JP2007000359A - Ｃｆｍ画像処理方法、および超音波画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断画像において、ＣＦＭ音響データ値の折り返し現象によって生じる画像の劣化を抑制する。
【解決手段】超音波診断装置１００のＤＳＣ１０は、折り返し判定部１１、正負判定部１２、および補間処理部１３を備える。画像を構成する画素点のＣＦＭ値を算出する際に、折り返し判定部１１は、算出する画素点を囲むサンプル点のＣＦＭ音響データ値の折り返しを判定し、正負判定部１２は折り返しが正負いずれの方向であるかを判定する。補間処理部１３は、正の方向の折り返しと判定された場合、正の値だけを用いて加重平均することにより当該画素におけるＣＦＭ値を算出し、負の方向の折り返しと判定された場合、負の値だけを用いて加重平均により画素におけるＣＦＭ値を算出する。又、折り返しでないと判定された場合、サンプル点のＣＦＭ値を全て用いて加重平均により算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＦＭ画像処理方法、および超音波画像処理装置に関する。

従来、超音波診断装置においては、被検体の２次元分布した複数のサンプル点で超音波エコー信号を収集する際に、各サンプル点の画素値を生成し、生成された複数のサンプル点に囲まれた近傍領域の画像を構成する画素の画素値を、サンプル点での画素値を使用して補間処理を施すことによって算出していた。

超音波診断装置では、エコー信号がサンプル点で反射した反射波を測定して、画像データに変換し、２次元の輪郭線、模様、および色彩などの画像的な特徴によって診断が可能になる。そのため、測定するサンプル点が多いことが望まれる。しかしながら、超音波の反射波の測定という物理的な制約上、サンプル点を充分多く採ることができないため、診断に使用する画像を構成する画素の画素値を、サンプル点におけるデータによって補間して生成しなければならない。その際に、サンプル点の分布は、画素点の分布に比べて疎であるため、サンプル点をつないだ場合、ブロック状の境界線が画像上に形成されてしまうという問題があった。

特に、構成する画素の画素値を周囲のサンプル点の画素値によって補間処理を施して成する場合でも、輝度が０に近い部分の多くが０値を生成してしまい、所謂黒抜け現象が起きて画像の劣化を招来するという問題があった。サンプル点の画素値によって、該サンプル点の画素値に囲まれる画素値は、サンプル点の画素値が０に近い場合、ほとんど０となってしまうため、ブロック状のギザギザが目立ち、画質の低下をもたらしていた。

また、輝度が高い部分においては、設定された範囲を超えた画素値によって起きる所謂折り返し現象によって、正負の折り返しフローの境界部分においては、最大輝度の部分が増えるため、必要以上に境界領域の明るさが強調されてしまい、所謂ぎらつき現象が起きていた。即ち、フローの境界部分が明るく強調されすぎることによって、画像の劣化を招来するという問題があった。

このような問題を解消するために、例えば、特許文献１に記載された技術によると、画像を構成する画素の画素値を複数のサンプル点の画素値で補間して算出する際に、表示閾値よりも小さな第２閾値とサンプル点の画素値とを比較し、サンプル点の画素値が第２閾値以下である場合は、該サンプル点の画素値を所定の画素値に置換し、置換されたサンプル点における画素値を使用して、画素の画素値を補間して算出していた。

同文献の技術は、表示閾値が０に近い部分、即ち、被検体の超音波エコー信号の正負が０に近い領域においては、表示画素値が０である部分が増えることを抑制して、所謂黒抜けによる画像の劣化を防ぐことに寄与するものであった。

特開平８−１５４９２８号公報

しかしながら、特許文献１の技術によっては、従来技術の問題点のうち、超音波エコー信号の正負が０に近い領域において所謂黒抜けによる画像の劣化を防ぐことが出来たとしても、もう一つの問題点である正負の境界領域において、正負の折り返しフローの境界部分において最大輝度の部分が増加することによって生じる境界線の所謂ぎらつきの発生を抑えることはできなかった。また、輝度の高い部分における境界領域での有効な補間処理技術を提供できないために、高輝度の境界領域において境界線がブロック化する現象を抑えることができないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされ、その目的は、境界線領域において画素値が設定可能な範囲を超過することによって生じる所謂ぎらつきの発生を押さえ、また、境界線領域において画像のブロック化を抑えてスムージング処理を施すことにより画質の劣化を抑制し、高画質な画像処理が可能となるＣＦＭ画像処理方法、および超音波画像処理装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点では、本発明は、ＣＦＭ画像処理方法であって、２次元分布した複数のサンプル点で被検体の流れ情報を測定し、測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ（ＣｏｌｏｒＦｌｏｗＭａｐｐｉｎｇ）値を生成し、画像を構成する各画素のＣＦＭ値を当該画素の近傍位置に相当する前記サンプル点のＣＦＭ値を基にした補間により算出するＣＦＭ画像処理方法において、測定された前記複数のサンプル点のＣＦＭ値を生成し、生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が、あらかじめ設定された測定可能な最大輝度を超えることによって折り返されたＣＦＭ値であるか否かを判定し、折り返されたＣＦＭ値であると判定した場合、該折り返しが正方向の最大輝度を超えた折り返しであるか、負方向の最大輝度を超えた折り返しであるかを判定し、前記折り返しが正方向の折り返しであると判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない正方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出し、前記折り返しが負方向の折り返しであると判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない負方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出するものであることを特徴とする。

