JP2895414B2 - Ultrasonic volume calculator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音波の送受波によっ
て得られた生体組織の三次元情報に基づき生体組織の体
積を算出する超音波体積演算装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic volume calculator for calculating the volume of a living tissue based on three-dimensional information of the living tissue obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波ビームを三次元的に走査すること
により複数の走査面を形成し、これによって取り込まれ
た三次元エコーデータを解析して、生体組織の三次元画
像などを得る超音波診断装置が提案されている。そし
て、近年、胎児の発育状態や腫瘍の大きさの経時変化の
観察などのために、三次元エコーデータに基づき生体内
の特定部位の体積を算出する超音波体積演算装置が提案
がなされている。2. Description of the Related Art A plurality of scanning planes are formed by three-dimensionally scanning an ultrasonic beam, and the three-dimensional echo data captured thereby is analyzed to obtain a three-dimensional image of a living tissue. Diagnostic devices have been proposed. In recent years, there has been proposed an ultrasonic volume computing device that calculates a volume of a specific part in a living body based on three-dimensional echo data, for example, for observing a developmental state of a fetus or a temporal change in the size of a tumor. .
【0003】この超音波体積演算装置として従来提案さ
れていたものには、例えば以下に挙げるようなものがあ
った。[0003] As the ultrasonic volume computing device, there have been proposed the following, for example.
【0004】(1)測定者が三次元画像の各断層像内の
測定対象物の輪郭をトレースし、各断層像ごとにトレー
スされた輪郭を全断層像にわたって合成することにより
測定対象物の立体像を抽出し、その体積を求める装置。(1) The measurer traces the contour of the measurement object in each tomographic image of the three-dimensional image, and synthesizes the contour traced for each tomographic image over the entire tomographic image, thereby obtaining a three-dimensional image of the measurement object. A device that extracts an image and determines its volume.
【0005】(2)測定対象物とその周囲の生体組織と
のエコーレベル(画像表示した場合における画像濃度)
の違いに着目し、エコーレベルの閾値を決めて各エコー
データをその閾値に基づいて二値化処理することにより
測定対象物と背景とを分離し、このようにして抽出され
た測定対象物の体積を求める装置。(2) Echo level between the measurement object and the surrounding biological tissue (image density when image is displayed)
Focusing on the difference, the threshold of the echo level is determined and each echo data is binarized based on the threshold to separate the measurement object and the background, and the measurement object thus extracted A device for determining the volume.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記(1)の装置で
は、測定者自身が測定対象物とそれ以外の組織とを判別
してその輪郭をトレースするため、測定対象物の抽出精
度は高く、従って求められる体積も精度の高いものとな
る。しかしながら、超音波画像では組織の境界は必ずし
も明瞭でないため、正確にトレースを行うにはかなりの
経験を要する。また、三次元画像を構成する何枚もの断
層像について輪郭トレースを行うのは時間と労力を要す
る作業である。このように、上記(1)の装置には、測
定者に対する負担が大きいという問題があった。また、
この装置では、測定者が違えば同じ測定対象物でもトレ
ース結果が異なってくるため、求められる体積値の再現
性がよくないという問題もあった。In the apparatus (1), since the measurer himself discriminates the object to be measured from other tissues and traces the outline thereof, the accuracy of extracting the object to be measured is high. Therefore, the required volume is also highly accurate. However, in ultrasound images, the boundaries of the tissue are not always clear, and accurate tracing requires considerable experience. Performing contour tracing on a number of tomographic images constituting a three-dimensional image is a task requiring time and labor. As described above, the above-described device (1) has a problem that a burden on a measurer is large. Also,
In this device, there is also a problem that the reproducibility of a required volume value is not good because the trace results are different even for the same measurement object when the measurement person is different.
【0007】また、このような問題を解決するために、
上記(1)の装置の変形例として、胎児の頭などのよう
に断面形状がほぼ楕円であるとみなせるような部位の体
積を求める際に用いる装置が提案されている。この装置
では、測定者は各断層像において測定対象物の断面の長
軸と短軸のみを指定し、その指示に基づいて装置が自動
的に測定対象物の近似図形を形成し、その体積を求め
る。この装置によれば、上記(1)の装置のような時間
や測定者の負担についての問題は解消されるが、体積値
の精度が悪化してしまうという問題が生じてしまう。In order to solve such a problem,
As a modified example of the above-mentioned device (1), a device has been proposed which is used when obtaining the volume of a part such as a fetus head whose cross-sectional shape can be regarded as substantially elliptical. With this device, the measurer specifies only the major and minor axes of the cross section of the measurement object in each tomographic image, and based on the instructions, the device automatically forms an approximate figure of the measurement object, and the volume is Ask. According to this device, the problems of the time and the burden on the measurer as in the device (1) described above are solved, but the problem that the accuracy of the volume value is deteriorated occurs.
【0008】一方、上記(2)の装置は、輪郭トレース
など測定者が行う処理がないので、処理速度は速く、ま
た測定者の違いによる体積値の再現性の問題も生じない
という利点を有する。しかしながら、この装置では、画
像濃度(エコーレベル)のみに基づいて測定対象物を抽
出するので、測定対象物と異なった部位でも画像濃度が
同じであれば測定対象物として計算してしまうため、求
められる体積値の精度がよくないという問題があった。
また、この装置において、体積を精度よく求めるために
は、測定対象物と背景とをうまく分離する閾値を用いる
必要があるが、このような閾値は画像によって異なるた
め、各画像に応じた適切な閾値を設定することが困難で
あった。On the other hand, the apparatus of the above (2) has advantages that the processing speed is high and there is no problem of reproducibility of the volume value due to the difference of the measurers since there is no processing performed by the measurer such as contour tracing. . However, in this apparatus, since the measurement target is extracted based only on the image density (echo level), if the image density is the same even in a part different from the measurement target, it is calculated as the measurement target. There is a problem that the accuracy of the volume value obtained is not good.
In addition, in this apparatus, in order to accurately determine the volume, it is necessary to use a threshold value that appropriately separates the measurement object and the background, but since such a threshold value differs depending on the image, an appropriate value corresponding to each image is required. It was difficult to set a threshold.
【0009】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、三次元エコーデータから測定対象物
を、自動的に、高速に、かつ精度よく抽出し、測定対象
物の体積を高速かつ高精度に求めることができる超音波
体積演算装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and automatically extracts a measurement target from three-dimensional echo data at high speed and with high accuracy, thereby reducing the volume of the measurement target. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic volume computing device that can be obtained at high speed and with high accuracy.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る装置は、生体への超音波の送受波に
よって、生体内の三次元領域に含まれる各ボクセルにつ
いてのエコーデータを取得する三次元エコーデータ取得
部と、前記各エコーデータについて二値化処理を行う二
値化処理部と、二値化処理結果に基づき、前記三次元領
域に含まれる各ボクセルについて、指定された基準ボク
セルに関する連結性判定演算を行い、前記基準ボクセル
に対して連結性を有すると判定されたボクセル群を対象
領域として抽出する対象領域抽出部と、抽出された対象
領域に含まれるボクセルを計数し、この計数結果に基づ
き前記対象領域の体積を算出する体積演算部と、を有す
るとともに次の構成を有することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, an apparatus according to the present invention uses an ultrasonic data transmission / reception system to transmit and receive echo data for each voxel contained in a three-dimensional region in a living body. A three-dimensional echo data acquisition unit that acquires the data, a binarization processing unit that performs a binarization process on each of the echo data, and, based on the binarization processing result, each voxel included in the three-dimensional region is designated. A target area extracting unit that performs a connectivity determination operation on the extracted reference voxel, and extracts a voxel group determined to have connectivity to the reference voxel as a target area, and counts voxels included in the extracted target area. A volume calculation unit that calculates the volume of the target area based on the counting result, and has the following configuration .
【0011】すなわち、本発明に係る装置は、二値化処
理部で用いる二値化閾値を所定のルールに従って順次設
定変更する二値化閾値設定変更部と、前記二値化閾値が
設定変更されるごとにその設定変更の前後での体積演算
値の変化量を算出する変化量算出部と、求められた変化
量を所定の変化量閾値と比較する比較判定部と、比較の
結果前記変化量が前記変化量閾値より小さいときには、
前記二値化閾値設定変更部に前記二値化閾値の設定変更
を指示すると共に、前記対象領域抽出部及び体積演算部
に対して新たな二値化閾値を用いた処理を指示し、一方
前記変化量が前記変化量閾値以上となったときには、二
値化閾値設定変更前の体積演算値に基づき測定対象物の
体積を決定する体積演算制御部と、を有することを特徴
とする。 That is, in the apparatus according to the present invention, a binarization threshold setting change section for sequentially changing the binarization threshold used in the binarization processing section according to a predetermined rule, and wherein the binarization threshold is changed. A change amount calculating unit that calculates a change amount of the volume operation value before and after the setting change, a comparison determining unit that compares the obtained change amount with a predetermined change amount threshold value, and a comparison result indicating the change amount. Is smaller than the change amount threshold,
While instructing the binarization threshold setting change unit to change the binarization threshold setting, instructing the target region extraction unit and the volume calculation unit to perform processing using a new binarization threshold, A volume calculation control unit that determines the volume of the measurement target based on the volume calculation value before the change of the binarization threshold setting when the change amount is equal to or greater than the change amount threshold value.
【0012】また、本発明の別の構成に係る装置は、二
値化処理部で用いる二値化閾値を順次設定変更する二値
化閾値設定変更部と、順次設定変更される二値化閾値
と、これら各二値化閾値に対応して求められる各体積演
算値とに基づき、二値化閾値に対する体積演算値の変化
率が急変する境界点を求める境界点算出部と、この境界
点に対応する体積演算値に基づき測定対象物の体積を決
定する体積決定部と、を有することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus comprising: a binarization threshold setting change unit for sequentially changing a binarization threshold used in a binarization processing unit; And, based on each of the volume operation values obtained in correspondence with each of the binarization thresholds, a boundary point calculation unit that obtains a boundary point at which the rate of change of the volume operation value with respect to the binarization threshold suddenly changes, A volume determination unit that determines the volume of the measurement target based on the corresponding volume calculation value.
【0013】更に、本発明の別の構成は、前記対象領域
抽出部が、三次元拡散射影法を用いて連結性判定演算を
行うことを特徴とする。Further, another configuration of the present invention is characterized in that the target area extracting section performs a connectivity judgment operation using a three-dimensional diffusion projection method.
