JP4528066B2

JP4528066B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4528066B2
Application number: JP2004254757A
Authority: JP
Inventors: 雅志中村
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: JP2006068245A

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に任意断層画像を形成するプロセッサへのデータ転送技術に関する。

超音波診断装置において、超音波ビームを二次元走査することによって三次元空間（三次元エコーデータ取込空間）が形成される。これによってボリュームデータが取得される。ボリュームデータに対するレンダリング処理によって三次元画像が形成される。また、三次元空間に対して任意の位置及び姿勢で任意断面（切断面）をユーザー指定させ、その任意断面に相当する断層画像（任意断層画像）を形成することも行われている。

一般に、ボリュームデータは、複数のフレームデータによって構成され、各フレームデータは複数のビームデータによって構成される。各ビームデータは超音波ビーム上に存在するエコーデータ列によって構成される。つまり、ボリュームデータは、三次元空間内で離散的に存在するエコーデータ集合として構成される。

三次元空間に任意断面を指定して上記の任意断層画像を形成する場合、三次元空間内において、任意断面上の各画素（格子点、ピクセル）に対応する三次元座標には必ずしもエコーデータは存在せず、その周囲近傍にエコーデータが存在する。そこで、断面上の各画素ごとに、その周囲近傍に存在する複数のエコーデータを参照し、それらに対して補間演算を実行して、注目する画素の画素値（補間データ）を演算することが行われる。

すなわち従来装置においては、三次元空間に対して任意断面が指定される都度、まず、その任意断面上の画素順（ラスタースキャン順序）に従って、各画素ごとに補間演算で使用する複数の近傍データの三次元座標（アドレス）を演算し、また、各近傍データごとの重み付け係数を計算していた。それらの情報は補間テーブルを構成するものである。次に、任意断面上において画素順に従って順番に画素を特定し、各画素についての補間データを補間テーブルから取得し、その補間データで特定される複数のエコーデータを取得し、それらを利用して補間演算によって画素値を演算していた。

より詳しくは、従来装置において、取得された複数のフレームデータは記憶部（外部記憶部）にいったん格納される。一方、画像形成処理は例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などのデバイスによって高速に実行される。上記の任意断層画像を形成する場合、当該デバイス内のプロセッサコアによって補間データが演算され、あるいは、外部のＣＰＵなどによって補間データが演算され、その補間データが外部記憶部上に格納される。そして、外部記憶部上から任意断面上における画素順番に従って逐次的に補間データを取得し、その補間データで特定される複数の参照エコーデータ（それら全体として連続性がない）を外部記憶部から取得し、上記補間処理を実行していた。下記特許文献１及び特許文献２には補間テーブルを利用する超音波診断装置が記載されている。しかし、データ転送の高速化、あるいは、テーブル要素の並び換えに関しては記載されていない。

特開２０００−２３９号公報特開２００１−３２７５０６号公報

上記の従来装置の構成によると、外部メモリに対してデバイス側からランダムアクセスを行う必要がある。つまり、補間処理で必要な複数のエコーデータをアドレスを個別的に指定して、それらを取り込む必要がある。デバイス内では高速なデータ転送が行えるものの、デバイス外の記憶部にランダムアクセスを行うと、データ転送処理に著しい負荷が生じ、必要なデータを高速に転送することができない。その結果、１枚の任意断層画像の形成にかかる時間が増大し、特に断面の位置を変更した場合に新しい任意断層画像が表示されるまでの時間が遅れ、リアルタイムでの画像更新を期待できないという問題がある。

