(57)【要約】  超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法が、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対してエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算するステップと、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用するステップとを含む。
2008505675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法であって、
超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対してエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を含むエッジ検出値を計算するステップと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記超音波イメージは、Ｂモード組織イメージ、ドプラ・スペクトル・イメージ、血流イメージ、弾性イメージ、グレイスケール・イメージ、輝度イメージ、およびこれらのイメージの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方向性エッジ強調フィルタまたは前記非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用する前記ステップは、さらに、ハイ‐パス・フィルタ、ロー‐パス・フィルタ、およびバンド‐パス・フィルタからなるグループから選択される方向性エッジ強調フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エッジ検出フィルタを適用する前記ステップは、出力をＲYとする垂直エッジ検出フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記方向性エッジ検出フィルタを適用する前記ステップは、出力をＲXとする水平エッジ検出フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
エッジの方向を計算する追加のステップであって、
前記追加のステップが、
水平エッジ検出フィルタから出力ＲXを計算することと、
垂直エッジ検出フィルタから出力ＲYを計算することと、
前記エッジの前記方向θを、式
θ＝ｔａｎ‐1（ＲY／ＲX）
を使用して計算することと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エッジの前記方向は、前記超音波イメージの前記複数のピクセルのターゲット・イメージ・ピクセルにおけるイメージ輝度のもっとも高い空間微分の方向に対して垂直の方向を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記方向は主方向であり、それにおいて前記主方向は、‐９０度〜＋９０度の範囲を構成する概略の方向に関連付けされ、前記範囲は、さらに複数の方向を包含し、前記主方向に対して、前記範囲内に入る方向が割り当てられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記範囲は複数の増分に計り分けられ、それにおいて前記複数の増分は、有限数の方向を表す、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
エッジの前記大きさを式｜ＲX｜＋｜ＲY｜を使用して計算する追加のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
エッジの前記大きさを、式（ＲX2＋ＲY2）0.5を使用して計算する追加のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方向性エッジ強調フィルタまたは前記非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用する前記ステップは、
前記大きさとスレッショルド値を比較するステップと、
前記大きさが前記スレッショルド値より大きいとき、前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つにおいてエッジを検出するステップと、
前記エッジを、前記方向性エッジ強調フィルタを使用して強調するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つのピクセルの検出されたエッジを、ターゲット・ピクセルのイメージ輝度のもっとも高い空間微分の方向に対して垂直の方向において、前記検出されたエッジのスムージングを行うことによって強調する追加のステップと、
全パス・フィルタ、ハイ‐パス・フィルタ、バンド‐パス・フィルタ、スムージング・フィルタ、ロー‐パス・フィルタ、およびこれらのフィルタの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択されたフィルタを、ターゲットのイメージ輝度の前記もっとも高い空間微分の前記方向において適用する追加のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記強調するステップに先行して方向性エッジ強調フィルタを選択する追加のステップであって、前記追加のステップが、
前記検出されたエッジの前記方向および前記大きさを、前記エッジ検出フィルタによって計算するステップと、
前記検出されたエッジの前記方向および前記大きさをフィルタ選択ルックアップ・テーブルに供給するステップと、
前記方向性エッジ強調フィルタを、前記検出されたエッジの前記方向および前記大きさに基づいて選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方向性エッジ強調フィルタの前記選択は、前記エッジの前記大きさが高いとき、強いエッジ強調フィルタを選択することを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方向性エッジ強調フィルタの前記選択は、前記エッジの前記大きさが低いとき、弱いエッジ強調フィルタを選択することを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のピクセルの前記少なくとも１つのピクセルの検出されたエッジを、方向の範囲の近似された上側方向境界と近似された下側方向境界の内側に入る近似された方向において前記検出されたエッジのスムージングを行うことによって強調する追加のステップを含み、それにおいて前記範囲は、前記検出されたエッジの主方向を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記強調するステップは、全パス・フィルタ、ハイ‐パス・フィルタ、バンド‐パス・フィルタ、ロー‐パス・フィルタ、スムージング・フィルタ、およびこれらのフィルタの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択されたフィルタを、前記近似された方向に対して略垂直の方向において追加的に適用するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記強調するステップに先行して前記エッジ強調フィルタを選択する追加のステップを含み、前記追加のステップが、
下側方向境界Ｄｉｒ（Ｊ）と上側方向境界Ｄｉｒ（Ｊ＋１）からなる方向の範囲を選択し、それにおいて当該範囲が前記検出されたエッジの前記方向を含み、下側の大きさの境界（＃Ｐ）と上側方向境界（＃Ｐ＋１）からなる大きさの範囲を選択し、それにおいて当該範囲が前記検出されたエッジの大きさを含むステップと、
前記検出されたエッジの前記方向の近似である前記選択された方向の範囲に基づき、かつ、前記検出されたエッジの前記検出された大きさの近似である前記選択された大きさの範囲に基づいて前記方向性エッジ強調フィルタを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つのピクセルの検出された均質な領域を、前記非方向性スムージング・フィルタを使用する前記検出された均質な領域のスムージングによって向上させる追加のステップを含み、それにおいて前記非方向性スムージング・フィルタは、非方向性ロー‐パス・フィルタ、非方向性バンド‐パス・フィルタ、メディアン・フィルタ、およびこれらのフィルタのうちの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記向上させるステップに先行して前記非方向性スムージング・フィルタを選択する追加のステップを含み、前記追加のステップが、
前記エッジ検出フィルタによって検出された均質な領域の前記大きさを計算するステップと、
前記検出された均質な領域の前記大きさをフィルタ選択ルックアップ・テーブルに供給するステップと、
前記均質な領域の前記大きさに基づいて前記非方向性スムージング・フィルタを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記非方向性スムージング・フィルタの前記選択は、前記均質な領域の前記大きさが低いとき、強い非方向性スムージング・フィルタを選択することを含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記非方向性スムージング・フィルタの前記選択は、前記均質な領域の前記大きさが高いとき、弱い非方向性スムージング・フィルタを選択することを含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記向上させるステップに先行して前記非方向性スムージング・フィルタを選択する追加のステップを含み、前記追加のステップが、
下側スレッショルド値（＃Ｑ‐１）と上側スレッショルド値（＃Ｑ）からなる大きさの範囲を選択し、それにおいて前記範囲が前記検出されたエッジの大きさを含むことを特徴とするステップと、
前記選択されたエッジの前記大きさの近似である前記選択された大きさの範囲に基づいて非方向性スムージング・フィルタを選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
図２５ａに例示されているとおりのステップを包含する超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法。
【請求項２６】
前記超音波イメージの前記複数のピクセルの前記少なくとも１つに前記エッジ強調フィルタを適用するステップは、図２０ａ、図２０ｂ、図２１ａ、図２１ｂ、図２２ａ、図２２ｂ、図２３ａ、および図２３ｂからなるグループから選択されたエッジ強調フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法であって、
超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して２次元エッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を含むエッジ検出値を計算するステップと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つのピクセルのエッジに対して方向性エッジ強調フィルタを適用するステップと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つのピクセルの均質な領域に対して非方向性スムージング・フィルタを適用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記２次元エッジ検出フィルタの前記適用は、垂直方向または水平方向のいずれかにおいて前記２次元エッジ検出フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記方向性エッジ強調の前記適用に先行して、前記複数のピクセルの前記少なくとも１つにおいてエッジを検出する追加のステップを含み、前記追加のステップは、
