(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期フレームを始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する取得部と、
現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた前記初期フレーム及び前記直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成する参照フレーム生成部と、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で、トラッキング処理を行うトラッキング処理部と、
を備えた、超音波診断装置。
【請求項２】
前記参照フレーム生成部は、前記類似度比較を行い、類似度が高ければ、前記直前フレームの重みを増し、類似度が低ければ、前記初期フレームの重みを増す処理を行って、重みづけ処理した前記初期フレーム及び前記直前フレームを加算することにより、前記参照フレームを生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記初期フレームは、関心領域が設定されたフレームであり、
前記参照フレーム生成部は、前記加算の前に、前記直前フレームの関心領域の位置を前記初期フレームの関心領域に対し変位させる、請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記トラッキング処理部は、更に、前記現在フレームと前記直前フレームとの間で前記トラッキング処理を行う、請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記トラッキング処理部は、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間、及び、前記現在フレームと前記直前フレームとの間で、マッチングを行うマッチング部と、
前記現在フレームにおける前記参照フレームとの間でマッチングされた領域と、前記参照フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第１の変化量を算出し、前記現在フレームにおける前記直前フレームとの間でマッチングされた領域と、前記直前フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第２の変化量を算出し、算出した前記第１の変化量及び前記第２の変化量が同時に閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、算出した前記第１の変化量及び前記第２の変化量の少なくともいずれか一方が前記閾値以上の場合、トラッキング失敗と判定するトラッキング結果判定部と
を備えた、請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記マッチング部は、前記参照フレームと前記現在フレームとの間、および、前記現在フレームと前記直前フレームとの間でのマッチング双方で、他のフレームとしての前記参照フレーム及び前記直前フレームのうちのいずれか一方から前記現在フレームへ行うマッチングである正方向マッチング、及び、前記現在フレームから前記他のフレームへ行うマッチングである逆方向マッチングを行い、
前記トラッキング結果判定部は、前記参照フレームの前記現在フレームへの領域変化量と前記現在フレームの前記参照フレームへの領域変化量との間の差分値を前記第１の変化量として算出し、前記直前フレームの前記現在フレームへの領域変化量と前記現在フレームの前記直前フレームへの領域変化量との間の差分値を前記第２の変化量として算出する、請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記マッチング部は、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で前記正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の前記参照フレームの関心領域を前記対応する領域とし、
前記現在フレームと前記直前フレームとの間で前記正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の前記直前フレームの関心領域を前記対応する領域とし、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で前記逆方向マッチングを行う場合、前記現在フレームから前記逆方向マッチングを行った後の前記参照フレームのマッチング領域を前記対応する領域とし、
前記現在フレームと前記直前フレームとの間で前記逆方向マッチングを行う場合、前記現在フレームから前記逆方向マッチングを行った後の前記直前フレームのマッチング領域を前記対応する領域とする、請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記トラッキング処理部は、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で、マッチングを行うマッチング部と、
前記現在フレームにおけるマッチングされた領域に基づいて、前記現在フレームにおけるマッチングされた領域と、前記参照フレームにおいて前記マッチングされた領域と対応する領域との間の変化量を算出し、算出した変化量が閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、算出した変化量が閾値以上の場合、トラッキング失敗と判定するトラッキング結果判定部と
を備えた、請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記マッチング部は、前記参照フレームと前記現在フレームとの間において、前記参照フレームから前記現在フレームへ行うマッチングである正方向マッチング、及び、前記現在フレームから前記参照フレームへ行うマッチングである逆方向マッチングを行い、
前記トラッキング結果判定部は、前記参照フレームの前記現在フレームへの領域変化量と前記現在フレームの前記参照フレームへの領域変化量との間の差分値を前記変化量として算出する、請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記マッチング部は、前記正方向マッチングにおいて、マッチングを行う前の前記参照フレームの関心領域を前記対応する領域とし、前記逆方向マッチングにおいて、前記現在フレームから前記逆方向マッチングを行った後の前記参照フレームのマッチング領域を前記対応する領域とする、請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記トラッキング処理部は、更に、前記トラッキング結果判定部によってトラッキング失敗と判定された場合、前記現在フレームを破棄し、前記トラッキング結果判定部によってトラッキング成功と判定された場合、前記現在フレームを保持するリジェクション処理部を備えた、請求項５〜１０のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
初期フレームを始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する取得部と、
現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた初期フレーム及び直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成する参照フレーム生成部と、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で、トラッキング処理を行うトラッキング処理部と、
を備えた、画像処理装置。
【請求項１３】
初期フレームを始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得し、
現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた初期フレーム及び直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成し、
前記参照フレームと前記現在フレームとの間で、トラッキング処理を行う、
処理をコンピュータに実行させるための、画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床の応用において、ＴＣＡ（Time  Curve  Analysis、時間曲線分析）は、超音波画像系列（シーケンス）における異常領域（腫瘍など）の定量的分析のための重要な手段である。しかし、周知のように、時間曲線分析において、観察者が興味を持っている腫瘍領域などの関心領域（ＲＯＩ、Region  Of  Interest）は、時間経過とともに取得した一列の超音波画像にて変化しつつ、ＲＯＩの動的トラッキングは、関心領域（例えば、腫瘍領域）のＴＣＡ結果を確実に取得するための重要なステップである。
【０００３】
