專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)被檢體發(fā)送超聲波并基于來(lái)自被檢體的反射波獲得超聲波圖像的 超聲波診斷裝置。更詳細(xì)的是關(guān)于對(duì)生成的超聲波圖像進(jìn)行校正處理的超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置將從內(nèi)置于超聲波探頭的振子產(chǎn)生的超聲波發(fā)送給被檢體。超聲 波診斷裝置通過(guò)上述振子接收所發(fā)送的超聲波的來(lái)自被檢體組織的反射波，并根據(jù)接收到 的反射波生成、顯示被檢體的超聲波斷層圖像。但是，來(lái)自多個(gè)接近的被檢體組織的接收信號(hào)各自的相位不同，因此會(huì)發(fā)生干擾。 由于該干擾，在僅合成振幅的情況下造成視覺(jué)上的不同，生成斑紋狀的圖像圖案。將這種圖 像圖案稱(chēng)為散斑(speckle)。該散斑對(duì)準(zhǔn)確地觀測(cè)被檢體組織的邊界的位置和形狀造成妨礙。并且，由于噪聲的產(chǎn)生，也妨礙準(zhǔn)確的觀測(cè)。這種散斑或噪聲不僅在空間方向產(chǎn) 生，還在時(shí)間方向上產(chǎn)生。以往，提出了用于降低散斑和噪聲的各種處理方法。例如，提出了使用時(shí)間方向的IIR(Infinite Impulse Response 無(wú)限沖激響應(yīng)) 濾波器的技術(shù)。該技術(shù)為這樣的技術(shù)當(dāng)設(shè)在時(shí)間t獲得的圖像為I (t)、通過(guò)濾波器進(jìn)行 處理得到的圖像為Jt時(shí)，使用滿(mǎn)足Jt= (l-Qlt+aU其中，a彡1)的關(guān)系的濾波器。通 過(guò)該技術(shù)，能夠降低在時(shí)間上變動(dòng)的散斑和噪聲。但是，該技術(shù)通過(guò)在當(dāng)前的數(shù)據(jù)It的(Ι-a)的比例加上過(guò)去的數(shù)據(jù)Jw的a的比 例，從而降低噪聲。因此，在以橫隔膜和心臟等動(dòng)作劇烈的組織為對(duì)象的情況下，在重疊的 圖像中，動(dòng)作劇烈的組織各自的圖像如殘留圖像那樣而殘留，存在產(chǎn)生模糊等問(wèn)題。另外，在針對(duì)作成一張斷層像所需的數(shù)據(jù)的集合的單位即每一幀生成圖像的情況 下，根據(jù)過(guò)去的幀中各圖像(例如臟器的圖像)檢測(cè)圖像的運(yùn)動(dòng)矢量。進(jìn)而，提出有這樣的技術(shù)使用該運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)下一幀中的圖像的位置，對(duì)該預(yù)測(cè) 的位置實(shí)施濾波處理等。若使用該技術(shù)，則能夠進(jìn)行包括因時(shí)間經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生 圖像的位置偏移的圖像處理。但是，如上所述，除了噪聲降低處理之外還需要進(jìn)行檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的處理，因此存 在處理緩慢的問(wèn)題。并且，以往，為了明確組織部分，使用散斑/噪聲降低濾波器。作為所述的散斑/噪聲降低濾波器，使用利用了二維或三維的空間中的方向性特 征量的濾波器。所謂方向性特征量是指邊緣的大小或邊緣的朝向。在這里，邊緣是指組織 的外側(cè)等那樣的亮度大幅變化的部分且指噪聲以外的部分。進(jìn)而，作為上述利用了方向性特征量的濾波器，可以使用使圖像在邊 的朝向方向上模糊的濾波器、或在與邊緣的朝向正交的方向上加強(qiáng)圖像的對(duì)比度的濾波器等。作為 使圖像在邊緣的朝向方向上模糊的濾波器，例如可以使用取并列的點(diǎn)來(lái)求出平均值的濾波器等ο并且，作為在與邊緣的朝向正交的方向上加強(qiáng)對(duì)比度的濾波器，例如可以使用根 據(jù)閾值使邊緣的外側(cè)部分的亮度降低、使邊緣的內(nèi)側(cè)部分的亮度提高的濾波器等。通過(guò)使用在邊緣的朝向方向上使圖像模糊的濾波器，從而能夠得到在邊緣的朝向 方向上濃淡平滑的圖像。并且，通過(guò)使用在與邊緣的朝向正交的方向上加強(qiáng)圖像的對(duì)比度的濾波器，從而 得到邊緣明確且強(qiáng)調(diào)組織部分的圖像。進(jìn)而，提出了使用多分辨率分解作為求出上述方向性特征量的方法的技術(shù)。所謂多分辨率分解是指，將任意的影像信號(hào)分解為具有不同頻帶(空間頻帶)的 多個(gè)影像的方法。作為多分辨率分解可以使用Wablet變換。該Wablet變換分解為輸入影像的2—1 大小的低頻成分的影像和高頻成分的影像?；谶M(jìn)行了該Wablet變換后的影像，使用擴(kuò)散濾波器檢測(cè)空間頻率為低頻帶的 圖像的邊緣，并針對(duì)每個(gè)像素求出邊緣的朝向。進(jìn)而，提出了如下技術(shù)在邊緣的切線(xiàn)方向使用使圖像模糊的濾波器來(lái)進(jìn)行像素 的平滑化，并在邊緣的法線(xiàn)方向使用加強(qiáng)對(duì)比度的濾波器來(lái)進(jìn)行像素的尖銳化(例如參照 日本特開(kāi)2006-116307號(hào)公報(bào))。由此，能夠明確低頻成分的影像的組織部分。但是，日本特開(kāi)2006-116307號(hào)公報(bào)所記載的多分辨率分解和基于各濾波器的圖 像處理是關(guān)于空間方向進(jìn)行噪聲降低處理。但是，在日本特開(kāi)2006-116307號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，對(duì)于包括時(shí)間方向的圖 像，不進(jìn)行這種多分辨率分解和基于各濾波器的圖像處理。因此，在這種僅關(guān)于空間方向進(jìn)行噪聲降低處理的方法中，在相對(duì)于時(shí)間方向的 圖像中會(huì)產(chǎn)生噪聲和散斑。并且，當(dāng)直接應(yīng)用針對(duì)空間的濾波處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間相位延遲，存在無(wú)法顯示剛 剛生成的圖像(實(shí)時(shí)圖像)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)包括時(shí)間方向的坐標(biāo)(時(shí)間+空間)，使用在空間方向進(jìn)行的利用了方 向性特征量的噪聲降低處理。特別地，本發(fā)明的目的在于提供一種這樣的技術(shù)通過(guò)使用不會(huì)產(chǎn)生時(shí)間相位延 遲的處理，從而在有關(guān)動(dòng)作劇烈的組織的超聲波圖像中，降低時(shí)間方向的噪聲和散斑，強(qiáng)調(diào) 組織部分。本發(fā)明的第一方式的超聲波診斷裝置的特征在于，該超聲波診斷裝置具備圖像 生成部件，通過(guò)執(zhí)行超聲波收發(fā)，從而以按時(shí)間序列的方式生成多個(gè)幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)； 多分辨率分解部件，按層次對(duì)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，得到第1次 第η次 的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及第1次 第η次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，其中，η為2以上的自然數(shù)；特征量算出部件，根據(jù)得到的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)算出特征量；濾波處理部件， 對(duì)算出的上述特征量實(shí)施濾波運(yùn)算；以及多分辨率合成部件，使用上述低頻帶分解圖像數(shù) 據(jù)和上述高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行多分辨率合成，從而生成合成圖像。本發(fā)明的第二方式的超聲波診斷裝置的特征在于，該超聲波診斷裝置具備圖像 生成部件，通過(guò)執(zhí)行超聲波收發(fā)，從而以按時(shí)間序列的方式生成多個(gè)幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)； 多分辨率分解部件，按層次對(duì)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，得到第1次 第η次 的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及第1次 第η次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，其中，η為2以上的自 然數(shù)；多分辨率合成部件，使用上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和上述高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行 多分辨率合成，并生成合成圖像；特征量算出部件，根據(jù)得到的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)算 出特征量；濾波處理部件，對(duì)算出的上述特征量實(shí)施濾波運(yùn)算；以及高頻帶等級(jí)控制部，將 從上述多分辨率分解部件得到的上述第1次 第η次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)利用對(duì)應(yīng)的各 次的特征量進(jìn)行加權(quán)。


