(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドプラ画像としての超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
前記ウインドウの設定前又は設定後に、ドプラ画像におけるオリジナルの各ドプラデータを分類する規格化処理を実行する手段と、
前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、
前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、
前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、
前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内におけるオリジナルの注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、
を含み、
前記ウインドウ内に境界が存在する場合に、その境界の一方側及び他方側におけるオリジナルのドプラデータに基づいて、折り返しの有無を判定する折り返し判定手段を含み、
前記折り返しの有無を考慮して前記修正処理が施されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
前記ウインドウの設定前又は設定後に、超音波画像におけるオリジナルの各データを分類する規格化処理を実行する手段と、
前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、
前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、
前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、
前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、
を含み、
前記複数の比較パターンの中には、角部分判定用の比較パターンが含まれ、
前記複数の修正条件の中には、前記角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記複数の比較パターンの中には、凸型角部分判定用の比較パターンが含まれ、
前記複数の修正条件の中には、前記凸型角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、凸型角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、
前記複数の比較パターンの中には、凹型角部分判定用の比較パターンが含まれ、
前記複数の修正条件の中には、前記凹型角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、凹型角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記角部分の先鋭さを緩和する修正条件には、角部分の頂点からの距離及び方位に応じて重み付けを行う条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
前記ウインドウの設定前又は設定後に、超音波画像におけるオリジナルの各データを分類する規格化処理を実行する手段と、
前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、
前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、
前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、
前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、
を含み、
前記複数の比較パターンの中には、ひげ部分判定用の比較パターンが含まれ、
前記複数の修正条件の中には、前記ひげ部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、ひげ部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記ひげ部分の先鋭さを緩和する修正条件には、ひげ部分の頂点からの距離に応じて重み付けを行う条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置において、
複数の比較パターンセットの中から計測条件に応じて比較パターンセットが選択され、
前記選択された比較パターンセットを構成する複数の比較パターンが前記実パターンとの比較に用いられることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置において、
前記規格化処理を実行する手段は、オリジナルの各ドプラデータを正、負又は０のカテゴリーに分類することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
ドプラ画像上において、ウインドウ位置をスキャンさせながら複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
前記ドプラ画像を構成するオリジナルの各ドプラデータを正、負及びゼロのいずれかのカテゴリーに分類する規格化処理を実行する分類手段と、
前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群についての実カテゴリーパターンに合致する比較カテゴリーパターンを判定する比較手段と、
前記比較カテゴリーパターンに対応した修正条件に従って、当該ウインドウ内のオリジナルの注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、
