專利名稱：超聲波診斷裝置及其控制方法、圖像處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減少在體數(shù)據(jù)中包含的散斑、噪聲的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、 超聲波診斷裝置的控制方法以及圖像處理方法。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置向被檢體內(nèi)放射由內(nèi)置在超聲波探頭內(nèi)的振子所產(chǎn)生的超聲波 脈沖，并經(jīng)由振子接收由被檢體組織反射出的超聲波。并且，超聲波診斷裝置產(chǎn)生與接收到 的超聲波相應(yīng)的回波信號(hào)，根據(jù)產(chǎn)生的回波產(chǎn)生超聲波圖像數(shù)據(jù)，并顯示超聲波圖像。一般 而言，超聲波診斷裝置通過使用具有排列成一維的多個(gè)振子的超聲波探頭，掃描被檢體內(nèi) 的斷面來收集二維超聲波圖像。另外，近年來，超聲波診斷裝置通過使用具有排列成二維的 多個(gè)振子的超聲波探頭等，也能夠掃描被檢體內(nèi)的體積，收集三維超聲波圖像(體數(shù)據(jù))。但是，由多個(gè)接近的被檢體組織反射的超聲波因各自的相位而發(fā)生干涉。由此干 涉，產(chǎn)生與只合成振幅的情況所能看到的內(nèi)容不同的圖像圖案即散斑(speckle)。散斑會(huì)妨 礙被檢體組織的邊界的位置、形狀的正確觀測(cè)。因此，提出了用于減少(reduce)散斑的各 種處理方法。例如，如第1文獻(xiàn)(日本特開2006-116307號(hào)公報(bào))所記載的那樣，提出了通過小 波(wavelet)變換/逆變換等對(duì)超聲波圖像進(jìn)行多分辨率分解，并檢測(cè)出在各等級(jí)下分解 出的圖像的邊緣，對(duì)每個(gè)象素算出邊緣的朝向，實(shí)施在邊緣的切線方向平滑化、在法線方向 尖銳化的濾波的方法。但是，該第1文獻(xiàn)的應(yīng)用被限定于二維超聲波圖像。另一方面，如第2 文獻(xiàn)(K. Z. Abd-Elmoniem, A. M. Youssef, andY. M. Kadah, “ Real-Time Speckle Reduction and CoherenceEnhancement in Ultrasound Imaging via Nonlinear AnisotropicDiffusion" , IEEE transactions on biomedical engineering, vol. 49，NO. 9，Sep. 2002)所記載的那樣，作為圖像數(shù)據(jù)中的象素區(qū)域的結(jié)構(gòu) 分析方法，有使用結(jié)構(gòu)張量(Structure Tensor)的方法。第2文獻(xiàn)中記載了基于非線性各 向異性擴(kuò)散濾波器(Nonlinear Anisotropic DiffusionFilter)減少超聲波圖像的散斑的 應(yīng)用。但是第2文獻(xiàn)的應(yīng)用也被限定于二維超聲波圖像。但是，通過在與特定的坐標(biāo)軸垂直的斷面上分割體數(shù)據(jù)，并在那些各斷面上應(yīng)用 二維散斑減少濾波器，可以減少體數(shù)據(jù)內(nèi)的散斑。但是，此時(shí)與在應(yīng)用了二維濾波器的面中 的散斑的減少精度相比，在與其垂直相交的2個(gè)面中的散斑的減少精度差。三維地?cái)U(kuò)充非線性各向異性擴(kuò)散濾波器時(shí)，需要根據(jù)三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有 值的大小關(guān)系對(duì)結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行分類。在第3文獻(xiàn)(Z.Yu，C.Bajaj，“ A Structure Tensor Approach for 3D Image Skeletonization-Applications in Protein SecondaryStructure Analysis,Image Processing，2006IEEE International Conference on，2006) 中記載了其具體例子。但是，在該第3文獻(xiàn)中沒有記載在三維擴(kuò)散方程式中結(jié)合三維結(jié)構(gòu) 張量的各固有值的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)對(duì)體數(shù)據(jù)中包含的散斑、噪聲的減少精度以及減少處理速度進(jìn)行提高的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、超聲波診斷裝置的控制方法以 及圖像處理方法。根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式提供一種超聲波診斷裝置，其特征在于，包括超聲波 探頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由來于由上述被檢體反 射的超聲波的回波信號(hào)；第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述接收到的回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)； 低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與 高頻體數(shù)據(jù)；濾波器部，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維 結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體 數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器； 高頻體素控制部，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息，對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理；以及第 2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù) 據(jù)與在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑和噪聲被減 少了的第2體數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式提供一種超聲波診斷裝置，其特征在，包括超聲波探 頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由上述被檢體反射的超聲 波，輸出與上述接收到的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號(hào)產(chǎn) 生第ι體數(shù)據(jù)；第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)體素，按照與上述體素 的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；以及圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù) 上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式提供一種超聲波診斷裝置，其特征在于，包括超聲波 探頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由上述被檢體反射的超 聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù) 據(jù)；減少部，通過減少上述第1體數(shù)據(jù)中包含的具有三維各向同性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)具有三 維各向異性結(jié)構(gòu)的分量，從而根據(jù)上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；以及三維圖像處理部， 對(duì)上述第2體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式提供一種圖像處理裝置，其特征在于，包括存儲(chǔ)部， 存儲(chǔ)與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)；第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)中包含的各體素， 按照與上述體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；圖像數(shù)據(jù) 產(chǎn)生部，根據(jù)上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施提供一種圖像處理裝置，其特征在于，包括存儲(chǔ)部，存儲(chǔ) 與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)；減少部，通過減少上述第1體數(shù)據(jù)中包含的具有三維各向同 性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)具有三維各向異性結(jié)構(gòu)的分量，從而根據(jù)上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生第2體數(shù) 據(jù)；三維圖像處理部，對(duì)上述第2體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維圖像的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第6實(shí)施方式提供一種超聲波診斷裝置的控制方法，該超聲波診斷 裝置具備超聲波探頭、經(jīng)由上述超聲波探頭發(fā)送接收超聲波的發(fā)送接收部、產(chǎn)生第1體數(shù) 據(jù)的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、產(chǎn)生低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)的低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、應(yīng)用濾 波器的濾波器部、控制高頻體素的高頻體素控制部、產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、 系統(tǒng)控制部，該超聲波診斷裝置的控制方法的特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述發(fā)送接 收部，以使得經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，經(jīng)由上述超聲波探頭接收由上述 被檢體反射的超聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)，上述系統(tǒng)控制部控制上 述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述輸出的回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部 控制上述低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生在空間頻率上 的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部控制上述濾波器部，以使得計(jì)算用于分類上 述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固 有值中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息 