JPH01118967A - 画像処理装置 - 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］ （産業上の利用分野） この発明は、３次元２値画像の任意方向からのワイヤー
フレーム画像を得るのに好適な画像処理装置に関する。

（従来の技術） 近年、ＣＴなどからの断層画像から３次元画像（３次元
２１［画像）を構築する試みが行なわれている。そして
、この種の３次元２値画懺を表示画面上に立体感を持た
せて表示するための１方法として、３次元２値画像の各
断面の輪郭線が積重ねられたいわゆるワイＡ７−フレー
ム画像を求めることが知られている。しかし、各断面の
輪郭線を求めて積重ねるのに必要な計算量は膨大であり
、したがって１つのワイヤーフレーム画像を得るのに、
長時間を要する問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように従来は、３次元２値画像からワイヤーフ
レーム画像を高速に求めることは困難であった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、３次元２値画像の任意方向からのワイヤーフレーム画
像を求める処理が、２次元の濃淡画像処理により簡単且
つ高速に行なえる画像処理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、３次元２値画像の１つの断面の２値画像を
指定された投影面にアフィン変換して濃度値Ｏを含む２
種の濃度値で表現される２次元の第１画像を得る処理を
、各断面について投影面に最も遠い断面から順に実行す
るアフィン変換処理手段を設け、このアフィン変換処理
手段によって第１画像が求められる毎に、この第１画像
および初期状態において最小の濃度値を持つ第２画像を
もとに第３画像を得ると共に、第１画像をもとに同画像
の輪郭線を示す第４画像を得るようにしたものである。

上記第３画像の各画素の濃度値は、第１画像の対応画素
の濃度値がＯであれば第２画像の対応画素の濃度値に一
致し、Ｏでなければ最小値を示す。この発明は更に、上
記第３および第４画像が得られる毎に、これら両画像の
各対応画素の濃度値のビット毎の論理和をとり、その論
理和結果を対応画素の濃度値として持ち、新たな第２画
像として用いられる第５画像を得るようにしたものであ
る。

（作用） 上記の構成によれば、第２画像として用いられる第５画
像を３次元２値画像の断面を順に切換えて繰返し求める
ことにより、この繰返しの終了後の第５画像により、３
次元２値画像の各断面の輪郭線を積重ね、他の断面に重
なるＩ！ｉｌ（隠線）を消去したワイヤーフレーム画像
を求めることができる。しかも、このワイヤーフレーム
画像を求めるまでの処理は２次元の画像を対象に行なえ
るため、２次元画像プロセッサが適用でき、したがって
処理の高速化が可能となる。

（実施例） 第２図はこの発明の一実施例に係る画像処理装置のブロ
ック構成を示す。同図において、１１は装置全体を制御
するＣＰＬｌ、１２は主メモリである。

１３は画像等を表示するためのキーボード付きＣＲＴモ
ニタ、１４はＣＲＴモニタ１３の表示コントローラであ
る。１５−１．１５−２．　・１５−ｎ、　１６−１．
１６−２゜・・・１６−５は例えば８ビツトのｌｉｌ！
ｉｙＡを持つ２次元のフレームメモリ、１７は１２ビツ
ト→８ビツトデータ変換用のデータ変換テーブルの格納
等に供されるテーブルメモリである。

