JP6008814B2 - Image analysis system, image analysis method, image analysis program, and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像の動きに基づく解析情報を取得して出力する、例えば表示する画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置、詳しくは、超音波画像等の画像の動き(変位)に基づく解析情報を取得して出力する、例えば表示する場合に、応答性を維持しながら安定性を向上させる画像解析システム、画像解析方法、画像解析方法を実行する画像解析プログラム、及び画像解析システム又は画像解析プログラムを備える超音波診断装置に関する。 The present invention acquires and outputs analysis information based on image movement, for example, an image analysis system to display, an image analysis method, an image analysis program, and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more specifically, image movement such as an ultrasonic image Image analysis system that acquires and outputs analysis information based on (displacement), for example, when it is displayed, improves stability while maintaining responsiveness, an image analysis method, an image analysis program that executes the image analysis method, and The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus including an image analysis system or an image analysis program.
従来から、連続的な画像を入力し、その動きを解析して解析結果を表示することが行われている。
特に、超音波診断装置やシステム等の超音波医療機器において、エラストグラフィと呼ばれる手法がある。エラストグラフィでは、まず、生体をプローブで圧迫、揺らしながら画像を取得する。そして、取得した画像間の動き(変位)を順次計算し、変位を微分することで組織弾性に関わる種々の推定値を計算して、それらを連続的に表示している。
Conventionally, continuous images are input, their movements are analyzed, and analysis results are displayed.
In particular, there is a technique called elastography in ultrasonic medical equipment such as an ultrasonic diagnostic apparatus and system. In elastography, first, an image is acquired while pressing and shaking a living body with a probe. Then, the motion (displacement) between the acquired images is sequentially calculated, and various estimated values related to tissue elasticity are calculated by differentiating the displacement, and these are continuously displayed.
しかしながら、例えば、検査技師(操作者)の手によってプローブを揺らす場合、その揺れ幅は、必ずしも一定とはならない。一方、組織弾性推定値は変位量の微分から求めるので、特に揺れ幅が小さいと組織弾性が正しく計算できないことがあるという欠点があった。
また、プローブを揺らすことで弾性画像を取得しているので、常に手を動かしている必要があり、しかも、表示が常に変動してしまうので、なかなか落ち着いて画像を観察できないという欠点があった。
このため、これらの欠点を解消するために、従来より種々の試みがなされている(特許文献1、2及び3参照)。
However, for example, when the probe is shaken by the hand of an inspection engineer (operator), the fluctuation width is not always constant. On the other hand, since the estimated tissue elasticity is obtained from the differential of the amount of displacement, there is a drawback that the tissue elasticity may not be calculated correctly especially when the swing width is small.
Further, since the elastic image is acquired by shaking the probe, it is necessary to always move the hand, and since the display always fluctuates, there is a drawback that it is difficult to observe the image.
For this reason, various attempts have been made in the past to eliminate these drawbacks (see Patent Documents 1, 2, and 3).
特許文献1では、上述した欠点、特に組織弾性が正しく計算できないことがあるという欠点に対処するために、被検体の対象組織の複数のRF信号フレームデータに基づいて、対象組織の各位置の歪み又は弾性率に計算して複数の弾性フレームデータを生成し、これらの弾性フレームデータから弾性画像を生成して表示する超音波診断装置において、複数の弾性フレームデータの信頼性を評価し、評価結果に応じて、複数の弾性フレームデータを加算の調整を行う技術を提案している。そして、特許文献1では、この加算調整は、複数の弾性フレーム(画像)データを加算平均する際に、信頼性の評価結果によって重み付けの係数を変えたり、弾性フレームデータのフレーム数を変えることによって行われている。
こうして、特許文献1では、信頼性の評価結果に応じて最適な弾性画像を表示することができるとしている。
In Patent Document 1, in order to deal with the above-described drawbacks, in particular, the tissue elasticity may not be calculated correctly, the distortion of each position of the target tissue based on a plurality of RF signal frame data of the target tissue of the subject. Alternatively, in the ultrasonic diagnostic apparatus that generates elastic frame data by calculating the elastic modulus and generates and displays an elastic image from the elastic frame data, the reliability of the elastic frame data is evaluated, and the evaluation result Accordingly, a technique for adjusting the addition of a plurality of elastic frame data is proposed. And in patent document 1, this addition adjustment is performed by changing a weighting coefficient or changing the number of frames of elastic frame data when averaging a plurality of elastic frame (image) data. Has been done.
Thus, in Patent Document 1, an optimal elasticity image can be displayed according to the reliability evaluation result.
また、特許文献2には、上述した欠点に対処するために、被検体の断層部位のRF信号フレームデータを生成し、取得時刻の異なる一対のRF信号フレームデータに基づいて断層部位の計測点の組織の硬さ又は軟らかさの程度を表す弾性情報のフレームデータを生成し、生成された弾性フレームデータの各計測点の弾性情報ごとに、隣接する計測点を含めた複数の計測点の弾性情報の分布の急峻度に応じて重み付けを行い、重み付けされた複数の弾性フレームデータの弾性情報を平滑化し、平滑化された弾性フレームデータに基づいて弾性画像を生成して表示器に表示する超音波診断装置が開示されている。そして、特許文献2では、この重み付けは、弾性情報の分布の急峻度をあらかじめ定められた閾値に基づいて2値化して弾性フレームデータのノイズ領域を検出し、検出されたノイズ領域の弾性情報を除去することによって行われている。
特許文献2では、組織の変位情報以外の情報(ノイズ)を除き、生成時刻の異なる複数の弾性フレームデータを平滑化して得られる弾性画像の画質を向上させることができるとしている。
Further, in Patent Document 2, in order to deal with the above-described drawbacks, the RF signal frame data of the tomographic part of the subject is generated, and the measurement points of the tomographic part are determined based on a pair of RF signal frame data having different acquisition times. Generate elasticity information frame data representing the degree of tissue hardness or softness, and for each elasticity information of each measurement point of the generated elasticity frame data, elasticity information of multiple measurement points including adjacent measurement points Ultrasound that performs weighting according to the steepness of the distribution of the image, smoothes the elasticity information of the plurality of weighted elastic frame data, generates an elastic image based on the smoothed elastic frame data, and displays it on the display A diagnostic device is disclosed. In Patent Document 2, this weighting is performed by binarizing the steepness of the distribution of the elasticity information based on a predetermined threshold value to detect a noise area of the elasticity frame data, and the elasticity information of the detected noise area is obtained. Is done by removing.
In Patent Document 2, it is possible to improve the image quality of an elastic image obtained by smoothing a plurality of elastic frame data having different generation times, excluding information (noise) other than tissue displacement information.
一方、特許文献3では、上述した欠点、特に、画像の観察が難しいという欠点に対処するために、被検体の断層面の組織のRF信号フレームデータに基づいて断層面の組織の変位を計測して変位フレームデータを生成し、生成された変位フレームデータに基づいて断層面の組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性情報を演算して生成された弾性フレームデータに基づいて弾性画像を生成して表示する超音波診断装置において、弾性画像を複数枚記憶しておき、かつ、変位フレームデータ、弾性フレームデータ及び被検体の断層面の組織に加わる圧力の少なくとも1つに基づいて被検体の断層面の組織の適正な圧迫周期を計算して検出し、記憶した弾性画像から圧迫周期に基づいて適切なものを選んで表示する技術を提案している。
こうして、特許文献3では、被検体の断層面の組織の圧迫状態を考慮して診断に適した弾性画像を選別して提供することができるとしている。
On the other hand, in Patent Document 3, in order to cope with the above-described drawbacks, particularly, the difficulty of observing images, the displacement of the tissue on the tomographic plane is measured based on the RF signal frame data of the tissue on the tomographic plane of the subject. Displacement frame data is generated, and elastic images are generated based on the elastic frame data generated by calculating elasticity information representing the hardness or softness of the tissue on the tomographic plane based on the generated displacement frame data. In the ultrasonic diagnostic apparatus to be displayed, a plurality of elastic images are stored, and the tomographic plane of the subject is based on at least one of the displacement frame data, the elastic frame data, and the pressure applied to the tissue of the tomographic plane of the subject. We propose a technique for calculating and detecting an appropriate compression cycle of the tissue and selecting and displaying an appropriate one from the stored elasticity image based on the compression cycle.
Thus, Patent Document 3 states that an elastic image suitable for diagnosis can be selected and provided in consideration of the compressed state of the tissue on the tomographic plane of the subject.
しかしながら、特許文献1に開示の技術では、信頼性もしくは変位量によって加算係数を調整して弾性画像を表示しようとしているが、微分後の弾性データに対しての平均を取るため、精度向上が難しいという課題があった。また、特許文献1の技術では、重み付けはあっても平均であるため、低ノイズを目指して平均枚数を増やすと応答性が悪くなるという課題が残った。更に、特許文献1の技術では、複数枚の弾性画像を必ず記憶しておく必要があるので、メモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。また、特許文献1の技術では、動きがない時に弾性像を止めようとしても、平均枚数分のフレーム経過後の対応ができないという課題もあった。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 attempts to display an elasticity image by adjusting an addition coefficient according to reliability or displacement, but it is difficult to improve accuracy because an average is obtained for the elasticity data after differentiation. There was a problem. Further, in the technique of Patent Document 1, since weighting is average even if there is weighting, there remains a problem that if the average number is increased aiming at low noise, the responsiveness deteriorates. Furthermore, in the technique of Patent Document 1, since it is necessary to always store a plurality of elastic images, there is a problem that memory consumption increases. Further, the technique of Patent Document 1 has a problem that even if an elastic image is stopped when there is no movement, it cannot cope after the average number of frames has elapsed.
また、特許文献2に開示の技術では、基本的に、変位等の弾性情報の分布の急峻度に応じて平均する時の重み付けを変えており、重み付けは、変位等の弾性情報の分布の急峻度が大きい所をノイズとして除去することで行っているが、急峻度を使うことにより、急な動きをした(孤立)点の影響を除いて、弾性情報の中に混じったノイズを低減させるのが目的であり、直接的に弾性情報の精度向上につながらないという課題があった。また、特許文献2の技術では、特許文献1の技術と同様に、平均化するためのフレーム数を増やすと、応答性が悪くなるし、メモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。 In the technique disclosed in Patent Document 2, the weighting when averaging is basically changed in accordance with the steepness of the distribution of elastic information such as displacement, and the weighting is performed with the steepness of the distribution of elastic information such as displacement. This is done by removing the noise as a noise, but by using the steepness, the noise mixed in the elastic information can be reduced by removing the influence of the suddenly moving (isolated) point. There is a problem that the accuracy of elasticity information is not directly improved. Further, in the technique of Patent Document 2, as in the technique of Patent Document 1, when the number of frames for averaging is increased, there is a problem that responsiveness deteriorates and memory consumption increases.
一方、特許文献3に開示の技術は、ユーザに対して、いったん撮影をフリーズ(停止)させる手順と、選択されたフレームが本当に適切かどうかを確認する手順とを求めるものである。このため、特許文献3の技術では、これらの手順を圧迫動作中に並行実施するのは難しく、圧迫操作→装置操作という2段階、必要なら圧迫操作→装置操作→再圧迫操作という3段階の作業が要求されると言う課題があった。
しかも、特許文献3の技術では、選択された弾性画像が不適切な場合は、改めて別の適切なフレームを探して選択し直したり、あるいは再度エラストグラフィ撮影を必要とするという課題もあった。したがって、特許文献3の技術では、利便性を十分に改善できているとは言えないという課題があった。更に、特許文献3の技術では、複数枚の弾性画像を必ず記憶しておく必要があるので、記憶フレーム数に応じてメモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。
On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 3 requires the user to freeze (stop) the shooting once and to check whether the selected frame is really appropriate. For this reason, it is difficult for the technique of Patent Document 3 to perform these procedures in parallel during the compression operation, and the two steps of compression operation → device operation, and if necessary, three steps of compression operation → device operation → recompression operation. There was a problem that is required.
Moreover, in the technique of Patent Document 3, there is a problem that if the selected elastic image is inappropriate, another appropriate frame is searched for and selected again, or elastography imaging is required again. Therefore, the technique of Patent Document 3 has a problem that it cannot be said that convenience is sufficiently improved. Furthermore, since the technique disclosed in Patent Document 3 must store a plurality of elastic images without fail, there is a problem that memory consumption increases according to the number of storage frames.
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて、画像の動き変化に対する解析情報の安定性を向上させながら、しかも応答性を維持することができ、また、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示することができ、さらに、その実現にあたってメモリ消費量をできる限り抑えることができる画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置を提供することを目的としている。
即ち、本発明の第1の目的は、画像の動きに基づく解析情報を、安定的に出力する、例えば表示させる技術を提供することである。また、本発明の第2の目的は、その際、動きに対する応答性を維持する技術を提供することである。また、本発明の第3の目的は、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示する技術を提供することである。また、本発明の第4の目的は、さらに、その実現にあたってメモリ消費量をできる限り抑える技術を提供することである。
In view of the above-described problems of the prior art, the present invention can maintain the responsiveness while improving the stability of analysis information with respect to a change in image motion, and is suitable for a user in a natural procedure. To provide an image analysis system, an image analysis method, an image analysis program, and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of presenting analysis information, for example, an image thereof, and further reducing the memory consumption as much as possible. It is aimed.
That is, a first object of the present invention is to provide a technique for stably outputting, for example, displaying analysis information based on image motion. In addition, a second object of the present invention is to provide a technique for maintaining responsiveness to movement at that time. A third object of the present invention is to provide a technique for presenting appropriate analysis information, for example, an image thereof, to a user in a natural procedure. In addition, a fourth object of the present invention is to provide a technique for reducing the memory consumption as much as possible in realizing it.
