JP4657049B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部から映像信号を入力してモニタなど表示装置に出力する超音波診断装置に関する。

従来、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）に記録されたインタレース映像信号を超音波診断装置で再生するときなどには、ビデオ信号をＲＧＢ信号にデコードし、ディジタイズすることにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各８ビット、計２４ビットの映像信号に変換される。その際、デコードする前処理として一般的な輪郭強調回路で輪郭を補正していた。

この輪郭強調回路は、一般にアナログ信号で処理され、立ち上がり、立ち下がりにおけるオーバーシュート、若しくはアンダーシュートを大きくし、輪郭が明瞭になるようにされている。すなわち、元信号に対して微分波形を求め、それを元信号に加算することにより、輪郭は強調される。

また、上記アナログ信号をディジタル信号で行っている例もあり、映像信号に対して遅延素子を介して一定時間遅延させた信号と元信号を加算して輪郭強調を行っている（例えば、下記の特許文献１参照）。
特開平１１−８８７２４号公報（第２頁段落０００９、図２）

しかしながら、上記輪郭強調回路は、オーバーシュート、アンダーシュートを設けることにより輪郭を強調するものであり、アナログ的に処理されるため、ピクセルサイズが考慮されず、周波数帯域の関係で劣化したような信号に対して立ち上がり時間が大きくなり過ぎると元信号を微分しても差分が小さくなるため、補正が効きにくいという問題点があった。

また、カラー画像に対しては、１ドットのパルス状の信号などで映像信号の振幅が下がってくることにより、明るさが低下して色があせて見えるといった見かけ上の色再現性が悪くなるといった問題点があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、画像データの立ち上がり時間を短縮してデータの輝度を確保することで、輪郭を明瞭にし、かつ色再現性を向上させることができる超音波診断装置を得ることを目的とする。

本発明に係る超音波診断装置は、
入力画像データを遅延させる遅延バッファと、
前記入力画像データを蓄積する画像データ用バッファと、
前記入力画像データと前記遅延バッファのデータとの差分データを求める減算器と、
前記減算器で求めた前記差分データと任意の閾値との比較を行う比較器と、
前記比較器の比較結果に基づいて前記差分データの値が連続して前記閾値を超えたことを変化パターンの回数としてカウントするカウンタと、
前記カウンタの出力に基づいて前記変化パターンを判定する判定手段と、
前記画像データ用バッファに蓄積された前記入力画像データを、前記判定手段で判定した変化パターンに基づいて算出したデータに書き換える画像データ書き換え手段とを、
備えたものである。

この構成により、外部から入力されるＲＧＢ信号、ビデオ信号などの画像データにおいて、任意の画像データとその画像データの水平方向の１ドット前データとの差分を求め、画像データの輝度レベルの変化量を算出し、その絶対値が任意の閾値より大きい場合は、増加か減少かという情報と共に蓄積され、変化が停止、若しくは変化が逆になったとき、その変化が停止したときの画像データの値を変化開始までのデータをすべて最後のデータに書き換えることにより、画像データの立ち上がり時間を急峻にさせてデータの輝度を確保することで、輪郭が明瞭になった画像を取得することができるという作用を有する。

また、前記画像データ書き換え手段は、前記判定手段により、画面の水平方向に連続する画像データが任意の閾値以上に増加、若しくは減少の変化をしていると判定されたときに、変化が停止、若しくは逆の変化が起こるまでの連続する画像データに、その一連の変化における最後の画像データの値を代入して書き換える。

この構成により、画像データの輝度レベルが任意の閾値より大きく変化しているかを検出し、変化している間のデータを、変化が停止するか、増加から減少へ又は減少から増加へと逆の変化をしたときのデータで書き換えることにより、画像の輪郭を明瞭にするという作用を有する。

また、前記画像データ書き換え手段は、前記判定手段により、画像データの変化が早く、水平方向に隣り合うデータの差分が立ち上がりから立ち下がりに、又は立ち下がりから立ち上がりに急峻に変化していると判定されたときに、その変化点でのデータが極小値の場合は極小値よりも小さい値に、極大値の場合は極大値よりも大きい値に書き換える。

この構成により、補正しきれない急峻な変化、すなわち１ドット、あるいは２ドット程度で減少から増加、若しくはその逆の変化をする場合に、実際のデータに対してデータの値が小さくなることが想定され、このような場合に減少から増加へ変化した場合には、極小値の値を更に小さくした値に書き換え、増加から減少に変化した場合には、極大値を更に大きくした値に書き換えることにより、画質劣化を抑える効果を有する。

