JP2009213565A - Apparatus, method, and program for ultrasonic image processing - Google Patents

Apparatus, method, and program for ultrasonic image processing Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately extract a speckle noise without depending on the shape or echo level in the periphery of the speckle. <P>SOLUTION: The ultrasonic image processing apparatus includes: an ultrasonic transmitting/receiving section for transmitting ultrasonic waves toward a subject and receiving the ultrasonic waves reflected from the subject; a speckle component extracting section for extracting speckle components from phase components of ultrasonic signals received by the ultrasonic transmitting/receiving section; and a speckle component processing section for processing the speckle components included in the ultrasonic image data based on the extracted speckle components. The ultrasonic image processing apparatus with the above structure is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波画像処理装置及び方法並びにプログラムに係り、特に、超音波診断装置の画像データに対し、そのデータに含まれる位相情報を利用してスペックルノイズを除去する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic image processing apparatus, method, and program, and more particularly to a technique for removing speckle noise from image data of an ultrasonic diagnostic apparatus by using phase information included in the data.

従来より、超音波を用いて被検者の断層画像を取得して医療診断に供することが広く行われているが、超音波診断装置の画像データにおいて、スペックルノイズ(スペックル)と呼ばれる、被検体内の複数の反射体からの反射超音波のランダムな干渉によって生ずる低エコー情報が存在する。このスペックルノイズは、画像診断の妨げになるため、超音波診断画像からスペックルノイズを低減することが求められている。   Conventionally, it has been widely performed to obtain a tomographic image of a subject using ultrasonic waves and used for medical diagnosis, but in image data of an ultrasonic diagnostic apparatus, called speckle noise (speckle), There is low echo information generated by random interference of reflected ultrasonic waves from a plurality of reflectors in the subject. Since this speckle noise hinders image diagnosis, it is required to reduce speckle noise from an ultrasonic diagnostic image.

スペックルノイズを低減する方法として、従来、コンパウンド走査法とフィルタリング法が知られている。コンパウンド走査法は、例えば特許文献1に記載されているように、さらに空間コンパウンド法と周波数コンパウンド法に分類され、空間コンパウンド法は、被検体の同一部位に対して複数の異なる方向から超音波送受波を行い、得られた複数の画像データを加算合成して表示用の画像データを生成する方法であり、一方、周波数コンパウンド法は、被検体の同一部位に対して異なる超音波周波数によって複数枚の画像データを収集し、これらの画像データを加算合成して表示用画像データを生成するものである。   As a method for reducing speckle noise, a compound scanning method and a filtering method are conventionally known. The compound scanning method is further classified into a spatial compound method and a frequency compound method as described in Patent Document 1, for example, and the spatial compound method performs ultrasonic transmission / reception from a plurality of different directions with respect to the same part of the subject. This is a method for generating image data for display by adding and synthesizing a plurality of obtained image data. On the other hand, the frequency compound method uses a plurality of images with different ultrasonic frequencies for the same part of a subject. Image data is collected, and these image data are added and synthesized to generate display image data.

また、フィルタリング法は、単純には画像データに対してフィルタリングを行いスペックルノイズを低減するものであるが、フィルタリング法には様々な種類がある。例えば、画像データの基の情報となる振幅成分に対しウェーブレット変換後の高周波成分、低周波成分に対して閾値処理によってスペックルノイズの判別を行い、スペックルノイズ除去及びエッジ強調を行うもの(例えば、特許文献1等参照)や、方向性を持った2次微分フィルタと平滑化フィルタの結果からスペックルを判別して、スペックル除去やエッジ強調を行うもの(例えば、特許文献2等参照)などが知られている。
特開2005−296331号公報 特開2007−222264号公報
Further, the filtering method simply filters image data to reduce speckle noise, but there are various types of filtering methods. For example, speckle noise is discriminated by threshold processing for the high-frequency component after wavelet transform and the low-frequency component for the amplitude component that is the basic information of the image data, and speckle noise removal and edge enhancement are performed (for example, , Patent document 1 etc.), or speckles are discriminated from the results of a directional secondary differential filter and a smoothing filter to perform speckle removal and edge enhancement (for example, see patent document 2 etc.) Etc. are known.
JP 2005-296331 A JP 2007-222264 A

しかしながら、複数のデータを利用するコンパウンド走査法においては、空間コンパウンド法の場合は時間分解能が低下し、また周波数コンパウンド法の場合は空間分解能が低下するという問題がある。また、単純なフィルタを用いたフィルリング法の場合には、画像データの鮮鋭度が劣化するという問題があり、スペックルと構造を正確に判別することが必要となる。   However, in the compound scanning method using a plurality of data, there is a problem that the temporal resolution is lowered in the case of the spatial compound method and the spatial resolution is lowered in the case of the frequency compound method. Further, in the case of the filling method using a simple filter, there is a problem that the sharpness of the image data is deteriorated, and it is necessary to accurately determine the speckle and the structure.

また、上記各特許文献に記載されたようなフィルタリング法においては、スペックルノイズの形状が非常に複雑であり、周囲のエコーレベルによってスペックルのエコーレベルも変化するため、全てのスペックルノイズに対応する閾値やフィルタを設計することが困難であるという問題がある。   In addition, in the filtering methods described in the above patent documents, the shape of speckle noise is very complicated, and the echo level of speckle changes depending on the surrounding echo level. There is a problem that it is difficult to design a corresponding threshold or filter.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存しない正確なスペックルノイズ除去を可能にした超音波画像処理装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an ultrasonic image processing apparatus, method, and program that enable accurate speckle noise removal independent of speckle shape and surrounding echo levels. For the purpose.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段が受診した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出するスペックル成分抽出手段と、前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工するスペックル成分加工手段と、を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置を提供する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an ultrasonic transmission / reception unit that transmits ultrasonic waves toward a subject and receives ultrasonic waves reflected from the subject; Speckle component extraction means for extracting a speckle component from the phase component of the ultrasonic signal received by the ultrasonic wave transmission / reception means, and processes the speckle component included in the ultrasonic image data based on the extracted speckle component. An ultrasonic image processing apparatus comprising: speckle component processing means.

これにより、振幅情報だけではスペックルの形状やエコーレベルによってスペックルノイズの判別が困難な場合があったが、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存せずに正確なスペックルノイズ除去等のスペックル成分の加工が可能となる。   As a result, it may be difficult to distinguish speckle noise depending on the shape and echo level of speckle using only amplitude information, but by using phase information, it does not depend on the shape of speckle or the surrounding echo level. Processing of speckle components such as accurate speckle noise removal becomes possible.

また、請求項2に示すように、請求項1に記載の超音波画像処理装置であって、さらに前記スペックル成分を加工した結果を表示する表示手段を有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the ultrasonic image processing apparatus according to the first aspect further includes display means for displaying a result obtained by processing the speckle component.

このようにスペックル成分を加工した結果を表示することにより、診断への利用が促進される。   By displaying the result of processing the speckle component in this way, utilization for diagnosis is promoted.

また、請求項3に示すように、請求項1または2に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、位相成分の変化量を用いて前記超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出することを特徴とする。   In addition, according to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic image processing apparatus according to the first or second aspect, the speckle component extraction unit uses the phase component change amount to change the phase component of the ultrasonic signal. It is characterized by extracting speckle components from.

