JPS63120378A - 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、超音波診断装置やＸ線ＣＴ装置などの画像診
断装置または超音波非破壊検査装置あるいは他の映像情
報袋は等における画像処理装置に関し、特にディジタル
の映像信号を記憶する画像メモリのビット数を大きくす
ることなく階調処理ができる画像処理装置に関する。

従来の技術 従来のｉｉｉ像処理装置は、第６図に示すように。

図示外の画像データ収集部からのアナログ映像信号を入
力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１と、こ
のＡ／Ｄ変換器１から出力されたディジタル信号を記憶
する画像メモリ２と、この画像メモリ２から読み出した
ディジタル信号をアナログ映像信号に変換してテレビ同
期信号に同期した信号として図示外のテレビモニタに出
力するＤ／Ａ変換器３とを有して成っていた。そして、
この従来例においては、テレビモニタの画面に表示する
画像の濃淡の度合いを変える階調処理は、上記画像メモ
リ２から読み出した画像データのレベルについて何も処
理せず、そのまま表示するものであった。

これに対して、表示画像の階調処理を行うものとして、
第７図に示すように、画像メモリ２とＤ／Ａ変換器３と
の間に、上記画像メモリ２から読み出した画像データの
レベルについて出力データを変換する階調変換用メモリ
４を設けたものが提供されている。そして、テレビモニ
タの画面の暗部にコントラストを付けて階調強調したり
、明部にコントラストを付けて階調強調していた。この
ような部分的な階調強調においては、入力データが等分
布していても出力データはその階調変換曲線のカーブに
従って、強調された範囲は粗くなり、その他の範囲は密
になる。すなわち、上記のように部分的な階調強調を行
うと、その結果、表示画像の階調に粗密の差が生じ５画
像が見にくくなるものであった。これを防ぐためには、
Ｄ／Ａ変換器３のビット数を大きくして階調数を増やし
てやればよい。例えば８階調のものを１６階調に増やせ
ば１画像の濃度変化は倍の細かさになり、上記階調の粗
さを軽減することができる。そこで、従来は、上記Ｄ／
Ａ変換器３のビット数を大きくし、こわに応じて画像メ
モリ２のピッ１−数を例えば６ビツト或いは８ビツトの
ように大きくしていた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、第７図に示すような画像処理装置においては、
表示画像について部分的な階調強調をした場合にその強
調部分の階調の粗さを目立たないようにするために、画
像メモリ２のビット数を大きくしていたので、その画像
メモリ２が大形でかつ高価となるものであった。また、
このことから、上記画像メモリ２の制御系を含めた周辺
回路がすべてビット数の大きなものとなり、それらが複
雑化すると共に大形化し、装置全体として大形化すると
共に価格が上昇するものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる画像処理装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決する本発明の手段は、アナログ映像
信号を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル信号を
記憶する画像メモリと、この画像メモリから読み出した
ディジタル信号をアナログ映像信号に変換して出力する
Ｄ／Ａ変換器とを有する画像処理装置において、上記Ａ
／Ｄ変換器と画像メモリとの間に、Ａ／Ｄ変換されたデ
ィジタル信号を圧縮変換してビット数を減らすと共に階
調処理を行う前段階調変換用メモリを設け、かつ上記画
像メモリとＤ／Ａ変換器との間には、」二記圧縮変換さ
れたディジタル信号を逆変換してビット数を増やすと共
に階調処理を行う後段階調変換用メモリを設けた画像処
理装置によってなさ第１る。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による画像処理装置の実施例を示すブロ
ック図であり、第２図は本発明の画像処理装置】０を超
音波診断装置に適用した例を示すブロック図である。こ
の超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の診断部
位について断層像を得るもので、第２図において探触子
１１は、機械的または電子的にリニア走査、セクタ走査
等を行って超音波パルスを送受信するものであり、図示
省略したがその内部には超音波パルスの発生源であると
共に反射波を受信する振動子が短冊状に形成されて一定
の間隔で列状に並べられている。上記探触子１１には、
スイッチング回路１２が接続されている。このスイッチ
ング回路１２は、上記探触子１１内の振動子を一枚ずつ
または適宜のグループ毎に駆動するように制御するもの
で、後述の制御回路１３から送出される制御信号を入力
して制御するようになっている。

