JPH11110588A - 三次元画像表示装置 - Google Patents
三次元画像表示装置Info
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Abstract
画像の視点の位置が、観察対象の内部のどの位置にある
かを容易に認識可能にする。 【解決手段】ある視点が設定されると、その視点と投影
面との間に存在する断層像を投影面に投影し陰影付けし
てなる三次元画像(内視鏡的画像)を作成する。同時
に、上記設定した視点の位置が認識可能なガイド画像を
作成する。そして、これらの内視鏡的画像とガイド画像
とを同時に又は切り替えてモニタに表示する。これによ
り、内視鏡的画像を得ることができるとともに、ガイド
画像によってその内視鏡的画像の視点が観察対象の内部
のどの位置にあるかを把握することができる。
Description
元画像表示装置に係り、特に観察対象の内部を内視鏡で
見たような画像(以下、内視鏡的画像という)として表
示することができる三次元画像表示装置に関する。
像、超音波断層像等の種々の画像より成る。疑似三次元
画像を得る方法として、視点と投影面とを与え、視点と
投影面との間に存在する三次元原画像(複数の断層像)
を、その投影面に、視点から見たように投影する投影法
が存在する。投影法には、平行投影法と中心投影法とが
知られている。
対象の内部に設定することができる中心投影法を用い
る。この内視鏡的画像を得る中心投影法は、特開平7−
210704号公報、及び特開平7−296184号公
報に記載されている。
心投影法によって得られる内視鏡的画像は、視点が観察
対象の内部に設定されるため、観察対象全体の中のどの
位置に視点がおかれ、どの部位を観察しているかを把握
するのが困難であるという問題があった。尚、内視鏡的
画像を見ながら視点を所望の位置に移動させていくため
には、視点が観察対象の内部のどの位置にあるかを直ぐ
に把握する必要がある。
−76933号には、所謂ガイド画像が1つしか対応表
示されてなく、視点又は視線を立体的に把握するための
配慮がなされていない問題があった。本発明はこれらの
ような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡的画像の視
点の位置が観察対象のどの位置にあるかを容易に認識す
ることができる三次元画像表示装置を提供することを目
的としている。また、視点の位置を立体的に把握できる
ガイド像を有する三次元画像表示装置を提供することを
目的としている。
るために、観察対象の内部を内視鏡的に観察するために
該観察対象の内部に視点を順次更新設定する視点設定手
段と、前記観察対象を示すボリューム画像を含む複数の
断層像を用い、前記視点設定手段によって任意の視点が
設定されると、その視点から前記各断層像を投影面に投
影し陰影付けしてなる三次元画像を作成する第1の画像
作成手段と、前記複数の断層像及び前記設定された視点
に基づいて該視点の位置が認識可能なガイド画像を作成
する第2の画像作成手段と、前記第1の画像作成手段に
よって作成された三次元画像と前記第2の画像作成手段
によって作成されたガイド画像とを同時に、又は切り替
えて表示する表示手段と、を備えたことを特徴としてい
る。
によってある視点から観察対象の内部を内視鏡的に観察
したような三次元画像を作成するとともに、第2の画像
作成手段によってその視点が観察対象の内部のどの位置
にあるかを把握できるようなガイド画像を作成する。そ
して、前記表示手段によって内視鏡的画像を示す三次元
画像とガイド画像とを同時に、又は切り替えて表示する
ようにしている。これれより、内視鏡的画像を得ること
ができるとともに、ガイド画像によってその内視鏡的画
像の視点が観察対象の内部のどの位置にあるかを把握す
ることができる。
る三次元画像表示装置の好ましい実施の形態について詳
説する。図1は本発明に係るガイド画像付き三次元画像
表示装置における処理の概要を示すフローチャートであ
る。
を示す三次元原画像(断層像)から中心投影法によって
内視鏡的画像を再構成する。ここで、中心投影による内
視鏡的画像の再構成方法について説明する。まず、中心
投影による座標変換について述べる。中心投影による投
影面への各断層像の投影に際し、各断層像の画素座標の
投影面上の座標への変換は次のように行われる。
