JPWO2012101989A1 - 超音波診断装置および画像処理方法 - Google Patents

超音波診断装置および画像処理方法 Download PDF

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Abstract

超音波診断装置への負担を増大することなく、良好な画質の三次元画像を高速に取得可能な技術を提供する。レンダリング処理前に、座標変換処理を終えた断層ボリュームデータに対し、効果の異なる複数のフィルタ処理を施し、それぞれ、ボリュームデータを得る。得られた各ボリュームデータを、ボクセル毎に予め定めた重みを付けて加算して得られるボリュームデータから三次元画像を生成する。効果の異なるフィルタ処理は、例えば、平滑化処理と、鮮鋭化処理といったようにフィルタの種類の異なるものであってもよいし、同じフィルタ処理でその強度が異なるものであってもよい。また、フィルタ処理を行わないものと行うものであってもよい。

Description

本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位の超音波画像を構築し、表示する超音波診断装置に関し、特に、断層像、血流像、弾性像データの三次元超音波画像を構築可能な超音波診断装置に関する。
超音波診断装置は、超音波探触子により被検体に超音波を送信するとともに被検体からの反射エコー信号を受信し、反射エコー信号を用いて被検体の断層像を生成する。超音波診断装置では、超音波探触子を自動もしくは手動で短軸方向に操作することにより、三次元データを得、得られた三次元データをボリュームレンダリング等の手法により二次元投影面に投影し、投影画像（三次元画像）を表示する。例えば、血流像であれは、血流速度や血流強度、弾性像においては歪みや固さの情報を三次元的に取得し、投影画像を生成し表示する。
現在では、反射エコー信号から投影画像生成までの信号処理（画像処理）は、実時間で実施され、三次元画像を動画として表示するリアルタイム３Ｄ、または４Ｄと呼ばれる技術が一般的となっている。
しかし、超音波画像には、スペックルノイズなど、超音波特有のアーチファクトが多く、三次元画像の画質を低下させる原因となっている。このようなノイズを低減させて、画質を向上させるために、比較的処理負担の軽い平滑化処理等の三次元フィルタ処理が行われるが、例えば、平滑化処理は、三次元画像のノイズを低減させて画質を向上させる一方で、境界を不鮮明にすることがある。三次元データはデータ量が膨大であるため、画質を向上させるための任意の画像処理を実時間で行うことは困難である。
このような問題を解決するものとして、例えば、空間毎に、移動平均法により平滑化したボクセルデータを増幅して使用するか否かを決定し、画質を向上させるものがある（例えば、特許文献１参照）。ここでは、使用するか否かは、周辺輝度の標準偏差により決定する。
また、１度の走査で十分な三次元ボリュームデータが得られない場合、複数のボリュームデータを結合することによって三次元画像の画質を向上する手法がある（例えば、特許文献２参照）。
また、対象物の形状を把握可能なボリュームレンダリング画像と、対象物の構造を把握可能なボリュームレンダリング画像との２つの画像を合成することにより、三次元画像の画質を向上する技術がある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００７−２２９２８３号公報 特開２００９−６１１８２号公報 特開２００６−１３００７１号公報
処理が過度である場合、平滑化処理の実施領域を空間ごとに切り替えたとしても、画像が不鮮明になるという平滑化処理の弊害は除去できない。また、平滑化強度は、予め用意されたものの中から選択するしかなく、自由度がない。従って、最適な強度で平滑化を施すことが難しい。
また、特許文献２に開示の結合処理は、異なる時間に取得した同一部位のボクセル値を平均することによりなされる。従って、時間的な平滑化効果は得られるが、空間的な平滑化効果は得られない。
また、特許文献３に開示の合成処理を実施する場合、レンダリング処理を２回実施する必要がある。レンダリング処理は、平滑化などの三次元フィルタ処理に比べ、演算量が多大であるため、装置への負担が大きい。実時間での実施には適していない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波診断装置への負担を増大することなく、良好な画質の三次元画像を高速に取得可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、レンダリング処理前に、断層ボリュームデータに対して効果の異なる複数のフィルタ処理を施し、それぞれ、ボリュームデータを得る。得られた各ボリュームデータを、ボクセル毎に予め定めた重みを付けて加算して得られるボリュームデータから三次元画像を生成する。
効果の異なるフィルタ処理は、例えば、平滑化処理と、鮮鋭化処理といったようにフィルタの種類の異なるものであってもよいし、同じフィルタ処理でその強度が異なるものであってもよい。また、フィルタ処理を行わないものと行うものであってもよい。
具体的には、超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、前記三次元画像処理部は、前記断層ボリュームデータに空間的な平滑化処理を施し平滑化ボリュームデータを生成する平滑化処理部と、前記平滑化ボリュームデータが生成される毎に、当該断層ボリュームデータと前記平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する重み付き加算部と、前記合成ボリュームデータが生成される毎に、当該合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成するレンダリング部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
また、他の態様によれば、超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、前記三次元画像処理部は、前記断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成するフィルタ処理部と、前記複数の処理後ボリュームデータが生成される毎に、当該複数の処理後ボリュームデータを、重み係数を乗じて加算して、合成ボリュームデータを生成する重み付き加算部と、前記合成ボリュームデータが生成される毎に、当該合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を得るレンダリング部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
さらに、他の態様によれば、超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、前記三次元画像処理部は、前記断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成するフィルタ処理部と、前記処理後ボリュームデータが生成される毎に、生成された当該複数の処理後ボリュームデータを、構成ボクセル毎に重み係数を乗算して加算しながらレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成するレンダリング部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
また、検査対象に超音波を送信して受信した超音波信号を用いて生成した前記検査対象の断層ボリュームデータに画像処理を施し、三次元画像を生成する、超音波診断装置における画像処理方法であって、前記断層ボリュームデータに空間的な平滑化処理を施して平滑化ボリュームデータを生成する平滑化処理ステップと、前記断層ボリュームデータと前記平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する重み付き加算ステップと、前記合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成するレンダリングステップと、を備えることを特徴とする画像処理方法を提供する。
また、コンピュータを、検査対象に超音波を送信して受信した超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータに空間的な平滑化処理を施して平滑化ボリュームデータを生成する平滑化処理部と、前記断層ボリュームデータと前記平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する重み付き加算部と、前記合成ボリュームデータにレンダリング処理を施して前記三次元画像を生成するレンダリング部として機能させるための、超音波診断装置用プログラムを提供する。
本発明によれば、超音波診断装置への負担を増大することなく、良好な画質の三次元画像を高速に取得できる。
第１の実施形態の超音波診断装置のブロック図である。 第１の実施形態の三次元画像処理部の機能ブロック図である。 第１の実施形態の三次元画像処理のフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の三次元画像処理で生成されるボリュームデータを説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態で生成される三次元画像を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の重み係数設定インタフェースを説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の平滑化係数設定インタフェースを説明するための図である。 第２の実施形態の三次元画像処理部の機能ブロック図である。 第２の実施形態の三次元画像処理のフローチャートである。 第３の実施形態の三次元画像処理部の機能ブロック図である。 第３の実施形態の三次元画像処理のフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態の平滑化処理方法および鮮鋭化処理方法設定インタフェースを説明するための図である。 第４の実施形態の三次元画像処理部の機能ブロック図である。 第４の実施形態の三次元画像処理のフローチャートである。 第４の実施形態で生成されるボリュームデータを説明するための図である。
＜＜第１の実施形態＞＞
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。本実施形態では、三次元画像変換後の断層ボリュームデータと、当該断層ボリュームに対し平滑化処理を行ったデータとを、予め定めた重みを付して加算することにより生成した合成ボリュームデータから三次元画像を生成する。超音波診断装置は、超音波探触子と、超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部とを備える。
