(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像を取得するデータ取得ユニットと、
前記複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散を算出する共分散算出ユニットと、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成する生成ユニットであって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御する生成ユニットと、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記共分散算出ユニットは、実共分散を算出する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記共分散算出ユニットは、複素共分散を算出する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータを取得するデータ取得ユニットと、
前記複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散を算出する共分散算出ユニットと、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成する生成ユニットであって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御する生成ユニットと、
を具備する超音波診断装置。
【請求項６】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数のボリュームデータを、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記複数のボリュームデータは、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記共分散算出ユニットは、実共分散を算出する請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記複数のボリュームデータは、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記共分散算出ユニットは、複素共分散を算出する請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像を取得する画像データ取得ユニットと、
前記複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数を算出する相関係数算出ユニットと、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成する画像生成ユニットであって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御する画像生成ユニットと、
を具備する超音波診断装置。
【請求項１０】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記相関係数算出ユニットは、実相関係数を算出する請求項９又は１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記相関係数算出ユニットは、複素相関係数を算出する請求項９又は１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータを取得する画像データ取得ユニットと、
前記複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各画ボクセルについての相関係数を算出する相関係数算出ユニットと、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成する画像生成ユニットであって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての相関係数に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御する画像生成ユニットと、
を具備する超音波診断装置。
【請求項１４】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項１３に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記相関係数算出ユニットは、実相関係数を算出する請求項１３又は１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記相関係数算出ユニットは、複素相関係数を算出する請求項１３又は１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散を算出する共分散算出ユニットと、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成する生成ユニットであって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御する生成ユニットと、
を具備する超音波画像処理装置。
【請求項１８】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項１７に記載の超音波画像処理装置。
【請求項１９】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記共分散算出ユニットは、実共分散を算出する請求項１７又は１８に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２０】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記共分散算出ユニットは、複素共分散を算出する請求項１７又は１８に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２１】
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散を算出する共分散算出ユニットと、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成する生成ユニットであって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御する生成ユニットと、
を具備する超音波画像処理装置。
【請求項２２】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数のボリュームデータを、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項２１に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２３】
