JPH10255076A - 伝達関数を使用してボリュームを表現するためのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作が容易で、入力パラメータの変化の効果
を容易に見ることができ、可能性のあるパレメータの多
数の集合を考慮して組み合わせることができる、伝達関
数を使用してボリュームを表現するためのシステムを提
供する。 【解決手段】 伝達関数を規定するパラメータを表す入
力ベクトルの集合をランダムに生成するための手段と、
上記入力ベクトルのそれぞれに対応し、表現されたボリ
ュームの画像を表す出力ベクトルの集合を生成するため
の手段と、ユーザによる検討および選択のために上記画
像を表示するための手段と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非線形システム
において入力ベクトルおよび対応する出力ベクトルを生
成しかつ操作するためのシステムに関する。詳細には、
発明の可能性があるパラメータおよび出力を生成し、ユ
ーザにより閲覧される出力を編成して表示し、所望の出
力ベクトルの特徴を有する特定の入力ベクトルを選択す
るためのシステムに関する。特にこの発明は、伝達関数
を使用してボリュームを表現するためのシステムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシミュレーションにおける
主な問題の一つは、入力パラメータ選択である。入力パ
ラメータの集合は、シミュレーションにより与えられる
マッピング関数に基づいて出力を規定する。或る出力効
果が必要であるときに、所望の出力を生じさせる入力パ
ラメータの集合を見つけ出すことは困難であり、また、
多くのプロセスを要するので退屈である。一般的に、マ
ッピング関数は、多次元、非線形、かつ不連続である。
したがって、所望の出力を有する特定の入力パラメータ
を計算することは不可能である。入力パラメータが所与
の所望の出力に関して決定することができたとしても、
出力を常に描くことができるとは限らない。

【０００３】パラメータ選択のために、対話型展開(int
eractive evolution)および逆向き(inverse)の(すなわ
ち最適化に基づいた)設計という二つの一般的なコンピ
ュータ支援型プロセスが開発されている。

【０００４】対話型展開の例は、K. Sim著、「コンピュ
ータグラフィックスのための人工的展開(Artificial Ev
olution for Computer Graphics)」、コンピュータグラ
フィックス(SIGGRAPH 91の議事録)、v.25,319-328、(１
９９１年７月)、および、S.ToddおよびW. Latham著、
「展開技術およびコンピュータ(Evolutionary Art andC
omputers)」、(１９９２年)に開示されている。このよ
うなシステムにおいては、コンピュータは可能性のある
パラメータ設定を探索し、ユーザが主観的に所望の出力
を選択する。コンピュータは出力を生成し、生成された
出力を表示する。次いで、ユーザは、さらなる探索のた
めに或る出力を選択する。コンピュータは、或る対応す
る出力のユーザの選択に基づく入力パラメータの後続す
る選択に基礎を置いている。しかしながら、このシステ
ムは、マッピングの計算の複雑さが増加するに従って、
役に立たなくなる。プロセスがリアルタイムで異なった
パラメータから出力を生成できない場合には、ユーザは
選択の前に各出力を待たなければならないので、このシ
ステムは使用できない。

【０００５】逆向き設計システムの例は、K.Sim著、
「仮想創造物の展開(Evolving VirtualCreatures)」、
コンピュータグラフィックス(SIGGRAPH 94の議事録)、1
5-22、(１９９４年７月)、および、J.K. Kawai, J.S. P
ainter,およびM.F. Cohen著、「放射最適化目標に基づ
く表現(Radioptimization-Goal-Based Rendering)」、
コンピュータグラフィックス(SIGGRAPH 93議事録)、147
-154、(１９９３年８月)に説明されている。逆向き設計
では、ユーザは、出力に対して目標(objective)関数を
入力する。コンピュータは、次いで、その目標関数を最
適化するようにパラメータの設定を検索する。しかしな
がら、検索を実行するためには、目標関数は数学的に記
述されなければならない。多くの場合、目標関数は、所
望の結果を記述するようには展開できない。しばしば、
出力を所望のものとする出力の質あるいは特徴を決定す
ることが不可能となる。

【０００６】三次元仮想環境において、光を選択し、配
置し、そして調整することに関連して、これらの各種の
アプローチが使用され、また、使用することができた。
対話型展開アプローチでは、ユーザは、或るランダムに
生成された光を繰り返し選択してシーンに加える。各々
の光が加えられると、環境の画像が再度表現される。続
いて、コンピュータは、さらにランダムな光を生成し、
生成プロセスをユーザの選択の方向に偏倚させる。ユー
ザは、次いで、新しいランダムな集合から選択を行う。
このプロセスは、非常に時間を要することがある。レイ
トレーシングやラジオシティのような高度な表現プログ
ラムが使用される場合には、光に基づく画像の作成はか
なりの時間を要する。画像表現プロセスは、光が変わる
度に繰り返されなければならない。

【０００７】逆向き設計アプローチも、特定のライティ
ング効果を達成するための光を決定しようとする試みに
おいて同様に使用されている。しかしながら、ユーザ
は、画像の所望の照明特性を明確に記述することが可能
でなければならない。これは、ライティング設計の経験
がある洗練されたユーザを必要とする。また、ライティ
ングの目標を理解可能なフォーマットで数式化すること
ができるユーザが必要である。洗練されたユーザを必要
とすることに加えて、所望の照明から光を決定する既存
のコンピュータシステムおよびプロセスは、画像に関し
てのライティングの可能性を制限する。

【０００８】たとえば、Kawai, Painter,およびCohenの
各氏による「放射最適化目標に基づく表現(Radioptimiz
ation-goal-based rendering)」、(SIGGRAPH 93の議事
録)、pp147-54、はユーザにより入力された照明の主観
的印象から光を決定するためのシステムを説明してい
る。このシステムは、入力された照明印象に一致する最
適なライティングパラメータを決定するための最適化技
法を使用する。しかしながら、ユーザは、可能性がある
光の位置の制限された集合を入力しなければならず、こ
れは考えられるライティングの選択事項を厳しく制限す
る。同様に、Schoeneman, Dorsey, Smits, Arvo,および
Greenbergは、「光を伴ったペインティング(Painting w
ith Light)」、(SIGGRAPH 93の議事録)、pp143-46でシ
ステムを開示しており、これは、ユーザにより入力され
た或る画素の強度レベルを達成するための光を決定する
ための最適化技法を使用する。このシステムは、ユーザ
が画像全体について画素強度レベルを入力可能であるこ
とが必要である。また、最適な光を決定するために、ユ
ーザにより入力されるべき光の位置の制限された集合を
必要とする。