【0014】[0014]
【作用】本発明によれば、まず三次元エコーデータ取得
部により取得された生体内の三次元領域の各ボクセルに
ついてのエコーデータについて、二値化処理部において
二値化処理が行われる。ここでボクセル(voxel = volu
me cell )とは、三次元画像空間において画像表示単位
となる微小立方体のことであり、二次元画像におけるピ
クセルに対応する概念である。そして、対象領域抽出部
は、二値化処理結果を受け取り、各ボクセル間の連結性
をみながら体積演算の対象領域を抽出する。すなわち、
例えば測定者が測定対象物内の任意の1ボクセルを基準
ボクセルとして指定すると、対象領域抽出部は、各ボク
セルについて基準ボクセルに対する連結性判定演算を行
い、基準ボクセルに対して連結性を有すると判定された
ボクセル群を対象領域として抽出する。そして、体積演
算部は、抽出された対象領域に含まれるボクセルの数に
基づき対象領域の体積演算値を算出する。この構成によ
れば、ボクセル間の連結性をみて対象領域を抽出してい
るため、二値化処理を行ったときに背景領域の一部が測
定対象物と同じ値になったとしてもそのような部分は基
準ボクセルと連結性を有しないとして排除することがで
きる。従って、この構成によれば、測定対象物に対応す
る領域だけを抽出することができるので、測定対象物の
体積を精度よく求めることができる。According to the present onset bright, the echo data for each voxel of the three-dimensional region of first in vivo acquired by the three-dimensional echo data acquiring unit, binarization processing in the binarization processing unit is performed. Here voxel (voxel = volu
The term “me cell” refers to a small cube serving as an image display unit in a three-dimensional image space, and is a concept corresponding to a pixel in a two-dimensional image. Then, the target area extraction unit receives the binarization processing result, and extracts a target area for volume calculation while checking the connectivity between the voxels. That is,
For example, when the measurer designates any one voxel in the measurement object as a reference voxel, the target region extraction unit performs a connectivity determination operation on each voxel with respect to the reference voxel, and determines that the voxel has connectivity with the reference voxel. The extracted voxel group is extracted as a target area. Then, the volume calculation unit calculates a volume calculation value of the target region based on the number of voxels included in the extracted target region. According to this configuration, since the target region is extracted in view of the connectivity between the voxels, even when a part of the background region has the same value as the measurement target when the binarization process is performed, this is not the case. Are excluded because they have no connectivity with the reference voxel. Therefore, according to this configuration, only the region corresponding to the measurement target can be extracted, and thus the volume of the measurement target can be accurately determined.
【0015】そして、二値化閾値を用いて二値化処理を
行う場合において、二値化閾値設定変更部によってその
二値化閾値を所定のルールに従って順次設定変更し、設
定変更された各二値化閾値ごとに、二値化処理部、対象
領域抽出部によって対象領域を抽出し、体積演算部によ
ってその対象領域の体積演算値を算出する。変化量算出
部は、二値化閾値が設定変更されるごとに、その設定変
更の前後での体積演算値の変化量を算出する。求められ
た変化量は、比較判定部によって所定の変化量閾値と比
較される。そして、体積演算制御部は、比較判定部にお
ける比較結果を受けて、変化量が変化量閾値より小さい
ときには、二値化閾値設定変更部に二値化閾値の設定変
更を指示すると共に、対象領域抽出部及び体積演算部に
対して新たな二値化閾値を用いた処理を指示し、一方変
化量が変化量閾値以上となったときには、二値化閾値設
定変更前の体積演算値に基づき測定対象物の体積を決定
する。この構成によれば、測定対象物を精度よく抽出す
ることができる二値化閾値を自動的に探しだすことがで
き、これに基づき測定対象物の体積を精度よく求めるこ
とができる。[0015] Then, in the case of performing the binarization processing using the binarization threshold, the secondary and the binarization threshold by the value of the threshold setting changing unit sequentially set to change according to a predetermined rule, each of the secondary which is the setting change For each binarization threshold, a binarization processing unit and a target region extraction unit extract a target region, and a volume calculation unit calculates a volume calculation value of the target region. The change amount calculation unit calculates a change amount of the volume operation value before and after the setting change each time the binarization threshold is changed. The obtained change amount is compared with a predetermined change amount threshold by the comparison determination unit. When the change amount is smaller than the change amount threshold in response to the comparison result in the comparison determination unit, the volume calculation control unit instructs the binarization threshold setting change unit to change the setting of the binarization threshold and sets the target area. Instructs the extraction unit and volume calculation unit to perform processing using the new binarization threshold, and when the change amount exceeds the change amount threshold value, measures based on the volume calculation value before the binarization threshold setting change Determine the volume of the object. According to this configuration, it is possible to automatically search for a binarization threshold capable of accurately extracting the measurement target, and to accurately determine the volume of the measurement target based on the threshold.
【0016】また、本発明の別の構成では、二値化閾値
を用いて二値化処理を行う場合において、二値化閾値設
定変更部によってその二値化閾値を順次設定変更し、設
定変更された各二値化閾値ごとに、二値化処理部、対象
領域抽出部によって対象領域を抽出し、体積演算部によ
ってその対象領域の体積演算値を算出する。そして、境
界点算出部は、各二値化閾値と、それら二値化閾値につ
いて求められた各体積演算値とに基づき、二値化閾値に
対する体積演算値の変化率が急激に変化する境界点を求
める。体積決定部は、この二値化閾値における体積演算
値に基づき測定対象物の体積を決定する。この構成によ
れば、測定対象物を精度よく抽出する適切な二値化閾値
を自動的に探しだすことができ、これに基づいて測定対
象物の体積を精度よく求めることができる。Further, in another configuration of the present invention, when the binarization processing is performed using the binarization threshold, the binarization threshold is sequentially changed by the binarization threshold setting change unit, and the setting change is performed. For each of the binarization thresholds, a target area is extracted by the binarization processing unit and the target area extraction unit, and a volume calculation value of the target area is calculated by the volume calculation unit. The boundary point calculation unit is configured to calculate, based on each of the binarization thresholds and each of the volume operation values obtained for the binarization thresholds, a boundary point at which the rate of change of the volume operation value with respect to the binarization threshold changes rapidly. Ask for. The volume determination unit determines the volume of the measurement target based on the calculated volume value at the binarization threshold. According to this configuration, it is possible to automatically search for an appropriate binarization threshold for accurately extracting the measurement target, and to accurately determine the volume of the measurement target based on the threshold.
【0017】また、本発明の更に別の構成では、対象領
域抽出部が三次元拡散射影法を用いて連結性判定演算を
行うことにより、連結性判定演算の演算時間を短縮する
ことができる。Further, in still another configuration of the present invention, the target region extracting unit performs the connectivity judgment operation using the three-dimensional diffusion projection method, so that the operation time of the connectivity judgment operation can be reduced.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明に係る超音波体積演算装置の好
適な実施例を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an ultrasonic volume calculating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】第1実施例 図1は、本発明に係る超音波体積演算装置の第1実施例
の構成を示すブロック図である。図1において、超音波
診断装置10は、走査面を順次平行移動させながら生体
内に超音波を送受波して、生体内各部についてのエコー
データを取得する。ここで、更に超音波ビームの走査に
よって得られたエコーデータに対して補間処理などが施
され、超音波ビームが走査される三次元領域内の全ボク
セルについてエコーデータが求められる。求められた各
ボクセルのエコーデータは、三次元エコーデータメモリ
部12に格納される。 First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the ultrasonic volume calculating apparatus according to the present invention. In FIG. 1, an ultrasonic diagnostic apparatus 10 transmits and receives an ultrasonic wave into and from a living body while sequentially moving a scanning plane in parallel, and acquires echo data for each part in the living body. Here, interpolation processing and the like are further performed on the echo data obtained by scanning the ultrasonic beam, and echo data is obtained for all voxels in the three-dimensional region where the ultrasonic beam is scanned. The obtained echo data of each voxel is stored in the three-dimensional echo data memory unit 12.
【0020】二値化処理部14は、三次元エコーデータ
メモリ部12から読み出した各ボクセルのエコーデータ
を、所定の二値化閾値と比較して二値化する。ここで
は、各ボクセルのエコーレベルを二値化する。なお、エ
コーレベルは、画像表示した場合は画像の濃度(例えば
256階調)として表現されるので、以下の説明では分
かりやすくするために、エコーレベルの代わりに画像濃
度という用語を用い、例えば「画像濃度を二値化する」
といった具合に表現する。The binarization processing section 14 binarizes the echo data of each voxel read from the three-dimensional echo data memory section 12 by comparing it with a predetermined binarization threshold. Here, the echo level of each voxel is binarized. Note that, when an image is displayed, the echo level is expressed as the density of the image (for example, 256 gradations). For the sake of simplicity, the following description uses the term image density instead of the echo level. Binarize image density "
And so on.
【0021】例えば、胎児の胃の体積を求める場合を例
にとると、胎児の胃の内部には羊水が満たされているた
め、胃の内部の画像濃度は周囲に比べてかなり低くな
る。従って、適切な二値化閾値を設定すれば、その二値
化閾値より画像濃度の高い部分と低い部分とで、胃の内
部とその周囲とを判別することできる。For example, in the case where the volume of the stomach of a fetus is determined, since the amniotic fluid is filled in the stomach of the fetus, the image density inside the stomach is considerably lower than the surroundings. Therefore, if an appropriate binarization threshold is set, it is possible to discriminate the inside and surroundings of the stomach from a portion having a higher image density and a portion having a lower image density than the binarization threshold.
【0022】ただし、この場合、胎児の周囲には、胃の
内部と画像濃度の差がない羊水が存在しており、これが
超音波の走査領域内に含まれていれば二値化処理ではこ
の羊水部分も胃と同じ値になる。また、走査領域内に超
音波特有のシャドーが存在すれば、二値化処理において
このシャドー部分は胃と同じ値になってしまう。このよ
うに、二値化処理だけでは、測定対象である胎児の胃の
みを分離して抽出することは困難である。However, in this case, amniotic fluid having no difference in image density from the inside of the stomach exists around the fetus, and if this is included in the ultrasonic scanning area, this is used in the binarization processing. Amniotic fluid also has the same value as the stomach. Further, if there is a shadow peculiar to the ultrasonic wave in the scanning area, the shadow portion has the same value as the stomach in the binarization process. As described above, it is difficult to separate and extract only the fetal stomach to be measured only by the binarization processing.
【0023】そこで、本実施例では、二値化処理結果に
対して対象領域抽出部16によって連結性判定演算を施
すことにより、二値化の結果同じ値となったボクセルの
中から、測定対象物(例えば胎児の胃)のボクセルのみ
を分離して抽出する。Therefore, in the present embodiment, by subjecting the binarization processing result to the connectivity determination operation by the target area extraction unit 16, the voxels having the same value as a result of the binarization are measured. Only voxels of an object (eg, fetal stomach) are separated and extracted.
【0024】連結性判定演算とは、画像内の連結領域を
求めるための演算処理であり、二値化によって同じ値と
なったボクセル群の中から、特定のボクセルに対して連
結性を有しているものだけを抽出するものである。すな
わち、測定対象物の内部の1ボクセルを基準ボクセルに
指定し、この基準ボクセルの周囲のボクセルを順に調べ
ていって、基準ボクセルと同じ値でしかも基準ボクセル
と繋がっているボクセルのみを選び出すことにより、測
定対象物に対応するボクセルのみを抽出する。例えば、
胎児の周囲の羊水部分と胎児の胃の内部との間には胎児
の体組織が介在するため、二値化結果値は同じであって
もそれらは互いに連結しておらず、このため連結性判定
演算によって胎児の胃の内部を胎児の周囲の羊水部分か
ら分離して抽出することができる。The connectivity judgment operation is an operation process for obtaining a connected area in an image, and has connectivity to a specific voxel from a voxel group having the same value by binarization. This is to extract only those that are. That is, one voxel inside the object to be measured is designated as a reference voxel, voxels around the reference voxel are sequentially examined, and only voxels having the same value as the reference voxel and connected to the reference voxel are selected. , Only voxels corresponding to the measurement object are extracted. For example,
Since the body tissue of the fetus intervenes between the amniotic fluid part around the fetus and the inside of the fetal stomach, even if the binarization result values are the same, they are not connected to each other. By the determination operation, the inside of the stomach of the fetus can be separated and extracted from the amniotic fluid part around the fetus.
