JPH09251551A

JPH09251551A - 三次元画像の表示方法

Info

Publication number: JPH09251551A
Application number: JP8059361A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JP3747388B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の断層像を積み上げて積上げ三次元画像
を得、これを任意の方向から見た二次元画像に所定の処
理を行って再構成された三次元画像の表示方法におい
て、被検体目的部位の表面について観察可能であり、か
つそのうちの所望部分についてはその内部の性状をも同
時観察可能で、目的部位全体についてより有効な観察，
診断をなし得、容易に病巣と正常組織を見分けられるよ
うにする。【解決手段】所望方向については、その投影線Ｌ上、
所望のしきい値の条件を満たした位置４０から投影面Ｐ
方向に所定距離進んだ位置４１の画素値を前記処理を行
うことなくそのまま表示する。例えば前記断層像がＣＴ
像の場合、ＣＴ値をそのまま表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＸ線ＣＴ装
置で得られた多数の断層像（ＣＴ像）や、ＭＲＩ装置等
の三次元計測によるボリューム画像を分解して得られた
多数の断層像、あるいはその他の多数の断層像を積み上
げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方向から見た
二次元画像に陰影付け等を行って再構成された三次元画
像（疑似三次元画像）の表示方法の改良に関するもので
ある。以下、Ｘ線ＣＴ装置で得られた多数のＣＴ像によ
る積上げ三次元画像を用いた場合を例に採って説明す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータを利用した上記三次
元画像の構成，表示は、被検体目的部位の外面あるいは
内面形状等、例えば頭部皮膚像や骨像、あるいは血管内
壁面像の外観的な性状の観察，診断に供するものとして
注目されている。

【０００３】このような三次元画像を構成，表示する場
合、それに用いる上記多数の断層像（原画像）の隣り合
う断層像間のピッチ（距離）が粗いと、得られる三次元
画像の画質が劣り、観察しにくいものとなる。そこで、
隣り合う断層像間の画素を補間によって求め、その画素
をも用いて三次元画像を構成，表示することにより画質
を改善する方法が提案されている。この種の画質改善方
法の例として周藤安造，他、共著による「三次元表示に
おける画質改善の一方法」（MEDICAL IMAGING TECHNOLO
GY.August 1988.275頁）がある。以下、これにつき図１
５を参照して説明する。

【０００４】図１５は、隣り合う互いに平行な２つの原
画像（ＣＴ像）１，２が存在し、視点Ｅから投影面Ｐへ
投影を図った例を示す。視点Ｅは任意の点、投影面Ｐの
位置も任意の位置に存在するものであり、この視点Ｅと
投影面Ｐとの位置は投影目的、表示目的によって定ま
る。視点Ｅからの投影面Ｐへの投影法は種々存在する。
視点Ｅを面としてとらえ、この面から投影面Ｐへの平行
な投影線で平行投影する方法や、視点Ｅを点としてとら
え、この点から投影面方向へ放射状に広がる中心投影線
を想定して投影面Ｐに中心投影する方法等、種々の方法
が採用され得る。

【０００５】さて、視点Ｅから投影面Ｐ上の投影点ｐへ
の投影について述べる。視点Ｅから投影点ｐまでの直線
Ｌが投影線であり、この投影線Ｌ上の各画素が、投影点
ｐへの投影すべき画素となる。ここで投影線Ｌは、互い
に平行な２つの原画像１，２に垂直に交わらない投影線
である。すなわち、原画像１，２に対して斜め方向とな
る投影線Ｌを想定している。投影線Ｌ上にあって、Ｑ1
が投影線ＬとＣＴ像１との交点、Ｑ2が投影線ＬとＣＴ
像２との交点である。そして、点Ｑ1の画素値はＣＴ像
１の当該位置の画素値、点Ｑ2の画素値はＣＴ像２の当
該位置の画素値であり、点Ｑ1と点Ｑ2とを結ぶ投影線Ｌ
上の当該Ｑ1，Ｑ2点間をＮ分割（Ｎは整数）したときの
各点の画素値が補間によって求めるべき画素値というこ
とになる。

【０００６】そのためには、まず点Ｑ1と点Ｑ2とを結ぶ
投影線Ｌ上の上記各点（補間点）の座標を特定する必要
がある。いま、ｘ，ｙ，ｚの座標系のもとで、その任意
の一点である補間点（新ＣＴ像点）Ａの位置（ｘ1，ｙ
1，ｚ1）を特定したとする。ここで、ｘ，ｙ，ｚはＣＴ
像１，２等の積み上げた状態での各点の座標を特定する
ための空間座標系であり、ｙは互いに平行な配置のＣＴ
像１，２，…に直交する座標軸を示し、ｘ，ｚはｙに直
交する平面の座標軸である。そして、各ＣＴ像の積上げ
位置（スライス位置）はｙで表現でき、各ＣＴ像の各点
画素位置はｘ，ｚで表現できる。また、ＣＴ像１のｙ位
置をｙ01、ＣＴ値２のｙ位置をｙ02とする。

