JPS63266583A - 対象物の像を計算および画像化するための方法 - 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、“フランス国立電気通信大学”（Ｅｃｏｌｅ
　Ｎａｔｉｏｎａｌｅ　５ｕｐｅｒｉｅｕｒｅ　ｄｅｓ
　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の“画像研究
所”の協力に基づき得られた結果であり、対象物の像を
計算し画像化する方法に関す□　る。これは、ディスプ
レイが求められる様々な分野において適用が可能である
。特に、医療分野において、診断のため医師が診察中の
患者の身体の内部組織構造を調べなければならない場合
等に適用することができる。本発明は、このような状況
において説明されるが、本発明はこの適用に何ら制限さ
れることはない。

従来の技術 医療分野において、人の身体の内部を調べるため、その
身体の内部組織構造を写像する公知の様々な方法が存在
する。これら公知の方法には、Ｘ線断層写真法、核磁気
共鳴画像化、Ｔ線透過写真および超音波診断の各方法が
含まれる。このような技術すべてにおいて、特にＸ線断
層写真法には、検査する身体の所定の断面に沿って各断
面の写像を行うための公知の方法が存在する。これにつ
いてさらに詳しく理解するため、Ｘ線断層写真法が、マ
ルチディテクタに向けて平面状の（細い）Ｘ線ビームを
放射するＸ線発生器を備え、該マルチディテクタがこの
発生器と向き合って固定されていることを思い浮かべて
頂きたい。検査中の身体は、Ｘ線発生器とマルチディテ
クタの間に、身体の縦方向が放射面に対して垂直となる
ように配置する。

次に、身体の断面が数度の入射角毎に順次所定の照射量
を受けるように、発生器／マルチディテクタ装置を身体
の回りに回転させる。各照射毎に、検出された信号がマ
ルチディテクタにより測定される。数度の入射角に対応
する一連の測定に基づき、上記断面の像を公知の画像の
再生方法により再生することができる。

内部組織構造の様子を知りたい場合、第３次元を調べる
必要がある。実際には、身体を発生器／マルチディテク
タ装置に対して縦方向に移動させ、すでに測定した断面
に隣接する断面について同じ操作を繰り返している。こ
の手順は、次々と積み重ねられる画像の集まりにより多
数の断面方向における身体の断面の写像が充分に行われ
るまで続けられる。記載されたデータ収集方式は身体の
横断面（患者のを柱とほぼ垂直）を即座に写像するため
に用いることができる。次に、画像ラインを連続した横
断面の各画像から取り出して再編成し、断面（患者の背
中と平行）あるいは矢状断面（患者の背中と垂直）の写
像を行うことができる。さらに、連続した画像の各々か
ら画像ラインを慎重に選択することにより斜断面の写像
を行うことも可能である。

このタイプの写像は、前述した他の３つの方法について
も可能である。このような操作を効果的に行うためには
、物理的現像すなわち、放射線濃度、核共鳴感受率、血
管形成率または超音波の反射力を示すデータ装置を備え
、これらのデータが検査された空間領域の座標に割当て
られるようにすればよい。これらのデータの集まりは、
用語：“デジタルボリューム”により定められる。この
“ボリューム”という用語は検査中の身体における領域
またはボリューム要素の立体分布を示すものである（こ
れらのボリューム要素は３次元座標ｘ、ｙ、ｚを有する
）。“デジタル”という用語は物理データ自体を示すも
のである。例えば、断層写真法においては、マルチディ
テクタにより測定される信号を表す。以下、デジタルボ
リュームの立体解決は該当する空間が検査される３つの
全方向に沿ったものと同じであるものとするが、これは
本発明の必要条件ではない。さらに、あらゆる場合にお
いて、検査中のボリュームにおいて隣接するボリューム
要素に物理データを挿入することにより、容易に上記条
件を満たすことができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、このようにして結像された画像は、断面の画像
であるというところに問題があった。断面は、それを読
み取るのに予め読み取り装置による解釈を必要とするた
め、制限が生じる。すなわち、断面が何を意味するかは
、読み取り装置が予め行った解釈の確認としてしか得る
ことはできないのである。解釈能力には多大なる経験を
必要とするという事実に加え、特に核磁気共鳴等の技術
分野では、用いる検査方法が新しいため、最終的に得ら
れる画像がどんなものかわからなかったり、ましてやそ
の画像を解釈するのはさらに困難であったりする。従っ
て、断面ではなく、対象物の像を表示することが考えら
れた。さらに、検査中の身体を解剖して見るように内部
構造を表示することが考え出された。像を解釈するのに
要求される解釈能力は、断面を解釈するのに要する能力
よりもはるかに低くてすむ。これにより、断面に表示さ
れる構造の挙動解釈が大幅に向上することになるであろ
う。また、専門家がこのような挙動を頭の中で再構成す
る必要もなくなる。

