JPH09289988A - 画像のスペックルを調節する方法及び物体の超音波イメージングのための方法 - Google Patents
画像のスペックルを調節する方法及び物体の超音波イメージングのための方法Info
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- JPH09289988A JPH09289988A JP8349280A JP34928096A JPH09289988A JP H09289988 A JPH09289988 A JP H09289988A JP 8349280 A JP8349280 A JP 8349280A JP 34928096 A JP34928096 A JP 34928096A JP H09289988 A JPH09289988 A JP H09289988A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
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- G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なる反射係数を有している異なる組織の型
の識別を改善することのできる画像のスペックルを調節
する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、信号処理アルゴリズムを用い
る。このアルゴリズムは、異なるグレイ・スケール・レ
ベルに異なるテクスチャを割り当てることにより画像の
コントラストを増大させる。このアルゴリズムは、与え
られた画像の直角成分を発生し、これがスペックル・パ
ターン及び他のすべての画像情報により変調されるとい
う性質を有するヒルベルト変換（１２２）に基づいてい
る。次に、直角成分を自乗した後に選択的に、与えられ
た画像の同相成分の自乗に加算するか、又は同相成分の
自乗から減算することにより、画像内の情報を制御す
る。加算又は減算された信号は、異なるテクスチャを有
する。同相成分と直角位相成分との間の算術演算（１４
０）により、画像のテクスチャが決定される。この演算
を選択的に行い、画像のコントラスト及びテクスチャを
制御できる。
の識別を改善することのできる画像のスペックルを調節
する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、信号処理アルゴリズムを用い
る。このアルゴリズムは、異なるグレイ・スケール・レ
ベルに異なるテクスチャを割り当てることにより画像の
コントラストを増大させる。このアルゴリズムは、与え
られた画像の直角成分を発生し、これがスペックル・パ
ターン及び他のすべての画像情報により変調されるとい
う性質を有するヒルベルト変換（１２２）に基づいてい
る。次に、直角成分を自乗した後に選択的に、与えられ
た画像の同相成分の自乗に加算するか、又は同相成分の
自乗から減算することにより、画像内の情報を制御す
る。加算又は減算された信号は、異なるテクスチャを有
する。同相成分と直角位相成分との間の算術演算（１４
０）により、画像のテクスチャが決定される。この演算
を選択的に行い、画像のコントラスト及びテクスチャを
制御できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には超音波イメ
ージング、主として臨床用超音波画像及び産業用超音波
画像に関する。更に詳しく述べると、本発明は、超音波
画像のコントラスト分解能及び組織テクスチャを制御す
るための方法に関する。
ージング、主として臨床用超音波画像及び産業用超音波
画像に関する。更に詳しく述べると、本発明は、超音波
画像のコントラスト分解能及び組織テクスチャを制御す
るための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波イメージング・システム
は、超音波変換器のアレイを含んでいる。これらの超音
波変換器を使用することにより、超音波ビームを送信し
た後に、被検査対象からの反射ビームを受信する。超音
波イメージングのために、アレイは典型的には、一列に
配置されていると共に適当な電圧で駆動されている多数
の変換器を有している。印加される電圧の時間遅延（又
は位相）及び大きさを選択することにより、個々の変換
器を制御することができる。これにより、超音波の制御
されたビームが形成され、超音波は組み合わさって、正
味の超音波を形成する。正味の超音波は、好ましいベク
トル方向に沿って進み、ビームに沿った選択された点で
集束される。多数の点弧を用いて、同じ解剖的構造の情
報を表すデータを取得してもよい。各々の点弧信号のビ
ーム形成パラメータを変化させることにより、各々の点
弧に対する受信波前面又は送信波前面の焦点の位置又は
ビーム・プロファイルを変更させてもよい。これは例え
ば、同じ走査線に沿って相次ぐビームを送信し、各々の
ビームの焦点を前のビームの焦点に対してシフトするこ
とにより行われる。印加される電圧の時間遅延及び大き
さを変化させることにより、ビームをその焦点と共に平
面内で移動させて、２次元の対象平面全体を走査するこ
とができる。
は、超音波変換器のアレイを含んでいる。これらの超音
波変換器を使用することにより、超音波ビームを送信し
た後に、被検査対象からの反射ビームを受信する。超音
波イメージングのために、アレイは典型的には、一列に
配置されていると共に適当な電圧で駆動されている多数
の変換器を有している。印加される電圧の時間遅延（又
は位相）及び大きさを選択することにより、個々の変換
器を制御することができる。これにより、超音波の制御
されたビームが形成され、超音波は組み合わさって、正
味の超音波を形成する。正味の超音波は、好ましいベク
トル方向に沿って進み、ビームに沿った選択された点で
集束される。多数の点弧を用いて、同じ解剖的構造の情
報を表すデータを取得してもよい。各々の点弧信号のビ
ーム形成パラメータを変化させることにより、各々の点
弧に対する受信波前面又は送信波前面の焦点の位置又は
ビーム・プロファイルを変更させてもよい。これは例え
ば、同じ走査線に沿って相次ぐビームを送信し、各々の
ビームの焦点を前のビームの焦点に対してシフトするこ
とにより行われる。印加される電圧の時間遅延及び大き
さを変化させることにより、ビームをその焦点と共に平
面内で移動させて、２次元の対象平面全体を走査するこ
とができる。
【０００３】変換器を用いて反射音を受信するとき（受
信モード）でも、同じ原理は当てはまる。受信変換器で
発生される電圧は加算されるので、正味の信号は対象内
の単一の焦点から反射された超音波を表す。送信モード
と同様に、超音波エネルギのこの集束された受信は、各
々の受信変換器からの信号に別々の時間遅延（及び位相
シフトの一方又は両方）、並びに利得を分け与えること
により達成される。
信モード）でも、同じ原理は当てはまる。受信変換器で
発生される電圧は加算されるので、正味の信号は対象内
の単一の焦点から反射された超音波を表す。送信モード
と同様に、超音波エネルギのこの集束された受信は、各
々の受信変換器からの信号に別々の時間遅延（及び位相
シフトの一方又は両方）、並びに利得を分け与えること
により達成される。
【０００４】このような走査は、一連の測定を含んでい
る。この一連の測定では、方向決めされた（ステアリン
グされた）超音波が送信され、短時間の後にシステムが
受信モードに切り換わり、反射された超音波が受信され
て蓄積される。典型的には、各々の測定の間に、送信及
び受信が同一の方向に方向決めされることにより、音響
ビーム又は走査線に沿った一連の点からのデータが取得
される。反射された超音波を受信するときに、受信器は
走査線に沿った一連のレンジに動的に集束される。
る。この一連の測定では、方向決めされた（ステアリン
グされた）超音波が送信され、短時間の後にシステムが
受信モードに切り換わり、反射された超音波が受信され
て蓄積される。典型的には、各々の測定の間に、送信及
び受信が同一の方向に方向決めされることにより、音響
ビーム又は走査線に沿った一連の点からのデータが取得
される。反射された超音波を受信するときに、受信器は
走査線に沿った一連のレンジに動的に集束される。
【０００５】図１に示すように、本発明を組み入れた超
音波イメージング・システムは、変換器アレイ１０を含
んでおり、変換器アレイ１０は、別々に駆動される複数
の変換器素子１２を含んでいる。各々の変換器素子は、
送信器２２によって発生されるパルス状波形によりエネ
ルギを与えられた（付勢された）ときに、超音波エネル
ギのバーストを発生する。検査対象から反射されて変換
器アレイ１０に戻る超音波エネルギは、各々の受信変換
器素子１２によって電気信号に変換されて、１組の送信
／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２６を介して受信器２４に別
々に印加される。送信器２２、受信器２４及びスイッチ
群２６は、操作者による指令に応答するディジタル制御
器２８の制御の下に動作する。完全な走査は、一連のエ
コーを取得することにより実行される。この際に、スイ
ッチ２６はその送信位置に設定され、送信器２２は瞬時
にオンにゲーティングされて、各々の変換器素子１２に
エネルギが与えられた後に、スイッチ２６はその受信位
置に設定される。各々の変換器素子１２によって検出さ
れる後続のエコー信号は、受信器２４に印加され、受信
器２４は、各々の変換器素子からの別々のエコー信号を
組み合わせて、単一のエコー信号を発生する。この単一
のエコー信号を用いて、表示モニタ３０の画像に線が形
成される。
音波イメージング・システムは、変換器アレイ１０を含
んでおり、変換器アレイ１０は、別々に駆動される複数
の変換器素子１２を含んでいる。各々の変換器素子は、
送信器２２によって発生されるパルス状波形によりエネ
ルギを与えられた（付勢された）ときに、超音波エネル
ギのバーストを発生する。検査対象から反射されて変換
器アレイ１０に戻る超音波エネルギは、各々の受信変換
器素子１２によって電気信号に変換されて、１組の送信
／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２６を介して受信器２４に別