【０００７】いま、点Ａを通るｙ軸に平行な直線ｍを与
え、この直線ｍとＣＴ像１，２との交点ａ５，ｂ５を、
ａ５（ｘ1，ｙ01，ｚ1），ｂ５（ｘ1，ｙ02，ｚ1）とす
る。点ａ５と補間点Ａとの距離は（ｙ01−ｙ1）、補間
点Ａと点ｂ５との距離は（ｙ1−ｙ02）であり、これら
から、補間点Ａの画素値Ｉａは、点ａ５，ｂ５での画素
値を各々Ｉ01，Ｉ02とすると次式（１）の線形補間式で
求められる。Ｉａ＝｛Ｉ01（ｙ1−ｙ02）＋Ｉ02（ｙ01−ｙ1）／（ｙ01−ｙ02） …（１）一方、ＣＴ像１，２上の上記点ａ５，ｂ５は、画素位置
として実際には存在しないことが多い。これは、ＣＴ像
１，２のＣＴ画素位置が投影分解能に比して粗いためで
ある。例えば、図１５ではＣＴ像１，２の実際の隣り合
う画素位置はａ1，ａ2，ａ3，ａ4，…、ｂ1，ｂ2，ｂ
3，ｂ4，…のように粗い。そして点ａ５，ｂ５にはＣＴ
像１，２の画素は存在しない。そこで、点ａ５，ｂ５の
画素値もその周囲の実際の画素値から補間によって求め
る。点ａ５，ｂ５の画素値Ｉ01，Ｉ02を求めるには、例
えばその点ａ５，ｂ５近傍の各４点ａ1，ａ2，ａ3，ａ
4；ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4の画素値の加重平均値から算出
する方法もあれば、近傍２点の画素値からの線形補間法
によって求める方法もある。

【０００８】以上は補間点Ａについてであるが、他の補
間点Ｂ（ｘ1´，ｙ1´，ｚ1´）の画素値Ｉｂを求める
ためには、同様にｙ軸に平行な直線ｍ´との交点ａ５
´，ｂ５´を求め、この交点ａ５´，ｂ５´の画素値Ｉ
01´，Ｉ02´を補間によって求める。この補間によって
求めた画素値Ｉ01´，Ｉ02´と、交点ａ５´，ｂ５´と
の距離（ｙ01−ｙ1´），（ｙ1´−ｙ02）とを用いて上
式（１）による線形補間を行い、補間点Ｂの画素値Ｉｂ
を求める。

【０００９】上述演算を、投影線Ｌの点Ｑ1と点Ｑ2との
間で基本ピッチ毎に行ってその基本ピッチ毎の補間画素
値を求める。投影線Ｌはその投影法によって種々定めら
れるものであり、このような演算処理を、ＣＴ像１，２
に対する全ての投影線について行う。更に、ＣＴ像１，
２以外での隣り合うＣＴ像についても同様の処理を行っ
て画素値を求める。このようにして求めた画素値の表示
に際しては、投影線Ｌ上の全ての画素値をそのまま表示
したのでは表示内容が極めて不鮮明となるので、視点Ｅ
から遠い距離にある点（画素位置）の画素値は暗くし、
すなわち小さい値とし、また、視点Ｅから近い距離にあ
る点（画素位置）の画素値は明るくする、すなわち大き
な値とする方法（ボクセル法あるいはデプス法等）をと
る。この方法は陰影付け処理と呼ばれるものである。更
に、必要に応じて奥側を除去し一番手前の位置の画素値
のみを表示させる画像処理（隠面処理）を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述補間方法により補
間された画素値をも用いて構成表示された三次元画像の
画質は大幅に向上され、例えば頭部骨像あるいは血管内
壁面像の外観的な性状の観察，診断をより有効なものと
する。特に、血管内壁面像の画質の向上は、対血管術技
における事前の観察，診断あるいはシミュレーション等
に有用である。しかしながら上述従来方法では、上記の
ように被検体目的部位の外面あるいは内面形状を見るこ
と、例えば血管内壁面についていえば、その血管内壁面
を外観的に見ることしかできず、血管内壁面の性状につ
いて観察，診断できるに過ぎなかった。しかし、血管内
壁面に加えて血管壁中組織の性状をも同時観察できれ
ば、血管全体についてより有効な診断をなし得ることは
いうまでもなく、またこのことは血管のみならず、他の
部位についても同様であり、従来、この点についての改
善が要求されていた。

【００１１】本発明の目的は、被検体目的部位の表面、
例えば血管内壁面の性状について観察可能であり、かつ
そのうちの所望部分についてはその内部の性状、例えば
血管壁中組織の性状をも同時観察可能で、血管全体等、
目的部位全体についてより有効な観察，診断をなし得、
容易に病巣と正常組織を見分けられる三次元画像の表示
方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、多数の断層
像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを任意の方
向から見た二次元画像に所定の処理を行って再構成され
た三次元画像の表示方法において、所望方向について
は、その投影線上、所望のしきい値の条件を満たした位
置から投影面方向に所定距離進んだ位置の断層像の画素
値を前記処理を行うことなくそのまま表示することによ
り達成される。

