JP2000149015A - 画像のエッジ強調方法及びイメ―ジング装置 - Google Patents
画像のエッジ強調方法及びイメ―ジング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンピュータが形成した超音波画像のエッジ
を強調する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 各々の画像フレームを、オーバーラップ
のないピクセル・ブロックに分割する。各々のブロック
を、ブロックのコントラストに比例した値によって特徴
付ける。そして、ブロックのコントラストがユーザ選択
可能なコントラスト閾値よりも大きいか否かを調べるた
めに、各々のブロックを検査する。ブロックのコントラ
ストが閾値よりも大きい場合、このピクセル・ブロック
に対してウィンドウ・レベル演算を実行する。この方法
では、ウィンドウ・レベルによるエッジ強調作用が、高
いコントラスト値を有し且つエッジを含んでいる可能性
のあるピクセル・ブロックの集合のみに制限される。
を強調する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 各々の画像フレームを、オーバーラップ
のないピクセル・ブロックに分割する。各々のブロック
を、ブロックのコントラストに比例した値によって特徴
付ける。そして、ブロックのコントラストがユーザ選択
可能なコントラスト閾値よりも大きいか否かを調べるた
めに、各々のブロックを検査する。ブロックのコントラ
ストが閾値よりも大きい場合、このピクセル・ブロック
に対してウィンドウ・レベル演算を実行する。この方法
では、ウィンドウ・レベルによるエッジ強調作用が、高
いコントラスト値を有し且つエッジを含んでいる可能性
のあるピクセル・ブロックの集合のみに制限される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、ビデオ
・モニタに表示される画像のコントラスト分解能を向上
させる方法に関する。より具体的には、本発明は、超音
波イメージング・システム上で表示される人体の画像の
エッジを強調する方法に関する。
・モニタに表示される画像のコントラスト分解能を向上
させる方法に関する。より具体的には、本発明は、超音
波イメージング・システム上で表示される人体の画像の
エッジを強調する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波スキャナは、ピクセル（画
素）の輝度がエコー反射の強度に基づいているような組
織の２次元Ｂモード画像を形成する。あるいは、カラー
・フロー・イメージング・モードでは、流体（例えば、
血液）又は組織の運動をイメージングすることができ
る。ドプラ効果を利用した心臓及び血管の血流の測定法
は周知である。すなわち、後方散乱した超音波の位相シ
フトを用いて、組織又は血液から後方散乱体の速度を測
定することができる。ドプラ・シフトを異なる色を用い
て表示して、流れの速度及び方向を表してもよい。パワ
ー・ドプラ・イメージングでは、戻ってくるドプラ信号
に含まれるパワーを表示する。
素）の輝度がエコー反射の強度に基づいているような組
織の２次元Ｂモード画像を形成する。あるいは、カラー
・フロー・イメージング・モードでは、流体（例えば、
血液）又は組織の運動をイメージングすることができ
る。ドプラ効果を利用した心臓及び血管の血流の測定法
は周知である。すなわち、後方散乱した超音波の位相シ
フトを用いて、組織又は血液から後方散乱体の速度を測
定することができる。ドプラ・シフトを異なる色を用い
て表示して、流れの速度及び方向を表してもよい。パワ
ー・ドプラ・イメージングでは、戻ってくるドプラ信号
に含まれるパワーを表示する。
【０００３】従来の超音波イメージング・システムは、
超音波トランスデューサ素子のアレイ（配列）を含んで
おり、これらの素子を用いて、超音波ビームを送信し、
次いで、検査中の物体から反射された超音波ビームを受
信する。このような走査は、フォーカス（焦点合わせ）
された超音波を送信し、そして短時間の後にシステムが
受信モードに切り換わって、反射された超音波を受信
し、ビーム形成し、処理して表示するという一連の測定
を含んでいる。典型的には、送信及び受信は、各回の測
定中には同じ方向にフォーカスされており、音波ビーム
又は走査線に沿った一連の点からデータを取得する。受
信器は、反射された超音波が受信されるのに伴って、走
査線に沿った一連のレンジ（距離）に動的にフォーカス
される。
超音波トランスデューサ素子のアレイ（配列）を含んで
おり、これらの素子を用いて、超音波ビームを送信し、
次いで、検査中の物体から反射された超音波ビームを受
信する。このような走査は、フォーカス（焦点合わせ）
された超音波を送信し、そして短時間の後にシステムが
受信モードに切り換わって、反射された超音波を受信
し、ビーム形成し、処理して表示するという一連の測定
を含んでいる。典型的には、送信及び受信は、各回の測
定中には同じ方向にフォーカスされており、音波ビーム
又は走査線に沿った一連の点からデータを取得する。受
信器は、反射された超音波が受信されるのに伴って、走
査線に沿った一連のレンジ（距離）に動的にフォーカス
される。
【０００４】超音波イメージングの場合には、アレイは
典型的には１列又は複数の列に配列された多数のトラン
スデューサ素子を有しており、これらのトランスデュー
サ素子は別々の電圧で駆動される。印加電圧の時間遅延
（又は位相）及び振幅を選択することによって、所与の
列内の個々のトランスデューサ素子を制御することによ
り、それぞれから発生される超音波が組み合わさって、
好ましいベクトル方向に沿って進むと共にそのビームに
沿って選択された点にフォーカスされる正味の超音波を
形成するようにすることができる。各回のファイアリン
グ（firing）でのビーム形成パラメータを変化させて、
