JP2001195610A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2001195610A
JP2001195610A JP2000003595A JP2000003595A JP2001195610A JP 2001195610 A JP2001195610 A JP 2001195610A JP 2000003595 A JP2000003595 A JP 2000003595A JP 2000003595 A JP2000003595 A JP 2000003595A JP 2001195610 A JP2001195610 A JP 2001195610A
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Tadaharu Kobayashi
忠晴 小林
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の画像表示に対して効果的にアノテーシ
ョン表示がなされる画像処理装置を提供する。 【解決手段】 レンダリング画像５やＰＣ画像６、ＭＰ
Ｒ画像７などを画像表示装置４に表示する。ポインティ
ング・デバイス２やキーボード３を介してアノテーショ
ン８を画像上に付加する。この付加はボクセル・データ
セット１１に対応付けされて登録位置１０として設定さ
れる。演算装置１にて登録位置１０と切断面１２との位
置関係が演算され、所定範囲に存在するアノテーション
８のみを適宜に表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は医用画像システムに
おける画像診断あるいは計測などを目的に画像処理を行
う画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医用画像診断装置であるＸ線ＣＴやＭＲ
Ｉ、超音波画像診断装置などにおいては、収集した計測
データに基づいて図９に参照されるようなボクセル・デ
ータ（Ｖｏｘｅｌ Ｄａｔａ）を作成する。このボクセ
ル・データを作成した後、操作者は目的によってボリュ
ーム・レンダリング（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎ
ｇ）やＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎ
ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）などの画像を作成している。
【０００３】さらに操作者は手術計画やインフォームド
・コンセント（ＩｎｆｏｒｍｅｄＣｏｎｃｅｎｔ）等の
目的のために、作成した画像上にアノテーション（Ａｎ
ｏｔａｔｉｏｎ）を付加する。ここで指すアノテーショ
ンは以下のように定義され、第三者への説明あるいは注
釈のために画像上の関心領域などに付加される図形やテ
キスト、とする。このアノテーションの一つの例を図１
０に示す。
【０００４】医用画像診断装置などにおいて、データ収
集のためのスキャン速度の高速化や３次元スキャン技術
の開発に伴う３次元画像診断のニーズが高まっている。
さらに手術計画やインフォームド・コンセントの一般化
に伴って、インタラクティブ（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖ
ｅ）な画像の作成が要求されている。近年における計算
機技術の進歩は、高速に画像を提供することを可能にし
ている。このようにして提供される画像のうち、３次元
画像として一般的に作成され用いられる画像について説
明する。
【０００５】（１）レンダリング画像 図１１はボクセル・データセット１７に対するボリュー
ム・レンダリング処理の模式図である。特に図１１は投
影面１８に対して全ての投影光線２２が垂直である平行
投影の模式図である。ボリューム・レンダリング処理
は、投影光線２２上のボクセル値の積分値や重み付き累
積加算値を投影面１８上の画像ピクセルに出力する。
【０００６】レンダリング画像とは、このとき投影面１
８上に生成される２次元画像を指す。投影面１８や投影
光線２２は図中のｘｙｚ座標を用いれば簡単な方程式で
設定することができる。また、操作者はボクセル・デー
タセット１７を意図する方向（図中の投影光線２２の方
向）に設定したり、あるいは画像の作成の際に用いるパ
ラメータを自由に設定することができる。
【０００７】（２）ＭＰＲ画像 図１２（Ａ)はボクセル・データセットより図１２
（Ｂ）に示されるＭＰＲ画像２３を生成するＭＰＲ処理
の模式図である。操作者はボクセル・データセット１７
を切断する任意の切断面１９を設定する。このとき、切
断面１９上の画像ピクセルに、切断面１９がボクセル・
データセット１７と交わるボクセルの値を格納する。換
言すれば、ＭＰＲ画像２３とは切断面１９上の画像ピク
セルに生成される２次元画像である。データの格納の
際、適宜にボクセル・データを補間処理しても構わな
い。切断面の数学的表現および設定は、直交座標系を用
いて簡単に行える。
【０００８】（３）プレーン・カット画像 図１３（Ａ）はボクセル・データセット１７よりプレー