理論的には対象物の写像についてはすでに研究がなされ
ている。これは、２つの主な操作、すなわち第１にセグ
メンテーション（セグメント化）、第２に本来のディス
プレイ　（視覚表示）を含む。

所定の前記デジタルボリュームを取り、測定される物理
データが所定の特徴を与えるこのボリュームの全てのボ
リューム要素位置によって対象物（このデジタルボリュ
ーム内の構造）の位置が決定されるという原則に上記セ
グメンテーションは基づいている。この点を簡略化する
ため、断層写真法では、例えば骨は高い放射線密度によ
ってその他の組織から区別されることを図式的に認める
ことができる。従って、デジタルボリュームにおいて、
測定された放射線密度が所定閾値より高いものについて
、全てのボリューム要素を識別することが可能となる。

さらに詳細には、対象物は呼称値の両側に位置する値の
範囲に属する物理データ値により定めることができる。

横断面の画像は一般にコンピュータにより作成され、画
像の内容は用いたコンピュータのメモリに保存すること
ができる。これらのメモリは画像の各々を表すメモリ部
内に組織され、論理的に互いに結合して検査済デジタル
ボリュームに対応するメモリボリュームを構成する。保
存された物理データの大きさが前述の範囲内にあるデジ
タルボリューム要素（従って身体中の検査済ボリューム
における特殊対象物）を表すメモリセルのアドレスがど
れかを試験により容易に決定することができる。セグメ
ンテーションすなわち、写像すべき対象物の虚像の位置
測定はこの段階で終了する。

次にディスプレイを照明技術を用いた方法により実施す
る。この方法は、ボリュームがすでにわかっていて、幾
何学的形状すなわち表面を知ることができるセグメント
化された対象物に適用する。

まず初めに、例えば、セグメント化された対象物の縁に
位置するボリューム要素を結びつける多数の面により対
象物の表面を把握する。次に、これらの面に光度レベル
を割当てる。光度は、上記の面がその向きに従って受け
、再生することのできる照明度を表す。最後に画像にお
いて、画像の表面の要素を可視（与えられた視点から）
ボリューム要素に割当て、さらにこれらの表面要素に、
可視ボリューム要素の面の光度に対応する光度を割当て
る。説明のため、第１図に上記のタイプのセグメント化
されたボＩＪ　５−ムの像を模式的に示した。セグメン
ト化された対象物の３次元（３つの空間直交軸による）
におけるマトリクス分解を利用することにより、照明を
当てられてその光を反射する表面として、セグメント化
されたボリュームの立方体ボリューム要素における参照
番号１のような面を直接用いることができる。このよう
な方法は、照明が当てられた表面の数が少ないと考えら
れるため、照明信号処理の大幅な簡略化を実現するが、
これには問題点が１つある。すなわち、面への垂線が上
記対象物を示す３つのデカルト軸（Ｘ、：Ｙ、Ｚ）に関
して見積られることから、実際の輪郭とは異なる人工の
輪郭の像しか与えることができない点である。この他の
より高性能のディスプレイ方法が考えられるが、それら
は全て同じ原理に基づく。ただしこれらの方法において
は、面の方向付けの可能性が制限されず、表示される画
像は目がさらに細いため、上記の面の定義がより厳密で
あるが、計算するのにより長い時間を要する。

画像の計算を簡略化するために種々の方法が用いられて
きた。例えば“オフ）　ＩＪ−符号化（ｏｃ、ｔｒｅｅ
ｅｎｃｏｃｌｉｎｇ）　”と呼ばれる方法がり、　　Ｊ
、　　ミーガー（Ｍｅａｇｈｅｒ）により発明され、１
９８２年６月パターン認識および画像処理（Ｐａｔｔｅ
ｒｎ　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ａｎｄＩｍａｇｅ　Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）　　に関するＩ　ＥＥＥ：Ｉンビ
ュータ社会会議（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　５ｏｃｉｅｔｙ　
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）に記載された記事“任意３次元
対象物の有効合成画像発生”において発表された。この
方法には新規のセグメンテーション展開が導入されてい
る。この中で、各ボリューム要素は、これに隣接する８
つのボリューム要素から成る１グループの一部であると
みなされる。各グループは、これに隣接する８つのグル
ープから成る１組の一部であるとみなされ、同様に検査
すべきデジタルボリュームが完全に明瞭となるまで続け
られる。グループ中の要素、組中のグループ・・・等は
、それらがセグメント化対象物に属するか否かによって
２値を割当てられる。このデータ構造は、データに対す
る優先順位を使用することにより、特にディスプレイア
ルゴリズム等の多数のアルゴリズムを簡単に実現できる
という利点をもっている。