【００１３】病巣と正常組織を見分ける１つの方法とし
て、画素値（断層像がＸ線ＣＴ装置のＣＴ像であるとき
にはＣＴ値、ＭＲＩ装置等の三次元計測によるボリュー
ム画像を分解して得られた断層像であるときは濃度値）
をそのまま表示する方法が有効である。これはＸ線ＣＴ
装置やＭＲＩ装置による断層像で病巣の観察，診断が有
効に行えることと同じ理由による。また、病巣を見つけ
るには目的部位の外面あるいは内面を表示するよりも組
織の内部を表示するほうがよい。特に、血管に関しては
そうである。積上げ三次元画像による再構成三次元画像
は、被検体目的部位の外面あるいは内面形状を見ること
しかできず、内部の性状について観察，診断はできな
い。しかし、陰影付けや隠面処理等を行って再構成され
た三次元画像の表示方法において、所望方向の所定距離
進んだ位置については断層像の画素値（補間方法による
ものも含む）をそのまま表示することとすれば、目的部
位の外面あるいは内面形状を見ると同時に、内部の所望
部分の性状についても見ることができる。

【００１４】これによれば、目的部位の表面の性状につ
いて観察可能で、かつ所望部分についてはその内部の性
状をも同時観察可能となり、目的部位全体についてより
有効な観察をなし得る。特に、血管内壁面の性状につい
て観察可能で、かつ所望部分については血管壁中組織の
性状をも同時観察可能であることによれば、血管全体に
ついてより有効な観察，診断をなし得ることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明するが、それに先立って、まず本発明方法
で用いられる三次元画像構成での中心投影法による座標
変換方法及び隣接２ＣＴ像間での投影線上の位置の画素
値（断層像）の補間方法について説明する。

【００１６】図１１は上記座標変換方法において必要な
座標系や視点Ｅ、投影面Ｐの定義及びそれらの関係を示
す図である。図１１中、ｘ，ｙ，ｚは積上げ三次元画像
（ＣＴ像１，２…）の空間座標系であり、ｙはＣＴ像
１，２…に直交する座標軸、ｘ，ｚはｙに直交する平面
の座標軸であってＣＴ像１，２…上での各画素位置を特
定する座標軸である。投影面Ｐ及び視点Ｅは診断目的や
投影目的によって定まる。また視点Ｅは、平行投影法で
の平面上の視点の１つとしても、中心投影法での視点と
しても考えられるが、図１１では中心投影法での視点を
表わしている。

【００１７】投影面Ｐは、３つのパラメータである角度
α，β及び距離ｈで定義する。ｘ，ｙ，ｚ座標系での原
点０から投影面Ｐに垂線を下ろし、その交点をＮ1とす
る。交点Ｎ1をｘ−ｚ平面に垂直に投影し、その投影点
をＮ2とする。パラメータαは、原点０と交点Ｎ2とを結
ぶ直線とｘ軸とのなす角度、パラメータβは、原点０と
交点Ｎ2とを結ぶ直線と、原点０と交点Ｎ1とを結ぶ直線
とのなす角度である。距離ｈは、視点Ｅから投影面Ｐへ
の垂線Ｌ1上の視点Ｅと垂直交点Ｃ間の距離であり、こ
のパラメータｈは視点Ｅと投影点ｐとの関係を規定す
る。

【００１８】投影面Ｐそのものの座標系をＸ，Ｙとす
る。視点Ｅの位置をＥ（ｘ0，ｙ0，ｚ0）とし、この視
点Ｅからの投影線Ｌの投影面Ｐとの交点（すなわち投影
点）ｐをｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。またｐ（ｘ，ｙ，
ｚ）は、Ｘ，Ｙ座標系でｐ（Ｘ，Ｙ）と表現する。視点
Ｅから投影面Ｐへ垂直に交わる点をｃ（ｘ11，ｙ11，ｚ
11）とし、これをＸ，Ｙ平面上ではＣ（Ｘ，Ｙ）とす
る。更に、ＣＴ像１には、交点Ｑ1の周囲４点ａ1，ａ
2，ａ3，ａ4に画素が存在し、ＣＴ像２には、交点Ｑ2の
周囲４点ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4に画素が存在しているもの
とする。

【００１９】以上の各座標系や位置定義のもとで、ＣＴ
像１，２上の上記点Ｑ1，Ｑ2の算出方法を次に示す。ま
ず、投影面Ｐのパラメータ（α，β，ｈ）と、視点Ｅの
座標（ｘ0，ｙ0，ｚ0）と２つの隣り合うＣＴ像１，２
及びそのＣＴ像１，２のｙ座標値ｙ01，ｙ02とをキーボ
ード等からキー入力し、投影面Ｐを決定する定数ａ，
ｂ，ｃを（２），（３），（４）式によって算出する。
定数ａ，ｂ，ｃは、図１１に示すｘ，ｙ，ｚ座標系の原
点からの、投影面Ｐへのｘ，ｙ，ｚ軸交点への距離であ
る。