對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器，上述系統(tǒng)控制部控制上述高頻體素控制 部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的邊 緣信息對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，上述系統(tǒng)控制 部控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低 頻體數(shù)據(jù)與實(shí)施了上述邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少的第2體數(shù) 據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第7實(shí)施方式提供一種超聲波診斷裝置的控制方法，該超聲波診斷 裝置具備超聲波探頭、經(jīng)由上超聲波探頭發(fā)送接收超聲波的發(fā)送接收部、產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù) 的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、實(shí)施三維圖像處理的三維圖像 處理部、系統(tǒng)控制部，該超聲波診斷裝置的控制方法的特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述 接收部，以使得經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，經(jīng)由上述超聲波探頭接收由上 述被檢體反射的超聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)，上述系統(tǒng)控制部控制 上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述輸出的回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部 控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得通過對(duì)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)體素，按 照與上述體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制 部控制上述三維圖像處理部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維超聲波圖像的數(shù) 據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第8實(shí)施方式提供一種圖像處理方法，其特征在于根據(jù)與被檢體 相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，計(jì)算用于分類上述產(chǎn) 生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值 中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用了具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì) 應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息，對(duì)上述高頻體 數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與實(shí) 施了上述邊緣強(qiáng)調(diào)處理的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少了的第2體數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第9實(shí)施方式提供一種圖像處理方法，其特征在于通過對(duì)與被檢 體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)中包含的各體素，按照與上述體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用 三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)，根據(jù)上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維圖像的數(shù)據(jù)。在下面的描述中將提出本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，部分內(nèi)容可以從說明書的描述中變得明顯，或者通過實(shí)施本發(fā)明可以明確上述內(nèi)容。通過下文中詳細(xì)指出的手段和組合 可以實(shí)現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合在這里并構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式，并且 與上述的概要說明以及下面的對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述一同用來說明本發(fā)明的原理。圖1為表示與本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2為表示圖1的散斑/噪聲減少處理部的結(jié)構(gòu)的圖。圖3為表示由圖2的三維小波變換部進(jìn)行三維小波變換的概念的圖。圖4為表示在圖3的小波變換中的各坐標(biāo)軸方向應(yīng)用的濾波器的應(yīng)用模式的圖。圖5為表示根據(jù)三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有值的大小關(guān)系分類的3個(gè)結(jié)構(gòu)模式之一 的圖。圖6為表示根據(jù)三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有值的大小關(guān)系分類的3個(gè)結(jié)構(gòu)模式之一 的圖。圖7為表示根據(jù)三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有值的大小關(guān)系分類的3個(gè)結(jié)構(gòu)模式之一 的圖。圖8為表示圖2的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部進(jìn)行處理的典型流程的圖。圖9為表示與本實(shí)施方式的變形例1相關(guān)的超聲波診斷裝置結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

與本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、 超聲波診斷裝置的控制方法以及圖像處理方法。圖1為表示與本實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本超 聲波診斷裝置具備超聲波探頭1、發(fā)送接收部2、B模式處理部3、B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4、多 普勒處理部5、多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6、散斑/噪聲減少處理部7、三維圖像處理部8以及顯 示部9。超聲波探頭1具有排列成二維狀的多個(gè)振子。超聲波探頭1接收來自發(fā)送接收部 2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并向被檢體發(fā)送超聲波。向被檢體發(fā)送的超聲波在體內(nèi)組織的聲阻抗的不連 續(xù)面上依次被反射。被反射的超聲波作為回波信號(hào)由超聲波探頭1接收。該回波信號(hào)的振 幅取決于被反射的不連續(xù)面中的聲阻抗的差異。另外，被發(fā)送的超聲波在移動(dòng)的血流或心 臟壁等移動(dòng)體的表面被反射時(shí)，回波信號(hào)因多普勒效應(yīng)而受到取決于移動(dòng)體的超聲波發(fā)送 方向的速度分量的頻率偏移。另外，超聲波探頭1如果能夠三維掃描，不是必須是二維陣列 型。例如，超聲波探頭1也可以是能夠機(jī)械地?fù)u動(dòng)的一維陣列型。發(fā)送接收部2經(jīng)由超聲波探頭1使用超聲波重復(fù)三維掃描作為被檢體的掃描對(duì)象 的體積。通過該三維掃描由發(fā)送接收部2輸出與掃描體有關(guān)的關(guān)于多個(gè)掃描線的多個(gè)回波信號(hào)。更詳細(xì)而言，發(fā)送接收部2具有超聲波發(fā)送用的未圖示的速率脈沖產(chǎn)生電路、發(fā) 送延遲電路以及驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路等。速率脈沖產(chǎn)生電路以規(guī)定的速率頻率frHz (周期 Ι/fr秒)按每一通道重復(fù)產(chǎn)生速率脈沖。延遲電路將按照每一通道將超聲波聚集為波束狀且決定發(fā)送指向性所需的延遲時(shí)間給予各速率脈沖。驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路按照基于各延遲的速率脈沖的定時(shí)向超聲波探頭1施加驅(qū)動(dòng)脈沖。另外，發(fā)送接收部2具有超聲波接收用的未圖示的放大器電路、A/D變換器、接收 延遲電路以及加法器等。放大器電路接收來自超聲波探頭1的回波信號(hào)，并將接收到的回 波信號(hào)按每一通道加以放大。A/D變換器將放大的回波信號(hào)按每一通道從模擬信號(hào)變換為 數(shù)字信號(hào)。接收延遲電路對(duì)變換為數(shù)字信號(hào)的回波信號(hào)給予按每一通道聚集為束狀且決定 接收指向性所需要的延遲時(shí)間。加法器將給予了延遲時(shí)間的各回波信號(hào)相加。通過此加法 處理，強(qiáng)調(diào)來自與回波信號(hào)的接收指向性相應(yīng)的方向的反射分量，通過接收指向性與發(fā)送 指向性形成超聲波束。1個(gè)超聲波束對(duì)應(yīng)于1個(gè)超聲波掃描線。每個(gè)掃描線的回波信號(hào)被 供給到B模式處理部3與多普勒處理部5。B模式處理部3通過對(duì)數(shù)放大來自發(fā)送接收部2的回波信號(hào)，包絡(luò)線檢波被對(duì)數(shù)放 大后的回波信號(hào)，從而產(chǎn)生使用亮度來表現(xiàn)回波信號(hào)的強(qiáng)度的B模式信號(hào)數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的 B模式信號(hào)數(shù)據(jù)被供給到B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4。B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4根據(jù)來自B模式處理部3的B模式信號(hào)，產(chǎn)生與被檢體相關(guān) 的體數(shù)據(jù)(以下，稱為B模式體數(shù)據(jù))。具體而言，B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4按照掃描線的位 置信息在存儲(chǔ)器上三維地配置B模式信號(hào)數(shù)據(jù)，插補(bǔ)掃描線間的B模式信號(hào)數(shù)據(jù)。通過該 配置處理與插補(bǔ)處理，產(chǎn)生由多個(gè)體素構(gòu)成的B模式體數(shù)據(jù)。各體素具有與原來(由來) 的B模式信號(hào)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的體素值。所產(chǎn)生的B模式體數(shù)據(jù)被供給到散斑/噪聲減少 處理部7。