(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成手段と、
前記超音波画像に対して合成表示されるグラフィック画像を生成するグラフィック画像生成手段と、
前記グラフィック画像に含まれる各グラフィックに影付けをするためのシャドーイメージを生成するシャドー処理手段と、
前記超音波画像、前記グラフィック画像及び前記シャドーイメージを合成して合成画像を作成する合成手段と、
を含み、
前記シャドー処理手段は、前記各グラフィックに関して所定方向のピクセル数を検出し、そのピクセル数に基づいて複数のシャドーパターンの中からシャドーパターンを決定し、決定されたシャドーパターンに従ってシャドーイメージを生成することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記シャドー処理手段は、
前記所定方向のピクセル数として前記各グラフィックを構成する個々の水平スライス部分について水平ピクセル数を検出する水平ピクセル数検出手段と、
前記水平ピクセル数の大小に応じて、前記個々の水平スライス部分についてシャドーパターンを決定するパターン決定手段と、
前記決定されたシャドーパターンに従って、前記個々の水平スライス部分に随伴して描画すべきシャドーピクセルデータを生成するシャドーピクセルデータ生成手段と、
を含み、
前記シャドーイメージは前記シャドーピクセルデータの集合体であることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記パターン決定手段は、
前記水平スライス部分の水平ピクセル数が大の場合には第１シャドーパターンを決定し、
前記水平スライス部分の水平ピクセル数が小の場合には第２シャドーパターンを決定し、
前記シャドー処理手段は、
前記第１シャドーパターンが決定された場合には前記水平スライス部分から水平方向に連なる所定数のピクセルにシャドーピクセルデータを付与し、
前記第２シャドーパターンが決定された場合には前記水平スライス部分から水平方向に１ピクセルおいて位置するピクセルにシャドーピクセルデータを付与することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記第１シャドーパターンは前記水平ピクセル数が２ピクセル以上の場合に決定され、前記第２シャドーパターンは前記水平ピクセル数が１ピクセルの場合に決定されることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記グラフィック画像を構成する各ピクセルのピクセルデータを参照し、各ピクセルごとに超音波優先かグラフィック優先かを判定する判定手段を含み、
前記合成手段は、前記超音波優先が判定されたピクセルについては超音波画像を構成するピクセルデータを採用し、前記グラフィック優先が判定された場合にはグラフィック画像を構成するピクセルデータを採用することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記合成手段は、同一ピクセルに対して、グラフィック画像を構成するピクセルデータと前記シャドーピクセルデータとが与えられた場合にはグラフィック画像を構成するピクセルデータを採用することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項７】
超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成し、ラスタースキャンに従って前記超音波画像を構成するピクセルデータ列を出力する超音波画像形成手段と、
前記超音波画像に対して合成表示されるグラフィック画像を生成し、ラスタースキャンに従って前記グラフィック画像を構成するピクセルデータ列を出力するグラフィック画像生成手段と、
前記グラフィック画像を構成するピクセルデータ列を参照し、各水平アドレスごとにグラフィックピクセルデータか否かを検出し、グラフィックピクセルデータが連続して検出された場合に第１シャドーパターンを決定し、グラフィックピクセルデータが孤立画素として検出された場合に第２シャドーパターンを決定するパターン決定手段と、
前記決定されたパターンに従って逐次的にシャドーピクセルデータを生成するシャドーピクセルデータ生成手段と、
前記超音波画像、前記グラフィック画像及び前記シャドーピクセルデータを合成して合成画像を作成する合成手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波画像処理装置に関し、特に超音波画像とグラフィック画像とが合成表示される超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置においては、超音波画像（Ｂモード画像、Ｍモード画像、カラーフローマッピング画像など）と、グラフィック画像（図形、テキストなどからなる線画イメージ）とが重ねて表示される。特に、超音波画像に対して各種の計測（距離計測、面積計測、時間計測など）がなされるが、その場合には、１又は複数の計測ラインがグラフィックとして超音波画像上に重ね合わせ表示される。
