JPH0950537A - ボリューム・レンダリング装置及び方法 - Google Patents
ボリューム・レンダリング装置及び方法Info
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- JPH0950537A JPH0950537A JP7203191A JP20319195A JPH0950537A JP H0950537 A JPH0950537 A JP H0950537A JP 7203191 A JP7203191 A JP 7203191A JP 20319195 A JP20319195 A JP 20319195A JP H0950537 A JPH0950537 A JP H0950537A
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/04—Texture mapping
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/005—General purpose rendering architectures
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- G—PHYSICS
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/08—Volume rendering
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のボリューム・レンダリングは、ソフト
ウェアで実施すると処理が遅く、近似方式だとイメージ
が狂って品質が良くないという課題があった。 【解決手段】 原ボリューム・データを記憶するボクセ
ル・メモリと、このボリューム・オブジェクトを視点か
ら見た平面にスライスするボリューム平面のパラメータ
を計算し、また、マッピング・オブジェクトを視点座標
系にスライスする３次元マッピング平面のパラメータも
計算し、更に、３次元マッピング平面にグラフィックス
処理をして２次元マッピング平面に変換するパラメータ
設定手段と、ボクセルメモリ・アドレスと、３次元に拡
張したマッピング平面を示す画像メモリ・アドレス生成
手段と、ボリューム平面をマッピング平面にマッピング
した内容を記憶する画像メモリと、データを画像メモリ
からのマッピング平面上に半透明のブレンディングされ
たデータを得るブレンディング手段を備えた。
ウェアで実施すると処理が遅く、近似方式だとイメージ
が狂って品質が良くないという課題があった。 【解決手段】 原ボリューム・データを記憶するボクセ
ル・メモリと、このボリューム・オブジェクトを視点か
ら見た平面にスライスするボリューム平面のパラメータ
を計算し、また、マッピング・オブジェクトを視点座標
系にスライスする３次元マッピング平面のパラメータも
計算し、更に、３次元マッピング平面にグラフィックス
処理をして２次元マッピング平面に変換するパラメータ
設定手段と、ボクセルメモリ・アドレスと、３次元に拡
張したマッピング平面を示す画像メモリ・アドレス生成
手段と、ボリューム平面をマッピング平面にマッピング
した内容を記憶する画像メモリと、データを画像メモリ
からのマッピング平面上に半透明のブレンディングされ
たデータを得るブレンディング手段を備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、画面に３次元ボ
クセル・データを表示するボリューム・レンダリング装
置に関するものである。
クセル・データを表示するボリューム・レンダリング装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ボリューム・レンダリングは、医学分野
などのＣＴスキャナやＭＲＩなどから得られた３次元離
散空間に存在するデータ（ボリューム・データ）を、デ
ィスプレイなどに可視化する方法である。このようなボ
リューム・データは、３次元格子上の点（ボクセル）に
フィールドデータと呼ばれるデータを持つ。ＣＴではこ
のフィールドデータは密度などが用いられ、この密度に
応じてボクセルに色付けすることでボリューム・データ
を表示する。これにより、データの全体の様子を理解し
やすくなる。
などのＣＴスキャナやＭＲＩなどから得られた３次元離
散空間に存在するデータ（ボリューム・データ）を、デ
ィスプレイなどに可視化する方法である。このようなボ
リューム・データは、３次元格子上の点（ボクセル）に
フィールドデータと呼ばれるデータを持つ。ＣＴではこ
のフィールドデータは密度などが用いられ、この密度に
応じてボクセルに色付けすることでボリューム・データ
を表示する。これにより、データの全体の様子を理解し
やすくなる。
【０００３】ボリューム・データの可視化方法として大
きく２つの種類がある。まず１つ目の方法としては、ボ
リューム・データの中で等しいデータを持つボクセルを
繋ぎ合わせた等値面を形成し、この等値面に対して面や
線などのプリミティブを割り当てて表示するサーフェス
レンダリング方法がある。もう１つは、ボクセル・デー
タをレイキャスティング法などを使用して直接表示する
方法である。まず、第１のサーフェスグラフィックスを
使用する場合は、等しいボクセル・データを結んででき
た等値面（２次元の等高線の拡張したもの）を作りあ
げ、この等値面に対して面やパッチをあてて、サーフェ
スグラフィックスでレンダリングすることで表示を行っ
ている。即ち、スライス・バイ・スライス法とも呼ばれ
る。このような等値面を作り出す手法には、MARCHING C
UBES法などの時間のかかる方法がある。このようなサー
フェスグラフィックスを利用したボリューム・レンダリ
ングでは、ボリューム・レンダリングの特徴であるボリ
ューム・データ全体を眺めることができない。つまり、
ある値をフィールドデータに持つボリューム・データし
か表示することができない。
きく２つの種類がある。まず１つ目の方法としては、ボ
リューム・データの中で等しいデータを持つボクセルを
繋ぎ合わせた等値面を形成し、この等値面に対して面や
線などのプリミティブを割り当てて表示するサーフェス
レンダリング方法がある。もう１つは、ボクセル・デー
タをレイキャスティング法などを使用して直接表示する
方法である。まず、第１のサーフェスグラフィックスを
使用する場合は、等しいボクセル・データを結んででき
た等値面（２次元の等高線の拡張したもの）を作りあ
げ、この等値面に対して面やパッチをあてて、サーフェ
スグラフィックスでレンダリングすることで表示を行っ
ている。即ち、スライス・バイ・スライス法とも呼ばれ
る。このような等値面を作り出す手法には、MARCHING C
UBES法などの時間のかかる方法がある。このようなサー
フェスグラフィックスを利用したボリューム・レンダリ
ングでは、ボリューム・レンダリングの特徴であるボリ
ューム・データ全体を眺めることができない。つまり、
ある値をフィールドデータに持つボリューム・データし
か表示することができない。
【０００４】一方、第２の直接表示するボリューム・レ
ンダリングの場合、表示する面（ディスプレイ上の面）
のピクセルからレイを発生させ、レイトレーシングと同
様な処理を行ってボクセル・データをサンプリングする
必要がある。この計算は、レイトレーシング法のよう
に、非常に多量の計算実行が必要である。このような方
法は、文献Levoy,M.,■Display of Surefaces from Vol
ume Data, ■IEEE Computer Graphics and Application
s, Vol.8, No.3, pp.29-37, 1988.やGarrity, M.P.,■R
aytracing Irregular Volume Data, ■Computer Graphi
cs, Vol24, No.5, pp.35-40,1990に記載されている。こ
のため、直接表示するためにA Generalized Object Dis
play Processor Architecture(GODPA), Voxel Processo
rやCubeや3DP4などの並列計算機が開発されている。例
えば、GODAPA装置では、Processingelement(PE)として
６４個、Intermediate processor(IP)として８個、Outp
ut Processor(OP)として１個と多量のプロセッサを必要
としている。
ンダリングの場合、表示する面（ディスプレイ上の面）
のピクセルからレイを発生させ、レイトレーシングと同
様な処理を行ってボクセル・データをサンプリングする
必要がある。この計算は、レイトレーシング法のよう
に、非常に多量の計算実行が必要である。このような方
法は、文献Levoy,M.,■Display of Surefaces from Vol
ume Data, ■IEEE Computer Graphics and Application
s, Vol.8, No.3, pp.29-37, 1988.やGarrity, M.P.,■R
aytracing Irregular Volume Data, ■Computer Graphi
cs, Vol24, No.5, pp.35-40,1990に記載されている。こ
のため、直接表示するためにA Generalized Object Dis
play Processor Architecture(GODPA), Voxel Processo
rやCubeや3DP4などの並列計算機が開発されている。例
えば、GODAPA装置では、Processingelement(PE)として
６４個、Intermediate processor(IP)として８個、Outp
ut Processor(OP)として１個と多量のプロセッサを必要
としている。
【０００５】また、以上のようなボリューム・レンダリ
ング手法ではなく、本特許と同様ボリューム・データを
スライスして、そのスライス画像を半透明表示すること
でボリューム・レンダリングを行う方法がある。この簡
易でシェーディング法とも呼ばれる方法として、特開平
５−２６６２１６の「ボリューム・レンダリングを行う
方法及び装置」がある。この特許公報では、スライスし
た平面を三角形分割し、各三角形の頂点のボクセル・デ
ータから頂点の色データを求め、三角形内部に対して
は、頂点からの補間で求めている。図１６に構成図を示
す。１０５はベクトル勾配を計算するベクトル勾配演算
部、１０６は視点との距離を演算する距離演算部、１０
７は等値面を抽出する等値面抽出部、１０８は色データ
と不透明度を計算する光学属性計算部、１０９はサーフ
ェスレンダリング用のスキャンコンバージョンを含む３
Ｄグラフィックスプロセッサ、１１０はボリューム・デ
ータを保持するボリューム・データ第一メモリ、１１１
