JPH0454682A

JPH0454682A - 立体画像処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0454682A
Application number: JP2162957A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Shiotani; 塩谷　裕子
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-02-21
Also published as: US5412764A

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、医用分野で広く用いられているＸ線ＣＴ、Ｍ
Ｒｆなどの各種のＣＴ装置や超音波診断装置などの医用
側（１診断機器から得られる画像情報に基づき立体像を
再構成し、これを表示することにより医師に診断治療上
有効な情報を洪するための立体画像処理方法及びその装
置に関する。

（従来の技術）立体像（３次元画像ともいう。）処理による立体表示法
には、表示陰影材は表示、ワイヤーフレーム表示、断層
変換表示、数値投影表示（再投影表示ともいう。）など
がある。これらのうち表示陰影付は表示、ワイヤフレー
ム表示などは、物体の表面の立体形状を表現するのに適
している。

また断面変換表示、数値投影表示などは、物体内部の立
体構造を表現するために適している。

前記物体内部の立体構造を表現するのに適しているとい
う特徴を生かし、ＭＲアンギオグラフィーの立体表示方
法として、数値投影法（再投影方法）が主に用いられて
いる。

前記数値投影法は、複数の断層画像データ、ボリューム
画像データなどの立体画像データ（３次元画像データと
もいう。）に対して、任意の方向に投影面を設定し、投
影面に向かって投影光線を延長し、投影光線上の画素の
積分値や最大値、標準偏差値などを投影値として投影像
を作成する方法である。

前記数値投影法は、第７図に示すように立体画像データ
を挾んで投影面と反対側に投影面と平行となるように仮
想面を設定し、この仮想面から投影面に向かって投影光
線を一定の単位ベクトルずつ延ばす方法である。そして
第８図に示すように投影光線上の画素値（白丸点で示す
格子の画素値）を、投影光線のあたったｘ、ｙ、ｚ座標
の近傍にある立体画像データの画素値（黒丸点で示す格
子の画素値）を用いて補間することにより求める。

投影光線上の画素値を求める補間法としては、例えば線
形−次補間法や線形２次補間法などがある。第９図は前
記線形−次補間法を用いて投影光線上の画素値を求める
補間法を示す図である。同図において、投影光線上の画
素値Ｑ　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、次のようにして求められて
いる。まず、３次元画像データＰ、〜Ｐ８を用いて次式
により補間ｖＬＱ＋　＋　　４２　＋　　４４＊　　Ｑ
ｓを求め、Ｑ＋　−Ｐ＋　Ｘ　（ａ＋Ｉ　　Ｘ）＋Ｐ２
　Ｘ　（Ｘ−ａ）Ｑ２−Ｐ４　Ｘ　（ａ＋Ｉ　　Ｘ）　
＋Ｐ３　Ｘ　（Ｘ−ａ）Ｑ４−Ｐｓ　Ｘ　（ａ＋Ｉ　　
Ｘ）　＋Ｐ６　Ｘ　（Ｘ　　ａ）Ｑｓ　”Ｐｓ　Ｘ　（
ａ＋Ｉ　　Ｘ）　＋Ｐ７　Ｘ　（Ｘ　　ａ）さらに補間
値Ｑ＋　＊　　０２　＋　　４４　＊　　Ｑｓを用いて
補間値ｑ３．Ｑ６を求め、画素値Ｑを求めている。

Ｑｉ　−Ｑ＋　×（ｂ＋Ｉ　　Ｙ）　十Ｑ２　Ｘ　（Ｙ
　　ｂ）Ｑｂ　＝Ｑ３Ｘ　（ｂ＋Ｉ　　Ｙ）　十Ｑ４　
Ｘ　（Ｙ　　ｂ）Ｑ−Ｑｉ　Ｘ　（Ｃ＋Ｉ　　Ｚ）　＋
ｑ６　Ｘ　（Ｚ　　ｃ）（発明が解決しようとする課題
）しかしながら、前記数−値投影処理においては、立体画
像データの画素の格子と、投影光線上の画素の格子とが
干渉しあい、縦縞アーチファクトが生じることがしばし
ばあった。この縞状アーチファクトの発生原因を以下に
説明する。第１０図において、立体画像データを任意の
仮想面とこれに平行な投影面とで挟み、かつ仮想面から
投影面に向けて一定単位ベクトルずつ延ばされた投影光
線と立体画像データのｙ軸とはある角度θだけずれてい
る。また前記各々の投影光線の始点は仮想面に一致し、
仮想面から例えば１１本の投影光線Ｐ、〜ｐＨを一定単
位ベクトルずつ延ばし、各投影光線に対応する各点Ｑ１
〜Ｑ４を作成する。

