JPH07141523A - Three-dimensional image display device - Google Patents
Three-dimensional image display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体像を含む３次元画
像データを投影軸に沿って投影処理して投影画像を表示
する３次元画像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image display device for displaying a projected image by projecting three-dimensional image data including an object image along a projection axis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置（Ｘ
線ＣＴ）や磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）等では
マルチスライスの３次元画像データを得ることができ
る。この３次元画像データから抽出した例えば血管、
骨、病変部等の診断対象を立体的に表示することは、診
断や手術計画の立案等に重要な意味を持つ。立体表示の
ための手法には様々なものが用いられているが、その代
表例は投影処理であろう。投影処理は各投影線上の立体
画素を順次探索しながらその特徴量を求め、これら特徴
量の２次元分布として投影画像を作成する処理である。
つまり、投影画像は基本的には一方向から見た画像であ
るので、この画像では見えない部分の形状を含めた診断
対象の全体的形状を子細に認識するためには、投影軸を
移動しながら物体像を回転表示させることが必要にな
る。2. Description of the Related Art X-ray computer tomography apparatus (X
Line CT), a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), or the like can obtain multi-slice three-dimensional image data. For example, blood vessels extracted from this three-dimensional image data,
Displaying a diagnosis target such as a bone or a lesion in a three-dimensional manner has an important meaning for diagnosis and planning of an operation plan. Although various methods are used for stereoscopic display, a typical example is projection processing. The projection process is a process of sequentially searching for three-dimensional pixels on each projection line to obtain a feature amount thereof and creating a projected image as a two-dimensional distribution of these feature amounts.
In other words, since the projected image is basically an image viewed from one direction, in order to finely recognize the overall shape of the diagnosis target including the shape of the part that cannot be seen in this image, the projection axis must be moved. However, it is necessary to rotate and display the object image.
【０００３】従来装置では回転表示はマウスやキーボー
ドを使って次に表示すべき投影画像の投影軸を入力し、
その投影軸にしたがって投影画像が作成され表示される
という一連の過程を繰り返すことで実行されていた。し
たがって、マウスやキーボードの操作を、投影画像の作
成処理スピードを図りながら画像観察と共に行う必要が
あるため非常に煩わしく、観察者は画像観察に集中でき
ないという問題があった。また投影画像の作成処理スピ
ードは動画像として一般的な毎秒３０フレームのフレー
ムレートに追従できず、スムーズな回転表示が廉価装置
で実現できないという問題もある。In the conventional apparatus, the rotation display is performed by inputting the projection axis of the projection image to be displayed next by using the mouse or the keyboard.
It is executed by repeating a series of processes in which a projection image is created and displayed according to the projection axis. Therefore, it is very troublesome to operate the mouse and the keyboard together with the image observation while accelerating the process of creating the projected image, and there is a problem that the observer cannot concentrate on the image observation. There is also a problem that the speed of creating a projected image cannot follow the frame rate of 30 frames per second, which is generally used as a moving image, and smooth rotation display cannot be realized by a low-cost device.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は、回転表示に
要する観察者側の操作量を軽減させて画像観察に専念さ
せることのできる３次元画像表示装置を提供することで
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-mentioned circumstances, and the object thereof is to reduce the amount of operation on the observer side required for rotational display and concentrate on image observation. It is to provide a three-dimensional image display device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、物体像を含む
３次元画像データを表示方向から見た投影画像に変換し
表示する３次元画像表示装置において、任意に入力され
た異なる第１の表示方向と第２の表示方向の両方に直交
する回転軸を中心として前記第１の表示方向から前記第
２の表示方向に至る微小角度毎に回転した複数の表示方
向各々に基づいて複数の投影画像を作成し、前記複数の
投影画像を順次表示することを特徴とする。The present invention is a three-dimensional image display device for converting three-dimensional image data including an object image into a projected image viewed from the display direction and displaying the converted image. A plurality of projections based on each of a plurality of display directions rotated by a small angle from the first display direction to the second display direction about a rotation axis orthogonal to both the display direction and the second display direction An image is created and the plurality of projection images are sequentially displayed.
【０００６】[0006]
【作用】本発明によれば、第１の表示方向と第２の表示
方向を入力するだけで、その間で物体像が自動的且つ微
小角度毎にスムーズに回転表示される。According to the present invention, only by inputting the first display direction and the second display direction, the object image is automatically and smoothly rotated and displayed at every minute angle between them.