を含み、
前記ドプラ画像上において、前記実カテゴリーパターンが前記比較カテゴリーパターンと合致する特定の部分のみについて修正処理が適応的に施され、
前記比較カテゴリーパターンには、ドプラ画像として不自然な先鋭さをもった角部分及びひげ部分の少なくとも一方を判定するためのパターンが含まれ、
前記修正条件には、前記角部分及びひげ部分の少なくとも一方の先鋭さを緩和する修正条件が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
前記先鋭さを緩和する修正条件は、前記ウインドウ内において重み付けによるグラデーション処理を施す条件であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
ドプラ画像上において、ウインドウ位置をスキャンさせながら複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
前記ドプラ画像を構成するオリジナルの各ドプラデータを正、負及びゼロのいずれかのカテゴリーに分類する規格化処理を実行する分類手段と、
前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群についての実カテゴリーパターンに合致する比較カテゴリーパターンを判定する比較手段と、
前記比較カテゴリーパターンに対応した修正条件に従って、当該ウインドウ内のオリジナルの注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、
を含み、
前記ドプラ画像上において、前記実カテゴリーパターンが前記比較カテゴリーパターンと合致する特定の部分のみについて修正処理が適応的に施され、
前記ウインドウ内に境界が含まれる場合に、その境界の一方側及び他方側のオリジナルのドプラデータを相互に比較して折り返しの有無を判定する折り返し判定手段を含み、
前記折り返しが無い場合に、前記ウインドウ内において前記修正処理が施されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、
前記折り返し判定手段は、
前記一方側及び他方側のオリジナルのドプラデータの間の差を演算する手段と、
前記ドプラデータの差を所定値と比較する手段と、
前記比較の結果に基づいて折り返しの有無を判定する手段と、
を含む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】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、ドプラ画像を表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラードプラ画像（二次元ドプラ画像）の形成時には、計測精度を向上させるために、各音線（ビーム方位）ごとに超音波パルスを複数回（例えば１０回）程度送受信する必要がある。従って、フレームレートとの関係から、どうしてもカラードプラ画像を構成する音線の個数を増加させることができない。つまり、二次元断層画像（Ｂモード画像）よりも音線間隔が大きくなる。そこで、音線間における補間処理によって、データを補充している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、補間処理を行ったとしても、もともとの音線数が少ないため、解像度をあげることが難しく、このため、つながりのない不自然な画像部分が生じ易い。例えば、カラードプラ画像を観察した場合に、モザイク状あるいはブロッキーな部分が生じる場合があるが、それは上記の通り音線不足が要因となっている。特に、電子セクタ走査が適用される場合、その扇状の走査面の深部では音線間隔の広がりが著しいので、どうしてもドプラ画像がモザイク状になりやすい。一方、それを回避するために音線数を増加させたりあるいは１音線当たりの送信回数を減少させると、フレームレートの低下あるいは画質の低下という別の問題が生じる。この問題は、カラードプラ画像において顕著であるが、他の画像でも大なり小なり同様の問題が発生する。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波画像の画質を向上させることにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、超音波画像における不自然な部分を適応的に修正し、これによって自然な超音波画像を形成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、前記ウインドウの設定前又は設定後に、超音波画像におけるオリジナルの各データを分類する規格化処理を実行する手段と、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、超音波画像上にウインドウが設定され、そのウインドウによって切り出された規格化処理後のデータ群についての実パターンと複数の比較パターンとが比較され、実パターンに合致する特定の比較パターンに対応した特定の修正条件に従って、ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対する修正処理が適応的に実行される。よって、超音波画像の特質を考慮して、修正対象とすべきパターンを比較パターンとして登録しておき、かつ、その比較パターンに応じた修正条件を定義しておけば、自動的かつ適応的に画像修正を行える。
【０００８】
上記のウインドウは、注目画素を基準として一定の広がりをもった二次元の領域である。あるウインドウ位置においては、注目画素（注目データ）だけデータ修正を行ってもよいが、注目画素を含むウインドウ内の複数の画素（複数のデータ）についてデータ修正を行うようにしてもよい。望ましくは、ウインドウ位置が超音波画像上においてスキャンされ、各ウインドウ位置において、実パターンと比較パターンとの照合が行われる。