【０００９】PoulinおよびFournier著、「明るい部分か
らの光と影(Lights from Highlights and Shadow)」、
仮想グラフィックスのシンポジウム(１９９２年)の議事
録、pp.31-38に開示された別のシステムは、ユーザが明
るい部分および影の所望の位置を指定することができ
る。このシステムは、所望のハイライトおよびシャドウ
を達成するために、最適な光の位置およびタイプを決定
するための幾何学的な技法を使用する。先に説明したシ
ステムと同様に、このシステムは、頭の中に設定された
ライティングパターンを有する洗練されたユーザを必要
とする。光の位置の新しい集合を決定するために、指定
されたライティングパターンに対する調整が再度、行わ
れなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種のシステ
ムは以上のようなものであり、従って、所望の結果を得
るために、ユーザにより容易に操作することができる、
入力パラメータを選択して出力を生成するためのシステ
ムについての要求が存在する。入力パラメータの変化の
効果をユーザが容易に見ることができるようなシステム
についての要求が存在する。可能性のあるパレメータの
多数の集合を考慮して組み合わせることができるシステ
ムについての要求が存在する。最後に、入力および出力
のマッピングの経験の浅い人でも使用することができる
システムについての要求が存在する。

【００１１】この発明は上記の課題を解消するためにな
されたものであり、操作が容易で、入力パラメータの変
化の効果を容易に見ることができ、可能性のあるパレメ
ータの多数の集合を考慮して組み合わせることができ
る、伝達関数を使用してボリュームを表現するためのシ
ステムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、伝達関数を規定するパラメータを表す入力ベク
トルの集合をランダムに生成するための手段と、上記入
力ベクトルのそれぞれに対応し、表現されたボリューム
の画像を表す出力ベクトルの集合を生成するための手段
と、ユーザによる検討および選択のために上記画像を表
示するための手段と、を含むことを特徴とする伝達関数
を使用してボリュームを表現するためのシステムにあ
る。

【００１３】またこの発明は、上記入力ベクトルを生成
するための手段が、入力ベクトルの第１の集合について
のパラメータをランダムに生成するための手段と、対応
する出力ベクトルを生成するための手段と、出力ベクト
ルの分散を測定するための手段と、最も分散が小さい出
力ベクトルに対応する入力ベクトルの第１の集合から入
力ベクトルを取り除くための手段と、を含むことを特徴
とする伝達関数を使用してボリュームを表現するための
システムにある。

【００１４】またこの発明は、上記入力ベクトルを生成
するための手段が、入力ベクトルの集合を生成するため
の手段と、入力ベクトルの集合に対応する出力ベクトル
の集合を生成するための手段と、出力ベクトルの集合の
分散を測定するための手段と、摂動された出力ベクトル
を生成するために、出力ベクトルの一つをランダムに摂
動させるための手段と、置換が出力ベクトルの集合をさ
らに分散させる場合には、出力ベクトルの一つを摂動さ
れた出力ベクトルと置き換えるための手段と、を含むこ
とを特徴とする伝達関数を使用してボリュームを表現す
るためのシステムにある。

【００１５】またこの発明は、上記表示するための手段
が、他の出力ベクトルに対する位置に対応するディスプ
レイ上の位置に上記出力ベクトルの各々を表すための手
段を含むことを特徴とする伝達関数を使用してボリュー
ムを表現するためのシステムにある。

【００１６】またこの発明は、上記表示するための手段
がさらに、１つのユーザ入力を受けて少なくとも一つの
出力ベクトルを選択するための手段と、上記少なくとも
一つの出力ベクトルに対応する少なくとも一つの画像を
表示するための手段と、を含むことを特徴とする伝達関
数を使用してボリュームを表現するためのシステムにあ
る。

【００１７】またこの発明は、上記伝達関数が、色伝達
関数および不透明伝達関数の少なくとも一つのを含むこ
とを特徴とする伝達関数を使用してボリュームを表現す
るためのシステムにある。

【００１８】またこの発明は、上記伝達関数が医療デー
タに適用され、人間の体および動物の体の一方の部分の
画像を表現することを特徴とする伝達関数を使用してボ
リュームを表現するためのシステムにある。

【００１９】またこの発明は、上記伝達関数が、シミュ
レーションにより生成された三次元スカラー場データに
適用されることを特徴とする伝達関数を使用してボリュ
ームを表現するためのシステムにある。

【００２０】またこの発明は、上記三次元スカラー場デ
ータが電子密度データであることを特徴とする伝達関数
を使用してボリュームを表現するためのシステムにあ
る。

【００２１】またこの発明は、上記出力ベクトルの分散
を測定するための手段が、上記出力ベクトルの各々の中
に含まれる画像の画素の所定の数を選択するための手段
と、上記分散を決定するために、各々の画像に対応する
画素の上記所定の数を比較する手段と、を含むことを特
徴とする伝達関数を使用してボリュームを表現するため
のシステムにある。

【００２２】この発明によるシステムは、ユーザが検討
および選択を行うために、不透明度および色の伝達関数
を使用してボリュームデータを描く画像を生成して配置
する。ボリューム表現においては、不透明度および／ま
たは色の伝達関数が、三次元スカラー場データに適用さ
れる。伝達関数は、関数の制御点のような入力パラメー
タとして表された異なった特性を有する。システムは、
適切なパラメータを選択して、二次元ディスプレイにお
いてボリュームの所望の表現を得るために使用すること
ができる。システムは、伝達関数のパラメータを含む入
力ベクトルの集合を生成する。入力パラメータは、次い
で、ボリュームの画像および対応する出力ベクトルを決
定するために処理される。

【００２３】出力ベクトルは、画像中の画素、あるい
は、興味がある他の特性とすることができる。入力ベク
トルは、出力ベクトルの分散した集合を提供するために
選択される。出力ベクトルの分散した集合を残すため
に、多数のランダムな入力ベクトルを生成し、次いで、
選抜することができる。別の方法として、出力ベクトル
をさらに分散させるために、所定サイズのランダムに生
成された入力ベクトルがランダムに摂動される。システ
ムは、ユーザが容易に検討することができるような方法
で出力ベクトルおよびアニメーションシーケンスを表す
ためのインタフェースを含む。出力ベクトルは、位置が
出力ベクトル間の距離を表すように表示される。ユーザ
は、次いで、対応するアニメーションシーケンスが表示
されるように、特定の出力ベクトルを選択することがで
きる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明による伝達関数を
使用してボリュームを表現するためのシステムについて
説明する。図１は、この発明に関連して使用することが
できる一般的なコンピュータシステムを示す。メモリ２
は、入力ベクトルを出力ベクトルに変換するためのマッ
ピング関数を格納する。メモリ２に接続された中央処理
装置(ＣＰＵ)１は、入力ベクトルを処理し、出力ベクト
ルを生成し、削除し、そして編成して、ユーザインタフ
ェースを動作させて出力画像あるいはベクトルを選択す
る。ディスプレイ５はＣＰＵ１に接続され、ユーザイン
タフェースに関連して出力画像を表示する。ユーザはキ
ーボード４あるいはマウス３を介して情報を入力し、入
力ベクトルにパラメータを設定し、また、インタフェー
スを動作させる。

