JPH02164352A - 超音波診断画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波診断画像処理装置、特に超音波を被検体
内に送受波し反射エコーから得られた情報を画像表示す
るためにデジタル処理する装置の回路構成に関する。

［従来の技術］ 超音波を生体などの被検体内に送受波して被検体の画像
診断を行う超音波診断装置が周知であり、この装置は、
例えば一定繰り返し周期で出力されるパルス超音波を被
検体内に送波し、被検体内から反射するエコー信号を検
波し、これを所定領域について行うことにより一画面分
の情報を得るものである。そして、この情報はＣＲＴ表
示器に表示され、この表示器により例えば胆嚢などの腹
部臓器や心臓などの断層像を観察することができる。

このような超音波診断装置で画像処理を行う装置では、
エコー信号をアナログ的に輪郭強調することが行われて
いる。すなわち、検波後のエコー信号に対して微分処理
を施し、この微分信号を元の信号に加算することにより
、エコー信号中の輪郭情報を強調しており、これによっ
て被検体内の形状や構造を明瞭に画像表示することがで
きる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のような微分処理による輪郭強調操
作では、処理が一律に固定されており、自由度の高い処
理ができず、また微分処理であるため、一連の情報とな
る信号の立上り部は強調されるが、立下り部は強調され
ないという問題がある。

すなわち、第６図に示されるように、（ａ）のエコー信
号を微分処理する場合には、（ｂ）のように立上り部は
輪郭信号１００として検出されるが、立下り部は検出さ
れないことになる。従って、輪郭を正確に強調する場合
には、（ｂ）の信号をもう一度微分して信号１０１の立
上り部を輪郭信号として検出しなければならない等の不
便がある。

また、このような微分処理は抽出したり情報以外の不必
要な信号、例えば雑音やスペックルなどの信号について
も行われることになり、不必要な信号まで強調してしま
う不都合がある。

更に、微分処理は画素単位に一次元的に行っているので
、全体的に見た場合には他の画素間でのつながりがなく
、二次元的な処理を行うことができないという問題があ
る。

発明の目的 本発明は前記問題点を解決することを課題としてなされ
たもので、その目的は、輪郭強調を精度良く行い、かつ
画素間での情報のつながりのある二次元的な処理を行う
ことができる超音波診断画像処理装置を提供することに
ある。

また、他の目的は、前記処理を実時間で行うことのでき
る超音波診断画像処理装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、注目画素を中心
とした所定領域の画素群を選択しこの画素群の画素平均
値を演算する平均値演算回路と、前記画素群の分散値を
演算する分散値演算回路と、この分散値演算回路から出
力された分散値が基準分散値よりも大きいか否かを判定
する比較器と、この比較器により分散値が大きいと判定
された場合には輪郭強調処理を行い注目画素値をその値
が前記画素平均値より大きい場合はより大きく設定し画
素平均値より小さい場合はより小さく設定する画素値強
調回路と、を含むことを特徴とする。

また、他の発明は、前記平均値演算回路及び分散値演算
回路はシフトレジスタを含み、バイブライン方式により
複数の処理を並列して順次行うことを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、まず注目画素を中心とした、例え
ば縦横ＮＸＮの画素領域が選択され、この所定領域内の
画素平均値が演算される。そして、これと同時に分散値
が演算されるが、この分散値は各画素の信号の２乗平均
値ｚ２を求め、この２乗平均値から前記画素平均値を２
乗（Σ）２を差し引（ことにより求められる。

そして、この分散値は比較器にて基準分散値と比較され
、分散値が基準分散値より大きい場合にのみ強調処理が
行われる。すなわち、この輪郭強調処理は、注目画素が
前記画素平均値より大きい場合には注目画素値をより大
きく設定し、画素平均値より小さい場合は注目画素値を
より小さく設定する。従って、診断画像において濃い部
分はより濃く、淡い部分はより淡くなり、輪郭が極めて
はっきりと表現されることになる。

また、この輪郭強調処理は分散値が基準分散値より小さ
い場合には行われず、そのままの画素値が出力されるの
で、ノイズやスペックルの信号は強調されないことにな
る。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、実施例に係る超音波診断画像処理装置が示
され、第２図には、第１図装置を超音波診断装置に適用
した場合の概略構成が示されており、まず全体構成を説
明する。

