JP3450937B2 - Ultrasound image processing device - Google Patents
Ultrasound image processing deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超音波画像処理装置、特
に三次元超音波画像を構成する複数の超音波二次元画像
の相互の位置関係を自動的に適正化できる超音波画像処
理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic image processing apparatus, and more particularly to an ultrasonic image processing apparatus capable of automatically optimizing a mutual positional relationship between a plurality of ultrasonic two-dimensional images forming a three-dimensional ultrasonic image. .
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波探触子で形成される超音波ビーム
を電子的又は機械的に走査すれば二次元走査面を形成で
き、これによって得られた画像情報により二次元超音波
画像(断層画像、ドプラ画像)を形成できる。さらに、
かかる二次元走査面をそれと直交する方向に機械的に又
は手動で移動させれば、図6に示すように、互いに平行
な多数の二次元超音波画像(z0〜zn)を取り込むこ
とができ、すなわち生体内の三次元領域に対して超音波
診断を行うことができる。そして、その三次元領域を立
体的に濃淡表現すれば三次元超音波画像を構成できる。2. Description of the Related Art A two-dimensional scanning plane can be formed by electronically or mechanically scanning an ultrasonic beam formed by an ultrasonic probe, and the two-dimensional ultrasonic image (tomographic image) Image, Doppler image) can be formed. further,
If such a two-dimensional scanning plane is mechanically or manually moved in a direction orthogonal to it, a large number of two-dimensional ultrasonic images (z0 to zn) parallel to each other can be captured, as shown in FIG. That is, ultrasonic diagnosis can be performed on a three-dimensional region in the living body. Then, a three-dimensional ultrasonic image can be constructed by stereoscopically expressing the three-dimensional region in gray scale.
【0003】従来、生体内に体腔内挿入型超音波探触子
を挿入して、その超音波探触子周囲の超音波診断を行う
場合には、その超音波探触子にて形成される超音波ビー
ムを電子的又は機械的に例えばラジアル走査させなが
ら、操作者が当該超音波探触子を一定の速度で引き抜く
操作が行われる。すなわち、ラジアル走査で形成される
走査面に対応した二次元超音波画像を探触子軸方向に沿
って複数取り込み、それらの複数の超音波画像を基礎と
して三次元超音波画像を構成するものである。Conventionally, when an ultrasonic probe for insertion into a body cavity is inserted into a living body to perform ultrasonic diagnosis around the ultrasonic probe, the ultrasonic probe is formed by the ultrasonic probe. The operator pulls out the ultrasonic probe at a constant speed while electronically or mechanically performing radial scanning with the ultrasonic beam. That is, a plurality of two-dimensional ultrasonic images corresponding to the scanning surface formed by radial scanning are taken in along the probe axis direction, and a three-dimensional ultrasonic image is constructed based on the plurality of ultrasonic images. is there.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7
(A)に示すように、超音波探触子をz方向に引き抜く
際に、隣接する超音波画像間でx方向やy方向に位置ず
れがあると、正確な三次元超音波画像を構成することが
できない。例えば、その引き抜き時に手ぶれがあった
り、あるいは引き抜き時に、超音波探触子の挿入管がそ
の中心軸を回転中心として回転したりする場合がある
が、そのような場合には超音波画像間の連続性を維持で
きず、歪んだ三次元超音波画像となってしまい、患部を
正確に認識することが困難になるという問題が生じる。However, as shown in FIG.
As shown in (A), when the ultrasonic probe is pulled out in the z direction, if there is a displacement in the x direction or the y direction between adjacent ultrasonic images, an accurate three-dimensional ultrasonic image is formed. I can't. For example, there is a case where camera shake occurs during the extraction, or the insertion tube of the ultrasonic probe may rotate around its central axis as a rotation center during the extraction. The continuity cannot be maintained, and a distorted three-dimensional ultrasonic image results, which causes a problem that it is difficult to accurately recognize the affected area.
【0005】もちろん、体表に当接される超音波探触子
を人為的に移動させた場合にも同様の問題が生じる可能
性があり、操作者の手ぶれ、患者の呼吸、拍動などに起
因して超音波画像間のずれという問題が生じる。Needless to say, the same problem may occur when the ultrasonic probe that is in contact with the body surface is artificially moved, which may cause camera shake of the operator, respiration and pulsation of the patient. This causes a problem of shift between ultrasonic images.
