TWI634872B - 超音波影像之品質改善方法 - Google Patents

Abstract

超音波影像之品質改善方法包含取得沿著掃描線之超音波取樣訊號。將超音波取樣訊號對應到複數個強訊號及弱訊號取樣區塊。決定該些強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域的各直線的邊緣長度。將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣。依據各邊緣長度決定每一個L型邊緣第一邊之第一中點以及第二邊之第二中點，決定每一個L型邊緣對應之三角形區域。決定三角形區域為強訊號三角形區域或弱訊號三角形區域。依據強訊號取樣區域、每一個強訊號三角形區域及每一個弱訊號三角形區域，產生修正後的強訊號取樣區域。

Description

超音波影像之品質改善方法

本發明揭露一種超音波影像之品質改善方法，尤指一種利用三角形區域將鋸齒狀邊緣平滑化的超音波影像之品質改善方法。

隨著醫療技術的日新月異，超音波的探測技術也越來越成熟。一般而言，超音波的探測方式會利用具有發射超音波訊號的探頭，對皮膚以下發射超音波訊號。並且，超音波訊號的探頭還會利用反射的超音波訊號，判斷皮膚以下肉眼不可視的物體之形狀和位置，以進行各種醫療用途。

傳統超音波探頭發射超音波訊號的方式為利用多個壓電裝置發射出多束超音波訊號，每一束超音波訊號會對應一條掃描線。並且，超音波探頭接收對應掃描線的超音波反射訊號，進行影像辨識及物體偵測。每一條掃描線的超音波反射訊號具有至少一個取樣點。然而，一般超音波探頭的橫向(lateral)掃描線密度會比軸向(axial)取樣點密度小很多。這將導致在超音波影像中，物體影像的邊緣會呈現明顯鋸齒狀之情況。

現有解決這種具有鋸齒狀邊緣的超音波影像之方法為使用額外的硬體設備來執行影像後製，例如使用複雜的訊號偵測器來處理影像。因此，這種超音波的探測方式必須花費額外的硬體成本以及額外硬體空間才能產生品質較佳的超音波影像。

本發明一實施例提出一種超音波影像之品質改善方法，包含取得超音波取樣訊號，超音波取樣訊號對應超音波掃描線取樣影像。將超音波取樣訊號對應到複數個訊號取樣區塊，該些訊號取樣區塊包含訊號強度大於門檻值的複數個強訊號取樣區塊，及訊號強度小於門檻值的複數個弱訊號取樣區塊。決定超音波掃描線取樣影像中，該些強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域的各直線的邊緣長度。將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣，其中每一個L型邊緣對應強訊號取樣區域之邊緣的一轉折點，每一個L型邊緣的第一邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，每一個L型邊緣的第二邊也包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，且第一邊與第二邊實質上垂直。依據各邊緣長度決定每一個L型邊緣的第一邊之第一中點，以及每一個L型邊緣的第二邊之第二中點。依據每一個L型邊緣的轉折點及每一個L型邊緣的第一邊之第一中點及第二邊之第二中點，決定每一個L型邊緣對應之三角形區域。換句話說三角形區域為第一中點、第二中點及轉折點圍成。依照三角形內的取樣區域為弱訊號或強訊號取樣區域，決定三角形區域為強訊號三角形區域或弱訊號三角形區域。依據強訊號取樣區域、每一個強訊號三角形區域及每一個弱訊號三角形區域，產生修正後的強訊號取樣區域。

第1圖係為本發明之超音波影像系統100之實施例的架構圖。超音波影像系統100包含處理裝置10以及超音波探頭11。處理裝置10可為任何形式的處理裝置，例如超音波檢測機台、電腦、超音波工作站等等。超音波探頭11之種類不限於曲線陣列(Curvilinear Array，簡稱CLA)探頭，也可為線性陣列(Linear Array，簡稱LA)探頭或相位陣列(Phased Array，簡稱PA)探頭…等等探頭型式。超音波探頭11可用有線或是無線的方式與處理裝置10連接。處理裝置10可用於處理超音波探頭11所接收的訊號，並輸出超音波影像。超音波探頭11用於探測表面12以下的物體。舉例而言，表面12可為皮膚表面，超音波探頭11可用來探測皮膚表面之下的骨骼、血管或是任何生物組織或器官之位置及形態。超音波探頭11具有發射及接收超音波訊號的能力。在本實施例中，超音波探頭11可以依序發射對應於掃描線S1方向的超音波訊號、發射對應於掃描線S2方向的超音波訊號、發射對應於掃描線S3方向的超音波訊號、…至發射對應於掃描線SN方向的超音波訊號。其中N可為正整數。每一條掃描線具有多個超音波訊號取樣點。舉例而言，對應於掃描線S1方向具有M個超音波訊號取樣點，對應於掃描線S2方向具有M個超音波訊號取樣點，依此類推，對應於掃描線SN方向具有M個超音波訊號取樣點。其中M可為正整數。因此，對超音波影像系統100而言，超音波探頭11共可支援(M×N)個取樣點。然而，具有(M×N)個取樣點的超音波影像中，當M比N大很多時，或是當超音波影像的尺度需要變大(scale up)時，超音波影像中的物體影像會因為解析度不足而產生鋸齒狀邊緣。因此，為了改善這種具有鋸齒狀邊緣的超音波影像，本發明揭露了一種影像處理機制，可在不增加額外硬體的條件下將鋸齒狀邊緣平滑化，其方法描述於下。