また、前記減算器、前記比較器、前記カウンタ、前記判定手段及び前記画像データ書き換え手段のすべて、若しくは一部をＣＰＵ、若しくはＤＳＰを用いた演算処理装置により構成する。

この構成により、外部から入力されるＲＧＢ信号などのディジタル画像信号を任意のｎ番目のディジタルデータとその１ドット前のｎ−１番目のデータとの差分を求め、その差分の絶対値が連続して任意の閾値を超えかつ増加、若しくは減少の同じ変化をしている場合には、その連続している変化が停止した最後のデータを用いて変化開始から変化が停止したときまでの画像データに書き換えることにより、映像信号の立ち上がり時間を早くし輪郭を明瞭にすることができる。

また、画像データの輝度レベルを所定の輝度レベルと比較する輝度レベル比較器を更に備え、前記画像データ書き換え手段は、前記輝度レベル比較器の比較結果に基づいて、水平方向に隣り合う画像データの差分の絶対値が任意の閾値を超え、かつその画像データの輝度が任意の輝度レベル値を超えているときに、文字情報とみなして輝度レベルを補正する。

この構成により、文字情報として、ある一定の輝度レベルに値を補正することで、画像の輪郭を明瞭にするという作用と共に輝度のむらを抑制する効果を有する。

また、超音波画像を外部に出力するときにブランキング期間を利用して任意のパターンを任意のラインに書き込むためのパターン書き込み回路と、任意のパターンデータがあらかじめ書き込まれたラインメモリと、前記ラインメモリから読み出されたデータパターンを元データと比較して映像データの周波数特性としての劣化度合いを判断し、その判断結果に基づいて閾値を推定する中央演算処理装置と、前記中央演算処理装置により推定された閾値を格納し前記比較器に設定する閾値レジスタとを、更に備えたことを特徴とする。

この構成により、超音波画像を出力するときに、超音波画像に任意のパターンデータを任意のラインに書き込んでおき、外部から入力された画像データに対してパターン書き込み回路によってあらかじめ書き込まれた画像パターンデータがラインバッファに蓄積され、中央演算処理装置によって読み出されたデータを元データと比較し、画質劣化の度合いに応じて変化が発生したかを判断するときの閾値ＴＨの値を書き込むことにより、変化発生度合いの精度を向上させるようにしたもので、外部から入力されるＲＧＢ信号、ビデオ信号などの画像データにおいて任意の画像データとその画像データの水平方向の１ドット前データとの差分を求め、画像データの輝度レベルの変化量を算出し、その絶対値が書き込まれた閾値ＴＨより大きい場合は、増加か減少かという情報と共に蓄積され、変化が停止、若しくは変化が逆になったとき、その変化が停止したときの画像データの値を変化開始までのデータをすべて最後のデータに書き換えることにより、画像データの立ち上がり時間を急峻にさせてデータの輝度を確保することにより輪郭が明瞭になった画像を取得することができるという作用を有する。

さらに、画像データの変化が早く、水平方向に隣り合うデータの差分が立ち上がりから立ち下がりに、又は立ち下がりから立ち上がりに急峻に変化しているときに、前記中央演算処理装置により推定される、変化点でのデータの極小値と極大値を補正するための係数をそれぞれ格納する係数レジスタを更に備え、前記係数レジスタに格納された係数に基づいて変化点でのデータが極小値の場合は極小値よりも小さい値に、極大値の場合は極大値よりも大きい値に書き換えることを特徴とする。

この構成により、画像データの変化が早く、水平方向に隣り合うデータの差分が立ち上がりから立ち下がりに、又は立ち下がりから立ち上がりに急峻に変化しているときに、その変化点でのデータが極小値又は極大値の場合は、係数レジスタで設定された係数を乗算した値を代入することにより、周波数特性を改善し、文字情報のような輝度変化が大きい画像に対して輪郭を明瞭にし、文字を読みやすくするといった効果を有する。

