JPS6389144A - 擬似３次元表示装置 - 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】 ［発明の目的］ （ｉ！１業上の利用分野） 本発明は、例えばＣＴスキャナやＭＲＩによって再構成
した画像を用いて擬似３次元表示を行う擬似３次元表示
装設、特にその３次元ウィンドウ処理技術に関する６ （従来の技術） 従来の擬似３次元表示装置は、デプスマツプ（Ｄｅｐｔ
ｈ　　ｍａｐ）から擬似３次元濃淡値像を得る際、Ｄｅ
ｐｔｈ　　ｍａｐと光線との角度差から、次式によって
ｃ淡値を作成している。

５ＩＩＡＤＥ、Ｊ＝　Ｂ−Ｒ＋Ｐ（Ｌ　−Ｎ、、）・Ｒ
／（Ｃ＋Ｄ、Ｊ）Ｌ　−Ｎ、、＝Ｃｏ　ｓ　（Ｉ　ｔＪ
）ＩＨ，：ｄｅｐｔｈ　　ｍａｐから計算した法線角と
光線角の角度差 Ｂ：背景光の強度 Ｒ：対象物体の反射係数 Ｐ：総光量 Ｃ：Ｄ、、が０に極めて近いときの距離の極限値 Ｄ　ｉ　ｊ　＋物体迄の距離 （発明か解決しようとする問題点） 従来の擬似３次元表示装置は１以上のようにして物理現
象のシミュレートを行っているか、法線角に対してウィ
ンドウ処理を行う機能が無かったため、例えば第２図（
ａ）に示すような形状の物体の頂点付近にある微妙な凹
凸Ａは、擬似３次元表示像になった時に、平坦な面はあ
まり濃淡値に反映されないという問題があった。

未発明の目的は、このような問題点を解決し、法線角に
対してもウィンドウ処理を施すことにより、第２図（ａ
）に示すような形状の物体の頂点付近にあるＷＬ妙な凹
凸も濃淡値に反映されるようにすることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、ホストコンピュータ
から送られてきた画像を画像メモリへ転送し、擬似３次
元画像を前記ホストコンピュータへ送るインターフェイ
スと、前記ホストコンピュータから送られてきた一連の
ｌｌｌＩｒ層像を記憶する画像メモリと、この画像メモ
リの内容を補間し、あるスレッシュホールド値より大き
な値を持っている位ｌに物体か存在することを計算する
ボクセルデータ作成部と、このボクセルデータ作成部に
よって作成したボクセルデータを記憶するボクセルデー
タメモリと、このボクセルデータメモリ内のボクセルデ
ータをある視点から見た時のその視点から物体までの距
離を計算してデプスマツプを作成するデプスマツプ作成
部と、このデプスマツプ作成部によって作成されたデプ
スマツプを記憶するデプスマツプメモリと、このデプス
マツプメモリの内容から法線角度を求める法線角計算部
と、この法線角計算部によりより得られた法線角に対し
てウィンドウ処理を施すウィンドウ処理部と、このウィ
ンドウ処理部によるウィンドウ処理後の法線角を記憶す
る法線角メモリと、この法線角メモリ内の法線角と光線
角度との差及び前記デプスマツプとから擬似３次元像を
作成する濃淡値計算部と、このｅ淡値計算部で作成され
た擬似３次元像を記憶する擬似３次元画像メモリとを具
備した構成とした。

（作用） 本発明は上記の構成としたのて１次のように作用する。

即ち、ホストコンピュータから転送されてくるＣＴやＭ
Ｒｌなどの一連の画像データは、先ずインターフェイス
（Ｉ／Ｆ）を介して画像メモリへ転送され記憶される０
次いで、ボクセルデータ作成部か、画像メモリの内容を
補間し、スレッシュホールド値との大小比較により、物
体の有無を決定し、ボクセルデータメモリに有無の情報
を格納する０次いで、デプスマツプ作成部がボクセルデ
ータメモリの内容からデプスマツプを求める。次いて法
線角計算部かデプスマツプから法線角を求める０次いて
、ウィンドウ処理部か法線角のウィンドウ処理を行う。

ウィンドウ処理した法線角は、法線角メモリに記憶され
る０次いて濃淡値作成部か従来技術と同様の方法によっ
てデプスマツプとウィンドウ済み法線角、及び光線角を
求めて擬似３次元像を作成する０作成された擬似３次元
像の画像データは、前記インターフェイスを介してホス
トコンピュータに転送されて表示される。

このように本発明は、擬似３次元により、物体の表面表
示を行なうのに物体の法線角度にウィンドウ処理が施さ
れるので、ある傾斜を持った面を表示したり、タイナミ
ックレンジを広げて物体の全体を見ることができ、従っ
て第２図（ａ）に示すような形状の物体の頂点付近にあ
る微妙な凹凸も濃淡値に反映させることができる。

