(57)【要約】【課題】超音波画像におけるエッジ領域にも平坦な領域にも効果的な平滑化を行うことが可能な超音波画像処理装置及び超音波画像処理方法を提供すること。【解決手段】対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第１軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理装置であって、前記着目画素を含む複数の画素の画素値に基づいて前記着目画素に対する分散値を算出する分散値算出部と、前記超音波画像に含まれる着目画素に対するエッジの強度及び前記エッジの方向を算出するエッジ情報算出部と、前記着目画素に対して、当該着目画素の前記第２軸の座標、前記分散値、前記エッジの強度及び前記エッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、前記フィルターを用いて平滑化処理を行う平滑化処理部と、を備える、超音波画像処理装置。【選択図】図７
2018139685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第１軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理装置であって、
前記超音波画像に含まれる着目画素を含む複数の画素の画素値に基づいて前記着目画素に対する分散値を算出する分散値算出部と、
前記着目画素に対するエッジの強度及び前記エッジの方向を算出するエッジ情報算出部と、
前記着目画素に対して、当該着目画素の前記第２軸の座標、前記分散値、前記エッジの強度及び前記エッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、前記フィルターを用いて平滑化処理を行う平滑化処理部と、を備える、超音波画像処理装置。
【請求項２】
前記平滑化処理部は、
前記着目画素の前記第２軸の座標が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲が広くなるように、前記係数値を設定する、請求項１に記載の超音波画像処理装置。
【請求項３】
前記平滑化処理部は、
前記着目画素に対する前記分散値が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲が狭くなるように、前記係数値を設定する、請求項１又は２に記載の超音波画像処理装置。
【請求項４】
前記平滑化処理部は、
前記着目画素に対する前記エッジの強度が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲の前記エッジの方向の幅と前記エッジの方向に垂直な方向の幅との比が大きくなるように、前記係数値を設定する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項５】
前記平滑化処理部は、
前記平滑化処理における平滑化範囲が、前記着目画素を通る前記エッジの方向に対して対称になるように、前記係数値を設定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項６】
前記平滑化処理部は、
前記着目画素の前記第２軸の座標に応じて、前記フィルターのサイズを設定する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項７】
第１の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズを、前記第１の着目画素よりも前記第２軸の座標が小さい第２の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズ以上に設定する、請求項６に記載の超音波画像処理装置。
【請求項８】
前記分散値算出部は、
前記着目画素の前記第２軸の座標、前記超音波の送信周波数、前記超音波の送信開口径、前記超音波の送信フォーカス位置及び前記超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、前記分散値を補正する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項９】
前記エッジ情報算出部は、
前記着目画素の前記第２軸の座標、前記超音波の送信周波数、前記超音波の送信開口径、前記超音波の送信フォーカス位置及び前記超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、前記エッジの強度及び前記エッジの方向を補正する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項１０】
前記対象物に送信された前記超音波の反射波に基づいて、前記超音波画像を生成する超音波画像生成部をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項１１】
対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第１軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理方法であって、
前記超音波画像に含まれる着目画素を含む複数の画素の画素値に基づいて前記着目画素に対する分散値を算出する工程と、
前記着目画素に対するエッジの強度及び前記エッジの方向を算出する工程と、
前記着目画素に対して、当該着目画素の前記第２軸の座標、前記分散値、前記エッジの強度及び前記エッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、前記フィルターを用いて平滑化処理を行う工程と、を備える、超音波画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像処理装置及び超音波画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像では、被検体組織に関する情報以外に、各種ノイズや超音波受信信号の干渉現象により発生するスペックルが存在する。そのため、各種ノイズやスペックルを除去するためにぼかし処理を行うと、被検体組織の境界位置や形状を不明瞭にしてしまうという問題がある。この問題に対して、特許文献１には、超音波の送受波により得られた超音波画像データと、前記超音波画像データ上に注目画素を通過する互いに異なる向きをもった複数の線分を設定すると共に、各線分について当該線分上の画素列が有する複数の画素値に基づいて分散値を演算する手段と、前記複数の線分について演算された複数の分散値に基づいて、境界の法線方向に相当する第１の方向を特定する第１の特定手段と、前記第１の方向に垂直であり且つ前記注目画素を通過する方向として、前記境界に沿った第２の方向を特定する手段と、前記第２の方向に並んだ画素列が有する複数の画素値に基づいて前記注目画素の平滑化画素値を演算する平滑化演算手段と、を含む超音波画像データ処理装置が開示されている。この超音波画像データ処理装置によれば、着目画素からのさまざまな方向の線分の分散値を用い、その分散値が大きい方向の垂直方向をエッジの方向としているため、組織同士の境界のボケを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２５７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波画像データ処理装置は、線分上の画素列の複数の画素値のみから分散値を算出しているため、算出される分散値は線分上にあるノイズなどの影響を大きく受けることになり、スペックルノイズ領域等の平坦部に対してもエッジを抽出してしまう。そのため、特許文献１に記載の超音波画像データ処理装置では、被検体組織の境界位置や形状を明確にするために、特定されたエッジ方向に基づいてエッジ強調処理を行うと、ノイズも強調されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、超音波画像におけるエッジ領域にも平坦な領域にも効果的な平滑化を行うことが可能な超音波画像処理装置及び超音波画像処理方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る超音波画像処理装置は、対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第１軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理装置であって、前記超音波画像に含まれる着目画素を含む複数の画素の画素値に基づいて前記着目画素に対する分散値を算出する分散値算出部と、前記着目画素に対するエッジの強度及び前記エッジの方向を算出するエッジ情報算出部と、前記着目画素に対して、当該着目画素の前記第２軸の座標、前記分散値、前記エッジの強度及び前記エッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、前記フィルターを用いて平滑化処理を行う平滑化処理部と、を備える。
【０００８】
超音波画像において、着目画素の周辺領域がエッジ（対象物内部の組織間の境界）を含む領域（エッジ領域）にあれば、分散値及びエッジの強度の少なくとも一方が大きくなり、着目画素の周辺領域がエッジを含まない領域（平坦な領域）にあれば、分散値及びエッジの強度が小さくなる。本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素に対する分散値及びエッジの強度に基づいて着目画素の周辺領域がエッジ領域と平坦な領域のいずれにあるかを特定することが可能であるため、例えば、平坦な領域には強い平滑化をかけてノイズを低減させ、エッジ領域にはエッジ方向に平滑化をかけてエッジの連続性を維持することができる。また、超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰（低周波化）するため、超音波画像において、超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の座標に応じてスペックルパターンの大きさが変化する。本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素の第２軸の座標に基づいて、スペックルパターンの大きさに合わせた平滑化範囲を設定することが可能であるため、エッジ領域においても平坦な領域においてもスペックルパターンを低減させることができる。従って、本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、超音波画像におけるエッジ領域にも平坦な領域にも効果的な平滑化を行うことができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素の前記第２軸の座標が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲が広くなるように、前記係数値を設定してもよい。
【００１０】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素に対して、第２軸の座標が大きいほど平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、第２軸の座標が大きいほど大きくなるスペックルパターンを効果的に低減させることができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素に対する前記分散値が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲が狭くなるように、前記係数値を設定してもよい。