例えば、各々のビームの焦点を前回のビームの焦点に対
してシフトさせながら同じ走査線に沿って連続したビー
ムを送信することにより、最大焦点を変更し、或いは各
回のファイアリング毎に受信データの内容を変化させる
こともできる。方向可変式（steered ）アレイの場合に
は、印加電圧の時間遅延及び振幅を変化させることによ
り、ビームをその焦点について平面内で移動させて物体
を走査することができる。リニア・アレイの場合には、
ファイアリングの度毎にアレイを横断するようにアパー
チャを平行移動させることにより、アレイに垂直な方向
を向いたフォーカスされたビームで物体を横断して走査
する。
典型的には１列又は複数の列に配列された多数のトラン
スデューサ素子を有しており、これらのトランスデュー
サ素子は別々の電圧で駆動される。印加電圧の時間遅延
（又は位相）及び振幅を選択することによって、所与の
列内の個々のトランスデューサ素子を制御することによ
り、それぞれから発生される超音波が組み合わさって、
好ましいベクトル方向に沿って進むと共にそのビームに
沿って選択された点にフォーカスされる正味の超音波を
形成するようにすることができる。各回のファイアリン
グ（firing）でのビーム形成パラメータを変化させて、
例えば、各々のビームの焦点を前回のビームの焦点に対
してシフトさせながら同じ走査線に沿って連続したビー
ムを送信することにより、最大焦点を変更し、或いは各
回のファイアリング毎に受信データの内容を変化させる
こともできる。方向可変式（steered ）アレイの場合に
は、印加電圧の時間遅延及び振幅を変化させることによ
り、ビームをその焦点について平面内で移動させて物体
を走査することができる。リニア・アレイの場合には、
ファイアリングの度毎にアレイを横断するようにアパー
チャを平行移動させることにより、アレイに垂直な方向
を向いたフォーカスされたビームで物体を横断して走査
する。
【０００５】受信モードで、トランスデューサ・プロー
ブを用いて反射された超音波を受信する場合にも同じ原
理を適用することができる。受信用のトランスデューサ
素子の所で発生される電圧は、正味の信号が、物体内の
単一の焦点から反射された超音波を表すように加算され
る。送信モードの場合と同様に、このフォーカスされた
超音波エネルギの受信は、各々の受信用トランスデュー
サ素子からの信号に別々の時間遅延（及び／又は位相シ
フト）並びにゲイン（利得）を与えることにより達成さ
れる。
ブを用いて反射された超音波を受信する場合にも同じ原
理を適用することができる。受信用のトランスデューサ
素子の所で発生される電圧は、正味の信号が、物体内の
単一の焦点から反射された超音波を表すように加算され
る。送信モードの場合と同様に、このフォーカスされた
超音波エネルギの受信は、各々の受信用トランスデュー
サ素子からの信号に別々の時間遅延（及び／又は位相シ
フト）並びにゲイン（利得）を与えることにより達成さ
れる。
【０００６】超音波画像は多数の画像走査線で構成され
ている。フォーカスされた超音波エネルギを関心領域内
の一点に送信し、次いで、反射エネルギを時間にわたっ
て受信することにより、単一の走査線（又は局在化され
た走査線の小群）が取得される。フォーカスされた送信
エネルギは「送信ビーム」と呼ばれる。送信後の一定時
間にわたって、１つ又はそれ以上の受信ビーム形成装置
が、位相回転又は位相遅延を動的に変化させながら各々
のチャネルによって受信されたエネルギをコヒーレント
に加算して、所望の走査線に沿って経過時間に比例した
レンジにおけるピーク感度を形成する。このようにして
得られるフォーカスされた感度パターンは「受信ビー
ム」と呼ばれる。走査線の分解能は、送信ビーム及び受
信ビームの関連する対の指向性の結果である。
ている。フォーカスされた超音波エネルギを関心領域内
の一点に送信し、次いで、反射エネルギを時間にわたっ
て受信することにより、単一の走査線（又は局在化され
た走査線の小群）が取得される。フォーカスされた送信
エネルギは「送信ビーム」と呼ばれる。送信後の一定時
間にわたって、１つ又はそれ以上の受信ビーム形成装置
が、位相回転又は位相遅延を動的に変化させながら各々
のチャネルによって受信されたエネルギをコヒーレント
に加算して、所望の走査線に沿って経過時間に比例した
レンジにおけるピーク感度を形成する。このようにして
得られるフォーカスされた感度パターンは「受信ビー
ム」と呼ばれる。走査線の分解能は、送信ビーム及び受
信ビームの関連する対の指向性の結果である。
【０００７】ビーム形成装置の各チャネルの出力は、コ
ヒーレントに加算されて、物体の関心領域又は関心空間
内の各々のサンプル空間についてそれぞれのピクセル強
度値を形成する。これらのピクセル強度値は、検出後画
像処理を施され、走査変換された後に、走査している解
剖学的構造の画像として表示される。
ヒーレントに加算されて、物体の関心領域又は関心空間
内の各々のサンプル空間についてそれぞれのピクセル強
度値を形成する。これらのピクセル強度値は、検出後画
像処理を施され、走査変換された後に、走査している解
剖学的構造の画像として表示される。
【０００８】検出後画像処理は一般的には、ダイナミッ
ク・レンジの（対数）圧縮と、低域通過フィルタと、エ
ッジ強調フィルタとから成っている。これらの要素は、
異なるスキャナでは異なる順序に配列されていることも
あるが、逐次的に実行されるのが通例である。従来は、
低域通過フィルタは、データのダウンサンプリングの前
にエイリアシングを防止するように設計されているが、
広帯域のイメージング・システムではスペックルを減少
させる役割を果たすこともできる。エッジ強調フィルタ
は通常、対数圧縮されたデータに対して作用する高域通
過フィルタである。
ク・レンジの（対数）圧縮と、低域通過フィルタと、エ
ッジ強調フィルタとから成っている。これらの要素は、
異なるスキャナでは異なる順序に配列されていることも