ンカット画像２０（以下、ＰＣ画像と記す。）を生成す
るプレーン・カット（Ｐｌａｎｅ Ｃｕｔ）処理の模式
図である。また、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のプレー
ン・カット処理によって生成されるＰＣ画像２０の模式
図である。操作者が設定する切断面１９でボクセル・デ
ータセット１７を切断するという点ではプレーン・カッ
ト処理はＭＰＲ処理と類似しているが、ＭＰＲ画像は切
断面１９上に生成される画像であるのに対して、ＰＣ画
像２０は切断面１９とボクセル・データセット１７の交
差領域（図１３（Ａ）の塗りつぶし部分）を投影面１８
上に投影した画像である。
【０００９】さらにＰＣ画像２０を生成する際、視点２
３から投影面に向かう方向に光線追跡が行われるが、こ
のとき光線上のボクセルのうち、視点２３と切断面１９
の間に存在するボクセルは無視される。また、視点２３
から見て切断面１９より遠い側のボクセル・データセッ
ト１７も無視される。つまり、切断面１９上のボクセル
のみが投影面１８上に投影される。（ただしディジタル
処理では、切断面１９近傍のボクセルを使い補間処理を
行って投影値を決定する。）換言すればＰＣ画像２０と
は、視点２３と切断面１９の間のボクセルを全て取り除
いた後、ボクセル・データセット１７の表面（切断面と
の交差領域）を投影面１８上に投影した画像である。ま
た図１３（Ｂ）に示すように、ＰＣ画像以外の領域に
は、レンダリング画像２１が生成されるのが通常であ
る。
【００１０】また、ＰＣ画像２０は必ずしも１画像のみ
である必要はなく、１つの投影面上に複数のＰＣ画像２
０が生成されてもよい。その場合は、切断面１９を複数
設定する必要があるが、各切断面１９に対して、上記で
説明した計算処理を繰り返せばよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来、アノテ
ーションは付加に対してボクセル・データから予め作成
した画像に付加していた。このような、ボクセル・デー
タから作成されたレンダリング画像やＭＰＲ画像にアノ
テーションを付加するやり方では、インタラクティブな
画像の作成とアノテーションの付加、表示はできない。
【００１２】また、３次元画象は２次元画像と異なり、
「探さ」情報の扱いが必要になるため、単純にボクセル
・データにアノテーションを付加しておいても、固定さ
れた表示のみとなり深さに応じた有効なアノテーション
の表示ができない。
【００１３】本発明は、予めボクセル・データにアノテ
ーションを付加しておき、操作者が所望する画像を作成
する際、インタラクティブにかつ効果的にアノテーショ
ンを表示する画像処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、請求項１に記載の本発明においては、３次
元画像データにアノテーションを付加して表示すること
が可能な画像処理装置において、前記３次元画像データ
に前記アノテーションの位置情報を関連付けて付加する
アノテーション位置入力手段と、前記アノテーションの
位置情報に基づいて該アノテーションの表示を行うアノ
テーション表示手段とを備えることを特徴とする画像処
理装置をもって解決手段とする。
【００１５】また、請求項２に記載の本発明において
は、前記アノテーション位置入力手段は、プレーン・カ
ット画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくとも一方の画
像データに対して前記アノテーションの位置情報を関連
付けて付加を行うことを特徴とする請求項１記載の画像
処理装置をもって解決手段とする。
【００１６】また、請求項３に記載の本発明において
は、前記アノテーション位置入力手段は、複数枚のプレ
ーン・カット画像もしくはＭＰＲ画像の画像データに前
記アノテーションの位置情報の付加を行うことを特徴と
する請求項１または２のいずれか一方に記載の画像処理
装置をもって解決手段とする。
【００１７】また、請求項４に記載の本発明において
は、前記アノテーション表示手段は、プレーン・カット
画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくとも一方の画像デ
ータに対して関連付けられた位置情報に基づいて前記ア
ノテーションの表示を行うことを特徴とする請求項１か
ら３のうちのいずれか一つに記載の画像処理装置をもっ
て解決手段とする。
【００１８】また、請求項５に記載の本発明において
は、前記アノテーション表示手段は、複数枚のプレーン
・カット画像もしくはＭＰＲ画像の画像データに前記ア
ノテーションの位置情報の付加を行うことを特徴とする
請求項１から４のうちのいずれか一つに記載の画像処理
装置をもって解決手段とする。
【００１９】また、請求項６に記載の本発明において
は、前記アノテーション表示手段は、プレーン・カット
画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくとも一方にて表示
される切断面と前記アノテーションが付加された厚み方
向の位置情報との位置関係に応じて前記アノテーション
の表示／非表示の制御をするアノテーション表示制御手
