画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置
【課題】立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能とする画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る画像処理システムにおいては、表示部が所定数の視差画像を表示する。レンダリング制御部が、所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御部が、レンダリング制御部の制御によって生成された視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、第1の部分視差画像群と第2の部分視差画像群とを、表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。
【解決手段】実施形態に係る画像処理システムにおいては、表示部が所定数の視差画像を表示する。レンダリング制御部が、所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御部が、レンダリング制御部の制御によって生成された視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、第1の部分視差画像群と第2の部分視差画像群とを、表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、立体視用メガネ等の専用機器を用いて、2つの視点から撮影された2視差画像を立体視可能なモニタが実用化されている。また、近年、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いて、複数の視点から撮影された多視差画像(例えば、9視差画像)を裸眼にて立体視可能なモニタが実用化されている。なお、立体視可能なモニタにて表示される2視差画像や9視差画像は、1視点から撮影された画像の奥行き情報を推定し、推定した情報を用いた画像処理により生成される場合もある。
【0003】
一方、X線CT(Computed Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置等の医用画像診断装置では、3次元の医用画像データ(以下、ボリュームデータ)を生成可能な装置が実用化されている。従来、かかる医用画像診断装置により生成されたボリュームデータは、種々の画像処理により2次元画像とされ、汎用モニタ上にて2次元表示される。例えば、医用画像診断装置により生成されたボリュームデータは、ボリュームレンダリング処理により3次元の情報を反映した2次元画像とされ、汎用モニタ上にて2次元表示される。しかしながら、従来技術においては、立体視可能な画像の奥行き度合いに一定の限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−86414号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能とする画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の画像処理システムは、表示部と、視差画像生成制御手段と、表示制御手段とを備える。表示部は、所定数の視差画像を同時に表示する。視差画像生成制御手段は、前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御手段は、前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例を説明するための図である。
【図2】図2は、2視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。
【図3】図3は、9視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。
【図4】図4は、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例を説明するための図である。
【図5】図5は、図4に示すレンダリング処理部の構成例を説明するための図である。
【図6】図6は、第1の実施形態に係るボリュームレンダリング処理の一例を説明するための図である。
【図7】図7は、従来技術における課題を説明するための第1の図である。
【図8】図8は、従来技術における課題を説明するための第2の図である。
【図9】図9は、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させる手段の一例を説明するための図である。
【図10】図10は、第1の実施形態に係る制御部の構成例を説明するための図である。
【図11】図11は、第1の実施形態に係るレンダリング制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図12A】図12Aは、第1の実施形態に係る表示制御部による第1の表示処理の一例を説明するための図である。
【図12B】図12Bは、第1の実施形態に係る表示制御部による第2の表示処理の一例を説明するための図である。
【図13】図13は、第1の実施形態に係るワークステーションによる処理の手順を示すフローチャートである。
【図14】図14は、第2の実施形態に係る表示制御部による処理の概要を説明するための模式図である。
【図15】図15は、第2の実施形態に係る表示制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図16】図16は、第2の実施形態に係るワークステーションによる処理の手順を示すフローチャートである。
【図17】図17は、第3の実施形態に係るレンチキュラーレンズのスライドによるズレの補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、画像処理システム及び画像処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、画像処理装置としての機能を有するワークステーションを含む画像処理システムを実施形態として説明する。ここで、以下の実施形態で用いる用語について説明すると、「視差画像群」とは、ボリュームデータに対して、所定の視差角ずつ視点位置を移動させてボリュームレンダリング処理を行なうことで生成された画像群のことである。すなわち、「視差画像群」は、「視点位置」が異なる複数の「視差画像」から構成される。また、「視差角」とは、「視差画像群」を生成するために設定された各視点位置のうち隣接する視点位置とボリュームデータによって表される空間内の所定位置(例えば、空間の中心)とにより定まる角度のことである。また、「視差数」とは、立体表示モニタにて立体視されるために必要となる「視差画像」の数のことである。また、以下で記載する「9視差画像」とは、9つの「視差画像」から構成される「視差画像群」のことである。また、以下で記載する「2視差画像」とは、2つの「視差画像」から構成される「視差画像群」のことである。
【0009】
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例について説明する。図1は、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例を説明するための図である。
【0010】
図1に示すように、第1の実施形態に係る画像処理システム1は、医用画像診断装置110と、画像保管装置120と、ワークステーション130と、端末装置140とを有する。図1に例示する各装置は、例えば、病院内に設置された院内LAN(Local Area Network)2により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、画像処理システム1にPACS(Picture Archiving and Communication System)が導入されている場合、各装置は、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。
【0011】
かかる画像処理システム1は、医用画像診断装置110により生成された3次元の医用画像データであるボリュームデータから視差画像群を生成し、この視差画像群を立体視可能なモニタに表示することで、病院内に勤務する医師や検査技師に立体視可能な医用画像を提供する。具体的には、第1の実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータに対して種々の画像処理を行ない、視差画像群を生成する。また、ワークステーション130及び端末装置140が、立体視可能なモニタを有し、ワークステーション130にて生成された視差画像群をこのモニタに表示する。また、画像保管装置120は、医用画像診断装置110にて生成されたボリュームデータや、ワークステーション130にて生成された視差画像群を保管する。すなわち、ワークステーション130や端末装置140は、この画像保管装置120からボリュームデータや視差画像群を取得し、これを処理したり、モニタに表示したりする。以下、各装置を順に説明する。
【0012】
医用画像診断装置110は、X線診断装置、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置、PET(Positron Emission computed Tomography)装置、SPECT装置とX線CT装置とが一体化されたSPECT−CT装置、PET装置とX線CT装置とが一体化されたPET−CT装置、又はこれらの装置群等である。また、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、3次元の医用画像データ(ボリュームデータ)を生成可能である。
【0013】
具体的には、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、被検体を撮影することによりボリュームデータを生成する。例えば、医用画像診断装置110は、被検体を撮影することにより投影データやMR信号等のデータを収集し、収集したデータから、被検体の体軸方向に沿った複数のアキシャル面の医用画像データを再構成することで、ボリュームデータを生成する。例えば、医用画像診断装置110は、500枚のアキシャル面の医用画像データを再構成する。この500枚のアキシャル面の医用画像データ群が、ボリュームデータである。なお、医用画像診断装置110により撮影された被検体の投影データやMR信号等自体をボリュームデータとしても良い。
【0014】
また、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、生成したボリュームデータを画像保管装置120に送信する。なお、医用画像診断装置110は、ボリュームデータを画像保管装置120に送信する際に、付帯情報として、例えば、患者を識別する患者ID、検査を識別する検査ID、医用画像診断装置110を識別する装置ID、医用画像診断装置110による1回の撮影を識別するシリーズID等を送信する。
【0015】
画像保管装置120は、医用画像を保管するデータベースである。具体的には、第1の実施形態に係る画像保管装置120は、医用画像診断装置110から送信されたボリュームデータを記憶部に格納し、これを保管する。また、第1の実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータから視差画像群を生成し、生成した視差画像群を画像保管装置120に送信する。このため、画像保管装置120は、ワークステーション130から送信された視差画像群を記憶部に格納し、これを保管する。なお、本実施形態は、大容量の画像を保管可能なワークステーション130を用いることで、図1に例示するワークステーション130と画像保管装置120とが統合される場合であっても良い。すなわち、本実施形態は、ワークステーション130そのものにボリュームデータもしくは視差画像群を記憶させる場合であっても良い。
【0016】
なお、第1の実施形態において、画像保管装置120に保管されたボリュームデータや視差画像群は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等と対応付けて保管される。このため、ワークステーション130や端末装置140は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等を用いた検索を行なうことで、必要なボリュームデータや視差画像群を画像保管装置120から取得する。
【0017】
ワークステーション130は、医用画像に対して画像処理を行なう画像処理装置である。具体的には、第1の実施形態に係るワークステーション130は、画像保管装置120から取得したボリュームデータに対して種々のレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。視差画像群とは、複数の視点から撮影された複数の視差画像のことであり、例えば、9視差画像を裸眼にて立体視可能なモニタにて表示される視差画像群とは、視点位置が異なる9つの視差画像のことである。
【0018】
また、第1の実施形態に係るワークステーション130は、表示部として、立体視可能なモニタ(以下、立体表示モニタ)を有する。ワークステーション130は、視差画像群を生成し、生成した視差画像群を立体表示モニタに表示する。この結果、ワークステーション130の操作者は、立体表示モニタに表示された立体視可能な医用画像を確認しながら、視差画像群生成のための操作を行なうことができる。
【0019】
また、ワークステーション130は、生成した視差画像群を画像保管装置120に送信する。なお、ワークステーション130は、視差画像群を画像保管装置120に送信する際に、付帯情報として、例えば、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等を送信する。また、視差画像群を画像保管装置120に送信する際に送信される付帯情報としては、視差画像群に関する付帯情報も挙げられる。視差画像群に関する付帯情報としては、視差画像の枚数(例えば、「9」)や、視差画像の解像度(例えば、「466×350画素」)等がある。
【0020】
ここで、第1の実施形態に係るワークステーション130は、経時的に多視差画像を生成して表示する場合に、連続する時相データ間で異なる視差位置の視差画像を交互に生成して表示することで、経時的な多視差画像をリアルタイムで生成して表示する場合であっても、スムーズに表示することを可能にする。この点については、後に詳述する。
【0021】
端末装置140は、病院内に勤務する医師や検査技師に医用画像を閲覧させるための装置である。例えば、端末装置140は、病院内に勤務する医師や検査技師により操作されるPC(Personal Computer)やタブレット式PC、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等である。具体的には、第1の実施形態に係る端末装置140は、表示部として立体表示モニタを有する。また、端末装置140は、画像保管装置120から視差画像群を取得し、取得した視差画像群を立体表示モニタに表示する。この結果、観察者である医師や検査技師は、立体視可能な医用画像を閲覧することができる。
【0022】
ここで、ワークステーション130や端末装置140が有する立体表示モニタについて説明する。現在最も普及している一般的な汎用モニタは、2次元画像を2次元で表示するものであり、2次元画像を立体表示することができない。仮に、観察者が汎用モニタにて立体視を要望する場合、汎用モニタに対して画像を出力する装置は、平行法や交差法により観察者が立体視可能な2視差画像を並列表示させる必要がある。又は、汎用モニタに対して画像を出力する装置は、例えば、左目用の部分に赤色のセロハンが取り付けられ、右目用の部分に青色のセロハンが取り付けられたメガネを用いて余色法により観察者が立体視可能な画像を表示する必要がある。
【0023】
一方、立体表示モニタとしては、立体視用メガネ等の専用機器を用いることで、2視差画像(両眼視差画像とも称する)を立体視可能とするものがある。
【0024】
図2は、2視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。図2に示す一例は、シャッター方式により立体表示を行なう立体表示モニタであり、モニタを観察する観察者が装着する立体視用メガネとしてシャッターメガネが用いられる。かかる立体表示モニタは、モニタにて2視差画像を交互に出射する。例えば、図2の(A)に示すモニタは、左目用の画像と右目用の画像を、120Hzにて交互に出射する。ここで、モニタには、図2の(A)に示すように、赤外線出射部が設置され、赤外線出射部は、画像が切り替わるタイミングに合わせて赤外線の出射を制御する。
【0025】
また、赤外線出射部から出射された赤外線は、図2の(A)に示すシャッターメガネの赤外線受光部により受光される。シャッターメガネの左右それぞれの枠には、シャッターが取り付けられており、シャッターメガネは、赤外線受光部が赤外線を受光したタイミングに合わせて左右のシャッターそれぞれの透過状態及び遮光状態を交互に切り替える。以下、シャッターにおける透過状態及び遮光状態の切り替え処理について説明する。