は視点座標を保持する視点座標メモリ、１１２はサンプ
リング間隔を保持するサンプリング間隔メモリ、１１３
は勾配ベクタ演算部５と距離演算部６の結果を保持する
ボリューム・データ第二メモリである。１１４は等値面
抽出部から抽出された三角形のデータを保持する三角形
データ第一メモリ、１１６は色データと不透明度を加え
た三角形データを保持する三角形データ第二メモリであ
る。１１７はフレームバッファである。
ング手法ではなく、本特許と同様ボリューム・データを
スライスして、そのスライス画像を半透明表示すること
でボリューム・レンダリングを行う方法がある。この簡
易でシェーディング法とも呼ばれる方法として、特開平
５−２６６２１６の「ボリューム・レンダリングを行う
方法及び装置」がある。この特許公報では、スライスし
た平面を三角形分割し、各三角形の頂点のボクセル・デ
ータから頂点の色データを求め、三角形内部に対して
は、頂点からの補間で求めている。図１６に構成図を示
す。１０５はベクトル勾配を計算するベクトル勾配演算
部、１０６は視点との距離を演算する距離演算部、１０
７は等値面を抽出する等値面抽出部、１０８は色データ
と不透明度を計算する光学属性計算部、１０９はサーフ
ェスレンダリング用のスキャンコンバージョンを含む３
Ｄグラフィックスプロセッサ、１１０はボリューム・デ
ータを保持するボリューム・データ第一メモリ、１１１
は視点座標を保持する視点座標メモリ、１１２はサンプ
リング間隔を保持するサンプリング間隔メモリ、１１３
は勾配ベクタ演算部５と距離演算部６の結果を保持する
ボリューム・データ第二メモリである。１１４は等値面
抽出部から抽出された三角形のデータを保持する三角形
データ第一メモリ、１１６は色データと不透明度を加え
た三角形データを保持する三角形データ第二メモリであ
る。１１７はフレームバッファである。
【０００６】以上のように構成された従来例の動作を、
図１７のフローチャートをもとに以下に説明する。ま
ず、ボリューム・データをボリューム・データ第一メモ
リ１１０に、視点座標を視点座標メモリ１１１に、ボリ
ューム・データをサンプリングするサンプリング間隔
を、サンプリング間隔メモリ１１２に入力する（ステッ
プ１０１）。次に、サンプリング点におけるデータ勾配
ベクタを勾配ベクタ演算部で計算結果と、視点との距離
を計算し、これらの結果をボリューム・データ第二メモ
リ１１３に入力する（ステップ１０２）。ボリューム・
データ第二メモリのデータは、等値面抽出部１０７から
等値面として距離の等しい点の集合を三角形の集合を取
り出し、三角形データメモリ第一メモリ１１４に入力す
る（ステップ１０３）。光学属性計算部８では、三角形
データ第一メモリ１１４のデータから、三角形の頂点の
色データと不透明度の計算結果を、三角形データ第二メ
モリ１１６に入力する（ステップ１０４）。３Ｄグラフ
ィックスプロセッサ１０９は、三角形データ第二メモリ
１１６に保持されている三角形の頂点データから、図１
８のようなスキャンコンバージョンによって、各ピクセ
ルのデータを線形補間によって求める（ステップ１０
５）。この際、ピクセルに対応するボリューム・データ
が存在するのに、補間によって求めるために、精度的に
問題がある。図１８の丸マークはピクセルを示し、図１
８の従来例の点線丸が使用されないボリューム・データ
を示していおり、点線丸のピクセルのデータを求めるた
めに、３頂点のボリューム・データから補間して求めて
いる。この結果をフレームバッファ１１７に書き込む
（ステップ１０６）ことで、ボリューム・レンダリング
を実現している。
図１７のフローチャートをもとに以下に説明する。ま
ず、ボリューム・データをボリューム・データ第一メモ
リ１１０に、視点座標を視点座標メモリ１１１に、ボリ
ューム・データをサンプリングするサンプリング間隔
を、サンプリング間隔メモリ１１２に入力する（ステッ
プ１０１）。次に、サンプリング点におけるデータ勾配
ベクタを勾配ベクタ演算部で計算結果と、視点との距離
を計算し、これらの結果をボリューム・データ第二メモ
リ１１３に入力する（ステップ１０２）。ボリューム・
データ第二メモリのデータは、等値面抽出部１０７から
等値面として距離の等しい点の集合を三角形の集合を取
り出し、三角形データメモリ第一メモリ１１４に入力す
る（ステップ１０３）。光学属性計算部８では、三角形
データ第一メモリ１１４のデータから、三角形の頂点の
色データと不透明度の計算結果を、三角形データ第二メ
モリ１１６に入力する（ステップ１０４）。３Ｄグラフ
ィックスプロセッサ１０９は、三角形データ第二メモリ
１１６に保持されている三角形の頂点データから、図１
８のようなスキャンコンバージョンによって、各ピクセ
ルのデータを線形補間によって求める（ステップ１０
５）。この際、ピクセルに対応するボリューム・データ
が存在するのに、補間によって求めるために、精度的に
問題がある。図１８の丸マークはピクセルを示し、図１
８の従来例の点線丸が使用されないボリューム・データ
を示していおり、点線丸のピクセルのデータを求めるた
めに、３頂点のボリューム・データから補間して求めて
いる。この結果をフレームバッファ１１７に書き込む
（ステップ１０６）ことで、ボリューム・レンダリング
を実現している。
【０００７】また、テクスチャ・マッピング装置として
は、特開平５−２９８４５６のテクスチャ・マッピング
方式がある。この方式は、２次元テクスチャ・マッピン
グ装置を実現したものである。図１９の１９１は多角形
のエッジを左エッジと右エッジに分割する手段を有する
マイクロプロセッサ、１９２はマイクロプロセッサ１９
１により分割された左エッジの補間処理をおこなう左エ
ッジ補間回路、１９３はマイクロプロセッサ１９１によ
り分割された右エッジの補間処理を行う右エッジ補間回
路、１９４は左エッジ補間回路１９２と、右エッジ補間
回路１９３から出力される２つの点データを入力とし
て、上記２点から決まるスキャンラインに平行な直線を
補間するピクセル補間回路、１９５はテクスチャのデー
タを保持し、ピクセル補間回路１９４が出力するテクス
チャ・アドレスを入力として、そのアドレスの示すテク
スチャ・データを出力するテクスチャ・メモリ、１９６
は左エッジ補間回路１９２と右エッジ１９３から構成さ
れ、図２１のような多角形ＡＢＣＤをスキャンライン上
の線分Ｌ１Ｒ１，Ｌ２Ｒ２に分割するエッジのスキャン
変換を行うスキャン変換部である。
は、特開平５−２９８４５６のテクスチャ・マッピング
方式がある。この方式は、２次元テクスチャ・マッピン
グ装置を実現したものである。図１９の１９１は多角形
のエッジを左エッジと右エッジに分割する手段を有する
マイクロプロセッサ、１９２はマイクロプロセッサ１９
１により分割された左エッジの補間処理をおこなう左エ
ッジ補間回路、１９３はマイクロプロセッサ１９１によ
り分割された右エッジの補間処理を行う右エッジ補間回
路、１９４は左エッジ補間回路１９２と、右エッジ補間
回路１９３から出力される２つの点データを入力とし
て、上記２点から決まるスキャンラインに平行な直線を
補間するピクセル補間回路、１９５はテクスチャのデー
タを保持し、ピクセル補間回路１９４が出力するテクス
チャ・アドレスを入力として、そのアドレスの示すテク
スチャ・データを出力するテクスチャ・メモリ、１９６
は左エッジ補間回路１９２と右エッジ１９３から構成さ
れ、図２１のような多角形ＡＢＣＤをスキャンライン上
の線分Ｌ１Ｒ１，Ｌ２Ｒ２に分割するエッジのスキャン
変換を行うスキャン変換部である。
【０００８】図２０は、図１９に示される左エッジ補間
回路１９２と、右エッジ補間回路１９３とピクセル補間
回路１９４の一例を示す図である。２０１は表示画面の
Ｘ座標を補間しながら生成する補間回路、２０２は表示
画面のＹ座標を補間しながら生成する補間回路、２０３
は表示画面のＺ座標を補間しながら生成する補間回路、
２０４はテクスチャ平面のＸ座標Ｘｔを補間しながら生
成する補間回路、２０５はテクスチャ平面のＹ座標Ｙｔ
を補間しながら生成する補間回路である。
回路１９２と、右エッジ補間回路１９３とピクセル補間
回路１９４の一例を示す図である。２０１は表示画面の
Ｘ座標を補間しながら生成する補間回路、２０２は表示
画面のＹ座標を補間しながら生成する補間回路、２０３
は表示画面のＺ座標を補間しながら生成する補間回路、
２０４はテクスチャ平面のＸ座標Ｘｔを補間しながら生
成する補間回路、２０５はテクスチャ平面のＹ座標Ｙｔ
を補間しながら生成する補間回路である。
【０００９】次に、これらの図と図２１を用いて従来の
テクスチャ・マッピング装置の動作について説明する。
マイクロプロセッサ１４１に画面に表示する多角形の頂
点データＡ，Ｂ，Ｃ，ＤのＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、各頂点
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応するテクスチャの頂点Ｍａ，Ｍ
ｂ，Ｍｃ，Ｍｄのテクスチャ・アドレスＭｘ，Ｍｙを設
定する。マイクロプロセッサ１４１は、画面上に描画さ
れる多角形のエッジを左エッジＡＤＣと右エッジＡＢＣ
に分割する。このとき、エッジの各頂点に対応するテク
スチャのエッジもＭａＭｂＭｃとＭａＭｄＭｃに分割す
る。この多角形分割は、多角形を構成する頂点の中で、
Ｙ座標が最大値である頂点と最小値である頂点がエッジ
の端点になるように行なわれる。
テクスチャ・マッピング装置の動作について説明する。
マイクロプロセッサ１４１に画面に表示する多角形の頂
点データＡ，Ｂ，Ｃ，ＤのＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、各頂点
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応するテクスチャの頂点Ｍａ，Ｍ
ｂ，Ｍｃ，Ｍｄのテクスチャ・アドレスＭｘ，Ｍｙを設
定する。マイクロプロセッサ１４１は、画面上に描画さ
れる多角形のエッジを左エッジＡＤＣと右エッジＡＢＣ
に分割する。このとき、エッジの各頂点に対応するテク
スチャのエッジもＭａＭｂＭｃとＭａＭｄＭｃに分割す
る。この多角形分割は、多角形を構成する頂点の中で、
Ｙ座標が最大値である頂点と最小値である頂点がエッジ
の端点になるように行なわれる。
【００１０】次に、左エッジと右エッジのそれぞれの始
点となる頂点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、頂点Ａに対応す
るテクスチャの頂点ＭａのＸ座標値Ｍｘ，Ｙ座標値Ｍｙ
が、左エッジ補間回路１９２と右エッジ補間回路１９３
のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙの補間回路２０
１，２０２，２０３，２０４，２０５に設定される。各