上記第1〜第4の目的を達成するために、本発明の第1の態様の画像解析システムは、対象物の連続する複数の画像を入力する画像入力部と、画像入力部で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する変位量計算部と、変位量計算部で計算された変位量を用いて変位量累積値を更新する累積値更新部と、累積値更新部で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力部と、変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する更新度合制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the first to fourth objects, the image analysis system according to the first aspect of the present invention is input by an image input unit that inputs a plurality of continuous images of an object and an image input unit. Displacement calculation unit that calculates the displacement amount for each position of the object by sequentially analyzing the displacement between adjacent images of multiple images, and update the displacement amount accumulated value using the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit A cumulative value updating unit that outputs the displacement amount cumulative value updated by the cumulative value update unit as it is or after converting it to an output image or other physical quantity, and updating the displacement amount cumulative value according to the displacement amount And an update degree control unit for controlling the degree.
上記第1〜第4の目的を達成するために、本発明の第2の態様の画像解析方法は、対象物の連続する複数の画像を入力する入力ステップと、入力ステップで入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する計算ステップと、計算ステップで計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する制御ステップと、変位量及び制御ステップで制御された変位量累積値の更新度合を用いて変位量累積値を更新する累積ステップと、累積ステップで更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力ステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the first to fourth objects, an image analysis method according to the second aspect of the present invention includes an input step of inputting a plurality of continuous images of an object, and a plurality of inputs input in the input step. A calculation step for calculating the displacement amount for each position of the object by sequentially analyzing the displacement between adjacent images of the image, and a control step for controlling the update degree of the displacement amount cumulative value according to the displacement amount calculated in the calculation step And an accumulation step for updating the displacement amount accumulated value using the displacement amount and the update degree of the displacement amount accumulated value controlled in the control step, and the displacement amount accumulated value updated in the accumulation step as it is or in an output image or other An output step of converting the physical quantity into a physical quantity and outputting the physical quantity.
上記第1〜第4の目的を達成するために、本発明の第3の態様の画像解析プログラムは、対象物の連続する複数の画像を入力する手順と、入力手順で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、計算手順で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、変位量及び制御手順で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、累積手順で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とをコンピュータに実行させるための画像解析プログラムである。
上記第1〜第4の目的を達成するために、本発明の第4の態様の記録媒体は、上記第3の態様の画像解析プログラムを記録したコンピュータに読取可能な記録媒体である。
In order to achieve the first to fourth objects, an image analysis program according to a third aspect of the present invention includes a procedure for inputting a plurality of continuous images of an object, and a plurality of images input in the input procedure. A procedure for sequentially analyzing the displacement between adjacent images and calculating the displacement amount for each position of the object, a procedure for controlling the update degree of the displacement amount accumulated value according to the displacement amount calculated in the calculation procedure, and the displacement A procedure for updating the displacement amount accumulated value using the amount and the update degree controlled by the control procedure, and a procedure for outputting the displacement amount accumulated value updated by the accumulation procedure as it is or by converting it to an output image or another physical quantity. Is an image analysis program for causing a computer to execute.
In order to achieve the first to fourth objects, a recording medium according to a fourth aspect of the present invention is a computer-readable recording medium recording the image analysis program according to the third aspect.
ここで、上記各態様において、更新度合制御部は、変位量が小さい時は変位量累積値の更新度合も小さくなるように、かつ、変位量が大きい時は変位量累積値の更新度合も大きくなるように制御することが好ましい。
また、出力部は、変位量累積値を出力画像に変換する第1画像変換部と、第1画像変換部で変換された出力画像を表示する表示部と、を有することが好ましい。
また、変位量の第1閾値、及び更新度合の下限値が設定されている時、更新度合制御部は、変位量が第1閾値より小さい場合に更新度合を下限値に設定するものであることが好ましい。
また、更新度合制御部は、予め、変位量の第1閾値及び更新度合の下限値を設定する第1設定部を有することが好ましい。
Here, in each of the above aspects, the update degree control unit is configured such that when the displacement amount is small, the update amount of the displacement amount cumulative value is small, and when the displacement amount is large, the update degree of the displacement amount cumulative value is also large. It is preferable to control so that it becomes.
Moreover, it is preferable that an output part has a 1st image conversion part which converts a displacement amount accumulated value into an output image, and a display part which displays the output image converted by the 1st image conversion part.
When the first threshold value of the displacement amount and the lower limit value of the update degree are set, the update degree control unit sets the update degree to the lower limit value when the displacement amount is smaller than the first threshold value. Is preferred.
Moreover, it is preferable that an update degree control part has a 1st setting part which sets the 1st threshold value of displacement amount, and the lower limit of an update degree previously.
また、変位量の第2閾値、及び更新度合の上限値が設定されている時、更新度合制御部は、変位量が第2閾値より大きい場合に更新度合を上限値に設定するものであることが好ましい。
また、更新度合制御部は、予め、変位量の第2閾値及び更新度合の上限値を設定する第2設定部を有することが好ましい。
また、累積値更新部は、変位量累積値を更新する時、同じ符号の変位量、又は変位量の絶対値を用いることが好ましい。
また、変位量計算部は、更に、変位量の信頼性を評価する信頼性評価部を有し、更新度合制御部は、信頼性評価部によって評価された変位量の信頼性を記更新度合に加味することが好ましい。
また、変位量計算部は、更に、隣接画像が連続的関係にあるかどうかを判定する連続性判定部を有し、更新度合制御部は、連続性判定部による判定結果が連続的関係でなかった場合に変位量累積値をリセットすることが好ましい。
When the second threshold value of the displacement amount and the upper limit value of the update degree are set, the update degree control unit sets the update degree to the upper limit value when the displacement amount is larger than the second threshold value. Is preferred.
Moreover, it is preferable that an update degree control part has a 2nd setting part which sets the 2nd threshold value of a displacement amount, and the upper limit of an update degree previously.
In addition, it is preferable that the accumulated value updating unit uses the displacement amount with the same sign or the absolute value of the displacement amount when updating the displacement amount accumulated value.
The displacement amount calculation unit further includes a reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the displacement amount, and the update degree control unit sets the reliability of the displacement amount evaluated by the reliability evaluation unit to the update degree. It is preferable to take into account.
Further, the displacement amount calculation unit further includes a continuity determination unit that determines whether adjacent images are in a continuous relationship, and the update degree control unit has a determination result by the continuity determination unit that is not a continuous relationship. In this case, it is preferable to reset the accumulated displacement amount.
また、累積値更新部は、前回更新された変位量累積値に第1係数を乗じた値と、今回計算された変位量に第2係数を乗じた値との和を、新しい変位量累積値とするものであり、
更新度合制御部は、変位量が小さい時は第2係数を第1係数に対して相対的に小さく、また、変位量が大きい時は第2係数を第1係数に対して相対的に大きく、変位量に応じて第2係数及び第1係数を制御することが好ましい。
また、累積値更新部は、更に、変位量を微分して歪み又は弾性関係値を算出する弾性関係値算出部を有し、出力部は、弾性関係値算出部で算出された歪み又は弾性関係値を出力用画像に変換する第2画像変換部と、第2画像変換部で変換された出力画像を表示する表示部と、を有することが好ましい。
In addition, the cumulative value updating unit calculates a sum of a value obtained by multiplying the displacement amount cumulative value updated last time by the first coefficient and a value obtained by multiplying the displacement amount calculated this time by the second coefficient, as a new displacement amount cumulative value. And
The update degree control unit is configured such that when the displacement amount is small, the second coefficient is relatively small with respect to the first coefficient, and when the displacement amount is large, the second coefficient is relatively large with respect to the first coefficient, It is preferable to control the second coefficient and the first coefficient in accordance with the amount of displacement.
The cumulative value update unit further includes an elastic relationship value calculation unit that calculates the strain or elasticity relationship value by differentiating the amount of displacement, and the output unit calculates the strain or elasticity relationship calculated by the elasticity relationship value calculation unit. It is preferable to have a second image conversion unit that converts a value into an output image, and a display unit that displays an output image converted by the second image conversion unit.
上記第1〜第4の目的を達成するために、本発明の第5の態様の超音波診断装置は、上記第1の態様の画像解析システム、又は上記第3の態様の画像解析プログラムを備えることを特徴とする。 In order to achieve the first to fourth objects, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes the image analysis system according to the first aspect or the image analysis program according to the third aspect. It is characterized by that.
本発明によれば、上述の各態様及び後述の実施形態から明らかなように、変位量累積値に基づいて画像の動きを計算するので、本発明の第1の目的であった、安定的に解析情報を出力する、例えば画像を表示させる技術を提供できる。即ち、本発明では、変位量の累積に基づくので、動きがないことを理由とした未表示領域はないし、微分前の変位データを累積するので精度向上しやすい。
また、本発明によれば、その際、変位量累積値の更新度合を変位量に基づいて制御することで、本発明の第2の目的であった、動きに対する応答性を維持できる。即ち、本発明では、動きが速い時は追従速度が自動的に上がるので応答性が良い。
According to the present invention, as is clear from the above-described aspects and embodiments described later, since the motion of the image is calculated based on the accumulated displacement amount, the first object of the present invention is stably achieved. For example, a technique for outputting analysis information, for example, displaying an image can be provided. That is, in the present invention, since it is based on the accumulation of the displacement amount, there is no undisplayed area because there is no movement, and since the displacement data before differentiation is accumulated, it is easy to improve accuracy.
Further, according to the present invention, by controlling the update degree of the displacement amount cumulative value based on the displacement amount, the responsiveness to movement, which is the second object of the present invention, can be maintained. That is, in the present invention, when the movement is fast, the tracking speed is automatically increased, so that the response is good.
また、本発明によれば、動きをゆっくりさせることで追従が遅くなり、また止めることで減衰なくそれまでの変位量累積値を保持するようになるので、本発明の第3の目的である、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示できる。即ち、本発明では、フレーム間隔は直近なので計算精度は落ちないし、動きを止める際に画像が自然に、しかも時間制限なく止まるので別操作の必要なくゆっくり観察できる。
しかも、本発明によれば、上記はいずれも、変位量累積値と最新変位量との2フレーム分の作業領域を用いれば計算できることから、本発明の第4の目的である、実現にあたってのメモリ消費量を抑える技術として提供できる。即ち、本発明では、追加的なメモリ使用量は累積フレーム画像1枚で済む。
In addition, according to the present invention, since the follow-up is slowed by slowing down the movement, and the accumulated displacement value up to that point is maintained without being attenuated by stopping, the third object of the present invention is achieved. Appropriate analysis information, for example, the image can be presented to the user in a natural procedure. That is, in the present invention, since the frame interval is closest, the calculation accuracy does not drop, and when stopping the motion, the image stops naturally without any time limit, so that it can be observed slowly without the need for another operation.
In addition, according to the present invention, any of the above can be calculated by using a work area for two frames of the displacement amount cumulative value and the latest displacement amount, and therefore, a memory for implementation, which is the fourth object of the present invention. It can be provided as a technology to reduce consumption. That is, according to the present invention, the additional memory usage is only one accumulated frame image.
本発明に係る画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の超音波診断装置の構成の一実施例を概念的に示すブロック図である。
同図に示すように、超音波診断装置10は、超音波プローブ12と、超音波プローブ12に接続される送信部14及び受信部16と、A/D変換部18と、断層画像生成部20と、弾性画像生成部24と、出力制御部26と、表示部(モニタ)28と、プリンタ29と、制御部30と、操作部32と、格納部34とを有する。なお、弾性画像生成部24、出力制御部26、表示部28及びプリンタ29は、本発明に係る画像解析システム22を構成する。
An image analysis system, an image analysis method, an image analysis program, and an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing an embodiment of the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 includes an ultrasonic probe 12, a transmission unit 14 and a reception unit 16 connected to the ultrasonic probe 12, an A / D conversion unit 18, and a tomographic image generation unit 20. An elastic image generation unit 24, an output control unit 26, a display unit (monitor) 28, a printer 29, a control unit 30, an operation unit 32, and a storage unit 34. The elastic image generation unit 24, the output control unit 26, the display unit 28, and the printer 29 constitute an image analysis system 22 according to the present invention.
超音波プローブ12は、通常の超音波診断装置に用いられる探触子36を有する。
探触子36は、1次元又は2次元アレイ状に配列された複数の素子、即ち超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、検査対象物(以下、被検体という)の超音波画像の撮像の際に、それぞれ送信部14から供給される駆動信号に従って超音波ビームを被検体に送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。本実施形態では、探触子36の複数の超音波トランスデューサの内の一組を成す所定数の超音波トランスデューサの各々は、1つの超音波ビームの各成分を発生し、一組の所定数の超音波トランスデューサは、被検体に送信する1つの超音波ビームを発生する。
The ultrasonic probe 12 has a probe 36 used in a normal ultrasonic diagnostic apparatus.
The probe 36 has a plurality of elements arranged in a one-dimensional or two-dimensional array, that is, ultrasonic transducers. These ultrasonic transducers transmit an ultrasonic beam to a subject in accordance with a drive signal supplied from the transmission unit 14 when an ultrasonic image of an object to be examined (hereinafter referred to as a subject) is captured. Receives ultrasonic echoes from the specimen and outputs a received signal. In the present embodiment, each of a predetermined number of ultrasonic transducers constituting a set of the plurality of ultrasonic transducers of the probe 36 generates each component of one ultrasonic beam, and a set of a predetermined number of ultrasonic transducers. The ultrasonic transducer generates one ultrasonic beam that is transmitted to the subject.
