特許 7086369 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-10

(45)【発行日】2022-06-20

(54)【発明の名称】画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20220613BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20220613BHJP

   G01N 29/06 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B1/00 526

G01N29/06

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018138182

(22)【出願日】2018-07-24

(65)【公開番号】P2020014566

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-05-31

(73)【特許権者】

【識別番号】502340996

【氏名又は名称】学校法人法政大学

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】尾川 浩一

【審査官】冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８９０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１５３３９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－２０４５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６３９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８６７９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２８２２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３３５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１０８０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７５１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５

Ａ６１Ｂ １／００ － １／３２

Ｇ０１Ｎ ２９／００ － ２９／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理装置であって、
前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換部と、
前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化部と、
前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。

【請求項2】

前記平滑化部は、更に、１次の周波数データを平滑化することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。

【請求項3】

前記平滑化部は、更に、２次の周波数データを平滑化することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。

【請求項4】

平滑化により低周波数成分が回復された第２の軸方向の領域を、低周波回復領域として特定する回復領域特定部と、
前記平滑化周波数データを含む周波数データの前記低周波回復領域において、あらかじめ設定された所定の中間周波帯域の成分を強調させるフィルタ処理部と、を更に備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。

【請求項5】

前記フィルタ処理部は、所定の中間周波帯域の成分を増幅させるとともに、あらかじめ設定された所定の高周波数帯域の成分を低減させる
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。

【請求項6】

コンピュータが、計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理方法であって、
前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換ステップと、
前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化ステップと、
前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。

【請求項7】

コンピュータを、計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理装置として機能させるためのプログラムであって、
前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換部、
前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化部、
前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換部、
として機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、反射信号に基づいて計測対象のイメージングを行う分野において、反射信号の信号強度低下に起因するイメージング精度の悪化が問題となっている。例えば、超音波エコーにおいて高吸収体などが存在すると、その背部は反射信号の信号強度が低下した低信号領域となり、病態の検出が困難となる。また、光干渉断層像(optical coherence tomography ：以下、ＯＣＴと表記)では血管が存在すると、それより深いところの反射信号の信号強度が低下し、疾患の診断が困難になる。

【0003】

図１２は、超音波エコー画像を表した図である。図１２では、矢印Ａで示す部位に、超音波を吸収する高吸収体（胆石）が存在している。このため、その背部（深部側）の領域（矢印Ｂで示す陰影領域）に超音波信号がほとんど届かず、反射信号の強度が低下する。また、音響インピーダンスが大きく変化する部位が存在する場合にも、当該部位で強い反射が起こるため、深部側に超音波信号がほとんど届かず、高吸収体が存在する場合と同様に反射信号の信号強度が低下する。このように、反射信号の信号強度が低下する領域は音響陰影 (Acoustic Shadow)とも呼ばれる。

【0004】

図１３は、ＯＣＴ画像を表した図である。図１３では、矢印Ｃ１、Ｃ２で示す部位に光信号を吸収する血管が存在している。このため、この血管の背部（深部側）の領域（矢印Ｄ１、Ｄ２で示す縦縞状の陰影領域）には、光信号がほとんど届かず、反射信号の信号強度が低下する。特に、血管の背部の領域には、糖尿病などの診断に重要な視神経乳頭孔が存在するため、この領域の視認性は疾患の診断性能に大きく影響する。

【0005】

これに対し、例えば特許文献１では、超音波の反射信号から得られた断層画像中の高輝度部分とその背部の輝度から、音響陰影の有無を判別し、音響陰影が存在する場合には、音響陰影効果係数により背部の領域の輝度値を上げるように補正をする方法が開示されている（段落［００６６］－［００７３］等参照）。

【0006】

また、特許文献２には、素子と被検体の間に超音波信号を反射する障害物が存在し、一部の素子で超音波信号を正しく受信できない場合に、超音波信号を正しく受信できた正常素子の受信信号のみに基づいて超音波解析を行う方法が開示されている。これにより、音響陰影等によって超音波信号を正しく受信できない素子（エラー素子）があっても、その影響を抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００５－１０３１２９号公報

