(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波画像装置（１０２）のためのエコープロセッサ（１１７）であって、
連続して受信した複数のエコーフレームを当該複数のフレームの変位場に基づいて整列させ、さらに当該整列された複数のフレームを結合させることにより合成フレームを生成するフレームプロセッサ（１１８）であって、
前記連続して受信した複数のエコーフレームは、直前に受信したフレームと、Ｎの異なる伝達角度に対応するＮ個の先行して受信したフレームとを含み、当該直前に受信したフレームおよび最も先行するフレームは、異なる時点において取得され且つ同一の伝達角度に対応するものであり、このフレームプロセッサは、
前記変位場を決定する変位場決定部（２０６）を有し、
前記変位場は、前記最も先行するフレーム内のサンプルの前記直前に受信したフレーム内のサンプルに対する変位を示すものであり、
前記変位場決定部は、複数のサンプルの横方向および軸方向における複数の所定のシフトに対応する複数の粗量子化された変位を算出し、
前記最も先行するフレームの前記直前に受信したフレームに対する局所的な整合精度に基づいて、粗量子化された変位の１つが選択され、前記変位場に入力されるものである
前記フレームプロセッサを有する
エコープロセッサ。
【請求項２】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、各変位場は、前記最も先行するフレーム内のサンプルの前記直前に受信したフレーム内のサンプルに対する前記変位を示す２次元配列のベクトルであるエコープロセッサ。
【請求項３】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、各変位場は、前記最も先行するフレーム内のサンプル全体またはサンプルの所定のサブセットの平均変位を表すものであるエコープロセッサ。
【請求項４】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、各サンプルの変位は、前記複数のフレームのフレーム数で除算した前記変位場と等しいものであるエコープロセッサ。
【請求項５】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、前記変位場の精度は、補間を用いて実行される非整数サンプル変換を検証することにより、若しくは近位の整数変位の整合精度に基づいた分数変位を算出することにより改善するものであるエコープロセッサ。
【請求項６】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、前記変位場は、前記直前に受信したフレームおよび前記最も先行するフレーム間の動きを予測するものであるエコープロセッサ。
【請求項７】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、前記変位場は、前記複数のフレームを前記直前に受信したフレームの超音波照射角度を取得した時刻において整列させるものであるエコープロセッサ。
【請求項８】
請求項１記載のエコープロセッサにおいて、前記フレームプロセッサは合成フレームプロセッサ（１２０）を有し、当該合成フレームプロセッサは、前記変位場に基づいて、前記合成フレームと、先行合成フレームまたは先行結合合成フレームのいずれかとを結合するものであるエコープロセッサ。
【請求項９】
請求項８記載のエコープロセッサにおいて、前記合成フレームプロセッサは、直前に受信したフレームである前記合成フレームを受信するものであり、
前記変位場と、前記先行合成フレームまたは前記先行結合合成フレームのいずれかに基づいて、前記合成フレームに対するフレーム間予測フレームを予測するフレーム間予測部（７０４）と、
前記合成フレームに基づいて当該合成フレームに対するフレーム内予測フレームを予測するフレーム内予測部（７０５）と、
前記合成フレームと前記予測されたフレーム間予測フレームおよび／またはフレーム内予測フレームを照合させて、前記合成フレームと前記予測されたフレーム間予測フレームとの間の類似度および／または前記合成フレームと前記予測されたフレーム内予測フレームとの間の類似度を示す信号を生成する照合部（７０６）と、
前記類似度を示す信号に基づいて、前記合成フレームおよび前記予測されたフレーム間予測フレームを結合した場合画質の改善または画質の劣化のいずれの結果になる可能性が高いかを決定する軟判定部（７０８）と
を有するものであるエコープロセッサ。
【請求項１０】
