JP2711176B2 - 超音波画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波断層画像を処理する超音波画像処理
装置、特に超音波断層画像の輪郭を強調する超音波画像
処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、超音波断層画像の輪郭を強調する超音波画像処
理装置が知られているが、この装置にあっては、エコー
信号を微分し、この微分信号とエコー信号とを加算して
アナログ的に超音波断層画像の輪郭を強調している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の超音波画像処理装置によれば、エコー信号
毎に輪郭が強調されるため、ノイズやスペックルなども
強調されるという課題があり、かつ二次元画像としての
つながりに欠けた輪郭強調画像になるという課題があっ
た。また、超音波ビームは、ビーム幅、指向性を有して
いるが、方位分解能を悪化させる原因となるという課題
があった。

発明の目的 本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、ノイズやスペックルなどを強調すると
なく超音波断層画像の輪郭を強調できる超音波画像処理
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る超音波画像
処理装置は、超音波画像を構成する各画素を注目画素と
しつつ、注目画素を中心とする所定領域内の複数の画素
を選択し、それらが有する画素値の平均値を注目画素の
第１の画素値として求める第１の平均値演算回路と、画
像化の対象物と背景とを分離するために、第１の画素値
を高範囲又はそれより隔てられた低範囲の中の値に変換
する手段であって、第１の画素値が閾値より大きければ
第１の画素値を高範囲内の値に変換し、第１画素値が閾
値より小さければ第１の画素値を低範囲内の値に変換
し、その変換された値を第２の画素値として出力する対
象物分離回路と、各画素を注目画素としつつ、注目画素
を含む所定個の画素が有する第２の画素値の平均を演算
し、その平均値を注目画素の第３の画素値として出力す
る第２の平均値演算回路と、各画素を注目画素としつ
つ、注目画素を中心とする所定領域内の複数の画素を選
択し、それらが有する第３の画素値のうちの中央値を抽
出し、その中央値を注目画素の第４の画素値として出力
する中央値検出回路と、各画素を注目画素としつつ、注
目画素を中心とする所定領域内の複数画素を選択し、そ
れらが有する第４の画素値を利用して注目画素の画素値
に対する輪郭強調処理を行い、これによって注目画素の
第５の画素値を出力する特徴抽出回路と、各画素ごと
に、所定の重み付けがなされた第５の画素値をもとの画
素値に加算する合成回路と、を含み、前記合成回路から
出力された各画素の画素値に基づいて超音波画像が形成
されることを特徴としている。

［作用］ 以上のような構成としたので、本発明に係る超音波画
像処理装置によれば、まず平均値としての第１の画素値
が演算される。すなわち、対象物分離に先立って平滑化
が行われる。そして、その第１の画素値が対象物と背景
の分離のために第２の画素値に変換される。ここで、そ
の分離処理は第１の画素値を相互に隔離された高域又は
低域の２つの領域内のいずれかの値に変換するものであ
るため、２極化と称することもできる。第２の画素値が
平均化されて第３の画素値が求められ、その第３の画素
値に対して中央値抽出処理を行うことによって第４の画
素値が演算される。すなわち、輪郭強調の前処理として
平均化及び中央値抽出が行われる。第４の画素値に対し
ては輪郭強調処理がなされて第５の画素値が演算され
る。その第５画素値に重み付けを行ったものがもとの画
素値に加算され、その画素値を利用して超音波画像が形
成される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明に係る超音波画像処理装置の構成を示
すブロック図である。

超音波画像処理装置10は、超音波断層画像の注目画素
を中心とするＮ×Ｎの領域の画素群を選択しかつこの画
素群の画素平均値を求める第１の平均値演算回路12を有
しており、第１の平均値演算回路12には、第１の平均値
演算回路12により算出された値を２極化する２極化演算
回路14が接続されている。

そして、２極化演算回路14には、２極化演算回路14に
より２極化された値の平均値を求める第２の平均値演算
回路16が接続されており、第２の平均値演算回路16に
は、第２の平均値演算回路16より算出された値を保持す
る第１の画素値保持回路18が接続されており、第１の画
素値保持回路18には、第１の画素値保持回路18が保持す
る所定領域の画素群の中央値を求める中央値検出回路20
が接続されている。