【0006】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波画像間の位置ずれを補
正して、正確な三次元超音波画像を構成できる超音波画
像処理装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is an ultrasonic image processing apparatus capable of correcting a positional deviation between ultrasonic images to form an accurate three-dimensional ultrasonic image. To provide.
【0007】また、本発明は、超音波画像の上下左右方
向の位置ずれを補正し、又は超音波画像の回転ずれを補
正することを目的とする。Another object of the present invention is to correct the positional deviation of the ultrasonic image in the vertical and horizontal directions or to correct the rotational deviation of the ultrasonic image.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波ビームをx−y面内で走査する超
音波探触子をz方向に走査することによって取り込まれ
た複数の二次元超音波画像に基づいて三次元超音波画像
を形成する超音波画像処理装置において、隣接する二次
元超音波画像における前画像に対し後画像を全体として
順次シフトさせながら相関値を演算し、相関値関数を求
める相関値演算手段と、前記相関値関数が最大となる後
画像の位置から、前記前画像に対する前記後画像のずれ
量を判定する判定手段と、前記ずれ量に基づいて前記後
画像のずれを補正する補正手段と、を含むことを特徴と
する。In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of ultrasonic probes which are scanned by scanning an ultrasonic probe in the xy plane in the z direction. In an ultrasonic image processing apparatus that forms a three-dimensional ultrasonic image based on the two-dimensional ultrasonic image, the correlation value is calculated while sequentially shifting the rear image as a whole with respect to the front image in the adjacent two-dimensional ultrasonic image. A correlation value calculating means for obtaining a correlation value function, a determining means for determining a displacement amount of the rear image with respect to the front image from a position of the rear image where the correlation value function is maximum, and A correction unit that corrects the deviation of the rear image.
【0009】また、本発明は、前記相関値演算手段は、
前記後画像を全体としてx方向及びy方向にシフトさ
せ、前記判定手段は、前記後画像のずれ量をx方向及び
y方向について判定し、前記補正手段は、前記後画像の
x方向及びy方向のずれを補正することを特徴とする。Further, in the present invention, the correlation value calculating means is
The rear image is shifted in the x direction and the y direction as a whole, the determining unit determines the shift amount of the rear image in the x direction and the y direction, and the correcting unit determines the x direction and the y direction of the rear image. It is characterized in that the deviation of is corrected.
【0010】また、本発明は、前記相関値演算手段は、
前記後画像を全体としてθ方向に回転変化させ、前記判
定手段は、前記後画像のθ方向のずれ量を判定し、前記
補正手段は、前記後画像のθ方向のずれを補正すること
を特徴とする。Further, according to the present invention, the correlation value calculating means is
The rear image as a whole is rotationally changed in the θ direction, the determination unit determines the amount of deviation of the rear image in the θ direction, and the correction unit corrects the displacement of the rear image in the θ direction. And
【0011】さらに、本発明は、前記二次元超音波画像
は、超音波断層画像又は超音波ドプラ画像であることを
特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the two-dimensional ultrasonic image is an ultrasonic tomographic image or an ultrasonic Doppler image.
【0012】[0012]
【作用】上記構成によれば、相関値演算手段は、隣接す
る二次元超音波画像における前画像に対し後画像を全体
として順次シフトさせながら相関値を演算し、これによ
って相関値関数を求める。すなわち、相関値演算手段
は、前画像と後画像の相対位置をずらしつつ相関値を演
算する。判定手段は、その相関値関数が最大となる両画
像の位置関係から、すなわち相関値関数が最大値をとる
後画像の位置から、前画像に対する後画像のずれ量を判
定する。つまり、前画像に対し後画像をずらしながら順
次重ね合わせて相関値を求めていった場合に、その相関
値が最大となる位置は、両画像の位置関係が最適である
状態を示すと思われるので、その状態から位置ずれ量を
特定するものである。従って、補正手段は、このように
して求められたずれ量に基づいて後画像のずれを補正す
る。According to the above structure, the correlation value calculating means calculates the correlation value while sequentially shifting the rear image as a whole with respect to the front image in the adjacent two-dimensional ultrasonic image, thereby obtaining the correlation value function. That is, the correlation value calculation means calculates the correlation value while shifting the relative positions of the front image and the rear image. The determining means determines the amount of deviation of the rear image from the front image from the positional relationship between the two images having the maximum correlation value function, that is, from the position of the rear image having the maximum correlation value function. That is, when the correlation value is obtained by sequentially superimposing the rear image on the front image while shifting the rear image, the position at which the correlation value is maximum seems to indicate a state in which the positional relationship between the two images is optimum. Therefore, the amount of positional deviation is specified from that state. Therefore, the correction means corrects the deviation of the subsequent image based on the deviation amount thus obtained.