【０００３】
ここで、背景としての超音波画像が例えばＢモード画像である場合には、それは白黒濃淡で表現される。例えば、上記の計測ラインの輝度がその周囲の超音波画像の輝度と同じか近い関係にある場合、当該計測ラインの視認性は著しく低下する。具体的には、高輝度表示されている心臓壁に高輝度の計測ラインを重合させた場合、その計測ラインが超音波画像に埋もれてしまう。
【０００４】
そこで、従来の超音波診断装置においては、グラフィックを構成する個々の画素（具体的にはグラフィックにおける各水平アドレスごとの最も右端の画素）の右側に隣接する１画素をシャドー画素とし、そのシャドー画素を黒表示することにより、グラフィックの視認性を向上させていた。これは、グラフィックに対する影付け処理である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、高解像度の表示装置が普及しつつあり、超音波画像が高解像度で表示されるようになっている。このため、低解像度の表示であれば上記シャドーが比較的明瞭に表示された場合であっても、高解像度の表示の場合には１画素のサイズが物理的に小さいため、どうしてもシャドーが目立たずに埋没しがちである。つまり、シャドー処理を行っても、グラフィックの視認性を十分に向上することができないという問題がある。
【０００６】
これに対し、シャドーの幅（水平方向の太さ）を例えば一律に２画素とすることも可能である。しかし、水平方向に１画素でグラフィックを表示する場合にも、その隣に２画素のシャドーが付加されると、超音波画像に対してグラフィックが２画素分だけ水平方向にずれたような印象を与えてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、グラフィックに応じて適切なシャドーを付与して表示画像の画質を向上することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、高解像度の表示装置において超音波画像に重ね合わせ表示されるグラフィックをより明瞭に表示できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成手段と、前記超音波画像に対して合成表示されるグラフィック画像を生成するグラフィック画像生成手段と、前記グラフィック画像に含まれる各グラフィックに影付けをするためのシャドーイメージを生成するシャドー処理手段と、前記超音波画像、前記グラフィック画像及び前記シャドーイメージを合成して合成画像を作成する合成手段と、を含み、前記シャドー処理手段は、前記各グラフィックに関して所定方向のピクセル数を検出し、そのピクセル数に基づいて複数のシャドーパターンの中からシャドーパターンを決定し、決定されたシャドーパターンに従ってシャドーイメージを生成することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、グラフィックに関して、パターン決定パラメータとして、所定方向のピクセル数が参照され、そのピクセル数に応じてシャドーパターンが適応的に選択される。すなわち、従来装置のように画一的なシャドー（影付け）を行うのではなく、グラフィック画像の内容（グラフィックの線幅など）を参照し、それに応じてシャドーパターンが切り換わる。参照されるピクセル数は、特に望ましくは、グラフィックを構成する各水平スライス部分（各水平アドレス上のグラフィックピクセル列）の幅である。これによれば、ラスタースキャンに従ってデータ処理を逐次的に行えるので、処理を簡便かつ迅速に行える。但し、グラフィックに関して、垂直方向のピクセル数やその他の形態的情報を参照して、シャドーパターンを選択するようにしてもよい。
【００１１】
望ましくは、前記シャドー処理手段は、前記所定方向のピクセル数として前記各グラフィックを構成する個々の水平スライス部分について水平ピクセル数を検出する水平ピクセル数検出手段と、前記水平ピクセル数の大小に応じて、前記個々の水平スライス部分についてシャドーパターンを決定するパターン決定手段と、前記決定されたシャドーパターンに従って、前記個々の水平スライス部分に随伴して描画すべきシャドーピクセルデータを生成するシャドーピクセルデータ生成手段と、を含み、前記シャドーイメージは前記シャドーピクセルデータの集合体である。
【００１２】
望ましくは、前記パターン決定手段は、前記水平スライス部分の水平ピクセル数が大の場合には第１シャドーパターンを決定し、前記水平スライス部分の水平ピクセル数が小の場合には第２シャドーパターンを決定し、前記シャドー処理手段は、前記第１シャドーパターンが決定された場合には前記水平スライス部分から水平方向に連なる所定数のピクセルにシャドーピクセルデータを付与し、前記第２シャドーパターンが決定された場合には前記水平スライス部分から水平方向に１ピクセルおいて位置するピクセルにシャドーピクセルデータを付与する。