請求項９記載のエコープロセッサにおいて、前記照合の結果、結合によって画質が改善する可能性が高いと示される場合、前記合成フレームおよび前記先行合成フレームを結合するものであるエコープロセッサ。
【請求項１１】
請求項９記載のエコープロセッサにおいて、前記照合の結果、結合によって画質が劣化する可能性が高いと示される場合、前記合成フレームおよび前記先行合成フレームを結合しないものであるエコープロセッサ。
【請求項１２】
方法であって、
異なる時刻に受信されたエコーフレームのセットを取得する工程であって、当該フレームのセットは、直前に受信したフレームと、Ｎの異なる伝達角度に対応するＮ個の先行して受信したフレームとを含み、当該直前に受信したフレームおよび最も先行するフレームは異なる時点において取得され且つ同一の伝達角度に対応するものである、前記取得する工程と、
前記最も先行するフレーム内のサンプルの前記直前に受信したフレーム内のサンプルに対する変位を示す動き変位場を複数のサンプルの横方向および軸方向における複数の所定のシフトに対応する複数の粗量子化された変位を算出することにより決定する工程と、
前記最も先行するフレームの前記直前に受信したフレームに対する局所的な整合精度に基づいて、粗量子化された変位の１つを選択して前記変位場に入力する工程と、
前記変位場に基づいて前記フレームを整列させることにより前記フレームのセットを動き補償する工程と、
前記整列されたフレームを結合することにより合成フレームを生成する工程と
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動き補償処理に関するもので、とくに超音波画像処理への適用、さらに具体的には一連の超音波データフレームを複数処理することへの適用を記載するものである。しかしながら、その他の画像装置のフレーム処理にも適している。
【背景技術】
【０００２】
超音波スキャナは検査対象の内部の特徴に関する有益な情報を提供するものである。医療分野において臨床医は病院やクリニックその他の場所で患者を検査するために超音波スキャナを用いてきた。超音波スキャナは救急処置室、手術室その他同様の環境で使用されてきたのである。
【０００３】
空間合成とはある構造の超音波フレームを記録、結合する処理のことで、当該フレームは異なる時刻、異なる角度による超音波照射から得られ、１つの合成または結合フレームを形成する。個々のフレームは、変換器を所定の場所に固定し、スキャンヘッド内の変換器要素アレイを電子ビーム操縦および／または電子制御式機械操縦することによって異なる角度にビームを送信することにより取得することができる。
【０００４】
１つの合成フレームを形成するために、異なる操縦角度から撮影されたフレームは整列され、結合される。整列は純粋に幾何学変換に基づいて行われ、そこでは適用操縦角度、サンプリング周波数および超音波照射された組織内の音速と同様、前記変換器の配列幾何定数が用いられる。誤った整列となる原因には変換器の動き、呼吸作用、誤った音速、変動する音速、および音波の方向を変更させてしまう変動音響インピーダンスの界面に起因するビームの屈折が含まれる。この最後の点がとくに空間合成において問題で、というのも当該屈折ビームの方向は超音波照射が界面に当てられたときの角度の関数であるからである。
【０００５】
動き（変換器の動きおよび／または呼吸作用）補償のため、フレーム内で可視の画像特徴を記録し、整列させることはこれまでも提案されてきた。しかし、どの画像を整列させるかを見出すことが問題となるためか、このアプローチの成功は限られていた。操縦角度によっては屈折により一定の画像特徴がわずかに異なる空間的位置に現れてしまうので、得られたフレームの一連において強度の周期性が導入されることになる。最新画像の完全な記録および整列を仮定したとしても、合成画像に配列された個々の画像はすべて明瞭かつ鮮明であってもなお、許容できる合成画像は生成されないだろう。結果的に、記録による動き補償は、実際には心臓イメージングなどの非合成方式に限ってこれまで成功例がみられるにすぎない。
合成フレームは、それを作り上げる個々のフレームと比較して斑点は削減され、かつ鏡面反射鏡描写もより優れている。Ｎ個のフレームの合成フレームにおいて、個々のフレームが実質的に独立し、かつ平均化している場合であれば、斑点はＮの平方根だけ減少する。鏡面反射鏡描写はというと、空間合成スキャンは鏡面反射界面の取得を促進させることによりフレームの質を促進させるのである。このように、従来の最終的な合成フレームにおいてコントラスト分解能は改善され、かつ輪郭可視化機能も向上している。
