JPH03220677A - ３次元物体ピック方式 - 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】 ［発明の構成コ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばＣＴスキャナから入力された断層画像
やステレオ視入力された画像から得られる３次元のボク
セルデータ中の任意部分を簡易に指定することのできる
３次元物体ピック方式に関する。

（従来の技術） 近時、画像処理技術の発展に伴い、種々の画像データが
取り扱われるようになってきた。特に最近では３次元画
像データ、例えばＣＴスキャナから入力された断層画像
やステレオ視入力された画像から得られる３次元のボク
セルデータを処理し、そのボクセルデータ中に示される
３次元物体の移動や物体外形の把握、或いはその物体の
体積や寸法等を計測することが種々試みられている。

このようなボクセル内部の３次元物体を特定し、これに
対する種々の計測を行うような場合、従来−船釣にはボ
クセル内部の物体部分の表面をポリゴン等の幾何学図形
のコードデータを用いて近似し、ボクセルに対してピッ
クされた座標がどの図形データの内部に包含されるかを
それぞれ調べている。具体的には、各図形データの方程
式にピック座標を代入してその判別を行い、ピック座標
で特定される３次元物体を特定するものとなっている。

然し乍ら、予めボクセル内部の物体部分の表面をポリゴ
ン等の幾何学図形のコードデータを用いてそれぞれ近似
しておくことは非常に大変な作業である。しかもその近
似精度の点でも種々の問題があり、必ずしもボクセル内
部の３次元物体を、その特徴が十分に反映されるように
近似することができないと云う問題がある。更には処理
対象とする３次元画像を特定する場合には、ボクセルに
対してピックされた座標（３次元座標）を上記各図形デ
ータの方程式に一々代人し、そのピック座標がその図形
データに示される物体表面の内部に包含されるか否かを
判定する必要がある。しかしこの作業には多大な処理負
担と処理時間が掛ることが否めない。従ってボクセル内
部の３次元物体を簡易に指定し、その物体についての計
測等を効率的に行うことができないと云う問題があった
。

しかもボクセル内部に複数の３次元物体が複雑な位置関
係で存在するような場合、これを高精度にピックするこ
とが非常に困難であると云う問題がある。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の３次元画像処理においては、ボクセル
内の任意の３次元物体を特定し、その３次元物体につい
ての計測等を行おうとする場合には、つまり３次元デー
タをピック指定する場合には、予めボクセル内部の３次
元物体の表面を図形プリミティブのコードデータに近似
しておく必要があり、その処理コストが非常に高いと云
う問題があった。またピックされた座標がどの図形ブタ
（コードデータで近似された３次元物体）に属するかを
判定するには、−々各図形コードの方程式にピック座標
を代入して解析する必要があり、その処理負担（処理コ
スト）も非常に大きいと云う問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたちので、そ
の目的とするところは、ボクセルデータ中の任意部分を
対話的に簡易に指定することかでき、その処理コストも
安価な実用性の高い３次元物体ピック方式を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る３次元物体ピック方式は、■　３次元物体
の画像データを包含してなるボクセルデータから作成さ
れる物体ピック用の２次元ピック画像と、 ■　前記ボクセルデータを３次元連結領域てラベリング
したラベリングボクセルと、■　前記ボクセルデータか
らの２次元ピック画像の作成と同様にして、上記ラベリ
ングボクセルとの対応画素が同一のラベル値を持つよう
に前記ラベリングボクセルから作成された２次元ラベル
画像とを用い、例えば２次元ピック画像上でピックされ
た座標を中心とする所定の範囲内で、そのピック点から
最も近い距離にある２次元ラベル画像上でのラベル値を
選択することで前記２次元ピック画像上でピックされた
座標で示される前記２次元ラベル画像上でのラベル値を
求め、このラベル値に従って前記ラベリングボクセルに
おける物体を指定することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、ピック画像を用いて対話的に物体座標
をピックするだけで、そのピック座標により示される２
次元ラベル画像上でのラベル値が求められ、このラベル
値に従ってラベリングボクセルにおける物体が特定され
る。この結果、従来のように複雑な処理を伴うボクセル
表面の図形コードのデータを用いた処理が不要となるの
で、その処理を大幅に単純化することが可能となる。