前記エッジ検出値の前記大きさとスレッショルド値を比較するステップと、
前記大きさが前記スレッショルド値より大きいとき、前記イメージの前記複数のピクセルの前記少なくとも１つにおいて前記エッジを検出するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記方向性エッジ強調フィルタの前記適用は、前記エッジ検出値の前記大きさに比例した強度の方向性エッジ強調フィルタを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
超音波デバイス用のイメージ・プロセッサであって、
エッジ検出フィルタと、
フィルタ選択ルックアップ・テーブルと、
イメージ処理フィルタと、
を含み、
それにおいて前記エッジ検出フィルタ、前記フィルタ選択ルックアップ・テーブル、および前記イメージ処理フィルタが互いに情報を受け取りあう、
ことを特徴とするイメージ・プロセッサ。
【請求項３２】
前記エッジ検出フィルタは、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにおけるエッジの存在または不在のいずれかを検出し、前記エッジの大きさおよび方向を生成する、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３３】
前記大きさは前記エッジの強度に比例する、
ことを特徴とする請求項３２に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３４】
前記超音波イメージは、Ｂモード組織イメージ、ドプラ・スペクトル・イメージ、血流イメージ、弾性イメージ、グレイスケール・イメージ、輝度イメージ、およびこれらのイメージの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項３２に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３５】
前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルは、多くのフィルタ係数を包含するイメージ・フィルタを、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにおいて検出されたエッジまたは均質な領域についてエッジ検出値の方向および大きさを基礎として選択する、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３６】
前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルは、１ないしは複数の臨床応用のために１ないしは複数セットのイメージ・フィルタを含み、それにおいて前記イメージ・フィルタのそれぞれは、フィルタ係数のセットを包含する、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３７】
前記イメージ処理フィルタは、前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルによって選択されたイメージ・フィルタを含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３８】
前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルは、さらに、各臨床応用のために前記フィルタ選択ルックアップ・テーブル内にストアされる複数セットのイメージ・フィルタ係数を更新するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項３９】
前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルは、さらに、各臨床応用のために前記テーブル内にストアされる複数のイメージ・フィルタを更新するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４０】
さらに、複数のイメージ・フィルタおよび複数セットのイメージ・フィルタ係数を生成することのできる装置を含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４１】
前記装置は、１ないしは複数のディジタル信号プロセッサ、中央処理ユニットを有するデバイス、およびこれらのデバイスの少なくとも１つを包含する組み合わせを含む、
ことを特徴とする請求項４０に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４２】
前記イメージ処理フィルタは、複数のフィルタリング後のイメージ・ピクセル輝度値を計算し、フィルタリング後の超音波イメージを生成する、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４３】
さらに、前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルと通信するメモリ・ストレージ・デバイスを含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４４】
前記メモリ・ストレージ・デバイスは、複数の臨床応用のための複数セットのイメージ・フィルタを包含し、それにおいて前記イメージ・フィルタのそれぞれは、フィルタ係数のセットを含む、
ことを特徴とする請求項４３に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４５】
さらに、前記フィルタ選択ルックアップ・テーブルと通信して、複数のイメージ・フィルタおよび複数セットのイメージ・フィルタ係数を生成する手段を含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４６】
複数のイメージ・フィルタおよび複数セットのイメージ・フィルタ係数を生成するための前記手段は、メモリ・ストレージ・デバイスと通信する、
ことを特徴とする請求項４５に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４７】
前記エッジ検出フィルタ、前記フィルタ選択ルックアップ・テーブル、および前記イメージ処理フィルタは、乗算器、加算器、メモリ・ストレージ・デバイス、ディジタル信号プロセッサ、およびこれらのデバイスの少なくとも１つを包含する組み合わせからなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項３１に記載のイメージ・プロセッサ。
【請求項４８】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調、ならびに、均質な領域の検出およびスムージングを行うための装置であって、超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調、ならびに、均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションのセットを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項４９】
前記インストラクションのセットは、
超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対してエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算するインストラクションと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用するインストラクションと、
を含む、
ことを特徴とする請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
さらに、前記装置のメモリ・デバイスから複数の応用のうちの１つのためのフィルタ係数を包含する少なくとも１セットのイメージ・フィルタを抽出するインストラクションと、
前記抽出した１セットのイメージ・フィルタを前記装置のフィルタ選択ルックアップ・テーブルへ転送するインストラクションと、
フィルタ係数を包含するフィルタをイメージ処理フィルタへ転送するインストラクションと、
を含む、
ことを特徴とする請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションが組み入れられたインストラクション手段のセットを有するコンピュータ使用可能媒体を含む製品であって、
前記コンピュータ使用可能媒体が、
前記インストラクションのセットに超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにわたってエッジ検出フィルタを適用させ、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算させるためのインストラクション手段のセットと、
前記インストラクションのセットに前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用させるためのインストラクション手段のセットと、
を含む、
ことを特徴とする製品。
【請求項５２】
超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションのセットを有するコンピュータ使用可能媒体を含むシステム。
【請求項５３】
前記インストラクションのセットは、
超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにわたってエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算するインストラクションと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用するインストラクションと、
を含む、
ことを特徴とする請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
マシンによる読み取りが可能なプログラム・ストレージ・デバイスであって、超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うための方法のステップを実行するべく前記マシンによって実行可能なインストラクションのプログラムを有形に具体化するものであり、
超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにわたってエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算することと、
前記超音波イメージの前記複数のピクセルのうちの前記少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用することと、
を含むことを特徴とするプログラム・ストレージ・デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は、２００４年７月９日に出願された米国特許仮出願第６０／５８６，５８９号の特典を主張する。
【０００２】
