JP7205189B2 - レンダリング装置、レンダリング方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance
Imaging)から得られる断層画像群(3次元のボリュームデータ)に対して、レイキャスティング法によるレンダリング処理を実行し、ボリュームレンダリング画像やMIP(Maximum Intensity Projection)画像などの2次元のレンダリング画像を生成・描画する技術が普及している。
図1は、レンダリング装置1が実行するレンダリング処理の概要を示す図である。図に示すように、レンダリング装置1は、複数の断層画像(図の例では、512×512ピクセルの370枚の胸部CT画像)に基づいてレイキャスティング法に基づくレンダリング処理を実行し、所定の視点から被検体を観察したレンダリング画像(ボリュームレンダリング画像やMIP(Maximum Intensity Projection)画像)を生成する。
図2は、本実施の形態におけるレンダリング装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。図2に示すように、レンダリング装置1は、制御部11、記憶部12、メディア入出力部13、通信制御部14、入力部15、表示部16、周辺機器I/F部17等が、バス18を介して接続される汎用のコンピュータで実現される。但し、これに限ることなく、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
次に、レンダリング装置1が扱うデータ内容について説明する。
断層画像群Doは、被検体(人体)を頭尾軸に沿って所定のスライス間隔で連続的に撮影した複数の断層画像(CT画像)である。各断層画像はDICOM形式の2次元の画像データである。DICOM形式は、1ファイルにヘッダ部と画像データ部を含む医療画像で一般的に用いられる画像フォーマットであり、画像撮影時のパラメータや診断情報を保存しておくことができる。
-32768≦Do(x、y、z)≦32767
0≦x≦Sx-1、0≦y≦Sy-1、0≦z≦Sz-1
解像度:Rxy、解像度Rz
0≦Do(x、y、z)≦255
0≦x≦Sx-1、0≦y≦Sy-1、0≦z≦Sz-1
解像度:Rxy、解像度Rz
カラーマップCmapは、信号値vと色値(具体的にはRGB値)及び不透明度(α値)との対応関係を定義するものであり、信号値vを24ビットの色(RGB値)及び8ビットの不透明度(α値)に変換する関数(実体的には2次元のデータテーブル)として表現可能である。例えば、16ビットの断層画像群Do((式1)参照)に適用されるカラーマップCmapは次のように定義される。
0≦Cmap(v、n)≦255
-32768≦v≦32767
n=0(R)、1(G)、2(B)、3(α)
0≦Cmap(v、n)≦255
0≦v≦255
n=0(R)、1(G)、2(B)、3(α)
クリッピング領域ROI(Region of Interest)は、断層画像群Doにおける関心領域であり、本実施の形態では、クリッピング領域ROIは直方体で設定される。クリッピング領域ROIは、以下のように、X軸方向ROI、Y軸方向ROI、Z軸方向ROIによって定義される。
X軸方向ROI:Xs-Xe
Y軸方向ROI:Ys-Ye
Z軸方向ROI:Zs-Ze
尚、クリッピング領域を設定しない場合は、Xs=0、Xe=Sx-1、Ys=0、Ye=Sy-1、Zs=0、Ze=Sz-1となる。
マスクデータMaskは、断層画像群Doの各画素(x、y、z)の可視/不可視の情報を保持する3次元データであり、以下のように定義される。
Mask(x、y、z)= 0(不可視)または1(可視)
0≦x≦Sx-1、0≦y≦Sy-1、0≦z≦Sz-1
解像度:Rxy、解像度Rz
補正テーブルSαは、断層画像群Doの各画素(x、y、z)に対応する不透明度の補正倍率を格納するデータテーブルであり、以下のように定義される。補正テーブルSαによって、オパシティカーブで規定される信号値に応じた不透明度を各画素毎に調整することができる。
0≦Sα(x、y、z)≦1
0≦x≦Sx-1、0≦y≦Sy-1、0≦z≦Sz-1
ボリュームレンダリング画像Imageは、レイキャスティング法に基づいてボリュームレンダリング画像を生成する処理(図18参照)によって得られるフルカラー(24ビット)の2次元画像(Size×Sizeの画像)であり、以下のように定義される。
0≦Image(x、y、n)≦255
0≦x≦Size-1、0≦y≦Size-1
n=0(R)、1(G)、2(B)
MIP画像Imageは、レイキャスティング法に基づいてMIP画像を生成する処理(図23参照)によって得られるモノクロ(8ビット)の2次元画像(Size×Sizeの画像)であり、以下のように定義される。MIP画像Imageを生成する段階では、階調は元のDICOM画像の信号値のままモノクロ(16ビット)で計算する方法が一般的であり、Image(x、y)は-32768≦Image(x、y)≦32767の値をもつ場合があるが、表示される段階では以下のようにモノクロ(8ビット)に変換される。
0≦Image(x、y)≦255
0≦x≦Size-1、0≦y≦Size-1
有効ボクセル領域Vrは、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセル(以下、「有効ボクセル」とも表記する)を全て含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体領域であり、以下のように、X軸方向ROI、Y軸方向ROI、Z軸方向ROIによって定義される。ここで「ボクセル値」とは、各ボクセルに対応づけられる数値情報であり、モダリティで測定された信号値(例えばCT撮影の場合はCT値)や、信号値をカラーマップCmapに通して得られる不透明度や色値、などを含む。
X軸方向ROI:Xis-Xie
Y軸方向ROI:Yis-Yie