【0013】よって、本発明によれば、図7(B)に示
すように手ぶれなどに起因して隣接する2つの超音波画
像間でずれが生じていても、前画像を基準にして後画像
を前画像に揃えることができるので、正確な三次元超音
波画像を構成することができる。Therefore, according to the present invention, even if a shift occurs between two adjacent ultrasonic images due to camera shake or the like as shown in FIG. Can be aligned with the previous image, so that an accurate three-dimensional ultrasonic image can be constructed.
【0014】ずれの補正はx方向及びy方向に対して行
われ、あるいはθ方向に対して行われる。これらのずれ
補正は一方を単独で行ってもよいが、2種類のずれ補正
を組み合わせてもよい。The deviation correction is performed in the x direction and the y direction, or in the θ direction. One of these deviation corrections may be performed alone, or two kinds of deviation corrections may be combined.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1には、本発明に係る超音波画像処理装
置の全体構成が示されている。この図1に示す装置は実
質的に超音波診断装置である。FIG. 1 shows the overall configuration of an ultrasonic image processing apparatus according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is substantially an ultrasonic diagnostic apparatus.
【0017】図1において、超音波探触子であるプロー
ブ10は、この実施例において食道に挿入される体腔内
挿入型超音波探触子である。そのプローブ10は、食道
に挿入される挿入管とその挿入管の先端に設けられた超
音波振動子を含む先端部とで構成され、超音波振動子に
て超音波の送受波が行われる。この実施例において、超
音波振動子としては円環状に配列されたアレイ振動子あ
るいは単一の振動子が用いられ、後者の単一の振動子が
用いられる場合には、先端部内でその振動子が機械的に
回転走査される。いずれにしても、電子走査または機械
走査によってラジアルスキャンが行われている。勿論、
探触子の軸方向と直交する方向に二次元超音波取込み領
域を形成するものであれば、各種の方式を採用でき、プ
ローブ10の引き抜きによって三次元超音波画像を構成
できる。In FIG. 1, a probe 10, which is an ultrasonic probe, is an ultrasonic probe inserted in the body cavity, which is inserted into the esophagus in this embodiment. The probe 10 is composed of an insertion tube to be inserted into the esophagus and a tip portion including an ultrasonic transducer provided at the tip of the insertion tube, and ultrasonic waves are transmitted and received by the ultrasonic transducer. In this embodiment, as the ultrasonic transducer, an array transducer arranged in a ring shape or a single transducer is used, and when the latter single transducer is used, the transducers in the tip portion are used. Are mechanically rotationally scanned. In any case, the radial scan is performed by electronic scanning or mechanical scanning. Of course,
Various methods can be adopted as long as the two-dimensional ultrasonic wave capturing region is formed in the direction orthogonal to the axial direction of the probe, and the three-dimensional ultrasonic image can be formed by pulling out the probe 10.
【0018】なお、この実施例では体腔内挿入型超音波
探触子が用いられているが、体表に当接する超音波探触
子を用いる場合においても本発明は適用可能である。Although the ultrasonic probe of the body cavity insertion type is used in this embodiment, the present invention is also applicable to the case of using the ultrasonic probe which contacts the body surface.
【0019】送受信回路12は、プローブ10に対して
送信信号を供給すると共に、プローブ10から出力され
た受信信号に対して増幅などを行うものである。送受信
回路12から出力された受信信号は、A/D変換器14
によってデジタル信号に変換された後、三次元エコーデ
ータメモリ16に格納される。すなわち、この三次元エ
コーデータメモリ16には、図6及び図7(A)で示し
たように、複数の二次元超音波画像がプローブ10の引
き抜きに伴って格納される。その二次元超音波画像は、
例えば超音波断層画像であり、あるいは超音波ドプラ画
像である。いずれの画像にも本発明を適用できる。従っ
て、三次元エコーデータメモリ16には、生体内の三次
元領域内で取り込まれたエコーデータが格納されること
になり、具体的には、上述したように互いに平行な多数
の超音波画像(超音波画像情報)が格納される。The transmitting / receiving circuit 12 supplies a transmission signal to the probe 10 and amplifies the reception signal output from the probe 10. The received signal output from the transmission / reception circuit 12 is the A / D converter 14
After being converted into a digital signal by, it is stored in the three-dimensional echo data memory 16. That is, as shown in FIGS. 6 and 7A, a plurality of two-dimensional ultrasonic images are stored in the three-dimensional echo data memory 16 as the probe 10 is pulled out. The 2D ultrasound image is
For example, it is an ultrasonic tomographic image or an ultrasonic Doppler image. The present invention can be applied to any image. Therefore, the three-dimensional echo data memory 16 stores the echo data captured in the three-dimensional region in the living body, and specifically, as described above, a large number of ultrasonic images parallel to each other ( Ultrasonic image information) is stored.
