(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受波によりフレーム列を取得する送受波部と、
前記フレーム列に基づいて関心部位をトラッキングするトラッキング処理部と、を有し、
前記トラッキング処理部は、
前記フレーム列中の第１の方位演算用フレームに対して、前記関心部位を含み第１サイズを有するエリアとして第１テンプレートを設定し、前記フレーム列中の第２の方位演算用フレーム上において前記第１テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動方位を演算する移動方位演算部と、
前記フレーム列中の第１の移動先演算用フレームに対して、前記関心部位を含み前記第１サイズよりも小さな第２サイズを有するエリアとして第２テンプレートを設定し、前記移動方位に基づく探索条件に従って、前記フレーム列中の第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する移動先演算部と、
を含み、
前記フレーム列は、心臓の拡張末期から収縮末期までの間に得られた、時間軸上に並ぶ複数のフレームによって構成されており、
前記第１の方位演算用フレームは、前記フレーム列において時間軸上の一端のフレームであって、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの一方において得られたフレームであり、
前記第２の方位演算用フレームは、前記フレーム列において時間軸上の他端のフレームであって、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの他方において得られたフレームであり、
前記第１の移動先演算用フレーム及び前記第２の移動先演算用フレームのそれぞれは、前記フレーム列において、前記第１の方位演算用フレームと前記第２の方位演算用フレームとの間のフレームであり、
前記第２の移動先演算用フレームは、時間軸上において前記第１の移動先演算用フレームの次のフレームである、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた探索用マップを用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた重み係数分布を前記探索用マップとして用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた探索エリアを示すマップを前記探索用マップとして用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上の前記探索エリア内において、前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記移動方位に応じてデフォルトの探索用マップが回転させられることにより、前記移動先演算部によって使用される探索用マップが生成される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
超音波の送受波により得られたフレーム列を処理するコンピュータを、
前記フレーム列中の第１の方位演算用フレームに対して、関心部位を含み第１サイズを有するエリアとして第１テンプレートを設定し、前記フレーム列中の第２の方位演算用フレーム上において前記第１テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動方位を演算する移動方位演算手段と、
前記フレーム列中の第１の移動先演算用フレームに対して、前記関心部位を含み前記第１サイズよりも小さな第２サイズを有するエリアとして第２テンプレートを設定し、前記移動方位に基づく探索条件に従って、前記フレーム列中の第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する移動先演算手段と、
として機能させ、
前記フレーム列は、心臓の拡張末期から収縮末期までの間に得られた、時間軸上に並ぶ複数のフレームによって構成されており、
前記第１の方位演算用フレームは、前記フレーム列において時間軸上の一端のフレームであって、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの一方において得られたフレームであり、  前記第２の方位演算用フレームは、前記フレーム列において時間軸上の他端のフレームであって、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの他方において得られたフレームであり、  前記第１の移動先演算用フレーム及び前記第２の移動先演算用フレームのそれぞれは、前記フレーム列において、前記第１の方位演算用フレームと前記第２の方位演算用フレームとの間のフレームであり、
前記第２の移動先演算用フレームは、時間軸上において前記第１の移動先演算用フレームの次のフレームである、
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、関心部位を追跡するためのトラッキング処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば心臓に対する超音波診断においては、心臓における特定の関心部位（例えば特定の心壁部位）がどのように運動するのかを解析することが求められている。そのための手法として、トラッキング処理が知られている。このトラッキング処理においては、一般的に、時間的に隣接する２つのフレーム（画像に相当する）間においてパターンマッチング等が実行される（特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、第１フレーム上において関心部位を含む基準エリア（テンプレート）が設定され、第１フレームと比較される第２フレーム上において、基準エリアよりも大きい探索エリアが設定される。第２フレーム上では、探索範囲内における各位置に参照エリア（テンプレート）が順次設定され、基準エリアと各位置の参照エリアとの間でマッチング処理（例えば相関処理）が実行される。基準エリアと適合する参照エリアの位置を特定することにより、２つのフレーム間において関心部位がどの方向にどの程度移動したのかを解析できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、マッチング処理において大きなテンプレートが用いられる場合、関心部位に対するトラッキングの追従性が必ずしも良好になるとは限らない。つまり、テンプレートのサイズが大きくなるほど、テンプレート内において関心部位以外の周辺組織（例えば運動していない組織）の占める割合が大きくなり、その周辺組織に対するマッチング処理に起因して、関心部位の真の移動先よりも手前の位置にてマッチング結果が良好となる場合がある。この場合、その手前の位置が関心部位の移動先として特定されてしまうという問題が生じる。
【０００６】
一方、小さなテンプレートが用いられる場合、マッチングにおいて対比されるエリアが狭くなるので、関心部位以外の組織であってもマッチング結果が良好になることがある。この場合、関心部位以外の組織が関心部位として検出され、真の移動方向とは異なる方向が関心部位の移動方向として特定されてしまうという問題が生じる。
【０００７】
以上のように、テンプレートの大きさに起因してトラッキング処理の精度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、超音波診断装置において、関心部位に対するトラッキング処理の精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る超音波診断装置は、超音波の送受波によりフレーム列を取得する送受波部と、前記フレーム列に基づいて関心部位をトラッキングするトラッキング処理部と、を有し、前記トラッキング処理部は、前記フレーム列中の第１の方位演算用フレームに対して、前記関心部位を含み第１サイズを有するエリアとして第１テンプレートを設定し、前記フレーム列中の第２の方位演算用フレーム上において前記第１テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動方位を演算する移動方位演算部と、前記フレーム列中の第１の移動先演算用フレームに対して、前記関心部位を含み前記第１サイズよりも小さな第２サイズを有するエリアとして第２テンプレートを設定し、前記移動方位に基づく探索条件に従って、前記フレーム列中の第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する移動先演算部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によると、マッチング処理が実行され、その結果として、関心部位の運動情報が得られる。