(57)【要約】【課題】簡素な処理で被検体の動きに伴う残像の低減及び被検体の輝度低下を抑制してフレームアベレージングを行うことができる超音波診断装置及びプログラムを提供する。【解決手段】平滑処理部１５は、画像処理部１４によって生成された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得る。そして、表示部１８は、平滑処理部１５によって得られた平滑化画像データに基づいて超音波診断画像の表示を行う。そして、平滑処理部１５は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出する。そして、平滑処理部１５は、検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、輝度情報の平滑化におけるフレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、動体部分以外に対応する部分とは異ならせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する振動子を有する超音波探触子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子から出力された受信信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信した前記受信信号から画像の輝度を示す輝度情報に変換した画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部によって生成された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得る平滑処理部と、
前記平滑処理部によって得られた前記平滑化画像データに基づいて超音波診断画像の表示を行う表示部と、
を備え、
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出し、該検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化における前記フレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、前記動体部分以外に対応する部分とは異ならせることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記平滑処理部は、平滑化の対象である画像データのうちの少なくとも最新のフレームの画像データにおける輝度情報に対して帯域制限フィルタ処理による平滑化を行った後、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記平滑処理部は、前記検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化を行わず、最新のフレームの画像データにおける輝度情報を前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記平滑処理部は、前記検出した動体部分に対応する部分の前記最新のフレームの画像データにおける輝度情報について帯域制限フィルタ処理による平滑化を行い、該平滑化した輝度情報を前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することによって動体部分の検出を行うとともに、前記動体判定値を変更可能としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することにより動体部分の検出を行い、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の静体判定値であるか否かを判定することにより静体部分の検出を行い、該検出した静体部分に対応する部分の輝度情報については、前記フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行い、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が前記動体判定値と前記静体判定値の何れでもないときは、前記フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行うとともに、該平滑化された輝度情報と、前記最新のフレームの画像データにおける輝度情報とでさらに平滑化を行って得た輝度情報を、前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記平滑制御部は、前記動体判定値及び前記静体判定値の少なくとも何れかについて変更可能としたことを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する振動子を有する超音波探触子を有する超音波診断装置に設けられたコンピュータを、
前記受信信号から画像の輝度を示す輝度情報に変換された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得るとともに、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出し、該検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化における前記フレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、前記動体部分以外に対応する部分とは異ならせる平滑処理手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の振動子（トランスデューサ）を配列して備える振動探触子（プローブ）を有し、生体等の被検体に対して超音波の送受信を行い、受信した超音波から得られたデータに基づいて超音波画像データをフレーム毎に生成し、これを画像表示装置に表示する超音波診断装置が知られている。
【０００３】
このような超音波診断装置において、表示画面上に現れるノイズ（ランダムノイズ）を除去するため、超音波画像に対してフレームアベレージングを行うものが知られている（例えば、特許文献１）。これは、特に超音波などの微弱信号を画面上で観察する場合に、余計なアーチファクトを発生させことなくＳ／Ｎ（Signal-Noise ratio）の改善が可能であるため、広く利用されている。
【０００４】
そして、従来から使用されるフレームアベレージングの手法として「単純フレームアベレージング」が知られている。
この手法は、ｎ枚のフレーム画像データを記憶するためのフレームメモリを用意し、このフレームメモリに記憶されたｎ枚のフレーム画像データを単純加算平均することによって平滑化された超音波画像データを得るものである。
具体的には、例えば、３枚のフレーム画像データについて単純フレームアベレージングを行う場合には、図１８に示すような処理を行う。ここで、図１８（ａ）〜（ｃ）は、フレームメモリに記憶された、受信した超音波に基づいて得られた１フレーム毎の画像データをそれぞれ模式的に示したものであり、各画像には動体Ｍが表されている。そして、動体Ｍはフレーム毎に移動しており、その各位置をそれぞれＭ１０、Ｍ２０、Ｍ３０によって示している。また、ここで、背景は輝度０とし、動体Ｍ１０、Ｍ２０、Ｍ３０はそれぞれ輝度２５５とする。そして、以上のように構成された、図１８（ａ）〜（ｃ）に示される３枚のフレーム画像の画像データを加算して平均を取ると、図１８（ｄ）に示すように、動体Ｍ３１及び残像Ｍ１１、Ｍ２１についてそれぞれ輝度８５にて表された画像データが得られる。
この手法によれば、ｎ枚のフレームにおいて発生したランダムノイズが他の画像と全く相関のないものであれば、ｎ枚のフレーム画像の単純加算平均を取った場合、信号成分はｎ倍となり、ノイズ成分は√ｎ倍となるため、Ｓ／Ｎは、
ｎ／√ｎ＝√ｎ
だけ改善することとなる。
【０００５】
しかしながら、このような「単純フレームアベレージング」の手法は、以下のような問題があることが知られている。
【０００６】
すなわち、ｎ枚のフレーム画像データを記憶させるためのメモリが必要であり、コスト高の要因となっている。
また、ｎ枚のフレーム画像データを加算処理する時間が必要であることから、フレームレートの低下の要因となる。これにより、超音波画像の表示タイミングが、ユーザによる振動探触子の手技と一致せず、正確な診断の妨げとなる。
また、ｎ枚のフレーム画像を加算平均することから、観測物体が動いて表示される場合には、図１８（ｄ）に示されるようなｎ個の残像が発生するなど、残像が発生しやすくなる。これらの残像は、診断を行う部位によってはアーチファクトとなるため、正確な診断の妨げとなる。
また、図１８（ｄ）に示すように、観測物体を表示するための輝度が１／ｎになるなど、観測物体の輝度が低下しやすくなる。そのため、コントラストが低下し、画質を低下させるものとなる。
【０００７】
一方、他のフレームアベレージングの手法として、例えば、図１９に示すように、過去１フレームの画像データ（ａ）と最新のフレームの画像データ（ｂ）とを平均加算し、これを表示画像データ（ｃ）とした上で生成された画像データをフレームメモリに記憶し、次のフレームにおいて、フレームメモリに記憶された画像データ（ｃ）と新しいフレームの画像データ（ｄ）とを平均加算し、これを表示画像データ（ｅ）とし、以後、これを繰り返す「リカーシブ（Recursive）型フレームアベレージング」という手法も知られている。