【００２５】コンピュータ画像(電算機化された画像)の
ための光を設定する例としては、メモリ２は、ライティ
ングが適用されることになるシーンおよびライティング
に関するデータを格納する。中央処理装置(ＣＰＵ)１
は、シーンを処理し、シーンの光および表現された画像
の生成、削除、そして編成を行い、ユーザインタフェー
スを動作させてライティングを選択し、画像を生成す
る。ディスプレイ５は、ユーザインタフェースに関連し
て画像を表示する。ユーザはキーボード４あるいはマウ
ス３を介して情報を入力し、ライティングパラメータを
設定し、また、ライティング選択のためにインタフェー
スを動作させる。

【００２６】図２は、この発明の一実施の形態によるシ
ステムの全体のプロセスを示す。図２は、出力ベクトル
の集合がある所望の特性を有するように、入力ベクトル
のパラメータを選択するためのプロセスを示す。ステッ
プ１０００においては、入力パラメータの各種の集合が
選択される。パラメータの各々の集合は入力ベクトルを
形成する。この選択は、ランダムであってもよく、ある
いは、ある予め規定されたプロセスに従うものであって
もよい。入力パラメータの選択の後に、出力画像の分散
した集合が、入力ベクトルに基づいて決定される(ステ
ップ１０１０)。以下にさらに詳細に説明されるよう
に、出力画像の分散された集合を決定するために別の処
理を使用することができる。あるプロセスにおいては、
画像を表す出力ベクトルの分散についての情報は、さら
なる入力パラメータ選択のために、入力ベクトルの選択
に戻る(ステップ１０１５)。一旦出力ベクトルの集合が
決定されると、それらは、それらが選択の目的でユーザ
が閲覧することができるように配置される(ステップ１
０２０)。この配置プロセスは、出力ベクトルおよび画
像の特性、および、所望の選択プロセスに依存する。配
置された出力画像は、次いで、ユーザによる選択(ステ
ップ１０４０)のために表示される(ステップ１０３
０)。選択の後に、出力画像の表示は、ある出力の選択
あるいは選択解除のために修正することができる。

【００２７】図４は、画像のためのライティングの創作
に関連するこの発明の全体の処理を示す。入力ベクトル
および出力ベクトルは、出力ベクトルの分散した集合を
生成するように、分散プロセスの第１の実施の形態に従
って生成される。ステップ１００においては、システム
は可能性のある光の集合を生成する。光１００を生成す
るためのプロセスは、図５に示される。各々の光は、光
を表す三つまでのパラメータ、すなわち、位置、光のタ
イプ、および光の目標を含む。位置は、画像シーン内の
位置を表し、これは画像内であっても画像外からのもの
であってもよい。光の位置は、光が曲がる表面に基づい
て決定される。ユーザは、光が曲がる表面を入力し(ス
テップ２０５)、次いで、システムは、これらの表面の
上でランダムな位置に光の位置を生成する(ステップ２
１０)。図３は、この発明により照明することができる
画像を示す。この画像は、二つの壁１０，１１および床
１７を含む。これらのいずれかを光が曲がる表面とする
ことができる。これに加えて、図中にはないが、シーン
は本来二つの他の壁および天井を含む。これらも、光が
曲がる表面とすることができる。

【００２８】少なくとも一つの光タイプが、各々の光の
位置について生成される。異なった光タイプは、異なっ
た照明特性を有する。光タイプは、異なった強度の点
光、面光、スポット光を含む。ユーザは、使用すること
ができる異なった光タイプを入力することが可能である
(ステップ２１５)。このシステムは、各々の位置におい
て各々の光タイプを生成することができ、あるいは、入
力されたタイプの集合から各々の位置についての光タイ
プをランダムに選択することができる。

【００２９】スポット光のような方向性のある光につい
ては、方向情報が、表面に対する光についての位置の形
態で提供される。ユーザは、光の目標の表面の集合を入
力することができる(ステップ２２０)。方向性のある光
は、ランダムに選択された目標表面の上のランダムな位
置に向けて自動的に生成される。図３においては、椅子
１２、テーブル１３、テーブルの上の物体１６、棚１
４、あるいは、棚の上の物体１５は、光の目標とするこ
とができる。別の方法として、画像の中にあろうがある
いは見ている人の後ろにあろうが、壁、床および天井
は、同様に光の目標として作用しうる。

【００３０】光が曲がる表面、光タイプ、および、光の
目標表面に基づいて、システムは、可能性のある光の集
合を生成することになる(ステップ２２５)。光のパラメ
ータは、システムのための入力ベクトルである。最も可
能性のあるライティング選択のために、好ましくは、可
能性のあるライティングの数は例えば数千程度に多く
し、これらはそれぞれ入力ベクトルに対応している。ユ
ーザは、数千の光画像を容易に検討することができない
ので、(また、このような多数の高解像度画像を容易に
生成して格納することはできないので)、可能性のある
ライティングの数は減らさなければならない。好ましく
は、光の数は、光空間における可能性のある光の最も広
い集合を維持しながら減らすことができる。生成および
選抜プロセスは、図２の入力ベクトルを選択するステッ
プ(ステップ１０００)の分散プロセスの第１の実施の形
態を表す。光の数を減らすために、光線追跡(ray traci
ng)あるいは同様の技法を使用して、低解像度画像(出力
ベクトル)が各々の光について生成される(ステップ１０
５、図４)。画像はメモリ２に格納される。一つの実施
の形態においては、低解像度画像は、３２×２５画素の
解像度を有する。低解像度画像は、画像を生成するのに
要する時間を制限するために使用される。低解像度画像
は、ステップ１１０において、光空間を横切る画像の集
合Ｓを選択するために、可能性のある光を選抜するため
に使用される。光を選抜するためのプロセスは、図６に
示される。

【００３１】第１に、微かに照明された画像が除かれる
(ステップ２５０)。これを行うために、画像についての
画素強度が加算される。合計強度が、選択可能な閾値よ
りも小さい場合には、画像およびその対応する光は除か
れる。第２に、ライティング空間を最も広範囲に網羅す
る画像の集合が選択される。画像および光の集合を選択
するために反復プロセスが使用される。各々の反復にお
いて、既に選択された画像の集合の中の最も近い画像か
ら、最も異なった画素強度値を有する画像が選択され
る。反復プロセスは、所定数の画像が選択されるまで繰
り返される。各々の新しく選択された画像は、選択され
た画像の完全な集合から最も異なっているので、最後の
集合が可能性のある光の空間を最も良好に横切る。

