(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波画像データに対する適切な輝度調整を提供する。【解決手段】表示処理部は、高輝度端側の補正範囲Ｈと低輝度側の補正範囲Ｌの少なくとも一方において、一次関数に基づいた輝度調整関数を二次関数で補正する。表示処理部は、始点ＬＳと、中間点ＬＭにおける関数値ＬＰと、終点ＬＥにおける一次関数の関数値Ｌ１を通る二次関数を決定し、その二次関数を補正範囲Ｌにおける輝度調整関数とする。これにより下限値に固定された状態が解消されて「黒抜け」が抑制される。また表示処理部は、始点ＨＳと、中間点ＨＭにおける関数値ＨＰと、終点ＨＥにおける一次関数の関数値Ｈ１を通る二次関数を決定し、その二次関数を補正範囲Ｈにおける輝度調整関数とする。これにより上限値に飽和した状態が解消されて「白抜け」が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受するプローブと、
プローブを制御してエコー信号を得る送受信部と、
エコー信号に基づいて超音波画像データを形成する画像形成部と、
超音波画像データを表示処理する表示処理部と、
を有し、
前記表示処理部は、超音波画像データを輝度調整する機能を備え、一次関数に基づいた輝度調整関数を高輝度端側と低輝度端側の少なくとも一方の補正範囲において二次以上の高次関数で補正し、補正後の輝度調整関数を用いて超音波画像データを輝度調整する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記表示処理部は、ゲインの設定値とコントラストの設置値に基づいて前記一次関数を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記表示処理部は、ゲインの設定値に基づいて前記一次関数の切片を決定し、コントラストの設置値に基づいて前記一次関数の傾きを決定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記表示処理部は、補正範囲の始点の位置と、補正範囲の終点の位置と、始点と終点の中間点における輝度調整関数の関数値と、に基づいて、当該補正範囲における前記高次関数として二次関数を決定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記輝度調整を含む表示処理を施された表示画像を表示する表示部と、
当該表示画像を確認したユーザから、前記始点の位置と、前記終点の位置と、前記中間点における輝度調整関数の関数値と、を設定する操作を受け付ける操作デバイスと、
をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、超音波画像データの輝度調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、超音波画像データから表示画像を形成する際に、超音波画像データに対して輝度調整を行うことが知られている。例えば、特許文献１には、超音波画像データに対して、ゲイン（利得）やコントラスト（ダイナミックレンジ）を調整する技術が記載されている。ゲインやコントラスト等の輝度調整は、例えば、診断に適した表示画像となるように、必要に応じてユーザ操作を伴って行われる。
【０００３】
ところが、表示画像を表示するディスプレイには、そのディスプレイにより表示することができる輝度の上限値と下限値がある。そのため、例えば超音波画像データに対する輝度調整により、ディスプレイで表示できる輝度の上限値を上回る輝度調整が行われると、上限値以上の高輝度部分が全て上限値で飽和してしまい、その高輝度部分に対応した画像領域が「白抜け」した状態でディスプレイに表示されてしまう。一方、ディスプレイで表示できる輝度の下限値を下回る輝度調整が行われると、下限値以下の低輝度部分が全て下限値に固定されてしまい、その低輝度部分に対応した画像領域が「黒抜け」した状態でディスプレイに表示されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３６１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、例えば診断に適した表示画像となるように輝度調整を行いつつ「白抜け」や「黒抜け」を生じない適切な輝度調整について研究開発を重ねてきた。