まず、本実施形態の超音波診断装置０００１について、図１を用いて説明する。図１に示すように、超音波診断装置０００１は、被検体００１０に当接させて用いる超音波探触子０００２と、超音波探触子０００２を介して被検体００１０に一定の時間間隔で超音波を繰り返し送信する送信部０００５と、被検体００１０から反射した反射エコー信号を受信する受信部０００６と、送信部０００５と受信部０００６との動作を制御する送受信制御部０００７と、受信部０００６で受信された反射エコー信号を整相加算する整相加算部０００８とを備える。
超音波探触子０００２は、複数の振動子を備え、被検体００１０に振動子を介して超音波を送信するとともに、反射エコー信号を受信する。複数の振動子は、矩形又は扇形に配列され、その配列方向と直交する方向（短軸方向）に振動子を機械的に振ることにより、超音波を三次元的に送受信する。なお、超音波探触子０００２として、複数の振動子が二次元配列され、超音波の送受信を電子的に制御することで、超音波を三次元的に送受信するものを用いてもよい。
送信部０００５は、超音波探触子０００２に駆動信号を送る。送信部０００５は、超音波探触子０００２の振動子を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成する。その際、超音波探触子０００２の各振動子に受け渡す送波信号の位相を制御し、送信される超音波の収束点をある深さに設定する。また、受信部０００６は、超音波探触子０００２の各振動子が受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅してＲＦ信号すなわち受信信号を生成する。送受信制御部０００７は、送信部０００５と受信部０００６との動作を制御する。整相加算部０００８は、受信部０００６で増幅されたＲＦ信号の位相を整合させた後、加算することにより、１点または複数の収束点に対し収束した超音波ビームを形成してＲＦ信号フレームデータ（ＲＡＷデータに相当）を生成する。
また、三次元断層データ生成部は、超音波探触子０００２が測定した検査対象からの超音波信号を用いて検査対象の断層ボリュームデータを生成する。超音波診断装置０００１は、ＲＦ信号フレームデータから、診断部位の三次元データである断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部の構成として、断層情報演算部００１１と、三次元断層データ記憶部００１２と、三次元座標変換部００１３と、を備える。また、断層ボリュームデータから、受信超音波の振幅を輝度とする診断部位の三次元画像（三次元ボリュームデータの二次元投影像）を生成する構成として、三次元画像処理部００１４と、表示データ生成部００１６と、を備える。さらに、任意断面の二次元画像を作成する構成として、任意断面像作成部００１５を備えていてもよい。各部の詳細は後述する。
また、超音波診断装置０００１は、ユーザインタフェースとして、操作部０００４と、表示器（表示部）０００９とを備える。さらに、超音波診断装置０００１全体の動作を制御する制御部０００３を備える。
断層情報演算部００１１は、整相加算部０００８で生成されたＲＦ信号フレームデータに対して、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調および平滑化処理等の信号処理を施し、二次元断層データを構成する。その際、制御部０００３は、操作部０００４を介して操作者から受け付けた設定条件に従って断層情報演算部００１１を制御する。
三次元断層データ記憶部００１２は、断層情報演算部００１１で構成された二次元断層データをその取得位置に対応させて記憶する。ここでいう取得位置は、送受信方向である。例えば、θ方向とそれに直交するφ方向とからなる座標系を用いると、θ方向に送受信を行った計測結果により二次元断層データが構成される場合、θ方向に直交するφ方向の位置毎に、その位置をインデックスとして複数の二次元断層データを記憶する。
三次元座標変換部００１３は、三次元断層データ記憶部００１２に記憶された複数の二次元断層データに対し三次元座標変換を施し、断層ボリュームデータを生成する。
三次元画像処理部００１４は、三次元座標変換部００１３において座標変換後の断層ボリュームデータに三次元画像処理を施し、三次元画像を生成する。三次元画像処理部００１４は、断層ボリュームデータが生成される毎に、三次元画像処理を実行し、三次元画像を生成する。本実施形態の三次元画像処理の詳細は、後述する。生成された三次元画像には、輝度に応じて黒から白へ変化するグレースケール、赤みのあるセピアカラーなど、主に輝度に応じて明度が大きくなるカラースケールが付与される。
任意断面像作成部００１５は、三次元断層データ記憶部００１２に記憶された二次元断層データを用い、操作者が指定する断面の二次元画像を作成する。なお、操作者は、操作部０００４を介して変換係数を設定することにより、表示断面を指定する。
表示データ生成部００１６は、三次元画像処理部００１４において生成された三次元画像を表示器０００９に表示させるための表示データを生成する。本実施形態の表示データ生成部００１６は、三次元画像が生成される毎に表示データを生成し、表示器０００９の表示データを更新する。なお、任意断面像作成部００１５を備える場合、表示データ生成部００１６は、表示データとして、任意断面像作成部００１５において生成された二次元画像とともに三次元画像を表示する表示データを生成する。例えば、二次元画像と三次元画像とを並列に並べて表示するものである。
次に、本実施形態において特徴的な三次元画像処理部００１４について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態の三次元画像処理部００１４の機能ブロック図である。
本図に示すように、本実施形態の三次元画像処理部００１４は、三次元座標変換部００１３で生成した断層ボリュームデータそのものと、その断層ボリュームデータに対して平滑化処理を施して得たデータとを、任意の割合で合成し、三次元画像を生成する三次元画像処理を行う。これを実現するため、三次元平滑化処理部０２０１と、重み付き加算部０２０２と、勾配演算部０２０３と、レンダリング部０２０４と、を備える。以後、本実施形態では、平滑化処理を施した断層ボリュームデータを平滑化ボリュームデータ（スムースボリュームデータ）と呼び、平滑化処理を施さない断層ボリュームデータそのものをテクスチャボリュームデータ（元ボリュームデータ）と呼ぶ。
三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１は、三次元座標変換部００１３で座標変換後の断層ボリュームデータに対し、空間的な平滑化処理（三次元平滑化処理）を行い、平滑化ボリュームデータを生成する。三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１は、断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成してもよい。本実施形態では、平滑化処理として、例えば、周囲のボクセル値を用いて平均化する平均化フィルタ処理が用いられる。平均化フィルタ処理の平滑化の強さは、平均化ボクセル数によって決まる。平均化ボクセル数は、平滑化係数として操作者から設定される。
重み付き加算部０２０２は、同一の断層ボリュームデータから生成した複数のボリュームデータを、設定された重み係数を用いて重み付け加算し、ボリュームデータを生成する重み付け加算処理を行う。重み付け加算は、ボリュームデータのボクセル毎に行う。重み付き加算部０２０２は、平滑化ボリュームデータが生成される毎に、断層ボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する。重み付き加算部０２０２は、複数の処理後ボリュームデータが生成される毎に、当該複数の処理後ボリュームデータを、重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する。以下、本明細書では、重み付け加算処理により得られたボリュームデータを合成ボリュームデータと呼ぶ。本実施形態では、同一の断層ボリュームデータから生成した複数のボリュームデータは、断層ボリュームデータそのものであるテクスチャボリュームデータと、三次元平滑化処理部０２０１で断層ボリュームデータから生成した平滑化ボリュームデータと、の２つである。
重み係数は、操作者が操作部０００４を介して設定した値を、制御部０００３が重み付き加算部０２０２に通知する。つまり、操作部（インタフェース）０００４が重み係数の入力を受け付ける。重み係数は、例えば、０から１の間の値として設定される。加算は、両ボリュームデータの対応するボクセル毎に、以下の式（１）により行われる。ここでは、重み係数をＷ、所定のボクセルｖの、一方のボリュームデータの輝度値をＶ１ｖ、他方のボリュームデータの輝度値をＶ２ｖ、合成ボリュームデータの輝度値をＣｖとする。
Ｃｖ＝Ｖ１ｖ・Ｗ＋Ｖ２ｖ・（１−Ｗ） （１）
勾配演算部０２０３は、合成ボリュームデータの勾配情報を生成する。勾配情報は、合成ボリュームデータを構成する各ボクセルの輝度値とその周辺のボクセルの輝度値より求めた、ボクセルごとの輝度値の勾配（勾配値）である。
レンダリング部０２０４は、合成ボリュームデータにボリュームレンダリング処理を施し、三次元画像を生成する。レンダリング部０２０４は、合成ボリュームデータが生成される毎に、合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成してもよい。レンダリング部０２０４は、処理後ボリュームデータが生成される毎に、生成された当該複数の処理後ボリュームデータを、構成ボクセル毎に重み係数を乗算して加算しながらレンダリング処理を施し、三次元画像を生成してもよい。なお、生成された三次元画像は、表示データ生成部００１６を介して、表示器０００９に表示される。
レンダリング部０２０４は、以下の式（２）および式（３）を用い、合成ボリュームデータにボリュームレンダリング処理を施すことにより、被検体の診断部位の３次画像を構成する。投影方向（視線方向）は、操作部０００４を介して制御部０００３が操作者から受け付ける。
Ｃｏｕｔ＝Ｃｏｕｔ−１＋（１−Ａｏｕｔ−１）・Ａｉ・Ｃｉ・Ｓｉ （２）
Ａｏｕｔ＝Ａｏｕｔ−１＋（１−Ａｏｕｔ−１）・Ａｉ （３）
上式中、Ｃｉは作成される二次元投影面上のある点から合成ボリュームデータを見た場合の、視線上ｉ番目に存在するボクセルの輝度値である。視線上にＮボクセルのデータが並んだとき、ｉ＝０〜Ｎまでを積算した値Ｃｏｕｔが最終的な出力ピクセル値となる。Ｃｏｕｔ−１はｉ−１番目までの積算値を示す。