更に、中央値検出回路20には、中央値検出回路20によ
り検出された所定領域の画素群の中央値を保持する第２
の画素値保持回路22が接続されており、第２の画素値保
持回路22には、第２の画素値保持回路22が保持する所定
領域の画素群の中央値から所定領域の画素群の特徴を抽
出する特徴抽出回路24が接続されている。

また、特徴抽出回路24及び第１の平均値演算回路12に
は、特徴抽出回路24が抽出した値と超音波断層画像の注
目画素とを加算する合成回路26が接続されており、合成
回路26は乗算器26aと加算回路26bとにより構成されてい
る。

そして、第１の平均値演算回路12は、メモリ12a,シフ
トレジスタ12b,及び加算回路12cから成る直列回路を並
列に複数列備えており、これらの複数の直列回路は加算
回路12dに接続されており、加算回路12dには、所定定数
（Ｎ×Ｎ）で除する除算器12eが接続されている。

また、２極化演算回路14は、第１の平均値演算回路12
の除算器12eへ並列に接続された四則演算器14a,14b及び
比較器14cを有しており、四則演算器14aは（64/256−
Ｋ）×（Z1−Ｋ）＋191で除算器12eの出力値Z1に対し処
理するようになっている。

更に、除算器14bは（64/K）×Z1で除算器12eの出力値
Z1に対し処理するようになっており、比較器14cは基準
閾値Ｋと除算器12eの出力値とを比較するようになって
おり、四則演算器14a,14b及び比較器14cはセレクタ14d
に接続されている。

そして、第２の平均値演算回路16は、２極化演算回路
14のセレクタ14dに接続されたシフトレジスタ16aを有し
ており、シフトレジスタ16aには加算回路16bが接続され
ており、加算回路16bには、所定数Ｍが加算回路16bの出
力を除する除算器16cが接続されている。

また、第１の画素値保持回路18は並列に接続された複
数のメモリ18aを有しており、第２の画素値保持回路22
も並列に接続された複数のメモリ22aを有している。

更に、特徴抽出回路24はシフトレジスタ24a,乗算器24
b及び加算回路24cから成る直列回路を並列に複数有して
おり、複数の加算回路24cは加算回路24dに接続されてい
る。

そして、合成回路26は、特徴抽出回路24の加算回路24
dに接続された乗算器26aを有しており、乗算器26aには
加算回路26bが接続されており、加算回路26bは第１の平
均値演算回路12のメモリ12aに接続されている。

ついで、本実施例の作用について説明する。

超音波診断画像Ｚが入力されと、平均値演算回路12に
おいて、超音波診断画像Ｚの注目画素を中心としたＮ×
Ｎ（例えば３×３）の領域の画素群の平均値を第100式
により求める（第２図参照）。なお、注目画素は周知の
ように処理対象として注目する各画素を示す。

これにより、画像に雑音が混入している場合、画像の平
滑化を行い雑音を低減する。

そして、雑音を低減された画像は２極化演算回路14へ
送られ、画像中の対象物と背景とを分離するために２極
化される。

なお、２極化は、第３図に示すように、濃淡面素値が
基準閾値Ｋよりより大きい場合、第101式により画素値
を算出し、濃淡画素値が基準閾値Ｋよりより小さい場
合、第102式により画素値を算出する。

Z2＝64/（256−Ｋ） ×（Z1−Ｋ）＋191 …101 Z2＝64/K×Z1 …102 なお、図３に示す例では、第101式に基づく画素値191
から画素値255までが高域（対象物用の画素値範囲）を
構成し、第102式に基づく画素値０から画素値63までが
低域（背景用の画素値範囲）を構成している。高域と低
域は相互に離隔されている。それから、２極化された１
次元データは、第２の平均値演算回路16により注目画素
を中心としたＭ個の画素の平均値を求められ、更にノイ
ズが低減される。

そして、第２の平均値演算回路16によりノイズが低減
されたデータは第１の画素値保持回路18に一時記憶さ
れ、注目画素を中心とした所定領域Ｎ×Ｎの画素群とし
て中央値検出回路20に出力される。

