(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波画像の表示形態を変更する表示形態変更手段と、新フレームと複数の旧フレーム間の画像データに基づいて、これらの画像データのそれぞれについて所定の重み付けをした新たな画像データを作成するフレーム相関処理手段とを備えている超音波診断装置において、
前記表示形態変更手段による前記新フレームと複数の旧フレーム間の相関性がなくなる表示形態の変更に応じて、フレーム相関処理手段に対して、新フレームと複数の旧フレーム間の画像データに対する重み付け係数を、変更後の表示形態に対応した最適値に設定する前に、前記重み付け係数の設定を一時的に変更する制御を行うとともに、その設定変更された各重み付け係数をフレーム走査のたびに順次変更して本来の係数値に戻す重み付け係数変更手段を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断装置であって、前記重み付け係数変更手段は、前記重み付け係数の一時的移行操作を、画像フレーム周期で行うものであることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波の送受波に基づいて得られる画像データを表示する場合に、フレーム相関処理によって不要なノイズを除いて円滑な表示が行われるようにした超音波診断装置に係り、特には、画像拡大率の変更や表示範囲の移動などの表示形態を変更する場合の表示の応答性を高めるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、Ｂモード表示やカラードプラ表示などを行う超音波診断装置においては、画像のサイズを切り換えることで観察できる深さ範囲を変更する機能、画像の拡大率を変更する機能、画像の一定領域を左右に平行移動させるパン機能、画像の一定領域を上下に移動させるスクロール機能、カラードプラ表示を行う領域の画面のサイズや位置を切り換える機能といたように、各種の表示形態を変更できる機能を備えたものがある。
【０００３】
さらに、従来の超音波診断装置では、上記の表示形態の変更機能に加えて、心臓等の動きのある臓器を画像表示する場合に、その動画像が円滑に表示されるように、フレーム相関処理を行えるものが提供されている。
【０００４】
図４は、このような従来の超音波診断装置のフレーム相関処理の回路部分を示すブロック図である。
【０００５】
超音波の送受波に基づいて得られる画像データは、１画素ごとにフレーム相関演算部aでフレーム相関の演算処理が行われた後、フレームバッファメモリb上に書き込まれる。
【０００６】
フレームバッファメモリｂに書き込まれた１フレーム分の画像データは、ＴＶ信号に同期して順次読み出されるとともに、フレーム相関演算部ａにフィードバックされ、新たに入力されてくる画像データとフレーム相関処理された後、再びフレームバッファメモリｂに書き込まれる。
【０００７】
フレーム相関演算部ａでは、新たに入力されてくる画像データとフレームバッファメモリから読み出された画像データとに基づいて、たとえば、次のようなフレーム相関の演算処理を行う。
【０００８】
いま、Ｘ1を今回のある一つの画素位置にある画像データ、Ｘ2を前回の同じ画素位置にある画像データ、Ｘをフレーム相関の演算処理後の画像データとすると、
Ｘ＝k2・Ｘ2＋k1・Ｘ1                                    (１)
ただし、k1，k2は重み付け係数(０＜k1，k2＜１、k1＋k2＝１)である。
【０００９】
そして、たとえばk1＝k2＝０.５に設定して(１)式に基づくフレーム相関の演算処理を行うと、１フレーム前後で相関性の無いランダムなノイズが存在するときにはこれが平均化されるので、ノイズの影響が低減された見易い画像を表示することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような表示形態変更とフレーム相関処理の両機能を備えた従来の超音波診断装置では、画像のサイズや拡大率を変更するなど、表示形態を変更した際には、表示形態の変更前後のフレーム間では相関性がないことから、これに応じてフレームバッファメモリbに格納されている画像データも一旦クリアされるようになっている。
【００１１】
ここで、変更された表示形態に適合するように新しく超音波ビームの走査を開始した場合、フレームバッファメモリbはクリアされていて以前の画像データが存在しないために、今回得られた画像データＸ1とフレームバッファメモリbからクリアされたデータＸ2(＝０)とがフレーム相関演算部aで(１)式に基づいて相関処理された場合、その結果として出力される画像データＸは、
Ｘ＝k2・０＋k1・Ｘ1＝k1・Ｘ1  (０＜k1＜１)
となり、フレーム相関処理後の画像データＸは、今回入力された画像データＸ1よりも量子化レベルが小さくなる。たとえば、k1＝０.５の場合、今回入力された画像データＸ1のレベルが半減されるので、画像が暗くなってしまう。
【００１２】
