JPH0991466A - 疑似三次元画像構成法及び投影画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腹腔鏡で観察したような、疑似三次元画像を
表示させたい。特に、腹腔鏡画像モデルの内側の画面に
血管を併せて表示させるようにしたい。 【解決手段】 Ｘ線ＣＴ画像（３０、３０…）を積み上
げて積み上げ三次元画像を得る。この画像に対して腹腔
鏡画像モデルにより、内部観察結果を中心投影表示させ
る際に、腹腔鏡画像モデルの外側領域と内側領域につい
て、画像抽出用閾値を異ならしめておく。例えば内側領
域については血管抽出用の閾値で画素抽出を行う。こう
して抽出した画素についてボクセル法等により陰影表示
する。かくして、モデルの内側領域についてのみ血管が
抽出されて、その血管に相当した位置での画素値（ボク
セル画素値）があたかも血管の如く模擬的に表示され
る。それ以外の部位については通常の内視鏡的な内部表
示となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡や腹腔鏡で
内部を観察するような疑似三次元画像の表示に好適な疑
似三次元画像の構成方法及び表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ画像を積み上げて三次元画像を
得、これを投影面に投影して疑似三次元画像を得る技術
がある。手術の支援や治療計画の作成支援に使われる技
術である。投影法には平行投影法と中心投影法とがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】外形的な形状や切断形
状を観察するには平行投影法が適するが、内視鏡的な動
きを模擬した投影画像を得たい場合には、中心投影法が
適する。例えば内視鏡や腹腔鏡ではそれを前進させてゆ
くと、視界がどんどん変化してゆく。然も、内視鏡の先
端は小さく、この小さな出力から変化する視界を観察す
ることが要求される。こうした内視鏡であたかも観察し
ているかの如き、模擬的な疑似三次元画像を得るには、
中心投影法が最適である。

【０００４】出願人は、かかる観点、特に内視鏡的な観
察を行った如き投影疑似三次元画像を得るものとして特
願平６−３４９２号の出願を行った。ここで、疑似三次
元画像とは、積み上げ三次元画像を投影面に投影した画
像であるが、投影に際して遠いものは小さく、近いもの
は大きくする陰影づけアルゴリズムに従っての陰影処理
を行い、且つ重ね合う画像位置にあっては遠いものは表
示せず最も近い画素のみを表示させるとの隠面化処理を
行って得た画像のことである。陰影づけアルゴリズムに
はデプス法、サーフェース法、ボリュームレンダリング
法等がある。デプス法は、積み上げ三次元画像上の画素
位置とその画素位置からの投影面上の投影点との距離Ｒ
（中心投影法にあっては距離Ｒとは視点と断層面投影対
象点との距離となる）を基準にして、距離Ｒが大きい
程、投影点での画素値を小さい値にし、距離Ｒが小さい
程、投影点での画素値を大きい値にする処理を云う。サ
ーフェース法は、距離Ｒの代わりに、積み上げ三次元画
像の画素周囲の画素値の大小（即ち傾斜の大小）によっ
て投影点の画素値を付与するやり方をとる。ボリューム
レンダリング法は、奥行き方向にみた各断層面毎にその
透明度を考慮して、透明度に基づく反射と透過とを利用
して反射してきたと想定できる画素値を投影点の画素値
とするやり方をとる。

【０００５】投影面への投影に際しては、積み上げ三次
元画像の画素位置と投影面の投影点との間での座標変換
が不可欠である。この座標変換は、中心投影法に従った
ものとなる。尚、投影面とは座標系Ｘ−Ｙで座標化（ア
ドレス化）された投影メモリである。

【０００６】図８は、中心投影法の説明図である。断層
像３０は、Ｘ線ＣＴ画像であり、積み上げられた断層像
の中の１つの例を示している。積み上げ断層面は、互い
に平行である。積み上げ三次元画像の座標系をｘ、ｙ、
ｚとし、ｙ軸が積み上げ位置を示し、ｘ−ｚ平面がＸ線
ＣＴ画像の断層平面であって、この平面上の座標位置が
（ｘ、ｚ）で定義できることになる。従って、座標値ｙ
でＣＴ画像の積み上げ位置（実際はＣＴ画像番号と等
価）が示され、そのＣＴ画像の画素位置が（ｘ、ｚ）で
示される。

【０００７】図８の投影面２０は、Ｘ線ＣＴ画像３０に
比して任意の傾きを持つ。典型的な例がＸ線ＣＴ画像３
０に平行であり、一般的には平行でない。どんな投影画
像を得たいか、観察目的はどうか等によってその傾きは
決まる。図では、投影面２０は、角度α、βで定義し
た。角度αは、原点から投影面２０に下ろした垂線をｚ
−ｘ面に投影した線が、ｘ軸となす角度、角度βは上記
垂線がｘ−ｚ面となす角度である。

