专利名称：图像处理装置以及图像处理方法一直以来,一种采用通过例如X射线CT (computed tomography,计算机断层摄影)装置或MRI (magnetic resonance imaging,磁共振成像)装置、超声波诊断装置等拍摄的一连串的断层像组，生成对象物体的三维图像的方法被公知。例如，专利文献I中，记录了如下这样的图像显示装置该图像显示装置从拍摄管腔脏器而得到的医用图像中提取管腔脏器的轮廓，从在管腔脏器的内侧设定的放射中心向管腔的轮廓设定放射状线，通过将管腔脏器内部的点的像素值复制到比轮廓点更外侧的放射状线上，从而生成将脏器内侧表面翻至外侧表面这样的翻面图像并进行显示。另外，在专利文献2中记载了如下这样的三维图像构成方法，该三维图像构成方法将对被检测体的断层像进行叠加而成的体图像(volume image)在任意视点面的坐标系上进行透视转换来生成二维图像，并求出在被检测体内部设定的虚拟的线光源的位置与被检测体的内侧轮廓点之间的距离，通过使该距离反映成二维图像的阴影标记，从而能够从外侧确认被检测体内部的凹凸。另外，在专利文献3中记载了如下这样的医用图像处理装置，该医用图像处理装置在管腔脏器内部设定视点，将投影方向设定在投影面的中心部和周边部中不同的方向，从而例如使图像的中心部显示与由内窥镜观察的图像等同的虚拟内窥镜图像，使图像的周边部显示将管腔脏器内部展开了的图像。专利文献 专利文献I :日本特开2010-17490号公报专利文献2 日本特开平9-237352号公报专利文献3 :日本特开2009-22411号公报
发明要解决的技术课题如上所述，生成将被检测体内部显示于外侧的图像的技术林林总总。但是,为了容易看见隐藏在内表面的凹凸或褶皱处的部分，如果能够如用手指从脏器的里面侧进行按压来对表面进行扩展那样，即使在图像上也能够使脏器的表面形状变形，则更容易观察。另夕卜，在对想要观察的部位进行变形的情况下，若变成与原始的形状或位置相差甚远的图像，则反而会妨碍理解，所以优选容易直观理解原始的位置和形状地进行显示。本发明鉴于以上问题而作，其目的在于提供一种能够使管腔脏器的形状变形为比如将衣服的袖口翻折那样的形状，生成使管腔脏器的一部分的内表面向外侧露出的翻折图像，并进行显示的图像处理装置以及图像处理方法。 用于解决课题的技术手段为了实现上述目的，本发明的图像处理装置，其特征在于，具备坐标转换单元，其按照沿着在从对多个断层像进行叠加而成的体图像中提取的管腔脏器的外侧设定的规定的凸面，对所述管腔脏器内部的各点进行翻折的方式进行坐标转换，对坐标转换后的对应点赋予原始位置的像素值；和生成单元，其采用基于所述坐标转换单元进行坐标转换后的图像信息，生成翻折体图像。另外，本发明的图像处理方法，其特征在于，包括坐标转换工序，按照沿着在从对多个断层像进行叠加而成的体图像中提取的管腔脏器的外侧设定的规定的凸面，对所述管腔脏器内部的各点进行翻折的方式进行坐标转换，对坐标转换后的对应点赋予原始位置的像素值；和生成工序，采用基于所述坐标转换工序进行坐标转换后的图像信息，生成翻折体图像。发明效果根据本发明的图像处理装置以及图像处理方法，能够使管腔脏器的形状变形为对 衣服的袖口进行翻折那样的形状，生成将管腔脏器的一部分的内表面向外侧露出的翻折图像并进行显示。图I是表示图像处理装置100的整体构成的图。图2是说明本发明所涉及的图像处理装置100执行的翻折图像生成处理的流程的流程图。图3是说明由平面20对体图像40内的管腔脏器50进行分割的例子的图。图4是表示在沿着凸面(圆30)对管腔脏器50进行翻折(坐标转换)的情况下建立坐标对应的图。图5是表示平面20中的管腔脏器50的翻折图像80的一例。图6是如内窥镜图像那样进行三维显示的翻折三维图像90的一例。图7是对翻折三维图像90附加标度来进行显示的一例。