圖1是表示本發(fā)明的超聲波診斷裝置的構(gòu)成的框圖。圖2是表示本發(fā)明的散斑/噪聲降低處理部的詳細(xì)構(gòu)成的圖。圖3是基于包括時(shí)間軸的三維小波變換進(jìn)行的多分辨率分解的概念圖。圖4是表示在包括時(shí)間軸的三維小波變換中的各坐標(biāo)軸方向使用的濾波器的使 用模式的圖。圖5Α是用于說(shuō)明針對(duì)空間方向的數(shù)值微分的圖。圖5Β是用于說(shuō)明針對(duì)時(shí)間方向的數(shù)值微分的圖。圖6是表示三次的層次中的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器的濾波處理的處理步驟 的流程圖。圖7是第一實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的整體動(dòng)作的流程圖。圖8是用于說(shuō)明第二實(shí)施方式中的B模式數(shù)據(jù)的蓄積以及使用該蓄積的B模式數(shù) 據(jù)的散斑/噪聲降低處理的圖。圖9是用于說(shuō)明實(shí)施例1中的B模式數(shù)據(jù)的蓄積以及使用該蓄積的B模式數(shù)據(jù)的 散斑/噪聲降低處理的圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)下面，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超聲波診斷裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的功能的框圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置具有超聲波探頭001、收發(fā)部002、信 號(hào)處理部003、圖像生成部004、散斑/噪聲降低處理部100、顯示控制部005以及用戶(hù)界面 006。而且，用戶(hù)界面006具有監(jiān)視器等顯示部007和鍵盤(pán)或鼠標(biāo)等輸入部008。超聲波探頭001具有多個(gè)壓電振子。超聲波探頭001使用壓電振子將脈沖信號(hào)變 換為超聲波，并將變換后的超聲波發(fā)送給被檢體。從后述的收發(fā)部002輸入脈沖信號(hào)。另外，超聲波探頭001利用壓電元件接收從被檢體反射來(lái)的超聲波(超聲波回波)。而且，超聲波回波被變換為電信號(hào)(以下稱(chēng)為“回波信號(hào)”)后輸出給收發(fā)部002。 在這里，將通過(guò)從各振子朝向被檢體的一次超聲波的收發(fā)得到的超聲波回波的集合稱(chēng)為一 幀。即，通過(guò)一幀能夠生成一張超聲波圖像。進(jìn)而，將單位時(shí)間的幀掃描次數(shù)稱(chēng)為幀頻。另 外，在本實(shí)施方式中，超聲波探頭001在預(yù)定的幀頻下反復(fù)進(jìn)行被檢體的同一區(qū)域(掃描位 置)的掃描。為了將從超聲波探頭001接收的超聲波集束成波束狀，收發(fā)部002使脈沖信號(hào)到 達(dá)超聲波探頭001的各壓電振子的時(shí)間延遲。即，越是超聲波探頭001的中心的壓電振子， 脈沖信號(hào)的到達(dá)時(shí)間越延遲。通過(guò)使脈沖信號(hào)到達(dá)各壓電振子的時(shí)間延遲，從而各壓電振 子的驅(qū)動(dòng)定時(shí)延遲，產(chǎn)生的超聲波集束成波束狀。在超聲波回波的接收中，也利用收發(fā)部002對(duì)作為模擬信號(hào)的各振子的回波信號(hào) 進(jìn)行放大，然后，通過(guò)接收延遲電路等(未圖示)使其延遲期望的延遲時(shí)間。然后，收發(fā)部002對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后，基于轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行加法處 理。進(jìn)而，收發(fā)部002將進(jìn)行加法處理后的信號(hào)輸出給信號(hào)處理部003。信號(hào)處理部003具有B模式處理單元和多普勒信號(hào)處理單元。信號(hào)處理部003接 收來(lái)自收發(fā)部002的信號(hào)。B模式處理單元接收來(lái)自收發(fā)部002的信號(hào)。進(jìn)而，B模式處理單元對(duì)接收信號(hào)實(shí) 施對(duì)數(shù)壓縮和包絡(luò)線(xiàn)檢波處理等。另外，B模式處理單元生成通過(guò)信號(hào)的強(qiáng)度表現(xiàn)亮度的B 模式數(shù)據(jù)。多普勒處理單元根據(jù)來(lái)自收發(fā)部002的信號(hào)對(duì)速度信息進(jìn)行頻率解析。然后，多 普勒處理單元提取基于多普勒效應(yīng)的血流和組織、造影劑回波成分，并生成平均速度、分 散、能量等血流信息的多普勒數(shù)據(jù)。信號(hào)處理部003將由B模式處理單元生成的B模式數(shù)據(jù)和由多普勒處理單元生成 的多普勒數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)(以下稱(chēng)為“原始數(shù)據(jù)”)輸出給散斑/噪聲降低處理部100。超聲波探頭001、收發(fā)部002以及信號(hào)處理部003相當(dāng)于本發(fā)明中的“圖像生成部 件”。散斑/噪聲降低處理部100從信號(hào)處理部003被輸入原始數(shù)據(jù)。然后，散斑/噪 聲降低處理部100對(duì)所輸入的原始數(shù)據(jù)執(zhí)行散斑和噪聲的降低處理。對(duì)于該散斑和噪聲的 降低處理，在后面詳細(xì)說(shuō)明。進(jìn)而，散斑/噪聲降低處理部100將實(shí)施了散斑和噪聲的降低 處理后的原始數(shù)據(jù)輸出給圖像生成部004。圖像生成部004具有DSC (Digital Scan Convertor 數(shù)字掃描變換器)。圖像生成 部004被輸入由散斑/噪聲降低處理部100實(shí)施了散斑和噪聲的降低處理后的原始數(shù)據(jù)。DSC將所輸入的原始數(shù)據(jù)從與超聲波掃描的掃描線(xiàn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系變換為用于顯示 在監(jiān)視器等上的坐標(biāo)系，并生成圖像數(shù)據(jù)。圖像生成部004具有存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)區(qū)域。在該圖像生成部004的存儲(chǔ)區(qū)域中依次 存儲(chǔ)著由DSC生成的圖像數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)在診斷后由醫(yī)師或醫(yī)學(xué)技師等操作者 (以下僅稱(chēng)為“操作者”)使用用戶(hù)界面006調(diào)出。調(diào)出的圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示部007上。 圖像生成部004將生成的圖像數(shù)據(jù)輸出給顯示控制部005。顯示控制部005從圖像生成部004接受圖像數(shù)據(jù)的輸入。然后，顯示控制部005基 于輸入的圖像數(shù)據(jù)在顯示部007上顯示所謂B模式圖像和多普勒?qǐng)D像這樣的超聲波圖像。