マッチング処理は、２つの局所画像間における整合度合いを求め、その整合度合いに基づいて位置を特定する処理である。マッチング処理として、例えば画像間の相関演算を用いることができ、何らかの画像特徴量の一致度合いが評価される。各フレームは、例えば輝度画像（Ｂモード画像）やドプラ画像に相当する。上記の構成では、このマッチング処理において、大きな第１テンプレートと小さなテンプレートが併用される。第１ステップでは、大きな第１テンプレートを用いたマッチング処理が実行され、これにより関心部位の移動方位が演算される。続く第２ステップでは、第１ステップで特定された移動方位に基づく探索条件に従って、小さな第２テンプレートを用いたマッチング処理が実行され、これにより関心部位の移動先が演算される。このように、第１ステップに係るマッチング処理によって、移動方位の絞り込みが行われ、その絞り込みの後において、第２ステップに係るマッチング処理によって、第１ステップで特定された移動方位を用いて関心部位の移動先が演算される。大きな第１テンプレートが用いられる場合、小さな第２テンプレートが用いられる場合と比べて、マッチング処理の対象エリアが広くなり、テンプレートに広範囲の画像が含まれることになる。その広範囲の画像に対してマッチング処理が適用されるので、小さな第２テンプレートが用いられる場合と比べて、マッチングの精度が向上し、テンプレートに含まれる組織の移動方位の特定精度が向上する。一方で、大きな第１テンプレートが用いられる場合、関心部位以外の周辺組織によるマッチング処理への影響によって、関心部位に対するトラッキングの追従性が必ずしも良好になるとは限らない。この点、小さな第２テンプレートが用いられる場合、マッチング処理の対象エリアが狭くなるので、周辺組織によるマッチング処理への影響が、大きな第１テンプレートが用いられる場合と比べて小さくなり、関心部位に対するトラッキングの追従性が良好となる。一方で、小さな第２テンプレートが用いられる場合、移動方位の特定精度が必ずしも良好になるとは限らない。上記の構成では、移動方位の特定精度が良好な第１テンプレートを用いて移動方位が特定される。それ故、移動方位の特定精度を向上させることが可能となる。そして、追従性が良好な第２テンプレートを用いて関心部位の移動先が特定される。それ故、関心部位に対するトラッキングの追従性を向上させることが可能となる。その移動先の特定処理においては、移動方位に応じた探索条件が用いられる。より正確な移動方位が利用されるので、関心部位の移動先の特定精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
望ましくは、前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた探索用マップを用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する。
【００１２】
望ましくは、前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた重み係数分布を前記探索用マップとして用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する。
【００１３】
重み係数分布は、例えば重み係数の分布を示すマップであり、第２の移動先演算用フレームに適用される。重み係数は移動方位に応じて決定され、移動先演算手段による処理において、その移動方位が反映された処理が実行される。例えば、移動方位に沿ったエリアに、マッチング結果がより良好となるような重み係数が割り当てられ、その移動方位から離れる方位におけるエリアほど、マッチング結果がより良好とならないような重み係数が割り当てられる。マッチング処理として例えば画像の相関演算が用いられる場合、移動方位に沿ったエリアに、画像特徴量の一致度合いが相対的に大きくなるような重み係数が割り当てられ、その移動方位から離れる方位におけるエリアほど、その一致度合いが相対的に小さくなるような重み係数が割り当てられる。これにより、移動方位に沿ったエリアに含まれる位置が、関心部位の移動先として特定されやすくなり、その移動先の特定精度を向上させることが可能となる。
【００１４】
望ましくは、前記移動先演算部は、前記移動方位に応じた探索エリアを示すマップを前記探索用マップとして用いて、前記第２の移動先演算用フレーム上の前記探索エリア内において、前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する。
【００１５】
探索エリアを示すマップは、例えば探索エリアの分布を示すマップであり、第２の移動先演算用フレームに適用される。探索エリアは移動方位に応じて決定され、移動先演算手段に処理において、その移動方位が反映された処理が適用される。例えば、移動方位に沿ったエリアが探索エリアとして規定される。この場合、その移動方位に沿ったエリアから関心部位の移動先が特定され、その移動先の特定精度を向上させることが可能となる。
【００１６】
望ましくは、前記移動方位に応じてデフォルトの探索用マップが回転させられることにより、前記移動先演算部によって使用される探索用マップが生成される。
【００１７】
望ましくは、前記第１の方位演算用フレームと前記第１の移動先演算用フレームは同じフレームであり、前記第２の方位演算用フレームと前記第２の移動先演算用フレームは同じフレームである。
【００１８】
望ましくは、前記第１の移動先演算用フレーム及び前記第２の移動先演算用フレームは、前記第１の方位演算用フレーム及び前記第２の方位演算用フレームを両端とするフレーム列に属するフレームである。
【００１９】
望ましくは、前記第１の移動先演算用フレームは、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの一方において得られたフレームであり、前記第２の移動先演算用フレームは、心臓の拡張末期及び収縮末期のうちの他方において得られたフレームである。
【００２０】
本発明に係るプログラムは、超音波の送受波により得られたフレーム列を処理するコンピュータを、前記フレーム列中の第１の方位演算用フレームに対して、関心部位を含み第１サイズを有するエリアとして第１テンプレートを設定し、前記フレーム列中の第２の方位演算用フレーム上において前記第１テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動方位を演算する移動方位演算手段と、前記フレーム列中の第１の移動先演算用フレームに対して、前記関心部位を含み前記第１サイズよりも小さな第２サイズを有するエリアとして第２テンプレートを設定し、前記移動方位に基づく探索条件に従って、前記フレーム列中の第２の移動先演算用フレーム上において前記第２テンプレートに適合するエリアを特定することにより、前記関心部位の移動先を演算する移動先演算手段と、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、超音波診断装置において、関心部位に対するトラッキング処理の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
【図２】フレーム列を示す模式図である。
【図３】前フレームと後フレームとの間で行われる移動方位演算処理を説明するための図である。
【図４】重み付けテーブルを示す模式図である。
【図５】重み付けテーブルの別の例を示す模式図である。
【図６】重み付けテーブルの生成処理を説明するための図である。
【図７】前フレームと後フレームとの間で行われる移動先演算処理を説明するための図である。
【図８】移動方位演算処理の具体例を説明するための図である。
【図９】移動先演算処理の具体例を説明するための図である。
【図１０】変形例に係るフレーム列を示す模式図である。
【図１１】第２実施形態に係る検索エリア限定テーブルを示す模式図である。
【図１２】第２実施形態に係る検索エリア限定テーブルの別の例を示す模式図である。
【図１３】複合テーブルを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されている。図１は、その全体構成を示すブロック図である。超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、人体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。
【００２４】
