JPH0239385A - ３次元画像処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は３次元の物体とそれを切断する２次元平面とを
同時に表示する３次元画像処理装置に関する。

（従来の技術） Ｘ線ＣＴ、核磁気共鳴画像診断装置（以下ＭＲＩという
）等の医用画像診断装置にお（Ａで診断に使われる画像
は、被検体を一定の方向に切り出した断面像である。近
時、コンピュータ技林ｉの３角歩によって、数枚の断面
像から任意の方向に切り出した断面像を再構成したり、
ＭＲＩのようにイ壬意の断面像を得るためのスキャンが
できる等の機能のため、断面の位置を選択する自由度（
よ高くなったが、任意の方向の断面像を得るための位ｒ
ａ関係は複雑で、オペレータの息とする断面像を４９る
のが困難になっている。即ち、断面の位置を示す方法と
して、位置の異なる複数の平面の上の点を結ぶ直線等で
表す方法が一般的ではあるが、得られる情報が平面のも
のだけのため、１１１２察者がそれを直観的に捉えるの
は困難である。

一方、サーフェス法やボクセル法等によって作られた３
次元画像も使われるようになってきた。

前記の断面像は注目している部分を詳しく見ることにす
ぐれ、又、３次元画像は形状をイメージとして捉えるこ
とにすぐれるというように、異なった特徴を持っている
ためである。

（発明が解決しようとする課題） ３次元画像にはこのような利点があるが、膨大なデータ
量を扱わなければならないため、リアルタイム性に乏し
く、データの保存も記憶装置が多く必要なため困難であ
った。更に、断面位置を示すために対象物と任意方向の
断面を作るための切断面である２次元平面とを同時に表
示しようとすると両者を共に３次元データとして扱い、
同じデータ処理を施すため次のような問題点があった。

（１）対象物と平面との区別ができない。

（ｉｉ）データ量、処理時間の増大。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、対象物の２次元投影画像゛と任意方向の２次元平面を
同一画面上に重ね合わせる画像表示において、両者の区
別が可能で、しかもデータ量。

処理時間の少なくてすむ、３次元画像処理装置を実現す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、３次元の物体とそれを
切断する２次元平面とを同時に表示する３次元画像処理
装置において、前記３次元の物体の２次元投影像として
のＸ、ｙ座標と陰影付は及び陰面除去された輝度データ
を格納する第１のイメージデータ記憶手段と、前記３次
元物体を構成する３次元座標を格納する第１の３次元座
標記憶手段と、前記切断平面の座標を作成する２次元ア
ドレス発生手段と、切断平面の向きの変更に伴なう３次
元座標への変換を行う座標変換手段と、該座標変換手段
の出力から２次元画像として投影するためのｘ、ｙ座標
と一定値の輝度データを格納する第２のイメージデータ
記憶手段と、前記平面の立体的位四を表す３次元座標を
格納する第２の３次元座標記憶手段と、前記第１の３次
元座標記憶手段と前記第２の３次元座標記憶手段に格納
された各データを比較してその関係位置を演算により求
める比較演算手段と、該比較演算手段の結果に基づいて
前記画像間の関係位置を判定して画像データの処理を制
ｆｆ１ｌ　するシステム制御手段と、該システム制御手
段の制御により前記第１のイメージデータ記憶手段と前
記第２のイメージデータ記憶手段からのデータの処理を
演算する画像表示手段と、前記３次元物体と前記２次元
平面とを同時に表示する画像表示手段とから成ることを
特徴とするものである。

（作用） サーフェスモデルの３次元画像の３次元座標と、切断平
面の３次元座標とを比較して、３次元像が平面より手前
にある場合は陰影付は及び陰面除去された輝度データを
そのまま表示し、平面が手前にある場合は一定の輝度を
減じて表示する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

図において、１はＸＩ！１ｌｃＴ又はＭＲＩなどの装η
により採取されたデータからサーフェスモデルとしての
データ（表面の位置の３次元データと法線ベクトルの数
学的データによるモデル）を格納しているサーフェスモ
デル記憶装置、２はサーフェスモデルで表されるデータ
の座標を変換して３次元画像の向きを変える座標変換器
である。３は座標変換されて向きを変えられた画像の例
えば正面は白く、湾曲部は多少暗く、曲面に比例して輝
度を変更して立体的に見えるように座標データと定輝度
のデータを含む画像データから陰影を付けるために位置
により輝度データを減少させる陰影付は装置で、陰面除
去装置４により隠れる面の輝度データは無効とされ、手
前の面の輝度データは有効とされる。５は向きを変えら
れたイメージのｘ、ｙ座標と輝度データを格納するイメ
ージバッファ、６はイメージの立体的位置を表すｘ、’
ｙ。

