JP3527796B2

JP3527796B2 - 高速３次元画像生成装置および方法

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Publication number: JP3527796B2
Application number: JP16329795A
Authority: JP
Inventors: 道雄及川; 耕一佐野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2004-05-17
Anticipated expiration: 2019-05-17
Also published as: US5963211A; JPH0916805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元形状を規定する
ボリュームデータに基づき、３次元形状を２次元平面に
投影した画像である３次元画像を生成して表示する３次
元画像生成装置および方法に関し、特に、３次元画像の
生成処理をいくつかに分割して複数のプロセッサに割り
当てる３次元画像生成装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元データ（ボリュームデー
タ）の値に基づいて定まる３次元形状を、２次元の投影
面に投影した２次元の画像を作成する、３次元画像の生
成技術が医療分野をはじめ、広く用いられている。な
お、このように生成された画像は、もちろん２次元なの
であるが、一般的に３次元画像と呼ばれているので、本
明細書中でもこれに従うことにする。

【０００３】このような、３次元画像を生成し表示する
従来の技術としては、M.Levoy,"Display of Surface fr
om Volume Data",IEEE CG & A, vol.8,No.5,pp29-37(19
88)記載のボリュームレンダリング技術が知られてい
る。

【０００４】ボリュームレンダリング技術では、ボリュ
ームデータはボクセルと呼ばれる半透明の微小な直方体
の集合により構成されると考え、半透明のボクセルを光
が透過するとき、光の透過量が変化する度合いとして、
不透明度を各ボクセルに定義する。このとき２次元の投
影面から発せられた光が、ボリュームデータを透過して
いくモデルを考え、ボクセルの不透明度などからボクセ
ルでの反射光量を求め、２次元に投影する手法である。
各ボクセルにおける反射は、各ボクセルの位置に仮想の
表面があると考え、拡散反射、鏡面反射、および環境反
射の合計で得られる。この仮想表面の傾きは、グレイレ
ベルグラジエントと呼ばれる、ボクセル値の勾配で得ら
れる。

【０００５】このような３次元画像の生成には、そのデ
ータ量の多さなどから、非常に多くの処理時間を要する
ため、複数のプロセッサを用いることにより、３次元画
像生成処理を高速化する技術が提案されている。

【０００６】例えば、Jaswinder Pal Singh,他,"Parall
el Visualizaton Algorithms:Performance and Archite
ctural Implications",COMPUTER,July 1994,pp.45-55記
載の技術では、画素値を求める投影面の全領域をプロセ
ッサ数に分割し、それぞれの領域について各プロセッサ
で画素値を求める計算を行う。このとき、さらにその領
域をタスク単位に分割し、あるプロセッサにおいて割り
当てられた領域の全画素値を求め終わったときには、他
の処理を行っているプロセッサのタスクを横取りしてき
て処理を行うことにより、各プロセッサに処理を均等に
割当て、並列化の効果を高めている。

【０００７】また、従来は、１データセット分の３次元
データを計測したあとで、その１データセット分の３次
元画像表示を一括して行なっていた。すなわち、新たな
ボリュームデータに対して３次元画像表示を行なう場
合、古いボリュームデータの１データセット分を新たな
１データセット分にそっくり置き換えていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】３次元表示をボリュー
ムレンダリング法により行う場合には、計算量が非常に
多く、処理時間がかかる。前述した"Parallel Visualiz
aton Algorithms:Performance and Architectural Impl
ications",COMPUTER,July 1994,pp.45-55記載の技術を
利用することにより、複数のプロセッサで処理を分担す
ることができ、処理時間はプロセッサ数に応じて短縮さ
れる。しかし、この手法では各プロセッサに最初に割り
当てられる処理は平等ではなく、その後、他のプロセッ
サの処理の状態を監視して、プロセッサに処理を割り振
るという、複雑な制御を要するという問題があった。

【０００９】また、ボリュームデータの取得から画像の
表示までを行うシステムにおいて、すべてのデータの取
得が終了してから表示を行っていたため、ボリュームデ
ータの取得から画像の表示までに要する時間が長いとい
う問題があった。

【００１０】さらに、ボリュームデータの置き換えの
際、設定していたレンダリングパラメータは初期値に戻
るため、新たな１データセット分の３次元画像表示を行
なうたびにレンダリングパラメータを設定し直さなけれ
ばならす、取得されたボリュームデータが次々と送られ
てくるような場合には、連続的な画像表示が行えないと
いう問題があった。

【００１１】本発明は上記の問題点に鑑み、データ計測
後簡単な前処理で直ちにそれぞれのプロセッサの負荷が
ほぼ均等となるように処理を割り当てられるようにする
とともに、データ計測およびデータ蓄積の終了を待たず
に３次元画像の表示を行なうことができるようにし、も
ってボリュームデータの取得から３次元画像表示までに
要する時間を短縮し、さらに、連続して変化する対象物
の画像を隙間なく連続的に表示する高速３次元画像生成
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では以下の点に着目した。ボリュームレン
ダリング手法では、ボリュームデータ空間のどこに表示
対象物が存在するかが分からないため、表示対象物の存
在しない領域も計算しなければならない。しかし、Ｘ線
ＣＴなどにより計測された人体などをボリュームレンダ
リングで表示する場合には、人体内の組織の不透明度等
にしきい値を設定し、不透明度がしきい値以上の組織を
表示対象物とするように定めれば、表示対象物の存在範
囲が決定される。表示対象物の存在範囲が決定されれ
ば、３次元画像を生成する計算量を推定できる。

【００１３】そこで本発明は、ボリュームデータを取得
するボリュームデータ取得手段と、取得されたボリュー
ムデータを記憶するボリュームデータ記憶手段と、レン
ダリングパラメータを入力するための入力手段と、複数
のプロセッサで構成される３次元画像生成処理手段であ
って、３次元画像の生成処理に要する計算量を、ボリュ
ームデータ記憶手段に記憶されたボリュームデータの一
部に基づいて推定し、推定された計算量に基づき、複数
のプロセッサのそれぞれに割り当てるべき計算量がほぼ
均等となるようにその生成処理を分割し、分割された各
生成処理を、ボリュームデータ記憶手段に記憶されたボ
リュームデータおよび入力されたレンダリングパラメー
タに基づき複数のプロセッサによって並列実行して３次
元画像を生成する３次元画像生成処理手段と、生成され
た３次元画像を出力する画像出力手段とを有することを
特徴とする高速３次元画像生成装置をその構成とする。