【0020】しかしながら、図7(A)に示したよう
に、各超音波画像間においてずれが生じていると、精度
良く三次元超音波画像を構成することができない。そこ
で、本実施例においては、ずれ補正部18が設けられて
いる。However, as shown in FIG. 7A, if there is a deviation between the ultrasonic images, the three-dimensional ultrasonic image cannot be accurately constructed. Therefore, in this embodiment, the deviation correction unit 18 is provided.
【0021】このずれ補正部18は、x−y方向のずれ
補正またはθ方向のずれ補正を行うものであり、その具
体的な処理内容については後に詳述する。ずれ補正部1
8によれば、最終的に図7(B)に示すように各超音波
画像間の位置ずれが補正されてz方向に揃った画像情報
を得ることができる。The deviation correction unit 18 performs deviation correction in the xy direction or deviation correction in the θ direction, and the specific processing contents thereof will be described in detail later. Deviation correction unit 1
According to FIG. 8, finally, as shown in FIG. 7B, the positional deviation between the ultrasonic images is corrected, and the image information aligned in the z direction can be obtained.
【0022】三次元画像形成部20は、以上のようにず
れ補正がなされた各超音波画像を基礎として、公知の手
法により三次元超音波画像を形成するものであり、その
画像情報はD/A変換器22にてアナログ信号に変換さ
れた後、表示器24に表示される。The three-dimensional image forming section 20 forms a three-dimensional ultrasonic image by a known method on the basis of each ultrasonic image whose displacement has been corrected as described above, and its image information is D / After being converted into an analog signal by the A converter 22, it is displayed on the display 24.
【0023】次に、ずれ補正部18の具体的な処理内容
について説明する。Next, the specific processing contents of the deviation correction unit 18 will be described.
【0024】図2及び図3には、ずれ補正の第1実施例
が示されている。この第1実施例は、x方向及びy方向
のずれを補正するものである。この第1実施例のずれ補
正においては、図2(A)に示すように、画像a(前画
像)に対して画像b(後画像)をx方向及びy方向に順
次シフトさせながら相関値を演算し、これにより求めら
れる相関値関数が最大となるシフト位置をずれ量として
特定するものである。後の説明のために、前画像に対す
る後画像のx方向のシフト量をδとし、y方向のシフト
量をεと定義する。FIGS. 2 and 3 show a first embodiment of deviation correction. The first embodiment corrects the deviation in the x direction and the y direction. In the deviation correction of the first embodiment, as shown in FIG. 2 (A), the correlation value is shifted while sequentially shifting the image b (rear image) with respect to the image a (front image) in the x direction and the y direction. The shift position at which the correlation value function obtained by the calculation is maximum is specified as the shift amount. For later description, the shift amount in the x direction of the rear image with respect to the front image is defined as δ, and the shift amount in the y direction is defined as ε.
【0025】図3において、S101では、超音波画像
の通し番号であるzに初期値として0が代入され、また
最終的に相関値の最大を示す係数CMAXに0が代入さ
れる。S102では、ZMAXを超音波画像の枚数とし
て、超音波画像の番号zがZMAX−1より大きいか否
かが判断される。S102の結果がYESの場合、この
ルーチンは終了する。In FIG. 3, in S101, 0 is substituted as an initial value for z, which is the serial number of the ultrasonic image, and finally 0 is substituted for the coefficient CMAX which indicates the maximum correlation value. In S102, ZMAX is set as the number of ultrasonic images, and it is determined whether the number z of the ultrasonic images is larger than ZMAX-1. If the result of S102 is YES, this routine ends.
【0026】S103では、x方向のシフト量であるδ
に初期値として−MASK/2が代入される。そして、
S104では、δがMASK/2より大きい否かが判断
されている。すなわち、このS103及びS104は後
画像のx方向のシフトを−MASK/2から+MASK
/2まで行わせるために設けられている。S105で
は、S103と同様に、εに初期値として−MASK/
2が代入され、S106では、そのεがMASK/2よ
り大きい否かが判断されている。このS105及びS1
06は、後画像のy方向のシフト量が−MASK/2か
ら+MASK/2までであることを意味する。In S103, the shift amount in the x direction, δ
-MASK / 2 is substituted as an initial value into. And
In S104, it is determined whether δ is larger than MASK / 2. That is, in S103 and S104, the shift of the subsequent image in the x direction is changed from -MASK / 2 to + MASK.