Z軸方向ROI:Zis-Zie
図3(a)は、従来のレイキャスティング法を表す概念図である。レイキャスティング法では、投影面(レンダリング画像)の各画素から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出する。この際、図に示すように、レイキャスティング計算を開始する起点(視点座標系において仮想光線を照射する起点)の座標(起点座標)を探索する必要がある。
図3(b)は、本開示における新規のレイキャスティング法を表す概念図である。本開示では、図3(b)に示すように、ボクセル空間Rにおいて、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルである有効ボクセルを全て含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域Vrとして算出する。
また本開示では、複数のCPUコアを用いて、有効ボクセル領域Vrを高速に算出する。具体的には、断層画像群Doから構成されるボクセル空間RをZ軸方向に等分割し、分割した各ボクセル空間に対してそれぞれ有効ボクセル領域を算出する処理(有効ボクセル領域算出処理)を実行する。この際、レンダリング装置1は、各ボクセル空間に対する各有効ボクセル領域算出処理を、レンダリング装置1が備える複数のCPUコアに別々に割り当てることで、各有効ボクセル領域算出処理を並行して実行させる。そして、算出された各有効ボクセル領域を統合してボクセル空間R全体における有効ボクセル領域Vrを算出する。このように、ボクセル空間Rを分割し、分割したボクセル空間ごとに有効ボクセル領域を並行して算出し、算出した各有効ボクセル領域を統合する方法をとることで高速に有効ボクセル領域Vrを求める。
また本開示では、複数のCPUコアを用いて、レンダリング画像の投影面の画素値を計算するレンダリング処理を高速に実行する。具体的には、レンダリング画像の投影面を複数の画素領域に分割したうえで、各画素領域に対してそれぞれレンダリング処理を実行する。この際、レンダリング装置1は、各レンダリング処理を、レンダリング装置1が備える複数のCPUコアに別々に割り当てることで、各レンダリング処理を並行して実行させる。レンダリング処理の並行化についても、図7と同様にWindowsマルチタスク・オペレーティングシステムの仕組みを用いて実現される。
次に、図10~図25を参照しながら、レンダリング装置1の動作について説明する。
図10は、レンダリング装置1の全体の動作を示すフローチャートである。
(2)下限値Lmin=(Dmax-Dmin)・γ+Dmin、上限値Lmax=(Dmax-Dmin)・(1-γ)+Dminを設定する。ここで、γは階調圧縮画像のコントラスト調整幅で、0に近いほどコントラストが増大する(但し、輝度が小さくなる)。通常はγ=0.1に設定する。
Do(x、y、z)
=(Do(x、y、z)-Lmin)・255/(Lmax-Lmin)
但し、Do(x、y、z)>255の場合はDo(x、y、z)=255、Do(x、y、z)<0の場合はDo(x、y、z)=0に飽和させる。
図11~図15を参照して、図10のステップS3において実行される有効ボクセル領域Vrを算出する処理について説明する。
図11は、有効ボクセル領域Vrを算出する処理の全体の流れを示すフローチャートである。
制御部11は、まず、ボクセル空間RをZ軸方向に等分割する(図11のステップS11)。ここでは、図6に示したように、断層画像群Doから構成されるボクセル空間RをZ軸方向に4分割するものとする。すなわち、ボクセル空間R全体が、ボクセル空間R(0)、R(1)、R(2)、R(3)に分割される。
x>Xmax(i)の場合: Xmax(i)=x
y<Ymin(i)の場合: Ymin(i)=y
y>Ymax(i)の場合: Ymax(i)=y
z<Zmin(i)の場合: Zmin(i)=z
z>Zmax(i)の場合: Zmax(i)=z
すなわち、制御部11は、ボクセル空間R(i)内のボクセルをクリッピング領域ROI内の範囲で走査し、ボクセル空間R(i)内における有効ボクセル(不透明ボクセル)のXYZ軸方向の最小座標および最大座標を決定する。
V8=(Do(x、y、z)-Lmin)・255/(Lmax-Lmin)
断層画像群Doの信号値が8ビットの場合:
V8=Do(x、y、z)
x>Xmax(i)の場合: Xmax(i)=x
y<Ymin(i)の場合: Ymin(i)=y
y>Ymax(i)の場合: Ymax(i)=y
z<Zmin(i)の場合: Zmin(i)=z
z>Zmax(i)の場合: Zmax(i)=z
すなわち、制御部11は、ボクセル空間R(i)内のボクセルをクリッピング領域ROI内の範囲で走査し、ボクセル空間R(i)内における有効ボクセル(信号値が所定の閾値以上のボクセル)のXYZ軸方向の最小座標および最大座標を決定する。
以上のように、複数のCPUコアを用いることで、各ボクセル空間R(i)(i=0~3)に対する各有効ボクセル領域Vr(i)(i=0~3)が並行して算出される。
制御部11は、ステップS12(図12、図13)において算出した各ボクセル空間R(i)(i=0~3)の各有効ボクセル領域Vr(i)(i=0~3)に基づいて、ボクセル空間R全体における有効ボクセル領域Vrを算出する(図11のステップS13)。
制御部11は、まず、i=0に初期化し、ボクセル空間Rの有効ボクセルのXYZ軸方向の最小座標(Xmin、Ymin、Zmin)および最大座標(Xmax、Ymax、Zmax)を、Xmin=Xe、Xmax=Xs、Ymin=Ye、Ymax=Ys、Zmin=Ze、Zmax=Zsに初期化する(図15のステップS51)。
Xmax(i)>Xmaxの場合: Xmax=Xmax(i)
Ymin(i)<Yminの場合: Ymin=Ymin(i)
Ymax(i)>Ymaxの場合: Ymax=Ymax(i)
Zmin(i)<Zminの場合: Zmin=Zmin(i)