前記複数のボリュームデータは、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記共分散算出ユニットは、実共分散を算出する請求項２１又は２２に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２４】
前記複数のボリュームデータは、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記共分散算出ユニットは、複素共分散を算出する請求項２１又は２２に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２５】
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数を算出する相関係数算出ユニットと、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成する画像生成ユニットであって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御する画像生成ユニットと、
を具備する超音波画像処理装置。
【請求項２６】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項２５に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２７】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記相関係数算出ユニットは、実相関係数を算出する請求項２５又は２６に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２８】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記相関係数算出ユニットは、複素相関係数を算出する請求項２５又は２６に記載の超音波画像処理装置。
【請求項２９】
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出するブロック抽出ユニットと、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各画ボクセルについての相関係数を算出する相関係数算出ユニットと、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成する画像生成ユニットであって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての相関係数に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御する画像生成ユニットと、
を具備する超音波画像処理装置。
【請求項３０】
前記データ取得ユニットは、前記空間的に重複する複数の超音波画像を、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得する請求項２９に記載の超音波画像処理装置。
【請求項３１】
前記複数の超音波画像は、実数の輝度信号によって構成されるものであり、
前記相関係数算出ユニットは、実相関係数を算出する請求項２９又は３１に記載の超音波画像処理装置。
【請求項３２】
前記複数の超音波画像は、複素数のＩＱ信号を有するものであり、
前記相関係数算出ユニットは、複素相関係数を算出する請求項２９又は３１に記載の超音波画像処理装置。
【請求項３３】
コンピュータに、
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出させるブロック抽出機能と、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散を算出させる共分散算出機能と、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成させる生成機能であって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御させる生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【請求項３４】
コンピュータに、
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出させるブロック抽出機能と、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散を算出させる共分散算出機能と、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成する生成機能であって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての共分散に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御させる生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【請求項３５】
コンピュータに、
空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出させるブロック抽出機能と、
画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数を算出させる相関係数算出機能と、
前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成させる画像生成機能であって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての相関係数に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御させる画像生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【請求項３６】
コンピュータに、
空間的に重複する複数のボリュームデータ又は時間的に連続する複数のボリュームデータのそれぞれにつき、各ボクセルを中心ボクセルとして含む所定サイズのブロックをボクセル毎に抽出させるブロック抽出機能と、
ボクセル毎の前記ブロックを用いて、前記複数のボリュームデータそれぞれの各画ボクセルについての相関係数を算出させる相関係数算出機能と、
前記複数のボリュームデータを用いて合成ボリュームデータを生成させる画像生成機能であって、前記複数のボリュームデータそれぞれの各ボクセルについての相関係数に基づいて、前記合成ボリュームデータの各ボクセルのレベルを制御させる画像生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に超音波を送信し、被検体内からの反射波に基づいて被検体内の診断情報を得る超音波診断装置、当該超音波診断装置によって取得された超音波画像を処理するための超音波画像処理装置、超音波画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。