本発明は、超音波イメージングにおけるエッジの検出、強調およびノイズの低減を行うイメージ処理の方法、ならびに、当該方法を実行するための装置に関する。より詳細に述べれば、ノイズの多いイメージ内のエッジの検出、ならびに、当該エッジおよびイメージの画質向上に関する。
【背景技術】
【０００３】
超音波イメージは、標本ボリューム（またはイメージ・セル）内の多くの散乱からの後方散乱信号からなる。それらの多くの信号の干渉効果は、信号を互いに強調し、または相殺して粒子の粗いイメージを作ることができる。これらの粒子は、スペックルと呼ばれ、したがって超音波イメージは、イメージ領域が単調なコントラストを伴う均質の組織であると考えられる場合であっても、それらの粒子またはスペックルによって表される。その種の場合においては、ノイズを除去するイメージ処理なしでは真の組織がこの粒子ノイズのカーテンの後ろに隠れることから、超音波イメージがノイズだらけに見える。概して言えば、超音波イメージにスムージング・フィルタを適用し、粒子またはノイズをスムージングにより除去することによってスペックルを低減している。肝臓等の臓器の中心部では、肝臓組織が均質であり、したがって単調なコントラストを有していると考えてよく、この領域内のスペックルはスムージングされる必要がある。同じスムージング・フィルタがイメージ内の肝臓の境界または全領域に適用された場合には、肝臓の境界もしくはエッジが不鮮明になるか、またはぼやける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、必要とされていることは、イメージ内のピクセルがスムージング・アルゴリズムを適用するべき均質な組織を表しているか否かを決定するための方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法が、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対してエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を含むエッジ検出値を計算するステップと、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用するステップとを含む。
【０００６】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調を行うための方法が、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して２次元エッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算するステップと、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルのエッジに対して方向性エッジ強調フィルタを適用するステップと、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルの均質な領域に対して非方向性スムージング・フィルタを適用するステップとを含む。
【０００７】
超音波デバイス用のイメージ・プロセッサが、エッジ検出フィルタ；フィルタ選択ルックアップ・テーブルと、イメージ処理フィルタと含み、それにおいてエッジ検出フィルタ、フィルタ選択ルックアップ・テーブル、およびイメージ処理フィルタが互いに通信し合う。
【０００８】
超音波イメージ内のエッジの検出および強調、ならびに、均質な領域の検出およびスムージングを行うための装置が、超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調、ならびに、均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションのセットを包含する。
【０００９】
製品が、超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションが組み入れられたインストラクション手段のセットを有するコンピュータ使用可能メディアを包含し、当該コンピュータ使用可能メディアが、インストラクションのセットに超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにわたってエッジ検出フィルタを適用させ、大きさおよび方向を含むエッジ検出値を計算させるためのインストラクション手段のセットと、インストラクションのセットに超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用させるためのインストラクション手段のセットを含む。
【００１０】
システムが、超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うためのインストラクションのセットを有するコンピュータ使用可能メディアを含む。
【００１１】
超音波イメージ内の１ないしは複数のエッジの検出および強調を行うため、ならびに、１ないしは複数の均質な領域の検出およびスムージングを行うための方法ステップを実行するべくマシンによって実行可能なインストラクションのプログラムを有形に具体化する、マシンによる読み取りが可能なプログラム・ストレージ・デバイスが、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つにわたってエッジ検出フィルタを適用し、大きさおよび方向を包含するエッジ検出値を計算すること、超音波イメージの複数のピクセルのうちの少なくとも１つに対して方向性エッジ強調フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタのいずれかを適用すること、を含む。
【００１２】
本発明の１ないしは複数の実施態様の詳細を添付図面に示し、以下に説明する。本発明のこのほかの特徴、目的、および利点については、これらの説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
したがって本発明の目的は、超音波イメージングにおけるエッジの検出、強調およびノイズの低減のためのイメージ処理の方法、ならびに、当該方法を実行するための装置を提供することである。特に、その方法は、ノイズの多いイメージ内のエッジの検出、ならびに、当該エッジおよびイメージの画質向上に関する。
【００１４】
したがって本発明の教示は、エッジ検出フィルタの出力に応じて超音波イメージにスムージング・フィルタを適用するべきか否かを決定するための方法を提供することである。このエッジ検出フィルタは、イメージ・ピクセルがエッジに属するか、均質な組織領域の中間に属するかを決定する。エッジ検出フィルタの出力の大きさは、そのピクセルがエッジに属するか否かまたは「強い」または「急峻な」エッジに属するか否かの決定に使用される。ピクセルが均質な組織領域に属する場合には、そのピクセルにスムージング・フィルタが適用される。超音波イメージは、１ないしは複数の任意タイプの超音波イメージまたはその組み合わせを包含することがあり、それには、限定の意図ではないがイメージを構成する超音波信号から導出されるＢモード組織イメージ、ドプラ・スペクトル・イメージ、血流イメージ、弾性イメージ、および任意形式のグレイスケールまたは輝度イメージ、ならびに、これらのイメージの少なくとも１つの組み合わせ、ならびに、その類が含まれる。
【００１５】
物体または臓器のエッジは方向を有する。したがって、エッジ検出は方向をもって実行されることを必要とする。図５ａ〜５ｈを参照すると、本発明の８つの方向（それぞれ‐４５°、４５°、６７．５°、２２．５°、‐６７．５°、‐２２．５°、０°、９０°）のエッジ検出フィルタが例示されている。各フィルタは、フィルタのサイズが大きいことからロー‐パス・フィルタリングの効果をもたらすように実装され、従来技術より良好な信号対ノイズ比を伴い、信頼性をもってエッジを検出できる。しかも従来技術のロー‐パス・フィルタリング後のエッジ検出フィルタとは異なり、本発明は互いにオーバーライドしないようにイメージ・ピクセルに対して微分演算を適用する。ロー‐パス・フィルタの前処理のこの問題を例示するため、１×３の水平方向のエッジ検出フィルタ３１を図３ａに示すが、これは図１ａのフィルタ１１の一部（または列）である。フィルタ１１の３つの列を使用すると、検出するエッジの平均の効果および、より高い信号対ノイズ比がもたらされる。しかしながら簡明のために図３ａのエッジ検出フィルタ３１を、オーバーライド問題を例示するために使用する。図３ｂは、エッジ検出フィルタ３１の前にイメージに適用される５×５ロー‐パス・フィルタ３３を示している。図３ｃは、エッジ検出フィルタ３１の‐１のフィルタ係数値とロー‐パス・フィルタ３３のフィルタ係数値の組み合わせを示しており、図３ｄは、エッジ検出フィルタ３１の１のフィルタ係数値とロー‐パス・フィルタ３３のフィルタ係数値の組み合わせを示している。フィルタ３１の０のフィルタ係数値は効果を有していないか、または出力を有していない。図３ｅは、オリジナルのイメージに対するエッジ検出フィルタ３１とロー‐パス・フィルタ３３の組み合わせの全体的な効果を示している。中心の３行がオーバーライドされ、フィルタ係数が互いに相殺し合って０になっている。中心の０の３行は、１行のゼロだけを有しているオリジナルの１×３のフィルタより空間分解能が約３倍悪いエッジ検出フィルタのように作用する。したがって検出されたエッジがぼやけることになる。エッジの空間分解能（鋭さ）および位置合わせ（ポジション）を維持するためには、係数０の行を可能な限り狭くする必要がある。３行のゼロは、０の係数について２行も過多である。同一サイズの配列（７×５）について、改良されたエッジ検出フィルタ４１を図４に示す。この改良されたフィルタ４１は、エッジのポジションの検出において図３ｅのそれより正確であり、しかも０の行を取り囲む上側および下側の領域内にロー‐パス・フィルタリングの特徴を有することからエッジの検出においてより良好な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有する。一般にエッジ検出フィルタは、イメージに適用されるとエッジ検出フィルタの中心を表すピクセルに割り当てられるフィルタ演算の結果を伴う。通常、エッジ検出フィルタの中心がエッジ上に置かれているとき、中心ピクセルの値は、大きな相対的な大きさを持った値になる。
【００１６】
ここで図５ａ〜５ｈを参照すると、本発明の８個のエッジ検出フィルタが示されている。フィルタまたは方向の数は、図５ａ〜５ｈに示されている８個の例のフィルタを用いて２０もしくはそれを超える数に拡張することができる。２０個のフィルタは、方向において約９度のステップ、または増分を伴って設計することが可能である。エッジ検出フィルタ５１〜５９は、各行と列の交差に、迅速な計算を提供する整数値、たとえば１、‐１、または０を包含するフィルタ係数値を有する。１、‐１、または０のフィルタ係数値は乗算を必要とせず、それに代えて加算および減算のみを使用してイメージに適用することができる。しかしながらフィルタ係数値が整数に限定される必要はなく、小数値または浮動小数点数としてもよい。これらすべてのフィルタ５１〜５９のフィルタ係数は、符号、すなわちプラス（＋）またはマイナス（‐）は異なるが、垂直、水平、またはフィルタが検出するべく設計されたエッジの方向のいずれかにおいて対称である。ここで注意を要するが、中心ポジションはすべて０である。たとえば図５ｇに例示されているとおり、水平エッジ検出フィルタの場合であれば中心の行のフィルタ係数がすべて０である。また図５ｈに例示されているとおり、垂直エッジ検出フィルタの場合であれば中心の列のフィルタ係数がすべて０である。０°、９０°、４５°、および‐４５°の方向を除けば、エッジ検出フィルタ５１のゼロの係数は、検出方向５７と整列する行および列ポジション内に位置することに注意を要する。
【００１７】