プローブ１０は超音波を送受波する送受波器である。プローブ１０は、直線状又は円弧状に配列された複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を備えている。アレイ振動子によって超音波ビームが形成され、それが繰り返し電子走査される。電子走査ごとに生体内にビーム走査面が形成される。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式、等が知られている。１Ｄアレイ振動子に代えて三次元エコーデータ取込空間を形成可能な２Ｄアレイ振動子を設けることも可能である。
【００２５】
送信部１２は送信ビームフォーマである。送信部１２は、送信時において、プローブ１０の複数の振動素子に対して一定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。
【００２６】
受信部１４は受信ビームフォーマである。受信部１４は、受信時において、複数の振動素子から得られる複数の受信信号に対して整相加算処理等を施すことにより、受信ビームを形成する。
【００２７】
送信部１２及び受信部１４の作用により、送信ビーム及び受信ビームが電子的に走査される。これにより、ビーム走査面が形成される。ビーム走査面は複数のビームデータに相当し、それらは受信フレームデータを構成する。なお、各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。超音波ビームの電子走査を繰り返すことにより、受信部１４から時間軸上に並ぶ複数の受信フレームデータが出力される。それらは受信フレーム列を構成する。なお、超音波の送受において、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。
【００２８】
信号処理部１６は、受信部１４から出力される受信フレームデータに対して、Ｂモード断層画像を形成するための信号処理を実行するモジュールであり、検波、信号圧縮、ゲイン調整、フィルタ処理、等の信号処理を行う。
【００２９】
ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１８は、座標変換機能及び補間処理機能等を有するモジュールであり、信号処理部１６から出力された受信フレーム列に基づいて、組織表示フレーム列を形成する。個々の組織表示フレームのデータはＢモード断層画像のデータである。組織表示フレーム列は、表示処理部２８を介してモニタ等の表示部３０に表示される。これにより、リアルタイムでＢモード断層画像が動画像として表示される。以下の説明において、「組織表示フレーム」を単に「フレーム」と称し、「組織表示フレーム列」を単に「フレーム列」と称することとする。
【００３０】
メモリ２０は、ＤＳＣ１８によって形成されたＢモード断層画像データを記憶する記憶部である。このメモリ２０を利用して特定時点の画像を表示したり、一定期間内の動画像を表示したりすることができる。なお、メモリ２０には、信号処理部１６から出力された受信フレーム列が記憶されてもよい。
【００３１】
トラッキング部２２は、移動方位演算部２４と移動先演算部２６とを含み、関心部位の運動を追跡する機能を備えている。トラッキング部２２の処理結果は、関心部位の運動情報を表すものである。その運動情報は、必要に応じて、表示処理部２８や制御部３２に出力される。例えば、関心部位の動きを画像として表示する場合には、表示処理部２８がその画像を形成する。
【００３２】
移動方位演算部２４は、２つのフレーム間においてマッチング処理を実行することにより、関心部位の移動方位（移動方向）を演算する。具体的には、移動方位演算部２４は、第１の方位演算用フレームに対して、関心部位を含む第１サイズを有する基準エリアとして方位演算用基準テンプレート（第１テンプレート）を設定する。そして、移動方位演算部２４は、第２の方位演算用フレームにおいて方位演算用基準テンプレートに適合する参照エリア（方位演算用参照テンプレート）を特定することにより、関心部位の移動方位を演算する。この移動方位は、移動先演算部２６による演算において利用される。例えば、最良のマッチング結果が得られた参照エリアが特定される。もちろん、演算の簡易化等の目的から、必ずしもマッチング結果が最良ではないが、良好なマッチング結果が得られた参照エリアが特定されてもよい。
【００３３】
移動先演算部２６は、２つのフレーム間においてマッチング処理を実行することにより、関心部位の移動先（移動先の座標）を演算する。具体的には、移動先演算部２６は、第１の移動先演算用フレームに対して、関心部位を含み第１サイズよりも小さな第２サイズを有する基準エリアとして移動先演算用基準テンプレート（第２テンプレート）を設定する。そして、移動先演算部２６は、関心部位の移動方位に基づく探索条件に従って、第２の移動先演算用フレームにおいて移動先演算用基準テンプレートに適合する参照エリア（移動先演算用参照テンプレート）を特定することにより、関心部位の移動先を演算する。この移動先の座標が、関心部位の運動情報の一例に相当する。例えば、最良のマッチング結果が得られた参照エリアが特定される。もちろん、演算の簡易化等の目的から、必ずしもマッチング結果が最良ではないが、良好なマッチング結果が得られた参照エリアが特定されてもよい。
【００３４】
以下の説明において、移動方位演算部２４による演算処理を「移動方位演算処理」と称し、移動先演算部２６による演算処理を「移動先演算処理」と称することとする。これらの処理については、図２以降の各図を参照して詳しく説明する。
【００３５】
表示処理部２８は、Ｂモード断層画像等の画像に対して、必要なグラフィックデータをオーバーレイ処理し、これによって表示画像を形成する。表示画像のデータは表示部３０に出力され、表示モードに従った表示態様で１又は複数の画像が表示される。
【００３６】
表示部３０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスによって構成されている。表示部３０は、複数の表示デバイスによって構成されていてもよい。
【００３７】
制御部３２は、図１に示す各構成の動作を制御する。制御部３２には、入力部３４が接続されている。入力部３４は、一例として、トラックボールやキーボード等の入力デバイスを含む操作パネルによって構成されている。ユーザは入力部３４を使用して、測定条件等を指定することができる。
【００３８】
上述した超音波診断装置においてプローブ１０以外の構成は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源を利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、プローブ１０以外の構成は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるＣＰＵやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、ＣＰＵ等の動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により、プローブ１０以外の構成の全部又は一部が実現されてもよい。当該プログラムは、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、プローブ１０以外の構成は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されてもよい。
【００３９】
次に、移動方位演算部２４及び移動先演算部２６の処理内容について詳しく説明する。
【００４０】
図２には、超音波ビームの送受波によって形成されたフレーム列３６が示されている。フレーム列３６は、時間軸上に並ぶ複数のフレーム（フレーム３６ａ〜３６ｎ）を含む。個々のフレームはＢモード断層画像である。
【００４１】
トラッキング処理はメモリ２０に格納された各フレームに対して行われる処理であり、時系列順で整列したフレーム列における各フレーム間において実行される。リアルタイムで取得されるフレーム列に対してトラッキング処理を適用することも可能である。ユーザが任意の時相を指定することによって、トラッキング処理を開始する最初のフレームである初期フレームを選択することが可能である。初期フレームに対して、ユーザによってトラッキング対象となる関心部位が指定されると、その指定された位置すなわち座標を中心として最初の基準エリア（基準テンプレート）が設定される。１つの関心部位を設定するようにしてもよいし、複数の関心部位を同時に設定できるように構成してもよい。関心部位は、例えば心臓における特定の心壁部位等に設定される。例えば、心筋梗塞が疑われる部位に関心部位を設定すれば、当該部位の時間的な動きをトラッキング処理によって抽出することができ、その処理結果から当該部位の運動状態を評価することが可能である。
