JPH01187677A - 三次元、又は二次元原画像の任意の局部空間領域、又は平面領域を任意に伸縮変形する画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、完全三次元原画像、又は二次元原画像を完
全三次元原画像、又は二次元原画像の標準となる任意の
三点を選び、又は二点を選びその点により定まる一つの
平面、又は直線の両側に次の標準となる任意の二点、又
は一点を選び、上記三点とは四つの三角形により囲まれ
る四つの頂点と六つの稜線をもつ局部空間領域が二つ、
又は一つが得られ、又は上記原平面上の二つの点を結ぶ
線分とは三角形の局部平面領域が二つ、又は一つ得られ
、次の局部空間領域を選ぶ空間内の三角形の数は六つ、
又は三つ増加し、次の局部平面領域を選ぶ三角形の辺の
数は四つ、又は二つ増加し、このように１．て順次に完
全三次元原画像、又は二次元原画像の全領域を覆ったも
のに於いて、上記の様に選ばれた完全三次元原画像の多
数有限個の標準点を順次に結ぶ稜線分の長さを、又は二
次元原画像の多数有限個の標準点を順次に結ぶ三角形の
辺となる線分の長さを、空間全領域、又は全平面領域の
任意の局部空間領域、又は任意の局部平面領域を任意に
伸縮変形するために、上記空間波線分の長さ、又は上記
平面上線分の長さを伸縮し、完全三次元原画像、又は二
次元原画像の上記空間波線分の長さ、又は上記平面上線
分の長さの線分上の両端標準点を含む総ての原画像の点
を、空間全領域、又は全平面領域の任意の局部空間領域
、又は任意の局部平面領域を任意に伸縮変形した後。 の伸縮変形画像について、原画像にそれぞれ対応する上
記空間波線分の長さ、又は上記平面上線分の長さとの比
によりその空間稜線分上の、又は平面上線分上の長さの
単位を個々にそれぞれ独立に変化させて、伸縮変形画像
の原画像の対応する点として過不足なく一対一の対応を
させて、この六つの空間伸縮稜線分を基皇にして、この
六つの空間伸縮稜線分によって構成される四つの空間三
角形により囲まれる、局部空間領域に、空間原画像のそ
の対応する領域内のそれぞれの点に対応する点を総て過
不足なく一対一に対応させ、又はこの三つの平面伸縮線
分を基準にして、この線分により囲まれる、局部平面三
角形領域に、平面原画像のその対応する領域内のそれぞ
れに対応する点を総て過不足なく一対一に対応させる画
像処理の方法である。 ここで留意しなければならないことは、原画像を外れた
何も無い空間に上記の標準点を選ぶことは無意味なこと
であることである。それは伸縮変形後のその標準点の空
間座標を実測し得ないからである。 ところが原画像の最も外の表面に原標準点を選ぶとして
も、平面三角形の網目の内側の領域に過ぎず、原画像が
はみ出す領域が必ず残ることである。しかし、その一つ
の最外側三角形に就いて三つの頂点からでる三本の稜線
分が原画像内部の−つの原標準点に集まっている。 そこで、はみ出している部分に就いては、この三本の稜
線分を外に延長して、その尺度の比は内側の領域と同じ
にすればよい。 またこの発明は、有限の大きさを存し、三原色または三
原色光その各々の色または色光に付いての濃度の階層を
有する画像要素単位（画像素）で構成された完全三次元
原画像、又は二次元原画像をその原画像の空間全領域、
又は全平面領域の任意の局部空間領域、又は任意の局部
平面領域を任意に伸縮変形するとき、画像が伸びた局部
に就いては画像素の欠落、又は画像が弛んだ局部に就い
ては画像素の重複をその画像素の近傍の平均値などによ
り補正するものである。 更にこの発明によれば、正立方（座標）格子または正方
（座標）格子上の正確な位置に配列する、有限の大きさ
を有し、三原色または三原色光、その各々の色または色
光に付いての濃度の階層を有する画像要素単位（画像素
）で構成された完全三次元原画像、又は二次元原画像の
空間内の全領域、又は平面上の全領域の任意の上記局部
空間領域、又は任意の上記局部平面領域を任意に伸縮変
形しても、上記の空間三角形四面体の局部空間領域内で
は、又は上記の三角形の局部平面領域内では、総てそれ
ぞれに就いて見れば、一般に直交しないが三つ、又は二
つの方向のその方向毎に等間隔の平行平面上、又は平行
線上にこの領域内の総ての画像素が並ぶことを利用して
、上記領域内に於ける一個の変形（座標）格子の変形歪
み量と、その画像素の占める位置の順番（原座標値）に
よりこの画像素の原画像伸縮変形後の座標値を計算する
ことが出来る。 この発明を実施する為には、囲まれた−続きの表面のみ
で表される単純な立体の物体の画像のみでなく、人体内
部のように幾重にも芯まで充実した上記に謂所の完全三
次元画像の任意の点の三次元座標が正確に求められるこ
とが必要である。 そしてそれは例えば次ぎのようにしても為すことが出来
る。 直交する映像面（Ａ　）（Ｂ　）にそれぞれに対向する
透過性点光源（ＡＬ）（ＢＬ）より下ろした垂線の長さ
をＬにつの面上の点をＯａ、Ｏｂとし、二つの垂線の交
点０とし、ＯＯａと００ｂの長さを共にｉとする。０（
ＡＬ）をＸ軸、０（ＢＬ）をＹ軸、これらに共に垂直な
０（ＣＬ）をＺ軸とする三次元空間座標についての任意
の点Ｐの空間座標をＸ。ＳＹｏ、Ｚｏは、映像面（Ａ）
の平面座標は点Ｏａを原点とし、０（ＢＬ）に平行なＹ
軸とＯ（ＣＬ　）に平行なＺ軸とよりなり、点Ｐの光源
（ＡＬ）の映像点Ｐａの平面座標をＹａ、Ｚａとし、映
像面（Ｂ）の平面座標は点Ｏｂを原点としＯ（Ａ　Ｌ　
）に平行なＸ軸と０（ＣＬ）に平行なＺ軸とよりなり、
点Ｐの光源（ＢＬ）の映像点ｐｂの平面座標をｘｂＳｚ
ｂとすると、次のように求められる。 Ｘ、＝ＸｂＸ（Ｌ″−（Ｙａ十　ｉ　）Ｌ＋Ｙａ−ｉ　
　）＋　（Ｌ”−Ｙａ−Ｘｂ） Ｙｏ＝ＹａＸ　（Ｌ’　−（Ｘｂ＋　ｉ　）　Ｌ＋Ｘｂ