符号说明I图像处理系统、100图像处理装置、101CPU、102主存储器、103存储装置、104通信I/F、105显示存储器、106I/F、107显示装置、108鼠标、109输入装置、20含视线矢量的平面或者沿着管腔脏器的中心线的平面、30圆、40体图像、41，42，…断层像、50管腔脏器、80在平面20上对管腔脏器50内侧的点进行翻折后的图像、82翻折部分、90虚拟内窥镜显示的翻折三维图像、92翻折三维图像90的中心部、94翻折三维图像90的周边部、95静止按钮、96旋转按钮、97移动按钮、98表面变形按钮、99结束按钮、P管腔脏器内部的点、Q坐标转换后的对应点、R圆30与管腔脏器50之间的切点接着，参照图2 图6，针对图像处理装置100的动作进行说明。图像处理装置100的CPUlOl从主存储器102中读出与图2所示的翻折图像生成处理相关的程序以及数据，基于该程序以及数据执行处理。另外，在开始执行以下的处理时，作为运算对象的体图像40的数据，从图像数据库111等经由网络110以及通信I/F104而被取入，并储存在图像处理装置100的存储装置103中。所谓体图像40，如图3所示，是将多个断层像41、42、43、…叠加而成的图像数据。体图像40的各像素(体素V0Xel)分别具有像素值。在图2的翻折图像生成处理中，首先，图像处理装置100的CPUlOl将对拍摄对象区域所得的一连串的断层像41、42、…进行叠加而成的体图像40作为输入图像数据而读入。在此所读入的体图像40设为例如包括大肠等管腔脏器50在内的区域的一连串的断层像组。作为输入图像数据的适当的例子，可列举超声波图像、CT图像、或者MR图像等。另夕卜，对象区域不限于大肠，也设为其他管腔状脏器、例如血管或支气管等。 首先，CPUlOl在从体图像40提取出的管腔脏器50的内部设定任意的视点21，利用包含设定在管腔脏器50的内部的任意视线矢量23在内的多个平面、或者沿着管腔脏器50的中心线的多个平面，对管腔脏器50进行分割(步骤SI)。以下说明中，将对管腔脏器50进行分割的平面称作平面20。上述视点21，在如本实施方式那样想要最终生成虚拟内窥镜图像的情况下，只要将其作为该虚拟内窥镜图像的视点即可。视线矢量23被设定为从视点21向管腔脏器50的进深方向的任意方向。所谓管腔脏器50的中心线是指将管腔脏器50的各剖面的重心坐标沿着管腔脏器50串接而成的线。重心坐标能够采用管腔脏器的壁(脏器区域与其他他区域之间的边界)的坐标而计算出。图3是表示基于包含管腔脏器50的视线矢量23在内的平面20进行的分割的一例的图。如图3所示，在体图像40内的管腔脏器50内部设定任意的视点21，另外，在管腔脏器50的进深方向设定视线矢量23。通过包含该视线矢量23在内的多个平面20对管腔脏器50进行分割。管腔脏器50通过多个平面20以视点21为中心被分割成放射状。如图4所示，对管腔脏器50进行了分割的各平面20，具有管腔脏器50的壁、内侧区域、以及外侧区域的图像信息。另外，图4是平面20的X轴与视线矢量23 —致的例子。在平面20为图3的虚线所示的区域的情况下，图4的X轴的下侧部分不包含在平面20内。但是，图4的X轴的下侧部分包含在对管腔脏器50进行分割的其他平面内。另外，如图4所示，也可以按照X轴的上侧部分与下侧部分包含在同一平面内的方式对管腔脏器50进行分割。接着，CPUlOl按照在所分割的各平面20将管腔脏器50内部的点向外侧翻折的方式进行坐标转换(步骤S2)。S卩，CPUlOl计算出在所分割的各平面20上，沿着在管腔脏器50的外侧设定的规定的凸面对管腔脏器50内部的各点进行了翻折的情况下的对应点，对所计算出的对应点赋予原始位置的像素值。参照图4，针对步骤S2的坐标转换处理进行说明。