【０００６】
本願に係る発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、超音波画像データに対する適切な輝度調整を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを制御してエコー信号を得る送受信部と、エコー信号に基づいて超音波画像データを形成する画像形成部と、超音波画像データを表示処理する表示処理部と、を有し、前記表示処理部は、超音波画像データを輝度調整する機能を備え、一次関数に基づいた輝度調整関数を高輝度端側と低輝度端側の少なくとも一方の補正範囲において二次以上の高次関数で補正し、補正後の輝度調整関数を用いて超音波画像データを輝度調整することを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、輝度調整関数は、超音波画像データの輝度調整において利用される関数であり、例えば、超音波画像データを構成する各画素の画素値（例えばエコー値）から、その画素を表示する際の輝度値を得る関数である。輝度調整関数の基礎となる一次関数は、診断に適した表示画像となるように設定されることが望ましい。例えば、診断に適した表示画像となるように、ゲインやコントラスト等の調整が行われ、その調整結果に応じて一次関数が設定される。輝度調整関数の補正は、一次関数による輝度調整を尊重しつつ、一次関数のみでは調整が難しい高輝度端側と低輝度端側の少なくとも一方において行われることが望ましい。例えば、高輝度端側における「白抜け」や低輝度端側における「黒抜け」を抑制できるように、補正に利用される高次関数が設定される。なお、補正後の輝度調整関数における一次関数の寄与率（一次関数とみなせる部分の割合）や補正の寄与率（補正されたとみなせる部分の割合）を調整できるようにしてもよい。
【０００９】
上記構成により、超音波画像データに対する適切な輝度調整が実現される。例えば、輝度調整関数の基礎となる一次関数を適宜に設定することにより、診断に適した表示画像となるように輝度調整が行われ、高次関数による補正により「白抜け」や「黒抜け」が抑制される。
【００１０】
望ましい具体例において、前記表示処理部は、ゲインの設定値とコントラストの設置値に基づいて前記一次関数を設定する、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましい具体例において、前記表示処理部は、ゲインの設定値に基づいて前記一次関数の切片を決定し、コントラストの設置値に基づいて前記一次関数の傾きを決定する、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記表示処理部は、補正範囲の始点の位置と、補正範囲の終点の位置と、始点と終点の中間点における輝度調整関数の関数値と、に基づいて、当該補正範囲における前記高次関数として二次関数を決定する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記輝度調整を含む表示処理を施された表示画像を表示する表示部と、当該表示画像を確認したユーザから、前記始点の位置と、前記終点の位置と、前記中間点における輝度調整関数の関数値と、を設定する操作を受け付ける操作デバイスと、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、超音波画像データに対する適切な輝度調整が実現される。例えば、本発明の好適な態様によれば、輝度調整関数の基礎となる一次関数を適宜に設定することにより、診断に適した表示画像となるように輝度調整が行われ、高次関数による補正により「白抜け」や「黒抜け」が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。
【図２】輝度調整に利用される輝度調整関数を説明するための図である。
【図３】高輝度低輝度補正を説明するための図である。
【図４】補正後の輝度調整関数を示す図である。
【図５】表示処理部３０における輝度調整を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。プローブ１０は、超音波を送受する複数の振動素子を備えている。図１の超音波診断装置においては、例えば、コンベックス走査型やセクタ走査型やリニア走査型、二次元画像（断層画像）用や三次元画像用等の各種のプローブ１０を診断用途に応じて利用することができる。
