JP2007054624A

JP2007054624A - 超音波空間合成映像形成システム及び方法

Info

Publication number: JP2007054624A
Application number: JP2006225177A
Authority: JP
Inventors: Tae Ho Lee; テホイ; Seok Won Choi; ソクウォンチェ
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-03-08
Also published as: EP1757954A2; EP1757954A3; US20070049825A1

Abstract

【課題】連結部が目立たず、均一の画質の合成映像を提供することができる超音波空間合成映像形成システム及び方法を得る。
【解決手段】本発明に係る超音波空間合成映像形成システムは、複数のフレームで超音波空間合成映像を形成するシステムであって、各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する複数のトランスデューサと、前記各フレームを得る間、各トランスデューサで送受信された信号を遅延及び合算して、フレームデータを形成するビームフォーマと、複数のフレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する映像合成部とを備え、前記各トランスデューサは、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、少なくとも一つのフレームは、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく一つの中心点から延びる複数の第２スキャンラインから形成される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数のフレームで超音波空間合成映像を形成する超音波空間合成映像形成システム及び方法に関し、特に連結部が目立たず、均一の画質の合成映像を提供することができる超音波空間合成映像形成システム及び方法に関するものである。

空間合成は映像処理技術の一種であって、複数のポイントまたは角（angle）で得られた各超音波映像フレームのスキャンラインを組み合わせることによって、一つの合成映像を形成する映像処理技術である。空間合成のために、実質的に独立した方向から得られて部分的に重なる連続的な各映像（以下、成分フレームという）を獲得する。成分フレームが変わるごとにスキャンラインの方向を調整することで、独立した方向で、即ち、それぞれ異なる角で成分フレームを得ることができる。図１〜図３は傾斜角がそれぞれ−１５°、０°、１５°であるスキャンラインＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３からなる成分フレームＡ、Ｂ、Ｃを示す。

空間合成では成分フレームを和、平均、ピーク検出または他の方式に従って組み合わせて合成映像を形成する。従来の超音波空間合成映像形成方法によれば、図１〜図３に見られる成分フレームＡ、Ｂ及びＣを組み合わせて図４のように一つの合成映像ＣＩを形成する。

しかし、従来の超音波空間合成映像形成方法では、合成映像ＣＩ内に成分フレームの一部が重ならない領域Ｒ１、Ｒ２があって合成映像ＣＩ内に連結部（seam）Ｓが目立つだけでなく、合成映像全体領域の画質が均一でないという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、連結部が目立たず、均一の画質の合成映像を提供することができる超音波空間合成映像形成システム及び方法を得るものである。

本発明に係る超音波空間合成映像形成システムは、複数のフレームで超音波空間合成映像を形成するシステムであって、各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する複数のトランスデューサと、前記各フレームを得る間、各トランスデューサで送受信された信号を遅延及び合算して、フレームデータを形成するビームフォーマと、複数のフレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する映像合成部とを備え、前記各トランスデューサは、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、少なくとも一つのフレームは、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく一つの中心点から延びる複数の第２スキャンラインから形成される。

前記複数の第２スキャンラインは前記複数の第１スキャンラインより稠密に分布する。前記フレームは、指定フレームと、前記指定フレームを中心に順序的に対称である第１周辺フレーム及び第２周辺フレームを備え、前記指定フレームの全てのスキャンラインは互いに平行で、前記第１周辺フレーム及び第２周辺フレームは前記第と１スキャンライン及び前記第２スキャンラインを備える。前記第１及び第２周辺フレームの前記第１スキャンラインは、前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であり、前記第１及び第２周辺フレームの前記第２スキャンラインは、前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称である。

本発明に係る超音波空間合成映像形成方法は、複数のフレームで超音波空間合成映像を形成する方法であって、各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する段階と、前記各フレームを得る間、送受信された信号を遅延及び合算し、フレームデータを形成する段階と、連続するフレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する段階を含み、前記超音波信号を送受信する段階で、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、少なくとも一つのフレームを得る間、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく一つの中心点から延びる複数の第２スキャンラインに沿って超音波信号を送受信する。

前記複数の第２スキャンラインは前記複数の第１スキャンラインより稠密に分布する。前記フレームは指定フレームと前記指定フレームを中心に順序的に対称である少なくとも一つの第１周辺フレーム及び少なくとも一つの第２周辺フレームを備え、前記指定フレームの全てのスキャンラインは互いに平行で、前記第１周辺フレーム及び第２周辺フレームは前記第１スキャンライン及び前記第２スキャンラインを備える。前記第１及び第２周辺フレームの前記第１スキャンラインは、前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であり、前記第１及び第２周辺フレームの前記第２スキャンラインは、前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称である。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明は上記の構成により、空間合成映像の全領域を全ての成分フレームのスキャンラインを組み合わせて得ることによって連結部が目立つようになるのを防止して合成映像の画質を均一にすることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施の形態に係る超音波空間合成映像形成システム及び方法を説明する。