そして、上記のようなフレーム相関の演算処理を行う場合には、フレーム相関後の画像が本来の明るさに戻るまでに数フレーム分の走査が必要となり、復帰に時間がかかってしまう。つまり、表示変更の応答性が悪くなる。この傾向は、１フレーム分の画像形成に要する時間が長い場合、すなわちフレームレートが遅い場合により顕著となる。
【００１３】
特に、操作者がたとえば画像のサイズ等を一度に数段階にわたって連続的に切り換えるような場合、切り換え途中の段階の画像が暗いだけでなく、安定した表示状態となるまでに時間が長くかかるため、表示形態の変更途中の段階で、その変更途中の表示形態と操作者の変更操作の感覚との間にずれが生じ、変更途中の画像を確認するのが困難になる。このことが、操作者にとって表示形態の変更操作がしずらいと感じさせる一因となっていた。
【００１４】
このような不都合を解消するためには、表示形態の変更途中の状態の表示を間引いて、表示形態が変更された結果の画像のみを表示することも考えられる。
【００１５】
しかしながら、操作者は上述のごとく、所望の表示形態に到達するまでの途中経過を観察しながら表示形態の変更操作を行うものであって、突然に表示形態の変更後の画像に切り換えられてしまうと、その変更操作が適切であったか否かの判断がつかなくなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、表示形態変更とフレーム相関処理の両機能を備えた超音波診断装置において、表示形態を変更した場合でも、本来の輝度レベルをもつ画像が応答性良く画面に表示されるようにして、所望の表示形態に到達するまでの確認を短時間の内に容易に行って迅速な診断を可能とすることを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために、超音波画像の表示形態を変更する表示形態変更手段と、新フレームと複数の旧フレーム間の画像データに基づいて、これらの画像データのそれぞれについて所定の重み付けをした新たな画像データを作成するフレーム相関処理手段とを備えている超音波診断装置において、次の構成を採用している。
【００１８】
すなわち、本発明では、表示形態変更手段による前記新フレームと複数の旧フレーム間の相関性がなくなる表示形態の変更に応じて、フレーム相関処理手段に対して、新フレームと複数の旧フレーム間の画像データに対する重み付け係数を、変更後の表示形態に対応した最適値に設定する前に、前記重み付け係数の設定を一時的に変更する制御を行うとともに、その設定変更された各重み付け係数をフレーム走査のたびに順次変更して本来の係数値に戻す重み付け係数変更手段を備えている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る超音波診断装置の要部を示すブロック図である。
【００２０】
同図において、１は超音波診断装置の全体を示し、２は図示しない超音波プローブにより超音波の送受信を行う送受信回路、４は送受信回路２で受信されたエコー信号を増幅検波して画像信号として出力する信号処理回路、６は信号処理回路４の出力をデジタル化するＡ／Ｄコンバータである。
【００２１】
また、８は新旧フレーム間の画像データに基づいて、これらについて所定の重み付けをした新たな画像データを作成するフレーム相関処理手段である。
【００２２】
このフレーム相関処理手段８は、前述の(１)式に基づく演算を行うフレーム相関演算部１０と、１フレーム分の画像データを格納するフレームバッファメモリ１２とからなる。そして、フレーム相関演算部１０は、画像データに対する重み付け係数k1，k2をそれぞれ発生する第１，第２の係数発生部１４1，１４2と、Ａ／Ｄコンバータ６から出力される今回フレームの画像データに第１係数発生部１４1からの重み付け係数k1を掛け算する第１乗算部１６1、フレームバッファメモリ１２から読み出された１フレーム前の画像データに第２係数発生部１４2からの重み付け係数k2を掛け算する第２乗算部１６2、および両乗算部１６1，１６2の出力を加算する加算部１８を備える。
【００２３】
２０はフレーム相関処理手段８でフレーム相関処理された画像データを一旦格納してからＴＶ走査に同期した速度で読み出すデジタルスキャンコンバータ、２２は文字、記号、数字等のキャラクタデータを発生するためのキャラクタメモリ、２４はデジタルスキャンコンバータ２０から読み出された画像データとキャラクタメモリ２２から読み出されたキャラクデータとを合成してＴＶ用の映像信号に変換して出力する映像信号生成部、２６は映像信号生成部２４から出力される映像信号を画像表示するためのＣＲＴやＬＣＤ等のモニタ装置である。
【００２４】
３２は表示形態の指定等のデータを入力する入力操作部で、キーボードやトラックボールを含む。３４は入力操作部３２からの入力データを装置本体内に取り込むための入力インターフェイス部である。
【００２５】
また、３６はパラメータ処理部、３８はフレーム走査検出部、４０は重み付け係数変更手段である。
【００２６】
