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JP2017018284A - Photoacoustic device - Google Patents

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JP2017018284A
JP2017018284A JP2015138112A JP2015138112A JP2017018284A JP 2017018284 A JP2017018284 A JP 2017018284A JP 2015138112 A JP2015138112 A JP 2015138112A JP 2015138112 A JP2015138112 A JP 2015138112A JP 2017018284 A JP2017018284 A JP 2017018284A
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JP
Japan
Prior art keywords
image data
volume data
unit
light irradiation
positional deviation
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015138112A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
亮 石川
Ryo Ishikawa
亮 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to CN201680040418.2A priority patent/CN107847141B/en
Priority to EP16747630.8A priority patent/EP3319507B1/en
Priority to PCT/JP2016/003184 priority patent/WO2017006555A1/en
Priority to US15/742,336 priority patent/US10445897B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoacoustic apparatus which, even when a variation occurs in a relative positional relationship between a subject and a photoacoustic wave reception unit during plural times of light irradiation, can acquire image data of the subject with the effect of the variation suppressed.SOLUTION: The photoacoustic apparatus according to the present invention, comprises an image data acquisition unit which: performs first-combination with two or more first image data sets to acquire first image data; performs second-combination with two or more second image data sets to acquire second image data; acquires position information after a position deviation of the first image data and the second image data, on the basis of the first image data and the second image data; and acquires position information after a position deviation of plural image data sets on the basis of the position information after a position deviation of the first image data and the second image data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

光音響効果により発生した音響波を利用して画像データを取得する技術に関する。   The present invention relates to a technique for acquiring image data using an acoustic wave generated by a photoacoustic effect.

光が対象物に照射され、当該光のエネルギーが吸収されることで光音響効果により対象物内から発せられる音響波(光音響波)を利用して対象物の画像データを取得する光音響イメージング技術が研究されている。光音響イメージングにおいては、複数回の光照射のそれぞれによって得られる対象物の画像データを合成する手法がある。   Photoacoustic imaging that acquires image data of an object using an acoustic wave (photoacoustic wave) emitted from within the object by photoacoustic effect by irradiating the object with light and absorbing the energy of the light Technology is being researched. In photoacoustic imaging, there is a method of synthesizing image data of an object obtained by each of a plurality of times of light irradiation.

ところが、各光照射間で対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係が変動する可能性がある。この場合、各光照射に対応する各画像データで当該変動による位置ずれが生じてしまう。その結果、位置ずれが生じた対象物の画像データ同士を合成することとなってしまい、合成後の対象物の画像データの品質を低下させてしまうこととなる。この課題に対して、画像データ同士を比較することにより、各画像データの位置ずれ量(動きベクトル)を推定し、補正する手法が知られている。   However, there is a possibility that the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit varies between light irradiations. In this case, position shift due to the variation occurs in each image data corresponding to each light irradiation. As a result, the image data of the objects in which the positional deviation has occurred are combined, and the quality of the image data of the combined objects is deteriorated. In order to solve this problem, there is known a method of estimating and correcting a positional deviation amount (motion vector) of each image data by comparing the image data.

ところが、典型的に光音響波の発生音圧は超音波診断装置で用いられる送信超音波の音圧と比べると小さい。そのため、1回の光照射によって得られる対象物の画像データのS/Nは、超音波を送受信する超音波診断装置によって得られる画像データのS/Nと比べると小さい。そのため、1回の光照射によって得られる対象物の画像データ同士を比較して得られる画像データの位置ズレ量の推定精度は低い。この課題に対して、特許文献1には、複数回の光照射によって得られた対象物の画像データ同士を比較することにより位置ズレ量を精度よく推定し、位置ずれを補正した後に当該対象物の画像データ同士を合成することが開示されている。   However, the generated sound pressure of the photoacoustic wave is typically smaller than the sound pressure of the transmission ultrasonic wave used in the ultrasonic diagnostic apparatus. Therefore, the S / N of the image data of the target obtained by one light irradiation is smaller than the S / N of the image data obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves. Therefore, the estimation accuracy of the positional deviation amount of the image data obtained by comparing the image data of the object obtained by one light irradiation is low. In order to solve this problem, Patent Document 1 accurately estimates a positional shift amount by comparing image data of a target object obtained by a plurality of times of light irradiation, corrects the positional deviation, and then corrects the target object. Is disclosed.

特開2014−140716号公報JP 2014-140716 A

しかしながら、特許文献1における、1つの対象物の画像データを取得するための複数回の光照射間にも対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係が変動する可能性がある。この場合、複数回の光照射により得られる1つの対象物の画像データにも、当該変動による品質の低下が生じる可能性がある。そのため、特許文献1に開示された方法では、1つの対象物の画像データを取得するための複数回の光照射間に生じる当該変動による品質の低下までを抑制することは困難である。   However, there is a possibility that the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiver varies in multiple light irradiations for acquiring image data of one object in Patent Document 1. . In this case, there is a possibility that the quality of the image data of one object obtained by multiple times of light irradiation may deteriorate due to the fluctuation. Therefore, in the method disclosed in Patent Document 1, it is difficult to suppress the deterioration of quality due to the variation that occurs between multiple times of light irradiation for acquiring image data of one object.

そこで、本発明は、光音響イメージングにおいて、複数回の光照射間に対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係が変動する場合であっても、当該変動の影響を抑制した対象物の画像データを取得することのできる光音響装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention suppresses the influence of the variation even in the case where the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit varies during multiple times of light irradiation in photoacoustic imaging. An object is to provide a photoacoustic apparatus capable of acquiring image data of an object.

本発明の光音響装置は、光照射部と、光照射部から射出された光が対象物に照射されることにより発生した光音響波を受信することにより電気信号を出力する受信部と、電気信号群に基づいて対象物の画像データを取得する画像データ取得部と、を有し、前記光照射部は、前記対象物に対して複数回光を照射し、前記受信部は、前記複数回の光照射により発生した光音響波を受信することにより、前記複数回の光照射に対応する複数の電気信号を出力し、前記画像データ取得部は、前記複数の電気信号に基づいて、前記複数回の光照射に対応する前記対象物の複数の画像データを取得し、複数の画像データから、第1の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第1の2つ以上の画像データを選択し、第1の2つ以上の画像データを第1合成することにより、第1の画像データを取得し、複数の画像データから、第1の2つ以上の画像データとは画像データの組み合わせが異なり、第1の期間とは異なる第2の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第2の2つ以上の画像データを選択し、第2の2つ以上の画像データを第2合成することにより、第2の画像データを取得し、第1の画像データおよび第2の画像データに基づいて、第1の画像データおよび第2の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得し、第1の画像データおよび第2の画像データの位置ずれ後の位置情報に基づいて、複数の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得する。   The photoacoustic apparatus of the present invention includes a light irradiator, a receiver that outputs an electric signal by receiving a photoacoustic wave generated by irradiating the object with light emitted from the light irradiator, An image data acquisition unit that acquires image data of an object based on a signal group, the light irradiation unit irradiates the object multiple times, and the reception unit performs the multiple times By receiving photoacoustic waves generated by the light irradiation, a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of times of light irradiation are output, and the image data acquisition unit is configured to output the plurality of electrical signals based on the plurality of electrical signals. A plurality of image data of the object corresponding to one light irradiation, and a first two or more images corresponding to two or more light irradiations performed in a first period from the plurality of image data Select the data and combine the first two or more image data into the first Thus, the first image data is acquired, and the combination of the image data is different from the first two or more image data from the plurality of image data, and is performed in a second period different from the first period. Selecting the second two or more image data corresponding to the two or more light irradiations obtained, and obtaining the second image data by second combining the second two or more image data; Based on the first image data and the second image data, position information after positional deviation of the first image data and the second image data is obtained, and the positions of the first image data and the second image data Based on the positional information after the shift, the positional information after the positional shift of the plurality of image data is acquired.

本発明に係る光音響装置によれば、光音響イメージングにおいて、複数回の光照射間に対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係が変動する場合であっても、当該変動の影響を抑制した対象物の画像データを取得することができる。   According to the photoacoustic apparatus according to the present invention, in the photoacoustic imaging, even if the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit varies during multiple light irradiations, the variation It is possible to acquire image data of an object in which the influence of the above is suppressed.

実施形態1に係る光音響装置を示す図The figure which shows the photoacoustic apparatus which concerns on Embodiment 1. 実施形態1に係る各光照射時の受信部の位置を示す図The figure which shows the position of the receiving part at the time of each light irradiation which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る画像データ取得部の処理フローを示す図The figure which shows the processing flow of the image data acquisition part which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るパルスボリュームデータを示す図The figure which shows the pulse volume data which concern on Embodiment 1. 実施形態1に係る合成対象のパルスボリュームデータを表す図The figure showing the pulse volume data of composition object concerning Embodiment 1. 実施形態1に係る合成ボリュームデータを示す図The figure which shows the synthetic | combination volume data which concerns on Embodiment 1. 実施形態1に係る合成ボリュームデータの位置ずれ量を示す図The figure which shows the positional offset amount of synthetic | combination volume data which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るパルスボリュームデータの位置ずれ量を示す図The figure which shows the positional offset amount of the pulse volume data which concerns on Embodiment 1. 実施形態1に係るパルスボリュームデータの位置ずれ補正処理を説明するための図The figure for demonstrating the positional offset correction process of the pulse volume data which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る光音響装置の別の構成例を示す図The figure which shows another structural example of the photoacoustic apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る別の処理フローチャートを示す図The figure which shows another process flowchart which concerns on Embodiment 1. FIG.

以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component in principle, and description is abbreviate | omitted.

〔実施形態1〕
本実施形態に係る光音響装置について、図1を用いて説明する。本実施形態に係る光音響装置は、光照射部100、受信部200、駆動部300、信号収集部400、画像データ取得部、表示部600、入力部700、および制御部800を有する。
Embodiment 1
The photoacoustic apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The photoacoustic apparatus according to the present embodiment includes a light irradiation unit 100, a reception unit 200, a drive unit 300, a signal collection unit 400, an image data acquisition unit, a display unit 600, an input unit 700, and a control unit 800.

以下、本実施形態に係る光音響装置の各構成について説明する。   Hereinafter, each structure of the photoacoustic apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated.

(光照射部100)
光照射部100は、光を発する光源110と、光源110から射出された光を対象物900へ導く光学系120とを含む。
(Light irradiation unit 100)
The light irradiation unit 100 includes a light source 110 that emits light and an optical system 120 that guides the light emitted from the light source 110 to the object 900.

光源110としては、レーザーや発光ダイオード等を用いることができる。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。Nd:YAGレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーを光源110としてもよい。また、Nd:YAGレーザー光を励起光とするTi:saレーザーやOPO(Optical Parametric Oscillators)レーザーを光源110としてもよい。   As the light source 110, a laser, a light emitting diode, or the like can be used. As the laser, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used. A pulsed laser such as an Nd: YAG laser or an alexandrite laser may be used as the light source 110. Further, a Ti: sa laser or an OPO (Optical Parametric Oscillators) laser that uses Nd: YAG laser light as excitation light may be used as the light source 110.

光源110は、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源であってもよい。光のパルス幅としては、1〜100ナノ秒程度のパルス幅であってもよい。また、光の波長としては400nmから1600nm程度の範囲の波長であってもよい。生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長(400nm以上、700nm以下)としてもよい。一方、生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織(水や脂肪など)において典型的に吸収が少ない波長(700nm以上、1100nm以下)の光を用いてもよい。また、複数波長の光を用いて測定する際には、波長の変換が可能な光源であってもよい。なお、複数波長を対象物に照射する場合、互いに異なる波長の光を発生する複数台の光源を用意し、それぞれの光源から交互に照射することも可能である。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。   The light source 110 may be a pulsed light source capable of generating pulsed light on the order of nanoseconds to microseconds. The light pulse width may be about 1 to 100 nanoseconds. Further, the wavelength of light may be in the range of about 400 nm to 1600 nm. In the case of imaging a blood vessel near the living body surface with high resolution, the wavelength at which absorption in the blood vessel is large (400 nm or more and 700 nm or less) may be used. On the other hand, when imaging a deep part of a living body, light having a wavelength (700 nm or more and 1100 nm or less) that is typically less absorbed in the background tissue (water, fat, etc.) of the living body may be used. Moreover, when measuring using light of a plurality of wavelengths, a light source capable of wavelength conversion may be used. When irradiating an object with a plurality of wavelengths, it is also possible to prepare a plurality of light sources that generate light of different wavelengths and irradiate each light source alternately. When multiple light sources are used, they are collectively expressed as light sources.

光学系120には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。光のビーム径を広げて照射するために、光学系120の光出射部は光を拡散させる拡散板等で構成されていてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系120の光出射部はレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。なお、光照射部100が光学系120を備えずに、光源110から直接対象物900に光を照射してもよい。   Optical elements such as lenses, mirrors, and optical fibers can be used for the optical system 120. In order to irradiate with an expanded beam diameter of light, the light emitting portion of the optical system 120 may be configured with a diffusion plate or the like that diffuses light. On the other hand, in the photoacoustic microscope, in order to increase the resolution, the light emitting portion of the optical system 120 may be constituted by a lens or the like, and the beam may be focused and irradiated. Note that the light irradiation unit 100 may directly irradiate the object 900 from the light source 110 without including the optical system 120.

(受信部200)
受信部200は、音響波を受信することにより電気信号を出力する受信素子211−215からなる受信素子群210と、受信素子群210を支持する支持体220とを含む。
(Receiver 200)
The receiving unit 200 includes a receiving element group 210 including receiving elements 211 to 215 that output an electrical signal by receiving an acoustic wave, and a support body 220 that supports the receiving element group 210.

各受信素子211−215を構成する部材としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミック材料や、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、静電容量型トランスデューサ(cMUT:Capacitive Micro−machined Ultrasonic Transducers)、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを用いることができる。なお、音響波を受信することにより電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを受信素子として採用してもよい。   As a member constituting each receiving element 211-215, a piezoelectric ceramic material typified by PZT (lead zirconate titanate), a polymer piezoelectric film material typified by PVDF (polyvinylidene fluoride), or the like is used. it can. Further, an element other than the piezoelectric element may be used. For example, a capacitive transducer (cMUT: Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers), a transducer using a Fabry-Perot interferometer, or the like can be used. Note that any transducer may be employed as a receiving element as long as an electrical signal can be output by receiving an acoustic wave.

支持体220は、機械的強度が高い金属材料などから構成されることが好ましい。本実施形態において支持体220は半球殻形状であり、半球殻上に受信素子群210を支持できるように構成されている。この場合、各受信素子の指向軸は半球の曲率中心付近に集まる。そして、これらの受信素子から出力された電気信号群を用いて画像化したときに曲率中心付近の画質が高くなる。なお、支持体220は受信素子群210を支持できる限り、いかなる構成であってもよい。   The support 220 is preferably made of a metal material having high mechanical strength. In the present embodiment, the support body 220 has a hemispherical shell shape, and is configured to support the receiving element group 210 on the hemispherical shell. In this case, the directivity axis of each receiving element is collected near the center of curvature of the hemisphere. And when imaged using the electrical signal group output from these receiving elements, the image quality near the center of curvature is improved. The support 220 may have any configuration as long as it can support the receiving element group 210.

(駆動部300)
駆動部300は、対象物900と受信部200との相対位置を変更する装置である。本実施形態では、駆動部300は、支持体220をXY方向に移動させる装置であり、ステッピングモータを搭載した電動のXYステージである。
(Driver 300)
The driving unit 300 is a device that changes the relative position between the object 900 and the receiving unit 200. In the present embodiment, the drive unit 300 is a device that moves the support 220 in the XY directions, and is an electric XY stage equipped with a stepping motor.