It is provided in order to perform up to 1/2. In S105, as in S103, the initial value of ε is -MASK /
2 is substituted, and in S106, it is determined whether or not ε is larger than MASK / 2. This S105 and S1
06 means that the shift amount of the subsequent image in the y direction is from −MASK / 2 to + MASK / 2.
【0027】S107では、前画像zと後画像z+1と
の間で相関値Cが演算される。その演算式は、以下の第
1式の通りである。In S107, the correlation value C is calculated between the front image z and the rear image z + 1. The arithmetic expression is as the following first expression.
【0028】[0028]
【数1】
上記第1式は、前画像に対して後画像を重ね合わせた状
態において、同一の座標となる両画像の画素の値を乗算
し、かつ画像全域にわたってその乗算値を加算したもの
である。勿論、そのような加算は前画像と後画像が重複
している領域において行われる。なお、後画像のシフト
に伴ってそのような重複領域の面積が変動するが、その
変動が相関値関数に現れないように相関値Cは規格化さ
れる。[Equation 1] The first expression is obtained by multiplying the values of pixels of both images having the same coordinates in the state where the rear image is superimposed on the front image and adding the multiplication values over the entire image. Of course, such addition is performed in the area where the previous image and the subsequent image overlap. Note that the area of such an overlapping region varies with the shift of the subsequent image, but the correlation value C is standardized so that the variation does not appear in the correlation value function.
【0029】S108では、S107で求められた相関
値Cが係数CMAXよりも大きいか否かが判断され、Y
ESの場合にはS109が実行される。このS109で
は、S108の条件が満たされた時のδがmxに代入さ
れ、同時にεがmyに代入される。つまり、このmx及
びmyには後画像を順次シフトさせながら逐次的に相関
値を求めていく際において、それまで求められた相関値
のうちで最も大きい相関値を持つδ及びεの値が格納さ
れることになる。換言すれば、S108及びS109
は、相関値Cの最大値及びその時の座標を特定する機能
を有する。In S108, it is judged whether or not the correlation value C obtained in S107 is larger than the coefficient CMAX.
In the case of ES, S109 is executed. In S109, δ when the condition of S108 is satisfied is substituted into mx, and at the same time, ε is substituted into my. In other words, the values of δ and ε having the largest correlation values among the correlation values obtained so far are stored in mx and my when the correlation values are sequentially obtained while sequentially shifting the subsequent image. Will be done. In other words, S108 and S109
Has a function of specifying the maximum value of the correlation value C and the coordinates at that time.
【0030】S109が実行された後、S110が実行
され、εが1つインクリメントされ、再度S107から
の工程が実行される。S106の条件が満たされるとS
111が実行され、δがインクリメントされ、再度S1
06からの各工程が実行される。After S109 is executed, S110 is executed, ε is incremented by 1, and the process from S107 is executed again. When the condition of S106 is satisfied, S
111 is executed, δ is incremented, and S1 is again executed.
Each step from 06 is executed.
【0031】一方、S104の条件が満たされた場合、
すなわちx方向及びy方向の全てにわたって前画像に対
して後画像をシフトさせつつ相関値Cを求める一連の工
程が終了した場合、S112が実行され、後画像である
画像z+1がmx及びmyを利用して位置ずれ補正され
る。具体的には、後画像z+1をx方向にmx画素だけ
シフトさせ、かつ、y方向にmy画素だけシフトさせ
る。これによって、前画像と後画像との間の位置ずれが
解消され、臓器像の連続性を確保できる。On the other hand, when the condition of S104 is satisfied,
That is, when the series of steps of obtaining the correlation value C while shifting the rear image with respect to the front image in all of the x direction and the y direction is completed, S112 is executed, and the image z + 1 which is the rear image uses mx and my. Then, the positional deviation is corrected. Specifically, the subsequent image z + 1 is shifted by mx pixels in the x direction and by my pixels in the y direction. As a result, the positional shift between the front image and the rear image is eliminated, and the continuity of the organ image can be secured.