各超音波トランスデューサは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電素子、PMN−PT(マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した素子、即ち振動子によって構成される。即ち、探触子36は、複数の超音波素子として複数の振動子が1次元又は2次元アレイ状に配列された振動子アレイということができる。 Each ultrasonic transducer is, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (lead zirconate titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (polyvinylidene fluoride), or PMN-PT (magnesium niobate / lead titanate). It is constituted by an element in which electrodes are formed at both ends of a piezoelectric body made of a piezoelectric single crystal or the like typified by a solid solution, that is, a vibrator. That is, the probe 36 can be referred to as a transducer array in which a plurality of transducers are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array as a plurality of ultrasonic elements.
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波状の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。 When a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of such a vibrator, the piezoelectric material expands and contracts, and pulse or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and the synthesis of these ultrasonic waves. As a result, an ultrasonic beam is formed. In addition, each transducer generates an electric signal by expanding and contracting by receiving propagating ultrasonic waves, and these electric signals are output as ultrasonic reception signals.
送信部14は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部30からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、探触子36の一組の所定数の超音波トランスデューサ(以下、超音波素子という)から送信される超音波ビーム成分が1つの超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して組を成す複数の超音波素子に供給する。 The transmission unit 14 includes, for example, a plurality of pulsars, and according to the sound speed or the distribution of sound speeds set based on the transmission delay pattern selected according to the control signal from the control unit 30, one of the probes 36. A plurality of sets formed by adjusting the delay amount of each drive signal so that ultrasonic beam components transmitted from a predetermined number of ultrasonic transducers (hereinafter referred to as ultrasonic elements) form one ultrasonic beam. To the ultrasonic element.
受信部16は、制御部30からの制御信号に応じて、探触子36の各超音波素子によって超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを被検体から受信して、受信信号、即ち超音波素子毎のアナログ素子信号を増幅して出力し、増幅されたアナログ素子信号をA/D変換部18に供給する。
A/D変換部18は、受信部16に接続され、受信部16から供給されたアナログ素子信号を、デジタル素子データに変換する。A/D変換部18は、A/D変換されたデジタル素子データを断層画像生成部20に供給する。
The receiving unit 16 receives, from the subject, an ultrasonic echo generated by the interaction between the ultrasonic beam and the subject by each ultrasonic element of the probe 36 in accordance with a control signal from the control unit 30. Then, the reception signal, that is, the analog element signal for each ultrasonic element is amplified and output, and the amplified analog element signal is supplied to the A / D converter 18.
The A / D converter 18 is connected to the receiver 16 and converts the analog element signal supplied from the receiver 16 into digital element data. The A / D converter 18 supplies the A / D converted digital element data to the tomographic image generator 20.
断層画像生成部20は、制御部30による制御下で、A/D変換部18から供給された素子データから音線信号(受信データ)を生成し、この音線信号から超音波画像を生成するものである。
断層画像生成部20は、整相加算部38、検波処理部40、DSC42、画像作成部44、および、画像メモリ46を有する。
The tomographic image generation unit 20 generates a sound ray signal (reception data) from the element data supplied from the A / D conversion unit 18 under the control of the control unit 30, and generates an ultrasonic image from the sound ray signal. Is.
The tomographic image generation unit 20 includes a phasing addition unit 38, a detection processing unit 40, a DSC 42, an image creation unit 44, and an image memory 46.
整相加算部38は、制御部30において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から1つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、素子データにそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ(RFデータ又は音線信号:超音波エコーのRF信号)が生成される。
整相加算部38は、受信データを検波処理部40に供給する。
The phasing addition unit 38 selects one reception delay pattern from a plurality of reception delay patterns stored in advance according to the reception direction set in the control unit 30, and based on the selected reception delay pattern The reception focus processing is performed by adding the respective delays to the element data in accordance with the set sound speed or the distribution of sound speed. By this reception focus processing, reception data (RF data or sound ray signal: RF signal of ultrasonic echo) in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed is generated.
The phasing addition unit 38 supplies the received data to the detection processing unit 40.
検波処理部40は、整相加算部38で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、あるいは、直交検波(IQ検波)を施してIQ複素数データ(以下、IQデータとする)としてS/N比を向上させて雑音を低減させた後、振幅情報に変換することにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像データ(Bモード振幅画像データ)を生成する。
DSC(digital scan converter)48は、検波処理部40で生成されたBモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換(ラスター変換)する。
The detection processing unit 40 performs an envelope detection process after correcting the attenuation by the distance according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave on the reception data generated by the phasing addition unit 38, or By applying quadrature detection (IQ detection) to improve the S / N ratio as IQ complex number data (hereinafter referred to as IQ data) to reduce noise, the tissue is converted into amplitude information, thereby converting the tissue in the subject. B-mode image data (B-mode amplitude image data), which is tomographic image information relating to the
A DSC (digital scan converter) 48 converts (raster conversion) the B-mode image data generated by the detection processing unit 40 into image data according to a normal television signal scanning method.
画像作成部44は、DSC42から入力されるBモード画像データに階調処理等の各種の必要な画像処理を施して検査や表示等の出力に供するためのBモード画像データを作成した後、作成された検査用又は表示用Bモード画像データを表示のために出力制御部26に出力する、或いは画像メモリ46に格納する。
画像メモリ46は、画像作成部44で作成された検査用Bモード画像データを一旦格納する。画像メモリ46に格納された検査用Bモード画像データは、必要に応じて、表示部28で表示するために、又はプリンタ29からハードコピー画像を出力するために出力制御部26に読み出される。
The image creation unit 44 performs various necessary image processing such as gradation processing on the B-mode image data input from the DSC 42 to create B-mode image data for use in output such as inspection and display, and then creates The B-mode image data for inspection or display is output to the output control unit 26 for display or stored in the image memory 46.
The image memory 46 temporarily stores the inspection B-mode image data created by the image creation unit 44. The inspection B-mode image data stored in the image memory 46 is read by the output control unit 26 for display on the display unit 28 or for outputting a hard copy image from the printer 29 as necessary.
画像解析システム22は、被検体組織の超音波画像等の画像の動き(変位)に基づく解析情報、例えば、歪みや弾性関係値、もしくはそれらを画像化した弾性画像等の出力画像を取得して出力するためのもので、具体的には、プローブ12を被検体に押し当てたり緩めたりすることを繰り返して、被検体の組織を圧迫、弛緩することにより被検体の組織の硬さを検査し、評価するためのエラストグラフィーシステム(図4参照)を構成するものである。
画像解析システム22は、弾性画像生成部24、出力制御部26、表示部28及びプリンタ29から構成される。
ここで、弾性画像生成部24は、本発明の最も特徴的な部分であって、検波処理部40でIQ(直交)検波処理されたIQデータに基づいて被検体組織の硬さ及び柔らかさを表す弾性画像等を生成するものであるが、その詳細については、後述する。
The image analysis system 22 acquires analysis information based on the movement (displacement) of an image such as an ultrasonic image of a subject tissue, for example, an output image such as a distortion or an elastic relation value, or an elastic image obtained by imaging them. Specifically, the hardness of the tissue of the subject is examined by repeatedly pressing and loosening the probe 12 against the subject to compress and relax the tissue of the subject. This constitutes an elastography system for evaluation (see FIG. 4).
The image analysis system 22 includes an elastic image generation unit 24, an output control unit 26, a display unit 28, and a printer 29.
Here, the elastic image generation unit 24 is the most characteristic part of the present invention, and determines the hardness and softness of the subject tissue based on the IQ data subjected to IQ (orthogonal) detection processing by the detection processing unit 40. An elastic image to be represented is generated, and details thereof will be described later.
出力制御部26、表示部28及びプリンタ29は、画像解析システム22の出力部58(図2参照)を構成するものであるが、上述したように、断層画像生成部20で生成された断層画像を表示する際にも共用される。
出力制御部26は、断層画像生成部20の画像作成部44によって画像処理が施された検査用Bモード画像信号に基づいて断層画像(超音波画像)を表示部28に表示させる、又は弾性画像生成部24の画像変換部56(図2参照)で生成され、画像化された弾性画像を表示部28に表示させる。もしくは、出力制御部26は、断層画像及び弾性画像を重ねて或いは並べて表示部28に表示させても良い。
表示部28は、例えば、LCD等のディスプレイやモニタ等を含んでおり、出力制御部26の制御の下で、超音波画像(Bモード画像)又は弾性画像を、もしくは両者を重ねて或いは並べて表示する。
プリンタ29は、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等を含んでおり、出力制御部26の制御の下で、超音波画像(Bモード画像)又は後述する変位量(変位量蓄積値)や弾性画像を、もしくは両者を重ねて或いは並べてハードコピー画像として出力する。
The output control unit 26, the display unit 28, and the printer 29 constitute the output unit 58 (see FIG. 2) of the image analysis system 22. As described above, the tomographic image generated by the tomographic image generation unit 20 is used. It is also shared when displaying.
The output control unit 26 causes the display unit 28 to display a tomographic image (ultrasonic image) based on the inspection B-mode image signal subjected to the image processing by the image creation unit 44 of the tomographic image generation unit 20, or an elastic image. The elastic image generated and imaged by the image converting unit 56 (see FIG. 2) of the generating unit 24 is displayed on the display unit 28. Alternatively, the output control unit 26 may display the tomographic image and the elasticity image on the display unit 28 so as to overlap or line up.
The display unit 28 includes, for example, a display such as an LCD, a monitor, and the like. Under the control of the output control unit 26, an ultrasonic image (B-mode image) or an elastic image is displayed, or both are superimposed or arranged. To do.
The printer 29 includes a laser printer, an ink jet printer, and the like, and under the control of the output control unit 26, an ultrasonic image (B-mode image), a displacement amount (displacement amount accumulation value) or an elastic image described later, or Both are overlapped or arranged and output as a hard copy image.
制御部30は、操作者により操作部32から入力された指令に基づいて超音波診断装置10の各部の制御を行う。
ここで、制御部30は、操作者によって操作部32を介して種々の情報、特に、断層画像生成部20の整相加算部38で用いられる遅延時間算出に必要な情報及び弾性画像生成部24の処理に必要な種々の情報の入力が行われた際に、操作部32から入力された上述の種々の情報を、必要に応じて、送信部14、受信部16、断層画像生成部20、及び画像解析システム22の弾性画像生成部24、並びに出力制御部26等の各部に供給する。
The control unit 30 controls each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 based on a command input from the operation unit 32 by the operator.
Here, the control unit 30 provides various information by the operator via the operation unit 32, particularly information necessary for calculating the delay time used in the phasing addition unit 38 of the tomographic image generation unit 20 and the elastic image generation unit 24. When the various information necessary for the process is input, the above-described various information input from the operation unit 32 is converted into the transmission unit 14, the reception unit 16, the tomographic image generation unit 20, as necessary. And the elastic image generation unit 24 and the output control unit 26 of the image analysis system 22.
操作部32は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
また、操作部32は、操作者が必要に応じて各種の情報、特に上述の遅延時間算出に用いられるプローブ12の探触子36の複数の超音波素子、被検体の検査対象領域の音速、超音波ビームの焦点位置、探触子36の送信開口及び受信開口等に関する情報、並びに弾性画像の生成処理に関する種々の情報等を入力操作するための入力装置を備えている。
The operation unit 32 is for an operator to perform an input operation, and can be formed from a keyboard, a mouse, a trackball, a touch panel, and the like.
In addition, the operation unit 32 is used by the operator for various types of information, in particular, a plurality of ultrasonic elements of the probe 36 of the probe 12 used for calculating the delay time described above, the sound speed of the examination target region of the subject, An input device is provided for performing input operations on the focal position of the ultrasonic beam, information on the transmission aperture and reception aperture of the probe 36, and various information on the elastic image generation processing.
格納部34は、操作部32から入力された各種の情報、特に、上述のプローブ12、音速、焦点位置、送信開口及び受信開口等に関する情報、断層画像や弾性画像の生成処理に関する情報等や、送信部14、受信部16、断層画像生成部20、画像解析システム22の弾性画像生成部24、及び出力制御部26等の制御部30で制御される各部の処理や動作に必要な情報、並びに、各部の処理や動作を実行させるための動作プログラムや処理プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、DVD−ROM等の記録媒体を用いることができる。
なお、断層画像生成部20の整相加算部38、検波処理部40、DSC42、画像作成部44、画像解析システム22の弾性画像生成部24の各部、及び出力制御部26は、CPUと、CPUに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
The storage unit 34 receives various information input from the operation unit 32, in particular, information on the probe 12, the sound speed, the focal position, the transmission aperture, the reception aperture, and the like, information on the tomographic image and elastic image generation processing, and the like. Information necessary for processing and operation of each unit controlled by the control unit 30 such as the transmission unit 14, the reception unit 16, the tomographic image generation unit 20, the elastic image generation unit 24 of the image analysis system 22, and the output control unit 26, and , Which stores operation programs and processing programs for executing the processes and operations of each unit, and recording media such as hard disks, flexible disks, MO, MT, RAM, CD-ROM, and DVD-ROM can be used. .
In addition, the phasing addition part 38 of the tomographic image generation part 20, the detection process part 40, DSC42, the image creation part 44, each part of the elastic image generation part 24 of the image analysis system 22, and the output control part 26 are CPU, CPU The computer program is composed of operation programs for causing the computer to perform various types of processing.