駆動部300は、駆動力を発生させるステッピングモータなどのモータと、駆動力を伝達させる駆動機構と、受信部200の位置情報を検出する位置センサとを含む。駆動機構としては、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、油圧機構、などを用いることができる。また、位置センサとしては、エンコーダー、可変抵抗器、などを用いたポテンショメータなどを用いることができる。   The driving unit 300 includes a motor such as a stepping motor that generates a driving force, a driving mechanism that transmits the driving force, and a position sensor that detects position information of the receiving unit 200. As the drive mechanism, a lead screw mechanism, a link mechanism, a gear mechanism, a hydraulic mechanism, or the like can be used. As the position sensor, a potentiometer using an encoder, a variable resistor, or the like can be used.

なお、駆動部300は対象物900と受信部200との相対位置をXY方向(二次元)に変更させるものに限らず、一次元または三次元に変更させてもよい。   The driving unit 300 is not limited to changing the relative position between the object 900 and the receiving unit 200 in the XY direction (two-dimensional), and may be changed to one-dimensional or three-dimensional.

なお、駆動部300は、対象物900と受信部200との相対的な位置を変更できれば、受信部200を固定し、対象物900を移動させてもよい。対象物900を移動させる場合は、対象物900を支持する対象物支持部(不図示)を動かすことで対象物900を移動させる構成などが考えられる。また、対象物900と受信部200の両方を移動させてもよい。   The driving unit 300 may fix the receiving unit 200 and move the target 900 as long as the relative position between the target 900 and the receiving unit 200 can be changed. When moving the target object 900, the structure etc. which move the target object 900 by moving the target object support part (not shown) which supports the target object 900 etc. can be considered. Moreover, you may move both the target object 900 and the receiving part 200. FIG.

また、駆動部300は、相対位置を連続的に移動させてもよいし、ステップアンドリピートによって移動させてもよい。駆動部300は、電動ステージであることが好ましいが、手動ステージであってもよい。   Moreover, the drive part 300 may move a relative position continuously, and may be moved by step and repeat. The driving unit 300 is preferably an electric stage, but may be a manual stage.

(信号収集部400)
信号収集部400は、各受信素子211−215から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプ410と、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器とを含む。信号収集部400から出力されるデジタル信号は、画像データ取得部500内の記憶部510に記憶される。信号収集部400は、Data Acquisition System(DAS)とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
(Signal collection unit 400)
The signal collection unit 400 includes an amplifier 410 that amplifies an electrical signal that is an analog signal output from each receiving element 211-215, and an A / D converter that converts the analog signal output from the amplifier into a digital signal. . The digital signal output from the signal collection unit 400 is stored in the storage unit 510 in the image data acquisition unit 500. The signal collection unit 400 is also referred to as a data acquisition system (DAS). In this specification, an electric signal is a concept including both an analog signal and a digital signal.

(画像データ取得部500)
画像データ取得部500は、信号収集部400から出力されたデジタル信号を記憶し、記憶されたデジタル信号に基づいて対象物900の画像データを取得する装置である。画像データ取得部500の行う処理の詳細については後述する。
(Image data acquisition unit 500)
The image data acquisition unit 500 is a device that stores the digital signal output from the signal collection unit 400 and acquires the image data of the object 900 based on the stored digital signal. Details of processing performed by the image data acquisition unit 500 will be described later.

本実施形態において画像データとは、光音響効果により発生した光音響波を受信して得られる電気信号群に基づいて得られる2次元または3次元の空間の各位置における情報の総称である。具体的に画像データは、光音響波の発生音圧(初期音圧)[Pa]、光エネルギー吸収密度[J/m]、光吸収係数[1/m]、または対象物を構成する物質の濃度に関する情報等である。物質の濃度に関する情報とは、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、または酸素飽和度等である。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和のことである。酸素飽和度とは、総ヘモグロビンに対するオキシヘモグロビンの割合のことである。 In the present embodiment, image data is a general term for information at each position in a two-dimensional or three-dimensional space obtained based on an electrical signal group obtained by receiving a photoacoustic wave generated by a photoacoustic effect. Specifically, the image data includes photoacoustic wave generation sound pressure (initial sound pressure) [Pa], light energy absorption density [J / m 3 ], light absorption coefficient [1 / m], or a substance constituting the object. Information on the concentration of The information on the concentration of the substance is oxyhemoglobin concentration, deoxyhemoglobin concentration, total hemoglobin concentration, oxygen saturation, or the like. The total hemoglobin concentration is the sum of the oxyhemoglobin concentration and the deoxyhemoglobin concentration. Oxygen saturation is the ratio of oxyhemoglobin to total hemoglobin.

画像データ取得部500は、記憶部510、再構成部520、選択部530、合成部540、投影データ取得部550、および位置推定部560を備える。記憶部510は、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、記憶部510は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。   The image data acquisition unit 500 includes a storage unit 510, a reconstruction unit 520, a selection unit 530, a synthesis unit 540, a projection data acquisition unit 550, and a position estimation unit 560. The storage unit 510 can be configured by a non-temporary storage medium such as a magnetic disk or a flash memory. The storage unit 510 may be a volatile medium such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). Note that the storage medium storing the program is a non-temporary storage medium.

再構成部520、選択部530、合成部540、投影データ取得部550、位置推定部560等の演算機能を担うユニットは、CPUやGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサ、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。   The units responsible for the calculation functions such as the reconstruction unit 520, the selection unit 530, the synthesis unit 540, the projection data acquisition unit 550, and the position estimation unit 560 are a processor such as a CPU or GPU (Graphics Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array). ) It can be composed of an arithmetic circuit such as a chip. These units are not only composed of a single processor and arithmetic circuit, but may be composed of a plurality of processors and arithmetic circuits.

(表示部600)
表示部600は、液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)などのディスプレイである。画像データ取得部500により得られた画像データに基づく画像や画像データ中の特定位置の数値等を表示する装置である。表示部600は、画像や装置を操作するためのUIが表示してもよい。なお、表示部600は、光音響装置とは別に提供されてもよい。
(Display unit 600)
The display unit 600 is a display such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence). This is an apparatus that displays an image based on the image data obtained by the image data acquisition unit 500, a numerical value at a specific position in the image data, and the like. The display unit 600 may display an image or a UI for operating the apparatus. Display unit 600 may be provided separately from the photoacoustic apparatus.

(入力部700)
入力部700は、ユーザが操作可能な、マウスやキーボード、タッチパネルなどで構成されることができる。なお、入力部700は、光音響装置とは別に提供されてもよい。
(Input unit 700)
The input unit 700 can be configured with a mouse, a keyboard, a touch panel, and the like that can be operated by the user. Note that the input unit 700 may be provided separately from the photoacoustic apparatus.

(制御部800)
制御部800は、入力部700からの撮像開始などの各種操作による信号を受けて、光音響装置の各構成を制御する。制御部800は、記憶部に格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。制御部800はCPUなどの演算素子で構成される。
(Control unit 800)
The control unit 800 receives signals from various operations such as imaging start from the input unit 700 and controls each configuration of the photoacoustic apparatus. The control part 800 reads the program code stored in the memory | storage part, and controls the action | operation of each structure of a photoacoustic apparatus. The control unit 800 is configured by an arithmetic element such as a CPU.

なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった単一の装置として構成されてもよい。また、光音響装置の複数の構成が一体となった単一の装置として構成されてもよい。   In addition, each structure of a photoacoustic apparatus may be comprised as a respectively different apparatus, and may be comprised as a single apparatus united. Moreover, you may be comprised as a single apparatus with which the some structure of the photoacoustic apparatus was united.

以下、本実施形態における光音響装置の動作を説明する。   Hereinafter, the operation of the photoacoustic apparatus in the present embodiment will be described.

光照射部100は、対象物900に光130を20Hzの繰り返し周波数で照射する。光130に起因する光音響効果により、対象物900内で音響波(光音響波)が発生する。各受信素子211−215がこの光音響波を受信することによって電気信号を出力することにより、受信部200は電気信号群を出力する。各受信素子から出力される電気信号は、各受信素子に到達した光音響波の圧力の時間変動を表す時系列の信号である。   The light irradiation unit 100 irradiates the object 900 with light 130 at a repetition frequency of 20 Hz. Due to the photoacoustic effect caused by the light 130, an acoustic wave (photoacoustic wave) is generated in the object 900. Each receiving element 211-215 receives the photoacoustic wave and outputs an electrical signal, whereby the receiving unit 200 outputs an electrical signal group. The electrical signal output from each receiving element is a time-series signal representing the temporal variation of the pressure of the photoacoustic wave that reaches each receiving element.

駆動部300が受信部200を移動させながら、光照射部100は複数回に亘って光を対象物900に照射する。すなわち、複数回の光照射が行われる期間に、駆動部300は受信部200を移動させる。その結果、駆動部300は、受信部200が各光照射時に互いに異なる位置に位置するように受信部200を移動させることができる。図2は、各光照射時の受信部200の位置の例を表す。図2における点は、各光照射時の支持体220の底部の位置をプロットしたものである。光照射部100はN回の光照射を行い、受信部200はN箇所で光音響波を受信した。図2において、光照射回数は2050回であり、光照射間の受信部200の平均移動距離は約1.5mmである。   While the driving unit 300 moves the receiving unit 200, the light irradiation unit 100 irradiates the object 900 with light multiple times. That is, the driving unit 300 moves the receiving unit 200 during a period in which light irradiation is performed a plurality of times. As a result, the driving unit 300 can move the receiving unit 200 so that the receiving unit 200 is positioned at different positions when each light is irradiated. FIG. 2 shows an example of the position of the receiving unit 200 at the time of each light irradiation. The points in FIG. 2 plot the position of the bottom part of the support body 220 at the time of each light irradiation. The light irradiation unit 100 performed N times of light irradiation, and the reception unit 200 received photoacoustic waves at N locations. In FIG. 2, the number of times of light irradiation is 2050, and the average moving distance of the receiving unit 200 during light irradiation is about 1.5 mm.

受信素子群210は光照射部100が複数回光を照射により発生した光音響波を受信することにより、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の電気信号群を出力する。すなわち、受信素子群210は、光照射部100の光照射回数分だけ電気信号群を出力する。以下、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の電気信号群を、単に複数の電気信号群と呼ぶ。   The receiving element group 210 outputs a plurality of electric signal groups corresponding to each of the plurality of times of light irradiation by receiving the photoacoustic wave generated by the light irradiation unit 100 irradiating the light a plurality of times. That is, the receiving element group 210 outputs an electrical signal group for the number of times of light irradiation of the light irradiation unit 100. Hereinafter, the plurality of electrical signal groups corresponding to each of the plurality of times of light irradiation are simply referred to as a plurality of electrical signal groups.

以下、N回の光照射をおこなう場合を説明する。なお、i回目の光照射により得られた受信信号群をPdp_i(1≦i≦N)と表記する。添え字iが付されたアイテムは、i回目の光照射に対応するアイテムであることを表す。iは正の整数であり、パルスインデックスとも呼ぶ。添え字pが付されたアイテムは、1回の光照射に対応するアイテムであることを表す。 Hereinafter, a case where N times of light irradiation are performed will be described. Note that a received signal group obtained by the i-th light irradiation is denoted as P dp — i (1 ≦ i ≦ N). The item with the subscript i represents an item corresponding to the i-th light irradiation. i is a positive integer and is also called a pulse index. An item with the subscript p represents an item corresponding to one light irradiation.

信号収集部400は、受信素子群210から出力されたアナログ信号群である複数の電気信号群をデジタル信号群に変換し、記憶部510に記憶させる。   The signal collection unit 400 converts a plurality of electrical signal groups that are analog signal groups output from the reception element group 210 into digital signal groups, and stores the digital signal groups in the storage unit 510.

画像データ取得部500は、記憶部510に記憶された複数の電気信号群に基づいて対象物の画像データを取得する。画像データ取得部500は、対象物の画像データを表示部600に送信し、画像データに基づいた画像や画像データ中の特定位置の数値等を表示部600に表示させる。画像データが3次元の場合、画像データ取得部500は、任意の断面で切断した断層画像、最大値投影(Maximum Intensity Projection:MIP)画像、またはボリュームレンダリングした画像などを表示させることができる。   The image data acquisition unit 500 acquires image data of an object based on a plurality of electrical signal groups stored in the storage unit 510. The image data acquisition unit 500 transmits the image data of the object to the display unit 600 and causes the display unit 600 to display an image based on the image data, a numerical value at a specific position in the image data, and the like. When the image data is three-dimensional, the image data acquisition unit 500 can display a tomographic image cut at an arbitrary cross section, a maximum intensity projection (MIP) image, or a volume-rendered image.

以下、画像データ取得部500が対象物の画像データを取得する処理を図3に示す処理フローチャートにしたがって詳述する。   Hereinafter, the process in which the image data acquisition unit 500 acquires the image data of the object will be described in detail according to the process flowchart shown in FIG.

(S210:複数のパルスボリュームデータを取得する工程)
再構成部520は、記憶部510に記憶された複数の電気信号群のそれぞれの電気信号群に基づいて、複数回の光照射のそれぞれに対応する、対象物の複数の画像データを取得する。すなわち、再構成部520は、圧力の時間変動を表す電気信号群を対象物の画像データに変換する。1回の光照射によって得られる画像データをパルスボリュームデータとも呼ぶ。パルスボリュームデータは、2次元または3次元に配列したボクセル(2次元の場合はピクセルとも呼ぶ)の夫々に当該位置における値を収めたボリュームデータの形式で取得される。ボリュームデータは、2次元または3次元ボリューム、2次元または3次元画像、2次元または3次元断層像とも呼べる。
(S210: Step of acquiring a plurality of pulse volume data)
The reconstruction unit 520 acquires a plurality of pieces of image data of the object corresponding to each of a plurality of times of light irradiation based on each of the plurality of electric signal groups stored in the storage unit 510. That is, the reconstruction unit 520 converts an electrical signal group representing a temporal change in pressure into image data of an object. Image data obtained by one light irradiation is also called pulse volume data. The pulse volume data is acquired in the form of volume data in which a value at the corresponding position is stored in each of two-dimensional or three-dimensionally arranged voxels (also called pixels in the case of two dimensions). The volume data can also be called a two-dimensional or three-dimensional volume, a two-dimensional or three-dimensional image, or a two-dimensional or three-dimensional tomographic image.

本実施形態において再構成部520は、記憶部510に記憶された複数の電気信号群のそれぞれの電気信号群に基づいて、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の初期音圧分布データP0p_iを取得する。複数の初期音圧分布データP0p_iは記憶部510に記憶される。本実施形態においては、対象物の画像データとして、初期音圧の3次元の空間分布情報を取得する場合を説明する。P0p_i(x,y,z)のように関数表現によって初期音圧分布データの各位置での値を表記する。以下、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の初期音圧分布データP0p_iを、単に複数の初期音圧分布データとも呼ぶ。 In the present embodiment, the reconstruction unit 520 has a plurality of initial sound pressure distribution data P corresponding to each of a plurality of times of light irradiation based on each of the plurality of electrical signal groups stored in the storage unit 510. 0p_i is acquired. The plurality of initial sound pressure distribution data P 0p — i is stored in the storage unit 510. In the present embodiment, a case will be described in which three-dimensional spatial distribution information of initial sound pressure is acquired as image data of an object. A value at each position of the initial sound pressure distribution data is expressed by a function expression such as P 0p — i (x, y, z). Hereinafter, the plurality of initial sound pressure distribution data P 0p — i corresponding to each of a plurality of times of light irradiation is also simply referred to as a plurality of initial sound pressure distribution data.

