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JP4616711B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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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。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for transferring data to a processor that forms an arbitrary tomographic image.

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。一方、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)をユーザー設定させ、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。   In the ultrasonic diagnostic apparatus, a three-dimensional space (three-dimensional echo data capturing space) is formed by two-dimensional scanning with an ultrasonic beam. As a result, volume data is acquired. A three-dimensional image is formed by rendering processing on the volume data. On the other hand, an arbitrary cross section (cut plane) is arbitrarily set with respect to a three-dimensional space at an arbitrary position and orientation, and a tomographic image (arbitrary tomographic image) corresponding to the arbitrary cross section is formed.

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群(集合)として構成される。   Generally, volume data is composed of a plurality of frame data, and each frame data is composed of a plurality of beam data. Each beam data is constituted by an echo data string existing on the ultrasonic beam. That is, the volume data is configured as an echo data group (set) that exists discretely in the three-dimensional space.

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、ピクセル点)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しない。そこで、任意断面上の各画素ごとに、その周囲近傍に存在する複数の(例えば8個又は16個の)エコーデータを参照し、それらに基づいて補間演算を実行し、注目する画素の画素値(補間値)を演算することが行われる。   When an arbitrary slice is specified in the three-dimensional space and the above-mentioned arbitrary tomographic image is formed, the echo data is not necessarily stored in the three-dimensional coordinates corresponding to each pixel (lattice point, pixel point) on the arbitrary section in the three-dimensional space. Does not exist. Therefore, for each pixel on an arbitrary cross section, a plurality of (for example, 8 or 16) echo data existing in the vicinity of the pixel are referred to, and interpolation calculation is performed based on them to obtain a pixel value of the pixel of interest. (Interpolation value) is calculated.

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と、まず、その任意断面上の画素順(ラスタースキャン順)に従って、各画素ごとに補間演算で使用する複数の近傍エコーデータの三次元座標(アドレス)が演算され、また、各近傍エコーデータごとの重み係数が計算される。つまり、各画素ごとに補間演算用の補間データが演算されていた。複数の補間データで構成される補間データ列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が演算される。   In the conventional apparatus, when an arbitrary cross section is designated for a three-dimensional space, first, a plurality of neighboring echo data used for the interpolation calculation for each pixel according to the pixel order (raster scan order) on the arbitrary cross section. Three-dimensional coordinates (address) are calculated, and a weighting factor for each neighboring echo data is calculated. That is, interpolation data for interpolation calculation is calculated for each pixel. An interpolation data string composed of a plurality of interpolation data constitutes an interpolation table. Next, the pixels are specified in order according to the pixel order on the arbitrary cross section, the interpolation data for each pixel is acquired from the interpolation table, the plurality of echo data specified by the interpolation data is acquired, and they are used. Pixel values are calculated by interpolation calculation.

より詳しくは、従来装置において、取得されたエコーデータ群及び補間テーブルは記憶部(外部記憶部)に格納される。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。そのデバイスにおいては、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補間データが取得され、それとは別に、その補間データで特定される複数の近傍エコーデータ(通常、それらには座標の連続性がない)が外部記憶部から取得され、上記補間処理が実行されていた。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。下記特許文献3には区画単位での補間演算が記載されている。しかし、後述するキャッシュ機能との関係において能率的に補間演算を進行させることについては記載されていない。   More specifically, in the conventional apparatus, the acquired echo data group and interpolation table are stored in a storage unit (external storage unit). On the other hand, the image forming process is executed at high speed by a device such as a DSP (digital signal processor). In the device, interpolation data is acquired from the external storage unit according to the pixel order on an arbitrary cross section, and separately, a plurality of neighboring echo data specified by the interpolation data (usually they have coordinate continuity). No) was acquired from the external storage unit, and the above interpolation processing was executed. The following Patent Document 1 and Patent Document 2 describe an ultrasonic diagnostic apparatus using an interpolation table. However, it does not describe speeding up of data transfer or rearrangement of table elements. Patent Document 3 below describes an interpolation calculation in units of sections. However, there is no description about efficiently performing the interpolation operation in relation to the cache function described later.

なお、上記の外部記憶部は一般に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一般に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る必要がある。なお、本願に関連する未公開の出願として2004年9月1日に出願された特願2004−254757号がある。   Note that the external storage unit is generally composed of DRAM, while the internal memory in the image forming processor is generally composed of SRAM. As is well known, the latter SRAM can easily perform high-speed random access, but its capacity cannot be increased due to various constraints. On the other hand, although it is easy to increase the capacity of the DRAM, it is necessary to specify a row address and a column address, so that random access takes time. Originally, if all of the volume data and the interpolation data string can be stored in the internal memory, the random access can be performed to perform rapid interpolation processing. However, in practice, necessary data can be transferred from the external memory to the internal memory. It is necessary to read the data into small pieces, and sequentially proceed with the transfer and interpolation processing. An unpublished application related to the present application is Japanese Patent Application No. 2004-254757 filed on September 1, 2004.

特開2000−239号公報JP 2000-239 A 特開2001−327506号公報JP 2001-327506 A 特開2000−339441号公報JP 2000-339441 A

通常、DSPなどのプロセッサは、キャッシュ機能を有する。すなわち、外部記憶部から特定のデータを取得する場合、当該データを含むブロック(キャッシュブロック)を取得して内部メモリ上(キャッシュメモリ上)に一時的に保存する。つまり、転送はブロック単位で行われる。当該データが補間演算で使用された後も当該ブロックは、それが他のブロックの格納を契機としてキャッシュメモリ上から追い出されるまで(無効化されるまで)、そのまま保存される。これにより、当該ブロック中のエコーデータを利用した後においても、必要に応じて、当該ブロック中のいずれかのエコーデータを(それが存在していれば)キャッシュメモリ上から直ちに取得することが可能である。   Usually, a processor such as a DSP has a cache function. That is, when acquiring specific data from the external storage unit, a block (cache block) including the data is acquired and temporarily stored in the internal memory (cache memory). That is, the transfer is performed in units of blocks. Even after the data is used in the interpolation operation, the block is stored as it is until it is evicted from the cache memory (until invalidated) when another block is stored. As a result, even after using the echo data in the block, any echo data in the block can be immediately acquired from the cache memory (if it exists) as needed. It is.

しかしながら、従来技術においてはそのようなキャッシュ機能を前提として効率的にデータ転送を行うことは実現されていない。従来技術においても、キャッシュ機能の基づいて、ブロック単位でのデータ取得を行えるが、任意断面上において単純に画素順(ラスタースキャン順)で補間演算を進行させていくと、キャッシュメモリ上のデータを有効活用できない(キャッシュミスの増大)という問題があった。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ていた。   However, in the prior art, efficient data transfer is not realized on the premise of such a cache function. Even in the prior art, data can be acquired in units of blocks based on the cache function. However, if the interpolation operation is simply advanced in pixel order (raster scan order) on an arbitrary section, the data in the cache memory is There was a problem that it could not be used effectively (increased cache misses). As a result, the time required to form one arbitrary tomographic image has increased.

