JPS6385885A - サ−フエス画像形成装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、三次元ボクセルデータより任意投影方向に投
影されたサーフェス画像を作成するサーフェス画像形成
装置に関する。

（従来の技術） 近年、有用な画像診断法として、手術の術前。

術後のシュミレーションとして、三次元サーフェス表示
を行いたいという要望が高まっている。この三次元サー
フェス表示とは、第６図（ａ）に示すように、例えば頭
蓋を任意の視点より観察した場合に、三次元ボクセルデ
ータより再投影法により作成した投影像であり、シュミ
レーションとして第６図（ｂ）、（ｃ）に示すように頭
蓋へ穴あけ、骨の移植などを術前に行い、術後に確認す
る診断法として最適なものである。

このようなサーフェス表示を行うためには、投影面上の
スタートアドレスより所定の処理方向に沿って光線追跡
を行い、三次元メモリ空間内のオブジェクトに到達する
まで（零以外の有効データがある位置に到達するまで）
の距離を検出し、この距離データがサーフェス表示のた
めの関数であることから、この距離データに基づいて再
投影像を形成している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、従来はサーフェス表示を行うべき対象である
オブジェクトの大小に拘らず、三次元メモリ空間全てを
光路追跡していたので、特にオブジェクトが小ざい場合
にあってもサーフェス表示を行うための処理を高速化す
ることができなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、サーフェス表示
を行う対象であるオブジェクトのサイズに応じて、サー
フェス表示処理を高速化することのできるサーフェス画
像形成装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、三次元メモリ内のオブジェクトを包含するメ
モリ空間として設定されたキュービックと、前記投影面
上のスタートアドレスに三次元方向ベクトルを順次加算
したアドレスを発生し、該アドレスが前記キュービック
外であるときはキュービック内の任意のアドレスを指定
し、前記アドレスがキュービック内であるときはそのま
ま出力するリードアドレスジェネレータと、このリード
アドレスジェネレータの指定により読み出されたデータ
値のレベルを検出するレベル検出器と、このレベル検出
器でデータ値が所定値を越えた際の前記投影面から該デ
ータアドレスまで距離を検出する距離検出器と、この距
離データを二次元メモリ上に書き込むためのアドレスを
発生するライトアドレスジェネレータとを設けた構成と
した。

（作　用） アドレスジェネレータを用いて読み出されたデータ値の
レベルを検出し、該レベルが所定値を越えた際の、投影
面から該データ値アドレスまでの距離を求めることがで
きる。この距離データは、サーフェス表示のための関数
であるため、このデータを処理することにより再投影画
像を作成することが可能となる。

ここで、上記距離追跡を行うためのアドレッシングを行
うに際し、第２図（Ａ＞に示す三次元メモリ空間１を全
て行わずに、少なくともオブジェクト２を包含するキュ
ービック３内についてのみ光線追跡を行っているため、
アドレッシングするメモリ空間が小さくなり高速処理を
実行することができる。尚、このキュービックは前記オ
ブジェクトを包含する最小のメモリ空間とすることで、
より一層の高速化が図れる。

また、光線追跡とは、第１図（Ａ＞に示すように三次元
メモリ空間１内のオブジェクト２と投影面４間の距離Ｚ
ｄを求めることである。そして、メモリ空間１と投影面
４との関係は、２１直データの重心Ｇ１と投影面４の中
心Ｇｏとを結んだ直線Ｋが投影面４の重線となるような
関係にある。

よって、前記距離Ｚｄは直線にの長さが短い程距離Ｚｄ
も短くなり投影像を作成するために求めるＺｄの処理時
間も短縮する。

そこで、第１図（Ａ＞に示すようなオブジェクト２を包
含する最小のキュービック３を求め、この最小キュービ
ック３の重心Ｇ１と投影面の中心Ｇｏを結んだ直線にの
最小値を決定し、その後に上記光線追跡を行えば、第１
図（Ｂ）で示す視線方向（θ、ψ）を変化させた時、各
々の視線方向の投影像作成に高速処理が期待できる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づき具体的に説明する
。