−ｉ　）÷（Ｌ’−Ｘｂ−Ｙａ） Ｚｏ−ＺａＸ　　（Ｌ！−（Ｘｂ十　ｉ　　）Ｉ、＋Ｘ
ｂ−ｉ　　）÷（Ｌ″−Ｘｂ−Ｙａ） Ｚｏは更に、次の式より求まるが値は同じである。 Ｚｏ＝ＺｂＸ　（Ｌ”　−（Ｙａ＋　ｉ　）Ｌ＋Ｙａ−
ｉ　）÷（Ｌ′−Ｙａ−Ｘｂ） これを言い換えると、任意の点Ｐの立体空間座標Ｘ。、
Ｙｏ、Ｚｏは、点Ｐの映像面（Ａ）への透過性光源（Ａ
Ｌ）に依る映像点Ｐａの平面座標Ｙａ、Ｚａと、点Ｐの
映像面（Ｂ）への透過性光源（ＢＬ）に依る映像点Ｐｂ
の平面座標ｘｂ、ｚｂとから正確に求まると言うことで
ある。但し、ＰａとＰｂとが共に同一の点Ｐの映像であ
ることは、人間がそのパターン認識の能力に頼って、い
ちいち自分で確認して操作しなければならない。 一方、立体座標系としてＸ軸方向に５００＊、＋、Ｙ軸
方向に５００目、Ｘ軸方向に４００．、、の範囲を考え
、立体画像の解像度即ち最小単位をＩお、、立方とする
と、立体画機素の数は ５００個×５００個×４００個＝１億個にもなり、僅か
直径１０＊、＋の円を実測して描くにも約３２個の点が
あり、人間による３２回の上に述べた操作が要求される
。だからと言ってこれを二三の点の実測で済まそうとす
れば、宇宙に於ける星の分布のようになり、これを眺め
る人にとって何の情報も得られない全く無意味なものと
なってしまう。そこでこの発明が為された。 即ち、人間のパターン認識の能力により目的のものの形
状が、空間に浮かぶ円環であると判断されれば、あらか
じめ、記録されている原標準画像の中から円環を選び出
し、拡大または縮小し円環の面を空間的に回転し、目的
のものの直径の位置および長さと空間的な傾きを実測し
た複数の標準点に一致するように、伸縮変形後の標準実
測定点を立体空間座標に書き込めばよい。 この場合に、実測定標準点のみ一時的に色を変えたり、
同じ色に戻したり出来ると便利である。 もし、目的のものの形状が円環でなくて円盤であるとき
は、記録された原標準画像の中から円盤を選び出せばよ
い。 更にまた、中が充実した直径がＩＯｚの球であるときは
、その画像素の数は立方、、で表した球の体積ｖに等し
く　　Ｖ−４／３πＲ３＝５２４個　にもなるが、かえ
って非常に簡単になり、実測定立体空間における目的の
ものの中心とその半径を測定すればよく、僅か二つの点
の測定でよい。 さて人体にこの発明を適用するためには、人体の骨、歯
、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻、口、口腔、食道
、気管、気管支、脳、脊髄、神経系、生殖器系、泌尿器
系、四肢、爪、皮膚その他総てについて、そのそれぞれ
について更にグループに分け、又は単独に解剖的統計的
三次元画像を総て重ね合わせた物として、これを原標準
画像として記録し、解剖学的に選定されたその原標準画
像面上の任意の三つの原標準点を選び、この三点とは四
つの三角形により囲まれる四つの頂点と六つの稜線をも
つ局部空間領域を決める四つの原標準点について、その
点にそれぞれ対応する特定の人の実測された四つの標準
点中火に任意の一点の空間三次元座標に一致するように
、その点に相当する記録された原標準点を平行移動して
、その後に上記のように上記特定の人の伸縮変形した実
測三次元空間領域内に相当する原三次元空間画像の総て
の画像素を座標変換して書き込む計算機画像処理をする
のである。 解剖学的に選定されたその標準画像面上の複数の点とは
、例えば頭蓋について言うと人類学的計測点でもある矢
状面上の前から鼻根点、眉間、前頭、後極、外後頭隆起
などで、側面については、頬骨突起、ブチリオン、関節
結節、関節後突起、外耳道、道上刺、乳様突起などであ
る。 人体の内部を含む完全三次元原画像を記録するとき、濃
度の階層、又は三色光の濃度の階層を伴って記録し、こ
れを任意の平面に射影し、又はこの射影平面を連続的に
変化させて半透明とし、又は標準形状としての記録を基
にして書き込まれた任意の部分を完全な透明にして、立
体空間情報を得る計算機画像処理することができる。 一般に人体の各部分は閉じられた面で囲まれている。こ
の三次元立体画像を任意の平面に射影するときは、その
平面に垂直な線に含まれる三次元立体画像の総ての濃度
を加算したものが平面画像のその垂線の足となる点の濃
度となるのであるから、閉じられた面とは少なくとも垂
線と二回交わるこの和が総て飽和する濃度のときは、た
だ単なるベタ塗りの影絵に過ぎないものとなる。 そこで二回たして、うつすらと見える程度にしておくと
、閉じられた領域の端では平面に影の画像を生じる垂線
がその閉曲面の接線となり、閉曲面の上の濃度が薄く均
一であっても閉曲面上の点の重なり合う密度が高くなる
ため、そのものの端にいく程次第に、くっきりとした輪
郭が描写されるので、半透明になるのである。 また、三次元空間画像の任意の領域の画像素の濃度を一
時的に零にすればその領域の部分を一時的に消すことが
でき、その奥の画像がデスブレーされるのである。 以上は透視画像であるが、後に述べるように外科手術の
シュミレーションのデスプレーをするときは、射影の垂
線が三次元画像に最初に当たる画像素の濃度のみで、平
面画像を描く方がより現実感があるものとなる。三次元
画像の表面画素の濃度、は加算されることがないので一
様に何倍かに濃くしておく必要がある。 特定の人、又は人の、実測に基ずく、又は標準の立体画
像の平面デスプレー上を圧力センサーを備えた、又はそ
の先端が短縮される変位の蛍のセンサーを備えたライト
ペン等を外科の模擬メスとして、その画面上に於いてペ
ンの圧力、又は変位に応じた深さまで切開し、又はある
領域をある深さまで切除し、その奥の画像がデスプレー
されるなど外科手術のシュミレーションをする計算機画