々に印加される。送信器２２、受信器２４及びスイッチ
群２６は、操作者による指令に応答するディジタル制御
器２８の制御の下に動作する。完全な走査は、一連のエ
コーを取得することにより実行される。この際に、スイ
ッチ２６はその送信位置に設定され、送信器２２は瞬時
にオンにゲーティングされて、各々の変換器素子１２に
エネルギが与えられた後に、スイッチ２６はその受信位
置に設定される。各々の変換器素子１２によって検出さ
れる後続のエコー信号は、受信器２４に印加され、受信
器２４は、各々の変換器素子からの別々のエコー信号を
組み合わせて、単一のエコー信号を発生する。この単一
のエコー信号を用いて、表示モニタ３０の画像に線が形
成される。
【０００６】送信器２２は変換アレイ１０を駆動して、
発生された超音波エネルギをビーム状に、ある方向に向
かわせる、即ち方向決めする。これを行うために、相次
ぐ変換器素子１２に印加されるそれぞれのパルス状波形
３４に時間遅延Ｔi を与える。従来の方法で時間遅延Ｔ
i を適当に調節することにより、超音波ビームを軸３６
から角度θだけずらしたり、固定レンジＲに集束させる
ことができる。相次ぐ励起で時間遅延Ｔi を次第に変化
させることにより、セクタ（扇状）走査が行われる。こ
のように角度θを増分形式で変化させることにより、送
出されたビームは相次ぐ方向に方向決めされる。
発生された超音波エネルギをビーム状に、ある方向に向
かわせる、即ち方向決めする。これを行うために、相次
ぐ変換器素子１２に印加されるそれぞれのパルス状波形
３４に時間遅延Ｔi を与える。従来の方法で時間遅延Ｔ
i を適当に調節することにより、超音波ビームを軸３６
から角度θだけずらしたり、固定レンジＲに集束させる
ことができる。相次ぐ励起で時間遅延Ｔi を次第に変化
させることにより、セクタ（扇状）走査が行われる。こ
のように角度θを増分形式で変化させることにより、送
出されたビームは相次ぐ方向に方向決めされる。
【０００７】超音波エネルギの各々のバーストによって
発生されるエコー信号は、超音波ビームに沿った相次ぐ
レンジに位置している物体から反射する。エコー信号
は、各々の変換器素子１２によって別々に感知され、特
定の時点でのエコー信号の大きさのサンプルは、特定の
レンジで生じる反射の量を表す。しかしながら、反射点
Ｐと各々の変換器素子１２との間の伝搬経路の差によ
り、これらのエコー信号は同時に検出されず、それらの
振幅は等しくない。受信器２４は別々のエコー信号を増
幅し、各々のエコー信号に適当な時間遅延を与え、それ
らを加算して単一のエコー信号を発生する。この単一の
エコー信号は、角度θの方向を向いた超音波ビームに沿
ったレンジＲに位置している点Ｐから反射された全超音
波エネルギを正確に示す。個別の受信信号を合計する前
又は後に、復調を行うことができる。
発生されるエコー信号は、超音波ビームに沿った相次ぐ
レンジに位置している物体から反射する。エコー信号
は、各々の変換器素子１２によって別々に感知され、特
定の時点でのエコー信号の大きさのサンプルは、特定の
レンジで生じる反射の量を表す。しかしながら、反射点
Ｐと各々の変換器素子１２との間の伝搬経路の差によ
り、これらのエコー信号は同時に検出されず、それらの
振幅は等しくない。受信器２４は別々のエコー信号を増
幅し、各々のエコー信号に適当な時間遅延を与え、それ
らを加算して単一のエコー信号を発生する。この単一の
エコー信号は、角度θの方向を向いた超音波ビームに沿
ったレンジＲに位置している点Ｐから反射された全超音
波エネルギを正確に示す。個別の受信信号を合計する前
又は後に、復調を行うことができる。
【０００８】各々の変換器素子１２に衝突するエコーに
よって発生される電気信号を同時に加算するために、受
信器２４の各々個別の変換器チャンネル１１０に時間遅
延が導入される（図２を参照）。受信のためのビーム時
間遅延は、前述した送信遅延と同じ遅延（Ｔi ）であ
る。しかしながら、エコーの受信の間に、各々の受信チ
ャンネルの時間遅延は絶えず変化しており、これによ
り、そこからエコー信号が出て来るレンジＲにおいて受
信ビームの動的集束が行われる。
よって発生される電気信号を同時に加算するために、受
信器２４の各々個別の変換器チャンネル１１０に時間遅
延が導入される（図２を参照）。受信のためのビーム時
間遅延は、前述した送信遅延と同じ遅延（Ｔi ）であ
る。しかしながら、エコーの受信の間に、各々の受信チ
ャンネルの時間遅延は絶えず変化しており、これによ
り、そこからエコー信号が出て来るレンジＲにおいて受
信ビームの動的集束が行われる。
【０００９】受信器２４の方向決めが、送信器２２によ
って方向決めされたビームの方向θを追跡し、一連のレ
ンジＲでエコー信号をサンプリングするように、ディジ
タル制御器２８の指示の下で、受信器２４は走査の間
に、遅延を与える。又、ディジタル制御器２８の指示の
下で、受信器２４は走査の間に、適当な遅延及び位相シ
フトを与えることにより、ビームに沿った点Ｐで動的に
集束が行われるようにする。従って、超音波パルス波形
の送信ごとに、一連のデータ点が取得され、これらの一
連のデータ点は、超音波ビームに沿って配置されている
対応する一連の点Ｐから反射された音の量を表す。
って方向決めされたビームの方向θを追跡し、一連のレ
ンジＲでエコー信号をサンプリングするように、ディジ
タル制御器２８の指示の下で、受信器２４は走査の間
に、遅延を与える。又、ディジタル制御器２８の指示の
下で、受信器２４は走査の間に、適当な遅延及び位相シ
フトを与えることにより、ビームに沿った点Ｐで動的に
集束が行われるようにする。従って、超音波パルス波形
の送信ごとに、一連のデータ点が取得され、これらの一
連のデータ点は、超音波ビームに沿って配置されている
対応する一連の点Ｐから反射された音の量を表す。
【００１０】図１に示すように、走査変換／補間器３２
が、受信器２４が発生する一連のデータ点を受け取っ
て、そのデータを表示のための所望の画像に変換する。
詳しく述べると、走査変換器は、極座標（Ｒ−θ）セク
タ・フォーマット又はデカルト座標線形アレイからの音
響画像データをビデオ速度で適当にスケーリングされた
デカルト座標表示画素データに変換する。次に、この走
査変換された音響データは出力されて、表示モニタ３０
で表示される。表示モニタ３０は、信号のエンベロープ
の時間と共に変化する振幅をグレイ・スケールとして画
像化する。
が、受信器２４が発生する一連のデータ点を受け取っ
て、そのデータを表示のための所望の画像に変換する。
詳しく述べると、走査変換器は、極座標（Ｒ−θ）セク
タ・フォーマット又はデカルト座標線形アレイからの音
響画像データをビデオ速度で適当にスケーリングされた
デカルト座標表示画素データに変換する。次に、この走
査変換された音響データは出力されて、表示モニタ３０
で表示される。表示モニタ３０は、信号のエンベロープ
の時間と共に変化する振幅をグレイ・スケールとして画
像化する。
【００１１】図２に示すように、受信器２４は、３つの
部分、即ち、時間−利得制御部１００と、受信ビーム形
成部１０１と、プロセッサ１２０とを含んでいる。時間
−利得制御（ＴＧＣ（time-gain control）部１００
は、各々の受信器チャンネル１１０に対するそれぞれの
増幅器１０５と、時間−利得制御回路１０６とを含んで
いる。各々の増幅器１０５の入力は変換器素子１２のそ
れぞれ１つの変換器素子に接続されており、その変換器
素子が受け取るエコー信号は増幅される。増幅器１０５
によって行われる増幅の量は、ＴＧＣ回路１０６によっ
て駆動される制御線１０７で制御される。ＴＧＣ回路１
０６はポテンショメータ１０８の手動による操作で設定
されている。
部分、即ち、時間−利得制御部１００と、受信ビーム形
成部１０１と、プロセッサ１２０とを含んでいる。時間
−利得制御（ＴＧＣ（time-gain control）部１００
は、各々の受信器チャンネル１１０に対するそれぞれの
増幅器１０５と、時間−利得制御回路１０６とを含んで
いる。各々の増幅器１０５の入力は変換器素子１２のそ
れぞれ１つの変換器素子に接続されており、その変換器
素子が受け取るエコー信号は増幅される。増幅器１０５
によって行われる増幅の量は、ＴＧＣ回路１０６によっ
て駆動される制御線１０７で制御される。ＴＧＣ回路１
０６はポテンショメータ１０８の手動による操作で設定
されている。
【００１２】受信器２４の受信ビーム形成部１０１は、
個別の受信器チャンネル１１０を含んでいる。各々の受
信器チャンネル１１０は入力１１１で、１つの増幅器１
０５からのアナログ・エコー信号を受け取る。増幅され
た各々の信号は、それぞれの受信器チャンネルの一対の
直角検出器に伝えられる。一対の直角検出器では、混合
した基準周波数の位相は９０°だけ異なっている。この
基準周波数は送出されるパルスの基準周波数と同じにさ
れるので、受信器チャンネルの低域フィルタの出力は、
位相が９０°だけ異なる複素信号（Ｉ及びＱ）となる。
これらの信号は、Ｉバス１１２及びＱバス１１３に、デ
ィジタル化された出力値の流れとして出力される。これ
らのＩ及びＱのベース・バンド信号の各々は、特定のレ
ンジＲでのエコー信号エンベロープの復調されたサンプ
ルを表す。これらのサンプルは、他の受信器チャンネル
１１０の各々からのＩサンプル及びＱサンプルと加算点
１１４及び１１５で加算されたときに、方向決めされた
ビーム（θ）のレンジＲに位置している点Ｐから反射さ
れるエコー信号の大きさ及び位相を加算された信号が表
すように、遅延させられている。信号プロセッサ１２０
は、加算点１１４及び１１５からのビーム・サンプルを
受け取って、走査変換器３２に対する出力１２１を発生
する（図１を参照）。代替的には、個別の受信信号を加
算した後に、復調を行うこともできる。
個別の受信器チャンネル１１０を含んでいる。各々の受
信器チャンネル１１０は入力１１１で、１つの増幅器１
０５からのアナログ・エコー信号を受け取る。増幅され
た各々の信号は、それぞれの受信器チャンネルの一対の
直角検出器に伝えられる。一対の直角検出器では、混合
した基準周波数の位相は９０°だけ異なっている。この
基準周波数は送出されるパルスの基準周波数と同じにさ
れるので、受信器チャンネルの低域フィルタの出力は、
