JP3752921B2 - 超音波像の立体パノラマ画像合成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波像の立体パノラマ画像合成装置に関わり、特に手動のプローブ操作によって撮影された断層画像列から、実時間で3次元の立体パノラマ画像表示が可能な超音波像の立体パノラマ画像合成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、超音波を使った診断の普及が進んでいる。超音波診断装置は、プローブを体表に当て、2〜10メガヘルツの超音波を体内に送り、臓器の表面などで反射された超音波を受信することで、リアルタイムに患者の体内の臓器などの断層画像を表示する装置である。超音波を使った診断は外科手術やX線による診断にくらべ患者に苦痛や悪影響を及ぼさず安全である。このことは特に妊婦や幼児の診断において重要とされている。
【0003】
超音波診断装置の代表的な計測アプリケーションに、胎児発育計測や循環器計測がある。これらの計測部位はプローブで一度に断層画像表示できる範囲を超えているため、プローブを人体に沿ってスキャンさせながら断層画像を立体的でかつパノラマ的に表示させる機能が必要となる。1回の取り込みでは極めて狭い範囲の2次元断面画像しか得られないが、プローブをポジションセンサを有する機械的スキャナに取り付け、人体を横切るようにスキャナを移動させつつ断面画像を記憶すれば、人体の上を動き終わった時に全ての記憶された断面画像から、全体の立体パノラマ画像を生成して表示できる。
【0004】
ところで、超音波は皮膚に塗られたゼリー状の物質の層を介して身体の中に伝達され、その反射波を受信するプローブは人体の皮膚と直接接触するように保持されなければならない。そのため、機械的スキャナに取り付けたプローブを、ふくらはぎ部、甲状腺部など、表面に凹凸がある人体の曲面部に沿って正確にスキャンさせるには高度な操作技術が必要である。
【0005】
望ましいのは、手動でプローブを人体の表面に沿ってスキャンさせつつ、リアルタイムで断面画像を立体的に表示できる装置の実現である。ポジションセンサやローテーションセンサを取り付けることなく画像を合成するためには、画像から動き量や回転量を検出する必要がある。しかしながら、立体像を得るために、プローブを断層に直交する方向にずらしながら撮像した断層画像列には、プローブの動き量や回転量に関する情報が含まれておらず、画像間の相関演算等によって、上記情報を検出することは、現状では困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の超音波診断装置は、立体パノラマ画像を表示させようとすると、ポジションセンサを有する機械的スキャナを必要とし、装置コストと操作性の点で問題があった。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、超音波像の立体パノラマ画像をリアルタイムで生成できる、低コストかつ操作性の優れた超音波像の立体パノラマ画像合成装置の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、直交する2方向からの超音波データを取得するプローブと上記プローブから取得した超音波データを画像に変換する超音波・画像化手段と、上記超音波・画像化手段で得られた画像を動画として表示する動画表示手段と、プローブの移動操作によって生成された特定の方向の画像間の移動量と回転量を検出する合成パラメータ検出手段と、上記合成パラメータ検出手段により検出した移動量と回転量に応じて、もう一方向の画像を3次元空間上に配置し、立体パノラマ画像として合成し、表示する立体パノラマ画像合成手段とを具備する。なお、プローブの超音波受信部の形状はL字型またはT字型のように、直角成分を含む形状とする。
【0009】
上記合成パラメータ検出手段は、連続する画像間の投影分布を記憶する投影分布記憶手段と、連続する画像間のそれぞれの投影分布について、投影分布間の相関によって移動量を求める投影分布相関手段とを具備し、上記投影分布間の移動量を、プローブの移動操作による画像の移動量とする。そして、投影分布記憶手段に記憶する投影分布は画像を構成する画素の値を垂直方向に積分した結果を積分した個数で正規化しておく。さらに、投影分布の作成において、画素が特定の範囲の値のとき、有効画素とし、有効画素のみを投影分布の計算対象とする。
【0010】