上記第１の観点によるＣＦＭ画像処理方法では、画像を構成する画素のＣＦＭ値を、その近傍位置に相当する各サンプル点のＣＦＭ値を生成し、生成されたサンプル点のＣＦＭ値が最大輝度を超えて折り返されたものと判定された場合、正負いずれの折り返しについても、最大輝度を超えないサンプル点のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出する。この構成によって、正負いずれの方向の折り返しであっても画素値が最大輝度を採ることを抑制し、画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、補間処理によってスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第２の観点では、本発明は、上記ＣＦＭ画像処理方法において、当該画素のＣＦＭ値を、前記折り返しが正方向の折り返しであると判定した場合、折り返しであると判定された前記サンプル点のＣＦＭ値を正方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、前記折り返しが負方向の折り返しであると判定した場合、折り返された前記サンプル点のＣＦＭ値を負方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換えて、該置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施すことによって算出するものであることを特徴とする。

上記第２の観点によるＣＦＭ画像処理方法では、当該画素のＣＦＭ値を、サンプル点のＣＦＭ値が正方向の折り返しの場合、正の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、負方向の折り返しの場合、負の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換えて、該置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施す。この構成によって、正負いずれの方向の折り返しであっても画素値が最大輝度を採ることを抑制し、画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、補間処理によりスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第３の観点では、本発明は、上記画像処理方法において、当該画素のＣＦＭ値を算出する前記補間処理は、前記補間処理を施す際に用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該算出する画素点と前記補間処理を施す際に用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理であることを特徴とする。

上記第３の観点による画像処理方法では、当該画素のＣＦＭ値を算出する補間処理は、用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該画素点と用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理である。この構成によって、折り返し現象に対して画素値が最大輝度を採ることを抑制して画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、好適な補間処理によりスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第４の観点では、本発明は、上記画像処理方法において、前記生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が、折り返しによるＣＦＭ値でないと判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、当該画素と前記サンプル点との距離の関数を重みとして、前記サンプル点の全てのＣＦＭ値にかけて平均する加重平均により算出するものであることを特徴とする。

上記第４の観点によるＣＦＭ画像処理方法では、折り返しを起こしていないサンプル点のみの場合、それらのサンプル点のＣＦＭ値を使用し、距離による関数を重みとして加重平均によって当該画素のＣＦＭ値を算出する。この構成によって、画像の境界領域において所謂ぎらつきとブロック化が抑えられるばかりでなく、折り返しを起こしていない領域においては、サンプル点のＣＦＭ値による適正な補間処理によって、ブロック化を抑えたスムーズな画像となり、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第５の観点では、本発明は、超音波画像処理装置であって、２次元分布した複数のサンプル点での被検体の流れ情報を超音波を用いる流れ情報測定手段によって測定し、測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ（ＣｏｌｏｒＦｌｏｗＭａｐｐｉｎｇ）値を生成し、画像を構成する各画素のＣＦＭ値を当該画素の近傍に相当する前記サンプル点のＣＦＭ値を基にした補間により算出する超音波画像処理装置において、前記流れ情報測定手段によって測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ値を生成するＣＦＭ値生成手段と、前記ＣＦＭ値生成手段によって生成されたサンプル点のＣＦＭ値が、あらかじめ設定された測定可能な最大輝度を超えることによって折り返されたＣＦＭ値であるか否かを判定する折り返し判定手段と、前記折り返し判定手段によって、折り返されたＣＦＭ値であると判定された場合、判定された該折り返しが正方向の最大輝度を超えた折り返しであるか、負方向の最大輝度を超えた折り返しであるかを判定する正負判定手段と、前記正負判定手段によって折り返しが正方向の折り返しであると判定された場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない正方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出し、前記正負判定手段によって折り返しが負方向の折り返しであると判定された場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない負方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出する補間処理手段と、を備えることを特徴とする。

上記第５の観点による超音波画像処理装置では、画像を構成する画素のＣＦＭ値を、その近傍位置に相当する各サンプル点のＣＦＭ値を生成し、生成されたサンプル点のＣＦＭ値が最大輝度を超えて折り返されたものと判定された場合、正負いずれの折り返しについても、最大輝度を超えないサンプル点のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出する。この構成によって、正負いずれの方向の折り返しであっても画素値が最大輝度を採ることを抑制し、画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、補間処理によってスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第６の観点では、本発明は、上記超音波画像処理装置において、前記折り返しが正方向の折り返しであると判定された場合、折り返しであると判定された前記サンプル点のＣＦＭ値を正方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、前記折り返しが負方向の折り返しであると判定された場合、折り返された前記サンプル点のＣＦＭ値を負方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換える置換処理手段を、さらに備え、前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記置換処理手段によって置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施すことによって算出するものであることを特徴とする。