【０００８】図８で視点ｅは中心投影法での視点であっ
て、座標は、ｅ（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）としている。視点ｅ
から投影面２０に下ろした、投影面との直交点をｃ
₁（ｘ_c1、ｙ_c1、ｚ_c1）とし、断層像３０の任意の一点
画素位置Ｓ（ｘ₀、ｙ₀、ｚ₀）の、投影面２０への投影
点をＰ（ｘ、ｙ、ｚ）としている。投影点Ｐに対向する
画素位置Ｓを投影対象点と呼ぶ。更に、投影面２０の座
標系をＸ、Ｙで示す。又、投影面２０はｘ、ｙ、ｚの各
軸と交わるが、そのｘ、ｙ、ｚ軸毎の交点までの距離を
ａ、ｂ、ｃとしている。

【０００９】以上の座標関係のもとでの、画素位置Ｓ
（ｘ₀、ｙ₀、ｚ₀）を投影点Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）に投影す
るための投影対象点Ｓと投影点Ｐとの関係及びＰ（ｘ、
ｙ、ｚ）を投影面上の座標系の座標Ｐ（Ｘ、Ｙ）に変換
する変換式について以下説明する。まず、投影面２０は
ｘ、ｙ、ｚ座標系で定義すると、

【数１】 で表される。またｅ点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）とＰ点（ｘ、
ｙ、ｚ）を通る直線２２はｘ、ｙ、ｚ座標系では、

【数２】 で与えられる。投影面２０がＣ₁点（ｘ_c1、ｙ_c1、
ｚ_c1）で視点と直交することから、

【数３】 としてＰ（ｘ、ｙ、ｚ）のｘ、ｙ、ｚと、この点Ｐの投
影面Ｘ、Ｙ座標系での座標をＰ（Ｘ、Ｙ）とするときの
Ｘ、Ｙとの関係は以下となる。

【数４】 ここで、上記Ｃ₁点（ｘ_c1、ｙ_c1、ｚ_c1）には、例え
ば、視点ｅ（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）から投影面２０に下ろし
た垂線と投影面２０の交わる点（この点と視点ｅ間の距
離はｈ）として、

【数５】 を使ってもよい。

【００１０】尚、投影面と表示画面との関係は以下の通
りである。投影面とは座標系Ｘ−Ｙで定義した投影メモ
リであり、この投影メモリの全部又は切り取った一部を
表示メモリに送りそれを表示画面で表示する。

【００１１】投影面２０に投影された画像を表示装置の
表示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画
素で表示するとき、Ｘ、Ｙは−２５６から＋２５６まで
の値をとる。それぞれのＸ、Ｙに対して（数４）により
ｘ、ｙ、ｚが決まる。ｅ点のｘ₁、ｙ₁、ｚ₁は任意に与
えるので、（数６）により、ｙ₀＝ｄ₀の断層像上で画素
Ｓ点の座標ｘ₀、ｚ₀が決まる。

【数６】 積み上げているために、Ｐ点とｅ点との間には断層像３
０が複数存在し、それに伴って、ｄ₀も複数個あるの
で、１組のＸ、Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ₀、ｚ₀
が決まる。この複数の投影対象点をそのまま投影点に陰
影化して投影すれば重なった表示となり、隠面化処理す
れば一番手前の投影対象点の陰影化後の画素値のみが投
影されることになる。

【００１２】尚、図８中のＬは視点ｅからのＳ点までの
距離を示すもので、このＬはＰ点の画素値（輝度）を求
める際のパラメータ（デプス法上での距離Ｒ）となる。
Ｐ点の画素値は陰影化した画素値である。例えば前述の
デプス法であればＰ点の画素値は、設定された画素値
（輝度）の最大値Ｌｍａｘから上記Ｌを引き算した値に
比例する。以上のような座標変換を、表示画面に相当す
る投影面２０上の全ての点について行う。且つ、全ての
断層像３０について行う。この方法によれば、投影面２
０上に投影されて表示される疑似三次元画像は、あたか
も、対象物内部を内視鏡で見ているような画像となる。

【００１３】しかし上述方法は、食道、気管、腸などの
ように、対象内部に元々あいている空間内に視点ｅが置
かれることを前提としたもので、小さい穴から内部（広
がりのある内部）を覗き込んだような疑似三次元画像、
特に図９に示すように、腹腔鏡６０で観察しながらそれ
を被検体６１内に挿入してゆくときに見えるような疑似
三次元画像を構成することはできず、そのような画像を
得たいという要望を満たすことができなかった。

