专利名称：图像显示设备、方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示设备，具体涉及一种用于确定用于旋转表现观察对象的三维图像以显示旋转图像的旋转中心的技术。
背景技术：
近年来图像处理技术的进步使得通过使用各种不同的图像生成方法(比如体绘制法(volume rendering method)和面绘制法(surface rendering method))从不同角度投影三维图像来生成投影图像成为可能。此外，所生成的图像被显示在显示屏幕上，这些图像是三维图像中的观察对象已随着用户借助鼠标等在显示屏幕上进行的操作而被移动、放大、旋转等的图像，并且帮助用户立体地认识观察对象。传统上，当以不同的角度旋转这种三维图像中的观察对象并且显示该观察对象时，需要通过用户的手动操作预先确定观察对象的旋转中心，或者确定观察对象在沿着至少两个不同方向投影的多个投影图像中的旋转中心。日本未审查专利公开第2009-011564号(专利文献I)公开了一种医疗领域中基于图像的诊断方法。在该方法中，当选择了要显示的区域时，要分别为所选择区域内的所有部分计算重心，作为旋转中心。此外，要参照一个表格来确定旋转轴和视点，在该表格中，针对各个解剖学部位预先设定了旋转轴的方向和视线的方向。于是，适当地对各部位进行旋转显不O不过，在专利文献I公开的方法中，或者在从至少两个不同角度重构的二维图像中由用户的手动操作确定旋转中心的方法中，为了在显示屏幕上显示旋转的解剖学部位，不可能省略在确定旋转中心之前预先设置旋转轴和视点的手动工作。此外，在预先确定观察对象的旋转中心的方法中，不可能满足用户想要以观察对象中的特定关注区域为中心显示该观察对象的要求。
发明内容
考虑到前述情况，本发明的一个目的是提供可在图像显示设备中基于适合于三维图像中的观察对象的旋转中心进行旋转显示的旋转中心确定设备、方法和程序。本发明的图像显示设备是包括下列构件的图像显示设备:三维图像获得构件，其获得表现观察对象的三维图像；图像生成构件，其通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像；显示控制构件，其将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央；候选区域确定构件，其将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域； 以及旋转中心确定构件，其在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。
图像显示设备中的本发明的旋转中心确定方法是包括下列步骤的旋转中心确定方法:获得观察对象的三维图像；通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像；将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央；将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。本发明的图像显示程序是用于使得计算机实现下列功能的图像显示程序:三维图像获得构件， 其获得观察对象的三维图像；图像生成构件，其通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像；显示控制构件，其将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央；候选区域确定构件，其将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及旋转中心确定构件，其在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。在本发明中，三维图像可以由通过断层造影等获得的很多断层图像重构，或者实际上由CG生成。此外，观察对象可以是任何事物，只要它可以被表现为三维图像即可。例如,观察对象可以是人体、动物或植物、几何图形、结构(比如建筑和机器)、地形(比如三维地图)等等。此外，投影图像可以是任何图像，只要通过获得投影平面与分别从预定的视点朝向构成三维图像的三维像素延伸的视线之间的交点而在预定的投影方向上投影该三维图像即可。例如，投影图像可以通过运用各种不同的投影法而获得，比如运用MIP (最大强度投影)法。投影图像可以通过各种公知的重构方法来表现。投影图像最好是伪三维图像，t匕如使用体绘制方法生成的体绘制图像或者使用面绘制生成的面绘制图像。此外，投影图像的预定视点可以存在于投影平面的无穷远处。在本发明中，术语〃区域〃指的是三维区域。三维区域可以包括点、直线、平面和立体，只要具有三维尺寸即可。此外，在本发明中，词组〃显示屏幕的中心部分〃指的是显示屏幕中心点附近的区域，并且该区域是具有预定尺寸的圆形、多边形、椭圆形等等。显示屏幕的中心部分最好包括中心点。显示屏幕的中心部分可以是仅仅包括中心点的点。中心部分最好是，例如，中心位于显示屏幕中心点的圆形或椭圆形，并且中心部分的面积小于或等于显示屏幕面积的1/4。更好的情形是，中心部分是面积小于或等于显示屏幕面积的1/5的圆形或椭圆形。此外，术语〃设定区域〃指的是从中心部分开始在投影方向上延伸的三维空间，并且设定区域的形状可以是任意形状。例如，当中心部分是点时，设定区域是直线。当中心部分是圆形时，设定区域是圆柱或圆锥台(在投影图像的视点被设置为无穷远的平行投影等的情况下，设定区域是圆柱)。
