JP6049272B2 - メッシュ生成装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Description
本実施例において、メッシュ生成装置はボリューム画像中の対象領域のメッシュを生成する。メッシュ生成装置は、特許文献1に記載されている方法と同様に、まず、領域を粗く近似する初期メッシュを準備する。そして、領域の境界上に位置を決定した複数の対応点に初期メッシュの表面ノードが一致するように初期メッシュを変形処理することで、対象領域を近似したメッシュを生成する。ここで、本実施例に係る装置は、領域の境界に沿った測地距離(境界を示す曲線上での距離)に基づいて対応点の位置を決定することで、領域の境界付近においても大きな歪みがないメッシュを生成可能とする。境界形状が凸凹している場合、図1(a)や(c)に示すように、特許文献1に記載の方法と同様に、表面ノードから最短距離の境界上に対応点を決定すると、表面ノードn2やm2の対応点n2’やm2’は、n1’やm1’とそれぞれ近い位置に設定される。そのため、変形処理後にメッシュは歪んでしまう。本実施例では、例えば、測地距離が等間隔になるように対応点の位置を決定することで、図1(b)や(d)に示すように、対応点n1”とn2”、m1”とm2”は等間隔に設定される。そのため、領域の境界付近においても大きな歪みがないメッシュが境界形状によらず生成可能である。
ステップS401において、領域取得部21は、断層像撮像装置1やデータサーバ3からボリューム画像を取得する。そして、ボリューム画像から対象物体の領域情報を取得し、初期メッシュ取得部22と境界点生成部23に出力する。
ステップS402において、初期メッシュ取得部22は、領域取得部21から領域の境界情報を受け取り、初期メッシュを生成する。そして、生成した初期メッシュを対応点設定部24とメッシュ変形部25へ出力する。
ステップS403において、境界点生成部23は、領域取得部21から領域の境界情報を受け取り、ボリューム画像を構成する断層像の夫々について、境界に沿った境界点の座標を記憶する境界点リストを生成する。そして、生成したリストを対応点設定部24へ出力する。
ステップS404において、対応点設定部24は、初期メッシュの表面ノードの夫々について、メッシュ変形後に該ノードを移動させる領域境界上の位置を計算し、これを該ノードの対応点とする。そして、表面ノードに対応する対応点を記憶した対応点リストを生成し、メッシュ変形部25へ出力する。
S405において、メッシュ変形部25は、初期メッシュと対応点リストを受け取り、初期メッシュの表面ノードと対応点が一致するように初期メッシュを変形する。そして、変形処理が終了した状態のメッシュを任意の領域のメッシュとする。初期メッシュの表面ノードの座標が変形後に対応点の座標に一致するように初期メッシュを変形する処理は、例えば、有限要素法などに基づく既存の変形シミュレーション技術により実現できる。
実施例1のステップS404において、対応点設定部24は、境界点間の測地距離を利用して対応点の位置を決定する。しかし、対応点の位置の決定方法は境界点間の測地距離を利用する方法に限定されるものではなく、他の方法で定義される境界点間の距離を利用してもよい。例えば、境界点間の直線距離を利用して対応点の位置を決定してもよい。本実施例では、対応点設定部24は、境界点間の直線距離を用いて対応点の座標を決定する。
本実施例に係るメッシュ生成装置は、境界点間の距離以外の条件として対象領域の特徴点の位置を加味して初期メッシュの表面ノードの対応点を設定し、それに基づくメッシュ生成を行う。本実施例では、被検者の乳房のボリューム画像を処理対象として、特徴点として左右の両乳頭位置と乳房外端位置を取得し、その位置を加味することで乳房領域のメッシュ生成を行う医療用メッシュ生成装置の場合を例にして説明する。
ステップS901は、実施例1のステップS401と同様な処理である。すなわち、ステップS901において、領域取得部21は、乳房のボリューム画像を取得し、図10の模式図に示すように乳房の断層像1001から乳房領域1002とその境界1003を取得する。
ステップS902において、領域取得部21は、乳房のボリューム画像から乳房領域上の所定の特徴点を抽出する。そして、取得した特徴点の情報を境界点設定部23へ出力する。本実施例で用いる特徴点は、図11の模式図に示すように、左乳頭1101、右乳頭1102、各断層像中の左乳房外端1103、及び各断層像中の右乳房外端1104である。乳房ボリューム画像の座標系は図11に示す座標系1111である。
ステップS903において、初期メッシュ取得部22は、実施例1におけるステップS402と同様に、外枠モデル1004から領域の初期メッシュを生成する。ただし、本実施例では、ステップS402の方法で初期メッシュを生成した後に、ステップS902で求めた夫々の乳頭位置に応じて、初期メッシュのノード位置の調整を行う。