【００１４】そこで、特願平６−１７３９７２号で示さ
れる三次元画像構成方法が考えられた。これは、ボリュ
ーム画像を含む複数の断層像を積み上げて積み上げ三次
元画像を得、これを任意の方向から見た二次元画像に陰
影づけを行って三次元画像として構成する方法であっ
て、投影面への各断層像の投影に当たり、各断層像の画
素座標の投影面上の座標への変換は中心投影法を用いて
行い、陰影づけアルゴリズムに従って前記投影面上での
各画素座標に画素値を与えて陰影づけを行い、三次元画
像として構成する座標画像構成方法において、視点を含
む一定の領域を予め設定しておき、前記領域内の画像座
標については前記座標変換及び陰影づけをせず、領域外
の画素座標についてのみ前記座標変換及び陰影づけを行
うものである。

【００１５】視点を含んで設定された一定の広がり領域
が、腹腔鏡から内部を覗き込んだ場合での小さい覗き穴
の如き役割を果たし、且つ断層像の画素座標変換には中
心投影法を使うので、上記穴の大きさに相当する内部領
域を表示（無情報ということ）できるだけでなく、中心
投影法で拡大された視野を持つ故に、上記穴の大きさよ
りも大きなものが見えるようになる。これにより、小さ
い穴から内部（広がりのある内部）を覗き込んだような
三次元画像、特に図９に示すように、腹腔鏡６０で観察
しながらそれを被検体６１内に挿入してゆく時に見える
ような三次元画像が得られることになる。しかしこの方
法によると、視点を含んで設定された領域内は、座標変
換及び陰影づけを行わないため無情報となり無視されて
しまう。かくしてこの領域が持つはずの情報を消去して
表示されないことになる。

【００１６】本発明の目的は、腹腔鏡で実際に覗き込ん
だ時に得られるような疑似三次元画像の構成方法及び表
示装置を提供するものである。

【００１７】特に、腹腔鏡では被検体内に挿入してゆく
とき周囲に血管が現れることから、こうした血管の如き
特定物をも表示可能な構成方法及び表示装置を提供する
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、積み上げ三次
元画像を、視点を起点とする視点方向から中心投影法に
より、投影面に陰影化して投影する疑似三次元画像構成
法において、視点方向を含む一定の領域を予め設定して
おき、上記投影に際し、投影対象となる画素の中で、上
記領域の内か外かで抽出条件を異ならしめておき、かく
して抽出した画素に対して陰影化を行って投影すること
とした疑似三次元画像構成法を開示する。

【００１９】更に本発明は、積み上げ三次元画像を、視
点を起点とする視点方向で、且つこの視点から腹腔鏡画
像モデルを介して覗いた時に得られる画像を、中心投影
法により投影面に陰影化して投影する疑似三次元画像構
成法において、上記投影に際し、腹腔鏡画像モデルの内
部の画像領域とそれ以外の外部領域とで、投影対象とな
る画素の抽出条件を異ならしめておき、かくして抽出し
た画素に対して陰影化を行って投影することとした疑似
三次元画像構成法を開示する。

【００２０】更に本発明は、積み上げ三次元画像を格納
する第１の手段と、視点を起点とする視点方向を含む一
定の領域を設定する第２の手段と、該一定の領域の内外
の画素の投影対象となる画素の抽出条件を異ならしめる
第３の手段と、上記第１の手段の画像に対して上記抽出
条件に従って抽出した画素のみを、視点方向から投影面
に中心投影及び陰影化して投影する第４の手段と、この
投影面に得る疑似三次元画像を表示する手段と、より成
る投影画像表示装置を開示する。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の考え方を図
１、図２を用いて述べる。図２は、腹腔鏡画像モデル２
１と断層像３０と投影面２０との関係を示す図である。
腹腔鏡画像モデル２１とは、腹腔鏡を押し当てて進ませ
てゆく中で被検体を観察した如き投影像を得るための、
腹腔鏡と同様の円筒外形を持つ円筒モデル図である。簡
単のために、腹腔鏡画像モデル２１の先端面２１Ａは、
投影面２０に平行であるとする。端面２１Ｂは手前の断
層像との接触面を示す。モデル２１の中心線は投影面２
０の点２０Ａに直交する。視点ｅから前方を見た時に、
この視点から前方に属し、且つモデル２１内部及びモデ
ル２１の外周線上からの投影画像がモデル２１から観察
できる領域である。図では、その投影画像の任意の一点
を（Ｘ、Ｙ）とし、点２０Ａからの距離をＲ、この一点
（Ｘ、Ｙ）への中心線Ｑからの角度をδとしている。図
１０にはモデル２１と複数断層像３０との斜視図を示
す。４０がモデル２１の通過口である。