此外，本发明中的旋转中心可以是任何一点，只要该点是基于旋转中心候选区域而在旋转中心候选区域内或其附近获得的即可。旋转中心最好是重心。此外，旋转中心可以被设置在观察对象之外、或观察对象的表面上、或观察对象内部。此外，可以基于各个三维像素的相关信息(比如构成旋转中心候选区域的三维像素的三维像素值)进行加权来获得旋转中心。旋转中心候选区域是设定区域与观察对象彼此相交的重叠区域。可以将重叠区域检测为一个区域或多个区域。当检测到多个重叠区域时，可以将所检测到的多个重叠区域的全部都确定为旋转中心候选区域。可替换地，可以将所检测到的多个重叠区域中的一部分确定为旋转中心候选区域。在本发明中，当存在多个重叠区域时，候选区域确定构件可以将尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域排除在旋转中心候选区域之外。此外，预定尺寸可以是重叠区域距投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点的距离。可以将重叠区域的整个区域确定为旋转中心候选区域。可替换地，可以将重叠区域中的一部分确定为旋转中心候选区域。例如，重叠区域的一部分可以是投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点。此外，重叠区域的一部分可以是这样的区域:即从投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点开始在预定的投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域。按照本发明的图像显示设备的旋转中心确定设备、方法和程序，通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像，并且将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央，以及将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域，以及在所确定的旋转中心候选区域或其附近确定旋转中心。因此，用户仅仅通过在将关注区域放置在显示屏幕的中央的同时进行观察就能够基于关注区域很容易地在旋转中心候选区域内或旋转中心候选区域的附近确定旋转中心，用户不需要执行用于设定旋转中心的复杂操作。这里，估计用户会在将用户的关注区域放置在显示屏幕中央的同时来观察观察对象 。因此，如果用户仅仅执行平行移动观察对象的观察区域并且显示所移动了的观察区域的常规操作，那么旋转中心被自动设置在关注区域内的可能性非常高。因此，用户能够更加精确地掌握观察对象。当重叠区域的一部分是投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点时，可以基于投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点来确定旋转中心。因此，可以在投影图像视点侧观察对象的分界面(或分界点)上或分界面(或分界点)附近确定旋转中心。当重叠区域的一部分是从投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点开始在预定投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域时，可以基于投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点来确定旋转中心。可以在从投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点开始在预定投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域内或该相交区域附近确定旋转中心，而不用执行用于设定旋转中心的复杂操作。此外，当存在多个重叠区域时，候选区域确定构件可以将尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域排除在旋转中心候选区域之外。这是因为，基于用户在显示屏幕的中央将关注区域放大到预定的尺寸或更大尺寸来观察观察对象的假设，可以推断，多个重叠区域中尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域不是关注区域。因此，可以防止当非常小的区域和用户的关注区域都被检测为所述多个重叠区域时将旋转中心错误地确定在用户不关注的很小的区域内，而不用执行设定旋转中心的复杂操作。
图1是按照本发明第一实施方式的旋转中心确定设备的功能框图；图2是图解说明第一实施方式中的旋转中心确定处理的流程的流程图；图3A是第一实施方式中被摄体的正视图；图3B是第一实施方式中图3A中A-A处的横截面；图3C是第一实施方式的变型例中图3A的透视图；图4是第一实施方式的另一不同变型例中图3A的侧视图；图5A是第一实施方式的另一个变型例中图3A中A-A处的横截面；图5B是第一实施方式的另一个变型例中图3A的透视图；图6A是第二实施方式中观察对象的正视图；图6B是第二实施方式中图6A的侧视图；和图7是图解说明第二实施方式中的旋转中心确定处理的流程的流程图。