【００１４】また、本発明は、投影面を構成する画素の
うち、表示対象物が投影される画素群と投影されない画
素群とをボリュームデータの一部を用いて判別し、少な
くとも投影される方の画素群がほぼ均一に分配されるよ
うに各画素を複数のプロセッサに割り当て、それら複数
のプロセッサは、割り当てられた画素について、前記ボ
リュームデータに基づく３次元画像生成のための処理を
並列実行することを特徴とする高速３次元画像生成方法
をその構成とする。

【００１５】

【作用】本発明の３次元画像生成装置によれば、３次元
画像の生成処理を複数のプロセッサに分割することが可
能となるだけではなく、計測データの中のボクセル値と
予め設定したしきい値とから目標とする物体の位置を特
定できるため、他のプロセッサの処理の状態を監視して
一度他のプロセッサに割り当てられたタスクを自プロセ
ッサに取り込むといった複雑な処理を要せずに、データ
計測後直ちにそれぞれのプロセッサの負荷がほぼ同等と
なるように処理を割り当てることができる。

【００１６】また、本発明の３次元画像生成装置は、計
測したボリュームデータを３次元画像として表示する
際、３次元データの計測を実行しながら同時に計測の終
わった部分から順次画像を表示するので、すべてのデー
タ計測の終了を待たずに３次元画像の表示を行なうこと
ができ、３次元データの計測から３次元画像の表示まで
に要する時間を短縮できる。

【００１７】さらに、取得されたボリュームデータを蓄
積しながら３次元画像生成処理を並行して行ない、ボリ
ュームデータの蓄積から最初の３次元画像の生成までに
要する時間を短縮することにより、連続して変化する対
象物の画像を隙間なく連続的に表示できる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の３次元画像生成装置の一実
施例について説明する。図１は、本実施例に関わる３次
元画像生成装置を用いたシステムの構成例である。３次
元データ計測装置１は、画像生成の対象である実際の３
次元物体からその形状や光沢などの３次元データを計測
する装置であり、例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置など
を用いることができる。ボクセルデータ変換処理部２
は、計測された３次元データをボクセルデータに変換す
る処理を行なう部分である。ボリュームデータ取得装置
３は、３次元データ計測装置１およびボクセルデータ変
換処理部２を含んで構成される。３次元画像生成装置４
は、ボリュームデータ記憶装置７および３次元画像生成
処理部８を含んで構成され、ボリュームデータ取得装置
３より転送されるボリュームデータおよび入力装置６に
よって入力されるパラメータから３次元画像を生成し、
これを３次元画像出力装置５に送る機能を有する。３次
元画像出力装置５は、生成した３次元画像を出力するた
めの装置であり、例えばディスプレイ装置などを用いる
ことができる。入力装置６は、３次元画像の生成で用い
るパラメータなどを入力するための装置であり、例えば
キーボード装置などを用いることができる。ボリューム
データ記憶装置７は、ボリュームデータ取得装置３から
オンラインまたはオフラインで転送されたボリュームデ
ータを記憶する装置である。３次元画像生成処理部８は
ボリュームデータ記憶装置７に記憶されたデータから３
次元画像を生成する処理を行なう部分である。

【００１９】図２は、３次元画像生成装置４の構成例で
ある。(a)は密結合型、(b)はクラスタ結合型、(c)は超
並列型の例である。メモリ９はボリュームデータ記憶装
置７を構成する個々のメモリ、プロセッサ１０は３次元
画像生成処理部８を構成する個々のプロセッサである。

【００２０】図３は、３次元画像を生成する際に各プロ
セッサに割り当てる処理領域を示す。ボリュームデータ
空間２１は、取得したボリュームデータを模式的に表し
たもので、入力されたレンダリングパラメータによって
指定される表示対象物２２を含む。投影面２３は、ボリ
ュームデータ空間２１に対応する３次元画像を投影する
面である。この図において、投影面２３を境にして手前
側に視点があるとし、投影面２３に垂直で投影面２３か
らボリュームデータ空間２１へ向かう方向を視線方向と
定める。表示対象物像２４は、投影面２３に投影された
表示対象物２２の像である。

【００２１】図４は、図３の処理領域の割り当てを行な
うフローチャートであり、表示対象物２２の表面位置を
探索する表面位置探索処理１０１、および探索結果から
表示対象物像２４の存在領域を特定し、その領域を分割
して各プロセッサ１０に処理を割り当てる処理領域分割
処理１０２からなる。

【００２２】図５は、図４の表面位置探索処理１０１を
説明したものである。簡単のため、その処理の様子をボ
リュームデータ空間２１のある一断面上で説明するが、
実際はこれを３次元的に行なう。座標空間３１は、ボリ
ュームデータ空間２１を規定する座標空間を回転したも
ので、座標におけるボクセル値は補間により求める。計
測対象物３２は、３次元データ計測装置１により計測す
る物体（ここでは人の頭部）である。線３３は投影面２
３を表す。線３３上に記した白点３４は、最初に表示対
象物２２たる脳領域３９の表面を探索する座標である。
線３３上に記した黒点３５は、補間により表示対象物２
２の表面位置を得る座標である。線３８上に記した白丸
３６は、最初の探索で得られた表示対象物２２の表面位
置である。線３８上に記した黒丸３７は、補間により求
めた表示対象物２２の表面位置である。

【００２３】図６は、図４の表面位置探索処理１０１の
詳細を示すフローチャートであり、サーチ処理２０１お
よび補間処理２０２からなる。

【００２４】次に、図１〜図６を用いて本実施例の高速
３次元画像生成装置の動作を説明する。３次元データ計
測装置１で得られた３次元データは、ボクセルデータ変
換処理部２でボクセルデータからなるボリュームデータ
に変換される。このボリュームデータはネットワークを
利用したオンライン、あるいは光磁気ディスクや磁気テ
ープなどを利用したオフラインで、３次元画像生成装置
４に転送される。転送されたボリュームデータはボリュ
ームデータ記憶装置７に蓄積される。３次元画像生成処
理部８は、ボリュームデータ記憶装置７に蓄積されたボ
リュームデータおよび入力装置６より入力されたレンダ
リングパラメータから３次元画像を生成する。生成され
た３次元画像は３次元画像出力装置５によって出力され
る。

【００２５】本実施例における３次元画像生成装置４
は、図２の(a)〜(c)に示したような、データの記憶され
たメモリ９を全てのプロセッサ１０が参照可能なマルチ
プロセッサシステムであるとし、プロセッサ１０の数が
４つであるとする。