２１はフレームメモリ（ここではフレームメモリ１５−
１〜ｌ５−ｎ）上の画像をアフィン変換して他のフレー
ムメモリ（ここではフレームメモリ１６−１　）に出力
する２次元画像プロセッサであるアフィン変換プロセッ
サ（以下、ＡＦＮプロセッサと称する）、２２はテーブ
ルメモリ１６を用いて１２ビット画像（１２ビット画像
データ）を８ビツト画像（８ビツト画像データ）に変換
する２次元画像プロセッサであるデータ変換プロセッサ
（以下、ＤＣｖプロセッサと称する）である。２３はフ
レームメモリ（ここではフレームメモリ１６−１　）上
の画像の濃度値がＯ以外の領域の輪郭線を他のフレーム
メモリ（ここではフレームメモリ１６−４）に濃度２５
５で出力する２次元画像プロセッサである輪郭線プロセ
ッサ（以下、ＢＤＲプロセッサと称する）、２４は２つ
のフレーム（ここではフレームメモリ１６−３．１６−
４）上の画像の各対応画素について、ビット毎の論理和
を求めて他のフレームメモリ（ここではフレームメモリ
１６−５　）に出力する２次元画像プロセッサである論
理和プロセッサ（以下、ＯＰＲプロセッサと称する）で
ある。２５はＣＰＵ１１が表示コントローラ１４、フレ
ームメモリ１５−１〜１５−ｎ、　１Ｂ−１〜１６−５
、テーブルメモリ１７およびプロセッサ２１〜２４を制
御するのに供される制御バス、２６は表示コントローラ
１４、フレームメモリ１５−１〜１５−ｎ、　１６−１
〜１６−５、テーブルメモリ１１およびプロセッサ２１
〜２４間の画像データ転送に供される画像バスである。

次に、第２図の構成の動作を、３次元２値画像の任意方
向からのワイヤーフレーム画像を得る場合について、第
１図の流れ図を参照して説明する。

ここでは、３次元２値画像の各断面について、任意に与
えられた投影面に最も遠い断面から順に、以下の■〜■
の処理が行なわれるものである。

今、フレームメモリ１５−１〜１５−ｎに３次元２値画
像の各断面（ここではｎ断面）の２値画像Ｗ１〜ｗｎが
（各画素毎に値がＯまたは１の８ビツト画像データの形
で）格納され、フレームメモリ１６−２に今までの断面
の２値画像、例えばｗ１〜ｗ　ｉ−１についてのワイヤ
ーフレーム画９ｗｗが求められているものとする。

■　まずＣＰ　ｔＪ　１１は、今までの断面の次に投影
面に近い断面の２値画像ｗｉ上で同一直線上に並ばない
任意の３点、例えば第３図に示すようにｗｉの４頂点の
うちの３点Ｐ１　、Ｐ２　、Ｐ３を選び、点Ｐ１　、Ｐ
２　、Ｐ３を通り投影面に対して垂直な直線と投影面と
の交点Ｑ１．Ｑ２．Ｑ３（ここでは点Ｐ１〜Ｐ３の投影
面へのアフィン変換点０１〜Ｑ３　）を求める。そして
ＣＰ　Ｕ　１１は、入力画像となる画（ｇ１ｗｉ上の３
点Ｐ１〜Ｐ３と出力画像となるＷｌの投影画像（アフィ
ン変換画像）ｗｐ上の３点０１〜Ｑ３との関係から、周
知のアフィン変換係数を決定し、この係数を用いた画像
Ｗ１のアフィン変換処理を制御バス２５経由でＡＦＮプ
ロセッサ２１に指示する。

これによりＡＦＮプロセッサ２１は、フレームメモリ１
５−ｉ　（１≦ｉ≦ｎ）に格納されている２値画像Ｗ１
を、ＣＰ　Ｕ　１１から与えられたアフィン変換係数を
用いてアフィン変換し、フレームメモリ１６−１にアフ
ィン変換画像Ｗｐを求める。このｗｐの各画素の画像デ
ータ（濃度値）は値がＯまたは１の８ビツトデータであ
る。

■　ＡＦＮプロセッサ２１は、フレームメモリ１６−１
内にアフィン変換画像Ｗｐを求めると、その旨を制御バ
ス２５経由でＣＰ　Ｕ　１１に通知する。

ＣＰ　Ｕ　１１は、ＡＦＮプロセッサ２１からの通知を
受取ると、テーブルメモリ１７にデータ変換テーブルを
設定し、しかる後にＤＣｖプロセッサ２２を起動する。

テーブルメモリ１７に設定されたデータ変換テーブルは
、第４図に示すように上位４ビツトの値が０（“０００
０”）または１（”０００１”）の１２ビット濃度＠（
入力濃度）で指定されるエントリを有しており、そのエ
ントリのうら、上位４ビツトの値がＯで示されるエント
リには下位８ビツトの値（０〜２５５）と同一値の８ビ
ツト出力画像データ（出力濃度）が、上位４ビツトの値
が１で示されるエントリにはいずれも値が０の８ビツト
出力画像データ（出力濃度）が、それぞれ設定されてい
る。なお、上記のデータ変換テーブルは、予めテーブル
メモリ１１に設定されていても差支えない。