Zmax(i)>Zmaxの場合: Zmax=Zmax(i)
Xie=Xmax+1とし、Xie>Xeの場合、Xie=Xe
Yis=Ymin-1とし、Yis<Ysの場合、Yis=Ys
Yie=Ymax+1とし、Yie>Yeの場合、Yie=Ye
Zis=Zmin-1とし、Zis<Zsの場合、Zis=Zs
Zie=Zmax+1とし、Zie>Zeの場合、Zie=Ze
図16は、図10のステップS4において実行されるレンダリング処理の全体の流れを示すフローチャートである。
制御部11は、まず、レンダリングの投影面を複数の画素領域に分割する(図16のステップS61)。ここでは、図3に示したように、レンダリングの投影面をY軸方向に4分割(等分割)するものとする。すなわち、レンダリングの投影面が、4つの画素領域P(0)、P(1)、P(2)、P(3)に分割される。
制御部11は、ステップS62において得られた各画素領域P(0)~P(3)のレンダリング画像を結合して、全体のレンダリング画像Image(ボリュームレンダリング画像またはMIP画像)を生成する(図16のステップS63)。
図18は、レイキャスティング法に基づいてボリュームレンダリング画像を生成する処理の全体の流れを示すフローチャートである。この処理は、前記したように、投影面を分割した各画素領域P(0)~P(3)に対して並行して実行される。
回転パラメータ行列R:
R=[R11 R12 R13;
R21 R22 R23;
R31 R32 R33]
(ボクセル座標系から視点座標系への座標変換を行うための3×3の行列の逆行列、GUI側はボクセル座標系から視点座標系への座標変換を指示するが、レンダリング側は視点座標系からボクセル座標系に座標変換を行う。)
XYZ軸方向のオフセット:
Xoff、Yoff、Zoff(2次元画面上で指定するため、通常Zoff=0)
クリッピング領域:
X軸方向ROI:Xs-Xe
Y軸方向ROI:Ys-Ye
Z軸方向ROI:Zs-Ze
有効ボクセル領域(外接直方体領域):
X軸方向ROI:Xis-Xie
Y軸方向ROI:Yis-Yie
Z軸方向ROI:Zis―Zie
拡大縮小倍率Scale(XYZ軸方向で同一)
Z軸方向変倍率Scz=Rxy/Rz
座標変換サブサンプル・オフセット:X軸方向dx、Y軸方向dy、Z軸方向dz
生成するボリュームレンダリング画像のサイズ:Size(XY軸方向で同一)
仮想光線のサブサンプリング倍率:Sray(通常は1で、値が1より大きいと粗くなり、1未満だと高精細になる。ボリュームレンダリング画像を生成する場合はSray=1、MIP画像を生成する場合はSray=2などに設定する。)
そして、GUIの指示に従い、X軸中心回転Rx、Y軸中心回転Ry、Z軸中心回転Rz(角度単位:ラジアン)のいずれかを逐次指定し、以下のように、各々回転行列Aを生成して回転パラメータ行列Rに右から乗算して、回転パラメータ行列Rを更新する。これにより、GUIの指示により生成されるボクセル座標系から視点座標系への回転行列の逆行列が算出される。
A=[A11 A12 A13;
A21 A22 A23;
A31 A32 A33]
とすると、
X軸中心回転Rxの場合の回転行列Aの各要素は、
A11=1、A12=0、A13=0
A21=0、A22=cosRx、A23=sinRx
A31=0、A32=sinRx、A33=cosRx
Y軸中心回転Ryの場合の回転行列Aの各要素は、
A11=cosRy、A12=0、A13=sinRy
A21=0、A22=1、A23=0
A31=-sinRy、A32=0、A33=cosRy
Z軸中心回転Rzの場合の回転行列Aの各要素は、
A11=cosRz、A12=sinRz、A13=0
A21=-sinRz、A22=cosRz、A23=0
A31=0、A32=0、A33=1
となる。
回転パラメータ行列Rは、R←R×Aと更新される。
そして、制御部11は、Size×(Y2-Y1+1)サイズ(投影面をY軸方向に4分割(等分割)したサイズ)の画素領域に対して、レイキャスティング処理(画素領域の各座標(x、y)毎に色値を算出する処理)を実行する(図18のステップS83)。
制御部11は、まず、生成する24ビット(RGB)のレンダリング画像Image(x、y、n)の初期値を全て0に設定する(Image(x、y、n)=0、n=0(R)、1(G)、2(B))。そして、サブサンプル回数Lとして、各2次元座標(x、y)(0≦x≦Size-1、0≦y≦Size-1)に対して、以下の処理を実行する。
Alpha’=1-(1-Alpha)1/Sray
と補正し、
累積輝度を、
Energy(n)=Energy(n)+Trans/Alpha・Vc(n)/255
透過光強度を、
Trans=Trans・(1.0-Alpha)
と更新する(図19のステップS99)。
ここで、kは強度倍率であり、初期値はk=1.0に設定されている。
すなわち、画素領域の全画素のRGB値が算出されるまで(ステップS102;x≧Size、かつ、ステップS103;y>Y2)、ステップS92~S101の処理を繰り返す。
制御部11は、処理回数をl←l+1に更新し、サブサンプル・オフセット値をdx←dx+1/L、dy←dy+1/L、dz←dz+1/Lに更新する(図LのステップS84)。制御部11は、処理回数lがl>L-1を満たすまで(ステップS84;l>L-1)、ステップS83のレイキャスティング処理を繰り返す。レイキャスティング処理が終了すると、制御部11は、画素領域に対応するレンダリング画像Image(x、y、n)(n≦0≦2)を出力する(図18のステップS85)。
図19のステップS93において実行される有効ボクセル領域Vrと仮想光線との交点のZ座標(Zc)を算出する処理について説明する。
制御部11は、図20に示すように、視点座標系における視点座標(x、y、Zo)および下限座標(x、y、0)に対して各々座標変換を行い、ボクセル座標系における視点座標(x1、y1、z1)および下限座標(x2、y2、z2)を求め、視線ベクトル(vx、vy、vz)の各要素を次のように算出する。
