JPH0816813A

JPH0816813A - 画像形成方法及び装置、表示方法及び表示装置

Info

Publication number: JPH0816813A
Application number: JP6143496A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-19
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP3632862B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線ＣＴ断層像を積み上げて得た如き三次元
原画像に対して、内視鏡的な視点の移り変わりにより、
腸や気管支、血管等の内部の様子を擬似三次元画像とし
て表示したい。【構成】点としての視点と、この視点からの視線方向
とを、三次元原画像の奥行き方向に更新しながら設定す
る。更新毎に、視線方向に直交するような投影面を設定
する。更新毎に、視点と投影面との間に介在する単位三
次元画像を、視点から投影面に中心投影して中心投影像
を得る。この中心投影像に陰影処理及び隠面処理を行い
擬似三次元画像を得、その結果を表示画面に表示する。
かくして、視点と視線方向とを三次元原画像の奥行き方
向に更新してゆき、その更新の都度、中心投影がなされ
る。この結果、これらを次々に表示することで、内視鏡
的な視点の移り変わりによる擬似三次元画像が観察でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元原画像の内視鏡
的映像化を行う疑似三次元画像の形成方法及び装置、表
示方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用画像は、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画
像、超音波断層像等の種々の画像より成る。疑似三次元
画像を得るには、Ｘ線ＣＴ画像では断層面の画像を積み
上げるやり方をとる。ＭＲＩ画像では三次元的な画像計
測を行うことができるため、それらを配列処理すること
で三次元原画像を得る。

【０００３】一方、視点と投影面とを与えて、視点と投
影面との間に存在する三次元原画像を、その投影面に、
視点からみたように投影する投影法が存在する。投影法
には、平行投影法と中心投影法とが知られている。平行
投影法は、視点が面又は線で構成されており、この視点
から平行に投影面に投影を行うものであり、三次元画像
化した臓器などの対象物をその外側からみた画像として
構成する映像化には適している。中心投影法は、数学上
では知られているが、疑似三次元画像化した医用画像の
投影法としては、未だ採用されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】医用疑似三次元画像の
映像化にあっては、外形的な形状も大切であるが内視鏡
的な観察を行ったような映像化も必要である。平行投影
法ではその実現は困難であった。そこで、本件出願人
は、先に、中心投影法を採用した三次元画像構成法につ
いて出願を行った（特願平６−３４９２号）。この先願
は、三次元画像に対して視点を面や線ではなく点とし、
且つこの点としての視点を中心として位置づけ、視点と
投影面との間に存在する三次元原画像を、視点を中心位
置として中心投影して投影面に投影しようとしたもので
ある。投影面が二次元表示面とすれば、二次元表示面に
は、視点から中心投影法で得た三次元画像が二次元化さ
れて表示される。

【０００５】ここで、内視鏡的に観察できる理由は以下
の通りである。三次元原画像が腸内部を含む画像である
とすると、視点をこの腸内部に持ってくる。そして視点
からその腸内部に向けて視線を移せば、視点から奥側に
ある腸内部は拡がりを持って観察できるはずである。こ
うした様相を実現するために、視点を中心位置として、
視点よりも奥側を、中心投影法により、投影面である表
示面に投影すれば、この表示面の投影画像は丁度内視鏡
で腸内部を観察したかの如き映像となる。これが先願の
主たる特徴である。

【０００６】更に上記先願では、中心投影法による投影
結果をそのまま表示したのでは、画素の遠近が考慮され
ず、且つ三次元原画像上での視点からみての手前側と奥
側との区別もつかないものとなり、画像のリアルティが
なくなる。そこで、先願では、画素の遠近を考慮すべく
陰影づけアルゴリズム法を開示した。例えば、デプス法
の例では、視点と各画素との距離Ｒを考慮し、投影後の
画素濃度（階調度）Ｉを下記の如くとる。Ｃは定数、Ｉ
_maxは最大階調度（設定した定数）である。

【数１】これによって、距離Ｒが大きい程暗くなり、小さい程明
るくなる。

【０００７】一方、手前側と奥側との区別は、例えばＺ
バッファ法を採用する。Ｚバッファ法とは、隠れた面を
消去する方法であり、過去には平行投影法で採用されて
いた。平行投影法において、各画素から投影面に垂線を
下し、その交点と画素までの距離Ｚ（これは、垂線方向
がＺ軸と定義していたためであり、このＺ軸成分が距離
Ｚとなる。距離Ｚは奥行き距離とも呼ばれている）を求
める。そして、投影面上の同一位置に２つ以上の画素が
重なって存在する場合には、各画素のＺをみて、最小の
Ｚの値をＺバッファメモリに記憶し、その他の画素は陰
れ画素として消去する。かくして、最小のＺ、即ち一番
手前側の画素のみが選択され、これを表示することで、
手前側の画素のみが観察できる。この平行投影法のＺバ
ッファ法を、中心投影法としても採用できる。即ち、Ｚ
バッファの中味のデータをＺとするのではなく、点とし
ての視点と投影面の各画素位置との距離Ｒとする。これ
により、投影面の画素位置に、２つ以上の画素が重なっ
て投影されている場合には、距離Ｒの最小の画素を選
び、残りの画素は消去する。この結果を表示すれば、隠
面処理された二次元画像が表示面上に得られる。勿論、
デプス法やＺバッファは一例にすぎない。

【０００８】ここで、中心投影法を図２を用いて説明す
る。簡単のため、２つの平行な面ＰＬ₁、ＰＬ₂を考え
る。手前の面ＰＬ₁が三次元原画像を構成する１つの面
であり、いわゆる被投影面である。奥側の面ＰＬ₂が投
影面である。手前の面ＰＬ₁の更に手前に点としての視
点Ｅを与える。視点Ｅから投影面ＰＬ₂にむけて中心投
影を行うと、視点Ｅから投影面ＰＬ₂にむけて放射状に
のびる数多くの中心投影線Ｐ（Ｐ₁、Ｐ₂、……）が得ら
れる。中心投影線Ｐと被投影面との交点Ｑ（Ｑ₁、Ｑ₂、
……）が被投影画素位置となる。そして交点Ｑをつきぬ
けて投影面ＰＬ₂と交わる。その交点Ｎ（Ｎ₁、Ｎ₂、…
…）が、被投影画素位置Ｑの投影画素位置となる。被投
影画素位置Ｑと投影画素位Ｎとは、視点Ｅと被投影面Ｐ
Ｌ₁と投影面ＰＬ₂とが幾何学的に定まれば座標変換を示
す関数で規定できる。

【０００９】図２は理解しやすくするための図であり、
一般的には、図３の如く面ＰＬ₁とＰＬ₂とは平行とは限
らず、視点Ｅの位置も種々である。しかし、いずれの態
様であれ、ＥとＰＬ₁とＰＬ₂とは幾何学的に規定できる
ものであり、座標変換関数も、一義的に数式で規定でき
る故、何ら問題はない。そして、投影後の画素位置に関
してはコンピュータを利用して座標変換の処理を行い、
画素濃度については、デプス法やＺバッファ法を利用す
ることでリアルティを持たせることで、二次元表示画面
上には、疑似三次元画像を内視鏡的にみた映像がリアル
ティを持って表示できることになった。

【００１０】尚、三次元原画像は、２値化した画像の例
もあれば、多階調の画像の例もある。２値化画像とは、
関心領域のみを“１”とし、他は“０”とする如き例で
ある。そして“１”となっている部位のみを（数１）使
って陰影処理を行い、Ｚバッファ処理を行う。多階調の
画像とは、２値化する前の画像である。

【００１１】更に出願人は、腸などの内視鏡的な画像表
示のための第２の先願である特許出願を行っている（特
願平５−２５９５８１号）。この先願は、腸などの折れ
曲がった画像を動画として表示しようとするものであ
り、視点を前進させてその腸に沿って内視鏡であたかも
観察するかの如き表示を行わせる。前進ではなく、後退
して表示させる例も開示する。更に、腸の折れ曲がりに
沿って追跡してゆく例も開示する。これらの動画を得る
ために、三次元原画像を平行投影法で投影して投影画像
を得、動画表示に際してはそれらの投影画像を動画とし
て選択するやり方も開示する。

