JPH04230582A

JPH04230582A - 撮像装置及び方法

Info

Publication number: JPH04230582A
Application number: JP3167412A
Authority: JP
Inventors: Heang K Tuy; ヘイング　ケイ．ツイ; Todd J Krochta; トド　ジェイ．クロクタ
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1992-08-19
Also published as: EP0481581A2; US5297043A; EP0481581A3

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置及び方法に関
し、特に、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像デー
タ（イメージデータ）の三次元画像を創生するための撮
像装置及び方法に関する。ここでは、本発明は、ＣＴ画
像データの三次元画像を創生するための撮像装置及び方
法に関連して説明するが、本発明は、他の撮像様式から
の診断用画像のディスプレー並びに多数の非医療用途に
も適用することができることを理解されたい。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＴスキャナは、いろいろな角度
から検体の平面状区域を照射し、それを貫通する放射線
の強度を検出する。その角度及び放射線強度の情報から
その平面の二次元像表現を再構成する。典型的な像表現
は、５１２×５１２の画素配列を含むがそれより小さい
、あるいは大きい画素配列も知られている。黒白画像に
おいては、各画素は、その画素でディスプレーすべきグ
レースケールを表わす、対応する値又は数を有している
。三次元像創生の場合は、複数のスライス（切出し平面
）、例えば各々５１２×５１２配列の画素値によって表
現される６０個の近接した平行なスライスが創生される
。それらの複数のスライスの画素値は、５１２×５１２
×６０の画素配列即ち三次元の画像データとして処理さ
れる。この三次元の画像データを通していろいろな平面
又はその他の表面を定義しディスプレーすることができ
る。

【０００３】しかしながら、三次元の物体を一連のスラ
イスとして見るのは自然ではない。ＣＴ画像のスタック
（積重ね）を観念的に統合するためにはＸ線技師の相当
な訓練が必要とされる。Ｘ線技師として訓練されていな
い、外科医等のその他の医療専門家には、スライス画像
のスタックによって表現された物体の三次元表示を観念
化するおに必要な観念的統合を実施するのは困難である
。従って、任意の切出し平面（切断面）に沿って自然な
態様で物体の点検を可能にする三次元像を表示するため
の技法が従来から開発されている。

【０００４】一般に、そのような三次元表示は、視検者
が見る外側表面と、物体の適当な平面又は表面による切
口を通しての内部部分だけの表示である。奥行の錯覚を
創生するために、各点における表面に対する接線の角度
を評定し、所定の照射点に対する表面接線の角度に応じ
て陰影を付加する。黒白のＣＴ画像においては、陰影は
、各画素値の輝度又は白度をその画素の光源に対する垂
直度（画素が光源に対して垂直に近い度合）に比例して
増大させることにより、そしてブラックスケールを上記
接線方向の表面が光源から偏向している度合に比例して
増大させることにより付加される。例えば、接線方向の
表面と光源との間の角度の正弦／余弦に比例するグレー
スケール値を各画素値に組合せることができる。

【０００５】ディスプレーのための画素値を創生するた
めに、三次元の画像データのすべての画素値が検査され
る。各データ値は、それが、創生される画像に現われる
かどうかを確認するために検査される。画像に現われる
各画素値は、それが画像に対してどのような寄与をする
かを確認するために他の画素値に対比して評定される。どの画素値も、画像に現われないものとして簡単に排除
してしまうわけにはいかない。例えば、空気は、黒の特
性を表わす画素値を創生する。空気は視検者にとっては
透明であるから、空気を表わす画素値を有する画素の裏
側に隠された画素の値は、透けて見えるのでディスプレ
ーされることになる。同様に、特有の画素値又はＣＴ数
を有する他のタイプの筋肉組織も、透明として規定され
、半透明等として視界から除去される場合がある。従っ
て、三次元の画像データ内における画素の位置だけから
その画素値が画像に現われるかどうかを確認することは
できない。従って、各画素値は、その周囲の画素との関
係において考慮しなければならない。これは、コンピュ
ータ処理上非常に時間のかかる操作である。このことは
、例えば、５１２×５１２×６０の画素データセットに
は、ほぼ１６００万個の画素が含まれることを考えれば
容易に分るであろう。従来からいろいろな方策が開発さ
れているが、それらの多くは、特定の用途にのみ有効な
ものであり、各画素値が画像に対してどのような寄与を
するかを確認するために、切出し表面又は視検スクリー
ンにまで投影するのに利用可能なすべての画素のサブセ
ットを減少又は識別することを試みるためのものである
。