vy=y2-y1
vz=z2-z1
制御部11は、tx=ty=tz=10と初期化し、
1)|vx|≧1の場合、tx1=(Xis-x1)/vx、tx2=(Xie-x1)/vxを算出し、いずれか小さい方をtxに設定する。
2)|vy|≧1の場合、ty1=(Yis-y1)/vy、ty2=(Yie-y1)/vyを算出し、いずれか小さい方をtyに設定する。
3)|vz|≧1の場合、tz1=(Zis-z1)/vz、tz2=(Zie-z1)/vzを算出し、いずれか小さい方をtzに設定する。
制御部11は、視点座標系における交点座標ZcをZc=-1と初期化し、
1)tx≦1の場合
Y=vy・tx+y1、Z=vz・tx+z1を算出する。
Yis≦Y≦YieかつZis≦Z≦Zieの場合(ボクセル座標系における交点が有効ボクセル領域Vr内に存在する場合)、対応する視点座標系における交点Z2=Zo・(1-tx)を算出し、Z2>ZcならばZc=Z2に置換する。
2)ty≦1の場合
X=vx・ty+x1、Z=vz・ty+z1を算出する。
Xis≦X≦XieかつZis≦Z≦Zieの場合(ボクセル座標系における交点が有効ボクセル領域Vr内に存在する場合)、対応する視点座標系における交点Z2=Zo・(1-ty)を算出し、Z2>ZcならばZc=Z2に置換する。
3)tz≦1の場合
X=vx・tz+x1、Y=vy・tz+y1を算出する。
Xis≦X≦XieかつYis≦Y≦Yieの場合(ボクセル座標系における交点が有効ボクセル領域Vr内に存在する場合)、対応する視点座標系における交点Z2=Zo・(1-tz)を算出し、Z2>ZcならばZc=Z2に置換する。
tx、ty、tzは負値をとる場合があり、その場合は交点が視点より手前になる。制御部11は、Zc>Zoの場合、Zc=Zoに補正する。すなわち、図21のように、視点座標系における交点座標が視点より手前(不可視領域)に算出された場合、当該交点座標を視点位置に補正する。
図22のフローチャートを参照して、図19のステップS95において実行される、起点座標zを探索する処理について説明する。
起点座標探索処理(図22)のステップS112およびステップS117において実行される、座標変換を行いボクセルのα値を取得する処理について説明する。
まず座標変換について説明する。
座標変換は、視点座標系をボクセル座標系に変換する処理であり、GUI側の変換処理とは逆になる。GUI側では関心領域ROIによるクリッピング、スケーリング、Z軸方向変倍処理、オフセット(XYZ軸方向同時)、回転、透視変換の順に行うものと仮定し、制御部11は、与えられた視点座標系の3次元座標値(x、y、z)(整数値)に対応するボクセルの実数の座標値(xr、yr、zr)を以下のように算出する。
yy=y-Size/2+dy+Yoff
zz=z・Sray-Size/2+dz+Zoff
yy’=R21・xx+R22・yy+R23・zz
zz’=R31・xx+R32・yy+R33・zz
回転処理後の(xx’、yy’、zz’)を(xx、yy、zz)とする。
yr=yy/Scale+Sy/2
zr=zz/Scale/Scz+Sz/2
続いて、制御部11は、算出したボクセルの座標値(xr、yr、zr)(実数値)に対して、各値に0.5を加算して、以下のように、小数点以下を切り捨て整数化した座標値を(xi、yi、zi)(四捨五入した整数値)を求める。
yi=INT[yr+0.5]
zi=INT[zr+0.5]
そして、制御部11は、有効ボクセル領域Vr、マスクデータMask、または補正テーブルSαが定義されている場合、これらを考慮して、以下のようにボクセルα値を取得する。
α=-1
2)上記1)を満たさない場合
α=Cmap(Do(xi、yi、zi)、3)・Mask(xi、yi、zi)・Sα(xi、yi、zi)
図19のステップS96、S98において実行される、3次元座標値(x、y、z)に対して座標変換を行い、ボクセルα値(Vα)、ボクセルRGB値を取得する処理について説明する。
まず、前記した(11-3-1.座標変換(実数の座標値を取得))と同様の方法で、3次元座標値(x、y、z)に対応するボクセルの実数の座標値(xr、yr、zr)を算出する。
そして、制御部11は、有効ボクセル領域Vrを考慮して、視点座標系の3次元座標値(x、y、z)(整数値)に対応するボクセルの信号値を断層画像群Doに基づいて以下のように抽出する。
D000=-32769(無効の値)
2)上記1)の条件を満たさない場合において、xi+1>Xie、yi+1>Yie、又はzi+1>Zieのいずれかを満たす場合(補間しない)
D000=Do(xi、yi、zi)
D000=Do(xi、yi、zi)
D100=Do(xi+1、yi、zi)
D010=Do(xi、yi+1、zi)
D110=Do(xi+1、yi+1、zi)
D001=Do(xi、yi、zi+1)
D101=Do(xi+1、yi、zi+1)
D011=Do(xi、yi+1、zi+1)
D111=Do(xi+1、yi+1、zi+1)
S000=0
2)上記1)の条件を満たさない場合において、xi+1>Xie、yi+1>Yie、又はzi+1>Zieのいずれかを満たす場合(補間しない)
S000=Mask(xi、yi、zi)・Sα(xi、yi、zi)
S000=Mask(xi、yi、zi)・Sα(xi、yi、zi)
S100=Mask(xi+1、yi、zi)・Sα(xi+1、yi、zi)
S010=Mask(xi、yi+1、zi)・Sα(xi、yi+1、zi)
S110=Mask(xi+1、yi+1、zi)・Sα(xi+1、yi+1、zi)
S001=Mask(xi、yi、zi+1)・Sα(xi、yi、zi+1)
S101=Mask(xi+1、yi、zi+1)・Sα(xi+1、yi、zi+1)
S011=Mask(xi、yi+1、zi+1)・Sα(xi、yi+1、zi+1)
S111=Mask(xi+1、yi+1、zi+1)・Sα(xi+1、yi+1、zi+1)