具体实施例方式下文中，将会参照附图详细介绍按照本发明的图像显示设备、图像显示程序和图像显示方法的实施方式。本发明可以应用于其中旋转和显示基于三维图像生成的二维图像的各种不同领域。这里，将会基于本发明应用于医疗领域中基于图像的诊断的情况，对本发明进行介绍。图1是图解说明通过在医生使用的工作站上安装图像显示程序而实现的图像显示设备的构造的示意图。图像显示设备I包括处理器和存储器(图中未示出)，作为标准工作站元件。此外，提供了存储装置2，比如HDD (硬盘驱动器^PSSD (固态驱动器)。显示器3和输入装置4 (比如鼠标和键盘)与图像显示设备I相连接。图像显示程序和图像显示程序访问的数据在安装时被存储在存储装置2中，并且在引导时间被下载到存储器中。图像显示程序定义了三维图像获得处理、图像生成处理、显示控制处理、候选区域确定处理和旋转中心确定处理，作为由CPU执行的处理。此外，当CPU执行由该程序定义的前述处理时，通用工作站用作:三维图像获得构件11，其获得表现观察对象的三维图像；图像生成构件12，其通过在预定的投影方向上投影观察对象而从三维图像生成投影图像；显示控制构件13，其将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央；候选区域确定构件14，其将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及旋转中心确定构件15，其在所确定的旋转中心候选区域中或者在其附近确定旋转中心。
存储装置2存储从负责成像的检查部门送来的三维图像或者从数据库中检索到的内窥镜图像和三维图像。三维图像可以是直接从多切片CT设备等输出的。可替换地，三维图像可以是由从传统CT设备等输出的一组二维切片数据重构的。
当图像显示设备I检测到在选择菜单中选择了预定的诊断辅助功能时，图像显示设备I提示用户选择或输入指定三维图像所需的信息。当通过用户的操作指定了三维图像时，相应的三维图像被从存储装置2装载到存储器中。这里，假设在检查病人时用多切片CT设备进行了成像并且获得了包括病人信息的三维图像V，并且所获得的三维图像V被存储在数据库(未示出)中。当用户选择体绘制显示功能，并且输入病人的标识符和检查日期时，会获得相应的三维图像V并且存储在存储装置2中。此外，执行本发明的旋转中心确定方法。图2是图解说明本发明的图像显示控制方法的优选实施方式的流程图。图3A是作为观察对象的被摄体(人体)5的正视图，并且图3B是图3A中A-A处的横截面。图3C是被摄体5的透视图。将会参照图2、图3A、图3B和图3C介绍本实施方式的图像显示控制方法。首先，三维图像获得构件11从存储装置2中获得表现被摄体5 (观察对象)的三维图像V，该三维图像V是由CT设备通过断层摄像获得的(S01)。此外，图像生成构件12通过在预定的投影方向上投影被摄体5而从三维图像V生成投影图像Imgl (S02)。这里，通过使用公知的方式生成体绘制图像，作为投影图像Imgl。显示控制构件13将所生成的体绘制图像Imgl显示在显示器3上，如图3B中所示(S03)。这里，假设显示控制构件13基于用户使用输入装置通过手动操作进行的输入，在显示器3的显示屏幕上平行移动体绘制图像，并且在显示屏幕上显示图6A中所示的体绘制图像 Imgl。接下来，将会参照图3A到图3C，使用人体5这一观察对象作为例子，详细介绍本实施方式的候选区域确定构件14的处理过程。
首先，候选区域确定构件14将从投影图像的中心部分Cl开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域(S04)。在本实施方式中，候选区域确定构件14通过使用投影图像Imgl的显示屏幕上的中心点CP作为中心部分Cl，将从中心点Cl开始在投影方向上延伸的直线设置为设定区域SI，如图3A和3B中所示。该投影方向是从视点朝向中心点Cl的方向，该视点是在生成体绘制图像Imgl时预先确定的。此外，如图3B中所示，候选区域确定构件14提取设定区域与观察对象之间的重叠区域(S05)。当存在重叠区域时(S06为是)，则候选区域确定构件14将重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域(S07)。在本发明的第一实施方式中，作为直线SI与人体5之间的重叠区域的线段被确定为旋转中心候选区域CR1。当设定区域与观察对象之间不存在重叠区域时(S06为否)，等待显示位置的平行移动(S09)。如图3B中所示，旋转中心确定构件15在所确定的旋转中心候选区域CRl中或在其附近确定旋转中心。在本发明的第一实施方式中，旋转中心确定构件15将旋转中心候选区域CRl的重心确定为旋转中心Pl (S08)。具体地说，如图3B中所示，线段CRl的重心被确定为旋转中心Pl。在这种状态下，当用户通过例如鼠标这样的输入装置4指定旋转方向时，显示控制构件13确定包含旋转中心Pl并且与所指定旋转方向垂直且与投影平面平行的旋转轴，并显示基于所确定的旋转轴进行了旋转的三维图像。