上記第６の観点による超音波画像処理装置では、当該画素のＣＦＭ値を、サンプル点のＣＦＭ値が正方向の折り返しの場合、正の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、負方向の折り返しの場合、負の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換えて、該置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施す。この構成によって、正負いずれの方向の折り返しであっても画素値が最大輝度を採ることを抑制し、画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、補間処理によりスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第７の観点では、本発明は、上記超音波画像処理装置において、前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記補間処理を施す際に用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該算出する画素点と前記補間処理を施す際に用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理を施して算出するものであることを特徴とする。

上記第７の観点による上記超音波画像処理装置では、当該画素のＣＦＭ値を算出する補間処理は、用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該画素点と用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理である。この構成によって、折り返し現象に対して画素値が最大輝度を採ることを抑制して画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、好適な補間処理によりスムージング処理が施された画像となるので、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

第８の観点では、本発明は、上記超音波画像処理装置において、前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が折り返しによるＣＦＭ値でないと判定された場合、当該画素と前記サンプル点との距離の関数を重みとして、前記サンプル点の全てのＣＦＭ値にかけて平均する加重平均により算出するものであることを特徴とする。

上記第８の観点による超音波画像処理装置では、折り返しを起こしていないサンプル点のみの場合、それらのサンプル点のＣＦＭ値を使用し、距離による関数を重みとして加重平均によって当該画素のＣＦＭ値を算出する。この構成によって、画像の境界領域において所謂ぎらつきとブロック化が抑えられるばかりでなく、折り返しを起こしていない領域においては、サンプル点のＣＦＭ値による適正な補間処理によって、ブロック化を抑えたスムーズな画像となり、画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができる。

本発明のＣＦＭ画像処理方法、および超音波画像処理装置によれば、２次元に分布した複数のサンプル点で被検体の流れ情報を測定してＣＦＭ画像を生成するに際して、画像を構成する画素のＣＦＭ値を、その近傍位置に相当する各サンプル点のＣＦＭ値を生成し、生成されたサンプル点のＣＦＭ値が最大輝度を超えて折り返されたものと判定された場合、正負いずれの折り返しについても、正負それぞれの方向の最大輝度を超えないサンプル点のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出するので、正負いずれの方向の折り返しであっても画素値が最大輝度を採ることを抑制し、画像の境界領域において所謂ぎらつきが少なく、補間処理によってスムージング処理が施された画像となるので、画像のぎらつきとブロック化による画像の劣化を抑制した高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＣＦＭ画像処理方法、および超音波画像処理装置の最良な実施の形態を、実施の形態１および２に分けて詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。また、図７および８は、公報上ではモノクロで表示されているが、カラー表示によるものを物件提出する。

（１．実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による超音波診断装置を示す機能的ブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波探触子１、送受信回路２、Ｂモード処理部３、ＣＦＭ（カラーフローマッピング）処理部４、ＲＧＢ変換処理部５、ビデオ信号処理回路６、モニタ装置７、およびＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０を備える。

この超音波診断装置１００では、超音波探触子１は２次元分布した複数のサンプル点で被検体の超音波エコー信号を収集する。送受信回路２は、超音波探触子１が収集した超音波エコー信号を受信して、Ｂモード処理部３およびＣＦＭ処理部４に送信する。

Ｂモード処理部３は、受信した超音波エコー信号にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理を施し、Ｂ／Ｗ（Ｂｌａｃｋ／Ｗｈｉｔｅ）用音響データに変換する。このＢ／Ｗ用音響データＢ／Ｗ１は、各サンプル点のエコーの強さに応じて決める輝度であるＢ／Ｗ画素値を示すデータである。Ｂモードで画像を表示した場合、エコーの強さの分布、即ち組織の質的な２次元データが取得される。例えば、血管組織の２次元分布データが輝度の違いによって取得される。

ＣＦＭ処理部４は、受信した超音波エコー信号にＡ／Ｄ変換処理を施し、ＣＦＭ用音響データＣＦＭ１を生成する。このＣＦＭ音響データＣＦＭ１は、各サンプル点からのドプラ周波数に応じて決める輝度および色相であるＣＦＭ値を示すデータである。ＣＦＭモードで画像データを取得する場合、ドプラ周波数の分布即ち組織の動きの速度の２次元分布データが取得される。例えば、血管組織の内部の血流は、血流の方向の違いを色彩によりまた血流の早さを該色彩の輝度によって２次元データとして取得できる。こうして、Ｂモード処理部３によって生成されたＢ／Ｗ用音響データＢ／Ｗ１、およびＣＦＭ処理部４によって生成されたＣＦＭ音響データＣＦＭ１は、ＤＳＣ１０に出力される。

