JPH0716240A - 画像内位置変換装置 - Google Patents
画像内位置変換装置Info
- Publication number
- JPH0716240A JPH0716240A JP5190725A JP19072593A JPH0716240A JP H0716240 A JPH0716240 A JP H0716240A JP 5190725 A JP5190725 A JP 5190725A JP 19072593 A JP19072593 A JP 19072593A JP H0716240 A JPH0716240 A JP H0716240A
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- JP
- Japan
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- image
- coordinate system
- coordinates
- coordinate
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ある画像が属する画像座標系の座標を、別の
画像座標系の座標に変換することができる画像内位置変
換装置を提供する。 【構成】 画像座標特定部１１は、画像撮影装置１で撮
影された各画像２内が属する画像座標系を特定し、その
画像座標系における画像２内に写し込まれた各指標点Ｍ
1 〜Ｍ4 の座標を特定する。仮想座標特定部１３は、仮
想的な座標系における各指標点Ｍ1 〜Ｍ4 の座標を特定
する。画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２
は、各画像座標系と仮想座標系とにおける各指標点Ｍ1
〜Ｍ4 の座標に基づいて、４次元Ａｆｆｉｎｅ変換で各
画像座標系／仮想座標系の各変換式を特定する。画像座
標系間座標変換式特定部１４は、各画像座標系に対する
変換式に基づいて、各画像座標系間の変換式を特定す
る。
画像座標系の座標に変換することができる画像内位置変
換装置を提供する。 【構成】 画像座標特定部１１は、画像撮影装置１で撮
影された各画像２内が属する画像座標系を特定し、その
画像座標系における画像２内に写し込まれた各指標点Ｍ
1 〜Ｍ4 の座標を特定する。仮想座標特定部１３は、仮
想的な座標系における各指標点Ｍ1 〜Ｍ4 の座標を特定
する。画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２
は、各画像座標系と仮想座標系とにおける各指標点Ｍ1
〜Ｍ4 の座標に基づいて、４次元Ａｆｆｉｎｅ変換で各
画像座標系／仮想座標系の各変換式を特定する。画像座
標系間座標変換式特定部１４は、各画像座標系に対する
変換式に基づいて、各画像座標系間の変換式を特定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、画像撮影装置で撮影
されたある画像が属する画像座標系の座標を、別の画像
座標系の座標に変換する画像内位置変換装置に係り、例
えば、Ｘ線ＣＴ装置や核磁気断層撮影装置（ＭＲＩ装
置）等で得られた画像上に写し出された病変部位と実際
に手術を施す位置との対応関係をモニタ上で確認できる
ようにした定位的脳手術支援装置等に用いる画像内位置
変換装置に関する。
されたある画像が属する画像座標系の座標を、別の画像
座標系の座標に変換する画像内位置変換装置に係り、例
えば、Ｘ線ＣＴ装置や核磁気断層撮影装置（ＭＲＩ装
置）等で得られた画像上に写し出された病変部位と実際
に手術を施す位置との対応関係をモニタ上で確認できる
ようにした定位的脳手術支援装置等に用いる画像内位置
変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等（以
下、これらを総称する場合には、単にＣＴ装置ともい
う）の画像診断技術の進展に伴い、例えば、頭蓋内の病
変部位が高精度で決定できるようになった。しかしなが
ら、決定された病変部位に手術操作を加える段階では、
解剖学的知識に基づいてＣＴ装置の画像と実際の手術位
置とのおおまかな対応関係を考えつつ、開頭位置の決
定、および病変部位の抽出等が行なわれる。このような
実際の手術操作位置とＣＴ装置の画像上の病変部位との
正確な対応関係を付けるために、例えば、特開昭62-327
号や特開平3-267054号公報等に開示されている装置があ
る。
下、これらを総称する場合には、単にＣＴ装置ともい
う）の画像診断技術の進展に伴い、例えば、頭蓋内の病
変部位が高精度で決定できるようになった。しかしなが
ら、決定された病変部位に手術操作を加える段階では、
解剖学的知識に基づいてＣＴ装置の画像と実際の手術位
置とのおおまかな対応関係を考えつつ、開頭位置の決
定、および病変部位の抽出等が行なわれる。このような
実際の手術操作位置とＣＴ装置の画像上の病変部位との
正確な対応関係を付けるために、例えば、特開昭62-327
号や特開平3-267054号公報等に開示されている装置があ
る。
【０００３】この内、特開平3-267054号公報等に開示さ
れている定位的脳手術支援装置では、複数個の指標点
（マーカー）を頭部に貼付してＣＴ装置で前記マーカー
を写し込んだ画像を撮影し、画像内に写し込まれたマー
カーのＣＴ座標系（画像座標系）での座標と、磁場ソー
スと手術用プローブに取り付けられた磁場センサーと３
次元デジタイザー等からなる３次元座標測定装置で測定
した前記マーカーの実空間上（ＭＳ座標系）の位置（座
標）とに基づいて、ＭＳ座標系から画像座標系への変換
式を求め、手術用プローブの先端のＭＳ座標上での位置
を３次元座標測定装置で測定し、その位置を前記変換式
を用いて画像座標系に変換し、プローブの先端位置をモ
ニタに表示されている画像に重畳表示して、手術操作位
置の特定等に役立てる。
れている定位的脳手術支援装置では、複数個の指標点
（マーカー）を頭部に貼付してＣＴ装置で前記マーカー
を写し込んだ画像を撮影し、画像内に写し込まれたマー
カーのＣＴ座標系（画像座標系）での座標と、磁場ソー
スと手術用プローブに取り付けられた磁場センサーと３
次元デジタイザー等からなる３次元座標測定装置で測定
した前記マーカーの実空間上（ＭＳ座標系）の位置（座