さらにまた、上記合成パラメータ検出手段は、複数の画像処理領域を設定し、連続する画像間において、投影分布を上記複数の画像処理領域分だけ記憶する投影分布記憶手段と、連続する画像間のそれぞれ対応する画像処理領域の投影分布について、投影分布間の相関によって、それぞれ移動量を求める投影分布相関手段とを具備し、上記複数の移動量の差から、プローブの移動操作による画像の回転量を推定する。そして、投影分布記憶手段に記憶する投影分布は画像を構成する画素の値を垂直方向に積分した結果を積分した個数で正規化しておく。さらに、投影分布の作成において、画素が特定の範囲の値のとき、有効画素とし、有効画素のみを投影分布の計算対象とする。また、回転量の推定には最も距離の離れた画像処理領域の組から得た移動量を利用する。
【0011】
また、本発明の別の手段では、直交する2方向からの超音波データを取得するプローブと上記プローブから取得した超音波データを画像に変換する超音波・画像化手段と、上記超音波・画像化手段で得られた画像を動画として表示する動画表示手段と、
プローブの移動操作によって生成された特定の方向の画像間の移動量と回転量を検出する合成パラメータ検出手段と、上記合成パラメータ検出手段により検出した移動量と回転量に応じて、上記方向の画像を2次元平面上に配置し、パノラマ画像として合成し、表示するパノラマ画像合成手段と、上記合成パラメータ検出手段により検出した移動量と回転量に応じて、もう一方向の画像を3次元空間上に配置し、立体パノラマ画像として合成し、表示する立体パノラマ画像合成手段とを具備する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を実現するための超音波像の立体パノラマ画像合成装置のシステム構成図の一例である。基本的には、現在汎用的に用いられているデジタルコンピュータのシステム構成と同じであり、それに加わる形で、所定周波数の超音波を発生させる超音波発振部100や超音波エコーを受信して画像に変換する超音波・画像化部120などが備わる。
【0013】
まず110は、所定周波数の超音波210−1を発生させる超音波発振部である。人間の耳には聞こえない2〜10メガヘルツの超音波を発生させる。どのような周波数を発生するかはCPU130からの指示に従う。120はプローブ200で受信した超音波エコー信号210−2を、デジタル画像に変換する超音波・画像化部である。
【0014】
変換されたデジタル画像はメモリ140に取り込むと同時にビデオメモリ155に取り込まれる。ビデオメモリ155はディスプレイ150に表示される画像をデジタルデータとして格納する。156は、一般にRAMDACとも呼ばれている種類のD/Aコンバータであり、ビデオメモリ155に書かれたデータを走査線スピードに合わせて逐次読みとり、ディスプレイ150に描画する。したがって、ビデオメモリ155のデータを更新すると、その更新内容がディスプレイ150の表示内容に直ちに反映される。
【0015】
ディスプレイ150は、画像を表示するためのデバイスであり、例えば、小型のCRTやプラズマディスプレイであってもよいし、液晶タイプの表示デバイスであっても構わない。こうした画像の取り込みを、秒30回程度の頻度で繰り返すことで、ディスプレイ上で連続的な動画の表示が行える。
【0016】
補助記憶装置110は、ハードディスク等の大容量記録装置であり、デジタルデータを半永久的に記録するための装置である。これは、PCMCIA方式のハードディスクカードのように記憶装置ごと本体から着脱できたり、あるいは、光磁気ディスク等のように、記録媒体のみを着脱できるタイプの記録装置であっても構わない。
【0017】
CPU130は、診断のための制御をはじめ、本発明で説明する機能を実現するためのソフトウエアプログラムを実行する。プログラム140−1は、メモリ140に常駐し、プログラムの実行に必要となるデータ140−2もメモリ140に必要に応じて格納される。プリンタ180は処理した画像を印刷する。キーボード160、ポインティングデバイス170は情報入力デバイスである。入力情報は、CPU130に伝えられ、適宜処理される。132は、以上述べた各デバイス間を相互につなぐデータバスである。
【0018】
以上の超音波像の立体パノラマ画像合成装置のシステム構成において、本実施例では、取り込んだ画像系列をプローブのスキャン操作に応じて画像を合成する。まずメモリ140内に格納された制御プログラムによって、診断中に取り込まれた画像をメモリに取り込みながら画像を3次元空間で合成し、逐次ビデオメモリ155に転送し、ディスプレイ150に立体パノラマ画像151を表示する。さらに診断が終了すると、立体パノラマ画像を補助記憶装置190に、画像データ構造体190−1として格納する。190−1−1は、画像のヘッダー情報であり、画像の種別、画像のサイズ、診断日時、診断部位等の情報が含まれる。190−1−2は画像データであり、非圧縮または圧縮されて格納される。