像処理をすることができる。 特定の患者の病変の三次元画像についても、人体の骨、
歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻、脳、脊髄、神
経系、爪、皮膚等をそのそれぞれについて更にグループ
に分け、又は単独に、さらにそれを部分に分けた解剖的
統計的三次元画像の任意の表面、又は任意の内部に発生
する病変の閉じられた面又は閉じられた三次元領域を種
々病変標準画像として記録し、解剖学的に選定されたそ
の病変標準形状面上の複数の点について、その点にそれ
ぞれ対応する特定の人の実測された病変の空間三次元座
標に一致するように、記録された病変標準形状を呼び出
し、その標準形状の各部分について拡大、又は縮小して
、回転し平行移動して、特定の人の実測三次元空間に書
き込む計算機画像処理をすることができる。 この発明は任意に選ばれた特定の人の、例えば同時、又
は同位置の組みの二枚の透過性光源による影の平面画像
よりミリメートル単位の精度で定量空間三次元画像を描
き出すものである。 このようなことが出来るものは現在までもあるにはある
が、例えば、ＣＴ、これはＸ線を使用し患者に大量の線
量被曝と長い時間窮屈に拘束するものである。更に最近
ではＭＨＩ（核磁気共鳴断層装置）が使用されるように
なったが、いずれも極めて高価なものである。しかも現
在ではミリメートル単位の精度および確度は得られてい
ない。 この発明では患部については必要なだけいくらでも詳し
く実測される。その患部を取り巻く人体内部の情況は実
測された要点はあくまでもその人のその一瞬の時刻のも
のであり、このことは心臓のように止めることのできな
いものの画像を得るときは殊に大切である。そして患部
以外のその他は解剖学的平均による画像である。 現時点の技術レベルでは三次元空間デスプレーはできな
いかもしれないが、発明より得られる画像はコンピュタ
−に記録された形態ではあるが、真の完全な三次元空間
画像であるから、任意のいかなる方向へでも射影した平
面画像をデスプレーすることが出来ることは言うまでも
なく、どのような向きでもＩミリメートル刻みの断層画
像が得られる。 このように幾多の作用効果を有するものが、しかも従来
のものに比較して安価にできるのは、機械やコンピュー
ターの勝れたところと、人間が最も得意とするパターン
認識の能力とを組み合わせたことによる。 例えば、人の顔面の筋肉や顔面神経の働きをよく捕らえ
るように上記の標準点を選びこれらの間の距離を連続的
に伸縮変化させることにより、生き生きとした表情の豊
かなアニメーションを製作することも容易に出来るよう
になる。 ほか２′６ 手　　続　　補　　正　　書 ■、小事件表示 昭和６２年特許願第３１５８４３号 ２、発明の名称 サン　７γン　　マデ　　ニ　　ｌケンゲン　〃ノウ　
　ニンイ　　　４Ｊクブクウ三次元、又は二次元原画像
の任意の局部空間領域、又は平面領域を任意に伸縮変形
する画像処理方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ■、明細書の　特許請求の範囲　の欄 ２、明細書の　発明の詳細な説明　の欄３、明細書の　
図面の簡単な説明　の欄４、　　　　　　　　　　図　
　　　　　　　　　面明細書の　特許請求の範囲　の個
を次の通りに訂正する。 ２、特許請求の範囲 ■　完全三次元原画像、又は二次元原画像の全額ものに
於いて、金−空間領域、又は全平面領域の任意の局部空
間五角錐領域、又は任意の局部平面三角形領域を任意に
伸縮変形するために、上記の様に選ばれた完全三次元原
画像の多数有限個の標準点を順次に結ぶ稜線分の長さと
、又は二次元原画像の多数有限個の標準点を順次に結ぶ
三角形の辺となる線分の長さ主２、そのそれぞれ対応す
る変形変態後の空間稜線分の長さ六−１又は変形後の平
面上線分の長さとの個々の比により、−その空間稜線分
上の、又は平面上線分上のそれぞれその方向の長さの単
位を個々にそれぞれ独立に変化させて、それら線分上の
両端標準点を含む総ての点を上記変形変態後の稜線分上
に、又は、上記変形後の線分上に並べ、この点の列を基
準にして、原画像の一つの三角錐領点を任意に伸縮変形
した後の伸縮変形画像の点として、過不足なく一対一の
対応をさせる画像変態変形方法。 影　王立方（座標）格子または正方（座標）格子上の正
確な位置に配列する、有限の大きさを有し、三原色また
は三原色光、その各々の色または色光に付いての濃度の
階層を有する画像要素単位（画像素）で構成された完全
三次元原画像、又は二次元原画像の空間内の全領域、又
は平面上の全領域の任意の上記局部空間五角錐領域、又
は任意の上記局部平面三角形領域を任意に伸縮変形する
とき、上記空間三角形四面体の局部空間領域内では、原
正立法格子を総て均一な平行六面体となし、又は上記の
三角形の局部平面領域内では、原正方格子を総て均一な
平行四辺形となし、上記領域内に於ける一個の変形（座
標）格子の変形歪み量とその画像素の占める位置の順番
（原座標値）により、この画像素の原画像伸縮変形後の
座標値を直接に求める特許請求の範囲第１項記載の画像
変態変形方法。 支　有限の大きさを有し、三原色または三原色光その各
々の色または色光に付いての濃度の階層を有する画像要
素単位（画像素）で構成された完全三次元原画像、又は
二次元原画像をその原画像の空間全領域、又は全平面領
域の任意の局部空間領域、又は任意の局部平面領域を任
意に伸縮変形するとき、画像が伸びた局部に就いては画
像素の欠落、又は画像が弛んだ局部に就いては画像素の
重複をその画像素の近傍の平均値などにより補正する特
許請求の範囲第１項記載ユ又は特許請求の範囲第２項記
載の画像変態変形方法。 ４　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
