JPH0785268B2 - 三次元画像の表示方法及び装置 - Google Patents
三次元画像の表示方法及び装置Info
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- JPH0785268B2 JPH0785268B2 JP5127410A JP12741093A JPH0785268B2 JP H0785268 B2 JPH0785268 B2 JP H0785268B2 JP 5127410 A JP5127410 A JP 5127410A JP 12741093 A JP12741093 A JP 12741093A JP H0785268 B2 JPH0785268 B2 JP H0785268B2
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- Image Processing (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元画像の表示方法
及び装置、特に画像の各点の濃度傾斜に応じた三次元画
像の表示方法及び装置に関する。 【0002】 【従来の技術】コンピュータによる医用画像の表示は、
従来の二次元表示法から三次元表示法へと発展してい
る。例えば、「アイソトープニュース」(I soto
pe News)(1985年12月号。日本アイソト
ープ協会発行)の「コンピュータによる医用画像の三次
元表示」(8ページ〜9ページ)がある。 【0003】 この従来例は、表面開示法として、サー
フェース法とボクセル法とがあることを開示する。サー
フェース法とは、画像各点の傾斜角に対応して濃度を与
え、この濃度を画面に表示し、陰影を表現させることと
した。 【0004】ボクセル法とは、視点又は光源からの画像
上の各点への奥行き距離に応じて濃度を与え、この濃度
を画面に表示し、陰影を表現させることとした。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ボクセル法では奥行き
距離の把握に優れている反面、サーフェース法に比べ、
細かい部分の形状把握が正確でない欠点を持つ。一方、
サーフェース法では、細かい部分の形状把握が正確に行
いうる反面、奥行き距離の把握がが正確でない欠点を持
つ。 画像の三次元表示における陰影化は、ボクセル法
かサーフェース法かのいずれか1つを使うことによって
も実現できるが、それぞれの特徴を引き出すためには、
画像の位置や形状、又は着目点に応じた使い分けが好ま
しい。そこで、1つの画面表示に際して、あるものはボ
クセル法、他のあるものはサーフェース法と云った考え
方が必要となる。 【0006】然るに、ボクセル法、サーフェース法共に
前述の如き欠点がある。従って、純粋なるボクセル法、
純粋なるサーフェース法だけてはより正確な三次元表示
のもとでの陰影化は達成できない。 【0007】本発明の目的は、特にボクセル法によって
得た濃度データをサーフェース法によって修正して、よ
り正確な陰影化を可能にした三次元表示方法及び装置を
提供するものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、ボクセル法に
よって得た濃度に対して各点毎に、近傍画素の濃度の濃
度傾斜を加味して修正を加えて修正濃度を得、該修正濃
度を表示面に表示させることとした。 【0009】 【作用】本発明の構成によれば、各点毎に修正濃度デー
タを算出して、三次元の陰影表示をさせた。 【0010】 【実施例】本発明の適用される処理装置の実施例を図1
に示す。計算機(CPU)201は、処理装置の中心を
なす。高速専用ハードウェア(修正濃度算出装置)20
2は、本発明の処理の中心である修正濃度データの算出
を行う。ディスク又はドラムメモリ203は大容量メモ
リであり、処理前のデータ及び処理後のデータを格納す
る。表示装置204は、例えばCRT表示装置であり、
三次元表示を行う。以上の各装置201〜204は共通
バス205で結ばれている。 【0011】三次元表示対象データは、CT画像データ
でもよく、透影データでもよい。例えば、CTスライス
三次元表示の例を図6で説明する。被検体に対してCT
装置で複数のCT像#1、#2、#3、…を得る。例え
ば、人間の頭部では最大100枚程度となる。かくして
得た複数のCTスライス像を積み上げると、三次元画像
を得る。 【0012】この三次元画像の表示法には、三次元表示
法がある。三次元表示法は、主としてコンピュータ・グ
ラフイック技術により、見かけ上の三次元画像を作り出
し、これを通常の二次元ディスプレイ上に投影表示する
方法である。 【0013】三次元表示法は、断面変換表示法と表面表
示法等より成る。断面変換表示法は、三次元データ構造
として収集された人体像、即ち三次元画像を画像メモリ
上におき、これを任意の方向から切断し、その切断面を
二次元画像として再現表示する方法であり、座標に対応
した濃淡値の高速補間演算が基本である。 【0014】この断面変換表示法で得た切断面に対する