あるが、逐次的に実行されるのが通例である。従来は、
低域通過フィルタは、データのダウンサンプリングの前
にエイリアシングを防止するように設計されているが、
広帯域のイメージング・システムではスペックルを減少
させる役割を果たすこともできる。エッジ強調フィルタ
は通常、対数圧縮されたデータに対して作用する高域通
過フィルタである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】実際の解剖学的構造の
検出画像は通常、大きな反射信号（エッジからのもの）
と、小振幅のスペックル（軟組織からのもの）との両方
を含んでいる。従って、低域通過フィルタ及び高域通過
フィルタがそれぞれの作用を単純に無闇に果たすと、こ
れらのフィルタがそれぞれ、エッジを見づらくし、且つ
背景スペックルを強調する傾向が必ず生ずる。逐次的な
処理構成を用いると、低域通過フィルタ及び高域通過フ
ィルタが誤った特徴に作用しないようにすることは極め
て困難である。しばしば行われ得る最良の方法は、スペ
ックル平滑化とエッジ強調との間で妥協を行うことであ
る。
検出画像は通常、大きな反射信号（エッジからのもの）
と、小振幅のスペックル（軟組織からのもの）との両方
を含んでいる。従って、低域通過フィルタ及び高域通過
フィルタがそれぞれの作用を単純に無闇に果たすと、こ
れらのフィルタがそれぞれ、エッジを見づらくし、且つ
背景スペックルを強調する傾向が必ず生ずる。逐次的な
処理構成を用いると、低域通過フィルタ及び高域通過フ
ィルタが誤った特徴に作用しないようにすることは極め
て困難である。しばしば行われ得る最良の方法は、スペ
ックル平滑化とエッジ強調との間で妥協を行うことであ
る。
【００１０】従って、超音波画像でエッジを強調するこ
とのできる手法が必要とされている。
とのできる手法が必要とされている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
が形成した画像のエッジを強調する方法である。各々の
画像フレームが、オーバーラップのないピクセル・ブロ
ックに分割される。各々のブロックは、ブロックのコン
トラストに比例した値によって特徴付けられる。そし
て、ブロックのコントラストがユーザ選択可能なコント
ラスト閾値よりも大きいか否かを調べるために、各々の
ブロックが検査される。ブロックのコントラストが閾値
よりも大きいならば、このピクセル・ブロックに対して
ウィンドウ・レベル演算が実行される。この方法では、
ウィンドウ・レベルによるエッジ強調作用が、高いコン
トラスト値を有し且つエッジを含んでいる可能性のある
ピクセル・ブロックの集合のみに制限される。本発明の
方法は、超音波画像の表示に対して特に適用され、また
ブロックのサイズ及び形状には依存しない。
が形成した画像のエッジを強調する方法である。各々の
画像フレームが、オーバーラップのないピクセル・ブロ
ックに分割される。各々のブロックは、ブロックのコン
トラストに比例した値によって特徴付けられる。そし
て、ブロックのコントラストがユーザ選択可能なコント
ラスト閾値よりも大きいか否かを調べるために、各々の
ブロックが検査される。ブロックのコントラストが閾値
よりも大きいならば、このピクセル・ブロックに対して
ウィンドウ・レベル演算が実行される。この方法では、
ウィンドウ・レベルによるエッジ強調作用が、高いコン
トラスト値を有し且つエッジを含んでいる可能性のある
ピクセル・ブロックの集合のみに制限される。本発明の
方法は、超音波画像の表示に対して特に適用され、また
ブロックのサイズ及び形状には依存しない。
【００１２】本発明ではまた、コンピュータが形成した
画像のエッジを強調する装置が提供される。具体的に
は、本発明は、超音波画像のエッジ強調を行うようにプ
ログラムされているコンピュータと、このようなプログ
ラムされたコンピュータを組み込んだ超音波イメージン
グ・システムとを含む。
画像のエッジを強調する装置が提供される。具体的に
は、本発明は、超音波画像のエッジ強調を行うようにプ
ログラムされているコンピュータと、このようなプログ
ラムされたコンピュータを組み込んだ超音波イメージン
グ・システムとを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を組み込むことのできる超
音波イメージング・システムの一形式を図１に示す。超
音波トランスデューサ・アレイ２が起動されて、ある送
信焦点位置にフォーカスされている超音波のビームを送
信する。送信ビームは、走査されている物体を通過して
伝播し、物体内の超音波散乱体によって反射される。
音波イメージング・システムの一形式を図１に示す。超
音波トランスデューサ・アレイ２が起動されて、ある送
信焦点位置にフォーカスされている超音波のビームを送
信する。送信ビームは、走査されている物体を通過して
伝播し、物体内の超音波散乱体によって反射される。
【００１４】各回の送信ファイアリングの後に、トラン
スデューサ・アレイの各素子によって検出されたエコー
信号がビーム形成装置４のそれぞれの受信チャネルへ供
給される。受信ビーム形成装置は、マスタ・コントロー
ラ（図１には示されていない）の指令下でエコーを追尾
する。受信ビーム形成装置が、受信されたエコー信号に
対して適正な受信フォーカス時間遅延を付与して合計
し、特定の送信焦点位置に対応する一連のレンジから反
射された全超音波エネルギを正確に表すエコー信号を形
成する。
スデューサ・アレイの各素子によって検出されたエコー
信号がビーム形成装置４のそれぞれの受信チャネルへ供
給される。受信ビーム形成装置は、マスタ・コントロー
ラ（図１には示されていない）の指令下でエコーを追尾
する。受信ビーム形成装置が、受信されたエコー信号に
対して適正な受信フォーカス時間遅延を付与して合計
し、特定の送信焦点位置に対応する一連のレンジから反
射された全超音波エネルギを正確に表すエコー信号を形
