CN111434311A - 超声波摄像装置以及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超声波摄像装置以及图像处理方法，能够同时满足斑纹的去除和组织构造的清晰化这2个要求。上述图像处理方法，去除超声波图像的噪声，对噪声去除后的图像实施形态学处理。形态学处理包括进行膨胀/腐蚀的第一运算和进行开/闭的第二运算，并使用对噪声去除后的图像进行第一运算而得的结果，确定在形态学的第二运算中使用的构造要素的值。

Description

超声波摄像装置以及图像处理方法
技术领域
本发明涉及超声波摄像装置，尤其涉及将通过超声波摄像装置得到的超声波图像作为对象的图像处理。
背景技术
超声波摄像装置是能够简便并且实时地取得检查对象的图像并显示的装置，被广泛用于医疗领域等中。但是，通过超声波摄像而得到的图像与CT装置等医用摄像装置相比分辨率低，根据检查者的熟练度，检查对象的构造的确定、诊断中容易产生差别。另外，作为使超声波图像的画质劣化的原因，有由于超声波的接收信号之间的干扰产生的被称为斑纹的噪声。该斑纹除了深度越深则越细长等形状、尺寸在图像内不同以外，有时斑纹的尺寸与生物体的构造等同，因此难以通过通常的滤波处理等噪声去除技术去除。因此，存在以下的问题，即斑纹残留在图像内，难以与组织构造区分。
作为提高这样的超声波图像的画质的技术之一，提出了利用了形态学技术的技术(非专利文献1、专利文献1)。在形态学中，通过组合膨胀(Dilation)(扩张处理)、腐蚀(Erosion)(缩减处理)、开处理以及闭处理这4个处理来对原图像进行处理，能够强调作为构造的边界的边缘。开处理是对腐蚀后的图像进行膨胀的处理，闭处理是对膨胀后的图像进行腐蚀的处理。在这些处理中，为了使用其周围像素的像素值确定成为处理对象的图像的像素值，而使用了被称为构造要素的函数。构造要素的尺寸是以处理对象像素为中心而包含周围的像素的区域的尺寸，通过将适当的尺寸和值的像素应用于原图像的各像素来进行膨胀、腐蚀，能够得到希望的边缘强调效果。
在非专利文献1中，公开了以下的技术，即在将上述形态学技术应用于超声波图像时，使在膨胀/腐蚀后的开/闭中使用的构造要素根据超声波图像的位置而不同。具体地说，与作为处理对象的图像的位置是边缘区域还是均匀区域对应地，使构造要素的值变化，由此谋求高的边缘强调效果。为了确定构造要素的值，利用亮度方差在组织边界(边缘区域)比其他区域大的倾向，灵活运用构造要素内的亮度方差信息。
另外，在专利文献1中公开了以下的方法，即为了在进行斑纹减少处理时进行难以产生伪像的图像处理，乘以与掩模区域内的位置对应地设定的第一组的加权系数来进行膨胀，对其结果乘以第二组的加权系数来进行腐蚀。该技术是对输入图像乘以加权系数的方法，构造要素的值与图像内的位置无关而相同。
在非专利文献1记载的技术中，根据像素的位置使用于开、闭的构造要素的值变化，由此谋求高的边缘强调，并且在平滑部中有效地去除斑纹噪声，但在构造与斑纹的区别不充分的情况下，有时会强调斑纹的边缘，平滑化效果有限。
在专利文献1记载的技术中，与是边缘区域还是均匀区域无关地进行相同的处理，因此所得到的边缘强调效果有限。
非专利文献1：IEEJ Trans.EIS，椿井正义等“2重構造要素による多値モルフォロジーと超音波画像のコントラスト増調への応用”，Vol.124，No.9，2004
专利文献1：日本特开2005-205199号公报
发明内容
本发明的课题在于：提供一种技术，其根据噪声去除后图像，自适应性地确定构造要素的值，由此能够同时满足斑纹的去除和组织构造的清晰化的2个要求。
为了解决上述问题，本发明对超声波图像进行噪声处理，对噪声处理后的图像，使用根据该图像的膨胀结果、腐蚀结果而确定了值的构造要素进行形态学处理。