ＲＯＩの動的トラッキングの精度を向上するために、特許文献１では、所定のフェーズ前後の画像情報（フレーム）を記憶回路から読み出して、中間の仮想フレームを取得し小領域画像（ＲＯＩ）を算出する案が提出されている。そのうち、ＲＯＩの移動位置の算出には、ブロックマッチング法などの画像に関する処理が用いられており、当該技術案によれば、関連性の低いＲＯＩをノイズなどの必要のない画像として判定し、対応した部位の輝度情報を減少することができる。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術案では、所定のフェーズ前後の画像情報が不正確の場合について考慮されていない。例えば、サンプリング中にフレームの紛失、または超音波画像強度の段階的且つ劇烈な変化が既に発生している場合など、所定のフェーズ前後の２フレームは所望のＲＯＩが存在しないことがあり、当該前後２フレームに基づいて参照フレームを取得したとしても、この参照フレームに所望のＲＯＩがないので、後続の算出結果も不正確になり、ＲＯＩの精度の高い動的トラッキングを実現することは不可能となる。また、特許文献１では、ＲＯＩの移動位置の算出について、ブロックマッチング法が用いられているが、そのブロックマッチングは上述した方法による２領域間のみで施され、サンプリング中にフレームの紛失、または画像強度の大きな変化が既に発生している場合には、移動位置の差分値は同様に不正確になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、関心領域の追跡精度を向上させることができる超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の超音波診断装置は、取得部と、参照フレーム生成部と、トラッキング処理部とを備える。取得部は、初期フレームを始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する。参照フレーム生成部は、現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた初期フレーム及び直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成する。トラッキング処理部は、前記参照フレームと前記現在フレームとの間で、トラッキング処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置を表すブロック図である。
【図２】図２は、参照フレームの生成において直前フレームの関心領域を初期フレームの関心領域へ変位させる過程を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置によるトラッキング処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置を表すブロック図である。
【図５】図５は、マッチング部により行う正方向マッチング及び逆方向マッチング、並びに、トラッキング結果判定部により行うトラッキング処理を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置によるトラッキング処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、従来技術に係る超音波画像輝度の大きな変化及びプローブの動きなどによるフレームの紛失を概略的に示す図である。
【図８】図８は、ディスプレイに表示された超音波画像及びその関心領域を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置による全体処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラムを説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。また、下記の実施形態では、ＲＯＩ（Region  Of  Interest）として腫瘍領域をトラッキングすることを例に説明するが、実施形態の応用は腫瘍領域に限定されておらず、他の関心領域をトラッキングしてもよい。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る医用画像処理装置を表すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、医用画像処理装置１００は、取得回路１０１と、参照フレーム生成回路１０２と、トラッキング処理回路１０３と、を備える。なお、取得回路１０１のことを取得部とも言い、参照フレーム生成回路１０２のことを参照フレーム生成部とも言い、トラッキング処理回路１０３のことをトラッキング処理部とも言う。
【００１２】
このように構成される医用画像処理装置１００は、超音波診断装置により時系列に撮像された超音波画像である複数のフレームを、撮像された順に取得する。そして、医用画像処理装置１００は、例えば、腫瘍領域であるＲＯＩをトラッキングする場合、以下に示す画像処理方法を実行する。図９を用いて、医用画像処理装置１００による画像処理方法の全体処理の流れについて説明する。図９は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１００による画像処理方法の全体処理の流れを示すフローチャートである。
【００１３】
例えば、図９に示すように、医用画像処理装置１００は、最新のフレームを取得する（ステップＳ１）。例えば、医用画像処理装置１００は、超音波診断装置によりリアルタイムで撮像される超音波画像のうち最新のフレームを取得する。なお、医用画像処理装置１００は、超音波診断装置により撮像された超音波画像であって、所定の記憶部に記憶された超音波画像を撮像された順に取得してもよい。
【００１４】
続いて、医用画像処理装置１００は、取得したフレームの総数が３以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、医用画像処理装置１００は、取得したフレームの総数が３以上であると判定しなかった場合（ステップＳ２、Ｎｏ）、ステップＳ１に移行し、最新のフレームを取得する。一方、医用画像処理装置１００は、取得したフレームの総数が３以上であると判定した場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、トラッキング処理を実行する（ステップＳ３）。例えば、医用画像処理装置１００は、最新のフレームを取得するたびに参照フレームを生成し、参照フレームと最新のフレームとの間で、トラッキング処理を行う。なお、トラッキング処理の詳細については後述する。なお、「最新のフレーム」のことを「現在フレーム」とも言う。
【００１５】
医用画像処理装置１００は、トラッキング処理の終了後、全てのフレームを処理したか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、医用画像処理装置１００は、全てのフレームを処理したと判定しなかった場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、ステップＳ１に移行し、最新のフレームを取得する。一方、医用画像処理装置１００は、全てのフレームを処理したと判定した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、ＴＣＡ解析を実行する（ステップＳ５）。以下では、医用画像処理装置１００が有する各部によるトラッキング処理の詳細について説明する。
【００１６】
取得回路１０１はプロセッサにより実現することができ、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）を始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する。超音波画像は、検査対象となる被検体を撮像してなるものである。実施形態では、時系列に取得する複数のフレームをＦｒａｍｅ１（初期フレーム）、・・・、Ｆｒａｍｅｉ−１（現在フレームの直前フレーム）、Ｆｒａｍｅｉ（現在フレーム）で表し、但し、ｉ≧３とする。時系列に取得する超音波画像を表す各フレームは、後述のトラッキング処理を行い、トラッキング処理成功と判定された後、医用画像処理装置１００に対応する記憶回路（メモリ）に格納される。
【００１７】
実施形態中の初期フレームとして、撮像開始したばかりのフレームでもよいし、撮像開始してから一定時間後のフレームでもよいが、作業者が関心領域（腫瘍）を正確に選定できるようなフレームでなければならない。実施形態に係る関心領域とは、作業者が興味を持っており、且つ、医用画像処理装置１００の外部の表示装置（ディスプレイ）による観察を希望する目標領域をいう。関心領域を設定する手段として、初期フレームを選定した後、医用画像処理装置１００に対応する入力部を用い、人為的操作により関心領域をマーク付けることで、初期フレームに関心領域が設定されたようにすることができる。
【００１８】
図８は、ディスプレイに表示された超音波画像及びその関心領域を示す図である。図８の右図及び図８の左図は、造影剤存在下で被検体を走査した同一の反射波データに基づく初期フレームの超音波画像である。図８の左図は、造影剤のみを映像化した超音波画像８ｂを示し、図８の右図は、図８の左図の背景のＢモードの超音波画像８ａを示す。作業者は、例えば、超音波画像８ａ或いは超音波画像８ｂを参照して、関心領域を設定する。より具体的には、超音波画像８ａにおいて関心領域８ｃを設定する。そして、医用画像処理装置１００は、関心領域８ｃの設定に連動して、超音波画像８ｂにおいて関心領域８ｃに対応する位置に関心領域８ｄを設定する。なお、作業者は、超音波画像８ｂにおいて関心領域８ｄを設定してもよい。かかる場合、医用画像処理装置１００は、関心領域８ｄの設定に連動して、超音波画像８ａにおいて関心領域８ｄに対応する位置に関心領域８ｃを設定する。このように、初期フレームは、関心領域が設定されたフレームである。
【００１９】
参照フレーム生成回路１０２は、プロセッサにより実現することができ、現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた初期フレーム及び直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成する。例えば、参照フレーム生成回路１０２は、撮像した現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）とその直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度比較を行い、当該類似度に基づき初期フレーム及び直前フレームに重みを付与する。より具体的には、参照フレーム生成回路１０２は、類似度が高ければ、直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）の重みを増し、または、類似度が低ければ、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）の重みを増して、重みが付与された直前フレーム及び初期フレームを用い、参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）を生成する。なお、参照フレームの生成において、関心領域が設定された初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）が用いられる。このため、生成する参照フレームには同様に、関心領域が設定され、腫瘍観察の際にディスプレイから関心領域を観察することができる。本実施形態の場合、例えば、図８を用いて上述したように、超音波画像において関心領域８ｃ及び関心領域８ｄが設定される。なお、参照フレームの生成について、後述の内容に詳しく説明する。
