JPS5844371A - 超音波セクタ、スキャナで表示装置の画素データを発生する方法と装置 - 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】 本発明は、超音波、スキャナに使用されるようなビデオ
表示装置ＫＩＩＬ、さらに詳しくは、このような表示装
置に用いられる画素データを発生する方法および装置に
関する。

超音波走査システム又はスキャナ社一般に知られており
、医用診断の目的に市場において入手できる。−例トシ
テ、米ｍＩＩＩｆ許第４１７２．！ｉ８６号Ｋｆｆｉｌ
ＩＯ”超音波診断システム押ビデオムトレース表示シｘ
ｆム’ｈよび米ｗＡ４１ＨＨＩＥ　４．２０　ａ、　ａ
ｓｓ号に記載の°手法選択を有したコンビーータ超音波
スキャナ１を参層されたい。市場において入手できる、
ゼネラルエレクトリ、り社製０ＤＩＬｔａｌｌＯｎ超音
波システムは、テレビジョン表示装置上にリアルタイム
偉および靜止俸を表示させる。

簡明に述べれば、この、ようなシステムは岬音波トラス
ジーーサを用いて超音波（九とえば、数メガヘルツの周
波数）を患−ＩＫ放射し、エコー信号を受傷している。

ある動作モードによれば、トランスジー−すは複数個の
ヒンジ結合し友腕に取付けられて一平面内を動き、この
ヒンジ腕に付股されたボテンシ冒メータがトランスジ＾
−１０位置を決定する信号を発生する。他には、リアル
タイム曹を作る九め、手で保持し九七りタ走査トランス
ジーーサやリニヤ走査トランスジー−ｔｆｆｉＮ体を用
吟ることもできる。エコー信号は、患者内を通過すると
きに受けた減衰を調整するために可変利得増幅器に印加
される。調整後のエコー信号社、その後、アナログ・デ
ジタル変換回路およびビデオ処理ｎＷ６に送られ、つぎ
に、人体走査表示（制御する走査変換回路に送られて超
音波パルス・エコー情報を表示する。表示を制御するデ
ジタル・データは、典型的には、３２個の強度レベルの
グレーフードを表わす５ビνトよシ構成されている。

超音波セクタ・スキャナは約９０°Ｏパイ状ＯＩＩを発
生する。表示データは、複数の反射信号あるいはパイ状
の像の頂点から伸ｑるベクトルによって発生される。こ
のデータがデジタル走査変換器を介して、そしてテレビ
ジーン・モニタ上に表示されるとき、像Ｏ中のベクトル
線Ｏ数と画素の数が、前記頂点から離れた位置において
適合しなくなる。従って、補充しな妙ればならないギヤ
。

プあるいれ未使用の画素がＩＩＯ中に存在することとな
る。未使用Ｏ画素がないように像ＯベクトルＩＩＯ数を
増加することはできるが、この場合、フレーム繰返し速
度が許容できないはど低（なってしまう。し九がって従
来で杜、これら未使用の画素轄空白ａｔ〜にされておシ
、アナ四グ表示Ｋ＞いては、こＯ空白は頂点からの放射
状Ｏ纏として現われる。ディジタル表示においては、未
使用の画素は噴水状多るい紘波紋状のパターンを生じさ
せる。別な方法として、前に生じえ４Ｉｔ口でない画素
値を、次にゼロでない画素値が検出される壕で、すべて
の空白の画素に対して繰返し適用することができる。し
かし、こＯ処理方法は、４１に遠距離音場において、非
常に大まかなプロ、り状の像を生ずる。

従りて本発明の全般的な目的は、超音波セクタ・スキャ
ナ・システムにお妙る表示像を改嵐する方法および装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、超音波セクタ・スヤヤナにおいて
画素値を発生する改東方法を提供することである。