再構成手法については、タイムドメイン再構成手法、フーリエドメイン再構成手法、モデルベース再構成手法(繰り返し再構成手法)などの公知の再構成手法を採用することができる。例えば、PHYSICAL REVIEW E 71,016706(2005)に記載されたようなUniversal Back−Projection(UBP)と呼ばれるタイムドメイン再構成手法を採用することができる。   As the reconstruction method, a known reconstruction method such as a time domain reconstruction method, a Fourier domain reconstruction method, a model-based reconstruction method (an iterative reconstruction method), or the like can be employed. For example, a time domain reconstruction technique called Universal Back-Projection (UBP) as described in PHYSICAL REVIEW E 71,016706 (2005) can be adopted.

再構成部520は、複数の電気信号群に加え、各光照射時の各受信素子の位置情報に基づいて、複数の初期音圧分布データを取得する。再構成部520は、記憶部510に予め記憶された各光照射時の各受信素子の位置情報を読み出すことにより位置情報を取得することができる。また、再構成部520は、光照射をトリガーとして、駆動部300に備えられた位置センサから受信部200の位置情報を受け取ることにより、各受信素子の位置情報を取得してもよい。   The reconstruction unit 520 acquires a plurality of initial sound pressure distribution data based on the position information of each receiving element at the time of each light irradiation in addition to the plurality of electrical signal groups. The reconstruction unit 520 can acquire the position information by reading the position information of each receiving element at the time of each light irradiation stored in advance in the storage unit 510. Further, the reconfiguration unit 520 may acquire the position information of each reception element by receiving the position information of the reception unit 200 from the position sensor provided in the drive unit 300 using light irradiation as a trigger.

図4は、本実施形態に係るパルスボリュームデータの一部(P0p_1〜P0p_30)を示す。本実施形態におけるパルスボリュームデータは3次元空間中のボリュームデータであるが、紙面上での説明の都合からパルスボリュームデータをXY面で表す。本実施形態においては、時間的に隣接する初期音圧分布データの少なくとも一部の領域が重畳するように、再構成領域が設定される。本実施形態では、半球状の支持体220の曲率中心を中心とした60mm角の立方体領域を、1回の光照射、すなわち1つの電気信号群に基づいて再構成される再構成領域とする。この場合、1回の光照射による再構成領域の大きさ(60mm)は、光照射間の受信部200の移動量(1.5mm)と比べて大きい。そのため、図4に示すように、時間的に一続きの光照射に対応する2つ以上のパルスボリュームデータが重畳することとなる。再構成領域の大きさや形状は、予め設定されていてもよい。また、ユーザが入力部700を用いて再構成領域の大きさや形状を指定してもよい。基準位置Oに対する各パルスボリュームデータの紙面左上の端部の位置を、各パルスボリュームデータの位置とする。図4では、一例としてパルスボリュームデータP0p_1の位置PosP0p_1を示した。図2に示すように光照射毎に受信部200の位置が異なるため、図4に示された本実施形態で得られる各パルスボリュームデータは、基準位置Oに対して互いに異なる位置に位置する。すなわち、本実施形態においては、あらかじめ設定された、光照射時の受信部の位置により、パルスボリュームデータの位置が決定される。なお、光照射時の受信部の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、取得されるパルスボリュームデータの位置が決定されてもよい。また、光が照射された位置に基づいて、パルスボリュームデータの位置が決定されてもよい。また、本工程で取得されるパルスボリュームデータの位置は、予め設定されていてもよい。 FIG. 4 shows a part of the pulse volume data (P 0p _ 1 to P 0p _30) according to the present embodiment. Although the pulse volume data in the present embodiment is volume data in a three-dimensional space, the pulse volume data is represented on the XY plane for convenience of explanation on paper. In the present embodiment, the reconstruction area is set so that at least some areas of the temporally adjacent initial sound pressure distribution data overlap. In this embodiment, a 60 mm square cube region centered on the center of curvature of the hemispherical support 220 is a reconstruction region reconstructed based on one light irradiation, that is, one electrical signal group. In this case, the size (60 mm) of the reconstruction area by one light irradiation is larger than the moving amount (1.5 mm) of the receiving unit 200 during the light irradiation. Therefore, as shown in FIG. 4, two or more pulse volume data corresponding to continuous light irradiation are superimposed. The size and shape of the reconstruction area may be set in advance. The user may specify the size and shape of the reconstruction area using the input unit 700. The position of the upper left end of each pulse volume data with respect to the reference position O is set as the position of each pulse volume data. In Figure 4, showing the positional POSP 0p _1 pulse volume data P 0p _1 as an example. As shown in FIG. 2, since the position of the receiving unit 200 is different for each light irradiation, each pulse volume data obtained in the present embodiment shown in FIG. 4 is located at a position different from the reference position O. That is, in the present embodiment, the position of the pulse volume data is determined based on the position of the receiving unit set in advance at the time of light irradiation. Note that the position information of the receiving unit at the time of light irradiation may be acquired, and the position of the acquired pulse volume data may be determined based on the position information. Further, the position of the pulse volume data may be determined based on the position irradiated with light. Further, the position of the pulse volume data acquired in this step may be set in advance.

なお、本工程において、再構成部520は、対象物内での光フルエンス分布データΦ[J/m]と対象物内のグリュナイゼン係数分布データΓ[Pa・m/J]とを取得してもよい。そして、再構成部520は、初期音圧分布データを、光フルエンス分布データとグリュナイゼン係数分布データとで除算することにより、対象物内の光吸収係数分布データμ[1/m]を取得してもよい。この場合、光吸収係数分布データをパルスボリュームデータとしてもよい。 In this step, the reconstruction unit 520 acquires the optical fluence distribution data Φ [J / m 2 ] in the object and the Gruneisen coefficient distribution data Γ [Pa · m 3 / J] in the object. May be. Then, the reconstruction unit 520 obtains the light absorption coefficient distribution data μ a [1 / m] in the object by dividing the initial sound pressure distribution data by the light fluence distribution data and the Gruneisen coefficient distribution data. May be. In this case, the light absorption coefficient distribution data may be pulse volume data.

例えば、再構成部520は、Proc.of SPIE Vol.7561 756117−1に記載されたように、光拡散方程式を解くことにより光フルエンス分布データを取得してもよい。   For example, the reconfiguration unit 520 may include Proc. of SPIE Vol. As described in 7561 75617-1, the light fluence distribution data may be acquired by solving the light diffusion equation.

また、例えば、グリュナイゼン係数は対象物の種類が決定するとほぼ一意に値が決定されることが知られているため、対象物に対応するグリュナイゼン係数分布データΓを予め記憶部510に記憶しておくことができる。そして、再構成部520は、予め記憶部510に記憶されたグリュナイゼン係数分布データΓを読み出すことにより、取得してもよい。   Further, for example, since it is known that the value of the Gruneisen coefficient is determined almost uniquely when the type of the object is determined, the Gruneisen coefficient distribution data Γ corresponding to the object is stored in the storage unit 510 in advance. be able to. Then, the reconstruction unit 520 may acquire the Gruneisen coefficient distribution data Γ previously stored in the storage unit 510 by reading it.

なお、ユーザが、把持部を有する受信部200を把持し、受信部200を移動させてもよい。また、複数回の光照射を行っている期間に受信部200を移動させなくてもよい。また、再構成部520は、1回の光照射により得られる電気信号群に基づいて全画像化領域の画像データを取得し、それを複数回の光照射について繰り返してもよい。   Note that the user may hold the receiving unit 200 having the holding unit and move the receiving unit 200. In addition, it is not necessary to move the receiving unit 200 during a period in which light irradiation is performed a plurality of times. Further, the reconstruction unit 520 may acquire image data of the entire imaging region based on an electrical signal group obtained by one light irradiation, and may repeat it for a plurality of times of light irradiation.

(S220:パルスボリュームデータを選択する工程)
選択部530は、記憶部510に記憶された複数のパルスボリュームデータから、時間的に一続きの光照射に対応する2つ以上のパルスボリュームデータを選択する。ここで選択された2つ以上のパルスボリュームデータを総称して第1の集合データG_1と呼ぶ。
(S220: Step of selecting pulse volume data)
The selection unit 530 selects two or more pulse volume data corresponding to continuous light irradiation from a plurality of pulse volume data stored in the storage unit 510. The two or more pieces of pulse volume data selected here are collectively referred to as first aggregate data G g _1.

また、選択部530は、第1の集合データとはパルスボリュームデータの組み合わせが異なり、かつ、第1の集合データに含まれるパルスボリュームデータの一部を含む、時間的に一続きの光照射に対応する2つ以上のパルスボリュームデータを選択する。ここで選択された2つ以上のパルスボリュームデータを総称して第2の集合データG_2と呼ぶ。 In addition, the selection unit 530 uses a combination of pulse volume data different from the first aggregate data, and includes a part of the pulse volume data included in the first aggregate data. Select two or more corresponding pulse volume data. The two or more pieces of pulse volume data selected here are collectively referred to as second aggregate data G g _2.

本明細書において第jの集合データをG_j(1≦j≦M)と表記する。添え字jが付されたアイテムは、第jの集合データに対応するアイテムであることを表す。jは正の整数であり、集合インデックスとも呼ぶ。添え字gが付されたアイテムは、1つの集合データに対応するアイテムであることを表す。 In this specification, the j-th set data is expressed as G g — j (1 ≦ j ≦ M). The item with the subscript j represents an item corresponding to the j-th set data. j is a positive integer and is also called a set index. An item with the subscript g represents an item corresponding to one set data.

図5は、本実施形態におけるパルスボリュームデータの選択例を示す。選択部530は、1回目から10回目の光照射に対応する10個の初期音圧分布データP0p_1〜P0p_10を第1の集合データG_1として選択する。また、選択部530は、5回目から15回目の光照射に対応する10個の初期音圧分布データP0p_6〜P0p_15を第2の集合データG_2として選択する。ここでは、それぞれの集合データにおいて、5回目から10回目の光照射に対応する初期音圧分布データが共通の初期音圧分布データとして選択されている。同様に、選択部530は、10回分の光照射に対応する初期音圧分布データを、5回の光照射分ずつずらして選択することにより複数の集合データG_1〜G_Mを選択することができる。すなわち、集合データG_jは、初期音圧分布データP0p_(5j−4)〜P0p_(5j+5)を含む。本実施形態の場合、1つの集合データが10つの電気信号群で構成され、5つの電気信号群ずつずらしながら複数の集合データが形成される。そのため、パルスボリュームデータの数(N)よりも合成ボリュームデータの数(M)の方が少ない。 FIG. 5 shows a selection example of pulse volume data in this embodiment. Selecting unit 530 selects a single 10 initial sound corresponding to the light irradiation of 10 th from th pressure distribution data P 0p _1~P 0p _10 as first set data G g _1. The selection unit 530 selects the five ten initial sound corresponding to the light irradiation of the 15th from the first pressure distribution data P 0p _6~P 0p _15 as second set data G g _2. Here, in each set data, the initial sound pressure distribution data corresponding to the fifth to tenth light irradiation is selected as the common initial sound pressure distribution data. Similarly, the selection unit 530, an initial sound pressure distribution data corresponding to 10 times of the light irradiation, to select a plurality of sets data G g _1~G g _M By selecting shifted five times of the light irradiation amount be able to. That is, the aggregate data G g — j includes initial sound pressure distribution data P 0p — (5j−4) to P 0p — (5j + 5). In the case of this embodiment, one set data is composed of ten electric signal groups, and a plurality of set data is formed while shifting by five electric signal groups. Therefore, the number of synthesized volume data (M) is smaller than the number of pulse volume data (N).

なお、選択部530が各パルスボリュームの画質に基づいてパルスボリュームデータを選択してもよい。選択部530は、選択されたパルスボリュームデータが合成されたときに所定の画質以上となるようにパルスボリュームデータを選択してもよい。選択部530は、画質が高いパルスボリュームデータについては、画質が小さいパルスボリュームデータと比べて、より少ない数のパルスボリュームデータを1つの集合として選択してもよい。ここで画質は、ボリュームデータにおける信号レベル、S/N、またはコントラストなどである。例えば、当該パルスボリュームデータにおいて、強い光音響波が発生した被検体の部位が撮像されている領域では強い輝度値が観測され、それ以外では弱い輝度値が観測される場合を想定する。選択部530は当該パルスボリュームデータ内の輝度値の平均や、輝度値の分散等に基づいて信号レベルを算出してもよい。また、選択部530がパルスボリュームデータの輝度値に基づいて光音響波に基づいた成分とノイズ成分との割合を算出し、それに基づいてS/Nを算出してもよい。この場合、例えば、選択部530が当該パルスボリュームデータの輝度値に関して空間周波数解析を行う。そして、選択部530が、所定の周波数以上の輝度値の成分をノイズとし、それ以下の周波数の輝度値の成分を光音響波に基づいた成分とし、これらの成分の比率によってS/Nを算出してもよい。以上、各パルスボリュームボリュームデータの画質に応じて合成対象とするパルス数を適応的に変更することができる。そのため、画質が所定のレベル以上となる合成されたボリュームデータが生成することができる。   Note that the selection unit 530 may select pulse volume data based on the image quality of each pulse volume. The selection unit 530 may select the pulse volume data so that the selected pulse volume data has a predetermined image quality or higher when synthesized. For the pulse volume data with high image quality, the selection unit 530 may select a smaller number of pulse volume data as one set compared with pulse volume data with low image quality. Here, the image quality is a signal level, S / N or contrast in volume data. For example, in the pulse volume data, it is assumed that a strong luminance value is observed in a region where a region of a subject where a strong photoacoustic wave has been imaged and a weak luminance value is observed in other regions. The selection unit 530 may calculate the signal level based on the average of luminance values in the pulse volume data, the variance of luminance values, and the like. Alternatively, the selection unit 530 may calculate the ratio between the component based on the photoacoustic wave and the noise component based on the luminance value of the pulse volume data, and calculate the S / N based on the ratio. In this case, for example, the selection unit 530 performs a spatial frequency analysis on the luminance value of the pulse volume data. Then, the selection unit 530 uses a component having a luminance value equal to or higher than a predetermined frequency as noise, sets a luminance value component at a frequency lower than that as a component based on photoacoustic waves, and calculates S / N based on the ratio of these components May be. As described above, the number of pulses to be combined can be adaptively changed according to the image quality of each pulse volume data. Therefore, it is possible to generate synthesized volume data whose image quality is equal to or higher than a predetermined level.

また、選択部530は対象物の大よその体動の変化が分かっている場合には、その体動の大きさに基づいてパルスボリュームデータを選択してもよい。具体的には、選択部530は、体動が大きい場合には選択するパルス数を少なくし、体動が小さい場合には選択するパルス数を多くするようにできる。これにより、被検体の体動が大きい場合には、後述するS230において少数のパルスボリュームデータが合成される。そのため、体動の影響により合成されたボリュームデータにボケが含まれることを抑制することができる。一方、対象物の体動が小さい場合には、後述するS230において多数のパルスボリュームデータが合成される。これにより、パルスボリュームデータに含まれるノイズの影響を低減させた合成されたボリュームデータを生成できる効果がある。   In addition, when the change in the body motion of the object is known, the selection unit 530 may select the pulse volume data based on the size of the body motion. Specifically, the selection unit 530 can reduce the number of pulses to be selected when the body movement is large, and can increase the number of pulses to be selected when the body movement is small. Thereby, when the body movement of the subject is large, a small amount of pulse volume data is synthesized in S230 described later. Therefore, it is possible to suppress blur from being included in the volume data synthesized due to the influence of body movement. On the other hand, when the body movement of the object is small, a large number of pulse volume data is synthesized in S230 described later. Thereby, there is an effect that synthesized volume data in which the influence of noise included in the pulse volume data is reduced can be generated.

