JP2007098142A - 超音波映像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波映像の変化を周期的に確認して映像の変化が発生するごとに映像パラメータを調節して自動的に最適化された映像パラメータを設定し、これを超音波映像に適用する超音波映像処理方法を提供する。
【解決手段】ａ）対象体から連続的に超音波映像データを獲得する段階と、ｂ）所定の周期で前記超音波映像データをサンプリングする段階と、ｃ）現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた映像データを比較して映像差を決定する段階と、ｄ）前記映像差が所定のしきい値より大きければ映像パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を調節して前記映像パラメータを最適化する段階と、ｅ）前記最適化された映像パラメータを前記超音波映像データに適用する段階を備える超音波映像処理方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波映像処理方法に関し、より詳細には、容易にリアルタイムで最適化された映像パラメータを超音波映像に適用することができる超音波映像処理方法に関する。

一般に、超音波映像はスキャンしようとする部位に超音波を送信した後、反射されて超音波エコー信号を映像処理して提供された映像情報である。超音波映像診断装置から提供された超音波映像は人体内部の器官によってそれぞれ互いに異なる深さの位置と音響条件を有するためにコントラストまたは明るさが異なる超音波映像がディスプレイされる。

従って、映像情報を得ようとする対象体の内部器官またはスキャン角度によって最適の超音波映像を得るために利得、時間利得、動的範囲（ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ， ＤＲ）などの映像パラメータを最適に調節しなければならず、このような映像パラメータの調節は映像最適化アルゴリズムにより実施されている。

しかし、対象体の内部器官または同一の内部器官であってもスキャンの角度によって最適化された超音波映像を有するためには互いに異なるパラメータを設定して適用しなければならないので、従来は超音波映像を得ようとする内部器官またはスキャン角度が変わるごとにユーザーが映像パラメータの最適化のためにユーザーが毎回最適化アルゴリズムを行わなければならない煩わしさがあった。

従って、本発明は前述した問題を解決するために案出したもので、超音波映像の変化を周期的に確認して映像の変化が発生するごとに映像パラメータを調節して自動的に最適化された映像パラメータを設定し、これを超音波映像に適用する超音波映像処理方法を提供する。

このような目的を達成するため、本発明による超音波映像処理方法は、ａ）対象体から連続的に超音波映像データを獲得する段階と、ｂ）所定の周期で前記超音波映像データをサンプリングする段階と、ｃ）現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた映像データを比較して映像差を決定する段階と、ｄ）前記映像差が所定のしきい値より大きければ映像パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を調節して前記映像パラメータを最適化する段階と、ｅ）前記最適化された映像パラメータを前記超音波映像データに適用する段階を備える。

上述した通り、本発明によれば、超音波映像の頻繁な最適化を自動的に実施することによってユーザーの利便性を図ることができる効果がある。

以下、添付された図面を参照して本発明によって自動で最適化された映像パラメータを適用して超音波映像を処理する方法について詳述する。
図１は本発明の一実施例による超音波映像を処理する方法を示すフローチャートである。

図１を参照すれば、超音波映像を周期的にサンプリングするための所定のサンプリング間隔を設定して自動映像最適化モードを選択する段階（Ｓ１１０）と、前記連続的に超音波映像データを獲得する段階（Ｓ１２０）と、前記周期で超音波映像データをサンプリングする段階（Ｓ１３０）と、現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データとを比較して映像差を決定する段階（Ｓ１４０）と、前記映像差が所定のしきい値以上であるかどうかを判断する段階（Ｓ１５０）と、映像差が所定のしきい値以上であれば映像パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を調節して最適化された映像パラメータを設定する段階（Ｓ１６０）と、最適化された映像パラメータを超音波映像データに適用する段階（Ｓ１７０）と、映像差が所定のしきい値と同じであるか、または小さければ以前に設定された映像パラメータを超音波映像データに適用する段階（Ｓ１８０）と、映像パラメータを適用した超音波映像をディスプレイする段階（Ｓ１９０）と、超音波映像をディスプレイした後、引き続き自動映像最適化モードが選択されているかどうか判断する段階(S200)を備える。映像パラメータは利得、時間利得、及び動的範囲などを備える。

まず、前記超音波映像をサンプリングするための所定の周期と最適化された超音波映像をディスプレイするための自動映像最適化モードを設定する（Ｓ１１０）。映像最適化モードを設定するようになると、プローブでスキャンした領域が変更されてもユーザーから映像パラメータ設定のための入力なしに変更された超音波映像に適した最適の映像パラメータが自動で設定される。これに対する最適化過程は後述することにする。ここで、先に言及した通り、超音波映像の最適化とは、超音波映像診断装置を用いて対象体の内部にある身体器官を診断する時、対象体の内部器官はそれぞれ異なる深さと音響条件を有しており、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）または明るさが相違するため、検査しようとする特定の内部器官に適した超音波映像のために特定映像パラメータを調節して最適化された映像パラメータを超音波映像に適用することを意味する。