【０００６】三次元画像は、スクリーン上にディスプレ
ーされたとき、多くの場合それを異なる方向から視るの
が有利であることが判明している。例えば、臨界的な表
面部分を部分的に覆い隠すことができ、あるいは外科手
術を開始する前に裏側を視る必要がある場合がある。視
検方向を変えた場合、その新しい視検方向のために画像
処理（プロセス）全体を改めて繰返される。実際上は、
一定の三次元領域内のデータのすべてを視検スクリーン
に対して適当な向きに回転させ、各画素の寄与態様を再
評定のためにスクリーンの平面にまで投影させる。従来
技術においては、データをスクリーンの平面にまで投影
させる前にデータに対してスクリーンを適正位置に位置
づけするためにデータのすべてを回転又はシフトさせる
。しかしながら、画像データのほぼ１６００万個もの画
素をシフトし、必要に応じてデータを補間する操作は、
長い時間を必要とするので画像処理時間を更に増大させ
ることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に、コン
ピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像データの三次元画像
を創生するための撮像装置及び方法において画像処理時
間を短縮することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の一側面によれば、三次元画像を創生する方
法であって、一定の三次元領域を表わす画像データを記
憶する工程と、該領域の少くとも１つの表面を定義する
ことによって該領域の一区域を定義する工程と、異なる
視検角度を選択するためにアルゴリズムを用いて該表面
を回転させ、その回転アルゴリズムを記憶する工程と、
該回転された表面の、視検スクリーンの平面上への射影
の各点を、前記記憶された回転アルゴリズムの逆を用い
て前記画像データ上にマップするマッピング工程と、該
画像データを検索してその検索した画像データの値を人
間が読取ることができるディスプレーに画像の画素とし
てディスプレーする工程とから成る方法が提供される。

【０００９】本発明の他の側面によれば、二次元視検ス
クリーン上に三次元画像を創生する方法であって、一定
の三次元領域を表わす画像データを記憶する工程と、複
数の連結された多角形を定義する工程と、前記視検スク
リーンに対して前記多角形の１つ又はそれ以上を回転す
る操作と、スケーリング（表示画像の拡大縮小）を行う
操作と、並進移動を行う操作のうちの少くとも１つの操
作を表出するために該多角形の座標を変更する工程と、
該座標の変更を表わす回転、スケーリング及び並進移動
のアルゴリズムを記憶する工程と、前記多角形ののうち
の可視多角形の少くとも頂点を前記二次元視検スクリー
ン上に投影する工程と、前記記憶された画像データを視
検する方向を表わす視検光線を測定し、それに対応する
、該記憶された画像データ中の点を検索するために前記
記憶されたアルゴリズムの逆を用いて前記視検スクリー
ン上の各画素を前記可視多角形の射影内にマップするマ
ッピング工程とから成る方法が提供される。

【００１０】本発明の更に他の側面によれば、二次元デ
ィスプレー手段上に三次元画像を表出するための装置で
あって、一定の三次元領域を表わす画像データを記憶す
るための画像データメモリーと、協同して前記三次元領
域のサブ区域を定義する複数の連結された多角形を定義
するための手段と、前記多角形を前記二次元ディスプレ
ー手段上にディスプレーするための画像処理手段と、並
進移動アルゴリズム、スケーリングアルゴリズム及び回
転アルゴリズムのうちの少くとも１つを用いて前記多角
形に作用することによって該ディスプレーされた多角形
を回転する操作と、スケーリングを行う操作と、並進移
動を行う操作のうちの少くとも１つの操作を表出するた
めに前記画像処理手段を制御するための制御手段と、前
記並進移動アルゴリズム、スケーリングアルゴリズム及
び回転アルゴリズムを記憶するためのアルゴリズム記憶
手段と、前記二次元ディスプレー手段の各画素を定義す
るためのディスプレー画素定義手段と、画像データアク
セス手段とから成り、前記ディスプレー画素定義手段は
、前記画像データメモリーに記憶されたデータに、対応
する点及び視検方向を定義するために各画素値が前記ア
ルゴリズムの逆に従って回転、スケーリング及び並進移
動されるように、前記制御手段に作動的に接続されてお
り、前記画像データアクセス手段は、前記アルゴリズム
記憶手段によって表示された画素値を検索し、それらの
画素値を前記二次元ディスプレー手段上にディスプレー
するように前記画像処理手段へ供給するために該アルゴ
リズム記憶手段、前記画像データメモリー及び画像処理
手段に作動的に接続されていることを特徴とする装置が
提供される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明による方法及び装置を添付図
を参照して説明する。第１図を参照して説明すると、こ
こに例示された本発明による撮像装置は、被検体の内部
を非侵入式に検査し、被検体の一定の三次元領域を表わ
す画像データを創生するための非侵入型検査装置即ち診
断装置Ａを含む。検査装置Ａは、三次元画像供給手段で
あり、いわゆるＣＴ（コンピュータトモグラフィ）スキ
ャナと称されるものである。この例の撮像装置を構成す
る基本的構成機器として、このＣＴスキャナＡの他に、
二次元ビデオディスプレー端末Ｃと、ビデオディスプレ
ー端末Ｃ上にディスプレーするための三次元画像データ
を記憶する画像メモリー手段Ｂと、該画像データのすべ
て又は選択された一部分の三次元的像表現を二次元ビデ
オディスプレー端末Ｃ上に生成するように該画像データ
を処理するための三次元画像処理手段Ｄが含まれる。