ＤＳＣ１０は、入力した各サンプル点のＢ／Ｗ用音響データＢ／Ｗ１を使用して、画像を構成するサンプル点近傍領域の画素点におけるＢ／Ｗ用音響データを補間処理により算出し、Ｂ／Ｗ画像データＢ／Ｗ２を出力する。このＢ／Ｗ画像データＢ／Ｗ２は、各画素のＢ／Ｗ画像値を示すデータである。

また、ＤＳＣ１０は、入力した各サンプル点のＣＦＭ音響データＣＦＭ１を使用して、ＣＦＭ画像を構成するサンプル点近傍領域の画素点におけるＣＦＭ値を補間処理を施して算出し、ＣＦＭ画像データＣＦＭ２を出力する。このＣＦＭ音響データＣＦＭ２は、各画素のＣＦＷ画素値を示すデータであり、血流の正負の方向と速さを示す。ここでは血流の方向を赤色系と青色系とに色分けして表示する。

ＲＧＢ変換処理回路５は、ＤＳＣ１０によって出力されたＢ／Ｗ画像データＢ／Ｗ２およびＣＦＭ画像データＣＦＭ２からＲＧＢデータＲ，Ｇ，Ｂを生成する。ビデオ信号処理回路６は、ＲＧＢデータＲ，Ｇ，ＢをＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換して映像信号に変換する。モニタ装置７は、Ｂモード画像（モノクロ画像）にＣＦＭ画像（カラー画像）を重ねて表示する。

こうして、Ｂモード処理部３によって生成されたＢ／Ｗ用音響データＢ／Ｗ１により血管組織が表示され、ＣＦＭ処理部４によって生成されたＣＦＭ音響データＣＦＭ１によって血流の方向が表示されるので、Ｂ／Ｗ用音響データＢ／Ｗ１およびＣＦＭ音響データＣＦＭ１をマッピングして血管内の血流を２次元的に色彩表示することができる。

ＣＦＭ処理部４によって生成された音響データＣＦＭ１は、−１２８から＋１２７までの階調値によって表現する。−１２８から０未満を負の方向の流れとして表現し、０以上１２７以下の階調値を正の方向の流れとして表現する。

ＤＳＣ１０は、折り返し判定部１１、正負判定部１２、および補間処理部１３を備える。折り返し判定部１１は、ＣＦＭ処理部４によって生成されたサンプル点のＣＦＭ音響データ値を使用して、サンプル点に囲まれた画像を構成する各画素点におけるＣＦＭ音響データ値を生成する際に、先ず、測定されたサンプル点のＣＦＭ値が所謂折り返し現象を起こしたものであるか否かを判定する。折り返しは、音響データ値があらかじめ設定された測定可能な最大輝度を超えることによって起きる。

正負判定部１２は、折り返し判定部１１が折り返しであると判定した場合、判定された折り返しが正の方向の折り返しか、負の方向の折り返しかを判定する。補間処理部１３は、（１）折り返し判定部１１が折り返しでないと判定した場合、（２）折り返し判定部１１が折り返しであると判定した場合で、かつ、正負判定部１２が正の方向の折り返しであると判定した場合、および（３）負の方向の折り返しであると判定した場合の３つの場合に分けて該当する画素点のＣＦＭ音響データ値を、サンプル点のＣＦＭ値を基に生成する。

ここで、ＤＳＣ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、Ｒｏｍ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクなどの記憶装置、バス、Ａ／Ｄ変換部４やＲＧＢ変換処理部５などの外部機器とのインタフェース、および操作入力を受け付ける入力装置などを備えたコンピュータとして構成可能である。ここで、折り返し判定部１１、正負判定部１２、および補間処理部１３などは、ハードディスクなどの記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵが読み出してＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）上で、ＲＡＭに展開することによって、上記の折り返し判定機能、正負判定機能、およびＣＦＭ値生成機能などを実行する構成である。以下に、折り返し判定部１１、正負判定部１２、および補間処理部１３の詳細な動作について説明する。

図２は、折り返し判定部によってサンプル点のＣＦＭ音響データ値が折り返しているか否かを判定することを説明する図である。図中、ｐ１、ｐ２、ｐ３、およびｐ４は、被検体において超音波測定を行うサンプル点において、音線データから変換されたＣＦＭ音響データ値である。図中、ｐ１−ｐ２、およびｐ３−ｐ４で表される方向は、超音波の進行方向である。また、ｐ１−ｐ３、およびｐ２−ｐ４の線は、それぞれ超音波探触子１からの同心円状の円弧上にある。

また、図中、Ｒと記した点は、以降の補間処理部１３によってＣＦＭ音響データ値を生成しようとする各画素点の一つを表すものである。このＲと記された画素点は、サンプル点ｐ１〜ｐ４によって囲まれている。このＲの画素点を補間処理部１３が補間処理する際に、サンプル点ｐ１〜ｐ４の少なくともいずれかが折り返しを起こしている場合が、補間処理について問題となるために、先ず、折り返し判定部１１がサンプル点について折り返しの有無を判定する。今、Ｒ（レッド）について説明するのでＲと記しているが、以下、他の色要素であるＧおよびＢについても同様の処理を施す。

