JPH0732773B2 - 超音波画像表示装置 - Google Patents

超音波画像表示装置

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JPH0732773B2
JPH0732773B2 JP3062778A JP6277891A JPH0732773B2 JP H0732773 B2 JPH0732773 B2 JP H0732773B2 JP 3062778 A JP3062778 A JP 3062778A JP 6277891 A JP6277891 A JP 6277891A JP H0732773 B2 JPH0732773 B2 JP H0732773B2
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正安 伊東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は生体内の画像表示を行う
超音波画像表示装置、特に取り込まれたエコーデータの
2値化処理に当たっての閾値決定処理に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波を生体内に送受波し、これにより
生体内の断層画像表示を行う超音波診断装置が知られて
いる。そして、近年では、生体内の三次元領域を疑似立
体的に表示する超音波三次元画像表示装置が提案され、
その実用化が要望されている。このような超音波三次元
画像表示装置においては、取り込まれたエコーデータの
中で、表示すべき物体の表面に相当するエコーデータの
抽出を行うことが重要である。つまり、実際の画像表示
においては、空間的に存在する表示物体の表面やその断
層面を表示することが行われるが、この場合において、
その表示物体以外の組織を排除する必要があるからであ
る。
【0003】三次元表示を行う場合における表面抽出
は、大別して、人為的な手法によるものと、エコーレベ
ルにある一定の閾値を設けて、その閾値によって表面を
抽出する手法とが考えられている。
【0004】しかしながら、人為的な方法による場合
は、非常に煩雑であり、熟練を要するという問題があっ
た。
【0005】一方、閾値によって表面抽出を行う場合に
は、表示物体の外部及び内部でエコーレベルの差が大き
い場合には極めて有効であり、その閾値によってデータ
を2値化すれば、表示物体の表面を鮮明に表示すること
が可能とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
2値化処理においては、最適な閾値を決定するのが困難
であるという問題があった。つまり、最適な閾値という
のは、表示すべき物体の組織の硬さや、超音波診断装置
におけるエコー信号の増幅度(ゲイン)などによって変
化するものであるところから、画一的な閾値では適切な
処理を行えずに鮮明な三次元画像を形成できないという
問題があった。
【0007】そこで、観察すべき表示物体に余り左右さ
れずに、また装置のエコー信号の増幅度などに影響され
ずに、自動的にエコーデータの2値化処理に係る閾値の
決定をすることのできる装置が要望されていた。
【0008】従来、閾値の自動決定手法としては、いわ
ゆるモード法やP−タイル法などが知られている。しか
しながら、これらの手法は、文字認識や製品検査時の傷
の検出などを行うために考案されたものである。従っ
て、超音波画像という特有の画像処理分野においては、
そのまま適用することができず、有効な効果を得られな
いという問題があった。つまり、このような手法は、文
字や製品の傷など、背景と比較的大きな輝度差を持つ個
所で有効であり、明部と暗部がランダムに近い状態で存
在する超音波画像には適用できないのである。
【0009】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、表面表示画像(三次元画像を
含む)を形成するに当たって、取り込まれたエコーデー
タについて最適な2値化処理を行うための閾値を自動的
に設定することのできる超音波画像表示装置を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、生体へ超音波を送受波し、取り込まれた
エコーデータを用いて、前記生体内の超音波画像の表示
を行う超音波画像表示装置において、前記取り込まれた
エコーデータのヒストグラムを作成するヒストグラム作
成手段と、前記作成されたヒストグラムについて所定の
演算処理により第1閾値を決定する第1閾値判定手段
と、前記決定された第1閾値より大きなエコー強度を持
つエコーデータによって形成されるヒストグラムについ
て、前記所定の演算処理によって第2閾値を決定する第
2閾値判定手段と、を含み、前記第2閾値より大きいエ
コー強度を持つエコーデータを用いて、前記超音波画像
を形成することを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成によれば、まず、取り込まれたエコー
データによってヒストグラムが作成され、そのヒストグ
ラムの頻度分布に従って第1閾値が判定される。この第
1閾値の判定は、所定の演算処理により行われるが、そ
の所定の演算処理として、「判別及び最小2乗規準に基
づく自動閾値選定法」を用いることが好ましい。
【0012】第1閾値が設定された後に、その第1閾値
より大きなエコー強度を持つエコーデータによって作成
されるヒストグラムについて、前記所定の演算処理によ
って第2の閾値が判定される。この所定の演算処理も、
上記のような自動閾値選定法を用いることが好ましい。
【0013】これによって、第2閾値より大きいエコー