下面，在不區(qū)分B模式圖像和多普勒?qǐng)D像時(shí)，僅稱(chēng)為“超聲波圖像”。在這里，具有上述功能的圖像生成部004和顯示控制部005相當(dāng)于本發(fā)明中的“顯 示控制部件”。綜合控制部009進(jìn)行各功能部的動(dòng)作的定時(shí)的控制和各功能部之間的數(shù)據(jù)交接 的控制。圖1中的點(diǎn)劃線(xiàn)表示控制命令的流程。(散斑/噪聲降低處理)接著，對(duì)通過(guò)散斑/噪聲降低處理部100執(zhí)行的散斑和噪聲的降低處理進(jìn)行說(shuō)明。 散斑/噪聲降低處理部100對(duì)B模式數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)都能夠執(zhí)行散斑和噪聲的降低處 理。因此，在以下的說(shuō)明中，以對(duì)B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行的散斑和噪聲的降低處理為例進(jìn)行說(shuō)明。并且，在以下的說(shuō)明中，為了容易理解說(shuō)明，基于二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)對(duì)散斑 /噪聲降低處理進(jìn)行說(shuō)明。另外，在三維的超聲波圖像的情況下也能夠進(jìn)行散斑/噪聲的降低處理。對(duì)于三 維的超聲波圖像，當(dāng)加入時(shí)間因素時(shí)為四維的，但計(jì)算上，以下說(shuō)明的矩陣的計(jì)算僅增加一 行一列。并且，在以下的說(shuō)明中，將構(gòu)成一張B模式圖像的數(shù)據(jù)稱(chēng)為一幀的B模式數(shù)據(jù)。另外，將與B模式圖像的張數(shù)對(duì)應(yīng)的B模式數(shù)據(jù)的數(shù)量稱(chēng)為幀數(shù)。一幀的B模式 數(shù)據(jù)相當(dāng)于本發(fā)明中的“一張超聲波圖像數(shù)據(jù)”。圖2是表示散斑/噪聲降低處理部100的詳細(xì)構(gòu)成的圖。如圖2所示，為了從多 分辨率分解進(jìn)行多分辨率合成，如點(diǎn)劃線(xiàn)所示，散斑/噪聲降低處理部100具有由多個(gè)層次 (一次 三次)構(gòu)成的多重構(gòu)造。在這里，在本實(shí)施方式中，為了容易理解說(shuō)明，從多分辨率 分解到多分辨率合成的最高次數(shù)為三次。從多分辨率分解到多分辨率合成只要在一次 η 次(其中，η為2以上的自然數(shù))的范圍進(jìn)行即可。并且，在本實(shí)施方式中，作為多分辨率分解使用小波變換。該小波變換是多分辨率 分解的一例，也可以使用拉普拉斯金字塔方法或Gabor變換等其它多分辨率分解方法。另外，本實(shí)施方式中的小波變換/逆變換是指所謂的離散小波變換/逆變換。在 以下的說(shuō)明中，在圖2中是指次數(shù)越多(即，圖2中越靠下的位置)就越是高的層次。如圖2所示，散斑/噪聲降低處理部100針對(duì)每個(gè)層次具備多分辨率分解部 101 (101a、101b、IOlc)；特征量算出部 102 (102a、102b、102c)；濾波處理部 103 (1031a、 103b、103c)；多分辨率合成部104 (104a、104b、104c)；以及高頻帶等級(jí)控制部105 (105a、 105b、105c)。另外，散斑/噪聲降低處理部100具備幀蓄積部106。幀蓄積部106具有硬盤(pán)和存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)。幀蓄積部106從信號(hào)處理部003接 受B模式數(shù)據(jù)的輸入。然后，幀蓄積部106存儲(chǔ)從開(kāi)始獲得的幀到最新的幀的預(yù)定幀數(shù)(張 數(shù))的B模式數(shù)據(jù)。B模式數(shù)據(jù)伴隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而依次生成，因此，在幀蓄積部106中相繼地 蓄積B模式數(shù)據(jù)。該各B模式數(shù)據(jù)分別是掃描同一被檢體的區(qū)域得到的超聲波圖像的數(shù) 據(jù)。而且，各幀的B模式數(shù)據(jù)的掃描時(shí)間不同。在這里，幀蓄積部106當(dāng)被輸入新的幀的B 模式數(shù)據(jù)時(shí)，刪除最舊的幀的B模式數(shù)據(jù)。但是，幀蓄積部106中的存儲(chǔ)方法只要是能夠存 儲(chǔ)必要幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)的方法，則也可以是其它方法，例如可以是不刪除舊的幀的B模式 數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)所有幀的B模式數(shù)據(jù)的方法。該幀蓄積部106相當(dāng)于本發(fā)明中的“處理前數(shù)據(jù)蓄積部件”。如圖2所示，幀蓄積部106將所存儲(chǔ)的預(yù)定幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)輸出給多分辨率分 解部101。在以下的說(shuō)明中，將預(yù)定幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)的集合稱(chēng)為集合B模式數(shù)據(jù)。多分辨率分解部101從幀蓄積部106接受預(yù)定的幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)(集合B模式 數(shù)據(jù))的輸入。本實(shí)施方式的多分辨率分解部101對(duì)于空間方向和時(shí)間方向?qū)嵤┒喾直媛?分解。在這里，空間方向是指掃描被檢體的區(qū)域中的方向。例如，若是二維斷層像，則是指 X和Y的二維方向。若是三維斷層像，則是指x、Y和Z的三維方向。在本實(shí)施方式中，由于 超聲波圖像為二維斷層像，所以多分辨率分解部101對(duì)包括時(shí)間軸的三維坐標(biāo)系(時(shí)空) 進(jìn)行多分辨率分解。多分辨率分解部101對(duì)輸入的集合B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行三維的小波變換。 將集合B模式數(shù)據(jù)分解為一種低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和七種高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)。該多分辨 率分解部101相當(dāng)于本發(fā)明中的“多分辨率分解部件”。圖3是通過(guò)包括時(shí)間軸的三維小波變換進(jìn)行的多分辨率分解的概念圖。圖4是表示在包括時(shí)間軸的三維小波變換中的各坐標(biāo)軸方向使用的濾波器的使 用模式的圖。如圖3和圖4所示，多分辨率分解部101對(duì)多分辨率分解前的具有空間(χ、 y)和時(shí)間(t)的集合B模式數(shù)據(jù)300針對(duì)每個(gè)x、y、t直角坐標(biāo)軸的各坐標(biāo)軸方向(各維) 分別使用一維的低頻帶(L)濾波器和高頻帶(H)濾波器，來(lái)對(duì)集合B模式數(shù)據(jù)300進(jìn)行小 波變換。通過(guò)該小波變換，集合B模式數(shù)據(jù)300分解為一種低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)301和七 種高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)302 308。低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)301包括多分辨率分解前的集合 B模式數(shù)據(jù)300所具有的頻率成分中的低頻成分。并且，各高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)302 308包括多分辨率分解前的集合B模式數(shù)據(jù) 300所具有的頻率成分中的與至少一個(gè)坐標(biāo)軸方向相關(guān)的高頻成分。圖4關(guān)于多分辨率分 解后的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)301和高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)302 308針對(duì)每個(gè)坐標(biāo)軸示出低 頻帶濾波器或高頻帶濾波器的使用狀況。