JPH01199279A - 作像装置 - Google Patents
作像装置Info
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- JPH01199279A JPH01199279A JP63279551A JP27955188A JPH01199279A JP H01199279 A JPH01199279 A JP H01199279A JP 63279551 A JP63279551 A JP 63279551A JP 27955188 A JP27955188 A JP 27955188A JP H01199279 A JPH01199279 A JP H01199279A
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- data
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three-dimensional [3D] modelling for computer graphics
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
医療用の断層写真作像は、身体の多数の図からのデータ
の集まりを用いる。これらの図が数学的に処理されて、
隣接する断面像の表示を発生する。
の集まりを用いる。これらの図が数学的に処理されて、
隣接する断面像の表示を発生する。
こう云う断面像は、身体の内部構造を非侵入形に検査す
る際に、診断医師にとって非常に価値がある。データを
収集する為に用いられる方法は、この発明にとって無関
係である。例えば、Ｘ線計算機式断層写真法、核磁気共
鳴断層写真法、単一光子放出断層写真法、ポジトロン放
出断層写真法又は超音波断層写真法の様などの方法でも
同じ様に役に立つ。
る際に、診断医師にとって非常に価値がある。データを
収集する為に用いられる方法は、この発明にとって無関
係である。例えば、Ｘ線計算機式断層写真法、核磁気共
鳴断層写真法、単一光子放出断層写真法、ポジトロン放
出断層写真法又は超音波断層写真法の様などの方法でも
同じ様に役に立つ。
作像する身体は３次元で存在する。断層写真装置が、身
体を通る選択可能な軸線に沿って一連の隣接する断面ス
ライスとして呈示する為に、このデータを処理する。各
々の断面スライスは多数の行及び列の容積要素（平行六
面体の容積）で構成され、その各々が容積要素に於ける
計算された信号の強度に関係するディジタル形式で記憶
された数によって表わされる。実際には、例えば６４個
のスライスからなる配列は夫々５１２Ｘ５１２個の容積
要素を持つことがある。普通に使う時、診断医師が多数
の個別のスライスの像を観察して、所望の情報を取出す
。身体内の面に関する情報を希望する場合、診断医師は
、断面スライスを照会することによって取出された物体
が３Ｄであることから推論する。時には、隣接するスラ
イスを観察することによって、必要な推測をするのが困
難であるか不可能であることがある。この様な場合、合
成された３Ｄ像があれば、貴重である。
体を通る選択可能な軸線に沿って一連の隣接する断面ス
ライスとして呈示する為に、このデータを処理する。各
々の断面スライスは多数の行及び列の容積要素（平行六
面体の容積）で構成され、その各々が容積要素に於ける
計算された信号の強度に関係するディジタル形式で記憶
された数によって表わされる。実際には、例えば６４個
のスライスからなる配列は夫々５１２Ｘ５１２個の容積
要素を持つことがある。普通に使う時、診断医師が多数
の個別のスライスの像を観察して、所望の情報を取出す
。身体内の面に関する情報を希望する場合、診断医師は
、断面スライスを照会することによって取出された物体
が３Ｄであることから推論する。時には、隣接するスラ
イスを観察することによって、必要な推測をするのが困
難であるか不可能であることがある。この様な場合、合
成された３Ｄ像があれば、貴重である。
断層写真データから３Ｄ像を合成することは、２工程か
らなる方法である。１番目の工程では、所望の物体の数
学的な記述を断層写真データから取出す。２番目の工程
では、数学的な記述から像を合成する。
らなる方法である。１番目の工程では、所望の物体の数
学的な記述を断層写真データから取出す。２番目の工程
では、数学的な記述から像を合成する。
最初に２番１１の工程を取上げると、スライスの知識か
ら表面の記述を合成することができると仮定すると、鍵
は、表面から３Ｄ像に移ることである。多数の表面要素
（ＳＵＲＦＥＬ）の連合によって物体の数学的な記述が
構成される。計算機支援設計（ＣＡＤ）及び計算機支援
製造（ＣＡＭ）を発生源とする普通のコンピュータ・グ
ラフィックス・ソフトウェアを５ＵＲＦＥＬに作用させ
て、合成された２次元像を通じて像を解釈する助けとす
る為に、物体に表面の陰影を施す。コンピュータ・グラ
フィックス・ソフトウェアが５ＵＲＦＥＬをラスタ化像
に投影し、ラスタ化像のどの画素がターンオンになって
いるか、そして強度又は色はどうであるかを決定する。
ら表面の記述を合成することができると仮定すると、鍵
は、表面から３Ｄ像に移ることである。多数の表面要素
（ＳＵＲＦＥＬ）の連合によって物体の数学的な記述が
構成される。計算機支援設計（ＣＡＤ）及び計算機支援
製造（ＣＡＭ）を発生源とする普通のコンピュータ・グ
ラフィックス・ソフトウェアを５ＵＲＦＥＬに作用させ