以上述べてきた写像方法の全てに１つの問題点が含まれ
ている。これらの方法において、表された輪郭は真の、
かつはっきりと定められた輪郭であることになっている
。しかし、実際の物理データは、特に医療分野において
雑音で損なわれている。測定または処理によって生じ得
るこのような雑音は非常に大きくなって、セグメント化
された対象物に属しているいくらかのボリューム要素を
該対象物から排除することさえある。その結果、この排
除が起こる場所がセグメント化された対象物の表面（写
像しようとする表面）上にある場合には、この位置にあ
る面は、排除によって生じた穴のためにその向きが狂っ
てくる。さらに、ディスプレイされた画像全体において
、明瞭に現れる部分もあれば、不明瞭な部分も生じるこ
とがある。

従って、画像が不明瞭な場所でその画像のセグメンテー
ションまたは写像の特徴を向上または変えるために、画
像を局部的に処理することは不可能である。とろいのは
、セグメンテーション基準（用いる範囲の値の変更また
は移動）あるいはディスプレイ基準（面の定義）の変更
はディスプレイされた画像全体に影響を与える。従って
、画像の１部を改善することは他の部分に乱れを起こす
原因となる。先に現れた画像において明瞭に区分された
各部分は、基準の変更後、新しい画像において不明瞭と
なる。

課題を解決するための手段 本発明の目的は、セグメンテーション操作の間に識別さ
れた各ボリューム要素にパラメータを割当てることによ
り前記の問題点を解決することにある。このパラメータ
は、デジタルボリュームの検査モード応じて変わり、こ
のパラメータおよび検査モードは、異なるパラメータが
、セグメント化された対象物表面の異なるボリューム要
素に割当られるようにされている。現在の技術状況にお
いて、セグメンテーションは次のようにして行われる。

メモリのメモリセルが次々に比較器にアドレス指定され
、この比較器はセグメンテーション基準に従ってこれら
のメモリセルを分類する。このとき、コンビエータメモ
リのアドレス指定が行われるモードは、このコンピュー
タのアーキテクチャ技術によって異なるモードである。

例えば、メモリのアドレス指定は、メモリラインにおい
てセル毎に、メモリセクションにおいてライン毎に、ま
たメモリにおいてセクション毎に行われる。本発明では
、メモリアドレス指定モードまたは（同じことになるカ
リ対応するデジタルボリュームの検査モードは、コンピ
ュータ技術により規定されない。反対に、これは特有プ
ロセスによって異なる。この特有プロセスは、特に、対
象物をディスプレイするための基準点とみなされる視点
の位置に関連する。従って、識別された各ポリコーム要
素には、パラメータが与えられ、このパラメータは検査
モードにおける段階に応じて異なり、検査モードの終了
時に、識別されたボリューム要素が選択される。その後
このパラメータは、セグメンテーションまたは写像基準
を変更するために用いることができる。

従って、本発明は対象物の像を計算および画像化するた
めの方法に関するものであり、該対象物は、デジタルボ
リュームの内部で少なくとも１つの物理データを各々が
ロードされたボリューム要素の１組により位置決定され
、該データの値が上記対象物を表し、この方法は、 −上記対象物のボリューム要素全てを識別するために、
ボリューム要素に関する物理データ値のデジタル処理に
よりデジタルボリュームをセグメント化し、 −　セグメント化された対象物の画像を所定視点からデ
ィスプレイし、 −セグメント化された各ボリューム要素に、デジタルボ
リュームの検査モードを表すパラメータを割当てること
により、セグメンテーションを行うことを特徴とする。

本発明は、添付の図を参照にした以下の説明によりさら
によく理解されるであろう。尚、以下に示すものは例と
して述べるにすぎず、本発明を何ら制限するものではな
い。

実施例 第１図は、当業者には公知の技術に基づく方法によりセ
グメント化された対象物の仮想形態の投影図であり、こ
れは管端を有する骨を模式的に表しているものとする。