なお、後述するように、選択されたパルスボリュームデータは合成される。合成後のボリュームデータのボケを抑制するため、選択されたパルスボリュームの間での位置ずれが小さい方が好ましい。そこで、所定の期間内に行われた光照射のうち、2つ以上の光照射に対応するパルスボリュームを選択してもよい。第1の集合データに対応する所定の期間を第1の期間、第2の集合データに対応する所定の期間を第2の期間と称する。所定の期間は、位置ずれの大きさや周期によって決定される。例えば、位置ずれの1/4周期に対応する期間に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。呼吸による位置ずれを想定する場合、1秒以内に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。比較的早い呼吸による位置ずれを想定する場合、0.5秒以内に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。また、所定の期間内のパルスボリュームデータを選択する限り、いかなる組み合わせのパルスボリュームデータを選択してもよい。すなわち、時間的に一続きのパルスボリュームデータを選択しなくてもよい。   As will be described later, the selected pulse volume data is synthesized. In order to suppress the blur of the volume data after synthesis, it is preferable that the positional deviation between the selected pulse volumes is small. Therefore, pulse volumes corresponding to two or more light irradiations among light irradiations performed within a predetermined period may be selected. The predetermined period corresponding to the first aggregate data is referred to as a first period, and the predetermined period corresponding to the second aggregate data is referred to as a second period. The predetermined period is determined by the size and period of the positional deviation. For example, you may select the pulse volume data contained in the period corresponding to 1/4 period of position shift. When assuming a position shift due to respiration, pulse volume data included within one second may be selected. When assuming a position shift due to relatively fast breathing, pulse volume data included within 0.5 seconds may be selected. Further, any combination of pulse volume data may be selected as long as pulse volume data within a predetermined period is selected. That is, it is not necessary to select continuous pulse volume data in terms of time.

(S230:選択されたパルスボリュームデータを合成する工程)
合成部540は、S220で選択された2つ以上のパルスボリュームデータを合成することにより、合成ボリュームデータを取得する。
(S230: Step of synthesizing selected pulse volume data)
The synthesizer 540 synthesizes two or more pulse volume data selected in S220 to obtain synthesized volume data.

本実施形態において合成部540は、選択部530により選択された第1の集合データG_1に含まれる初期音圧分布データP0p_1〜P0p_10を合成し、第1の合成された初期音圧分布データP0g_1を取得する。第1の合成された初期音圧分布データが第1の合成ボリュームデータ(第1の画像データ)に相当する。また、第1の合成ボリュームデータを取得するための合成を第1合成と称する。 Initial composite unit 540 in the present embodiment synthesizes the initial sound pressure distribution data P 0p _1~P 0p _10 included in the first set data G g _1 selected by the selection unit 530, which is the first synthetic Sound pressure distribution data P0g_1 is acquired. The first synthesized initial sound pressure distribution data corresponds to first synthesized volume data (first image data). The synthesis for obtaining the first synthesis volume data is referred to as first synthesis.

図6Aは、第1合成により取得された第1の合成ボリュームデータP0g_1を示す。本実施形態においては、合成対象のパルスボリュームデータP0p_1〜P0p_10をすべて包含し、かつ、最小となる矩形の領域を第1の合成ボリュームデータP0g_1とする。なお、少なくとも2つ以上のパルスボリュームデータが重畳した領域を包含する任意の領域を合成ボリュームデータとしてもよい。すなわち、合成ボリュームデータの領域は、合成対象のパルスボリュームデータをすべて包含しなくてもよい。 FIG. 6A shows the first synthesized volume data P 0g _ 1 acquired by the first synthesis. In the present embodiment, the pulse volume data P 0p _1~P 0p _10 compositing target encompasses all, and, to a rectangular region having the smallest and the first combined volume data P 0 g _1. Note that an arbitrary area including an area where at least two or more pulse volume data are superimposed may be used as the synthesized volume data. That is, the combined volume data area does not have to include all the pulse volume data to be combined.

また、パルスボリュームデータと同様に、基準位置Oに対する紙面左上の端部の位置を、第1のボリュームデータの位置PosP0g_1とする。 Similarly to the pulse volume data, the position of the upper left edge of the drawing with respect to the reference position O is set as the position PosP 0g _1 of the first volume data.

また、合成部540は、選択部530により選択された第2の集合データに含まれる初期音圧分布データP0p_6〜P0p_15を合成し、第2の合成された初期音圧分布データP0g_2を取得する。なお、第jの集合データに含まれる初期音圧分布データを合成することにより得られた第jの合成された初期音圧分布データをP0g_jと表記する。第2の合成された初期音圧分布データが第2の合成ボリュームデータ(第2の画像データ)に相当する。また、第2の合成ボリュームデータを取得するための合成を第2合成と称する。 Further, the combining unit 540 combines the initial sound pressure distribution data P 0p _6~P 0p _15 included in the second set data selected by the selection unit 530, a second synthesized initial sound pressure distribution data P 0g_2 is acquired. The j-th synthesized initial sound pressure distribution data obtained by synthesizing the initial sound pressure distribution data included in the j-th set data is denoted as P 0g — j. The second synthesized initial sound pressure distribution data corresponds to second synthesized volume data (second image data). The synthesis for obtaining the second synthesis volume data is referred to as second synthesis.

図6Bは、図6Aで示したパルスボリュームデータP0p_1〜P0p_30に基づいて取得された合成ボリュームデータP0g_1〜P0g_5を示す。図6Bにおいて、実線はパルスボリュームデータを表し、破線は合成ボリュームデータを表す。 6B shows a pulse volume data P 0p _1~P 0p _30 synthesis volume data P 0g _1~P 0g _5 obtained based on that shown in Figure 6A. In FIG. 6B, the solid line represents pulse volume data, and the broken line represents synthesized volume data.

図6Cは、図6Bで示した合成ボリュームデータP0g_1〜P0g_5のみを示す。実線は合成ボリュームデータP0g_1、P0g_3、P0g_5を表し、破線はP0g_2、P0g_4を表す。 6C illustrates only the synthesis volume data P 0g _1~P 0g _5 shown in Figure 6B. The solid lines represent the combined volume data P 0g — 1, P 0g — 3 , P 0g — 5, and the broken lines represent P 0g — 2, P 0g — 4.

本実施形態において、合成部540は、選択されたパルスボリュームデータに対して平均化処理することにより合成ボリュームデータを取得する。平均化処理(加算平均)は、各パルスボリュームが重なる領域について、各パルスボリュームの輝度を加算し、重なるパルスボリュームの数で除する演算により行われる。   In the present embodiment, the synthesizing unit 540 obtains synthesized volume data by averaging the selected pulse volume data. The averaging process (additional averaging) is performed by calculating the luminance of each pulse volume in an area where each pulse volume overlaps and dividing by the number of overlapping pulse volumes.

合成部540は、合成ボリュームデータP0g_jとともに、重みボリュームデータWg_j(x,y,z)を取得してもよい。重みボリュームデータWg_jは、合成ボリュームデータP0g_jの各位置における、パルスボリュームデータの重畳数(平均化処理の場合、除算する際の値)を表すボリュームデータである。多くのパルスボリュームデータを合成することにより得られた位置における合成ボリュームデータの値は信頼度が高いと考えられる。すなわち、重みボリュームWg_jは、合成ボリュームデータの各位置の信頼度を表す値と捉えられる。 The synthesizer 540 may acquire the weight volume data Wg_j (x, y, z) together with the synthesized volume data P 0g — j. The weighted volume data Wg_j is volume data representing the number of superimposed pulse volume data at each position of the synthesized volume data P 0g — j (value when dividing in the case of averaging processing). The value of the synthesized volume data at the position obtained by synthesizing a lot of pulse volume data is considered highly reliable. That is, the weight volume Wg_j is regarded as a value representing the reliability of each position of the composite volume data.

なお、合成する手法は、平均化処理に限らず、1つのパルスボリュームデータに比べて、対象物の特徴をより正確に再現したボリュームデータを取得できる限り、あらゆる手法を用いることができる。ただし、光照射間の対象物900と受信部200との相対位置の変動を補正する処理(例えば、パルスボリュームの位置を変更する処理)については、本明細書に係る「合成」に含まない。   Note that the combining method is not limited to the averaging process, and any method can be used as long as volume data that accurately reproduces the characteristics of the object can be obtained as compared to one pulse volume data. However, the process of correcting the relative position fluctuation between the object 900 and the receiving unit 200 during light irradiation (for example, the process of changing the position of the pulse volume) is not included in the “synthesis” according to the present specification.

例えば、合成部540は、合成対象のパルスボリュームデータのそれぞれを重みづけした後に加算することにより合成してもよい。また、合成部540は、外れ値除去法などによってノイズを多く含む値を除外したパルスボリュームデータに対して加算値や平均値を算出するようにしてもよい。   For example, the synthesizing unit 540 may synthesize by adding each of the pulse volume data to be synthesized after weighting. Further, the synthesis unit 540 may calculate an addition value or an average value for the pulse volume data from which a value including much noise is excluded by an outlier removal method or the like.

これらの合成処理により、各パルスボリュームデータに含まれるノイズが低減され、対象物の特徴をより正確に再現した合成ボリュームデータを取得することができる。   By these synthesis processes, noise included in each pulse volume data is reduced, and synthesized volume data that more accurately reproduces the characteristics of the object can be acquired.

本実施形態のように、S230において時間的に連続するパルスボリュームデータを選択することにより、本工程において時間変化の小さいパルスボリュームデータを合成することができる。これにより、本工程では、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による影響が極力抑制された合成ボリュームデータを取得することができる。   As in this embodiment, by selecting pulse volume data that is temporally continuous in S230, it is possible to synthesize pulse volume data with a small temporal change in this step. As a result, in this step, it is possible to obtain synthetic volume data in which the influence due to the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiver between the multiple light irradiations is suppressed as much as possible.

本工程において、1つでは品質の低いパルスボリュームデータを複数個合成することにより、品質が改善した合成ボリュームデータを取得することができる。ただし、本工程で得られる合成ボリュームデータには、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による影響が含まれている。そのため、合成ボリュームデータには当該変動のよる品質の低下が生じている可能性がある。以下、この品質の低下を抑制するために、合成ボリュームデータの推定位置からパルスボリュームデータの位置を推定する処理を説明する。   In this step, synthesized volume data with improved quality can be obtained by synthesizing a plurality of low-quality pulse volume data. However, the synthetic volume data obtained in this step includes an influence due to a change in relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit between a plurality of times of light irradiation. Therefore, there is a possibility that the quality of the synthesized volume data is deteriorated due to the fluctuation. Hereinafter, a process for estimating the position of the pulse volume data from the estimated position of the synthesized volume data will be described in order to suppress this deterioration in quality.

なお、選択部530が、本工程で得られた合成ボリュームデータの画質に基づいて、合成対象となるパルスボリュームデータを再度選択してもよい。具体的に、選択部530は、合成ボリュームデータの画質が所定の画質より小さい場合、合成対象となるパルスボリュームデータを追加して選択し直してもよい。これにより、合成ボリュームデータを所定の画質以上とすることができるため、後述するS250における合成ボリュームデータの位置の推定精度が向上する。また、選択部530は、合成ボリュームデータの画質が所定の画質以上の場合、合成対象となるパルスボリュームデータを削減して選択し直してもよい。所定の画質以上とするためのパルスボリュームデータの数を少なくできるため、体動の影響により合成ボリュームデータにボケが含まれることを抑制することができる。   Note that the selection unit 530 may select the pulse volume data to be combined again based on the image quality of the combined volume data obtained in this step. Specifically, when the image quality of the combined volume data is smaller than the predetermined image quality, the selection unit 530 may add and reselect pulse volume data to be combined. Thereby, since the synthesized volume data can have a predetermined image quality or higher, the accuracy of estimating the position of the synthesized volume data in S250, which will be described later, is improved. Further, when the image quality of the combined volume data is equal to or higher than the predetermined image quality, the selection unit 530 may reduce and reselect the pulse volume data to be combined. Since the number of pulse volume data for achieving a predetermined image quality or higher can be reduced, it is possible to suppress the synthesis volume data from being blurred due to the influence of body movement.

再構成部520が、S220で選択される2つ以上のパルスボリュームデータに対応する光照射により得られた2つ以上の電気信号群に基づいて、合成ボリュームデータを取得してもよい。この場合、S220で説明したパルスボリュームデータを選択する方法と同様の方法で電気信号群を選択してもよい。
また、再構成部520は、電気信号群ごとにパルスボリュームデータを生成することなく、2つ以上の電気信号群から1つのボリュームデータを生成してもよい。なお、1つの電気信号群を適用する再構成領域の大きさは、S210で説明したように全画像化領域よりも小さい大きさであってもよい。また、1つの電気信号群を適用する再構成領域の大きさは、全画像化領域の大きさであってもよい。すなわち、再構成部520は、全ての電気信号群のそれぞれを全画像化領域に適用してもよい。
The reconstruction unit 520 may acquire composite volume data based on two or more electrical signal groups obtained by light irradiation corresponding to two or more pulse volume data selected in S220. In this case, the electrical signal group may be selected by a method similar to the method of selecting the pulse volume data described in S220.
The reconstruction unit 520 may generate one volume data from two or more electric signal groups without generating pulse volume data for each electric signal group. Note that the size of the reconstruction area to which one electrical signal group is applied may be smaller than the entire imaging area as described in S210. The size of the reconstruction area to which one electrical signal group is applied may be the size of the entire imaging area. That is, the reconstruction unit 520 may apply each of all the electric signal groups to the entire imaging region.

(S240:合成ボリュームデータを選択する工程)
位置推定部560は、S230で得られた複数の合成ボリュームデータから任意の合成ボリュームデータのペアを選択する。k個目のペアをR_kと表記する。また、ペアR_kを構成する合成ボリュームデータの一方をP0g_k1、もう一方をP0g_k2と表記する。以下、本実施形態では、K個のペアが選択された場合について説明する。
(S240: Step of selecting composite volume data)
The position estimation unit 560 selects an arbitrary pair of composite volume data from the plurality of composite volume data obtained in S230. The k-th pair is denoted as R_k. Further, while the P 0g _k1 synthetic volume data configuring a pair R_k, other and referred to as P 0g _k2. Hereinafter, in the present embodiment, a case where K pairs are selected will be described.

なお、オーバーラップ領域を有する2つの合成ボリュームデータをペアとすることが好ましい。これにより、後述するS250において共通の特徴を有さない合成ボリュームデータ同士を比較することを避けることができるため、冗長な計算を減らすことができる。さらに、オーバーラップ領域の大きい合成ボリュームデータ同士をペアとすることが好ましい。そこで、例えば、位置推定部560は、合成ボリュームデータ間のオーバーラップ領域の体積が所定の値以上のペアを選択してもよい。また、例えば、位置推定部560は、合成ボリュームデータに対するオーバーラップ領域の体積の割合が所定の値以上のペアを選択してもよい。また、合成ボリュームデータ内でパルスボリュームデータの重畳数が多い領域同士が重なるようなペアを選択してもよい。   In addition, it is preferable to make two synthetic volume data which have an overlap area | region into a pair. As a result, it is possible to avoid comparing the combined volume data that do not have a common feature in S250, which will be described later, thereby reducing redundant calculations. Furthermore, it is preferable that a pair of synthesized volume data having a large overlap area is paired. Therefore, for example, the position estimation unit 560 may select a pair in which the volume of the overlap region between the combined volume data is a predetermined value or more. In addition, for example, the position estimation unit 560 may select a pair in which the volume ratio of the overlap region to the combined volume data is equal to or greater than a predetermined value. In addition, a pair may be selected in which the overlapping areas of the pulse volume data in the synthesized volume data overlap each other.