図2に、本発明に係る画像解析システムの実施形態1の構成の一例のブロック図を概念的に示す。また、図3に、図2に示す画像解析システムで実施される実施形態1の画像解析方法の一例のフローチャートを概念的に示す。
ここでは、本発明の画像解析システム22、特にその弾性画像生成部24を、図2及び図3に基づいて詳細に説明する。
なお、図2に示す実施形態1の画像解析システム22は、本発明の超音波診断装置10内に組み込まれて、超音波画像撮影及び診断に用いられているが、本発明はこれに限定されず、本発明の超音波診断装置10から独立したものであっても良く、画像の動きに基づく解析情報を取得して出力するものであれば、どのようなものにも適用可能である。例えば、本発明の画像解析システムは、X戦動画撮影装置、及び光音響イメージング装置等に適用可能であり、X戦動画撮影、及び光音響イメージング等に用いることができる。
FIG. 2 conceptually shows a block diagram of an example of the configuration of the image analysis system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 conceptually shows a flowchart of an example of the image analysis method according to the first embodiment implemented by the image analysis system shown in FIG.
Here, the image analysis system 22 of the present invention, in particular, its elastic image generation unit 24 will be described in detail with reference to FIGS.
The image analysis system 22 of the first embodiment shown in FIG. 2 is incorporated in the ultrasonic diagnostic apparatus 10 of the present invention and is used for ultrasonic image capturing and diagnosis. However, the present invention is not limited to this. Instead, it may be independent from the ultrasonic diagnostic apparatus 10 of the present invention, and can be applied to any apparatus that acquires and outputs analysis information based on image motion. For example, the image analysis system of the present invention can be applied to an X battle moving image capturing apparatus, a photoacoustic imaging apparatus, and the like, and can be used for X battle moving image capturing, photoacoustic imaging, and the like.
本発明の画像解析システム22は、図1に示す超音波診断装置10内に組み込まれて、図4に示すエラストグラフィーシステムを構成するものである。図2に示すように、画像解析システム22は、画像入力部48と、変位量計算部50と、更新度合制御部52と、累積値更新部54と、画像変換部56と、出力制御部26と、表示部28と、プリンタ29と、メモリ60を有する。
ここで、画像入力部48と、変位量計算部50と、更新度合制御部52と、累積値更新部54と、画像変換部56とは、弾性画像生成部24を構成し、画像変換部56と、出力制御部26と、表示部28と、プリンタ29とは、出力部58を構成する。
The image analysis system 22 of the present invention is incorporated in the ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 1, and constitutes an elastography system shown in FIG. As shown in FIG. 2, the image analysis system 22 includes an image input unit 48, a displacement amount calculation unit 50, an update degree control unit 52, a cumulative value update unit 54, an image conversion unit 56, and an output control unit 26. A display unit 28, a printer 29, and a memory 60.
Here, the image input unit 48, the displacement amount calculation unit 50, the update degree control unit 52, the cumulative value update unit 54, and the image conversion unit 56 constitute the elastic image generation unit 24, and the image conversion unit 56. The output control unit 26, the display unit 28, and the printer 29 constitute an output unit 58.
図2に示す画像入力部48は、図3に示す画像データ入力ステップS10を実施する部分であって、被検体の対象物(検査対象物)の、好ましくは動きの異なる、連続する複数の画像を入力するものである。具体的には、画像入力部48は、画像の、好ましくは動きの異なる、連続的な画像データ(I)の中から2枚の画像(フレーム画像データA、B)を画像解析システム22内に入力するためのものである。
画像解析システム22で行われる処理は、連続的な処理であるので、最新の画像を順次入れ替える方式が望ましい。ここでは、入力された2枚の画像(フレーム画像データA、B)は、メモリ60に参照可能に格納されるのが好ましい。したがって、図3に示す画像解析方法を実施する場合、特に、画像解析プログラムによって実施する場合には、画像データ入力ステップS10は、入力画像AとBとのフレーム画像データがメモリ60に配置され、参照可能な状態になることを意味する。
The image input unit 48 shown in FIG. 2 is a part that performs the image data input step S10 shown in FIG. 3, and a plurality of continuous images, preferably different in motion, of the subject (inspection subject) of the subject. Is input. Specifically, the image input unit 48 inputs two images (frame image data A and B) from continuous image data (I), preferably of different motions, into the image analysis system 22. It is for input.
Since the process performed in the image analysis system 22 is a continuous process, a method of sequentially replacing the latest images is desirable. Here, it is preferable that the input two images (frame image data A and B) are stored in the memory 60 so that they can be referred to. Therefore, when the image analysis method shown in FIG. 3 is performed, particularly when the image analysis program executes the image data input step S10, the frame image data of the input images A and B is arranged in the memory 60. It means that it can be referred to.
なお、図1に示す例のように、本発明の画像解析システム22をサブシステムとして上位システムの超音波診断装置10に組み込む場合には、好ましくは動きの異なる、画像であれば、上位システムに入力された画像や上位システムで生成された画像の一部のみを取り込み、それらを一連の「連続的な画像データ」とみなしてもよい。
なお、以下では、画像解析システム22の各部(各構成要素)で行われる処理は、対応する各ステップが行われる処理であるので、各構成要素の処理として説明し、各ステップの処理としての説明は省略する。
As in the example shown in FIG. 1, when the image analysis system 22 of the present invention is incorporated in the ultrasonic diagnostic apparatus 10 of the host system as a subsystem, preferably, if the image is different in motion, the image is added to the host system. Only a part of the input image or the image generated by the host system may be captured and regarded as a series of “continuous image data”.
In the following, the processing performed in each unit (component) of the image analysis system 22 is processing in which each corresponding step is performed, and therefore, will be described as processing of each component, and will be described as processing of each step. Is omitted.
ここで、図1に示す例では、超音波診断装置10の断層画像生成部20の検波処理部40で生成されたIQデータを、画像解析システム22の画像入力部48に入力される連続的な画像データとしているが、本発明は、これに限定されず、図1に点線で示すように、A/D変換部18でA/D変換され、断層画像生成部20に入力される素子データであっても良いし、断層画像生成部20の整相加算部38で整相加算され、検波処理部40に入力されるRFデータであっても良いし、検波処理部40から出力されたBモード画像データ、又は、画像作成部44から出力される検査用又は出力用Bモード画像データであっても良い。
なお、これらの、好ましくは動きの異なる、連続する画像データとしてIQデータ、素子データ、RFデータ、各種のBモード画像データが、一旦、画像解析システム22外の外部メモリや画像メモリ46に格納される場合には、連続する2枚の画像データ(A、B)を外部メモリや画像メモリ46から読み出して、画像入力部48に入力するようにしても良い。
Here, in the example illustrated in FIG. 1, the IQ data generated by the detection processing unit 40 of the tomographic image generation unit 20 of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 is continuously input to the image input unit 48 of the image analysis system 22. Although it is image data, the present invention is not limited to this, and as shown by a dotted line in FIG. 1, element data that is A / D converted by the A / D converter 18 and input to the tomographic image generator 20 is used. It may be RF data that is phased and added by the phasing addition unit 38 of the tomographic image generation unit 20 and input to the detection processing unit 40, or the B mode output from the detection processing unit 40 It may be image data, or inspection or output B-mode image data output from the image creation unit 44.
Note that IQ data, element data, RF data, and various B-mode image data, which are preferably continuous image data with different motions, are temporarily stored in the external memory or the image memory 46 outside the image analysis system 22. In this case, two continuous image data (A, B) may be read from the external memory or the image memory 46 and input to the image input unit 48.
変位量計算部50は、図3に示す変位量計算ステップS12を実施する部分であって、画像入力部48で入力された、好ましくは動きの異なる、複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算するものである。具体的には、変位量計算部50は、画像入力部48に入力された2つの画像A及びB間の変位量(変位量データf)を計算するためのものである。即ち、2つの画像AとBの位置合わせするということである。
画像位置合わせ方法については、特に制限的では無く、従来公知の画像位置合わせ方法を始めとして、種々の位置合わせ方法を用いることができる。画像位置合わせ方法としては、例えば、ブロックマッチング法やグラジェント法等を用いて、画像位置毎、例えば画素(ピクセル)毎の対応点を追跡する手法等を挙げることができる。なお、ブロックマッチング法は、画像を、例えばN×N画素からなるブロックに分け、現フレームの関心領域内のブロックに着目し、着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレームから探索し、これらを参照して差分を求めることにより、変位量を計算する処理を行うものである。これらの方法については様々な文献において周知であることから、ここでの説明は省略する。
なお、こうして変位量計算部50で計算された変位量は、画像フレームに対応するピクセル毎の変位量を記録した変位量データfなどとしてメモリ60に格納されるのが好ましい。
なお、変位量計算部50は、信頼性評価部62及び連続性評価部64を設けておくのが好ましい。信頼性評価部62及び連続性評価部64については、本発明の実施形態2及び3として後述する。
The displacement amount calculation unit 50 is a part that performs the displacement amount calculation step S12 shown in FIG. 3, and sequentially inputs displacements between adjacent images of a plurality of images, preferably different in motion, input by the image input unit 48. The amount of displacement for each position of the object is calculated by analysis. Specifically, the displacement amount calculation unit 50 is for calculating a displacement amount (displacement amount data f) between the two images A and B input to the image input unit 48. That is, the two images A and B are aligned.
The image alignment method is not particularly limited, and various alignment methods including a conventionally known image alignment method can be used. Examples of the image alignment method include a method of tracking corresponding points for each image position, for example, each pixel (pixel), using a block matching method, a gradient method, or the like. Note that the block matching method divides an image into, for example, blocks of N × N pixels, focuses on blocks in the region of interest of the current frame, and searches for the block closest to the block of interest from the previous frame. Then, a process for calculating the amount of displacement is performed by obtaining the difference with reference to these. Since these methods are well-known in various documents, description thereof is omitted here.
Note that the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit 50 in this manner is preferably stored in the memory 60 as displacement amount data f in which the displacement amount for each pixel corresponding to the image frame is recorded.
The displacement amount calculation unit 50 is preferably provided with a reliability evaluation unit 62 and a continuity evaluation unit 64. The reliability evaluation unit 62 and the continuity evaluation unit 64 will be described later as Embodiments 2 and 3 of the present invention.
更新度合制御部52は、図3に示す更新度合制御ステップS14を実施する部分であって、変位量計算部50で計算された変位量に応じて累積値更新部54で更新する変位量累積値の更新度合を制御するものである。具体的には、更新度合制御部52は、変位量計算部50で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合αを制御するためのものである。即ち、更新度合制御部52では、計算された変位量に応じて制御される更新度合αを設定する。
更新度合制御部52では、更新度合αを定めるために、まず、フレーム単位の代表変位量Vを計算する。代表変位量Vとしては、画像全体の平均をとってもよいし、画像端もしくは画像中央のような特定領域の平均などとしてもよい。平均ではなく、中央値などの他の統計量を用いても構わないのは、勿論である。
The update degree control unit 52 is a part that performs the update degree control step S14 shown in FIG. 3, and the displacement amount cumulative value that is updated by the cumulative value update unit 54 in accordance with the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit 50. The degree of update is controlled. Specifically, the update degree control unit 52 is for controlling the update degree α of the displacement amount cumulative value according to the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit 50. That is, the update degree control unit 52 sets the update degree α controlled according to the calculated displacement amount.
In order to determine the update degree α, the update degree control unit 52 first calculates a representative displacement amount V for each frame. The representative displacement amount V may be an average of the entire image, or may be an average of a specific area such as the image edge or the center of the image. Of course, other statistics such as the median may be used instead of the average.
更新度合αは、例えば、tを時間(時刻)とする時、基準量をSとすると、下記式(1)で表すことができる。
α(t)=|V(t)|/S ………(1)
ここで、基準量Sは、更新度合α(t)を規格化するためのものである。本発明では、更新度合α(t)を0〜1に規格化する場合には、実験等によって、例えば、|V(t)|/Sの最大値が1となるように、又は1に近く、1を超えないように、基準量Sを設定するのが好ましい。この時、同時に、基準量Sを、|V(t)|/Sの最小値が、0となるように、又は0に近く、0より小さくならないように設定するのが好ましい。
このように、更新度合α(t)を設定することにより、動き(変位)が大きい時、今までの変位量蓄積値に対して、最新のフレームの変位の情報、即ち変位量を重く又は大きく反映させることができ、動き(変位)が小さい時、今までの変位量蓄積値に対して、最新のフレームの変位の情報、即ち変位量を軽く即ち小さく反映させることができる。
The update degree α can be expressed by the following formula (1), for example, when t is time (time) and the reference amount is S.
α (t) = | V (t) | / S (1)
Here, the reference amount S is for normalizing the update degree α (t). In the present invention, when the update degree α (t) is normalized to 0 to 1, by experiment or the like, for example, the maximum value of | V (t) | / S is 1 or close to 1. The reference amount S is preferably set so as not to exceed 1. At the same time, it is preferable to set the reference amount S so that the minimum value of | V (t) | / S becomes 0, or close to 0 and not smaller than 0.
In this way, by setting the update degree α (t), when the movement (displacement) is large, the latest frame displacement information, that is, the displacement amount is heavier or larger than the displacement amount accumulated value so far. When the movement (displacement) is small, the latest information on the displacement of the frame, that is, the displacement amount can be reflected lightly or small with respect to the accumulated displacement amount value so far.