標）とに基づいて、ＭＳ座標系から画像座標系への変換
式を求め、手術用プローブの先端のＭＳ座標上での位置
を３次元座標測定装置で測定し、その位置を前記変換式
を用いて画像座標系に変換し、プローブの先端位置をモ
ニタに表示されている画像に重畳表示して、手術操作位
置の特定等に役立てる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。従来装置では、ＭＳ座標系から単一のＣＴ装置で
単一の方向から得られた画像が属する画像座標系への変
換のみが可能であり、例えば、あるＣＴ装置で撮影され
た画像上に重畳表示したプローブの先端の位置を、画像
座標系が異なる別のＣＴ装置で撮影した画像上に重畳表
示することができないという問題がある。
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。従来装置では、ＭＳ座標系から単一のＣＴ装置で
単一の方向から得られた画像が属する画像座標系への変
換のみが可能であり、例えば、あるＣＴ装置で撮影され
た画像上に重畳表示したプローブの先端の位置を、画像
座標系が異なる別のＣＴ装置で撮影した画像上に重畳表
示することができないという問題がある。
【０００５】しかし、単一のＣＴ装置により単一の方向
から得られた画像上に対するプローブの先端の表示のみ
では、手術中のオリエンテーションの認識が難しい場合
がある。
から得られた画像上に対するプローブの先端の表示のみ
では、手術中のオリエンテーションの認識が難しい場合
がある。
【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、ある画像が属する画像座標系の座標
を、別の画像座標系の座標に変換することができる画像
内位置変換装置を提供することを目的とする。
れたものであって、ある画像が属する画像座標系の座標
を、別の画像座標系の座標に変換することができる画像
内位置変換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、画像撮影装置で撮影されたある画像が
属する画像座標系の座標を、別の画像座標系の座標に変
換する画像内位置変換装置であって、前記画像撮影装置
で、空間内に配置された複数個の指標点を写し込んで撮
影された異なる画像座標系に属する複数枚の画像を記憶
する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された各
画像内に写し込まれた各指標点の、前記各画像が属する
画像座標系における座標を特定する画像座標特定手段
と、仮想座標系における前記各指標点の座標を特定する
仮想座標特定手段と、前記画像座標特定手段で特定され
た前記各画像座標系における前記各指標点の座標と、前
記仮想座標特定手段で特定された前記各指標点の座標と
に基づいて、前記各画像座標系と前記仮想座標系との各
変換式を特定する画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段と、前記各画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段で特定された各変換式に基づいて、各画像座標系
間の変換式を特定する画像座標系間座標変換式特定手段
とを備えたものである。
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、画像撮影装置で撮影されたある画像が
属する画像座標系の座標を、別の画像座標系の座標に変
換する画像内位置変換装置であって、前記画像撮影装置
で、空間内に配置された複数個の指標点を写し込んで撮
影された異なる画像座標系に属する複数枚の画像を記憶
する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された各
画像内に写し込まれた各指標点の、前記各画像が属する
画像座標系における座標を特定する画像座標特定手段
と、仮想座標系における前記各指標点の座標を特定する
仮想座標特定手段と、前記画像座標特定手段で特定され
た前記各画像座標系における前記各指標点の座標と、前
記仮想座標特定手段で特定された前記各指標点の座標と
に基づいて、前記各画像座標系と前記仮想座標系との各
変換式を特定する画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段と、前記各画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段で特定された各変換式に基づいて、各画像座標系
間の変換式を特定する画像座標系間座標変換式特定手段
とを備えたものである。
【０００８】
【作用】この発明の作用は次のとおりである。画像記憶
手段には、画像撮影装置で、空間内に配置された複数個
の指標点を写し込んで撮影された異なる画像座標系に属
する複数枚の画像が記憶されている。画像座標特定手段
は、画像記憶手段に記憶された各画像内に写し込まれた
各指標点の、前記各画像が属する画像座標系における座
標を特定する。仮想座標特定手段は、仮想座標系におけ
る前記各指標点の座標を特定する。画像座標系／仮想座
標系座標変換式特定手段は、画像座標特定手段で特定さ
れた各画像座標系における各指標点の座標と、仮想座標
特定手段で特定された各指標点の座標とに基づいて、各
画像座標系と仮想座標系との（各画像座標系ごとの）各
変換式を特定する。画像座標系間座標変換式特定手段
は、各画像座標系／仮想座標系座標変換式特定手段で特
定されたある画像座標系に対する変換式と別の画像座標
系に対する変換式とに基づいて、それら画像座標系間の
変換式を特定する。他の画像座標系間の変換式も同様に
特定する。すなわち、各画像座標系間の変換式を任意に
設定される仮想座標系を仲介として特定するものであ
る。
手段には、画像撮影装置で、空間内に配置された複数個
の指標点を写し込んで撮影された異なる画像座標系に属
する複数枚の画像が記憶されている。画像座標特定手段
は、画像記憶手段に記憶された各画像内に写し込まれた
各指標点の、前記各画像が属する画像座標系における座
標を特定する。仮想座標特定手段は、仮想座標系におけ
る前記各指標点の座標を特定する。画像座標系／仮想座
標系座標変換式特定手段は、画像座標特定手段で特定さ
