対象領域）２ＭＡを指定し、ステップＳ３７２に進む。ここでは、ステップＳ３７５から戻ってくる度に、所定のルールに従って、全ての単位処理対象領域のうちの一の単位処理対象領域を順次に指定することで、最終的には、全ての単位処理対象領域を指定する。なお、ここでは、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ての単位処理対象領域を時間順次に指定せずに、３次元オブジェクトを構成するボクセルが含まれる単位処理対象領域のみを時間順次に指定するようにしても良い。
ステップＳ３７２では、ステップＳ３５で設定された２５６パターンの基本構造体のうち、ステップＳ３７１で指定された単位処理対象領域に対応する基本構造体を検出するとともに、当該基本構造体に対応する基本画像を検出し、ステップＳ３７３に進む。
ここでは、ＲＡＭ２０ｂに格納された２５６パターンの基本構造体に係るボクセルの有無の組合せのうち、ステップＳ３７１で指定された単位処理対象領域についてのボクセルの有無の組合せに合致するものを抽出することで、ステップＳ３７１で指定された単位処理対象領域に対応する基本構造体を検出する。また、ＲＡＭ２０ｂ若しくは記憶部２２に記憶される基本画像ＤＢから、ここで検出された基本構造体に対応する基本画像が抽出される。
ステップＳ３７３では、ステップＳ３７１で指定された単位処理対象領域について、当該単位処理対象領域の基準点が投影面ＳＣに対して投影される位置（基準投影位置）と、基準点と基準投影位置との距離（基準投影距離値）Ｄst1とを検出し、ステップＳ３７４に進む。
ステップＳ３７４では、ステップＳ３７１で指定された単位処理対象領域に合うように、ステップＳ３７２で抽出された基本画像を調整して、投影面ＳＣに対して貼り付け、ステップＳ３７５に進む。ここでは、ステップＳ３７２で抽出された基本画像を基礎として、ステップＳ３７３で検出された基準投影距離値Ｄst1を上式（１）のＤstに代入することで、各画素についての投影距離値Ｄpa及び画素値Ｖcが調整されるとともに、ステップＳ３７３で検出された基準投影位置と基本画像の基準画像位置とが合致するように、投影面ＳＣに対する相対的な位置関係が調整された基本画像（「調整後基本画像」とも称する）が生成される。そして、調整後基本画像が、投影面ＳＣに対して貼り付けられる。
ここで、処理フローが、後述するステップＳ３７５からステップＳ３７１に戻ることで、ステップＳ３７４の処理が複数回繰り返される。そうすることで、複数の調整後基本画像が相互に合成され、最終的に、表示用画像が生成される。このとき、複数の調整後基本画像を相互に合成する際には、投影面ＳＣのうち、複数の調整後基本画像が重複する位置（具体的には画素対応点、換言すれば、投影位置）が発生する。このように、複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、相対的に最も小さな投影距離を示す投影距離値Ｄpaと当該投影距離値Ｄpaに対応する画素値Ｖcとの組が、優先的に採用される。
ステップＳ３７５では、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ての単位処理対象領域がステップＳ３７１において指定されたか否かを判定する。ここで、全ての単位処理対象領域が未だに指定されていなければ、ステップＳ３７１に戻り、全ての単位処理対象領域が指定されるまで、ステップＳ３７１からステップＳ３７５の処理が繰り返されることで、各単位処理対象領域について、調整された基本画像（調整後基本画像）が投影面ＳＣに貼り付けられる。一方、全ての単位処理対象領域が既に指定されていれば、複数の調整後基本画像が合成されて生成された画像を表示用画像（例えば、図９）として採用し、表示用画像の生成処理を終了し、図１２のステップＳ３８に進む。
ステップＳ３８では、ステップＳ３７で生成された表示用画像をモニター３に対して出力し、ステップＳ３９に進む。ここでは、表示用画像がモニター３に対して出力され、モニター３では、表示用画像が可視的に出力される。つまり、表示用画像に基づく画像がモニター３に表示される。
ステップＳ３９では、ユーザーによる操作部４の操作に基づいて、３次元オブジェクトを投影してイメージ化するための投影面を変更する指示（変更指示）がなされたか否かを判定する。ここでは、投影面の変更指示があった場合には、ステップＳ３３に戻って、ステップＳ３３からステップＳ３９の処理を行う。一方、投影面の変更指示がない場合には、ステップＳ３９の判定が繰り返される。
なお、ここでは、例えば、ユーザーによる操作部４の操作等に応じて、ボリュームデータのイメージ化に係る動作フローを強制的に終了させることで、図１２及び図１３に示す動作フローから強制的に抜けることが可能である。