【0026】
各シャッターは、図2の(B)に示すように、入射側の偏光板と出射側の偏光板とを有し、更に、入射側の偏光板と出射側の偏光板との間に液晶層を有する。また、入射側の偏光板と出射側の偏光板とは、図2の(B)に示すように、互いに直交している。ここで、図2の(B)に示すように、電圧が印加されていない「OFF」の状態では、入射側の偏光板を通った光は、液晶層の作用により90度回転し、出射側の偏光板を透過する。すなわち、電圧が印加されていないシャッターは、透過状態となる。
【0027】
一方、図2の(B)に示すように、電圧が印加された「ON」の状態では、液晶層の液晶分子による偏光回転作用が消失するため、入射側の偏光板を通った光は、出射側の偏光板で遮られてしまう。すなわち、電圧が印加されたシャッターは、遮光状態となる。
【0028】
そこで、例えば、赤外線出射部は、モニタ上に左目用の画像が表示されている期間、赤外線を出射する。そして、赤外線受光部は、赤外線を受光している期間、左目のシャッターに電圧を印加せず、右目のシャッターに電圧を印加させる。これにより、図2の(A)に示すように、右目のシャッターが遮光状態となり、左目のシャッターが透過状態となるため、観察者の左目に左目用の画像が入射する。一方、赤外線出射部は、モニタ上に右目用の画像が表示されている期間、赤外線の出射を停止する。そして、赤外線受光部は、赤外線が受光されない期間、右目のシャッターに電圧を印加せず、左目のシャッターに電圧を印加させる。これにより、左目のシャッターが遮光状態となり、右目のシャッターが透過状態であるため、観察者の右目に右目用の画像が入射する。このように、図2に示す立体表示モニタは、モニタに表示される画像とシャッターの状態を連動させて切り替えることで、観察者が立体視可能な画像を表示させる。なお、2視差画像を立体視可能な立体表示モニタとしては、上記のシャッター方式以外にも、偏光メガネ方式を採用したモニタも知られている。
【0029】
更に、近年実用化された立体表示モニタとしては、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いることで、例えば、9視差画像等の多視差画像を観察者が裸眼にて立体視可能とするものがある。かかる立体表示モニタは、両眼視差による立体視を可能とし、更に、観察者の視点移動に合わせて観察される映像も変化する運動視差による立体視も可能とする。
【0030】
図3は、9視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。図3に示す立体表示モニタには、液晶パネル等の平面状の表示面200の前面に、光線制御子が配置される。例えば、図3に示す立体表示モニタには、光線制御子として、光学開口が垂直方向に延びる垂直レンチキュラーシート201が表示面200の前面に貼り付けられている。
【0031】
表示面200には、図3に示すように、縦横比が3:1であり、縦方向にサブ画素である赤(R)、緑(G)、青(B)の3つが配置された画素202がマトリクス状に配置される。図3に示す立体表示モニタは、9つの画像により構成される9視差画像を、所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換したうえで、表示面200に出力する。すなわち、図3に示す立体表示モニタは、9視差画像にて同一位置にある9つの画素それぞれを、9列の画素202に割り振って出力させる。9列の画素202は、視点位置の異なる9つの画像を同時に表示する単位画素群203となる。
【0032】
表示面200において単位画素群203として同時に出力された9視差画像は、例えば、LED(Light Emitting Diode)バックライトにより平行光として放射され、更に、垂直レンチキュラーシート201により、多方向に放射される。9視差画像の各画素の光が多方向に放射されることにより、観察者の右目及び左目に入射する光は、観察者の位置(視点の位置)に連動して変化する。すなわち、観察者の見る角度により、右目に入射する視差画像と左目に入射する視差画像とは、視差角が異なる。これにより、観察者は、例えば、図3に示す9つの位置それぞれにおいて、撮影対象を立体的に視認できる。また、観察者は、例えば、図3に示す「5」の位置において、撮影対象に対して正対した状態で立体的に視認できるとともに、図3に示す「5」以外それぞれの位置において、撮影対象の向きを変化させた状態で立体的に視認できる。なお、図3に示す立体表示モニタは、あくまでも一例である。9視差画像を表示する立体表示モニタは、図3に示すように、「RRR・・・、GGG・・・、BBB・・・」の横ストライプ液晶である場合であっても良いし、「RGBRGB・・・」の縦ストライプ液晶である場合であっても良い。また、図3に示す立体表示モニタは、図3に示すように、レンチキュラーシートが垂直となる縦レンズ方式である場合であっても良いし、レンチキュラーシートが斜めとなる斜めレンズ方式である場合であっても良い。
【0033】
ここまで、第1の実施形態に係る画像処理システム1の構成例について簡単に説明した。なお、上述した画像処理システム1は、PACSが導入されている場合にその適用が限られるものではない。例えば、画像処理システム1は、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムが導入されている場合にも、同様に適用される。この場合、画像保管装置120は、電子カルテを保管するデータベースである。また、例えば、画像処理システム1は、HIS(Hospital Information System)、RIS(Radiology Information System)が導入されている場合にも、同様に適用される。また、画像処理システム1は、上述した構成例に限られるものではない。各装置が有する機能やその分担は、運用の形態に応じて適宜変更されてよい。
【0034】
次に、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例について図4を用いて説明する。図4は、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例を説明するための図である。なお、以下において、「視差画像群」とは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なうことで生成された立体視用の画像群のことである。また、「視差画像」とは、「視差画像群」を構成する個々の画像のことである。すなわち、「視差画像群」は、視点位置が異なる複数の「視差画像」から構成される。
【0035】
第1の実施形態に係るワークステーション130は、画像処理等に適した高性能なコンピュータであり、図4に示すように、入力部131と、表示部132と、通信部133と、記憶部134と、制御部135と、レンダリング処理部136とを有する。なお、以下では、ワークステーション130が画像処理等に適した高性能なコンピュータである場合を用いて説明するが、これに限定されるものではなく、任意の情報処理装置であって良い。例えば、任意のパーソナルコンピュータであっても良い。
【0036】
入力部131は、マウス、キーボード、トラックボール等であり、ワークステーション130に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。具体的には、第1の実施形態に係る入力部131は、レンダリング処理の対象となるボリュームデータを画像保管装置120から取得するための情報の入力を受け付ける。例えば、入力部131は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等の入力を受け付ける。また、第1の実施形態に係る入力部131は、レンダリング処理に関する条件(以下、レンダリング条件)の入力を受け付ける。
【0037】
表示部132は、立体表示モニタとしての液晶パネル等であり、各種情報を表示する。具体的には、第1の実施形態に係る表示部132は、操作者から各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)や、視差画像群等を表示する。通信部133は、NIC(Network Interface Card)等であり、他の装置との間で通信を行う。
【0038】
記憶部134は、ハードディスク、半導体メモリ素子等であり、各種情報を記憶する。具体的には、第1の実施形態に係る記憶部134は、通信部133を介して画像保管装置120から取得したボリュームデータを記憶する。また、第1の実施形態に係る記憶部134は、レンダリング処理中のボリュームデータや、レンダリング処理により生成された視差画像群等を記憶する。
【0039】
制御部135は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の電子回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路であり、ワークステーション130の全体制御を行なう。
【0040】
例えば、第1の実施形態に係る制御部135は、表示部132に対するGUIの表示や視差画像群の表示を制御する。また、例えば、制御部135は、画像保管装置120との間で通信部133を介して行なわれるボリュームデータや視差画像群の送受信を制御する。また、例えば、制御部135は、レンダリング処理部136によるレンダリング処理を制御する。また、例えば、制御部135は、ボリュームデータの記憶部134からの読み込みや、視差画像群の記憶部134への格納を制御する。
【0041】
ここで、第1の実施形態において、ワークステーション130の制御部135は、レンダリング処理部136によるレンダリング処理を制御し、レンダリング処理部136と共働することで、連続する時相データ間で異なる視差位置の視差画像を交互に生成して、表示部132に表示させる。この点については、後に詳述する。
【0042】
レンダリング処理部136は、制御部135による制御の下、画像保管装置120から取得したボリュームデータに対して種々のレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。具体的には、第1の実施形態に係るレンダリング処理部136は、記憶部134からボリュームデータを読み込み、このボリュームデータに対して、まず前処理を行なう。次に、レンダリング処理部136は、前処理後のボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。続いて、レンダリング処理部136は、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出された2次元画像を生成し、これを視差画像群それぞれに対して重畳することで、出力用の2次元画像を生成する。そして、レンダリング処理部136は、生成した視差画像群や出力用の2次元画像を記憶部134に格納する。なお、第1の実施形態において、レンダリング処理とは、ボリュームデータに対して行なう画像処理全体のことであり、ボリュームレンダリング処理とは、レンダリング処理の内、3次元の情報を反映した2次元画像を生成する処理のことである。レンダリング処理により生成される医用画像とは、例えば、視差画像が該当する。
【0043】
図5は、図4に示すレンダリング処理部の構成例を説明するための図である。図5に示すように、レンダリング処理部136は、前処理部1361と、3次元画像処理部1362と、2次元画像処理部1363とを有する。前処理部1361が、ボリュームデータに対する前処理を行い、3次元画像処理部1362が、前処理後のボリュームデータから視差画像群を生成し、2次元画像処理部1363が、視差画像群に各種情報が重畳された出力用の2次元画像を生成する。以下、各部を順に説明する。
【0044】
前処理部1361は、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう際に、種々の前処理を行なう処理部であり、画像補正処理部1361aと、3次元物体フュージョン部1361eと、3次元物体表示領域設定部1361fとを有する。
【0045】
画像補正処理部1361aは、2種類のボリュームデータを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう処理部であり、図5に示すように、歪み補正処理部1361b、体動補正処理部1361c及び画像間位置合わせ処理部1361dを有する。例えば、画像補正処理部1361aは、PET−CT装置により生成されたPET画像のボリュームデータとX線CT画像のボリュームデータとを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう。或いは、画像補正処理部1361aは、MRI装置により生成されたT1強調画像のボリュームデータとT2強調画像のボリュームデータとを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう。
【0046】
また、歪み補正処理部1361bは、個々のボリュームデータにおいて、医用画像診断装置110によるデータ収集時の収集条件に起因するデータの歪みを補正する。また、体動補正処理部1361cは、個々のボリュームデータを生成するために用いられたデータの収集時期における被検体の体動に起因する移動を補正する。また、画像間位置合わせ処理部1361dは、歪み補正処理部1361b及び体動補正処理部1361cによる補正処理が行なわれた2つのボリュームデータ間で、例えば、相互相関法等を用いた位置合わせ(Registration)を行なう。
【0047】
3次元物体フュージョン部1361eは、画像間位置合わせ処理部1361dにより位置合わせが行なわれた複数のボリュームデータをフュージョンさせる。なお、画像補正処理部1361a及び3次元物体フュージョン部1361eの処理は、単一のボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう場合、省略される。
【0048】
3次元物体表示領域設定部1361fは、操作者により指定された表示対象臓器に対応する表示領域を設定する処理部であり、セグメンテーション処理部1361gを有する。セグメンテーション処理部1361gは、操作者により指定された心臓、肺、血管等の臓器を、例えば、ボリュームデータの画素値(ボクセル値)に基づく領域拡張法により抽出する処理部である。
【0049】
なお、セグメンテーション処理部1361gは、操作者により表示対象臓器が指定されなかった場合、セグメンテーション処理を行なわない。また、セグメンテーション処理部1361gは、操作者により表示対象臓器が複数指定された場合、該当する複数の臓器を抽出する。また、セグメンテーション処理部1361gの処理は、レンダリング画像を参照した操作者の微調整要求により再度実行される場合もある。
【0050】
3次元画像処理部1362は、前処理部1361が処理を行なった前処理後のボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なう。ボリュームレンダリング処理を行なう処理部として、3次元画像処理部1362は、投影方法設定部1362aと、3次元幾何変換処理部1362bと、3次元物体アピアランス処理部1362fと、3次元仮想空間レンダリング部1362kとを有する。
【0051】
投影方法設定部1362aは、視差画像群を生成するための投影方法を決定する。例えば、投影方法設定部1362aは、ボリュームレンダリング処理を平行投影法により実行するか、透視投影法により実行するかを決定する。
【0052】
3次元幾何変換処理部1362bは、ボリュームレンダリング処理が実行されるボリュームデータを3次元幾何学的に変換するための情報を決定する処理部であり、平行移動処理部1362c、回転処理部1362d及び拡大縮小処理部1362eを有する。平行移動処理部1362cは、ボリュームレンダリング処理を行なう際の視点位置が平行移動された場合に、ボリュームデータを平行移動させる移動量を決定する処理部であり、回転処理部1362dは、ボリュームレンダリング処理を行なう際の視点位置が回転移動された場合に、ボリュームデータを回転移動させる移動量を決定する処理部である。また、拡大縮小処理部1362eは、視差画像群の拡大や縮小が要求された場合に、ボリュームデータの拡大率や縮小率を決定する処理部である。
【0053】
3次元物体アピアランス処理部1362fは、3次元物体色彩処理部1362g、3次元物体不透明度処理部1362h、3次元物体材質処理部1362i及び3次元仮想空間光源処理部1362jを有する。3次元物体アピアランス処理部1362fは、これらの処理部により、例えば、操作者の要求に応じて、表示される視差画像群の表示状態を決定する処理を行なう。
【0054】
3次元物体色彩処理部1362gは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域に対して着色される色彩を決定する処理部である。3次元物体不透明度処理部1362hは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域を構成する各ボクセルの不透過度(Opacity)を決定する処理部である。なお、ボリュームデータにおいて不透過度が「100%」とされた領域の後方の領域は、視差画像群において描出されないこととなる。また、ボリュームデータにおいて不透過度が「0%」とされた領域は、視差画像群において描出されないこととなる。