ところで、被検体の組織が硬い場合や、検査技師(操作者)によるプローブ12の揺動が小さい、又は停止されている場合には、ほとんど動かないので、ほとんど動きがない時を考慮して、更新度合α(t)を、基準値S1に対して、変位量蓄積値に組み入れる変位量の下限閾値S0を設けて、更新度合α(t)の下限値を0とする下記式(2)で表してもよい。
α(t)=0 if |V(t)|<S0
=(|V(t)|−S0)/S1 if |V(t)|≧S0 ………(2)
一方、動きが激しいときを考慮して、更新度合α(t)を、変位量蓄積値に組み入れる変位量の上限閾値S2を設け、更新度合α(t)の上限値を1とし、上限値S2を基準値とする下記式(3)で表してもよい。
α(t)=(|V(t)|)/S2 if |V(t)|<S2
=1 if |V(t)|≧S2 ………(3)
なお、代表変位量Vがある上限値を超えたとき、変位計算がうまくいかないことが考えられる場合には、逆にαを小さくする仕組みを組み合わせることもできる。
なお、更新度合αの下限値及び上限値は、それぞれ0及び1に設定されているが、これに限定される訳ではない。
上述した変位量の下限閾値及び上限閾値、並びに、更新度合αの下限値及び上限値は、更新度合制御部52内の設定部66によって設定しておくのが好ましい。なお、これらの値は、画像解析システム22の内部のメモリ60、又は外部のメモリ等に格納しておき、必要に応じて設定部66に呼び出して設定するようにしても良いし、操作部32から入力するようにしても良い。
By the way, in the case where the tissue of the subject is hard, or when the swing of the probe 12 by the laboratory technician (operator) is small or stopped, it hardly moves. The lower limit threshold value S0 of the displacement amount for incorporating the update degree α (t) into the displacement amount accumulated value with respect to the reference value S1, and the lower limit value of the update degree α (t) is set to 0 by the following formula (2) May be represented.
α (t) = 0 if | V (t) | <S0
= (| V (t) | −S0) / S1 if | V (t) | ≧ S0 (2)
On the other hand, in consideration of when the movement is intense, an upper limit threshold value S2 of the displacement amount that incorporates the update degree α (t) into the displacement amount accumulated value is provided, the upper limit value of the update degree α (t) is set to 1, and the upper limit value S2 May be represented by the following formula (3).
α (t) = (| V (t) |) / S2 if | V (t) | <S2
= 1 if | V (t) | ≧ S2 (3)
In addition, when it is considered that the displacement calculation is not successful when the representative displacement amount V exceeds a certain upper limit value, a mechanism for reducing α can be combined.
The lower limit value and the upper limit value of the update degree α are set to 0 and 1, respectively, but are not limited to this.
It is preferable that the lower limit threshold and the upper limit threshold of the displacement amount and the lower limit value and the upper limit value of the update degree α are set by the setting unit 66 in the update degree control unit 52. These values may be stored in the internal memory 60 of the image analysis system 22, an external memory or the like, and may be set by calling the setting unit 66 as necessary. You may make it input from.
あるいは、本発明においては、更に、基準値Sを動的に決定してもよい。例えば、基準値S(t)を、下記式(4)のように設定することにより、最大変位量を基準値Sに置くことができるし、特に、更新度合α(t)を下記式(5)とすることにより、過去の最大変位量に基づく変位量を維持することができる。
S(t)=max{V(t)} ………(4)
α(t)=1 if |V(t)|≧S(t)
=0 if |V(t)|<S(t) ………(5)
また、上記では、更新度合α(t)を画像に対して一律の値としたが、画像を複数のセグメントn(nは2以上の整数)に分割して、セグメント毎の更新度合α(n,t)としても良いし、特に、画素毎の更新度合α(x,y,t)としても良い。これらの場合、代表変位量Vをセグメントや画素毎の設定等にしても良い。
Alternatively, in the present invention, the reference value S may be determined dynamically. For example, by setting the reference value S (t) as in the following formula (4), the maximum displacement amount can be set in the reference value S. In particular, the update degree α (t) is set in the following formula (5). The displacement amount based on the past maximum displacement amount can be maintained.
S (t) = max {V (t)} (4)
α (t) = 1 if | V (t) | ≧ S (t)
= 0 if | V (t) | <S (t) (5)
In the above description, the update degree α (t) is a uniform value for the image. However, the image is divided into a plurality of segments n (n is an integer of 2 or more), and the update degree α (n , T), or in particular, the update degree α (x, y, t) for each pixel. In these cases, the representative displacement amount V may be set for each segment or pixel.
累積値更新部54は、図3に示す累積値更新ステップS16を実施する部分であって、更新度合制御部52で制御された更新度合及び変位量計算部50で計算された変位量を用いて変位量累積値を更新するものである。具体的には、累積値更新部54は、更新度合制御部52で制御された更新度合α及び変位量計算部50で計算された変位量fを用いて、変位量累積値Fを更新するためのものである。
即ち、画像のセグメント又は画素の位置をxy2次元座標で表し、時間(時刻)をtで表す時、変位量累積値をF(x,y,t)で、変位量をf(x,y,t)で表すことができるので、更新度合をα(t)で表すと、変位量累積値F(x,y,t)は、下記式(6)に従って更新することができる。
F(x,y,t)={1−α(t)}・F(x,y,t−1)
+α(t)・|f(x,y,t)| ………(6)
ここで、F(x,y,t)は、今回更新された変位量累積値を表し、f(x,y,t)は、今回計算された変位量を表し、F(x,y,t−1)は、今回更新された変位量累積値を表す。
The cumulative value update unit 54 performs the cumulative value update step S <b> 16 shown in FIG. 3, and uses the update degree controlled by the update degree control unit 52 and the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit 50. The accumulated displacement value is updated. Specifically, the accumulated value update unit 54 uses the update degree α controlled by the update degree control unit 52 and the displacement amount f calculated by the displacement amount calculation unit 50 to update the displacement amount accumulated value F. belongs to.
That is, when the segment or pixel position of the image is represented by xy two-dimensional coordinates, and time (time) is represented by t, the displacement amount accumulated value is F (x, y, t), and the displacement amount is f (x, y, t). Since the update degree is represented by α (t), the displacement amount accumulated value F (x, y, t) can be updated according to the following formula (6).
F (x, y, t) = {1-α (t)} · F (x, y, t−1)
+ Α (t) · | f (x, y, t) | (6)
Here, F (x, y, t) represents the displacement amount accumulated value updated this time, f (x, y, t) represents the displacement amount calculated this time, and F (x, y, t). -1) represents the displacement amount cumulative value updated this time.
なお、上記式(6)において、更新度合α(t)は、正規化されているので、F(x,y,t−1)と|f(x,y,t)|との係数の和が1になるように調整されている。このため、今回計算された変位量f(x,y,t)が小さく、代表変位量Vが小さい場合、更新度合α(t)も小さくなるように制御されるので、|f(x,y,t)|の係数のα(t)は、F(x,y,t−1)の係数の{1−α(t)}に比べて相対的に小さくなるように更新度合制御部52によって制御されることになる。一方、変位量f(x,y,t)が大きく、代表変位量Vが大きい場合、更新度合α(t)も大きくなるように制御されるので、|f(x,y,t)|の係数のα(t)は、F(x,y,t−1)の係数の{1−α(t)}に比べて相対的に大きくなるように更新度合制御部52によって制御されることになる。 In the above equation (6), since the update degree α (t) is normalized, the sum of the coefficients of F (x, y, t−1) and | f (x, y, t) | Is adjusted to be 1. For this reason, when the displacement amount f (x, y, t) calculated this time is small and the representative displacement amount V is small, the update degree α (t) is controlled to be small, so | f (x, y , T) | the coefficient α (t) is updated by the update degree control unit 52 so as to be relatively smaller than the coefficient {1-α (t)} of the coefficient F (x, y, t−1). Will be controlled. On the other hand, when the displacement amount f (x, y, t) is large and the representative displacement amount V is large, the update degree α (t) is controlled to be large, so that | f (x, y, t) | The update degree control unit 52 controls the coefficient α (t) so as to be relatively larger than the coefficient {1-α (t)} of the coefficient F (x, y, t−1). Become.
なお、累積値更新部54は、上記式(6)によって変位量累積値Fを更新するものに限定されず、上記式(7)に従って、変位量累積値Fを更新しても良い。
F(x,y,t)=C1・F(x,y,t−1)
+C2・|f(x,y,t)| ………(7)
上記式(7)において、代表変位量Vが小さい時は係数C2は係数C1に対して相対的に小さくなり、代表変位量Vが大きい時は、係数C2は係数C1に対して相対的に大きくなるように、代表変位量Vに応じて係数C1及び係数C2は更新度合制御部52によって制御されるのが好ましい。
The cumulative value update unit 54 is not limited to updating the displacement amount cumulative value F according to the above equation (6), and may update the displacement amount cumulative value F according to the above equation (7).
F (x, y, t) = C1 · F (x, y, t−1)
+ C2 · | f (x, y, t) | (7)
In the above equation (7), when the representative displacement amount V is small, the coefficient C2 is relatively small with respect to the coefficient C1, and when the representative displacement amount V is large, the coefficient C2 is relatively large with respect to the coefficient C1. Thus, the coefficient C1 and the coefficient C2 are preferably controlled by the update degree control unit 52 in accordance with the representative displacement amount V.
しかしながら、上記式(6)及び(7)の片側を固定して、例えば上記式(7)において、C1を1に固定して、C2をα(t)とすることにより、変位量累積値F(x,y,t)を、例えば、下記式(8)のようにすることもできる。
F(x,y,t)=F(x,y,t−1)
+α(t)・|f(x,y,t)| ………(8)
本発明において、「相対的な大小」というのは、例えば、上記式(8)において、ある代表変位量Vに対するαに対して、別の大きさの異なる代表変位量Vに対するαの相対的な大きさを問題にしているものであり、必ずしも「α>1」や「α<1」を意味するのではないのは言うまでもない。
更に、変位量累積値Fの位置(画素位置等)は、フレーム毎に動くので、変位量計算部50の計算結果を参照して、上記式(6)を、下記式(9)のように表しても良い。
F(x,y,t)={1−α(t)}・F(x’,y’,t−1)
+α(t)・|f(x,y,t)| ………(9)
ここで、x’は、xの移動前の位置を表し、y’は、yの移動前の位置を表す。
However, by fixing one side of the above formulas (6) and (7), for example, in the above formula (7), C1 is fixed at 1 and C2 is set to α (t). For example, (x, y, t) can be changed to the following equation (8).
F (x, y, t) = F (x, y, t−1)
+ Α (t) · | f (x, y, t) | (8)
In the present invention, “relative magnitude” means, for example, in the above formula (8), relative to α for a certain representative displacement amount V relative to α for another representative displacement amount V having a different magnitude. Needless to say, the size is a problem and does not necessarily mean “α> 1” or “α <1”.
Further, since the position (pixel position, etc.) of the displacement amount cumulative value F moves for each frame, the above equation (6) is changed into the following equation (9) with reference to the calculation result of the displacement amount calculation unit 50. May be represented.
F (x, y, t) = {1-α (t)} · F (x ′, y ′, t−1)
+ Α (t) · | f (x, y, t) | (9)
Here, x ′ represents the position of x before movement, and y ′ represents the position of y before movement.
ここで、本発明において更新度合制御及び変位量蓄積値更新を行う理由、即ち、上述した更新度合制御部52による更新度合制御ステップS14及び累積値更新部54による蓄積値更新ステップS16における本発明の意義について詳細に説明する。
本発明は、変位量を観測する系に対して提案するものである。
まず、単一時刻の観測値のS/N比を向上させる方策として、観測値を累積させることが考えられる。もっとも簡単な式は、単純な総和(積分)を取るものである。つまり、f(t)を時刻tの計測値、F(t)を時刻tの累積値とすれば、下記式(10)のようになる。
F(t)=F(t−1)+f(t) ………(10)
Here, the reason for performing the update degree control and the displacement amount accumulated value update in the present invention, that is, the update degree control step S14 by the update degree control unit 52 and the accumulated value update step S16 by the cumulative value update unit 54 described above. The significance will be explained in detail.
The present invention is proposed for a system for observing the amount of displacement.
First, as a measure for improving the S / N ratio of observation values at a single time, it is conceivable to accumulate observation values. The simplest formula is a simple summation (integration). That is, when f (t) is a measured value at time t and F (t) is a cumulative value at time t, the following equation (10) is obtained.
F (t) = F (t-1) + f (t) (10)
このようにすることで、単一時刻のf(t)ではなく、多数の観測結果の集大成としてのF(t)を扱うことでS/N比を向上させることができるようになる。
但し、上記のようにf(t)を単純に積算していくと、今回のように画像の動き両v(t)に対してf(t)=v(t)としているときに、例えば、画像が上下に揺れるような解析において、F(t)の期待値がゼロになってかえってS/N比向上の効率が悪くなってしまう。つまり、f(t)の符号が途中で反転することで、最終的に動きの相和量がゼロ付近に収束してしまうのである。
In this way, the S / N ratio can be improved by handling F (t) as a culmination of a large number of observation results instead of f (t) at a single time.
However, if f (t) is simply integrated as described above, when f (t) = v (t) is set for both v (t) of the image as in this case, for example, In the analysis in which the image fluctuates up and down, the expected value of F (t) becomes zero, and the efficiency of improving the S / N ratio deteriorates. That is, the sign of f (t) is reversed in the middle, so that the sum of motion finally converges near zero.
そこで、本発明では、特に、画像の動きv(t)に対して、例えば、f(t)=|v(t)|(あるいは、f(t)=v(t) if v(t)≧0、 f(t)=0 if v(t)<0などでも良い。)と置くことにより、画像の正味の動き量を見積もることにより、S/N向上の効率を維持することを提案しているのである。
しかしながら、これらの式ままでは不十分である。つまり、時間経過と共に応答性が徐々に悪くなること、特に、有限な値までしか格納できないコンピュータシステムではF(t)が発散してしまう危険性があることから、観測時間がある程度以上に長くなり得る系では実用的ではない。
Therefore, in the present invention, for example, f (t) = | v (t) | (or f (t) = v (t) if v (t) ≧ 0, f (t) = 0 if v (t) <0, etc.) is proposed to propose to maintain the efficiency of S / N improvement by estimating the net motion amount of the image. It is.
However, these equations are not sufficient. In other words, the responsiveness gradually deteriorates with the passage of time, especially in a computer system that can store only a finite value, there is a risk that F (t) may diverge, so the observation time becomes longer than a certain degree. It is not practical in the system to obtain.