【0019】
図2は、本発明の装置の人体への適用例である。L字型のプローブ200は、X−Z軸の断面画像とY−Z軸の断面画像を同時に取得することができる。体表300に沿って、プローブをX軸方向に手動でスキャンして得た、X−Z軸の断面画像は時間的に隣接する画像同士は大部分が一致しているという特徴がある。ただし、図5に示すように、スキャン方向の移動距離に対応して画像間で位置がずれる。また、体表300の曲率に応じて画像間に回転ずれが生じる。そこで本発明の超音波像の立体パノラマ画像合成装置100では画像間の移動量および回転量を画像処理により計算し、合成パラメータを得る。この合成パラメータを用いて、Y−Z軸の断面画像を3次元空間上に配置し、立体パノラマ画像として合成し、画像をディスプレイ150に逐次表示するようにする。これによりポジションセンサを使用することもなく、操作が容易な合成装置が提供できる。従来のプローブは一度には一方向の断面画像しか得られなかったが、本発明のL字型プローブでは、直交する2断面の画像が同時に得られるため、一方の断面画像を合成パラメータ検出目的に補助的に活用できるという効果がある。
【0020】
図14は本発明のプローブの別の一実施例であり、T字型プローブとなっている点が特徴である。本実施例のプローブは、体表に接する面が対称形であるので、体表に密着させたときに走査しやすく、かつ2方向からの超音波像を正確に受信しやすくなるという効果がある。
【0021】
図3は本発明のディスプレイに表示される表示画面の一実施例である。表示画面は動画表示ウィンドウ301、操作指示ウィンドウ330から構成される。
【0022】
動画表示ウィンドウ301は診断中の断層画像をリアルタイムで表示するウィンドウである。秒30回の頻度で画像を表示することで身体の内部の状態が動画として観察できる。302は本発明で得られるX−Z軸の断面画像表示領域であり、303はY−Z軸の断面画像表示領域である。また312は移動量検出のための処理領域である。
【0023】
操作指示ウィンドウ330は診断に必要な操作を指示するウィンドウであって、例えば立体パノラマボタン331、リセットボタン334、保存ボタン336、印刷ボタン337から構成される。これらのボタンの選択は、ポインタ339をポインティングデバイス170で操作し、所望のボタン上でポインティングデバイス170をクリックすることで達成できる。またディスプレイ上150上にタッチパネルを装着して、直接、指で所望のボタンを押すようにすることもできる。
【0024】
まず、超音波による診断は立体パノラマボタン331を押すことで開始する。立体パノラマボタン331を押すと、図4の表示画面に変わる。パノラマ画像表示ウィンドウ310、立体パノラマ画像表示ウィンドウ320が現われ、最初に表示画面がクリアされる。この状態から、体表をプローブでスキャンするとパノラマ画像311、立体パノラマ画像321が逐次合成、表示される。図4は最終的に得られた立体パノラマ画像の例である。なお、立体パノラマ画像作成中にリセットボタン334を押すと、診断の最初の状態となり、立体パノラマ画像はクリアされる。さらに、結果の保存や印刷も簡単に行える。保存ボタン336を押すと、パノラマ画像と立体パノラマ画像が補助記憶装置190に保存される。また、印刷ボタン337を押すことで、パノラマ画像と立体パノラマ画像をプリンタ180で印刷することができる。
【0025】
図5はL字型プローブを体表上でX軸方向にスキャンさせて取得した画像間の幾何学的関係を示す。300は体表、505は時刻tのとき取得したX−Z軸の断層画像It、506は時刻t+1の時取得したX−Z軸の断層画像It+1である。また、507は時刻tのとき取得したY−Z軸の断層画像Jt、508は時刻t+1のとき取得したY−Z軸の断層画像Jt+1である。
【0026】
体表300が曲面であるので、画像Itと画像It+1は、図のような移動と回転の幾何学的関係が生じる、すなわち、画像Itの中心Oを原点とし、画像Itの横軸をX軸、それに直交する軸をY軸とした座標系としたとき、画像It+1はX軸に沿ってdx移動し、原点Oの回りでdΘ回転する。このdxとdΘがわかると、以下の数1に示す式で画像間の幾何学的関係を記述できる。
【0027】
【数1】
p’=Ap + B ……(1)
なお数1において、Aは回転行列、Bはシフト量、pは画像Itの座標、p’は画像It+1の座標である。そして、この幾何学的関係がわかるので、画像Jtを3次元空間上に正確に配置することができる。
【0028】