第２図は、参照番号３のような１組のポリニーム要素を
含むデジタルボリューム２を示す。ボリューム要素のう
ち不明確な輪郭４により示される要素は物理データをロ
ードされており、その値は例えば第１図に示す骨のよう
な具体的な対象物にこれらの要素が属していることを示
す。例えば、輪郭４により描かれたボリューム要素の放
射密度値は、ボリューム４（第３図）の識別基準として
選択される値の範囲に属していてもよい。このようにし
てセグメント化された対象物から、この対象物の写像処
理を公知の方法で行うことも可能である。本発明の特色
はデジタルボリューム検査モードにある。実際、ボリュ
ーム要素あるいは対応するメモリーセルについてこのボ
リュームまたはメモリの３つの基準軸に沿って構成され
る逐次方式的に考える代わりに、反対に、直線Ｄｉに沿
って位置するボリューム要素またはメモリセルの順序を
検討することにより、ボリュームおよびメモリの検査を
行うことができる。デジタルボリュームに関連した座標
（ｘ、　　ｙ、　　ｚ）に対する上記直線Ｄｉの方程式
の計算は公知である。従って、例えば直線図の左側に向
けて、この直線と交差するボリューム要素に順次アクセ
スが可能である。デビタルボリュームの検査を行うのに
用いられるコンピュータを用いて直線Ｄｉの方程式の代
わりに対応するメモリセルのアドレス計算をしなければ
ならない。“直線”に属するメモリセルの各アドレスは
、この゛直線”に属しているその他のメモリセルのアド
レスと公知タイプの相関関係により関連している。例え
ば、このような相関関係については、１９８５年パリで
デ二ノ・アンフォルマチック（ＤＵＮＯＤ　ＩＮＦＯＲ
ＭＡＴＩＱＬＩＢ）社から出版されたＧ、ニゲロンによ
る“画像合成：基本アルゴリズム（Ｉｍａｇｅ　５ｙｎ
ｔｈｅｓｉｓ：　Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ａｌｇｏｒｉ
ｔｈｍｓ）”に記載されている。さらにまた、このよう
な相関関係については、アイビーエムシステムジャーナ
ル（ＩＢＭ、Ｓｙｓｔｅｍ　Ｊｏｕｒｎａｌ）１９５５
年Ｎα１第４巻２５〜３０ページに記載されたＪ、　Ｅ
、ブレヘセン７％ムによる記事“デジタルブロックのコ
ンピュータ制御のためのアルゴリズム　（Ａｌｇｏｒｉ
ｔｈｉｎ　ｆｏｒ　ＣｏｒｎｐｕｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌ
　ｏｆ　ａ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｌｏｔｔｅｒ）”にも
記載されている。後者のアルゴリズムの考えは、次の通
りである。すなわち、点Ｐを通る直線および指導ベクト
ルＵに沿った各点Ｐ十に、Ｕの座標を乗算により計算す
る代わりに、全て加算のみを用いて増分の計算を行う。

これにより、すでに交差しているボリューム要素から次
に続くボリューム要素を定めることになる。これらのア
ルゴリズムの利点は、整数の計算しか必要としない点で
ある。

このようにしてアドレス指定されたメモリセルの順序、
あるいは同じことになるが対応するボリューム要素にお
いて、情報として含有される物理的大きさを識別するこ
とができる。例えば、有効メモリセルとして、識別基準
が満たされる第１ボリユーム要素に対応するメモリセル
を選択することができる。このとき、このボリューム要
素については、第１にメモリ　（デジタルボリューム中
の地理的位置に対応する）中のそのアドレス、第２にボ
リューム要素を決定するために用いられた直線Ｄｉの指
導パラメータを用いる。３次元空間において、例えばＡ
およびＢの２点で、６つの座標すなわち各点につき３つ
の座標により直線を定める。識別されたボリューム要素
にこのようにして割当てられたパラメータは６次元パラ
メータとなり得る。

本発明を簡略化した態様として、デジタルボリューム検
査用の全ての直線Ｄ１が互いに平行なものがある。これ
は、指導角ＭおよびＮが全てについて同じであることを
意味する。各直線は、単純に基準面（ｘ、ｙ）との接点
Ａの座標（ｘｉ、ｙｉ）によりパラメータを与えられる
。後で述べるが、ディスプレイすべき画像の各点く選択
された各ボリューム要素）には、２次元（ｘｉ、ｙｉ）
でのパラメータしか割当てられず、他方、ディスプレイ
された画像には、その観察モードに応じて他の２次元（
Ｍ、Ｎ）が割当てられる。このタイプのデジタルボリュ
ーム検査により、不等角投影、すなわち偽投影画像の写
像が達成される。投影効果を得るため、任意の点Ｑに集
中する直線を作ることが必要となる。このような写像の
ためには、点Ｑが、写像される画像の視点が位置すると
みなされる位置Ｐに位置しなければならないことを示す
こともできる。この場合、直線りは点Ｑに立体角０で集
中する。この態様において、より一般的には角Ｍ、Ｎ、
０は像をパラメータで表し、他方、座標（ｘｉ、ｙｉ）
は各ボリューム要素をより具体的にパラメータで表す。

しかし、パラメータＭ１Ｎ、Ｏもまた該当するボリュー
ム要素をパラメータで表すということできる。

第３ａ図および第３ｂ図は、対象物４のセグメンテーシ
ョンの好ましい態様を示すものである。

直線Ｄｉの各々について、ボリューム要素に含まれるデ
ータが順次比較器に示され、この比較器はどのアドレス
についてこのデータ値が、値５〜６の範囲内で含まれて
いるかを測定する。この測定結果により、アドレスａｉ
の前では対象物中に入らないが、反対にａｉの後では入
っていることがわかる。アドレスａｉの正確な測定は、
対象物４とその外側にあるものとの間の変換点近傍の物
理データ信号雑音の特性、ならびにこの変換点自体の（
変化する）形状により困難になることもある。