【００４２】
初期フレームに基準テンプレートが設定されると、初期フレームの次のフレームである後フレームとの間において、マッチング処理が実行される。そして、そのマッチング処理がフレーム間毎に繰り返し実行されることになる。
【００４３】
図３には、移動方位演算処理の内容が概念図として示されている。図３の（Ａ）には、前フレーム３６ａが示されており、図３の（Ｂ）には、前フレーム３６ａの次のフレームである後フレーム３６ｂが示されている。前フレーム３６ａには方位演算用基準テンプレート３８ａが設定されている。前フレーム３６ａが初期フレームであれば、その方位演算用テンプレート３８ａは、ユーザによって指定された位置Ｐａを基準として設定された最初の基準エリアである。方位演算用基準テンプレート３８ａは一例として矩形の形状を有している。扇状や台形の形状を有する方位演算用基準テンプレート３８ａが用いられてもよい。
【００４４】
移動方位演算処理においては、前フレーム３６ａが第１の方位演算用フレームに相当し、後フレーム３６ｂが第２の方位演算用フレームに相当する。
【００４５】
図３の（Ｂ）に示すように、移動方位演算部２４は、後フレーム３６ｂに対して、方位演算用基準テンプレート３８ａのサイズよりも大きなサイズをもった探索エリア４０を設定する。そして、移動方位演算部２４は、その探索エリア４０内において、位置を順次シフトさせながら、方位演算用参照エリア（方位演算用参照テンプレート３８ｂ）を順次設定する。方位演算用参照テンプレート３８ｂの移動経路は任意に設定できる。例えば、ジグザグスキャンに沿った経路上の各位置において方位演算用参照テンプレート３８ｂが設定されるようにしてもよい。移動方位演算部２４は、各方位演算用参照テンプレート３８ｂと方位演算用基準テンプレート３８ａとの間において画像のマッチング処理を実行する。例えば、相関演算が実行される。これに関する手法としては各種の公知手法を用いることができる。相関値としては、一例として、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、正規化相互相関ＮＣＣ（Normalized Cross-Correlation）、等を用いることができる。もちろん、他の相関値が用いられてもよい。ＳＳＤは、輝度値等の画素値の差の２乗の合計であり、ＳＡＤは、画素値の差の絶対値の合計である。ＳＳＤやＳＡＤの値が小さいほど、方位演算用基準テンプレート３８ａに含まれる画像と方位演算用参照テンプレート３８ｂに含まれる画像とが、似ている画像となる。ＮＣＣの値が１に近いほど、それらの画像が似ている画像となる。
【００４６】
移動方位演算部２４は、各方位演算用参照テンプレート３８ｂと方位演算用基準テンプレート３８ａとの間でマッチング処理を行った結果（例えば相関値）を相互に比較し、方位演算用基準テンプレート３８ａに適合する方位演算用参照テンプレート３８ｂ（適合参照テンプレート）を特定する。例えば、最良のマッチング結果が得られた方位演算用参照テンプレート３８ｂが適合参照テンプレートとして特定される。もちろん、演算の簡易化等の目的から、必ずしも最良のマッチング結果が得られた方位演算用参照テンプレート３８ｂが適合参照テンプレートとして特定されず、マッチング結果が良好となる方位演算用参照テンプレート３８ｂが適合参照テンプレートとして特定されてもよい。その適合参照テンプレートの位置を特定することにより、関心部位の移動方位が求まる。具体的には、方位演算用基準テンプレート３８ａの中心の位置Ｐａと、適合参照テンプレートとしての方位演算用参照テンプレート３８ｂの中心の位置Ｐｂと、を結ぶベクトルが求まり、このベクトルの方位が移動方位Ｘとして求まる。
【００４７】
移動方位演算部２４は、移動方位Ｘに応じた重み係数を示す重み付けテーブルを生成する。重み付けテーブルは、探索エリア４０内における重み係数の２次元分布を示すマップである。例えば、移動方位演算部２４は、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位に応じて、探索エリア４０内の各位置（座標）に重み係数を割り当てる。または、移動方位演算部２４は、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と距離とに応じて、探索エリア４０内の各位置（座標）に重み係数を割り当ててもよい。マッチング処理において、ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、移動方位演算部２４は、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに近い位置や近い方位にある位置ほど、割り当てる重み係数を小さくし、その移動方位Ｘから遠い位置や遠い方位にある位置ほど、割り当てる重み係数を大きくする。一方、マッチング処理において、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、移動方位演算部２４は、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに近い位置や近い方位にある位置ほど、割り当てる重み係数を大きくし、その移動方位Ｘから遠い位置や遠い方位にある位置ほど、割り当てる重み係数を小さくする。移動方位演算部２４は、探索エリア４０内の各位置（座標）に重み係数を割り当て、これにより、重み係数の２次元分布である重み付けテーブルを生成する。この重み付けテーブルは、移動先演算部２６による処理において利用される。
【００４８】
なお、探索エリア４０は矩形の形状を有しているが、もちろん、円形等の他の形状を有していてもよい。
【００４９】
図４には、重み付けテーブルの一例が示されている。重み付けテーブル４２は、探索エリア４０内における重み係数の分布を示すマップであり、一例として、３つのエリア（エリア４４〜４６）に分けられている。エリア４４〜４６は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と距離とに応じて規定されている。エリア４４は移動方位Ｘ上においてある程度の幅をもったエリアである。エリア４４の外側にはエリア４６が設けられており、エリア４６の外側にはエリア４８が設けられている。
【００５０】
ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、移動方位演算部２４は、エリア４４に対して最小の重み係数を割り当て、その外側のエリア４６に対して中間の重み係数を割り当て、その外側のエリア４８に対して最大の重み係数を割り当てる。つまり、移動方位Ｘ上のエリア４４から離れるエリアほど、大きな重み係数が割り当てられる。例えば、重み係数として０．１〜１の範囲の値が用いられる場合、エリア４４に対して０．１〜０．２等の値が重み係数として割り当てられ、エリア４６に対して０．３〜０．６等の値が重み係数として割り当てられ、エリア４８に対して０．７〜１．０等の値が重み係数として割り当てられる。
【００５１】
両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、移動方位演算部２４は、エリア４４に対して最大の重み係数を割り当て、エリア４６に対して中間の重み係数を割り当て、エリア４８に対して最小の重み係数を割り当てる。つまり、移動方位Ｘ上のエリア４４から離れるエリアほど、小さい重み係数が割り当てられる。例えば、エリア４４に対して０．７〜１．０等の値が重み係数として割り当てられ、エリア４６に対して０．３〜０．６等の値が重み係数として割り当てられ、エリア４８に対して０．１〜０．２等の値が割り当てられる。
【００５２】
なお、上記の重み係数の値は一例に過ぎず、もちろん、別の値が重み係数として割り当てられてもよい。また、重み付けテーブル４２は矩形の形状を有しているが、もちろん、円形等の他の形状を有していてもよい。
【００５３】
図５には、重み付けテーブルの別の例が示されている。重み付けテーブル５０は、一例として、４つのエリア（エリア５２〜５８）に分けられている。エリア５２〜５８は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と位置Ｐａからの距離とに応じて規定されている。エリア５２は、移動方位Ｘ上においてある程度の幅をもったエリアであって、位置Ｐａからの距離が相対的に近いエリアである。エリア５２の外側にはエリア５２を囲むようにエリア５４が設けられており、エリア５４の外側にはエリア５４を囲むようにエリア５６が設けられており、エリア５６の外側にはエリア５６を囲むようにエリア５８が設けられている。