より具体的には、例えば、３枚のフレーム画像データについてフレームアベレージングを行う場合には、図２０に示すような処理を行う。ここで、図２０（ａ）〜（ｃ）は、受信した超音波に基づいて得られた１フレーム毎の画像データをそれぞれ模式的に示したものであり、各画像には動体Ｍが示されている。そして、動体Ｍはフレーム毎に移動しており、その各位置をそれぞれＭ４０、Ｍ５０、Ｍ６０によって示している。また、ここで、背景は輝度０とし、動体Ｍ４０、Ｍ５０、Ｍ６０はそれぞれ輝度２５５とする。先ず、図２０（ａ）に示されるフレーム画像の画像データがフレームメモリに記憶されており、図２０（ｂ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図２０（ａ）と（ｂ）にそれぞれ示されるフレーム画像の画像データを加算平均し、図２０（ｄ）に示すように、動体Ｍ５１、残像Ｍ４１についてそれぞれ輝度１２８にて表された画像データが得られる。そして、図２０（ｃ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図２０（ｃ）と（ｄ）にそれぞれ示されるフレーム画像の画像データを加算平均し、図２０（ｅ）に示すように、動体Ｍ６２については輝度１２８にて表され、残像Ｍ４２、残像Ｍ５２についてはそれぞれ輝度６４にて表された画像データが得られる。
この手法によれば、保持に必要な画像データが１フレーム分で済むため、メモリ量を少なくすることができ、コストの低減が図れる。また、２フレーム分の加算平均処理で済むため、処理時間及び処理負荷が軽減される。また、フレームアベレージングが行われる毎に残像の輝度が減少されるので、残像が目立ちにくくなり、画質の向上が図れるようになる。また、フレームアベレージングが行われるほど、ノイズ低減効果が上述した単純フレームアベレージングよりも大きくなる。
また、図２１に示すように、過去１フレームの画像データよりも最新のフレームの画像データの方に重み付け量を大きくして上述したリカーシブ型フレームアベレージングを行うことにより、残像の輝度を早く低減させることができるようになる。すなわち、図２１（ａ）と（ｂ）とにそれぞれ示されるフレーム画像の重み付け比率を１：３として加算した場合は、図２１（ｄ）に示されるように、動体Ｍ８１の輝度は１９２となり、残像Ｍ７１の輝度は６４となる。そして、図２１（ｄ）と（ｃ）とにそれぞれ示されるフレーム画像の重み付け比率を同様に１：３として加算すると、図２１（ｅ）に示されるように、動体Ｍ９２の輝度は１９２となり、残像Ｍ８２の輝度は４８となり、残像Ｍ７２の輝度は１６となり、残像の輝度の低下量が大きくなる。
【０００８】
しかしながら、このような「リカーシブ型フレームアベレージング」の手法についても、以下のような問題があることが知られている。
【０００９】
すなわち、動体の輝度については、図２０及び図２１に示すように、フレーム画像データの加算の際の重み付け量に応じた分だけ低下してしまい、例えば、図２０に示す例では、各フレームについて重み付け量をそれぞれ１／２とした場合には、動体の輝度は１／２となってしまう。その結果、画質の低下の要因となってしまう。
【００１０】
そこで、このような問題を解決するものとして、フレームアベレージングを行った際の被検体の動きの影響（残像）を除去するために、複数のメモリに記憶されたデータを用いて、被検体の動きを検出し、その検出結果を用いて、被検体の動きに基づく複数のメモリ間のデータの位置ずれを補正するようにした超音波診断装置がある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１３４７７２号公報
【特許文献２】特開２００９−３９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献２に記載の超音波診断装置では、複数のメモリに記憶されたデータに対して相関処理を行って被検体の動きの検出を行っているので、残像の低減及び被検体の輝度低下の抑制が図れるが、処理が複雑であり、処理時間及び処理負荷が大きくなる。
【００１３】
本発明の課題は、簡素な処理で被検体の動きに伴う残像の低減及び被検体の輝度低下を抑制してフレームアベレージングを行うことができる超音波診断装置及び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】
【００１４】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波診断装置において、
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する振動子を有する超音波探触子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子から出力された受信信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信した前記受信信号から画像の輝度を示す輝度情報に変換した画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部によって生成された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得る平滑処理部と、
前記平滑処理部によって得られた前記平滑化画像データに基づいて超音波診断画像の表示を行う表示部と、
を備え、
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出し、該検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化における前記フレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、前記動体部分以外に対応する部分とは異ならせることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記平滑処理部は、平滑化の対象である画像データのうちの少なくとも最新のフレームの画像データにおける輝度情報に対して帯域制限フィルタ処理による平滑化を行った後、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分の判定を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波診断装置において、
前記平滑処理部は、前記検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化を行わず、最新のフレームの画像データにおける輝度情報を前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記平滑処理部は、前記検出した動体部分に対応する部分の前記最新のフレームの画像データにおける輝度情報について帯域制限フィルタ処理による平滑化を行い、該平滑化した輝度情報を前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波診断装置において、
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することによって動体部分の検出を行うとともに、前記動体判定値を変更可能としたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の超音波診断装置において、
前記平滑処理部は、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することにより動体部分の検出を行い、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の静体判定値であるか否かを判定することにより静体部分の検出を行い、該検出した静体部分に対応する部分の輝度情報については、前記フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行い、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が前記動体判定値と前記静体判定値の何れでもないときは、前記フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行うとともに、該平滑化された輝度情報と、前記最新のフレームの画像データにおける輝度情報とでさらに平滑化を行って得た輝度情報を、前記平滑化画像データとして使用することを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記平滑制御部は、前記動体判定値及び前記静体判定値の少なくとも何れかについて変更可能としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する振動子を有する超音波探触子を有する超音波診断装置に設けられたコンピュータを、