映像パラメータでは利得、時間利得、または動的範囲などがある。利得は対象体から反射されたエコー信号（ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ）の強度を増幅するためのパラメータであり、時間利得は対象体から反射されるエコー信号が深さまたは距離に応じて部分的に信号の強度が異なることを補償するためのパラメータであり、動的範囲は対象体から獲得した受信信号でディスプレイする受信信号のレベルを決定するためのパラメータである。

従って、映像最適化モードを設定すれば、それぞれの超音波映像データに最適の映像パラメータ、即ち最適の利得、時間利得及び動的範囲などが設定されて超音波映像データに適用される。

以後、連続的に超音波映像データを獲得して（Ｓ１２０）、設定された所定の周期で超音波映像データをサンプリングして格納する（Ｓ１３０）。続けて、現在のサンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データを比較して映像差を決定し（Ｓ１４０）、前記映像差が所定のしきい値以上であるかどうかを判断する（Ｓ１５０）。現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データを比較するための時間的な間隔、例えば所定の周期で本発明の実施例では５０ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃの時間的な範囲内で設定したが、これに特別に限定されないことはもちろんである。

映像差は現在サンプリングされた超音波映像データと、以前にサンプリングされた超音波映像データの所定領域で映像データ情報間の差を数値化したもので、例えば、本発明の実施例では比較対象になる二つの超音波映像データで所定領域または所定ブロック内のピクセル（ｐｉｘｅｌｓ）またはボクセル（ｖｏｘｅｌｓ）の平均値、中間値などのような１次モメンタム（１ｓｔ ｍｏｍｅｎｔｕｍ）、または標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）などのような２次モメンタム（２ｎｄ ｍｏｍｅｎｔｕｍ）を比較したり、映像エッジ（ｅｄｇｅ）を検出してエッジの変位を比較して映像の差を計算する。ここで、所定の大きさに分割された２次元超音波映像フレームを領域、３次元超音波映像フレームをブロックと称した。

即ち、例えば、現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データからそれぞれの同一の領域または同一のブロックにおける映像データ情報、即ちピクセルまたはボクセルの平均値、中間値などのような１次モメンタム、または標準偏差などのような２次モメンタムを比較したり、映像エッジを検出してエッジの変位を比較して映像の差を計算して超音波映像が変更されたかどうかを判断する。これについては後続する図２及び図３を参照して詳述する。

以後、映像フレーム比較の判断結果（Ｓ１５０）、前記映像の差がしきい値より大きければ、現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データを実質的に互いに異なる映像データと判断して以前に設定された映像パラメータを変更する（Ｓ１６０）。このように変更された映像パラメータを現在サンプリングされた超音波映像データから適用する（Ｓ１７０）。反面、前記映像の差がしきい値より小さければ、２つのサンプリングされた超音波映像フレームを実質的に同一の映像であると判断して以前に設定された映像パラメータを引き続き超音波映像データに適用する（Ｓ１８０）。

以後、以前に設定された映像パラメータまたは変更された映像パラメータを適用して超音波映像をそれぞれディスプレイする（Ｓ１９０）。引き続き、自動映像最適化モードが選択されているかどうか判断して(S200)、もし自動映像最適化モードが選択されていれば映像差を決定する段階(S140)でディスプレイする段階(S190)を繰り返して実施する。

図２は本発明によって２次元超音波映像データの比較方法を説明するための概略的な例示図である。

図２を参照すれば、現在サンプリングされた超音波フレームデータ（２１０）の中心を基準に設定された所定のボックス（２１２）を多数の所定領域（２１４）に分割し、また、現在サンプリングされた超音波フレームデータ（２１０）と同一に以前にサンプリングされた超音波フレームデータ（２２０）に所定のボックス（２２２）を設定して設定されたボックス（２２２）内にフレームデータを多数の所定領域（２２４）に分割する。以後、各超音波フレームデータから少なくとも一つ以上の領域でピクセルの平均値、中間値、標準偏差または領域内で検出された映像のエッジなどの差を先に説明したしきい値と比較する。本実施例では４×４サイズの領域に分割して任意の領域を選択することによって、その選択された領域に対する現在サンプリングされた超音波フレームデータと以前にサンプリングされた超音波フレームデータからピクセル値の算術的な平均値、中間値、標準偏差または検出された映像エッジの変位を求める。