本発明は、外部からの映像信号を入力してモニタなど表示装置に出力できる超音波診断装置において、ＶＣＲ（video cassette recorder）などの周波数特性が劣化した外部入力信号に対して振幅の時間的な変化をみて、大きな変化が起きたときは変化が終了した段階での振幅データで変化開始から変化終了までのデータを上書きすることにより画像データの輪郭が明瞭になり、文字などの情報が見やすくなるといった効果を有する超音波診断装置を提供するものである。
また、カラー画像に対しても上述の処理により、輝度レベルが上がるため、色再現性も向上するといった効果を有する超音波診断装置を提供するものである。

本発明は、超音波診断装置において、ＶＣＲに録画した超音波画像を再生する際、高周波成分が劣化した画像において、文字などの情報が見にくいという課題に対して、画像データの単位時間当たりの変化量が大きいと、その変化している時点において立ち上がり時間、若しくは立ち下がり時間が短くなり、そこに含まれる周波数成分も高くなること、及び超音波画像の元データがディジタル画像データで構成されていることを利用するものである。周波数帯域不足で生じた立ち上がり波形のなまりや立ち上がり時間が長くなった場合、すなわち、水平方向に隣り合う画像データの変化量である差分の絶対値が任意の閾値より大きい場合、この変化に含まれる周波数成分が高く、映像元信号に含まれていた周波数成分も高くなっていたものと推定し、その減衰分を補正することにより、文字などの輪郭を補正し、連続する変化の終了時点での画像データの値に変化開始から終了までの画像データを書き換えることにより、立ち上がり時間が急峻になり、文字の輪郭が明瞭になり、カラー画像に対して輝度方向の振幅を現状より上げることにより色再現性も向上させるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す超音波診断装置は、外部からの入力映像信号を１ドット分遅延させるバッファ１０と、画像データの振幅が大きく変化している間のデータ分蓄積できる容量を有し、入力映像信号を一時的に蓄積する画像データ用バッファ１１と、入力映像信号とバッファ１０のデータとの差分を求めることで隣り合う画像データの差分を算出する減算器１２と、その減算した結果と任意の閾値ＴＨとを大小比較する比較器１３と、比較器１３の結果から変化が増加傾向、減少傾向それぞれの場合の継続回数を計数する変化継続カウンタ１４と、その変化パターンを判定する判定手段としての変化パターン出力回路１５と、変化が終了した時点での画像データ用バッファ１１に格納された画像データを変化継続カウンタ１４で計数された数のデータ数だけ書き換える画像データ書き換え手段１６とを有している。

次に動作について説明する。図１において、バッファ１０は、外部から入力されるビデオ信号、若しくはビデオ信号からデコードされたＲＧＢ映像信号に対して１ドット分遅延させる。同じく画像データ用バッファ１１は、上記入力映像信号を一時的に蓄積しておく。減算器１２は、入力映像信号とバッファ１０のデータとを入力し、隣り合う画像データの差分を計算し、水平方向１ドットの間の輝度に関するデータ変化量を算出する。

算出されたデータ変化量は、比較器１３に出力され、比較器１３では、ある任意の閾値ＴＨと入力された上記差分データの絶対値との大小関係を求める。この比較器１３からの出力は、３パターンで、閾値ＴＨより差分データの絶対値が小さい場合、差分データの絶対値が閾値ＴＨより大きく、かつ差分データの値が正の場合、それから差分データの絶対値が閾値ＴＨより大きく、かつ差分データの値が負の場合である。

変化継続カウンタ１４は、比較器１３の比較結果から変化が増加傾向、減少傾向それぞれの場合の継続回数を計数する。閾値ＴＨより差分データの絶対値が小さい場合、着目しているドットの前後で周波数として高い成分が含まれるような変化が起きていないものとみなし、処理は行わない。変化継続カウンタ１４は、閾値ＴＨより絶対値が大きく、差分データの値が正の場合、計数を開始する。このときの画像データをｐ番目のデータとする。そして、次のデータでも同様の動作を行い、比較器１３の出力が同じ、すなわち閾値ＴＨより絶対値が大きく、差分データの値が正であり続けている間は、計数し続ける。

そして、変化が停止したとき、すなわち、減算器１３の出力が閾値ＴＨより小さい場合、若しくは絶対値が大きく、差分データの値が負になったとき、変化継続カウンタ１４は、計数を停止する。また、変化パターン出力回路１５は、変化パターンから、つまり変化継続カウンタ１４の計数値に基づいて変化が終了したことを判定する。この変化が停止したときの画像データをｑ番目のデータとする。そして、データｐ番目のデータからデータ数（ｑ−ｐ）だけｐ番目からｑ−１番目のデータに対して画像データ書き換え手段１６により画像データｑ番目のデータ値で上書きされる。なお、上書きが実行されたら、変化継続カウンタ１４の計数値はクリアされる。
閾値ＴＨより差分データの絶対値が大きく、差分データの値が負の場合も同様である。