【０００３】
超音波画像診断では、この様な超音波診断装置を用いて、近年、三次元画像データを生成し表示可能な超音波診断装置が実現されている。この様な超音波診断装置は、超音波振動子が一次元又は二次元に配列された超音波プローブを用いて超音波を二次元的又は三次元的に走査し、二次元領域（断面）又は三次元領域（ボリューム）に対応する画像を生成し、二次元画像又は三次元画像として表示する。医師は、表示された超音波画像を観察し、患部を画像診断する。
【０００４】
ところで、超音波診断装置によって得られる画像には、被検体組織に関する情報以外に、各種のノイズや、超音波受信信号の干渉現象によって起こるスペックルが存在し、それらは被検体組織の境界の位置・形状を正確に観測するのをしばしば妨げる。近年では、このようなノイズやスペックルを低減する処理方法が幾つか提案されている。代表的な例として、空間コンパウンド法、パーシスタンスを挙げることができる。空間コンパウンド法は、プローブの受信開口を複数パタンに分割し、各パタンに対応する複数の受信信号の振幅を取得して加算することにより、ノイズやスペックルを低減する方法である。パーシスタンスは、時間的に現在及びそれに連続する複数フレームの画像に対し重み付け加算を行い、その結果を表示に利用することによって、ノイズやスペックルを低減する方法である。
【０００５】
ノイズやスペックルを低減する処理を行う前の各画像においては、他の画像とは相関がない（すなわち独立した）ノイズが発生している。このような各画像において独立に発生するノイズに着目すれば、空間コンパウンド法の加算平均は、ノイズ成分が信号成分に対し加算回数の平方根の逆数に比例して減少することを利用していると言える。パーシスタンスの重み付け加算についても、同様の効果を狙っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、例えば次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、空間コンパウンド法やパーシスタンスに代表されるノイズやスペックルの低減方法における加算処理は、画像のピクセルの位置に依存せず一律に行っている。このため、画像のうち、ほとんどノイズのみである部分（画素）においては、ノイズ低減が十分でないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、空間的に重複する複数枚の超音波画像、又は時間的に連続する複数枚の超音波画像を合成して一つの画像を生成しノイズやスペックルの低減する超音波診断装置において、従来と比較してノイズをよりよく低減する超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、空間的に重複する複数の超音波画像又は時間的に連続する複数の超音波画像を取得するデータ取得ユニットと、前記複数の超音波画像のそれぞれにつき、各画素を中心画素として含む所定サイズのブロックを画素毎に抽出するブロック抽出ユニットと、画素毎の前記ブロックを用いて、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散を算出する共分散算出ユニットと、前記複数の超音波画像を用いて合成画像を生成する生成ユニットであって、前記複数の超音波画像それぞれの各画素についての共分散に基づいて、前記合成画像の各画素のレベルを制御する生成ユニットと、を具備する超音波診断装置である。
【発明の効果】
【００１０】
以上本発明によれば、空間的に重複する複数枚の超音波画像、又は時間的に連続する複数枚の超音波画像を合成して一つの画像を生成しノイズやスペックルの低減する超音波診断装置において、従来と比較してノイズをよりよく低減する超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減処理の流れを説明するための概念図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、共分散を用いたノイズ低減処理によってノイズを低減できる仕組みを説明するための図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る相関係数を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る空間コンパウンド処理の流れを説明するための概念図である。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る複素相関係数を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減処理の流れを説明するための概念図である。
【図１１】図１１は、Ｂモード処理ユニット２３において実行される、三次元画像データの共分散を用いたノイズ低減処理の流れを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。同図に示すように、本超音波診断装置１１は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２５、画像生成ユニット２６、画像合成ユニット２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、内部記憶ユニット２９、インターフェースユニット３０を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００１４】
超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１５】
なお、本超音波装置が具備する超音波プローブ１２は、被検体の三次元領域を超音波走査可能なものであってもよい。係る場合、超音波プローブ１２は、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、三次元領域を超音波走査する構成、又は二次元的に配列された二次元振動素子を用いて電気的制御により三次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の三次元的走査は前記揺動回路によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の二次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の二次元断層像を取得するのと同じ時間で、三次元領域を超音波走査することができる。