このように、位相成分の変化量を用いることによって、スペックルをより正確に抽出することができる。   Thus, speckles can be extracted more accurately by using the amount of change in the phase component.

また、請求項4に示すように、請求項1または2に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、位相成分の少なくとも2つ以上の方向の変化量を用いることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic image processing apparatus according to the first or second aspect, the speckle component extraction unit uses a change amount of at least two directions of the phase component. It is characterized by.

このように、複数方向の変化量を利用することで、スペックルの抽出精度を高めることができる。   In this manner, the speckle extraction accuracy can be increased by using the amount of change in a plurality of directions.

また、請求項5に示すように、請求項1〜4のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、スペックルを判別する判別関数を使用することを特徴とする。   Further, as shown in claim 5, in the ultrasonic image processing device according to any one of claims 1 to 4, the speckle component extraction means uses a discriminant function for discriminating speckle. Features.

これにより、スペックル抽出の目的に応じた判別関数を使用することができる。   Thereby, a discriminant function according to the purpose of speckle extraction can be used.

また、請求項6に示すように、請求項1〜4のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、前記位相成分の変化量と比較してスペックルを判別する閾値を使用することを特徴とする。   Further, as shown in claim 6, the ultrasonic image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the speckle component extraction means compares the amount of change of the phase component with speckle. It is characterized by using a threshold value for discriminating.

これにより、閾値と比較してスペックルの判別ができる場合には、スペックル抽出が容易となる。   This facilitates speckle extraction when speckle can be determined by comparison with a threshold value.

また、請求項7に示すように、請求項5に記載の超音波画像処理装置であって、前記判別関数は、スペックル及び非スペックルの位置がわかっている位相成分から生成された特徴量によって設定されることを特徴とする。   The ultrasonic image processing apparatus according to claim 5, wherein the discriminant function is a feature amount generated from a phase component whose positions of speckle and non-speckle are known. It is characterized by being set by.

これにより、スペックル抽出処理に応じた特徴量を用いて判別関数を作成することができる。   Thereby, a discriminant function can be created using the feature amount according to the speckle extraction process.

また、請求項8に示すように、請求項1〜7のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、画像データのスペックルノイズを除去することを特徴とする。   In addition, as shown in claim 8, the ultrasonic image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the speckle component processing means removes speckle noise from image data. And

また、請求項9に示すように、請求項1〜7のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、画像データのスペックルノイズを低減することを特徴とする。   Moreover, as shown in claim 9, in the ultrasonic image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, the speckle component processing means reduces speckle noise in image data. And

このように、スペックル抽出結果によりスペックルを除去あるいは低減することで、超音波画像診断の精度をより向上させることが可能となる。   Thus, by removing or reducing speckles based on the speckle extraction result, it is possible to further improve the accuracy of ultrasonic image diagnosis.

また、請求項10に示すように、請求項8または9に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、組織の境界を強調することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the ultrasonic image processing apparatus according to the eighth or ninth aspect, the speckle component processing means emphasizes a tissue boundary.

これにより、組織を正確に認識することができ、超音波画像診断が容易となる。   As a result, the tissue can be accurately recognized, and ultrasonic image diagnosis is facilitated.

また、同様に前記目的を達成するために、請求項11に記載の発明は、被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段が受診した超音波信号の振幅成分または包絡線成分と位相成分の組み合わせからスペックル成分を抽出するスペックル成分抽出手段と、前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工するスペックル成分加工手段と、を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置を提供する。   Similarly, in order to achieve the object, the invention according to claim 11 is an ultrasonic transmission / reception means for transmitting an ultrasonic wave toward a subject and receiving an ultrasonic wave reflected from the subject. And, based on the extracted speckle component, speckle component extraction means for extracting a speckle component from a combination of an amplitude component or an envelope component and a phase component of an ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission / reception means, There is provided an ultrasonic image processing apparatus comprising: speckle component processing means for processing a speckle component included in ultrasonic image data.

このように、位相情報にさらに振幅情報を組み合わせることによって、さらにスペックル抽出精度を向上させることができる。   Thus, speckle extraction accuracy can be further improved by further combining amplitude information with phase information.

また、請求項12に示すように、請求項1〜11のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記位相成分は、前記超音波信号の進行方向に垂直な方向のデータの分解能が、前記超音波受信手段と前記超音波信号の送受信を行う素子の配列間隔以上であることを特徴とする。   The ultrasonic image processing apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the phase component is a resolution of data in a direction perpendicular to a traveling direction of the ultrasonic signal. Is more than the arrangement interval of the elements for transmitting and receiving the ultrasonic signals with the ultrasonic receiving means.

これによれば、分解能が良くなり、さらにスペックルの抽出精度が向上する。   According to this, the resolution is improved and the speckle extraction accuracy is further improved.

また、同様に前記目的を達成するために、請求項13に記載の発明は、被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受信し、受信した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出し、該抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工することを特徴とする超音波画像処理方法を提供する。   Similarly, in order to achieve the object, the invention according to claim 13 transmits an ultrasonic wave toward the subject, receives an ultrasonic wave reflected from the subject, and receives the received ultrasonic wave. Provided is an ultrasonic image processing method that extracts a speckle component from a phase component of a sound wave signal and processes the speckle component included in ultrasonic image data based on the extracted speckle component. .

これにより、振幅情報だけではスペックルの形状やエコーレベルによってスペックルノイズの判別が困難な場合があったが、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存せずに正確なスペックルノイズの除去等のスペックル成分の加工が可能となる。   As a result, it may be difficult to distinguish speckle noise depending on the shape and echo level of speckle using only amplitude information, but by using phase information, it does not depend on the shape of speckle or the surrounding echo level. Processing of speckle components such as accurate speckle noise removal becomes possible.

また、同様に前記目的を達成するために、請求項14に記載の発明は、被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する機能と、受診した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出する機能と、前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工する機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラムを提供する。   Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 14 includes a function of transmitting an ultrasonic wave toward the subject and receiving an ultrasonic wave reflected from the subject, A computer having a function of extracting a speckle component from a phase component of an ultrasonic signal and a function of processing a speckle component included in ultrasonic image data based on the extracted speckle component An ultrasonic image processing program is provided.

これにより、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存せずに正確なスペックルノイズ除去等のスペックル成分の加工が可能となる。   Thus, by using the phase information, it is possible to process speckle components such as accurate speckle noise removal without depending on the shape of speckle and the surrounding echo level.

以上説明したように、本発明によれば、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存せず正確なスペックルノイズ除去が可能となる。   As described above, according to the present invention, by using the phase information, it is possible to remove speckle noise accurately without depending on the shape of speckle and the surrounding echo level.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る超音波画像処理装置及び方法並びにプログラムについて詳細に説明する。   Hereinafter, an ultrasonic image processing apparatus, method, and program according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る超音波画像処理装置を含む超音波診断装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を用いて被検者の診断部位について超音波画像を撮影して表示するものであり、主に、超音波用探触子10、信号処理部20、画像処理部30及び表示部40を含んで構成されている。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic image processing apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus captures and displays an ultrasonic image of a diagnostic region of a subject using ultrasonic waves, and mainly includes an ultrasonic probe 10, a signal processing unit 20, and image processing. The unit 30 and the display unit 40 are included.