さて、ＤＣｖプロセッサ２２は、ＣＰ　Ｕ　１１１Ｃヨ
って起動されると、フレームメモリ１６−１内の画像ｗ
ｐの各画素の８ビツト画像データ（濃度値）の下位４ビ
ツト（ｌｉｌはＯまたは１）を゛上位エントリアドレス
とし、フレームメモリ１６−２内の画１ｗｗの対応画素
の８ビツト画像データ（１１１度値）を下位エントリア
ドレスとする１２ピツトエントリアドレスによりテーブ
ルメモリ１７内のデータ変換テーブルを参照し、画像ｗ
ｐからの８ヒツト１１度値の下位４ビツトおよび画像Ｗ
Ｗからの８ビツト濃度値が連結された１２ビット濃度値
を、テーブルメモリ１７内のデータ変換テーブルの該当
エントリの設定値（８ピッ゛ト濃度値）に変換する。そ
してＤＣ■プロセッサ２２は、この変換部ｌｆ値をフレ
ームメモリ１６−３の対応画素位置に書込む。この変換
ａ立植は、第４図に示すデータ変換テーブル内容から明
らかなように、ｗｐ側の濃度値がＯのときはＷＷ側のＳ
直値と同一になり、ｗｐ側の濃度値が１のときはＯとな
る。したがって、ＡＦＮプロセッサ２１が以上の処理を
画＠ｗｐ、ｗｗの全画素について繰返すことにより、フ
レームメモリ１６−３内に、これまでの断面についての
ワイヤーフレーム画（ｌ１ｗｗから今回の断面だけにつ
いてのワイヤーフレームの内部の部分が消去（隠線消去
）された画１ｗｄが、フレームメモリ１６−３内に求め
られる。なお、画［＋ＷＷの各画素の８ビット濃度値は
、初期状態においては全て０である。

■　ＤＣＶプロセッサ２２は、フレームメモリ１６−３
内に画ｌｅｗｄを求めると、その旨を制御バス２５経由
でＣＰＵ１１に通知する。ＣＰ　Ｕ　１１は、ＤＣ■プ
ロセッサ２２からの通知を受取ると、ＳＤＲプロセッサ
２３を起動する。これによりＢＤＲプロセッサ２３は、
フレームメモリ１６−１内の画像ｗｐの輪郭線を示す８
ビット画像ｗｂ、即ち画像ｗｐのうち値がＯ以外の領域
（ここでは値が１の領域）の境界に対応する各画素の濃
度値が２５５で、それ以外の画素の濃度値が全てＯの８
ビット画１ｗｂを、フレームメモリ１６−４内に求める
。この画像ｗｂは、今回の断面だけについてのワイヤー
フレーム画像である。

■　ＢＤＲプロセッサ２３は、フレームメモリ１６−４
内に画像ｗｂを求めると、その旨をＣＰ　Ｕ　１１に通
知する。ＣＰＵ１１は、ＢＤＲプロセッサ２３からの通
知を受取ると、ＯＰＲプロセッサ２４を起動する。これ
によりＯＰＲプロセッサ２４は、フレームメモリ１６−
３内の画像ｗｄおよびフレームメモリ１６−４内の画像
ｗｂの各画素の８ビット濃度値について、同一画素同士
で且つ同一ビット毎に論理和をとり、その論理和結果で
ある新たな８ビット濃度値をフレームメモリ１６−５内
の対応画素位置に書込む。そしてＯＰＲプロセッサ２４
が以上の論理和演算処理を画像ｗｄ、ｗｂの全画素につ
いて繰返すことにより、フレームメモリ１６−５内に、
今回の断面を含んだ新たなワイヤーフレーム画１）ｗｗ
’が求められる。