多くの方向を有するエッジ検出フィルタは、方向に関する高い精度および感度を伴ってエッジを検出するために理想的であるが、リアルタイム実装についてある程度の制限がある。各フィルタは、与えられたイメージのために多くの計算を必要とし、全体的な計算の数は、フィルタの数に伴って増加する。したがって本発明の代替実施態様は、２つのフィルタだけ、すなわち垂直方向の１つと水平方向の１つだけを使用する。このほかの方向のエッジは、フィルタ・サイズ（２Ｍ＋１）×（２Ｎ＋１）を使用して次のように検出することが可能である。
【００１８】
【数１】
2008505675.tif 000003
【００１９】
これにおいてＭおよびＮは整数であり、互いに等しいとすることができる。Ｚijは、ポイント（ｉ，ｊ）においてこのフィルタが適用されるイメージ値であり、ＲXおよびＲYは、それぞれ水平および垂直方向におけるフィルタ出力である。
【００２０】
エッジの方向は、次式によって決定される。
θ＝ｔａｎ‐1（ＲY／ＲX）    （３）
【００２１】
エッジの大きさまたは強さは、次式によって決定される。
大きさ＝（ＲX2＋ＲY2）0.5≒｜ＲX｜＋｜ＲY｜    （４）
【００２２】
組み合わされた水平（ＲX）および垂直（ＲY）エッジ検出結果の大きさは、エッジの存在を示す。
【００２３】
これら２つのエッジ検出フィルタだけを使用すれば、従来技術に開示されているような２０個のフィルタの使用と比較して処理速度を１０倍に上げることができる。さらに、これら２つのエッジ検出フィルタの使用は、異なるフィルタ・ポジションにおいて実行されるがまったく同一の計算の数を減らすことによってさらに速度を向上させることを可能にする。たとえば、約１１×１１のフィルタ・マスク・サイズについて言えば、以下のセクションにおいて説明するとおり、この速度向上が１０倍に達する。したがって、この速度向上と使用されるフィルタの数の減少を組み合わせれば、速度における全体的な向上が１００倍の速さに達することもあり得る。これは、イメージ処理のリアルタイム実装を可能にする。
【００２４】
本発明の１ないしは複数のエッジ検出フィルタの適用に必要な計算の速度を向上させる本発明の１つの例示的な方法は反復を伴う。エッジ検出フィルタの一般形式は次式によって表される。
【００２５】
【数２】
2008505675.tif 000004
【００２６】
これにおいてｉはフィルタ・マスク内のｘ座標を、ｊはｙ座標をそれぞれ表し；Ｍ、Ｎは整数であり；Ｒはフィルタ出力を表し；ｗijは座標（ｉ，ｊ）におけるフィルタ係数を表し；ｚijは座標（ｉ，ｊ）におけるイメージ値を表す。
【００２７】
図５ｇに示されている水平エッジ検出フィルタ５８について言えば、このフィルタは次のように表現することができる。
【００２８】
【数３】
2008505675.tif 000005
【００２９】
またこれは、さらに各行について次のように表現することができる。
【００３０】
【数４】
2008505675.tif 000006
【００３１】
その場合には各行の計算の結果が次のとおりに合計される。
【００３２】
【数５】
2008505675.tif 000007
【００３３】
これにおいて中心行（ｊ＝Ｎ＋１）の係数は０である。
【００３４】
図１２に例示されているとおり、全体のイメージ領域１０について多くのフィルタ・ポジション１３、１３’のフィルタ計算速度を向上させるために、最初のポジションにおいてフィルタ１５が計算された後、メモリの内容を１つシフトし、（フィルタが下方へ１行分移動したときの）もっとも新しい行だけを計算することによって次のポジションにおけるフィルタが効率的に計算される。これが図１１に図式的に例示されている。メモリの内容は次のとおりにシフトされる。
ＲX,1←ＲX,2    （１１）
ＲX,2←ＲX,3    （１２）
・・・
・・・
ＲX,2N←ＲX,2N+1    （１３）
【００３５】
最後に、もっとも新しい行が次のとおりに計算される。
【００３６】
【数６】
2008505675.tif 000008
【００３７】
その後、これらの項またはメモリの内容が次のとおりに合計される。
【００３８】
【数７】
2008505675.tif 000009
【００３９】
この効率的なフィルタ計算は、図９ｂに示されているフローチャートで例示することができる。その計算は、図５ｇに例示されているエッジ検出フィルタ５８等の水平エッジ検出フィルタを使用して例示することができる。図９ｂに示されているとおり、‐１、０、および１の係数からなる水平エッジ検出フィルタを使用するエッジ検出を実行する方法は、イメージの開始列１行１において開始する。最初に、エッジ検出フィルタ内の列に対応するイメージ内のすべての列を加算し、その結果をメモリ＃１内にストアすることによって第１行を計算することができる。したがって次の行ｊは、エッジ検出フィルタ内のすべての対応する列を加算し、その結果をメモリ＃ｊ内にストアすることによって計算することができる。これらのステップを、第（２Ｎ＋１）行が計算されるまで反復することができる。行ｊ＝２Ｎ＋１になった後、フィルタ係数の符号（＋／‐）に応じてメモリ内容の必要な加算または減算を行い、結果がメモリ＃１から＃２Ｎ＋１まで合計される。この計算結果は、フィルタ出力として出力される。次に、図１１に例示されて説明されているとおり、メモリがシフトされる。図９ｂに戻るが、続いてエッジ検出フィルタ５８をイメージ上で１行下側に移動することができる。ここでチェックを行い、エッジ検出フィルタ５８が行の、またはイメージの境界を越えていないことを確認する。フィルタ５８がいずれかの境界を越えている場合には、フィルタを１列分移動し、再び新しい列および行１においてこのプロセスが開始される。それに加えて、エッジ検出フィルタが列の、またはイメージの境界を越えていないことを確認するチェックが行われる。フィルタ５８がいずれかの境界を越えている場合にはこのプロセスが終了する。しかしながら、エッジ検出フィルタ５８がいずれの境界も越えていない場合には、もっとも新しい行２Ｎ＋１が計算されてメモリ＃２Ｎ＋１にストアされる。ここで再びメモリ＃１〜＃２Ｎ＋１のメモリ内容がフィルタ係数の符号に応じて加算または減算され、フィルタ出力結果が獲得される。このプロセスが、水平エッジ検出フィルタの効率的な計算を例証する例示的な電子回路図として図１５に例示されている。図示されているとおり、イメージ・ピクセル・データをイメージ・メモリから読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトすることができる。同一行内のイメージを形成するすべてのピクセル・データを合計器１４１において加算し、合計器１４１の出力をメモリ＃２Ｎ＋１に供給し、メモリ＃Ｎ＋２、．．．＃１へとシフトすることができる。フィルタ出力を計算するために、合計器においてメモリ＃２Ｎ＋１〜＃Ｎ＋２の内容を加算し、＃Ｎ〜＃１を減算する。エッジ検出フィルタ５８が、イメージの上端から下端まで垂直に単一単位で進み、その後左から右へ一度に１単位で進み、さらにその後プロセスを反復することに関して例示されているが、本発明の例示のフィルタがそのように限定されることはない。むしろ本発明のエッジ検出フィルタは、広く、２つの直交する方向における移動、好ましくは上端から下端および左から右への移動を描く。
【００４０】
これは、図６ａ〜ｂに示されているとおりの係数６１、６３を有するより一般的な形式のエッジ検出フィルタに拡張することが可能であり、それにおいて『ａ』は、正または負の整数または浮動小数点数の値とすることができる。次のセクションでは、別の例の効率的なフィルタ動作について記述する。
【００４１】
水平エッジ検出について、すべての係数が１であるかのように行を計算した後、行の結果に係数ａを乗じ、それによって各行の結果が、各ピクセル・データの乗算を行うより効率的になる。
【００４２】
【数８】
2008505675.tif 000010
2008505675.tif 000011
【００４３】
水平エッジ検出フィルタが最初のポジションについて計算された後、メモリの内容が１つ分シフトされ、フィルタが１行分下方へ移動したときのもっとも新しい行だけが計算される。
ＲX,1←ＲX,2    （２１）
ＲX,2←ＲX,3    （２２）
・・・
・・・
ＲX,2N←ＲX,2N+1    （２３）
【００４４】
この場合においても次のとおりにもっとも新しい行だけを計算することができる。
【００４５】
【数９】
2008505675.tif 000012
【００４６】
その後、これらの項を合計することができる。
【００４７】
【数１０】
2008505675.tif 000013
【００４８】
この効率的な計算は、図１０ａに示されているフローチャートによって例示され、それにおいてａは、上に述べたとおり、１、‐１、またはそのほかのフィルタ係数値とすることができる。
【００４９】
類似の反復テクニックを使用し、より一般的なａjを使用するフィルタについてＲを効率的に計算することができる。
【００５０】
【数１１】
2008505675.tif 000014
【００５１】
これは、次のとおりに効率的に計算することができる。
【００５２】
【数１２】
2008505675.tif 000015
【００５３】
最初のポジションにおけるフィルタが計算された後は、メモリの内容を１つ分シフトし、フィルタが下方に１行分移動したときのもっとも新しい行を計算すればよい。
ＲX,1←ＲX,2    （３１）
ＲX,2←ＲX,3    （３２）
・・・
・・・
ＲX,2N←ＲX,2N+1    （３３）
【００５４】
この場合においても次のとおりにもっとも新しい行だけを計算することができる。
【００５５】
【数１３】
2008505675.tif 000016
【００５６】
その後、これらの項を合計することができる。
【００５７】
【数１４】
2008505675.tif 000017
【００５８】
フィルタ・ポジションがイメージの行またはイメージの境界を越えるまで連続的にフィルタが１行分下方へ移動し、この計算が続けられる。その後、フィルタ・ポジションが次の列ポジションの最初の行へ移動し、同一の演算が続けられる。
【００５９】
垂直エッジについて言えば、図５ｈのフィルタを次式によって表すことができる。
【００６０】
【数１５】
2008505675.tif 000018
【００６１】
この計算は、前述したとおりの反復テクニックによって効率的に実行することができる。
【００６２】
【数１６】
2008505675.tif 000019
【００６３】
最初のポジションにおけるフィルタが計算された後は、メモリの内容をシフトし、かつもっとも新しい行だけを以下のとおりに計算することによって次のポジションにおけるフィルタを計算することができる。
ＲY,1←ＲY,2    （４１）
ＲY,2←ＲY,3    （４２）
・・・
・・・
ＲY,2N←ＲY,2N+1    （４３）
これに加えて、もっとも新しい行だけが次のとおりに計算される。
【００６４】
【数１７】
2008505675.tif 000020
【００６５】
この演算が図１１に図示されている。さらに図９ａのフローチャートは、全体のイメージ領域内の多くのポジションにおける反復方法を記述している。図９ａに例示されている方法は、上に例示した図９ｂのそれに極めて類似している。それらの例示的な方法の間における主要な相違は、垂直エッジ検出フィルタ係数‐１、０、１の配置に関係するわずかに異なる計算から生じる。ここで強調しておく必要があるが、本発明は、図５ｇおよび５ｈに例示されているとおりの係数の配列を有する任意サイズの水平および垂直のエッジ検出フィルタの使用に指向されている。当業者には、ここに概説されている同じ方法を使用して本発明によって定義されるとおりに構成される任意の水平または垂直のエッジ検出フィルタの応用を拡張することが明白となろう。
【００６６】
