JP2018139684A - 超音波画像処理装置及び超音波画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本適用例に係る超音波画像処理装置は、対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第1軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第2軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理装置であって、前記超音波画像に含まれる着目画素の前記第2軸の座標に応じてフィルターのサイズを設定し、当該フィルターを用いてフィルター処理を行い、前記着目画素におけるスペックルパターンを低減させるスペックルパターン低減処理部と、前記スペックルパターンが低減された前記着目画素に対してエッジ情報を算出するエッジ情報算出部と、を備える。
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記スペックルパターン低減処理部は、前記着目画素の前記第2軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第2軸の方向のサイズを設定してもよい。
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記スペックルパターン低減処理部は、前記着目画素の前記第2軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第1軸の方向のサイズを設定してもよい。
上記適用例に係る超音波画像処理装置において、前記スペックルパターン低減処理部は、第1の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズを、前記第1の着目画素よりも前記第2軸の座標が小さい第2の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズ以上に設定してもよい。
上記適用例に係る超音波画像処理装置は、前記対象物に送信された前記超音波の反射波に基づいて、前記超音波画像を生成する超音波画像生成部をさらに備えてもよい。
上記適用例に係る超音波画像処理装置は、前記エッジ情報に基づいて、前記超音波画像を補正する画像補正部をさらに備えてもよい。
本適用例に係る超音波画像処理方法は、対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第1軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第2軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理方法であって、前記超音波画像に含まれる着目画素の前記第2軸の座標に応じてフィルターのサイズを設定する工程と、前記フィルターを用いてフィルター処理を行い、前記着目画素におけるスペックルパターンを低減させる工程と、前記スペックルパターンが低減された前記着目画素に対してエッジ情報を算出する工程と、を備える。
図1は、本実施形態の超音波画像装置の外観の一例を示す図である。本実施形態の超音波画像装置1は、超音波プローブ10と超音波画像処理装置20とを含んで構成されている。超音波プローブ10と超音波画像処理装置20とは、ケーブル15によって接続されている。超音波画像処理装置20は、携帯型の装置でもよいし、固定型(据え置き型)の装置でもよい。また、超音波プローブ10は超音波画像処理装置20に内蔵されていてもよい。
図6は、超音波画像処理装置20の構成例を示す図である。図6に示すように、超音波画像処理装置20は、表示部21、処理部22、プローブインターフェース(I/F)部23、操作部24、記憶部25、情報記憶媒体26及び通信部27を含んで構成されている。超音波画像処理装置20は、例えば、パーソナルコンピューターであってもよい。
3−1.超音波画像処理の手順
図10は、超音波画像処理部140による超音波画像処理(本実施形態の超音波画像処理方法)の手順を示すフローチャート図である。図10に示すように、まず、超音波画像処理部140は、スペックルパターン低減処理部141により、超音波画像生成部130により生成された超音波画像に含まれるスペックルパターンを低減させるスペックルパターン低減処理を行う(工程S10)。
超音波画像は、浅い領域(z座標が相対的に小さい領域)ではスペックルパターンは小さく、深い領域(z座標が相対的に大きい領域)ではスペックルパターンが大きくなるという特徴を有している。例えば、図9に示した超音波画像では、z座標が大きいほど(深いほど)スペックルパターンが横方向(x軸方向)に伸びており、スペックルパターンが大きくなっている。そこで、本実施形態では、スペックルパターン低減処理部141は、相対的に浅い領域にある各画素に対しては、当該画素が含まれる相対的に狭い領域にある複数の画素の画素値を用いて平滑化処理を行い、相対的に深い領域にある各画素に対しては、当該画素が含まれる相対的に広い領域にある複数の画素の画素値を用いて平滑化処理を行う。すなわち、スペックルパターン低減処理部141は、各画素(着目画素)について、z座標値が小さいほど平滑化フィルターのサイズを小さくし、z座標値が大きいほど平滑化フィルターのサイズを大きくしてフィルター処理(スペックルパターン低減処理)を行う。これにより、エッジが過度にぼけることを抑制しながら、深さによらずスペックルパターンが効果的に低減される。
本実施形態では、エッジ情報算出部142は、スペックルパターン低減処理がされた超音波画像の各画素に対するエッジ情報(エッジの強度及び方向)を算出する処理として、例えば、Prewitt処理を行うことができる。Prewitt処理では、超音波画像の着目画素p(w,h)に対する走査方向(x方向)のエッジ強度Δfx及び距離方向(z方向)のエッジ強度Δfzは、それぞれ、下記の式(3)、式(4)により算出される。
