JPH0991466A - Pseudo three-dimensional image configuration method and projection image display device - Google Patents

Pseudo three-dimensional image configuration method and projection image display device

Info

Publication number
JPH0991466A
JPH0991466A JP7249677A JP24967795A JPH0991466A JP H0991466 A JPH0991466 A JP H0991466A JP 7249677 A JP7249677 A JP 7249677A JP 24967795 A JP24967795 A JP 24967795A JP H0991466 A JPH0991466 A JP H0991466A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
projection
image
viewpoint
point
dimensional image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7249677A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3595042B2 (en
Inventor
Tomohiro Nagao
朋洋 永尾
Koichi Ihara
廣一 井原
Yoshihiro Goto
良洋 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP24967795A priority Critical patent/JP3595042B2/en
Publication of JPH0991466A publication Critical patent/JPH0991466A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3595042B2 publication Critical patent/JP3595042B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To display a 3-dimensional image as if the inside were looked in from a small hole by setting in advance a prescribed area including a sight direction and differentiating the extract condition depending on the inside or outside of the area among picture elements of projection object in the case of projection so as to make a shadow to the extracted picture element. SOLUTION: Coordinates X, Y on a projected face are set in advance as a prescribed area including a sight direction (S20), a Y-coordinate of a tomographic closest to the sight is decided (S21), cross points z, x between the tomographic image and a projection line tying the coordinates X, Y and the sight are obtained to obtain a distance L from the sight to the cross points (S22). When the cross point is discriminated on a side face of a cylinder model area (S23), whether the relation of L>(d/COSγ) or L>(γ/sinγ) is in existence is discriminated (S24, S25), a picture element (S26, S27) in matching with the extract condition 1 is extracted and a vein picture element from the sight to the cross point is extracted respectively by an extract condition 2 (S28). Shadow processing is updated to the picture element extracted (S29, 30) and the processing is finished by a maximum value (S31-35).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡や腹腔鏡で
内部を観察するような疑似三次元画像の表示に好適な疑
似三次元画像の構成方法及び表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pseudo three-dimensional image constructing method and a display device suitable for displaying a pseudo three-dimensional image for observing the inside with an endoscope or a laparoscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線CT画像を積み上げて三次元画像を
得、これを投影面に投影して疑似三次元画像を得る技術
がある。手術の支援や治療計画の作成支援に使われる技
術である。投影法には平行投影法と中心投影法とがあ
る。
2. Description of the Related Art There is a technique of stacking X-ray CT images to obtain a three-dimensional image and projecting the three-dimensional image on a projection surface to obtain a pseudo three-dimensional image. It is a technique used to support surgery and to create treatment plans. The projection method includes a parallel projection method and a central projection method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】外形的な形状や切断形
状を観察するには平行投影法が適するが、内視鏡的な動
きを模擬した投影画像を得たい場合には、中心投影法が
適する。例えば内視鏡や腹腔鏡ではそれを前進させてゆ
くと、視界がどんどん変化してゆく。然も、内視鏡の先
端は小さく、この小さな出力から変化する視界を観察す
ることが要求される。こうした内視鏡であたかも観察し
ているかの如き、模擬的な疑似三次元画像を得るには、
中心投影法が最適である。
The parallel projection method is suitable for observing the outer shape and the cut shape, but the central projection method is used for obtaining a projection image simulating an endoscopic movement. Suitable. For example, with an endoscope or a laparoscope, when it is advanced, the field of view changes rapidly. However, the tip of the endoscope is small, and it is required to observe the changing visual field from this small output. To obtain a simulated pseudo three-dimensional image as if you were observing with such an endoscope,
Central projection is optimal.

【0004】出願人は、かかる観点、特に内視鏡的な観
察を行った如き投影疑似三次元画像を得るものとして特
願平6−3492号の出願を行った。ここで、疑似三次
元画像とは、積み上げ三次元画像を投影面に投影した画
像であるが、投影に際して遠いものは小さく、近いもの
は大きくする陰影づけアルゴリズムに従っての陰影処理
を行い、且つ重ね合う画像位置にあっては遠いものは表
示せず最も近い画素のみを表示させるとの隠面化処理を
行って得た画像のことである。陰影づけアルゴリズムに
はデプス法、サーフェース法、ボリュームレンダリング
法等がある。デプス法は、積み上げ三次元画像上の画素
位置とその画素位置からの投影面上の投影点との距離R
(中心投影法にあっては距離Rとは視点と断層面投影対
象点との距離となる)を基準にして、距離Rが大きい
程、投影点での画素値を小さい値にし、距離Rが小さい
程、投影点での画素値を大きい値にする処理を云う。サ
ーフェース法は、距離Rの代わりに、積み上げ三次元画
像の画素周囲の画素値の大小(即ち傾斜の大小)によっ
て投影点の画素値を付与するやり方をとる。ボリューム
レンダリング法は、奥行き方向にみた各断層面毎にその
透明度を考慮して、透明度に基づく反射と透過とを利用
して反射してきたと想定できる画素値を投影点の画素値
とするやり方をとる。
[0004] The applicant filed an application for Japanese Patent Application No. 6-3492 for obtaining a projected pseudo three-dimensional image obtained by such observation, particularly endoscopic observation. Here, the pseudo three-dimensional image is an image obtained by projecting a stacked three-dimensional image on the projection surface, but when projecting, a far object is small, and a near object is large. It is an image obtained by performing a concealment process in which only the nearest pixel is displayed without displaying the far one at the position. The shading algorithm includes depth method, surface method, volume rendering method, and the like. The depth method is based on the distance R between the pixel position on the stacked three-dimensional image and the projection point on the projection surface from the pixel position.
With reference to (the distance R in the central projection method is the distance between the viewpoint and the tomographic plane projection target point), the larger the distance R, the smaller the pixel value at the projection point, and the distance R is The smaller the value, the larger the pixel value at the projection point. In the surface method, instead of the distance R, the pixel value of the projection point is given by the magnitude of the pixel value around the pixels of the stacked three-dimensional image (that is, the magnitude of the inclination). The volume rendering method takes the transparency of each tomographic plane viewed in the depth direction, and takes the pixel value that can be assumed to be reflected by using the reflection and transmission based on the transparency as the pixel value of the projection point. .

【0005】投影面への投影に際しては、積み上げ三次
元画像の画素位置と投影面の投影点との間での座標変換
が不可欠である。この座標変換は、中心投影法に従った
ものとなる。尚、投影面とは座標系X−Yで座標化(ア
ドレス化)された投影メモリである。
When projecting onto the projection surface, coordinate conversion between the pixel position of the stacked three-dimensional image and the projection point on the projection surface is indispensable. This coordinate transformation follows the central projection method. The projection plane is a projection memory coordinated (addressed) in the coordinate system XY.

【0006】図8は、中心投影法の説明図である。断層
像30は、X線CT画像であり、積み上げられた断層像
の中の1つの例を示している。積み上げ断層面は、互い
に平行である。積み上げ三次元画像の座標系をx、y、
zとし、y軸が積み上げ位置を示し、x−z平面がX線
CT画像の断層平面であって、この平面上の座標位置が
(x、z)で定義できることになる。従って、座標値y
でCT画像の積み上げ位置(実際はCT画像番号と等
価)が示され、そのCT画像の画素位置が(x、z)で
示される。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the central projection method. The tomographic image 30 is an X-ray CT image, and shows one example of the stacked tomographic images. Stacked fault planes are parallel to each other. The coordinate system of the stacked 3D image is x, y,
z, the y axis indicates the stacking position, the xz plane is the tomographic plane of the X-ray CT image, and the coordinate position on this plane can be defined by (x, z). Therefore, the coordinate value y
Indicates the stacking position of CT images (actually equivalent to CT image number), and the pixel position of the CT image is indicated by (x, z).

【0007】図8の投影面20は、X線CT画像30に
比して任意の傾きを持つ。典型的な例がX線CT画像3
0に平行であり、一般的には平行でない。どんな投影画
像を得たいか、観察目的はどうか等によってその傾きは
決まる。図では、投影面20は、角度α、βで定義し
た。角度αは、原点から投影面20に下ろした垂線をz
−x面に投影した線が、x軸となす角度、角度βは上記
垂線がx−z面となす角度である。
The projection plane 20 of FIG. 8 has an arbitrary inclination as compared with the X-ray CT image 30. A typical example is X-ray CT image 3
It is parallel to 0 and is generally not parallel. The inclination is determined by what kind of projected image is desired and what the purpose of observation is. In the figure, the projection plane 20 is defined by angles α and β. The angle α is defined by the z perpendicular to the projection plane 20 from the origin.
An angle formed by the line projected on the −x plane with the x axis, and an angle β is an angle formed by the perpendicular line with the xz plane.