また、上式中、Ａｉは視線上ｉ番目に存在するボクセルの不透明度であり、０〜１．０の値をとる。不透明度は、０．０から１．０までの値をとる。ボクセル値と不透明度との関係は、輝度値と不透明度との関係を定めた不透明度テーブル（オパシティテーブル）として予め定められる。レンダリング部０２０４は、ボクセルの輝度値から不透明度テーブルを参照し、不透明度を得る。
また、Ｓｉは視線上ｉ番目に存在するボクセルの勾配値を示す。例えば、ｉ番目のボクセルの輝度値の勾配で特定される面の法線が視線と一致する場合、Ｓｉには、例えば、１．０が付与され、法線が視線と直交する場合は、Ｓｉには、例えば、０が付与される。視線に対する勾配が大きいほど、勾配値が小さくなり、算出される出力ピクセル値は小さな値となる。なお、本実施形態では、勾配演算部０２０３を含まない構成も可能である。この場合、Ｓｉには一定の値、例えば、１．０が常に付与される。
なお、Ｃｏｕｔ、Ａｏｕｔはともに０を初期値とする。
式（３）に示される様に、Ａｏｕｔはボクセルを通過するたびに積算され、１．０に収束する。このため、式（２）に示されるように、ｉ−１番目までのボクセルの不透明度の積算値Ａｏｕｔ−１が≒１．０となった場合、ｉ番目のボクセル値Ｃｉは出力画像に反映されない。このようなボリュームレンダリング処理により、不透明度の高いボクセルを表面としてとらえて、三次元断層像データを立体的に表示することが出来る。
最終的に得られたＣｏｕｔは、カラースケール変換され、ＲＧＢなどの色情報に変換され、出力される。
なお、レンダリング部０２０４は、以下の式（４）〜（６）に従い、ＲＧＢなどの色情報の要素毎に三次元画像を生成してもよい。
ＣＲｏｕｔ＝ＣＲｏｕｔ−１＋（１−Ａｏｕｔ−１）・Ａｉ・ＣＲｉ・Ｓｉ （４）
ＣＧｏｕｔ＝ＣＧｏｕｔ−１＋（１−Ａｏｕｔ−１）・Ａｉ・ＣＧｉ・Ｓｉ （５）
ＣＢｏｕｔ＝ＣＢｏｕｔ−１＋（１−Ａｏｕｔ−１）・Ａｉ・ＣＢｉ・Ｓｉ （６）
ここで、ＣＲｉは、作成される二次元投影面上のある点から合成ボリュームデータを見た場合の、視線上ｉ番目に存在するボクセルの輝度値の赤成分であり、ＣＧｉ、ＣＢｉはそれぞれ緑成分、青成分である。
なお、本実施形態のレンダリング部０２０４が、合成ボリュームデータから三次元画像を生成する手法は、これに限られない。例えば、表面ではなく内部の構造物を透過的に可視化し、関心領域中の高輝度構造物のみを表示する最大値投影法（Ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、低輝度構造物のみを描出する最小値投影法（Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、視線方向のボクセル値の累算画像を表示する方法（Ｒａｙ ｓｕｍｍａｔｉｏｎ）であってもよい。
また、レンダリング処理の過程において、しきい値により、各処理対象のボクセルの輝度値を判別し、当該ボクセルのデータを有効とするか無効とするかを選択するよう構成してもよい。しきい値は、操作部０００４を介して操作者が設定し、制御部０００３がレンダリング部０２０４に通知する。
なお、本実施形態の超音波診断装置０００１は、ＣＰＵ、メモリおよび記憶装置を備える。さらに、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えていてもよい。制御部０００３、および、ＲＦ信号フレームデータから断層ボリュームデータを生成し、さらに二次元画像、三次画像を生成するための各部（断層情報演算部００１１、三次元座標変換部００１３、三次元画像処理部００１４、任意断面像作成部００１５、表示データ生成部００１６）の機能は、ＣＰＵもしくはＧＰＵが、記憶装置に予め保持されるプログラムをメモリにロードし、実行することにより実現される。
次に、本実施形態の三次元画像処理部００１４による三次元画像処理の流れと、その三次元画像処理により生成される画像を図３および図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態の三次元画像処理部００１４による三次元画像処理の処理フロー、図４は、本実施形態の三次元画像処理部００１４による三次元画像処理により得られるボリュームデータを説明するための図であり、図４（ａ）は、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータ（テクスチャボリュームデータ）０４０１である。
三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１は、平滑化係数を設定する（ステップＳ１１０１）。平滑化係数は、予め定められた平滑化係数の中から、操作者により操作部０００４を介して指定される。三次元平滑化処理部０２０１は、制御部０００３を介して、指定された平滑化係数を受け取り、設定する。なお、本実施形態では、平滑化処理として平均化フィルタ処理を実行するため、平滑化係数として、上述のように、平均化ボクセル数が設定される。
次に、三次元平滑化処理部０２０１は、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、平滑化ボリュームデータを生成する（ステップＳ１１０２）。図４（ｂ）は、三次元平滑化処理部０２０１による平滑化処理後の平滑化ボリュームデータ０４０２である。
重み付き加算部０２０２は、重み係数を受け付け、設定する（ステップＳ１１０３）。
重み係数は、操作者により操作部０００４を介して設定される。重み付き加算部０２０２は、制御部０００３を介して重み係数を受け取り、設定する。
重み付き加算部０２０２は、設定された重み係数を用い、ボクセル毎に上記式（１）で示される加算処理を行い（ステップＳ１１０４）、平滑化ボリュームデータとテクスチャボリュームデータとを加算し、合成ボリュームデータを生成する。ここで、生成される合成ボリュームデータ０４０３を図４（ｃ）に示す。
例えば、図４（ｂ）に示すように、平滑化ボリュームデータ０４０２が、平滑化処理が過度に行われているものであっても、重み付き加算部０２０２により加算処理を行うことにより、平滑化ボリュームデータ０４０２とテクスチャボリュームデータ０４０１との中間の平滑化が行われた合成ボリュームデータ０４０３を得ることができる。また、重み係数を変更することで、平滑化ボリュームデータ０４０２とテクスチャボリュームデータ０４０１との間の所望の平滑化強度の合成ボリュームデータを得ることができる。
そして、勾配演算部０２０３は、合成ボリュームデータ０４０３に対し、ボクセルの輝度勾配計算を行い、勾配情報を生成する（ステップＳ１１０５）。そして、レンダリング部０２０４は、合成ボリュームデータ０４０３と、ボクセル毎の勾配値とを用い、レンダリング処理を行い、三次元画像を生成する（ステップＳ１１０６）。なお、生成された三次元画像は、表示データ生成部００１６により表示データにされて表示器０００９に表示される。
次に、操作者の設定した重み係数が与える三次元画像への効果を、図５を用いて説明する。本実施形態においては、式（１）におけるＶ１ｖをテクスチャボリュームデータ０４０１の輝度値、Ｖ２ｖを平滑化ボリュームデータ０４０２の輝度値として説明する。
図５（ａ）に示す三次元画像０５０１は、重み係数Ｗが、１．０と設定された場合の三次元画像である。式（１）により、テクスチャボリュームデータ０４０１に対して１．０、平滑化ボリュームデータ０４０２に対して０．０で重み付けされて得られる合成ボリュームデータから三次元画像０５０１は生成される。
重み係数Ｗとして１．０が設定された場合、三次元画像０５０１を生成する元となる合成ボリュームデータには、テクスチャボリュームデータ０４０１がそのまま用いられる。従って、三次元画像０５０１は、全く平滑化されていないボリュームデータから生成される。このため、胎児の指や顔のしわなどの情報が保持される反面、画像の境界線に凹凸が残る。
図５（ｂ）に示す三次元画像０５０２は、重み係数Ｗが、０．０と設定された場合の三次元画像である。式（１）より、テクスチャボリュームデータ０４０１に対して０．０、平滑化ボリュームデータ０４０２に対して１．０で重み付けされて得られる合成ボリュームデータから三次元画像０５０２は生成される。
重み係数Ｗとして０．０が設定された場合、三次元画像０５０２を生成する元となる合成ボリュームデータには、平滑化ボリュームデータ０４０２がそのまま用いられる。従って、三次元画像０５０２は、設定された平滑化係数で平滑化されたボリュームデータから生成される。このため、画像の境界線に凹凸がなく滑らかである反面、胎児の指や顔のしわなどの情報は消失する。
図５（ｃ）に示す三次元画像０５０３は、適度な重み係数Ｗ、例えば、０．５が、設定された場合の三次元画像である。式（１）より、テクスチャボリュームデータ０４０１に対して０．５、平滑化ボリュームデータ０４０２に対して０．５で重み付けされて得られる合成ボリュームデータから三次元画像０５０３は生成される。本図に示すように、得られた三次元画像０５０３は、適度に境界線の凹凸が消失し、かつ、胎児の指や顔のしわなどの情報も保持される。
このように、重み係数を調整することにより、最終的に得られる画質を調整することができる。本実施形態では、操作者は、表示器０００９に表示される画像を見ながら、実時間で重み係数を変更することにより、重み係数を調整する。
次に、操作者が重み係数を設定、調整するインタフェースを、図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、重み係数を設定、調整するインタフェースが、変更つまみ０６０１と、係数表示領域０６０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。変更つまみ０６０１は、操作部０００４が備える。操作者は、変更つまみ０６０１を操作することにより、０．０〜０．１の間で重み係数を変更する。
係数表示領域０６０２と、三次元画像表示領域０６００は、表示器０００９が備える。なお、三次元画像表示領域０６００は、三次元画像処理部００１４が生成した三次元画像が表示される領域である。
制御部０００３は、変更つまみ０６０１を介して操作者が重み係数を設定、変更する毎に、その重み係数を係数表示領域０６０２に表示する。また、制御部０００３は、変更つまみ０６０１を介して操作者が重み係数を設定、変更する毎に、三次元画像処理部００１４にその重み係数を通知する。三次元画像処理部００１４は、通知を受け、上記三次元画像処理のフローのステップＳ１１０３からの処理を繰り返す。そして、生成された三次元画像は、三次元画像表示領域０６００に表示される。操作者は、三次元画像表示領域０６００に表示される三次元画像を確認しながら、最適な重み係数を設定する。
図６（ｂ）は、重み係数を設定、調整するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、係数表示領域０６０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、係数の値を上下させる指示を受け付けるスライドバー０６０３を備える。操作者は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、トラックボール、キーボード等の入力装置を用いてスライドバー０６０３を操作することにより、０．０〜０．１の間で重み係数を変更する。操作者により重み係数が設定、変更された際の制御部０００３による処理は、上記図６（ａ）の例と同様である。