本発明の目的は、任意断層画像を形成する場合にデータ転送を能率的に行って迅速な画像処理を実現できるようにすることにある。

（１）本発明は、三次元空間内で取得されたフレーム集合が格納される第１記憶部と、前記三次元空間に対して設定される切断面上の各画素について、その補間演算で参照される複数の近傍データに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、前記切断面上の画素アレイに対応した補間データ列が格納される第２記憶部と、前記第１記憶部からフレーム転送順に従って転送されるフレーム集合と、前記第２記憶部から前記フレーム転送順に対応した順序で転送される補間データ列とを用いて、前記フレーム転送順に対応した順序で前記切断面上の各画素についての補間演算を順次進行させて前記切断面に対応した断層画像を形成する画像形成プロセッサと、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、第１記憶部から画像形成プロセッサに対してフレーム転送順（望ましくは、フレーム正方向並び順あるいはフレーム負方向並び順）で各フレームデータが転送される。その一方、第２記憶部から画像形成プロセッサに対してフレーム転送順に従った順序で各補間データが転送される。よって、補間データの転送順序がフレーム転送順序に合わせられており、従来のように、第１記憶部に対してランダムアクセスをすることなく、補間演算を進行させることができる。よって、データ転送負担が軽減され、また補間処理を迅速に行える。

第１記憶部はボリュームデータであるフレーム集合の全部が同時に格納される三次元メモリであってもよいし、各時点ではフレーム集合のうちで１又は複数のフレームデータが順次格納されるバッファメモリであってもよい。第１記憶部と第２記憶部は別体で構成してもよいし、単一の記憶装置上に構築してもよい。各データの転送制御は、画像形成プロセッサの機能として実現してもよいし、外部制御部の機能として実現してもよい。補間演算の対象となる画素は、切断面上の全画素であってもよいが、効率的な演算処理のために、三次元空間外の画素については演算対象から除外するのが望ましい。すなわち、有効画素のみについて補間データを演算するようにし、それ以外の画素についての補間データの演算を省略するのが望ましい。

望ましくは、前記補間データ列の転送に先立って、前記第２記憶部上に前記フレーム転送順に対応した並び順で前記補間データ列を格納する配列制御手段を含む。

この構成によれば、第２記憶部上において転送順で補間データ列があらかじめ格納されるので、それに対して先頭から所定単位ごとにバースト転送を行わせることも可能である。配列制御手段は補間データ演算部の一部の機能として実現されてもよい。

望ましくは、前記配列制御手段は、前記切断面上の画素並び順で順次実行された各画素の座標変換の結果に基づいて、それらの座標変換の結果を前記フレーム転送順に対応した並び順に並び換え、前記補間データ演算部は、前記並び換え後の前記各画素についてその座標変換結果に基づいて補間データを演算する。

望ましくは、前記補間データ演算部は、前記切断面上の画素並び順で各画素ごとに順次実行された座標変換の結果に基づいて各画素ごとに補間データを演算し、前記配列制御手段は、前記切断面上の画素並び順に従った補間データ列を前記各画素についての座標変換の結果に基づいて前記フレーム転送順に対応した並び順に並び換える。

以上のように、補間データの演算に先立って並び換えを行うこともできるし、補間データの演算後に並び換えを行うこともできる。

望ましくは、前記第１記憶部に格納されるフレーム集合がフレーム単位で転送され、前記第２記憶部に格納される補間データ列がフレーム単位に相当する単位で転送される。例えば、隣接する一定数のフレーム（フレームセット）を単位として補間処理が行われる場合、それらによってカバーされる１又は複数の画素が当該補間処理の補間対象とされ、そのような１又は複数の画素に対応する１又は複数の補間データが補間データ列から切り出される転送単位を構成する。

望ましくは、前記切断面上の各画素ごとに基準フレーム番号が特定され、前記第２記憶部から前記画像形成プロセッサへ、同じ基準フレーム番号を有する複数の補間データからなる補間データセットが基準フレーム番号順で一括転送される。

基準フレームは、補間対象となる個々の画素をフレームを基準としてグルーピングするための属性管理情報である。そのようなグルーピングにより、補間データ列上で各転送単位を区画でき、また必要に応じて一度に転送する転送要素数（転送する補間データの個数）を容易に特定できる。基準フレームは、実施形態において、ある画素を補間演算する際に参照される複数の近傍データの内で座標基準となる近傍データ（基準点）が属するフレームを指す。