しかしながら、前記超音波照射された組織は呼吸作用、心音等により動くかもしれないこと、および前記変換器は意図的にまたは意図なく（静止せず）動いていることからすると、前記フレームにおける特徴を上手く整理できなくなってしまう。フレームにおける特徴の正確な位置を把握することが困難であることは、従来超音波照射された組織の音速を大雑把に予測してきたことにも表れているであろう。残念ながら、前記フレーム（前記フレームにおける特徴）の誤記録は最終的な合成フレームに（実際に存在しない）アーチファクトを導入してしまうのである。このアーチファクトには、これに限定されるものではないが、（輪郭ぼけなど）画像のぶれや画像のギザギザ、および／または画像特徴の重複が含まれる。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  国際公開第０２／１６９６３号明細書細書
【特許文献２】  国際公開第００／２０８８６号明細書細書
【特許文献３】  国際公開第００／２０８８７号明細書細書
【特許文献４】  米国特許出願公開第２００８／１４６９３１号明細書
【特許文献５】  米国特許第６２８３９１７号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｓｅａｒｃｈ  ｒｅｐｏｒｔ  ｆｏｒ  ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００１８７８  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ａｓ  ＷＯ  ２０１２／０１３９９９  Ａ１．
【非特許文献２】ＬＩＮ  ＥＴ  ＡＬ．，  Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ  ｏｆ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｕｓｃｕｌｏｓｋｅｌｅｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｖｅｒｓｕｓ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ，  Ａｐｒｉｌ  ９，  ２００２，  ＡＪＲ  ２００２，  ｐａｇｅｓ  １６２９−１６３１  （９  ｓｈｅｅｔｓ  ａｔｔａｃｈｅｄ）  Ｎｏ．  １７９．
【非特許文献３】ＹＯＳＨＩＫＡＷＡ  ＥＴ  ＡＬ．，  Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｓｔｒａｓｔ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｂｙ  Ｍｏｔｉｏｎ−Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｔｉｍｅ−Ａｖｅｒａｇｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ，  ２００６，  ２００６  ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，  ｐａｇｅｓ  １６１８−１６２１．
【非特許文献４】ＷＥＩＮＢＥＲＧＥＲ，  ＥＴ  ＡＬ．，  Ｔｈｅ  ＬＯＣＯ−Ｉ  Ｌｏｓｓｌｅｓｓ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ＪＰＥＧ−ＬＳ，  Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．  ＨＰＬ−９８−１９３ＲＩ，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９８，  ｒｅｖｉｓｅｄ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９９，  ｐｐ−１３０９−１３２４  （３４  ｓｈｅｅｔｓ  ａｔｔａｃｈｅｄ），  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ｖｏｌ．  ９，  Ａｕｇｕｓｔ  ２０００．
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願の以下の側面は、上記事項その他に対応するものである。
【０００９】
一側面によれば、超音波画像装置のためのエコープロセッサはフレームプロセッサを含み、当該フレームプロセッサは連続して受信した複数（Ｎ）のエコーフレームを前記複数フレームの一連の動き変位場に基づいて整列させ、当該整列された複数の連続受信フレームを結合させることにより合成フレームを形成する。
【００１０】