補間回路の始点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙ値に差し込
まれる補間値を、マイクロプロセッサ１９１が計算す
る。この補間値は、エッジ端点間の差分をＹの差分で割
ったものである。ただし、Ｙの補間値は１に固定であ
る。これらの補間回路では、始点の値に順次、補間値を
加算していくことで、Ｙ座標の一番小さい点からＹ軸正
方向に補間していき、左エッジ補間回路１９２は頂点Ｌ
１，Ｌ２，Ｄを生成し、右エッジ補間回路１９３は頂点
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｂを生成する。
点となる頂点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、頂点Ａに対応す
るテクスチャの頂点ＭａのＸ座標値Ｍｘ，Ｙ座標値Ｍｙ
が、左エッジ補間回路１９２と右エッジ補間回路１９３
のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙの補間回路２０
１，２０２，２０３，２０４，２０５に設定される。各
補間回路の始点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙ値に差し込
まれる補間値を、マイクロプロセッサ１９１が計算す
る。この補間値は、エッジ端点間の差分をＹの差分で割
ったものである。ただし、Ｙの補間値は１に固定であ
る。これらの補間回路では、始点の値に順次、補間値を
加算していくことで、Ｙ座標の一番小さい点からＹ軸正
方向に補間していき、左エッジ補間回路１９２は頂点Ｌ
１，Ｌ２，Ｄを生成し、右エッジ補間回路１９３は頂点
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｂを生成する。
【００１１】このエッジ補間処理では、Ｙ方向に関して
は左エッジ補間回路１９２、右エッジ補間回路１９３と
もに同じ補間値（＝１）を加算していくので、各エッジ
補間回路から出力される左右エッジ上の点は、同一スキ
ャンライン上の点となっている。例えば、Ａ点から始め
ると、始めの補間によって左エッジ補間回路１９２から
は頂点Ｌ１、右エッジ補間回路１９３からはＬ１と同一
Ｙライン上に頂点Ｒ１が発生される。この２頂点は、Ｙ
方向に関して同一スキャンライン上の点となっている。
は左エッジ補間回路１９２、右エッジ補間回路１９３と
もに同じ補間値（＝１）を加算していくので、各エッジ
補間回路から出力される左右エッジ上の点は、同一スキ
ャンライン上の点となっている。例えば、Ａ点から始め
ると、始めの補間によって左エッジ補間回路１９２から
は頂点Ｌ１、右エッジ補間回路１９３からはＬ１と同一
Ｙライン上に頂点Ｒ１が発生される。この２頂点は、Ｙ
方向に関して同一スキャンライン上の点となっている。
【００１２】ピクセル補間回路１９４では、左右エッジ
補間回路から出力される頂点間を結ぶような点を生成す
る。例えば、頂点Ｌ１と頂点Ｒ１の間を埋める様な点Ｐ
１，Ｐ２を生成する。左エッジ補間回路１９２からの出
力される頂点Ｌ１のデータＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙ座標
値は、ピクセル補間回路１４４の始点データとして各補
間回路に入力される。また、マイクロプロセッサ１９１
は、左右エッジ補間回路１９２，１９３から出力される
頂点Ｌ１，Ｒ１のデータを読み込み、スキャンライン上
Ｌ１Ｒ１間の点を生成するための補間値を計算する。こ
の計算は、２頂点間のＺ，Ｒ，Ｇ，Ｂの差分をＸの差分
で割ったものを用い、ピクセル補間回路１９４の各補間
回路に設定する。ただし、このとき、ピクセル単位に補
間処理を行うために、Ｘ方向の補間値は単位である１
を、Ｙ方向の補間値には同一Ｙ値であるため０を設定す
る。ピクセル補間回路１９４は、エッジ補間回路と同様
に動作し、スキャンライン上の点Ｐ１，Ｐ２を生成す
る。
補間回路から出力される頂点間を結ぶような点を生成す
る。例えば、頂点Ｌ１と頂点Ｒ１の間を埋める様な点Ｐ
１，Ｐ２を生成する。左エッジ補間回路１９２からの出
力される頂点Ｌ１のデータＸ，Ｙ，Ｚ，Ｍｘ，Ｍｙ座標
値は、ピクセル補間回路１４４の始点データとして各補
間回路に入力される。また、マイクロプロセッサ１９１
は、左右エッジ補間回路１９２，１９３から出力される
頂点Ｌ１，Ｒ１のデータを読み込み、スキャンライン上
Ｌ１Ｒ１間の点を生成するための補間値を計算する。こ
の計算は、２頂点間のＺ，Ｒ，Ｇ，Ｂの差分をＸの差分
で割ったものを用い、ピクセル補間回路１９４の各補間
回路に設定する。ただし、このとき、ピクセル単位に補
間処理を行うために、Ｘ方向の補間値は単位である１
を、Ｙ方向の補間値には同一Ｙ値であるため０を設定す
る。ピクセル補間回路１９４は、エッジ補間回路と同様
に動作し、スキャンライン上の点Ｐ１，Ｐ２を生成す
る。
【００１３】ピクセル補間回路１９４から出力される点
のＸ，Ｙ，Ｚ座標値は、フレームメモリに出力され、Ｍ
ｘ，Ｍｙ座標はテクスチャ・メモリに入力される。テク
スチャ・メモリではＭｘ，Ｍｙ座標で示されるアドレス
の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂをフレームメモリに出力する。フレ
ームメモリに出力されたＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、Ｒ，Ｇ，
Ｂの色データにより画面に描画が行われていた。
のＸ，Ｙ，Ｚ座標値は、フレームメモリに出力され、Ｍ
ｘ，Ｍｙ座標はテクスチャ・メモリに入力される。テク
スチャ・メモリではＭｘ，Ｍｙ座標で示されるアドレス
の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂをフレームメモリに出力する。フレ
ームメモリに出力されたＸ，Ｙ，Ｚ座標値と、Ｒ，Ｇ，
Ｂの色データにより画面に描画が行われていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来のボリューム・レ
ンダリング装置は、以上のように構成されていたので、
レイトレーシングを高速に行うためのボリューム・レン
ダリング用の特別なハードウェアを必要とするか、ソフ
トウェアで処理するため処理が遅いという課題があっ
た。また、スライス断面を重ね合わせる特許公報では、
三角形内部ピクセルのカラー値と不透明度は、サンプリ
ングされた頂点間を補間することで求めているため、三
角形内部は実際のボリューム・データとは異なったイメ
ージが生成される可能性があり、また、ボリューム・デ
ータを拡大縮小した際に、ボリューム・データのサンプ
リングが粗くなる場合に、正しいレンダリングイメージ
を生成できないという課題があった。しかし、実際には
そのピクセルに対応するボリューム・データが存在して
おり、このピクセルに対応するボリュームでデータを使
うことで本手法は表示品質を向上できる。
ンダリング装置は、以上のように構成されていたので、
レイトレーシングを高速に行うためのボリューム・レン
ダリング用の特別なハードウェアを必要とするか、ソフ
トウェアで処理するため処理が遅いという課題があっ
た。また、スライス断面を重ね合わせる特許公報では、
三角形内部ピクセルのカラー値と不透明度は、サンプリ
ングされた頂点間を補間することで求めているため、三
角形内部は実際のボリューム・データとは異なったイメ
ージが生成される可能性があり、また、ボリューム・デ
ータを拡大縮小した際に、ボリューム・データのサンプ
リングが粗くなる場合に、正しいレンダリングイメージ
を生成できないという課題があった。しかし、実際には
そのピクセルに対応するボリューム・データが存在して
おり、このピクセルに対応するボリュームでデータを使
うことで本手法は表示品質を向上できる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な課題を解消するためになされたもので、例えば、既存
のテクスチャ・マッピング装置などのマッピング装置に
改良を加え、制御方法を変更することで、簡単にボリュ
ーム・レンダリングができる装置を得ることを目的とす
る。この際に、ボリューム・データの解像度内では補間
せずに、正しくボリューム・イメージを生成し、ボリュ
ーム・データの解像度を越える場合は、ボクセル・デー
タ間で補間処理して、ボリューム・データを高品質に生
成するボリューム・レンダリング装置を得ることを目的
とする。
な課題を解消するためになされたもので、例えば、既存
のテクスチャ・マッピング装置などのマッピング装置に
改良を加え、制御方法を変更することで、簡単にボリュ
ーム・レンダリングができる装置を得ることを目的とす
る。この際に、ボリューム・データの解像度内では補間
せずに、正しくボリューム・イメージを生成し、ボリュ
ーム・データの解像度を越える場合は、ボクセル・デー
タ間で補間処理して、ボリューム・データを高品質に生
成するボリューム・レンダリング装置を得ることを目的
とする。
【００１６】本発明に係るボリューム・レンダリング装
置は、原ボリューム・データを記憶するボクセル・メモ
リと、このボリューム・データが表すボリューム・オブ
ジェクトを視点から見た平面にスライスするボリューム
平面のパラメータを計算し、またボリューム・オブジェ
クトをマッピングするマッピング・オブジェクトを視点
座標系に設定してボリューム平面に対応するマッピング
・オブジェクトをスライスする３次元マッピング平面の
パラメータも計算し、更に上記３次元マッピング平面に
グラフィックス処理をして２次元マッピング平面に変換
するパラメータ設定手段と、ボリューム平面を示すボク
セルメモリ・アドレスと、３次元に拡張したマッピング
平面を示す画像メモリ・アドレスを必要に応じて補間し
て生成するアドレス生成手段と、ボリューム平面をマッ
ピング平面にマッピングした内容を記憶し、また後述の
ブレンディング手段出力の画像を書き戻す画像メモリ
と、ボクセル・メモリからのデータを画像メモリからの
マッピング平面にマッピングして半透明のブレンディン
グされたボリュームレンダリング・データを得るブレン
ディング手段を備えた。
置は、原ボリューム・データを記憶するボクセル・メモ
リと、このボリューム・データが表すボリューム・オブ
ジェクトを視点から見た平面にスライスするボリューム
平面のパラメータを計算し、またボリューム・オブジェ
クトをマッピングするマッピング・オブジェクトを視点
座標系に設定してボリューム平面に対応するマッピング
・オブジェクトをスライスする３次元マッピング平面の
パラメータも計算し、更に上記３次元マッピング平面に
グラフィックス処理をして２次元マッピング平面に変換
するパラメータ設定手段と、ボリューム平面を示すボク
セルメモリ・アドレスと、３次元に拡張したマッピング
平面を示す画像メモリ・アドレスを必要に応じて補間し