【００１３】
上記構成において、第１シャドーパターンが選択された場合には、個々の水平スライス部分に対してその水平方向に厚い（太い）シャドーが付与され、その結果、例えば高解像度の表示装置において、超音波画像を背景としてグラフィックを表示する場合に、そのグラフィックを超音波画像に埋没させることなく、明瞭に表現できる。一方、第２シャドーパターンが選択されると、個々の水平スライス部分に対して一定隙間をおいてうすい（細い）シャドーが付与される。このため、グラフィックが殊更強調されることはなく、グラフィックが相対的にずれたような印象を大幅に緩和できる。その隙間には超音波画像が表示される。
【００１４】
望ましくは、前記第１シャドーパターンは前記水平ピクセル数が２ピクセル以上の場合に決定され、前記第２シャドーパターンは前記水平ピクセル数が１ピクセルの場合に決定される。
【００１５】
望ましくは、前記グラフィック画像を構成する各ピクセルのピクセルデータを参照し、各ピクセルごとに超音波優先かグラフィック優先かを判定する判定手段を含み、前記合成手段は、前記超音波優先が判定されたピクセルについては超音波画像を構成するピクセルデータを採用し、前記グラフィック優先が判定された場合にはグラフィック画像を構成するピクセルデータを採用する。この構成に代えて、合成手段に対して、各ピクセルごとの合成可否を示す情報を別途提供するようにしてもよい。いずれにしても、フレーム全体にわたる画像合成の場合には、グラフィック以外の領域において超音波画像に対して不必要に上書きがなされないように制御する。
【００１６】
望ましくは、前記合成手段は、同一ピクセルに対して、グラフィック画像を構成するピクセルデータと前記シャドーピクセルデータとが与えられた場合にはグラフィック画像を構成するピクセルデータの表示を採用する。この構成によれば、シャドーを付与した部位にグラフィックが存在していても、そのグラフィックが損なわれることはない。
【００１７】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成し、ラスタースキャンに従って前記超音波画像を構成するピクセルデータ列を出力する超音波画像形成手段と、前記超音波画像に対して合成表示されるグラフィック画像を生成し、ラスタースキャンに従って前記グラフィック画像を構成するピクセルデータ列を出力するグラフィック画像生成手段と、前記グラフィック画像を構成するピクセルデータ列を参照し、各水平アドレスごとにグラフィックピクセルデータか否かを検出し、グラフィックピクセルデータが連続して検出された場合に第１シャドーパターンを決定し、グラフィックピクセルデータが孤立画素として検出された場合に第２シャドーパターンを決定するパターン決定手段と、前記決定されたパターンに従って逐次的にシャドーピクセルデータを生成するシャドーピクセルデータ生成手段と、前記超音波画像、前記グラフィック画像及び前記シャドーピクセルデータを合成して合成画像を作成する合成手段と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。この超音波診断装置には、超音波画像処理装置が組み込まれている。
【００２０】
図１において、プローブ１０は、体表面上に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる超音波探触子である。このプローブ１０内には複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられている。そのアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子走査される。その電子走査方式としては電子リニア走査や電子セクタ走査などをあげることができる。
【００２１】
送受信部１２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。すなわち、送受信部１２から複数の振動素子に対して複数の送信信号が供給され、複数の振動素子から出力される複数の受信信号が送受信部１２において整相加算される。それにより得られる受信信号は画像形成部１６へ出力される。
【００２２】
図１において符号１４はいわゆるデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）に相当するものである。そのＤＳＣ１４及び後述するグラフィック画像生成部２２を加えたものが超音波画像処理装置に相当する。
【００２３】
画像形成部１６は、受信信号に基づいてＢモード画像、Ｍモード画像、カラーフローマッピング画像（カラードプラ画像）などの各種の超音波画像を形成する回路である。そのような超音波画像には三次元超音波画像が含まれてもよい。画像形成部１６から、ラスタースキャン（ノンインターレース）に従って超音波画像を構成する画素データの列が遅延回路１８を介して合成処理回路２０へ出力される。ここで、符号１００は超音波画像についての画素データ列を表している。遅延回路１８は画像合成のためのタイミング調整を図る回路である。これは後述する遅延回路３０及び遅延回路３２についても同様である。