超音波用探触子10は、被検者の体内の診断部位に向けて超音波を送信するとともに、被検者の体内で反射してきた超音波を受診するものである。すなわち、超音波は構造物の境界のように音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射されるため、超音波ビームを人体等の被検体内に送信して被検体内において生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーが生じた反射点や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物の輪郭を検出することができる。   The ultrasonic probe 10 transmits ultrasonic waves toward a diagnosis site in the body of the subject and receives ultrasonic waves reflected in the body of the subject. In other words, since the ultrasonic waves are reflected at the boundary between regions having different acoustic impedances, such as the boundary between structures, an ultrasonic beam is transmitted into a subject such as a human body and an ultrasonic echo generated within the subject is received. The contour of the structure existing in the subject can be detected by obtaining the reflection point and reflection intensity at which the ultrasonic echo is generated.

超音波用探触子10は、例えば1次元の超音波トランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサを備え、各超音波トランスデューサは、例えばPZT等の圧電素子の両端に電極を形成した振動子によって構成されるが、特に限定されるものではない。例えば、このように複数の超音波トランスデューサが1次元に配列されたリニアアレイプローブの他、被検体内を扇状に走査するセクタプローブ、複数の超音波トランスデューサが凸面上に配列されたコンベックスアレイプローブや、あるいは複数の超音波トランスデューサが2次元に配列された2次元アレイプローブを用いてもよい。またあるいは超音波内視鏡においてラジアル走査を行うメカニカルラジアルプローブでもよい。   The ultrasonic probe 10 includes, for example, a plurality of ultrasonic transducers constituting a one-dimensional ultrasonic transducer array, and each ultrasonic transducer is formed by a vibrator in which electrodes are formed at both ends of a piezoelectric element such as PZT. Although configured, it is not particularly limited. For example, in addition to a linear array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged in one dimension in this way, a sector probe that scans the inside of a subject in a fan shape, a convex array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged on a convex surface, Alternatively, a two-dimensional array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged may be used. Alternatively, it may be a mechanical radial probe that performs radial scanning in an ultrasonic endoscope.

超音波用探触子10は、図示を省略した制御部の制御により超音波ビームを被検者内に送信し、リニア走査や、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査等の走査方式で被検者を走査する。超音波用探触子10が発生した超音波は被検者体内に存在する反射体によって反射され、反射した超音波は超音波用探触子10で受信される。超音波用探触子10で受信された超音波受信信号は、電気信号に変換された後、図示を省略した送受信部を介して信号処理部20に引き渡される。   The ultrasound probe 10 transmits an ultrasound beam to the subject under the control of a control unit (not shown), and is scanned by a scanning method such as linear scanning, sector scanning, convex scanning, or radial scanning. Scan the examiner. The ultrasonic waves generated by the ultrasonic probe 10 are reflected by a reflector present in the body of the subject, and the reflected ultrasonic waves are received by the ultrasonic probe 10. The ultrasonic reception signal received by the ultrasonic probe 10 is converted into an electric signal and then delivered to the signal processing unit 20 via a transmission / reception unit (not shown).

信号処理部20は、入力された受信信号に対し所定の信号処理を施すとともに、受け取った超音波受信信号から複数の受信データに遅延をかけて加算する位相整合加算、受信データをIQデータ(複素信号)に分離するIQ検波などの処理を行いIQデータを作成して画像処理部30に出力する。   The signal processing unit 20 performs predetermined signal processing on the input received signal, phase matching addition for adding a plurality of received data with delay from the received ultrasonic received signal, and the received data as IQ data (complex Signal) to generate IQ data and output it to the image processing unit 30.

なお、IQデータから次の式によって受信データの振幅A及び位相θが算出される。   Note that the amplitude A and phase θ of the received data are calculated from the IQ data by the following equations.

A=√(I+Q)、θ=arctan(Q/I)
ここで、記号√(X)は、Xの平方根を表す。また、受信データの波形の包絡線をとる場合には、その振幅は上記値を2倍して2√(I+Q)としなければならない。
A = √ (I 2 + Q 2 ), θ = arctan (Q / I)
Here, the symbol √ (X) represents the square root of X. When the envelope of the waveform of the received data is taken, the amplitude must be doubled to the value 2√ (I 2 + Q 2 ).

なお、信号処理部20は、1ライン毎にデータを生成する手法でもよいが、例えば特開2003−180688号公報に記載されたような、全素子の受信データをメモリに保存しておき、後処理でデータを生成する手法でもよい。この手法であれば、さらに方位分解能(素子方向の分解能)を向上させることができる。例えば、超音波信号の進行方向に垂直な方向に位相情報の分解能が素子間隔以上のデータを利用するように、超音波信号の進行方向に垂直な方向に高分解能な位相情報を利用することで、スペックルのランダムな位相変化をより正確に区別することができる。   The signal processing unit 20 may use a method of generating data for each line. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-180688, the reception data of all elements is stored in a memory, A method of generating data by processing may be used. With this method, the azimuth resolution (element direction resolution) can be further improved. For example, high-resolution phase information is used in the direction perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic signal so that the resolution of the phase information is higher than the element interval in the direction perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic signal. , Speckle random phase changes can be more accurately distinguished.

また、一般的な超音波Bモード画像では、振幅から画像を生成し、位相情報は利用しないため、既存の超音波画像処理技術(Bモード)における超音波画像データは振幅データを指している。   Further, in a general ultrasonic B-mode image, an image is generated from amplitude and phase information is not used. Therefore, ultrasonic image data in the existing ultrasonic image processing technique (B mode) indicates amplitude data.

次に信号の干渉と位相の関係について図を用いて説明する。干渉には、強め合う干渉と打ち消し合う干渉がある。強め合う干渉は波と波の位相差が小さい場合に生じ、弱め合う干渉は位相差がπに近い場合に生じる。   Next, the relationship between signal interference and phase will be described with reference to the drawings. Interference includes constructive interference and canceling interference. Constructive interference occurs when the phase difference between the waves is small, and destructive interference occurs when the phase difference is close to π.

図2に、強め合う干渉の例を示す。図2(a)は干渉前を表し、基準波に対して位相差0.2(rad)、位相差0.4(rad)及び位相差0.6(rad)という位相差の小さな3つの波を干渉させるようにしている。図2(b)は干渉後を表し、破線で表された基準波に対し干渉波が実線で表されている。このように位相差が小さい場合には、強め合う干渉波が得られる。また、図2(b)からわかるように、干渉波の山のピークは基準波の山のピークと近く、位相差が小さい干渉の波は、干渉後も基準波との位相差が小さくなる。   FIG. 2 shows an example of constructive interference. FIG. 2A shows the state before interference, and three waves with small phase differences of 0.2 (rad), 0.4 (rad), and 0.6 (rad) are used for the reference wave. To interfere. FIG. 2B shows the state after interference, and the interference wave is represented by a solid line with respect to the reference wave represented by a broken line. When the phase difference is small in this way, an intensifying interference wave is obtained. As can be seen from FIG. 2B, the peak of the peak of the interference wave is close to the peak of the peak of the reference wave, and the interference wave having a small phase difference has a small phase difference from the reference wave even after the interference.

