JP6253053B2 - データ探索装置、データ探索装置の制御方法およびデータ探索装置の制御プログラム - Google Patents
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Description
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係るデータ探索装置の機能の一例を示す図である。データ探索装置10は、記憶部11、分割部12、および検索部14を有する。
〔第2の実施の形態〕
次に第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は、心臓の動きをシミュレーションした結果を表示する際に、指定された点の物理量を、指定された位置に依存せずに、迅速に表示できるようにしたものである。
図2は、8分木による空間の分割例を示す図である。図2には、心臓の3次元モデル31を内包するバウンディングボックス32を8分木で分割する場合の、2つの分割例が示されている。図2の左側は、分割して得られる各領域のサイズが均等になるようにバウンディングボックス32を分割した例である。図2の右側は、分割して得られる各領域に含まれる要素・節点数が均等になるようにバウンディングボックス32を分割した例である。図2に示すように、分割後の各領域に含まれる要素・節点数が均等になるようにバウンディングボックス32を分割すると、分割後の各領域のサイズは不均一となる。
図5は、非構造格子データ記憶部のデータ構造の一例を示す図である。非構造格子データ記憶部110には、例えば節点情報テーブル111と要素情報テーブル112とが含まれる。節点情報テーブル111と要素情報テーブル112とによって、非構造格子データが構成される。節点情報テーブル111には、節点ごとに、節点番号と、節点の位置を示す座標とが設定されている。なお、節点情報テーブル111に設定されている各節点の座標は、シミュレーション開始前の節点の位置を示しており、シミュレーションにより心臓の拍動が再現されると、節点の位置も変化する。要素情報テーブル112には、要素ごとに、要素番号と、4面体の要素の頂点となる節点の節点番号とが設定されている。
図6は、心臓の3次元モデルの一例を示す図である。図6の例では、3次元モデル31は、4面体の要素の集合体である。このような3次元モデル31に対して、心筋の収縮や拡張の動作に関する条件を与えることで、心臓の動きのシミュレーションが可能となる。シミュレーションが行われると、シミュレーション結果が、シミュレーション結果記憶部130に格納される。
[ステップS101]領域分割部140は、心筋データ131,132,133,・・・が格納されたタイムステップの先頭から順に、処理対象とするタイムステップを選択する。
[ステップS103]領域分割部140は、すべてのタイムステップについて、領域分割処理を行ったか否かを判断する。すべてのタイムステップの領域分割処理が完了していれば、処理が終了する。未処理のタイムステップがあれば、処理がステップS101に進められる。
図9は、領域分割処理の手順の一例を示すフローチャートである。
[ステップS111]領域分割部140は、選択されたタイムステップの心筋データをシミュレーション結果記憶部130から取得する。
[ステップS117]領域分割部140は、選択した領域を8分割する。なお、8分割処理の詳細は後述する(図10参照)。
図10は、8分割処理の手順を示すフローチャートである。
[ステップS122]領域分割部140は、iの値が、分割対象の領域内の要素と接点との合計数(max_node)以下か否かを判断する。iの値がmax_node以下であれば、処理がステップS123に進められる。iの値がmax_nodeを超えていれば、処理がステップS124に進められる。
[ステップS125]領域分割部140は、x軸方向の要素および節点数を2分割する位置を、領域のx方向の分割位置とする。例えばmax_nodeが偶数であれば、領域分割部140は、ソート後のx座標値の「max_node/2」番目の値と「(max_node/2)+1」番目の値との中点を、分割位置とする。また、max_nodeが奇数であれば、領域分割部140は、ソート後のx座標値の「(max_node+1)/2」番目の値を、分割位置とする。
[ステップS127]領域分割部140は、iの値が、分割対象の領域内の要素と接点との合計数(max_node)以下か否かを判断する。iの値がmax_node以下であれば、処理がステップS128に進められる。iの値がmax_nodeを超えていれば、処理がステップS129に進められる。
[ステップS130]領域分割部140は、y軸方向の要素および節点数を2分割する位置を、領域のy方向の分割位置とする。例えばmax_nodeが偶数であれば、領域分割部140は、ソート後のy座標値の「max_node/2」番目の値と「(max_node/2)+1」番目の値との中点を、分割位置とする。また、max_nodeが奇数であれば、領域分割部140は、ソート後のy座標値の「(max_node+1)/2」番目の値を、分割位置とする。
