JP6809950B2 - Ultrasonic image processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、超音波画像処理装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic image processing apparatus.
超音波を送受することにより得られたデータに基づいて超音波画像を形成する超音波画像処理装置の代表例が超音波診断装置である。超音波画像としては、例えばBモード画像やカラードプラ画像などの二次元画像が良く知られている。また、生体内の組織や胎児などを立体的に映し出す超音波画像(三次元超音波画像)を形成する装置も知られている。例えば、超音波を送受することにより立体的に得られるボリュームデータに基づいて、複数の視線の各視線(レイ)ごとにレンダリング処理を実行することにより、診断対象を立体的に映し出す超音波画像を形成する技術が知られている。 An ultrasonic diagnostic apparatus is a typical example of an ultrasonic image processing apparatus that forms an ultrasonic image based on data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves. As the ultrasonic image, a two-dimensional image such as a B-mode image or a color Doppler image is well known. Further, there is also known a device for forming an ultrasonic image (three-dimensional ultrasonic image) that three-dimensionally projects a tissue or a foetation in a living body. For example, based on the volume data obtained three-dimensionally by transmitting and receiving ultrasonic waves, a rendering process is executed for each line of sight (ray) of a plurality of lines of sight to create an ultrasonic image that three-dimensionally projects the diagnosis target. The technique of forming is known.
例えば、特許文献1には、各視線(光線)上のボクセルデータに対してボリュームレンダリングを行って三次元画像を形成する技術が記載されている。特に、特許文献1には、各視線(光線)上のボクセルデータに対して平滑化処理を施す技術が開示されており、その平滑化処理の具体例として、各視線(光線)上のボクセルデータに対して有限インパルス応答フィルタ(FIRフィルタ)を適用する具体例が説明されている(特許文献1の第0048段落参照)。 For example, Patent Document 1 describes a technique for forming a three-dimensional image by performing volume rendering on voxel data on each line of sight (ray). In particular, Patent Document 1 discloses a technique for performing smoothing processing on voxel data on each line of sight (ray), and as a specific example of the smoothing processing, voxel data on each line of sight (light). A specific example of applying a finite impulse response filter (FIR filter) to the above is described (see paragraph 0048 of Patent Document 1).
特許文献1に記載された技術により、高周波成分を中心とする画像ノイズを低減することができる。しかし、平滑化処理の程度が強すぎると画像が全体的にぼやけてしまい、例えば診断対象が本来よりも大きく膨らんで画像化されてしまう場合もある。 According to the technique described in Patent Document 1, image noise centered on high-frequency components can be reduced. However, if the degree of smoothing processing is too strong, the image will be blurred as a whole, and for example, the diagnosis target may be enlarged to be larger than it should be and imaged.
また、例えば診断対象が胎児であれば、胎盤や羊水内の浮遊物などの遮蔽物の影響により胎児の画像が遮られてしまう場合がある。胎盤や浮遊物などの遮蔽物に対しても好適に作用する平滑化処理の実現が期待される。 Further, for example, when the diagnosis target is a foetation, the image of the foetation may be obstructed by the influence of a shield such as a floating substance in the placenta or amniotic fluid. It is expected to realize a smoothing treatment that works well on shields such as placenta and suspended matter.
本発明の目的は、超音波のレンダリング処理に好適な平滑化処理の改良技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an improved technique for smoothing processing suitable for ultrasonic rendering processing.
本発明の態様として好適な超音波画像処理装置は、超音波のボリュームデータに基づいて複数の視線の各視線ごとにレンダリング処理を実行するレンダリング処理手段と、前記各視線上のデータに対して無限インパルス応答フィルタを適用することにより、前記複数の視線の各視線ごとに平滑化処理を実行する平滑化処理手段と、前記レンダリング処理と前記平滑化処理により前記複数の視線の各視線ごとに得られる画素値に基づいて超音波画像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする。 An ultrasonic image processing apparatus suitable as an aspect of the present invention includes a rendering processing means that executes rendering processing for each line of sight of a plurality of lines of sight based on ultrasonic volume data, and an infinite number of data on each line of sight. By applying the impulse response filter, a smoothing processing means that executes a smoothing process for each line of sight of the plurality of lines of sight, and a smoothing processing means obtained by the rendering process and the smoothing process for each line of sight of the plurality of lines of sight. It is characterized by having an image forming means for forming an ultrasonic image based on a pixel value.
上記構成によれば、超音波のレンダリング処理に好適な平滑化処理として、各視線上のデータに対して無限インパルス応答(IIR:Infinite Impulse Response)フィルタを適用する平滑化処理が実現される。 According to the above configuration, as a smoothing process suitable for ultrasonic rendering processing, a smoothing process in which an infinite impulse response (IIR) filter is applied to data on each line of sight is realized.