【００１２】第１の先願である特願平６−３４９２号
は、視点位置をマウスやトラックボールを使って人間の
指示によって動かす例を開示する。これによって腸など
の内部を内視鏡を動かしながら見ているような投影画像
が得られる。しかし、第１の先願は、視点位置の移動に
あたって、忠実に腸などの内部を内視鏡で追従させるや
り方については開示していない。

【００１３】第２の先願である特願平５−２５９５８１
号は、内視鏡で観察する如き投影画像の動画表示につい
て開示し、その投影画像の平行投影は述べているが、中
心投影法による記載はない。

【００１４】本発明はこうした先願を発展させたもので
あって、その目的は、点としての視点位置を腸などの内
部に沿って忠実に移動可能にする疑似三次元画像形成法
及び装置を提供するものである。

【００１５】更に本発明の目的は、中心投影法を採用し
て視点位置の腸などの内部に沿って忠実に移動可能にす
る疑似三次元画像形成法及び装置を提供するものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、三次元原画像
に対して、視点とこの視点からの視線方向と投影面とを
対にして、その三次元原画像の奥行き方向に向かうよう
に更新し、各対となる視点と投影面毎にその間に介在す
る三次元原画像（以下、単位三次元画像）をその視点位
置及び視線方向から投影面に中心投影して、中心投影画
像を得る画像形成方法を開示する。

【００１７】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かうように更新し、各対と
なる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像
をその視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して
中心投影画像を得、この中心投影画像をその時の視点と
の距離を基準として陰影処理し且つ隠面処理して擬似三
次元画像を得、各更新毎に得た擬似三次元画像を表示す
る画像表示方法を開示する。

【００１８】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かうように更新し、各対と
なる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像
を、その視点位置と視線方向とから、該投影面に中心投
影して中心投影画像を得、視点位置から投影面に下した
垂線位置を中心位置として表示範囲を切り出し、この切
り出した中心投影画像をその時の視点との距離を基準と
する陰影処理し且つ隠面処理して擬似三次元画像を得、
各更新毎に得た擬似三次元画像を表示する画像表示方法
を開示する。

【００１９】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点
からの視線方向に対して垂直になるように更新し、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画
像をその視点位置及び視線方向から投影面に中心投影し
て、中心投影画像を得る画像形成方法を開示する。

【００２０】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点
からの視線方向に対して垂直になるように更新し、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画
像をその視点位置及び視線方向から投影面に中心投影し
て、中心投影画像を得、この中心投影画像をその時の視
点との距離を基準とする陰影処理し且つ隠面処理して擬
似三次元画像を得、各更新毎に得た擬似三次元画像を表
示する画像表示方法を開示する。

【００２１】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点
からの視線方向に対して垂直になるように更新し、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画
像を、その視点位置及び視線方向から投影面に中心投影
して、中心投影画像を得、上記垂線位置を中心位置とし
て投影面から表示範囲を切り出し、この切り出した中心
投影画像をその時の視点との距離を基準とする陰影処理
し且つ隠面処理して擬似三次元画像を得、各更新毎に得
た擬似三次元画像を表示する画像表示方法を開示する。

【００２２】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
投影面とを対にして、その三次元原画像の奥行き方向に
向かい且つ投影面がその視点からの視線方向に対して垂
直となるように更新し、各対となる視点と投影面毎にそ
の間に介在する単位三次元画像をその視点位置及び視線
方向から投影面に中心投影して中心投影画像を得、この
中心投影画像の各画素をその視点位置からの距離が遠い
程画素濃度を小さくする陰影化処理及び同一画素位置で
重なりあった画素濃度があった時に視点位置からの距離
の最も小さい位置の画素濃度をその画素位置の濃度とす
る隠面化処理を行い、これによって擬似三次元画像を
得、かくして得た更新毎の単位三次元画像の擬似三次元
画像を表示する画像表示方法において、更新毎に、その
更新前の単位三次元画像の隠面化画像の各画素濃度に含
まれる視点からの距離をみてその時の視点位置から最も
遠い画素位置を見つけ出し、この最も遠い画素位置に近
づくように更新後の視点位置及び視線方向を定めるよう
にした画像表示方法を開示する。

【００２３】本発明は、三次元原画像に対して、視点と
この視点からの視線方向と投影面とを対にして、その三
次元原画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点
からの視線方向に対して垂直になるように更新し、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する、関心部位を
２値化した単位三次元画像を、その視点位置及び視線方
向から投影面に中心投影して中心投影画像を得、この中
心投影画像の“１”である各画素をその視点位置からの
距離をが遠い程画素濃度を小さくする陰影化処理及び同
一画素位置で重なりあった画素濃度があったときに視点
からの距離の最も小さい位置の画素濃度をその画素位置
の濃度とする隠面化処理を行い、これによって擬似三次
元画像を得、かくして得た更新毎の擬似三次元画像を表
示画面に表示する画像表示方法において、更新毎に、そ
の更新前の擬似三次元画像の各有意の画素の距離をみて
その時の視点位置から最も遠い画素位置を見つけ出し、
この最も遠い画素位置に近づくように更新後の視点位置
及び視線方向を定めるようにした画像表示方法を開示す
る。

【００２４】

【作用】本発明によれば、視点とこの視点からの視線方
向と投影面とを対にして三次元原画像の奥行き方向に向
うように更新する。更に、この視点と投影面との間に介
在する単位三次元画像を視点位置と視線方向から投影面
に中心投影する。これによって三次元原画像に対して、
奥行き方向に内視鏡的な移動が行われ、画像の更新がな
される。更に本発明によれば、視点と視線方向とは隠面
化処理で得た擬似三次元画像の画素に近づくように更新
する。これによって奥行き方向への内視鏡的な視点の移
動がなされる。

【００２５】

【実施例】本実施例で使用する各用語を先ず説明する。三次元原画像…立体的に形成された画像のすべてを指
し、具体的には、立体的な各位置と各位置毎の画素濃度
とでデータ化された画像を云う。医用画像にあっては、
複数のＣＴ画像（スライス画像とも云う）を積み上げて
得た積み上げ三次元画像、ＭＲＩで得た三次元画像、超
音波で得た三次元画像等がある。これらの三次元画像の
データには、計測して得られたものの他に、計測内容か
ら補間して得られた三次元画素データを含む。中心投影法…図２で述べたやり方をとる。更に、三次元
原画像に対して、点としての視点とこの視点からの視線
方向と投影面とを対にして更新する。単位三次元画像…更新毎に定まる視点と投影面との間に
介在する三次元原画像を指す。単位三次元画像は三次元
原画像の一部であり、更新毎に単位三次元画像も更新
し、変更される。

【００２６】視点とこの視点からの視線方向と投影面と
の対にしての更新…これは、三次元原画像に対してその
奥行き方向に点としての視点を移しながら更新する、と
の意味である。例えば、奥行き方向に管路（腸や気管）
が形成されている如き三次元原画像に対して、その管路
の奥側を内視鏡的にみたい場合、奥行き方向に画像を追
って観察できるようにすれば都合がよい。その奥行き方
向へ画像を追うために、視点と視線方向と投影面とを対
にして更新してゆくのである。投影面は視線方向に直角
になるように定めることが好ましい。視線方向に直角と
は、視線方向の中心線が投影面の垂線となる如く、投影
面を定めることである。更新ピッチ距離は大きくとると
粗く進み、小さくとると細かく進む。これらは観察目的
に応じて定める。更新ピッチ時間は短い程よいが、更新
毎に所定のデータ処理（視点と視線方向と投影面との更
新処理、陰影化処理、隠面化処理等）を行うだけの時間
は必要である。擬似三次元画像…単位三次元画像の中心投影画像を陰影
化処理及び隠面化処理して得た二次元配列の画像であ
る。擬似とは、陰影化処理と隠面化処理により、あたか
も三次元の如き奥行き感のあるリアルティで得た画像が
得られるために使った用語である。