望ましくは、前記補間データ演算部は、前記切断面上における前記三次元領域内の各有効画素について前記補間データを演算し、前記補間データ列は前記各有効画素についての補間データによって構成される。

この構成によれば、切断面上において画像化する領域外については補間データの演算を省略できるので演算量を削減でき、迅速な補間処理を行える。

望ましくは、前記画像形成プロセッサは内部メモリを有し、前記内部メモリには、複数のフレームで構成されるフレームセット、及び、そのフレームセットに対応した補間データセットが同時に格納される。

例えば、第１記憶部及び第２記憶部（つまり外部メモリ）はＤＲＡＭで構成され、一方、画像形成プロセッサ内の内部メモリはＳＲＡＭで構成される。後者のＳＲＡＭは周知のように高速なランダムアクセスを容易に行えるが、色々な制約条件から容量を大きくすることができない。その一方、ＤＲＡＭは大容量化が容易であるが、行アドレスと列アドレスとを指定する必要があるためにランダムアクセスには時間を要するという面がある。

本来、内部メモリに対してボリュームデータ及び補間データ列の全部を格納できればそれに対してランダムアクセスを行って迅速な補間処理を行えるが、実際には、外部メモリから内部メモリに対して必要なデータを細切れに読み込んで、転送及び補間処理を順次進行させているのが実情である。

上記の場合に、切断面上の画素の並び順で補間処理を進行させると、どうしても外部メモリ上のボリュームデータに対してランダムアクセスが発生してしまうが、本発明によれば、フレーム転送順を基準としてフレーム単位で補間処理を行えるように転送順序を工夫したので、外部メモリから内部メモリに対して必要なデータをその配列順で迅速かつ簡便に転送（特に望ましくはバースト転送）させることができる。よって、ＤＲＡＭ及びＳＲＡＭをそれぞれ外部メモリ及び内部メモリとして利用しつつも効率的で迅速な処理を達成できる。

以上説明したように、本発明によれば、任意断層画像を形成する場合にデータ転送を能率的に行って迅速な画像処理を実現できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。

３Ｄプローブ１０は、生体内における三次元空間に対して超音波の送受波を行ってボリュームデータを取得する送受波器である。本実施形態において、３Ｄプローブ１０内には複数の振動素子を二次元配列してなる２Ｄアレイ振動子が設けられている。この２Ｄアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは二次元的に電子走査される。具体的には、超音波ビームを第１方向に電子走査することにより、走査面が構成され、その走査面をそれと直交する第２方向に電子走査することにより三次元エコーデータ取込空間（三次元空間）が形成される。本実施形態においては、２Ｄアレイ振動子を用いて三次元空間を形成したが、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査することによって三次元空間を形成することもできる。ちなみに、電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査、電子コンベックス走査などが知られている。

送受信部１２は、デジタルビームフォーマーとして構成され、すなわち、送受信部１２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。具体的には、送受信部１２から複数の振動素子に対して複数の送信信号が供給され、これによって送信ビームが形成される。複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して送受信部１２において整相加算処理が実行され、これによって受信ビームに相当する整相加算後の受信信号が得られる。この受信信号は受信ビーム上において得られたエコーデータ列（ビームデータ）に相当する。

メモリ１４は、例えばＤＲＡＭなどによって構成され、本実施形態においてメモリ１４はいわゆる３Ｄメモリとして機能する。このメモリ１４上には三次元空間に対応するボリュームデータが格納される。ボリュームデータは複数のフレーム（フレームデータ）からなるものであり、各フレームは複数のビームデータからなる。ちなみに、メモリ１４は３Ｄメモリでなくても本発明を適用することができ、例えば転送フレームとバッファリングするフレームメモリなどであってもよい。本実施形態においては後に詳述するようにフレーム走査方向におけるフレーム並び順序にしたがって、各フレームが転送されており、そのような転送を行える限りにおいて各種の構成を採用することができる。