そして、制御部11は、抽出した補間対象ボクセルの信号値に基づいて、視点座標系の3次元座標値(x、y、z)(整数値)に対応するボクセルのα値Vαを以下のように決定する。
Vα=-1
2)上記1)の条件を満たさず、xi=Xis、xi=Xie、yi=Yis、yi=Yie、zi=Zis、又はzi=Zieのいずれかを満たす場合(有効ボクセル領域Vrの境界面)
Vα=0
Vα=Cmap(D000、3)・S000
Vα=(1-wz)(1-wy)(1-wx)・Cmap(D000、3)・S000+(1-wz)(1-wy)・wx・Cmap(D100、3)・S100+(1-wz)・wy・(1-wx)・Cmap(D010、3)・S010+(1-wz)・wy・wx・Cmap(D110、3)・S110+wz・(1-wy)(1-wx)・Cmap(D001、3)・S001+wz・(1-wy)・wx・Cmap(D101、3)・S101+wz・wy・(1-wx)・Cmap(D011、3)・S011+wz・wy・wx・Cmap(D111、3)・S111
また、制御部11は、抽出した補間対象ボクセルの信号値に基づいて、視点座標系の3次元座標値(x、y、z)(整数値)に対応するボクセルのRGB値(Vc(n))(0≦n≦2)を以下のように決定する。なお、RGB値を取得する場合には、S000、S100、・・・、S111を乗算するマスク処理を行わない。これにより、マスク境界面でのモアレの発生を抑制する。
Vc(n)=0 (0≦n≦2)
2)上記1)の条件を満たさず、xi+1>Xie、yi+1>Yie、又はzi+1>Zieのいずれかを満たす場合(補間しない)
Vc(n)=Cmap(D000、n) (0≦n≦2)
Vc(n)=(1-wz)(1-wy)(1-wx)・Cmap(D000、n)+(1-wz)(1-wy)・wx・Cmap(D100、n)+(1-wz)・wy・(1-wx)・Cmap(D010、n)+(1-wz)・wy・wx・Cmap(D110、n)+wz・(1-wy)(1-wx)・Cmap(D001、n)+wz・(1-wy)・wx・Cmap(D101、n)+wz・wy・(1-wx)・Cmap(D011、n)+wz・wy・wx・Cmap(D111、n) (0≦n≦2)
制御部11は、必要に応じて、次のように陰影計算を行ってもよい。
まず、光源ベクトル(Lx、Ly、Lz)(単位ベクトル)を設定する。例えば、(Lx、Ly、Lz)=(0.57735、0.57735、0.57735)と設定する。また、環境光成分Ab(0≦Ab≦1、例えばAb=0.2)を設定する。
V200=Cmap(Do(xi-1、yi、zi)、3)・Mask(xi-1、yi、zi)・Sα(xi-1、yi、zi)
V010=Cmap(Do(xi、yi+1、zi)、3)・Mask(xi、yi+1、zi)・Sα(xi、yi+1、zi)
V020=Cmap(Do(xi、yi-1、zi)、3)・Mask(xi、yi-1、zi)・Sα(xi、yi-1、zi)
V001=Cmap(Do(xi、yi、zi+1)、3)・Mask(xi、yi、zi+1)・Sα(xi、yi、zi+1)
V002=Cmap(Do(xi、yi、zi-1)、3)・Mask(xi、yi、zi-1)・Sα(xi、yi、zi-1)
Gy=(V010-V020)・Rxy/Rz
Gz=V001-V002
G={Gx2+Gy2+Gz2}1/2
S=(1-Ab)|Gx・Lx+Gy・Ly+Gz・Lz|/G+Ab
を与える。G<1の場合(αが変化しない場合)、制御部11は、輝度値(陰影値)Sとして、S=0を与える。
Vc’(n)=S・Vc(n)
とし、算出されたRGB値Vc(n)(0≦n≦2)の成分を改変する。
次に、レンダリング処理として、レイキャスティング法に基づいてMIP画像を生成する処理を説明する。
制御部11は、まず、生成するモノクロ(16ビット)のMIP画像Image(x、y)の初期値を全て0に設定する(Image(x、y)=0)。また、代表信号値算出モードmode(0:MIP、1:MinIP、2:RaySum)を設定し、各2次元座標(x、y)(0≦x≦Size-1、0≦y≦Size-1)に対して、以下の処理を実行する。
mode=1(MinIP):Vm=32767(最大値を設定)
mode=2(RaySum):Vm=0、cnt=0
Vs>VmならばVm=Vs
mode=1(MinIP mode):
Vs<VmならばVm=Vs
mode=2(RaySum mode):
Vm←Vm+Vs、cnt←cnt+1
すなわち、画素領域の全画素の代表信号値Vmが得られるまで(ステップS142;x≧Size、かつ、ステップS143;y>Y2)、ステップS132~S141の処理を繰り返す。
制御部11は、画素領域に対応するMIP画像Image(x、y)を出力する(図23のステップS123)。
図25のフローチャートを参照して、図24のステップS134において実行される、起点座標を探索する処理について説明する。
起点座標探索処理(図25)のステップS152において実行される、座標変換を行いボクセル信号値Vsを取得する処理について説明する。
まず、前記した(11-3-1.座標変換(実数の座標値を取得))および(11-3-2.座標変換(整数の座標値に変換))と同様の方法で、3次元座標値(x、y、z)に対応するボクセルの整数の座標値(xi、yi、zi)を算出する。
そして、制御部11は、有効ボクセル領域Vr、マスクデータMask、または補正テーブルSαが定義されている場合、これらを考慮して、以下のようにボクセル信号値Vsを取得する。
Vs=-32769
2)上記1)を満たさず、Mask(x、y、z)=0の場合(無効値)
Vs=-99999
3)上記1)2)を満たさない場合(有効値)
Vs=Do(xi、yi、zi)
(12-3-1.座標変換)
まず、前記した(11-3-1.座標変換(実数の座標値を取得))と同様の方法で、3次元座標値(x、y、z)に対応するボクセルの実数の座標値(xr、yr、zr)を算出する。