め投影面6と断層像8A、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。この図10において、
x,y,zは三次元座標系(x,y,z)の各軸、e点
(x1,y1,d1)は視点eの位置、P点(X,Y)
は投影面(表示画面に相当する)6上の点、S点(x
0,y0,d0)はe点(x1,y1,d1)とP点
(X,Y)を通る直線7と断層像8Aと交わる点であ
る。
任意に設定可能である。d0は断層像8Aの位置(z軸
上)で、計測時に決まる。d1は視点eのz座標であ
る。これによれば、次の式が成り立つ。
ず)上に、縦512画素×横512画素で表示すると
き、X,Yは−256から+256までの値を取る。そ
れぞれのX,Yに対してd0の断層像8A上では上記
(3),(4)式によりx0,y0が決まり、どの点が
投影すべきかが決まる。断層像8Aは複数あって、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,y0が決まる。
も断層像8B〜8Eを用意し、y軸方向から見た図を図
11(a)に示す。この図11(a)において、断層像
8A〜8Eは同一対象物について同一方向に等間隔で得
られた断層像(図示例では等間隔であるが、必ずしも等
間隔である必要はない)であり、断層像8Bには、臓器
領域B1,B2,B3が強調して書いてある。臓器領域
B1,B2,B3を投影面6に投影するとB1’,B
2’,B3’となる。同様に、断層像8Cの臓器領域C
1,C2を投影面6に投影するとC1’,C2’とな
る。ここで、投影データ(ここでは、B1’,B2’,
B3’;C1’,C2’)を表示メモリ(図示せず)に
書く時は、三次元的効果を出すために、視点eから見て
より遠くに存在する投影データを先に書き込み、それよ
り近くの投影データは後から上書きする。従って、ここ
では、投影データC1,C2より投影データB1,B
2,B3の方が視点eより遠くに存在するので、投影デ
ータB1’,B2’,B3’を先に書いて、投影データ
C1′,C2′は後から上書きすることになる。尚、図
11(a)では、投影データB1’,B2’,B3’;
C1’,C2’は各々投影面6から離して示している
が、これは表示メモリに書き込み投影データB1’,B
2’,B3’;C1’,C2’の順番を判り易くしたた
めに過ぎず、最初に書かれる投影データB1’,B
2’,B3’も、それに上書きされる投影データC
1’,C2’も実際には投影面6上に書かれる。
して示したもので、投影面と断層像面が平行でない場合
の例である。この場合は、断層像8A,8B,8C…か
ら補間演算で投影面6と平行な面に向けられた断層像8
a,8b,8c…を作っておく必要がある。その他は、
図11(a)の場合と同様である。なお、b1’;c
1’,c2’;d1’は、補間演算された断層像8b,
8c,8d上の臓器領域b1;c1,c2;d1の投影
データである。
雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を
説明するための図で、断層像8上のS点(x0,z0,
y0)の投影結果が投影平面上のP点(x,y,z)に
なることを示す。この図12において、中心投影による
投影平面6への断層像8の投影に際し、断層像8の画素
座標の投影平面6上の座標への変換は次のように行われ
る。
点、bはy軸と投影平面6の交わる点、cはz軸と投影
平面6の交わる点、である。また、αは原点から投影平
面6に下ろした垂線をz−x面に投影した線がx軸とな
す角、βは前記垂線がx−z面となす角、e点(x1,
y1,z1)は視点eの位置、P点(x,y,z)は投
影面(表示画面に相当する)6上の点、S点(x0,z
0,y0)はe点(x1,y1,z1)とP点(x,
y,z)を通る直線7と断層像8Aの交わる点、とする
と、次の式が成り立つ。
(x,y,z)を通る直線7は
zc1)を通るとき、 k1=sinα k2=cosα/sinβ k3=cosα・cosβ/sinβ ai=1/a bi=1/b ci=1/c として、
例えば、視点e(x1,y1,z1)から投影平面6に
下ろした垂線と投影平面6の交わる点(この点と視点e
間の距離はh)として、
示画面(図示せず)上に、縦512画素×横512画素
で表示するとき、X,Yは−256から+256までの
値を取る。それぞれのX,Yに対して上記(7)、
(8)、(9)式によりx,yが決まる。e点のx1,