【0008】図8で視点eは中心投影法での視点であっ
て、座標は、e(x1、y1、z1)としている。視点e
から投影面20に下ろした、投影面との直交点をc
1(xc1、yc1、zc1)とし、断層像30の任意の一点
画素位置S(x0、y0、z0)の、投影面20への投影
点をP(x、y、z)としている。投影点Pに対向する
画素位置Sを投影対象点と呼ぶ。更に、投影面20の座
標系をX、Yで示す。又、投影面20はx、y、zの各
軸と交わるが、そのx、y、z軸毎の交点までの距離を
a、b、cとしている。
In FIG. 8, the viewpoint e is the viewpoint in the central projection method, and the coordinates are e (x 1 , y 1 , z 1 ). Viewpoint e
From the projection plane 20 to the orthogonal plane c
1 (x c1 , y c1 , z c1 ), the projection point on the projection surface 20 at any one-point pixel position S (x 0 , y 0 , z 0 ) of the tomographic image 30 is P (x, y, z ). The pixel position S facing the projection point P is called a projection target point. Furthermore, the coordinate system of the projection plane 20 is shown by X and Y. The projection plane 20 intersects the x, y, and z axes, and the distances to the intersections for the x, y, and z axes are a, b, and c.

【0009】以上の座標関係のもとでの、画素位置S
(x0、y0、z0)を投影点P(x、y、z)に投影す
るための投影対象点Sと投影点Pとの関係及びP(x、
y、z)を投影面上の座標系の座標P(X、Y)に変換
する変換式について以下説明する。まず、投影面20は
x、y、z座標系で定義すると、
The pixel position S based on the above coordinate relationship
The relationship between the projection target point S and the projection point P for projecting (x 0 , y 0 , z 0 ) onto the projection point P (x, y, z), and P (x,
A conversion formula for converting y, z) into coordinates P (X, Y) of the coordinate system on the projection plane will be described below. First, when the projection plane 20 is defined by the x, y, z coordinate system,

【数1】 で表される。またe点(x1、y1、z1)とP点(x、
y、z)を通る直線22はx、y、z座標系では、
[Equation 1] It is represented by In addition, point e (x 1 , y 1 , z 1 ) and point P (x,
A straight line 22 passing through (y, z) is in the x, y, z coordinate system,

【数2】 で与えられる。投影面20がC1点(xc1、yc1
c1)で視点と直交することから、
[Equation 2] Given in. The projection plane 20 has a C 1 point (x c1 , y c1 ,
Since z c1 ) is orthogonal to the viewpoint,

【数3】 としてP(x、y、z)のx、y、zと、この点Pの投
影面X、Y座標系での座標をP(X、Y)とするときの
X、Yとの関係は以下となる。
(Equation 3) The relation between x, y, z of P (x, y, z) and X, Y when the coordinates of this point P in the projection plane X, Y coordinate system are P (X, Y) Becomes

【数4】 ここで、上記C1点(xc1、yc1、zc1)には、例え
ば、視点e(x1、y1、z1)から投影面20に下ろし
た垂線と投影面20の交わる点(この点と視点e間の距
離はh)として、
[Equation 4] Here, at the point C 1 (x c1 , y c1 , z c1 ), for example, a point where the perpendicular line drawn from the viewpoint e (x 1 , y 1 , z 1 ) to the projection surface 20 and the projection surface 20 intersect ( The distance between this point and the viewpoint e is h),

【数5】 を使ってもよい。(Equation 5) May be used.

【0010】尚、投影面と表示画面との関係は以下の通
りである。投影面とは座標系X−Yで定義した投影メモ
リであり、この投影メモリの全部又は切り取った一部を
表示メモリに送りそれを表示画面で表示する。
The relationship between the projection surface and the display screen is as follows. The projection plane is a projection memory defined by the coordinate system XY, and the whole or a part of this projection memory is sent to the display memory and displayed on the display screen.

【0011】投影面20に投影された画像を表示装置の
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
の値をとる。それぞれのX、Yに対して(数4)により
x、y、zが決まる。e点のx1、y1、z1は任意に与
えるので、(数6)により、y0=d0の断層像上で画素
S点の座標x0、z0が決まる。
When an image projected on the projection surface 20 is displayed on a display screen (not shown) of a display device with 512 vertical pixels × 512 horizontal pixels, X and Y take values from −256 to +256. . For each of X and Y, x, y, and z are determined by (Equation 4). Since x 1, y 1, z 1 point e is optionally provide, by (number 6), y 0 = d coordinate x 0 of the pixel point S on the tomographic images of 0, z 0 is determined.

【数6】 積み上げているために、P点とe点との間には断層像3
0が複数存在し、それに伴って、d0も複数個あるの
で、1組のX、Yに対して複数の投影すべき点x0、z0
が決まる。この複数の投影対象点をそのまま投影点に陰
影化して投影すれば重なった表示となり、隠面化処理す
れば一番手前の投影対象点の陰影化後の画素値のみが投
影されることになる。
(Equation 6) Since they are piled up, a tomographic image 3 is formed between the points P and e.
Since there are a plurality of 0s and a plurality of d 0s accordingly, a plurality of points x 0 and z 0 to be projected on one set of X and Y.
Is decided. If the plurality of projection target points are directly projected onto the projection point and projected, they will be displayed in an overlapping manner, and if the concealment processing is performed, only the pixel value after the shadowing of the projection target point closest to the front will be projected. .

【0012】尚、図8中のLは視点eからのS点までの
距離を示すもので、このLはP点の画素値(輝度)を求
める際のパラメータ(デプス法上での距離R)となる。
P点の画素値は陰影化した画素値である。例えば前述の
デプス法であればP点の画素値は、設定された画素値
(輝度)の最大値Lmaxから上記Lを引き算した値に
比例する。以上のような座標変換を、表示画面に相当す
る投影面20上の全ての点について行う。且つ、全ての
断層像30について行う。この方法によれば、投影面2
0上に投影されて表示される疑似三次元画像は、あたか
も、対象物内部を内視鏡で見ているような画像となる。
It should be noted that L in FIG. 8 indicates the distance from the viewpoint e to the S point, and this L is a parameter (distance R on the depth method) for obtaining the pixel value (luminance) at the P point. Becomes
The pixel value at point P is a shaded pixel value. For example, in the depth method described above, the pixel value at point P is proportional to the value obtained by subtracting L from the maximum value Lmax of the set pixel value (luminance). The coordinate conversion as described above is performed for all points on the projection surface 20 corresponding to the display screen. In addition, it is performed for all tomographic images 30. According to this method, the projection plane 2
The pseudo three-dimensional image projected and displayed on 0 becomes an image as if the inside of the object is viewed with an endoscope.

【0013】しかし上述方法は、食道、気管、腸などの
ように、対象内部に元々あいている空間内に視点eが置
かれることを前提としたもので、小さい穴から内部(広
がりのある内部)を覗き込んだような疑似三次元画像、
特に図9に示すように、腹腔鏡60で観察しながらそれ
を被検体61内に挿入してゆくときに見えるような疑似
三次元画像を構成することはできず、そのような画像を
得たいという要望を満たすことができなかった。
However, the above method is based on the assumption that the viewpoint e is placed in a space that is originally inside the object, such as the esophagus, trachea, and intestine. ) Pseudo three-dimensional image, which looks like
In particular, as shown in FIG. 9, it is not possible to construct a pseudo three-dimensional image that can be seen while inserting it into the subject 61 while observing it with the laparoscope 60, and it is desired to obtain such an image. Could not meet the demand.

【0014】そこで、特願平6−173972号で示さ
れる三次元画像構成方法が考えられた。これは、ボリュ
ーム画像を含む複数の断層像を積み上げて積み上げ三次
元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像に陰
影づけを行って三次元画像として構成する方法であっ
て、投影面への各断層像の投影に当たり、各断層像の画
素座標の投影面上の座標への変換は中心投影法を用いて
行い、陰影づけアルゴリズムに従って前記投影面上での
各画素座標に画素値を与えて陰影づけを行い、三次元画
像として構成する座標画像構成方法において、視点を含
む一定の領域を予め設定しておき、前記領域内の画像座
標については前記座標変換及び陰影づけをせず、領域外
の画素座標についてのみ前記座標変換及び陰影づけを行
うものである。
Therefore, a three-dimensional image construction method disclosed in Japanese Patent Application No. 6-173972 was considered. This is a method of stacking a plurality of tomographic images including volume images to obtain a stacked 3D image, and shading the 2D image viewed from an arbitrary direction to construct a 3D image. When projecting each tomographic image onto a plane, the pixel coordinates of each tomographic image are converted to coordinates on the projection plane by using the central projection method, and the pixel value at each pixel coordinate on the projection plane according to the shading algorithm. In the coordinate image constructing method for constructing a three-dimensional image by giving the above, a certain area including the viewpoint is set in advance, and the image coordinates in the area are not subjected to the coordinate conversion and shading. The coordinate conversion and shading are performed only for pixel coordinates outside the area.