しかしながら、投影光線上の各点と補間に用いる立体画
像データの最近傍の格子点との距離は、周期的にしかも
正弦関数的に変化する。このため、投影光線上の各画素
値を、投影光線のあたった座標の近傍にある立体画像デ
ータの画素値を補間し求めると、補間により求める投影
光線上の画素値も同様に周期的に変化する。すなわち、
投影光線上の画素値が補間に用いる立体画像データの画
素値と離れているときには、補間値と真の画素値との差
は大きくなる。またこれに対して投影光線上の画素値が
補間に用いる立体画像データの画素に近いときには、補
間値と真の画素値との差は近くなる。

その結果、投影面に投影される画素値は、真の投影画素
値に対して周期的に変化する。第１２図は前記投影光線
上の各点と格子点との距離のピーク点を色絡線で表示し
たものであり、Ｐｎ方向（「方向）に沿って周期的に変
化し、また投影方向Ｑｎについて位相が揃ってしまう。

このため振幅大の部分について、第１３図に示すように
モニタに表示された診断画像上に縞状すなわちモアレ縞
アーチファクトが発生してしまう。

このアーチファクトのため、画像が見ずらいものとなり
、医療分野においては、診断が正しく行なえなくなるな
どの問題が生じていた。

そこで本発明の目的は、モアレ縞アーチファクトを低減
し、高品質の画像を得、これにより患者の診断、治療が
正確に行なえる立体画像処理方法及びその装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］（課題を解決する為の手段）本発明は上記の問題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、複数の断層画像
データ、ボリューム画像データ等の立体画像データに対
して所定の投影方向からの各々の投影光線とこれに垂直
な投影面とにより投影面座標を作成し、前記各投影光線
の始点を投影方向に所定量移動させ、前記立体画像デー
タを用いて投影光線の始点移動後の前記座標における投
影光線上の各点の画素値を求め、この画像値から投影方
向からの投影像を作成するための数値投影処理を行なう
ことを特徴とする。

また複数の断層画像データ、ボリューム画像データ等の
立体画像データを記憶する記憶部と、この記憶部から入
力する前記立体画像データに対して所定の投影方向から
の各々の投影光線とこれに垂直な投影面とにより投影面
座標を作成する座標作成部と、前記各投影光線の始点を
投影方向に所定量移動させるための乱数データを発生す
る発生部と、前記立体画像データを用いて前記投影光線
の始点移動後の前記座標における投影光線上の各点の画
素値を求めこの画像値から投影方向からの投影像を作成
する投影像作成部とを備え、数値投影処理を行なうこと
を特徴とする。

（作用）このような手段を講じたことにより次のような作用を呈
する。投影面と立体画像データとが所定角ずれた位置関
係にあっても、数値投影処理を行なうに際し、各々の投
影光線の始点を投影方向に伜かに移動させるので、投影
光線の各点は不規則になり、これにより立体画像データ
を用いて得た各点における投影光線上の画素値も、投影
方向及びこれに直交する方向に沿って不規則に変化する
。したがって、投影像には縞状アーチファクトが低減さ
れ、医師により高品質の画像を提供することができるの
で、患者の診断、治療がより正確に行なえるようになる
。

（実施例）以下、本発明に係る立体画像処理方法及びその装置につ
いて説明する。第１図は本発明に係る立体画像処理方法
を適用した立体画像処理装置の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。