【００３２】反復プロセスを実行するための可能なステ
ップが、図６にステップ２５５から３２５で示される。
この図においては、集合Ｐは、未だ選択されていない可
能性のある光についての画像の集合を意味し、集合Ｐに
おける各々の画像は、Ｐ画像として参照される。集合Ｓ
は、選択された画像の集合を意味し、集合Ｓにおける各
々の画像は、Ｓ画像として参照される。第１の画像は、
ステップ２５５において集合Ｐから集合Ｓに転送され
る。第１の画像が生成されたように、画像は、ランダム
に選択されるか、あるいは、複数の画像の中の予め選択
されたものである。画像が、集合Ｐから、および、集合
Ｓから選択される(ステップ２６０および２６５)。Ｓお
よびＰ画像は、それらがどの程度接近しているかを判別
するために比較される。接近の程度を判別するために、
各種の方法を使用することができる。この発明の一つの
実施の形態によれば、差の測定が使用される。差の測定
は、次式で与えられる。

【００３３】 Σ(Ｙs(ｘ,ｙ)−Ｙp(ｘ,ｙ)) ［１］

【００３４】ここで、Ｙ(ｘ,ｙ)は、画像の位置ｘ，ｙ
における画素の照明レベルである。光画像の内積のよう
な他の測定が、接近の程度を判定するために別法として
使用することができる。

【００３５】比較値は、最も近い値と比較され(ステッ
プ２７５)、比較値の方が小さい場合には、最も近い値
が比較の値となる。比較するステップおよび最も近い値
の調整は、集合Ｓの中の各々の画像について繰り返され
る。ステップ２６５−２９０で表された反復プロセス
は、集合Ｓの中の画像と集合Ｐの選択された画像の間の
最も少ない差を判別することを示す。このプロセスは集
合Ｐの中の各々の画像について繰り返され、集合Ｓと各
々のＰ画像の間の最も少ない差を判別する。最も近いＳ
画像から最も異なるＰ画像は、ステップ２９５−３１５
により決定される。現在のＰ画像の最も近い値は、ステ
ップ２９５において異なる値と比較される。最も近い値
が上記異なる値よりも大きい場合には、上記異なる値は
最も近い値に指定され(ステップ３００)、現在のＰ画像
が選択される(ステップ３０５)。最も近い値は、現在選
択されているＰ画像と集合Ｓの中の画像の間の最良の類
似性を表す。現在のＰ画像が、以前に考慮された画像の
いずれよりも一層異なっている場合には、それが選択さ
れた画像になる。全てのＰ画像が考慮された後に、選択
されたＰ画像は、ステップ３２０で集合Ｓに転送され
る。全体のプロセスは、集合Ｓが完了するまで、すなわ
ち、所定数の画像が集合Ｐから選択されるまで繰り返さ
れる(ステップ３２５)。この発明の実施の形態によれ
ば、集合Ｓは、５８４の光を含む。

【００３６】一旦全体のライティング空間に最も良好に
かかる所定のサイズの画像の集合が選択されると、高解
像度画像がステップ１１５(図４)で、画像の集合に対応
する各々の光ごとに生成される。この発明の実施の形態
によれば、画像は５１２×４００画素の解像度を有す
る。高解像度画像は、低解像度画像よりも生成するのに
時間を要するが、一層良好な近接度の比較およびユーザ
による一層正確な検討が可能になる。光の数が減ってい
るので、これらの光について高解像度画像を生成するた
めの時間は、全ての元の生成された光の低解像度画像に
比べて大幅に少ない。

【００３７】残りの光の数は、ユーザがそれらを検討で
きるようにするためにはまだ多すぎる。画像を適切に配
置することにより、システムは、ユーザが入力および出
力ベクトルを一層効率的に検討して選択することができ
るようにする。画像あるいは出力ベクトルを編集するた
めに、別のプロセスを使用することができる。配置の第
１の実施の形態および対応するユーザインタフェース
が、図７および図８にライティング空間に関して示され
る。効率的な検討ができるように、ステップ１２０で、
光は階層的に分離されて編成される。画像を分離して編
成するために、各種の方法を使用することができる。画
像を分離して編成するために、ここに参考として組み入
れられる米国特許第３,６１７,７１４号に記載された特
定のグラフ理論プロセスを使用することができる。この
グラフ理論プロセスを使用すると、頂点は画像であり、
相互接続のあばら骨は画像の類似値である。勿論他の類
似度の測定方法を使用することができる。この発明の別
の実施の形態によれば、画像の集合Ｃが、互いに最も明
確に区別できる集合Ｓから選択される。残りの画像は、
次いで、集合Ｃの画像に対するそれらの類似度に従って
部分集合に分離される。一つの実施の形態においては、
画像は二つ以上の部分集合に含めることができる。別の
方法として、各々の部分集合は互いに排他的にすること
ができる。このプロセスは、次いで部分集合のそれぞれ
について繰り返される。選抜プロセスとして、画像の類
似度が高解像度画像からの式［１］の差の値から測定さ
れる。

【００３８】図８は、編成された画像を検討し、画像を
選択して組み合わせるために、ユーザにより利用可能な
ユーザインタフェースの第１の実施の形態を示す。ユー
ザインタフェースのこの実施の形態は、階層的に配置さ
れた出力ベクトルに特に適用可能である。インタフェー
スは、階層画像レベル４１０，４２０，４３０の集合、
選択された光のパレット４４０、および、ディスプレイ
５上のフルサイズの組み合わされた画像４５０を含む。
編成された階層内の第１のレベルについての画像は、第
１のレベル４１０上に表示される。ユーザは、次いで、
キーボード４あるいはマウス３を使用して、これらの画
像から一つを選択することができる。一旦第１のレベル
の画像が選択されると、次の下位レベルの画像が第２の
階層レベル４２０に表示される。ユーザは、次いで第２
のレベルの中の画像の一つを選択することができ、これ
により第３のレベル４３０が表示される。インタフェー
スは、各々が８個の画像の三つの階層レベルで図示され
ているが、任意の数のレベル、あるいは、レベルのサイ
ズを使用することができる。レベルの数およびサイズ
は、選抜プロセスにおける集合Ｓのサイズを決定する。
各々が８個の画像の三つのレベルにより、画像が二つ以
上の部分集合の中にある場合には、５８４の光を選択す
ることができる。