以上のように、第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂでは、ボクセルデータに基づくイメージ化を行う際、まず、３次元オブジェクトＴＢが投影される投影面ＳＣが設定される。すると、ＸＹＺ方向にそれぞれ２個ずつ合計８個の所定方向を向いたボクセルが配列可能な単位処理対象領域について、ボクセルを配置可能な８箇所の位置におけるボクセルの有無の組合せによって、２５６パターンの基本構造体が設定される。そして、単位処理対象領域の基準位置ＳＰ１１に対応する基準画像位置ＳＰ１２が検出されるとともに、基準位置ＳＰ１１の投影距離（基準投影距離）Ｄstが検出される。更に、２５６パターンの各基本構造体について、各画素対応点に対応する投影距離値Ｄpaと画素値Ｖcとの組を基準投影距離値Ｄstによって表現したデータが各画素に対してそれぞれ付与されるとともに、基準画像位置ＳＰ１２を明確に示すデータが付与された基本画像がそれぞれ生成される。
次に、３次元オブジェクトＴＢを投影面ＳＣに投影する際には、各単位処理対象領域に対応する基本構造体および基本画像をそれぞれ検出し、各単位処理対象領域の基準位置が投影される各基準投影位置と、各基準位置と各基準投影位置との距離（基準投影距離）Ｄst1とがそれぞれ検出される。そして、各基準投影位置と各基準投影距離値Ｄst1とに応じて基本画像が調整された各調整後基本画像が、相互に合成されることで、表示用画像が生成される。但し、調整後基本画像を合成する際に、複数の調整後基本画像が重複する画素対応点については、最小の距離を示す投影距離値と当該投影距離値に対応する画素値との組を優先的に採用する。
すなわち、予め、８つのボクセルが配置可能な単位処理対象領域について、ボクセルの有無を組み合わせた２５６パターンの基本構造体を設定し、当該各基本構造体についての各基本画像を生成しておいて、各単位処理対象領域について、基準投影位置と基準投影距離値とに応じてそれぞれ調整した各基本画像（調整後基本画像）を相互に合成することで、表示用画像を生成する。このような構成とすることで、各ボクセルについて、各々正投影しつつ、ボクセル同士の奥行関係も判定しながら、表示用画像の各画素値を決定するような従来の方式に比べて、投影面が設定されてから表示用画像を生成するまでの演算量を大幅に低減することができる。その結果、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
また、表示用画像の各画素に対して、投影距離値Ｄpaに応じた画素値が与えられるため、３次元オブジェクトと投影面ＳＣとの距離に応じた表示用画像、すなわち奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができる表示用画像を生成することができる。
＜第４実施形態＞
上述した第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂでは、投影面と３次元オブジェクトとの距離の分布を示すマップ（距離マップ、又はデプスマップと称する）が生成されることなく、３次元オブジェクトが投影面に対して直接正投影されることで、表示用画像が生成された。これに対して、第４実施形態に係る画像処理システム１Ｃでは、投影面が設定されると、距離マップが生成されてから、その距離マップを利用しつつ、一般的なレイキャスティング法等を用いたボリュームレンダリングによって表示用画像が生成される。
なお、第４実施形態に係る画像処理システム１Ｃは、第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂと同様な構成を有し、ボリュームデータのイメージ化の動作が異なるのみである。そして、第４実施形態に係るボリュームデータのイメージ化では、距離マップを生成するための演算量を低減することで、イメージ化全体に対する演算量の低減、ひいては高速でのイメージ化を実現している。
以下、第３実施形態に係る画像処理システム１Ｂと同様な構成については、同様な符合を付して、説明を省略しつつ、第４実施形態の特徴点にあたる距離マップの生成動作フローについて主に説明する。
＜距離マップの生成動作＞
図１６及び図１７は、画像処理システム１Ｃにおける距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、記憶部２２に格納される画像処理プログラムＰＧを制御部２０が読み込んで実行することで実現される。ここでは、まず、ユーザーが操作部４を種々操作することで、画像処理システム１におけるボリュームデータのイメージ化（表示用画像の生成）が開始されると、図１６のステップＳ４１に進む。
ステップＳ４１〜Ｓ４５では、第３実施形態のステップＳ３１〜Ｓ３５と同様な処理がそれぞれ行われ、ステップＳ４６に進む。
ステップＳ４６では、２５６パターンの各基本構造体について、３次元オブジェクトを構成するボクセルと投影面ＳＣとの相対的な方位関係に従ってモデルとして配置された基本構造体（「モデル基本構造体」とも称する）とステップＳ４３で設定された投影面ＳＣとの距離の分布を示す距離マップ（基本距離マップ）を生成し、ステップＳ４７に進む。
このステップＳ４６では、モデル基本構造体を所定の間隔で設定される多数の視線に沿って投影することで、各視線に対応する画素に対して、モデル基本構造体と投影面ＳＣとの距離を示すデータを付与することで、２５６パターンの基本構造体にそれぞれ対応する２５６パターンの基本距離マップが生成される。なお、ここでも、単位処理対象領域ＭＡの基準点を、基本構造体の基準点としても取り扱う。