【００２６】入力装置６から入力されたレンダリングパ
ラメータにより、ボリュームデータの中で、表示対象物
２２が定まる。それに伴い、表示対象物像２４の領域が
定まる。表示対象物像２４の領域が定まれば、その領域
についてのみ３次元画像生成計算を行えばよいため、そ
の計算量を推定することができる。

【００２７】そこで、まず３次元画像生成処理部８は、
ボリュームデータ空間２１を投影面に近い方から奥行き
方向に走査して、表示対象物２２が存在する領域のサー
チを実行する。このとき、サーチする間隔は、それぞれ
３次元画像生成処理が必要な投影面上の座標の座標間隔
よりも広くとり、粗く高速に表示対象の表面の存在する
位置を探索する（ステップ１０１）。図５を用いて図６
のフローチャートに沿って、この表面サーチについて説
明する。

【００２８】しきい値などのレンダリングパラメータに
よって、脳領域３９が表示対象となった場合を考える。
線３３上の一つおきの座標である白点３４について、座
標空間３１を実線で示した各軸方向一つおきの粗いサン
プリングで、表示対象物２２の投影面に近い側の表面を
サーチする。このとき、座標空間３１の各座標における
ボクセル値は、最近傍補間により求めたものとする。線
３３上の一つおきの座標である白点３４から垂直方向に
座標空間３１を探索し、表示対象物２２の表面位置を表
す白点３６を得る（ステップ２０１）。

【００２９】次に、線３３上で表面位置を求めていない
一つおきの座標である黒点３５における表面位置をもと
める。黒点３５の両隣の白点３４に対応する白点３６の
うち、手前側にある方をとることにより補間し、表面位
置を示す黒点３７を得る。（ステップ２０２）以上の表面位置探索処理１０１を線３３すなわち投影面
２３上のすべての座標に対して行うことにより、投影面
２３内の表示対象物像２４の領域が求められる。

【００３０】ここで、表示対象物像２４の領域をプロセ
ッサ数である４つの領域に等分する。この分割された領
域Ａ〜Ｄに投影される画素値を、それぞれのプロセッサ
１０で計算する（ステップ１０２）。

【００３１】図７は、投影する画素値の求め方を示す説
明図である。ピクセル６１は、投影面２３の中で今投影
される値を求めようとする画素である。ボクセル列６２
は、ピクセル６１から投影面に垂直方向の線上に存在す
る、再サンプリングされたボクセルの集合である。

【００３２】ボクセル列６２中の各ボクセルは、それぞ
れ不透明度αおよびカラーｃという２つの変数の組によ
って規定される。不透明度αとは、光がそのセルでどれ
だけ減衰するかの度合いのことで、完全に透明で光がす
べて透過するならば０、完全に不透明で光が全く透過し
ないならば１の値をとる。カラーｃとは、そのボクセル
が発する色のことで、ボクセル自体が持つ色に対して、
ボクセルの位置での仮想表面における光の反射を考慮
し、光源の向きや投影面の方向などにより、影付けを行
なったものである。不透明度αおよびカラーｃは、計測
された３次元データのボクセルデータの値（以下「ボク
セル値」という）に対応させて、任意に定義を行うこと
ができる。

【００３３】いま、ボクセル列６２中の各ボクセルに対
し、投影面から近い順に番号をつけ、各ボクセルの不透
明度αおよびカラーｃをそれぞれ、α(1),ｃ(1)、・・
・、α(n),ｃ(n)とする。このとき、ピクセル６１に投
影される値であるＰをボリュームレンダリング手法によ
り求める。

【００３４】投影面から光がボクセルに入射するとき、
ボクセル列６２の投影面に近い方から遠い方へ光が透過
していくとして、各ボクセルでの反射量を積算していく
ことで、投影する値Ｐnを、数１により求める。

【００３５】

【数１】

【００３６】数１中のＡ(i)は、ｉ番目のボクセルに入
射する光の透過率を表している。

【００３７】ここで、先に求めた表示対象物２２の表面
位置を１番目のボクセルとして、数１により投影値を求
める。また、Ａ(i)≒０となったときには、それ以上光
が透過しなくなったと見なして計算を終了する。

【００３８】本実施例によれば、表面位置探索処理１０
１を行うことにより、表示対象物２２の投影される領域
を高速に特定することができ、その領域を等分割し、各
プロセッサ１０に処理を割り当てることで、３次元画像
を生成するプロセッサ１０のそれぞれにかかる負荷をほ
ぼ均等にすることができる。このため、マルチプロセッ
サを効果的に利用した高速化を行うことが可能である。

【００３９】本実施例においては、サーチ処理２０１を
一つおきの座標について行ったが、これは、１ボクセル
の大きさの物体はノイズと見なし、１ボクセルの厚さの
面は存在しないということを仮定しているためである。
もし、無視できるボクセルのサイズがより大きければ、
表面探索をより粗く座標をサンプリングすることもで
き、その分高速に処理できる。一方、１ボクセルの物体
も無視できないようなときには、全座標空間を探索する
ことが必要である。

【００４０】また、本実施例の補間処理２０２において
は、線３９上の白点３６から黒点３７を補間する方法と
して、黒点３５に隣りあう白点３４のうちの１つの表面
位置をそのままとることにより補間する方法を採用した
が、黒点３５の周囲の白点３４から線形補間する方法を
用いてもよい。

【００４１】さらに、上記の表面位置探索処理１０１を
各プロセッサに分割することで、さらに高速化を行うこ
とができる。図３のように、投影面２３をプロセッサ数
に等分割し、各プロセッサに領域１〜４の表面サーチを
割り当てる。このとき各プロセッサの負荷は、表示対象
物の位置により異なるが、この処理は、３次元画像を生
成する処理に比べ、計算量が少ないため、それほど負荷
は不均等にならない。

【００４２】ここで、上記実施例における表面探索のた
めの投影面２３の領域分割および表示対象物像２４の領
域分割は、水平・垂直方向それぞれに２等分する分割で
あったが、これに限定されるものではなく、等分割であ
れば他の分割法でもよい。例えば、図８のように、水平
な分割(a)、垂直な分割(b)、隣合う座標の循環的分割
(c)、ブロック毎の分割(d)などの各種分割方法を用いる
ことができる。また、表示対象物像２４は連続した一つ
の領域である必要はなく、分離していてもよい。

【００４３】本実施例において正確に３次元画像生成計
算の計算量を推定する方法について説明する。本実施例
では、表示対象物２２の存在領域から計算量を推定し、
表示対象物像２４の存在領域を等分割していたが、その
領域の各ピクセル６１に対する計算量は必ずしも同じで
あるとは限らない。これは、各ピクセル６１の投影値を
求める計算量は表示対象物２２のボクセル列６２の不透
明度αに依存するためである。