【００２０】
トラッキング処理回路１０３は、プロセッサにより実現することができ、参照フレームと現在フレームとの間と、現在フレームと直前フレームとの間とでトラッキング処理を行う。例えば、トラッキング処理回路１０３は、現在フレームを格納するか否かを判定するように、各フレーム間にトラッキング処理を行う。トラッキング処理は、いずれかのフレームの関心領域から別のフレームのマッチング領域をマッチングするマッチング処理と、いずれかのフレームの関心領域と別のフレームのマッチング領域との間の変化量と予め確定した閾値とを比較する比較判定処理と、を含む。
【００２１】
従来の技術では、２フレームの間にマッチングを行うマッチング処理、及び、マッチング後の変化量と閾値とを比較する方法が開示されている。本実施形態に係るトラッキング処理回路１０３は、従来の技術に係る方法により、参照フレームと現在フレームとの間のみでマッチング処理を行い、マッチング後のフレーム間の変化量と閾値とを比較することにより現在フレームを格納するか否かを判定することができる。しかし、２フレーム間のみでマッチング処理を行って変化量と閾値との比較を行う場合、参照フレームが不正確であると、後続の処理による結果も不正確になることがあるので、現在フレームの信頼性を正確に判定することができない。
【００２２】
それに対し、本実施形態に係るトラッキング処理回路１０３が３フレーム間（参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）と現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）との間、及び、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との間）にマッチング及び閾値比較を行うことは好ましく、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）にもマッチング及び閾値比較を行うことにより、現在フレームを格納するか否かをより正確に判定することができる。
【００２３】
（参照フレームの生成）
以下は、参照フレーム生成回路１０２による参照フレームの生成について具体的に説明する。
【００２４】
参照フレーム生成回路１０２は、類似度比較を行い、類似度が高ければ、直前フレームの重みを増し、類似度が低ければ、初期フレームの重みを増す処理を行って、重みづけ処理した初期フレーム及び直前フレームを加算することにより、参照フレームを生成する。
【００２５】
例えば、参照フレーム生成回路１０２は、参照フレームの生成において、まず、直前フレームの関心領域を初期フレームの関心領域に対し変位させ、そして、初期フレームと変位された直前フレームとにそれぞれ重みを付与することで、参照フレームを生成する。変位及び重みの付与について、後述の内容に詳しく説明する。
【００２６】
参照フレームの生成には、下記の式（１）が用いられる。すなわち、式（１）は、Ｆｒａｍｅｒ＝ａ×Ｆｒａｍｅ１＋ｂ×Ｔ（Ｆｒａｍｅｉ−１）である。ここで、ａ，ｂ∈［０，１］とする。
【００２７】
式（１）では、Ｆｒａｍｅ１は初期フレーム、Ｆｒａｍｅｉ−１は現在フレームの直前フレーム、Ｔ（Ｆｒａｍｅｉ−１）は直前フレーム中の関心領域の位置を初期フレーム中の関心領域の位置に対し変位させたもの、ａ，ｂはそれぞれ初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）及び直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）の重み係数（以下、ａ，ｂをそれぞれ初期フレームの重みａ，直前フレームの重みｂという）、Ｆｒａｍｅｒは生成される参照フレームを表しており、この参照フレームは、重みａが付与された初期フレームと、初期フレームに対し変位され且つ重みｂが付与された直前フレームとを加算することにより得られる。すなわち、参照フレーム生成回路１０２は、加算の前に、直前フレームの関心領域の位置を初期フレームの関心領域に対し変位させる。
【００２８】
そして、式（１）におけるＴ（Ｆｒａｍｅｉ−１）の変位（即ち、直前フレームの関心領域を初期フレームの関心領域に対し変位させたこと）について図２を参照して説明する。図２では、Ｆｒａｍｅ１は記憶回路から読取られた初期フレーム、Ｆｒａｍｅｉ−１は記憶回路から読取られた直前フレーム、Ｔ（Ｆｒａｍｅｉ−１）は直前フレーム中の関心領域を初期フレーム中の関心領域に対し変位させた画像、Ｆｒａｍｅｒは生成される参照フレームを表している。例えば、図２に示すように、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）には関心領域２ａが設定され、直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）には関心領域２ｂが設定される。
【００２９】
超音波画像の収集過程は動的過程であるので、取得回路１０１が時系列に取得する複数のフレームのうち、関心領域の位置が完全に一致しないことがあり、２フレーム（初期フレーム、直前フレーム）中の関心領域の位置を合わせるために、いずれかのフレームの関心領域の位置を別のフレームに対し変位させる必要がある。本実施形態では、初期フレームが関心領域の存在を特定するための基準フレームとして機能するため、変位のときには、直前フレーム中の関心領域の位置を初期フレーム中の関心領域の位置に対し変位させる。より具体的には、参照フレーム生成回路１０２は、直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）における関心領域２ｂを、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）中の関心領域２ａに対し変位させる。すなわち、参照フレーム生成回路１０２は、直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）の関心領域２ｂを、Ｔ（Ｆｒａｍｅｉ−１）における所望の目標位置２ｃに変位させる。なお、図２に示す例では、参照フレーム中には関心領域２ｄが設定される。この参照フレーム中の関心領域２ｄの位置は、初期フレーム中の関心領域２ａの位置に対応する。
【００３０】
また、参照フレームの生成において、初期フレーム及び直前フレームにそれぞれ付与される重みａ，ｂは下記の式（２）で表される関係を満足し、即ち、重みｂが小さければ、重みａが大きくなり、重みｂが大きければ、重みａが小さくなる。ここで、式（２）は、ａ＝１−ｂである。
【００３１】
なお、式（２）では、重みｂが現在フレームと直前フレームの類似度によって決定され、下記の式（３）を満足する。ここで、式（３）は、ｂ＝０．５＊ＣＣ（ｉ−１，ｉ）である。
【００３２】
式（３）では、ＣＣ（ｉ−１，ｉ）は現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度を表しており、当該類似度の算出方法として、従来の技術における算出方法を用いてもよい。ＣＣ（ｉ−１，ｉ）が現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）とに基づいて算出され、重みｂとＣＣ（ｉ−１，ｉ）との間には式（３）で表される関係があるため、重みｂは現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）とに対応付けられたパラメータである。
【００３３】
従って、式（２）及び式（３）における重みａ，ｂと類似度ＣＣ（ｉ−１，ｉ）との関係に基づいて、現在フレームと直前フレームとの類似度が高ければ、式１における直前フレームに大きな重みを付与し初期フレームに小さい重みを付与するのに対し、現在フレームと直前フレームとの類似度が低ければ、式１における直前フレームに小さい重みを付与し初期フレームに大きな重みを付与する。
【００３４】
（参照フレームの生成による作用）
本実施形態に係る参照フレームは、初期フレーム、直前フレーム及び現在フレームに基づいて生成され、そのうち、初期フレームは関心領域が設定されたフレームである。初期フレームを含む三つのフレームを用い参照フレームを生成することにより、参照フレームにおける所望の関心領域の存在を確保し、超音波画像輝度の大きな変化またはフレームの紛失による誤検出を排除することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る参照フレームの生成において、直前フレームと現在フレームとの類似度に応じて、初期フレーム及び直前フレームに異なる重みを適応的に付与し、直前フレームと現在フレームとの類似度が高ければ、直前フレームの重みを増し、直前フレームと現在フレームとの類似度が低ければ、初期フレームの重みを増すことで、参照フレームを生成する。この方法により、類似度が高ければ、現在フレームに似ている直前フレームの重みを増し、類似度が低ければ、関心領域の検出に失敗が発生したなどと判定して関心領域が設定された初期フレームの重みを増すことで、参照フレームにおける所望の関心領域の存在を保証し、超音波画像輝度の大きな変化またはフレームの紛失による誤検出を排除することができる。
【００３６】
以下、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１００によるトラッキング処理の手順について、図３を参照して説明する。図３は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１００によるトラッキング処理の手順を示すフローチャートである。