多普勒處理部5頻率解析來自發(fā)送接收部2的回波信號(hào)，提取由多普勒效應(yīng)所產(chǎn) 生的血流、組織、造影劑回波分量，產(chǎn)生使用顏色來表現(xiàn)平均速度、分散、功率等血流信息的 強(qiáng)度的多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)被供給到多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6。多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6根據(jù)來自多普勒處理部5的多普勒信號(hào)，產(chǎn)生與被檢體相 關(guān)的體數(shù)據(jù)(以下，稱為多普勒體數(shù)據(jù))。具體而言，多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6按照掃描線的 位置信息在存儲(chǔ)器上三維地配置多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)，插補(bǔ)掃描線間的多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)。通過 該配置處理與插補(bǔ)處理，產(chǎn)生由多個(gè)體素構(gòu)成的多普勒體數(shù)據(jù)。各體素具有與原始(由來) 的多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的體素值。所產(chǎn)生的多普勒體數(shù)據(jù)被供給到散斑/噪聲減少 處理部7。散斑/噪聲減少處理部7對(duì)來自B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4的B模式體數(shù)據(jù)、來自多 普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6的多普勒體數(shù)據(jù)執(zhí)行散斑/噪聲減少處理，產(chǎn)生散斑/噪聲被減少了 的B模式體數(shù)據(jù)、多普勒體數(shù)據(jù)。更詳細(xì)而言，散斑/噪聲減少處理部7通過減少B模式體 數(shù)據(jù)、多普勒體數(shù)據(jù)中包含的具有三維各向同性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)具有三維各向異性結(jié)構(gòu) 的分量，從而減少這些體數(shù)據(jù)中的散斑、噪聲。散斑、噪聲被減少的B模式體數(shù)據(jù)、多普勒體 數(shù)據(jù)被供給到三維圖像處理部8。關(guān)于散斑/噪聲減少處理部7的詳細(xì)情況在后面進(jìn)行敘 述。另外，散斑/噪聲減少處理部7并不是必需都對(duì)B模式體數(shù)據(jù)與多普勒體數(shù)據(jù)兩者進(jìn) 行散斑減少處理，也可以只對(duì)任何一方進(jìn)行。三維圖像處理部8對(duì)來自散斑/噪聲減少處理部7的B模式體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像 處理，產(chǎn)生二維B模式圖像數(shù)據(jù)。另外，三維圖像處理部8對(duì)來自散斑/噪聲減少處理部7 的多普勒體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維多普勒?qǐng)D像數(shù)據(jù)。作為所使用的三維圖像處理可以舉出 MPR(multi planar reconstruction 多平面重建)處理或 CPR(curvedplamir reconstruction 曲面重建)處理、SPR(streched CPR)處理、體繪制、面繪制、MIP (maximum intensity projection 最大強(qiáng)度投影)等。所產(chǎn)生的B模式圖像數(shù)據(jù)、多普勒?qǐng)D像數(shù)據(jù)被 供給到顯示部9。顯示部9顯示來自三維圖像處理部8的B模式圖像。并且，顯示部9顯示來自三維圖像處理部的多普勒?qǐng)D像。另外，顯示部9也可以重疊顯示B模式圖像與多普勒?qǐng)D像。作 為顯示部9，例如能夠適當(dāng)使用CRT顯示器或液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器、等離子顯示器等 顯示裝置。并且，超聲波診斷裝置具備存儲(chǔ)部10。存儲(chǔ)部10存儲(chǔ)來自B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部4 的B模式體數(shù)據(jù)與來自多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6的多普勒體數(shù)據(jù)。由存儲(chǔ)部10存儲(chǔ)的B模 式體數(shù)據(jù)或多普勒體數(shù)據(jù)通過散斑/噪聲減少處理部7讀出，并被供給到散斑/噪聲減少 處理中。并且，超聲波診斷裝置具備系統(tǒng)控制部11。系統(tǒng)控制部11綜合地控制超聲波診斷 裝置的各部分。例如，系統(tǒng)控制部11為了執(zhí)行本實(shí)施方式中特有的散斑/噪聲減少處理而 控制各部分。散斑/噪聲減少處理部7、三維圖像處理部8、顯示部9、存儲(chǔ)部10以及系統(tǒng)控制部 11構(gòu)成圖像處理裝置12。要是典型地來說，圖像處理裝置12為內(nèi)置在與本實(shí)施方式相關(guān) 的超聲波診斷裝置中的計(jì)算機(jī)。其次，針對(duì)由散斑/噪聲減少處理部7執(zhí)行的散斑/噪聲減少處理詳細(xì)進(jìn)行說明。 如上所述，散斑/噪聲減少處理部7能夠分別對(duì)B模式體數(shù)據(jù)與多普勒體數(shù)據(jù)執(zhí)行散斑減 少處理。因此，以下，為了簡(jiǎn)單說明不對(duì)B模式體數(shù)據(jù)與多普勒體數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)別，僅僅稱為 體數(shù)據(jù)。另外，在不特別區(qū)別B模式圖像與多普勒?qǐng)D像時(shí)，都稱為超聲波圖像。散斑/噪聲減少處理部7對(duì)體數(shù)據(jù)中包含的各體素，按照與體素的三維方向性對(duì) 應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波。通過該三維濾波器，散斑/噪聲減少處理部7減少體數(shù)據(jù)中 包含的具有三維各向同性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)體數(shù)據(jù)中包含的具有各向異性結(jié)構(gòu)的分量。另 夕卜，散斑/噪聲減少處理的處理對(duì)象未必必需是三維各向同性結(jié)構(gòu)分量與三維各向異性結(jié) 構(gòu)分量這兩者。即、散斑/噪聲減少處理部7也可以只進(jìn)行三維各向同性結(jié)構(gòu)分量的減少 與三維各向異性結(jié)構(gòu)分量的強(qiáng)調(diào)中的任何一方。圖2為表示散斑/噪聲減少處理部7的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，散斑/噪聲減少處 理部7為了進(jìn)行多分辨率分解/合成而具有由多層構(gòu)成的多重結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，多 分辨率分解/合成的最高次數(shù)為等級(jí)3。然而，本實(shí)施方式并不需要限定于此。即、多分辨 率分解/合成也可以在從第1等級(jí)到第η等級(jí)(其中，η為2以上的自然數(shù))的范圍進(jìn)行。 另外，在本實(shí)施方式中，作為多分辨率分解/合成的一個(gè)例子，采用小波變換/逆變換。然 而，本實(shí)施方式并不需要限定于此。例如，作為多分辨率分解/合成，也可以采用拉普拉斯 金字塔(Laplacian pyramid)法或Gabor變換/逆變換等已有的多分辨率分解/合成法。 另外，本實(shí)施方式中的小波變換/逆變換指的是所謂的離散小波變換/逆變換。散斑/噪聲減少處理部7在每層上具備三維小波變換部71 (71-1、71-2、71-3)、非 線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73(73-1、73-2、73-3)、高頻體素控制部75(75-1、75-2、75-3) 以及三維小波逆變換部77 (77-1、77-2、77-3)。
三維小波變換部71對(duì)輸入體數(shù)據(jù)應(yīng)用三維小波變換，并將輸入體數(shù)據(jù)分解為1種低頻體數(shù)據(jù)與7種高頻體數(shù)據(jù)。圖3為三維小波變換的多分辨率分解的概念圖。圖4為表示在三維小波變換中的 各坐標(biāo)軸方向應(yīng)用的濾波器的應(yīng)用模式的圖。如圖3與圖4所示，對(duì)分解前的體數(shù)據(jù)IV，在 xyz正交坐標(biāo)的各軸方向上分別應(yīng)用一維低通(L)濾波器與高通(H)濾波器，并對(duì)體數(shù)據(jù) IV進(jìn)行小波變換。通過這樣的三維小波變換，體數(shù)據(jù)IV被分解為1種低頻體數(shù)據(jù)DVl與7 種高頻體數(shù)據(jù)DV2至DV8。低頻體數(shù)據(jù)DVl包含體數(shù)據(jù)IV具有的空間頻率分量中的低頻 分量。各高頻體數(shù)據(jù)DV2至DV8包含與體數(shù)據(jù)IV具有的空間頻率分量中的至少一個(gè)方向 相關(guān)的高頻分量。例如，通過分別對(duì)χ軸、y軸以及ζ軸上應(yīng)用低通濾波器，從而關(guān)于χ軸、 y軸以及ζ軸方向產(chǎn)生只具有低頻分量的低頻體數(shù)據(jù)DVl。如果再舉一個(gè)例子，則通過對(duì)χ 軸上應(yīng)用高通濾波器，分別對(duì)y軸以及ζ軸上應(yīng)用低通濾波器，從而產(chǎn)生強(qiáng)調(diào)χ軸方向的高 頻分量的高頻體數(shù)據(jù)DV2。分解后的各體數(shù)據(jù)DVl至DV8在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)縮小為分 解前的體數(shù)據(jù)IV在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)的一半。在三維小波變換部71不屬于最高層(等級(jí)3)時(shí)，所產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)被供給到 1層上的三維小波變換部71。當(dāng)三維小波變換部71屬于最高層時(shí)，所產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)被 供給到同最高層的非線性各向異型擴(kuò)散濾波器部73。另外，高頻體數(shù)據(jù)被供給到屬于同層 的高頻體素控制部75。非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73算出與所供給的低頻體數(shù)據(jù)中包含的邊緣分量 的大小相關(guān)的信息。以下，將與邊緣分量的大小相關(guān)的信息稱為邊緣信息。邊緣信息被供 給到同層的高頻體素控制部75。另外，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73對(duì)所供給的低頻 體數(shù)據(jù)應(yīng)用三維非線性各向異性擴(kuò)散濾波器。非線性各向異性擴(kuò)散濾波器強(qiáng)調(diào)低頻體數(shù)據(jù) 中包含的邊緣分量，使低頻體數(shù)據(jù)中包含的非邊緣分量平滑化。非線性各向異性擴(kuò)散濾波 器為強(qiáng)調(diào)非線性地各向異性擴(kuò)散的分量的濾波器。低頻體數(shù)據(jù)中的邊緣分量發(fā)生非線性地 各向異性擴(kuò)散。另一方面，散斑、噪聲所代表的非邊緣分量發(fā)生非線性地各向同性擴(kuò)散。因 此，當(dāng)對(duì)低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用非線性各向異性擴(kuò)散濾波器時(shí)，邊緣分量的體素值增大，非邊緣分 量減少。為了使與本實(shí)施方式相關(guān)的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器能夠一邊提高散斑/噪聲 的減少精度一邊提高處理速度而下了工夫。對(duì)此后面進(jìn)行敘述。濾波后的低頻體數(shù)據(jù)被供 給到同層的三維小波逆變換部77。在此，關(guān)于非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73的處理詳細(xì)說明。非線性各向異性擴(kuò) 散濾波器部73對(duì)低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用非線性各向異性擴(kuò)散濾波器，并輸出邊緣信息與濾波后 的低頻體數(shù)據(jù)，該非線性各向異性擴(kuò)散濾波器是考慮低頻體數(shù)據(jù)內(nèi)的結(jié)構(gòu)物(體素區(qū)域) 的方向性的濾波器。非線性各向異性擴(kuò)散濾波器通過下面的擴(kuò)散方程式(偏微分方程式) (1)來表示。[數(shù)1]<formula>formula see original document page 14</formula>