第2圖係為超音波影像系統100之超音波掃描線取樣影像的一實施例之示意圖。如前文所述，超音波探頭11共可支援(M×N)個取樣點。因此，為了描述簡化，這些取樣點會使用格狀(Grid)的形式描述。在第2圖中，掃描線的數量為8(N=8)，以掃描線S1至掃描線S8標示之。每一條掃描線上會有8個取樣點，因此考慮格狀的掃描線取樣影像下，取樣線的數量即為8(M=8)，以取樣線SP1至取樣線SP8標示之。然而應當理解的是，本發明的超音波掃描線取樣影像並不侷限於使用8條掃描線，以及每條掃描線上會有8個取樣點的特性。任何維度的超音波掃描線取樣影像皆屬於本發明所揭露的範疇。超音波影像系統100會根據每一個取樣點的訊號強度，判斷每一個取樣點是屬於強訊號取樣點或是弱訊號取樣點。實施方式可為，超音波影像系統100依據一個門檻值，當取樣點的訊號強度大於門檻值時，則判斷此取樣點為強訊號取樣點，並在超音波掃描線取樣影像中以格狀的強訊號取樣區塊標示之(在本實施例中，為非透明區域的取樣區塊)。當取樣點的訊號強度小於門檻值時，則判斷此取樣點為弱訊號取樣點，並在超音波掃描線取樣影像中以格狀的弱訊號取樣區塊標示之(在本實施例中，為透明區域的取樣區塊)。因此，在第2圖的實施例中，取樣區塊A11、取樣區塊A22、取樣區塊A27、取樣區塊A36、取樣區塊A44、取樣區塊A45、取樣區塊A51、取樣區塊A52、取樣區塊A53、取樣區塊A54、取樣區塊A55、取樣區塊A61、取樣區塊A62、取樣區塊A63、取樣區塊A64、取樣區塊A65、取樣區塊A66、取樣區塊A71、取樣區塊A72、取樣區塊A76、及取樣區塊A84為強訊號取樣區塊。而取樣區塊A12、取樣區塊A13、取樣區塊A14等等的透明取樣區塊則表示弱訊號取樣區塊。然而，強訊號取樣區塊以及弱訊號取樣區塊僅是實施例中為了方便描述而以顏色不同來區隔，實際應用時，處理裝置10可以利用任意的電磁特徵區隔強訊號取樣區塊以及弱訊號取樣區塊。上述的多個強訊號取樣區塊會組成強訊號取樣區域HB。

接著，處理裝置10會將超音波掃描線取樣影像邊界的強訊號取樣區域HB複製並延伸，以更新超音波掃描線取樣影像。其複製並延伸的方式可透過任何演算法來延伸。為了方便描述，以下將描述三種將強訊號取樣區域HB延伸的模式。

第3A圖為強訊號取樣區域HB進行第一種模式之影像延伸方法的示意圖。在第3A圖中，粗體線所圍成的區域為超音波掃描線取樣影像區域，而粗體線與虛線間所圍成的區域為延伸的影像區域。在此，於超音波掃描線取樣影像邊界之行取樣區塊以及列取樣區塊會同時延伸。舉例而言，於超音波掃描線取樣影像的左側邊界之對應取樣線SP1的行取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11、取樣區塊A51、取樣區塊A61、及取樣區塊A71以及其餘的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸，產生左側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。因此，強訊號延伸取樣區塊A11R等同為將取樣區塊A11複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A51R等同為將取樣區塊A51複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A61R等同為將取樣區塊A61複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A71R等同為將取樣區塊A71複製而產生。類似地，於超音波掃描線取樣影像的上側邊界之對應掃描線S1的列取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11以及其餘的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸 ，產生上側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。因此，強訊號延伸取樣區塊A11C等同為將取樣區塊A11複製而產生。類似地，於超音波掃描線取樣影像的右側邊界之對應取樣線SP8的行取樣區塊，包含所有的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸 ，產生右側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。類似地，於超音波掃描線取樣影像的下側邊界之對應掃描線S8的列取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A84以及其餘的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸，產生下側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。因此，強訊號延伸取樣區塊A84C等同為將取樣區塊A84複製而產生。接著，處理裝置10會決定延伸後的超音波掃描線取樣影像中，強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度。本實施例所定義之「直線的邊緣長度」即為在強訊號取樣區域內之邊界的同一方向上連續排列之取樣區塊的邊緣長度。舉例而言，取樣區塊A51R、取樣區塊A51、取樣區塊A52、取樣區塊A53所構成之上側的邊緣長度為4。取樣區塊A44之左側的邊緣長度為1。取樣區塊A44及取樣區塊A45所構成之上側的邊緣長度為2，依此類推，處理裝置10會產生強訊號取樣區域HB中，所有直線的邊緣長度，如第3A圖所示。