れた各画像座標系における各指標点の座標と、仮想座標
特定手段で特定された各指標点の座標とに基づいて、各
画像座標系と仮想座標系との（各画像座標系ごとの）各
変換式を特定する。画像座標系間座標変換式特定手段
は、各画像座標系／仮想座標系座標変換式特定手段で特
定されたある画像座標系に対する変換式と別の画像座標
系に対する変換式とに基づいて、それら画像座標系間の
変換式を特定する。他の画像座標系間の変換式も同様に
特定する。すなわち、各画像座標系間の変換式を任意に
設定される仮想座標系を仲介として特定するものであ
る。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る画像内位
置変換装置を組み込んだ定位的脳手術支援装置の構成を
示すブロック図である。
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る画像内位
置変換装置を組み込んだ定位的脳手術支援装置の構成を
示すブロック図である。
【００１０】図中、符号１は各種の画像撮影装置であ
り、この画像撮影装置１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置、ポジトロンＣＴ装置等で構成されている。各
画像撮影装置１では、図２に示すように、被検者Ｍの任
意の位置に貼付された指標点（マーカー）Ｍ1 〜Ｍ4 を
写し込むように単数枚または複数枚の画像２が撮影され
る。例えば、画像撮影装置１1 では、図３（ａ）に示す
ような方向で断層画像が撮影され、画像撮影装置１2 で
は、図３（ｂ）に示すような方向で断層画像が撮影さ
れ、画像撮影装置１3 では、図３（ｃ）に示すような方
向で断層画像が撮影される。撮影された画像を図４に示
す。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、各画像２1 、２
2 、２3 にそれぞれマーカーＭ1 〜Ｍ4 が写し込まれる
ように画像が撮影される。撮影された各画像２1 〜２n
は、例えば、固体撮影素子（ＣＣＤ）カメラやイメージ
スキャナ等の画像読み取り装置（図示せず）で読み取ら
れて画像記憶手段としてのメモリ３に記憶される。ま
た、画像撮影装置１から直接画像データを転送してメモ
リ３に記憶するようにしてもよい。そして、メモリ３に
記憶された各画像２は、表示制御部４によりモニタ５に
表示される。なお、マーカーＭ1 〜Ｍ4 は、例えば、ポ
リエチレンチューブに造影剤を注入して構成されてい
る。
り、この画像撮影装置１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置、ポジトロンＣＴ装置等で構成されている。各
画像撮影装置１では、図２に示すように、被検者Ｍの任
意の位置に貼付された指標点（マーカー）Ｍ1 〜Ｍ4 を
写し込むように単数枚または複数枚の画像２が撮影され
る。例えば、画像撮影装置１1 では、図３（ａ）に示す
ような方向で断層画像が撮影され、画像撮影装置１2 で
は、図３（ｂ）に示すような方向で断層画像が撮影さ
れ、画像撮影装置１3 では、図３（ｃ）に示すような方
向で断層画像が撮影される。撮影された画像を図４に示
す。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、各画像２1 、２
2 、２3 にそれぞれマーカーＭ1 〜Ｍ4 が写し込まれる
ように画像が撮影される。撮影された各画像２1 〜２n
は、例えば、固体撮影素子（ＣＣＤ）カメラやイメージ
スキャナ等の画像読み取り装置（図示せず）で読み取ら
れて画像記憶手段としてのメモリ３に記憶される。ま
た、画像撮影装置１から直接画像データを転送してメモ
リ３に記憶するようにしてもよい。そして、メモリ３に
記憶された各画像２は、表示制御部４によりモニタ５に
表示される。なお、マーカーＭ1 〜Ｍ4 は、例えば、ポ
リエチレンチューブに造影剤を注入して構成されてい
る。
【００１１】図１の一点鎖線で示す部分は、この発明に
係る画像内位置変換装置であり、この画像内位置変換装
置１０の各部の構成を、画像内位置変換手順に従って以
下に詳述する。
係る画像内位置変換装置であり、この画像内位置変換装
置１０の各部の構成を、画像内位置変換手順に従って以
下に詳述する。
【００１２】画像座標特定部１１は、各画像２1 〜２n
が属する画像座標系をそれぞれ特定し、それらの画像座
標系におけるマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標を特定する。ま
ず、各画像２1 〜２n が属する画像座標系をそれぞれ特
定する。ここで、画像座標系とは、画像撮影装置１1 〜
１n が持つ座標系を基準として特定してもよいし、モニ
タ５の座標系を基準にして特定してもよい。例えば、画
像２1 について、断層面をＸ−Ｙ平面とし、断層方向を
Ｚ軸とし、特定の断層画像（例えば、図３（ａ）、図４
（ａ）に示す断層画像２11）の中心点を原点とすること
により、画像２1 が属する画像座標系を特定する。な
お、原点を含む断層画像の設定は入力装置６から行なわ
れる。また、画像２2 および２3 についても、断層面を
Ｘ−Ｙ平面とし、断層方向をＺ軸とし、図３（ｂ）、図
４（ｂ）および図３（ｃ）図４（ｃ）に示す断層画像２
21、２31の中心点を原点とすることにより、画像２2 、
２3 が属する画像座標系を特定する。このように、各画
像２1 〜２n が属する画像座標系をそれぞれ特定する。
なお、上記では各画像座標系を直交座標系として特定し
たが、斜交座標系で特定してもよい。
が属する画像座標系をそれぞれ特定し、それらの画像座
標系におけるマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標を特定する。ま
ず、各画像２1 〜２n が属する画像座標系をそれぞれ特
定する。ここで、画像座標系とは、画像撮影装置１1 〜
１n が持つ座標系を基準として特定してもよいし、モニ
タ５の座標系を基準にして特定してもよい。例えば、画
像２1 について、断層面をＸ−Ｙ平面とし、断層方向を
Ｚ軸とし、特定の断層画像（例えば、図３（ａ）、図４
（ａ）に示す断層画像２11）の中心点を原点とすること
により、画像２1 が属する画像座標系を特定する。な