I為要處理的體數(shù)據(jù)的體素值、Vl為其梯度向量(gradient vector)、t為與處理 有關(guān)的時(shí)刻。t在實(shí)際處理中，表示該擴(kuò)散方程式的處理次數(shù)。在本實(shí)施方式中，處理次數(shù)t 無論是幾次都可以，但為了具體地進(jìn)行說明，設(shè)為1次。D為擴(kuò)散張量(Diffusion Tensor),如以下式(2)所示。[數(shù)2]
<formula>formula see original document page 15</formula>
(2)式中的λΜ、XD2以及XD3為擴(kuò)散張量D的固有值，R為擴(kuò)散張量D的固有向 量。固有向量R通過下面的(3)式來表示。[數(shù)3]*R =(CO1CO2CO3) ...⑶擴(kuò)散張量D的固有值λΜ為表示固有向量O1所示的方向的擴(kuò)散強(qiáng)度。同樣，固 有值λΒ2表示固有向量ω2所示的方向的擴(kuò)散強(qiáng)度，固有值λΒ3表示固有向量ω3所示的 方向的擴(kuò)散強(qiáng)度。通過對(duì)每個(gè)體素控制固有值xD1、xD2以及λ D3的值，從而控制非線性各 向異性擴(kuò)散濾波器的擴(kuò)散強(qiáng)度。另外，固有向量R與非線性各向異性擴(kuò)散濾波器的濾波器 方向是相同含義。即，通過適當(dāng)設(shè)定固有向量R，設(shè)定非線性各向異性擴(kuò)散濾波器的所希望 的濾波器方向。另外，擴(kuò)散張量D的固有向量ωι、ω2以及ω3與低頻體數(shù)據(jù)中的體素的三維結(jié)構(gòu) 張量S的固有向量相等。另外，擴(kuò)散張量D的固有值XD1、XD2以及λΒ3取決于根據(jù)后面所 述的三維結(jié)構(gòu)張量S的固有值所算出的邊緣的大小。三維結(jié)構(gòu)張量S如下面的式(4)那樣規(guī)定。[數(shù)4]
<formula>formula see original document page 15</formula>”Ix為表示沿著處理對(duì)象的體數(shù)據(jù)I的χ方向的空間微分，Iy為表示沿著處理對(duì)象 的體數(shù)據(jù)I的y方向的空間微分，Iz為表示沿著處理對(duì)象的體數(shù)據(jù)I的Z方向的空間微分。 Gp為三維高斯函數(shù)，運(yùn)算符“*”表示卷積。固有值λ51、Xs2以及Xs3為三維結(jié)構(gòu)張量S 的固有值，其大小關(guān)系設(shè)為Xsi彡Xs2彡λ S3。空間微分Ix、Iy以及Iz的算出方法也可以 不嚴(yán)格按照上述算出方法。例如，也可以用應(yīng)用索貝爾濾波器(sobel filter)或多分辨率 分解的高頻分量來代替算出Ix、Iy以及Iz。三維結(jié)構(gòu)張量S的各要素s被求出時(shí)的固有值XS1、Xs2以及Xs3與固有向量R 以及Rt可以使用在線形代數(shù)學(xué)上熟知的方法來算出。即、式(4)中的3X3矩陣的固有值 XS1、λ52以及Xs3可以使用例如卡爾達(dá)諾(Cardano)方法等，通過實(shí)際地解答三維方程式 來算出。另外，三維結(jié)構(gòu)張量S由于為實(shí)對(duì)稱矩陣，因此，固有值XS1、XS2以及Xs3為實(shí)數(shù)、 固有向量R以及Rt為實(shí)向量。實(shí)相量R以及Rt相互正交。體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的代表性結(jié)構(gòu)模式根據(jù)三維結(jié)構(gòu)張量S的固有值 λ S1、λ S2以及λ S3的大小關(guān)系來分類。圖5、圖6以及圖7為分別表示3個(gè)結(jié)構(gòu)模式中的1 個(gè)的示意圖。如圖5所示，λ31> >1524人33時(shí)，結(jié)構(gòu)物為各向異性結(jié)構(gòu)物，具有平板狀 結(jié)構(gòu)。如圖6所示，λ31Νλ32 > >λ33時(shí)，結(jié)構(gòu)物為各向異性結(jié)構(gòu)物，具有線狀結(jié)構(gòu)。如圖7所示，λ s XNks2^ks 3時(shí)，結(jié)構(gòu)物為各向同性結(jié)構(gòu)物，具有球狀結(jié)構(gòu)。作為減少對(duì)象 的散斑、噪聲具有球狀結(jié)構(gòu)。另外，作為強(qiáng)調(diào)對(duì)象的邊緣分量具有平面狀結(jié)構(gòu)或線狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明者憑經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在對(duì)非線形各向異性擴(kuò)散濾波器應(yīng)用體數(shù)據(jù)的三維結(jié)構(gòu)張 量時(shí)，不需要特別地區(qū)別平板狀結(jié)構(gòu)與線狀結(jié)構(gòu)。那是因?yàn)榭紤]了第2固有值Xs2而產(chǎn)生 的超聲波圖像與沒有考慮第2固有值Xs2而產(chǎn)生的超聲波圖像相比，畫質(zhì)沒有提高。因此， 在本實(shí)施方式中，根據(jù)第1固有值Xsi與第3固有值λ53的差分值，判別三維結(jié)構(gòu)物的形 狀。即、該差分值DI >>0時(shí)，結(jié)構(gòu)物設(shè)為具有各向異性結(jié)構(gòu)，當(dāng)DINO時(shí)，設(shè)為具有各向 同性結(jié)構(gòu)。第1固有值λ S1與第3固有值λ S3的差分被用于算出邊緣信息。邊緣信息Pe 如下面的式(5)所示。[數(shù)5]★★尸e = 1 - expi- (、1-，3)2] ...(5)邊緣信息Pe是通過使邊緣的大小歸一化為0至1的范圍內(nèi)而所算出的參數(shù)。邊 緣信息Pe的值越接近1各向異性越強(qiáng)，越接近0各向同性越強(qiáng)。S卩、邊緣信息Pe的值越接 近1結(jié)構(gòu)物越接近邊緣分量，越接近0結(jié)構(gòu)物越接近非邊緣分量。像這樣邊緣信息Pe可以 說表示結(jié)構(gòu)物的各向異性或各向同性(邊緣分量或非邊緣分量)的程度。
參數(shù)k表示邊緣分量的提取程度。參數(shù)k能夠由用戶經(jīng)由未圖示的操作部任意設(shè) 定。例如，當(dāng)使參數(shù)k變小時(shí)，邊緣分量變得容易被提取出。使用邊緣信息Pe算出非線性各向異性擴(kuò)散濾波器的擴(kuò)散強(qiáng)度，即、三維擴(kuò)散張量 D的固有值λΜ、λΒ2以及λΒ3。固有值λ D1通過下面的式(6)來表示、固有值λ D2通過下 面的式(7)來表示，λ D3通過下面的式(8)來表示。[數(shù)6]Am= β+ ‘ Pe ...(6)★ λΒ2 = β 3(1-ρθ) + β4 · pe …(7)XD3 = β5(1_Ρθ) + β6 · Pe ... (8)式(6)、(7)以及(8)中的β (I-Pe)的部分表示非邊緣分量，β · Pe部分表示邊 緣分量。對(duì)于作為減少對(duì)象的散斑或噪聲所屬的非邊緣分量，需要使其不具有其方向性。 艮口、必須使該非邊緣分量不依賴方向進(jìn)行擴(kuò)散。因此，設(shè)定為β3= β5>0。另一方 面，對(duì)于作為強(qiáng)調(diào)對(duì)象的邊緣分量必須更強(qiáng)調(diào)其方向性。即。需要使該邊緣分量的垂直方 向(固有值λΜ的固有向量O1所指的方向)尖銳化，使其以外的方向(固有值λΒ2的固 有向量ω2所指的方向與固有值λΒ3的固有向量ω3所指的方向)擴(kuò)散。因此，β2設(shè)定為 接近O的值，日4與06設(shè)定為比β 2大的規(guī)定值。這些參數(shù) ^、β2、β3、β4、β5以及β6 分別能夠經(jīng)由未圖示的操作部任意設(shè)定。另外，如上所述，擴(kuò)散張量D的固有向量ωι、ω2以及《3與三維結(jié)構(gòu)張量S的固有 向量ωι、ω2以及ω3相等。通過以上可以算出擴(kuò)散張量D的固有值λΜ、λΒ2以及λΒ3與 固有向量Opco2以及ω3。因此，可以算出式⑵中的擴(kuò)散張量D的各要素d，可以取得非 線性各向異性擴(kuò)散濾波器(擴(kuò)散方程式(1))。與本實(shí)施方式相關(guān)的非線性各向異性擴(kuò)散濾 波器的固有值(擴(kuò)散強(qiáng)度)如上所述，與表示各向異性或各向同性的程度的邊緣信息Pe的 大小對(duì)應(yīng)地發(fā)生變化。即、通過對(duì)低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用與本實(shí)施方式相關(guān)的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器，強(qiáng)調(diào)具有低頻體數(shù)據(jù)中的各向異性結(jié)構(gòu)的分量，減少具有各向同性結(jié)構(gòu)的分量。圖8為表示基于非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73的濾波器處理的典型流程的圖。另外，步驟Sl至步驟S6的處理針對(duì)構(gòu)成處理對(duì)象的體數(shù)據(jù)的各體素進(jìn)行。如圖8所示，首先，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73輸入作為低頻體數(shù)據(jù)的處理 對(duì)象的輸入體素的體素值。并且，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73根據(jù)輸入體素的體素值 與其近旁的體素的體素值，沿著各坐標(biāo)軸空間微分輸入體素的體素值，算出微分值I (Ix，Iy, Iz)(步驟Si)。當(dāng)算出微分值I時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73如式(4)所示，將算出 的微分值I與三維高斯函數(shù)Gp進(jìn)行卷積運(yùn)算，算出結(jié)構(gòu)張量S的各要素s (步驟S2)。另 夕卜，在步驟S2的計(jì)算中也包含三維高斯函數(shù)Gp的計(jì)算。當(dāng)計(jì)算出三維結(jié)構(gòu)張量S的各要素s時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73如式 (4)所示，對(duì)所算出的各要素s進(jìn)行線性代數(shù)運(yùn)算，從而算出三維結(jié)構(gòu)張量S的固有值Xs 與固有向量ω (步驟S3)。當(dāng)算出固有值λ s時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73如式(5) 所示，利用算出的固有值Xs與參數(shù)k算出邊緣信息Pe (步驟S4)。邊緣信息Pe被供給到 高頻體素控制部75。當(dāng)算出邊緣信息Pe時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73如式(6)、(7)以及(8) 所示，利用邊緣信息Pe與參數(shù)β，算出擴(kuò)散強(qiáng)度、即擴(kuò)散張量D的固有值λΜ、λΒ2以及 λΒ3 (步驟S5)。