図６（ｃ）は、重み係数を設定、調整するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、係数表示領域０６０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、係数の値を上昇させる指示を受け付ける上昇指示領域０６０４と、係数の値を下降させる指示を受け付ける下降指示領域０６０５と、を備える。操作者は、上昇指示領域０６０４または下降指示領域０６０５を介して、０．０〜１．０の間で重み係数を変更する。指示は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、キーボード等の入力装置を用いて行う。操作者により重み係数が設定、変更された際の制御部０００３による処理は、上記図６（ａ）の例と同様である。
なお、図６（ｃ）では、上昇指示領域０６０４と下降指示領域０６０５とを、係数表示領域０６０２内に備える場合を例示しているが、必ずしも係数表示領域０６０２内でなくてもよい。
なお、操作者が重み係数を設定、調整するインタフェースはこれらに限られない。
なお、平滑化係数も、操作者が三次元画像を確認しながら、実時間で、予め容易された平滑化係数間で変更可能なように構成してもよい。この場合、重み係数同様、操作者は、表示器０００９に表示される画像を見ながら、実時間で平滑化係数を変更することにより、最適な平滑化係数を設定する。以下、操作者が平滑化係数を設定、変更するインタフェースを図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、平滑化係数を設定、変更するインタフェースが、変更つまみ０７０１と、係数表示領域０７０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。変更つまみ０７０１は、操作部０００４が備える。操作者は、変更つまみ０７０１により、予め定められた平滑化係数の中から平滑化係数を選択する。例えば、予め定められた平滑化係数は、番号として表示器０００９に表示され、制御部０００３は、操作者が選択した番号に対応した平滑化係数を、三次元画像処理部００１４に通知する。
係数表示領域０７０２は表示器０００９が備える。三次元画像表示領域０６００は、三次元画像処理部００１４が生成した三次元画像が表示される領域である。
制御部０００３は、変更つまみ０７０１を介して操作者が平滑化係数を設定、変更する毎に、その平滑化係数を係数表示領域０７０２に表示する。また、制御部０００３は、変更つまみ０７０１を介して操作者が平滑化係数を設定、変更する毎に、三次元画像処理部００１４にその平滑化係数を通知する。三次元画像処理部００１４は、通知を受け、上記三次元画像処理のフローのステップＳ１１０１からの処理を繰り返す。そして、生成された三次元画像は、三次元画像表示領域０６００に表示される。操作者は、三次元画像表示領域０６００に表示される三次元画像を確認しながら、最適な平滑化係数を設定する。
図７（ｂ）は、平滑化係数を設定、変更するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、係数表示領域０７０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、係数の値を上下させる指示を受け付けるスライドバー０７０３を備える。操作者は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、トラックボール、キーボード等の入力装置を用いてスライドバー０７０３を操作することにより、予め定められた平滑化係数の中から平滑化係数を選択する。操作者により平滑化係数が設定、変更された際の制御部０００３による処理は、上記図７（ａ）の例と同様である。
図７（ｃ）は、平滑化係数を設定、変更するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、係数表示領域０７０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、係数の値を上昇させる指示を受け付ける上昇指示領域０７０４と、係数の値を下降させる指示を受け付ける下降指示領域０７０５と、を備える。操作者は、上昇指示領域０７０４または下降指示領域０７０５を介して、予め定められた平滑化係数の中から平滑化係数を選択する。指示は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、キーボード等の入力装置を用いて行う。操作者により平滑化係数が設定、変更された際の制御部０００３による処理は、上記図７（ａ）の例と同様である。
なお、図７（ｃ）では、上昇指示領域０７０４と下降指示領域０７０５とを、係数表示領域０７０２内に備える場合を例示しているが、必ずしも係数表示領域０７０２内でなくてもよい。
また、操作者が平滑化係数を設定、変更するインタフェースは、これに限られない。
また、平滑化係数を設定、変更するインタフェースは、重み係数を設定、調整するインタフェースと兼用であってもよい。この場合、いずれの係数を変更するかの指示を操作者から受け付ける構成を備え、指示に応じて、対応する係数の変更として受け付ける。
以上説明したように、本実施形態によれば、三次元画像処理において、断層ボリュームデータと、その断層ボリュームデータに平滑化処理を施して得た平滑化ボリュームデータとを、重み係数を乗じて加算することにより合成ボリュームデータを生成する。そして、生成した合成ボリュームデータに対しレンダリング処理を行って、三次元画像を生成する。
本実施形態では、加算時に用いる重み係数を変えることで、合成ボリュームデータの平滑化の強度を変化させることができる。このため、操作者が任意に重み係数を設定することで、抑制したい凹凸の情報と、保持したい微細な形態情報とを操作者が任意に変化させることができる。また、加算時に用いる重み係数は、実時間で自在に変更できるため、合成ボリュームデータの平滑化強度を、実時間で自在に調整できる。このため、所望の平滑化がなされた三次元画像を容易に得ることができ、必要に応じて最適な画像を得ることができる。
また、レンダリング処理後の複数の画像を合成する場合、例えば、不透明度の積算値が１になった場合、それより手前のボクセル値は出力画像に反映されないため、重み付け加算をしても、加算後の画像にも反映されない。一方、本実施形態によれば、レンダリング前のボリュームデータの状態で、平滑化の強度を調整するため、個々のボクセルの情報を失うことなく平滑化の強度を調整した合成ボリュームデータを得ることができる。そして、その合成ボリュームデータから三次元画像が生成されるため、取得した全ボリュームデータから、より多くの情報を反映した三次元画像を得ることができる。
また、平滑化強度を調整するために重み付け加算を行う対象のテクスチャデータとスムースデータとは、同一の断層ボリュームデータから生成される。従って、時間的および／または空間的な変化による画質の低下がない。
さらに、平滑化処理を行う三次元画像処理において、新たに追加される構成が、高速で装置への負担の少ない重み付け加算だけであり、装置に負担の大きいレンダリング処理は、従来同様１回で済む。上述のように、レンダリング処理は、処理量が膨大であり、時間と装置への負担が大きい。従って、装置への負担を増大させることなく高速に所望の画質の三次元画像を得ることができる。
なお、本実施形態では、三次元平滑化処理部０２０１において空間平滑化処理として、平均化フィルタを用いているが、これに限られない。例えば、低域通過フィルタ、あるいはメディアンフィルタなどを三次元的に使用してもよい。また、ダイレーションによる拡張処理を三次元的に行ってもよい。
＜＜第２の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、三次元画像処理部００１４において、三次元座標変換部００１３の出力である断層ボリュームデータそのものと、その断層ボリュームデータに平滑化処理を施したボリュームデータとを、所定の重み係数を用いて合成して合成ボリュームデータを生成する。これに対し、本実施形態では、三次元画像処理部において、同一の三次元座標変換部の出力に対し、それぞれ異なる平滑化処理を施して得た２つのボリュームデータを、所定の重み係数を用いて加算し、合成ボリュームデータを生成する。
本実施形態の超音波診断装置０００１は、基本的に第１の実施形態の超音波診断装置０００１と同様の構成を有する。ただし、上述のように、三次元画像処理が異なるため、第１の実施形態の三次元画像処理部００１４の代わりに三次元画像処理部００１４ａを備える。以下、本実施形態について、三次元画像処理部００１４ａに主眼をおいて説明する。
図８は、本実施形態の三次元画像処理００１４ａの機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態の三次元画像処理部００１４ａは、２つの三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１（０２０１ａ、０２０１ｂ）と、重み付き加算部０２０２と、勾配演算部０２０３と、レンダリング部０２０４と、を備える。
２つの三次元平滑化処理部０２０１の機能は、それぞれ、第１の実施形態の三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１と基本的に同様である。すなわち、断層ボリュームデータに、設定された平滑化係数を用いて空間平滑化処理を行う。ただし、２つの三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１ａ、０２０１ｂにおいて、用いる平滑化係数がそれぞれ異なる。三次元平滑化処理部（フィルタ処理部）０２０１は、断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成する。
以下、説明のため、平滑化効果の弱い平滑化係数（第１の平滑化係数）を用いる側を、第１の三次元平滑化処理部０２０１ａ、第１の平滑化係数より平滑化効果の強い平滑化係数（第２の平滑化係数）を用いる側を、第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂと呼ぶ。以下、本実施形態では、第１の三次元平滑化処理部０２０１ａにより生成されるボリュームデータを、テクスチャボリュームデータ（弱平滑化ボリュームデータ）と呼び、第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂにより生成されるボリュームデータを、平滑化ボリュームデータ（強平滑化ボリュームデータ）と呼ぶ。