て生成するアドレス生成手段と、ボリューム平面をマッ
ピング平面にマッピングした内容を記憶し、また後述の
ブレンディング手段出力の画像を書き戻す画像メモリ
と、ボクセル・メモリからのデータを画像メモリからの
マッピング平面にマッピングして半透明のブレンディン
グされたボリュームレンダリング・データを得るブレン
ディング手段を備えた。
【００１７】また更に基本構成において、パラメータ設
定手段は、ボリューム・オブジェクトをボリューム平面
で切り出して得られる多角形を三角形に分割し、またマ
ッピング・オブジェクトを３次元マッピング平面で切り
出して得られた多角形も対応して三角形に分割し、この
得られた対応三角形にグラフィックス処理をして２次元
のマッピング平面上の三角形に変換するパラメータ設定
手段とし、またアドレス生成手段も対応するようにし
た。更に、アドレス生成手段は、左右エッジから補間し
て生成するようにした。また更に、マッピングに際して
ボクセル・メモリから読み出すボクセル・データとし
て、指定されたアドレスに最も近いボクセルを選択する
か、またはｂｉｌｉｎｅａｒ補間でデータを得るように
した。
定手段は、ボリューム・オブジェクトをボリューム平面
で切り出して得られる多角形を三角形に分割し、またマ
ッピング・オブジェクトを３次元マッピング平面で切り
出して得られた多角形も対応して三角形に分割し、この
得られた対応三角形にグラフィックス処理をして２次元
のマッピング平面上の三角形に変換するパラメータ設定
手段とし、またアドレス生成手段も対応するようにし
た。更に、アドレス生成手段は、左右エッジから補間し
て生成するようにした。また更に、マッピングに際して
ボクセル・メモリから読み出すボクセル・データとし
て、指定されたアドレスに最も近いボクセルを選択する
か、またはｂｉｌｉｎｅａｒ補間でデータを得るように
した。
【００１８】この発明に係るボリューム・レンダリング
方法は、原ボリューム・データが表すボリューム・オブ
ジェクトに対応するマッピング・オブジェクトを設定す
るステップと、視点方向から見た平面にボリューム平面
を設定するステップと、ボリューム・オブジェクトに対
応するマッピング平面を設定するステップと、ボリュー
ム平面上のデータをテクスチャ・データとしてマッピン
グ平面上のデータとでテクスチャ・マッピング処理をす
るステップと、マッピング平面上のデータを半透明描画
のためのブレンディングをしながら表示メモリに書き戻
すステップを備えた。
方法は、原ボリューム・データが表すボリューム・オブ
ジェクトに対応するマッピング・オブジェクトを設定す
るステップと、視点方向から見た平面にボリューム平面
を設定するステップと、ボリューム・オブジェクトに対
応するマッピング平面を設定するステップと、ボリュー
ム平面上のデータをテクスチャ・データとしてマッピン
グ平面上のデータとでテクスチャ・マッピング処理をす
るステップと、マッピング平面上のデータを半透明描画
のためのブレンディングをしながら表示メモリに書き戻
すステップを備えた。
【００１９】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．以下に、この発明のボリューム・レンダ
リング装置の構成を図１について説明する。図１におい
て、１１はボクセル・メモリで、描画対象となるボリュ
ーム・データを記憶する。１２はパラメータ計算手段
で、ボリューム空間内に設定したボリューム・オブジェ
クトとボリューム空間に設定した視点と、注視点からボ
リューム・オブジェクトをスライスするボリューム平面
を決定し、ボリューム・オブジェクトをマッピングする
マッピング・オブジェクトを視点座標系空間に設定し、
更に、ボリューム平面をマッピングする３次元マッピン
グ平面を視点座標系空間に決定し、その３次元マッピン
グ平面をグラフィックス処理を施し、２次元のマッピン
グ平面に変換する。１３はアドレス生成手段で、ボリュ
ーム平面に含まれるボクセルを示すボクセルメモリ・ア
ドレスと、マッピング平面を示す画像メモリ・アドレス
を生成する。１４は画像メモリで、ボリューム平面をマ
ッピング平面にマッピングした内容を記憶し、画像メモ
リ・アドレスによって示されるデータのリード／ライト
が可能である。１５はブレンディング手段で、ボクセル
・メモリから読み出したデータと、画像メモリ１４から
読み出したデータをブレンディングする。上記ボクセル
・メモリ１１ないし画像メモリ１４は、テクスチャ・マ
ッピング装置としても必須の構成要素であり、これをボ
リューム・レンダリング用に３次元に拡大アレンジし、
ブレンディング手段１５を付加している。
リング装置の構成を図１について説明する。図１におい
て、１１はボクセル・メモリで、描画対象となるボリュ
ーム・データを記憶する。１２はパラメータ計算手段
で、ボリューム空間内に設定したボリューム・オブジェ
クトとボリューム空間に設定した視点と、注視点からボ
リューム・オブジェクトをスライスするボリューム平面
を決定し、ボリューム・オブジェクトをマッピングする
マッピング・オブジェクトを視点座標系空間に設定し、
更に、ボリューム平面をマッピングする３次元マッピン
グ平面を視点座標系空間に決定し、その３次元マッピン
グ平面をグラフィックス処理を施し、２次元のマッピン
グ平面に変換する。１３はアドレス生成手段で、ボリュ
ーム平面に含まれるボクセルを示すボクセルメモリ・ア
ドレスと、マッピング平面を示す画像メモリ・アドレス
を生成する。１４は画像メモリで、ボリューム平面をマ
ッピング平面にマッピングした内容を記憶し、画像メモ
リ・アドレスによって示されるデータのリード／ライト
が可能である。１５はブレンディング手段で、ボクセル
・メモリから読み出したデータと、画像メモリ１４から
読み出したデータをブレンディングする。上記ボクセル
・メモリ１１ないし画像メモリ１４は、テクスチャ・マ
ッピング装置としても必須の構成要素であり、これをボ
リューム・レンダリング用に３次元に拡大アレンジし、
ブレンディング手段１５を付加している。
【００２０】次に、図２に示した具体例を用いて、その
動作について説明する。まず最初に、本手法の概要を説
明する。本手法は、ボリューム・データを定義するボリ
ューム・オブジェクトと、ボリューム・データをマッピ
ングするマッピング・オブジェクトの２つのオブジェク
トを用意する。例えば、両オブジェクトを６面体とする
と、各頂点間に対応関係をもたせて、ボリューム・オブ
ジェクトの内容をマッピング・オブジェクトにマッピン
グすることで、描画を行う方法である。このマッピング
方法は、ボリューム・オブジェクトを視点からの距離に
応じてスライスしたボリューム平面と、前述の対応関係
に基づいて、ボリューム平面に対応するようなマッピン
グ・オブジェクトにおけるマッピング平面を設定し、こ
の２平面間でテクスチャ・マッピングと同様なマッピン
グ処理を行う。切り出された複数のマッピング平面を画
像メモリに書き込む際に、ブレンディングを行うこと
で、ボリューム・レンダリングを行う。即ち、元のボク
セル・メモリからのデータを、視点面から見たマッピン
グ・オブジェクト中の複数の距離面でスライスしてマッ
ピングし、重層表示するので、正確なデータが得られ、
テクスチャ・マッピングの装置又は思想が利用できて、
しかも、距離データも織り込めることになる。
動作について説明する。まず最初に、本手法の概要を説
明する。本手法は、ボリューム・データを定義するボリ
ューム・オブジェクトと、ボリューム・データをマッピ
ングするマッピング・オブジェクトの２つのオブジェク
トを用意する。例えば、両オブジェクトを６面体とする
と、各頂点間に対応関係をもたせて、ボリューム・オブ
ジェクトの内容をマッピング・オブジェクトにマッピン
グすることで、描画を行う方法である。このマッピング
方法は、ボリューム・オブジェクトを視点からの距離に
応じてスライスしたボリューム平面と、前述の対応関係
に基づいて、ボリューム平面に対応するようなマッピン
グ・オブジェクトにおけるマッピング平面を設定し、こ
の２平面間でテクスチャ・マッピングと同様なマッピン
グ処理を行う。切り出された複数のマッピング平面を画
像メモリに書き込む際に、ブレンディングを行うこと
で、ボリューム・レンダリングを行う。即ち、元のボク
セル・メモリからのデータを、視点面から見たマッピン
グ・オブジェクト中の複数の距離面でスライスしてマッ
ピングし、重層表示するので、正確なデータが得られ、
テクスチャ・マッピングの装置又は思想が利用できて、
しかも、距離データも織り込めることになる。
【００２１】以下に、図３のフローチャートと図１の構
成図をもとに動作を説明する。前提として、ＣＴスキャ
ナやＭＲＩ、超音波センサで得られた２次元断面画像
が、画像処理などの手法や色計算などを施された上で、
ボクセル・メモリにボリューム・データとして記憶され
ているとする。まず、３次元ボリューム・データを表示
するために、ボクセル・メモリ１１内にマッピングする
領域を決めるボリューム・オブジェクトを設定する（ス
テップ１、従来のステップ１０１，１０２，１０４に相
当）。次に、このボリューム・オブジェクトをマッピン
グするマッピング・オブジェクトを、視点座標系空間に
設定する（ステップ２）。例えば、図２（ａ）のような
ボクセル・メモリ１１に定義されているボリューム・オ
ブジェクトに対して、図２（ｄ）のように、マッピング
・オブジェクトとして立方体を設定する。このとき、視
点座標系空間のマッピング・オブジェクトのＡｖ，Ｂ
ｖ，Ｃｖ，Ｄｖ，Ｅｖ，Ｆｖ，Ｇｖ，Ｈｖと、ボクセル
・メモリ空間のボリューム・オブジェクトのＡｂ，Ｂ
ｂ，Ｃｂ，Ｄｂ，Ｅｂ，Ｆｂ，Ｇｂ，Ｈｂをそれぞれ対
応付ける。
成図をもとに動作を説明する。前提として、ＣＴスキャ
ナやＭＲＩ、超音波センサで得られた２次元断面画像
が、画像処理などの手法や色計算などを施された上で、
ボクセル・メモリにボリューム・データとして記憶され
ているとする。まず、３次元ボリューム・データを表示
するために、ボクセル・メモリ１１内にマッピングする
領域を決めるボリューム・オブジェクトを設定する（ス
テップ１、従来のステップ１０１，１０２，１０４に相
当）。次に、このボリューム・オブジェクトをマッピン
グするマッピング・オブジェクトを、視点座標系空間に
設定する（ステップ２）。例えば、図２（ａ）のような
ボクセル・メモリ１１に定義されているボリューム・オ
ブジェクトに対して、図２（ｄ）のように、マッピング
・オブジェクトとして立方体を設定する。このとき、視
点座標系空間のマッピング・オブジェクトのＡｖ，Ｂ
ｖ，Ｃｖ，Ｄｖ，Ｅｖ，Ｆｖ，Ｇｖ，Ｈｖと、ボクセル
・メモリ空間のボリューム・オブジェクトのＡｂ，Ｂ
ｂ，Ｃｂ，Ｄｂ，Ｅｂ，Ｆｂ，Ｇｂ，Ｈｂをそれぞれ対
応付ける。
【００２２】更に、視点座標系空間とボクセル空間で同
様に設定された視点と、視線方向から求まるボリューム
