專利名稱：超聲波圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種超聲波圖像處理裝置，特別是涉及一種用于提高超聲波圖像的分辨率或質(zhì)量的技木。
背景技術(shù)：
超聲波圖像處理裝置被形成為如超聲波診斷裝置或信息處理裝置。在信息處理裝置中，處理由超聲波診斷裝置提供的圖像數(shù)據(jù)。下面將對超聲波診斷裝置進(jìn)行描述。超聲波診斷裝置是ー種向活體發(fā)射超聲波并從活體接收超聲波，然后基于通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的接收信息形成超聲波圖像的裝置。已知的超聲波圖像包括ニ維層析圖像、ニ維血流圖像、三維圖像等。更具體地，通過在活體中超聲波束的電子掃描來形成虛構(gòu)掃描平面。借助于此處理，可獲取對應(yīng)于波束掃描平面的接收幀(接收幀數(shù)據(jù))。所述接收幀包括沿波束掃描方向布置的多個(gè)波束數(shù)據(jù)集，而每個(gè)波束數(shù)據(jù)集包括沿深度方向布置的多個(gè)回波數(shù)據(jù)集。換言之，接收幀包括ニ維放置的回波數(shù)據(jù)組(回波數(shù)據(jù)陣列)。各回波數(shù)據(jù)點(diǎn)是接收幀的元素， 并通常被稱為“像素”。后文中要描述的顯示幀的元素通常也稱為像素。接收幀的每個(gè)像素均具有與發(fā)射/接收坐標(biāo)系(在電子扇形掃描的情況下為極坐標(biāo)系)相符的地址。為了將接收幀轉(zhuǎn)換為顯示幀，即為了從發(fā)射/接收坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為顯示坐標(biāo)系(正交坐標(biāo)系)，超聲波診斷裝置配備有掃描轉(zhuǎn)換器(JP 2003-299651A)。除了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能外，所述掃描轉(zhuǎn)換器還具有插值處理功能、幀率調(diào)整功能等。為了提高超聲波圖像的質(zhì)量，可以期望増加接收幀的分辨率或密度。但是，如果增加一個(gè)接收幀的波束數(shù)據(jù)集的數(shù)量(回波數(shù)據(jù)密度)，則會降低接收幀率。為了增加像素密度或行密度，可以對接收幀應(yīng)用幀間插值處理或行間(inter-line)插值處理。然而，在相關(guān)技術(shù)中，簡單的線性插值處理已被用作這種插值處理，因此，盡管表現(xiàn)為數(shù)據(jù)量增加，但是不能夠充分提高超聲波圖像的質(zhì)量。在波束掃描方法中，如扇形掃描、凸面掃描、徑向掃描等，形成扇形或徑向形狀的波束陣列，并且對于較深的部位波束間隔被加寬。在上述掃描轉(zhuǎn)換器中，通過插值計(jì)算生成了顯示幀所需的大量像素。因此，大量插值像素嵌置在顯示幀的深部中。因此，在這種深部中，盡管不會出現(xiàn)像素不足，但是存在圖像模糊的問題。更具體地，在波束掃描方向存在圖像移位或變形的問題。當(dāng)形成三維圖像吋，也會出現(xiàn)相似的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是増加超聲波圖像的密度，從而提高圖像質(zhì)量。本發(fā)明的另ー優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)執(zhí)行在其中形成扇形或徑向形狀的超聲波束陣列的掃描方法吋，在超聲波圖像中，特別是在圖像的深部，圖像質(zhì)量得到提高。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方案，提供了ー種超聲波圖像處理裝置，包括幀間處理器，其在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中的每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地；以及重構(gòu)單元，其使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，將第二幀重構(gòu)為高密度幀。借助于上述構(gòu)造，能夠使用第一幀中的信息將第二幀重構(gòu)為高密度幀。換言之，特定幀上存在的結(jié)構(gòu)很可能存在于與該幀相鄰的另ー幀中，因此，前ー幀的數(shù)據(jù)可用于改善后ー幀。特別地，該處理優(yōu)選應(yīng)用于時(shí)間上相鄰的兩個(gè)幀之間。更具體地，首先，幀間處理用于計(jì)算第一幀中的各像素在第二幀上的運(yùn)動目的地(或?qū)?yīng)位置)。借助于此處理，可以在第二幀上限定或考慮虛構(gòu)映射或?qū)嶋H映射的附加像素組。換言之，借助于附加像素組，可以增加第二幀的像素密度。只需將附加像素組添加到形成第二幀的原始像素組，即可重構(gòu)高密度幀；或者通過使用原始像素組和附加像素組來重新計(jì)算插值像素組，并且基于原始像素組和插值像素組，也可重構(gòu)高密度幀。