前記受信信号から画像の輝度を示す輝度情報に変換された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得るとともに、前記フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出し、該検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、前記輝度情報の平滑化における前記フレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、前記動体部分以外に対応する部分とは異ならせる平滑処理手段として機能させるためのプログラムとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡素な処理で被検体の動きに伴う残像の低減及び被検体の輝度低下を抑制してフレームアベレージングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】平滑処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】単純フレームアベレージングを行った場合に生成される画像データについて説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態によって生成された画像データについて説明する図である。
【図６】最新のフレームにおいて生成された原画像を示す図である。
【図７】単純フレームアベレージングを行った場合に生成される画像を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態によって生成された画像を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態において実行される画像平滑処理について説明する図である。
【図１１】第２の実施の形態において実行される画像平滑処理について説明する図である。
【図１２】第３の実施の形態における平滑処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施の形態において実行される画像平滑処理について説明する図である。
【図１４】第５の実施の形態における平滑処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施の形態におけるフレームアベレージングの手法について説明する図である。
【図１６】第５の実施の形態における動き検出について説明する図である。
【図１７】図１６に示される動体の画像の構成について説明する図である。
【図１８】従来の超音波診断装置にて実施される単純フレームアベレージングについて説明する図である。
【図１９】従来の超音波診断装置にて実施されるリカーシブ型フレームアベレージングについて概念的に説明する図である。
【図２０】従来の超音波診断装置にて実施されるリカーシブ型フレームアベレージングについて説明する図である。
【図２１】従来の超音波診断装置にて実施されるリカーシブ型フレームアベレージングについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信された被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成している。
【００２６】
超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子２ａを備えており、この振動子２ａは、例えば、方位方向（走査方向あるいは上下方向）に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、ｎ個（例えば、１２８個）の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。
【００２７】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、平滑処理部１５と、メモリ部１６と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１７と、表示部１８と、制御部１９とを備えて構成されている。
【００２８】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１９に出力する。なお、操作入力部１１の入力操作によって、後述する閾値の設定や、空間フィルタの切換設定などを行うことができる。
【００２９】
送信部１２は、制御部１９の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、駆動信号の送信タイミングを振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。
【００３０】
受信部１３は、制御部１９の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。
【００３１】
画像生成部１４は、受信部１３からの音線データに対して対数増幅や包絡線検波処理などを実施し、Ｂモード画像データを生成する。Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。このようにして生成されたＢモード画像データは、平滑処理部１５に送信される。
【００３２】
平滑処理部１５は、詳しくは後述するが、画像生成部１４から送信されたＢモード画像データと、前フレームにおいて生成されたフレーム画像データとに基づいて輝度情報のフレームアベレージング（平滑化）を行い、その結果得られた画像データ（平滑化画像データ）をメモリ部１６に送信する。
【００３３】
メモリ部１６は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリによって構成されており、平滑処理部１５から送信されたフレームアベレージング後のＢモード画像データをフレーム単位で記憶する。すなわち、フレーム画像データとして記憶することができる。そして、記憶されたフレーム画像データは、制御部１９の制御に従って、ＤＳＣ１７に送信される。
【００３４】
ＤＳＣ１７は、メモリ部１６より受信したフレーム画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１８に出力する。
【００３５】
表示部１８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置である。表示部１８は、ＤＳＣ１７から出力された画像信号に従って表示画面上に画像の表示を行う。なお、表示装置に代えてプリンタ等の印刷装置等を適用してもよい。
【００３６】
制御部１９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリ等により構成され、超音波診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００３７】
次に、平滑処理部１５の機能的構成について説明する。
平滑処理部１５は、図３に示すように、前フレーム画像メモリ部５０１、水平方向ノイズ除去部５０２，５０４、垂直方向ノイズ除去部５０３，５０５、加算器５０６、絶対値算出部５０７、閾値設定部５０８、比較部５０９、スイッチ部５１０、重み付け部５１１，５１２、加算器５１３、空間フィルタ部５１４、フィルタ切換部５１５及びスイッチ部５１６を備えて構成されている。
【００３８】
前フレーム画像メモリ部５０１は、最新フレームの１つ前のフレームにおいて生成された１フレーム前のフレーム画像データが記憶されている。
【００３９】
平滑処理部１５は、画像生成部１４よりＢモード画像データが送信されると、所定の順序にて画素毎に入力データ（注目画素（Ａ））として入力し、水平方向ノイズ除去部５０２において水平方向のノイズ除去処理を行う。水平方向ノイズ除去部５０２は、水平方向に急峻なノイズの平滑を行うための帯域制限フィルタを掛ける。本実施の形態では、注目画素（Ａ）を中心として、水平方向に1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦ（Low-Pass Filter）を掛けて水平方向におけるノイズの除去を行う。なお、本実施の形態では、近隣の画素とともにフィルタリング処理を行うため、水平方向に少なくとも３線以上のＢモード画像データが平滑処理部１５に入力されたときに水平方向のノイズ除去処理を行うようにしている。
【００４０】
続いて、垂直方向ノイズ除去部５０３は、水平方向のノイズ除去処理が行われた注目画素（Ａ）の画素データに対して垂直方向のノイズ除去処理を行う。垂直方向ノイズ除去部５０３は、垂直方向に急峻なノイズの平滑を行うための帯域制限フィルタを掛ける。本実施の形態では、注目画素（Ａ）を中心として、垂直方向に1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦを掛けて垂直方向におけるノイズの除去を行う。垂直方向ノイズ除去部５０３は、ノイズの除去を行った注目画素（Ａ）の画素データを加算器５０６に出力する。
【００４１】
一方、平滑処理部１５は、前フレーム画像メモリ部５０１からフレーム画像データを所定の順序で１画素ずつ読み出してこれを注目画素（Ｂ）とし、水平方向ノイズ除去部５０４において水平方向のノイズ除去処理を行う。ここで読みだされる注目画素（Ｂ）は、最新のフレームにおける注目画素（Ａ）の位置に対応する位置にある画素となる。例えば、最新のフレームにおける注目画素（Ａ）の位置が（ｘ、ｙ）＝（１，１）であれば、注目画素（Ｂ）の位置は、１フレーム前のフレーム画像データにおける（ｘ、ｙ）＝（１，１）の位置となる。なお、ノイズ除去の処理方法については、上述した水平方向ノイズ除去部５０２と同様なので、説明を省略する。
