(57)【要約】【課題】対象領域の周りの周辺領域に存在する「ぬけ」等の非連続部分をつなげるためには、ユーザが細かな設定を行う必要があった。【解決手段】対象画像中において、対象領域内に設定された基準点（Ｓ２６）から外側周囲へ向かって、順次各画素の評価値を決定する（Ｓ２８，Ｓ３０）。評価値の決定においては、注目した画素の近傍に存在する複数の第１参照画素についての画素値と、この注目画素の近傍に存在する複数の第２参照画素について既に決定された評価値とに基づいて行う（Ｓ３０）。そして、領域整形手段によって、決定された各画素の評価値に基づいた穴埋め整形を行い、対象領域の外形を画定する（Ｓ３２）。【選択図】          図２
2004287603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域及びその周囲にある周辺領域を含む対象画像に対して画像処理を行う画像処理装置において、
前記対象画像上において、前記対象領域内に設定された基準点から外側周囲へ各画素を注目画素としつつ評価値決定処理を逐次的に進行させる評価値決定手段と、
前記評価値決定手段によって決定された各画素の評価値に基づいて、前記対象画像上において前記対象領域の外形を穴埋め整形して閉領域を構成する領域整形手段と、
を含み、
前記各注目画素ごとの評価値決定処理では、前記注目画素の近傍に存在する複数の第１参照画素についての画素値と、前記注目画素の近傍に存在する複数の第２参照画素について既に決定された評価値と、が参照され、それらに基づいて前記注目画素の評価値が決定されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記複数の第１参照画素には、少なくとも、前記注目画素よりも進行方向前方側に存在する前方側画素群が含まれ、
前記評価値決定処理では、前記注目画素の正面前方及び前記注目画素の斜め前方の画素に存在する周辺領域が考慮されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記複数の第２参照画素には、少なくとも、前記注目画素よりも進行方向後方側に存在する後方側画素群が含まれ、
前記評価値決定処理に当たって、前記注目画素の真後ろ後方及び斜め後方で過去になされた評価結果が累積的に反映されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記評価値は、前記第１参照画素を参照することによる周辺領域の直接的影響度と、前記第２参照画素を参照することによる周辺領域の累積的影響度とに基づく複数のランクの中から与えられ、
前記領域整形手段は、影響度の最も強いランクの評価値を与えられた画素について、画素値を置換して穴埋め整形を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像処理装置において、
前記評価値決定処理が前記複数の第２参照画素の評価値を参照する際は、第２参照画素の位置及びランクに基づいて、前記注目画素へ与えるランクを考慮することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像処理装置において、
原画像を２値化処理して前記対象画像を生成する２値化処理手段を含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像処理装置において、
前記原画像は、生体に送信した超音波のエコーにより形成された超音波画像であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像処理装置において、
前記超音波画像には、前記対象領域としての腔領域と、前記周辺領域としての実質領域と、を含み、
前記２値化手段は、前記超音波画像を２値化処理して前記腔領域と前記実質領域とを区別することを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像処理装置において、
前記腔領域は心臓の左室であり、前記実質領域は心臓の心筋であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記基準点をユーザ設定するための手段を含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記対象画像の画素値パターンに基づいて、または、前記対象画像が一連の時系列データを有する場合に既に画像処理した結果に基づいて、前記基準点を自動的に決定する手段を含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記基準点から放射状に複数の探索ラインが設定され、
前記各探索ライン上において前記基準点側から等距離に存在する円環状の画素列を処理単位として、前記円環状の画素列の半径を順次拡大させながら、前記評価値決定処理が展開されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像処理装置において、
前記円環状の画素列の中に前記対象領域に属する画素が含まれているか否かを判定する手段と、
この前記円環状の画素列の中に前記対象領域に属する画素が含まれていない場合に、前記評価値決定処理を終了させる手段と、
を含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１４】
請求項１記載の画像処理装置において、
対象画像上に特定の領域を設定する特定領域設定手段を備え、