て、合成された２次元像を通じて像を解釈する助けとす
る為に、物体に表面の陰影を施す。コンピュータ・グラ
フィックス・ソフトウェアが５ＵＲＦＥＬをラスタ化像
に投影し、ラスタ化像のどの画素がターンオンになって
いるか、そして強度又は色はどうであるかを決定する。
−船釣に、陰影は、オペレータによって選択された視線
に沿った面の法線を持つ像の要素で最も明るく、この視
線に対して傾斜した要素に対しては次第に暗くなる。面
の法線が選ばれた視線から９０″より大きく傾斜した像
の要素は、３Ｄ物体内で隠れており、表示されない様に
抑圧される。視線上の前掲の物体が背景の物体を隠す。
に沿った面の法線を持つ像の要素で最も明るく、この視
線に対して傾斜した要素に対しては次第に暗くなる。面
の法線が選ばれた視線から９０″より大きく傾斜した像
の要素は、３Ｄ物体内で隠れており、表示されない様に
抑圧される。視線上の前掲の物体が背景の物体を隠す。
陰影を施すことは、３次元の現実感を与える。従って、
視線に対する面の法線によって得られる情報が、現実感
のある３Ｄ像を発生する時に非常に重要であることは明
らかである。
視線に対する面の法線によって得られる情報が、現実感
のある３Ｄ像を発生する時に非常に重要であることは明
らかである。
断層スライス・データから所望の表面の数学的な記述を
抽出する問題について次に考えると、この工程は２つの
サブタスク、即ち断層データから物体を抽出すること、
並びに抽出された物体に対して表面を嵌め合せることに
分解される。この１番目のサブタスクを行なうには、多
数の方法−を利用し得る。例えば、スライスの容積要素
に於ける信号強度を探索して、物体を形成する材料が周
囲の領域に対して十分な信号のコントラストを持つ領域
を識別することが可能である。例えば、Ｘ線断層写真法
に於ける骨の信号強度の特性により、周囲の組織との際
立ったコントラストが得られる。
抽出する問題について次に考えると、この工程は２つの
サブタスク、即ち断層データから物体を抽出すること、
並びに抽出された物体に対して表面を嵌め合せることに
分解される。この１番目のサブタスクを行なうには、多
数の方法−を利用し得る。例えば、スライスの容積要素
に於ける信号強度を探索して、物体を形成する材料が周
囲の領域に対して十分な信号のコントラストを持つ領域
を識別することが可能である。例えば、Ｘ線断層写真法
に於ける骨の信号強度の特性により、周囲の組織との際
立ったコントラストが得られる。
その時、容積要素に閾値を適用して、完全な配列の内、
所望の物体内にある各々の容積要素を物体内にない全て
の要素から区別することができる。
所望の物体内にある各々の容積要素を物体内にない全て
の要素から区別することができる。
２番目のサブタスクに進むと、抽出された物体に対して
表面を嵌め合せる方法も多数ある。例えば、ゲイバ（Ｇ
ａｂｏｒ ）及びバーマン（Ｉｌａｒｍａｎ）の研究に
よる方法では、各々の容積要素を解析して、それが所望
の物体に所属するかどうかを決定する。
表面を嵌め合せる方法も多数ある。例えば、ゲイバ（Ｇ
ａｂｏｒ ）及びバーマン（Ｉｌａｒｍａｎ）の研究に
よる方法では、各々の容積要素を解析して、それが所望
の物体に所属するかどうかを決定する。
物体に所属すれば、その表面の法線に沿った、その容積
要素の６つの面を表わす６つの矩形の５ＵＲＦＥＬを取
出して、コンピュータ・グラフィックス・ソフトウェア
に人力する。少なくとも１つには、実際の表面に対する
法線と、容積要素の表面の向きから取出した法線との間
の違いの為、この方式は比較的品質の低い像を生ずる。
要素の６つの面を表わす６つの矩形の５ＵＲＦＥＬを取
出して、コンピュータ・グラフィックス・ソフトウェア
に人力する。少なくとも１つには、実際の表面に対する
法線と、容積要素の表面の向きから取出した法線との間
の違いの為、この方式は比較的品質の低い像を生ずる。
１９８５年６月５０に出願された係属中の米国特許出願
番号７４１，３９０号に記載されるマーチング・キュー
ブ（行進する立方体）方法（ａｗａｒｅｈａｎｇ ｃｕ
ｂｅｓｍｅｔｈｏｄ）と呼ばれる方法は、上に述べた従
来の研究の多くの欠点を解決する。この米国特許出願も
ここで引用することにする。この方式では、断層写真法
で得られた配列内の立方体として隣接する８個の容積要
素の信号の値を検査して、選ばれた閾値に対して特定の
関係を持つものを探す。その関係がみつかった時、物体
の表面が、立方体として隣接する８個の容積要素によっ
て限定された容積を通過する様子を特徴づける２進ベク
トルを発生する。この容積内に、４個までの三角形表面
要素を限定することができる。こうしてみつけられた全
ての表面要素に対する法線ベクトルをコンピュータｅグ
ラフィックス・ソフトウェアに人力して、陰影つき３Ｄ
像を表示する。
番号７４１，３９０号に記載されるマーチング・キュー
ブ（行進する立方体）方法（ａｗａｒｅｈａｎｇ ｃｕ
ｂｅｓｍｅｔｈｏｄ）と呼ばれる方法は、上に述べた従
来の研究の多くの欠点を解決する。この米国特許出願も
ここで引用することにする。この方式では、断層写真法
で得られた配列内の立方体として隣接する８個の容積要
素の信号の値を検査して、選ばれた閾値に対して特定の
関係を持つものを探す。その関係がみつかった時、物体
の表面が、立方体として隣接する８個の容積要素によっ
て限定された容積を通過する様子を特徴づける２進ベク
トルを発生する。この容積内に、４個までの三角形表面
要素を限定することができる。こうしてみつけられた全