本発明の目的は、任意断層画像を形成する場合にキャッシュ機能を活用して迅速な画像処理を実現できるようにすることにある。   An object of the present invention is to enable rapid image processing by utilizing a cache function when an arbitrary tomographic image is formed.

本発明の目的は、任意断層画像を形成するプロセッサからの外部メモリへのランダムアクセス数を削減し、つまりキャッシングに当たって参照の局所性を高めて、任意断層画像の形成レートを向上することにある。   An object of the present invention is to reduce the number of random accesses to an external memory from a processor that forms an arbitrary tomographic image, that is, to improve the locality of reference in caching and improve the formation rate of the arbitrary tomographic image.

(1)本発明は、生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第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ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコー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、前記切断面上の各画素の補間データが格納される第2記憶部と、前記第1記憶部及び前記第2記憶部に接続された画像形成プロセッサと、を含み、前記第1記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、前記第2記憶部から前記画像形成プロセッサへの補間データの転送は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で実行され、前記画像形成プロセッサは、前記第1記憶部から転送されたエコーデータを一時的に保存するキャッシュ記憶部と、前記第2記憶部から転送された補間データに従って、必要なエコーデータを前記キャッシュ記憶部又は第1記憶部から取得し、補間演算を実行して画素値を求める画素値演算部と、を有することを特徴とする。 (1) The present invention provides a first storage unit that stores a group of echo data obtained from a three-dimensional space in a living body, and each pixel on a cutting plane set for the three-dimensional space. An interpolation data calculation unit for calculating interpolation data having a plurality of weighting factors to be given to a plurality of neighboring echo data used in the interpolation calculation; a second storage unit for storing interpolation data of each pixel on the cut surface; Transfer of echo data from the first storage unit to the image forming processor is executed in units of cache blocks, and the second storage unit is connected to the second storage unit. The transfer of the interpolation data from the storage unit to the image forming processor is executed in the arrangement order of the cache blocks to which representative neighborhood echo data of the plurality of neighborhood echo data belongs, and the image formation The processor has a cache storage unit that temporarily stores the echo data transferred from the first storage unit, and the necessary echo data according to the interpolation data transferred from the second storage unit. And a pixel value calculation unit that obtains a pixel value by performing an interpolation calculation from the storage unit.

上記構成によれば、第2記憶部から画像形成プロセッサに対して、代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で、任意断面上の各画素の補間データが転送される。つまり、そのキャッシュブロックの並び順で、各画素の補間演算が進行することになる。例えば、各画素の補間演算では、空間的に離れた複数の近傍エコーデータが参照され、このため、それらを有する複数のデータブロックが画像形成プロセッサ内に取り込まれる。ある画素についての代表近傍エコーデータと別の画素についての代表近傍エコーデータが同じキャッシュブロック内に存在している場合、それらの両画素についての補間演算において、他の複数のキャッシュブロックを共用できる可能性が高い。このように、代表近傍エコーデータ同士が同じキャッシュブロックにある場合には、補間演算を連続して行わせることにより、参照の局所性を高めて、画像形成プロセッサが外部メモリにランダムアクセスする回数を削減できる。   According to the above configuration, the interpolation data of each pixel on the arbitrary slice is transferred from the second storage unit to the image forming processor in the arrangement order of the cache blocks to which the representative neighborhood echo data belongs. That is, the interpolation operation of each pixel proceeds in the cache block arrangement order. For example, in the interpolation calculation for each pixel, a plurality of spatially separated neighboring echo data are referred to, and therefore, a plurality of data blocks having these are fetched into the image forming processor. When the representative neighborhood echo data for one pixel and the representative neighborhood echo data for another pixel exist in the same cache block, it is possible to share multiple other cache blocks in the interpolation operation for both pixels High nature. As described above, when the representative neighborhood echo data are in the same cache block, the interpolation locality is continuously performed, so that the locality of the reference is improved and the number of times the image forming processor randomly accesses the external memory is determined. Can be reduced.

上記構成において、第1記憶部と第2記憶部が物理的に一体化された記憶デバイスとして構成されてもよい。画像形成プロセッサ内に段階的に複数のキャッシュ記憶部(例えば、一次キャッシュ、二次キャッシュ)が存在していてもよい。キャッシュブロックは空間的に見て一次元データ列であるのが望ましいが、二次元あるいは三次元のデータ列とすることも可能である。一連のキャッシュブロックが空間的にできる限り連続するようにその並びを設定するのが望ましい。   In the above configuration, the first storage unit and the second storage unit may be configured as a physically integrated storage device. A plurality of cache storage units (for example, a primary cache and a secondary cache) may exist in stages in the image forming processor. The cache block is preferably a one-dimensional data string in terms of space, but may be a two-dimensional or three-dimensional data string. It is desirable to set the sequence so that a series of cache blocks are as continuous as possible in space.

望ましくは、前記画素値演算部は、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在している場合にはそこから当該必要なエコーデータを取得し、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していない場合には前記第1記憶部から当該必要なエコーデータを取得する。望ましくは、前記キャッシュブロックは時系列順に並んだエコーデータ列で構成され、前記キャッシュブロックの並び順は時系列順である。望ましくは、前記第2記憶部には、前記キャッシュブロックの並び順で補間データ列が格納される。複数の補間データを第2記憶部上に格納する段階で並び換えを行うようにしてもよいし、第2記憶部から補間データ列を読み出す時に並び換えを行うようにしてもよい。また、補間データを生成した後に補間データそれ自体を並び換えるようにしてもよいし、補間データの演算前に補間データを演算するための情報を並び換えるようにしてもよい。1つの補間データを転送単位としてもよいし、連続する複数の補間データを転送単位としてもよい。   Preferably, the pixel value calculation unit obtains the necessary echo data from the cache storage unit when the echo data necessary for the interpolation calculation exists in the cache storage unit, and the echo data necessary for the interpolation calculation. Is not present in the cache storage unit, the necessary echo data is acquired from the first storage unit. Preferably, the cache blocks are composed of echo data strings arranged in time series, and the order of the cache blocks is time series. Preferably, the second storage unit stores an interpolation data string in the arrangement order of the cache blocks. Rearrangement may be performed at the stage of storing a plurality of interpolation data on the second storage unit, or rearrangement may be performed when an interpolation data string is read from the second storage unit. Further, after the interpolation data is generated, the interpolation data itself may be rearranged, or information for calculating the interpolation data may be rearranged before the interpolation data is calculated. One interpolation data may be used as a transfer unit, or a plurality of continuous interpolation data may be used as a transfer unit.