【００１２】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、分散値が大きければ着目画素がエッジ領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を狭く設定してより少ない画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジ領域に平滑化がかかりすぎないようにすることができる。また、本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、分散値が小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素に対する前記エッジの強度が大きいほど、前記平滑化処理における平滑化範囲の前記エッジの方向の幅と前記エッジの方向に垂直な方向の幅との比が大きくなるように、前記係数値を設定してもよい。
【００１４】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、エッジの強度が大きければ着目画素がエッジに近い位置にある可能性が高いので、平滑化範囲をエッジ方向に扁平な楕円形状に設定してエッジ周辺の画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。また、本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、エッジの強度が小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を円形状に設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記平滑化処理における平滑化範囲が、前記着目画素を通る前記エッジの方向に対して対称になるように、前記係数値を設定してもよい。
【００１６】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、平滑化範囲を、着目画素を通るエッジの方向に対して対称に設定してエッジの方向に沿う領域にある画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。
【００１７】
［適用例６］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素の前記第２軸の座標に応じて、前記フィルターのサイズを設定してもよい。
【００１８】
本適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素の前記第２軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第２軸の方向のサイズを設定してもよい。また、本適用例に係る超音波画像処理装置において、前記平滑化処理部は、前記着目画素の前記第２軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第１軸の方向のサイズを設定してもよい。
【００１９】
超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰（低周波化）するため、超音波画像において、第２軸の座標に応じてスペックルパターンの大きさが変化する。本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素に対して、超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の座標に応じてフィルターのサイズを設定して平滑化処理を行うので、スペックルパターンの大きさに応じた適切なサイズのフィルターを用いてスペックルパターンの影響を効果的に低減させることができる。
【００２０】
［適用例７］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、第１の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズを、前記第１の着目画素よりも前記第２軸の座標が小さい第２の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズ以上に設定してもよい。
【００２１】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、超音波画像において、着目画素に対して、第２軸の座標が大きいほどフィルターのサイズを大きく設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うので、第２軸の座標が大きいほど大きくなるスペックルパターンの影響を効果的に低減させることができる。
【００２２】
［適用例８］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記分散値算出部は、前記着目画素の前記第２軸の座標、前記超音波の送信周波数、前記超音波の送信開口径、前記超音波の送信フォーカス位置及び前記超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、前記分散値を補正してもよい。
【００２３】
超音波画像は、超音波が伝搬する距離、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度に応じて、画像のボケ具合が変化する。本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素の第２軸の座標（超音波が伝搬する距離）、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度の少なくとも１つに基づいて、着目画素に対する分散値を補正して算出し、補正された分散値に基づいてフィルターの係数値を設定するので、より効果的な平滑化処理を行うことができる。
【００２４】
［適用例９］
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記エッジ情報算出部は、前記着目画素の前記第２軸の座標、前記超音波の送信周波数、前記超音波の送信開口径、前記超音波の送信フォーカス位置及び前記超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、前記エッジの強度及び前記エッジの方向を補正してもよい。
【００２５】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、着目画素の第２軸の座標（超音波が伝搬する距離）、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度の少なくとも１つに基づいて、着目画素に対するエッジの強度及びエッジの方向を補正して算出し、補正されたエッジの強度及びエッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定するので、より効果的な平滑化処理を行うことができる。
【００２６】
［適用例１０］
上記適用例に係る超音波画像処理装置は、前記対象物に送信された前記超音波の反射波に基づいて、前記超音波画像を生成する超音波画像生成部をさらに備えてもよい。
【００２７】
本適用例に係る超音波画像処理装置によれば、対象物に送信された超音波の反射波に基づいて生成した超音波画像において、平坦な領域には強い平滑化がかかってノイズが低減され、エッジ領域はエッジ方向に平滑化がかかってエッジの連続性が維持された、より鮮明な超音波画像を生成することができる。
【００２８】
［適用例１１］
本適用例に係る超音波画像処理方法は、対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第１軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理方法であって、前記超音波画像に含まれる着目画素を含む複数の画素の画素値に基づいて前記着目画素に対する分散値を算出する工程と、前記着目画素に対するエッジの強度及び前記エッジの方向を算出する工程と、前記着目画素に対して、当該着目画素の前記第２軸の座標、前記分散値、前記エッジの強度及び前記エッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、前記フィルターを用いて平滑化処理を行う工程と、を備える。
【００２９】
超音波画像において、着目画素の周辺領域がエッジを含む領域（エッジ領域）にあれば、分散値及びエッジの強度の少なくとも一方が大きくなり、着目画素の周辺領域がエッジを含まない領域（平坦な領域）にあれば、分散値及びエッジの強度が小さくなる。本適用例に係る超音波画像処理方法によれば、着目画素に対する分散値及びエッジの強度に基づいて着目画素の周辺領域がエッジ領域と平坦な領域のいずれにあるかを特定することが可能であるため、例えば、平坦な領域には強い平滑化をかけてノイズを低減させ、エッジ領域にはエッジ方向に平滑化をかけてエッジの連続性を維持することができる。また、超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰（低周波化）するため、超音波画像において、超音波が伝搬する距離方向に対応する第２軸の座標に応じてスペックルパターンの大きさが変化する。本適用例に係る超音波画像処理方法によれば、着目画素の第２軸の座標に基づいて、スペックルパターンの大きさに合わせた平滑化範囲を設定することが可能であるため、エッジ領域においても平坦な領域においてもスペックルパターンを低減させることができる。従って、本適用例に係る超音波画像処理方法によれば、超音波画像におけるエッジ領域にも平坦な領域にも効果的な平滑化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の超音波画像装置の外観の一例を示す図。
【図２】超音波トランスデューサーデバイスの内部構成の概略図。
【図３】リニアスキャンにおいて順番に送信される超音波の様子を示す図。
【図４】セクタスキャンにおいて順番に送信される超音波の様子を示す図。
【図５】図４の超音波ＵＷ−ｋをより詳細に示す図。
【図６】超音波画像処理装置の構成例を示す図。
【図７】処理部の機能構成の一例を示すブロック図。
【図８】超音波の音圧波形の一例を示す図。
【図９】超音波画像生成部により生成される超音波画像の一例を示す図。
【図１０】超音波画像処理部による超音波画像処理の手順を示すフローチャート図。
【図１１】分散値算出処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図１２】走査方向（ｘ方向）のエッジ強度の算出に用いられるフィルターの一例を示す図。
【図１３】距離方向（ｚ方向）のエッジ強度の算出に用いられるフィルターの一例を示す図。
【図１４】エッジ強度及びエッジ方向と、走査方向（ｘ方向）のエッジ強度及び距離方向（ｚ方向）のエッジ強度との関係を示す図。
【図１５】エッジ情報算出処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図１６】平滑化フィルターの例を示す図。
【図１７】平滑化フィルターの例を示す図。
【図１８】平滑化フィルターの例を示す図。
【図１９】平滑化フィルターの例を示す図。
【図２０】平滑化処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図２１】第２実施形態において超音波画像の各領域と適用されるフィルターサイズとの関係の一例を示す図。
【図２２】第２実施形態における平滑化処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図２３】第３実施形態においてエッジ強度及びエッジ方向と、走査方向（ｘ方向）のエッジ強度及び距離方向（ｚ方向）のエッジ強度との関係を示す図。
【図２４】第３実施形態における分散値算出処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図２５】第３実施形態におけるエッジ情報算出処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３２】
１．第１実施形態
１−１．超音波画像装置の構成