直線Ｄｉおよび上記範囲に属する各ボリューム要素にロ
ードされた物理的多さの勾配を計算し、また最大の勾配
（屈曲点７）を有するボリューム要素のみを選択するこ
とにより、該当するボリューム要素の場所、すなわちア
ドレスａｉをさらに厳密に測定する（第３ｂ図）。一般
的に、範囲５〜６が充分に狭ければ、ａｌに可能なアド
レスの数は少ない。このアドレス数が所定の数より大き
ければ、例えば６より大きい値が全く見出されなかった
り、あるいはそれが直線り上の非常に遠い個所でしか見
出されない場合には、試験されるボリューム要素の数を
２０前後に制限することができる。

そこでも、最大のデータ勾配を有するボリューム要素の
アドレスを探す。雑音は記憶されたデータにおいて大き
く、勾配は常に小さいままであることもある。このよう
な場合には、最初に見出され、かつボリューム要素のア
ドレスとして５〜６の範囲に含まれる物理データをロー
ドしたものを任意に選択することができる。　　　　− 各ボリューム要素の勾配計算は簡単に行うことができる
。第４ａ図および第４ｂ図はこれら勾配の計算例を示す
ものである。仮にボリューム要素８が、ボリューム検査
の直線に属していることと、物理データの値から、評価
されている最中であるとする。このボリューム要素８に
ついては、デジタルボリュームを定める軸（Ｘ、　Ｙ、
　　Ｚ）に沿って一直線状に並んだ直接隣接した要素９
〜１４がわかっている。これらの隣接した要素から、勾
配を計算することも可能である。例えば、基準系の各軸
上のボリューム要素８の両側にそれぞれ位置するボリュ
ーム要素中にロードされた物理データ差の絶対値の和を
評価する。ボリューム要素９と１０、。

１１と１２．１３と１４にそれぞれロードされた物理デ
ータ値差の絶対値の和の計算を行う。最も大きい和をも
つ直線Ｄｉに属する一連のポリニーム要素のうちのボリ
ューム要素は、選択されたボリューム要素であり得るす
なわち、直線Ｄｉと対象物４の交点における対象物４の
表面に属するものとみなすことができる。これら勾配の
計算はＳ、Ｗ、ザラカー（Ｚｕｃｋｅｒ）　　Ｃ“３次
元エツジオペレータ（Ａ　Ｔｈｒｅｅ　−Ｄｉｍｅｎｓ
ｉｏｎａｌ　Ｂｄｇｅ　０ｐｅｒａｔｏｒ）”ＩＢＢＢ
ＰＡＭＩ　、　ＰＡＭＩ−３巻、Ｎｏ、３．１９８１年
５月、３２４〜３３１ページ〕、またはり、　Ｇ、モー
ゲンサラ−（Ｍｏｒｇｅｎｔｈａｌｅｒ）　　Ｃ“起曲
面フィッティングによる多次元エツジ検出（Ｍｕｌｔｉ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ＥｄｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ
　ｂｙ　Ｈｙｐｅｒｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｔｔｉｎｇ　
）　”　ＩＢＢＢＰＡＭＴ、　ＰＡＭＩ−３巻、Ｎ０９
４．１９８１年７月、４８２〜４８６ページ〕により発
明されたタイプの方法に従って行うのが望ましい。

さらに、セグメンテーション基準を変更してみることも
可能である。例えば、検討中のボリューム要素に直接隣
接した６つのポリニーム要素を取る代わりに、より重要
な近傍の要素について計算を再開することもできる。例
えば、ボリューム要素８の周りに点線で示されたボリュ
ーム要素１５〜２０を考えてみることもできる。実際、
あらゆる勾配の測定操作は、差または微分操作と同様で
ある。

データの連続的な成分を消去させ、この微分操作により
結果は雑音に対して非常に敏感なものとなる。従って、
離れたボリューム要素（１５〜２０）をさらに選択する
か、あるいは、慎重にいくらかの隣接したボリューム要
素（９〜２０）を選択するのが適切である。第４ｂ図は
、勾配計算の際、試験済のボリューム要素に隣接したボ
リューム要素の数Ｔの全データを評価することもできる
ことを示すものである。

従って、同様に複雑な勾配の計算での閾値の単純なオー
バーフローを計算することにより、コンピュータでの処
理にかかる時間は増加し続けることがわかる。そこで、
デジタルボリュームの識別プロトコルを定めることがで
きる。例えば、対象物４に属する可能性のある第１のボ
リューム要素のアドレスが識別されていない間は、閾値
（５または６）との比較のための単純な操作を行うだけ
でよい。このようなボリューム要素のアドレスが識別さ
れるとすぐに、直接隣接した６つの要素を用いて勾配の
計算を試みることができる。この計算が不充分である場
合には、さらに離れた６つの隣接する要素について、ま
たは場所的な状況（例えば、非常に明瞭な輪郭または穏
やかな変換点等）に応じて定められるより広い範囲の隣
接要素について計算を試ることもできる。場合によって
は、Ｔ個の隣接ボリューム要素を含むより包括的な組成
を作ることができる。この場合、“Ｔ”は勾配計算のア
ルゴリズム自体を表すこともある。