図6は本発明の移動量検出の原理を示す。移動量の検出は画像Itおよび画像It+1の垂直方向への投影分布を求めた後、投影分布間の相関計算を行い、水平方向に位置をずらしながら相関値が最小となる位置を移動量dxとする。なお、投影分布は画像処理領域312の中だけで計算する。
【0029】
相関値は図6に示す式のように、投影分布間の各要素の値の差分絶対値の総和である。本発明では画像の移動量計算に投影分布というグローバルな特徴量を用いているため、安定に動き量が求められるとともに、演算量が極めて少ないので、通常のCPU能力でリアルタイムに移動量検出ができるという効果がある。
【0030】
図7は本発明の回転量検出の原理を示す。移動量検出のときは、画像処理領域は1つ設定するだけで十分であったが、回転量の検出の場合は1つでは不十分であり、2つ以上設定する必要がある。図7では6つの画像処理領域700を垂直方向に整列して設定した例を示す。ここで下側から画像処理領域に1から6のID番号(図示略)を付けておく。このような画像処理領域に対して、各領域毎に投影分布を求めて各移動量dxiを計算する。画像間で回転があると、原理的にはID番号順に各移動量は単調増加または単調減少する。
【0031】
そこで、最も離れた領域間の移動量の差から、図7に示す式で回転量dΘを計算する。ここでの移動量検出に使用する画像処理領域は局所的に設定するので、移動量検出の信頼性は図6で示した移動量検出に比べて劣る。たとえばプローブをスキャンしているときに、骨などに遭遇すると超音波ビームが体内をそれ以上通過しないため、それ以降の場所からはエコーが戻らない。そのため、得られた断層画像は骨以降の場所では暗くなる。暗くなる部分が各画像処理領域を大きく覆うと移動量は正しく求められなくなる。
【0032】
そこで、本発明ではまず、各領域毎に画素の評価を行い、暗い画素が多い場合は、移動量検出は行わないようにする。そして検出した移動量の信頼性を判定するために、ID番号順に各移動量の単調増加性また単調減少性をチェックして単調性が確認された場合のみ回転量の計算を行う。その際、回転量の計算には、移動量が求まっている最も距離の離れた画像処理領域間での移動量の差分値を用いるようにする。本発明では画像の回転量計算に多数の画像処理領域を設定し、部分的に移動量が検出できない状況が発生しても、残りの画像処理領域から得られた移動量から回転量が計算されるため、信頼性が高くなる。本実施例では6つの画像処理領域を設定しているが、たとえば6つのうち4つ検出ができなくても残りの2つから回転量が検出できるため、検出率は高くなる。また演算量は極めて少ないので、通常のCPU能力でリアルタイムに回転量検出ができるという効果がある。
【0033】
図8は超音波による断層画像の構造の一例を示す。断層画像505は上部が体表側である。色彩部801は、カラードプラー法によって、血管部で血流が計測された部分であって、特別に色付けされる。灰色部802は超音波のエコーが戻ってきた部分である。暗部803は超音波のエコーが戻らなかった部分であって、超音波を照射したときに、途中で骨や空洞があった場合に暗部が発生する。本発明では、移動量や回転量を検出する際、灰色部802のみを有効画素と見なして処理を行うことで、検出精度の劣化を防止する。
【0034】
図9は本発明の立体パノラマ画像合成装置の制御プログラム140−1の一実施例であり、特に、診断中のパノラマ画像生成処理を中心にフローチャートで示す。なお、制御プログラム140−1は図10と図11に示す制御データ140−2を参照して、実行される。
【0035】
図9において、ステップ900は初期化処理であり、ディスプレイ上に立体パノラマ画像合成装置の初期画面表示を行う。そしてステップ905で、変数statusを0にリセットする。立体パノラマ画像合成装置の電源が入っている間(ステップ910)、以下の立体パノラマ画像生成処理を行う。
【0036】
まず、ステップ915で超音波画像の取り込みを行い、配列Input_Image_Buf140−2−1に格納する。次にステップ920で取り込んだ超音波画像を動画表示ウィンドウ301に表示する。ステップ925では立体パノラマボタン331が押されたどうかをチェックし、以下のステップ930の判定処理を行う。
【0037】
もしstatusが0で立体パノラマボタンが押された場合は、立体パノラマ画像生成の開始処理931を実行する。ここでは、パノラマ画像表示ウィンドウ310および立体パノラマ画像表示ウィンドウ320に表示されていた以前の画像を消去し、新しいパノラマ画像および立体パノラマ画像表示に備える。なお、この処理の詳細は後で図12を参照して説明する。次にステップ932で変数statusに1をセットし、立体パノラマ画像生成中の状態とする。