２座標を格納する２バツフ？である。７はサーフェスモ
デルを切って断面を作るための平面の２次元のアドレス
を発生する２次元アドレス発生装置で、２次元座標であ
るｘ、ｙ座標のデータを発生する。８はこの平面を対象
物のイメージを切るための３次元的な向きの変更を行っ
て３次元のＸ。

ｙ、ｚ座標に変換する座標変換器で、この出力データの
内ｘ、ｙ座標と、一定輝度のデータをイメージバッファ
９に格納し、３次元のｘ、ｙ、ｚ座標を２バツフア１０
に格納する。１１はサーフェスモデルの３次元データを
格納しているＺバッファ６と切断平面の３次元データを
格納している２バツフア１０の各データの表す画像を重
ね合わせ、その時の座標を比較するための演算を行う比
較演算装置、１２は比較演算装置１１の出力データから
、対象物と切断平面との関係位置が、各座標位置におい
てどちらが手前にあるかを判断するシステム制御装置で
ある。１３はシステム制御１ｌｌｌ装置１２の判断に基
づき、対象物が平面より手前にあるときはイメージバッ
ファ５のデータを取込み、イメージバッファ９のデータ
を取り込まず、平面が手前にある時はイメージバッファ
５のデータを取り込んで輝度データから一定値を減する
演算を行い、イメージバッフ？９のデータをそのまま取
り込む画像表示装置で、演算後のデータを画像表示装置
１４に表示させる。

次に上記のように構成された実施例の動作を第２図、第
３図のフローチャートを参照して説明する。第２図（イ
）は装置の動作のフローチャートで、（ロ）は各段階に
おける画像の状態を示す図である。第３図は第２図のフ
ローヂャ−１・のうちイメージ合成の部分を更にブレー
クダウンしたプローチ１／−トである。

ステップ１ サーフェスモデル記憶装置１に格納されている３次元画
像データを希望する向きにするため、座標変換器２によ
りその向きに適合する座標に変換する。この出力データ
には座標データと輝度データが含まれている。

次に、物体の正面に光を当てた時に生ずるｗ４度の変化
、即ち、例えば円筒の場合、正面を向いている部分は輝
度が大きく、端部の湾曲している部分は正面からの角度
により角度が大きい程暗くなるようにするため明度の低
い部分は明度に応じて輝度データを減する演算を陰影付
は装置３によって行う。更に上記の３次元画像において
全く隠れてしまう部分は陰面除去装置４において手性の
面の輝度データのみを有効とし、３次元の対象物を２次
元平面に３次元的表現方法で描くことのできるように対
象物のイメージデータを作成し、イメージバッファ５に
Ｘ、ｙ座標と輝度を、Ｚバッファ６にｘ、ｙ、ｚ座標を
格納する。

ステップ２ 対象物を切断すべき平面の各点の２次元座標を２次元ア
ドレス発生装置で発生させ、（ロ）に示す平面像を作成
する。次に座標変換器８は前記の対象物を切断すべぎ傾
いた平面の座標を演算して２次元座標を３次元座標に変
換して、３次元画像の切断面の平面イメージの座標を設
定し、イメージバッファ９にＸ、ｙ座標と一定輝度のデ
ータを、２バツフア１０にｘ、ｙ、ｚ座標を格納する。

ステップ３ 対象物イメージと、平面イメージとを重ね合わせて、以
下のイメージ合成のフローチャートに示すように合成す
る。

ステップ３−１ 比較演算装置１１は重ね合わされた両イメージのデータ
を比較し、対象物イメージ（Ａとする）が平面イメージ
（Ｂとする）より手前にあるかどうかをデータの比較に
よりチエツクする。手前にある場合ステップ３−２に進
み、ない場合はステップ３−３に進む。

ステップ３−２ Ａが８の手前にあることをシステム制御装置１２は比較
演算装置１１の演算結果に基づいて判断し、画像演算装
置１３はシステム制御装置１２の判断に基づいてイメー
ジバッファ５のデータをそのまま画像表示装置１４に送
る。

ステップ３−３ Ａ　ｌｆｉ　Ｂの手前にないときへの面上に８のイメー
ジデータがあるかどうか比較演算装置１１がチエツクす
る。ある場合ステップ３−４に進む。

ステップ３−４ システム制御装［１２はＡＩ８の陰になっている旨の判
断を行い、画像演算装置１３はイメージバッファ５から
のデータのうち輝度データから一定値Ｋを差し引く演算
を行う。これは陰になっている部分は見えないため手前
の面の輝度データを有効にすべきであるが、それでは本
来の形が分らなくなるので、暗くして陰の位置であるこ
とを示すと共に、本来の形をも残そうとするものである
。