別の側面によれば、方法であって、異なる時刻に得られた一連のエコーフレームを取得する工程と、前記一連のフレームのうちの少なくとも２つに基づいて動き変位場を決定する工程と、前記変位場および所定の変位場に基づいて前記一連のフレームのすべてを動き補償する工程と、前記動き補償されたフレームに基づいて複合フレームを生成する工程とを含む。
【００１１】
また別の側面によれば、超音波画像システムであって、超音波ビームを送信し、対応する一連のエコーを受信する変換器アレイと、一連のエコーを異なる取得区間で得られ、かつ超音波照射角度が同じエコーのサブセットの間の空間変位を示す動き変位場に基づいて結合するエコープロセッサとを含むシステムである。
【００１２】
当業者は、添付明細書を読み、理解すると本出願の他の側面についても認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本出願は例を用いて図示しており、添付の図面の図に限定されるものではない。同様の参照は同様の要素を示している。
【図１】図１は、超音波画像システムの例を図示する。
【図２】図２は、変換器アレイのスキャンヘッドに対して異なる角度から送信（または受信）された走査線（またはエコー）の例を図示する。
【図３】図３は、フレームプロセッサの例を図示する。
【図４】図４は、変位場を決定する工程の例を図示する。
【図５】図５は、フレーム整列のために決定された変位場を用いる工程の例を図示する。
【図６】図６は、所定の変位場を経由して整列されたフレームを結合する工程の例を図示する。
【図７】図７は、合成されたフレームプロセッサの例を図示する。
【図８】図８は、空間合成フレームのための方法例を図示する。
【図９】図９は、合成フレームを選択的に結合するための方法の例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は超音波画像システムなどの画像システム１０２を図示する。本システム１０２はＡモード、Ｂモード、Ｃモード、ドップラー、および／またはその他の超音波取得方式で構成することができる。
【００１５】
変換器アレイ１０４は１若しくはそれ以上の変換器要素で、当該変換器要素の１次元（１Ｄ）、２次元（２Ｄ）またはその他の次元のアレイとして構成されうる変換器要素を含む。１例において、前記アレイ１０４は１００〜２００の変換器要素を含む。別の例において、前記変換器アレイ１０４はより多くの、またはより少ない変換器要素を含む。
【００１６】
前記図示した変換器アレイ１０４は、連続して、または並列的に１もしくはそれ以上の前記変換器要素を駆動するように構成される。前記変換器アレイ１０４はまた、電子的および／または機械的操縦または集束によって、当該変換器アレイの表面に対して同じまたは異なる角度でビームを送信することができる。前記送信されたビームは検査領域１０６および当該検査領域１０６内にある対象物１０８を横断し、前記変換器アレイ１０４は前記送信されたビームに対応するエコーを受信するのである。
【００１７】
送信回路１１０は前記変換器アレイ１０２の各要素が駆動する位相整合および／または時刻を制御し、これにより所定のソースから前記送信されたビームを前記アレイに沿って所定の角度の方向に向けるおよび／または集束することが可能になる。受信回路１１２は前記変換器アレイ１０２により受信した前記エコーを受信し、当該受信したエコーを集束することに用いうる。たとえば前記受信回路１１２は、集束した走査線に沿って集束して位相がそろったエコーサンプルの一連を含むデータを形成できるように、前記アレイ要素からのエコーを先送りさせたり、まとめたりすることに用いることができる。
【００１８】
制御部１１４は前記送信回路１１０および／または前記受信回路１１２を制御する。かかる制御は、これに限定されるものではないが、走査線群、送信角度、送信エネルギー、送信周波数、送信および／または受信先送り等の数の制御を含む。ユーザーインターフェースはキーボード、マウスその他および／またはディスプレイスクリーン、オーディオなどの様々な入力および／または出力装置を含み、たとえばスキャン設定、パラメータ、スキャンモード、スキャン開始その他を選択するなど前記制御部１１４と相互作用する。
【００１９】
エコープロセッサ１１７は、エコー（個々のデータ取得区間から得られたデータ）のフレームを処理するフレームプロセッサ１１８と、エコーの合成フレームを処理する合成フレームプロセッサ１２０とを含む。後に詳述するが、１例として前記フレームプロセッサ１１８は一連の動き変位場に基づいて一連のフレームを空間合成または結合させ、ここで各動き変位場は異なる時刻だが同じ角度で得られたフレーム群のフレームに基づいて決定される。
【００２０】