【0038】
もし変数statusが1で立体パノラマボタンが押された場合は、ステップ932を実行し、変数statusに0をセットし、立体パノラマ画像生成の終了状態とする。
【0039】
次にステップ940の判定処理で、リセットボタン334が押されたかどうかを判定し、押された場合はステップ941で既に説明した立体パノラマ画像生成の開始処理を実行し、次にステップ942で変数statusに1をセットし、パノラマ画像生成中の状態とする。
【0040】
そして、ステップ950で状態が立体パノラマ画像生成中であるかどうかを判定する。もし変数status=1であれば立体パノラマ画像生成中であるので、ステップ951で立体パノラマ画像生成処理を行い、結果をPanoramic_Image_Buf140−2−2およびCubic_Image_Buf140−2−12に格納する。なお、この処理の詳細は図13を用いて後述する。そしてPanoramic_Image_Buf140−2−2およびCubic_Image_Buf140−2−12内に格納されている各画像をパノラマ画像表示ウィンドウ310および立体パノラマ画像表示ウィンドウ320へ表示する。
【0041】
次に、ステップ960で保存ボタン336が押されたかどうかを判定し、押された場合はステップ961を実行する。ステップ961は立体パノラマ画像保存処理であり、Panoramic_Image_Buf140−2−2およびCubic_Image_Buf140−2−12に格納された現在までに生成されているパノラマ画像および立体パノラマ画像を補助記憶装置190に保存する。
【0042】
次に、ステップ970で印刷ボタン337が押されたかどうかを判定し、押された場合はステップ971を実行する。ステップ971はパノラマ画像印刷処理であり、Panoramic_Image_Buf140−2−2およびCubic_Image_Buf140−2−12に格納された現在までに生成されている各画像をプリンタ180に出力する。
【0043】
以上のステップ915からステップ970の処理を繰り返すことで、超音波画像の立体パノラマ画像が合成できる。
【0044】
図12は立体パノラマ画像生成の開始処理931の詳細を示す。まず、ステップ1000で立体パノラマ画像生成に寄与した画像の総数をカウントする変数kを0にリセットする。次にステップ1010で立体パノラマ画像生成に使用する移動および回転パラメータを格納する配列Total_dx140−2−9とTotal_dΘ140−2−10(図11)の先頭の要素を0にリセットする。そして、ステップ1020で立体パノラマ画像表示ウィンドウ320に表示中の立体パノラマ画像321を消去する。
【0045】
その後、ステップ1030で入力した画像の部分領域302の画像を、パノラマ画像を格納する配列Panoramic_Image_Buf140−2−2(図10)に書き込む。この最初の画像がパノラマ作成の基準の画像となり、以降の画像の移動パラメータや回転パラメータはこの画像との相対的な差である。そして、ステップ1040でパノラマ画像表示ウィンドウ310にPanoramic_Image_Bufの内容を表示する。
【0046】
次に、ステップ1050で入力した画像の部分領域303の画像を、立体パノラマ画像を格納する配列Cubic_Image_Buf140−2−12(図11)に書き込む。そして、ステップ1060で立体パノラマ画像表示ウィンドウ320にCubic_Image_Bufの内容を表示する。
【0047】
図13は本発明の立体パノラマ画像生成処理951の詳細を示す。
【0048】
ステップ1100から1120までは、連続する画像間の移動量dxを求めるための処理である。
【0049】
まずステップ1100でInput_Image_Buf140−2−1に格納された部分領域302の断面画像内の指定領域312の垂直方向の投影分布を計算し、配列X_Proj_Current140−2−3へ格納する。ここで、Input_Image_Bufには2方向の断面画像が1枚のフレームとして格納されている。
【0050】
次にステップ1105でkが0よりも大きいかどうかを判定し、大きい場合はステップ1110、1120を実行する。ステップ1110では、現在入力した画像の投影分布X_Proj_Current140−2−3と一つ前に入力した画像の投影分布X_Proj_Last140−2−4との間で位置dxをずらしながらマッチングを行う(図10)。そしてステップ1120で最もマッチングのとれた位置dxを2つの時間的に連続する画像間の移動量とする。なお、このマッチングは具体的には図6に示した式で計算する。
【0051】