【0015】視点を含んで設定された一定の広がり領域
が、腹腔鏡から内部を覗き込んだ場合での小さい覗き穴
の如き役割を果たし、且つ断層像の画素座標変換には中
心投影法を使うので、上記穴の大きさに相当する内部領
域を表示(無情報ということ)できるだけでなく、中心
投影法で拡大された視野を持つ故に、上記穴の大きさよ
りも大きなものが見えるようになる。これにより、小さ
い穴から内部(広がりのある内部)を覗き込んだような
三次元画像、特に図9に示すように、腹腔鏡60で観察
しながらそれを被検体61内に挿入してゆく時に見える
ような三次元画像が得られることになる。しかしこの方
法によると、視点を含んで設定された領域内は、座標変
換及び陰影づけを行わないため無情報となり無視されて
しまう。かくしてこの領域が持つはずの情報を消去して
表示されないことになる。
A certain spread area set including the viewpoint plays a role like a small peephole when the inside is looked through from the laparoscope, and the central projection method is used for pixel coordinate conversion of the tomographic image. Therefore, not only can the internal area corresponding to the size of the hole be displayed (no information), but since the field of view is enlarged by the central projection method, a size larger than the size of the hole can be seen. As a result, a three-dimensional image as if the inside (extended inside) is looked into from a small hole, especially when inserting it into the subject 61 while observing it with the laparoscope 60 as shown in FIG. A visible three-dimensional image will be obtained. However, according to this method, since the coordinate conversion and the shading are not performed in the area set including the viewpoint, there is no information and it is ignored. Thus, the information that this area should have is erased and not displayed.

【0016】本発明の目的は、腹腔鏡で実際に覗き込ん
だ時に得られるような疑似三次元画像の構成方法及び表
示装置を提供するものである。
It is an object of the present invention to provide a method of constructing a pseudo three-dimensional image and a display device which can be obtained when the subject is actually looking through with a laparoscope.

【0017】特に、腹腔鏡では被検体内に挿入してゆく
とき周囲に血管が現れることから、こうした血管の如き
特定物をも表示可能な構成方法及び表示装置を提供する
ものである。
In particular, since a blood vessel appears around the laparoscope when it is inserted into a subject, the present invention provides a configuration method and a display device capable of displaying a specific object such as the blood vessel.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、積み上げ三次
元画像を、視点を起点とする視点方向から中心投影法に
より、投影面に陰影化して投影する疑似三次元画像構成
法において、視点方向を含む一定の領域を予め設定して
おき、上記投影に際し、投影対象となる画素の中で、上
記領域の内か外かで抽出条件を異ならしめておき、かく
して抽出した画素に対して陰影化を行って投影すること
とした疑似三次元画像構成法を開示する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a pseudo three-dimensional image construction method for projecting a stacked three-dimensional image from the viewpoint direction starting from the viewpoint on the projection surface by shading by the central projection method. In advance, a certain area including is set, and when the projection is performed, the extraction condition is made different inside or outside the area of the pixel to be projected, and thus the extracted pixel is shaded. A pseudo three-dimensional image construction method for performing and projecting is disclosed.

【0019】更に本発明は、積み上げ三次元画像を、視
点を起点とする視点方向で、且つこの視点から腹腔鏡画
像モデルを介して覗いた時に得られる画像を、中心投影
法により投影面に陰影化して投影する疑似三次元画像構
成法において、上記投影に際し、腹腔鏡画像モデルの内
部の画像領域とそれ以外の外部領域とで、投影対象とな
る画素の抽出条件を異ならしめておき、かくして抽出し
た画素に対して陰影化を行って投影することとした疑似
三次元画像構成法を開示する。
Further, according to the present invention, an image obtained when a stacked three-dimensional image is viewed through a laparoscopic image model from a viewpoint as a viewpoint, and a shadow is projected on a projection surface by a central projection method. In the pseudo-three-dimensional image construction method of projecting by converting, in the above projection, the extraction condition of the pixel to be projected is made different between the image area inside the laparoscopic image model and the other external area, and thus extracted A pseudo three-dimensional image construction method in which a pixel is shaded and projected is disclosed.

【0020】更に本発明は、積み上げ三次元画像を格納
する第1の手段と、視点を起点とする視点方向を含む一
定の領域を設定する第2の手段と、該一定の領域の内外
の画素の投影対象となる画素の抽出条件を異ならしめる
第3の手段と、上記第1の手段の画像に対して上記抽出
条件に従って抽出した画素のみを、視点方向から投影面
に中心投影及び陰影化して投影する第4の手段と、この
投影面に得る疑似三次元画像を表示する手段と、より成
る投影画像表示装置を開示する。
Further, according to the present invention, first means for storing the stacked three-dimensional images, second means for setting a constant area including the viewpoint direction starting from the viewpoint, and pixels inside and outside the constant area. Third means for making the extraction conditions of pixels to be projected different from each other, and only the pixels extracted according to the extraction conditions for the image of the first means are subjected to central projection and shading from the viewpoint direction to the projection surface. Disclosed is a projection image display device including fourth means for projecting and means for displaying a pseudo three-dimensional image obtained on this projection surface.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の考え方を図
1、図2を用いて述べる。図2は、腹腔鏡画像モデル2
1と断層像30と投影面20との関係を示す図である。
腹腔鏡画像モデル21とは、腹腔鏡を押し当てて進ませ
てゆく中で被検体を観察した如き投影像を得るための、
腹腔鏡と同様の円筒外形を持つ円筒モデル図である。簡
単のために、腹腔鏡画像モデル21の先端面21Aは、
投影面20に平行であるとする。端面21Bは手前の断
層像との接触面を示す。モデル21の中心線は投影面2
0の点20Aに直交する。視点eから前方を見た時に、
この視点から前方に属し、且つモデル21内部及びモデ
ル21の外周線上からの投影画像がモデル21から観察
できる領域である。図では、その投影画像の任意の一点
を(X、Y)とし、点20Aからの距離をR、この一点
(X、Y)への中心線Qからの角度をδとしている。図
10にはモデル21と複数断層像30との斜視図を示
す。40がモデル21の通過口である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The concept of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 is a laparoscopic image model 2
FIG. 3 is a diagram showing a relationship among the image 1, the tomographic image 30, and the projection plane 20.
The laparoscopic image model 21 is used to obtain a projection image as if the subject was observed while the laparoscope was pressed and advanced.
It is a cylindrical model figure which has a cylindrical outline similar to a laparoscope. For simplicity, the tip surface 21A of the laparoscopic image model 21 is
It is assumed that it is parallel to the projection plane 20. The end surface 21B indicates a contact surface with the front tomographic image. The center line of the model 21 is the projection plane 2
It is orthogonal to the 0 point 20A. When looking forward from the viewpoint e,
This is a region that belongs to the front from this viewpoint and that the projection image from inside the model 21 and on the outer peripheral line of the model 21 can be observed from the model 21. In the figure, an arbitrary point of the projected image is (X, Y), the distance from the point 20A is R, and the angle from the center line Q to this one point (X, Y) is δ. FIG. 10 shows a perspective view of the model 21 and a plurality of tomographic images 30. 40 is a passage opening of the model 21.

【0022】本発明の実施の形態の考え方を図1を用い
て説明する。モデル21の形状を円筒形(又は円柱形。
以下同じ)とし、その半径をr、視点eから円筒(領域
21)の先端までの距離をdとする。
The concept of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The model 21 has a cylindrical shape (or a cylindrical shape).
The same shall apply hereinafter), its radius is r, and the distance from the viewpoint e to the tip of the cylinder (region 21) is d.