在此之后，当显示控制设备基于用户通过在输入装置上的手动操作进行的输入而在显示屏幕上从投影图像的当前显示位置平行移动显示位置时(S09为是)，图像显示设备I重复进行从S04到S08的步骤。与此相反，当图像显示设备I没有在显示屏幕上从当前显示位置平行地移动与所确定的旋转中心相对应的投影图像的显示位置(S09为否)并且继续观察(SlO为否)时，所设定的旋转中心保持不变，并且等待显示控制构件13在显示屏幕上对显示位置的平行移动。当图像显示设备I没有在显示屏幕上从当前显示位置平行地移动与所确定的旋转中心相对应的投影图像的显示位置(S09为否)并且观察结束(S10为是)时，本实施方式的图像控制方法结束。按照本发明的第一实施方式，用户不用执行用于设定旋转中心的复杂操作，就能够基于关注区域很容易地确定旋转中心候选区域内或旋转中心候选区域附近的旋转中心。用户仅仅需要在观察期间将观察对象的关注区域放置在显示屏幕的中央。估计用户会在将用户的关注区域放置在显示屏幕中央的同时来观察观察对象。因此，如果用户仅仅执行显示已经进行了平行移动的观察对象的观察区域的常规操作，那么旋转中心被自动设置在关注区域内的可能性非常高。因此，用户能够更加精确地掌握观察对象。此外，可以在将放置在显示屏幕中央的观察对象的旋转中心候选区域继续大体放置在显示屏幕中央附近的情况下，显示经过旋转的图像。与基于预定的旋转中心旋转图像的情况不同，将其中心置于显示屏幕中央显示的观察对象不会由于旋转而离开显示屏幕的中央。因此，可以很容易地掌握观察对象以及观察对象的旋转中心。此外，在本发明的第一 实施方式中，作为直线SI和观察对象5的重叠区域的线段被确定为旋转中心候选区域CRl，并且旋转中心候选区域CRl的重心被确定为旋转中心Pl。因此，可以显示关于贯穿观察对象5的线段的重心而旋转的观察对象5，并且该线段由从显示屏幕的中心部分指向投影方向并且贯穿观察对象5的直线形成。用户能够很容易地直观掌握观察对象以及旋转中心的位置。此外，在第一实施方式中，观察对象是人体，并且本实施方式的旋转中心确定方法被应用于被摄体的医学图像的基于图像的诊断。因此，前述有益效果能够在需要从各个角度细致观察病人患病部位的医疗领域中很好地实现。接下来，将会介绍第一实施方式的变型例。作为设定区域SI的变型例，在步骤S04到S08，候选区域确定构件14可以将中心位于投影图像Imgl的显示屏幕的中心点CP的半径为r的圆形设置为中心部分C2，并且将从中心部分C2开始在投影方向上延伸的圆柱设置为设定区域S2，如图3A、图3B和图3C中所示。此外，候选区域确定构件14可以将圆柱S2与人体5之间的重叠区域确定为旋转中心候选区域CR2，如图3B中所示。此外，旋转中心确定构件15可以将旋转中心候选区域CR2的重心确定为旋转中心P2，如图3C中所示。这里，假设第一实施方式中的旋转中心Pl和旋转中心P2是不同的点。这里，投影方向是从视点VP朝向构成圆形C2的各个三维像素的方向，视点VP是在生成体绘制图像Imgl时预先设定在距投影平面无限远处的，圆形C2的半径为r，其中心位于中心点CP。该方向对于构成半径为r、中心位于中心点CP处的圆形C2的各个三维像素而言是平行的。在上述情况下，可以显示关于贯穿观察对象5的线段的重心而旋转的观察对象5，并且该线段由从显示屏幕的中心部分指向投影方向并且贯穿观察对象5的圆柱形成。因此，用户能够很容易地直观掌握观察对象以及观察对象的旋转中心的位置。
这里，设定区域并不局限于圆柱和直线。设定区域可以是从中心部分开始在投影方向上延伸的任何区域。例如，当中心部分为圆形并且采用中心投影法时，从投影图像的视点出发朝向构成中心部分的各个三维像素的方向成圆锥形分布。因此，设定区域是圆锥台。作为候选区域的变型例，可以将重叠区域的一部分设定为旋转中心候选区域Re。图4A是被摄体5的正视图，图4B是被摄体5的侧视图。假设将图4的正视图显示在显示屏幕上作为投影图像Imgl。例如，如图4中所示，候选区域确定构件14可以将半径为r且中心位于显示屏幕上的投影图像Imgl的中心点CP处的圆形设置为中心部分C2。此外，候选区域确定构件14可以将从中心部分C2开始在投影方向上延伸的圆柱设置为设定区域S2。此外，如图4中所示，候选区域确定构件14可以将设定区域S2与被摄体5之间的重叠区域ORl内沿着投影方向最接近视点的分界面设置为旋转中心候选区域CR3。此外，候选区域确定构件14可以将分界面CR3的重心设置为旋转中心P3。可替换地，候选区域确定构件14可以将显示屏幕上投影图像Imgl的中心点CP设置为中心部分，并且将从该中心部分CP开始在投影方向上延伸的直线设置为设定区域。此外，候选区域确定构件14可以将设定区域与被摄体5之间的重叠区域内沿着投影方向最接近视点的点(分界点)设置为旋转中心候选区域。此外，候选区域确定构件14可以将该分界点设置为旋转中心。如上所述，当使用重叠区域的一部分作为投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点时，可以基于投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点来确定旋转中心。此外，可以在投影图像视点侧观察对象的分界面内以及分界面附近确定旋转中心。