望ましくは、前記補間データ演算部は、前記任意切断面上における有効表示エリア内に属する有効画素を判定し、各有効画素について補間データを演算する。この構成によれば、無用な補間演算を回避して画像形成レートを向上できる。   Desirably, the said interpolation data calculating part determines the effective pixel which belongs in the effective display area on the said arbitrary cut surface, and calculates interpolation data about each effective pixel. According to this configuration, an unnecessary interpolation calculation can be avoided and the image formation rate can be improved.

(2)本発明は、超音波を送受波する送受波部と、前記超音波の送受波により生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第1記憶部と、前記三次元空間に対して切断面をユーザーにより設定するための切断面設定部と、前記切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコー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、前記各画素ごとの補間データからなる補間データ列の並びを設定する並び設定部と、前記設定された並びを有する補間データ列が格納される第2記憶部と、前記第1記憶部及び前記第2記憶部に接続された画像形成プロセッサと、を含み、前記第1記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、前記第2記憶部に格納された補間データ列の並び順は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順に相当し、前記補間データ列を構成する各補間データがその先頭から前記画像形成プロセッサへ順次転送され、前記画像形成プロセッサは、前記第1記憶部から転送されたエコーデータを前記キャッシュブロック単位で一時的に保存するキャッシュ記憶部と、前記第2記憶部から順次転送された各画素の補間データに従って、当該画素の補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していればそこから当該必要なエコーデータを取得し、当該必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していなければ前記第1記憶部から当該必要なエコーデータを取得し、取得された複数のエコーデータに基づいて当該画素の補間演算を実行し、これにより当該画素の画素値を求める画素値演算部と、前記各画素について演算された画素値が格納される画像記憶部と、を有することを特徴とする。 (2) The present invention includes a transmission / reception unit for transmitting / receiving ultrasonic waves, a first storage unit for storing echo data groups obtained from a three-dimensional space in the living body by the transmission / reception of the ultrasonic waves, and the tertiary Interpolation data having a plurality of weighting factors given to a plurality of neighborhood echo data used in the interpolation calculation for each pixel on the cut surface and a cut surface setting unit for setting a cut surface by the user with respect to the original space An interpolation data calculation unit that calculates the value, an arrangement setting unit that sets an arrangement of an interpolation data string composed of interpolation data for each pixel, and a second storage unit that stores an interpolation data string having the set order An image forming processor connected to the first storage unit and the second storage unit, and transfer of echo data from the first storage unit to the image forming processor is performed in units of cache blocks. The order of the interpolation data sequence stored in the second storage unit corresponds to the order of the cache blocks to which the representative neighborhood echo data in the plurality of neighborhood echo data belongs, and each of the interpolation data sequences constituting the interpolation data sequence Interpolation data is sequentially transferred from the head to the image forming processor, and the image forming processor temporarily stores echo data transferred from the first storage unit in units of the cache blocks, and In accordance with the interpolation data of each pixel sequentially transferred from the two storage units, if the echo data necessary for the interpolation operation of the pixel exists in the cache storage unit, the necessary echo data is acquired from the cache storage unit, and the necessary If the echo data does not exist in the cache storage unit, obtain the necessary echo data from the first storage unit, A pixel value calculation unit that performs an interpolation calculation of the pixel based on the obtained plurality of echo data, thereby obtaining a pixel value of the pixel, and an image storage unit that stores the pixel value calculated for each pixel It is characterized by having.

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キャッシュ機能をより活用して迅速な画像処理を実現できる。あるいは、本発明によれば、任意断層画像を形成するプロセッサからの外部メモリへのランダムアクセス数を削減し、つまりキャッシングに当たって参照の局所性を高めて、任意断層画像の形成レートを向上できる。   As described above, according to the present invention, when an arbitrary tomographic image is formed, a quick image processing can be realized by utilizing the cache function more. Alternatively, according to the present invention, it is possible to reduce the number of random accesses to an external memory from a processor that forms an arbitrary tomographic image, that is, increase the locality of reference in caching and improve the formation rate of the arbitrary tomographic image.

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。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明に係る医用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。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of a medical ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof.

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(θ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(φ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。   The 3D probe 10 is a transducer that acquires volume data by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space in a living body. In the present embodiment, a 2D array transducer formed by two-dimensionally arranging a plurality of vibration elements is provided in the 3D probe 10. An ultrasonic beam is formed by the 2D array transducer, and the ultrasonic beam is electronically scanned two-dimensionally. Specifically, a scanning plane is formed by electronic scanning of an ultrasonic beam in a first direction (θ direction), and tertiary scanning is performed by electronic scanning of the scanning plane in a second direction (φ direction) orthogonal thereto. An original echo data capturing space (three-dimensional space) is formed. In the present embodiment, the 3D space is formed using the 2D array transducer, but the 3D space can also be formed by mechanically scanning the 1D array transducer. Incidentally, electronic sector scanning, electronic linear scanning, electronic convex scanning, and the like are known as electronic scanning methods.

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。   The transmission / reception unit 12 is configured as a digital beamformer, that is, the transmission / reception unit 12 functions as a transmission beamformer and a reception beamformer. Specifically, a plurality of transmission signals are supplied from the transmission / reception unit 12 to the plurality of vibration elements, thereby forming a transmission beam. The phasing addition processing is executed in the transmission / reception unit 12 for the plurality of reception signals output from the plurality of vibration elements, and thereby the reception signal after phasing addition corresponding to the reception beam is obtained. This received signal corresponds to an echo data string (beam data) obtained on the received beam.

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。   The memory 14 is constituted by a DRAM, for example, and the memory 14 functions as a so-called 3D memory in the present embodiment. Volume data corresponding to the three-dimensional space is stored on the memory 14. The volume data is composed of a plurality of frames (frame data), and each frame is composed of a plurality of beam data.

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。   The 3D image forming unit 16 is a module that constructs a three-dimensional image based on volume data. For example, an ultrasonic three-dimensional image is constructed using an image forming method such as a volume rendering method. The image data is output to the display processing unit 18.

任意断層画像形成部(画像形成プロセッサ)22は、本実施形態においてキャッシュ機能を有するDSP(デジタルシグナルプロセッサ)で構成されている。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、また補間演算により形成される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。   The arbitrary tomographic image forming unit (image forming processor) 22 is configured by a DSP (digital signal processor) having a cache function in the present embodiment. The arbitrary tomographic image forming unit 22 is a means for forming a tomographic image (corresponding to a B-mode tomographic image) corresponding to an arbitrary cross section (cut plane) set at an arbitrary position and posture with respect to the three-dimensional space by the user. is there. Inside, an internal memory 23 composed of SRAM or the like is provided. On the internal memory 23, data transferred from the memory 14 and data transferred from the interpolation table 24 are stored, and image data formed by interpolation calculation is stored. The image data is read and sent to the display processing unit 18. The display processing unit 18 performs necessary display processing on the input image data and then outputs the image data to the display device 20. A three-dimensional image and an arbitrary tomographic image are displayed on the display 20.