図中、点ｐ１〜ｐ４に対応するｗ１〜ｗ４は、画素Ｒから点ｐ１〜ｐ４までのそれぞれの距離によって定まる重みを示している。この重みは、距離に反比例する関数によって定めるのが望ましい。また、サンプル点における音響データに対応して、正負の区別を付けた音響データを（ｐ１）、（ｐ２）、（ｐ３）、および（ｐ４）と表す。

折り返し判定部１１は、測定した４点のサンプル点における符号付きの音響データの差が一定値より大きい場合には、折り返し現象が生じていると判定する。即ち、
｜（ｐ１）−（ｐ２）｜＞１２７ （式１−１）
｜（ｐ３）−（ｐ４）｜＞１２７ （式１−２）
｜（ｐ１）−（ｐ３）｜＞１２７ （式１−３）
のいずれか１つが満たされる場合、画素Ｒにおいては折り返し現象が生じていると判定する。これは、極めて近い距離にあるサンプル点同士で階調値差の絶対値が１２７という大きな値を超える場合は、折り返し現象であると判定できるからである。

正負判定部１２は、折り返し判定部１１が、折り返し現象が起きていると判定した場合、この画素の折り返しが正負いずれの方向への折り返しであるかを判定する。ここで、正負判定部１２は、折り返しの方向を判定するために、サンプル点を用いた加重平均値を使用する。

図３は、負の方向のＣＦＭ音響データを、折り返し計算に適したデータ並びに変換して使用することを説明する図である。ここで、該画素点におけるサンプル点の０以下のＣＦＭ音響データに対しては、図３に示すように、正負判定部１２は、２５６を加算することによって、負方向のデータ（−１２８〜−１）を折り返し計算に適したデータ並びである１２８〜２５５のデータに変換する。

そして、正負判定部１２は、算出しようとする画素点のデータを、サンプル点ｐ１〜ｐ４における音響データ値（ｐ１）、（ｐ２）、（ｐ３）、および（ｐ４）を用いて加重平均によって算出する。算出される加重平均値をＲｔｅｍｐと記す。正負判定部１２は、
Ｒｔｅｍｐ＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ （式２）
を算出する。

ここで、（ｐｉ）はサンプル点におけるＣＦＭ音響データ値である。また、ｗｉは、既述のように当該画素点から各サンプル点ｐｉまでの距離によって定まる重みである。この重みｗｉは、今、合計が１になるように整えておくとよい、即ち、Σｗｉ＝１（ｉは図に示す０〜３）である。

正負判定部１２は、式２によって算出された加重平均値Ｒｔｅｍｐがどのような範囲にあるかによって、当該画素点の折り返しが正方向か負方向かを判別する。正負判定部１２は、判定のために、サンプル点ｐ１〜ｐ４における最大値と最小値を求める。最小値をｍｉｎ、最大値をｍａｘとする。そして、
ｍｉｎ＜Ｒｔｅｍｐ＜１２８ （式３）
の場合、正の方向の折り返しであると判定する。一方、
１２８≦Ｒｔｅｍｐ＜ｍａｘ （式４）
の場合、負の方向の折り返しであると判定する。

補間処理部１３は、正負判定部１２が画素点における判定が、正の向きの方向の折り返しであると判定した場合は、正の画素値のみを用いて加重平均する。即ち、ＣＦＭ音響データとして、サンプル点のＣＦＭ音響データ値が（ｐｉ）＜１２８のものだけについての加重平均値
ｐｏｓ＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ（但し、（ｐｉ）＜１２８） （式５）
を算出する。この重みｗｉは、今、使用するものだけで合計が１になるように整えておく、即ち、Σｗｉ＝１（ｉは図３に示す０〜３のうち、式５で加重平均に使用するもののみ）である。

また、補間処理部１３は、画素点における判定が、負の向きの方向の折り返しであると判定した場合は、負のサンプル点のＣＦＭ音響データ値だけを用いて加重平均する。即ち、ＣＦＭ音響データとして、１２８≦（ｐｉ）のものだけを用いた加重平均値
ｎｅｇ＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ（但し、１２８≦（ｐｉ）） （式６）
を算出する。この重みｗｉは、今、使用するものだけで合計が１になるように整えておく、即ち、Σｗｉ＝１（ｉは図３に示す０〜３のうち、式６で加重平均に使用するもののみ）である。

ここで、折り返し判定部１１が折り返しでないと判定した場合は、補間処理部１３は、通常の折り返し現象を生じていない場合のＣＦＭ音響データ値を生成すればよい。それは、例えば、サンプル点４点のＣＦＭ音響データ値の加重平均値を算出することによって、ＣＦＭ音響データ値とすることができる。即ち、
ＣＦＭ音響データ値＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ （式７）
として、算出する。この重みｗｉは、今、合計が１になるように整えておく、
即ち、Σｗｉ＝１（ｉは図に示す０〜３）である。