本発ｌｌｌ０Ｉｌｌ！Ｏ目的は、超音波セクタ・スキャ
ナ０１！示装を勢における未使用Ｏ画素を補充する装置
を提供することである。

本発明Ｏさらに他の目的は、従来Ｏ超音波セクタ・スキ
ャナ・システムに両立しうる、未使用の画素を補充する
装置を提供することである。

簡略に云うと、本発明によれば、第１０ｊｉ素データ点
と第２０画素データ点とｏｌＩ４ｉｏ水平表示線又社走
査纏上の画素に対するデータを求めるえめ、第１０画素
データ点Ｏ篇１０データ値を記憶し、第２０画素データ
点までＯ中間の画素に対するゼロのデータ値の数を計数
し、第２０画素データ点に対する第２０データ値を記憶
する。そして。

中間の画素に対する値を、第１０データ値と＠２０デー
タ値との重みづけし友平均値に基づいて割当てる。従り
て、中間の画素に割当てられた重みづけした値によって
改嵐した曹が発生され、よ多連続的な表示像が得られる
６・ 本発明の特徴Ｏひとつとして、ゼｇｏ値を持つ中間Ｏｊ
素の数が予め選ばれた数を趨えたとき、謔２の画素デー
タ点の値をゼロに設定し、この値から中間の画素の重み
づけしえ値を決定する。

本発明およびその目的ならびに％徽は、図画を参照して
以下に述べる説明と特許請求ｏｓｉｓからさらに容易に
明らかとなろう。

図面を参照すると、第１図は、超音波セクタ・スキャナ
・システムのビデオ表示装置上の曽１０を示す。典曹的
には、像社頂点１６から伸びる複数Ｏベクトル１４によ
りてバイ状となっている。

ベクトル１４上Ｏデータ点は、アナ冒グ・デジタル変換
回路およびビデオ処ｍ回路を介して与えられ、ビデオ表
示装置１２０水平走査纏上ＣＳ＊＊Ｏ明るさを制御して
いる。テレビジーン・モニタにおいて、表示像は、各走
査−が約ｓｏｏ□画素を有した５２５本Ｏ水平走査−に
よりて決められる。

通常の超音波走査装置においては、３２レベルのグレー
コードが反射信号強度に従りてデータ０重みづ１を行う
のに用いられている。従りて各画素をＳ２段階の明るさ
のひとつの値に制御できる。

９２図は、５本のベクトル２１．２２および２３と夫々
画素２４．２５および２６で交わった１つの水平走査線
２０を拡大した図である。このように、画素２４乃至２
４０各々は、セクタ・スキャナによって発生されたベク
ー、トル＠２１乃至２ｓからの既知の値を有している。

しかし像１００頂点１６から離れた位置においては、多
数の未使用の画素２８ｓｉＰよび２？が、ベクトル２１
．２２間およびベクトル２２．２３間に夫々存在する。

前述したようＫ、これらの未使用の画素が空白のま＼放
電されると、噴水状あるい社波紋状のパターンを生じる
。従来の解決法のひとつが第５１１ＫＩ！明されている
。この方法では、１つ０ゼーでない画素２４Ｏ値が、次
０（駿でない画素２５ｆｉでＯすべてＯ空白部Ｏ１ｉ素
２８に繰返し用いられるが、しかし４ＩＫ達距離音場に
おいて非常にデジタル的でプロ、り状０＊が生ずる。

第４図は、本発明に従って、未使用Ｏ画素に重みづけし
九値を設定する方法を説明している。

こＯ実施例においては、画素２４Ｔｈよび２５０既知Ｏ
値が、未使用０爾素２８に対する値を求めるために重み
づけされ、画素２５および２４０Ｗｌｃ知Ｏ値が未使用
Ｏｊｉ素２！に対する重みづけされた値を設定する九め
に用いられている。従りて、表示装置上Ｋｔｉ滑らかな
儂が現われる。

本発明による装置は、従来の矩形デジタル走査変換器装
置に’ｌｌ＆ＫＲ用てきる。第Ｓ図は、本発明により、
既知の画素０重みづけしえ値を用いて未便用の画素を補
充する装置〇一実施例を示す機能的プロ、り図である。