３Ｄ画像形成部１６は、ボリュームデータに基づいて三次元画像を構築するモジュールである。例えばボリュームレンダリング法などの画像形成方法を用いて超音波三次元画像が構築される。その画像データは表示処理部１８へ出力される。

任意断層画像形成部２２は、本実施形態においてＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）２２として構成されている。この任意断層画像形成部２２は、ユーザーにより三次元空間に対して任意の位置及び姿勢で設定された任意断面（切断面）に対応する断層画像（Ｂモード断層画像に相当）を形成する手段である。その内部にはＳＲＡＭなどによって構成される内部メモリ２３が設けられている。この内部メモリ２３上には、メモリ１４から転送されるデータ及び補間テーブル２４から転送されるデータが格納され、また形成された画像データが格納される。その画像データは読み出されて表示処理部１８へ送られる。表示処理部１８は入力される画像データに対して必要な表示処理を実行した上でその画像データを表示器２０へ出力する。表示器２０上には三次元画像や任意断層画像が表示される。
補間テーブル２４は例えばＤＲＡＭなどのメモリ上に構築される。補間テーブル２４は任意断層画像の構築に当たって必要な複数の補間データを補間データ列として格納したテーブルである。その補間テーブル２４から必要な補間データが任意断層画像形成部２２に送られ、そのような補間データを用いてフレーム単位で補間処理を実行することにより任意断層画像が形成される。

補間テーブル作成部２５は、ユーザーにより設定された任意断面の座標データに基づいて補間テーブル２４を作成するモジュールである。補間テーブル作成部２５は本実施形態において並び換え部２６を有しており、この並び換え部２６は複数の補間データがフレーム転送順に合致した並び順となるように並び換え処理を実行する。すなわち、補間テーブル２４上にはそのようなフレーム転送順にしたがった配列で複数の補間データが格納される。補間データについては後に図７を用いて説明する。

制御部２８はＣＰＵ及び動作プログラムなどによって構成され、図１に示される各構成の動作制御を行っている。特に、図１に示されるように、制御部２８から補間テーブル作成部２５に対して補間テーブルの作成にあたって必要なデータが渡されている。制御部２８が補間テーブル作成部２５として機能してもよい。制御部２８には操作パネルなどによって構成される入力部３０が接続されている。この入力部３０を用いてユーザーは三次元空間に対して任意断面の指定を行ったり、補間条件の設定を行ったりすることができる。

図２には、三次元空間（３Ｄ空間）１１０と任意断面（切断面）Ｓとの関係が示されている。図２に示す例では、第１方向及び第２方向の両方向に電子セクタ走査が適用されている。θ方向がビーム走査方向であり、φ方向がフレーム走査方向である。Ｏは３Ｄ空間１１０の頂点を表している。符号１１２は走査面を表している。ビーム深さ方向ｒ、ビーム走査方向θ及びフレーム走査方向φによって極座標系が定義され、その一方、図２においては直交座標系におけるｘ方向、ｙ方向及びｚ方向が定義されている。任意断面Ｓ上において３Ｄ空間１１０に含まれる領域が表示イメージエリアＳ’である。本実施形態においては、後に詳述するように、表示イメージエリアＳ’内における各画素（ピクセル点）ごとに補間データが演算されており、換言すれば、その表示イメージエリアＳ’以外の領域に存在する画素については補間データの演算が略されている。任意断面Ｓ上には多数の格子点（画素アレイ）が定義され、各格子点はピクセル点である。図２においてはその内で１つのピクセル点Ｐが示されている。

３Ｄ空間１１０は、図示されるように複数のフレーム（フレームデータ）によって構成されており、すなわちＦ₁，Ｆ₂，、、、,Ｆ_nのｎ個のフレームによって構成されている。従来においては、そのようなフレーム順によらずに、任意断面Ｓ上におけるラスタースキャン方向にしたがって、すなわちＸ方向及びＹ方向で特定される各画素ごとにそのラスター順で補間データの演算が行われ、そして、そのような補間データにしたがって補間処理が順次実行されていた。したがって、ラスター方向１本の補間データ列を用いて形成される補間画素列は図において符号１１６に示すものとなる。しかしながら、そのような処理によると、表示イメージエリアＳ’以外の領域においても不可避的に補間処理が無駄に行われてしまうという問題があり、また３Ｄ空間１１０に存在するエコーデータに対して補間処理のためにランダムアクセスを行わなければならないという問題があった。