あるいは、折り返しでないと判定された場合、他の方法として、補間処理部１３は、４つのサンプル点におけるＣＦＭ音響データ値（ｐｉ）のうち中央値に最も近いものを採用しても良い。あるいは、最大輝度から最も遠い値を採用しても良い。あるいは、最大輝度から最も近い値を採用しても良い。

図４は、実施の形態１による超音波診断装置における画像処理手順を説明するフローチャートである。超音波探触子１が被検体を測定し、送受信回路２を介して測定値を受信したＣＦＭ処理部４がＡ／Ｄ変換処理を施した後、サンプル点のＣＦＭ音響データ値を生成する（ステップＳ１０１）。

ＣＦＭ処理部４によってサンプル点４点でのＣＦＭ音響データ値が生成されて、ＤＳＣ１０に送信されると、受信したＤＳＣ１０においては、折り返し判定部１１が、画像を構成する画素点において、折り返しが発生しているか否かを判定する。折り返しの判定は、ＣＦＭ音響データ値を求めようとする画素点を囲む４つのサンプル点のＣＦＭ音響データ値について、式１−１〜式１−３のうち、少なくとも１つを満たすか否かを判定することによって判定する（ステップＳ１０２）。

式１−１〜１−３のうち、いずれの式も満たされた場合、折り返し判定部１１は折り返しが発生していないと判定する（ステップＳ１０２のＮｏ）。この場合、補間処理部１３は、ＣＦＭ音響データ値を求める画素点において、画素点を囲むサンプル点のＣＦＭ音響データ値と、画素点とサンプル点との距離によって定まる重みとを用いて、式７によってＣＦＭ音響データ値を算出する（ステップＳ１０３）。

折り返し判定部１１が、式１−１〜１−３によってサンプル点において折り返しが発生していると判定した場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、正負判定部１２は、当該画素点におけるＣＦＭ音響データ値を、まずサンプル点４点のＣＦＭ音響データ値およびサンプル点４点までの距離によって定まる重みを用いて、式２による加重平均によって算出する（ステップＳ１０４）。即ち、サンプル点のＣＦＭ音響データ値による加重平均値Ｒｔｅｍｐを算出する。

正負判定部１２は、さらに、サンプル点におけるＣＦＭ音響データの最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎとを、比較により算出する。そして、サンプル点を加重平均したＲｔｅｍｐが、式３のｍｉｎ＜Ｒｔｅｍｐ＜１２８を満たすか否かを判定し（ステップＳ１０５）、式３を満たすと判定した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、正方向の折り返しであると判定する。そして、補間処理部１３は、式５によって正方向の画素値のみで加重平均してＣＦＭ音響データ値を生成する（ステップＳ１０６）。

一方、正負判定部１２は、サンプル点を加重平均したＲｔｅｍｐが、式５のｍｉｎ＜Ｒｔｅｍｐ＜１２８を満たさないと判定した場合は（ステップＳ１０５のＮｏ）、負方向の折り返しであると判定する。そして、補間処理部１３は、式６によって負方向の画素値のみで加重平均してＣＦＭ音響データ値を生成する（ステップＳ１０７）。

このようにして、サンプル点のＣＦＭ音響データ値を算出して折り返しか否かをまず判定し、折り返しであると判定した場合は、その正負の向きを判定し、正の折り返しに対しては、正のＣＦＭ音響データのみを用いて加重平均することによって画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データが最大輝度を採ることがないように補間して生成し、かつ、負の折り返しに対しては、負のＣＦＭ音響データのみを用いて加重平均することによって画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データが最大輝度を採ることがないように補間して生成し、かつ、折り返しが生じていないと判定した場合は、サンプル点のＣＦＭ音響データ値を用いて加重平均値を算出して、画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データ値を生成することによって、フローの正負の境界において最大輝度のＣＦＭ音響データが生成されることを抑制しつつも、サンプル点のＣＦＭ音響データ値に基づいて補間処理を施すことができるので、所謂ぎらつきが少なく、加重平均による補間処理がなされてＣＦＭ値にスムージング処理が施されて、画像の劣化を抑制した高画質な画像を提供できる超音波診断装置を提供することが出来る。

（２．実施の形態２）
図５は、実施の形態２による超音波診断装置の機能的ブロック図である。実施の形態２による超音波診断装置２００におけるＤＳＣ２０は、置換処理部２４を備えた点が実施の形態１と異なる。

実施の形態２による超音波診断装置２０においては、サンプル点のいずれかが折り返しを生じた場合、置換処理部２４が該折り返しが発生しているサンプル点のＣＦＭ音響データ値を所定の値に置き換え、補間処理部２３は、折り返しの発生していないサンプル点のＣＦＭ音響データ値、および置換処理部２４によって置換されたＣＦＭ音響データ値を用いた加重平均によってＣＦＭ音響データ値を生成する。

折り返し判定部１１が折り返しを判定する方式、折り返しでないと判定した場合のＣＦＭ音響データ値の生成、および正負判定部１２が折り返しの正負の方向を判定する方式は実施の形態１の場合と同様であるので、説明を省略する。