閾値ＴＨより差分データの絶対値が大きく、差分データの値が負の場合、変化継続カウンタ１４の計数を開始する。このときの画像データをｐ番目のデータとする。次のデータでも同様の動作を行い、比較器１３の出力が同じ、すなわち閾値ＴＨより絶対値が大きく、差分データの値が負であり続けている間は、変化継続カウンタ１４は計数し続ける。そして、変化が停止したとき、すなわち減算器１２の出力データである、差分データが閾値ＴＨより小さい場合、若しくは差分データの絶対値が大きく、差分データの値が正になったとき、変化継続カウンタ１４の計数を停止する。この停止したときのデータをｑ番目のデータとする。そして、データｐ番目のデータからデータ数（ｑ−ｐ）だけｐ番目からｑ−１番目のデータに対して画像データ書き換え手段１６により画像データｑ番目のデータ値で上書きされる。このとき、変化パターン出力回路１５から書き込みデータとしてｑ番目のデータ値、及び書き換えデータ数が画像データ書き換え手段１６に出力され、書き換えが行われる。なお、上書きが実行されたら、変化継続カウンタ１４の計数値はクリアされる。

上記動作のタイミングを示す例として、図２、図３、図４を用いて説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるデータの立ち上がり時における大きな変化が発生した場合の補正前のデータである。（ｎ−４）から（ｎ＋３）は、それぞれｎ−４番目のデータからｎ＋３番目のデータであることを示しており、垂直軸に入力される画像データの振幅レベルを示し、水平軸には画像データドット（図中、単に「ドット」と表記）を示している。

図３は、図２で示された立ち上がり変化時のタイミングチャートであり、Ａは、外部から入力される画像データ、Ｂはバッファ１０を介した後の入力された画像データより水平方向は同じで１ドット前のデータ、Ｃは、その差分データであり、ｎ番目の入力データをＤＡＴＡｎ、その１ドット前のデータをＤＡＴＡｎ−１、差分データをＤＩＦＦｎとすると、ＤＩＦＦｎは、下式で表される。
ＤＩＦＦｎ＝（ＤＡＴＡｎ）−（ＤＡＴＡｎ−１）
また、Ｄは、比較器１３で閾値ＴＨと比較した結果の出力、Ｅは、補正された後のデータを示している。

図２より、ｎ−３番目のデータからｎ−１番目のデータまでは、大きな変化が起きていないが、ｎ番目から大きく変化を開始し、ｎ＋１番目、ｎ＋２番目のデータまでが大きな変化をしている。

したがって、上述のｐ番目のデータが図２から図４を用いて説明されているところのｎ番目のデータに相当し、データ数ｑ−ｐが（ｎ＋２）−ｎ＝２となる。
そのため、変化開始の位置でのデータから２データ分のデータ、すなわち、ｎ番目の画像データ、ｎ＋１番目の画像データは、データが変化しなくなったところの画像データであるｎ＋２番目のデータにより書き換えられる。

すなわち、下記の式の代入が画像データ書き換え手段１６によって行われ、その補正されたデータがモニタなど外部出力装置、若しくは表示装置に出力される。
ＤＡＴＡｎ ＝ＤＡＴＡｎ＋２
ＤＡＴＡｎ＋１＝ＤＡＴＡｎ＋２
結果として、図４に示されるような画像データに補正され、外部、若しくは表示装置に画像データが出力される。

上述した説明は、画像データが水平方向に輝度が増加する変化の例を示しているが、減少する変化においても同様である。
また、データの入力パターンとしては、上述したような立ち上がりの変化、立ち下がりの変化のほかにドロップアウト又はその逆のケースが想定される。
変化パターン検出回路１５では、このドロップアウト又はその逆の山型のケースを判定し、画像データ書き換え手段１６によりこのようなケースに対しての補正をかけるものである。このケースでは、変化が急峻に起きているため、周波数成分として高周波成分の欠落により画像は振幅変化が小さくなる傾向を示す。