ここでの各基本距離マップの生成処理では、まず、モデル基本構造体の基準点ＳＰ１１から投影面ＳＣまでの距離（基準投影距離）を示す距離値（基準投影距離値）Ｄstが検出される。次に、モデル基本構造体と当該モデル基本構造体が正投影される各画素対応点との最短距離（投影距離）を示す距離値（投影距離値）Ｄpaが検出される。更に、各画素対応点毎に、基準投影距離値Ｄstと投影距離値Ｄpaとの差分値（ΔＤ＝Ｄpa−Ｄst）を算出する。そして、基本距離マップの各画素に対し、当該各画素に対応する投影距離値Ｄpaが付与される。
但し、ここでは、基本距離マップの各画素に対応する各投影距離値Ｄpaは、基準投影距離値Ｄstと、当該各画素に対応する差分値ΔＤとの和、すなわち、上式（１）で示すことができる。
そこで、ここでは、基本距離マップの各画素に対しては、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤとをそれぞれ付与することで、間接的に投影距離値Ｄpaがそれぞれ付与された状態とする。すなわち、基準投影距離値Ｄstを基準とした関数（上式（１））で各投影距離を示す各投影距離値Ｄpaが付与される。このようにするのは、後述する３次元オブジェクト全体と投影面ＳＣとの投影距離の分布を示す距離マップ（「全体距離マップ」とも称する）の生成のために、投影距離値Ｄpaが、基準投影距離値Ｄstの変更に応じて適宜変化可能となるようにするためである。
更に、ステップＳ４６では、基本距離マップのうち、単位処理対象領域の基準点ＳＰ１１が投影面ＳＣに対して投影される位置（基準投影位置）を認識して、基本距離マップに基準投影位置に対応する画素を特定するデータも盛り込む。つまり、基本距離マップの全画素のうち、基準投影位置に対応する画素は、投影距離値Ｄpa（実際には、基準投影距離値Ｄstと差分値ΔＤ）と基準投影位置に対応する画素であることを特定する情報とが与えられたものとなる。
なお、ここで生成される２５６パターンの基本距離マップは、ＲＡＭ２０ｂ若しくは記憶部２２等に、データベース（「基本距離マップＤＢ」とも称する）として一時的に記憶される。
ステップＳ４７では、３次元オブジェクト全体に係る全体距離マップの生成を行い、ステップＳ４８に進む。ここでは、ステップＳ４６からステップＳ４７に進むと、図１７のステップＳ４７１に進む。
ステップＳ４７１では、第３実施形態のステップＳ３７１と同様に、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ての単位処理対象領域のうち、一の単位処理対象領域を指定し、ステップＳ４７２に進む。
ステップＳ４７２では、ステップＳ４５で設定された２５６パターンの基本構造体のうち、ステップＳ４７１で指定された単位処理対象領域に対応する基本構造体を検出するとともに、ＲＡＭ２０ｂ等に記憶される基本距離マップＤＢから当該基本構造体に対応する基本距離パターンを抽出し、ステップＳ４７３に進む。
ステップＳ４７３では、ステップＳ４７１で指定された単位処理対象領域について、当該単位処理対象領域の基準点が投影面ＳＣに対して投影される位置（基準投影位置）と、基準点と基準投影位置との距離（基準投影距離値）Ｄst1とを検出し、ステップＳ４７４に進む。
ステップＳ４７４では、ステップＳ４７３で検出された基準投影位置を基準として、ステップＳ４７３で決定された基本距離マップを投影面ＳＣに対して貼り付け、ステップＳ４７５に進む。ここでは、ステップＳ４７２で抽出された基本距離マップを基礎として、ステップＳ４７３で検出された基準投影距離値Ｄst1を上式（１）に代入することで、各画素についての投影距離値Ｄpaが調整されるとともに、ステップＳ４７３で検出された基準投影位置と基本距離マップの基準投影位置に対応する画素とが合致するように、投影面ＳＣに対する相対的な位置関係が調整された基本距離マップ（調整後基本距離マップ）が生成される。そして、調整後基本距離マップが、投影面ＳＣに対して貼り付けられる。
ここで、処理フローが、後述するステップＳ４７５からステップＳ４７１に戻ることで、ステップＳ４７４の処理が複数回繰り返される。そうすることで、複数の調整後基本距離マップが相互に合成され、最終的に、全体距離マップが生成される。しかし、複数の調整後基本距離マップを相互に合成する際には、投影面ＳＣのうち、複数の調整後基本距離マップが重複する位置（具体的には画素対応点、換言すれば、投影位置）が発生する。このような画素対応点については、相対的に最も小さな投影距離を示す投影距離値Ｄpaが、優先的に採用される。
ステップＳ４７５では、ボクセルデータに係る３次元領域を構成する全ての単位処理対象領域が指定されたか否かを判定する。ここで、全ての単位処理対象領域が未だに指定されていなければ、ステップＳ４７１に戻り、全ての単位処理対象領域が指定されるまで、ステップＳ４７１からステップＳ４７５の処理が繰り返されることで、各単位処理対象領域について、調整された基本距離マップ（調整後基本距離マップ）が投影面ＳＣに貼り付けられる。一方、全ての単位処理対象領域が既に指定されていれば、複数の調整後基本距離マップが合成されて生成された距離マップを全体距離マップとして採用し、全体距離マップの生成処理を終了し、図１６のステップＳ４８に進む。