第１図において、立体画像処理装置は、データ記憶部１
２画像作成部２９表示部６を有する。前記画像作成部２
は投影面座標作成部３．乱数発生部４．投影データ作成
部５１表示部６を有する。

前記データ記憶部１は、例えば図示しない断層画像映像
化装置により得た複数の断層画像データの立体画像デー
タ（Ｘ軸、ｙ軸、Ｚ軸上の３次元画像データ）によりか
入力されこれを記憶している。なお立体画像データはボ
リューム画像データ等の立体画像データであっても良い
。

また図示しない入力操作部、例えばキーボードにより前
記データ記憶部１から立体画像データが前記画像作成部
２に取り込まれる。

投影面座標作成部３は、前記データ記憶部から入力する
前記立体画像データに対して数値投影法（例えば線形−
次補間法）を用いることにより所定の投影方向からの各
々の投影光線とこれに垂直な投影面とにより投影面座標
（Ｃ軸、ｒ軸及び投影方向の軸）を作成するものとなっ
ている。

乱数発生部４は、前記各投影光線の始点を投影方向に僅
かに移動させるべく乱数データを発生し、この乱数デー
タにより前記始点を０〜１の範囲内で任意に決定するも
のである。

投影データ作成部５は、前記投影面座標作成部３及び乱
数発生部４により投影光線の始点移動後の各点における
画素値を、データ記憶部１に記憶されている立体画像デ
ータを用いて補間により求め、画像値から投影方向から
の投影像を作成する。

表示部６は、前記投影データ作成部５から入力する投影
像を画像上に表示するものとなっている。

次にこのように構成された実施例の立体画像の表示に至
るまでの処理、すなわち立体画像処理方法について以下
に説明する。第２図は立体画像デ−タと投影面との位置
関係を示す図、第３図は本実施例の数値投影方法を示す
図、第４図は投影光線ごとの各点と各点の最近傍の格子
点との距離を示す図、第５図は投影方向及びこれに直交
する方向に対して位相が不規則な投影値を示す図、第６
図は縞状アーチファクトを除去した診断画像を示す図で
ある。

前記画像処理方法について以下に詳細に説明する。まず
複数の断層画像データ、ボリューム画像データ等の立体
画像データに対して所定の投影方向からの各々の投影光
線上とこれに垂直な投影面により投影面座標を作成する
。そして第３図に示すように前記各投影光線の始点を投
影方向に僅かに移動させる。

この投影光線の始点を移動させるのは、次の理由による
。すなわち第２図（ａ）に示すように投影面が、立体画
像データの２軸に対してのみ、所定角θだけ回転してい
る位置関係にある場合には、投影光線上の画素（各点）
と立体画像データの画素との距離が投影面のｒ軸方向で
周期的に変化し、そのうえＣ軸方向で位相が揃ってしま
うため、アーチファクトが生じるから、本実施例では投
影光線を仮想面上から延ばすのではなく、第３図に示す
ように投影方向（逆方向でも可）にわずかに移動させた
投影光線の始点から延ばすようにしている。また投影光
線の始点の移動距離は、投影光線ごとに前記乱数発生部
４からの乱数データにより異なるようにする。始点の移
動距離は、投影光線の単位ベクトルの大きさ以内にする
。

すなわち、従来の投影光線の始点の位置ベクトルをＰｌ
、　とすると、本実施例における投影光線の始点の位置
ベクトルＰ１．　は、Ｐｔ、ｃ　　−Ｐｒ、＋ｄｅｖ・　（１）で表すことが
できる。ここでｄは−０，５以上０．５未満の乱数デー
タであり、Ｖは投影光線の単位ベクトルである。

そして前記立体画像データを用いて投影光線の始点移動
後の前記座標における画素値を求め、この画像値から投
影方向からの投影像を作成するための数値投影処理を行
なう。

このように、前記乱数発生部４で発生した乱数データに
より投影光線の始点をランダムに乱すことにより、投影
光線上にある画素の格子を乱せば、第４図に示すように
投影光線上の画素と、立体画像データの画素との距離は
、不規則に変換するようになる。