即，本发明的超声波摄像装置具备：超声波测量部，其向检查对象发送超声波，并且接收作为反射波的超声波，取得超声波信号；图像生成部，其使用上述超声波测量部取得的超声波信号，生成检查对象的超声波图像；图像处理部，其对上述图像生成部制作的超声波图像进行处理，其中，上述图像处理部具备：噪声去除部，其去除上述超声波图像的噪声；形态学处理部，其对上述噪声去除部生成的噪声去除后图像进行形态学处理；构造要素确定部，其使用上述噪声去除后图像，确定用于上述形态学处理的构造要素的值。
另外，本发明的图像处理方法，对使用通过超声波摄像装置接收到的超声波信号而生成的超声波图像进行处理，该图像处理方法包括：去除上述超声波图像的噪声的步骤；对噪声去除后的图像实施形态学处理的步骤；使用上述噪声去除后的图像，确定用于上述形态学处理的构造要素的值的步骤。
本发明能够进行辨别了超声波图像中的构造的特征和超声波图像特有的噪声的处理，能够得到减少了噪声并且明确了检查对象的构造的超声波图像。
附图说明
图1是表示实施方式的超声波摄像装置的整体结构的图。
图2是表示图像处理的概要的流程图。
图3是表示第一实施方式的超声波摄像装置的图像处理部的结构的框图。
图4是表示第一实施方式的图像处理部的处理的流程图。
图5是说明形态学处理的图。
图6的(a)～(e)是说明图像处理结果的图。
图7的(a)～(d)是说明第一实施方式的效果的图。
图8的(a)是表示第一实施方式的处理结果的图，图8的(b)是表示现有方法的处理结果的图。
图9是表示第二实施方式的超声波摄像装置的图像处理部的结构的框图。
图10是表示第二实施方式的图像处理的概要的流程图。
图11是表示第二实施方式的图像处理部的处理的流程图。
图12是表示第三实施方式的超声波摄像装置的UI的一个例子的图。
附图标记说明
100：超声波摄像装置；10：超声波测量部；20：图像生成部；30：图像处理部；31：噪声去除部；32：坐标变换部；33：形态学处理部；33A：第一运算部；33B：第二运算部；35：构造要素确定部；37：合成部；39：尺寸确定部；40：控制部；50：存储部；60：显示部；70：输入部；80：超声波探头。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的超声波摄像装置和图像处理方法的实施方式。
首先，简单地说明应用本发明的超声波摄像装置。超声波摄像装置100如图1所示，作为主要结构，具备：超声波测量部10，其向检查对象发送超声波，并且接收作为反射波的超声波，取得超声波信号；图像生成部20，其使用超声波测量部10取得的超声波信号，生成检查对象的超声波图像；图像处理部30，其对图像生成部20制作的超声波图像进行处理。另外，作为附属装置，具备与检查对象接触来进行超声波的收发的超声波探头(超声波探针)80。超声波摄像装置100还具备控制装置的各部的动作的控制部40，并具备用于用户输入测量条件、测量的开始/结束等指示的输入部70、存储图像生成部20或图像处理部30制作的图像或图像处理部30的运算所需要的数据等的存储部50、显示图像或GUI(图形用户界面)等的显示部60、扫描变换器(未图示)等。
超声波测量部10的结构与公知的超声波摄像装置相同，具备为了从超声波探头80向检查对象的目标内部区域发送预定频率的超声波而进行发送信号的波束形成的发送BF部11、接收作为来自检查对象的内部区域的反射波的超声波信号并进行放大/整相等处理的接收BF部12、进行收发的切换的收发切换部13等。有时也将这些要素的一部分设置在超声波探头80(探头)内。
图像生成部20从接收BF部12取得超声波信号，进行亮度变换、频率分析等，生成显示到显示部60的图像，具备信号处理部21、生成B模式图像等的图像数据的断层像计算部23等。
图像处理部30对图像生成部20生成的图像(断层像)实施噪声去除、边缘强调等处理，生成图像处理后的图像，具备去除超声波图像的噪声的噪声去除部31、对噪声去除部31生成的噪声去除后图像进行形态学处理的形态学处理部33、对图像数据的坐标进行变换的坐标变换部32，进而，本实施方式的图像处理部30具备：构造要素确定部35，其使用噪声去除后图像，确定用于形态学处理的构造要素的值。坐标变换部32将图像的坐标从将超声波波束的深度方向r作为纵轴、将角度方向θ作为横轴的极坐标(r-θ坐标)变换为实空间的坐标(x-y正交坐标)。坐标变换部32既可以在噪声去除部31的前级，也可以在形态学处理部33的后级。