【００１６】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１に取り込むための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００１７】
モニター１４は、画像合成ユニット２７からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、これらの組み合わせを画像として表示する。
【００１８】
超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。
【００１９】
超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２０】
Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成部２６に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。特に、Ｂモード処理ユニット２３は、後述する共分散を用いたノイズ低減機能を有する。
【００２１】
図２は、共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。同図に示すように、Ｂモード処理ユニット２３は、包絡線検波処理部２３０、ブロック抽出処理部２３１、対数変換処理部２３２、共分散計算処理部２３３、加算平均処理部２３４、非線形正規化処理部２３５、レベル抑制処理部２３６を有する。これらの各処理部は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによっても実現することが可能である。
【００２２】
包絡線検波処理部２３０は、超音波受信ユニット２２からの各エコー信号（ＩＱ信号）に対して包絡線検波処理を実行し、各エコー信号の振幅情報（すなわち輝度情報）を抽出して、振幅情報（或いは輝度情報）の空間分布としての超音波画像データを生成する。
【００２３】
ブロック抽出処理部２３１は、ノイズ等低減処理に用いられる空間的に重複する複数枚の超音波画像データ、又は時間的に連続する複数枚の超音波画像データのそれぞれの各画素（或いは各位置）につき、中心画素（或いは中心位置）とその近傍に存在する画素（或いは位置）からなるブロックを抽出する。抽出された各ブロックは、共分散計算処理部２３３に送り出される。
【００２４】
対数変換処理部２３２は、包絡線検波処理部２３０やブロック抽出処理部２３１から出力された各信号に対して対数変換を実行することで対数輝度信号を生成する。生成された対数輝度信号は、加算平均処理部２３２に送り出される。
【００２５】
共分散計算処理部２３３は、各ブロックを用いて、各ブロックに含まれる中心画素毎の共分散を計算する。この計算については、後で詳しく説明する。
【００２６】
加算平均処理部２３４は、複数の超音波画像の対数輝度信号を、空間的位置が対応する画素毎に加算平均することで、複数の超音波画像が加算された合成画像を生成する。
【００２７】
非線形正規化処理部２３５は、共分散計算処理部２３３において計算された中心画素毎の共分散に対して、非線形規格化処理を実行する。この計算については、後で詳しく説明する。
【００２８】
レベル抑制処理部２３６は、加算平均処理部２３４において生成された合成画像の各画素に対して、非線形規格化された中心画素毎の共分散に基づいてレベル制御を実行し、画素毎にレベル制御された合成画像を生成する。
【００２９】
ドプラ処理ユニット２５は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００３０】
画像生成ユニット２６は、一般的には、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。
【００３１】
また、画像生成ユニット２６は、スキャンコンバート以外の種々の画像処理を実行する。すなわち、画像生成ユニット２６は、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いた輝度の平均値画像を再生成する方法（平滑化処理）、画像内で微分フィルタを用いる方法（エッジ強調）、三次元再構成アルゴリズムを用いたボリウムレンダリングなどの処理（三次元画像再構成）等を実行する。なお、当該画像生成ユニット２６に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００３２】
画像合成ユニット２７は、画像生成ユニット２６又から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター１４に出力する。
【００３３】
制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ２８は、内部記憶ユニット２９から共分散を用いたノイズ低減機能を実現するための専用プログラム、所定の画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
内部記憶ユニット２９は、所定のスキャンシーケンス、各実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能等を実現するための専用プログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、図示していない画像メモリ中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット２９のデータは、インターフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３４】
インターフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関する回路である。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３５】
（共分散を用いたノイズ低減機能）
次に、本超音波診断装置１が有する共分散を用いたノイズ低減機能について説明する。この機能は、空間コンパウンドやパーシスタンス等の様に、空間的に重複する複数の画像或いは時間的に連続する複数の画像を合成して一枚の画像を生成する場合において、画素毎の共分散を計算しこれを用いて各画素のノイズレベルを評価し、その評価結果に基づいて画素毎に信号レベルを制御するものである。
【００３６】
図３は、Ｂモード処理ユニット２３において実行される、共分散を用いたノイズ低減処理（特に、空間コンパウンド処理）の流れを説明するための概念図である。以下、共分散を用いたノイズ低減機能に従う処理（共分散を用いたノイズ低減処理）について、図２、図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明及び各実施形態においては、説明を簡単にするため、空間コンパウンドに用いる超音波画像の数は２枚であるとする。しかしながら、これはあくまでも一例であり、本願発明の技術的思想は、空間コンパウンドに用いる超音波画像の枚数に拘泥されない。