【0025】従って、本実施例では、まず測定者が、二
値化画像(二値化処理結果を画像表示したもの)か、あ
るいは二値化前の元の三次元超音波画像を見ながら、基
準ボクセル設定部20によって測定対象物内に基準ボク
セルを設定する。そして、対象領域抽出部16が、その
基準ボクセルに対する各ボクセルの連結性を判定し、こ
の連結性判定の結果基準ボクセルに対して連結性を有す
ると判定されたボクセル群を、測定対象物に対応する対
象領域として抽出する。Accordingly, in the present embodiment, the measurer first looks at the binarized image (display of the binarized processing result as an image) or the original three-dimensional ultrasonic image before binarization. The reference voxel setting unit 20 sets a reference voxel in the measurement object. Then, the target region extracting unit 16 determines the connectivity of each voxel to the reference voxel, and as a result of the connectivity determination, determines the voxel group determined to have connectivity to the reference voxel, corresponding to the measurement object. Is extracted as a target area to be processed.
【0026】連結性判定演算による対象領域抽出の方法
の例としては、例えば三次元太め法や三次元射影法、三
次元拡散射影法などがある。Examples of the method of extracting the target area by the connectivity judgment operation include, for example, a three-dimensional thickening method, a three-dimensional projection method, and a three-dimensional diffusion projection method.
【0027】以下、これら3つの方法について詳細に説
明する。Hereinafter, these three methods will be described in detail.
【0028】三次元太め法 この方法は、二次元画像処理において用いられている太
め法を三次元的に拡張したものである。The three-dimensional thick method This method is an extension of the thick methods used in the two-dimensional image processing three-dimensionally.
【0029】この方法では、基準ボクセルの周囲に調査
範囲を設定し、この調査範囲のすべてのボクセルについ
て連結性を調べ、抽出していく。調査範囲は、基準ボク
セルを中心とした立方体として設定し、これを順次拡張
していく(「太め」ていく)。In this method, a search range is set around a reference voxel, and connectivity is checked and extracted for all voxels in the search range. The survey area is set as a cube centered on the reference voxel, and is gradually expanded ("thicker").
【0030】すなわち、最初は、基準ボクセルのみが調
査範囲であり、この基準ボクセルは測定対象物に含まれ
るので抽出される。以下、抽出されたボクセルを「抽出
ボクセル」と呼ぶ。That is, at first, only the reference voxel is the investigation range, and this reference voxel is extracted because it is included in the measurement object. Hereinafter, the extracted voxel is referred to as “extracted voxel”.
【0031】次に、調査範囲を「太め」て、基準ボクセ
ルを中心とする3×3×3ボクセルの立方体を調査範囲
とする。そして、この3×3×3の調査範囲の全ボクセ
ルについて連結性を調べる。連結性は、図2に示す
(a)6近傍マスクや(b)26近傍マスクを用いて調
べる。Next, the investigation range is "thickened", and a 3 × 3 × 3 voxel cube centered on the reference voxel is defined as the investigation range. Then, connectivity is checked for all voxels in the 3 × 3 × 3 search range. The connectivity is examined using the (a) 6 neighborhood mask and the (b) 26 neighborhood mask shown in FIG.
【0032】すなわち、まず調査範囲に含まれるボクセ
ルを一つ選び、これを注目ボクセルに指定する。そし
て、その注目ボクセルに対して上述のマスクを適用し、
注目ボクセルの値(二値化結果値)が抽出対象値(抽出
すべき測定対象物内のボクセルの二値化結果値)であ
り、かつマスク内に抽出ボクセルが1つでも存在する場
合のみ、その注目ボクセルが測定対象物とつながってい
ると判定し、その注目ボクセルを抽出する。6近傍マス
クを用いる場合は、注目ボクセル100の上下左右前後
の6つの隣接ボクセルについて抽出ボクセルの有無を調
べる。また、26近傍マスクを採用した場合は、6近傍
マスクに更にに斜め方向のボクセルを加え、注目ボクセ
ル100を中心とする3×3×3ボクセルからなる立方
体からその注目ボクセル100を除いた26個のボクセ
ルをマスクとして用い、このマスク内の抽出ボクセルの
有無を調べる。そして、調査範囲の全ボクセルを順に注
目ボクセル100に指定して同様の判定・抽出処理を行
う。That is, first, one voxel included in the survey range is selected, and this is designated as a voxel of interest. Then, apply the mask to the voxel of interest,
Only when the value of the target voxel (binarization result value) is the extraction target value (binarization result value of the voxel in the measurement object to be extracted) and there is at least one extraction voxel in the mask, It is determined that the target voxel is connected to the measurement object, and the target voxel is extracted. When a 6-neighbor mask is used, the presence / absence of an extracted voxel is checked for six adjacent voxels at the top, bottom, left, right, front and back of the voxel of interest 100. In the case where a 26-neighbor mask is adopted, voxels in the oblique direction are further added to the six-neighbor mask, and 26 voxels obtained by removing the voxel 100 of interest from the cube of 3 × 3 × 3 voxels centered on the voxel 100 of interest. Is used as a mask, and the presence or absence of an extracted voxel in this mask is checked. Then, all the voxels in the survey range are sequentially designated as the target voxel 100, and the same determination / extraction process is performed.
【0033】そして、注目ボクセルをいくら変えてもこ
れ以上抽出されなくなったときには、調査範囲を上下左
右前後に1ボクセル分ずつ拡大する。従って、調査範囲
の拡張をn回行った場合、そのときの調査範囲は(2n
+1)3 ボクセルの立方体となる。そして、拡大した調
査範囲でも同様の判定・抽出処理を繰り返し、ボクセル
の抽出を行う。When the voxel of interest is no longer extracted no matter how much the voxel of interest is changed, the investigation range is enlarged one voxel at a time in all directions. Therefore, when the survey range is extended n times, the survey range at that time is (2n
+1) Become a 3- voxel cube. Then, the same determination / extraction process is repeated for the expanded investigation range, and voxels are extracted.
【0034】このようにして判定・抽出処理及び調査範
囲の拡大を繰り返していき、調査範囲を広げても新たに
抽出されるボクセルが1つもなくなった時点で、基準ボ
クセルに連結した領域がすべて抽出されたと判断して処
理を終える。The determination / extraction process and the expansion of the investigation range are repeated in this manner. When no new voxels are extracted even if the investigation range is expanded, all the regions connected to the reference voxel are extracted. It is determined that the processing has been performed, and the processing ends.
【0035】図3は、三次元太め法による対象領域抽出
の流れの例を示したものであり、抽出される領域が広が
っていく様子を、各ステップごとに示したものである。
なお、三次元太め法は、本来三次元領域を対象とするも
のであるが、太め法の基本的な手順は二次元でも三次元
でも変わらないので、便宜上ここでは、二次元的な図を
用いて説明する。FIG. 3 shows an example of the flow of the target area extraction by the three-dimensional thickening method, and shows how the area to be extracted expands for each step.
Although the three-dimensional thickening method originally targets a three-dimensional area, the basic procedure of the thickening method is the same in two dimensions and three dimensions. Will be explained.
【0036】図3において、斜線を施した領域は、二値
化データが抽出対象値となっている領域を示している。
ステップ1では、まず抽出すべき領域(すなわち抽出対
象値ボクセルの領域)の内部に基準ボクセルの設定が行
われるとともに、その基準ボクセルが抽出される。ステ
ップ2では、基準ボクセルの1ボクセル近傍の立方体を
調査範囲(図3では、太線枠の内部)として、この調査
範囲に含まれる全ボクセルについて連結性判定演算を行
い、連結部分を抽出ボクセルとして抽出する。以下、調
査範囲を順次拡大し、その拡大された調査範囲に含まれ
る全ボクセルの連結性を調べて抽出処理を行う(ステッ
プ3、4)。そして、調査範囲を拡大してもそれ以上抽
出ボクセルが増加しなくなったところで抽出処理を終了
する(ステップn)。このように、三次元太め法によれ
ば、基準ボクセルと連結しかつ抽出対象値を有するボク
セルがすべて抽出される。In FIG. 3, the shaded area indicates the area where the binarized data is the extraction target value.
In step 1, first, a reference voxel is set inside a region to be extracted (that is, a region of an extraction target value voxel), and the reference voxel is extracted. In step 2, the cube near one voxel of the reference voxel is set as the investigation range (in FIG. 3, inside the bold line frame), the connectivity determination operation is performed on all the voxels included in this investigation range, and the connected part is extracted as the extracted voxel. I do. Hereinafter, the survey range is sequentially expanded, and the connectivity of all voxels included in the expanded survey range is checked to perform an extraction process (steps 3 and 4). Then, when the number of voxels to be extracted no longer increases even if the investigation range is expanded, the extraction process is terminated (step n). As described above, according to the three-dimensional thickening method, all the voxels connected to the reference voxel and having the extraction target values are extracted.
【0037】なお、図4に示すように、測定対象物に対
応する領域200以外に、二値化データが抽出対象値と
なる領域300があったとしても、三次元太め法では、
抽出される領域は基準ボクセルを中心に広がっていくの
で、領域200と領域300との間の非抽出対象値部分
によって両者の連結性が絶たれ、領域200は抽出され
ずに終わる。このように、三次元太め法によれば、測定
対象物に対応するボクセル群のみを対象領域として抽出
することができる。As shown in FIG. 4, even if there is an area 300 where the binarized data is an extraction target value in addition to the area 200 corresponding to the measurement object, the three-dimensional thickening method does not
Since the extracted region spreads around the reference voxel, the non-extraction target value portion between the region 200 and the region 300 breaks the connectivity between the two, and the region 200 ends without being extracted. Thus, according to the three-dimensional thickening method, only the voxel group corresponding to the measurement target can be extracted as the target region.
【0038】三次元射影法 この方法は、二次元の画像処理において用いられている
射影法を三次元的に拡張したものである。The three-dimensional projection method This method is an extension of the projection method which is used in the image processing two-dimensional three-dimensionally.
【0039】この方法では、三次元画像領域内の全ボク
セルについて、上方から下方、下方から上方、左方から
右方、右方から左方、前方から後方、後方から前方の6
方向について連結性を調べ、抽出処理を行っていく。す
なわち、この方法は、例えていえば、三次元画像領域に
対して上下左右前後の6方向から順次光を当ていき、既
に抽出されている抽出ボクセルの影の部分を順次抽出し
ていくという方法である。In this method, for all voxels in the three-dimensional image area, 6 from top to bottom, from bottom to top, from left to right, from right to left, from front to back, and from back to front.
The connectivity is checked for the direction, and extraction processing is performed. That is, this method is, for example, a method of sequentially irradiating a three-dimensional image region with light sequentially from six directions of up, down, left, right, and front, and sequentially extracting a shadow portion of an extracted voxel that has already been extracted. is there.
【0040】より具体的に説明すれば、まず、例えば三
次元画像領域の右上前方の角のボクセルを最初の注目ボ
クセルとし、この注目ボクセルを上から下に移動させて
順次図5に示すマスクをあてはめていく。図5のマスク
は、注目ボクセル100の進行方向に向かって、注目ボ
クセル100の1つ手前のボクセルを取り出すものであ
る。そして、注目ボクセルの値が抽出対象値であり、か
つマスクによって取り出されたボクセルが抽出ボクセル
あった場合にのみ、その注目ボクセルが連結性を有する
と判定し、その注目ボクセルを抽出する。この抽出処理
を、1ライン分の全ボクセルについて上方から下方に向
かって行う。そして、1ライン分の抽出処理が終わると
ラインを変えて同じ処理を行い、これを三次元画像領域
の全ラインについて繰り返す。More specifically, first, for example, the voxel at the upper right front corner of the three-dimensional image area is set as the first voxel of interest, and the voxel of interest is moved from top to bottom to sequentially apply the mask shown in FIG. I will apply it. The mask shown in FIG. 5 is for extracting the voxel immediately before the voxel of interest 100 in the traveling direction of the voxel of interest 100. Only when the value of the voxel of interest is the value to be extracted and the voxel extracted by the mask is an extracted voxel, it is determined that the voxel of interest has connectivity, and the voxel of interest is extracted. This extraction process is performed for all voxels of one line from top to bottom. When the extraction processing for one line is completed, the same processing is performed by changing the line, and this processing is repeated for all the lines in the three-dimensional image area.