制御回路１３は、上記探触子１１内の振動子の駆動を制
御するもので、クロック発生回路から成り、所要の各回
路に対して周期信号を送出するようになっている。そし
て、上記制御回路１３からの周期信号の出力部には、パ
ルス発生回路１４が接続されている。このパルス発生回
路１４は、上記探触子１１の振動子を駆動して超音波を
打ち出す際の基準となるパルスを発生するものである６
上記パルス発生回路１−４には、送波用の遅延制御回路
１５が接続されている。この遅延制御回路１５は、上記
パルス発生回路１４からのパルスに対して遅延されたパ
ルス群を作るもので、探触子１゜１から打ち出される超
音波の送波制御を行ってその超音波に集束性を与え、分
解能の向上を図るものである。

上記スイッチング回路１２の出力側には、第一の増幅回
路１６が接続されている。この増幅回路１６は、上記探
触子１１の振動子で受信した反射エコー群の信号を増幅
するものである。上記第一の増幅回路１６に接続された
受波用の遅延制御回路】７は、該増幅回路１６からの反
射エコー群の（３号に対して遅延された反射エコー群の
信号を作るもので、上記探触子１１で受信した反射エコ
ー群の受波制御を行うことにより集束性を与え、分解能
の向上を図るものである。この受波用の遅延制御回路１
７に接続された第二の増幅回路１８は、上記探触子１１
の振動子で受信した反射エコー群の信号を加算するもの
である。そして、この第二の増幅回路１８には、信号処
理回路１９が接続されている。この信号処理回路１９は
、」１記受信した反射エコー群の信号を処理して断層像
の映像４３号を生成するもので、受信信号を受波時間の
経過と共に増Ｍ率を変化させ、近傍からの反射エコー信
号に対しては増幅率を下げ、深部からの反射エコー信号
に対しては増幅率を上げて均一な映像が得られるように
するタイムゲインコントロール回路や、諧調性を上げる
ための対数増幅回路並びに検波回路等を包含している。

そして、上記信号処理回路１９には５本発明による画像
処理装置１０が接続されている。さらに、この画像処理
装置１０には、所要の画像処理が実行された映像信号を
表示するテレビモニタ２０が接続されている。

ここで、上記画像処理装置１０は、ディジタルスキャン
コンバータと呼ばれ、入力した映像信号をディジタル化
して階調処理など“の画像処理を行うもので、第１図に
示すように、Ａ／Ｄ変換器１と、前段諧調変換用メモリ
５と、画像メモリ２と、後段階調変換用メモリ６と、Ｄ
／Ａ変換器３とから成る。上記Ａ／Ｄ変換器１は、第２
図に示す信号処理回路１９で生成されたアナログの映像
信号を入力してディジタル信号に変換するもので、Ｑビ
ット例えば６ビツトの変換器とされている。

上記Ａ　／　Ｄ変換器１の出力側には、前段階調変換用
メモリ５が設けられている。この前段Ｍ調変換用メモリ
５は、上記Ａ／Ｄ変換器１でＡ／Ｄ変換されたディジタ
ル信号を高位のαビット（例えば６ビツト）から低位の
ｍビット（例えば４ビツト）に圧縮変換してビット数を
減らすと共に、テレビモニタ２０の画面に表示する画像
の濃淡の度合いを変える階調処理を行うもので、第３図
に示すような適宜の変換特性のデータを有する変換テー
ブルを記憶したＲＯＭ　（読出し専用メモリ）またはＲ
ＡＭ　（随時読出し書込みメモリ）から成る。

すなわち、第３図において、横軸をＡ／Ｄ変換器】、か
らのディジタルの画像データの入力とし１画素当たり６
ビツトとすると最大６３の深さを有し、縦軸をこの前段
Ｎ調変換用メモリ５の出力データとしそのビット数が４
ビツト（１６）とした場合、入力データの最小値“０”
を出力データの“０”に割り当てると共に最大値”　６
３　″を出力データのｒｔ　１５　ｔ＋に割り当て、こ
の二点間をリニアな状態よりもやや上方にふくらんだ曲
線で結んで変換曲線Ｑ、を求め、この変換曲線Ｑ、１上
で入力データを出力データのＯ〜１５に割り振って作成
した変換テーブルが記憶されている。上記変換曲線Ｑｉ
は、モニタとしてのＣＲＴのガンマ特性や人間の視覚特
性を考慮したガンマ補正をするもので、暗部にコントラ
ストを付けると共に下位の階調分布を細かくする場合で
あり、その曲線は例えば次式％式％ 上記前段階調変換用メモリ５の出力側には、画像メモリ
２が設けられている。この画像メモリ２は、上記前段階
調変換用メモリ５′により例えば４ビツトに圧縮変換さ
れると共に適宜の階調処理を施された画像データを書込
み読出し同期信号Ｓｉに同期して書き込むと共にＨみ出
すもので、ｍビット例えば４ビツトで構成されている。