第１の平滑化係数および第２の平滑化係数は、第１の実施形態の平滑化係数同様、予め定められた平滑化係数の中から、操作者により操作部０００４を介して指定される。第１の三次元平滑化処理部０２０１ａおよび第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂは、制御部０００３を介して、指定された第１の平滑化係数および第２の平滑化係数をそれぞれ受け取り設定する。第１の平滑化係数および第２の平滑化係数には、第１の実施形態同様、平滑化フィルタにおける平均化ボクセル数が設定される。
重み付き加算部０２０２の機能は、基本的に第１の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、重み付け加算を行う同一の断層ボリュームデータから生成した複数のボリュームデータは、弱い平滑化処理を施したテクスチャボリュームデータと強い平滑化処理を施した平滑化ボリュームデータとの２つである。
他の構成（勾配演算部０２０３と、レンダリング部０２０４）の機能は、基本的に第１の実施形態と同様である。また、第１の実施形態と同様に、勾配演算部０２０３を含まない構成も可能である。
次に、本実施形態の三次元画像処理部００１４ａによる画像処理の手順を図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の三次元画像処理部００１４ａによる画像処理の処理フローである。
生成されるボリュームデータは、図４を用いて説明する。なお、図４は、第１の実施形態の三次元画像処理部００１４の説明にも用いているが、効果の概要を説明するためのものであり、第１の実施形態の三次元画像処理部００１４と第２の実施形態の三次元画像処理部００１４ａとが同一の結果を生じることを示すものではない。
三次元平滑化処理部０２０１ａは、第１の平滑化係数を設定し（ステップＳ１２０１）、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、図４（ａ）に示すテクスチャボリュームデータ０４０１を生成する（ステップＳ１２０２）。
次に、三次元平滑化処理部０２０１ｂは、第２の平滑化係数を設定し（ステップＳ１２０３）、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、図４（ｂ）に示す平滑化ボリュームデータ０４０２を生成する（ステップＳ１２０４）。
なお、第１の三次元平滑化処理部０２０１ａおよび第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂの処理順は問わない。また、先に第１の平滑化係数および第２の平滑化係数を設定し、その後、それぞれ平滑化処理を行うよう構成してもよい。
重み付き加算部０２０２は、第１の実施形態同様、重み係数を受け付け、設定する（ステップＳ１２０５）。そして、ボクセル毎に、テクスチャボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを、式（１）に従って重み付けして加算し、図４（ｃ）に示す合成ボリュームデータ０４０３を得る（ステップＳ１２０６）。
例えば、図４（ａ）に示すテクスチャボリュームデータ０４０１が、平滑化処理が不足するもので、図４（ｂ）に示す平滑化ボリュームデータ０４０２が、平滑化処理が過度に行われているものであっても、重み付き加算部０２０２により両者を加算することにより、テクスチャボリュームデータ０４０１と平滑化ボリュームデータ０４０２との中間の平滑化が行われた合成ボリュームデータ０４０３を得ることができる。また、重み係数を変更することで、平滑化ボリュームデータ０４０２とテクスチャボリュームデータ０４０１との間の所望の平滑化強度の合成ボリュームデータを得ることができる。
その後、第１の実施形態同様、勾配演算部０２０３は、合成ボリュームデータ０４０３の勾配計算を行う（ステップＳ１２０７）。つまり、勾配演算部０２０３は、処理後ボリュームデータが生成される毎に、生成された複数の処理後ボリュームデータそれぞれの輝度勾配を算出する。レンダリング部０２０４は、合成ボリュームデータ０４０３に対し、レンダリング処理を行い、三次元画像を生成する（ステップＳ１２０８）。つまり、レンダリング部０２０４は、インタフェースを介して重み係数の入力を受け付ける毎に、複数の処理後ボリュームデータから三次元画像を生成する。なお、生成された三次元画像は、表示データ生成部００１６により表示データにされて表示器０００９に表示される。
なお、本実施形態においても、操作者が設定する重み係数の効果は、基本的に第１の実施形態と同様である。平滑化強度の弱いテクスチャボリュームデータ０４０１には、胎児の指や顔のしわなどの情報が保持される反面、画像の境界線の凹凸が残る。また、平滑化強度の強い平滑化ボリュームデータ０４０２は、画像の境界線に凹凸がなく滑らかである反面、胎児の指や顔のしわなどの情報を失う。
本実施形態においても、第１の実施形態同様、重み係数を調整するインタフェースを備え、操作者は、操作者は、表示器０００９に表示される画像を見ながら、実時間で重み係数を変更することにより、重み係数を調整し、合成ボリュームデータの平滑化強度を調整する。
また、本実施形態においても、第１の実施形態同様、第１の平滑化係数および第２の平滑化係数を実時間で変更するインタフェースを備えていてもよい。本実施形態では、係数毎にそれぞれ、第１の実施形態同様のインタフェースを備えてもよいし、操作者からの指示に従って、１のインタフェースで両方の係数の変更を受け付けるよう構成してもよい。さらに、第１の実施形態同様、重み係数の調整用インタフェースと兼用してもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、三次元画像処理において、１つの断層ボリュームデータに、それぞれ異なる平滑化強度で平滑化処理を施して得たテクスチャボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを、予め定めた重み係数を乗じて加算することにより合成ボリュームデータを生成する。そして、生成した合成ボリュームデータに対してレンダリング処理を行って三次元画像を生成する。
従って、第１の実施形態同様、所望の平滑化がなされた三次元画像を容易に得ることができ、必要に応じて最適な画像を得ることができる。２つの異なる平滑化強度で平滑化した画像の、中間の平滑化強度の画像を得ることができるため、第１の実施形態に比べて、より高い自由度で、平滑化レベルを設定することができる。すなわち、操作者が、三次元画像の平滑化の調整幅をより広く持つことが可能となる。
また、その他については、第１の実施形態と同様の構成であるため、第１の実施形態同様の各種の効果が得られ、装置への負担を増大させることなく高速に所望の画質の三次元画像を得ることができる。
なお、上記実施形態では、三次元平滑化処理部０２０１を２つ備える構成を例にあげて説明しているが、これに限られない。１つの三次元平滑化処理部０２０１により、順次同一の断層ボリュームデータに対し、異なる平滑化係数を用いて平滑化を行い、それらの出力を重み付け加算するよう構成してもよい。
また、第１の実施形態同様、三次元平滑化処理部０２０１ａおよび０２０１ｂにおいて空間平滑化処理として平均化フィルタ、低域通過フィルタ、メディアンフィルタなどを三次元的に用いることができる。また、ダイレーションによる拡張処理を三次元的に行ってもよい。
＜＜第３の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第３の実施形態を説明する。第２の実施形態では、三次元画像処理部００１４ａにおいて、三次元座標変換部００１３の出力に対し、異なる平滑化強度で平滑化処理を行った２種のボリュームデータを重み付け加算して、合成ボリュームデータを生成する。これに対し、本実施形態では、三次元画像処理部において、同一の三次元座標変換部の出力に対し、異なるフィルタ処理を行って得た複数のフィルタ処理後のボリュームデータを、所定の重み係数を用いて加算し、合成ボリュームデータを生成する。
本実施形態の超音波診断装置０００１は、基本的に第１の実施形態の超音波診断装置０００１と同様の構成を有する。ただし、上述のように、三次元画像処理が異なるため、第１の実施形態の三次元画像処理部００１４の代わりに三次元画像処理部００１４ｂを備える。以下、本実施形態について、三次元画像処理部００１４ｂに主眼をおいて説明する。なお、ここでは、異なるフィルタ処理として、三次元鮮鋭化処理と、三次元平滑化処理との２種を行う場合を例にあげて説明する。
図１０は、本実施形態の三次元画像処理部００１４ｂの機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態の三次元画像処理部２０１４は、三次元平滑化処理部０２０１と、三次元鮮鋭化処理部０２０６と、重み付き加算部０２０２と、勾配演算部０２０３と、レンダリング部０２０４と、を備える。
三次元鮮鋭化処理部０２０６は、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、鮮鋭化処理を行う。本実施形態においては、鮮鋭化処理後のボリュームデータをテクスチャボリュームデータ（鮮鋭化ボリュームデータ）と呼ぶ。ここで行う鮮鋭化処理には、高域通過フィルタを三次元的に用いるもの、三次元的なエロージョン処理による退縮処理などがある。三次元的な高域通過フィルタを用いることにより、空間的に鮮鋭化されたボリュームデータが生成される。また、三次元的なエロージョン処理による退縮処理により、構造を強調したボリュームデータが生成される。
鮮鋭化処理は、鮮鋭化の強度を決定する鮮鋭化係数を用いて行われる。鮮鋭化係数は、第１の実施形態の平滑化係数同様、予め定められた鮮鋭化係数の中から、操作者により操作部０００４を介して指定される。三次元鮮鋭化処理部０２０６は、制御部０００３を介して、指定された鮮鋭化係数を受け取り設定する。
三次元平滑化処理部０２０１は、基本的に第１の実施形態と同様であり、本実施形態では、断層ボリュームデータに平滑化処理を施し、生成したボリュームデータを、平滑化ボリュームデータ（スムースボリュームデータ）と呼ぶ。本実施形態では、空間平滑化処理として、低域通過フィルタ、あるいはメディアンフィルタなどを三次元的に使用してもよく、また、ダイレーションによる拡張処理を三次元的に行ってもよい。このように、本実施形態では、三次元超音波画像に対し、任意の平滑化効果を与えることができる。
重み付き加算部０２０２の機能は、基本的に第１の実施形態と同様である。ただし、重み付け加算を行う同一の断層ボリュームデータから生成した複数のボリュームデータは、鮮鋭化処理を施したテクスチャボリュームデータと平滑化処理を施した平滑化ボリュームデータとの２つである。
他の構成（勾配演算部０２０３と、レンダリング部０２０４）の機能は、基本的に第１の実施形態と同様である。また、第１、第２の実施形態と同様に、勾配演算部０２０３を含まない構成も可能である。