【００２２】本発明の実施の形態の考え方を図１を用い
て説明する。モデル２１の形状を円筒形（又は円柱形。
以下同じ）とし、その半径をｒ、視点ｅから円筒（領域
２１）の先端までの距離をｄとする。

【００２３】図１（イ）は、抽出条件１、２の設定例で
あり、モデル２１の外部は抽出条件１（閾値条件１）と
し、モデル２１の内部（モデル２１の外周線上を含む）
は抽出条件２（閾値条件２）とする例である。抽出条件
１と２とは、視点からの投影線の角度γが、モデル２１
の左端部輪郭点Ｃ₁への角度γ₁よりも大きいか小さい
か、及び投影線上のＣＴ断層点の正弦値又は余弦値の大
きさがｒ又はｄよりも大きいか小さいかで選ぶようにし
た。

【００２４】これを図１（ロ）、（ハ）で説明する。図
１（ロ）は、投影線の角度γがγ＞γ₁の時の投影点
Ｐ、Ｐ₁、Ｐ₂の様子を示す。Ｐ₁は視点に最も近いＣＴ
断層面３０（＃１）の一点、Ｐは２番目の断層面３０
（＃２）の一点、Ｐ₂は３番目の断層面３０（＃３）の
一点である。これら３つの断層面３０（＃１〜＃３）は
いずれもモデル２１と交差している。一方、４番目の断
層面３０（＃４）は、モデル２１とは交差していない。

【００２５】そして視点ｅと各点Ｐ₁、Ｐ、Ｐ₂との間の
距離をそれぞれＬとし、各点からの正弦値Ｌsinγを求
める。この正弦値Ｌsinγとモデル２１の半径の大きさ
ｒとの大小を比較する。

【００２６】（１）、Ｌsinγ＞ｒであれば、その投影
点はＰ₂の如くモデル２１の外部に存在する。 （２）、Ｌsinγ＜ｒであれば、その投影点はＰ₁の如く
モデル２１の内部に存在する。 （３）、Ｌsinγ＝ｒであれば、その投影点はＰの如く
モデル２１の輪郭点となる。そこで、（１）のＬsinγ
＞ｒであれば抽出条件１を適用し、（２）、（３）のＬ
sinγ≦ｒであれば抽出条件２を適用する。

【００２７】図１（ハ）は、γ＜γ₁の事例を示す。Ｐ₃
が断層面３０（＃４）上の投影点、Ｐ₄が断層面３０
（＃３）上の投影点を示す。そこで、この場合、各点か
らの余弦値Ｌcosγを求め、この余弦値Ｌcosγとモデル
２１の、視点ｅと左側端面との距離ｄとの大小を比較す
る。 （１）、Ｌcosγ＞ｄであれば、その投影点はＰ₃の如く
モデル２１の外部に存在する。 （２）、Ｌcosγ＜ｄであれば、その投影点はＰ₄の如く
モデル２１の内部に存在する。 （３）、Ｌcosγ＝ｄであれば、その投影点はモデル２
１の左側端面上に存在する。そこで、（１）のＬcosγ
＞ｄであれば抽出条件１を適用し、（２）、（３）のＬ
cosγ≦ｄであれば抽出条件２を適用する。

【００２８】図１（イ）には、図１（ロ）、（ハ）の結
論を示す。視点ｅから前方でモデル２１の内部（モデル
２１の外周線上を含む）領域Ｅ₃については抽出条件２
を適用し、モデル２１の外部領域Ｅ₁、Ｅ₂（但し、Ｅ₁
は図１（ロ）の投影点Ｐ₂の如き例、Ｅ₂は図１（ハ）の
投影点Ｐ₃の如き例）については抽出条件１を適用す
る。

【００２９】尚、視点ｅの位置が定まり、断層面３０が
定まると、各投影点Ｐ（Ｐ₁やＰ₂も含む概念）はその断
層面３０上の各点である故に、各投影点Ｐと視点ｅとの
距離Ｌも一義的に定まる。従って、計算上は、各投影点
Ｐでの視点ｅとの距離Ｌについて、sinγ、cosγを右辺
に移行して、距離Ｌと（ｒ／sinγ）、（ｄ／cosγ）と
の大小を比較するやり方をとればよい。以上を纏めると
以下の如く（１）、（２）、（３）となる。

【００３０】（１）、投影点ｐが円筒モデル２１の外側
の領域Ｅ₁にある場合、即ち９０゜＞γ＞γ₁の場合、 Ｌ＞（ｒ／sinγ）、即ちＬsinγ＞ｒ ならば抽出条件１を指定して座標変換及び陰影づけを行
い、そうでなければ（３）に跳ぶ。