必要な処理を行うえめに、市場で入手できる集積回路を
用いえパイプライン処理方法が用いられている。このＩ
回路Ｏ８／ステム・クロ、り紘画素繰返し速度１号ＯＬ
ｌ［１１ｍからバッファを奔すことによ）て発生される
。入力ｊ−゛タ拡タイ電ンダＯ問題をなくす良めクロ、
りと塾舎するようにう、チ３１によってバッファ作用を
受ける。このデータは、入力がゼロでない関ゼｐ計数器
３３をリセ。

ト状態に保持する４／−検出器」２によりて監視される
。ゼロ計数器社ゼロが検出される度毎に１カウントずつ
増数し、次０４’口でない値がくるまで計数を続ける。

各クロ、り毎に、現在Ｏデータとゼロの計数値がう、チ
３４に供給される。計数器は同期クリア機能を有してお
）、ζＯため、各々の一連の−ｖｔｓｏ後、次にくるゼ
ロでない値が、諌一連のゼロＯ数とともにラッチ３４に
装入される。

ファーストイン・ファーストアウト（ｙｘｙｏ）レジス
タ制御器ｓ５が、ゼロでないデータが存在するときのみ
挿入パルスを発生する。こＯデータは、このデータがラ
ッチ５４０出力Ｋｌｌわれる岡じクロ、クサイクル時に
１工１０メモリ３６に輸入される。このようＫしてｙｘ
ｙｏメモリ３６は、有効なデータと、各一対Ｏ既知Ｏデ
ータ値Ｏ間に生じるゼロ（１１！０みを含んでいる。し
かし、一連のゼロが所定数（九とえば７）よシ以上に連
続して生じ九とき、イロ計数器嬬（口にリセットされ、
そしてＦＩＦＯ制御器ｓ５か装入パルスを発生して、ぞ
口Ｏ値と７の計数値をシ工シＯメモリ３４に入れる。

本装置社表示の各水平走査線の開始時に、Ｍ丁空白期間
によりて再度初期設定される。この１４タロツク・サイ
クル期間の間、入力データがシ１１０メ毫９！１４１１
（装入されるが、ｌＸ１０制御器ｓ５はこのメモリから
いかなるデータをも出力させない。

従うて、このリセット・パルスｏｒｂにおいて、シｒｙ
ｏメ毫り社は！−棒であることがある。もし鐘からの最
初のデータがは七んど（口である鳩舎、ＦＩＦＯメモリ
ｓ６はそれほど早く一杯とならず、適切な動作を行う九
めの充分な値をなお有している。もし、線が一連０−に
’口で始まると、ゼロ検出器Ｓ２はこれらのゼロ会有効
なデータとして職扱い、ζＯデータをシＸシＯメ篭り３
４に送シ、該メ毫りが充分なデータを有するようにする
。その後、各！Ｉにおいて、（口でない値がきた後にＯ
みゼロが検出される。

初期設定パルスに続いて、シＸシＯ制御器拡次の画素ク
ロ、り（ＢＰＯ）　において、そしてゼロ残余計数器ｓ
ｙＯ内容がゼロである時の各クロック・サイクルにおい
て、アンロード（ｕｎｌｏａｄ　）　　パルスを発生す
る。ゼロでない計数数がＦＸ１０メモ１７５４　Ｏ出力
に現われると、この計数値は計数器ｓ７に装入されて、
計数値が減数されて（口になるまでは余分なアンロード
・クロ、夕を禁止する。

νＩＦＯデータとゼロ計数値は、ゼロ計数値がゼロ残余
計数器ｓ７に装入されるのと同時にう菅チ３・に供給さ
れる。前のデータ・サンプルは同時にう、テ３！に供給
される。