強度を持つエコーデータにより、超音波画像が形成さ
れ、更に表示されることになる。
【0014】従って、本発明によれば、全てのエコーデ
ータの強度分布を考慮しつつ、第1の閾値を設定し、更
に第1閾値を超える全てのエコーデータの強度分布を考
慮して第2閾値を設定できるので、従来の画一的な閾値
設定に比べ、生体内の組織の状態に応じた効果的な閾値
設定を行うことが可能となる。
【0015】判別及び最小2乗規準に基づく自動閾値選
定法 ここで、本発明の閾値決定処理において、最も好適と思
われる「判別及び最小2乗規準に基づく自動閾値選定
法」(以下、自動閾値選定法という)について説明す
る。なお、この自動閾値選定法は、電子通信学会論文誌
80/4 Vol.J63−D No.4に記載され
たものである。
【0016】説明簡単化のため、結論から述べると、こ
の自動閾値選定法は、第1式によって閾値kを決定する
ものである。
【0017】
【数1】 n(k)=σ2 B(k)/σ2 T … (1)
【0018】ここにおいて、n(k)は、閾値kの選定
に当たっての関数を示すものである。このn(k)にお
けるkを最小階調毎(例えば、256階調であれば0〜
255ステップ)に変化させ、n(k)が最大となった
ときのkを最適な閾値として選定するものである。
【0019】この第1式において、n(k)を求めるた
めには、σ2 B (k)とσ2 T を求めなければならな
い。σ2 B (k)の算出式は、第2式に示されている。
【0020】
【数2】
【0021】この第2式において、Pkは、次の第3式
から求められる。
【0022】
【数3】 p=n/N … (3) ただし、nは輝度kの画素数 Nは全画素数
【0023】また、上述した第1式のσ2 T は、次の第
4式から求められる。
【0024】
【数4】
【0025】この第4式におけるμT は、次の第5式に
より求められる。
【0026】
【数5】
【0027】この第5式におけるPiは、濃度の確率分
布であり、具体的には次の第6式によって表されるもの
である。
【0028】
【数6】
【0029】この第6式は、正規化ヒストグラムを示す
ものである。つまり、このような一般式を、超音波のエ
コーデータについて考えると、このヒストグラムは、i
が超音波のエコー強度を示し、ni が各エコー強度にお
けるエコーデータの個数を示していることが理解され
る。
【0030】従って、この自動閾値選定法によれば、ま
ず、取り込まれたエコーデータによって、上記第6式に
基づいてヒストグラムが作成され、その作成されたヒス
トグラムにより、上記第5式を用いてヒストグラムの全
平均レベルμT が算出されることになる。そして、その
算出されたμT により、ヒストグラムの全分散を示すσ
2 T が求められることになる。これらの求められた各値
を、上記第1式に代入し、上述したように、閾値kを順
次可変させた場合のn(k)が最大となった時に、閾値
kが最適な閾値として選定される。
【0031】つまり、この自動閾値選定法によれば、全
てのエコーデータによる強度分布を考慮しつつ閾値の選
定が行えるという利点がある。
【0032】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
【0033】図1には、本発明に係る超音波画像表示装
置の構成が示されている。この超音波画像表示装置は、
被検体内の三次元画像の表示を行うものである。
【0034】まず、その構成について説明する。超音波
診断装置10は、生体へ超音波を送受波し、エコーデー
タを取り込むものである。取り込まれたエコーデータ
は、周辺制御部12を介して、更にバス32を介して三
次元エコーデータメモリ14に格納される。つまり、被
検体内三次元領域のエコーデータが全てこの三次元エコ
ーデータメモリ14に格納される。
【0035】図1において、16は演算処理部であり、
この演算処理部16は、画像処理部18と、閾値算出部
20と、ヒストグラム作成部22と、を含むものであ
る。なお、この演算処理部は、例えばCPUや高速演算
プロセッサなどにより構成されるものである。
【0036】画像処理部18は、本実施例において、超
音波三次元画像を形成するものである。具体的には、表
示すべき物体を濃淡画像に形成し、表示物体を立体的に
表現した画像を作成するものである。
【0037】ヒストグラム作成部22は、三次元エコー
データメモリ14に格納された各エコーデータを用い
て、ヒストグラムを作成するものである。そして、作成
されたヒストグラムに対しては、閾値算出部20が後述
する第1の閾値及び第2の閾値を設定する。そして、設
定された閾値は閾値メモリ24に格納される。
【0038】前記画像処理部18によって形成された超
音波画像は、一旦フレームバッファメモリ26に格納さ
れた後、CRT28に表示される。
【0039】以上のように構成された超音波画像表示装
置における閾値設定処理について説明する。
【0040】図2には、閾値設定処理が示されている。
三次元エコーデータメモリ14にエコーデータが格納さ
れた状態で以下の各ステップが実行される。ステップ1
01では、局所領域のエコーデータが読み出されてい
る。ここで、局所領域とは、予め設定されたヒストグラ
ム作成に当たってのエコーデータ抽出領域であり、本実
施例においては三次元領域に設定されている。つまり、
三次元画像表示において立体空間内に含まれるエコーデ
ータを考慮して閾値の設定を行うためである。
【0041】図2に示されるステップ102では、読み
出されたエコーデータが、ヒストグラム作成部22に入
力され、ここでヒストグラムが作成される。
【0042】図3には、このステップ102で作成され