先ず、前記三次元メモリ１内のオブジェクト２を包含す
る最小キュービックの決定につき、第３図、第４図（Ａ
）乃至（Ｃ）を参照して説明する。

第３図は、前記三次元メモリ１及び最小キュービック３
の座標系を示すもので、三次元メモリ１の座標を （Ｐａ　、　Ｐｘ　、　ＰＹ　、　Ｐｘａ／Ｐｚ　、　
Ｐｘｚ、　Ｐｙｚ。

Ｐｘ、ｙ、ｚ）とし、これはＸｍ、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った
三辺の長さがそれぞれＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、となっている
。前記キュービック３の座標は（Ｐ、。

Ｐにｔ　＊　Ｐａｃｚ　、Ｐ鵡／　Ｐ、４．融ｒ、　Ｐ
工／、、Ｐ＜７＞である。

このキュービック３は、第４図＜Ａ）乃至（Ｃ）にオブ
ジェクト２をＹ−Ｚ平面、Ｘ−Ｚ平面およびＸ−Ｙ平面
にそれぞれ投影し、各平面上でのオブジェクト２の最大
長ａ、ｂ、ｃを求め、この各長さの視点Ｘｉ　、Ｙｌ　
、Ｚｌと終点Ｘ２　、　Ｙ２　。

Ｚ２を求めることにより決定できる。そして、この各座
標点から第３図に示すｐｘｌ、　Ｐｘ２．　ｐｙｌ。

Ｐｙ２．　ｐｚｌ、　ｐｚ２が決定され、同図に示すよ
うに前述したキュービック３の座標を求めることができ
る。

次に、サーフェス画像形成装置の一実施例について説明
する。

第２図は、本実施例装置のブロック図である。

同図において、リードアドレスジェネレータ１１は、第
５図に示す三次元方向ベクトルＲ（ΔＸ。

ΔＹ、　ΔＺで　　　　　　　＋　　　　　十　　　　
　＝１　）　を前記投影面４上のスタートアドレス（Ｘ
ｓ、Ｙｓ。

Ｚｓ）に順次加算したアドレスＸＲ，ＹＲ，ＺＲを出力
する。

ここで、 ＸＲ＝Ｘｓ　＋１　・ΔＸｉ　　　　　−（１）ＹＲ＝
Ｙｓ　＋Ｍ　・ΔＹ−ｍ−（２）ＺＲ＝Ｚｓ十Ｎ・Δｚ
　−ｎ　　　　　−（３）であり１，１．ｍ、ｎは各々
三次元アドレスの小数部である。そして、このリードア
ドレスジェネレータ１１は、上述した各アドレスＸＲ，
ＹＲ。

ＺＲが前記キュービック３内の座標を示すときはこれを
そのまま出力するが、第５図に示すようにキュービック
３外の座標を示すときは、キュービック２内のデータ値
が零である任意の座標例えばＰ７−ｏを出力する。

上述のように決定されたアドレスに基づき三次元メモリ
１内のキュービック３の各アドレスのデータ値が読み出
されるようになっている。

１２は、レベル検出器であり、前記三次元メモリ１より
読み出されたデータ値のレベルを検出するもので、例え
ばＣＴ両画像骨のＣＴ値を越えた場合にその旨の信号を
出力する。

１３は、距離検出器であり、前記レベル検出器１２でデ
ータ値が所定値を越えた場合には前記投影面から該デー
タ値のアドレスまでの距離（スタートアドレスから該デ
ータアドレスまでに達するための１ｊａ記ベクトル萩の
繰り返し数ｎに相当）を検出するものである。このとき
、旧式（１）、　（２）、　（３）％式％ 上記距離データ（繰り返し数ｎ）は、サーフェス表示を
行うための関数であり、このデータは前記ライトアドレ
スジェネレータ１４からのライトアドレスに基き、投影
像作成用二次元メモリ３４に書き込まれるようになる。