また、ある合成ボリュームデータに対して、当該合成ボリュームデータの集合インデックスから集合インデックスが所定の範囲に含まれる合成ボリュームデータをペアの対象として選択してもよい。また、集合インデックスが連続する、すなわち時間的に連続する合成ボリュームデータをペアの対象として選択してもよい。   Further, for a certain synthetic volume data, synthetic volume data in which the aggregate index is included in a predetermined range may be selected as a pair target from the aggregate index of the synthetic volume data. Further, the composite volume data in which the set index is continuous, that is, temporally continuous may be selected as a pair target.

例えば、本実施形態では、位置推定部560は、P0g_jに対して、P0g_(j+1)〜P0g_(j+60)のうち、P0g_jに対するオーバーラップ領域が50%以上となる合成ボリュームデータを合成対象としてペアを選択する。
(S250:合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する工程)
続いて、位置推定部560は、光照射間における、対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する。以下、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する方法の例を説明する。
For example, in this embodiment, the position estimation unit 560, to the P 0g _j, P 0g _ ( j + 1) ~P 0g _ (j + 60) out of the overlap region for the P 0 g _j is 50% or more synthetic A pair is selected using volume data as a composition target.
(S250: Step of estimating the positional deviation amount of the composite volume data)
Subsequently, the position estimation unit 560 estimates the amount of positional deviation of each synthetic volume data due to a change in the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit during light irradiation. Hereinafter, an example of a method for estimating the positional deviation amount of each synthetic volume data will be described.

位置推定部560は、式(1)に示すようにP0g_k1とP0g_k2との間の類似度関数F_kを取得する。
F_k(x,y,z)=fsimil(P0g_k,x,y,z) ・・・式(1)
ここで、類似度関数F_kは、ペアR_kを構成する片方の合成ボリュームデータP0g_k1に対する、もう一方の合成ボリュームデータP0g_k2の相対位置を(x,y,z)だけ並進させた場合の類似度を算出する関数である。ここで関数fsimilは、画像間の類似度が高い場合には関数値として高い値を返すものとする。類似度関数F_kの取得とは、各関数の引数である並進量(x,y,z)、すなわち画像データ間の相対位置を所定の範囲内で離散的に変化させた場合の関数値の取得を意味する。例えば、x、y、zのそれぞれの値を−Lから+Lまでの整数値として変化させた場合の夫々についてF_kが返す(2L+1)×(2L+1)×(2L+1)個の値の集合の取得を意味する。より発展的には、(2L+1)×(2L+1)×(2L+1)個の値の集合をさらにバイリニア法やバイキュービック法などを用いて、より連続関数に近い情報として類似度関数F_kを導出し、これを取得するものとしてよい。
The position estimation unit 560 acquires a similarity function F_k between P 0g — k1 and P 0g — k2 as shown in Expression (1).
F_k (x, y, z) = f simil (P 0g — k, x, y, z) (1)
Here, the similarity function F_k is for one of the synthetic volume data P 0g _k1 configuring a pair R_k, the relative positions of the other synthetic volume data P 0g _k2 (x, y, z) only when is translated It is a function for calculating similarity. Here, the function fsimil returns a high value as a function value when the similarity between images is high. Acquisition of the similarity function F_k refers to acquisition of a translation value (x, y, z) that is an argument of each function, that is, a function value when the relative position between image data is discretely changed within a predetermined range. Means. For example, acquisition of a set of (2L + 1) × (2L + 1) × (2L + 1) values returned by F_k for each of the values of x, y, and z being changed as integer values from −L to + L. means. More expediently, a similarity function F_k is derived as information closer to a continuous function using a set of (2L + 1) × (2L + 1) × (2L + 1) values, further using a bilinear method, a bicubic method, or the like, This may be acquired.

なお、P0g_k1に対するP0g_k2の相対位置(光照射間の受信部200の移動量)だけ並進させた位置を基準として、P0g_k2の位置を所定の範囲内で離散的に変化させた場合の関数値を取得してもよい。 Incidentally, as a reference only to translate the position (amount of movement of the receiving portion 200 between the light irradiation) relative position of the P 0g _k2 for P 0g _k1, discretely varying the position of the P 0g _k2 within a predetermined range The function value of the case may be acquired.

例えば、類似度を算出する関数としては、SSD(Sum of Squared Difference)やSAD(Sum of Absolute Difference)、相互情報量、相互相関など、任意の類似度尺度が適用できる。また、例えば、合成ボリュームデータから特徴的な形態を抽出し、それらの位置との一致度を測ることによって類似度関数を取得してもよい。抽出する特徴としては、血管などの解剖学的な特徴、エッジ検出やコーナー検出などの画像処理分野で一般的に用いられる公知の技術によって抽出された特徴を用いてもよい。また、抽出する特徴としては、コンピュータビジョン等の技術分野で一般的に使われるSIFT特徴やSURF特徴などのより高次の局所画像特徴等を用いてもよい。これらの方法によれば、合成ボリュームデータ間の輝度分布の相違やノイズの混入などに対して、より頑健な類似度関数を取得することができると考えられる。   For example, as a function for calculating the similarity, any similarity measure such as SSD (Sum of Squared Difference), SAD (Sum of Absolute Difference), mutual information, and cross-correlation can be applied. Further, for example, a similarity function may be acquired by extracting characteristic forms from the synthesized volume data and measuring the degree of coincidence with the positions. As the feature to be extracted, an anatomical feature such as a blood vessel, or a feature extracted by a known technique generally used in the image processing field such as edge detection or corner detection may be used. Further, higher-order local image features such as SIFT features and SURF features generally used in the technical field such as computer vision may be used as features to be extracted. According to these methods, it is considered that a more robust similarity function can be acquired with respect to a difference in luminance distribution between synthesized volume data, noise mixing, and the like.

なお、位置推定部560は、式(1)に示す各位置の類似度の計算(SSDであれば各画素値の差の二乗の計算)の結果に、S240で説明した重みボリュームデータWg_jを乗ずる処理を施すことにより類似度関数を取得してもよい。この処理により、位置推定部560は、信頼度の高い合成ボリュームデータの領域を強く反映した類似度関数を取得することができる。   Note that the position estimation unit 560 multiplies the weighted volume data Wg_j described in S240 by the result of the similarity calculation of each position shown in Expression (1) (in the case of SSD, the calculation of the square of the difference between the pixel values). You may acquire a similarity function by processing. By this processing, the position estimation unit 560 can acquire a similarity function that strongly reflects the region of the synthetic volume data with high reliability.

また、類似度算出の対象となる合成ボリュームデータ間で正しく類似度を算出することができなかった場合、その結果を以降の処理には使用しなくてもよい。正しく類似度を算出することができない場合としては、いずれに並進させても類似度が十分小さい、または変わらない場合などが考えられる。この処理によれば、同一の特徴が十分に現れている合成ボリュームデータ同士の比較結果(類似度関数)を選択的に、以降の処理に使用することができる。   Further, when the similarity cannot be correctly calculated between the composite volume data to be subjected to similarity calculation, the result may not be used for the subsequent processing. As a case where the similarity cannot be calculated correctly, it is conceivable that the similarity is sufficiently small or does not change regardless of the translation. According to this process, the comparison result (similarity function) between the synthesized volume data in which the same features are sufficiently appearing can be selectively used for the subsequent processes.

続いて、位置推定部560は、式(2)に示すように、類似度関数F_kの関数値が最大となる、合成ボリュームデータP0g_k1に対する合成ボリュームデータP0g_k2の並進量M_kを取得する。
M_k(x,y,z)=argmax{(F_k(x,y,z)} ・・・式(2)
位置推定部560は、各ペアについて類似度関数F_kの関数値が最大となる並進量M_kの取得を行う。
Subsequently, as shown in Expression (2), the position estimation unit 560 acquires the translation amount M_k of the composite volume data P 0g — k2 with respect to the composite volume data P 0g — k1 that maximizes the function value of the similarity function F_k. .
M_k (x, y, z) = argmax {(F_k (x, y, z)}} Expression (2)
The position estimation unit 560 acquires the translation amount M_k that maximizes the function value of the similarity function F_k for each pair.

続いて、合成ボリュームデータの位置を推定する場合に、ペアR_kに対する個別最適値である並進量M_kをなるべく保つような評価関数を定義する。すなわち、P0g_k1に対するP0g_k2の位置が並進量M_kから離れるにつれて、値が低下する評価関数を定義する。式(3)は、この場合の評価関数E_kの例を表す。
E_k=(M_k−(PosP0g_k1−PosP0g_k2))
=(M_k(x)−(PosP0g_k1(x)−PosP0g_k2(x)))
+(M_k(y)−(PosP0g_k1(y)−PosP0g_k2(y)))
+(M_k(z)−(PosP0g_k1(z)−PosP0g_k2(z)))
・・・式(3)
PosP0g_k1は、基準位置に対するP0g_k1の位置を表す。PosP0g_k2は、基準位置に対するP0g_k2の位置を表す。なお、評価関数を定義する際に、類似度関数F_kを当該類似度関数F_kにフィットするような二次関数に近似してもよい。また、類似度関数F_kが、並進量M_kの周辺において、二次関数に従って低下すると近似できる場合には、式(3)はP0g_k1とP0g_k2との位置関係から類似度関数F_kの値を並進量M_kの周辺で近似する関数となる。
Subsequently, when estimating the position of the composite volume data, an evaluation function is defined so as to keep the translation amount M_k that is the individual optimum value for the pair R_k as much as possible. That is, an evaluation function is defined in which the value decreases as the position of P 0g — k2 with respect to P 0g — k1 moves away from the translation amount M_k. Equation (3) represents an example of the evaluation function E_k in this case.
E_k = (M_k- (PosP 0g _k1 -PosP 0g _k2)) 2
= (M_k (x) - ( PosP 0g _k1 (x) -PosP 0g _k2 (x))) 2
+ (M_k (y) - ( PosP 0g _k1 (y) -PosP 0g _k2 (y))) 2
+ (M_k (z) - ( PosP 0g _k1 (z) -PosP 0g _k2 (z))) 2
... Formula (3)
PosP 0g — k1 represents the position of P 0g — k1 with respect to the reference position. PosP 0g — k2 represents the position of P 0g — k2 with respect to the reference position. In defining the evaluation function, the similarity function F_k may be approximated to a quadratic function that fits the similarity function F_k. Further, when the similarity function F_k can be approximated to decrease according to a quadratic function around the translation amount M_k, the expression (3) is obtained from the positional relationship between P 0g — k1 and P 0g — k2 and the value of the similarity function F_k. Is a function that approximates around the translation amount M_k.

続いて、位置推定部560は、式(4)のように定義されたコスト関数Eが最小化したときの、基準位置に対する全ての合成ボリュームデータの位置PosP’0g_jを取得する。 Subsequently, the position estimation unit 560 acquires the positions PosP ′ 0g — j of all the synthesized volume data with respect to the reference position when the cost function E defined as in Expression (4) is minimized.

Figure 2017018284

コスト関数が最小化したときの、基準位置に対する合成ボリュームデータの位置は、対象物900と受信部200との相対的な位置関係の変動による位置ずれ後の合成ボリュームデータの位置情報を表す。
Figure 2017018284

The position of the synthesized volume data with respect to the reference position when the cost function is minimized represents the position information of the synthesized volume data after the positional deviation due to the relative positional relationship between the object 900 and the receiving unit 200.

例えば、位置推定部560は、式(4)に示すコスト関数Eを最小化する(0に最近接する)解を線形最小二乗法で解く。これにより、一意に各合成ボリュームデータの位置PosP’0g_jを算出することができる。式(4)に示すコスト関数においては、線形最小二乗法により一意に各合成ボリュームデータの位置PosP’0g_jを求めることができるため、計算コストが小さい。 For example, the position estimation unit 560 solves the solution that minimizes the cost function E shown in Equation (4) (closest to 0) by the linear least square method. Thereby, the position PosP ′ 0g — j of each synthetic volume data can be calculated uniquely. In the cost function shown in Equation (4), the position PosP ′ 0g — j of each synthetic volume data can be uniquely determined by the linear least square method, and therefore the calculation cost is low.

なお、上記で説明した線形最適化によるコスト関数の最適化に限らず、コスト関数の最適化は公知のいかなる方法を用いてもよい。例えば、最急降下法、ニュートン法のような繰り返し計算による非線形最適化の方法などによって最適化してもよい。すなわち、位置推定部560は、コスト関数が最小化するような各合成ボリュームデータの位置を探索することにより、基準位置に対する合成ボリュームデータの位置ずれ後の位置情報を取得する。   Note that the cost function optimization is not limited to the optimization of the cost function by the linear optimization described above, and any known method may be used. For example, the optimization may be performed by a nonlinear optimization method such as a steepest descent method or a Newton method by repeated calculation. That is, the position estimation unit 560 obtains position information after positional deviation of the composite volume data with respect to the reference position by searching for the position of each composite volume data that minimizes the cost function.

なお、コスト関数は、想定される各合成ボリュームデータの位置の光照射間の変動(動き)に対して正則化をかけるように定義してもよい。対象物として乳房を考えた場合、呼吸による動きが支配的であると想定される。この場合、対象物の動きは最大で数mm程度の動きであり、その動きは時間的に連続で滑らかなものであることが想定される。また、その動きは周期的な動きとなることが想定される。上記のように想定される対象物の動きから逸脱するような動きが算出されることに対して抑制を働かせるような正則化をかけることができる。   Note that the cost function may be defined so as to regularize the fluctuation (movement) between the light irradiations at the positions of the respective synthetic volume data assumed. When the breast is considered as an object, it is assumed that movement due to respiration is dominant. In this case, the movement of the object is a movement of about several mm at the maximum, and the movement is assumed to be continuous and smooth in time. In addition, the movement is assumed to be a periodic movement. As described above, it is possible to apply regularization to suppress the movement that deviates from the assumed movement of the object.

正則化のかけ方はいかなる方法であってよい。例えば、導出過程の対象物の変動量(移動距離)の総和に所定の重み係数をかけてコスト関数に加算することで、正則化することができる。また、対象物の変動の時間微分(加速度)の総和をコスト関数に加算してもよい。また、対象物の変動の周波数成分値に基づいて算出された値をコスト関数に加算してもよい。また、対象物の典型的な変動の仕方をモデルとして用意し、そのモデルにおける変動との相違をコストとしてコスト関数に加算するようにしてもよい。   Any method of regularization may be used. For example, regularization can be achieved by adding a predetermined weighting factor to the total amount of variation (movement distance) of the object in the derivation process and adding it to the cost function. Moreover, you may add the sum total of the time differentiation (acceleration) of the fluctuation | variation of a target object to a cost function. Further, a value calculated based on the frequency component value of the fluctuation of the object may be added to the cost function. Alternatively, a typical variation method of the object may be prepared as a model, and a difference from the variation in the model may be added to the cost function as a cost.

