JPH03219377A - 三次元画像処理装置 - Google Patents

三次元画像処理装置

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Publication number
JPH03219377A
JPH03219377A JP2015585A JP1558590A JPH03219377A JP H03219377 A JPH03219377 A JP H03219377A JP 2015585 A JP2015585 A JP 2015585A JP 1558590 A JP1558590 A JP 1558590A JP H03219377 A JPH03219377 A JP H03219377A
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JP
Japan
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data
image
processing
voxel
voxel data
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015585A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Tamura
和宏 田村
Hiroko Shiotani
塩谷 裕子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2015585A priority Critical patent/JPH03219377A/ja
Publication of JPH03219377A publication Critical patent/JPH03219377A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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) 本発明は、三次元データの変更を行わずにデータの穴掘
り、切削等の処理を高速に行って表面表示を行う三次元
画像処理装置に関する。
(従来の技術) 表面表示法において、三次元的な切削等の加工を行う場
合従来は、表面画像を生成する三次元データそのものを
加工して表面画像を作る方法が行われている。第12図
はこの従来方法の説明図で、Aの三次元データはBのよ
うに任意位置が切削されて、Cのように切削形状の三次
元データとなされた後、DのようにMPR像が生成され
Eのように合成された後、Hのように表面表示像とされ
る。F、Gは各々A、Bに対応した表面表示像である。
この場合オリジナルなボクセルデータ(立体データ)と
共に、加工後のボクセルデータを記憶しておくための記
憶媒体が必要となる。またデータを三次元的に変更する
ため、切削する形状、方向を変化させるたびに演算量が
膨大となる結果、処理時間がかなり費やされるのを余儀
なくされる。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の三次元画像処理装置では、処理時間が
長くなるので診断効率が低下すると共に、加工方向が投
影面と直交する向きに制約されるので切削内部の様子が
観察できないという問題がある。すなわち有効な立体情
報が得られないので診断、治療の精度が低下するように
なる。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
高速処理が可能になると共に有効な立体情報が得られる
三次元画像処理装置を提供することを目的とするもので
ある。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、任意の診断装置に
よって得られた三次元データが反映されたボクセルデー
タを生成する手段と、操作者によって指定された視線方
向及び切削方向に従ったマスクデータを生成する手段と
、ボクセルデータを光線追跡することによりボクセルの
距離画像を生成する手段と、マスクデータを光線追跡す
ることによりマスクの距離画像を生成する手段と、ボク
セル距離画像を陰影処理することにより表面表示像を生
成する手段と、三次元データを基に切削面の画像を切り
出して生成する手段と、表面表示像と切削面像とを合成
して表示する手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
(作 用) ボクセルデータに加えて切削形状を示すマスク用のボク
セルデータ(マスクデータ)を用意し、ボクセルデータ
及びマスクデータを光線追跡処理することにより各々の
距離画像を生成する。加工はボクセルデータ及びマスク
データの両距離画像を演算処理することによって行い、
加工形状の変更はボクセルデータは何ら加工せずマスク
データのみを変更することで行う。また加工方向の変更
はマスクデータを変更することなく光線追跡の方向を変
更して行う。ボクセル距離画像を陰影処理して表面表示
像を生成すると共に、切削面像を生成した後、表面表示
像と切削面像とを合成してデイスプレィに表示する。こ
れによって表面表示像だけでなく切削面像を表示するこ
とができるので、切削内部の様子が観察できるようにな