敷延すれば、比較する２つの超音波フレームデータとの間にピクセル値の平均値、中間値、標準偏差または映像エッジの変位など映像の差がしきい値より小さければ、スキャンした領域が変更されていないものとみなして以前に設定されたパラメータを変更なしに超音波フレームデータに適用してディスプレイした。反面、比較する２超音波フレームデータとの間にピクセル値の平均値、中間値、標準偏差または映像エッジの変位など映像の差がしきい値より大きければ、スキャンした領域が変更されたものとみなして新たなパラメータを適用することによって超音波映像のディスプレイを最適化する。

図３は本発明によって３次元超音波映像データの比較方法を説明するための概略的な例示図である。

図３を参照すれば、現在サンプリングされた３次元超音波ボリュームデータ（３１０）の中心を基準に設定された所定のボックス（３１２）を所定サイズの多数のブロック（３１４）に分割し、また、現在サンプリングされた３次元超音波ボリュームデータ（３１０）と同様に以前にサンプリングされた３次元超音波ボリュームデータ（３２０）に所定のボックス（３２２）を設定して設定されたボックスに含まれたボリュームデータを多数のブロック（３２４）に分割する。以後、各超音波ボリュームデータから所定ブロック（３１４，３２４）のボクセル（ｖｏｘｅｌ）の平均値、中間値または標準偏差を求めたり映像のエッジを検出してエッジの変位を求める。このように順次サンプリングされる３次元超音波ボリュームデータ（３１０，３２０）に対して比較しようとするブロック（３１２）のボクセル平均値、中間値、標準偏差または映像エッジの変位を求めた後に、比較する２つの３次元超音波ボリュームデータ（３１０，３２０）の変化、即ち映像の差を所定のしきい値と比較判断する。

本実施例では４×４×４サイズのブロックに分割して比較しようとする任意のブロックを選択することによってその選択された領域に対する連続するサンプリング超音波ボリュームデータの算術的なボクセル平均値、中間値、標準偏差または映像エッジの変位をそれぞれ求める。

引き続き、２つの超音波ボリュームデータの映像の差が所定のしきい値より小さければ、３Ｄプローブでスキャンした領域が変更されていないとみなして以前に設定されたパラメータを変更なしに超音波映像データに適用してディスプレイした。反面、比較する２つの超音波ボリュームデータの映像の差が所定のしきい値より大きければ、３Ｄプローブでスキャンした領域が変更されたものであるとみなして新たに最適化された映像パラメータを適用することによって超音波映像を最適化してディスプレイした。

本発明は前記実施例に限定されず、多くの変形が本発明の思想内で当分野で通常の知識を有する者によって可能であることはもちろんである。

本発明の一実施例による超音波映像を処理する方法を示すフローチャートである。 ２次元超音波フレームデータの比較方法を概略的に説明するための例示図である。 ３次元超音波ボリュームデータの比較方法を概略的に説明するための例示図である。

符号の説明

２１０，２２０ 超音波フレームデータ
２１２，２２２ ボックス
２１４，２２４ 所定領域
３１０，３２０ ３次元超音波ボリュームデータ
３１２，３２２ ボックス
３１４，３２４ ブロック

Claims (7)

1. ａ）対象体から連続的に超音波映像データを獲得する段階と、
   ｂ）所定の周期で前記超音波映像データをサンプリングする段階と、
   ｃ）現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた映像データを比較して映像差を決定する段階と、
   ｄ）前記映像差が所定のしきい値より大きければ映像パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を調節して前記映像パラメータを最適化する段階と、
   ｅ）前記最適化された映像パラメータを前記超音波映像データに適用する段階を備えることを特徴とする超音波映像処理方法。
2. 前記映像差が前記しきい値と同じであるか、または小さければ以前に設定された映像パラメータを前記超音波映像データに適用する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波映像処理方法。
3. 前記映像パラメータは利得（ｇａｉｎ）、時間利得（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ）、動的範囲（ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ）を備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波映像処理方法。
4. 前記段階ｃ）は、
   ｃ１）現在サンプリングされた超音波映像データと以前にサンプリングされた超音波映像データをそれぞれ多数のブロックに分割する段階と；
   ｃ２）各超音波映像データで同じ位置にある少なくとも一つのブロックを選択する段階と；
   ｃ３）選択した各ブロック内の所定の映像特徴を比較して映像差を決定する段階
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波映像処理方法。
5. 前記所定の映像特徴は前記選択されたブロックに含まれたピクセルの平均値、中間値または標準偏差であることを特徴とする請求項４に記載の超音波映像処理方法。
6. 前記所定の映像特徴は前記選択されたブロックに含まれた映像でエッジの変位であることを特徴とする請求項４に記載の超音波映像処理方法。
7. 前記サンプリングした超音波データを格納する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波映像処理方法。

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