【００３７】
医用画像処理装置１００の取得回路１０１は、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）を始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する（ステップＳ１０１）。初期フレームに、観察者が興味を持っている部位である関心領域を含む。
【００３８】
ステップＳ１０２では、参照フレーム生成回路１０２は直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）中の関心領域を初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）中の関心領域に対し変位させ、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度比較を行い、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度に基づき初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）及び直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）に重みを付与し、類似度が高ければ、直前フレームの重みを増し、類似度が低ければ、初期フレームの重みを増して、それぞれ重みが付与された直前フレーム及び初期フレームを加算して参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）を生成する。類似度比較は、現在フレームの超音波画像及び直前フレームの超音波画像の全域で行う。
【００３９】
そして、トラッキング処理回路１０３は現在フレームが受け入れられるか否かを判定するために、各フレーム間でトラッキング処理を行う。受け入れられると判定されると現在フレームを格納し、受け入れられないと判定されると現在フレームを破棄する（ステップＳ１０３）。
【００４０】
トラッキング処理は、いずれかのフレームの関心領域から別のフレームのマッチング領域をマッチングするマッチング処理と、いずれかのフレームの関心領域と別のフレームのマッチング領域との間の変化量と予め確定した閾値とを比較する比較判定処理と、を含む。
【００４１】
従来の技術では、二つのフレームの間にマッチングを行うマッチング処理、及び、マッチング後の変化量と閾値とを比較する方法が開示されている。ステップＳ１０３において、従来の技術に係る方法により、参照フレームと現在フレームとの間のみでマッチング処理を行い、マッチング後のフレーム間の変化量と閾値とを比較することにより現在フレームを格納するか否かを判定してもよい。しかし、二つのフレーム間のみでマッチング処理を行って変化量と閾値との比較を行う場合、参照フレームが不正確であると、後続の処理による結果も不正確になることがあるので、現在フレームを格納するか否かを正確に判定することができない。
【００４２】
それに対し、第１の実施形態のステップＳ１０３では、トラッキング処理回路１０３は、三つのフレーム間（参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）と現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）との間、及び、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との間）で関心領域のマッチングを行う。そして、トラッキング処理回路１０３は、現在フレームにおける参照フレームとの間でマッチングされた領域と、参照フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第１の変化量を算出する。また、トラッキング処理回路１０３は、現在フレームにおける直前フレームとの間でマッチングされた領域と、直前フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第２の変化量を算出する。そして、トラッキング処理回路１０３は、算出した第１の変化量及び第２の変化量が同時に閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、算出した第１の変化量及び第２の変化量の少なくともいずれか一方が閾値以上の場合、トラッキング失敗と判定する。
【００４３】
図７は、従来技術に係る超音波画像輝度の大きな変化及びプローブの動きなどによるフレームの紛失を概略的に示す図である。図７上段を用いて、超音波画像輝度の大きな変化によるフレームの紛失がある場合を説明し、図７下段を用いて、プローブの動きや被検体の体動などによるフレームの紛失がある場合を説明する。
【００４４】
図７上段では、超音波画像７ａ、超音波画像７ｂ及び超音波画像７ｃを示す。図７上段に示す各超音波画像は、超音波画像７ａ、超音波画像７ｂ及び超音波画像７ｃの順で時系列に取得されるものとする。また、図７上段に示す例では、超音波画像７ａを初期フレームとし、初期フレームである超音波画像７ａにおいて関心領域７ｄが設定されるものとする。
【００４５】
ここで、ＴＣＡ解析では、例えば、造影剤が関心領域に取り込まれた後、関心領域から造影剤が排出されるまでの期間において、関心領域における時系列の造影剤濃度の変化が観察される。関心領域に造影剤が取り込まれる際には、超音波画像において急激な輝度の変化が生じる。例えば、超音波画像７ｂや超音波画像７ｃでは、超音波画像７ａに比べて輝度が急激に変化している。このような場合、従来技術に係る医用画像処理装置は、例えば、隣接する２フレーム間でのパターンマッチングでは、関心領域を正確に追跡することができない可能性がある。より具体的には、従来技術に係る医用画像処理装置は、超音波画像７ａとのパターンマッチングでは、超音波画像７ｂにおける関心領域７ｅを追跡できない。また、従来技術に係る医用画像処理装置は、関心領域を追跡できなかった超音波画像７ｂとのパターンマッチングでは、超音波画像７ｃにおける関心領域７ｆを追跡できない。このように、従来技術に係る医用画像処理装置によって関心領域を正確に追跡できない場合、超音波画像７ｂや超音波画像７ｃは、ＴＣＡ解析において所望されないフレームとなる。
【００４６】
また、図７下段では、超音波画像７ｇ、超音波画像７ｈ及び超音波画像７ｉを示す。図７下段に示す各超音波画像は、超音波画像７ｇ、超音波画像７ｈ及び超音波画像７ｉの順で時系列に取得されるものとする。また、図７下段に示す例では、超音波画像７ｇを初期フレームとし、初期フレームである超音波画像７ｇにおいて関心領域７ｊが設定されるものとする。
【００４７】
ここで、超音波走査中にプローブの移動や被検体の体動により撮像範囲が移動する場合がある。例えば、超音波画像７ｈや超音波画像７ｉでは、超音波画像７ｇに比べて撮像範囲が移動している。このような場合、従来技術に係る医用画像処理装置は、例えば、隣接する２フレーム間でのパターンマッチングでは、関心領域を正確に追跡することができない可能性がある。より具体的には、従来技術に係る医用画像処理装置は、超音波画像７ｇとのパターンマッチングでは、超音波画像７ｈにおける関心領域７ｋを追跡できない。また、従来技術に係る医用画像処理装置は、関心領域を追跡できなかった超音波画像７ｈとのパターンマッチングでは、超音波画像７ｉにおける関心領域７ｌを追跡できない。このように、従来技術に係る医用画像処理装置によって関心領域を正確に追跡できない場合、超音波画像７ｈや超音波画像７ｉは、ＴＣＡ解析において所望されないフレームとなる。
【００４８】
しかしながら、上述した画像処理方法によれば、図７に示すような所望されないフレームを破棄することができ、即ち、超音波画像輝度の大きな変化及びプローブの動きなどによる価値のない画像を排除することは可能となる。より具体的には、医用画像処理装置１００は、図７上段に示す超音波画像７ｂを破棄する。更に、医用画像処理装置１００は、参照フレームとのマッチング及び直前フレームである超音波画像７ｂとのマッチングにより、図７上段に示す超音波画像７ｃにおいて、正確に関心領域を追跡可能になる。これにより、医用画像処理装置１００は、超音波画像７ｃを保持することができる。また、医用画像処理装置１００は、図７下段に示す超音波画像７ｈを破棄する。更に、医用画像処理装置１００は、参照フレームとのマッチング及び直前フレームである超音波画像７ｈとのマッチングにより、図７下段に示す超音波画像７ｉにおいて、正確に関心領域を追跡可能になる。これにより、医用画像処理装置１００は、超音波画像７ｉを保持することができる。
【００４９】
（変形例）
上述した実施形態では、重みａ，ｂが式２で表される関係を満足し、且つ、重みｂ及びＣＣ（ｉ−１，ｉ）が式３で表される関係を満足するとして説明したものであるが、また、重みａが重みｂと伴って変化することなく０以上の固定値となり、重みｂと類似度ＣＣ（ｉ−１，ｉ）との間で他の正の相関関係を満足するとしてもよい。
【００５０】
重みａ，ｂとＣＣ（ｉ−１，ｉ）との間の関係は特に限定されておらず、現在フレームと直前フレームとの類似度が高ければ、直前フレームに大きな重みを付与し、現在フレームと直前フレームとの類似度が低ければ、直前フレームに小さい重みを付与するように満足すればよい。
【００５１】
（実施形態２）
第２の実施形態は第１の実施形態の変形例である。図４に示すように、第２の実施形態に係る医用画像処理装置２００は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１００の取得回路１０１及び参照フレーム生成回路１０２と同一の取得回路２０１及び参照フレーム生成回路２０２と、第１の実施形態に係るトラッキング処理回路１０３と異なるトラッキング処理回路２０３と、を備える。
【００５２】
第２の実施形態に係るトラッキング処理回路２０３はマッチング回路２０４とトラッキング結果判定回路２０５とを備える。
【００５３】
図５はマッチング回路２０４により行う正方向マッチング及び逆方向マッチング、並びに、トラッキング結果判定回路２０５により行うトラッキング処理を説明するための図である。