、口、口腔、食道、気管、気管支、乳工脳、脊髄、神経
系、生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚、その他総て
について、そのそれぞれについて更にグループに分け、
又は単独に解剖的統計的三次元画像を総て重ね合わせた
物として、これを標準原画像として記録し、又はそれら
を下記の原標準三角錐領域ごとの、グループに別けて記
録以ユ解剖学的に選定されたその」標準画像面上れ対応
する特定の人の実測された四つの標準点中火に任意の一
点の空間三次元座標に、一致するように、その点に相当
する記録された原標準像の総ての画像素を書き込み、順
次にそれに隣接する局部空間三角錐領域の総ての画像素
を書き込む、特許請求の範囲第１項記載、又は特許請求
の範囲第２項記載の画像変態変形方法。 ５　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
、口、口腔、食道、気管、気管支１し＝脳、脊髄、神経
系、生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚、その他総て
について、そのそれぞれについて更にグループに分け、
又は単独に、又はそれらを原標準三角錐領域ごとのグル
ープに別けて記録以工解剖的統計的三次元形状を標準ま
たは特定の人体の内部を含む完全三次元厚−画像として
記録するとき、濃度の階層、又は三色光の濃度の一階層
を伴って記録して−、これを任意の平面に射影し、この
射影平面を連続的に変化させて半透明−とじ、ｋ先任窓
の部分を完全な透明にして、立体空間情報を得る特許請
求範囲第１項記載、又は特許請求の範囲第２項記載の画
像変態変形方法。 ６　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
、口、口腔、食道、気管、気管支ＩＬ−脳、脊髄、神経
系、生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚、その他総て
について、そのそれぞれについて更にグループに分け、
又は単独に、さらにそれを部分に分けた解剖的統計的三
次元画像の任意の表面、又は任意の内部に発生する病変
の閉じられた面又は閉じられた三次元領域を種々病変標
準画像として記録し、解剖学的に選定されたその病変標
準形状面上の複数の点について、その点にそれぞれ対応
する特定の人の実測された病変の空間三次元座標に一致
するように、記録された病変標準形状を呼び出し、その
標準形状の各部分について拡大、又は縮小して、回転し
平行移動して、特定の人の実測三次元空間に書き込む特
許請求範囲第１項記載、又は特許請求の範囲第２項記載
の画像変態変形方法。 ７　特定の人、又は人の、実測に基ずく、又は標′準の
完全三次元立体画像の平面デスプレー上を圧力センサー
を備えた、又はその先端が短縮される変位の量のセンサ
ーを備えたライトペン等を外科の模擬メスとして、その
画面上に於いてペンの圧力、又は変位に応じた深さまで
切開し、又はある領域をある深さまで切除し、その奥の
画像がデスプレーされるなど外科手術のシュミレーショ
ンをする計算機画像処理をする特許請求範囲第１項記載
、又は特許請求の範囲第２項記載の画像変態変形方法。

【以上】

明細書の　発明の詳細な説明　の欄を全文次の通り訂正
する。 について独立して任意に連続的に変態させる技術である
。従来のやり方では膨大な計算量に成りコの原座標値よ
り、即ちその点の空間的位置より直接に伸縮変態後の座
標値が求まる。 この発明は、完全三次元原画像、又は二次元原画像を完
全三次元原画像、又は二次元原画像の標準となる任意の
三点を選び、又は二点を選びその点により定まる一つの
平面、又は直線の両側に次の標準となる任意の二点、又
は一点を選び、上記三点とは四つの三角形により囲まれ
る四つの頂点と六つの稜線をもつ局部空間領域が二つ、
又は一つが得られ、又は上記厚手面上の二つの点を結ぶ
線分とは三角形の局部平面領域が二つ、又は一つ得られ
、次の局部空間領域を選ぶ空間内の三角形の数は六つ、
又は三つ増加し、次の局部平面領域を選ぶ三角形の辺の
数は四つ、又は二つ増加し、このようにして順次に完全
三次元原画像、又は二次元原画像の全領域を覆ったもの
に於いて、上記の様に選ばれた完全三次元厚は像の多数
有限個の標準点を順次に結ぶ稜線分の長さ番、又は二次
元原画像の多数有限個の標準点を順次に結ぶ三角形の辺
となる線分の長さを、空間全領域、又は全平面領域の任
意の局部空間領域、又は任意の局部平面領域を任意に伸
縮変形するために、上記空間稜線分の長さ、又は上記平
面上線分の長さを伸縮し、完全三次元原画像、又は二次
元原画像の上記空間稜線分の長さ、又は上記平面上線分
の長さの線分上の両端標準点を含む総ての原画像の点を
、空間全領域、又は全平面領域の任意の局部空間領域、
又は任意の局部平面領域を任意に伸縮変形した後の伸縮
変形画像について、原画像にそれぞれ対応する上記空間
稜線分の長さ、又は上記平面上線分の長さとの比により
その空間稜線分上の、又は平面上線分上の長さの単位を
個々にそれぞれ独立に変化させて、伸縮変形画像の原画
像の対応する点として過不足なく一対一の対応をさせて
、この水変換することにより、全空間領域の任意の局部
空間三角錐領域内の点、または、全平面領域の任意影画
像の点として、この六つの空間伸縮稜線分によって構成
される四つの空間三角形により囲まれる、局部空間領域
に、空間原画像のその対応する領域内のそれぞれの点に
対応する点を総て過不足なく一対一に対応させ、又は、
この三つの平面伸縮線分を基準にして、原画像の一つの
平面三角形により、この線分により囲まれる、局部平面