例えば、前記平滑化処理手段は、前記各視線上に並ぶデータを無限インパルス応答フィルタに次々に入力するフィルタ処理において、フィルタ処理の開始時に入力されるデータを最低輝度に対応した初期値に初期化することが望ましい。例えば、最低輝度が輝度値0(ゼロ)であれば輝度値0が初期値とされる。なお、実質的に0(ゼロ)とみなせる程度の低い輝度値が初期値とされてもよい。無限インパルス応答フィルタでは、初期値の影響が長く続く(理論上は無限に続く)ため、フィルタ処理の開始時に入力されるデータを最低輝度に対応した初期値に初期化することにより、初期化の影響を後続データのフィルタ処理に反映することができる。これにより、例えば、各視線上において診断対象よりも手前側(視点側)にある遮蔽物を平滑化処理により低減することができ、望ましくは遮蔽物を実質的に除去することができる。 For example, the smoothing processing means initializes the data input at the start of the filter processing to the initial value corresponding to the minimum brightness in the filter processing in which the data arranged on each line of sight is input to the infinite impulse response filter one after another. It is desirable to do. For example, if the minimum brightness is the brightness value 0 (zero), the brightness value 0 is set as the initial value. The initial value may be a low luminance value that can be regarded as substantially 0 (zero). In an infinite impulse response filter, the influence of the initial value lasts for a long time (theoretically, it continues infinitely), so the initialization is performed by initializing the data input at the start of the filtering process to the initial value corresponding to the minimum brightness. The impact can be reflected in the filtering of subsequent data. Thereby, for example, the shield on the front side (viewpoint side) of the diagnosis target on each line of sight can be reduced by the smoothing process, and preferably the shield can be substantially removed.
例えば、前記レンダリング処理手段は、前記各視線ごとに、前記平滑化処理後のデータと前記平滑化処理後のデータに対応した不透明度とを用いてレンダリング処理を実行することが望ましい。この構成により、データ(例えば各視線上のボクセルデータ)と不透明度(オパシティ)の両方に平滑化処理の結果を反映したレンダリング処理が実現される。 For example, it is desirable that the rendering processing means execute the rendering process for each line of sight using the data after the smoothing process and the opacity corresponding to the data after the smoothing process. With this configuration, a rendering process that reflects the result of the smoothing process in both the data (for example, voxel data on each line of sight) and the opacity (opacity) is realized.
例えば、前記レンダリング処理手段は、前記各視線ごとに、前記平滑化処理前のデータと前記平滑化処理後のデータに対応した不透明度とを用いてレンダリング処理を実行することが望ましい。この構成により、平滑化処理の前と後のデータを併用したレンダリング処理が実現される。 For example, it is desirable that the rendering processing means execute the rendering process for each line of sight using the data before the smoothing process and the opacity corresponding to the data after the smoothing process. With this configuration, the rendering process using the data before and after the smoothing process is realized.
さらに、上述した好適な超音波画像処理装置(望ましい具体例を含む)が備える各部に対応した機能がコンピュータ(タブレット型の端末を含む)により実現されてもよい。例えば、前記レンダリング処理手段としての機能と、前記平滑化処理手段としての機能と、前記画像形成手段としての機能をコンピュータに実現させるプログラムにより、コンピュータを上述した好適な超音波画像処理装置として機能させることができる。なお、そのプログラムは、例えば、ディスクやメモリなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体を介してコンピュータに提供されてもよいし、インターネットなどの電気通信回線を介してコンピュータに提供されてもよい。 Further, the functions corresponding to each part of the above-mentioned suitable ultrasonic image processing apparatus (including desirable specific examples) may be realized by a computer (including a tablet type terminal). For example, the computer functions as the above-mentioned suitable ultrasonic image processing apparatus by a program that realizes the function as the rendering processing means, the function as the smoothing processing means, and the function as the image forming means on the computer. be able to. The program may be stored in a computer-readable storage medium such as a disk or memory and provided to the computer via the storage medium, or may be provided to the computer via a telecommunication line such as the Internet. May be provided.
本発明により超音波のレンダリング処理に好適な平滑化処理の改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、超音波のレンダリング処理に好適な平滑化処理として、各視線上のデータに対して無限インパルス応答フィルタを適用する平滑化処理が実現される。 The present invention provides an improved technique for smoothing processing suitable for ultrasonic rendering processing. For example, according to a preferred embodiment of the present invention, as a smoothing process suitable for ultrasonic rendering processing, a smoothing process in which an infinite impulse response filter is applied to data on each line of sight is realized.