多分辨率分解后的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)301和高 頻帶分解圖像數(shù)據(jù)302 308各自在各坐標(biāo)軸的樣本數(shù)縮小為多分辨率分解前的集合B模 式數(shù)據(jù)300在各坐標(biāo)軸的樣本數(shù)的一半。多分辨率分解部101使多分辨率分解一次或多次反復(fù)直到到達(dá)最高層次。由此， 如圖2所示，被劃分為層次(在本實(shí)施方式中為3個(gè)層次)。各層次以次數(shù)表示。在多次反 復(fù)進(jìn)行多分辨率分解的情況下，下一層次(在圖2中表示于上一位置的層次)的低頻帶分 解圖像數(shù)據(jù)為相對(duì)于下一多分辨率分解的輸入圖像數(shù)據(jù)。具體而言，在多分辨率分解部101 不屬于最高層次(在本實(shí)施方式中，為三次的層次)的情況下，多分辨率分解部IOla將生 成的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)供給到多分辨率分解部101b。多分辨率分解部IOlb將生成的低 頻帶分解圖像數(shù)據(jù)供給到多分辨率分解部101c。并且，屬于最高層次(三次的層次)的多分辨率分解部IOlc將生成的低頻帶分解 圖像數(shù)據(jù)供給到同一層次(三次的層次)的特征量算出部102c。并且，各層次的多分辨率分解部101將生成的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)供給到屬于同 一層次的高頻帶等級(jí)控制部105。特征量算出部102算出供給的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)所包含的方向性特征量即邊 緣信息。在本實(shí)施方式中，算出邊緣的大小的信息。具體而言，使用邊緣的切線(xiàn)方向算出。 特征量算出部102將算出的邊緣的大小的信息供給到同一層次的高頻帶等級(jí)控制部105和濾波處理部103。另外，特征量算出部102將低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)輸出給濾波處理部103。該特征量 算出部102相當(dāng)于本發(fā)明中的“特征量算出部件”。濾波處理部103從特征量算出部102接受低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和邊緣的大小的信 息的輸入。濾波處理部103對(duì)供給的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)使用三維的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散 濾波器。所謂非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器是指強(qiáng)調(diào)以非線(xiàn)性的方式進(jìn)行各向異性擴(kuò)散的成 分的濾波器。低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)中的邊緣成分以非線(xiàn)性的方式進(jìn)行各向異性擴(kuò)散。因 此，對(duì)低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)使用非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器時(shí)，邊緣成分的亮度增大，非邊 緣成分降低。因此，通過(guò)使用非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器，濾波處理部103強(qiáng)調(diào)低頻帶分解 圖像數(shù)據(jù)所包含的邊緣成分，生成使非邊緣成分變平滑的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)。該濾波處 理部103相當(dāng)于本發(fā)明中的“濾波處理部件”。在這里，具體地說(shuō)明特征量算出部102對(duì)方向性特征量即邊緣信息(在本實(shí)施方 式中為邊緣的大小)的檢測(cè)、以及濾波處理部103使用非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器進(jìn)行的 濾波處理。在本實(shí)施方式中，方向性特征量的檢測(cè)以及使用非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器的 濾波處理通過(guò)求出低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)張量(structure tensor)的固有值和固有 矢量而達(dá)成。該結(jié)構(gòu)張量的固有值和固有矢量分別表示低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的邊緣的朝向 即大小。特別地，第一固有值和與其分別對(duì)應(yīng)的固有矢量表示在空間·時(shí)間上具有平面的 集合的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的特征。以下，假設(shè)對(duì)低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)I進(jìn)行處理，在以下 的說(shuō)明中，將低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)I僅稱(chēng)為“圖像I”。圖像I中的也包括像素的時(shí)間方向的結(jié)構(gòu)張量如下進(jìn)行定義。(算式1) 在此，Ix表示圖像I的χ方向的空間微分，Iy表示圖像I的y方向的空間微分，It 表示圖像I的t方向(時(shí)間方向)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，Gp表示高斯函數(shù)，操作符表示卷積。 XS1、λ52> Xs3是結(jié)構(gòu)張量S的固有值，其絕對(duì)值的大小關(guān)系為XS1>XS2>XS3。該情況 下，Asi為第一固有值?？臻g微分Ix、Iy以及It的算出方法不限于上述算出方法。例如，代 替計(jì)算Ix、Iy以及It，也可以使用索貝爾濾波器(Sobel filter)或多分辨率分解的高頻帶 分解圖像數(shù)據(jù)。求結(jié)構(gòu)張量S的各要素s的情況下的固有值λ S1、λ S2、λ S3和固有矢量R、RT能夠 通過(guò)線(xiàn)性代數(shù)中公知的方法算出。即，(算式1)中的3X3矩陣的固有值XS1、XS2、Xs3例 如能夠通過(guò)cardano的方法等實(shí)質(zhì)上求解三次方程式而算出。并且，結(jié)構(gòu)張量S是實(shí)對(duì)稱(chēng) 矩陣，因此，固有值λ S1、λ S2、λ S3為實(shí)數(shù)，固有矢量R、Rt為實(shí)矢量。固有矢量R和Rt相互 正交。該結(jié)構(gòu)張量S的固有值λ『λ52> Xs3表示邊緣的的大小，固有矢量R、Rt表示邊緣 的方向(邊緣的切線(xiàn)方向)。在本實(shí)施方式中，基于方向性特征的濾波以下式所示的非線(xiàn)性擴(kuò)散方程式(偏微 分方程式)表示。(算式2) 在這里，I表示圖像I的像素等級(jí)(亮度值)，▽〗表示其梯度矢量(gradient vector)，w表示物理上的擴(kuò)散方程式中的時(shí)間因素。換言之，w是與處理相關(guān)的時(shí)刻，在實(shí) 際的處理中表示該擴(kuò)散方程式的處理次數(shù)。D是擴(kuò)散張量(Diffusion Tensor)，如下表示。(算式3) 在這里，R如下面的(算式4)那樣表示。(算式4)R= (CO1CO2CO3)在這里，Q1, (02和ω3是擴(kuò)散張量D的固有矢量，λΜ、λΒ2、λΒ3是擴(kuò)散張量D的 固有值。進(jìn)而，R= (ω17 ω2，ω3)的Q1表示邊緣的法線(xiàn)方向。擴(kuò)散張量D的固有值λΜ表示固有矢量(O1所示的方向的擴(kuò)散強(qiáng)度。同樣，固有 值λΒ2表示固有矢量ω2所示的方向的擴(kuò)散強(qiáng)度，固有值λΒ3表示固有矢量ω3所示的方向 的擴(kuò)散強(qiáng)度。進(jìn)而，通過(guò)針對(duì)每個(gè)像素控制固有值λΜ、λΒ2、λ D3的值，從而控制非線(xiàn)性各 向異性擴(kuò)散濾波器的擴(kuò)散的強(qiáng)度。另外，固有矢量R與非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器的濾波 器方向意義相同。即，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定固有矢量R，從而設(shè)定期望的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波 器的濾波方向。在這里，擴(kuò)散張量D的固有矢量COpco2* ω3與上述的圖像I中的像素的結(jié)構(gòu)張 量S的未改變的固有矢量或調(diào)換了固有矢量的順序得到的矢量相等。并且，擴(kuò)散張量D的 固有值λΜ、λΒ2, λ D3取決于根據(jù)上述結(jié)構(gòu)張量S的固有值λ S1、λ S2、Xs3計(jì)算的邊緣的大 小。邊緣信息(edge)使用作為第一固有值的固有值λ S1和作為第三固有值的固有值 Xs3如下面(算式5)那樣表示。即，邊緣信息(edge)是使用特征量中的邊緣的大小表示 的值。(算式5)edge =-(知廣“)