お、原点を含む断層画像の設定は入力装置６から行なわ
れる。また、画像２2 および２3 についても、断層面を
Ｘ−Ｙ平面とし、断層方向をＺ軸とし、図３（ｂ）、図
４（ｂ）および図３（ｃ）図４（ｃ）に示す断層画像２
21、２31の中心点を原点とすることにより、画像２2 、
２3 が属する画像座標系を特定する。このように、各画
像２1 〜２n が属する画像座標系をそれぞれ特定する。
なお、上記では各画像座標系を直交座標系として特定し
たが、斜交座標系で特定してもよい。
【００１３】次に、メモリ３に記憶されている各画像２
1 〜２n を読み出し、各座標系におけるマーカーＭ1 〜
Ｍ4 の座標を特定する。例えば、画像２1 に写されたマ
ーカーＭ3 については、図５に示すように、上述の画像
２1 が属する画像座標系において、断層画像２1 内で
Ｘ、Ｙ座標を特定し、原点Ｏを含む断層画像から何枚目
の断層画像にマーカーＭ3 が写っているかと、断層厚さ
等の情報によりＺ座標を特定する。このとき、原点Ｏを
含む断層画像から何枚目の断層画像にマーカーＭ3 が写
っているかの情報は、原点Ｏを含む断層画像（画像座標
系）が特定されているので、容易に検出することができ
る。また、断層厚さは、入力装置６から設定される。
1 〜２n を読み出し、各座標系におけるマーカーＭ1 〜
Ｍ4 の座標を特定する。例えば、画像２1 に写されたマ
ーカーＭ3 については、図５に示すように、上述の画像
２1 が属する画像座標系において、断層画像２1 内で
Ｘ、Ｙ座標を特定し、原点Ｏを含む断層画像から何枚目
の断層画像にマーカーＭ3 が写っているかと、断層厚さ
等の情報によりＺ座標を特定する。このとき、原点Ｏを
含む断層画像から何枚目の断層画像にマーカーＭ3 が写
っているかの情報は、原点Ｏを含む断層画像（画像座標
系）が特定されているので、容易に検出することができ
る。また、断層厚さは、入力装置６から設定される。
【００１４】このようにして、各画像２1 〜２n に属す
る画像座標系において、各画像２1〜２n にそれぞれ写
っているマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標（ｘij，ｙij，
ｘij）（但し、ｉは各画像に対応し、ｉ＝１〜ｎ、ｊは
各マーカーに対応し、ｊ＝１〜４）を特定する。このと
き、例えば、同じマーカーＭ1 であっても、画像２1 の
属する画像座標系における座標（ｘ11，ｙ11，ｚ11）
と、画像２2 の属する画像座標系における座標（ｘ21，
ｙ21，ｚ21）とは、それぞれの座標系が異なるので、一
致しない。特定された座標（ｘij，ｙij，ｘij）は、画
像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２に与えられ
る。
る画像座標系において、各画像２1〜２n にそれぞれ写
っているマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標（ｘij，ｙij，
ｘij）（但し、ｉは各画像に対応し、ｉ＝１〜ｎ、ｊは
各マーカーに対応し、ｊ＝１〜４）を特定する。このと
き、例えば、同じマーカーＭ1 であっても、画像２1 の
属する画像座標系における座標（ｘ11，ｙ11，ｚ11）
と、画像２2 の属する画像座標系における座標（ｘ21，
ｙ21，ｚ21）とは、それぞれの座標系が異なるので、一
致しない。特定された座標（ｘij，ｙij，ｘij）は、画
像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２に与えられ
る。
【００１５】仮想座標特定部１３は、仮想的な座標系を
決め、その仮想座標系におけるマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座
標を特定する。まず、仮想的な座標系を決める。ここ
で、仮想座標系は、実空間内において何を基準にして決
めてもよい。例えば、従来例（特開平3-267054号公報)
に開示されている、磁場ソース、手術用プローブに取り
付けられた磁場センサー、３次元デジタイザ等からなる
３次元座標測定装置７における磁場ソースの中心点を原
点としたＭＳ座標系を仮想的な座標系として決めたとす
る。
決め、その仮想座標系におけるマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座
標を特定する。まず、仮想的な座標系を決める。ここ
で、仮想座標系は、実空間内において何を基準にして決
めてもよい。例えば、従来例（特開平3-267054号公報)
に開示されている、磁場ソース、手術用プローブに取り
付けられた磁場センサー、３次元デジタイザ等からなる
３次元座標測定装置７における磁場ソースの中心点を原
点としたＭＳ座標系を仮想的な座標系として決めたとす
る。
【００１６】このとき、その仮想座標系におけるマーカ
ーＭ1 〜Ｍ4 の座標は、固定された被検者に貼付された
マーカーＭ1 〜Ｍ4 をプローブの先端で指し、仮想的座
標系（ＭＳ座標系）における各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の座
標（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）（但し、ｊは各マーカーに対応
し、ｊ＝１〜４）を、磁場センサーが受信した磁場ソー
スからの磁場の受信強度等に基づいて演算部８が特定す
る。特定された座標（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）は、画像座標
系／仮想座標系座標変換式特定部１２に与えられる。
ーＭ1 〜Ｍ4 の座標は、固定された被検者に貼付された
マーカーＭ1 〜Ｍ4 をプローブの先端で指し、仮想的座
標系（ＭＳ座標系）における各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の座
標（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）（但し、ｊは各マーカーに対応
し、ｊ＝１〜４）を、磁場センサーが受信した磁場ソー
スからの磁場の受信強度等に基づいて演算部８が特定す