在前者的情況下，可以按相同方式處理原始像素組和附加像素組，或者，可選擇地，考慮到數(shù)據(jù)處理的方便性，可以分別管理原始像素組和附加像素組。例如，在第二幀的掃描轉(zhuǎn)換中，除了第二幀外，還可以考慮第一幀的多個(gè)像素的像素值和運(yùn)動目的地。第一幀和第二幀在時(shí)間和空間上彼此不同，優(yōu)選地，第一幀和第二幀之間的關(guān)系為在時(shí)間和空間上彼此相鄰。在特別優(yōu)選的構(gòu)造中，第一幀和第二幀對應(yīng)于同一波束掃描平面(在空間上彼此匹配)，只有幀的獲取時(shí)間彼此不同。借助于上述構(gòu)造，可以通過線性插值處理創(chuàng)建仿佛實(shí)際像素増加的效果，用于取代像素表觀(apparent)數(shù)量簡單增加的效果，或者創(chuàng)建在插值處理前增加插值處理所涉及的像素的數(shù)量或密度的效果。因此，能夠形成具有高分辨率的高質(zhì)量圖像，井能夠有效解決或減少如圖像模糊等問題。例如，上述超聲波圖像處理裝置是對活體執(zhí)行實(shí)時(shí)超聲波診斷的超聲波診斷裝置，或是處理從所述超聲波診斷裝置中獲取的數(shù)據(jù)的信息處理裝置。每幀上的像素是幀元素并含有回波密度、多普勒信息等。優(yōu)選地，在從發(fā)射/接收坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為顯示坐標(biāo)系之前，應(yīng)用上述處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，第二幀在時(shí)間上遲于第一幀。通常，第一幀和第 ニ幀之間的關(guān)系為時(shí)間上相鄰。可選擇地，第一幀和第二幀在時(shí)間上的相鄰關(guān)系為它們之間相隔ー幀或多幀。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，通過在第一幀和第二幀之間應(yīng)用模式匹配處理， 幀間處理器計(jì)算關(guān)注像素的運(yùn)動目的地。通常，應(yīng)用ニ維模式匹配處理，但是，也可以使用的其它模式匹配處理包括一維模式匹配處理和三維模式匹配處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，幀間處理器包括相關(guān)值曲線生成単元，其生成作為第一幀中每個(gè)關(guān)注像素的模式匹配處理的結(jié)果的相關(guān)值曲線；以及對應(yīng)地址計(jì)算單元，其基于第一幀中每個(gè)關(guān)注像素的相關(guān)值曲線，計(jì)算第二幀上的對應(yīng)地址作為運(yùn)動目的地。通過使用相關(guān)值曲線，可以基于該曲線的形狀或類似要素來估算真實(shí)最佳值，并且可以將具有真實(shí)最佳值的位置確定為對應(yīng)地址。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，對應(yīng)地址為含有小數(shù)值的對應(yīng)地址，其包括對應(yīng)于第二幀中原始像素間隔的整數(shù)倍的整數(shù)部分和小于原始像素間隔的小數(shù)值。為了計(jì)算小數(shù)值，例如，可以采用子像素處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，通過基于第二幀的原始像素組及由每個(gè)關(guān)注像素的像素值和含有小數(shù)值的對應(yīng)地址所限定的附加像素組的插值處理，所述重構(gòu)單元重構(gòu)高密度幀。原始像素組包括真實(shí)像素，而附加像素組包括不同時(shí)間的真實(shí)像素。通過將附加像素組的每個(gè)像素分別映射到最優(yōu)位置，能夠提高分辨率或像素密度。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，重構(gòu)單元將ー個(gè)或多個(gè)插值行插入第二幀的行陣列中的相鄰行之間，而每個(gè)插值行包括多個(gè)插值像素。借助于此構(gòu)造，可以統(tǒng)ー數(shù)據(jù)陣列中的間距(特別是波束掃描方向上的間距)，并且能夠減少后續(xù)計(jì)算量?？梢酝瑫r(shí)應(yīng)用第二幀插值處理和掃描轉(zhuǎn)換。具體地，基于第二幀的像素組及第一幀的多個(gè)像素的像素值和對應(yīng)地址，可以通過一次計(jì)算來形成顯示幀。但是，在這種情況下，掃描轉(zhuǎn)換過程中的計(jì)算變得復(fù)雜，因此，優(yōu)選地，在生成高密度幀之后，掃描轉(zhuǎn)換處理應(yīng)用到生成的高密度幀。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，在第一幀的局部區(qū)域中選擇關(guān)注像素，而高密度幀是其中的一部分密度増加的幀。