って有効な立体情報を得ることができる。またボクセル
データは、何ら加工しないので、加工されたボクセルデ
ータを記憶する記憶媒体は不要となり、これに伴い演算
量が低減されるため処理時間が短縮される。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の三次元画像処理装置の実施例を示すブ
ロック図で、1は三次元データ記憶部で例えばX線CT
装置、MR■装置等の医用画像診断装置によって得られ
た三次元データ(又はマルチスライスデータ)が記憶さ
れている。2はボクセルデータ生成部で前記三次元デー
タ記憶部1に記憶されている三次元データを、閾値等を
用いて2値化処理することによってボクセルデータを生
成するためのものである。3は第1の光線追跡処理部で
ボクセルデータを操作者によって指定された視線方向に
従って光線追跡処理を行うためのもの、4は距離画像生
成部で前記第1の光線追跡処理に従ってボクセルの距離
画像を生成するためのものである。
5はマスクデータ生成部で操作者によって指定された切
削形状に従ってマスクのボクセルデータ(マスクデータ
)を生成するためのものである。
6は第2の光線追跡処理部でマスクデータを操作者によ
って指定された視線方向及び切削方向に従って光線追跡
処理を行うためのもの、7はマスク距離画像生成部で前
記第2の光線追跡処理に従ってマスクの距離画像を生成
するためのものである。
光線追跡処理は第7図(a)及び(b)に示したような
周知の方法によって行うことができ、各々ボクセルデー
タ及びマスクデータに対して投影面Fv、FMから光線
ベクトルにより追跡してデータの有無をチエツクするこ
とにより、距離画像を生成することができる。第7図(
a)における投影面F7の位置は、操作者がボクセルデ
ータDvをどの方向から見ているかによって決まる。
それに対して、第7図(b)における投影面FMの位置
は、操作者がマスクデータDMをどの方向から切る(掘
る)のかによって決まる。
ここで投影面F9上のある1点(X、 Y)からボクセ
ルデータDvに向かって光線■、を延ばしていき、同様
に投影面FMからもある1点(X。
Y)からマスクデータD4に向かって光線VMを延ばし
ていく。投影面Fv、FM全面に対してそれぞれV 、
 、 V Mを延ばして第3図に示したフローチャート
に従い、ボクセルデータDvの表面の距離画像(投影面
FvからボクセルデータDv表面までの距離を画素値と
する画像のこと、2−buffer像で第2図における
4′に相当する)と、マスクデータ内面内面の距離画像
(穴をあける深さを表わし、第2図における7′に相当
する)を求める。
8は陰影付は処理部でボクセルデータDv表面の距離画
像からボクセルデータDvに光を当てたときの輝度値を
求めて陰影画像を生成する。またマスクデータ内面の距
離画像から切削面内部の画素値を求める。9は三次元デ
ータ切り出し部で前記三次元データ記憶部1に記憶され
ている三次元データを基に、例えば第8図に示したよう
な周知の方法によって切削面の画像を切り出すためのも
のである。
以下第8図(a)乃至(C)を参照して切削(穴掘り)
面内部の画素値の求め方を説明する。
第8図(a)のマスク距離画像には、穴をあける領域だ
けに距離値が入っており、その他の領域には距離値を表
わさない値(例えば−1)が入っている。第8図(b)
のようにボクセルデータに対して、ボクセルデータの投
影面Fv (FMでは意味がない)をどういう位置に設
定したがで、マスク距離画像上の点FM (X、Y)は
次のように三次元データの座標系(X−Y−Z)に変換
できる。
FM  (X、 Y) →p (x、  y、  z)
第8図(C)のpは三次元データから切り出した画像を
示し、この切削(穴掘り)面内部の画素値は第9図に示
したようなフローチャートによって求めることができる
また第10図のように距離画像から陰影画像を作成する
には、例えば第11図のようなPhongShadin
gを利用することができる。ここである点の輝度値■は
次式で求められる。
I=IbRb+IdRd  cosθ/  (r+k)
+■d−R8(CO8θ)”/(r+k)但し、■b=
環境光の強さ Rb:環境光の反射係数 ■d:光源の強さ Rd:物体表面での拡散反射係数 R8:物体表面の鏡面反射係数 r:視点から物体表面までの距離 θ:光線と面法線がなす角 α:反射光線と視線がなす角 ここでrは距離画像値より、 θは距離画像値の変化量から、 αはθから求めることができる。
10は画像合成部で前記陰影付は処理部8で生成された
表面表示像と三次元データ切り出し部9で切り出された
切削面像とを合成して表示するためのものであり、この
合成画像は第6図に示したようにCRTデイスプレィ等
の画像表示部11に表示される。
第2図は第1図の本実施例装置を具体的に穴あけ処理に
適用した場合の例を示すものであり、第1図に対応した
部分は同一番号で゛を付して示している。
以下この第2図の穴あけ処理を行う場合の作用を第3図
のフローチャートを参照して説明する。
先ずステップAにおいて、ボクセルデータDv及びマス
クデータDMの光線が1ピツチ進められた後、ステップ
BでボクセルデータDvとボクセルが存在する領域Rと
の比較が行われる。
Dv >Rの場合フローはステップJにジャンプし、D
v≦Rの場合フローはステップCに進む。ステップCに