ステップＳ４８では、ユーザーによる操作部４の操作に基づいて、３次元オブジェクトを投影してイメージ化するための投影面を変更する指示（変更指示）がなされたか否かを判定する。ここでは、投影面の変更指示があった場合には、ステップＳ４３に戻って、ステップＳ４３からステップＳ４８の処理を行う。一方、投影面の変更指示がない場合には、ステップＳ４８の判定が繰り返される。
なお、ここでは、例えば、ユーザーによる操作部４の操作等に応じて、ボリュームデータのイメージ化に係る動作フローを強制的に終了させることで、図１６及び図１７に示す動作フローから強制的に抜けることが可能である。また、投影面ＳＣが設定されて、全体距離マップが生成されると、当該全体距離マップを利用しつつ、一般的なレイキャスティング法等を用いたボリュームレンダリングによって表示用画像が生成される。
以上のように、第４実施形態に係る画像処理システム１Ｃでは、ボクセルデータに基づくイメージ化を行う際、３次元オブジェクトＴＢを投影する投影面ＳＣが設定されると、３次元オブジェクトＴＢと投影面ＳＣとの距離の分布を示す全体距離マップが生成される。この全体距離マップを生成するに際しては、まず、ＸＹＺ方向にそれぞれ２つずつ合計８つの所定方向を向いたボクセルが配列可能な単位処理対象領域について、ボクセルを配置可能な８箇所の位置におけるボクセルの有無の組合せによって、２５６パターンの基本構造体が設定される。そして、単位処理対象領域の基準位置ＳＰ１１に対応する基準投影位置と、基準位置ＳＰ１１の投影距離（基準投影距離）Ｄstとが検出される。更に、２５６パターンの各基本構造体について、各画素対応点に対応する投影距離値Ｄpaを基準投影距離値Ｄstによって表現したデータが各画素に対して付与されるとともに、基準投影位置に対応する画素を明確に示すデータが付与された基本距離マップが生成される。
次に、３次元オブジェクトＴＢ全体についての各単位処理対象領域に対応する基本構造体が検出せれ、当該基本構造体に対応する基本距離マップが抽出される。そして、各単位処理対象領域の基準位置が投影される各基準投影位置が検出されるとともに、各基準位置と各基準投影位置との距離（基準投影距離）Ｄst1が検出される。更に、各基準投影位置と基準投影距離値Ｄst1とに応じて各基本距離マップが調整された各調整後基本距離マップが、相互に合成されることで、全体距離マップが生成される。但し、調整後基本距離マップを合成する際に、複数の調整後基本距離マップが重複する画素対応点については、最小の距離を示す投影距離値が優先的に採用される。
すなわち、予め、８つのボクセルが配置可能な単位処理対象領域について、ボクセルの有無を組み合わせた２５６パターンの基本構造体を設定し、当該各基本構造体についての基本距離マップを生成しておいて、各単位処理対象領域について、投影面ＳＣとの距離と位置関係とに応じて調整された基本距離マップ（調整後基本距離マップ）が相互に合成されることで、全体距離マップが生成される。このような構成とすることで、各ボクセルの各点について、各々正投影しつつ、奥行き関係も判定しながら、全体距離マップの各画素に対して距離値を与えるような従来の方式に比べて、投影面が設定されてから全体距離マップを生成するまでの演算量を大幅に低減することができる。したがって、全体距離マップを高速で生成することができ、その結果として、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
＜その他＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
◎例えば、上述した第１および第３実施形態では、投影面ＳＣに対して、調整後基本画像を貼り付けて行く際に、複数の調整後基本画像が重複する部分については、投影距離値が最も小さなものに対応する画素値が優先的に採用されることで、奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができるような表示用画像が生成されたが、これに限られず、例えば、基本画像を生成する際に、基準投影距離値や投影距離値を検出せず、投影面に対してボクセルや基本構造体が投影される画素対応点について、均一の画素値を与えるようにした場合には、投影面ＳＣに対して、調整後基本画像を貼り付けて行く際に、複数の調整後基本画像が重複する部分については、どの調整後基本画像に係る画素値を採用しても、結果として得られる画素値が同一となるため、投影距離値等を考慮することなく、単に、複数の調整後基本画像を相互に合成して表示用画像を生成すれば良い。
このような構成とすると、表示用画像は、奥行きをユーザーに対して視覚的に認識させることができるようなものとはならないが、各ボクセルについて、各々正投影しつつ、表示用画像の各画素値を決定するような従来の方式に比べて、投影面が設定されてから表示用画像を生成するまでの演算量を大幅に低減することができる。すなわち、ボリュームデータのイメージ化を高速で行うことができる。