図１は、本実施形態の超音波画像装置の外観の一例を示す図である。本実施形態の超音波画像装置１は、超音波プローブ１０と超音波画像処理装置２０とを含んで構成されている。超音波プローブ１０と超音波画像処理装置２０とは、ケーブル１５によって接続されている。超音波画像処理装置２０は、携帯型の装置でもよいし、固定型（据え置き型）の装置でもよい。また、超音波プローブ１０は超音波画像処理装置２０に内蔵されていてもよい。
【００３３】
超音波プローブ１０は、超音波トランスデューサーデバイス１１を有する。超音波トランスデューサーデバイス１１は、対象物を走査（スキャン）しながら、対象物に対して所定の面（送受信面１１ａ）において、超音波を送信するとともに反射された超音波（反射波）を受信する。
【００３４】
図２は、超音波トランスデューサーデバイス１１を底面（測定面）から透視した内部構成の概略図である。図２に示すように、超音波トランスデューサーデバイス１１は、マトリックス状に配置された複数の超音波トランスデューサー素子１２を有する。より詳細には、超音波トランスデューサーデバイス１１は、走査方向（スキャン方向）に沿って並んで配置されるＮ個の超音波トランスデューサー素子群ＴＧ−１〜ＴＧ−Ｎを有しており、超音波トランスデューサー素子群ＴＧ−１〜ＴＧ−Ｎは、それぞれ、走査方向と直交する方向（スライス方向）に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子１２を有している。超音波トランスデューサー素子１２は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを材料とする圧電素子を用いて構成可能であり、例えば、薄手の圧電素子と金属板（振動膜）とを張り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を有する。
【００３５】
超音波トランスデューサー素子群ＴＧ−１〜ＴＧ−Ｎは、それぞれ、超音波の送信において駆動される１つのチャンネルを構成する。従って、以下では、超音波トランスデューサー素子群ＴＧ−１〜ＴＧ−Ｎを、それぞれ、「チャンネル１」〜「チャンネルＮ」と呼ぶことにする。
【００３６】
このような構造の超音波トランスデューサーデバイス１１を用いて対象物を走査（スキャン）する方法としては、例えば、リニアスキャンやセクタスキャンが可能である。
【００３７】
リニアスキャンは、Ｎチャンネルのうち、チャンネルをずらしながら複数のチャンネル（例えば、８チャンネル）から超音波を送信するものである。また、セクタスキャンは、所定のチャンネル（例えば、Ｎチャンネル全部）から、方向（角度）を変えながら超音波を送信するものである。
【００３８】
図３はリニアスキャンにおいて順番に送信される超音波の様子を示す図であり、図４はセクタスキャンにおいて順番に送信される超音波の様子を示す図である。なお、図３及び図４は、超音波トランスデューサーデバイス１１を側面から視た図である。各超音波トランスデューサー素子１２から送信される超音波は球面波であり、複数のチャンネルから送信された複数の超音波が相互に干渉し、合成される。その結果、合成されたｍ個の超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍが順番に送信されることになる。
【００３９】
図３に示すように、超音波トランスデューサーデバイス１１は、リニアスキャンでは、チャンネルを変えながら超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍを順番に送信する。例えば、超音波ＵＷ−１はチャンネル１〜８から送信された複数の超音波の合成波である、また、超音波ＵＷ−２は、超音波ＵＷ−１の送信から所定時間後にチャンネル２〜９から送信された複数の超音波の合成波である。
【００４０】
また、図４に示すように、超音波トランスデューサーデバイス１１は、セクタスキャンでは、チャンネルを固定し、走査角度を変えながら超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍを順番に送信する。例えば、超音波ＵＷ−１は、チャンネル１から離れたチャンネルほど早く、複数のチャンネルから時間差をもって送信された複数の超音波の合成波であり、走査角度が−４５°である。また、超音波ＵＷ−ｋ（ｋ＝Ｎ／２）は、チャンネルｋから離れたチャンネルほど早く、複数のチャンネルから時間差をもって送信された複数の超音波の合成波であり、走査角度が０°である。また、超音波ＵＷ−ｍは、チャンネルＮから離れたチャンネルほど早く、複数のチャンネルから時間差をもって送信された複数の超音波の合成波であり、走査角度が＋４５°である。
【００４１】
なお、超音波トランスデューサーデバイス１１は、チャンネル及び走査角度の両方を変えながら超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍを順番に送信してもよい。
【００４２】
実際には、超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍは、それぞれ、複数の超音波の合成波であるから幅（ビーム幅）を有しており、超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍのビーム幅はその伝搬距離に応じて変わる。図５は、図４の超音波ＵＷ−ｋをより詳細に示す図である。図５に示すように、超音波ＵＷ−ｋのビーム幅は、送信開始位置（発生位置）では駆動される複数のチャンネルに対応する幅であり、その伝搬距離が大きくなるにつれて狭くなった後、広がっていく。以下では、このビーム幅が最小となる位置（超音波トランスデューサーデバイス１１の送受信面１１ａからの焦点距離）を「送信フォーカス位置」と呼ぶことにする。送信フォーカス位置Ｆｏｃｕｓは、駆動される複数のチャンネルから超音波を送信するタイミングを調整することで調整可能である。また、以下では、超音波の送信開始位置（発生位置）におけるビーム幅を「送信開口径」と呼ぶことにする。送信開口径Ｄは、超音波を送信するチャンネルの数や超音波トランスデューサー素子１２の幅等によって決まる。
【００４３】
超音波ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍは、対象物の内部において反射し、反射波は超音波プローブ１０の送受信面１１ａに入射し、超音波トランスデューサー素子１２によって電気信号に変換される。
【００４４】
超音波画像処理装置２０は、超音波トランスデューサーデバイス１１からの電気信号を受信し、超音波を送信したチャンネルや走査角度の情報、受信信号の強度等から超音波の反射位置（距離）を算出し、横軸を走査方向（「方位方向」ともいう）、縦軸を距離方向（「深さ方向」ともいう）とする超音波画像を生成する。そして、超音波画像処理装置２０は、生成した超音波画像に対して画像補正処理や画像調整処理を行い、表示部２１に超音波画像を表示させる。
【００４５】
１−２．超音波画像処理装置の構成
図６は、超音波画像処理装置２０の構成例を示す図である。図６に示すように、超音波画像処理装置２０は、表示部２１、処理部２２、プローブインターフェース（Ｉ／Ｆ）部２３、操作部２４、記憶部２５、情報記憶媒体２６及び通信部２７を含んで構成されている。超音波画像処理装置２０は、例えば、パーソナルコンピューターであってもよい。
【００４６】
処理部２２は、情報記憶媒体２６に格納されるプログラムやデータ、記憶部２５に記憶されている各種の設定情報、操作部２４から入力される信号等に基づいて、各種の処理を行う。本実施形態では、処理部２２は、超音波プローブ１０に対して駆動信号（パルス信号）を送信する処理、超音波プローブ１０から信号を受信して超音波画像を生成する処理、生成した超音波画像に対する画像処理等を行う。
【００４７】
プローブインターフェース部２３は、処理部２２と超音波プローブ１０との間での信号の送受信を成立させるためのインターフェース部である。
【００４８】
操作部２４は、ユーザーの操作等をデータとして入力するためのものであり、その機能は、例えばキーボードやマウス等のハードウェアにより実現できる。
【００４９】
記憶部２５は、処理部２２のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどのハードウェアにより実現できる。また、記憶部２５には、処理部２２の動作を制御するための各種の設定情報等が記憶される。
【００５０】
情報記憶媒体２６（コンピューターにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリー（ＲＯＭ）などのハードウェアにより実現できる。
【００５１】
表示部２１は、処理部２２が生成・処理した超音波画像等を出力するものであり、その機能は、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＯＥＬＤ（有機ＥＬディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現できる。
【００５２】
通信部２７は、外部装置（例えば、サーバ装置や端末装置）との間で通信を行うための各種の制御を行うものである。
【００５３】
なお、処理部２２が実行する各種プログラムは、サーバー装置等が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部２７を介して情報記憶媒体２６（記憶部２５）に配信されてもよい。
【００５４】
図７は、処理部２２の機能構成の一例を示すブロック図である。図７の例では、処理部２２は、送受信制御部１００、送信パルス発生部１１０、受信処理部１２０、超音波画像生成部１３０、超音波画像処理部１４０、デジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ：Digital Scan Converter）１５０及び制御部１６０を含んで構成されている。なお、図７に示す処理部２２の少なくとも一部の構成は、超音波プローブ１０に設けられていてもよい。
【００５５】
送信パルス発生部１１０は、超音波プローブ１０が有する超音波トランスデューサーデバイス１１を駆動するパルス信号を発生させる。
【００５６】
送受信制御部１００は、超音波を発生させるチャンネルを選択し、プローブインターフェース部２３を介して、送信パルス発生部１１０が発生させたパルス信号を選択されたチャンネルに送信する。そして、選択されたチャンネルに含まれる各超音波トランスデューサー素子１２が、当該パルス信号に応じた送信周波数及び送信波数の超音波を発生させる。図８に、送信周波数Ｆｒｅｑ（周期１／Ｆｒｅｑ）、送信波数が２の超音波の音圧波形を示す。また、送受信制御部１００は、各チャンネルへのパルス信号の送信タイミングをチャンネル毎に設定された遅延時間だけ遅らせて、チャンネル間の送信タイミングをずらすことにより、超音波の送信フォーカス位置（焦点距離）や走査角度を制御する。
【００５７】
また、送受信制御部１００は、パルス信号を送信した後、プローブインターフェース部２３を介して、超音波トランスデューサーデバイス１１の各チャンネルから受信信号（超音波の反射波に応じた電気信号）を受信し、各受信信号を受信処理部１２０に出力する。
【００５８】
受信処理部１２０は、チャンネル毎の受信信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、帯域通過フィルターなどによるフィルター処理を行って雑音を低減させ、記憶部２５（図６参照）に記憶させる。
【００５９】
超音波画像生成部１３０は、ハーモニック処理部１３１、ＭＶＢ（Minimum Variance Beamforming）処理部１３２、検波処理部１３３及び対数変換部１３４を含んで構成されている。
【００６０】
ハーモニック処理部１３１は、記憶部２５に記憶されている受信信号を取得し、チャンネル毎にハーモニック成分（高調波成分ともいう）の信号を抽出する。ハーモニック処理部１３１は、例えば、２次高調波のみを抽出する。
【００６１】