【００４４】そこで、先に求めた表示対象物２２の表面
位置のボクセルである表面ボクセルの不透明度α(1)か
ら計算量を推定することで、より正確な推定が可能であ
る。まず、表示対象物２２の表面位置が存在するピクセ
ルである表示対象ピクセルの全体について、それらに対
応する各表面ボクセルの不透明度α(1)の総和Ｑを求め
る。次に、表示対象ピクセルをプロセッサ数である４つ
のグループに分割する。このとき、対応する表面ボクセ
ルの不透明度α(1)の各グループにおける和がＱ／４と
ほぼ等しくなるように分割する。この各グループにおけ
る投影値計算を各プロセッサ１０に分割することで、計
算量をより均等に近く分割することができる。

【００４５】なお、本実施例においては、３次元画像生
成処理の計算量を推定する手段として上記のような方法
を採用したが、これに限定されるものではなく、最初に
投影面２３上の任意の位置にある数点の投影値を求めた
ときの計算量から推定する方法や、事前に表示対象物２
２ごとの存在領域のテーブルを作成しておいて表示対象
物２２によって計算量を推定する方法などを採用しても
よい。

【００４６】また、上記の各プロセッサには、投影計算
処理だけではなく、３次元画像生成処理を行うために必
要なセグメンテーションや領域抽出などの処理も分割し
て割り当てることができる。

【００４７】また、本実施例におけるマルチプロセッサ
の構成は、図２(a)〜(c)のようなものとしたが、ボリュ
ームデータの存在するメモリ９を全てのプロセッサ１０
から参照可能な構成であればよく、上記の構成に限定さ
れるものではない。

【００４８】さらに、本実施例におけるボリュームデー
タ取得装置３は、３次元データ計測装置１とボクセルデ
ータ変換処理部２とからなっているが、これに限定され
るものではなく、流体力学などの数値解析結果であるボ
リュームデータを直接取得する装置や、ボクセルデータ
からなるボリュームデータを生成する装置でもよい。そ
のため、ボリュームデータ取得装置３と３次元画像生成
装置４とが一体となった装置を用いてもよい。

【００４９】（実施例２）別の実施例として、データの
計測から表示までを高速に行う例を示す。図９はボリュ
ームデータの計測から３次元画像の表示までの処理を時
系列で並べて示したものである。領域４１は計測対象の
範囲を表し、表示対象物２２（ここでは人体）を含む。
線４２は３次元データ計測装置１で計測中の断面位置を
表す。３次元データ計測装置１は３次元データの計測か
ら画像データの再構成までを行うものとする。また、斜
線領域４０はボリュームデータ記憶装置７に転送された
ボリュームデータを表す。領域４４は３次元画像出力装
置５に出力された３次元画像を表す。

【００５０】図９に沿って本実施例の高速３次元画像生
成装置の動作を説明する。ボリュームデータの記憶方法
については次で説明するので、ここでは簡単に扱う。ボ
リュームデータ取得装置３は、領域４１の範囲の計測対
象を、線４２の計測断面を下から漸次平行移動させなが
ら計測する。計測した３次元データは画像データに再構
成してボクセルデータに変換する。そして、オンライン
で各計測断面のデータをボリュームデータ記憶装置７に
転送する。

【００５１】３次元画像生成処理部８は、ボリュームデ
ータ記憶装置７に、１計測断面分のデータが転送される
たびに、最新のボリュームデータセットを、入力装置６
より入力されたレンダリングパラメータに基づき、投影
面２３に投影する。このときレンダリングパラメータが
入力されない場合にはデフォルト値を用いるものとす
る。

【００５２】３次元画像生成処理部８において、３次元
画像生成に係る計算の実行中に入力装置６よりレンダリ
ングパラメータの変更入力がされた場合には、その時点
の最新のボリュームデータセットを用いて、３次元画像
生成に係る計算を最初からやり直す。

【００５３】本実施例は、３次元データの計測と３次元
画像生成処理とを並行して行うことにより、３次元デー
タの計測から３次元画像の出力までの時間を短縮でき
る。また、３次元画像生成処理の最中にレンダリングパ
ラメータを変更入力することにより、常に最新のボリュ
ームデータに対して、切断を行ったり、ボクセル値に応
じて表示領域を変更したりといった様々な処理が可能と
なる。

【００５４】以上の説明では、本実施例におけるボリュ
ームデータ記憶装置７については簡単に述べるにとどめ
たので、以下、図１０を用いて、図１１のフローチャー
トに沿ってその詳細を説明する。

【００５５】図１０はボリュームデータ記憶装置７の内
部の記憶領域を表した図である。全ボリュームデータ蓄
積領域４５は、転送されてくる全ボリュームデータを蓄
積しておく領域である。１データセット記憶領域４６
は、１つの表示対象物像を生成するのに必要なデータ集
合である１データセットを記憶する領域で、３次元画像
生成処理部８がアクセスする領域である。このうちデー
タ存在領域４７は既にデータが存在する領域、新規デー
タ領域４８は、これからデータが書き込まれる領域であ
る。ここでは、ボリュームデータは、１計測断面をひと
つの単位として転送、書き込みなどを行うものとする
が、この単位は任意に設定してよい。またボリュームデ
ータは、例えば一連の計測データセットごとにファイル
名をつけて、全ボリュームデータ蓄積領域４５に分割し
て記憶してもよい。さらに、全ボリュームデータ蓄積領
域４５は、必要な全ボリュームデータを記憶していれば
十分であり、不要となったデータは削除してもよい。

【００５６】図１１は、図１０の記憶領域の管理方法を
示すフローチャートである。１計測断面分のボリューム
データが計測されると、これを全ボリュームデータ蓄積
領域４５へ転送して書き込む（ステップ３０１）。する
と、１データセット記憶領域４６の書き込み可能状態を
チェックし（ステップ３０２）、可能ならば全ボリュー
ムデータ蓄積領域４５中で１データセット記憶領域４６
へ書き込んでいないデータをチェックし（ステップ３０
３）、そのデータの１データセット記憶領域４６中での
位置を求め（ステップ３０４）、求めた位置へそのデー
タを書き込む（ステップ３０５）。１データセット記憶
領域４６への書き込みが不可能ならば、書き込み可能と
なるまで待機する（ステップ３０６）。待機中に全ボリ
ュームデータ記憶領域４５には随時別のデータが転送さ
れてきてよいが、これら後続データに対してもステップ
３０２からステップ３０６の状態に遷移する。ステップ
３０６の状態では、１データセット記憶領域４６の書き
込み可能状態を監視し、書き込み可能となればステップ
３０３へ遷移する。この監視方法としては、書き込み可
能の割込みを監視する方法や、一定間隔でステップ３０
２に遷移する方法などがある。これらの方法において、
データ転送終了時の書き込み可能状態チェックで書き込
み可能となった場合には、待機状態にあるデータを復帰
させ、ステップ３０３へ直ちに遷移させる。