折り返し判定部１１が折り返しであると判定し、かつ、正負判定部１２が正の方向の折り返しであると判定した場合、置換処理部２４は、折り返された画素点におけるＣＦＭ音響データ値を所定の値、例えば、最大輝度値と上記ｍｉｎとの中間値に置き換える。

そして、補間処理部２３は、正の画素値、および置換された所定の値を用いて加重平均する。即ち、加重平均値
ｐｏｓ＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ（但し、（ｐｉ）は（ｐｉ）＜１２８、又は置換された値） （式８）
を算出する。この重みｗｉは、今、合計が１になるように整えておく。

また、折り返し判定部１１が折り返しであると判定し、かつ、正負判定部１２が負の方向の折り返しであると判定した場合、置換処理部２４は、折り返された画素点におけるＣＦＭ音響データ値を所定の値、例えば、最大輝度値と上記ｍａｘとの中間値に置き換える。

そして、補間処理部２３は、負の画素値、および置換された所定の値を用いて加重平均する。即ち、加重平均値
ｎｅｇ＝Σ（ｐｉ）×ｗｉ（但し、（ｐｉ）は１２８≦（ｐｉ）、又は置換された値） （式９）
を算出する。この重みｗｉは、今、合計が１になるように整えておく。

図６は、実施の形態２による画像処理手順を説明するフローチャートである。図６中のステップＳ２０１〜ステップＳ２０５までは、実施の形態１によるステップステップＳ１０１〜Ｓ１０５までと同様であるので、詳細な説明を省略する。

ステップＳ２０５において、正負判定部１２が正の方向の折り返しであると判定した場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、置換処理部２４は、正の方向の折り返しによるＣＦＭ音響データ値を、所定の値、例えば最大輝度とｍｉｎとの中間の値に置き換える（ステップＳ２０６）。そして、補間処理部２４は、正方向の値と置換された所定値とを用いて式８による加重平均によってＣＦＭ音響データ値を生成する（ステップＳ２０７）。

一方、ステップＳ２０５において、正負判定部１２が負の方向の折り返しであると判定した場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、置換処理部２４は、負の方向の折り返しによるＣＦＭ音響データ値を、所定の値、例えば最大輝度とｍａｘとの中間の値に置き換える（ステップＳ２０８）。そして、補間処理部２４は、負方向の値と置換された所定値とを用いて式９による加重平均によってＣＦＭ音響データ値を生成する（ステップＳ２０９）。

このようにして、サンプル点のＣＦＭ音響データ値を算出して折り返しか否かをまず判定し、折り返しであると判定した場合は、その正負の向きを判定し、正の折り返しに対しては、正のＣＦＭ音響データおよび折り返しが置換された所定のＣＦＭ音響データを用いて加重平均することによって、画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データが最大輝度を採ることなく補間して生成でき、一方、負の折り返しに対しては、負のＣＦＭ音響データおよび折り返しが置換された所定のＣＦＭ音響データ値を用いて加重平均することによって画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データが最大輝度を採らないように補間して生成でき、かつ、折り返しを生じていない場合は、サンプル点のＣＦＭ音響データ全てを用いて加重平均することによって画像を構成する画素点におけるＣＦＭ音響データが最大輝度を採ることなく補間して生成することによって、正負の境界において最大輝度のＣＦＭ音響データが生成されることを抑制しつつサンプル点のＣＦＭ音響データ値に基づいて補間処理できるので、所謂ぎらつきが少なく、加重平均により補間処理がなされてスムージング処理が施されて、画像の劣化を抑制した高画質な画像を提供できる。

図７は、人体の頸動脈に対して直接パワーモードによって超音波を照射して生成した画像の模式図である。画像７０１は従来技術による画像であり、画像７０２は実施の形態による超音波診断装置による処理を施した画像である。実施の形態による超音波診断装置による処理を施した画像７０２の方が境界線が、より滑らかに表現されていることが分かる。

図８は、人体の心臓に対して超音波を照射して生成したカラーフローの模式図である。画像８０１は従来技術による画像であり、画像８０２は本発明の超音波診断装置による処理を施した画像である。本発明の超音波診断装置による処理を施した画像８０２の方が境界領域において折り返しによるぎらつきが軽減されていることが分かる。

なお、図７および８は、公報上ではモノクロ表示となっているが、カラー表示に図面を別途、物件提出する。

以上のように、本発明にかかるＣＦＭ画像処理方法、および超音波画像処理装置は、画像処理技術に有用であり、特に医療用の超音波診断装置における超音波診断画像の生成技術に適している。

実施の形態１による超音波診断装置の機能的ブロック図である。 折り返し判定部によるサンプル点のＣＦＭ音響データ値が折り返しているか否かの判定を説明する図である。 負の方向のＣＦＭ音響データを、折り返し計算に適したデータ並びに変換して使用することを説明する図である。 実施の形態１による超音波診断装置における画像処理手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２による超音波診断装置の機能的ブロック図である。 実施の形態２による画像処理手順を説明するフローチャートである。 人体の頸動脈に対して直接パワーモードによって超音波を照射して生成した画像の模式図である。 人体の心臓に対して超音波を照射して生成したカラーフローの模式図である。

