JP3223202B2 - データ補間処理装置 - Google Patents

データ補間処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置に内蔵さ
れるデータ補間処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】被検体、特に人体の体表に超音波トラン
スデューサを当てて超音波ビームを発信し、人体内を超
音波ビームで走査しながら人体内の組織で反射されて戻
ってきた超音波を超音波トランスデューサで受信し、こ
れにより得られた受信信号に基づく人体内の断層像を表
示することにより人体内の内臓等の疾患の診断を容易な
らしめる超音波診断装置が従来より用いられている。
【0003】超音波ビームで被検体内を走査する方式と
して、例えば、多数の超音波ビーム(走査線)が扇状に
広がるセクタ走査方式、走査線が互いに並行に延びるリ
ニア走査方式、コンベックス型に超音波トランスデュー
サが並んだプローブを用いるコンベックス走査方式等が
知られている。上記のようにして得られた受信信号はサ
ンプリングされA/D変換されることによりディジタル
のサンプリングデータに変換されるが、このサンプリン
グデータが表わす各画素の位置は、通常、断層像が表示
される例えばCRTディスプレイ装置の表示画面上の各
画素の位置とは対応していないため、データ補間処理を
行ない、表示に適した座標位置の表示用データを生成す
る必要がある。
【0004】図7は従来のデータ補間処理演算の説明図
である。図の左上から右下に延びる直線はそれぞれ…,
n−1,n,n+1,n+2,…番目の走査線を表わ
し、図の左右に延びる直線は被検体内の同一の深さに並
ぶサンプリングデータの並びを表わす、走査方向に延び
る…,m,m+1,…番目の直線である。
【0005】各走査線…,n−1,n,n+1,n+
2,…と各直線…,m,m+1,…との各交点に各サン
プリングデータが対応しており、ここでは、点Tの表示
用データを求めるにあたり、その周囲の4点S_n_
m,S_n_m+1,S_n+1_m,S_n+1_m
+1のサンプリングデータS(n,m),S(n,m+
1),S(n+1,m),S(n+1,m+1)が用い
られる。ここでは、図に示すように、直線mと直線m+
1との間の距離をΔR,直線mと点Tとの間の距離をR
err ,走査線nと走査線n+1との間の距離をΔθ、走
査線nと点Tとの間の距離をθerr とする。
【0006】このとき、以下の(1)式に示すようにし
て、先ず2点S_n_m,S_n_m+1のサンプリン
グデータS(n,m),S(n,m+1)を用いて直線
補間処理を行なうことにより点T_nの補間データT
(n,m)を求めるとともに、2点S_n+1_m,S
_n+1_m+1をのサンプリングデータS(n+1,
m),S(n+1,m+1)用いて直線補間処理を行な
うことにより点T_n+1の補間データT(n+1,
m)を求める。
【0007】
【数1】
【0008】次に(1)式により求められた2個の補間
データT(n,m),T(n+1,m)を用いて以下の
(2)式に基づく直線補間処理を行なうことにより点T
に対応する表示用データT(x,y)を求める。
【0009】
【数2】
【0010】このような補間処理を断層像全体について
行なうことにより、表示用の断層像が生成される。上記
のような補間処理方法はバイリニア補間と呼ばれてお
り、従来から知られている方法である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の補間処
理方法では、超音波走査線上に輝度の高い直線が現れ、
虚像として表示されることがある。特に、最近の超音波
診断装置では、表示画像の拡大表示を行う機能を有して
いる。セクタ走査,コンベックス走査により得られた断
層像は、走査線が略扇状に広がるため、被検体内の深度
の深い箇所では走査線の間隔が粗くなる。この時、直線
補間処理を行うと走査線上にデータのピークができ、こ
れにより輝度の高い直線が現れる場合があるという問題
点がある。この輝度の高い直線は、超音波サンプリング
データの値が大きい時直線補間を行うことにより現れ
る。