能够通过具备CPU、GPU、存储器的计算机来实现上述的超声波摄像装置中的控制部40和图像处理部30的主要功能，但也可以通过与超声波摄像装置不同的计算机实现图像处理部30的功能的一部分或全部，本发明也包括这样的实施方式。进而，可以用ASIC、FPGA等硬件实现通过计算机的软件实现的功能的一部分。
在图2中表示上述结构的超声波摄像装置的处理的概要。如图所示那样，如果接收BF部12经由超声波探头80接收到超声波信号，则图像生成部20将1帧的信号作为图像数据存储到存储器中(S21)。在存储器中积存有1到多帧的图像数据，在每次帧被更新时，存储器也被更新。
如果将各帧的图像数据输入到图像处理部30，则图像处理部30在对输入的图像数据进行噪声去除处理后(S22)，根据噪声去除后的图像，使用确定了构造要素值所得的适应性构造要素进行形态学处理(S23、S24)。适应性构造要素，是指与作为处理对象的图像的像素位置对应地改变构造要素的值和尺寸的至少一方，同时进行应用的构造要素。通过进行这样的形态学处理，得到没有斑纹的伪强调，而组织构造清晰的图像。形态学处理后的图像数据在通过坐标变换部32变换为实空间坐标(x-y坐标)后(S25)，通过扫描变换器70变换为显示图像，与摄像条件、被检体信息等附带信息一起显示到显示部60(S26)。
此外，在图2中，在形态学处理S25之前表示出构造要素确定的步骤S24，但也有时在形态学处理S25的期间进行步骤S24。
另外，在图2中示例了在形态学处理后进行变换图像坐标的处理S25的情况，但图像变换处理S25既可以在噪声处理之前进行，也可以在噪声处理之前和形态学处理之后进行。
以下，根据上述超声波摄像装置的结构和动作，说明图像处理部30的结构和图像处理方法的各实施方式。
<第一实施方式>
本实施方式的特征在于：构造要素确定部35使用形态学的第一运算的结果确定构造要素的值。
本实施方式的图像处理部30如图3所示，形态学处理部33具备使用第一构造要素进行膨胀和腐蚀的至少一方的第一运算部33A、使用第二构造要素进行开和闭的至少一方的第二运算部33B，构造要素确定部34使用噪声去除后图像，确定在第二运算部33B中使用的第二构造要素的值。在本实施方式中，将构造要素确定部35称为构造要素值确定部。另外，还具备使用第一运算部33A和第二运算部33B的处理结果生成形态学处理的输出图像的合成部37。此外，在图3中，对坐标变换部32省略了图示。
本实施方式的图像处理部30如图4所示，取得图像生成部20生成的图像数据，顺序地进行噪声处理(S22)、形态学处理的第一运算(S241)、构造要素确定(S23)、形态学处理的第二运算(S242)、合成处理(S243)。在形态学处理中，与图像适应性地设定构造要素，在第一运算中，进行膨胀、腐蚀，在第二运算中进行开、闭，共4个处理。在构造要素确定步骤中，确定用于第二运算的构造要素。
以下，说明图像处理部30的各处理的详细。
[噪声去除处理：S22]
使用预定的滤波器，对图像数据(原图像)进行噪声去除。作为噪声去除滤波器，理想的是在抑制边缘区域的模糊的同时进行噪声去除的边缘保存型平滑化滤波器。具体地说，可以采用增大目标像素的加权系数地对以目标像素为中心的局部区域的像素值进行加权平均的加权平均滤波器、检测边缘等构造物的方向成分并在该方向上进行一维平滑化处理的方向依存型滤波器、根据缩放函数展开输入图像数据并将其结果展开到不同分辨率的小波函数的多重分辨率分析等，多重分辨率分析特别理想。
[形态学处理(第一运算)：S241]
对噪声去除后的图像数据(噪声去除后图像)，进行膨胀和腐蚀的各处理。在该处理中，使用具有固定的尺寸和固定值的构造要素。处理内容与公知的膨胀和腐蚀相同，分别可以用公式(1)、公式(2)表示。