【００５４】
ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、エリア５２に対して最小の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど大きな重み係数が割り当てられる。一方、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、エリア５２に対して最大の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど小さな重み係数が割り当てられる。
【００５５】
以上のように、移動方位演算部２４は、マッチング処理によって求められた移動方位Ｘに応じて、探索エリア４０内の各位置（座標）に重み係数を割り当てることにより重み付けテーブルを生成する。別の例として、移動方位演算部２４は、予め生成されたデフォルトの重み付けテーブルを、移動方位Ｘに応じて回転させることにより、実際に使用される重み付けテーブルを生成してもよい。
【００５６】
図６には、その回転処理の内容が概念図として示されている。図６の（Ａ）には、デフォルト重み付けテーブル６０が示されている。このデフォルト重み付けテーブル６０は、移動方位が初期方位（例えば角度が０°）のときのテーブルである。デフォルト重み付けテーブル６０は予め生成されており、そのデータは図示しない記憶部に格納されている。デフォルト重み付けテーブル６０は、一例として、４つのエリア（エリア６２〜６８）に分けられている。エリア６２は最も内側に設けられたエリアである。エリア６２の外側にはエリア６２を覆うようにエリア６４が設けられており、エリア６４の外側にはエリア６４を覆うようにエリア６６が設けられており、エリア６６の外側にはエリア６６を覆うようにエリア６８が設けられている。
【００５７】
ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、エリア６２に対して最小の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど大きな重み係数が割り当てられる。一方、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、エリア６２に対して最大の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど小さな重み係数が割り当てられる。
【００５８】
図６の（Ｂ）には、移動先演算部２６にて実際に使用される重み付けテーブル７０が示されている。移動方位演算部２４は、移動方位Ｘに応じた角度の分、デフォルト重み付けテーブル６０を回転させる。これにより、回転後の重み付けテーブル７０が生成される。移動先演算部２６は、この重み付けテーブル７０を利用して移動先演算処理を実行する。デフォルト重み付けテーブル６０によって規定されるエリアは、マッチング処理に用いられる探索エリア４０よりも広いため、重み付けテーブル７０によって規定されるエリア内に、探索エリア４０が含まれることになる。これにより、探索エリア４０内の各位置に対して重み係数が割り当てられる。
【００５９】
図７には、移動先演算処理の内容が概念図として示されている。図７の（Ａ）には、前フレーム３６ａが示されており、図７の（Ｂ）には、前フレーム３６ａの次のフレームである後フレーム３６ｂが示されている。前フレーム３６ａには移動先演算用基準テンプレート７２ａが設定されている。前フレーム３６ａが初期フレームであれば、その移動先演算用基準テンプレート７２ａは、ユーザによって指定された位置Ｐａを基準にして設定された最初の基準エリアである。移動先演算用基準テンプレート７２ａは一例として矩形の形状を有している。扇状や台形の形状を有する移動先演算用基準テンプレート７２ａが用いられてもよい。移動先演算用基準テンプレート７２ａは、図３に示されている方位演算用基準テンプレート３８ａのサイズよりも小さなサイズをもった基準エリアである。なお、これらのテンプレートの大小関係が維持される条件の下、ユーザによって、これらのテンプレートのサイズが変更できるようにしてもよい。
【００６０】
移動先演算処理においては、前フレーム３６ａが第１の移動先演算用フレームに相当し、後フレーム３６ｂが第２の移動先演算用フレームに相当する。
【００６１】
一例として、方位演算用の２つのフレーム（前フレームと後フレーム）と移動先演算用の２つのフレーム（前フレームと後フレーム）は同じである。つまり、第１の方位演算用フレーム及び第１の移動先演算用フレームとして前フレーム３６ａが用いられ、第２の方位演算用フレーム及び第２の移動先演算用フレームとして後フレーム３６ｂが用いられる。
【００６２】
移動先演算部２６は、後フレーム３６ｂに対して探索エリア４０を設定し、その探索エリア内において、位置を順次シフトさせながら、移動先演算用参照エリア（移動先演算用参照テンプレート７２ｂ）を順次設定する。移動先演算用参照テンプレート７２ｂの移動経路は任意に設定できる。例えば、ジグザグスキャンに沿った経路上の各位置において移動先演算用参照テンプレート７２ｂが設定されるようにしてもよい。移動先演算部２６は、各移動先演算用参照テンプレート７２ｂと移動先演算用基準テンプレート７２ａとの間において画像のマッチング処理を実行する。例えば、相関演算が実行される。相関値としては、一例として、ＳＳＤ、ＳＡＤ、ＮＣＣ等を用いることができる。もちろん、他の相関値が用いられてもよい。マッチング処理によって、各位置における相関値が演算される。そして、移動先演算部２６は、各位置における相関値に、重み付けテーブルに規定されている各位置における重み係数を乗算する。これにより、重み付き相関値が演算される。
【００６３】
例えば、図４に示されている重み付けテーブル４２が用いられるものとする。移動先演算処理において、ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、エリア４４に属する位置の相関値には、最小の重み係数（例えば０．１〜０．２等の値）が乗算される。エリア４６に属する位置の相関値には、中間の重み係数（例えば０．３〜０．６等の値）が乗算される。エリア４８に属する位置の相関値には、最大の重み係数（例えば０．７〜１．０等の値）が乗算される。これにより、各位置の重み付き相関値が演算される。移動方位Ｘ上の位置における相関値ほど、小さな重み係数が乗算されることになる。そして、移動先演算部２６は、各位置の重み付き相関値を相互に比較し、移動先演算用基準テンプレート７２ａに適合する移動先演算用参照テンプレート７２ｂ（適合参照テンプレート）を特定する。例えば、最良のマッチング結果が得られた移動先演算用参照テンプレート７２ｂが適合参照テンプレートとして特定される。もちろん、演算の簡易化等の目的から、必ずしも最良のマッチング結果が得られた移動先演算用参照テンプレート７２ｂが適合参照テンプレートとして特定されず、マッチング結果が良好となる移動先演算用参照テンプレート７２ｂが適合参照テンプレートとして特定されてもよい。例えば、移動先演算部２６は、重み付き相関値が最小となる移動先演算用参照テンプレート７２ｂを適合参照テンプレートとして特定する。その適合参照テンプレートの位置を特定することにより、関心部位の移動先（移動先の座標）が求まる。移動先演算用基準テンプレート７２ａの中心の位置Ｐａと、適合参照テンプレートとしての移動先演算用参照テンプレート７２ｂの中心の位置Ｐｃと、を結ぶベクトルが移動ベクトルとして求まる。
【００６４】
一方、移動先演算処理において、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、エリア４４に属する位置の相関値には最大の重み係数が乗算され、エリア４６に属する位置の相関値には中間の重み係数が乗算され、エリア４８に属する位置の相関値には最小の重み係数が乗算される。これにより、各位置の重み付き相関値が演算される。そして、移動先演算部２６は、各位置の重み付き相関値を相互に比較し、移動先演算用基準テンプレート７２ａに適合する移動先演算用参照テンプレート７２ｂ（適合参照テンプレート）を特定する。例えば、移動先演算部２６は、重み付き相関値が最大となる移動先演算用参照テンプレート７２ｂを適合参照テンプレートとして特定する。これにより、関心部位の移動先（移動先の座標）が求まる。
【００６５】
なお、移動方位演算部２４及び移動先演算部２６によるマッチング処理においては、サブテンプレート法が適用されてもよい。サブテンプレート法においては、テンプレートが複数のサブテンプレート（サブエリア）に分割され、個々のサブテンプレート毎にマッチング処理が実行される。そして、相関値の最大値と最小値が除外され、それら以外の相関値によってエリアの相関値が求められる。