【００３９】表示された画像のいずれも、マウス３によ
るドラッグ・アンド・ドロップ技法、あるいは、他の方
法により、選択された光のパレット４４０の中に含まれ
るように選択することができる。パレット内の選択され
た光は、次いで、フルサイズの組み合わされた画像４５
０を生成するために組み合わされる。組み合わされた画
像は、以前に生成された高解像度画像に基づいて、光の
加法原理を使用して比較的迅速に生成することができ
る。光を組み合わせるための方法は、ここに参考として
組み入れられるJ. Dorsey, J. Arvo,およびD. Greeberg
著、「複合時間従属ライティングの会話型設計(Interac
tive Design of Complex Time-dependentLighting)」、
IEEE コンピュータグラフィックス・アンド・アプリケ
ーション、pp.26-36(１９９５年３月)に説明されてい
る。スライダスケール４４１を、組み合われた画像に対
する各々の画像についての光の寄与度を調整するために
使用することができる。図８は、白色光を示している
が、着色光も同様に使用することができる。インタフェ
ースは、光の選択されたパレット４４０における各々の
光についての色を選択するために、ユーザに対してパレ
ットを表示することができる。

【００４０】ベクトル発生、編成、および、閲覧のプロ
セスは、情報を提供するために、各種の他のタイプのデ
ータと共に使用することができる。このプロセスを他の
タイプのデータに適用するに際しては、所望の結果を効
率的に達成するために、選択された入力係数および出力
係数が選ばれる。一つの応用として、ライティング空間
についての光の決定と同様に、写真のライティングを本
システムで調整することができる。上記のライティング
空間の例では、シーンは、シーン中の特定の三次元物体
の生成、それらの配置、および、それらの色を含めてユ
ーザにより設計される。写真により、三次元情報は、写
真自身から抽出することができる。これを行うために、
同じシーンの多数の写真が必要である。好ましくは、簡
単にするために、そのシーンの写真の一つだけが修正さ
れることになる。勿論、全ての写真を同様な方法で修正
することができる。図９は、写真データを使用する表示
を示す。

【００４１】写真から三次元情報を抽出するために、多
数の写真が使用される。写真の中の情報を使用して、シ
ステムはどのような物体が存在しているのか、および、
それらの形および位置を判別する。ライティング空間の
例では、入力ベクトルのパラメータは、システムの中の
光を表す。同様に、出力ベクトルは、ライティングが加
えられた写真の画素である。しかしながら、表示された
画像の生成の際には、元の写真の画素は、出力ベクトル
画像の光および蔭の空間により変調される。これによ
り、写真の中の物体の構造を考慮した写真のライティン
グとなる。合成シーンライティングでは、ライティング
空間を網羅する入力ベクトルの広い集合を決定するため
に多数の光が生成され選抜される。出力画像は、ユーザ
が容易に閲覧することができるように、グループ内で階
層的に編成される。図９は、写真についてライティング
画像を閲覧して組み合わせるために使用されるユーザイ
ンタフェースを示す。

【００４２】図１０は、出力ベクトルの分散された集合
を決定するための分散プロセスの第２の実施の形態を示
す。この実施の形態においては、所定数の入力ベクトル
が、ステップ１１１０で生成される。この数は、ユーザ
により検討される所望の数の出力に対応する。多数のベ
クトルを生成し、次いで、或るベクトルを選抜するので
はなくて、この実施の形態においては、生成された入力
ベクトルは、出力の一層分散された集合を提供するため
に摂動される。ステップ１１２０で、入力ベクトルの一
つがランダムに選択され、次いで、ステップ１１３０で
ランダムに修正される。出力ベクトルは、修正された入
力ベクトルについて決定される(ステップ１４０)。修正
された入力ベクトルは、そちらの方がよい場合には、す
なわち、一層分散された出力ベクトルの集合となる場合
には、既存の入力ベクトルと置き換わる。出力ベクトル
の分散は、各種の方法で計ることができる。一つの方法
では、最近隣(nearest-neighbor)アプローチが出力ベク
トルの特性に適用される。修正された集合の出力ベクト
ルの最近隣への距離が、両方の最悪入力ベクトルの出力
のベクトル(すなわち、最も近い近隣を有する出力ベク
トル)の最近隣距離と比較される(ステップ１１５０)。
新しい出力ベクトルが、最悪の出力ベクトルよりもその
近隣から遠い場合には、それは最悪のベクトルと置き換
わる(ステップ１１５５)。そうでない場合には、出力ベ
クトルは摂動された入力ベクトルの出力ベクトルと比較
される(ステップ１１６０)。新しい入力ベクトルに対応
する出力ベクトルが、古い出力ベクトルよりもその近隣
から遠い場合には、それは古い出力ベクトルと置き換わ
る(ステップ１１６５)。このプロセスは、完了するまで
繰り返される(ステップ１１７０)。完了は、各種の方法
で判別することができる。所定数の摂動を行うことがで
き、あるいは、指定された回数の反復の間にベクトルの
置き換えがなくなるまで摂動を行うことができる。

【００４３】分散処理の第２の実施の形態で使用できる
データの例は、ボリューム表現である。ボリューム表現
においては、入力データは、材料の密度(濃度)を表すボ
クセル(voxel)である。入力データは、各種のソースか
ら得ることができる。例えば入力データは、分子におけ
る電子分布のようなものを表すために、コンピュータに
より生成することができる。電子分布についてのディス
プレイインタフェースが示される。同様に医療分野にお
いて、ＣＡＴスキャン情報が、ボリューム表現のための
密度情報を生成するために使用することができる。医療
データを備えたディスプレイインタフェースが、図１１
に示される。三次元データは、変換関数の使用により二
次元画像データに変換される。所望の出力に依存して、
伝達関数は、不透明度および色のような異なった変数に
関係することができる。システムの入力ベクトルは、伝
達関数のパラメータを指定する。たとえば、入力ベクト
ルは、伝達関数における傾き(slopes)および区切り点(b
reak points)、あるいは、色伝達関数における分割領域
を表すパラメータから成る。伝達関数１２５５が図１２
に示される。表示すべき二次元画像を生成するために、
異なった入力ベクトルが元のボクセルデータに適用され
る。この実施の形態においては、画像は出力ベクトルで
ある。上述されたように、第２の分散プロセスで入力ベ
クトルを生成する際には、入力ベクトルの集合について
のパラメータは、ランダムに決定される。入力ベクトル
は、次いで、ランダムに摂動される。ベクトルの摂動
が、出力ベクトルの集合の一層の分散を生じさせた場合
には、摂動されたベクトルが組み込まれる。ライティン
グおよび写真の例においては、出力ベクトルは、出力画
像内の全ての画素から構成されていた。従って分散は、
画像の中の全ての画素の間の差に依存していた。しかし
ながら、出力ベクトルは、他の情報に、あるいは、画像
の一部に関係することができる。入力および出力ベクト
ルは、関心のある特定の情報をユーザが検討できるよう
にするために選択される。不透明度および色伝達関数に
より、出力ベクトルの分散した集合が、全ての画素を使
用することなく、出力ベクトルとして得られることが判
っている。特に、入力および出力ベクトルの分散された
集合を決定するためには、一般に８個の特定の画素で十
分であることが判っている。特定の８個の画素は、ラン
ダムに選択することができる。しかしながら、好ましく
は、ユーザは、ボリューム表現において興味のある領域
に特に関係する出力ベクトルの分散された集合を有する
ように、８個の画素の位置を識別することになる。