位相が９０°だけ異なる複素信号（Ｉ及びＱ）となる。
これらの信号は、Ｉバス１１２及びＱバス１１３に、デ
ィジタル化された出力値の流れとして出力される。これ
らのＩ及びＱのベース・バンド信号の各々は、特定のレ
ンジＲでのエコー信号エンベロープの復調されたサンプ
ルを表す。これらのサンプルは、他の受信器チャンネル
１１０の各々からのＩサンプル及びＱサンプルと加算点
１１４及び１１５で加算されたときに、方向決めされた
ビーム（θ）のレンジＲに位置している点Ｐから反射さ
れるエコー信号の大きさ及び位相を加算された信号が表
すように、遅延させられている。信号プロセッサ１２０
は、加算点１１４及び１１５からのビーム・サンプルを
受け取って、走査変換器３２に対する出力１２１を発生
する（図１を参照）。代替的には、個別の受信信号を加
算した後に、復調を行うこともできる。
【００１３】超音波変換器を使用して得られる典型的な
超音波画像は、粒状になり、これはコヒーレント干渉に
よって生じる。これはスペックル（speckle）として知
られている。与えられた超音波画像におけるスペックル
・パターンは、与えられた画像の散乱体の大きさ及び分
布と共に、走査ビームのビーム・プロファイルの関数で
ある。（ポイス等著「超音波イメージング入門」（Powi
s et al.，”A Thinker's Guide to Ultrasonic Imagin
g",Urban & Schwarzenberg, Baltimore/Munich(1984),
p.225）を参照されたい。）異なる組織の型は、異なる
スペックル・パターンを有している。スペックルのドッ
ト・サイズ（粒サイズ）、形状、分離繰り返しパターン
（周波数）及び振幅のすべてが、画像の外見に寄与す
る。この情報は、与えられた画像において異なる組織の
型を識別するために使用される。与えられた分解能セル
（即ち、３次元の点広がり関数）内に一様に分布した多
数の（波長と比べて）小さい反射体の存在により、検出
される信号の大きさが変動する。これは、各々の変換器
素子での信号の破壊的及び建設的干渉によって生じる。
振幅におけるこの変動はランダムに見える。破壊的及び
建設的干渉により、この変動は位置と共に変化する。そ
の結果、超音波画像にスペックル・パターンが生じる。
超音波画像におけるスペックル・パターンのモデル作成
のための典型的なコンピュータ・シミュレーションにつ
いては、フィジックス・メディカル・バイオロジー誌の
バンバー等による「超音波Ｂ走査：コンピュータ・シミ
ュレーション」に報告されている（Bamber et al.,"Ult
rasonic B-scanning: A ComputerSimulation",Phys.Me
d.Biol.,Vol.25,No.3,463〜479,1980）。臨床超音波画
像において異なる組織の型を区別できることは、病気に
なった組織を検出するために非常に重要である。異なる
反射体の間の低コントラストは、超音波画像における主
要な課題である。これについては、メディカル・フィジ
ックス誌の２０巻１号のホール等による「超音波コント
ラストの詳細解析：観測者の行動についての予備的検
討」（Hall et al.,"Ultrasound Contrast-Detail Anal
ysis:A Preliminary Study in Human Observer Perform
ance,"Medical Physic.,Vol.20,No.1,Jan./Feb.,117-12
7,1993）、及びアイイーイーイー・トランザクションズ
・メディカル・イメージング誌のＭＩ−２巻３号のワグ
ナー等による「Ｘ線、ＣＴ、核医学、及び超音波医用イ
メージング・システムの低コントラスト感度」（Wagne
r,"Low Contrast Sensitivity of Radiological,CT,Nuc
lear Medicine and Ultrasound Medical Imaging Syste
ms,"IEEE Trans.Med.Imag.,Vol.MI-2,No.3,Sept.,105〜
121,1983）に報告されている。提案されたアルゴリズム
は、異なる組織の型の識別を改善するために、スペック
ル粒特性を適応的に制御する。
超音波画像は、粒状になり、これはコヒーレント干渉に
よって生じる。これはスペックル（speckle）として知
られている。与えられた超音波画像におけるスペックル
・パターンは、与えられた画像の散乱体の大きさ及び分
布と共に、走査ビームのビーム・プロファイルの関数で
ある。（ポイス等著「超音波イメージング入門」（Powi
s et al.，”A Thinker's Guide to Ultrasonic Imagin
g",Urban & Schwarzenberg, Baltimore/Munich(1984),
p.225）を参照されたい。）異なる組織の型は、異なる
スペックル・パターンを有している。スペックルのドッ
ト・サイズ（粒サイズ）、形状、分離繰り返しパターン
（周波数）及び振幅のすべてが、画像の外見に寄与す
る。この情報は、与えられた画像において異なる組織の
型を識別するために使用される。与えられた分解能セル
（即ち、３次元の点広がり関数）内に一様に分布した多
数の（波長と比べて）小さい反射体の存在により、検出
される信号の大きさが変動する。これは、各々の変換器
素子での信号の破壊的及び建設的干渉によって生じる。
振幅におけるこの変動はランダムに見える。破壊的及び
建設的干渉により、この変動は位置と共に変化する。そ
の結果、超音波画像にスペックル・パターンが生じる。
超音波画像におけるスペックル・パターンのモデル作成
のための典型的なコンピュータ・シミュレーションにつ
いては、フィジックス・メディカル・バイオロジー誌の
バンバー等による「超音波Ｂ走査：コンピュータ・シミ
ュレーション」に報告されている（Bamber et al.,"Ult
rasonic B-scanning: A ComputerSimulation",Phys.Me
d.Biol.,Vol.25,No.3,463〜479,1980）。臨床超音波画
像において異なる組織の型を区別できることは、病気に
なった組織を検出するために非常に重要である。異なる
反射体の間の低コントラストは、超音波画像における主
要な課題である。これについては、メディカル・フィジ
ックス誌の２０巻１号のホール等による「超音波コント
ラストの詳細解析：観測者の行動についての予備的検
討」（Hall et al.,"Ultrasound Contrast-Detail Anal
ysis:A Preliminary Study in Human Observer Perform
ance,"Medical Physic.,Vol.20,No.1,Jan./Feb.,117-12
7,1993）、及びアイイーイーイー・トランザクションズ
・メディカル・イメージング誌のＭＩ−２巻３号のワグ
ナー等による「Ｘ線、ＣＴ、核医学、及び超音波医用イ
メージング・システムの低コントラスト感度」（Wagne
r,"Low Contrast Sensitivity of Radiological,CT,Nuc
lear Medicine and Ultrasound Medical Imaging Syste
ms,"IEEE Trans.Med.Imag.,Vol.MI-2,No.3,Sept.,105〜
121,1983）に報告されている。提案されたアルゴリズム
は、異なる組織の型の識別を改善するために、スペック
ル粒特性を適応的に制御する。
【００１４】
【発明の概要】本発明では、異なる反射係数を有してい
る異なる組織の型の識別を改善するために、スペックル
・パターンを適応的に制御する。本発明では、スペック
ルの粒サイズ及びスペックル・パターン（ピーク及び谷
の分離）の一方又は両方が適応的に制御される。このア
ルゴリズムは、コントラストの分解能を改善すると共
に、与えられた画像の空間情報を維持する。コントラス
トの分解能は、異なる組織の型又は異なる反射体の間の
弁別を行う能力である。
る異なる組織の型の識別を改善するために、スペックル
・パターンを適応的に制御する。本発明では、スペック
ルの粒サイズ及びスペックル・パターン（ピーク及び谷
の分離）の一方又は両方が適応的に制御される。このア
ルゴリズムは、コントラストの分解能を改善すると共
に、与えられた画像の空間情報を維持する。コントラス
トの分解能は、異なる組織の型又は異なる反射体の間の
弁別を行う能力である。
【００１５】本発明の方法では、超音波画像、主として
臨床用超音波画像及び産業用超音波画像のコントラスト
分解能及び組織テクスチャが制御される。本発明の信号
処理アルゴリズムによって、ユーザは与えられた超音波
画像における組織テクスチャを調整することにより、よ
り一層の画像制御を行うことができる。これは自動的に
適応可能な形式で変化させるか、又はユーザによる手動
で制御することができる。従って、異なる組織領域の明
るさが変化するのみでなく、異なる領域の間の差異を増
大させるために組織テクスチャ（スペックルの粒サイ
ズ）も変化させられる。その処理は、異なる組織領域を
増強すると共に強調するための情報を表示するための余
分な制御と考えることができる。そのアルゴリズムは、
異なるグレイ・スケール信号レベルに異なるスペックル
・パターンを割り当てることにより、画像コントラスト
を増大させる。
臨床用超音波画像及び産業用超音波画像のコントラスト
分解能及び組織テクスチャが制御される。本発明の信号
処理アルゴリズムによって、ユーザは与えられた超音波
画像における組織テクスチャを調整することにより、よ
り一層の画像制御を行うことができる。これは自動的に
適応可能な形式で変化させるか、又はユーザによる手動
で制御することができる。従って、異なる組織領域の明
るさが変化するのみでなく、異なる領域の間の差異を増
大させるために組織テクスチャ（スペックルの粒サイ
ズ）も変化させられる。その処理は、異なる組織領域を
増強すると共に強調するための情報を表示するための余
分な制御と考えることができる。そのアルゴリズムは、
異なるグレイ・スケール信号レベルに異なるスペックル
・パターンを割り当てることにより、画像コントラスト
を増大させる。