続いて、前記した(10-2.ボクセル信号値の抽出)と同様の方法で、補間対象のボクセル信号値D000、D100、D010、D001、D101、D011、D111を抽出し、α値スケールS000、S100、S010、S110、S001、S101、S011、S111を設定する。
そして、制御部11は、抽出した補間対象ボクセルの信号値に基づいて、視点座標系の3次元座標値(x、y、z)(整数値)に対応するボクセル信号値Vsを以下のように決定する。
Vs=-32769
2)上記1)の条件を満たさず、S000=0の場合(無効値)
Vs=-99999
3)上記1)2)を満たさない場合において、
xi+1>Xie、yi+1>Yie、またはzi+1>Zieのいずれかを満たすか、或いはS000、S100、S010、S110、S001、S101、S011、S111のいずれかが0の場合(補間しない)
Vs=D000
Vs=(1-wz)(1-wy)(1-wx)・D000+(1-wz)(1-wy)・wx・D100+(1-wz)・wy・(1-wx)・D010+(1-wz)・wy・wx・D110+wz・(1-wy)(1-wx)・D001+wz・(1-wy)・wx・D100+wz・wy・(1-wx)・D011+wz・wy・wx・D111
Do :断層画像群
Cmap :カラーマップ
ROI :クリッピング領域
Mask :マスクデータ
Sα :補正テーブル
Image :レンダリング画像(ボリュームレンダリング画像、MIP画像)
Vr :有効ボクセル領域
Claims (31)
- 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
クリッピング領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出手段は、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記クリッピング領域に含まれるボクセルを、有効ボクセルとする、
レンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
マスク領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出手段は、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記マスク領域に含まれるボクセルまたは前記マスク領域に含まれないボクセルを、有効ボクセルとする、
レンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
前記複数の断層画像を複数の断層画像群に分割する手段と、
分割した断層画像群ごとに、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たす有効ボクセルを全て含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する手段と、
算出した各有効ボクセル領域に基づいてボクセル空間全体における有効ボクセル領域を算出する手段と、を備え、
複数のCPUコアを用いて、各断層画像群に対応する有効ボクセル領域を並行して算出する、
レンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
信号値が所定の閾値以上のボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上において所定の閾値以上の信号値をもつボクセルを抽出し、抽出したボクセルの信号値に基づいて代表信号値を算出し、レンダリング画像の画素値とする、
レンダリング装置。 - 前記レンダリング手段は、
前記代表信号値として、抽出したボクセルの信号値の最大値、最小値または平均値のいずれかを算出する、
請求項4に記載のレンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
不透明度が0でないボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルの色値および不透明度に基づいて、各画素の画素値を算出する、
レンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
前記レンダリング手段は、
視点座標系における回転を定義した回転行列、XYZ軸各方向のオフセット値、XYZ軸方向の拡大又は縮小倍率、Z軸方向の変倍率を含む座標変換パラメータを取得し、
仮想光線上のボクセルの視点座標系における座標を、前記座標変換パラメータに基づいて、ボクセル座標系における座標に変換し、
ボクセル座標系における座標に基づいて近傍の複数のボクセルを特定し、
特定した複数のボクセルのボクセル座標系における座標が前記有効ボクセル領域に含まれる場合は、前記複数のボクセルのボクセル値に基づいて、前記画素値を算出する、
レンダリング装置。 - 前記レンダリング手段は、
特定した複数のボクセルのボクセル座標系における座標が前記有効ボクセル領域に含まれる場合は、特定した複数のボクセルの各信号値に所定の重みを付けて加算し、前記画素値を算出する、
請求項7に記載のレンダリング装置。 - 前記レンダリング手段は、
特定した複数のボクセルのボクセル座標系における座標が前記有効ボクセル領域に含まれる場合は、特定した複数のボクセルの各色値および各不透明度にそれぞれ所定の重みを付けて加算し、前記画素値を算出する、
請求項7に記載のレンダリング装置。 - 複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段と、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段と、