このため、一般的にIIRの一種として知られている累積系では、下記式(11)のように代替することができる。
F(t)=(1−α)・F(t−1)+α・f(t) ………(11)
ここで「α」は更新比率である。しかし、αを静的に固定してしまうと、動的な観測の変動に対応し切れないことがあると知られている。例えば、αを小さく設定すると出力の安定性は良化するが、代わりに応答性が悪化する。逆に、αを大きく設定すると応答性が良化するが、安定性が悪化する。また、特に動きがないとき、F(t)は時間と共に減衰してしまう。
For this reason, a cumulative system generally known as a type of IIR can be substituted as shown in the following formula (11).
F (t) = (1−α) · F (t−1) + α · f (t) (11)
Here, “α” is an update rate. However, it is known that if α is fixed statically, it may not be able to cope with dynamic observation fluctuations. For example, if α is set small, the stability of the output is improved, but the response is deteriorated instead. Conversely, if α is set large, the responsiveness improves, but the stability deteriorates. Also, when there is no particular movement, F (t) decays with time.
そこで、さらに「α」を解析的手法によって制御する「適応フィルタ」と呼ぶ技術が存在する。すなわち、αを時刻によって可変として下記式(12)のように改良する。
F(t)={1−α(t)}・F(t−1)+α(t)・f(t)………(12)
ここで、適応フィルタの「α(t)」をいかに決めるかは様々な研究があり、例えばモデル式を当てはめて誤差を最小化するように解析的に決める手法などが知られている。
本発明は、そのような研究の一成果であって、動き解析を行う画像処理に対して、簡便に、しかも、良好な出力を示すような、上記の「適応フィルタ」の1つを提案するものである。即ち、良好な出力を期待できる大きな変動に対しては、大きな「α」を設定することで、安定性を損なうことなく、ユーザが期待するであろう応答性を良化させることができる。また、ユーザが応答性をむしろ期待しないであろう小さな変動に対しては、小さな「α」を設定することで、安定性を良化させ、しかも、F(t)の減衰を防ぐことができる。
Therefore, there is a technique called “adaptive filter” that controls “α” by an analytical method. That is, α is made variable according to time and improved as shown in the following formula (12).
F (t) = {1−α (t)} · F (t−1) + α (t) · f (t) (12)
Here, there are various studies on how to determine the “α (t)” of the adaptive filter. For example, a method of analytically determining the error by minimizing the error by applying a model formula is known.
The present invention proposes one of the above-mentioned “adaptive filters”, which is one result of such research, and that is simple and good for image processing for motion analysis. Is. That is, by setting a large “α” for a large fluctuation that can be expected to have a good output, it is possible to improve the responsiveness expected by the user without losing stability. Also, for small fluctuations that the user would rather not expect responsiveness, by setting a small “α”, stability can be improved and attenuation of F (t) can be prevented. .
なお、前述したように、f(t)に入力するv(t)の符号を限定することで、良好なF(t)を得ようというのも本発明の提案の1つである。
加えて、例えば、本実施形態で示す下記式(13)では、v(t)=0の時、自動的にα(t)=0となることも特徴である。なお、Tは、規格化のための基準値である。
α(t)=|v(t)|/T (if |v(t)|<T)、
1 (if |v(t)|≧T) ………(13)
即ち、この時、下記式(14)のようになって、F(t)が減衰せず、直前の値を保持するようになる。
F(t)={1−α(t)}・F(t−1)+α(t)・f(t)
=F(t−1) ………(14)
As described above, it is one of the proposals of the present invention to obtain good F (t) by limiting the sign of v (t) input to f (t).
In addition, for example, the following formula (13) shown in the present embodiment is characterized in that α (t) = 0 automatically when v (t) = 0. T is a reference value for normalization.
α (t) = | v (t) | / T (if | v (t) | <T),
1 (if | v (t) | ≧ T) (13)
That is, at this time, the following equation (14) is obtained, and F (t) is not attenuated, and the previous value is held.
F (t) = {1−α (t)} · F (t−1) + α (t) · f (t)
= F (t-1) (14)
即ち、動きを止めた場合、それまでの累積値が保存されるようになるので、例えば、外的に動きを与えながら観測を行っていた場合、外的な動きを停止させることで、画像を止めることができるようになる。つまり、外的な動きを与えて良好な画像が得た後、ゆっくりとその外的な動きを停止させることで、別途新しい動作を付与することなく、その良好な画像を落ち着いて観察できるようになるのである。したがって、本発明により、ユーザに対して自然な操作で適切な画像を簡単に得られる方法を提示したことになる。
なお、上記は、単純なIIRの拡張として適応フィルタの提案例を示したが、別の様々なフィルタなどに対しても、本発明の本質的構成に基づけば、「v」に対して画像変化を制御するような仕組みを簡単に構築することもできる。
本発明において更新度合制御部52及び更新度合制御ステップS14、並びに累積値更新部54及び蓄積値更新ステップS16は、以上のように構成される。
That is, when the movement is stopped, the accumulated value up to that point will be saved, so for example, when observation is performed while giving external movement, the image is displayed by stopping the external movement. You can stop. In other words, after a good image is obtained by applying an external motion, the external image is slowly stopped so that the good image can be observed calmly without giving a new new operation. It becomes. Therefore, according to the present invention, a method for easily obtaining an appropriate image by a natural operation is presented to the user.
Although the above shows an example of a proposed adaptive filter as an extension of a simple IIR, an image change with respect to “v” can be applied to other various filters and the like based on the essential configuration of the present invention. It is also possible to easily construct a mechanism for controlling
In the present invention, the update degree control unit 52 and the update degree control step S14, and the cumulative value update unit 54 and the accumulated value update step S16 are configured as described above.
続いて、出力部58を構成する画像変換部56は、図3に示す画像変換ステップS18を実施する部分であって、累積値更新部54で更新された変位量累積値を出力画像に変換するものである。具体的には、画像変換部56は、累積値更新部54で更新された変位量累積値(累積値データ)Fをそのまま、もしくは他の物理量に変換して画像化して、出力部58の表示部28のモニタやプリンタ29に出力するために、変換画像、例えば弾性画像等に変換するためのものである。
画像変換部56では、例えば、変位量累積値F(x,y,t)の大きい所を「赤」、小さい所を「青」となるようにスペクトル的に色を変化させてカラー画像化してもよい。
また、画像変換部56における変換の過程として、画像変換部56の内部に弾性関係値算出部68を設けて、変位量累積値Fからいったん別の物理量を求めてもよい。例えば、同一の撮影物の変形画像であれば、弾性関係値算出部68において、変位量累積値Fを微分して歪みとし、組織弾性関係値にいったん変換してもよい。その後、このような弾性関係値をルックアップテーブル(LUT)などを用いて、最終的に表示すべきカラー画像に変換しても良い。
なお、弾性関係値算出部68は、画像変換部56内では無く、画像変換部56の前段、例えば、累積値更新部54の内部に設けても良い。
Subsequently, the image conversion unit 56 constituting the output unit 58 is a part that performs the image conversion step S18 shown in FIG. 3 and converts the displacement amount cumulative value updated by the cumulative value update unit 54 into an output image. Is. Specifically, the image conversion unit 56 converts the displacement amount accumulated value (cumulative value data) F updated by the accumulated value update unit 54 into an image by converting it into another physical quantity as it is, and displays it on the output unit 58. This is for conversion into a converted image, such as an elastic image, for output to the monitor of the unit 28 or the printer 29.
In the image conversion unit 56, for example, a color image is formed by changing the color spectrally so that a place where the displacement amount accumulated value F (x, y, t) is large is “red” and a small place is “blue”. Also good.
Further, as a conversion process in the image conversion unit 56, an elastic relation value calculation unit 68 may be provided inside the image conversion unit 56, and another physical quantity may be obtained once from the displacement amount accumulated value F. For example, in the case of deformed images of the same photographed object, the elastic relationship value calculation unit 68 may differentiate the displacement amount accumulated value F into a strain and convert it into a tissue elasticity relationship value. Thereafter, such an elastic relation value may be converted into a color image to be finally displayed using a lookup table (LUT) or the like.
The elastic relationship value calculation unit 68 may be provided not in the image conversion unit 56 but in the previous stage of the image conversion unit 56, for example, in the cumulative value update unit 54.
出力部58を構成する表示部28は、図3に示す画像表示ステップS20を実施する部分であって、画像変換部56で変換された弾性画像等の出力画像を表示するものである。具体的には、表示部28は、画像変換部56で変換された弾性画像等の変換画像の画像データを出力制御部26を表示用画像データに変換した後、例えば、ディスプレイやモニタに表示するためのものである。
また、出力部58を構成するプリンタ29は、画像変換部56で変換された弾性画像等の変換画像の画像データを出力制御部26をハードコピー画像データに変換した後、ハードコピー画像として出力するためのものである。
弾性画像等の出力画像は、表示部28に表示しても良いし、プリンタ29から出力しても良いし、両方を行っても良い。
なお、表示部28及びプリンタ29では、弾性画像等の出力画像の画像データを数値とみなしてテキストあるいは表形式で出力しても良いし、累積値更新部54で更新された変位量累積値Fの数値自体を画像変換部56で画像化することなく、そのままテキストあるいは表形式で出力しても良い。
The display unit 28 constituting the output unit 58 is a part that performs the image display step S20 shown in FIG. 3, and displays an output image such as an elastic image converted by the image conversion unit 56. Specifically, the display unit 28 displays image data of a converted image such as an elastic image converted by the image conversion unit 56 into display image data after the output control unit 26 converts the image data, for example, on a display or a monitor. Is for.
The printer 29 constituting the output unit 58 converts the image data of the converted image such as an elastic image converted by the image conversion unit 56 into hard copy image data after the output control unit 26 converts the image data into a hard copy image data, and outputs the hard copy image data. Is for.
An output image such as an elastic image may be displayed on the display unit 28, output from the printer 29, or both.
In the display unit 28 and the printer 29, the image data of the output image such as an elastic image may be regarded as a numerical value and output in text or table format, or the displacement accumulated value F updated by the accumulated value updating unit 54 may be output. The numerical value itself may be output as it is in text or table format without being imaged by the image conversion unit 56.
メモリ60は、本実施形態1の画像解析システム22で用いられるデータ、及び生成されるデータ等を読み出し可能に格納しておくためのものである。メモリ60に格納されるデータとしては、例えば、画像入力部48に入力されたIQデータ、RFデータ、Bモード画像データ、又は素子データ等の、好ましくは動きの異なる、複数の入力画像データI、入力画像データIから選択された、好ましくは動きの異なる、画像データA及びB、変位量計算部50で計算された変位量データf、更新度合制御部52の設定部66に設定される設定値、例えば、変位量の上限閾値及び下限閾値、更新度合αの上限値及び下限値、基準値S、S1等、累積値更新部54で更新された変位量累積値F、画像変換部56で変換された変換画像(画像データ)、その内部の弾性関係値算出部68で算出された歪みや、弾性関係値、それらが画像化変換された弾性画像等、画像解析システム22の各部及びそこで実行される各ステップを制御するのに必要な種々の制御データ等を挙げることができる。
なお、メモリ60に格納された各種のデータは、必要に応じて、画像解析システム22の各部に読み出されるのは、勿論である。
本発明の実施形態1の画像解析システム22は、基本的に以上のように構成される。
The memory 60 stores data used in the image analysis system 22 according to the first embodiment, generated data, and the like so as to be readable. As data stored in the memory 60, for example, a plurality of input image data I, preferably different in motion, such as IQ data, RF data, B-mode image data, or element data input to the image input unit 48, Image data A and B selected from the input image data I, preferably having different motions, displacement amount data f calculated by the displacement amount calculation unit 50, and setting values set in the setting unit 66 of the update degree control unit 52 For example, the upper limit threshold and lower limit threshold of the displacement amount, the upper limit value and lower limit value of the update degree α, the reference values S, S1, etc., the displacement amount accumulated value F updated by the accumulated value update unit 54, and converted by the image conversion unit 56 Each part of the image analysis system 22 such as the converted image (image data), the distortion calculated by the internal elasticity relation value calculation unit 68, the elasticity relation value, the elasticity image obtained by converting them into an image, and the like. It can be mentioned various kinds of control data required for controlling the steps performed.
Of course, various types of data stored in the memory 60 are read out to each part of the image analysis system 22 as necessary.
The image analysis system 22 according to the first embodiment of the present invention is basically configured as described above.
実施形態1の画像解析システム22のような累積系は、以降の時間全体に影響を及ぼすため、信頼できない値は紛れ込まないようにした方が良い。
このため、本実施形態2においては、変位量計算部50内に信頼性評価部62を設け、変位量計算ステップS12における変位量計算において信頼度を評価し、信頼できない値を除外するのが好ましい。
変位量計算部50(変位量計算ステップS12)の変位量計算において、例えば、ブロックマッチング法を使っている場合、各画素に対し、複数の変位量候補に対する「確からしさ」を得て、その数値が最も高いところを、変位量とする。そこで、その「確からしさ」を信頼度Rと見做して、更新度合制御部52において参照し、例えば信頼度Rがある設定された閾値より小さければ、αを所定下限値、例えば0にするようにしてもよい。
また、例えば、Bモード画像の場合、画素ごとの輝度は、エコー信号(RF信号)強度に対応するので、画素ごとに、あるいは画像全体で、ある閾値より暗い画素点、又は画像の場合は更新しないようにしても良い。
Since an accumulation system such as the image analysis system 22 of the first embodiment affects the entire subsequent time, it is preferable that unreliable values are not mixed in.