おいてDv光線の進んだ座標にデータがあるか否かの判
断が行われ、ない場合フローは再びステップAに戻り、
ある場合フローはステップDに進む。ステップDにおい
てDい光線の進んだ座標にデータがあるか否かの判断が
行われ、ない場合フローはステップ■にジャンプし、あ
る場合フローはステップEに進んで、DM光線が1ピッ
チ進められる。次にステップFにおいてDl、lとRと
の比較が行われ、I)t >Rの場合フローはステップ
Jにジャンプし、Dl、I≦Rの場合フローはステップ
Gに進む。ステップGにおいてDM光線の進んだ座標に
データがあるか否かの判断が行われ、ある場合フローは
ステップEに戻り、ない場合フローはステップHに進む
。ステップHにおいてバックグランド値XXに基いてD
vの距離画像Fv(X、 Y)が生成されると共に、D
Mに基いてDMの距離画像FM (X、Y)が生成され
る。ステップ■ではDvに基いてFv (X、Y)が生
成されると共に、XXに基いてF、(X、Y)が生成さ
れる。ステップJではXXに基づいてFv(X、Y)が
生成されると共に、XXに基いてFM (X、Y)が生
成される。
この結果10′で示されるような合成画像が画像表示部
11に表示されることになる。
第4図は第1図の本実施例装置を具体的に堀りとり処理
に適用した場合の例を示すものであり、第1図に対応し
た部分は同一番号で′を付して示している。
以下この第4図の掘りとり処理を行う場合の作用を第5
図のフローチャートを参照して説明する。
先ずステップAにおいて、Dv及びDMの光線が1ピッ
チ進められた後、ステップBでDvとRとの比較が行わ
れ、Dv >Rの場合フローはステップJにジャンプし
、Dv≦Rの場合フローはステップCに進む。ステップ
CにおいてDv光線の進んだ座標にデータがあるか否か
の判断が行われ、ない場合フローは再びステップAに戻
り、ある場合フローはステップDに進む。ステップDに
おいてDM光線の進んだ座標にデータがあるか否かの判
断が行われ、ない場合フローはステップEに進んでDM
光線が1ピッチ進められ、ある場合フローはステップ■
にジャンプする。次にステップFにおいてDMとRとの
比較が行われ、DM >Rの場合フローはステップJヘ
ジャンプし、DM≦Rの場合フローはステップGへ進む
。ステップGにおいてDM光線の進んだ座標にデータが
あるか否かの判断が行われ、ある場合フローはステップ
Hに進み、ない場合フローはステップEに戻る。ステッ
プHにおいてXXに基いてFv (X、Y)が生成され
ると共に、DMに基いてFM (X、Y)が生成される
。ステップ■ではDvに基いてFv(x、y)が生成さ
れると共に、XXに基いてFM (X、Y)が生成され
る。ステップJでは、XXに基いてFv (X、Y)が
生成されると共に、XXに基いてF、(X、Y)が生成
される。
この結果10“で示されるような合成画像が画像表示部
11に表示されることになる。
このような本実施例によれば、操作者が指定した切削形
状及び切削方向に従って三次元データを切りとった状態
の画像と、切り出した部位の内部形状の画像とを第6図
のように同一画面上に表示することができる。これによ
って表面表示像だけでなく切削内部の様子が観察できる
ようになるので、有効な立体情報を得ることができて、
診断。
治療の精度を向上することができる。またボクセルデー
タDvを加工することなくそのような表示ができるので
、加工されたDvを記憶する記憶媒体は不要となるため
演算量も低減されるようになり、処理時間が短縮される
結果高速処理が可能となる。
加工形状の変更はマスクデータのみを変更すればよく、
また加工方向の変更はマスクデータを変更することなく
光線追跡の方向を変更すればよい。
[発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、ボクセルデータだけ
でなくマスクデータを用意して、ボクセルデータを加工
することなく三次元画像を処理するようにしたので、高
速処理が可能になると共に有効な立体情報を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の三次元画像処理装置の実施例を示すブ
ロック図、第2図は本実施例装置によって穴あけ処理を
行う場合の説明図、第3図は第2図の作用を説明するフ
ローチャート、第4図は本実施例装置によって堀りとり
処理を行う場合の説明図、第5図は第4図の作用を説明
するフローチャート、第6図は本実施例による画像表示
例、第7図(a)及び(b)は光線追跡方法の概略の説
明図、第8図(a)乃至(C)は三次元データの切り出
し方法の概略の説明図、第9図は切削面内部の画素値を
求める方法を示すフローチャート、第10図は距離画像
及び陰影画像の概略図、第11図は距離画像から陰影面
像を求める1方法の説明図、第12図は従来装置を用い
た処理方法の説明図である。 1・・・三次元データ記憶部、 2・・・ボクセルデータ生成部、 3.6・・・光線追跡処理部、 4.7・・・距離画像生成部、 5・・・マスクデータ生成部、 8・・・陰影材は処理部、 9・・・三次元データ切り出し部、 10・・・画像合成部、 11・・・画像表示部。 第 図 9影めfi番季) Fv(X +Y ) 第 図 (b) 第 図 第 0 図 慈Light / 第 ■ 図 し Q