この特定の領域に対してのみ、評価値決定手段あるいは領域整形手段による画像処理が行われることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置、特に、対象画像において閉領域を求める装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像処理の分野では、対象画像から閉領域を画定する操作がしばしば用いられる。特に医療関係の画像処理分野では、診断上の要請により、診断画像から正確な領域抽出を行う画像処理技術が様々に開発され、実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超音波画像処理装置によって求めた心臓の断層画像から、左室の内部領域を抽出する手段が開示されている。ここでは、画像を空間的に圧縮して２値化処理し、それを段階的に伸長する過程で平滑化処理することで、近接した非連続部分（ぬけ）を補間している。
【０００４】
また、特許文献２には、やはり、超音波診断装置において臓器壁のぬけをつなげる連結処理が開示されている。ここでは、基準点を中心とする放射状のサンプリング軸を設定し、この軸に沿った座標系において不連続部分をつなげる処理を行っている。
【０００５】
なお、超音波診断装置およびその３次元画像処理に関する技術が、特許文献３に開示されており、また、医療機器等によって得られた３次元画像の処理についての技術が特許文献４に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１０３４４２号公報
【特許文献２】
特開平８−２９９３３４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２９５６９１号公報
【特許文献４】
特開平１１−９５９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の画像処理装置は、周辺領域に大きなぬけがある場合にも、確実に対象領域の外縁を画定し、閉領域を定める画像処理の実現を目的とするものである。また、本発明の別の目的は、心臓部の超音波診断の断面画像において、左室などの対象領域を、ユーザが容易に抽出可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、対象領域及びその周囲にある周辺領域を含む対象画像に対して画像処理を行う画像処理装置において、前記対象画像上において、前記対象領域内に設定された基準点から外側周囲へ各画素を注目画素としつつ評価値決定処理を逐次的に進行させる評価値決定手段と、前記評価値決定手段によって決定された各画素の評価値に基づいて、前記対象画像上において前記対象領域の外形を穴埋め整形して閉領域を構成する領域整形手段と、を含み、前記各注目画素ごとの評価値決定処理では、前記注目画素の近傍に存在する複数の第１参照画素についての画素値と、前記注目画素の近傍に存在する複数の第２参照画素について既に決定された評価値と、が参照され、それらに基づいて前記注目画素の評価値が決定されることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、基準点から外側に向かって順々に画素の評価を行う。評価は、注目画素に評価値を与えることで行い、この評価値は注目画素の近傍に存在する周辺領域と、既に評価された画素の評価値とに基づいて与えられる。そして、この評価値に基づいて対象領域の整形が行われるのである。したがって、評価値は過去の評価の履歴を反映しており、注目画素の近傍よりも広い範囲に存在する周辺領域の影響を間接的に受けることになる。
【００１０】
また、本発明の画像処理装置においては、前記複数の第１参照画素には、少なくとも、前記注目画素よりも進行方向前方側に存在する前方側画素群が含まれていてもよく、前記評価値決定処理では、前記注目画素の正面前方及び前記注目画素の斜め前方の画素に存在する周辺領域が考慮されてもよい。すなわち、周辺領域の存在は、注目画素の進行方向前方の比較的幅広い範囲について調べられ、周辺領域の影響が進行方向に対して横方向にも広がることになる。
【００１１】
また、本発明の画像処理装置においては、前記複数の第２参照画素には、少なくとも、前記注目画素よりも進行方向後方側に存在する後方側画素群が含まれていてもよく、前記評価値決定処理に当たって、前記注目画素の真後ろ後方及び斜め後方で過去になされた評価結果が累積的に反映されてもよい。この処理により、過去に行った評価結果の影響が、外側へ進むにつれて進行方向に対して横方向に広がっていくので、大きなぬけを確実に穴埋めすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の画像処理装置において、前記評価値は、前記第１参照画素を参照することによる周辺領域の直接的影響度と、前記第２参照画素を参照することによる周辺領域の累積的影響度とに基づく複数のランクの中から与えられることができ、前記領域整形手段は、影響度の最も強いランクの評価値を与えられた画素について、画素値を置換して穴埋め整形を行うことが可能である。このように、ランクは、周辺領域から直接的あるいは間接的に受けた影響の大きさを表している。影響の大きさを細かく評価する場合には、ランクの数を多数設ければよい。
【００１３】
また、本発明の画像処理装置において、前記評価値決定処理が前記複数の第２参照画素の評価値を参照する際は、第２参照画素の位置及びランクに基づいて、前記注目画素へ与えるランクを考慮することができる。
【００１４】
また、本発明の画像処理装置は、原画像を２値化処理して前記対象画像を生成する２値化処理手段を含んでいてもよい。また、本発明の画像処理装置においては、前記原画像は、生体に送信した超音波のエコーにより形成された超音波画像であってもよい。また、本発明の画像処理装置において、前記超音波画像には、前記対象領域としての腔領域と、前記周辺領域としての実質領域と、を含むことが可能であり、前記２値化手段は、前記超音波画像を２値化処理して前記腔領域と前記実質領域とを区別するものであってもよい。また、本発明の画像処理装置においては、前記腔領域は心臓の左室であり、前記実質領域は心臓の心筋であってもよい。