在这些情况下，可以在将放置且显示在显示屏幕中央的观察对象的分界面或分界点保持基本上放置在中央附近的同时显示旋转图像。因此，当通过旋转观察对象等方式来从各种不同角度察看观察对象的表面时，可以很容易地掌握观察对象以及观察对象的旋转中心。此外，将参照图3A、图5A和图5B介绍使用重叠区域的一部分作为旋转中心候选区域Re的另一个例子。图3A是被摄体的正视图，图5B是图3A中A-A处的横截面。图5B是图5A的被摄体的透视图。如图3A和5A中所示，候选区域确定构件14可以将半径为r且中心位于显示屏幕上的投影 图像Imgl的中心点CP处的圆形设置为中心部分C2。此外，候选区域确定构件14将从中心部分C2开始在投影方向上延伸的圆柱设置为设定区域S2。此夕卜，如图3A、图5A和图5B中所示，候选区域确定构件14将区域ORlA与重叠区域ORl之间相交形成的区域设置为旋转中心候选区域CR4。区域ORlA从投影图像Imgl的视点侧的观察对象分界面ORla开始在投影方向仅仅延伸了预定距离dl。此外，候选区域确定构件14可以将旋转中心候选区域CR4的重心确定为旋转中心P4。具体地说，可以通过计算分界面ORlb来计算区域0R1A，作为重叠区域ORl内分界面ORla与分界面ORlb之间的区域。分界面ORlb是由处于以下位置处的三维像素构成的，该位置为构成投影图像视点侧被摄体5的分界面ORla的各个三维像素移动预定距离dl之后到达的位置。这里，如图5B中所示，投影方向是从视点VP出发朝向构成分界面ORla的各个三维像素的方向，视点VP是在生成体绘制图像Imgl时预先设置在距投影平面无限远处的。对于各个三维像素而言，投影方向是平行的。可替换地，投影图像Imgl的显示屏幕的中心点CP可以被设置为中心部分，并且从中心部分CP开始在投影方向上延伸的直线可以被设置为设定区域。此外，从设定区域与被摄体5之间的重叠区域内沿着投影方向最接近视点侧的分界点开始延伸了预定距离dl的线段可以被设置为旋转中心候选区域。此外，从沿着投影方向最接近视点侧的分界点开始延伸了预定距离dl的线段的重心可以被设置为旋转中心。如上所述，当使用从投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点开始在预定投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域作为重叠区域的一部分时，可以基于投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点来确定旋转中心。因此，可以在从投影图像视点侧观察对象的分界面或分界点开始在预定投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域内或者在其附近确定旋转中心。在这种情况下，可以在将从放置在显示屏幕中央的观察对象的分界面开始的预定范围保持基本上放置在中央附近的同时显示旋转图像。因此，当观察对象的分界面附近被旋转并且可被从各种不同角度观察到时，可以很容易地掌握观察对象以及观察对象的旋转中心。这里，当使用重叠区域的一部分作为旋转中心候选区域Re时，不必像前述例子中介绍的那样确定重叠区域的该部分。可以通过使用基于观察对象和观察目的的任何方法来确定重叠区域的一部分，只要它是重叠区域的一部分即可。接下来，将介绍第二实施方式。当存在多个重叠区域时，第二实施方式中的候选区域确定构件14将尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域排除在旋转中心候选区域之外。第二实施方式的功能块中的各个部件和处理与第一实施方式中相同，只是在第二实施方式中增加了从旋转中心候选区域中排除多个重叠区域中尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域的功能。图6A是图解说明作为观察对象的毛细血管51和血管52的正视图。图6B是图6A的侧视图。假设将图6A中所示的正视图显示在显示屏幕上作为投影图像Img2。图7是图解说明第二实施方式中与第一实施方式中图2中所示的步骤S04到S06相对应的处理流程的流程图。除了图7中所示的处理不同之外，第二实施方式中的处理类似于第一实施方式中的处理。将使用图2、图6A、图6B和图7来介绍第二实施方式的处理。首先，以类似于第一实施方式的方式，三维图像获得构件11从存储装置2中获得通过CT射线造影得到的表现毛细血管51和血管的三维图像(S01)。此外，图像生成构件12通过在预定方向上投影所获得的三维图像来生成体绘制图像Img2 (S02)。显示控制构件13将所生成的体绘制图像Img2显示在显示器3上(S03)。这里，假设显示控制构件13基于用户在输入装置上的手动操作进行的输入，在显示器3的显示屏幕上平行移动投影图像，并且假设图6A中所示的体绘制图像Img2被显示在显示屏幕上。如图6、图6A中所示，候选区域确定构件14将半径为r且中心位于投影图像Img2的显示屏幕的中心点CP处的圆形设置为中心部分C3，并且将从中心部分C3开始在投影方向上延伸的圆柱设置为设定区域S3(S21)。这里，投影方向是从视点VP出发朝向构成圆形C3的各个三维像素的方向，视点VP是在生成体绘制图像Img2时预先设定在距离投影平面无限远处的，圆形C3的半径为r，其中心位于中心点P。该投影方向对于构成半径为r、中心位于中心点P处的圆形C3的各个三维像素而言是平行的。