【００３７】
まず、図３に示すように、輝度信号の空間分布としての二枚分の超音波画像（以下、合成前画像Ａ、合成前画像Ｂと呼ぶ）を対数変換処理部２３２において対数変換した後、加算平均処理部２３４において空間的位置が対応する画素同士を加算することで、合成画像が生成される。なお、合成前画像Ａ、合成前画像Ｂは、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得されたものである。
【００３８】
一方、上記加算処理による合成画像の生成と並列して、図３に示すように合成前画像Ａ、合成前画像Ｂが包絡線検波処理部２３０からブロック抽出処理部２３１に入力されると、ブロック抽出部２３１は、合成前画像Ａ、合成前画像Ｂのそれぞれの各画素につき、中心画素（ｉ，ｊ）とその周囲に存在する画素からなる、サイズをＰ×Ｑ＝Ｎピクセルとする二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）を抽出する。また、ブロック抽出部２３１は、抽出した各二次元ブロックから長さをＮピクセル分とする一次元ブロックａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）を生成し、共分散計算処理部２３３に送り出す。
【００３９】
共分散計算処理部２３３は、入力された一次元ブロックａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）を用いて、中心画素（ｉ，ｊ）に関する（すなわち画像上の位置（ｉ，ｊ）に関する）二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）の共分散を計算する。
【００４０】
すなわち、一次元ブロックａ（ｉ，ｊ）（或いは二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ））に含まれる中心画素の画素値をＩＡ（ｉ，ｊ）とし、一次元ブロックｂ（ｉ，ｊ）に含まれる中心画素の画素値をＩＢ（ｉ，ｊ）とすれば、二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）の間の共分散は次式（１）で計算される。なお、ＩＢｌｋＡ（ｉ，ｊ）、ＩＢｌｋＢ（ｉ，ｊ）は、それぞれ二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）に含まれる各画素が有する画素値（輝度値）の集合を意味する。また、Ｅ［ｘ］はｘの期待値を表すものであり、従って、例えばＥ［ＩＢｌｋＡ（ｉ，ｊ）］は一次元ブロックａ（ｉ，ｊ）（又は二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ））に含まれる画素値の期待値を表すものである。
【数１】
0005509038.tif 000002
【００４１】
計算された共分散は、非線形正規化処理部２３５に送り出される。共分散計算処理部２３３において算出された共分散の絶対値には上限がない。このため、非線形正規化処理部２３５は、次の式（２）に従って、画像の位置（ｉ，ｊ）における非線形規格化を行う。この非線形規格化によって、共分散に基づき、後段のレベル抑制処理部２３６へ出力される値を０から１までの範囲に収めることができる。
【数２】
0005509038.tif 000003
【００４２】
なお、式（２）に従う非線形規格化はあくまでも一例である。当該例に拘泥されず、例えばより単純な１次関数と飽和処理の組み合わせでも構わない。
【００４３】
レベル抑制処理部２３６は、次の式（３）に従って画素（ｉ，ｊ）における（すなわち画像の位置（ｉ，ｊ）における）出力レベルを計算する。ただしＩＯｕｔは画像出力、γは加算平均画像に共分散を作用させる度合い（０≦γ≦１、γ＝０で作用せず）をそれぞれ表す。
【数３】
0005509038.tif 000004
【００４４】
以上述べた、共分散を用いてレベル制御は、画像上の全ての位置（全ての画素）において実行される。その結果、共分散に従ってレベルが抑制された合成画像が生成される。生成された合成画像は、画像生成ユニット２６においてスキャンコンバートされると共に、画像合成ユニット２７において所定の情報と合成され、モニター１４において所定の形態で表示される。
【００４５】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本共分散を用いたノイズ低減処理によってノイズを低減できる仕組みを説明するための図である。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、に二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが共に連動しているときには、共分散の絶対値は比較的大きくなる。しかし図４（ｂ）のように、二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが他方にかかわらず変動しないときには、共分散の絶対値は比較的小さくなる。また、図４（ｃ）のように、二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが互いに関係なく分布しているときにも、共分散の絶対値は比較的小さくなる。従って、ノイズや互いに関連のない部分の共分散の絶対値は小さくなるので、共分散の絶対値の小さい部分のレベルを抑制すれば、ノイズレベルを抑制できる。
【００４７】
（効果）
以上述べた本超音波診断装置によれば、空間コンパウンドやパーシスタンス等の様に、空間的に重複する複数の画像或いは時間的に連続する複数の画像を合成して一枚の画像を生成する場合において、（中心）画素毎の共分散を計算しこれを用いて各画素のノイズレベルを評価する。その評価結果に基づいて画素毎に出力する信号レベルを計算することで、各画素のノイズの乗り方に応じてノイズ低減が制御される。その結果、加算処理のみによってノイズを低減させる従来の手法に比して、画像上の各位置におけるノイズの発生程度に応じて適切且つ効率的にノイズを低減させることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、空間コンパウンドの合成前の超音波画像Ａ、超音波画像Ｂの共分散を利用してその値の小さい部分のノイズを抑制する例を示した。これに対し、第２の実施形態に係る超音波診断装置は、共分散の代わりに相関係数を利用して、画像上の各位置におけるノイズの発生程度に応じて適切且つ効率的にノイズを抑制するものである。
【００４９】
図５は、第２の実施形態に係る相関係数を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。図２の例と比較した場合、共分散計算処理部２３３の代わりに相関係数計算処理部２３７を有する点、非線形正規化処理部２３５を有していない点が異なる。
【００５０】