これに対し、本実施形態においては、補間データ列の並び換えを行うことにより、すなわちフレーム並び順でそのまま補間処理を順番に実行できるように、補間データ列の並び順が制御されており、その結果、例えば第１フレームペアとしてフレームＦ₁，Ｆ₂を転送した場合には、そのフレームペアによって符号１１４で示されるような領域に存在する複数のピクセル点について補間処理を行うことができる。したがってそのようなフレームペアをφ方向に順次選択し、それに併せてフレーム転送及び補間データ転送を行うならば、フレームの並び方向に補間処理結果を順次成長させることができ、最終的に１枚の断層画像を構築することが可能となる。また、本実施形態においては、後に説明するように表示イメージエリアＳ’内におけるピクセル点についてのみ補間データの演算を行うようにしたので、従来のような演算上の無駄を防止できるという利点がある。

図３には、補間テーブルの作成方法がフローチャートとして示されている。まずＳ１０１ではｋに１が代入される。ｋは処理対象となるピクセル点の番号を表すものである。Ｓ１０２では、ユーザーにより設定された任意断面上におけるｋ番目のピクセル点Ｐの座標が直交座標で表される。すなわち任意断面上のピクセル点Ｐの座標が（Ｘ，Ｙ）で特定される場合、それが（ｘ，ｙ，ｚ）に変換されることになる。

Ｓ１０３では、座標変換処理が実行される。すなわち直交座標で表されたピクセル点Ｐの直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）が極座標（ｒ，θ，φ）に変換される。具体的には、図４に示されるように、ｘｙ平面においては、ピクセル点Ｐの座標（ｘ，ｙ）が（ｒ，θ）に変換され、図４の（Ｂ）で示されるように、ｚｙ平面においてはピクセル点Ｐの座標（ｚ，ｙ）が（ｒ，φ）に変換される。具体的に言えば、実際のエコーデータの極座標配列に合わせるため、以下の（１）式、（２）式及び（３）式が実行される。

ｒ＝（ｘ²＋ｙ²＋Ｚ²）^1/2＊ｃ１・・・（１）
ｌｉｎｅ＝θ＊ｃ２・・・（２）
ｆｒａｍｅ＝φ＊ｃ３・・・（３）

上記においてｃ１は単位ピクセル長さ内に存在する超音波サンプルの数すなわちエコーデータの数である。ｃ２はθ方向の単位角度内に存在する超音波ラインの数である。ｃ３はφ方向の単位角度内に存在する超音波フレームの数である。また、θ＝ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ）及びφ＝ａｒｃｔａｎ（ｚ／ｙ）であり、それら及び上記（１）式のルート演算に当たっては関数を実際に実行させてもよいし、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などによって簡便に演算するようにしてもよい。

本実施形態においては、各フレームごとに後述する基準点の個数をカウントするためにｃｏｕｎｔｅｒ［ｆ］が用意されており（ここでｆ＝１〜ｎ）、すなわちそのようなｎ個のカウンターが備えられている。そして、図３に示すＳ１０４では、上記で演算されたｆｒａｍｅの整数値がｆとされ、ｃｏｕｎｔｅｒ［ｆ］がカウントアップされる。すなわちＳ１０４の工程では、それぞれのフレームを基準フレームとして見た場合における各基準フレームに属する基準点の個数が計数される。このような基準点の個数の管理により後に補間テーブルを作成してそこから基準フレーム単位で補間データを読み出す場合にその読み出し個数を簡便に管理できるという利点がある。Ｓ１０５ではｋが１つインクリメントされる。そして、Ｓ１０６では、ｋが画素番号の上限値を超えたか否か判断され、超えていない場合には上記のＳ１０２からの各工程が繰り返し実行されることになる。すなわち図２に示される任意断面Ｓ上において、ラスタースキャンの順で各ピクセル点ごとに座標変換が実行されることになる。