【０００９】
複数の比較パターンセット（及び複数の修正条件セット）を用意しておき、計測条件（超音波の周波数、計測領域の大きさ、患者の性状など）に応じて、自動的に又は手動でいずれかの比較パターンセット（及び修正条件セット）を選択して使用できるようにするのが望ましい。
【００１０】
比較パターンと修正条件からなるペアは一緒に又は別々に管理することができる。別々に管理する場合、識別子などを利用して、互いの対応関係が明らかになるようにしておくのが望ましい。比較パターンを定義するファイル中に、それに対応する修正条件を直接記述しておくこともできる。
【００１１】
上記の処理手段は、ロジック回路としてのハードウエアあるいはソフトウエアによって構成することができるが、リアルタイム処理を考えた場合、前者が妥当である。
【００１２】
（２）望ましくは、前記超音波画像はドプラデータによって構成されるドプラ画像である。ドプラ画像は上述の理由からモザイク状の画像になりがちであるので、本発明に係る処理の効果が顕著である。
【００１３】
本発明の望ましい態様では、ドプラ画像としての超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、前記ウインドウの設定前又は設定後に、ドプラ画像におけるオリジナルの各ドプラデータを分類する規格化処理を実行する手段と、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内におけるオリジナルの注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、を含み、前記ウインドウ内に境界が存在する場合に、その境界の一方側及び他方側におけるオリジナルのドプラデータに基づいて、折り返しの有無を判定する折り返し判定手段を含み、前記折り返しの有無を考慮して前記修正処理が施される。
【００１４】
この構成によれば、ドプラ画像特有の折り返し現象に着目し、その折り返し現象に応じた処理が行える。例えば、折り返しが生じない限りにおいて修正処理を行うこともできる。あるいは、折り返しを顕著に表現し、又は、折り返しを目立たなくすることも可能である。正確な診断のためには、折り返しを明示した方が望ましい場合が多い。
【００１５】
本発明の望ましい態様では、超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、前記ウインドウの設定前又は設定後に、超音波画像におけるオリジナルの各データを分類する規格化処理を実行する手段と、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、を含み、前記複数の比較パターンの中には、角部分判定用の比較パターンが含まれ、前記複数の修正条件の中には、前記角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれる。
【００１６】
特にドプラ画像の場合にはモザイク状の部分が生じやすく、かかる部分に違和感が生じやすい。角部分の判定を行って、その角部分を丸く処理すれば、モザイクを緩和して、自然なドプラ画像に近付けることができる。なお、比較パターンとしては、上記以外に、ひげ判定用の比較パターン、黒抜け判定用の比較パターンなど各種のものを用意しておくのが望ましい。
【００１７】
望ましくは、前記複数の比較パターンの中には、凸型角部分判定用の比較パターンが含まれ、前記複数の修正条件の中には、前記凸型角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、凸型角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれる。望ましくは、前記複数の比較パターンの中には、凹型角部分判定用の比較パターンが含まれ、前記複数の修正条件の中には、前記凹型角部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、凹型角部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれる。
【００１８】
凸角部分及び凹角部分を判定するための比較パターンは、例えば、四角形の四隅に対応して、それぞれ４種類ずつ用意しておくのが望ましい。
【００１９】
望ましくは、前記角部分の先鋭さを緩和する修正条件には、角部分の頂点からの距離及び方位に応じて重み付けを行う条件が含まれる。この場合、ウインドウの形状に応じて、及び、超音波画像を構成する音線構造に応じて、重み付け条件を設定するのが望ましい。例えば、深さ方法（ｒ方向）の長さが比較的長く、ビームスキャン方向（φ方向）の長さが比較的短いような長方形状のウインドウを設定する場合、深さ方向について、重み付けの効果がより大きく現れるように設定することもできる。
【００２０】
本発明の望ましい態様では、超音波画像上において、複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、前記ウインドウの設定前又は設定後に、超音波画像におけるオリジナルの各データを分類する規格化処理を実行する手段と、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンと比較される複数の比較パターンを格納した比較パターンテーブルと、前記複数の比較パターンの中から、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群の実パターンに合致する特定の比較パターンを判定するパターン判定手段と、前記複数の比較パターンに対応した複数の修正条件を格納した修正条件テーブルと、前記複数の修正条件の中から、前記特定の比較パターンに対応する特定の修正条件を判定し、その特定の修正条件に従って、前記ウインドウ内のオリジナルの注目データ又は複数のデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、を含み、前記複数の比較パターンの中には、ひげ部分判定用の比較パターンが含まれ、前記複数の修正条件の中には、前記ひげ部分判定用の比較パターンに対応する修正条件であって、ひげ部分の先鋭さを緩和する修正条件が含まれる。
