機能一覧
 入力
 表示
 画像処理・加工
 ポリゴン処理・加工
 計測
 出力
 拡張機能:粒子空隙解析
 拡張機能:配向・方向解析
Molcer Plus の技術
 GPGPU による超高速演算
 3Dプリンタ用ファイル作成における問題点解決手法
 3次元画像処理のための数学アルゴリズム
バージョン履歴

機能一覧

工業製品から生物標本まで。どんなものでも美しく、快適操作でおみせします。
3D化したさまざまな物体を、表示・加工・計測するためのソフトウェアです。

入力

  • CTスキャンや MRI から得られた連続断面画像を読みこめます。
    対応フォーマットは TIFF, DICOM, JPEG, PNG, BMP です。
  • PCの能力を超えるばあい、データ量を減らして読みこみます。
  • 連続断面画像のほかにSTLファイルも読みこめます。

表示

Moilce Plus 表示説明
連続断面画像を3Dオブジェクトに変換し、ボリュームレンダリングします。
閾値を設定したサーフェイスレンダリングもできます。

Molcer Plus表示(貝)
自由な位置・角度で切断できます。
サーフェイスレンダリングのときは、切断面の擬似カラー表示ができます。
オブジェクトが不透明のときは、切断された領域を半透明で表示できます。

  • 3Dオブジェクトの透過表示(ボリュームレンダリング)
  • 3Dオブジェクトの外形表示(サーフェイスレンダリング)
  • ポリゴンデータ(サーフェイスレンダリングおよびSTL)の、描画方法・色の変更・表示切り替え
  • スケールバーの表示
  • 複数の3Dオブジェクトを並べて表示・同時操作可能

ボクセル処理・加工

Molcer Plus画像処理・加工(部品)
内部構造を計測・解析しやすくするため、ボクセルデータを修正できます。

  • 指定範囲内のボクセル値を 増減 / 平滑化 / コントラスト変更
  • ひとつながりの領域を選択して削除(複数個可能)
  • 空隙を埋める
  • 切断面上のボクセル値を削除(通称「斬鉄剣機能」)
  • ボクセルデータ全体の 平滑化 / エッジ強調 / モルフォロジー演算
  • つながった粒子や空隙(気泡など)を自動で分割

ポリゴン処理・加工

Molcer Plus画像処理・加工(魚)
3Dプリンター用にポリゴンデータを加工できます。

  • 形状を保持したままでのポリゴン数削減
  • 切断平面によるポリゴンの切断

計測

Molcer Plus計測説明
長さ・角度・体積など各種計測ができます。

  • 点 / 線 / 面間の距離や角度
  • 直線 / 平面 / 球 / 円柱 / 円錐へのあてはめ、それにより作成した点・軸・面をもちいた距離や角度
  • ランドマーク登録機能
  • 平行平面を用いた距離(バーチャルノギス)
  • ひとつながりの領域の 体積 / 表面積 / 重心
  • 任意の選択した面の表面積、重心を測定
  • 断面にある粒子や空隙の面積

出力

Molcer Plus出力(歯)
(兼子尚知・鵜野 光・岩下智洋, 2016, 3Dプリンタによる地質標本の模型製作, 地質調査研究報告, 67 の図1, 2 を改変して作成)
ポリゴンデータは3Dプリンターで読みこみ可能なフォーマットで出力できます。


かんたんなアニメーション動画もつくれます。

  • ボクセルデータを連続断面画像として出力
  • ポリゴンデータをSTL/OBJ形式で出力(3Dプリンターによる造形データとして利用可能)
  • 複製したポリゴンデータを含む3Dオブジェクトの保存
  • 表示画面・切断面の保存
  • 解析結果のCSVファイル出力
  • 動画の作成
  • ボクセルデータを 回転 / 倍率変更 / 範囲変更して出力
  • 巨大なボクセルデータを一時的に縮小読み込みして表示、関心のある範囲のみを切り出し、縮小前のデータサイズで出力

拡張機能:粒子空隙解析

Molcer Plus拡張機能:粒子空隙解析
3Dオブジェクト内の空隙や粒子を抽出・解析します。解析結果もポリゴンデータとして保存が可能です。ボイドや異物の検出に有用です。
※この機能は別ライセンスです。

  • ボクセルデータに含まれるすべての粒子/空隙の、体積・表面積・重心・凸包体積を計算
  • 解析結果ポリゴンデータの複製
  • 解析結果一覧のCSVファイル出力

拡張機能:配向・方向解析

Molcer Plus拡張機能:配向・方向解析
Molcer Plus拡張機能:配向・方向解析
3Dオブジェクト内の方向成分を抽出・解析します。繊維配向・割れ目の解析に有用です。
※この機能は別ライセンスです。