[ステップS132]領域分割部140は、iの値が、分割対象の領域内の要素と接点との合計数(max_node)以下か否かを判断する。iの値がmax_node以下であれば、処理がステップS133に進められる。iの値がmax_nodeを超えていれば、処理がステップS134に進められる。
[ステップS135]領域分割部140は、z軸方向の要素および節点数を2分割する位置を、領域のz方向の分割位置とする。例えばmax_nodeが偶数であれば、領域分割部140は、ソート後のz座標値の「max_node/2」番目の値と「(max_node/2)+1」番目の値との中点を、分割位置とする。また、max_nodeが奇数であれば、領域分割部140は、ソート後のz座標値の「(max_node+1)/2」番目の値を、分割位置とする。
図11は、8分木の生成例を示す図である。バウンディングボックス32で囲われた領域内には、入れ子構造の多数の領域が含まれている。入れ子構造を木構造で表すと、8分木33で表される。8分木の各ノードは、領域を表している。8分木33のルートのノードは、心臓全体を包含するバウンディングボックス32である。バウンディングボックス32で囲われた領域のレベルを、例えば「レベル0」とする。「レベル0」の領域を8分割して、8つの領域が得られる。この領域のレベルは「レベル1」である。「レベル1」の領域それぞれを8分割して、64個の領域が得られる。この領域のレベルは「レベル2」である。さらに「レベル2」の領域それぞれを8分割すれば、512個の領域が得られる。この領域のレベルは「レベル3」である。
[ステップS141]検索部160は、物理量を表示させる位置を指定する入力を受け付ける。例えば検索部160は、非構造格子データ記憶部110に格納されている非構造格子データと、所定のステップにおける心筋データとに基づいて、心臓の3次元モデルをモニタ21に表示する。ユーザは、例えばマウス23を用いて、物理量を知りたい3次元モデル上の位置を指定する。指定された位置は、画面上での2次元の値(X値,Y値)である。検索部160は、指定された位置に表示されている心臓の3次元モデルの位置を判断し、該当する位置のローカル座標系での3次元の値を得る。
[ステップS144]検索部160は、jの値が、8分木で生成されたレベルの最大値(max_level)以下か否かを判断する。jの値がmax_level以下であれば、処理がステップS145に進められる。jの値がmax_levelを超えていれば、処理がステップS151に進められる。
[ステップS150]検索部160は、レベルjの領域から、指定された位置を含む領域を検出した場合、jの値をインクリメント(1を加算)して、処理をステップS144に進める。
図14は、物理量の表示例を示す図である。モニタ21の画面40には、3次元モデル31が表示されている。その3次元モデル31内の任意の位置(指定位置41)がユーザによって指定されると、その位置の物理量42が表示される。図14の例では、指定位置41に最も近い要素または節点の識別子と、その要素または節点について計算された単位体積当たりのエネルギー量が表示されている。
次に第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態は、8分木分割データの生成処理の効率化を図ったものである。以下、第3の実施の形態における、第2の実施の形態との相違点を説明する。
第3の実施の形態では、領域分割処理の詳細が第2の実施の形態と異なる。
[ステップS205]領域分割部140は、直前のタイムステップからの変化の度合いを示す評価値を算出する。例えば領域分割部140は、直前のタイムステップの8分木分割データにおける、心臓全体を包含するバウンディングボックスを8分割して得られた各領域と、ステップS204で生成された各領域とを比較して、類似度を求める。
|Xdiv_n−Xdiv_n+1|/Xdiv_n ・・・(1)
ここで、「Xdiv_n」は、直前のタイムステップ(time step n)のx方向の分割位置である。「Xdiv_n+1」は、選択中のタイムステップ(time step n+1)のx方向の分割位置である。式(1)は、原点から分割位置までの長さの違いを、原点から直前のタイムステップにおける分割位置までの長さに対する比で表したものである。式(1)の計算結果が、評価値となる。この場合、式(1)の値が大きいほど、直前のタイムステップから選択中のタイムステップまでの心臓の形状の変化が大きいことを表している。
|Xdiv_n−Xdiv_n+1|/Xdiv_n<α ・・・(2)
ここでαは、0より大きく1より小さい定数である。評価値が閾値未満であれば、処理がステップS207に進められる。また評価値が閾値以上であれば、処理がステップS208に進められる。
また第2・第3の実施の形態では、心臓のシミュレーション結果として得られた物理量を表示しているが、心臓以外の臓器のシミュレーション結果についても、同様に表示することができる。さらに第2・第3の実施の形態と同様の検索により、臓器または臓器以外の3次元モデル内の任意の位置に設定された各種情報を表示することもできる。
11 記憶部
12 分割部
13 分割データ
14 検索部
Claims (7)