【００６６】
また、マッチング処理として、自己相関処理が適用されてもよいし、相互相間処理が適用されてもよい。自己相関処理においては、前フレーム３６ａが固定の基準フレームとして用いられ、その前フレーム３６ａに設定された基準テンプレートが固定の基準テンプレートとして用いられる。そして、前フレーム３６ａに設定された基準テンプレートとその後の各フレームに設定された参照テンプレートとの間において、マッチング処理が順次実行される。相互相間処理においては、基準テンプレートに適合する参照テンプレートが、次のフレーム間におけるマッチング処理で新たな基準テンプレート（更新後の基準テンプレート）とみなされ、各フレーム間においてマッチング処理が順次実行される。
【００６７】
次に、移動方位演算部２４及び移動先演算部２６の処理内容について具体例を挙げて説明する。
【００６８】
図８には、移動方位演算処理の内容が概念図として示されている。図８の（Ａ）には、前フレームに表されている心壁部位像７４ａが示されており、図８の（Ｂ）には、後フレームに表されている心壁部位像７４ｂが示されている。心壁部位像７４ａは移動前の心壁部位を表す像であり、心壁部位像７４ｂは移動後の心壁部位を表す像である。
【００６９】
図８の（Ａ）に示すように、前フレームに表された心壁部位像７４ａの一部に対して方位演算用基準テンプレート７６ａが設定されている。前フレームが初期フレームであれば、その方位演算用基準テンプレート７６ａは、ユーザによって指定された位置Ｐａを基準として設定された最初の基準エリアである。
【００７０】
後フレームには図示しない探索エリアが設定され、図８の（Ｂ）に示すように、その探索エリア内において位置を順次シフトさせながら、方位演算用参照テンプレート７６ｂが順次設定される。そして、各方位演算用参照テンプレート７６ｂと方位演算用基準テンプレート７６ａとの間において画像のマッチング処理が実行され、方位演算用基準テンプレート７６ａに適合する方位演算用参照テンプレート７６ｂ（適合参照テンプレート）が特定される。例えば、最良のマッチング結果が得られた方位演算用参照テンプレート７６ｂが適合参照テンプレートとして特定される。方位演算用基準テンプレート７６ａの中心の位置Ｐａと、適合参照テンプレートとしての方位演算用参照テンプレート７６ｂの中心の位置Ｐｂと、を結ぶベクトルが求まり、このベクトルの方位が移動方位Ｘとして求まる。そして、移動方位Ｘに応じた重み係数を示す重み付けテーブルが生成される。
【００７１】
図９には、移動先演算処理の内容が概念図として示されている。図９の（Ａ）には、前フレームに表されている心壁部位像７４ａが示されており、図９の（Ｂ）には、後フレームに表されている心壁部位像７４ｂが示されている。移動先演算処理の対象となる前フレーム及び後フレームは、移動方位演算処理の対象となる前フレーム及び後フレームと同じフレームである。
【００７２】
図９の（Ａ）に示すように、前フレームに表された心壁部位像７４ａの一部に対して移動先演算用基準テンプレート７８ａが設定されている。前フレームが初期フレームであれば、その移動先演算用基準テンプレート７８ａは、ユーザによって指定された位置Ｐａを基準として設定された最初の基準エリアである。移動先演算用基準テンプレート７８ａは、方位演算用基準テンプレート７６ａのサイズよりも小さなサイズをもった基準エリアである。後フレームには図示しない探索エリアが設定され、図９の（Ｂ）に示すように、その探索エリア内において位置を順次シフトさせながら、移動先演算用参照テンプレート７８ｂが順次設定される。
【００７３】
また、図９の（Ａ）及び（Ｂ）には、参照エリアに適用される重み付けテーブル８０が示されている。この重み付けテーブル８０は、図８に示す移動方位演算処理によって求められたテーブルであり、一例として、３つのエリア（エリア８２〜８６）に分けられている。エリア８２〜８６は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と距離とに応じて規定されている。エリア８２は移動方位Ｘ上においてある程度の幅をもったエリアである。エリア８４の外側にはエリア８４が設けられており、エリア８４の外側にはエリア８４を囲むようにエリア８６が設けられている。位置Ｐａを起点として、移動方位Ｘの反対の方位における領域にも、エリア８６が設定されて重み係数が割り当てられている。
【００７４】
ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、エリア８２に対して最小の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど大きな重み係数が割り当てられる。例えば、エリア８２に対して０．１〜０．２等の値が重み係数として割り当てられ、エリア８４に対して０．３〜０．６等の値が重み係数として割り当てられ、エリア８６に対して０．７〜１．０等の値が重み係数として割り当てられる。
【００７５】
一方、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、エリア８２に対して最大の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど小さな重み係数が割り当てられる。例えば、エリア８２に対し０．７〜１．０等の値が重み係数として割り当てられ、エリア８４に対して０．３〜０．６等の値が重み係数として割り当てられ、エリア８６に対して０．７〜１．０等の値が重み係数として割り当てられる。
【００７６】
各移動先演算用参照テンプレート７８ｂと移動先演算用基準テンプレート７８ａとの間でマッチング処理が実行され、各位置における相関値が演算される。そして、各位置における相関値に、重み付けテーブル８０に規定されている各位置における重み係数が乗算される。これにより、重み付き相関値が演算される。
【００７７】
そして、各位置における重み付き相関値が相互に比較され、例えば最良のマッチング結果が得られた移動先演算用参照テンプレート７８ｂ（適合参照点テンプレート）が特定される。ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、重み付き相関値が最小となる移動先演算用参照テンプレート７８ｂが、適合参照テンプレートとして特定される。この場合、ＳＳＤやＳＡＤの値が０とならないように、例えば、値をオフセットする。一例として、ＳＳＤやＳＡＤの値に１を加え、これに対して重み係数を乗算することにより、重み付き相関値を演算する。両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、重み付き相関値が最大となる移動先演算用参照テンプレート７８ｂが、適合参照テンプレートとして特定される。この適合参照テンプレートの位置を特定することにより、関心部位の移動先の位置Ｐｃが求まる。
【００７８】
以上のように、第１実施形態では、マッチング処理において、大きなテンプレートと小さなテンプレートが併用される。つまり、大きなテンプレートを用いたマッチング処理が実行され、これにより関心部位の移動方位が演算される。次に、その移動方位に基づく重み付けテーブルに従って、小さなテンプレートを用いたマッチング処理が実行される。これにより、関心部位の移動先の座標が演算される。大きなテンプレートを用いることにより、関心部位の移動方位の特定精度を向上させることが可能となり、小さなテンプレートを用いることにより、関心部位の動きに対する追従性を向上させることが可能となる。以下、この理由について詳しく説明する。
【００７９】
大きなテンプレートが用いられる場合、小さなテンプレートが用いられる場合と比べて、マッチング処理の対象エリアが広くなり、テンプレートに広範囲の画像が含まれることになる。その広範囲の画像に対してマッチング処理が適用されるので、小さなテンプレートが用いられる場合と比べて、マッチングの精度が向上する。つまり、テンプレートに含まれる組織の移動方位を精度良く特定することが可能となる。一方で、大きなテンプレートが用いられる場合、関心部位に対するトラッキングの追従性が必ずしも良好になるとは限らない。つまり、テンプレートのサイズが大きくなるほど、テンプレート内に含まれる関心部位以外の周辺組織（例えば動いていない組織）の割合が大きくなる。そのため、その周辺組織に対するマッチング処理に起因して、関心部位の真の移動先よりも手前の位置にてマッチング結果が良好となり、その手前の位置が関心部位の移動先として特定される場合がある。図８の（Ｂ）に示す例で説明すると、位置Ｐｂが、位置Ｐａの移動先つまり関心部位の移動先として特定されることになる。位置Ｐａは移動前の心壁部位像７４ａ上の位置であるが、トラッキング処理によって、移動後の心壁部位像７４ｂ上の位置が移動先として特定されず、その位置よりも位置Ｐａ側（手前側）の位置Ｐｂが移動先として特定されてしまうことになる。このように、大きなテンプレートを用いたマッチング処理によると、移動方位の特定精度が良好となるが、トラッキングの追従性は必ずしも良いとは限らない。