【００１２】ここに例示した実施例の三次元画像供給手
段Ａは、非侵入型医療診断装置、特にＣＴスキャナであ
るが、医療用撮像分野における三次元画像データの他の
供給源例えば磁気共鳴撮像機であってもよく、あるいは
、医療用撮像分野以外の撮像機であってもよい。非侵入
型医療診断装置Ａは、患者寝台又は支持台１２と、支持
台１２上に載せられた被検体を受入れるための検査区域
１０と、患者を照射するためのＸ線管、磁石、又は無線
周波数コイル等の照射手段１４と、放射エネルギー検出
手段１６を備えている。図示のＣＴスキャナＡの場合は
、照射手段即ち放射エネルギー源１４は、扇形のＸ線ビ
ームを創生するＸ線管であり、Ｘ線の扇形ビームは、検
査区域１０の被検体を貫通して放射エネルギー検出手段
１６（具体的にいえば、リング状に配列された複数個の
Ｘ線検出器の配列体）にぶつかる。Ｘ線管１４は、患者
（被検体）を多数の方向から照射するようにするために
、モータによって検査区域１０の周りに回転されるよう
に回転手段に取付けられている。Ｘ線検出器即ち放射線
検出器１６は、検査区域１０を取巻く静止リングの形に
、あるいは、患者の身体を貫通した放射線を受容するよ
うにＸ線管１６と一緒に回転する円弧状配列体の形に配
置されている。

【００１３】画像再構成（復元）手段１８は、受容した
放射線から像表現を再構成（復元）する。例えば、画像
再構成手段１８は、各々、患者の対応する体積的区域又
はスライスの放射線透過特性を表わす画素値の５１２×
５１２配列体を再構成することができる。三次元の画像
データ（以下、単に「データ」とも称する）を創生する
ために、患者寝台１２を長手方向に漸次割出して画像デ
ータの複数のスライス（切出し平面又は断層）を創生す
る。随意選択として、より幅広のＸ線ビームを創生する
ように構成し、複数のスライスを同時に創生するように
複数列の放射線検出器を設置してもよい。図示の実施例
は、例示の目的で、各々５１２×５１２個の画像データ
（画素値）配列体を有する６０個のスライスを創生する
ものとして以下に説明するが、本発明は、例えば２５６
×２５６画素値配列体のスライス又は１０２４×１０２
４画素値配列体のスライスを包含する他の体積領域サイ
ズにも適用することができ、又、あらゆる寸法の対称又
は非対称形態の領域に適用することができることを理解
されたい。

【００１４】画像メモリー手段Ｂは、第２図に例示され
ているように各々ｍ×ｎ個の画像データ（画素値）を有
する複数のＰ平面として観念化することができるような
態様で画像データを記憶する。かくして、撮像される体
積（三次元）領域における正規分布を表わす画素値が創
生され記憶される。例えば、これらの画素値は、それぞ
れの画素値に三次元領域（以下、単に「領域」とも称す
る）内のｘ，ｙ，ｚで規定される空間位置に基いてアク
セスすることができるように、３添字付き変数とするこ
とができる。画像データのどのＰ平面も慣用の手段によ
って画像メモリーＢから簡単に取出すことができ、それ
をビデオプロセッサ２０によってビデオ信号に変換して
ビデオディスプレー端末即ちビデオモニターＣにディス
プレーすることができる。

【００１５】三次元画像処理手段Ｄは、画像メモリーＢ
の選択された画素又はメモリーセルにアクセスするため
の画像メモリーアクセス手段３０を備えている。慣用の
スライス画像を引出すために、画像メモリーアクセス手
段３０はビデオディスプレーの掃引パターンに類似した
順序で、特定の選択されたスライス内のメモリーセル又
は画素の各々にアクセスする。画像メモリーアクセス手
段３０は、アクセスした画像データがビデオディスプレ
ーモニターＣ上にディスプレーするための適正なビデオ
信号に変換されるように、該データにビデオプロセッサ
２０への所要のアドレス情報を供給する。

