JP2565917B2 - 画像処理表示装置 - Google Patents

画像処理表示装置

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JP2565917B2
JP2565917B2 JP62202726A JP20272687A JP2565917B2 JP 2565917 B2 JP2565917 B2 JP 2565917B2 JP 62202726 A JP62202726 A JP 62202726A JP 20272687 A JP20272687 A JP 20272687A JP 2565917 B2 JP2565917 B2 JP 2565917B2
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達朗 馬場
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、例えば超音波のドプラ効果を利用して被検
体内の血流情報を求めこれを2次元表示する超音波血流
イメージング装置などに具備される画像処理表示装置に
関する。
(従来の技術) 超音波ドプラ法とパルス反射法とを併用することによ
って一つの超音波プローブで血流情報と断層像(Bモー
ド像)情報を得、断層像に重ねて血流情報をリアルタイ
ムでカラー表示するようにした超音波血流イメージング
装置が知られている。このような装置によって血流速度
を測定する場合の動作原理は次の通りである。
すなわち、被検体である生体内を流れている血流に対
して超音波パルスを送波すると、この超音波ビームの中
心周波数fcは流動する血球によって散乱されドプラ偏
移を受けて周波数fdだけ変化して、この受波周波数f
はf=fc+fdとなる。このとき周波数fc,fdは次式の
ように示される。
ここで、v:血流速度 θ:超音波ビームと血管とのなす角度 c:音 速 従って、ドプラ偏移fdを検出することによって血流
速度vを得ることができる。
このようにして得られた血流速度vの2次元画像表示
は次のように行われる。先ず第5図のように超音波プロ
ーブ1から被検体に対してA,B,C,…方向に順次超音波パ
ルスを送波してセクタ(又はリニア)スキャンを行うに
あたり、第6図の構成の超音波血流イメージング装置に
よってその超音波パルスのスキャン制御が行われる。
最初にA方向に数回超音波パルスが送波されると、被
検体内の血流でドプラ偏移されて反射されたエコー信号
は同一プローブ1によって受波され、電気信号に変換さ
れて受信回路2に送られる。
次に位相検波回路3によってドプラ偏移信号が検出さ
れる。このドプラ偏移信号は超音波パルスの方向に設け
られた例えば256個のサンプル点ごとにとらえられる。
各サンプル点でとらえられたドプラ偏移信号は周波数分
析器4で周波数分析され、D.S.C.(ディジタル・スキャ
ン・コンバータ)5に送られここで走査変換された後
に、画像処理表示装置6に送出されA方向の血流像が2
次元画像としてリアルタイムで表示される。
以下B,C,…の各方向に対しても同様な動作が繰り返さ
れて、各スキャン方向に対応した血流像(流速分布像)
が表示されることになる。この血流像表示においては、
一方向の流れを赤色で表現し、逆方向の流れを青色で表
現し、流速の違いを赤色,青色の輝度変化で表現してい
る。
第3図はDF−CONTRAST(ドプラーフローコントラス
ト)の入力と輝度との関係を示している。DF−CONTRAST
は画像処理表示装置6におけるDF(ドプラフロー)用の
カラーコントラストのことである。DF−CONTRASTが1.0
の場合(通常状態)では低流速のカラー喜怒が低すぎて
見えないことがあり、このような場合には入力ωと出力
輝度の傾きを増大させて低速流領域の階調を上げるよう
にしている。例えば入力の平均流速が正側の最大時(角
度表現でω=+π,周波数表現でf=+fr/2(frは超
音波パルス繰り返し周波数))においてDF−CONTRAST=
1.0では赤の輝度が1.0になるように傾きが与えられてい
るが、これに対してDF−CONTRAST=2.0とした場合、ω
=+π/2まで直線的に伸びるものの、ω=+π/2から+
πまでは飽和してしまい、同一色(同一輝度をもつ)の