I k在這里，邊緣具有“大小”和“朝向”。進(jìn)而，所謂“大小”是在圖像的強(qiáng)度變化平穩(wěn) 時(shí)為“小的”邊緣、在圖像的強(qiáng)度的變化急劇時(shí)為“大的”邊緣的參數(shù)。邊緣信息是通過(guò)將邊緣的大小標(biāo)準(zhǔn)化為從O到1的范圍而算出的參數(shù)。邊緣信息 的值越接近1就越接近邊緣成分、越接近O就越接近非邊緣成分。參數(shù)k是表示邊緣成分 的提取程度的參數(shù)。即，若減小參數(shù)k，則容易提取邊緣成分。另外，使用該邊緣信息算出擴(kuò)散張量D的固有值XD1、XD2、XD3。固有值XD1、XD2、 λ D3分別用以下的(算式6)、(算式7)、(算式8)表示。(算式6)入 D1 = β 丄(1-edge) + β 2 · edge (算式6)、(算式7)和(算式8)中的β(1-edge)的部分表示非邊緣部分，β -edge 的部分表示邊緣部分。該固有值λ Μ、λ吣λ D3如上所述表示擴(kuò)散的強(qiáng)度。進(jìn)而，需要使作 為降低對(duì)象的散斑和噪聲所屬的非邊緣成分不具有方向性。即，必須使該非邊緣成分與方 向無(wú)關(guān)地?cái)U(kuò)散。因此，設(shè)定為P1= β3 = β5 > 0。另一方面，對(duì)于作為強(qiáng)調(diào)對(duì)象的邊緣成分，必須更加強(qiáng)調(diào)其方向性。即，需要使該 邊緣成分的垂直方向(固有值λ Μ的固有矢量CO1所指的方向)尖銳化，并使除此之外的方 向(固有值λΒ2的固有矢量(02所指的方向以及固有值λΒ3的固有矢量ω3所指的方向) 擴(kuò)散。因此，β 2設(shè)定為近似0的值，^34和06設(shè)定為比β 2大的預(yù)定值。如上所述，能夠算出擴(kuò)散張量D的固有值λΜ、λΒ2、λΒ3以及固有矢量ωι、ω2、 ω3。因此，能夠算出(算式3)中的擴(kuò)散張量D的各要素d，能夠得到表示非線(xiàn)性各向異性 擴(kuò)散濾波器(擴(kuò)散方程式)的(算式2)。另外，該求得的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器(算式2)自身的計(jì)算通過(guò)偏微分方程 式的數(shù)值解析方法進(jìn)行。即，根據(jù)時(shí)刻w的某點(diǎn)處的像素和其周?chē)母鼽c(diǎn)處的各像素等級(jí) (像素的亮度值)以及擴(kuò)散張量D的各要素值，求出時(shí)刻w+Aw處的該點(diǎn)的新的像素等級(jí)， 接著，將w+Δ w作為新的w，反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的同樣的計(jì)算。在這里，說(shuō)明算式2的數(shù)值計(jì)算方法。首先說(shuō)明對(duì)時(shí)間方向的數(shù)值微分的方法。圖 5Α是用于說(shuō)明針對(duì)空間方向的數(shù)值微分的圖。圖5Β是用于說(shuō)明針對(duì)時(shí)間方向的數(shù)值微分 的圖。圖5Α、圖5Β的數(shù)據(jù)501具有一維的空間坐標(biāo)和時(shí)間方向坐標(biāo)這兩個(gè)坐標(biāo)。在圖 5Α中，空間方向的數(shù)值微分和濾波以當(dāng)前的位置的數(shù)據(jù)502為處理中心，使用附近的正負(fù) 兩側(cè)的預(yù)定數(shù)量的像素的數(shù)據(jù)503來(lái)計(jì)算。以一次的數(shù)值微分為例，當(dāng)使用正負(fù)兩側(cè)的各 附近的一個(gè)像素，則一階的數(shù)值微分的近似用下面的(算式9)表示。這稱(chēng)為數(shù)值微分的三 對(duì)此，在圖5Β中，時(shí)間方向的數(shù)值微分和濾波以當(dāng)前的數(shù)據(jù)504為處理中心。在圖 5Β中，無(wú)法將未來(lái)的時(shí)間用于處理。例如，在將處理中心設(shè)定在過(guò)去、在計(jì)算式中使用與空 間方向相同的系數(shù)的情況下，處理結(jié)果在時(shí)間上比當(dāng)前的幀延遲，無(wú)法消除時(shí)間相位延遲。 因此，時(shí)間方向的數(shù)值微分和濾波必須以當(dāng)前的數(shù)據(jù)504為處理中心、使用當(dāng)前的數(shù)據(jù)504 和過(guò)去的預(yù)定數(shù)量的像素的數(shù)據(jù)505進(jìn)行計(jì)算。在這里，當(dāng)函數(shù)f(x)在區(qū)間[Xi，Xi+h]連續(xù)時(shí)，表示為(算式10)/，⑷=D^瓜)_去傳廣⑷+ */· …}
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而且，Rn+1是在數(shù)值計(jì)算中成為截?cái)嗾`差的項(xiàng)，若|h|充分小，則Rn+1 = 0。進(jìn)而，通過(guò)(算式10)求出以下的算式。(算式11)/( ) =+苦廣(而)- !廣⑷+ …(算式12)
AiAol3f{x,_2) = /(X1) - IhTixl) + ^·尸、(Χ·) -(而)+ …進(jìn)而，通過(guò)(算式11)和(算式12)求出以下的算式。(算式13)餘徹-4y -{字嚴(yán)階…·當(dāng)將該(算式13)的{}內(nèi)視為誤差省略時(shí)，表示為(算式14) 如(算式14)所示，時(shí)間方向的一階的數(shù)值微分的近似可以使用當(dāng)前的數(shù)據(jù)和過(guò) 去兩幀的像素的數(shù)據(jù)來(lái)求出。通過(guò)使用該(算式14)，能夠利用(算式2)的數(shù)值計(jì)算方法 進(jìn)行計(jì)算。具體而言，(算式2)可以表示為以下的(算式15)。(算式15) 為了計(jì)算該(算式15)的各項(xiàng)的偏微分，使用上述的(算式9)和(算式14)的近 似值。在這里，參照?qǐng)D6說(shuō)明以上的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器的處理步驟。圖6是表 示三次的層次中的非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器的濾波處理的處理步驟的流程圖。在這里， 以三次的層次的濾波處理的處理步驟為例進(jìn)行說(shuō)明，但在一次或二次的濾波處理中也進(jìn)行 同樣的處理。步驟SOOl 多分辨率分解部IOlc從多分辨率分解部IOlb接受進(jìn)行濾波處理的數(shù) 據(jù)的輸入。步驟S002 多分辨率分解部IOlc對(duì)輸入的數(shù)據(jù)在各坐標(biāo)軸方向(Ix、Iy、It)微分并生成低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)。步驟S003 特征量算出部102c對(duì)從多分辨率分解部IOlc輸入的低頻帶分解圖像 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)張量S的各要素進(jìn)行計(jì)算。在該計(jì)算中，也包括計(jì)算結(jié)構(gòu)張量S前的高斯函數(shù) Gp的計(jì)算。