當(dāng)算出擴(kuò)散張量D的固有值λ D1、λ D2以及λ D3與擴(kuò)散張量D (結(jié)構(gòu)張量S) 的固有向量ωρωρα^時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73如式(2)所示，對(duì)所算出的固 有值λΜ、λΒ2以及λΒ3以及固有向量ω” ω2以及ω 3進(jìn)行線性代數(shù)運(yùn)算，從而算出擴(kuò)散 張量D的各要素d(步驟S6)。當(dāng)算出擴(kuò)散張量D的要素d時(shí)，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器 部73根據(jù)算出的要素d與微分值I，對(duì)式(1)的擴(kuò)散方程式進(jìn)行數(shù)值解析運(yùn)算，算出輸出體 素值(步驟S7)。具體而言，在時(shí)刻t，根據(jù)某體素與其近旁體素中的體素值與擴(kuò)散張量的 各要素值，求出時(shí)刻t+ Δ t中的其體素的新的體素值，其次將t+ Δ t作為新的t，重復(fù)1次到 數(shù)次同樣的計(jì)算。所算出的輸出體素值被供給到三維小波逆變換部77。當(dāng)進(jìn)行步驟S7時(shí)，改變下一個(gè)處理對(duì)象的輸入體素，再次進(jìn)行步驟Sl至步驟S7。 由此，當(dāng)對(duì)構(gòu)成處理對(duì)象的輸入體數(shù)據(jù)的全部的體素進(jìn)行步驟Sl至步驟S7時(shí)，基于非線性 各向異性擴(kuò)散濾波器部73的處理結(jié)束。即、非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73對(duì)低頻體數(shù)據(jù)沿著與三維結(jié)構(gòu)張量的固有 向量對(duì)應(yīng)的濾波方向(擴(kuò)散張量的固有向量所指的方向)應(yīng)用具有與三維結(jié)構(gòu)張量的固有 值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散強(qiáng)度的三維非線性各向異性擴(kuò)散濾波器，產(chǎn)生濾波后的低頻體數(shù)據(jù)。高頻體素控制部75根據(jù)來自非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73的邊緣信息，控制 來自三維小波變換部71的高頻體數(shù)據(jù)中包含的體素的體素值。更詳細(xì)而言，高頻體素控制 部75使高頻體數(shù)據(jù)中包含的具有各向異性結(jié)構(gòu)的分量的體素值增大，減少具有各向同性 結(jié)構(gòu)的分量的體素值。即、通過高頻體素控制部75能夠減少高頻體數(shù)據(jù)中包含的散斑分 量、噪聲分量。更詳細(xì)而言，高頻體素控制部75對(duì)濾波器應(yīng)用輸入體素值IH，輸出輸出體素值 Ih'。該濾波器通過下面的式(9)來表示。[數(shù)7]<formula>formula see original document page 17</formula>
在此，A為針對(duì)邊緣分量的控制系數(shù)，B為針對(duì)散斑、噪聲所代表的非邊緣分量的控制系數(shù)。例如，控制系數(shù)A設(shè)定在1以上，控制系數(shù)B設(shè)定在1以下。即，邊緣分量通過 Ih與A與Pe的積來強(qiáng)調(diào)。另外，非邊緣分量通過Ih與B與(I-Pe)的積來減少。通過該濾 波器，強(qiáng)調(diào)了邊緣分量并減少了非邊緣分量的高頻體數(shù)據(jù)被供給到三維小波逆變換部77。另外，由于設(shè)定為A = 0且B興0，因此高頻體素控制部75不強(qiáng)調(diào)邊緣分量(各向 異性結(jié)構(gòu)分量)，減少非邊緣分量(各向同性結(jié)構(gòu)分量)。通過這樣減少非邊緣分量，可以 相對(duì)強(qiáng)調(diào)邊緣分量。相反，由于設(shè)定為A興0且B = 0，因此高頻體素控制部75強(qiáng)調(diào)邊緣分 量(各向異性結(jié)構(gòu)分量)，不減少非邊緣分量(各向同性結(jié)構(gòu)分量)。通過這樣強(qiáng)調(diào)邊緣分 量，可以相對(duì)減少非邊緣分量。作為基于高頻體素控制部75進(jìn)行的邊緣分量的其他強(qiáng)調(diào)方法，有以下方法。首 先，將規(guī)定的邊緣信息的大小設(shè)定為閾值，將具有閾值以上的邊緣信息的體素設(shè)定為邊緣 分量，將具有閾值以下的邊緣信息的體素設(shè)定為非邊緣分量。并且，將屬于邊緣分量的體素 的輸出體素值改變成其輸入體素值與控制系數(shù)A的積。換而言之，屬于邊緣分量的體素的 輸入體素值被置換為輸入體素值與控制系數(shù)A的積。另外，將屬于非邊緣分量的體素的輸 出體素值改變成其輸入體素值與控制系數(shù)B的積。屬于非邊緣分量的體素的輸入體素值被 置換為輸入體素值與控制系數(shù)B的積。三維小波逆變換部77將來自非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73的低頻體數(shù)據(jù)與來 自高頻體素控制部75的高頻體數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率合成(作為本實(shí)施方式的典型例子是三 維小波逆變換)，將低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)合成，產(chǎn)生合成體數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的合成體數(shù)據(jù) 與輸入體數(shù)據(jù)相比，強(qiáng)調(diào)具有各向異性結(jié)構(gòu)的分量，減少具有各向同性結(jié)構(gòu)的分量。所產(chǎn)生 的合成體數(shù)據(jù)在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)被擴(kuò)大為所輸入的體數(shù)據(jù)在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)的2 倍。在三維小波逆變換部77不屬于最下層時(shí)，所產(chǎn)生的合成體數(shù)據(jù)被供給到1層下的非線 性各向異性擴(kuò)散濾波器部73。在三維小波逆變換部77屬于最下層時(shí)，所產(chǎn)生的合成體數(shù)據(jù) 被供給到三維圖像處理部8。其次，說明各層中的三維小波變換部71、非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73、高頻 體素控制部75以及三維小波逆變換部77的處理的流程。如圖2所示，等級(jí)1的三維小波變換部71-1對(duì)輸入體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維小波變換，輸 出1種低頻體數(shù)據(jù)與7種高頻體數(shù)據(jù)。低頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)2的三維小波變換部71-2， 高頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)1的高頻體素控制部75-1。等級(jí)2的三維小波變換部71-2對(duì)來自等級(jí)1的三維小波變換部71-1的低頻體數(shù) 據(jù)進(jìn)行三維小波變換，輸出1種低頻體數(shù)據(jù)與7種高頻體數(shù)據(jù)。低頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí) 3的三維小波變換部71-3，高頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)2的高頻體素控制部75-2。等級(jí)3的三維小波變換部71-3對(duì)來自等級(jí)2的三維小波變換部71-2的低頻體 數(shù)據(jù)進(jìn)行三維小波變換，輸出1種低頻體數(shù)據(jù)與7種高頻體數(shù)據(jù)。低頻體數(shù)據(jù)被供給到等 級(jí)3的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-3，高頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)3的高頻體素控制部 75-3。其次，非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-3算出與來自三維小波變換部71-3的低 頻體數(shù)據(jù)相關(guān)的邊緣信息。邊緣信息被供給到等級(jí)3的高頻體素控制部75-3。另外，非線 性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-3對(duì)低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用非線性各向異性擴(kuò)散濾波器。濾波后的低頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)3的三維小波逆變換部77-3。
高頻體素控制部75-3輸入來自三維小波變換部71-3的7種高頻體數(shù)據(jù)與來自非 線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-3的邊緣信息。并且，高頻體素控制部75-3根據(jù)輸入的邊 緣信息，控制7種高頻體數(shù)據(jù)的各個(gè)中包含的體素的體素值，輸出控制體素值的7種高頻體 數(shù)據(jù)。7種高頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)3的三維小波逆變換部77-3。三維小波逆變換部77-3對(duì)來自非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-3的低頻體數(shù)據(jù) 與來自高頻體素控制部75-3的高頻體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維小波逆變換，輸出單一的合成體數(shù)據(jù)。 合成體數(shù)據(jù)作為低頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)2的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-2。非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-2對(duì)來自三維小波逆變換部77-3的低頻體數(shù)據(jù) 進(jìn)行與等級(jí)3同樣的濾波器處理，將濾波器處理后的低頻體數(shù)據(jù)供給到等級(jí)2的小波逆變 換部77-2。另一方面，等級(jí)2的高頻體素控制部75-2與等級(jí)3同樣控制來自等級(jí)2的三 維小波變換部71-2的7種高頻體數(shù)據(jù)的體素值。并且，高頻體素控制部75-2將控制體素 值的7種高頻體數(shù)據(jù)供給到等級(jí)2的小波逆變換部77-2。小波逆變換部77-2對(duì)來自非線 性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-2的低頻體數(shù)據(jù)與來自高頻體素控制部75-2的7種高頻體數(shù) 據(jù)，使用與等級(jí)3同樣的方法進(jìn)行三維小波逆變換，輸出單一的合成體數(shù)據(jù)。合成體數(shù)據(jù)作 為低頻體數(shù)據(jù)被供給到等級(jí)1的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-1。被供給到非線性各向異性擴(kuò)散濾波器部73-1的低頻體數(shù)據(jù)在進(jìn)行與等級(jí)2、3同 樣的濾波器處理后，被供給到等級(jí)1的小波逆變換部77-1。另一方面，從等級(jí)1的三維小波 變換部71-1輸出的7種高頻體數(shù)據(jù)在等級(jí)1的高頻體素控制部75-1中與等級(jí)2或等級(jí)3 同樣進(jìn)行體素值控制，并被供給到等級(jí)1的小波逆變換部77-1。