三角形領域に、平面原画像のその対応する領域内のそれ
ぞれに対応する点を総て過不足なく一対一に対応させる
画像変態変形の方法である。 ここで留意しなければならないことは、原画像を外れた
何も無い空間に上記の標準点を選ぶことは無意味なこと
であることである。それは伸縮変形後のその標準点の空
間座標を実測し得ないからである。 ところが原画像の最も外の表面に原標準点を選ぶとして
も、平面三角形の網目の内側の領域に過ぎず、原画像が
はみ出す領域が必ず残ることである。しかし、その一つ
の最外側三角形に就いて三つの頂点からでる三本の稜線
分が原画像内部の一つの原標準点に集まっている。 そこで、はみ出している部分に就いては、この三本の稜
線分を外に延長して、その尺度の比は内側の領域と同じ
にすればよい。このことにより従またこの発明は、有限
の大きさを有し、三原色または三原色光その各々の色ま
たは色光に付いての濃度の階層を有する画像要素単位（
画像素）で構成された完全三次元原画像、又は二次元原
画像をその原画像の空間全領域、又は全平面領域の任意
の局部空ｒｊｊ領域、又は任意の局部平面領域を任意に
伸縮変形するとき、画像が伸びた局部に就いては画像素
の欠落、又は画像が弛んだ局部に就いては画像素の重複
をその画像素の近傍の平均値などにより補正するもので
ある。 更にこの発明によれば、正立方（座標）格子または正方
（座標）格子上の正確な位置に配列する、有限の大きさ
を有し、三原色または三原色光、その各々の色または色
光に付いての濃度の階層を有する画像要素単位（画像素
）で構成された完全三次元原画像、又は二次元原画像の
空間内の全領域、又は平面上の全領域の任意の上記局部
空間領域、又は任意の上記局部平面領域を任意に伸縮変
形しても、上記の空間三角形四面体の局部空間領域内で
は、又は上記の三角形の局部平面領域内では、総てそれ
ぞれに就いて見れば、一般に直交しないが三つ、又は二
つの方向のその方向毎にそれぞれその間隔の値は一般に
は異なるがその方向に就いては等間隔の平行平面上、又
は平行線上にこの領域内の総ての画像素が並ぶことを利
用して、即ちそ域内に於ける一個の変形（座標）格子の
変形歪み量と、その画像素の占める位置の順番（原座標
値）によりこの画像素の原画像伸縮変形後の座標値を計
算することが出来る。 ある。一致させたこの点（ｘｏ、ｙｏ、ｚｏ）を基準点
として先に伸縮変形後の三角錐領域の他の総ての点のな
い。 点。 変形でなく金属結晶格子のように整然としたちので結晶
粒の境界では格子の方向が変わるのに似て支。 ＯＺまたはＩ　ｘ、　！　ｙ、　１　ｚその絶対値はｌ
とし、伸縮変形のその歪み毒ベクトルをそれぞれ　δＸ
１δＹＬδＺとすれば、ＩＸ辻−δＸ二〇Ｘ’　　　ｌ
ｙ辻−δＹ＝ＯＹ’　　　ｌｚ＋δｚ＝ｏｚ’　　　で
ある。 単位歪みベクトルδＸ１δＹ１δＺは必ず原画像の原座
標軸方向のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の成分を有するので、
　Ｘｘ＋Ｙｘ＋Ｚｘ＝δｘ　、　　ｘ　ｙ＋　ｙ　ｙ＋
−ＺｙニーδＹ、Ｘｚ＋Ｙｚ＋Ｚｚ＝δＺ　　と置くこ
とができる。 もし、単位歪みベクトルδＸ１δＹ１δＺの原座標軸方
向のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の九つの成分Ｘｘ。 Ｙｘ、Ｚｘ、Ｘｙ、Ｙｙ、Ｚｙ、Ｘｚ、Ｙｚ、Ｚｚが求
まれば、その三角錐領域内の原画像の座標が基準点、　
ｙｅｌｌ　・Ｙｘ＋ｍＩＹｙ＋ｎ　＋　Ｙｚ　、　Ｚｏ
”ｌ　＋　Ｚｘ＋ｍ・Ｚｙ＋ｎ−Ｚｚ　）に変換される
ことが解る。実際になる。 図により ΔＹ＋＝ｙ＋’　　　（ｙｏ＋　　１　　＋）元画像の
場合も同様である。　　　　　−この発明を実施する為
には、囲まれた−続きの表面のみで表される単純な立体
の物体の画像のみでなく、人体内部のように幾重にも芯
まで充実した上記に清新の完全三次元画像の任意の点の
三次元座標が正確に求められることが必要である。 そしてそれは例えば次ぎのようにしても為すことが出来
る。 直交する映像面（Ａ　）（Ｂ　）にそれぞれに対向する
透過性点光源（Ａ　Ｌ　）（Ｂ　Ｌ　）より下ろした垂
線の長さをり、二つの面上の点をＯａ、Ｏｂとし、二つ
の垂線の交点Ｏとし、００ａとＯＯｂの長さを共にｉと
する。０（ＡＬ）をＸ軸、０（ＢＥ、）をＹ軸、これら
に共に垂直なＯ（ＣＬ　）をＺ軸とする三次元空間座標
についての任意の点Ｐの空間座標をＸ、、Ｙ、。 Ｚｏは、映像面（Ａ）の平面座標は点Ｏａを原点とし、
０（ＢＬ）に平行なＹ軸と０（ＣＬ）に平行なＺ軸とよ
りなり、点Ｐの光源（ＡＬ）の映像点Ｐａの平面座標を
ＹａＳＺａとし、映像面（Ｂ）の平面座標は点Ｏｂを原
点とし０（ＡＬ）に平行なＸ軸と０（ＣＬ）に平行なＺ
軸とよりなり、点Ｐの光源（ＢＬ）の映像点Ｐｂの平面
座標をｘｂｌｚｂとすると、次のように求められる。 Ｘｏ−ＸｂＸ　（Ｌ’−（Ｙａ＋　ｉ　）Ｌ＋Ｙａ−ｉ
　）＋　（Ｌ”−Ｙａ−Ｘｂ） Ｙｏ＝ＹａＸ　（Ｌ”　−（Ｘｂ＋　ｉ　）　Ｌ＋Ｘｂ
−ｉ　）＋　（Ｌ”−Ｘｂ−Ｙａ） Ｚｏ＝ＺａＸ　（１，”　−（Ｘｂ＋　ｉ　）　Ｌ＋Ｘ
ｂ−ｉ　）÷（Ｌ’−Ｘｂ−Ｙａ） Ｚｏは更に、次の式より求まるが値は同じである。 Ｚ、＝ＺｂＸ（Ｌ″−（Ｙａ＋ｉ）Ｌ＋Ｙａ−ｉ）÷（
Ｌ’−Ｙａ−Ｘｂ） これを言い換えると、任意の点Ｐの立体空間座標Ｘ。、
Ｙｏ、Ｚｏは、点Ｐの映像面（Ａ）への透過性光源（Ａ
Ｌ）に依る映像点Ｐａの平面座標Ｙａ、Ｚａと、点Ｐの
映像面（Ｂ）への透過性光源（ＢＬ）に依る映像点ｐｂ
の平面座標ｘ　ｂ、　ｚ　ｂとから正確に求まると言う
ことである。但し、Ｐａとｐｂとが共に同一の点Ｐの映
像であることは、人間がそのパターン認識の能力に頼っ