Figure BDA0002256048520000061
Figure BDA0002256048520000062
在公式中，f表示作为输入数据的图像数据，x表示图像数据中的位置，g表示构造要素，u表示构造要素的位置。用○围住“+”、“-”的符号分别是表示使用构造要素g进行的图像数据f的膨胀、腐蚀处理的运算符。
即，如图5所示，例如使具有固定值的构造要素g(在图中，表示尺寸：3×3、值：1)作用于输入图像f的各像素，根据公式(1)、公式(2)确定处理对象的像素的像素值。由此，在膨胀中加上对应的像素的构造要素的值，取最大值作为处理对象的像素的像素值，在腐蚀中减去对应的像素的构造要素的值，取最小值作为处理对象的像素的像素值。例如在如图6所示那样用一维图表表示输入图像的情况下，膨胀的结果在图6的(b)中如虚线所示那样，腐蚀的结果如点划线所示那样。在图6的(a)的下部表示出构造要素g的尺寸。
[构造要素确定：S23]
构造要素确定部35使用上述第一运算的结果，确定在接着的第二运算中使用的构造要素。第二运算的构造要素为与作为处理对象的像素的位置对应地使值不同的适应性构造要素，确定构造要素的值，使得在边缘区域中值大而在均匀区域中值小。因此，对上述步骤S241的膨胀的结果(输出)Yd和腐蚀的结果(输出)Ye计算差分。
g′＝Yd-Ye (3)
差分的结果如图6的(b)中粗线所示那样，在像素值急剧变化的区域即边缘区域中值变大，在均匀区域中值变小。在本实施方式中，确定将作为该差分的函数的值作为构造要素值的构造要素g’。构造要素的尺寸既可以与第一运算的构造要素相同，也可以不同。
[形态学处理(第二运算)：S242]
使用在步骤S23中确定的构造要素g’，对步骤S241的膨胀结果和腐蚀结果，分别进行闭处理和开处理。开是在腐蚀后进行膨胀的处理，闭是在膨胀后进行腐蚀的处理，可以使用表示膨胀和腐蚀的运算符，用公式(4)、公式(5)表示。
Figure BDA0002256048520000071
Figure BDA0002256048520000072
对于图6的(b)所示的例子，在图6的(c)、(d)中分别表示进行了开和闭的结果。如图示那样，可知通过这些处理，在边界区域的两侧分别比原图像更陡峭，强调了边缘。
在本实施方式中，与使用了该适应性构造要素g’的开和闭分别地，进行使用了在第一运算中使用的构造要素g的开和闭。可以在接着的合成处理中使用其结果。
[合成处理：S243]
最后，合成部37根据公式(6)合成步骤S242的处理结果和输入图像。
fout＝f+fο(g，g′)-fοg+f·(g，g′)-f·g (6)
在图6的(e)中表示合成的结果。
在该例子中，将使用了适应性构造要素g’的开结果与使用了构造要素g的开结果的差分、以及使用了适应性构造要素g’的闭结果与使用了构造要素g的闭结果的差分与输入图像相加，作为输出图像。由此，能够在提高边缘强调效果的同时，得到噪声平滑化了的图像。
其中，合成的方法并不限于公式(6)，例如既可以只将使用了适应性构造要素g’的开结果与使用了构造要素g的开结果的差分、或只将使用了适应性构造要素g’的闭结果与使用了构造要素g的闭结果的差分与输入图像相加，或者也可以不取差分，而将使用了适应性构造要素g’的开结果和闭结果相加。
通过以上说明的步骤S241～S243，图像处理部30的处理(图2：S23、S24)完成。合成后的图像作为输出图像，显示到显示部60或存储到存储部50。
使用图7说明本实施方式的效果。图7的(a)是示意地表示输入图像的图。在对该输入图像直接应用形态学处理而进行边缘强调的情况下，如图7的(b)所示，边缘部分也被强调，但在存在不适合于构造要素的斑纹的情况下，有时均匀部分(平坦部分)的斑纹也同时被强调。因此，即使此后进行噪声去除等平滑化，也残留伪强调的斑纹，无法与组织的边界等区别。对此，在本实施方式中，如图7的(c)、(d)所示，根据噪声去除处理后的图像(图7的(c))进行形态学处理，因此能够得到只强调了本来应该强调的边缘的图像(图7的(d))。