【００４４】図１１は、ボリューム表現と共に使用でき
る出力ベクトルを配置するためのユーザインタフェース
の第２の実施の形態を示す。この配置においては、ディ
スプレイは、二つの部分、すなわち、サムネイル表示パ
ネル１２００およびサムネイル表示パネル１２００を取
り囲む複数の画像パネル１２２０を含む。この配置にお
いては、各々のフルサイズの画像も、小さなそして低解
像度の画像のサムネイルスケッチ１２１０として表現さ
れる。サムネイルスケッチは、サムネイルの間の距離と
関連する出力ベクトルの間の距離とを等しくするような
方法で表示パネル１２００内に配置される。表示パネル
１２００上の出力ベクトルおよび対応するサムネイルス
ケッチの間の距離は、各種の方法で決定することができ
る。たとえば、一つの方法が、ここに参考として組み込
まれるK.M.Hall著、「ｒ次元二次元アルゴリズム(An r-
dimensiosnal quadratic place algorithm)」、マネー
ジメントサイエンス、17(3):219-229(１９７０年１１
月)に示されている。二つのベクトル(ｄ_ij)が０−１の
範囲に入るように正規化される場合には、Hallの方法
は、出力ベクトル１−Ｎのディスプレイ上の位置Ｘおよ
びＹを表す座標ベクトルＸ＝(Ｘ₁，Ｘ₂，．．．，
Ｘ_N)、およびＹ＝(Ｙ₁，Ｙ₂，．．．，Ｙ_N)を計算す
る。座標は、Ｘ^TＸ＝１、Ｙ^TＹ＝１となり、かつΣ_iΣ_j
(１−ｄ_ij)［(Ｘ_i−Ｘ_j)²＋(Ｙ_i−Ｙ_j)²］が最小化され
るように決定される。Hallの方法は、基本的には、高次
元空間から二次元空間への投影である。この投影は、情
報の幾分かの損失なしには行うことはできないが、サム
ネイルの配置は、効果的な閲覧を可能するために十分な
出力ベクトルの基本的な構造を反映する。

【００４５】出力ベクトルが画像内の画素に対応すると
き、フルサイズの画像あるいはサムネイルスケッチは、
距離を計算するための出力ベクトルとして使用すること
ができる。フルサイズの画像は観察のために既に生成さ
れており、それらは別々に生成する必要がないので、画
像のフルサイズバージョンを使用することにより出力ベ
クトルの間の距離が一層効率的に決定される。フルサイ
ズの画像内の追加のデータは、サムネイルスケッチ内の
基本データよりも一層正確な距離を提供する。これは、
ユーザにより一層効率的に閲覧できるように、サムネイ
ルスケッチが一層良好に配置される。

【００４６】表示パネル１２００は、サムネイル１２１
０の効率的な閲覧を可能にする。表示パネル１２００
は、表示パネルの或る部分を観察するために、マウスあ
るいは他の制御装置を使用して操作することができる。
パネルは、或る位置あるいはサムネイルを見るためにパ
ンしたりズームしたりすることができる。先に述べたよ
うに、特定のサムネイルは、表示パネル１２００を取り
囲む画像パネル１２２０内に大きなスケールで表示する
ように選択することができる。画像パネル１２２０内の
特定の画像１２２０の位置は、ユーザの制御下にあり、
画像の生成とは無関係である。このように、ディスプレ
イインタフェースの第１の実施の形態におけるような、
画像を生成するための階層構造を必要としない。サムネ
イルスケッチと画像パネル１２２０に表示されたフルサ
イズの画像の間の関係を表す必要がある。一つの方法に
よれば、サムネイルの選択は、画像パネル内の対応する
画像をハイライトする。同様に、フルサイズの画像の選
択は、対応するサムネイルをハイライトする。また、図
１１に示されているように、各々の画像をその対応する
サムネイルスケッチと結び付けるために、線を使用する
こともできる。

【００４７】図１２は、或る画像についての追加の情報
を提供するためのディスプレイの使用を示す。情報を表
示すべき時には、追加のウィンドウが表示パネルの上に
現れ、特定の画像についての追加の情報を示す。画像
は、大きなフォーマット１２４０で表示される。また、
画像についての情報が、別に表示される(１２５０)。た
とえば、図１１に示されるように、不透明度および色の
伝達関数に関係する画像において、追加の情報は関数そ
れ自身であってもよい。ライティング分析のために、追
加の情報は、光の位置およびそのタイプであってもよ
い。勿論、他の情報も同様に表示することができる。

【００４８】この発明の先行する出願の各々において
は、入力ベクトルは画像の部分に関係するパラメータを
含んでおり、出力ベクトルは特定の画像であった。各々
の場合においては、出力ベクトルは、特定の画像におけ
る全てのあるいは一部の画素を含んでいた。しかしなが
ら、出力ベクトルは、画像あるいは画素に限定されてい
ない。むしろ、出力ベクトルは、ユーザにより探索され
る情報に対して関係がある任意のデータとすることがで
きる。特に、この発明は、アニメーションシーケンスの
間の動作の特定の特性を達成するために、アニメーショ
ンシーケンスに適用することができる。アニメーション
シーケンスの全ての画像の全ての画素が出力ベクトルと
して使用された場合には、出力ベクトルは極端に多くな
り、容易に計算あるいは使用することができない。さら
に、画素の集合自身は、ユーザに対して関係がある運動
の特性を決定する際に特に有用というわけではない。分
散を決定するために画素を使用することは、関係がある
出力に対して出力ベクトルの実際の分散を生じさせな
い。したがって、アニメーションシーケンスについての
出力ベクトルは、ユーザに対して関係がある特性を表す
べきである。

