JPH05146446A

JPH05146446A - 超音波画像処理装置

Info

Publication number: JPH05146446A
Application number: JP3314942A
Authority: JP
Inventors: Masaru Murashita; 賢村下
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】最適な画像の濃さに自動的に調整する。【構成】フレームメモリ１上の情報に基づきヒストグ
ラム情報を作成し、ＲＡＭ２上に格納する。ヒストグラ
ム読み出しカウンタ５の計数値によりアドレス指定して
ＲＡＭ２から度数を読み出し、加算回路６により累計す
る。累計に係る画素数が画素の総個数の半分に至ったと
きのヒストグラム読み出しカウンタ５の計数値と、基準
値との差を減算器１２により求め、これにより受信信号
増幅率を制御して表示画像の階調値のメディアン値を基
準値に一致させると、見やすい画像に自動調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置により
得られた二次元画像情報を表示させるため画像処理を行
う超音波画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超音波診断装置が知られてい
る。この装置は、生体に当接させた探触子から、生体内
部に超音波を送波し、反射波により生体内部の画像を得
る装置である。探触子は、通常、圧電体から形成される
超音波振動子を備えている。ここに、超音波振動子を並
列又はマトリクス状に配置し、選択的にあるいは遅延等
を行って励振すれば、超音波の送波方向を変化させるこ
とができる。このようにして超音波の送波方向を走査し
てやることにより、生体の断層情報を得ることができ
る。

【０００３】超音波診断装置により得られた情報は、装
置の使用者、例えば医師等の医療従事者に容易に理解し
てもらう必要がある。このため、ＣＲＴ等の表示装置は
超音波診断装置の必須の構成部材である。上に述べたよ
うに、生体の断層情報を得ている場合の表示はＢモード
表示と呼ばれる。また、表示を行う際には、得た情報に
一定の画像処理を施すのが普通であり、このため、超音
波画像処理装置が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】表示を行う際には、探
触子により得られた微弱な信号を超音波診断装置の各部
において必要なレベルに増幅する。このレベルは、観測
すべき部位や深度に応じて適宜調整する必要がある。こ
のための手段として、従来、例えば使用者が画像を見な
がら手動で増幅器のゲインを調整する手段が採用されて
いるが、この場合には、画像の輝度が必ずしも最適とは
ならない。すなわち、ある状態で調整を行って最適にな
ったとしても、引き続く操作や生体の状態変化に応じて
（例えば脂肪の厚みの異なる部位に探触子を移動させた
場合に）最適状態から外れてしまう。また、ゲインをフ
ィードバック制御することも考えられるが、この場合、
最適な調整状態について明確な基準を持たなければなら
ない。さもなければ、やはり、最適な状態にすることが
できない。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ゲインの自動制御
を行い常に最適な濃さの画像を表示することを可能にす
ると共に、この処理を実時間で実行可能にすることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者は、最適な調整状
態の基準を定めるため、人間の視覚上最も見やすい画像
とはどのような画像かについて検討を行っている。図１
には、このような検討の結果明らかになった視覚上見や
すい画像を表すヒストグラムが示されている。この図の
ヒストグラムは、横軸を階調値、縦軸を当該階調値を有
する画素数としている。ここでは、階調数を２⁶（６ビ
ット）、すなわち６４としており、画素数を１２８×５
１２としている。図１には、（１）〜（３）の３種類の
ヒストグラムが示されているが、これらは、いずれもガ
ウス分布に近似しており、かつ、第１６階調をはさんで
左右両側の面積がほぼ等しい。

【０００７】本発明は、このような事実に着目してなさ
れたものである。すなわち、本発明は、超音波診断装置
により得られた受信信号を増幅した後二次元画像として
表示する超音波画像処理装置において、表示すべき画像
について階調値を階級、当該階調値を有する画素数を度
数としてヒストグラム情報を作成するヒストグラム化回
路と、ヒストグラム情報に基づきメディアン値が属する
階級である階調値を求める検索比較回路と、当該メディ
アン値に係る階調値を基準値と比較し、両者の差を解消
するよう超音波診断装置の受信信号増幅率を制御するゲ
イン判定回路と、を備えることを特徴とする。