また、図3に、弱め合う干渉の例を示す。図3(a)は干渉前を表し、この場合基準波に対して位相差0.2(rad)の他に位相差3.0(rad)及び位相差3.2(rad)という、位相差がπ(rad)に近く、大きい波を干渉させている。このとき図3(b)に示すように、破線で表された基準波に対して、実線で表されるように弱め合う干渉波が得られる。このように位相差が大きい波を干渉させると、弱め合う干渉波が得られる。また、図3(b)からわかるように、干渉波の山のピークは基準波の山のピークと離れており、位相差が大きい干渉の波は、干渉後も基準波との位相差が大きい。   FIG. 3 shows an example of destructive interference. FIG. 3A shows the state before interference. In this case, a phase difference of 3.0 (rad) and a phase difference of 3.2 (rad) in addition to the phase difference of 0.2 (rad) with respect to the reference wave. Is close to π (rad), causing large waves to interfere. At this time, as shown in FIG. 3B, a destructive interference wave is obtained as represented by a solid line with respect to a reference wave represented by a broken line. When waves having such a large phase difference are caused to interfere with each other, destructive interference waves are obtained. As can be seen from FIG. 3B, the peak of the peak of the interference wave is separated from the peak of the peak of the reference wave, and the interference wave having a large phase difference has a large phase difference from the reference wave even after the interference. .

前にスペックルノイズは、被検体内の複数の反射体からの反射超音波のランダムな干渉によって生ずると言ったが、図3に示すような位相差が大きい干渉が、スペックルノイズを発生させる干渉となる。   Previously, speckle noise was said to be caused by random interference of reflected ultrasonic waves from a plurality of reflectors in the subject, but interference with a large phase difference as shown in FIG. 3 generates speckle noise. Interference.

また、IQデータから得られる位相は干渉後の波と検波の波との位相差を表すが、IQ検波の位相は誤差を含むため、干渉後の波から、位相差が大きい干渉の結果か、小さい干渉の結果かを確認するには、IQデータの連続的な位相変化(例えば、隣接する画素間の差分)を見れば良い。これは、位相差が小さい波が連続すると位相変化は小さく、スペックルノイズ部になると位相が急変化し位相変化が大きくなるからである。   Further, the phase obtained from the IQ data represents the phase difference between the wave after interference and the wave after detection. Since the phase of IQ detection includes an error, it is a result of interference having a large phase difference from the wave after interference. In order to confirm whether the result is small interference, it is only necessary to look at a continuous phase change of IQ data (for example, a difference between adjacent pixels). This is because when a wave having a small phase difference continues, the phase change is small, and when the speckle noise portion is reached, the phase changes suddenly and the phase change increases.

このように、位相が急に変化するという特徴を用いることでスペックルノイズを判別することができる。   In this way, speckle noise can be determined by using the feature that the phase changes suddenly.

画像処理部30は、信号処理部20で得られたIQデータに画像処理を施して、表示部40に表示する。画像処理部30における処理の中心は、信号処理部20のIQデータから位相情報を抽出してスペックルの判別を行いスペックルを抽出し、スペックル抽出結果に基づいて振幅画像データからスペックルを除去して、スペックルが除去された表示用の画像を作成することである。そのため画像処理部30は、後述するようにスペックル抽出部及びスペックル除去部等を有している。   The image processing unit 30 performs image processing on the IQ data obtained by the signal processing unit 20 and displays the IQ data on the display unit 40. The center of processing in the image processing unit 30 is to extract phase information from the IQ data of the signal processing unit 20 to discriminate speckles, extract speckles, and extract speckles from amplitude image data based on the speckle extraction results. This is to create a display image from which speckles have been removed. Therefore, the image processing unit 30 includes a speckle extraction unit, a speckle removal unit, and the like as will be described later.

図4に、画像処理部30における、位相情報を利用したスペックル抽出処理の流れを示す。   FIG. 4 shows the flow of speckle extraction processing using phase information in the image processing unit 30.

図4に示すように、画像処理部30は、位相変化量抽出部32とスペックル判別部34から構成されるスペックル抽出部35を有している。   As illustrated in FIG. 4, the image processing unit 30 includes a speckle extraction unit 35 including a phase change amount extraction unit 32 and a speckle determination unit 34.

信号処理部20で得られたIQデータから位相データが位相変化量抽出部32に入力される。位相は、前述したように、式θ=arctan(Q/I)で与えられる。位相変化量抽出部32は、位相データから位相変化量を抽出する。抽出された位相変化量データはスペックル判別部34に入力される。スペックル判別部34は、位相変化量データを用いてスペックルを抽出し、スペックル抽出結果を出力する。   Phase data is input to the phase change amount extraction unit 32 from the IQ data obtained by the signal processing unit 20. As described above, the phase is given by the equation θ = arctan (Q / I). The phase change amount extraction unit 32 extracts the phase change amount from the phase data. The extracted phase change amount data is input to the speckle determination unit 34. The speckle determination unit 34 extracts speckles using the phase change amount data and outputs a speckle extraction result.

図5に、位相変化量抽出部32における処理の一例を示す。   FIG. 5 shows an example of processing in the phase change amount extraction unit 32.

位相変化量抽出部32は、位相データを得ると、まず方位方向(横方向)の位相変化量及び距離方向(深さ方向)の位相変化量、すなわちそれぞれの方向における画素の差分(方位方向差分及び距離方向差分)を算出する。   When the phase change amount extraction unit 32 obtains the phase data, first, the phase change amount in the azimuth direction (lateral direction) and the phase change amount in the distance direction (depth direction), that is, the pixel difference (azimuth direction difference) in each direction. And the distance direction difference).

2次元のBモード画像の場合、このように方位方向及び距離方向の位相変化量を求めることが望ましい。これは、スペックルノイズが方位方向または距離方向のどちらかに平行に存在する場合、その方向では位相変化が小さいが、それと直交する方向では位相変化が大きくなるためである。   In the case of a two-dimensional B-mode image, it is desirable to determine the amount of phase change in the azimuth direction and the distance direction in this way. This is because when speckle noise exists parallel to either the azimuth direction or the distance direction, the phase change is small in that direction, but the phase change is large in the direction orthogonal thereto.

次に、検波のずれによる一定量の位相変化を除去する。なお、スペックルの位相変化は他の部分に比べて急に変化するので、フィルタ(ローパスフィルタ、メディアンフィルタ)との差分データや位相データの2次微分など、変化量が大きくなる成分のみを抽出することによって、よりスペックルの判別をし易い特徴を持つデータを得ることができる。   Next, a certain amount of phase change due to detection deviation is removed. Note that the speckle phase change changes abruptly compared to other parts, so only the components that increase the amount of change, such as differential data from the filter (low-pass filter, median filter) and secondary differentiation of the phase data, are extracted. By doing so, it is possible to obtain data having characteristics that make it easier to discriminate speckle.