【0023】図1(イ)は、抽出条件1、2の設定例で
あり、モデル21の外部は抽出条件1(閾値条件1)と
し、モデル21の内部(モデル21の外周線上を含む)
は抽出条件2(閾値条件2)とする例である。抽出条件
1と2とは、視点からの投影線の角度γが、モデル21
の左端部輪郭点C1への角度γ1よりも大きいか小さい
か、及び投影線上のCT断層点の正弦値又は余弦値の大
きさがr又はdよりも大きいか小さいかで選ぶようにし
た。
FIG. 1A shows an example of setting extraction conditions 1 and 2. The outside of the model 21 is the extraction condition 1 (threshold condition 1), and the inside of the model 21 (including the outer peripheral line of the model 21).
Is an example of setting extraction condition 2 (threshold condition 2). The extraction conditions 1 and 2 are that the angle γ of the projection line from the viewpoint is the model 21
Of angle γ greater than or less than 1 to the left end contour point C 1, and the magnitude of the sine value or the cosine value of the CT fault point of the projected line is to choose on whether larger or smaller than r or d .

【0024】これを図1(ロ)、(ハ)で説明する。図
1(ロ)は、投影線の角度γがγ>γ1の時の投影点
P、P1、P2の様子を示す。P1は視点に最も近いCT
断層面30(#1)の一点、Pは2番目の断層面30
(#2)の一点、P2は3番目の断層面30(#3)の
一点である。これら3つの断層面30(#1〜#3)は
いずれもモデル21と交差している。一方、4番目の断
層面30(#4)は、モデル21とは交差していない。
This will be described with reference to FIGS. FIG. 1B shows the states of the projection points P, P 1 , P 2 when the angle γ of the projection line is γ> γ 1 . P 1 is the CT closest to the viewpoint
One point of the fault plane 30 (# 1), P is the second fault plane 30
One point (# 2) and P 2 are one point of the third tomographic plane 30 (# 3). All of these three tomographic planes 30 (# 1 to # 3) intersect the model 21. On the other hand, the fourth tomographic plane 30 (# 4) does not intersect with the model 21.

【0025】そして視点eと各点P1、P、P2との間の
距離をそれぞれLとし、各点からの正弦値Lsinγを求
める。この正弦値Lsinγとモデル21の半径の大きさ
rとの大小を比較する。
Then, the distance between the viewpoint e and each of the points P 1 , P, P 2 is L, and the sine value L sin γ from each point is obtained. The magnitude of the sine value Lsinγ and the magnitude r of the radius of the model 21 is compared.

【0026】(1)、Lsinγ>rであれば、その投影
点はP2の如くモデル21の外部に存在する。 (2)、Lsinγ<rであれば、その投影点はP1の如く
モデル21の内部に存在する。 (3)、Lsinγ=rであれば、その投影点はPの如く
モデル21の輪郭点となる。そこで、(1)のLsinγ
>rであれば抽出条件1を適用し、(2)、(3)のL
sinγ≦rであれば抽出条件2を適用する。
(1) If Lsinγ> r, the projection point exists outside the model 21 as P 2 . (2) If Lsinγ <r, the projection point exists inside the model 21 as P 1 . (3) If Lsinγ = r, the projection point becomes the contour point of the model 21 as P. Therefore, Lsinγ in (1)
If> r, extraction condition 1 is applied, and L in (2) and (3) is applied.
If sinγ ≦ r, extraction condition 2 is applied.

【0027】図1(ハ)は、γ<γ1の事例を示す。P3
が断層面30(#4)上の投影点、P4が断層面30
(#3)上の投影点を示す。そこで、この場合、各点か
らの余弦値Lcosγを求め、この余弦値Lcosγとモデル
21の、視点eと左側端面との距離dとの大小を比較す
る。 (1)、Lcosγ>dであれば、その投影点はP3の如く
モデル21の外部に存在する。 (2)、Lcosγ<dであれば、その投影点はP4の如く
モデル21の内部に存在する。 (3)、Lcosγ=dであれば、その投影点はモデル2
1の左側端面上に存在する。そこで、(1)のLcosγ
>dであれば抽出条件1を適用し、(2)、(3)のL
cosγ≦dであれば抽出条件2を適用する。
FIG. 1C shows an example in which γ <γ 1 . P 3
Is the projection point on the tomographic plane 30 (# 4), and P 4 is the tomographic plane 30
The projection point on (# 3) is shown. Therefore, in this case, the cosine value Lcosγ from each point is obtained, and the magnitude of the cosine value Lcosγ and the distance d between the viewpoint e and the left end face of the model 21 are compared. (1) If Lcosγ> d, the projection point exists outside the model 21 as P 3 . (2) If Lcosγ <d, the projection point exists inside the model 21 as P 4 . (3) If Lcosγ = d, the projection point is model 2
1 on the left end face. Therefore, Lcosγ of (1)
If> d, extraction condition 1 is applied, and L in (2) and (3) is applied.
If cosγ ≦ d, extraction condition 2 is applied.

【0028】図1(イ)には、図1(ロ)、(ハ)の結
論を示す。視点eから前方でモデル21の内部(モデル
21の外周線上を含む)領域E3については抽出条件2
を適用し、モデル21の外部領域E1、E2(但し、E1
は図1(ロ)の投影点P2の如き例、E2は図1(ハ)の
投影点P3の如き例)については抽出条件1を適用す
る。
FIG. 1A shows the conclusion of FIGS. 1B and 1C. The extraction condition 2 for the area E 3 inside the model 21 (including the outer peripheral line of the model 21) in front of the viewpoint e
And the external regions E 1 and E 2 of the model 21 (however, E 1
The-described embodiment the projection point P 2 in FIG. 1 (b), E 2 for 1 such example of a projection point P 3 (iii)) applies the extraction condition 1.

【0029】尚、視点eの位置が定まり、断層面30が
定まると、各投影点P(P1やP2も含む概念)はその断
層面30上の各点である故に、各投影点Pと視点eとの
距離Lも一義的に定まる。従って、計算上は、各投影点
Pでの視点eとの距離Lについて、sinγ、cosγを右辺
に移行して、距離Lと(r/sinγ)、(d/cosγ)と
の大小を比較するやり方をとればよい。以上を纏めると
以下の如く(1)、(2)、(3)となる。
When the position of the viewpoint e is determined and the tomographic plane 30 is determined, each projection point P (concept including P 1 and P 2 ) is each point on the tomographic plane 30. Therefore, each projection point P And the distance L between the viewpoint e and the viewpoint e are also uniquely determined. Therefore, in the calculation, for the distance L to the viewpoint e at each projection point P, sin γ and cos γ are shifted to the right side, and the magnitude of the distance L and (r / sin γ) and (d / cos γ) is compared. Just take the steps. The above is summarized as follows (1), (2), and (3).

【0030】(1)、投影点pが円筒モデル21の外側
の領域E1にある場合、即ち90゜>γ>γ1の場合、 L>(r/sinγ)、即ちLsinγ>r ならば抽出条件1を指定して座標変換及び陰影づけを行
い、そうでなければ(3)に跳ぶ。
(1) If the projection point p is in the area E 1 outside the cylindrical model 21, that is, if 90 °>γ> γ 1 , then if L> (r / sinγ), that is, Lsinγ> r, then extract. If condition 1 is specified, coordinate conversion and shading are performed, and if not, jump to (3).

【0031】(2)、投影点pが円筒モデル21の外側
面の領域E2にある場合、即ちγ<γ1の場合、 L>(d/cosγ) ならば抽出条件1を指定して座標変換及び陰影づけを行
い、そうでなければ(3)に跳ぶ。
(2) If the projection point p is in the area E 2 on the outer surface of the cylindrical model 21, that is, if γ <γ 1 , if L> (d / cosγ), then the extraction condition 1 is specified and the coordinates are set. Convert and shade, otherwise jump to (3).

【0032】(3)、上記(1)、(2)以外の場合、
即ちモデル21の内部(外周線上を含む)領域E3
は、 L≦(r/sinγ)もしくはL≦(d/cosγ) であり、血管を見たいならば抽出条件2を指定して座標
変換及び陰影づけを行う。
(3) In cases other than (1) and (2) above,
That is, in the area E 3 inside the model 21 (including on the outer peripheral line), L ≦ (r / sin γ) or L ≦ (d / cos γ). Shading is done.

【0033】ここでWhere

【数7】 である。(Equation 7) It is.

【0034】このようにモデル21の形状を円筒形とし
たとき、上記(1)、(2)、(3)の場合のみがモデ
ル21外及びモデル21内に目的とする画素が存在して
いるもので、この場合にのみ座標変換及び陰影づけをす
るものである。尚、投影の仕方や座標変換や陰影づけは
後述の図7のやり方と基本的に変わりない。
When the shape of the model 21 is cylindrical, the target pixel exists outside the model 21 and inside the model 21 only in the cases (1), (2), and (3). In this case, coordinate conversion and shading are performed only in this case. The method of projection, coordinate conversion, and shading are basically the same as those of FIG. 7 described later.