仁の時点で、２個の既知の画素値間を補間するのに必要
なすべての情報が得られている。２個の画素値がう、チ
３ＢおよびＡｔＯ出力に３ｊｌわれ、これら既知の画素
値間Ｏゼロの総数がう、テｓ８の出力に現われ、補充す
□る必要Ｏある残りＯ位置の数が計数器５ｙｔｏ出力Ｋ
ＩＡわれている。２個の針数値は重みづけＦＲＯＭ　（
プログラマブル・リードオンリイ・メモリ）４０に入力
され、こ□　ＰＩＩＯＭ４０は、補間値を得る良めに加
算される各既知の値の割合又は１分率管制御する。次の
クロ、りにおいて、前の画素値が前縁データとしてラッ
チ４２に移り、現在の画素値が後縁データとしてマルチ
プレクサ（ＭＵＭ　）　４４を介してラッチ４４に移る
０重みづけＦＲＯＭ　４００出力が２．チ４８に装入さ
れ、前縁ＦＲＯＭ　５０と後縁ＦＲＯＭ　５２とを駆動
する。これらのｐｍｏｎ　ｉ　ｏ、　５２は、補間のた
めの各値の所要の割合又Ｆ１１分率を得る九めにルツク
アｔブーテーブルを用いている。ＰＩｔＯ輩５０および
５２ＦｉさらＫＳビ、）入力データ（グレーコードに基
づく）を、加算Ｏえめに８ビツト出力データに置換する
。

ラッチ３８および５９０両者はアンロード・クロックに
よりて駆動され、両ラッチは、ゼロ残余計数器がゼロま
で減数する間−組の値を保持している。各サイクルにお
いて、前縁データならびに後縁データがツＶチｓ４を介
して転送され、加算器５４において異なり九重みづゆを
して組合わ場れて、一方の値から他方Ｏ値へＯ滑らかな
移行を生じさせる。加算器５６０出力は９ｖチ５８に印
加される。

第２図と前縁データ２５．後縁データ２６、および４備
〇中間のゼロとに基づいた動作を例示する一例を以下に
示す。

前縁データ（う、チｓ）、ｔ。

後縁データ（ラッチり、−２０ ゼロの数■４ ４　　　　ｔｏ　　　Ｏ１ａ　　　　Ｏ１０５α８　　
　α２　　　　　Ｂ　　　　　４　　　１２２　　　　
ａ４　　　ａ４　　　６　　　８　　１４ｊ　　　　　
ａ４　　　　α６　　　　４　　　１２　　　１４０　
　　α２　　　α８　　　２　　　１４　　１１１中間
のゼＷＯ値に対する重みづけを完了し丸後、前の後縁デ
ータは現在Ｏ前縁データとｔｂ、ｔｏｅ重みがつけられ
る。

一実施例によれば、セクタ・ス命ヤナＯベクトル発生方
法社、７個以上〇一連のゼロを決してつくらない。従っ
て、ゼロ計数器が８備〇一連Ｏゼロを検出したとき、最
後Ｏゼａ［シ工ｙｏメモリに装入されて、補充を停止す
べきことを指示する。

こ０＜口の値は、オーバ２ン検出器４４によって検出さ
れて、重みづけＰＩＩＯＭ　４０が両重みをともにゼロ
に設定して出力を強制的にゼロにするようにする。この
ことは、ゼロが前縁データま九轄後縁データであるとき
に生じる。

画素空白プロ、り６４は、初期接定期間の間および５１
１１０余分のクロ、り・サイクルの間ラッチ５４をクリ
ア′して、表示装置上に無効なデータが現われない様に
する信号を発生する。

単一画素補充モード紘「単一／多数」入力を高に設定す
ることによりて選定される。これが回路に及ぼす唯一〇
影響社、重みづＩＦＲＯＭ　４００１個のアドレス・ビ
ットを変更することである。

こＯようにアドレス畜れると、ＦＲＯＭ　４０Ｆｉ単一
〇空白〇−素を補充するようにプログラムされる。

このような孤立し光ゼロを受けえとき、前縁データと稜
縁データＫａ５０重みが割轟てられるので、ゼｏｏｚＯ
場所にその周＠ＩＯ画素の平均値が表示される。もし、
２個あるい社それ以上Ｏ和水ぐゼロが生じるとき、前縁
データと後縁データの両者に対する重みがゼロとなシ、
出力もゼロになる。