并且，小波逆變換部77-1 與等級(jí)2、3同樣對(duì)低頻體數(shù)據(jù)與7種高頻體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維小波逆變換，輸出單一的合成體 數(shù)據(jù)。輸出的合成體數(shù)據(jù)在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)與被輸入到散斑/噪聲減少處理部7的體 數(shù)據(jù)在每個(gè)坐標(biāo)軸的樣本數(shù)相等。由等級(jí)1的三維小波逆變換部77-1產(chǎn)生的合成體數(shù)據(jù)被供給到三維圖像處理部 8。三維圖像處理部8對(duì)合成體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生超聲波圖像(二維圖像)數(shù)據(jù)。 所產(chǎn)生的超聲波圖像上的各向同性結(jié)構(gòu)減少，各向異性結(jié)構(gòu)被強(qiáng)調(diào)。即、超聲波圖像上的散 斑、噪聲減少。所產(chǎn)生的超聲波圖像通過顯示部9予以顯示。根據(jù)以上所述結(jié)構(gòu)，可以取得以下效果。如上所述那樣與本實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置對(duì)輸入體數(shù)據(jù)的各體素根據(jù) 三維結(jié)構(gòu)張量算出邊緣信息。超聲波診斷裝置根據(jù)邊緣信息對(duì)每個(gè)體素算出三維濾波器 (擴(kuò)散方程式(1))。三維濾波器具有與體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波器強(qiáng)度與濾波器方 向。超聲波診斷裝置對(duì)輸入體數(shù)據(jù)應(yīng)用所算出的三維濾波器，并沿著輸入體數(shù)據(jù)內(nèi)的結(jié)構(gòu) 物的邊緣方向(處理對(duì)象體素的接觸面內(nèi)的全部方向)進(jìn)行平滑化，沿著與邊緣方向垂直 的方向(處理對(duì)象體素的接觸面的法線方向)進(jìn)行尖銳化。例如，結(jié)構(gòu)物具有平面形狀時(shí)， 沿著結(jié)構(gòu)物的平面(圖5的ω2ω3平面)平滑化，沿著該平面的法線方向(圖5的CO1方 向)尖銳化。像這樣超聲波診斷裝置對(duì)體數(shù)據(jù)可以應(yīng)用與各結(jié)構(gòu)物的形狀對(duì)應(yīng)的最佳的三 維濾波器。更詳細(xì)而言，根據(jù)與本實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置，通過對(duì)體數(shù)據(jù)，沿著各坐 標(biāo)軸分別應(yīng)用低通濾波器以及高通濾波器，執(zhí)行三維多分辨率分解，將體數(shù)據(jù)分解為低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)。并且，超聲波診斷裝置對(duì)低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用非線性各向異性擴(kuò)散濾波器。通過非線性各向異性擴(kuò)散濾波器的應(yīng)用，產(chǎn)生低頻體數(shù)據(jù)中包含的邊緣分量增大且散 斑、噪聲等非邊緣分量減少的低頻體數(shù)據(jù)。在應(yīng)用非線性各向異性擴(kuò)散濾波器時(shí)，需要判別 與三維結(jié)構(gòu)張量的固有值的大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)模式。與本實(shí)施方式相關(guān)的超聲 波診斷裝置只應(yīng)用3個(gè)固有值中的最大值與最小值來判別三維結(jié)構(gòu)模式。由此，與使用3 個(gè)固有值的情況相比，處理量下降，處理速度提高。這從作為超聲波診斷裝置的優(yōu)點(diǎn)的圖像 顯示實(shí)時(shí)性的觀點(diǎn)來看也合適。另外，與本發(fā)明相關(guān)的超聲波診斷裝置利用通過非線性各向異性擴(kuò)散濾波器取得 的邊緣信息，增大高頻體數(shù)據(jù)內(nèi)的邊緣分量，減少非邊緣分量。即、在強(qiáng)調(diào)相對(duì)高頻體數(shù)據(jù) 的邊緣分量中，通過利用預(yù)先取得的邊緣信息，從而不需要重新確定邊緣分量的位置信息 等。由此與以往相比也可以提高處理速度。并且，將強(qiáng)調(diào)了邊緣的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)繼續(xù)進(jìn)行多分辨率合成，產(chǎn)生非 邊緣分量被減少且邊緣分量被強(qiáng)調(diào)的輸出體數(shù)據(jù)。該輸出體數(shù)據(jù)是利用三維多分辨率分解 /合成、三維擴(kuò)散濾波器而產(chǎn)生的。因此，與本實(shí)施方式相關(guān)的散斑/噪聲減少處理與像以 往那樣對(duì)體數(shù)據(jù)應(yīng)用二維濾波器的情況相比，在坐標(biāo)軸方向上不受影響，與以往相比可以 三維地均衡、均勻地減少散斑、噪聲。這樣，與本實(shí)施方式相關(guān)的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、超聲波診斷裝置的控 制方法以及圖像處理方法實(shí)現(xiàn)提高體數(shù)據(jù)中包含的散斑、噪聲的減少精度以及減少處理速度。(變形例1)以下，說明與本實(shí)施方式的變形例1相關(guān)的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置12、超 聲波診斷裝置的控制方法以及圖像處理方法。另外，在以下的說明中，對(duì)具有與本實(shí)施方式 大致相同的功能的構(gòu)成要素，附加相同符號(hào)，只在需要的情況下重復(fù)說明。與變形例1相關(guān)的超聲波診斷裝置對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理后執(zhí)行散斑/噪聲 減少處理。圖9為表示與變形例1相關(guān)的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生 部4將產(chǎn)生的B模式體數(shù)據(jù)供給到三維圖像處理部8。多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部6將產(chǎn)生的多 普勒體數(shù)據(jù)供給到三維圖像處理部8。三維圖像處理部8對(duì)供給的B模式體數(shù)據(jù)或多普勒 體數(shù)據(jù)等體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生具有厚度的斷面圖像的數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的具有厚度 的斷面圖像的數(shù)據(jù)被供給到散斑/噪聲減少處理部7。散斑/噪聲減少處理部7對(duì)于供給的具有厚度的斷面圖像執(zhí)行本實(shí)施方式特有的 散斑/噪聲減少處理，減少散斑、噪聲。如果將具有厚度的斷面圖像的各斷面作為xy平面， 將厚度方向作為ζ軸方向，其處理方法與本實(shí)施方式中的三維圖像處理方法相同。但是，在 變形例1中，與x、y軸方向相比ζ軸方向的樣本數(shù)相當(dāng)少。將處理結(jié)果作為平面顯示時(shí)，處 理后的ζ軸方向的樣本數(shù)為1。另外，在減少處理后進(jìn)行MIP等其他處理后構(gòu)成平面時(shí)，減 少處理后也為具有厚度的斷面圖像，z軸方向的樣本數(shù)為多個(gè)。散斑、噪聲被減少的具有厚 度的斷面圖像的數(shù)據(jù)再次被供給到三維圖像處理部8。三維圖像處理部8對(duì)散斑、噪聲被減少了的具有厚度的斷面圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維 圖像處理，產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的超聲波圖像的數(shù)據(jù)被供給到顯示部9。顯示部9顯示從三維圖像處理部8供給的超聲波圖像。
這樣，根據(jù)變形例1，能夠提供實(shí)現(xiàn)提高體數(shù)據(jù)中包含的散斑、噪聲的減少精度以 及減少處理速度的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、超聲波診斷裝置的控制方法以及圖像 處理方法。(變形例2)與上述實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理裝置12內(nèi)置在超聲波診斷裝置中。然而，本實(shí)施 方式并不需要限定于此。例如，圖像處理裝置12也可以內(nèi)置在X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置 或磁共振成像裝置、核醫(yī)學(xué)診斷裝置中。另外，圖像處理裝置12也可以是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與超聲 波診斷裝置、X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、磁共振成像裝置以及核醫(yī)學(xué)診斷裝置等圖像診斷 裝置連接的工作站。即、與本實(shí)施方式相關(guān)的處理對(duì)象的體數(shù)據(jù)并不取決于圖像診斷裝置 的種類。與變形例2相關(guān)的圖像處理裝置12能夠?qū)Τ暡ㄔ\斷裝置或X射線計(jì)算機(jī)斷層 攝影裝置、磁共振成像裝置、核醫(yī)學(xué)診斷裝置等所有圖像診斷裝置產(chǎn)生的體數(shù)據(jù)執(zhí)行上述 散斑/噪聲減少處理。這樣，根據(jù)變形例2，能夠提供實(shí)現(xiàn)提高體數(shù)據(jù)中包含的散斑、噪聲的減少精度以 及減少處理速度的圖像處理裝置以及圖像處理方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到其它優(yōu)點(diǎn)和變更方式。因此，本發(fā)明就其更寬的方面而 言不限于這里示出和說明的具體細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施方式。因此，在不背離由所附的權(quán)利 要求書以及其等同物限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
一種超聲波診斷裝置，其特征在于，包括超聲波探頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由來于由上述被檢體反射的超聲波的回波信號(hào)；第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述接收到的回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)；低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)；濾波器部，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器；高頻體素控制部，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息，對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理；以及第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑和噪聲被減少了的第2體數(shù)據(jù)。