成する。
【００１５】１つの従来のシステムでは、ビーム形成装
置の出力の周波数は、復調器６によってベースバンドへ
シフトされる。これを達成する１つの方法は、入力ＲＦ
信号に複素正弦ｅｘｐ（ｉ２πｆd ｔ）を乗算すること
である。ここで、ｆd は要求される周波数シフトであ
る。次いで、ビーム加算され復調された信号が、等化フ
ィルタ８によって帯域通過フィルタ処理される。等化フ
ィルタ８は、１組のフィルタ係数によってプログラムさ
れており、送信波形の基本周波数ｆ0 に中心を持つ所定
の周波数帯域を通過させるようになっている。
置の出力の周波数は、復調器６によってベースバンドへ
シフトされる。これを達成する１つの方法は、入力ＲＦ
信号に複素正弦ｅｘｐ（ｉ２πｆd ｔ）を乗算すること
である。ここで、ｆd は要求される周波数シフトであ
る。次いで、ビーム加算され復調された信号が、等化フ
ィルタ８によって帯域通過フィルタ処理される。等化フ
ィルタ８は、１組のフィルタ係数によってプログラムさ
れており、送信波形の基本周波数ｆ0 に中心を持つ所定
の周波数帯域を通過させるようになっている。
【００１６】次いで、Ｉ成分及びＱ成分が、Ｂモード・
プロセッサへ送られる。Ｂモード・プロセッサは、量
（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 を算出することによりビーム加算後
の受信信号の包絡線を形成する包絡線検出器１０を組み
込んでいる。信号の包絡線は、対数圧縮（図１のブロッ
ク１２）のような更なる何らかのＢモード処理を施され
て表示データを形成し、この表示データがスキャン・コ
ンバータ（走査変換器）１４へ出力される。
プロセッサへ送られる。Ｂモード・プロセッサは、量
（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 を算出することによりビーム加算後
の受信信号の包絡線を形成する包絡線検出器１０を組み
込んでいる。信号の包絡線は、対数圧縮（図１のブロッ
ク１２）のような更なる何らかのＢモード処理を施され
て表示データを形成し、この表示データがスキャン・コ
ンバータ（走査変換器）１４へ出力される。
【００１７】一般的には、表示データは、スキャン・コ
ンバータ１４によってビデオ表示用のＸ−Ｙフォーマッ
トへ変換される。走査変換されたフレームはビデオ・プ
ロセッサ１６へ送られ、ビデオ・プロセッサ１６はビデ
オ・データをビデオ表示用のグレイ・スケール又はグレ
イ・マッピングとして写像（マッピング）する。次い
で、グレイ・スケール画像フレームはビデオ・モニタ１
８へ送られて表示される。ビデオ・モニタ１８によって
表示される画像は、表示の中のそれぞれのピクセルの強
度又は輝度を指示するデータを持つ画像フレームから作
成される。画像フレームは、各々の強度データが、ピク
セルの輝度を指示する８ビットの２進数であるような、
例えば、２５６×２５６のデータ配列を含み得る。表示
モニタ１８上の各々のピクセルの輝度は、周知の方式
で、データ配列内の各ピクセルに対応する要素の値を読
み込むことにより絶えず更新されている。各々のピクセ
ルは、問合せ用（interrogating ）超音波パルスに応答
するそれぞれのサンプル・ボリュームの後方散乱体断面
積と用いられているグレイ・マップとの関数である強度
値を有する。
ンバータ１４によってビデオ表示用のＸ−Ｙフォーマッ
トへ変換される。走査変換されたフレームはビデオ・プ
ロセッサ１６へ送られ、ビデオ・プロセッサ１６はビデ
オ・データをビデオ表示用のグレイ・スケール又はグレ
イ・マッピングとして写像（マッピング）する。次い
で、グレイ・スケール画像フレームはビデオ・モニタ１
８へ送られて表示される。ビデオ・モニタ１８によって
表示される画像は、表示の中のそれぞれのピクセルの強
度又は輝度を指示するデータを持つ画像フレームから作
成される。画像フレームは、各々の強度データが、ピク
セルの輝度を指示する８ビットの２進数であるような、
例えば、２５６×２５６のデータ配列を含み得る。表示
モニタ１８上の各々のピクセルの輝度は、周知の方式
で、データ配列内の各ピクセルに対応する要素の値を読
み込むことにより絶えず更新されている。各々のピクセ
ルは、問合せ用（interrogating ）超音波パルスに応答
するそれぞれのサンプル・ボリュームの後方散乱体断面
積と用いられているグレイ・マップとの関数である強度
値を有する。
【００１８】もう１つの従来のシステムでは、ベースバ
ンドへの復調を介在させずに、ＲＦ信号を加算し等化し
て包絡線検出する。このようなシステムを表すために
は、図１からブロック６を除去して、ビーム形成装置４
の出力を等化フィルタ８の入力に接続するだけでよい。
本発明は、ＲＦシステム及びベースバンド・システムの
両方に用いることができるものと理解されたい。
ンドへの復調を介在させずに、ＲＦ信号を加算し等化し
て包絡線検出する。このようなシステムを表すために
は、図１からブロック６を除去して、ビーム形成装置４
の出力を等化フィルタ８の入力に接続するだけでよい。
本発明は、ＲＦシステム及びベースバンド・システムの
両方に用いることができるものと理解されたい。
【００１９】図２について説明すると、システム制御が
ホスト・コンピュータ２０に集中されており、ホスト・
コンピュータ２０は、オペレータ・インタフェイス３４
を介して操作者の入力を受け取って、様々なサブシステ
ムを制御する。ホスト・コンピュータはまた、システム
のタイミング信号及び制御信号を発生する。ホスト・コ
ンピュータ２０は中央処理装置（ＣＰＵ）２２及びラン
ダム・アクセス・メモリ２４を含んでいる。ＣＰＵ２２
は、送信ビーム形成装置及び受信ビーム形成装置に適用
される時間遅延、受信ビーム形成装置内の時間−ゲイン
制御増幅器に適用されるゲイン、及びビデオ・プロセッ
サに適用される写像を制御するようにプログラムされて
いる。ＣＰＵはまた、本発明のエッジ強調処理を行う。