【００１５】
超音波画像の解析においては、臓器の位置や大きさを判定することが要求される。特に、心臓部の診断においては、その腔領域、特に左室の大きさを求めることは重要である。本発明の画像処理装置は、このような領域を抽出する上で威力を発揮する。
【００１６】
また、本発明の画像処理装置においては、前記基準点をユーザ設定するための手段を含んでいてもよい。また、本発明の画像処理装置においては、前記対象画像の画素値パターンに基づいて、または、前記対象画像が一連の時系列データを有する場合に既に画像処理した結果に基づいて、前記基準点を自動的に決定する手段を含んでもよい。
【００１７】
また、本発明の画像処理装置においては、前記基準点から放射状に複数の探索ラインが設定されてもよく、この場合には、前記各探索ライン上において前記基準点側から等距離に存在する円環状の画素列を処理単位として、前記円環状の画素列の半径を順次拡大させながら、前記評価値決定処理が展開されることが可能である。
【００１８】
また、本発明の画像処理装置においては、前記円環状の画素列の中に前記対象領域に属する画素が含まれているか否かを判定する手段と、この前記円環状の画素列の中に前記対象領域に属する画素が含まれていない場合に、前記評価値決定処理を終了させる手段と、を含んでいてもよい。
【００１９】
また、本発明の画像処理装置においては、対象画像上に特定の領域を設定する特定領域設定手段を備えることができ、この場合に、この特定の領域に対してのみ、評価値決定手段あるいは領域整形手段による画像処理が行われることが可能である。なお、特定の領域を、その補集合の領域を指定することで設定することも可能である。この補集合の領域は、画像処理が行われない領域であると言うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を用いて説明する。
【００２１】
［構成の概略］
図１は、本実施の形態に係る画像処理装置の構成概略図である。超音波診断部２０は、人体に送った超音波のエコーを受信し、超音波画像を生成する。例えば心臓付近の診断によって、その構造や機能の診断が行われることは周知の通りである。超音波画像は、演算部２２に送られる。この演算部２２は、画像処理の中核を担う部位であり、アプリケーションソフトウエアの指示内容に従い一般の情報処理を行う他、特定の演算処理を行う２値化部２４、基準点設定部２６、探索順序決定部２８、評価値決定部３０、領域整形部３２を含んでいる。この演算部２２は、全てソフトウエア的に実現されていても、一部にハードウエア的に実現された構成があってもよい。
【００２２】
２値化部２４は、原画像としての超音波画像を２値化して、画像処理の対象画像としての２値画像を作成する。２値化を行う所定閾値は、抽出したい領域である対象領域とその周辺に存在する周辺領域とを隔てるように決められる。例えば、左室の診断において、左室の腔領域を抽出したい場合、左室内部と壁部が離されるように２値化処理を行う。この閾値は、あらかじめ経験的、統計的に設定することもできるし、エコー強度の頻度分布などに従って、両者に対する分布の間の値を採用することも出来る。
【００２３】
基準点設定部２６は、対象画像の対象領域内に、領域整形のための基準点を設定するものである。この設定は、ユーザが２値画像の表示にしたがって入力した情報に基づいてもよいし、ユーザが超音波画像に対し選択した点を２値画像に対応させて行ってもよい。また、原画像あるいは２値画像をもとに、自動的に２次元画像上の基準点を決定することも可能である。例えば、処理する２値画像を、過去の典型的な２値画像とパターンマッチングさせて両者を対応づけ、過去の２値画像の例に基づいて基準点を定めてもよい。また、画像処理を一連の時系列データに対して行う場合には、一旦決めた基準点の位置や、直前の処理において整形した対象領域の中心位置を、新しい画像の基準点設定に用いることが可能である。なお、基準点は、必ずしも１点あるいは、１画素である必要はなく、連続した一定範囲の領域であってもよい。
【００２４】
探索順序決定部２８は、基準点に基づいて、画素を探索する順序を定める。探索は、基準点を中心として、基準点から外側に進行する。このため、基準点を中心に、半径が一定値で増加する複数の同心円を設定し、順次外側の同心円上の画素群を処理していくことになる。同心円半径の増加量は特に限定されないが、漏れのないようにすることが必要であり、正方格子に画素が配置されている場合には、この格子軸方向に隣合う画素の中心距離と同じかそれ以下とする必要がある。また、同心円上にある画素群を探索するために、基準点から放射状に複数の探索ラインを設定する。そして、探索にあたっては、各同心円について探索ラインを順次変更しながら、同心円上かつ探索ライン上にある画素を見つけることで、画素を調べる順序が決められる。順序は各画素の評価を行うのに先立って決めてもよいし、評価と並行して決めてもよい。なお、基準点が連続する一定範囲の領域を含む場合には、領域内の適当な１点をもって、ここに述べた探索順序を定めてもよいし、この領域の外形を順次等間隔に拡げていくことで同心円の設定に代えることもできる。
【００２５】
評価値決定部３０は、２値画像において、探索順序決定部２８が定めた順序に従って、次々に各画素に注目し（注目している画素を注目画素と呼ぶ）、この注目画素に評価値を与えていく。評価値は、周辺領域の影響度に応じた複数のランクの中から与えられるものである。どのように影響度を評価し、それに基づいてどのような評価値を与えるかには任意性があるので、ここでは、基本的な概念を説明し、後で具体例を示すことにする。