【００２０】

【数１】

【００２１】

【数２】

【００２２】

【数３】

【００２３】ここで、ｔ＝ｘ0・cosα＋ｚ0・sinα＋ｙ
0・tanβである。（α，β，ｈ），（ｘ0，ｙ0，ｚ0）
はオペレータによって設定される値である。

【００２４】次に、視点Ｅから投影面Ｐへの垂線Ｌ1
の、投影面Ｐとの交点Ｃ（ｘ11，ｙ11，ｚ11）を
（５），（６），（７）式によって算出する。

【００２５】

【数４】

【００２６】

【数５】

【００２７】

【数６】

【００２８】その後、視点Ｅからの投影線Ｌの、投影面
Ｐとの交点（投影点）ｐの座標ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を
（８），（９），（１０）式によって算出する。

【００２９】

【数７】

【００３０】

【数８】

【００３１】

【数９】

【００３２】ただし、

【００３３】

【数１０】

【００３４】

【数１１】

【００３５】である。なお、Ｘ，Ｙは、投影点ｐの座標
ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の、Ｘ，Ｙ座標系上での座標である。
この投影点ｐの座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）は走査時にＸ＝０〜±
２５６，Ｙ＝０〜±２５６として与えられたものの任意
のＸ，Ｙの組合せ値である。

【００３６】次に、投影線ＬとＣＴ像１，２との交点Ｑ
1，Ｑ2の座標Ｑ1（ｘ0１，ｙ01，ｚ0１）、Ｑ2（ｘ02，
ｙ02，ｚ02）を、（１３），（１４），（１５），（１
６）式によって算出する。

【００３７】

【数１２】

【００３８】

【数１３】

【００３９】

【数１４】

【００４０】

【数１５】

【００４１】ここで、ｙ01はＣＴ像１のｙ座標値、ｙ02
はＣＴ像２のｙ座標値であり、ＣＴ像１，２はｙ座標値
に垂直な平面である。ｙ01，ｙ02はＣＴ像１，２の積上
げ時に入力設定された値である。

【００４２】次に、図１２を参照して本発明方法で用い
られる画素値の補間方法の一例を説明する。本発明方法
における補間画素位置は上記点Ｑ1，Ｑ2のようなＣＴ像
（断層面）上に限らない。図１２は、投影線Ｌ上の２つ
の点Ｄ1，Ｄ2の画素値を用いて補間によりＤ1，Ｄ2間の
補間点Ｍ3の画素値を求める例を示している。ただし、
点Ｄ1，Ｄ2はＣＴ像１，２上にない点である。なお、Ｃ
Ｔ像１上の画素位置ａ1，ａ2，ａ3，ａ4の画素値を各々
Ｑａ1，Ｑａ2，Ｑａ3，Ｑａ4とし、ＣＴ像２上の画素位
置ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4の画素値を各々Ｑｂ1，Ｑｂ2，Ｑ
ｂ3，Ｑｂ4とする。これらの画素値Ｑａ1，Ｑａ2，Ｑａ
3，Ｑａ4；Ｑｂ1，Ｑｂ2，Ｑｂ3，Ｑｂ4は、画素位置ａ
1，ａ2，ａ3，ａ4；ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4がＣＴ像１，２
上にあるので既知である。

【００４３】まず、点Ｄ1，Ｄ2の画素値ＱＤ1，ＱＤ2を
画素位置ａ1，ａ2，ａ3，ａ4;ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4の画
素値から補間によって下記の手順で求める。

【００４４】点Ｄ1からＣＴ像１，２に垂線を延ばし、
各ＣＴ像１，２との交点Ｒ1，Ｒ2の画素値を、画素値Ｑ
ａ1，Ｑａ2，Ｑａ3，Ｑａ4と画素値Ｑｂ1，Ｑｂ2，Ｑｂ
3，Ｑｂ4を用いて補間によって求める。次に、その点Ｒ
1，Ｒ2の画素値を用いて点Ｄ1の画素値を補間によって
求める。点Ｄ2の画素値についても同様の方法で求め
る。点Ｄ1，Ｄ2の画素値ＱＤ1，ＱＤ2を求める式（１
７），（１８）を下記に示す。

【００４５】ＱＤ1＝〔（１−ｄｚ1）｛Ｑａ4（１−ｄｘ1）＋Ｑａ3・ｄｘ1｝＋ｄｚ1｛Ｑａ1（１−ｄｘ1）＋Ｑａ2・ｄｘ1｝〕・（１−ｄｙ1）＋〔（１−ｄｚ1）｛Ｑｂ 4（１−ｄｘ1）＋Ｑｂ3・ｄｘ1｝＋ｄｚ1｛Ｑｂ1（１−ｄｘ1）＋Ｑｂ2・ｄｘ1 ｝〕・ｄｙ1 ……（１７）ＱＤ2＝〔（１−ｄｚ2）｛Ｑａ4（１−ｄｘ2）＋Ｑａ3・ｄｘ2｝＋ｄｚ2｛Ｑａ1（１−ｄｘ2）＋Ｑａ2・ｄｘ2｝〕・ｄｙ2＋〔（１−ｄｚ2）｛Ｑｂ4（１− ｄｘ2）＋Ｑｂ3・ｄｘ2｝＋ｄｚ2｛Ｑｂ1（１−ｄｘ2）＋Ｑｂ2・ｄｘ2｝〕・（１−ｄｙ2） ……（１８）ここで、ｄｘ1はａ1，ａ2間を１に正規化したときの距
離を示す。ｄｙ1はａ1，ｂ1間を１に正規化したときの
距離を示す。ｄｚ1はａ1，ａ4間を１に正規化したとき
の距離を示す。ｄｘ2はｂ1，ｂ2間を１に正規化したと
きの距離を示す。ｄｙ2はａ1，ｂ1間を１に正規化した
ときの距離を示す。ｄｚ2はｂ1，ｂ4間を１に正規化し
たときの距離を示す。ここで、視点Ｅの座標をＥ（ｘ
0，ｙ0，ｚ0）、投影面Ｐ上の投影点ｐの座標をｐ（ｘ
1，ｙ1，ｚ1）、視点Ｅと投影点ｐとの距離をｌとし、
ｘ，ｙ，ｚ方向の増分を、ｉｎｃｘ＝（ｘ1−ｘ0）／ｌｉｎｃｙ＝（ｙ1−ｙ0）／ｌｉｎｃｚ＝（ｚ1−ｚ0）／ｌとしたとき、投影線Ｌ上の視点Ｅから距離ｓにある補間
点Ｍ3の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ＝ｘ0＋ｓ・ｉｎｃｘｙ＝ｙ0＋ｓ・ｉｎｃｙｚ＝ｚ0＋ｓ・ｉｎｃｚと表わされる。