【００２７】図１は、本発明の処理フローを示す。図１
（イ）が操作者とのインターフェースを受け持つプログ
ラムの手順、図１（ハ）が単位三次元画像、擬似三次元
画像を得るためのプログラムの手順を示す。図１（ロ）
は、図１（イ）と図１（ハ）のプログラムの処理の中継
を行う共有メモリ９である。先ず、図１（イ）の各ステ
ップを説明する。ステップ１…擬似三次元画像の初期画像を表示するステ
ップである。この初期画像の表示にあっては、視点と視
線方向と投影面とは初期設定されたものである。この初
期画面には、「自動アイコン、手動アイコン、終了アイ
コン」のアイコンモードと、「複数ポイント選択アイコ
ン」（ポイントとは点の他に領域を含む）とが表示され
ている。アイコンモードにおける「手動アイコン」と
は、これをＯＮすることで手動によって視点、視線方
向、投影面とを対にして更新可能な状態にする表示スイ
ッチである。「自動アイコン」とは、これをＯＮするこ
とで自動によって視点、視線方向、投影面とを対にして
更新可能な状態にする表示スイッチである。「終了アイ
コン」とは、これをＯＮすることで図１（イ）のプログ
ラムが終了することを指す表示スイッチである。「複数
ポイント選択アイコン」とは、奥行き方向に進むべきポ
イントが複数個（例えばＰ₁、Ｐ₂）存在するときに、そ
の番号を（例えば１、２）表示しておき、どれか１つを
選択させるアイコンである。進むべきポイントが複数個
存在すると、内視鏡的な自動更新が不可となり、どれか
１つを選択させることにしたのある。この選択は操作者
が行う。図４には、その一例を示す。

【００２８】図４において、表示画面１００には擬似三
次元画像１０１を表示してある。この画像１０１には、
２つの異なる奥行き方向のポイントＰ₁とＰ₂とが存在す
る例を示してある。例えば、気管支が２つに分岐する部
位の画像や２つの血管が近接して走っている部位の画像
が相当する。こうした画像の表示に併せて、アイコン１
０２、１０３を表示しておく。アイコン１０２では３つ
のアイコン「自動、手動、終了」の中のいずれかをＯＮ
することで、それに該当するフラグが“１”となる。ア
イコン１０３では、Ｐ₁を選択しようとすれば「１」を
ＯＮにし、Ｐ₂を選択しようとすれば「２」をＯＮにす
る。これらのＯＮにより計算機内では、対応するフラグ
が“１”となる。尚、１０４はマウスである。

【００２９】ステップ２…視点、視線方向、投影面の対
による更新を、自動で行うか手動で行うかの指示を操作
者にさせるステップである。１ビットの自動フラグを与
えておき、これが“１”であれば自動、“０”であれば
手動とのやり方をとる。この手動か自動かの指示は、図
４の手動アイコンか自動アイコンかのいずれかをＯＮす
ることで行う。ステップ３…自動か手動かの判定を、自動フラグが
“１”か“０”かをみることで行う。手動であればステ
ップ４に移り、自動であればステップ５に移る。ステップ４…手動による視点、視線方向、投影面の更新
を行って擬似三次元画像を得る処理を行う。この手動に
よる処理とはマウスを使っての対話形式による更新を云
う。

【００３０】ステップ５…自動の指示であれば、終了ア
イコンがＯＮしているか否かをチェックする。これは終
了フラグが“１”か“０”かでわかる。“１”であれ
ば、処理を終了する。ステップ４内でも終了アイコンが
ＯＮか否かのチェックを行っていることはいうまでもな
い。ステップ６…共有メモリ９からのステータスの読み込み
を行う。ステータスとは、図１（ハ）のプログラムによ
ってセットされるものであって、奥行き方向が複数個あ
るか否か、複数個ある場合の状態を示すデータである。
具体的には、選択フラグ（複数個あれば“１”、１個で
あれば“０”となるフラグのこと）、選択数、選択肢
１、２、…より成る。選択肢１、２、…とは、図４のＰ
₁、Ｐ₂、…に相当する。選択数は総数であり、図４では
２となる。ステップ７…ステータスを画面に表示させて、どの奥行
き方向を選ぶかの選択を操作者に行わせる。ステップ８…その選択結果を図１（ロ）の共有メモリ９
に書き込む。

【００３１】図１（ハ）のプログラムのステップを説明
する。ステップ１０…共有メモリ９上の自動フラグを読み込
む。ステップ１１…自動フラグが“１”か否かをチェックす
る。“１”であれば図１（ハ）のプログラムの全体が走
り出す。尚、図１（ハ）の開始条件に、自動フラグが
“１”であることを加味してもよい。ステップ１２…共有メモリ９上の終了フラグを読み込
む。ステップ１３、１４…終了フラグが“１”であればステ
ップ１４で図１（ハ）のプログラムの走りを停止する。

【００３２】ステップ１５…疑似三次元画像をサーチし
て、その時の視点から最も遠い距離にある画素位置を自
動的に見つける。この疑似三次元画像とは、初期時では
ステップ１で設定した画面上の画像、それ以降において
は更新毎に得られる疑似三次元画像である。ここで、視
点から最も遠い距離とは、視点から最も遠い画面上の位
置との意味ではなく、疑似三次元画像即ち隠面化処理で
得た画像の画素濃度が視点からの距離で示していること
から（正確な表現としては視点からの距離が大きい程画
素濃度を小さくしていること）、この距離が最も大き
い、隠面化処理画像上の画素位置を選び出すとの意であ
る。このステップ１５の処理内容は後述の図５に示す通
りである。

【００３３】ステップ１６…ステップ１５で得た視点か
ら最も遠い距離が予め規定した一定値以下か否かを自動
的にチェックする。これは更新の結果、三次元原画像の
最も奥まで更新してしまった場合にはそれ以上の奥行き
には画像は存在しないので、このことを距離が一定値以
内か否かで判定するのである。また、着目した管路があ
る画素位置で終了しそれ以上の先は存在しない時にも、
このステップ１６の処理でわかる。一定値以下になれ
ば、処理は終了する。

【００３４】ステップ１８…管路が複数領域に分かれて
いるか否かを自動的に見つける。複数領域に分かれてい
るとは図４のＰ₁、Ｐ₂の如き例である。このＰ₁、Ｐ₂の
如き例を自動的にみつけるには、ステップ１５によって
視点からの距離を、疑似三次元画像の全画素について求
めておき、その中の最大遠距離と思われるものが２個以
上存在するときに、複数領域が存在すると判定する。こ
こで、最大距離とはあるしきい値内の値とすることが好
ましい。しきい値を考慮すれば、最大距離とは極大値で
もよい。複数領域に分かれていればステップ１９へ移
り、分かれていなければ（即ち１個の管路のみ）、ステ
ップ２０へ移る。

【００３５】ステップ１９，１９Ａ…複数領域存在時に
は、それに関するステータスを共有メモリ９にセットす
る。ステータスとは、選択フラグを“１”とし、選択数
を領域数分セットし、選択肢をその番号でセットした内
容を指す。このステータスに対しては図１（イ）のステ
ップ７で操作者が選択する。ステップ１９Ａで選択結果
を読み込む。ステップ２０…図１（イ）ステップ７で選択したステー
タスの選択結果で選ばれた１つの領域又は、単一の領域
の時のその領域上の最大遠距離画素位置に近づくよう
に、視点、視線方向、投影面を自動的に更新する。この
詳細フローは後述の図５に詳述する。

【００３６】ステップ２１…ステップ２０で更新された
視点、視線方向、投影面に従って、この視点と投影面と
の間に新しく介在することになった単位三次元画像に対
して中心投影処理を行い、中心投影画像を得る。更に、
中心投影画像に対して陰影化処理及び隠面化処理を行
い、擬似三次元画像を得る。この詳細フローは後述の図
６に示す。ステップ２２…ステップ２１で算出した擬似三次元画像
を階調ウィンドレベルに従って表示画面に表示する。こ
こで、階調ウィンドレベルレベルとは表示装置の表示階
調と擬似三次元画像の画素階調との関係を規定したもの
である。表示階調数が６４階調とした場合、この６４階
調で表示できるように擬似三次元画像の画素階調を変換
する。この変換式は擬似三次元階調を横軸で表示し、縦
軸に表示階調を示した場合、一次関数であったり、折れ
線関数であったり、二次関数であったりの種々の関数と
なる。