2.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，包括 超聲波探頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由上述被檢體反射的超 聲波，輸出與上述接收到的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)；第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)體素，按照與上述體素的三維方向 性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；以及圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)上述體素的體素值與位于上述體素的近旁的多個(gè)近旁體 素的體素值，算出上述體素的三維擴(kuò)散強(qiáng)度與方向，根據(jù)上述算出的三維擴(kuò)散強(qiáng)度與方向 決定上述濾波特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，包括分解部，根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)； 濾波器部，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式 的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算出邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng) 用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器；高頻體素控制部，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息，對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理；以及合成部，根據(jù)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與 在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少了 的第2體數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述分解部對(duì)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)實(shí)施多分辨率分解，產(chǎn)生上述低頻體數(shù)據(jù)與上述 高頻體數(shù)據(jù)，上述合成部通過對(duì)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體 數(shù)據(jù)與在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施多分辨率合成， 從而產(chǎn)生上述第2體數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述多分辨率分解與上述多分辨率合成是小波變換/逆變換、拉普拉斯金字塔法、或 Gabor變換/逆變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還包括 顯示部，顯示上述超聲波圖像。
8.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，包括 超聲波探頭；發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由上述被檢體反射的超 聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)； 產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)；減少部，通過減少上述第1體數(shù)據(jù)中包含的具有三維各向同性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)具有 三維各向異性結(jié)構(gòu)的分量，從而根據(jù)上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；以及三維圖像處理部，對(duì)上述第2體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述減少部，包括分解部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，產(chǎn)生第1低頻體數(shù)據(jù)與第1高頻體數(shù)據(jù)；算出部，根據(jù)上述第1低頻體數(shù)據(jù)算出三維結(jié)構(gòu)張量的固有值與固有向量； 濾波器部，對(duì)上述第1低頻體數(shù)據(jù)沿著與上述固有向量對(duì)應(yīng)的方向應(yīng)用具有與上述固 有值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散強(qiáng)度的濾波器，產(chǎn)生第2低頻體數(shù)據(jù)；控制部，根據(jù)上述固有值控制上述第1高頻體數(shù)據(jù)中包含的體素的體素值，產(chǎn)生第2高 頻體數(shù)據(jù)；合成部，將上述第2低頻體數(shù)據(jù)與上述第2高頻體數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率合成，產(chǎn)生上述第 2體數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述算出部算出上述三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有值；上述濾波器部使用上述3個(gè)固有值中的最大固有值與最小固有值算出與上述第1低頻 體數(shù)據(jù)中包含的邊緣分量的大小相關(guān)的邊緣信息，對(duì)上述第1低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述 邊緣信息的大小對(duì)應(yīng)的上述擴(kuò)散強(qiáng)度的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述多分辨率分解與上述多分辨率合成是小波變換/逆變換、拉普拉斯金字塔法、或 Gabor變換/逆變換。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還包括顯示部，顯示上述超聲波圖像。
13.一種圖像處理裝置，其特征在于，包括 存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)；第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)中包含的各體素，按照與上述體素的三維方向性 對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像處理裝置，其特征在于上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)上述體素的體素值與位于上述體素的近旁的多個(gè)近旁體 素的體素值，算出上述體素的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與方向，根據(jù)上述算出的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與 方向決定上述濾波特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，包括分解部，根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)； 濾波器部，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式 的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算出邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng) 用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器； 高頻體素控制部，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理； 合成部，根據(jù)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與 在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少的 第2體數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像處理裝置，其特征在于上述分解部對(duì)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)實(shí)施多分辨率分解，產(chǎn)生上述低頻體數(shù)據(jù)與上述 高頻體數(shù)據(jù)；上述合成部對(duì)在上述濾波器部中應(yīng)用了非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù) 與在上述高頻體素控制部中實(shí)施了邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施多分辨率合成，產(chǎn)生 上述第2體數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像處理裝置，其特征在于上述多分辨率分解與上述多分辨率合成是小波變換/逆變換、拉普拉斯金字塔法、或 Gabor變換/逆變換。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像處理裝置，其特征在于，還包括 顯示部，顯示上述超聲波圖像。
19.一種圖像處理裝置，其特征在于，包括 存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)；減少部，通過減少上述第1體數(shù)據(jù)中包含的具有三維各向同性結(jié)構(gòu)的分量，強(qiáng)調(diào)具有 三維各向異性結(jié)構(gòu)的分量，從而根據(jù)上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)；三維圖像處理部，對(duì)上述第2體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維圖像的數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述減少部，包括分解部，對(duì)上述第1體數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率分解，產(chǎn)生第1低頻體數(shù)據(jù)與第1高頻體數(shù)據(jù)；算出部，根據(jù)上述第1低頻體數(shù)據(jù)算出三維結(jié)構(gòu)張量的固有值與固有向量； 濾波器部，對(duì)上述第1低頻體數(shù)據(jù)沿著與上述固有向量對(duì)應(yīng)的方向應(yīng)用具有與上述固 有值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散強(qiáng)度的濾波器，產(chǎn)生第2低頻體數(shù)據(jù)；控制部，根據(jù)上述固有值控制上述第1高頻體數(shù)據(jù)中包含的體素的體素值，產(chǎn)生第2高 頻體數(shù)據(jù)；合成部，將上述第2低頻體數(shù)據(jù)與上述第2高頻體數(shù)據(jù)進(jìn)行多分辨率合成，產(chǎn)生上述第 2體數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述算出部算出上述三維結(jié)構(gòu)張量的3個(gè)固有值，上述濾波器部使用上述3個(gè)固有值中的最大固有值與最小固有值，算出與上述第1低 頻體數(shù)據(jù)中包含的邊緣分量的大小相關(guān)的邊緣信息，對(duì)上述第1低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上 述邊緣信息的大小對(duì)應(yīng)的上述擴(kuò)散強(qiáng)度的非線性各向異性擴(kuò)散濾波器。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像處理裝置，其特征在于上述多分辨率分解與上述多分辨率合成是小波變換/逆變換、拉普拉斯金字塔法、或 Gabor變換/逆變換。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像處理裝置，其特征在于，還包括 顯示部，顯示上述二維圖像。