このような前記変位場に基づいてフレームを結合することにより、前記超音波照射された組織の特徴について、例えば前記組織の様々な部位における音速および／または前記組織の様々な部位における音響インピーダンスなどの正確な知識がなくとも異なる角度からの一連のフレームを整列させることが可能になり、そして特に、前記変位場が異なる角度から撮影された画像に基づく予測により探索された場合には、屈折により生ずる定誤差なしに整列させることが可能となることを理解されたい。このように前記フレームを結合することによりさらに、フレーム間にわたる特徴を記録することなしに前記フレームを整列させることが可能になり、これにより誤記録エラーの減少を促すことが可能となる。
【００２１】
これもまた後に詳述するが、１例として前記合成フレームプロセッサ１２０は合成フレームが結合されるべきか否か決定し、合成フレームが前記変位場に基づいて結合すべきであると決定された場合の当該フレームを結合する。かかる場合、１例として合成フレームの結合が画質を向上させるか劣化させるか決定する工程を含めてもよい。別の実施形態において、前記合成フレームプロセッサ１２０は省略してもよい。
【００２２】
前記１１８または１２０の出力は静止画像処理部１２１に達し、そこではフィルタリングや追加機能処理などが行われる。１２１に達した前記画像が前記エコープロセッサ１１７によるディスプレイ調整システムに収容されていない場合、１２１で走査変換も行われる。その際、フィルタリングと追加機能は走査変換の前後どちらに行ってもよい。
【００２３】
エコープロセッサ１１７は、コンピュータ可読命令を実行する１若しくはそれ以上のマイクロプロセッサによって実装されることが可能であり、当該マイクロプロセッサはメモリなどのコンピュータ可読記憶媒体に内蔵または符号化されており、前記１若しくはそれ以上のマイクロプロセッサによって実行されると、本明細書および／またはその他に記載する前記エコープロセッサ１１７の機能が実行されることを理解されたい。
【００２４】
ディスプレイ１２２は個々のフレーム、合成フレーム、結合合成フレームおよび／またはその他の情報、たとえば２Ｄ、３Ｄおよび／またはその他の形式による情報を呈示することに用いられうる。メモリなどの記憶装置１２４は前記個々のフレーム、合成フレーム、結合合成フレームおよび／またはその他の情報を格納することに用いられうる。
【００２５】
図２は前記フレームプロセッサ１１８の例示的実施形態を図示する。
【００２６】
本明細書に記載するように、前記変換器アレイ１０４は一連の走査線を複数、前記スキャンヘッドに対してＮ個の異なる角度で、複数のデータ取得区間、連続的に送信し、対応するエコーを受信することができる。図３はその例を図示しており、簡潔に説明する目的でＮ＝３としている。
【００２７】
図３において、前記変換器アレイ１０４は、送信（または受信）区間３０２では走査線（エコー）３０４を前記変換器１０４のスキャンヘッドに対して角度αで送信（または受信）し、送信（または受信）区間３０６では走査線（エコー）３０８を前記変換器１０４のスキャンヘッドに対して角度βで送信（または受信）し、送信（または受信）区間３１０では走査線（エコー）３１２をスキャンヘッドに対して角度γで送信（または受信）する。かかるパターンはＭ回繰り返され、ここでＭは１以上の整数である。別の実施形態において、前記最後の角度はβまたはγである。
【００２８】
Ｎ＝３とする場合、適切な角度としてこれに限定されないが、前記スキャンヘッドに対して９０度、１００度、８０度（または前記スキャンヘッドからの垂直方向に対して０度、プラス１０度、マイナス１０度）が含まれる。
【００２９】
図２に戻ると、前記フレームプロセッサ１１８はフレームバッファおよび走査変換部２０２を含み、そこで前記受信回路１１２から前記フレームを受信する。１例において、フレームバッファおよび走査変換部／再サンプリング部２０２は前記フレームを出力されるリアルタイムで受信する。別の例では、フレームバッファおよび走査変換部は、１若しくはそれ以上の前記フレームを連続的または並行的に先送りおよび／または受信する。受信された各フレームは、時刻が刻印され、タイミング情報と一緒に受信され、および／または対応する前記取得時間（相対または絶対）を伴っている。
【００３０】
前記フレームバッファおよび走査変換部／再サンプリング部２０２はまた、共通調整システムまたは共通サンプルグリッドに前記最新のフレームを再度サンプリングする。１例において、前記共通調整システムは前記ディスプレイ調整システムである。別の例において、前記フレームバッファおよび走査変換部／再サンプリング部２０２は前記画像を再度サンプリングし、前記スキャンヘッドから垂直方向に対して０度で得られた画像のサンプルとマッチングするサンプルを生成する。また別の例では、前記垂直方向に対して０度で得られた前記画像を軸方向および／または横方向に再度サンプリングして別の共通サンプルグリッドを生成し、そこに０度以外の角度から撮影された画像を２０２の前記再度サンプリングによって収容させるようにしてもよい。