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に順次送られ、そのような補間データを用いて画素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。本実施形態では、補間データ列の並び順(つまり転送順序)がDSPにおけるキャッシング効果をより高めるように工夫されている。   The interpolation table 24 is constructed on a memory such as a DRAM. The interpolation table 24 is a table that stores a plurality of interpolation data necessary for constructing an arbitrary tomographic image as an interpolation data string. Necessary interpolation data is sequentially sent from the interpolation table 24 to the arbitrary tomographic image forming unit 22, and an arbitrary tomographic image is formed by executing interpolation processing on a pixel basis using such interpolation data. In this embodiment, the arrangement order of interpolation data strings (that is, the transfer order) is devised so as to enhance the caching effect in the DSP.

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所定順序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上においては、そのような所定順序にしたがった配列で複数の補間データが格納される。これについては後に詳述する。   The interpolation table creation unit 25 is a module that creates the interpolation table 24 based on coordinate data of an arbitrary cross section set by the user. The interpolation table creation unit 25 includes a rearrangement unit 26 in the present embodiment, and the rearrangement unit 26 executes rearrangement processing so that a plurality of interpolation data are in a predetermined order. That is, on the interpolation table 24, a plurality of interpolation data is stored in an array according to such a predetermined order. This will be described in detail later.

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当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。   The control unit 28 is constituted by a CPU, an operation program, and the like, and performs operation control of each configuration shown in FIG. In particular, as shown in FIG. 1, data necessary for creating an interpolation table is passed from the control unit 28 to the interpolation table creating unit 25. The control unit 28 may function as the interpolation table creation unit 25. An input unit 30 constituted by an operation panel or the like is connected to the control unit 28. Using this input unit 30, the user can specify an arbitrary cross section for the three-dimensional space and set interpolation conditions.

図2には、三次元空間(3D空間)66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66の頂点を表している。符号68は1つの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、x方向、y方向及びz方向で直交座標が定義される。任意断面S上において3D空間66に含まれる領域が有効な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上には多数のピクセル点(画素アレイ)が定義され、各ピクセル点はX座標及びY座標で特定される格子点つまり画素である。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。   FIG. 2 shows the relationship between the three-dimensional space (3D space) 66 and the arbitrary cross section (cut plane) S. In the example shown in FIG. 2, electronic sector scanning is applied in both the first direction and the second direction. The θ direction is the beam scanning direction, and the φ direction is the frame scanning direction. O represents the apex of the 3D space 66. Reference numeral 68 represents one scanning plane. A polar coordinate system is defined by the beam depth direction r, the beam scanning direction θ, and the frame scanning direction φ, while orthogonal coordinates are defined by the x, y, and z directions. An area included in the 3D space 66 on the arbitrary cross section S is an effective display image area S ′. In this embodiment, as will be described in detail later, interpolation data is calculated for each pixel (pixel point) in the display image area S ′, in other words, in an area other than the display image area S ′. For existing pixels, calculation of interpolation data is omitted. A large number of pixel points (pixel array) are defined on the arbitrary cross section S, and each pixel point is a grid point or pixel specified by the X coordinate and the Y coordinate. In FIG. 2, one pixel point P is shown.

各ピクセル点は、任意断面S上においては上記のように座標X座標X,Yで特定され、直交座標上においては座標x,y,zで特定され、更に極座標上においては座標r,θ,φで特定される。各ピクセル点の画素値は、3D空間66内に存在する複数の近傍データ(近傍エコーデータセット)に基づいて、三次元補間演算により求められる。すなわち、例えば、図3に示すように、任意断面S上のピクセル点Pの画素値は、その周囲に存在する8個の近傍データA〜Hを参照し、それらに基づいて距離に関する重み係数を用いた補間演算を行うことにより求められる。各ピクセル点についての補間データは、後述するように、複数の近傍データを特定するための基準となるあるいは代表となる「基準点」を示すアドレス情報(ボリューム内オフセット情報)と、複数の近傍データ複数の重み係数と、任意断面上における当該ピクセル点のアドレス(番号)と、を含む。三次元空間において基準点が特定されれば、それを基準として、r方向にアドレスを1つ進めればB点を特定でき、θ方向にアドレスを1つ進めればD点を特定でき、φ方向にアドレスを1つ進めればE点を特定でき、同様に、A点を基準としてC点、F点、G点、H点も特定できる。   Each pixel point is specified by the coordinates X, X, Y on the arbitrary section S as described above, is specified by the coordinates x, y, z on the orthogonal coordinates, and further, the coordinates r, θ, Identified by φ. The pixel value of each pixel point is obtained by a three-dimensional interpolation operation based on a plurality of neighboring data (neighboring echo data set) existing in the 3D space 66. That is, for example, as shown in FIG. 3, the pixel value of the pixel point P on the arbitrary cross section S refers to the eight neighboring data A to H existing around the pixel point P, and based on them, the weighting coefficient related to the distance is obtained. It is obtained by performing the interpolation calculation used. As described later, the interpolation data for each pixel point includes address information (intra-volume offset information) indicating a “reference point” serving as a reference or a representative for specifying a plurality of neighboring data, and a plurality of neighboring data. A plurality of weighting factors and an address (number) of the pixel point on an arbitrary cross section are included. If a reference point is specified in the three-dimensional space, it is possible to specify point B if the address is advanced by one in the r direction, and point D can be specified if the address is advanced by one in the θ direction. If the address is advanced by one in the direction, the point E can be specified. Similarly, the point C, the point F, the point G, and the point H can be specified based on the point A.