段を備えることを特徴とする請求項１から５のうちのい
ずれか一つに記載の画像処理装置をもって解決手段とす
る。
【００２０】また、請求項７に記載の本発明において
は、前記アノテーション表示制御手段は、個々の前記ア
ノテーションごとの表示／非表示を任意に選択可能な表
示選択手段を備えることを特徴とした請求項６に記載の
画像処理装置をもって解決手段とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による画像処
理装置を用いたアノテーションの入力方法について説明
する。本実施の形態では、レンダリング画像、ＰＣ画
像、ＭＰＲ画像の３画像を用いてアノテーションを入力
する方法を説明する。
【００２２】図１は、本発明の実施の形態による画像処
理装置の構成を説明するための概略を示す。
【００２３】まず、所定の演算処理を行うための演算装
置１と、操作画面の操作や切断面の位置を設定するため
に使用するマウスあるいはトラックボールなどからなる
ポインティング・デバイス２と、画像処理装置の操作や
テキスト・データの入力に使用するキーボード３と、お
よび１つあるいは複数台から構成される画像表示装置４
とから構成されている。
【００２４】また図２は、本発明による画像処理装置の
表示画面の表示の構成を説明するための一例である。画
像表示装置４の画面表示は３つの表示内容で分割表示さ
れており、図２中の画面Ａとして示される操作画面と、
図２中の画面Ｂとして示されるレンダリング画像および
プレーン・カット画像とを表示する画面と、図２中の画
面Ｃに示されるＭＰＲ画像を表示する画面と、から構成
されている。
【００２５】このうち、操作画面として表示される画面
Ａにはユーザー・インターフェースとして、図示されな
いボクセル・データセットの選択機能と、レンダリング
画像を作成するために必要な視点位置、透明度などの諸
パラメータの入力機能と、ＭＰＲ画像やＰＣ画像を作成
するための切断面の設定機能などが表示される。また、
この操作画面への入力操作には、前記のポインティング
・デバイス２が用いられる。以下に、この操作画面への
入力操作をステップ１〜７の段階毎に順を追って説明す
る。
【００２６】［ステップ１］ まず操作者は、画面Ａに
表示された操作画面に従いポインティング・デバイス２
やキーボード３を操作して所望するボクセル・データセ
ットを選択する。
【００２７】［ステップ２］ 操作者は、選択したボク
セル・データセットからレンダリング画像５を作成す
る。その目的は、レンダリング画像５から検査対象領域
の全体像を把握し、関心領域と全体像の位置関係を認識
するためである。作成されたレンダリング画像５は、図
２の画面Ｂに表示される。なお、レンダリング画像５の
作成は、操作者がＰＣ画像のみで関心領域と検査領域全
体の関係を把握できるなら、このレンダリング画像５の
作成・表示は必ずしも必要ではなく、任意に省略するこ
とも可能である。
【００２８】［ステップ３］ 図３の画面Ｂに示される
ように、ステップ２で作成したレンダリング画像５上に
ＰＣ画像６を作成、表示する。また操作者は、レンダリ
ング画像５の視点位置や切断面の位置を調整することに
より、所望する方向から関心領域を観察できるようにす
る。作成されたＰＣ画像６は、ステップ２で作成したレ
ンダリング画像５上に重ねて表示される。
【００２９】［ステップ４］ ステップ３でＰＣ画像６
を作成するための切断面が設定されると、その切断面を
用いたＭＰＲ画像７が計算機により自動的に作成され
る。作成されたＭＰＲ画像は、図３に示すように画面Ｃ
に表示される。
【００３０】［ステップ５］ 次に操作者は、図３の画
面Ｃの上でアノテーションを入力する。図４に示す画面
Ｃはその１例である。アノテーション８は図形とテキス
トによって横成される。図２の画面Ａで示される操作画
面には、図形編集やテキスト編集のためのユーザー・イ
ンターフェースが具備されている。これらの編集は、図
１のポインティング・デバイス２やキーボード３を操作
して行う。
【００３１】［ステップ６］ 次に編集したアノテーシ
ョン８に表示する位置を登録する。操作者は、ポインテ
ィング・デバイス２を操作してアノテーション８の位置
を登録する。図５に示すようにＭＰＲ画像７上の１点を
位置マーカー９で指定すると、その点の位置がアノテー
ション８の位置として登録される。その点の位置は、ボ
クセル・データセットに設定されている直交座標系を用
いれば容易に表現できる。アノテーション８の登録位置
は切断面上に存在する点であるので、切断面が直交座標
系で表されていれば、登録点の位置座標は容易に求める
ことができる。なお図４の例では、図形、テキストを１
つのアノテーション８として扱っている。
【００３２】［ステップ７］ １つのアノテーション８
の編集・登録が完了したら、ステップ３からステップ６
までを繰り返し、必要な数だけのアノテーション８を登
録する。
【００３３】以上、ステップ１からステップ７までが、
ボクセル・データセットに対してアノテーション８を登
録する方法である。上記説明の方法では、ＭＰＲ画像７
上でアノテーション８の編集・登録を行っていたが、図
６に示すようにＰＣ画像７上でアノテーション８の編集