【００４２】
続いて、垂直方向ノイズ除去部５０５は、水平方向のノイズ除去が行われた注目画素（Ｂ）の画素データに対して垂直方向のノイズ除去処理を行い、加算器５０６に出力する。ノイズ除去の処理方法については、上述した垂直方向ノイズ除去部５０３と同様なので説明を省略する。
【００４３】
そして、加算器５０６は、上述のようにしてノイズの除去が行われた注目画素（Ａ）及び注目画素（Ｂ）の両画素データ間の輝度差分を算出し、絶対値算出部５０７に出力する。
そして、絶対値算出部５０７は、加算器５０６から出力された算出結果の絶対値を求め、その結果を比較部５０９に出力する。
【００４４】
閾値設定部５０８は、予め設定された物体の静動を判断するための静動閾値を比較部５０９に出力する。この閾値設定部５０８において設定される静動閾値は、操作入力部１１による入力に応じて可変することができる。なお、静動閾値を予め複数記憶しておき、例えば、診断部位の選択に応じた静動閾値が読みだされて設定されるようにしてもよい。また、静動閾値を可変しないものとしてもよい。
【００４５】
比較部５０９は、絶対値算出部５０７から出力された輝度差分の絶対値と閾値設定部５０８から出力された静動閾値とを比較し、その比較結果をスイッチ部５１０に出力する。具体的には、比較部５０９における比較結果、輝度差分が静動閾値よりも大きい場合、すなわち、動体判定値である場合には当該注目画素が「動」である旨の信号を、輝度差分が静動閾値以下である場合には「静」である旨の信号を、スイッチ部５１０に出力する。
【００４６】
スイッチ部５１０は、比較部５０９からの信号に応じてスイッチの位置を切り替える。具体的には、スイッチ部５１０は、比較部５０９から「動」である旨の信号を入力したときは、スイッチの位置をMotion（Ｍ）側に切り替え、「静」である旨の信号を入力したときは、スイッチの位置をStatic（Ｓ）側に切り替える。
【００４７】
スイッチ部５１０によってスイッチの位置がStatic（Ｓ）側に切り替えられた場合は、入力された注目画素（Ａ）の画素データの輝度情報と前フレーム画像メモリ５０１に記憶されている注目画素（Ｂ）の画素データの輝度情報とがそれぞれ重み付け部５１１，５１２により重み付けされた後、加算器５１３により加算される。なお、重み付け部５１１，５１２における重み付け量については任意に設定することができるが、重み付け量をそれぞれ均等に配分すると、ノイズが発生した場合の抑圧能力が高いので好ましい。本実施の形態では、注目画素（Ａ）の輝度情報及び注目画素（Ｂ）の輝度情報にそれぞれ０．５の係数が掛けられるように構成されている。
そして、平滑処理部１５は、加算後の輝度情報を示す画素データをメモリ部１６に出力するとともに、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶し、次のフレーム画像のフレームアベレージングを行う際に使用されるようにする。
【００４８】
一方、平滑処理部１５、スイッチ部５１０によってスイッチの位置がMotion（Ｍ）側に切り替えられた場合は、入力された注目画素（Ａ）の画素データについてフレームアベレージングを行うことなく、メモリ部１６に出力し、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶する。メモリ部１６に出力された画素データは、メモリ部１６の所定のフレームバッファに出力画像データとして記憶される。
【００４９】
ここで、入力された注目画素（Ａ）の画素データをそのまま用いた場合にはＳ／Ｎは向上されない。この場合、人間の目には、画像の動き部分に関しては視感度が低下するため、ノイズが表示されていても目立ち難いが、目立つ場合もあり得る。そこで、本実施の形態では、フィルタ切換部５１５にて、スイッチ部５１６におけるスイッチの位置を切り替えることにより、選択的にフィルタリングを行うことが可能となっている。フィルタ切換部５１５は、操作入力部１１などの操作によってスイッチの位置を何れとするかの設定を行うことができ、スイッチ部５１６は、フィルタ切換部５１５の設定内容に応じて、スイッチの位置をFiltering（Ｆ）側と、Through（Ｔ）側との何れかに切り替える。
【００５０】
平滑処理部１５は、スイッチ部５１６によってスイッチの位置がThrough（Ｔ）側に切り替えられた場合は、フィルタリングを行うことなく、注目画素（Ａ）の画素データのメモリ部１６への出力及び前フレーム画像メモリ部５０１への記憶を行う。
一方、平滑処理部１５は、スイッチ部５１６によってスイッチの位置がFiltering（Ｆ）側に切り替えられた場合は、空間フィルタ部５１４において、注目画素（Ａ）の画素データの平滑化を行った後、メモリ部１６への出力及び前フレーム画像メモリ部５０１への記憶を行う。具体的には、空間フィルタ部５１４は、注目画素（Ａ）を中心として、３×３画素の範囲内で画素データにおける輝度情報を平均化する空間フィルタ（ＬＰＦ）を掛ける。その結果、注目画素（Ａ）の輝度情報がその周辺の画素の輝度情報とともに平滑化され、Ｓ／Ｎの向上が図れるようになる。
【００５１】
以上のように構成された第１の実施の形態の超音波診断装置Ｓによれば、フレーム間の注目画素の画素データの輝度差分が所定の閾値を超えたとき、すなわち、輝度差分が所定の動体判定値である場合には、当該注目画素が動体であるとして、フレームアベレージングを行わず、最新のフレームの注目画素の画素データをそのまま使用するか、あるいは、空間フィルタによるフィルタリングを行ったものを使用するので、動体部分の輝度の低下は発生せず、また、残像も生じない。そして、輝度差分を判定することによって動体か否かの判定を行うので、簡素な処理で実施でき、処理時間及び処理負荷の軽減が図れるようになる。一方、輝度差分が所定の動体判定値でない場合は、当該注目画素が静体であるとして、フレームアベレージングを行うことにより、ノイズの除去を効果的に行うことができるようになる。
【００５２】
ここで、図４〜図８を参照しながら、単純フレームアベレージングを行った場合に生成される画像データと、第１の実施の形態によるフレームアベレージングを行った場合に生成される画像データとを対比して説明する。
【００５３】
図４は、３枚のフレーム画像データについて単純フレームアベレージングを行った例である。ここで、図４（ａ）〜（ｃ）は、受信した超音波に基づいて得られた１フレーム毎の画像データをそれぞれ模式的に示したものであり、各画像には動体Ｍと、静体Ｓａが示されている。また、図４（ｂ）に示される、２フレーム目の画像データにおいては、ノイズＮ１，Ｎ２が表れている。ノイズＮ１は、輝度２３０の画像データとして表れ、ノイズＮ２は、輝度５１の画像データとして表れている。そして、動体Ｍはフレーム毎に移動しており、その各位置をそれぞれＭａ〜Ｍｃによって示している。また、ここで、背景は輝度０とし、動体Ｍａ〜Ｍｃ及び静体Ｓａはそれぞれ輝度２５５とする。
【００５４】
先ず、図４（ａ）に示されるフレーム画像の画像データが、例えば、フレームメモリに記憶されており、図４（ｂ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図４（ａ）と（ｂ）にそれぞれ示されるフレーム画像の画像データを加算平均し、図４（ｄ）に示すように、動体Ｍｂ１、残像Ｍａ１についてはそれぞれ輝度１２８にて表され、静体Ｓａは輝度２５５にて表され、ノイズＮ１ａは輝度２４３にて表され、ノイズＮ２ａは輝度２６にて表された画像データが得られる。そして、図４（ｃ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示されるフレーム画像の画像データを加算平均し、図４（ｅ）に示すように、動体Ｍｃ２、残像Ｍａ２、残像Ｍｂ２についてはそれぞれ輝度８５にて表され、静体Ｓａは輝度２５５にて表され、ノイズＮ１ｂは輝度２４７にて表され、ノイズＮ２ｂは輝度１７にて表された画像データが得られる。
【００５５】
このように、単純フレームアベレージングを行った場合は、ノイズは平滑化されるが、動体Ｍの輝度が低下するとともに、残像が発生しているのがわかる。
【００５６】
図５は、３枚のフレーム画像データについて本実施の形態によるフレームアベレージングを行った例である。ここで、図５（ａ）〜（ｃ）に示された画像データは、図４（ａ）〜（ｃ）に示されたものと同様とする。
【００５７】