◎また、上述した第１および第３実施形態では、基本画像や表示用画像等に対して適宜色彩を与えることについて、特に言及しながったが、例えば、ボクセル値を２値化して、３次元オブジェクトを示すボクセルの集合体を生成する際に、ボクセル値の値域範囲に応じて色彩が異なるような属性を各ボクセルに対して与えるようにして、投影距離に応じた画素値の変化を輝度の変化で表現し、色彩については、各ボクセルを投影面に対して投影する際に、各ボクセルに対して与えられた色彩についての属性に応じた画素値が与えられるようにしても良い。このような構成とすることで、３次元オブジェクトが複数の部位で構成される場合、部位の種類に応じて、色を異ならせた表示用画像を生成することができる。
◎また、上述した実施形態では、ボクセルや単位処理対象領域について、基本画像や基本距離マップを生成し、３次元オブジェクトについて、同サイズの各ボクセルや当該ボクセルを含む同サイズの各単位処理対象領域を対象として、処理を行うことで、表示用画像や全体距離マップを生成した。しかしながら、これに限られず、例えば、３次元オブジェクトがボクセルと相似形にあたる異なる大きさの特定構造体によって構成されたり、３次元オブジェクトが単位処理対象領域と相似形にあたる異なる大きさの処理対象領域によって構成されたりしても、特定構造体とボクセルとの大きさの比率や、処理対象領域と単位処理対象領域との大きさの比率に応じて、基本画像や基本距離マップの大きさを定数倍して、投影面に貼り付けることで、表示用画像や全体距離マップを生成することができる。
◎また、上述した第３及び第４実施形態では、単位処理対象領域は、２×２×２の合計８個のボクセルを配列することができるものであったが、これに限られるものではなく、例えば、２×１×１の合計２個のボクセルを配列することができるものとしても良い。但し、単位処理対象領域に配列可能なボクセルの数が変化すると、ボクセルの有無の組合せの数、すなわち基本構造体のパターン数も変化するため、基本構造体のパターン数に応じた数だけ基本画像や基本距離マップを生成しなければならないのは勿論である。
◎また、上述した第３実施形態では、２５６パターンの基本画像を生成したが、この際に、上述した第１実施形態で示した手法を用いても良い。具体的には、１つのボクセルに対する基本画像を生成し、その基本画像を用いて、２５６パターンの基本画像を生成するようにするようにしても良い。このような構成とすると、２５６パターンの基本画像を生成する際の計算量が少なくなるため、ボリュームデータのイメージ化を更に高速で行うことができる。
なお、同様に、上述した第４実施形態において２５６パターンの基本距離マップを生成したが、この際に、上述した第２実施形態で示した手法を用いても良い。具体的には、１つのボクセルに対する基本距離マップを生成し、その基本距離マップを用いて、２５６パターンの基本距離マップを生成するようにしても良い。このような構成とすると、２５６パターンの基本距離マップを生成する際の計算量を少なくすることができる。したがって、ボリュームデータのイメージ化を更に高速で行うことができる。
◎また、上述した実施形態では、特定構造体を立方体又は直方体であるボクセルとしたが、これに限られず、例えば、正四面体等、その他の形状であっても良い。
画像処理システムの機能構成を示すブロック図である。 イメージ化の動作フローを示すフローチャートである。 イメージ化の動作フローを示すフローチャートである。 特定構造体の集合によって表現された３次元オブジェクトの模式図である。 投影面の設定を説明するための図である。 基本画像の生成を説明するための図である。 一のボクセルの指定を例示するための図である。 複数の調整後基本画像が重複して貼付される現象を視覚的に示す図である。 表示用画像の一例を示す図である。 全体距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。 全体距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。 イメージ化の動作フローを示すフローチャートである。 イメージ化の動作フローを示すフローチャートである。 基本画像の生成を説明するための図である。 一の単位処理対象領域の指定を例示するための図である。 全体距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。 全体距離マップの生成動作フローを示すフローチャートである。
符号の説明
１，１Ａ〜１Ｃ 画像処理システム
２ パソコン
３ モニター
４ 操作部
５ 装着部
２０ 制御部
２０ａ ＲＯＭ
２０ｂ ＲＡＭ
５１ メモリカード
ＰＧ 画像処理プログラム
ＳＣ 投影面
ＴＢ ３次元オブジェクト

Claims (10)

  1. ３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記所定方向を向いた一の特定構造体を前記方向関係に従って前記仮想投影面に対して投影することで基本画像を生成しつつ、当該基本画像のうち前記基準位置に対応する基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、各特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対してそれぞれ投影される各基準投影位置を検出する検出手段と、