【００２１】
望ましくは、前記ひげ部分の先鋭さを緩和する修正条件には、ひげ部分の頂点からの距離に応じて重み付けを行う条件が含まれる。
【００２２】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、ドプラ画像上において、ウインドウ位置をスキャンさせながら複数の音線に跨ってウインドウを設定するウインドウ設定手段と、前記ドプラ画像を構成するオリジナルの各ドプラデータを正、負及びゼロのいずれかのカテゴリーに分類する規格化処理を実行する分類手段と、前記ウインドウ内の規格化処理後のデータ群についての実カテゴリーパターンに合致する比較カテゴリーパターンを判定する比較手段と、前記比較カテゴリーパターンに対応した修正条件に従って、当該ウインドウ内のオリジナルの注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対して修正処理を施す適応的処理手段と、を含み、前記ドプラ画像上において、前記実カテゴリーパターンが前記比較カテゴリーパターンと合致する特定の部分のみについて修正処理が適応的に施されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、各データのカテゴリーが判定され、ウインドウ内のデータ群についての実カテゴリーパターンと複数の比較カテゴリーパターンとが比較され、実カテゴリーパターンに合致する特定の比較カテゴリーパターンに対応した修正条件に従って、注目ドプラデータ又は複数のドプラデータに対する修正処理がなされる。よって、データ分類を行った上でパターン比較を行えるので、そのための処理負担が軽減され、処理速度を向上できる。データのカテゴリーを判定する場合、一般に、正側閾値及び負側閾値の２つの閾値（あるいは符号を考慮しつつ１つの兼用閾値）が利用される。
【００２４】
望ましくは、前記比較カテゴリーパターンには、ドプラ画像として不自然な先鋭さをもった角部分及びひげ部分の少なくとも一方を判定するためのパターンが含まれ、前記修正条件には、前記角部分及びひげ部分の少なくとも一方の先鋭さを緩和する修正条件が含まれる。望ましくは、前記先鋭さを緩和する修正条件は、前記ウインドウ内において重み付けによるグラデーション処理を施す条件である。このグラデーション処理によって、自然なドプラ画像を構成できる。
【００２５】
望ましくは、前記ウインドウ内に境界が含まれる場合に、その境界の一方側及び他方側のオリジナルのドプラデータを相互に比較して折り返しの有無を判定する折り返し判定手段を含み、前記折り返しが無い場合に、前記ウインドウ内において前記重み付けによるグラデーション処理が施される。
【００２６】
望ましくは、前記折り返し判定手段は、前記一方側及び他方側のオリジナルのドプラデータの間の差を演算する手段と、前記ドプラデータの差を所定値と比較する手段と、前記比較の結果に基づいて折り返しの有無を判定する手段と、を含む。
【００２７】
ドプラデータの比較は複素データ形式において行うのが望ましく、かかる構成によれば、２つのデータ間の偏角（位相差）を所定数で分割することによって、上記重み付けの目安を得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置において実行される画像処理の概念が示されている。
【００３０】
走査面８は、例えば超音波ビーム９を電子セクタ走査することによって形成される。ここにおいて、符号ｒは、深さ方向を示しており、符号φはスキャン方向を表している。図１にはこのような扇状の走査面８が示されているが、本発明はもちろん電子リニア走査などの各種の走査方式に適用可能である。
【００３１】
上記のような超音波ビーム９の走査によって、走査面８内において複数のデータが取得され、それらのデータによってオリジナル画像１０が構成される。図１においてはそのオリジナル画像１０が便宜上矩形の領域として表されている。このオリジナル画像１０は例えばドプラ画像である。
【００３２】
このオリジナル画像１０に対して、三値化処理が実行され、すなわちオリジナル画像１０を構成する各データ（ドプラデータ）が正、負又は０のいずれかの値に規格化される。すなわち、ドプラデータが有する速度情報の符号に応じて三値化画像１２が作成される。
【００３３】
この三値化画像１２に対して、所定の大きさを持ったウインドウ１４が設定され、そのウインドウ１４内のデータ群が切り出される。これが図１においてデータブロック１６として表されている。ちなみに、このウインドウ１４は、三値化画像１２に対してスキャンされ、各スキャン位置においてウインドウ１４内のデータ群が抽出される。
【００３４】
ちなみに、データブロック１６は、注目画素１６Ａを中心とする一定の領域であり、本実施形態においては、５ライン（音線）×１９ピクセルの大きさをもったブロックである。
【００３５】
このデータブロック１６が有するデータパターン、具体的には、正、負又は０の値をもった各データにより構成されるパターンが複数の比較パターン２０と比較される。ここで、複数の比較パターン２０は比較パターンセット１８を構成している。
【００３６】
各比較パターン２０は、超音波画像として不自然なデータパターンを特定するためのものであり、例えばモザイク状の画像部分やひげを有する画像部分などを特定するためのパターンである。
【００３７】