ステップ３−５ ステップ３−３における比較演算装置１１のチエツクの
結果ＢのイメージデータがＡ上になく単独に存在する場
合、システム制御装置１２は画像演算装置１３にイメー
ジバッファ９のデータをそのまま画像表示′！１１ｉ１
１４に送らせる。

ステップ３−６ 全データが終了かをチエツクし、終了していない場合は
ステップ３−１に戻り、終了した時点でステップ４に進
む。

ステップ４ 画像表示装置１４は画像演算装置１３で演算された結果
のデータを表示する。表示される画像は第２図（ロ）に
示す通りで、平面の陰の部分は輝度を落として見えるよ
うに表示されている。

第２図のフローチャートにおいて、ループ１は平面イメ
ージ作成のループで、平面の方向だけを変更するための
高速処理ができ、ループ２は全イメージの方向を変更す
るものなので、処理が複雑で且つデータ数が多いため処
理速度は低速である。

従って、対象物のイメージは動かさないで切断平面だ【
Ｊを動かす場合高速で処理することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。サ
ーフェスモデル記憶装置１．座標変換器２、陰影付は装
置３．陰面除去装置４の代わりに予め計算されたデータ
を格納するイメージバッフ１５と２バツフア６だけを持
つようにしてもよい。

その場合は各段階において記憶していたデータの量を格
段に減らすことができる（各段階が不要なため）。この
ようにすれぼり断面を変更する度にサーフェスモデル記
憶装置１のデータに対して行った演棹処理が不要になっ
て処理速度も速くなる。

又、他の合成法により、例えば輝度を反転して、隔部を
黒く、陰面を白く表すこともでき、その地対−象物と平
面の判別をより容易にすることもできる。

（発明の効果） 立体図形と平面を同時に表示する場合、３次元データの
状態で重ね合わせるのではなく、２次元投影データとし
た後に合成することにより、立体図形と平面の位置関係
を示すイメージを高速に表示することのできる３次元画
像処理装置を実現でき、従来のものに比ベデータ聞、計
算時間共に格段に少な（なるため、平面と直線によって
断面位置を決定したり表示していた従来の方法と異なり
、断面の向きを知ることが容易になって実用上の効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は実施
例の装置の動作のフローチャート、第３図はイメージ合
成のフローチャートである。 １・・・サーフェスモデル記憶装置 ２・・・座標変換器　　３・・・陰影付【プ装置４・・
・陰面除去装置　５．９・・・イメージバッファ６．１
０・・・２バツフア ７・・・２次元アドレス発生装置 ８・・・座標変換器　　１１・・・比較演算装置１２・
・・システム制御装置 １３・・・画像演算装置 １４・・・画像表示装置 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元の物体とそれを切断する２次元平面とを同
   時に表示する３次元画像処理装置において、前記３次元
   の物体の２次元投影像としてのｘ，ｙ座標と陰影付け及
   び陰面除去された輝度データを格納する第１のイメージ
   データ記憶手段と、前記３次元物体を構成する３次元座
   標を格納する第１の３次元座標記憶手段と、前記切断平
   面の座標を作成する２次元アドレス発生手段と、切断平
   面の向きの変更に伴なう３次元座標への変換を行う座標
   変換手段と、該座標変換手段の出力から２次元画像とし
   て投影するためのｘ，ｙ座標と一定値の輝度データを格
   納する第２のイメージデータ記憶手段と、前記平面の立
   体的位置を表す３次元座標を格納する第２の３次元座標
   記憶手段と、前記第１の３次元座標記憶手段と前記第２
   の３次元座標記憶手段に格納された各データを比較して
   その関係位置を演算により求める比較演算手段と、該比
   較演算手段の結果に基づいて前記画像間の関係位置を判
   定して画像データの処理を制御するシステム制御手段と
   、該システム制御手段の制御により前記第１のイメージ
   データ記憶手段と前記第２のイメージデータ記憶手段か
   らのデータの処理を演算する画像演算手段と、前記３次
   元物体と前記２次元平面とを同時に表示する画像表示手
   段とから成ることを特徴とする３次元画像処理装置。
2. （２）３次元物体のサーフェスモデルデータを格納する
   サーフェスモデル記憶手段と、前記３次元物体の向きを
   変更するための座標変換の演算を行う座標変換手段と、
   前記３次元物体の２次元投影像に立体感を付けるための
   陰影付け手段と、隠れた面の輝度データを無効とし、代
   りに手前の面の輝度データを有効とする陰面除去手段と
   を具備し、ｘ，ｙ座標と輝度データを第１のイメージデ
   ータ記憶手段に、３次元座標を第１の３次元座標記憶手
   段に格納させることを特徴とする請求項１記載の３次元
   画像処理装置。