【００２４】
一方、グラフィック画像生成部２２は、グラフィック画像を生成している。グラフィック画像は計測ラインなどの図形やテキストなどを含むイメージである。グラフィック画像生成部２２から、ラスタースキャンに従ってそのグラフィック画像を構成する画素データの列が出力される。それが図１において符号１０２で示されている。その画素データ列１０２は、判定部２４に出力されると共に、遅延回路３０を介して合成処理回路２０へ出力されている。
【００２５】
判定部２４、第１シャドー描画部２６及び第２シャドー描画部２８は、それら全体としてシャドー処理手段に相当する。具体的に説明すると、判定部２４は、ラスタースキャンに従って入力される画素データ列１０２を逐次的に参照し、グラフィックに相当する画素データを検出する。そして、そのグラフィックに相当する画素データが１つだけ孤立的に存在しているか、あるいは、そのような画素データが２つ以上連続して存在しているかを判定し、孤立判定の場合には第２シャドー描画部２８の処理を起動し、連続判定の場合には第１シャドー描画部２６の処理を起動する。すなわち、この判定部２４は、シャドーパターンの決定手段として機能し、その一方において、入力される画素データ列１０２からグラフィック画素データを認識する検出手段としても機能する。符号１０４は、各画素ごとにそれがグラフィックに相当しているか否かを判定した結果の情報を示している。そのような情報は遅延回路３２を介して合成処理回路２０へ出力されている。この判定部２４におけるシャドーパターンの決定については後に図２などを用いて説明する。
【００２６】
第１シャドー描画部２６は、グラフィックに相当する画素データが連続している場合に、第１シャドーパターンに従って、連続するグラフィック画素データ列（右端）から水平方向に連続する２つの画素をシャドー画素として認定し、それらのシャドー画素に対して黒表示を行うシャドー画素データを付与する。一方、第２シャドー描画部２８は、グラフィックに相当する孤立した画素データから水平方向に１画素おいた画素をシャドー画素とし、そのシャドー画素に対して黒表示を行うシャドー画素データを付与する。それぞれのシャドー描画部２６，２８によって生成されたシャドー画素データは、合成処理回路２０へ出力され、それが図１において符号１０６及び１０８で示されている。
【００２７】
合成処理回路２０は、入力される複数の画素データ列１００，１０２及びシャドー画素データ１０６，１０８を用いて、合成画像を生成する。具体的には、超音波画像に対してグラフィック画像の上書き合成を行い、その際において、シャドー画素データをさらに合成する。その合成処理は実際にはラスタースキャンに同期して実行されている。合成処理回路から出力される画素データ列は、Ｄ／Ａ変換器３６を介してアナログ信号に変換されて表示部３８へ出力される。これにより表示部３８においては表示画面上に合成画像が表示されることになる。その合成画像において、個々のグラフィックにはシャドーイメージが付加され、それにより背景画像としての超音波画像に対して各グラフィックが明瞭に表示される。また、グラフィックにおける各スライス部分のピクセル数（当該部分の幅）が極めて小さい場合、すなわちそのピクセル数が１ピクセルである場合には、太いシャドー処理はなされず、隙間をおいた細いシャドー処理がなされることになる。これについては後に図３乃至図８を用いて詳述する。
【００２８】
図１において、制御部３４は超音波診断装置の各構成の動作制御を行っている。入力部３５は制御部３４に対して接続され、ユーザーは入力部３５を介して各種の動作条件を設定することができる。
【００２９】
図２には、判定部２４における判定原理が概念的に示されている。ここで、（Ａ）は、各画素データのビット構成を示している。ここでは一例として１つの画素が２４ビットで構成され、その２４ビットが８ビットずつＲ，Ｇ，Ｂに割り当てられている。判定部２４にはこのような各画素データが入力される。
【００３０】
判定部２４は、入力される画素データごとに、それが図２の（Ｃ）で示す純粋なグラフィック画素データであるか、それとも（Ｂ）に示される特定命令を表す超音波画素優先データであるかを弁別している。すなわちグラフィック画像において、実際にグラフィックが描かれていない部分は、超音波画像を優先的に表示させる部分であり、このためその部分については超音波画素優先データが割り当てられる。この例では、超音波画素優先データが、ほとんど実際には使用されない特定の色を表す画素データとして定義されている。図２に示す例では、第０位ビットから第２３位ビットまでの内で、最初の第０位ビットだけが１でそれ以外が０である特定のビット配列が超音波画素優先データとして設定されている。
