JPS63296175A - 影の画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 透過性点光源によって照らされた物体（人体を含む）が
平面に落とす影は光源に近い部分はど大きく、光源から
平面に下ろした垂線より遠い影はど大きいといった一見
非常に複雑な変形を受けたものである。しかも物体を透
過する光源によって照らされた物体の影であるからその
物体の光線に沿った総ての点（部分）の影が重なったも
のです。

このような影の画像からその物体の内部を含む任意の点
の立体空間的位置関係を定量的に求めることは絶対に不
可能とまでは言わないにしても容易ならないことと思わ
れていた。

そこでＸ線写真ら人体をなるべくフィルム平面に近付け
て露光し影の画像の歪みを少なくしているが人体には厚
みがあり光源までの距離に比べて無視できない。これを
考慮して計算しても人体の内部のある部分がフィルム平
面からどれだけの距離の位置にあるかは大体の推定に拠
るしかなく、ミリメートル単位の精度はとても望めない
。

この発明は一見非常に複雑な変形を受けた影の画像Ａも
その画像面Ａに平行な座標０−ＢＬをＹ座標にとるとき
は透過性光源が物体Ｐが介在しても直進する性質の為に
影の座標値Ｙａに光源ＡＬから画像面Ａの原点Ｏａまで
の距離して、物体ＰのＸ座標軸上の点Ｘ、から光源ＡＬ
までの距離Ｌｉ　　Ｘｏを割ったものを掛けたものが物
体ＰのＹ座標値Ｙ０である。ｉは座標の原点０から画像
面Ａの原点Ｏａまでの距離である。

即ち　Ｙｏ　＝ＹａＸ　　Ｌ　−ｆ−ＸＩ、／Ｌ　　　
（２）となり、これは光源ＡＬの直進性のために三角形
ＡＬ、Ｏａ、Ｐａと三角形ＡＩ、、、Ｘ＋＋、Ｐとが相
似形となるために成り立つことがらである。

同様に　Ｘｏ　＝　Ｘｂｘ　　Ｌ　　＋　　Ｙｏ　／　
Ｌ　　　（＋　）式（１）を式（２）に代入すれば Ｙｏ＝ＹａＸ（Ｌ’−（Ｘｂ＋　ｉ）Ｌ＋Ｘｂ−ｉ　　
］÷（Ｌ”−Ｘｂ−Ｙａ）　　　　　　（６）となり物
体Ｐ点のＹ座標値Ｙ。は影の画像ＡのＹ座標値Ｙａと影
の画像ＢのＸ座標値ｘｂが画像の計測により求められれ
ば式（６）より簡単に求めることが出来ることが分かる
。

ちなみにＸ線の空気よりクラウンガラスへの入射屈折率
は夏よりちいさいが限りなく１に近い、０．９９９９９
４８８であって物体を透過するＸ線の直線性は十分な精
度で保証されるものである。

そこであとは物体の内部を含む任意の点Ｐの影の画像Ａ
上の点Ｐａに対応する影の画像Ｂ上の点Ｐｂをいかに正
しく選定するかにその精度が依存することになる。

人間のパターン認識能力はそれぞれの専門分野に於ける
知見および経験をフルに活用することによって、実用上
十分な精度で対応するそれぞれの点の選定を為すことが
出来るものである。