借助于此構(gòu)造，密度增加處理可應(yīng)用于分辨率降低的部分或需要以高分辨率進(jìn)行觀察的部分，從而能夠縮短計(jì)算時(shí)間或者能夠減少計(jì)算量。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，通過在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第二幀和第三幀之間應(yīng)用處理，幀間處理器計(jì)算第三幀中的每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地；并且通過使用為第一幀中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地和為第三幀中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，重構(gòu)單元將第二幀重構(gòu)為高密度幀。借助于此構(gòu)造，可以將真實(shí)像素從前面和后面的幀虛構(gòu)映射或?qū)嶋H映射到中間幀，從而能夠提高中間幀的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，第一幀、第二幀和高密度幀是指與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀，并且還設(shè)置有轉(zhuǎn)換單元，其根據(jù)高密度幀生成與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀。 根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，第一幀和第二幀中的每個(gè)都包括徑向擴(kuò)展的超聲波束陣列，高密度幀包括至少被添加到幀的深部中的多個(gè)插值行。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，第一幀和第二幀中的每個(gè)都是實(shí)時(shí)獲取的幀或者是從電影存儲器(cine memory)中讀取的幀。電影存儲器通常是按時(shí)間順序存儲大量幀的大容量存儲器，優(yōu)選地，電影存儲器包括環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。當(dāng)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用密度增加處理時(shí)，能夠提高實(shí)時(shí)顯示的超聲波圖像的質(zhì)量。當(dāng)對從電影存儲器讀取的存儲數(shù)據(jù)應(yīng)用密度增加處理時(shí)，能夠提高重放圖像的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，超聲波圖像處理裝置進(jìn)ー步包括在第一幀和第 ニ幀被輸入到幀間處理器之前進(jìn)行預(yù)處理，以增加第一幀和第二幀的密度的単元。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，超聲波圖像處理裝置進(jìn)ー步包括用于應(yīng)用后處理以進(jìn)ー步増加高密度幀的密度，或者進(jìn)ー步増加基于高密度幀獲取的顯示幀的密度的単元。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了ー種超聲波圖像處理裝置，包括幀間處理器，其在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地；以及轉(zhuǎn)換單元，其在參照每個(gè)關(guān)注像素的像素值和每個(gè)關(guān)注像素的運(yùn)動目的地的同時(shí)根據(jù)第二幀生成與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種超聲波圖像處理程序，包括在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地的模塊；以及使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，將第二幀重構(gòu)為高密度幀的模塊。超聲波圖像處理程序在超聲波診斷裝置或信息處理裝置(如計(jì)算機(jī)) 上執(zhí)行。每個(gè)模塊對應(yīng)于所述圖像處理程序的功能単元。上述程序存儲在諸如存儲器、 CD-ROM等存儲介質(zhì)中。