【００３１】（２）、投影点ｐが円筒モデル２１の外側
面の領域Ｅ₂にある場合、即ちγ＜γ₁の場合、 Ｌ＞（ｄ／cosγ） ならば抽出条件１を指定して座標変換及び陰影づけを行
い、そうでなければ（３）に跳ぶ。

【００３２】（３）、上記（１）、（２）以外の場合、
即ちモデル２１の内部（外周線上を含む）領域Ｅ₃で
は、 Ｌ≦（ｒ／sinγ）もしくはＬ≦（ｄ／cosγ） であり、血管を見たいならば抽出条件２を指定して座標
変換及び陰影づけを行う。

【００３３】ここで

【数７】 である。

【００３４】このようにモデル２１の形状を円筒形とし
たとき、上記（１）、（２）、（３）の場合のみがモデ
ル２１外及びモデル２１内に目的とする画素が存在して
いるもので、この場合にのみ座標変換及び陰影づけをす
るものである。尚、投影の仕方や座標変換や陰影づけは
後述の図７のやり方と基本的に変わりない。

【００３５】ここで、第１の抽出条件である第１の閾値
条件とは、例えば内臓抽出用であればそのための抽出用
閾値であり、第２の抽出条件である第２の閾値条件と
は、上記内臓が対象であれば、その内臓に形成されてい
る血管抽出用閾値である。その他、この第１、第２の閾
値条件は、腹腔鏡の進行させる如き全ての部位に適用で
きる。

【００３６】座標変換は前述中心投影法で行われる。陰
影づけには、所定の陰影づけアルゴリズム、例えばデプ
ス法やボリュームレンダリング法が用いられるもので、
その陰影づけアルゴリズムに従って前記投影面２０上で
の各画素座標に画素値を与えるものである。

【００３７】図３は、本発明による三次元画像構成方法
の一実施例を示すフローチャートである。 ステップ２０ 投影面上の座標（Ｘ、Ｙ）をＸ＝−２５６、Ｙ＝−２５
６とする。 ステップ２１ 座標ｙを視点ｅに最も近い断層像３０（＃１）の位置と
する。 ステップ２２ 座標（Ｘ、Ｙ）と視点ｅを結ぶ直線（これは投影線）と
断層像３０との交点ｐ（ｚ、ｘ）を求め、視点ｅから交
点ｐまでの距離Ｌを求める。

【００３８】ステップ２３ 交点ｐが円筒モデル領域２１の側面Ｅ₁か先端面Ｅ₂かを
判定する。側面であるときにはステップ２４に、先端面
Ｅ₂であるときにはステップ２５に跳ぶ。 ステップ２４ 交点ｐが円筒（領域２１）の側面Ｅ₁の場合には、Ｌ＞
（ｄ／cosγ）かどうかを判定する。これを満たせばス
テップ２６に、満たされなければステップ２８に跳ぶ。

【００３９】ステップ２５ 交点ｐが円筒モデル２１の側面Ｅ₁の場合には、Ｌ＞
（ｒ／sinγ）かどうかを判定する。これを満たせばス
テップ２７に、満たされなければステップ２８に跳ぶ。

【００４０】ステップ２６、２７ 抽出条件１に合う画素があれば、それに従い抽出する。 ステップ２８ 視点ｅから交点ｐまでの間において、血管である画素を
抽出条件２により抽出する。 ステップ２９ 前述座標変換及び陰影づけ処理をする。 ステップ３０ 次の断層像３０について処理をするためにｙを更新す
る。 ステップ３１ 全ての断層像３０について上記処理が終了したかどうか
を判定する。終了していなければステップ２２に跳ぶ。

【００４１】ステップ３２ 投影点のＸ位置を１画素ずらす。 ステップ３３ Ｘが最大値（＋２５６）かどうかを判定する。最大値で
なければステップ２１に戻り、最大値になるまで処理を
繰り返す。 ステップ３４ 投影点を次のライン上にして（Ｙに１を加えて）、Ｘ＝
−２５６とする。 ステップ３５ Ｙが最大値（＋２５６）かどうかを判定する。最大値で
なければステップ２１に戻り、最大値になるまで処理を
繰り返し、最大値で全ての処理を終了する。

【００４２】以上により、小さい穴から内部（広がりの
ある内部）を覗き込んだような三次元画像中に三次元的
に前記領域内を走っている血管表示が構成される。

【００４３】図４は、他の実施の形態の説明図である。
ここではモデル２１（この場合は第１の実施の形態とは
異なり腹腔鏡モデルとは限らない）の上下の側面のみか
ら見える部分のみ第２の抽出条件とし、左端面から見え
る部分は第１の抽出条件としたものである。この図４は
角度δと抽出条件との関係を説明するための図である。
ここでは抽出条件とは閾値とする。モデル２１の先端面
２１Ａの円周端部の輪郭点をＰ₁とし、視点方向から最
前面にある断層像をモデル２１により開いた時のその開
いた円の輪郭点をＰ₂とする。輪郭点Ｐ₂とは、円筒側面
での閾値の変更点である。視点ｅと点Ｐ₁とを結ぶ直線
の、中心線Ｑに対する角度をδ₁とする。視点ｅとＰ₂と
を結ぶ直線の、中心線Ｑに対する角度をδ₂とする。