図５を参照すれば、本発明の実施の形態に係る超音波空間合成映像形成システムである超音波診断システム１００は、スキャンヘッド１０１と、送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ（transmit/receive switch）１０２と、トランスミッター（transmitter）１０３と、ビームフォーマ（digital beamformer）１０４と、システム制御部（system controller）１０５と、利得制御部（gain controller）１０６と、Ｂモードプロセッサ（Brightness-mode processor）１０７と、フレームメモリ（frame memory）１０８と、合成部（compounding unit）１０９と、スキャン変換部（scan converter）１１０と、ビデオプロセッサ１１１と、ディスプレイ部１１２とを備える。

スキャンヘッド１０１は複数のトランスデューサ１０１ａを備える。各トランスデューサ１０１ａは各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する。即ち、空間合成のための複数のフレームを形成するために、スキャンヘッド１０１の各トランスデューサ１０１ａはフレームが変わるごとに変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する。そして、少なくとも一つのフレームは、互いに平行な複数の第１スキャンラインＳＬ１１〜ＳＬ１Ｎ、及び、互いに平行でなく、トランスデューサ１０１ａの一側縁部に位置した１個のトランスデューサの中心点から延びる複数の第２スキャンラインＳＬ２１〜ＳＬ２Ｍに沿って超音波信号を送受信する。

連続する複数の成分フレームのうち指定フレームの全てのスキャンラインは互いに平行である。指定フレーム以外のフレーム（以下、周辺フレームという）は、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく、トランスデューサ１０１ａの一側縁部に位置した１個のトランスデューサの中心点からから延びる複数の第２スキャンラインを備える。ただし、複数の第２スキャンラインは複数の第１スキャンラインよりコンパクトである。図７〜図９に示すように、空間合成のために順次３つの成分フレーム、即ち第１周辺フレームＰＦ１、指定フレームＡＦ、第２周辺フレームＰＦ２を形成する場合、指定フレームＡＦは全て同一の傾斜角を有するスキャンラインＳＬを備え、第１及び第２周辺フレームＰＦ１、ＰＦ２はそれぞれ互いに平行な複数の第１スキャンラインＳＬＡ、ＳＬＣ、及び、互いに平行でない複数の第２スキャンラインＳＬＢ、ＳＬＤを備える。指定フレームＡＦを中心に順序が対称である第１及び第２周辺フレームＰＦ１、ＰＦ２の第１スキャンラインＳＬＡ、ＳＬＣは、指定フレームＡＦのスキャンラインＳＬを中心に互いに対称である。また、第１及び第２周辺フレームＰＦ１，ＰＦ２の第２スキャンラインＳＬＢ、ＳＬＤは、指定フレームＡＦのスキャンラインＳＬを中心に互いに対称である。

Ｔ／Ｒスイッチ１０２は超音波ビームの送／受信をスイッチングする。そして、トランスミッター１０３は送信モードでスキャンヘッド１０１の各トランスデューサ１０１ａから送信される超音波信号の位相及び転送時間などを制御する。また、ビームフォーマ１０４は各フレームを得る間、各トランスデューサ１０１ａで送受信された信号を遅延及び合算して、フレームデータを形成する。

システム制御部１０５は、超音波診断システム１００の使用者が使用者入力部（図示せず）を通じて入力した設定によってトランスミッター１０３とビームフォーマ１０４の動作を制御する。より具体的には、システム制御部１０５は、フレームごとに方向が変わるスキャンラインに沿って定められた周波数の超音波が送受信するようにする。また、システム制御部１０５は、スキャンヘッド１０１のアパーチャ（aperture）と映像深さによって適切に送受信信号を結合するようにビームフォーマ１０４を制御する。そして、利得制御部１０６は信号の利得（gain）を補償する。

Ｂモードプロセッサ１０７はスキャンラインデータに基づいてＢモード映像データを形成する。そして、フレームメモリ１０８はフレーム単位で映像を合成するために必要なメモリ空間でビームフォーマ１０４で得られた各フレームのデータを格納する。

また、合成部１０９は、連続する成分フレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する。図７〜図９に示された３つの成分フレームＰＦ１、ＡＦ、ＰＦ２を組み合わせて、図１０のような超音波空間合成映像ＣＩＴを形成する。図１０に示すように、本発明によって形成された超音波空間合成映像ＣＩＴの全ての領域ＣＩｏ、ＣＩＬ、ＣＩＲでは全ての成分フレームＰＦ１、ＡＦ、ＰＦ２のスキャンラインが組み合わせられる。即ち、第１領域ＣＩｏは指定フレームＡＦのスキャンラインＳＬと周辺フレームＰＦ１、ＰＦ２の第１スキャンラインＳＬＡ、ＳＬＣとが組み合わせられて得られた領域である。第２領域ＣＩＬは指定フレームＡＦのスキャンラインＳＬ、周辺フレームＰＦ１の第１スキャンラインＳＬＡ及び周辺フレームＰＦ２の第２スキャンラインＳＬＤが組み合わせられて得られた領域である。第３領域ＣＩＲは指定フレームＡＦのスキャンラインＳＬ、周辺フレームＰＦ１の第２スキャンラインＳＬＢ、周辺フレームＰＦ２の第１スキャンラインＳＬＣが組み合わせられて得られた領域である。従って、超音波空間合成映像ＣＩＴの全ての領域が各フレームのスキャンラインが組み合わせられて得られることによって連結部（seam）が目立つことを防止することができ、超音波空間合成映像の画質を全体的に均一にすることができる。