【００３７】以上の図１（ハ）の処理を繰り返すことで
更新が行われ、その更新の都度、擬似三次元画像が得ら
れ、表示画面に表示される。そして、更新ピッチ時間が
無視できる程小さい時には、更新した擬似三次元画像を
次々に表示すれば、動画的表示となる。この他の動画的
表示を実現するには、上記更新した擬似三次元画像を補
助メモリに格納しておき、先の第２の先願である特願平
５−２５９５８１号の発明を利用するやり方がある。

【００３８】図５は図１（ハ）のステップ１５とステッ
プ２０との具体的処理フローを示す図である。簡単化の
ため省略しているが、図１（ハ）のステップ１６〜１９
Ａは、実際上は図５のステップ３１と３２との間に挿入
するのが好ましい。図５の各ステップを説明する。ステップ３０…擬似三次元画像を形成し、表示画面に表
示するステップである。この画像は、図１（イ）のステ
ップ１の初期画面の画像又は、図１（ハ）のステップ２
１の処理で得た画像のいずれかである。ステップ３１…ステップ３０で表示した画像の全画素を
チェックして、その時の視点から奥行き方向への距離Ｒ
の最大値又は極大値Ｒ_maxを求める。これは、表示中の
画像は、陰影化処理し隠面化処理した画像であり、各画
素濃度Ｉには、Ｉ＝Ｉ_max−Ｃ・Ｒの式に従う距離Ｒが
保存されていることから、この距離ＲをＲ＝（Ｉ_max−
Ｉ）／Ｃで求めることで、最大値又は極大値を求める。
最大値とは奥行き方向に一画素のみが続いている場合に
利用し、奥行き方向に複数画素が続いている場合や複数
領域（図１（ハ）のステップ１８）に分かれている場合
には極大値を利用する。

【００３９】ステップ３２…複数領域があれば選択（図
１（イ）のステップ７）にしてこのステップに入る。ス
テップ３２では、画面中心から最大値点又は極大値点ま
での距離ｄＸ、ｄＹを算出する。距離ｄＸ、ｄＹの基準
位置を画面中心としたのは、この擬似三次元画像を算出
したとき、その視点からの視線方向に対して、投影面を
直角になるように設定したことによる。視線方向に対し
て投影面が直角とは、視線が視点からの中心投影線に相
当していることからこの中心投影線の真中の位置にある
中心線に対して、直角になるように投影面を定めたこと
を意味する。更に、中心線は投影面の中心位置に交わる
ようにしてある。この時の投影面を、表示画面そのもの
に対応させておけば、表示画面の中心が視線からの中心
投影の中心線に一致する。従って、画面中心からの距離
ｄＸ、ｄＹを算出することで、視線の中心からどれだけ
最大値点又は極大値点がずれているかをみつける。この
ずれ量は新しい視点と視線方向の算出に利用する。尚、
ｄＸ、ｄＹのＸ、Ｙとは、投影面の座標系である。

【００４０】図７は、視点ｅ₁と投影面との座標関係を
示す図である。ＣＴ画像は、現視点ｅ₁と投影面との間
に介在する単位三次元画像の一部を示すものである。絶
対座標系としてｘ、ｙ、ｚを使用し、投影面がＸ、Ｙ座
標系としている。現視点ｅ₁からの放射状に広がる多数
の投影線の中で、その中央に位置する中心線が、投影面
の中心位置に交わり且つその交わり方が直角になるよう
に、投影面を選ぶ。中心線は視点ｅ₁からの垂線であ
る。投影面は表示面に一致させたものとする。こうした
状態で、ステップ３１、３２で最大値点又は極大値点を
求めてｄＸ、ｄＹを算出したとすると、その様子を図７
に示す。最大値点又は極大値点Ｃ₁′が奥行きの座標位
置であり、これに向けて視点及び視線方向及び投影面を
更新する。この更新のフローを示したのが後述のステッ
プ３３〜３７である。図７では更新後の新視点をｅ₂で
示している。尚、現視点ｅ₁が投影面の中心位置でない
ように見えるが、実際上は投影面の中心位置に現視点ｅ
₁が存在する。

【００４１】図７を用いて更新の考え方を説明する。現
在の投影面は図７に示した通りである。これに対して現
視点ｅ₁からの最大値点又は極大値点Ｃ₁′が投影面の中
心位置からずれた。そこで、視点を現視点ｅ₁から最大
値点又は極大値点Ｃ₁′に近づくように、新視点ｅ₂を定
める。更に、この視点ｅ₂から新視線方向を決定する。
新視線方向は、新視点ｅ₂から最大値点又は極大値点
Ｃ₁′へ中心投影線の中心線が点Ｃ₁′を通るようにす
る。更に、この中心線と点Ｃ₁′で直交するように且つ
この新しい投影面の中心位置が点Ｃ₁′になるように、
新投影面を設定する。

【００４２】尚、図７で図９と同様にａ、ｂ、ｃは投影
面とｘｙｚ座標系との位置関係を示す数値であり、ａは
投影面とｘ軸との交わる点のｘ軸成分、ｂは投影面とｙ
軸との交わる点のｙ軸成分、ｃは投影面とｚ軸との交わ
り点のｚ軸成分である。更に、図７に関しては、ｘｙｚ
座標系の原点から投影面に下した垂線を、ｚ−ｘ面に投
影した線がｘ軸となす角（これをαとする）、及びこの
垂線がｘ−ｚ面となす角（これをβとする）を求めてお
くことが必要である。これによって、ａ、ｂ、ｃと異な
る次元のα、βで投影面とｘｙｚ座標系との関係を律す
ることができる。

【００４３】ステップ３３…新交点Ｃ₁′のｘｙｚ座標
系での位置を求める。先ず図８において、旧交点Ｃ₁か
ら新交点Ｃ₁′への変位分を求めると、以下となる。

【数２】（数２）は、投影面（表示画面）上の座標系（ＸＹ）で
画面中央からｄＸ、ｄＹの変位があった場合のｘｙｚ座
標系での変位ｄｘ、ｄｙ、ｄｚを示す。次に、旧交点Ｃ
₁の座標を（ｘ_c1、ｙ_c1、ｚ_c1）としたとき、近似的新
交点Ｃ₁′の座標（ｘ_c1′、ｙ_c1′、ｚ_c1′）を下式で
求める。

【数３】

【００４４】ステップ３４…新たな視点位置ｅ₂を決め
る。新視点位置ｅ₂は、現視点ｅ₁と新交点Ｃ₁′を結ぶ
直線Ｌ上であって新交点Ｃ₁′に近づくような位置に設
定する。新視点位置ｅ₂（ｘ₁′、ｙ₁′、ｚ₁′）は下記
で求める。

【数４】ここで、ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁は現視点ｅ₁の座標であり、Ｌ₁
は直線Ｌの長さ（長さがｈでないので新交点Ｃ₁′は一
時的使用のための近似点である。後述するように正確な
新直交点は新ａ、ｂ、ｃを使って求める値）、Ｑは交点
Ｃ₁′の最大値又は極大値Ｒ_maxに対してある割合率ｍを
乗算して得た値である。

【数５】ｍは予めキー入力した値である。１＞ｍ＞０に選ぶ。こ
れによって、ｅ₁よりも奥側のｍで定まる位置に新視点
ｅ₂が定まる。

【００４５】ステップ３５…新視点からの視線方向を定
めるステップである。先ず図７の説明で示した角度α、
βの変化量を下記で求める。

【数６】ここで、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは（数２）で求めた値であ
る。ｄαを｜β｜が９０゜に近づく時に小さくする理由
は、図８の（ロ）の視点１から視点２に近づくにつれ
て、ｄｘが変化してもαに対する効果が少なくなるから
である（小さくしたいこと）。ステップ３６…角度α、βの前回の値をα₁、 β₁とす
ると、今回の変化分による角度α、βは

【数７】となる。これによって新視点からの視線方向が定まる。

【００４６】ステップ３７…このステップでは、新視線
方向の中心線に直交する投影面を求める。投影面は図７
に示したようにａ、ｂ、ｃで表わされることから、この
ａ、ｂ、ｃを求める処理がステップ３７である。即ち、
新視点（ｘ₁′、ｙ₁′、ｚ₁′）から視線方向がα、β
の直線と距離ｈで直交する投影面のｘ、ｙ、ｚ軸と交わ
る点ａ、ｂ、ｃは下記となる。