以上のような処理により、図５に示されるような座標変換結果の配列（構造体）が得られることになる。ここで、符号１３０，１３２はそれぞれ各ピクセル点ごとの座標変換結果を表しており、それぞれの座標変換結果はｒ，ｌｉｎｅ，ｆｒａｍｅ及びピクセル点番号の各データによって構成されている。ここで、図５における構造体においてはラスタースキャンの順番すなわちピクセル番号順で各座標変換結果が整列している。

Ｓ１０７では、図５に示したような構造体がフレーム転送順すなわちフレームの並び順に並び換えられる。この場合においては、上記のＳ１０４で演算された（整数値である）ｆが参照される。すなわちｆの順番で各座標変換結果が並び換えられることになる。その場合に、公知のクイックソートアルゴリズムなどを用いることが可能である。

図３に示すＳ１０８では、以下に説明するように、各ピクセル点ごとに基準点が特定され、また補間係数セットが演算される。これによって、並び換え後のピクセル点の順番で各ピクセル点ごとに補間データが求められることになり、すなわちこのような処理によって望ましい配列を有する補間データ列が構成される。そして図３に示される処理が終了する。

図６には、補間演算の原理が示されている。ここでは２つのフレームＦ_i，Ｆ_i+1の間に補間対象となるピクセル点Ｐが存在している。実際のデータは図６において示される各格子点上においてのみ存在し、ピクセル点Ｐの位置においてデータは存在していない。そこで、ピクセル点Ｐの画素値（補間値）がデータ点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈという８つの点のデータ値から補間演算によって求められる。これ自体は公知の手法である。その場合においては、図３に示されるＳ１０３において演算されたｒ，ｌｉｎｅ，ｆｒａｍｅのそれぞれの整数値（及びそれに１を加えた整数値）によって、フレームｆ_i上の４つのデータ点及びフレームＦ_i+1上における４つのデータ点が特定される。そして、それぞれの小数値が補間処理において各データ点に与える重み係計数を演算するためのパラメータとして利用される。

ここで、図６に示されるＡ点がピクセル点Ｐについての基準点である。すなわちＡ点はｒ，ｌｉｎｅ，ｆｒａｍｅのそれぞれの整数値によって特定される点である。この基準点Ａが属するフレームＦ_iがピクセル点Ｐについての基準フレームとなる。すなわち、各ピクセル点ごとに基準点を特定し、その基準点が属性するフレームを基準フレームとして特定することにより、任意断面上に存在するそれぞれのピクセル点ごとにその補間処理がどのフレームペアを利用して行われるのかを特定することが可能となる。つまり基準点あるいは基準フレームを基準として、ピクセル点アレイを補間処理の面からグルーピングすることができ、しかもフレームの並び順に各グループを並べることが可能となる。なお、上記のｃｏｕｎｔｅｒはそれぞれの基準フレーム上における基準点の個数を表すカウンタである。

図７には、補間テーブルの内容が示されている。この補間テーブルにおいてはフレーム転送順すなわちフレームの並び順で複数の補間データ１３４が配列されている。すなわち、各ピクセル点についての座標変換の結果をソートして得られた並びをもって複数の補間データ１３４が配列されている。

各補間データ１３４は、補間演算で参照される８つのデータ点に与えられる８つの重み係数１３６と、基準点であるＡ点のフレーム内オフセット１３８と、ピクセル点番号１４０とを有している。