ての表面要素に対する法線ベクトルをコンピュータｅグ
ラフィックス・ソフトウェアに人力して、陰影つき３Ｄ
像を表示する。
マーチング・キューブ方法は、断層写真データから取出
した物体の３Ｄ表示を改善するのに成功した。マーチン
グ・キューブ方法によって計算された表面データによっ
て発生された３Ｄ像の品質が改善されたのは、こうして
導き出された像に対する表面の法線が、元の断層写真デ
ータの正規化３Ｄ勾配と等しいからであると考えられる
。
した物体の３Ｄ表示を改善するのに成功した。マーチン
グ・キューブ方法によって計算された表面データによっ
て発生された３Ｄ像の品質が改善されたのは、こうして
導き出された像に対する表面の法線が、元の断層写真デ
ータの正規化３Ｄ勾配と等しいからであると考えられる
。
表面データを取出す、分割キューブ方法（ｄｊｖＩｄｌ
ｎｇ ｃｕｂｅ ｍｅｔｂｏｄ）と呼ばれる別の方法が
、１９８５年８月２８０に出願された係属中の米国特許
出願番号第７７０．１６４号に記載されている。
ｎｇ ｃｕｂｅ ｍｅｔｂｏｄ）と呼ばれる別の方法が
、１９８５年８月２８０に出願された係属中の米国特許
出願番号第７７０．１６４号に記載されている。
この米国特許出願もここで引用することにする。
分割キューブ方法は、断層写真配列内の容積要素を、コ
ンピュータ番グラフィ・ソクス番ソフトウェアが、３Ｄ
像のタスク走査への走査変換の為の点として扱うことが
できる様な値に分割する。各点に対する表面の法線が、
断層写真データの正規化勾配から取出される。
ンピュータ番グラフィ・ソクス番ソフトウェアが、３Ｄ
像のタスク走査への走査変換の為の点として扱うことが
できる様な値に分割する。各点に対する表面の法線が、
断層写真データの正規化勾配から取出される。
マーチング・キューブ方法及び分割キューブ方法は作像
時の人為効果を生じ、この発明が取上げるのはこの人為
効果である。マーチング・キューブ方法又は分割キュー
ブ方法によって得られるデータと、普通のコンピュータ
・グラフィックス・ソフトウェア及びハードウェアによ
って処理することができるデータとの間には不適合が存
在する。
時の人為効果を生じ、この発明が取上げるのはこの人為
効果である。マーチング・キューブ方法又は分割キュー
ブ方法によって得られるデータと、普通のコンピュータ
・グラフィックス・ソフトウェア及びハードウェアによ
って処理することができるデータとの間には不適合が存
在する。
この不適合は、スライス内にある行又は列の数（−船釣
には等しい）とスライスの数との食違いが原因である。
には等しい）とスライスの数との食違いが原因である。
ラスタ化３Ｄ上のある場所で、この方法は、機内の同じ
画素に写像する為に、１つより多くの表面要素を限定す
ることがある。相反する表面の法線が異なる方向を°指
すことがある。
画素に写像する為に、１つより多くの表面要素を限定す
ることがある。相反する表面の法線が異なる方向を°指
すことがある。
コンピュータ・グラフィックス・ソフトウェアは、その
案内となる情報がなければ、１つの表面の法線を選択し
て、それが正しくても、正しくなくても、その場所に於
ける陰影を施す。この効果により、人間の頭蓋骨の３Ｄ
像の頂部にリング形の人為効果（アーティファクト）を
生ずることが分かった。
案内となる情報がなければ、１つの表面の法線を選択し
て、それが正しくても、正しくなくても、その場所に於
ける陰影を施す。この効果により、人間の頭蓋骨の３Ｄ
像の頂部にリング形の人為効果（アーティファクト）を
生ずることが分かった。
発明の目的と要約
この発明の目的は、従来の欠点を解決し得る方式を提供
することである。
することである。
この発明のＳｉ１の目的は、マーチング・キューブ方法
によって発生された３Ｄ像の人為効果を除く為１ミ、断
層写真像の空間周波数を調節する方法と装置を提供する
ことである。
によって発生された３Ｄ像の人為効果を除く為１ミ、断
層写真像の空間周波数を調節する方法と装置を提供する
ことである。
この発明の別の目的は、分割キューブ方法によって発生
された３Ｄ像の人為効果をなくす為に、断層写真像の空
間周波数を調節する方法と装置を提供することである。
された３Ｄ像の人為効果をなくす為に、断層写真像の空
間周波数を調節する方法と装置を提供することである。
この発明の別の目的は、それから取出された３Ｄ像から
人為効果を取除く為に、低域フィルタを用いて断層写真
像を畳込み積分する方法と装置を提供することである。
人為効果を取除く為に、低域フィルタを用いて断層写真
像を畳込み積分する方法と装置を提供することである。
簡単に云うと、この発明が提供する表示装置では、低域
フィルタを用いて断層写真像のデータを畳込み積分して
、最大空間周波数を下げ、ラスタ化表示への表面像の一
意的な写像ができる様にする。フィルタは線形又はその
他の加重を用いることができる。随意選択により、フィ
ルタの後で再標本化を使う。フィルタにかけられた断層
写真データを用いて、表面の場所並びに法線ベクトルを
決定する。この場所と法線ベクトルをコンピュータ・グ
ラフィックス・プロセッサで用いて、表面要素に対する
法線ベクトルと、オペレータによって限定されたこの表
面に対する視線の間の角度に対する陰影を施す。
フィルタを用いて断層写真像のデータを畳込み積分して
、最大空間周波数を下げ、ラスタ化表示への表面像の一
意的な写像ができる様にする。フィルタは線形又はその
他の加重を用いることができる。随意選択により、フィ