【００４９】一つの実施の形態においては、この発明
は、粒子運動を表すアニメーションシーケンスの選択に
適用される。図１３は、一方の宇宙船から第２の宇宙船
に向けて粒子が生成される粒子運動アニメーションシー
ケンスに関連したユーザインタフェースを示す。入力ベ
クトルは、粒子生成速度(率)、寿命、加速度、方向、ビ
ーム幅等を含む粒子の運動を規定する多数のパラメータ
を含むことができる。粒子運動を分析するに際して、ユ
ーザは、生成点および方向のような或るパラメータを設
定して、他のパラメータを変えることがきるようにする
ことができる。別法として、入力ベクトルは、全てのパ
ラメータが変化するように、粒子運動に関係する全ての
パラメータを含むことができる。出力ベクトルは、シー
ケンスの指定された時間における粒子運動の特性を含む
ことができる。出力ベクトルを作り上げるパラメータ
は、粒子の数、粒子雲の重心、粒子の平均速度、およ
び、粒子の拡散速度を含むことができる。粒子属性は、
アニメーションシーケンスの間の一つの特定の時間にお
いて、あるいは種々の時間において決定することができ
る。たとえば、一つの実施の形態においては、粒子の属
性は、終了時間(ｔ)およびアニメーションシーケンスの
中間(ｔ／２)において決定することができる。

【００５０】分散プロセスの第２の実施の形態が、粒子
運動のアニメーションシーケンスのための出力ベクトル
の分散した集合を決定するために使用されている。この
ように、入力ベクトルの集合は入力ベクトルの中のパラ
メータをランダムに選択することにより決定される。入
力ベクトルは、対応する出力ベクトルを決定するために
処理される。出力ベクトル間の距離は、多次元空間にお
いて決定される。入力ベクトルは次いでランダムに摂動
され、新しい出力ベクトルが生成される。新しい出力ベ
クトルが、更に分散した出力ベクトルの集合を生じさせ
る場合には、それは、最悪の出力ベクトル、あるいは、
摂動された入力ベクトルに対応する出力ベクトルのいず
れかと置き換わる。摂動プロセスは、比較的分散された
出力ベクトルの集合が生成されるまで、特に、設定され
た回数だけ繰り返される。インタフェースの第２の実施
の形態は、図１２に示されるように、粒子運動アニメー
ションシーケンスにも適用されている。上述したよう
に、出力ベクトルは、多次元空間における出力ベクトル
間の距離の二次元的投影を提供するために処理される。
各々のアニメーションシーケンスについての合成画像の
サムネイルスケッチは、アニメーションシーケンスを表
すためにディスプレイ上で使用される。ユーザは、次い
で、インタフェースの画像パネルに高解像度画像として
配置するための特定のシーケンスを選択することができ
る。高解像度画像は、アニメーションシーケンスの静止
画像表現、あるいは、フルアニメーションシーケンスの
周期的に繰り返されるバージョンのいずれかとして表す
ことができる。いずれの場合においても、ユーザは、フ
ルアニメーションシーケンスとして追加のウィンドウ１
２４０の中に大きなフォーマットで表示すべき画像の一
つを選択することもできる。

【００５１】別の実施の形態においては、この発明は、
関節連結図形(articulation figures)のための運動の合
成に適用することができる。図１４は、２関節モデルに
関係したユーザインタフェースを示す。図１５は、運動
を同様に適用することができる多関節キャラクターを示
す。両方の場合において、入力ベクトルは、特定の時間
において関節に印加可能なトルクを表す。トルクは一定
である必要はなく、全体のアニメーションシーケンスに
わたって変えることができる。これに加えて、トルク
は、あるタイプの正弦入力を有することができ、あるい
は、画像中の他のトルクの位置および値に関連してある
値を表すことができる。粒子運動の例のように、運動の
パラメータの幾つかは、入力ベクトルの一部ではないも
のとして、ユーザにより設定することができる。出力ベ
クトルは、運動を表す任意の値とすることができる。出
力ベクトルは、図形の重心、特定の素子の速度、(平
均、最大、あるいは、最小)、あるいは、図形の中の或
る素子間の角度のような情報を含むことができる。粒子
運動のように、２関節と多関節図形の両方の関節連結運
動は、第２の分散処理および第２のユーザインタフェー
スを使用するこの発明に適用されている。いずれの場合
においても、初期入力ベクトルの集合は、運動を制御す
る可変パラメータをランダムに選択することにより生成
される。出力画像が、次いで生成され、関係する出力ベ
クトルが決定される。摂動および置換プロセスは、分散
した出力ベクトルの集合が達成されるように、繰り返さ
れる。出力ベクトルは、次いで、それらの間の距離を決
定するために処理され、表示パネル１２００において二
次元空間上に投影される。ユーザは次いで、上述された
ように、画像が画像パネル１２２０に表示されるよう
に、出力ベクトルの或るサムネイルスケッチを選択する
ことができる。表示は、各々のアニメーションシーケン
スの静止スクリーンのものか、あるいは、全体のアニメ
ーションシーケンス自身とすることができる。またユー
ザは、大きなウィンドウ１２４０の全体に表示されるよ
うに特定のアニメーションシーケンスを選択することも
できる。このようにして、ユーザは、その運動について
の実際のパラメータ、あるいは、運動の所望の効果を規
定することができなくても、図形について所望のタイプ
の運動を見つけることができる。

【００５２】ここでは、この発明の少数の実施の形態が
説明されたが、前述のものは、単なる例示であって限定
するものではなく、単に例として表されていることは、
当業者にとっては明らかである。多数の修正例および他
の実施の形態が、当業者の検討の範囲内であり、特許請
求の範囲で規定されたこの発明の範囲に含まれるものと
考えられる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、既存のパラメータ設定シ
ステムの課題は、この発明による選択プロセスを実施す
るシステムにより実質的に克服される。この発明のシス
テムは、入力ベクトルとして多数の可能性のあるパラメ
ータの集合を生成し、各々の入力ベクトルに対応する出
力ベクトルを生成する。入力ベクトルは、可能性のある
出力の空間を網羅するように、分散された出力ベクトル
の集合を形成するために計算される。出力は、ユーザが
見ることができるように編成される。

【００５４】この発明の一つの実施の形態によれば、可
能性のある多数の入力ベクトルが、可能性のあるパラメ
ータの識別された集合に対してランダムに生成される。
低解像度出力画像が、各々の入力ベクトルについての出
力ベクトルとして生成される。

【００５５】この発明の別の実施の形態によれば、低解
像度出力画像が、種々の入力ベクトルを除くために使用
される。出力ベクトル空間を最も良く横切る入力ベクト
ルのグループが選択される。一層高い解像度の出力画像
あるいはベクトルは、次いで、選択された出力の各々に
ついて生成することができる。

【００５６】この発明の別の実施の形態によれば、出力
ベクトルの分散された集合が、入力ベクトルの準ランダ
ムな選択により決定される。入力のランダムな選択の間
に、対応する出力ベクトルが、分散を決定するために分
析される。入力ベクトルを形成するパラメータのサンプ
リングは、次いで、出力の更に分散された集合を生成す
るために、或る時間にわたって調整することができる。
別の方法として、パラメータの集合は、ランダムに摂動
させることができる。結果として生じる集合が出力ベク
トルの集合を一層分散させる場合には、結果として生じ
る集合を、次いで、入力ベクトルとして置き換えること
ができる。