24.一種超聲波診斷裝置的控制方法，該超聲波診斷裝置具備超聲波探頭、經(jīng)由上述 超聲波探頭發(fā)送接收超聲波的發(fā)送接收部、產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、產(chǎn)生低頻 體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)的低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、應(yīng)用濾波器的濾波器部、控制高頻體素 的高頻體素控制部、產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、系統(tǒng)控制部，該超聲波診斷裝置 的控制方法的特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述發(fā)送接收部，以使得經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲 波，經(jīng)由上述超聲波探頭接收由上述被檢體反射的超聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng) 的回波信號(hào)，上述系統(tǒng)控制部控制上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述輸出的回波信號(hào)產(chǎn)生第 1體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部控制上述低頻/高頻體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù) 據(jù)產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部控制上述濾波器部，以使得計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包 含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算 邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線 性各向異性擴(kuò)散濾波器，上述系統(tǒng)控制部控制上述高頻體素控制部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息對(duì)上述高 頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，上述系統(tǒng)控制部控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性 擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與實(shí)施了上述邊緣強(qiáng)調(diào)處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲 被減少的第2體數(shù)據(jù)。
25.—種超聲波診斷裝置的控制方法，該超聲波診斷裝置具備超聲波探頭、經(jīng)由上超 聲波探頭發(fā)送接收超聲波的發(fā)送接收部、產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、產(chǎn)生第2體 數(shù)據(jù)的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、實(shí)施三維圖像處理的三維圖像處理部、系統(tǒng)控制部，該超聲波診 斷裝置的控制方法的特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述接收部，以使得經(jīng)由上述超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波， 經(jīng)由上述超聲波探頭接收由上述被檢體反射的超聲波，輸出與上述接收的超聲波對(duì)應(yīng)的回 波信號(hào)，上述系統(tǒng)控制部控制上述第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述輸出的回波信號(hào)產(chǎn)生第 1體數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得通過對(duì)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)中 包含的各個(gè)體素，按照與上述體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波產(chǎn)生第2體 數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)控制部控制上述三維圖像處理部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二 維超聲波圖像的數(shù)據(jù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的超聲波診斷裝置的控制方法，其特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述體素的體素值與位于上 述體素的近旁的多個(gè)近旁體素的體素值算出上述體素的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與方向，根據(jù)上述 算出的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與方向決定上述濾波特性。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的超聲波診斷裝置的控制方法，其特征在于上述系統(tǒng)控制部控制上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，以使得根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)產(chǎn)生 在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固 有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算出邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各 向異性擴(kuò)散濾波器，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與實(shí)施了上述邊緣強(qiáng)調(diào) 處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少了的第2體數(shù)據(jù)。
28.一種圖像處理方法，其特征在于根據(jù)與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固 有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用了具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性 各向異性擴(kuò)散濾波器，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息，對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與實(shí)施了上述邊緣強(qiáng)調(diào) 處理的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少了的第2體數(shù)據(jù)。
29.一種圖像處理方法，其特征在于通過對(duì)與被檢體相關(guān)的第1體數(shù)據(jù)中包含的各體素，按照與上述體素的三維方向性對(duì) 應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)，根據(jù)上述第2體數(shù)據(jù)產(chǎn)生二維圖像的數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的圖像處理方法，其特征在于產(chǎn)生上述第2體數(shù)據(jù)是通過以下操作實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)上述體素的體素值與位于上述 體素的近旁的多個(gè)近旁體素的體素值，算出上述體素的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與方向，根據(jù)上述 算出的三維的擴(kuò)散強(qiáng)度與方向決定上述濾波特性。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的圖像處理方法，其特征在于產(chǎn)生上述第2體數(shù)據(jù)是通過以下操作實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)上述產(chǎn)生的第1體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生在空間頻率上的低頻體數(shù)據(jù)與高頻體數(shù)據(jù)，計(jì)算用于分類上述產(chǎn)生的低頻體數(shù)據(jù)中包含的三維結(jié)構(gòu)物的三維結(jié)構(gòu)模式的3個(gè)固 有值，根據(jù)上述3個(gè)固有值中的2個(gè)固有值計(jì)算邊緣信息，對(duì)上述低頻體數(shù)據(jù)應(yīng)用具有與上述計(jì)算出的邊緣信息對(duì)應(yīng)的濾波器特性的非線性各 向異性擴(kuò)散濾波器，根據(jù)上述產(chǎn)生的邊緣信息對(duì)上述高頻體數(shù)據(jù)實(shí)施邊緣強(qiáng)調(diào)處理，根據(jù)應(yīng)用了上述非線性各向異性擴(kuò)散濾波器后的低頻體數(shù)據(jù)與實(shí)施了上述邊緣強(qiáng)調(diào) 處理后的高頻體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生散斑與噪聲被減少了的第2體數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置、圖像處理裝置、超聲波診斷裝置的控制方法以及圖像處理方法。發(fā)送接收部經(jīng)由超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，接收由上述被檢體反射的超聲波，輸出與上述接收到的超聲波對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)。B模式體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部或多普勒體數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)回波信號(hào)產(chǎn)生第1體數(shù)據(jù)。散斑/噪聲減少處理部對(duì)第1體數(shù)據(jù)中包含的各體素，按照與體素的三維方向性對(duì)應(yīng)的濾波特性應(yīng)用三維濾波，產(chǎn)生第2體數(shù)據(jù)。三維圖像處理部對(duì)第2體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像處理，產(chǎn)生二維的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101822547SQ20101012883
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4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