る。特定された座標（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）は、画像座標
系／仮想座標系座標変換式特定部１２に与えられる。
【００１７】画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部
１２は、画像座標特定部１１で特定された各画像座標系
における各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標（ｘij，ｙij，ｘ
ij）と、仮想座標特定部１３で特定された各マーカーＭ
1 〜Ｍ4 の座標（Ｘj ，Ｙj，Ｚj ）とに基づいて、各
画像座標系と仮想座標系との各変換式を特定する。例え
ば、仮想座標系から画像２1 が属する画像座標系への変
換を、各座標系で特定したマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標
（ｘ1j，ｙ1j，ｘ1j）と（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj）を用いて
４次元Ａｆｆｉｎｅ（アフィン）変換で表すと、次式の
ようになる。
１２は、画像座標特定部１１で特定された各画像座標系
における各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標（ｘij，ｙij，ｘ
ij）と、仮想座標特定部１３で特定された各マーカーＭ
1 〜Ｍ4 の座標（Ｘj ，Ｙj，Ｚj ）とに基づいて、各
画像座標系と仮想座標系との各変換式を特定する。例え
ば、仮想座標系から画像２1 が属する画像座標系への変
換を、各座標系で特定したマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標
（ｘ1j，ｙ1j，ｘ1j）と（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj）を用いて
４次元Ａｆｆｉｎｅ（アフィン）変換で表すと、次式の
ようになる。
【００１８】
【数１】
【００１９】ここで、Ｔ1 は、変換行列を表し、この変
換行列Ｔ1 は、上式（１）から次式のようになる。
換行列Ｔ1 は、上式（１）から次式のようになる。
【００２０】
【数２】
【００２１】各座標（ｘ1j，ｙ1j，ｘ1j）、（Ｘj ，Ｙ
j ，Ｚj ）は、画像座標特定部１１、仮想座標特定部１
３により特定されているので、変換行列Ｔ1 を求めるこ
とができる。
j ，Ｚj ）は、画像座標特定部１１、仮想座標特定部１
３により特定されているので、変換行列Ｔ1 を求めるこ
とができる。
【００２２】同様にして、仮想座標系から画像２2 〜２
n が属する画像座標系への変換式を４次元Ａｆｆｉｎｅ
変換で表し、各変換行列Ｔ2 〜Ｔn を求める。求めた各
変換行列Ｔ1 〜Ｔn は、画像座標系間座標変換式特定部
１４に与えられる。
n が属する画像座標系への変換式を４次元Ａｆｆｉｎｅ
変換で表し、各変換行列Ｔ2 〜Ｔn を求める。求めた各
変換行列Ｔ1 〜Ｔn は、画像座標系間座標変換式特定部
１４に与えられる。
【００２３】画像座標系間座標変換式特定部１４は、各
画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２で特定さ
れた各変換式に基づいて、各画像座標系間の変換式を特
定する。例えば、仮想座標系での任意の点の座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）を、画像２k （ｋ＝１〜ｎ）が属する画像座標
系の座標（ｘk ，ｙk ，ｚk ）に変換する場合には、上
式（１）から次式のように表すことができる。 （ｘk ，ｙk ，ｚk ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＊Ｔk …… （３）
画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部１２で特定さ
れた各変換式に基づいて、各画像座標系間の変換式を特
定する。例えば、仮想座標系での任意の点の座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）を、画像２k （ｋ＝１〜ｎ）が属する画像座標
系の座標（ｘk ，ｙk ，ｚk ）に変換する場合には、上
式（１）から次式のように表すことができる。 （ｘk ，ｙk ，ｚk ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＊Ｔk …… （３）
【００２４】同様に、仮想座標系での任意の点の座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、画像２l （ｌ＝１〜ｎ）が属する画
像座標系の座標（ｘl ，ｙl ，ｚl ）に変換する場合に
は次式で表すことができる。 （ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＊Ｔl …… （４）
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、画像２l （ｌ＝１〜ｎ）が属する画
像座標系の座標（ｘl ，ｙl ，ｚl ）に変換する場合に
は次式で表すことができる。 （ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＊Ｔl …… （４）
【００２５】ここで、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）は、（４）式
から次式で表すことができる。 （Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＝（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊Ｔl -1 ……（５） （３）式の（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）に（５）式を代入してや
ると、次式となる。 （ｘk ，ｙk ，ｚk ，１）＝（（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊Ｔl -1）＊Ｔk ＝（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊（Ｔl -1＊Ｔk ） ……（６） ここで、Ｔk 、Ｔl は、既に求められており、Ｔ