此外，如图6B中所示，候选区域确定构件14提取设定区域S3与毛细血管51 (为观察对象)之间的重叠区域0R2A和设定区域S3与血管52 (为观察对象)之间的重叠区域0R2B (S22)。此外，当存在重叠区域(S23为是)并且存在多个重叠区域(S24为是)时，候选区域确定构件14分别针对重叠区域0R2A、0R2B计算重叠区域0R2A、0R2B的尺寸(S25)。在本发明的第二实施方式中，候选区域确定构件14计算投影方向上的最大长度，作为重叠区域的尺寸。重叠区域0R2A在投影方向上的最大长度是这样计算出来的:计算重叠区域在投影方向上距构成投影图像视点侧观察对象的分界面0R2Aa的各个三维像素的距离，并且计算所计算出来的在投影方向上距各个三维像素的距离之中最大的距离。接下来，候选区域确定构件14将所计算出来的重叠区域0R2A在投影方向上的最大长度与预定阈值d2进行比较。如果重叠区域0R2A在投影方向上的最大长度小于或等于该预定阈值d2，则候选区域确定构件14将重叠区域0R2A排除在旋转中心候选区域CR5之夕卜。这里，假设重叠区域0R2A在投影方向上的最大长度小于或等于预定阈值d2，并且候选区域确定构件14将重叠区域0R2A排除在旋转中心候选区域CR5之外。对于重叠区域0R2B，候选区域确定构件14类似地执行重叠区域0R2B在投影方向上的最大长度db的计算以及最大长度db与预定阈值d2的比较。这里，假设重叠区域0R2B在投影方向上的最大长度db大于预定阈值d2。因此，候选区域确定构件14不将重叠区域0R2B排除在旋转中心候选区域CR5之外。结果，候选区域确定构件14将多个重叠区域0R2A、0R2B当中没有被排除的重叠区域0R2B确定为旋转中心候选区域CR5 (S26)。与此相反，当不存在重叠区域时(S23为否)，候选区域确定构件14以类似于第一实施方式的方式，等待显示位置的平行移动(S09)。当仅仅检测到一个重叠区域时(S23为是，并且S24为否)，候选区域确定构件14将所提取的重叠区域确定为旋转中心候选区域CR5 (S26)。 此外，候选区域确定构件14将旋转中心候选区域CR5的重心确定为旋转中心P5(S06)o此步骤之后的步骤S07和S08与第一实施方式中的相同。因此，省略了它们的说明。按照第二实施方式，当假设用户正在通过将用户的关注区域放大到预定的尺寸或更大尺寸并且通过将关注区域显示在显示屏幕的中央来观察观察对象时，可以推断，多个重叠区域中尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域不是关注区域。因此，当检测到用户不关注的非常小的区域和用户的关注区域作为多个重叠区域时，可以防止错误地在非常小的区域内确定旋转中心。此外，即使当仅检测到一个重叠区域时，也可以计算重叠区域的尺寸，如果重叠区域的尺寸小于或等于预定尺寸，可以将该重叠区域排除。可替换地，当仅仅检测到一个重叠区域时，可以不管该重叠区域的尺寸如何，都将这一个重叠区域的重心确定为旋转中心。这里，当将多个重叠区域中尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域排除在旋转中心候选区域之外时，可以使用任何方法来执行尺寸是否小于或等于预定尺寸的判断，只要这一判断是基于重叠区域的尺寸执行的即可，并且可以通过各种不同的限定来调整该判断。例如，可以通过判断重叠区域在X轴方向或Y轴方向或Z轴方向上的长度、或者重叠区域在投影方向上的长度是否小于或等于预定阈值来执行区域的尺寸是否小于或等于预定尺寸的判断。可替换地，可以设定贯穿重叠区域的预定横截面，并且可以将在该预定横截面上的面积小于或等于预定阈值的重叠区域判定为小于或等于预定尺寸的区域。此外，可以使用各种不同的公知方法来进行判断。这里，当基于重叠区域在预定方向(比如X、Y、Z轴方向和投影方向)上的长度或者重叠区域的面积或者重叠区域的体积来执行重叠区域的尺寸是否等于或小于预定尺寸的判断时，如果将重叠区域放大到较大尺寸并且显示在显示屏幕上，则即使该重叠区域在预定方向上的长度或者该重叠区域的体积比较小，也最好将该重叠区域确定为旋转中心候选区域。如果重叠区域被缩小到较小尺寸并且被显示在显示屏幕上，则最好将该区域排除在旋转中心候选区域之外。例如，在平行投影的情况下，最好基于观察对象的放大率改变预定尺寸。例如，在平行投影的情况下，所述预定尺寸可以是通过将预定阈值与放大率的倒数相累加来获得的。此外，例如，在中心投影的情况下，可以基于视点与重叠区域之间的距离来改变所述预定尺寸。例如，所述预定尺寸可以是通过将预定阈值和视点与构成重叠区域的各个三维像素之间的距离当中的最短距离相累加来获得的。由此，即使重叠区域在预定方向上的长度或重叠区域的体积比较小，如果在显示屏幕上显示了该重叠区域的放大图像，则该重叠区域是用户的关注区域的可能性就比较高。因此，可以将这种区域确定为旋转中心候选区域。可以仅仅将推断用户将高度关注的观察对象的旋转中心确定为旋转中心候选。因此，基于用户对什么更关注来确定旋转中心的可能性很高。此外，当仅仅检测到多个重叠区域而不判断重叠区域在投影方向上的最大长度是否小于或等于预定距离d2时，可以关于重叠区域在投影方向上的最小长度是否小于或等于预定距离d2进行判断。此外，当检测到多个重叠区域时，可以将所检测到的多个重叠区域的全部都确定为旋转中心候选区域。可替换地，可以将所检测到的多个重叠区域中的一部分确定为旋转中心候选区域。此外，正如本申请的说明书中的实施方式中那样，可以通过使用公知的提取方法来提取通过断层造影获得的三维图像中的观察对象。例如，对于体数据的各个三维像素，可以提取由不透明度高于某一阈值的三维像素构成的区域作为观察对象，不透明度用于通过使用体绘制方法生成投影图像。可替换地，可以使用在用于通过使用面绘制方法从体数据生成投影图像的内部/外部测试中被判断为内部的区域作为观察对象。