ＭＶＢ処理部１３２は、ハーモニック処理部１３１により抽出されたチャンネル毎のハーモニック成分の信号に基づいて、方向に拘束を付けた適応型ビームフォーミングであるＭＶＢ処理を行う。具体的には、ＭＶＢ処理部１３２は、各チャンネルのハーモニック成分の信号を遅延させて、各チャンネルの位相が揃った信号に変換し、当該各チャンネルの信号を重み付けして加算する。ここで、各チャンネルの重みは、重み付け加算の結果の分散値が最小になるように動的に変更される。つまり、ＭＶＢ処理とは、各チャンネルの重みを受信信号に応じて変えることで動的に感度特性を変化させ、不要波に関して感度を持たないようにする処理である。
【００６２】
検波処理部１３３は、ＭＶＢ処理部１３２によりＭＶＢ処理がされたチャンネル毎の信号に対して、絶対値（整流）処理を行った後、低域通過フィルターによるフィルター処理を行い、信号強度を抽出する。
【００６３】
対数変換部１３４は、検波処理部１３３により抽出されたチャンネル毎の信号強度に対してＬｏｇ圧縮を行い、信号強度の最大値と最小値との差を小さくした信号に変換する。そして、対数変換部１３４から出力される信号（受信信号の信号強度）は、対象物の走査方向（方位方向）の位置座標及び対象物の内部の距離方向（深さ方向）の位置座標と対応づけて、記憶部２５（図６参照）に記憶される。この記憶部２５に記憶されるデータに基づき、対象物に送信された超音波の走査方向（方位方向）に対応する横軸（「第１軸」の一例）の方向及び超音波が伝搬する距離方向（深さ方向）に対応する縦軸（「第２軸」の一例）の方向に並ぶ複数の画素を含む超音波画像を描くことができる。この超音波画像に含まれる複数の画素の各々は、超音波の反射位置に基づく座標と超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する。すなわち、超音波画像生成部１３０は、対象物に送信された超音波の反射波に基づいて、超音波画像を生成するということができる。図９は、超音波画像生成部１３０により生成される超音波画像の一例を示す図である。図９において、横軸（ｘ軸）は走査方向（方位方向）に対応し、縦軸（ｚ軸）は距離方向（深さ方向）に対応する。例えば、ｘ座標をｉ，ｚ座標をｊとする画素ｐ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐｉ，ｊは、対象物内部の座標（ｉ，ｊ）に対応する位置で反射した反射波の強度に対応して０〜２５５の範囲の整数値である。この画素値は、例えば輝度値であり、図９では、画素値（反射波の強度）が大きい画素ほど白く描画されている。
【００６４】
超音波画像処理部１４０は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像に対して所定の画像処理を行う。具体的には、超音波画像処理部１４０は、分散値算出部１４１、エッジ情報算出部１４２、平滑化処理部１４３及び画像調整部１４４を含んで構成されている。
【００６５】
分散値算出部１４１は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像に含まれる各画素（着目画素）に対して、当該各画素（着目画素）を含む複数の画素の画素値に基づいて当該各画素（着目画素）に対する分散値を算出する処理（分散値算出処理）を行う。この分散値算出処理の詳細については後述する。
【００６６】
エッジ情報算出部１４２は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像に含まれる各画素（着目画素）に対して、エッジの強度や方向等を含むエッジ情報（エッジに関する情報）を算出する処理（エッジ情報算出処理）を行う。このエッジ情報算出処理の詳細については後述する。
【００６７】
平滑化処理部１４３は、分散値算出部１４１により画素（着目画素）毎に算出された分散値及びエッジ情報算出部１４２により画素（着目画素）毎に算出されたエッジ情報に基づいて、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像を平滑化する処理（平滑化処理）を行う。具体的には、平滑化処理部１４３は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素（着目画素）に対して、当該各画素（着目画素）のｚ軸の座標（距離方向（深さ方向）の座標）、分散値、エッジの強度及びエッジの方向に基づいてフィルターの係数値を設定し、当該フィルターを用いて平滑化処理を行う。例えば、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）のｚ軸の座標（距離方向（深さ方向）の座標）が大きいほど、平滑化処理における平滑化範囲が広くなるように、フィルターの係数値を設定してもよい。また、例えば、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）に対する分散値が大きいほど、平滑化処理における平滑化範囲が狭くなるように、フィルターの係数値を設定してもよい。また、例えば、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）に対するエッジの強度が大きいほど、平滑化処理における平滑化範囲のエッジの方向の幅Ｗ１とエッジの方向に垂直な方向の幅Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）が大きくなるように、フィルターの係数値を設定してもよい。また、例えば、平滑化処理部１４３は、平滑化処理における平滑化範囲が、各画素（着目画素）を通る前記エッジの方向に対して対称になるように、フィルターの係数値を設定してもよい。この平滑化処理の詳細については後述する。
【００６８】
画像調整部１４４は、平滑化処理部１４３により平滑化された超音波画像に対して、ゲインやダイナミックレンジを調整する処理、各画素値を深さに応じて補正して画像全体で一様な明るさになるように調整する処理等の画像調整処理を行う。
【００６９】
デジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）１５０は、超音波画像処理部１４０より画像処理された超音波画像に対して、表示部２１の走査線に合わせた補完処理等を行ってビデオ映像信号に変換し、表示部２１に出力する。これにより、表示部２１に超音波のＢモード画像が表示される。
【００７０】
制御部１６０は、あらかじめ記憶部２５に記憶されている各種の設定情報や操作部２４から入力される各種の設定信号に基づいて、送受信制御部１００、送信パルス発生部１１０、受信処理部１２０、超音波画像生成部１３０、超音波画像処理部１４０及びデジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）１５０の各動作を制御する。
【００７１】
このように、超音波画像処理装置２０は、超音波の反射波に基づいて生成した超音波画像に対して、各画素の深さ、分散値及びエッジ情報（エッジの強度及び方向）に基づいて平滑化処理を行うことにより、平坦な領域には強い平滑化がかかってノイズが低減され、エッジ領域はエッジ方向に平滑化がかかってエッジの連続性が維持される。
【００７２】
１−３．超音波画像処理
１−３−１．超音波画像処理の手順
図１０は、超音波画像処理部１４０による超音波画像処理（本実施形態の超音波画像処理方法）の手順を示すフローチャート図である。図１０に示すように、まず、超音波画像処理部１４０は、分散値算出部１４１により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対する分散値を算出する分散値算出処理を行う（工程Ｓ１０）。
【００７３】
次に、超音波画像処理部１４０は、エッジ情報算出部１４２により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対するエッジ情報を算出するエッジ情報算出処理を行う（工程Ｓ２０）。
【００７４】
最後に、超音波画像処理部１４０は、平滑化処理部１４３により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像を平滑化する平滑化処理を行う（工程Ｓ３０）。
【００７５】
なお、図１０のフローチャートにおいて、可能であれば工程の順番を適宜変更してもよい。例えば、工程Ｓ１０（分散値算出処理）と工程Ｓ２０（エッジ情報算出処理）は順番が入れ替わってもよい。
【００７６】
１−３−２．分散値算出処理
本実施形態では、分散値算出部１４１は、下記の式（１）、式（２）により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対する分散値σを算出する処理を行う。
【００７７】
【数１】
2018139685.tif 000003
【００７８】
【数２】
2018139685.tif 000004
【００７９】
式（１）、式（２）において、ｐは画素値であり、各画素に対する分散値σは、当該各画素を中心とするＮ×Ｍ個の画素の画素値ｐ（例えば、輝度値）より算出される。Ｎ，Ｍ
は、あらかじめ設定される。
【００８０】
図１１は、分散値算出部１４１による分散値算出処理（図１０の工程Ｓ１０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【００８１】
図１１の例では、分散値算出部１４１は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ１０１）。例えば、この工程Ｓ１０１では、着目画素ｐ（０，０）（ｘ座標とｚ座標がともに０の画素）が選択される。
【００８２】
次に、分散値算出部１４１は、式（１）、式（２）により、工程Ｓ１０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する分散値σを算出する（工程Ｓ１０２）。
【００８３】
次に、分散値算出部１４１は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ１０３）。そして、分散値算出部１４１は、未選択の画素があれば（工程Ｓ１０３のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ１０１）、工程Ｓ１０２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ１０３のＹ）、分散値算出処理を終了する。
【００８４】
１−３−３．エッジ情報算出処理
本実施形態では、エッジ情報算出部１４２は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対するエッジ情報（エッジの強度及び方向）を算出する処理として、例えば、Ｐｒｅｗｉｔｔ処理を行うことができる。Ｐｒｅｗｉｔｔ処理では、超音波画像の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘ及び距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚは、それぞれ、下記の式（３）、式（４）により算出される。
【００８５】
【数３】
2018139685.tif 000005
【００８６】
【数４】
2018139685.tif 000006
【００８７】
式（３）において、Ｐは画素値であり、走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘは、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を中心とする（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）個の画素の画素値Ｐより算出される。この走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘは、（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）のサイズの所望のフィルターによる、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を中心とする（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）個の画素を用いたフィルター処理により算出可能である。図１２に、Ｍｘ＝Ｍｚ＝２の場合に走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘの算出に用いられる５×５のフィルターの一例を示す。