表面表示法としても、又はこの切断面とは無関係に画像
そのものの表面を適正に表示させる方法として表面表示
法がある。 【0015】この表面表示法は、複雑に入り組んだ臓
器、骨などの表面形状を立体的に画像構成する方法であ
る。表面表示法の代表的なものに、サーフェース法とボ
クセル法とがある。この2つの方法については前述し
た。ボクセル法は、ペインティングアルゴリズム法とも
呼ばれる。 【0016】先ず、ディスクメモリ203には、三次元
表示用に整理されたボクセル法で得た三次元ボクセル画
像が格納されているものとする。原画像からボクセル法
によってボクセル画像を得るには、計算機201を使
う。計算機201は、次々にディスクメモリ203に格
納した原画像の画素濃度データを取り出し、ボクセル法
による処理を行って、三次元ボクセル画素濃度データを
得る。この三次元ボクセル画素濃度データは、再びディ
スクメモリ203に格納しておく。その様子を図2に示
す。各画素毎に、ボクセル画素濃度データAijを格納さ
せた様子が示される。尚、nは画面の大きさ、又はボク
セル法で処理すべき画面の大きさを示す。 【0017】本発明による修正濃度データは、ボクセル
画素位置(i、j)の近傍の濃度勾配によって算出した
値Bijである。この修正濃度データBijをボクセル画素
濃度Aijに代わって置き換える。修正濃度データBijは
濃度傾斜から求めた値である故に、サーフェース法で修
正した濃度そのものとなる。この算出作業は、高速専用
ハードウェア202が行う。 【0018】その手順を図3に示す。図4には、その説
明図を示す。処理前のデータは、図2に示したボクセル
画素濃度データであり、このデータは、ディスクメモリ
203に格納されたままであることもあり、又は別の高
速メモリに持ってきておいたものであってもよい。以下
では、高速メモリに移転させた後で、高速専用ハードウ
ェアによる処理を行わせるものとする。 【0019】図3で、ステップ10と100とが計算機
201による処理、ステップ20〜90までが高速専用
ハードウェア202による処理とする。 【0020】更に、図4には、ボクセル画素濃度データ
による表示例から修正濃度データによる表示例に変換さ
せた場合の様子を示す。原画像とはボクセル画像を云
う。この原画像の全ての画素について、近傍画素による
濃度修正を行う。図4では、走査画素での濃度をAとす
るとき、走査画素をとおり周辺2軸方向一画素である4
点での画素A1、A2、A3、A4によって濃度Aを、濃度
Bに修正させた例を示す。この修正は、n×nの全ての
画素について行う。 【0021】さて、図3に即して処理手順を詳述する。
ステップ10では、ディスクメモリ203の原画像デー
タを計算機201内の主メモリ(図示せず)に移す。こ
の移動後、計算機201は、処理を専用ハードウェア2
02にまかせる。 【0022】先ず、専用ハードウェア202は、ステッ
プ20、30で原画像のアクセスアドレスを初期化す
る。ラスタスキャン方式によるアクセス法をとるとすれ
ば、図4の(x1、y1)によることを云う。 【0023】この(x1、y1)について、図4(ロ)に
示す如く、近傍画素を引き出す(ステップ40)。図で
は、(x1、y1)による濃度をAとし、x方向での両隣
りx1−1及びx1+1の画素濃度をA2、A4 、y方向
でのy1−1、y1+1の画素濃度をA1、A3とした。こ
の4点の画素濃度の傾き(A2−A4)、(A1−A3)を
考慮して、(x1、y1)での修正濃度データBを得る
(ステップ40)。 【0024】この修正濃度データBの算出式の一般式
は、以下となる。 【数1】 δは、画像を得た元の対象物の反射状態によって決まる
定数であり、無反射体ではδ=1、反射体であればδ>
1となる。従って、鏡面に近い程、δの値は大きくな
る。例えば、金属ではδ=1.5〜2.0程度、石こう
ではδ=1、人体ではδ=1(但し、骨と皮膚とによっ
てδが変えてもよい)とするのが普通である。角度θ1
はx軸に対する傾斜線(A2とA4とを結ぶ直線のこと)
の傾き角度、角度θ2はy軸に対する傾斜線(A1とA3
とを結ぶ直線のこと)の傾き角度である。cosθ
1は、角度θ1のx軸に平行な成分を示し、cosθ2は
y軸に平行な成分を示す。 【0025】一方、(1)式は、図4(ロ)の如き近傍
4点法では、以下の式に代替できる。 【数2】 ここで、Kはコントラスト定数、Gは単位濃度当りの距
離を示す。例えば、K=n、G=1になる。 【0026】かくして、(1)又は(2)式で求めたB
は、(x1、y1)でのサーフェース法で修正された修正
濃度となり、ボクセル法で得た濃度Aにとって代わる
(ステップ50)。 【0027】ステップ60では、x1を(x1+1)とし
て右に1点注目点を移動させ、ステップ70では、x
maxになったか否かをチェックする。ステップ80では
y1を(y1+1)として下方向に1点移動させ、ステッ
プ90ではymaxになったか否かチェックする。これら
のステップ60〜90までは、ラスタスキャン方式によ
る走査を示しているにすぎない。 【0028】ステップ100は、計算機201での処理