【0035】ここで、第1の抽出条件である第1の閾値
条件とは、例えば内臓抽出用であればそのための抽出用
閾値であり、第2の抽出条件である第2の閾値条件と
は、上記内臓が対象であれば、その内臓に形成されてい
る血管抽出用閾値である。その他、この第1、第2の閾
値条件は、腹腔鏡の進行させる如き全ての部位に適用で
きる。
Here, the first threshold condition which is the first extraction condition is, for example, the extraction threshold for visceral extraction, and the second threshold condition which is the second extraction condition. If the above-mentioned internal organs are the target, it is the threshold value for extracting blood vessels formed in the internal organs. In addition, the first and second threshold conditions can be applied to all regions where the laparoscope is advanced.

【0036】座標変換は前述中心投影法で行われる。陰
影づけには、所定の陰影づけアルゴリズム、例えばデプ
ス法やボリュームレンダリング法が用いられるもので、
その陰影づけアルゴリズムに従って前記投影面20上で
の各画素座標に画素値を与えるものである。
The coordinate transformation is performed by the above-mentioned central projection method. For shading, a predetermined shading algorithm such as depth method or volume rendering method is used.
A pixel value is given to each pixel coordinate on the projection plane 20 according to the shading algorithm.

【0037】図3は、本発明による三次元画像構成方法
の一実施例を示すフローチャートである。 ステップ20 投影面上の座標(X、Y)をX=−256、Y=−25
6とする。 ステップ21 座標yを視点eに最も近い断層像30(#1)の位置と
する。 ステップ22 座標(X、Y)と視点eを結ぶ直線(これは投影線)と
断層像30との交点p(z、x)を求め、視点eから交
点pまでの距離Lを求める。
FIG. 3 is a flow chart showing an embodiment of the three-dimensional image constructing method according to the present invention. Step 20 The coordinates (X, Y) on the projection plane are X = -256, Y = -25
6 Step 21 The coordinate y is set as the position of the tomographic image 30 (# 1) closest to the viewpoint e. Step 22 The intersection point p (z, x) of the tomographic image 30 and the straight line connecting the coordinates (X, Y) and the viewpoint e (this is a projection line) is determined, and the distance L from the viewpoint e to the intersection point p is determined.

【0038】ステップ23 交点pが円筒モデル領域21の側面E1か先端面E2かを
判定する。側面であるときにはステップ24に、先端面
2であるときにはステップ25に跳ぶ。 ステップ24 交点pが円筒(領域21)の側面E1の場合には、L>
(d/cosγ)かどうかを判定する。これを満たせばス
テップ26に、満たされなければステップ28に跳ぶ。
Step 23: It is judged whether the intersection point p is the side surface E 1 or the front end surface E 2 of the cylindrical model area 21. If it is a side surface, jump to step 24, and if it is the front end surface E 2 , jump to step 25. Step 24 If the intersection point p is the side surface E 1 of the cylinder (region 21), L>
It is determined whether (d / cosγ). If this is satisfied, the process jumps to step 26, and if not satisfied, the process jumps to step 28.

【0039】ステップ25 交点pが円筒モデル21の側面E1の場合には、L>
(r/sinγ)かどうかを判定する。これを満たせばス
テップ27に、満たされなければステップ28に跳ぶ。
Step 25 If the intersection point p is the side surface E 1 of the cylindrical model 21, L>
It is determined whether or not (r / sinγ). If this is satisfied, the process jumps to step 27, and if not satisfied, the process jumps to step 28.

【0040】ステップ26、27 抽出条件1に合う画素があれば、それに従い抽出する。 ステップ28 視点eから交点pまでの間において、血管である画素を
抽出条件2により抽出する。 ステップ29 前述座標変換及び陰影づけ処理をする。 ステップ30 次の断層像30について処理をするためにyを更新す
る。 ステップ31 全ての断層像30について上記処理が終了したかどうか
を判定する。終了していなければステップ22に跳ぶ。
Steps 26 and 27 If there is a pixel which meets the extraction condition 1, the pixel is extracted according to it. Step 28 From the viewpoint e to the intersection point p, pixels that are blood vessels are extracted under extraction condition 2. Step 29 The above-mentioned coordinate conversion and shading processing are performed. Step 30: y is updated in order to process the next tomographic image 30. Step 31: It is judged whether or not the above processing is completed for all the tomographic images 30. If not finished, jump to step 22.

【0041】ステップ32 投影点のX位置を1画素ずらす。 ステップ33 Xが最大値(+256)かどうかを判定する。最大値で
なければステップ21に戻り、最大値になるまで処理を
繰り返す。 ステップ34 投影点を次のライン上にして(Yに1を加えて)、X=
−256とする。 ステップ35 Yが最大値(+256)かどうかを判定する。最大値で
なければステップ21に戻り、最大値になるまで処理を
繰り返し、最大値で全ての処理を終了する。
Step 32 The X position of the projection point is shifted by one pixel. Step 33: It is judged whether X is the maximum value (+256). If it is not the maximum value, the process returns to step 21, and the process is repeated until the maximum value is reached. Step 34 Set the projection point on the next line (1 is added to Y), and X =
-256. Step 35: It is judged whether Y is the maximum value (+256). If it is not the maximum value, the process returns to step 21, and the process is repeated until the maximum value is reached, and all the processes are finished at the maximum value.

【0042】以上により、小さい穴から内部(広がりの
ある内部)を覗き込んだような三次元画像中に三次元的
に前記領域内を走っている血管表示が構成される。
As described above, the display of blood vessels running three-dimensionally in the region is constructed in a three-dimensional image as if the inside (extended inside) is looked into from a small hole.

【0043】図4は、他の実施の形態の説明図である。
ここではモデル21(この場合は第1の実施の形態とは
異なり腹腔鏡モデルとは限らない)の上下の側面のみか
ら見える部分のみ第2の抽出条件とし、左端面から見え
る部分は第1の抽出条件としたものである。この図4は
角度δと抽出条件との関係を説明するための図である。
ここでは抽出条件とは閾値とする。モデル21の先端面
21Aの円周端部の輪郭点をP1とし、視点方向から最
前面にある断層像をモデル21により開いた時のその開
いた円の輪郭点をP2とする。輪郭点P2とは、円筒側面
での閾値の変更点である。視点eと点P1とを結ぶ直線
の、中心線Qに対する角度をδ1とする。視点eとP2
を結ぶ直線の、中心線Qに対する角度をδ2とする。
FIG. 4 is an explanatory diagram of another embodiment.
Here, the second extraction condition is set only for the portion visible from only the upper and lower side surfaces of the model 21 (in this case, unlike the laparoscopic model unlike the first embodiment), the portion visible from the left end surface is the first extraction condition. This is the extraction condition. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the angle δ and the extraction condition.
Here, the extraction condition is a threshold. The contour point at the circumferential end of the front end surface 21A of the model 21 is P 1, and the contour point of the open circle when the tomographic image at the forefront is opened by the model 21 from the viewpoint direction is P 2 . The contour point P 2 is a change point of the threshold value on the side surface of the cylinder. The angle of the straight line connecting the viewpoint e and the point P 1 with respect to the center line Q is δ 1 . The angle of the straight line connecting the viewpoint e and P 2 with respect to the center line Q is δ 2 .

【0044】P1、P2点、即ちδ1、δ2を基準として以
下の如き閾値を与えるものとする。 (1)、投影線(視点と投影対象点と投影点とを結ぶ直
線のこと)が、円周端部の点P1よりも内側の位置Pi1
を通過する如き場合(即ちδ<δ1の場合)。 そのδ<δ1を満足する角度δ位置を満足するすべての
投影線にあっては、その投影線上の各投影対象点につい
ての画素抽出は、第1の閾値条件を満足する画素値を抽
出して投影するものとする。 (2)、投影線がP2とP1との間の位置Pi2を通過する
如き場合(即ちδ1≦δ≦δ2の場合)。 δ1≦δ≦δ2を満足する角度δ位置を満足するすべての
投影線にあっては、その投影線上の各投影対象点につい
ての画素抽出は、第2の閾値条件を満足する画素値を抽
出して投影するものとする。 (3)、投影線P2よりも外側の位置Pi3を通過する如
き場合(即ちδ2<δの場合)。 δ2<δを満足する角度δ位置を満足するすべての投影
線にあっては、その投影線上の各投影対象点についての
画素抽出は、第3の閾値条件を満足する画素値を抽出し
て投影するものとする。
It is assumed that the following threshold values are given based on the points P 1 and P 2 , that is, δ 1 and δ 2 . (1) The projection line (a straight line connecting the viewpoint, the projection target point, and the projection point) is located at a position P i1 inside the point P 1 at the circumferential end.
When passing through (that is, when δ <δ 1 ). For all projection lines that satisfy the angle δ position that satisfies δ <δ 1 , pixel extraction for each projection target point on that projection line is performed by extracting pixel values that satisfy the first threshold condition. Shall be projected. (2) When the projection line passes through the position P i2 between P 2 and P 1 (that is, when δ 1 ≦ δ ≦ δ 2 ). For all projection lines that satisfy the angle δ position that satisfies δ 1 ≦ δ ≦ δ 2 , pixel extraction for each projection target point on that projection line is performed by selecting pixel values that satisfy the second threshold condition. It shall be extracted and projected. (3) When passing through a position P i3 outside the projection line P 2 (that is, when δ 2 <δ). For all projection lines that satisfy the angle δ position that satisfies δ 2 <δ, pixel extraction for each projection target point on the projection line is performed by extracting pixel values that satisfy the third threshold condition. It shall be projected.