ステップS904において、境界点生成部23は、ボリューム画像を構成する断層像の夫々について、乳房の境界に沿った境界点の座標を記憶する境界点リストを生成する。境界点リストの生成方法はステップS403の処理と同様であるが、本実施例では、左乳頭位置(あるいは、仮の左乳頭位置)のボクセルを境界点リストの先頭に設定することが異なっている。左乳頭位置のボクセルを境界点リストの先頭にセットした後の処理は、ステップS403と同様である。なお、乳頭断面に対する初期メッシュの補正処理がステップS903で実行されている場合には、該乳頭断面の境界点リストを同様に生成する。
ステップS905において、対応点設定部24は、初期メッシュの表面ノードを移動させる領域境界上の対応点リストを生成し、メッシュ変形部25へ出力する。ここで、本実施例における対応点設定部24は、境界点間の距離の均一性を考慮するだけでなく、特徴点の位置の情報をも用いて対応点を設定することを特徴としている。なお、本実施例における対応点設定の処理は、ステップS903でグループ化したノード群の中から表面ノードを抽出した表面ノード群を得て、該表面ノード群の夫々について実行される。
ステップS906において、メッシュ変形部25はステップS405と同じように動作する。
上記の実施例では、初期メッシュ取得部22は、取得した領域に外接する外枠モデルを用いて初期メッシュを生成した。しかし、初期メッシュの形状はこれに限定されるものではない。本実施例では、乳房の平均形状モデルのメッシュを初期メッシュとする場合について述べる。
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
22 初期メッシュ取得部
23 境界点生成部
24 対応点生成部
25 メッシュ変形部
Claims (20)
- 対象物体の画像における該対象物体に対応する領域に対して複数の格子から成る第1のメッシュを生成する第1のメッシュ生成手段と、
前記領域の境界の長さと、前記第1のメッシュの複数の表面ノードの点の数とに基づいて、隣接する前記表面ノードに対応づけられる、前記領域の境界上の対応点同士の距離を決定する距離決定手段と、
前記距離に基づいて、前記複数の表面ノードの夫々について、前記領域の境界上の複数の対応点を決定する対応点決定手段と、
前記表面ノードと前記対応点とに基づいて、前記第1のメッシュから前記領域に対応する第2のメッシュを生成する第2のメッシュ生成手段と、
を有することを特徴とするメッシュ生成装置。 - 前記対応点決定手段が、前記表面ノードに対応づけられる前記領域の境界上の点を第1の対応点として決定し、前記境界における該第1の対応点から前記距離の位置を該第1の対応点に隣接する第2の対応点として決定することを特徴とする請求項1に記載のメッシュ生成装置。
- 前記第1のメッシュが、初期メッシュであり、
前記第2のメッシュが、前記領域を近似した新たなメッシュであり、
前記第2のメッシュ生成手段が、前記初期メッシュの表面ノードが前記対応点と一致するように、前記初期メッシュを前記新たなメッシュに変形することを特徴とする請求項1又は2に記載のメッシュ生成装置。 - 前記距離決定手段は、前記境界の曲線に沿った前記複数の対応点同士の距離が略等しくなるように、前記距離を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置。
- 前記距離決定手段は、前記複数の対応点同士の直線距離が略等しくなるように、前記距離を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置。
- 前記対象物体は乳房であり、
前記第1のメッシュ生成手段が、前記乳房の特徴箇所に基づいて、前記第1のメッシュを生成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置。 - 前記対象物体は左右の乳房であり、
前記第1のメッシュ生成手段が、前記左右の乳房それぞれの乳頭の位置と乳房外端の位置とに基づいて、前記第1のメッシュを生成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置。 - 前記第1のメッシュ生成手段は、複数の形状モデルの平均形状を表す平均形状モデルのメッシュを前記第1のメッシュとして生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置。
- 対象物体の任意領域を表す情報を取得する取得手段と、
前記領域を近似する初期メッシュを生成する初期メッシュ生成手段と、
前記初期メッシュの複数の表面ノードの夫々について、前記領域の境界上における複数の対応点の位置を、隣接する前記対応点間の距離が一致するように決定する決定手段と、
前記複数の表面ノードの夫々が、前記複数の対応点の夫々と一致するように、前記初期メッシュを変形するメッシュ変形手段と、
を有することを特徴とするメッシュ生成装置。 - 対象物体の任意領域を表す情報を取得する取得手段と、
前記領域に含まれる前記対象物体の予め定めた特徴点の位置を同定する同定手段と、