【００４６】また、補間点Ｍ3の画素値は、点Ｄ1，Ｄ2
の画素値ＱＤ1，ＱＤ2を使用して次式（１９）で表わさ
れる。補間点Ｍ3の画素値＝ｒ2・ＱＤ1＋ｒ1・ＱＤ2 …（１９）ただしｒ1，ｒ2は点Ｄ1，Ｄ2間を正規化した場合の補間
点Ｍ3と点Ｄ1，Ｄ2間の正規化された距離であり、ｒ1＋
ｒ2＝１である。式（１９）において、補間点Ｍ3の画素
値として臓器抽出用しきい値を与えた場合、投影線Ｌ上
で該しきい値を満たす座標が直ちに求められことにな
る。

【００４７】上述補間方法を図１３のフローチャートを
併用して更に詳しく述べる。まず、ステップ７０でｘ，
ｙ，ｚ，ｓの初期化を行う。すなわち、ｘ＝ｘ0，ｙ＝
ｙ0，ｚ＝ｚ0，ｓ＝0とする。

【００４８】ステップ７１では、ｙ←（ｙ＋ｉｎｃｙ）
としてＣＴ像１，２間の点を指定する。これで視点Ｅか
ら距離ｓの位置が指定される。ここで、ｉｎｃｙを加え
る前の点を旧ｓ、ｉｎｃｙを加えた後の点を新ｓと定義
する。旧ｓが図１２の点Ｄ1に対応し、新ｓが点Ｄ2に対
応する。

【００４９】ステップ７２では、旧ｓと新ｓとが同じＣ
Ｔ像間（ここではＣＴ像１，２間）に入るか否かを判定
する。具体的には、旧ｓと新ｓのｙ座標の小数点以下を
切り捨てて、整数部が同じか否かを判定する。同じと判
定されたならば、同じＣＴ像間に入ると判定され、異な
ると判定されたならば異なるＣＴ像間に入いると判定さ
れる。

【００５０】図１４は、旧ｓと新ｓとが同じＣＴ像間に
入らない場合を例示する。この場合は、新ｓの位置がＣ
Ｔ像（図１４においてはＣＴ像ｊ＋１）上の点Ｗになる
ようにする。これにより補間に用いる画素点を同じにす
る。この場合、新ｓ点の座標はステップ７３で下記のよ
うに設定する。ｙ＝ＣＴ像のｙ座標ｘ←（ｘ＋ｉｎｃｘ´）ｚ←（ｚ＋ｉｎｃｚ´）ここで、ｉｎｃｘ´＝ｉｎｃｘ・（ＣＴ像ｙ座標−旧ｓのｙ座
標）／ｉｎｃｙｉｎｃｚ´＝ｉｎｃｚ・（ＣＴ像ｙ座標−旧ｓのｙ座
標）／ｉｎｃｙステップ７２で旧ｓと新ｓとが同じＣＴ像間に入ると判
定された場合、新ｓ点の座標はステップ７４で次のよう
に設定される。ｓ←（ｓ＋ｉｎｃｓ）ｘ←（ｘ＋ｉｎｃｘ）ｚ←（ｚ＋ｉｎｃｚ）ステップ７５では、ｓの先端が投影面Ｐに達したか否か
を判定し、達していないならばステップ７６に進む。達
していたならば処理を終了する。ステップ７６では、新
ｓの画素値ＱＤ2を求める。ステップ７７では、新ｓの
画素値ＱＤ2を求める計算が１回目か否かを判定する。
１回目ならばステップ７８でＱＤ1＝ＱＤ2としてメモリ
に格納する。この段階で、点Ｄ1の画素値ＱＤ1が求まっ
たことになり、引き続き点Ｄ2の位置と画素値を求める
ためにステップ７１に戻る。ステップ７７で新ｓの画素
値ＱＤ2を求める計算が１回目でなければ、ステップ７
６で求められた画素値ＱＤ2は点Ｄ2の画素値に相当する
ので２つの補間点が求まっていると判断し、ステップ７
９で旧ｓ，新ｓ間の補間点Ｍ3の画素値を補間によって
求める。旧ｓの画素値はＱＤ1となる。線形補間による
場合は式（１９）を用いて求めるが、非線形補間により
求めてもよい。ステップ８０では、ＱＤ2をＱＤ1とする
ことにより新ｓの画素値を旧ｓの画素値として設定し、
新ｓの位置と画素値を求めるためにステップ７１に跳
ぶ。以後、上述処理を繰り返す。