・登録を行うことも可能である。この場合でも、アノテ
ーション８の登録位置は切断面上に存在する点であるの
で、切断面が直交座標系で表されていれば、登録点の位
置座標は容易に求めることができる。
【００３４】次に、登録されたアノテーションを表示す
る方法について説明する。
【００３５】［ステップ１］まず操作者は、画面Ａに表
示された操作画面に従いポインティング・デバイス２や
キーボード３を入力操作して所望のボクセル・データセ
ットを選択する。
【００３６】〔ステップ２］操作者は、選択したボクセ
ル・データセットからレンダリング画像５を作成する。
作成されたレンダリング画像５は、図２の画面Ｂに示し
た例と同様である。ただし、このとき作成するレンダリ
ング画像５は、アノテーション８の入力の際に作成した
レンダリング画像５と必ずしも同一でなくともよい。
【００３７】［ステップ３］操作者は、ステップ２で作
成したレンダリング画像５上にＰＣ画像６を作成するた
めの切断面を設定する。このとき生成されるＰＣ画像６
は、図３の例と同様である。ただし、このとき作成する
ＰＣ画像６は、アノテーション８の入力の際に作成した
ＰＣ画像６と必ずしも同一でなくともよい。またＰＣ画
像６のほかに、同一の切断面を用いたＭＰＲ画像７を自
動生成して表示してもよい。
【００３８】［ステップ４］演算装置１は、切断面上に
登録したアノテーション８の登録位置が存在するか否か
を判定する。登録位置が存在する場合は、図７に示すよ
うにＰＣ画像６あるいはＭＰＲ画像７上に重ねて表示す
る。表示されたアノテーション８は固定された表示情報
であってもよいし、またＰＣ画像６あるいはＭＰＲ画像
７で再編集できる表示情報でも構わない。また、操作者
がポインティング・デバイス２を使って、アノテーショ
ン８の表示／非表示を設定することも可能である。
【００３９】［ステップ５］操作者が切断面を再設定す
ると、切断面上に存在しなくなった登録位置のアノテー
ション８は画面上から消去される。そして新たな切断面
上に存在する登録位置のアノテーション８が表示され
る。
【００４０】以上のようなステップ１からステップ５の
一連の操作により、操作者は切断面の設定を変更する毎
に、予め登録しておいたアノテーション８をＰＣ画像６
あるいはＭＰＲ画像７上に表示することができる。
【００４１】次にアノテーション８の登録位置が切断面
上に存在するかどうかの判定方法について図８を用いて
説明する。
【００４２】前述の通り、切断面１２およびアノテーシ
ョン８の登録位置１０は、ボクセル・データセット１１
に固定された直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）で表現されてい
る。特に切断面１２は次の（１）式で表現できる。
【００４３】 切断面を表現する式：ａ＊ｘ＋ｂ＊ｙ＋ｃ＊ｚ＝ｄ…（１） ただし、（ａ、ｂ、ｃ）は切断面の単位法線ベクトルと
する。
【００４４】ここで、アノテーション８の登録位置１０
を（ｘｐ、ｙｐ、ｚｐ）とすると、登録位置１０と切断
面１２の距離は以下のように求められ、点（Ｘｐ、Ｙ
ｐ、Ｚｐ）を通り切断面１２に垂直な直線は（２）式で
与えられる。
【００４５】 （ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）＋ｔ＊（ａ、ｂ、ｃ）…（２） 式（１）と式（２）から成る連立方程式の解Ｔを求めれ
ば、アノテーション８の登録位置１０と切断面１２の距
離Ｌは次の（３）式で与えられる。
【００４６】Ｌ＝ａｂｓ（Ｔ）…（３） ただし、ａｂｓ（ ）は絶対値を与える関数とする。
【００４７】この距離Ｌを予めシステムに設定されてい
る閾値Ｈと比較することにより、上記の判定が行われ
る。すなわち、Ｌ≦Ｈならば、登録位置１０は切断面１
２上に存在する。
【００４８】Ｌ＞Ｈならば、登録位置１０は切断面１２
上に存在しない。
【００４９】この閾値Ｈを調節することにより、アノテ
ーション８を表示する範囲を調節することができる。
【００５０】なお、３次元画像は直交座標系でボクセル
の位置を表現することが一般的である。この他、直交座
標系の代わりに極座標系を用いることもあるが、本発明
の実施の形態では直交座標系を用いて説明する。ただ
し、本発明の実施においては、直交座標系に限定される
ものではない。
【００５１】また、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。
【００５２】
【発明の効果】本発明の画像処理装置によれば、ボクセ
ル・データセットに付加されたアノテーションを簡便に
保存管理することができ、画像の表示の際に効果的にア
ノテーションを付加表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による画像処理装置の構成
を説明するための概略図を示す。
【図２】本発明の実施の形態による画像表示の構成を説
明するための概略図を示す。