図4には、任意画像形成に当たってのデータ転送方式が概念的に示されている。上述したように、メモリ14にはボリュームデータが格納される。それに対しては任意断面Sが設定される。補間テーブル24には、任意断面S上における有効なイメージ表示エリア内の複数の画素についての補間データ列が所定順序で格納される。メモリ14及び補間テーブル24は任意断層画像形成部(画像形成プロセッサ)22に接続されている。任意断層画像形成部22は、内部メモリ23、コアモジュール77、転送コントローラ80などを有する。内部メモリ23は、図示の例において、メインメモリを構成する入力記憶部74及び出力記憶部78と、キャッシュ記憶部76と、を有する。各記憶部は独立していてもよいし、物理的に一体化されていてもよい。キャッシュを設ける態様としては各種のものが公知である。任意断層画像形成部22を構成する画像形成プロセッサはプログラム動作する汎用プロセッサであって、そのハードウエア構成は公知である。   FIG. 4 conceptually shows a data transfer system for arbitrary image formation. As described above, volume data is stored in the memory 14. For this, an arbitrary cross section S is set. In the interpolation table 24, interpolation data strings for a plurality of pixels in an effective image display area on the arbitrary slice S are stored in a predetermined order. The memory 14 and the interpolation table 24 are connected to an arbitrary tomographic image forming unit (image forming processor) 22. The arbitrary tomographic image forming unit 22 includes an internal memory 23, a core module 77, a transfer controller 80, and the like. In the illustrated example, the internal memory 23 includes an input storage unit 74 and an output storage unit 78 that constitute a main memory, and a cache storage unit 76. Each storage unit may be independent or may be physically integrated. Various forms of providing a cache are known. The image forming processor constituting the arbitrary tomographic image forming unit 22 is a general-purpose processor that performs a program operation, and its hardware configuration is known.

ボリュームデータは、多数のビームデータ(エコーデータ列)で構成される。複数のビームデータは、それらの取得順、つまり時系列順でメモリ14上に格納される。本実施形態では、キャッシュ機能を働かせるために、ボリュームデータに対して複数のブロック(キャッシュブロック)70が設定される。各ブロック70は、メモリ14から任意断層画像形成部22へのデータ転送単位を構成する。同時に、キャッシュ記憶部76の保存単位を構成する。つまり、任意断層画像形成部22が有するキャッシュ機能により、いずれかのデータを取得しようとすると、それを含むブロックの全体が一括取得されることになる。これはブロック単位でランダムアクセスを行うことを意味する。例えば、1ビームデータに対して図示のように複数のブロック70が設定される。実際には、すべてのブロックが転送されるのではなく、任意断面上の画素についての補間演算で必要となるブロックだけが転送される。それが図4において符号72で示されている。   The volume data is composed of a large number of beam data (echo data strings). The plurality of beam data is stored on the memory 14 in the order of acquisition, that is, in time series order. In the present embodiment, a plurality of blocks (cache blocks) 70 are set for volume data in order to make the cache function work. Each block 70 constitutes a data transfer unit from the memory 14 to the arbitrary tomographic image forming unit 22. At the same time, the storage unit of the cache storage unit 76 is configured. That is, when any data is to be acquired by the cache function of the arbitrary tomographic image forming unit 22, the entire block including the data is acquired all at once. This means that random access is performed in block units. For example, a plurality of blocks 70 are set for one beam data as illustrated. Actually, not all the blocks are transferred, but only the blocks necessary for the interpolation operation for pixels on an arbitrary cross section are transferred. This is indicated by reference numeral 72 in FIG.

従って、単純に画素の並び順で(ラスタースキャン順で)ブロック転送を行うと、すでに任意断層画像形成部22へ転送されて一時的に保存されているエコーデータを事後的に活用できる可能性を高めることができない。特にラスターの折り返し時にその問題が顕著となる。つまり、前に演算対象となった画素に近い画素が現在の演算対象となった場合でも、前にキャッシュされたデータが追い出されて消失してしまっていると、再度そのデータをメモリ14へ取得しなければならなない可能性が高くなる。   Therefore, if the block transfer is simply performed in the pixel arrangement order (in the raster scan order), there is a possibility that the echo data already transferred to the arbitrary tomographic image forming unit 22 and temporarily stored can be used afterwards. It cannot be increased. This problem is particularly noticeable when the raster is turned back. In other words, even if a pixel close to the pixel that has been previously calculated becomes the current calculation target, if the previously cached data is expelled and lost, the data is acquired again in the memory 14. The chances of having to do increase.

そこで、本実施形態では、同じブロック内に基準点が属する複数の画素についてはそれらについて時間的に近接してあるいは連続して補間演算が実行されるようにしている。具体的には、補間テーブル24から任意断層画像形成部22への転送順序(並び順)を、基準点が属するブロックの並び順となるように設定している。本実施形態ではブロックの並び順は時系列順に相当している。転送される各ブロックは、通常、時間的に飛び飛びの関係にある。   Therefore, in the present embodiment, for a plurality of pixels to which a reference point belongs in the same block, interpolation calculation is executed for those pixels that are close in time or successively. Specifically, the transfer order (arrangement order) from the interpolation table 24 to the arbitrary tomographic image forming unit 22 is set to be the arrangement order of the blocks to which the reference point belongs. In this embodiment, the arrangement order of blocks corresponds to the time series order. Each block to be transferred is normally in a jumping relationship in time.

図5には、図1に示した並び換え部26の作用によって並び換えられた後の補間データ列が示されている。各補間データ82は、実データが存在するA点〜H点に与える重み係数WA〜WH84と、代表となる基準点(A点)を特定する座標情報としてのボリューム内オフセット(ボリューム内アドレス)86と、任意断面上におけるピクセル点番号88と、を有する。なお、並び換えは、補間データ生成後に実行してもよいが、本実施形態では後に説明するように補間データ生成前の基礎情報に対して実行している。   FIG. 5 shows the interpolated data string after being rearranged by the action of the rearrangement unit 26 shown in FIG. Each interpolation data 82 includes weight coefficients WA to WH 84 given to the points A to H where actual data exists, and an intra-volume offset (in-volume address) 86 as coordinate information for specifying a representative reference point (A point). And a pixel point number 88 on an arbitrary cross section. The rearrangement may be performed after the generation of the interpolation data, but in this embodiment, the rearrangement is performed on the basic information before the generation of the interpolation data as will be described later.

図4に戻って、補間テーブル24から所定順序に従って補間データが転送されると、その補間データによって特定される複数のエコーデータがキャッシュ記憶部76に保存されていれば、そこから当該エコーデータが読み出されてコアモジュール77へ送られる。つまり、メモリ14へのランダムアクセスが回避される。一方、そのエコーデータがキャッシュ記憶部76上に存在していなければ、メモリ14へのランダムアクセスが実行され、当該データを含むブロックが取得される。そのブロックはキャッシュ記憶部76上にそれが追い出されるまで格納される。なお、本実施形態では、コアモジュール77から見てキャッシュ記憶部76と入力記憶部74が段階的に設けられており、外部から入力されるデータは入力記憶部74を経由してキャッシュ記憶部に送られ、更にそれを経由してコアモジュール77に送られている。しかし、キャッシュ機能を発揮できる限りにおいて各種の態様を採用できる。   Returning to FIG. 4, when the interpolation data is transferred from the interpolation table 24 according to a predetermined order, if a plurality of echo data specified by the interpolation data is stored in the cache storage unit 76, the echo data is transferred from there. It is read and sent to the core module 77. That is, random access to the memory 14 is avoided. On the other hand, if the echo data does not exist on the cache storage unit 76, random access to the memory 14 is executed, and a block including the data is acquired. The block is stored on the cache storage unit 76 until it is evicted. In this embodiment, the cache storage unit 76 and the input storage unit 74 are provided in stages as viewed from the core module 77, and data input from the outside passes through the input storage unit 74 to the cache storage unit. It is sent to the core module 77 via it. However, various modes can be adopted as long as the cache function can be exhibited.