【数８】新ａ、ｂ、ｃが決まることにより、正確な新直交点は
（数１２）により求まる。前述したように以前に求めた
Ｃ₁′は一時的使用のための新交点である。

【００４７】図６は、図１（ハ）のステップ２１の詳細
フローである。即ち、視点と視線方向と投影面とが定ま
ると、視点と投影面との間に介在する、新たな三次元原
画像の一部の画像が、新しい単位三次元画像となる。こ
の新しい単位三次元画像をその視点から視線方向に向け
て中心投影し、その中心投影画像を陰影化処理し、隠面
化処理し、新しい擬似三次元画像を得る。これを実現す
るのが図６の処理フローである。ステップ４０…投影面のメモリの全画素濃度をゼロクリ
アする（初期化する）。ステップ４１…投影面から表示画面を切り出す。投影面
のサイズと表示画面のサイズとが同一であれば、投影面
は表示画面と一致する。しかし、投影面のサイズは、表
示画面のサイズより大きくしている例が多く、その場合
には、投影面から表示画面相当分の切り出しが必要とな
る。また、両サイズが一致している場合でも、投影面の
一部の領域のみを表示画面に表示したいこともある。こ
うした場合も、投影面からの切り出しが必要となる。そ
こで、ステップ４１では、切り出し中心位置（Ｘ_c、
Ｙ_c）を与えて、この中心から表示画面の切り出しサイ
ズ（例えば表示画面の大きさの切り出しであれば画面サ
イズ）相当分を切り出すことにした。ここで切り出し中
心位置を交点Ｃ₁′とすれば、奥行き方向が表示画面の
中心となり、好ましい。このステップ４１を設けたこと
で、表示メモリのアドレス（Ｘ、Ｙ）が指定可能とな
る。最初に指定するアドレス（Ｘ、Ｙ）は、この切り出
しサイズ相当の投影面領域の左上である。アドレス更新
は左から右、上から下へのラスタスキャンに従って行う
（ステップ４８、５０）。

【００４８】ステップ４２…単位三次元画像の投影のた
めのスキャン開始ステップである。以下、単位三次元画
像を、ＣＴ画像の積み上げ三次元原画像の一部とした例
で説明する。この例を図９に示す。新視点ｅに対して投
影面２１が与えられ、その間に単位三次元画像が介在す
る。単位三次元画像は、ＣＴ画像を積み上げて得た三次
元原画像の一部であり、複数枚のＣＴ画像を積み上げて
得たものである。そして、その中の視点に最も近い１枚
のＣＴ画像２３（＃１）を先ず選ぶ。この際積み上げＣ
Ｔ画像は、絶対座標系ｘ、ｙ、ｚに対してｙ軸に平行に
積み上げたものとしている。この視点に最も近いＣＴ断
層像は、ＣＴ断層像番号がわかることから、ｙ成分もＣ
Ｔ断層番号から自動的にわかる。これをｙ₀とする。

【００４９】ステップ４３…視点に最も近いＣＴ断層像
の画素の中から、表示メモリのアドレス（Ｘ、Ｙ）に投
影される、断層像の対応する画素位置（ｘ₀、ｙ₀、
ｚ₀）を算出する。但し、ｙ₀はスライス像をｙ軸上に並
べたので、予めわかっている（計測時には「スライス間
隔」として相対的な値がわかる）。従って実際にはｘ₀
とｚ₀とを算する。この算出は、中心投影変換式（数
９）によって行う。表示メモリの全アドレス（Ｘ、Ｙ）
について、対応する画素位置（ｘ₀、ｙ₀、ｚ₀）を算出
する。ここで、図９において、投影面２１上のＰ点が表
示メモリのアドレス（Ｘ、Ｙ）に相当し、断層像２３上
のＳ点が、対応する断層像の画素位置に相当する。但
し、図９では投影面上の任意点Ｐは、絶対座標系ｘｙｚ
の座標（ｘ、ｙ、ｚ）で示している。また、Ｃ₁点（ｘ
_c1、ｙ_c1、ｚ_c1）は投影面２３への視点ｅからの垂線交
点である。その他、α、β、ａ、ｂ、ｃは図７の定義と
同じである。中心投影変換式は、大きく２つに分かれ
る。第１は、Ｘ、Ｙ座標系からｘｙｚ系への変換式であ
り、第２はＳ点の座標の決定式である。Ｘ、Ｙ系からｘ
ｙｚ系への変換が（数９）である。

【数９】即ち、（数９）の（１）からｙを取り出し、これを（数
９）の（２）にｙとして代入し、ｘ、ｚを求め、且つそ
れからｙを求めると（数９）の（３）が得られる。更
に、投影面２１は、

【数１０】で表現し、ｅ点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）とＰ点（ｘ、ｙ、
ｚ）を通る直線２２は、

【数１１】で表現する。尚、Ｃ₁点（ｘ_c1、ｙ_c1、ｚ_c1）には、例
えば視点ｅ（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）から投影面２１に下した
垂線と投影面２１との交わる点（この点と視点ｅ間の距
離ｈ）として、

【数１２】を使ってもよい。

【００５０】投影された画像を投影面２１に相当する表
示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画素
で表示するとき、Ｘ、Ｙは−２５６から＋２５６までの
値を取る。それぞれのＸ、Ｙに対して上掲（数９）式に
よりｘ、ｙ、ｚが決まる。ｅ点のｘ₁、ｙ₁、ｚ₁は手動
モードの時、キー入力等により任意に与えるもので、
（数１３）式により、ｙ₀＝ｄ₀の断層像上で画素Ｓ点の
座標ｘ₀、ｚ₀が決まる。これがｘ₀、ｚ₀の決定式であ
る。

【数１３】以上は１枚の断層像＃１の例であったが、実際上は断層
像は複数（＃１、＃２、…）であって、ｄ₀も複数個で
あるので、１組のＸ、Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ
₀、ｚ₀が決まる。この中から１つの断層像の投影すべき
点ｘ₀、ｚ₀を選ぶ。選び方は、Ｚバッファ法（但し、Ｚ
成分の代わりに距離Ｒを使う）を使ってもよいが、本実
施例では別のやり方を使う。そこで、ステップ４４、４
５、４６を設けておく。

【００５１】ステップ４４、４５、４６…ステップ４４
では画素点（ｘ₀、ｚ₀）のしきい値処理をする。これ
は、関心部位を抽出するためであり、しきい値はその抽
出用のしきい値である。関心部位とは、例えば臓器の種
類（腸とか気管支とか）であり、臓器抽出用のしきい値
を与えておくことで、関心臓器の自動抽出がなされる。
その画素点（ｘ₀、ｚ₀）でしきい値を満足しなければ、
ステップ４５で次のＣＴ画像（即ち、視点からみて次に
近いＣＴ画像）＃２を指定し、ステップ４１で指定した
アドレス（Ｘ、Ｙ）に対応するｙ＝ｙ₀での画素点
（ｘ₀、ｚ₀）をステップ４３で見つけ出し（ｙ₀は指定
ＣＴ画像から自動算出）、ステップ４４で再びしきい値
以上の画素濃度か否かを判定する。しきい値の範囲外の
画素濃度であれば再びステップ４５で次に近いＣＴ画像
を指定する。以下、ステップ４１で指示した（Ｘ、Ｙ）
に投影する、全ＣＴ画像にしきい値範囲内の画素濃度が
なければ、ステップ４６を経てステップ４７へ移る。し
きい値範囲内の画素濃度があるＣＴ画像＃ｉのｙ＝ｙ₀
での画素点（ｘ₀、ｚ₀）が存在すれば、それ以上の奥側
のＣＴ画像＃（ｉ＋１）、＃（ｉ＋２）、…はサーチし
ない。そしてステップ４７へと移る。