一般に、確率変数ｘ，ｙそれぞれの標準偏差をσｘ, σｙ、ｘ，ｙの共分散をｃｏｖ〔ｘ，ｙ〕とすると、相関係数ρｘｙは次の式（４）で表される。
【数４】
0005509038.tif 000005
【００５１】
相関係数を共分散と比較したときの違いは、相関係数はそれ自体が−１から１までの間に規格化されているという点である。すなわち、相関係数をノイズ抑制に用いるときには、第１の実施形態のような規格化のための特別な演算は、絶対値をとること以外必要としない。
【００５２】
相関係数計算処理部２３７は、ブロック抽出処理部２３１から出力された一次元ブロックａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）を用いて、画素（ｉ，ｊ）における（すなわち画像の位置（ｉ，ｊ）における）二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）の相関係数を、次の式（５）に従って計算する。ただしσＢｌｋＡ（ｉ，ｊ）、 σＢｌｋＢ（ｉ，ｊ）は各二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）の相関係数の標準偏差である。
【数５】
0005509038.tif 000006
【００５３】
レベル抑制処理部２３６は、次の式（６）に従って画像の位置（ｉ，ｊ）における（すなわち画素（ｉ，ｊ）における）出力レベルを計算する。
【数６】
0005509038.tif 000007
【００５４】
なお、式（６）は第１の実施形態の式（３）に相当する。
【００５５】
相関係数の定義から、相関係数を利用してノイズを低減できる理由は、共分散と同様に説明できる。すなわち、二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが共に連動しているときには、相関係数の絶対値は比較的大きくなる。二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが他方にかかわらず変動しないときには、相関係数の絶対値は比較的小さくなる。また、二次元ブロックＡ（ｉ，ｊ）のレベルと二次元ブロックＢ（ｉ，ｊ）のレベルが互いに関係なく分布しているときにも、相関係数の絶対値は比較的小さくなる。従って、ノイズや互いに関連のない部分の相関係数の絶対値は小さくなるので、相関係数の絶対値の小さい部分のレベルを抑制すれば、ノイズレベルを抑制できる。
【００５６】
以上述べた構成によっても、第１の実施形態と実質的に同様の効果を実現することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、空間コンパウンドの合成前複数画像の共分散または相関係数を利用してその値の小さい部分のノイズを抑制する例を示した。これらの実施形態では、共分散または相関係数を算出するための画像データは、包絡線検波後の輝度値であった。
【００５８】
これに対して、包絡線検波前のＩＱ信号から、複素共分散または複素相関係数を算出し、それを利用することによっても、ノイズを抑制することができる。そこで、本第３の実施形態においては、空間コンパウンドの合成前複数画像の複素共分散を利用して、その値の小さい部分のノイズを抑制する例を示す。
【００５９】
図６は、第３の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。図２の例と比較した場合、共分散計算処理部２３３の代わりに複素共分散数計算処理部２３８を有する点、及びブロック抽出処理部２３１の配置が異なる。
【００６０】
図７は、本実施形態に係る空間コンパウンド処理の流れを説明するための概念図である。図３と比較した場合、実数の演算であった各処理部が、複素数の演算に置き換えられている点等が異なる。また、複素数であるＩＱ信号は、包絡線検波部２３０に入力されると共に、ブロック抽出処理部２３１にも入力される。ブロック抽出処理部２３１等は実数でなく複素数を取り扱う点以外は、第１及び第２の実施形態における画像ブロック抽出部２４０と変わらない。
【００６１】
複素共分散数計算処理部２３８は、次の式（７）に従って、複素確率変数ｚ１、ｚ２の複素共分散を、複素共役を利用して計算する。
【数７】
0005509038.tif 000008
【００６２】
ここで、複素共分散ｃｏｖ［ｚ１，ｚ２］とｃｏｖ［ｚ２，ｚ１］は共役であり、その後の計算で絶対値を取って値を同一にできるので、どちらで計算してもよい。
【００６３】
非線形規格化計算部２３５は、第１及び第２の実施形態と同様に、る非線形規格化のための計算を実行する。なお、計算は、入力が複素共分散である以外は式（２）と実質的に同一である。
【００６４】
レベル抑制処理部２３６は、次の式（３）に従って画像の位置（ｉ，ｊ）における（すなわち画素（ｉ，ｊ）における）出力レベルを計算する。
【００６５】
ノイズを低減する作用と効果も、元画像が実数の輝度値である場合と同様であって、空間コンパウンドの合成前複数画像につき、検波前のＩＱ信号で各画像のブロックを切り出し、各画素のノイズレベルを評価する。その評価結果に基づいて、画素毎に出力する信号レベルを計算することで、各画素のノイズの乗り方に応じて（特に、複素共分散の絶対値の小さい部分についてレベルを抑制して）ノイズ低減が制御される。その結果、加算処理のみによってノイズを低減させる従来の手法に比して、画像上の各位置におけるノイズの発生程度に応じて適切且つ効率的にノイズを低減させることができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
本第４の実施形態においては、第２の実施形態で輝度信号画像の実相関係数を利用してノイズ低減したのと同様に、ＩＱ信号画像の複素相関係数を利用してノイズを抑制する例を示す。
【００６７】
図８は、第４の実施形態に係る複素相関係数を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。図５の例と比較した場合、相関係数計算処理部２３７の代わりに複素相関係数計算処理部２３９を有する点が異なる。
【００６８】
また、図９は、本実施形態に係る空間コンパウンド処理の流れを説明するための概念図である。
【００６９】
複素相関係数計算処理部２３９は、次の式（８）に従って複素相関係数を計算する。
【数８】
0005509038.tif 000009
【００７０】
ここで、ｖａｒ［ｚｉ］は、ｚｉ（ｉ＝１，２）の複素分散である。
【００７１】
複素相関係数は複素数だが、その絶対値は０から１の範囲内に規格化されている。複素相関係数の絶対値をとれば、以降の処理手順は第２の実施形態と同一となる。
【００７２】
本実施形態がノイズを低減する作用と効果も、元画像が実数の輝度値である場合と同様であある。すなわち、空間コンパウンドの合成前複数画像につき、検波前のＩＱ信号で各画像のブロックを切り出し、それらの複素相関係数の絶対値の小さい部分についてレベルを抑制することによりノイズを抑制できる。その結果、加算のみによる従来の合成と比較してノイズをよりよく低減することができる。