  • ボクセルデータに含まれる方向成分を区間ごとに解析
  • ボクセルデータに含まれる方向成分を連続した線・面として認識
  • 解析結果ポリゴンデータの複製
  • 解析結果一覧のCSVファイル出力


※機能一覧は最新版にもとづいています。

Molcer Plus の技術

Molcer Plus が実装している超高速演算、3Dプリンタ用ファイル作成における問題点解決、数学アルゴリズムについての紹介です。

GPGPU による超高速演算

Molcer Plus は C++ を用いているため、通常でもそれ以外の言語(C#、Javaなど)によって作られた類似ソフトよりも高速ですが、更に GPGPUによる超高速演算も実装しています。
GPGPU は近年よく用いられるようになった、グラフィックカードを利用する超高速演算手法です。並列演算により、数倍~数十倍の高速化が実現できます。AIによる自動運転でも使用されているので、一般にも知られてきていると思います。Molcer Plus では CUDA を介さないネイティブコードで記述しています。
※対応していないグラフィックカードもあります。

3Dデータ 実行内容 通常 GPGPU
生物標本(481万ポリゴン) バイラテラルフィルタ
(大きさ:2、ボクセル値類似度:30)
79.73秒 1.35秒
ガウシアンフィルタ
(大きさ:2)
5.87秒 1.68秒
生物標本(55万ポリゴン) バイラテラルフィルタ
(大きさ:2、ボクセル値類似度:30)
9.32秒 0.15秒
ガウシアンフィルタ
(大きさ:2)
0.66秒 0.14秒

※実行環境 CPU:Intel Core i7-6700k 4.0GHz, メモリ:64GByte、GPU:AMD Radeon R9 390、グラフィックメモリ:8Gbyte、OS:Windows10 64bit

技術的な詳細は、3D技術解説:GPGPU をごらんください。

3Dプリンタ用ファイル作成における問題点解決手法

3Dプリンタによる模型作成のさい問題となるのが読み込めないデータ、出力できない形状、3Dプリンタの性能上の制約などです。Molcer Plus はこれらの解決に利用できる各種機能を持っています。
なお、CTデータから作成された3Dデータには、CADデータで問題となる、面のすきま・重複、面の裏返り、交差は発生しません。

  • 造形上、無理のある構造 → 3Dデータの加工
    3Dデータ上、問題はなくても、造形後に問題となるのが細すぎる・薄すぎるなどの強度に問題のある構造です。この場合、元データの形状を変えない程度に構造を補強修正します。
    任意の位置でボクセルデータに対する加工が可能です。
  • サポート材が除去できない → 閉空間の穴埋め
    一部の例外を除いて3Dプリンタではオブジェクト以外の部分にサポート材と呼ばれるものを出力し、あとから除去しますが、閉空間が存在するとサポート材が除去できません。これを避けるには閉空間をあらかじめ埋めておきます。
    閉空間の穴埋めは1オペレーションで実行できます。
  • ファイルが大きすぎて読み込めない → ポリゴン削減(ポリゴンリダクション)
    高精細なデータほどファイルファイズは大きくなりますが、あまりに大きすぎると3Dプリンタで読み込めないという事態が発生します。また、3Dプリンタの分解能より精細すぎるファイルを与えても、出力時に再現はされません。このような場合にはポリゴン数を減らす処理を行います。
    ポリゴン削減において重要なのは、「元の形状を保ったまま削減する」という点です。Molcer Plus では変形を極力抑えてポリゴン削減を実行します。
  • ポリゴン削減で隙間が発生する → 複数オブジェクトの同時実行
    オブジェクトが接触しているような場合、ポリゴン削減を行うと接触部にすきまが生じたり、交差が発生したりします。Molcer Plus では複数オブジェクトの接触を保ったまま、ポリゴン削減を行うことも可能です。
  • 物理サイズが大きすぎて出力できない → 切断ポリゴン作成
    3Dプリンタの造形能力を超えるサイズのオブジェクトを出力するためにオブジェクトを分割します。切断部分には新たに面を形成する必要があります。造形後に接着を行って完成させます。オブジェクトの形状によっては、サポート材の出力を減らしたい場合にも有効な手法です。
  • すきま対策
    ※特許:特願2016-154648
    現在、内容公開前です。