步驟S004 特征量算出部IOlc根據(jù)結(jié)構(gòu)張量S算出其固有值λ S1、λ S2、λ S3以及 @有矢量ω^ ω2、ω3ο步驟S005 特征量算出部102c根據(jù)結(jié)構(gòu)張量S的固有值λ S1、λ S2、λ S3求出邊緣 的大小，根據(jù)固有矢量《工、ω2、ω3求出邊緣的朝向。步驟S006 特征量算出部102c將求出的邊緣的大小輸出給同一層次的高頻帶等 級(jí)控制部105c。步驟S007 濾波處理部103c根據(jù)由特征量算出部102c求出的邊緣的大小計(jì)算擴(kuò) 散的強(qiáng)度，另外，根據(jù)求出的擴(kuò)散的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)張量S的固有矢量ω” ω2、ω3算出在非線(xiàn) 性各向異性擴(kuò)散濾波器的擴(kuò)散方程式(算式2)的數(shù)值解析中使用的各系數(shù)。步驟S008 濾波處理部103c進(jìn)行擴(kuò)散方程式的數(shù)值解析計(jì)算。步驟S009 濾波處理部103c判斷是否進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的擴(kuò)散方程式的數(shù)值解析 計(jì)算。在沒(méi)有進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的情況下，返回到步驟S008。在進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的情況下，進(jìn)入 步驟SO10。步驟SOlO 濾波處理部103c將通過(guò)非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器進(jìn)行了濾波處理 后的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)輸出給同一層次的多分辨率合成部104c。高頻帶等級(jí)控制部105從同一層次的多分辨率分解部101接受八個(gè)高頻帶分解圖 像數(shù)據(jù)的輸入。另外，高頻帶等級(jí)控制部105從特征量算出部102接受邊緣的大小的輸入。 高頻帶等級(jí)控制部105使用邊緣的信息(邊緣的大小)對(duì)高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)邊 緣部分的處理。在本實(shí)施方式中，高頻帶等級(jí)控制部105取由擴(kuò)散張量D的固有值計(jì)算出 的邊緣的大小和各高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)像素的積。另外，該積的結(jié)果乘以各高頻帶 分解圖像數(shù)據(jù)的控制系數(shù)。通過(guò)這樣取與邊緣的大小的積，能夠強(qiáng)調(diào)高頻帶分解圖像數(shù)據(jù) 中的邊緣部分，能夠抑制邊緣以外的部分。作為使用其它的邊緣的大小(邊緣信息)的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的處理方法，具 有邊緣以外的區(qū)域乘以各高頻圖像的控制系數(shù)的方法。通過(guò)進(jìn)行這種處理，在高頻帶分解 圖像數(shù)據(jù)中也能夠強(qiáng)調(diào)邊緣部分。高頻帶等級(jí)控制部105將實(shí)施了強(qiáng)調(diào)上述邊緣部分的 處理的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)輸出給同一層次的多分辨率合成部104。該高頻帶等級(jí)控制部 105相當(dāng)于本發(fā)明中的“高頻帶等級(jí)控制部件”。多分辨率合成部104從濾波處理部103接受一個(gè)低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的輸入。并且，多分辨率合成部104從高頻帶等級(jí)控制部105接受七個(gè)高頻帶分解圖像數(shù) 據(jù)的輸入。多分辨率合成部104對(duì)輸入的一個(gè)低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及七個(gè)高頻帶分解圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成并生成一個(gè)合成圖像。生成合成圖像時(shí)，多分辨率合成部104根據(jù)一個(gè)低 頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和七個(gè)高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行小波逆變換。該生成的合成圖像在各坐 標(biāo)軸的樣本數(shù)為從濾波處理部103輸入的圖像的二倍。二次以上的層次中的多分辨率合成 部104(在本實(shí)施方式中，為多分辨率合成部104b或104c。)將所形成的圖像輸出給下一 層次的特征量算出部102。
并且，一次的層次中的多分辨率合成部104(在本實(shí)施方式中，為多分辨率合成部 104a。)將所形成的圖像輸出給圖像生成部004。該多分辨率合成部104相當(dāng)于本發(fā)明中 的“多分辨率合成部件”。在這里，參照?qǐng)D7，對(duì)本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的整體動(dòng)作的流程進(jìn)行說(shuō)明。 圖7是本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的整體動(dòng)作的流程圖。在這里，也以B模式圖像為例 進(jìn)行說(shuō)明。步驟SlOl 收發(fā)部002經(jīng)由超聲波探頭001對(duì)被檢體發(fā)送超聲波，并接收基于該 被檢體反射來(lái)的超聲波回波的回波信號(hào)。步驟S102 信號(hào)處理部003對(duì)從收發(fā)部002輸入的回波信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮和包絡(luò) 線(xiàn)檢波等信號(hào)處理。步驟S103 散斑/噪聲降低處理部100將從信號(hào)處理部003輸入的B模式數(shù)據(jù)針 對(duì)每個(gè)幀存儲(chǔ)于幀蓄積部106。步驟S104 散斑/噪聲降低處理部100根據(jù)存儲(chǔ)在幀蓄積部106中的最新的B模 式數(shù)據(jù)到預(yù)定幀數(shù)前的B模式數(shù)據(jù)，進(jìn)行多分辨率分解、特征量算出、濾波處理、高頻帶等 級(jí)控制以及多分辨率合成，并對(duì)最新的B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行散斑/噪聲降低處理。步驟S105 圖像生成部004對(duì)從散斑/噪聲降低處理部100輸入的進(jìn)行了散斑/ 噪聲降低處理的B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)軸變換等，并生成B模式數(shù)據(jù)的超聲波圖像。步驟S106 顯示控制部005將從圖像生成部004輸入的超聲波圖像顯示于顯示部 007。步驟S107 綜合控制部009判斷檢查是否結(jié)束。在檢查未結(jié)束的情況下，返回到 步驟S101。在檢查結(jié)束了的情況下，停止超聲波診斷裝置的動(dòng)作。以上，作為散斑/噪聲降低處理的對(duì)象使用二維斷層像進(jìn)行了說(shuō)明。作為散斑/ 噪聲降低處理的對(duì)象也可以使用三維容積數(shù)據(jù)等三維斷層像。為了對(duì)三維斷層像進(jìn)行散斑 /噪聲降低處理，只要使上述處理增加一維即可。具體而言，只要在邊緣的大小的算出和濾 波處理的計(jì)算中使矩陣增加一行一列進(jìn)行計(jì)算即可。以上，散斑/噪聲降低處理部100配置于信號(hào)處理部003之后。散斑/噪聲降低處 理部100也可以配置在圖像生成部004之后。在散斑/噪聲降低處理部100配置在圖像生 成部004之后的情況下，對(duì)進(jìn)行了坐標(biāo)軸變換的超聲波圖像進(jìn)行散斑/噪聲降低處理。在 該情況下，超聲波探頭001、收發(fā)部002、信號(hào)處理部003以及圖像生成部004相當(dāng)于本發(fā)明 中的“圖像生成部件”，顯示控制部005相當(dāng)于本發(fā)明中的“顯示控制部件”。如以上說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置在B模式或多普勒模式的各模 式中的原始數(shù)據(jù)的空間方向和時(shí)間方向進(jìn)行多分辨率分解，算出方向性特征量。