【０００８】また、請求項２は、表示すべき画像の階調
値を画素毎に記憶するフレームメモリを備え、ヒストグ
ラム化回路が、階調値をアドレス、度数をデータとして
ヒストグラム情報を記憶する記憶手段を備え、検索比較
回路が記憶手段からの読み出しアドレスを昇順又は降順
に指定するヒストグラム読み出しカウンタと、当該読み
出しアドレスの指定により記憶手段から読み出される度
数をラッチしつつ累計する手段と、当該度数の累計を全
画素数の半数と比較する手段と、を備え、ゲイン判定回
路が、当該度数の累計が全画素数の半数に至ったときの
読み出しアドレスをメディアン値が属する階級に相当す
る階調値としてラッチする手段と、当該ラッチに係る階
調値と基準値との差を求める減算器と、当該差を受信信
号増幅率の制御目標として出力する手段と、を備え、ヒ
ストグラム情報の作成、メディアン値が属する階級に相
当する階調値の導出、当該階調値と基準値との比較を、
パイプライン処理することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、まず、表示すべき画像につ
いてヒストグラム情報が作成される。このヒストグラム
情報は、階調値を階級、当該階調値を有する画素数を度
数とする。次に、このようにして作成されたヒストグラ
ム情報に基づき、メディアン値、すなわち階調値が最も
低い又は高い画素から順に数えて（総画素数／２）番目
の画素が属する階級である階調値を求める。その階調値
は、表示画像が視覚上見やすい画像である場合にはある
所定の値、図１の例でいえば１６となるはずである。本
発明においては、ゲイン判定回路が、当該メディアン値
に係る階調値を基準値（例えば１６）と比較し、両者の
差を解消するよう超音波診断装置の受信信号増幅率を制
御する。この結果、最適な制御目標を設定しつつ、画像
の濃さが自動制御される。

【００１０】また、請求項２においては、この処理がパ
イプライン処理として実行され、実時間ベースで画像表
示が行われる。具体的には、まず、フレームメモリから
表示画像に係る情報を取り込み、この情報に基づき作成
されたヒストグラム情報が一旦記憶手段に記憶される。
ヒストグラム読み出しカウンタは、この記憶手段からの
読み出しアドレスを昇順又は降順に指定する。検索比較
回路においては、このアドレスから読み出される度数を
ラッチしつつ累計する。更に、当該度数の累計を全画素
数の半数と比較する。この比較の結果全画素数の半数に
至ったとされた場合、メディアン値に到達していると見
なせるので、ゲイン判定回路は、そのときの読み出しア
ドレスをメディアン値が属する階級に相当する階調値と
してラッチする。減算器は、ラッチされている階調値と
基準値との差を求める。この差は、受信信号増幅率の制
御誤差として出力される。

【００１１】このようにすると、記憶手段から検索比較
回路への読み出しが終了した後は、記憶手段の内容を保
持する必要がない。従って、次の画面についてのヒスト
グラム情報の作成を開始できる。一方で、ラッチ動作に
より、これと並行してゲイン判定回路を動作させること
が可能である。従って、いわゆるパイプライン処理が実
現され、全体としての動作時間が短縮される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１３】図２には、本発明の一実施例に係る超音波
画像処理装置の構成が示されている。この実施例は、画
像保持回路１００、ヒストグラム化回路２００、検索比
較回路３００及びゲイン判定回路４００から構成されて
いる。

【００１４】画像保持回路１００は、フレームメモリ１
を含む回路である。フレームメモリ１は、表示器（図示
せず）に表示すべき画像を画面（フレーム）単位で格納
するメモリである。フレームメモリ１上では、画像の濃
さが画素毎に量子化されている。量子化ビット数が６ビ
ットの場合、階調数は２⁶＝６４である。

【００１５】ヒストグラム化回路２００は、ＲＡＭ２、
インクリメント回路３及びラッチ回路４を備えている。
ＲＡＭ２は、階調数に応じ、少なくとも６４個のメモリ
ロケーションを有しており、ヒストグラム情報作成時に
はフレームメモリ１の出力データによって、読み出し時
には後述するヒストグラム読み出しカウンタ５の計数値
によって、アドレス指定される。インクリメント回路３
は、ＲＡＭ２に格納されているデータを１インクリメン
トし、ラッチ回路４はこれをラッチしてＲＡＭ２に出力
する。