そして、各方向で位相が急変化する成分が抽出され、各方向での位相変化量データが算出される。変化量は各方向の画素間の差分によって求められる。このとき隣接画素間における差分を用いることが最も好ましいが、適宜間引いた画素間における差分を用いてもよい。   Then, a component whose phase changes suddenly in each direction is extracted, and phase change amount data in each direction is calculated. The amount of change is obtained from the difference between pixels in each direction. At this time, it is most preferable to use a difference between adjacent pixels, but a difference between pixels thinned out as appropriate may be used.

このように、縦方向、横方向それぞれに対し、一定量の位相変化量を取り除いた結果の情報を基にしてスペックル/信号の判定を行うことができる。   In this manner, speckle / signal determination can be performed based on information obtained by removing a fixed amount of phase change in each of the vertical and horizontal directions.

なお、位相変化量は、この情報に限らず、複数画素の差分平均や斜め方向の差分を用いてもよい。さらに、別々の変化量ではなく、ベクトル成分のような一つのデータに変換してもよい。   Note that the phase change amount is not limited to this information, and a difference average of a plurality of pixels or a difference in an oblique direction may be used. Furthermore, instead of separate change amounts, the data may be converted into one data such as a vector component.

スペックル判別部34では、得られた位相変化量データに対し、スペックルノイズかどうかという2値的な判別や、どの程度スペックルノイズが含まれているかという多値的な判別を行い、その結果が目的に応じて出力される。もちろん、位相変化量そのものを、スペックルらしさを示すデータとして出力するようにしてもよい。   In the speckle discrimination unit 34, the obtained phase change data is subjected to binary discrimination as to whether it is speckle noise or multi-level discrimination as to how much speckle noise is included. Results are output according to purpose. Of course, the phase change amount itself may be output as data indicating speckle-likeness.

位相変化量抽出部32によって抽出された方位方向位相変化量データ及び距離方向位相変化量データはスペックル判別部34に入力される。スペックル判別部34は、これらの位相情報データに基づいてスペックルの判別を行う。   The azimuth direction phase change amount data and the distance direction phase change amount data extracted by the phase change amount extraction unit 32 are input to the speckle determination unit 34. The speckle discriminating unit 34 discriminates speckles based on these phase information data.

図6に、スペックル判別部34の一構成例を示す。   FIG. 6 shows a configuration example of the speckle determination unit 34.

図6に示すように、スペックル判別部34は、判別関数作成部341を備えている。判別関数作成部341は、位相変化量データに対し、スペックルノイズかどうかを判別するための判別関数を作成するものである。   As shown in FIG. 6, the speckle discrimination unit 34 includes a discrimination function creation unit 341. The discriminant function creating unit 341 creates a discriminant function for discriminating whether or not speckle noise is generated from the phase change amount data.

判別関数作成部341は、振幅画像においてスペックルまたは非スペックルの位置がわかっている位相データを予め用意しておき、その位相変化量から作成した特徴量を元に判別関数を作成する。すなわち、スペックルであることがわかっている位相変化量データ344a及び非スペックルであることがわかっている位相変化量データ344bとから、それぞれ所定の特徴量が特徴量変換部342において算出され、これからスペックル判別関数が作成される。   The discriminant function creating unit 341 prepares in advance phase data in which the speckle or non-speckle position is known in the amplitude image, and creates a discriminant function based on the feature amount created from the phase change amount. That is, a predetermined feature amount is calculated in the feature amount conversion unit 342 from the phase change amount data 344a known to be speckle and the phase change amount data 344b known to be non-speckle, From this, a speckle discriminant function is created.

ここで、特徴量は、位相変化量のデータの単一画素でも良い。ただし、単一画素の場合、差分をとって位相変化量を求めた場合には画素の僅かなずれが生じる、縦横方向から位相変化量を求めた場合には十字に交差する部分の中心の位相変化は大きくならないなどの問題があるため、注目画素の近傍画素の値や近傍画素との演算結果等、複数のデータを使用するのが望ましい。このとき、複数のデータは多次元となるため、閾値を設計し易いようにPCA(主成分分析)などを行って次元を下げるようにしても良い。   Here, the feature amount may be a single pixel of phase change amount data. However, in the case of a single pixel, when the phase change amount is obtained by taking the difference, a slight pixel shift occurs. When the phase change amount is obtained from the vertical and horizontal directions, the phase of the center of the crossing portion is obtained. Since there is a problem that the change does not increase, it is desirable to use a plurality of data such as the value of the neighboring pixel of the target pixel and the calculation result with the neighboring pixel. At this time, since a plurality of data are multidimensional, the dimension may be lowered by performing PCA (principal component analysis) or the like so that the threshold value can be easily designed.

図9に、スペックル判別関数の一例を示す。   FIG. 9 shows an example of the speckle discriminant function.

ここでは、縦方向位相変化量及び横方向位相変化量をそれぞれ特徴量(1)及び特徴量(2)とし、非スペックルノイズを〇で表し、スペックルノイズを×で表している。図9に示す例では、非スペックルノイズ〇とスペックルノイズ×の領域を分離する直線として判別関数が設定される。このように特徴量に変換した結果を基にしてスペックルノイズと非スペックルノイズを判別する関数(あるいは閾値)が設計される。なお、判別関数はこのような線形のものに限定されるものではない。   Here, the vertical direction phase change amount and the horizontal direction phase change amount are defined as a feature amount (1) and a feature amount (2), respectively, non-speckle noise is represented by ◯, and speckle noise is represented by x. In the example shown in FIG. 9, the discriminant function is set as a straight line that separates the non-speckle noise O and speckle noise x regions. A function (or threshold) for discriminating between speckle noise and non-speckle noise is designed based on the result converted into the feature quantity in this way. The discriminant function is not limited to such a linear function.

また、判別関数の設定方法は特に限定されるものではなく、例えば、SVM(サポートベクターマシン)などの既知のデータ(学習データ)を利用した統計的手法(例えば、参考文献としてネロ・クリスティアニーニ、ジョン・テーラー著「サポートベクターマシン入門」共立出版などが挙げられる。)などの公知のクラス分類に使用される線形あるいは非線形の判別関数を用いることができる。もちろん、特徴量毎に閾値を与えるだけで判別可能であれば、閾値だけでスペックルを判別してもよい。また、位相変化量に変換することなく、連続的な位相データの画素といった位相変化がわかるデータを特徴量とした判別関数を設定してもよい。   The discriminant function setting method is not particularly limited. For example, a statistical method using known data (learning data) such as SVM (support vector machine) (for example, Nero Christianini as a reference). And a linear or non-linear discriminant function used for known classification such as “Introduction to Support Vector Machine” by John Taylor, etc.). Of course, speckle may be determined only by the threshold value if it can be determined only by giving a threshold value for each feature amount. In addition, a discrimination function may be set with data representing a phase change, such as pixels of continuous phase data, as a feature quantity without being converted into a phase change amount.

図7に、SVM(サポートベクターマシン)を使用した特徴量変換部342におけるスペックル抽出の判別関数生成処理の一例を示す。   FIG. 7 shows an example of a speckle extraction discriminant function generation process in the feature quantity conversion unit 342 using SVM (support vector machine).