・オブジェクトを切断するボリューム平面の方程式を求
め（ステップ３）、前述の対応関係の基づいてボリュー
ム平面に対応するマッピング・オブジェクトを切断する
マッピング平面の方程式を求める（ステップ４、従来例
のステップ１０３相当）。例えば、視線ベクトルを
（ａ，ｂ，ｃ）とすると、これを法線ベクトルとする平
面方程式は、以下の式（１）になる。 ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄ （１） ここでｄは任意の定数で、視点と平面との距離の関係を
示している。複数の断面の設定は、このｄを変えて行
う。図２（ｂ）は、ｄを変えた平面列の一例である。こ
の定数ｄは、ボリューム・オブジェクトの構成に応じて
任意に設定可能である。以上のボリューム平面とマッピ
ング平面の計算を、パラメータ計算手段１２で行い、ボ
リューム平面のパラメータと、グラフィックス処理を施
され２次元の画像メモリの空間に変換されたマッピング
平面のパラメータを、アドレス生成手段１３に設定す
る。図２（ｃ）は、スライスされたボリューム平面、図
２（ｅ）は、２次元の画像メモリ１４の空間に変換され
たマッピング平面を示す。
様に設定された視点と、視線方向から求まるボリューム
・オブジェクトを切断するボリューム平面の方程式を求
め（ステップ３）、前述の対応関係の基づいてボリュー
ム平面に対応するマッピング・オブジェクトを切断する
マッピング平面の方程式を求める（ステップ４、従来例
のステップ１０３相当）。例えば、視線ベクトルを
（ａ，ｂ，ｃ）とすると、これを法線ベクトルとする平
面方程式は、以下の式（１）になる。 ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄ （１） ここでｄは任意の定数で、視点と平面との距離の関係を
示している。複数の断面の設定は、このｄを変えて行
う。図２（ｂ）は、ｄを変えた平面列の一例である。こ
の定数ｄは、ボリューム・オブジェクトの構成に応じて
任意に設定可能である。以上のボリューム平面とマッピ
ング平面の計算を、パラメータ計算手段１２で行い、ボ
リューム平面のパラメータと、グラフィックス処理を施
され２次元の画像メモリの空間に変換されたマッピング
平面のパラメータを、アドレス生成手段１３に設定す
る。図２（ｃ）は、スライスされたボリューム平面、図
２（ｅ）は、２次元の画像メモリ１４の空間に変換され
たマッピング平面を示す。
【００２３】アドレス生成手段１３は、ボリューム平面
を構成するボクセルを示すボクセルメモリ・アドレス
を、ボクセル座標系の直交３軸のそれぞれに対して補間
処理を行いながら生成する。また、同様にマッピング平
面を構成する画素を示す画像メモリ・アドレスを、画像
メモリ内の直交２軸のそれぞれに対して、補間処理を行
いながら生成する（ステップ５、従来例のステップ１０
５相当）。こうして、マッピング平面に多層のデータを
書き込んでいく。
を構成するボクセルを示すボクセルメモリ・アドレス
を、ボクセル座標系の直交３軸のそれぞれに対して補間
処理を行いながら生成する。また、同様にマッピング平
面を構成する画素を示す画像メモリ・アドレスを、画像
メモリ内の直交２軸のそれぞれに対して、補間処理を行
いながら生成する（ステップ５、従来例のステップ１０
５相当）。こうして、マッピング平面に多層のデータを
書き込んでいく。
【００２４】次に、画像メモリ・アドレスとボクセルメ
モリ・アドレスは、ブレンディング手段１５に設定され
る。ボクセルメモリ・アドレスで示されたボクセル・メ
モリ１１のデータは、ブレンディング手段１５に読み出
され、更に、ブレンディング手段１５は、画像メモリ・
アドレスで指示される画像メモリ１４のデータを読み出
し、ボクセル・メモリ１１から読み出したデータと、画
像メモリ１４から読み出されたデータをブレンディング
する（ステップ６、従来例のステップ１０６に相当）。
具体的には、図２（ｃ）のボクセル・メモリのデータを
Ｓ、画像メモリ中のスライスしたマッピング平面上の旧
データをＤｏｌｄ、ブレンディング後の新データをＤｎ
ｅｗとすると、 Ｄｎｅｗ＝αＳ＋（１−α）Ｄｏｌｄ （２） 但し、０＜α＜１として、ブレンディング後のデータを
得る。ブレンディングされたデータは、画像メモリ１４
の読み出したアドレスと同じアドレスに書き込む。具体
例を示すと、ボクセル・データから読み出すデータの集
合は、図２の（ｃ）のようなボリューム平面で表され、
この平面をブレンディングしながらマッピング平面にマ
ッピングすることで、図２（ｆ）のようなボリュームレ
ンダリング・イメージを生成する。
モリ・アドレスは、ブレンディング手段１５に設定され
る。ボクセルメモリ・アドレスで示されたボクセル・メ
モリ１１のデータは、ブレンディング手段１５に読み出
され、更に、ブレンディング手段１５は、画像メモリ・
アドレスで指示される画像メモリ１４のデータを読み出
し、ボクセル・メモリ１１から読み出したデータと、画
像メモリ１４から読み出されたデータをブレンディング
する（ステップ６、従来例のステップ１０６に相当）。
具体的には、図２（ｃ）のボクセル・メモリのデータを
Ｓ、画像メモリ中のスライスしたマッピング平面上の旧
データをＤｏｌｄ、ブレンディング後の新データをＤｎ
ｅｗとすると、 Ｄｎｅｗ＝αＳ＋（１−α）Ｄｏｌｄ （２） 但し、０＜α＜１として、ブレンディング後のデータを
得る。ブレンディングされたデータは、画像メモリ１４
の読み出したアドレスと同じアドレスに書き込む。具体
例を示すと、ボクセル・データから読み出すデータの集
合は、図２の（ｃ）のようなボリューム平面で表され、
この平面をブレンディングしながらマッピング平面にマ
ッピングすることで、図２（ｆ）のようなボリュームレ
ンダリング・イメージを生成する。
【００２５】また、図２２のように、ボリューム・デー
タを透視効果を施したイメージを生成する場合に、従来
例では、ボリューム・データ全部に対して奥行きを示す
Ｚ値で割り算をする必要がある。しかし、本実施例で
は、ステップ２のマッピング・オブジェクトを設定する
ときに、マッピング・オブジェクトを構成する頂点に対
してのみ奥行きを示すＺ値で割り算を行うことで、透視
効果を実現することができる。
タを透視効果を施したイメージを生成する場合に、従来
例では、ボリューム・データ全部に対して奥行きを示す
Ｚ値で割り算をする必要がある。しかし、本実施例で
は、ステップ２のマッピング・オブジェクトを設定する
ときに、マッピング・オブジェクトを構成する頂点に対
してのみ奥行きを示すＺ値で割り算を行うことで、透視
効果を実現することができる。
【００２６】このように、本実施例は、正しい３次元透
視を得るために、従来例のテクスチャ・マッピング装置
を３次元を扱えるように拡張し、ブレンディング装置を
新たに付け加えることで、容易に実現することが可能で
ある。
視を得るために、従来例のテクスチャ・マッピング装置
を３次元を扱えるように拡張し、ブレンディング装置を
新たに付け加えることで、容易に実現することが可能で
ある。
【００２７】実施の形態２．この発明の実施の形態２の
ボリューム・レンダリング装置の概念を、図４に基づい
て説明する。図４（ａ）は、ボリューム平面とボクセル
・メモリとの交わりが複雑な形になる場合である。この
ような場合、図４の（ｂ）のように、切り出された多角
形を三角形１，２，３，４に分割する。図４では、三角
形ストリップ形式に分割しているが、どのような分割方
法で可能である。実施の形態１の図３のフローチャート
に、三角形分割（ステップ５ｂ）を加えた動作フローチ
ャートが図５である。画像メモリへ書き込むマッピング
平面も、ボリューム平面で分割したものと同様な三角形
１，２，３，４に分割する。パラメータ設定手段１２
は、この分割した三角形をアドレス生成手段１３に設定
し、画像メモリのスキャンラインに沿って三角形内のア
ドレスを補間してマッピングを行う。分割された三角形
をすべて設定することで、複雑に切断された切断面を描
画することができ、ボリューム・レンダリングのイメー
ジを生成することができる。このように、三角形に分割
するメリットは、ｎ角形の場合のために、複数の処理制
御を用意する必要が無い点である。
ボリューム・レンダリング装置の概念を、図４に基づい
て説明する。図４（ａ）は、ボリューム平面とボクセル
・メモリとの交わりが複雑な形になる場合である。この
ような場合、図４の（ｂ）のように、切り出された多角
形を三角形１，２，３，４に分割する。図４では、三角
形ストリップ形式に分割しているが、どのような分割方
法で可能である。実施の形態１の図３のフローチャート
に、三角形分割（ステップ５ｂ）を加えた動作フローチ
ャートが図５である。画像メモリへ書き込むマッピング
平面も、ボリューム平面で分割したものと同様な三角形
１，２，３，４に分割する。パラメータ設定手段１２
は、この分割した三角形をアドレス生成手段１３に設定
し、画像メモリのスキャンラインに沿って三角形内のア
ドレスを補間してマッピングを行う。分割された三角形
をすべて設定することで、複雑に切断された切断面を描
画することができ、ボリューム・レンダリングのイメー
ジを生成することができる。このように、三角形に分割
するメリットは、ｎ角形の場合のために、複数の処理制
御を用意する必要が無い点である。
【００２８】実施の形態３．この発明の実施の形態３の
装置を、図６〜９に基づいて説明する。図６は、図１で
示されるアドレス生成手段１３を、本形態にアレンジし
た構成を示す図である。図において、４１はパラメータ
設定手段１２により、図４（ｃ）のようにマッピング平
面から分割された三角形と、図４（ｂ）のようにボリュ
ーム平面から分割された三角形のそれぞれの左エッジの
補間処理を行う左エッジ補間回路、４２はパラメータ設
定手段１２により、図４（ｃ）のようにマッピング平面
から分割された三角形と、図４（ｂ）のようにボリュー
ム平面から分割された三角形のそれぞれの右エッジの補
間処理を行う右エッジ補間回路、４３は左エッジ補間回
路４１と右エッジ補間回路４２のそれぞれから出力され
るマッピング平面から分割された三角形と、ボリューム
平面から分割された三角形のエッジ上のデータを入力と
して、マッピング平面上の三角形の左右エッジ２点によ
り決まる画像メモリ１４と、ボクセル・メモリ１１のラ
インを補間するライン補間回路である。
装置を、図６〜９に基づいて説明する。図６は、図１で
示されるアドレス生成手段１３を、本形態にアレンジし
た構成を示す図である。図において、４１はパラメータ
設定手段１２により、図４（ｃ）のようにマッピング平
面から分割された三角形と、図４（ｂ）のようにボリュ
ーム平面から分割された三角形のそれぞれの左エッジの
補間処理を行う左エッジ補間回路、４２はパラメータ設
定手段１２により、図４（ｃ）のようにマッピング平面
から分割された三角形と、図４（ｂ）のようにボリュー