【００１６】検索比較回路３００は、ヒストグラム読み
出しカウンタ５、加算回路６、ラッチ回路７及び比較器
９を備えている。ヒストグラム読み出しカウンタ５は、
ＲＡＭ２からの読み出し時に所定周期で計数を行うこと
により、読み出しアドレスを発生させる。加算回路６
は、ＲＡＭ２から読み出された度数をラッチ回路７によ
りラッチされている値と加算する。ラッチ回路７は、加
算回路６の加算結果をラッチする。比較器９は、ラッチ
回路７によりラッチされている値と所定の値とを比較
し、一致した場合に信号を出力する。この所定の値と
は、画素の総個数の半分の値である。

【００１７】ゲイン判定回路４００は、ラッチ回路１
１、減算器１２及びＤ／Ａコンバータ１３から構成され
ている。ラッチ回路１１は、比較器９から信号を受け取
ったときの読み出しアドレスをラッチする。減算器１２
は、ラッチ回路１１にラッチされている値を基準値と比
較し、その差を求める。Ｄ／Ａコンバータ１３は、この
差をアナログ値に変換する。このアナログ値は、図示し
ない受信信号増幅率調整回路に誤差信号として供給され
る。

【００１８】本実施例の回路は、以上説明したような機
能を有している。次に、この実施例の動作について説明
する。

【００１９】この実施例では、階調数を２⁶（６ビッ
ト）＝６４としており、画素数を１２８×５１２として
いる。フレームメモリ１は、１フレームについて画像の
濃淡データを格納している。ヒストグラムを作成する場
合には、このフレームメモリ１に格納されているデータ
によってＲＡＭ２がアドレス指定される。すなわち、フ
レームメモリ１にある画素の階調値として格納されてい
る値が１６である場合、ＲＡＭ２の１６番地がアドレス
指定される、といった動作となる。

【００２０】このアドレスに格納されているデータは、
インクリメント回路３によって取り込まれ、１インクリ
メントされる。インクリメントの結果は、ラッチ回路４
によりラッチされＲＡＭ２の同じ番地に格納される。例
えばＲＡＭ２の１６番地がアドレス指定されておりその
番地の内容が１０であれば、インクリメントの結果１１
が１６番地に格納される。

【００２１】この動作をフレームメモリ１上のすべての
データについて実行すると、ＲＡＭ２には、ヒストグラ
ム情報が格納されることになる。すなわち、階調値をア
ドレスとして、その階調値を有する画素数をデータとし
て、ヒストグラム情報が展開されることになる。ただ
し、ヒストグラム作成に先立って、ＲＡＭ２の内容はリ
セットされているものとする。

【００２２】このようにしてヒストグラム情報が作成さ
れた後、メディアン値の導出が実行される。すなわち、
ヒストグラム読み出しカウンタ５が計数を開始する。計
数は、アップカウントであってもダウンカウントであっ
てもよいが、ここではアップカウントを仮定する。この
計数の結果は、ＲＡＭ２からの読み出しアドレスに用い
られ、読み出されたデータ、すなわちヒストグラムの度
数は加算回路６に入力される。具体的には、まず、ヒス
トグラム読み出しカウンタ５の計数は０から始まるの
で、ＲＡＭ２の０番地のデータ（階調値０を有する画素
の個数）が加算回路６に入力される。本実施例では、あ
らかじめ、ラッチ回路７がリセットされているため、こ
のデータがそのままラッチ回路７にラッチされる。次
に、ヒストグラム読み出しカウンタ５の計数値は１とな
るため、ＲＡＭ２の１番地のデータ（階調値１を有する
画素の個数）が加算回路６に入力される。この場合、加
算回路６はラッチ回路７にラッチされている値（階調値
０を有する画素の個数）とＲＡＭ２からの入力（階調値
１を有する画素の個数）を加算する。ラッチ回路７はこ
の加算の結果をラッチする。以下、同様の動作が継続さ
れる。

【００２３】このような動作によって得られるのは、ヒ
ストグラムの度数を階調値０から順に累計した値であ
る。この累計値は、ラッチ回路７にラッチされている。
一方、先に図１に基づき説明した原理に基づくと、この
累計値がメディアン値に至ったかどうかを知らねばなら
ない。本実施例では、これを、比較器９により検出して
いる。すなわち、画素の総個数の半分の値と比較するこ
とにより、ラッチ回路７にラッチされている値が累計値
がヒストグラムの半分の面積に至ったことを検出するよ
うにしている。