図7に示すように、まずファントム画像から手作業でスペックル部分及び非スペックル部分をラベリングし、スペックル判別関数を作成するための既知データを作成する。なお、スペックル及び非スペックル部分をラベリングする際、曖昧な箇所についてはラベリングは行わなくてよい。次に、この既知データのスペックル部分及び非スペックル部分からスペックルの判別に用いる特徴量を抽出する。   As shown in FIG. 7, first, the speckle part and the non-speckle part are manually labeled from the phantom image to create known data for creating a speckle discriminant function. When labeling speckles and non-speckle parts, it is not necessary to perform labeling for ambiguous parts. Next, a feature amount used for discrimination of speckle is extracted from the speckle portion and the non-speckle portion of the known data.

ここでは特徴量として、図8に示すように、3×3画素の中央の画素cを注目画素とし、注目画素cとその上下左右の4つの近傍画素a、b、d、eに関し、それぞれ縦(距離)方向位相変化及び横(方位)方向位相変化の計10個の特徴量を使用する。   Here, as a feature amount, as shown in FIG. 8, a central pixel c of 3 × 3 pixels is set as a target pixel, and the target pixel c and four neighboring pixels a, b, d, and e above, below, left, and right are vertically A total of ten feature quantities, ie, (distance) direction phase change and lateral (azimuth) direction phase change are used.

次に、この縦方向及び横方向それぞれのラベリングされた画素(注目画素及びその近傍)の計10箇所の位相変化量を特徴量としてSVM(サポートベクターマシン)を適用し、判別関数(スペックル判別器)を生成する。もちろん、ラベリングに使用するデータや特徴量は、判別結果が最適となるように変更しても良い。   Next, a discriminant function (speckle discrimination) is applied by applying SVM (support vector machine) with the phase change amount of a total of 10 positions of the labeled pixels (the target pixel and its vicinity) in the vertical direction and the horizontal direction as feature amounts. Generator). Of course, the data and feature quantities used for labeling may be changed so that the discrimination result is optimal.

このように、判別関数作成部341において、予めスペックル及び非スペックルであることがわかっている既知のデータから特徴量を抽出してスペックル判別関数を作成しておく。そして、実際の超音波診断において、超音波用探触子10の走査によって得られたデータから信号処理部20によって生成されたIQデータから得られた位相情報に基づいてスペックル抽出が行われる。   In this manner, the discriminant function creation unit 341 creates a speckle discriminant function by extracting feature amounts from known data that are known to be speckle and non-speckle in advance. In actual ultrasonic diagnosis, speckle extraction is performed based on phase information obtained from IQ data generated by the signal processing unit 20 from data obtained by scanning the ultrasonic probe 10.

すなわち、図6において、方位(横)方向位相変化量データ346a及び距離(縦)方向位相変化量データ346bが入力されると、特徴量変換部343ではこれをスペックル判別に用いる特徴量に変換し、判別関数作成部341で予め作成されたスペックル判別関数347を用いてスペックルであるかどうか判別し、スペックル抽出が行われる。そして、スペックル抽出結果348が出力される。   That is, in FIG. 6, when the azimuth (transverse) direction phase change amount data 346a and the distance (vertical) direction phase change amount data 346b are input, the feature amount conversion unit 343 converts them into feature amounts used for speckle discrimination. Then, using the speckle discriminant function 347 created in advance by the discriminant function creating unit 341, it is discriminated whether it is speckle, and speckle extraction is performed. Then, a speckle extraction result 348 is output.

判別結果は、2値的にスペックルであるかどうかを示すだけでなく、閾値との差を多値的にどの程度スペックルノイズが含まれているかを示すスペックルらしさとして出力してもよい。また、多値的に出力する場合には、LUT(ルックアップテーブル)などでさらに値を調整してもよい。   The discrimination result may not only indicate whether the speckle is binary, but also output the difference from the threshold as speckle-likeness indicating how much speckle noise is included in multiple values. . In the case of multi-value output, the value may be further adjusted using a LUT (Look Up Table) or the like.

なお、スペックル判別関数は、超音波の送受信の条件などによって変化するため、実際の装置の場合には条件毎に判別関数を設定するのが望ましい。   Note that the speckle discriminant function changes depending on the condition of ultrasonic transmission / reception, and therefore, in the case of an actual apparatus, it is desirable to set the discriminant function for each condition.

以上説明したように、本実施形態においては、振幅情報ではなく位相情報を用いてスペックルを抽出するようにしているが、振幅ではスペックルの形状、エコーレベルによっては、スペックルの判別が困難な場合があるため正確にスペックルを抽出できない場合があるが、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存しないスペックルの抽出が可能となった。   As described above, in this embodiment, speckles are extracted using phase information instead of amplitude information. However, it is difficult to distinguish speckles depending on the shape of speckles and the echo level. In some cases, however, speckles cannot be accurately extracted, but by using phase information, speckles can be extracted independent of speckle shape and surrounding echo levels.

このように、位相情報のみでスペックルを抽出することができるが、振幅情報を特徴量に加えるなど、振幅情報(振幅成分あるいはその包絡線成分)と位相情報を組み合わせてスペックルを抽出するようにしてもよい。この場合、例えば図6において、位相情報(方位方向位相変化量データ346a、距離方向位相変化量データ346b)が特徴量変換部343に入力されているが、これらのデータとともに振幅情報をも特徴量変換部343に入力して、振幅情報(画素値)も加えて特徴量の次元(図9に示す例では2次元)を増加して、スペックル抽出を行うようにしてもよい。   Thus, speckles can be extracted only by phase information, but speckles are extracted by combining amplitude information (amplitude component or its envelope component) and phase information, such as adding amplitude information to a feature quantity. It may be. In this case, for example, in FIG. 6, phase information (azimuth direction phase change data 346a and distance direction phase change data 346b) is input to the feature value conversion unit 343. Speckle extraction may be performed by inputting to the conversion unit 343 and adding the amplitude information (pixel value) to increase the dimension of the feature amount (two dimensions in the example shown in FIG. 9).

このように、振幅情報と位相情報の両方を用いてスペックル抽出を行うことで、より正確なスペックル抽出が可能となる。   Thus, speckle extraction using both amplitude information and phase information enables more accurate speckle extraction.

次に、画像処理部30は、スペックル抽出結果に基づいて振幅画像(振幅データ)からスペックルを除去する。   Next, the image processing unit 30 removes speckles from the amplitude image (amplitude data) based on the speckle extraction result.

図10に、画像処理部30におけるスペックル除去処理の流れを示す。すなわち、ここでは、位相データを用いてスペックル抽出を行い、スペックル抽出結果に基づいて振幅データからスペックル除去を行い、スペックルが除去されたデータから表示用の画像データが作成される。   FIG. 10 shows a flow of speckle removal processing in the image processing unit 30. That is, here, speckle extraction is performed using the phase data, speckle removal is performed from the amplitude data based on the speckle extraction result, and display image data is created from the data from which the speckle has been removed.

図10に示すように、画像処理部30は、スペックル抽出部35及びスペックル除去部37を有している。スペックル抽出部35は、図4に示すように位相変化量抽出部32とスペックル判別部34で構成される。   As illustrated in FIG. 10, the image processing unit 30 includes a speckle extraction unit 35 and a speckle removal unit 37. As shown in FIG. 4, the speckle extraction unit 35 includes a phase change amount extraction unit 32 and a speckle determination unit 34.