またピック点がどの図形のプリミティブに属するかを図
形データの方程式を用いて判定する必要がなく、画像に
対するハードウェア機能を用いてその処理を進めること
ができ、その処理速度の高連化を図ることか可能となる
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る３次元物
体ピック方式について説明する。

第１図は実施例方式が適用される画像処理装置の全体的
な概略構成図で、１は装置全体の処理制御を司るＣＰＵ
である。このＣＰＵＩにバス２を介してボクセルメモリ
３，２次元画像メモリ４゜ピック座標処理部５．距離画
像格納手段（バッファ）６．２次元画像処理装置７．お
よび表示処理部８がそれぞれ接続される。この表示処理
部８に画像情報を表示する為のデイスプレィ９が接続さ
れる。

ボクセルメモリ３は、例えばＣＴスキャナから入力され
た断層画像やステレオ視人力された画像から得られた３
次元画像のボクセルデータを格納するものである。ＣＰ
ＵＩはこのボクセルメモリ３に格納されたボクセルデー
タに含まれている３次元物体のデータに対する各種の画
像処理をそれぞれ制御する。

２次元画像処理装置７は前記ボクセルメモリ３に格納さ
れたボクセルデータを視線（２軸）方向に平行投影する
ことで、物体ピック用の２次元ピック画像を生成し、こ
れを表示処理部８に与える。

このようにして生成された２次元ピック画像が表示処理
部８の制御の下でデイスプレィ９に表示され、対話的な
３次元物体のピック処理に供される。

尚、ここでは前記ボクセルメモリ３の各平面がそれぞれ
２次元メモリとしても機能するようになっており、ボク
セルメモリ３に格納された３次元のボクセルデータの各
断面の像が２次元画像メモリ４に選択的に読み出された
り、前記２次元処理装置７での画像処理に供される。

このように構成された本装置の機能を第２図に示す処理
手続きの流れに沿って説明すると、ここでは先ず■ラベ
リングボクセルの作成、■距離画像の準備、■ラベル画
像の準備等の前処理から行われる（ステップａ）。

上記ラベリングボクセルの作成は、前記ボクセルメモリ
３に格納された３次元のボクセルデータに対し、その３
次元空間内における連結領域に対して順次ラベリングす
ることにより行われる。この処理は、具体的にはボクセ
ルを構成する各平面（ｘｙ平面）毎に従来より一般的な
画像処理である２次元のラベリング処理をそれぞれ施し
、連続する２平面毎にそのラベル値の頻度分布を調べ、
成る頻度が存在する場合には上記２つの平面におけるラ
ベルの統合を行うことにより進められる。

例えば第４図（ａ）に示すようなボクセルデータが与え
られ、その中に３つの３次元物体Ａ、Ｂ、Ｃが存在する
ような場合、このボクセルデータをＸｙ平面毎に順次ラ
ベリングし、各平面でのラベル値を統合していくことに
より第４図（ｂ）に示すようなラベルリングボクセルを
得る。この例では、背景のラベル値を［０］とし、物体
Ａのラベル値を［４］、物体Ｂのラベル値を［３］、物
体Ｃのラベル値を［２］としたラベリングボクセルが求
められている。

このようなラベリングボクセルを２軸方向に投影するこ
とにより、第４図（Ｃ）に示すようなラベル画像が求め
られ、前記２次元画像メモリ４に格納される。このラベ
ル画像の作成は、基本的には前述した２次元ピック画像
の生成と同様にして行われ、各平面てのラベル値をその
遠い面から近い面にかけて順次合成していくことにより
なされる。

