JPH1021362A - 3次元関心領域計測方法及び装置 - Google Patents

3次元関心領域計測方法及び装置

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JPH1021362A
JPH1021362A JP8168988A JP16898896A JPH1021362A JP H1021362 A JPH1021362 A JP H1021362A JP 8168988 A JP8168988 A JP 8168988A JP 16898896 A JP16898896 A JP 16898896A JP H1021362 A JPH1021362 A JP H1021362A
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JP
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image
projection
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JP8168988A
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Kazuhiro Sato
一弘 佐藤
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被測定対象内における任意の位置に所望の閉曲
面を簡単に設定することができるとともに、その閉曲面
内の画素値を抽出してその抽出した画素値の総数、平均
値、分散、ヒストグラムなどの統計量の計測を可能にす
る。 【解決手段】多数の断層像を積み重ねてなる被投影対象
を含む3次元画像を所定の投影面に陰影付けして投影
し、その投影像を前記被投影対象の擬似3次元画像とし
てモニタ画面に表示させる。一方、前記被投影対象が存
在する空間内の任意の位置に球、回転楕円体、直方体な
どの閉曲面を設定し、その設定した閉曲面を前記投影面
に陰影付けして投影し、その投影像を前記擬似3次元画
像に重畳してモニタ画面に表示させる。前記閉曲面の位
置の設定を変更することにより、閉曲面を空間内の任意
の位置に移動可能にする。このようにして設定した閉曲
面の内部に存在する被投影対象の画素値を抽出し、この
抽出した画素値の平均値、標準偏差、分散などの統計量
を求めるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は3次元関心領域計測
方法及び装置に係り、特に被測定対象物体内の3次元の
局所領域の画素値の平均値、標準偏差、分散などの統計
量を求める3次元関心領域計測方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被測定対象物体を示す3次元立体
像の局所領域の統計量を求める場合には、図8に示すよ
うに3次元立体像1の局所領域を含む切断面2を設定
し、3次元立体像1を切断面2上の2次元画像3として
表示し、その2次元画像3上で円や楕円、矩形、任意閉
曲線などの2次元曲線4で関心領域ROI(Region Of I
nterest)を設定し、その関心領域ROI内の画素値の平
均値、標準偏差、分散などの統計量を求めていた。そし
て、このような処理(ROI処理)により求めた関心領
域の統計量は、その近傍の統計量や正常者の統計量との
比較による診断に利用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ROI処理では、胃、肺、腹部、心臓など3次元空間的
な広がりをもった体内臓器に対し、特定の断面での統計
量しか求めることができなかった。一方、3次元空間的
な広がりをもった3次元局所領域の統計量を計測するた
めには、図8に示した切断面2を矢印方向に移動させな
がら各切断面毎にROI処理を行って統計量を計測しな
ければならず、手間がかかり、また所望の3次元局所領
域(閉曲面)内の統計量を正確に計測することができな
いという問題があった。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、被測定対象内における任意の位置に所望の閉曲
面を簡単に設定することができるとともに、その閉曲面
内の画素値を抽出して統計量を求めることができる3次
元関心領域計測方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、多数の断層像を積み重ねてなる被投影対象
を含む3次元画像を所定の投影面に陰影付けして投影
し、その投影像を前記被投影対象の擬似3次元画像とし
てモニタ画面に表示させる。一方、前記被投影対象が存