コアモジュール77は複数の近傍データに基づいて補間演算により画素値を求める演算部である。演算された画素値は、出力記憶部78上にマッピングされる。すべてのピクセル点について補間演算が行われると、出力記憶部78上に1枚の断層画像が構成される。それが外部へ出力される。転送コントローラ80はキャッシュコントローラとして機能し、データ転送、特にブロックの転送及び記憶を制御している。   The core module 77 is a calculation unit that obtains a pixel value by interpolation calculation based on a plurality of neighboring data. The calculated pixel value is mapped on the output storage unit 78. When the interpolation calculation is performed for all the pixel points, one tomographic image is formed on the output storage unit 78. It is output to the outside. The transfer controller 80 functions as a cache controller, and controls data transfer, particularly block transfer and storage.

なお、本実施形態では、最初のピクセル点の補間データを処理する場合、当該ピクセル点の周囲に存在する8点のデータを含む例えば4つのブロックがメモリ14から任意断層画像形成部22へ転送され、補間演算で必要なエコーデータが参照されると共に、それらのブロックがキャッシュ記憶部76上に格納されることになる。次のピクセル点の補間データを処理する場合、上述したように、必要なエコーデータがキャッシュ記憶部76上に存在すればそれが直ちに取得される。多くの場合に、直前にキャッシュされたブロックをその直後に再利用することが可能となるので、参照の局所性を高められる。   In the present embodiment, when the interpolation data of the first pixel point is processed, for example, four blocks including eight points of data existing around the pixel point are transferred from the memory 14 to the arbitrary tomographic image forming unit 22. The echo data necessary for the interpolation operation is referred to, and those blocks are stored in the cache storage unit 76. When processing the interpolation data of the next pixel point, as described above, if necessary echo data exists on the cache storage unit 76, it is immediately acquired. In many cases, it is possible to reuse the block cached immediately before, thereby improving the locality of the reference.

図6には、三次元空間内に存在するブロックアレイが示されている。任意断面S上のピクセル点P1について、補間演算を行うためには、a1点〜h1点までの8個の近傍データが参照される。それらはこの例ではブロック#1〜#4の4つのブロックに存在している。任意断面S上におけるピクセル点P1に近いピクセル点P2について補間演算を行う場合においても、この例では、上記同様にa1点〜h1点までの8個の近傍データが参照される。従来においては、このような関係にあるピクセル点について時間的に離れて補間演算が行われることも多々あったが、本実施形態では、基準点が同じブロックに存在する複数のピクセル点については連続して補間演算が行われるので、キャッシュされた4つのブロック#1〜#4を再利用して、外部メモリへのアクセスを行うことなく、迅速に補間演算を行える。   FIG. 6 shows a block array existing in a three-dimensional space. In order to perform an interpolation operation on the pixel point P1 on the arbitrary cross section S, eight neighboring data from the points a1 to h1 are referred to. In this example, they exist in four blocks # 1 to # 4. Even when the interpolation calculation is performed on the pixel point P2 close to the pixel point P1 on the arbitrary cross section S, in this example, the eight neighboring data from the points a1 to h1 are referred to as described above. In the past, interpolation operations were often performed with respect to pixel points having such a relationship, but in this embodiment, a plurality of pixel points having a reference point in the same block are consecutively performed. Since the interpolation calculation is performed, the cached four blocks # 1 to # 4 are reused, and the interpolation calculation can be performed quickly without accessing the external memory.

図7には、補間データ列の作成方法がフローチャートとして示されている。S101では、図2に示した表示イメージエリア内に属するピクセル点(画素)の個数をカウントするためのiに0が代入される。S102では処理対象となるピクセル点を特定するためのkに0が代入される。   FIG. 7 shows a method for creating an interpolation data string as a flowchart. In S101, 0 is substituted for i for counting the number of pixel points (pixels) belonging to the display image area shown in FIG. In S102, 0 is substituted for k for specifying the pixel point to be processed.

S103では、任意断面上におけるk番目のピクセル点についてその座標X,Yが直交座標x,y,zに変換される。そして、S104においては、その直交座標x,y,zを極座標に変換する演算が実行される。具体的には以下の(1)式、(2)式及び(3)式が実行される。なお、rはビーム方向すなわちライン方向に沿った深さアドレスであり、lineはラインを番号を示し、frameはフレーム番号を示している。   In S103, the coordinates X and Y of the kth pixel point on the arbitrary cross section are converted into orthogonal coordinates x, y, and z. In S104, an operation for converting the orthogonal coordinates x, y, z into polar coordinates is executed. Specifically, the following expressions (1), (2), and (3) are executed. Note that r is a depth address along the beam direction, that is, the line direction, line indicates a line number, and frame indicates a frame number.

r=(x2+y2+Z21/2*C1 ・・・(1) r = (x 2 + y 2 + Z 2 ) 1/2 * C1 (1)

line=θ*C2 ・・・(2)       line = θ * C2 (2)

frame=φ*C3 ・・・(3)       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。   In the above, C1 is the number of ultrasonic samples existing within the unit pixel length, that is, the number of echo data. C2 is the number of ultrasonic lines existing within a unit angle in the θ direction. C3 is the number of ultrasonic frames existing within a unit angle in the φ direction. In addition, θ = arctan (x / y) and φ = arctan (z / y), and when performing the root calculation of the above equation (1), a function may be actually executed, or a lookup table (LUT) ) Or the like.

S105では、注目しているピクセル点がボリューム内であるか否かが判断される。そのピクセル点がボリューム外であれば処理がS108へ移行する。一方、注目しているピクセル点がボリューム内であればS106が実行される。S106では、各ピクセル点ごとに上述した基準点(UsOffset)を特定するために、以下の(4)式が実行される。   In S105, it is determined whether or not the pixel point of interest is within the volume. If the pixel point is outside the volume, the process proceeds to S108. On the other hand, if the pixel point of interest is within the volume, S106 is executed. In S106, in order to specify the reference point (UsOffset) described above for each pixel point, the following equation (4) is executed.