「補充作動」入力が高である場合、全てＯ画素補充作用
が禁止される。このモードでは、ゼロ検出器３２が不作
動にされ、回路は単に全てのデータを何ら変更せずＫそ
のま＼通過させる。このモードで社、重み社前縁データ
に対しては常に１０であり、後縁データに対してはゼロ
である。

「フィルタ作動」入力を高に設定し、加算および平均プ
ロ１り６０とフィルタ制御Ｉ）４２を作動するととによ
って、単純な一次元ガウシ７ノフイルタが得られる。こ
のフィルタ・モードは、他Ｏモードと組合わせて蒙用で
きるが、実際の画素補充作用が生じているときはつねに
自動的に不作動にされる。し九がって、望まれた時に像
に関する補充を行うことが可能であり、まえ画素を未使
用にすることなく発生される部分を平均化することも可
能である。任意の／口、り・サイクルＫ）いて、ラッチ
Ｓ８および４２のふたつのデータの値はブロック６０に
よって平均化され、このブａ、り轄ふたつの値を単ＮＫ
加算し、そＯ結果を１ビツトだけタフトさせる。この時
、補充作用が行なわれていない場合、フィルタ制御器６
２はプロνり６０からマルチプレクｇａｂに入力するよ
うに選定する。次のり四、り・サイクルにおいて、平均
値社う、チ４４４Ｄ出力に現われ、すでに平均化された
２個Ｏ値の関Ｏ画素データは２．チ４２に現われる。フ
ィルタ・毫−ドにおいて、前縁０重みはα４７で、後縁
の重みは（Ｌ３３であ夛、動作中の５個ｏＷＩ＊ｏ重み
づけ平均を発生し、中央ＯＳ素に対してｂ、両側の隣シ
の画素Ｏ各々に対して麺の重みを付ける。

画素が補充されているとき社、つねに、ゼロ残余計数器
３７はゼＵでない値を持つ。これはフィルタ制御器４２
によって検出されて、マルチプレタ４７４４に対して適
切な入力（ラッチ３８）を選定する。重みづけｐｐｏ−
ｉ　ｏも、この計数値を使用して補充のえめの適切な重
みを設定する。