図９ａに戻るが、垂直エッジ検出フィルタは、列１行１においてイメージに対して適用することができる。最初の行は、フィルタ係数値、すなわち‐１、０、または１に応じてイメージ・ピクセル値の加算または減算を行い、さらにこの合計の結果をメモリ＃１にストアすることによって合計を通じて計算することができる。次に行ｊを、フィルタ係数値、すなわち‐１、０、または１に応じてイメージ・ピクセル値の加算または減算を行い、さらにこの合計の結果をメモリｊにストアすることによって合計を通じて計算することができる。図９ｂを参照して前述したとおり、ここでチェックを行って第（２Ｎ＋１）行が計算されているか否かを決定する。計算されていなければ、次の行ｊを計算し、第（２Ｎ＋１）行が計算されるまで反復態様で連続して次の行を計算することができる。ｊ＝２Ｎ＋１になると、メモリ＃１から＃２Ｎ＋１まですべてのメモリが合計される。結果として得られる合計は、フィルタ出力をもたらす。続いてメモリが、水平エッジ検出フィルタを参照して前述したとおりにシフトされる。フィルタを１行分移動することができるが、ここでチェックを行い、フィルタがイメージ行の外であるか否かを確認し、該当しなければ次の行２Ｎ＋１を、フィルタ係数値、すなわち‐１、０、または１に応じてイメージ・ピクセル値の加算または減算を行い、その結果をメモリ＃２Ｎ＋１にストアすることによって合計を通じて計算することができる。図１３は、垂直エッジ検出フィルタ出力を効率的に計算する本発明の例示的な方法を例証する電子回路の例示的な回路図を示している。同一行内のすべてのイメージ・ピクセル・データがイメージ・メモリから読み出されてメモリ＃２Ｍ＋１に供給され、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトされる。この同一行内のイメージ・ピクセル・データは、合計器において加算または減算を行うことができる。次の行のすべてのピクセル・データについても同じ態様で読み出し、合計器において加算することができる。この演算が、１つのフィルタ・ポジションについてフィルタの最後の行まで続く。合計器の出力、または結果をメモリ＃２Ｎ＋１に供給し、メモリ＃２Ｎ、．．．＃１へとシフトすることができる。メモリ＃２Ｎ＋１から１までの内容を合計してフィルタ出力を計算することができる。
【００６７】
フィルタのポジションが１行分下方へ移動され、フィルタがイメージ行またはイメージ境界を越えるまでフィルタ計算が続けられる。
【００６８】
手前で述べたとおり、フィルタ係数値が‐１、０、１に限定されることはなく、下の式４５に示されるとおり、ａまたはａｊを使用する任意の形式をとることができる。
【００６９】
【数１８】
2008505675.tif 000021
【００７０】
これにおいてａは、１、‐１、またはそのほかの値とすることができる。この場合においても、前述したとおりの反復テクニックを使用してこのフィルタを効率的に計算することができる。フィルタ・マスク内の第１行から２Ｎ＋１行までは次のとおりに計算される。
【００７１】
【数１９】
2008505675.tif 000022
【００７２】
フィルタが１行分下側へ移動するとき、次のとおりに反復演算を使用することができる。
ＲY,1←ＲY,2    （５０）
ＲY,2←ＲY,3    （５１）
・・・
・・・
ＲY,2N←ＲY,2N+1    （５２）
これに加えて、もっとも新しい行だけを次のとおりに計算することができる。
【００７３】
【数２０】
2008505675.tif 000023
【００７４】
ａiを使用し、
【００７５】
【数２１】
2008505675.tif 000024
【００７６】
フィルタを下側へ１行分移動するとき、次のとおりに反復演算を使用することができる。
ＲY,1←ＲY,2    （５９）
ＲY,2←ＲY,3    （６０）
・・・
・・・
ＲY,2N←ＲY,2N+1    （６１）
これに加えて、もっとも新しい行だけを次のとおりに計算することができる。
【００７７】
【数２２】
2008505675.tif 000025
【００７８】
当業者によって認識されることになろうが、ほかの形式の反復を使用して全体のイメージ領域内のフィルタ計算の速度を向上させることもできる。たとえば垂直エッジの場合に、最初のポジションにおけるフィルタ結果を計算した後、新しい行を最初のポジションの結果に加算し、最初のポジション内の最後の行を減算することによって次の行ポジションを計算することができる。
【００７９】
垂直エッジ検出フィルタは、次のとおりに計算することができる。
【００８０】
【数２３】
2008505675.tif 000026
【００８１】
この結果のＲYがメモリ内にストアされる。以下によって表される各行の計算結果もまたメモリ＃１〜＃２Ｎ＋１内にストアすることができる。
【００８２】
【数２４】
2008505675.tif 000027
【００８３】
次に、フィルタを１行分下側へ移動し、以下に述べるとおりに新しいポジションのフィルタを計算することができる。最初に、次のとおりにメモリの内容をシフトすることができる。
ＲY,0←ＲY,1    （６７）
ＲY,1←ＲY,2    （６８）
ＲY,2←ＲY,3    （６９）
・・・
・・・
ＲY,2N←ＲY,2N+1    （７０）
ＲY←（ＲY‐ＲY,0＋ＲY,2N+1）    （７１）
【００８４】
これにおいて矢印記号は、右辺の項を左辺の項にストアすることを示し；ＲY,0は、以前のポジションの第１行の結果を示し；最後の演算のＲY,2N+1は、もっとも新しい行についてのもっとも新しい計算結果を表す。このもっとも新しい行ＲY,2N+1の計算は実際に実行される。しかしながら合計演算が必要とするものは、前述の反復方法における２Ｎ＋１個の加算ではなく、行の結果の１つの加算および１つの減算だけである。以前のポジションから獲得されてメモリ内にストアされているＲYの値を使用し、合計演算によって更新し、再度メモリ内にストアすることができる。この反復テクニックは、前述とまったく同様にａまたはａｊのフィルタ係数に拡張することができる。この演算、すなわちもっとも新しい行の加算およびもっとも古い行の減算は、図１１にもっともよく例示されている。
【００８５】
図１４は、本発明の例示的な方法を図示した電子回路図のさらに別の例を示している。この電子回路は、メモリ・ロケーション、アキュームレータ、合計器、乗算器、加算器、ディジタル信号プロセッサ、メモリ・ストレージ・デバイス、これらの少なくとも１つを包含する組み合わせ、およびその類を包含し、この垂直エッジ検出フィルタを効率的に計算することができる。ここではその種の物理的回路コンポーネントを参照して図解しているが、本発明の演算が全体として、または部分的にディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって実行できることが認識される。同一行内のすべてのピクセル（イメージ）データをイメージ・メモリから読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトすることができる。この同一行内のピクセル・データは、合計器１４１において加算または減算を行うことができる。次の行のすべてのピクセル・データについても同じ態様で読み出し、合計器において加算することができる。この演算が、１つのフィルタ・ポジションについてフィルタの最後の行に到達するまで続く。合計器の出力（結果）がメモリ＃２Ｎ＋１に供給され、メモリ＃２Ｎ、．．．および＃０へとシフトされる。最初のフィルタ・ポジションについては、メモリ＃１〜＃２Ｎ＋１のスイッチがすべて閉じられ、メモリ＃０が開いていることから、メモリ＃２Ｎ＋１から１までの内容が合計されてフィルタ出力が計算される。次のフィルタ・ポジションについては、メモリ＃０および＃２Ｎ＋１のスイッチが閉じられ、メモリ＃１〜＃２Ｎのスイッチが開かれて、合計器の内容の以前のフィルタ結果、または出力に対するもっとも新しい行データ（メモリ＃２Ｎ＋１）の加算およびもっとも古い行（メモリ＃０）の減算によって新しいフィルタ出力が計算される。
【００８６】
前述したとおり、水平エッジ検出フィルタは以下のとおりに効率的に計算することができる。
【００８７】
【数２５】
2008505675.tif 000028
2008505675.tif 000029
【００８８】
最初のポジションのフィルタ出力は、メモリ内にストアすることができる。また、各行の計算結果もメモリ＃１〜＃２Ｎ＋１内にストアすることができる。その後フィルタを下側へ１行分移動し、新しいポジションにおけるフィルタ出力を次のとおりに効率的に計算することができる。最初に、メモリ＃１〜＃２Ｎ＋１の内容を以下のとおりにシフトすることができる。
ＲX,0←ＲX,1    （７７）
ＲX,1←ＲX,2    （７８）
ＲX,2←ＲX,3    （７９）
・・・
・・・
ＲX,2N←ＲX,2N+1    （８０）
ＲX←（ＲX＋ＲX,0‐ＲX,N‐ＲX,N+1＋ＲX,2N+1）    （８１）
【００８９】
新しいポジションにおいてＲX,2N+1だけが実際に計算され、メモリ＃２Ｎ＋１内にストアされるが、ほかのすべての右辺の項はメモリ内にある。以前のポジションから得られてメモリ内に最近ストアされたＲX値を使用し、合計演算によって更新して再度メモリ内にストアすることができる。図１６は、本発明の例示的な方法のさらに別の例示的な電子回路図を示している。この電子回路は、メモリ・ロケーション、アキュームレータ、合計器、乗算器、加算器、ディジタル信号プロセッサ、メモリ・ストレージ・デバイス、これらの少なくとも１つを包含する組み合わせ、およびその類を包含し、この水平エッジ検出フィルタを効率的に計算することができる。イメージ・ピクセル・データをイメージ・メモリから読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトすることができる。同一行内のすべてのピクセル・データを合計器において合計し、合計器の出力をメモリ＃２Ｎ＋１に供給し、メモリ＃Ｎ＋２、．．．および＃０へとシフトすることができる。最初のフィルタ・ポジションについて、フィルタ出力を計算するために、合計器においてメモリ＃２Ｎ＋１から＃Ｎ＋２までの内容が加算され、メモリ＃Ｎから＃１までの内容が減算される。メモリのスイッチがこの演算を達成するべく機能する。最初のフィルタ・ポジションの場合には、メモリ＃Ｎ＋１および＃０を除くすべてのスイッチが閉じられる。そのフィルタ出力が計算された後は、次の行内の新しいピクセル・データがメモリ＃２Ｍ＋１〜＃１に入力され、合計器において合計され、次のフィルタ・ポジションからのこの出力またはもっとも新しい合計の行データをメモリ＃２Ｎ＋１に入力することができる。一方、メモリ＃２Ｎ＋１〜０の内容は、すべて１メモリ分右へシフトすることができる。以前のフィルタ・ポジションからのフィルタ結果の出力または合計器の内容は、その後、メモリ＃２Ｎ＋１および＃０の内容を加算し、メモリ＃Ｎ＋１および＃Ｎの内容を減算することによって更新することができる。この場合においても上に述べたとおり、スイッチがこの演算を達成するべく機能する。スイッチ＃２Ｎ＋１、＃Ｎ＋１、＃Ｎ、および＃０が閉じられ、残りすべてのスイッチが開かれる。
【００９０】
この反復方法は、加算の数を節約する。これらの垂直および水平のエッジの演算は、前述同様にａ、‐ａ、０、またはａｊの係数を有するべく拡張することができる。これらの係数を用いる場合には、反復方法が加算はもとより乗算の数を節約し、したがってフィルタの速度を増加させる。
【００９１】
エッジ検出フィルタのもっとも一般的な形式は次のとおりである。
【００９２】
【数２６】
2008505675.tif 000030
【００９３】
しかしながら、フィルタを次のように対称形式とすることが可能である。すなわち水平エッジ検出フィルタであれば、
ａi,2N+2‐j＝‐ａij    （８３）