セグメンテーション基準のこのような自動変更は興味深
いものであるが、１つの問題点をはらんでいる。実際、
これはディスプレイされた画像の観測者にとって、明白
である。この観測者はディスプレイされた画像における
各領域についてどの領域が優勢となった正確な基準であ
るかを最終的に知らない。画像は全体において明瞭であ
り得るが、各場所において同じ精細度であるとは限らな
い。このような状況においては、プロトコルを１回の自
動変更だけに抑えることが望ましい。すなわち、まず閾
値のオーバーフローを測定し、対象物４に属している可
能性のあるボリューム要素のアドレスが識別されたらす
ぐに勾配計算を行う。

しかし、識別基準の変更が画像のいくらかの部分と結合
する可能性は残しておく。というのは正常な条件下で得
られた最初のディスプレイ後、画像において輪郭が正し
く決定されている部分と、正しく決定されていない部分
を認めることができるからである。ディスプレイスクリ
ーン２１（第２図）上で、ディスプレイが不明瞭な領域
（Ｘｉ、Ｙｉ）を識別することができる。ここで、ディ
スプレイ装置（図示せず）のスクリーン２１は視点と画
像化される仮想構造との間に置かれると仮想する。

このようなスクリーン上で偽画像の位置座標（Ｙｉ、Ｘ
ｉ）は該当するボリューム要素に達した直線Ｄ１のパラ
メータ（ｘｉ、ｙｉ）と直ちに相関関係をもつ。従って
、識別基準を変更することにより、全ての隣接した直線
Ｄｉ上に位置し、不正確に測定された位置に対応するボ
リューム要素を容易に再識別することができる。言い換
えれば、セグメンテーションを再び実施するのだが、全
ての該当する直線Ｄｉについて、すなわちこれら直線の
係数によりパラメータを与えられた全てのボリューム要
素について変更された基準に基づいて実施する。最後に
、本発明では別の一般次元をこのようにパラメータに加
える。この次元は、セグメント化された対象物を識別す
るための基準の特徴に聞達している。その特性上、この
次元はまたデジタルボリューム検査モードを表している
。

ここで、前述の従来技術においては、セグメント化され
た対象物は全て不変のセル−ラインーセクション検査モ
ードおよび共通のセグメンテーション基準に従って定め
られることに留意されたい。

前述の従来技術では、ディスプレイされた画像において
ボリューム要素が属する空間（ｘ、　　ｙ、　　ｚ）中
の位置または機械中の正確なアドレスがわからないため
、局部的に識別条件を変更することは不可能である。

従って本発明による方法には、直線Ｄｉに属する評価す
べき様々なボリューム要素のアドレスに特有のアクセス
モードのために、問題が生じる可能性がある。というの
は、このアドレスモードはセル−ラインーセクションメ
モリの読み取りの際に用いられる自然順次アドレスモー
ドのように単純ではないからである。この問題点は極く
小さなものであるが、反対に、本発明による方法は、デ
ィスプレイスクリーン２１を見ている観測者の前で、デ
ィスプレイされた対象物の“回転”が決定された直後時
間を節約するのに用いることができる。

さらに、適切な交差点が見つかるとすぐにボリューム通
過操作が停止するので、デジタルボリュームの有効な部
分だけがセグメンテーションの間抜われる。従って、計
算時間が節約される。この点を簡略化するため、不等角
投影ディスプレイを採用すると、対象物を回転させるこ
とは、デジタルボリューム２に対して視点Ｐを移動させ
ることに相当する。偽投影法によるこのような写像の際
、点Ｐは無限であり、その結果、対象物４が含まれるフ
ィールド角○はゼロである。この移動の間、全ての直線
Ｄｉに共通の主要角ＮおよびＭだけが変る。

第５図において、対象物４の可視輪郭は切断面に含まれ
る部分２２〜２３および２４〜２５に制限されており、
第１の視方向２６に対応し、かつ水平方向に線が引かれ
た部分の全てはすでにデジタルボリュームでのテストが
終了し、この線の引かれた部分がセグメント化されたボ
リュームのいかなる部分も含んでいないというデータを
与えている。第２のディスプレイでは視点が２７に沿っ
て移動し、輪郭２８〜２３と２９〜２５０大部分はすで
にわかっている。