UsOffset=frame*SamplesPerLine*LinesPerFrame
+line*SamplesPerLine+r ・・・(4)
UsOffset = frame * SamplesPerLine * LinesPerFrame
+ line * SamplesPerLine + r (4)

上記において、SamplesPerLineは、1ライン(1ビーム)当たりのエコーデータ数であり、LinesPerFrameは、1フレーム当たりのライン数である。   In the above, SamplesPerLine is the number of echo data per line (one beam), and LinesPerFrame is the number of lines per frame.

S107では、iが1つインクリメントされ、S108ではkが1つインクリメントされる。S109では、kがn*nに到達したか否かが判断される(ここでn*nは任意断面上の全画素数を示す)。すなわち最後のピクセル点まで処理が行われたか否かが判断される。最後のピクセル点まで処理が行われていなければS103以降の各工程が繰り返し実行され、最後のピクセル点についての処理が完了したならば、S110が実行される。   In S107, i is incremented by one, and in S108, k is incremented by one. In S109, it is determined whether or not k has reached n * n (where n * n represents the total number of pixels on an arbitrary cross section). That is, it is determined whether or not processing has been performed up to the last pixel point. If the process has not been performed up to the last pixel point, each process after S103 is repeatedly executed, and if the process for the last pixel point is completed, S110 is executed.

S110では、以上のように演算された各ピクセル点についての情報(ピクセル点番号及び上記基準点のアドレス情報を含む)が時系列順にソートされる。すなわち本実施形態においてはブロックが時系列順に並べられており、各ピクセル点についての情報が時系列順で並び変えられることになる。ちなみに、各ビーム(各ライン)上においては深さ方向に沿ってデータ列が構成されており、各ビームはθ方向に順次形成される。そしてφ方向における各位置においてθ方向に複数のビームが形成されている。このような順序にしたがってピクセル点の情報がソートされることになる。   In S110, information about each pixel point calculated as described above (including the pixel point number and the address information of the reference point) is sorted in time series. That is, in the present embodiment, the blocks are arranged in time series, and information about each pixel point is rearranged in time series. Incidentally, on each beam (each line), a data string is formed along the depth direction, and each beam is sequentially formed in the θ direction. A plurality of beams are formed in the θ direction at each position in the φ direction. Pixel point information is sorted according to such an order.

S111においては、各ピクセル点ごとに上述した情報にしたがって補間データが算出される。すなわち、本実施形態においては並び替えは実際に補間データを演算する前に実行されている。これにより図5に示した補間データ列が構成されることになり、各補間データは上述したように複数の近傍データについての補間係数と基準点のボリューム内オフセット情報とピクセル点番号の情報とを含むものである。なお、各ピクセル点について実際に補間データを計算した後に並び変えを行うようにしてもよい。このように形成された補間データ列は補間テーブル24上に格納され、任意断層画像の形成にあたっては補間テーブルにおける先頭から所定単位で補間データが順次読み出される。   In S111, interpolation data is calculated for each pixel point according to the information described above. That is, in this embodiment, the rearrangement is executed before actually calculating the interpolation data. As a result, the interpolation data string shown in FIG. 5 is constructed. As described above, each interpolation data includes the interpolation coefficient, the offset information in the volume of the reference point, and the pixel point number information for a plurality of neighboring data. Is included. The rearrangement may be performed after the interpolation data is actually calculated for each pixel point. The interpolation data string formed in this way is stored on the interpolation table 24, and when forming an arbitrary tomographic image, the interpolation data is sequentially read out in a predetermined unit from the head in the interpolation table.

図8には、任意断層画像の形成処理がフローチャートとして示されている。まずS201では、図4に示した出力記憶部の内容がその全体にわたって0で初期化される。S202では補間データの番号を表すjに0が代入される。   FIG. 8 shows a flowchart of arbitrary tomographic image formation processing. First, in S201, the contents of the output storage unit shown in FIG. 4 are initialized to 0 throughout. In S202, 0 is substituted for j representing the interpolation data number.

S203では、補間テーブル上におけるj番目の補間データからj+d番目の補間データまでが任意断層画像形成部にDMA転送される。すなわち、本実施形態においてはd個の補間データごとにDMA転送が行われている。もちろん1つずつ補間データを転送するようにしてもよい。   In S203, the jth interpolation data to the j + dth interpolation data on the interpolation table are DMA-transferred to the arbitrary tomographic image forming unit. That is, in this embodiment, DMA transfer is performed for every d pieces of interpolation data. Of course, the interpolation data may be transferred one by one.

S204では、転送された各補間データに対して画素値の補間演算が実行される。その場合、上記の並び順にしたがって各補間データに基づく補間演算が実行されることになる。これによって、各ピクセル点ごとに画素値が求められ、それがS205において出力記憶部に書き込まれる。   In S204, pixel value interpolation calculation is executed for each transferred interpolation data. In that case, the interpolation calculation based on each interpolation data is executed in accordance with the above-described arrangement order. Thereby, a pixel value is obtained for each pixel point, and is written in the output storage unit in S205.

S206では、jにj+dが代入され、S207ではjがiよりも小さいか否かが判断される。すなわち表示イメージエリア内の全てのピクセル点について補間演算が実行されたか否かが判断される。全てのピクセル点についての補間演算が完了していない場合にはS203からの各工程が繰り返し実行され、全てのピクセル点について補間演算が完了していればS208において任意断面処理を継続するか否かが判断され、継続しない場合には本ルーチンが終了する。   In S206, j + d is substituted for j, and in S207, it is determined whether j is smaller than i. That is, it is determined whether or not the interpolation operation has been executed for all the pixel points in the display image area. If the interpolation calculation has not been completed for all the pixel points, each process from S203 is repeatedly executed. If the interpolation calculation has been completed for all the pixel points, whether or not to continue the arbitrary slice processing in S208. Is determined, and if not continued, this routine ends.

図9には、出力記憶部への画素値のに書き込み順序が数字によって表されている。ちなみに「−」は補間対象外のピクセル点を表しており、それらに対しては初期化によって輝度値として0が与えられている。上述したように、本実施形態においては、従来のようにラスタースキャン順にしたがって各ピクセル点の画素値が演算されるのではなく、キャッシュ機能をより効果的に利用できるような順序で画素値の演算が行われるため、図9において各数字で示されるような順番にしたがって各ピクセル点について飛び飛びに画素値が求められることになる。   In FIG. 9, the order of writing the pixel values to the output storage unit is represented by numbers. Incidentally, “−” represents pixel points that are not to be interpolated, and 0 is given to them as a luminance value by initialization. As described above, in the present embodiment, the pixel values of the pixel points are not calculated according to the raster scan order as in the prior art, but the pixel values are calculated in such an order that the cache function can be used more effectively. Therefore, pixel values are obtained in a jumping manner for each pixel point in the order indicated by each numeral in FIG.