【0012】本発明は、この問題点を解決し、虚像とし
ての線が現われにくいデータ補間処理を行うデータ補間
処理装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のデータ補間処理装置は、走査線を形成する超音波ビ
ームにより被検体内を所定の走査方向に走査しながら該
被検体内で反射した超音波を受信しサンプリングするこ
とにより得られたサンプリングデータを補間処理して表
示用データを算出するデータ補間処理装置において、表
示用データの算出を所望する点を挟んで走査方向に並ぶ
前後2本ずつ合計4本の走査線上の、該点を挟んで走査
線の延びる方向に並ぶ、各走査線について2個ずつ合計
8個のサンプリングデータを用いて、上記所望する点の
表示用データを求める補間演算部を備えたことを特徴と
するものである。
【0014】図1は本発明の構成を表わすブロック図で
あり、この図1を参照しながら本発明の構成について詳
細に説明する。図1(A)は、本発明のデータ補間処理
装置の第1の態様を表わし、その補間演算部100は、
第1の直線補間演算手段102と第1の3次曲線補間演
算手段104により構成されている。
【0015】サンプリングデータが補間演算部100に
入力され、この入力されたサンプリングデータは第1の
直線補間演算手段102に入力される。この第1の直線
補間演算手段102では、表示用データの算出を所望す
る点を挟んで走査方向に並ぶ前後2本ずつ、互いに隣接
する合計4本の各走査線上にそれぞれ2個ずつ並ぶサン
プリングデータに各走査線毎に直線補間処理が施され、
これにより各走査線について1個ずつ合計4個の直線補
間データが求められる。
【0016】求められた合計4個の直線補間データは、
第1の3次曲線補間演算手段104に入力される。この
第1の3次曲線補間演算手段104では、入力された4
個の直線補間データに3次曲線補間処理が施され、これ
により上述した所望する点の表示用データが求められ
る。図1(B)は本発明のデータ補間処理装置の第2の
態様を表わし、その補間演算部200は、第2の3次曲
線補間演算手段202と第2の直線補間演算手段204
により構成されている。
【0017】補間演算部200に入力されたサンプリン
グデータは、第2の3次曲線補間演算手段202に入力
され、この第2の3次曲線補間演算手段202では、走
査方向に4個ずつ2列に並ぶサンプリングデータに各列
毎に3次曲線補間処理が施され、これにより各列につい
て1個ずつ合計2個の3次曲線補間データが求められ
る。
【0018】求められた合計2個の3次曲線補間データ
は、第2の直線補間演算手段204に入力される。この
第2の直線補間演算手段204では、第2の3次曲線補
間演算手段202で求められた2個の3次曲線補間デー
タに直線補間処理が施され、上述した所望する点の表示
用データが求められる。尚、上記の説明は、所望する点
一点についての補間演算の説明であり、このような補間
演算が画像上の多数の点にわたって行なわれるものであ
ることはいうまでもない。
【0019】
【作用】一般的に、超音波診断装置では、走査線の延び
る深さ方向の分解能は充分にあり、走査方向は比較的分
解能が悪く、このため走査方向については補間による誤
差が大きい。本発明のデータ補間処理装置は、所望する
点の表示用データを求めるにあたり、走査方向に4点、
深さ方向に2点の合計8点のサンプリングデータを用い
て補間演算処理を行なう補間演算部を備え、深さ方向に
ついては直線補間を行ない、走査方向については3次曲
線補間を行なう構成としたものである。
【0020】図1(A)に示す第1の態様では、第1の
直線補間演算手段102により深さ方向に直線補間が行
なわれ、次いで第1の3次曲線補間演算手段104によ
り走査方向に3次曲線補間が行なわれる。これにより所
望する点の表示用データが従来よりも高精度に求めら
れ、このようにして求めた表示用データに基づく画像
は、虚像の現われにくい画像となる。
【0021】また図1(B)に示す第2の態様では、第
2の3次曲線演算手段202により、先ず走査方向に3
次曲線補間が行なわれ、次いで第2の直線補間演算手段
204により深さ方向に直線補間が行なわれる。これに