デジタルボリューム中で検査するため残される領域は、
第１に、セグメント化された対象物の限界領域（２３お
よび２５の右側）、第２に、このセグメント化された対
象物の外側にある領域（３０）だけである。この検査を
行う際、ディスプレイの視点は、本発明ではセグメント
化された対象物の測定用パラメータのように、妨害を生
成することが認められている。従って、デジタルポリニ
ームのセグメンテーションは、スクリーンの所定領域中
に突出している部分に制限する（すなわち、セグメンテ
ーションを一般化されたシリンダに制限する）ことがで
きる。しかし、対象物空間に対して全てが定められる部
分集合にセグメンテーションを制限することも可能であ
る。例えば、対象物の近似位置が予めわかっていれば、
この対象物を含む球または平行六面体にセグメンテーシ
ョンを制限することができる。前述の従来技術では、一
度に全てセグメント化され、ディスプレイの視点はセグ
メント化された対象物を写像するための操作にのみ左右
される。実際問題において、２６および２７に方向付け
られたディスプレイに共通な部分は、１つのアルゴリズ
ムに従い、１つのディスプレイから他のディスプレイに
変更されたパラメータ（ｘｉ、ｙｉ）を有するだけであ
る。考慮中のセグメント化ボリューム要素の位置と、１
つの視点から他の視点までこれらの要素を到達させるの
に用いられる直線ＤｉおよびＤ′ｉの方程式がわかって
いるので、上記のアルゴリズムは容易に計算することが
できる。

画像自体のディスプレイは、本発明の方法により有利に
簡略化することができる。照度理論には、特にランバー
ト（Ｌａｍｂｅｒｔ　）のモデルとして知られているモ
デル等の法則があるからである。この理論は、特に１９
８２年アジソンーウェスレ（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌ
ｅｙ　）社出版のＪ、　　Ｄ、　　フｔレー（Ｐｏｌｅ
ｙ　）およびＡ、パン、ダン（Ｖａｎ　Ｄａｎ　）によ
る“相互作用コンピュータグラフィックスの原理”に記
載されている。この理論によると、空間の所定領域から
来る光は、３つの反射成分すなわち、いわゆる全般拡散
光、拡散光および鏡面反射光を含んでいる。１つの面に
より放射される全般拡散光はこの面の方向とは関係がな
い。画像においてこの成分は画像全体の光度の連続的成
分として多少作用する。１つの面により拡散される光は
、この面によって全方向に同時に放射される光である。

その照度は、全方向において、その面を照らす光の入射
角によって異なる。鏡面反射光は反射の鏡面反射の原理
にほぼ従っている。簡潔に言えば、照明光線は、単一の
線状ではなく、上記の鏡面を有する物質の鏡面性によっ
て異なる開先角度を有する円錐状に反射される。従って
拡散光および鏡面反射光成分については、対象物の写像
を達成するため、セグメント化された対象物の面の方向
を知る必要がある。

セグメント化されたボリュームの時点から用いられる前
述の従来技術による方法においては、一連の可視面を決
定することになるが、その照度はディスプレイすべき像
と共に計算され、従ってこれらの面における垂線を知る
必要がある。そこで２種類の計算が実施される。すなわ
ち、まず、セグメント化された対象物の可視部分の識別
、次にこれらの部分と一体となっている面の照度寄与率
の計算（この寄与率の計算には垂線の計算も含まれる）
。勾配計算を使った本発明による方法はこれらの垂線を
直接求めるのに用いることができる。

というのは、理論上等電位面の一点において勾配は、こ
の等電位面に対する垂線を成すからである。

また、この勾配は、軸ｘ、　　ｙ、　　ｚに対する３つ
の成分によりわかっている。これは、この勾配に対して
垂直な面の基本表面をこの勾配と一体にすることが可能
であることを意味する。

従って、セグメント化されたボリューム表面の各ボＩＪ
、−ム要素には、特別な形（三角形、四角等）は最終的
に求めないが、垂線にだけは注意を払う基本面を割当て
るだけで充分である。この垂線により、割当てられた基
本面の照度を計算するのに必要なデータを直接得ること
ができる。従って、照明の方向Ｅ（第２図）およびセグ
メント化されたボリューム表面の各ボリューム要素につ
いての垂線がわかれば、視点Ｐから見える各基本面の照
度を評価することが可能である。示した画像において、
座標（Ｘｉ、Ｙｉ）をもつこの画像の各表面要素３１ニ
、（Ｘ　ｉ、Ｙｉ）　と相関する（ｘ　ｉ。

ｙｉ）によりパラメータを与えられる直線皿上で識別さ
れたセグメント化ボリューム要素に対応する面について
計算された照度を割当てる。

本発明のもう１つの利点は、セグメント化されたボリュ
ーム表面のボリューム要素に直接アクセスを与えること
である。というのは、（第３ａ図）ボリューム要素が、
その物理データ値が閾値５（値６は無視する）より大き
くなった直後に対象物４に属すると考えれば、対象物４
に属する全てのボリューム要素が得られる。ただし、こ
の対象物４の表面は得られない。従って巳れに続くこの
表面の計算は、対象物に含まれるボリューム要素を排除
することにより行われなければならない。