それから、中央値検出回路20においては、注目画素を
中心とした所定領域Ｎ×Ｎの画素群の中央値を取り出
す。

例えば、３×３の９個の画素群の場合は５番目に大き
い濃淡値を選択し、５×５の場合は13番目に大きい濃淡
値を選択する。

すなわち、画素値が次のような場合、 10,13,11 9,30,10 15,16,12 ５番目に大きい濃淡値を選択すると、12となる。

従って、この中央値検出回路の特徴として、境界値を
そのまま残したまま、ノイズを除去することができる。

更に、中央値検出回路20により境界値を残したままノ
イズを除去されたデータは第２の画素値保持回路22に一
時記憶され、注目画素を中心とした所定領域Ｎ×Ｎの画
素群として特徴抽出回路24に出力される。

そして、特徴抽出回路24において、従来輪郭強調に用
いられていたラプラシアンフィルタ（第４図参照）より
も高性能で512×512画素に対応できる本出願人案出の５
×５のフィルタ（第５図参照）により濃淡の変化する部
分を抽出する。

例えば、超音波断層画像（第６図参照）のＡの部分を
例にとりかつＡの部分の濃淡画素値が第７図のように変
化しているとすると、第７図の濃淡画素値を第５図の５
×５のフィルタでマスク処理をすると、第８図のような
画素値となり、超音波断層画像の輪郭のみが強調された
画素値となる。

それから、輪郭のみが強調された画素値は合成回路26
へ入力され、合成回路26は、第８図の超音波断層画像の
画素値とを各画素ごとに加算し、輪郭を強調した画像を
得る。

［発明の効果］ 以上のようにして、本発明の超音波画像処理装置によ
れば、ノイズやスペックルなどを強調せず、超音波断層
画像の輪郭を強調することができる。また、画素値を２
極化することによりコントラスト分解能を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波画像処理装置の構成を示す
ブロック図、 第２図は平均値化を説明するための図、 第３図は２極化を説明するための図、 第４図はラプラシアンフィルタを示す図、 第５図は本出願人により案出されたフィルタを示す図、 第６図は超音波断層画像の模式図、 第７図は超音波断層画像の画素群の濃淡値を示す図、 第８図は超音波断層画像の画素群のマスク処理後の濃淡
値を示す図である。 12……第１の平均値演算回路 14……２極化演算回路 16……第２の平均値演算回路 18……第１の画素値保持回路 20……中央値検出回路 22……第２の画素値保持回路 24……特徴抽出回路 26……合成回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波画像を構成する各画素を注目画素と
   しつつ、注目画素を中心とする所定領域内の複数の画素
   を選択し、それらが有する画素値の平均値を注目画素の
   第１の画素値として求める第１の平均値演算回路と、 画像化の対象物と背景とを分離するために、第１の画素
   値を高範囲又はそれより隔てられた低範囲の中の値に変
   換する手段であって、第１の画素値が閾値より大きけれ
   ば第１の画素値を高範囲内の値に変換し、第１画素値が
   閾値より小さければ第１の画素値を低範囲内の値に変換
   し、その変換された値を第２の画素値として出力する対
   象物分離回路と、 各画素を注目画素としつつ、注目画素を含む所定個の画
   素が有する第２の画素値の平均を演算し、その平均値を
   注目画素の第３の画素値として出力する第２の平均値演
   算回路と、 各画素を注目画素としつつ、注目画素を中心とする所定
   領域内の複数の画素を選択し、それらが有する第３の画
   素値のうちの中央値を抽出し、その中央値を注目画素の
   第４の画素値として出力する中央値検出回路と、 各画素を注目画素としつつ、注目画素を中心とする所定
   領域内の複数の画素を選択し、それらが有する第４の画
   素値を利用して注目画素の画素値に対する輪郭強調処理
   を行い、これによって注目画素の第５の画素値を出力す
   る特徴抽出回路と、 各画素ごとに、所定の重み付けがなされた第５の画素値
   をもとの画素値に加算する合成回路と、 を含み、 前記合成回路から出力された各画素の画素値に基づいて
   超音波画像が形成されることを特徴とする超音波画像処
   理装置。