【００８８】
同様に、式（４）において、Ｐは画素値であり、距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚは、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を中心とする（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）個の画素の画素値Ｐより算出される。この距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚは、（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）のサイズの所望のフィルターによる、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を中心とする（２Ｍｘ＋１）×（２Ｍｚ＋１）個の画素を用いたフィルター処理により算出可能である。図１３に、Ｍｘ＝Ｍｚ＝２の場合に距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚの算出に用いられる５×５のフィルターの一例を示す。
【００８９】
式（３）により算出される走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘと式（４）により算出される距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚから、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するエッジ強度Ｇ（φ）は、下記の式（５）により算出される。
【００９０】
【数５】
2018139685.tif 000007
【００９１】
また、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するエッジ方向θｓは、下記の式（６）により算出される。
【００９２】
【数６】
2018139685.tif 000008
【００９３】
着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するエッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓと、走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘ及び距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚとの関係を図示すると、図１４の様になる。
【００９４】
図１５は、エッジ情報算出部１４２によるエッジ情報算出処理（図１０の工程Ｓ２０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【００９５】
図１５の例では、エッジ情報算出部１４２は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ２０１）。例えば、この工程Ｓ２０１では、着目画素ｐ（０，０）（ｘ座標とｚ座標がともに０の画素）が選択される。
【００９６】
次に、エッジ情報算出部１４２は、式（３）により、工程Ｓ２０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘを算出する（工程Ｓ２０２）。
【００９７】
次に、エッジ情報算出部１４２は、式（４）により、工程Ｓ２０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚを算出する（工程Ｓ２０３）。
【００９８】
次に、エッジ情報算出部１４２は、工程Ｓ２０２で算出した走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘと工程Ｓ２０３で算出した距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚとを用いて、式（５）により、エッジ強度Ｇ（φ）を算出する（工程Ｓ２０４）。
【００９９】
次に、エッジ情報算出部１４２は、工程Ｓ２０２で算出した走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘと工程Ｓ２０３で算出した距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚとを用いて、式（６）により、エッジ方向θｓを算出する（工程Ｓ２０５）。
【０１００】
次に、エッジ情報算出部１４２は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ２０６）。そして、エッジ情報算出部１４２は、未選択の画素があれば（工程Ｓ２０６のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ２０１）、工程Ｓ２０２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ２０６のＹ）、エッジ情報算出処理を終了する。
【０１０１】
１−３−４．平滑化処理
本実施形態では、平滑化処理部１４３は、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像に対する平滑化処理として、ガウシアンフィルター等の平滑化フィルターを用いたフィルター処理を行うことができる。例えば、平滑化処理部１４３は、平滑化フィルターとしてガウシアンフィルターを設定し、下記の式（７）により、平滑化フィルターの各係数値δを算出する。
【０１０２】
【数７】
2018139685.tif 000009
【０１０３】
式（７）において、σは分散値算出部１４１により算出された分散値であり、θｓはエッジ情報算出部１４２により算出されたエッジ方向であり、Ｚは着目画素の深さ（距離）である。また、ｎは走査方向（ｘ方向）のスケーリング係数であり、ｍは距離方向（ｚ方向）のスケーリング係数である。スケーリング係数ｎ，ｍは、例えば、下記の式（８）、式（９）によって設定される。
【０１０４】
【数８】
2018139685.tif 000010
【０１０５】
【数９】
2018139685.tif 000011
【０１０６】
式（８）、式（９）において、Ｌは平滑化フィルターの走査方向（ｘ方向）のサイズ及び距離方向（ｚ方向）のサイズであり、Ｇ（φ）はエッジ強度である。式（８）より、エッジ強度Ｇ（φ）が大きいほどスケーリング係数ｎが小さくなるが、式（９）より、スケーリング係数ｍはエッジ強度Ｇ（φ）に依存しない。従って、常にｎ≧ｍの関係が成り立っている。
【０１０７】
そして、式（７）より、係数値δは、エッジ方向θｓ及びエッジ方向θｓと垂直な方向に、それぞれ、着目画素に近い位置ほど大きくなるように重み付けされる。また、平滑化処理に用いられる画素の領域（平滑化処理における平滑化範囲）は、ｎ＝ｍの場合は着目画素を中心とする円形状になり、ｎ＞ｍの場合は、着目画素を中心としてエッジ方向θｓを長軸とする楕円形状になる。
【０１０８】
図１６〜図１９に、９×９（Ｌ＝９）の平滑化フィルターの例を示す。図１６〜図１９において、平滑化フィルターの各係数値は、色が濃い位置ほど係数値が大きいことを表しており、着目画素の位置に対応する中心位置の係数値が最も大きく、中心位置から離れるほど係数値が小さくなっている。また、図１６〜図１９において、実線の円又は楕円の内部が平滑化範囲に相当し、Ｗ１は平滑化範囲のエッジ方向θｓの幅を表し、Ｗ２は平滑化範囲のエッジ方向θｓと垂直な方向の幅を表している。そして、破線で示すように、平滑化範囲は、同じ係数値（同じ色）を有する位置からなる複数の領域に分けられており、平滑化範囲から外れた位置（白で表示）の係数値は、例えば０である。
【０１０９】
図１６には、深さＺが異なる２つの着目画素に対してそれぞれ適用される２つの平滑化フィルターが示されており、上段の平滑化フィルターは深さＺが小さい方の着目画素に適用され、下段の平滑化フィルターは深さＺが大きい方の着目画素に適用される。図１６に示すように、深さＺが小さいほど平滑化範囲が狭くなり、深さＺが大きいほど平滑化範囲が広くなる。平滑化処理部１４３は、着目画素に対して、深さＺ（ｚ座標）が大きいほど平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、深さＺ（ｚ座標）が大きいほど大きくなるスペックルパターンを効果的に低減させることができる。
【０１１０】
図１７には、分散値σが異なる２つの着目画素に対してそれぞれ適用される２つの平滑化フィルターが示されており、上段の平滑化フィルターは分散値σが小さい方の着目画素に適用され、下段の平滑化フィルターは分散値σが大きい方の着目画素に適用される。図１７に示すように、分散値σが小さいほど平滑化範囲が広くなり、分散値σが大きいほど平滑化範囲が狭くなる。平滑化処理部１４３は、分散値σが大きければ着目画素がエッジ領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を狭く設定してより少ない画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジ領域に平滑化がかかりすぎないようにすることができる。また、平滑化処理部１４３は、分散値σが小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【０１１１】
図１８には、エッジ強度Ｇ（φ）が異なる２つの着目画素に対してそれぞれ適用される２つの平滑化フィルターが示されており、上段の平滑化フィルターはエッジ強度Ｇ（φ）が小さい方の着目画素に適用され、下段の平滑化フィルターはエッジ強度Ｇ（φ）が大きい方の着目画素に適用される。図１８に示すように、エッジ強度Ｇ（φ）が小さいほど平滑化範囲が円形状に近づき、エッジ強度Ｇ（φ）が大きいほど平滑化範囲が扁平な楕円形状になる。すなわち、着目画素に対するエッジ強度Ｇ（φ）が大きいほど、平滑化範囲のエッジ方向θｓの幅Ｗ１とエッジ方向θｓの幅に垂直な方向の幅Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）が大きくなる。平滑化処理部１４３は、エッジ強度Ｇ（φ）が大きければ着目画素がエッジに近い位置にある可能性が高いので、平滑化範囲をエッジ方向に扁平な楕円形状に設定してエッジ周辺の画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。また、平滑化処理部１４３は、エッジ強度Ｇ（φ）が小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を円形状に設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【０１１２】
図１９には、エッジ方向θｓが異なる２つの着目画素に対してそれぞれ適用される２つの平滑化フィルターが示されており、上段の平滑化フィルターはエッジ方向θｓが０°の着目画素に適用され、下段の平滑化フィルターはエッジ方向θｓが４５°の着目画素に適用される。図１９に示すように、平滑化範囲は、長軸方向がエッジ方向θｓになるように傾き、着目画素を通るエッジ方向θｓに対して対称になる。平滑化処理部１４３は、平滑化範囲を、着目画素を通るエッジ方向θｓに対して対称に設定してエッジ方向θｓに沿う領域にある画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。
【０１１３】