y1,z1は任意に与えるので、下記の(13)、(1
4)式により、y0=d0の断層像上で画素S点の座標
x0,z0が決まる。
X,Yに対して複数の投影すべき点x0,y0が決ま
る。
の距離を示すもので、このRはP点の画素値(輝度)を
求める際のパラメータとなる。P点の画素値は、設定さ
れた画素値(輝度)の最大値Rmaxから上記Rを引算
した値に比例する。このP点は表示メモリ上では(η,
ξ)点に対応するので(η,ξ)点に前記画素値を格納
する。
する投影面6上の全ての点について行う。また、全ての
断層像8について行う。更に、構成された結果像である
三次元画像に対して行っても、あるいは構成前の1枚、
1枚の断層像に対して行ってもよい。このようにして視
点eの位置及び投影面を設定すると、三次元画像(内視
鏡的画像)を再構成することができる。尚、内視鏡的画
像の陰影付けは、表示メモリに格納された各画素値の大
きさに基づいて行われる。
内視鏡的画像の再構成演算が行われると、ステップ1の
再構成演算に使用した視点eの位置(x,y,z)を保
存する(ステップ2)。次に、ステップ3により、ガイ
ド画像の作成を行う。ガイド画像としては、例えば、1
枚の断層像、xy平面、yz平面、zx平面にそれぞれ
平行な断面像、任意角度で観察対象をカットした任意断
面像、及び三次元画像が考えられる。尚、この三次元画
像は、視点の位置関係が容易に把握できる程度の視野で
再構成されたものである。
プ2で保存した視点の位置(x,y,z)からガイド画
像上での視点の位置を求め、その位置を視認できるよう
に描画する。ステップ4は、ステップ1で演算した結果
の内視鏡的画像を表示し、ステップ5は、ステップ3で
作成したガイド画像を表示する。そして、視点を移動さ
せる毎に上記処理を繰り返し、視点の位置を操作者に呈
示する。
表示する画面構成例について説明する。図2は体軸方向
に垂直な断層像をガイド画像とする際のガイド画像の作
成手順を示すフローチャートである。また、図3は再構
成の際の座標系と複数の断層像、視点及び投影面の関係
の一例を示す図である。
に該当する座標から視点が存在する断層像を特定する。
ここで、体軸方向に該当する座標とは、断層像をy軸方
向に積み重ねてた場合はy座標である。いま、図3に示
すように体軸方向に該当する座標軸をyとし、視点が存
在する断層像をM枚目、断層像の全枚数をN枚、分解能
から決定できる定数をSとすると、再構成演算は座標系
の原点を観察対象の中心(N/2)としているため、視
点が存在する断層像のy座標値は、次式、
y,z)のy座標を上記(16)式に代入してMを求め
ることにより、視点がM枚目の断層像上に存在すること
が分かる。
z)から上記のようにして特定した断層像上での視点の
位置を求める。尚、図3上では、視点の位置(x,z)
は、画像中心を原点とした座標値となっている。視点の
画像描画の際の位置座標は、画像の左上が原点であるた
め、それに対応するように変換する。ステップ13は、
ステップ11で求めたガイド画像(断層像)上にステッ
プ12で求めた視点位置を描画する。
層像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示す。
操作者は、図6に示すガイド画像から内視鏡的画像の視
点の位置を把握することができ、内視鏡的画像を見なが
ら視点を所望の位置に移動させる場合にガイド画像を参
考にすることができる。
せる方法)の一例について説明する。図6に表示されて
いる内視鏡的画像の視点は、その表示画面の中心位置
で、その画面よりも手前にある。この視点を上下左右、
前後に移動させる場合には、例えば表示画面内の位置を
示すカーソルをマウスによって移動させてクリックし、
視点の上下左右の移動量を設定する。また、視点を前後
に移動させる場合には、上記のようにして表示画面内で
の視点の位置を設定したのち、マウスを上下させて視点
の前後方向の移動量を設定する。
図1に示した処理を実行させることにより、新たな内視
鏡的画像及びガイド画像が作成され、これらの画像が表
示される。そして、新たな内視鏡的画像及びガイド画像
を使用して再度上記のようにして視点の位置を指定する
と、その視点の位置に基づいて更に新たな内視鏡的画像
及びガイド画像が作成され、これらの画像が表示され
る。このようにして順次視点の位置を移動させることに
より、視点を観察対象の内部の所望の位置に移動させる