【００５２】ステップ４７…ステップ３４で作った新視
点（ｘ₁′、ｙ₁′、ｚ₁′）とｙ＝ｙ₀での画素点
（ｘ₀、ｚ₀）との距離Ｒを下記で求める。

【数１４】算出したＲから濃度Ｉを下記で求める。

【数１５】ここでＩ_maxは規定の最大値である。この濃度Ｉはデプ
ス法による濃度であるが同時に一種のＺバッファで処理
された隠面処理後の濃度である。かくして、１点（Ｘ、
Ｙ）についての陰影処理及び隠面処理がなされ、これを
メモリアドレス（Ｘ、Ｙ）に擬似三次元画像の画素濃度
として格納する。ステップ４８…表示切り出しアドレスＸを＋１更新す
る。ステップ４９…Ｘが表示切り出しアドレスの最大値にな
ったかをチェックする。最大値に達していなければ、ス
テップ４２へ戻る。最大値に達していれば、ステップ５
０へ移る。ステップ５０…表示切り出しアドレスのＸが最大値に達
したことにより、アドレスを１行更新すべく、表示切り
出しアドレスのＹを１だけ更新する。アドレスＸも初期
値へと戻す。ステップ５１…表示切り出しアドレスのＹが最大値に達
したか否かをチェックし、達していなければステップ４
２に戻り、達していれば全体の処理を終了する。

【００５３】図１０（イ）は、投影面２１と平行に複数
の断層面２３Ａ〜２３Ｅより成る三次元原画像（これは
積み上げ三次元原画像である）の、中心投影を説明する
図である。複数の断層面２３Ａ〜２３Ｅの中で中心投影
に利用するのは、断層面２３Ａ〜２３Ｄであり、これが
単位三次元画像となる。２３Ｅは視点ｅよりも外側（手
前側）にあるため、中心投影の対象からはずす。今、断
層面２３ＢにはＢ₁、Ｂ₂、Ｂ₃の如き映像があり、断層
面２３ＣにはＣ₁、Ｃ₂の如き映像があるものとする。こ
こで、映像とは、着目臓器であり、その臓器抽出用のし
きい値を与えて、しきい値範囲内の濃度の画素を着目臓
器として抽出し、その抽出画素に“１”を与えた画像で
ある。抽出臓器以外の画素は“０”にする。視点ｅから
の視線方向を決定し、これに直交する投影面を決定す
る。視線方向は、視点から投影面へ中心投影する方向で
あり、具体的には、視線方向の中心線０が投影面の垂線
となるように、視線方向を定める。この視線方向と投影
面との関係は、視点と視線方向と投影面とが更新されて
も、その更新毎に成り立つようにしている。即ち、視点
から視線方向を定め、この定まった視線方向の中心線が
投影面の垂線となるように投影面を定めることにしたも
のである。

【００５４】図１０（イ）において、視線方向からの中
心投影像は、投影面２１上では図のように、視点から放
射状に投影して得られる。Ｂ₁→Ｂ₁′、Ｂ₂→Ｂ₂′、Ｂ
₃→Ｂ₃′、Ｃ₁→Ｃ₁′、Ｃ₂→Ｃ₂′となって、投影像Ｂ
₁′、Ｂ₂′、Ｂ₃′、Ｃ₁′、Ｃ₂が得られる。尚、図で
Ｂ₃′、Ｃ₂′とが若干の距離を隔てて表記しているが、
これは、投影像をわかりやすくするためであって、実際
上は重なったものとなる。尚、図１０で使用したＣ₁、
Ｃ₁′は図８、９で使用したものとは意味が異なる。更
に、図１０（イ）で断層面２３Ａ〜２３Ｅは計測ＣＴ断
層像の面の他に、補間等の計算処理で求めた断層面を含
む。

【００５５】図１０（ロ）は、複数の断層面２３Ａ〜２
３Ｅと投影面２１とが図３のようにある傾きを持った関
係にある場合の図である。図２のような単純な関係にす
るには、断層面２３Ａ〜２３Ｅを、視線方向の中心線０
に直交するような断層面２３ａ〜２３ｅとし、投影面２
１に投影させる。断層面２３ａ〜２３ｅは、断層面２３
Ａ〜２３Ｅ（及び他の断層面も含まれる）からの計算処
理で求める。この計算処理には、断層面の画素位置計算
とその画素位置への画素濃度計算とがある。画素濃度計
算は、補間処理を利用する。

【００５６】以上の図１０（イ）は、図１のステップ１
での初期画面の時に用いられる。視点と投影面とが奥行
き方向に更新してゆく本実施例にあっては、この初期画
面以降の更新毎の、視点と投影面と単位三次元画像とは
ほとんどが図１０（ロ）の如き関係となる。

【００５７】図１１は、管路を持つ三次元原画像に対し
奥行き方向に視点と投影面とを更新してゆくことの模式
図である。最初に視点１と視線方向１と投影面１とを与
えて、投影面１に視点１からの中心投影像を得る。この
中心投影像は投影面１に挟まれた単位三次元画像１を中
心投影したものである。次に、視点１よりも奥行き方向
に近づく位置に視点２を与え、視線方向２を求め、対向
する投影面２に中心投影像を得る。以下、同様にして視
点と視線方向と投影面とを、画像の奥行き方向に更新し
てゆく。視点ｉはその任意の更新位置を示している。更
に、視点ｊは、管路が２つに分岐した例を示す。これは
図４に示した例に該当する。どちらか一方を選択するこ
とになる。図１で説明した通りである。

【００５８】図１２は投影面と表示面との関係を示す図
である。投影面とは、数学的には投影されるべき面であ
るが、画像処理上では、二次元配列のバッファメモリを
該当させている。一方、表示面とはＣＲＴ等の表示画面
であるが、実際上は、二次元配列の表示メモリの内容を
そのままスキャンして表示することから、この二次元配
列の表示メモリが該当するとみてよい。投影面である二
次元配列のバッファメモリと二次元配列の表示メモリと
は、そのサイズ（縦×横の大きさ）によって、以下の如
き使い方がある。（イ）、第１は、バッファメモリサイズと表示メモリサ
イズとが同一である場合。これは、図１２（イ）に示す
例であり、実線の投影面と点線の表示面とが互いに全く
重なった関係にある。この場合には、投影面に得た中心
投影像をすべて表示面に表示させて使う。尚、同一サイ
ズでも表示切取りサイズがバッファメモリの一部であっ
て、これを表示メモリの対応した一部又は対応しない一
部に表示させる例もある。（ロ）、第２は、バッファメモリサイズが表示メモリサ
イズよりも大きい場合。これは、図１２（ロ）に示す例
である。この場合には、表示すべき対象を選択すること
になる。表示面１とは左上側を選択した例、表示面２と
は中央よりも右下側を選択した例である。中央付近を選
択する例もありうる。この選択は、自動も手動もありう
る。

【００５９】図１１、及び図１２での投影面への中心投
影像は、単位三次元画像をそのまま投影したものではな
く、単位三次元画像に陰影処理を施して得た陰影処理画
像である。この陰影処理とは、視点から投影対象となる
画素位置までの距離Ｒを求め、この距離Ｒに逆比例する
ように、その画素位置の投影濃度Ｉを決定する処理であ
る。例えば（数１）で計算する。

【００６０】更に、図１１、図１２の投影面に相当する
バッファには、その画素位置に、２つ以上の濃度が重な
って投影されることがある。図１０（イ）のＢ₃′と
Ｃ₂′とが一部重複している画素位置の如き場合であ
る。こうした場合、距離Ｒの手前の画素位置の濃度を残
し、その他の遠い画素位置のものは消去する。これは一
種のＺバッファ法である。図１０（イ）の例では、重複
している画素位置にあってはＣ₂′が手前の距離のた
め、Ｃ₂′を残すことになる。こうしたＺバッファ法で
処理された二次元配列の画像が最終的に投影面に相当す
るバッファメモリに得られる。こうした最終的に投影面
に相当するバッファメモリに得られた二次元配列画像が
表示対象となり、図１２（イ）や（ロ）に従って表示さ
れる。

【００６１】投影面は、位置と傾きで規定する。以下の
態様がある。（１）、投影面の位置…投影面の中心位置を図７のｘｙ
ｚ座標系のどの位置におくかを決めるやり方がある。そ
の他に、投影面の右上端位置等の特徴的な位置をｘｙｚ
座標系のどの位置におくかを決めるやり方もある。いず
れでも、新視点とこの位置との距離が一定値になるよう
に決める。かくして更新毎に、その時の新視点が得られ
れば、自動的に投影面の位置が定まる。（２）、投影面の傾き…どの位置を基準にして傾きを定
義するかが前提である。この基準位置は、（１）で述べ
た投影面の位置を使うことが好ましい。投影面の傾き
は、本来任意の値であってよいが、視線方向に直交する
ような値とすることが好ましい。