【００７３】
（第５の実施形態）
上記第１〜第４の実施形態においては、空間的に重複する複数画像の共分散または相関係数を利用してレベルを抑制するものであった。これに対し、本第５の実施形態では、時間的に連続する複数画像の共分散又は相関係数を利用してレベルを抑制する実施形態を以下説明する。なお、以下の説明においては、説明を具体的にするため、時間的に連続する複数画像の実数としての共分散を計算し、これを利用する場合を例とする。当然ながら、本発明の技術的思想は、当該実数としての共分散の例に拘泥されることなく、時間的に連続する複数画像の実数としての相関係数、複素共分散、複素相関係数のいずれを用いても、適切なレベル抑制を実現することができる。
【００７４】
図９は、第５の実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減機能を実現するためのＢモード処理ユニット２３の構成の一例を示した図である。図２の例と比較した場合、コンパウンド処理部２４０、フィルタ処理部２４１、過去画像記憶部２４２、パーシスタンス演算部２４３をさらに具備する点が異なる。
【００７５】
包絡線検波処理部２３０は、超音波受信ユニット２２から出力されたエコー信号に対して包絡線検波を実行し、検波後の輝度信号（すなわちＩＱ信号）の振幅成分を対数変換処理部２３２に出力する。対数変換処理部２３２は、包絡線検波処理部２３０から出力された各信号の振幅成分に対して対数変換処理を行い、その結果得られる対数輝度信号をコンパウンド処理部２４０に出力する。
【００７６】
コンパウンド処理部２４０は、空間コンパウンド等の信号合成処理を行う。必要に応じて、第１から第４の実施形態において示したノイズ低減処理を併せて実行することも可能である。
【００７７】
フィルタ処理部２４１は、空間フィルタによりスパイクノイズの除去等のノイズ低減を実行する。
【００７８】
過去画像記憶部２４２は、パーシスタンス演算部２４３において実行されるパーシスタンス演算に用いられる過去画像を記憶する。記憶する過去画像はフィルタ処理部２４１から供給される画像、或いはパーシスタンス演算部２４３の出力からフィードバックされる画像のどちらかである。
【００７９】
パーシスタンス演算部２４３は、現在及び過去の画像（時間的に連続する複数の画像）を用いて、時間的に変化するノイズやスペックルを除去するためのパーシスタンス演算を、例えば次の様に実行する。
【００８０】
すなわち、現在の時刻ｔｎにおける入力画像をＩＩｎ（ｔｎ）、演算後の画像をＩＯｕｔ（ｔｎ）すると、典型的なパーシスタンス演算は次の式（９）によって行われる。
【数９】
0005509038.tif 000010
【００８１】
このように、現在の画像と一つ前の時刻の画像を合成して、演算後の画像を作成し、それを次の時刻における一つ前の時刻の画像とする。このようにして、画像のノイズやスペックルの時間的な変化が軽減されて出力される。
【００８２】
図１０は、本実施形態に係る共分散を用いたノイズ低減処理の流れを説明するための概念図である。同図に示すように、ブロック抽出処理部２３１は、例えばパーシスタンス処理前の現在の画像を画像Ｔｎ、現在より一つ前の過去画像を画像Ｔｎ−１として、第１の実施形態において述べたブロック抽出処理を実行する。共分散計算処理部２３３は、画像Ｔｎ、画像Ｔｎ−１のそれぞれの一次元ブロックを用いて画素毎の共分散を計算する。非線形正規化処理部２３５は、記述の式（２）に従って、画像の位置（ｉ，ｊ）における非線形規格化を行う。レベル抑制処理部２３６は、記述の式（３）に従って画像の位置（ｉ，ｊ）における（すなわち画素（ｉ，ｊ）における）出力レベルを計算する。
【００８３】
以上述べた構成によれば、パーシスタンスの現在及び過去の複数画像の画像ブロックの共分散の絶対値の小さい部分のレベルを抑制することによりノイズを抑制できる。その結果、加算処理のみによってノイズを低減させる従来の手法に比して、画像上の各位置におけるノイズの発生程度に応じて適切且つ効率的にノイズを低減させることができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態においては、空間的に重複する複数の二次元画像データ或いは時間的に連続する複数の二次元画像データについて、レベルを抑制する場合を例示した。各実施形態において述べた手法は、空間的に重複する複数の三次元画像データ（ボリュームデータ）或いは時間的に連続する複数の三次元画像データについても適用することが可能である。本第６の実施形態は、その一例として、第１の実施形態において述べた手法を三次元画像データに適用する場合について説明する。第２〜第５の実施形態に係る各手法についても、本実施形態において述べる拡張と同様である。
【００８５】
図１１は、Ｂモード処理ユニット２３において実行される、三次元画像データの共分散を用いたノイズ低減処理（特に、空間コンパウンド処理）の流れを説明するための概念図である。以下、共分散を用いたノイズ低減機能に従う処理（共分散を用いたノイズ低減処理）について、図２、図１１を参照しながら説明する。なお、以下の説明及においては、説明を簡単にするため、空間コンパウンドに用いる三次元画像データ（ボリュームデータ）は、二個であるとする。しかしながら、これはあくまでも一例であり、空間コンパウンドに用いるボリュームデータの個数は、任意に設定することが可能である。
【００８６】
まず、図１１に示すように、輝度信号の空間分布としての二個分のボリュームデータ（以下、合成前ボリュームデータＣ、合成前ボリュームデータＤと呼ぶ）を対数変換処理部２３２において対数変換した後、加算平均処理部２３４において空間的位置が対応するボクセル同士を加算することで、合成ボリュームデータが生成される。なお、合成前ボリュームデータＣ、合成前ボリュームデータＤは、同一の送信に対し受信開口を変えて、被検体における同一三次元領域を少なくとも一部重複させるように超音波スキャンを複数回行うことによって取得されたものである。
【００８７】
一方、上記加算処理による合成ボリュームデータの生成と並列して、図１１に示すように合成前ボリュームデータＣ、合成前ボリュームデータＤが包絡線検波処理部２３０からブロック抽出処理部２３１に入力されると、ブロック抽出部２３１は、合成前ボリュームデータＣ、合成前ボリュームデータＤのそれぞれの各ボクセルにつき、中心ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）とその周囲に存在するボクセルからなる、サイズをＰ・Ｑ・Ｒ＝Ｍボクセルとする三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）を抽出する。また、ブロック抽出部２３１は、抽出した各三次元ブロックから長さをＭボクセル分とする一次元ブロックｃ（ｉ，ｊ，ｋ）、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）を生成し、共分散計算処理部２３３に送り出す。