在する空間内の任意の位置に球、回転楕円体、直方体な
どの閉曲面を設定し、その設定した閉曲面を前記投影面
に陰影付けして投影し、その投影像を前記擬似3次元画
像に重畳して前記モニタ画面に表示させる。
【0006】前記閉曲面の位置の設定を変更することに
より、閉曲面を空間内の任意の位置に移動可能にする。
尚、前記閉曲面は、計測しようとする3次元局所領域の
形状や大きさに合うように、その形状や大きさ等が変更
できることが好ましい。そして、このようにして設定し
た閉曲面の内部に存在する被投影対象の画素値を抽出
し、この抽出した画素値の平均値、標準偏差、分散など
の統計量を求めるようにしている。
【0007】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る3次元関心領域計測方法及び装置の好ましい実施の形
態について詳説する。まず、図1乃至図4を参照して本
発明に係る3次元関心領域計測方法の原理について説明
する。図1に示すような3次元空間の3次元物体(被投
影物体)10内に閉曲面(3次元ROI)として球12
を設定する。この球12の位置等をCRTモニタの画面
を利用してオンスクリーン対話方式で入力できるよう
に、即ち、被投影対象10内の所望の位置に球12を設
定することができるように被投影対象10と球12とを
モニタ画面上に表示させる。
【0008】次に、3次元の被投影対象と球とを所定の
投影面に陰影付けして投影し、その投影像を擬似3次元
画像としてモニタ画面上に表示させる画像構成方法につ
いて説明する。図2はX線CT装置等によって得た被投
影対象の断層像14を積み上げて構成される積み上げ3
次元画像、3次元ROIとしての球12及び投影面16
を示している。尚、図2に示す例では、球12は3次元
座標系の原点Oに設定されており、また説明を簡単化す
るため断層像14と投影面16と、更にはx−y面が各
々平行であるように座標系をとっている。
【0009】各断層像14上の画像や球12は、投影面
16に平行投影される。即ち、モニタ画面に相当する投
影面16が設定されると、その投影面16上の画素座標
(X,Y)に対して平行投影される各断層像14上の画
素点が決定される。断層像14は複数枚あるため、1つ
の画素座標(X,Y)に対して複数の投影される画素点
が決定される。
【0010】さて、3次元画像を投影面上に陰影付けし
て投影する技術としては、ボリュームレンダリング法が
知られている。このボリュームレンダリング法では、積
み上げ3次元画像の各画素を正立法体の形状をもったボ
クセルと呼ぶ。従って、3次元画像は、このボクセルを
3次元的に積み上げた画像となる。ボクセルのデータ
は、X線CT装置であれば、そのボクセルに対応する人
体の箇所のX線吸収値に基づいて算出されるCT値、M
RI装置であればプロトン密度等の測定値である。
【0011】ボリュームレンダリング法は、上記3次元
的に積み上げられたボクセルのデータ(以下、画素値と
いう)に対して適宜設定した閾値条件に合った画素値を
抽出することにより、所望の被投影対象を区別して抽出
するとともに、その画素値を投影面上の陰影付けのパラ
メータとして使用する。また、ボリュームレンダリング
法による陰影付けのパラメータとしては、画素値に対し
て設定した光の透過率/反射率や、画素値のつくる等高
面の勾配(以下、濃度勾配という)等も使用される。即
ち、投影面に向かう光は、奥行き方向の各ボクセルを通
過するが、その時各ボクセルの画素値で定まる透過率/
反射率にしたがって減衰する。従って、各ボクセルにお
ける反射光の大きさを求めることができ、ボリュームレ
ンダリング法による陰影付けアルゴリズムでは、反射光
が大きい程、そのボクセルを明るくする。また、ボクセ
ルの画素値が大きく変化するところに仮想的な表面が存
在すると考え、その仮想的な表面が正面を向いている
程、即ち、濃度勾配が大きい程、そのボクセルを明るく
する。
【0012】そして、上記のようにして求めることがで
きるボクセルの明るさの情報を、視点から奥行き方向の
各ボクセルにわたって累算した情報を、投影面上の各画
素の明るさを示す値(以下、濃度値という)とし、投影
面上の全画素の濃度値を求める。このようにして被投影
対象10を投影面16に陰影付けして投影し、その投影
像を被投影対象10の擬似3次元画像としてモニタ画面
に表示させるとともに、球12を投影面16に陰影付け
して投影し、その投影像を前記擬似3次元画像に重畳し
てモニタ画面に表示させる。尚、球12の透明度よりも
被投影対象10の透明度を高くし、球12によって指定
された領域が見やすいようにする。
【0013】上記球12は、マウスやトラックボール等
のポインティングデバイスを操作することにより、図3
に示すように空間内の任意の位置に移動させることがで