    前記基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係を、前記検出手段によって検出された各基準投影位置に応じてそれぞれ調整することで、各調整後基本画像をそれぞれ生成する調整画像生成手段と、
    前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. ３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置であって、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体を、前記方向関係に従って前記仮想投影面に対してそれぞれ投影することで複数パターンの基本画像を生成しつつ、当該複数パターンの各基本画像について、前記複数パターンの基本構造体の基準位置にそれぞれ対応する各基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、
    前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本画像を前記複数パターンの基本画像から抽出する抽出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置を検出する第２の検出手段と、
    前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置を前記基準投影位置に応じて調整することで、調整後基本画像を生成する調整画像生成手段と、
    前記各単位処理対象領域について、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  3. ３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置であって、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記位置及び方向関係に従って、前記所定方向を向いた一の特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記一の特定構造体との距離の分布を示す基本距離マップを生成する基本距離マップ生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体を対象として、前記仮想投影面上における各特定構造体に対応する各基準投影位置と各基準投影距離とを検出する検出手段と、
    前記基本距離マップを基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係と各投影距離とをそれぞれ調整することで、各調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、
    前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  4. ３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置であって、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体について、前記位置及び方向関係に従って基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記各基本構造体との距離の分布をそれぞれ示す複数パターンの基本距離マップを生成する基本マップ生成手段と、
    処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、
    前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本距離マップを前記複数パターンの基本距離マップから抽出する抽出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置と、当該基準投影位置に対応する基準投影距離とをそれぞれ検出する第２の検出手段と、
    前記抽出手段によって抽出された基本距離マップを基礎として、前記第２の検出手段によって検出された基準投影位置と基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置と各投影距離とをそれぞれ調整することで、調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、
    前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  5. コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