第3B圖係為強訊號取樣區域HB進行第二種模式之影像延伸方法的示意圖。在第3B圖中，粗體線所圍成的區域為超音波掃描線取樣影像區域，而粗體線與虛線間所圍成的區域為延伸的影像區域。在此，於超音波掃描線取樣影像邊界之行取樣區塊以及列取樣區塊會依照順序延伸。例如先將超音波掃描線取樣影像邊界之行取樣區塊延伸後，再將延伸後的超音波掃描線取樣影像邊界之列取樣區塊延伸。或是先將超音波掃描線取樣影像邊界之列取樣區塊延伸後，再將延伸後的超音波掃描線取樣影像邊界之行取樣區塊延伸。舉例而言，於超音波掃描線取樣影像的左側邊界之對應取樣線SP1的行取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11、取樣區塊A51、取樣區塊A61、及取樣區塊A71以及其餘的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸 ，產生左側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。因此，強訊號延伸取樣區塊A11R等同為將取樣區塊A11複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A51R等同為將取樣區塊A51複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A61R等同為將取樣區塊A61複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A71R等同為將取樣區塊A71複製而產生。於超音波掃描線取樣影像的右側邊界之對應取樣線SP8的行取樣區塊，包含所有的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸 ，產生右側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。當左右兩側邊界的行延伸完成後，此時超音波掃描線取樣影像的維度將會變成(8×10)。接著，上側邊界之對應掃描線S1的列取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11R及A11以及其餘的弱訊號取樣區塊會被複製而延伸(超音波掃描線取樣影像的上側邊界的列維度加一)。因此，強訊號延伸取樣區塊ARC等同為將強訊號延伸取樣區塊A11R複製而產生。強訊號延伸取樣區塊A11C等同為將取樣區塊A11複製而產生。下側邊界之對應掃描線S8的列取樣區塊，包含對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A84及其餘弱訊號取樣區塊會被複製而延伸，產生下側邊界的維度加一的超音波掃描線取樣影像。因此，強訊號延伸取樣區塊A84C等同為將取樣區塊A84複製而產生。接著，處理裝置10會決定延伸後的超音波掃描線取樣影像中，強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度。而「直線的邊緣長度」之定義以及計算實例已於前文描述，於此將不再贅述。強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度呈現於第3B圖中。

第3C圖係為強訊號取樣區域HB進行第三種模式之影像延伸方法的示意圖。在第3C圖中，粗體線所圍成的區域為超音波掃描線取樣影像區域，而粗體線與虛線間所圍成的區域為延伸的影像區域。在此，於超音波掃描線取樣影像邊界之對應的強訊號取樣區塊會被複製並延伸。舉例而言，於超音波掃描線取樣影像的左側邊界之對應取樣線SP1的行取樣區塊中，對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11、取樣區塊A51、取樣區塊A61、及取樣區塊A71會被複製而延伸。因此，強訊號延伸取樣區塊A11R等同為將取樣區塊A11複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A51R等同為將取樣區塊A51複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A61R等同為將取樣區塊A61複製而產生，強訊號延伸取樣區塊A71R等同為將取樣區塊A71複製而產生。類似地，於超音波掃描線取樣影像的上側邊界之對應掃描線S1的列取樣區塊中，對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A11會被複製而延伸。因此，強訊號延伸取樣區塊A11C等同為將取樣區塊A11複製而產生。強訊號延伸取樣區塊A11R之上側與強訊號延伸取樣區塊A11C之左側雖形成L型邊緣，惟因該L型邊緣整體皆位於延伸區域中，故無須決定其邊緣長度與對應之三角形區域。於超音波掃描線取樣影像的右側邊界之對應取樣線SP8的行取樣區塊，因為沒有強訊號取樣區塊，故不會被延伸。於超音波掃描線取樣影像的下側邊界之對應掃描線S8的列取樣區塊中，對應強訊號取樣區塊的取樣區塊A84會被複製而延伸。因此，強訊號延伸取樣區塊A84C等同為將取樣區塊A84複製而產生。接著，處理裝置10會決定延伸後的超音波掃描線取樣影像中，強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度。而「直線的邊緣長度」之定義以及計算實例已於前文描述，於此將不再贅述。強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度呈現於第3C圖中。