【0055】
3次元物体材質処理部1362iは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域の材質を決定することで、この領域が描出される際の質感を調整する処理部である。3次元仮想空間光源処理部1362jは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なう際に、3次元仮想空間に設置する仮想光源の位置や、仮想光源の種類を決定する処理部である。仮想光源の種類としては、無限遠から平行な光線を照射する光源や、視点から放射状の光線を照射する光源等が挙げられる。
【0056】
3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。また、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームレンダリング処理を行なう際、必要に応じて、投影方法設定部1362a、3次元幾何変換処理部1362b、3次元物体アピアランス処理部1362fにより決定された各種情報を用いる。
【0057】
ここで、3次元仮想空間レンダリング部1362kによるボリュームレンダリング処理は、レンダリング条件に従って行なわれることになる。例えば、レンダリング条件は、「平行投影法」又は「透視投影法」である。また、例えば、レンダリング条件は、「基準の視点位置及び視差角」である。また、例えば、レンダリング条件は、「視点位置の平行移動」、「視点位置の回転移動」、「視差画像群の拡大」、「視差画像群の縮小」である。また、例えば、レンダリング条件は、「着色される色彩」、「透過度」、「質感」、「仮想光源の位置」、「仮想光源の種類」である。このようなレンダリング条件は、入力部131を介して操作者から受け付ける場合や、初期設定される場合が考えられる。いずれの場合も、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、制御部135からレンダリング条件を受け付け、このレンダリング条件に従って、ボリュームデータに対するボリュームレンダリング処理を行なう。また、このとき、上述した投影方法設定部1362a、3次元幾何変換処理部1362b、3次元物体アピアランス処理部1362fが、このレンダリング条件に従って必要な各種情報を決定するので、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、決定されたこれらの各種情報を用いて視差画像群を生成する。
【0058】
図6は、第1の実施形態に係るボリュームレンダリング処理の一例を説明するための図である。例えば、3次元仮想空間レンダリング部1362kが、図6の「9視差画像生成方式(1)」に示すように、レンダリング条件として、平行投影法を受け付け、更に、基準の視点位置(5)と視差角「1度」とを受け付けたとする。かかる場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(9)に平行移動して、平行投影法により視差角(視線方向間の角度)が1度ずつ異なる9つの視差画像を生成する。なお、平行投影法を行なう場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視線方向に沿って無限遠から平行な光線を照射する光源を設定する。
【0059】
或いは、3次元仮想空間レンダリング部1362kが、図6の「9視差画像生成方式(2)」に示すように、レンダリング条件として、透視投影法を受け付け、更に、基準の視点位置(5)と視差角「1度」とを受け付けたとする。かかる場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームデータの中心(重心)を中心に視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(9)に回転移動して、透視投影法により視差角が1度ずつ異なる9つの視差画像を生成する。なお、透視投影法を行なう場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視線方向を中心に光を3次元的に放射状に照射する点光源や面光源を各視点にて設定する。また、透視投影法を行なう場合、レンダリング条件によっては、視点(1)〜(9)は、平行移動される場合であってもよい。
【0060】
なお、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、表示されるボリュームレンダリング画像の縦方向に対しては、視線方向を中心に光を2次元的に放射状に照射し、表示されるボリュームレンダリング画像の横方向に対しては、視線方向に沿って無限遠から平行な光線を照射する光源を設定することで、平行投影法と透視投影法とを併用したボリュームレンダリング処理を行なってもよい。
【0061】
このようにして生成された9つの視差画像が、視差画像群である。第1の実施形態において、9つの視差画像は、例えば制御部135により所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換され、立体表示モニタとしての表示部132に出力される。すると、ワークステーション130の操作者は、立体表示モニタに表示された立体視可能な医用画像を確認しながら、視差画像群生成のための操作を行なうことができる。
【0062】
なお、図6の例では、レンダリング条件として、投影方法、基準の視点位置及び視差角を受け付けた場合を説明したが、レンダリング条件として、他の条件を受け付けた場合も同様に、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、それぞれのレンダリング条件を反映しつつ、視差画像群を生成する。
【0063】
続いて、3次元画像処理部1362がボリュームデータから生成した視差画像群は、アンダーレイ(Underlay)とされる。そして、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出されたオーバーレイ(Overlay)がアンダーレイに対して重畳されることで、出力用の2次元画像とされる。2次元画像処理部1363は、オーバーレイ及びアンダーレイに対して画像処理を行なうことで、出力用の2次元画像を生成する処理部であり、図5に示すように、2次元物体描画部1363a、2次元幾何変換処理部1363b及び輝度調整部1363cを有する。例えば、2次元画像処理部1363は、出力用の2次元画像の生成処理に要する負荷を軽減するために、9枚の視差画像(アンダーレイ)のそれぞれに対して1枚のオーバーレイを重畳することで、出力用の2次元画像を9枚、生成する。
【0064】
2次元物体描画部1363aは、オーバーレイに描出される各種情報を描画する処理部であり、2次元幾何変換処理部1363bは、オーバーレイに描出される各種情報の位置を平行移動処理又は回転移動処理したり、オーバーレイに描出される各種情報の拡大処理又は縮小処理したりする処理部である。
【0065】
また、輝度調整部1363cは、輝度変換処理を行なう処理部であり、例えば、出力先の立体表示モニタの諧調や、ウィンドウ幅(WW:Window Width)、ウィンドウレベル(WL:Window Level)等の画像処理用のパラメータに応じて、オーバーレイ及びアンダーレイの輝度を調整する処理部である。
【0066】
このようにして生成された出力用の2次元画像は、例えば制御部135により一旦記憶部134に格納され、その後、通信部133を介して画像保管装置120に送信される。例えば、端末装置140が、画像保管装置120からこの出力用の2次元画像を取得し、所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換した上で立体表示モニタに表示すると、観察者である医師や検査技師は、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出された状態で、立体視可能な医用画像を閲覧することができる。
【0067】
以上、本実施形態に係るワークステーション130の構成について説明した。かかる構成の下、本実施形態に係るワークステーション130は、以下で詳細に説明する制御部135による制御により、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。なお、以下では、立体視可能な画像を立体視画像と記す場合がある。
【0068】
ここで、まず、従来技術における立体視画像の奥行き度合いについて説明する。図7は、従来技術における課題を説明するための第1の図である。図7においては、単位画素群が画素1〜9で構成され、視差角「1度」で生成された9枚の視差画像を、対応する画素値でそれぞれの画素から出力させることで立体視画像を表示させる場合について示す。図7に示すように、視差角「1度」で生成された9枚の視差画像により立体視画像を表示する場合には、視差が小さいため、9枚の視差画像に含まれる奥行きの情報が少なく、その結果、表示される立体視画像の奥行き度合いが低くなる。
【0069】
そこで、視差角を大きくすると、9枚の視差画像に含まれる奥行きの情報が多くなり、奥行き度合いが増加するが、画像にボケが生じてしまうという問題がある。図8は、従来技術における課題を説明するための第2の図である。図8においては、単位画素群が画素1〜9で構成され、視差角「2度」で生成された9枚の視差画像を、それぞれの画素から対応する画素値で出力させることで立体視画像を表示させる場合について示す。図8に示すように、視差角「2度」で生成された9枚の視差画像により立体視画像を表示する場合には、隣接する画素から出力される視差画像間において角度の差が大きいために、表示される立体視画像にボケが生じてしまう。
【0070】
すなわち、従来技術においては、ボケのない立体視画像の奥行き度合いに一定の限界があった。このような問題に対する解決法としては、例えば、解像度を増加させる手段が考えられる。図9は、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させる手段の一例を説明するための図である。図9に示すように、例えば、解像度を増加させる手段として、単位画素群を画素1〜18で構成させる。このようにすることで、視差角「1度」で生成された18枚の視差画像をそれぞれの画素から対応する画素値で出力させると、奥行き度合いを向上させたボケのない立体視画像を表示させることが可能である。
【0071】
しかしながら、図9に示すようなハード的な解像度の増加は、技術的な問題なども含んでおり、実現は容易ではない。そこで、本願では、図4に示す制御部135の制御により、ハード的な解像度の増加を行うことなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。そこで、次に、第1の実施形態に係る制御部135について詳細に説明する。図10は、第1の実施形態に係る制御部135の構成例を説明するための図である。図10に示すように、制御部135は、レンダリング制御部1351と、表示制御部1352とを有する。
【0072】
レンダリング制御部1351は、複数の視差画像を同時に表示する単位画素群に含まれる画素数よりも多い視点位置数の視差画像を、当該単位画素群に表示させる視差画像群として生成するように制御する。具体的には、レンダリング制御部1351は、表示部132によって表示可能な視差数の整数倍となる視点位置数からボリュームレンダリング処理を実行するようにレンダリング処理部136を制御する。
【0073】
図11は、第1の実施形態に係るレンダリング制御部1351による処理の一例を説明するための図である。例えば、表示部132が9視差の視差画像群を表示することができる場合には、レンダリング制御部1351は、図11に示すように、基準となる視点位置からボリュームデータの中心(重心)を中心に視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(18)に回転移動して、視差角が1度ずつ異なる18枚の視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する。なお、図11においては、透視投影法により視差画像を生成させる場合について示しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、平行投影法により視差画像を生成させる場合であってもよい。
【0074】
図10に戻って、表示制御部1352は、レンダリング制御部1351の制御によって生成された視差画像群のうち、視点位置が隣接する複数の視差画像を、任意の切替え速度で切り替えながら同一の画素にて表示するように制御する。具体的には、表示制御部1352は、視点位置が隣接する複数の視差画像において、単一の視差画像が1秒間に、例えば、60回表示されるように当該複数の視差画像を切替える。以下、表示制御部1352による処理の一例を図12A及び図12Bを用いて説明する。
【0075】
図12Aは、第1の実施形態に係る表示制御部1352による第1の表示処理の一例を説明するための図である。図12Aにおいては、レンダリング制御部1351の制御によって図11に示す18枚の視差画像が生成された後、9視差の表示部132にて画像を表示する際の処理について示す。また、図12Aに示す「T1」は、表示開始の時相を示す。
【0076】
例えば、表示制御部1352は、まず、図12Aの「T1」に示すように、視点の位置(1)〜(18)にて生成された視差画像のうち、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示するように制御する。すなわち、表示制御部1352は、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像に対応する画素値を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から出力するように制御する。
【0077】
そして、表示制御部1352は、画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる視差画像を任意の切替え速度で切替える。図12Bは、第1の実施形態に係る表示制御部1352による第2の表示処理の一例を説明するための図である。図12Bにおいては、図12Aに示す表示処理の後の処理について示す。また、図12Bに示す「T2」は、任意の切替え速度で切替えられた際の「T1」の次の時相を示す。
【0078】
例えば、表示制御部1352は、図12Bの「T2」に示すように、画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる視差画像を、任意の切替え速度で、位置(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(16)及び(18)の視差画像に切替える。そして、表示制御部1352は、図12Bの「T1」と「T2」とに示した視差画像群を、任意の切替え速度で交互に切替えながら画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる。
【0079】
ここで、表示制御部1352は、任意の切替え速度として、例えば、120分の1秒に1回の速度で表示させる視差画像群を切替える。すなわち、表示制御部1352は、120Hzの周波数で表示部132から視差画像群を表示させる。これは、18枚の視差画像のうち、「T1」及び「T2」それぞれに示した9枚の視差画像を60Hzで表示させていることに相当し、通常時(切替えを行わない場合)に視差画像群を60Hzの周波数で表示させている現行の状態と同等の状態で画像が表示されることを意味する。
【0080】
上述したように、第1の実施形態に係るワークステーション130は、表示部132に備えられた視差数よりも多い視点位置数で生成した視差画像群を、視差数単位で群に分け、それぞれの群を任意の切替え速度で切替えながら表示する。これにより、従来よりも奥行き方向の情報がより多く含まれた立体視画像を表示することができ、ハード的な解像度を増加させることなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0081】
また、上述したように、本願はソフト的に奥行き度合いを向上させることができることから、容易に実現可能である。そして、例えば、奥行き度合いを増加させるための奥行き増加モードを設け、観察者が、医用画像を観察する際に、奥行き増加モードをONにすることによって上述した処理が実行されるようにすることも可能である。
【0082】
次に、図13を用いて、第1の実施形態に係るワークステーション130の処理について説明する。図13は、第1の実施形態に係るワークステーション130による処理の手順を示すフローチャートである。図13に示すように、第1の実施形態に係るワークステーション130においては、奥行き増加モードがONになると(ステップS101肯定)、レンダリング制御部1351は、画素数のn倍の数の視点位置における視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する(ステップS102)。