ルタの後で再標本化を使う。フィルタにかけられた断層
写真データを用いて、表面の場所並びに法線ベクトルを
決定する。この場所と法線ベクトルをコンピュータ・グ
ラフィックス・プロセッサで用いて、表面要素に対する
法線ベクトルと、オペレータによって限定されたこの表
面に対する視線の間の角度に対する陰影を施す。
この発明の一実施例では、作像装置が、断層写真データ
の複数個のスライスから、物体の表面の数学的な記述を
取出す手段と、この表面を陰影つきラスタ化２次元像に
投影する手段を含むコンビ二−タΦグラフィックスφプ
ロセッサと、この２次元像を表示する手段と、低域フィ
ルタを用いて断層写真データを畳込み積分する手段とを
有し、低域フィルタは、断層写真データ内の最大空間周
波数を、表面の１つより多くの表面要素がラスタ化２次
元機内の１つの画素に投影されない様にする値に減少す
るのに有効な特性を持つ様になっている。
の複数個のスライスから、物体の表面の数学的な記述を
取出す手段と、この表面を陰影つきラスタ化２次元像に
投影する手段を含むコンビ二−タΦグラフィックスφプ
ロセッサと、この２次元像を表示する手段と、低域フィ
ルタを用いて断層写真データを畳込み積分する手段とを
有し、低域フィルタは、断層写真データ内の最大空間周
波数を、表面の１つより多くの表面要素がラスタ化２次
元機内の１つの画素に投影されない様にする値に減少す
るのに有効な特性を持つ様になっている。
この発明の特徴として、像を合成する方法が、断層写真
データの複数個のスライスから、物体の表面の数学的な
記述を取出し、この表面を陰影つきラスタ化２次元像に
投影し、この２次元像を表示し、低域フィルタを用いて
断層写真データを畳込み積分する工程を含み、この低域
フィルタは、断層写真データの最大空間周波数を、表面
の１つより多くの表面要素がラスタ化２次元機内の１つ
の画素に投影されない様にする値に減少するのに有効な
特性を持っている。
データの複数個のスライスから、物体の表面の数学的な
記述を取出し、この表面を陰影つきラスタ化２次元像に
投影し、この２次元像を表示し、低域フィルタを用いて
断層写真データを畳込み積分する工程を含み、この低域
フィルタは、断層写真データの最大空間周波数を、表面
の１つより多くの表面要素がラスタ化２次元機内の１つ
の画素に投影されない様にする値に減少するのに有効な
特性を持っている。
この発明の別の特徴として、作像装置が、断層写真デー
タの複数個のスライスから、物体の表面の数学的な記述
を取出す手段と、この表面を陰影つきラスタ化２次元像
に投影する手段と、低域フィルタを用いて断層写真デー
タを畳込み積分する手段とを有し、低域フィルタは、断
層写真データの最大空間周波数を、表面の１つより多く
の表面要素がラスタ化２次元機内の１つの画素に投影さ
れない様にする値に減少するのに有効な特性を持ってい
る。
タの複数個のスライスから、物体の表面の数学的な記述
を取出す手段と、この表面を陰影つきラスタ化２次元像
に投影する手段と、低域フィルタを用いて断層写真デー
タを畳込み積分する手段とを有し、低域フィルタは、断
層写真データの最大空間周波数を、表面の１つより多く
の表面要素がラスタ化２次元機内の１つの画素に投影さ
れない様にする値に減少するのに有効な特性を持ってい
る。
この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面について説明するところから明らかになろう。
以下図面について説明するところから明らかになろう。
図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用い
ている。
ている。
好ましい実施例の詳しい説明
以下の説明では、断層写真像データから物体の表面の記
述を取出す為にマーチング・キューブ方法を用いる。こ
の選択は具体的にする為であって、この発明を制約する
ものではないことを承知されたい。例えば、分割キュー
ブ方法の様な他の方法も、この発明の一部分として同様
に役立つことができ、この発明の範囲を逸脱しない。
述を取出す為にマーチング・キューブ方法を用いる。こ
の選択は具体的にする為であって、この発明を制約する
ものではないことを承知されたい。例えば、分割キュー
ブ方法の様な他の方法も、この発明の一部分として同様
に役立つことができ、この発明の範囲を逸脱しない。
第１図には断層写真配列の一部分を全体的に１０で示し
てあり、これは節１４を辺１６で接続して構成された立
方体１２の立方体配列で構成される。各々の節１４が断
層写真データのある容積要素の信号の振幅を表わし、各
辺１６が１つの容積要素から隣りの容積要素までの距離
を表わす。
てあり、これは節１４を辺１６で接続して構成された立
方体１２の立方体配列で構成される。各々の節１４が断
層写真データのある容積要素の信号の振幅を表わし、各
辺１６が１つの容積要素から隣りの容積要素までの距離
を表わす。
第２図について説明すると、断層写真配列ｌ。
内の物体をみつける為、各々の節１４と選ばれた閾値と
の関係を試験して、それが閾値より高いか低いかを決定
する。その後、２つの隣接した節１４で、一方の節１４
が閾値より高く、他方が閾値より低いものがみつかれば
、物体の表面は、その間のどこかで、辺１６と交叉する
はずである。その場所の距離は、信号の相対的な値に従
って定まる。この交点１８が白丸で示されている。１つ
の立方体１２内の交点１８を結ぶ線２０が多角形表面２
２を限定する。マーチング・キューブ方法は、線２０を