如图4所示，在包含视线矢量23的平面20中，将视线矢量23的方向设为X方向，将与视线矢量23垂直的方向设为Y方向。另外，在管腔脏器50的外侧设定规定的凸面。在图4的例子中，将凸面设为半径为r0的圆30，该圆30按照与管腔脏器50的外侧表面相切的方式被设定。CPUlOl沿着凸面(圆30)对管腔脏器50的内部各点P(X1，Yl)进行坐标转换。例如，在将从管腔脏器50的表面的点P’(XI，ΥΓ)距离为r的处于内部的点P(X1，Yl)沿着圆30进行翻折的情况下，沿着圆30的圆周使之移动距离L，将从该点在圆30的法线方向离开距离r的点Q作为坐标转换后的对应点。上述距离L是圆30与管腔脏器50之间的切点R与点P’之间的距离。管腔脏器50的内部的点P(X1，Yl)的对应点Q(X，Y)的坐标，由下式计算出。·Xl = XO-L = XO-Ψ · rO = XO-(2 Ji - Θ - Ji /2) · rOYl = YO-rO-rX = XO+ (r+rO) · cos θY = YO+ (r+rO) · sin Θ其中，(XO，YO)是圆30的中心0的坐标，Θ是从圆30的中心O向X轴正方向延伸的直线OW与直线OQ之间所形成的角度(翻折角度)，rO是圆30的半径，r是从点P至管腔脏器50的表面为止的距离。对对应点Q(X，Y)的像素值分配原始的点P(XI，Yl)的像素值，得到坐标转换后的图像(翻折图像80)。如图5所示，关于在平面20上形成的翻折图像80的翻折部分82，由于管腔脏器50内部的各点P沿着凸面(圆30)而被进行坐标转换，故而离圆30越远的像素，越粗略地计算对应点Q。因此，CPUlOl通过对周边的对应点Q的像素值进行插补，从而求出对应点Q以外的像素值。另外，在后述的步骤S4中对翻折的管腔脏器50进行虚拟内窥镜显示的情况下，也可以将进行坐标转换的范围(计算对应点Q的点P的范围)限定为处于图4的点P’与点R之间的距离为L = 0(管腔脏器50与圆30之间的切点)至L= π ·ι·0 (圆30的半圆周长)为止的范围内的点P。这是因为，在后述的步骤S4中，在进行虚拟内窥镜显示时，比L=π · rO远的范围不显示在绕至圆30的里侧的虚拟内窥镜图像上。另外，在计算处于L > π · rO的范围内的点P的对应点Q的情况下，关于不超过L = Ji · rO的范围,可以沿着圆30计算对应点Q ;关于超过L = n rO的范围，按照沿着与X轴平行的直线U V的方式，计算对应点Q。若如步骤S2那样进行坐标转换，则得到例如图5所示那样的翻折图像80。如图5所示，在将管腔脏器50变形为如同将衣服的袖口卷起那样的形状的翻折部分82，管腔脏器50的内部向外侧露出。由于翻折部分82变形为沿着凸面(圆30)的形状，因此翻折部分82中褶皱展开，容易观察隐藏在褶皱处的部位。接着，CPUlOl进行步骤SI的相反处理。即，按与步骤SI相反的步骤对具有翻折图像80的图像信息的各平面20进行合成，得到翻折体图像(步骤S3)。CPUlOl根据翻折体图像制作翻折三维图像90 (步骤S4)。在此，所制作的翻折三维图像90，可以是带阴影的三维图像或立体视觉图像等中的任一种。
所谓带阴影的三维图像是指设定任意视点以及视线矢量，对在投影面投影体图像所得的二维图像的各像素，附加规定的阴影使之以三维方式可见的图像。附加阴影的方法可以是体绘制(volume rendering)法、光线投射算法(Ray-casting)、面绘制(surface)法、宽度绘制(cbpth)法等中的任一种。并且，所投影的图像可以是平行投影、中心投影中的任一种。在管腔脏器50的内部设定视点并且在管腔的进深方向设定视线矢量来进行中心投影的情况下，能够得到如同用内窥镜管对管腔脏器50进行观察那样的虚拟内窥镜图像(图6参照)。所谓立体视觉图像是指故意使双眼产生视差，在观察者的大脑内实现立体视觉映像，公知有利用双凸透镜(lenticular lens)或视差屏障(parallax barrier)(日本特开2004-78086号公报等)。