を備え、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の画素ごとに、算出された視点に近い交点を探索開始点として、視線方向に向かって最も近い有効ボクセルの座標を、仮想光線の照射を開始する起点座標として探索する起点座標探索手段と、を更に備える、
レンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段は、
算出された視点から遠い交点までの範囲を探索する、
請求項10に記載のレンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段は、
レンダリング画像の画素ごとに、視線方向に向かって所定のステップ幅で当該画素に対応するボクセルのボクセル値を順次取得しながら、有効ボクセルを探索する、
請求項10または請求項11に記載のレンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段により有効ボクセルが探索されなかった場合、予め決められた所定値を返す、
請求項12に記載のレンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段は、
有効ボクセルが探索された場合、当該有効ボクセルの位置と前記ステップ幅だけ視線方向と逆の方向に戻った位置との間に存在する有効ボクセルを探索する、
請求項12に記載のレンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段は、
視点座標系における回転を定義した回転行列、XYZ軸各方向のオフセット値、XYZ軸方向の拡大又は縮小倍率、Z軸方向の変倍率を含む座標変換パラメータを取得し、
ボクセルの視点座標系における座標を、前記座標変換パラメータに基づいて、ボクセル座標系における座標に変換し、
ボクセル座標系における座標が有効ボクセル領域に含まれる場合は、当該ボクセルの信号値をボクセル値として取得する、
請求項12から請求項14のいずれかに記載のレンダリング装置。 - 前記起点座標探索手段は、
視点座標系における回転を定義した回転行列、XYZ軸各方向のオフセット値、XYZ軸方向の拡大又は縮小倍率、Z軸方向の変倍率を含む座標変換パラメータを取得し、
ボクセルの視点座標系における座標を、前記座標変換パラメータに基づいて、ボクセル座標系における座標に変換し、
ボクセル座標系における座標が有効ボクセル領域に含まれる場合は、当該ボクセルの不透明度をボクセル値として取得する、
請求項12から請求項14のいずれかに記載のレンダリング装置。 - 前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の投影面を複数の画素領域に分割する手段と、
分割した画素領域ごとに、当該画素領域の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を求めるレンダリング処理を実行する手段と、
算出した各画素領域のレンダリング結果に基づいてレンダリング画像を生成する手段と、を備え、
複数のCPUコアを用いて、各画素領域に対する各レンダリング処理を並行して実行する、
請求項1から請求項16のいずれかに記載のレンダリング装置。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
クリッピング領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出ステップは、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記クリッピング領域に含まれるボクセルを、有効ボクセルとする、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
マスク領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出ステップは、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記マスク領域に含まれるボクセルまたは前記マスク領域に含まれないボクセルを、有効ボクセルとする、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
前記有効ボクセル領域算出ステップは、
前記複数の断層画像を複数の断層画像群に分割するステップと、
分割した断層画像群ごとに、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たす有効ボクセルを全て含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出するステップと、
算出した各有効ボクセル領域に基づいてボクセル空間全体における有効ボクセル領域を算出するステップと、を含み、
複数のCPUコアを用いて、各断層画像群に対応する有効ボクセル領域を並行して算出する、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
前記有効ボクセル領域算出ステップは、
信号値が所定の閾値以上のボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリングステップは、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上において所定の閾値以上の信号値をもつボクセルを抽出し、抽出したボクセルの信号値に基づいて代表信号値を算出し、レンダリング画像の画素値とする、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
前記有効ボクセル領域算出ステップは、
不透明度が0でないボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリングステップは、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルの色値および不透明度に基づいて、各画素の画素値を算出する、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