先ず、図５（ａ）に示されるフレーム画像の画像データが、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶されており、図５（ｂ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図５（ａ）と図５（ｂ）との画像データに基づき、平滑処理部１５において、上述のようにして動き検出が行われる。その結果、動体Ｍａが表示されていた部分と、動体Ｍｂが表示されている部分とにおいて、輝度差分が所定の閾値を超えると判定されるため、当該部分については、フレームアベレージングが行われず、図５（ｂ）に示される画像データがそのまま用いられる。一方、それ以外の部分については、輝度差分が所定の閾値以下であるので、図５（ａ）と（ｂ）にそれぞれ示される動体と判定された部分以外の部分の画像データについて、上述のようにしてフレームアベレージングが行われる。その結果、図５（ｄ）に示すように、動体Ｍｂ４については輝度２５５にて表され、静体Ｓａは輝度２５５にて表され、ノイズＮ１ｃは輝度２４３にて表され、ノイズＮ２ｃは輝度２６にて表された画像データが得られる。そして、図５（ｃ）に示されるフレーム画像データが取得されると、図５（ｄ）と図５（ｃ）との画像データに基づき、同様にして動き検出が行われる。その結果、動体Ｍｂ４が表示されていた部分と、動体Ｍｃが表示されている部分とにおいて、輝度差分が所定の閾値を超えると判定されるため、当該部分については、フレームアベレージングが行われず、図５（ｃ）に示される画像データがそのまま用いられる。一方、それ以外の部分については、輝度差分が所定の閾値以下であるので、図５（ｄ）と（ｃ）にそれぞれ示される動体と判定された部分以外の部分の画像データについて、同様にフレームアベレージングが行われる。その結果、図５（ｅ）に示すように、動体Ｍｃ５については輝度２５５にて表され、静体Ｓａは輝度２５５にて表され、ノイズＮ１ｄは輝度２４９にて表され、ノイズＮ２ｄは輝度１３にて表された画像データが得られる。
【００５８】
このように、本発明の第１の実施の形態によるフレームアベレージングを行った場合には、単純フレームアベレージングを行うよりもノイズ平滑能力が高く、また、動体Ｍの輝度低下や残像が発生しない画質の良い超音波診断画像を得られることがわかる。
【００５９】
次に、実際にシミュレーションして得た画像データに基づいて、単純フレームアベレージングを行った場合に生成される画像データによって表示される画像と、本実施の形態によるフレームアベレージングを行った場合に生成される画像データによって表示される画像とを比較して説明する。
【００６０】
図６は、最新のフレームにおいて得られた画像データによって表示される原画像を示している。なお、動体についてどのように表示されるかについて理解を容易にするため、図中下部に心電図から得られた信号を表している。
【００６１】
図７は、５フレームによる単純フレームアベレージングを行ったときに得られた画像データによって表示される画像を示している。図６及び図７において実線にて囲まれた部分において比較すると、図７に示される画像は、平滑化されてノイズが抑圧されているので、図６に示される原画像と比較して、ざらつきのない、滑らかな画像が得られることがわかる。一方、図７において破線にて囲まれた動体部分では残像が生じており、また、図６に示される画像に比べて輝度が低下していることがわかる。
【００６２】
図８は、本実施の形態によるフレームアベレージングを５フレーム行ったときに得られた画像データによって表示される画像を示している。図８において実線にて囲まれた部分は、本実施の形態において静体として検出されるので、フレームアベレージングが行われてノイズが抑圧され、図６に示される画像と比較すると、単純フレームアベレージングが行われたときと同様に、ざらつきのない、滑らかな画像が得られることがわかる。そして、図８において破線にて囲まれた動体部分では、本実施の形態において動体として検出されるので、残像が生じず、また、図６に示される画像と同じ輝度が得られていることがわかる。
【００６３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態における平滑処理部１５の機能を制御部１９によるソフトウエア処理により実現するものである。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成については符号を同一にし、その説明を省略する。
【００６４】
本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置Ｓは、図９に示すように、第１の実施の形態における平滑処理部１５が設けられていない点を除き、第１の実施の形態のものと同様である。
【００６５】
画像生成部１４は、生成されたＢモード画像データをメモリ部１６に送信し、メモリ部１６は、画像生成部１４から送信されたフレームアベレージング前のＢモード画像データを一時的に保持することとなる。そして、制御部１９は、後述する画像平滑処理を実行してメモリ部１６からフレームアベレージング前のＢモード画像データを読み出し、フレームアベレージングを行った後、メモリ部１６に記憶する。
【００６６】
次に、以上のようにして構成された超音波診断装置Ｓにおいて実行される画像平滑処理について図１０を参照しながら説明する。この画像平滑処理は、画像生成部１４からメモリ部１６に最新のフレームの画像データの入力が開始される毎に実行される処理である。
【００６７】
先ず、制御部１９は、メモリ部１６から、最新のフレームの画像データのうちの予め定められた先頭の画素の画素データを注目画素（Ａ）の画素データとして読み出す（ステップＳ１０１）。
次に、制御部１９は、メモリ部１６における前フレーム画像メモリ領域に記憶された１フレーム前に生成された画像データのうちの注目画素（Ａ）に対応する位置にある画素の画素データを注目画素（Ｂ）の画素データとして読み出す（ステップＳ１０２）。
【００６８】
そして、制御部１９は、注目画素（Ａ）に対して水平方向帯域制限フィルタ処理を行う（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部１９は、メモリ部１６から注目画素（Ａ）を中心とした左右各２画素分の画素データを読み出し、これらの画素データに対して、それぞれ1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦを掛けて水平方向におけるノイズの除去を行う。
【００６９】
そして、制御部１９は、注目画素（Ａ）に対して垂直方向帯域制限フィルタ処理を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部１９は、メモリ部１６から注目画素（Ａ）を中心とした上下各２画素分の画素データを読み出し、これらの画素データに対して、それぞれ1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦを掛けて垂直方向におけるノイズの除去を行う。
【００７０】
次に、制御部１９は、注目画素（Ｂ）に対して水平方向帯域制限フィルタ処理を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部１９は、メモリ部１６の前フレーム画像メモリ領域から注目画素（Ｂ）を中心とした左右各２画素分の画素データを読み出し、これらの画素データに対して、それぞれ1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦを掛けて水平方向におけるノイズの除去を行う。
【００７１】
そして、制御部１９は、注目画素（Ｂ）に対して垂直方向帯域制限フィルタ処理を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部１９は、メモリ部１６の前フレーム画像メモリ領域から注目画素（Ｂ）を中心とした上下各２画素分の画素データを読み出し、これらの画素データに対して、それぞれ1/8：2/8：2/8：2/8：1/8の係数を有するＬＰＦを掛けて垂直方向におけるノイズの除去を行う。
【００７２】
そして、制御部１９は、上述のようにしてフィルタ処理された注目画素（Ａ）の画素データと注目画素（Ｂ）の画素データとの輝度差分を算出する（ステップＳ１０７）。
次に、制御部１９は、算出した輝度差分の絶対値（Ｄ）を求める（ステップＳ１０８）。
【００７３】
次に、制御部１９は、予めＲＡＭに記憶されている閾値（ｔｈ）を読み出す（ステップＳ１０９）。この閾値（ｔｈ）は、第１の実施の形態と同様に、操作入力部１１の入力により適宜変更可能となっている。なお、閾値（ｔｈ）をＲＯＭに記憶しておいてもよい。
【００７４】
そして、制御部１９は、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御部１９は、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ）よりも大きいと判定しないとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「静」であると判定したときは（ステップＳ１１０：Ｎ）、注目画素（Ａ）と注目画素（Ｂ）のフィルタ処理前の各画素データにおける輝度情報の加算平均を算出するフレームアベレージングを行い（ステップＳ１１１）、算出結果得られた輝度情報を示す画素データを出力画像データとしてメモリ部１６の所定のフレームバッファに記憶する（ステップＳ１１２）。なお、第１の実施の形態と同様に、注目画素（Ａ）と注目画素（Ｂ）の各輝度情報の加算平均を算出する際、何れかの注目画素に対して重み付け量を大きくするようにしてもよい。
【００７５】
一方、制御部１９は、ステップＳ１１０において、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ）よりも大きい（動体判定値である）と判定したとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「動」であると判定したときは（ステップＳ１１０：Ｙ）、空間フィルタ処理の実施が選択されているか否かを判定する（ステップＳ１１３）。なお、空間フィルタ処理を実施するか否かについては、操作入力部１１の入力によって予め設定される。