図1は、本発明に係る超音波画像処理装置の好適な具体例である超音波診断装置の全体構成図である。プローブ10は、三次元画像用の超音波探触子であり、例えば胎児などの診断対象を含む三次元空間内において超音波を送受する。例えば、二次元的に配列された複数の振動素子を備える二次元アレイプローブ(マトリクスアレイプローブ)や、一次元的に配列された複数の振動素子を機械的に動かすメカニカルプローブなどがプローブ10の好適な具体例である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus which is a preferable specific example of the ultrasonic image processing apparatus according to the present invention. The probe 10 is an ultrasonic probe for a three-dimensional image, and transmits and receives ultrasonic waves in a three-dimensional space including a diagnostic object such as a foetation. For example, a two-dimensional array probe (matrix array probe) having a plurality of two-dimensionally arranged vibrating elements, a mechanical probe for mechanically moving a plurality of one-dimensionally arranged vibrating elements, and the like are suitable for the probe 10. This is a concrete example.
送受信部12は、送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマとしての機能を備えている。つまり、送受信部12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々に対して送信信号を出力することにより送信ビームを形成し、さらに、複数の振動素子から得られる複数の受波信号に対して整相加算処理などを施して受信ビームを形成する。 The transmission / reception unit 12 has functions as a transmission beam former and a reception beam former. That is, the transmission / reception unit 12 forms a transmission beam by outputting a transmission signal to each of the plurality of vibration elements included in the probe 10, and further, for a plurality of received signals obtained from the plurality of vibration elements. The received beam is formed by performing phasing addition processing or the like.
また、送受信部12は、例えば、診断対象を含む三次元空間内において、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)を立体的に走査する。これにより、診断対象を含む三次元空間内から超音波の受信データが収集される。 Further, the transmission / reception unit 12 three-dimensionally scans an ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) in, for example, a three-dimensional space including a diagnosis target. As a result, the received ultrasonic wave data is collected from within the three-dimensional space including the diagnosis target.
ボリューム構成部20は、三次元空間内から得られた受信データに対してリコンストラクション処理を施すことにより、三次元空間に対応したボリュームデータを形成する。ボリューム構成部20は、走査座標系(例えばrθφ座標系)で得られた受信データに対して、座標変換処理や補間処理などのリコンストラクション処理を施し、直交座標系(例えばxyz座標系)に対応したボリュームデータを形成する。ボリュームデータは、例えば直交座標系のデータ空間内において三次元的に配列された複数のボクセルデータで構成される。 The volume configuration unit 20 forms volume data corresponding to the three-dimensional space by performing reconstruction processing on the received data obtained from the three-dimensional space. The volume configuration unit 20 performs reconstruction processing such as coordinate conversion processing and interpolation processing on the received data obtained in the scanning coordinate system (for example, rθφ coordinate system), and corresponds to the orthogonal coordinate system (for example, xyz coordinate system). Form the volume data. Volume data is composed of a plurality of voxel data arranged three-dimensionally in, for example, a data space of a Cartesian coordinate system.
レンダリング処理部30は、ボリュームデータを構成する複数のボクセルデータに基づいてレンダリング処理(ボクセル演算)を実行する。 The rendering processing unit 30 executes a rendering process (voxel calculation) based on a plurality of voxel data constituting the volume data.
図2は、レンダリング処理の具体例を示す図である。レンダリング処理(レンダリング演算)においては、三次元空間に対応したボリュームデータ32の外側に演算上の仮想的な視点が設定され、その視点側からボリュームデータ32に対して複数の視線(レイ)34が設定される。さらに、画像面として機能する演算上のスクリーン36が設定される。なお、図2において、スクリーン36は、ボリュームデータ32を間に挟んで、視点の反対側に図示されているが、ボリュームデータ32よりも視点側に配置されてもよい。 FIG. 2 is a diagram showing a specific example of the rendering process. In the rendering process (rendering operation), a virtual viewpoint in calculation is set outside the volume data 32 corresponding to the three-dimensional space, and a plurality of lines of sight (rays) 34 are provided to the volume data 32 from the viewpoint side. Set. Further, an arithmetic screen 36 that functions as an image plane is set. Although the screen 36 is shown on the opposite side of the viewpoint with the volume data 32 in between in FIG. 2, the screen 36 may be arranged on the viewpoint side of the volume data 32.
レンダリング処理では、ボリュームデータ32に対して設定された複数の視線(レイ)34の各視線34ごとに、その視線34に対応した複数のボクセルデータが処理対象となる。例えば、ボリュームデータ32を構成する複数のボクセルデータから、補間処理などにより、各視線34に対応した(各視線上に並ぶ)複数のボクセルデータが得られる。そして、各視線34上においてレンダリング処理が実行される。 In the rendering process, for each line of sight 34 of the plurality of line of sight (rays) 34 set for the volume data 32, a plurality of voxel data corresponding to the line of sight 34 is processed. For example, from a plurality of voxel data constituting the volume data 32, a plurality of voxel data corresponding to each line of sight 34 (arranged on each line of sight) can be obtained by interpolation processing or the like. Then, the rendering process is executed on each line of sight 34.