l -1は、Ｔl から求めることができるので、画像２l が
属する画像座標系での任意の点の座標（ｘl ，ｙl ，ｚ
l ）を、画像２k が属する画像座標系の座標（ｘk ，ｙ
k ，ｚk ）に変換することができる。
から次式で表すことができる。 （Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）＝（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊Ｔl -1 ……（５） （３）式の（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）に（５）式を代入してや
ると、次式となる。 （ｘk ，ｙk ，ｚk ，１）＝（（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊Ｔl -1）＊Ｔk ＝（ｘl ，ｙl ，ｚl ，１）＊（Ｔl -1＊Ｔk ） ……（６） ここで、Ｔk 、Ｔl は、既に求められており、Ｔ
l -1は、Ｔl から求めることができるので、画像２l が
属する画像座標系での任意の点の座標（ｘl ，ｙl ，ｚ
l ）を、画像２k が属する画像座標系の座標（ｘk ，ｙ
k ，ｚk ）に変換することができる。
【００２６】例えば、３次元座標測定装置７によりＭＳ
座標系におけるプローブの先端位置の座標が特定される
と、演算部８により、その座標が、画像２1 が属する画
像座標系の座標（ｘ1j，ｙ1j，ｚ1j）に変換され、表示
制御部４により、モニタ５に表示されている画像２1 に
プローブの先端位置が重畳表示される。このとき、従来
例では、他の画像２2 〜２n には、プローブの先端位置
は表示されない。しかし、この実施例では、画像２1 が
属する画像座標系におけるプローブの座標（ｘ1j，
ｙ1j，ｚ1j）に基づいて、他の画像２2 〜２n が属する
画像座標系におけるプローブ先端位置の座標（ｘij，ｙ
ij，ｚij）を求めることができので、図６に示すよう
に、各画像２1 〜２n （図では、２1 〜２3 を示してい
る）上にそれぞれプローブの先端位置Ｓ（「×」で示
す）を重畳表示することができる。
座標系におけるプローブの先端位置の座標が特定される
と、演算部８により、その座標が、画像２1 が属する画
像座標系の座標（ｘ1j，ｙ1j，ｚ1j）に変換され、表示
制御部４により、モニタ５に表示されている画像２1 に
プローブの先端位置が重畳表示される。このとき、従来
例では、他の画像２2 〜２n には、プローブの先端位置
は表示されない。しかし、この実施例では、画像２1 が
属する画像座標系におけるプローブの座標（ｘ1j，
ｙ1j，ｚ1j）に基づいて、他の画像２2 〜２n が属する
画像座標系におけるプローブ先端位置の座標（ｘij，ｙ
ij，ｚij）を求めることができので、図６に示すよう
に、各画像２1 〜２n （図では、２1 〜２3 を示してい
る）上にそれぞれプローブの先端位置Ｓ（「×」で示
す）を重畳表示することができる。
【００２７】ところで、上述では、仮想的な座標系とし
てＭＳ座標系を用いたが、他の座標系を仮想的な座標系
としてもよい。以下に、仮想的な座標系を特定する方法
をいくつか説明する。まず、各画像２1 〜２n に写され
た４個のマーカーＭ1 〜Ｍ4 を用いて、仮想的な座標系
を作成する場合を説明する。同一平面上にないマーカー
Ｍ1 〜Ｍ4 の画像座標系での座標（ｘij，ｙij，ｚij）
を用い、マーカーＭ1 を原点とし、Ｍ1 からＭ2 、Ｍ1
からＭ3 、Ｍ1 からＭ4 への方向性を有する線形独立な
ベクトルｉ、ｊ、ｋを作成し、各ベクトルで張られる座
標空間を仮想的な座標系とする。
てＭＳ座標系を用いたが、他の座標系を仮想的な座標系
としてもよい。以下に、仮想的な座標系を特定する方法
をいくつか説明する。まず、各画像２1 〜２n に写され
た４個のマーカーＭ1 〜Ｍ4 を用いて、仮想的な座標系
を作成する場合を説明する。同一平面上にないマーカー
Ｍ1 〜Ｍ4 の画像座標系での座標（ｘij，ｙij，ｚij）
を用い、マーカーＭ1 を原点とし、Ｍ1 からＭ2 、Ｍ1
からＭ3 、Ｍ1 からＭ4 への方向性を有する線形独立な
ベクトルｉ、ｊ、ｋを作成し、各ベクトルで張られる座
標空間を仮想的な座標系とする。
【００２８】具体的には、例えば、画像２1 に写された
マーカーＭ1 〜Ｍ4 の画像２1 が属する画像座標系での
座標（ｘ1j，ｙ1j，ｚ1j）を用いて各ベクトルｉ、ｊ、
ｋを表すと、次式のようになる。
マーカーＭ1 〜Ｍ4 の画像２1 が属する画像座標系での
座標（ｘ1j，ｙ1j，ｚ1j）を用いて各ベクトルｉ、ｊ、
ｋを表すと、次式のようになる。
【００２９】
【数３】
【００３０】これらのベクトルｉ、ｊ、ｋを仮想的な座
標系における単位ベクトルとすると、 原点（ｘ11，ｙ11，ｚ11）＝（０，０，０） ｉ＝（ａX ，ａY ，ａZ ）＝（１，０，０） ｊ＝（ｂX ，ｂY ，ｂZ ）＝（０，１，０） ｋ＝（ｃX ，ｃY ，ｃZ ）＝（０，０，１） となり、画像座標系での各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の位置
は、 Ｍ1 ＝（ｘ11，ｙ11，ｚ11）＝（０，０，０） Ｍ2 ＝（ｘ12，ｙ12，ｚ12）＝（１，０，０） Ｍ3 ＝（ｘ13，ｙ13，ｚ13）＝（０，１，０） Ｍ4 ＝（ｘ14，ｙ14，ｚ14）＝（０，０，１） となる。従って、仮想的な座標系から画像２1 が属する
画像座標系への変換を次式で表すことができる。
標系における単位ベクトルとすると、 原点（ｘ11，ｙ11，ｚ11）＝（０，０，０） ｉ＝（ａX ，ａY ，ａZ ）＝（１，０，０） ｊ＝（ｂX ，ｂY ，ｂZ ）＝（０，１，０） ｋ＝（ｃX ，ｃY ，ｃZ ）＝（０，０，１） となり、画像座標系での各マーカーＭ1 〜Ｍ4 の位置
は、 Ｍ1 ＝（ｘ11，ｙ11，ｚ11）＝（０，０，０） Ｍ2 ＝（ｘ12，ｙ12，ｚ12）＝（１，０，０） Ｍ3 ＝（ｘ13，ｙ13，ｚ13）＝（０，１，０） Ｍ4 ＝（ｘ14，ｙ14，ｚ14）＝（０，０，１） となる。従って、仮想的な座標系から画像２1 が属する