これについては後に詳述する。
ホスト・コンピュータ２０に集中されており、ホスト・
コンピュータ２０は、オペレータ・インタフェイス３４
を介して操作者の入力を受け取って、様々なサブシステ
ムを制御する。ホスト・コンピュータはまた、システム
のタイミング信号及び制御信号を発生する。ホスト・コ
ンピュータ２０は中央処理装置（ＣＰＵ）２２及びラン
ダム・アクセス・メモリ２４を含んでいる。ＣＰＵ２２
は、送信ビーム形成装置及び受信ビーム形成装置に適用
される時間遅延、受信ビーム形成装置内の時間−ゲイン
制御増幅器に適用されるゲイン、及びビデオ・プロセッ
サに適用される写像を制御するようにプログラムされて
いる。ＣＰＵはまた、本発明のエッジ強調処理を行う。
これについては後に詳述する。
【００２０】スキャン・コンバータ１４が、Ｂモード・
データを走査変換するＢモード音響線メモリ２６と、走
査変換後のデータの各々のフレームを複数のフレーム・
メモリから成るバンクのそれぞれのメモリ内に記憶する
ＸＹメモリ２８とを含んでいる。音響線メモリ２６に記
憶されているデータは、適当に拡縮（スケーリング）さ
れたデカルト座標のピクセル表示データへ変換される。
データを走査変換するＢモード音響線メモリ２６と、走
査変換後のデータの各々のフレームを複数のフレーム・
メモリから成るバンクのそれぞれのメモリ内に記憶する
ＸＹメモリ２８とを含んでいる。音響線メモリ２６に記
憶されているデータは、適当に拡縮（スケーリング）さ
れたデカルト座標のピクセル表示データへ変換される。
【００２１】Ｂモードでは、モニタは、信号の包絡線の
時間変化する振幅をグレイ・スケールとして映像化す
る。すなわち、ピクセルの輝度がエコー反射の強度に基
づいて定められる。ＸＹメモリ２８からの各々の画像フ
レームはビデオ・プロセッサ１６へ渡され、ビデオ・プ
ロセッサ１６はこのＢモード・データをビデオ表示用の
グレイ・マップへ写像する。
時間変化する振幅をグレイ・スケールとして映像化す
る。すなわち、ピクセルの輝度がエコー反射の強度に基
づいて定められる。ＸＹメモリ２８からの各々の画像フ
レームはビデオ・プロセッサ１６へ渡され、ビデオ・プ
ロセッサ１６はこのＢモード・データをビデオ表示用の
グレイ・マップへ写像する。
【００２２】Ｂモード・データの相次ぐフレームは、先
入れ先出し方式でシネ・メモリ３０に記憶される。記憶
は連続的であってもよいし、外部のトリガ事象の結果と
して生じてもよい。シネ・メモリ３０は、バックグラウ
ンドで稼働する循環的な画像バッファのようなものであ
り、画像データを取り込んで、リアル・タイムでユーザ
に対して表示する。ユーザがシステムをフリーズさせる
と、ユーザはシネ・メモリに以前に取り込まれている画
像データを見ることができるようになる。
入れ先出し方式でシネ・メモリ３０に記憶される。記憶
は連続的であってもよいし、外部のトリガ事象の結果と
して生じてもよい。シネ・メモリ３０は、バックグラウ
ンドで稼働する循環的な画像バッファのようなものであ
り、画像データを取り込んで、リアル・タイムでユーザ
に対して表示する。ユーザがシステムをフリーズさせる
と、ユーザはシネ・メモリに以前に取り込まれている画
像データを見ることができるようになる。
【００２３】ＣＰＵ２２は、システム制御バス３２を介
してＸＹメモリ２８及びシネ・メモリ３０を制御する。
具体的には、ＣＰＵ２２は、ＸＹメモリ２８からビデオ
・プロセッサ１６及びシネ・メモリ３０へのデータの流
れ、並びにシネ・メモリ３０からビデオ・プロセッサ１
６及びＣＰＵ２２自体へのデータの流れを制御する。各
々のフレームのイメージング・データは、被検体を横断
する多数の走査又はスライスのうちの１つを表すもので
あって、ＸＹメモリ２８に記憶され、そして次のサイク
ルでビデオ・プロセッサ１６及びシネ・メモリ３０に伝
送される。走査された物体ボリュームを表すフレームの
スタック(stack) が、シネ・メモリ３０に記憶される。
してＸＹメモリ２８及びシネ・メモリ３０を制御する。
具体的には、ＣＰＵ２２は、ＸＹメモリ２８からビデオ
・プロセッサ１６及びシネ・メモリ３０へのデータの流
れ、並びにシネ・メモリ３０からビデオ・プロセッサ１
６及びＣＰＵ２２自体へのデータの流れを制御する。各
々のフレームのイメージング・データは、被検体を横断
する多数の走査又はスライスのうちの１つを表すもので
あって、ＸＹメモリ２８に記憶され、そして次のサイク
ルでビデオ・プロセッサ１６及びシネ・メモリ３０に伝
送される。走査された物体ボリュームを表すフレームの
スタック(stack) が、シネ・メモリ３０に記憶される。
【００２４】本発明の方法は、ＸＹメモリ２８に記憶さ
れているピクセル・データの相次ぐフレームに対してリ
アル・タイムで適用されるか、又はシネ・メモリ３０に
記憶されているピクセル・データの選択されたフレーム
に対して（リアル・タイムではなく）適用される。いず
れの場合においても、ピクセル・データは、ホスト・コ
ンピュータによってそれぞれのメモリから検索されて、
エッジ強調アルゴリズムの適用によって強調される。次
いで、エッジ強調画像フレーム（すなわち、エッジの強
調された画像フレーム）を表すピクセル・データ集合
が、ピクセル・データの検索元であるメモリに戻され
る。
れているピクセル・データの相次ぐフレームに対してリ
アル・タイムで適用されるか、又はシネ・メモリ３０に
記憶されているピクセル・データの選択されたフレーム
に対して（リアル・タイムではなく）適用される。いず
れの場合においても、ピクセル・データは、ホスト・コ
ンピュータによってそれぞれのメモリから検索されて、
エッジ強調アルゴリズムの適用によって強調される。次
いで、エッジ強調画像フレーム（すなわち、エッジの強
調された画像フレーム）を表すピクセル・データ集合
が、ピクセル・データの検索元であるメモリに戻され
る。
【００２５】本発明の好ましい実施例によれば、ピクセ