第２図において、先端部に振動子が配列された探触子１
Ｇには送受信部１２が接続されており、この送受信器１
２により超音波を被検体内に送信するとともに、その反
射エコーを受信する。例えば、断層像を画像表示する場
合には、受信した信号は検波され、信号振幅の減衰情報
を示す信号が形成される。

この送受信器１２にはメモリ１４が接続され、このメモ
リ１４にはＣＲＴ表示器を含む表示部１６が接続される
。前記メモリ１４は、表示部１６内のＣＲＴの走査速度
に合せるために画像情報を一旦保持するもので、画素毎
の情報が格納されている。

本発明は、このメモリ１４の画素情報に輪郭強調処理を
施すものであり、この輪郭強調処理を精度よくかつ二次
元的に行うための画像処理装置１８に関するものである
。

第１図において、画像処理装置１８は平均値演算回路、
分散値演算回路、比較器及び画素値強調回路から構成さ
れるが、本発明では、実時間処理を行うために複数の処
理を並列して順次行うバイブライン方式を採用する。

すなわち、減算処理する所定の領域の画素がＮＸＮ個で
あるとすると、メモリ１４内の画素メモリをＮ列で出力
させることになり、まずＮ個のシフトレジスタ２０と加
減算器２２が設けられ、この加減算器２２には加算器２
４及び除算器（十Ｎ）２６が接続され、前記シフトレジ
スタ２０から除算器２６までの回路にて平均値演算回路
が構成される。

一方、前記シフトレジスタ２０の他方の出力側にはＮ個
の２乗算器３０が接続され、この２乗算器３０の後段に
はＮ個のシフトレジスタ３２及び加減算器３４が接続さ
れ、更に加算器３６及び除算器（＋Ｎ）３ｇが接続され
ており、前記２乗算器３０から除算器３８までの回路に
て２乗平均値ｚ２が演算される。また、この２乗平均値
演算と同時に前記平均値演算回路から出力された平均値
の２乗も演算されており、これは２乗算器２８にて行わ
れる。なお、前記除算器２４．３８は、実施例では入力
情報のビットをシフトさせるだけで割り算を行うことが
できる。

そして、前記除算器３８の後段には減算器４０が設けら
れており、前記除算器３８から出力された画素数の２乗
平均値から前記２乗算器２８から出力された画素平均値
の２乗値を減算し、次式に示す分散値σを求める。

σ−ｚ２−　（Ｈ）　２　　　　　　　　・・・（１）
以上のようにして、所定領域の画素群の画素平均値と分
散値が求められることになるが、演算処理の対象となる
所定領域は、第３図に示されるように、実施例では画面
内においてＮＸＮ個で形成される正方形領域であり、そ
の中心位置にある画素が注目画素となり、この注目画素
の画素値決定処理を行うことになる。この場合の所定領
域の大きさは、３×３．５×５．７Ｘ７の画素群で形成
される大きさが好適である。

本発明は、処理演算をバイブライン方式にて行うことも
特徴としており、このために、シフトレジスタ２０及び
３２を設け、メモリ内の複数の情報を並列して順次処理
している。

すなわち、第４図には、Ｎ−５の場合のシフトレジスタ
２０（３２）と加減算器２２（３４）の動作が示されて
おり、メモリ１４のメモリ１ラインから’１１．１１２
・・・ｉｌＢの情報が、メモリ２ラインから’２１”２
２・・・’２Ｂ・・・の情報が順次出力され、同じよう
にメモリ３、メモリ４、メモリ５のラインから画素情報
が出力される。そして、図示の状態では加減算器２２（
３４）はシフトレジスタ２０（３２）内の位置１〜５に
格納されている’１１〜ｉ　　あるいは’　２１＝　’
　２５の画素値をそれぞれ１５ゝ 加算することになり、これら加算値は更に第１図の加算
器２４（３６）にて加算され、所定位置の注目画素につ
いての処理が行われる。そして、次の注目画素について
処理を行う場合には、前記画素値を第４図の右側にシフ
トすることになり、画素値ｉ　とｉ　は外され、’１Ｂ
や’２Ｂが新たに加わって加算演算が行われることにな
る。従って、シフトレジスタ２０（３２）及び加減算器
２２（３４）においては、メモリ１４から順次画素情報
を読み出し画素値を１個ずつずらしながら単純に加算す
るだけで、短時間に多数の情報を加算処理することが可
能となる。