【0083】
そして、表示制御部1352は、隣接するn枚の視差画像を任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素に表示させる(ステップS103)。その後、奥行き増加モードがOFFになる、又は、終了コマンドを受付けると、表示制御部1352は、処理を終了する。なお、レンダリング制御部1351は、奥行き増加モードがONになるまで待機状態である(ステップS101否定)。
【0084】
上述したように、第1の実施形態によれば、表示部132が所定数の視差画像を表示する。レンダリング制御部1351が、所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御部1352が、レンダリング制御部1351の制御によって生成された視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、第1の部分視差画像群と第2の部分視差画像群とを、表示部132にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。従って、第1の実施形態に係るワークステーション130は、従来よりも奥行き方向の情報がより多く含まれた立体視画像を表示することができ、ハード的な解像度を増加させることなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0085】
また、第1の実施形態によれば、表示制御部1352は、視点位置が隣接する複数の視差画像において、単一の視差画像が1秒間に60回表示されるように当該複数の視差画像を切替える。従って、第1の実施形態に係るワークステーション130は、通常時の表示状態と同等の表示状態で画像を表示させることを可能にする。
【0086】
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、視点位置の異なる視差画像を同一画素にて交互に切替えて表示させる場合について説明した。第2の実施形態では、同一画素にて表示される視差画像間のズレを補正して表示する場合について説明する。なお、第2の実施形態では、図10に示す第1の実施形態に係る制御部135と同一の構成を有する。そこで、第2の実施形態においては、同一画素にて表示される視差画像間のズレを補正する制御部を、表示制御部1352aとして説明する。すなわち表示制御部1352aは、図10に示す表示制御部1352に新たな処理が追加されたものである。
【0087】
ここで、まず、表示制御部1352aによって実行される補正処理の概要について、図14を用いて説明する。図14は、第2の実施形態に係る表示制御部1352aによる処理の概要を説明するための模式図である。図14においては、図11に示す18枚の視差画像を9枚の視差画像ごとに切替えて表示する際に出力する画素を示す。
【0088】
例えば、第1の実施形態に係る表示制御部1352は、図14の(A)に示すように、「T1」では、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示させる。また、第1の実施形態に係る表示制御部1352は、図14の(A)に示すように、「T2」では、位置(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(16)及び(18)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示させる。
【0089】
ここで、画素1に着目した場合に、「T1」では位置(1)の視差画像が表示され、「T2」では位置(2)の視差画像が表示される。すなわち、同一の画素から表示される視差画像に視差角「1度」分のズレが生じている。観察者が、実際に医用画像を観察する際には、まったく動かずに観察することはなく、かつ、高速で切替えられていることから、微妙にズレた視差が眼にはいるため、ハード的に18視差を入力したものに近い状態を作り出すことが出来る。
【0090】
また、第2の実施形態に係る表示制御部1352aは、図14の(B)の「T2」に示すように、表示される視差画像それぞれが隣接する画素間を跨いで表示されるように制御することで、例えば、図14の(B)に示すように、表示制御部1352aは、画素1と画素2とから視点の位置(2)の視差画像を表示するように制御することもできる。
【0091】
具体的には、表示制御部1352aは、各画素において出力させるはずであった画素値の半分の値を、画素ごとに算出する。そして、表示制御部1352aは、視差画像それぞれを隣接する画素間で跨いで表示させる場合に、算出した画素値の半分の値を画素ごとに累積し、累積した累積値を新たな画素値として各当該画素それぞれから出力させるように制御する。
【0092】
図15は、第2の実施形態に係る表示制御部1352aによる処理の一例を説明するための図である。図15においては、図11に示す18枚の視差画像を表示部132にて表示させる場合の1つの単位画素群における表示制御部1352aの処理例を示す。なお、図示していないが、表示制御部1352aは、表示部132に備えられた全ての単位画素群において、以下に説明するような処理を行う。
【0093】
例えば、表示制御部1352aは、図15の(A)に示すように、まず、ある単位画素群にて表示させる各視差画像に対応する画素値を抽出する。そして、表示制御部1352aは、図15の(B)に示すように、時相「T1」及び「T2」において、各画素から出力させる画素値を決定する。
【0094】
ここで、表示制御部1352aは、ズレを補正する時相の視差画像群を対象に画素値の2分の1の値を算出して、算出した値を画素ごとに加算した累積値を算出する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、時相「T2」を補正の対象として、画素値の2分の1の値「(2):30/2=15、(4):50/2=25、(6):30/2=15、など」を算出する。
【0095】
そして、表示制御部1352aは、算出した画素値の2分の1の値を、隣接する画素に対する加算値として設定する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、「(2)30」で算出した値「15」を「(4)50」の加算値として設定する。ここで、加算値が設定される画素は、画素間を跨るものだけである。例えば、図14の(B)に示す画素1及び画素2では、画素1から出力されるはずの(2)の視差画像の半分を画素2から出力させるようにする。従って、図15の(C)に示すように、画素1にて出力される(2)の画素値「30」が、2分の1の「15」となる。一方、画素2においては、(4)の画素値「50」は、2分の1の「25」となるが、(2)の画素値「30」の2分の1の「15」を出力することとなるため、「15」が加算値として設定される。なお、画素1において、他の視差画像に対応する画素値を出力することがないために加算値が「0」となる。
【0096】
そして、表示制御部1352aは、算出して画素値の2分の1の値に加算値を加算した累積値を画素ごとに算出する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、画素2の累積値を「40(=25+15)」と算出する。そして、表示制御部1352aは、算出した累積値を補正の対象となる時相における各画素にて出力させる画素値として決定する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(D)に示すように、時相「T2」の各画素から出力される画素値を「画素1:15、画素2:40、画素3:40、〜」と決定する。
【0097】
その後、表示制御部1352aは、補正対象となっていない画素値と、決定した画素値とを任意の切替え速度(例えば、120分の1秒に1回)で交互に切替えながら、各画素から出力させるように制御する。
【0098】
なお、上述した第2の実施形態では、時相「T2」を補正対象とする場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、時相「T1」を補正対象とする場合であってもよい。かかる場合には、表示制御部1352aは、図14の(A)に示す「T1」の視差画像群を全体的に左にスライドさせるように画素値を補正する。
【0099】
次に、図16を用いて、第2の実施形態に係るワークステーション130の処理について説明する。図16は、第2の実施形態に係るワークステーション130による処理の手順を示すフローチャートである。図16に示すように、第2の実施形態に係るワークステーション130においては、奥行き増加モードがONになると(ステップS201肯定)、レンダリング制御部1351は、画素数のn倍の数の視点位置における視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する(ステップS202)。
【0100】
そして、表示制御部1352aは、補正モードがONであるか否かを判定する(ステップS203)。ここで、補正モードがONである場合には(ステップS203肯定)、表示制御部1352aは、補正対象の時相に表示させる視差画像それぞれの画素値の2分の1の値を算出する(ステップS204)。
【0101】
その後、表示制御部1352aは、算出した値を加算した累積値を算出し(ステップS205)、補正対象外の時相に表示させる視差画像それぞれの画素値と、算出した累積値とを、任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素にて出力させる(ステップS206)。
【0102】
一方、ステップS203にて、補正モードがONではない場合には(ステップS203否定)、表示制御部1352aは、隣接するn枚の視差画像の画素値それぞれを任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素にて出力させる(ステップS207)。その後、奥行き増加モードがOFFになる、又は、終了コマンドを受付けると、表示制御部1352aは、処理を終了する。なお、レンダリング制御部1351は、奥行き増加モードがONになるまで待機状態である(ステップS201否定)。
【0103】
上述したように、第2の実施形態によれば、表示制御部1352aは、同一の画素にて表示される複数の視差画像のうち、少なくとも1枚の視差画像を隣接する画素間で跨いで表示されるように制御する。従って、第2の実施形態に係るワークステーション130は、同一の画素にて表示される視差画像の視点位置のズレを補正することができ、奥行き度合いを向上させるとともに、より解像度の高い立体視画像を表示することを可能にする。
【0104】
(第3の実施形態)
さて、これまで第1及び第2の実施形態について説明したが、上述した第1及び第2の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【0105】
上述した第2の実施形態では、画素値を用いて視差画像のズレを補正する場合について説明したが、視差画像のズレは、視差画像の切替えのタイミングに同期してレンチキュラーレンズをスライドさせることでも補正することができる。図17は、第3の実施形態に係るレンチキュラーレンズのスライドによるズレの補正を説明するための図である。図17においては、図12Bに示す視差画像の切替え時にレンチキュラーレンズをスライドさせる場合について示す。
【0106】
レンチキュラーレンズをスライドさせることによりズレを補正する場合には、例えば、表示部132は、レンチキュラーレンズをスライドさせるための駆動装置を有する。一例を挙げると、表示部132は、駆動装置として、振動発生装置などを有する。そして、制御部135は、クロックなどの基準信号に基づいて、視差画像の切替え周波数と、振動発生装置の振動周波数とを同期させる。
【0107】
このようにすることで、例えば、図17に示すように、図17の(A)に示す「T1」の視差画像から図17の(B)に示す「T2」の視差画像への切替えに同期して、レンチキュラーレンズをスライドさせることができる。例えば、図17の(B)の矢印20に示すようにレンチキュラーレンズがスライドすると、レンチキュラーレンズを透過した後の光の進行方向が変化する。これにより、視差画像の視点位置のズレを補正することができる。
【0108】
また、振動発生装置の振動周波数を手動で変化させることで、視差画像の切替えの周波数と同期させてもよい。例えば、表示部132に振動発生装置の振動周波数を変えるためのダイヤルを設け、観察者が立体視画像を観察しながらダイヤルを操作することで、視差画像の視点位置のズレを補正する。
【0109】
また、上述した実施形態においては、ボリュームデータから18枚の視差画像を生成し、生成した18枚の視差画像を9枚ずつ切替えて表示する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、視差数の整数倍であれば任意の枚数の視差画像を用いることが可能である。例えば、ボリュームデータから36枚の視差画像を生成し、生成した36枚の視差画像を9枚ずつ切替えて表示する場合であってもよい。かかる場合には、表示部132から240Hzにて表示させるように設定する。
【0110】
上述した実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータに対してレンダリング処理を実行して、生成した視差画像を表示する場合について説明した。しかしながら、開示の技術がこれに限定されるものではなく、例えば、医用画像診断装置110がボリュームデータに対してレンダリング処理を実行して、生成した視差画像を表示する場合であってもよい。また、医用画像診断装置110又はワークステーション130がボリュームデータに対してレンダリング処理を実行し、端末装置140が、画像を表示する場合であってもよい。
【0111】
また、上述した実施形態においては、端末装置140は、画像保管装置120から取得した医用画像等を表示等するものとして説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、端末装置140は、医用画像診断装置110又はワークステーション130に直接接続される場合であってもよい。
【0112】
また、上述した実施形態においては、ワークステーション130は、画像保管装置120からボリュームデータを取得し、このボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、ワークステーション130は、医用画像診断装置110からボリュームデータを取得し、このボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する場合であってもよい。
【0113】
以上説明したとおり、実施形態によれば、本実施形態の画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置は、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0114】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0115】
110 医用画像診断装置
120 画像保管装置
130 ワークステーション
135 制御部
1351 レンダリング制御部
1352 表示制御部
140 端末装置
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、立体視用メガネ等の専用機器を用いて、2つの視点から撮影された2視差画像を立体視可能なモニタが実用化されている。また、近年、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いて、複数の視点から撮影された多視差画像(例えば、9視差画像)を裸眼にて立体視可能なモニタが実用化されている。なお、立体視可能なモニタにて表示される2視差画像や9視差画像は、1視点から撮影された画像の奥行き情報を推定し、推定した情報を用いた画像処理により生成される場合もある。
【0003】
一方、X線CT(Computed Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置等の医用画像診断装置では、3次元の医用画像データ(以下、ボリュームデータ)を生成可能な装置が実用化されている。従来、かかる医用画像診断装置により生成されたボリュームデータは、種々の画像処理により2次元画像とされ、汎用モニタ上にて2次元表示される。例えば、医用画像診断装置により生成されたボリュームデータは、ボリュームレンダリング処理により3次元の情報を反映した2次元画像とされ、汎用モニタ上にて2次元表示される。しかしながら、従来技術においては、立体視可能な画像の奥行き度合いに一定の限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−86414号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能とする画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の画像処理システムは、表示部と、視差画像生成制御手段と、表示制御手段とを備える。表示部は、所定数の視差画像を同時に表示する。視差画像生成制御手段は、前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御手段は、前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例を説明するための図である。