画像座標系への変換を次式で表すことができる。
【００３１】
【数４】
【００３２】また、画像２2 に写されたマーカーＭ1 〜
Ｍ4 の画像２2 が属する画像座標系での座標（ｘ2j，ｙ
2j，ｚ2j）を用いて作成した各ベクトルｉ、ｊ、ｋで張
られる座用空間を仮想座標系として、仮想的な座標系か
ら画像２1 が属する画像座標系への変換式を表すと、次
式のようになる。
Ｍ4 の画像２2 が属する画像座標系での座標（ｘ2j，ｙ
2j，ｚ2j）を用いて作成した各ベクトルｉ、ｊ、ｋで張
られる座用空間を仮想座標系として、仮想的な座標系か
ら画像２1 が属する画像座標系への変換式を表すと、次
式のようになる。
【００３３】
【数５】
【００３４】画像２1 が属する画像座標系と、画像２2
が属する画像座標系とは一致しないが、各画像座標系で
のマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標を用いて作成した各ベクト
ルｉ、ｊ、ｋは同じ方向性を示しているので、それらの
ベクトルｉ、ｊ、ｋで張られる座標空間（仮想座標系）
は同じ座標系を示すことになる。
が属する画像座標系とは一致しないが、各画像座標系で
のマーカーＭ1 〜Ｍ4 の座標を用いて作成した各ベクト
ルｉ、ｊ、ｋは同じ方向性を示しているので、それらの
ベクトルｉ、ｊ、ｋで張られる座標空間（仮想座標系）
は同じ座標系を示すことになる。
【００３５】次に、画像２1 〜２n に写された３点のマ
ーカーＭ1 〜Ｍ3 を用いて、仮想的な座標系を作成する
場合を説明する。同一直線上にないマーカーＭ1 〜Ｍ3
の画像座標系での座標（ｘik，ｙik，ｚik）（但し、ｋ
はマーカーに対応し、ｋ＝１〜３）を用い、マーカーＭ
1 を原点とし、以下のように線形独立なベクトルｉ、
ｊ、ｋを作成し、各ベクトルで張られる座標空間を仮想
的な座標系とする。
ーカーＭ1 〜Ｍ3 を用いて、仮想的な座標系を作成する
場合を説明する。同一直線上にないマーカーＭ1 〜Ｍ3
の画像座標系での座標（ｘik，ｙik，ｚik）（但し、ｋ
はマーカーに対応し、ｋ＝１〜３）を用い、マーカーＭ
1 を原点とし、以下のように線形独立なベクトルｉ、
ｊ、ｋを作成し、各ベクトルで張られる座標空間を仮想
的な座標系とする。
【００３６】まず、Ｍ1 からＭ2 、Ｍ1 からＭ3 への方
向性を有するベクトルｌ、ｓと、ベクトルｌとベクトル
ｓの外積で求められるベクトルｎ、ベクトルｎとベクト
ルｌの外積で求められるベクトルｍを作成する。これを
次式に示す。
向性を有するベクトルｌ、ｓと、ベクトルｌとベクトル
ｓの外積で求められるベクトルｎ、ベクトルｎとベクト
ルｌの外積で求められるベクトルｍを作成する。これを
次式に示す。
【００３７】
【数６】
【００３８】次に、ベクトルｌ、ｍ、ｎをそれぞれの長
さで割ったベクトルをｉ、ｊ、ｋとする。これを以下に
示す。 ｉ＝ｌ／｜ｌ｜ ｊ＝ｍ／｜ｍ｜ ｋ＝ｎ／｜ｎ｜ 原点をＭ1 とし、線形独立なベクトルｉ、ｊ、ｋで張ら
れる直交座標空間を仮想的な座標系とする。なお、上述
のｉ、ｊ、ｋを作成する手順を図７に示す。図７（ａ）
は、ベクトルｌ、ｓを示し、図７（ｂ）は、ベクトル
ｌ、ｓから作成されたベクトルｎを示し、図７（ｃ）
は、ベクトルｎ、ｌから作成されたベクトルｍを示し、
図７（ｄ）は、ベクトルｉ、ｊ、ｋを示す。
さで割ったベクトルをｉ、ｊ、ｋとする。これを以下に
示す。 ｉ＝ｌ／｜ｌ｜ ｊ＝ｍ／｜ｍ｜ ｋ＝ｎ／｜ｎ｜ 原点をＭ1 とし、線形独立なベクトルｉ、ｊ、ｋで張ら
れる直交座標空間を仮想的な座標系とする。なお、上述
のｉ、ｊ、ｋを作成する手順を図７に示す。図７（ａ）
は、ベクトルｌ、ｓを示し、図７（ｂ）は、ベクトル
ｌ、ｓから作成されたベクトルｎを示し、図７（ｃ）
は、ベクトルｎ、ｌから作成されたベクトルｍを示し、
図７（ｄ）は、ベクトルｉ、ｊ、ｋを示す。
【００３９】なお、仮想的な座標系は、各画像座標系間
の変換式を特定するための仲介としての機能、すなわ
ち、各画像座標系からみて同じ座標系であれば、上述以
外の方法で特定してもよい。
の変換式を特定するための仲介としての機能、すなわ
ち、各画像座標系からみて同じ座標系であれば、上述以
外の方法で特定してもよい。
【００４０】また、仮想的な座標系から画像座標系への
変換は、上述の方法以外であってもよい。
変換は、上述の方法以外であってもよい。
【００４１】さらに、同じ断層撮影装置で撮影された画
像であっても、撮影された方向が違うこと等により、そ
れぞれの画像が属する画像座標系が違う場合の各画像座
標系間の変換も行なうことができる。
像であっても、撮影された方向が違うこと等により、そ
れぞれの画像が属する画像座標系が違う場合の各画像座
標系間の変換も行なうことができる。
【００４２】また、上述の実施例では、定位的脳手術支
援装置に組み込んだ場合について説明したが、その他の
画像座標系間の座標の変換を行なう場合に適用すること
もできる。
援装置に組み込んだ場合について説明したが、その他の
画像座標系間の座標の変換を行なう場合に適用すること
もできる。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、ある画像の属する画像座標系と別の画像が
属する画像座標系とを仮想的な座標系を介して変換可能
に構成したことにより、この画像内位置変換装置を、例
えば、定位的脳手術支援装置に組み込めば、ある画像座
標系の画像上に表示された任意点に対応する対応点を他
の画像座標系の画像上に重畳表示することできるので、
手術中のオリエンテーションの認識を容易にすることが
できる。
明によれば、ある画像の属する画像座標系と別の画像が
属する画像座標系とを仮想的な座標系を介して変換可能
に構成したことにより、この画像内位置変換装置を、例
えば、定位的脳手術支援装置に組み込めば、ある画像座
標系の画像上に表示された任意点に対応する対応点を他
の画像座標系の画像上に重畳表示することできるので、
手術中のオリエンテーションの認識を容易にすることが
できる。
【図１】この発明の一実施例に係る画像内位置変換装置
を組み込んだ定位的脳手術支援装置の構成を示すブロッ
ク図である。