どの様に確認するかを説明している。各々の多角形表面
２２は、その交点１８と、；角３表面１２に対する法線
方向の単位ベクトルとによって特徴づけられる。
の関係を試験して、それが閾値より高いか低いかを決定
する。その後、２つの隣接した節１４で、一方の節１４
が閾値より高く、他方が閾値より低いものがみつかれば
、物体の表面は、その間のどこかで、辺１６と交叉する
はずである。その場所の距離は、信号の相対的な値に従
って定まる。この交点１８が白丸で示されている。１つ
の立方体１２内の交点１８を結ぶ線２０が多角形表面２
２を限定する。マーチング・キューブ方法は、線２０を
どの様に確認するかを説明している。各々の多角形表面
２２は、その交点１８と、；角３表面１２に対する法線
方向の単位ベクトルとによって特徴づけられる。
第３図をも参照すると、断層写真配列１０の他の部分か
ら切離した多角形表面２２の配列が、その座標及び法線
ベクトルと共に、普通のコンピュータ・グラフィックス
・ソフトウェアに加えられて、これに陰影を付けると共
に表示する。
ら切離した多角形表面２２の配列が、その座標及び法線
ベクトルと共に、普通のコンピュータ・グラフィックス
・ソフトウェアに加えられて、これに陰影を付けると共
に表示する。
次に第４図について説明すると、普通のラスタ化表示（
他の点は示してない）の線２４の一部分が、画素２６を
含み、コンピュータ・グラフィックス・ソフトウェアに
より、この画素に３Ｄ表面の１つの要素を投影する。上
に述べた様に、各々のスライスにある行又は列の数とス
ライスの数の食違いの為、表面の法線ベクトル２８．
３０． ３２で表わされる様な１つより多くの表面要素
が画素２６に対する投影を要求することがある。前に説
明した様に、画素２６の陰影（暗さ又は色）が、要素の
表面の法線と選ばれた視線の間の角度関係に従って調節
される。何れも異なる方向を指す３ノの表面の法線ベク
トルがある時、画素２６に施される陰影は、画素２６の
陰影を制御する為に、表面の法線ベクトル２８．３０．
３２のどれが選択されるかによって左右される。前に述
べた様に、正しい法線ベクトルを選択しないと、表示さ
れる像に人為効果が生ずる。
他の点は示してない）の線２４の一部分が、画素２６を
含み、コンピュータ・グラフィックス・ソフトウェアに
より、この画素に３Ｄ表面の１つの要素を投影する。上
に述べた様に、各々のスライスにある行又は列の数とス
ライスの数の食違いの為、表面の法線ベクトル２８．
３０． ３２で表わされる様な１つより多くの表面要素
が画素２６に対する投影を要求することがある。前に説
明した様に、画素２６の陰影（暗さ又は色）が、要素の
表面の法線と選ばれた視線の間の角度関係に従って調節
される。何れも異なる方向を指す３ノの表面の法線ベク
トルがある時、画素２６に施される陰影は、画素２６の
陰影を制御する為に、表面の法線ベクトル２８．３０．
３２のどれが選択されるかによって左右される。前に述
べた様に、正しい法線ベクトルを選択しないと、表示さ
れる像に人為効果が生ずる。
第５図には、この発明の一実施例による断層写真作像装
置が全体的に３４で示されている。データ収集装置３６
が生データを求めて処理し、線３８を介して低域フィル
タ４０に印加する断層写真スライス・データを発生する
。データ収集装置３６は任意の普通の形式であってよい
。低域フィルタ４０からのフィルタ作用にかけられた行
及び列データが、線４２を介してマーチング・キューブ
・プロセッサ４４に印加される。マーチング・キューブ
・プロセッサ４４が、前に説明した様に、表面の座標と
表面の法線ベクトルとを計算し、その結果を線４６を介
してコンピュータ・グラフィックス・プロセッサ４８に
印加する。コンピュータ・グラフィックス・プロセッサ
４８は普通の様に、表面の表示される各々の要素に於け
る表面の法線ベクトルの傾斜に従って、３Ｄ表面に対す
る陰影を計算して施す。この結果、陰影を施したビデオ
が線５０を介して普通の表示装置５２に印加される。
置が全体的に３４で示されている。データ収集装置３６
が生データを求めて処理し、線３８を介して低域フィル
タ４０に印加する断層写真スライス・データを発生する
。データ収集装置３６は任意の普通の形式であってよい
。低域フィルタ４０からのフィルタ作用にかけられた行
及び列データが、線４２を介してマーチング・キューブ
・プロセッサ４４に印加される。マーチング・キューブ
・プロセッサ４４が、前に説明した様に、表面の座標と
表面の法線ベクトルとを計算し、その結果を線４６を介
してコンピュータ・グラフィックス・プロセッサ４８に
印加する。コンピュータ・グラフィックス・プロセッサ
４８は普通の様に、表面の表示される各々の要素に於け
る表面の法線ベクトルの傾斜に従って、３Ｄ表面に対す
る陰影を計算して施す。この結果、陰影を施したビデオ
が線５０を介して普通の表示装置５２に印加される。
データ収集装置３６からの行及び列データの空間周波数
が、マーチング・キューブ・プロセッサ４４によって取
出された各々の表面要素が一般的に表示装置５２の１つ
の位置に、そして１つの位置だけに投影されるような値
に下げられる。即ち、断層写真データの最大空間周波数
が、１つより多くの表面要素がタスク画像の１つの画素
より投影されない様する値に下げられる。このため、マ
ーチング・キューブを用いるコンピュータ・グラフィッ
クス装置によって従来発生されていた人為効果がなくな
る。低域フィ、ルタ４ｏの出力の空間周波数が実質的に