８つの重み係数１３６は、図７においてＷ_A〜Ｗ_Hで表されている。Ａ点のフレーム内オフセット１３８は、Ａ点が属する基準フレーム上におけるＡ点のアドレスを表すものである。すなわち、Ａ点の属する基準フレーム自体の情報は補間データの並びとして既に認識されているため、ここではデータ量を削減するためにＡ点のフレーム内オフセット１３８が管理されている。ピクセル点番号１４０は、各ピクセル点についてのＩＤである。

本実施形態では、図１に示した任意断層画像形成部２２に対してメモリ１４からフレームペアが転送される場合、補間テーブル２４からそのフレームペアに対する補間データセットが転送される。すなわち、そのフレームペアによって補間演算される複数のピクセル点に対応する複数の補間データが一括転送されることになる。例えば、第１フレームペアが転送される場合、図７に示されるように第１補間データセット１４２が転送される。続いて、第２フレームペアが転送される場合には、それに対応した第２補間データセットが転送されることになる。そしてこれが繰り返される。この場合、各補間データセットを構成する補間データの個数は上記のｃｏｕｎｔｅｒの値を参照することにより特定できる。すなわち各フレームごとにカウンター値が管理されており、そのカウンター値は補間データ個数を表すものである。よって、フレーム番号の１番からｎ番までそれぞれのカウンター値を参照し、それぞれのカウンター値で特定されるデータ個数分だけバースト転送処理が段階的に行われる。

図８には、データ転送処理がフローチャートとして示されている。まずＳ２０１では、ｊに１が代入される。Ｓ２０２では、任意断層画像形成部を構成するプロセッサの内部メモリ上における補間結果書き込み領域が０によって初期化される。すなわち、その補間結果書き込み領域の内容がクリアされることになる。Ｓ２０３においては、ｃｏｕｎｔｅｒ｛ｊ｝を参照し、第ｊフレーム上に基準点をもつ補間データが内部メモリへ一括してＤＭＡ転送される。これと共に、Ｓ２０４では、第ｊフレーム及び（ｊ＋１）フレームが内部メモリへＤＭＡ転送される。Ｓ２０５では、第ｊフレーム上に基準点をもつ全てのピクセル点について補間演算が実行される。そして、Ｓ２０６では、上記の補間演算結果が内部メモリに書き込まれる。これについては後に図１０を用いて説明する。Ｓ２０７ではｊが１つインクリメントされ、Ｓ２０８においてはｊがｎに一致したか否かが判断され、一致していない場合にはＳ２０２以降の各工程が繰り返し実行される。

図９には、図８に示したデータ転送処理の概念が説明図として示されている。

メモリ１４上には１番目からｎ番目までのｎ個のフレームが格納されている。それらのｎ個のフレームに対しては、第１ペア〜第ｎ−１ペアまでのｎ−１個のペアを定義できる。本実施形態においては、そのペアが転送単位とされているが、すでに転送されているフレームについては重複した転送を行わないようにしてもよい。

その一方において、補間テーブル２４上には、第１補間データセット〜第ｎ−１補間データセットまでのｎ−１個の補間データセットが格納されている。それらの補間データセットは上述したようにフレーム転送順に合致した順序で格納されている。

任意断層画像形成部２２は、演算処理を実行するコアモジュール３２と内部メモリ２３とを有している。内部メモリ２３上にはメモリ１４から転送される２つのフレームを格納する記憶領域３４，３６が確保されており、また補間テーブル２４から転送される補間データセットを格納する記憶領域が確保されている。更に、補間処理によって形成された任意断層画像を格納する書き込み領域４０が確保されている。図８で説明したように、各補間データセットの転送と各フレームペアの転送とが行われ、それらによってフレーム単位で補間処理が実行されてその実行結果が内部メモリ上に格納され、このような工程がフレームの並び順で順次繰り返されることになる。すると、内部メモリ２３上には任意断層画像が構築されることになる。

図１０には、書き込み領域４０に対して補間結果を書き込んだ後の状態が示されている。各セル内の数字は転送ペアの番号（転送補間データセットの番号）を表しており、その番号順で各ピクセルについて画素値が与えられることになる。またセル内における「‐」は補間演算の対象外のピクセルであり、それらのピクセルについては補間データは用意されていない。そのようなピクセルについては上記の初期化処理によって輝度値０が与えられている。