および
ａi,N+1＝０    （８４）
ただし、ｉ＝１〜２Ｍ＋１、かつｊ＝１〜Ｎ
および
ａ2M+2‐i,j＝ａij    （８５）
ただし、ｉ＝１〜Ｍ、かつｊ＝１〜２Ｎ＋１。この水平エッジ検出フィルタを図７ａに、本発明の例示的な９×９フィルタ７１として例示する。
【００９４】
さらにａijは、次のとおり、水平エッジ検出フィルタについてｘおよびｙ成分に分けられる。
ａij＝ｂi・ｃj    （８６）
ｂ2M+2‐i＝ｂi    （８７）
ただし、ｉ＝１〜Ｍ
また
‐ｃ2N+2‐j＝ｃj    （８８）
ただし、ｊ＝１〜Ｎ
最終的に水平エッジ検出フィルタは、次のとおりに表すことができる。
【００９５】
【数２７】
2008505675.tif 000031
【００９６】
この場合においても、最初の方で述べたとおりこのフィルタは、前述の反復テクニックを使用して計算速度を増加させることができる。
【００９７】
垂直エッジ検出フィルタについてもフィルタ係数ａijが対称性を有するが、符号（＋／‐）が異なる。
ａ2M+2‐i,J＝‐ａij    （９０）
および
ａM+1,J＝０    （９１）
ただし、ｉ＝１〜Ｍ、かつｊ＝１〜２Ｎ＋１。
また、
ａi,2N+2‐j＝ａij    （９２）
ただし、ｉ＝１〜２Ｍ＋１、かつｊ＝１〜Ｎ。
この垂直エッジ検出フィルタを図７ｂに、本発明の別の例示的な９×９フィルタ７３として例示する。
【００９８】
さらにａijは、次のとおり、垂直エッジ検出フィルタについてｘおよびｙ成分に分けられる。
ａij＝ｂi・ｃj    （９３）
‐ｂ2M+2‐i＝ｂi    （９４）
ただし、ｉ＝１〜Ｍ
ｃ2N+2‐j＝ｃj    （９５）
ただし、ｊ＝１〜Ｎ
最終的に垂直エッジ検出フィルタは、次のとおりに表すことができる。
【００９９】
【数２８】
2008505675.tif 000032
【０１００】
さらにこのフィルタは、前述の反復テクニックを使用して計算速度を増加させることができる。
【０１０１】
フィルタが正方マスクでありＭ＝Ｎとなる状況においては、両方のエッジ検出フィルタ、すなわち２方向のエッジ検出フィルタが方向において等しく重み付けされる必要があり、したがって、
｜ｂi｜＝｜ｃi｜    （９７）
となるが、水平エッジ検出フィルタについて中心の行、および垂直エッジ検出フィルタについて中心の列はその例外である。また、すでに上で述べた同じ対称特性がこれらの係数にも適用される。したがってＭ＝Ｎのエッジ検出フィルタは次のとおりに表すことができる。
【０１０２】
【数２９】
2008505675.tif 000033
【０１０３】
この水平エッジ検出フィルタが、本発明の例示的な９×９フィルタ８１の実施態様を図示した図８ａに例示されている。この水平エッジ検出フィルタは、図１７に示されている例示的な電子回路図によって示される例示的な方法を使用して効率的に計算することができる。イメージ・データをイメージ・メモリから読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトすることができる。これらのメモリの内容に係数ｂ１、．．．、ｂ２Ｍ＋１を乗じ、合計器で合計することができる。合計器の出力をメモリ＃２Ｎ＋１に供給し、メモリ＃２Ｎ、．．．および＃０へとシフトすることができる。最初のフィルタ・ポジションについて、メモリ＃Ｎ＋１を除くメモリ＃２Ｎ＋１〜＃１の内容に係数を乗じ、合計器において合計してフィルタ出力を計算することができる。次のフィルタ・ポジションについては、もっとも新しい行のためにイメージ・メモリから新しいイメージ・データを読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、シフトすることができる。続いてメモリ＃２Ｍ＋１〜１の内容に係数を乗じ、合計器において合計し、合計器の出力をメモリ＃２Ｎ＋１に供給することができる。一方、メモリ＃２Ｎ＋１〜＃０の内容は、１メモリ分右へシフトすることができる。フィルタ出力または合計器の内容は、以前のポジションのフィルタ出力、または合計器の内容に対して係数ｂ１が乗じられたメモリ＃２Ｎ＋１の値を加算し、ｂＮが乗じられたメモリ＃Ｎ＋１および＃Ｎの値を減算し、係数ｂ１が乗じられたメモリ＃０の値を加算することによって更新することができる。
【０１０４】
【数３０】
2008505675.tif 000034
【０１０５】
これにおいてＭ＝Ｎである。
【０１０６】
この垂直エッジ検出フィルタが、本発明の例示的な９×９フィルタ８３の実施態様を図示した図８ｂに例示されている。図１８に示されている例示的な電子回路図によって示される例示的な方法は、この垂直エッジ検出フィルタの出力を効率的に計算することができる。イメージ・データをイメージ・メモリから読み出してメモリ＃２Ｍ＋１に供給し、メモリ＃２Ｍ、．．．＃１へとシフトすることができる。同一行内のこれらの列ピクセル・データは、図１８に示されているとおり、係数を乗じ、合計器において合計、すなわち加算または減算を行うことができる。合計器の出力をメモリ＃２Ｎ＋１に供給し、追加の行内の合計データをメモリ＃２Ｎ＋１に供給するために１メモリ分右方へシフトすることができる。最初のフィルタ・ポジションについて、メモリ＃２Ｎ＋１〜１の内容に乗算を行い、合計器において合計し、フィルタ出力を計算することができる。次のポジションについては、最初のフィルタ・ポジションの結果を、次の結果の効率的な計算のために使用することができる。新しいフィルタ・ポジションについて、もっとも新しい行の新しい合計データがメモリ＃２Ｎ＋１に供給されるとき、すべてのメモリ内容が右方へシフトされ、新しいフィルタ出力が、係数ｂ１が乗じられたメモリ＃２Ｎ＋１の内容の加算、およびｂ１が乗じられたメモリ＃０の減算を以前のフィルタ結果または合計器の内容に対して行うことによって計算される。
【０１０７】
さらに別の例示的な実施態様においては、下端の行から開始して上方へフィルタを移動することができる。別の実施態様においては、フィルタを横方向へ、たとえば最左翼の列から開始して右方へ移動することができる。さらに別の例示的な実施態様においては、フィルタを横方向へ、たとえば最右翼の列から開始して左方へ移動することができる。
【０１０８】
本発明のさらに別の実施態様においては、エッジをエッジ検出フィルタによって検出し、エッジ強調フィルタによって強調することができる。その種のエッジ強調フィルタは、限定の意図ではないが、２次元ハイ‐パス・フィルタ、ロー‐パス・フィルタ、バンド‐パス・フィルタ、およびその類を含む。
【０１０９】
採用されるそれらのエッジ強調フィルタの強度および型は、エッジ検出フィルタ（１ないしは複数）の出力、すなわち大きさおよび方向によって決定される。好ましい実施態様においては、エッジ強調フィルタが、次式で表される空間的２次元フィルタとすることができる。
【０１１０】
【数３１】
2008505675.tif 000035
【０１１１】
これにおいてｚipは、処理後のデータのイメージ輝度を表し；ｗijは、座標（ｉ，ｊ）におけるフィルタ係数を表し；ｚijは、座標（ｉ，ｊ）における処理前のイメージ・データを表す。
【０１１２】
好ましい実施態様においては、エッジ強調フィルタのフィルタ係数がエッジ検出フィルタとまったく同様に方向性である。通常、検出されたエッジの方向は、イメージ処理のフィールド内におけるもっとも高い空間微分の方向によって定義される。しかしながら本発明においては、検出されたエッジの方向が、ターゲット・ピクセルのイメージ輝度のもっとも高い空間微分の方向に対して垂直の方向として定義される。したがって、エッジ強調フィルタは方向性であり、かつスムージング効果、または前述したとおり検出されたエッジの方向θ、またはターゲット・ピクセルにおけるもっとも高い空間微分の方向に対して垂直の方向においてロー‐パス・フィルタリングを有する。さらに、検出されたエッジは、もっとも高い空間微分の方向においてシャープニング効果を有するハイ‐パス・フィルタリングの適用によって強調することができる。それに代えて、方向θにおけるものより度数の小さいロー‐パス・フィルタを、もっとも高い空間微分の方向内で適用してもよい。θの方向およびもっとも高い空間微分の方向は、たとえば１０度高いかまたは低いというように数度内で近似される。この近似は、θの方向およびもっとも高い空間微分の方向において、３０度または４０度程度だけ高いか又は小さくなることもある。さらに別の代替実施態様においては、バンド‐パス・フィルタリングをもっとも高い空間微分の方向のエッジの強調に適用することができる。さらに別の代替実施態様においては、もっとも高い空間微分の方向においてフィルタリングを適用しない（すなわち全パス・フィルタ）こともできる。もっとも高い空間微分の方向におけるエッジ強調の強度は、検出されたエッジの大きさに比例するとしてもよく、言い換えるとこの強度は、エッジの大きさが高いときに高く；または、エッジの大きさが低いときに低いということになる。
【０１１３】
たとえば、図１９ｂに示されている水平エッジ検出フィルタ１９３がイメージ内に強い水平エッジを検出した場合には、その強い水平エッジを強調するために図２０ａに示されているロー‐パス・フィルタ２０１が適用されることになる。水平エッジ検出フィルタ１９３の出力は、水平エッジ検出フィルタ１９３内の１に等しいフィルタ係数の合計数に対応する５のフィルタ正規化因数によって正規化される。より小さい大きさを伴うが同一の方向を有するより弱い水平エッジが検出された場合には、図２０ｂに例示されているようなより弱いロー‐パス水平フィルタ２０３が使用されることになる。このより弱いロー‐パス水平フィルタ２０３の出力は、３のフィルタ正規化因数によって正規化される。水平エッジ検出フィルタに代わり図１９ａの垂直エッジ検出フィルタ１９１がイメージ内に強い垂直エッジを検出した場合には、そのエッジを強調するために図２１ａに示されている垂直エッジ強調フィルタ２１１が適用されることになる。より大きさが小さいが同一の方向を伴うより弱い垂直エッジが検出された場合には、図２１ｂに例示されているようなより弱いロー‐パス垂直フィルタ２１３が使用されることになる。＋４５度の斜め方向については、図１９ｃに示されているエッジ検出フィルタがエッジの検出に使用され、そのエッジは、図２２ａおよび２２ｂに示されている例示的なエッジ強調フィルタのうちの１ないしは複数によって強調することができる。‐４５度の斜め方向については、図１９ｄに示されているエッジ検出フィルタがエッジの検出に使用され、そのエッジは、図２３ａおよび２３ｂに示されている例示的なエッジ強調フィルタのうちの１ないしは複数によって強調することができる。
【０１１４】
好ましい実施態様においては、エッジの方向θを式１０３（後述）によって決定し、垂直対水平のエッジ検出フィルタ出力の比（ＲX／ＲY）を使用して計算する。２つのエッジ検出フィルタだけ、すなわち水平および垂直フィルタだけを使用するこの計算方法は、２つのエッジ検出フィルタからのデータを使用する計算の実行が、前述したとおり、たとえば２０の方向のために２０のエッジ検出フィルタを計算するよりはるかに高速であることから好ましい。本発明のこれら２つのエッジ検出フィルタは、次の式１０１および１０２のとおりに表される。
【０１１５】
【数３２】
2008505675.tif 000036
【０１１６】
エッジの方向（θ）および大きさは、次の式１０３および１０４によって決定される。
θ＝ｔａｎ‐1（ＲY／ＲX）    （１０３）
大きさ＝（ＲX2＋ＲY2）0.5≒｜ＲX｜＋｜ＲY｜    （１０４）
ＲXおよびＲYの値が各フィルタそれぞれのサイズおよび係数に依存することから、ＲXおよびＲYは、式１０５、１０６において正規化、またはすべてのフィルタ係数の絶対値の合計による除算が行われ、正規化後のＮＲXおよびＮＲYがもたらされる。この場合において合計は、すべての非ゼロ係数が１もしくは‐１のいずれかになることから、非ゼロ係数の数になる。したがって正規化後のエッジの大きさは、式１０７によって得られる。