Therefore, in the second embodiment, it is preferable to provide the reliability evaluation unit 62 in the displacement amount calculation unit 50, evaluate the reliability in the displacement amount calculation in the displacement amount calculation step S12, and exclude unreliable values. .
In the displacement amount calculation of the displacement amount calculation unit 50 (displacement amount calculation step S12), for example, when the block matching method is used, “probability” for a plurality of displacement amount candidates is obtained for each pixel, and the numerical value is obtained. The place where is the highest is the amount of displacement. Therefore, the “probability” is regarded as the reliability R, and is referred to in the update degree control unit 52. For example, if the reliability R is smaller than a set threshold value, α is set to a predetermined lower limit value, for example, 0. You may do it.
Further, for example, in the case of a B-mode image, the luminance for each pixel corresponds to the echo signal (RF signal) intensity, and therefore, for each pixel or for the entire image, a pixel point that is darker than a certain threshold value or an update for an image. You may not make it.
実施形態1の画像解析システム22のような累積系は、画像に連続性がある場合に有効である。
このため、本実施形態3においては、変位量計算部50内に連続性評価部64を設け、変位量計算ステップS12における変位量計算において、入力された隣接画像データA及びBの連続性を評価し、連続性がない場合には、累積値更新部54の変位量累積値F(F(x,y,t−1)をリセットすることが好ましい。
変位量計算部50(変位量計算ステップS12)の変位量計算において、例えば、実施形態2の信頼性評価部62で、画像全体の信頼性Rが小さい時、画像に連続性がないと判断して一旦変位量累積値Fをリセットする構成としても良い。
なお、変位量累積値Fをリセットした場合、画像をホワイトアウト又はブラックアウトさせてもよい。また、変位量累積値Fのリセット時のみだけの配慮でなく、起動時を含むリセット直後しばらく、画像をホワイトアウトやブラックアウトから徐々にフェードインさせてもよい。同じように、信頼度Rが下がったときなどに徐々にフェードアウトさせてもよい。
A cumulative system such as the image analysis system 22 of the first embodiment is effective when images have continuity.
Therefore, in the third embodiment, a continuity evaluation unit 64 is provided in the displacement amount calculation unit 50, and the continuity of the input adjacent image data A and B is evaluated in the displacement amount calculation in the displacement amount calculation step S12. When there is no continuity, it is preferable to reset the displacement amount accumulated value F (F (x, y, t−1)) of the accumulated value update unit 54.
In the displacement amount calculation of the displacement amount calculation unit 50 (displacement amount calculation step S12), for example, the reliability evaluation unit 62 of the second embodiment determines that the image has no continuity when the reliability R of the entire image is small. The displacement amount accumulated value F may be reset once.
Note that when the displacement amount cumulative value F is reset, the image may be whiteout or blackout. In addition, the image may be gradually faded from whiteout or blackout for a while immediately after the reset including the start-up, not only at the time of resetting the displacement amount accumulated value F. Similarly, it may be gradually faded out when the reliability R decreases.
図2に示す画像解析システム22を内蔵する図1に示す超音波診断装置10を、エラストグラフィシステムとして構成した超音波撮像装置の実施例を図4を参照して説明する。
図4に示すように、超音波診断装置10からなるエラストグラフィシステム70、即ち超音波撮像装置には、超音波を送受信するためのプローブ12が付いており、これを生体72に接触させて連続的に超音波を送信し、受信信号を取得する。特に、エラストグラフィシステム70では、プローブ12を生体72に接触させて軽く上下に揺すりながら連続フレームの超音波受信信号を取得する。
こうして取得された超音波受信信号は、図1に示す超音波診断装置10の断層画像生成部20、弾性画像生成部24、及び出力制御部26からなるプロセッサ74に送られ、整相加算や直交検波などの処理を経てIQデータ(IQ複素数データ)やそれを輝度(振幅)変換したBモード画像データに変換される。プロセッサ74の各部の処理については、図1に示す超音波診断装置10の説明において詳述されているので、ここでの説明は省略する。ここでは、例えばB画像データが入力され、メモリ60に保存されており、それを処理するものとして説明する。
なお、図4においては、例えば、生体72、プロセッサ74内の隣接するフレームのデジタル画像、及びモニタ28の薄い網点は、被検体組織の画素を示し、濃い網点は、例えば、硬い組織の画素を示すものとする。
An embodiment of an ultrasonic imaging apparatus in which the ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 1 incorporating the image analysis system 22 shown in FIG. 2 is configured as an elastography system will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the elastography system 70 including the ultrasonic diagnostic apparatus 10, that is, the ultrasonic imaging apparatus, has a probe 12 for transmitting and receiving ultrasonic waves, and is continuously in contact with a living body 72. The ultrasonic wave is transmitted and the received signal is acquired. In particular, in the elastography system 70, the ultrasonic wave reception signal of a continuous frame is acquired while the probe 12 is brought into contact with the living body 72 and lightly swung up and down.
The ultrasonic reception signal thus acquired is sent to the processor 74 including the tomographic image generation unit 20, the elastic image generation unit 24, and the output control unit 26 of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. Through processing such as detection, the data is converted into IQ data (IQ complex number data) and B-mode image data obtained by luminance (amplitude) conversion. Since the processing of each part of the processor 74 has been described in detail in the description of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 1, description thereof is omitted here. Here, for example, it is assumed that B image data is input and stored in the memory 60 and is processed.
In FIG. 4, for example, the living body 72, a digital image of an adjacent frame in the processor 74, and the thin halftone dots of the monitor 28 indicate pixels of the subject tissue, and the dark halftone dots are, for example, hard tissue Let the pixel be shown.
ここで、本発明の画像解析システムを組み込んだ超音波撮像装置のエラストグラフィでは、上記メモリ60に保存された隣同士のフレームデータ(時刻T=t−1とT=t)に対して、本発明の画像解析システムを組み込んだプロセッサ74が処理を実行する。
なお、本発明の画像解析システム22が行う画像解析方法の各ステップをコンピュータが実行可能な画像解析プログラムとしている場合には、プロセッサ74には、画像解析プログラムが格納されているものとする。
プロセッサ74では、弾性画像生成部24の変位量計算部50(変位量計算ステップS12)において、隣接フレームデータ同士を比較して、画像位置合わせ、即ち、生体組織部位をフレームの各画素に対応させて隣接フレーム間の対応付けを取ることで、部位ごとの変位量を計算する。
なお、ここで、求めた変位量をさらに補正してもよい。例えば、メディアンフィルタや移動平均などの様々なノイズ除去処理を施してもよいし、あるいは、例えば、圧力モデルに応じて、変位量を補正してもよい。
Here, in the elastography of the ultrasonic imaging apparatus incorporating the image analysis system of the present invention, the present frame data (time T = t−1 and T = t) stored in the memory 60 is compared with the present frame data. A processor 74 incorporating the inventive image analysis system performs the processing.
When each step of the image analysis method performed by the image analysis system 22 of the present invention is an image analysis program that can be executed by a computer, the processor 74 stores the image analysis program.
In the processor 74, in the displacement amount calculation unit 50 (displacement amount calculation step S12) of the elastic image generation unit 24, adjacent frame data are compared with each other, and image alignment, that is, a biological tissue site is associated with each pixel of the frame. By calculating the correspondence between adjacent frames, the displacement amount for each part is calculated.
Here, the obtained displacement amount may be further corrected. For example, various noise removal processes such as a median filter and a moving average may be performed, or the displacement amount may be corrected according to, for example, a pressure model.
ところで、従来は、ここで求めた変位量を微分するなどして、弾性関係値に変換してから様々な処理を実施していたが、本発明では、弾性画像生成部24の累積値更新部54(累積値更新ステップS16)において、得られた変位量を累積して、変位量累積値としている。このとき、例えば、弾性画像生成部24の更新度合制御部52(更新度合制御ステップS14)において、実施形態1で述べたような手法で、更新度合を可変させて変位量累積値を計算する。
本発明では、ここで、ノイズに左右されやすい後段微分前に変位量を累積することで、出力のS/N比を効率的に向上できる。また、出力の質に対応する変位量に基づく適応とすることで、安定性と応答性とを両立できる。なお、変位(速度)の符号を片側に限定して積算することで、プローブの動きが上下反転したポイントにおいても良好な変位量累積値を維持することができる。
By the way, conventionally, various processes have been performed after differentiating the obtained displacement amount and converting it into an elastic relation value. However, in the present invention, the accumulated value updating unit of the elastic image generating unit 24 is used. In 54 (cumulative value update step S16), the obtained displacement amount is accumulated to obtain a displacement amount accumulated value. At this time, for example, the update degree control unit 52 (update degree control step S14) of the elastic image generation unit 24 calculates the displacement cumulative value by varying the update degree using the method described in the first embodiment.
In the present invention, the S / N ratio of the output can be efficiently improved by accumulating the displacement amount before the post-stage differentiation that is easily influenced by noise. Further, by adopting adaptation based on the amount of displacement corresponding to the output quality, both stability and responsiveness can be achieved. It should be noted that by accumulating the displacement (velocity) sign limited to one side, a good accumulated displacement amount can be maintained even at the point where the probe motion is vertically inverted.
次に、求めた変位量累積値Fを各音線上で微分し、平均値で規格化する等をすれば、部位間の相対的な組織弾性に相当するデータ(歪み)が得られる。その理由は、均一な圧迫に対して、硬い個所の変位量の微分量は相対的に小さく、軟らかい個所の変位量の微分量は相対的に大きくなるからである。なお、例えば、逆数をとったり比を取ってから対数を取るなど、弾性関係値にはいくつかの変形が考えられるが、基本的には歪みに基づく値である。
エラストグラフィでは、弾性画像生成部24の画像変換部56(画像変換ステップS18)において、最終的に上記弾性データを色相変換して、弾性データをカラー画像として扱うのが一般的である。そこで、画像表示ステップS20においては、メモリ60上に生成されたカラー画像データが表示部28、即ちモニタ等の表示装置に転送され、視覚化された組織弾性画像が表示される。こうして、順次生成されていく弾性像の動画をモニタで確認する。
Next, if the obtained displacement amount accumulated value F is differentiated on each sound ray and normalized by an average value, data (strain) corresponding to the relative tissue elasticity between the parts can be obtained. The reason is that for a uniform compression, the differential amount of the displacement amount at the hard portion is relatively small, and the differential amount of the displacement amount at the soft portion is relatively large. It should be noted that, for example, some deformation can be considered for the elastic relationship value, such as taking the reciprocal or taking the logarithm after taking the ratio, but it is basically a value based on strain.
In elastography, generally, the image conversion unit 56 (image conversion step S18) of the elastic image generation unit 24 finally performs hue conversion on the elastic data and handles the elastic data as a color image. Therefore, in the image display step S20, the color image data generated on the memory 60 is transferred to the display unit 28, that is, a display device such as a monitor, and a visualized tissue elasticity image is displayed. Thus, the moving image of the elastic image that is sequentially generated is confirmed on the monitor.
ここで、上述した通り、図4(a)に示すように、ユーザはプローブ12を生体72に接触させて軽く上下に揺すりながら画像を観察するのであるが、従来は、図4(d)に示すように、モニタ28上に良好な観察用画像が得られたと思っても、直ぐにその観察用画像が置き換わってしまったり、或いは、図4(b)及び(c)に示すように、プローブ12を停止すると、図4(e)及び(f)に示すように、画像が徐々に減衰したり、フェードアウトしてしまうため、ユーザは、一旦装置のフリーズボタンなどを別途操作し、記憶されたフレームを呼び出して得られた画像が適切かどうかを再確認する必要があった。 Here, as described above, as shown in FIG. 4A, the user makes the probe 12 contact the living body 72 and observes the image while gently shaking up and down. Conventionally, as shown in FIG. As shown in FIG. 4, even if it is thought that a good observation image is obtained on the monitor 28, the observation image is immediately replaced, or as shown in FIGS. 4B and 4C, the probe 12 is replaced. 4e and 4f, the image gradually attenuates or fades out. Therefore, the user temporarily operates the freeze button etc. of the device once to store the stored frame. It was necessary to reconfirm whether the image obtained by calling is appropriate.
しかしながら、本発明により、図4(a)に示すように、ユーザはプローブ12を揺することで、図4(g)に示すように、応答性よく良好な観察用画像を得られやすくなり、しかも、所望の画像が得られた場合、図4(b)及び(c)に示すように、プローブ12を停止するだけで、図4(h)及び(i)に示すように、現在モニタ28に表示されている画像が維持されるようになる。この際、画像が突然止まるのではなく、プローブ12の動きが遅くなるに連れて、図4(h)及び(i)に示すように、画像の変化が徐々に減少する形を取ることができる。また、画像を実際にフリーズさせているわけではなく、例えば、呼吸や拍動などに対する画像の動きはモニタ28に反映させることができるので、画像の止まり方が自然であると言える。 However, according to the present invention, as shown in FIG. 4A, the user can easily obtain a good observation image with high responsiveness as shown in FIG. 4G by shaking the probe 12. When the desired image is obtained, as shown in FIGS. 4 (b) and (c), the probe 12 is simply stopped, and the current monitor 28 is displayed as shown in FIGS. 4 (h) and (i). The displayed image is maintained. At this time, the image does not stop suddenly, but as the movement of the probe 12 slows down, as shown in FIGS. 4 (h) and (i), the change in the image can be gradually reduced. . In addition, the image is not actually frozen, and for example, the movement of the image with respect to breathing or pulsation can be reflected on the monitor 28, so it can be said that the image stops naturally.