【００２６】
ランクは、周辺領域の影響度を表すものであり、最終的に穴埋め整形されて周辺領域と同一視されるランクから、周辺領域の影響が全くあるいはほとんどないとみなされるランクまで多段階に定義される。また、注目画素に対する周辺領域の影響度は、二つの観点から評価される。一つは、周辺領域との位置関係である。この目的のため、第１参照画素として注目画素の近傍に存在する複数の画素を選び、この画素中の周辺領域の配置を評価する。また、もう一つは、注目画素の周囲の画素がもつ周辺領域の影響の程度である。そこで、注目画素の近傍において、複数の第２参照画素を定め、第２参照画素の既に評価がなされた評価値を評価する。これにより、第２参照画素に含まれていた周辺領域の影響が、この注目画素に累積的に伝わるようになる。なお、第１参照画素や第２参照画素を定める際の近傍は、様々に定義することができるし、両者は別の定義を用いてもよい。定義の例としては、注目画素から一定の距離にある画素をもって近傍とする方法や、注目画素と適当な格子位置関係（例えば注目画素を中心とする３×３や５×５の小格子からなるウインドウを定め、このウインドウにおける位置関係）にある画素をもって近傍とする方法が挙げられる。また、第１参照画素や第２参照画素に含まれる複数の画素に対し、さらに、注目画素に対する距離、あるいは、基準点から注目画素へ向かう直線に対する方向を考慮して評価値の決定を行ってもよい。
【００２７】
領域整形部３２は、評価値決定部３０が与えた評価値に基づいて、閉領域を画定する。すなわち、穴埋め整形されるランクの評価値をもつ画素の画素値を変更することで、抽出される対象領域の外形が定められる。
【００２８】
演算部２２は、この他に、例えば抽出した対象領域の面積演算や体積演算を行うことも可能である。そして、この演算部２２には、演算に必要なデータを記憶する記憶部３４、ディスプレイ等に画像を表示する表示部３６、キーボードやマウス等からなるデータ入力のための入力部３８が接続されている。表示部３６は、２値画像から抽出した関心領域あるいはその境界を、原画像に重ねて表示することが可能であり、また、これらの時系列データを動画として表示することも可能である。さらに、この原画像および関心領域を周囲の箇所のデータとあわせて３次元表示することもできる。入力部３８からは、原画像あるいは２値画像上で基準点の位置を指定して入力することが可能である。
【００２９】
ここでの説明においては、演算部２２は、超音波診断部２０が出力する超音波画像に基づいて画像処理を行うものとした。しかし、この演算部２２は、超音波診断部２０における演算部を兼ねていてもよい。すなわち、演算部２２の中に、エコーデータを直交直線座標系で定義される画素に変換して原画像を得るＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）部があってもよい。この場合には、演算部２２だけでなく、記憶部３４、表示部３６、入力部３８までもが、超音波診断部２０と共に超音波診断装置を形成している構成も可能である。
【００３０】
［処理の流れ］
次に、図２のフローチャートを用いて、画像処理過程の概略を説明する。超音波診断部２０において原画像が生成され（Ｓ２０）、演算部２２に入力される。演算部２２においては、まず、２値化部２４がこの原画像を２値化して画像処理の対象画像としての２値画像を作成する。この２値画像には、空間スケールの小さなノイズが含まれる場合があり、空間フィルタを施してこれを除去する（Ｓ２４）。リアルタイムで処理しない場合には、時系列データに対して高周波の振動を取り除く時間フィルタを施すことも可能である。次に、基準点設定部２６によって基準点が設定され（Ｓ２６）、この基準点に基づいて探索順序決定部２８が探索順序を決定する（Ｓ２８）。評価値の決定は、評価値決定部３０がこの探索順序に従って各画素を探索することにより行われる（Ｓ３０）。続いて、領域整形部３２が評価値に基づいて穴埋め整形を行い、抽出したい領域を画定する（Ｓ３２）。抽出された領域に対しては、演算部２２によって面積演算や体積演算などが行われ（Ｓ３４）、また、原画像に重ねられるなどして表示部３６に表示される（Ｓ３６）。
【００３１】
ここで、ステップＳ３０において評価値決定部３０が行う評価値決定について、その具体的なルールの例を図３，図４を参照して説明する。ここでは、評価値は、４つのランクのいずれかが与えられるものとし、それぞれを評価値０、評価値１、評価値２、評価値１０と呼ぶことにする。評価値０は周辺領域の影響度が最も強く、最終的に領域整形部３２によって穴埋め処理される。評価値１は次に影響度が強く、評価値２がこれに続く。そして、評価値１０は、周辺領域の影響を全く受けない状態を表している。
【００３２】
各注目画素に対しては、評価値決定部３０は、その注目画素を中心とする３×３あるいは５×５の画素からなるウインドウを設定する。ウインドウの設定は、探索順序決定部２８が定める探索ライン方向と同心円の弧方向を２軸として行われる。そして、図３に示す評価値０から１０までの条件に従って、各注目画素に対し、評価値が与えられる。なお、探索順序決定部２８が設定する同心円や探索ラインの間隔によっては、同一の画素が２回以上評価される場合がある。この場合には重複して評価を行わない方法もあるが、ここでは毎回評価を行うこととし、その際には、過去において与えられた評価値よりも値の低い評価値（すなわち影響度が強い評価値である）への変更のみを行うものとする。
【００３３】
図４は、基準点Ｒから延びる探索ラインＬ上において、注目画素ｘ３が選ばれた際に、３×３のウインドウ及び５×５のウインドウが設定された様子を示している。そして、注目画素ｘ３よりも基準点Ｒ寄りにある画素ｖ１−ｖ５，ｗ１−ｗ５の評価がなされたものとする。なお、画素の評価は内側から外側へと順次行われていくことから、このウインドウにおいては探索ラインＬの矢印方向を進行方向前方とし、反対方向を後方と呼ぶことにする。また、画素値１は対象領域のもつ画素値（輝度値）、画素値０は周辺領域のもつ画素値（輝度値）であるとする。