【００７６】
制御部１９は、空間フィルタ処理の実施が選択されていると判定したときは（ステップＳ１１３：Ｙ）、注目画素（Ａ）に対して空間フィルタ処理を行う（ステップＳ１１４）。具体的には、制御部１９は、メモリ部１６から注目画素（Ａ）を中心とした３×３画素の画素データを読み出し、これらの画素データに対して空間フィルタ（ＬＰＦ）を掛けて輝度情報を平均化し、平均化された輝度情報を示す注目画素（Ａ）の画像データを得る。一方、制御部１９は、空間フィルタ処理の実施が選択されていると判定しないときは（ステップＳ１１３：Ｎ）、ステップＳ１１４の処理を行うことなくステップＳ１１５の処理を実行する。
そして、制御部１９は、注目画素（Ａ）の画素データを出力画像データとしてメモリ部１６の所定のフレームバッファに記憶する（ステップＳ１１５）。
【００７７】
次に、制御部１９は、ステップＳ１１１及びステップＳ１１５においてメモリ部１６に記憶した画素データと同一の画素データを、メモリ部１６の前フレーム画像メモリ領域に、１フレーム前の画像データとして記憶する（ステップＳ１１６）。
【００７８】
そして、制御部１９は、１フレームにおける全ての画素について処理が行われたか否かを判定し（ステップＳ１１７）、処理が完了したと判定したときは（ステップＳ１１７：Ｙ）、この処理を終了する。一方、制御部１９は、処理が完了したと判定しないときは（ステップＳ１１７：Ｎ）、注目画素（Ａ）及び注目画素（Ｂ）とする画素の画素データを所定の順序にて移行してメモリ部１６からそれぞれ読み出し（ステップＳ１１８）、ステップＳ１０３の処理に移行する。
【００７９】
以上のような構成とすることによっても、第１の実施の形態と同様の結果が得られるフレームアベレージングを行うことができる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態では、第１の実施の形態における平滑処理部１５の機能構成について変更が加えられたものである。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成については符号を同一にし、その説明を省略する。
【００８１】
本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置Ｓの平滑処理部１５の機能的構成について、図１２を参照しながら、説明する。
【００８２】
第３の実施の形態における平滑処理部１５には、それぞれ設定される閾値が異なる２つの閾値設定部５０８ａ，５０８ｂが設けられ、比較部５０９ａ，５０９ｂにそれぞれ閾値が出力される。なお、閾値設定部５０８ａ，５０８ｂにおいて設定される各静動閾値は、操作入力部１１による入力に応じて可変することができる。また、静動閾値を予め複数記憶しておき、例えば、診断部位の選択に応じた静動閾値が読みだされて設定されるようにしてもよい。また、静動閾値を可変しないものとしてもよい。
そして、平滑処理部１５は、比較部５０９ａ，５０９ｂからの信号を入力し、この信号の入力結果に応じた信号をスイッチ部５１０ａに出力するデータ選択部５１７を備えている。
また、平滑処理部１５は、重み付け部５１８，５１９を備えており、重み付け部５１８は、スイッチ部５１６から出力された画素データを入力し、重み付け部５１９は、加算器５１３から出力された画素データを入力し、それぞれの画素データにおける輝度情報に対して重み付けを行い、加算器５２０に出力する。なお、重み付け部５１８，５１９における重み付け量については任意に設定することができるが、本実施の形態では、それぞれ入力された輝度情報に対して０．５の係数が掛けられるように設定されている。
そして、加算器５２０は、加算後の輝度情報を示す画素データをスイッチ部５１０ａに出力する。
そして、スイッチ部５１０ａは、データ選択部５１７からの信号に応じて、スイッチの位置をMotion（Ｍ）側、Static（Ｓ）側又はMedium（Ｍｄ）側に切り替える。
【００８３】
以上のように構成された平滑処理部１５では、以下のような処理が行われる。
すなわち、比較部５０９ａは、閾値設定部５０８ａから出力される静動閾値（ｔｈ１）と、輝度差分の絶対値とを比較し、その結果、輝度差分が静動閾値（ｔｈ１）よりも小さい場合、すなわち、静体判定値である場合には、当該注目画素が「静」である旨の信号をデータ選択部５１７に出力する。また、比較部５０９ｂは、閾値設定部５０８ｂから出力される静動閾値（ｔｈ２）と、輝度差分の絶対値とを比較し、その結果、輝度差分が静動閾値（ｔｈ２）よりも大きい場合、すなわち、動体判定値である場合には、当該注目画素が「動」である旨の信号をデータ選択部５１７に出力する。また、比較部５０９ａ，５０９ｂは、輝度差分が静動閾値（ｔｈ１）以上であって、静動閾値（ｔｈ２）以下である場合には、当該注目画素が「中間」である旨の信号をデータ選択部５１７に出力する。ここで、当該注目画素が「中間」とは、当該注目画素が「静体」であるか「動体」であるかの判断が困難なものとして示したものである。
【００８４】
データ選択部５１７は、比較部５０９ａ，５０９ｂから「静」である旨の信号が入力されると、スイッチ部５１０ａのスイッチの位置をStatic（Ｓ）側に切り替える信号を出力し、「動」である旨の信号が入力されると、スイッチ部５１０ａのスイッチの位置をMotion（Ｍ）側に切り替える信号を出力する。また、データ選択部５１７は、比較部５０９ａ，５０９ｂから「中間」である旨の信号が入力されると、スイッチ部５１０ａのスイッチの位置をMedium（Ｍｄ）側に切り替える信号を出力する。
【００８５】
スイッチ部５１０ａのスイッチの位置がMedium（Ｍｄ）に切り替えられた場合は、上述のようにして加算器５２０から出力された画素データをメモリ部１６に出力するとともに、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶し、次のフレーム画像のフレームアベレージングを行う際に使用されるようにする。
なお、スイッチ部５１０ａのスイッチの位置がStatic（Ｓ）側及びMotion（Ｍ）側に切り替えられたときにおける平滑処理部１５の動作については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００８６】
以上のように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の結果が得られるフレームアベレージングを行うことができる。また、輝度差分によっては動体か静体か判断が困難な画像については、フレームアベレージングを中間調的に実施されるので、違和感のない超音波画像を表示することが可能となる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本発明の第４の実施の形態では、第３の実施の形態における平滑処理部１５の機能を制御部１９によるソフトウエア処理により実現するものである。なお、第４の実施の形態では、第２の実施の形態における画像平滑処理に相違点がある以外、第２の実施の形態と同様であるため、第４の実施の形態に係る画像平滑処理について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００８８】
第４の実施の形態に係る画像平滑処理について図１３を参照しながら説明する。なお、第４の実施の形態に係る画像平滑処理において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８の処理については、第２の実施の形態における画像平滑処理と同様であるため、図１０にて図示するものとし、その説明を省略する。
【００８９】
先ず、制御部１９は、図１０において図示されるステップＳ１０１〜ステップＳ１０８の処理を実行した後、予めＲＡＭに記憶されている閾値（ｔｈ１・ｔｈ２）を読み出す（ステップＳ１０９ａ）。この閾値（ｔｈ１・ｔｈ２）は、第３の実施の形態と同様に、操作入力部１１の入力により適宜変更可能となっている。なお、閾値（ｔｈ１・ｔｈ２）をＲＯＭに記憶しておいてもよい。
【００９０】
そして、制御部１９は、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ２）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０ａ）。制御部１９は、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ２）よりも大きいと判定しないとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「動」でないと判定したときは（ステップＳ１１０ａ：Ｎ）、ステップＳ１１０ｂの処理に移行し、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ２）よりも大きい（動体判定値である）と判定したとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「動」であると判定したときは（ステップＳ１１０ａ：Ｙ）、ステップＳ１１３の処理に移行する。