スキャン変換部１１０は走査線表示形式をディスプレイ部１１２で使用される表示形式に変換させる。そして、ビデオプロセッサ（超音波空間合成映像形成システム）１１１は超音波合成映像をディスプレイするのに適当な形態（format）に変換する。さらに、ディスプレイ部（超音波空間合成映像形成システム）１１２はビデオプロセッサ１０９で変換された超音波合成映像をディスプレイする。

本発明について望ましい実施例を通じて説明したが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱しないで様々な変形及び変更をなすことができる。例えば、前述した本発明の実施例でスキャン変換以後空間合成映像を形成することができる。即ち、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、少なくとも一つのフレームを得る間、複数のトランスデューサは互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく、トランスデューサの一側縁部に位置した１個のトランスデューサの中心点から延びる複数の第２スキャンラインに沿って超音波信号を送受信して空間合成映像形成のための成分フレームを形成するという本発明の基本的な技術思想内で、各変形に適切に空間合成映像形成システム及び方法が変更されうる。

従来の空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。従来の空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。従来の空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。図１〜図３の成分フレームから得た空間合成映像のスキャンラインを示す概略図である。本発明の実施の形態に係る超音波空間合成映像形成のための超音波診断システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る成分フレームのスキャンラインとトランスデューサの関係を示す概略図である。本発明による空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。本発明による空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。本発明による空間合成映像形成のための成分フレームのスキャンラインを示す概略図である。図７〜図９の成分フレームから得た空間合成映像のスキャンラインを示す概略図である。

符号の説明

１００超音波空間合成映像形成システム
１０１スキャンヘッド
１０１ａトランスデューサ
１０２Ｔ／Ｒスイッチ
１０３トランスミッター
１０４ビームフォーマ
１０５システム制御部
１０６利得制御部
１０７Ｂモードプロセッサ
１０８フレームメモリ
１０９合成部
１１０スキャン変換部
１１１ビデオプロセッサ
１１２ディスプレイ部

Claims

複数のフレームで超音波空間合成映像を形成するシステムであって、
各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する複数のトランスデューサと、
前記各フレームを得る間、各トランスデューサで送受信された信号を遅延及び合算して、フレームデータを形成するビームフォーマと、
前記複数のフレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する映像合成部とを備え、
前記各トランスデューサは、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、
少なくとも一つのフレームは、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく一つの中心点から延びる複数の第２スキャンラインから形成されることを特徴とする超音波空間合成映像形成システム。
前記複数の第２スキャンラインは前記複数の第１スキャンラインより稠密に分布することを特徴とする請求項１に記載の超音波空間合成映像形成システム。
前記フレームは、指定フレームと、前記指定フレームを中心に順序的に対称である第１周辺フレーム及び第２周辺フレームとを備え、
前記指定フレームの全てのスキャンラインは互いに平行で、
前記第１周辺フレーム及び第２周辺フレームは、前記第１スキャンライン及び前記第２スキャンラインを備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波空間合成映像形成システム。
前記第１及び第２周辺フレームの前記第１スキャンラインは前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であり、
前記第１及び第２周辺フレームの前記第２スキャンラインは前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であることを特徴とする請求項３に記載の超音波空間合成映像形成システム。
複数のフレームで超音波空間合成映像を形成する方法であって、
各フレームを得る間、複数のスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する段階と、
前記各フレームを得る間、送受信された信号を遅延及び合算し、フレームデータを形成する段階と、
連続するフレームを組み合わせて超音波空間合成映像を形成する段階とを含み、
前記超音波信号を送受信する段階で、フレームが変わるごとに方向が変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信し、
少なくとも一つのフレームを得る間、互いに平行な複数の第１スキャンライン、及び、互いに平行でなく一つの中心点から延びる複数の第２スキャンラインに沿って超音波信号を送受信することを特徴とする超音波空間合成映像形成方法。
前記複数の第２スキャンラインは前記複数の第１スキャンラインより稠密に分布することを特徴とする請求項５に記載の超音波空間合成映像形成方法。
前記フレームは、指定フレームと、前記指定フレームを中心に順序的に対称である少なくとも一つの第１周辺フレーム及び少なくとも一つの第２周辺フレームとを備え、
前記指定フレームの全てのスキャンラインは互いに平行で、
前記第１周辺フレーム及び第２周辺フレームは、前記第１スキャンライン及び前記第２スキャンラインを備えることを特徴とする請求項５に記載の超音波空間合成映像形成方法。
前記第１及び第２周辺フレームの前記第１スキャンラインは前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であり、
前記第１及び第２周辺フレームの前記第２スキャンラインは前記指定フレームのスキャンラインを中心に互いに対称であることを特徴とする請求項７に記載の超音波空間合成映像形成方法。