表示となってしまう。すなわち、カラー表示輝度のダイ
ナミックレンジが狭いために、低流速領域の階調を上げ
た場合、+π/2から+πまでの流速が区別できなくなっ
てしまうのである。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように従来装置においては、カラー表示輝度
のダイナミックレンジが狭いために低流速領域の階調を
上げた場合に高流速領域の観測が困難になるという問題
点を有している。
そこで本発明は、上記の欠点を除去するもので、カラ
ー表示輝度のダイナミックレンジの拡大を図った画像処
理表示装置の提供を目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、表示色の輝度飽和点を越える入力データに
対して彩度変化を伴うことで輝度が直線的に変化するよ
うにRGB変換するカラー処理手段を具備するものであ
る。
(作 用) 彩度変化を伴うことでカラーコントラストを上昇さ
せ、これによりカラー表示輝度のダイナミックレンジを
拡大するようにして上記問題点を解消している。
(実施例) 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図(a),(b)は本発明一実施例を示すブロッ
ク図であり、本発明を超音波血流イメージング装置に適
用した場合を示している。
同図(a)に示すようにこの超音波血流イメージング
装置は、電子走査型超音波プローブ(以下、「プロー
ブ」という)11,電子走査装置アナログ部12,90゜移相器
25,ミキサ24a,24b,ローパスフィルタ26a,26b,MTI(Movi
ng Target Indicator)演算部27,白黒フレームメモリ2
0,カラーフレームメモリ21,システムコントローラ19,画
像処理表示装置22を有する。
電子走査装置アナログ部12は、プリアンプ13,パルサ1
4,発振器15,ディレーライン16,加算器17,検波器18から
構成されている。
加算器17から出力された信号のうち一方は検波器18を
介して白黒フレームメモリ20へ送られ、他方はライン28
以下へ送られる。ライン28から加えられた信号は二分さ
れ各々ミキサ24a,24bに加えられる。各ミキサ24a,24bに
は、まだ90゜移相器25を介することで発振器15からの基
準信号foが90゜の移相差で加えられる。この結果ロー
パスフィルタ26a,26bにはドプラ偏移信号fdと(2fo+
fd)信号が入力され、ローパスフィルタ26a,26bによっ
て高周波成分が除去されてドプラ偏移信号fdのみが得
られる。これは血流情報演算のための移送検波出力信号
であり、MTI演算部27に加えられる。
このMTI演算部27はA/D変換器、MTIフィルタ、自己相
関器、平均速度演算部、分散演算部、パワー演算部から
構成されている。このMTIは移動目標指示装置と称せら
れ、レーダに実用されておりドプラ効果を利用して移動
目標のみを検知する技術である。本装置において移動目
標は血球となる。
自己相関器は周波数分析法の一種であり、2次元の多
点の周波数分析をリアルタイムで行う必要性から用いら
れている。また、平均速度演算部,分散演算部及びパワ
ー演算部においては、それぞれ所定の演算実行により血
流速V,分散σ及びトータルパワーPが求められる。
MTI演算部27の出力はカラーフレームメモリ21に送出
される。
白黒フレームメモリ20及びカラーフレームメモリ21そ
れぞれの走査変換出力は、後段に配置された画像処理表
示装置22に取り込まれ、適宜の処理の後に可視化される
ようになっている。
システムコントローラ19は本実施例装置全体の動作制
御を司るものであり、CPU(中央処理装置)を中心に構
成されている。
次に画像処理表示装置22の詳細について第1図(b)
を基に説明する。
同図に示すように画像処理表示装置22は、マルチプレ
クサ(MPX)27,ゲインアテネータ28,カラー処理手段29,
白黒/カラー合成回路30,D/A変換器31,RGBモニタ32を有
して成る。
MPX27は、前記カラーフレームメモリ21の走査変換出
力(すなわち血流速V,トータルパワーP,分散σ,加速度
A)中より、表示に供するa,b2種類のデータを適宜に選