【００４４】Ｐ₁、Ｐ₂点、即ちδ₁、δ₂を基準として以
下の如き閾値を与えるものとする。 （１）、投影線（視点と投影対象点と投影点とを結ぶ直
線のこと）が、円周端部の点Ｐ₁よりも内側の位置Ｐ_i1
を通過する如き場合（即ちδ＜δ₁の場合）。 そのδ＜δ₁を満足する角度δ位置を満足するすべての
投影線にあっては、その投影線上の各投影対象点につい
ての画素抽出は、第１の閾値条件を満足する画素値を抽
出して投影するものとする。 （２）、投影線がＰ₂とＰ₁との間の位置Ｐ_i2を通過する
如き場合（即ちδ₁≦δ≦δ₂の場合）。 δ₁≦δ≦δ₂を満足する角度δ位置を満足するすべての
投影線にあっては、その投影線上の各投影対象点につい
ての画素抽出は、第２の閾値条件を満足する画素値を抽
出して投影するものとする。 （３）、投影線Ｐ₂よりも外側の位置Ｐ_i3を通過する如
き場合（即ちδ₂＜δの場合）。 δ₂＜δを満足する角度δ位置を満足するすべての投影
線にあっては、その投影線上の各投影対象点についての
画素抽出は、第３の閾値条件を満足する画素値を抽出し
て投影するものとする。

【００４５】以上の（１）、（２）、（３）での投影す
べき断層像と角度２つの角度δ＝δ_i1、δ＝δ_i2との関
係を図５に示す。簡単のため、中心線Ｑと直交する方向
に断層像３０Ａ〜３０Ｄが積み上げられているものとし
ているが、実際上は中心線Ｑとは直交以外の任意の角度
をとる。図５では、３つの断層像３０Ａ、３０Ｂ、３０
Ｃが視点ｅと投影面２０との間に存在し、断層像３０Ｄ
が視点ｅの手前にある例としている。そこで、角度δ_i1
及びδ_i2での投影に際し、断層像３０Ｄが視点ｅの手前
にあるため投影はなされず、断層像３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃが投影対象の画像となる。更に、断層像３０Ａ、３
０Ｂ、３０Ｃの全ての画素位置が投影されるのではな
く、角度δ＝δ_i1ではこの角度δ_i1に一致する画素位置
ａ〜ｇの画素が投影される。角度δ＝δ_i2ではこの角度
δ_i2の投影線上の画素位置ａ′〜ｇ′の画素が投影され
る。但し、ａ〜ｇ、ａ′〜ｇ′とは、図６に示すａ、
ａ′の如く円周上点（輪郭点）であり、実際には画素区
画に沿って３点以上の複数の画素位置が投影対象となっ
ている。

【００４６】更に、δ＝δ_i1では、δ₁≦δ≦δ₂を満足
（図４のＰ_i2位置通過）することから、その投影線上の
投影対象点については、第２の閾値条件が画素抽出用に
選択され、δ＝δ_i2ではδ＜δ₁を満足することから第
１の閾値条件が選択される。

【００４７】ここで、閾値と画素抽出との関係を述べ
る。今１つの投影線上について３つの投影対象位置があ
り、その画素値（ＣＴ値のこと）をＣＴ₁、ＣＴ₂、ＣＴ
₃であるとする。そして閾値がＣＴ₀₁であるとする。例
えば閾値ＣＴ₀₁よりも大きいＣＴ値を抽出したい場合に
はＣＴ₁、ＣＴ₂、ＣＴ₃の中でＣＴ₀₁よりも大きいＣＴ
値を抽出する。ＣＴ₀₁よりも小さいＣＴ値を抽出したい
例もある。こうして抽出した画素値が真の投影対象点の
投影対象画素値となる。

【００４８】尚、（１）、（２）、（３）の区分に際
し、角度δ₁、δ₂、δを使ったが、これらの角度は、視
点ｅと交点２０Ａとの距離Ｄ、及び視点ｅからのδ₁、
δ₂、δの角度の直線と投影面との交点と、中心線交点
２０との距離ｒと、で表現できる故に、こうしたＤ及び
ｒを使って、（１）、（２）、（３）の区分分けが可能
である。