【００５７】以上より、３次元画像生成処理部８は、常
に最新のボリュームデータの１データセットを利用する
ことが可能となり、指定されたレンダリングパラメータ
で最新の３次元画像を得ることができる。

【００５８】また、ステップ３０４および３０５は、連
続して同一対象を複数回計測するような場合に有効であ
る。１データセット記憶領域４６は計測データセット１
つ分の領域しか確保していないので、計測データセット
が新しくなったときには、順次新しく転送されたデータ
を１データセット記憶領域４６の対応する位置に書き込
んで置き換えていく。この方法によれば、血管造影な
ど、時間的に変化する表示対象物を定期的に撮影する場
合においても、ボリュームデータを順次新しく計測され
たものに更新することで、時間変化を連続的に観察する
ことが可能である。

【００５９】本実施例では、図１のように、計測データ
からボクセルデータへの変換処理をボリュームデータ取
得装置３内で行うものとした。しかし、本発明はこれに
限定されるものではなく、図１２のように、３次元画像
生成装置４内にボクセルデータ変換処理部２を設け、計
測データ５２からボクセルデータ５３への変換を３次元
画像生成装置４内で行なうようにしてもよい。

【００６０】本実施例において、投影面をボリュームデ
ータの計測中心軸に対して垂直な位置に固定した場合の
動作を、図９を用いて説明する。いま、投影面は３次元
画像出力装置５に表示されているように、領域４１の計
測対象に対して正面にあるものとする。３次元画像生成
処理部８は、１計測断面分のボリュームデータが転送さ
れ終わったら、その断面とその一段階前に計測した断面
について３次元画像生成処理を行う。ただし、最初の断
面のみが転送されたときは何も行わない。これら２つの
計測断面について新しく計算した領域を３次元画像出力
装置５によって出力し直す。これは、ボリュームレンダ
リングにおいて、ボクセル値の勾配、すなわち差分を用
いるためである。

【００６１】このように、計測データが１計測断面分転
送される毎に、２計測断面分の３次元画像を生成し直
し、３次元画像出力装置５に出力する。この実施例によ
れば、ボリュームデータが転送されてくるたびに行う３
次元画像生成の計算量が非常に少なくて済むため、３次
元画像が出力されるまでの時間を短縮することができ
る。ただし、入力装置６より、レンダリングパラメータ
の変更入力がされた場合には、その時点での最新のボリ
ュームデータセットを用いて、投影面全領域を計算し直
すようにする。

【００６２】次に、投影面２３とボリュームデータ空間
２１との位置関係を固定することにより、新しくボリュ
ームデータが転送されてきたとき、その位置関係に基づ
いて計算手法を使い分け、既に作成された３次元画像と
新しく転送されたボリュームデータから、高速に３次元
画像を生成する方法について説明する。

【００６３】まず、２種類の３次元画像生成の計算手法
について、図７を用いて説明する。前出の数１のよう
に、投影面２３に近い方のボクセルから計算を行う方法
を、front-to-back法という。これとは逆に、投影面２
３から最も遠いボクセルから発せられる光を、投影面２
３に近い方のボクセルへ透過させて、最終的にボクセル
列６２中、最も投影面に近いボクセルから発せられた光
を投影する方法を、back-to-front法という。back-to-f
ront法の計算は次の数２の漸化式によって行なう。

【００６４】

【数２】

【００６５】数２中のＣtは、投影面２３に近い方から
ｔ番目のボクセルより発せられる光の強さを表してい
る。このとき、各ボクセルの不透明度により、ボクセル
を透過する光は減衰する。

【００６６】図１３は、このような２種類の計算方法を
適切に使い分けて、高速な３次元画像生成を実現する方
法を示すものである。図１３（ａ）のように、既に蓄積
された既存ボリュームデータ４３と投影面２３との間に
新しくボリュームデータ７１が転送されてくるように、
ボリュームデータ空間２１と投影面２３との位置関係を
固定した場合、すなわち、データ蓄積方向が視線方向に
対して９０度を越えて１８０度以下の角をなす場合に
は、３次元画像生成の計算にback-to-front法を用い
る。一方、図１３（ｂ）のように、既に蓄積された既存
ボリュームデータ４３と投影面２３との間には、新しい
ボリュームデータ７１が転送されないように、ボリュー
ムデータ空間２１と投影面２３との位置関係を固定した
場合、すなわち、データ蓄積方向が視線方向に対して０
度以上９０度未満の角をなす場合には、３次元画像生成
の計算にfront-to-back法を用いる。

【００６７】図１３（ａ）のような位置関係で新しいボ
リュームデータ７１が転送され、投影面２３上のピクセ
ル６１に投影されるボクセルが新たに０番目からｎ’番
目（ｎ’＜０）まで発生した場合、既に３次元画像を生
成したときに計算済みのＣ2、既存ボリュームデータ４
３のボクセル値α(1),ｃ(1)、および新規ボリュームデ
ータ７１のボクセル値α(0),ｃ(0)、…、α(ｎ’),ｃ
(ｎ’)から、数３を用いて新しい投影値Ｐ’を求める。
このとき、Ｃ1はＣ2同様計算済みであるが、０番目のボ
クセル値が到着することにより、０番目・１番目間のボ
クセルの濃度勾配が変化するため、それに伴い、Ｃ1の
値は変えなければならい。このため、Ｃ2を用いてＣ1を
求める計算から始める。

【００６８】

【数３】

【００６９】図１３（ｂ）のような位置関係で新規ボリ
ュームデータ７１が転送され、投影面２３上のピクセル
６１に投影されるボクセルが新たに（ｎ＋１）番目から
ｎ’番目（ｎ’＞０）まで発生した場合、既に３次元画
像生成中に計算済みのＰn-1、ｎ−１番目のボクセルへ
の光の透過率Ａ(n-1)、既存ボリュームデータ４３のボ
クセル値α(ｎ−１),α(ｎ),ｃ(ｎ)、および新規ボリュ
ームデータ７１のボクセル値α(ｎ＋１),ｃ(ｎ＋１)、
…、α(ｎ’),ｃ(ｎ’)から、数４を用いて新しい投影
値Ｐ’を求める。このとき、Ａ(n)はＡ(n-1)同様計算済
みであるが、（ｎ＋１）番目のボクセル値が到着するこ
とにより、ｎ番目・（ｎ＋１）番目間のボクセルの濃度
勾配が変化するため、それに伴い、Ａ(n)の値は変更し
なければならい。このため、Ａ(n-1)を用いてＡ(n)を求
める計算から始める。