この際、異なるラベル値の重なり領域が出現した場合に
は、より近い面のラベル値を優先させながら、ラベル画
像の作成か行われる。

一方、この前処理においては、例えば第３図に示すよう
な距離画像を距離画像格納手段６から与え、これを前記
２次元画像メモリ４に格納する。

この距離画像は、その中心点から距離画像各部まての距
離を示すもので、後述するピック点に対するマスクとし
て用いられるものである。

このようにしてラベリングボクセル、ラベル画像、およ
び距離画像を準備した状態で前記デイスプレィ９に表示
されている２次元ピック画像に対してピックされた座標
の取得が行われる（ステップｂ）。このピック点の取得
は前記ピック処理部５にて、２次元ピック画像を表示し
ているディス０ プレイ９上で指定されたｘｙ座標を求めるもので、通常
、エンジニアワークステーション等で用いられている公
知の２次元座標取得手段を用いることにより実現される
。具体的には、マウスによる２次元座標の指定やタブレ
ットを用いた座標の指定等により、２次元ピック画像に
対するピック点の指定が行われ、その座標データを人力
することにより行われる。

しかしてピック座標の取得か行われると、次に上記ピッ
ク座標に従い前述した各物体Ａ、Ｂ、Ｃまでの最短距離
の取得が行われる（ステップＣ）。

この処理は、前述したラベル画像のラベル値［０］の背
景領域を除く領域をマスクとして残し、これらの各マス
クに前述した第３図に示す距離画像をピック点に重ね合
わせ、マスクされた距離画像上での距離値の頻度分布を
求めることによりなされる。具体的には第５図に示すよ
うに距離画像を物体Ａ、Ｂ、Ｃにてマスクして求められ
る図中斜線部の領域について、上記距離画像の距離値の
頻度を求める。そして頻度が非零［≠０コの距離値の１ 中でその値が最小のものを、有る物体についてのピック
点からの最短距離ＤＯとして求める。この第５図に示す
例では、ピック点Ｐを中心とする距離画像をマスクする
ラベリング領域は物体Ｂ、　　Ｃの斜線部で示すラベル
画像部分であり、これらの物体までの最短距離値ＤＯは
、距離画像上でのｍ点での距離値として求められる。

このようにしてピック点Ｐから物体までの最短距離値Ｄ
Ｏか求められた後、」二記ピック点から３次元空間上に
おいて最も近い位置にある物体のラベルの取得が行われ
る（ステップｄ）。この処理は、前述した第３図に示す
距離画像上において、距離値がＤＯとなっている部分を
マスクとして抽出し、これを用いて前述したラベル画像
上におけるラベル値の頻度分布を求める。この場合には
、第６図に示すようにピック点から距離値ＤＯの位置で
非零［≠０１のラベル値を持つ箇所は物体Ｂについての
ラベル値だけとなる。このようにして取得したラベル値
を前記ピック点Ｐで指定される物体のラベル値として取
り込み、前記ラベル画像２ からその物体を特定する。

尚、上述したラベリング処理やウィンドウ処理。

マスク処理、更には頻度分布の計算処理は前述した２次
元画像処理装置７上で実行される。モしてＣＰＵＩはこ
れらの各処理の制御を司り、頻度分布中からの最小値の
選択等を実行することになる。

このように本発明に係る３次元物体ピック方式を適用し
てなる実施例装置では、３次元のボクセルデータをラベ
リングし、このラベリングボクセルを視線方向に合成し
て２次元ラベル画像を求める。一方、前記３次元のボク
セルデータを同様にしてその視線方向に投影して物体ピ
ック用の２次元画像を形成しておく。そしてこのピック
用２次元画像上でピックされたピック点の座標に従い、
第３図に示すような距離画像を前記２次元ラベル画像に
重ね合わせ、ラベル値が非零［≠○コ部分における距離
画像の距離値の頻度分布を求め、頻度が非零［≠０コの
距離値の中での最小値を求め、これをピック点から物体
までの最短距離として求める。

　３ その上で前記ピック点から上記最短距離にある物体のラ
ベル値をマスク処理により求め、そのラベル値を持つ物
体を前記ラベル画像から求め、これをピック点により指
定された物体として特定するものとなっている。