き、モニタ画面上でも移動させることができる。さて、
本発明に係る3次元のROI処理を行う場合には、球1
2によって所望の閉曲面(3次元ROI)を設定し、被
投影対象の各点が球によって設定された3次元ROI内
にあるかどうかを調べる。
【0014】各断層像上の各画素は、図4に示すように
3次元空間での座標(xi,yi,z i)で決まるため、
球12の中心点Q(xj,yj,zj)から断層像上の任
意の点Pまでの距離Rpは、次式、
【0015】
【数1】 Rp=√{(xi−xj)2+(yi−yj)2+(zi−zj)2} …(1) で与えられる。各断層像上の全ての点で上記距離Rpの
計算を行い、球12の内部に入るかどうかを判断すれば
よい。即ち、球12の半径をRとすると、式(1)で求
めた距離Rpが、次式、
【0016】
【数2】Rp≦R …(2) を満足する場合、その画素点Pは球内部にあることを意
味する。このようにして球12内にある全画素点を抽出
し、これらの画素点の総数、画素値の平均、標準偏差、
分散、ヒストグラムなどの統計量を求め、その統計量を
モニタ画面に表示させる。
【0017】尚、前記球12は同一のモニタ画面上で複
数設定可能で、各球毎に求めた統計量もモニタ画面上に
表示可能になっている。また、球の大きさ(半径)も個
々に設定できるようになっている。更に、3次元ROI
の形状は、球に限らず、例えば直方体、回転楕円体など
必要に応じて設定できるようにしてもよい。尚、球以外
の3次元ROIの場合には、その位置とともに姿勢も設
定できるようにする。
【0018】図5は積み上げ3次元画像と直方体の形状
を持つ3次元ROIとを示している。この場合も球の3
次元ROIと同様に、3次元空間内の被投影対象(断層
像)の中に設定した直方体の内部の画素値を使用して統
計量を求める。尚、直方体の縦、横、高さの各辺の長さ
をそれぞれ設定できるようになっている。図6は本発明
方法が適用されるハードウェア構成を示すブロック図で
ある。同図において、50は中央処理装置(CPU)、
51は主メモリ、52は磁気ディスク、53は表示メモ
リ、54はCRTモニタ、55はマウスコントローラ
で、これらは共通バス57に接続されている。磁気ディ
スク52には、多数の断層像を積み重ねてなる3次元画
像及び本発明方法の実行演算のためのプログラムなどが
格納されている。
【0019】CPU50は、磁気ディスク52から複数
の断層像及び本発明方法の実行演算のためのプログラム
を読み出し、主メモリ51を用いて、3次元投影処理、
閉曲面内の画素値の統計量の計算などを行い、その結果
を表示メモリ53に送り、CRTモニタ54に表示させ
る。この処理では、マウスコントローラ55に接続され
たマウス56は、3次元ROIの空間位置等を指定す
る。また、CRTモニタ54の表示内容は磁気ディスク
52に格納され、再表示等に利用される。
【0020】次に、上記CPU50の処理内容について
図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。同
図に示すように、まず3次元空間内の被投影物体を2次
元平面(投影面)に投影表示する。また、空間内の任意
の位置に閉曲面を指定する(ステップS1)。前記閉曲
面を2次元平面に投影し、被投影対象と同じように表示
する。(ステップS2)。尚、閉曲面の位置や大きさ等
は、モニタ画面に表示された被投影物体(擬似3次元画
像)を見ながら適宜設定する。
【0021】続いて、前記被投影物体の各点が前記設定
された閉曲面内にあるかどうかを調べ、閉曲面内の画素
値を抽出する(ステップS3)。このようにして抽出し
た閉曲面内の画素値に基づいて閉曲面の画素値の総数、
平均値、分散、ヒストグラムを計算し、投影面(モニタ
画面)上に数値データとして表示する。必要に応じて、
複数の閉曲面を設定し、各閉曲面の統計量の比較がしや
すいようにする(ステップS4)。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、3
次元空間内の被投影対象内における任意の位置に所望の
閉曲面を簡単に設定することができるとともに、その閉
曲面内の画素値を抽出してその抽出した画素値の平均
値、標準偏差、分散などの統計量を求めることができ、
3次元的な広がりをもった局所領域の変性が分かるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は3次元物体に対して3次元ROIを設定
する本発明方法の原理を説明するために用いた図であ
る。
【図2】図2は積み上げ3次元画像、3次元ROI
(球)及び投影面を示す図である。
【図3】図3は図2に示した3次元ROI(球)を任意
の位置に設定した例を示す図である。