図3は、各視線上におけるレンダリング処理の説明図である。図3には、複数の視線34のうちの代表例である1本の視線34が図示されており、その視線34上に並ぶ複数のボクセルが図示されている。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the rendering process on each line of sight. In FIG. 3, one line of sight 34, which is a typical example of the plurality of line of sight 34, is shown, and a plurality of voxels arranged on the line of sight 34 are shown.
レンダリング処理では、各視線34ごとに、視点側からその視線34に対応した複数のボクセルデータ(ボクセルの輝度情報)に対して、不透明度(オパシティ)を用いたレンダリング法に基づくボクセル演算が逐次的に実行される。そして、各視線34ごとに最終のボクセル演算の結果としてその視線34に対応した輝度情報が決定される。 In the rendering process, for each line of sight 34, voxel operations based on the rendering method using opacity (opacity) are sequentially performed on a plurality of voxel data (voxel brightness information) corresponding to the line of sight 34 from the viewpoint side. Is executed. Then, as a result of the final voxel calculation for each line of sight 34, the luminance information corresponding to the line of sight 34 is determined.
また、各視線34上に並ぶ複数のデータ(ボクセルデータ)は平滑化処理を施される。その平滑化処理において、無限インパルス応答(IIR:Infinite Impulse Response)フィルタが適用される。 Further, a plurality of data (voxel data) arranged on each line of sight 34 are subjected to smoothing processing. In the smoothing process, an Infinite Impulse Response (IIR) filter is applied.
図1に戻り、平滑化処理部40は、各視線上のデータに対して無限インパルス応答フィルタを適用することにより、複数の視線の各視線ごとに平滑化処理を実行する。そして、レンダリング処理部30が実行するレンダリング処理と、平滑化処理部40が実行する平滑化処理により、複数の視線から各視線ごとに得られる輝度情報を各画素の画素値とすることにより、スクリーン(画像面)内の複数画素の画素値が得られる。これにより、スクリーンを投影面とする輝度情報の投影画像データが形成される。 Returning to FIG. 1, the smoothing processing unit 40 executes smoothing processing for each line of sight of a plurality of lines of sight by applying an infinite impulse response filter to the data on each line of sight. Then, by the rendering process executed by the rendering processing unit 30 and the smoothing process executed by the smoothing processing unit 40, the brightness information obtained for each line of sight from a plurality of lines of sight is used as the pixel value of each pixel to obtain a screen. Pixel values of a plurality of pixels in (image surface) can be obtained. As a result, projected image data of luminance information with the screen as the projection surface is formed.
図4は、各視線上におけるレンダリング処理と平滑化処理の具体例を示すフローチャートである。まず、各視線上においてデータがサンプリングされる(S1)。例えば、各視線上に並ぶ複数のボクセルデータが視点側から順にサンプリングされる。なお、各視線上の全てのボクセルデータがサンプリングされてもよいし、例えばサンプリング間隔(レンダリングピッチ)で定められたデータ間隔で離散的にボクセルデータがサンプリングされてもよい。 FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the rendering process and the smoothing process on each line of sight. First, data is sampled on each line of sight (S1). For example, a plurality of voxel data arranged on each line of sight are sampled in order from the viewpoint side. All voxel data on each line of sight may be sampled, or voxel data may be sampled discretely at a data interval defined by, for example, a sampling interval (rendering pitch).
次に、サンプリングされたデータに対して無限インパルス応答フィルタ(IIRフィルタ)を適用することにより平滑化処理が実行される(S2)。無限インパルス応答フィルタの好適な具体例となる演算式が数1式である。 Next, the smoothing process is executed by applying an infinite impulse response filter (IIR filter) to the sampled data (S2). An arithmetic expression that is a preferable specific example of the infinite impulse response filter is the equation (1).
〔数1〕Vn´=α×Vn+(1−α)Vn−1´ [Number 1] V n ′ = α × V n + (1-α) V n-1 ′
数1式において、Vnはn番目(nは自然数)のサンプリングデータ(S1でサンプリングされたボクセルデータ)であり、Vn´はn番目のサンプリングデータの平滑化処理後(IIRフィルタ適用後)のデータであり、Vn−1´は(n−1)番目のサンプリングデータの平滑化処理後のデータである。そして、αは、無限インパルス応答フィルタ(IIRフィルタ)の時定数である。平滑化処理後のデータVn´は、例えばメモリ等に一時的に保持される(S3)。 In the equation 1, V n is the nth (n is a natural number) sampling data (boxel data sampled in S1), and V n ′ is after the smoothing process of the nth sampling data (after applying the IIR filter). V n-1 ′ is the data after the smoothing process of the (n-1) th sampling data. And α is the time constant of the infinite impulse response filter (IIR filter). The data V n ′ after the smoothing process is temporarily held in, for example, a memory (S3).