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。1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 三次元空間と任意断面との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between three-dimensional space and arbitrary cross sections. 三次元補間演算を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a three-dimensional interpolation calculation. 任意断層画像を形成する場合におけるデータ転送方式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transfer system in the case of forming arbitrary tomographic images. 並び変え後の補間データ列を示す図である。It is a figure which shows the interpolation data row | line | column after rearrangement. ブロックアレイと補間演算の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a block array and an interpolation calculation. 補間データの作成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the preparation process of interpolation data. 任意断層画像の形成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the formation process of arbitrary tomographic images. 出力記憶部の書き込み順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the order of writing of an output memory | storage part.

符号の説明Explanation of symbols

14 メモリ、22 任意断層画像形成部、24 補間テーブル、25 補間テーブル作成部、70 ブロック、76 キャッシュ記憶部、77 コアモジュール、78 出力記憶部。   14 memory, 22 arbitrary tomographic image forming unit, 24 interpolation table, 25 interpolation table creating unit, 70 block, 76 cache storage unit, 77 core module, 78 output storage unit.

Claims (6)

生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第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ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコー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、
前記切断面上の各画素の補間データが格納される第2記憶部と、
前記第1記憶部及び前記第2記憶部に接続された画像形成プロセッサと、
を含み、
前記第1記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、
前記第2記憶部から前記画像形成プロセッサへの補間データの転送は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で実行され、
前記画像形成プロセッサは、
前記第1記憶部から転送されたエコーデータを一時的に保存するキャッシュ記憶部と、
前記第2記憶部から転送された補間データに従って、必要なエコーデータを前記キャッシュ記憶部又は第1記憶部から取得し、補間演算を実行して画素値を求める画素値演算部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
A first storage unit in which echo data groups obtained from a three-dimensional space in a living body are stored;
For each pixel on the cutting plane set for the three-dimensional space, an interpolation data calculation unit that calculates interpolation data having a plurality of weighting factors to be given to a plurality of neighboring echo data used in the interpolation calculation;
A second storage unit that stores interpolation data of each pixel on the cut surface;
An image forming processor connected to the first storage unit and the second storage unit;
Including
Transfer of echo data from the first storage unit to the image forming processor is executed in units of cache blocks,
The transfer of the interpolation data from the second storage unit to the image forming processor is executed in the arrangement order of the cache blocks to which the representative neighborhood echo data among the plurality of neighborhood echo data belongs,
The image forming processor includes:
A cache storage unit for temporarily storing echo data transferred from the first storage unit;
In accordance with the interpolation data transferred from the second storage unit, the necessary echo data is acquired from the cache storage unit or the first storage unit, and a pixel value calculation unit that obtains a pixel value by executing an interpolation calculation;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の装置において、
前記画素値演算部は、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在している場合にはそこから当該必要なエコーデータを取得し、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していない場合には前記第1記憶部から当該必要なエコーデータを取得することを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The pixel value calculation unit obtains the required echo data from the cache storage unit if the echo data required for the interpolation calculation exists in the cache storage unit, and the echo data required for the interpolation calculation is stored in the cache The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the necessary echo data is acquired from the first storage unit when it does not exist in the storage unit.
請求項1記載の装置において、
前記キャッシュブロックは時系列順に並んだエコーデータ列で構成され、
前記キャッシュブロックの並び順は時系列順であることを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The cache block is composed of echo data strings arranged in chronological order,
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the cache block is arranged in time series order.
請求項1記載の装置において、
前記第2記憶部には、前記キャッシュブロックの並び順で補間データ列が格納されることを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the second storage unit stores an interpolation data string in the order of the cache blocks.
請求項1記載の装置において、
前記補間データ演算部は、前記任意切断面上における有効表示エリア内に属する有効画素を判定し、各有効画素につ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。
The apparatus of claim 1.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the interpolation data calculation unit determines effective pixels belonging to an effective display area on the arbitrary cut surface, and calculates interpolation data for each effective pixel.
超音波を送受波する送受波部と、
前記超音波の送受波により生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第1記憶部と、
前記三次元空間に対して切断面をユーザーにより設定するための切断面設定部と、
前記切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコー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、
前記各画素ごとの補間データからなる補間データ列の並びを設定する並び設定部と、
前記設定された並びを有する補間データ列が格納される第2記憶部と、
前記第1記憶部及び前記第2記憶部に接続された画像形成プロセッサと、
を含み、
前記第1記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、
前記第2記憶部に格納された補間データ列の並び順は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順に相当し、前記補間データ列を構成する各補間データがその先頭から前記画像形成プロセッサへ順次転送され、
前記画像形成プロセッサは、
前記第1記憶部から転送されたエコーデータを前記キャッシュブロック単位で一時的に保存するキャッシュ記憶部と、
前記第2記憶部から順次転送された各画素の補間データに従って、当該画素の補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していればそこから当該必要なエコーデータを取得し、当該必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していなければ前記第1記憶部から当該必要なエコーデータを取得し、取得された複数のエコーデータに基づいて当該画素の補間演算を実行し、これにより当該画素の画素値を求める画素値演算部と、
前記各画素について演算された画素値が格納される画像記憶部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
A transmission / reception unit for transmitting / receiving ultrasonic waves;
A first storage unit in which an echo data group obtained from a three-dimensional space in the living body by transmitting and receiving the ultrasonic waves is stored;
A cutting plane setting unit for setting a cutting plane by the user with respect to the three-dimensional space;
For each pixel on the cut surface, an interpolation data calculation unit for calculating interpolation data having a plurality of weighting factors to be given to a plurality of neighboring echo data used in the interpolation calculation,
An arrangement setting unit for setting an arrangement of an interpolation data string composed of interpolation data for each pixel;
A second storage unit storing an interpolation data string having the set sequence;
An image forming processor connected to the first storage unit and the second storage unit;
Including
Transfer of echo data from the first storage unit to the image forming processor is executed in units of cache blocks,
The order of interpolation data sequence stored in the second storage unit corresponds to the order of cache blocks to which representative neighborhood echo data of the plurality of neighborhood echo data belongs, and each interpolation data constituting the interpolation data sequence Are sequentially transferred from the head to the image forming processor,
The image forming processor includes:
A cache storage unit that temporarily stores echo data transferred from the first storage unit in units of the cache blocks;
According to the interpolation data of each pixel sequentially transferred from the second storage unit, if the echo data necessary for the interpolation operation of the pixel exists in the cache storage unit, the necessary echo data is acquired from the cache storage unit, If the necessary echo data does not exist in the cache storage unit, the necessary echo data is acquired from the first storage unit, and the interpolation operation of the pixel is performed based on the acquired plurality of echo data. A pixel value calculation unit for obtaining a pixel value of the pixel by
An image storage unit for storing pixel values calculated for the respective pixels;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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