ム平面から分割された三角形のそれぞれの右エッジの補
間処理を行う右エッジ補間回路、４３は左エッジ補間回
路４１と右エッジ補間回路４２のそれぞれから出力され
るマッピング平面から分割された三角形と、ボリューム
平面から分割された三角形のエッジ上のデータを入力と
して、マッピング平面上の三角形の左右エッジ２点によ
り決まる画像メモリ１４と、ボクセル・メモリ１１のラ
インを補間するライン補間回路である。
【００２９】図７は、図６に示される左エッジ補間回路
４１と右エッジ補間回路４２と右エッジと左エッジを結
ぶラインを補間するライン補間回路４３の一例を示す図
である。５１は画像メモリ１４のマッピング平面上の三
角形のＸ座標を補間しながら生成する補間回路、５２は
画像メモリ１４のマッピング平面上の三角形のＹ座標を
補間しながら生成する補間回路、５３は画像メモリ１４
のマッピング平面上の三角形のＺ座標を補間しながら生
成する補間回路、５４はボクセル・メモリ１１のボリュ
ーム平面上の三角形のＸ座標を補間しながら生成する補
間回路、５５はボクセル・メモリ１１のボリューム平面
上の三角形のＹ座標を補間しながら生成する補間回路、
５６はボクセル・メモリ１１のボリューム平面上の三角
形のＺ座標を補間する補間回路である。
４１と右エッジ補間回路４２と右エッジと左エッジを結
ぶラインを補間するライン補間回路４３の一例を示す図
である。５１は画像メモリ１４のマッピング平面上の三
角形のＸ座標を補間しながら生成する補間回路、５２は
画像メモリ１４のマッピング平面上の三角形のＹ座標を
補間しながら生成する補間回路、５３は画像メモリ１４
のマッピング平面上の三角形のＺ座標を補間しながら生
成する補間回路、５４はボクセル・メモリ１１のボリュ
ーム平面上の三角形のＸ座標を補間しながら生成する補
間回路、５５はボクセル・メモリ１１のボリューム平面
上の三角形のＹ座標を補間しながら生成する補間回路、
５６はボクセル・メモリ１１のボリューム平面上の三角
形のＺ座標を補間する補間回路である。
【００３０】図８は、図７で示される５１，５２，５
３，５４，５５，５６の補間回路の一例である。６１は
補間を行う直線の始点を保持する始点レジスタ、６２は
補間データを保持する補間レジスタ、６３は補間された
データまたは始点レジスタ６１のデータを保持する保持
レジスタ、６４は保持レジスタ６３のデータと補間レジ
スタ６２のデータを累積加算することで補間を行う加算
器である。図９は、ボリューム平面と画像メモリ内のマ
ッピング平面上の各データの対応を説明する図である。
３，５４，５５，５６の補間回路の一例である。６１は
補間を行う直線の始点を保持する始点レジスタ、６２は
補間データを保持する補間レジスタ、６３は補間された
データまたは始点レジスタ６１のデータを保持する保持
レジスタ、６４は保持レジスタ６３のデータと補間レジ
スタ６２のデータを累積加算することで補間を行う加算
器である。図９は、ボリューム平面と画像メモリ内のマ
ッピング平面上の各データの対応を説明する図である。
【００３１】次に、動作を説明する。まず、マッピング
平面の分割された三角形のエッジを、左エッジと右エッ
ジとに分離する。図９を基に説明すると、この分離は三
角形を構成する頂点の中で、Ｙ座標が最大値となる点と
最小値になる点が、エッジの端点になるように分離をす
る。つまり、図９の場合では、右エッジはＡ−Ｂ、左エ
ッジはＡ−Ｃ−Ｂになる。このとき、画像メモリ１４内
の三角形のエッジに対応するボリューム平面から分割さ
れた三角形のエッジも、左右に分離される。つまり、右
エッジはＭａ−Ｍｂ、左エッジはＭａ−Ｍｃ−Ｍｂにな
る。
平面の分割された三角形のエッジを、左エッジと右エッ
ジとに分離する。図９を基に説明すると、この分離は三
角形を構成する頂点の中で、Ｙ座標が最大値となる点と
最小値になる点が、エッジの端点になるように分離をす
る。つまり、図９の場合では、右エッジはＡ−Ｂ、左エ
ッジはＡ−Ｃ−Ｂになる。このとき、画像メモリ１４内
の三角形のエッジに対応するボリューム平面から分割さ
れた三角形のエッジも、左右に分離される。つまり、右
エッジはＭａ−Ｍｂ、左エッジはＭａ−Ｍｃ−Ｍｂにな
る。
【００３２】次に、左エッジと右エッジのそれぞれの始
点となる頂点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ座標と、頂点Ａに対応する
ボリューム平面から分割された三角形の頂点ＭａのＸ
ｂ，Ｙｂ，Ｚｂ座標が、左エッジ補間回路４１と右エッ
ジ補間回路４２のそれぞれの補間回路５１，５２，５
３，５４，５５，５６のそれぞれの始点レジスタ６１に
入力される。各エッジの端点間のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙ
ｂ，Ｚｂの変化量をΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔＸｂ，ΔＹ
ｂ，ΔＺｂ、補間値をｄＸ，ｄＹ，ｄＺ，ｄＸｂ，ｄＹ
ｂ，ｄＺｂとすると、補間値はパラメータ設定手段１１
で、次のように計算され、ｄＸ＝ΔＸ／ΔＹ，ｄＹ＝
１，ｄＺ＝ΔＺ／ΔＹ，ｄＸｂ＝ΔＸｂ／ΔＹ，ｄＹｂ
＝ΔＹｂ／ΔＹ，ｄＺｂ＝ΔＺｂ／ΔＹとなる。これら
の補間値は、エッジ補間回路５１，５２，５３，５４，
５５，５６の補間レジスタ６２に入力される。補間に必
要なデータがレジスタに設定されると、各補間回路の始
点レジスタ６１のデータが保持レジスタ６３に入力さ
れ、保持レジスタ６３のデータと補間レジスタ６２のデ
ータが加算器６４において加算され、加算されたデータ
は保持レジスタに保持される。保持レジスタ６３のデー
タと補間レジスタ６２のデータの加算の繰り返しによ
り、右エッジの場合は、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｂを
生成し、左エッジの場合は、Ｌ１，Ｌ２，Ｃを生成す
る。
点となる頂点ＡのＸ，Ｙ，Ｚ座標と、頂点Ａに対応する
ボリューム平面から分割された三角形の頂点ＭａのＸ
ｂ，Ｙｂ，Ｚｂ座標が、左エッジ補間回路４１と右エッ
ジ補間回路４２のそれぞれの補間回路５１，５２，５
３，５４，５５，５６のそれぞれの始点レジスタ６１に
入力される。各エッジの端点間のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙ
ｂ，Ｚｂの変化量をΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔＸｂ，ΔＹ
ｂ，ΔＺｂ、補間値をｄＸ，ｄＹ，ｄＺ，ｄＸｂ，ｄＹ
ｂ，ｄＺｂとすると、補間値はパラメータ設定手段１１
で、次のように計算され、ｄＸ＝ΔＸ／ΔＹ，ｄＹ＝
１，ｄＺ＝ΔＺ／ΔＹ，ｄＸｂ＝ΔＸｂ／ΔＹ，ｄＹｂ
＝ΔＹｂ／ΔＹ，ｄＺｂ＝ΔＺｂ／ΔＹとなる。これら
の補間値は、エッジ補間回路５１，５２，５３，５４，
５５，５６の補間レジスタ６２に入力される。補間に必
要なデータがレジスタに設定されると、各補間回路の始
点レジスタ６１のデータが保持レジスタ６３に入力さ
れ、保持レジスタ６３のデータと補間レジスタ６２のデ
ータが加算器６４において加算され、加算されたデータ
は保持レジスタに保持される。保持レジスタ６３のデー
タと補間レジスタ６２のデータの加算の繰り返しによ
り、右エッジの場合は、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｂを
生成し、左エッジの場合は、Ｌ１，Ｌ２，Ｃを生成す
る。
【００３３】このエッジ補間処理において、両エッジの
始点のＹ座標は同一であり、ｄＹ＝１とするために左右
のエッジ補間回路４１，４２が同期動作を行うと、各エ
ッジ補間回路４１，４２の出力データである左右エッジ
上の点は、画像メモリ内の同一スキャンライン上の点と
なる。左エッジ補間回路４１の出力データであるＸ，
Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂは、ピクセル補間回路４３の
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂのそれぞれの補間回路５
１，５２，５３，５４，５５，５６の始点レジスタ６１
に入力される。また、パラメータ設定手段１１は、左エ
ッジ補間回路４１と右エッジ補間回路４２から出力され
る点のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂデータを一旦読み
込み、これら２頂点のデータから２頂点の補間値を計算
して、ピクセル補間回路の補間レジスタ６２に設定す
る。左エッジ補間回路４１から出力される左エッジ上の
点と、右エッジ補間回路４２から出力される右エッジ上
の点を結ぶ直線のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂの変化
量を、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔＸｂ，ΔＹｂ，ΔＺｂ、補
間値をｄＸ，ｄＹ，ｄＺ，ｄＸｂ，ｄＹｂ，ｄＺｂとす
ると、補間値はパラメータ設定手段１１で、次のように
計算され、ｄＸ＝１，ｄＹ＝０，ｄＺ＝ΔＺ／ΔＸ，ｄ
Ｘｂ＝ΔＸｂ／ΔＸ，ｄＹｂ＝ΔＹｂ／ΔＸ，ｄＺｂ＝
ΔＺｂ／ΔＸと補間値が計算される。ピクセル補間回路
４３内の補間回路５１，５２，５３，５４，５５，５６
の動作は、エッジ補間回路の場合と同じであり、補間に
必要なデータがレジスタに設定されると、補間回路の始
点レジスタ６１のデータが保持レジスタ６３に入力さ
れ、保持レジスタ６３のデータと補間レジスタ６２のデ
ータが加算器６４において加算される。加算されたデー
タは保持レジスタ６３に入力され保持される。保持レジ
スタ６３のデータと補間レジスタ６２のデータの繰り返
しにより、ライン上のアドレスを生成する。以上の処理
によって、アドレス生成手段からボリューム平面が構成
するボクセルメモリ・アドレスと、マッピング平面が構
成する画像メモリ・アドレスが生成され、ボリューム・
レンダリングを実現する。
始点のＹ座標は同一であり、ｄＹ＝１とするために左右
のエッジ補間回路４１，４２が同期動作を行うと、各エ
ッジ補間回路４１，４２の出力データである左右エッジ
上の点は、画像メモリ内の同一スキャンライン上の点と
なる。左エッジ補間回路４１の出力データであるＸ，
Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂは、ピクセル補間回路４３の
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂのそれぞれの補間回路５
１，５２，５３，５４，５５，５６の始点レジスタ６１
に入力される。また、パラメータ設定手段１１は、左エ
ッジ補間回路４１と右エッジ補間回路４２から出力され