【図３】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図４】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図５】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図６】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図７】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図８】本発明の実施の形態による画像表示を説明する
ための概略図を示す。
【図９】従来技術による画像表示を説明するための概略
図を示す。
【図１０】従来技術による画像表示を説明するための概
略図を示す。
【図１１】従来技術による画像表示を説明するための概
略図を示す。
【図１２】従来技術による画像表示を説明するための概
略図を示す。
【図１３】従来技術による画像表示を説明するための概
略図を示す。
【符号の説明】
１…演算装置、２…ポインティング・デバイス、３…キ
ーボード、４…画像表示装置、５…レンダリング画像、
６…ＰＣ画像、７…ＭＰＲ画像、８…アノテーション、
９…位置マーカ、１０…登録位置、１１…ボクセル・デ
ータセット、１２…切断面
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 15/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０Ｚ Ｈ０４Ｎ 1/387 15/72 ４５０Ｋ Ｆターム(参考） 4C093 AA26 CA15 CA23 CA50 EE01 FD09 FF22 FF28 FF32 FF42 FF43 FF45 FG05 FG11 FG16 5B050 AA02 BA06 BA09 CA07 EA19 EA28 FA02 FA09 5B057 AA07 BA24 CA13 CA19 CB13 CB19 CD14 CD18 CE08 CH08 DA07 DA16 DB03 5B080 AA15 AA17 BA04 DA03 DA07 EA04 FA05 FA08 GA25 5C076 AA14 BA06 CA02 CA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元画像データにアノテーションを付
    加して表示することが可能な画像処理装置において、 前記３次元画像データに前記アノテーションの位置情報
    を関連付けて付加するアノテーション位置入力手段と、 前記アノテーションの位置情報に基づいて該アノテーシ
    ョンの表示を行うアノテーション表示手段とを備えるこ
    とを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記アノテーション位置入力手段は、プ
    レーン・カット画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくと
    も一方の画像データに対して前記アノテーションの位置
    情報を関連付けて付加を行うことを特徴とする請求項１
    記載の画像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記アノテーション位置入力手段は、複
    数枚のプレーン・カット画像もしくはＭＰＲ画像の画像
    データに前記アノテーションの位置情報の付加を行うこ
    とを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記載
    の画像処理装置。
  4. 【請求項４】 前記アノテーション表示手段は、プレー
    ン・カット画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくとも一
    方の画像データに対して関連付けられた位置情報に基づ
    いて前記アノテーションの表示を行うことを特徴とする
    請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の画像処理
    装置。
  5. 【請求項５】 前記アノテーション表示手段は、複数枚
    のプレーン・カット画像もしくはＭＰＲ画像の画像デー
    タに前記アノテーションの位置情報の付加を行うことを
    特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一つに記載
    の画像処理装置。
  6. 【請求項６】 前記アノテーション表示手段は、プレー
    ン・カット画像もしくはＭＰＲ画像のうち少なくとも一
    方にて表示される切断面と前記アノテーションが付加さ
    れた厚み方向の位置情報との位置関係に応じて前記アノ
    テーションの表示／非表示の制御をするアノテーション
    表示制御手段を備えることを特徴とする請求項１から５
    のうちのいずれか一つに記載の画像処理装置。
  7. 【請求項７】 前記アノテーション表示制御手段は、個
    々の前記アノテーションごとの表示／非表示を任意に選
    択可能な表示選択手段を備えることを特徴とした請求項
    ６に記載の画像処理装置。
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