るヒストグラムの一例が示されている。ここにおいて、
横軸はエコーデータの強度を示す輝度iであり、一方縦
軸は、エコーデータの個数を示す頻度ni である。
【0043】図2において、ステップ103では、上述
した自動閾値選定法に基づいて、第1閾値k1 が算出さ
れる。この算出処理は、図1に示した閾値算出部20に
よって行われる。なお、図3には、設定された第1閾値
1 が示されている。
【0044】図2において、ステップ104では、ステ
ップ102で作成されたヒストグラムの中で、前記第1
閾値k1 以上のエコーデータが残され、第1閾値より小
さいエコーデータが排除されている。図4には、その状
態が示されている。
【0045】図2において、ステップ105では、前記
ステップ104で残されたヒストグラムを用いて、第2
の閾値k2 が算出されている。具体的には、上記同様
に、この第2閾値算出は上記自動閾値選定法に基づいて
行われている。なお、図4には、設定された第2閾値k
2 が示されている。
【0046】図2において、ステップ106では、選定
された第2閾値k2が図1に示した閾値メモリ24に格
納されている。
【0047】以上の処理によって、設定された第2閾値
2 がエコーデータの2値化処理における閾値として用
いられることになる。具体的には、閾値k2 より大きな
エコーデータが“1”に処理され、閾値k2 以下のエコ
ーデータが“0”に処理されることになる。
【0048】その処理を行うのが、図1に示した画像処
理部18であり、この2値化処理と共に、この画像処理
部18は三次元画像の形成も行う。
【0049】そして、形成された画像は、一旦フレーム
バッファメモリ26に転送された後、CRT28に表示
されることになる。
【0050】以上の実施例についての効果について説明
する。本発明者等の実測によれば、本実施例の装置は、
特に、母体中の胎児の超音波診断に有効であることが確
認されている。つまり、胎児は胎盤に密着し、それらが
全体として羊水中にあるが、本実施例の装置によれば、
まず第1の閾値によって羊水を排除し、更に第2の閾値
によって胎盤を排除し、胎児のみのエコーデータを有効
に抽出することができる。
【0051】なお、以上の実施例においては、上記自動
閾値選定法を適用したが、当然の如くこれには限られ
ず、エコーデータの全てにわたって関連する濃度分布を
考慮して閾値を設定できるものであれば、他のものを用
いても好適である。また、本実施例では三次元画像表示
を行ったが、当然、断層画像表示に適用しても好適と言
える。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波画像特有の画像状態に応じて適切な閾値を設定し
て、明瞭な画像の形成を行えるという利点を有する。
【0053】特に、判別及び最小2乗規準に基づく自動
閾値選定法を用いて閾値を設定することにより、適切な
閾値の設定を行うことができ、この結果、例えば超音波
三次元画像を表示する際に、表示物体の表面を明瞭に表
現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波画像表示装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】第1及び第2閾値の設定処理を示すフローチャ
ート図である。
【図3】ヒストグラムに対する第1閾値を示す説明図で
ある。
【図4】第1閾値以下が排除されたヒストグラムに対す
る第2閾値を示す説明図である。
【符号の説明】
10 超音波診断装置 14 三次元エコーデータメモリ 18 画像処理部 20 閾値算出部 22 ヒストグラム作成部 24 閾値メモリ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体へ超音波を送受波し、取り込まれた
    エコーデータを用いて、前記生体内の超音波画像の表示
    を行う超音波画像表示装置において、前記取り込まれた
    エコーデータのヒストグラムを作成するヒストグラム作
    成手段と、前記作成されたヒストグラムについて所定の
    演算処理により第1閾値を決定する第1閾値判定手段
    と、前記決定された第1閾値より大きなエコー強度を持
    つエコーデータによって形成されるヒストグラムについ
    て、前記所定の演算処理によって第2閾値を決定する第
    2閾値判定手段と、を含み、前記第2閾値より大きいエ
    コー強度を持つエコーデータを用いて、前記超音波画像
    を形成し、このように段階的に閾値を決定することを特
    徴とする超音波画像表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の超音波画像表示装置にお
    いて、前記所定の演算処理は、判別及び最小2乗規準に
    基づく自動閾値選定法によることを特徴とする超音波画
    像表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の超音波画像表示装置にお
    いて、前記第2閾値より大きなエコー強度を持つエコー
    データを用いて、生体内三次元領域の超音波三次元画像
    表示を行うことを特徴とする超音波画像表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の超音波画像表示装置にお
    いて、前記第2閾値を境として、エコーデータの2値化
    処理が行われることを特徴とする超音波画像表示装置。
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