在图8中，表示针对实际通过超声波摄像装置取得的图像进行了本实施方式的处理的图像(a)、不进行噪声去除处理而进行了形态学处理的图像(b)。从该图也可知，通过进行本实施方式的处理，能够去除斑纹，并明确地区别图像中央的组织和周边组织。
如以上说明的那样，根据本实施方式，针对对原图像进行了噪声去除处理后的图像进行使用了适应性构造要素的形态学处理，由此能够对均匀区域实现充分的噪声去除，同时对边缘区域得到高的边缘强调效果。由此，能够防止因斑纹噪声造成的画质的降低。
<第二实施方式>
在第一实施方式中，使用形态学的第一运算结果确定用于形态学的适应性构造要素的值，但本实施方式确定与位置对应地使尺寸不同的构造要素并使用。
一般，形态学处理具有对构造要素内的成分进行平滑化的作用，因此理想的是将构造要素的尺寸设为与斑纹的尺寸相当的尺寸。对于每个图像，斑纹的尺寸根据用于摄像的超声波探头的种类、超声波信号的频率、摄像条件等而不同。另外，斑纹的尺寸还根据深度、采样间隔等而变化，因此即使在同一图像内也根据位置而不同。在本实施方式中，通过与摄像条件对应地确定构造要素的尺寸，有效地进行斑纹噪声的去除。
本实施方式的图像处理部的结构基本上与第一实施方式的图像处理部的结构相同，但如图9所示，追加了尺寸确定部39。在图9中，用相同的附图标记表示与图3相同的要素，省略重复的说明。另外，在图9中还省略了坐标变换部32的图示。
本实施方式的图像处理部30如图10所示，在取得了超声波图像数据后(S41)，取得为了确定用于此后的形态学处理的构造要素的尺寸所需要的信息(例如摄像参数)(S42)，确定尺寸(S43)。然后，进行噪声去除处理、形态学处理(第一运算、第二运算)(S44)、图像变换处理。
以下，说明作为本实施方式的特征的尺寸确定部39的处理。
尺寸确定部39如果取得图像数据，则根据取得该图像数据时的摄像条件等，取得与图像的分辨率有关的信息和采样间隔。图像的分辨率根据深度和方位而不同，它们由超声波探头、频率、焦点位置、摄像模式等条件决定。针对超声波探头的每个种类、摄像条件，预先通过声场数值计算、图像模拟、实测等得到深度与分辨率的关系，由此能够根据由图像的参数决定的深度得到分辨率。理想的是将深度与分辨率的关系例如作为表LUT存储在存储部50中，参照LUT得到与取得的深度对应的分辨率。
采样间隔是在(r-θ坐标系或x-y坐标系的)输入图像上相邻的数据间隔在实空间中的距离，能够从输入图像直接得到该信息。例如，在输入图像是r-θ坐标系(坐标变换前)，输入图像上的θ方向的数据间隔是1度的情况下，r＝30mm的θ方向的采样间隔Δs为
Δs＝30[mm]×(1/180×π)＝0.5[mm]。
如果设分辨率为R，采样间隔为Δs，则尺寸确定部39例如根据下式(7)确定构造要素的尺寸N。
N＝R/Δs (7)
分辨率R根据像素的位置而不同，因此可以与像素位置对应地使尺寸变化，但也可以计算对全部像素求出的“R/Δs”的最大值、最小值或平均值等统计值，将任意一个确定为构造要素的尺寸。或者，也可以根据“R/Δs”的值将全部像素分为多个组，计算各组的“R/Δs”(＝N)的例如平均值，将平均值作为应用于各组的构造要素的尺寸N。也可以不是平均值，而应用最大值、最小值。
可以将所确定的构造要素的尺寸应用于在形态学处理的第一运算和第二运算的双方中使用的构造要素。形态学的运算与第一实施方式相同。形态学处理的第一运算部33A使用尺寸确定部39确定的尺寸的构造要素，对噪声去除后图像进行膨胀和腐蚀。接着，第二运算部33B使用尺寸确定部39确定的尺寸的构造要素，进行开和闭。最后，根据上述的公式(6)合成开/闭结果和输入图像。
或者，在不进行第一实施方式的构造要素值确定处理(S23)的情况下，也可以针对第一运算的膨胀结果Yd和腐蚀结果Ye，对每个像素加权选择Yd、Ye中的接近原图像的一方而进行合成。
