JPH11153413A - ３次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３次元空間内の任意の位置で被測定物体の寸法
を測定することができる３次元画像表示装置を提供す
る。 【解決手段】被投影物体１０を投影面に平行投影して陰
影付けしてなる３次元画像を作成する際に、３次元空間
内の任意の位置の３次元定規も一緒に投影面に平行投影
して３次元定規画像を作成する。この３次元定規は互い
に直交する３本の定規ｘ、ｙ、ｚから構成され、３次元
空間内に仮想的に設定される。またこの３次元定規は、
３次元空間内の任意の位置に移動可能とし、３次元空間
内で各定規を中心として回転可能とする。各定規の目盛
りを読み取ることによって、各定規上の任意の２点間の
距離が測定でき、被投影物体１０の寸法を測定すること
ができる。

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次元画像表示装置
に係り、特に３次元空間内の被投影物体を平行投影法や
中心投影法によって投影面に投影して３次元画像を作成
し、該３次元画像を表示する３次元画像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】立体的な形状の被測定物体の寸法を測定
する際には、被測定物体を投影面に投影して、その投影
像の寸法を測定する。手術時に胃、肺、腹部、心臓など
の寸法を測定する場合には、平行投影法が用いられる。
従来、平行投影法における投影像から被測定物体の寸法
を計測する際には、図７に示すように、直線定規１を投
影面２と平行にセットして被測定物体３と重ねて投影面
２に投影し、投影像の寸法を目盛り４で計測していた。

【０００３】平行投影像の寸法を計測する方法として
は、上記の方法の他に、投影像に矩形グリッド５を重ね
る方法や、マウスのようなポインティング装置により立
体空間内の２点を指定して２点間の寸法を計測する方法
などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３次元
空間内で被測定物体の任意の２点間の距離を正確に測る
のは、直線定規が被測定物体から離れているため、奥行
き方向の正確な位置が決めにくく困難であるという問題
がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、３次元空間内の任意の位置で被測定物体の寸法を
測定することができる３次元画像表示装置を提供するこ
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、３次元空間内の被投影物体を投影面に投影
し陰影付けしてなる３次元画像を作成する第１の画像作
成手段と、互いに直交する３本の定規から構成された３
次元定規であって、３次元空間内の任意に位置の３次元
定規を投影面に投影してなる３次元定規画像を作成する
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３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３次元定規画像とを合成して表示する表
示手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、第１の画像作成手段が３
次元空間内の被投影物体を投影面に投影し陰影付けして
なる３次元画像を作成し、第２の画像作成手段が３次元
空間内の任意の位置の３次元定規を投影面に投影してな
る３次元定規画像を作成する。表示手段は、第１の画像
作成手段によって作成された３次元画像と第２の画像作
成手段によって作成された３次元定規画像とを合成して
表示する。このように、被投影物体を投影した３次元画
像と３次元定規を投影した３次元画像とを合成すること
によって、被投影物体の寸法を３次元定規を構成する各
定規で測定することができる。

【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次元画像表示装置の好ましい実施の形態について詳
説する。まず、本発明に係る３次元定規について説明す
る。この３次元定規は、図２に示すように互いに直交す
る３本の定規ｘ、ｙ、ｚから構成され、被投影物体を一
緒に投影するために、３次元空間内に仮想的に設定され
る。そして、この３次元定規は、３次元空間内の任意の
位置に移動可能とする。３次元定規の３次元空間内での
移動は、定規ｘ、ｙ、ｚが同時に移動できるようにして
もよいし、各定規ｘ、ｙ、ｚを別々に移動できるように
してもよい。各定規ｘ、ｙ、ｚを別々に移動させる場合
には、他の３本の定規との直交（ねじれの位置の関係の
定規との直交を含む）状態を保ちながら平行移動可能と
する。例えば、図２上で、定規ｘは定規ｙ、ｚと直交を
保ちながら矢印ａの方向に移動し、定規ｙは定規ｘ、ｚ
と直交を保ちながら矢印ｂの方向に移動し、定規ｚは定
規ｘ、ｙと直交を保ちながら矢印ｃの方向に移動する。