【0041】このようにして上方から下方に向かっての
抽出処理が終わると、以下他の5方向について順次同様
の処理を行う。これを繰り返して、新たに抽出されるボ
クセルがなくなったところで処理を終了する。When the extraction process from the upper side to the lower side is completed as described above, the same process is sequentially performed in the other five directions. By repeating this, the process ends when there is no more voxel to be newly extracted.
【0042】図6は、この三次元射影法による対象領域
抽出の流れを示した図である。ここでも、三次元太め法
の場合と同様、二次元的な図を用いて説明する。なお、
図6において、各ステップの図の下方に示されている矢
印は、注目ボクセルの進行方向を示している。FIG. 6 is a diagram showing the flow of target area extraction by the three-dimensional projection method. Here, as in the case of the three-dimensional thickening method, description will be made using a two-dimensional diagram. In addition,
In FIG. 6, the arrow shown below the figure of each step indicates the traveling direction of the voxel of interest.
【0043】図6においては、まずステップ1で、抽出
すべき領域の内部に基準ボクセルが設定されるととも
に、その基準ボクセルが抽出ボクセルとして抽出され
る。ステップ2では、上方から下方に向かって注目ボク
セルを移動させながら抽出が行われる。この結果、基準
ボクセルの下方部分の各ボクセルが抽出される。以下、
ステップ3、4、5と順に下方から上方、左方から右
方、右方から左方へと注目ボクセルの進行方向を順次変
更しながら抽出作業を行う。このようにして、注目ボク
セルの進行方向の変更が一巡すると、再び同様に注目ボ
クセルの進行方向を順次変更しながら、ステップ6〜1
0に示すように抽出作業を行い、進行方向をどのように
変えても新たに抽出されるボクセルがなくなった時点
(ステップn)で抽出処理を終了する。In FIG. 6, first, in step 1, a reference voxel is set inside a region to be extracted, and the reference voxel is extracted as an extraction voxel. In step 2, extraction is performed while moving the voxel of interest from top to bottom. As a result, each voxel below the reference voxel is extracted. Less than,
Steps 3, 4, and 5 are performed in this order while sequentially changing the traveling direction of the target voxel from bottom to top, left to right, and right to left. In this manner, when the change in the traveling direction of the target voxel has completed one cycle, the steps 6-1 are performed while sequentially changing the traveling direction of the target voxel again.
The extraction work is performed as shown by 0, and the extraction process ends when there is no more voxel to be newly extracted (step n) regardless of how the traveling direction is changed.
【0044】この三次元射影法でも、基準ボクセルに対
して連結性を有する部分だけを対象領域として抽出する
ことができる。Also in this three-dimensional projection method, only a portion having connectivity to the reference voxel can be extracted as a target region.
【0045】三次元拡散射影法 これまでに説明した三次元太め法及び三次元射影法のど
ちらを採用しても、測定対象物を確実に抽出することが
できる。しかしながら、三次元太め法では、調査範囲を
拡大するごとに、その調査範囲内のすべてのボクセルに
ついて連結性判定演算を行うため、画像領域が大きくな
ると処理に要する時間は膨大なものになる。また、三次
元射影法では、抽出処理の初期の段階で抽出されるボク
セルの数が少ないため処理効率が悪く、このため処理時
間が長くなる。 3D Diffusion Projection The object to be measured can be reliably extracted by using either the 3D thickening method or the 3D projection method described above. However, in the three-dimensional thickening method, every time the investigation range is expanded, the connectivity determination operation is performed on all voxels within the investigation range. Therefore, when the image area becomes large, the time required for the processing becomes enormous. Further, in the three-dimensional projection method, the number of voxels extracted in the initial stage of the extraction process is small, so that the processing efficiency is low, and the processing time is long.
【0046】これに対し、これから説明する三次元拡散
射影法は、画像領域が大きい場合でもかなり短い処理時
間で対象領域を抽出できる。On the other hand, the three-dimensional diffusion projection method to be described below can extract a target area in a considerably short processing time even when the image area is large.
【0047】三次元拡散射影法は、前述の三次元射影法
を改良したものであり、大きく分けて次の2段階の処理
手順から成る。The three-dimensional diffusion projection method is an improvement of the three-dimensional projection method described above, and is roughly divided into the following two steps.
【0048】第1段階は、測定対象物を完全に抽出する
ことを目的とせず、できるだけ多くのボクセルを高速に
抽出することを目的とする。この第1段階の処理は、調
査範囲を順次拡張しながら、その調査範囲内の各注目ボ
クセルについてマスクを用いて連結性を調べるという点
では、前述の三次元太め法に類似した処理である。これ
ら両者の大きな相違点は、三次元太め法では基準ボクセ
ルを中心とした立方体全体を調査範囲とし、この立方体
内の全ボクセルを注目ボクセルとして、それぞれについ
て連結性を調べていたのに対し、三次元拡散射影法の第
1段階では、基準ボクセルを中心とする立方体の最も外
側のボクセルのみを注目ボクセルとして、これらのみに
ついて連結性判定演算を行うという点である。The first stage does not aim to completely extract the object to be measured, but to extract as many voxels as possible at high speed. The processing of the first stage is similar to the above-described three-dimensional thickening method in that the connectivity is examined using a mask for each voxel of interest within the investigation area while sequentially expanding the investigation area. The major difference between the two is that in the three-dimensional thickening method, the entire cube centered on the reference voxel was set as the investigation range, and all the voxels in this cube were considered as voxels of interest, while the connectivity was examined for each, In the first stage of the original diffusion projection method, only the outermost voxel of the cube centered on the reference voxel is set as the target voxel, and the connectivity determination operation is performed only on these voxels.
【0049】すなわち、この第1段階では、基準ボクセ
ルを中心とする立方体の最外殻の1ボクセル分を調査範
囲とし、この調査範囲に含まれるボクセルを順次注目ボ
クセルに指定し、この注目ボクセルに対して図7に示す
マスクを適用して連結性判定を行う。そして、注目ボク
セル100の二値化結果値が抽出対象値であり、かつマ
スク内に抽出ボクセルが1つでも存在する場合のみ、そ
の注目ボクセルが測定対象物とつながっていると判定
し、その注目ボクセルを抽出する。That is, in this first stage, one voxel of the outermost shell of the cube centered on the reference voxel is set as the search range, and voxels included in this search range are sequentially designated as the target voxel, and On the other hand, the connectivity is determined by applying the mask shown in FIG. Then, only when the binarization result value of the target voxel 100 is the extraction target value and at least one extracted voxel exists in the mask, it is determined that the target voxel is connected to the measurement target, and the target voxel is determined. Extract voxels.
【0050】そして、調査範囲内の全ボクセルについて
抽出処理が完了すると、調査範囲を拡張して同様の抽出
処理を行う。すなわち、基準ボクセルを中心とする立方
体を上下左右前後に1ボクセルずつ拡張し、その立方体
の最外殻部分を調査範囲として抽出処理を行う。When the extraction processing is completed for all the voxels within the investigation range, the investigation area is expanded and the same extraction processing is performed. In other words, a cube centered on the reference voxel is expanded one voxel at a time in the up, down, left, and right directions, and extraction processing is performed using the outermost shell of the cube as a survey range.
【0051】この第1段階の処理の流れの一例が図8の
ステップ1〜ステップmに示されている。図に示される
ように、まずステップ1で基準ボクセルが設定され、抽
出される。次に、ステップ2において、基準ボクセルの
1つ外側のボクセルが調査範囲(図8では、太線で描か
れた2つの正方形の間の部分)とされ、その調査範囲内
の各ボクセルについて連結性が調べられる。以下、ステ
ップ3、4で調査範囲を順次外側に向かって移動させ、
その調査範囲内の各ボクセルについて連結性を調べて抽
出処理を行う。そして、調査範囲を移動させてもそれ以
上抽出ボクセルが増加しなくなったところで第1段階の
処理を終了する(ステップm)。An example of the flow of the first stage processing is shown in steps 1 to m of FIG. As shown in the figure, first, in step 1, a reference voxel is set and extracted. Next, in step 2, a voxel outside one of the reference voxels is set as a survey range (in FIG. 8, a portion between two squares drawn with a thick line), and connectivity is determined for each voxel within the survey range. Can be examined. Hereinafter, in steps 3 and 4, the survey area is sequentially moved outward.
The connectivity is checked for each voxel within the investigation range and extraction processing is performed. Then, when the number of extracted voxels no longer increases even if the survey range is moved, the processing of the first stage is ended (step m).
【0052】このように、この第1段階では、調査範囲
を、順次拡張される立方体の最外殻のボクセルのみに限
定することにより、処理時間を大幅に削減することがで
きる。ただし、この第1段階の処理では、調査範囲を立
方体の最外殻部分に限定したため、測定対象物が複雑な
形状である場合には完全な抽出を期待することはできな
い。すなわち、図8の例を用いて説明すると、図8のス
テップ4においてドットを施した領域400は、ステッ
プ4において調査範囲に含まれるため連結性が調べられ
るが、このステップ4では抽出されない。そして、以降
のステップでは、領域400は調査範囲自体から外れて
しまうため、これもまた抽出されない。このように、三
次元拡散射影法の第1段階処理では、三次元太め法と異
なり、いったん抽出もれが生じてしまうとそれが最後ま
で残ってしまうため、複雑な形状を完全に抽出すること
はできない。As described above, in the first stage, the processing time can be significantly reduced by limiting the investigation range to only the outermost voxels of the cube that is sequentially expanded. However, in the processing of the first stage, since the investigation range is limited to the outermost shell of the cube, complete extraction cannot be expected when the measurement target has a complicated shape. That is, using the example of FIG. 8, the connectivity of the area 400 to which the dot is applied in step 4 of FIG. 8 is checked because it is included in the investigation range in step 4, but is not extracted in step 4. Then, in the subsequent steps, the region 400 is outside the investigation range itself, and is not extracted again. Thus, in the first stage of the three-dimensional diffusion projection method, unlike the three-dimensional thickening method, once an extraction leak occurs, it remains until the end, so it is necessary to completely extract a complex shape. Can not.
【0053】そこで、三次元拡散射影法の第2段階で
は、第1段階で抽出されなかった部分の抽出を行う。こ
の第2段階の処理は、図7に示したマスクを用いる以外
は三次元射影法と全く同じ処理である。すなわち、第1
段階での抽出結果を出発点として、図8のステップ(m
+1)以降に示すように、上方から下方へ、下方から上
方へといった具合に抽出方向(すなわち注目ボクセルの
進行方向)を順次変えながら抽出処理を行っていく。そ
して、進行方向をどのように変えても新たに抽出される
ボクセルがなくなった時点(ステップn)で抽出処理を
終了する。この第2段階の処理は、三次元射影法と同様
であるため、測定対象物体を抽出もれなく完全に抽出す
ることができる。Therefore, in the second stage of the three-dimensional diffusion projection method, portions not extracted in the first stage are extracted. The processing in the second stage is exactly the same as the three-dimensional projection method except that the mask shown in FIG. 7 is used. That is, the first
Starting from the extraction result at the stage, the step (m
As shown in +1) and thereafter, the extraction process is performed while sequentially changing the extraction direction (ie, the traveling direction of the voxel of interest), such as from above to below and from below to above. Then, no matter how the traveling direction is changed, the extraction process ends when there are no more voxels to be newly extracted (step n). Since the processing in the second stage is the same as the three-dimensional projection method, the object to be measured can be completely extracted without any omission.