用于各运算的构造要素值既可以是固定值，也可以与位置对应地使固定值不同。在本实施方式的图像处理部30具备与第一实施方式的图像处理部30相同的构造要素确定部35的情况下，也可以如图11所示，使用形态学处理的第一运算(S241)中的膨胀结果Yd与腐蚀结果Ye的差分，确定值根据像素的位置而变化的构造要素g’(S23)，使用这样的适应性构造要素g’进行第二运算(S242)。在该情况下，如公式(6)所示那样，分别将使用与第一运算相同的构造要素g的开结果与使用了适应性构造要素g’的开结果的差分、以及使用与第一计算相同的构造要素g的闭结果与使用了适应性构造要素g’的闭结果的差分与噪声去除后图像相加，制作最终的图像。
此外，在本实施方式中，变换图像坐标的处理也是可以在形态学处理之前、之后的任意一个。其中，在形态学处理之后进行图像变换的情况下，确定构造要素的尺寸的分辨率使用r-θ坐标的分辨率的值。
根据本实施方式，除了与第一实施方式同样地通过对噪声去除后图像进行形态学处理而能够同时实现防止了斑纹的伪强调的边缘强调和平滑化的效果以外，通过使用与斑纹尺寸相当的尺寸的构造要素来用于形态学处理，能够使斑纹噪声的影响成为最小限地适当地进行边缘区域的边缘强调和均匀区域的平滑化，能够得到画质良好的图像。
另外，根据本实施方式，进而在使用了第一实施方式的适应性构造要素(与位置对应地使值变化的构造要素)的情况下，能够进一步提高边缘区域中的边缘强调效果和均匀区域中的平滑化。但是，本实施方式也包括不使用这样的适应性构造要素的情况。
此外，在第一实施方式和第二实施方式中，成为图像处理的对象的超声波图像不只是B模式图像，也可以是THI(组织谐波像)、包含血流信息的断层像等。
<第三实施方式>
本实施方式的特征在于：追加了用户能够选择构造要素的值、尺寸的确定的结构。因此，本实施方式的超声波摄像装置如图1所示，例如在控制部40中包括UI(用户界面)部。
UI部将用户能够进行选择的图形UI(GUI)显示到显示部60，并且根据输入部70所具备的鼠标、键盘、触摸屏等输入设备的操作，接受GUI上的按键等的操作，依照接受的用户指示，确定图像处理部30的处理。
在图12中表示GUI的一个例子。在该例子中，从用户接受对噪声去除后图像是否进行第一实施方式或第二实施方式的形态学处理的选择。即，在显示部60的画面600中包括显示图像的图像显示块610、显示摄像条件、参数的参数显示块620、显示用户能够操作的按键的接受部630。例如，如果在图像显示块610中显示出噪声去除后的B模式图像，则用户在判断为从该图像得到了对诊断来说充分的信息的情况、判断为不希望进行进一步的图像处理的情况下，操作显示在接受部630中的边缘强调处理的开关按键，设为“关”。在判断为需要进行边缘强调处理的情况下，将边缘强调处理设为“开”。由此，形态学处理部33针对噪声去除后图像，例如进行基于第一实施方式的形态学处理，将其结果图像显示到图像显示块610中。这时，也可以并列地显示处理前的噪声去除后图像和处理后的图像。
进而，也可以设置用于调整“平滑”的程度(Level：水平)的调整用拨盘、调整条，还可以与所接受的平滑的程度对应地调整构造要素尺寸。在该情况下，也可以将使用调整后的构造要素的尺寸进行的形态学处理的结果单独地或与处理前的噪声去除后图像一起，显示到图像显示块610中。
根据本实施方式，能够通过用户提高处理的自由度，另外通过比较边缘强调处理的前后、调整程度，能够进行更适当的图像处理。
<第四实施方式>
本实施方式是将上述的各实施方式的图像处理部的结构具体应用于将穿刺针插入检查对象的内部并拍摄引导穿刺针的路径的辅助图像的超声波摄像装置的实施方式。
在将穿刺器具与生物体组织一起显示在画面上的超声波摄像装置中，在超声波图像上将穿刺针描绘为与生物体组织相比亮度相对较高的点从而被识别，但刺入生物体内的穿刺针，来自针的反射波会向与入射波的方向相反的方向返回，因此有时识别性不充分。因此，在超声波引导下进行穿刺的情况下，对输入图像应用噪声去除、基于利用了其结果的适应性构造要素的边缘强调，由此在减少了斑纹噪声的基础上，得到穿刺针的边缘成分更加清晰的超声波图像。