【００３１】
したがって、判定部２４は、入力される各画素について、それがグラフィック画素データであるか超音波画素優先データであるかを識別し、グラフィック画素データが検出された時にはそれが水平方向に１つだけ存在しているかあるいは２つ以上連続して存在しているかを認識し、それに応じてシャドーパターンを決定する。
【００３２】
一方、超音波画素優先データと判定された場合には、その判定結果を情報１０４として合成処理回路２０へ出力する。その場合においては、シャドー処理は不要となるが、事実上、シャドー処理を行わせて、その処理結果を合成処理において無視するような構成を採用してもよい。
【００３３】
図３〜図７には、シャドー処理の具体例が示されている。まず図３において、超音波画素は符号４０で示されており、グラフィック画素は符号４２で示されている。また、シャドー画素、すなわち影付けにより生成された画素は符号４４で示されている。グラフィック画素の検出は各水平アドレスごとに実施される。図３に示すように、水平方向に１画素分のライン幅を有し垂直方向に伸長したライン４６が存在している場合においては、各水平方向において、第２シャドー描画部２８が機能し、その結果、隙間としての１つの画素列５０をおいて、先ほどのライン４６と平行に、水平方向に１画素の幅をもった垂直方向に伸長するシャドーライン４８が描画される。このような構成によれば、従来のように、ライン４６の右側に水平方向に２ピクセル幅をもったシャドーを付する場合に比べて、超音波画像の画質を向上でき、具体的にはライン４６が超音波画像から水平方向に２画素分だけずれたような印象が生じてしまうことを未然に防止できる。
【００３４】
一方において、図４に示すように、例えば垂直方向に伸びるライン５２が水平方向に２画素分の幅をもっている場合、上述したように各水平方向において第１シャドー描画部２６が機能し、第１シャドーパターンに従って、ライン５２の右隣に２画素分の水平方向の幅をもった垂直方向に伸長するシャドーライン５４が描画される。これによってライン５２を極めて明瞭に画像表示することが可能であり、特に背景画像としての超音波画像に埋没しがちな場合においても、そのライン５２を明確にコントラスト良く表現できる。
【００３５】
図５及び図６には他の例が示されており、図５に示すように斜め方向に伸長するライン５６についても、隙間としての画素列６０を介して斜め方向に沿ってシャドーライン５８が形成される。これと同様に、図６に示されるように、斜め方向に伸長した水平方向に２画素分の幅を有するライン６２については、その右隣に水平方向に２画素分の幅をもったシャドーライン６４が表示されることになる。
【００３６】
さらに、図７に示すように、折れ曲がったようなライン６５の場合には、それぞれの各水平座標において、上述した第１シャドーパターンあるいは第２シャドーパターンに従ってシャドー処理が遂行され、図７に示すようなシャドー処理結果が得られる。ここにおいて、符号６６によって特定される画素は、本来シャドー画素になるべきものであるが、それ自体はグラフィックを構成している画素であるため後者が優先してその画素６６がグラフィックの画素とされている。
【００３７】
よって、上記実施形態によれば、例えば図８に示されるように、アルファベットなどのテキストを表示する場合においても、そのテキスト６８に対してその右側に縁取り（シャドー）７０を施すことができ、その視認性を向上できるという利点がある。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、グラフィックに応じて適切なシャドーを付与して表示画像の画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る超音波画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す判定部における判定原理を説明するための図である。
【図３】  シャドー処理の例を説明するための図である。
【図４】  シャドー処理の例を説明するための図である。
【図５】  シャドー処理の例を説明するための図である。
【図６】  シャドー処理の例を説明するための図である。
【図７】  シャドー処理の例を説明するための図である。
【図８】  テキストに対するシャドー処理の結果を示す図である。
【符号の説明】
１０  プローブ、１２  送受信部、１４  デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、１６  画像形成部、２０  合成処理回路、２２  グラフィック画像生成部、２４  判定部、２６  第１シャドー描画部、２８  第２シャドー描画部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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