より、上記第1の態様と同様に所望する点の表示用デー
タが高精度に求められる。
【0022】
【実施例】図2は、本発明に係るデータ補間処理演算の
説明図である。符号の付け方は、図7の場合と同様であ
る。ここでは、所望する点Tの表示用データT(x,
y)を求めるにあたり、この点Tを挟む左右2本、合計
4本の走査線n,n+1,n+2,n+3の走査線上に
あり、かつ深さ方向にこの点Tを挟み2列に並ぶ(直線
mと直線m+1上にある)合計8点S_n_m,S_n
_m+1,S_n+1_m,S_n+1_m+1,S_
n+2_m,S_n+2_m+1,S_n+3_m,S
_n+3_m+1にそれぞれ対応するサンプリングデー
タS(n,m),S(n,m+1),S(n+1,
m),S(n+1,m+1),S(n+2,m),S
(n+2,m+1),S(n+3,m),S(n+3,
m+1)を使用し、超音波走査線の深さ方向に直線補間
処理
【0023】
【数3】
【0024】を計算し、4点T_n,T_n+1,T_
n+2,T_n+3の直線補間データT(n,m),T
(n+1,m),T(n+2,m),T(n+3,m)
を求める。この補間処理は従来と同じ処理である。次に
この4点T_n,T_n+1,T_n+2,T_n+3
の直線補間データT(n,m),T(n+1,m),T
(n+2,m),T(n+3,m)から3次曲線補間処
理を行なう。3次曲線補間処理は
【0025】
【数4】
【0026】を計算することにより、求められる。この
演算は点T_n+1を原点と考え、Δθ=1(単位距
離)と考え、以下の4つの式
【0027】
【数5】 T(n,m)=(−a)+b−c+d …(9) T(n+1,m)=d …(10) T(n+2,m)=a+b+c+d …(11) T(n+3,m)=8a+4b+2c+d …(12) の連立方程式を解くことにより求められる。
【0028】図3は上記の演算を実現する、本発明のデ
ータ補間処理装置の第1の態様の一実施例の回路図であ
る。図中、○内に+の記号、○内に−の記号、および○
内に×の記号は、入力された2つの信号をそれぞれ加
算、減算、乗算するそれぞれ加算器、減算器、乗算器を
表わし、矢印状の五角形は、入力信号にその五角形内の
数字が掛け算されたと同等になるように入力信号をLS
B側もしくはMSB側にシフトするシフタを表わしてい
る。
【0029】各2つのサンプリングデータS(n,
m),S(n,m+1);S(n+1,m),S(n+
1,m+1);S(n+2,m),S(n+2,m+
1);S(n+3,m),S(n+3,m+1)はそれ
ぞれ各直線補間処理部10,20,30,40に入力さ
れる。また各直線補間処理部10,20,30,40に
は、係数Rerr /ΔRも入力される。さらにこの係数R
err /ΔRと係数“1”は減算器1に入力され、この減
算器では1−(Rerr /ΔR)が演算されてこの演算結
果も各直線補間部10,20,30,40に入力され
る。各直線補間部10,20,30,40では、それぞ
れ、(3)式でk=n,n+1,n+2,n+3と置い
た場合の直線補間演算が行なわれ各直線補間データT
(n,m),T(n+1,m),T(n+2,m),T
(n+3,m)が算出される。図3に示す実施例では各
直線補間部10,20,30,40を合わせたものが本
発明にいう第1の直線補間演算手段102(図1参照)
の一例であると観念される。
【0030】次に、得られたT(n,m),T(n+
1,m),T(n+2,m),T(n+3,m)を用い
て3次曲線補間処理を行う。(5)式を計算する係数演
算部50で係数aが求められる。ここで、乗算器51は
値を1/6にするためのものである。また、値を1/2
にするためのシフタ52は入力されたデータを1ビット
LSB側にシフトして加算器53に送り出すものであ
る。このシフタ52により乗算器等を使用せずに値が1
/2にされる。同様に係数bを求める係数演算部60で
も値を1/2にするためにデータを1ビットLSB側に
シフトするシフタ61を経由した後減算器で減算され
る。また、係数cを求める係数演算部70における、値
を1/2にするシフタ71、値を2倍するシフタ72で
はそれぞれLSB側、MSB側にビットシフトが行なわ