【００１６】第３図を参照して説明すると、操作者は、
操作者の制御盤３２（第１図）を用いてディスプレーす
べき体積的（三次元）サブ区域の境界を選定する。図示
の実施例では、このサブ区域は、６つの表面１，２，３
，４，５，６を定義する８つの点即ちコーナーによって
定義される立方形である。各表面は、その４つのコーナ
ーによって定義され、２つのコーナーは各対の隣接する
表面に共通である。もちろん、４つ以上又は以下のコー
ナーを有する表面を定義することもでき、同様に、６つ
以上又は以下のコーナーを有する表面を定義することも
できる。更に、それらの表面は、必ずしも平坦でなくと
もよい。例えば、球状又は円筒状表面を定義することも
できる。更に、この三次元領域は、他の付加された三次
元区域、例えば２つの異なるモードの走査をカバーする
ように形成された追加領域を有するものとすることもで
きる。

【００１７】操作者用制御盤３２は、操作者が対象とす
る三次元領域を定義しそれをビデオディスプレー端末Ｃ
のスクリーン上にディスプレーさせるためのキー、操作
桿又は軌道ボール装置を有している。更に、ビデオプロ
セッサ２０は、選択された領域を画像メモリーアクセス
手段３０によって画像メモリーＢから引出されたスライ
ス又は他の画像データ上に選択的に重合させる（重ね合
わせる）。操作者が該領域の多角形又は他の表面を定義
すると、それらのコーナー又はその他の識別特徴が多角
形又は領域表面メモリー手段３４に記憶される。

【００１８】スクリーンの平面を基準起点として、操作
者は、制御盤３２により選択した領域を直交軸線ｘ，ｙ
，ｚ、又はその他の適当に規定された軸線のうちの任意
の１つ又はそれ以上の軸線の周りに回転させることがで
きる。位置変更アルゴリズムメモリー手段３６は、選択
された領域の回転、並進移動等の位置変更、及びスケー
ル（縮尺）の変更を規定する操作者の入力に対応するア
ルゴリズムを記録する。回転アルゴリズムメモリー手段
３８は、３つの軸線ｘ，ｙ，ｚの各々を中心とする相対
的角度回転を記憶する。並進移動メモリー手段４０は、
３つの軸線ｘ，ｙ，ｚ又はその他の予め選択された軸線
の各々に沿っての相対的並進移動又はシフトを記憶する
。スケーリングメモリー手段４２は、スケール又はサイ
ズの相対的変更を記憶する。位置変更アルゴリズムメモ
リー手段３６は、直交座標に関連して説明されているが
、位置アルゴリズムは円筒座標、球座標等に関連して記
録することもできることを理解されたい。

【００１９】操作者が制御盤３２により選択した領域を
回転させ、スケーリング（拡大縮小）を行い、並進移動
させる間、ビデオプロセッサ２０は、ビデオディスプレ
ーＣに該領域の三次元表示、即ち現時点でビデオディス
プレーのスクリーン上に差向けられた射影をディスプレ
ーさせる。多角形又は領域ディスプレー制御手段５０は
、ビデオプロセッサ２０を制御し、重合した領域のディ
スプレーを操作者により制御された回転及び並進移動に
合致させるように変更させる。領域が操作者が満足する
位置に位置づけされると、ディスプレー画素定義手段５
２が該領域をカバーする可視多角形のコーナーだけをデ
ィスプレー端末Ｃのスクリーン上に投影する。ディスプ
レー画素定義手段５２は、該多角形の射影の、投影され
たコーナーの内側に画素のリストを創生する。このリス
トの各画素は、領域中のディスプレーすべき適正なサン
プルを見出すために回転、スケーリング又は並進移動さ
れる。１組の均一なスライスの場合、特定の視点におけ
る多角形の可視性を確認するにはその多角形に対する法
線を簡単にチェックするだけで十分である。このように
して、ディスプレー画素定義手段５２は、スクリーン上
に現われる各表面の画素だけを定義する。もちろん、幾
つかの表面は、ディスプレーに現われない。隠蔽された
表面を除去された定義領域は、第４図に示されるような
領域にディスプレーするためにビデオプロセッサ２０へ
送られる。

【００２０】可視多角形の射影の内側に画素を創生する
、領域中のディスプレーすべき適正なサンプルの座標が
、アルゴリズム手段３６を介して逆方向に算出される。例えば、第４，５図を参照して説明すると、例として挙
げた点５６の座標は、アルゴリズム手段３６によって逆
に並進移動、スケーリング及び回転せしめられ、画像デ
ータ内に視検者の投射方向６０にスクリーン上にディス
プレーすべきサンプルのＣＴ数が領域画像データメモリ
ーＢから検索され、他の隣接するサンプルのＣＴ数との
関係で重みを付される、又は補間される。