【００１６】本発明の信号処理アルゴリズムを使用する
ことにより、与えられた超音波画像におけるコントラス
ト分解能を改善すると共に、異なる組織構造又は異なる
領域からの後方散乱又は反射された信号の間の差異を増
大させることができる。この信号処理アルゴリズムは、
ヒルベルト変換に基づいている。このアルゴリズムは、
スペックル・パターン及び他のすべての画像情報により
変調される与えられた画像信号の直角成分を発生すると
いうヒルベルト変換の性質を用いている。次に、直角成
分は自乗された後に、与えられた画像信号の同相成分の
自乗に選択的に加算されるか、又は同相成分の自乗から
選択的に減算され、これにより画像の情報が制御され
る。加算された信号又は減算された信号は、異なるテク
スチャ（又は空間周波数成分）を有している。同相成分
と直角位相成分との間の算術演算により、画像テクスチ
ャが決定される。この演算を選択的に行えば、画像のコ
ントラスト及びテクスチャを選択的に変調することがで
きる。これにより、後方散乱係数又は反射係数の差が小
さい領域からの後方散乱された信号又は反射された信号
の間の差異が増大する。後方散乱された信号を生じる反
射体は、人体の骨のような組織又は大きな反射体内の脂
肪小球体のような小さな拡散正反射体であり得る。これ
により、与えられた超音波画像におけるコントラスト分
解能及び組織テクスチャの差異が増大する。
ことにより、与えられた超音波画像におけるコントラス
ト分解能を改善すると共に、異なる組織構造又は異なる
領域からの後方散乱又は反射された信号の間の差異を増
大させることができる。この信号処理アルゴリズムは、
ヒルベルト変換に基づいている。このアルゴリズムは、
スペックル・パターン及び他のすべての画像情報により
変調される与えられた画像信号の直角成分を発生すると
いうヒルベルト変換の性質を用いている。次に、直角成
分は自乗された後に、与えられた画像信号の同相成分の
自乗に選択的に加算されるか、又は同相成分の自乗から
選択的に減算され、これにより画像の情報が制御され
る。加算された信号又は減算された信号は、異なるテク
スチャ（又は空間周波数成分）を有している。同相成分
と直角位相成分との間の算術演算により、画像テクスチ
ャが決定される。この演算を選択的に行えば、画像のコ
ントラスト及びテクスチャを選択的に変調することがで
きる。これにより、後方散乱係数又は反射係数の差が小
さい領域からの後方散乱された信号又は反射された信号
の間の差異が増大する。後方散乱された信号を生じる反
射体は、人体の骨のような組織又は大きな反射体内の脂
肪小球体のような小さな拡散正反射体であり得る。これ
により、与えられた超音波画像におけるコントラスト分
解能及び組織テクスチャの差異が増大する。
【００１７】ヒルベルト変換を用いることの利点は、も
との画像の空間画像情報が保存されるということであ
る。提案されたアルゴリズムは、２次元の画像データに
対して実行されることが想定されている。しかしなが
ら、これは１次元的に実行することもできる。同相成分
と直角位相成分との間の演算は、グレイ・スケール信号
強度（後方散乱された信号の強度）に基づいて、又はユ
ーザによって、調整することができる。局所化された空
間周波数成分、後方散乱された信号の強度、又はその両
方によって決定される適応可能な形式で演算を行う可能
性もある。
との画像の空間画像情報が保存されるということであ
る。提案されたアルゴリズムは、２次元の画像データに
対して実行されることが想定されている。しかしなが
ら、これは１次元的に実行することもできる。同相成分
と直角位相成分との間の演算は、グレイ・スケール信号
強度（後方散乱された信号の強度）に基づいて、又はユ
ーザによって、調整することができる。局所化された空
間周波数成分、後方散乱された信号の強度、又はその両
方によって決定される適応可能な形式で演算を行う可能
性もある。
【００１８】本発明のアルゴリズムでは、スペックルの
「粒」サイズが制御される。従って、異なる超音波後方
散乱係数を有する異なる組織領域は、それらのスペック
ルの粒サイズを制御することにより、符号化することが
できる。このことは、異なる組織構造からのエコーを区
別する助けとなる。変化の量又は変化のプロファイル
は、システムの設定を用いて、又は適応的に自動で、ユ
ーザの要求に応じて多数の異なる方法で行うことができ
る。
「粒」サイズが制御される。従って、異なる超音波後方
散乱係数を有する異なる組織領域は、それらのスペック
ルの粒サイズを制御することにより、符号化することが
できる。このことは、異なる組織構造からのエコーを区
別する助けとなる。変化の量又は変化のプロファイル
は、システムの設定を用いて、又は適応的に自動で、ユ
ーザの要求に応じて多数の異なる方法で行うことができ
る。
【００１９】
【実施例】本発明によるスペックル「粒」サイズを制御
するためのアルゴリズムは、次式のようになる。
するためのアルゴリズムは、次式のようになる。
【００２０】
【数２】
【００２１】ここで、Ｓout （ｘ，ｙ）は適応可能なス
ペックル制御演算後の２次元出力画像であり、Ｓ
in（ｘ，ｙ）は入力画像であり、又、Ｒｅ及びＩｍは、
入力画像の同相（実）成分及び直角（虚）位相成分をそ
れぞれ表す。ここで、ｘは超音波の伝搬方向に沿ってい
るものとする。適応可能なスペックル制御指数は、Ｍで
与えられ、これは、−１≦Ｍ≦１の値の範囲内のスペッ
クル特性を決定する制御された演算子である。提案され
たアルゴリズムの変換は、与えられた核サイズでの演算
子Ｍの局所値によって決定される。その局所値は、入力
画像信号のエンベロープ検出された振幅の関数として指
数値を記憶する適応可能なスペックル制御指数マップか
ら求められる。この写像（マッピング）は線形又は適応
可能な形（非線形）とすることができる。
ペックル制御演算後の２次元出力画像であり、Ｓ
in（ｘ，ｙ）は入力画像であり、又、Ｒｅ及びＩｍは、
入力画像の同相（実）成分及び直角（虚）位相成分をそ
れぞれ表す。ここで、ｘは超音波の伝搬方向に沿ってい
るものとする。適応可能なスペックル制御指数は、Ｍで
与えられ、これは、−１≦Ｍ≦１の値の範囲内のスペッ
クル特性を決定する制御された演算子である。提案され
たアルゴリズムの変換は、与えられた核サイズでの演算
子Ｍの局所値によって決定される。その局所値は、入力
画像信号のエンベロープ検出された振幅の関数として指
数値を記憶する適応可能なスペックル制御指数マップか
ら求められる。この写像（マッピング）は線形又は適応
可能な形（非線形）とすることができる。
【００２２】与えられた画像の同相成分及び直角位相成
分は、入力画像信号の２次元ヒルベルト変換により決定
される。関数ｆ（ｘ）のヒルベルト変換は、次式で与え
られる。これについては、マクグローヒル社発行、ブレ
ースウェル著、「フーリエ変換及びその応用」（Bracew
ell,"The Fourier Transform and Its Applications",2
nd Ed.,McGraw-Hill,1978,p.267）に説明されている。
分は、入力画像信号の２次元ヒルベルト変換により決定
される。関数ｆ（ｘ）のヒルベルト変換は、次式で与え
られる。これについては、マクグローヒル社発行、ブレ
ースウェル著、「フーリエ変換及びその応用」（Bracew
ell,"The Fourier Transform and Its Applications",2
nd Ed.,McGraw-Hill,1978,p.267）に説明されている。
【００２３】
【数３】
【００２４】変換された波形は入力波形の直角成分であ
る。与えられた入力信号のすべての空間周波数成分は保
存されるが、位相はπ／２だけ回転させられる。以下に
示すように、同相及び直角位相の自乗和の間の演算によ
り、すべての画像情報を保存しつつ、波形の形状が決定
される。ヒルベルト変換は、１次元又は２次元で入力画
像に適用することができる。２次元画像ｆ（ｘ，ｙ）の
場合、ｘ方向及びｙ方向に沿ったヒルベルト変換は、次
式で与えられる。
る。与えられた入力信号のすべての空間周波数成分は保
存されるが、位相はπ／２だけ回転させられる。以下に
示すように、同相及び直角位相の自乗和の間の演算によ
り、すべての画像情報を保存しつつ、波形の形状が決定
される。ヒルベルト変換は、１次元又は２次元で入力画
像に適用することができる。２次元画像ｆ（ｘ，ｙ）の
場合、ｘ方向及びｙ方向に沿ったヒルベルト変換は、次
式で与えられる。
【００２５】
【数４】
【００２６】入力画像のヒルベルト変換は単に、入力画
像信号の直角成分である。次に、計算された２次元ヒル
ベルト変換を式（１）で用いることにより、スペックル
・テクスチャを制御することができる。式（１）の入力
であるもう１つのパラメータは、適応可能なスペックル
制御指数Ｍである。これは、次式のように、先ず適応可
能なスペックル制御指数写像入力パラメータＰを決定す
ることにより得られる。
像信号の直角成分である。次に、計算された２次元ヒル
ベルト変換を式（１）で用いることにより、スペックル
・テクスチャを制御することができる。式（１）の入力
であるもう１つのパラメータは、適応可能なスペックル
制御指数Ｍである。これは、次式のように、先ず適応可
能なスペックル制御指数写像入力パラメータＰを決定す
ることにより得られる。
【００２７】
【数５】
【００２８】ここで、ｘ0 及びｙ0 はそれぞれ、ｘ方向
及びｙ方向に沿った核（kernel）の幅及び高さである。
この核のサイズにより、与えられた入力画像にアルゴリ
ズムが適用される空間分解能が決定される。理想的に
は、核のサイズは、与えられたスペックル・パターンの
相関長さの２、３倍よりも大きくなるべきではない。核
のサイズが小さければ、画像テクスチャ情報は各々の領
域で局所化されたままとなる。しかしながら、核の最小
サイズは、少なくとも１つのスペックル・セルを包含す
るのに十分な大きさでなければならない。平均信号レベ
ルが低いときには核のサイズがより大きくなり、平均信
号レベルが高いときには核のサイズがより小さくなるよ
うに、核のサイズを適応可能にすることができる。代替
的には、与えられた画像の空間周波数の内容に応じて核
のサイズを調整することができる。従って、空間周波数
成分が高い場合には核のサイズをより小さくし、空間周