上記画像メモリ２の出力側には、後段階調変換用メモリ
６が設けられている７この後段階調変換用メモリ６は、
」１記画像メモリ２に記憶された画像データを走査変換
して読み出し、上記前段階調変換用メモリ５により圧縮
変換された画像データを低位のｍビット（例えば４ビツ
ト）から高位のｎビット（例えば６ビツト）に逆変換し
てビット数を増やすと共に５表示画像の階調処理を行う
もので、第４図に示すような適宜の変換特性のデータを
有する変換テーブルを記憶したＲＯＭまたはＲＡＭから
成る。すなわち、第４図において、横軸を画像メモリ２
からの画像データの入力とし１画素当たり４ビツトとす
ると最大１５の深さを有し、縦軸をこの後段階調変換用
メモリ６の出力データとしそのビット数が６ビツト（６
４）とした場合、入力データの最小値１７０　Ｎを出力
データのＩｔ　ＯＩＩに割り当てると共に最大値”　１
５　”を出力データのｌｌ　６３　ｎに割り当て、この
二点間をリニアな状態Ｊ：りもやや下方にふくらんだ曲
線で結んで変換曲線Ｑ２を求め、この変換曲線Ｑ２上で
入力データを出力データのＯ〜６３に割り振って作成し
た変換テーブルが記憶されている。上記変換曲線Ｑ２は
、モニタどしてのＣＲＴのガンマ特性や人間の視覚特性
を考慮したガンマ補正をするもので、明部にコントラス
トを付けると共に下位の階調分布を細かくする場合であ
り、その曲線は例えば次式で表される。

上記後段階調変換用メモリ６の出力側には、Ｄ／Ａ変換
器３が設けられている。このＤ／Ａ変換器３は、上記後
段階調変換用メモリ６により例えば６ビツトに逆変換さ
れると共に適宜の階調処理を施された画像データをアナ
ログ映像信号に変換するもので、ｎビット例えば６ビツ
１−の変換器とされている。なお、上記後段［１変換用
メモリ６においては、テレビ同期信号Ｓ２に同期して変
換データが出力され、この出力データを上記Ｄ／Ａ変換
器３でＤ／Ａ変換するので、該Ｄ／Ａ変換器３からは上
記テレビ同期信号Ｓｚと混成された混成映像信号として
出力される。

そして、上記前段階調変換用メモリ５及び後段階調変換
用メモリ６には、第２図に示す制御回路１３から変換切
換制御信号Ｓ、が入力し、上記両階調変換用メモリ５，
６を同時に動作させたり、或いはそれぞれを別個に動作
させることができるようになっている。上記両階調変換
用メモリ５゜６を同時に動作させることにより、前段階
調変換用メモリ５によって第３図に示す変換曲線Ｑ１に
よる変換テーブルで例えば６ビツトを４ビツトに圧縮変
換できると共に、後段階調変換用メモリ６によって第４
図に示す変換曲線Ｑ２による変換テーブルで例えば４ビ
ツトを６ビツトに逆変換することができる。従って、６
ビツトのＡ／Ｄ変換器１からの画像データを４ビツトの
画像メモリ２に記憶させることができると共に、４ビツ
トの画像メモリ２から読み出した画像データを６ビツト
のＤ／Ａ変換器３でＤ／Ａ変換して出力することができ
る。この場合、前段階調変換用メモリ５の変換特性と、
後段階調変換用メモリ６の変換特性との組み合わせによ
って得られる装置全体の変換特性は、第５図に示すよう
になる。すなわち、横軸の入力データは６ビツト（６４
）となり、縦軸の出力データも６ビツト（６４）となり
、入力データの最小値″Ｏ′″が出力データの１４０１
＃に割り当てられると共に最大値１１６３　ＩＩが出力
データの“６３″に割り当てられ、上記二点間がリニア
な状態に結ばれて変換曲線０．とされ、この変換曲線ｆ
！、３上で入力データを出力データのＯ〜６３に割り振
った状態となる。しかし、第３図及び第４図から明らか
なように、それぞれの変換曲線ＬＩ０２の下位の階調分
布は細かくされているので、装置全体の変換特性として
は、下位の階調の分布が細かくされる。