符号の説明

１ 超音波探触子
２ 送受信回路
３ Ｂモード処理部
４ ＣＦＭ処理部
５ ＲＧＢ変換処理部
６ ビデオ信号処理回路
７ モニタ装置
１０、２０ ＤＳＣ
１１ 折り返し判定部
１２ 正負判定部
１３、２３ 補間処理部
２４ 置換処理部
１００、２００ 超音波診断装置

Claims (8)

1. ２次元分布した複数のサンプル点で被検体の流れ情報を測定し、測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）値を生成し、画像を構成する各画素のＣＦＭ値を当該画素の近傍位置に相当する前記サンプル点のＣＦＭ値を基にした補間により算出するＣＦＭ画像処理方法において、
   測定された前記複数のサンプル点のＣＦＭ値を生成し、
   生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が、あらかじめ設定された測定可能な最大輝度を超えることによって折り返されたＣＦＭ値であるか否かを判定し、
   折り返されたＣＦＭ値であると判定した場合、該折り返しが正方向の最大輝度を超えた折り返しであるか、負方向の最大輝度を超えた折り返しであるかを判定し、
   前記折り返しが正方向の折り返しであると判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない正方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出し、
   前記折り返しが負方向の折り返しであると判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない負方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出するものであることを特徴とするＣＦＭ画像処理方法。
2. 当該画素のＣＦＭ値を、前記折り返しが正方向の折り返しであると判定した場合、折り返しであると判定された前記サンプル点のＣＦＭ値を正方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、前記折り返しが負方向の折り返しであると判定した場合、折り返された前記サンプル点のＣＦＭ値を負方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換えて、該置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施すことによって算出するものであることを特徴とする請求項１に記載のＣＦＭ画像処理方法。
3. 当該画素のＣＦＭ値を算出する前記補間処理は、前記補間処理を施す際に用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該算出する画素点と前記補間処理を施す際に用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理であることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＦＭ画像処理方法。
4. 前記生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が、折り返しによるＣＦＭ値でないと判定した場合、当該画素のＣＦＭ値を、当該画素と前記サンプル点との距離の関数を重みとして、前記サンプル点の全てのＣＦＭ値にかけて平均する加重平均により算出するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＣＦＭ画像処理方法。
5. ２次元分布した複数のサンプル点での被検体の流れ情報を超音波を用いる流れ情報測定手段によって測定し、測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）値を生成し、画像を構成する各画素のＣＦＭ値を当該画素の近傍に相当する前記サンプル点のＣＦＭ値を基にした補間により算出する超音波画像処理装置において、
   前記流れ情報測定手段によって測定した流れ情報から各サンプル点のＣＦＭ値を生成するＣＦＭ値生成手段と、
   前記ＣＦＭ値生成手段によって生成されたサンプル点のＣＦＭ値が、あらかじめ設定された測定可能な最大輝度を超えることによって折り返されたＣＦＭ値であるか否かを判定する折り返し判定手段と、
   前記折り返し判定手段によって、折り返されたＣＦＭ値であると判定された場合、判定された該折り返しが正方向の最大輝度を超えた折り返しであるか、負方向の最大輝度を超えた折り返しであるかを判定する正負判定手段と、
   前記正負判定手段によって折り返しが正方向の折り返しであると判定された場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない正方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出し、前記正負判定手段によって折り返しが負方向の折り返しであると判定された場合、当該画素のＣＦＭ値を、前記サンプル点のＣＦＭ値のうちで最大輝度を超えない負方向のＣＦＭ値のみを使用して補間処理を施して算出する補間処理手段と、
   を備えることを特徴とする超音波画像処理装置。
6. 前記折り返しが正方向の折り返しであると判定された場合、折り返しであると判定された前記サンプル点のＣＦＭ値を正方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換え、前記折り返しが負方向の折り返しであると判定された場合、折り返された前記サンプル点のＣＦＭ値を負方向の最大輝度を超えないＣＦＭ値に置き換える置換処理手段を、さらに備え、
   前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記置換処理手段によって置き換えられたサンプル点のＣＦＭ値、および折り返しでないサンプル点のＣＦＭ値を用いて補間処理を施すことによって算出するものであることを特徴とする請求項５に記載の超音波画像処理装置。
7. 前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記補間処理を施す際に用いるサンプル点のＣＦＭ値に対して、当該算出する画素点と前記補間処理を施す際に用いるサンプル点との距離の関数を重みとしてかけて平均する加重平均による処理を施して算出するものであることを特徴とする請求項５または６に記載の超音波画像処理装置。
8. 前記補間処理手段は、当該画素のＣＦＭ値を、前記生成された前記サンプル点のＣＦＭ値が折り返しによるＣＦＭ値でないと判定された場合、当該画素と前記サンプル点との距離の関数を重みとして、前記サンプル点の全てのＣＦＭ値にかけて平均する加重平均により算出するものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の超音波画像処理装置。

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