波数成分が低い場合には核のサイズをより大きくするこ
とができる。典型的には、核に対する良好なサイズは、
２つから４つのスペックル・セルである。
及びｙ方向に沿った核（kernel）の幅及び高さである。
この核のサイズにより、与えられた入力画像にアルゴリ
ズムが適用される空間分解能が決定される。理想的に
は、核のサイズは、与えられたスペックル・パターンの
相関長さの２、３倍よりも大きくなるべきではない。核
のサイズが小さければ、画像テクスチャ情報は各々の領
域で局所化されたままとなる。しかしながら、核の最小
サイズは、少なくとも１つのスペックル・セルを包含す
るのに十分な大きさでなければならない。平均信号レベ
ルが低いときには核のサイズがより大きくなり、平均信
号レベルが高いときには核のサイズがより小さくなるよ
うに、核のサイズを適応可能にすることができる。代替
的には、与えられた画像の空間周波数の内容に応じて核
のサイズを調整することができる。従って、空間周波数
成分が高い場合には核のサイズをより小さくし、空間周
波数成分が低い場合には核のサイズをより大きくするこ
とができる。典型的には、核に対する良好なサイズは、
２つから４つのスペックル・セルである。
【００２９】パラメータＰは、ルックアップ・テーブル
に記憶されたスペックル制御指数写像に入力される。ス
ペックル制御指数写像は、与えられた核のサイズにわた
るＰをＭの対応する値に写像する線形又は非線形関数と
することができる。ｘ方向及びｙ方向に沿って、異なる
Ｍx 及びＭy をそれぞれ有していることも可能である。
に記憶されたスペックル制御指数写像に入力される。ス
ペックル制御指数写像は、与えられた核のサイズにわた
るＰをＭの対応する値に写像する線形又は非線形関数と
することができる。ｘ方向及びｙ方向に沿って、異なる
Ｍx 及びＭy をそれぞれ有していることも可能である。
【００３０】同相成分及び直角位相成分の平均自乗和
は、エンベロープ検出プロセスと同等である。エンベロ
ープ検出された信号は、エンベロープ検出プロセス固有
の性質により、より広い粒サイズを有している。このプ
ロセスの逆は、同相成分と直角位相成分との平均自乗差
である。平均自乗差により、スペックル・パターンの個
別の粒がより狭く見える。この演算を選択的に適用する
ことにより、スペックルの粒サイズを制御することがで
きる。例えば、空隙（嚢胞）領域を制御して、粒サイズ
が非常に狭いスペックル・パターンを有するようにする
ことができる。代替的には、これらの２つの領域の間の
区別を改善するために、スペックル変調情報を変えない
で、反射強度が高い領域を残すことができる。
は、エンベロープ検出プロセスと同等である。エンベロ
ープ検出された信号は、エンベロープ検出プロセス固有
の性質により、より広い粒サイズを有している。このプ
ロセスの逆は、同相成分と直角位相成分との平均自乗差
である。平均自乗差により、スペックル・パターンの個
別の粒がより狭く見える。この演算を選択的に適用する
ことにより、スペックルの粒サイズを制御することがで
きる。例えば、空隙（嚢胞）領域を制御して、粒サイズ
が非常に狭いスペックル・パターンを有するようにする
ことができる。代替的には、これらの２つの領域の間の
区別を改善するために、スペックル変調情報を変えない
で、反射強度が高い領域を残すことができる。
【００３１】代替的には、異なる平均自乗平方根後方散
乱（又は反射）係数を有している２つの反射領域がある
場合には、第２の領域をそのままにしながら、後方散乱
（又は反射）係数が小さい方の領域をそれの直角成分か
ら部分的に減算することができる。これには、２つの領
域の間の差異を増大させる効果がある。２つの領域の間
の振幅の差が小さくて、観測者が２つの領域を区別でき
ない場合には、与えられた画像の直角成分の自乗の小部
分を２つの領域の一方（好ましくは、後方散乱係数又は
反射係数が大きい方の領域）に選択的に加算することに
より、２つの領域の間の差異の程度が大きくなる。これ
により、２つの領域を区別する作業が容易になる。２つ
の領域の間の差異の程度の増加分は、写像関数により決
定される。写像関数は線形又は非線形とすることができ
る。
乱（又は反射）係数を有している２つの反射領域がある
場合には、第２の領域をそのままにしながら、後方散乱
（又は反射）係数が小さい方の領域をそれの直角成分か
ら部分的に減算することができる。これには、２つの領
域の間の差異を増大させる効果がある。２つの領域の間
の振幅の差が小さくて、観測者が２つの領域を区別でき
ない場合には、与えられた画像の直角成分の自乗の小部
分を２つの領域の一方（好ましくは、後方散乱係数又は
反射係数が大きい方の領域）に選択的に加算することに
より、２つの領域の間の差異の程度が大きくなる。これ
により、２つの領域を区別する作業が容易になる。２つ
の領域の間の差異の程度の増加分は、写像関数により決
定される。写像関数は線形又は非線形とすることができ
る。
【００３２】同相成分と直角位相成分との自乗の加算又
は減算と、加算及び減算の中間段階とを設けることによ
り、スペックル・パターンを変調することができる。ス
ペックルの明るさは変更されないが、スペックルの幅は
変更される。これは、異なる後方散乱（又は反射）係数
を有している異なる組織構造を更に区別する助けとな
る。提案されたアルゴリズムは、エッジに選択的に適用
することができる。
は減算と、加算及び減算の中間段階とを設けることによ
り、スペックル・パターンを変調することができる。ス
ペックルの明るさは変更されないが、スペックルの幅は
変更される。これは、異なる後方散乱（又は反射）係数
を有している異なる組織構造を更に区別する助けとな
る。提案されたアルゴリズムは、エッジに選択的に適用
することができる。
【００３３】典型的なグレイ・スケール画像でのスペッ
クル制御アルゴリズムの効果を示すために、典型的なス
ペックル・パターンを考えてみる。単純化されたモデル
では、典型的なスペックル・パターンからの信号は、一
連の正弦波で表すことができる。この一連の正弦波で
は、振幅が変化し、スペックルの相関長さ（又は帯域
幅）によって決定される与えられた周波数帯域にわたっ
て周波数が変化する（図３を参照）。この考えの背後に
ある概念を示すために、スペックル・パターンの断面を
示す１次元モデルを考えてみる。異なる後方散乱（又は
反射）係数を有している異なる領域を表す線形チャープ
波形であって、振幅の変化する線形チャープ波形を設け
ることにより、典型的なスペックル・パターンをシミュ
レーションした。異なる後方散乱領域を示す実際の画像
関数は、図３の実線のようになる。
クル制御アルゴリズムの効果を示すために、典型的なス
ペックル・パターンを考えてみる。単純化されたモデル
では、典型的なスペックル・パターンからの信号は、一
連の正弦波で表すことができる。この一連の正弦波で
は、振幅が変化し、スペックルの相関長さ（又は帯域
幅）によって決定される与えられた周波数帯域にわたっ
て周波数が変化する（図３を参照）。この考えの背後に
ある概念を示すために、スペックル・パターンの断面を
示す１次元モデルを考えてみる。異なる後方散乱（又は
反射）係数を有している異なる領域を表す線形チャープ
波形であって、振幅の変化する線形チャープ波形を設け
ることにより、典型的なスペックル・パターンをシミュ
レーションした。異なる後方散乱領域を示す実際の画像
関数は、図３の実線のようになる。
【００３４】図３の実線は、典型的なＡ線信号に対する
波形を表している。この波形のヒルベルト変換（図３の
破線で示されている）を計算した後に、同じデータ・セ
ットに対して３つの異なる演算を行う。これは、Ｍに対
する３つの異なる値を表す。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及
び図４（Ｃ）に示される３つの値は、それぞれ−１、０
及び＋１である。スペックル粒の幅は、Ｍの値ごとに異
なっている。指数Ｍを局所的に変化させることにより、
異なる積分された後方散乱（又は積分された反射）信号
レベルに対してスペックル粒の幅が変化させられる。各
々のスペックル粒に対する幅の増加は、もとの粒のサイ
ズの一定の割合である。又、これらの演算の各々の後
に、もとの画像情報は依然保存され、異なる領域からの
後方散乱される信号レベルの差（又は反射される信号レ
ベルの差）が示される。
波形を表している。この波形のヒルベルト変換（図３の
破線で示されている）を計算した後に、同じデータ・セ
ットに対して３つの異なる演算を行う。これは、Ｍに対
する３つの異なる値を表す。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及
び図４（Ｃ）に示される３つの値は、それぞれ−１、０
及び＋１である。スペックル粒の幅は、Ｍの値ごとに異
なっている。指数Ｍを局所的に変化させることにより、
異なる積分された後方散乱（又は積分された反射）信号
レベルに対してスペックル粒の幅が変化させられる。各
々のスペックル粒に対する幅の増加は、もとの粒のサイ
ズの一定の割合である。又、これらの演算の各々の後
に、もとの画像情報は依然保存され、異なる領域からの
後方散乱される信号レベルの差（又は反射される信号レ
ベルの差）が示される。
【００３５】図５の波形は、Ｍの異なる値に対するスペ
ックル粒のサイズをより良く示すものである。図５に示
すように、本発明のアルゴリズムでは、Ｍの値に拘わら
ず画像信号のピーク振幅が保存される。更に、もとの画
像のすべての空間情報が保存され、影響を受ける唯一の
特徴はスペックル粒のサイズである。異なるＭの入力画
像を変換するために、異なる写像曲線を用いることがで
きる。代替的には、信号レベル強度に応じてだけでな
く、画像の空間周波数の内容にも応じてＭを変化させる
適応可能な写像関数を用いることができる。これは、画
像の残りの部分と比べて、エッジには異なるように適用
される。これには、与えられた画像の空間周波数の内容
に影響することなく、薄い壁がより連続して現れるよう
にする効果がある。
ックル粒のサイズをより良く示すものである。図５に示
すように、本発明のアルゴリズムでは、Ｍの値に拘わら
ず画像信号のピーク振幅が保存される。更に、もとの画
像のすべての空間情報が保存され、影響を受ける唯一の