即，本实施方式的超声波摄像装置是摄像引导穿刺针的路径的辅助图像的超声波摄像装置，具备：超声波测量部，其向检查对象发送超声波，并且接收作为反射波的超声波，取得超声波信号；图像生成部，其使用超声波测量部取得的超声波信号，生成检查对象的超声波图像；图像处理部，其对图像生成部制作的超声波图像进行处理。图像处理部具备：噪声去除部，其去除图像生成部制作的超声波图像的噪声；形态学处理部，其对噪声去除部生成的噪声去除后图像进行形态学处理；构造要素确定部，其使用噪声去除后图像，确定在形态学处理部中使用的构造要素的值，其中，生成强调了穿刺针与除此以外的组织的边界的辅助图像。
超声波测量部、图像生成部以及图像处理部(噪声去除部、形态学处理部、构造要素确定部)的结构与第一实施方式的超声波摄像装置中的对应的要素相同，图像处理的流程与在图4中说明的相同。另外，图像处理部也可以具备与摄像条件(图像的分辨率、采样间隔)对应地确定构造要素的尺寸的尺寸确定部39(图9)，该情况下的图像处理的流程与在图10或图11中说明的相同。进而，也可以根据需要，追加利用了方向依存性平滑处理等的公知的穿刺针强调处理等。
根据本实施方式，通过对穿刺引导辅助用的超声波摄像装置应用本发明的图像处理，能够提供穿刺针的边缘成分更加清晰的超声波图像，能够提高穿刺时的针的识别性。
以上，说明了本发明的超声波摄像装置和图像处理方法的实施方式，但本发明也包括省略在各实施方式中说明的要素中的几个要素，或追加公知的结构。

Claims (20)

1.一种超声波摄像装置，其特征在于，具备：
超声波测量部，其向检查对象发送超声波并且接收作为反射波的超声波，取得超声波信号；
图像生成部，其使用上述超声波测量部取得的超声波信号，生成检查对象的超声波图像；以及
图像处理部，其对上述图像生成部制作的超声波图像进行处理，
上述图像处理部具备：
噪声去除部，其去除上述超声波图像的噪声；
形态学处理部，其对上述噪声去除部生成的噪声去除后图像进行形态学处理；以及
构造要素确定部，其使用上述噪声去除后图像，确定用于上述形态学处理的构造要素的值。
2.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述形态学处理部具备：
第一运算部，其进行使用了第一构造要素的膨胀和腐蚀的至少一方；
第二运算部，其进行使用了第二构造要素的开处理和闭处理的至少一方，
上述构造要素确定部使用上述噪声去除后图像，确定上述第二构造要素的值。
3.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述构造要素确定部根据通过上述第一运算部进行了膨胀处理的图像与进行了腐蚀处理的图像的差分，确定上述第二构造要素的值。
4.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述第一运算部进行使用了第一构造要素的膨胀和腐蚀，
上述第二运算部对使用了上述第一构造要素的膨胀结果，使用上述第二构造要素进行闭运算，对使用了上述第一构造要素的腐蚀结果进行开处理，
上述形态学处理部将使用了上述第二构造要素的闭运算结果与使用了上述第一构造要素的闭运算结果的差分、以及使用了上述第二构造要素的开处理结果与使用了上述第一构造要素的开处理结果的差分与上述噪声去除后图像相加，生成形态学处理图像。
5.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述噪声去除部使用边沿保存型平滑滤波器进行噪声去除。
6.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
该超声波摄像装置还具备：坐标变换部，其将上述超声波图像的坐标从极坐标变换为正交坐标，