【0054】このように、三次元拡散射影法によれば、
第1段階の処理によって多くのボクセルを素早く抽出し
た後で、第2段階において三次元射影法と同様の処理を
行うため、三次元射影法の欠点である抽出処理初期の抽
出ボクセル数の立上がりの悪さを改善することができ、
全体として抽出処理の速度を向上させることができる。As described above, according to the three-dimensional diffusion projection method,
After many voxels are quickly extracted by the first-stage process, the same process as the three-dimensional projection method is performed in the second stage. Can improve the evil,
As a whole, the speed of the extraction process can be improved.
【0055】なお、三次元拡散射影法は、基本的に前述
の2段階の処理からなるが、測定対象物が球形などの単
純な形状である場合は第1段階のみで完全に抽出するこ
とも可能であり、このような場合は第1段階のみで処理
を終了してもよい。Note that the three-dimensional diffusion projection method basically includes the above-described two-stage processing. However, when the measurement object has a simple shape such as a sphere, it can be completely extracted only in the first stage. It is possible, and in such a case, the processing may be terminated only in the first stage.
【0056】また、第1及び第2段階で用いられるマス
クは、図7に示したものに限られない。例えば、第1段
階では図2(b)のマスクを用いてもよいし、また第2
段階では図5のマスクを用いてもよい。The masks used in the first and second steps are not limited to those shown in FIG. For example, in the first stage, the mask shown in FIG.
At the stage, the mask of FIG. 5 may be used.
【0057】以上、対象領域抽出部16における対象領
域抽出の諸手法について説明した。このようにして対象
領域抽出部16によって対象領域が抽出されると、体積
演算部18は、その対象領域内のボクセルを計数し、そ
の計数結果に1ボクセル分の体積を乗じるなどして対象
領域の体積演算値を求め、この体積演算値を測定対象物
の体積として出力する。In the foregoing, various methods for extracting a target area in the target area extraction unit 16 have been described. When the target region is extracted by the target region extracting unit 16 in this manner, the volume calculation unit 18 counts voxels in the target region and multiplies the count result by the volume of one voxel, for example. Is calculated, and the calculated volume value is output as the volume of the measurement object.
【0058】このように本実施例によれば、二値化処理
結果に対して連結性判定演算を行うことにより、測定対
象物に対応するボクセルのみを抽出することができるの
で、測定対象物の体積を精度よく求めることができる。As described above, according to the present embodiment, by performing the connectivity judgment operation on the binarization processing result, only the voxel corresponding to the measurement object can be extracted. The volume can be determined accurately.
【0059】なお、本実施例は、三次元画像をエコーレ
ベルについての二値化処理する場合だけでなく、例えば
テクスチャ解析によって二値化処理する場合などにも適
用可能である。The present embodiment is applicable not only to the case where the three-dimensional image is subjected to the binarization processing with respect to the echo level, but also to the case where the three-dimensional image is subjected to the binarization processing by, for example, texture analysis.
【0060】第2実施例 次に、本発明の第2実施例について説明する。この第2
実施例は、前記第1実施例の改良であり、画像濃度値
(エコーレベル)の二値化のように閾値との大小を比べ
ることにより各ボクセルの二値化処理を行う場合におい
て、その二値化処理の際の閾値(二値化閾値)として最
適なものを自動的に求め、測定対象物の体積を更に精度
よく求めようとするものである。 Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. This second
The second embodiment is an improvement of the first embodiment. In the case where binarization processing of each voxel is performed by comparing magnitudes with thresholds, such as binarization of an image density value (echo level), the second embodiment is not applicable. The optimum threshold value (binary threshold value) for the binarization process is automatically determined, and the volume of the measurement target is determined with higher accuracy.
【0061】すなわち、例えば測定対象物や背景の画像
濃度値は、各画像ごとにそれぞれ異なっているので、二
値化閾値を固定的な値として設定しておくことはでき
ず、各画像ごとに適切な値に設定する必要がある。この
二値化閾値の設定の方法としては、測定者が超音波画像
を見ながら適宜二値化閾値を設定するという方法も考え
られるが、超音波画像は画像の濃淡が複雑であるため、
これから直接に最適な二値化閾値を決定することは一般
に困難である。また、もし測定者が最適な二値化閾値を
決定することができたとしても、測定者が違えば同じ画
像でも二値化閾値の値が異なってくるので、この方法は
再現性の点で問題が残る。That is, for example, since the image density values of the object to be measured and the background are different for each image, the binarization threshold value cannot be set as a fixed value. Must be set to an appropriate value. As a method of setting the binarization threshold, a method in which the measurer appropriately sets the binarization threshold while looking at the ultrasonic image is also conceivable.However, since the ultrasonic image has a complex image density,
It is generally difficult to directly determine the optimal binarization threshold from this. Also, even if the operator can determine the optimal binarization threshold, if the operator is different, the value of the binarization threshold will be different even for the same image, so this method has a problem in terms of reproducibility. The problem remains.
【0062】そこで、この第2実施例では、適切な二値
化閾値を超音波体積演算装置によって自動的に求め、こ
れに基づき測定対象物の体積をより正確に求める。以
下、胎児の胃の体積を求める場合を例にとり、図9を参
照して本実施例の原理について説明する。Therefore, in the second embodiment, an appropriate binarization threshold value is automatically determined by the ultrasonic volume computing device, and the volume of the measurement object is more accurately determined based on the threshold value. Hereinafter, the principle of the present embodiment will be described with reference to FIG. 9 taking an example of obtaining the volume of the stomach of a fetus.
【0063】図9は、例えば胎児の胃の超音波画像にお
いて、ある1方向に沿った画像濃度値(エコーレベル)
の分布を示したものである。図9の画像濃度値分布で
は、胎児の胃の内部は、羊水がみたされているため超音
波の反射が少なく、従って画像濃度値も低くなってい
る。これに対し、胃の周囲の体組織の部分(以下、周囲
組織と呼ぶ)は、胃の部分に比べて画像濃度値が高くな
っている。そして、胃と周囲組織との境界は、音響イン
ピーダンスの違いにより超音波の反射が大きいため、エ
コーレベルが高く、従って画像濃度値のピークとなって
いる。なお、通常、超音波画像では、異なった組織の境
界はある程度ぼやけてしまうため、境界近傍での画像濃
度値の立上がりは垂直ではなく、ある程度なだらかなも
のとなっている。FIG. 9 shows an image density value (echo level) along a certain direction in an ultrasonic image of a stomach of a fetus, for example.
Is shown. In the image density value distribution shown in FIG. 9, since the amniotic fluid is seen inside the stomach of the fetus, the reflection of ultrasonic waves is small, and therefore the image density value is also low. On the other hand, a portion of the body tissue around the stomach (hereinafter referred to as a surrounding tissue) has a higher image density value than that of the stomach. The boundary between the stomach and the surrounding tissue has a high echo level due to a large reflection of the ultrasonic wave due to a difference in acoustic impedance, and therefore has a peak image density value. Usually, in an ultrasonic image, the boundary between different tissues is blurred to some extent, and therefore, the rise of the image density value near the boundary is not vertical but rather gentle.
【0064】このような画像濃度値分布においては、胎
児の胃の画像濃度値と周囲組織の画像濃度値との間の値
に適当に二値化閾値を設定するだけでは、胃の部分を正
確に抽出することはできず、従って算出される胃の体積
の精度もあまりよくない。これは、胃と周囲組織の境界
近傍において画像濃度値の立上がりが垂直ではないた
め、二値化閾値によって定まる境界が胃と周囲組織との
真の境界からずれてしまう(図9でいえば、真の境界よ
りも内側になる)ためである。In such an image density value distribution, the stomach portion can be accurately determined only by appropriately setting a binarization threshold value between the image density value of the fetal stomach and the image density value of the surrounding tissue. The accuracy of the calculated stomach volume is not very good. This is because the rise of the image density value is not vertical in the vicinity of the boundary between the stomach and the surrounding tissue, so that the boundary determined by the binarization threshold deviates from the true boundary between the stomach and the surrounding tissue (in FIG. 9, Inside the true boundary).
【0065】従って、このような例において、三次元超
音波画像から胎児の胃の部分を精度よく抽出するには、
二値化閾値によって定まる胃と周囲組織の境界が真の境
界にできるだけ近いところに来るように、二値化閾値の
設定を行う必要がある。そこで、本実施例では、このよ
うな適切な二値化閾値を求める手法として、二値化閾値
を順次変更しながら様々な二値化閾値について第1実施
例の手法を用いて体積演算値を求め、この結果得られる
二値化閾値と体積演算値との相関関係から、この体積演
算値が急変する境界点となる二値化閾値を求め、この二
値化閾値を適切な二値化閾値として採用するという手法
を採用する。Therefore, in such an example, in order to accurately extract the part of the stomach of the fetus from the three-dimensional ultrasonic image,
It is necessary to set the binarization threshold so that the boundary between the stomach and the surrounding tissue determined by the binarization threshold is as close as possible to the true boundary. Therefore, in the present embodiment, as a method of obtaining such an appropriate binarization threshold, the volume calculation value is calculated using the method of the first embodiment for various binarization thresholds while sequentially changing the binarization threshold. From the correlation between the obtained binarization threshold and the volume operation value, a binarization threshold that is a boundary point at which the volume operation value changes abruptly is obtained, and the binarization threshold is set to an appropriate binarization threshold. Is adopted.
【0066】この手法の原理について、図9を参照して
説明する。超音波画像の特性からいって、図9に示す画
像濃度値分布における胎児の胃と周囲組織との真の境界
は、ピークA及びBとほぼ等しい位置にあると考えられ
る。ここで、二値化閾値を図9のxのように小さい値に
設定すると、胃として抽出されるのは二値化閾値より小
さい画像濃度値の部分なので、実際の胃よりもかなり小
さい部分しか抽出されない。そこで、二値化閾値を大き
くしていくと、胃として抽出される部分は徐々に大きく
なり、実際の胃の大きさに近づいてくる。ここで、例え
ば図9において二値化閾値をyとすると、周囲組織にも
画像濃度値がyよりも小さい部分があるので、二値化処
理では胃の部分だけでなく周囲組織の部分も抽出されて
しまうが、これら両者はつながっていないため、連結性
判定演算による対象領域抽出を行うことにより胃の部分
だけを分離して抽出することができる。このようにし
て、二値化閾値がzになるまでは、連結性判定演算によ
って胃の部分だけを分離して抽出することができる。The principle of this method will be described with reference to FIG. From the characteristics of the ultrasonic image, it is considered that the true boundary between the stomach of the fetus and the surrounding tissue in the image density value distribution shown in FIG. Here, if the binarization threshold is set to a small value like x in FIG. 9, since the stomach is the part of the image density value smaller than the binarization threshold, only the part considerably smaller than the actual stomach is extracted. Not extracted. Therefore, as the binarization threshold is increased, the portion extracted as the stomach gradually increases and approaches the actual size of the stomach. Here, for example, assuming that the binarization threshold value is y in FIG. 9, there is a portion where the image density value is smaller than y in the surrounding tissue. However, since these two are not connected, only the stomach portion can be separated and extracted by performing the target region extraction by the connectivity determination operation. In this way, only the stomach portion can be separated and extracted by the connectivity determination operation until the binarization threshold value reaches z.