【００３４】
図３に示したルールに従えば、第１参照画素は、画素ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｘ２，ｘ４，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｚ３である。また、第２参照画素は、画素ｗ２，ｗ３，ｗ４である。
【００３５】
評価値０の条件は、第１参照画素のうち、「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｗ３の画素値が０の場合、または、第２参照画素のうち、「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｗ３の評価値が０または１の場合である。
【００３６】
評価値１の条件は、上記評価値０の条件に該当せず、かつ次の二つの条件のうち少なくとも一つを満たすことである。この２条件とは、第１参照画素のうち、「３×３ウインドウ中注目画素以外の画素」である画素ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｘ２，ｘ４，ｙ２，ｙ３，ｙ４の少なくとも１つの画素が画素値０である条件（ｗ３については、評価値０の条件が優先される）と、第２参照画素のうち、「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｗ３の評価値が２である条件である。
【００３７】
評価値２の条件は、評価値０の条件にも評価値１の条件にも該当せず、かつ、次の２条件のうち少なくとも一つを満たすことである。この２条件とは、第１参照画素のうち、「５×５ウインドウ中注目画素の２つ前方の真正面の画素」である画素ｚ３の画素値が０である条件と、第２参照画素のうち、「３×３ウインドウ中注目画素の斜め後ろの画素」である画素ｗ２，ｗ４の少なくとも一つの評価値が１である条件である。
【００３８】
評価値１０の条件は、評価値０の条件、評価値１の条件、評価値２の条件のいずれにも該当しないことである。
【００３９】
図５のフローチャートは、このルールに従って、図２のステップＳ３０を行う手順を示している。まず、探索順序決定部２８が定める順序に従って、注目画素が選択される（Ｓ４０）。そして、この注目画素が画素値０であるか否かを調べる（Ｓ４２）。画素値０である場合には、この画素が属す同心円上の画素全てが画素値０をもつか否かを調べ（Ｓ４４）、該当する場合には終了する。終了にあたっては、領域整形部３２による操作を考慮して、この同心円よりも外側にある画素値１の画素に評価値０を与える。なお、ある同心円の評価を終えた時点で、その同心円が通る画素が全て画素値０または評価値０の場合にも同様に処理を終了する。一方、該当しない場合には、順序に従って新しい注目画素を選ぶ（Ｓ４０）。ステップＳ４２において、画素値が０でない場合には、評価値０の条件が判定される（Ｓ４６）。そして、この条件を満たす場合には評価値０が与えられ（Ｓ４８）、満たさない場合には評価値１の条件が判定される（Ｓ５０）。評価値１の条件の判定においては、既に、評価値０でないことがわかっているので、他の２条件に該当するかどうかを判定すればよい。そして評価値１の条件を満たした場合には、評価値１を付与し（Ｓ５２）、条件を満たさない場合には、続いて評価値２の条件が判定される（Ｓ５４）。この評価値２の条件を満たす場合には評価値２が与えられ（Ｓ５６）、満たさない場合には評価値１０が与えられる（Ｓ５８）。ステップＳ４８，Ｓ５２，Ｓ５６，Ｓ５８において評価値が与えられた場合には、次の注目画素が選択される（Ｓ４０）。このときに、全ての画素を評価し終わっていれば当然に終了する。
【００４０】
［具体例］
次に画像処理の具体例を、図６から図１９の一連の説明図を用いて示す。図６は、心臓部の診断データを基に生成された（Ｓ２０）原画像から、２値画像を作成（Ｓ２２）し、さらにノイズ除去を行って得た対象画像である。原画像と２値画像は、ともに２０（横）×２７（縦）の格子上に正方形のピクセルが配置されたデータである。原画像は、各画素において多段階（例えば２５６段階）で表現される輝度値（画素値）のデータからなる。そして、２値化は、原画像に表示される心臓の内部と壁部が２値で分離されるよう輝度を閾値として実施され、さらに反転処理を行っている。ただし、反転処理は以下の処理においては本質的問題ではない。ノイズ除去としては、一定のスケール以下のパターンを取り除くために、周囲と画素値が異なる孤立した１画素または２画素を取り除くといった空間フィルタを作用させているが、もちろん他のフィルタを用いてもよい。
【００４１】
このようにして作成された図６は、画素値が１（白色）の対象領域４０と、画素値が０の周辺領域４４とからなる。このうち、対象領域４０部分は、左室５０と左房５２を主として表している。両者は別々の部屋を構成しているが、両者を隔てる僧帽弁５４がエコーで捉えられていないために一体化して表示されている。また、左室５０の左側の壁部（ぬけ５６と呼ぶ）は、筋腺維の方向が超音波の伝播方向にほぼ平行でエコーが弱いことに起因している。また、図の左上と左下に、心臓内部とは無関係な画素値１の領域５８，５９がある。以下では、対象領域のうちの左室５０の領域を抽出する場合について説明する。
【００４２】