【００５４】
図５の中図は、現在フレームの超音波画像５ａを示す。そして、図５の左図は、参照フレームの超音波画像５ｂを示し、図５の右図は、直前フレームの超音波画像５ｃを示す。また、図５の左図には、参照フレームの超音波画像５ｂにおいて設定された関心領域５ｅを示し、図５の右図には、直前フレームの超音波画像５ｃにおいて設定された関心領域５ｆを示す。
【００５５】
図５に示すように、本実施形態に係るマッチング回路２０４は参照フレームと現在フレームとの間、および、現在フレームと直前フレームとの間でのマッチング双方で、他のフレームとしての参照フレーム及び直前フレームのうちのいずれかから現在フレームへ行うマッチングである正方向マッチング、及び、現在フレームから他のフレーム（参照フレーム、直前フレーム）へ行うマッチングである逆方向マッチングを行う。関心領域の信頼性という視点で、参照フレームが直前フレームよりも優れるため、参照フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）に基づいて現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）をマッチングすることが好ましい。
【００５６】
逆方向マッチングは、正方向マッチングが行われ且つ現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）が取得された後に行い、当該逆方向マッチングでは、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）に基づいて、参照フレーム及び直前フレームにおいて新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’、Ｂｌｏｃｋｉ−１’）を更にマッチングする。
【００５７】
異なるフレーム間での正方向マッチング及び逆方向マッチング時の、マッチング回路２０４への入力（入力情報）及びマッチング回路２０４からの出力（出力情報）は、以下に示す。
【００５８】
参照フレームの現在フレームへの正方向マッチングを行う場合、マッチング回路２０４は、超音波画像の全域を示す参照フレーム、現在フレーム、及び参照フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）を用い、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を生成する。より具体的には、マッチング回路２０４は、例えば、パターンマッチングを用い、参照フレームに設定された関心領域と類似する現在フレーム中の領域を検索する。図５に示す例では、マッチング回路２０４は、図５の中図に示す現在フレームの超音波画像５ａにおいて、マッチング領域５ｄを設定する。
【００５９】
現在フレームの参照フレームへの逆方向マッチングを行う場合、マッチング回路２０４は、超音波画像の全域を示す参照フレーム、現在フレーム、及び現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を用い、参照フレーム中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’）を生成する。より具体的には、マッチング回路２０４は、例えば、正方向のマッチングで設定された現在フレーム中のマッチング領域と類似する参照フレーム中の領域を検索する。そして、マッチング回路２０４は、検索した参照フレーム中の領域を、新たなマッチング領域に設定する。
【００６０】
直前フレームの現在フレームへの正方向トラッキングを行う場合、マッチング回路２０４は、超音波画像の全域を示す現在フレーム、直前フレーム、及び直前フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）を用い、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を生成する。上述したように、本実施形態では、参照フレーム中の関心領域を用い現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を生成することが好ましく、且つ、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）が既に取得されている場合、直前フレームの現在フレームへの正方向マッチングを省略することが好ましく、当該ステップを省略することにより、作業の効率を向上することができる。なお、直前フレーム中の関心領域は、この直前フレームが現在フレームであった際の参照フレームによりマッチング領域として設定された領域である。
【００６１】
現在フレームの直前フレームへの逆方向トラッキングを行う場合、マッチング回路２０４は、超音波画像の全域を示す現在フレーム、直前フレーム、及び現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を用い、直前フレーム中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１’）を生成する。より具体的には、マッチング回路２０４は、例えば、現在フレーム中のマッチング領域と類似する直前フレーム中の領域を検索する。そして、マッチング回路２０４は、検索した直前フレーム中の領域を、新たなマッチング領域に設定する。
【００６２】
続いて、トラッキング結果判定回路２０５は、現在フレームにおける参照フレームとの間でマッチングされた領域と、参照フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第１の変化量を算出する。例えば、トラッキング結果判定回路２０５は、参照フレームの現在フレームへの領域変化量と現在フレームの参照フレームへの領域変化量との間の差分値を第１の変化量として算出する。ここで、トラッキング結果判定回路２０５は、参照フレームと現在フレームとの間で正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の参照フレームの関心領域を対応する領域とし、参照フレームと現在フレームとの間で逆方向マッチングを行う場合、現在フレームから逆方向マッチングを行った後の参照フレームのマッチング領域を対応する領域とする。
【００６３】
また、トラッキング結果判定回路２０５は、現在フレームにおける直前フレームとの間でマッチングされた領域と、直前フレームにおいて当該マッチングされた領域と対応する領域との間の第２の変化量を算出する。例えば、トラッキング結果判定回路２０５は、直前フレームの現在フレームへの領域変化量と現在フレームの直前フレームへの領域変化量との間の差分値を第２の変化量として算出する。ここで、トラッキング結果判定回路２０５は、現在フレームと直前フレームとの間で正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の直前フレームの関心領域を対応する領域とし、現在フレームと直前フレームとの間で逆方向マッチングを行う場合、現在フレームから逆方向マッチングを行った後の直前フレームのマッチング領域を対応する領域とする。
【００６４】
より具体的には、トラッキング結果判定回路２０５は、正方向マッチングにより得られる現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）に基づいて、現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）と、参照フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）及びメモリから読取られた直前フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）との間の変化量（ＦＸ１，ＦＸ２）、並びに、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）と、参照フレームの新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’）及び直前フレーム中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１’）との変化量（ＢＸ１，ＢＸ２）をそれぞれ算出する。ここで、変化量ＦＸ１は、例えば、参照フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）から現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）への変位ベクトルであり、変化量ＦＸ２は、例えば、直前フレーム中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）から現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）への変位ベクトルである。また、変化量ＢＸ１は、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）から参照フレームの新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’）への変位ベクトルであり、変化量ＢＸ２は、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）から直前フレーム中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１’）への変位ベクトルである。そして、トラッキング結果判定回路２０５は、算出した第１の変化量及び第２の変化量が同時に閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、算出した第１の変化量及び第２の変化量の少なくともいずれか一方が閾値以上の場合、トラッキング失敗と判定する。すなわち、トラッキング結果判定回路２０５は、｜｜ＦＸ１｜−｜ＢＸ１｜｜及び｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜が同時に閾値未満であるか否かを判定する。ここで、トラッキング結果判定回路２０５は、同時に所定の閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、同時に所定の閾値未満ではない場合、トラッキング失敗と判定する。また、トラッキング処理回路２０３は、トラッキング結果判定回路２０５によってトラッキング失敗と判定された場合、現在フレームを破棄し、トラッキング結果判定回路２０５によってトラッキング成功と判定された場合、現在フレームを保持するリジェクション処理回路を備えるようにしてもよい。