【0067】しかし、図9において二値化閾値がzをよ
り大きくなると、ピークA及びBの画像濃度値が二値化
閾値より小さくなってしまうため、二値化結果において
胃と周囲組織とが同じ値になって互いに連結してしま
い、連結性判定演算を行っても胃の部分だけを分離する
ことはできなくなる。この結果、これまでは連結性判定
演算によって除去されていた周囲組織の部分が抽出領域
に加わってくるため、胃として抽出される領域は実際の
胃よりも遥かに大きくなる。このため、求められる胃の
体積演算値は、二値化閾値zの前後で大きく変化する。However, in FIG. 9, when the binarization threshold becomes larger, the image density values of the peaks A and B become smaller than the binarization threshold. The values become the same and they are connected to each other, so that even if the connectivity determination operation is performed, only the stomach portion cannot be separated. As a result, the portion of the surrounding tissue, which has been removed by the connectivity determination operation, is added to the extraction region, so that the region extracted as the stomach is much larger than the actual stomach. For this reason, the calculated value of the calculated volume of the stomach greatly changes before and after the binarization threshold value z.
【0068】そして、この体積演算値の変化の境界点と
なる二値化閾値zは、画像濃度分布におけるピークとほ
ぼ等しい位置になるので、この二値化閾値zを用いれ
ば、実際の胃に最も近い領域を抽出することができる。The binarization threshold value z, which is the boundary point of the change in the volume operation value, is located at a position substantially equal to the peak in the image density distribution. The closest region can be extracted.
【0069】このように、本実施例では、二値化閾値の
変化に伴う体積演算値の変化の様子を求め、これから体
積演算値が急激に変化する境界点となる二値化閾値を求
め、この二値化閾値における体積演算値を測定対象物
(ここでは胎児の胃)の体積とする。これにより、二値
化処理及び対象領域抽出処理によって抽出される対象領
域を、実際の測定対象物の領域にかなり近づけることが
でき、求められる体積の精度を向上させることができ
る。As described above, in this embodiment, the state of the change of the volume operation value accompanying the change of the binarization threshold value is obtained, and from this, the binarization threshold value which is the boundary point at which the volume operation value changes rapidly is obtained. The volume operation value at the binarization threshold is defined as the volume of the measurement object (here, the fetal stomach). As a result, the target area extracted by the binarization processing and the target area extraction processing can be considerably close to the area of the actual measurement target, and the accuracy of the required volume can be improved.
【0070】次に、この第2実施例の具体的な構成につ
いて説明する。Next, a specific configuration of the second embodiment will be described.
【0071】図10は、第2実施例の1つの構成例を示
すブロック図である。図10では、図1と同一の部材に
は同一の符号を付している。FIG. 10 is a block diagram showing one configuration example of the second embodiment. 10, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0072】図10において、超音波診断装置10から
基準ボクセル設定部20までの構成は、図1に示した第
1実施例の構成と同様であり、第1実施例と同様の手法
で対象領域抽出を行って体積演算値を求めるものであ
る。In FIG. 10, the configuration from the ultrasonic diagnostic apparatus 10 to the reference voxel setting unit 20 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The volume calculation value is obtained by performing extraction.
【0073】この構成において、二値化処理部14は、
各ボクセルのエコーレベル、すなわち画像濃度値を二値
化閾値を用いて二値化する。ここで用いる二値化閾値
は、二値化閾値設定変更部28によって、所定のルール
(例えば、所定値ずつインクリメントする、など)に従
って順次設定変更される。すなわち、本実施例では、三
次元エコーデータメモリ部12に格納された同一の三次
元エコーデータ情報について、二値化閾値を順次設定変
更し、各二値化閾値ごとに二値化処理、対象領域抽出処
理及び体積演算値算出処理を行って体積演算値を求め
る。In this configuration, the binarization processing unit 14
The echo level of each voxel, that is, the image density value is binarized using a binarization threshold. The binarization threshold used here is sequentially changed by the binarization threshold setting change unit 28 according to a predetermined rule (for example, increment by a predetermined value). That is, in the present embodiment, for the same three-dimensional echo data information stored in the three-dimensional echo data memory unit 12, the binarization threshold is sequentially changed, and the binarization processing is performed for each binarization threshold. The volume calculation value is obtained by performing the region extraction process and the volume calculation value calculation process.
【0074】そして、変化量算出部22は、二値化閾値
が設定変更されるごとに、その設定変更の前後での体積
演算値の変化量を算出する。すなわち、変化量算出部2
2は、設定変更前の二値化閾値について求められた体積
演算値と設定変更後の二値化閾値について求められた体
積演算値との差を求め、これを変化量として出力する。
この変化量算出部22は、例えば二値化閾値設定変更前
の体積演算値を保持するためのメモリと減算回路とを用
いて構成することができる。この場合、変化量算出部2
2に対して体積演算部18から新たに体積演算値が入力
されると、この入力された体積演算値とメモリに保持さ
れている体積演算値との差を減算回路によって求め、こ
れを変化量として出力し、この後メモリの内容を更新し
て前記入力された体積演算値をメモリに保持させる。Each time the binarization threshold value is changed, the change amount calculation unit 22 calculates the change amount of the volume calculation value before and after the setting change. That is, the change amount calculation unit 2
2 obtains a difference between the volume operation value obtained for the binarization threshold value before the setting change and the volume operation value obtained for the binarization threshold value after the setting change, and outputs this as a change amount.
The change amount calculation unit 22 can be configured using, for example, a memory for holding the volume operation value before the change of the binarization threshold setting and a subtraction circuit. In this case, the change amount calculation unit 2
When a new volume calculation value is input from the volume calculation unit 18 to the volume calculation unit 2, the difference between the input volume calculation value and the volume calculation value held in the memory is obtained by a subtraction circuit, and the difference is calculated. And thereafter, the content of the memory is updated and the input volume calculation value is held in the memory.
【0075】比較判定部24は、変化量算出部22から
出力される変化量を、予め設定された変化量閾値と比較
する。そして、体積演算制御部26は、この比較結果に
基づき、全体の演算処理の制御を行う。すなわち、変化
量が変化量閾値より小さい場合は、二値化閾値設定変更
部28に対して二値化閾値の設定変更を指示する信号を
発し、二値化処理部14以降の各処理部に対してこの新
たな二値化閾値を用いた演算処理を行わせる。そして、
変化量が変化量閾値より大きくなったときは、体積演算
値が急変したと判断してこの急変の直前の体積演算値、
すなわち設定変更前の二値化閾値について求めた体積演
算値を、測定対象物の体積として出力する。The comparison / determination unit 24 compares the change amount output from the change amount calculation unit 22 with a preset change amount threshold value. Then, the volume calculation control unit 26 controls the entire calculation process based on the comparison result. That is, when the change amount is smaller than the change amount threshold value, a signal for instructing the binarization threshold value setting change unit 28 to change the setting of the binarization threshold value is issued to each processing unit after the binarization processing unit 14. Then, arithmetic processing using the new binarization threshold is performed. And
When the change amount becomes larger than the change amount threshold value, it is determined that the volume calculation value has suddenly changed, and the volume calculation value immediately before this sudden change,
That is, the volume calculation value obtained for the binarization threshold value before the setting change is output as the volume of the measurement target.
【0076】図11は、図10に示した装置を用いた体
積演算処理の流れを示すフローチャートであり、以下図
11を参照して胎児の胃の体積演算を例にとって本実施
例の具体的な手順を説明する。FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the volume calculation process using the apparatus shown in FIG. 10. Referring to FIG. 11, the volume calculation of the fetal stomach will be described as an example. The procedure will be described.
【0077】胎児の胃の体積演算では、まず超音波診断
装置10により測定対象物(胎児の胃)を含む三次元領
域のエコーデータを取得し、三次元エコーデータメモリ
部12に格納する(S500)。次に、各処理部で用い
る値の初期化を行う(S502)。すなわち、例えば二
値化閾値設定変更部28における二値化閾値の設定値
や、変化量算出部22で変化量を算出する際に用いる体
積演算値などの初期化を行う。なお、この例では、胎児
の胃の画像濃度は周囲組織に比べて小さく、その画像濃
度は図9に示したような分布を示すので、二値化閾値は
最初は小さい値に設定する。In the calculation of the volume of the fetal stomach, first, the ultrasound diagnostic apparatus 10 acquires echo data of a three-dimensional region including the measurement object (fetal stomach) and stores it in the three-dimensional echo data memory unit 12 (S500). ). Next, the values used in each processing unit are initialized (S502). That is, for example, initialization of the set value of the binarization threshold in the binarization threshold setting change unit 28 and the volume operation value used when the change amount calculation unit 22 calculates the amount of change is performed. In this example, since the image density of the stomach of the fetus is lower than that of the surrounding tissue, and the image density has a distribution as shown in FIG. 9, the binarization threshold is initially set to a small value.
【0078】初期化が終わると、二値化処理部14が、
三次元エコーデータメモリ部12からエコーデータを読
み取り、二値化処理を行う(S504)。そして、この
二値化処理結果について、対象領域抽出部16によって
連結性判定演算を行い、対象領域の抽出を行う(S50
6)。体積演算部18は、抽出された対象領域に含まれ
るボクセルを計数し、この計数結果に基づいて体積演算
値を算出する(S508)。求められた体積演算値は、
変化量算出部22に与えられると同時に、体積演算制御
部26にも与えられる。When the initialization is completed, the binarization processing unit 14
The echo data is read from the three-dimensional echo data memory unit 12, and a binarization process is performed (S504). Then, the target area extraction unit 16 performs a connectivity determination operation on the result of the binarization processing to extract a target area (S50).
6). The volume calculation unit 18 counts voxels included in the extracted target area, and calculates a volume calculation value based on the counting result (S508). The calculated volume operation value is
At the same time as being provided to the change amount calculation unit 22, it is also provided to the volume calculation control unit 26.
【0079】変化量算出部22は、体積演算部18から
入力された体積演算値と二値化閾値設定変更前の体積演
算値との差を求め、この差を変化量として出力する(S
510)。なお、最初のループでは、設定変更前の体積
演算値がないので、この代わりにS502で設定された
体積演算値の初期値に対する変化量を求める。そして、
このようにして求められた二値化閾値設定変更前後での
体積演算値の変化量を所定の変化量閾値と比較する(S
512)。The change amount calculating section 22 obtains a difference between the volume calculated value input from the volume calculating section 18 and the volume calculated value before the change of the binarization threshold setting, and outputs this difference as a change amount (S
510). In the first loop, since there is no volume calculation value before the setting change, a change amount from the initial value of the volume calculation value set in S502 is obtained instead. And
The change amount of the calculated volume value before and after the change of the binarization threshold setting thus obtained is compared with a predetermined change amount threshold value (S
512).