上文提及對應第3A至3C圖的影像延伸方法，其目的為將原本超音波掃描線取樣影像的影像邊界所對應的強訊號取樣區域延伸，因此在計算強訊號取樣區域的邊緣長度時，對應超音波掃描線取樣影像的邊緣長度會被加一，可以達到後文提及之影像處理方式更優化的功效。而第3A至3C圖的影像延伸方法可透過處理裝置10執行，並實際產生出延伸後的超音波掃描線取樣影像。然而，本發明非侷限於第3A至3C圖的影像延伸方法。舉例而言，當強訊號取樣區域HB之強訊號取樣區塊位於超音波掃描線取樣影像的邊界時，處理裝置10可直接增加強訊號取樣區塊對應的直線的邊緣長度。換句話說，處理裝置10可以直接利用虛擬化的數位訊號來更動各直線的邊緣長度，而省略實際產生出延伸的超音波掃描線取樣影像的步驟。

當強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度被決定後，處理裝置10會將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣，其中每一個L型邊緣對應強訊號取樣區域之邊緣的一轉折點。每一個L型邊緣的第一邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣。每一個L型邊緣的第二邊也包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，且第一邊與第二邊實質上垂直。為了描述更為清楚，以下將以強訊號取樣區域HB為例，說明L型邊緣的選擇方式。

第4A圖係為將強訊號取樣區域HB之邊緣區分為複數個L型邊緣之第一種態樣的示意圖。為了描述方便，於強訊號取樣區域HB中，僅用取樣區塊A51R、取樣區塊A51、取樣區塊A52、取樣區塊A53、取樣區塊A54、取樣區塊A55、取樣區塊A44、及取樣區塊A45之上邊緣進行描述。在第4A圖中，取樣區塊A51R、取樣區塊A51、取樣區塊A52、與取樣區塊A53所構成之上側邊緣，與取樣區塊A44之左側邊緣對應一個轉折點R1。因此，取樣區塊A51R、取樣區塊A51、取樣區塊A52、及取樣區塊A53所構成之上側邊緣可被定義為L型邊緣L1的第一邊。取樣區塊A44之左側邊緣可被定義為L型邊緣L1的第二邊。換句話說，L型邊緣L1第一邊的長度為4，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R1。類似地，取樣區塊A44之左側邊緣，與取樣區塊A44及取樣區塊A45所構成之上側邊緣對應一個轉折點R2。因此，取樣區塊A44之左側邊緣可被定義為L型邊緣L2的第一邊。取樣區塊A44及取樣區塊A45所構成之上側邊緣可被定義為L型邊緣L2的第二邊。換句話說，L型邊緣L2第一邊的長度為1，第二邊的長度為2，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R2。

第4B圖係為將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣之第二種態樣的示意圖。為了描述方便，於強訊號取樣區域HB中，僅用取樣區塊A61R、取樣區塊A61、取樣區塊A62、取樣區塊A63、取樣區塊A64、取樣區塊A65、取樣區塊A71R、取樣區塊A71、及取樣區塊A72之下邊緣進行描述。在第4B圖中，取樣區塊A63、取樣區塊A64、及取樣區塊A65所構成之下側邊緣，與取樣區塊A72之右側邊緣對應一個轉折點R3。因此，取樣區塊A63、取樣區塊A64、及取樣區塊A65所構成之下側邊緣可被定義為L型邊緣L3的第一邊。取樣區塊A72之右側邊緣可被定義為L型邊緣L3的第二邊。換句話說，L型邊緣L3第一邊的長度為3，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R3。類似地，取樣區塊A71R、取樣區塊A71、及取樣區塊A72所構成之下側邊緣，與取樣區塊A72之右側邊緣對應一個轉折點R4。因此，取樣區塊A71R、取樣區塊A71、及取樣區塊A72所構成之下側邊緣可被定義為L型邊緣L4的第一邊。取樣區塊A72之右側邊緣可被定義為L型邊緣L4的第二邊。換句話說，L型邊緣L4第一邊的長度為3，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R4。