【００６５】
図６は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置２００によるトラッキング処理の手順を示すフローチャートである。
【００６６】
本実施形態に係る医用画像処理装置２００の取得回路２０１は、初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）を始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する（ステップＳ２０１）。初期フレームに、観察者が興味を持っている部位である関心領域を含む。
【００６７】
ステップＳ２０２では、参照フレーム生成回路２０２は、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度比較を行い、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）との類似度に基づき初期フレーム（Ｆｒａｍｅ１）及び直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）に重みを付与し、類似度が高ければ、直前フレームの重みを増し、類似度が低ければ、初期フレームの重みを増して、それぞれ重みが付与された直前フレーム及び初期フレームを加算して参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）を生成する。類似度比較は、現在フレームの超音波画像及び直前フレームの超音波画像の全域で行う。
【００６８】
上述のステップＳ２０１及びステップＳ２０２は、第１の実施形態におけるステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同一である。
【００６９】
実施形態２に係るトラッキング処理過程は更に、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０９を含む。
【００７０】
ステップＳ２０３では、マッチング回路２０４はまず、参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）の現在フレーム（Ｆｒａｍｅ１）への正方向マッチングを行う。即ち、参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）に基づき現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）をマッチングする。
【００７１】
そして、ステップＳ２０４では、トラッキング結果判定回路２０５はそれぞれ参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）と現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）との差分値ＦＸ１、及び、現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）と直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）中の関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）との差分値ＦＸ２を算出する。
【００７２】
次に、ステップＳ２０５では、マッチング回路２０４は現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）に基づき参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’）、及び、直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１’）をマッチングする。
【００７３】
続いて、ステップＳ２０６では、トラッキング結果判定回路２０５はそれぞれ現在フレーム（Ｆｒａｍｅｉ）中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）と、参照フレーム（Ｆｒａｍｅｒ）中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｒ’）及び直前フレーム（Ｆｒａｍｅｉ−１）中の新たなマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１’）との差分値ＢＸ１及びＢＸ２を算出する。
【００７４】
本実施形態では、ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６の順に進むが、マッチング回路２０４でのマッチングステップＳ２０３、Ｓ２０５を終了してから、トラッキング結果判定回路２０５による差分値算出ステップＳ２０４、Ｓ２０６を行っても良い。
【００７５】
その後、ステップＳ２０７では、トラッキング結果判定回路２０５は算出された変化量（ＦＸ１、ＦＸ２、ＢＸ１、ＢＸ２）のそれぞれに基づいて、参照フレームと現在フレームとの間で正方向マッチング及び逆方向マッチングを行うことにより得られる変化量（ＦＸ１，ＢＸ１）の間の差が予め確定した閾値未満であるか否かを判定し、現在フレームと直前フレームとの間の二つの変化量（そのうち、１つの変化量（ＦＸ２）が直前フレーム中の関心領域から現在フレームのマッチング領域を減算したものであり、別の変化量（ＢＸ２）が現在フレームから直前フレームへの逆方向マッチングにより得られたものである）の間の差が予め確定した閾値未満であるか否かを判定する。言い換えれば、ステップＳ２０７では、｜｜ＦＸ１｜−｜ＢＸ１｜｜及び｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜が同時に閾値未満であるか否かを判定する。変化量が閾値未満の場合、トラッキング成功と判定して現在フレームを格納し（ステップＳ２０９）、変化量が閾値以上の場合、トラッキング不成功と判定して現在フレームを破棄する（ステップＳ２０８）。
【００７６】
比較例として、１対のトラッキング結果のみについて考慮し、即ち、｜｜ＦＸ１｜−｜ＢＸ１｜｜＜閾値または｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜＜閾値を満足するか否かということのみを判定すると仮設する場合について、以下のように説明する。第１対の変化量（ＦＸ１，ＢＸ１）のみについて考慮する場合、重みが付与された参照フレームが十分正確でなければ、第１対の変化量（ＦＸ１，ＢＸ１）に基づいて現在フレームのトラッキングが成功したか否かを正確に判定することができず、第２対の変化量（ＦＸ２，ＢＸ２）のみについて考慮する場合、記憶回路に格納された直前フレームのトラッキング結果が少しずれると、当該ずれは現在フレームのトラッキングの判定に影響を及ぼし、当該ずれが大きくなる。極端の場合、関心領域が直前フレーム及び現在フレームにおいて同時に消えたが両方の画像にちょうど同一の構造特徴があるならば、変化量がコンバージェンスになる（｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜が約０である）結果が同様に示されるが、ここでの現在フレームのトラッキングが実際に成功していない。
【００７７】
それに対し、本実施形態に係る医用画像処理装置２００は、｜｜ＦＸ１｜−｜ＢＸ１｜｜及び｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜が同時に閾値未満である場合に限って、トラッキング成功と判定し、さもなければ、トラッキング失敗と判定する。このような判定方法によれば、｜｜ＦＸ１｜−｜ＢＸ１｜｜または｜｜ＦＸ２｜−｜ＢＸ２｜｜のみを判定する場合に比べて、検出の精度を更に向上することができる。
【００７８】
処理過程では、上述した図７に示すような超音波画像輝度の大きな変化またはプローブの動きによるフレームの紛失が発生する際に、所望されない現在フレームを破棄することができ、即ち、超音波画像輝度の大きな変化及びプローブの動きなどによる価値のない画像を排除することは可能となる。
【００７９】
（変形例）
実施形態２では、参照フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）を用い現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を生成し、直前フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）の現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）へのマッチングを省略して変化量ＦＸ２を直接算出したものであるが、実施形態はこれに限られない。更に、直前フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）に基づいて現在フレームのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）をマッチングし、参照フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）の現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）へのマッチングを省略して変化量ＦＸ１を直接算出してもよい。また、参照フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｒ）と直前フレームの関心領域（Ｂｌｏｃｋｉ−１）をそれぞれ用い現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を２つ生成し、当該２つの現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）に基づいてそれぞれの逆方向マッチングを行って各自のトラッキング処理を行い、マッチングされた２つのマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）により得られた変化量が何れも閾値との関係を満足すれば、トラッキング成功と判定し、さもなければ、トラッキング失敗と判定するとしてもよい。