であり、結果を格納し、表示装置204に表示させる。
結果を図5に示す。この格納は、最終的に、ディスクメ
モリ203でよく、表示に際しては、リフレッシュメモ
リに格納させ、その後に表示を行う。 【0029】尚、実施例では、周囲1点毎としたが、周
囲2点毎、周囲3点毎等にすれば周囲の傾きが正確に検
出でき、更に正確な修正が可能となる。 【0030】また、ボクセル法の画素濃度データを修正
すると云うやり方をとったが、ボクセル法の濃度データ
と、修正濃度データとの両者との両者を利用することも
ある。その際には、ボクセル法の濃度データをそのまま
残しておくと共に、ボクセル法の濃度データをもとにし
た修正濃度データを算出し、併せてメモリ内に格納させ
ておけばよい。 【0031】また、傾斜は、x方向、y方向別々とした
が、両者をからませて修正させてもよい。更に、高速専
用ハードウェアの代わりにマイクロプログラムによって
処理される演算ユニットによっても実現できる。 【0032】 【発明の効果】本発明によれば、ボクセル法による画素
濃度データを、サーフェース法で修正できることになっ
た。
及び装置、特に画像の各点の濃度傾斜に応じた三次元画
像の表示方法及び装置に関する。 【0002】 【従来の技術】コンピュータによる医用画像の表示は、
従来の二次元表示法から三次元表示法へと発展してい
る。例えば、「アイソトープニュース」(I soto
pe News)(1985年12月号。日本アイソト
ープ協会発行)の「コンピュータによる医用画像の三次
元表示」(8ページ〜9ページ)がある。 【0003】 この従来例は、表面開示法として、サー
フェース法とボクセル法とがあることを開示する。サー
フェース法とは、画像各点の傾斜角に対応して濃度を与
え、この濃度を画面に表示し、陰影を表現させることと
した。 【0004】ボクセル法とは、視点又は光源からの画像
上の各点への奥行き距離に応じて濃度を与え、この濃度
を画面に表示し、陰影を表現させることとした。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ボクセル法では奥行き
距離の把握に優れている反面、サーフェース法に比べ、
細かい部分の形状把握が正確でない欠点を持つ。一方、
サーフェース法では、細かい部分の形状把握が正確に行
いうる反面、奥行き距離の把握がが正確でない欠点を持
つ。 画像の三次元表示における陰影化は、ボクセル法
かサーフェース法かのいずれか1つを使うことによって
も実現できるが、それぞれの特徴を引き出すためには、
画像の位置や形状、又は着目点に応じた使い分けが好ま
しい。そこで、1つの画面表示に際して、あるものはボ
クセル法、他のあるものはサーフェース法と云った考え
方が必要となる。 【0006】然るに、ボクセル法、サーフェース法共に
前述の如き欠点がある。従って、純粋なるボクセル法、
純粋なるサーフェース法だけてはより正確な三次元表示
のもとでの陰影化は達成できない。 【0007】本発明の目的は、特にボクセル法によって
得た濃度データをサーフェース法によって修正して、よ
り正確な陰影化を可能にした三次元表示方法及び装置を
提供するものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、ボクセル法に
よって得た濃度に対して各点毎に、近傍画素の濃度の濃
度傾斜を加味して修正を加えて修正濃度を得、該修正濃
度を表示面に表示させることとした。 【0009】 【作用】本発明の構成によれば、各点毎に修正濃度デー
タを算出して、三次元の陰影表示をさせた。 【0010】 【実施例】本発明の適用される処理装置の実施例を図1
に示す。計算機(CPU)201は、処理装置の中心を
なす。高速専用ハードウェア(修正濃度算出装置)20
2は、本発明の処理の中心である修正濃度データの算出
を行う。ディスク又はドラムメモリ203は大容量メモ
リであり、処理前のデータ及び処理後のデータを格納す
る。表示装置204は、例えばCRT表示装置であり、
三次元表示を行う。以上の各装置201〜204は共通
バス205で結ばれている。 【0011】三次元表示対象データは、CT画像データ
でもよく、透影データでもよい。例えば、CTスライス
三次元表示の例を図6で説明する。被検体に対してCT
装置で複数のCT像#1、#2、#3、…を得る。例え
ば、人間の頭部では最大100枚程度となる。かくして
得た複数のCTスライス像を積み上げると、三次元画像
を得る。 【0012】この三次元画像の表示法には、三次元表示
法がある。三次元表示法は、主としてコンピュータ・グ
ラフイック技術により、見かけ上の三次元画像を作り出
し、これを通常の二次元ディスプレイ上に投影表示する
方法である。 【0013】三次元表示法は、断面変換表示法と表面表
示法等より成る。断面変換表示法は、三次元データ構造
として収集された人体像、即ち三次元画像を画像メモリ
上におき、これを任意の方向から切断し、その切断面を
二次元画像として再現表示する方法であり、座標に対応
した濃淡値の高速補間演算が基本である。 【0014】この断面変換表示法で得た切断面に対する