Molcer Plus を用いた 3Dプリンタ用ファイル作成の流れ もご覧ください。

3次元画像処理のための数学アルゴリズム

  • ボクセルからのポリゴン作成:マーチングキューブ
    CT、MRI により得られた3次元ボクセルデータから、三角形で構成されるポリゴンデータに変換するための手法です。
  • 固有ベクトル作成:ヤコビ法
  • 領域分割:Watershed法
    繋がった粒子または空隙を独立した領域として分割する手法です。
  • ノイズ除去:平滑化
    ポリゴン表面を滑らかにするための手法です。
  • ノイズ除去:モルフォロジー演算
    ポリゴン表面の突起や空洞を取り除くための手法です。
  • 凸包作成:Quickhull法
    点群(点データの集合体)を凹みのないように覆った図形を凸包と呼びます。凸包作成アルゴリズムはいくつかありますが、Molcer Plus では高速な Quickhull 法を採用しています。
  • 削減ポリゴン作成:QEM
    ポリゴン削減(ポリゴンリダクション)では2点間のエッジ消去と統合が基本動作になりますが、その際の位置決めと優先順位を統計的に定めるのが QEM です。元の形状を保持するのに優れた手法です。

以上のリンクは弊社サイト内「3D技術解説」の各該当記事へ飛びます。

バージョン履歴

2019/04/04
バージョン 1.51 リリース
  • bug fix
  • UIを一部改善
2019/02/28
バージョン 1.5 リリース
  • ボリュームレンダリングにカラー透過マップモード(Type C)追加、専用設定ダイアログも追加
  • メインコントロールの設定項目に不透明度追加、ダイアログによっては表示後もユニット設定の編集が可能に
  • 部分領域測定(新機能)
  • 測定機能にランドマーク管理追加
  • 測定機能に重心などの読込追加
  • ノギス機能のシーケンス変更
  • ボクセル加工にマウスドラッグによる一括削除追加
  • サーフェイス・STLユニットでも切断ポリゴン作成が可能に
  • STLユニットでも削減ポリゴン作成が可能に
  • 削減ポリゴン作成の交差許可を柔軟化・削減目標1%未満も指定化に
  • ボクセル回転切出機能で以前の出力設定を読込可能に
  • 動画作成機能の出力フォーマットをH.264に変更、品質設定も可能に
  • 拡張子なしDICOMファイルを読込可能に
  • 連続領域測定機能で複数領域選択可能に
  • ユニット設定(サーフェイス)ダイアログに断面色設定を一体化
  • Molcerでも連続断面画像読込・画面サイズ変更・位置設定機能が利用可能に
2017/11/17
バージョン 1.361 リリース
  • TIFF画像の色種別タグに対応
  • 読み込み時の自動しきい値設定のアルゴリズムを改良
  • マニュアル更新
2017/09/22
バージョン 1.501 リリース
  • マニュアル修正
2017/09/20
バージョン 1.36 リリース
  • GPGPUによる超高速化
  • 方向解析(新機能・別ライセンス)
  • 切断ポリゴン作成(新機能)
  • 測定大幅リニューアル
  • 複数ユニットの同期ポリゴン削減
  • STLファイルの読込
  • ポリゴン、STLデータの連続領域測定
  • ボクセル加工などでヒストグラム表示可能に
2016/11/02
マニュアル追加
2016/06/29
チュートリアル追加
2016/05/23
バージョン 1.35 リリース
  • UI大幅変更・各機能をメニュー呼び出しからメインコントロールに集約・機能の排他処理
  • 連続領域測定(新機能)
  • ボクセル回転切出(新機能)
  • 新規ユニット作成(新機能)・設定も可能に
  • ボクセル加工の高速化・ボクセルフィルタ(平滑化)を組み込み
  • ポリゴン出力の集約・OBJファイル出力可能に
  • 粒子空隙解析リニューアル・結果を複製可能に
  • 配向解析リニューアル・結果を複製可能に
  • ノギス機能リニューアル
  • 測定に円・円柱・円錐フィット追加、基準設定追加
  • 物体空間分割の候補を選択可能に
  • STLファイルの追加読込
  • 回転中心変更ボタンを追加
  • 1/2、1/4読み込み時の元データのボクセル範囲切出
2014/12/03
バージョン 1.34 リリース
  • オブジェクト設定(現メインコントロール)の導入・複数ユニットを扱えるように
  • 削減ポリゴン作成(新機能)
  • ポリゴンやボクセルの編集結果をmolcerファイルとして保存可能に
  • サーフェイスレンダリング境界値を2つに・等値面を複製可能に
  • 粒子空隙解析に凸包追加

Molcer Plus

3D画像解析ソフトウェア Molcer Plus

工業製品から生物標本まで。どんなものでも美しく、快適操作でおみせします。

Molcer Plus は、ボクセルデータを表示・計測・加工するためのソフトウェアです。

*Molcer Plus の価格・ライセンス等はお問い合わせください。
*フリー版もあります:3D画像表示ソフトウェア Molcer
Molcer Plus パンフレット (v1.36)(PDF 2.2MB)