データブロック１６が有する実パターンに対して複数の比較パターン２０の中の特定の比較パターンが合致した場合、当該比較パターンに対応する修正条件が特定され、その修正条件にしたがってオリジナル画像１０におけるウインドウ１４内のデータ群に対する修正処理が施される。すなわち、例えばモザイク状の画像部分が存在している場合、そのようなモザイク状の画像部分に対して超音波画像として自然な画像となるように修正処理が施される。
【００３８】
したがって、上記のような画像処理によれば、あらかじめ画像処理を行うべき画像パターンを比較パターン２０として登録しており、さらに各比較パターンに対応して適当な修正条件を定義しておけば、オリジナル画像１０の全体にわたって不自然な画像部分を特定し、そのような不自然な画像部分に対してのみ必要な修正処理を自動的に施すことが可能となる。
【００３９】
特に、上記の画像処理によれば、オリジナル画像１０の全域にわたって常に修正が行われるのではなく、オリジナル画像１０内における特定の部分のみについて修正処理を適応的に施すことができるので、画像全体の画質の劣化を生じさせることなく、局所的に画質向上を図れるという利点がある。
【００４０】
したがって、特に超音波ドプラ画像に対して上記の画像処理を適用すれば、音線数が少ない場合においても結果として良好な画質を得ることが可能となる。
【００４１】
図２には、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成が概略図として示されている。
【００４２】
プローブ３０は、超音波パルスの送受波を行うものであり、このプローブ３０は例えば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。
【００４３】
送受信部３２は、プローブ３０に対して送信信号を供給すると共に、プローブ３０からの受信信号に対して整相加算などの所定の処理を実行する回路である。また、この送受信部３２によって送信ビーム及び受信ビームが形成される。
【００４４】
ドプラ処理部３４は、直交検波器や自己相関器などによって構成されるものであり、従来の超音波診断装置と同様に受信信号を複素信号に変換し、その複素信号に対する自己相関演算を実行することによって、各ドプラデータについて速度情報（ドプラデータ）を演算する回路である。図１においては、そのような処理後の画像がオリジナル画像１０として示されている。画像処理部３６は、例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）などによって構成されるものであり、音線間の補間やフレーム間相関処理、あるいは送受波座標系から表示座標系へのデータ座標の変換などの各種の処理を実行する回路である。本実施形態においては、画像処理部３６がパターン修正部３８を有している。
【００４５】
このパターン修正部３８は、図１に概念的に示した画像処理を実行する回路であり、その具体的な構成例については後に図３を用いて詳述する。このパターン修正部３８によってドプラ画像の各部分に対する適応的な画像処理が実行され、その結果としてドプラ画像内に含まれる不自然な画像部分が修正される。
【００４６】
表示部４０には、その修正後のドプラ画像が表示される。ここで、そのドプラ画像は例えば二次元カラードプラ画像であり、正側の速度成分が例えば赤色で表現され、負側の速度成分が例えば青色で表現されるものである。その輝度値は各速度の大きさに対応している。
【００４７】
もちろん、表示部４０においてＢモード画像上に重ねて二次元ドプラ画像を表示するようにしてもよい。
【００４８】
図３には、図２に示したパターン修正部３８の具体的な構成例が示されている。
【００４９】
オリジナル画像データは、ウインドウ処理部４２を介して三値化部４６に入力されている。ここで、ウインドウ処理部４２は、本実施形態においては例えば４つのラインメモリ４４によって構成され、各ラインメモリ４４は相互に直列接続され、それぞれ１ライン分のドプラデータが格納される。
【００５０】
三値化部４６には図１に示したデータブロック１６における５ライン分のデータが並列的に１データずつ入力される。三値化部４６は本実施形態において５つの三値化回路４８によって構成され、各三値化回路４８は、逐次入力されるドプラデータに対して三値化処理を実行する。具体的には、各ドプラデータの符号及び絶対値に基づいて、各ドプラデータを正、負又は０のいずれかの値に変換する。すなわち規格化処理を行う。ここで、その三値化処理を行う場合には、各ドプラデータと所定の閾値との比較が行われており、ここで、その閾値は正側及び負側に２つ設定されるが、もちろんデータの符号を考慮して１つの閾値を兼用するようにしてもよい。
【００５１】
三値化部４６から出力される三値化処理後の各データは、シフトレジスタ５０を介して判定部５２に入力されている。ここで、この判定部５２は、三値化処理後のウインドウ内のデータパターンと、比較パターンテーブル５３内に格納された複数の比較パターンとの照合を行う回路である。ここで、比較パターンテーブル５３内にはあらかじめ画像処理を行うべきデータパターンが比較パターンとして複数登録されている。
【００５２】
判定部５２は、ウインドウ内のデータパターンと一致する比較パターンが存在しなければ、その旨の信号を修正実行部５４に出力する。この場合、修正実行部５４は当該ウインドウについての画像修正は行わない。一方、判定部５２は、ウインドウ内のデータパターンと合致する比較パターンを特定した場合、その比較パターンの識別子が修正実行部５４に出力される。
【００５３】