このように、平滑化処理部１４３は、着目画素の深さＺ、分散値σ、エッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓに応じて平滑化フィルターの係数値を設定して平滑化処理を行うことにより、平坦な領域には強い平滑化がかかってノイズが低減され、エッジ領域はエッジ方向に平滑化がかかってエッジの連続性が維持された超音波画像を生成することができる。
【０１１４】
図２０は、平滑化処理部１４３による平滑化処理（図１０の工程Ｓ３０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１１５】
図２０の例では、平滑化処理部１４３は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ３０１）。例えば、この工程Ｓ３０１では、着目画素ｐ（０，０）（ｘ座標とｚ座標がともに０の画素）が選択される。
【０１１６】
次に、平滑化処理部１４３は、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）の深さＺを算出する（工程Ｓ３０２）。着目画素ｐ（ｗ，ｈ）の深さＺは、ｚ座標値そのものでもよいし、ｚ座標値に所定の係数を乗算して算出されてもよい。
【０１１７】
次に、平滑化処理部１４３は、式（８）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するｘ方向のスケーリング係数ｎを設定する（工程Ｓ３０３）。
【０１１８】
次に、平滑化処理部１４３は、式（９）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するｚ方向のスケーリング係数ｍを設定する（工程Ｓ３０４）。
【０１１９】
次に、平滑化処理部１４３は、式（７）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する平滑化フィルターの係数値δを算出する（工程Ｓ３０５）。
【０１２０】
次に、平滑化処理部１４３は、工程Ｓ３０５で算出された係数値δの平滑化フィルターを用いて、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対してフィルター処理を行う（工程Ｓ３０６）。
【０１２１】
次に、平滑化処理部１４３は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ３０７）。そして、平滑化処理部１４３は、未選択の画素があれば（工程Ｓ３０７のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ３０１）、工程Ｓ３０２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ３０７のＹ）、平滑化処理を終了する。
【０１２２】
１−４．超音波画像装置（超音波画像処理装置）の作用及び効果
第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）は、対象物に送信された超音波の反射波に基づいて超音波画像を生成する。超音波画像において、着目画素の周辺領域がエッジを含む領域（エッジ領域）にあれば、分散値算出部１４１により算出される分散値σ及びエッジ情報算出部１４２により算出されるエッジ強度Ｇ（φ）の少なくとも一方が大きくなり、着目画素の周辺領域がエッジを含まない領域（平坦な領域）にあれば、分散値σ及びエッジ強度Ｇ（φ）が小さくなる。第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、着目画素に対する分散値σ及びエッジ強度Ｇ（φ）に基づいて着目画素の周辺領域がエッジ領域と平坦な領域のいずれにあるかを特定し、平坦な領域には強い平滑化をかけてノイズを低減させ、エッジ領域にはエッジ方向θｓに平滑化をかけてエッジの連続性を維持することができる。また、超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰（低周波化）するため、超音波画像において、超音波が伝搬する距離方向に対応するｚ座標に応じてスペックルパターンの大きさが変化する。第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、着目画素のｚ座標に基づいて、スペックルパターンの大きさに合わせた平滑化範囲を設定することが可能であるため、エッジ領域においても平坦な領域においてもスペックルパターンを低減させることができる。従って、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、超音波画像におけるエッジ領域にも平坦な領域にも効果的な平滑化を行うことができる。
【０１２３】
具体的には、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、着目画素に対して、深さＺ（ｚ座標）が大きいほど平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、深さＺ（ｚ座標）が大きいほど大きくなるスペックルパターンを効果的に低減させることができる。
【０１２４】
また、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、分散値σが大きければ着目画素がエッジ領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を狭く設定してより少ない画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジ領域に平滑化がかかりすぎないようにすることができる。また、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、分散値σが小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を広く設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【０１２５】
また、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、エッジ強度Ｇ（φ）が大きければ着目画素がエッジに近い位置にある可能性が高いので、平滑化範囲をエッジ方向に扁平な楕円形状に設定してエッジ周辺の画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。また、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、エッジ強度Ｇ（φ）が小さければ着目画素が平坦な領域にある可能性が高いので、平滑化範囲を円形状に設定してより多くの画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、ノイズを低減させることができる。
【０１２６】
また、第１実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、平滑化範囲を、着目画素を通るエッジ方向θｓに対して対称に設定してエッジ方向θｓに沿う領域にある画素の画素値を用いて平滑化処理を行うことにより、エッジの連続性を維持することができる。
【０１２７】
２．第２実施形態
以下、第２実施形態の超音波画像装置１について、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態と異なる内容を中心に説明する。
【０１２８】
超音波画像は、超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰（低周波化）するため、浅い領域（ｚ座標が相対的に小さい領域）ではスペックルパターンは小さく、深い領域（ｚ座標が相対的に大きい領域）ではスペックルパターンが大きくなるという特徴を有している。例えば、図９に示した超音波画像では、ｚ座標が大きいほど（深いほど）スペックルパターンが横方向（ｘ軸方向）に伸びており、スペックルパターンが大きくなっている。そこで、第２実施形態では、平滑化処理部１４３は、相対的に浅い領域にある各画素に対しては、当該画素が含まれる相対的に狭い領域にある複数の画素の画素値を用いて平滑化処理を行い、相対的に深い領域にある各画素に対しては、当該画素が含まれる相対的に広い領域にある複数の画素の画素値を用いて平滑化処理を行う。すなわち、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）について、ｚ座標値が小さいほど平滑化フィルターのサイズを小さくし、ｚ座標値が大きいほど平滑化フィルターのサイズを大きくしてフィルター処理を行う。これにより、エッジが過度にぼけることを抑制しながら、深さによらずスペックルパターンが効果的に低減される。
【０１２９】
図２１に、超音波画像の各領域と適用されるフィルターサイズとの関係の一例を示す。図２１の例では、超音波画像において、最も浅い領域Ｒ１では３×３のサイズ（９画素分のサイズ）のフィルターが用いられ、最も深い領域Ｒ３では７×７（４９画素分のサイズ）のサイズのフィルターが用いられ、その間の領域Ｒ２では５×５のサイズ（２５画素分のサイズ）のフィルターが用いられる。なお、図２１の例では、各フィルターは、距離方向（ｚ方向）と走査方向（ｘ方向）のサイズが同じであるが、異なっていてもよい。
【０１３０】
例えば、平滑化処理部１４３は、着目画素に対する平滑化フィルターの距離方向（ｚ方向）のサイズＡＦｓｉｚｅ及び走査方向（ｘ方向）のサイズＬＦｓｉｚｅを、それぞれ、下記の式（１０）、式（１１）に基づいて決定することができる。
【０１３１】
【数１０】
2018139685.tif 000012
【０１３２】
【数１１】
2018139685.tif 000013
【０１３３】
式（１０）、式（１１）において、Ｍｉは超音波画像生成方法であり、平滑化処理の入力となる超音波画像がどのような処理によって生成されたかを示す。α（Ｍｉ）はＭｉに応じて可変の設定係数である。例えば、入力となる超音波画像に既に平滑化処理がされている場合には、平滑化が弱くなるようにα（Ｍｉ）が設定される。Ｆｒｅｑは超音波プローブ１０から送信される超音波の送信周波数であり、ｎは送信波数である。Ｄは送信開口径であり、Ｆｏｃｕｓは送信フォーカス位置である（図５参照）。Ｚは着目画素の深さ（距離）である。ｄｐｉは超音波画像の画像解像度である。Ｍｐはフィルター処理方法（例えば、フィルターの種類）であり、Ａ（Ｍｐ），Ｂ（Ｍｐ），Ｃ（Ｍｐ）はＭｐに応じて可変の補正係数である。
【０１３４】
式（１０）に示されるように、距離方向（ｚ方向）のサイズＡＦｓｉｚｅは、超音波の分解能を基に設定され、深さＺによる減衰などを考慮して補正される。具体的には、まず、距離方向の分解能を基に基準となるフィルターサイズが設定される（Ａ（Ｍｐ）×α（Ｍｉ）×ｎ／Ｆｒｅｑの項）。詳細には、送信周波数Ｆｒｅｑが低いほど、また、送信波数ｎが大きいほど、距離方向の分解能が低くなってスペックルパターンが大きくなるため、フィルターサイズが大きくなるように設定される。次に、超音波の伝搬に伴い、非線形成分が発生して波形が鈍ってしまうため、着目画素の深さＺによりフィルターサイズが補正される（Ｂ（Ｍｐ）×Ｚの項）。詳細には、着目画素が深い（深さＺが大きい）ほど、波形が鈍ってスペックルパターンが大きくなるため、フィルターサイズが大きくなるように補正される。さらに、超音波は伝搬に伴い減衰（低周波化）するため、着目画素の深さＺの２乗によりフィルターサイズが補正される（Ｃ（Ｍｐ）×Ｚ２／Ｆｒｅｑの項）。詳細には、送信周波数Ｆｒｅｑが低いほど、また、着目画素が深い（深さＺが大きい）ほど、超音波が減衰（低周波化）してスペックルパターンが大きくなるため、フィルターサイズが大きくなるように補正される。そして、画像解像度ｄｐｉを用いてフィルターサイズが超音波画像に適したサイズに変更される。
【０１３５】