次に、本実施形態の三次元画像処理部００１４ｂによる画像処理の手順を図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の三次元画像処理部００１４ｂによる画像処理の処理フローである。生成されるボリュームデータは、第２の実施形態同様、効果の概要を説明するため、図４を用いて説明する。
三次元鮮鋭化処理部０２０６は、鮮鋭化係数を設定し（ステップＳ１３０１）、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、鮮鋭化処理を行い、図４（ａ）に示すテクスチャボリュームデータ０４０１を生成する（ステップＳ１３０２）。
次に、三次元平滑化処理部０２０１は、第２の平滑化係数を設定し（ステップＳ１３０３）、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、図４（ｂ）に示す平滑化ボリュームデータ０４０２を生成する（ステップＳ１３０４）。
なお、三次元鮮鋭化処理部０２０６および三次元平滑化処理部０２０１の処理順は問わない。また、先に両係数を設定し、その後、両処理を行うよう構成してもよい。
重み付き加算部０２０２は、第１の実施形態同様、重み係数を受け付け、設定する（ステップＳ１３０５）。そして、ボクセル毎に、テクスチャボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを、式（１）に従って重み付けして加算し、図４（ｃ）に示す合成ボリュームデータ０４０３を得る（ステップＳ１３０６）。
その後、第１の実施形態同様、勾配演算部０２０３は、合成ボリュームデータ０４０３の勾配計算を行い（ステップＳ１３０７）、レンダリング部０２０４は、合成ボリュームデータ０４０３に対し、レンダリング処理を行い、三次元画像を生成する（ステップＳ１３０８）。なお、生成された三次元画像は、表示データ生成部００１６により表示データにされて表示器０００９に表示される。
なお、本実施形態においても、操作者が設定する重み係数の影響は、基本的に第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、第１の実施形態同様、重み係数を調整するインタフェースを備え、操作者は、表示器０００９に表示される画像を見ながら、実時間で重み係数を変更し、重み係数を調整する。
また、本実施形態においても、第１の実施形態同様、平滑化処理に用いる平滑化係数、および／または、鮮鋭化処理に用いる鮮鋭化係数を実時間で変更するインタフェースを備えてもよい。
また、本実施形態では、鮮鋭化に用いる処理方法および平滑化に用いる処理方法を、操作者が選択するインタフェースを備えてもよい。操作者がこれらの処理方法を選択するインタフェースを、図１２を用いて説明する。
図１２（ａ）は、処理方法を選択するインタフェースが、操作部０００４が備える変更つまみ０８０１と、処理方法表示領域０８０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。変更つまみ０８０１は、操作部０００４が備える。操作者は、変更つまみ０８０１を操作することにより、予め用意された鮮鋭化処理方法、平滑化処理方法等の中から所望の処理方法を選択する。
処理方法表示領域０８０２と、三次元画像表示領域０６００とは、表示器０００９が備える。なお、三次元画像表示領域０６００は、三次元画像処理部００１４ｂが生成した三次元画像が表示される領域である。
制御部０００３は、変更つまみ０８０１を介して操作者が三次元フィルタ処理方法を設定、変更する毎に、選択された処理方法を、それぞれ、処理方法表示領域０８０２に表示する。また、制御部０００３は、変更つまみ０８０１を介して操作者が処理方法を選択、変更する毎に、三次元画像処理部００１４ｂにその処理方法を通知する。三次元画像処理部００１４ｂは、通知を受け、変更された処理と、重み付き加算処理以降の処理とを実行する。そして、生成された三次元画像は、三次元画像表示領域０６００に表示される。操作者は、三次元画像表示領域０６００に表示される三次元画像を確認しながら、最適な処理方法を設定する。
図１２（ｂ）は、処理方法を選択するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、処理方法表示領域０８０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、処理方法の選択を受け付けるスライドバー０８０３を備える。操作者は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、トラックボール、キーボード等の入力装置を用いてスライドバー０８０３を操作することにより、予め用意された鮮鋭化処理方法、平滑化処理方法等の中から所望の処理方法を選択する。操作者により処理方法が選択された際の制御部０００３による処理は、上記図１２（ａ）の例と同様である。
図１２（ｃ）は、処理方法を選択するインタフェースが、表示器０００９上のタッチパネルと、処理方法表示領域０８０２と、三次元画像表示領域０６００とにより構成される例である。表示器０００９は、処理方法の変更の指示を受け付ける指示領域０８０４、０８０５を備える。操作者は、指示領域０８０４または０８０５を介して、処理方法の変更を指示する。指示は、指、または、操作部０００４が備えるマウス、キーボード等の入力装置を用いて行う。操作者により処理方法が選択、変更された際の制御部０００３による処理は、上記図１２（ａ）の例と同様である。
以上説明したように、本実施形態によれば、三次元画像処理において、１つの断層ボリュームデータに、それぞれ異なるフィルタ処理を施して、得られた処理後のボリュームデータを、予め定めた重み係数を乗じて加算することにより合成ボリュームデータを生成する。そして、生成した合成ボリュームデータに対してレンダリング処理を行って三次元画像を生成する。
従って、第１の実施形態同様、操作者が任意に重み係数を設定することで、抑制したい凹凸の情報と、保持したい微細な形態情報とを操作者が任意に変化させることができる。また、加算時に用いる重み係数は実時間で変更できる。従って、所望のフィルタ効果を容易に与えることができる。このため、所望のフィルタ処理がなされた三次元画像を容易に得ることができ、必要に応じて最適な画像を得ることができる。
また、その他については、第１の実施形態と同様の構成であるため、第１の実施形態同様の各種の効果が得られ、装置への負担を増大させることなく高速に所望の画質の三次元画像を得ることができる。
なお、上記実施形態では、三次元フィルタ処理として、鮮鋭化処理と平滑化処理とを行う場合を例にあげて説明したが、三次元フィルタ処理はこれに限られない。また、組み合わせる三次元フィルタ処理は２つに限られない。効果の異なる三次元フィルタ処理の組合せであればよく、フィルタ処理の種類、数は問わない。
なお、実行する三次元フィルタ処理が３以上の場合、重み付け加算部では、それぞれに付与する重み係数の合計が１となるようにし、加算処理を行う。
＜＜第４の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第４の実施形態を説明する。上記各実施形態では、同一の断層ボリュームデータに効果の異なるフィルタ処理を施すことにより生成した複数のボリュームデータを、１の重み係数を用いて重み付け加算し、合成ボリュームデータを生成している。それに対し、本実施形態では、各ボクセルの位置に応じて重み係数を変化させて重み付け加算を行う。
本実施形態の超音波診断装置０００１は、基本的に第１の実施形態の超音波診断装置０００１と同様の構成を有する。ただし、上述のように、三次元画像処理が異なるため、第１の実施形態の三次元画像処理部００１４の代わりに三次元画像処理部００１４ｃを備える。以下、本実施形態について、三次元画像処理部００１４ｃに主眼をおいて説明する。なお、効果の異なるフィルタ処理の種類は問わないが、ここでは、一例として、第２の実施形態同様、三次元平滑化処理部０２０１を２つ備え、それぞれにおいて異なる平滑化強度で平滑化する場合を例にあげて説明する。
図１３は、本実施形態の三次元画像処理部００１４ｃの機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態の三次元画像処理部００１４ｃは、２つの三次元平滑化処理部０２０１（０２０１ａ、０２０１ｂ）と、２つの勾配演算部０２０３（０２０３ａ、０２０３ｂ）と、距離重み付きレンダリング部（レンダリング部）０２０７と、を備える。
２つの三次元平滑化処理部０２０１（０２０１ａ、０２０１ｂ）の機能は、それぞれ、第２の実施形態と同様である。平滑化処理に用いる各平滑化係数も、第２の実施形態同様、操作者が操作部０００４を介して入力したものが、制御部０００３により設定される。
また、２つの勾配演算部０２０３（０２０３ａ、０２０３ｂ）の機能は、それぞれ、第１の実施形態の勾配演算部０２０３の機能と基本的に同様である。ただし、本実施形態では、合成ボリュームデータではなく、それぞれ、第１の三次元平滑化処理部０２０１ａの出力であるテクスチャボリュームデータ、および、第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂの出力である平滑化ボリュームデータの勾配情報を生成する。ここでは、説明のため、テクスチャボリュームデータを処理する側を、第１の勾配演算部０２０３ａ、平滑化ボリュームデータを処理する側を、第２の勾配演算部０２０３ｂと呼ぶ。
距離重み付きレンダリング部（レンダリング部）０２０７は、輝度勾配を算出後の、テクスチャボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを、投影面からの距離に従って、ボクセル毎に重み付け加算しながら、ボリュームレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。つまり、距離重み付きレンダリング部（レンダリング部）０２０７は、第１の処理後ボリュームデータと第２の処理後ボリュームデータとを、処理対象ボクセルの、投影面からの距離に応じて、重み係数を変化させる。
ここで用いる重み係数は、処理対象のボクセルの位置情報に応じて設定される距離重み係数である。この距離重み係数は、操作者が操作部０００４を介して入力し、制御部０００３が通知する。
なお、レンダリング処理は、上記式（２）および式（３）を用いて行う。ただし、輝度情報（視線上ｉ番目に存在するボクセルの輝度値）Ｃｉおよび勾配情報（視線上ｉ番目に存在するボクセルの勾配値）Ｓｉは、以下の式（７）および式（８）に従って、算出する。
Ｃｉ＝Ｋ１ｉ・Ｃ１ｉ＋Ｋ２ｉ・Ｃ２ｉ （７）
Ｓｉ＝Ｋ１ｉ・Ｓ１ｉ＋Ｋ２ｉ・Ｓ２ｉ （８）
ただし、Ｋ１ｉ＋Ｋ２ｉ＝１である。
ここで、Ｃ１ｉ、Ｃ２ｉは、それぞれ、テクスチャボリュームデータのボクセル値、平滑化ボリュームデータのボクセル値であり、Ｋ１ｉ、Ｋ２ｉは、投影面からの距離に従って設定される距離重み係数である。