（実施例） 以下図示の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る擬似３次元表示装置の一実施例を
示すブロック図であり、ｌはインターフェイス（１７Ｆ
）、２は画像メモリ、３はボクセルデータ作成部、４は
ボクセルデータメモリ、５はデプスマツプ（ｄｅｐｔｈ
　　ｍａｐ）作成部、６はデプスマツプメモリ、７は法
線角計算部、８は法線角メモリ、９は法線角のウィンド
ウ処理部、１０は法線角メモリ、１１は濃淡値計算部、
１２は擬似３次元画像メモリである。同図に於て、法線
角のウィンドウ処理部９に関係する部分以外は従来から
存在する擬似３次元表面表示と同様であり、本実施例は
法線角のウィンドウ処理を法線角を求めた後に行うこと
によって、３次元イメージのウィンドウを実現したもの
である。

以下、各部について順次説明する。

Ｉ／Ｆｌは１図示しないＨｏ５ｔ　　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
から送られた画像を画像メモリ２へ転送するようになっ
ている。

ボクセルデータ作成部３は、画像メモリ２の内容を補間
して、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に均等のデータに変え、コンソ
ールから入力したスレッシュホールド値よりも大きけれ
ば１　（ｅｘｉｓｔ）、スレッシュホールド値より小さ
ければ０（ｎｏｎ　　ｅｘｉｓｔ）とし、ボクセルデー
タメモリ４へ格納する。即ちボクセルデータ作成部は１
画像メモリ２の内容をｖｏｘｅ　ｌ化する、ｘ、ｙ、ｚ
比を同じくするためスライス間の補間を行いながらスレ
ッシュホールド値との大小比較により、物体の有無を決
定し、ボクセルデータメモリ４に有無の情報を格納する
ようになっている。ボクセルデータメモリ４は、いわゆ
る一般的なりｏｘｅｌデータを格納したメモリである。

ｄｅｐｔｈ　　ｍａｐ作成部５は、ボクセルデータメモ
リ４の内容からｄｅｐｔｈ　　ｍａｐ（Ｚ−ｂｕｆｆｅ
ｒとも言う）を作成する。これは、視点からｖｏｘｅ　
１データをながめ、データが見付かるまでの距離を２次
元のチー　プル化したちのである。視点位置は、コンソ
ールから入力したものを用いる０作成されたｄｅｐｔｈ
　　ｍａｐはｄｅｐｔｈｍａＰメモリ６に記憶される。

法線角計算部７は、ｄｅｐｔｈ　　ｍａｐミルメモリ記
憶されているｄｅｐｔｈ　　ｍａｐから各点での法線角
を求め、その法線角は法線角メモリ８に記憶される。法
線角は、ランバーの法則に基づいて求めることができる
。即ち、光線の強さは次のようなランバーの法則で表わ
すことができ、■　ａ：　　ＣｏＳθ θ：光線ベクトルと法線ベクトル（各 単位ベクトル）の角度差 ■：光線の強さ これに基づいて法線角を求めることができる。

次にウィンドウ処理部９は、本実施例の主な機能である
ところの法線角のウィンドウ処理を行う、法線角のウィ
ンドウ処理は、第４１１に示すような特性の変換を行う
、同図に於て、横軸が法線角の入力であり、縦軸が出力
の法線角である。同図から明らかなように、 ＩＷＬｅ−ＷＷｅ／２１より小さい角度は全て０″に。

ｌ　Ｗ　Ｌ　ｇ　＋　Ｗ　Ｗ　ｅ　／　２　ｌより大き
い角度は全てｓ　ｉ　ｇ　ｎ　（ＷＬｇ　＋ＷＷ６　／
　２　）　・９０＠に変換され。

（ＷＬｌ　−ＷＷｅ　／２） 〜（ＷＬｅ＋ＷＷθ／２）の角度はＯ〜９０゜に分割さ
れて変換される（符号は保持される）。

このようにして変換された角度情報（即ちウィンドウ変
換された法線角度）は、−旦法線角メモリｌＯに記憶さ
れる。尚、ＷＷｅ、Ｗｔ、８はコンソールから入力する
。

次に濃淡値作成部１１は、従来技術と同様の方法によっ
てｄｅｐｔｈ　　ｍａｐとウィンドウ済み法線角、及び
光線角を求めて擬似３次元像を作成する。尚、光線位置
はコンソールから入力する。