【０００８】また、この３次元定規は３次元空間内で前
記各定規ｘ、ｙ、ｚを中心として回転可能とする。図２
上で、定規ｘを中心に３次元定規を回転させると定規ｙ
と定規ｚは矢印ｄ方向に回転し、定規ｙを中心に３次元
定規を回転させると定規ｘと定規ｚは矢印ｅ方向に回転
し、定規ｚを中心に３次元定規を回転させると定規ｘと
定規ｙは矢印ｆ方向に回転する。

【０００９】これらの定規の移動・回転は、例えばマウ
スとＣＲＴモニタ内に表示された矢印アイコンなどのマ
ーカを移動させることによって、３次元空間内で任意に
行うことができる。３次元定規の回転において、１つの
定規を回転軸とすることにより、回転軸に直交する平面
内で３次元定規が回転することになるため、３次元空間
内での３次元定規の回転が操作者に容易に認識できる。

【００１０】次に、被投影物体を上記３次元定規を投影
面に投影して３次元画像を作成する方法について説明す
る。３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の３次元空間に存在する被投影
物体を示す３次元原画像（複数の断面像）を、その投影
面に視点から見たように投影する投影法があり、投影法
には、平行光線を用いて投影する平行投影法と、１つの
視点から発する拡散光線を用いて投影する中心投影法
（特開平７─２１０７０４号公報参照）とがある。ま
た、投影面に投影される被投影物体は、３次元画像とし
て表示するために周知の方法によって陰影付けされる
が、ここではその詳細については省略する。

【００１１】被投影物体を投影面に平行投影して陰影付
けしてなる３次元画像を作成する際に、３次元空間内の
任意の位置の上記３次元定規も一緒に投影面に平行投影
して３次元定規画像を作成する。前述したように、３次
元定規を３次元空間内の任意の位置に移動させ、或いは
回転させることによって投影面に投影される上記３次元
定規画像を変更することができる。尚、３次元定規には
目盛りが付けられているが、各定規ｘ、ｙ、ｚと投影面
とのなす角度に応じて目盛りの間隔が変更されることは
言うまでもない。

【００１２】上記被投影物体を示す３次元画像と３次元
定規を示す３次元定規画像とは合成されるが、３次元定
規の位置や回転により、定規の一部が被投影物体の後方
に位置する場合や被投影物体内に入り込む場合がある。
以下、図２を参照しながら上記の場合の３次元定規の表
示例について説明する。同図に示すように、３次元定規
の一部が被投影物体１０の後方に位置する場合又は被投
影物体１０内に入り込む場合には、その被投影物体１０
に隠れている部分は点線で表示する。また、各定規と被
投影物体１０の表面との交点には円などの記号を付け
る。これにより、各定規の被投影物体１０に隠れている
部分のうち、円と円との間は被投影物体１０内に入り込
んでいると識別することができ、その他の点線で表示さ
れた部分は被投影物体１０の後方に位置していると識別
することができる。尚、定規のうち被投影物体１０の後
方に位置する部分と被投影物体１０内に入り込む部分の
表示は、上記表示例に限らず、例えば定規の色を変えて
もよく、要は識別可能に表示すればよい。

【００１３】さて、被投影物体１０の所望の部位の寸法
を測定する場合には、被投影物体１０と共に表示された
３次元定規の目盛りを読み取ればよい。この目盛りの読
み取り時に、被投影物体１０と定規が離れている場合は
位置判断の誤差が出るため、この場合には定規を空間内
で移動させ、被投影物体１０に一致させればよい。被投
影物体１０と定規の位置が離れているかどうかわからな
い場合は、被投影物体１０上に被投影物体１０と交差す
る記号等が定規上に出ることを利用して、被投影物体１
０と定規が重なるまで定規を移動させればよい。尚、３
次元定規の目盛りを読まなくとも、定規上の２点を指定
し、２点の３次元座標から２点間の距離を計算で求めて
表示することができる。

【００１４】３次元定規の数は１つに限定されず、図３
に示すように、定規ｘ１、ｙ１、ｚ１で構成される３次
元定規と定規ｘ２、ｙ２、ｚ２で構成される３次元定規
との２つを表示してもよい。前記２つの３次元定規を３
次元空間内の任意の位置に移動させ、或いは回転させる
ことによって、投影面に投影される３次元定規画像を変
更することができる。また、２つの３次元定規の６本の
定規の目盛りを読み取ることによって、各定規上の２点
間の距離を測定することができる。