修正実行部５４には、オリジナル画像データが入力されており、判定部５２の判定結果に応じてウインドウ内のデータに対して適応的に修正処理を実行する回路である。本実施形態においては、ウインドウの中心点をなす注目画素のデータのみが順番に修正実行部５４に入力されているが、もちろん各ラインメモリ４０からの出力を並列的に修正実行部５４に与えるようにしてもよい。いずれにしても、修正実行部５４には、判定部５２の判定結果に応じて修正を行うべきデータすなわちデータブロックが一次的に格納され、そのようなデータ群に対して必要に応じてパターン修正が実行される。ちなみに、ウインドウ内のデータ群は例えば修正実行部５４内に設けられたバッファ５１上に格納される。もちろん、比較パターンを適宜設定することにより、注目画素ごとに画素データの修正を行うようにしてもよい。
【００５４】
修正条件テーブル５５内には、複数の比較パターンに対応した複数の修正条件が格納されており、修正実行部５４は、判定部５２が特定した比較パターンに対応する修正条件を参照し、その修正条件にしたがってウインドウ内のデータ群に対する修正処理を施す。その具体的な処理例については図４以降の各図に示されている。
【００５５】
本実施形態においては、図３に示すように、比較パターンテーブル５３と修正条件テーブル５５が別々に設けられていたが、それらを一体化するようにしてもよい。また、修正条件については関数や演算式の形で定義を行うこともできる。
【００５６】
本実施形態に係る修正実行部５４は、折り返し判定部５７を有している。この折り返し判定部５７は、超音波ドプラ画像特有の現象である折り返し現象の有無を判定する回路である。そして、修正実行部５４は折り返しの有無に応じて適切な画像修正を行う。例えば、後述のように折り返しが生じていない場合には、登録された修正条件に応じてそのままグラデーション処理が実行され、一方、折り返しが判定された場合には、その折り返しを目立たなくさせるのではなく、それをあえて際立たせる処理を実行する。これによって、超音波ドプラ画像を観察した場合に、折り返し現象をより容易に特定でき、その結果、疾病診断の精度を向上可能である。
【００５７】
なお、比較パターンテーブル５３及び修正条件テーブル５５に、複数の比較パターンセット及び修正条件セットを格納しておき、送受信条件や患者の特質などの計測条件に応じていずれか適切な比較パターンセット及び修正条件セットを選択し、それらを利用するようにしてもよい。そのようなセットの選択は人為的にあるいは自動的に行うことができ、例えばそのような切替えはメインコントローラからの制御信号６０，６２，６４によって行われる。
【００５８】
以上のような修正実行部５４による画像処理により、ドプラ画像上における不自然な画像部分が適応的に修正され、その結果、修正画像データが得られることになる。そのような修正画像データは、図２に示した表示部４０に出力される。
【００５９】
なお、画像処理部３６において、上記の画像修正処理は、座標変換の前あるいは後ろのいずれにおいても行うことが可能である。また、ライン間補間及びフレーム間相関の前後のいずれにおいても行うことが可能である。
【００６０】
図４には、図２に示したパターン修正部３８の修正処理の一例が示されている。例えば、（Ａ）に示すオリジナル画像において、ひげ状の不自然な高輝度部分が存在した場合において、例えば（Ｂ）に示すように、ひげ先端にかけて重み付け処理を行うことによって、（Ｃ）に示すような表示イメージを得ることが可能となる。すなわち、ひげの先端までの距離あるいは先端からの距離に応じて適当な重み付けをすれば、ひげの先鋭さを丸めることが可能となる。なお、図４において各数字は画素値を表しており、ここにおいて画素値Ｉは０以上２４以下の値をとり得る。なお、図４においてウインドウ内におけるひげ状部分以外の画素値は例えば０を仮定している。
【００６１】
図５及び図６には、凹型角部分及び凸型角部分に対する画像修正処理の一例が概念的に示されている。
【００６２】
まず、図５（Ａ）に示すように、オリジナル画像内に凹型の角部分が存在する場合、そのようなパターンが比較パターンとの比較によって特定される。ちなみに、図５において符号１００は角部分を構成するデータ領域を表しており、ここでは例えば画素値として２４が与えられている。この画素値２４は基準値として修正条件の適用上利用される。符号１０２は背景となる画像部分を表しており、例えばこの背景となる画像部分の画素値は０である。
【００６３】
図５（Ａ）に示すような画像部分が比較パターンとの比較により特定されると、（Ｂ）に示すように凹型の角部分によって囲まれる領域内に新しくデータが付加される。この場合、上述したようにそのデータの付加は比較パターンに対応した修正条件にしたがって行われる。そのような付加されたデータが符号１０４で示されている。
【００６４】
ここにおいて、凹型の角部分の頂点からの距離及びその方位に応じて画素値に対する重み付けが行われており、このような重み付けによって（Ｃ）に概念的に示すような自然な表示イメージを得ることが可能である。ここで、符号１０６は付加されたイメージ部分を表している。
【００６５】
したがって、図５に示すような処理を行えば、ドプラ画像上において不自然な凹型角部分についてその先鋭さを緩和して丸みをもたせることができるので、自然なドプラ画像を構築できるという利点がある。
【００６６】
なお、図５に示す例においては、その（Ｂ）に示すように、図において垂直方向すなわちライン方向に沿ってデータの補間領域が伸長されており、これは特にライン間補間を考慮したものである。
【００６７】
図６には、凸型角部分に対する画像修正処理の一例が示されている。（Ａ）に示すオリジナル画像において符号１１０は凸型角部分を示しており、符号１０８は背景画像部分を示している。このような画像パターンに対しては、それが比較パターンとの比較によって特定され、その比較パターンに従う修正条件に応じて画像が修正される。これが（Ｂ）で示されている。すなわち、角部分の頂点からの距離及び方位に応じて画素値に対する重み付けがなされる。ちなみに符号１１２は重み付けが行われる範囲を表している。
【００６８】
このような重み付け処理によって（Ｃ）に示すような表示イメージを得ることが可能となる。ここで符号１１４は角部分についての重み付け処理がされた後の領域を表している。