特徴はスペックル粒のサイズである。異なるＭの入力画
像を変換するために、異なる写像曲線を用いることがで
きる。代替的には、信号レベル強度に応じてだけでな
く、画像の空間周波数の内容にも応じてＭを変化させる
適応可能な写像関数を用いることができる。これは、画
像の残りの部分と比べて、エッジには異なるように適用
される。これには、与えられた画像の空間周波数の内容
に影響することなく、薄い壁がより連続して現れるよう
にする効果がある。
【００３６】図６は、ヒルベルト変換を用いた１次元の
適応可能なスペックル制御に対する信号プロセッサの動
作を示すフローチャートである。信号処理チェーンを通
る信号の流れのシーケンスは、次の通りである。 （１） システムの入力は、変換器アレイの個別の素子
によって収集される個別の信号である。
適応可能なスペックル制御に対する信号プロセッサの動
作を示すフローチャートである。信号処理チェーンを通
る信号の流れのシーケンスは、次の通りである。 （１） システムの入力は、変換器アレイの個別の素子
によって収集される個別の信号である。
【００３７】（２） ビーム形成器１０１は、変換器ア
レイの個別の素子からの検出されたＲＦ信号を単に遅延
させて、遅延動作の後に個別の素子からの信号を加算す
る。これにより、個別の素子からの検出信号の動的集束
が行われる。 （３） Ａ線を構成している検出された各々のＲＦ信号
の実成分及び虚成分を、ヒルベルト変換１２２を用いて
発生する（Ａ線はビーム形成の後の、音響データの検出
された単一の線である。）。これには、広帯域信号の直
角成分を発生することができるというヒルベルト変換独
特の性質が用いられている。
レイの個別の素子からの検出されたＲＦ信号を単に遅延
させて、遅延動作の後に個別の素子からの信号を加算す
る。これにより、個別の素子からの検出信号の動的集束
が行われる。 （３） Ａ線を構成している検出された各々のＲＦ信号
の実成分及び虚成分を、ヒルベルト変換１２２を用いて
発生する（Ａ線はビーム形成の後の、音響データの検出
された単一の線である。）。これには、広帯域信号の直
角成分を発生することができるというヒルベルト変換独
特の性質が用いられている。
【００３８】（４） ヒルベルト変換の後に、検出され
たＡ線の実成分及び虚成分をメモリ・バッファ１２４ａ
及び１２４ｂに記憶する。メモリ・バッファ１２４ａ及
び１２４ｂは、与えられたＡ線におけるＩデータ及びＱ
データをそれぞれ記憶する。 （５） バッファ１２４ａ及び１２４ｂからの実（Ｉ）
信号及び虚（Ｑ）信号を信号プロセッサ１２０に入力す
る（図２を参照）。信号プロセッサ１２０では、ステッ
プ１２６で実（Ｉ）信号及び虚（Ｑ）信号を自乗した後
に、ステップ１２８で加算する。
たＡ線の実成分及び虚成分をメモリ・バッファ１２４ａ
及び１２４ｂに記憶する。メモリ・バッファ１２４ａ及
び１２４ｂは、与えられたＡ線におけるＩデータ及びＱ
データをそれぞれ記憶する。 （５） バッファ１２４ａ及び１２４ｂからの実（Ｉ）
信号及び虚（Ｑ）信号を信号プロセッサ１２０に入力す
る（図２を参照）。信号プロセッサ１２０では、ステッ
プ１２６で実（Ｉ）信号及び虚（Ｑ）信号を自乗した後
に、ステップ１２８で加算する。
【００３９】（６） ステップ１３０で、ステップ１２
８の出力の平方根を計算することにより、検出された信
号のエンベロープを求める。 （７） エンベロープ検出信号をメモリ・バッファ１３
２に記憶する。 （８） ステップ１３４で、メモリ・バッファ１３２内
のエンベロープ検出信号を用いて核のサイズを決定す
る。この核は、積分される（又は加算される）データの
長さを決定する。このフローチャートは１次元の核を示
している。しかしながら、式（４）には２次元の核が与
えられている。信号の振幅が大きい場合には核のサイズ
が小さくなるように、核のサイズは選択される。しかし
ながら、信号レベルが低いときには、核のサイズは広げ
られる。この手法を用いて、画像内の小さな明るい反射
体はより選択的に処理される。一定の核のサイズを用い
ることは可能であるが、好ましい動作モードでは、与え
られたデータ値に対する信号レベルに応じて核のサイズ
は変調される。代替的には、空間周波数成分又はエッジ
に応じて核サイズを決定することもできる。
８の出力の平方根を計算することにより、検出された信
号のエンベロープを求める。 （７） エンベロープ検出信号をメモリ・バッファ１３
２に記憶する。 （８） ステップ１３４で、メモリ・バッファ１３２内
のエンベロープ検出信号を用いて核のサイズを決定す
る。この核は、積分される（又は加算される）データの
長さを決定する。このフローチャートは１次元の核を示
している。しかしながら、式（４）には２次元の核が与
えられている。信号の振幅が大きい場合には核のサイズ
が小さくなるように、核のサイズは選択される。しかし
ながら、信号レベルが低いときには、核のサイズは広げ
られる。この手法を用いて、画像内の小さな明るい反射
体はより選択的に処理される。一定の核のサイズを用い
ることは可能であるが、好ましい動作モードでは、与え
られたデータ値に対する信号レベルに応じて核のサイズ
は変調される。代替的には、空間周波数成分又はエッジ
に応じて核サイズを決定することもできる。
【００４０】（９） 核の下にある信号を式（４）に示
されるように、平均積分（ステップ１３６）を行うこと
により加算する。次に、積分の結果を核のサイズで除算
して、核の下にある、又は窓（ウィンドウ）の下にある
平均信号レベルに対応するパラメータＰを求める。 （１０） パラメータＰに基づいて、ルックアップ・テ
ーブルに記憶されている演算変換マップ１３８から適応
可能な演算子Ｍを選択する。この演算子は、＋１から−
１までの範囲にある値を有していることが可能である。
可能な写像関数のいくつかが図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に
示されている。与えられた写像関数Ｍに対して、式
（１）に示される演算を行うために、実成分及び虚成分
の自乗を加算又は減算し（ステップ１４０）、絶対値を
求めて（ステップ１４２）、次に、式（１）により絶対
値の平方根を計算する（ステップ１４４）。
されるように、平均積分（ステップ１３６）を行うこと
により加算する。次に、積分の結果を核のサイズで除算
して、核の下にある、又は窓（ウィンドウ）の下にある
平均信号レベルに対応するパラメータＰを求める。 （１０） パラメータＰに基づいて、ルックアップ・テ
ーブルに記憶されている演算変換マップ１３８から適応
可能な演算子Ｍを選択する。この演算子は、＋１から−
１までの範囲にある値を有していることが可能である。
可能な写像関数のいくつかが図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に
示されている。与えられた写像関数Ｍに対して、式
（１）に示される演算を行うために、実成分及び虚成分
の自乗を加算又は減算し（ステップ１４０）、絶対値を
求めて（ステップ１４２）、次に、式（１）により絶対
値の平方根を計算する（ステップ１４４）。
【００４１】（１１） 次に、処理したデータを走査変
換器３２で走査変換及び補間する。走査変換器３２は、
個別のＡ線を記憶し、それらを互いに隣接して配置する
ことにより、２次元画像を形成する。このように、ビー
ム形成の後は、既存又は現在のシステムがエンベロープ
検出を行い、次に、エンベロープ検出されたＡ線信号は
走査変換器３２に送られて、以後の処理が行われる。
換器３２で走査変換及び補間する。走査変換器３２は、
個別のＡ線を記憶し、それらを互いに隣接して配置する
ことにより、２次元画像を形成する。このように、ビー
ム形成の後は、既存又は現在のシステムがエンベロープ
検出を行い、次に、エンベロープ検出されたＡ線信号は
走査変換器３２に送られて、以後の処理が行われる。
【００４２】図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示される異なる
写像関数を用いて、局所化されたスペックル粒が変調さ
れる。例えば、図７（Ａ）に示されるマップは、より小
さなエコー信号に対するスペックル粒をより小さくする
と共に、より強い反射体に対応するスペックル粒のサイ
ズであって、より大きなスペックル強度に対するスペッ
クル粒のサイズがより広くなる。図７（Ａ）に示されて
いるマップは、鋭い遷移点を有している。しかしなが
ら、図７（Ｂ）に示されているマップは、比較的滑らか
な遷移を有している。代替的には、弱い反射体及び強い
反射体に対するスペックル・パターンは変わらないまま
とし、中間の信号に対するスペックル・パターンは、図
７（Ｃ）に示されているように変調される。もう１つの
代替写像関数が図７（Ｄ）に示されている。
写像関数を用いて、局所化されたスペックル粒が変調さ
れる。例えば、図７（Ａ）に示されるマップは、より小
さなエコー信号に対するスペックル粒をより小さくする
と共に、より強い反射体に対応するスペックル粒のサイ
ズであって、より大きなスペックル強度に対するスペッ
クル粒のサイズがより広くなる。図７（Ａ）に示されて
いるマップは、鋭い遷移点を有している。しかしなが
ら、図７（Ｂ）に示されているマップは、比較的滑らか
な遷移を有している。代替的には、弱い反射体及び強い
反射体に対するスペックル・パターンは変わらないまま
とし、中間の信号に対するスペックル・パターンは、図
７（Ｃ）に示されているように変調される。もう１つの
代替写像関数が図７（Ｄ）に示されている。
【００４３】図８は、ヒルベルト変換を用いた２次元の
適応可能なスペックル制御に対する信号プロセッサの構
成を示すブロック図である。信号処理チェーンを通る信
号の流れのシーケンスは、次の通りである。 （１） システムの入力は、アレイ変換器の個別のチャ
ンネルから収集された信号である。
適応可能なスペックル制御に対する信号プロセッサの構
成を示すブロック図である。信号処理チェーンを通る信
号の流れのシーケンスは、次の通りである。 （１） システムの入力は、アレイ変換器の個別のチャ
ンネルから収集された信号である。
【００４４】（２） ビーム形成器１０１は、個別の変
換器アレイ素子からの検出されたＲＦ信号を単に遅延さ
せて、遅延動作後に個別のチャンネルからの信号を加算