したがって、本実施形態によれば、フレームの並び順で転送処理及び補間処理を進行させることができるので、データ転送に伴う負担を軽減してその処理を迅速に行えるという利点がある。また不必要なピクセルについては補間データの演算を回避するようにしたので、その面でも迅速な処理を行えるという利点がある。上記の実施形態においては２つのフレームを単位として補間処理が行われていたが、もちろん、それ以上の個数のフレームあるいはフレームの半分などを単位として補間処理が行われてもよい。また、上記の実施形態においてはフレーム及び補間データセットがバースト転送されていたが、他の転送方式を採用することができる。しかしながら、上記のようなバースト転送によれば先頭から所定のアドレスまで一括して迅速にデータ転送を行えるので、極めて簡便であり、データ転送に伴うプロセッサの負担を軽減できるという利点がある。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。３Ｄ空間に対する任意断面の設定を説明するための図である。補間テーブルの作成処理を示すフローチャートである。座標変換を説明するための図である。座標変換結果を表す構造体を示す図である。補間対象となるピクセル点と８つの近傍点を説明するための図である。補間テーブルの具体的な例を示す図である。データ転送方法を説明するためのフローチャートである。データ転送方法を説明するための概念図である。補間演算で求められた画素値のマッピングを説明するための概念図である。

符号の説明

１０３Ｄプローブ、１４メモリ、１６３Ｄ画像形成部、２２任意断層画像形成部、２３内部メモリ、２４補間テーブル、２５補間テーブル作成部、２６並び換え部。

Claims

三次元空間内で取得されたフレーム集合が格納される第１記憶部と、
前記三次元空間に対して設定される切断面上の各画素について、その補間演算で参照される複数の近傍データに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、
前記切断面上の画素アレイに対応した補間データ列が格納される第２記憶部と、
前記第１記憶部からフレーム転送順に従って転送されるフレーム集合と、前記第２記憶部から前記フレーム転送順に対応した順序で転送される補間データ列とを用いて、前記フレーム転送順に対応した順序で前記切断面上の各画素についての補間演算を順次進行させて前記切断面に対応した断層画像を形成する画像形成プロセッサと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記補間データ列の転送に先立って、前記第２記憶部上に前記フレーム転送順に対応した並び順で前記補間データ列を格納する配列制御手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２記載の装置において、
前記配列制御手段は、前記切断面上の画素並び順で順次実行された各画素の座標変換の結果に基づいて、それらの座標変換の結果を前記フレーム転送順に対応した並び順に並び換え、
前記補間データ演算部は、前記並び換え後の前記各画素についてその座標変換結果に基づいて補間データを演算することを特徴とする超音波診断装置。
請求項２記載の装置において、
前記補間データ演算部は、前記切断面上の画素並び順で各画素ごとに順次実行された座標変換の結果に基づいて各画素ごとに補間データを演算し、
前記配列制御手段は、前記切断面上の画素並び順に従った補間データ列を前記各画素についての座標変換の結果に基づいて前記フレーム転送順に対応した並び順に並び換えることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１記憶部に格納されるフレーム集合がフレーム単位で転送され、
前記第２記憶部に格納される補間データ列がフレーム単位に相当する単位で転送されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記切断面上の各画素ごとに基準フレーム番号が特定され、
前記第２記憶部から前記画像形成プロセッサへ、同じ基準フレーム番号を有する複数の補間データからなる補間データセットが基準フレーム番号順で一括転送されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記補間データ演算部は、前記切断面上における前記三次元領域内の各有効画素について前記補間データを演算し、
前記補間データ列は前記各有効画素についての補間データによって構成されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記画像形成プロセッサは内部メモリを有し、
前記内部メモリには、複数のフレームで構成されるフレームセット、及び、そのフレームセットに対応した補間データセットが格納されることを特徴とする超音波診断装置。