次に、図５は、画像データの振幅レベルが高い状態から一度低い状態になってからすぐにまた高い状態に復帰するケース（ドロップアウト）である。減少を示しているところから一転増加に転じているケースでは、ｎ−１番目のデータが数値として次のデータより高いレベルを示している可能性が高いことから、このケースでは、下限値の値ＤＡＴＡｎ＋１に対して１以下の一定係数を掛け合わせる、若しくは減算することにより、下限値より小さい値にして、想定される画質の劣化を抑えることができる。逆のケースでは、山型になっているので、周波数特性の劣化により振幅が小さくなってしまうため、補正値として上限値より大きい値にする必要があり、１以上の一定係数を掛け合わせる、若しくは任意の値を加算することにより、上限値より大きい値にして、想定される画質の劣化を抑えることができる。

上記動作のタイミングを示す例として図５、図６、図７を用いて説明する。
図５は、画像データの立ち下がり後、すぐに立ち上がるような大きな変化が発生した場合の補正前の画像データである。（ｎ−２）から（ｎ＋５）は、それぞれｎ−２番目のデータからｎ＋５番目のデータであることを示しており、垂直軸に入力される画像データの振幅レベルを示し、水平軸には画像データドットを示している。

図６は、図５で示されたドロップ時のタイミングチャートであり、Ａは、外部から入力される画像データ、Ｂは、バッファ１０を介した後の入力された画像データより水平方向は同じで１ドット前のデータ、Ｃは、その差分データである。Ｄは、比較器１３で閾値ＴＨと比較した結果の出力、Ｅは、補正された後のデータを示している。

図５より、ｎ−２番目の画像データからｎ−１番目の画像データまでは、振幅に大きな変化がないが、ｎ−１番目のデータから大きく変化を開始し、ｎ＋１番目のデータまでが大きく減少の変化をしている。そして、ｎ＋１番目のデータから一転増加の変化を示し、ｎ＋３番目のデータまで大きく増加の変化をしている。

このような急峻な変化が起こった場合、周波数成分として高い成分が含まれ、その振幅変化に追従できず、結果として、輝度の高いレベルから低いレベルに下がりきらない、若しくは低いレベルから高いレベルに上がりきらない、という現象となる。

そのため、減少の変化から変化なしの状態を経ることなくいきなり増加の現象を示すような場合には、変化パターン出力回路１５にてこれを判定し、画像データ書き換え手段１６により、極小値、若しくは極大値に対して一定割合の値を掛け合わせることでより小さい値、若しくはより大きい値を設定するようにしたものである。

例えば、上記例において、下式に示すように、補正値ＤＡＴＡｎ＋１'として、読み取り値ＤＡＴＡｎ＋１の所定ビット、例えば２ビットシフトした値（ＤＡＴＡｎ＋１<<２）、すなわち４で割った値を減算することにより、ＤＡＴＡｎ＋１×７５％のデータをＤＡＴＡｎ＋１の代わりに設定するものである。
ＤＡＴＡｎ＋１' ＝ （ＤＡＴＡｎ＋１） − （ＤＡＴＡｎ＋１ ＜＜ ２）

結果として、図７に示されるような画像データに補正され、外部、若しくは表示装置に画像データが出力される。
上記は、変化点でのデータが極小値の場合について述べたものであるが、変化点でのデータが極大値の場合は、補正値として、読み取り値の所定ビットシフトした値を加算すればよい。
また、上記は、画像データが水平方向に輝度が減少してから増加する変化の例を示しているが、その逆に増加から減少する変化においても同様である。

したがって、第１の実施の形態によれば、外部から入力されるＲＧＢ信号、ビデオ信号などの画像データにおいて、任意の画像データとその画像データの水平方向の１ドット前データとの差分を求め、画像データの輝度レベルの変化量を算出し、その絶対値が任意の閾値より大きい場合は、増加か減少かという情報と共に蓄積され、変化が停止、若しくは変化が逆になったとき、その変化が停止したときの画像データの値を変化開始までのデータをすべて最後のデータに書き換えることにより、画像データの立ち上がり時間を急峻にさせてデータの輝度を確保することで、輪郭が明瞭になった画像を取得することができる。

また、画像データの輝度レベルが任意の閾値より大きく変化しているかを検出し、変化している間のデータを、変化がしなくなるか、増加から減少へ又は減少から増加へと逆の変化をしたときのデータで書き換えることにより、画像の輪郭を明瞭にすることができる。