【００８８】
共分散計算処理部２３３は、入力された一次元ブロック一次元ブロックｃ（ｉ，ｊ，ｋ）、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）を用いて、中心ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）に関する（すなわちボリュームデータ上の位置（ｉ，ｊ，ｋ）に関する）三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）の共分散を計算する。
【００８９】
すなわち、一次元ブロックｃ（ｉ，ｊ，ｋ）（或いは三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）に含まれる中心ボクセルの値をＩＣ（ｉ，ｊ，ｋ）とし、一次元ブロックｃ（ｉ，ｊ，ｋ）に含まれる中心ボクセルの値をＩＤ（ｉ，ｊ，ｋ）とすれば、三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）の間の共分散は次式（１０）で計算される。なお、ＩＢｌｋＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、ＩＢｌｋＤ（ｉ，ｊ，ｋ）は、それぞれ三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ）、Ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）に含まれる各ボクセルが有する値（輝度値）の集合を意味する。また、Ｅ［ｘ］はｘの期待値を表すものであり、従って、例えばＥ［ＩＢｌｋＣ（ｉ，ｊ，ｋ）］は一次元ブロックｃ（ｉ，ｊ，ｋ）（又は三次元ブロックＣ（ｉ，ｊ，ｋ））に含まれるボクセル値の期待値を表すものである。
【数１０】
0005509038.tif 000011
【００９０】
計算された共分散は、非線形正規化処理部２３５に送り出される。共分散計算処理部２３３において算出された共分散の絶対値には上限がない。このため、非線形正規化処理部２３５は、次の式（１１）に従って、ボリュームデータ上の位置（ｉ，ｊ，ｋ）における非線形規格化を行う。この非線形規格化によって、共分散に基づき、後段のレベル抑制処理部２３６へ出力される値を０から１までの範囲に収めることができる。
【数１１】
0005509038.tif 000012
【００９１】
なお、式（１１）に従う非線形規格化はあくまでも一例である。当該例に拘泥されず、例えばより単純な１次関数と飽和処理の組み合わせでも構わない。
【００９２】
レベル抑制処理部２３６は、次の式（１２）に従ってボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）における（すなわちボリュームデータ上の位置（ｉ，ｊ，ｋ）における）出力レベルを計算する。ただしＩＯｕｔは画像出力、γは加算平均画像に共分散を作用させる度合い（０≦γ≦１、γ＝０で作用せず）をそれぞれ表す。
【数１２】
0005509038.tif 000013
【００９３】
以上述べた、共分散を用いてレベル制御は、ボリュームデータ上の全ての位置（全てのボクセル）において実行される。その結果、共分散に従ってレベルが抑制された合成ボリュームデータが生成される。生成された合成ボリュームデータは、画像生成ユニット２６においてスキャンコンバートされると共に、画像合成ユニット２７において所定の情報と合成され、モニター１４において所定の形態で表示される。
【００９４】
以上述べた本超音波診断装置によれば、空間コンパウンドやパーシスタンス等の様に、空間的に重複する複数のボリュームデータ或いは時間的に連続する複数のボリュームデータを合成して一つのボリュームデータを生成する場合において、（中心）ボクセル毎の共分散を計算しこれを用いて各ボクセルのノイズレベルを評価する。その評価結果に基づいてボクセル毎に出力する信号レベルを計算することで、各ボクセルのノイズの乗り方に応じてノイズ低減が制御される。その結果、加算処理のみによってノイズを低減させる従来の手法に比して、ボリュームデータ上の各位置におけるノイズの発生程度に応じて適切且つ効率的にノイズを低減させることができる。
【００９５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００９６】
（１）本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００９７】
（２）上記各実施形態においては、共分散を用いたノイズ低減機能を有する超音波診断装置を例として説明した。しかしながら、本発明の技術的思想は、超音波診断装置に拘泥されない。すなわち、空間コンパウンドやパーシスタンス等の様に、空間的に重複する複数の画像或いは時間的に連続する複数の画像を合成して一枚の画像を生成する医用画像診断装置、超音波画像処理装置、医用ワークステーションに代表される医用画像参照装置等であれば、どの様な装置であっても適用可能である。
【００９８】
（３）上記各実施形態においては、空間的に重複する複数の二次元画像データ或いは時間的に連続する複数の二次元画像データの共分散等を利用して、レベルを抑制する場合を例示した。しかしながら、本発明の技術的思想は、当該各例に拘泥されるものではなく、空間的に重複する複数の三次元画像データ（ボリュームデータ）或いは時間的に連続する複数の三次元画像データの共分散等を利用して、レベルを抑制することも可能である。
【００９９】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上本発明によれば、空間的に重複する複数枚の超音波画像、又は時間的に連続する複数枚の超音波画像を合成して一つの画像を生成しノイズやスペックルの低減する超音波診断装置において、従来と比較してノイズをよりよく低減する超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…超音波診断装置、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２５…ドプラ処理ユニット、２６…画像生成ユニット、２７…画像合成ユニット、２８…制御プロセッサ、２９…内部記憶ユニット、３０…インタフェースユニット
【図１】
0005509038.tif 000014
【図２】
0005509038.tif 000015
【図３】
0005509038.tif 000016
【図４】
0005509038.tif 000017
【図５】
0005509038.tif 000018
【図６】
0005509038.tif 000019
【図７】
0005509038.tif 000020
【図８】
0005509038.tif 000021
【図９】
0005509038.tif 000022
【図１０】
0005509038.tif 000023
【図１１】
0005509038.tif 000024