したがって、投影面が第２図に示すような位置にあると
きであっても、投影光線上の画素と、立体画像データの
画素との距離は、第５図に示す如くｒ軸方向でもＣ軸方
向でも同様に乱れることになる。その結果として、第６
図に示すように表示部６の投影画像上には、診断画像の
みが表示されることになり、数値投影処理により生ずる
縞状アーチファクトが低減される。

このように本実施例によれば、読影の妨げとなるアーチ
ファクトを非常に簡単な方法で低減でき、医師により高
品質の画像を提供することができるので、患者の診断、
治飲が正確に行なえる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例では、投影光線上の複数のｉｉ！ｉｌ
索値の数値演算値を投影値として用いたが、投影値とし
ては、例えば投影光線上の複数の画素値の統＝１演算値
であっても良く、または投影光線上の複数の画素値の中
で最大の画素値あるいはこの最大画素値の平均値であっ
ても良い。さらに投影値として、投影光線上の全である
いは一部の画素値の積分値であっても良く、または投影
光線上の画素値の標準偏差値でであっても良い。

また、上述した実施例では、投影光線上の各画素を単位
ベクトルで設定したが、この単位ベクトルに限定される
ものではなく、各画素を単位ベクトルよりも大小に設定
しても良い。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］本発明によれば、投影面と立体画像データとが所定角ず
れた位置関係にあっても、数値投影処理を行なうに際し
、各々の投影光線の始点を投影方向に僅かに移動させる
ので、投影光線の各点は不規則になり、これにより立体
画像データを用いて得た各点における投影光線上の画素
値も、投影方向及びこれに直交する方向に沿って不規則
に変化する。したがって、投影像には縞状アーチファク
トが低減され、医師により高品質の画像を提供すること
ができるので、患者の診断、治療が正確に行なえる立体
画像処理方法及びその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立体画像処理方法を適用した立体
画像処理装置の一実施例の構成を示すブロック図、第２
図は立体画像データと投影面との位置関係を示す図、第
３図は本実施例の数値投影方法を示す図、第４図は投影
光線ごとの各点と各点の最近傍の格子点との距離を示す
図、第５図は投影方向及びこれに直交する方向に対して
位相が不規則な投影値を示す図、第６図は縞状アーチフ
ァクトを除去した診断画像を示す図、第７図は立体画像
データの数値投影処理を示す図、第８図は立体画像デー
タを用いて求められた投影光線を示す図、第９図は投影
光線の画素を求める線形−次補間法を示す図、第１０図
は従来の数値投影方法を示す図、第１１図は投影光線ご
との各点と各点の近傍の格子点との距離を示す図、第１
２図は投影方向及びこれに直交する方向に対して位相が
揃いかつ周期的に変化する投影値を示す図、第１３図は
画像上に表れる縞状アーチファクトを示す図である。１・・・データ記憶部、２・・・画像作成部、３・・・
投影面座標作成部、４・・・乱数発生部、５・・・投影
データ作成部、６・・・表示部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１１！１第５０１、＼８第６　口第２ＦＭ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の断層画像データ，ボリューム画像データ等
の立体画像データに対して所定の投影方向からの各々の
投影光線とこれに垂直な投影面とにより投影面座標を作
成し、前記各投影光線の始点を投影方向に所定量移動さ
せ、前記立体画像データを用いて投影光線の始点移動後
の前記座標における投影光線上の各点の画素値を求め、
この画像値から投影方向からの投影像を作成するための
数値投影処理を行なうことを特徴とする立体画像処理方
法。
（２）複数の断層画像データ，ボリューム画像データ等
の立体画像データを記憶する記憶部と、この記憶部から
入力する前記立体画像データに対して所定の投影方向か
らの各々の投影光線とこれに垂直な投影面とにより投影
面座標を作成する座標作成部と、前記各投影光線の始点
を投影方向に所定量移動させるための乱数データを発生
する発生部と、前記立体画像データを用いて前記投影光
線の始点移動後の前記座標における投影光線上の各点の
画素値を求めこの画像値から投影方向からの投影像を作
成する投影像作成部とを備え、数値投影処理を行なうこ
とを特徴とする立体画像処理装置。