本実施形態では、画像補正部143は、超音波画像生成部130により生成された超音波画像(元の超音波画像)に対する平滑化処理として、移動平均フィルター、ガウシアンフィルター、メディアンフィルター等の平滑化フィルターを用いたフィルター処理を行うことができる。
本実施形態では、画像補正部143は、超音波画像生成部130により生成された超音波画像(元の超音波画像)に対するエッジ鮮鋭化処理として、エッジ部分の画素は画素値が大きくなり、エッジを含まない領域(平坦な領域)の画素は画素値が小さくなるようなエッジ鮮鋭化フィルターを用いたフィルター処理を行うことができる。図18に、エッジ鮮鋭化処理に用いられる3×3のフィルターの一例を示す。
と垂直な方向により強く鮮鋭化がかかるようなエッジ鮮鋭化フィルターを設定してもよい。
本実施形態では、画像補正部143は、画像合成処理として、超音波画像生成部130により生成された超音波画像(元の超音波画像)の各画素(着目画素p(w,h))の画素値に、平滑化処理(図10の工程S30の処理)がされた後の画素値とエッジ鮮鋭化処理(図10の工程S40の処理)がされた後の画素値とを、エッジ強度G(φ)に応じて合成する処理を行うことができる。着目画素p(w,h)の合成後の画素値Pcw,hは、例えば、下記の式(7)により算出される。
本実施形態の超音波画像装置1(超音波画像処理装置20)は、対象物に送信された超音波の反射波に基づいて超音波画像を生成する。超音波は、その伝搬に伴って非線形成分が発生して波形が鈍るとともに減衰(低周波化)するため、生成された超音波画像において、超音波が伝搬する距離方向(深さ方向)に対応するz軸の座標が大きいほどスペックルパターンが大きくなる。そのため、本実施形態の超音波画像装置1(超音波画像処理装置20)は、スペックル低減処理において、z座標が大きい(超音波が伝搬する距離(深さ)が大きい)画素ほど、平滑化フィルターのz軸方向のサイズ及びx軸方向のサイズをより大きく設定し、より多くの画素の画素値を用いて平滑化する。すなわち、本実施形態の超音波画像装置1(超音波画像処理装置20)によれば、画素毎にスペックルパターンの大きさに応じた適切なサイズのフィルターを用いて平滑化処理を行うことにより、スペックルパターンを効果的に低減させることができるとともに、平滑化によるエッジのボケもできるだけ抑えることができる。そして、本実施形態の超音波画像装置1(超音波画像処理装置20)によれば、その後のエッジ情報算出処理において、スペックルパターンの外縁がエッジとして認識されにくくなるため、画素毎のエッジ情報(エッジの強度や方向)を精度良く算出することができる。従って、本実施形態の超音波画像装置1(超音波画像処理装置20)によれば、画素毎に算出された精度の高いエッジ情報を用いて画像補正処理を行うことにより、エッジ領域の鮮鋭性が強調されたより鮮明な超音波画像を生成し、表示させることができる。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
Claims (7)
- 対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第1軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第2軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理装置であって、
前記超音波画像に含まれる着目画素の前記第2軸の座標に応じてフィルターのサイズを設定し、当該フィルターを用いてフィルター処理を行い、前記着目画素におけるスペックルパターンを低減させるスペックルパターン低減処理部と、
前記スペックルパターンが低減された前記着目画素に対してエッジ情報を算出するエッジ情報算出部と、を備える、超音波画像処理装置。 - 前記スペックルパターン低減処理部は、
前記着目画素の前記第2軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第2軸の方向のサイズを設定する、請求項1に記載の超音波画像処理装置。 - 前記スペックルパターン低減処理部は、
前記着目画素の前記第2軸の座標に応じて、前記フィルターの前記第1軸の方向のサイズを設定する、請求項1又は2に記載の超音波画像処理装置。 - 前記スペックルパターン低減処理部は、
第1の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズを、前記第1の着目画素よりも前記第2軸の座標が小さい第2の前記着目画素に対する前記フィルターのサイズ以上に設定する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超音波画像処理装置。 - 前記対象物に送信された前記超音波の反射波に基づいて、前記超音波画像を生成する超音波画像生成部をさらに備える、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超音波画像処理装置。
- 前記エッジ情報に基づいて、前記超音波画像を補正する画像補正部をさらに備える、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の超音波画像処理装置。
- 対象物に送信された超音波の走査方向に対応する第1軸の方向及び前記超音波が伝搬する距離方向に対応する第2軸の方向に並ぶ複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、前記超音波の反射位置に基づく座標と前記超音波の反射波の強度に基づく画素値とを有する超音波画像を処理する超音波画像処理方法であって、
前記超音波画像に含まれる着目画素の前記第2軸の座標に応じてフィルターのサイズを設定する工程と、
前記フィルターを用いてフィルター処理を行い、前記着目画素におけるスペックルパターンを低減させる工程と、
前記スペックルパターンが低減された前記着目画素に対してエッジ情報を算出する工程と、を備える、超音波画像処理方法。
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