【００８０】
変形例では、現在フレーム中のマッチング領域（Ｂｌｏｃｋｉ）を生成するための基準が実施形態２とは異なる以外に、その他の部分が実施形態２とは同一である。
【００８１】
第１の実施形態、第２の実施形態及びそれらの変形例に係る医用画像処理装置によれば、現在フレーム、現在フレームの直前フレーム、及び関心領域が設定された初期フレームを用い参照フレームを生成し、生成した参照フレームと、現在フレーム及び現在フレームの直前フレームとの間で関心領域のトラッキングを行うことで、所望されない現在フレームを破棄することができ、超音波画像輝度の大きな変化及びプローブの動きなどによる価値のない画像（ノイズなど）を排除することは可能となる。
【００８２】
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係る医用画像処理装置において、構成要件である取得回路、参照フレーム生成回路及びトラッキング処理回路により実現できる各処理機能は、コンピュータにより実行可能なプログラムの形態で記憶回路に格納されている。処理回路は、プログラムを記憶回路から読み出して実行することにより、各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。言い換えれば、各プログラムを読み出した状態での処理回路は取得回路、参照フレーム生成回路及びトラッキング処理回路の機能を有する。また、上述したように、実施形態に係る医用画像処理装置における取得回路、参照フレーム生成回路及びトラッキング処理回路を単一の処理回路により実現する場合について説明したものであるが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサによりプログラムを実行して、取得回路、参照フレーム生成回路及びトラッキング処理回路の機能を実現するとしてもよい。
【００８３】
（第３の実施形態）
上述した実施形態では、医用画像処理装置１００において、超音波診断装置により撮像された超音波画像を取得して、画像処理方法を実行する場合について説明した。ところで、かかる画像処理方法は、超音波診断装置において実行されてもよいものである。そこで、第３の実施形態では、超音波診断装置において、上述した実施形態と同様の画像処理方法を実行する場合について説明する。
【００８４】
図１０は、第３の実施形態に係る超音波診断装置３００の構成例を示すブロック図である。図１０に示すように、第３の実施形態に係る超音波診断装置３００は、超音波プローブ３１１と、入力装置３１２と、ディスプレイ３１３と、装置本体３２０とを備える。超音波プローブ３１１は、後述する装置本体３２０が備える送受信回路３２１と通信可能に接続される。また、入力装置３１２、及びディスプレイ３１３は、装置本体３２０が備える各種の回路と通信可能に接続される。
【００８５】
超音波プローブ３１１は、被検体Ｐの体表面に接触され、超音波の送受信を行う。例えば、超音波プローブ３１１は、複数の圧電振動子（振動子とも言う）を有する。これら複数の圧電振動子は、送受信回路３２１から供給される送信信号に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐの体内組織において反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。超音波プローブ３１１は、複数の圧電振動子にて受信した反射波信号を、送受信回路３２１へ送る。
【００８６】
なお、第３の実施形態は、超音波プローブ３１１は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査（２次元走査）する１Ｄアレイプローブであっても、被検体Ｐ内の３次元領域を走査（３次元走査）するメカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブであっても適用可能である。
【００８７】
入力装置３１２は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等に対応する。入力装置３１２は、超音波診断装置３００の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体３２０の各回路に対して適宜転送する。
【００８８】
ディスプレイ３１３は、操作者が入力装置３１２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体３２０において生成された超音波画像データに基づく画像（超音波画像）等を表示したりする。
【００８９】
装置本体３２０は、超音波プローブ３１１が受信した反射波信号に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。図１０に示すように、装置本体３２０は、例えば、送受信回路３２１と、Ｂモード処理回路３２２と、ドプラ処理回路３２３と、画像生成回路３２４と、画像メモリ３２５と、記憶回路３２６と、処理回路３２７とを有する。送受信回路３２１、Ｂモード処理回路３２２、ドプラ処理回路３２３、画像生成回路３２４、画像メモリ３２５、記憶回路３２６、及び処理回路３２７は、互いに通信可能に接続される。
【００９０】
送受信回路３２１は、超音波プローブ３１１による超音波の送受信を制御する。例えば、送受信回路３２１は、送信回路３２１ａと受信回路３２１ｂとを有し、後述する処理回路３２７の指示に基づいて、超音波プローブ３１１が行う超音波送受信を制御する。送信回路３２１ａは、送信波形データを作成し、作成した送信波形データから超音波プローブ３１１が超音波を送信するための送信信号を生成する。そして、送信回路３２１ａは、超音波プローブ３１１に送信信号を印加することで、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを送信させる。また、受信回路３２１ｂは、超音波プローブ３１１が受信した反射波信号に所定の遅延時間を与えて加算処理を行うことで、反射波信号の受信指向性に応じた方向から反射成分が強調された反射波データを生成し、生成した反射波データをＢモード処理回路３２２及びドプラ処理回路３２３に送信する。
【００９１】
Ｂモード処理回路３２２は、受信回路３２１ｂが反射波信号から生成した反射波データに対して各種の信号処理を行う。Ｂモード処理回路３２２は、受信回路３２１ｂから受信した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、サンプル点（観測点）ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路３２２は、生成したＢモードデータを画像生成回路３２４へ送る。
【００９２】
また、Ｂモード処理回路３２２は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行なうための信号処理を行なう。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）や組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue  Harmonic  Imaging）が知られている。また、コントラストハーモニックイメージングや組織ハーモニックイメージングには、スキャン方式として、振幅変調、位相変調が知られている。
【００９３】
ドプラ処理回路３２３は、受信回路３２１ｂが受信した反射波データより、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を、走査領域内の各サンプル点で抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理回路３２３は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値等を各サンプル点で抽出したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。ドプラ処理回路３２３は、生成したドプラデータを画像生成回路３２４へ送る。
【００９４】
画像生成回路３２４は、Ｂモード処理回路３２２やドプラ処理回路３２３が生成したデータから超音波画像データを生成する。例えば、画像生成回路３２４は、Ｂモード処理回路３２２が生成したＢモードデータから、反射波の強度を輝度で表したＢモード画像データを生成する。また、画像生成回路３２４は、ドプラ処理回路３２３が生成したドプラデータから、移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。このドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【００９５】
画像メモリ３２５は、Ｂモード処理回路３２２、ドプラ処理回路３２３、及び画像生成回路３２４により生成されたデータを記憶するメモリである。例えば、画像メモリ３２５は、画像生成回路３２４により生成された超音波画像データを、被検体Ｐの心電波形に対応付けて記憶する。なお、画像メモリ３２５に記憶されるデータ量が画像メモリ３２５の記憶容量を超過する場合には、古いデータから順に削除され、更新される。
【００９６】
記憶回路３２６は、各種データを記憶する記憶装置である。例えば、記憶回路３２６は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路３２６に記憶されるデータは、図示しないインタフェース部を介して、外部装置へ転送することができる。