【００５７】この発明の別の実施の形態によれば、出力
がユーザにより容易に閲覧できるように編成される。グ
ラフ理論を使用して、出力ベクトルは、その要素が互い
に最も類似している部分集合に編成することができる。
ユーザインタフェースは、画像の選択ができるように集
合を表示する。ユーザは、各々の集合について代表出力
の表示から第１の出力を選択する。部分集合の代表出力
ベクトルは、次いで、更なる選択のために表示される。
最後に、ユーザは特定の出力ベクトルを選択することが
できる。

【００５８】別の方法として、出力ベクトルは、出力ベ
クトルについての類似測定基準に基づいて、図形的に配
置することができる。ユーザは、次いで、所望の出力ベ
クトル効果が達成されるまで画像の一層詳細な検討のた
めに或る出力ベクトルを選択することができる。

【００５９】この発明の別の実施の形態によれば、ユー
ザは、所望の特性を有する最終合成出力ベクトルを作り
出すために、次いで組み合わされる各種の出力ベクトル
を選択することができる。出力ベクトルは所望の出力画
像効果が達成されるまで選択および削除が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を実施するために使用することがで
きるコンピュータシステムの構成を示す図である。

【図２】 この発明によるシステムの動作についてのフ
ローチャート図である。

【図３】 この発明の一実施の形態によるシステムが適
用可能な基本画像を示す図である。

【図４】 ライティングシステムに適用されたこの発明
のプロセスのフローチャート図である。

【図５】 図４のプロセスと関連して光を生成するプロ
セスのフローチャート図である。

【図６】 図４のプロセスと関連して光を横切る集合を
選択するプロセスのフローチャート図である。

【図７】 図４のプロセスと関連して光を配列するプロ
セスのフローチャート図である。

【図８】 この発明の一実施の形態によるシステムにお
いて光を選択するために使用されるユーザインタフェー
スを示す図である。

【図９】 写真のライティング修正に関するこの発明に
よるシステムのユーザインタフェースを示す図である。

【図１０】 この発明の別の実施の形態によるパラメー
タ集合生成のフローチャート図である。

【図１１】 ボリューム表現のための不透明度および色
伝達関数に関するこの発明によるシステムのユーザイン
タフェースを示す図である。

【図１２】 ボリューム表現と共に使用されるこの発明
の別の実施の形態のユーザインタフェースを示す図であ
る。

【図１３】 粒子運動のアニメーションに関するこの発
明によるユーザインタフェースを示す図である。

【図１４】 二重振り子アニメーションに関するこの発
明によるユーザインタフェースを示す図である。

【図１５】 この発明による運動を決定する際に使用す
るためのアニメーションキャラクタを示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ、２ メモリ、３ マウス、４ キーボー
ド、５ ディスプレイ、４１０，４２０，４３０ 階層
画像レベル、４４０ 光のパレット、４５０ 画像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597067574 201 ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲＩ ＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ 02139， Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 サラ・ギブソン アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ア ーリントン、ミスティック・ビュー・テラ ス 15 (72)発明者 ジョゼフ・マークス アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ベ ルモント、ダルトン・ロード 61 (72)発明者 ハンスピーター・フィスター アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、サ マービル、パーク・ストリート 60

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝達関数を規定するパラメータを表す入
   力ベクトルの集合をランダムに生成するための手段と、 上記入力ベクトルのそれぞれに対応し、表現されたボリ
   ュームの画像を表す出力ベクトルの集合を生成するため
   の手段と、 ユーザによる検討および選択のために上記画像を表示す
   るための手段と、 を含むことを特徴とする伝達関数を使用してボリューム
   を表現するためのシステム。
2. 【請求項２】 上記入力ベクトルを生成するための手段
   が、 入力ベクトルの第１の集合についてのパラメータをラン
   ダムに生成するための手段と、 対応する出力ベクトルを生成するための手段と、 出力ベクトルの分散を測定するための手段と、 最も分散が小さい出力ベクトルに対応する入力ベクトル
   の第１の集合から入力ベクトルを取り除くための手段
   と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝達関数を使
   用してボリュームを表現するためのシステム。
3. 【請求項３】 上記入力ベクトルを生成するための手段
   が、 入力ベクトルの集合を生成するための手段と、 入力ベクトルの集合に対応する出力ベクトルの集合を生
   成するための手段と、 出力ベクトルの集合の分散を測定するための手段と、 摂動された出力ベクトルを生成するために、出力ベクト
   ルの一つをランダムに摂動させるための手段と、 置換が出力ベクトルの集合をさらに分散させる場合に
   は、出力ベクトルの一つを摂動された出力ベクトルと置
   き換えるための手段と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝達関数を使
   用してボリュームを表現するためのシステム。
4. 【請求項４】 上記表示するための手段が、他の出力ベ
   クトルに対する位置に対応するディスプレイ上の位置に
   上記出力ベクトルの各々を表すための手段を含むことを
   特徴とする請求項１に記載の伝達関数を使用してボリュ
   ームを表現するためのシステム。
5. 【請求項５】 上記表示するための手段がさらに、 １つのユーザ入力を受けて少なくとも一つの出力ベクト
   ルを選択するための手段と、 上記少なくとも一つの出力ベクトルに対応する少なくと
   も一つの画像を表示するための手段と、 を含むことを特徴とする請求項４に記載の伝達関数を使
   用してボリュームを表現するためのシステム。
6. 【請求項６】 上記伝達関数が、色伝達関数および不透
   明伝達関数の少なくとも一つのを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の伝達関数を使用してボリュームを表現
   するためのシステム。
7. 【請求項７】 上記伝達関数が医療データに適用され、
   人間の体および動物の体の一方の部分の画像を表現する
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝達関数を使用して
   ボリュームを表現するためのシステム。
8. 【請求項８】 上記伝達関数が、シミュレーションによ
   り生成された三次元スカラー場データに適用されること
   を特徴とする請求項１に記載の伝達関数を使用してボリ
   ュームを表現するためのシステム。
9. 【請求項９】 上記三次元スカラー場データが、電子密
   度データであることを特徴とする請求項８に記載の伝達
   関数を使用してボリュームを表現するためのシステム。
10. 【請求項１０】 上記出力ベクトルの分散を測定するた
    めの手段が、 上記出力ベクトルの各々の中に含まれる画像の画素の所
    定の数を選択するための手段と、 上記分散を決定するために、各々の画像に対応する画素
    の上記所定の数を比較する手段と、 を含むことを特徴とする請求項３に記載の伝達関数を使
    用してボリュームを表現するためのシステム。