【００８０】
小さなテンプレートが用いられる場合、大きなテンプレートが用いられる場合と比べて、マッチング処理の対象エリアが狭くなる。それ故、関心部位以外の周辺組織によるマッチング処理への影響が、大きなテンプレートと比べて小さくなり、トラッキングの追従性が向上する。一方で、関心部位以外の組織であってもマッチング結果が良好となり、真の移動方位とは異なる方位が関心部位の移動方位として特定されてしまうことがある。このように、小さなテンプレートを用いたマッチング処理によると、トラッキングの追従性が良好となるが、移動方位の特定精度は必ずしも良いとは限らない。
【００８１】
第１実施形態では、移動方位の特定精度が良好な大きなテンプレートを利用して第１マッチング処理を行うことにより、関心部位の移動方位を精度良く特定することが可能となる。そして、追従性が良好な小さなテンプレートを利用して第２マッチング処理を行うことにより、トラッキングの追従性を向上させることが可能となる。この第２マッチング処理において、精度良く特定された移動方位に基づく重み付けテーブルを利用することにより、その移動方位に存在する位置に対するマッチング結果が良好となり、その移動方位上の位置が関心部位の移動先として特定される。このような処理を行うことにより、関心部位の移動方位を正確に特定し、その移動方位上にある移動先を正確に特定することが可能となる。つまり、組織の動きに追従した高精度のトラッキングが可能となる。
【００８２】
（変形例）
次に、変形例について説明する。上記の第１実施形態においては、移動方位演算用の前フレームと移動先演算用の前フレームは同じフレームであり、移動方位演算用の後フレームと移動先演算用の後フレームは同じフレームである。変形例では、移動方位演算用の２つのフレーム（前フレームと後フレーム）を両端とするフレーム列に、移動先演算用の２つのフレーム（前フレームと後フレーム）が属している。そして、移動方位演算用の２つのフレームによって演算された移動方位が、各フレーム間における移動先演算において用いられる。以下、図１０を参照して、変形例について詳しく説明する。
【００８３】
図１０には、超音波ビームの送受波によって形成されたフレーム列８８，９０が示されている。フレーム列８８，９０は、時間軸上に並ぶ複数のフレーム（フレーム８８ａ〜８８ｎ，９０ａ〜９０ｎ）を含む。個々のフレームはＢモード断層画像である。
【００８４】
フレーム列８８中のフレーム８８ａは例えば心臓の拡張末期に得られたフレームであり、フレーム８８ｎは心臓の収縮末期に得られたフレームである。同様に、フレーム列９０中のフレーム９０ａは収縮末期に得られたフレームであり、フレーム９０ｎは拡張末期に得られたフレームである。拡張末期と収縮末期は、例えば、心電波形（ＥＣＧ波形）やＢモード断層画像の輝度変化に基づいて特定することが可能である。例えば、超音波ビームの送受波とともに被検体のＥＣＧ波形が取得され、そのＥＣＧ波形が制御部３２に入力される。制御部３２は、そのＥＣＧ波形から拡張末期と収縮末期を特定し、それらの時相に関する情報をトラッキング部２２に出力する。
【００８５】
変形例では、拡張末期に得られたフレームと収縮末期に得られたフレームが、方位演算用フレームとして用いられる。図１０に示す例では、フレーム列８８に属するフレーム８８ａ，８８ｎが、フレーム列８８用の方位演算用フレームとして用いられ、フレーム列９０に属するフレーム９０ａ，９０ｎが、フレーム列９０用の方位演算用フレームとして用いられる。
【００８６】
フレーム列８８に属するフレーム８８ａ〜８８ｎに対する移動先演算処理においては、フレーム８８ａ，８８ｎから演算された移動方位つまりその移動方位に応じた重み付けテーブルが用いられる。フレーム列９０に属するフレーム９０ａ〜９０ｎに対する移動先演算処理においては、フレーム９０ａ，９０ｎから演算された移動方位つまりその移動方位に応じた重み付けテーブルが用いられる。
【００８７】
以下、変形例に係る処理を具体的に説明する。移動方位演算部２４は、例えば、拡張末期に得られたフレーム８８ａを前フレームとして扱い、収縮末期に得られたフレーム８８ｎを後フレームとして扱う。もちろん、移動方位演算部２４は、収縮末期に得られたフレーム８８ｎを前フレームとして扱い、拡張末期に得られたフレーム８８ａを後フレームとして扱ってもよい。移動方位演算部２４は、上述した第１実施形態と同様に、大きなテンプレートを用いてマッチング処理を実行することにより関心部位の移動方位を演算し、その移動方位に応じた重み付けテーブルを生成する。この重み付けテーブルは、フレーム列８８に属するフレームに対して適用される。
【００８８】
次に、移動先演算部２６は、フレーム８８ａを前フレームとして扱い、次のフレーム８８ｂを後フレームとして扱う。そして、移動先演算部２６は、上述した第１実施形態と同様に、小さなテンプレートを用いてマッチング処理を実行することにより各位置における相関値を演算し、各位置における相関値に、上記の重み付けテーブルに規定されている各位置における重み係数を乗算する。これにより、各位置における重み付き相関値が演算され、その重み付け相関値に基づいて、フレーム８８ｂにおける移動先の座標が特定される。移動先演算部２６は、フレーム８８ｃ以降のフレームについても同様にマッチング処理を実行することにより、各フレームにおける関心部位の移動先の座標を特定する。
【００８９】
自己相関処理が適用される場合、移動先演算部２６は、フレーム８８ａを前フレームとして扱い、フレーム８８ｃ〜８８ｎをそれぞれ後フレームとして扱う。そして、移動先演算部２６は、フレーム８８ａ，８８ｎから得られた重み付けテーブルを用いて、フレーム８８ｃ〜８８ｎのそれぞれについて重み付け相関値を演算し、各フレームにおける移動先の座標を特定する。これにより、フレーム列８８における関心部位の運動の軌跡が演算される。
【００９０】
相互相関処理が適用される場合、移動先演算部２６は、フレーム８８ｂを前フレームとして扱い、フレーム８８ｃを後フレームとして扱う。そして、フレーム８８ａ，８８ｂの間においてマッチング結果が最良となった参照テンプレートが新たな基準テンプレートとしてみなされ、フレーム８８ｂ，８８ｃの間においてマッチング処理が実行される。このとき、フレーム８８ａ，８８ｎから得られた重み付けテーブルが用いられる。以降についても同様であり、各フレーム間においてマッチング処理が順次実行され、これにより、フレーム列８８における関心部位の運動の軌跡が演算される。
【００９１】
同様に、フレーム列９０についても、フレーム９０ａ，９０ｎから得られた重み付けテーブルが用いられて関心部位の移動先の座標が特定される。これにより、フレーム列９０における関心部位の運動の軌跡が演算される。
【００９２】
以上のように、同一のフレーム列に対して共通の重み付けテーブルを用いて移動先演算処理を実行することにより、簡易な演算処理が実現される。
【００９３】
［第２実施形態］
次に、図１１から図１３を参照して、第２実施形態について説明する。上記の第１実施形態及び変形例では、移動方位に応じた重み付けテーブルが生成される。第２実施形態では、移動方位演算部２４は、移動方位に応じて、後フレームにおいて移動先演算処理の対象となるエリアを限定するためのテーブル、つまり、後フレームにおいて探索エリアを限定するためのテーブル（探索エリア限定テーブル）を生成する。なお、第２実施形態に係る超音波診断装置の構成は、図１に示されている第１実施形態に係る超音波診断装置と同じ構成である。以下、第２実施形態について詳しく説明する。
【００９４】
図１１には、探索エリア限定テーブルの一例が示されている。探索エリア限定テーブル９２は、後フレームに設定された探索エリア４０を限定するためのマップであり、一例として、２つのエリア（エリア９４，９６）に分けられている。エリア９４，９６は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と距離とに応じて規定されている。エリア９４は移動方位Ｘ上においてある程度の幅をもったエリアであり、後フレームに設定された探索エリア４０内において、移動先演算処理の対象となるエリアである。エリア９６はエリア９４の外側に設けられたエリアであり、移動先演算処理の対象とならないエリアである。例えば、移動先演算処理の対象となるエリア９４には、処理対象のエリアであることを示すフラグとしての値（例えば「１」）が割り当てられ、その処理対象とならないエリア９６には、処理対象ではないことを示すフラグとしての値（例えば「０」）が割り当てられる。移動先演算部２６は、そのフラグを参照することにより、後フレームにおいて探索エリアを限定する。