【００１７】
送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子を送信制御して送信ビームを形成し、診断の対象となる組織等を含む診断領域内で送信ビームを走査する。つまり、送受信部１２は、送信ビームフォーマの機能を備えている。
【００１８】
また、送受信部１２は、複数の振動素子から得られる複数の受信信号を整相加算処理するなどして受信ビームを形成し、受信ビームに沿って診断領域内から受信ビーム信号（エコー信号）を収集する。つまり、送受信部１２は、受信ビームフォーマの機能も備えている。送受信部１２において得られた受信ビーム信号は、画像形成部２０に出力される。
【００１９】
画像形成部２０は、受信ビーム信号に基づいて、診断領域の超音波画像に関する画像データ（超音波画像データ）を形成する。画像形成部２０は、例えば、診断の対象となる組織等の断層画像データ（Ｂモード画像データ）を形成する。なお、診断の用途などに応じて、画像形成部２０が三次元画像やドプラ画像等の超音波画像データを形成してもよい。
【００２０】
画像形成部２０において形成される超音波画像データは、複数の画素に対応した複数のエコー値で構成されている。
【００２１】
表示処理部３０は、超音波画像データに対して表示処理を施して表示画像（データ）を形成する。表示処理部３０は、例えば、ゲイン設定、コントラスト設定、高輝度低輝度補正、ガンマ変換等の輝度調整に係る機能を備えている。また、表示処理部３０は、輝度調整前の超音波画像データを、超音波ビーム用の走査座標系から表示用の表示座標系へ変換するデジタルスキャンコンバータ機能や、輝度調整後の超音波画像データに文字や図形などのグラフィックデータを重畳するグラフィック機能などを備えている。表示処理部３０において形成された表示画像は、ディスプレイ４０に表示される。
【００２２】
制御部５０は、図１の超音波診断装置内を集中的に制御する。操作デバイス５２は、ユーザから操作を受け付けるデバイスであり、ユーザから受け付けた指示は、制御部５０へ送られて図１の超音波診断装置内の制御に反映される。
【００２３】
なお、送受信部１２と画像形成部２０と表示処理部３０は、それぞれ、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェアを利用して実現することができ、また、制御部５０は、例えば、演算機能を備えたハードウェアとその動作を規定するソフトウェア（プログラム）によって構成される。
【００２４】
図１の超音波診断装置の概要は以上のとおりである。そこで、図１に示した符号を参照しつつ、表示処理部３０における輝度調整について以下に詳述する。
【００２５】
図２は、輝度調整に利用される輝度調整関数を説明するための図である。輝度調整関数は、超音波画像データを構成する各画素の画素値（エコー値）から、その画素を表示する際の輝度値を得る関数である。
【００２６】
＜Ａ＞は、初期状態の輝度調整関数を示している。＜Ａ＞のＸ軸（横軸）は、超音波画像データを構成する各画素のエコー値の大きさを示している。エコー値は、所定ビット（例えば１６ビット）のデジタルデータであり、その大きさは、最小値（例えば０）から所定ビット（例えば１６ビット）で表現可能な最大値までの範囲となる。＜Ａ＞のＹ軸（縦軸）は、ディスプレイ４０が表示できる輝度値の大きさを示している。ディスプレイ４０が表示できる輝度値は、そのディスプレイ４０の性能に応じた下限値から上限値までの範囲となる。
【００２７】
＜Ａ＞に示す初期状態において、輝度調整関数は、Ｙ＝ａＸ＋ｂで表現される一次関数であり、エコー値の最小値が輝度値の下限値に対応し、エコー値の最大値が輝度値の上限値に対応している。したがって、＜Ａ＞に示す初期状態の輝度調整関数であれば、エコー値の最小値から最大値までの全範囲が、輝度値の下限値から上限値の全範囲に線形的に対応しており、ディスプレイ４０が表示できる輝度値を最大限に利用しつつ、「白抜け」や「黒抜け」も発生させない。
【００２８】