また、式（１１）に示されるように、走査方向（ｘ方向）のサイズＬＦｓｉｚｅは、超音波画像の生成方法を基に設定され、超音波の深さＺによる分解能（ビーム幅）と減衰を考慮して補正される。具体的には、まず、超音波画像生成方法Ｍｉにより、基準となるフィルターサイズが設定される（Ａ（Ｍｐ）×α（Ｍｉ）の項）。次に、送信フォーカス位置Ｆｏｃｕｓから外れることにより、超音波のビーム幅は広くなってしまうため、着目画素の深さＺによりフィルターサイズが補正される（Ｂ（Ｍｐ）×｜Ｚ−Ｆｏｃｕｓ｜／（Ｄ×Ｆｒｅｑ）の項）。詳細には、送信フォーカス位置Ｆｏｃｕｓからの距離方向（深さ方向）のずれが大きいほど、また、送信開口径Ｄや送信周波数Ｆｒｅｑが小さいほど超音波のビーム幅が広くなってスペックルパターンが大きくなるため、フィルターサイズが大きくなるように補正される。さらに、超音波は伝搬に伴い減衰（低周波化）するため、深さＺの２乗によりフィルターサイズが補正される（Ｃ（Ｍｐ）×Ｚ２／Ｆｒｅｑの項）。詳細には、送信周波数Ｆｒｅｑが低いほど、また、着目画素が深い（深さＺが大きい）ほど、超音波が減衰（低周波化）してスペックルパターンが大きくなるため、フィルターサイズが大きくなるように補正される。そして、画像解像度ｄｐｉを用いてフィルターサイズが超音波画像に適したサイズに変更される。
【０１３６】
式（１０）及び式（１１）において、係数α（Ｍｉ），送信周波数Ｆｒｅｑ、送信波数ｎ、送信開口径Ｄ、送信フォーカス位置Ｆｏｃｕｓ、画像解像度ｄｐｉ及び補正係数Ａ（Ｍｐ），Ｂ（Ｍｐ），Ｃ（Ｍｐ）は、平滑化処理が行われる前に設定されているため、距離方向（ｚ方向）のサイズＡＦｓｉｚｅ及び走査方向（ｘ方向）のサイズＬＦｓｉｚｅは、着目画素の深さ（距離）Ｚに依存し、Ｚが大きいほど大きくなる。
【０１３７】
なお、実際には、フィルターサイズは整数値であるので、ＡＦｓｉｚｅ及びＬＦｓｉｚｅが整数値に丸められたものが、それぞれ、距離方向（ｚ方向）のサイズ及び走査方向（ｘ方向）のサイズとして決定される。
【０１３８】
このように、第２実施形態では、平滑化処理部１４３は、超音波画像に含まれる各画素（着目画素）のｚ軸の座標（距離方向（深さ方向）の座標）に応じて平滑化フィルターのサイズを設定し、当該平滑化フィルターを用いてフィルター処理を行う。例えば、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）のｚ軸の座標に応じて、平滑化フィルターのｚ軸の方向のサイズを設定してもよいし、各画素（着目画素）のｚ軸の座標に応じて、平滑化フィルターのｘ軸の方向のサイズを設定してもよい。また、例えば、平滑化処理部１４３は、第１の画素（第１の着目画素）に対する平滑化フィルターのサイズを、第１の画素（第１の着目画素）よりもｚ軸の座標が小さい（距離（深さ）が小さい）第２の画素（第２の着目画素）に対する平滑化フィルターのサイズ以上に設定してもよい。
【０１３９】
なお、第１実施形態で示した式（８）は、Ｌ＝ＬＦｓｉｚｅとして、第２実施形態では下記の式（１２）のようになる。同様に、第１実施形態で示した式（９）は、Ｌ＝ＬＦｓｉｚｅとして、第２実施形態では下記の式（１３）のようになる。
【０１４０】
【数１２】
2018139685.tif 000014
【０１４１】
【数１３】
2018139685.tif 000015
【０１４２】
図２２は、第２実施形態における平滑化処理部１４３によるエッジ算出処理（図１０の工程Ｓ３０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１４３】
図２２の例では、平滑化処理部１４３は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ３１１）。例えば、この工程Ｓ３１１では、着目画素ｐ（０，０）（ｘ座標とｚ座標がともに０の画素）が選択される。
【０１４４】
次に、平滑化処理部１４３は、工程Ｓ３１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）の深さＺを算出する（工程Ｓ３１２）。
【０１４５】
次に、平滑化処理部１４３は、工程Ｓ３１２で算出された深さＺに応じて、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するフィルターのサイズを設定する（工程Ｓ３１３）。フィルターのサイズは、例えば、式（１０）、式（１１）を用いて算出される。
【０１４６】
次に、平滑化処理部１４３は、式（８）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するｘ方向のスケーリング係数ｎを設定する（工程Ｓ３１４）。
【０１４７】
次に、平滑化処理部１４３は、式（９）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するｚ方向のスケーリング係数ｍを設定する（工程Ｓ３１５）。
【０１４８】
次に、平滑化処理部１４３は、式（７）により、工程Ｓ３０１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する平滑化フィルターの係数値δを算出する（工程Ｓ３１６）。
【０１４９】
次に、平滑化処理部１４３は、工程Ｓ３１３で設定されたサイズ及び工程Ｓ３１６で算出された係数値δの平滑化フィルターを用いて、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対してフィルター処理を行う（工程Ｓ３１７）。
【０１５０】
次に、平滑化処理部１４３は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ３１８）。そして、平滑化処理部１４３は、未選択の画素があれば（工程Ｓ３１８のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ３０１）、工程Ｓ３０２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ３１８のＹ）、平滑化処理を終了する。
【０１５１】
なお、第２実施形態におけるその他の構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１５２】
以上に説明した第２実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）は、平滑化処理において、ｚ座標が大きい（超音波が伝搬する距離（深さ）が大きい）画素ほど、平滑化フィルターのｚ軸方向のサイズ及びｘ軸方向のサイズをより大きく設定し、より多くの画素の画素値を用いて平滑化を行う。すなわち、本実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、画素毎にスペックルパターンの大きさに応じた適切なサイズの平滑化フィルターを用いて平滑化処理を行うことにより、スペックルパターンを効果的に低減させることができる。従って、第２実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、より鮮明な超音波画像を生成し、表示させることができる。
【０１５３】
３．第３実施形態
以下、第３実施形態の超音波画像装置１について、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態と異なる内容を中心に説明する。
【０１５４】
超音波画像は、着目画素の深さ（ｚ座標値）、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置、走査角度などの各種設定情報に対して、ボケ具合が異なるという特徴がある。そこで、第３実施形態では、分散値算出部１４１は、各画素（着目画素）のｚ軸の座標、超音波の送信周波数、超音波の送信開口径、超音波の送信フォーカス位置及び超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、各画素（着目画素）に対する分散値σを補正する。また、エッジ情報算出部１４２は、各画素（着目画素）のｚ軸の座標、超音波の送信周波数、超音波の送信開口径、超音波の送信フォーカス位置及び超音波の走査角度の少なくとも１つに基づいて、各画素（着目画素）に対するエッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓを補正する。そして、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）に対して、補正された分散値σ、エッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓを用いて、式（７）、式（８）、式（９）により、平滑化フィルターの係数値を設定し、平滑化処理を行う。
【０１５５】
例えば、分散値算出部１４１は、第１実施形態で示した式（１）に代えて、下記の式（１４）により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対する分散値σを算出する。
【０１５６】
【数１４】
2018139685.tif 000016
【０１５７】
式（１４）において、αは各種設定情報に応じて設定される補正係数である。例えば、着目画素が深くなると超音波画像のボケ具合が大きくなるため、分散値算出部１４１は、着目画素のｚ座標が大きい（着目画素が深い）ほど補正係数αを大きく設定してもよい。これにより、分散値σが大きくなる方向に補正され、平滑化範囲が狭くなる。また、送信周波数を高くするとスペックルパターンが大きくなりやすく、分散値σが小さく算出されてしまう可能性があるので、分散値算出部１４１は、送信周波数が高いほど補正係数αを大きく設定してもよい。これにより、分散値σが大きくなる方向に補正される。また、送信開口径を大きくすると送信音圧が高くなり、画素値（例えば、輝度値）が大きくなるため、分散値σが大きく算出されてしまう可能性があるので、分散値算出部１４１は、送信開口径が大きいほど補正係数αを小さく設定してもよい。これにより、分散値σが小さくなる方向に補正される。また、着目画素が送信フォーカス位置から外れると超音波画像のボケ具合が大きくなるため、分散値算出部１４１は、着目画素が送信フォーカス位置から離れるほど補正係数αを大きく設定してもよい。これにより、分散値σが大きくなる方向に補正され、平滑化範囲が狭くなる。また、走査角度を大きくすると送信音圧が低くなり、画素値（例えば、輝度値）が小さくなるため、分散値σが小さく算出されてしまう可能性があるので、分散値算出部１４１は、走査角度が大きいほど補正係数αを大きく設定してもよい。これにより、分散値σが大きくなる方向に補正される。
【０１５８】
また、例えば、エッジ情報算出部１４２は、第１実施形態で示した式（５）、式（６）に代えて、下記の式（１５）、式（１６）により、超音波画像生成部１３０により生成された超音波画像の各画素に対するエッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓを算出する。
【０１５９】
【数１５】
2018139685.tif 000017
【０１６０】
【数１６】
2018139685.tif 000018
【０１６１】
着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対するエッジ強度Ｇ（φ）及びエッジ方向θｓと、走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘ及び距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚとの関係を図示すると、図２３の様になる。
【０１６２】