【００９７】
また、記憶回路３２６は、Ｂモード処理回路３２２、ドプラ処理回路３２３、及び画像生成回路３２４により生成されたデータを記憶する。例えば、記憶回路３２６は、操作者により指定された所定心拍分の超音波画像データを記憶する。なお、記憶回路３２６は、被検体Ｐを所定期間で走査して得られた複数の画像を記憶する記憶部の一例である。
【００９８】
処理回路３２７は、超音波診断装置３００の処理全体を制御する。具体的には、処理回路３２７は、入力装置３１２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路３２６から読み込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づいて、送受信回路３２１、Ｂモード処理回路３２２、ドプラ処理回路３２３、及び画像生成回路３２４等の処理を制御する。また、処理回路３２７は、画像メモリ３２５が記憶する超音波画像データをディスプレイ３１３に表示させる。
【００９９】
また、処理回路３２７は、図１０に示すように、取得機能３２７ａ、参照フレーム生成機能３２７ｂ及びトラッキング処理機能３２７ｃを実行する。ここで、例えば、図１０に示す処理回路３２７の構成要素である取得機能３２７ａ、参照フレーム生成機能３２７ｂ及びトラッキング処理機能３２７ｃが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３２６に記録されている。処理回路３２７は、各プログラムを記憶回路３２６から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３２７は、図１０の処理回路３２７内に示された各機能を有することとなる。なお、取得機能３２７ａのことを取得部とも言い、参照フレーム生成機能３２７ｂのことを参照フレーム生成部とも言い、トラッキング処理機能３２７ｃのことをトラッキング処理部とも言う。なお、処理回路３２７が実行する各機能の詳細については後述する。
【０１００】
このように構成される超音波診断装置３００は、例えば、ＴＣＡ解析を行う場合、造影剤存在下で超音波走査を実行して、時系列に超音波画像を撮像する。そして、超音波診断装置３００は、時系列に撮像した超音波画像において、例えば、腫瘍領域であるＲＯＩをトラッキングする場合、以下に示す画像処理方法を実行する。なお、超音波診断装置３００が実行する画像処理方法は、超音波走査時にリアルタイムで取得した超音波画像を用いて実行されてもよく、或いは超音波走査後に所定の記憶部に格納された超音波画像を読み出して実行されてもよい。
【０１０１】
取得機能３２７ａは、第１の実施形態に係る取得回路１０１と同様の機能を実行する。例えば、取得機能３２７ａは、初期フレームを始点とした、超音波画像を表す複数のフレームを時系列に取得する。
【０１０２】
参照フレーム生成機能３２７ｂは、第１の実施形態に係る参照フレーム生成回路１０２と同様の機能を実行する。例えば、参照フレーム生成機能３２７ｂは、現在フレームと当該現在フレームの直前フレームとの類似度比較を行い、比較結果を用いた初期フレーム及び直前フレームへの重みづけ処理に基づき、参照フレームを生成する。
【０１０３】
トラッキング処理機能３２７ｃは、第１の実施形態に係るトラッキング処理回路１０３と同様の機能を実行する。例えば、トラッキング処理機能３２７ｃは、参照フレームと現在フレームとの間と、現在フレームと直前フレームとの間とでトラッキング処理を行う。
【０１０４】
（第３の実施形態に係る変形例）
また、上述した第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、超音波診断装置３００は、正方向マッチングのみを行うものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置３００は、第２の実施形態と同様に、正方向マッチング及び逆方向マッチングを行うようにしてもよい。
【０１０５】
かかる場合、取得機能３２７ａは、第１の実施形態に係る取得回路１０１と同様の機能を実行する。また、参照フレーム生成機能３２７ｂは、第１の実施形態に係る参照フレーム生成回路１０２と同様の機能を実行する。そして、トラッキング処理機能３２７ｃは、第２の実施形態に係るトラッキング処理回路２０３と同様の機能を実行する。
【０１０６】
例えば、トラッキング処理機能３２７ｃは、参照フレームと現在フレームとの間、および、現在フレームと直前フレームとの間でのマッチング双方で、他のフレームとしての参照フレーム及び直前フレームのうちのいずれか一方から現在フレームへ行うマッチングである正方向マッチング、及び、現在フレームから他のフレームへ行うマッチングである逆方向マッチングを行う。ここで、トラッキング処理機能３２７ｃは、参照フレームと現在フレームとの間で正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の参照フレームの関心領域を対応する領域とし、現在フレームと直前フレームとの間で正方向マッチングを行う場合、マッチングを行う前の直前フレームの関心領域を対応する領域とする。また、トラッキング処理機能３２７ｃは、参照フレームと現在フレームとの間で逆方向マッチングを行う場合、現在フレームから逆方向マッチングを行った後の参照フレームのマッチング領域を対応する領域とし、現在フレームと直前フレームとの間で逆方向マッチングを行う場合、現在フレームから逆方向マッチングを行った後の直前フレームのマッチング領域を対応する領域とする。
【０１０７】
（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
【０１０８】
上述した実施形態では、現在フレームと参照フレーム及び現在フレームと直前フレームとの３つのフレーム間でトラッキングするものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、現在フレームと参照フレームとの２つのフレーム間でトラッキング処理を実行するようにしてもよい。以下では、第２の実施形態に係る医用画像処理装置２００において、２つのフレーム間でのトラッキング処理を実行する場合について説明するが、２つのフレーム間でトラッキング処理は、第３の実施形態に係る超音波診断装置３００においても同様に実行可能である。
【０１０９】
トラッキング処理回路２０３は、参照フレームと現在フレームとの間で、トラッキング処理を行う。例えば、トラッキング処理回路２０３のマッチング回路２０４は、参照フレームと前記現在フレームとの間で、マッチングを行う。
【０１１０】
ここで、トラッキング処理回路２０３のマッチング回路２０４は、参照フレームと現在フレームとの間において、参照フレームから現在フレームへ行うマッチングである正方向マッチング、及び、現在フレームから参照フレームへ行うマッチングである逆方向マッチングを行う。例えば、トラッキング処理回路２０３のマッチング回路２０４は、正方向マッチングにおいて、マッチングを行う前の参照フレームの関心領域を対応する領域とし、逆方向マッチングにおいて、現在フレームから逆方向マッチングを行った後の参照フレームのマッチング領域を対応する領域とする。
【０１１１】
そして、トラッキング処理回路２０３のトラッキング結果判定回路２０５は、現在フレームにおけるマッチングされた領域に基づいて、現在フレームにおけるマッチングされた領域と、参照フレームにおいてマッチングされた領域と対応する領域との間の変化量を算出する。ここで、トラッキング処理回路２０３のトラッキング結果判定回路２０５は、参照フレームの現在フレームへの領域変化量と現在フレームの参照フレームへの領域変化量との間の差分値を変化量として算出する。
【０１１２】
続いて、トラッキング処理回路２０３のトラッキング結果判定回路２０５は、算出した変化量が閾値未満の場合、トラッキング成功と判定し、算出した変化量が閾値以上の場合、トラッキング失敗と判定する。
【０１１３】
また、トラッキング処理回路２０３は、トラッキング結果判定回路２０５によってトラッキング失敗と判定された場合、現在フレームを破棄し、トラッキング結果判定回路２０５によってトラッキング成功と判定された場合、現在フレームを保持するリジェクション処理回路を備えるようにしてもよい。
【０１１４】
なお、上述した実施形態では、２つのフレーム間で正方向マッチング及び逆方向マッチングを行う場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、トラッキング処理回路２０３は、２つのフレーム間で正方向マッチングのみ実行するようにしてもよい。
【０１１５】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ(Graphics  Processing  Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１、図４、及び図１０における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１１６】
上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１１７】
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１１８】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、関心領域を正確に追跡することができる。
【０１１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２０】
３００  超音波診断装置
３２０  装置本体
３２７  処理回路
３２７ａ  取得機能
３２７ｂ  参照フレーム生成機能
３２７ｃ  トラッキング処理機能
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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