また、「コスト関数を最小化させる」とは、コスト関数が厳密に最小となる場合だけではなく、解の候補を変化させたときにコスト関数の値が所定の値以下となる場合やコスト関数の変化量が所定の値以下となる場合も含む。すなわち、位置推定部560は、コスト関数が所定の条件を満たすことをもって、コスト関数が最小化した判断してもよい。また、ユーザが入力部700を用いて、コスト関数が最小化したことを指示してもよい。この場合、位置推定部560は、入力部700からの指示を受けてコスト関数が最小化したと判断する。   “Minimize the cost function” is not only when the cost function is strictly minimized, but also when the cost function value is equal to or less than a predetermined value when the solution candidate is changed. This includes the case where the amount of change of the value becomes equal to or less than a predetermined value. That is, the position estimation unit 560 may determine that the cost function is minimized when the cost function satisfies a predetermined condition. In addition, the user may use the input unit 700 to indicate that the cost function has been minimized. In this case, the position estimation unit 560 determines that the cost function has been minimized in response to an instruction from the input unit 700.

続いて、位置推定部560は、S230で得られた合成ボリュームデータに対する、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータの位置ずれ量M_jを取得する。この位置ずれ量M_jは、対象物900と受信部200との相対的な位置関係の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を表す。 Subsequently, the position estimation unit 560 acquires the positional deviation amount M g — j of the combined volume data when the cost function is minimized with respect to the combined volume data obtained in S230. This misregistration amount M g — j represents the misregistration amount of each synthetic volume data due to a change in the relative positional relationship between the object 900 and the receiving unit 200.

図7は、S230で得られた合成ボリュームデータPog_2の位置PosP0g_2と、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータP’og_2の位置PosP’og_2(位置ずれ後の位置)とを示す。図7において、S230で得られた合成ボリュームデータPog_2を実線で表し、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータP’og_2を破線で表す。 7, the position POSP 0 g _2 of resulting synthetic volume data P og _2 in S230, (the position of the displacement-) 'position POSP of og _2' og _2 synthesis volume data P when the cost function is minimized It shows. In FIG. 7, the combined volume data P og _2 obtained in S230 is represented by a solid line, and the synthesized volume data P ′ og _2 when the cost function is minimized is represented by a broken line.

なお、本工程においては、対象物900と受信部200との相対位置の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を取得することができる限り、いかなる手法を用いてもよい。   In this step, any method may be used as long as the amount of positional deviation of each synthetic volume data due to a change in the relative position between the object 900 and the receiving unit 200 can be acquired.

本工程においては、パルスボリュームデータと比べて品質が改善された合成ボリュームデータを用いることにより、合成ボリュームデータの位置ずれ量を精度良く推定することができる。   In this step, it is possible to accurately estimate the positional deviation amount of the synthesized volume data by using the synthesized volume data whose quality is improved compared to the pulse volume data.

(S260:パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定する工程)
位置推定部560は、S250で推定された各合成ボリュームデータの位置ずれ量M_jに基づいて、各パルスボリュームデータの位置ずれ量M_iを推定する。すなわち、位置推定部560は、S210で設定されたパルスボリュームデータの位置に対する位置ずれを推定する。
(S260: Step of estimating positional deviation amount of pulse volume data)
The position estimation unit 560 estimates the positional deviation amount M p — i of each pulse volume data based on the positional deviation amount M g — j of each synthetic volume data estimated in S250. That is, the position estimation unit 560 estimates a positional deviation with respect to the position of the pulse volume data set in S210.

位置推定部560は、合成ボリュームデータに対応付けられたパルスボリュームデータの位置ずれ量については、S250で推定された合成ボリュームデータの位置ずれ量を割り当てることができる。その他のパルスボリュームデータの位置ずれ量については、位置推定部560が、割り当てられたパルスボリュームデータの位置ずれ量に対して補間処理を行うことにより推定することができる。補間処理の手法について、線形補間やスプライン補間など公知の手法を採用することができる。また、S250で説明した想定される対象物の動きから逸脱するような位置を算出しないような制約をかけて補間処理を行ってもよい。   The position estimation unit 560 can assign the positional deviation amount of the synthetic volume data estimated in S250 as the positional deviation amount of the pulse volume data associated with the synthetic volume data. The misregistration amount of other pulse volume data can be estimated by the position estimation unit 560 performing interpolation processing on the misregistration amount of the assigned pulse volume data. As the interpolation processing method, a known method such as linear interpolation or spline interpolation can be employed. Further, the interpolation processing may be performed with a restriction that does not calculate a position that deviates from the assumed movement of the object described in S250.

合成の対象となったパルスボリュームデータのうち、任意のパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けられたパルスボリュームデータとしてもよい。   Of the pulse volume data targeted for synthesis, any pulse volume data may be used as pulse volume data associated with the synthesized volume data.

例えば、合成対象のパルスボリュームデータが奇数個である場合、時間的に中心に位置するパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。   For example, when the number of pulse volume data to be synthesized is an odd number, the pulse volume data located at the center in time may be associated with the synthesized volume data.

また、例えば、本実施形態のように合成対象のパルスボリュームデータが偶数個である場合、時間的に中心付近に位置するいずれかのパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。例えば、本実施形態のように10個のパルスボリュームデータを合成対象とする場合、合成ボリュームデータP0g_jの位置ずれ量M_jを、パルスボリュームデータP0p_5jの位置ずれ量M_5iとして割り当ててもよい。 Further, for example, when the number of pulse volume data to be synthesized is an even number as in the present embodiment, any pulse volume data that is temporally located near the center may be associated with the synthesized volume data. For example, when 10 pulse volume data are to be combined as in this embodiment, the positional deviation amount M g — j of the synthesized volume data P 0g — j is used as the positional deviation amount M p — 5 i of the pulse volume data P 0p — 5j. It may be assigned.

また、合成対象のパルスボリュームデータが偶数個である場合、時間的に中心に位置する仮想のパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。例えば、本実施形態のように10個のパルスボリュームデータを合成対象とする場合、合成ボリュームデータP0g_jの位置ズレ量を、パルスインデックスが5.5jの仮想のパルスボリュームデータの位置ずれ量に割り当ててもよい。 Further, when the number of pulse volume data to be synthesized is an even number, virtual pulse volume data located at the center in time may be associated with the synthesized volume data. For example, when 10 pulse volume data are to be combined as in the present embodiment, the positional shift amount of the combined volume data P 0g — j is set to the positional shift amount of the virtual pulse volume data with the pulse index of 5.5j. It may be assigned.

また、重みづけを伴って合成される場合、合成対象のパルスボリュームデータのうち、最も高い重み係数で重みづけられたパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けてもよい。また、合成対象のパルスボリュームデータのうち、重み係数が中央値となるパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けてもよい。   Further, when combining with weighting, the pulse volume data weighted with the highest weighting coefficient among the pulse volume data to be combined may be associated with the combined volume data. Further, among the pulse volume data to be synthesized, the pulse volume data having a median weighting factor may be associated with the synthesized volume data.

図8は、本実施形態におけるパルスボリュームデータの位置ズレ量を推定する処理の一例を示す。   FIG. 8 shows an example of processing for estimating the positional deviation amount of the pulse volume data in the present embodiment.

図8Aは、後述する位置ずれ補正を行う前のパルスボリュームデータに対する位置ずれ量を矢印で表した図である。まず、位置推定部560は、図8Aに示すように、合成ボリュームデータP0g_2の位置ずれ量M_2を、ハッチングされたパルスボリュームデータP0p_10の位置ずれ量M_10に割り当てる。位置推定部560は、その他の合成ボリュームデータP0g_jの位置ずれ量M_jについても、パルスボリュームデータP0p_5jの位置ずれ量M_5jに割り当てる。本実施形態において、M_1は0であるため、M_5についても0とする。なお、図8Aにおいて、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置PosP’op_10を示した。 FIG. 8A is a diagram showing the amount of misalignment with respect to pulse volume data before performing misalignment correction described later by arrows. First, as shown in FIG. 8A, the position estimation unit 560 assigns the positional deviation amount M g _2 of the combined volume data P 0g _2 to the positional deviation amount M p _10 of the hatched pulse volume data P 0p _10. The position estimation unit 560 also assigns the misregistration amount M g — j of the other combined volume data P 0g — j to the misregistration amount M p — 5j of the pulse volume data P 0p — 5j. In this embodiment, since M g _1 is 0, M p _5 is also 0. In FIG. 8A, the position PosP ′ op — 10 after the positional deviation of the pulse volume data is shown.

続いて、位置推定部560は、図8Bに示すように、ハッチングされたパルスボリュームデータP0p_5j以外の並進量については、位置ずれ量M_5jを線形補間することにより取得される。図8Bにおいて、位置ずれ量M_5jを実線で表し、位置ずれ量M_5j以外の補間により推定された位置ずれ量を点線で表す。すなわち、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置PosP’op_iをつなぐように位置ずれ量を補間することにより、各パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定することができる。なお、最適化後の合成ボリュームデータP’og_jの位置PosP’og_jを補間することにより得られた位置を、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置として推定してもよい。また、このようにして得られたパルスボリュームデータの位置ずれ後の位置に基づいて、パルスボリュームデータの位置ずれ量を取得してもよい。 Subsequently, as illustrated in FIG. 8B, the position estimation unit 560 obtains the translation amount other than the hatched pulse volume data P 0p — 5j by linearly interpolating the displacement amount M p — 5j. In FIG. 8B, the positional deviation amount M p — 5j is represented by a solid line, and the positional deviation amount estimated by interpolation other than the positional deviation amount M p — 5j is represented by a dotted line. That is, the amount of positional deviation of each pulse volume data can be estimated by interpolating the amount of positional deviation so as to connect the positions PosP ′ op — i after the positional deviation of the pulse volume data. Incidentally, the position obtained by interpolating og _j 'position PosP of og _j' synthesis volume data P after optimization, may be estimated as the position of the displacement-pulse volume data. Further, the positional deviation amount of the pulse volume data may be acquired based on the position after the positional deviation of the pulse volume data obtained in this way.

以上の処理により、各合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて各パルスボリュームデータの位置ずれ量を取得することができる。   Through the above processing, the positional deviation amount of each pulse volume data can be acquired based on the positional deviation amount of each synthetic volume data.

本工程では、高い精度で推定された合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて、パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定することができる。これにより、品質の低いパルスボリュームデータから直接位置ずれ量を推定する場合と比べて、パルスボリュームデータの位置ずれ量の推定精度は高い。   In this step, the positional deviation amount of the pulse volume data can be estimated based on the positional deviation amount of the synthesized volume data estimated with high accuracy. As a result, the estimation accuracy of the positional deviation amount of the pulse volume data is high as compared with the case where the positional deviation amount is estimated directly from the low-quality pulse volume data.

また、前述したように、本実施形態においては、パルスボリュームデータの数(N)よりも合成ボリュームデータの数(M)の方が少ない。この場合、パルスボリュームデータ同士を比較することにより全パルスボリュームデータの位置ずれを推定する手法に比べて、合成ボリュームデータ同士を比較することにより全合成ボリュームデータの位置ずれを推定する手法の方が、計算量が少なくて済む。そのため、前者により全パルスボリュームデータの位置ずれを推定する手法に比べて、後者により得られた全合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて全パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定する手法の方が計算コストを少なくすることもできる。   Further, as described above, in the present embodiment, the number (M) of synthesized volume data is smaller than the number (N) of pulse volume data. In this case, the method of estimating the positional deviation of the total synthesized volume data by comparing the synthesized volume data is more than the technique of estimating the positional deviation of the total pulse volume data by comparing the pulse volume data. The calculation amount is small. For this reason, the method of estimating the amount of positional deviation of all pulse volume data based on the amount of positional deviation of all synthesized volume data obtained by the latter is better than the method of estimating the positional deviation of all pulse volume data by the former. Calculation cost can also be reduced.

(S270:位置ずれ補正後の複数のパルスボリュームデータを合成する工程)
合成部540は、各パルスボリュームデータの位置を、S260で推定された位置ずれ量だけ補正する処理(並進処理)を行った後に、それらを合成することにより第3の合成ボリュームデータ(第3の画像データ)を取得する。すなわち、位置ずれ後の位置に配置されたパルスボリュームデータを合成することにより第三の合成ボリュームデータを取得する。第3の合成ボリュームデータを取得するための合成を第3合成と称する。
(S270: Step of synthesizing a plurality of pulse volume data after positional deviation correction)
The synthesizing unit 540 performs processing (translation processing) for correcting the position of each pulse volume data by the positional deviation amount estimated in S260, and then synthesizes them to generate third synthesized volume data (third Image data). That is, the third synthesized volume data is obtained by synthesizing the pulse volume data arranged at the position after the positional deviation. The synthesis for obtaining the third synthesis volume data is referred to as third synthesis.

図9は、本工程における位置ずれ補正処理(並進処理)の一例を示す。
図9Aは、本実施形態における並進処理前のパルスボリュームデータの一部(P0p_23〜P0p_25)を示す。破線は、P0p_25の外周およびP0p_25内の特徴701を表す。実線は、P0p_24の外周および内部の特徴711を表す。点線は、P0p_23の外周および内部の特徴721を現す。なお、特徴701、特徴711、特徴721はいずれも同一の特徴を表している。図9Aの状態では、各パルスボリュームデータ内の特徴は異なる位置に位置している。
FIG. 9 shows an example of misalignment correction processing (translation processing) in this step.
9A shows a portion of the pulse volume data before the translation process in the present embodiment (P 0p _23~P 0p _25). Dashed lines represent the characteristics 701 of the outer and the P 0p _25 of P 0p _25. The solid line represents the outer and inner features 711 of P 0p —24. The dotted line represents the outer and inner features 721 of P 0p —23. Note that the feature 701, the feature 711, and the feature 721 all represent the same feature. In the state of FIG. 9A, the features in each pulse volume data are located at different positions.

図9Bは、並進前のパルスボリュームデータP0p_25を、S260で推定された位置ずれ量M_25だけ並進させた後のパルスボリュームデータP’0p_25を示す。図9Cは、並進前のパルスボリュームデータP0p_24を、S260で推定された位置ずれ量M_24だけ並進させた後のパルスボリュームデータP’0p_24を示す。図9Dは、並進前のパルスボリュームデータP0p_23を、S260で推定された位置ずれ量M_23だけ並進させた後のパルスボリュームデータP’0p_23を示す。 FIG. 9B shows the pulse volume data P ′ 0p — 25 after translation of the pulse volume data P 0p — 25 before translation by the positional deviation amount M p —25 estimated in S260. FIG. 9C shows the pulse volume data P ′ 0p — 24 after the translation of the pulse volume data P 0p — 24 before translation by the displacement amount M p —24 estimated in S260. FIG. 9D shows the pulse volume data P ′ 0p — 23 after translation of the pulse volume data P 0p — 23 before translation by the positional deviation amount M p — 23 estimated in S260.

図9Eは、並進後のパルスボリュームデータP’0p_23、P’0p_24、およびP’0p_25を重ね合わせた様子を示す。図9Eにおいては、各パルスボリュームデータ内の特徴701、711、および721がほぼ同じ位置で重なっている。合成部540は、図9Eに示すように並進処理された各パルスボリュームデータを合成することにより、位置合わせされたボリュームデータを取得することができる。位置合わせされたボリュームデータは第3の合成ボリュームデータに相当する。「位置合わせ」とは、位置ずれ補正処理(並進処理)と合成処理の両処理を行うことを指す。 FIG. 9E shows how pulse volume data P ′ 0p — 23, P ′ 0p — 24, and P ′ 0p — 25 after translation are superimposed. In FIG. 9E, features 701, 711, and 721 in each pulse volume data overlap at substantially the same position. The synthesizing unit 540 can acquire the aligned volume data by synthesizing each piece of pulse volume data subjected to translation processing as shown in FIG. 9E. The aligned volume data corresponds to third synthesized volume data. “Alignment” refers to performing both misalignment correction processing (translation processing) and composition processing.

本工程においてパルスボリュームデータが重畳する領域については、S240で説明した合成手法や、任意のパルスボリュームデータのみを残す合成手法などを適用することができる。   For the region in which the pulse volume data is superimposed in this step, the synthesis method described in S240, the synthesis method that leaves only arbitrary pulse volume data, or the like can be applied.

本工程では、合成ボリュームデータを用いて精度よく推定された位置ずれ量に基づいて各パルスボリュームデータの位置ずれを補正した後に合成することができる。これにより、合成ボリュームデータには含まれる、光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動の影響が抑制された画像データ(位置合わせされたボリュームデータ)を取得することができる。   In this step, the composition can be performed after correcting the positional deviation of each pulse volume data based on the positional deviation amount accurately estimated using the synthesized volume data. Thereby, image data (positioned volume data) in which the influence of fluctuations in the relative positional relationship between the object during light irradiation and the photoacoustic wave receiver included in the synthesized volume data is suppressed is obtained. Can be acquired.

なお、光照射間で受信部200が移動しない場合であっても上記処理を適用することができる。すなわち、光音響装置が駆動部300を備えない場合であっても上記処理を適用することができる。この場合も、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動の影響が抑制された画像データを取得することができる。   Note that the above processing can be applied even when the receiving unit 200 does not move between light irradiations. That is, the above processing can be applied even when the photoacoustic apparatus does not include the driving unit 300. Also in this case, it is possible to acquire image data in which the influence of the change in the relative positional relationship between the object and the photoacoustic wave receiving unit during multiple light irradiations is suppressed.

[回転または変形を考慮した位置ずれ補正例]
本実施形態では対象物と受信部との相対的な位置関係の変動として並進が生じる場合の例を説明した。ただし、当該変動として回転や変形が生じる場合についても同様に本発明を適用することができる。
[Example of misalignment correction considering rotation or deformation]
In this embodiment, the example in which translation arises as a fluctuation | variation of the relative positional relationship of a target object and a receiving part was demonstrated. However, the present invention can be similarly applied to a case where rotation or deformation occurs as the fluctuation.

例えば、回転を考慮する場合、位置推定部560は、S250において、並進量に加えて回転量を引数として、各合成ボリュームデータの位置および回転量(位置ずれ量)を推定することができる。続いて、位置推定部560は、S260において、各合成ボリュームデータの位置および回転量(位置ずれ量)に基づいて、各パルスボリュームデータの位置および回転量(位置ずれ量)を推定することができる。続いて、位置推定部560は、S270において、推定された位置および回転量に基づいて各パルスボリュームデータを剛体変換処理(位置ずれ補正処理)した後に第3合成することにより、第3の合成ボリュームデータを取得することができる。なお、回転量のみを位置ずれ量としてもよい。   For example, when considering rotation, in S250, the position estimation unit 560 can estimate the position and rotation amount (position shift amount) of each synthetic volume data using the rotation amount as an argument in addition to the translation amount. Subsequently, in S260, the position estimation unit 560 can estimate the position and rotation amount (position shift amount) of each pulse volume data based on the position and rotation amount (position shift amount) of each composite volume data. . Subsequently, in S270, the position estimation unit 560 performs a third synthesis on each pulse volume data based on the estimated position and rotation amount, and then performs a third synthesis on the third synthesis volume. Data can be acquired. Note that only the rotation amount may be used as the positional deviation amount.

また、例えば、変形を考慮する場合、位置推定部560は、S250において、合成ボリュームデータに設定された各点での変位量(並進及び回転量の少なくとも1つ)を引数として変位量を推定することができる。続いて、位置推定部560は、S260において、各合成ボリュームデータの各点における変位量に基づいて、各パルスボリュームデータの各点における変位量を推定することができる。続いて、位置推定部560は、S270において、推定された変位量に基づいて各パルスボリュームデータを変形処理(位置ずれ補正処理)した後に第3合成することにより、第3の合成ボリュームデータを取得することができる。例えば、Free Form Deformation(以下FFDを称する)やThin Plate Splineなどの変形を表現する手法によって、合成ボリュームデータ間の変位量を算出することにできる。これらの処理により、変形を含むより高次な変動を考慮して、品質の高い第3の合成ボリュームデータを取得することができる。   For example, when considering deformation, the position estimation unit 560 estimates the displacement amount at S250 using as an argument the displacement amount (at least one of translation and rotation amount) at each point set in the composite volume data in S250. be able to. Subsequently, in S260, the position estimation unit 560 can estimate the displacement amount at each point of each pulse volume data based on the displacement amount at each point of each synthetic volume data. Subsequently, in S270, the position estimation unit 560 obtains the third synthesized volume data by performing the third synthesis after performing the deformation process (position shift correction process) on each pulse volume data based on the estimated displacement amount. can do. For example, the amount of displacement between synthesized volume data can be calculated by a technique that expresses deformation such as Free Form Deformation (hereinafter referred to as FFD) or Thin Plate Spline. Through these processes, high-quality third synthesized volume data can be acquired in consideration of higher-order fluctuations including deformation.

[対象物を保持する例]
光音響装置は、図10に示すように対象物900を保持する対象物保持部1000を備えてもよい。図10においては、寝台1100の上で伏臥位となった生体1200の乳房を対象物900としている。対象物保持部1000は、対象物900の動きを抑制するための部材である。例えば、対象物保持部1000の材料としては、ポリメチルペンテンやポリエチレンテレフタラートなどを用いることができる。図10に示すように対象物保持部1000を介して対象物900に光130を照射する場合、対象物保持部1000は光130に対して透明であってもよい。対象物保持部1000は、対象物保持部1000の保持面と対象物900の外形がほぼ一致するように構成されていてもよい。
[Example of holding an object]
The photoacoustic apparatus may include an object holding unit 1000 that holds the object 900 as shown in FIG. In FIG. 10, an object 900 is a breast of a living body 1200 that is in a prone position on a bed 1100. The object holding unit 1000 is a member for suppressing the movement of the object 900. For example, as the material of the object holding unit 1000, polymethylpentene, polyethylene terephthalate, or the like can be used. As shown in FIG. 10, when the object 900 is irradiated with the light 130 via the object holding unit 1000, the object holding unit 1000 may be transparent to the light 130. The object holding unit 1000 may be configured such that the holding surface of the object holding unit 1000 and the outer shape of the object 900 substantially coincide.

例えば、対象物保持部1000により対象物900の動きが特定の方向に限定される場合、位置推定部560は、特定の方向への位置ずれ補正のみを行ってもよい。すなわち、対象物保持部1000により位置ずれが抑制された方向以外の位置ずれは考慮せずに位置ずれ補正を行ってもよい。これにより、位置ズレ補正に要する処理量を低減することができる。   For example, when the movement of the object 900 is limited to a specific direction by the object holding unit 1000, the position estimation unit 560 may perform only the displacement correction in the specific direction. That is, the positional deviation correction may be performed without considering the positional deviation other than the direction in which the positional deviation is suppressed by the object holding unit 1000. Thereby, it is possible to reduce the processing amount required for the positional deviation correction.

なお、図10においては生体1200が伏臥位の状態において乳房を撮像する例を説明したが、本実施形態に係る光音響装置は、伏臥位に限らず、あらゆる体位で対象物900を撮像することができる。   In addition, although the example which images the breast in the state where the living body 1200 is in the prone position is described in FIG. 10, the photoacoustic apparatus according to the present embodiment is not limited to the prone position, and images the target object 900 in all positions. Can do.

[パルスボリュームデータの表示例]
本実施形態では全光照射による光音響波の測定が完了した後にパルスボリュームデータの取得を開始する例を説明したが、光照射の度に逐次パルスボリュームデータを取得してもよい。後者の場合、取得されたパルスボリュームデータを逐次表示部600に表示させてもよい。これにより、ユーザは全測定が完了する前に取得済みのパルスボリュームデータを確認することができる。このとき、パルスボリュームデータが重畳した領域については、S270で説明した合成手法で合成してもよい。
[Display example of pulse volume data]
In the present embodiment, an example is described in which acquisition of pulse volume data is started after measurement of photoacoustic waves by all-light irradiation is completed. However, pulse volume data may be acquired sequentially each time light irradiation is performed. In the latter case, the acquired pulse volume data may be sequentially displayed on the display unit 600. As a result, the user can check the acquired pulse volume data before completing all measurements. At this time, the region where the pulse volume data is superimposed may be synthesized by the synthesis method described in S270.

[MIP画像に基づく位置推定例]
S250においては、3次元の画像データを2次元の投影データに変換した後に、基準位置に対する、位置ずれ後の各合成ボリュームデータの位置を推定してもよい。以下、その処理の一例を説明する。
[Example of position estimation based on MIP image]
In S250, after converting the three-dimensional image data into the two-dimensional projection data, the position of each synthesized volume data after the positional deviation with respect to the reference position may be estimated. Hereinafter, an example of the process will be described.

投影データ取得部550は、合成された初期音圧分布データP0g_j(x,y,z)について、X方向、Y方向、Z方向のそれぞれの方向に投影した投影データとしてMIPデータを取得する。X方向に投影したMIPデータはY軸とZ軸によって表わされる2次元の空間分布情報であり、Ixg_j(y,z)と表記される。Y方向に投影したMIPデータはZ軸とX軸によって表わされる2次元の空間分布情報であり、Iyg_j(z,x)と表記される。Z方向に投影したMIPデータはX軸とY軸によって表わされる2次元の空間分布情報であり、Izg_j(x,y)と表記する。なお、Ixg_j(y,z)、Iyg_j(z,x)、Izg_j(x,y)のように関数表現によって各MIPデータの各位置での値を表記する。 The projection data acquisition unit 550 acquires MIP data as projection data obtained by projecting the synthesized initial sound pressure distribution data P 0g — j (x, y, z) in the X direction, the Y direction, and the Z direction. . The MIP data projected in the X direction is two-dimensional spatial distribution information represented by the Y axis and the Z axis, and is expressed as I xg — j (y, z). The MIP data projected in the Y direction is two-dimensional spatial distribution information represented by the Z axis and the X axis, and is expressed as I ig — j (z, x). The MIP data projected in the Z direction is two-dimensional spatial distribution information represented by the X axis and the Y axis, and is expressed as I zg — j (x, y). In addition, the value at each position of each MIP data is expressed by a function expression such as I xg — j (y, z), I yg — j (z, x), I zg — j (x, y).

なお、3次元の画像データを2次元の画像データへと変換できる限り、MIP画像以外の投影手法を採用してもよい。例えば、MIP画像に代えて最小値投影(Minimum Intensity Projection:MinP)画像を生成して用いるようにしてもよい。また、投影方向の複数のスライドを加算することにより、投影データを取得してもよい。   Note that projection methods other than MIP images may be employed as long as the three-dimensional image data can be converted into two-dimensional image data. For example, instead of the MIP image, a minimum intensity projection (MinP) image may be generated and used. Further, projection data may be acquired by adding a plurality of slides in the projection direction.

続いて、位置推定部560は、XY面、YZ面、ZX面のそれぞれについて、P0g_k1のMIPデータとP0g_k2のMIPデータとの類似度を取得する。すなわち、位置推定部560は、式(5)〜式(7)に示すように類似度を取得する。
FX_k(y,z)=fsimil(Ixg_k,y,z) ・・・式(5)
FY_k(x,z)=fsimil(Iyg_k,x,z) ・・・式(6)
FZ_k(x,y)=fsimil(Izg_k,x,y) ・・・式(7)
ここで、FX_k(y,z)は、YZ面によって表わされるMIPデータについて、ペアR_kを構成する片方のMIPデータに対するもう一方のMIPデータの相対位置を(y,z)だけ並進させた場合の類似度を算出する関数である。FY_k(x,z)はZX面に関する関数であり、FZ_k(x,y)はXY面に関する関数である。なお、類似度算出の手法については、S250で説明した手法を用いることができる。
Next, the position estimating unit 560, XY plane, YZ plane, for each of the ZX plane, obtains the similarity between the MIP data MIP data and P 0g _k2 of P 0g _k1. That is, the position estimation unit 560 acquires the similarity as shown in Expressions (5) to (7).
FX — k (y, z) = f simil (I xg — k, y, z) (5)
FY_k (x, z) = f simil (I yg _k, x, z) ··· (6)
FZ_k (x, y) = f simil (I zg —k , x, y) (7)
Here, FX_k (y, z) is obtained by translating the relative position of the other MIP data with respect to one MIP data constituting the pair R_k by (y, z) for the MIP data represented by the YZ plane. It is a function for calculating similarity. FY_k (x, z) is a function related to the ZX plane, and FZ_k (x, y) is a function related to the XY plane. Note that the method described in S250 can be used as a method for calculating the similarity.

続いて、位置推定部560は、式(8)〜(10)に示すように、YZ面、ZX面、XY面のそれぞれについて、関数値が最大となる、P0g_k1に対するP0g_kの並進量MX_k,MY_k,MZ_kを算出する。 Next, the position estimating unit 560, as shown in equation (8) ~ (10), YZ plane, ZX plane, for each of the XY plane, the function value is maximized, translation of P 0 g _k for P 0g _k1 The quantities MX_k, MY_k, MZ_k are calculated.

Figure 2017018284
Figure 2017018284

Figure 2017018284
Figure 2017018284

Figure 2017018284

例えば、式(11)に示すように、並進量MX_k,MY_k,MZ_kの各座標軸の成分の平均値を、類似度が最大となる、P0g_k1に対するP0g_kの三次元の並進量M_kの各成分値とする。
Figure 2017018284

For example, as shown in equation (11), translation amount MX_k, MY_k, the average value of the components of each coordinate axis of MZ_k, similarity is the maximum, the three-dimensional translation amount M_k of P 0 g _k for P 0g _k1 Each component value.

Figure 2017018284

続いて、位置推定部560は、式(11)に示す並進量M_kを用いて、S250で説明したように、式(4)に示すコスト関数が最小化したときの各合成ボリュームデータの位置を推定することができる。
Figure 2017018284

Subsequently, the position estimation unit 560 uses the translation amount M_k shown in Expression (11) to determine the position of each synthetic volume data when the cost function shown in Expression (4) is minimized as described in S250. Can be estimated.

以上の処理により、3次元の画像データから変換された2次元の画像データに基づいて、基準位置に対する各合成ボリュームデータの位置を取得することができる。3次元画像データから2次元画像データに変換することにより、3次元画像データのまま処理を行う場合と比べて少ない計算コストで、位置ずれ後の合成ボリュームデータの位置を取得することができる。   With the above processing, the position of each synthetic volume data with respect to the reference position can be acquired based on the two-dimensional image data converted from the three-dimensional image data. By converting the 3D image data to the 2D image data, the position of the synthesized volume data after the positional deviation can be acquired with a lower calculation cost compared to the case of performing the processing with the 3D image data as it is.