なお、バイブライン方式にて複数の処理を行うため既に
演算された値を所定時間だけ保持するラッチ回路４２が
各ステージに設けられており、ステージ１においてメモ
リ１４から得られた注目画素の画素値２はラッチ回路４
２ａ〜４２ｅによりラッチされる。

次に、前記減算器４０には比較器４４が接続されており
、この比較器４４は演算された分散値を基準分散値σ　
と比較し、この基準分散値よりも大きい場合にのみ後の
処理を行うようにしている。

すなわち、本発明では輪郭強調すべき情報を選択してお
り、ノイズやスペックルにより生じる信号成分について
は輪郭強調処理を除外し、輪郭強調の精度を高めている
。従って、分散値が基準分散値よりも小さい場合には注
目画素値をそのまま出力する。

そして、分散値が基準分散値よりも大きくなり輪郭強調
を行う場合には、まず所定の係数値Ｋを次式にて求める
。

Ｋ−ｋＥＸ　　（１−（σ　／σ））　・・・　（σ〉
σ　）Ｃｃ 鴎０　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　（σ≦
σ　）但し、ｋＥ：輪郭強調定数　　　　　・・・（２
）すなわち、比較器４４には除算器４８、減算器５０及
び定数掛算器５２が設けられ、除算器４８にて前記（２
）式の（σ　／σ）が演算され、減算器５０にて（１−
（σ　／σ））が演算され、最後に乗算器５２により定
数ｋＥが乗算されて係数Ｋが求められる。

そして、次段の乗算器５４により、ＫＸ　（ｚ　−２）
を演算する。すなわち、除算器２６の後段には減算器４
６が接続されており、この減算器４６はラッチ４２ａに
てラッチされている注目画素値から除算器２６にて出力
される画素平均値を差し引いて、ｚ−Ｅを演算し、ラッ
チ回路４２ｆ、４２ｇを介して乗算器５４に出力する。

従って、乗算器５４ではＫＸ　（Ｚ−Ｅ）が演算される
。この場合、（ｚ−Ｅ）の値は正値と負値の両者があり
、正値の場合は画素値を増加させる方向に、負値の場合
は画素値を減少させる方向に作用することになり、これ
により輪郭強調が良好に行われる。

この乗算器５４の後段には加算器５６が接続され、この
加算器５６ではラッチ４２ｅの出力を加算して次式が演
算される。

Ｚ−ｚ＋ＫＸ　（ｚ−ｚ）　　　　　　　−（３）なお
、この加算器５６の出力はラッチ回路４２ｈを介して注
目画素の値としてメモリ１４に供給する。

実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を説明す
る。

まず、第２図の送受信部１２の制御により探触子１０か
ら超音波が被検体内に送信され、被検体内から反射され
るエコー信号が受信される。そして、受信信号は送信部
１２内で検波され、被検体内の走査ライン順の情報がメ
モリ１４に格納される。

このようにしてメモリ１４内に格納された情報は、画像
処理装置１８内のシフトレジスタ２Ｇに順次供給される
ことになり、第１図に示される加減算器２２から除算器
２６までの回路にて画素平均値ｉが演算される。この画
素平均値Σは２乗算器２８にて２乗される。

一方、シフトレジスタ２０の出力は２乗算器３０に供給
されており、シフトレジスタ３２から除算器３８までの
回路を介して２乗平均値ｚ２が演算され、減算器４０で
は除算器３８の出力から２乗算器２８の出力を引いて分
散値σ−２２−（Σ）２を演算する。

次に、比較器４４において、前記分散値σが基準分散値
σ　より大きいか否かが判断され、σ〉σ　である場合
には前記（２）式に従って係数Ｋが演算され、σ≦σ　
である場合には係数にはＯとなる。

従って、分散値が基準値より大きい場合にのみ輪郭強調
処理が行われることになり、除算器４８から加算器５６
までの回路及び減算器４６等にて前記（３）式が演算さ
れることになる。