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 任意の診断装置によって得られた三次元データが反映さ
    れたボクセルデータを生成する手段と、操作者によって
    指定された視線方向及び切削方向に従ったマスクデータ
    を生成する手段と、ボクセルデータを光線追跡すること
    によりボクセルの距離画像を生成する手段と、マスクデ
    ータを光線追跡することによりマスクの距離画像を生成
    する手段と、ボクセル距離画像を陰影処理することによ
    り表面表示像を生成する手段と、三次元データを基に切
    削面の画像を切り出して生成する手段と、表面表示像と
    切削面像とを合成して表示する手段とを備えたことを特
    徴とする三次元画像処理装置。
JP2015585A 1990-01-25 1990-01-25 三次元画像処理装置 Pending JPH03219377A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2015585A JPH03219377A (ja) 1990-01-25 1990-01-25 三次元画像処理装置

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JP2015585A JPH03219377A (ja) 1990-01-25 1990-01-25 三次元画像処理装置

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JPH03219377A true JPH03219377A (ja) 1991-09-26

Family

ID=11892806

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JP2015585A Pending JPH03219377A (ja) 1990-01-25 1990-01-25 三次元画像処理装置

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JP (1) JPH03219377A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05274446A (ja) * 1991-12-23 1993-10-22 General Electric Co <Ge> 表面モデルを取扱うためのグラフィックス・ワークステーションおよび表面モデルの三次元グラフィック画像を生ずる方法
JPH05282465A (ja) * 1991-12-23 1993-10-29 General Electric Co <Ge> 多角形モデルを取扱うグラフィックス・ワークステーション
JP2002535786A (ja) * 1999-01-22 2002-10-22 セダラ ソフトウェア,コーポレーション ボリューム調査および特徴抽出のための対話式スカルプティング
WO2011118208A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 パナソニック株式会社 切削シミュレーション装置

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JP2002535786A (ja) * 1999-01-22 2002-10-22 セダラ ソフトウェア,コーポレーション ボリューム調査および特徴抽出のための対話式スカルプティング
WO2011118208A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 パナソニック株式会社 切削シミュレーション装置
JPWO2011118208A1 (ja) * 2010-03-24 2013-07-04 パナソニック株式会社 切削シミュレーション装置

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