ル・データから成る画像フレームが、図３に示すような
４ピクセル×４ピクセルのオーバーラップのないブロッ
クに分割される。各々のブロックは、該ブロックのコン
トラストに比例する値によって特徴付けられる。４ピク
セル×４ピクセルの各々のブロックのコントラストは、
ピクセル値ｐxyの分散を以下の式に従って算出すること
により決定される。
ル・データから成る画像フレームが、図３に示すような
４ピクセル×４ピクセルのオーバーラップのないブロッ
クに分割される。各々のブロックは、該ブロックのコン
トラストに比例する値によって特徴付けられる。４ピク
セル×４ピクセルの各々のブロックのコントラストは、
ピクセル値ｐxyの分散を以下の式に従って算出すること
により決定される。
【００２６】
【数１】
【００２７】ここで、Ｃはブロック・コントラストを表
す。コントラストに比例した値を算出するためには、１
５での除算は省かれる。画像フレームをブロックに分割
する工程、及び各々のブロックにおけるピクセル値の分
散を算出する工程は、ホスト・コンピュータ２０によっ
て実行される。次いで、ホスト・コンピュータは、所与
のブロックのコントラストが、ユーザ選択可能なコント
ラスト閾値よりも大きいか否かを検査する。尚、コント
ラスト閾値は、オペレータ・インタフェイス３４（図２
を参照）を介して入力される。ブロックのコントラスト
がコントラスト閾値を上回っているならば、ホスト・コ
ンピュータは、このピクセル・ブロックに対してウィン
ドウ・レベル演算を施す。この手法によって、ウィンド
ウ・レベルによるエッジ強調作用が、高いコントラスト
値を有し且つエッジを含んでいる可能性のあるピクセル
・ブロックの集合のみに制限される。
す。コントラストに比例した値を算出するためには、１
５での除算は省かれる。画像フレームをブロックに分割
する工程、及び各々のブロックにおけるピクセル値の分
散を算出する工程は、ホスト・コンピュータ２０によっ
て実行される。次いで、ホスト・コンピュータは、所与
のブロックのコントラストが、ユーザ選択可能なコント
ラスト閾値よりも大きいか否かを検査する。尚、コント
ラスト閾値は、オペレータ・インタフェイス３４（図２
を参照）を介して入力される。ブロックのコントラスト
がコントラスト閾値を上回っているならば、ホスト・コ
ンピュータは、このピクセル・ブロックに対してウィン
ドウ・レベル演算を施す。この手法によって、ウィンド
ウ・レベルによるエッジ強調作用が、高いコントラスト
値を有し且つエッジを含んでいる可能性のあるピクセル
・ブロックの集合のみに制限される。
【００２８】ウィンドウ・レベル演算は、グレイ・スケ
ール画像に対してピクセル毎に適用されて、画像のコン
トラストを増大させる標準的な変換であって、細部の検
出を増強するために用いられる。このウィンドウ・レベ
ル演算によれば、ユーザ選択可能なピクセル値Ｌをレベ
ル値として用い、ユーザ選択可能なもう１つの値Ｗof
fsetをウィンドウ・オフセットとして用いる。この場合
にも、これらのユーザ選択可能な値は、オペレータ・イ
ンタフェイス３４を介して入力される。ウィンドウ・オ
フセットをレベル値に加算すると、高ウィンドウ値Ｗ
highが得られる。
ール画像に対してピクセル毎に適用されて、画像のコン
トラストを増大させる標準的な変換であって、細部の検
出を増強するために用いられる。このウィンドウ・レベ
ル演算によれば、ユーザ選択可能なピクセル値Ｌをレベ
ル値として用い、ユーザ選択可能なもう１つの値Ｗof
fsetをウィンドウ・オフセットとして用いる。この場合
にも、これらのユーザ選択可能な値は、オペレータ・イ
ンタフェイス３４を介して入力される。ウィンドウ・オ
フセットをレベル値に加算すると、高ウィンドウ値Ｗ
highが得られる。
【００２９】 Ｗhigh＝Ｌ＋Ｗoffset （２） 一方、ウィンドウ・オフセットをレベル値から減算する
と、低ウィンドウ値Ｗlo w が得られる。
と、低ウィンドウ値Ｗlo w が得られる。
【００３０】 Ｗlow ＝Ｌ−Ｗoffset （３） 低ウィンドウ値Ｗlow よりも小さい値を有するすべての
ピクセルｐxyが黒に設定され、高ウィンドウ値Ｗhighよ
りも大きい値を有するすべてのピクセルｐxyが白に設定
される。ウィンドウの範囲内の値（すなわち、Ｗlow ≦
ｐxy≦Ｗhigh）を有するすべてのピクセルｐxyは、以下
の方程式に従って線形でスケーリングされる。
ピクセルｐxyが黒に設定され、高ウィンドウ値Ｗhighよ
りも大きい値を有するすべてのピクセルｐxyが白に設定
される。ウィンドウの範囲内の値（すなわち、Ｗlow ≦
ｐxy≦Ｗhigh）を有するすべてのピクセルｐxyは、以下
の方程式に従って線形でスケーリングされる。
【００３１】 ｐxy,scaled ＝（ｐxy−Ｗlow ）×［Ｐmax ／（Ｗhigh−Ｗlow ）］ （４） ここで、ｐxy,scaled はスケーリング後のピクセル値で
あり、Ｐmax は最大ピクセル値であり、（Ｗhigh−Ｗ
low ）はウィンドウ・サイズである。
あり、Ｐmax は最大ピクセル値であり、（Ｗhigh−Ｗ
low ）はウィンドウ・サイズである。
【００３２】好ましい実施例によれば、各々の画像フレ
ームは、ウィンドウ・レベル演算を用いてホスト・コン
ピュータによってフィルタリングすなわちフィルタ補正
されて、エッジ強調画像フレームを形成する。このエッ
ジ強調画像フレームは、未強調の画像フレームの検索元
であるメモリへ戻され、次いでビデオ処理されてモニタ
上に表示される。この結果、エッジが強調された画像が
得られる。
ームは、ウィンドウ・レベル演算を用いてホスト・コン
ピュータによってフィルタリングすなわちフィルタ補正
されて、エッジ強調画像フレームを形成する。このエッ
ジ強調画像フレームは、未強調の画像フレームの検索元
であるメモリへ戻され、次いでビデオ処理されてモニタ
上に表示される。この結果、エッジが強調された画像が
得られる。