この場合、除算器４６の出力ｚ−Ｅが正値なら前記（３
）式の最終的な画素値は大きな値になり、ｚ−ｚが負値
なら最終的な画素値はより小さな値となる。すなわち、
第５図（ｂ）に示されるように、注目画素値が画素平均
値よりも大きい場合にはより大きく強調され、注目画素
値が画素平均値より小さい場合にはより小さく強調され
ることになり、これにより輪郭強調が精度良く７行われ
る。

このようにして、本発明ではシフトレジスタ２０（３２
）を用いパイプライン方式にて処理するので、輪郭強調
処理を実時間で行うことができる。

すなわち、通常、メモリ１４内に存在する二次元情報を
表示部に表示させるにはＣＲＴの走査線１本分８３．５
μＳｅｃの間に６００個前後のデータをメモリ１４から
読み出すことになる。このことは、一画素の情報を読み
出してＣＲＴに出力するのに、約１０００μｓｅｃかか
ることを意味しており、この１０００μｓｅｃの間にメ
モリ１４からＮｘＮ個の情報を読出してさらに処理を施
すということは不可能である。従って、本発明のように
メモリ１４内から画素情報を複数個並列に出力し、同時
に処理すれば、実時間で精度の良い輪郭強調処理を行う
ことが可能であることが理解される。

前記実施例で説明した輪郭強調の際の係数Ｋ（−ｋＥ）
は、注目画素値が画素平均値よりも大きいか否かで異な
る値に設定することも良い。

例えば、ｚ＞Ｈの場合はに−４、ｚ＜ｚの場合はに−２
というように、濃度の高い方をより強調することにより
、より鮮明な画像を得ることが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、所定領域の画素
群の平均値及び分散値を求め、分散値が基準分散値より
も大きい場合に輪郭強調処理を行い、注目画素値をその
値が画素平均値より大きい場合はより大きくし、画素平
均値よりも小さい場合はより小さく設定するようにした
ので、各部の濃淡差をはっきり表現することができる。

また、基準分散値よりも大きい場合にのみ輪郭強調処理
を行うようにしたので、ノイズやスペックルの信号を強
調することがなく、濃淡差を精度良く求めることができ
る。

更に、所定領域の画素平均値を考慮して輪郭強調を行う
ので、−次元的処理ではなく、二次元的な処理を行うこ
とができ、精度の良い輪郭強調を行うことが可能である
。

また、他の発明によれば、本発明の輪郭強調処理をパイ
プライン方式にて行うようにしたので、多くの処理を短
時間に行い、実時間に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る超音波診断画像処理装置を示す
回路ブロック図、 第２図は本発明装置を超音波診断装置に適用した場合の
概略を示すブロック図、 第３図は１画面内において演算処理する所定領域を示す
説明図、 第４図はシフトレジスタ及び加減算器の作用を示す説明
図、 第５図は実施例装置において輪郭強調される状態を示す
波形図、 第６図は従来の装置において行われる微分処理を示す波
形図である。 １０　・・・　探触子 １４　・・・　メモリ １６　・・・　表示部 １８　・・・　画像処理装置 ２０、　２　・・・　シフトレジスタ ２２、　４　・・・　加減算器 ２４、　　６．５６　　・・・　加算器２６、　　８．
４８　　・・・　除算器２８、　０　・・・　２乗算器 ４０、　　６．５０　　・・・　減算器４４　・・・　
比較器 ５２．５４ 乗算器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）注目画素を中心とした所定領域の画素群を選択し
   この画素群の画素平均値を演算する平均値演算回路と、
   前記画素群の分散値を演算する分散値演算回路と、この
   分散値演算回路から出力された分散値が基準分散値より
   も大きいか否かを判定する比較器と、この比較器により
   分散値が大きいと判定された時に輪郭強調処理を行い注
   目画素値をその値が前記画素平均値より大きい場合はよ
   り大きく設定し画素平均値より小さい場合はより小さく
   設定する画素値強調回路と、を含む超音波診断画像処理
   装置。
2. （２）請求項（１）記載の装置において、前記平均値演
   算回路及び分散値演算回路はシフトレジスタを含み、パ
   イプライン方式により複数の処理を並列して順次行うこ
   とを特徴とする超音波診断画像処理装置。