【００６９】
図５及び図６に示す画像処理は、ドプラ画像及びＢモード画像のいずれにおいても適用可能であるが、ドプラ画像においては、特に各データが符号を有するため、その符号に応じた画像処理を行う必要がある。特に、ドプラ画像特有の折り返し現象に対処する必要がある。
【００７０】
上述したように、その折り返し現象は図３に示した折り返し判定部５７によって判定されており、具体的には図７に示すような手法を用いて折り返しが判定されている。
【００７１】
図７において、（Ａ）及び（Ｂ）にはそれぞれ複素信号としてのドプラデータを表すための複素平面が示されており、（Ａ）には折り返しがある場合の様子が示され、（Ｂ）には折り返しがない場合の様子が示されている。なお、複素平面において、横軸は実数軸Ｒであり、縦軸は虚数軸Ｉである。周知のように自己相関結果としての複素信号（ドプラデータ）を複素平面上に表すと、図７に示すようなベクトルとして表されるのである。
【００７２】
（Ａ）において、符号１１６は実質的な画像データ部分の輝度値としての基準値のベクトルを表しており、符号１１８はその画像部分の背景をなす輝度値のベクトルを表している。２つのベクトル１１６，１１８の間の位相差Δθはπ以上であり、この場合においては折り返しありと判定される。つまり、画像部分と背景との間の境界を跨いでドプラデータの折り返しが生じた蓋然性が高い。そこで、その場合においては、２π−Δθの範囲について重み付け処理が適用される。すなわちその範囲内における画素値の推移をもって画像修正がなされることになる。当然この場合においては境界が際立つことになるが、それは折り返し現象をあえて強調するものであり、診断上有益なものである。ちなみに、図７（Ａ）においては、基準値のベクトル１１６から背景の輝度値のベクトル１１８までを８等分した場合の分割概念が示されているが、分割されたベクトル位置はそれぞれ後述する重み付けに当たっての画素値の指標として利用される。これについては後に詳述する。
【００７３】
一方、図７（Ｂ）に示すように、基準値のベクトル１２２と背景のベクトル１２４との間の位相差Δθがπよりも小さければ、この場合には折り返しがないとして、当該２つのベクトル１２２，１２４の間が例えば８分割され、各分割位置のベクトルを利用して重み付けが行われることになる。ちなみに、分割数は重み付けの段階に合わせて所望の値に設定することが可能である。
【００７４】
次に、以上のような折り返し判定を前提としつつ図８〜図３３を用いて、ドプラ画像内に含まれる凹角部分及び凸角部分についての具体的な処理例について説明する。上述のようにドプラデータは三値化処理されており、すなわち正、負又は０に規格化されている。それが各図においてはそれぞれ赤、青及び黒として表現されている。また、Ａは背景に対する画像部分を表しており、Ｂは、背景自体を表している。
【００７５】
図８には、凹角部分の処理についての総括概念が示されている。符号１３２は実画像部分Ａを表しており、符号１３０は背景部分Ｂを表しており、図において丸印は補間処理によって埋められるデータを表している。
【００７６】
ここで、図９に示すように、Ａが赤であり、一方、Ｂが黒である場合には、すなわち、背景の画像が０で、その背景の上に正の符号をもったデータが凹角部分を構成している場合には、図９に示すような重み付け条件の下、補間データが付加される。ここで、図９において、ｉは重み値を表しており、重み値ｉと図７に示したような条件に基づいて各補間データの画素値が決定される。図９に示す例では、赤の画像部分の外側、具体的には凹型をなす赤の画像部分の囲み領域について、赤の輝度値をもった画素値がいくつか付加されている。これによって当該凹型画像部分についての先鋭さが緩和され、丸みをもった凹型画像部分として修正されている。
【００７７】
この図９に示す処理の具体例が図１０に示されている。ちなみに、画素値は＋３１〜−３２までの間をとるものとする。
【００７８】
図１１には、図９に示した処理例と同様に、画像部分Ａが青で背景Ｂが黒の場合の処理例が示されている。この場合においても上記同様に、凹型画像部分の内側にいくつかの補間データが付加される。その処理の具体例は図１２に示されている。
【００７９】
次の、図１３には、画像部分Ａが赤でかつ、背景部分が青であって、しかも折り返しが存在していない場合の処理例が示されている。この場合においては、例えば図１４に示すような具体的な処理が行われる。
【００８０】
また、図１５には、実質的な画像部分Ａが青で、背景となる画像部分Ｂが赤の場合が示されており、そのような処理を行った場合の具体的な例が図１６に示されている。いずれにおいても、折り返し現象が生じていないため、青から赤への自然なグラデーション処理が施される。これによって違和感のないドプラ画像を構築できる。
【００８１】
一方、図１７には、実質的な画像部分Ａが赤で、背景となる画像部分が青であり、しかもそれらの境界において折り返しが生じている場合についての処理例が示されている。この場合においては、図７（Ａ）に示した処理方針にしたがって、各補間データに対して画素値が割付けられることになる。その具体的な例が図１８に示されている。この場合においても凹型の角部分について丸み処理が施されているが、境界域において画像は際立っている。
【００８２】
これは図１９に示す場合においても同様であり、その場合の処理例が図２０に示されている。
【００８３】
次に、図２１には、凸角型部分についての画像処理の総括概念が示されている。上述した各例と同様に、符号Ａは実質的な画像部分を表しており、符号Ｂはその背景となる画像部分を表している。また丸記号は画像処理によって重み付け処理される画素を示している。
【００８４】