【００４９】以上の実施の形態によれば、δ＜δ₁であ
れば第１の閾値条件、δ₁≦δ≦δ_２であれば第２の閾
値条件、δ＜δ_２であれば第３の閾値条件が選択され、
それらの選択条件にあった画素値の画素が抽出される。
そして、この抽出した画素に対して陰影化処理、隠面化
処理が施され、中心投影法に基づく疑似三次元画像を得
ることができる。尚、第１の閾値条件と第３の閾値条件
とを同一とし且つこの閾値条件を内臓の内壁画像を抽出
するような閾値条件とし、第２の閾値条件を血管抽出す
るような閾値条件とすれば、投影面に得られる投影画像
は、腹腔鏡を使った時の如く、被検体に穴を開けて覗き
込んだ時の如き画像となる。そして腹腔鏡の前方への進
行につれて現在の画像は後方へと押しやられ、新しい画
像が次々に前方に出現する如き、現実的な画像を得るこ
とができる。ここで、後方へと押しやられてゆく様子が
δ₂＜δでの投影画像であり、δ₁＞δでの投影画像が新
しく前方に現れてくる画像となる。

【００５０】図７には、δ＞δ₂による第３の閾値条件
をδ＜δ₁による第１の閾値条件に一致させ、δ₁≦δ≦
δ₂での第２の閾値条件を血管検出用の閾値とした場合
での処理フローを示す。

【００５１】ステップＳ₁ 投影面２０上の座標（Ｘ、Ｙ）をＸ＝−２５６、Ｙ＝−
２５６とする。この座標（−２５６、−２５６）が開始
点となる。投影面はＸ＝−２５６〜＋２５６、Ｙ＝−２
５６〜＋２５６に区分されている。

【００５２】ステップＳ₂ 投影点（Ｘ、Ｙ）での角度δを求める。この投影点
（Ｘ、Ｙ）となる投影線上の全断層像の投影対象点
（ｘ、ｙ）を求める。図５の例では、１つの投影点に対
して３個の断層像が、視点との間にあるため、投影対象
点（ｘ、ｙ）はこの３個の断層像に交わる３点となる。

【００５３】ステップＳ₃ 事前に設定した角度δ₁、δ₂とステップＳ₂で求めた角
度δとの大小比較を行う。この比較は投影点（Ｘ、Ｙ）
の角度が図４のＰ_i1、Ｐ_i2、Ｐ_i3のいずれかに相当する
かを判定するためである。

【００５４】ステップＳ₄、Ｓ₆ δ＜δ₁であれば、その投影点（Ｘ、Ｙ）は、図４のＰ
_i1の如き位置に対応していることになり、その投影対象
の画素位置の画素値が、第１の閾値条件を満足している
時のみ、この満足する画素値を抽出する（ステップ
Ｓ₄）。δ₂＜δであれば、その投影点（Ｘ、Ｙ）は図４
のＰ_i3の如き位置に対応していることになり、その投影
対象の画素位置の画素値が、第１の閾値条件を満足して
いる時のみ、この満足する画素値を抽出する（ステップ
Ｓ₆）。

【００５５】ステップＳ₅ δ₁≦δ≦δ₂であればその投影点（Ｘ、Ｙ）は図３のＰ
_i2の如き位置に対応していることになり、その投影対象
の画素位置の画素値が第２の閾値条件を満足している時
のみ、この満足する画素値を抽出する。

【００５６】ステップＳ₇ ステップＳ₄〜Ｓ₆で抽出した画素値の陰影づけ処理を行
って投影点（Ｘ、Ｙ）に投影する。陰影づけ処理とは、
先に述べたボクセル法等による処理であり、例えば図５
の例では３つの断層像３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの交点
ａ、ｂ、ｃの中で上記閾値条件を満足する画素値につい
てのみ、その画素値の画素位置の遠いものは小さい画素
値に、近いものは大きい画素値にして投影点（Ｘ、Ｙ）
の画素値とする処理である。但し図ではａ、ｂ、ｃの３
点が重なるため、隠面化処理により奥側の画素位置は取
り除き、抽出画素位置の中で一番手前の画素位置のみの
投影を行う。

【００５７】ステップＳ₈、Ｓ₉ 投影点（Ｘ、Ｙ）の中でＸをＸ＋１に更新する。更新は
最大値（Ｘ＝＋２５６）になるまで続ける。

【００５８】ステップＳ₁₀、Ｓ₁₁ 投影点（Ｘ、Ｙ）の中でＸをＹ＋１に更新する。更新は
最大値（Ｙ＝＋２５６）になるまで続ける。

【００５９】以上の図７は、１つの視点ｅであったが、
視点ｅを前進させてゆく如き例にあっはては、各視点ｅ
毎に図１の処理を行う。図７で閾値条件２を血管抽出用
の閾値とすれば、ステップＳ₅による処理では、血管の
みが抽出できる。閾値条件１は、一般的な内臓の画素抽
出用の閾値とすれば、ステップＳ₄、Ｓ₆による処理では
その一般的な内臓の画像が抽出される。