図７では、まず、左室５０内に基準点Ｒが設定されている（Ｓ２６）。そして、探索順序の決定ステップＳ２８のために、探索順序決定部２８が同心円Ａ，Ｂ，Ｃ，．．．Ｉ（実際にはもっと外側の同心円も考える）を設定し、また、探索ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，．．．，Ｌ２０，．．．，Ｌ３０，．．．で表した探索ラインを１度毎に設定している（ただし図７においては、その一部のみしか記していない）。探索は、まず、一番内側の同心円Ａが通過する画素に対して行われる。この同心円の中の探索は、まず探索ラインＬ１が通過する画素に対して行われ、次に探索ラインＬ２が通過するラインに対して行われ、というように各探索ラインが通過する画素に対して順次時計回りに実施される。複数の探索ラインが通過する画素については、設定されるウインドウが同じとなる場合には計算する必要はない。しかし、設定されるウインドウが異なる場合には、再度処理する方が等方性の観点からは望ましい。もちろん、演算速度を考えて、重複処理を行わないという選択肢もある。
【００４３】
ここで、第１参照画素および第２参照画素を選ぶためのウインドウの設定方法を、探索ラインＬ２０上の画素ｄ３を注目画素とした場合と、探索ラインＬ３０上の画素ｂ３’を注目画素とした場合を例に挙げて説明する。注目画素ｄ３については、この画素と同じ同心円Ｄが通過し、かつ、この画素の両隣に位置する画素をそれぞれ画素ｄ２と画素ｄ４とする。また、探索ラインＬ２０上にあり、一つ内側の同心円Ｃが通過する画素を画素ｃ３とし、同じく同心円Ｃが通過する両隣（同心円の通過順をもって両隣を定める）の画素を画素ｃ２，ｃ４とする。同様にして、注目画素ｄ３よりも一つ外側の同心円Ｅ上で画素ｅ２，ｅ３，ｅ４が選ばれ、二つ外側の同心円において画素ｆ３が選ばれる。こうして選ばれた画素ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｄ２，ｄ４，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｆ３は第１参照画素を構成し、画素ｃ２，ｃ３，ｃ４は第２参照画素を構成する。これらの画素を用いた評価値決定に関するルールは、図４を用いた説明と同様にして行えばよい。
【００４４】
注目画素ｂ３’については、探索ラインＬ３０に対する画素配置の対称性がないため、ウインドウの形状も対称性がなくなる。しかし、ウインドウを設定する基準は注目画素ｄ３に対する場合と同じである。すなわち、注目画素ｂ３’と同じ同心円Ｂに含まれ、かつ、その両隣に位置する画素ｂ２’，ｂ４’を選ぶことができる。また、ひとつ内側の同心円Ａが通過する画素のうち、探索ラインＬ３０上が通過する画素であって、基準点からみて最後に通過する（最も注目画素ｂ３’に近い）画素ａ３’を選び、さらにその両隣の画素ａ２’とａ４’を選ぶ。同様にして、ひとつ外側の同心円Ｃが通過する画素のうち、探索ラインＬ３０が通過する画素であって、基準点からみて最初に通過する（最も注目画素ｂ３’に近い）画素を画素ｃ３’とし、その両隣の画素ｃ２’，ｃ４’を選ぶ。また、同心円Ｄが通過する画素の中から画素ｄ３’を選ぶ手順も同様である。
【００４５】
図８は、基準点Ｒを含む画素に評価値１０を与え、さらに同心円Ａが通過する８個の画素に対し、評価値決定のステップＳ３０を実行して与えた評価値を示している。基準点Ｒを注目画素として評価値を与える場合には、それ以前に評価値を与えられている画素がないので、第２参照画素を参照する必要はない。したがって、第１参照画素だけを評価すればよいが、基準点Ｒについては方向性が定まらず、評価値０の条件に用いられる「３×３ウインドウ中、注目画素の真後ろの画素」が定まらない。そこで、この場合には、等方性を考慮して、あらゆる方向に対してこの条件を適用すべきである。この結果、同心円Ａが通過する少なくとも１つの画素に画素値０の画素があれば、評価値０が与えられることになる。ただし、基準点Ｒの評価値が０であると、基準点Ｒを含む全ての画素が抽出されなくなるので、このような画素を基準点Ｒとして選ぶべきではない。また、同様にして評価値２の条件は、同心円Ｂが通過する少なくとも１つの画素に画素値０があれば、基準点Ｒに評価値２を与えるという条件であると捉えることができる。ただし、この場合、画定される閉領域は同心円Ａが通過する画素でしかなく、やはり画像処理を行う意味がない。結局のところ、基準点は、同心円Ａ，Ｂが画素値０の画素を含まないように選ぶべきであると言える。
【００４６】
同心円Ａ上の画素を注目画素として評価値決定ステップＳ３０を実行する場合には、３×３のウインドウのうち、後方側（基準点側）のウインドウが基準点Ｒに縮退してしまうことに注意する必要があるが、それをのぞけば、条件の評価自体において問題となることはない。図８に示した例においては、いずれの画素も第１参照画素に画素値０の画素を含まず、また、第２参照画素としての基準点Ｒは評価値１０を有するので、同心円Ａ上の画素は全て評価値１０が与えられる。
【００４７】
図９は、同心円Ｂが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示している。この場合にも、同心円Ｂ上の各注目画素に対し、周辺領域は第１参照画素に含まれない。また、第２参照画素の評価値は全て１０であるため、同心円Ｂが通過する全ての画素には評価値１０が与えられる。
【００４８】
図１０は、同心円Ｃが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示している。ここでは、基準点の左上にある画素ｃ２’’だけが、評価値２を与えられている。これは、探索ラインＬ６で見れば、注目画素ｃ２’’における「５×５ウインドウ中注目画素の２つ前方の真正面の画素」である画素ｅ３’’が画素値０であるためである。一方、画素ｃ２’’よりも基準点からやや遠い位置にある画素ｃ１’’には評価値１０が与えられている。これは、例えば探索ラインＬ５で見ると、注目画素ｃ１’’にとっての「５×５ウインドウ中注目画素の２つ前方の真正面の画素」は、画素ｅ１’’であり、画素値が１であるために、評価値２の条件を満たさないことによる。