【００７０】

【数４】

【００７１】ただし、このとき、ｉ番目のボクセルにお
いてＡ(i)≒０となったときには、そこまで光は透過し
ないと見なしてそのピクセルについての計算を終了す
る。

【００７２】このような計算を実行するための手順の一
例を説明する。まず、back-to-front法を用いる場合に
ついて、図１３(a)、図１４、および図１５を用いて説
明する。図１３(a)は、back-to-front法を用いる場合の
投影面とボリュームデータとの位置関係を示す。説明の
簡略化のため、投影面２３とボリュームデータ２１とは
平行であるとし、既存ボリュームデータ４３と投影面２
３との距離が５、既存ボリュームデータ４３の奥行きが
５であるとする。投影面２３とボリュームデータ２１と
の位置関係を図１３(a)のように固定した状態で、既に
既存ボリュームデータ４３は投影して３次元画像生成済
みであり、新たに新規ボリュームデータ７１が転送され
てきたとする。

【００７３】図１４は、投影値を求めるために必要なメ
モリを表したものである。投影面ピクセル値メモリ９０
は、投影面の各ピクセルの値を記憶するメモリである。
次計算位置メモリ９１は、次に計算するボクセルの奥行
き値を記憶するメモリであり、その初期値は投影面２３
から最も遠いボリュームデータの奥行き値とする。計算
済み光量メモリ９２は、数３において必要となる計算済
みの光量であるＣの値を記憶するメモリである。また、
計算領域９３は、ボリュームデータ２１を投影したとき
の投影領域であり、この領域についてのみレンダリング
計算を行う。

【００７４】図１５は投影値を計算する手順を示すフロ
ーチャートである。いま、既存ボリュームデータ４３の
奥行き１０〜６の部分が既に計算済みであり、奥行き６
の位置の光量Ｃ6の値が計算済み光量メモリ９２に、奥
行き値５が次計算位置メモリ９１に記憶されているとす
る。まず、既存ボリュームデータ４３および新規ボリュ
ームデータ７１の全体が投影面２３に投影される範囲で
ある計算領域９３を投影面ピクセル値メモリ９０から求
める（ステップ３０１）。次に計算領域９３内のピクセ
ルから、投影計算を行うピクセルを決定する（ステップ
３０２）。そのピクセル位置に対応する次の計算位置を
記憶した次計算位置メモリ９１から、レンダリング計算
を行う奥行き値５を取り出し（ステップ３０３）、その
位置にボリュームデータが存在するかチェックする（ス
テップ３０４）。存在した場合、計算済み光量メモリ９
２の値Ｃ6を用いて、数３を使ってレンダリング計算を
行い、光量Ｃ5を求める（ステップ３０５）。計算位置
を一つ手前に進めて奥行き値４とし（ステップ３０
６）、ステップ３０４へ戻る。ステップ３０４で、その
位置にデータが存在しない場合には、その奥行き値４を
次計算位置メモリ９１に、計算したＣの値Ｃ5を計算済
み光量メモリ９２に記憶し（ステップ３０７）、ステッ
プ３０２に戻り、次のピクセルについて同様の計算を行
う。ステップ３０２で計算領域９３内の全ピクセルにつ
いて計算が終われば終了である（ステップ３０８）。

【００７５】次にfront-to-back法を用いる場合につい
て、図１３(b)、図１６、および図１７を用いて説明す
る。図１３(b)は、 front-to-back法を用いる場合の投
影面とボリュームデータとの位置関係を示す。説明の簡
略化のため、投影面２３とボリュームデータ２１とは平
行であるとする。また、既存ボリュームデータ４３の最
も投影面に近い面の奥行き値を１とし、既存ボリューム
データ４３の厚さを５、新規ボリュームデータ７１の厚
さを１とする。投影面２３とボリュームデータ２１との
位置関係を図１３(b)のように固定した状態で、既に既
存ボリュームデータ４３は投影して３次元画像生成済み
であり、新たに新規ボリュームデータ７１が転送されて
きたとする。

【００７６】図１６は、投影値を求めるために必要なメ
モリを表したものである。投影面ピクセル値メモリ９
０、次計算位置メモリ９１、および計算領域９３は、図
１４と同様である。ただし、次計算位置メモリ９１の初
期値は、投影面２３から最も近いボリュームデータの奥
行き値とする。反射量総和メモリ９４は、数４における
反射光量の総和であるＰn-1を記憶するメモリである。
透過率メモリ９５は、同じく数４における光の透過率で
あるＡ(n-1)を記憶するメモリである。

【００７７】図１７は投影値を計算する手順を示すフロ
ーチャートである。いま、既存ボリュームデータ４３の
奥行き１〜５の部分が既に計算済みであり、反射量総和
メモリ９４にはＰ5、透過率メモリ９５にはＡ(5)の値が
記憶され、次計算位置メモリ９１には奥行き値６が記憶
されているとする。ここで、次計算位置メモリ９１の奥
行き値が−１のとき、対応するピクセル位置は計算終了
とする。まず、図１５の場合と同様に、計算領域９３を
投影面ピクセル値メモリ９０から求める（ステップ４０
１）。次に計算領域９３内のピクセルから、投影計算を
行うピクセルを決定する（ステップ４０２）。そのピク
セル位置に対応する次の計算位置を記憶した次計算位置
メモリ９１から、レンダリング計算を行う奥行き値６を
取り出し（ステップ４０３）、その値が−１かチェック
する（ステップ４０４）。−１ならば、ステップ４０２
へ戻り、次のピクセルの計算を行う。−１でなければ、
その位置にボリュームデータが存在するかチェックする
（ステップ４０５）。存在した場合、計算済みの値を記
憶した反射量総和メモリ９４の値Ｐ5および透過率メモ
リ９５の値Ａ(5)を用いて、数４を使ってレンダリング
計算を行い、反射光量Ｐ6および透過率Ａ(6)を求める
（ステップ４０６）。ここで、光の透過量が０と見なせ
るかをチェックし（ステップ４０７）、見なせる、すな
わちＡ(6)≒０ならば、次計算位置メモリ９１に−１を
代入し（ステップ４０８）、ステップ４０２へ戻る。そ
うでない、すなわちＡ(6)≠０ならば、計算する位置を
一つ奥へ進め（ステップ４０９）、ステップ４０５へ戻
る。ステップ４０５でデータが存在しなければ、次の計
算位置７を次計算位置メモリ９１へ、計算済みの値Ｐ6
およびＡ(6)をそれぞれ反射量総和メモリ９４および透
過率メモリ９４へ記憶し（ステップ４１０）、ステップ
４０２へ戻る。ステップ４０２で計算領域９３内の全ピ
クセルについて計算が終われば終了である（ステップ４
１１）。