る点のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂデータを一旦読み
込み、これら２頂点のデータから２頂点の補間値を計算
して、ピクセル補間回路の補間レジスタ６２に設定す
る。左エッジ補間回路４１から出力される左エッジ上の
点と、右エッジ補間回路４２から出力される右エッジ上
の点を結ぶ直線のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂの変化
量を、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔＸｂ，ΔＹｂ，ΔＺｂ、補
間値をｄＸ，ｄＹ，ｄＺ，ｄＸｂ，ｄＹｂ，ｄＺｂとす
ると、補間値はパラメータ設定手段１１で、次のように
計算され、ｄＸ＝１，ｄＹ＝０，ｄＺ＝ΔＺ／ΔＸ，ｄ
Ｘｂ＝ΔＸｂ／ΔＸ，ｄＹｂ＝ΔＹｂ／ΔＸ，ｄＺｂ＝
ΔＺｂ／ΔＸと補間値が計算される。ピクセル補間回路
４３内の補間回路５１，５２，５３，５４，５５，５６
の動作は、エッジ補間回路の場合と同じであり、補間に
必要なデータがレジスタに設定されると、補間回路の始
点レジスタ６１のデータが保持レジスタ６３に入力さ
れ、保持レジスタ６３のデータと補間レジスタ６２のデ
ータが加算器６４において加算される。加算されたデー
タは保持レジスタ６３に入力され保持される。保持レジ
スタ６３のデータと補間レジスタ６２のデータの繰り返
しにより、ライン上のアドレスを生成する。以上の処理
によって、アドレス生成手段からボリューム平面が構成
するボクセルメモリ・アドレスと、マッピング平面が構
成する画像メモリ・アドレスが生成され、ボリューム・
レンダリングを実現する。
【００３４】実施の形態４．この発明の実施の形態４の
装置を図１０を用いて説明する。図１０は、画像メモリ
１４ｂをフレームメモリと兼ねて、画像メモリとしてま
るめこんだ整数データを記憶する整数型画像メモリとし
たボリューム・レンダリング装置の構成図である。動作
は実施の形態１の装置と同様である。ブレンディングす
る際に、書き込む値を整数型にすることで、画像メモリ
以外にフレームメモリを持つ必要がなく、コストダウン
を図れる。
装置を図１０を用いて説明する。図１０は、画像メモリ
１４ｂをフレームメモリと兼ねて、画像メモリとしてま
るめこんだ整数データを記憶する整数型画像メモリとし
たボリューム・レンダリング装置の構成図である。動作
は実施の形態１の装置と同様である。ブレンディングす
る際に、書き込む値を整数型にすることで、画像メモリ
以外にフレームメモリを持つ必要がなく、コストダウン
を図れる。
【００３５】実施の形態５．この発明の実施の形態５の
装置を図１１を用いて説明する。図１１は、図１のボリ
ューム・レンダリング装置の構成に９６のフレームメモ
リ、９７のホストＣＰＵ、９８のディスプレイ、９９の
バスを追加したものである。基本的動作は、実施の形態
１の装置と同じであり、ホスト９７は描画するボリュー
ム・データをボクセル・メモリに登録し、視点や注視点
を設定し、パラメータ設定手段１３へ指示を出す。画像
メモリ１４は、浮動小数点型のＲＧＢデータを持つ。画
像メモリが浮動小数点型のデータを持つので、複数枚の
ボリューム平面を重ね合わせた場合でも、整数型を持つ
画像メモリの場合よりも精度良くボリューム・データの
マッピングができる。複数枚のボリューム平面を重ね終
えた後、ホスト９７は画像メモリ１４のデータを整数型
に変換した後、フレームメモリ９６に転送し、ディスプ
レイ９８でボリューム・レンダリングされたイメージを
表示する。
装置を図１１を用いて説明する。図１１は、図１のボリ
ューム・レンダリング装置の構成に９６のフレームメモ
リ、９７のホストＣＰＵ、９８のディスプレイ、９９の
バスを追加したものである。基本的動作は、実施の形態
１の装置と同じであり、ホスト９７は描画するボリュー
ム・データをボクセル・メモリに登録し、視点や注視点
を設定し、パラメータ設定手段１３へ指示を出す。画像
メモリ１４は、浮動小数点型のＲＧＢデータを持つ。画
像メモリが浮動小数点型のデータを持つので、複数枚の
ボリューム平面を重ね合わせた場合でも、整数型を持つ
画像メモリの場合よりも精度良くボリューム・データの
マッピングができる。複数枚のボリューム平面を重ね終
えた後、ホスト９７は画像メモリ１４のデータを整数型
に変換した後、フレームメモリ９６に転送し、ディスプ
レイ９８でボリューム・レンダリングされたイメージを
表示する。
【００３６】実施の形態６．動作を簡単にするため、実
施の形態１の装置のボクセル補間器において、アドレス
補間で示されたアドレスに最も近いボクセルからデータ
を読み出して、それをボクセルのデータとすることでボ
リューム・レンダリングを行う。図１２は、この方法の
概念を説明する図である。図１２（ａ）で示されるボリ
ューム空間におけるボリューム平面上のアドレスが、図
１（ｂ）（指定されたアドレスの付近の拡大図）のよう
に、ボクセルを示さない場合、最も近いボクセルＤを選
び、このボクセルＤのデータを指定されたアドレスのデ
ータとして用いることで、簡単にデータを読み出せる。
図１３は、その動作フローを示した図である。
施の形態１の装置のボクセル補間器において、アドレス
補間で示されたアドレスに最も近いボクセルからデータ
を読み出して、それをボクセルのデータとすることでボ
リューム・レンダリングを行う。図１２は、この方法の
概念を説明する図である。図１２（ａ）で示されるボリ
ューム空間におけるボリューム平面上のアドレスが、図
１（ｂ）（指定されたアドレスの付近の拡大図）のよう
に、ボクセルを示さない場合、最も近いボクセルＤを選
び、このボクセルＤのデータを指定されたアドレスのデ
ータとして用いることで、簡単にデータを読み出せる。
図１３は、その動作フローを示した図である。
【００３７】実施の形態７．正確にデータ補間するた
め、実施の形態１の装置のボクセル補間器において、ア
ドレス補間の際に、指定されたアドレス付近の８個のボ
クセルからｂｉｌｉｎｅａｒ補間して、それをボクセル
・データとすることで、ボリューム・レンダリングをす
る。図１４は、ｂｉｌｉｎｅａｒ補間の概念を説明する
図である。図１４の（ａ）で示されるボリューム空間に
おけるボリューム平面上のアドレスが、図１４（ｂ）
（指定されたアドレスの付近の拡大図）のように、ボク
セルを示さない場合、周辺のボクセルによるｂｉｌｉｎ
ｅａｒ補間を行う。ｂｉｌｉｎｅａｒ補間は、ボクセル
ＡＢＥＧのデータ補間よりＵＰにおけるデータを求め、
ボクセルＣＤＦＨのデータ補間より、ＤＯＷＮにおける
データを求める。このＵＰとＤＯＷＮ間のデータを補間
することで、アドレスで示される位置のデータを求め
る。この補間処理により補間を行わない場合より計算量
は多くなるが、高品質なボリューム・レンダリングが可
能となる。図１５（ａ）は、その動作フローを示す図で
ある。図１５（ｂ）は、動作フローの各ステップでの補
間計算の論理を示す論理式を示す図である。
め、実施の形態１の装置のボクセル補間器において、ア
ドレス補間の際に、指定されたアドレス付近の８個のボ
クセルからｂｉｌｉｎｅａｒ補間して、それをボクセル
・データとすることで、ボリューム・レンダリングをす
る。図１４は、ｂｉｌｉｎｅａｒ補間の概念を説明する
図である。図１４の（ａ）で示されるボリューム空間に
おけるボリューム平面上のアドレスが、図１４（ｂ）
（指定されたアドレスの付近の拡大図）のように、ボク
セルを示さない場合、周辺のボクセルによるｂｉｌｉｎ
ｅａｒ補間を行う。ｂｉｌｉｎｅａｒ補間は、ボクセル
ＡＢＥＧのデータ補間よりＵＰにおけるデータを求め、
ボクセルＣＤＦＨのデータ補間より、ＤＯＷＮにおける
データを求める。このＵＰとＤＯＷＮ間のデータを補間
することで、アドレスで示される位置のデータを求め
る。この補間処理により補間を行わない場合より計算量
は多くなるが、高品質なボリューム・レンダリングが可
能となる。図１５（ａ）は、その動作フローを示す図で
ある。図１５（ｂ）は、動作フローの各ステップでの補
間計算の論理を示す論理式を示す図である。
【００３８】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、下記のような効果がある。３次元のボリューム
・データをスライスした多数の２次元画像を、ブレンデ
ィングしながらマッピング処理するので、従来のマッピ
ング装置を応用でき、簡単にボリューム・レンダリング
が可能となる。また、深さ方向の距離計算が簡単にな
る。また、ボリューム・データを読み出す際に、補間処
理を行うことで、ボリューム・データを拡大縮小した場
合でも、正確に表示できる。
るので、下記のような効果がある。３次元のボリューム
・データをスライスした多数の２次元画像を、ブレンデ
ィングしながらマッピング処理するので、従来のマッピ
ング装置を応用でき、簡単にボリューム・レンダリング
が可能となる。また、深さ方向の距離計算が簡単にな
る。また、ボリューム・データを読み出す際に、補間処
理を行うことで、ボリューム・データを拡大縮小した場
合でも、正確に表示できる。
【図１】 この発明の実施の形態１のボリューム・レン
ダリング装置の構成と概念を示す図である。
ダリング装置の構成と概念を示す図である。
【図２】 図１のボリューム・レンダリング装置の処理
内容を説明する図である。
内容を説明する図である。
【図３】 図１の装置の動作を示すフローチャート図で
ある。
ある。
【図４】 この発明の実施の形態２のボリューム・レン
ダリング装置の三角形分割動作を説明する図である。
ダリング装置の三角形分割動作を説明する図である。
【図５】 実施の形態２の装置の動作を示すフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図６】 実施の形態３のボリューム・レンダリング装
置のアドレス生成手段の構成図である。
置のアドレス生成手段の構成図である。
【図７】 図６のアドレス生成手段内のエッジ補間回路
とピクセル補間回路を示す図である。
とピクセル補間回路を示す図である。
【図８】 図７のの補間回路の詳細構成図である。
【図９】 ボリューム・レンダリング装置の三角形のエ
ッジ分割と画像メモリ内の画素生成の対応を説明する図
である。
ッジ分割と画像メモリ内の画素生成の対応を説明する図
である。
【図１０】 実施の形態４の画像メモリをフレームメモ
リと共用したボリューム・レンダリング装置の構成図で
ある。
リと共用したボリューム・レンダリング装置の構成図で
ある。
【図１１】 実施の形態５の画像メモリとは別にフレー
ムメモリを持つボリューム・レンダリング装置の構成図
である。
ムメモリを持つボリューム・レンダリング装置の構成図
である。
【図１２】 実施の形態６のボリューム・レンダリング
装置で隣接ボクセルの選択動作を説明する図である。
装置で隣接ボクセルの選択動作を説明する図である。