通過(guò)使用 利用了該方向性特征量的濾波器，從而降低空間方向和時(shí)間方向的噪聲和散斑的變化。由 此，不僅在空間方向，在時(shí)間方向上也能夠生成平滑且強(qiáng)調(diào)組織成分的圖像。并且，本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置是這樣的構(gòu)成關(guān)于對(duì)時(shí)間方向的數(shù)值微分， 使用當(dāng)前和過(guò)去的多個(gè)幀的數(shù)據(jù)，通過(guò)與空間方向不同的算式和系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。由此，能 夠進(jìn)行沒(méi)有時(shí)間相位延遲的濾波處理。并且，在本實(shí)施方式中，使用高頻帶等級(jí)控制部105對(duì)高頻分解圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理，強(qiáng)調(diào)高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的邊緣部分，由此，生成進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)邊緣的圖像。
但是，也可以不使用高頻帶等級(jí)控制部105，對(duì)高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)不進(jìn)行處理， 就那樣直接使用高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，在多分辨率合成部104中生成合成圖像。在該情況 下，與使用高頻帶等級(jí)控制部105的情況相比，組織成分的強(qiáng)調(diào)程度減弱，但能夠針對(duì)時(shí)間 方向生成平滑的圖像。另外，多分辨率分解部101、特征量算出部102、濾波處理部103、多分辨率合成部 104以及高頻帶等級(jí)控制部105也可以針對(duì)各層次(圖2中的一次 η次的每次)進(jìn)行配 置。也可以通過(guò)一組的多分辨率分解部101、特征量算出部102、濾波處理部103、多分辨率 合成部104以及高頻帶等級(jí)控制部105依次進(jìn)行各層次(各次)的處理。[第二實(shí)施方式]下面，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超聲波診斷裝置進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的超聲 波診斷裝置與第一實(shí)施方式不同之處在于，是利用進(jìn)行了散斑/噪聲降低處理的B模式數(shù) 據(jù)對(duì)下一幀進(jìn)行散斑/噪聲降低處理的構(gòu)成。利用圖1的框圖示出本實(shí)施方式的超聲波診 斷裝置的構(gòu)成。在以下的說(shuō)明中，附加了與第一實(shí)施方式相同的標(biāo)號(hào)的功能部只要沒(méi)有特 別說(shuō)明，則具有相同的功能。圖8是用于說(shuō)明本實(shí)施方式中的B模式數(shù)據(jù)的蓄積以及使用該蓄積的B模式數(shù)據(jù) 的處理的圖。為了容易理解說(shuō)明，圖8說(shuō)明了空間軸和時(shí)間軸這二維。幀蓄積部106針對(duì)每個(gè)時(shí)間的經(jīng)過(guò)依次存儲(chǔ)從信號(hào)處理部003輸入的B模式數(shù) 據(jù)。在這里，將最新的B模式數(shù)據(jù)作為B模式數(shù)據(jù)801。進(jìn)而，散斑/噪聲降低處理部100使 用集合B模式數(shù)據(jù)300對(duì)B模式數(shù)據(jù)801進(jìn)行散斑/噪聲降低處理。集合B模式數(shù)據(jù)300 是包括存儲(chǔ)在幀蓄積部106中的B模式數(shù)據(jù)801在內(nèi)的預(yù)定幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)的集合。而且，幀蓄積部106刪除處理前的B模式數(shù)據(jù)801，并將進(jìn)行了處理的B模式數(shù)據(jù) 801 (以下，稱(chēng)為處理后B模式數(shù)據(jù)801)存儲(chǔ)為最新的幀的B模式數(shù)據(jù)。然后，當(dāng)從信號(hào)處 理部003輸入下一幀的B模式數(shù)據(jù)(將其稱(chēng)為B模式數(shù)據(jù)802)時(shí)，將B模式數(shù)據(jù)802作為 最新的幀存儲(chǔ)在幀蓄積部106中。然后，散斑/噪聲降低處理部100對(duì)B模式數(shù)據(jù)802進(jìn) 行散斑/噪聲降低處理，幀蓄積部106存儲(chǔ)處理后B模式數(shù)據(jù)802。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行以上那樣 的處理，從而幀蓄積部106能夠在時(shí)間方向蓄積過(guò)去的B模式數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，并使用該蓄 積的處理后的B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行最新的B模式數(shù)據(jù)的散斑/噪聲降低處理。在這里，幀蓄積 部106相當(dāng)于本發(fā)明中的“處理后幀蓄積部件”。這樣，本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置為這樣的構(gòu)成使用實(shí)施了散斑/噪聲降低 處理的過(guò)去的B模式數(shù)據(jù)進(jìn)行最新的B模式數(shù)據(jù)的散斑/噪聲降低處理。由此，能夠使用在時(shí)間方向的散斑/噪聲降低處理中已經(jīng)實(shí)施了處理的平滑的B 模式數(shù)據(jù)，因此，能夠進(jìn)一步有效地降低時(shí)間方向的散斑/噪聲的變化，進(jìn)行沒(méi)有時(shí)間相位 延遲的處理。(變形例1)接著，對(duì)本發(fā)明的超聲波診斷裝置的其它例進(jìn)行說(shuō)明。在本變形例中，蓄積處理前 的B模式數(shù)據(jù)。在進(jìn)行散斑/噪聲降低處理時(shí)，將最新的處理前的幀輸出給幀蓄積部106。圖9是用于說(shuō)明本實(shí)施例中的B模式數(shù)據(jù)的蓄積以及使用該蓄積的B模式數(shù)據(jù)的 處理的圖。圖9用空間軸和時(shí)間軸這二維進(jìn)行表示。本發(fā)明的超聲波診斷裝置是如下的構(gòu)成在第二實(shí)施方式的超聲波診斷裝置中進(jìn)一步追加了用虛線(xiàn)表示的處理前幀蓄積部107。處理前幀蓄積部107具有存儲(chǔ)器和硬盤(pán)等存儲(chǔ)介質(zhì)。而且，處理前幀蓄積部107與時(shí)間的經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)地依次存儲(chǔ)從信號(hào)處理部003輸入 的B模式數(shù)據(jù)。處理前幀蓄積部107可以存儲(chǔ)所有幀的B模式數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)預(yù)先確定 的幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)預(yù)先確定的幀數(shù)的B模式數(shù)據(jù)的構(gòu)成中，當(dāng)輸入新的處理前的B模式數(shù)據(jù) 901時(shí)，刪除最舊的處理前的B模式數(shù)據(jù)。幀蓄積部106對(duì)處理前幀蓄積部107要求散斑/噪聲降低處理前的B模式數(shù)據(jù) 901的輸入。處理前幀蓄積部107與該輸入要求對(duì)應(yīng)地向幀蓄積部106輸入最新的處理前 的B模式數(shù)據(jù)901。幀蓄積部106存儲(chǔ)預(yù)定數(shù)-1幀之前的進(jìn)行了散斑/噪聲降低處理的B模式數(shù)據(jù) 902。幀蓄積部106將從處理前幀蓄積部107復(fù)制的處理前的B模式數(shù)據(jù)901和存儲(chǔ)的處 理后的B模式數(shù)據(jù)902輸出給多分辨率分解部101。然后，幀蓄積部106存儲(chǔ)通過(guò)散斑/噪 聲降低處理部100進(jìn)行了散斑/噪聲降低處理的處理后的B模式數(shù)據(jù)。此時(shí)，幀蓄積部106 刪除最舊的處理后B模式數(shù)據(jù)。通過(guò)這樣的構(gòu)成，還可以進(jìn)一步有效地降低時(shí)間方向的散斑/噪聲的變化，進(jìn)行 沒(méi)有時(shí)間相位延遲的處理。