【文献】特開２０１５－５３９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１の方法では、断層画像の全ての画素列に対して高輝度部分を探索する必要があるため、処理量が多く、計算負荷が高い。また、輝度値の補正量を決める音響陰影効果係数は、実験的に決定される係数を複数含んでおり、陰影領域の改善効果を得るためには、これら係数を適切に調整しなければならない。また、特許文献２では、正常素子の受信信号のみを用いるため、イメージングの解像度が低下したり、エイリアシング等のノイズが発生する虞がある。またビームフォーミングに特化した方法であり、反射信号に基づくイメージング技術全般に適用できるものではない。

【0009】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、汎用性が高く、かつ、簡単な処理によって、反射信号の信号強度が低下した部分を補正することができる、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前述した目的を達成するための第１の発明は、計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理装置であって、前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換部と、前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化部と、前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換部と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。

【0011】

第１の発明によれば、反射信号に基づいて計測対象内を可視化した画像データに対して、第１の軸方向（深さ方向）に周波数変換処理を施して周波数データに変換したのち、当該周波数データのうち、少なくとも０次成分を含む低周波成分を第２の軸方向（検出器の並び方向）で平滑化する。そして、低周波成分が平滑化された周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを得る。特に、平滑化処理において、各検出器で得られた信号の平均値に相当する０次成分（直流成分）が、検出器の並び方向で平滑化されるため、各検出器で得られる信号の平均値が均一化される。これにより、反射信号の強度が低下した部分を数学的に補正することができる。例えば、超音波エコーでは高吸収体の背部の視認性が改善され、病態の把握が容易となる。また、ＯＣＴ画像では血管像によって困難となっていた視神経乳頭孔の確認が容易となり、糖尿病などの疾患の診断能を改善することができる。本発明の処理は、反射信号の強度低下部（陰影部分）を検出する処理等を一切必要とせず、また、反射信号に基づくイメージング技術全般に適用できるため、汎用性が高く、かつ、簡単な処理によって、反射信号の信号強度が低下した部分を補正することが可能となる。

【0012】

また第１の発明において、前記平滑化部は、更に、１次の周波数データを平滑化するようにしてもよい。また、前記平滑化部は、更に、２次の周波数データを平滑化するようにしてもよい。１次・２次成分は、信号伝搬方向に対する信号強度の緩やかなトレンド成分となっており、この成分に対しても同様に平滑化をかけることで、反射信号の強度低下部の補正精度が更に改善される。

【0013】

また第１の発明において、平滑化により低周波数成分が回復された第２の軸方向の領域を、低周波回復領域として特定する回復領域特定部と、前記平滑化周波数データを含む周波数データの前記低周波回復領域において、あらかじめ設定された所定の中間周波帯域の成分を強調させるフィルタ処理部と、を更に備えるようにしてもよい。これにより、低周波成分だけでなく、信号成分が低下した中間周波数帯域の信号成分も回復させることができる。

【0014】

このとき、前記フィルタ処理部は、所定の中間周波帯域の成分を増幅させるとともに、あらかじめ設定された所定の高周波数帯域の成分を低減させるようにしてもよい。これにより、高周波数帯域に含まれるノイズの影響を抑えることができる。

【0015】

第２の発明は、コンピュータが、計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理方法であって、前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換ステップと、前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化ステップと、前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換ステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法である。

【0016】

第２の発明によれば、反射信号に基づいて計測対象内を可視化した画像データに対して、第１の軸方向（深さ方向）に周波数変換処理を施して周波数データに変換したのち、当該周波数データのうち、少なくとも０次成分を含む低周波成分を第２の軸方向（検出器の並び方向）で平滑化する。そして、低周波成分が平滑化された周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを得る。特に、平滑化処理において、各検出器で得られた信号の平均値に相当する０次成分（直流成分）が、検出器の並び方向で平滑化されるため、各検出器で得られる信号の平均値が均一化される。これにより、反射信号の強度が低下した部分を数学的に補正することができる。例えば、超音波エコーでは高吸収体の背部の視認性が改善され、病態の把握が容易となる。また、ＯＣＴ画像では血管像によって困難となっていた視神経乳頭孔の確認が容易となり、糖尿病などの疾患の診断能を改善することができる。本発明の処理は、反射信号の強度低下部（陰影部分）を検出する処理等を一切必要とせず、また、反射信号に基づくイメージング技術全般に適用できるため、汎用性が高く、かつ、簡単な処理によって、反射信号の信号強度が低下した部分を補正することが可能となる。

【0017】

第３の発明は、コンピュータを、計測対象内から反射された反射信号を複数の検出器により受信して得られる、計測対象内を可視化した画像データを補正する画像処理装置として機能させるためのプログラムであって、前記画像データに対して、当該画像データの座標系を規定する２つの軸方向のうち、深さ方向に対応する軸方向である第１の軸方向に周波数変換処理を施して、周波数データに変換する周波数変換部、前記周波数データのうち、少なくとも０次を含む低周波数の周波数データを前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向で平滑化し、平滑化周波数データを生成する平滑化部、前記平滑化周波数データを含む周波数データに対して、周波数逆変換処理を施して、補正後の画像データを出力する周波数逆変換部、として機能させることを特徴とするプログラムである。

【0018】

第３の発明に係るプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることによって、第１の発明に係る画像処理装置を得ることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、汎用性が高く、かつ、簡単な処理によって、反射信号の信号強度が低下した部分を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】画像処理装置１のハードウェア構成を示す図

【図2】画像処理装置１の動作を示すフローチャート

【図3】画像データｆを表す図

【図4】周波数データＦを表す図

【図5】周波数データＦの低周波成分を平滑化する様子を示す図

【図6】平滑化前・後の０次成分（直流成分）の比較プロット図

【図7】低周波成分が平滑化された周波数データＦ’を表す図

【図8】低周波回復領域を特定する例を説明する図

【図9】中間周波数帯域を強調する帯域通過フィルタ

【図10】周波数データＦ’における低周波回復領域を示す図

【図11】補正処理前・補正処理後のＯＣＴ画像を表す図

【図12】高吸収体が存在する場合の超音波エコー画像を表す図

【図13】血管が存在する場合のＯＣＴ画像を表す図

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下図面に基づいて、本開示の実施の形態を詳細に説明する。

【0022】

図１は、本実施の形態における画像処理装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像処理装置１は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される汎用のコンピュータで実現される。但し、これに限ることなく、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

【0023】

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only
Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フレームメモリ(Frame Memory)等によって構成される。ＣＰＵ、ＧＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ、フレームメモリ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、画像処理装置１が行う後述する処理（図２参照）を実現する。

【0024】

ＧＰＵ及びフレームメモリは、例えば、画像処理装置１のビデオカードに搭載される。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。ＲＡＭ、フレームメモリは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

【0025】

記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Operating System）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳに相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭ、フレームメモリに移され、ＣＰＵ、ＧＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

【0026】

メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、ＣＤドライブ（－ＲＯＭ、－Ｒ、－ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（－ＲＯＭ、－Ｒ、－ＲＷ等）等のメディア入出力装置を有する。通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。

【0027】

入力部１５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部１５を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。表示部１６は、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。なお、入力部１５及び表示部１６は、タッチパネルディスプレイのように、一体となっていてもよい。

【0028】

周辺機器Ｉ／Ｆ（Interface）部１７は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＩＥＥＥ１３９４やＲＳ－２３２Ｃ等によって構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

【0029】

次に、図２～図９を参照しながら、画像処理装置１の動作について説明する。
図２は、画像処理装置１の全体動作を示すフローチャートである。

【0030】

まず、画像処理装置１の制御部１１は、処理対象の画像データｆを入力する（図２のステップＳ１）。画像データｆは、生体内に信号（超音波エコーの場合は超音波信号、ＯＣＴの場合は光信号）を送信し、生体内で反射された反射信号（エコー）を複数配列（例えばライン状に配列）した検出器により受信することで得られる、生体内部の様子を可視化した画像であり、代表的には、超音波エコー画像やＯＣＴ画像である。

【0031】

図３は、画像データｆを表す図である。画像データｆは、座標ｘ、座標ｙを変数とした関数ｆ（ｘ、ｙ）として表される。ｆ（ｘ、ｙ）の各画素（ｘ、ｙ）には、各位置の反射信号の信号強度が輝度値として保持される。ここで、画像データｆの座標系を規定する２つの軸方向（ｘ方向、ｙ方向）のうち、深さ方向（信号の送信方向）に対応した軸方向をｙ方向（第１の軸方向）と定義し、検出器の並び方向と対応した軸方向をｘ方向（第２の軸方向）と定義する。

【0032】

続いて、制御部１１は、画像データｆに対して、深さ方向（ｙ方向）に１次元の周波数変換を施し、画像データｆを周波数データＦに変換する（図２のステップＳ２）。周波数変換としては、例えば、フーリエ変換やウェーブレット変換を用いることができるが、これらに限定されない。

【0033】

図４は、周波数データＦを表し、特に、図３の画像データｆを深さ方向（ｙ方向）に１次元の周波数変換を施して得られる周波数データＦを表す。深さ方向（ｙ方向）を周波数領域に変換したため、同方向が周波数軸方向（ｖ方向）となる。

【0034】

また制御部１１は、図４に示すように、周波数データＦのｖ方向中央が０次成分Ｆ（ｘ、０）、その両隣が１次成分Ｆ（ｘ、１）、Ｆ（ｘ、－１）、更にその両隣が２次成分Ｆ（ｘ、２）、Ｆ（ｘ、－２）・・・となるように、周波数成分の並び替えを行う。すなわち、ｖ方向中央から離れるに従って周波数が高くなるように周波数成分を並び替える。

【0035】

なお、制御部１１は、画像データｆを深さ方向（ｙ方向）に周波数変換を施したあと、更に、検出器の並び方向（ｘ方向）に周波数変換を施してもよい。すなわち、画像データｆに対して、深さ方向（ｙ方向）および検出器の並び方向（ｘ方向）の２次元の周波数変換を施してもよい。

【0036】

続いて、制御部１１は、周波数データＦのうち、低周波数の周波数データを検出器の並び方向（ｘ方向）で平滑化し、低周波成分が平滑化された周波数データを生成する（図２のステップＳ３）。図５～図７を参照してこの処理を説明する。

【0037】

まず、図５（ａ）に示すように、制御部１１は、周波数データＦから、０次（直流）～２次の低周波成分Ｆ（ｘ、ｖ）（ｖ＝－２～２）を取り出し、各低周波成分に対して検出器の並び方向（ｘ方向）で平滑化を行い、図５（ｂ）に示すように、平滑化された低周波成分Ｆ’（ｘ、ｖ）（ｖ＝－２～２）（平滑化周波数データ）を得る。

【0038】

平滑化の方法は特に限定されないが、例えば、制御部１１は、各低周波成分Ｆ（ｘ、ｖ）（ｖ＝－２～２）に対して、ｘ方向に対して周波数変換を行い、０次～２次成分のみを通過する理想低域通過フィルタ（遮断周波数＝３次）を施すことで、各低周波成分を平滑化する。或いは、バターワースフィルタ（遮断周波数＝３次）をかけることで平滑化を行ってもよい。

【0039】

図６は、平滑化前と平滑化後の０次成分（直流成分）を比較プロットした図である。平滑化によって、各検出器の信号の平均値に相当する０次成分（直流成分）が、検出器の並び方向（ｘ方向）で平滑化されるため、各検出器で得られる信号の平均値が均一化される。これにより、図の矢印で示すように、血管等の存在で低下した深さ方向の低周波成分が回復する。

【0040】

そして、制御部１１は、図７に示すように、平滑化された低周波成分Ｆ’（ｘ、ｖ）（ｖ＝－２～２）（平滑化周波数データ）を、元の周波数データＦの同じ位置に埋め込んだ周波数データＦ’を生成する。

【0041】

図２のフローチャートの説明に戻る。
続いて、制御部１１は、平滑化により低周波数成分が回復した検出器の並び方向（ｘ方向）の領域（以下「低周波回復領域」と呼ぶ。）を特定する（図２のステップＳ４）。

【0042】

例えば、制御部１１は、平滑化前の０次成分Ｆ（ｘ、０）と平滑化後の０次成分Ｆ’（ｘ、０）との値の差が所定の閾値を連続して超える検出器の並び方向（ｘ方向）の領域を、低周波回復領域として特定する。これにより、図８に示すように、低周波回復領域Ｒ１（ｘ_１～ｘ_２の領域）、Ｒ２（ｘ_３～ｘ_４の領域）が特定される。

【0043】

なお、上記例では、平滑化前・後の０次成分を比較することで低周波回復領域を特定しているが、平滑化前・後の０次成分、１次成分を合成した成分同士、或いは平滑化前・後の０次成分～２次成分を合成した成分同士を比較することで、低周波数回復領域を特定してもよい。

【0044】

ここで、低周波回復領域Ｒ１、Ｒ２では、低周波成分が回復しているので、縦縞状に現れる血管の陰影は低減され、血管の位置より下部の部分での濃度の低下は抑制される。しかし、血管等の存在で、それより深い部分での中間周波数帯域の信号成分も低下している。

【0045】

そこで、制御部１１は、特定した低周波回復領域Ｒ１、Ｒ２に関して、中間周波数帯域の成分を強調させることで、低下した中間周波数帯域の信号成分も回復させる（図２のステップＳ５）。

【0046】

例えば、制御部１１は、図９に示すように、あらかじめ設定された所定の中間周波数帯域ｖ_ｍ１～ｖ_ｍ２（例えば、画像データｆの深さ方向ｙの画素数を５１２とした場合（ナイキスト周波数＝２５６（次））、ｖ_ｍ１＝３（次）、ｖ_ｍ２＝１７０（次）などに設定）の利得（ゲイン）を１．０以上とした帯域通過フィルタを生成し、周波数データＦ’の低周波回復領域Ｒ１、Ｒ２（図１０参照）に対して、この帯域通過フィルタをかける。この際、利得を大きくしすぎると検出器の並び方向（ｘ方向）で違和感のある縦縞が現れるので、中間周波数帯域における利得は１．１～１．２倍程度とすることが望ましい。

【0047】

また、深さ方向（ｙ方向）の雑音成分の低減するために、図９に示すように、高周波数帯域の利得を下げる（１．０未満とする）ことが望ましい。高周波数帯域とは、少なくとも、中間周波数帯域の上限周波数ｖ_ｍ２より高い周波数帯域のことを指す（「ｖ_ｍ２＜ｖ≦ナイキスト周波数」を満たす周波数帯域）。ゲインを下げる高周波数帯域は、抑制したい雑音成分の周波数に応じて適宜設定される。

【0048】

そして、制御部１１は、低周波回復領域Ｒ１、Ｒ２にこの帯域通過フィルタをかけた後の周波数データＦ’に対して、周波数逆変換を施し、補正後の画像データｆ’を出力する（図２のステップＳ６）。周波数逆変換とは、例えば、ステップＳ２における周波数変換がフーリエ変換の場合は、逆フーリエ変換であり、周波数変換がウェーブレット変換の場合は、逆ウェーブレット変換である。

【0049】

以上の処理により出力された画像データｆ’は、入力された画像データｆの反射信号の強度低下部が補正された画像である。
図１１は、補正の効果を示す図である。図１１左は、補正処理前の画像データｆ（網膜内部のＯＣＴ画像）を表した図であり（図１３と同じ画像）、図１１右は補正処理後の画像データｆ’を表した図である。図１１左（補正処理前）では、血管の影響によってその背部の反射信号の強度が低下しており、可視化精度が悪化しているのに対し、図１１右（補正処理後）では、低周波成分の平滑化によって、反射信号の信号強度が回復し、血管背後の視認性が改善されていることが確認できる。

【0050】

以上、図面を参照しながら本実施の形態について説明した。本開示の実施の形態によれば、超音波エコー画像やＯＣＴ画像などの画像データｆに対して、深さ方向ｙに周波数変換処理を施し、周波数データＦに変換する（図２のステップＳ２）。このとき得られた０次成分（直流成分）は各検出器で得られた信号の平均値となる。よって、この０次成分（直流成分）を検出器の並び方向ｘで平滑化し（図２のステップＳ３）、その後、周波数逆変換処理を施す（図２のステップＳ６）ことで、各検出器で得られる信号強度の平均値が均一化され、反射信号の強度低下部が補正された画像データｆ’を得ることができる。これにより、例えば、超音波エコー画像では高吸収体の背部の視認性が改善され、病態の把握が容易となる。また、ＯＣＴ画像では血管像によって困難となっていた視神経乳頭孔の確認が容易となり、糖尿病などの疾患の診断能を改善することができる。本実施の形態の処理は、反射信号の強度低下部（陰影部分）を検出する処理等を一切必要とせず、また、反射信号に基づくイメージング技術全般に適用できるため、汎用性が高く、かつ、簡単な処理によって、反射信号の信号強度が低下した部分を補正することが可能となる。

【0051】

また、１次・２次成分は、信号伝搬方向に対する信号強度の緩やかなトレンド成分となっており、この成分に対しても同様に平滑化をかける（図２のステップＳ３）ことで、反射信号の強度低下部の補正精度を更に改善させることができる。

【0052】

また、低周波成分が回復した領域に関して、中間周波数帯域の成分を増幅させることで、信号成分が低下した中間周波数帯域の信号成分も回復させることができる（図２のステップＳ４、Ｓ５）。同時に、高周波数帯域の成分を低減させることで、高周波数帯域に含まれるノイズの影響を抑えることができる。

【0053】

なお、前述したように、図２のステップＳ２において、制御部１１は、画像データｆ’に対して、２次元の周波数変換を施してもよい。この場合、制御部１１は、検出器の並び方向での平滑化処理（図２のステップＳ３）を、実領域ではなく、周波数領域で実行する。また、図２のステップＳ６において、制御部１１は、周波数データＦ’に対して、２次元の周波数逆変換を施し、補正後の画像データｆ’を出力する。２次元の周波数逆変換とは、例えば、ステップＳ２における周波数変換が２次元フーリエ変換の場合は、２次元逆フーリエ変換であり、周波数変換が２次元ウェーブレット変換の場合は、２次元逆ウェーブレット変換である。

【0054】

また、超音波エコー画像、ＯＣＴ画像などの医療分野における画質改善に本開示の方法を適用する例を主に説明したが、本発明の適用対象はこれらに限定されない。本発明は、冒頭に述べた課題と同様の課題を有する分野に適用可能である。例えば、本発明を、エコー技術を用いた非破壊検査（超音波探傷試験、ＳＡＴ試験など）における画質改善に適用することも可能である。

【0055】

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置等の好適な実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。その他、当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0056】

１ ：画像処理装置
ｆ ：補正前の画像データ
ｆ’ ：補正後の画像データ
Ｆ ：周波数データ
Ｆ’ ：低周波成分が平滑化された周波数データ
Ｒ１ ：低周波回復領域
Ｒ２ ：低周波回復領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】