【００３１】
フレーム識別子２０４は、前記フレームバッファおよびスキャン変換部２０４から来た一連のフレームを、結合すべきフレーム数、超音波照射角度および／またはその他の情報によって識別することができる１若しくはそれ以上の画像パラメータに基づいて空間合成のために識別する。図示する実施形態において、前記フレーム識別子２０４は最新で受信したフレームとその前に受信したＮ個のフレームとを識別する。この例において、Ｎ＝３とすると、前記最新で受信したフレームと前記Ｎ個のフレームのうち最も古いフレームは異なる時刻に同じ角度（たとえばα度）で得られたことになる。
【００３２】
図４では１例として、フレーム４０２が最新で受信したフレームであり、フレーム４０４、４０６および４０８がＮ個の先行フレームであり、フレーム４０８が同じ超音波照射角度で得られた先行フレームであることを示す。また別の例として、フレーム４１０が最新で受信したフレームであり、フレーム４０２、４０４および４０６がＮ個の先行フレームであり、フレーム４０６が同じ超音波照射角度で得られた先行フレームであることを示す。さらに別の例として、フレーム４１２が最新で受信したフレームであり、フレーム４１０、４０２および４０４がＮ個の先行フレームであり、そのうちフレーム４０４が同じ超音波照射角度で得られた先行フレームであることを示す、以下同様。
【００３３】
図２に戻って、変位場決定部２０６は、前記最新で受信したフレームに対する基準フレームのサンプル間の変位を示すベクトルの２次元（２Ｄ）アレイなどのような変位場を決定し、生成する。前記アレイにおける各変位は、前記基準フレームにおける前記サンプル全体または一部の平均変位を表し、当該変位は水平および垂直画素または横方向および軸方向のサンプルその他の用語で表しうる。本明細書では他の変位も考慮されている。変位場はスキャン変換／再度サンプリングされたフレームを基礎とし、またはスキャン変換／再度サンプリングされていないフレームに基づくことにしてもよい。後者の場合、前記変位場は前記フレームバッファ２０２から放出された再度サンプリング後のフレームからなるサンプルグリッドにスキャン変換されなければならない。
【００３４】
前記基準フレームは前記最新で受信したフレームと同じ角度で得られたフレームに対応する。例として図４において、変位場４１４は前記最新で受信したフレーム４０２および同じ角度αで得られた先行フレーム４０８とに基づいて決定される。また、変位場４１６は前記最新で受信したフレーム４１０および同じ角度βで得られた先行フレーム４０６とに基づいて決定される。変位場４１８は前記最新で受信したフレーム４１２および同じ角度γで得られた先行フレーム４０４とに基づいて決定される、以下同様。
【００３５】
前記変位場の決定は多様になされうる。１例において、前記変位場決定部２０６は複数の所定のサンプル変化（たとえば、＋５サンプル横方向および０サンプル軸方向、＋２サンプル軸方向および＋１サンプル横方向、−２サンプル横方向および０サンプル軸方向、など）に対応する複数の粗く量子化された変位を計算する。前記基準フレームが前記様々に調査された変位に関して最新で受信したフレームに局所的にいかにマッチングするかに基づいて、前記変位場決定部２０６は前記変位場へのあらゆる参入のなかで最も粗い変位（ｃｏａｒｓｅ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を選択することができる。
【００３６】
別の例として、前記変位場の精度は（補間を用いることにより実施する）非整数サンプル変換を調査することにより、または近くの整数変位にマッチングさせる精度に基づく分数変位を計算することにより改善されうる。いずれの例においても、前記変位は前記お互い離れた場所にある同じ角度から撮影された画像間から算出されるので、見積誤差の原因としての屈折問題は取り除かれる。前記変位場決定部２０６はどの変位場が前記変位を最小化または最適化するか決定するのである。この変位場または別の変位場は変位場決定部２０６により用いることができる。
【００３７】