当观察对象是人体的解剖结构时，可以使用通过使用提取解剖结构的公知技术提取的区域作为观察对象。例如，作为计算机辅助的基于图像的诊断而提取的技术(CAD !Computer AidedDiagnosis)，可以针对肺部区域使用日本未审查专利公开第2001-137230号和日本未审查专利公开第2008-253293号中公开的技术。此外，可以使用日本未审查专利公开第2001-283191号和日本未审查专利公开第2002-345807号中公开的技术来进行肝脏提取。可以针对骨骼使用日本未审查专利公开第2008-043564中公开的技术，并且可以针对心脏使用日本未审查专利公开第2004-141612中公开的技术。此外，可以采用其它的器官识别技术，只要病变的具体位置所属的器官是可提取的。此外，观察对象可以是医学图像中的病变，比如异常阴影。可以手动提取异常阴影。可替换地，可以通过执行计算机辅助的基于图像的诊断(CAD !Computer AidedDiagnosis)来自动检测出病变区域，其中通过计算机处理来自动检测出异常阴影候选。可以采用下列技术作为检测病变区域的技术。具体地说，可以采用日本未审查专利公开第2003-225231号、日本未审查专利公开第2003-271924号和K.Kubota等人的《Evaluationof Computer-Aided Diagnosis system for Lung Cancer based on Helical CT images))(Technical Report of IEICE，Vol.101，N0.310，第 41-46 页，2001)中公开的用于检测肺癌的技术。此外，可以采用Y.Wakida等人的《Intelligent CAD for diffuse lungdiseases》(文部科学省科学研究费辅助金特定领域研究〃Intellectual Diagnosis Aidof Mult1-Dimensional Medical Images〃,第四次讨论会论文集,第 45-54页，2007)中公开的弥散性肺病(比如硬化、肺内磨玻璃密度影(GG0)、碎石路样肺炎(Crazy-Paving)、蜂窝状阴影、肺气肿阴影和粒状阴影等)的检测技术。此外，可以采用Y.Wakida等人的《LiverCancer Detection based on a Temporal Density Feature from Abdominal DynamicX-ray CT ImagesK^Proceedings of Journal of Computer Aided Diagnosis of MedicalImages", Vol.10, N0.1,第1-10页,2007)中公开的用于检测肝癌的技术。此外，可以采用
H.Fujita等人的《Intelligent Computer-aided Diagnosis Based on Normal StructureRecognition of Human Body》(文部科学省研究费辅助金特定领域研究〃IntellectualDiagnosis Aid of Mult1-Dimensional Medical Images〃第四次讨论会论文集,第 55-60页，2007)中公开的用于检测肝细胞癌、肝囊肿、肝血管瘤、肝区出血和脑部区域出血的技术。此外可以使用日本未审查专利公开第2004-329929号中公开的血管异常检测技术、本申请的申请人提交的日本未审查专利公开第10 (1998)-097624号中公开的检测异常阴影候选的技术和日本未审查专利公开第8 (1996) -215183号中公开的检测钙化区域的技术。代替手动地将观察对象的关注区域移动到显示屏幕的中央，可以进一步提供关注区域提取构件。该关注区域提取构件通过使用前面介绍的技术等自动地提取关注区域(t匕如器官和病变)。此外，可以提供用于显示其中由显示控制构件提取的关注区域已经被移动到显示屏幕中央的图像的关注区域移动构件。在这种情况下，可以针对观察对象的关注区域被自动放置在显示屏幕中央的投影图像执行本发明的旋转中心确定处理。因此，用户仅仅通过执行提取观察对象的关注区域的操作，就能够将关注区域显示在显示器的中央。此夕卜，可以在关注区域内或关注区域附近自动确定旋转中心。因此，可以很容易地针对关注区域确定旋转中心。此外，由于可以在关注区域内或关注区域的附近自动确定旋转中心，因此可以更加精确地掌握关注区域。此外，除了点和圆形之外，显示屏幕的中央部分可以是具有预定尺寸的区域，比如多边形和椭圆形。中心部分最好是，例如，中心位于显示屏幕中心点处的圆形或椭圆形，并且中心部分的面积小于或等于显示屏幕面积的1/4。