信号処理部20から入力されたIQデータは位相データと振幅データに分けられ、位相データはスペックル抽出部35に入力されるとともに、振幅データはスペックル除去部37に入力される。   IQ data input from the signal processing unit 20 is divided into phase data and amplitude data. The phase data is input to the speckle extraction unit 35 and the amplitude data is input to the speckle removal unit 37.

スペックル抽出部35において、前述したように、位相データを用いてスペックルが抽出される。スペックル抽出結果はスペックル除去部37に入力される。   In the speckle extraction unit 35, speckle is extracted using the phase data as described above. The speckle extraction result is input to the speckle removal unit 37.

スペックル除去部37は、このスペックル抽出結果を元にしたスペックル除去を振幅データに適用する。このとき、スペックル除去だけでなく、組織の境界の強調を行ってもよい。また、スペックル除去を適用するのはIQデータから求めた振幅データでなく、受信された波形データ(RFデータ)から包絡線を抽出したデータでもよい。   The speckle removal unit 37 applies speckle removal based on the speckle extraction result to the amplitude data. At this time, not only speckle removal but also enhancement of tissue boundaries may be performed. In addition, speckle removal may be applied to data obtained by extracting an envelope from received waveform data (RF data) instead of amplitude data obtained from IQ data.

図11に、スペックル抽出結果の一例を示す。   FIG. 11 shows an example of the speckle extraction result.

図11の左側に示したものは振幅データ352であり、その一部分を抜き出して右側に拡大して示す領域354のようにスペックル抽出結果は画素毎に得られる。この領域354は今7×7画素から成っているが、画素数はこれに限定されるものではない。その中心の黒く塗り潰された画素354aは注目画素であり、対角線上に並んだグレーで表された画素354bはスペックルであり、その他の白く表された画素354cはスペックル以外の情報、つまり生体組織の情報を表している。   What is shown on the left side of FIG. 11 is the amplitude data 352, and a speckle extraction result is obtained for each pixel as in a region 354 extracted from a part thereof and enlarged on the right side. This region 354 is now composed of 7 × 7 pixels, but the number of pixels is not limited to this. The pixel 354a painted black in the center is a pixel of interest, the pixel 354b represented by gray arranged on the diagonal line is speckle, and the other pixel 354c represented by white is information other than speckle, that is, a living body. Represents organizational information.

また、スペックル除去方法は様々な手法が考えられ、例えば次のような手法が例示される。   Various methods can be considered for the speckle removal method. For example, the following method is exemplified.

すなわち、注目画素がスペックルであった場合、組織の部分のみのデータ、またはスペックル判別結果に応じて画素の重み付けを行ったデータで補間する方法、あるいは従来のようなスペックル除去画像を作成しておき、スペックル抽出結果に応じて原画像と置換したり、重み付き加算する方法、またあるいは振幅データではなく、IQデータに対して今述べたような方法で処理を行うなどの手法が考えられる。また、スペックル除去だけでなく、構造境界を強調するような処理を同時又はスペックル除去後に行なってもよい。例えば、スペックル抽出結果から組織の部分のみの振幅情報を統計的に解析し,境界が明瞭になるような方向に平滑化処理を適用するなどが考えられるが、公知の境界を強調する手法で構わない。   In other words, if the target pixel is speckle, create a speckle-removed image by interpolating with only the tissue part data, or by weighting the pixel according to the speckle discrimination result. Depending on the speckle extraction result, there is a method of replacing the original image, a method of weighted addition, or a method of processing IQ data instead of amplitude data by the method just described. Conceivable. Further, not only speckle removal but also processing for enhancing the structure boundary may be performed simultaneously or after speckle removal. For example, it may be possible to statistically analyze the amplitude information of only the tissue part from the speckle extraction result and apply a smoothing process in such a direction that the boundary becomes clear. I do not care.

スペックル除去部37においてスペックル除去が行われたスペックル除去データは、スペックル除去部37からスキャンコンバータ39に入力される。スキャンコンバータ39は、入力されたスペックル除去データから、表示部40で表示するための画像データを形成する。   The speckle removal data that has been subjected to speckle removal by the speckle removal unit 37 is input from the speckle removal unit 37 to the scan converter 39. The scan converter 39 forms image data to be displayed on the display unit 40 from the input speckle removal data.

スキャンコンバータ39では、DR(ダイナミックレンジ)圧縮、ゲイン、STC(深さ重み付け)調整、あるいは階調処理などの従来の装置と同様の処理が行われる。   In the scan converter 39, processing similar to that of a conventional apparatus such as DR (dynamic range) compression, gain, STC (depth weighting) adjustment, or gradation processing is performed.

なお、振幅データは最終的には対数圧縮が施されるが、対数圧縮は、スペックル除去前でもスペックル除去後のどちらで行ってもよい。   The amplitude data is finally subjected to logarithmic compression, but logarithmic compression may be performed either before or after speckle removal.

スキャンコンバータ39から出力された画像データは表示部40で表示される。   The image data output from the scan converter 39 is displayed on the display unit 40.

このように、本実施形態においては、位相データによりスペックルを抽出した後、このスペックル抽出結果に基づいて振幅データからスペックル除去を行い表示するようにしている。振幅ではスペックルの形状やエコーレベルによってはスペックルノイズの判別が困難な場合があり正確にスペックルノイズが抽出できない場合があるが、上述したように、位相情報を用いることにより、スペックルの形状や周囲のエコーレベルに依存しない正確なスペックルノイズの除去が可能となる。   As described above, in this embodiment, after speckle is extracted from the phase data, speckle is removed from the amplitude data based on the speckle extraction result and displayed. Depending on the speckle shape and echo level, it may be difficult to distinguish speckle noise in amplitude, and it may not be possible to accurately extract speckle noise. Accurate speckle noise removal independent of the shape and surrounding echo level is possible.

また、本実施形態の超音波画像処理装置は、図示を省略した制御部に付属したメモリに格納された超音波画像処理プログラムによって制御される。すなわち、制御部によってメモリから超音波画像処理プログラムが読み出され、該超音波画像処理プログラムに従って、被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する機能と、受診した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出する機能と、前記抽出されたスペックル成分に基づいて、画像データのスペックルノイズの除去やスペックルノイズの低減あるいは組織の境界を強調するなどの超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工する機能が実行される。   Further, the ultrasonic image processing apparatus of the present embodiment is controlled by an ultrasonic image processing program stored in a memory attached to a control unit (not shown). That is, an ultrasonic image processing program is read from the memory by the control unit, and according to the ultrasonic image processing program, an ultrasonic wave is transmitted toward the subject and an ultrasonic wave reflected from the subject is examined. Function, a function to extract a speckle component from the phase component of the received ultrasonic signal, and the removal of speckle noise in the image data, reduction of speckle noise, or tissue boundary based on the extracted speckle component A function of processing the speckle component included in the ultrasonic image data such as emphasizing is executed.