圖1為示出具有密度増加功能的超聲波圖像處理裝置(超聲波診斷裝置)的基本結(jié)構(gòu)的框圖。圖2為說明圖1所示的幀間處理類型密度增加單元的運(yùn)行的概念圖。圖3為示出幀間組織的運(yùn)動的概念圖。圖4為示出幀間模式匹配處理的步驟的順序的流程圖。圖5為示出幀間模式匹配處理的概念圖。圖6為示出相關(guān)值曲線的示例的圖。圖7為示出子像素處理的第一示例的圖。圖8為示出子像素處理的第二示例的圖。圖9為示出ニ維映射地址(運(yùn)動目的地)的概念圖。圖10為示出幀間虛構(gòu)映射處理結(jié)果的概念圖。圖11為示出通過線性插值處理生成的插值像素地址的概念圖。圖12為示出插值處理之后密度増加的幀的概念圖。圖13為示出針對徑向擴(kuò)展的波束數(shù)據(jù)陣列的波束插值處理的概念圖。圖14為示出局部波束插值處理的概念圖。圖15為示出圖1所示的密度增加單元的第一示例結(jié)構(gòu)的框圖。圖16為示出圖1所示的密度增加單元的第二示例結(jié)構(gòu)的框圖。圖17為示出圖1所示的密度增加單元的第三示例結(jié)構(gòu)的框圖。圖18為示出圖1所示的基本結(jié)構(gòu)的第一可選構(gòu)造的框圖。圖19為示出圖1所示的基本結(jié)構(gòu)的第二可選構(gòu)造的框圖。圖20為示出具有另ー密度増加功能的超聲波圖像處理裝置(超聲波診斷裝置) 的基本結(jié)構(gòu)的框圖。圖21為示出波束數(shù)據(jù)陣列的圖。圖22為說明與圖20所示的超聲波圖像處理裝置相關(guān)的幀內(nèi)處理類型密度增加單元運(yùn)行的概念圖。圖23為示出幀內(nèi)模式匹配處理的步驟的順序的流程圖。圖M為示出幀內(nèi)模式匹配處理的概念圖。圖25為示出ー維映射地址(運(yùn)動目的地)的概念圖。圖沈?yàn)槭境龈餍兄g虛構(gòu)映射處理結(jié)果的概念圖。圖27為示出插值處理之后密度増加的像素陣列(行)的概念圖。圖觀為示出圖20所示的密度增加單元的示例構(gòu)造的框圖。圖四為說明通過密度増加實(shí)現(xiàn)的邊界突出顯示的概念圖。圖30為示出兩種類型的密度増加處理的示例組合的框圖。圖31為示出兩種類型的密度增加處理的另一示例構(gòu)造的框圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(1)使用幀間模式匹配處理增加密度圖1為示出作為超聲波圖像處理裝置的超聲波診斷裝置的框圖。所述超聲波診斷裝置用于醫(yī)療領(lǐng)域，并且是ー種基于接收信號來形成超聲波圖像的裝置，所述接收信號是通過向活體發(fā)射超聲波并從活體接收超聲波所獲取的。已知的超聲波圖像包括ニ維層析圖像、ニ維血流圖像、三維圖像等。在圖1的示例構(gòu)造中，探頭10包括ー維(ID)陣列傳感器。ID陣列傳感器包括以直線形狀或弧線形狀布置的多個(gè)傳感器元件。超聲波束B由ID陣列傳感器形成，并且超聲波束B經(jīng)過電掃描。在本實(shí)施例中，探頭10是凸面型探頭，并且超聲波束經(jīng)過凸面掃描。 可選擇地，既可以采用扇形掃描方法，也可以采用其他電子掃描方法，如徑向掃描和線性掃描。當(dāng)沿徑向形成多個(gè)超聲波束吋，下文所述的“密度増加處理”是尤其優(yōu)選的。在圖1的示例構(gòu)造中，探頭10在使用時(shí)接觸體表?？蛇x擇地，探頭10可以是體腔插入型探頭。發(fā)射單元12是發(fā)射波束形成器。也就是，在發(fā)射期間，發(fā)射単元12向探頭10提供多個(gè)相互并行的發(fā)射信號。借助于此處理，ID陣列傳感器形成發(fā)射波束；即，超聲波輻射到活體中。在接收期間，ID陣列傳感器接收來自活體內(nèi)部的反射波。多個(gè)接收信號被從ID 陣列傳感器相互并行地輸出到接收單元14。接收單元14是接收波束形成器，其對多個(gè)接收信號應(yīng)用整相求和處理以生成對應(yīng)于接收波束的波束數(shù)據(jù)。作為波束數(shù)據(jù)的接收信號被輸出到信號處理器16。信號處理器16包括諸如波檢測單元、對數(shù)轉(zhuǎn)換單元等模塊。波檢測單元是用于將RF接收信號轉(zhuǎn)換為基帶范圍內(nèi)的接收信號的模塊。下面將詳細(xì)說明，幀間處理類型密度增加單元18為用于在時(shí)間上彼此相鄰的各幀之間應(yīng)用模式匹配處理以増加每幀的密度或分辨率的単元。在本實(shí)施例中，密度增加處理被應(yīng)用于經(jīng)過波檢測后的幀(幀數(shù)據(jù))。可選擇地，密度增加處理可以應(yīng)用于RF信號。 ー個(gè)幀(幀數(shù)據(jù))包括多個(gè)波束數(shù)據(jù)集，而每個(gè)波束數(shù)據(jù)集包括多個(gè)數(shù)據(jù)集(幀元素)。在本說明書中，各幀元素被稱為“像素”。每個(gè)像素是表示回波亮度的數(shù)據(jù)?？蛇x擇地，每個(gè)像素可以表示多普勒信息。由密度增加單元18形成的高密度幀被輸出到數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器 (DSC)20。DSC 20具有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能、像素插值功能、幀率調(diào)整功能等。借助于DSC 20，與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的接收幀被轉(zhuǎn)換為與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀。在本實(shí)施例中，顯示幀是基于高密度接收幀形成的。因此，能夠顯著提高屏幕上顯示的超聲波圖像的質(zhì)量。顯示處理器22具有在DSC 20形成的圖像數(shù)據(jù)上結(jié)合圖形數(shù)據(jù)或類似數(shù)據(jù)的功能，并且由顯示處理器22形成的顯示數(shù)據(jù)被輸出到顯示單元對?？刂破魃虬–PU和運(yùn)行程序，并用于控制圖1所示元件的運(yùn)行。在圖1所示的示例構(gòu)造中，輸入單元觀形成有操作面板。可選擇地，可以使用軟件來實(shí)現(xiàn)圖1所示的密度增加單元18的功能。盡管在圖1中未示出， 但是在信號處理器16和密度增加單元18之間設(shè)置有電影存儲器。電影存儲器是按時(shí)間順序臨時(shí)存儲多個(gè)幀的存儲器，并具有環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。密度增加單元18對實(shí)時(shí)獲取的幀應(yīng)用處理，類似地處理從電影存儲器讀取的幀?？蛇x擇地，電影存儲器可以設(shè)置在密度增加單元18和DSC 20或DSC 20的下游之間。在用于處理從超聲波診斷裝置輸出的數(shù)據(jù)的超聲波圖像處理裝置中，執(zhí)行對應(yīng)于圖1所示的密度增加單元18的程序。圖2示出了圖1所示的密度增加單元18運(yùn)行的概念圖。在圖2中，示出在上面部分的幀陣列30是密度増加處理之前的幀陣列，其包括按時(shí)間順序布置的多個(gè)幀。在圖2的示例構(gòu)造中，每幀均是在活體中給定掃描平面位置處獲取的ニ維數(shù)據(jù)陣列?？蛇x擇地，可以在移動掃描平面的同時(shí)獲取所述幀陣列。所述密度增加單元在幀間應(yīng)用模式匹配處理(參見附圖標(biāo)記36)。具體地，在前ー幀34和當(dāng)前幀32之間，對前ー幀34上的每個(gè)關(guān)注像素 (成為復(fù)制源的像素)應(yīng)用模式匹配處理。借助于此處理，為前ー幀34上的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)確定ニ維運(yùn)動向量(參見附圖標(biāo)記38)。ニ維運(yùn)動向量顯示關(guān)注像素的運(yùn)動目的地，即當(dāng)前幀 32上的對應(yīng)地址或映射地址。對于前ー幀34上的每個(gè)像素，執(zhí)行到當(dāng)前幀32的虛構(gòu)映射或?qū)嶋H映射，并且基于映射結(jié)果來重構(gòu)當(dāng)前幀32，以使當(dāng)前幀32成為高密度幀。更具體地，如下面所述，基于當(dāng)前幀32的像素組和映射后的像素組來應(yīng)用線性插值處理，以便形成高密度幀(參見附圖標(biāo)記 40)。一組高密度幀42顯示在圖2的下面部分。該組高密度幀42包括多個(gè)高密度幀44。 每個(gè)高密度幀44形成有多個(gè)原有的波束行和多個(gè)添加的插值行。也就是說，増加了分辨率或密度。上述DSC對每個(gè)高密度幀44上的顯示幀應(yīng)用轉(zhuǎn)換(參見附圖標(biāo)記46)。在圖1所示的示例構(gòu)造中，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之前應(yīng)用密度増加處理。在相關(guān)技術(shù)的線性插值處理中，在兩個(gè)波束行之間簡單地生成插值行，當(dāng)應(yīng)用這種處理吋，存在如沿電掃描方向圖像模糊或圖像移位等問題。借助于上述處理，以增加方式將前ー幀上的實(shí)際像素用作當(dāng)前幀的像素的一部分，以使當(dāng)前幀能夠成為高密度幀。特別地，當(dāng)沿徑向設(shè)定多個(gè)波束行吋，在縱深區(qū)域中波束間隔會増加，并且存在在縱深區(qū)域處圖像質(zhì)量下降的問題，但是經(jīng)過上述處理，大量實(shí)際像素能夠直接或間接嵌入行之間，因此， 能夠顯著提高對應(yīng)于體內(nèi)深部的圖像質(zhì)量。此處，實(shí)際像素為通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的原始像素(在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之前)，它是與在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換期間的計(jì)算中生成的虛構(gòu)像素相對而言的?，F(xiàn)在將參照圖3和后續(xù)附圖更加詳細(xì)地說明密度増加處理。圖3示出了幀間的組織運(yùn)動。在(Al)中，示出了在真實(shí)空間中概念化的波束數(shù)據(jù)陣列。