【００６２】図１のステップ１５で述べた最も遠い点
（又は極大値点）について追記する。最も遠い部分が点
ではなく一定の広がりを持った領域や面として得られて
いる例がある。こうした場合、最も遠い点がその領域や
面に沿って複数個存在することが考えられる。そこで、
統計的な処理を行って、その領域や面の中の中心位置や
重心位置を求め、これを最も遠い点として決めるやり方
もある。例えば、図４で領域Ｐ１とＰ２に大きな極大値
点があり、領域Ｐ１付近をさらに細かくみると極大値点
が複数個（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、……）存在し、領
域Ｐ２付近にも極大値点が複数個（Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ
２３、……）存在する場合（いずれも図示せず）であ
る。極大値点の数を減らす一方法は画像の平滑化であ
る。これを次に記す。

【００６３】平滑化画像は例えば、横５画素、縦５画素
の合計１５画素の画素値をくわえて２５で割り、５ｘ５
画素領域の中心画素の新たな画素値とする（もちろん、
平滑化まえのメモリと平滑化後のメモリは異なる）こと
で得られる。極大値点の数が減ったところで、極大値点
の間の距離を求める。この相互の距離のうち、予め設定
した値（例えば、気管支を見ている場合は、見たい気管
支の直径の１ｃｍ程度）より小さいものがあれば、さら
に平滑化をする。前記のすべての距離が、予め設定した
値より大きければ、そこで改めて極大値点が幾つかある
かを調べる。一つなら自動更新が可能であり、複数個な
ら操作者に問い合わせる。また最初に見つかった任意の
一点のみを選んで最も遠い点とするやり方もある。関心
領域について述べる。関心領域には以下の態様がある。（１）、臓器そのものを関心領域とする例である。（２）、病巣部を関心領域とする例である。（３）、表示画面に切り取る対象を、関心領域とする例
である。

【００６４】図１のステップ４での手動による画面更新
では、三次元原画像を表示させながらマウスやキーボー
ドを使って、操作員の指示に従って行う。例えば、図５
のステップ３２のｄＸ、ｄＹを手動で入力する。または
もっと簡単にα、βとｈをキー入力する。尚、陰影づけ
のアルゴリズムとしては、ボリュームレンダリング法
（例えば Maec Levoy著「Display of Surfaces from Vo
lume Date」、IEEE Computer Graphics & Applications
May 1988、29〜37P）を用いてもよい。これは、第１の
先願である特願平６−３４９２号の図６で述べたもので
ある。

【００６５】図１３には、本発明の表示装置の実施例を
示す。図１３において、ＣＰＵ１は、全体の管理及び更
新処理（図１、図５、図６）を行うものであり、主メモ
リ２はそれに必要なプログラムのラッチ及び各種の作業
用データを記憶する。磁気ディスク３は、三次元原画像
を記憶しており、これをＣＰＵ１に送り更新処理の対象
とする。また更新の処理後の擬似三次元画像を含む各種
の処理経過画像が再利用すべき各種の画像を記憶する。
マウス８は、コントローラ７を介してＣＲＴ上にマウス
の表示を行わせ、自動更新や手動更新に利用される。表
示メモリ５は、ＣＲＴ６に表示するための画像や各種マ
イコンをラッチする。共通バス４はそれらの共通インタ
ーフェース線である。

【００６６】オペレーション上の特殊な場合について、
図８で説明する。図１４（イ）でｄＹを変化させるとβ
が変化し、断層像（ＣＴ像）をＧ₃、Ｇ₄方向に傾けたと
同じ効果が得られる（β変化する）。同じ効果をｄＸに
も持たせたい。本来、ｄＸは画像をｙ軸の回りに回転さ
せる（αが変化する）効果を持つが、全く別の意味を持
たせたい場合がある。即ち、ｄＸを変化させたとき
Ｇ₃、Ｇ₄とは直角方向のＧ₁、Ｇ₂方向に傾ける効果を持
たせたいときがある。しかも画像は、あまり回転させた
くない。これに対する、近似的で便宜的な手段を以下に
説明する。例えば、ｄＹ＝０、ｄＸがゼロでないとき、
Ｇ₁、Ｇ₂方向に傾けるには、投影面をα方向に９０度回
転させて（βはそのまま）、ｄＹの大きさをｄＸと等し
くし、強制的にｄＸ＝０と置き換えると、ｄＸはゼロな
のでｙ軸の回りに回せず（αはそのまま）、しかもｄＹ
は大きさがゼロでなくなり方向がＧ₁、Ｇ₂の方向をむく
のでＧ₁、Ｇ₂の方向に傾いた（βが変化する）疑似三次
元画像が得られることになる。但し、上記のように投影
面を回転させて、見る方向を９０度回転させたので、疑
似三次元画像の構成後にｘ＝ｙ＝ｚ＝０の投影点のまわ
りに回転して元に戻さなければならない。通常はｄＸ、
ｄＹともにゼロでないので、以下のように近似的な処理
をする。図１４（ロ）のように、ｄＹをｓｑｒｔ（ｄＸ
²＋ｄＹ²）、ｄＸをゼロと置き換えて、同時にα方向に
−ξだけ回転しておいて（ここで、ξ＝ａｒｃｔａｎ
（ｄＸ／ｄＹ）である）、疑似三次元画像を構成する。
これによりＧ₅、Ｇ₆方向の傾きが含まれることになる。
但し、−ξだけ角度を回転させているので、疑似三次元
画像を構成したあとで、原点ｘ＝ｙ＝ｚ＝０の投影点の
まわりに＋ξだけ回転して元に戻す必要がある。図１５
にはこの手順を示す。

【００６７】尚、各実施例では、奥行き方向への視点の
更新例としたが、これとは逆に奥から手前の視点の更新
をも、ほぼ同じ考え方で可能であることは云うまでもな
い。

【００６８】図１６は、視点及び投影面の更新例の説明
図である。人間の気管支の断層像（ＣＴ画像）＃１〜＃
ｋを用意しておき、これに気管支の手前から内視鏡的に
近づき、分岐した気管支Ａ、Ｂの一方の気管支Ｂ内を更
に内視鏡的に進ときの様子を示している。視点１→２→
３が断層面に直角方向に視点を更新した例であり、視点
４→５が気管支Ｂ内を進むときの視点の更新例を示す。
これらの視点１〜５に合わせて投影面１〜５も更新され
る。

【００６９】図１７〜図２１には、図１６での視点１〜
５による具体的な表示画像例を示す。尚、図で補間とは
補間処理で得た画像とのことであり、図に示す個所以外
にも図の精度上から適当に作られて表示に使われる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、点としての視点位置
が、腸などの内部に沿って忠実に移動なように更新する
ことができるようになった。更に視点からの中心投影を
行わせたことで、腸などの内部であたかも移動するよう
な擬似三次元画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の視点自動更新のフローチャートであ
る。

【図２】中心投影を説明する図である。

【図３】中心投影を説明する図である。

【図４】選択画像が２つの存在する例を示す図である。

【図５】本発明の視点、視線方向、投影面の更新のフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の陰影化、隠面化処理のフローチャート
である。