第4C圖係為將強訊號取樣區域HB之邊緣區分為複數個L型邊緣之第三種態樣的示意圖。為了描述方便，於強訊號取樣區域HB中，僅用取樣區塊A36以及取樣區塊A27進行描述。不同於第4A圖及第4B圖的排列方式，取樣區塊A36以及取樣區塊A27並不相鄰，而以左下/右上的交錯方式排列。在第4C圖中，取樣區塊A36以及取樣區塊A27會對應同一個轉折點R5。取樣區塊A36之上側邊緣可被定義為L型邊緣L5的第一邊。取樣區塊A27之左側邊緣可被定義為L型邊緣L5的第二邊。換句話說，L型邊緣L5第一邊的長度為1，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R5。L型邊緣L5兩邊所夾的區域對應至少一個弱訊號取樣區塊。類似地，取樣區塊A36之右側邊緣可被定義為L型邊緣L6的第一邊。取樣區塊A27之下側邊緣可被定義為L型邊緣L6的第二邊。換句話說，L型邊緣L6第一邊的長度為1，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R5。L型邊緣L6兩邊所夾的區域對應至少一個弱訊號取樣區塊。因此，在第4C圖中，二個L型邊緣L5以及L6的第一邊與第二邊所夾的區域各對應至少一個弱訊號取樣區塊，且二個L型邊緣L5以及L6彼此不相鄰。

第4D圖係為將強訊號取樣區域HB之邊緣區分為複數個L型邊緣之第四種態樣的示意圖。為了描述方便，類似第4C圖，於強訊號取樣區域HB中，僅用取樣區塊A36以及取樣區塊A27進行描述。在第4D圖中，取樣區塊A36以及取樣區塊A27會對應一個轉折點R5。取樣區塊A36之上側邊緣可被定義為L型邊緣L7的第一邊。取樣區塊A36之右側邊緣可被定義為L型邊緣L7的第二邊。換句話說，L型邊緣L7第一邊的長度為1，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R5。L型邊緣L7兩邊所夾的區域對應至少一個強訊號取樣區塊(例如取樣區塊A36)。類似地，取樣區塊A27之左側邊緣可被定義為L型邊緣L8的第一邊。取樣區塊A27之下側邊緣可被定義為L型邊緣L8的第二邊。換句話說，L型邊緣L8第一邊的長度為1，第二邊的長度為1，第一邊與第二邊的交會點為轉折點R5。L型邊緣L8兩邊所夾的區域對應至少一個強訊號取樣區塊(例如取樣區塊A27)。因此，在第4D圖中，二個L型邊緣L7以及L8的第一邊與第二邊所夾的區域各對應至少一個強訊號取樣區塊，且二個L型邊緣L7以及L8彼此不相鄰。

在上文第4C以及4D圖所述之L型邊緣的選擇方式中，雖然在取樣區塊A36以及取樣區塊A27的相對位置下，有兩種L型邊緣的選擇方式。然而，兩種L型邊緣的選擇方式均可應用於本發明之影像處理的程序中。並且，以較佳實施例而言，第4C圖所描述的L型邊緣之選擇方式較優，亦即，當取樣區塊A36以及取樣區塊A27並不相鄰，而以左下/右上的交錯方式排列時，可選出二個L型邊緣L5以及L6，這兩個L型邊緣L5以及L6的第一邊與第二邊所夾的區域各對應弱訊號取樣區塊。並且，取樣區塊之相對位置的各種旋轉或是延伸都可以依據上文第4A至4D圖所述之L型邊緣的選擇規則而選出適當的L型邊緣。因此本發明不限於第4A至4D圖所述之取樣區塊之相對位置。

第5圖係為超音波掃描線取樣影像中，依據每一個L型邊緣的兩邊中點決定三角形區域的示意圖。如前文所述，處理裝置10會決定超音波掃描線取樣影像中，強訊號取樣區域HB的各直線的邊緣長度，以及決定強訊號取樣區域HB之邊緣所對應的複數個L型邊緣。接著，處理裝置10會依據強訊號取樣區域HB、每一個L型邊緣的第一邊之第一中點及第二邊之第二中點，以決定每一個L型邊緣對應之三角形區域。三角形區域為第一中點、第二中點及轉折點圍成。舉例而言，在第4A圖中，取樣區塊A51R、取樣區塊A51、取樣區塊A52、及取樣區塊A53所構成之上側邊緣為L型邊緣L1的第一邊(長度為4)，而取樣區塊A44之左側邊緣為L型邊緣L1的第二邊(長度為1)。L型邊緣L1的第一邊之中點(第一中點)，L型邊緣L1的第二邊之中點(第二中點)與轉折點R1可圍成三角形區域TA，如第5圖所示。換句話說，第5圖的三角形區域TA為一個直角三角形的區域，對邊長度為0.5、且鄰邊的長度為2。類似地，在第4A圖中，取樣區塊A44之左側邊緣為L型邊緣L2的第一邊(長度為1)。而取樣區塊A44及取樣區塊A45所構成之上側邊緣為L型邊緣L2的第二邊(長度為2)。L型邊緣L2的第一邊之中點(第一中點)，L型邊緣L2的第二邊之中點(第二中點)與轉折點R2可圍成三角形區域TB，如第5圖所示。換句話說，第5圖的三角形區域TB為一個直角三角形的區域，對邊長度為0.5、且鄰邊的長度為1。依此類推，在第5圖中，所有L型邊緣所對應的三角形的區域皆會被辨識出來。