て、いちいち自分で確認して操作しなければならない。 一方、立体座標系としてＸ軸方向に５００□１７、Ｙ軸
方向に５００目、Ｚ軸方向に４００ｓｙの範囲を考え、
立体画像の解像度即ち最小単位を１１１．立方とすると
、立体画機素の数は ５００個×５００個×４００個＝１億個にもなり、僅か
直径１０．、、の円を実測して描くにも約３２個の点が
あり、人間による３２回の上に述べた操作が要求される
。だからと言ってこれをユニの点の実測で済まそうとす
れば、宇宙に於ける星の分布のようになり、これを眺め
る人にとって何の情報も得られない全く無意味なものと
なってしまう。そこでこの発明が為された。 即ち、人間のパターン認識の能力により目的のものの形
状が、空間に浮かぶ円環であると判断されれば、あらか
じめ、記録されている原標準画像の中から円環を選び出
し、拡大または縮小し円環の面を空間的に回転し、目的
のものの直径の位置および長さと空間的な傾きを実測し
た複数の標準点に一致するように、伸縮変形後の標準実
測定点を立体空間座標に書き込めばよい。 この場合に、実測定標準点のみ一時的に色を変えたり、
同じ色に戻したり出来ると便利である。 もし、目的のものの形状が円環でなくて円盤であるとき
は、記録された原標準画像の中から円盤を選び出せばよ
い。 更にまた、中が充実した直径が１ＣＩＨの球であるとき
は、その画像素の数は立方目で表した球の体積Ｖに等し
く　　Ｖ＝４／３πＲ’＝５２４個　にもなるが、かえ
って非常に簡単になり、実測定立体空間における目的の
ものの中心とその半径を測定すればよく、僅か二つの点
の測定でよい。 さて人体にこの発明を適用するためには、人体の骨、歯
、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻、　口、口腔、食
道、気管、気管支ＩＬ−脳、脊髄、神経系、生殖器系、
泌尿器系、四肢、爪、皮膚その他総てについて、そのそ
れぞれについて更にグループに分け、又は単独に解剖的
統計的三次元画像を総て重ね合わせた物として、これを
原標準画像として記録し、解剖学的に選定されたその原
標準画像面上の任意の三つの原標準点を選び、この三点
とは四つの三角形により囲まれる四つの頂点と六つの稜
線をもつ局部空間領域を決める四つの原標準点について
、その点にそれぞれ対応する特定の人の実測された四つ
の標準点中火に任意の一点の空間三次元座標に一致する
ように、その点に相当する記録された原標準点を平行移
動して、その後に上記のように上記特定の人の伸縮変形
した実測三次元空間領域内に相当する原三次元空間画像
の総ての画像素を座標変換して書き込む計算機画像処理
をするのである。 解剖学的に選定されたその標準画像面上の複数の点とは
、例えば頭蓋について言うと人類学的計測点でもある矢
状面上の前から鼻根点、眉間、前頭、後桟、外後頭隆起
などで、側面については、頬骨突起、ブチリオン、関節
結節、関節後突起、外耳道、道上刺、乳様突起などであ
る。 人体の内部を含む完全三次元原画像を記録するとき、濃
度の階層、又は三色光の濃度の階層を伴って記録し、こ
れを任意の平面に射影し、又はこの射影平面を連続的に
変化させて半透明とし、又は標準形状としての記録を基
にして書き込まれた任意の部分を完全な透明にして、立
体空間情報を得る計算機画像処理することができる。 一般に人体の各部分は閉じられた面で囲まれている。こ
の三次元立体画像を任意の平面に射影するときは、その
平面に垂・直な線に含まれる三次元立体画像の総ての濃
度を加算したものが平面画像のその垂線の足となる点の
濃度となるのであるから、閉じられた面とは少なくとも
垂線と二回交わ゛　るこの和が総て飽和する濃度のとき
は、ただ単なるベタ塗りの影絵に過ぎないものとなる。 そこで二回たして、うつすらと見える程度にしておくと
、閉じられた領域の端では平面に影の画像を生じる垂線
がその閉曲面の接線となり、閉曲面の上の濃度が薄く均
一であっても閉曲面上の点の重なり合う密度が高くなる
ため、そのものの端にいく程次第に、くっきりとした輪
郭が描写されるので、半透明になるのである。 また、三次元空間画像の任意の領域の画像素の濃度を一
時的に零にすればその領域の部分を一時的に消すことが
でき、その奥の画像がデスプレーされるのである。 以上は透視画像であるが、後に述べるように外科手術の
シュミレーションのデスプレーをするときは、射影の垂
線が三次元画像に最初に当たる画像素の濃度のみで、平
面画像を描く方がより現実感があるものとなる。三次元
画像の表面画素の濃度は加算されることがないので一様
に何倍かに濃くしておく必要がある。 特定の人、又は人の、実測に基ずく、又は標準の立体画
像の平面デスプレー上を圧力センサーを備えた、又はそ
の先端が短縮される変位の量のセンサーを備えたライト
ペン等を外科の模擬メスとして、その画面上に於いてペ
ンの圧力、又は変位に応じた深さまで切開し、又はある
領域をある深さまで切除し、その奥の画像がデスプレー
されるなど外科手術のシュミレーンタンをする計算機画
像処理をすることができる。 特定の患者の病変の三次元画像についても、人体の骨、
歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻、且工口腔、食
道、気管、気管支、脳、脊髄、神経系、生殖器系、泌尿
器系、四肢、爪、皮膚、そのそれぞれについて、そのそ
れぞれについて更にグループに分け、又は単独に、さら
にそれを部分に分けた解剖的統計的三次元画像の任意の
表面、又は任意の内部に発生する病変の閉じられた面又
は閉じられた三次元領域を種々病変標準画像として記録
し、解剖学的に選定されたその病変標準形状面上の複数
の点について、その点にそれぞれ対応する特定の人の実