ことができる。
れぞれ平行な断面像をガイド画像とする際のガイド画像
の作成手順を示すフローチャートである。ステップ21
は、図3の座標系において、図1のステップ2で保存し
た視点の位置(x,y,z)を通り、xy平面、yz平
面、xz平面にそれぞれ平行な断面像を求める。これら
の断面像がガイド画像となる。ステップ22は、それぞ
れの断面像上での視点の位置を求める。ステップ23
は、各断面像上に視点の位置を描画する。
断面像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示
す。同図に示すように、xy平面に平行な断面像から視
点の位置(x,y)を把握することができ、yz平面に
平行な断面像から視点の位置(y,z)を把握すること
ができ、xz平面に平行な断面像から視点の位置(x,
z)を把握することができる。
示画面上で行うようにしてもよい。例えば、xy平面に
平行な断面像の表示画面上に描画されている視点の位置
を、その表示画面上で移動させる操作を行うことによ
り、視点の位置(x,y)を変更する。これによれば、
視点を観察対象の内部の所望の位置に比較的速く設定す
ることができる。尚、視点の位置をより正確に設定する
場合や、視点の位置を少しずつ移動させる場合には、前
述したように内視鏡的画像の表示画面を利用する方が好
ましい。
xy平面、yz平面、又はxz平面に平行な断面像に限
らず、視点の位置を通り、任意角度で観察対象をカット
した任意断面像でもよい。この任意断面像としては、視
点から観察対象を見る視線方向と直交する断面像や、視
線方向と平行な断面像等が考えられ、この場合の任意断
面像は、視線方向(即ち、投影面)の設定に伴って自動
的に設定することができる。
ガイド画像の作成手順を示すフローチャートである。ス
テップ31では、ガイド画像を作成するための再構成の
際に必要なパラメータを入力し、ステップ32では、ガ
イド画像を作成するための再構成演算を行う。このガイ
ド画像(三次元画像)の再構成の方法には、例えばサー
フェイスレンダリングやボリュームレンダリング等があ
る。
(x,y,z)が、ステップ32で作成されたガイド画
像の表示画像(X,Y)のどの位置に投影されたかを保
存しておく。ステップ34では、内視鏡的画像再構成の
際の視点位置(図1のステップ2で保存した視点の位置
(x,y,z))から、ステップ33で保存しておいた
データを元にガイド画像上での視点の位置を求める。
位置を描画する。上記ガイド画像は、操作者が任意に回
転させることができ、ガイド画像を回転させる場合に
は、各回転位置毎にステップ32からステップ35の処
理を繰り返す。尚、回転の指示方法には、マウスドラッ
グによる方法、数値入力による方法、スケール移動によ
る方法等がある。
次元画像)とをモニタ画面上に表示した画面構成例を示
す。同図に示すように、ガイド画像上に描画された視点
の位置は、ガイド画像上の位置しか把握できず、視点の
奥行き方向の位置(図8上の紙面と直交する方向)が不
明であるが、ガイド画像を回転させることにより、観察
対象の内部における視点の位置を把握することができ
る。
の意図によって自由に切り替えて表示することができ、
また、複数枚同時に表示することも可能である。例えば
図13のように、三次元の第1のガイド像と断層像の第
2のガイド像を同時に表示する。また、ガイド画像上
に、視点位置から視線方向に矢印を表示し、視点の位置
と視線方向とを同時に表示することもできる。更に、視
線の位置を示す描画は、○、×等見やすい形に任意に変
えることができる。
とガイド画像とをモニタの同一画面上に表示するように
したが、これに限らず、切り替え表示できるようにして
もよい。図9は本発明に係るガイド画像付き三次元画像
表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図であ
る。
次元画像表示装置は、主として磁気ディスク41と、主
メモリ42と、中央処理装置(CPU)43と、表示メ
モリ44と、CRTモニタ45と、各種の操作指令、位
置指令、メニュー選択指令を入力するためのキーボード
46、マウス47、マウスコントローラ48と、これら
の各構成要素を接続する共通バス49とから構成されて
いる。
像再構成プログラム、ガイド画像作成プログラム等が格
納され、主メモリ42には、装置の制御プログラムが格