【図2】図2は、2視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。
【図3】図3は、9視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。
【図4】図4は、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例を説明するための図である。
【図5】図5は、図4に示すレンダリング処理部の構成例を説明するための図である。
【図6】図6は、第1の実施形態に係るボリュームレンダリング処理の一例を説明するための図である。
【図7】図7は、従来技術における課題を説明するための第1の図である。
【図8】図8は、従来技術における課題を説明するための第2の図である。
【図9】図9は、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させる手段の一例を説明するための図である。
【図10】図10は、第1の実施形態に係る制御部の構成例を説明するための図である。
【図11】図11は、第1の実施形態に係るレンダリング制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図12A】図12Aは、第1の実施形態に係る表示制御部による第1の表示処理の一例を説明するための図である。
【図12B】図12Bは、第1の実施形態に係る表示制御部による第2の表示処理の一例を説明するための図である。
【図13】図13は、第1の実施形態に係るワークステーションによる処理の手順を示すフローチャートである。
【図14】図14は、第2の実施形態に係る表示制御部による処理の概要を説明するための模式図である。
【図15】図15は、第2の実施形態に係る表示制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図16】図16は、第2の実施形態に係るワークステーションによる処理の手順を示すフローチャートである。
【図17】図17は、第3の実施形態に係るレンチキュラーレンズのスライドによるズレの補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、画像処理システム及び画像処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、画像処理装置としての機能を有するワークステーションを含む画像処理システムを実施形態として説明する。ここで、以下の実施形態で用いる用語について説明すると、「視差画像群」とは、ボリュームデータに対して、所定の視差角ずつ視点位置を移動させてボリュームレンダリング処理を行なうことで生成された画像群のことである。すなわち、「視差画像群」は、「視点位置」が異なる複数の「視差画像」から構成される。また、「視差角」とは、「視差画像群」を生成するために設定された各視点位置のうち隣接する視点位置とボリュームデータによって表される空間内の所定位置(例えば、空間の中心)とにより定まる角度のことである。また、「視差数」とは、立体表示モニタにて立体視されるために必要となる「視差画像」の数のことである。また、以下で記載する「9視差画像」とは、9つの「視差画像」から構成される「視差画像群」のことである。また、以下で記載する「2視差画像」とは、2つの「視差画像」から構成される「視差画像群」のことである。
【0009】
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例について説明する。図1は、第1の実施形態に係る画像処理システムの構成例を説明するための図である。
【0010】
図1に示すように、第1の実施形態に係る画像処理システム1は、医用画像診断装置110と、画像保管装置120と、ワークステーション130と、端末装置140とを有する。図1に例示する各装置は、例えば、病院内に設置された院内LAN(Local Area Network)2により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、画像処理システム1にPACS(Picture Archiving and Communication System)が導入されている場合、各装置は、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。
【0011】
かかる画像処理システム1は、医用画像診断装置110により生成された3次元の医用画像データであるボリュームデータから視差画像群を生成し、この視差画像群を立体視可能なモニタに表示することで、病院内に勤務する医師や検査技師に立体視可能な医用画像を提供する。具体的には、第1の実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータに対して種々の画像処理を行ない、視差画像群を生成する。また、ワークステーション130及び端末装置140が、立体視可能なモニタを有し、ワークステーション130にて生成された視差画像群をこのモニタに表示する。また、画像保管装置120は、医用画像診断装置110にて生成されたボリュームデータや、ワークステーション130にて生成された視差画像群を保管する。すなわち、ワークステーション130や端末装置140は、この画像保管装置120からボリュームデータや視差画像群を取得し、これを処理したり、モニタに表示したりする。以下、各装置を順に説明する。
【0012】
医用画像診断装置110は、X線診断装置、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置、PET(Positron Emission computed Tomography)装置、SPECT装置とX線CT装置とが一体化されたSPECT−CT装置、PET装置とX線CT装置とが一体化されたPET−CT装置、又はこれらの装置群等である。また、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、3次元の医用画像データ(ボリュームデータ)を生成可能である。
【0013】
具体的には、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、被検体を撮影することによりボリュームデータを生成する。例えば、医用画像診断装置110は、被検体を撮影することにより投影データやMR信号等のデータを収集し、収集したデータから、被検体の体軸方向に沿った複数のアキシャル面の医用画像データを再構成することで、ボリュームデータを生成する。例えば、医用画像診断装置110は、500枚のアキシャル面の医用画像データを再構成する。この500枚のアキシャル面の医用画像データ群が、ボリュームデータである。なお、医用画像診断装置110により撮影された被検体の投影データやMR信号等自体をボリュームデータとしても良い。
【0014】
また、第1の実施形態に係る医用画像診断装置110は、生成したボリュームデータを画像保管装置120に送信する。なお、医用画像診断装置110は、ボリュームデータを画像保管装置120に送信する際に、付帯情報として、例えば、患者を識別する患者ID、検査を識別する検査ID、医用画像診断装置110を識別する装置ID、医用画像診断装置110による1回の撮影を識別するシリーズID等を送信する。
【0015】
画像保管装置120は、医用画像を保管するデータベースである。具体的には、第1の実施形態に係る画像保管装置120は、医用画像診断装置110から送信されたボリュームデータを記憶部に格納し、これを保管する。また、第1の実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータから視差画像群を生成し、生成した視差画像群を画像保管装置120に送信する。このため、画像保管装置120は、ワークステーション130から送信された視差画像群を記憶部に格納し、これを保管する。なお、本実施形態は、大容量の画像を保管可能なワークステーション130を用いることで、図1に例示するワークステーション130と画像保管装置120とが統合される場合であっても良い。すなわち、本実施形態は、ワークステーション130そのものにボリュームデータもしくは視差画像群を記憶させる場合であっても良い。
【0016】
なお、第1の実施形態において、画像保管装置120に保管されたボリュームデータや視差画像群は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等と対応付けて保管される。このため、ワークステーション130や端末装置140は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等を用いた検索を行なうことで、必要なボリュームデータや視差画像群を画像保管装置120から取得する。
【0017】
ワークステーション130は、医用画像に対して画像処理を行なう画像処理装置である。具体的には、第1の実施形態に係るワークステーション130は、画像保管装置120から取得したボリュームデータに対して種々のレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。視差画像群とは、複数の視点から撮影された複数の視差画像のことであり、例えば、9視差画像を裸眼にて立体視可能なモニタにて表示される視差画像群とは、視点位置が異なる9つの視差画像のことである。
【0018】
また、第1の実施形態に係るワークステーション130は、表示部として、立体視可能なモニタ(以下、立体表示モニタ)を有する。ワークステーション130は、視差画像群を生成し、生成した視差画像群を立体表示モニタに表示する。この結果、ワークステーション130の操作者は、立体表示モニタに表示された立体視可能な医用画像を確認しながら、視差画像群生成のための操作を行なうことができる。
【0019】
また、ワークステーション130は、生成した視差画像群を画像保管装置120に送信する。なお、ワークステーション130は、視差画像群を画像保管装置120に送信する際に、付帯情報として、例えば、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等を送信する。また、視差画像群を画像保管装置120に送信する際に送信される付帯情報としては、視差画像群に関する付帯情報も挙げられる。視差画像群に関する付帯情報としては、視差画像の枚数(例えば、「9」)や、視差画像の解像度(例えば、「466×350画素」)等がある。
【0020】
ここで、第1の実施形態に係るワークステーション130は、経時的に多視差画像を生成して表示する場合に、連続する時相データ間で異なる視差位置の視差画像を交互に生成して表示することで、経時的な多視差画像をリアルタイムで生成して表示する場合であっても、スムーズに表示することを可能にする。この点については、後に詳述する。
【0021】
端末装置140は、病院内に勤務する医師や検査技師に医用画像を閲覧させるための装置である。例えば、端末装置140は、病院内に勤務する医師や検査技師により操作されるPC(Personal Computer)やタブレット式PC、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等である。具体的には、第1の実施形態に係る端末装置140は、表示部として立体表示モニタを有する。また、端末装置140は、画像保管装置120から視差画像群を取得し、取得した視差画像群を立体表示モニタに表示する。この結果、観察者である医師や検査技師は、立体視可能な医用画像を閲覧することができる。
【0022】
ここで、ワークステーション130や端末装置140が有する立体表示モニタについて説明する。現在最も普及している一般的な汎用モニタは、2次元画像を2次元で表示するものであり、2次元画像を立体表示することができない。仮に、観察者が汎用モニタにて立体視を要望する場合、汎用モニタに対して画像を出力する装置は、平行法や交差法により観察者が立体視可能な2視差画像を並列表示させる必要がある。又は、汎用モニタに対して画像を出力する装置は、例えば、左目用の部分に赤色のセロハンが取り付けられ、右目用の部分に青色のセロハンが取り付けられたメガネを用いて余色法により観察者が立体視可能な画像を表示する必要がある。
【0023】
一方、立体表示モニタとしては、立体視用メガネ等の専用機器を用いることで、2視差画像(両眼視差画像とも称する)を立体視可能とするものがある。
【0024】
図2は、2視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。図2に示す一例は、シャッター方式により立体表示を行なう立体表示モニタであり、モニタを観察する観察者が装着する立体視用メガネとしてシャッターメガネが用いられる。かかる立体表示モニタは、モニタにて2視差画像を交互に出射する。例えば、図2の(A)に示すモニタは、左目用の画像と右目用の画像を、120Hzにて交互に出射する。ここで、モニタには、図2の(A)に示すように、赤外線出射部が設置され、赤外線出射部は、画像が切り替わるタイミングに合わせて赤外線の出射を制御する。
【0025】
また、赤外線出射部から出射された赤外線は、図2の(A)に示すシャッターメガネの赤外線受光部により受光される。シャッターメガネの左右それぞれの枠には、シャッターが取り付けられており、シャッターメガネは、赤外線受光部が赤外線を受光したタイミングに合わせて左右のシャッターそれぞれの透過状態及び遮光状態を交互に切り替える。以下、シャッターにおける透過状態及び遮光状態の切り替え処理について説明する。
【0026】
各シャッターは、図2の(B)に示すように、入射側の偏光板と出射側の偏光板とを有し、更に、入射側の偏光板と出射側の偏光板との間に液晶層を有する。また、入射側の偏光板と出射側の偏光板とは、図2の(B)に示すように、互いに直交している。ここで、図2の(B)に示すように、電圧が印加されていない「OFF」の状態では、入射側の偏光板を通った光は、液晶層の作用により90度回転し、出射側の偏光板を透過する。すなわち、電圧が印加されていないシャッターは、透過状態となる。
【0027】
一方、図2の(B)に示すように、電圧が印加された「ON」の状態では、液晶層の液晶分子による偏光回転作用が消失するため、入射側の偏光板を通った光は、出射側の偏光板で遮られてしまう。すなわち、電圧が印加されたシャッターは、遮光状態となる。
【0028】
そこで、例えば、赤外線出射部は、モニタ上に左目用の画像が表示されている期間、赤外線を出射する。そして、赤外線受光部は、赤外線を受光している期間、左目のシャッターに電圧を印加せず、右目のシャッターに電圧を印加させる。これにより、図2の(A)に示すように、右目のシャッターが遮光状態となり、左目のシャッターが透過状態となるため、観察者の左目に左目用の画像が入射する。一方、赤外線出射部は、モニタ上に右目用の画像が表示されている期間、赤外線の出射を停止する。そして、赤外線受光部は、赤外線が受光されない期間、右目のシャッターに電圧を印加せず、左目のシャッターに電圧を印加させる。これにより、左目のシャッターが遮光状態となり、右目のシャッターが透過状態であるため、観察者の右目に右目用の画像が入射する。このように、図2に示す立体表示モニタは、モニタに表示される画像とシャッターの状態を連動させて切り替えることで、観察者が立体視可能な画像を表示させる。なお、2視差画像を立体視可能な立体表示モニタとしては、上記のシャッター方式以外にも、偏光メガネ方式を採用したモニタも知られている。
【0029】
更に、近年実用化された立体表示モニタとしては、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いることで、例えば、9視差画像等の多視差画像を観察者が裸眼にて立体視可能とするものがある。かかる立体表示モニタは、両眼視差による立体視を可能とし、更に、観察者の視点移動に合わせて観察される映像も変化する運動視差による立体視も可能とする。
【0030】
図3は、9視差画像により立体表示を行なう立体表示モニタの一例を説明するための図である。図3に示す立体表示モニタには、液晶パネル等の平面状の表示面200の前面に、光線制御子が配置される。例えば、図3に示す立体表示モニタには、光線制御子として、光学開口が垂直方向に延びる垂直レンチキュラーシート201が表示面200の前面に貼り付けられている。
【0031】
表示面200には、図3に示すように、縦横比が3:1であり、縦方向にサブ画素である赤(R)、緑(G)、青(B)の3つが配置された画素202がマトリクス状に配置される。図3に示す立体表示モニタは、9つの画像により構成される9視差画像を、所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換したうえで、表示面200に出力する。すなわち、図3に示す立体表示モニタは、9視差画像にて同一位置にある9つの画素それぞれを、9列の画素202に割り振って出力させる。9列の画素202は、視点位置の異なる9つの画像を同時に表示する単位画素群203となる。