【００３３】以上の好ましい実施例は、説明の目的のた
めに開示されたものである。本発明の概念の変形及び改
変は、当業者には容易に明らかとなろう。例えば、本発
明は、４×４ピクセルのブロックの処理に限定されてい
るわけではなく、ｍ×ｎピクセルのブロックに拡張する
こともできる。尚、ここで、ｍ及びｎは３以上の正の整
数であり、ｍはｎに等しくなくてもよい。これらのよう
なすべての変形及び改変は、特許請求の範囲に包含され
ているものとする。
めに開示されたものである。本発明の概念の変形及び改
変は、当業者には容易に明らかとなろう。例えば、本発
明は、４×４ピクセルのブロックの処理に限定されてい
るわけではなく、ｍ×ｎピクセルのブロックに拡張する
こともできる。尚、ここで、ｍ及びｎは３以上の正の整
数であり、ｍはｎに等しくなくてもよい。これらのよう
なすべての変形及び改変は、特許請求の範囲に包含され
ているものとする。
【図１】本発明を組み込むことのできる一形式の超音波
イメージング・システムについてＢモード信号処理チェ
ーンを示すブロック図である。
イメージング・システムについてＢモード信号処理チェ
ーンを示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波イメージング・システムの後
端部分を示すブロック図であって、図１に示す各サブシ
ステムの動作を統合するようにプログラムされているホ
スト・コンピュータを付加して示す。
端部分を示すブロック図であって、図１に示す各サブシ
ステムの動作を統合するようにプログラムされているホ
スト・コンピュータを付加して示す。
【図３】４×４ピクセル・ブロックの集合に分割したピ
クセル画像を示す図である。
クセル画像を示す図である。
２ 超音波トランスデューサ・アレイ ２０ ホスト・コンピュータ ２２ 中央処理装置 ２４ ランダム・アクセス・メモリ
Claims (23)
- 【請求項１】 多数のピクセル値から成る画像フレーム
を記憶するメモリと、画像データ・プロセッサと、表示
装置とを備えたイメージング・システムにおいて、 前記画像データ・プロセッサが、 （ａ）ｍ及びｎを３以上の正の整数として、前記画像フ
レームからｍピクセル×ｎピクセルのピクセル値ブロッ
クの集合を形成する工程と、 （ｂ）前記ピクセル値ブロックの各々についてコントラ
スト値を算出する工程と、 （ｃ）前記画像フレーム内で所定のコントラスト閾値よ
りも大きいコントラスト値を有する各々のピクセル値ブ
ロックについて、該ブロックのピクセル値をコントラス
ト増大変換して、それぞれのエッジ強調ピクセル値ブロ
ックを形成する工程と、 （ｄ）前記画像フレーム内の、前記所定のコントラスト
閾値よりも大きいコントラスト値を有するそれぞれのピ
クセル値ブロックを、前記エッジ強調ピクセル値ブロッ
クで置き換えて、エッジ強調画像フレームを形成する工
程と、を実行するようにプログラムされており、 前記表示装置が、前記エッジ強調画像フレームを表示す
るための多数のピクセルを含んでいること、を特徴とす
るイメージング・システム。 - 【請求項２】 前記算出する工程は、各ピクセル値ブロ
ック内のピクセル値の分散を算出する工程を含んでいる
請求項１に記載のイメージング・システム。 - 【請求項３】 前記コントラスト増大変換は、ウィンド
ウ・レベル演算を含んでいる請求項１に記載のイメージ
ング・システム。 - 【請求項４】 前記ウィンドウ・レベル演算は、 低い方の所定の閾値よりも小さいあらゆるピクセル値を
黒に設定する工程と、 高い方の所定の閾値よりも大きいあらゆるピクセル値を
白に設定する工程と、 前記低い方の所定の閾値よりも小さくなく、前記高い方
の所定の閾値よりも大きくないあらゆるピクセル値をス
ケーリングする工程と、を含んでいる請求項３に記載の
イメージング・システム。 - 【請求項５】 前記スケーリングが線形である請求項４
に記載のイメージング・システム。 - 【請求項６】 更に、多数のトランスデューサ素子を含
んでいる超音波トランスデューサ・アレイと、 一連の送信ファイアリングの際に、選択されたトランス
デューサ素子をパルス駆動する送信ビーム形成装置と、 前記トランスデューサ・アレイ内の選択されたトランス
デューサ素子に結合されていて、各回の送信ファイアリ
ングに続いてそれぞれの受信信号を取得する受信ビーム
形成装置と、 前記受信信号からそれぞれの画像信号を形成するように
プログラムされている信号処理装置と、 前記画像信号を前記ピクセル値から成る画像フレームへ
変換して、該画像フレームを前記メモリに記憶させるコ
ンバータと、を含んでいる請求項１に記載のイメージン
グ・システム。 - 【請求項７】 多数のピクセル値から成る画像フレーム
を記憶するメモリと、 ｍ及びｎを３以上の正の整数として、前記画像フレーム
からｍピクセル×ｎピクセルのピクセル値ブロックの集
合を形成する手段と、 前記ピクセル値ブロックの各々についてコントラスト値
を算出する手段と、 所定のコントラスト閾値よりも大きいコントラスト値を
有する各々のピクセル値ブロックのピクセル値をコント
ラスト増大変換して、それぞれのエッジ強調ピクセル値
ブロックを形成する手段と、 前記画像フレーム内の、前記所定のコントラスト閾値よ
りも大きいコントラスト値を有するそれぞれのピクセル
値ブロックを、前記エッジ強調ピクセル値ブロックで置
き換えて、エッジ強調画像フレームを形成する手段と、 多数のピクセルを含んでいて、前記エッジ強調画像フレ
ームを表示する表示装置と、を備えているイメージング
・システム。 - 【請求項８】 前記算出する手段は、各ピクセル値ブロ
ック内のピクセル値の分散を算出する請求項７に記載の
イメージング・システム。 - 【請求項９】 前記コントラスト増大変換は、ウィンド
ウ・レベル演算を含んでいる請求項７に記載のイメージ
ング・システム。 - 【請求項１０】 前記ウィンドウ・レベル演算は、 低い方の所定の閾値よりも小さいあらゆるピクセル値を