【０１１７】
【数３３】
2008505675.tif 000037
【０１１８】
正規化後の大きさ＝（ＮＲX2＋ＮＲY2）0.5≒｜ＮＲX｜＋｜ＮＲY｜    （１０７）
【０１１９】
しかしながら所定のサイズおよび所定のフィルタ係数のエッジ検出フィルタについては、この正規化、または除算ステップが必要なく、削除して処理速度を向上させることができる。垂直および水平のエッジ検出フィルタの例が図１９ａおよび１９ｂに例示されている。例示目的のため、フィルタのサイズを５×５とし、Ｍ＝Ｎ＝２とすることができる。当業者であれば認識することになろうが、フィルタ・サイズは、このサイズより小さくまたは大きくすることが可能であり、たとえば３×３、７×７、９×９、またはそれより大きくすることができる。
【０１２０】
式１０３に定義されているとおり、エッジの方向は‐９０度から９０度まで、または１８０度の範囲でアナログまたは連続態様で変化する。しかしながらエッジ強調フィルタの方向の数を約１８に限定し、約１０度の増分で１８０度すべてをカバーすることができる。たとえば、第１の方向を‐９０度から‐８０度までの範囲とすることができる。第２の方向は‐８０度から‐７０度までを含むことができる。また１８番目の方向は８０度から９０度までを含むことができる。このほかの角度または方向の選択を行ってもよい。例示目的のために図２０ａおよび２０ｂには２つしか示されていないが、１つの方向内のフィルタの数は１ないしは複数、通常は数個として種々の程度のフィルタ強度を提供することができる。別の実施態様においては、角度増分を約２０度またはそれより大きくし、フィルタの方向の数を約９またはそれ未満に低減することができる。垂直および水平のエッジ強調フィルタの有限数の方向および程度、すなわちより強い、またはより弱い等の強度は、限定する意図ではないがエッジ強調およびノイズ低減を含むイメージ処理の実行に必要とされるすべてのイメージ・フィルタおよびそれらのフィルタ係数をメモリ・ストレージ・デバイス内またはルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）内にストアすることを可能にする。
【０１２１】
好ましい実施態様においては、式１０４に記述されているエッジの大きさがいずれかのスレッショルドより低い場合に、前述した方向性エッジ強調フィルタではなく、スペックル・ノイズ低減フィルタまたは非方向性スムージング・フィルタが適用される。また本発明の方法は、非方向性スムージング・フィルタを適用するべきか否かについての決定を、前述した本発明の垂直および水平のエッジ検出フィルタの出力、すなわち大きさに基づいて行う。
【０１２２】
図２５ａを参照すると、本発明の方法のロジックのフローチャートが例示されている。以下においてより完全に説明するとおり、ステップ１を参照すると、エッジ検出フィルタがイメージに適用され、与えられたターゲット・ピクセルのためのエッジ検出値、または式１０４における大きさが求められる。次にステップ２を参照すると、エッジ検出値がチェックされ、それがスレッショルド値より大きいか否かについて調べられる。スレッショルド値は、任意の値をとることができるが、そのスレッショルド値より大きいエッジ検出値がターゲット・ピクセルのその部位におけるエッジの存在を示すように選択される。逆を言えば、スレッショルド値がエッジ検出値より小さいかそれに等しいことは、エッジの部分ではなく、むしろ均質な領域の部分を形成するターゲット・ピクセルを示す。エッジ検出値がスレッショルド値より大きくなく、均質な領域の部分を形成するターゲット・ピクセルを示している場合には、ステップ３においてスムージング・フィルタによるスムージングがそのターゲット・ピクセルに適用される。逆を言えば、エッジ検出値がスレッショルド値より大きく、ターゲット・ピクセルがエッジの部分であることを示している場合には、ステップ４において、エッジ強調フィルタによるエッジ強調を適用することができる。図２５ａに例示されている方法を適用し、エッジの大きさがスレッショルド値より大きいか否か、およびターゲット・ピクセルがエッジに属するか否かを決定した後のエッジ強調フィルタを選択する方法が図２５ｂに例示されている。
【０１２３】
図２５ｂを参照すると、最初にエッジ検出が評価され、方向の値が、下側の方向スレッショルド値である方向Ｊ（『ＤｉｒＪ』）より大きいか又はそれに等しく、かつ、上側の方向スレッショルド値である方向Ｊ＋１（『Ｄｉｒ（Ｊ＋１）』）より小さいという条件を満たすか否かについて決定される。方向の値が下側の方向スレッショルド値より大きいか又はそれに等しく、かつ、上側の方向スレッショルド値より小さい場合には方向Ｊが選択されることになる。次にエッジの大きさについても評価され、適切な強度のエッジ強調フィルタが選択されることになる。ここで図２５ｃを参照するが、この図２５ｃは、本発明の非方向性スムージング・フィルタの選択のためのフローチャートを例示している。この選択は、図２５ａの方法が、イメージのターゲット・ピクセルがエッジではなく、したがって非方向性スムージングが必要であると決定した場合に実行される。必要な非方向性スムージングの強度は、図２５ｃのフローチャートに示されているとおりにエッジの大きさを評価することによって決定される。
【０１２４】
エッジ検出フィルタ１９１、１９３が、イメージのターゲット・ピクセルがエッジに属するか否か、または均質な組織領域を構成するか否かを決定する。式１０４に表されているとおりのエッジ検出フィルタ出力の大きさが使用されて、ターゲット・ピクセルがエッジに属するか否か、または「強い」もしくは「急な」エッジに属するか否かについて決定される。ターゲット・ピクセルが均質な組織領域に属する場合には、図２４ａおよび２４ｂに示されているとおりの２次元非方向性スムージング・フィルタ２４１、２４３をターゲット・ピクセルに適用することができる。エッジ検出フィルタが、有意なエッジを構成する大きさを検出しなかった場合には、スペックルを低減するべく非方向性スムージング・フィルタ２４１、２４３が使用されることになる。スムージング・フィルタは、２次元フィルタ、たとえばロー‐パス、メディアン、スムージング、およびその類を包含することができる。さらに、スムージング・フィルタの強度または次数は、前述した垂直および水平のエッジ検出フィルタの出力、すなわち式１０４における大きさによって決定される。式１０４における大きさの低下に従って、スムージング・フィルタの次数または強度が増加される。言い換えると、検出された大きさが小さいときには、より大きな次数のスムージングが適用されることになる。この２次元スムージング・フィルタは、非方向性である。図２４ａにおいては、フィルタ出力が２５の因数によって正規化される。より強いスムージングが必要とされる場合には、より弱い図２４ｂのフィルタに代えてより強い図２４ａのフィルタを使用することができる。
【０１２５】
ここで図２６を参照するが、この図２６は、前述したイメージ処理方法を具体化する本発明のイメージ・フィルタリング・システムの図解を例示している。エッジの方向および大きさがエッジ検出フィルタによって計算され、フィルタ選択ルックアップ・テーブルに供給された後は、フィルタ選択ルックアップ・テーブル２６３による２次元イメージ・フィルタ、または２次元イメージ・フィルタに対応するフィルタ係数値の選択を実行することができる。概して言えば、イメージ・フィルタのセットは、任意数のイメージ・フィルタ、たとえば約３０のイメージ・フィルタを包含することができる。このイメージ・フィルタのセットは、肝臓イメージ、胸部イメージ、そのほかの任意の臓器イメージ、およびその類といった単一の臨床応用に対応する。各イメージ・フィルタは、複数のフィルタ係数、たとえば約１００のフィルタ係数を包含することができる。たとえば、図２７のルックアップ・テーブルを参照すると、各セルが、それぞれのイメージ・フィルタ係数を含む１つのイメージ・フィルタを表している。
【０１２６】
複数のフィルタ係数がＬＵＴ２６３からイメージ処理フィルタ２６１へダウンロードされ、オリジナルのイメージに適用されて１ピクセルずつをベースとして出力イメージがもたらされる。一方イメージ処理フィルタ２６１は、エッジ検出フィルタの出力、すなわち大きさおよび方向に基づいて、１ピクセルずつをベースとして、そのイメージ・フィルタ係数を更新または変更する。イメージ処理フィルタ２６１は、前述したとおりターゲット・ピクセルにおけるエッジの方向および大きさに基づき、１ピクセルずつをベースとして、非方向性スムージング・フィルタまたは方向性エッジ強調フィルタを包含することができる。イメージ処理フィルタ２６１およびイメージ・プロセッサ２６９は、ディジタル信号プロセッサ、乗算器、加算器、メモリ・ストレージ・デバイス、およびこれらの類等の１ないしは複数の装置によって、かつ好ましくはディジタル信号プロセッサによって具体化できる。超音波システムがその応用モードを１つの臨床応用から別の臨床応用へ、たとえば胸部イメージングから肝臓イメージングへ、または心臓イメージングへ変更するとき、ルックアップ・テーブル内の新しいフィルタのセットおよびそれらのフィルタ係数がメモリ・ストレージ・デバイス２６５等の別のデバイスからダウンロードされるか、または入力される必要がある。
【０１２７】
フィルタ選択ルックアップ・テーブル２６３は、複数のイメージ・フィルタ、または当該複数のイメージ・フィルタに対応するフィルタ係数値を包含でき、それらを一時的にストアして各臨床応用に従って、すなわち肝臓イメージ、胸部イメージ、そのほか任意の臓器、およびその類に従って使用できる。ルックアップ・テーブルに割り当てられるメモリのサイズが限られるため、好ましくはフィルタ選択ルックアップ・テーブル２６３が、一度に１つの臨床応用のためのイメージ・フィルタのセットだけを含み、一度に、限られた数のイメージ・フィルタおよびそれらのフィルタ係数を含む。代替においては、ルックアップ・テーブル２６３が現在使用中の臨床応用のためのイメージ・フィルタのセットを含み、かつルックアップ・テーブル２６３のストレージ容量に従ってほかの臨床応用のためのイメージ・フィルタの１ないしは複数の追加のセットをストアする。フィルタ選択ルックアップ・テーブル２６３は、一度に１つの臨床応用のためのイメージ・フィルタのセットをメモリ・ストレージ・デバイス２６５および（または）、複数のイメージ・フィルタのおよび複数セットのイメージ・フィルタ係数を生成することができる装置２６７から受領する。その種の装置２６７は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ディジタル信号プロセッサ、およびその類を伴い、好ましくはディジタル信号プロセッサを伴うデバイスを包含することができる。
【０１２８】
１ないしは複数のメモリ・ストレージ・デバイス２６５は、複数の臨床応用のための複数セットのイメージ・フィルタをストアしており、要求に応じて１つの臨床応用のための１セットの、たとえば約３０のイメージ・フィルタおよびそれらのフィルタ係数をフィルタ選択ルックアップ・テーブル２６３へ転送する。ルックアップ・テーブル２６３と通信するメモリ・ストレージ・デバイス２６５は、１ないしは複数のセットのイメージ・フィルタをルックアップ・テーブル２６３にダウンロードまたは入力することができる。イメージ・フィルタまたはイメージ・フィルタ係数を生成できる１ないしは複数の装置２６７は、ルックアップ・テーブル２６３およびメモリ・ストレージ・デバイス２６５、またはルックアップ・テーブル２６３のみと通信することができる。たとえば装置２６７は、ルックアップ・テーブル２６３への転送に先行して一時ストレージのためにメモリ・ストレージ・デバイス２６５内に、またはルックアップ・テーブル２６３に直接、１ないしは複数セットのイメージ・フィルタをダウンロードまたは入力することができる。装置２６７からメモリ・ストレージ・デバイス２６５またはテーブル２６３へ、またはメモリ・ストレージ・デバイス２６５からテーブル２６３へ、電子回路、有線、ケーブル、無線経由、およびその類といったこの種のデータの転送、入力、および（または）ダウンロードを容易にする任意のマニュアルまたは電子操作をはじめ、そのほかの当業者に周知のその種の操作を利用することができる。