【００４９】
図１１は、同心円Ｄが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示している。ここでは、図１０の説明で述べた画素ｃ１’’の評価値が、評価値１０から評価値２に変わっている。これは、画素ｃ１’’が同心円Ｃだけでなく、同心円Ｄも通過する画素であるため、再度評価値を評価されたことによる。すなわち、画素ｄ１’’にとっては、探索ラインＬ５上でみた「５×５ウインドウ中注目画素の２つ前方の真正面の画素」は画素値０をもつ画素ｆ１’’であるために、評価値２の条件を満たしたことによる。また、画素ｄ２’’には評価値１が与えられている。これは、探索ラインＬ６上でみて、注目画素ｄ２’’の「３×３ウインドウ中注目画素以外の画素」である画素ｅ２’’の画素値が０であるために、評価値１の条件を満たしたことによる。なお、このライン上においては、注目画素ｄ２’’の「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｃ２’’の評価値が２であることによる評価値１の条件も満たしている。
【００５０】
図１２は、同心円Ｅが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示す図である。ここからは、ぬけ５６部分が穴埋めされていく様子をたどる。まず、この図において画素ｅ２は評価値１を与えられている。これは、第１参照画素に含まれる画素ｆ１の画素値が０であることによる。一方、画素ｅ３は評価値１０が与えられている。これは、第１参照画素に周辺領域が含まれず、また第２参照画素は全て評価値１０であることによる。続いて、同心円Ｆが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示す図１３においては、画素ｆ２は評価値０を与えられている。これは、探索ラインＬ１９上でみて、注目画素ｆ２の「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｅ２が評価値１であるため、評価値０の条件を満たしたことによる。また、画素ｆ３には評価値２が与えられている。これは、注目画素ｆ３の「３×３ウインドウ中注目画素の斜め後ろの画素」である画素ｅ２あるいはｅ４が評価値１であるために、評価値２の条件を満たしていることによる（本実施の形態では、画素ｅ２とｅ４の評価値は共に１である）。さらに、次の同心円Ｇが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示す図１４においては、画素ｇ２には評価値０が与えられている。これは、注目画素ｇ２の「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｆ２の評価値が０であることによる。このように、一旦評価値０が与えられると、この探索ラインＬ１９の前方の真正面の画素には評価値０が与えられ続けることになる（図１５，１６参照）。また、画素ｇ３には、評価値１が与えられている。これは、注目画素ｇ３の「３×３ウインドウ中注目画素の真後ろの画素」である画素ｆ３の評価値が２であることによる。さらに、この探索ラインＬ２０上で、同心円Ｈが通過する画素ｈ２には評価値０が与えられている（図１５）。このように、探索ラインＬ２０上においては、画素ｅ２またはｅ４の評価値１の影響を受けた画素ｆ３が評価値２を有したことにより、画素ｆ３よりも前方の真正面の画素である画素ｇ３が評価値１となり、画素ｈ２が評価値０となった。
【００５１】
図１６は、同心円Ｉが通過する全ての画素について評価値を与えた状態を示す図である。ここでは、左房５２において、穴埋め整形の準備が進行している。すなわち、評価値１をもつ画素ｅ３’の影響を受けて、画素ｆ４’が探索ラインＬ２５において評価された際に評価値２を与えられる。そして、画素ｇ４’の評価値１、画素ｈ５’の評価値２、画素ｉ５’の評価値１が順々に与えられている。評価結果のこの累積的な影響はさらに続き、全ての画素の評価値が与えられた状態を示す図１７において、画素ｊ６’の評価値２、画素ｋ６’の評価値１が与えられている。そして、これよりも進行方向前側（外側）の画素には、評価値０が与えられることになる。また、領域５８、５９においては、その基準点寄りの画素が画素値０の画素と接しているために評価値０を与えられるため、その影響が伝播して全画素に評価値０が与えられている。
【００５２】
図１８は、領域整形部３２によって、領域の整形ステップＳ３２が実行された様子を示している。すなわち、評価値０を与えられた画素の画素値が０に置き換えられる穴埋め整形がなされている。これにより、当初の２値画像（図６）に見られた、ぬけ５６の小さな穴と、僧帽弁５４から左房５２へと広がる大きな穴が穴埋めされている。穴埋めされたあとの外形は、周囲の境界を単純に補間したものとは異なり、基準点Ｒから外側に凸状に膨れており、ちょうど左室５０の中において風船を膨張させたときに得られるような領域が抽出されている。なお、どれだけ風船が外側に膨らむかは、評価値決定部３０において、評価値のランクの段階数、第１参照画素および第２参照画素の範囲、および、第１参照画素と第２参照画素の内容と与えるランクとの対応づけ、をどのように定めるかによって様々に制御可能である。
【００５３】