【０００７】[0007]
【実施例】以下図面を参照して本発明による装置の一実
施例を説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック
図である。制御／データバス１には、装置全体の動作制
御を司るシステムコントローラ２、Ｘ線コンピュータト
モグラフィ装置（Ｘ線ＣＴ）や磁気共鳴イメージング装
置（ＭＲＩ）等で得られたマルチスライスの３次元画像
データを記憶する画像データ記憶部３、３次元画像デー
タから３次元的な表示画像を作成する画像処理演算部４
が接続される。３次元的な画像としては種々のものがあ
るが、ここでは奥行き方向のＺ軸に平行な複数の投影線
に沿って立体画素を順次探索し、最初に出現した物体を
示す特徴量を投影線毎に抽出し、特徴量を２次元分布し
て表面投影画像を得る表面投影処理を一例に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The control / data bus 1 includes a system controller 2 that controls the operation of the entire apparatus, multi-slice three-dimensional image data obtained by an X-ray computer tomography apparatus (X-ray CT), a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), or the like. The image data storage unit 3 for storing the image data and the image processing operation unit 4 for creating a three-dimensional display image from the three-dimensional image data.
Are connected. There are various three-dimensional images, but here, three-dimensional pixels are sequentially searched along a plurality of projection lines parallel to the Z axis in the depth direction, and the feature amount indicating the object that first appears is projected line. An example will be described of a surface projection process in which each surface is extracted and a feature amount is two-dimensionally distributed to obtain a surface projection image.
【０００８】制御／データバス１には、上記各部の他
に、画像処理演算部４で作成された表示すべき全ての投
影画像を記憶するための画像表示用メモリ５、画像表示
用メモリ５から順番に出力された投影画像を表示する画
像表示部６、投影処理に必要な表示方向等の条件をオペ
レータが入力するためのマウス等の入力部７が接続され
る。The control / data bus 1 includes, in addition to the above-mentioned units, an image display memory 5 for storing all projected images to be displayed, which are created by the image processing operation unit 4, and an image display memory 5 An image display unit 6 for displaying the sequentially output projection images and an input unit 7 such as a mouse for the operator to input conditions such as a display direction necessary for the projection process are connected.
【０００９】次に本実施例の作用を説明する。本発明の
特徴は、回転表示する最初の表示方向と最後の表示方向
とを事前準備として設定するだけで、最初の表示方向か
ら最後の表示方向まで微小角度毎に全ての投影画像が予
め作成され、回転表示の際にはこれらの投影画像を順番
に切換えながら連続表示すものであり、これにより従来
の問題を一掃するものである。Next, the operation of this embodiment will be described. The feature of the present invention is that all the projection images from the first display direction to the last display direction are created in advance at every minute angle only by setting the initial display direction and the final display direction for rotating display as preliminary preparations. During the rotation display, these projection images are sequentially displayed while being sequentially switched, which eliminates the conventional problem.
【００１０】事前準備として、まず、画像処理演算部４
では記憶部３に記憶されている３次元画像データをその
座標系のＺ軸に沿って投影処理して、初期の投影画像を
作成する。この投影画像は画像表示用メモリ５を介して
画像表示部６に表示される。As a preliminary preparation, first, the image processing operation unit 4
Then, the three-dimensional image data stored in the storage unit 3 is projected along the Z axis of the coordinate system to create an initial projected image. This projected image is displayed on the image display unit 6 via the image display memory 5.
【００１１】この状態から入力部の操作により、３次元
画像データの物体を任意に回転させながら図３（ａ）に
示すようにオペレータが所望する表示方向から見た投影
画像を表示させ、図２に示す表示画面内の確定コマンド
を入力部の動きに連動したカーソルで指示することによ
り当該表示方向を確定する。こうして確定された投影画
像を以下「回転開始画像」といい、このときの表示方向
を「表示方向Ａ」というものとする。同様に３次元画像
データの物体を任意に回転させながら図３（ｂ）に示す
ようにオペレータが所望する表示方向Ａとは異なる表示
方向Ｂから見た投影画像を表示させ、その表示方向Ｂを
確定する。表示方向Ｂから見た投影画像を「回転終了画
像」という。オペレータが行う事前作業としては以上で
ある。なお、適宜、同様に表示方向Ａ，Ｂと異なる他の
複数の表示方向を確定してもよい。From this state, by operating the input unit, the projection image viewed from the display direction desired by the operator is displayed while arbitrarily rotating the object of the three-dimensional image data, as shown in FIG. The display direction is confirmed by instructing the confirmation command in the display screen shown in (4) with the cursor linked to the movement of the input unit. The projection image thus determined is hereinafter referred to as "rotation start image", and the display direction at this time is referred to as "display direction A". Similarly, while arbitrarily rotating the object of the three-dimensional image data, a projection image viewed from a display direction B different from the display direction A desired by the operator is displayed as shown in FIG. Determine. The projection image viewed from the display direction B is referred to as a “rotation end image”. That is all for the preliminary work performed by the operator. Note that a plurality of other display directions different from the display directions A and B may be determined as appropriate.