さらに、補正しきれない急峻な変化、すなわち１ドットあるいは２ドット程度で減少から増加、若しくはその逆の変化をする場合に、実際のデータに対してデータの値が小さくなることが想定され、このような場合に減少から増加へ変化した場合には、極小値の値を更に小さくした値に書き換え、逆に増加から減少に変化した場合には、極大値を更に大きくした値に書き換えることにより、画質劣化を抑える効果を有する。

＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図８に示す第２の実施の形態に係る超音波診断装置は、図１に示す第１の実施の形態に係る超音波診断装置に対して、減算器１２、比較器１３、変化継続カウンタ１４、変化パターン出力回路１５及び画像データ書き換え手段１６の部分を、ＣＰＵ１７と、データ及びプログラムを格納するメモリ１８とに置き換えた構成である。

この第２の実施の形態に係る超音波診断装置の動作については、第１の実施の形態に係る超音波診断装置の動作と変わりはないが、減算、比較、カウンタによる計数といった一連の処理が、すべてソフトウェアで制御され、リアルタイムに処理されるものであり、第１の実施の形態と同じ効果を有する。

なお、図８では、図１に示す減算器１２、比較器１３、変化継続カウンタ１４、変化パターン出力回路１５及び画像データ書き換え手段１６のすべての構成を、ＣＰＵ１７と、データ及びプログラムを格納するメモリ１８とに置き換えたが、それら構成のすべて又は一部をＣＰＵ、若しくはＤＳＰといった演算処理装置により実現することもできる。

したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、外部から入力されるＲＧＢ信号などのディジタル画像信号において任意のｎ番目のディジタルデータとその１ドット前のｎ−１番目のデータとの差分を求め、その差分の絶対値が連続して任意の閾値を超え、かつ増加、若しくは減少の同じ変化をしている場合に、その連続している変化が停止した最後のデータを用いて変化開始から変化が停止したときまでの画像データに書き換えることにより、映像信号の立ち上がり時間を早くし輪郭を明瞭にすることができる。

＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図９に示す第３の実施の形態に係る超音波診断装置において、図１に示す第１の実施の形態に係る超音波診断装置と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。この第３の実施の形態においては、図１に示す第１の実施の形態の構成に対して、画像の輝度レベルを所定レベルＧＴＨと比較する比較器１９を追加し、画像の輝度レベルが一定レベルＧＴＨを超えた場合、文字情報として一定レベルの高輝度情報を出力し、ＧＴＨの輝度レベルから減少した場合は、任意の黒レベルを出力することで、第１の実施の形態に記載の動作にあわせて文字などの高輝度情報に対してレベルを２値に均一化することで輝度のむら及び文字の輪郭を明瞭にさせることにより、文字を読みやすくするものである。

すなわち、図９に示す第３の実施の形態においては、比較器１９の比較結果に基づいて変化パターン出力回路１５及び画像データ書き換え手段１６により、水平方向に隣り合う画像データの差分の絶対値が任意の閾値を超え、かつその画像データの値が任意の値ＧＴＨを超えている時、文字などの一定輝度をもつ情報とみなして、輝度レベルを補正するものである。

したがって、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態に記載の超音波診断装置において、画像データを補正するときに、文字情報や、カーソルといった超音波断層像ではない画像データと判断できるような場合に、水平方向に隣り合う画像データの差分の絶対値が任意の閾値を超え、かつその画像データの値が任意の閾値を超えている時は、文字情報としてある一定の輝度レベルに値を補正することで、画像の輪郭を明瞭にするという作用と共に輝度のむらを抑制する効果を有する。

＜第４の実施の形態＞
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す第４の実施の形態に係る超音波診断装置において、図中破線内に示す構成は図１に示す第１の実施の形態に係る超音波診断装置と同一回路で構成されている。そして、この第４の実施の形態においては、図１に示す第１の実施の形態の構成に対して、中央演算処理装置であるＣＰＵ２０と、画像データパターンを格納するラインメモリ２１と、ＣＰＵ２０により設定される輝度レベルの閾値ＴＨを格納するＴＨレジスタ２２と、ＣＰＵ２０により設定される補正の際の係数を格納する係数レジスタ２３及び２４と、超音波映像信号のパターンを書き込むパターン書き込み回路３１と、画像データ用バッファ１１とパターン書き込み回路３１との出力に基づいて画像データ切り替え回路３２とを更に備えている。