する。これにより、個別の素子からの検出された信号の
動的集束が行われる。典型的には、６４チャンネルから
１２８チャンネルが存在する。 （３） 一連の個別の検出されたＲＦ信号線（即ち、Ａ
線）を２次元データ・バッファ１２１に記憶することに
より、検出されたＲＦ信号の２次元マップを形成する。
換器アレイ素子からの検出されたＲＦ信号を単に遅延さ
せて、遅延動作後に個別のチャンネルからの信号を加算
する。これにより、個別の素子からの検出された信号の
動的集束が行われる。典型的には、６４チャンネルから
１２８チャンネルが存在する。 （３） 一連の個別の検出されたＲＦ信号線（即ち、Ａ
線）を２次元データ・バッファ１２１に記憶することに
より、検出されたＲＦ信号の２次元マップを形成する。
【００４５】（４） 別々にヒルベルト変換１２２を用
いて、検出されたＲＦ信号の実成分及び虚成分を各々の
方向に沿って発生する。これには、広帯域信号の直角成
分を発生することができるというヒルベルト変換独特の
性質が用いられている。ヒルベルト変換は、（マップ
の）ｘ方向及びｙ方向に沿って別々に実行される。これ
により、実成分及び虚成分がｘ方向及びｙ方向に沿って
別々に発生される。ｘは超音波の伝搬方向であるので、
ｘは与えられた２次元画像の深さ軸である。
いて、検出されたＲＦ信号の実成分及び虚成分を各々の
方向に沿って発生する。これには、広帯域信号の直角成
分を発生することができるというヒルベルト変換独特の
性質が用いられている。ヒルベルト変換は、（マップ
の）ｘ方向及びｙ方向に沿って別々に実行される。これ
により、実成分及び虚成分がｘ方向及びｙ方向に沿って
別々に発生される。ｘは超音波の伝搬方向であるので、
ｘは与えられた２次元画像の深さ軸である。
【００４６】（５） ｘ方向及びｙ方向に沿ったヒルベ
ルト変換の後に、検出されたＡ線信号の実成分及び虚成
分は４つのメモリ・バッファ１２４ａ〜１２４ｄに記憶
される。メモリ・バッファ１２４ａ〜１２４ｄは、与え
られたＡ線データ・セットのデータ全体を記憶する。 （６） 次に、ｘ方向に沿った実（Ｉ）信号及び虚
（Ｑ）信号の出力を自乗し（ステップ１２６）、加算し
て（ステップ１２８）、平方根を求める（ステップ１３
０）ことにより、エンベロープ検出された画像信号を求
める。
ルト変換の後に、検出されたＡ線信号の実成分及び虚成
分は４つのメモリ・バッファ１２４ａ〜１２４ｄに記憶
される。メモリ・バッファ１２４ａ〜１２４ｄは、与え
られたＡ線データ・セットのデータ全体を記憶する。 （６） 次に、ｘ方向に沿った実（Ｉ）信号及び虚
（Ｑ）信号の出力を自乗し（ステップ１２６）、加算し
て（ステップ１２８）、平方根を求める（ステップ１３
０）ことにより、エンベロープ検出された画像信号を求
める。
【００４７】（７） この出力は、エンベロープ検出さ
れた２次元の画像信号である。この画像は、２次元バッ
ファ１３２’に記憶される。 （８） メモリ・バッファ１３２’内のエンベロープ検
出された信号を用いて、核のサイズを決定する（ステッ
プ１３４）。この核は、積分される（又は加算される）
データの長さを決定する。これは２次元の核である。２
次元の核は式（４）に示されている。信号の振幅が大き
い場合に小さい核のサイズを有しているように、核のサ
イズは選択される。しかしながら、信号レベルが低いと
きには、核のサイズは広げられる。この手法を用いて、
画像内の小さな明るい反射体はより選択的に処理され
る。一定の核のサイズを用いることは可能であるが、好
ましい動作モードでは、与えられたデータ値に対する信
号レベルに応じて核のサイズは変調される。代替的に
は、核のサイズを核の下にある画像の空間周波数の内容
に応じて決定するようにすることもできる。これはエッ
ジ従属演算子となる。
れた２次元の画像信号である。この画像は、２次元バッ
ファ１３２’に記憶される。 （８） メモリ・バッファ１３２’内のエンベロープ検
出された信号を用いて、核のサイズを決定する（ステッ
プ１３４）。この核は、積分される（又は加算される）
データの長さを決定する。これは２次元の核である。２
次元の核は式（４）に示されている。信号の振幅が大き
い場合に小さい核のサイズを有しているように、核のサ
イズは選択される。しかしながら、信号レベルが低いと
きには、核のサイズは広げられる。この手法を用いて、
画像内の小さな明るい反射体はより選択的に処理され
る。一定の核のサイズを用いることは可能であるが、好
ましい動作モードでは、与えられたデータ値に対する信
号レベルに応じて核のサイズは変調される。代替的に
は、核のサイズを核の下にある画像の空間周波数の内容
に応じて決定するようにすることもできる。これはエッ
ジ従属演算子となる。
【００４８】（９） 核の下にある信号を加算して（ス
テップ１３６）、積分された信号レベルを発生する。次
に、この積分された信号レベルを核のサイズで除算し
て、核の下にある、又は窓（ウィンドウ）の下にある平
均信号レベルを表すパラメータＰを発生する。 （１０） 核の下にある平均信号レベル、即ちパラメー
タＰに基づいて、マップ１３８から適応可能なスペック
ル制御指数Ｍを選択する。この演算子は、＋１と−１と
の間の値を有していることが可能である。可能な写像関
数のいくつかが図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示されてい
る。画像の各々の核に対して、対応する適応可能なスペ
ックル制御指数Ｍをルックアップ・テーブルから選択す
る。
テップ１３６）、積分された信号レベルを発生する。次
に、この積分された信号レベルを核のサイズで除算し
て、核の下にある、又は窓（ウィンドウ）の下にある平
均信号レベルを表すパラメータＰを発生する。 （１０） 核の下にある平均信号レベル、即ちパラメー
タＰに基づいて、マップ１３８から適応可能なスペック
ル制御指数Ｍを選択する。この演算子は、＋１と−１と
の間の値を有していることが可能である。可能な写像関
数のいくつかが図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示されてい
る。画像の各々の核に対して、対応する適応可能なスペ
ックル制御指数Ｍをルックアップ・テーブルから選択す
る。
【００４９】（１１） 選択された演算子に基づいて、
式（１）に従って各々の核に対し、自乗された実信号と
自乗された虚信号との間の適応可能な加算又は適応可能
な減算を行う（ステップ１４０）。これは、ｘ方向及び
ｙ方向に沿って別々に行われる。これは、２つのデータ
値の重み付き和、幾何学的和又は調和和とすることがで
きる。
式（１）に従って各々の核に対し、自乗された実信号と
自乗された虚信号との間の適応可能な加算又は適応可能
な減算を行う（ステップ１４０）。これは、ｘ方向及び
ｙ方向に沿って別々に行われる。これは、２つのデータ
値の重み付き和、幾何学的和又は調和和とすることがで
きる。
【００５０】（１２） 適応可能な演算の後に、ｘ方向
及びｙ方向に沿った画像情報に対応する２つの出力を加
算する（ステップ１４１）。これは、重み付き和、幾何
学的和又は調和和とすることができる。 （１３） ｘ方向及びｙ方向からの信号の和から符号を
除去した（即ち、絶対値を求めた）（ステップ１４２）
後に、平方根を求める（ステップ１４４）。
及びｙ方向に沿った画像情報に対応する２つの出力を加
算する（ステップ１４１）。これは、重み付き和、幾何
学的和又は調和和とすることができる。 （１３） ｘ方向及びｙ方向からの信号の和から符号を
除去した（即ち、絶対値を求めた）（ステップ１４２）
後に、平方根を求める（ステップ１４４）。
【００５１】（１４） 最後の出力を走査変換及び補間
器３２に送出して、以後の処理を行った後に、信号を最
終の表示ユニットに送出する。利得変動及び提案された
適応可能なヒルベルト変換演算子が反射画像に及ぼす影
響が、図９及び図１０にそれぞれ示されている。これら
の画像の組は、利得変動と適応可能なヒルベルト変換演
算子との差を示す。図９は反射目標からの典型的な超音
波画像を示す。対応する利得が上部に示されている。こ
れは利得の変化の影響を示す。比較のため、図１０は、
利得が一定であり、且つダイナミック・レンジが一定で
ある場合に適応可能なヒルベルト変換演算子指数Ｍが画
像に及ぼす影響を示す１組の画像である。Ｍ＝１からＭ
＝０に進むにつれて、スペックルの個別の粒の間の領域
はより黒くなる。スペックル・パターンは明瞭に変化し
ている。スペックル・パターンにおけるこの変化を用い
て、異なる平均超音波後方散乱又は反射係数を有してい
る異なる組織の型を区別する。Ｍ＝０からＭ＝−１に進
むにつれて、スペックル・パターンは、スペックルの個
別の粒の間の変調がより大きくなる。特に、組織の（適
応可能なヒルベルト変換）指数Ｍ＝１で得られた画像
は、Ｍ＝０及びＭ＝−１の場合とは異なっている。従っ
て、異なる領域を、与えられた変換マップに従って処理
することができる。
器３２に送出して、以後の処理を行った後に、信号を最
終の表示ユニットに送出する。利得変動及び提案された
適応可能なヒルベルト変換演算子が反射画像に及ぼす影
響が、図９及び図１０にそれぞれ示されている。これら
の画像の組は、利得変動と適応可能なヒルベルト変換演
算子との差を示す。図９は反射目標からの典型的な超音
波画像を示す。対応する利得が上部に示されている。こ
れは利得の変化の影響を示す。比較のため、図１０は、
利得が一定であり、且つダイナミック・レンジが一定で
ある場合に適応可能なヒルベルト変換演算子指数Ｍが画
像に及ぼす影響を示す１組の画像である。Ｍ＝１からＭ
＝０に進むにつれて、スペックルの個別の粒の間の領域
はより黒くなる。スペックル・パターンは明瞭に変化し
ている。スペックル・パターンにおけるこの変化を用い
て、異なる平均超音波後方散乱又は反射係数を有してい
る異なる組織の型を区別する。Ｍ＝０からＭ＝−１に進
むにつれて、スペックル・パターンは、スペックルの個
別の粒の間の変調がより大きくなる。特に、組織の（適
応可能なヒルベルト変換）指数Ｍ＝１で得られた画像
は、Ｍ＝０及びＭ＝−１の場合とは異なっている。従っ
て、異なる領域を、与えられた変換マップに従って処理
することができる。
【００５２】図１１の画像は、Ｍ＝−１、０及び１の異
なる適応可能なヒルベルト変換演算子を有している異な