【0045】以上の(1)、(2)、(3)での投影す
べき断層像と角度2つの角度δ=δi1、δ=δi2との関
係を図5に示す。簡単のため、中心線Qと直交する方向
に断層像30A〜30Dが積み上げられているものとし
ているが、実際上は中心線Qとは直交以外の任意の角度
をとる。図5では、3つの断層像30A、30B、30
Cが視点eと投影面20との間に存在し、断層像30D
が視点eの手前にある例としている。そこで、角度δi1
及びδi2での投影に際し、断層像30Dが視点eの手前
にあるため投影はなされず、断層像30A、30B、3
0Cが投影対象の画像となる。更に、断層像30A、3
0B、30Cの全ての画素位置が投影されるのではな
く、角度δ=δi1ではこの角度δi1に一致する画素位置
a〜gの画素が投影される。角度δ=δi2ではこの角度
δi2の投影線上の画素位置a′〜g′の画素が投影され
る。但し、a〜g、a′〜g′とは、図6に示すa、
a′の如く円周上点(輪郭点)であり、実際には画素区
画に沿って3点以上の複数の画素位置が投影対象となっ
ている。
FIG. 5 shows the relationship between the tomographic image to be projected and the two angles δ = δ i1 and δ = δ i2 in (1), (2) and (3) above. For simplicity, it is assumed that the tomographic images 30A to 30D are stacked in the direction orthogonal to the center line Q, but in reality, the tomographic images 30A to 30D are formed at any angle other than the center line Q. In FIG. 5, three tomographic images 30A, 30B, 30
C exists between the viewpoint e and the projection plane 20, and the tomographic image 30D
Is in front of the viewpoint e. Therefore, the angle δ i1
And δ i2 , the tomographic image 30D is not projected because the tomographic image 30D is in front of the viewpoint e, and the tomographic images 30A, 30B, 3
0C is the image of the projection target. Furthermore, tomographic images 30A, 3
Not all the pixel positions of 0B and 30C are projected, but at the angle δ = δ i1 , the pixels of the pixel positions a to g that match this angle δ i1 are projected. At the angle δ = δ i2 , the pixels at pixel positions a ′ to g ′ on the projection line of this angle δ i2 are projected. However, a to g and a'to g'are a and a shown in FIG.
It is a point on the circumference (outline point) as indicated by a ', and actually, a plurality of pixel positions of three or more points are projection targets along the pixel section.

【0046】更に、δ=δi1では、δ1≦δ≦δ2を満足
(図4のPi2位置通過)することから、その投影線上の
投影対象点については、第2の閾値条件が画素抽出用に
選択され、δ=δi2ではδ<δ1を満足することから第
1の閾値条件が選択される。
Further, when δ = δ i1 , δ 1 ≦ δ ≦ δ 2 is satisfied (passing the P i2 position in FIG. 4). Therefore, for the projection target point on the projection line, the second threshold condition is pixel The first threshold condition is selected because it is selected for extraction and satisfies δ <δ 1 for δ = δ i2 .

【0047】ここで、閾値と画素抽出との関係を述べ
る。今1つの投影線上について3つの投影対象位置があ
り、その画素値(CT値のこと)をCT1、CT2、CT
3であるとする。そして閾値がCT01であるとする。例
えば閾値CT01よりも大きいCT値を抽出したい場合に
はCT1、CT2、CT3の中でCT01よりも大きいCT
値を抽出する。CT01よりも小さいCT値を抽出したい
例もある。こうして抽出した画素値が真の投影対象点の
投影対象画素値となる。
Here, the relationship between the threshold value and pixel extraction will be described. There are three projection target positions on one projection line, and their pixel values (CT values) are CT 1 , CT 2 , and CT.
Suppose it is 3 . Then, assume that the threshold value is CT 01 . For example, when it is desired to extract a CT value larger than the threshold CT 01 , a CT larger than CT 01 among CT 1 , CT 2 and CT 3 is extracted.
Extract the value. There is also an example in which a CT value smaller than CT 01 is desired to be extracted. The pixel value thus extracted becomes the projection target pixel value of the true projection target point.

【0048】尚、(1)、(2)、(3)の区分に際
し、角度δ1、δ2、δを使ったが、これらの角度は、視
点eと交点20Aとの距離D、及び視点eからのδ1
δ2、δの角度の直線と投影面との交点と、中心線交点
20との距離rと、で表現できる故に、こうしたD及び
rを使って、(1)、(2)、(3)の区分分けが可能
である。
Although the angles δ 1 , δ 2 , and δ were used in the classification of (1), (2), and (3), these angles are the distance D between the viewpoint e and the intersection 20A, and the viewpoint. δ 1 from e,
Since it can be expressed by the intersection r between the straight line of the angles of δ 2 and δ and the projection plane and the distance r with the center line intersection 20, these D and r are used to (1), (2), (3) Can be classified.

【0049】以上の実施の形態によれば、δ<δ1であ
れば第1の閾値条件、δ1≦δ≦δであれば第2の閾
値条件、δ<δであれば第3の閾値条件が選択され、
それらの選択条件にあった画素値の画素が抽出される。
そして、この抽出した画素に対して陰影化処理、隠面化
処理が施され、中心投影法に基づく疑似三次元画像を得
ることができる。尚、第1の閾値条件と第3の閾値条件
とを同一とし且つこの閾値条件を内臓の内壁画像を抽出
するような閾値条件とし、第2の閾値条件を血管抽出す
るような閾値条件とすれば、投影面に得られる投影画像
は、腹腔鏡を使った時の如く、被検体に穴を開けて覗き
込んだ時の如き画像となる。そして腹腔鏡の前方への進
行につれて現在の画像は後方へと押しやられ、新しい画
像が次々に前方に出現する如き、現実的な画像を得るこ
とができる。ここで、後方へと押しやられてゆく様子が
δ2<δでの投影画像であり、δ1>δでの投影画像が新
しく前方に現れてくる画像となる。
According to the above embodiment, if δ <δ 1 , the first threshold condition is satisfied, if δ 1 ≦ δ ≦ δ 2 , the second threshold condition is satisfied, and if δ <δ 2 , the third threshold condition is satisfied. The threshold condition of is selected,
Pixels having pixel values that meet those selection conditions are extracted.
Then, the extracted pixels are subjected to shading processing and concealing processing, and a pseudo three-dimensional image based on the central projection method can be obtained. It should be noted that the first threshold condition and the third threshold condition may be the same, the threshold condition may be a threshold condition for extracting an internal wall image of the internal organs, and the second threshold condition may be a threshold condition for extracting a blood vessel. For example, the projection image obtained on the projection surface is an image as when the subject is pierced by making a hole like a laparoscope. Then, as the laparoscope moves forward, the current image is pushed backward, and new images appear one after another in a forward manner, so that a realistic image can be obtained. Here, the state of being pushed backward is the projected image with δ 2 <δ, and the projected image with δ 1 > δ is a new image appearing forward.

【0050】図7には、δ>δ2による第3の閾値条件
をδ<δ1による第1の閾値条件に一致させ、δ1≦δ≦
δ2での第2の閾値条件を血管検出用の閾値とした場合
での処理フローを示す。
In FIG. 7, the third threshold condition of δ> δ 2 is matched with the first threshold condition of δ <δ 1 , and δ 1 ≦ δ ≦
The processing flow when the second threshold value condition at δ 2 is the threshold value for blood vessel detection is shown.