【0080】この比較の結果、変化量が変化量閾値より
小さい場合は、二値化閾値設定変更部28によって二値
化閾値を所定値だけ増加させ(S514)、この新たに
二値化閾値を用いてS504〜S512の処理を繰り返
す。そして、S512の処理で変化量が変化量閾値より
大きくなるまで、二値化閾値を所定量ずつ順次増加させ
ながら、それら一連の処理を繰り返していく。As a result of the comparison, if the change amount is smaller than the change amount threshold value, the binarization threshold value setting changing unit 28 increases the binarization threshold value by a predetermined value (S 514). And the processing of S504 to S512 is repeated. Then, the series of processing is repeated while sequentially increasing the binarization threshold by a predetermined amount until the change amount becomes larger than the change amount threshold value in the process of S512.
【0081】すなわち、図9の画像濃度分布から分かる
ように、二値化閾値を小さい値から徐々に大きくしてい
くと、求められる体積演算値も徐々に大きくなり、対象
領域抽出処理結果において胃と周囲組織とが連結するま
での間は、体積演算値は緩やかに増加する。従って、変
化量が変化量閾値を超えないうちは、胃の部分だけが抽
出されていると考えられる。しかも、その間は、二値化
閾値が増加するにつれて、その二値化閾値によって区切
られる胃と周囲組織との境界が、真の境界に近づいてい
くので、体積演算値は徐々に胃の真の体積値に近づいて
いく。That is, as can be seen from the image density distribution shown in FIG. 9, when the binarization threshold is gradually increased from a small value, the calculated volume calculation value is also gradually increased, and the stomach in the target area extraction processing result is increased. The volume calculation value increases gradually until the and the surrounding tissue are connected. Therefore, it is considered that only the stomach portion is extracted before the change amount exceeds the change amount threshold value. Moreover, during that time, as the binarization threshold increases, the boundary between the stomach and the surrounding tissue separated by the binarization threshold approaches the true boundary, so that the volume calculation value gradually increases to the true value of the stomach. Approaching the volume value.
【0082】そして、二値化閾値が、胃と周囲組織の境
界を示す画像濃度のピーク値より大きくなると、対象領
域抽出処理において胃と周囲組織とが連結してしまい、
この結果体積演算値が急増する。この急増の直前の体積
演算値が、胎児の胃の真の体積に最も近い値となる。When the binarization threshold value becomes larger than the peak value of the image density indicating the boundary between the stomach and the surrounding tissue, the stomach and the surrounding tissue are connected in the target area extraction processing,
As a result, the calculated volume value increases rapidly. The calculated volume value immediately before the rapid increase is the value closest to the true volume of the fetal stomach.
【0083】従って、本実施例の処理手順においては、
S512の比較判定において、変化量が変化量閾値より
大きくなったときに、体積演算制御部26を、その直前
の二値化閾値における体積演算値を測定対象物(胎児の
胃)の体積と判定し、出力する(S516)。Therefore, in the processing procedure of this embodiment,
In the comparison determination in S512, when the change amount becomes larger than the change amount threshold value, the volume calculation control unit 26 determines that the volume calculation value at the immediately preceding binarization threshold value is the volume of the measurement object (fetal stomach). And outputs it (S516).
【0084】なお、求められる体積の精度を更に向上さ
せるためには、次のような方法が考えられる。すなわ
ち、S512の比較判定において変化量が変化量閾値よ
り大きくなったときに、いったんその直前の二値化閾値
に戻り、S514における二値化閾値の増加量を小さく
して上述と同様の処理手順を繰り返すという方法であ
る。この方法によれば、体積演算値が急変する二値化閾
値をより高い精度で特定することができるので、得られ
る体積の精度が向上する。In order to further improve the accuracy of the required volume, the following method can be considered. That is, when the change amount becomes larger than the change amount threshold value in the comparison determination in S512, the process returns to the immediately preceding binarization threshold value, and the increase amount of the binarization threshold value in S514 is reduced, and the same processing procedure as described above is performed. It is a method of repeating. According to this method, the binarization threshold value at which the volume operation value changes abruptly can be specified with higher accuracy, so that the accuracy of the obtained volume is improved.
【0085】図12は、水を充填した風船(胎児の胃に
相当)を寒天グラファイト(周囲組織に相当)内に埋設
して作成したファントムを用い、本実施例の手法を用い
て風船の体積の測定実験を行った際の実験結果を示して
いる。図において、横軸は二値化閾値の値であり、縦軸
は体積演算値を示している。この実験では、画像濃度を
256階調(すなわち、画像濃度値の範囲は0〜25
5)で表現し、二値化閾値の初期値は5とした。図によ
れば、二値化閾値を初期値5から順次増加していくと、
体積演算値はきわめて緩やかに増えていき、二値化閾値
が58から59に変わるところで体積演算値が急激に増
大していることが分かる。従って、二値化閾値が59に
なったときに対象領域抽出処理において風船と寒天グラ
ファイト層とが連結したと考えられ、その直前の画像濃
度値58を二値化閾値としたときの体積演算値が風船の
真の体積に最も近い値となっていると考えられる。実際
に、二値化閾値が59のときの体積演算値は、風船の体
積の実測値よりも遥かに大きな値となっており、これに
対して、二値化閾値が58のときの体積演算値は、風船
の体積の実測値に最も近い値となった。FIG. 12 shows a phantom made by embedding a water-filled balloon (corresponding to a fetal stomach) in agar graphite (corresponding to surrounding tissue), and using the method of this embodiment to produce a balloon. Shows the experimental results when the measurement experiment was performed. In the figure, the horizontal axis represents the value of the binarization threshold, and the vertical axis represents the volume calculation value. In this experiment, the image density was set to 256 gradations (that is, the image density value ranged from 0 to 25).
5), and the initial value of the binarization threshold was set to 5. According to the figure, when the binarization threshold is sequentially increased from the initial value 5,
It can be seen that the volume calculation value increases very slowly and the volume calculation value increases rapidly when the binarization threshold changes from 58 to 59. Therefore, when the binarization threshold value becomes 59, it is considered that the balloon and the agar graphite layer are connected in the target area extraction processing, and the volume calculation value when the immediately preceding image density value 58 is used as the binarization threshold value Is considered to be the value closest to the true volume of the balloon. Actually, the volume operation value when the binarization threshold value is 59 is much larger than the actually measured value of the balloon volume, whereas the volume operation value when the binarization threshold value is 58 is The value was the closest to the measured value of the balloon volume.
【0086】このように、本実施例によれば、適切な二
値化閾値を自動的に発見することができ、測定対象物の
体積を精度よく求めることができる。As described above, according to the present embodiment, an appropriate binarization threshold can be automatically found, and the volume of the object to be measured can be accurately obtained.
【0087】なお、以上の例では、測定対象物の画像濃
度が周囲組織の画像濃度よりも低い場合の例であった
が、逆の場合にも本実施例は適用可能である。すなわ
ち、測定対象物の画像濃度が周囲組織の画像濃度よりも
高い場合には、二値化閾値の初期値を大きくとり、順次
小さくしていけば、上述の例と同様の原理により体積を
精度よく求めることができる。また、この他にも、三次
元画像の画像濃度値を反転すれば、上述の例と全く同様
にして測定対象物の体積を求めることができる。In the above example, the image density of the object to be measured is lower than the image density of the surrounding tissue. However, the present embodiment can be applied to the opposite case. That is, when the image density of the measurement target is higher than the image density of the surrounding tissue, the initial value of the binarization threshold is increased, and if the initial value is sequentially reduced, the volume can be accurately determined by the same principle as in the above example. Can be asked well. In addition, by inverting the image density value of the three-dimensional image, the volume of the measurement target can be obtained in exactly the same manner as in the above-described example.
【0088】また、以上に説明した例では、二値化閾値
を順次単調に増加(あるいは単調に減少)させていき、
この二値化閾値の変更の前後での体積演算値の変化量が
ある閾値を超えるか否かを毎回判定し、この判定に基づ
いて体積演算値が急変する境界点を求めていたが、本実
施例の構成はこれに限られるものではない。例えば、予
め様々な二値化閾値について体積演算値を求めることに
より二値化閾値と体積演算値の相関関係を求め、この相
関関係から体積演算値が急変する境界点を解析的に求め
る構成としても、上述の例と同様の効果を得ることがで
きる。このような構成には、例えば図13に示すものが
ある。Further, in the example described above, the binarization threshold is sequentially increased monotonically (or monotonically decreased).
It was determined each time whether the amount of change in the volume operation value before and after the change of the binarization threshold exceeded a certain threshold value, and based on this determination, the boundary point where the volume operation value suddenly changed was determined. The configuration of the embodiment is not limited to this. For example, as a configuration in which a correlation between a binarization threshold and a volume operation value is obtained by previously obtaining a volume operation value for various binarization thresholds, and a boundary point at which the volume operation value rapidly changes from the correlation is analytically obtained. Also, the same effect as in the above example can be obtained. FIG. 13 shows an example of such a configuration.
【0089】図13に示す構成おいては、体積演算部1
8の後段に、二値化閾値とこれに対応する体積演算値と
を互いに関連づけて記憶する相関記憶部30を設けられ
ている。そして、二値化閾値設定変更部28によって二
値化閾値を順次設定変更しながら、二値化処理部14、
対象領域抽出部16及び体積演算部18によって各二値
化閾値に対応する体積演算値を求め、二値化閾値と体積
演算値とを互いに関連づけつつ相関記憶部30に格納す
る。この結果、相関記憶部30には、二値化閾値と体積
演算値との相関関係を表すテーブルが形成される。境界
点算出部32は、相関記憶部30内のこのテーブルに基
づき、各二値化閾値における体積演算値の変化率を算出
し、この変化率が急激に変化する境界点を求める。そし
て、体積決定部34は、この境界点に対応する体積演算
値を相関記憶部30から読み出し、測定対象物の体積と
して出力する。In the configuration shown in FIG.
The correlation storage unit 30 that stores the binarization threshold value and the corresponding volume operation value in association with each other is provided at a stage subsequent to the step 8. Then, while sequentially changing the binarization threshold by the binarization threshold setting change unit 28, the binarization processing unit 14,
A volume operation value corresponding to each binarization threshold is obtained by the target region extraction unit 16 and the volume operation unit 18 and stored in the correlation storage unit 30 while associating the binarization threshold and the volume operation value with each other. As a result, a table representing the correlation between the binarization threshold value and the volume calculation value is formed in the correlation storage unit 30. The boundary point calculation unit 32 calculates the rate of change of the volume operation value at each binarization threshold based on this table in the correlation storage unit 30, and obtains a boundary point at which the rate of change rapidly changes. Then, the volume determination unit 34 reads out the volume operation value corresponding to the boundary point from the correlation storage unit 30 and outputs it as the volume of the measurement target.
【0090】このように、二値化閾値と体積演算値との
相関関係を最初に求めてしまい、この相関関係から二値
化閾値に対する体積演算値の変化率が急変する境界点を
求める構成でも、測定対象物を精度よく抽出することが
できる二値化閾値を見つけだすことができ、従って測定
対象物の体積を精度よく求めることができる。As described above, the correlation between the binarization threshold value and the volume operation value is obtained first, and the boundary point where the rate of change of the volume operation value with respect to the binarization threshold value abruptly changes is obtained from the correlation. It is possible to find a binarization threshold value with which the measurement target can be extracted with high accuracy, and thus the volume of the measurement target can be determined with high accuracy.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボクセル間の連結性をみて対象領域を抽出しているた
め、二値化処理を行ったときに背景の一部が測定対象物
と同じ値になったとしても、そのような部分は基準ボク
セルと連結性を有しないとして排除することができる。
従って、この構成によれば、測定対象物に対応する領域
だけを抽出することができるので、測定対象物の体積を
精度よく求めることができる。As described above, according to the present invention,
Since the target area is extracted in view of the connectivity between voxels, even if a part of the background has the same value as the measurement target when performing the binarization processing, such a part is regarded as the reference voxel. It can be excluded because it has no connectivity.