    前記画像処理装置が、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記所定方向を向いた一の特定構造体を前記方向関係に従って前記仮想投影面に対して投影することで基本画像を生成しつつ、当該基本画像のうち前記基準位置に対応する基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、各特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対してそれぞれ投影される各基準投影位置を検出する検出手段と、
    前記基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係を、前記検出手段によって検出された各基準投影位置に応じてそれぞれ調整することで、各調整後基本画像をそれぞれ生成する調整画像生成手段と、
    前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、
    を備えることを特徴とするプログラム。
  6. 請求項５に記載のプログラムであって、
    基本画像生成手段が、
    前記一の特定構造体の基準位置に対応する基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、前記基準投影距離を基準とした前記各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、前記基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、前記基本画像を生成し、
    前記検出手段が、
    前記各基準投影位置に対応する各基準投影距離を更に検出し、
    前記調整画像生成手段が、
    前記基本画像を基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係、各投影距離値、及び各画素値をそれぞれ調整することで、調整後基本画像を生成し、
    前記表示用画像生成手段が、
    前記各調整後基本画像を相互に合成する際に、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用することを特徴とするプログラム。
  7. コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて表示用画像を生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
    前記画像処理装置が、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体を、前記方向関係に従って前記仮想投影面に対してそれぞれ投影することで複数パターンの基本画像を生成しつつ、当該複数パターンの各基本画像について、前記複数パターンの基本構造体の基準位置にそれぞれ対応する各基準画像位置を認識する基本画像生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを前記仮想投影面に対して投影する際に、処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、
    前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本画像を前記複数パターンの基本画像から抽出する抽出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置を検出する第２の検出手段と、
    前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記仮想投影面に対する相対的な位置を前記基準投影位置に応じて調整することで、調整後基本画像を生成する調整画像生成手段と、
    前記各単位処理対象領域について、前記調整画像生成手段によって生成された各調整後基本画像を相互に合成することで、表示用画像を生成する表示用画像生成手段と、
    を備えることを特徴とするプログラム。
  8. 請求項７に記載のプログラムであって、
    基本画像生成手段が、
    前記各基本構造体について、基準位置に対応する基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出し、前記基準投影距離を基準とした前記各投影距離を示す各投影距離値と、当該各投影距離に応じた各画素値とを一組として、前記基本画像の各画素に対してそれぞれ与えることで、前記基本画像を生成し、
    前記第２の検出手段が、
    前記基準投影位置に対応する基準投影距離を更に検出し、
    前記調整画像生成手段が、
    前記抽出手段によって抽出された基本画像を基礎として、前記基準投影位置と前記基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係、各投影距離値、及び各画素値をそれぞれ調整することで、調整後基本画像を生成し、
    前記表示用画像生成手段が、