図２に戻って、動き補償部２０８は前記変位を示す信号に基づいて前記識別されたフレームのサンプルを変換または補間する。例として図５に示すように、フレーム４０４および４０６は前記変位４１４に基づいてフレーム４０２と４０８との間で動き補償され、フレーム４０２および４０４は前記変位４１６に基づいてフレーム４１０と４０６との間で動き補償され、フレーム４１０および４０２は前記変位４１８に基づいてフレーム４１２と４０４との間で動き補償される。前記動き補償部２０８は前記最新変位場を含むＮ−１個の最新変位場を用いる。変位場バッファ２０７はＮ−２個の最新変位場を格納する。前記動き補償部２０８前記最新フレームと前記同じ角度で得られた先行フレームとの間の変位に基づいてフレームを整列させる。同じ角度で得られた２つのフレーム間のフレームを通して前記動きが一定していると仮定することにより、単一のフレーム区間後の前記変位は予測変位の１／Ｎ倍と予測できることになる。
【００３８】
図示の実施形態において、前記変位は前記フレームにわたって均一にまたは直線的に伝播される。例として、再度サンプリングされたと仮定した４０２のサンプルグリッドにおける変位場２は全サンプルに対し３サンプル横方向であると予測され、４０２の（再度サンプリングされた）共通サンプルグリッドにおける変位場１は全サンプルに対し６サンプル横方向であると予測される。また、フレーム４０２および４０４のフレーム４１０との整列は、４１０を前記４０２の共通サンプルグリッドで再度サンプリングし、前記（前に再度サンプリングされた）フレーム４０２を１サンプル水平方向（すなわち（変位２）／３）に変換し、ならびに前記（前に再度サンプリングされた）フレーム４０４を３サンプル横方向（すなわち（変位１＋変位２）／３）に変換することにより実現できるだろう。別の実施形態において、前記変換は前記フレームの異なる箇所では異なりうるし、および／または前記変換は分数変換も含みうる。
【００３９】
図２に戻って、フレーム結合部２１０は前記最新フレームとＮ−１個の動き補償されたフレームとを結合または空間合成し、合成フレームを生成、出力する。例として図６に示すように、動き補償されたフレーム６０４および６０６はフレーム６０２と結合し、合成フレーム６０８を形成する。動き補償されたフレーム６０２および６０４はフレーム６１０と結合し、合成フレーム６１２を形成する。動き補償されたフレーム６１０および６０２はフレーム６１４と結合して合成フレーム６１６を形成する。以下同様。この図示する実施形態において、各フレームはＮ個すべての画像により網羅されている領域内で等しく（１／Ｎ）加重される。別の実施形態において、異なる結合アルゴリズムを用いて前記フレームの異なる領域（たとえば、中心部、端部、その中間部など）からサンプルを結合させることもできる。
【００４０】
上記のアプローチによると、合成フレームは前記最新フレームと前記Ｎ−１個のフレームとから形成されることになり、それら元となる全フレームは一連の変位場によって動き補償され、かつ各変位場は同じ角度から撮影された２つのフレーム間からのみ予測されるため、見積誤差の原因としての屈折問題は取り除かれ、フレーム毎の特徴記録を実施しなくてよいことになる。
【００４１】
図７は前記合成フレームプロセッサ１２０の例を図示する。
【００４２】
合成フレームおよび結合合成フレームバッファ７０２は、前記合成フレームが同じ角度から得られたフレームを含む場合などに図２〜６に関連して記載されている前記フレームプロセッサ１１８またはその他のフレームプロセッサ１１８から合成フレームを受信する。
【００４３】
フレーム間予測部７０４は動き補償部／変位部７１０からの出力に基づいて前記最新で受信したフレームを予測するが、ここで動き補償部／変位部は前記最新に予測された変位場、および前記先行受信し（合成され）たフレーム若しくは前記合成フレームプロセッサから前記先行生成された出力のいずれかを入力内容として把握する。
【００４４】
内部予測部７０５は前記最新で受信したフレームに基づいて、当該最新フレーム自体の因果関係を予測する。１例において、前記内部予測部７０５はＪＰＥＧ−ＬＳ国際標準において用いられている周知の中央値エッジ検出器である。
【００４５】
マッチング部７０６は前記最新で受信したフレームを前記フレーム間予測部７０４および／または前記内部予測部７０５を用いた予測フレームとマッチングさせ、前記最新受信フレームと前記フレーム間予測フレームとの共通点、および／または前記最新受信フレームと前記内部予測フレームとの共通点を示す信号を生成する。
【００４６】
軟判定部７０８は、前記最新受信フレームおよび前記フレーム間予測フレームとの結合により画質の改善（たとえば雑音の削減）または画質の劣化（たとえば画像のぶれまたは汚れの増加）のいずれにつながる可能性が高いか前記共通点を示す信号に基づいて決定し、それを示す出力信号を生成する。
【００４７】