第6圖為經過影像處理後之強訊號取樣區域的示意圖。如前文所述，當所有L型邊緣所對應的三角形的區域皆被辨識出來後，處理裝置10會決定每一個三角形區域為一個強訊號三角形區域或一個弱訊號三角形區域。判斷的依據如下。若三角形區域對應至少一個弱訊號取樣區塊，將三角形區域設定為強訊號三角形區域。若三角形區域對應至少一個強訊號取樣區塊，將三角形區域設定為弱訊號三角形區域。舉例而言，在第6圖中，三角形區域TA對應至少一個弱訊號取樣區塊，因此三角形區域TA會被設定為強訊號三角形區域。三角形區域TB對應至少一個強訊號取樣區塊，因此三角形區域TB會被設定為弱訊號三角形區域。依此類推。由於每一個三角形區域將會被設定為強訊號三角形區域或是弱訊號三角形區域，因此，強訊號取樣區域HB將會被更新為強訊號取樣區域HBU。更新的方法可為，將每一個強訊號三角形區域納入強訊號取樣區域HB，及將每一個弱訊號三角形區域不納入強訊號取樣區域HB，以產生修正後的強訊號取樣區域HBU。應當理解的是，原本的強訊號取樣區域HB的邊緣因有許多垂直的轉折點，因此邊緣會發生鋸齒狀的影像效果。然而，依據每個轉折點對應的三角形區域來修正影像，等同於把垂直的轉折部分用三角形的斜邊連線來修正，故具有使之平滑化的效果。因此，相較於原本的強訊號取樣區域HB，第6圖之修正後的強訊號取樣區域HBU的邊緣會更平滑，減低了鋸齒狀邊緣的現象。

接著，處理裝置10可以將該超音波取樣訊號以插補處理的方式轉換為以格狀像素的方式呈現的超音波影像(scan conversion)，轉換時可以將對應修正後的強訊號取樣區域HBU之超音波影像的該等像素的顯示屬性設定為顯示，將對應修正後的強訊號取樣區域HBU以外區域之超音波影像的該等像素的顯示屬性設定為不顯示。而對應納入強訊號取樣區域之三角形區域的超音波影像的該等像素將可利用該三角形區域周邊的強訊號取樣區塊對應的超音波取樣訊號，以插補處理的方式產生。接著，處理裝置10可以將顯示屬性設定為顯示的該等像素以彩色顯示，例如：將該等像素的值為20的該等像素顯示為紅色，該等像素的值為0的該等像素顯示為黑色，該等像素的值為-5的該等像素顯示為藍色。最終，處理裝置10會輸出如第7圖所示之超音波影像。因此，使用者最終看到的如第7圖所示之超音波影像，其物體邊緣的鋸齒狀特徵將被平滑化。舉例而言，第8圖為未經本發明的影像處理的超音波影像。若超音波影像不執行本發明的影像處理，可以觀察到在第8圖的超音波影像中，物體Obj1(例如可為血流)的邊緣出現了鋸齒狀的現象。而第9圖為經過本發明之上述影像處理後的超音波影像，可以觀察到在第9圖的超音波影像中，物體Obj1邊緣的鋸齒狀現象已經被緩和為物體Obj2。

第10圖為本發明之超音波影像之品質改善方法流程圖。超音波影像之品質改善方法包含步驟S801至步驟S810，如下所述。 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 步驟S801： </td><td> 取得超音波取樣訊號，其中超音波取樣訊號對應超音波掃描線取樣影像； </td></tr><tr><td> 步驟S802： </td><td> 將超音波取樣訊號對應到複數個訊號取樣區塊，該些訊號取樣區塊包含訊號強度大於門檻值的複數個強訊號取樣區塊，及訊號強度小於門檻值的複數個弱訊號取樣區塊； </td></tr><tr><td> 步驟S803： </td><td> 將超音波掃描線取樣影像之邊界的強訊號取樣區塊複製並延伸，以更新超音波掃描線取樣影像； </td></tr><tr><td> 步驟S804： </td><td> 決定超音波掃描線取樣影像中，該些強訊號取樣區塊所形成之強訊號取樣區域的各直線的邊緣長度； </td></tr><tr><td> 步驟S805： </td><td> 將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣，其中每一個L型邊緣對應強訊號取樣區域之邊緣的一轉折點，每一個L型邊緣的一第一邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，每一個L型邊緣的一第二邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，且第一邊與第二邊實質上垂直； </td></tr><tr><td> 步驟S806： </td><td> 依據各邊緣長度決定每一個L型邊緣的第一邊之第一中 點，以及每一個L型邊緣的第二邊之第二中點； </td></tr><tr><td> 步驟S807： </td><td> 依據每一個L型邊緣的轉折點、每一個L型邊緣的第一邊之第一中點及第二邊之第二中點，決定每一個L型邊緣對應之三角形區域，其中三角形區域為第一中點、第二中點及轉折點圍成； </td></tr><tr><td> 步驟S808： </td><td> 決定三角形區域為強訊號三角形區域或弱訊號三角形區域； </td></tr><tr><td> 步驟S809： </td><td> 依據強訊號取樣區域、每一個強訊號三角形區域及每一個弱訊號三角形區域，產生修正後的強訊號取樣區域； </td></tr><tr><td> 步驟S810： </td><td> 將該超音波取樣訊號轉換為以格狀像素的方式呈現的超音波影像(scan conversion)，轉換時將對應修正後的強訊號取樣區域之超音波影像的像素的顯示屬性設定為顯示，將對應修正後的強訊號取樣區域以外區域之超音波影像的像素的顯示屬性設定為不顯示。 </td></tr></TBODY></TABLE>