ステップ1130から1165までは連続する画像間の回転量dΘを求めるための処理である。
【0052】
まずステップ1130でInput_Image_Buf140−2−1内の領域312に格納された画像の複数の指定領域700(図7)内の有効画素数すなわち超音波エコーが存在する灰色部802(図8)の画素を、それぞれの領域で列毎にカウントし、配列Rotate_Count_Current140−2−6に書き込む。そしてステップ1140で上記複数の指定領域700内の有効画素を対象とした垂直方向の投影分布を計算し、配列Rotate_Proj_Current140−2−5に書き込む。なお、通常投影分布の値は各列毎に足し込むことで計算できるが、ここではさらに、各列の有効画素数で正規化した値を配列に格納する。
【0053】
次にステップ1160でkが0よりも大きいかどうかを判定し、大きい場合はステップ1161から1168を実行する。
【0054】
ステップ1161から1164では6つの領域について、連続する画像間の局所的な移動量を計算する。まずステップ1162で領域iの有効画素数の割合が一定の値たとえば0.5以上かどうか判定する。一定値以上であれば、ステップ1163、1164を実行する。ステップ1163では、現在入力した画像の投影分布Rotate_Proj_Current140−2−5と一つ前に入力した画像の投影分布Rotate_Proj_Last140−2−7との間で位置dxiをずらしながらマッチングを行う。そしてステップ1164で最もマッチングのとれた位置dxiを2つの時間的に連続する画像間の領域iの移動量とする。
【0055】
次に、ステップ1165で移動量が計算できた領域のうち最も距離が離れた領域間の移動量から図7に示す式により回転量dΘを計算する。
【0056】
以上の処理で隣接する画像間の移動量dxと回転量dΘが求められた。次にステップ1166で基準の画像と現在の画像との移動量および回転量を計算する。これは、常に前の画像までの計算結果に今回算出した移動量および回転量を加算することで容易に計算できる。そしてステップ1167では、入力画像の部分領域302の画像を、回転量と移動量に基づいて2次元座標変換を行い、配列Panoramic_Image_Buf140−2−2に画像を書き込む。これによって移動と回転を伴う断面画像列からパノラマ画像が生成可能になる。
【0057】
次にステップ1168では、入力画像の部分領域303の画像を、回転量と移動量に基づいて3次元の座標変換を行い、配列Cubic_Image_Buf140−2−12に画像を書き込む(図11)。これによって移動と回転を伴う断面画像列から立体パノラマ画像が生成可能になる。なお、この状態では、配列Cubic_Image_Bufの立体パノラマ画像には画素値のない隙間も生じるので、隙間は周りの画素との間で線形補間することで補うようにする。
【0058】
最後にステップ1170で次の立体パノラマ画像生成のための準備を行う。配列X_Proj_Currentの内容をX_Proj_Lastへ転送し、配列Rotate_Proj_Currentの内容をRotate_Proj_Lastへ転送し、配列Rotate_Count_Currentの内容をRotate_Count_Lastへ転送する。そして立体パノラマ画像生成に使われた画像の総数を計数する変数kを1だけ加算する。
【0059】
以上述べたように、本発明の立体パノラマ画像合成装置はプローブから直交する断面画像が同時に得られるようにすることで、一方の断面画像列からプローブの移動量と回転量の計算が可能になった。その結果、上記合成パラメータを用いて、もう一方の断面画像列を3次元空間に配置して表示することが可能になり、従来、必要とされていたポジションセンサが不要になり、装置が安価になる効果が得られた。
【0060】
図15は、本発明の別の形態の超音波像の立体パノラマ画像合成装置のシステム構成図の一例である。基本的には図1の構成にある超音波像を生成する手段を持たず、外部からの映像信号1000を取り込んで、それをA/D変換する手段1010を有する。他の手段は図1と同じであるので説明は省く。この装置構成によれば、従来の超音波診断装置にL字型のプローブを取り付けて体表を走査し、その時の超音波診断装置のディスプレイ上に表示されている映像信号を本装置に入力するだけで、超音波像の立体パノラマ画像が合成可能になる。この実施例では超音波像を生成する手段が不要になり、従来より超音波診断装置を保有しているユーザにとっては、安価な立体パノラマ画像合成装置が得られる。
【0061】
【発明の効果】