表面表示法としても、又はこの切断面とは無関係に画像
そのものの表面を適正に表示させる方法として表面表示
法がある。 【0015】この表面表示法は、複雑に入り組んだ臓
器、骨などの表面形状を立体的に画像構成する方法であ
る。表面表示法の代表的なものに、サーフェース法とボ
クセル法とがある。この2つの方法については前述し
た。ボクセル法は、ペインティングアルゴリズム法とも
呼ばれる。 【0016】先ず、ディスクメモリ203には、三次元
表示用に整理されたボクセル法で得た三次元ボクセル画
像が格納されているものとする。原画像からボクセル法
によってボクセル画像を得るには、計算機201を使
う。計算機201は、次々にディスクメモリ203に格
納した原画像の画素濃度データを取り出し、ボクセル法
による処理を行って、三次元ボクセル画素濃度データを
得る。この三次元ボクセル画素濃度データは、再びディ
スクメモリ203に格納しておく。その様子を図2に示
す。各画素毎に、ボクセル画素濃度データAijを格納さ
せた様子が示される。尚、nは画面の大きさ、又はボク
セル法で処理すべき画面の大きさを示す。 【0017】本発明による修正濃度データは、ボクセル
画素位置(i、j)の近傍の濃度勾配によって算出した
値Bijである。この修正濃度データBijをボクセル画素
濃度Aijに代わって置き換える。修正濃度データBijは
濃度傾斜から求めた値である故に、サーフェース法で修
正した濃度そのものとなる。この算出作業は、高速専用
ハードウェア202が行う。 【0018】その手順を図3に示す。図4には、その説
明図を示す。処理前のデータは、図2に示したボクセル
画素濃度データであり、このデータは、ディスクメモリ
203に格納されたままであることもあり、又は別の高
速メモリに持ってきておいたものであってもよい。以下
では、高速メモリに移転させた後で、高速専用ハードウ
ェアによる処理を行わせるものとする。 【0019】図3で、ステップ10と100とが計算機
201による処理、ステップ20〜90までが高速専用
ハードウェア202による処理とする。 【0020】更に、図4には、ボクセル画素濃度データ
による表示例から修正濃度データによる表示例に変換さ
せた場合の様子を示す。原画像とはボクセル画像を云
う。この原画像の全ての画素について、近傍画素による
濃度修正を行う。図4では、走査画素での濃度をAとす
るとき、走査画素をとおり周辺2軸方向一画素である4
点での画素A1、A2、A3、A4によって濃度Aを、濃度
Bに修正させた例を示す。この修正は、n×nの全ての
画素について行う。 【0021】さて、図3に即して処理手順を詳述する。
ステップ10では、ディスクメモリ203の原画像デー
タを計算機201内の主メモリ(図示せず)に移す。こ
の移動後、計算機201は、処理を専用ハードウェア2
02にまかせる。 【0022】先ず、専用ハードウェア202は、ステッ
プ20、30で原画像のアクセスアドレスを初期化す
る。ラスタスキャン方式によるアクセス法をとるとすれ
ば、図4の(x1、y1)によることを云う。 【0023】この(x1、y1)について、図4(ロ)に
示す如く、近傍画素を引き出す(ステップ40)。図で
は、(x1、y1)による濃度をAとし、x方向での両隣
りx1−1及びx1+1の画素濃度をA2、A4 、y方向
でのy1−1、y1+1の画素濃度をA1、A3とした。こ
の4点の画素濃度の傾き(A2−A4)、(A1−A3)を
考慮して、(x1、y1)での修正濃度データBを得る
(ステップ40)。 【0024】この修正濃度データBの算出式の一般式
は、以下となる。 【数1】 δは、画像を得た元の対象物の反射状態によって決まる
定数であり、無反射体ではδ=1、反射体であればδ>
1となる。従って、鏡面に近い程、δの値は大きくな
る。例えば、金属ではδ=1.5〜2.0程度、石こう
ではδ=1、人体ではδ=1(但し、骨と皮膚とによっ
てδが変えてもよい)とするのが普通である。角度θ1
はx軸に対する傾斜線(A2とA4とを結ぶ直線のこと)
の傾き角度、角度θ2はy軸に対する傾斜線(A1とA3
とを結ぶ直線のこと)の傾き角度である。cosθ
1は、角度θ1のx軸に平行な成分を示し、cosθ2は
y軸に平行な成分を示す。 【0025】一方、(1)式は、図4(ロ)の如き近傍
4点法では、以下の式に代替できる。 【数2】 ここで、Kはコントラスト定数、Gは単位濃度当りの距
離を示す。例えば、K=n、G=1になる。 【0026】かくして、(1)又は(2)式で求めたB
は、(x1、y1)でのサーフェース法で修正された修正
濃度となり、ボクセル法で得た濃度Aにとって代わる
(ステップ50)。 【0027】ステップ60では、x1を(x1+1)とし
て右に1点注目点を移動させ、ステップ70では、x
maxになったか否かをチェックする。ステップ80では
y1を(y1+1)として下方向に1点移動させ、ステッ
プ90ではymaxになったか否かチェックする。これら
のステップ60〜90までは、ラスタスキャン方式によ
る走査を示しているにすぎない。 【0028】ステップ100は、計算機201での処理