測された病変の空間三次元座標に一致するように、記録
された病変標準形状を呼び出し、その標準形状の各部分
について拡大、又は縮小して、回転し平行移動して、特
定の人の実測三次元空間に書き込む計算機画像処理をす
ることができる。 この発明は任意に選ばれた特定の人の、例えば同時、又
は同位置の組みの二枚の透過性光源による影の平面画像
よりミリメートル単位の精度で定量空間三次元画像を描
き出すものである。 このようなことが出来るものは現在までもあるにはある
が、例えば、ＣＴ、これはＸ線を使用し患者に大量の線
量被曝と長い時間窮屈に拘束するものである。更に最近
ではＭＨＩ（核磁気共鳴断層装置）が使用されるように
なったが、いずれも極めて高価なものである。しかも現
在ではミリメートル単位の精度および確度は得られてい
ない。 この発明では患部については必要なだけいくらでも詳し
く実測される。その患部を取り巻く人体内部の情況は実
測された要点はあくまでもその人のその一瞬の時刻のも
のであり、このことは心臓のように止めることのできな
いものの画像を得るときは殊に大切である。そして患部
以外のその他は解剖学的平均による画像である。 現時点の技術レベルでは三次元空間デスプレーはできな
いかもしれないが、発明より得　られる画像はコンピュ
タ−に記録された形態ではあるが真の完全な三次元空間
画像であるから、任意のいかなる方向へでも射影した平
面画像をデスプレーすることが出来ることは言うまでも
なく、どのような向きでも１ミリメートル刻みの断層画
像が得られる。 このように幾多の作用効果を有するものが、しかも従来
のものに比較して安価にできるのは、機械やコンピュー
ターの勝れたところと、人間が最も得意とするパターン
認識の能力とを組み合わせたことによる。 例えば、人の顔面の筋肉や顔面神経の働きをよく捕らえ
るように上記の標準点を選びこれらの間の距離を連続的
に伸縮変化させることにより、生き生きとした表情の豊
かなアニメーションを製作することも容易に出来るよう
になる。」

【以上】

【注】　例えば、補正書別紙第１７頁第５行目より第１
７行目の文章は訂正したことを示すアンダーラインを全
文に引いた為、記号にアンダーラインを引くことによっ
てベクトルを表したものが、反転してアンダーラインが
無くなったものであるので、本来の文章は次ぎの通りで
ある。 ［伸縮変形後の単位平行六面体座標格子の　ＯＸｏ軸、
ＯＹ′軸、ＯＺ°軸方向の単位ベクトルをＯＸｏ、ｏｙ
’、ｏｚ’とし、　単位正立方座標格子ｏＸ軸、ＯＹ軸
、ＯＺ軸方向の単位ベクトルをｏｘＳｏｙ。 東りまたは土工、土工、１盈その絶対値は１とし、伸縮
変形のその歪み量ベクトルをそれぞれ　δＸ１δＹ、ρ
−名一とすれば、　１ｘ＋６Ｘ＝ＯＸ’　　　　　ＩＹ
＋　（５Ｙ−＝ＯＹ’　　　Ｉｚ＋δｚ＝ｏｚ’　　　
である。 単位歪みベクトルδＸ１δＹ１δＺは必ず原画像の原座
標軸方向のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の成分を有するノテ、
　Ｘｘ＋Ｙｘ＋Ｚｘ＝６Ｘ、　　Ｘｙ＋Ｙｙ＋Ｚｙ＝６
Ｙ、Ｘツユ＋１又＋−４ノー＝ＪＺ　　　と置くことが
できる。」 明細書に　図面の簡単な説明　の欄を次の通り補充する
。 ある。」

【以上】

明細書に　図面　１枚を別紙の通り補充する。

【以上】

誂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　十
況

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　完全三次元原画像、又は二次元原画像を完全三次元
   原画像、又は二次元原画像の標準となる任意の三点を選
   び、又は二点を選びその点により定まる一つの平面、又
   は直線の両側に次の標準となる任意の二点、又は一点を
   選び、上記三点とは四つの三角形により囲まれる四つの
   頂点と六つの稜線をもつ局部空間領域が二つ、又は一つ
   が得られ、又は上記原平面上の二つの点を結ぶ線分とは
   三角形の局部平面領域が二つ、又は一つ得られ、次の局
   部空間領域を選ぶ空間内の三角形の数は六つ、又は三つ
   増加し、次の局部平面領域を選ぶ三角形の辺の数は四つ
   、又は二つ増加し、このようにして順次に完全三次元原
   画像、又は二次元原画像の全領域を覆ったものに於いて
   、上記の様に選ばれた完全三次元原画像の多数有限個の
   標準点を順次に結ぶ稜線分の長さを、又は二次元原画像
   の多数有限個の標準点を順次に結ぶ三角形の辺となる線
   分の長さを、空間全領域、又は全平面領域の任意の局部
   空間領域、又は任意の局部平面領域を任意に伸縮変形す
   るために、上記空間稜線分の長さ、又は上記平面上線分
   の長さを伸縮し、完全三次元原画像、又は二次元原画像
   の上記空間稜線分の長さ、又は上記平面上線分の長さの
   線分上の両端標準点を含む総ての原画像の点を、空間全
   領域、又は全平面領域の任意の局部空間領域、又は任意
   の局部平面領域を任意に伸縮変形した後の伸縮変形画像
   について、原画像にそれぞれ対応する上記空間稜線分の
   長さ、又は上記平面上線分の長さとの比によりその空間
   稜線分上の、又は平面上線分上の長さの単位を個々にそ
   れぞれ独立に変化させて、伸縮変形画像の原画像の対応
   する点として過不足なく一対一の対応をさせて、この六
   つの空間伸縮稜線分を基準にして、この六つの空間伸縮
   稜線分によって構成される四つの空間三角形により囲ま
   れる、局部空間領域に、空間原画像のその対応する領域
   内のそれぞれの点に対応する点を総て過不足なく一対一
   に対応させ、又はこの三つの平面伸縮線分を基準にして