れる。尚、係数dは、(10)式に示すように、直線補
間データT(n+1,m)がそのまま用いられる。
【0031】各係数a,b,c,dが求められた後、乗
算器81でa×(θerr /Δθ)3が計算される。ま
た、乗算器82でb×(θerr /Δθ)2 、乗算器83
でc×(θerr /Δθ)が計算され、加算器91,9
2,93で互いに加算される。尚、乗算器84で(θ
err /Δθ)の二乗が計算され、乗算器85で(θerr
/Δθ)の三乗が計算される。
【0032】ここで、この実施例では、1/2、2倍の
計算を、ビットをLSB側,MSB側にシフトするシフ
タで行ったが乗算器を使用してもよい。また、1/6の
演算も、シフタと加算器の組み合わせで実現することも
容易である。図4は、本発明のデータ補間処理装置の第
1の態様の他の実施例の回路図である。
【0033】上述した(3)式をまとめ直すと、
【0034】
【数6】
【0035】となる。図4に示す実施例は、直線補間処
理を(13)式で行ない、乗算器1個で各直線補間部1
10,120,130,140を実現したものである。
この実施例では1−(Rerr /Δθ)の演算(図3に示
す減算器1)は不要である。この実施例における3次曲
線補間演算処理部の構成は、図3に示す実施例における
それと同一である。
【0036】図5は、本発明のデータ補間処理装置の第
1の態様の、さらに異なる実施例の回路図である。この
回路図は、3次曲線補間処理を以下の式で実現した場合
のものである。
【0037】
【数7】
【0038】この演算は、点T_nを原点と考え、Δθ
=1(単位距離)と考え、以下の4つの式
【0039】
【数8】 T(n,m)=d …(19) T(n+1,m)=a+b+c+d …(20) T(n+2,m)=8a+4b+2c+d …(21) T(n+3,m)=27a+9b+3c+d …(22) の連立方程式を解くことにより求められる。
【0040】係数aを求める係数演算部150におい
て、値を1/6にするには乗算器151を使用し、値を
1/2にするにはシフタ152でLSB側に1ビットシ
フトし、加算器153で加算する。また、係数bを求め
る係数演算部160ではシフタ161で1ビットMSB
側にシフトすることにより入力が2倍にされる。また値
を5倍とするにはビットシフト168で2ビットMSB
側にシフトして4倍し、これに加算器164で元の値を
加算する事により得られる。値を1/2するには他の場
合と同様にシフタ166で行なわれる。同様に、係数c
を求める係数演算部170において、値を11倍するた
めにシフタ178で3ビットMSB側にシフトした値と
1ビットシフトした値と元の値とが加算器177,18
0,181で加算される。本実施例はこのように乗算器
を極力使用せずに構成されており、これにより回路規模
(LSI等のゲート数)を削減することができる。ただ
し乗算器を用いて各演算を実現することも可能である。
【0041】尚図5に示す実施例では、直線補間部11
0,120,130,140は、図4に示す実施例の直
線補間部110,120,130,140とそれぞれ同
一のものを採用したが、図3に示す構成の直線補間部1
0,20,30,40を採用してもよいことはもちろん
である。図6は、本発明のデータ補間処理装置の第2の
態様の一実施例を表わした回路図である。この実施例
は、第2の態様の実施例であるため、先に3次曲線補間
処理を行って2点のデータを求め、次に、その2点から
直線補間処理により表示データを求めるものである。こ
の図6において、3次曲線係数a,b,cを求める係数
演算部50,60,70は、それぞれ図3に示す係数演
算部50,60,70の構成と同じである。またその後
の乗算器81,82,83と加算器91,92,93か
らなる回路も図3に示す構成と同じである。直線補間演
算部110は図4に示す直線補間演算部110,12
0,130,140と同じ構成のものを示しているが、
図3に示す直線補間部10,20,30,40と同じ構
成のものを採用してもよい。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明のデータ補間
演算装置は、走査方向に4点、深さ方向に2点、合計8