權(quán)利要求
一種超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置具備圖像生成部件，通過(guò)執(zhí)行超聲波收發(fā)，從而以按時(shí)間序列的方式生成多個(gè)幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)；多分辨率分解部件，按層次對(duì)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，得到第1次～第n次的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及第1次～第n次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，其中，n為2以上的自然數(shù)；特征量算出部件，根據(jù)得到的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)算出特征量；濾波處理部件，對(duì)算出的上述特征量實(shí)施濾波運(yùn)算；以及多分辨率合成部件，使用上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和上述高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行多分辨率合成，從而生成合成圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置還具備存儲(chǔ)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)蓄積部件， 作為上述多個(gè)幀中的第t幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)中的上述濾波處理，上述濾波處理部件 使用存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)部件中的從第t-Ι幀到第預(yù)定幀之前的各幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)中的 同一位置的各像素的各像素值對(duì)擴(kuò)散方程式進(jìn)行數(shù)值解析，算出第t幀的超聲波圖像數(shù)據(jù) 的上述同一位置的各像素的像素值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置還具備存儲(chǔ)上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)蓄積部件， 作為第t幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)中的濾波處理，上述濾波處理部件使用存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ) 部件中的從第t-Ι幀到第預(yù)定幀之前的各幀的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)中的同一位置的 各像素的各像素值對(duì)擴(kuò)散方程式進(jìn)行數(shù)值解析，算出第t幀的處理后低頻帶分解圖像數(shù)據(jù) 的上述同一位置的各像素的像素值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述濾波處理部件使用由非線(xiàn)性擴(kuò)散方程式表示的濾波器， 在進(jìn)行該非線(xiàn)性擴(kuò)散方程式的數(shù)值解析的情況下， 作為空間方向的數(shù)值微分，使用5 I i /5 χ= { I ι + , - I ι _ , } /2 ，作為時(shí)間方向的數(shù)值微分，使用 9 I t /5 t = {31, - 4 I , _ , - I , _ 2 } /2,Ii :x為i時(shí)的像素值，It 時(shí)刻t的像素值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述特征量算出部件算出各像素的結(jié)構(gòu)張量，并使用上述結(jié)構(gòu)張量算出固有值和固有 矢量，使用上述各固有值和固有矢量算出特征量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述濾波部件為非線(xiàn)性各向異性擴(kuò)散濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置還具備高頻帶等級(jí)控制部件，該高頻帶等級(jí)控制部件對(duì)上述高頻帶 分解圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)上述邊緣的濾波處理，并將該處理后的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)輸出給上述多分辨率合成部件。
8. 一種超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置具備 圖像生成部件，通過(guò)執(zhí)行超聲波收發(fā)，從而以按時(shí)間序列的方式生成多個(gè)幀的超聲波 圖像數(shù)據(jù)；多分辨率分解部件，按層次對(duì)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，得到第1次 第η次的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及第1次 第η次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，其中，η為2以 上的自然數(shù)；多分辨率合成部件，使用上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和上述高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行多 分辨率合成，并生成合成圖像；特征量算出部件，根據(jù)得到的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)算出特征量； 濾波處理部件，對(duì)算出的上述特征量實(shí)施濾波運(yùn)算；以及高頻帶等級(jí)控制部，將從上述多分辨率分解部件得到的上述第1次 第η次的高頻帶 分解圖像數(shù)據(jù)利用對(duì)應(yīng)的各次的特征量進(jìn)行加權(quán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置。該超聲波診斷裝置具備圖像生成部件，通過(guò)執(zhí)行超聲波收發(fā)，從而以按時(shí)間序列的方式生成多個(gè)幀的超聲波圖像數(shù)據(jù)；多分辨率分解部件，按層次對(duì)上述超聲波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，得到第1次～第n次的低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)以及第1次～第n次的高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)，其中，n為2以上的自然數(shù)；特征量算出部件，根據(jù)得到的上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)算出特征量；濾波處理部件，對(duì)算出的上述特征量實(shí)施濾波運(yùn)算；以及多分辨率合成部件，使用上述低頻帶分解圖像數(shù)據(jù)和上述高頻帶分解圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行多分辨率合成，從而生成合成圖像。因此，能夠有效地降低時(shí)間方向的散斑/噪聲的變化，進(jìn)行沒(méi)有時(shí)間相位延遲的處理。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101879073SQ20101017320
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者大住良太 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社