【００１２】このときシステムコントローラ２は、その
内部メモリに初期状態の３次元画像データの各座標を表
示方向Ａから見た回転後の座標に変換するために使用し
た回転行列ＲA と、初期状態の３次元画像データの各座
標を表示方向Ｂから見た回転後の座標に変換するために
使用した回転行列ＲB を保持する。勿論、表示方向Ａ，
Ｂと異なる他の複数の表示方向を確定した場合には、他
の複数の表示方向に関する回転行列も保持する。回転行
列ＲA ，ＲB を次に示す。At this time, the system controller 2 stores in its internal memory the rotation matrix RA used to convert each coordinate of the three-dimensional image data in the initial state into the coordinate after rotation viewed from the display direction A, and the rotation matrix RA in the initial state. The rotation matrix RB used for converting each coordinate of the three-dimensional image data into the coordinate after rotation viewed from the display direction B is held. Of course, the display direction A,
When a plurality of other display directions different from B are determined, the rotation matrices regarding the other plurality of display directions are also held. The rotation matrices RA and RB are shown below.
【００１３】[0013]
【数１】 例えば点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は、回転行列ＲA により回転
後の点ＰA に、回転行列ＲB により回転後の点ＰB に座
標変換される。[Equation 1] For example, the point P (x, y, z) is coordinate-converted into a point PA after rotation by the rotation matrix RA and a point PB after rotation by the rotation matrix RB.
【００１４】[0014]
【数２】 [Equation 2]
【００１５】表示方向Ａ，Ｂが確定されると、システム
コントローラ２は回転軸を計算する。表示方向Ａ，Ｂと
異なる他の複数の表示方向を確定した場合には、経時的
に前後して確定された２つの表示方向毎に複数の回転軸
が計算されることになる。図４に示すように、この回転
軸は常に座標系の原点Ｏを通るように且つ原点Ｏ、点Ｐ
A 及び点ＰB を通る平面の垂直ベクトルに平行な直線線
分として計算される。原点Ｏ（０，０，０）、ＰA （ｐ
Ax，ｐAy，ｐAz）、ＰB （ｐBx，ｐBy，ｐBz）とする
と、回転軸は以下に示すように原点ＯからＰA に向かう
ベクトルＯ→ＰAと原点ＯからＰB に向かうベクトルＯ
→ＰB との外積によりベクトルｅとして求められる。な
おθはＯ→ＰA とＯ→ＰB との内積から求められる表示
方向Ａ−Ｂ間の回転角である。When the display directions A and B are determined, the system controller 2 calculates the rotation axis. When a plurality of other display directions different from the display directions A and B are determined, a plurality of rotation axes are calculated for each of the two display directions determined before and after the passage of time. As shown in FIG. 4, this rotation axis always passes through the origin O of the coordinate system, and the origin O and the point P
It is calculated as a straight line segment parallel to the vertical vector of the plane passing through A and the point PB. Origin O (0,0,0), PA (p
Ax, pAy, pAz) and PB (pBx, pBy, pBz), the rotation axis is a vector O → PA from the origin O to PA and a vector O from the origin O to PB as shown below.
→ It is obtained as the vector e by the cross product with PB. It should be noted that θ is a rotation angle between the display directions A and B obtained from the inner product of O → PA and O → PB.