このように、第２図に示す構成によれば、三次元メモリ
３１の実空間上又は実空間上にない投影面４に垂直な方
向の前記キュービック内のデータを、リードアドレスジ
ェネレータ１１からのアドレス指定によって読み出し、
このデータ値のレベルを検出し、該レベルが所定値を越
えた際の、前記投影面から該データ値アドレスまでの距
離Ｚｄ（＝繰り返し数ｎ）を求めることができる。この
距離データＺｄは、上述したようにサーフェス表示のた
めの関数であるため、このデータを処理することにより
再投影画像を作成することが可能となる。

このように、本実施例によれば投影面４に垂直な方向の
処理方向に沿ってアドレス指定して光線追跡を行うのに
際し、三次元メモリの全メモリ空間について光線追跡を
行わずに、オブジェクト２を包含するキュービック３内
のみを対象としているので、従来よりも高速処理を行う
ことができる。

また、投影面４の中心とキュービック３の重心とを結ぶ
直線Ｋが最小となるように投影面を設定して上記の光線
追跡を行うことにより、アドレス指定の回数が少なくな
りさらに高速化を達成できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればオブジェクトを包
含するメモリ空間であるキュービックについてのみ光線
追跡を行っているため、三次元メモリの全空間をアドレ
ッシングするものに比較して処理を高速化することがで
きる。また、従来オブジェクトの大小に拘らず一定の距
離（一定のメモリ空間）から光線追跡を行っていたため
、オブジェクトが小さい場合にも長い処理時間を要して
いだが、前記距離を短く設定することで、より処理の高
速化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞は投影面、三次元メモリ及びキュービック
の関係を示す概略斜視図、第１図（Ｂ）は視線方向を説
明する概略説明図、第２図は本実施例装置のブロック図
、第３図は三次元メモリ及びキュービックの座標を示す
概略説明図、第４図（Ａ＞、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ
キュービック決定のためにオブジェクトをｘ、ｙ、ｚ各
方向に投影した状態を示す概略説明図、第５図は本実施
例装置の作用説明図、第６図（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）はそれぞれサーフェス表示の説明図でおる。 １・・・三次元メモリ、２・・・オブジェクト、３・・
・キュービック、４・・・投影面、１１・・・リードア
ドレスジェネレータ、１２・・・レベル検出器、１３・
・・距離検出器、１４・・・ライトアドレスジェネレー
タ、１５・・・二次元メモリ。 代理人　弁理士　則　　近　　憲　　佑−Ｃ’Ｊ × ７戸 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）投影面上の任意の点から該投影面に垂直な方向の
   データを３次元メモリより読み出して、三次元メモリ内
   のオブジェクトのサーフェス画像を形成するサーフェス
   画像形成装置において、前記三次元メモリ内のオブジェ
   クトを包含するメモリ空間として設定されたキュービッ
   クと、前記投影面上のスタートアドレスに三次元方向ベ
   クトルを順次加算したアドレスを発生し、該アドレスが
   前記キュービック外であるときはキュービック内の任意
   のアドレスを指定し、前記アドレスがキュービック内で
   あるときはそのまま出力するリードアドレスジェネレー
   タと、このリードアドレスジェネレータの指定により読
   み出されたデータ値のレベルを検出するレベル検出器と
   、このレベル検出器でデータ値が所定値を越えた際の前
   記投影面から該データアドレスまで距離を検出する距離
   検出器と、この距離データを二次元メモリ上に書き込む
   ためのアドレスを発生するライトアドレスジェネレータ
   とを設けたことを特徴とするサーフェス画像形成装置。
2. （２）キュービックは、前記三次元メモリ内のオブジェ
   クトを包含する最小のメモリ空間として設定された特許
   請求の範囲第１項記載のサーフェス画像形成装置。
3. （３）投影面は、該投影面の中心と前記キュービックの
   重心とを結ぶ直線が最小とする平面に設定された特許請
   求の範囲第１項記載のサーフェス画像形成装置。