Therefore, according to this configuration, only the region corresponding to the measurement target can be extracted, and thus the volume of the measurement target can be accurately determined.
【0092】また、本発明によれば、エコーデータの二
値化処理を二値化閾値を用いて行う場合において、測定
対象物を精度よく抽出することができる二値化閾値を自
動的に探しだすことができ、これに基づいて測定対象物
の体積を精度よく、かつ再現性よく求めることができ
る。Further, according to the present invention, when the binarization processing of the echo data is performed using the binarization threshold, the binarization threshold for automatically extracting the object to be measured is automatically searched. The volume of the object to be measured can be determined accurately and with good reproducibility based on this.
【0093】また、本発明によれば、対象領域抽出処理
において三次元拡散射影法を用いることにより、高速な
処理が可能となる。According to the present invention, high-speed processing can be performed by using the three-dimensional diffusion projection method in the target area extraction processing.
【図1】 本発明に係る超音波体積演算装置の第1実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of an ultrasonic volume calculating apparatus according to the present invention.
【図2】 三次元太め法で用いるマスクの例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a mask used in the three-dimensional thickening method.
【図3】 三次元太め法を用いた場合の対象領域抽出処
理の流れ示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a flow of a target area extraction process when a three-dimensional thickening method is used.
【図4】 三次元太め法における連結していない領域同
士の分離を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining separation of unconnected regions in the three-dimensional thickening method.
【図5】 三次元射影法で用いるマスクの一例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a mask used in the three-dimensional projection method.
【図6】 三次元射影法を用いた場合の対象領域抽出処
理の流れを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of a target area extraction process when a three-dimensional projection method is used.
【図7】 三次元拡散射影法で用いるマスクの一例を示
す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mask used in the three-dimensional diffusion projection method.
【図8】 三次元拡散射影法を用いた場合の対象領域抽
出処理の流れを示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a flow of a target area extraction process when a three-dimensional diffusion projection method is used.
【図9】 超音波画像におけるある1方向に沿った画像
濃度値分布の一例を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of an image density value distribution along one direction in an ultrasonic image.
【図10】 本発明に係る超音波体積演算装置の第2実
施例の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the ultrasonic volume calculating apparatus according to the present invention.
【図11】 図10に示す超音波体積演算装置を用いた
場合の体積演算処理手順を示すフローチャートである。11 is a flowchart showing a volume calculation processing procedure when the ultrasonic volume calculation device shown in FIG. 10 is used.
【図12】 第2実施例の装置を用いて行った実験の結
果を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the results of an experiment performed using the device of the second embodiment.
【図13】 第2実施例の変形例の構成を示すブロック
図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a modification of the second embodiment.
10 超音波診断装置、12 三次元エコーデータメモ
リ部、14 二値化処理部、16 対象領域抽出部、1
8 体積演算部、20 基準ボクセル設定部、22 変
化量算出部、24 比較判定部、26 体積演算制御
部、28 二値化閾値設定変更部、30 相関記憶部、
32 境界点算出部、34 体積決定部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasound diagnostic apparatus, 12 Three-dimensional echo data memory part, 14 Binarization processing part, 16 Target area extraction part, 1
8 volume calculation unit, 20 reference voxel setting unit, 22 change amount calculation unit, 24 comparison determination unit, 26 volume calculation control unit, 28 binarization threshold setting change unit, 30 correlation storage unit,
32 boundary point calculation unit, 34 volume determination unit.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 - 8/15 G06T 5/00 - 5/50 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) A61B 8/00-8/15 G06T 5/00-5/50
Claims (4)
る生体内の三次元領域のエコーデータに基づき、その三
次元領域内の測定対象物の体積を算出する超音波体積演
算装置であって、 前記三次元領域の各ボクセルについてのエコーデータを
記憶する三次元エコーデータメモリ部と、 前記各エコーデータについて二値化処理を行う二値化処
理部と、 二値化処理結果に基づき、前記三次元領域に含まれる各
ボクセルについて、指定された基準ボクセルに関する連
結性判定演算を行い、前記基準ボクセルに対して連結性
を有すると判定されたボクセル群を対象領域として抽出
する対象領域抽出部と、 抽出された対象領域に含まれるボクセルを計数し、この
計数結果に基づき前記対象領域の体積演算値を求める体
積演算部と、二値化処理部で用いる二値化閾値を所定のルールに従っ
て順次設定変更する二値化閾値設定変更部と、 前記二値化閾値が設定変更されるごとに、その設定変更
の前後での体積演算値の変化量を算出する変化量算出部
と、 求められた変化量を所定の変化量閾値と比較する比較判
定部と、 比較の結果、前記変化量が前記変化量閾値より小さいと
きには、前記二値化閾値設定変更部に前記二値化閾値の
設定変更を指示すると共に、前記対象領域抽出部及び体
積演算部に対して新たな二値化閾値を用いた処理を指示
し、一方前記変化量が前記変化量閾値以上となったとき
には、二値化閾値設定変更前の体積演算値に基づき測定
対象物の体積を決定する体積演算制御部と、 を有することを特徴とする超音波体積演算装置。1. An ultrasonic volume calculating apparatus for calculating a volume of a measurement object in a three-dimensional region based on echo data of a three-dimensional region in the living body obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. A three-dimensional echo data memory unit that stores echo data for each voxel of the three-dimensional region; a binarization processing unit that performs a binarization process on each of the echo data; For each voxel included in the three-dimensional region, perform a connectivity determination operation on the specified reference voxel, a target region extraction unit that extracts a voxel group determined to have connectivity to the reference voxel as a target region , voxels included in the extracted object area counted, and volume calculating unit for obtaining the volume calculated value of the target area based on the count result, used in the binarization processing unit Follow the binarization threshold to a predetermined rule
Threshold setting change unit for sequentially changing the setting by setting, and each time the setting of the binarization threshold is changed, the setting change
Change amount calculation unit that calculates the change amount of the volume calculation value before and after
And a comparison judgment for comparing the obtained change amount with a predetermined change amount threshold value.
And, as a result of the comparison, the change amount is smaller than the change amount threshold value.
In this case, the binarization threshold setting change unit notifies the binarization threshold
Instruct the user to change the setting, and execute the
Instruct the product operation unit to process using the new binarization threshold
On the other hand, when the change amount is equal to or more than the change amount threshold value
Measured based on the volume calculation value before the binarization threshold setting change
An ultrasonic volume calculation device , comprising: a volume calculation control unit that determines a volume of an object.
る生体内の三次元領域のエコーデータに基づき、その三
次元領域内の測定対象物の体積を算出する超音波体積演
算装置であって、 前記三次元領域の各ボクセルについてのエコーデータを
記憶する三次元エコーデータメモリ部と、 前記各エコーデータについて二値化処理を行う二値化処
理部と、 二値化処理結果に基づき、前記三次元領域に含まれる各
ボクセルについて、指定された基準ボクセルに関する連
結性判定演算を行い、前記基準ボクセルに対して連結性
を有すると判定されたボクセル群を対象領域として抽出
する対象領域抽出部と、 抽出された対象領域に含まれるボクセルを計数し、この
計数結果に基づき前記対象領域の体積演算値を求める体
積演算部と、 二値化処理部で用いる二値化閾値を順次設定変更する二
値化閾値設定変更部と、順次設定変更される二値化閾値と、これら各二値化閾値
に対応して求められる各体積演算値とに基づき、二値化
閾値に対する体積演算値の変化率が急変する境界点を求
める境界点算出部と、 この境界点に対応する 体積演算値に基づき測定対象物の
体積を決定する体積決定部と、 を有することを特徴とする超音波体積演算装置。2. The method according to claim 1 , wherein the ultrasonic waves are transmitted to and received from a living body.
Based on the echo data of the three-dimensional region in the living body
Ultrasonic volumetric function for calculating the volume of a measurement object in a three-dimensional area
Arithmetic device, which calculates echo data for each voxel in the three-dimensional region.
A three-dimensional echo data memory unit for storing, and a binarizing process for performing a binarizing process on each of the echo data
A processing section, based on the binarization result, each included in the three-dimensional region
For voxels, the series for the specified reference voxel
Perform connectivity determination operation, and perform connectivity to the reference voxel.
Of voxels determined as having a region of interest
And a voxel included in the extracted target area.
A body for calculating a volume operation value of the target area based on the counting result
A product unit, the two-value processing unit for sequential setting change binarization threshold value used in the binarization threshold setting change unit, and the binarization threshold value is sequentially set change, each of these binarization threshold
Binarization based on each volume operation value obtained corresponding to
Find the boundary point where the rate of change of the volume operation value with respect to the threshold changes suddenly
And a volume determination unit that determines the volume of the measurement object based on a volume calculation value corresponding to the boundary point .
体積演算装置において、前記対象領域抽出部は、三次元拡散射影法を用いて連結
性判定演算を行う ことを特徴とする超音波体積演算装
置。3. The ultrasonic volume computing device according to claim 1 , wherein said target area extracting unit is connected using a three-dimensional diffusion projection method.
An ultrasonic volume calculation device that performs gender determination calculation .
る生体内の三次元領域のエコーデータに基づき、その三
次元領域内の測定対象物の体積を算出する超音波体積演
算装置であって、 前記三次元領域の各ボクセルについてのエコーデータを
記憶する三次元エコーデータメモリ部と、 前記各エコーデータについて二値化処理を行う二値化処
理部と、 二値化処理結果に基づき、前記三次元領域に含まれる各
ボクセルについて、指定された基準ボクセルに関する連
結性判定演算を行い、前記基準ボクセルに対して連結性
を有すると判定されたボクセル群を対象領域として抽出
する対象領域抽出部と、 抽出された対象領域に含まれるボクセルを計数し、この
計数結果に基づき前記対象領域の体積演算値を求める体
積演算部と、 を有し、 前記対象領域抽出部は、前記基準ボクセルを中心とする
立方体の外殻部分を調査範囲として、その範囲に含まれ
る各ボクセルから前記基準ボクセルに対して連結性を有
するボクセルを抽出するステップを、前記調査範囲を前
記基準ボクセルを中心として順次拡張しながら繰り返す
第1段階処理と、 前記第1段階処理で抽出されたボクセルに対して連結性
を有するボクセルを三次元射影法により抽出する第2段
階処理と、 を行うことを特徴とする超音波体積演算装置。4. An ultrasonic wave obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a living body.
Based on the echo data of the three-dimensional region in the living body
An ultrasonic volume calculation device that calculates a volume of a measurement object in a three-dimensional region , wherein echo data for each voxel in the three-dimensional region is calculated.
A three-dimensional echo data memory unit for storing, and a binarizing process for performing a binarizing process on each of the echo data
A processing section, based on the binarization result, each included in the three-dimensional region
For voxels, the series for the specified reference voxel
Perform connectivity determination operation, and perform connectivity to the reference voxel.
Of voxels determined as having a region of interest
And a voxel included in the extracted target area.
A body for calculating a volume operation value of the target area based on the counting result
And a product operation unit , wherein the target region extraction unit is centered on the reference voxel.
The outer shell of the cube is included in the survey area.
Has connectivity from each voxel to the reference voxel.
Extracting the voxels to perform
Iterating while expanding sequentially around the reference voxel
First-stage processing and connectivity to the voxels extracted in the first-stage processing
-Stage extraction of voxels with convergence by three-dimensional projection
And a floor process .
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1995
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