步驟S801至步驟S810的詳細說明已於前文所述，於此將不再贅述。並且，本發明的超音波影像之品質改善方法非侷限於步驟S801至步驟S810，任何合理的步驟異動以及技術變更皆屬於本發明所揭露的範疇。舉例而言，在步驟S802之後，處理裝置10可將超音波掃描線取樣影像之水平及垂直方向至少其中之一的複數個訊號取樣區塊進行插補處理，以擴充超音波掃描線取樣影像於水平及垂直方向至少其中之一的掃描線取樣資料量。換句話說，處理裝置10可以藉由插補處理的演算法，根據N條掃描線上取樣點的取樣訊號，擴充掃描線的維度，使之成為N1條掃描線(包含了N條掃描線以及(N1-N)條虛擬的掃描線)。由於超音波掃描線取樣影像的取樣訊號量被擴充，因此將會有更好的影像品質。並且，在步驟S810之後，處理裝置10也可以對轉換後之該超音波影像進行高斯濾波(Gaussian Filter)的程序，以進一步修飾影像邊緣的顯示與不顯示變化的梯度平滑度。

綜上所述，本發明描述了一種超音波影像之品質改善方法，可以將超音波影像中之物體的鋸齒狀邊緣平滑化，以增加影像品質。並且，本發明的超音波影像之品質改善方法，不限於都卜勒彩色血流圖像(Doppler Color Flow Image)。任何具備以色彩表示特性之空間分布的影像，且該影像圖層會疊加在原有影像(例如: B模式超音波影像)圖層上的影像皆可用本發明描述的影像處理方式進行優化。例如超音波彩色血流影像(Ultrasound Color Flow Image)、超音波強力影像(Ultrasound Power Image)、超音波組織都卜勒影像(Ultrasound Tissue Doppler Image)、以及超音波彈性影像(Ultrasound Elastography)等等，皆可用本發明的影像處理方式進行優化。並且，本發明之超音波影像之品質改善方法也非侷限在適用於橫向掃描線密度比軸向取樣線密度小很多的條件下，任何需要疊圖程序的影像且圖層尺度被放大(Scale up)時導致的失真問題(Aliasing)，均可用本發明的方法降低影像失真的現象。因此，本發明的超音波影像之品質改善方法，能在不增加額外硬體設備的條件下，輸出高品質的超音波影像。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧超音波影像系統
10‧‧‧處理裝置
11‧‧‧超音波探頭
12‧‧‧表面
S1至SN‧‧‧掃描線
SP1至SP8‧‧‧取樣線
A11、A12、A13、A14、A22、A27、A36、A44、A45、A51、A52、A53、A54、A55、A61、A62、A63、A64、A65、A66、A71、A72、A76、A84‧‧‧取樣區塊
HB、HBU‧‧‧強訊號取樣區域
A11C、A11R、A84C、ARC、A51R、A61R、A71R‧‧‧強訊號延伸取樣區塊
R1至R5‧‧‧轉折點
L1至L8‧‧‧L型邊緣
TA及TB‧‧‧三角形區域
S801至S810‧‧‧步驟
Obj1及Obj2‧‧‧物體