波束數(shù)據(jù)陣列包括多個(gè)波束數(shù)據(jù)集48，每個(gè)波束數(shù)據(jù)集48具有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(即像素)。參數(shù)r表示深度方向，而參數(shù)θ表示波束掃描方向。附圖標(biāo)記52表示體內(nèi)存在的具體組織。在m中，示出了在信號處理空間中概念化的波束數(shù)據(jù)陣列。多個(gè)波束數(shù)據(jù)集48 布置在θ方向上。白色圓圈50和黒色圓圈58分別表示像素，特別地，黒色圓圈58表示組織內(nèi)的像素。換言之，在信號處理空間中由附圖標(biāo)記56所示的ー組黑色圓圈58對應(yīng)于真實(shí)空間中的組織52。在(Bi)中，示出了在后一時(shí)間相位獲取的波束數(shù)據(jù)陣列。附圖標(biāo)記M表示此時(shí)間相位中的組織，而附圖標(biāo)記52Α表示前一時(shí)間相位中的組織(另請參見(Al)中的附圖標(biāo)記52)。在(Β2)中，黒色圓圈表示組織內(nèi)的像素，附圖標(biāo)記60指定了一組黑色圓圈。通過比較組56和組60可以清楚了解，幀之間的組織運(yùn)動非常小，因而允許在當(dāng)前幀上映射過去的像素。借助于這種映射處理，能夠顯著提高當(dāng)前幀的分辨率。可選擇地，關(guān)注像素可以設(shè)定在當(dāng)前幀中，并且關(guān)注像素可以映射到過去幀上。圖4為示出在圖1所示的密度增加單元中應(yīng)用的模式匹配處理的流程圖。首先， 在SlO中，在前一幀上設(shè)定關(guān)注像素，在S12中，在前ー幀上設(shè)定模板。具體地，圖5在(A) 中顯示了前一幀，前一幀中的各像素被按順序設(shè)定為關(guān)注像素62，并且為每個(gè)關(guān)注像素62 設(shè)定模板64作為以關(guān)注像素62為中心的預(yù)定區(qū)域。在圖4的S14中，在當(dāng)前幀上設(shè)定搜索區(qū)域，在S16中，在捜索區(qū)域內(nèi)設(shè)定參考區(qū)域。具體地，圖5在(B)中顯示了當(dāng)前幀，附圖標(biāo)記62A表示對應(yīng)于關(guān)注像素62的對應(yīng)點(diǎn)。捜索區(qū)域66被設(shè)定為具有預(yù)定大小并以對應(yīng)點(diǎn)62A為中心。在捜索區(qū)域66內(nèi)設(shè)定參考區(qū)域68。參考區(qū)域68與模板64具有相同的形狀和相同的大小。雖然參考區(qū)域68的位置會連續(xù)移位，但還是對每個(gè)位置應(yīng)用下面所述的模式匹配處理。具體地，在圖4的S18中，在設(shè)定在前一幀上的模板和設(shè)定在當(dāng)前幀上的參考區(qū)域之間應(yīng)用模式匹配處理。更具體地，模式匹配處理是相關(guān)性處理。例如，使用下面等式(1) 或等式( 來計(jì)算相關(guān)值。此處，等式(1)計(jì)算平方差之和(SSD)作為相關(guān)值，等式(2)計(jì)算絕對差之和(SAD)作為相關(guān)值。
權(quán)利要求
1.ー種超聲波圖像處理裝置，包括幀間處理器，其在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中的每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地；以及重構(gòu)單元，其使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，將第二幀重構(gòu)為高密度幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中第二幀是時(shí)間上遲于第一幀的幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中通過在第一幀和第二幀之間應(yīng)用模式匹配處理，所述幀間處理器計(jì)算關(guān)注像素的運(yùn)動目的地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波圖像處理裝置，其中所述幀間處理器包括相關(guān)值曲線生成単元，其生成作為第一幀中每個(gè)關(guān)注像素的模式匹配處理的結(jié)果的相關(guān)值曲線；以及對應(yīng)地址計(jì)算単元，其基于第一幀中每個(gè)關(guān)注像素的相關(guān)值曲線，計(jì)算第二幀上的對應(yīng)地址作為運(yùn)動目的地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波圖像處理裝置，其中對應(yīng)地址為含有小數(shù)值的對應(yīng)地址，其包括對應(yīng)于第二幀中原始像素間隔的整數(shù)倍的整數(shù)部分和小于原始像素間隔的小數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波圖像處理裝置，其中通過基于第二幀的原始像