【００２１】空気除去手段又はルーチン６２は、空気又
はディスプレーすべきでない他の選択されたタイプの筋
肉組織を表わす画像領域内のアドレスされた画素を識別
する。画素値が空気を表わすものである場合、画像メモ
リーアクセス手段３０が視検者の投射方向、例えばディ
スプレー端末の視検スクリーンに対して垂直方向に画像
データ内へ１ステップ進められ、次の対応する画素を検
索する。この画素は、それをディスプレーすべきかどう
かを決定するために、空気又はその他の予め選定された
筋肉組織の値と再度比較される。この工程は、ディスプ
レーすべき適正なレンジのメモリーセル又は画素値が見
出されるまで反復される。この工程は、定義された領域
の多角形又はその他の表面の１つ内に存在する各ディス
プレー画素値について反復され、対応するメモリーセル
又は画素値が画像メモリーアクセス手段３０によって検
索される。ディスプレーのために検索されたデータ値の
座標を隣接する画素のディスプレーのために検索された
データ値の座標と比較することによって各画素における
、表面に対する接線が確認される。

【００２２】より写実的な三次元表示を得るために、陰
影付与手段又はルーチン６４が各画素に陰影値を与える
。詳述すれば、照射源の角度又は位置が定義される。その照射源の点から定義された領域へ光線が投射され、
空気又はその他の選択された筋肉組織は除去される。検
索された画素値は、光源からの距離及び光源に対する表
面の接線に応じて濃淡を付される。他の表面によって光
源から隠蔽された表面は、最も濃い陰影を付される。加
えられる陰影の度合は、制御盤３２から選択的に調節す
ることができる。その調節は、照射源の輝度を増大又は
減少させるものとして観念化することができる。同様に
、ディスプレーされた物体の他の部分をよりよく照射す
るために、照射源の位置を変更し、陰影付与工程を反復
することもできる。

【００２３】領域のすべての表面を陰影又はＣＴ数を付
して三次元表示としてディスプレーする必要はなく、陰
影付与ルーチンは、各表面毎に実施することができる。第６図を参照して説明すると、選択された領域を切る追
加の平面７を定義することができる。例えば、最初に定
義された領域が患者の腎臓を囲むものであり、すべての
空気及び非腎臓筋肉組織を空気除去手段６２によって除
去したとした場合、操作者は、選択された領域即ち腎臓
を切る追加の平面７を定義することができる。定義され
た多角形の座標は、再度、回転及び並進アルゴリズムを
通して処理され、定義された該表面上の各点に対応する
画像メモリー内の点を定義する。この表面上の各点は、
陰影付与ルーチンを加えてディスプレーしてもよく、あ
るいは、空気除去手段６２及び陰影付与手段６４を不作
動にして、この追加の平面に沿っての腎臓組織を腎臓の
断層スライスとしてディスプレーすることもできる。即
ち、このようにして、外科医は、身体の器官又は一部の
透視画像を得るために身体の器官又は一部を外から三次
元表示として視ることができる。器官が識別されディス
プレーされたならば、外科医は、診断する上で重要な内
部組織の情報を見出すために器官の４つ又はそれ以上の
断層スライスを得ることができる。

【００２４】陰影を有するディスプレー及び異なる表面
のＣＴ数を有するディスプレーをディスプレー装置Ｃの
ビデオメモリーの動的レンジの２つの非オーバーラップ
間隔内へマップするのが有利である。値レンジを分離す
ることにより、操作者は、一方の表面の特徴の見かけに
影響を及ぼすことなく他方の表面の特徴の見かけを変え
ることができる。このディスプレー法により、全体の画
像の奇麗な又は自然な見かけを得ることができる。

【００２５】第７図を参照して説明すると、第１領域に
対して隣接させて追加の領域６６を付加することができ
る。隠蔽表面除去手段５４は、１つの領域の表面によっ
て隠蔽された他方の領域の表面を除去する。同様に、画
像メモリー手段Ｂに収集され記憶されたデータは、立方
形の領域外の体積（三次元）領域を表わすことができる
。例えば、画像データの一部分をＣＴスキャナのガント
リーを垂直にして採り、該データの他の一部分をＣＴス
キャナのガントリーを斜めに傾けて採ることができる。同様に、画像データの２つ又はそれ以上の部分を収集す
る場合、画像データの１つの部分を収集する操作と他の
部分を収集する操作との間に、患者の寝台１２の高さ、
画像再構成のフィールドのサイズ、及びその他の撮像パ
ラメータを調節することができる。