【００９５】
移動先演算部２６は、後フレームに設定された探索エリア４０内において、探索エリア限定テーブル９２に規定されているエリア９４を処理対象エリアとして設定し、そのエリア９４内において、位置を順次シフトさせながら、移動先演算用参照テンプレートを順次設定する。そして、移動先演算部２６は、前フレームに設定された移動先演算用基準テンプレートと各移動先演算用参照テンプレートとの間において画像のマッチング処理を実行し、移動先演算用基準テンプレートに適合する移動先演算用参照テンプレート（適合参照テンプレート）を特定する。その適合参照テンプレートの位置を特定することにより、関心部位の移動先が求まる。図１１に示す例では、探索エリア４０内のエリア９６は処理対象エリアではないため、そのエリア９６に対して移動先演算処理は適用されない。
【００９６】
図１２には、探索エリア限定テーブルの別の例が示されている。探索エリア限定テーブル９８は、一例として、２つのエリア（エリア１００，１０２）に分けられている。エリア１００，１０２は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と位置Ｐａからの距離とに応じて規定されている。エリア１００は、移動方位Ｘ上においてある程度の幅をもったエリアであって、位置Ｐａからの距離が相対的に近いエリアである。エリア１００は、後フレームに設定された探索エリア４０内において、移動先演算処理の対象となるエリアである。エリア１０２はエリア１００の外側においてエリア１００を囲むように設定されたエリアであり、移動先演算処理の対象とならないエリアである。図１１に示す例と同様に、後フレームに設定された探索エリア４０内において、エリア１００が処理対象エリアとして設定され、そのエリア１００内において、移動先演算用参照テンプレートが順次設定され、マッチング処理が実行される。これにより、関心部位の移動先が求まる。図１２に示す例では、探索エリア４０内のエリア１０２は処理対象エリアではないため、そのエリア１０２に対して移動先演算処理は適用されない。
【００９７】
上記の第２実施形態によると、第１実施形態と同様に、大きなテンプレートを用いてマッチング処理が実行される。これにより、関心部位の移動方位の特定精度を向上させることが可能となる。また、その移動方位に基づいて探索エリアが限定され、その限定された探索エリア内において小さなテンプレートを用いてマッチング処理が実行される。これにより、トラッキングの追従性を向上させ、その移動方位上にある関心部位の移動先を正確に特定することが可能となる。
【００９８】
図６に示す例と同様に、移動方位演算部２４は、移動方位に応じた角度の分、デフォルト探索エリア限定テーブルを回転させることにより、移動先演算部２６にて使用される探索エリア限定テーブルを生成してもよい。デフォルト探索エリア限定テーブルは、移動方位が初期方位のときのテーブルであり、移動先演算処理の対象となるエリアとその対象とならないエリアとが規定されているテーブルである。デフォルト探索エリア限定テーブルのデータは、図示しない記憶部に格納されている。
【００９９】
また、第１実施形態に係る変形例と同様に、移動方位演算部２４は、拡張末期に得られたフレーム８８ａと収縮末期に得られたフレーム８８ｂとに基づいて移動方位を演算し、その移動方位に基づいて、フレーム列８８に共通して適用される探索エリア限定テーブルを生成してもよい。この場合、移動先演算部２６は、共通の探索エリア限定テーブルをフレーム列８８に適用することにより、各フレームにおける関心部位の移動先を演算する。
【０１００】
また、上述した第１及び第２実施形態を組み合わせてもよい。つまり、重み付けテーブルと探索エリア限定テーブルとを組み合わせた複合テーブルが用いられてもよい。図１３には、その複合テーブルの一例が示されている。複合テーブル１０４は、移動方位演算部２４によって生成されたテーブルである。複合テーブル１０４は、一例として、４つのエリア（エリア１０６〜１１２）に分けられている。エリア１０６〜１１２は、例えば、位置Ｐａを起点とした移動方位Ｘに対する方位と位置Ｐａからの距離とに応じて規定されている。エリア１０６は、移動方位Ｘ上においてある程度幅をもったエリアであって、位置Ｐａからの距離が相対的に近いエリアである。エリア１０６の外側にはエリア１０６を囲むようにエリア１０８が設けられており、エリア１０８の外側にはエリア１０８を囲むようにエリア１１０が設けられており、エリア１１０の外側にはエリア１１０を囲むようにエリア１１２が設けられている。エリア１０６〜１１０は、後フレームに設定された探索エリア４０内において、移動先演算処理の対象となるエリアであり、エリア１１２は、移動先演算処理の対象とならないエリアである。
【０１０１】
エリア１０６〜１１０には、第１実施形態に係る重み付けテーブルと同様に、重み係数が割り当てられている。ＳＳＤやＳＡＤ等のように、両画像が似ているほど値が小さくなる相関値が用いられる場合、エリア１０６に対して最小の重み係数が割り当てられ、外側のエリア１０８，１１０ほど大きな重み係数が割り当てられる。一方、両画像が似ているほど値が大きくなる相関値が用いられる場合、エリア１０６に対して最大の重み係数が割り当てられ、外側のエリアほど小さな重み係数が割り当てられる。
【０１０２】
移動先演算部２６は、後フレームに設定された探索エリア４０内において、エリア１０６〜１１０を処理対象エリアとして設定し、エリア１０６〜１１０内において、移動先演算用参照テンプレートを順次設定する。そして、移動先演算部２６は、前フレームに設定された移動先演算用基準テンプレートと各移動先演算用参照テンプレートとの間において画像のマッチング処理を実行することにより、エリア１０６〜１１０内の各位置における相関値を演算する。移動先演算部２６は、エリア１０６〜１１０内の各位置における相関値に、対応するエリアに割り当てられている重み係数を乗算することにより、重み付き相関値を演算する。移動先演算部２６は、各位置における重み付き相関値を相互に比較し、その比較結果に基づいて、移動先演算用参照テンプレート（適合参照テンプレート）を特定する。その適合参照テンプレートの位置を特定することにより、関心部位の移動先が求まる。探索エリア４０内のエリア１１２は処理対象エリアではないため、そのエリア１１２に対して移動先演算処理は適用されない。
【０１０３】
なお、第１及び第２実施形態において、フレームは、血流画像や組織運動画像等のドプラ画像であってもよい。この場合、信号処理部１６において、超音波ビームの送受波によって得られた受信信号に対して、直交検波、自己相関演算、速度演算等が実行され、ＤＳＣ１８においてドプラ画像が形成される。例えば、２次元カラー血流画像や組織運動画像等が、ドプラ画像として形成される。そのドプラ画像のデータは、メモリ２０に格納され、また、表示処理部２８へ送られる。トラッキング部２２は、上記の第１及び第２実施形態と同様に、ドプラ画像に対してトラッキング処理を適用する。例えば、トラッキング部２２は、メモリ２０に格納された各フレーム（ドプラ画像）に対してトラッキング処理を適用してもよいし、リアルタイムで取得されるフレーム列（ドプラ画像列）に対してトラッキング処理を適用してもよい。ドプラ画像を対象とした場合も、Ｂモード断層画像と同様に、関心部位の移動方位の特定精度を向上させるとともに、関心部位の動きに対する追従性を向上させることが可能となる。
【０１０４】
上記の第１及び第２実施形態では、マッチング処理の対象となるフレーム列は、ＤＳＣ１８による処理によって形成された組織表示フレーム列であるが、ＤＳＣ１８による処理の前における受信フレーム列が、マッチング処理の対象となってもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  プローブ、１２  送信部、１４  受信部、１６  信号処理部、１８  ＤＳＣ、２０  メモリ、２２  トラッキング部、２４  移動方位演算部、２６  移動先演算部、２８  表示処理部、３０  表示部、３２  制御部、３４  入力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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