超音波走査システムＯｊｉ素データを発生する上述した
方法は、より滑らかな表示倫を与える。

本装置社通常Ｏ市場で入手できる回路を使用して容易に
実施でき、また、本装置は、たとえに、ゼネラル・エレ
クトリック社製のＤａｔａｓｏｎシステムのよう表市場
で入手できるセクタ・スキャナ装置に適用できる。本発
明は特定の実施例について説明したが、この説明は、本
発明を具体的に示すためのものであって、限定して解釈
されるべきもＯでない。当業者にとりて、特許請求の範
囲に規定された発明の要旨と範囲から逸脱す本ことなく
種々の変更や応用が考えられよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、超音波セクタ・スキャナＯ表示を説明する図
、 第２図は、！ｓ１図の表示の拡大部分図でありて、表示
の水平線と複数のセクタ・スキャン・ベクトルとこれら
の間の画素データ点を例示する図、第３図線、第２図の
ベクトル１）＠１）画素値を従来技術に従って重みづ叶
する例を説明する図、第４図は、第２図のベクトルの間
の画素値を本発明に従りて重みづけする例を説明する図
、そして、 第５図は、本発明の装置の一実施例の機能的ブロック図
である。 ５２・・・ゼロ検出器 ５３・・・ゼロ計数器 ３５・・−ＰＩＩＰＯ制御器 ３６・・争ＦＩＦＯメモリ ３７・・・ぞ口残余計数器 ４０・・・重みづけＰＩＯＭ ４６−・・マルチプレクす ５０・・・前縁ＦＲＯＭ ５２・嘲・後縁ＦＲＯＭ ５６・・・加算器 ６０・・・加算および平均プＵ、り ６２・・・フィルタ制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｉｉｉ素データを超音波反射ベクトルから求める超
   音波セクタ・スキャナおよびビデオ表示装置で、ひとつ
   のベクトルの第１０画素データ点と隣ｈＯベクトルＯ第
   ２０画素データ点とＯ関Ｏ水平表示線上の画素データを
   求める方法てありて、前記第１０画素データ点の第１の
   値を記憶し、前記第２０１ｍ素データ点までの中間めゼ
   ロの画素データ値の数を計数し、 前記第２０画素データ点の第２０値を記憶し。 前記第１および第２０ｍＫ基づいて前記中間０１ｉ＊に
   対する値を割当てる。各ステシブよυ成る方法。 １　中間の画素に対する値を割当てる前記ステップが、
   前記Ｉ１１シよび１１２０ＩＩＯ重みづけ平均である、
   前記特許饋求ｏＩｌｔｓ第１項記載Ｏ方法。 五　第２の値を記憶する前記ステップが、中間のゼロの
   データ値の数が所定数を超えたときゼロの値を記憶する
   ことからなる、前記特許請求の範囲第１項あるいはｆｓ
   ２項記載の方法。 ｔｊ素データを超音波反射ベクトルから求める超音波セ
   クタ・スキャナおよびビデオ表示装置で、ひとつＯベク
   トルの第１０’ｉｌｉ素データ点と隣６ｏベクトルの第
   ２０１ｉ素データ点とＯ関の水平表示線上の画素データ
   を求める装置でありて。 前記第１０ｊｉ素データ点の第１０値を記憶する記憶手
   段と、 前記第２の画素データ点までの中間０１ｉ素Ｏゼ關・デ
   ータ値の数を計数する針数手段と、前記第２０画素デー
   タ点の５２０１１を記憶する記憶手段と、そして 前記第１および第２０慎に基づいて前記中間の画素に対
   する値を割当てる手段と、を有する装置。 翫　中間の画素に対する値を割当てる前記手段が、前記
   第１および第２０値Ｏ重みづけ平均を適用する、前記特
   許請求の範囲第４項記載の装置。 瓜　第２の値を記憶する前記記憶手段が、ゼロの値の数
   が所定数を超えたときゼロの値を記憶する手段を有する
   、前記特許請求の範囲第４項あるいは第５項記載の装置
   。 ２　ビデオ表示装置Ｏ水千線上の、既知の値を有する２
   個Ｏ画素０ｒＩＩＵＯ画素に値を割当てる装置であって
   、 相次ぐ画素データを受ける第１０−ラッチと、前記第１
   ０ラツチからデータを受ける第２のラッチと、 前記第１０ラツチと作動的に接続され、前記第１０ラツ
   チのゼロの値のデータを検出して計数索鎖に続くゼロＯ
   値の数を記憶し。 更に１前記ゼａＶ＠Ｏデータに対し、前記既知ｏｊｉ素
   値索鎖づいて重みを割当てる重みづけ手段と、 匿知Ｏ値とこれらの既知Ｏ値Ｏ閣に４るゼロの値のデー
   タＯ計数値〆とを、前記第２のラッチから受けて前記重
   みづけ手段に供給して、前記重みづけ手段によシ前記既
   知の値に基づいて前記ゼロの値のデータに対する値が割
   当てられるようにする転送手段とを有する装置。 ａ　前記転送手段が、シーケンス・メモリと、ゼロ・デ
   ータ計数器と、前記シーケンス・メモリから既知の前縁
   値および後縁値を受けるように順次接続された第３およ
   び第４のう、チとを有する、前記特許請求の範囲第７項
   記載の装置。 θ　前記重みづけ手段が、前記前縁値のデータに前縁重
   み係数をつ社る第１の手段と、前記後縁値のデータに後
   縁重み係数をつける第２ｖｑｓ段とを含み、これら前縁
   重みおよび螢縁重み係数が、前記前縁値のデータと後縁
   値のデータとｏｎａｏ前記ゼ四値のデータの計数値によ
   シ左右される、前、記特許請求の範囲第８項記載の装置
   。 ｌ　　前記ゼａ＠０データの計数値が所定数を超えた時
   にゼロ値のデータを既知Ｏ値として記憶する手段を含む
   前記特許請求の範囲第７項あるいＦｉ第９項に記載Ｏ装
   置。