るスペックル・パターンの間の差を示しており、スペッ
クル画像は、同じ画像情報に対して変化している。異な
る適応可能なヒルベルト変換演算子を画像に選択的に適
用することにより、異なる組織領域が制御される。最後
に、図１２の１組の画像は、画像の中央に反射係数の低
い領域がある場合を示している。右端の画像は、両方の
領域に対して同じ適応可能なヒルベルト変換演算子を有
している。即ち、Ｍ＝１，１である。残りの２つの画像
は、画像の中心領域に対して異なる適応可能なヒルベル
ト変換演算子指数を有している。即ち、Ｍ＝１，−１及
びＭ＝１，０である。これは、従来の画像と、適応可能
な選択されたヒルベルト変換演算子指数を有している画
像との差を示すものである。この処理により、異なる反
射体領域を分離する作業が、より容易になる。
なる適応可能なヒルベルト変換演算子を有している異な
るスペックル・パターンの間の差を示しており、スペッ
クル画像は、同じ画像情報に対して変化している。異な
る適応可能なヒルベルト変換演算子を画像に選択的に適
用することにより、異なる組織領域が制御される。最後
に、図１２の１組の画像は、画像の中央に反射係数の低
い領域がある場合を示している。右端の画像は、両方の
領域に対して同じ適応可能なヒルベルト変換演算子を有
している。即ち、Ｍ＝１，１である。残りの２つの画像
は、画像の中心領域に対して異なる適応可能なヒルベル
ト変換演算子指数を有している。即ち、Ｍ＝１，−１及
びＭ＝１，０である。これは、従来の画像と、適応可能
な選択されたヒルベルト変換演算子指数を有している画
像との差を示すものである。この処理により、異なる反
射体領域を分離する作業が、より容易になる。
【００５３】このように、本発明による適応可能なヒル
ベルト変換演算子を用いれば、異なる音響反射係数又は
後方散乱係数を有している異なる組織の型をより良く区
別することができる。前述した実施例は、例示のために
開示したものである。ベースバンド超音波イメージング
・システムの技術分野の当業者は、変更及び変形を容易
に考え付き得る。特許請求の範囲は、このような変更及
び変形をすべて包含するものである。
ベルト変換演算子を用いれば、異なる音響反射係数又は
後方散乱係数を有している異なる組織の型をより良く区
別することができる。前述した実施例は、例示のために
開示したものである。ベースバンド超音波イメージング
・システムの技術分野の当業者は、変更及び変形を容易
に考え付き得る。特許請求の範囲は、このような変更及
び変形をすべて包含するものである。
【図１】実時間超音波イメージング・システム内の主要
な機能サブシステムを示すブロック図である。
な機能サブシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のシステムの一部を形成している受信器の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】シミュレーションされたＡ線信号（実線）及び
Ａ線信号のヒルベルト変換によって得られる信号（破
線）に対する振幅対時間のグラフである。
Ａ線信号のヒルベルト変換によって得られる信号（破
線）に対する振幅対時間のグラフである。
【図４】図４（Ａ）は本発明のアルゴリズムを用いて図
３の修正されたＡ線信号の変換によって得られる信号を
示す振幅対時間のグラフであって、変換指数Ｍ＝−１の
場合のグラフであり、図４（Ｂ）は本発明のアルゴリズ
ムを用いて図３の修正されたＡ線信号の変換によって得
られる信号を示す振幅対時間のグラフであって、変換指
数Ｍ＝０の場合のグラフであり、図４（Ｃ）は本発明の
アルゴリズムを用いて図３の修正されたＡ線信号の変換
によって得られる信号を示す振幅対時間のグラフであっ
て、変換指数Ｍ＝＋１の場合のグラフである。
３の修正されたＡ線信号の変換によって得られる信号を
示す振幅対時間のグラフであって、変換指数Ｍ＝−１の
場合のグラフであり、図４（Ｂ）は本発明のアルゴリズ
ムを用いて図３の修正されたＡ線信号の変換によって得
られる信号を示す振幅対時間のグラフであって、変換指
数Ｍ＝０の場合のグラフであり、図４（Ｃ）は本発明の
アルゴリズムを用いて図３の修正されたＡ線信号の変換
によって得られる信号を示す振幅対時間のグラフであっ
て、変換指数Ｍ＝＋１の場合のグラフである。
【図５】スペックルの幅に対する異なる変換指数（Ｍ＝
−１、０、０．２、０．４及び１）の影響を示す振幅対
空間位置のグラフである。
−１、０、０．２、０．４及び１）の影響を示す振幅対
空間位置のグラフである。
【図６】本発明の好ましい一実施例によるヒルベルト変
換を用いた１次元の適応可能なスペックル制御のための
信号プロセッサの動作を示すフローチャートである。
換を用いた１次元の適応可能なスペックル制御のための
信号プロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本発明による異なる
可能な写像関数を示す図である。
可能な写像関数を示す図である。
【図８】本発明のもう１つの好ましい実施例によるヒル
ベルト変換を用いた２次元の適応可能なスペックル制御
のための信号プロセッサの動作を示すフローチャートで
ある。
ベルト変換を用いた２次元の適応可能なスペックル制御
のための信号プロセッサの動作を示すフローチャートで
ある。
【図９】利得の変化の影響を示す１組の典型的な反射画
像を示す図である。
像を示す図である。
【図１０】利得及びダイナミック・レンジが一定の場合
について、ヒルベルト変換演算子指数Ｍの変化の影響を
示す１組の典型的な反射画像を示す図である。
について、ヒルベルト変換演算子指数Ｍの変化の影響を
示す１組の典型的な反射画像を示す図である。
【図１１】Ｍ＝−１、０及び＋１の異なるヒルベルト変
換演算子を適用して作成された異なるスペックル・パタ
ーンを示す１組の典型的な反射画像を示す図である。
換演算子を適用して作成された異なるスペックル・パタ
ーンを示す１組の典型的な反射画像を示す図である。
【図１２】中心部の反射係数は比較的低いが、他の部分
の反射係数は比較的高い領域の１組の画像であり、右端
の画像は両方の領域に対して同じ適応可能なヒルベルト
変換演算子（Ｍ＝１，１）を有しており、残りの２つの
画像は両方の領域に対して異なる適応可能なヒルベルト
変換演算子（Ｍ＝１，−１及びＭ＝１，０）を有してい
る場合を示す図である。
の反射係数は比較的高い領域の１組の画像であり、右端
の画像は両方の領域に対して同じ適応可能なヒルベルト
変換演算子（Ｍ＝１，１）を有しており、残りの２つの
画像は両方の領域に対して異なる適応可能なヒルベルト
変換演算子（Ｍ＝１，−１及びＭ＝１，０）を有してい
る場合を示す図である。
３２ 走査変換器 １０１ ビーム形成器 １２０ 信号プロセッサ １２２ ヒルベルト変換 １２４ａ、１２４ｂ、１３２ メモリ・バッファ １２６ 実信号及び虚信号を自乗するステップ １２８ 自乗した実信号及び虚信号を加算するステップ １３０ 自乗した実信号及び虚信号を加算した結果の平
方根を計算するステップ １３４ 核のサイズを決定するステップ １３６ 核の下にある信号の平均積分を行うステップ １３８ 演算変換マップ １４０ 実成分及び虚成分の自乗を加算又は減算するス
テップ
方根を計算するステップ １３４ 核のサイズを決定するステップ １３６ 核の下にある信号の平均積分を行うステップ １３８ 演算変換マップ １４０ 実成分及び虚成分の自乗を加算又は減算するス
テップ
Claims (4)
- 【請求項１】 入力画像を表す入力波形Ｓin（ｘ，ｙ）
を取得する工程（１０１）と、 前記入力波形を変換して、該入力波形の同相成分（Ｒｅ
（Ｓin（ｘ，ｙ））及び直角位相成分（Ｉｍ（Ｓ
in（ｘ，ｙ））を形成する工程（１２２）とを備えた画
像のスペックルを調節する方法であって、 Ｍを−１≦Ｍ≦１の範囲の値を有している適応可能なス
ペックル制御指数であるとしたときに、 【数１】 に従って前記入力画像のスペックル変調された領域を表
す出力波形Ｓout（ｘ，ｙ）を計算する工程（１４０）
を含んでいる画像のスペックルを調整する方法。 - 【請求項２】 前記直角位相成分は、ヒルベルト変換を
用いて計算される請求項１に記載の画像のスペックルを
調節する方法。 - 【請求項３】 前記取得する工程は、ビームを形成する
工程を含んでいる請求項１に記載の画像のスペックルを
調節する方法。 - 【請求項４】 イメージングすべき物体内に走査線に沿
って超音波ビームを送信する工程と、 前記走査線に沿ったレンジ点から前記物体により反射さ
れる正味の超音波ビームの振幅を表す音響データ信号を
形成する工程（１０１）であって、該音響データ信号を
ビーム形成する工程は、前記走査線に沿った多数のレン
ジ点の各々に対して実行される、音響データ信号を形成
する工程（１０１）と、 各々の音響データ信号を変換して、該音響データ信号の
同相成分及び直角位相成分を形成する工程（１２２）と
を備えた物体の超音波イメージングのための方法であっ
て、 変換された前記音響データ信号の少なくとも１つに対し
て、 適応可能なスペックル制御指数を前記直角位相成分の自
乗に乗算した積と、前記同相成分の自乗とを加算した和
の絶対値の平方根を表す適応可能な音響データ信号を発
生する工程（１２６〜１４０）であって、前記適応可能
なスペックル制御指数は、−１から＋１の範囲にあっ
て、−１及び＋１を含む値を有している、適応可能な音
響データ信号を発生する工程（１２６〜１４０）と、 前記適応可能な音響データ信号の反射画像を表示する工
程とを含んでいる物体の超音波イメージングのための方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/581,668 US5841889A (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Ultrasound image texture control using adaptive speckle control algorithm |
| US08/581668 | 1995-12-29 |
Publications (1)
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