【００１５】図４は、３次元定規の表示方法を示すフロ
ーチャートである。同図に示すように、先ず、被投影物
体及び３次元定規を投影面に投影して、被投影物体を示
す３次元画像と３次元定規を示す３次元定規画像を表示
する（ステップ１）。この時、定規ｚは視線方向に設定
され、定規ｘ、ｙは定規ｚの任意の位置（例えば定規ｚ
の原点）に設定される。

【００１６】次に、前記３次元定規をポインティングデ
バイスにより測定したい対象へ移動させる（ステップ
２）。３次元定規を移動させる際に、必要ならば、ポイ
ンティングデバイスにより定規を回転させる（ステップ
３）。定規の一部が被投影物体に隠れる場合には、定規
の被投影物体の後方に位置する部分と被投影物体の入り
込んだ部分とを識別可能に表示する（ステップ４）。
尚、定規と被投影物体とが重なる場合には、視点に近い
方を表示し、被投影物体に隠れた定規を被投影物体の上
に表示したい場合には、キーボードから表示切替え指令
を入力し、定規の表示を優先させるようにしてもよい。

【００１７】図５は、球面への投影処理における３次元
定規の適用を示す。この場合も前記と同じように空間内
に３次元定規を置き、それを図示しない被投影物体を一
緒に中心投影法によって投影すればよい。即ち、視点ｅ
から３次元空間内の各定規ｘ、ｙ、ｚと被投影物体を球
面状の投影面４０に投影し、その投影像を画像表示す
る。

【００１８】このように、本発明では、被測定物体に対
して視線に直交する平面上に定規を設定しそれを含めて
投影面に投影するため、投影方法によらず被測定物体の
正確な寸法を計測可能とする。また、投影方法を変更し
たり、組み合わせたりしても被測定物体の正確な寸法を
求めることができる。尚、上記の実施の形態では、被投
影物体１０は動かさずに３次元定規の定規のみを移動さ
せたが、これに限定されず、３次元定規を固定し被投影
物体１０のみを移動、回転させてもよいし、被投影物体
１０と定規を共に移動、回転させてもよい。

【００１９】図６は３次元画像表示装置の構成を示すブ
ロック図である。同図において、５０はＣＰＵ、５１は
主メモリ、５２は磁気ディスク、５３は表示メモリ、５
５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、複数の断層像を
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。

【００２０】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
を読みだし、主メモリ５１を用いて平面変換、３次元定
規の表示処理等の演算を行い、その結果を表示メモリ５
３に送り、ＣＲＴモニタ５４に表示させる。マウスコン
トローラ５５に接続されたマウス５６は、３次元定規の
位置を指定する。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。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の３次元画
像表示装置によれば、第１の画像作成手段によって作成
された３次元画像と第２の画像作成手段によって作成さ
れた３次元定規画像とを合成して表示することによっ
て、被投影物体の寸法を３次元定規を構成する各定規で
測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元定規の構成と移動方向を示す図

【図２】３次元定規による被投影物体の寸法の測定方法
を示す図

【図３】２つの３次元定規による被投影物体の寸法の測
定方法を示す図

【図４】３次元定規の表示方法を示すフローチャート

【図５】球面への投影処理における３次元定規の適用を
示す図

【図６】３次元画像表示装置の構成を示すブロック図

【図７】従来の被投影物体の寸法の測定方法を示す図

【符号の説明】

１０…被投影物体 ４０…投影面 ５０…ＣＰＵ ４５…ＣＲＴモニタ ５６…マウス ｅ…視点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間内の被投影物体を投影面に投
   影し陰影付けしてなる３次元画像を作成する第１の画像
   作成手段と、 互いに直交する３本の定規から構成された３次元定規で
   あって、３次元空間内の任意の位置の３次元定規を投影
   面に投影してなる３次元定規画像を作成する第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３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３次元定
   規画像とを合成して表示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする３次元画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記３次元定規を前記３次元空間内で回
   転させる手段、及び前記３次元定規を前記３次元空間内
   の任意の位置に移動させる手段のうちの少なくとも一方
   を有することを特徴とする請求項１の３次元画像表示装
   置。