本発明の方法では、検査モードは指導されたモードであ
るが、この方法により、最初に見出され、かつ有効なボ
リューム要素すなわち、正確に対象物４の表面上にある
ボリューム要素に直接アクセスが与えられる。

最後に、デジタルボリュームの検査モードを特徴付ける
パラメータはその他のものと対応することがある。とい
うのは、検査光線の通路を遮断する極く僅かの雑音を排
除する必要があるからである。このような微量雑音の周
長に基づいて排除を行ってもよい。すなわち、どの隣接
要素が識別されたボリューム要素と同じ特徴をもってい
るかを探し出す試みを行うことができる。１つのボリュ
ーム要素から隣のボリュームに移る際、速やかに出発点
に戻り、微量雑音の周囲を回転するか、あるいは識別さ
れたボリューム要素から遠ざかることが望ましい。前者
の場合、雑音の存在下にあるので、微量雑音の反対側で
検査を続けなければならない。後者の場合、セグメント
化された対象物の表面に達した。このようにして、この
対象物に空間的干渉性を簡単に与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の技術によるセグメント化されたボリュ
ームの模式図を示し、 第２図は、デジタルポリニームと、該ボリュームの特殊
観測モードに対応する該デジタルボリュームの特別な検
査モードを示し、 第３ａおよび第３ｂ図は、望ましいセグメンテーション
基準の模式図を示し、 第４ａ図および第４ｂ図は、保存されたセグメンテーシ
ョン基準について考えられる様々な物理的意味を示し、 第５図は本発明による方法において、セグメント化され
た対象物がディスプレイされる基準点である視点の効果
を示すものである。 （主な参照番号） １・面、　　　　　　２・デジタルボリューム３．８〜
２０・ボリューム要素 ４・対象物　　　　５．６・閾値、 ２トスクリーン Ｄ、Ｄｉ・直線、　Ｅ・照明の方向 Ｐ・視点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）対象物の像を画像化するための方法において、該
   対象物は、デジタルボリュームの内部で少なくとも１つ
   の物理データを各々がロードされたボリューム要素の１
   組により位置決定され、該データの値が上記対象物を表
   し、 −上記対象物のボリューム要素全てを識別するために、
   ボリューム要素に関する物理データ値のデジタル処理に
   よりデジタルボリュームをセグメント化し、 −セグメント化された対象物の画像を所定視点からディ
   スプレイし、 −セグメント化された各ボリューム要素にデジタルボリ
   ュームの検査モードを表すパラメータを割当てることに
   より、セグメンテーションを行う（２）上記検査モード
   が観測モードに従って行われ、上記各要素に割当てられ
   たパラメータが観測点から出発する観測光線の一部を表
   し、該観測点は観測角度に含まれ、上記要素に達するこ
   とを特徴とする請求項１記載の方法。 （３）上記セグメント化された対象物の不等角投影写像
   を実現するために、上記観測角度がゼロであり、各要素
   のパラメータが、該要素に到達する光線と基準面との交
   差点の座標であることを特徴とする請求項２記載の方法
   。 （４）上記セグメント化された対象物の投影写像を実現
   するために、上記観測角度の頂点が、視点の仮定位置に
   あることを特徴とする請求項２記載の方法。 （５）上記セグメンテーションが、各ボリューム要素に
   ついて、該ボリューム要素に割当てられるパラメータに
   より異なるセグメンテーション基準を選択することによ
   り行われることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項
   に記載の方法。 （６）上記セグメンテーション基準が、物理データ値範
   囲の決定と、ボリューム要素の選択を含み、該ボリュー
   ム要素は、デジタルボリュームの検査モードの１段階に
   おいて、上記範囲内にある値であるデータをロードされ
   ることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の
   方法。 （７）上記セグメンテーション基準が、上記範囲内の値
   をロードされた要素の物理データ勾配の測定と、該勾配
   が最大である要素の選択とをさらに含むことを特徴とす
   る請求項６記載の方法。 （８）上記写像が、上記セグメント化対象物表面に対す
   る垂線の決定を含み、該垂線は対応するボリューム要素
   の位置で勾配方向と一体となることを特徴とする請求項
   ７記載の方法。 （９）各要素における上記勾配の計算が、該要素に最も
   近傍の要素を考慮に入れて行われることを特徴とする請
   求項７記載の方法。 （１０）各要素における上記勾配の計算が、該要素に隣
   接する所定数の要素を考慮し、該勾配を計算するための
   アルゴリズムを選択して行われることを特徴とする請求
   項７記載の方法。