【0051】ステップS1 投影面20上の座標(X、Y)をX=−256、Y=−
256とする。この座標(−256、−256)が開始
点となる。投影面はX=−256〜+256、Y=−2
56〜+256に区分されている。
Step S 1 The coordinates (X, Y) on the projection plane 20 are X = −256, Y = −
256. This coordinate (-256, -256) is the starting point. The projection plane is X = −256 to +256, Y = −2
It is divided into 56 to +256.

【0052】ステップS2 投影点(X、Y)での角度δを求める。この投影点
(X、Y)となる投影線上の全断層像の投影対象点
(x、y)を求める。図5の例では、1つの投影点に対
して3個の断層像が、視点との間にあるため、投影対象
点(x、y)はこの3個の断層像に交わる3点となる。
Step S 2 The angle δ at the projection point (X, Y) is calculated. The projection target point (x, y) of all tomographic images on the projection line that becomes this projection point (X, Y) is obtained. In the example of FIG. 5, since there are three tomographic images with respect to one projection point and the viewpoint, the projection target points (x, y) are three points that intersect these three tomographic images.

【0053】ステップS3 事前に設定した角度δ1、δ2とステップS2で求めた角
度δとの大小比較を行う。この比較は投影点(X、Y)
の角度が図4のPi1、Pi2、Pi3のいずれかに相当する
かを判定するためである。
Step S 3 The magnitudes of the angles δ 1 and δ 2 set in advance and the angle δ obtained in step S 2 are compared. This comparison is the projection point (X, Y)
This is because it is to determine which of the angles P i1 , P i2 , and P i3 in FIG. 4 corresponds to.

【0054】ステップS4、S6 δ<δ1であれば、その投影点(X、Y)は、図4のP
i1の如き位置に対応していることになり、その投影対象
の画素位置の画素値が、第1の閾値条件を満足している
時のみ、この満足する画素値を抽出する(ステップ
4)。δ2<δであれば、その投影点(X、Y)は図4
のPi3の如き位置に対応していることになり、その投影
対象の画素位置の画素値が、第1の閾値条件を満足して
いる時のみ、この満足する画素値を抽出する(ステップ
6)。
If steps S 4 and S 6 δ <δ 1 , the projection point (X, Y) is P in FIG.
It corresponds to a position such as i1 and only when the pixel value of the pixel position of the projection target satisfies the first threshold value condition, the satisfying pixel value is extracted (step S 4 ). . If δ 2 <δ, the projection point (X, Y) is as shown in FIG.
Corresponding to a position such as P i3 , and only when the pixel value at the pixel position of the projection target satisfies the first threshold condition, this satisfying pixel value is extracted (step S 6 ).

【0055】ステップS5 δ1≦δ≦δ2であればその投影点(X、Y)は図3のP
i2の如き位置に対応していることになり、その投影対象
の画素位置の画素値が第2の閾値条件を満足している時
のみ、この満足する画素値を抽出する。
Step S 5 If δ 1 ≤δ≤δ 2 , the projection point (X, Y) is P in FIG.
This corresponds to a position such as i2 , and only when the pixel value of the pixel position of the projection target satisfies the second threshold condition, this satisfying pixel value is extracted.

【0056】ステップS7 ステップS4〜S6で抽出した画素値の陰影づけ処理を行
って投影点(X、Y)に投影する。陰影づけ処理とは、
先に述べたボクセル法等による処理であり、例えば図5
の例では3つの断層像30A、30B、30Cの交点
a、b、cの中で上記閾値条件を満足する画素値につい
てのみ、その画素値の画素位置の遠いものは小さい画素
値に、近いものは大きい画素値にして投影点(X、Y)
の画素値とする処理である。但し図ではa、b、cの3
点が重なるため、隠面化処理により奥側の画素位置は取
り除き、抽出画素位置の中で一番手前の画素位置のみの
投影を行う。
Step S 7 The pixel values extracted in steps S 4 to S 6 are shaded and projected onto the projection point (X, Y). What is shading processing?
This is processing by the voxel method described above, and is performed by using, for example, FIG.
In the example, only the pixel values satisfying the above threshold condition among the intersections a, b, c of the three tomographic images 30A, 30B, 30C, those far from the pixel position of the pixel value are close to the small pixel value. Is a large pixel value and the projection point (X, Y)
This is a process of setting the pixel value of. However, in the figure, 3 of a, b, and c
Since the points overlap, the hidden pixel position is removed by the concealing process, and only the pixel position closest to the extracted pixel position is projected.

【0057】ステップS8、S9 投影点(X、Y)の中でXをX+1に更新する。更新は
最大値(X=+256)になるまで続ける。
Steps S 8 and S 9 X is updated to X + 1 among the projected points (X, Y). The update is continued until the maximum value (X = + 256) is reached.

【0058】ステップS10、S11 投影点(X、Y)の中でXをY+1に更新する。更新は
最大値(Y=+256)になるまで続ける。
In steps S 10 and S 11 , X is updated to Y + 1 among the projected points (X, Y). The update is continued until the maximum value (Y = + 256) is reached.

【0059】以上の図7は、1つの視点eであったが、
視点eを前進させてゆく如き例にあっはては、各視点e
毎に図1の処理を行う。図7で閾値条件2を血管抽出用
の閾値とすれば、ステップS5による処理では、血管の
みが抽出できる。閾値条件1は、一般的な内臓の画素抽
出用の閾値とすれば、ステップS4、S6による処理では
その一般的な内臓の画像が抽出される。
Although FIG. 7 above shows one viewpoint e,
In the example where the viewpoint e is advanced, each viewpoint e
The process of FIG. 1 is performed for each. In FIG. 7, if the threshold value condition 2 is the threshold value for blood vessel extraction, only the blood vessel can be extracted in the process of step S 5 . If the threshold value condition 1 is a threshold value for general pixel extraction of the internal organs, the image of the general internal organs is extracted by the processing in steps S 4 and S 6 .

【0060】図11には、本発明の投影表示装置のシス
テム図を示す。この投影表示装置は、CPU53、主メ
モリ51、磁気ディスク52、表示メモリ53、CRT
54、コントローラ55、マウス56、及び共通バス5
7から成る。磁気ディスク52には、各断層像が格納さ
れており、主メモリ51の投影表示ソフトウェア(図3
又は図7)に従ってCPU53が所定の処理を行う。こ
の処理ではマウス56や、コントローラ55に付加され
ているキーボードを利用して入出力処理や処理操作が行
われる。積み上げ三次元画像は表示メモリ53を介して
CRT54に表示され、オペレータの操作を利用して図
3や図7の処理がなされ、第1、第2の閾値条件に合っ
た画像が腹腔鏡等の画像モデルに沿って得られる。又、
腹腔鏡等の画像モデルの移動進行につれて内視鏡的にみ
た画像が次々に画面に出現し、各種の治療計画情報を操
作者に提供できる。又、表示内容は磁気ディスク52に
格納され、再表示に利用される。
FIG. 11 shows a system diagram of the projection display device of the present invention. This projection display device includes a CPU 53, a main memory 51, a magnetic disk 52, a display memory 53, a CRT.
54, controller 55, mouse 56, and common bus 5
It consists of 7. The magnetic disk 52 stores each tomographic image, and the projection display software (see FIG.
Alternatively, the CPU 53 performs a predetermined process according to FIG. 7). In this processing, input / output processing and processing operations are performed using the mouse 56 and the keyboard attached to the controller 55. The stacked three-dimensional image is displayed on the CRT 54 via the display memory 53, and the processing of FIGS. 3 and 7 is performed using the operation of the operator, and an image that meets the first and second threshold conditions is displayed on the laparoscope or the like. Obtained according to the image model. or,
Images viewed endoscopically appear on the screen one after another as the image model such as a laparoscope moves, and various kinds of treatment plan information can be provided to the operator. Further, the display contents are stored in the magnetic disk 52 and used for re-display.