【００１６】[0016]
【数３】 [Equation 3]
【００１７】次にシステムコントローラ２により、表示
方向Ａに応じて座標変換した座標をさらに回転軸ｅを中
心として微小角度△θ回転した位置に座標変換するため
の回転行列ＲA1を求める。ＲA1は、計算処理の簡易化の
ために、以下に示すように、既に計算済みの回転行列Ｒ
A に、初期状態の座標点を回転軸ｅを中心として微小角
度△θ回転させるための回転行列Ｒ△θを掛け合わせる
ことにより計算する。Next, the system controller 2 obtains a rotation matrix RA1 for coordinate conversion of the coordinates converted according to the display direction A to a position further rotated by a small angle Δθ about the rotation axis e. RA1 is a rotation matrix R that has already been calculated, as shown below, in order to simplify the calculation process.
The calculation is performed by multiplying A by the rotation matrix RΔθ for rotating the coordinate point in the initial state about the rotation axis e by a small angle Δθ.
【００１８】ＲA1＝ＲA ・Ｒ△θ さらに、このＲA1に回転行列Ｒ△θを掛け合わせること
により、表示方向Ａに応じて座標変換した座標をさらに
回転軸ｅを中心として２・△θ回転した位置に座標変換
するための回転行列ＲA2が計算され、このように回転行
列Ｒ△θを順次掛け合わせることにより表示方向Ｂに至
るまでの微小角度△θ毎の全ての回転行列が求められ
る。微小角度△θは、例えば５°に固定されていてもよ
いし、表示方向Ａ−Ｂ間の角度θを所定の分割数で割っ
た変動値であってもよい。なお、微小角度△θを変動値
とする場合、微小角度△θがあまり大きすぎてスムーズ
な回転にならないことを防止するために、微小角度△θ
が所定値を越えるときには２番面の表示方向Ｂが設定で
きないようにすることが望ましい。RA1 = RA.multidot.R.DELTA..theta. Further, by multiplying this RA1 by the rotation matrix R.DELTA..theta., The coordinate converted in accordance with the display direction A is further rotated by 2.multidot..DELTA..theta. The rotation matrix RA2 for coordinate conversion to the position is calculated, and by sequentially multiplying the rotation matrix RΔθ in this way, all rotation matrices for each minute angle Δθ until the display direction B is obtained. The minute angle Δθ may be fixed at, for example, 5 °, or may be a variation value obtained by dividing the angle θ between the display directions A and B by a predetermined division number. When the small angle Δθ is set as the variation value, in order to prevent the small angle Δθ from being too large and not rotating smoothly, the small angle Δθ is set.
It is desirable that the display direction B of the second surface cannot be set when is above a predetermined value.
【００１９】画像処理演算部４では、これら全ての回転
行列ＲA ，ＲA1，ＲA2…ＲB を各別に用いて３次元画像
データを座標変換し、それぞれを投影処理に供すること
により、図５に示すように、回転開始画像から回転終了
画像までの微小角度△θづつ表示方向の異なる複数の投
影画像を作成する。これら回転開始画像から回転終了画
像を含む複数の投影画像は、画像表示用メモリ５に記憶
され、オペレータによる回転表示開始の指示を待つこと
になる。また、表示方向Ａ，Ｂと異なる他の複数の表示
方向が確定された場合には、経時的に前後して確定され
た２つの表示方向毎にその間の複数の投影画像が作成さ
れ、画像表示用メモリ５に記憶される。以上で全ての事
前準備が終了する。The image processing operation unit 4 uses all of these rotation matrices RA, RA1, RA2, ... RB separately to coordinate-convert three-dimensional image data and subject each to a projection process, as shown in FIG. First, a plurality of projection images with different display directions are created by a small angle Δθ from the rotation start image to the rotation end image. The plurality of projection images including the rotation start image to the rotation end image are stored in the image display memory 5, and the operator waits for a rotation display start instruction from the operator. When a plurality of other display directions different from the display directions A and B are determined, a plurality of projected images between the two display directions determined before and after the time series are created, and the image display is performed. It is stored in the memory for use 5. This completes all the preparations.
【００２０】図２に示した順方向表示、逆方向表示、往
復表示のいずれかのコマンドが入力部７の操作により指
定されると、回転表示が開始される。順方向表示では複
数の投影画像は表示方向ＡからＢに向かって順番に表示
され、逆方向表示では複数の投影画像が表示方向Ｂから
Ａに向かって逆順に表示され、往復表示では順方向表示
と逆方向表示とが交互に行われる。表示方向Ａ，Ｂと異
なる他の複数の表示方向が確定された場合には、回転軸
が移動しながら回転表示が行われる。When the forward display, the reverse display, or the reciprocating display command shown in FIG. 2 is designated by the operation of the input unit 7, the rotation display is started. In forward display, a plurality of projected images are displayed in order from display directions A to B, in reverse display a plurality of projected images are displayed in reverse order from display directions B to A, and in forward / backward display, forward display is performed. And reverse display are alternately performed. When a plurality of other display directions different from the display directions A and B are determined, the rotation display is performed while the rotation axis moves.