【００２４】比較器９は、比較の結果半分に至ったと認
めた場合には信号を出力し、ラッチ回路１１に与える。
ラッチ回路１１は、ヒストグラム読み出しカウンタ５の
現在の計数値をラッチする。この計数値は、ＲＡＭ２の
どこまでのアドレスについて内容を累計することにより
メディアン値に至ったかを示す値である。図１（１）〜
（３）のいずれかに示されるヒストグラムとなっている
場合には、この値は、１６であることが期待される。減
算器１２は、実際にラッチされている値と、基準値＝１
６との差を求め、これをＤ／Ａコンバータ１３を介して
受信信号増幅率調整回路に供給する。

【００２５】この結果、表示画像は、常に図１（１）〜
（３）のいずれかに類似する性質を備えた画像になる。
すなわち、人間にとって視覚上見やすい画像になる。し
かも、この調整は自動的に行われ、使用者の操作をより
簡便なものとする。

【００２６】また、この実施例では、一連の複雑な処理
が実時間ベースで行われる。これは、本実施例がパイプ
ライン処理を行っていることによる。例えば、ヒストグ
ラム化回路２００とゲイン判定回路４００は独立して動
作することができ、ある時点をとった場合に複数の動作
が並行して実行されることになる。これにより、処理が
迅速となる。

【００２７】なお、６ビット量子化の場合について説明
したが、これは８ビット量子化であってもよい。この場
合には、階調数は２⁸＝２５６であるから、基準値は１
６ではなく６４になる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒストグラム情報を作成しメディアン値に基づき受信信
号増幅率の自動制御を行うようにしたため、最適な制御
目標を設定して常にかつ自動的に画像の濃さを調整で
き、視覚上の見やすさを向上させ操作性を向上させるこ
とができる。

【００２９】更に、請求項２によれば、パイプライン処
理を行うようにしたため、実時間ベースで処理を行うこ
とができ、視認性を向上させた表示を迅速に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す図であり、（１）、（２）
及び（３）はそれぞれ見やすい画像における階調値分布
の類型を示すヒストグラムである。

【図２】本発明の一実施例に係る超音波画像処理装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１フレームメモリ２ＲＡＭ３インクリメント回路４，７，１１ラッチ回路５ヒストグラム読み出しカウンタ６加算回路９比較器１２減算器１３Ｄ／Ａコンバータ１００画像保持回路２００ヒストグラム化回路３００検索比較回路４００ゲイン判定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波診断装置により得られた受信信号
を増幅した後二次元画像として表示する超音波画像処理
装置において、表示すべき画像について階調値を階級、当該階調値を有
する画素数を度数としてヒストグラム情報を作成するヒ
ストグラム化回路と、ヒストグラム情報に基づきメディアン値が属する階級で
ある階調値を求める検索比較回路と、当該メディアン値に係る階調値を基準値と比較し、両者
の差を解消するよう超音波診断装置の受信信号増幅率を
制御するゲイン判定回路と、を備えることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】請求項１記載の超音波画像処理装置にお
いて、表示すべき画像の階調値を画素毎に記憶するフレームメ
モリを備え、ヒストグラム化回路が、階調値をアドレス、度数をデー
タとしてヒストグラム情報を記憶する記憶手段を備え、検索比較回路が記憶手段からの読み出しアドレスを昇順
又は降順に指定するヒストグラム読み出しカウンタと、
当該読み出しアドレスの指定により記憶手段から読み出
される度数をラッチしつつ累計する手段と、当該度数の
累計を全画素数の半数と比較する手段と、を備え、ゲイン判定回路が、当該度数の累計が全画素数の半数に
至ったときの読み出しアドレスをメディアン値が属する
階級に相当する階調値としてラッチする手段と、当該ラ
ッチに係る階調値と基準値との差を求める減算器と、当
該差を受信信号増幅率の制御目標として出力する手段
と、を備え、ヒストグラム情報の作成、メディアン値が属する階級に
相当する階調値の導出、当該階調値と基準値との比較
を、パイプライン処理することを特徴とする超音波画像
処理装置。