【0061】閾値によって抽出条件を異ならしめるとし
たが、ボリュームレンダリング法にあっては透明度の値
によって抽出条件を異ならしめるやり方をとればよい。
更に図3でモデル21の内外の抽出条件1、2、図7で
のモデル21の端面と側面での抽出条件1、2の例とし
たが、これらは一例であって、モデル21の内外の任意
の領域と他の領域との抽出条件の区分等種々設定可能で
ある。またモデル21も円筒以外の例もある。尚、断層
像をX線CT装置画像としたがMRI画像にも適用でき
る。
Although the extraction conditions are made different according to the threshold value, in the volume rendering method, the extraction condition may be made different depending on the transparency value.
Furthermore, the extraction conditions 1 and 2 inside and outside the model 21 in FIG. 3 and the extraction conditions 1 and 2 on the end face and the side face of the model 21 in FIG. 7 are shown as an example. Various settings such as the classification of extraction conditions for an arbitrary area and other areas can be set. The model 21 also has an example other than a cylinder. Although the tomographic image is the X-ray CT apparatus image, it can be applied to the MRI image.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば、小さい穴から内部(広
がりのある内部)を覗き込んだような三次元画像、特
に、腹腔鏡で観察しながらそれを被検体内部に挿入して
ゆく時に見えるような三次元画像中に、視点を含む本来
消去されるはずの領域に三次元的に抽出画像を表示する
ことができる。
According to the present invention, a three-dimensional image as if the inside (extended inside) is looked into from a small hole, especially when inserting it into a subject while observing with a laparoscope. In a visible three-dimensional image, the extracted image can be three-dimensionally displayed in the area that should be erased, including the viewpoint.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】腹腔鏡画像モデルによる断層像と投影面との関
係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a tomographic image and a projection plane based on a laparoscopic image model.

【図3】本発明のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of the present invention.

【図4】本発明の腹腔鏡画像モデルでの閾値処理例を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of threshold processing in the laparoscopic image model of the present invention.

【図5】本発明腹腔鏡画像モデルでの各種投影対象点を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing various projection target points in the laparoscopic image model of the present invention.

【図6】本発明の角度δi1と断層像上との関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an angle δ i1 of the present invention and a tomographic image.

【図7】本発明の他のフローチャートである。FIG. 7 is another flowchart of the present invention.

【図8】視点と断層像と投影面との関係を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a viewpoint, a tomographic image, and a projection surface.

【図9】腹腔鏡画像モデルの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a laparoscopic image model.

【図10】腹腔鏡画像モデルと断面図とを示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a laparoscopic image model and a cross-sectional view.

【図11】本発明の投影表示装置の一例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a projection display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 投影面 21 腹腔鏡画像モデル 30 断層像(面) 20 Projection plane 21 Laparoscopic image model 30 Tomographic image (plane)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 積み上げ三次元画像を、視点を起点とす
る視点方向から中心投影法により、投影面に陰影化して
投影する疑似三次元画像構成法において、視点方向を含
む一定の領域を予め設定しておき、上記投影に際し、投
影対象となる画素の中で、上記領域の内か外かで抽出条
件を異ならしめておき、かくして抽出した画素に対して
陰影化を行って投影することとした疑似三次元画像構成
法。
1. In a pseudo three-dimensional image construction method for projecting a stacked three-dimensional image from a viewpoint direction starting from a viewpoint on a projection surface by a central projection method, a predetermined area including the viewpoint direction is preset. It should be noted that, in the above projection, the extraction condition is made different inside or outside the area of the pixel to be projected, and the pixel thus extracted is shaded and projected. 3D image construction method.
【請求項2】 積み上げ三次元画像を、視点を起点とす
る視点方向で、且つこの視点から腹腔鏡画像モデルを介
して覗いた時に得られる画像を、中心投影法により投影
面に陰影化して投影する疑似三次元画像構成法におい
て、上記投影に際し、腹腔鏡画像モデルの内部の画像領
域とそれ以外の外部領域とで、投影対象となる画素の抽
出条件を異ならしめておき、かくして抽出した画素に対
して陰影化を行って投影することとした疑似三次元画像
構成法。
2. An image obtained by looking at a stacked three-dimensional image in a viewpoint direction from a viewpoint as a starting point and from this viewpoint through a laparoscopic image model is projected on a projection surface by shading by a central projection method. In the pseudo three-dimensional image constructing method, in the above projection, the extraction conditions of the pixels to be projected are different between the image area inside the laparoscopic image model and the outside area other than that, and the pixels thus extracted are Pseudo-three-dimensional image construction method in which projection is performed by shading.
【請求項3】 積み上げ三次元画像を格納する第1の手
段と、視点を起点とする視点方向を含む一定の領域を設
定する第2の手段と、該一定の領域の内外の画素の投影
対象となる画素の抽出条件を異ならしめる第3の手段
と、上記第1の手段の画像に対して上記抽出条件に従っ
て抽出した画素のみを、視点方向から投影面に中心投影
及び陰影化して投影する第4の手段と、この投影面に得
る疑似三次元画像を表示する手段と、より成る投影画像
表示装置。
3. A first means for storing a stacked three-dimensional image, a second means for setting a constant area including a viewpoint direction starting from a viewpoint, and a projection target of pixels inside and outside the constant area. A third means for making the extraction conditions of the pixels different from each other different, and a third means for projecting only the pixels extracted according to the extraction conditions from the image of the first means by performing central projection and shading on the projection surface from the viewpoint direction. 4. A projection image display device comprising: 4 means; and means for displaying a pseudo three-dimensional image obtained on this projection surface.
JP24967795A 1995-09-27 1995-09-27 Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device Expired - Fee Related JP3595042B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24967795A JP3595042B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24967795A JP3595042B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0991466A true JPH0991466A (en) 1997-04-04
JP3595042B2 JP3595042B2 (en) 2004-12-02

Family

ID=17196569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24967795A Expired - Fee Related JP3595042B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3595042B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001118086A (en) * 1999-10-21 2001-04-27 Hitachi Medical Corp Method and device for displaying image

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02239383A (en) * 1989-03-14 1990-09-21 Toshiba Corp Three dimensional picture display device
JPH03251971A (en) * 1990-03-01 1991-11-11 Toshiba Corp Picture display device
JPH06254046A (en) * 1993-03-08 1994-09-13 Olympus Optical Co Ltd Video display device
JPH07114652A (en) * 1993-10-18 1995-05-02 Hitachi Medical Corp Device and method for moving picture display for three-dimensional image
JPH07210704A (en) * 1994-01-18 1995-08-11 Hitachi Medical Corp Method for constituting three-dimensional image
JPH0836652A (en) * 1994-07-26 1996-02-06 Hitachi Medical Corp Three-dimensional image forming method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02239383A (en) * 1989-03-14 1990-09-21 Toshiba Corp Three dimensional picture display device
JPH03251971A (en) * 1990-03-01 1991-11-11 Toshiba Corp Picture display device
JPH06254046A (en) * 1993-03-08 1994-09-13 Olympus Optical Co Ltd Video display device
JPH07114652A (en) * 1993-10-18 1995-05-02 Hitachi Medical Corp Device and method for moving picture display for three-dimensional image
JPH07210704A (en) * 1994-01-18 1995-08-11 Hitachi Medical Corp Method for constituting three-dimensional image
JPH0836652A (en) * 1994-07-26 1996-02-06 Hitachi Medical Corp Three-dimensional image forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001118086A (en) * 1999-10-21 2001-04-27 Hitachi Medical Corp Method and device for displaying image

Also Published As

Publication number Publication date
JP3595042B2 (en) 2004-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4200546B2 (en) Image display device
US5953013A (en) Method of constructing three-dimensional image according to central projection method and apparatus for same
US6898302B1 (en) Systems, methods and computer program products for the display and visually driven definition of tomographic image planes in three-dimensional space
JP3483929B2 (en) 3D image generation method
EP2420188B1 (en) Diagnosis support apparatus, diagnosis support method, and storage medium storing diagnosis support program
US8958611B2 (en) Interactive CSG subtraction
US7586501B2 (en) Simultaneous projection of multi-branched vessels and their context on a single image
JPH07114652A (en) Device and method for moving picture display for three-dimensional image
US9430879B2 (en) Methods and apparatuses for creating orientation markers and 3D ultrasound imaging systems using the same
JP4885042B2 (en) Image processing method, apparatus, and program
US5900878A (en) Method of constructing pseudo-three-dimensional image for obtaining central projection image through determining view point position by using parallel projection image and apparatus for displaying projection image
US20230190380A1 (en) View angle-independent visual representation of a cut procedure
JP3632862B2 (en) Three-dimensional image display method and apparatus
JPH1176228A (en) Three-dimensional image construction apparatus
JP4515615B2 (en) Image display device
JP2006061274A (en) Program and endoscope system
JP3595042B2 (en) Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device
JP3685818B2 (en) 3D image construction method and apparatus
US20220175473A1 (en) Using model data to generate an enhanced depth map in a computer-assisted surgical system
JPH0997354A (en) Modeling system
JP2001014495A (en) Image display device
JP3485913B2 (en) Image display method and apparatus
JP3597917B2 (en) Pseudo three-dimensional image construction method and projection image display device
JPH11219448A (en) Method for displaying image
JP2007241746A (en) Image display device and image processing program

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040712

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040902

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees