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)明涉及一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)量的技術(shù)。
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(duì)超聲波診斷裝置進(jìn)行描述。超聲波診斷裝置是一種向活體發(fā)射超聲波并從活體接收超聲波，然后基于通過(guò)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二維層析圖像、二維血流圖像、三維圖像等。更具體地，通過(guò)在活體中超聲波束的電子掃描來(lái)形成虛構(gòu)掃描平面。借助于此處理，可獲取對(duì)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，接收幀包括二維放置的回波數(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，可以期望增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(huì)降低接收幀率。為了增加像素密度或行密度，可以對(duì)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(jiǎn)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(duì)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(guò)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(huì)出現(xiàn)像素不足，但是存在圖像模糊的問(wèn)題。更具體地，在波束掃描方向存在圖像移位或變形的問(wèn)題。當(dāng)形成三維圖像時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)相似的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是增加超聲波圖像的密度，從而提高圖像質(zhì)量。本發(fā)明的另一優(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時(shí)，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)明的一個(gè)方案，提供了一種超聲波圖像處理裝置，其包括幀內(nèi)處理器， 其在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地；以及重構(gòu)單元，其使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)目的地，將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列。借助于上述構(gòu)造，使用第一像素陣列中的信息可以增加第二像素陣列的密度。換言之，因?yàn)椴ㄊ鴴呙杵矫嫔辖M織的連續(xù)性，所以在特定像素陣列上觀察到的局部像素值模式與在附近的另一像素陣列上觀察到的局部像素值模式彼此相似。因此，前一像素陣列的數(shù)據(jù)可用于改善后一像素陣列。特別地，該方法優(yōu)選應(yīng)用于空間上相鄰的兩個(gè)像素陣列之間。通過(guò)將第一像素陣列的內(nèi)容合并到相鄰的第二像素陣列中，可以提高第二像素陣列的內(nèi)容的分辨率。例如，借助于此處理，可以突出顯示輪廓和邊界。更具體地，首先，幀內(nèi)處理用于計(jì)算形成第一像素陣列的全部或部分的多個(gè)像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地 (或?qū)?yīng)位置)。借助于此處理，可以在第二像素陣列上限定或考慮虛構(gòu)映射或?qū)嶋H映射的附加像素組。借助于附加像素組，可以增加第二像素陣列的像素密度。只需將附加像素組添加到第二像素陣列的原始像素組，即可重構(gòu)高密度像素陣列；或者通過(guò)使用原始像素組和附加像素組重新計(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)高密度像素陣列。在前者的情況下，可以按相同方式處理原始像素組(即，第二像素組)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，在幀的掃描轉(zhuǎn)換中，除了原始像素組外，還可以考慮形成幀的全部或部分的像素的像素值和運(yùn)動(dòng)目的地。借助于上述構(gòu)造，可以通過(guò)線性插值處理創(chuàng)建仿佛像素陣列上的實(shí)際像素增加的效果，用于取代像素表觀(apparent)數(shù)量簡(jiǎn)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實(shí)際像素的數(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，并能夠有效解決或減少如圖像模糊等問(wèn)題。例如，上述超聲波圖像處理裝置是對(duì)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表示回波密度、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)用密度增加處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，第一像素陣列和第二像素陣列中的每個(gè)都包括沿波束掃描方向布置的多個(gè)像素，第一像素陣列的深度和第二像素陣列的深度彼此不同， 并且，高密度像素陣列包括的像素?cái)?shù)量多于在波束掃描方向上接收波束的形成像素的數(shù)量。優(yōu)選地，第一像素陣列和第二像素陣列在深度方向上彼此相鄰。接收波束是通過(guò)整相求和(phase alignment and summation)處理形成的，并且通常針對(duì)一個(gè)發(fā)射波束會(huì)形成一個(gè)或多個(gè)接收波束。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，通過(guò)在第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用模式匹配處理，幀內(nèi)處理器計(jì)算關(guān)注像素的運(yùn)動(dòng)目的地。優(yōu)選地，第一像素陣列和第二像素陣列在深度方向上的厚度為一個(gè)像素，但是該厚度也可對(duì)應(yīng)于多個(gè)像素。此外，在這種情況下，優(yōu)選地，應(yīng)用一維模式匹配處理作為模式匹配處理?？蛇x擇地，也可以采用二維模式匹配處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，幀內(nèi)處理器包括相關(guān)值曲線生成單元，其生成作為第一像素陣列中每個(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(duì)應(yīng)地址計(jì)算單元，其基于第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素的相關(guān)值曲線，計(jì)算第二像素陣列上的對(duì)應(yīng)地址作為運(yùn)動(dòng)目的地。通過(guò)使用相關(guān)值曲線，可以基于該曲線的形狀或類似要素來(lái)估算真實(shí)最佳值，并可以將對(duì)應(yīng)于真實(shí)最佳值的位置確定為對(duì)應(yīng)地址。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，對(duì)應(yīng)地址為含有小數(shù)值的對(duì)應(yīng)地址，其包括對(duì)應(yīng)于第二像素陣列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(guò)基于第二像素陣列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(duì)應(yīng)地址所限定的附加像素組的插值處理，重構(gòu)單元重構(gòu)高密度像素陣列。原始像素組包括真實(shí)像素，而附加像素組包括存在于另一行上的真實(shí)像素。后者的像素被分別映射到關(guān)注行上的最優(yōu)位置，因此，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，通過(guò)將幀的多個(gè)像素陣列重構(gòu)為多個(gè)高密度像素陣列來(lái)形成高密度幀，所述高密度幀包括多個(gè)原始波束數(shù)據(jù)集和多個(gè)插值波束數(shù)據(jù)集。 借助于此構(gòu)造，可以統(tǒng)一像素陣列中的間距并且減少后續(xù)計(jì)算量?？梢酝瑫r(shí)應(yīng)用對(duì)于第二像素陣列的插值處理和掃描轉(zhuǎn)換。換言之，基于第二像素陣列的像素組及第一像素陣列的多個(gè)像素的像素值和對(duì)應(yīng)地址，可以通過(guò)一次計(jì)算來(lái)構(gòu)建顯示幀。但是，在這種情況下，掃描轉(zhuǎn)換過(guò)程中的計(jì)算變得復(fù)雜，因此，優(yōu)選的是，在生成高密度幀之后應(yīng)用掃描轉(zhuǎn)換處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，在第一像素陣列的局部區(qū)域中選擇關(guān)注像素，而高密度像素陣列是在其中的一部分密度增加的像素陣列。借助于此構(gòu)造，密度增加處理可應(yīng)用于分辨率低的部分或需要以高分辨率進(jìn)行觀察的部分，從而縮短計(jì)算時(shí)間或減少計(jì)算量。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，通過(guò)在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第二像素陣列和第三像素陣列之間的處理，幀內(nèi)處理器計(jì)算第三像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地；并且通過(guò)使用為第一像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)目的地和為第三像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)目的地，重構(gòu)單元將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列。借助于此構(gòu)造，可以將真實(shí)像素從前面和后面的像素陣列 (第一像素陣列和第三像素陣列)虛構(gòu)映射或?qū)嶋H映射到中間像素陣列(第二像素陣列)， 從而改善中間像素陣列。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，優(yōu)選地，幀是指與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀，高密度幀是通過(guò)重復(fù)應(yīng)用高密度像素陣列的重構(gòu)而形成的，還設(shè)置有轉(zhuǎn)換單元，其由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，幀包括徑向擴(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，幀是實(shí)時(shí)獲取的幀或者是從電影存儲(chǔ)器(cine memory)中讀取的幀。所述電影存儲(chǔ)器通常是按時(shí)間順序存儲(chǔ)大量幀的大容量存儲(chǔ)器，優(yōu)選地，電影存儲(chǔ)器具有環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用密度增加處理，能夠提高實(shí)時(shí)顯示的超聲波圖像的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)從電影存儲(chǔ)器讀取的數(shù)據(jù)應(yīng)用密度增加處理，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)一步包括在幀被輸入幀內(nèi)處理器之前，通過(guò)幀間插值處理進(jìn)行預(yù)處理以增加幀的密度的單元。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)一步包括用于應(yīng)用后處理以進(jìn)一步增加通過(guò)重復(fù)應(yīng)用高密度像素陣列的重構(gòu)而生成的高密度幀的密度，或者進(jìn)一步增加基于高密度幀所獲取的顯示幀的密度的單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種超聲波圖像處理裝置，包括幀內(nèi)處理器，其在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波獲取的與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地；以及轉(zhuǎn)換單元，其應(yīng)用處理以將與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀轉(zhuǎn)換為與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀，并且在轉(zhuǎn)換處理過(guò)程中引用每個(gè)關(guān)注像素的像素值和每個(gè)關(guān)注像素的運(yùn)動(dòng)目的地。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，其包括在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理并且計(jì)算第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地的模塊；以及使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)目的地將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列的模塊。這兩個(gè)模塊對(duì)應(yīng)于形成所述程序的功能單元。上述程序存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)器、CD-ROM等記錄介質(zhì)中。


圖1為示出具有密度增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(shuō)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(dòng)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為示出二維映射地址(運(yùn)動(dòng)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(guò)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增加的幀的概念圖。圖13為示出針對(duì)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為示出具有另一密度增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(shuō)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為示出一維映射地址(運(yùn)動(dòng)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增加的像素陣列(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(shuō)明通過(guò)密度增加實(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增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，并且是一種基于接收信號(hào)來(lái)形成超聲波圖像的裝置，所述接收信號(hào)是通過(guò)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二維層析圖像、二維血流圖像、三維圖像等。在圖1的示例構(gòu)造中，探頭10包括一維(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(guò)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(guò)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)超聲波束時(shí)，下文所述的“密度增加處理”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)射單元12向探頭10提供多個(gè)相互并行的發(fā)射信號(hào)。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(lái)自活體內(nèi)部的反射波。多個(gè)接收信號(hào)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(duì)多個(gè)接收信號(hào)應(yīng)用整相求和處理以生成對(duì)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(hào)被輸出到信號(hào)處理器16。信號(hào)處理器16包括諸如波檢測(cè)單元、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換單元等模塊。波檢測(cè)單元是用于將RF接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶范圍內(nèi)的接收信號(hào)的模塊。下面將詳細(xì)說(shuō)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)用模式匹配處理以增加每幀的密度或分辨率的單元。在本實(shí)施例中，密度增加處理被應(yīng)用于經(jīng)過(guò)波檢測(cè)后的幀(幀數(shù)據(jù))?？蛇x擇地，密度增加處理可以應(yīng)用于RF信號(hào)。 一個(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(shuō)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M?？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?？蛇x擇地，可以使用軟件來(lái)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(hào)處理器16和密度增加單元18之間設(shè)置有電影存儲(chǔ)器。電影存儲(chǔ)器是按時(shí)間順序臨時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)幀的存儲(chǔ)器，并具有環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。密度增加單元18對(duì)實(shí)時(shí)獲取的幀應(yīng)用處理，類似地處理從電影存儲(chǔ)器讀取的幀?？蛇x擇地，電影存儲(chǔ)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(duì)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是密度增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二維數(shù)據(jù)陣列?？蛇x擇地，可以在移動(dòng)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(jiàn)附圖標(biāo)記36)。具體地，在前一幀34和當(dāng)前幀32之間，對(duì)前一幀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，為前一幀34上的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)確定二維運(yùn)動(dòng)向量(參見(jiàn)附圖標(biāo)記38)。二維運(yùn)動(dòng)向量顯示關(guān)注像素的運(yùn)動(dòng)目的地，即當(dāng)前幀 32上的對(duì)應(yīng)地址或映射地址。對(duì)于前一幀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(lái)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(lái)應(yīng)用線性插值處理，以便形成高密度幀(參見(jiàn)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(shuō)，增加了分辨率或密度。上述DSC對(duì)每個(gè)高密度幀44上的顯示幀應(yīng)用轉(zhuǎn)換(參見(jiàn)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)用密度增加處理。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(jiǎn)單地生成插值行，當(dāng)應(yīng)用這種處理時(shí)，存在如沿電掃描方向圖像模糊或圖像移位等問(wèn)題。借助于上述處理，以增加方式將前一幀上的實(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)波束行時(shí)，在縱深區(qū)域中波束間隔會(huì)增加，并且存在在縱深區(qū)域處圖像質(zhì)量下降的問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)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(duì)應(yīng)于體內(nèi)深部的圖像質(zhì)量。此處，實(shí)際像素為通過(guò)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(duì)而言的?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D3和后續(xù)附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明密度增加處理。圖3示出了幀間的組織運(yùn)動(dòng)。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(hào)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和黑色圓圈58分別表示像素，特別地，黑色圓圈58表示組織內(nèi)的像素。換言之，在信號(hào)處理空間中由附圖標(biāo)記56所示的一組黑色圓圈58對(duì)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)記討表示此時(shí)間相位中的組織，而附圖標(biāo)記52A表示前一時(shí)間相位中的組織(另請(qǐng)參見(jiàn)(Al)中的附圖標(biāo)記52)。在(B2)中，黑色圓圈表示組織內(nèi)的像素，附圖標(biāo)記60指定了一組黑色圓圈。通過(guò)比較組56和組60可以清楚了解，幀之間的組織運(yùn)動(dòng)非常小，因而允許在當(dāng)前幀上映射過(guò)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?？蛇x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(guò)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，在前一幀上設(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S 14中，在當(dāng)前幀上設(shè)定搜索區(qū)域，在S16中，在搜索區(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(duì)應(yīng)于關(guān)注像素62的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。搜索區(qū)域66被設(shè)定為具有預(yù)定大小并以對(duì)應(yīng)點(diǎn)62A為中心。在搜索區(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(huì)連續(xù)移位，但還是對(duì)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(lái)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(duì)差之和(SAD)作為相關(guān)值。