コンピュータ・グラフィックス装置が３Ｄ以」二を表示
する能力と釣合うから、この過程で、解像度が失われる
ことがない。空間周波数をこれより高くしても、像が良
くなるわけではなく、前に述べたように、像の解釈の妨
げとなる作像上の人為効果を生ずる。
が、マーチング・キューブ・プロセッサ４４によって取
出された各々の表面要素が一般的に表示装置５２の１つ
の位置に、そして１つの位置だけに投影されるような値
に下げられる。即ち、断層写真データの最大空間周波数
が、１つより多くの表面要素がタスク画像の１つの画素
より投影されない様する値に下げられる。このため、マ
ーチング・キューブを用いるコンピュータ・グラフィッ
クス装置によって従来発生されていた人為効果がなくな
る。低域フィ、ルタ４ｏの出力の空間周波数が実質的に
コンピュータ・グラフィックス装置が３Ｄ以」二を表示
する能力と釣合うから、この過程で、解像度が失われる
ことがない。空間周波数をこれより高くしても、像が良
くなるわけではなく、前に述べたように、像の解釈の妨
げとなる作像上の人為効果を生ずる。
第６図について説明すると、断層写真作像装置３４′は
、低域フィルタ４０とマーチング・キューブ・プロセッ
サ４４の間に再標本化器５４を追加した他は第５図と同
じである。この発明では、大抵の場合、再標本化器５４
は必要でないことが分かったが、この発明の説明を全う
する為に、これを示した。
、低域フィルタ４０とマーチング・キューブ・プロセッ
サ４４の間に再標本化器５４を追加した他は第５図と同
じである。この発明では、大抵の場合、再標本化器５４
は必要でないことが分かったが、この発明の説明を全う
する為に、これを示した。
線３８のスライス・データはディジタル形式であるのが
便利である。従って、低域フィルタ４０は、フィルタを
用いてスライス・データを畳込み積分して、その出力の
空間周波数を下げることができるディジタル・フィルタ
にすることが好ましい。この発明では、この結果達成さ
れる改良が、フ゛イルタの性質並びにフィルタ作用をど
のように行なうかに余り影響されないことが分かった。
便利である。従って、低域フィルタ４０は、フィルタを
用いてスライス・データを畳込み積分して、その出力の
空間周波数を下げることができるディジタル・フィルタ
にすることが好ましい。この発明では、この結果達成さ
れる改良が、フ゛イルタの性質並びにフィルタ作用をど
のように行なうかに余り影響されないことが分かった。
第７図には、低域フィルタを用いて、像の空間周波数を
下げる方式が示されている。断層写真スライス５６は、
行６０及び列６２の矩形配列に配置された複数個の容積
要素５８で構成される。各々の容積要素５８が、断層写
真スライス５６のその場所の明るさ、又はその他の特性
を表わすディジタル値である。窓６４の中にある全ての
容積要素５８の値を予定の形で加算して、中心の容積要
素６６に対する出力の値を取出す。この出力の値が、窓
６４内の中心の容積要素に対応する位置を持つ出力断層
写真スライス５６′内の容積要素５８′の値になる。こ
の後、窓６４を予定数の容積要素５８だけ歩進させ、こ
の過程を繰返して、その特恵６４内にある中心の容積要
素に対する出力の値を決定する。
下げる方式が示されている。断層写真スライス５６は、
行６０及び列６２の矩形配列に配置された複数個の容積
要素５８で構成される。各々の容積要素５８が、断層写
真スライス５６のその場所の明るさ、又はその他の特性
を表わすディジタル値である。窓６４の中にある全ての
容積要素５８の値を予定の形で加算して、中心の容積要
素６６に対する出力の値を取出す。この出力の値が、窓
６４内の中心の容積要素に対応する位置を持つ出力断層
写真スライス５６′内の容積要素５８′の値になる。こ
の後、窓６４を予定数の容積要素５８だけ歩進させ、こ
の過程を繰返して、その特恵６４内にある中心の容積要
素に対する出力の値を決定する。
第７図に示す例では、窓６４は四角であり、−辺に３つ
の容積要素５８がある。実線で示した窓６４の第１の位
置では、出力断層写真スライス５６′内の容積要素５８
′の値は、断層写真スライス５６の行２及び列２にある
容積要素５８に対応する位置で、行１乃至３及び列１乃
至３にある容積要素５８の値を加算することによって評
価される。その後和を正規化し、その結果を出力断層写
真スライス５６′内の行２、列２の容積要素５８′に帰
せしめる。次に、窓６４を１容積要素５８だけ右に歩進
し、この過程を繰返して、行２、列３の出力容積要素５
８′を評価する。断層写真スライス５６全体の畳込み積
分が完了した時、出力断層写真スライス５６′は同じ数
の容積要素５８′を持っているが、空間周波数は窓６４
の寸法、及び周囲の容積要素５８の値に適用された加重
に従って低下している。
の容積要素５８がある。実線で示した窓６４の第１の位
置では、出力断層写真スライス５６′内の容積要素５８
′の値は、断層写真スライス５６の行２及び列２にある
容積要素５８に対応する位置で、行１乃至３及び列１乃
至３にある容積要素５８の値を加算することによって評
価される。その後和を正規化し、その結果を出力断層写
真スライス５６′内の行２、列２の容積要素５８′に帰
せしめる。次に、窓６４を１容積要素５８だけ右に歩進
し、この過程を繰返して、行２、列３の出力容積要素５
８′を評価する。断層写真スライス５６全体の畳込み積
分が完了した時、出力断層写真スライス５６′は同じ数
の容積要素５８′を持っているが、空間周波数は窓６４
の寸法、及び周囲の容積要素５８の値に適用された加重