また、第１、第２、第３の実施形態と同様に、勾配演算部０２０３（０２０３ａ、０２０３ｂ）を含まない構成も可能である。この場合の勾配値Ｓｉは、例えば、常に１．０が付与される。
次に、本実施形態の特徴的な三次元画像処理部００１４ｃにおける画像処理の手順を図処理手順を図１４を用いて説明する。図１４は本実施形態の三次元画像処理部００１４ｃの画像処理の処理フローである。生成されるボリュームデータは、上記各実施形態同様、図４を用いて説明する。
第１の三次元平滑化処理部０２０１ａは、第１の平滑化係数を受け付け、設定する（ステップＳ１４０１）。また、第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂは、第２の平滑化係数を受け付け、設定する（ステップＳ１４０２）。第１の平滑化係数および第２の平滑化係数は、それぞれ、第２の実施形態同様、予め定められた平滑化係数の中から、操作者により操作部０００４を介して指定され、制御部０００３により通知される。また、上述のように、第２の平滑化係数として、第１の平滑化係数より大きいものが設定される。
次に、第１の三次元平滑化処理部０２０１ａは、三次元座標変換部００１３の出力データである断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、図４（ａ）に示す弱い平滑化処理を施したボリュームデータ（テクスチャボリュームデータ）０４０１を生成する（ステップＳ１４０３）。そして、第１の勾配演算部０２０３ａは、テクスチャボリュームデータの輝度勾配を計算する（ステップＳ１４０４）。
また、第２の三次元平滑化処理部０２０１ｂは、断層ボリュームデータに対し、平滑化処理を行い、図４（ｂ）に示す強い平滑化処理を施した平滑化ボリュームデータ０４０２を生成する（ステップＳ１４０５）。そして、第２の勾配演算部０２０３ｂは、平滑化ボリュームデータの輝度勾配を計算する（ステップＳ１４０６）。
なお、上記処理フローで、平滑化係数を設定し、平滑化処理を行い、勾配計算を行う順序が守られていれば、各平滑化係数の設定、各平滑化処理、各勾配計算の処理順は問わない。
三次元画像処理部００１４は、距離重み係数を受け付け、設定する（ステップＳ１４０７）。そして、距離重み付きレンダリング部０２０７は、設定された距離重み係数を用い、式（２）、式（３）、式（７）および式（８）に従って、テクスチャボリュームデータと平滑化ボリュームデータとを、ボクセル毎に重み付き加算を行いながら、ボリュームレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。なお、生成された三次元画像は、表示データ生成部００１６により表示データにされて表示器０００９に表示される。
上述のように、本実施形態では、距離に応じて重み係数を変えることができる。例えば、投影面からの距離が近いボクセルに対しては、Ｋ１ｉを大きくし、平滑化強度の弱いテクスチャボリュームデータの重みを大きくし、投影面からの距離が遠いボクセルに対しては、Ｋ２ｉを大きくし、平滑化強度の強い平滑化ボリュームデータの重みを大きくする。この場合に、処理途中に生成されるボリュームデータ０９００の概念図を図１５に示す。
本図に示すように、奥行き方向の関心領域のみが平滑化の程度が適度に抑えられ、関心領域以外は過度に平滑化されている。このように、距離の近いボリュームデータを微細に、距離の遠いボリュームデータをぼかして三次元画像を構築することができる。
なお、ここでは、断層ボリュームデータに対する三次元フィルタ処理として、異なる平滑化強度で行う平滑化処理を例にあげて説明したが、これに限られない。第３の実施形態のように、異なる三次元フィルタ処理を施すようにしてもよい。また、施す効果の異なる三次元フィルタ処理は、２種に限られない。
以上説明したように、本実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、距離に応じて、平滑化の程度を変化させることができる。従って、操作者が見たい関心領域以外のボクセルデータを過度に平滑化させることで関心領域をより認識しやすい三次元画像を得ることができる。すなわち、奥行き方向の関心領域の視認性を向上させることができる。
また、以上の各実施形態のおけるすべての処理は断層像に限定されるものでなく、超音波診断装置で取得できる三次元血流、弾性情報、超音波造影剤によって強調された輝度情報に対しても適用できる。
また、上記各実施形態では、ＲＦ信号フレームデータから断層ボリュームデータを生成し、さらに二次元画像、三次元画像を生成するための各部（断層情報演算部００１１、三次元座標変換部００１３、三次元画像処理部００１４、任意断面像作成部００１５、表示データ生成部００１６）の機能は、超音波診断装置０００１が備えなくてもよい。例えば、超音波診断装置０００１とデータの送受信が可能な、超音波診断装置０００１とは独立した情報処理装置上に構築されていてもよい。また、これらの各機能のうち、一部が、独立した情報処理装置上に構築されていてもよい。
さらに、上記各実施形態では、本発明を適用する検査装置として超音波診断装置を例にあげて説明しているが、超音波診断装置に限られない。ＭＲＩ装置、Ｘ線ＣＴ装置など、断層ボリュームデータから三次元画像を生成する各種の検査装置に適用可能である。
０００１：超音波診断装置、０００２：超音波探触子、０００３：制御部、０００４：操作部、０００５：送信部、０００６：受信部、０００７：送受信制御部、０００８：整相加算部、０００９：表示器（表示部）、００１０：被検体、００１１：断層情報演算部、００１２：三次元断層データ記憶部、００１３：三次元座標変換部、００１４：三次元画像処理部、００１４ａ：三次元画像処理部、００１４ｂ：三次元画像処理部、００１４ｃ：三次元画像処理部、００１５：任意断面像作成部、００１６：表示データ生成部、０２０１：三次元平滑化処理部、０２０１ａ：第１の三次元平滑化処理部、０２０１ｂ：第２の三次元平滑化処理部、０２０２：重み付き加算部、０２０３：勾配演算部、０２０３ａ：第１の勾配演算部、０２０３ｂ：第２の勾配演算部、０２０４：レンダリング部、０２０６：三次元鮮鋭化処理部、０２０７：距離重み付きレンダリング部、０４０１：テクスチャボリュームデータ、０４０２：平滑化ボリュームデータ、０４０３：合成ボリュームデータ、０５０１：三次元画像、０５０２：三次元画像、０５０３：三次元画像、０６００：三次元画像表示領域、０６０１：変更つまみ、０６０２：係数表示領域、０６０３：スライドバー、０６０４：上昇指示領域、０６０５：下降指示領域、０７０１：変更つまみ、０７０２：係数表示領域、０７０３：スライドバー、０７０４：上昇指示領域、０７０５：下降指示領域、０８０１：変更つまみ、０８０２：処理方法表示領域、０８０３：スライドバー、０８０４：指示領域、０８０５：指示領域

Claims (15)

  1. 超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、
    前記三次元画像処理部は、
    前記断層ボリュームデータに空間的な平滑化処理を施し平滑化ボリュームデータを生成する平滑化処理部と、
    前記平滑化ボリュームデータが生成される毎に、当該断層ボリュームデータと前記平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する重み付き加算部と、
    前記合成ボリュームデータが生成される毎に、当該合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成するレンダリング部と、を備えること
    を特徴とする超音波診断装置。
  2. 超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、
    前記三次元画像処理部は、
    前記断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成するフィルタ処理部と、
    前記複数の処理後ボリュームデータが生成される毎に、当該複数の処理後ボリュームデータを、重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成する重み付き加算部と、
    前記合成ボリュームデータが生成される毎に、当該合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を得るレンダリング部と、を備えること
    を特徴とする超音波診断装置。
  3. 請求項１または２に記載の超音波診断装置であって、
    操作者から前記重み係数の入力を受け付けるインタフェースをさらに備え、
    前記重み付き加算部は、前記インタフェースを介して重み係数の入力を受け付ける毎に前記合成ボリュームデータを生成すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  4. 請求項１または２に記載の超音波診断装置であって、
    前記合成ボリュームデータが生成される毎に、当該合成ボリュームデータの輝度勾配を算出する勾配演算部をさらに備え、
    前記レンダリング部は、前記勾配演算部が算出した輝度勾配を用い、前記レンダリング処理を実行すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  5. 超音波探触子と、前記超音波探触子に駆動信号を送る送信部と、前記超音波探触子が測定した検査対象からの超音波信号を用いて前記検査対象の断層ボリュームデータを生成する三次元断層データ生成部と、前記断層ボリュームデータから三次元画像を生成する三次元画像処理部と、前記三次元画像処理部が生成した三次元画像を表示する表示部と、を備える超音波診断装置であって、
    前記三次元画像処理部は、
    前記断層ボリュームデータに、複数の三次元フィルタ処理を独立して施し、それぞれ、処理後ボリュームデータを生成するフィルタ処理部と、
    前記処理後ボリュームデータが生成される毎に、生成された当該複数の処理後ボリュームデータを、構成ボクセル毎に重み係数を乗算して加算しながらレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成するレンダリング部と、を備えること
    を特徴とする超音波診断装置。
  6. 請求項５に記載の超音波診断装置であって、
    前記レンダリング部は、
    当該複数の処理後ボリュームデータの内、第１の処理後ボリュームデータと第２の処理後ボリュームデータとを、処理対象ボクセルの、投影面からの距離に応じて、前記重み係数を変化させること
    を特徴とする超音波診断装置。
  7. 請求項５に記載の超音波診断装置であって、
    操作者から前記重み係数の入力を受け付けるインタフェースをさらに備え、