【００２６】第８図を参照して説明すると、被検体の体
積区域を表わす画像データは、慣用のデータ収集及び再
構成法を用いる工程又は手段７０において収集される。このデータは、グループ化工程又は手段７２によって均
一なスライスのグループに分割される。即ち、異なる再
構成フィールドサイズ、異なる寝台高さ、異なる寝台の
割出し位置、ＣＴスキャナのガントリーの異なる傾斜角
等で収集された画像データが、隣接した、又はオーバー
ラップした、又は隣接しないグループに分割される。工
程又は手段７４により、各グループ又はそのサブ区域毎
に、選択された三次元領域の境界を付ける多角形又はそ
の他の表面を識別する。識別された多角形は、回転、ス
ケーリング及び並進移動工程又は手段７６によって回転
、スケーリング及び並進移動され、所定の向きに画像ス
ペース上に投影され、多角形又は表面リスト７８に入れ
られる。

【００２７】工程又は手段８０は、操作者によって定義
された斜めの切出し平面を通して循環操作する。詳述す
れば、工程又は手段８２は、必要に応じて切出し平面を
回転させる。工程又は手段８４は、切出し平面と、多角
形リスト７８中の先に定義された平面との交点を定義す
る。工程又は手段８６は、多角形リスト７８中の多角形
の、操作者によって定義された斜めの切出し平面の誤っ
た側にある部分を除去するように該多角形リスト中の平
面を変更する。被検体を平面で切出す操作は、切出し平
面例えば表面７を、三次元領域を囲む多角形、例えば表
面１〜６と交差させることによって行われる。得られた
領域は、やはり、例えば第６図に示されるような１組の
多角形によって囲われた三次元領域である。得られた領
域の迅速な計算は、この切出し操作を通して達成するこ
とができる。工程又は手段８８は、この切出し平面によ
って定義された新しい多角形を、それが可視であるなら
ば、多角形リスト７８に加える。

【００２８】隠蔽表面除去工程又は手段９０は、リスト
７８中の多角形の、隠蔽された表面を表わす全部又は一
部分を除去するためにリスト７８中の多角形を検査する
。マッピング手段９２は、可視多角形の各々を循環処理
し、各可視多角形の各コーナーをスクリーン表面９４上
にマップする。可視多角形の射影の内側に位置するスク
リーンの各画素について、逆変換手段９６は、領域内の
画像データ中の対応するサンプルを探し出すために回転
スケーリング及び並進移動工程７６を逆に実施すること
によって画素の座標を変換する。画像データのいろいろ
な離隔した点が、定義された表面上に正確に投影されな
い場合が多々ある。補完工程又は手段９８は、投影点に
最も近接した、実際に収集されたデータ点を補間する。

【００２９】比較手段１００は、検索又は補完された画
像データを所定のしきい値、例えば視検すべきでないタ
イプの筋肉組織又は空気のしきい値と比較する。このし
きい値が充足されない場合は、光線追跡工程又は手段１
０２が、基準しきい値を充足する画像データが差がい出
されるまで射影を三次元画像データ根いへ逆方向に更に
深く追跡し続ける。直接又は光線追跡工程又は手段１０
２によって確認された適正な補間された画像データ値は
、ディスプレー画像メモリー手段１０４の対応するメモ
リーセルに記憶される。表面傾斜識別工程又は手段１０
６は、ディスプレー画像メモリー手段１０４の各点に対
応する表面の傾斜を識別し、対応する表面の角度及び向
きの識別を前記保管された画素値に連携して記憶する。陰影付与手段又は工程１０８は、光源が最もまともにぶ
つかる表面を明るくし、光源に対して斜めになる表面を
暗くするために、表面の上記角度情報に従って各画素値
を調節する。

【００３０】

【発明の効果】本発明の１つの利点は、三次元画像デー
タのディスプレーを迅速化することである。本発明の他
の利点は、コンピュータの処理工程及びデータ操作の数
を減少させることである。

【００３１】本発明の更に他の利点は、選択された物体
を異なる方向又は視点から視るために視検角度を変更す
るのを容易にすることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の撮像装置の概略説明図であ
る。