制御部１９は、ステップＳ１１０ｂにおいて、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ１）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０ｂ）。制御部１９は、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ１）よりも小さい（静体判定値である）と判定したとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「静」であると判定したときは（ステップＳ１１０ｂ：Ｙ）、ステップＳ１１１の処理に移行し、絶対値（Ｄ）が閾値（ｔｈ１）よりも小さいと判定しないとき、すなわち、当該注目画素（Ａ）が「動」と「静」の何れでもない「中間」であると判定したときは（ステップＳ１１０ｂ：Ｎ）、ステップＳ１１９に移行する。
なお、ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５の処理の内容については、第２の実施の形態の画像平滑処理におけるステップＳ１１１〜ステップＳ１１５の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００９１】
制御部１９は、ステップＳ１１９において、ステップＳ１１１の処理と同じ要領で、注目画素（Ａ）と注目画素（Ｂ）のフィルタ処理前の各画素データにおける輝度情報の加算平均を算出して平滑化データ（Ｃ）を得る（ステップＳ１１９）。
【００９２】
そして、制御部１９は、空間フィルタ処理の実施が選択されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制御部１９は、空間フィルタ処理の実施が選択されていると判定したときは（ステップＳ１２０：Ｙ）、注目画素（Ａ）に対して空間フィルタ処理を行った後（ステップＳ１２１）、ステップＳ１２２の処理に移行する。一方、制御部１９は、空間フィルタ処理の実施が選択されていると判定しないときは（ステップＳ１２０：Ｎ）、ステップＳ１２１の処理を実行することなく、ステップＳ１２２の処理に移行する。なお、ステップＳ１２１において実行される空間フィルタ処理の内容については、ステップＳ１１４と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
そして、制御部１９は、ステップＳ１２２において、注目画素（Ａ）の画素データにおける輝度情報と、ステップＳ１１９において得られた平滑化データ（Ｃ）における輝度情報との加算平均を算出し（ステップＳ１２２）、算出結果得られた輝度情報を示す画素データを出力画像データとしてメモリ部１６の所定のフレームバッファに記憶する（ステップＳ１２３）。なお、ステップＳ１２２において、注目画素（Ａ）と平滑化データ（Ｃ）の各輝度情報の加算平均を算出する際、何れかの輝度情報に対して重み付け量を大きくするようにしてもよい。
【００９４】
そして、制御部１９は、ステップＳ１１２、ステップＳ１１５及びステップＳ１２３においてメモリ部１６に記憶した画素データと同一の画素データを、メモリ部１６の前フレーム画像メモリ領域に、１フレーム前の画像データとして記憶した後（ステップＳ１１６）、ステップＳ１１７及びステップＳ１１８の処理を実行する。なお、ステップＳ１１７及びステップＳ１１８の処理の内容は、第２の実施の形態の画像平滑処理におけるステップＳ１１７及びステップＳ１１８と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
以上のような構成とすることによっても、第３の実施の形態と同様の結果が得られるフレームアベレージングを行うことができる。
【００９６】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態では、第１の実施の形態における平滑処理部１５の機能構成について変更が加えられたものである。なお、第５の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成については符号を同一にし、その説明を省略する。
【００９７】
第５の実施の形態に係る超音波診断装置Ｓの平滑処理部１５の機能的構成について、図１２を参照しながら、説明する。
【００９８】
第５の実施の形態における平滑処理部１５は、第１の実施の形態の平滑処理部１５における加算部５０６、絶対値算出部５０７、閾値設定部５０８及び比較部５０９に代えて動きベクトル検出部５３０を備えている。
【００９９】
動きベクトル検出部５３０は、比較ブロックサイズ決定処理部５３１と、検索範囲サイズ決定処理部５３２と、比較ブロック移動処理部５３３と、輝度差分判定部５３４と、最小輝度差分位置記憶部５３５とを備えている。
【０１００】
平滑処理部１５は、画像生成部１４よりＢモード画像データが送信されて、最新のフレームの１フレーム分の画像データが入力されると、水平方向ノイズ除去部５０２及び垂直方向ノイズ除去部５０３におけるノイズ除去処理を上述したようにして画素毎に行い、動きベクトル検出部５３０に入力する。
一方で、平滑処理部１５は、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶されている１フレーム前のフレーム画像データを読み出し、同様にして水平方向ノイズ除去部５０４及び垂直方向ノイズ除去部５０５におけるノイズ除去処理を画素毎に行い、動きベクトル検出部５３０に入力する。
【０１０１】
そして、動きベクトル検出部５３０は、最新のフレームの画像データと１フレーム前のフレーム画像データとの画素毎の輝度差分を判定し、動きのあった画像部分を最新のフレームの画像データから抽出する。
【０１０２】
そして、図１５（ａ）に示すように、比較ブロックサイズ決定処理部５３１によって、抽出した画像部分から位置検索を行う画像の最小サイズ（ｍ×ｎ）を決定する。
そして、検索範囲サイズ決定処理部５３２によって、位置検索を行う画像の検索範囲である検索範囲サイズを決定する。具体的には、検索範囲サイズ決定処理部５３２は、図１５（ｂ）に示すように、フレーム画像データの画像サイズがＡ×Ｂであって、フレーム画像データ全ての範囲で検索を行うと処理負荷が大きい場合には、例えば、位置検索を行う画像のサイズに応じて、検索範囲サイズをＸ×Ｙ（Ｘ＜Ａ、Ｙ＜Ｂ）に設定する。なお、処理負荷が大きくなければ、検索範囲サイズをＸ×Ｙ（Ｘ＝Ａ、Ｙ＝Ｂ）としてもよい。
【０１０３】
そして、比較ブロック移動処理部５３３によって、位置検索を行う画像と一致する画像を、１フレーム前のフレーム画像データにおけるＸ×Ｙの検索範囲内で移動させ、画像の移動毎に、輝度差分判定部５３４によって、１フレーム前のフレーム画像データと位置検索を行う画像との輝度差分を判定し、輝度差分が最も少ない位置を検出する。
【０１０４】
ここで、１フレーム前のフレーム画像データと位置検索を行う画像との輝度差分の最も少ない位置を検出する方法について図１６及び図１７を参照して具体的に説明する。
まず、図１６（ａ）に示される１フレーム前のフレーム画像データと図１６（ｂ）に示される最新フレームの画像データを比較し、動きのあった画像部分を検出する。その結果、動体部分Ｐが動きのあった画像部分として検出され、最新のフレームの画像データから動体部分Ｐ２が抽出される。そして、動体部分Ｐ２を含むブロックＦ２から最小サイズを決定する。ここで、例えば、ブロックＦ２のうちの左上部分を最小サイズとして設定した場合、その画素構造は図１７に示されるように、８×８＝６４ドットによって構成されたものとなる。
【０１０５】
そして、この８×８ドットからなる画像を１単位として、８×８ドット単位で輝度差分を取り、最も輝度差分の低いところが移動元となる。ただし、輝度差分で比較すると、図１６に示される例では、動体部分Ｐ１の左上、左下、右上、右下の各部分と、図１７に示される８×８ドットの画像との輝度差分は何れもほぼ０となり、移動元候補は４つとなる。そこで、８×８ドットからなる画像のうち、予め定められた位置の画素について輝度が一致したかを検出し、その結果に基づいて移動元を特定する。例えば、８×８ドットのうち、左上、左下、右上、右下の各画素について輝度差分を比較し、何れの画素についても輝度が一致した場合に、その位置を移動元として特定する。その結果、動体部分Ｐ１の位置が特定される。なお、移動元の特定方法については、上述した方法に限らない。
【０１０６】
このようにして位置検索が行われた画像の移動元が特定されると、その移動元を示す情報を、最小輝度差分位置記憶部５３５に記憶する。
【０１０７】
そして、最新のフレームの画像データにおける動体部分に対応する画素データについてフレームアベレージングが行われるときには、最小輝度差分位置記憶部５３５に記憶された移動元を示す情報が、重み付け部５１１，５１２及び加算器５１３を含むフレームアベレージング部５４０に出力され、これに基づき、前フレーム画像メモリ部５０１から１フレーム前のフレーム画像データにおける動体部分に対応する画素データが抽出されてフレームアベレージングが行われることとなる。
そして、このようにしてフレームアベレージングが行われた画素データはメモリ部１６に出力され、前フレーム画像メモリ部５０１に１フレーム前のフレーム画像データとして記憶される。
【０１０８】
なお、動体部分以外の画像部分については、第１〜第４の実施の形態において詳述した技術や公知の方法を適宜採用してフレームアベレージングを行うことができる。