    前記レンダリング部は、前記インタフェースを介して重み係数の入力を受け付ける毎に、前記複数の処理後ボリュームデータから前記三次元画像を生成すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  8. 請求項５に記載の超音波診断装置であって、
    前記処理後ボリュームデータが生成される毎に、生成された当該複数の処理後ボリュームデータそれぞれの輝度勾配を算出する勾配演算部をさらに備え、
    前記レンダリング部は、前記勾配演算部が算出したそれぞれの輝度勾配を用い、各処理後ボリュームデータにそれぞれ前記レンダリング処理を施すこと
    を特徴とする超音波診断装置。
  9. 請求項２または５に記載の超音波診断装置であって、
    前記複数の三次元フィルタ処理は、第１の平滑化係数を用いる第１の平滑化処理と、前記第１の平滑化係数とは異なる第２の平滑化係数を用いる第２の平滑化処理とを含むこと
    を特徴とする超音波診断装置。
  10. 請求項２または５に記載の超音波診断装置であって、
    前記複数の三次元フィルタ処理は、空間的平滑化処理と、鮮鋭化処理とを含むこと
    を特徴とする超音波診断装置。
  11. 請求項１０記載の超音波診断装置であって、
    前記空間平滑化処理は、ダイレーションによる拡張処理であること
    を特徴とする超音波診断装置。
  12. 請求項１０に記載の超音波診断装置であって、
    操作者から、前記平滑化処理に用いる処理方法および前記鮮鋭化処理に用いる処理方法の入力を受け付けるインタフェースをさらに備え、
    前記平滑化処理は、前記処理方法の入力を受け付ける毎に、当該処理方法で前記平滑化ボリュームデータを生成し、
    前記鮮鋭化処理部は、前記処理方法の入力を受け付ける毎に、当該処理方法で前記鮮鋭化ボリュームデータを生成すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  13. 請求項１に記載の超音波診断装置であって、
    操作者から、前記平滑化処理に用いる平滑化係数の入力を受け付けるインタフェースをさらに備え、
    前記平滑化処理は、前記平滑化係数の入力を受け付ける毎に、当該平滑化係数を用いて前記平滑化ボリュームデータを生成すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  14. 請求項２または５に記載の超音波診断装置であって、
    操作者から、前記三次元フィルタ処理に用いるフィルタ係数の入力を受け付けるインタフェースをさらに備え、
    前記フィルタ処理部は、前記フィルタ係数の入力を受け付ける毎に、当該フィルタ係数を用いて前記処理後ボリュームデータを生成すること
    を特徴とする超音波診断装置。
  15. 検査対象に超音波を送信して受信した超音波信号を用いて生成した前記検査対象の断層ボリュームデータに画像処理を施し、三次元画像を生成する、超音波診断装置における画像処理方法であって、
    前記断層ボリュームデータに空間的な平滑化処理を施して平滑化ボリュームデータを生成し、
    前記断層ボリュームデータと前記平滑化ボリュームデータとを重み係数を乗じて加算して合成ボリュームデータを生成し、
    前記合成ボリュームデータにレンダリング処理を施し、前記三次元画像を生成することを備える画像処理方法。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9830735B2 (en) 2012-12-28 2017-11-28 Hitachi, Ltd. Medical image processing device and image processing method
JP5777650B2 (ja) * 2013-01-29 2015-09-09 富士フイルム株式会社 超音波診断装置および超音波画像生成方法
WO2014156269A1 (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 日立アロカメディカル株式会社 超音波撮像装置及び超音波画像表示方法
KR101851221B1 (ko) * 2013-07-05 2018-04-25 삼성전자주식회사 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법
JP5957109B1 (ja) * 2015-02-20 2016-07-27 株式会社日立製作所 超音波診断装置
US10019784B2 (en) * 2015-03-18 2018-07-10 Toshiba Medical Systems Corporation Medical image processing apparatus and method
CN106264602A (zh) * 2015-06-04 2017-01-04 深圳深超换能器有限公司 一种4d线阵探头
JP6573375B2 (ja) 2015-06-24 2019-09-11 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理装置の制御方法およびプログラム
CN109009226A (zh) * 2018-07-25 2018-12-18 深圳大图科创技术开发有限公司 一种三维超声成像的方法
WO2021222103A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 Bfly Operations, Inc. Methods and apparatuses for enhancing ultrasound data

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5588435A (en) * 1995-11-22 1996-12-31 Siemens Medical Systems, Inc. System and method for automatic measurement of body structures
AU2001251539A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-23 Cornell Research Foundation Inc. System and method for three-dimensional image rendering and analysis
JP4130114B2 (ja) * 2002-10-09 2008-08-06 株式会社日立メディコ 超音波イメージング装置及び超音波信号処理方法
JP2004141514A (ja) * 2002-10-28 2004-05-20 Toshiba Corp 画像処理装置及び超音波診断装置
US6891922B2 (en) * 2002-11-22 2005-05-10 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Methods and apparatus for the classification of nodules
JP4413504B2 (ja) * 2003-02-13 2010-02-10 株式会社東芝 医用画像処理装置、医用画像処理方法および医用画像処理プログラム
JP4679095B2 (ja) * 2004-08-12 2011-04-27 株式会社東芝 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム
JP2006130071A (ja) 2004-11-05 2006-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像処理装置
CA2625162C (en) * 2005-10-11 2017-01-17 Carnegie Mellon University Sensor guided catheter navigation system
JP2007236740A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Toshiba Corp 超音波診断装置及びその制御プログラム
JP4644145B2 (ja) * 2006-03-02 2011-03-02 アロカ株式会社 超音波診断装置
JP4864554B2 (ja) * 2006-06-12 2012-02-01 株式会社東芝 超音波診断装置、医用画像処理装置、及び医用画像処理プログラム
CN101292883B (zh) * 2007-04-23 2012-07-04 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声三维快速成像方法及其装置
JP2008307087A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Toshiba Corp 超音波診断装置
JP5179812B2 (ja) 2007-09-07 2013-04-10 株式会社東芝 超音波診断装置、超音波画像処理装置、及び超音波画像処理プログラム
EP2130497A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-09 Medison Co., Ltd. Anatomical feature extraction from an ultrasound liver image
CN101601593B (zh) * 2008-06-10 2013-01-16 株式会社东芝 超声波诊断装置
EP2175417B1 (en) * 2008-10-08 2012-11-14 TomTec Imaging Systems GmbH Method of filtering an image dataset
JP5461845B2 (ja) * 2009-02-05 2014-04-02 株式会社東芝 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム
JP5525867B2 (ja) * 2009-03-04 2014-06-18 株式会社東芝 超音波診断装置、画像処理装置、超音波診断装置の制御方法、及び画像処理方法
CN102396000B (zh) * 2009-04-17 2013-08-21 香港科技大学 有利于运动估计与特征-运动去相关补偿的方法、装置和系统
CN101794460A (zh) * 2010-03-09 2010-08-04 哈尔滨工业大学 基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法
JP5830303B2 (ja) * 2011-08-18 2015-12-09 日立アロカメディカル株式会社 超音波画像処理装置

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