【００７８】以上の実施例により、３次元画像生成処理
は、既に計算済みの値を用いて、新しく転送され蓄積さ
れたボリュームデータの関与する部分についてのみ行え
ばよいため、高速な処理を実現できる。ただし、入力装
置６により、レンダリングパラメータの変更入力がされ
た場合には、その時点のボリュームデータ全てを対象と
して３次元画像を生成し直す。

【００７９】最後に、ベルトコンベアの上をながれる鞄
などを計測するような、連続するボリュームデータから
３次元画像を生成する実施例を説明する。図１８は、図
１０における１データセット記憶領域４６の管理方法を
示す。新計測セット８１は新しく書き込まれるデータ領
域、旧計測セット８２は既に記憶されたデータ領域、デ
ータ先頭ポインタ８３はボリュームデータの先頭を表す
ポインタである。このとき、計測されるデータは連続的
であり、図１０の全ボリュームデータ蓄積領域４５に記
憶されるボリュームデータは任意の長さのデータとな
る。そこでデータ管理の観点などから、所定の時間ある
いはデータ量となったら、別のデータセットとして扱う
ようにしてもよい。新しく書き込むデータは、既に１デ
ータセット記憶領域４６に記憶されたデータ中で最も古
いデータを置き換えていく。このとき、ボリュームデー
タを連続的なものとして管理するために、データ先頭ポ
インタ８１を用いて、データが更新される毎にこのポイ
ンタの位置をずらすことにより管理する。

【００８０】図１９は、投影面を左から右にながれてい
く物体を連続的に計測し、固定した位置で表示する例を
示す。領域８４は、新しくボリュームデータが転送され
ることにより、投影面から消える領域、領域８５は、図
１８の旧計測セット８２の領域を投影した３次元画像領
域、領域８６は、図１８の新計測セット８１の領域を投
影した３次元画像領域である。新規のデータが転送され
たときに、そのデータにより消される領域を投影してい
た投影面上の領域８４を求め、その分だけ、残りの３次
元画像領域８５を右側に移動させる。その後、新しいボ
リュームデータである新計測セット８１について、レン
ダリング計算を行い、領域８６の３次元画像を求めて表
示する。

【００８１】本実施例によれば、連続的に送られてくる
データを連続して表示することができ、レンダリングパ
ラメータを変更して、例えば鞄の内部を表示できるよう
にしておけば、鞄の内部の検査を連続的に行うことが可
能となる。

【００８２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プロセ
ッサ数にほぼ比例して、３次元画像生成処理を高速化す
ることが可能であり、プロセッサの数によってはリアル
タイムに３次元画像を生成することもできる。

【００８３】また、ボリュームデータの計測から最初に
３次元画像を表示するまでのスループットを向上させる
ことができ、計測しながらでもレンダリングパラメータ
の変更やデータの加工を行うことが可能である。さら
に、計測の途中で３次元画像を確認できるため、計測を
途中からやり直すことも可能となり、全体としての効率
も向上させることができる。

【００８４】さらに、連続的に計測され、転送されてく
るようなデータに対しても、常に最新のボリュームデー
タを希望のレンダリングパラメータで表示することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の一実施例を示す図である。