图6是被虚拟内窥镜显示的翻折三维图像90的一例。若对将管腔脏器50的一部分翻折而成的翻折体图像进行虚拟内窥镜显示，则如图6所示，在图像90的中心部92显示通常的虚拟内窥镜图像，在图像90的周边部94显示翻折部分82。在图像90的中心部92，管腔脏器50的内侧褶皱未被翻折而显示，在周边部94按照管腔脏器50的内侧褶皱向外侧 露出的方式被显示。按照这样，管腔脏器50如同卷起衣服的袖口那样被翻折，内部的褶皱展开，显示为图像的一部分(虚拟内窥镜图像的情况下为图像的周边部94)。因此，关于翻折部分82，能够容易观察管腔脏器50的内部。另外，翻折部分82由于是沿着凸面(圆30)而被进行坐标转换，故而由于是按照好像用手指从里侧(管腔脏器50的外侧)进行按压来将内侧表面张开那样进行变形，因此隐藏在褶皱处的部位展开变得容易观察。另外，翻折部分82以外的部位由于是与通常的三维图像同样地被显示(在虚拟内窥镜图像的情况下，图像的中心部成为通常的内窥镜图像)，能够以与医生等通常进行的图像诊断相同的感觉进行观察，容易直观掌握观察场所的原始位置或原始形状。另外，也可以根据规定的顺序或者操作者的操作，对翻折三维图像90的显示状态进行变更。例如，如图6所示，设置由用户操作的静止按钮95、旋转按钮96、移动按钮97、表面变形按钮98、结束按钮99，CPUlOl根据对各按钮的点击操作，对翻折三维图像90的显示状态进行变更。作为显示状态，除了例如步骤S4所示那样的静止显示模式之外，还包含旋转显示模式、移动显示模式、表面变形模式等。在旋转显示模式下，对虚拟内窥镜显示的视线矢量23的方向进行变更。视线矢量23的方向根据设定操作而被变更。CPUlOl基于被变更后的视线矢量23执行上述翻折图像生成处理，生成翻折三维图像90以进行显示。在移动显示模式下，CPUlOl —边使圆30 (凸面)沿着管腔脏器50依次移动，一边计算处于规定范围内的点P的对应点Q (进行步骤S2的坐标转换)，从而生成多个翻折三维图像90，使之如运动画面那样依次显示。这样，由于能够一边使管腔脏器50的翻折位置向进深方向前进，一边使翻折三维图像90依次显示，因此容易观察整个管腔脏器。在表面变形模式下，CPUlOl通过使翻折中所使用的凸面形状改变来计算对应点Q(进行步骤S2的坐标转换)，从而生成翻折位置的表面形状不同的多个翻折三维图像90，并依次显示。例如，或者对圆30的半径值进行变更来生成翻折三维图像90，或者代替圆30，生成沿着楕圆、抛物线、双曲线等任意曲线、或三角形、四角形、其他多角形的翻折三维图像90。这样，能够显示褶皱的展开方式或视觉角度不同的多个各种翻折三维图像90。另外，也可以使静止显示模式、旋转显示模式、移动显示模式、以及表面变形模式的各显示状态适当组合来进行显示 。若结束按钮99被操作，结束指示被输入，则结束一连串的翻折图像生成处理。另外，也可以对翻折三维图像90附加圆周方向的标度来使之显示。例如，如图7所示，将表示管腔脏器内部在圆周方向的间隔的刻度附加在楕圆的圆周上所形成的标度71叠加显示在翻折三维图像90的翻折部分上。在图7的例子中，虽然在半径方向上并列显示两个标度71，但标度71的显示数不限于两个。标度71的楕圆的椭圆率(ellipticity)可以根据视线方向或视点的位置而被改变。即，在视线方向与管腔脏器的进深方向平行的情况下，或在视点的位置在管腔脏器的中心线上的情况下，也可以使楕圆接近于圆。另一方面，也可以使视线方向与管腔脏器的进深方向之间的倾斜度越大，并且视点的位置越从管腔脏器的中心线偏离，楕圆的椭圆率越大。由于在翻折部分管腔脏器50的内部向外侧展开，因此楕圆圆周上的刻度间隔变大外侧的标度左右。另外，也可以根据翻折部分的形状来改变刻度的间隔。例如，可以在张开更多的翻折部分使刻度的间隔变大。