次に、動作について説明する。パターン書き込み回路３１は、超音波画像を外部に出力するときにブランキング期間などを利用して任意のパターンデータを任意のラインに書き込むための回路である。ＣＰＵ２０は、中央演算処理装置であり、ラインメモリ２１を介して入力された画像データ中にあらかじめ書き込まれた任意のパターンの画像データを読み出すことができる。係数レジスタ２３、２４は、それぞれドロップアウト状、若しくはパルス状のような急峻な変化に対して、極小値、極大値を補正するための係数を格納する。

上記のように書き込まれた画像データは、画像データ切り替え回路３２を介して外部に出力される。そして、外部に接続されたＶＣＲなどの記録装置に画像データが蓄積される。蓄積された画像データを該超音波診断装置を用いて再生させる場合、外部からの入力データとして画像データが入力される。そして、あらかじめ書き込まれた任意のパターンデータは、ラインメモリ２１に蓄えられる。

ＣＰＵ２０では、書き込まれたデータパターンと実際にラインメモリ２１から読み出された画像データパターンとを比較し、劣化度合いを判断する。例えば、隣り合うデータの変化量を輝度レベルとして０から２５５に変化させたときに比較対象の位置に書き込まれた読み取り値が０から１００までしか変化していないときには、隣り合う差分データの絶対値が１００を超えたときには周波数の劣化により輝度レベルが下がっているものと推定できる。こうように推定された閾値は、ＣＰＵ２０によってＴＨレジスタ２２に設定され、周波数特性の劣化が起こっているかを判定するデータとして使用するものである。

また、書き込まれたデータパターンと実際に読み出されたデータパターンとを同様に比較して、パルス状、若しくはドロップアウト状のデータ列に対してそれぞれ補正をかける値をＣＰＵ２０で推定し、その推定された値を係数として使用するために、ＣＰＵ２０は、係数レジスタ２３、２４に推定された係数を書き込み、実際に補正させるときの値を書き込む。

この係数についても上記閾値と同様の方法で算出する。つまり、あらかじめ書き込まれたデータ列が下記に示すパターンとする。
０、０、０、０、２５５、０、０、０
これに対して、ラインメモリ２１から読み出されたデータが下記のような値を示したとする。
０、０、０、０、１００、０、０、０
このとき、係数は、たとえば（２５５−１００）／２で計算されるような値として１７５％を掛けあわせるような設定にすればよい。

上記推定された閾値、係数を用いて、第１の実施の形態に記載のような動作を行うことにより、外部接続機器の性能に左右されずに最適なレベルを検出し、輪郭を補正することができ、文字情報が明瞭にすることで読みやすくすることができる。

なお、任意のパターンとは、周波数の特性がどのように変化したかがわかるようなパターンデータを指し、例えば、１ドットのパルス状データであったり、逆に連続する白レベルのデータに対して１ドットだけ黒レベルのデータが書き込まれているようなパターンである。

したがって、第４の実施の形態によれば、周波数特性が劣化した外部入力信号に対して隣り合う水平方向のドットの差分値から任意の閾値を超える大きな変化に対して補正を加えることにより、周波数特性を改善し、文字などの識別を容易化し、かつカラー信号に対しては色再現性の向上を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、外部からの映像信号入力をモニタなどの表示装置に出力できる超音波診断装置において、ＶＣＲなどの周波数特性が劣化した外部入力信号に対して振幅の時間的な変化をみて、大きな変化が起きたときは変化が終了した段階での振幅データで変化開始から変化終了までのデータを上書きすることにより、画像データの輪郭が明瞭になり、文字などの情報が見やすくなるといった効果を有し、外部から映像信号を入力してモニタなど表示装置に出力することが可能な超音波診断装置にとって有用である。