【０１２９】
ここで図２７を参照するが、図２７は、ＬＵＴ  ２６３の例示的な実施態様を示している。１つのイメージ・フィルタは、それの、ＬＵＴ内にストアされているフィルタ係数のセットを表し、かつ含んでいる。このＬＵＴは、例示目的だけのためのものであり、それより大きいこともあれば、小さいこともある。言い換えると、方向および大きさのレベルの数は、この例の９方向および５レベルの大きさより小さく、または大きくすることが可能である。この例においては方向が等しく２０度の間隔で離隔されているが、均等でない間隔を使用することも可能である。
【０１３０】
この例示のＬＵＴの実施態様においては、９つのフィルタ方向（‐８０、‐６０、‐４０、‐２０、０、２０、４０、６０、８０度）が水平軸に図示されており、５レベルのエッジの大きさが垂直軸に示されている。ＬＵＴ内の各セルは、スムージング、たとえばＳＭ２、エッジ強調、たとえばＥ６Ｍ４のいずれかのためのイメージ・フィルタおよびそれらのフィルタ係数表す。たとえば、‐６０度のフィルタ方向は、エッジ検出フィルタによって獲得されるエッジ方向θの‐７０から‐５０度までを包含する。言い換えると、１つの方向値は、明示された方向の値のプラス／マイナス（＋／‐）１０度、つまり２０度の範囲を表す。エッジの大きさが大きさ１（『Ｍａｇ１』）より低い場合には、エッジ方向の値によらず非方向性スムージング・フィルタＳＭ１が選択されることになる。エッジの大きさが大きさ２（『Ｍａｇ２』）より低いが、Ｍａｇ１に等しいかそれを超える場合には、エッジ方向の値によらず非方向性スムージング・フィルタＳＭ２が選択されることになる。しかしながらエッジの大きさがＭａｇ２に等しいかそれを超える場合には、エッジ強調フィルタが選択されることになる。たとえばθが２５度であり、エッジの大きさがＭａｇ３より高いかそれに等しく、Ｍａｇ４より低い場合には、エッジ強調フィルタＥ２Ｍ４が選択されることになる。
【０１３１】
以上、本発明の１ないしは複数の実施態様を説明してきた。しかしながら本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の修正を行うことができる。したがって、このほかの実施態様は、特許請求の範囲内となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１ａ】従来技術のエッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図１ｂ】従来技術のエッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図１ｃ】従来技術のエッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図２ａ】従来技術のスムージング・フィルタを図示した説明図である。
【図２ｂ】従来技術のスムージング・フィルタを図示した説明図である。
【図２ｃ】従来技術のスムージング・フィルタを図示した説明図である。
【図３ａ】従来技術の１×３エッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図３ｂ】従来技術の５×５ロー‐パス・フィルタを図示した説明図である。
【図３ｃ】‐１のエッジ検出フィルタ係数と図３ｂの５×５ロー‐パス・フィルタの結合による従来技術の別のエッジ検出フィルタを例示した説明図である。
【図３ｄ】＋１のエッジ検出フィルタ係数と図３ｂの５×５ロー‐パス・フィルタの結合による従来技術のさらに別のエッジ検出フィルタを例示した説明図である。
【図３ｅ】図３ｃと３ｄのエッジ検出フィルタの結合による従来技術のさらに別のエッジ検出フィルタを例示した説明図である。
【図４】本発明のエッジ検出フィルタを例示した説明図である。
【図５ａ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｂ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｃ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｄ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｅ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｆ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｇ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図５ｈ】本発明に従った種々の方向のエッジ検出フィルタの種々の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図６ａ】本発明の水平および垂直方向のエッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示した説明図である。
【図６ｂ】本発明の水平および垂直方向のエッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示した説明図である。
【図７ａ】本発明の水平および垂直両方向のエッジ検出フィルタの別の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図７ｂ】本発明の水平および垂直両方向のエッジ検出フィルタの別の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図８ａ】水平および垂直両方向のエッジ検出フィルタのさらに別の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図８ｂ】水平および垂直両方向のエッジ検出フィルタのさらに別の例示的な実施態様を示した説明図である。
【図９ａ】本発明に従ったフィルタ係数のセット（‐１，０，１）を使用する垂直エッジを検出する方法に関するフローチャートである。
【図９ｂ】本発明に従ったフィルタ係数のセット（‐１，０，１）を使用する水平エッジを検出する方法に関するフローチャートである。
【図１０ａ】本発明に従ったフィルタ係数のセット（‐ａ，０，ａ）を使用する水平エッジを検出するための方法に関するフローチャートである。
【図１０ｂ】本発明に従ったフィルタ係数のセット（‐ａ，０，ａ）を使用する垂直エッジを検出するための方法に関するフローチャートである。
【図１１】新旧のフィルタ・ポジションの間の関係を図示した説明図である。
【図１２】超音波イメージにわたる本発明の例示的なフィルタの移動を示した説明図である。
【図１３】本発明の垂直エッジ検出フィルタのハードウエアの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１４】本発明の効率的な垂直エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１５】本発明の水平エッジ検出フィルタのハードウエアの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１６】本発明の効率的な水平エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１７】ｂiのフィルタ係数を伴う本発明の水平エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１８】ｂiのフィルタ係数を伴う本発明の垂直エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を示したブロック図である。
【図１９ａ】本発明の垂直エッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図１９ｂ】本発明の水平エッジ検出フィルタを図示した説明図である。
【図１９ｃ】本発明の＋４５度エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図１９ｄ】本発明の‐４５度エッジ検出フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図２０ａ】本発明の強い水平エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２０ｂ】本発明の弱い水平エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２１ａ】本発明の強い垂直エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２１ｂ】本発明の弱い垂直エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２２ａ】本発明の強い＋４５度エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２２ｂ】本発明の弱い４５度エッジ強調フィルタを図示した説明図である。
【図２３ａ】本発明の強い‐４５度エッジ強調フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図２３ｂ】本発明の弱い‐４５度エッジ強調フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図２４ａ】本発明の強いスムージング・フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図２４ｂ】本発明の弱いスムージング・フィルタの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図２５ａ】本発明の例示的な方法を図示したロジック図である。
【図２５ｂ】本発明のエッジ強調の例示的な方法を図示したロジック図である。
【図２５ｃ】本発明のノイズ低減の例示的な方法を図示したロジック図である。
【図２６】本発明のイメージ・プロセッサの例示的な実施態様を図示したブロック図である。
【図２７】本発明のフィルタ選択ルックアップ・テーブルの例示的な実施態様を図示した説明図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４】
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【図５ａ】
2008505675.tif 000050
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５ｈ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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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１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図１９ｄ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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