【0032】
表示面200において単位画素群203として同時に出力された9視差画像は、例えば、LED(Light Emitting Diode)バックライトにより平行光として放射され、更に、垂直レンチキュラーシート201により、多方向に放射される。9視差画像の各画素の光が多方向に放射されることにより、観察者の右目及び左目に入射する光は、観察者の位置(視点の位置)に連動して変化する。すなわち、観察者の見る角度により、右目に入射する視差画像と左目に入射する視差画像とは、視差角が異なる。これにより、観察者は、例えば、図3に示す9つの位置それぞれにおいて、撮影対象を立体的に視認できる。また、観察者は、例えば、図3に示す「5」の位置において、撮影対象に対して正対した状態で立体的に視認できるとともに、図3に示す「5」以外それぞれの位置において、撮影対象の向きを変化させた状態で立体的に視認できる。なお、図3に示す立体表示モニタは、あくまでも一例である。9視差画像を表示する立体表示モニタは、図3に示すように、「RRR・・・、GGG・・・、BBB・・・」の横ストライプ液晶である場合であっても良いし、「RGBRGB・・・」の縦ストライプ液晶である場合であっても良い。また、図3に示す立体表示モニタは、図3に示すように、レンチキュラーシートが垂直となる縦レンズ方式である場合であっても良いし、レンチキュラーシートが斜めとなる斜めレンズ方式である場合であっても良い。
【0033】
ここまで、第1の実施形態に係る画像処理システム1の構成例について簡単に説明した。なお、上述した画像処理システム1は、PACSが導入されている場合にその適用が限られるものではない。例えば、画像処理システム1は、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムが導入されている場合にも、同様に適用される。この場合、画像保管装置120は、電子カルテを保管するデータベースである。また、例えば、画像処理システム1は、HIS(Hospital Information System)、RIS(Radiology Information System)が導入されている場合にも、同様に適用される。また、画像処理システム1は、上述した構成例に限られるものではない。各装置が有する機能やその分担は、運用の形態に応じて適宜変更されてよい。
【0034】
次に、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例について図4を用いて説明する。図4は、第1の実施形態に係るワークステーションの構成例を説明するための図である。なお、以下において、「視差画像群」とは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なうことで生成された立体視用の画像群のことである。また、「視差画像」とは、「視差画像群」を構成する個々の画像のことである。すなわち、「視差画像群」は、視点位置が異なる複数の「視差画像」から構成される。
【0035】
第1の実施形態に係るワークステーション130は、画像処理等に適した高性能なコンピュータであり、図4に示すように、入力部131と、表示部132と、通信部133と、記憶部134と、制御部135と、レンダリング処理部136とを有する。なお、以下では、ワークステーション130が画像処理等に適した高性能なコンピュータである場合を用いて説明するが、これに限定されるものではなく、任意の情報処理装置であって良い。例えば、任意のパーソナルコンピュータであっても良い。
【0036】
入力部131は、マウス、キーボード、トラックボール等であり、ワークステーション130に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。具体的には、第1の実施形態に係る入力部131は、レンダリング処理の対象となるボリュームデータを画像保管装置120から取得するための情報の入力を受け付ける。例えば、入力部131は、患者ID、検査ID、装置ID、シリーズID等の入力を受け付ける。また、第1の実施形態に係る入力部131は、レンダリング処理に関する条件(以下、レンダリング条件)の入力を受け付ける。
【0037】
表示部132は、立体表示モニタとしての液晶パネル等であり、各種情報を表示する。具体的には、第1の実施形態に係る表示部132は、操作者から各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)や、視差画像群等を表示する。通信部133は、NIC(Network Interface Card)等であり、他の装置との間で通信を行う。
【0038】
記憶部134は、ハードディスク、半導体メモリ素子等であり、各種情報を記憶する。具体的には、第1の実施形態に係る記憶部134は、通信部133を介して画像保管装置120から取得したボリュームデータを記憶する。また、第1の実施形態に係る記憶部134は、レンダリング処理中のボリュームデータや、レンダリング処理により生成された視差画像群等を記憶する。
【0039】
制御部135は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の電子回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路であり、ワークステーション130の全体制御を行なう。
【0040】
例えば、第1の実施形態に係る制御部135は、表示部132に対するGUIの表示や視差画像群の表示を制御する。また、例えば、制御部135は、画像保管装置120との間で通信部133を介して行なわれるボリュームデータや視差画像群の送受信を制御する。また、例えば、制御部135は、レンダリング処理部136によるレンダリング処理を制御する。また、例えば、制御部135は、ボリュームデータの記憶部134からの読み込みや、視差画像群の記憶部134への格納を制御する。
【0041】
ここで、第1の実施形態において、ワークステーション130の制御部135は、レンダリング処理部136によるレンダリング処理を制御し、レンダリング処理部136と共働することで、連続する時相データ間で異なる視差位置の視差画像を交互に生成して、表示部132に表示させる。この点については、後に詳述する。
【0042】
レンダリング処理部136は、制御部135による制御の下、画像保管装置120から取得したボリュームデータに対して種々のレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。具体的には、第1の実施形態に係るレンダリング処理部136は、記憶部134からボリュームデータを読み込み、このボリュームデータに対して、まず前処理を行なう。次に、レンダリング処理部136は、前処理後のボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。続いて、レンダリング処理部136は、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出された2次元画像を生成し、これを視差画像群それぞれに対して重畳することで、出力用の2次元画像を生成する。そして、レンダリング処理部136は、生成した視差画像群や出力用の2次元画像を記憶部134に格納する。なお、第1の実施形態において、レンダリング処理とは、ボリュームデータに対して行なう画像処理全体のことであり、ボリュームレンダリング処理とは、レンダリング処理の内、3次元の情報を反映した2次元画像を生成する処理のことである。レンダリング処理により生成される医用画像とは、例えば、視差画像が該当する。
【0043】
図5は、図4に示すレンダリング処理部の構成例を説明するための図である。図5に示すように、レンダリング処理部136は、前処理部1361と、3次元画像処理部1362と、2次元画像処理部1363とを有する。前処理部1361が、ボリュームデータに対する前処理を行い、3次元画像処理部1362が、前処理後のボリュームデータから視差画像群を生成し、2次元画像処理部1363が、視差画像群に各種情報が重畳された出力用の2次元画像を生成する。以下、各部を順に説明する。
【0044】
前処理部1361は、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう際に、種々の前処理を行なう処理部であり、画像補正処理部1361aと、3次元物体フュージョン部1361eと、3次元物体表示領域設定部1361fとを有する。
【0045】
画像補正処理部1361aは、2種類のボリュームデータを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう処理部であり、図5に示すように、歪み補正処理部1361b、体動補正処理部1361c及び画像間位置合わせ処理部1361dを有する。例えば、画像補正処理部1361aは、PET−CT装置により生成されたPET画像のボリュームデータとX線CT画像のボリュームデータとを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう。或いは、画像補正処理部1361aは、MRI装置により生成されたT1強調画像のボリュームデータとT2強調画像のボリュームデータとを1つのボリュームデータとして処理する際に画像補正処理を行なう。
【0046】
また、歪み補正処理部1361bは、個々のボリュームデータにおいて、医用画像診断装置110によるデータ収集時の収集条件に起因するデータの歪みを補正する。また、体動補正処理部1361cは、個々のボリュームデータを生成するために用いられたデータの収集時期における被検体の体動に起因する移動を補正する。また、画像間位置合わせ処理部1361dは、歪み補正処理部1361b及び体動補正処理部1361cによる補正処理が行なわれた2つのボリュームデータ間で、例えば、相互相関法等を用いた位置合わせ(Registration)を行なう。
【0047】
3次元物体フュージョン部1361eは、画像間位置合わせ処理部1361dにより位置合わせが行なわれた複数のボリュームデータをフュージョンさせる。なお、画像補正処理部1361a及び3次元物体フュージョン部1361eの処理は、単一のボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう場合、省略される。
【0048】
3次元物体表示領域設定部1361fは、操作者により指定された表示対象臓器に対応する表示領域を設定する処理部であり、セグメンテーション処理部1361gを有する。セグメンテーション処理部1361gは、操作者により指定された心臓、肺、血管等の臓器を、例えば、ボリュームデータの画素値(ボクセル値)に基づく領域拡張法により抽出する処理部である。
【0049】
なお、セグメンテーション処理部1361gは、操作者により表示対象臓器が指定されなかった場合、セグメンテーション処理を行なわない。また、セグメンテーション処理部1361gは、操作者により表示対象臓器が複数指定された場合、該当する複数の臓器を抽出する。また、セグメンテーション処理部1361gの処理は、レンダリング画像を参照した操作者の微調整要求により再度実行される場合もある。
【0050】
3次元画像処理部1362は、前処理部1361が処理を行なった前処理後のボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なう。ボリュームレンダリング処理を行なう処理部として、3次元画像処理部1362は、投影方法設定部1362aと、3次元幾何変換処理部1362bと、3次元物体アピアランス処理部1362fと、3次元仮想空間レンダリング部1362kとを有する。
【0051】
投影方法設定部1362aは、視差画像群を生成するための投影方法を決定する。例えば、投影方法設定部1362aは、ボリュームレンダリング処理を平行投影法により実行するか、透視投影法により実行するかを決定する。
【0052】
3次元幾何変換処理部1362bは、ボリュームレンダリング処理が実行されるボリュームデータを3次元幾何学的に変換するための情報を決定する処理部であり、平行移動処理部1362c、回転処理部1362d及び拡大縮小処理部1362eを有する。平行移動処理部1362cは、ボリュームレンダリング処理を行なう際の視点位置が平行移動された場合に、ボリュームデータを平行移動させる移動量を決定する処理部であり、回転処理部1362dは、ボリュームレンダリング処理を行なう際の視点位置が回転移動された場合に、ボリュームデータを回転移動させる移動量を決定する処理部である。また、拡大縮小処理部1362eは、視差画像群の拡大や縮小が要求された場合に、ボリュームデータの拡大率や縮小率を決定する処理部である。
【0053】
3次元物体アピアランス処理部1362fは、3次元物体色彩処理部1362g、3次元物体不透明度処理部1362h、3次元物体材質処理部1362i及び3次元仮想空間光源処理部1362jを有する。3次元物体アピアランス処理部1362fは、これらの処理部により、例えば、操作者の要求に応じて、表示される視差画像群の表示状態を決定する処理を行なう。
【0054】
3次元物体色彩処理部1362gは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域に対して着色される色彩を決定する処理部である。3次元物体不透明度処理部1362hは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域を構成する各ボクセルの不透過度(Opacity)を決定する処理部である。なお、ボリュームデータにおいて不透過度が「100%」とされた領域の後方の領域は、視差画像群において描出されないこととなる。また、ボリュームデータにおいて不透過度が「0%」とされた領域は、視差画像群において描出されないこととなる。
【0055】
3次元物体材質処理部1362iは、ボリュームデータにてセグメンテーションされた各領域の材質を決定することで、この領域が描出される際の質感を調整する処理部である。3次元仮想空間光源処理部1362jは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行なう際に、3次元仮想空間に設置する仮想光源の位置や、仮想光源の種類を決定する処理部である。仮想光源の種類としては、無限遠から平行な光線を照射する光源や、視点から放射状の光線を照射する光源等が挙げられる。
【0056】
3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を行ない、視差画像群を生成する。また、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームレンダリング処理を行なう際、必要に応じて、投影方法設定部1362a、3次元幾何変換処理部1362b、3次元物体アピアランス処理部1362fにより決定された各種情報を用いる。
【0057】
ここで、3次元仮想空間レンダリング部1362kによるボリュームレンダリング処理は、レンダリング条件に従って行なわれることになる。例えば、レンダリング条件は、「平行投影法」又は「透視投影法」である。また、例えば、レンダリング条件は、「基準の視点位置及び視差角」である。また、例えば、レンダリング条件は、「視点位置の平行移動」、「視点位置の回転移動」、「視差画像群の拡大」、「視差画像群の縮小」である。また、例えば、レンダリング条件は、「着色される色彩」、「透過度」、「質感」、「仮想光源の位置」、「仮想光源の種類」である。このようなレンダリング条件は、入力部131を介して操作者から受け付ける場合や、初期設定される場合が考えられる。いずれの場合も、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、制御部135からレンダリング条件を受け付け、このレンダリング条件に従って、ボリュームデータに対するボリュームレンダリング処理を行なう。また、このとき、上述した投影方法設定部1362a、3次元幾何変換処理部1362b、3次元物体アピアランス処理部1362fが、このレンダリング条件に従って必要な各種情報を決定するので、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、決定されたこれらの各種情報を用いて視差画像群を生成する。
【0058】
図6は、第1の実施形態に係るボリュームレンダリング処理の一例を説明するための図である。例えば、3次元仮想空間レンダリング部1362kが、図6の「9視差画像生成方式(1)」に示すように、レンダリング条件として、平行投影法を受け付け、更に、基準の視点位置(5)と視差角「1度」とを受け付けたとする。かかる場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(9)に平行移動して、平行投影法により視差角(視線方向間の角度)が1度ずつ異なる9つの視差画像を生成する。なお、平行投影法を行なう場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視線方向に沿って無限遠から平行な光線を照射する光源を設定する。
【0059】