納されるとともに、演算処理用の領域等が設けられてい
る。CPU43は、複数の断層像や各種のプログラムを
読み出し、主メモリ42を用いて内視鏡的画像やガイド
画像等の作成を行い、その作成した画像を示す画像デー
タを表示メモリ44に送り、CRTモニタ45に表示さ
せる。
視鏡的画像の視点位置が認識可能なガイド画像を、内視
鏡的画像と同時に又は切り替えて表示するようにしたた
め、内視鏡的画像の視点の位置が観察対象のどの位置に
あるかを容易に認識することができ、これにより視点の
移動操作がやり易くなる。
表示装置における処理の概要を示すフローチャートであ
る。
する際のガイド画像の作成手順を示すフローチャートで
ある。
点及び投影面の関係の一例を示す図である。
れ平行な断面像をガイド画像とする際のガイド画像の作
成手順を示すフローチャートである。
ド画像の作成手順を示すフローチャートである。
したガイド画像(断層像)とをモニタ画面上に表示した
画面構成例を示す。
したガイド画像(各断面像)とをモニタ画面上に表示し
た画面構成例を示す。
したガイド画像(三次元画像)とをモニタ画面上に表示
した画面構成例を示す。
表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図であ
る。
層像画素座標の投影面上の座標への変換を説明するため
の図である。
投影面上の座標への変換を説明するための図である。
な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を説
明するための図である。
画像とをモニタ画像に表示した画面構成例を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 観察対象の内部を内視鏡的に観察するた
めに該観察対象の内部に視点を設定する視点設定手段
と、 前記観察対象を示すボリューム画像を含む複数の断層像
を用い、前記視点設定手段によって任意の視点が設定さ
れると、その視点から前記各断層像を投影面に投影し陰
影付けしてなる三次元画像を作成する第1の画像作成手
段と、 前記複数の断層像及び前記設定された視点に基づいて該
視点の位置が認識可能なガイド画像を作成する第2の画
像作成手段と、 前記第1の画像作成手段によって作成された三次元画像
と前記第2の画像作成手段によって作成されたガイド画
像とを同時に表示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 【請求項2】 観察対象の内部を内視鏡的に観察するた
めに該観察対象の内部に視点を設定する視点設定手段
と、 前記観察対象を示すボリューム画像を含む複数の断層像
を用い、前記視点設定手段によって任意の視点が設定さ
れると、その視点から前記各断層像を投影面に投影し陰
影付けしてなる三次元画像を作成する第1の画像作成手
段と、 前記複数の断層像及び前記設定された視点に基づいて該
視点の位置が認識可能なガイド画像を作成する第2の画
像作成手段と、 前記第1の画像作成手段によって作成された三次元画像
と前記第2の画像作成手段によって作成されたガイド画
像とを切り替えて表示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする三次元画像表示装置。
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JP27021297A JP4110226B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 三次元画像表示装置 |
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JP27021297A Expired - Lifetime JP4110226B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 三次元画像表示装置 |
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- 1997-10-02 JP JP27021297A patent/JP4110226B2/ja not_active Expired - Lifetime
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