これに対し、＜Ｂ＞は、コントラスト設定を施された輝度調整関数を示している。コントラスト設定においては、Ｙ＝ａＸ＋ｂの一次関数である輝度調整関数の傾きａが調整される。例えば、操作デバイス５２を利用してユーザがコントラストを調整し、その調整により得られるコントラスト設定値に応じて傾きａの値が設定される。例えば、傾きａが調整された輝度調整関数による輝度調整後の表示画像がディスプレイ４０に表示され、ユーザは、ディスプレイ４０に表示される表示画像を確認しながら、所望の表示画像となるようにコントラストを調整する。
【００２９】
また、＜Ｃ＞は、ゲイン設定を施された輝度調整関数を示している。ゲイン設定においては、Ｙ＝ａＸ＋ｂの一次関数である輝度調整関数の切片ｂが調整される。例えば、操作デバイス５２を利用してユーザがゲインを調整し、その調整により得られるゲイン設定値に応じて切片ｂの値が設定される。例えば、切片ｂが調整された輝度調整関数による輝度調整後の表示画像がディスプレイ４０に表示され、ユーザは、ディスプレイ４０に表示される表示画像を確認しながら、所望の表示画像となるようにゲインを調整する。
【００３０】
そして、＜Ｄ＞は、コントラスト設定とゲイン設定を施された輝度調整関数を示している。つまり、＜Ｄ＞においては、Ｙ＝ａＸ＋ｂの一次関数である輝度調整関数の傾きａと切片ｂが調整されている。ところが、コントラスト設定やゲイン設定により、一次関数である輝度調整関数が調整された結果、ディスプレイ４０で表示できる輝度の上限値を上回る輝度調整が行われると、上限値以上の高輝度部分Ｗが全て上限値で飽和してしまい、ディスプレイ４０で表示できる輝度の下限値を下回る輝度調整が行われると、下限値以下の低輝度部分Ｂが全て下限値に固定されてしまう。
【００３１】
上限値で飽和している高輝度部分Ｗに対応した画像領域は「白抜け」した状態でディスプレイ４０に表示されてしまう。一方、下限値に固定されている低輝度部分Ｂに対応した画像領域は「黒抜け」した状態でディスプレイに表示されてしまう。表示処理部３０は、コントラスト設定やゲイン設定により生じる「白抜け」や「黒抜け」を抑制する機能として、高輝度低輝度補正の機能を備えている。
【００３２】
図３は、高輝度低輝度補正を説明するための図である。＜Ｄ＞は、高輝度低輝度補正が行われる前の輝度調整関数を示している。＜Ｄ＞に示す輝度調整関数は、コントラスト設定とゲイン設定を施された、図２＜Ｄ＞と同じ一次関数である。
【００３３】
表示処理部３０は、コントラスト設定とゲイン設定を施された＜Ｄ＞に示す輝度調整関数について、高輝度端側（エコー値の最大値側）の補正範囲Ｈと、低輝度側（エコー値の最小値側）の補正範囲Ｌの少なくとも一方において、一次関数に基づいた輝度調整関数を二次以上の高次関数で補正する。
【００３４】
＜Ｌ＞は、低輝度端側の補正範囲Ｌにおける補正を説明するための図である。＜Ｌ＞には、＜Ｄ＞の補正範囲Ｌにおける輝度調整関数の拡大図が示されている。表示処理部３０は、補正範囲Ｌの始点ＬＳの位置と、補正範囲Ｌの終点の位置ＬＥと、始点と終点の中間点ＬＭにおける輝度調整関数の関数値ＬＰに基づいて、補正範囲Ｌにおける高次関数として二次関数を決定する。
【００３５】
表示処理部３０は、例えば、始点ＬＳ（輝度値の下限値）と、中間点ＬＭにおける関数値ＬＰと、終点ＬＥにおける一次関数の関数値Ｌ１を通る二次関数を決定し、その二次関数を補正範囲Ｌにおける輝度調整関数とする。これにより、＜Ｌ＞に示すように、下限値に固定されていた低輝度部分（太破線）が、二次関数（実線）となり、下限値に固定された状態が解消され、「黒抜け」が抑制される。
【００３６】
始点ＬＳの位置と終点の位置ＬＥと中間点ＬＭにおける関数値ＬＰは、予め設定された値としてもよいが、ユーザが調整できる構成が望ましい。例えば補正された輝度調整関数による輝度調整後の表示画像がディスプレイ４０に表示され、ユーザは、ディスプレイ４０に表示される表示画像を確認しながら、操作デバイス５２を利用して、所望の表示画像となるように始点ＬＳの位置と終点の位置ＬＥと中間点ＬＭにおける関数値ＬＰの少なくとも１つを調整する。
【００３７】
なお、中間点ＬＭは、始点ＬＳの位置と終点の位置ＬＥの中心位置に設定されてもよいし、始点ＬＳの位置と終点の位置ＬＥの間において、ユーザが任意に中間点ＬＭの位置を調整できるようにしてもよい。また、始点ＬＳの位置と終点の位置ＬＥの間において、複数の中間点と各中間点における関数値が設定され、複数の中間点に対応した複数の関数値を通る高次関数により補正が行われてもよい。