【００６０】図１１には、本発明の投影表示装置のシス
テム図を示す。この投影表示装置は、ＣＰＵ５３、主メ
モリ５１、磁気ディスク５２、表示メモリ５３、ＣＲＴ
５４、コントローラ５５、マウス５６、及び共通バス５
７から成る。磁気ディスク５２には、各断層像が格納さ
れており、主メモリ５１の投影表示ソフトウェア（図３
又は図７）に従ってＣＰＵ５３が所定の処理を行う。こ
の処理ではマウス５６や、コントローラ５５に付加され
ているキーボードを利用して入出力処理や処理操作が行
われる。積み上げ三次元画像は表示メモリ５３を介して
ＣＲＴ５４に表示され、オペレータの操作を利用して図
３や図７の処理がなされ、第１、第２の閾値条件に合っ
た画像が腹腔鏡等の画像モデルに沿って得られる。又、
腹腔鏡等の画像モデルの移動進行につれて内視鏡的にみ
た画像が次々に画面に出現し、各種の治療計画情報を操
作者に提供できる。又、表示内容は磁気ディスク５２に
格納され、再表示に利用される。

【００６１】閾値によって抽出条件を異ならしめるとし
たが、ボリュームレンダリング法にあっては透明度の値
によって抽出条件を異ならしめるやり方をとればよい。
更に図３でモデル２１の内外の抽出条件１、２、図７で
のモデル２１の端面と側面での抽出条件１、２の例とし
たが、これらは一例であって、モデル２１の内外の任意
の領域と他の領域との抽出条件の区分等種々設定可能で
ある。またモデル２１も円筒以外の例もある。尚、断層
像をＸ線ＣＴ装置画像としたがＭＲＩ画像にも適用でき
る。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、小さい穴から内部（広
がりのある内部）を覗き込んだような三次元画像、特
に、腹腔鏡で観察しながらそれを被検体内部に挿入して
ゆく時に見えるような三次元画像中に、視点を含む本来
消去されるはずの領域に三次元的に抽出画像を表示する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図である。

【図２】腹腔鏡画像モデルによる断層像と投影面との関
係を示す図である。

【図３】本発明のフローチャートである。

【図４】本発明の腹腔鏡画像モデルでの閾値処理例を示
す図である。

【図５】本発明腹腔鏡画像モデルでの各種投影対象点を
示す図である。

【図６】本発明の角度δ_i1と断層像上との関係を示す図
である。

【図７】本発明の他のフローチャートである。

【図８】視点と断層像と投影面との関係を示す図であ
る。

【図９】腹腔鏡画像モデルの斜視図である。

【図１０】腹腔鏡画像モデルと断面図とを示す図であ
る。

【図１１】本発明の投影表示装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０ 投影面 ２１ 腹腔鏡画像モデル ３０ 断層像（面）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み上げ三次元画像を、視点を起点とす
   る視点方向から中心投影法により、投影面に陰影化して
   投影する疑似三次元画像構成法において、視点方向を含
   む一定の領域を予め設定しておき、上記投影に際し、投
   影対象となる画素の中で、上記領域の内か外かで抽出条
   件を異ならしめておき、かくして抽出した画素に対して
   陰影化を行って投影することとした疑似三次元画像構成
   法。
2. 【請求項２】 積み上げ三次元画像を、視点を起点とす
   る視点方向で、且つこの視点から腹腔鏡画像モデルを介
   して覗いた時に得られる画像を、中心投影法により投影
   面に陰影化して投影する疑似三次元画像構成法におい
   て、上記投影に際し、腹腔鏡画像モデルの内部の画像領
   域とそれ以外の外部領域とで、投影対象となる画素の抽
   出条件を異ならしめておき、かくして抽出した画素に対
   して陰影化を行って投影することとした疑似三次元画像
   構成法。
3. 【請求項３】 積み上げ三次元画像を格納する第１の手
   段と、視点を起点とする視点方向を含む一定の領域を設
   定する第２の手段と、該一定の領域の内外の画素の投影
   対象となる画素の抽出条件を異ならしめる第３の手段
   と、上記第１の手段の画像に対して上記抽出条件に従っ
   て抽出した画素のみを、視点方向から投影面に中心投影
   及び陰影化して投影する第４の手段と、この投影面に得
   る疑似三次元画像を表示する手段と、より成る投影画像
   表示装置。