を組み込んだ定位的脳手術支援装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図２】被検者に貼付されたマーカーの位置を示す図で
ある。
ある。
【図３】各画像撮影装置で撮影される画像の断層方向を
示す図である。
示す図である。
【図４】各画像撮影装置で撮影された画像を示す図であ
る。
る。
【図５】画像座標系におけるマーカーの座標を特定する
手順を説明する図である。
手順を説明する図である。
【図６】各画像にプローブの先端位置を重畳表示した状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図７】３個のマーカーから仮想座標系を特定する手順
を示す図である。
を示す図である。
１1 〜１n … 画像撮影装置 ２1 〜２n … 画像 ３ … メモリ（画像記憶手段） １１ … 画像座標特定部（画像座標特定手段） １２ … 仮想座標特定部（仮想座標特定手段） １３ … 画像座標系／仮想座標系座標変換式特定部 （画像座標系／仮想座標系座標変換式特定手段） １４ … 画像座標系間座標変換式特定部 （画像座標系間座標変換式特定手段） Ｍ1 〜Ｍ4 … マーカー（指標点）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 3/00 8420−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/66 ３６０
Claims (1)
- 【請求項１】 画像撮影装置で撮影されたある画像が属
する画像座標系の座標を、別の画像座標系の座標に変換
する画像内位置変換装置であって、前記画像撮影装置
で、空間内に配置された複数個の指標点を写し込んで撮
影された異なる画像座標系に属する複数枚の画像を記憶
する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された各
画像内に写し込まれた各指標点の、前記各画像が属する
画像座標系における座標を特定する画像座標特定手段
と、仮想座標系における前記各指標点の座標を特定する
仮想座標特定手段と、前記画像座標特定手段で特定され
た前記各画像座標系における前記各指標点の座標と、前
記仮想座標特定手段で特定された前記各指標点の座標と
に基づいて、前記各画像座標系と前記仮想座標系との各
変換式を特定する画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段と、前記各画像座標系／仮想座標系座標変換式特
定手段で特定された各変換式に基づいて、各画像座標系
間の変換式を特定する画像座標系間座標変換式特定手段
とを備えたことを特徴とする画像内位置変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190725A JPH0716240A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 画像内位置変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190725A JPH0716240A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 画像内位置変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716240A true JPH0716240A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=16262775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5190725A Pending JPH0716240A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 画像内位置変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716240A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001224586A (ja) * | 2000-02-11 | 2001-08-21 | Toshiba Corp | 画像マッピング方法及びシステム |
| WO2007102509A1 (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Imagnosis Inc. | 医用画像の処理方法 |
| JP2008080131A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Accuray Inc | ４次元イメージングデータを用いた放射線治療計画 |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP5190725A patent/JPH0716240A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001224586A (ja) * | 2000-02-11 | 2001-08-21 | Toshiba Corp | 画像マッピング方法及びシステム |
| JP2011078822A (ja) * | 2000-02-11 | 2011-04-21 | Toshiba Corp | 画像マッピング方法及びシステム |
| WO2007102509A1 (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Imagnosis Inc. | 医用画像の処理方法 |
| JPWO2007102509A1 (ja) * | 2006-03-09 | 2009-07-23 | イマグノーシス株式会社 | 医用画像の処理方法 |
| JP2008080131A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Accuray Inc | ４次元イメージングデータを用いた放射線治療計画 |
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