この発明は上記の二つの事実をより所にして為されたも
のである。

第１図の実施例に就いて成り立つ式を整理すれば Ｘｏ　　＝ＸｂＸ　　Ｌ　　　ｉ　　　Ｙａ　　／　Ｌ
　　　　　　　（１）Ｘｏ　＝ＸＣＸ　　Ｌ　　　ｉ　
　　Ｚｏ　　／’ｔ、　　　　　　（ｔ’　　）Ｙｏ　
　＝ＹｃＸ　　Ｌ−ｉ　　　Ｚｏ　　／Ｌ　　　　　　
　（２’　　）Ｙｏ　　＝ＹａＸ　　Ｌ　　　ｉ　　　
Ｘｏ　　／　Ｌ　　　　　　　（２）Ｚ、　　＝ＺａＸ
　　Ｌ　−１−Ｘｓ　　／Ｌ　　　　　　　（３）Ｚ、
＝ＺｂＸ　　Ｌ−１−ｙｏ　　／Ｌ　　　　　　　（４
）これらを解けば Ｘ、１＝ＸｂＸ（Ｌ”−（Ｙａ＋　ｉ）Ｌ＋Ｙａ−ｉ　
）÷（Ｌ”−Ｙａ−Ｘｂ）　　　　　（５）Ｘｏ＝Ｘｃ
Ｘ（Ｌ”−（Ｚａ＋　ｉ）Ｌ＋Ｚａ−ｉ　）＋（Ｌ”−
Ｚａ−Ｘｃ）　　　　　（５’　）Ｙ６＝ＹｃＸ（Ｌ’
−（ｚｂ＋　ｉ）Ｌ＋Ｚｂ−ｉ　）÷（Ｌ”−Ｚｂ−Ｙ
ｃ）　　　　　（６’　）Ｙｏ＝ＹａＸ（Ｌ’−（Ｘｂ
＋　ｉ）Ｌ＋Ｘｂ−ｉ　　）÷（Ｌ”−Ｘｂ−Ｙａ）　
　　　　　　　（６）Ｚｏ＝ＺａＸ（Ｌ’　　（Ｘｃ＋
　ｆ）Ｌ＋Ｘｃ−ｉ）＋（Ｌ”−Ｘｃ−Ｚａ）　　　　
　　　　（７’　　）Ｚｏ＝ＺｂＸ（Ｌ’　　　（Ｙｃ
＋　　ｉ）Ｌ＋Ｙｃ−１）−÷（Ｌ”−Ｙｃ−Ｚｂ）　
　　　　　　　（８′　）もし透過性点光源（ＣＬ）し
たがって影像面（Ｃ）が存在しなくても、即ち　Ｘｃ、
Ｙｃの数値が存在しないので数字にダッシユのある式は
成立しなくても、ｘｏは式（５）より、Ｙｏは式（６）
より求められる。

−しかもここで注目すべきはＺｏが式（３）のＸｏに式
（５）を代入することによって、 Ｚｏ＝ＺａＸ（Ｌ”−（Ｘｂ＋　ｉ）Ｌ＋Ｘｂ−＋　　
３÷（Ｌ”−Ｘｂ−Ｙａ）　　　　　（７）また式（４
）のｘｏに式（６）を代入することによって、 Ｚａ−ＺｂＸ（Ｌ”−（Ｙａ＋　ｉ）Ｌ＋Ｙａ−ｉ　　
）÷（Ｌ”−Ｙａ−Ｘｂ）　　　　　　　　（８）式（
７）１式（８）の二つの式より求められることである。

この場合、二つのみの影像面（Ａ　）（Ｂ　）上の座標
を読むＹａ、Ｚａ、Ｘｂ、Ｚｂの値が物体の内部の任意
の一点Ｐに完全に正しく対応して選定されているときは
、Ｚｏの二つの式により求められた値は完全に一致する
。

影像面の対応する座標値を読み取るとき、人間は小さな
誤りより、とんでもない勘違いやポカをするものである
から、この二つの値を利用して、Ｚｏの二つの値がある
数値以上具なるときは警告をしたり、またその誤差を自
動的に補正してより正しいＸ。、　Ｙ　ｏ　、　Ｚ　ｏ
の値を表示することも、簡単なコンピューターを使えば
容易にできる。

このとき複数の影の画像の物体の向きなどによる違いか
ら、自信が持てる座標値あるいは決める必要がある座標
値はそのままにしてその他の座標値のみを自動的に変化
させてより正しい値を求めることもできる。