关于标度71的刻度位置，可以使之与在步骤SI中对管腔脏器50进行了分割的平面的位置、或者相邻的平面的中间一致。按照这样，操作者便能够知道通过插补所求出的像素值的位置。关于标度71的显示与不显示之间的切换，通过由操作者对在显示装置107中显示的标度按钮70进行点击操作来进行。通过在翻折三维图像90上叠加显示标度71，从而操作者与其他部分进行比较便能够得知变形显示的翻折部分的大小。如以上所说明，本发明的图像处理装置100通过利用包含在管腔脏器的进深方向设定的任意视线矢量23在内的多个平面20、或者沿着管腔脏器的中心线的多个平面，对从叠加多个断层像而成的体图像40中提取出的管腔脏器50进行分割，在各平面20上，沿着在管腔脏器50的外侧设定的规定的凸面(例如，圆30)使之变形。S卩，CPUlOl计算沿着凸面(圆30)对处于管腔脏器50内部的规定范围中的各点P进行翻折的情况下的对应点Q，对所计算出的对应点Q赋予原始位置的像素值。这样，按照与进行分割的步骤相反的步骤对放置被坐标转换后的图像的各平面20进行合成，生成翻折体图像。并且，将翻折体图像从任意视点方向投影在投影面上，生成附加了阴影的翻折三维图像90，并显示于显示装置107。因此，由于如翻折衣服的袖口那样对管腔脏器50进行翻折，将内部的褶皱显示在外侧，因此容易观察管腔脏器50的内部。并且，由于沿着凸面进行翻折，因此隐藏在褶皱处的部位也被展开显示，变得容易观察。进而，被翻折的内侧褶皱，由于显示于通常的管腔脏器50的图像近傍，故而容易直观掌握翻折前的位置或形状，对医生等的诊断是有効的。另外，上述凸面也可以是包含与管腔脏器50的外侧表面相切的圆或者楕圆在内的任意曲面或者任意多角形中的一种。如果根据内表面的褶皱的状态选择适当的凸面，则能够生成容易观察的翻折三维图像。另外，不仅如上述例示那样进行虚拟内窥镜显示，还可以以各种显示形式对翻折三维图像90进行显示。例如如下这样的移动显示模式也很适合，该移动显示模式通过一边使上述凸面沿着上述管腔脏器的外侧表面依次移动，一边沿着凸面对管腔脏器50内部的各点进行坐标转换，从而生成多个翻折三维图像90，如运 动画面那样依次进行显示。采用移动显示模式，按照对管腔脏器50进行依次翻折的同时向进深方向前进的方式，使翻折图像进行显示，因此容易观察管腔脏器整体。另外，如下这样的表面变形模式也很适合，该表面变形模式通过使上述凸面的形状依次或者根据操作者的操作进行变化，并沿着凸面对管腔脏器50内部的各点进行坐标转换，从而生成翻折位置的表面形状不同的多个翻折三维图像90，并依次进行显示。在表面变形模式下，由于使翻折的形状改变为各种形状，因此能够显示褶皱的展开方式或视觉角度不同的多个翻折三维图像90。另外，也可以通过向喇叭形状的曲面投影管腔脏器的像素值，从而制作翻折体图像。以上，参照附图对本发明所涉及的图像处理装置的适当的实施方式进行了说明，但本发明并非限定于该例。显然本领域技术人员在本申请公开的技术思想范围内，还能够想到各种变更例或者修正例，应了解这些变更例或者修正例当然也属于本发明的技术范围内。


本发明提供一种图像处理装置，能够使管腔脏器的形状变形为翻折衣服的袖口那样的形状，生成使管腔脏器的一部分的内表面露出在外侧的翻折三维图像，并进行显示。图像处理装置(100)的CPU(101)，利用包含任意视线矢量(23)在内的多个平面(20)或者沿着管腔脏器(50)的中心线的多个平面对从体图像(40)中提取的管腔脏器(50)进行分割，在各平面(20)上，沿着在管腔脏器(50)的外侧设定的规定的凸面(例如圆30)对管腔脏器(50)内部的点进行坐标转换，对坐标转换后的对应点赋予原始位置的像素值。接着，以与对各平面(20)进行分割的步骤相反的步骤进行合成来生成翻折体图像，从任意的视点方向将该翻折体图像投影在投影面上，生成附加了阴影的翻折三维图像(90)并显示于显示装置(107)。