【図２】図１の３次元画像生成装置の構成例を示す図で
ある。

【図３】本発明による３次元画像生成処理の分割例を示
す図である。

【図４】図３における３次元画像生成処理の分割方法を
示すフローチャートである。

【図５】図４における物体の表面探索について、２次元
に簡略化した例で説明する図である。

【図６】図５の物体表面の探索方法を示すフローチャー
トである。

【図７】本発明に係る３次元画像生成処理の原理を示し
た図である。

【図８】本発明に係る別の処理の分割方法を示す図であ
る。

【図９】本発明に係る時系列での処理を表す図である。

【図１０】図１におけるボリュームデータ記憶装置の構
成例を示した図である。

【図１１】図１０のボリュームデータ記憶装置を用いた
データ記憶方法の実施例のフローチャートである。

【図１２】図１に示した本発明の別の構成例の一部を示
した図である。

【図１３】本発明に係るボリュームデータと投影面の位
置関係を示した図である。

【図１４】back-to-front法に必要なメモリの一例を示
した図である。

【図１５】back-to-front法を用いて計算する場合のフ
ローチャートの一例である。

【図１６】front-to-back法に必要なメモリの一例を示
した図である。

【図１７】front-to-back法を用いて計算する場合のフ
ローチャートの一例である。

【図１８】図１０における一データセット記憶領域の管
理方法に関する実施例を示した図である。

【図１９】連続計測データの表示例である。

【符号の説明】

１３次元データ計測装置２ボクセルデータ変換処理部３ボリュームデータ取得装置４３次元画像生成装置５３次元画像出力装置６入力装置７ボリュームデータ記憶装置８３次元画像生成処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野耕一神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 - 15/70 A61B 6/00 - 6/14 G06F 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像生成の対象である表示対象物が配置さ
れた３次元空間内の各位置における視覚的属性の分布を
表すボリュームデータ、および出力すべき画像の特性を
決定するレンダリングパラメータに基づき、前記表示対
象物を投影面上に投影して得られる３次元画像を生成し
出力する３次元画像生成装置において、前記ボリュームデータを取得するボリュームデータ取得
手段と、取得されたボリュームデータを記憶するボリュ
ームデータ記憶手段と、前記レンダリングパラメータを入力するための入力手段
と、複数のプロセッサで構成される３次元画像生成処理手段
であって、前記３次元画像の生成処理に要する計算量
を、前記ボリュームデータ記憶手段に記憶されたボリュ
ームデータの一部に基づいて推定し、推定された計算量
に基づき、前記複数のプロセッサのそれぞれに割り当て
るべき計算量がほぼ均等となるように該生成処理を分割
し、分割された各生成処理を、前記ボリュームデータ記
憶手段に記憶されたボリュームデータおよび入力された
レンダリングパラメータに基づき前記複数のプロセッサ
によって並列実行して、前記３次元画像を生成する３次
元画像生成処理手段と、生成された３次元画像を出力する画像出力手段とを有す
ることを特徴とする高速３次元画像生成装置。
【請求項２】請求項１に記載の高速３次元画像生成装置
において、前記計算量は、前記ボリュームデータを構成するボクセ
ルのうち前記表示対象物の表面であって前記投影面側か
ら見える最前の表面に位置する表面ボクセルの個数に基
づき推定され、前記３次元画像の生成処理の分割は、該
表面ボクセルの個数がほぼ均等となるように行うことを
特徴とする高速３次元画像生成装置。
【請求項３】請求項１に記載の高速３次元画像生成装置
において、前記計算量は、前記表面ボクセルのボクセル値に基づい
て推定され、前記３次元画像の生成処理の分割は、該ボ
クセル値の総和がほぼ均等となるように行うことを特徴
とする高速３次元画像生成装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
高速３次元画像生成装置において、前記３次元画像生成処理手段を構成する複数のプロセッ
サは、前記ボリュームデータ記憶手段に記憶されたボリ
ュームデータの一部に基づいて行う前記計算量の推定の
処理を並列実行することを特徴とする高速３次元画像生
成装置。
【請求項５】請求項１に記載の高速３次元画像生成装置
において、前記３次元画像生成処理手段は、前記投影面上で前記３
次元画像の生成処理を行うべき画素の画素間隔より広い
間隔をもって該投影面内に位置する第１の画素群から法
線方向に、前記３次元空間を表すボリュームデータを構
成するボクセル値を、順次、前記画素間隔より広い間隔
で再計測し、再計測した結果得られる前記ボクセル値が予め指定され
たしきい値を超える位置であって、かつ、前記法線の各
々の上で最も前記投影面に近い位置のそれぞれからなる
第１の位置群を決定し、前記画素のうち前記第１の画素群以外の画素からなる第
２の画素群の各画素を通る法線上の位置であって、か
つ、該画素の周囲の１つまたは複数の前記第１の画素群
の画素に対応する前記第１の位置群の位置に基づいて補
間される位置のぞれぞれからなる第２の位置群を決定
し、前記第１の位置群および前記第２の位置群の各位置に存
在するボクセルのボリュームデータを前記複数のプロセ
ッサの個数に分割することを特徴とする高速３次元画像
生成装置。
【請求項６】請求項５に記載の高速３次元画像生成装
置において、前記３次元画像生成処理手段は、前記第１の位置群およ
び前記第２の位置群を決定する処理を、前記複数のプロ
セッサによって並列実行することを特徴とする高速３次
元画像生成装置。
【請求項７】請求項１に記載の高速３次元画像生成装置
において、既に取得されている既存ボリュームデータが新規ボリュ
ームデータに更新された場合、前記３次元画像生成処理
手段における前記既存ボリュームデータに係る３次元画
像生成処理と、前記ボリュームデータ取得手段における
前記新規ボリュームデータの取得とを並列実行すること
によって、前記画像出力手段における前記既存ボリュー
ムデータおよび前記新規ボリュームデータに係る３次元
画像の出力を連続して行なうことを特徴とする高速３次
元画像生成装置。
【請求項８】請求項７に記載の高速３次元画像生成装置
において、前記投影面を前記ボリュームデータ記憶手段に入力され
た１計測断面分のボリュームデータに対応する前記表示
対象物の断面の面方向に対して垂直な方向に位置せしめ
た状態で、１計測断面分の前記新規ボリュームデータが
取得された場合、既に前記入力手段によって入力されて
いるレンダリングパラメータに基づき、該１計測断面分
の新規ボリュームデータに対応する３次元画像を生成す
ることを特徴とする高速３次元画像生成装置。
【請求項９】請求項７に記載の高速３次元画像生成装置
において、前記３次元画像生成処理手段は、前記投影面と前記表示
対象物との前記３次元空間における位置関係が固定さ
れ、前記ボリュームデータ記憶手段に前記新規ボリュー
ムデータが新たに記憶された場合、前記既存ボリューム
データおよび前記新規ボリュームデータに基づき、最新
の３次元画像を生成することを特徴とする高速３次元画
像生成装置。
【請求項１０】請求項１記載の高速３次元画像生成装置
であって、前記３次元画像生成処理手段は、既に取得されている既
存ボリュームデータが新規ボリュームデータに更新され
た場合、前記新規ボリュームデータが蓄積していく方向であるデ
ータ蓄積方向に基づき、画像生成に係る計算の計算手法
を使い分けることを特徴とする高速３次元画像生成装
置。
【請求項１１】請求項１０に記載の高速３次元画像生成
装置において、前記データ蓄積方向が視線方向に対して９０度を越える
角をなす場合は、該視線方向の軸上で前記投影面から遠
いボクセルのボクセル値および該ボクセルにおける反射
光量に基づき該投影面に近いボクセルにおける反射光量
を求める計算手法を使い、前記データ蓄積方向が視線方向に対して９０度未満の角
をなす場合は、該視線方向の軸上で前記投影面に近いボ
クセルのボクセル値および該ボクセルにおける透過光量
に基づき該投影面から遠いボクセルにおける透過光量を
求める計算手法を使うことを特徴とする高速３次元画像
生成装置。
【請求項１２】請求項１記載の高速３次元画像生成装置
であって、前記３次元画像生成処理手段は、既に取得されている既
存ボリュームデータが新規ボリュームデータに更新され
た場合、該新規ボリュームデータを蓄積しながら該既存
ボリュームデータに係る３次元画像生成処理を並行して
行なうことにより、連続して変化する対象物の画像を連
続的に表示することを特徴とする高速３次元画像生成装
置。
【請求項１３】複数のプロセッサで構成された３次元画
像生成処理装置により、画像生成の対象である表示対象
物が配置された３次元空間内の各位置における視覚的属
性の分布を表すボリュームデータから前記表示対象物を
投影面上に投影して得られる３次元画像を生成し出力す
る３次元画像生成方法において、前記投影面を構成する画素のうち、前記表示対象物が投
影される第３の画素群と投影されない第４の画素群とを
前記ボリュームデータの一部を用いて判別し、少なくとも前記第３の画素群がほぼ均一に分配されるよ
うに各画素を前記複数のプロセッサに割り当て、前記複数のプロセッサは、割り当てられた画素につい
て、前記ボリュームデータに基づく３次元画像生成のた
めの処理を並列実行することを特徴とする高速３次元画
像生成方法。