また、カラー画像に対しても同上の処理により、輝度レベルが上がるため、色再現性も向上するといった効果も併せ持ち、外部から映像信号を入力してモニタなど表示装置に出力することが可能な超音波診断装置にとって有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態における立ち上がり変化の入力パターン図 本発明の第１の実施の形態における立ち上がり変化時のタイミングチャート 本発明の第１の実施の形態における立ち上がり変化時の補正後の出力パターン図 本発明の第１の実施の形態におけるドロップアウト入力パターン図 本発明の第１の実施の形態におけるドロップアウト時のタイミングチャート 本発明の第１の実施の形態におけるドロップアウト変化時の補正後の出力パターン図 本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０ バッファ
１１ 画像データ用バッファ
１２ 減算器
１３ 比較器
１４ 変化継続カウンタ
１５ 変化パターン出力回路
１６ 画像データ書き換え手段
１７、２０ ＣＰＵ
１８ メモリ
１９ 比較器
２１ ラインメモリ
２２ ＴＨレジスタ
２３、２４ 係数レジスタ
３１ パターン書き込み回路
３２ 画像データ切り替え回路
Ａ 外部からの入力データ（画像データ）
Ｂ バッファの出力データ
Ｃ 減算器出力の差分データ
Ｄ 比較器出力データ
Ｅ 補正後の出力データ
ＴＨ 閾値

Claims (8)

1. 入力画像データを遅延させる遅延バッファと、
   前記入力画像データを蓄積する画像データ用バッファと、
   前記入力画像データと前記遅延バッファのデータとの差分データを求める減算器と、
   前記減算器で求めた前記差分データと任意の閾値との比較を行う比較器と、
   前記比較器の比較結果に基づいて前記差分データの値が連続して前記閾値を超えたことを変化パターンの回数としてカウントするカウンタと、
   前記カウンタの出力に基づいて前記変化パターンを判定する判定手段と、
   前記画像データ用バッファに蓄積された前記入力画像データを、前記判定手段で判定した変化パターンに基づいて算出したデータに書き換える画像データ書き換え手段とを、
   備えた超音波診断装置。
2. 前記カウンタは、前記差分データの値が連続して任意の閾値を超え、かつ増加、若しくは減少する傾向のそれぞれの変化パターンの継続回数を計数し、
   前記画像データ書き換え手段は、前記画像データ用バッファに蓄積された前記入力画像データを、前記カウンタで計数されたデータ数だけ前記判定手段の判定結果に基づいて変化が終了した時点での最後のデータに書き換えることを、
   特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記画像データ書き換え手段は、前記判定手段により、画面の水平方向に連続する画像データが任意の閾値以上に増加、若しくは減少の変化をしていると判定されたときに、変化が停止、若しくは逆の変化が起こるまでの連続する画像データに、その一連の変化における最後の画像データの値を代入して書き換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記画像データ書き換え手段は、前記判定手段により、画像データの変化が早く、水平方向に隣り合うデータの差分が立ち上がりから立ち下がりに、又は立ち下がりから立ち上がりに急峻に変化していると判定されたときに、その変化点でのデータが極小値の場合は極小値よりも小さい値に、極大値の場合は極大値よりも大きい値に書き換えることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 前記減算器、前記比較器、前記カウンタ、前記判定手段及び前記画像データ書き換え手段のすべて、若しくは一部をＣＰＵ、若しくはＤＳＰを用いた演算処理装置により構成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
6. 画像データの輝度レベルを所定の輝度レベルと比較する輝度レベル比較器を更に備え、
   前記画像データ書き換え手段は、前記輝度レベル比較器の比較結果に基づいて、水平方向に隣り合う画像データの差分の絶対値が任意の閾値を超え、かつその画像データの輝度が任意の輝度レベル値を超えているときに、文字情報とみなして輝度レベルを補正することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
7. 超音波画像を外部に出力するときにブランキング期間を利用して任意のパターンを任意のラインに書き込むためのパターン書き込み回路と、
   任意のパターンデータがあらかじめ書き込まれたラインメモリと、
   前記ラインメモリから読み出されたデータパターンを元データと比較して映像データの周波数特性としての劣化度合いを判断し、その判断結果に基づいて閾値を推定する中央演算処理装置と、
   前記中央演算処理装置により推定された閾値を格納し前記比較器に設定する閾値レジスタとを、
   更に備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
8. 画像データの変化が早く、水平方向に隣り合うデータの差分が立ち上がりから立ち下がりに、又は立ち下がりから立ち上がりに急峻に変化しているときに、前記中央演算処理装置により推定される、変化点でのデータの極小値と極大値を補正するための係数をそれぞれ格納する係数レジスタを更に備え、前記係数レジスタに格納された係数に基づいて変化点でのデータが極小値の場合は極小値よりも小さい値に、極大値の場合は極大値よりも大きい値に書き換えることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。