【図７】視点と投影面との関係を示す図である。

【図８】現視点と新視点との位置関係を示す図である。

【図９】視点と投影面との関係を示す図である。

【図１０】視点と投影面と単位三次元画像とを示す図で
ある。

【図１１】奥行き方向に視点を更新する説明図である。

【図１２】投影面と表示面との各種対応例図である。

【図１３】本発明の表示装置の実施例図である。

【図１４】本発明の他の実施例図である。

【図１５】この他の実施例の処理フローチャートであ
る。

【図１６】視点と投影面との更新例を示す図である。

【図１７】視点１による表示画像例図である。

【図１８】視点２による表示画像例図である。

【図１９】視点３による表示画像例図である。

【図２０】視点４による表示画像例図である。

【図２１】視点５による表示画像例図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２主メモリ３補助メモリ４共通バス５表示メモリ６ＣＲＴ７コントローラ８マウス１００表示画面１０２、１０３アイコン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かうように更新し、各対となる視点
と投影面毎にその間に介在する三次元原画像（以下、単
位三次元画像）をその視点位置及び視線方向から投影面
に中心投影して、中心投影画像を得る画像形成方法。
【請求項２】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かうように更新し、各対となる視点
と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をその視
点位置及び視線方向から投影面に中心投影して中心投影
画像を得、この中心投影画像をその時の視点との距離を
基準として陰影処理し且つ隠面処理して擬似三次元画像
を得、各更新毎に得た擬似三次元画像を表示する画像表
示方法。
【請求項３】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かうように更新し、各対となる視点
と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像を、その
視点位置と視線方向とから、該投影面に中心投影して中
心投影画像を得、視点位置から投影面に下した垂線位置
を中心位置として表示範囲を切り出し、この切り出した
中心投影画像をその時の視点との距離を基準とする陰影
処理し且つ隠面処理して擬似三次元画像を得、各更新毎
に得た擬似三次元画像を表示する画像表示方法。
【請求項４】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの視
線方向に対して垂直になるように更新し、各対となる視
点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をその
視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して、中心
投影画像を得る画像形成方法。
【請求項５】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの視
線方向に対して垂直になるように更新し、各対となる視
点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をその
視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して、中心
投影画像を得、この中心投影画像をその時の視点との距
離を基準とする陰影処理し且つ隠面処理して擬似三次元
画像を得、各更新毎に得た擬似三次元画像を表示する画
像表示方法。
【請求項６】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの視
線方向に対して垂直になるように更新し、各対となる視
点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像を、そ
の視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して、中
心投影画像を得、上記垂線位置を中心位置として投影面
から表示範囲を切り出し、この切り出した中心投影画像
をその時の視点との距離を基準とする陰影処理し且つ隠
面処理して擬似三次元画像を得、各更新毎に得た擬似三
次元画像を表示する画像表示方法。
【請求項７】請求項２、３、５、６のいずれかの画像
表示方法において、上記陰影化処理は視点と画素位置と
の距離が大きい程に小さい画素濃度とするデプス法によ
って行い、隠面化処理は画素に複数の濃度が重なった場
合、視点と画素位置との距離が最も小さい位置の画素濃
度をその画素位置の濃度として残すＺバッファ法によっ
て行うものとした画像表示方法。
【請求項８】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かうように更新し、各対となる視点
と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をその視
点位置及び視線方向から投影面に中心投影して、中心投
影像を得る画像形成方法において、各更新にあっては、
奥行き方向が２つ以上存在するときにはその一方を選択
して更新を行わせるようにした画像形成方法。
【請求項９】三次元原画像に対して、視点とこの視点
からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原画
像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの視
線方向に対して垂直となるように更新し、各対となる視
点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をその
視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して中心投
影画像を得、この中心投影画像をその時の視点からの距
離が遠い程画素濃度を小さくする陰影処理を行って陰影
化画像を得る画像形成方法において、更新毎に、その更新前の単位三次元画像の陰影化画像の
各画素濃度に含まれる視点からの距離をみてその時の視
点位置から最も遠い画素位置を見つけ出し、この最も遠
い画素位置に近づくように更新後の視点位置及び視線方
向を定めるようにした画像形成方法。
【請求項１０】三次元原画像に対して、視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原
画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの
視線方向に対して垂直となるように更新し、各対となる
視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画像をそ
の視点位置及び視線方向から投影面に中心投影して中心
投影画像を得、この中心投影画像の関心部位に対してそ
の時の視点からの距離が遠い程画素濃度を小さくする陰
影化処理を行って陰影化画像を得る画像形成方法におい
て、更新毎に、その更新前の単位三次元画像の陰影化画像の
関心部位の各画素濃度に含まれる視点からの距離をみて
その時の視点位置から最も遠い画素位置を見つけ出し、
この最も遠い画素位置に近づくように更新後の視点位置
及び視線方向を定めるようにした画像形成方法。
【請求項１１】三次元原画像に対して、視点と投影面
とを対にして、その三次元原画像の奥行き方向に向い且
つ投影面がその視点からの視線方向に対して垂直となる
ように更新し、各対となる視点と投影面毎にその間に介
在する単位三次元画像をその視点位置及び視線方向から
投影面に中心投影して中心投影画像を得、この中心投影
画像の各画素をその視点位置からの距離が遠い程画素濃
度を小さくする陰影化処理及び同一画素位置で重なりあ
った画素濃度があった時に視点位置からの距離の最も小
さい位置の画素濃度をその画素位置の濃度とする隠面化
処理を行い、これによって擬似三次元画像を得、かくし
て得た更新毎の単位三次元画像の擬似三次元画像を表示
する画像表示方法において、更新毎に、その更新前の単位三次元画像の陰影化画像の
各画素濃度に含まれる視点からの距離をみてその時の視
点位置から最も遠い画素位置を見つけ出し、この最も遠
い画素位置に近づくように更新後の視点位置及び視線方
向を定めるようにした画像表示方法。
【請求項１２】三次元原画像に対して、視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原
画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの
視線方向に対して垂直になるように更新し、各対となる
視点と投影面毎にその間に介在する、関心部位を２値化
した単位三次元画像を、その視点位置及び視線方向から
投影面に中心投影して中心投影画像を得、この中心投影
画像の“１”である各画素をその視点位置からの距離が
遠い程画素濃度を小さくする陰影化処理及び同一画素位
置で重なりあった画素濃度があった時に視点からの距離
の最も小さい位置の画素濃度をその画素位置の濃度とす
る隠面化処理を行い、これによって擬似三次元画像を
得、かくして得た更新毎の擬似三次元画像を表示画面に
表示する画像表示方法において、更新毎に、その更新前の擬似三次元画像の各有意の画素
の距離をみてその時の視点位置から最も遠い画素位置を
見つけ出し、この最も遠い画素位置に近づくように更新
後の視点位置及び視線方向を定めるようにした画像表示
方法。
【請求項１３】三次元原画像に対して、視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原
画像の奥行き方向に向かうように更新する手段と、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する三次元原画像
（以下、単位三次元画像）をその視点位置及び視線方向
から投影面に中心投影して、中心投影画像を得る手段
と、より成る画像形成装置。
【請求項１４】三次元原画像に対して、視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原
画像の奥行き方向に向かうように更新する手段と、各対
となる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元画
像を、その視点位置と視線方向とから、該投影面に中心
投影して中心投影画像を得る手段と、視点位置から投影
面に下した垂線位置を中心位置として表示範囲を切り出
し、この切り出した中心投影画像をその時の視点との距
離を基準とする陰影処理し且つ隠面処理して擬似三次元
画像を得る手段と、各更新毎に得た擬似三次元画像を表
示する手段と、より成る画像表示装置。
【請求項１５】三次元原画像に対して、視点とこの視
点からの視線方向と投影面とを対にして、その三次元原
画像の奥行き方向に向かい且つ投影面がその視点からの
視線方向に対して垂直になるように更新する手段と、各
対となる視点と投影面毎にその間に介在する単位三次元
画像をその視点位置及び視線方向から投影面に中心投影
して、中心投影画像を得る手段と、より成る画像形成装
置。
【請求項１６】三次元原画像に対して、視点と投影面
とを対にして、その三次元原画像の奥行き方向に向かい
且つ投影面がその視点からの視線方向に対して垂直にな
るように更新する手段と、各対となる視点と投影面毎に
その間に介在する単位三次元画像をその視点位置及び視
線方向から投影面に中心投影して中心投影画像を得る手
段と、この中心投影画像の各画素をその視点位置からの
距離が遠い程画素濃度を小さくする陰影化処理及び同一
画素で重なりあった画素濃度があったときに視点位置か
らの距離の最も小さい位置の画素濃度をその画素位置の
濃度とする隠面化処理を行い、これによって擬似三次元
画像を得る手段と、かくして得た更新毎の単位三次元画
像の擬似三次元画像を表示する手段と、より成る画像表
示装置において、更新毎に、その更新前の単位三次元画像の隠面化画像の
各画素濃度に含まれる視点からの距離をみてその時の視
点位置から最も遠い画素位置を見つけ出し、この最も遠
い画素位置に近づくように更新後の視点位置及び視線方
向を定めるようにした手段を備えて成る画像表示装置。