【００３８】
＜Ｈ＞は、高輝度端側の補正範囲Ｈにおける補正を説明するための図である。＜Ｈ＞には、＜Ｄ＞の補正範囲Ｈにおける輝度調整関数の拡大図が示されている。表示処理部３０は、補正範囲Ｈの始点ＨＳの位置と、補正範囲Ｈの終点の位置ＨＥと、始点と終点の中間点ＨＭにおける輝度調整関数の関数値ＨＰに基づいて、補正範囲Ｈにおける高次関数として二次関数を決定する。
【００３９】
表示処理部３０は、例えば、始点ＨＳ（輝度値の上限値）と、中間点ＨＭにおける関数値ＨＰと、終点ＨＥにおける一次関数の関数値Ｈ１を通る二次関数を決定し、その二次関数を補正範囲Ｈにおける輝度調整関数とする。これにより、＜Ｈ＞に示すように、上限値で飽和していた高輝度部分（太破線）が、二次関数（実線）となり、上限値に飽和した状態が解消され、「白抜け」が抑制される。
【００４０】
始点ＨＳの位置と終点の位置ＨＥと中間点ＨＭにおける関数値ＨＰは、予め設定された値としてもよいが、ユーザが調整できる構成が望ましい。例えば補正された輝度調整関数による輝度調整後の表示画像がディスプレイ４０に表示され、ユーザは、ディスプレイ４０に表示される表示画像を確認しながら、操作デバイス５２を利用して、所望の表示画像となるように始点ＨＳの位置と終点の位置ＨＥと中間点ＨＭにおける関数値ＨＰの少なくとも１つを調整する。
【００４１】
なお、中間点ＨＭは、始点ＨＳの位置と終点の位置ＨＥの中心位置に設定されてもよいし、始点ＨＳの位置と終点の位置ＨＥの間において、ユーザが任意に中間点ＨＭの位置を調整できるようにしてもよい。また、始点ＨＳの位置と終点の位置ＨＥの間において、複数の中間点と各中間点における関数値が設定され、複数の中間点に対応した複数の関数値を通る高次関数により補正が行われてもよい。
【００４２】
図４は、補正後の輝度調整関数を示す図である。図３を利用して説明した補正処理により得られる補正後の輝度調整関数の具体例が図４に図示されている。図４に示す補正後の輝度調整関数では、高輝度部分Ｗにおける上限値に飽和した状態と、低輝度部分Ｂにおける下限値に固定された状態が解消されている。なお、始点ＬＳの位置と始点ＨＳの位置（図３）に応じて、局所的に上限値に飽和した部分や局所的に下限値に固定された部分が残るような補正が行われてもよい。
【００４３】
図５は、表示処理部３０における輝度調整を説明するためのフローチャートである。表示処理部３０は、画像形成部２０から超音波画像データを取得し（Ｓ５０１）、操作デバイス５２を介してユーザからゲイン設定とコントラスト設定の操作を受け付けると（Ｓ５０２）、輝度調整関数のベースとなる一次関数を設定する（Ｓ５０３，図２参照）。
【００４４】
表示処理部３０は、ゲイン設定値とコントラスト設定値に応じて決定した一次関数について、補正が必要か否かを判断する（Ｓ５０４）。表示処理部３０は、例えば、上限値で飽和している高輝度部分Ｗと下限値に固定されている低輝度部分Ｂ（図２＜Ｄ＞参照）があるか否かを確認する。高輝度部分Ｗが無く且つ低輝度部分Ｂも無ければ、補正は必要ないと判断され、Ｓ５０４からＳ５０７に処理が進められる。
【００４５】
高輝度部分Ｗと低輝度部分Ｂの少なくとも一方が有れば、Ｓ５０４からＳ５０５に処理が進められ、補正範囲の始点（ＬＳ，ＨＳ）と、補正範囲の終点（ＬＥ，ＨＥ）と、中間点の関数値（ＬＰ，ＨＰ）が設定され（Ｓ５０５，図３参照）、一次関数に基づいた輝度調整関数が二次関数により補正される（Ｓ５０６）。なお、Ｓ５０４において高輝度部分Ｗと低輝度部分Ｂのうちの一方のみが確認された場合には、例えば、その一方に対応した補正範囲のみに補正が行われてもよい。
【００４６】
さらに、表示処理部３０は、ゲイン設定とコントラスト設定を施された超音波画像データに対して、例えばガンマ変換等の処理を行い（Ｓ５０７）、輝度調整を終了する。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００４８】
１０  プローブ、１２  送受信部、２０  画像形成部、３０  表示処理部、４０  ディスプレイ、５０  制御部、５２  操作デバイス。
【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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