次に、平滑化処理後のデータVn´に対応したオパシティO[Vn´]が取得される(S4)。例えば、ボクセルデータ(輝度値)とオパシティ(不透明度)との対応関係を定めたオパシティカーブ(不透明度の関数)から、平滑化処理後のデータVn´に対応したオパシティO[Vn´]が導出される。 Next, the opacity O [V n ′] corresponding to the data V n ′ after the smoothing process is acquired (S4). For example, from the capacity curve (function of opacity) that defines the correspondence between the boxel data (luminance value) and the opacity (opacity), the capacity O [V n ′] corresponding to the data V n ′ after the smoothing process. Is derived.
そして、平滑化処理後のデータVn´とオパシティO[Vn´]を用いてレンダリング処理が実行される(S5)。レンダリング処理としては公知の具体例(様々な演算式のいずれか)が利用される。 Then, the rendering process is executed using the data V n ′ after the smoothing process and the opacity O [V n ′] (S5). As the rendering process, a known specific example (any of various arithmetic expressions) is used.
各視線上におけるレンダリング処理は終了条件が満たされるまで逐次的に実行される(S6)。終了条件が満たされると、例えば「オパシティ積算値が飽和」または「最終ボクセルが終了」すると、その視線上における処理が終了する。そして、終了時点におけるレンダリング処理結果(各視線の輝度情報)がスクリーン(画像面)内の各画素の画素値とされる。 The rendering process on each line of sight is sequentially executed until the end condition is satisfied (S6). When the end condition is satisfied, for example, when "the opacity integrated value is saturated" or "the final voxel ends", the processing on the line of sight ends. Then, the rendering processing result (luminance information of each line of sight) at the end time is set as the pixel value of each pixel in the screen (image plane).
図4のフローチャートに示す処理は各視線上におけるレンダリング処理と平滑化処理の具体例であり、複数の視線の各視線ごとに図4に示すレンダリング処理と平滑化処理が実行される。 The process shown in the flowchart of FIG. 4 is a specific example of the rendering process and the smoothing process on each line of sight, and the rendering process and the smoothing process shown in FIG. 4 are executed for each line of sight of the plurality of lines of sight.
なお、図4には、各視線上においてレンダリング処理と平滑化処理を並行処理する具体例を示したが、各視線上の全サンプリングデータを平滑化処理してからその視線上のレンダリング処理を実行してもよい。 Although FIG. 4 shows a specific example of performing the rendering process and the smoothing process in parallel on each line of sight, the rendering process on the line of sight is executed after the smoothing process of all the sampling data on each line of sight. You may.
また、図4の具体例では、平滑化処理後のデータVn´と、その平滑化処理後のデータVn´に対応したオパシティO[Vn´]を用いてレンダリング処理を実行している(図4のS5参照)。この具体例の変形例として、例えば、平滑化処理前のデータVnと、平滑化処理後のデータVn´に対応したオパシティO[Vn´]を用いて、レンダリング処理を実行してもよい。 Further, in the embodiment of FIG. 4, and perform the rendering processing using 'and its smoothing data V n after' data V n after smoothing processing opacity O corresponding to [V n '] (See S5 in FIG. 4). As a modification of this specific example, for example, even if the rendering process is executed using the data V n before the smoothing process and the opacity O [V n ′] corresponding to the data V n ′ after the smoothing process. Good.
図5は、IIRフィルタ(無限インパルス応答フィルタ)により平滑化処理されたデータの具体例を示す図である。図5(1)は、平滑化処理前の各視線上におけるボクセルデータを示しており、図5(2)は、IIRフィルタによる平滑化処理後の各視線上におけるボクセルデータを示している。図5において、横軸は各視線の視線方向(視点は左側)であり、縦軸はボクセルデータの値(ボクセル値)を示している。 FIG. 5 is a diagram showing a specific example of data smoothed by an IIR filter (infinite impulse response filter). FIG. 5 (1) shows voxel data on each line of sight before the smoothing process, and FIG. 5 (2) shows voxel data on each line of sight after the smoothing process by the IIR filter. In FIG. 5, the horizontal axis represents the line-of-sight direction of each line of sight (the viewpoint is on the left side), and the vertical axis represents the voxel data value (voxel value).