第1圖係為本發明之超音波影像系統之一實施例的架構圖。 第2圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像的示意圖。 第3A圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，進行第一種模式之影像延伸方法的示意圖。 第3B圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，進行第二種模式之影像延伸方法的示意圖。 第3C圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，進行第三種模式之影像延伸方法的示意圖。 第4A圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣之第一種態樣的示意圖。 第4B圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣之第二種態樣的示意圖。 第4C圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣之第三種態樣的示意圖。 第4D圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，將強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣之第四種態樣的示意圖。 第5圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，依據每一個L型邊緣的兩邊中點及其轉折點決定之三角形區域的示意圖。 第6圖係為第1圖超音波影像系統之超音波掃描線取樣影像，經過本實施例的處理後之強訊號取樣區域的示意圖。 第7圖係為第1圖超音波影像系統之超音波取樣訊號的掃描轉換(Scan conversion)示意圖。 第8圖係為一未經本發明的影像處理的超音波影像。 第9圖係為一經過本發明的影像處理的超音波影像。 第10圖係為本發明之超音波影像之品質改善方法流程圖。

Claims (10)

1. 一種超音波影像之品質改善方法，包含： 取得一超音波取樣訊號，該超音波取樣訊號對應一超音波掃描線取樣影像，將該超音波取樣訊號對應到複數個訊號取樣區塊，該些訊號取樣區塊包含訊號強度大於一門檻值的複數個強訊號取樣區塊，及訊號強度小於該門檻值的複數個弱訊號取樣區塊； 決定該超音波掃描線取樣影像中，該些強訊號取樣區塊所形成之一強訊號取樣區域的各直線的一邊緣長度； 將該強訊號取樣區域之邊緣區分為複數個L型邊緣，其中該每一L型邊緣對應該強訊號取樣區域之邊緣的一轉折點，該每一L型邊緣的一第一邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，該每一L型邊緣的一第二邊包含至少一個強訊號取樣區塊之邊緣，且該第一邊與該第二邊實質上垂直； 依據各該邊緣長度決定該每一L型邊緣的該第一邊之一第一中點，以及該每一L型邊緣的該第二邊之一第二中點； 依據該每一L型邊緣的該轉折點、該每一L型邊緣的該第一邊之該第一中點及該第二邊之該第二中點，決定該每一L型邊緣對應之一三角形區域，其中該三角形區域係為該第一中點、該第二中點及該轉折點圍成； 決定該三角形區域為一強訊號三角形區域或一弱訊號三角形區域；及 依據該強訊號取樣區域、該每一強訊號三角形區域及該每一弱訊號三角形區域，產生一修正後的強訊號取樣區域。
2. 如請求項1所述之方法，其中決定該三角形區域為該強訊號三角形區域或該弱訊號三角形區域包含： 若該三角形區域對應至少一該弱訊號取樣區塊，將該三角形區域設定為該強訊號三角形區域；及 若該三角形區域對應至少一該強訊號取樣區塊，將該三角形區域設定為該弱訊號三角形區域。
3. 如請求項1所述之方法，其中依據該強訊號取樣區域、該每一強訊號三角形區域及該每一弱訊號三角形區域，產生該修正後的強訊號取樣區域包含： 將該每一強訊號三角形區域納入該強訊號取樣區域，及該每一弱訊號三角形區域不納入該強訊號取樣區域，以產生該修正後的強訊號取樣區域。
4. 如請求項3所述之方法，另包含： 將該超音波取樣訊號轉換為以格狀像素的方式呈現的一超音波影像(scan conversion)，轉換時將對應該修正後的強訊號取樣區域之超音波影像的像素的顯示屬性設定為顯示，將對應該修正後的強訊號取樣區域以外區域之超音波影像的像素的顯示屬性設定為不顯示。
5. 如請求項4所述之方法，另包含： 對轉換後之該超音波影像進行高斯濾波。
6. 如請求項1所述之方法，其中當該二個L型邊緣對應同一該轉折點時，該二個L型邊緣的該第一邊與該第二邊所夾的區域各對應至少一該強訊號取樣區塊，且該二個L型邊緣彼此不相鄰。
7. 如請求項1所述之方法，其中當該二個L型邊緣對應同一該轉折點時，該二個L型邊緣的該第一邊與該第二邊所夾的區域各對應至少一該弱訊號取樣區塊，且該二個L型邊緣彼此不相鄰。
8. 如請求項1所述之方法，在決定該超音波影像中，該些強訊號取樣區塊所形成之該強訊號取樣區域的各該邊緣長度之前另包含： 將該超音波掃描線取樣影像之一邊界對應的該強訊號取樣區塊複製並延伸，以更新該超音波掃描線取樣影像。
9. 如請求項1所述之方法，另包含： 當該強訊號取樣區域之該強訊號取樣區塊位於該超音波掃描線取樣影像的一邊界時，增加該強訊號取樣區塊對應的該直線的該邊緣長度。
10. 如請求項1所述之方法，另包含： 將該超音波掃描線取樣影像之一水平方向及一垂直方向上至少其中之一的該複數個訊號取樣區塊進行插補處理，以擴充該超音波掃描線取樣影像於該水平方向及該垂直方向至少其中之一的一取樣資料量。