もし三つの影の画像があるとき、Ｚｏの値は式（７’　
）（８′）（７）（８）より四つの値が得られる。

同様に、 Ｘｏ＝ＸｂＸ（Ｌ”−（Ｙｃ＋　ｉ）Ｌ＋Ｙｃ−ｉ　）
＋（Ｌ”−Ｙｃ−Ｚｂ）　　　　（９′）Ｘｏ＝ＸｃＸ
（Ｌ”−（ｚｂ＋　ｔ）ｔ、＋ｚｂ−ｉ　）÷（Ｌ”−
Ｚｂ−Ｙｃ）　　　　（１０’　）Ｙ　ｏ＝　Ｙ　ｃＸ
　（Ｌ雪−（Ｚａ＋　ｉ　）Ｌ　＋　Ｚａ・ｉ　）＋（
Ｌ”−Ｚａ−Ｘｃ）　　　　（１１’　）Ｙｏ＝ＹａＸ
（Ｌ”−（Ｘｃ＋　ｉ）Ｌ＋Ｘｃ−ｉ　）＋（Ｌ”−Ｘ
ｃ−Ｚａ）　　　　（１２’　）のように、物体の任意
の一点Ｐについて　Ｘ　、、Ｙ　。

もそれぞれ四つの値の座標値が求められ、それぞれの差
を二つの影の画像のときより、より正確に無くしたＸｏ
、Ｙｏ、Ｚｏを表示するものにできる。

この発明は人間による読み取り誤差を補正することがで
きることを第三のより所にしている。

以上の諸の式は第１図の三つの影像面が相互に直交し、
Ｘ座標軸は影像面（Ｂ　）、（Ｃ）に共に平行であり、
Ｘ座標軸は影像面（Ｃ）、（Ａ）に共に平行であり、Ｘ
座標軸は影像面（Ａ）、（Ｂ）に共に平行である三次元
直角座標について成り立つものであるが、かならずしも
直角座標でなくてもＸ座標軸は影像面（Ｂ）、（Ｃ）に
共に平行であり、Ｙ座標軸は影像面（Ｃ）、（Ａ）に共
に平行であり、Ｘ座標軸は影像面（Ａ）、（Ｂ）に共に
平行であれば、たとえば光源ＡＬの直進性のために三角
形ＡＬ、Ｏａ、Ｐｇと三角形ＡＬ、Ｘ、、Ｐとが相似形
となるために成り立つものである。

従って例えばＸ座標軸とＸ座標軸とが１２０゜の角度を
もち、Ｘ座標軸はＸ座標軸とＹ座標軸とに共に直交し影
像面は（Ａ）、（Ｂ）の二つのみのものでもよい。これ
は影像面は（Ａ　）（Ｂ　）が１２０゜をなすので物体
が影像面に妨げられない利点があるが、物体の二点間の
距離や空間的角度を求める為には先に直角座標軸に変換
する必要がある。そして物体のＰ点に対応する影像面上
の　Ｐａ、Ｐｂ。

Ｐｃを選定することがやや困難になる。

さて影像面（Ａ　）（Ｂ　）、又は（Ａ　）（Ｂ　）（
Ｃ）を感光フィルム、又は蛍光面として間接撮影による
フィルム、又は録画を経て記録し、幾何学的及び計算処
理により、又はブラウン管の再生画像をライトペンなど
により読み取り、コンピューターで処理し、又は読み取
り誤り警告、および誤差自動補正などのコンピータ−処
理するのであるが、このとき物体（人体を含む）の表面
及び内部に造影剤、造影剤を混合したコピー鉛筆、金属
小球を絆創膏で貼るなどにより、立体空間定量情報の基
準とすると、物体（人体を含む）の表面の形状と物体の
内部の任意の点Ｐの空間的立体位置関係を的確に把握す
ることができる。

コピー鉛筆とは歯科医療において、口腔内の型取りをす
るとき口腔内の粘膜に直接中や線を描きそれを型に転写
するための鉛筆様のものである。

たとえば人の頭の要所々々に金属小球を絆創膏で貼るよ
うな場合はその影像のコントラストが他の部分に較べて
著しく異なるので、複数の影の画像上のそれぞれ対応す
る点を順次に自動的に検索して、ブラウン管上にそれら
を順次線で結んだ多数の三角な平面によって頭の外観を
表現し、更に脳血管に造影剤を入れてその枝分かれの要
所々々をライトペンで入力して線でつないで、脳血管の
空間的立体構造を同時にブラウン管上に描かせ、これを
あらゆる方向にブラウン管上で回転させて観察すること
によって、脳手術を行うについての有用な情報を得るこ
ともコンピューターを使用すれば比較的に容易にできる
。