【図4】図4は本発明に係る3次元ROI(球)内の画
素値を抽出する方法を説明するために用いた図である。
【図5】図5は積み上げ3次元画像と直方体の形状を持
つ3次元ROIとを示す図である。
【図6】図6は本発明方法が適用されるハードウェア構
成を示すブロック図である。
【図7】図7は図6のCPUの処理を説明するために用
いたフローチャートである。
【図8】図8は3次元物体に対して従来のROI処理を
説明するために用いた図である。
【符号の説明】
10…被投影対象 12…3次元ROI(球) 14…断層像 16…投影面 50…CPU 51…主メモリ 52…磁気ディスク 53…表示メモリ 54…CRTモニタ 55…マウスコントローラ 56…マウス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の断層像を積み重ねてなる被投影対
    象を含む3次元画像を所定の投影面に陰影付けして投影
    し、その投影像を前記被投影対象の擬似3次元画像とし
    てモニタ画面に表示させる工程と、 前記被投影対象が存在する空間内の任意の位置に閉曲面
    を設定する工程と、 前記閉曲面を前記投影面に陰影付けして投影し、その投
    影像を前記擬似3次元画像に重畳して前記モニタ画面に
    表示させる工程と、 前記閉曲面の内部に存在する被投影対象の画素値を抽出
    し、この抽出した画素値の平均値、標準偏差、分散など
    の統計量を求める工程と、 を含む3次元関心領域計測方法。
  2. 【請求項2】 前記設定された閉曲面の位置は、移動指
    令に基づいて空間内の任意の位置に更新されることを特
    徴とする請求項1の3次元関心領域計測方法。
  3. 【請求項3】 前記閉曲面は、所望の形状及び/又は大
    きさに変更されることを特徴とする請求項1又は2の3
    次元関心領域計測方法。
  4. 【請求項4】 画像表示手段と、 多数の断層像を積み重ねてなる被投影対象を含む3次元
    画像を所定の投影面に陰影付けして投影し、その投影像
    を前記被投影対象の擬似3次元画像として前記画像表示
    手段の画面に表示させる第1の画像構成手段と、 前記被投影対象が存在する空間内の任意の位置に所望の
    閉曲面を設定する閉曲面設定手段と、 前記閉曲面設定手段によって設定された閉曲面を前記投
    影面に陰影付けして投影し、その投影像を前記擬似3次
    元画像に重畳して前記画像表示手段の画面に表示させる
    閉曲面画像構成手段と、 前記閉曲面設定手段によって設定された閉曲面の内部に
    存在する被投影対象の画素値を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出した画素値の平均値、標準偏
    差、分散などの統計量を求める測定手段と、 を備えたことを特徴とする3次元関心領域計測装置。
JP8168988A 1996-06-28 1996-06-28 3次元関心領域計測方法及び装置 Pending JPH1021362A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001155019A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Olympus Optical Co Ltd 類似画像検索装置
JP2001155026A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Olympus Optical Co Ltd 3次元画像データベース装置及び3次元画像データベース構築方法
JP2001351120A (ja) * 2000-04-03 2001-12-21 Hitachi Medical Corp 三次元画像表示装置
KR100888528B1 (ko) 2006-12-14 2009-03-11 인스티튜트 포 인포메이션 인더스트리 3D 오브젝트의 셀프 셰도우(self-shadow)를만들기 위해 데이터를 미리-저장할 수 있는 장치, 방법,응용프로그램 및 컴퓨터 판독가능한 매체

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KR100888528B1 (ko) 2006-12-14 2009-03-11 인스티튜트 포 인포메이션 인더스트리 3D 오브젝트의 셀프 셰도우(self-shadow)를만들기 위해 데이터를 미리-저장할 수 있는 장치, 방법,응용프로그램 및 컴퓨터 판독가능한 매체

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