図5は、胎児を診断対象とした場合の具体例であり、図5には、胎児に対応したボクセルデータの塊と、胎児よりも視点側にある浮遊物に対応したボクセルデータの塊が図示されている。 FIG. 5 shows a specific example when a foetation is used as a diagnosis target, and FIG. 5 shows a mass of voxel data corresponding to the foetation and a mass of voxel data corresponding to a floating substance on the viewpoint side of the foetation. Has been done.
図5(1)の平滑化処理前において、浮遊物に対応したボクセルデータは比較的大きなボクセル値となっており、このままレンダリング処理を実行すると、浮遊物に対応したボクセルデータがレンダリング処理に強い影響を及ぼしてしまい、例えばレンダリング処理の結果として得られる三次元の超音波画像内において、浮遊物が胎児を遮ってしまう場合がある。 Before the smoothing process of FIG. 5 (1), the voxel data corresponding to the floating matter has a relatively large voxel value, and if the rendering process is executed as it is, the voxel data corresponding to the floating matter has a strong influence on the rendering process. For example, in the three-dimensional ultrasonic image obtained as a result of the rendering process, floating matter may block the fetus.
これに対し、図5(2)の平滑化処理後においては、浮遊物に対応したボクセルデータが比較的小さなボクセル値に平滑化される。これにより、浮遊物に対応したボクセルデータがレンダリング処理に与える影響が軽減され、例えばレンダリング処理の結果として得られる三次元の超音波画像内において浮遊物の画像化が抑制されて胎児の画像が明瞭に映し出される。 On the other hand, after the smoothing process of FIG. 5 (2), the voxel data corresponding to the suspended matter is smoothed to a relatively small voxel value. As a result, the influence of the voxel data corresponding to the floating matter on the rendering process is reduced. For example, the imaging of the floating matter is suppressed in the three-dimensional ultrasonic image obtained as a result of the rendering process, and the image of the foetation becomes clear. It is projected on.
また、平滑化処理の前後を比較すると、平滑化処理後において胎児の画像の急峻な立ち上がりが抑制される。なお、急峻な立下りも抑制される。これにより、例えば平滑化処理前において胎児表面のデータが粗い(急峻な変化がある)場合でも、IIRフィルタを適用した平滑化処理により、胎児表面が連続的で見た目に自然な画像を得ることができる。 Further, comparing before and after the smoothing treatment, the steep rise of the fetal image is suppressed after the smoothing treatment. In addition, a steep fall is also suppressed. As a result, for example, even if the data on the fetal surface is rough (there is a sharp change) before the smoothing treatment, the smoothing treatment applying the IIR filter can obtain a continuous and visually natural image of the fetal surface. it can.
図1の平滑化処理部40は、各視線上に並ぶデータをIIRフィルタ(無限インパルス応答フィルタ)に次々に入力するフィルタ処理において、フィルタ処理の開始時に入力されるデータを最低輝度に対応した初期値に初期化することが望ましい。 In the filter processing in which the data lined up on each line of sight is input to the IIR filter (infinite impulse response filter) one after another, the smoothing processing unit 40 of FIG. 1 initially inputs the data input at the start of the filter processing to correspond to the minimum brightness. It is desirable to initialize it to a value.
図6は、IIRフィルタによる平滑化処理における初期化の具体例を示す図である。図6(1)は平滑化処理前の各視線上におけるボクセルデータを示している。図6(2)(3)はIIRフィルタによる平滑化処理後の各視線上におけるボクセルデータを示しており、図6(2)は初期化なしの場合に、図6(3)は初期化ありの場合に対応している。なお、図6において、横軸は各視線の視線方向(視点は左側)であり、縦軸はボクセルデータの値(ボクセル値)を示している。 FIG. 6 is a diagram showing a specific example of initialization in the smoothing process by the IIR filter. FIG. 6 (1) shows voxel data on each line of sight before the smoothing process. 6 (2) and (3) show voxel data on each line of sight after smoothing by the IIR filter, FIG. 6 (2) shows the case without initialization, and FIG. 6 (3) shows with initialization. It corresponds to the case of. In FIG. 6, the horizontal axis represents the line-of-sight direction of each line of sight (the viewpoint is on the left side), and the vertical axis represents the voxel data value (voxel value).