前記レンダリングステップは、
視点座標系における回転を定義した回転行列、XYZ軸各方向のオフセット値、XYZ軸方向の拡大又は縮小倍率、Z軸方向の変倍率を含む座標変換パラメータを取得し、
仮想光線上のボクセルの視点座標系における座標を、前記座標変換パラメータに基づいて、ボクセル座標系における座標に変換し、
ボクセル座標系における座標に基づいて近傍の複数のボクセルを特定し、
特定した複数のボクセルのボクセル座標系における座標が前記有効ボクセル領域に含まれる場合は、前記複数のボクセルのボクセル値に基づいて、前記画素値を算出する、
レンダリング方法。 - コンピュータが、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング方法であって、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出ステップと、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリングステップと、
を含み、
前記レンダリングステップは、
レンダリング画像の画素ごとに、算出された視点に近い交点を探索開始点として、視線方向に向かって最も近い有効ボクセルの座標を、仮想光線の照射を開始する起点座標として探索する起点座標探索ステップと、を更に含む、
レンダリング方法。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
クリッピング領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出手段は、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記クリッピング領域に含まれるボクセルを、有効ボクセルとする、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
マスク領域が設定されている場合には、
前記有効ボクセル領域算出手段は、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たし、かつ前記マスク領域に含まれるボクセルまたは前記マスク領域に含まれないボクセルを、有効ボクセルとする、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
前記複数の断層画像を複数の断層画像群に分割する手段と、
分割した断層画像群ごとに、ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たす有効ボクセルを全て含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する手段と、
算出した各有効ボクセル領域に基づいてボクセル空間全体における有効ボクセル領域を算出する手段と、を備え、
複数のCPUコアを用いて、各断層画像群に対応する有効ボクセル領域を並行して算出する、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
信号値が所定の閾値以上のボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上において所定の閾値以上の信号値をもつボクセルを抽出し、抽出したボクセルの信号値に基づいて代表信号値を算出し、レンダリング画像の画素値とする、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
前記有効ボクセル領域算出手段は、
不透明度が0でないボクセルを有効ボクセルとし、前記有効ボクセル領域を算出し、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルの色値および不透明度に基づいて、各画素の画素値を算出する、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
前記レンダリング手段は、
視点座標系における回転を定義した回転行列、XYZ軸各方向のオフセット値、XYZ軸方向の拡大又は縮小倍率、Z軸方向の変倍率を含む座標変換パラメータを取得し、
仮想光線上のボクセルの視点座標系における座標を、前記座標変換パラメータに基づいて、ボクセル座標系における座標に変換し、
ボクセル座標系における座標に基づいて近傍の複数のボクセルを特定し、
特定した複数のボクセルのボクセル座標系における座標が前記有効ボクセル領域に含まれる場合は、前記複数のボクセルのボクセル値に基づいて、前記画素値を算出する、
プログラム。 - コンピュータを、複数の断層画像から構成される3次元ボクセルに基づいてレンダリング画像を生成するレンダリング装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
ボクセル値が描画対象のボクセルを規定するように予め定められた条件を満たすボクセルを有効ボクセルとし、全ての有効ボクセルを含み、かつ有効ボクセルに外接する直方体を有効ボクセル領域として算出する有効ボクセル領域算出手段、
レンダリング画像の各画素に対して、視線方向のベクトルと前記有効ボクセル領域との交点を算出し、算出された視点に近い交点から視線方向に向かって仮想光線を照射し、仮想光線上のボクセルのボクセル値に基づいて、各画素の画素値を算出するレンダリング手段、
として機能させるプログラムであって、
前記レンダリング手段は、
レンダリング画像の画素ごとに、算出された視点に近い交点を探索開始点として、視線方向に向かって最も近い有効ボクセルの座標を、仮想光線の照射を開始する起点座標として探索する起点座標探索手段と、を更に備える、
プログラム。
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