黒に設定する工程と、 高い方の所定の閾値よりも大きいあらゆるピクセル値を
白に設定する工程と、 前記低い方の所定の閾値よりも小さくなく、前記高い方
の所定の閾値よりも大きくないあらゆるピクセル値をス
ケーリングする工程と、を含んでいる請求項９に記載の
イメージング・システム。 - 【請求項１１】 前記スケーリングが線形である請求項
１０に記載のイメージング・システム。 - 【請求項１２】 さらに、多数のトランスデューサ素子
を含んでいる超音波トランスデューサ・アレイと、 一連の送信ファイアリングの際に、選択されたトランス
デューサ素子をパルス駆動する送信ビーム形成装置と、 前記トランスデューサ・アレイ内の選択されたトランス
デューサ素子に結合されていて、各回の送信ファイアリ
ングに続いてそれぞれの受信信号を取得する受信ビーム
形成装置と、 前記受信信号からそれぞれの画像信号を形成するように
プログラムされている信号処理装置と、 前記画像信号を前記ピクセル値から成る画像フレームへ
変換して、該画像フレームを前記メモリに記憶させるコ
ンバータと、を含んでいる請求項７に記載のイメージン
グ・システム。 - 【請求項１３】 多数のピクセル値から成る画像フレー
ムを記憶する工程と、 ｍ及びｎを３以上の正の整数として、前記画像フレーム
からｍピクセル×ｎピクセルのピクセル値ブロックの集
合を形成する工程と、 前記ピクセル値ブロックの各々についてコントラスト値
を算出する工程と、 前記画像フレーム内の、所定のコントラスト閾値よりも
大きいコントラスト値を有する各々のピクセル値ブロッ
クについて、該ブロックのピクセル値をコントラスト増
大変換して、それぞれのエッジ強調ピクセル値ブロック
を形成する工程と、 前記画像フレーム内の、前記所定のコントラスト閾値よ
りも大きいコントラスト値を有するそれぞれのピクセル
値ブロックを、前記エッジ強調ピクセル値ブロックで置
き換えて、エッジ強調画像フレームを形成する工程と、 該エッジ強調画像フレームを表示する工程と、を有して
いることを特徴とする、画像のエッジを強調する方法。 - 【請求項１４】 前記算出する工程は、各ピクセル値ブ
ロック内のピクセル値の分散を算出する工程を含んでい
る請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記コントラスト増大変換は、ウィン
ドウ・レベル演算を含んでいる請求項１３に記載の方
法。 - 【請求項１６】 前記ウィンドウ・レベル演算は、 低い方の所定の閾値よりも小さいあらゆるピクセル値を
黒に設定する工程と、 高い方の所定の閾値よりも大きいあらゆるピクセル値を
白に設定する工程と、 前記低い方の所定の閾値よりも小さくなく、前記高い方
の所定の閾値よりも大きくないあらゆるピクセル値をス
ケーリングする工程と、を含んでいる請求項１５に記載
の方法。 - 【請求項１７】 前記スケーリングが線形である請求項
１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 多数のトランスデューサ素子を含んで
いる超音波トランスデューサ・アレイと、 一連の送信ファイアリングの際に、選択されたトランス
デューサ素子をパルス駆動する送信ビーム形成装置と、 前記トランスデューサ・アレイ内の選択されたトランス
デューサ素子に結合されていて、それぞれの送信ファイ
アリングに続いてそれぞれの受信信号を取得する受信ビ
ーム形成装置と、 前記受信信号からそれぞれの画像信号を形成するように
プログラムされている信号処理装置と、 前記画像信号を前記ピクセル値から成る画像フレームへ
変換して、該画像フレームをメモリに記憶させるコンバ
ータと、 前記画像フレーム内の、所定のコントラスト閾値よりも
大きいブロック・コントラストを有するピクセル・ブロ
ックを、前記ブロック・コントラストよりも大きいブロ
ック・コントラストを有するエッジ強調ピクセル・ブロ
ックへそれぞれ変換して、エッジ強調画像フレームを形
成するようにプログラムされている画像データ処理装置
と、 多数のピクセルを含んでいて、前記エッジ強調画像フレ
ームを表示する表示装置と、を備えている超音波イメー
ジング・システム。 - 【請求項１９】 前記エッジ強調ピクセル・ブロックへ
の変換は、ウィンドウ・レベル演算を含んでいる請求項
１８に記載の超音波イメージング・システム。 - 【請求項２０】 前記ウィンドウ・レベル演算は、 低い方の所定の閾値よりも小さいあらゆるピクセル値を
黒に設定する工程と、 高い方の所定の閾値よりも大きいあらゆるピクセル値を
白に設定する工程と、 前記低い方の所定の閾値よりも小さくなく、前記高い方
の所定の閾値よりも大きくないあらゆるピクセル値をス
ケーリングする工程と、を含んでいる請求項１９に記載
の超音波イメージング・システム。 - 【請求項２１】 前記スケーリングが線形である請求項
２０に記載の超音波イメージング・システム。 - 【請求項２２】 多数のピクセル値から成る画像フレー
ムを記憶するメモリと、 前記画像フレーム内の、所定のコントラスト閾値よりも
大きいブロック・コントラストを有するピクセル・ブロ
ックを、前記ブロック・コントラストよりも大きいブロ
ック・コントラストを有するエッジ強調ピクセル・ブロ
ックへそれぞれ変換して、エッジ強調画像フレームを形
成するようにプログラムされている画像データ処理装置
と、 多数のピクセルを含んでいて、前記エッジ強調画像フレ
ームを表示する表示装置と、を備えているイメージング
・システム。 - 【請求項２３】 前記エッジ強調ピクセル・ブロックへ
の変換は、ウィンドウ・レベル演算を含んでいる請求項
２２に記載のイメージング・システム。
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|---|---|---|---|
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