作成された擬似３次元像の画像データは、擬似３次元像
画像メモリ１２に記憶され、前記インターフェイスｌを
介してホストコンピュータに転送されて表示される。

次に、本実施例による具体的な画像表示の態様について
説明する。

例えば、第２図において（ａ）図のような形状の３次元
データ（縦軸をｙ、横軸をＸ軸とする）のｖｏｘｅ　１
データが与えられた時その法線は（ｂ）図のようになり
、これを、そのまま濃淡値化した場合には（ａ）図のよ
うに復元される（この場合、縦軸を濃淡値に読み変える
）こととなるが、本実施例において（ｂ）図の法線デー
タを第３ＬＪ（ａ）に示すようなカーブの法線ウィンド
ウ処理を行うと、第２図の（ｃ）図から（ｄ）図のよう
な法線角データに変わる。そしてこれをｃ？ｌ！ｃ値に
変換すると（ｅ）図のような濃淡値になる。

また、第５図のようなりｏｘｅ　１データを法線化し第
３図に示すようなパターンの法線ウィンドウを行った場
合は、視点からはそれぞれ第６図に示すように見えるこ
ととなる。即ち第３図（ａ）の法線ウィンドウカーブを
用いた場合は、入力の０〜ＩＡＩを０〜９０＠・ｓｉｇ
ｎ（Ａ）に変換し、ＩＡ〜９０１を全て９０＠　・ｓｉ
ｇｎ　（Ａ）に変換することとなるので、像は第６図（
ａ）のように視線方向に縮まった画像になり、各面の距
ａ感は小さくなる。逆に、第３図（Ｃ）の法線カーブを
用いた場合には、入力のＯ〜ＩＢ＋を全て０°に変換し
、ＩＢ〜９０１をＢ〜９０９・ｓｉｇｎ　（Ｂ）に変換
することとなるので、像は第６図（ｃ）のように視線方
向にのび遠近感が強調される。第３図（ｂ）の法線カー
ブは、入力がそのまま出力される場合であり、第６図（
ｂ）のような像に見える。

尚、第３図に示した法線カーブは、前述したｗｗｏ、Ｗ
Ｌθ　（第４図参照）を変えることにより任意に設定可
能であり、これによって、表示画像の遠近感を変えたり
、傾きの位鐙や範囲を任意に設定することかてきる。

このように本実施例は、コンソールから入力するＷＷθ
、ＷＬθを用いて法線角にウィンドウ処理を行ない、３
次元イメージのウィンドウ処理を行うことが出来る。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範
囲内において適宜変形実施可能であることは言うまでも
ない。

例えば、法線角のウィンドウ処理を行うのと同様にｚ−
ｂｕｆｆｅｒに対してウィンドウ処理を加えることも回
部であり、この場合には、３次元データの深さ方向距離
のウィンドウとなる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、擬似３次元により
、物体の表面表示を行なうのに物体の法線角度にウィン
ドウ処理が施されるので、ある傾斜を持った面を表示し
たり、ダイナミックレンジを広げて物体の全体を見るこ
とができ、従って第２図（ａ）に示すような形状の物体
の頂点付近にある微妙な凹凸も濃淡値に反映させること
がてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る擬似３次元表示装置の一実施例を
示すブロック図、第２図（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の
作用説明のためのデータフォーマット図、第３図及び第
４図は、本発明の動作において使用されるウィンドウカ
ーブの図、第５図及び第６図は本発明装置による画像の
表示悪様図である。 ■・・・インターフェイス、２・・・画像メモリ、３・
・・ボクセルデータ作成部、４・・・ボクセルデータメ
モリ、５・・・デプスマツプ作成部、６・・・デプスマ
ツプメモリ、７・・・法線角データ、９・・・ウィンド
ウ変換部、１０・・・法線角メモリ、１１・・・濃淡値
計算部、１２・・・擬似３次元画像メモリ。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホストコンピュータから送られてきた画像を画像メモリ
   へ転送し、擬似３次元画像を前記ホストコンピュータへ
   送るインターフェイスと、前記ホストコンピュータから
   送られてきた一連の断層像を記憶する画像メモリと、こ
   の画像メモリの内容を補間し、あるスレッシュホールド
   値より大きな値を持っている位置に物体が存在すること
   を計算するボクセルデータ作成部と、このボクセルデー
   タ作成部によって作成したボクセルデータを記憶するボ
   クセルデータメモリと、このボクセルデータメモリ内の
   ボクセルデータをある視点から見た時のその視点から物
   体までの距離を計算してデプスマップを作成するデプス
   マップ作成部と、このデプスマップ作成部によって作成
   されたデプスマップを記憶するデプスマップメモリと、
   このデプスマップメモリの内容から法線角度を求める法
   線角計算部と、この法線角計算部によりより得られた法
   線角に対してウィンドウ処理を施すウィンドウ処理部と
   、このウィンドウ処理部によるウィンドウ処理後の法線
   角を記憶する法線角メモリと、この法線角メモリ内の法
   線角と光線角度との差及び前記デプスマップとから擬似
   ３次元像を作成する濃淡値計算部と、この濃淡値計算部
   で作成された擬似３次元像を記憶する擬似３次元画像メ
   モリとを具備したことを特徴とする擬似３次元表示装置
   。