択するものであり、この選択出力が、後段に配置された
カラー処理手段29に取り込まれるようになっている。
このカラー処理手段29は、MPX27によって選択された
データのカラー処理を行うもので、29a,29b,29cで示す
ように、R(レッド),G(グリーン),B(ブルー)に対
応する3個の変換テーブルより成る。各変換テーブルは
ROM(リード・オンリ・メモリ)によって形成され、例
えば29aについて第2図に示すように、V,P,σ,Aの表示
モードに応じた変換を行う表示モード切換信号(3ビッ
ト)と、DF−CONTRASTの傾きを選択するDF−CONTRAST選
択信号(2ビット)とにより変換モードが切り換えら
れ、MPX選択出力a,b入力により、該当するテーブル情報
(8ビット)が読出される。変換テーブル29b,29cにつ
いても同様である。そしてこのカラー処理手段29におい
ては、表示色の輝度飽和点を越える入力データに対して
彩度変化を伴うことで輝度が直線的に変化するようにRG
B変換される(この変換について後に詳述する)。
また、ゲインアテネータ28は白黒フレームメモリ20の
走査変換出力(白黒Bモード像データ)を減衰させるも
ので、この減衰出力と前記カラー処理手段29のRGB変換
出力とが、白黒/カラー合成回路30において合成され、
これがD/A変換器31によりアナログ信号に変換された後
にRGBモニタ32に送出され、ここで可視化されるように
なっている。
次に、前記カラー処理手段におけるRGB変換について
詳述する。
第5図はマンセル表示系を示しており、Hは色相、S
は飽和度(あるいは彩度)、Iは輝度である。今、純粋
な赤と青の階調で血流速を表示する状態になっていると
すると(すなわちDF−CONTRAST=1.0)、血流が早くな
るほど“O"からA点あるいはC点に近づいて明るい赤や
青となる。しかしこの状態ではA点やC点以上のカラー
階調を持つことができず、従って低流速の領域の階調を
上げた場合にA点やC点で飽和することになる。そこで
この場合に、B点あるいはC点に向って輝度が上昇する
ようにRGB変換を行うことで、A点やC点での飽和を回
避する。ここで、O→A→Bと変化するに従い黒→赤→
淡紅となり、O→C→Dと変化するに従い黒→青→空と
なる。第4図は本実施例装置におけるDF−CONTRASTの入
力と輝度との関係を示している。DF−CONTRAST=1.0の
ときは従来装置と同様である。DF−CONTRAST=2.0のと
きには、Oからπ/2まで赤の階調が変化するが、π/2か
らπまで赤の彩度が変化し、輝度が直線的に変化するよ
うになっている(傾き一定)。これにより、DF−CONTRA
ST=2.0のときには従来に比して血流のカラー表示輝度
のダイナミックレンジが2倍に拡がり、高流速領域で飽
和しないから、低流速から高流速まで幅広く観察するこ
とができる。
以上のようなRGB変換を可能とするために変換テーブ
ル29a,29b,29cを次にように形成する。
正方向の血流速を 0≦x≦1/2 とし、これに赤色を割り当てるものとし、負方向の血流
速を −1/2≦x≦0 とし、これに青色を割り当てるものとし、赤色や青色の
最高到達輝度をα1とすると、RGB変換アルゴリズ
ムは第6図に示すようになる。
但し換算輝度Yは Y=0.6G+0.3R+0.1B となるから、 0≦R≦1,0≦G≦1,0≦B≦1 の範囲のRGB出力で輝度を換算するものとした場合、 Rmax=Gmax=Bmax=1.0 とすれば、Yは白黒で換算輝度1.0となる。
また、赤色系のカラーコントラストは、 α1/0.3(∵0.3≦α≦1) で与えられ、青色系のカラーコントラストは、 α2/0.1(∵0.1≦α≦1) で与えられる。
第7図(a)乃至(h)は、平均流速xが−0.5乃至
+0.5の範囲をとるときのRGB変換出力(通常はRGB変換
出力電圧)と換算輝度との関係を示している。入力に対
して換算輝度Yがα1まで直線的に伸びていること
が解る。
次に、上記のように構成された実施例装置の作用につ
いて説明する。
電子走査装置アナログ部12により被検体Bモード像を
得るためのスキャンが実行され、このスキャンにより得
られたBモード情報が白黒フレームメモリ20を介するこ