従って本発明によれば、例えばＣＴスキャナから入力さ
れた断層画像やステレオ視人力された画像等の３次元の
ボリューム画像（ボクセル）等の物体部分を２次元画像
処理により簡易に、且つ高速処理により特定することが
できる。特に２次元ラベル画像と距離画像とを導入し、
マスク処理を基本としてピック点からの最短距離値やラ
ベル値を特定していくことだけで、非常に簡易に効率良
く前記ボクセルデータ中の物体を特定することができる
。

換言すれば、２次元画像上でボクセルデータを直接指定
することを可能とする。しかも従来のようにボクセルデ
ータ中の３次元物体表面をポリゴン等の幾何学データに
図形プリミティブに変換しておく必要がないので、その
処理を極めて単純化４ することができる。また前述したようにピック点に対す
る物体の最短距離値やラベル値の取得処理たけで、その
物体を特定できるので、従来のようにピック点がどの図
形のプリミティブに属するか等のチエツクを行うための
複雑な方程式演算が不要となるので、その演算処理負担
を軽減し、処理速度の高速化を図ることが可能となる。

またここで用いられる近傍演算やデータ変換、頻度分布
の計測機能等は、２次元画像処理における基本的なハー
ドウェア機能を用いて実現することができるので、装置
自体の構成の簡素化とその処理速度の高速化を図ること
が可能となる。

更には２次元画像に対するピック処理は、２次元表示さ
れた物体部分の近傍に対して行えば良いので、物体を構
成するボクセルデータを正確に（高精度に）指定する必
要がない。従ってデイスプレィ９上での対話的な処理に
より非常に簡易な操作の下で、所望とする物体を指定す
ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの５ ではない。例えば距離画像の大きさはボクセルデータ中
から取得対象とする物体の大きさに応じて定めれば良い
ものである。具体的には複数種の大きさの距離画像を準
備しておき、これを選択的に用いて物体取得処理を進め
るようにすれば良い。

またラベル画像の作成手法等についても従来より種々提
唱されている手法を適宜用いて各面でのラベル画像を得
、これを視線方向に統合処理していくようにすれば良い
。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ボクセルデータ中
の３次元物体表面をポリゴン等の幾何学データに図形プ
リミティブに変換し、ピック点がどの図形のプリミティ
ブに属するかを複雑な方程式演算を行うことなしに、２
次元画像上でのラベル画像と距離画像とを用いたマスク
処理を基本とする２次元画像処理によりボクセルデータ
中の３次元物体を特定するので、その処理の簡易化と６ 高速化を図り得る等の実用上多大なる効果を奏すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る３次元物体ビック方式につ
いて示すもので、第１図は実施例方式を適用して構成さ
れる画像処理装置の概略構成図、第２図は実施例装置に
おける処理手続きの流れを示す図、第３図は実施例で用
いられる距離画像の例を示す図、第４図はボクセルデー
タからのラベル画像の作成の概念を模式的に示す図、第
５図はピック点から物体までの最短距離値の取得作用を
説明する為の図、第６図はピック点から最短距離にある
物体のラベル値の取得作用を説明する為の図である。 １・・・ＣＰＵ、２・・・ボクセルメモリ、３・・・２
次元画像メモリ、５・・・ピック処理部、６・・・距離
画像格納手段、７・・・２次元画像処理部、８・・・表
示処理部、９・・・デイスプレィ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元物体の画像データを包含してなるボクセル
   データから作成される物体ピック用の２次元ピック画像
   と、前記ボクセルデータを３次元連結領域でラベリング
   したラベリングボクセルと、このラベリングボクセルと
   の対応画素が同一のラベル値を持つように前記ラベリン
   グボクセルから作成された２次元ラベル画像とを用い、 前記２次元ピック画像上でピックされた座標に対応する
   前記２次元ラベル画像の座標のラベル値を求め、このラ
   ベル値に従って前記ラベリングボクセルにおける物体を
   指定することを特徴とする３次元物体ピック方式。
2. （２）２次元ラベル画像からのラベル値の取得は、２次
   元ピック画像上でピックされた座標を中心とする所定の
   範囲内で、ピック点から最も近い距離にあるラベル値を
   選択して求められることを特徴とする請求項（１）に記
   載の３次元物体ピック方式。