【００２１】このように本実施例では、回転開始と回転
終了の２つの表示方向を設定するだけで、その間で回転
表示がなされるので、観察者による画像診断が回転表示
のための操作に圧迫されることがなくなる。また、表示
以前に全ての投影画像を作成して保持し、表示のときに
はこれを順次出力しながら回転表示がなされるので、投
影画像の作成処理スピードに遅速にかかわらず、スムー
ズな回転表示が実現される。本発明は上述した実施例に
限定されず、種々変形して実施可能である。As described above, in the present embodiment, the rotation display is performed between the rotation start and the rotation end only by setting the two display directions. Therefore, the image diagnosis by the observer presses the operation for the rotation display. It will not be done. In addition, all the projected images are created and stored before the display, and the rotated display is performed while sequentially outputting this when displaying, so a smooth rotated display is realized regardless of the speed of the projection image creation processing. To be done. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be implemented with various modifications.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、物
体像を含む３次元画像データを表示方向から見た投影画
像に変換し表示する３次元画像表示装置において、任意
に入力された異なる第１の表示方向と第２の表示方向の
両方に直交する回転軸を中心として前記第１の表示方向
から前記第２の表示方向に至る微小角度毎に回転した複
数の表示方向各々に基づいて複数の投影画像を作成し、
前記複数の投影画像を順次表示するようにして、第１の
表示方向と第２の表示方向を入力するだけで、その間で
物体像が自動的且つ微小角度毎にスムーズに回転表示さ
れる３次元画像表示装置を提供できる。As described above, according to the present invention, in a three-dimensional image display device for converting three-dimensional image data including an object image into a projected image viewed from the display direction and displaying the image, a different arbitrarily input image is displayed. Based on each of a plurality of display directions rotated by a small angle from the first display direction to the second display direction about a rotation axis orthogonal to both the first display direction and the second display direction. Create multiple projection images,
By displaying the plurality of projected images in sequence and simply inputting the first display direction and the second display direction, the object image is automatically and smoothly rotated and displayed at every minute angle between them. An image display device can be provided.
【図１】本発明の一実施例による３次元画像表示装置の
ブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の画像表示部の表示画面の一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a display screen of the image display unit of FIG.
【図３】表示方向が確定されたときの表示画面を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a display screen when a display direction is confirmed.
【図４】回転軸を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a rotating shaft.
【図５】２つの表示方向間で微小角度毎に作成される複
数の投影画像を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a plurality of projection images created for each minute angle between two display directions.
１…制御／データバス、２…システムコントローラ、３
…画像データ記憶部、４…画像処理演算部、５…画像表
示用メモリ、６…画像表示部、７…入力部。1 ... Control / data bus, 2 ... System controller, 3
... image data storage section, 4 image processing section, 5 image display memory, 6 image display section, 7 input section.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｔ 1/164 Ｌ 9014−2Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G01T 1/164 L 9014-2G
Claims (1)
表示方向から見た投影画像に変換し表示する３次元画像
表示装置において、任意に入力された異なる第１の表示
方向と第２の表示方向の両方に直交する回転軸を中心と
して前記第１の表示方向から前記第２の表示方向に至る
微小角度毎に回転した複数の表示方向各々に基づいて複
数の投影画像を作成し、前記複数の投影画像を順次表示
することを特徴とする３次元画像表示装置。1. A three-dimensional image display device for converting three-dimensional image data including an object image into a projected image viewed from an arbitrary display direction and displaying the projected image. Creating a plurality of projection images based on each of a plurality of display directions rotated by a small angle from the first display direction to the second display direction about a rotation axis orthogonal to both display directions, A three-dimensional image display device characterized by sequentially displaying a plurality of projected images.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5290382A JPH07141523A (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Three-dimensional image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5290382A JPH07141523A (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Three-dimensional image display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07141523A true JPH07141523A (en) | 1995-06-02 |
Family
ID=17755297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5290382A Pending JPH07141523A (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Three-dimensional image display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07141523A (en) |
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