なお、超音波画像処理プログラムは、このように制御部に付属のメモリに格納されるものに限定されず、該超音波画像処理プログラムを例えばPCカードやCD−ROMなど、本超音波画像処理装置に着脱可能に構成されるメモリ媒体(リムーバブル媒体)に記録しておき、リムーバブル媒体に対応するインターフェイスを介して本装置に読み込むように構成してもよい。   Note that the ultrasonic image processing program is not limited to the one stored in the memory attached to the control unit in this way, and the ultrasonic image processing program is an ultrasonic image processing apparatus such as a PC card or a CD-ROM. It may be recorded in a memory medium (removable medium) configured to be detachable and read into the apparatus via an interface corresponding to the removable medium.

以上、本発明の超音波画像処理装置及び方法並びにプログラムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   Although the ultrasonic image processing apparatus, method, and program of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course you can go.

本発明に係る超音波画像処理装置を含む超音波診断装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic image processing apparatus according to the present invention. 強め合う干渉の例を示すグラフであり、(a)は干渉前を表し、(b)は干渉後を表す。It is a graph which shows the example of constructive interference, (a) represents before interference, (b) represents after interference. 弱め合う干渉の例を示すグラフであり、(a)は干渉前を表し、(b)は干渉後を表す。It is a graph which shows the example of the destructive interference, (a) represents before interference, (b) represents after interference. 画像処理部における位相情報を利用したスペックル抽出処理の流れを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow of the speckle extraction process using the phase information in an image process part. 位相変化量抽出部における処理の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the process in a phase change amount extraction part. スペックル判別部の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of a speckle discrimination | determination part. 特徴量変換部におけるSVM(サポートベクターマシン)を使用したスペックル抽出の判別関数生成処理の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the discriminant function production | generation process of the speckle extraction using SVM (support vector machine) in a feature-value conversion part. 特徴量として用いる画素の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the pixel used as a feature-value. スペックル判別関数の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a speckle discriminant function. 画像処理部におけるスペックル除去処理の流れを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow of the speckle removal process in an image process part. スペックル抽出結果の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a speckle extraction result.

符号の説明Explanation of symbols

10…超音波用探触子、20…信号処理部、30…画像処理部、40…表示部、32…位相変化量抽出部、34…スペックル判別部、35…スペックル抽出部、37…スペックル除去部、39…スキャンコンバータ、341…判別関数作成部、342、343…特徴量変換部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Probe for ultrasonic waves, 20 ... Signal processing part, 30 ... Image processing part, 40 ... Display part, 32 ... Phase change amount extraction part, 34 ... Speckle discrimination | determination part, 35 ... Speckle extraction part, 37 ... Speckle removing unit, 39 ... scan converter, 341 ... discriminant function creating unit, 342, 343 ... feature amount converting unit

Claims (14)

被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段が受診した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出するスペックル成分抽出手段と、
前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工するスペックル成分加工手段と、
を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
Ultrasonic wave transmitting and receiving means for transmitting ultrasonic waves toward the subject and receiving ultrasonic waves reflected from the subject;
Speckle component extraction means for extracting a speckle component from a phase component of an ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission / reception means;
Speckle component processing means for processing the speckle component included in the ultrasonic image data based on the extracted speckle component;
An ultrasonic image processing apparatus comprising:
請求項1に記載の超音波画像処理装置であって、さらに前記スペックル成分を加工した結果を表示する表示手段を有することを特徴とする超音波画像処理装置。   2. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying a result of processing the speckle component. 請求項1または2に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、位相成分の変化量を用いて前記超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出することを特徴とする超音波画像処理装置。   3. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component extraction unit extracts a speckle component from the phase component of the ultrasonic signal using a change amount of the phase component. An ultrasonic image processing apparatus. 請求項1または2に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、位相成分の少なくとも2つ以上の方向の変化量を用いることを特徴とする超音波画像処理装置。   3. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component extraction unit uses a change amount of at least two directions of the phase component. 4. 請求項1〜4のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、スペックルを判別する判別関数を使用することを特徴とする超音波画像処理装置。   5. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component extraction unit uses a discriminant function for discriminating speckles. 6. 請求項1〜4のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分抽出手段は、前記位相成分の変化量と比較してスペックルを判別する閾値を使用することを特徴とする超音波画像処理装置。   5. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component extraction unit uses a threshold value for discriminating speckle in comparison with a change amount of the phase component. An ultrasonic image processing apparatus. 請求項5に記載の超音波画像処理装置であって、前記判別関数は、スペックル及び非スペックルの位置がわかっている位相成分から生成された特徴量によって設定されることを特徴とする超音波画像処理装置。   6. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 5, wherein the discriminant function is set by a feature amount generated from a phase component whose positions of speckle and non-speckle are known. Sonic image processing device. 請求項1〜7のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、画像データのスペックルノイズを除去することを特徴とする超音波画像処理装置。   The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component processing means removes speckle noise from image data. 請求項1〜7のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、画像データのスペックルノイズを低減することを特徴とする超音波画像処理装置。   The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the speckle component processing unit reduces speckle noise in image data. 請求項8または9に記載の超音波画像処理装置であって、前記スペックル成分加工手段は、組織の境界を強調することを特徴とする超音波画像処理装置。   The ultrasonic image processing apparatus according to claim 8, wherein the speckle component processing unit emphasizes a boundary of a tissue. 被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段が受診した超音波信号の振幅成分または包絡線成分と位相成分の組み合わせからスペックル成分を抽出するスペックル成分抽出手段と、
前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工するスペックル成分加工手段と、
を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
Ultrasonic wave transmitting and receiving means for transmitting ultrasonic waves toward the subject and receiving ultrasonic waves reflected from the subject;
Speckle component extraction means for extracting a speckle component from a combination of an amplitude component or an envelope component and a phase component of an ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission / reception means;
Speckle component processing means for processing the speckle component included in the ultrasonic image data based on the extracted speckle component;
An ultrasonic image processing apparatus comprising:
請求項1〜11のいずれかに記載の超音波画像処理装置であって、前記位相成分は、前記超音波信号の進行方向に垂直な方向のデータの分解能が、前記超音波受信手段と前記超音波信号の送受信を行う素子の配列間隔以上であることを特徴とする超音波画像処理装置。   12. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the phase component has data resolution in a direction perpendicular to a traveling direction of the ultrasonic signal, and the ultrasonic receiving unit and the ultrasonic wave An ultrasonic image processing apparatus characterized by being at least an arrangement interval of elements for transmitting and receiving a sound wave signal. 被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受信し、
受信した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出し、
該抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工することを特徴とする超音波画像処理方法。
While sending ultrasonic waves toward the subject, receiving the ultrasonic waves reflected from the subject,
Extract speckle component from phase component of received ultrasonic signal,
An ultrasonic image processing method comprising processing a speckle component included in ultrasonic image data based on the extracted speckle component.
被検者に向けて超音波を送信するとともに、被検者から反射された超音波を受診する機能と、
受診した超音波信号の位相成分からスペックル成分を抽出する機能と、
前記抽出されたスペックル成分に基づいて、超音波画像データに含まれるスペックル成分を加工する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
A function of transmitting ultrasonic waves toward the subject and receiving ultrasonic waves reflected from the subject;
A function to extract speckle components from the phase component of the ultrasound signal that has been examined,
Based on the extracted speckle component, a function of processing the speckle component included in the ultrasound image data,
An ultrasonic image processing program characterized in that a computer is realized.
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