【0032】図2(B)には、相関値関数が示されてい
る。すなわち、この相関値関数は、δとεの全ての組み
合わせで図3に示したルーチンを実行した後に作成され
るものであり、相関値Cの最大値MAXは上述したよう
にS108によって選別され、その時のシフト量(座標
値)がS109で特定されている。FIG. 2B shows the correlation value function. That is, this correlation value function is created after executing the routine shown in FIG. 3 for all combinations of δ and ε, and the maximum value MAX of the correlation value C is selected by S108 as described above, The shift amount (coordinate value) at that time is specified in S109.
【0033】このように2つの超音波画像z及びz+1
間において以上のずれ補正がなされた後、S113が実
行され、zが1つインクリメントされ、次の隣接する2
つの超音波画像間においてずれ補正が実行される。そし
て、最終的にS102の条件が満たされて、このルーチ
ンの処理が終了する。Thus, two ultrasonic images z and z + 1
After the above-mentioned shift correction is performed between S, S113 is executed, z is incremented by 1, and the next adjacent 2
Misalignment correction is performed between two ultrasonic images. Then, the condition of S102 is finally satisfied, and the processing of this routine ends.
【0034】従って、この第1実施例によれば、図2
(B)に示したようにδとεとをパラメータとする二次
元の相関値関数を得て、その相関値関数に基づいてx方
向及びy方向のずれ量を特定し、さらにそのずれ補正を
行うことができる。従って、呼吸や拍動などによってプ
ローブが生体内や体表において上下運動や左右運動など
をする場合に、この第1実施例は有効である。Therefore, according to this first embodiment, as shown in FIG.
As shown in (B), a two-dimensional correlation value function with δ and ε as parameters is obtained, the deviation amount in the x direction and the y direction is specified based on the correlation value function, and the deviation correction is performed. It can be carried out. Therefore, this first embodiment is effective when the probe moves up and down or left and right in the body or on the body surface due to breathing or pulsation.
【0035】次に、図4及び図5を用いてずれ補正の第
2実施例について説明する。Next, a second embodiment of deviation correction will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
【0036】図4(A)には、この第2実施例の原理が
示されており、この第2実施例では画像a(前画像)に
対して画像b(後画像)を一定の回転角度θで回転させ
ながら相関値Cを求め、これにより得られる相関値関数
から回転ずれ量を特定するものである。FIG. 4A shows the principle of this second embodiment. In this second embodiment, the image b (post image) is rotated with respect to the image a (previous image) at a constant rotation angle. The correlation value C is obtained while rotating by θ, and the rotation deviation amount is specified from the correlation value function obtained thereby.
【0037】図5には、その具体的な工程が示されお
り、S201においては、超音波画像の通し番号を示す
zに0が代入され、同時に係数CMAXに0が代入され
る。S202においては、超音波画像の番号zがZMA
X−1より大きいか否かが判断される。FIG. 5 shows the specific process. In S201, 0 is substituted for z, which indicates the serial number of the ultrasonic image, and 0 is also substituted for the coefficient CMAX. In S202, the ultrasonic image number z is ZMA.
It is determined whether or not it is larger than X-1.
【0038】S203では、回転角度を示すθに−MA
SK/2が初期値として代入され、S204では、その
θがMASK/2よりも大きいか否かが判断される。す
なわち、このS203及びS204は、θの可変範囲が
−MASK/2から+MASK/2までであることを意
味する。S205においては、前画像zと後画像z+1
の間で相関値Cを演算する。その演算式は以下の第2式
に示す通りである。At step S203, -MA is added to θ indicating the rotation angle.
SK / 2 is substituted as the initial value, and in S204, it is determined whether or not θ is larger than MASK / 2. That is, S203 and S204 mean that the variable range of θ is from −MASK / 2 to + MASK / 2. In S205, the front image z and the rear image z + 1
The correlation value C is calculated between. The calculation formula is as shown in the second formula below.
【0039】[0039]
【数2】
上記第2式において、(Xθ,Yθ)は次の第3式で定
義される。[Equation 2] In the above second equation, (Xθ, Yθ) is defined by the following third equation.
【0040】[0040]
【数3】
上記の第2式は、前画像に対して後画像を回転させ、そ
の際において両画像における重複領域内の同一座標の各
画素の値を互いに乗算し、かつその領域内でその乗算値
を加算したものである。第1実施例同様、回転角θに応
じて両画像の重複範囲が変化するため、相関値Cはその
ような重複領域の面積変動に影響されないように規格化
する必要がある。[Equation 3] The second expression above is to rotate the rear image with respect to the front image, and at that time, multiply the values of each pixel at the same coordinates in the overlapping regions in both images by each other, and add the multiplication value in that region. It was done. As in the first embodiment, since the overlapping range of both images changes according to the rotation angle θ, the correlation value C needs to be standardized so as not to be affected by the area variation of such overlapping region.