また、動きベクトル検出部５３０における位置検索を行う画像の検索結果、移動元が特定されない場合は、新たに生じた画像としてフレームアベレージングを行わず、入力した最新のフレームの画像データにおける画素データをそのまま、あるいは、空間フィルタ処理を行った後、メモリ部１６に出力し、前フレーム画像メモリ部５０１に記憶する。
また、最新のフレームの画像データにおける、動体部分の移動元に対応する位置に対応する画素データについては、フレームアベレージングを行うと残像が生じるので、当該部分における画素データについてもフレームアベレージングを行わず、入力した最新のフレームの画像データにおける画素データをそのまま、あるいは、空間フィルタ処理を行った後、メモリ部１６への出力及び前フレーム画像メモリ部５０１への記憶を行うのが好ましい。
【０１０９】
以上のように、第５の実施の形態によれば、動体部分についても適切にフレームアベレージングを行うことができるので、ノイズの抑制された画質の良い動体画像を表示することができる。
【０１１０】
以上説明したように、本発明の第１〜第４の実施の形態によれば、超音波探触子２は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する振動子２ａを有する。そして、送信部１２は、振動子２ａに駆動信号を供給する。そして、受信部１３は、振動子２ａから出力された受信信号を受信する。そして、画像処理部１４は、受信部１３によって受信した受信信号から画像の輝度を示す輝度情報に変換した画像データを生成する。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、画像処理部１４によって生成された、フレームの異なる複数の画像データ間で輝度情報の平滑化を行って平滑化画像データを得る。そして、表示部１８は、平滑処理部１５（又は制御部１９）によって得られた平滑化画像データに基づいて超音波診断画像の表示を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分を判定して動体部分を検出する。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、輝度情報の平滑化におけるフレームの異なる複数の画像データの輝度情報のそれぞれの混合比率を、動体部分以外に対応する部分とは異ならせる。その結果、フレームの異なる複数の画像データによる平滑化処理を行った場合でも、動体部分における輝度低下や残像の発生を抑制することができる画質の良い超音波診断画像を得ることができるようになる。また、輝度差分によって動体部分の検出を行うので、簡素な処理で実施でき、処理時間及び処理負荷の軽減が図れるようになる。
【０１１１】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態によれば、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、平滑化の対象である画像データのうちの少なくとも最新のフレームの画像データにおける輝度情報に対して帯域制限フィルタ処理による平滑化を行った後、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分の判定を行う。その結果、ノイズの影響を軽減させて動体部分の検出を行うことができ、画質の向上を図ることができる。
【０１１２】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態によれば、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、検出した動体部分に対応する部分の輝度情報については、輝度情報の平滑化を行わず、最新のフレームの画像データにおける輝度情報を平滑化画像データとして使用する。その結果、動体部分における輝度低下や残像を生じさせないより画質の良い超音波診断画像を得ることができるようになる。
【０１１３】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態によれば、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、検出した動体部分に対応する部分の最新のフレームの画像データにおける輝度情報について帯域制限フィルタ処理による平滑化を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、平滑化した輝度情報を平滑化画像データとして使用する。その結果、動体部分について、ノイズの影響を軽減させて超音波診断画像の表示を行うことができるようになり、画質の向上を図ることができる。
【０１１４】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態によれば、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することによって動体部分の検出を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、動体判定値を変更可能とした。その結果、例えば、診断内容に応じて動体と判定する範囲を変えることができるので、利便性が向上する。
【０１１５】
また、本発明の第３及び第４の実施の形態によれば、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の動体判定値であるか否かを判定することにより動体部分の検出を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が所定の静体判定値であるか否かを判定することにより静体部分の検出を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、検出した静体部分に対応する部分の輝度情報については、フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、フレームの異なる複数の画像データ間における輝度差分が動体判定値と静体判定値の何れでもないときは、フレームの異なる複数の画像データ間での輝度情報の平滑化を行う。そして、平滑処理部１５（又は制御部１９）は、平滑化された輝度情報と、最新のフレームの画像データにおける輝度情報とでさらに平滑化を行って得た輝度情報を、平滑化画像データとして使用する。その結果、例えば、動体か静体か判断が困難な画像については、平滑化を中間調的に行うので、違和感のない超音波診断画像を表示することができるようになる。
【０１１６】
また、本発明の第３及び第４の実施の形態によれば、平滑制御部１５（又は制御部１９）は、動体判定値及び静体判定値の少なくとも何れかについて変更可能としたので、例えば、診断内容に応じて動体又は静体と判定する範囲を変えることができるので、利便性が向上する。
【０１１７】
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
【０１１８】
また、本発明の実施の形態では、リカーシブ型フレームアベレージングを適用したが、単純フレームアベレージングを適用することも可能である。この場合、例えば、ｎ枚のフレーム画像データの輝度差分を判定し、何れかのフレーム画像データから動体部分が抽出された場合には、当該抽出部分についてはフレームアベレージングを行わずに最新のフレームの画像データを使用し、他の部分についてフレームアベレージングを行うことにより、実現することができる。
【０１１９】
また、本発明の実施の形態では、輝度差分の判定を行うときに、注目画素に対して帯域制限フィルタ処理を行ったが、フィルタ処理を行わないようにしてもよい。
【０１２０】
また、本発明の実施の形態では、動体部分に対応する注目画素の画素データに対して空間フィルタ処理を行って平滑化する機能を有しているが、そのような機能を備えないようにしてもよい。また、必ず空間フィルタ処理による平滑化が行われるようにしてもよい。
【０１２１】
また、本実施の形態では、画素毎に輝度差分の判定を行って動体部分の検出を行っているが、例えば、ｘ×ｙ個（ｘ、ｙは何れも１以上の整数）からなる複数の画素をブロック単位とし、ブロック毎に輝度の平均を求め、この平均値を比較して輝度差分を判定し、動体部分の検出を行うようにしてもよい。このようにすれば、演算処理量の軽減が図れ、また、ノイズが重畳された場合、これを吸収することができるので、ノイズが発生した場合でもその影響を低減させることができるようになる。
【０１２２】
また、本実施の形態では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリ等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｓ  超音波診断装置
１  超音波診断装置本体
２  超音波探触子
２ａ  振動子
１２  送信部
１３  受信部
１４  画像生成部
１５  平滑処理部
１８  表示部
１９  制御部
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図６】
2013188236.tif 000021
【図７】
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【図８】
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