【図２】第２図は、記憶された三次元データ及びそれら
のデータから慣用の手段で得られる平面状画像を観念化
するための仕組みを示す概略説明図である。

【図３】第３図は、画像スペース内の選択可能な領域の
一例を示す概略図である。

【図４】第４図は、隠蔽された表面を除去した上記選択
可能な領域を示す概略図である。

【図５】第５図は、画像データに重合させた上記選択可
能な領域を示す概略図である。

【図６】第６図は、一部を切取られた上記選択可能な領
域を示す概略図である。

【図７】第７図は、より複雑な選択可能な領域を示す概
略図である。

【図８】第８図は、本発明の撮像方法のデータ処理工程
を図解する流れ図である。

【符合の説明】

Ａ：非侵入型検査装置（ＣＴスキャナ、三次元画像供給
手段）Ｂ：画像メモリーＣ：ビデオディスプレー端末、視検スクリーンＤ：三次
元画像処理手段１，２，３，４，５，６：表面７：追加の表面２０：ビデオプロセッサ３０：画像メモリーアクセス手段３２：制御盤３６：アルゴリズムメモリー手段３８：回転アルゴリズムメモリー手段４０：並進移動メモリー手段４２：スケーリングメモリー手段５０：多角形又は表面ディスプレー制御手段５２：ディ
スプレー画素定義手段５４：隠蔽表面除去手段６０：視検者の投射方向６２：空気除去手段又はルーチン６４：陰影付与手段６６：追加の領域７０：画像データ収集工程又は手段７４：多角形又は表面を識別する工程又は手段７６：ス
ケーリング及び並進移動工程又は手段７８：多角形又は
表面リス８４：切出し平面と多角形との交点を定義する工程又は
手段９０：隠蔽表面除去工程又は手段９２：マッピング手段１００：比較手段１０２：光線追跡工程又は手段１０４：ディスプレー画像メモリー手段１０６：表面傾
斜識別工程又は手段１０８：陰影付与手段又は工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元画像を創生する方法であって、一定
の三次元領域を表わす画像データを記憶する（７０）工
程と、該領域の少くとも１つの表面（１，２，３，４，
５，６）を定義することによって該領域の一区域を定義
する（７４）工程と、異なる視検角度を選択するために
アルゴリズムを用いて該表面を回転させ（７６）、その
回転アルゴリズムを記憶する工程と、該回転された表面
の、視検スクリーン（Ｃ）の平面上への射影の各点を、
前記記憶された回転アルゴリズムの逆を用いて前記画像
データ上にマップする（９２）マッピング工程と、該画
像データを検索してその検索した画像データの値を人間
が読取ることができるディスプレー（Ｃ）に画像の画素
としてディスプレーする（１０４）工程とから成る方法
。
【請求項２】どの表面部分が他の表面（１，２，３，４
，５，６）によって又は他の１つの表面又は複数の表面
の一部分によって前記ディスプレーの平面からの視界か
ら隠蔽されているかを確認し（９０）、隠蔽されていな
い各表面部分について前記マッピング工程（９２）を反
復する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項３】どの表面部分が視界から隠蔽されているか
を確認する（９０）前記工程は、各表面（１，２，３，
４，５，６）に対する法線を比較する操作を含むことを
特徴とする請求項２の方法。
【請求項４】前記定義工程（７６）は、各々複数の表面
（１，２，３，４，５，６）によって定義される少くと
も２つの区域（６６）を定義する操作を含むことを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】前記各表面（１，２，３，４，５，６）は
、平面状の多角形であることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の方法。
【請求項６】陰影を現出させるために前記画素の輝度（
１０８）を選択的に増減させる操作を含むことを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】画像の各画素に対応する表面（１，２，３
，４，５，６）の角度を測定し（１０６）、該表面角度
に応じて各画素の輝度を変更する操作を含むことを特徴
とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】前記ディスプレー工程（１０４）は、前記
隠蔽されていない表面部分と交差する画像データ値だけ
を表示する操作を含むことを特徴とする請求項２〜７の
いずれかに記載の方法。
【請求項９】各マッピングされた画素値を基準しきい値
と比較する工程と、該マッピングされた画素値が該基準
しきい値を充足しない場合それに応答して、該基準しき
い値を充足する画素値がマッピングされるまで前記画像
データ内へ更に深く投影する（１０２）工程を含むこと
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】画像データ内へ投影する（１０２）前記
工程は、前記記憶された表面に応じて視検方向を回転す
る操作を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記表面を並進移動させて（７６）その
表面の並進移動を記憶する工程を含み、前記マッピング
工程（９２）は、前記表面の並進移動の逆に従って前記
回転された表面の射影をマップする操作を含むことを特
徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】前記区域を通しての切断平面（７）と該
区域との交差点を定義する（８４）ことによって該切断
平面（７）を定義する操作を含み、前記ディスプレー工
程（１０４）は、該切断平面（７）上に前記定義された