まず、図２２に示すように、実質的な画像部分Ａが赤で、その背景の画像部分Ｂが黒の場合、図示されるように対象となる画素値に対して所定の重み付けが行われ、その結果、例えば図２３に示すような処理結果となる。これは図２４に示す条件においても同様であり、その場合においては図２５に示すような処理結果となる。
【００８５】
次に、図２６には実質的な画像部分が赤で、その背景となる画像部分Ｂが青の場合が示されており、この場合においては、図示されるようにグラデーション処理が施される。具体的には、図２７に示すような画像処理が施される。これにより自然な色の移り変わりを表現でき、これは図２８に示す場合においても同様であり、その場合の処理の具体例が図２９に示されている。
【００８６】
一方、図３０には、実質的な画像部分Ａが赤で、その背景となる画像部分Ｂが青であり、それらの境界間において折り返しが生じている場合の例が示されている。この場合においては、例えば図３１に示すように、凸角部分についての先鋭さは緩和されるものの境界は際立つことになる。これによって折り返し自体を表現できる。これは図３２に示すような場合においても同様であり、その場合の処理例が図３３に示されている。
【００８７】
以上説明した凹角部分についての画像処理及び凸角部分についての画像処理はもちろん一例であって、これ以外にも各種の画像パターンに対して修正処理を施すのが望ましい。例えば、図４に示すようなひげ状の画像部分やいわゆるドプラ画像上に発生する黒抜けなどの画像部分に対して適切な修正処理を施すのが望ましい。
【００８８】
ちなみに、本実施形態においては、四角形の４つの角に対応させて、凹角部分の判定パターン及び凸角部分の判定パターンがそれぞれ４種類ずつ用意されている。
【００８９】
なお、上述した実施形態においてはドプラ画像処理について説明したが、もちろん他の画像について上記同様の処理を適用するようにしてもよい。また、ドプラ画像及びＢモード画像のそれぞれについて上記同様の処理を適用した後に両画像を合成すれば、より自然な合成画像を構成できるという利点がある。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波画像に対して適応的かつ局所的な画像処理を施してその画質を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像処理例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すパターン修正部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係るひげ状の画像部分の処理例を示す概念図である。
【図５】凹型角部分についての画像処理例を示す図である。
【図６】凸型角部分に対する画像処理例を示す図である。
【図７】折り返し判定を説明するための図である。
【図８】凹型角部分に対する画像処理の前提条件を説明するための図である。
【図９】画像処理条件を示す図である。
【図１０】図９に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図１１】画像処理条件を示す図である。
【図１２】図１１に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図１３】画像処理条件を示す図である。
【図１４】図１３に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図１５】画像処理条件を示す図である。
【図１６】図１５に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図１７】画像処理条件を示す図である。
【図１８】図１７に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図１９】画像処理条件を示す図である。
【図２０】図１９に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図２１】凸角部分に対する画像処理の前提条件を説明するための図である。
【図２２】画像処理条件を示す図である。
【図２３】図２２に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図２４】画像処理条件を示す図である。
【図２５】図２４に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図２６】画像処理条件を示す図である。
【図２７】図２６に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図２８】画像処理条件を示す図である。
【図２９】図２８に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図３０】画像処理条件を示す図である。
【図３１】図３０に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【図３２】画像処理条件を示す図である。
【図３３】図３２に示す画像処理条件による処理例を示す図である。
【符号の説明】
８  走査面、９  超音波ビーム、１０  オリジナル画像、１２  三値化画像、１４  ウインドウ、１６  データブロック（データ群）、１８  比較パターンセット、２０  比較パターン、２２  修正画像、３０  プローブ、３２  送受信部、３４  ドプラ処理部、３６  画像処理部、３８  パターン修正部、４０  表示部、４２  ウインドウ処理部、４６  三値化部、４８  三値化回路、５２  判定部、５３  比較パターンテーブル、５４  修正実行部、５５  修正条件テーブル、５７  折り返し判定部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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