であり、結果を格納し、表示装置204に表示させる。
結果を図5に示す。この格納は、最終的に、ディスクメ
モリ203でよく、表示に際しては、リフレッシュメモ
リに格納させ、その後に表示を行う。 【0029】尚、実施例では、周囲1点毎としたが、周
囲2点毎、周囲3点毎等にすれば周囲の傾きが正確に検
出でき、更に正確な修正が可能となる。 【0030】また、ボクセル法の画素濃度データを修正
すると云うやり方をとったが、ボクセル法の濃度データ
と、修正濃度データとの両者との両者を利用することも
ある。その際には、ボクセル法の濃度データをそのまま
残しておくと共に、ボクセル法の濃度データをもとにし
た修正濃度データを算出し、併せてメモリ内に格納させ
ておけばよい。 【0031】また、傾斜は、x方向、y方向別々とした
が、両者をからませて修正させてもよい。更に、高速専
用ハードウェアの代わりにマイクロプログラムによって
処理される演算ユニットによっても実現できる。 【0032】 【発明の効果】本発明によれば、ボクセル法による画素
濃度データを、サーフェース法で修正できることになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例図である。
【図2】ボクセル法の濃度データ例図である。
【図3】本発明の処理手順を示す図である。
【図4】画像例での説明図である。
【図5】修正濃度データ例図である。
【図6】三次元表示画像の説明図である。
【符号の説明】
201 計算機(CPU)
202 高速専用ハードウェア
203 ディスクメモリ
204 表示装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【1】 メモリに格納された三次元ボクセル画像の、各
ボクセル画素の近傍のボクセル画素濃度の傾斜を求め、
各画素毎に、この傾斜からサーフェース法で修正された
修正濃度を求め、この修正濃度の三次元画像を表示手段
に表示させるようにした三次元画像の表示方法。 【2】 三次元ボクセル画像を格納するメモリと、この
三次元ボクセル画像の各ボクセル画素濃度からサーフェ
ース法で修正された修正濃度を求める処理手段と、この
修正濃度の三次元画像を表示する表示手段と、より成る
と共に、処理手段は、各画素毎に、ボクセル画素の近傍
のボクセル画素濃度の傾斜を求め、この傾斜から画素毎
に算出した画素濃度をサーフェース法で修正された修正
濃度とするものとした三次元画像の表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5127410A JPH0785268B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 三次元画像の表示方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5127410A JPH0785268B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 三次元画像の表示方法及び装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61046410A Division JPH0634238B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 三次元画像の表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628490A JPH0628490A (ja) | 1994-02-04 |
| JPH0785268B2 true JPH0785268B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=14959289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5127410A Expired - Lifetime JPH0785268B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 三次元画像の表示方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785268B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3762482B2 (ja) * | 1996-06-19 | 2006-04-05 | 株式会社日立メディコ | ボリュームレンダリング法による陰影づけ方法及び装置 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5127410A patent/JPH0785268B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0628490A (ja) | 1994-02-04 |
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