に従って低下している。
この発明の一実施例では、線形加重を用いる。
即ち、窓６４内にある９個の容積要素５８全部の値を加
算し、その結果を９で割って、計算している容積要素５
８′に対する最終的な値を発生する。
算し、その結果を９で割って、計算している容積要素５
８′に対する最終的な値を発生する。
この他の窓の寸法及び加重関数を用いても、その結果の
空間周波数に対して予４Ｐ１シうる様な効果がある。例
えば、中心の容積要素５８からの行又は列に沿った距鱗
に応じて、中心の容積要素５８の外側にあり容積要素５
８の値には、ガウス関数、指数関数又は三角関数の加重
を加えることができる。この代りに、容積要素５８の間
の対角線距離に応じて加重を加えても良い。前に述べた
様にこの発明では、それが低域フィルタを近似するもの
である限り、特定の加重関数の選び方が、表示される３
Ｄ像に殆んど影響ないことが分かった。
空間周波数に対して予４Ｐ１シうる様な効果がある。例
えば、中心の容積要素５８からの行又は列に沿った距鱗
に応じて、中心の容積要素５８の外側にあり容積要素５
８の値には、ガウス関数、指数関数又は三角関数の加重
を加えることができる。この代りに、容積要素５８の間
の対角線距離に応じて加重を加えても良い。前に述べた
様にこの発明では、それが低域フィルタを近似するもの
である限り、特定の加重関数の選び方が、表示される３
Ｄ像に殆んど影響ないことが分かった。
当業者であれば、以上の説明から、特定の用途に希望す
るフィルタの特性を十分同定することができよう。
るフィルタの特性を十分同定することができよう。
上に詳しく述べた様に畳込み積分を行なうには、Ｍを窓
６４の行又は列の寸法、Ｎを（行及び列の数が同じある
と仮定して）断層写真スライス５６にある行又は列の数
として、Ｍ″２ ×Ｎ−２回の計算が必要である。この
発明では、最初に各スライスの行を畳込み積分し、次に
列を畳込み積分することにより、計算回数を２Ｘ （Ｎ
−２ＸＭ）に減らして、同等の結果が達成されることが
分かった。即ち、窓６４の寸法を高さは１容積要素、長
さは３容積要素に縮小する。その後、行６０に沿って進
む第１のパスで、全ての容積要素５８の値を評価する。
６４の行又は列の寸法、Ｎを（行及び列の数が同じある
と仮定して）断層写真スライス５６にある行又は列の数
として、Ｍ″２ ×Ｎ−２回の計算が必要である。この
発明では、最初に各スライスの行を畳込み積分し、次に
列を畳込み積分することにより、計算回数を２Ｘ （Ｎ
−２ＸＭ）に減らして、同等の結果が達成されることが
分かった。即ち、窓６４の寸法を高さは１容積要素、長
さは３容積要素に縮小する。その後、行６０に沿って進
む第１のパスで、全ての容積要素５８の値を評価する。
この後、幅が１容積要素で高さが３容積要素の窓６４を
用い、列６２に沿って垂直方向に歩進することにより、
今得られた値を更に修正する。
用い、列６２に沿って垂直方向に歩進することにより、
今得られた値を更に修正する。
この発明では、こうしてフィルタ作用にかけられたデー
タの表示は、再標本化を必要とせずに実施することがで
きることが分かった。然し、フィルタ作用にかけられた
データの空間周波数が減少する分は、フィルタの応答に
よって決定されることが認められよう。例えば、元の最
大空間周波数が１０ｋｌｌｚであって、フィルタによっ
て、空間周波数が１／２に低下した場合、フィルタ作用
にかけられたデータの最大空間周波数は５ ｋｌｌｚに
低下する。これに比べて、１０ｋＨｚ迄のデータを捕捉
するための元の標本化周波数は２０ ｋｌｌｚである。
タの表示は、再標本化を必要とせずに実施することがで
きることが分かった。然し、フィルタ作用にかけられた
データの空間周波数が減少する分は、フィルタの応答に
よって決定されることが認められよう。例えば、元の最
大空間周波数が１０ｋｌｌｚであって、フィルタによっ
て、空間周波数が１／２に低下した場合、フィルタ作用
にかけられたデータの最大空間周波数は５ ｋｌｌｚに
低下する。これに比べて、１０ｋＨｚ迄のデータを捕捉
するための元の標本化周波数は２０ ｋｌｌｚである。
例えば、初めは新らしい標本化周波数の２倍の周波数で
標本化したデータを再標本化したい場合、この再標本化
は、２つ１毎のデータ項目を廃棄して行なうことができ
、そうしても結果に於いてデータを破壊することがない
。
標本化したデータを再標本化したい場合、この再標本化
は、２つ１毎のデータ項目を廃棄して行なうことができ
、そうしても結果に於いてデータを破壊することがない
。
図面についてこの発明の好ましい実施例を説明したが、
この発明がこの実施例そのものに制限されるものではな
く、当業者であれば、この発明の範囲内で種々の変更が
可能であることを承知されたい。
この発明がこの実施例そのものに制限されるものではな
く、当業者であれば、この発明の範囲内で種々の変更が
可能であることを承知されたい。
第１図はこの発明で表面要素を限定する様子を説明する
為の断層写真データの配列を示す図、第２図は所望の表
面を限定する多角形平面と配列の要素の辺との交点を示
した第１図の配列を示す図、 第３図は第２図の多角形平面から取出した表面を示す図
、 第４図はタスク表示の走査線の一部分を示す図で、表示
される画素と、表示の点で競合する恐れのある複数個の
ベクトル方向とを示している。 第５図はこの発明の一実施例の断層写真表面作像装置の
簡略ブロック図、 第６図はこの発明の別の実施例の断層写真表面作像装置