本発明によれば、立体パノラマ画像合成用の断層画像の他に、合成パラメータ検出用の断層画像が同時に入力できるため、手動のプローブ操作から得た断層画像列から、ポジションセンサを使わず正確にリアルタイムで立体パノラマ画像の合成が可能になった。その結果、安価で操作性の高い装置が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の立体パノラマ画像合成装置の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の人体への適用例を示す斜視図。
【図3】本発明の実施例において表示される画面の一例を示す説明図。
【図4】合成過程における立体パノラマ表示画面の説明図。
【図5】L字型プローブを操作したときの画像間の幾何学的関係の説明図。
【図6】本発明の実施例における移動量検出の原理説明図。
【図7】本発明の実施例における回転量検出の原理説明図。
【図8】超音波画像の構造を表す説明図。
【図9】本発明の立体パノラマ画像合成装置の制御プログラムのフローチャート。
【図10】本発明の制御プログラムが参照する制御データの構造の説明図。
【図11】本発明の制御プログラムが参照する制御データの構造の説明図。
【図12】本発明の立体パノラマ画像生成の開始処理の詳細を示すフローチャート。
【図13】本発明の立体パノラマ画像生成処理の詳細を示すフローチャート。
【図14】本発明の一実施例のT時型プローブの斜視図。
【図15】本発明の別の形態の画像合成装置のシステム構成図を示すブロック図。
【符号の説明】
100…立体パノラマ画像合成装置、110…超音波発振部、120…超音波・画像化部、130…CPU、140…メモリ、132…データバス、150…ディスプレイ、155……ビデオメモリ、156…D/Aコンバータ、160…キーボード、170…ポインティングデバイス、180…プリンタ、190…補助記憶装置、200…プローブ。
Claims (9)
- 直交する2方向からの超音波データを取得するプローブと、
上記プローブから取得した超音波データを画像に変換する超音波画像化手段と、
上記プローブの移動操作によって生成された特定の方向の上記画像間の第1の移動量と回転量を検出する合成パラメータ検出手段と、
上記合成パラメータ検出手段により検出した上記第1の移動量と回転量に応じて、もう一方向の画像を3次元空間上に配置し、立体パノラマ画像を合成する立体パノラマ画像合成手段とを具備する超音波像の立体パノラマ画像合成装置であって、
上記合成パラメータ検出手段は、
連続する画像間において特定領域の投影分布の上記第1の移動量を検出し、
上記特定領域を分割した複数の画像処理領域の投影分布ごとに第2の移動量を求め、複数の上記第2の移動量から、上記プローブの移動操作による画像の上記回転量の推定を行うことを特徴とする超音波像の立体パノラマ画像合成装置。 - 上記複数の第2の移動量が上記複数の画像処理領の位置関係に基づき単調性を有するとき、上記回転量の推定を行うことを特徴とする請求項1に記載の超音波像の立体パノラマ画像合成装置。
- 上記回転量の推定を行うとき、最も距離の離れた2つの上記画像処理領域から得た第2の移動量の差を用いることを特徴とする請求項1又は2の何れかに記載の立体パノラマ画像合成装置。
- さらに上記画像を動画として表示する動画表示手段を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の立体パノラマ画像合成装置。
- 請求項1乃至4の何れかに記載のプローブの超音波受信部の形状はL字型であることを特徴とする超音波像の立体パノラマ画像合成装置。
- 請求項1乃至4の何れかに記載のプローブの超音波受信部の形状はT字型であることを特徴とする超音波像の立体パノラマ画像合成装置。
- 上記特定領域及び複数の画像処理領域の投影分布を記憶する投影分布記憶手段を更に有し、
該投影分布記憶手段に記憶する投影分布は画像を構成する画素の値を積分した結果を積分した個数で正規化しておくことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の超音波像の立体パノラマ画像合成装置。 - 請求項1乃至7の何れかに記載の投影分布の作成において、画素が特定の範囲の値のときを有効画素とし、該有効画素を投影分布の計算対象とすることを特徴とする超音波像の立体パノラマ画像合成装置。
- 請求項1乃至8の何れかに記載の動画表示手段上には、立体パノラマ画像作成に利用する画像処理領域を、図形として表示できるようにしたことを特徴とする超音波像の立体パノラマ画像合成装置。
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