上述坐标变换部对上述形态学处理部的处理之前的超声波图像进行坐标变换。
7.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
该超声波摄像装置还具备：坐标变换部，其将上述超声波图像的坐标从极坐标变换为正交坐标，
上述坐标变换部对上述形态学处理部的处理之后的超声波图像进行坐标变换。
8.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述图像处理部还具备：尺寸确定部，其确定上述构造要素的尺寸。
9.根据权利要求8所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述尺寸确定部根据超声波图像的分辨率和采样间隔，确定上述构造要素的尺寸。
10.根据权利要求9所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述图像处理部还具备：存储部，其存储表示超声波测量的摄像条件与超声波图像的分辨率的关系的表，
上述尺寸确定部参照存储在上述存储部中的上述表，确定上述构造要素的尺寸。
11.根据权利要求8所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述尺寸确定部针对超声波图像的每个像素位置，确定上述构造要素的尺寸。
12.根据权利要求8所述的超声波摄像装置，其特征在于，
上述尺寸确定部针对超声波图像的每个像素位置计算上述构造要素的尺寸，将其最大值、最小值以及平均值的任意一个确定为上述构造要素的尺寸。
13.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，
该超声波摄像装置还具备：用户界面部，其接受上述形态学处理部的处理的选择。
14.一种超声波摄像装置，其向检查对象的内部插入穿刺针，拍摄引导穿刺针的路径的辅助图像，其特征在于，该超声波摄像装置具备：
超声波测量部，其向检查对象发送超声波并且接收作为反射波的超声波，取得超声波信号；
图像生成部，其使用上述超声波测量部取得的超声波信号，生成检查对象的超声波图像；以及
图像处理部，其对上述图像生成部制作的超声波图像进行处理，
上述图像处理部具备：
噪声去除部，其去除上述图像生成部制作的超声波图像的噪声；
形态学处理部，其对上述噪声去除部生成的噪声去除后图像进行形态学处理；
构造要素确定部，其使用上述噪声去除后图像，确定在上述形态学处理部中使用的构造要素的值，
生成强调了上述穿刺针与除此以外的组织的边界的上述辅助图像。
15.一种图像处理方法，其对使用通过超声波摄像装置接收到的超声波信号而生成的超声波图像进行处理，其特征在于，包括：
去除上述超声波图像的噪声的步骤；
对噪声去除后的图像实施形态学处理的步骤；以及
使用上述噪声去除后的图像，确定用于上述形态学处理的构造要素的值的步骤。
16.根据权利要求15所述的处理超声波图像的图像处理方法，其特征在于，
上述形态学处理包括使用了第一构造要素的膨胀和腐蚀、使用了第二构造要素的开处理和闭处理的至少一方，
根据上述膨胀后的图像与上述腐蚀后的图像的差分，确定上述第二构造要素的值。
17.根据权利要求15所述的图像处理方法，其特征在于，
在噪声去除之前或形态学处理之前，还包括将上述超声波图像的坐标从极坐标变换为正交坐标的坐标变换步骤。
18.根据权利要求15所述的图像处理方法，其特征在于，
在形态学处理之后，还包括将上述超声波图像的坐标从极坐标变换为正交坐标的坐标变换步骤。
19.根据权利要求15所述的图像处理方法，其特征在于，
还包括确定在上述形态学处理中使用的构造要素的尺寸的步骤。
20.根据权利要求19所述的图像处理方法，其特征在于，
确定上述构造要素的尺寸的步骤使用超声波图像的分辨率和采样间隔，确定上述尺寸。
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