    前記各調整後基本画像を相互に合成する際に、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本画像が重複する投影位置については、最小の投影距離を示す投影距離値と当該投影距離に対応する画素値との組を採用することを特徴とするプログラム。
  9. コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
    前記画像処理装置が、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記特定構造体について、基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記位置及び方向関係に従って、前記所定方向を向いた一の特定構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記一の特定構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記一の特定構造体との距離の分布を示す基本距離マップを生成する基本距離マップ生成手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを構成する各特定構造体を対象として、前記仮想投影面上における各特定構造体に対応する各基準投影位置と各基準投影距離とを検出する検出手段と、
    前記基本距離マップを基礎として、前記検出手段によって検出された各基準投影位置と各基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置関係と各投影距離とをそれぞれ調整することで、各調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、
    前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との投影距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段と、
    を備えることを特徴とするプログラム。
  10. コンピュータにおいて実行されることにより、３次元データに基づいて距離マップを生成する画像処理装置として前記コンピュータを機能させるプログラムであって、
    前記画像処理装置が、
    所定方向を向いた特定構造体の集合によって構成される仮想３次元オブジェクトの構造を示す３次元データを所定の記憶手段に読み込む読込手段と、
    前記仮想３次元オブジェクトを投影する仮想投影面と前記仮想３次元オブジェクトとの相対的な位置及び方向関係を設定する投影面設定手段と、
    前記所定方向を向いた所定数の特定構造体が配列可能な単位処理対象領域において、少なくとも１以上の特定構造体の配列パターンによってそれぞれ構成される複数パターンの基本構造体を設定する基本構造体設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体の基準位置を設定する基準位置設定手段と、
    前記複数パターンの基本構造体について、前記位置及び方向関係に従って基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置、及び当該基準位置と当該基準投影位置との距離にあたる基準投影距離を検出するとともに、前記仮想投影面上の所定の各点と前記各基本構造体との距離にあたる各投影距離を検出することで、前記基準投影距離を基準とした前記仮想投影面と前記各基本構造体との距離の分布をそれぞれ示す複数パターンの基本距離マップを生成する基本マップ生成手段と、
    処理対象となる３次元領域のうち、投影対象となる単位処理対象領域を時間順次に指定する領域指定手段と、
    前記領域指定手段によって指定された単位処理対象領域について、前記複数パターンの基本構造体の中から、合致する基本構造体を検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体に対応する基本距離マップを前記複数パターンの基本距離マップから抽出する抽出手段と、
    前記第１の検出手段によって検出された基本構造体の基準位置が前記仮想投影面に対して投影される基準投影位置と、当該基準投影位置に対応する基準投影距離とをそれぞれ検出する第２の検出手段と、
    前記抽出手段によって抽出された基本距離マップを基礎として、前記第２の検出手段によって検出された基準投影位置と基準投影距離とに応じて、前記仮想投影面に対する相対的な位置と各投影距離とをそれぞれ調整することで、調整後基本距離マップをそれぞれ生成する調整マップ生成手段と、
    前記調整マップ生成手段によって生成された各調整後基本距離マップを相互に合成しつつ、前記仮想投影面のうち複数の調整後基本距離マップが重複する投影位置については、最小の投影距離を採用することで、前記仮想３次元オブジェクトと前記仮想投影面との投影距離の分布を示す全体距離マップを生成する距離マップ生成手段と、
    を備えることを特徴とするプログラム。
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