以上に示した一連の処理は、様々に変形することが可能である。例えば、探索順序決定部２８において、探索順序を定める方法を変えることができる。すなわち、同心円に含まれる画素を調べる代わりに、基準点と画素中心の距離を計算し、一定範囲の距離に入る（即ち一定幅をもつ円環に画素中心が含まれる）画素群毎に処理を行っていくようにすることも可能である。この場合には、隣り合う円環同士が一部重複していてもよい。また、同心円上が通る画素、あるいは、円環に含まれる画素に対する処理は、探索ラインによらず、ただ一度だけ処理を行うことも可能である。なお、探索ラインを用いない場合には、ウインドウの設定のために、周囲のウインドウの位置関係（半時計回りにサーチした時に、どのような順番に並ぶか）を別途把握する必要がある。この計算を効率よく行う一つの方法としては、各画素中心の位置ベクトルと、一定の単位ベクトル（例えば図７における探索ラインＬ１の矢印方向の長さ１のベクトル）との内積演算を基にしてなす角θに対するｃｏｓθを求める方法が考えられる。また、一定のベクトルの代わりに各注目画素の位置ベクトルを用いれば、等方性を向上させることができる。
【００５４】
また、計算を効率化するために、明らかに自明な画素について、予め前処理をして評価値を与える方法があり得る。例えば、画素値０の画素が出現する同心円をまず求め、それよりも３つ以上内側の同心円に対しては、第１参照画素や第２参照画素を考慮することなく、評価値１０を与えることができる。あるいは、周辺領域に近づく前の段階においては、同心円に基づいて各注目画素を探索するのではなく、格子の縦横の並び方向に沿って探索を行うといったことも可能である。このようにして角度（と１対１に対応する量）が得られる場合には、第１参照画素や、第２参照画素を定める注目画素の近傍となるウインドウの範囲を常に固定するのではなく、基準点からみて一定角度をなす範囲内で定めるといったように、基準点からの距離依存性を持たせて決めることも容易である。
【００５５】
なお、上に示した例においては、左室５０を抽出したが、左室５０と左房５２の全体を抽出したい場合がある。このような場合には、左房５２の中に別の基準点を定めて、左房５２の範囲を抽出し、左房５２を抽出した結果との和集合をとればよい。このようにすることで、複雑に入り組んだ領域の抽出も可能となる。
【００５６】
また、本実施の形態においては、２値画像に対する処理の例を示したが、３段階以上の画素値（輝度値）からなる画像に対しても、同様に実施可能である。この場合には、評価値決定部３０における評価値授与のルールが複数段階の画素値を考慮しなければならない分だけ複雑化するが、本質的な実施手順は同じである。さらに、本実施の形態においては２次元画像についての例を示したが、３次元画像において領域を抽出する場合にも同様にして処理可能である。すなわち、探索順序決定部２８は３次元的な探索順序を考慮する必要と、評価値決定部３０における第１参照画素と第２参照画素も３次元的に定める必要があるものの、それは本質的な問題ではなく、基本的な手順はここに示した実施の形態と同様である。また、本実施の形態は、超音波診断装置の画像処理だけでなく、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像など、様々な画像処理に適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置を用いることで、周辺領域に大きなぬけがある場合にも、ユーザがあまり介在することなく、しかも、確実に穴埋め整形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の構成を示す概略図である。
【図２】全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】評価値を与える条件を記した図である。
【図４】第１参照画素と第２参照画素の範囲を説明する図である。
【図５】評価値を決定する流れを示すフローチャートである。
【図６】対象画像としての２値画像の例を示す図である。
【図７】探索順序決定部の処理内容を示す図である。
【図８】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図９】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１０】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１１】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１２】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１３】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１４】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１５】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１６】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１７】評価値決定部の処理手順を説明する一連の図の一つである。
【図１８】領域整形部の処理内容を説明する図である。
【符号の説明】
２０  超音波診断部、２２  演算部、２４  ２値化部、２６  基準点設定部、２８  探索順序決定部、３０  評価値決定部、３２  領域整形部、３４  記憶部、３６  表示部、３８  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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【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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