上記のことはこの発明の実施のほんの一例に過ぎないも
のであるが、数億円もする謂所Ｃ，Ｔ、でも為し得ない
作用効果である。

しかもその生産コストは普通のＸ線装置の高々２倍程度
である。

歯科医療において、人体の下顎運動の複数の状態の平面
画像の組の指定点を入力し、直ちに咬合器の調整データ
ーを得る、コンピューター・プログラミングするに十分
な総ての情報がこの発明によって得られる。

例えば上下顎の切歯の切縁と矢状面との交点に小さな金
属球を歯科用ゴムなどで貼着して、患者に下顎を最も後
退させ、その位置から左右側方運動をさせておけば、謂
所ゴシック・アーチが患者に全く触れることなく得られ
る。このことによって歯科医のチェア・タイムや患者の
通院の回数や医療費を大幅に減らすことができる。

この発明のＸ線装置は影像面（Ａ　）（Ｂ　）、または
（Ａ　）（Ｂ　）（Ｃ）とそれぞれに対向する透過性点
光源（Ａ　Ｌ）（Ｂ　Ｌ）、または（Ａ　Ｌ）（Ｂ　Ｌ
）（ＣＬ）とにより構成されており、その間に置かれる
物体（人体を含む）は同時刻の影、または同位置の複数
の影の画像でありさえあればばよく、その物体の座標軸
や原点Ｏに対する位置および傾きおよび回転に全く影響
されず物体の内部を含む任意の点の立体空間のミリ単位
の定量情報が得られるＸ線画像処理方法であることであ
る。

物体は最初は任意の位置で、それと組みとなる別の方向
の影の画像は先と同位置という条件が満たされるならば
、一つの透過性光源とそれに向かい合う影の画像面を−
組みにして、原点０を中心にして物体と相対的に９０°
回転させてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理説明図である。 手　　続　　補　　正　　書 昭和６３年　４月１８日 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１３３２００号２、発明の名称 ｈゲ　　がゾウ　シツリ　ホウ途つ 影の画像処理方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４ｇウシシ　壽デツ　ブヤマ　２暑フＶ＃タウ京都市北
区小山下総町　４７ フ珈モト　　テン今す ５６補正の内容 別紙の通り 明細書の第６頁第１６行目、 「また式（４）のＸｏに式（６）を代入する」　とある
を、「また式（４）のＹｏに式（６）を代入する」　と
訂正する。

【以上】

手　　続　　補　　正　　書 昭和６３年　４月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　影像面（Ａ）（Ｂ）、又は（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とそ
   れぞれに対向する透過性点光源（ＡＬ）（ＢＬ）、又は
   （ＡＬ）（ＢＬ）（ＣＬ）とより成り、その間に置かれ
   た物体（人体を含む）の同時刻の影、または同位置の複
   数の影の平面画像よりその物体の内部を含む任意の点の
   立体空間定量情報を得る画像処理方法。 ２　影像面（Ａ）（Ｂ）、又は（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を感
   光フィルム、又は蛍光面として間接撮影によるフィルム
   、又は録画を経て記録し、幾何学的及び計算処理により
   、又はブラウン管の再生画像をライトペンなどにより読
   み取り、コンピューター処理し、又は読み取り誤り警告
   、および誤差自動補正などのコンピーター処理する特許
   請求の範囲第１項記載の画像処理方法。 ３　物体（人体を含む）の表面及び内部に造影剤、造影
   剤を混合したコピー鉛筆、金属小球を絆創膏で貼るなど
   により、立体空間定量情報の基準とする特許請求の範囲
   第１項記載、又は特許請求の範囲第２項記載の画像処理
   方法。 ４　人体の下顎運動の複数の状態の平面画像の組の指定
   点を入力し、咬合器の調整データーを得る特許請求の範
   囲第１項記載、又は特許請求の範囲第２項記載、又は特
   許請求の範囲第３項記載の画像処理方法。