【図１３】 図１２の選択動作を示すフローチャート図
である。
である。
【図１４】 実施の形態７のボリューム・レンダリング
装置でｂｉｌｉｎｅａｒ補間動作を説明する図である。
装置でｂｉｌｉｎｅａｒ補間動作を説明する図である。
【図１５】 図１４の補間動作を示すフローチャート図
である。
である。
【図１６】 従来のシェーディング法によるボリューム
・レンダリング装置の構成を示すブロック図である。
・レンダリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】 従来例の図１６の装置の動作を示すフロー
チャート図である。
チャート図である。
【図１８】 従来例の補間シェーディングによるピクセ
ルの精度を示す図である。
ルの精度を示す図である。
【図１９】 従来のテクスチャ・マッピング装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２０】 従来のテクスチャ・マッピング装置のエッ
ジ補間回路とピクセル補間回路の構成図である。
ジ補間回路とピクセル補間回路の構成図である。
【図２１】 従来のテクスチャ・マッピング装置におけ
るエッジ分割動作を説明する図である。
るエッジ分割動作を説明する図である。
【図２２】 従来のテクスチャ・マッピング装置で透視
変換を行うボリューム・レンダリングを説明する図であ
る。
変換を行うボリューム・レンダリングを説明する図であ
る。
１１ ボクセル・メモリ、１２ パラメータ設定手段、
１３ アドレス生成手段、１４ 画像メモリ、１５ ブ
レンディング手段。
１３ アドレス生成手段、１４ 画像メモリ、１５ ブ
レンディング手段。
Claims (8)
- 【請求項１】 原ボリューム・データを記憶するボクセ
ル・メモリと、 上記ボリューム・データが表すボリューム・オブジェク
トを視点から見た平面にスライスするボリューム平面の
パラメータを計算し、また上記ボリューム・オブジェク
トをマッピングするマッピング・オブジェクトを視点座
標系に設定して上記ボリューム平面に対応する上記マッ
ピング・オブジェクトをスライスする３次元マッピング
平面のパラメータも計算し、更に上記３次元マッピング
平面にグラフィックス処理をして２次元マッピング平面
に変換するパラメータ設定手段と、 上記ボリューム平面を示すボクセルメモリ・アドレス
と、上記３次元に拡張したマッピング平面を示す画像メ
モリ・アドレスを必要に応じて補間して生成するアドレ
ス生成手段と、 上記ボリューム平面を上記マッピング平面にマッピング
した内容を記憶し、また後述のブレンディング手段出力
の画像を書き戻す画像メモリと、 上記ボクセル・メモリからのデータを画像メモリからの
マッピング平面にマッピングして半透明のブレンディン
グされたボリュームレンダリング・データを得るブレン
ディング手段を備えたボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項２】 パラメータ設定手段は、ボリューム・オ
ブジェクトをボリューム平面で切り出して得られる多角
形を三角形に分割し、またマッピング・オブジェクトを
３次元マッピング平面で切り出して得られた多角形も対
応して三角形に分割し、該得られた対応三角形にグラフ
ィックス処理をして２次元のマッピング平面上の三角形
に変換するパラメータ設定手段とし、 またアドレス生成手段は、上記ボリューム・オブジェク
トをボリューム平面で切り出して得られる分割三角形に
含まれるボクセルを示すボクセルメモリ・アドレスと、
上記マッピング・オブジェクトを３次元マッピング平面
で切り出して得られた対応三角形に含まれる画像を示す
画像メモリ・アドレスを生成するアドレス生成手段であ
ることを特徴とする請求項１記載のボリューム・レンダ
リング装置。 - 【請求項３】 アドレス生成手段は、パラメータ設定手
段でマッピング平面から分割された三角形と、ボリュー
ム平面から分割された対応する三角形を各左エッジと右
エッジに分け、内部データは上記左エッジと右エッジを
補間して生成するアドレス生成手段であることを特徴と
する請求項１記載のボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項４】 画像メモリは、記憶する画像の色データ
を整数の値で保持する整数型の画像メモリとし、更に表
示用のフレームメモリを兼ねるようにしたことを特徴と
する請求項１記載のボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項５】 画像メモリは、記憶する画像の色データ
を浮動小数点データとして保持する画像メモリとし、更
に表示用のフレームメモリとは独立に設けたことを特徴
とする請求項１記載のボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項６】 また更に、マッピングに際してボクセル
・メモリから読み出すボクセル・データとして、指定さ
れたアドレスに最も近いボクセルを選択することを特徴
とする請求項１記載のボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項７】 また更に、マッピングに際してボクセル
・メモリから読み出すボクセル・データに対して指定さ
れたアドレスを中に含む８座標のボクセルを選択してｂ
ｉｌｉｎｅａｒ補間でデータを得ることを特徴とする請
求項１記載のボリューム・レンダリング装置。 - 【請求項８】 原ボリューム・データが表すボリューム
・オブジェクトに対応するマッピング・オブジェクトを
設定するステップと、 視点方向から見た平面にボリューム平面を設定するステ
ップと、 ボリューム・オブジェクトに対応するマッピング平面を
設定するステップと、 上記ボリューム平面上のデータをテクスチャ・データと
してマッピング平面上のデータとでテクスチャ・マッピ
ング処理をするステップと、 マッピング平面上のデータを半透明描画のためのブレン
ディングをしながら表示メモリに書き戻すステップを備
えたボリューム・レンダリング方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20319195A JP3203160B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | ボリューム・レンダリング装置及び方法 |
| US08/671,685 US5831623A (en) | 1995-08-09 | 1996-06-28 | Volume rendering apparatus and method |
| EP96110667A EP0758118B1 (en) | 1995-08-09 | 1996-07-02 | A volume rendering apparatus and method |
| DE69624878T DE69624878T2 (de) | 1995-08-09 | 1996-07-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Volumendarstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20319195A JP3203160B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | ボリューム・レンダリング装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950537A true JPH0950537A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3203160B2 JP3203160B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=16469978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20319195A Expired - Fee Related JP3203160B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | ボリューム・レンダリング装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5831623A (ja) |
| EP (1) | EP0758118B1 (ja) |
| JP (1) | JP3203160B2 (ja) |
| DE (1) | DE69624878T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002529868A (ja) * | 1998-11-06 | 2002-09-10 | イマジネイション テクノロジーズ リミテッド | ３次元コンピュータ生成画像のシェーディング |
| JP2011103893A (ja) * | 1999-03-16 | 2011-06-02 | Sanofi Pasteur Ltd | 組換えインフルエンザ菌アドヘシンタンパク質 |
Families Citing this family (58)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1338521C (en) * | 1988-04-18 | 1996-08-13 | Charles William Hull | Cad/cam stereolithographic data conversion |
| US6144385A (en) * | 1994-08-25 | 2000-11-07 | Michael J. Girard | Step-driven character animation derived from animation data without footstep information |
| US6144384A (en) * | 1996-02-20 | 2000-11-07 | Yugen Kashia Aloalo International | Voxel data processing using attributes thereof |
| US5841442A (en) * | 1996-12-30 | 1998-11-24 | Cirrus Logic, Inc. | Method for computing parameters used in a non-homogeneous second order perspective texture mapping process using interpolation |
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