上記のパラメータ処理部３６は、入力操作部３２から表示形態の変更(たとえば、画像のサイズの変更、画像の拡大率の変更、パン機能、スクロール機能、カラードップラの表示領域のサイズや位置の変更など)が指定された場合には、その指定された所望の表示形態に適応したパラメータ(たとえば、パルス繰り返し周波数、走査線数、フォーカス段数、カラードプラ表示における同一方向のビーム送信回数など)のデータを後述の中央制御処理部４２に出力する。さらに、このパラメータ処理部３６は、表示形態の変更があるときにはその実行を示す実行トリガ信号を後述の重み付け係数変更手段４０に出力するようになっている。
【００２７】
フレーム走査検出部３８は、送受信制御回路２によって超音波ビームが１フレーム分走査されるたびにそのフレーム終了を示すトリガ信号を出力するものである。
【００２８】
重み付け係数変更手段４０は、パラメータ処理部３６からの形態変更の実行を示す実行トリガ信号が入力された場合には、これに応答してフレーム相関処理手段８の第１，第２係数発生部１４1，１４2から発生される重み付け係数k1，k2の内、一方の重み付け係数k1が大きく(本例ではk1＝１)、他方の重み付け係数k2が小さく(本例ではk2＝０)なるように変更し、さらに、フレーム走査検出部３８からのフレーム終了を示すトリガ信号が入力された場合には、両重み付け係数k1，k2が等しく(本例ではk1＝k2＝０.５)なるように変更するものである。
【００２９】
４２は中央制御処理部であり、この中央制御処理部４２は、パラメータ処理部３６から与えられる表示形態の変更に適合したパラメータに応じて送受信回路２を制御するとともに、表示形態の変更がある場合には、フレームバッファメモリ１２の記憶内容をクリアするものである。
【００３０】
そして、上記のパラメータ処理部３６および中央制御処理部４２が特許請求の範囲における表示形態変更手段に相当する。
【００３１】
次に、上記構成の超音波診断装置１の動作について説明する。
【００３２】
操作者が入力操作部３２を操作して、上記した表示形態の変更(たとえば、画像のサイズの変更)のための指令を入力すると、その入力データは、入力インターフェイス３４を介してパラメータ処理部３６に入力される。
【００３３】
パラメータ処理部３６では、その指定された所望の表示形態に適応したパラメータ(たとえば、パルス繰り返し周波数、走査線数、フォーカス段数など)のデータを中央制御処理部４２に出力する。さらに、このパラメータ処理部３６は、表示形態の変更の実行を示す実行トリガ信号を重み付け係数変更手段４０に出力する。
【００３４】
重み付け係数変更手段４０は、この実行トリガ信号を受信すると、これに応答して、フレーム相関処理手段８の第１，第２係数発生部１４1，１４2から発生される重み付け係数k1，k2の内、一方をk1＝１、他方をk2＝０に変更する。
【００３５】
一方、中央制御処理部４２は、パラメータ処理部３６からの表示形態の変更に適合したパラメータを受け取ると、このパラメータに基づいて送受信回路２を制御するとともに、フレームバッファメモリ１２の記憶内容をクリアする。
【００３６】
これにより、超音波ビームの送受信に基づくエコー信号が送受信回路２、信号処理回路４を通りＡ／Ｄコンバータ６から今回の画像データとして出力されると、この今回の画像データＸ1は、第１乗算部１６1によって第１係数発生部１４1からの重み付け係数k1＝１と掛け算されるので、第１乗算部１６1の出力は１×Ｘ1となる。また、これと平行してフレームバッファメモリ１２から読み出された画像データＸ2(これは既にクリアされているのでＸ2＝０)は、第２乗算部１６2によって第２係数発生部１４2からの重み付け係数k2＝０と掛け算されるので、第２乗算部１６2の出力は０×Ｘ2となる。
【００３７】
したがって、加算部１８の出力は、
Ｘ＝０×Ｘ2＋１×Ｘ1＝Ｘ1
となる。つまり、フレーム相関演算後の画像データＸは、今回入力された画像データＸ1がそのまま出力され、これがフレームバッファメモリ１２に記憶される。
【００３８】
このようにして、送受信回路２による最初の１フレーム分の超音波ビームの走査が行われると、そのとき得られた１フレーム分の画像データは、フレームバッファメモリ１２に格納される。
【００３９】
そして、最初の１フレーム分の超音波ビームの走査が終了すると、これに応じて、フレーム走査検出部３８からは、フレーム終了を示すトリガ信号が発生され、これが重み付け係数変更手段４０に入力される。
【００４０】
重み付け係数変更手段４０は、このトリガ信号を受信すると、これに応答して、フレーム相関処理手段８の第１，第２係数発生部１４1，１４2から発生される重み付け係数k1，k2が共に等しくk1＝k2＝０.５となるように変更する。
【００４１】
これにより、超音波ビームの送受信に基づく次のフレームのエコー信号が送受信回路２、信号処理回路４を通りＡ／Ｄコンバータ６から画像データとして出力されると、この画像データＸ1は、第１乗算部１６1によって第１係数発生部１４1からの重み付け係数k1＝０.５と掛け算されるので、第１乗算部１６1の出力は０.５×Ｘ1となる。また、これと平行してフレームバッファメモリ１２から読み出された１フレーム前の画像データＸ2は、デジタルスキャンコンバータ２０に送出されて映像信号処理部２４を介してモニタ装置２６に表示されるとともに、第２乗算部１６2によって第２係数発生部１４2からの重み付け係数k2＝０.５と掛け算されるので、第２乗算部１６2の出力は０.５×Ｘ2となる。