区域内に位置する画像データ値をディスプレーする操作
を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記
載の方法。
【請求項１３】前記ディスプレー工程（１０４）におい
て、前記定義された少くとも１つの表面上に位置する画
像データ値を該定義された表面（１，２，３，４，５，
６）に対して垂直方向に従って改変することを特徴とす
る請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】前記定義された少くとも１つの表面（１
，２，３，４，５，６）外に位置する画像データ値を改
変して、前記区域内の物体の外側表面を表わす情報だけ
をディスプレーすることを特徴とする請求項１３に記載
の方法。
【請求項１５】前記ディスプレーの一部分の見かけを、
該ディスプレーの他の部分の見かけをに影響を及ぼすこ
となく改変するために、前記定義された表面（１，２，
３，４，５，６）上に位置する画像データ値と、該定義
された表面（１，２，３，４，５，６）外に位置する画
像データ値を異なるレンジ内にディスプレーすることを
特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】二次元視検スクリーン（Ｃ）上に三次元
画像を創生する方法であって、一定の三次元領域を表わ
す画像データを記憶する（７０）工程と、複数の連結さ
れた多角形を定義する（７４）工程と、前記視検スクリ
ーン（Ｃ）に対して前記多角形の１つ又はそれ以上を回
転する操作と、スケーリングを行う操作と、並進移動を
行う操作のうちの少くとも１つの操作を表出するために
該多角形の座標（７６）を変更する工程と、該座標の変
更を表わす回転、スケーリング及び並進移動のアルゴリ
ズムを記憶する（７８）工程と、前記多角形ののうちの
可視多角形の少くとも頂点を前記二次元視検スクリーン
（Ｃ）上に投影する（１０４）工程と、前記記憶された
画像データを視検する方向を表わす視検光線を測定し、
それに対応する、該記憶された画像データ中の点（５８
）を検索するために前記記憶されたアルゴリズムの逆を
用いて前記視検スクリーン上の各画素を前記可視多角形
の射影内にマップする（９２）工程とから成る方法。
【請求項１７】前記画像データからの各検索された画素
値をしきい値と比較し（１００）、画素値が該しきい値
を充足しない場合それに応答して、前記視検光線に沿っ
て前記画像データ内へ更に深く投影する（１０２）操作
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記多角形のうちの少くとも幾つかの多
角形に対応する画素値を、陰影効果を現出するように調
節する（１０８）操作を含むことを特徴とする請求項１
６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】追加の多角形（６６）を定義し、該多角
形（６６）の各点をアルゴリズムを用いてマッピングし
、前記記憶された画像データの対応する画素値を測定し
、該追加の多角形（６６）に対応するデータを陰影なし
にディスプレーする操作を含むことを特徴とする請求項
１８の方法。
【請求項２０】二次元ディスプレー手段（Ｃ）上に三次
元画像を表出するための装置であって、一定の三次元領
域を表わす画像データを記憶するための画像データメモ
リー（Ｂ）と、協同して前記三次元領域のサブ区域を定
義する複数の連結された多角形を定義するための手段（
３２）と、前記多角形を前記二次元ディスプレー手段（
Ｃ）上にディスプレーするための画像処理手段（２０）
と、並進移動アルゴリズム、スケーリングアルゴリズム
及び回転アルゴリズムのうちの少くとも１つを用いて前
記多角形に作用することによって該ディスプレーされた
多角形を回転する操作と、スケーリングを行う操作と、
並進移動を行う操作のうちの少くとも１つの操作を表出
するために前記画像処理手段（２０）を制御するための
制御手段（５０）と、前記並進移動アルゴリズム、スケ
ーリングアルゴリズム及び回転アルゴリズムを記憶する
ためのアルゴリズム記憶手段（３６）と、前記二次元デ
ィスプレー手段（Ｃ）の各画素を定義するためのディス
プレー画素定義手段（５２）と、画像データアクセス手
段（３０）とから成り、前記ディスプレー画素定義手段
（５２）は、前記画像データメモリー（Ｂ）に記憶され
たデータに、対応する点及び視検方向を定義するために
各画素値が前記アルゴリズムの逆に従って回転、スケー
リング及び並進移動されるように、前記制御手段（５０
）に作動的に接続されており、前記画像データアクセス
手段（３０）は、前記アルゴリズム記憶手段（３６）に
よって表示された画素値を検索し、それらの画素値を前
記二次元ディスプレー手段（Ｃ）上にディスプレーする
ように前記画像処理手段（２０）へ供給するために該ア
ルゴリズム記憶手段、前記画像データメモリー（Ｂ）及
び画像処理手段（２０）に作動的に接続されていること
を特徴とする装置。
【請求項２１】各画素値を所定の基準値と比較するため
の比較手段（６２）を含み、該比較手段（６２）は、前
記基準値に合致する画素値が検索されるまで前記画像デ
ータメモリー（Ｂ）に記憶された画素値に視検方向に沿
ってアクセスい続けるように前記画像データアクセス手
段（３０）に作動的に接続されていることを特徴とする
請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】前記二次元ディスプレーに、より三次元
的な見かけを与えるために各検索された画素値を陰影値
で変更するための陰影付与手段（６４）を含むことを特
徴とする請求項２０又は２１に記載の装置。