【００５１】以下、上述補間方法を用いた本発明による
三次元画像の表示方法の実施形態について説明する。図
１は、本発明による三次元画像の表示方法の一実施形態
を説明するためのフローチャートである。ここでは、血
液に造影剤を投与した状態で血管のＣＴ像計測が行わ
れ、多数の血管ＣＴ像が得られ、それらの積上げ三次元
画像を任意の方向から見た血管の二次元画像に陰影付け
等を行って再構成された三次元画像（疑似三次元画像）
の表示において本発明方法が適用される場合について説
明する。

【００５２】上述のようにして得られた積上げ三次元画
像において、臓器抽出用しきい値、ここでは造影剤と血
管壁の境界に相当するＣＴ値（画素値）をしきい値とし
て与え、しきい値処理すると血液と血管壁の境界付近の
画素点、例えば図２中の画素点４０が求まる。

【００５３】血管壁中組織の画素点４１を求めるには投
影線Ｌに沿って点４０から所定距離だけ延長した点を求
めればよい。これを図３により具体的に説明すると、点
ａｉ（ｉ＝１，２，３…）でしきい値（血管壁と造影剤
との境界を表わすＣＴ値）の条件を満たしたら各々所定
距離ｄｓ（しきい値の検出点から所定距離進んだ点まで
の距離）だけ延長した点ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）の画
素点を抽出する。

【００５４】図４は上記所定距離ｄｓを投影線Ｌ毎に変
化させる例を示す。ここでは、デプス画像（視点Ｅか
ら、しきい値処理で抽出した画素点までの距離を画素値
とした画像）の濃度勾配面の法線と投影線Ｌとのなす立
体角θｉ（ｉ＝１，２，３…）の大きいほど距離ｄｓを
大きくする。実際には、ｄｓ＝Ｃ１−Ｃ２・cosθｘ・c
osθｙで近似する。

【００５５】ここで、Ｃ１，Ｃ２はＣ１＞Ｃ２の正の定
数である。またθｘ，θｙは、図５で示すように、 tanθｘ＝（ｆ（ｍ＋１）−ｆ（ｍ−１））／２点間の
距離 tanθｙ＝（ｆ（ｎ＋１）−ｆ（ｎ−１））／２点間の
距離である。ここで、ｆは視点と投影面間の距離を表わす。

【００５６】したがって、投影線Ｌ上の最終抽出点の座
標（ｘ，ｙ，ｚ）は、次のように表わされる。ｘ＝ｘ＿ｅｘ＋ｄｓ・ｉｎｃｘｙ＝ｙ＿ｅｘ＋ｄｓ・ｉｎｃｙｚ＝ｚ＿ｅｘ＋ｄｓ・ｉｎｃｚただし、（ｘ＿ｅｘ，ｙ＿ｅｘ，ｙ＿ｅｘ）は、しきい
値の条件を満たす画素点の座標である。

【００５７】これによる画素座標（ｘ，ｙ，ｚ）のＣＴ
値（このＣＴ値は原画像に存在しなければ補間方法で求
めたＣＴ値）を投影面Ｌ上の点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に相当する
表示メモリのアドレスに格納する。これにより、画素座
標（ｘ，ｙ，ｚ）についてはＣＴ値がそのまま表示され
ることになる。投影線Ｌが臓器面、ここでは血管壁内面
に対して斜めに入射した場合、距離ｄｓを長く設定しな
いとＣＴ値がそのまま表示される画素座標（ｘ，ｙ，
ｚ）は観察，診断に適した血管壁中組織の深い位置には
達しない。図４の例は、そのような不都合を解消でき
る。

【００５８】なお、図５はデプス画像濃度勾配を求める
図で、Ｘ，Ｙは投影面の座標軸、Ｉは画素値を表わす
軸、ｄｉｘ1はデプス画像のＸ方向の濃度差（＝ｉ
（ｎ，ｍ＋１）−ｉ（ｎ，ｍ−１））、ｄｉｙはデプス
画像のＹ方向の濃度差（＝ｉ（ｎ＋１，ｍ）−ｉ（ｎ−
１，ｍ））、θｘはθｘ＝tan^-1（ｄｉｘ1／２）で与え
られる値、θｙはθｙ＝tan^-1（ｄｉｙ1／２）で与えら
れる値、Ｎｘはθｘで定まる直角三角形の斜辺に垂直な
法線ベクトル、Ｎｙはθｙで定まる直角三角形の斜辺に
垂直な法線ベクトルである。