   、この線分により囲まれる、局部平面三角形領域に、平
   面原画像のその対応する領域内のそれぞれに対応する点
   を総て過不足なく一対一に対応させてなる画像処理方法
   。 ２　有限の大きさを有し、三原色または三原色光その各
   々の色または色光に付いての濃度の階層を有する画像要
   素単位（画像素）で構成された完全三次元原画像、又は
   二次元原画像をその原画像の空間全領域、又は全平面領
   域の任意の局部空間領域、又は任意の局部平面領域を任
   意に伸縮変形するとき、画像が伸びた局部に就いては画
   像素の欠落、又は画像が弛んだ局部に就いては画像素の
   重複をその画像素の近傍の平均値などにより補正する特
   許請求の範囲の第１項記載の画像処理方法。 ３　正立方（座標）格子または正方（座標）格子上の正
   確な位置に配列する、有限の大きさを有し、三原色また
   は三原色光、その各々の色または色光に付いての濃度の
   階層を有する画像要素単位（画像素）で構成された完全
   三次元原画像、又は二次元原画像の空間内の全領域、又
   は平面上の全領域の任意の上記局部空間領域、又は任意
   の上記局部平面領域を任意に伸縮変形しても、上記の空
   間三角形四面体の局部空間領域内では、又は上記の三角
   形の局部平面領域内では、総てそれぞれに就いて見れば
   、一般に直交しないが三つ、又は二つの方向のその方向
   毎に等間隔の平行平面上、又は平行線上にこの領域内の
   総ての画像素が並ぶことを利用して、上記領域内に於け
   る一個の変形（座標）格子の変形歪み量と、その画像素
   の占める位置の順番（原座標値）によりこの画像素の原
   画像伸縮変形後の座標値を計算してなる特許請求の範囲
   の第１項記載、又は特許請求の範囲の第２項記載の画像
   処理方法。 ４　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
   、口、口腔、食道、気管、気管支、脳、脊髄、神経系、
   生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚その他総てについ
   て、そのそれぞれについて更にグループに分け、又は単
   独に解剖的統計的三次元形状を標準完全三次元原画像と
   して記録し、解剖学的に選定されたその標準原画像の形
   状面上の複数の上記標準点について、その標準点にそれ
   ぞれ対応するその特定の人の実測された空間三次元座標
   が一致するように、記録された人体の標準原画像の多数
   有限個の標準点の空間的位置間隔を伸縮変形して、上記
   特定の人体の完全三次元画像をうる特許請求の範囲の第
   １項記載の、又は特許請求の範囲の第２項記載の、又は
   特許請求の範囲の第３項記載の画像処理方法。 ５　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
   、口、口腔、食道、気管、気管支、脳、脊髄、神経系、
   生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚その他総てについ
   て、そのそれぞれについて更にグループに分け、又は単
   独に解剖的統計的三次元形状を標準または特定の人体の
   完全三次元画像として記録するとき、濃度の階層、又は
   三色光の濃度の階層を伴って記録し、これを任意の平面
   に射影し、又はこの射影平面を連続的に変化させて半透
   明とし、又は解剖的統計的三次元形状を標準または特定
   の人体の完全三次元画像として記録された任意の部分を
   完全な透明にして、立体空間情報を得る特許請求の範囲
   の第１項記載の、又は特許請求の範囲の第２項記載の、
   又は特許請求の範囲の第３項記載の、又は特許請求の範
   囲の第４項記載の画像処理方法。 ６　人体の骨、歯、臓器、血管、リンパ系、目、耳、鼻
   、口、口腔、食道、気管、気管支、脳、脊髄、神経系、
   生殖器系、泌尿器系、四肢、爪、皮膚その他総てについ
   て、そのそれぞれについて更にグループに分け、又は単
   独に、さらにそれを部分に分けた解剖的統計的三次元形
   状の任意の表面、又は任意の内部に発生する病変の閉じ
   られた面又は閉じられた三次元領域を種々病変標準形状
   として記録し、解剖学的に選定されたその病変標準形状
   面上の複数の点について、その点にそれぞれ対応する特
   定の人の実測された病変の空間三次元座標に一致するよ
   うに、記録された病変標準形状を呼び出し、その標準形
   状の各部分につて拡大、又は縮小して、回転し平行移動
   して特定の人の実測三次元空間に書き込む特許請求の範
   囲第１項記載の、又は特許請求の範囲第２項記載の、又
   は特許請求の範囲の第３項記載の、又は特許請求の範囲
   の第４項記載の、又は特許請求の範囲の第５項記載の画
   像処理方法。 ７　特定の人、又は人の、実測に基ずく、又は標準の立
   体画像の平面デスプレー上を圧力センサーを備えた、又
   はその先端が短縮される変位の量のセンサーを備えたラ
   イトペン等を外科の模擬メスとして、その画面上に於い
   てペンの圧力、又は変位に応じた深さまで切開し、又は
   ある領域をある深さまで切除し、その奥の画像がデスプ
   レーされるなど外科手術のシュミレーションをする特許
   請求の範囲第１項記載の、又は特許請求の範囲第２項記
   載の、又は特許請求の範囲の第３項記載の、又は特許請
   求の範囲の第４項記載の、又は特許請求の範囲の第５項
   記載の、又は特許請求の範囲第６項記載の計算機画像処
   理方法。