或いは、3次元仮想空間レンダリング部1362kが、図6の「9視差画像生成方式(2)」に示すように、レンダリング条件として、透視投影法を受け付け、更に、基準の視点位置(5)と視差角「1度」とを受け付けたとする。かかる場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、ボリュームデータの中心(重心)を中心に視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(9)に回転移動して、透視投影法により視差角が1度ずつ異なる9つの視差画像を生成する。なお、透視投影法を行なう場合、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、視線方向を中心に光を3次元的に放射状に照射する点光源や面光源を各視点にて設定する。また、透視投影法を行なう場合、レンダリング条件によっては、視点(1)〜(9)は、平行移動される場合であってもよい。
【0060】
なお、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、表示されるボリュームレンダリング画像の縦方向に対しては、視線方向を中心に光を2次元的に放射状に照射し、表示されるボリュームレンダリング画像の横方向に対しては、視線方向に沿って無限遠から平行な光線を照射する光源を設定することで、平行投影法と透視投影法とを併用したボリュームレンダリング処理を行なってもよい。
【0061】
このようにして生成された9つの視差画像が、視差画像群である。第1の実施形態において、9つの視差画像は、例えば制御部135により所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換され、立体表示モニタとしての表示部132に出力される。すると、ワークステーション130の操作者は、立体表示モニタに表示された立体視可能な医用画像を確認しながら、視差画像群生成のための操作を行なうことができる。
【0062】
なお、図6の例では、レンダリング条件として、投影方法、基準の視点位置及び視差角を受け付けた場合を説明したが、レンダリング条件として、他の条件を受け付けた場合も同様に、3次元仮想空間レンダリング部1362kは、それぞれのレンダリング条件を反映しつつ、視差画像群を生成する。
【0063】
続いて、3次元画像処理部1362がボリュームデータから生成した視差画像群は、アンダーレイ(Underlay)とされる。そして、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出されたオーバーレイ(Overlay)がアンダーレイに対して重畳されることで、出力用の2次元画像とされる。2次元画像処理部1363は、オーバーレイ及びアンダーレイに対して画像処理を行なうことで、出力用の2次元画像を生成する処理部であり、図5に示すように、2次元物体描画部1363a、2次元幾何変換処理部1363b及び輝度調整部1363cを有する。例えば、2次元画像処理部1363は、出力用の2次元画像の生成処理に要する負荷を軽減するために、9枚の視差画像(アンダーレイ)のそれぞれに対して1枚のオーバーレイを重畳することで、出力用の2次元画像を9枚、生成する。
【0064】
2次元物体描画部1363aは、オーバーレイに描出される各種情報を描画する処理部であり、2次元幾何変換処理部1363bは、オーバーレイに描出される各種情報の位置を平行移動処理又は回転移動処理したり、オーバーレイに描出される各種情報の拡大処理又は縮小処理したりする処理部である。
【0065】
また、輝度調整部1363cは、輝度変換処理を行なう処理部であり、例えば、出力先の立体表示モニタの諧調や、ウィンドウ幅(WW:Window Width)、ウィンドウレベル(WL:Window Level)等の画像処理用のパラメータに応じて、オーバーレイ及びアンダーレイの輝度を調整する処理部である。
【0066】
このようにして生成された出力用の2次元画像は、例えば制御部135により一旦記憶部134に格納され、その後、通信部133を介して画像保管装置120に送信される。例えば、端末装置140が、画像保管装置120からこの出力用の2次元画像を取得し、所定フォーマット(例えば格子状)に配置した中間画像に変換した上で立体表示モニタに表示すると、観察者である医師や検査技師は、各種情報(目盛り、患者名、検査項目等)が描出された状態で、立体視可能な医用画像を閲覧することができる。
【0067】
以上、本実施形態に係るワークステーション130の構成について説明した。かかる構成の下、本実施形態に係るワークステーション130は、以下で詳細に説明する制御部135による制御により、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。なお、以下では、立体視可能な画像を立体視画像と記す場合がある。
【0068】
ここで、まず、従来技術における立体視画像の奥行き度合いについて説明する。図7は、従来技術における課題を説明するための第1の図である。図7においては、単位画素群が画素1〜9で構成され、視差角「1度」で生成された9枚の視差画像を、対応する画素値でそれぞれの画素から出力させることで立体視画像を表示させる場合について示す。図7に示すように、視差角「1度」で生成された9枚の視差画像により立体視画像を表示する場合には、視差が小さいため、9枚の視差画像に含まれる奥行きの情報が少なく、その結果、表示される立体視画像の奥行き度合いが低くなる。
【0069】
そこで、視差角を大きくすると、9枚の視差画像に含まれる奥行きの情報が多くなり、奥行き度合いが増加するが、画像にボケが生じてしまうという問題がある。図8は、従来技術における課題を説明するための第2の図である。図8においては、単位画素群が画素1〜9で構成され、視差角「2度」で生成された9枚の視差画像を、それぞれの画素から対応する画素値で出力させることで立体視画像を表示させる場合について示す。図8に示すように、視差角「2度」で生成された9枚の視差画像により立体視画像を表示する場合には、隣接する画素から出力される視差画像間において角度の差が大きいために、表示される立体視画像にボケが生じてしまう。
【0070】
すなわち、従来技術においては、ボケのない立体視画像の奥行き度合いに一定の限界があった。このような問題に対する解決法としては、例えば、解像度を増加させる手段が考えられる。図9は、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させる手段の一例を説明するための図である。図9に示すように、例えば、解像度を増加させる手段として、単位画素群を画素1〜18で構成させる。このようにすることで、視差角「1度」で生成された18枚の視差画像をそれぞれの画素から対応する画素値で出力させると、奥行き度合いを向上させたボケのない立体視画像を表示させることが可能である。
【0071】
しかしながら、図9に示すようなハード的な解像度の増加は、技術的な問題なども含んでおり、実現は容易ではない。そこで、本願では、図4に示す制御部135の制御により、ハード的な解像度の増加を行うことなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。そこで、次に、第1の実施形態に係る制御部135について詳細に説明する。図10は、第1の実施形態に係る制御部135の構成例を説明するための図である。図10に示すように、制御部135は、レンダリング制御部1351と、表示制御部1352とを有する。
【0072】
レンダリング制御部1351は、複数の視差画像を同時に表示する単位画素群に含まれる画素数よりも多い視点位置数の視差画像を、当該単位画素群に表示させる視差画像群として生成するように制御する。具体的には、レンダリング制御部1351は、表示部132によって表示可能な視差数の整数倍となる視点位置数からボリュームレンダリング処理を実行するようにレンダリング処理部136を制御する。
【0073】
図11は、第1の実施形態に係るレンダリング制御部1351による処理の一例を説明するための図である。例えば、表示部132が9視差の視差画像群を表示することができる場合には、レンダリング制御部1351は、図11に示すように、基準となる視点位置からボリュームデータの中心(重心)を中心に視差角が「1度」おきとなるように、視点の位置を(1)〜(18)に回転移動して、視差角が1度ずつ異なる18枚の視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する。なお、図11においては、透視投影法により視差画像を生成させる場合について示しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、平行投影法により視差画像を生成させる場合であってもよい。
【0074】
図10に戻って、表示制御部1352は、レンダリング制御部1351の制御によって生成された視差画像群のうち、視点位置が隣接する複数の視差画像を、任意の切替え速度で切り替えながら同一の画素にて表示するように制御する。具体的には、表示制御部1352は、視点位置が隣接する複数の視差画像において、単一の視差画像が1秒間に、例えば、60回表示されるように当該複数の視差画像を切替える。以下、表示制御部1352による処理の一例を図12A及び図12Bを用いて説明する。
【0075】
図12Aは、第1の実施形態に係る表示制御部1352による第1の表示処理の一例を説明するための図である。図12Aにおいては、レンダリング制御部1351の制御によって図11に示す18枚の視差画像が生成された後、9視差の表示部132にて画像を表示する際の処理について示す。また、図12Aに示す「T1」は、表示開始の時相を示す。
【0076】
例えば、表示制御部1352は、まず、図12Aの「T1」に示すように、視点の位置(1)〜(18)にて生成された視差画像のうち、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示するように制御する。すなわち、表示制御部1352は、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像に対応する画素値を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から出力するように制御する。
【0077】
そして、表示制御部1352は、画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる視差画像を任意の切替え速度で切替える。図12Bは、第1の実施形態に係る表示制御部1352による第2の表示処理の一例を説明するための図である。図12Bにおいては、図12Aに示す表示処理の後の処理について示す。また、図12Bに示す「T2」は、任意の切替え速度で切替えられた際の「T1」の次の時相を示す。
【0078】
例えば、表示制御部1352は、図12Bの「T2」に示すように、画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる視差画像を、任意の切替え速度で、位置(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(16)及び(18)の視差画像に切替える。そして、表示制御部1352は、図12Bの「T1」と「T2」とに示した視差画像群を、任意の切替え速度で交互に切替えながら画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9から表示させる。
【0079】
ここで、表示制御部1352は、任意の切替え速度として、例えば、120分の1秒に1回の速度で表示させる視差画像群を切替える。すなわち、表示制御部1352は、120Hzの周波数で表示部132から視差画像群を表示させる。これは、18枚の視差画像のうち、「T1」及び「T2」それぞれに示した9枚の視差画像を60Hzで表示させていることに相当し、通常時(切替えを行わない場合)に視差画像群を60Hzの周波数で表示させている現行の状態と同等の状態で画像が表示されることを意味する。
【0080】
上述したように、第1の実施形態に係るワークステーション130は、表示部132に備えられた視差数よりも多い視点位置数で生成した視差画像群を、視差数単位で群に分け、それぞれの群を任意の切替え速度で切替えながら表示する。これにより、従来よりも奥行き方向の情報がより多く含まれた立体視画像を表示することができ、ハード的な解像度を増加させることなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0081】
また、上述したように、本願はソフト的に奥行き度合いを向上させることができることから、容易に実現可能である。そして、例えば、奥行き度合いを増加させるための奥行き増加モードを設け、観察者が、医用画像を観察する際に、奥行き増加モードをONにすることによって上述した処理が実行されるようにすることも可能である。
【0082】
次に、図13を用いて、第1の実施形態に係るワークステーション130の処理について説明する。図13は、第1の実施形態に係るワークステーション130による処理の手順を示すフローチャートである。図13に示すように、第1の実施形態に係るワークステーション130においては、奥行き増加モードがONになると(ステップS101肯定)、レンダリング制御部1351は、画素数のn倍の数の視点位置における視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する(ステップS102)。
【0083】
そして、表示制御部1352は、隣接するn枚の視差画像を任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素に表示させる(ステップS103)。その後、奥行き増加モードがOFFになる、又は、終了コマンドを受付けると、表示制御部1352は、処理を終了する。なお、レンダリング制御部1351は、奥行き増加モードがONになるまで待機状態である(ステップS101否定)。
【0084】
上述したように、第1の実施形態によれば、表示部132が所定数の視差画像を表示する。レンダリング制御部1351が、所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する。表示制御部1352が、レンダリング制御部1351の制御によって生成された視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、第1の部分視差画像群と第2の部分視差画像群とを、表示部132にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する。従って、第1の実施形態に係るワークステーション130は、従来よりも奥行き方向の情報がより多く含まれた立体視画像を表示することができ、ハード的な解像度を増加させることなく、ボケのない立体視画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0085】
また、第1の実施形態によれば、表示制御部1352は、視点位置が隣接する複数の視差画像において、単一の視差画像が1秒間に60回表示されるように当該複数の視差画像を切替える。従って、第1の実施形態に係るワークステーション130は、通常時の表示状態と同等の表示状態で画像を表示させることを可能にする。
【0086】
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、視点位置の異なる視差画像を同一画素にて交互に切替えて表示させる場合について説明した。第2の実施形態では、同一画素にて表示される視差画像間のズレを補正して表示する場合について説明する。なお、第2の実施形態では、図10に示す第1の実施形態に係る制御部135と同一の構成を有する。そこで、第2の実施形態においては、同一画素にて表示される視差画像間のズレを補正する制御部を、表示制御部1352aとして説明する。すなわち表示制御部1352aは、図10に示す表示制御部1352に新たな処理が追加されたものである。
【0087】
ここで、まず、表示制御部1352aによって実行される補正処理の概要について、図14を用いて説明する。図14は、第2の実施形態に係る表示制御部1352aによる処理の概要を説明するための模式図である。図14においては、図11に示す18枚の視差画像を9枚の視差画像ごとに切替えて表示する際に出力する画素を示す。
【0088】
例えば、第1の実施形態に係る表示制御部1352は、図14の(A)に示すように、「T1」では、位置(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)及び(17)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示させる。また、第1の実施形態に係る表示制御部1352は、図14の(A)に示すように、「T2」では、位置(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(16)及び(18)の視差画像を、それぞれ画素1、2、3、4、5、6、7、8及び9にて表示させる。
【0089】