そのため、ユーザは、装置やシステムの追加的操作の必要なく、適切な画像を自然に、かつ、ゆっくりと観察できるようになる。もちろん、然る後、フリーズボタンなどを操作することで、現在モニタに表示されている所望の画像を保存することもできる。
本発明の画像解析システムを組み込んだ超音波撮像装置のエラストグラフィシステム70は、基本的に以上のように構成されるが、例えば、従来方法に習熟したユーザなど、このエラストグラフィの機能を望まない場合に備え、本発明による機能や構成、即ち弾性画像生成部24をオン(ON)/オフ(OFF)できるようにしても良いのは言うまでもない。
Therefore, the user can observe an appropriate image naturally and slowly without the need for additional operation of the device or system. Of course, the desired image currently displayed on the monitor can also be preserve | saved by operating a freeze button etc. after that.
The elastography system 70 of the ultrasonic imaging apparatus incorporating the image analysis system of the present invention is basically configured as described above. For example, a user who is familiar with the conventional method does not want the elastography function. Needless to say, the function and configuration according to the present invention, that is, the elastic image generating unit 24 may be turned on / off.
なお、本発明に係る画像解析方法は、図3に示すように、まず、画像データの入力ステップ10において、対象物の、好ましくは動きの異なる連続する複数の画像を入力する。
次に、変位量の計算ステップS12において、入力ステップS10で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する。
次に、更新度合の制御ステップS14において、計算ステップS12で計算された変位量に応じて、後の変位量の累積ステップS16において更新される変位量累積値の更新度合を制御する。
In the image analysis method according to the present invention, as shown in FIG. 3, first, in the image data input step 10, a plurality of continuous images, preferably different in motion, are input.
Next, in the displacement amount calculation step S12, the displacement amount between adjacent images of the plurality of images input in the input step S10 is sequentially analyzed to calculate the displacement amount for each position of the object.
Next, in the update degree control step S14, the update degree of the displacement amount accumulated value updated in the subsequent displacement amount accumulation step S16 is controlled in accordance with the displacement amount calculated in the calculation step S12.
次に、変位量の累積ステップS16において、計算ステップS12で計算された変位量及び制御ステップS14で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する。
次に、出力ステップにおいて、累積ステップS16で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する。
具体的には、出力ステップの画像変換ステップS18においては、累積ステップS16で更新された変位量累積値を変換画像に変換し、その画像表示ステップS20では、画像変換ステップS18で変換された変換画像をモニタ等の表示部28に表示する。
こうして、本発明の画像解析方法を実施することができる。
Next, in the displacement amount accumulation step S16, the displacement amount accumulation value is updated using the displacement amount calculated in the calculation step S12 and the update degree controlled in the control step S14.
Next, in the output step, the displacement amount accumulated value updated in the accumulation step S16 is output as it is or after being converted into an output image or another physical amount.
Specifically, in the image conversion step S18 of the output step, the displacement amount accumulated value updated in the accumulation step S16 is converted into a converted image, and in the image display step S20, the converted image converted in the image conversion step S18. Is displayed on the display unit 28 such as a monitor.
Thus, the image analysis method of the present invention can be implemented.
また、上述した本発明に係る画像解析方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、必要に応じてコンパイルし、この画像解析プログラムをメモリ(記録媒体)等に記憶して他の情報処理手段によって実行させれば、本発明に係る画像解析システムと同様の機能を実現することができる。
すなわち、本発明の画像解析プログラムは、画像解析のための以下の複数の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、複数の手順は、対象物の、好ましくは連続する複数の画像を入力する手順と、入力手順で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、計算手順で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、変位量及び制御手順で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、累積手順で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とを含む。
また、本発明は、上記画像解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良いことは言うまでもない。
The algorithm of the image analysis method according to the present invention described above is described in a programming language, compiled as necessary, and the image analysis program is stored in a memory (recording medium) or the like and executed by other information processing means. Then, the same function as the image analysis system according to the present invention can be realized.
That is, the image analysis program of the present invention is a program for causing a computer to execute the following plurality of procedures for image analysis, and the plurality of procedures inputs a plurality of images, preferably continuous images of an object. The procedure, the procedure to calculate the displacement amount for each position of the object by sequentially analyzing the displacement between adjacent images of multiple images input in the input procedure, and the displacement amount according to the displacement amount calculated in the calculation procedure The procedure for controlling the update degree of the accumulated value, the procedure for updating the displacement amount accumulated value using the displacement amount and the update degree controlled by the control procedure, and the displacement amount accumulated value updated by the accumulation procedure as it is or output And a procedure for converting the image into another physical quantity and outputting it.
Needless to say, the present invention may be a computer-readable recording medium on which the image analysis program is recorded.
また、本発明の画像解析システム22及び超音波診断装置10は、メモリ60又は制御部30に付属した図示を省略したメモリに格納された画像解析プログラムによって制御される。すなわち、制御部によってメモリから画像解析プログラムが読み出され、この画像解析プログラムに従って、更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する機能が実行される。
なお、画像解析プログラムは、このように内蔵メモリや制御部に付属のメモリに格納されるものに限定されず、この画像解析プログラムを、例えば、CD−ROMなど、本発明の画像解析システム及び超音波診断装置に着脱可能に構成されるメモリ媒体(リムーバブル媒体)に記録しておき、リムーバブル媒体に対応するインターフェイスを介して本装置に読み込むように構成してもよい。
The image analysis system 22 and the ultrasonic diagnostic apparatus 10 of the present invention are controlled by an image analysis program stored in the memory 60 or a memory (not shown) attached to the control unit 30. That is, an image analysis program is read from the memory by the control unit, and a function of outputting the updated displacement amount accumulated value as it is or after converting it into an output image or another physical quantity is executed according to the image analysis program.
Note that the image analysis program is not limited to the one stored in the built-in memory or the memory attached to the control unit as described above, and the image analysis program is not limited to the image analysis system of the present invention, such as a CD-ROM. The information may be recorded in a memory medium (removable medium) configured to be detachable from the sonic diagnostic apparatus and read into the apparatus via an interface corresponding to the removable medium.
以上、本発明の画像解析システム及びこれを組み込んだ超音波診断装置、並びに画像解析方法について詳細に説明したが、本発明は上記種々の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
例えば、図1及び図2に示す各構成要素をハードウエアとして構成しても良いし、コンピュータ等で実行されるソフトウエアとして構成しても良い。
The image analysis system, the ultrasonic diagnostic apparatus incorporating the image analysis method, and the image analysis method according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the various embodiments described above, and does not depart from the spirit of the present invention. Of course, various improvements and changes may be made.
For example, each component shown in FIGS. 1 and 2 may be configured as hardware, or may be configured as software executed by a computer or the like.
10 超音波診断装置
12 超音波プローブ
14 送信部
16 受信部
18 A/D変換部
20 断層画像生成部
22 画像解析システム
24 弾性画像生成部
26 出力制御部
28 表示部(モニタ)
29 プリンタ
30 制御部
32 操作部
34 格納部
36 探触子
38 整相加算部
40 検波処理部
42 DSC
44 画像作成部
46 画像メモリ
48 画像入力部
50 変位量計算部
52 更新度合制御部
54 累積値更新部
56 画像変換部
58 出力部
60 メモリ
62 信頼性評価部
64 連続性判定部
66 設定部
68 弾性関係算出部
70 エラストグラフィシステム
72 生体
74 プロセッサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic diagnostic apparatus 12 Ultrasonic probe 14 Transmission part 16 Reception part 18 A / D conversion part 20 Tomographic image generation part 22 Image analysis system 24 Elastic image generation part 26 Output control part 28 Display part (monitor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 Printer 30 Control part 32 Operation part 34 Storage part 36 Probe 38 Phased addition part 40 Detection processing part 42 DSC
44 Image creation unit 46 Image memory 48 Image input unit 50 Displacement amount calculation unit 52 Update degree control unit 54 Cumulative value update unit 56 Image conversion unit 58 Output unit 60 Memory 62 Reliability evaluation unit 64 Continuity determination unit 66 Setting unit 68 Elasticity Relation calculation unit 70 Elastography system 72 Living body 74 Processor
Claims (16)
前記画像入力部で入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する変位量計算部と、
前記変位量計算部で計算された前記変位量を用いて変位量累積値を更新する累積値更新部と、
前記累積値更新部で更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力部と、
前記変位量に応じて前記変位量累積値の更新度合を制御する更新度合制御部と、を有することを特徴とする画像解析システム。 An image input unit for inputting a plurality of continuous images of the object;
A displacement amount calculation unit for sequentially analyzing displacements between adjacent images of the plurality of images input by the image input unit and calculating a displacement amount for each position of the object;
A cumulative value updater that updates a displacement cumulative value using the displacement calculated by the displacement calculator;
An output unit that outputs the displacement accumulated value updated by the accumulated value updating unit as it is or converted into an output image or other physical quantity; and
An image analysis system, comprising: an update degree control unit that controls an update degree of the displacement amount cumulative value according to the displacement amount.
前記変位量累積値を前記出力画像に変換する第1画像変換部と、
前記第1画像変換部で変換された前記出力画像を表示する表示部と、を有する請求項1又は2に記載の画像解析システム。 The output unit is
A first image conversion unit for converting the accumulated displacement amount into the output image;
The image analysis system according to claim 1, further comprising: a display unit that displays the output image converted by the first image conversion unit.
前記更新度合制御部は、前記変位量が前記第1閾値より小さい場合に前記更新度合を前記下限値に設定するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像解析システム。 When a first threshold value of the displacement amount and a lower limit value of the update degree are set,
The image analysis system according to claim 1, wherein the update degree control unit sets the update degree to the lower limit value when the amount of displacement is smaller than the first threshold value.
前記更新度合制御部は、前記変位量が前記第2閾値より大きい場合に前記更新度合を前記上限値に設定するものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像解析システム。 When the second threshold value of the displacement amount and the upper limit value of the update degree are set,
The image analysis system according to claim 1, wherein the update degree control unit sets the update degree to the upper limit value when the amount of displacement is larger than the second threshold value.
前記更新度合制御部は、前記信頼性評価部によって評価された前記変位量の信頼性を前記更新度合に加味する請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像解析システム。 The displacement amount calculation unit further includes a reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the displacement amount,
The image analysis system according to claim 1, wherein the update degree control unit adds the reliability of the displacement amount evaluated by the reliability evaluation unit to the update degree.
前記更新度合制御部は、前記連続性判定部による判定結果が連続的関係でなかった場合に前記変位量累積値をリセットする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像解析システム。 The displacement amount calculation unit further includes a continuity determination unit that determines whether the adjacent images are in a continuous relationship,
The image analysis system according to claim 1, wherein the update degree control unit resets the displacement amount cumulative value when a determination result by the continuity determination unit is not a continuous relationship.
前記更新度合制御部は、前記変位量が小さい時は前記第2係数を前記第1係数に対して相対的に小さく、また、前記変位量が大きい時は前記第2係数を前記第1係数に対して相対的に大きく、前記変位量に応じて前記第2係数及び前記第1係数を制御する請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像解析システム。 The cumulative value update unit calculates a sum of a value obtained by multiplying the displacement amount cumulative value updated last time by a first coefficient and a value obtained by multiplying the displacement amount calculated this time by a second coefficient, as a new displacement amount cumulative value. Value,
The update degree control unit reduces the second coefficient relative to the first coefficient when the displacement amount is small, and sets the second coefficient as the first coefficient when the displacement amount is large. The image analysis system according to claim 1, wherein the image analysis system is relatively large and controls the second coefficient and the first coefficient according to the displacement amount.
前記出力部は、
前記弾性関係値算出部で算出された前記歪み又は弾性関係値を前記出力用画像に変換する第2画像変換部と、
前記第2画像変換部で変換された前記出力画像を表示する表示部と、を有する請求項1〜11のいずれか1項に記載の画像解析システム。 The update degree control unit further includes an elastic relationship value calculation unit that calculates strain or an elastic relationship value by differentiating the accumulated displacement value.
The output unit is
A second image conversion unit that converts the strain or elasticity relationship value calculated by the elasticity relationship value calculation unit into the output image;
The image analysis system according to claim 1, further comprising: a display unit that displays the output image converted by the second image conversion unit.
前記入力ステップで入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する計算ステップと、
前記計算ステップで計算された前記変位量に応じて前記変位量累積値の更新度合を制御する制御ステップと、
前記変位量及び前記制御ステップで制御された前記変位量累積値の更新度合を用いて変位量累積値を更新する累積ステップと、
前記累積ステップで更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力ステップと、を有することを特徴とする画像解析方法。 An input step for inputting a plurality of continuous images of the object;
A calculation step of sequentially analyzing displacement between adjacent images of the plurality of images input in the input step to calculate a displacement amount for each position of the object;
A control step of controlling the update degree of the displacement amount cumulative value according to the displacement amount calculated in the calculation step;
A cumulative step of updating a displacement amount cumulative value using the displacement amount and an update degree of the displacement amount cumulative value controlled in the control step;
An image analysis method comprising: an output step of outputting the displacement amount accumulated value updated in the accumulation step as it is or after converting it into an output image or another physical quantity.
前記入力手順で入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、
前記計算手順で計算された前記変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、
前記変位量及び前記制御手順で制御された前記更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、
前記累積手順で更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とをコンピュータに実行させるための画像解析プログラム。 A procedure for entering multiple consecutive images of the object;
A procedure for sequentially analyzing displacement between adjacent images of the plurality of images input in the input procedure to calculate a displacement amount for each position of the object;
A procedure for controlling the update degree of the displacement amount cumulative value according to the displacement amount calculated in the calculation procedure;
A procedure for updating a displacement amount cumulative value using the displacement amount and the update degree controlled by the control procedure;
An image analysis program for causing a computer to execute the procedure of outputting the displacement amount accumulated value updated in the accumulation procedure as it is or after converting it into an output image or another physical quantity.
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