の簡略ブロック図、 第７図はこの発明の１つの畳込み積分方式を示す断層写
真スライスの詳細図である。 主な符号の説明 ３６：データ収集装置 ４０：低域フィルタ ４４：マーチング・キューブ・プロセッサ４８：コンピ
ュータ・グラフィックス・プロセッサ ５２：表示装置
為の断層写真データの配列を示す図、第２図は所望の表
面を限定する多角形平面と配列の要素の辺との交点を示
した第１図の配列を示す図、 第３図は第２図の多角形平面から取出した表面を示す図
、 第４図はタスク表示の走査線の一部分を示す図で、表示
される画素と、表示の点で競合する恐れのある複数個の
ベクトル方向とを示している。 第５図はこの発明の一実施例の断層写真表面作像装置の
簡略ブロック図、 第６図はこの発明の別の実施例の断層写真表面作像装置
の簡略ブロック図、 第７図はこの発明の１つの畳込み積分方式を示す断層写
真スライスの詳細図である。 主な符号の説明 ３６：データ収集装置 ４０：低域フィルタ ４４：マーチング・キューブ・プロセッサ４８：コンピ
ュータ・グラフィックス・プロセッサ ５２：表示装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、断層写真データの複数個のスライスから物体の表面
の数学的な記述を取出す手段と、 前記表面を陰影つきラスタ形２次元像に投影する手段を
含むコンピュータ・グラフィックス・プロセッサと、 前記２次元像を表示する手段と、 低域フィルタを用いて前記断層写真データを畳込み積分
する手段とを有し、 前記低域フィルタは前記断層写真データの最高空間周波
数を、前記表面の１つの表面要素より多くが前記ラスタ
形２次元像内の１つの画素に投影されない様にする値に
減少するのに有効な特性を持っている作像装置。 ２、前記数学的な記述を取出す手段が、マーチング・キ
ューブ方法を用いる手段を含んでいる請求項１記載の作
像装置。 ３、前記数学的な記述を取出す手段が、分割キューブ方
法を用いる手段を含む請求項１記載の作像装置。 ４、前記特性が線形特性を含む請求項１記載の作像装置
。 ５、前記特性がガウス形特性を含む請求項１記載の作像
装置。 ６、前記畳込み積分をする手段が、 断層写真データの少なくとも１つの入力スライスを入力
する手段と、 前記入力スライスから取出した断層写真データの出力ス
ライスを出力する手段と、 前記出力スライスの各々の画素に、前記入力スライスの
対応する容積要素の第１の加重値及び前記入力スライス
の予定の近傍にある容積要素の第２の加重値から導き出
した値を割当てる手段とを含む請求項１記載の作像装置
。 ７、前記第１及び第２の加重値を導き出す時の重みが等
しい請求項６記載の作像装置。 ８、前記第１及び第２の加重値を導き出す時の重みが非
線形関数の関係である請求項６記載の作像装置。 ９、像を合成する方法に於いて、 断層写真データの複数個のスライスから、物体の表面の
数学的な記述を導き出し、 前記表面を陰影つきラスタ形２次元像に投影し、前記２
次元像を表示し、 低域フィルタを用いて前記断層写真データを畳込み積分
し、 前記低域フィルタには、前記断層写真データの最高空間
周波数を、前記表面の１つより多くの表面要素が前記ラ
スタ形２次元像内の１つの画素に投影されない様にする
値に減少するのに有効な特性を持たせる工程を含む方法
。 １０、断層写真データの複数個のスライスから物体の表
面の数学的な記述を導き出す手段と、前記表面を陰影つ
きラスタ形２次元像に投影する手段と、 低域フィルタを用いて前記断層写真データを畳込み積分
する手段とを有し、 前記低域フィルタは、前記断層写真データの最高空間周
波数を、前記表面の１つより多くの表面要素が前記ラス
タ形２次元像内の１つの画素に投影されない様にする値
に減少するのに有効な特性を有する作像装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/118,628 US4831528A (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Apparatus and method for improvement of 3D images derived from tomographic data |
| US118,628 | 1987-11-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01199279A true JPH01199279A (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=22379783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63279551A Pending JPH01199279A (ja) | 1987-11-09 | 1988-11-07 | 作像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4831528A (ja) |
| EP (1) | EP0316135A3 (ja) |
| JP (1) | JPH01199279A (ja) |
| IL (1) | IL87511A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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