【００５９】図６は投影，表示する画素点の抽出の他の
例を示す。図６において、ＣＴ像の画素値の等高線を考
えると、しきい値の条件を満たす点ｘ（ベクトル表記）
での等高線の法線ベクトルｎは、ｎ＝（ｄｎｘ／ｄｎ，ｄｎｙ／ｄｎ，ｄｎｚ／ｄｎ）ｄｎ＝ｓｑｒｔ（ｄｎｘ²＋ｄｎｙ²＋ｄｎｚ²）と表記される。ここでｄｎｘ，ｄｎｙ，ｄｎｚは画素値
のｘ，ｙ，ｚ方向の変化分である。

【００６０】この例では、点ｘを投影せずに、ベクトル
ｎと反対方向の点ｘ´（表記はベクトル）ｘ´＝ｘ−定数・ｎで指定される画素値を投影面Ｐ上の点Ｐ（Ｘ´，Ｙ´）
に投影する。

【００６１】このとき、Ｘ´，Ｙ´は前記Ｘ，Ｙを変数
とした式（８），（９），（１０）をｘ，ｙ，ｚを変数
として逆に解いた式（明示せず）にｘ´，ｙ´，ｚ´を
代入して得る。これによれば、血管等の場合、壁に垂直
方向のＣＴ値による三次元画像が構成できる。

【００６２】次に、図１に戻り本発明方法を説明する。
まず、ステップ３０において、ｓを初期化する。ｓ＝0
で、ｘ＝ｘ0、ｙ＝ｙ0、ｚ＝ｚ0（視点Ｅの位置）であ
る。次に、ステップ３１で、点（ｘ，ｙ，ｚ）がしきい
値の条件を満たすか否かを判定する。満たすならばその
点を（ｘ＿ｅｘ，ｙ＿ｅｘ，ｚ＿ｅｘ）とし、ステップ
３３へ移り、満たさなければステップ３２へ移る。ステ
ップ３２では、ｓの長さをｉｎｃｓだけ長くして投影線
Ｌ上の次の点を指定する。

【００６３】ステップ３３では、デプス画像（視点−投
影面の画像が格納してある）の点（Ｘ−１，Ｙ）と点
（Ｘ，Ｙ−１）の値も用いてデプス画像の勾配を求め
る。ここで、θｘ，θｙが求まる。ステップ３４では、
上記θｘ，θｙの関数としてｓの延長分ｄｓを求める。
ステップ３５では、ｓをｄｓだけ延ばす。またステップ
３６では、血管壁中組織の点（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
ステップ３７では、点（ｘ，ｙ，ｚ）のＣＴ値を表示メ
モリに格納し、画像として表示する。

【００６４】図７は、サーフェイス法、ボリュームレン
ダリング法等により陰影付けした画像１００の所望部分
を上述本発明方法により得られたＣＴ像の画素値（補間
方法によるものも含む）、ここではＣＴ値をそのまま表
示する部分画像１０１で置き換え表示した血管分岐部分
の表示画像例を示した図である。この場合、画像１００
で血管内壁面の性状について観察し、部分画像１０１で
所望部分の血管壁中組織の性状を同時観察し得る。これ
により、血管内壁面の性状について観察可能で、かつ所
望部分については血管壁中組織の性状をも同時観察可能
であり、血管全体についてより有効な観察，診断をなし
得ることになる。

【００６５】図８は、上記陰影付けした画像１００とＣ
Ｔ像のＣＴ値をそのまま表示した部分画像１０１とを図
７のように重ねて表示せず、並べて表示する場合の例を
示す。ここでは、一方の画像１０１（又は１００）上の
所望の一箇所Ｐ１（Ｐ２）を、マウス等のポインティン
グデバイス１０２の操作で画面上を移動する矢印形カー
ソルＣＵＲ１（ＣＵＲ２）により指示した場合に、他方
の画像１００（又は１０１）の対応位置Ｐ２（Ｐ１）に
矢印形カーソルＣＵＲ２（ＣＵＲ１）が表示されるよう
になされている。これによれば、画像１００と部分画像
１０１との相互位置関係が分かりやすくなる。

【００６６】図９は、サーフェイス法、ボリュームレン
ダリング法等で陰影付けした画像１１０の微分画像１１
１をラプラシアン等を用いて作成し、この上記微分画像
１１１と、画像１１０の所望部分のＣＴ値をそのまま表
示した画像１１２（上記画像１００に対する部分画像１
０１に相当する画像）との合成画像１１３を表示する例
を示す。これによれば、微分画像は線画であって、他の
画像を合成しやすい。

【００６７】図１０は本発明方法が適用可能なハードウ
ェア構成例を示すブロック図である。図１０において、
２００はＣＰＵ、２０１は主メモリ、２０２は磁気ディ
スク、２０３は表示メモリ、２０４はマウスコントロー
ラ、２０８はキーボードで、これらは共通バス２０７に
接続されている。磁気ディスク２０２には、多数のＣＴ
像及び座標変換や陰影付け、隠面処理、更には補間処理
のためのプログラム等が格納されている。ＣＰＵ２００
は、これら多数のＣＴ像及びプログラムを読み出し、主
メモリ２０１を用いて目的部位、例えば血管壁中組織の
所望部についてはＣＴ値をそのままその画素値とした三
次元画像（疑似三次元画像）を構成し、その結果を表示
メモリ２０３に格納し、ＣＲＴモニタ２０５に表示させ
る。キーボード２０８又はマウスコントローラ２０４に
接続されたマウス２０６は、上記三次元画像を構成する
際の、視点位置、補間処理時の所定距離等のパラメータ
等を指定する。得られた三次元画像は必要に応じて磁気
ディスク２０２に格納される。なお、磁気ディスク２０
２に代えて光ディスク、光−磁気ディスク等、他の記憶
装置を用いてもよい。