ここで、画素1に着目した場合に、「T1」では位置(1)の視差画像が表示され、「T2」では位置(2)の視差画像が表示される。すなわち、同一の画素から表示される視差画像に視差角「1度」分のズレが生じている。観察者が、実際に医用画像を観察する際には、まったく動かずに観察することはなく、かつ、高速で切替えられていることから、微妙にズレた視差が眼にはいるため、ハード的に18視差を入力したものに近い状態を作り出すことが出来る。
【0090】
また、第2の実施形態に係る表示制御部1352aは、図14の(B)の「T2」に示すように、表示される視差画像それぞれが隣接する画素間を跨いで表示されるように制御することで、例えば、図14の(B)に示すように、表示制御部1352aは、画素1と画素2とから視点の位置(2)の視差画像を表示するように制御することもできる。
【0091】
具体的には、表示制御部1352aは、各画素において出力させるはずであった画素値の半分の値を、画素ごとに算出する。そして、表示制御部1352aは、視差画像それぞれを隣接する画素間で跨いで表示させる場合に、算出した画素値の半分の値を画素ごとに累積し、累積した累積値を新たな画素値として各当該画素それぞれから出力させるように制御する。
【0092】
図15は、第2の実施形態に係る表示制御部1352aによる処理の一例を説明するための図である。図15においては、図11に示す18枚の視差画像を表示部132にて表示させる場合の1つの単位画素群における表示制御部1352aの処理例を示す。なお、図示していないが、表示制御部1352aは、表示部132に備えられた全ての単位画素群において、以下に説明するような処理を行う。
【0093】
例えば、表示制御部1352aは、図15の(A)に示すように、まず、ある単位画素群にて表示させる各視差画像に対応する画素値を抽出する。そして、表示制御部1352aは、図15の(B)に示すように、時相「T1」及び「T2」において、各画素から出力させる画素値を決定する。
【0094】
ここで、表示制御部1352aは、ズレを補正する時相の視差画像群を対象に画素値の2分の1の値を算出して、算出した値を画素ごとに加算した累積値を算出する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、時相「T2」を補正の対象として、画素値の2分の1の値「(2):30/2=15、(4):50/2=25、(6):30/2=15、など」を算出する。
【0095】
そして、表示制御部1352aは、算出した画素値の2分の1の値を、隣接する画素に対する加算値として設定する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、「(2)30」で算出した値「15」を「(4)50」の加算値として設定する。ここで、加算値が設定される画素は、画素間を跨るものだけである。例えば、図14の(B)に示す画素1及び画素2では、画素1から出力されるはずの(2)の視差画像の半分を画素2から出力させるようにする。従って、図15の(C)に示すように、画素1にて出力される(2)の画素値「30」が、2分の1の「15」となる。一方、画素2においては、(4)の画素値「50」は、2分の1の「25」となるが、(2)の画素値「30」の2分の1の「15」を出力することとなるため、「15」が加算値として設定される。なお、画素1において、他の視差画像に対応する画素値を出力することがないために加算値が「0」となる。
【0096】
そして、表示制御部1352aは、算出して画素値の2分の1の値に加算値を加算した累積値を画素ごとに算出する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(C)に示すように、画素2の累積値を「40(=25+15)」と算出する。そして、表示制御部1352aは、算出した累積値を補正の対象となる時相における各画素にて出力させる画素値として決定する。例えば、表示制御部1352aは、図15の(D)に示すように、時相「T2」の各画素から出力される画素値を「画素1:15、画素2:40、画素3:40、〜」と決定する。
【0097】
その後、表示制御部1352aは、補正対象となっていない画素値と、決定した画素値とを任意の切替え速度(例えば、120分の1秒に1回)で交互に切替えながら、各画素から出力させるように制御する。
【0098】
なお、上述した第2の実施形態では、時相「T2」を補正対象とする場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、時相「T1」を補正対象とする場合であってもよい。かかる場合には、表示制御部1352aは、図14の(A)に示す「T1」の視差画像群を全体的に左にスライドさせるように画素値を補正する。
【0099】
次に、図16を用いて、第2の実施形態に係るワークステーション130の処理について説明する。図16は、第2の実施形態に係るワークステーション130による処理の手順を示すフローチャートである。図16に示すように、第2の実施形態に係るワークステーション130においては、奥行き増加モードがONになると(ステップS201肯定)、レンダリング制御部1351は、画素数のn倍の数の視点位置における視差画像を生成するようにレンダリング処理部136を制御する(ステップS202)。
【0100】
そして、表示制御部1352aは、補正モードがONであるか否かを判定する(ステップS203)。ここで、補正モードがONである場合には(ステップS203肯定)、表示制御部1352aは、補正対象の時相に表示させる視差画像それぞれの画素値の2分の1の値を算出する(ステップS204)。
【0101】
その後、表示制御部1352aは、算出した値を加算した累積値を算出し(ステップS205)、補正対象外の時相に表示させる視差画像それぞれの画素値と、算出した累積値とを、任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素にて出力させる(ステップS206)。
【0102】
一方、ステップS203にて、補正モードがONではない場合には(ステップS203否定)、表示制御部1352aは、隣接するn枚の視差画像の画素値それぞれを任意の切替え速度で交互に切替えながら同一の画素にて出力させる(ステップS207)。その後、奥行き増加モードがOFFになる、又は、終了コマンドを受付けると、表示制御部1352aは、処理を終了する。なお、レンダリング制御部1351は、奥行き増加モードがONになるまで待機状態である(ステップS201否定)。
【0103】
上述したように、第2の実施形態によれば、表示制御部1352aは、同一の画素にて表示される複数の視差画像のうち、少なくとも1枚の視差画像を隣接する画素間で跨いで表示されるように制御する。従って、第2の実施形態に係るワークステーション130は、同一の画素にて表示される視差画像の視点位置のズレを補正することができ、奥行き度合いを向上させるとともに、より解像度の高い立体視画像を表示することを可能にする。
【0104】
(第3の実施形態)
さて、これまで第1及び第2の実施形態について説明したが、上述した第1及び第2の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【0105】
上述した第2の実施形態では、画素値を用いて視差画像のズレを補正する場合について説明したが、視差画像のズレは、視差画像の切替えのタイミングに同期してレンチキュラーレンズをスライドさせることでも補正することができる。図17は、第3の実施形態に係るレンチキュラーレンズのスライドによるズレの補正を説明するための図である。図17においては、図12Bに示す視差画像の切替え時にレンチキュラーレンズをスライドさせる場合について示す。
【0106】
レンチキュラーレンズをスライドさせることによりズレを補正する場合には、例えば、表示部132は、レンチキュラーレンズをスライドさせるための駆動装置を有する。一例を挙げると、表示部132は、駆動装置として、振動発生装置などを有する。そして、制御部135は、クロックなどの基準信号に基づいて、視差画像の切替え周波数と、振動発生装置の振動周波数とを同期させる。
【0107】
このようにすることで、例えば、図17に示すように、図17の(A)に示す「T1」の視差画像から図17の(B)に示す「T2」の視差画像への切替えに同期して、レンチキュラーレンズをスライドさせることができる。例えば、図17の(B)の矢印20に示すようにレンチキュラーレンズがスライドすると、レンチキュラーレンズを透過した後の光の進行方向が変化する。これにより、視差画像の視点位置のズレを補正することができる。
【0108】
また、振動発生装置の振動周波数を手動で変化させることで、視差画像の切替えの周波数と同期させてもよい。例えば、表示部132に振動発生装置の振動周波数を変えるためのダイヤルを設け、観察者が立体視画像を観察しながらダイヤルを操作することで、視差画像の視点位置のズレを補正する。
【0109】
また、上述した実施形態においては、ボリュームデータから18枚の視差画像を生成し、生成した18枚の視差画像を9枚ずつ切替えて表示する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、視差数の整数倍であれば任意の枚数の視差画像を用いることが可能である。例えば、ボリュームデータから36枚の視差画像を生成し、生成した36枚の視差画像を9枚ずつ切替えて表示する場合であってもよい。かかる場合には、表示部132から240Hzにて表示させるように設定する。
【0110】
上述した実施形態においては、ワークステーション130が、ボリュームデータに対してレンダリング処理を実行して、生成した視差画像を表示する場合について説明した。しかしながら、開示の技術がこれに限定されるものではなく、例えば、医用画像診断装置110がボリュームデータに対してレンダリング処理を実行して、生成した視差画像を表示する場合であってもよい。また、医用画像診断装置110又はワークステーション130がボリュームデータに対してレンダリング処理を実行し、端末装置140が、画像を表示する場合であってもよい。
【0111】
また、上述した実施形態においては、端末装置140は、画像保管装置120から取得した医用画像等を表示等するものとして説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、端末装置140は、医用画像診断装置110又はワークステーション130に直接接続される場合であってもよい。
【0112】
また、上述した実施形態においては、ワークステーション130は、画像保管装置120からボリュームデータを取得し、このボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、ワークステーション130は、医用画像診断装置110からボリュームデータを取得し、このボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する場合であってもよい。
【0113】
以上説明したとおり、実施形態によれば、本実施形態の画像処理システム、装置、方法及び医用画像診断装置は、立体視可能な画像の奥行き度合いを向上させることを可能にする。
【0114】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0115】
110 医用画像診断装置
120 画像保管装置
130 ワークステーション
135 制御部
1351 レンダリング制御部
1352 表示制御部
140 端末装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理システム。
【請求項2】
前記表示制御手段は、前記第1の部分視差画像群及び前記第2の部分視差画像群に含まれる視差画像それぞれが1秒間に任意の回数表示されるように、当該第1の部分視差画像群と当該第2の部分視差画像群とを切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
【請求項3】
前記表示制御手段は、視点位置が前記視差画像の組の間となる複数の視差画像をそれぞれ異なる部分視差画像群に分類した複数の部分視差画像群を、前記第2の部分視差画像群として分類し、前記第1の部分視差画像群と、当該第2の部分視差画像群に含まれる部分視差画像群とを、順次、切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理システム。
【請求項4】
前記表示制御手段は、前記第1の部分視差画像群に含まれる複数の視差画像の視点位置それぞれと、前記第2の部分視差画像群に含まれる複数の視差画像の視点位置それぞれとが、各部分視差画像群間で交互に連続する部分について、当該第1の部分視差画像群又は当該第2の部分視差画像群のどちらか一方に含まれる複数の視差画像から、当該複数の視差画像に含まれる画素値を平均化した中間画像を生成し、生成した中間画像を当該複数の視差画像に代わって、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1〜3に記載の画像処理システム。
【請求項5】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項6】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御ステップと、
前記視差画像生成制御ステップの制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御ステップと、
を含んだことを特徴とする画像処理方法。
【請求項7】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項1】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、視点位置が当該視差画像の組の間となる視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理システム。
【請求項2】
前記表示制御手段は、前記第1の部分視差画像群及び前記第2の部分視差画像群に含まれる視差画像それぞれが1秒間に任意の回数表示されるように、当該第1の部分視差画像群と当該第2の部分視差画像群とを切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
【請求項3】
前記表示制御手段は、視点位置が前記視差画像の組の間となる複数の視差画像をそれぞれ異なる部分視差画像群に分類した複数の部分視差画像群を、前記第2の部分視差画像群として分類し、前記第1の部分視差画像群と、当該第2の部分視差画像群に含まれる部分視差画像群とを、順次、切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理システム。
【請求項4】
前記表示制御手段は、前記第1の部分視差画像群に含まれる複数の視差画像の視点位置それぞれと、前記第2の部分視差画像群に含まれる複数の視差画像の視点位置それぞれとが、各部分視差画像群間で交互に連続する部分について、当該第1の部分視差画像群又は当該第2の部分視差画像群のどちらか一方に含まれる複数の視差画像から、当該複数の視差画像に含まれる画素値を平均化した中間画像を生成し、生成した中間画像を当該複数の視差画像に代わって、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御することを特徴とする請求項1〜3に記載の画像処理システム。
【請求項5】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項6】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御ステップと、
前記視差画像生成制御ステップの制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御ステップと、
を含んだことを特徴とする画像処理方法。
【請求項7】
所定数の視差画像を同時に表示する表示部と、
前記所定数より多い視点位置の視差画像群を生成するように制御する視差画像生成制御手段と、
前記視差画像生成制御手段の制御によって生成された前記視差画像群を、視点位置が不連続な視差画像の組を含む第1の部分視差画像群と、前記不連続を埋める視点位置の視差画像を含む第2の部分視差画像群とに分類し、前記第1の部分視差画像群と前記第2の部分視差画像群とを、前記表示部にて所定の切替え速度で切替え表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2013−25106(P2013−25106A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−160071(P2011−160071)
【出願日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(594164542)東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(594164542)東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Fターム(参考)】
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