図6は、胎児を診断対象とした場合の具体例である。図6には、胎盤に接している胎児に対応したボクセルデータの塊が図示されており、視点側に位置する胎盤に胎児が接している。なお、図6の具体例では、胎盤に対応したデータ部分は処理の対象外とされ、胎盤と胎児の境界に対応した演算開始位置Sから、胎児に対応したボクセルデータを対象としてレンダリング処理と平滑化処理が開始される。 FIG. 6 is a specific example when a foetation is used as a diagnosis target. FIG. 6 shows a mass of voxel data corresponding to the foetation in contact with the placenta, and the foetation is in contact with the placenta located on the viewpoint side. In the specific example of FIG. 6, the data portion corresponding to the placenta is excluded from the processing, and the rendering processing and smoothing are performed on the voxel data corresponding to the foetation from the calculation start position S corresponding to the boundary between the placenta and the foetation. The conversion process is started.
図6(1)の平滑化処理前において、胎児に対応したボクセルデータは演算開始位置Sの直後から比較的大きなボクセル値となっている。そして、演算開始位置Sから各視線上に並ぶ胎児に対応したボクセルデータが次々にIIRフィルタに入力されてIIRフィルタが適用される。初期化を行わずに図6(1)のボクセルデータをIIRフィルタに適用して得られた結果が図6(2)に示す平滑化処理後のボクセルデータである。 Before the smoothing process of FIG. 6 (1), the voxel data corresponding to the foetation has a relatively large voxel value immediately after the calculation start position S. Then, the voxel data corresponding to the foets lined up on each line of sight from the calculation start position S are input to the IIR filter one after another, and the IIR filter is applied. The result obtained by applying the voxel data of FIG. 6 (1) to the IIR filter without performing initialization is the voxel data after the smoothing process shown in FIG. 6 (2).
これに対し、フィルタ処理の開始時に入力されるデータを最低輝度に対応した初期値に初期化した場合の具体例が図6(3)に示すボクセルデータである。図6(3)では、演算開始位置Sから各視線上に並ぶ胎児に対応したボクセルデータを次々にIIRフィルタに入力するフィルタ処理において、IIRフィルタに最初に入力されるボクセルデータ(例えば図4のS1において最初にサンプリングされたデータ)が最低輝度(例えばボクセル値0)に初期化される。すなわち、先頭のボクセルデータの値が最低輝度値に変更される。 On the other hand, the voxel data shown in FIG. 6 (3) is a specific example of the case where the data input at the start of the filter processing is initialized to the initial value corresponding to the minimum luminance. In FIG. 6 (3), in the filter processing in which the box cell data corresponding to the fetuses lined up on each line of sight from the calculation start position S are input to the IIR filter one after another, the box cell data first input to the IIR filter (for example, FIG. 4). initially sampled data) is initialized to the lowest luminance (e.g. voxel value 0) in S1. That is, the value of the first voxel data is changed to the lowest luminance value.
IIRフィルタを利用したフィルタ処理では、初期値の影響が比較的長く続くため、フィルタ処理の開始時に入力されるデータを最低輝度に対応した初期値に初期化することにより、初期値が後続データのフィルタ処理にも影響を及ぼす。その結果、例えば、図6(3)に示す具体例のように、演算開始位置Sの直後における胎児の画像の急峻な立ち上がりが抑制される。これにより、例えば、胎児と胎盤が接している場合においても、胎盤に接する胎児の画像の境界が自然で滑らかなものとなり、胎盤から分離されたことに伴う胎児の画像の違和感が軽減される。 In the filter processing using the IIR filter, the influence of the initial value lasts for a relatively long time. Therefore, by initializing the data input at the start of the filtering process to the initial value corresponding to the minimum brightness, the initial value becomes the subsequent data. It also affects filtering. As a result, for example, as in the specific example shown in FIG. 6 (3), the steep rise of the image of the foetation immediately after the calculation start position S is suppressed. As a result, for example, even when the foetation and the placenta are in contact with each other, the boundary of the image of the foetation in contact with the placenta becomes natural and smooth, and the discomfort of the image of the foetation due to separation from the placenta is reduced.
図1に戻り、画像形成部60は、レンダリング処理と平滑化処理により複数の視線の各視線ごとに得られた画素値に基づいて超音波画像を形成する。画像形成部60は、レンダリング処理部30から得られる輝度情報の投影画像データに基づいて、例えば胎児などの診断対象を立体的に映し出した超音波画像を形成する。画像形成部60において形成された超音波画像は表示部62に表示される。 Returning to FIG. 1, the image forming unit 60 forms an ultrasonic image based on the pixel values obtained for each line of sight of the plurality of lines of sight by the rendering process and the smoothing process. The image forming unit 60 forms an ultrasonic image in which a diagnosis target such as a foetation is three-dimensionally projected based on the projected image data of the luminance information obtained from the rendering processing unit 30. The ultrasonic image formed in the image forming unit 60 is displayed on the display unit 62.