なお、上記前段及び後段階調変換用メモリ５゜６に入力
する変換切換制御信号Ｓ、は、切換スイッチ等の外部操
作によって入力してもよいし、或いは超音波診断におけ
る検査モードのＢモードまたはＭモード等に対応して制
御部から自動的に入力してもよい。

また、以上の説明では、前段階調変換用メモリ５を６ビ
ツトから４ビツトへの変換とし、後段階調変換用メモリ
６を４ビツトから６ビツトへの変換として述べたが１本
発明はこれに限らず、Ａ／Ｄ変換器１をｎビットとする
と共に画像メモリ２をｍビットとし且つＤ／Ａ変換器３
をｎビットとした場合に、上記前段階調変換用メモリ５
においてはＱ＞ｍの任意の変換特性とし、後段階調変換
用メモリ６においてはｍ　＜　ｎの任意の変換特性とし
てもよい。

さらに、第３図及び第４図に示す変換曲線り、。

Ｑ２は、図示のもの及び第（１）式または第（２）式に
示すものに限らず、表示画像に対する階調強調の仕方に
応じて任意の変換曲線としてもよい。

その場合、第５図に示す装置全体の変換曲線Ｑ３もそれ
ぞれの変換曲線の組み合わせに応じて適宜変化し、非線
形としてもよい。

また５以上の説明では、主として超音波診断装置のディ
ジタルスキャンコンバータに適用した場合で述べたが、
本発明はこれに限らず５階調性の画像メモリを有する画
像処理装置であるならば。

どのような画像装置にも適用できるものである。

発明の効果 本発明は以上のように構成されたので、前段階調変換用
メモリ５によってＡ／Ｄ変換器１からのディジタル信号
を圧縮変換してビット数を減らすことができると共に、
後段階調変換用メモリ６によって上記圧縮変換されたデ
ィジタル信号を逆変換してビット数を増やすことができ
る。従って、例えば６ビツトのＡ／Ｄ変換器１からの画
像データを４ピッ１−の画像メモリ２に書き込むことが
できると共に、４ビツトの画像メモリ２から読み出した
画像データを６ビツトのＤ／Ａ変換器３でＤ／Ａ変換し
て高階調のアナログ映像信号として出力することができ
る。このことから、従来のように画像メモリ２として大
きいピッｌ−数のものを用いることなく、その画像メモ
リ２を小さなビット数で小形かつ安価なものとすること
ができる。従って、上記画像メモリ２の制御系を含めた
周辺回路もすべてビット数の小さいものにでき、これら
が簡易化かつ小形化され、装置全体として小形化できる
と共に安価なものとすることができる。

また、上記前段及び後段階調変換用メモリ５゜６に記憶
する階調処理の変換特性を適宜選択、組み合わせること
により、モニタとしてのＣＲＴのガンマ特性や人間の視
覚特性に応じた階調の分布とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像処理装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図は本発明の画像処理装置を超音波診断装
置に適用した例を示すブロック図、第３図は前段階調変
換用メモリに記憶された変換曲線を示すグラフ、第４図
は後段階調変換用メモリに記憶された変換曲線を示すグ
ラフ、第５図は前段階調変換用メモリと後段階調変換用
メモリとの組み合わせによって得られる全体の変換曲線
を示すグラフ、第６図及び第７図は従来の画像処理装置
を示すブロック図である。 １・・・Ａ／Ｄ変換器、　２・・・画像メモリ、　３・
・・Ｄ／Ａ変換器、　５・・・前段階調変換用メモリ、
６・・・後段階調変換用メモリ、Ｑよ・・・前段階調変
換用メモリの変換曲線、　　２□・・・後段階調変換用
メモリの変換曲線、　　Ｑ、・・・全体としての変換曲
線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アナログ映像信号を入力してディジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディ
   ジタル信号を記憶する画像メモリと、この画像メモリか
   ら読み出したディジタル信号をアナログ映像信号に変換
   して出力するＤ／Ａ変換器とを有する画像処理装置にお
   いて、上記Ａ／Ｄ変換器と画像メモリとの間に、Ａ／Ｄ
   変換されたディジタル信号を圧縮変換してビット数を減
   らすと共に階調処理を行う前段階調変換用メモリを設け
   、かつ上記画像メモリとＤ／Ａ変換器との間には、上記
   圧縮変換されたディジタル信号を逆変換してビット数を
   増やすと共に階調処理を行う後段階調変換用メモリを設
   けたことを特徴とする画像処理装置。