【００６８】なお、上述実施形態における補間方法とし
ては、線形補間や非線形補間等、種々の補間方法が適用
可能である。また、原画像となる断層像として、Ｘ線Ｃ
Ｔ装置によるＣＴ像を例に採って説明したが、これに限
らず、ＭＲＩ装置等の三次元計測によるボリューム画像
を分解して得られた多数の断層像、あるいは超音波断層
装置の断層像等であってもよい。更に、断層像は血管像
に限らない。また、本発明方法で用いられるしきい値
は、複数、例えば２値設定し、設定された範囲内の値で
特定される位置から投影面方向に所定距離進んだ位置の
断層像の画素値を、陰影付け、隠面処理を行うことなく
そのまま表示するようにしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
数の断層像を積み上げて積上げ三次元画像を得、これを
任意の方向から見た二次元画像に所定の処理を行って再
構成された三次元画像を表示方法において、所望方向に
ついては、その投影線上、所望のしきい値の条件を満た
した位置から投影面方向に所定距離進んだ位置の（断層
像の）画素値を前記処理を行うことなくそのまま表示す
る。例えば前記断層像がＣＴ像の場合、ＣＴ値をそのま
ま表示する。したがって、被検体目的部位の表面、例え
ば血管内壁面の性状について観察可能であり、かつその
うちの所望部分についてはその内部の性状、例えば血管
壁中組織の性状をも同時観察可能で、血管全体等、目的
部位全体についてより有効な観察，診断をなし得、容易
に病巣と正常組織を見分けられるようになるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施形態を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図２】本発明方法を血管内壁の表示に適用した場合の
説明図である。

【図３】本発明方法において投影，表示する画素点を抽
出するときの所定距離ｄｓの設定の一例の説明図であ
る。

【図４】本発明方法において投影，表示する画素点を抽
出するときの所定距離ｄｓの設定の他の例の説明図であ
る。

【図５】図４に示す所定距離ｄｓの設定例を説明するた
めの図である。

【図６】本発明方法において投影，表示する画素点の抽
出の他の例の説明図である。

【図７】本発明方法による表示画像の一例を示す図であ
る。

【図８】本発明方法による表示画像の他の例を示す図で
ある。

【図９】本発明方法による表示画像の更に異なる例の説
明図である。

【図１０】本発明方法が適用可能なハードウェア構成例
を示すブロック図である。

【図１１】本発明方法で用いられる三次元画像構成での
中心投影法による座標変換方法の説明図である。

【図１２】本発明方法で用いられる隣接２ＣＴ像間での
投影線上の位置の画素値補間方法の説明図である。

【図１３】同上補間方法を説明するためのフローチャー
トである。

【図１４】図１３に示すフローチャート中のステップ７
２においてｎｏと判定されたときの処理の説明図であ
る。

【図１５】従来公知の隣接２ＣＴ像間での投影線上の位
置の画素値補間方法の説明図である。

【符号の説明】

２００…ＣＰＵ、２０１…主メモリ、２０２…磁気ディ
スク、２０３…表示メモリ、２０４…マウスコントロー
ラ、２０５…ＣＲＴモニタ、２０６…マウス、２０７…
共通バス、２０８…キーボード。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の断層像を積み上げて積上げ三次元
画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像に所定
の処理を行って再構成された三次元画像の表示方法にお
いて、所望方向については、その投影線上、所望のしき
い値の条件を満たした位置から投影面方向に所定距離進
んだ位置の断層像の画素値を前記処理を行うことなくそ
のまま表示することを特徴とする三次元画像の表示方
法。
【請求項２】所定距離は画素値の濃度勾配が大きくな
るにつれて大きくすることを特徴とする請求項１に記載
の三次元画像の表示方法。
【請求項３】二次元画像に所定の処理を行うことなく
そのまま表示する画素値による画像と、二次元画像に所
定の処理を行って再構成された三次元画像とを隣接表示
し、一方の画像において所望の一箇所を指示すると他方
の画像の対応位置に所定の目印が表示されることを特徴
とする請求項１又は２に記載の三次元画像の表示方法。
【請求項４】所定距離を僅かずつ変えて得られた画素
値による画像を複数枚作成し、それらを連続的に動画表
示することを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか
に記載の三次元画像の表示方法。
【請求項５】所望のしきい値の条件を満たした位置で
の画素値の等高線の法線ベクトル上の、上記位置とは反
対方向に一定距離変位した位置の画素値を投影，表示す
ることを特徴とする請求項１、２、３又は４のいずれか
に記載の三次元画像の表示方法。