【００４２】
したがって、加算部１８の出力は、
Ｘ＝０.５×Ｘ2＋０.５×Ｘ1
となる。つまり、フレーム相関演算後の画像データＸは、今回入力された画像データＸ1とその１フレーム前の画像データＸ2との平均値となり、これがフレームバッファメモリ１２に記憶される。
【００４３】
このようにして、表示形態の変更指令が出されてから最初の１フレーム分の超音波ビームの走査によって得られる画像データは、フレームバッファメモリ１２にそのまま格納され、次のフレームで直ちに読み出されて表示される。したがって、表示形態を変更した場合でも、本来の輝度レベルをもつ画像が応答性良く画面に表示されることになる。
【００４４】
また、操作者がたとえば画像のサイズ等を一度に数段階にわたって連続的に変更する場合、変更の途中では、パラメータ処理部３６からは連続的に実行トリガ信号が発生されるので、重み付け係数変更手段４０は、第１，第２係数発生部１４1，１４2から発生される重み付け係数k1，k2をk1＝１、k2＝０に保持するため、表示形態の切り換え途中の段階の画像が暗くなることがなく、しかも、安定した表示状態となるまでの時間が２〜３フレーム分程度で極めて短い。そして、表示形態の変更が終了すれば、重み付け係数変更手段４０は、第１，第２係数発生部１４1，１４2から発生される重み付け係数k1，k2をk1＝k2＝０.５に戻す。
【００４５】
したがって、表示形態の変更途中の段階で、従来のように、その変更途中の表示形態と操作者の変更操作の感覚との間にずれが生じ、変更途中の画像を確認するのが困難になるといった不都合を生じない。
【００４６】
上記の実施形態に係る超音波診断装置１において、フレーム相関処理手段８は、１フレーム前後の画像データに基づいてフレーム相関処理を実行するようにしているが、図２に示すように、複数(この例では３つ)のフレームバッファメモリ１２1〜１２4と、４つの乗算部１６1〜１６4と、これらの各乗算部１６1〜１６4の出力を加算する加算部１８とを設け、フレーム相関を次式に示すように、今回のフレームの画像データＸ1と過去の数フレームの画像データＸ2〜Ｘ4との重み付け平均によって行う場合もある。
【００４７】
Ｘ＝k4・Ｘ4＋k3・Ｘ3＋k2・Ｘ2＋k1・Ｘ1                    (２)
ただし、k1，k2，k3，k4は重み付け係数(０＜k1，k2，k3，k4＜１、k1＋k2＋k3＋k4＝１)である。
【００４８】
その場合、重み付け係数変更手段４０は、表示形態の変更(たとえば、画像のサイズの変更)指令が入力されて、その表示形態に適合するように新しく超音波ビームの走査が開始されると、図３に示すように、まず、各重み付け係数k1，k2，k3，k4をk1＝１，k2＝０，k3＝０，k4＝０に設定した後、フレーム走査検出部３８から１フレームの走査終了のたびに出力されるトリガ信号に応答して、各重み付け係数k1，k2，k3，k4を順次変更して、トリガ信号が３回入力された時点で、最終的に本来の係数として、k1＝０.２，k2＝０.３，k3＝０.３，k4＝０.２の値に戻す。
【００４９】
このようにすれば、表示形態の変更指令が出された場合でも、従来のように画像が一時的に暗くなって見ずらくなることがなく、しかも、本来の輝度レベルをもつ画像が応答性良く画面に表示されることになる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、表示形態変更とフレーム相関処理の両機能を備えた超音波診断装置において、表示形態を変更した場合でも、本来の輝度レベルをもつ画像が応答性良く画面に表示される。このため、所望の表示形態に到達するまでの確認を短時間の内に容易に行えるので、迅速な診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の要部を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る超音波診断装置のフレーム相関処理回路部分のブロック図である。
【図３】図２に示すフレーム相関処理回路の各乗算部に対して順次設定される重み付け係数の値を示す説明図である。
【図４】従来の超音波診断装置のフレーム相関処理回路部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…超音波診断装置、８…フレーム相関処理手段、１２…フレームバッファメモリ、１４1，１４2…係数発生部、１６1，１６2…乗算部、１８…加算部、３８…フレーム走査検出部、３６…パラメータ処理部、４０…重み付け係数変更手段、４２…中央制御処理部。
【図１】
0003648881.tif 000002
【図２】
0003648881.tif 000003
【図３】
0003648881.tif 000004
【図４】
0003648881.tif 000005