式（１５）、式（１６）において、β，γは各種設定情報に応じて設定される補正係数である。例えば、着目画素が深くなると超音波画像のボケ具合が走査方向（ｘ方向）に大きくなるため、エッジ情報算出部１４２は、着目画素のｚ座標が大きい（着目画素が深い）ほど、補正係数βを小さく、補正係数γを大きく設定してもよい。これにより、エッジ方向θｓが大きくなる方向に補正され、平滑化範囲が距離方向（ｚ方向）に広く、走査方向（ｘ方向）に狭くなる。また、送信周波数を高くするとスペックルパターンが大きくなりやすく、エッジ部分の着目画素に対するエッジ強度Ｇ（φ）が小さく算出されてしまう可能性があるので、エッジ情報算出部１４２は、送信周波数が高いほど補正係数β，γをともに大きく設定してもよい。これにより、エッジ強度Ｇ（φ）が大きくなる方向に補正される。また、送信開口径を大きくすると送信音圧が高くなり、画素値（例えば、輝度値）が大きくなるため、エッジ強度Ｇ（φ）が大きく算出されてしまう可能性があるので、エッジ情報算出部１４２は、送信開口径が大きいほど補正係数β，γをともに小さく設定してもよい。これにより、エッジ強度Ｇ（φ）が小さくなる方向に補正される。また、着目画素が送信フォーカス位置から外れると超音波画像のボケ具合が走査方向（ｘ方向）に大きくなるため、エッジ情報算出部１４２は、着目画素のｚ座標が大きい（着目画素が深い）ほど、補正係数βを小さく、補正係数γを大きく設定してもよい。これにより、エッジ方向θｓが大きくなる方向に補正され、平滑化範囲が距離方向（ｚ方向）に広く、走査方向（ｘ方向）に狭くなる。また、走査角度を大きくすると送信音圧が低くなり、画素値（例えば、輝度値）が小さくなるため、エッジ強度Ｇ（φ）が小さく算出されてしまう可能性があるので、エッジ情報算出部１４２は、走査角度が大きいほど補正係数β，γをともに大きく設定してもよい。これにより、エッジ強度Ｇ（φ）が大きくなる方向に補正される。
【０１６３】
図２４は、第３実施形態における分散値算出部１４１による分散値算出処理（図１０の工程Ｓ１０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１６４】
図２４の例では、分散値算出部１４１は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ１１１）。
【０１６５】
次に、分散値算出部１４１は、工程Ｓ１１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）の深さＺを算出する（工程Ｓ１１２）。
【０１６６】
次に、分散値算出部１４１は、深さＺ、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度の少なくとも１つに基づいて、補正係数αを設定する（工程Ｓ１１３）。
【０１６７】
次に、分散値算出部１４１は、工程Ｓ１１３で設定された補正係数αを用いて、式（１４）により、工程Ｓ１１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する分散値σを算出する（工程Ｓ１１４）。
【０１６８】
次に、分散値算出部１４１は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ１１５）。そして、分散値算出部１４１は、未選択の画素があれば（工程Ｓ１１５のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ１１１）、工程Ｓ１１２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ１１５のＹ）、分散値算出処理を終了する。
【０１６９】
図２５は、第３実施形態におけるエッジ情報算出部１４２によるエッジ情報算出処理（図１０の工程Ｓ２０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１７０】
図２５の例では、エッジ情報算出部１４２は、まず、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択する（工程Ｓ２１１）。
【０１７１】
次に、エッジ情報算出部１４２は、工程Ｓ２１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）の深さＺを算出する（工程Ｓ２１２）。
【０１７２】
次に、エッジ情報算出部１４２は、深さＺ、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度の少なくとも１つに基づいて、補正係数β，γを設定する（工程Ｓ２１３）。
【０１７３】
次に、エッジ情報算出部１４２は、式（３）により、工程Ｓ２１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘを算出する（工程Ｓ２１４）。
【０１７４】
次に、エッジ情報算出部１４２は、式（４）により、工程Ｓ２１１で選択された着目画素ｐ（ｗ，ｈ）に対する距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚを算出する（工程Ｓ２１５）。
【０１７５】
次に、エッジ情報算出部１４２は、工程Ｓ２１４で算出した走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘ、工程Ｓ２１５で算出した距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚ及び工程Ｓ２１３で設定された補正係数β，γを用いて、式（１５）により、エッジ強度Ｇ（φ）を算出する（工程Ｓ２１６）。
【０１７６】
次に、エッジ情報算出部１４２は、工程Ｓ２１４で算出した走査方向（ｘ方向）のエッジ強度Δｆｘ、工程Ｓ２１５で算出した距離方向（ｚ方向）のエッジ強度Δｆｚ及び工程Ｓ２１３で設定された補正係数β，γを用いて、式（１６）により、エッジ方向θｓを算出する（工程Ｓ２１７）。
【０１７７】
次に、エッジ情報算出部１４２は、着目画素ｐ（ｗ，ｈ）として超音波画像のすべての画素を選択したか否かを判断する（工程Ｓ２１８）。そして、エッジ情報算出部１４２は、未選択の画素があれば（工程Ｓ２１８のＮ）、次の着目画素ｐ（ｗ，ｈ）を選択し（工程Ｓ２１１）、工程Ｓ２１２以降の処理を再び行い、未選択の画素がなくなれば（工程Ｓ２１８のＹ）、エッジ情報算出処理を終了する。
【０１７８】
なお、第３実施形態におけるその他の構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１７９】
以上に説明した第３実施形態の超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）によれば、各画素のｚ軸の座標（超音波が伝搬する距離）、送信周波数、送信開口径、送信フォーカス位置及び走査角度の少なくとも１つに基づいて、分散値やエッジ情報（エッジの強度及び方向）を補正し、補正された分散値やエッジ情報を用いて平滑化フィルターの係数値を算出して平滑化処理を行うので、より鮮明な超音波画像を生成し、表示させることができる。
【０１８０】
４．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１８１】
例えば、上記の各実施形態では、超音波トランスデューサー素子１２は、圧電素子を用いた構成であるが、これに限定されず、例えば、ｃ−ＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）等の容量性素子を用いるものでもよいし、バルクタイプのものでもよい。
【０１８２】
また、例えば、上記の各実施形態では、超音波トランスデューサーデバイス１１において、複数の超音波トランスデューサー素子１２がマトリックス状に配置されているが（図２参照）、これに限られず、例えば、隣接する２列の超音波トランスデューサー素子１２が互い違いに（いわゆる千烏状に）配置される構成等でもよい。
【０１８３】
また、例えば、上記の第２実施形態では、平滑化処理で用いられるフィルターの距離方向（深さ方向）のサイズと走査方向（方位方向）のサイズは、式（１０）、式（１１）に基づき別々に算出されるが、これに限られず、例えば、式（１０）、式（１１）のいずれか一方のみに基づき、距離方向（深さ方向）のサイズと走査方向（方位方向）のサイズが常に同じになるように算出されてもよい。
【０１８４】
また、例えば、上記の各実施形態では、エッジ情報算出部１４２によるエッジ情報算出処理は、対数変換部１３４による処理の次に行われているが、検波処理部１３３による処理の次に行われてもよい。また、エッジ情報算出部１４２によるエッジ情報算出処理及び平滑化処理部１４３による平滑化処理は、画像調整部１４４による画像調整処理の次に行われてもよいし、デジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）１５０の処理の後に行われてもよい。
【０１８５】
また、例えば、上記の第２実施形態と第３実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、平滑化処理部１４３は、各画素（着目画素）のｚ軸の座標に応じて、平滑化フィルターのサイズを設定するとともに、分散値算出部１４１により補正された分散値及びエッジ情報算出部１４２により補正されたエッジ情報（エッジの強度及び方向）を用いて平滑化フィルターの係数値を算出し、平滑化処理を行ってもよい。
【０１８６】
また、例えば、上記の各実施形態では、本発明に係る超音波画像処理装置として超音波画像処理装置２０を例に挙げて説明したが、本発明に係る超音波画像処理装置は、超音波プローブ１０と超音波画像処理装置２０とを含む構成であってもよい。
【０１８７】
また、例えば、上記の各実施形態では、超音波画像装置１（超音波画像処理装置２０）は、２次元の超音波画像を生成及び処理して表示させているが、３次元の超音波画像を生成及び処理して表示させるようにしてもよい。
【０１８８】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１８９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１９０】
１…超音波画像装置、１０…超音波プローブ、１１…超音波トランスデューサーデバイス、１１ａ…送受信面、１２…超音波トランスデューサー素子、１５…ケーブル、２０…超音波画像処理装置、２１…表示部、２２…処理部、２３…プローブインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、２４…操作部、２５…記憶部、２６…情報記憶媒体、２７…通信部、１００…送受信制御部、１１０…送信パルス発生部、１２０…受信処理部、１３０…超音波画像生成部、１３１…ハーモニック処理部、１３２…ＭＶＢ処理部、１３３…検波処理部、１３４…対数変換部、１４０…超音波画像処理部、１４１…分散値算出部、１４２…エッジ情報算出部、１４３…平滑化処理部、１４４…画像調整部、１５０…デジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）、１６０…制御部、ＴＧ−１〜ＴＧ−Ｎ…超音波トランスデューサー素子群、ＵＷ−１〜ＵＷ−ｍ…超音波
【図１】
2018139685.tif 000019
【図２】
2018139685.tif 000020
【図３】
2018139685.tif 000021
【図４】
2018139685.tif 000022
【図５】
2018139685.tif 000023
【図６】
2018139685.tif 000024
【図７】
2018139685.tif 000025
【図８】
2018139685.tif 000026
【図９】
2018139685.tif 000027
【図１０】
2018139685.tif 000028
【図１１】
2018139685.tif 000029
【図１２】
2018139685.tif 000030
【図１３】
2018139685.tif 000031
【図１４】
2018139685.tif 000032
【図１５】
2018139685.tif 000033
【図１６】
2018139685.tif 000034
【図１７】
2018139685.tif 000035
【図１８】
2018139685.tif 000036
【図１９】
2018139685.tif 000037
【図２０】
2018139685.tif 000038
【図２１】
2018139685.tif 000039
【図２２】
2018139685.tif 000040
【図２３】
2018139685.tif 000041
【図２４】
2018139685.tif 000042
【図２５】
2018139685.tif 000043