- 3次元モデル内に配置された複数の物理量設定点それぞれについての位置情報と物理量とを記憶する記憶部と、
前記複数の物理量設定点の数がN(Nは1以上の整数)のとき、3次元の複数の座標軸それぞれについて、前記複数の物理量設定点を座標軸方向に座標値でソートしたときの、N/2番目の物理量設定点とN/2+1番目の物理量設定点との中点、または(N+1)/2番目の物理量設定点の位置を、分割位置に決定し、前記3次元モデルを包含する第1の領域を、前記複数の座標軸それぞれの前記分割位置を通る、前記分割位置に対応する座標軸に垂直な平面により、複数の第2の領域に分割し、前記複数の第2の領域のそれぞれに対応し、対応する第2の領域の内の物理量設定点を含む分割データを生成する分割部と、
前記3次元モデル内の位置が指定された場合、前記複数の第2の領域のうちの指定された位置を含む第2の領域に対応する分割データが含む物理量設定点の中から、指定された位置に対応する物理量設定点を検索し、該物理量設定点の物理量を前記記憶部から取得する検索部と、
を有するデータ探索装置。 - 前記分割部は、
前記第1の領域を分割すると共に、分割された領域それぞれをさらに分割する処理を繰り返し、分割対象の領域に分割された領域を接続した木構造を生成し、生成された前記木構造の葉となる複数の領域を、前記複数の第2の領域とすることを特徴とする請求項1記載のデータ探索装置。 - 前記データ探索装置は、
主記憶装置を有するとともに補助記憶装置に接続され、
前記分割部は、
前記木構造のうち、前記第1の領域側の上位から所定範囲を前記主記憶装置に格納し、前記木構造のうち、前記所定範囲を除いた部分を前記補助記憶装置に格納することを特徴とする請求項2記載のデータ探索装置。 - 3次元モデルの形状を変化させることにより生成される複数の形状それぞれについて、前記3次元モデル内に配置された複数の物理量設定点それぞれの位置情報と物理量とを記憶する記憶部と、
前記3次元モデルを包含する第1の領域を、各領域内に含まれる物理量設定点数が均等になるように分割した複数の第2の領域のそれぞれに対応する分割データを、前記複数の形状それぞれについて生成する分割部と、
一形状の前記3次元モデル内の位置が指定された場合、前記一形状の前記複数の第2の領域のうち、指定された位置を含む第2の領域に対応する分割データが含む物理量設定点の中から、指定された位置に対応する物理量設定点の物理量を前記記憶部から取得する検索部と、
を有するデータ探索装置。 - 前記分割部は、既に分割データを作成した第1の形状と、分割データの作成対象である第2の形状との違いが所定の範囲内の場合、前記第1の形状の分割データのコピーを、前記第2の形状の分割データとすることを特徴とする請求項4記載のデータ探索装置。
- 3次元モデル内に配置された複数の物理量設定点それぞれについての位置情報と物理量とを記憶する記憶部を有するデータ探索装置の制御方法において、
前記データ探索装置が有する分割部が、前記複数の物理量設定点の数がN(Nは1以上の整数)のとき、3次元の複数の座標軸それぞれについて、前記複数の物理量設定点を座標軸方向に座標値でソートしたときの、N/2番目の物理量設定点とN/2+1番目の物理量設定点との中点、または(N+1)/2番目の物理量設定点の位置を、分割位置に決定し、前記3次元モデルを包含する第1の領域を、前記複数の座標軸それぞれの前記分割位置を通る、前記分割位置に対応する座標軸に垂直な平面により、複数の第2の領域に分割し、前記複数の第2の領域のそれぞれに対応し、対応する第2の領域の内の物理量設定点を含む分割データを生成し、
前記データ探索装置が有する検索部が、前記3次元モデル内の位置が指定された場合、前記複数の第2の領域のうち、指定された位置を含む第2の領域に対応する分割データが含む物理量設定点の中から、指定された位置に対応する物理量設定点の物理量を前記記憶部から取得するデータ探索装置の制御方法。 - 3次元モデル内に配置された複数の物理量設定点それぞれについての位置情報と物理量とを記憶する記憶部を有するデータ探索装置の制御プログラムにおいて、
前記データ探索装置が有する分割部に、前記複数の物理量設定点の数がN(Nは1以上の整数)のとき、3次元の複数の座標軸それぞれについて、前記複数の物理量設定点を座標軸方向に座標値でソートしたときの、N/2番目の物理量設定点とN/2+1番目の物理量設定点との中点、または(N+1)/2番目の物理量設定点の位置を、分割位置に決定させ、前記3次元モデルを包含する第1の領域を、前記複数の座標軸それぞれの前記分割位置を通る、前記分割位置に対応する前記座標軸に垂直な平面により、複数の第2の領域に分割させ、複数の第2の領域のそれぞれに対応し、対応する第2の領域の内の物理量設定点を含む分割データを生成させ、
前記データ探索装置が有する検索部に、前記3次元モデル内の位置が指定された場合、前記複数の第2の領域のうちの指定された位置を含む第2の領域に対応する分割データが含む物理量設定点の中から、指定された位置に対応する物理量設定点を検索させ、該物理量設定点の物理量を前記記憶部から取得させるデータ探索装置の制御プログラム。
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