素組及由每個(gè)關(guān)注像素的像素值和含有小數(shù)值的對應(yīng)地址所限定的附加像素組的插值處理，所述重構(gòu)單元重構(gòu)高密度幀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波圖像處理裝置，其中所述重構(gòu)単元將ー個(gè)或多個(gè)插值行插入第二幀的行陣列中的相鄰行之間，并且每個(gè)插值行包括多個(gè)插值像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中在第一幀的局部區(qū)域中選擇關(guān)注像素，并且所述高密度幀是其中的一部分密度増加的幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中通過在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第二幀和第三幀之間的處理，所述幀間處理器計(jì)算第三幀中的每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地，并且通過使用為第一幀中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地和為第三幀中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，所述重構(gòu)單元將第二幀重構(gòu)為高密度幀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中第一幀、第二幀和高密度幀是指與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀，并且設(shè)置有轉(zhuǎn)換單元，其根據(jù)高密度幀生成與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中第一幀和第二幀中的每個(gè)都包括徑向擴(kuò)展的超聲波束陣列，并且高密度幀包括至少被添加到幀的深部中的多個(gè)插值行。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中CN 102525552 A第一幀和第二幀中的每個(gè)都是實(shí)時(shí)獲取的幀或者是從電影存儲器中讀取的幀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，進(jìn)ー步包括在第一幀和第二幀被輸入到幀間處理器之前進(jìn)行預(yù)處理，以增加第一幀和第二幀的密度的單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，進(jìn)ー步包括用于應(yīng)用后處理以進(jìn)ー步増加高密度幀的密度，或者進(jìn)ー步増加基于高密度幀獲取的顯示幀的密度的單元。
15.ー種超聲波圖像處理裝置，包括幀間處理器，其在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地；以及轉(zhuǎn)換單元，其在參照每個(gè)關(guān)注像素的像素值和每個(gè)關(guān)注像素的運(yùn)動目的地的同時(shí)根據(jù)第二幀生成與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀。
16.一種由信息處理裝置執(zhí)行的超聲波圖像處理程序，所述超聲波圖像處理程序包括在通過發(fā)射和接收超聲波所獲取的第一幀和第二幀之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一幀中每個(gè)關(guān)注像素在第二幀上的運(yùn)動目的地的模塊；以及使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動目的地，將第二幀重構(gòu)為高密度幀的模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲波圖像處理裝置，其能夠以較高的分辨率顯示超聲波圖像。對于前一幀上的每個(gè)關(guān)注像素，在前一幀和當(dāng)前幀之間應(yīng)用模式匹配處理，以計(jì)算每個(gè)關(guān)注像素在當(dāng)前幀上的映射地址，以此作為運(yùn)動目的地或二維運(yùn)動向量。映射地址包括整數(shù)值和小數(shù)值?；诋?dāng)前幀的原始像素組和由前一幀上每個(gè)關(guān)注像素的像素值和映射地址限定的附加像素組，將當(dāng)前幀重構(gòu)為包括多個(gè)插值行的高密度幀。在生成映射地址時(shí)，應(yīng)用子像素處理。
文檔編號A61B8/00GK102525552SQ20111037496
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者村下賢 申請人:日立阿洛卡醫(yī)療株式會社