[发明专利]投影图像生成方法、设备及程序

说明书

技术领域

本发明涉及投影图像生成设备、方法及程序；具体而言，涉及这样的投影图像生成设备、方法和程序：该投影图像生成设备、方法和程序由表示受试体的内部的三维图像数据生成用于将受试体的管腔内部可视化的虚拟内窥镜图像，该虚拟内窥镜图像是伪三维图像。

背景技术

目前，随着成像设备(影像设备)的发展，通过成像设备获得的图像数据的分辨率已经得以提高，并且根据图像数据对受试体进行详细分析已经成为可能。例如，多行探测器计算机断层扫描能够以薄的切片厚度一次采集多个断层图像。降低切片厚度可以提高由彼此叠加的多个断层图像形成的三维图像在体轴方向上的分辨率，从而可以获得更详细的三维图像。通过显示并分析这种三维数据，有可能发现在此之前很难发现的病变等。

三维数据并不适合用人眼直接观察。因此，通常将三维数据转换为从任意视点看的伪三维图像，然后显示该三维数据。随着三维数据分辨率的提高，可以生成高质量的三维图像，因此，已建议将虚拟内窥镜图像显示方法作为三维图像绘制的应用技术。虚拟内窥镜显示方法是这样一种方法：其中将视点设定在管腔内部，并且根据该视点生成并显示透视投影图像。虚拟内窥镜显示可以提供这样的图像：通过由使用者顺序改变视点，这些图像看起来像是由在身体内部移动的内窥镜的相机所采集的。

在虚拟内窥镜显示中，显示了(可视化)具有管腔结构的器官(例如，大肠、支气管、血管、消化器官等)的内壁。尤其是在大肠检测中，用虚拟内窥镜显示代替实际内窥镜检查变得日益普及。在支气管检查中，往往使用虚拟内窥镜显示或图像的横截面显示作为支气管镜检查之前的初步模拟或在检查中的导航，从而了解支气管的分支结构。

关于虚拟内窥镜图像生成方法，已知表面绘制方法(surface rendering)和体积绘制方法(volume rendering)。表面绘制方法通过提取管腔并构建表面模型来实现可视化。体积绘制方法通过将不透明度和色度分配到三维数据并进行光线投射来实现可视化。在任一显示方法中，可以通过在管腔内部设定视点并进行可视化处理来获得虚拟内窥镜图像。

在通过体积绘制方法进行可视化的情况下，为了确定待检测的所需结构，有必要对三维数据分配适当的不透明度和色度。在虚拟内窥镜显示中，通过将透明的不透明度分配到对应于内腔(在这里设定视点)的数据部分、并将不透明的不透明度分配到对应于内壁的数据部分来生成虚拟内窥镜图像。通常的情况是，将不透明度和色度分配到构成三维数据的像素值(体素值)，这分别已知为不透明度曲线设定和颜色映射。在多数情况下，这些是由使用者主观地手动设定的参数，但也提出了通过将像素值分布、一次微分值和二次微分值与这些参数组合来自动设定不透明度的方法。

在日本未审专利公开No.2004-283373(0127至0131段)中，描述了选择性地使用多个不透明度曲线的方法。在日本未审专利公开No.2004-283373中，选择性地使用两个不透明度曲线。第一不透明度曲线用来以透明方式显示血管的内部，而第二不透明度曲线用来以透明方式显示血管的外部。当视点在血管外部时，应用第一不透明度曲线，而当视点在血管内部时，应用第二不透明度曲线。日本未审专利公开No.2004-283373描述了取得视点周围的加权平均像素值，并在两个不透明度曲线之中，采用在平均像素值方面具有较低不透明度的那个不透明度曲线。

这里，如果观察目标的管腔器官是大结构的器官(例如，大肠)，则作为空气空间的内腔部分的像素值基本上是恒定的，因此，不论视点位于管腔中的何处，都可以用相同的不透明度设定来观察内壁部分。但是，对于支气管和血管而言，它们的管腔结构向着末端渐渐变细，因此在管腔结构的近端和远端部分之间的像素值非常不一致。因此，如果在近端和远端部分之间使用相同的不透明度设定来生成虚拟内窥镜图像，则虽然可以显示处于近端部分的内壁，但不能显示处于远端部分的内壁。

在日本未审专利公开No.2004-283373中，根据情况选择性地使用两种不透明度曲线。然而，在日本未审专利公开No.2004-283373中，仅根据视点是否在血管内部来选择性地使用两种不透明度曲线。日本未审专利公开No.2004-283373在第0131段描述了有必要根据血管的观察区域来对不透明度曲线进行微调，但这根本没有解决上述问题。