更好的情形是，中心部分是面积小于或等于显示屏幕面积的1/5的圆形或椭圆形。当由CG等生成了三维图像时，可以通过使用在生成三维图像的过程中定义的在三维图像中提取目标的信息来指定观察对象。观察对象可以通过使用各种不同的公知方法来指定。在本申请的说明书中，旋转中心可以是任何一点，只要该点是可以基于旋转中心候选区域在旋转中心候选区域内或其附近获得的即可。旋转中心最好是重心。此外，旋转中心可以被设置在观察对象之外。可替换地，旋转中心可以被设置在观察对象的表面或者观察对象内部。此外，可以基于各个三维像素的相关信息(比如构成旋转中心候选区域的三维像素的三维像素值)进行加权来获得旋转中心。前面介绍的各个实施 方式仅仅是作为例子来介绍的。因此，任何说明都不应被用于以限定的方式解释本发明的技术范畴的范围。
此外，在不背离本发明的思想的情况下，可以以各种不同的方式改造系统构造、硬件构造、处理流程、模块构造、用户界面、具体的处理内容等。这些改造仍然处于本发明的技术范围之内。三维图像可以通过断层造影等等来获得和形成。可替换地，三维图像实际上可以由CG生成。此外，观察对象可以是任何事物，只要它可以用三维图像来表现即可。例如，观察对象可以是人体、或动物或植物、或几何图形、或结构(比如建筑和机器)、或地形(比如三维地图)等等。断层造影中使用的医疗器械可以是任意的，比如CT、MRI和超声波成像器件，只要能够进行断层造影即可。此外，图像显示设备I可以由多个计算机构成，这些计算机作为分担图像显示设备I的各功能的构件。此外，可以采用任何公知的装置来作为构成该系统的装置，比如输入装置和显示器。例如，可以 采用操纵杆代替鼠标，并且可以采用触摸屏代替显示器。
权利要求
1.一种图像显示设备，包括: 三维图像获得构件，其获得表现观察对象的三维图像； 图像生成构件，其通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像； 显示控制构件，其将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央； 候选区域确定构件，其将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及 旋转中心确定构件，其在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。
2.按照权利要求1中所述的图像显示设备，其中旋转中心是旋转中心候选区域的重心。
3.按照权利要求1或2中所述的图像显示设备，其中投影图像是体绘制图像或面绘制图像。
4.按照权利要求1到3中任何一项所述的图像显示设备，其中重叠区域的所述一部分是投影图像视点侧的观察对象分界面或分界点。
5.按照权利要求1到3中任何一项所述的图像显示设备，其中重叠区域的所述一部分是从投影图像视点侧的观察对象分界面或分界点开始在预定的投影方向上延伸了预定距离的区域与重叠区域彼此相交的区域。
6.按照权利要求1到5中任何一项所述的图像显示设备，其中当存在多个重叠区域时，候选区域确定构件将尺寸小于或等于预定尺寸的重叠区域排除在旋转中心候选区域之外。
7.按照权利要求6中所述的图像显示设备，其中预定尺寸是重叠区域距投影图像视点侧的观察对象分界面或分界点的距离。
8.按照权利要求1到7中任何一项所述的图像显示设备，其中观察对象是人体。
9.一种图像显示方法，包括步骤: 获得表现观察对象的三维图像； 通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像； 将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央； 将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及 在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。
10.一种图像显示程序，用于使得计算机实现下列功能: 三维图像获得构件，其获得表现观察对象的三维图像； 图像生成构件，其通过在预定的投影方向上投影观察对象来从三维图像生成投影图像； 显示控制构件，其将所生成的投影图像显示在显示装置的显示屏幕的中央； 候选区域确定构件，其将从显示屏幕的中心部分开始在预定的投影方向上延伸的区域设置为设定区域，并且将所设置的设定区域与观察对象之间的重叠区域的至少一部分确定为旋转中心候选区域；以及旋转中心确定构 件，其在所确定的旋转中心候选区域内或其附近确定旋转中心。
全文摘要
确定从三维图像获得的图像在显示屏幕上旋转显示的旋转中心。生成在预定的图像拍摄方向上从三维图像获得的观察对象(5)的图像，将所生成的图像显示在显示装置的显示屏幕的中央，将从显示屏幕的中心部分开始在预定的图像拍摄方向上延伸的区域设置为设定区域(S1)，并且将所设置的设定区域与观察对象重叠的重叠区域的至少一部分设置为旋转中心候选区域(CR1)，在所设置的旋转中心候选区域(CR1)内或其附近确定旋转中心(P1)。
文档编号A61B6/03GK103079468SQ20118004116
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月23日
发明者樱木太 申请人:富士胶片株式会社