【0041】S206においては、求められた相関値C
が係数CMAXより大きいか否かが判断され、S206
の結果がYESの場合にはS207が実行されその時の
θがβに代入される。S207が実行された後、S20
8においてθが1つインクリメントされ、再度S205
からの工程が実行され、S204の条件が満たされた場
合、すなわち図4(B)で示すように全てのθについて
相関値Cが求まり、これによって相関値関数の最大値M
AXが求まった場合には、S209において後画像z+
1がβによって補正される。すなわち、後画像をθ方向
に角度βだけ回転させることにより回転ずれが補正され
る。In S206, the calculated correlation value C
Is determined to be greater than the coefficient CMAX, S206
If the result is YES, S207 is executed and θ at that time is substituted into β. After S207 is executed, S20
In step 8, θ is incremented by 1, and again S205
Is executed and the condition of S204 is satisfied, that is, the correlation value C is obtained for all θ as shown in FIG. 4B, and the maximum value M of the correlation value function is obtained.
When AX is obtained, the subsequent image z + is obtained in S209.
1 is corrected by β. That is, the rotation deviation is corrected by rotating the rear image by the angle β in the θ direction.
【0042】そして、S210においてzが1つインク
リメントされ、次の隣接する超音波画像間において画像
ずれが補正された後、最終的にS202の条件が満たさ
れて、このルーチンが終了する。Then, in step S210, z is incremented by 1, and the image shift between the next adjacent ultrasonic images is corrected. Then, the condition of step S202 is finally satisfied, and this routine ends.
【0043】従って、この第2実施例によれば、例えば
体腔内挿入型超音波探触子の挿入管に部分的なねじれが
あり、その探触子の引き抜き時にそのねじれが復元する
ような場合に生ずる画像間の回転ずれを自動的に補正で
きる。Therefore, according to the second embodiment, for example, when the insertion tube of the ultrasonic probe inserted in the body cavity has a partial twist and the twist is restored when the probe is pulled out. It is possible to automatically correct the rotational deviation between the images that occurs at.
【0044】上記の第1実施例において、移動の上限を
定める係数MASKとしては例えば40(40画素)が
設定され、上記の第2実施例において回転の条件値を定
めるMASKとしては例えば20度が設定される。In the first embodiment described above, for example, 40 (40 pixels) is set as the coefficient MASK that determines the upper limit of movement, and 20 degrees is set as the MASK that determines the rotation condition value in the second embodiment. Is set.
【0045】上述した第1実施例及び第2実施例はそれ
ぞれ別個に動作させてもよいが、それらの実施例を組み
合わせて装置を構成してもよい。その場合には、第1実
施例を行って上下左右方向の位置ずれを補正した後、回
転ずれの補正を行うのが望ましい。The above-described first and second embodiments may be operated separately, but the devices may be configured by combining those embodiments. In that case, it is desirable to correct the rotational deviation after correcting the positional deviation in the vertical and horizontal directions by performing the first embodiment.
【0046】本発明は、特に人為的に超音波探触子を移
動させて三次元エコーデータを取り込む場合に有効であ
り、多少ラフな移動を行っても、得られる三次元超音波
画像について均一な精度を維持できるという利点があ
る。The present invention is particularly effective when the ultrasonic probe is artificially moved to acquire the three-dimensional echo data, and even if the ultrasonic probe is moved a little rough, the obtained three-dimensional ultrasonic image is uniform. Has the advantage of maintaining high precision.
【0047】なお、位置ずれが大きい場合には、もはや
補正が不能あるいは不十分となることが考えられるの
で、その場合には相関値の最大値が一定のしきい値以下
であることを判断して例えば操作者に警告が表示される
ように構成する。If the positional deviation is large, the correction may be impossible or insufficient. In that case, it is determined that the maximum correlation value is below a certain threshold value. For example, a warning is displayed to the operator.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波画像間の位置ずれを補正して正確な三次元超音波
画像を構成できる。従って、手振れや呼吸あるいは拍動
などによって超音波画像間で相互の位置がずれた場合に
おいても自動的にそれを補正して適正な超音波画像を構
成できる。As described above, according to the present invention,
An accurate three-dimensional ultrasonic image can be constructed by correcting the positional deviation between ultrasonic images. Therefore, even when the mutual positions of the ultrasonic images are displaced due to camera shake, breathing, pulsation, etc., it is possible to automatically correct them and construct an appropriate ultrasonic image.