權(quán)利要求
1.一種超聲波圖像處理裝置，包括幀內(nèi)處理器，其在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算所述第一像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素在所述第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地；以及重構(gòu)單元，其使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的所述運(yùn)動(dòng)目的地，將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中第一像素陣列和第二像素陣列中的每個(gè)都包括沿波束掃描方向布置的多個(gè)像素；第一像素陣列的深度和第二像素陣列的深度彼此不同；并且所述高密度像素陣列包括的像素?cái)?shù)量多于在所述波束掃描方向上接收波束的形成像素的數(shù)量。
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(guò)在第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用模式匹配處理，所述幀內(nèi)處理器計(jì)算關(guān)注像素的運(yùn)動(dòng)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，其中所述幀內(nèi)處理器包括相關(guān)值曲線生成單元，其生成作為對(duì)于第一像素陣列中每個(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(duì)應(yīng)地址計(jì)算單元，其基于第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素的相關(guān)值曲線，計(jì)算第二像素陣列上的對(duì)應(yīng)地址作為運(yùn)動(dòng)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，其中所述對(duì)應(yīng)地址為含有小數(shù)值的對(duì)應(yīng)地址，其包括對(duì)應(yīng)于第二像素陣列中原始像素間隔的整數(shù)倍的整數(shù)部分和小于所述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(guò)基于第二像素陣列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(duì)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)高密度像素陣列。
7.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(guò)將幀的多個(gè)像素陣列重構(gòu)為多個(gè)高密度像素陣列來(lái)形成高密度幀，并且所述高密度幀包括多個(gè)原始波束數(shù)據(jù)集和多個(gè)插值波束數(shù)據(jù)集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中在第一像素陣列和第二像素陣列的局部區(qū)域中選擇關(guān)注像素，并且所述高密度像素陣列是在其中的一部分中密度增加的像素陣列。
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(guò)在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第二像素陣列和第三像素陣列之間的處理，所述幀內(nèi)處理器計(jì)算第三像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地，并且使用為第一像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)目的地和為第三像素陣列中的每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)目的地，所述重構(gòu)單元將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，其中所述幀是指與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀，高密度幀是通過(guò)重復(fù)應(yīng)用高密度像素陣列的重構(gòu)而形成的，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9所述的超聲波圖像處理裝置，其中所述幀包括徑向擴(kuò)展的超聲波束陣列，并且所述高密度幀包括至少被添加到所述幀的深部中的多個(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，其中所述幀是實(shí)時(shí)獲取的幀或者是從電影存儲(chǔ)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)一步包括在幀被輸入到所述幀內(nèi)處理器之前，通過(guò)幀間插值處理進(jìn)行預(yù)處理以增加幀的密度的單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波圖像處理裝置，進(jìn)一步包括應(yīng)用后處理以進(jìn)一步增加通過(guò)重復(fù)應(yīng)用高密度像素陣列的重構(gòu)而生成的高密度幀的密度，或者進(jìn)一步增加基于高密度幀獲取的顯示幀的密度單元。
15.一種超聲波圖像處理裝置，包括幀內(nèi)處理器，其在通過(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地，以及轉(zhuǎn)換單元，其應(yīng)用處理以將與發(fā)射/接收坐標(biāo)系相符的幀轉(zhuǎn)換為與顯示坐標(biāo)系相符的顯示幀，并且在轉(zhuǎn)換處理過(guò)程中參照每個(gè)關(guān)注像素的像素值和每個(gè)關(guān)注像素的運(yùn)動(dòng)目的地。
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(guò)發(fā)射和接收超聲波所獲取的幀內(nèi)的第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用處理，并且計(jì)算第一像素陣列中每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的運(yùn)動(dòng)目的地的模塊，以及使用為每個(gè)關(guān)注像素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)目的地，將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列的模塊。
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。在接收幀中，在彼此不同的深度分別限定第一像素陣列、第二像素陣列和第三像素陣列。對(duì)于第一像素陣列上的每個(gè)關(guān)注像素，在第一像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用模式匹配處理，以計(jì)算關(guān)注像素在第二像素陣列上的映射地址。此外，對(duì)于第三像素陣列上的每個(gè)關(guān)注像素，在第三像素陣列和第二像素陣列之間應(yīng)用模式匹配處理，以計(jì)算每個(gè)關(guān)注像素在第二像素陣列上的映射地址。通過(guò)使用多個(gè)關(guān)注像素的像素值和映射地址，將第二像素陣列重構(gòu)為高密度像素陣列?；诙鄠€(gè)高密度像素陣列來(lái)生成重構(gòu)幀。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102462509SQ20111037497
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:日立阿洛卡醫(yī)療株式會(huì)社