とで表示系の走査に変換され、これがゲインアテネータ
29,白黒/カラー合成回路30及びD/A変換器31を介してRG
Bモニタ32に送出され濃淡表示されることになる。
また、ドプラデータは、ミキサ24a,24b及びローパス
フィルタ26a,26bを介してMTI演算部27に取り込まれる。
そしてMTI演算部27内の平均速度演算部,分散演算部,
パワー演算部において所定の演算処理が実行され、その
演算結果がカラーフレームメモリ21及びMPX27を介して
カラー処理手段29に取り込まれる。このカラー処理手段
29においては、システムコントローラ19よりの表示モー
ド切換信号及びDF−CONTRAST選択信号により切換モード
が切り換えられ、MPX27の選択出力に対応するテーブル
情報が読出される。DF−CONTRAST=1.0では従来と同様
にRGB変換されるが、DF−CONTRAST=2.0ではπ/2からπ
までの彩度変化によりカラー表示輝度のダイナミックレ
ンジが拡大され、高流速領域の輝度飽和が回避される。
そして、このカラー処理手段29の変換出力は白黒/カ
ラー合成回路30及びD/A変換手段31を介してRGBモニタ32
に送出され、白黒Bモード上に重畳してカラー表示され
る。
以上は、赤色,青色のみを用いた場合であるが、血流
速に他の色相を割り当てることもできる。また、血流
速,分散表示においては分散の大きさにより色相が若干
変化するだけなので、それぞれの色相について第6図に
示すのと同様のアルゴリズムを実現させることが可能で
ある。
このように本実施例装置においては、表示色の輝度飽
和点を越える血流速データに対して彩度変化を伴うこと
でカラー表示輝度が直線的に変化するようにRGB変換し
ているので、カラー表示輝度のダイナミックレンジ拡大
により高流速領域の輝度飽和が回避され、低流速から高
流速まで幅広く観察することができる。これは診断対象
が心臓等の場合に特に有効である。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば上記実施例では超音波イメージング装置に本発明
を適用した場合について説明したが、この装置と同様に
計測情報をカラー表示輝度の違いで表現するあらゆる装
置に本発明を適用することができる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、カラー表示輝度
のダイナミックレンジの拡大を図った画像処理表示装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明一実施例を示すブロック
図、第2図は第1図(b)の主要部説明図、第3図は従
来装置におけるDF−CONTRAST特性図、第4図は本実施例
装置におけるDF−CONTRAST特性図、第5図はマンセル表
色系による輝度変化の説明図、第6図は本実施例装置に
おけるカラー処理手段のアルゴリズム説明図、第7図
(a)乃至(h)は同上装置におけるカラー処理手段の
RGB変換出力と換算輝度との関係を示す特性図、第8図
及び第9図はそれぞれ従来例を示すスキャンパターン図
及びブロック図である。 22……画像処理表示装置、9……カラー処理手段、 29a,29b,29c……変換テーブル。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力データに表示色を割り当て、該データ
    の内容を該表示色の輝度変化で表現する画像処理表示装
    置において、表示色の輝度飽和点を越える入力データに
    対して彩度変化を伴うことで輝度が直線的に変化するよ
    うにRGB変換するカラー処理手段を具備することを特徴
    とする画像処理表示装置。
JP62202726A 1987-08-13 1987-08-13 画像処理表示装置 Expired - Lifetime JP2565917B2 (ja)

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JPS6444985A JPS6444985A (en) 1989-02-17
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