制御部100は、図1の超音波診断装置内を全体的に制御する。制御部100による全体的な制御には、操作デバイス70を介して医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。 The control unit 100 controls the inside of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 as a whole. The overall control by the control unit 100 also reflects instructions received from users such as doctors and laboratory technicians via the operation device 70.
図1に示す構成のうち、送受信部12,ボリューム構成部20,レンダリング処理部30,平滑化処理部40,画像形成部60の各部は、例えば、電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また上記各部に対応した機能の少なくとも一部がコンピュータにより実現されてもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現されてもよい。 Of the configurations shown in FIG. 1, each unit of the transmission / reception unit 12, the volume configuration unit 20, the rendering processing unit 30, the smoothing processing unit 40, and the image forming unit 60 uses hardware such as an electric / electronic circuit or a processor, for example. It can be realized, and a device such as a memory may be used in the realization as needed. Further, at least a part of the functions corresponding to each of the above parts may be realized by a computer. That is, at least a part of the functions corresponding to each of the above parts may be realized by the cooperation of hardware such as a CPU, a processor, and a memory, and software (program) that defines the operation of the CPU and the processor.
表示部62の好適な具体例は液晶ディスプレイや有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ等である。操作デバイス70は、例えばマウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。そして、制御部100は、例えば、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現することができる。 Preferable specific examples of the display unit 62 are a liquid crystal display, an organic EL (electroluminescence) display, and the like. The operation device 70 can be realized by at least one of, for example, a mouse, a keyboard, a trackball, a touch panel, and other switches. The control unit 100 can be realized, for example, by cooperating with hardware such as a CPU, a processor, and a memory, and software (program) that defines the operation of the CPU and the processor.
また、図1に示す構成のうち、例えばレンダリング処理部30と平滑化処理部40と画像形成部60の機能をコンピュータにより実現し、そのコンピュータを超音波画像処理装置として機能させてもよい。 Further, among the configurations shown in FIG. 1, for example, the functions of the rendering processing unit 30, the smoothing processing unit 40, and the image forming unit 60 may be realized by a computer, and the computer may function as an ultrasonic image processing device.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples in all respects, and do not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modified forms without departing from its essence.
10 プローブ、12 送受信部、20 ボリューム構成部、30 レンダリング処理部、40 平滑化処理部、60 画像形成部、62 表示部、70 操作デバイス、100 制御部。 10 probe, 12 transmission / reception unit, 20 volume configuration unit, 30 rendering processing unit, 40 smoothing processing unit, 60 image forming unit, 62 display unit, 70 operation device, 100 control unit.
Claims (2)
前記レンダリング処理に先立って前記各視線上においてサンプリングされたボクセルデータ列に対して無限インパルス応答フィルタを適用することにより、前記各視線上のボクセルデータ列ごとに平滑化処理を実行する平滑化処理手段と、
前記平滑化処理及び前記レンダリング処理により前記各視線上のボクセルデータ列ごとに得られる画素値に基づいて超音波画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記平滑化処理手段は、前記各視線上のボクセルデータ列を構成する各ボクセルデータを前記無限インパルス応答フィルタに次々に入力することにより前記平滑化処理を実行し、
前記平滑化処理手段は、前記各視線上のボクセルデータ列の中で前記無限インパルス応答フィルタに最初に入力されるボクセルデータの値を、最低輝度に対応した初期値に変更する初期化を行い、
前記レンダリング処理手段は、前記各視線ごとに前記平滑化処理後のデータ列に基づいて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画像処理装置。 Rendering processing means that executes rendering processing for each line of sight of a plurality of lines of sight set for volume data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, and
A smoothing processing means for executing a smoothing process for each voxel data string on each line of sight by applying an infinite impulse response filter to the voxel data strings sampled on each line of sight prior to the rendering process. When,
An image forming means for forming an ultrasonic image based on a pixel value obtained for each voxel data string on each line of sight by the smoothing process and the rendering process.
Have,
The smoothing processing means, said executes the smoothing process by the respective voxel data constituting the voxel data string on each line of sight to enter one after another into the infinite impulse response filter,
The smoothing processing unit performs the initialization for changing the values of voxel data which is first input to the infinite impulse response filter in the voxel data string on each line of sight, to the initial value corresponding to the lowest luminance,
The rendering processing means executes the rendering process based on the data string after the smoothing process for each line of sight.
An ultrasonic image processing device characterized by this.
前記レンダリング処理手段は、前記各視線ごとに、前記平滑化処理後のデータ列と前記平滑化処理後のデータ列に対応した不透明度列とを用いて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画像処理装置。 In the ultrasonic image processing apparatus according to claim 1,
The rendering processing means executes the rendering process for each line of sight by using the data string after the smoothing process and the opacity sequence corresponding to the data string after the smoothing process.
An ultrasonic image processing device characterized by this.
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