前記領域を近似する初期メッシュを生成する初期メッシュ生成手段と、
前記初期メッシュの複数の表面ノードの夫々について、前記領域の境界上における、複数の対応点の位置を決定する決定手段と、
前記複数の表面ノードの夫々が、前記複数の対応点の夫々と一致するように、前記初期メッシュを変形するメッシュ変形手段と、を有し、
前記決定手段は、前記複数の表面ノードの中の第1の表面ノードに対応する前記対応点を前記特徴点の位置に基づいて決定し、さらに、前記複数の表面ノードのうちの前記第1の表面ノード以外の表面ノードに対応する前記対応点を、隣接する前記対応点間の距離が略一致するようにして決定することを特徴とするメッシュ生成装置。 - メッシュ生成装置の第1のメッシュ生成手段により、対象物体の画像における該対象物体に対応する領域に対して複数の格子から成る第1のメッシュを生成する工程と、
前記メッシュ生成装置の距離決定手段により、前記領域の境界の長さと、前記第1のメッシュの複数の表面ノードの点の数とに基づいて、隣接する前記表面ノードに対応づけられる、前記領域の境界上の対応点同士の距離を決定する工程と、
前記メッシュ生成装置の対応点決定手段により、前記距離に基づいて、前記複数の表面ノードの夫々について、前記領域の境界上の複数の対応点を決定する工程と、
前記メッシュ生成装置の第2のメッシュ生成手段により、前記表面ノードと前記対応点とに基づいて、前記第1のメッシュから前記領域に対応する第2のメッシュを生成する工程と、
を有することを特徴とするメッシュ生成方法。 - 前記対応点を決定する工程において、前記対応点決定手段により、前記表面ノードに対応づけられる前記領域の境界上の点を第1の対応点として決定し、前記境界における該第1の対応点から前記距離の位置を該第1の対応点に隣接する第2の対応点として決定することを特徴とする請求項11に記載のメッシュ生成方法。
- 前記第1のメッシュが、初期メッシュであり、
前記第2のメッシュが、前記領域を近似した新たなメッシュであり、
前記第2のメッシュを生成する工程において、前記第2のメッシュ生成手段により、前記初期メッシュの表面ノードが前記対応点と一致するように、前記初期メッシュを前記新たなメッシュに変形することを特徴とする請求項11又は12に記載のメッシュ生成方法。 - 前記距離を決定する工程において、前記距離決定手段により、前記境界の曲線に沿った前記複数の対応点同士の距離が略等しくなるように、前記距離を決定することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のメッシュ生成方法。
- 前記距離を決定する工程において、前記距離決定手段により、前記複数の対応点同士の直線距離が略等しくなるように、前記距離を決定することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のメッシュ生成方法。
- 前記対象物体は乳房であり、
前記第1のメッシュを生成する工程において、前記第1のメッシュ生成手段により、前記乳房の特徴箇所に基づいて、前記第1のメッシュを生成することを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載のメッシュ生成方法。 - 前記対象物体は左右の乳房であり、
前記第1のメッシュを生成する工程において、前記第1のメッシュ生成手段により、前記左右の乳房それぞれの乳頭の位置と乳房外端の位置とに基づいて、前記第1のメッシュを生成することを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載のメッシュ生成方法。 - 前記第1のメッシュを生成する工程において、前記第1のメッシュ生成手段により、複数の形状モデルの平均形状を表す平均形状モデルのメッシュを前記第1のメッシュとして生成することを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載のメッシュ生成方法。
- メッシュ生成装置の取得手段により、対象物体の任意領域を表す情報を取得するステップと、
前記メッシュ生成装置の初期メッシュ生成手段により、前記領域を近似する初期メッシュを生成するステップと、
前記メッシュ生成装置の決定手段により、前記初期メッシュの複数の表面ノードの夫々について、前記領域の境界上における複数の対応点の位置を、隣接する前記対応点間の距離が一致するように決定するステップと、
前記メッシュ生成装置のメッシュ変形手段により、前記複数の表面ノードの夫々が、前記複数の対応点の夫々と一致するように、前記初期メッシュを変形するステップと、
を有することを特徴とするメッシュ生成方法。 - コンピュータを、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のメッシュ生成装置に記載の各手段として機能させるためのプログラム。
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