■　　フレームメモリ１６−５内にワイヤーフレーム画
像ｗｗ’　が求められると、フレームメモリ１６−５か
らフレームメモリ１６−２への画像データ転送が行なわ
れる。これにより、■の処理でフレームメモリ１６−５
に求められた画像ｗｗ’が、それまでの画像ＷＷに代え
て最新の断面までのワイヤーフレーム画像ＷＷとなる。

以上の■〜■の処理を、フレームメモリ１５−１〜１５
−ｎに格納されている３次元２値画像の全断面の２値画
像について、与えられた投影面から最も遠い断面から順
に繰返すことにより、３次元２値画像の任意に与えられ
た方向からの隠線消去されたワイヤーフレーム画像ＷＷ
を求めることができる。

なお、前記実施例では、フレームメモリ１６−２を画像
ＷＷ格納用に、フレームメモリ１６−５を画像ｗｗ’格
納用に使用するものとして説明したが、交互に切換えて
使用することも可能である。この場合には、フレームメ
モリ１Ｂ−５からフレームメモリ１６−２への画像転送
が不要となる。また、前記実施例では、３次元２値画像
の各断面の２値画像が、それぞれ異なるフレームメモリ
に格納されているものとして説明したが、これに限るも
のではない。

例えばフレームメモリの深さが８ビットであれば、メモ
リ容量を有効に利用するために、連続する８断面分の２
値画像が１つのフレームメモリに格納されるものであっ
てもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、３次元２値画像
の各断面の輪郭線を積重ね、他の断面に重なる線（隠線
）を消去した任意方向からのワイヤーフレーム画像を求
める処理が、２次元の濃淡画像を対象として行なうこと
ができるので、この画像処理に２次元画像プロセッサを
適用することが可能となり、処理の高速化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に直接関係するワイヤーフレーム画像
取得処理の一実施例を示す流れ図、第２図は第１図の処
理を実現する画像処理装置のブロック構成図、第３図は
３次元２値画像の断面についての与えられた投影面に対
するアフィン変換を説明する図、第４図は第２図のテー
ブルメモリに設定されるデータ変換テーブルを示す図で
ある。 １１−ＣＰ　ＬＪ　、　１５−１〜１５−ｎ、　１６−
１〜１６−５−・・フレームメモリ、１７・・・テーブ
ルメモリ、２１・・・アフィン変換（ＡＦＮ）プロセッ
サ、２２・・・データ変換（ＤＣｖ）プロセッサ、２３
−・・輪郭線（ＢＤＲ）７０セツサ、２４・・・論理和
（ＯＰＲ）プロセッサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１　図 錫２　ム 第３図 第４；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３次元２値画像の１つの断面の２値画像を指定された投
   影面にアフィン変換して濃度値０を含む２種の濃度値で
   表現される２次元の第１画像を得る処理を、上記３次元
   ２値画像の各断面について上記投影面に最も遠い断面か
   ら順に実行するアフィン変換処理手段と、 このアフィン変換処理手段によって上記第１画像が求め
   られる毎に、この第１画像および初期状態において最小
   の濃度値を持つ第２画像の各対応画素の濃度値の連結デ
   ータを、上記第１画像側画素の濃度値が０であれば上記
   第２画像側画素の濃度値に変換し、上記第１画像側画素
   の濃度値が０でなければ最小の濃度値に変換し、この変
   換された濃度値を対応画素の濃度値として持つ第３画像
   を求める画像データ変換処理手段と、 上記アフィン変換処理手段によって上記第１画像が求め
   られる毎に、この第１画像の輪郭線を示す第４画像を求
   める輪郭線処理手段と、 この輪郭線処理手段によって上記第４画像が求められ、
   上記画像データ変換処理手段によって上記第３画像が求
   められる毎に、上記第４および第３画像の各対応画素の
   濃度値のビット毎の論理和をとり、その論理和結果を対
   応画素の濃度値として持ち新たな上記第２画像として用
   いられる第５画像を求める論理和処理手段と、 を具備し、上記３次元２値画像の断面を切換えて上記第
   ５画像を繰返し求めることにより、この第５画像をワイ
   ヤーフレーム画像として求めるようにしたことを特徴と
   する画像処理装置。