結合部７１２は、合成フレームの結合が画質改善につながる可能性が高いと前記信号が示す場合、それに反応して前記バッファ７０２から次に受信したフレームと７１０からの前記出力を結合する。図示する結合部７１２は前記フレームを多様な態様で結合できる。たとえば１例において、フレーム全体への共通重量７１４に基づいて前記フレームを結合してもよい。別の実施形態において、異なる重量７１４を共通点を示す前記信号の局所的価値に応じて画像の異なる部分にかけてもよい。また別の実施形態において、前記重量７１４は前記最新の合成画像の少なくともある所定の分画を含むように切り取られる。
【００４８】
合成フレームの結合が画質劣化につながる可能性が高いと前記信号が示す場合、前記フレームは結合されない。このように、前記合成フレームプロセッサ１２０は選択的に、たとえば合成フレームの結合が画質改善につながる可能性が高いと示す場合には合成フレームを結合し、合成フレームの結合が画質劣化につながる可能性が高いと示す場合には合成フレームを結合しないのである。合成フレームが結合される場合、結果的に結合フレームは音響的および／または電気的雑音の削減、斑点の削減、および／または鏡面反射鏡描写の改善が図られるだろう。
【００４９】
合成フレームに適用される前記変位場は、明らかにそうすべきだろうと思われるように合成フレームに基づいて見積もられるものではないことを理解されたい。問題は隣接する合成フレームが高度に依存的であり、概ね同一のサンプル値から生成されることである、すなわち後続の動き予測が主に元の合成処理の結果であって画像内容に基づくものではないことである。たとえば、前記合成フレームが動き補償なく生成される場合、合成された画像に基づく動き予測は、ゼロの動きに極めて近い見積もりをする可能性が高く、隣接する２つの合成フレームにおけるサンプルがＮ個のサンプル値を平均化して生成される場合で動きがゼロと評価されるとき、Ｎ−１個のサンプル値は２つのフレームにおいて全く同一となる。
【００５０】
図８は空間合成フレームのための方法を図示する。
【００５１】
８０２で、複数の取得区間のエコーフレームを受信する。
【００５２】
８０４では、前記フレームの現在のフレームのために、当該現在フレームと同じ超音波照射角度で得られた先行フレームが特定される。
【００５３】
８０６で、前記現在フレームと前記特定された先行フレームの間の変位場が決定される。
【００５４】
８０８で、前記現在フレームと前記特定先行フレームの間のフレームは前記決定された変位場およびそれ以前に決定されていた変位場に基づいて動き補償される。
【００５５】
８１０で、前記動き補償されたフレームおよび前記最新フレームは結合して合成フレームを形成する。８０４から８０８までの工程は１若しくはそれ以上の後続のフレームのために繰り返される。
【００５６】
８１２で、合成フレームは本明細書に記載するように合成フレームの結合により画質改善につながる可能性が高いと決定される場合に選択的に結合される。
【００５７】
図９は選択的に合成フレームを結合する方法を図示する。
【００５８】
９０２で、合成フレーム、変位場、および先行する合成フレーム若しくは先行する合成結合出力フレームのいずれかが取得される。
【００５９】
９０４で、動き補償された前記先行する合成フレーム若しくは先行する合成結合フレームのいずれかにより前記フレームのフレーム間予測が生成され、参照基準となる内部予測フレームが計算される。
【００６０】
９０６で、前記合成フレームはフレーム間予測されたフレームおよび内部予測されたフレームの両者とマッチングさせる。
【００６１】
９０８で、前記フレーム間予測フレームが前記内部予測より顕著に低い予測誤差しか有しない場合、前記フレーム間予測フレームが前記最新合成フレームと結合される。そうでない場合は前記合成フレームは結合されない。本明細書に記載するように、合成フレームの結合は雑音や斑点の削減を促進しうる。
【００６２】
以上は超音波画像装置などの画像装置の文脈で記載するものであるが、異なる角度または異なる位相において得られた画像を整理する際に実質的な問題を有する他の撮画手段による画像装置および非画像装置もまた本明細書において考慮されていることを理解されたい。
【００６３】
本出願は様々な実施形態を参考にしながら説明してきた。本願を読んだ者には修正および変更が思い付くであろう。本発明は、添付の請求の範囲およびその均等物の範囲に該当する限りにおいて上記修正および変更のすべてを含むように解釈されるよう意図されている。
【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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