【図1】 本発明に係る超音波画像処理装置の全体構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic image processing apparatus according to the present invention.
【図2】 本発明の第1実施例の原理を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第1実施例の具体的な工程を示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing specific steps of the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第2実施例の原理を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of the second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の第2実施例の具体的な工程を示すフ
ローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing specific steps of the second embodiment of the present invention.
【図6】 複数の二次元断層画像の取込みを示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing capturing of a plurality of two-dimensional tomographic images.
【図7】 ずれ補正前の各超音波画像の並びとずれ補正
後の各超音波画像の並びを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a sequence of ultrasonic images before displacement correction and a sequence of ultrasonic images after displacement correction.
10 プローブ、12 送受信回路、16 三次元エコ
ーデータメモリ、18ずれ補正部、20 三次元画像形
成部。10 probes, 12 transmission / reception circuits, 16 three-dimensional echo data memory, 18 shift correction section, 20 three-dimensional image forming section.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−260235(JP,A) 特開 昭63−49885(JP,A) 特開 平2−100583(JP,A) 特開 平5−168626(JP,A) 特開 平7−65146(JP,A) 特開 平7−213521(JP,A) 特開 平7−222744(JP,A) WILLIAM K.PRATT,C orrelation Techniq ues of Image Regis tration,IEEE TRANS ACTIONS ON AEROSPA CE AND ELECTRONIC SYSTEMS,1974年 5月,Vo l.10,no.3,pp.353−358 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 Continuation of the front page (56) Reference JP 61-260235 (JP, A) JP 63-49885 (JP, A) JP 2-100583 (JP, A) JP 5-168626 (JP , A) JP 7-65146 (JP, A) JP 7-213521 (JP, A) JP 7-222744 (JP, A) WILLIAM K. PRATT, Correlation Techniques of Image Registration, IEEE TRANS ACTIONS ON AEROSPA CE AND ELECTRONIC SYSTEMS, May 1974, Vol. 10, no. 3, pp. 353-358 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 8/00
Claims (4)
音波探触子をz方向に走査することによって取り込まれ
た複数の二次元超音波画像に基づいて三次元超音波画像
を形成する超音波画像処理装置において、 隣接する二次元超音波画像における前画像に対し後画像
を全体として順次シフトさせながら相関値を演算し、相
関値関数を求める相関値演算手段と、 前記相関値関数が最大となる後画像の位置から、前記前
画像に対する前記後画像のずれ量を判定する判定手段
と、 前記ずれ量に基づいて前記後画像のずれを補正する補正
手段と、 を含むことを超音波画像処理装置。1. A three-dimensional ultrasonic image is formed based on a plurality of two-dimensional ultrasonic images captured by scanning an ultrasonic probe that scans an ultrasonic beam in an xy plane in the z direction. In the ultrasonic image processing apparatus, the correlation value calculating means for calculating the correlation value while sequentially shifting the rear image as a whole with respect to the front image in the adjacent two-dimensional ultrasonic image, and the correlation value function, And a correction unit that corrects the deviation of the posterior image based on the deviation amount from the position of the posterior image that maximizes the deviation of the posterior image with respect to the preceding image. Sound wave image processing device.
及びy方向にシフトさせ、 前記判定手段は、前記後画像のずれ量をx方向及びy方
向について判定し、 前記補正手段は、前記後画像のx方向及びy方向のずれ
を補正することを特徴とする超音波画像処理装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the correlation value calculation means shifts the rear image in the x direction and the y direction as a whole, and the determination means determines a shift amount of the rear image in the x direction and the y direction. An ultrasonic image processing apparatus, characterized in that the y-direction is determined, and the correction means corrects a shift of the post-image in the x-direction and the y-direction.
に回転変化させ、 前記判定手段は、前記後画像のθ方向のずれ量を判定
し、 前記補正手段は、前記後画像のθ方向のずれを補正する
ことを特徴とする超音波画像処理装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the correlation value calculation means rotates and changes the rear image as a whole in the θ direction, and the determination means determines a deviation amount of the rear image in the θ direction. The ultrasonic image processing apparatus, wherein the correction means corrects the deviation of the post-image in the θ direction.
プラ画像であることを特徴とする超音波画像処理装置。4. The ultrasonic image processing apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional ultrasonic image is an ultrasonic tomographic image or an ultrasonic Doppler image.
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