点のサンプリングデータを用いて所望の点の表示用デー
タを求める補間演算部を備えたものであるため、従来の
バイリニア補間により現われていた輝度の高い虚像を低
減もしくは消滅させることができ、画像拡大時にも滑ら
かな補間画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を表わすブロック図である。
【図2】本発明に係るデータ補間処理演算の説明図であ
る。
【図3】本発明のデータ補間処理装置の第1の態様の一
実施例の回路図である。
【図4】本発明のデータ補間処理装置の第1の態様の他
の実施例の回路図である。
【図5】本発明のデータ補間処理装置の第1の態様の、
さらに異なる実施例の回路図である。
【図6】本発明のデータ補間処理装置の第2の態様の一
実施例の回路図である。
【図7】従来のデータ補間処理装置の説明図である。
【符号の説明】
100 補間演算部 102 第1の直線補間演算手段 104 第1の3次曲線補間演算手段 200 補間演算部 202 第2の3次曲線補間演算手段 204 第2の直線補間演算手段 10,20,30,40 直線補間部 110,120,130,140 直線補間部 50,60,70 係数演算部 150,160,170 係数演算部 81,82,83,84,85 乗算器 91,92,93 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−108681(JP,A) 特開 昭62−179438(JP,A) 特開 昭64−64635(JP,A) 特開 平2−283358(JP,A) 特開 平4−84958(JP,A) 特開 平4−244956(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査線を形成する超音波ビームにより被
    検体内を所定の走査方向に走査しながら該被検体内で反
    射した超音波を受信しサンプリングすることにより得ら
    れたサンプリングデータを補間処理して表示用データを
    算出するデータ補間処理装置において、 表示用データの算出を所望する点を挟んで走査方向に並
    ぶ前後2本ずつ合計4本の走査線上の、該点を挟んで走
    査線の延びる方向に並ぶ、各走査線について2個ずつ合
    計8個のサンプリングデータを用いて、前記点の表示用
    データを求める補間演算部を備え 前記補間演算部が、 各走査線上に2個ずつ並ぶサンプリングデータに各走査
    線毎に直線補間処理を施すことにより各走査線について
    1個ずつ合計4個の直線補間データを求める第1の直線
    補間演算手段と、 該第1の直線補間演算手段で求められた4個の直線補間
    データに3次曲線補間処理を施すことにより前記点の表
    示用データを求める第1の3次曲線補間演算手段とを備
    たことを特徴とするデータ補間処理装置。
  2. 【請求項2】 走査線を形成する超音波ビームにより被
    検体内を所定の走査方向に走査しながら該被検体内で反
    射した超音波を受信しサンプリングすることにより得ら
    れたサンプリングデータを補間処理して表示用データを
    算出するデータ補間処理装置において、 表示用データの算出を所望する点を挟んで走査方向に並
    ぶ前後2本ずつ合計4本の走査線上の、該点を挟んで走
    査線の延びる方向に並ぶ、各走査線について2個ずつ合
    計8個のサンプリングデータを用いて、前記点の表示用
    データを求める補間演算部を備え、 前記補間演算部が、 走査方向に4個ずつ2列に並ぶサンプリングデータに各
    列毎に3次曲線補間処理を施すことにより各列について
    1個ずつ合計2個の3次曲線補間データを求める第2の
    3次曲線補間演算手段と、 該第2の3次曲線補間演算手段で求められた2個の3次
    曲線補間データに直線 補間処理を施すことにより前記点
    の表示用データを求める第2の直線補間演算手段 とを備
    えたことを特徴とするデータ補間処理装置。
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