[受信位置情報の位置ずれ補正例]
本実施形態に係る光音響装置は、初期音圧分布データの取得に用いる、各光照射時の各受信素子の位置情報を、各光照射に対応する位置ずれ量に基づいて補正してもよい。すなわち、本実施形態に係る光音響装置は、各光照射時の光音響波の受信位置情報を補正してもよい。受信位置情報の位置ずれ補正を行う処理を、図11に示す処理フローチャートにしたがって詳述する。図3に示す工程と同様の工程については同一の符号を付し、説明を省略する。(S280:受信素子の位置情報を補正する工程)
まず、再構成部520は、位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報を取得する。例えば、再構成部520は、記憶部510に予め記憶された各光照射時の各受信素子の位置情報を読み出すことにより、位置ずれを考慮しないときの位置情報を取得することができる。また、再構成部520は、光照射をトリガーとして、駆動部300に備えられた位置センサから受信部200の位置情報を受け取ることにより、位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報を取得してもよい。
[Example of position correction for received position information]
The photoacoustic apparatus according to the present embodiment may correct the position information of each receiving element at the time of each light irradiation, which is used to acquire the initial sound pressure distribution data, based on the amount of positional deviation corresponding to each light irradiation. . That is, the photoacoustic apparatus according to the present embodiment may correct photoacoustic wave reception position information at the time of each light irradiation. The process for correcting the positional deviation of the received position information will be described in detail according to the process flowchart shown in FIG. Steps similar to those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. (S280: Step of correcting position information of receiving element)
First, the reconfiguration unit 520 acquires position information of each receiving element when the positional deviation is not considered. For example, the reconstruction unit 520 can acquire the position information when the positional deviation is not taken into consideration by reading the position information of each receiving element at the time of each light irradiation stored in the storage unit 510 in advance. Also, the reconstruction unit 520 acquires the position information of each receiving element when the positional deviation is not taken into account by receiving the position information of the receiving unit 200 from the position sensor provided in the driving unit 300 using light irradiation as a trigger. May be.

続いて、再構成部520は、各光照射における位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報に対応する位置を、S260で得られたパルスボリュームデータの位置ずれ量だけ補正(並進処理)する。これにより、再構成部520は、各光照射における位置ずれ補正された各受信素子の位置情報を取得することができる。すなわち、再構成部520は、S260で得られたパルスボリュームデータの位置ずれ量に基づいて、受信素子の位置ずれ後の位置情報を取得する。   Subsequently, the reconstruction unit 520 corrects the position corresponding to the positional information of each receiving element when the positional deviation in each light irradiation is not taken into account by the positional deviation amount of the pulse volume data obtained in S260 (translation processing). To do. Thereby, the reconstruction part 520 can acquire the positional information on each receiving element in which the positional deviation is corrected in each light irradiation. In other words, the reconstruction unit 520 acquires the positional information after the positional deviation of the receiving element based on the positional deviation amount of the pulse volume data obtained in S260.

(S290:補正された受信素子の位置情報に基づいてボリュームデータを取得する工程)
再構成部520は、記憶部510に記憶された複数の電気信号群の電気信号群と、S280で取得された各受信素子の位置ずれ後の位置情報と、に基づいて、ボリュームデータとしての画像データを取得する。本工程では、S210で説明したように、再構成部520が、1回の光照射に対応する電気信号群からは全画像化領域よりも小さい領域を再構成し、これを全ての光照射に繰り返すことにより1つのボリュームデータを生成してもよい。また、再構成部520は、いずれの光照射に対応する電気信号群からも全画像化領域を再構成することにより、1つのボリュームデータを生成してもよい。
(S290: Step of acquiring volume data based on the corrected position information of the receiving element)
Based on the electrical signal group of the plurality of electrical signal groups stored in the storage unit 510 and the positional information after the positional shift of each receiving element acquired in S280, the reconstruction unit 520 performs image processing as volume data. Get the data. In this step, as described in S210, the reconstruction unit 520 reconstructs a region smaller than the entire imaging region from the electrical signal group corresponding to one light irradiation, and this is used for all the light irradiations. One volume data may be generated by repeating. In addition, the reconstruction unit 520 may generate one volume data by reconstructing the entire imaging region from the electrical signal group corresponding to any light irradiation.

なお、本実施例においては、S210でパルスボリュームデータを生成することなく、S220で所望の電気信号群の組み合わせを選択し、選択された電気信号群を用いてS230で合成ボリュームデータを生成してもよい。この場合、S220で説明したパルスボリュームデータを選択する方法と同様の方法で電気信号群を選択してもよい。   In this embodiment, without generating pulse volume data in S210, a desired combination of electrical signal groups is selected in S220, and synthesized volume data is generated in S230 using the selected electrical signal group. Also good. In this case, the electrical signal group may be selected by a method similar to the method of selecting the pulse volume data described in S220.

[光音響装置以外の例]
以上、光音響装置を用いた例で本発明の一実施形態を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。複数の画像データに基づいて、当該複数の画像データの位置情報を取得する、あらゆる装置に対して本発明は適用することができる。例えば、超音波を送受信することにより画像データを取得する超音波診断装置により得られた複数の超音波画像データに対して本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。また、本発明は音響波を用いて得られた画像データに限らず、例えば拡散光トモグラフィ(DOT)装置や、光干渉トモグラフィ(OCT)装置などにより光を用いて得られた複数の画像データに本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。また、X線透視像取得装置やX線断層像取得装置などによりX線を用いて得られた複数の画像データに対して本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。
[Examples other than photoacoustic devices]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described in the example using a photoacoustic apparatus, the application range of this invention is not restricted to this. The present invention can be applied to any apparatus that acquires position information of a plurality of image data based on a plurality of image data. For example, the position information acquisition method of the present invention may be applied to a plurality of ultrasonic image data obtained by an ultrasonic diagnostic apparatus that acquires image data by transmitting and receiving ultrasonic waves. In addition, the present invention is not limited to image data obtained using acoustic waves, and a plurality of images obtained using light by, for example, a diffuse optical tomography (DOT) device or an optical interference tomography (OCT) device. The position information acquisition method of the present invention may be applied to data. In addition, the position information acquisition method of the present invention may be applied to a plurality of image data obtained using X-rays by an X-ray fluoroscopic image acquisition apparatus, an X-ray tomogram acquisition apparatus, or the like.

[その他の実施例]
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
[Other Examples]
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

100 光照射部
200 受信部
500 画像データ取得部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Light irradiation part 200 Reception part 500 Image data acquisition part

Claims (20)

光照射部と、
前記光照射部から射出された光が対象物に照射されることにより発生した光音響波を受信することにより電気信号を出力する受信部と、
前記電気信号群に基づいて前記対象物の画像データを取得する画像データ取得部と、を有し、
前記光照射部は、前記対象物に対して複数回光を照射し、
前記受信部は、前記複数回の光照射により発生した光音響波を受信することにより、前記複数回の光照射に対応する複数の電気信号を出力し、
前記画像データ取得部は、
前記複数の電気信号に基づいて、前記複数回の光照射に対応する前記対象物の複数の画像データを取得し、
前記複数の画像データから、第1の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第1の2つ以上の画像データを選択し、
前記第1の2つ以上の画像データを第1合成することにより、第1の画像データを取得し、
前記複数の画像データから、前記第1の2つ以上の画像データとは画像データの組み合わせが異なり、前記第1の期間とは異なる第2の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第2の2つ以上の画像データを選択し、
前記第2の2つ以上の画像データを第2合成することにより、第2の画像データを取得し、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データに基づいて、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得し、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの前記位置ずれ後の位置情報に基づいて、前記複数の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置。
A light irradiation unit;
A receiving unit that outputs an electrical signal by receiving a photoacoustic wave generated by irradiating an object with light emitted from the light emitting unit;
An image data acquisition unit that acquires image data of the object based on the electrical signal group;
The light irradiation unit irradiates the object with light a plurality of times,
The receiving unit outputs a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of times of light irradiation by receiving photoacoustic waves generated by the plurality of times of light irradiation,
The image data acquisition unit
Based on the plurality of electrical signals, obtain a plurality of image data of the object corresponding to the plurality of times of light irradiation,
Selecting from the plurality of image data first two or more image data corresponding to two or more light irradiations performed in a first period;
First image data is obtained by first combining the first two or more image data,
The combination of image data is different from the first two or more image data from the plurality of image data, and corresponds to two or more light irradiations performed in a second period different from the first period. Select the second two or more image data,
Second image data is obtained by second combining the second two or more image data,
Based on the first image data and the second image data, the positional information after the positional deviation of the first image data and the second image data is obtained,
A photoacoustic apparatus, wherein positional information after positional deviation of the plurality of image data is acquired based on positional information after positional deviation of the first image data and the second image data.
前記画像データ取得部は、前記複数の画像データの前記位置ずれ後の位置情報に対応する位置に配置された前記複数の画像データを第3合成することにより、第3の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit acquires third image data by third combining the plurality of image data arranged at a position corresponding to the position information after the positional shift of the plurality of image data. The photoacoustic apparatus according to claim 1.
前記画像データ取得部は、前記複数の画像データから、前記第1の期間に行われた時間的に一続きの2つ以上の光照射に対応する前記第1の2つ以上の画像データを選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit selects, from the plurality of image data, the first two or more image data corresponding to two or more continuous light irradiations performed in the first period. The photoacoustic apparatus according to claim 1, wherein:
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データの画質に基づいて、前記第1の2つ以上の画像データを選択する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光音響装置。
4. The image data acquisition unit according to claim 1, wherein the image data acquisition unit selects the first two or more image data based on an image quality of the first image data. 5. Photoacoustic device.
前記画像データ取得部は、前記複数の画像データの画質に基づいて、前記第1の2つ以上の画像データを選択する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光音響装置。
5. The light according to claim 1, wherein the image data acquisition unit selects the first two or more image data based on image quality of the plurality of image data. Acoustic device.
特定の方向への前記対象物の位置ずれを抑制するように前記対象物を保持する対象物保持部をさらに有し、
前記画像データ取得部は、第1の画像データおよび前記第2の画像データの前記特定の方向への位置ずれを考慮せずに、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光音響装置。
An object holding unit for holding the object so as to suppress displacement of the object in a specific direction;
The image data acquisition unit does not consider the positional deviation of the first image data and the second image data in the specific direction, and the positional deviation of the first image data and the second image data. The photoacoustic apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein subsequent position information is acquired.
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの、並進、回転、および変形の少なくとも1つによる位置ずれ後の位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光音響装置。
2. The image data acquisition unit acquires position information after displacement of at least one of translation, rotation, and deformation of the first image data and the second image data. 7. The photoacoustic apparatus according to any one of items 1 to 6.
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報に対する補間処理を行うことにより、前記複数の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit acquires position information after positional deviation of the plurality of image data by performing interpolation processing on positional information after positional deviation of the first image data and the second image data. The photoacoustic apparatus according to claim 1, wherein:
光照射部と、
前記光照射部から射出された光が対象物に照射されることにより発生した光音響波を受信することにより、電気信号を出力する受信部と、
前記電気信号に基づいて前記対象物の画像データを取得する画像データ取得部と、を有し、
前記光照射部は、前記対象物に対して複数回光を照射し、
前記受信部は、前記複数回の光照射により発生した光音響波を受信することにより、前記複数回の光照射に対応する複数の電気信号を出力し、
前記画像データ取得部は、
前記複数の電気信号から、第1の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第1の2つ以上の電気信号を選択し、
前記第1の2つ以上の電気信号に基づいて、前記対象物の第1の画像データを取得し、
前記複数の電気信号から、前記第1の2つ以上の電気信号とは電気信号の組み合わせが異なり、前記第1の期間とは異なる第2の期間に行われた2つ以上の光照射に対応する第2の2つ以上の電気信号を選択し、
前記第2の2つ以上の電気信号に基づいて、前記対象物の第2の画像データを取得し、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データに基づいて、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得し、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報に基づいて、前記複数回の光照射に対応する複数の位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする光音響装置。
A light irradiation unit;
A receiving unit that outputs an electrical signal by receiving a photoacoustic wave generated by irradiating an object with light emitted from the light irradiation unit;
An image data acquisition unit that acquires image data of the object based on the electrical signal;
The light irradiation unit irradiates the object with light a plurality of times,
The receiving unit outputs a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of times of light irradiation by receiving photoacoustic waves generated by the plurality of times of light irradiation,
The image data acquisition unit
Selecting a first two or more electrical signals corresponding to two or more light irradiations performed in a first period from the plurality of electrical signals;
Obtaining first image data of the object based on the first two or more electrical signals;
From the plurality of electrical signals, the combination of electrical signals differs from the first two or more electrical signals, and corresponds to two or more light irradiations performed in a second period different from the first period. Select a second two or more electrical signals to
Obtaining second image data of the object based on the second two or more electrical signals;
Based on the first image data and the second image data, the positional information after the positional deviation of the first image data and the second image data is obtained,
A photoacoustic apparatus, wherein a plurality of positional deviation amounts corresponding to the plurality of times of light irradiation are acquired based on positional information after positional deviation of the first image data and the second image data.
前記画像データ取得部は、
前記複数の位置ずれ量に基づいて、前記複数回の光照射に対応する前記受信部の位置ずれ後の位置情報を取得し、
前記複数の電気信号と、前記受信部の位置ずれ後の位置情報と、に基づいて、第3の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項9に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit
Based on the plurality of positional deviation amounts, obtain positional information after positional deviation of the receiving unit corresponding to the multiple times of light irradiation,
10. The photoacoustic apparatus according to claim 9, wherein third image data is acquired based on the plurality of electrical signals and position information after the receiving unit is displaced.
前記画像データ取得部は、
前記複数の電気信号に基づいて、前記複数回の光照射に対応する前記対象物の複数の画像データを取得し、
前記複数の位置ずれ量に基づいて、前記複数の画像データの位置ずれ後の位置情報を取得し、
前記複数の画像データの位置ずれ後の位置情報に対応する位置に配置された前記複数の画像データを合成することにより、第3の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項9に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit
Based on the plurality of electrical signals, obtain a plurality of image data of the object corresponding to the plurality of times of light irradiation,
Based on the plurality of positional deviation amounts, obtain positional information after positional deviation of the plurality of image data,
The third image data is obtained by combining the plurality of image data arranged at positions corresponding to position information after positional deviation of the plurality of image data. Photoacoustic device.
前記画像データ取得部は、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの位置ずれ後の位置情報に基づいて、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データに対応する第1の光照射および第2の光照射に対応する第1の位置ずれ量および第2の位置ずれ量を取得し、
前記第1の位置ずれ量および前記第2の位置ずれ量に対する補間処理を行うことにより、前記複数回の光照射に対応する前記複数の位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit
First light irradiation and second light corresponding to the first image data and the second image data based on the positional information after the positional deviation of the first image data and the second image data. Obtaining a first misregistration amount and a second misregistration amount corresponding to the irradiation;
The plurality of misregistration amounts corresponding to the plurality of times of light irradiation are obtained by performing interpolation processing on the first misregistration amount and the second misregistration amount. 11. The photoacoustic apparatus according to any one of 11 above.
特定の方向への前記対象物の位置ずれを抑制するように前記対象物を保持する対象物保持部をさらに有し、
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの前記特定の方向への位置ずれ量を取得しない
ことを特徴とする請求項9から12のいずれか1項に記載の光音響装置。
An object holding unit for holding the object so as to suppress displacement of the object in a specific direction;
The said image data acquisition part does not acquire the positional offset amount to the said specific direction of the said 1st image data and the said 2nd image data, The any one of Claim 9 to 12 characterized by the above-mentioned. Photoacoustic device.
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの前記特定の方向以外の方向への位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項13に記載の光音響装置。
The photoacoustic apparatus according to claim 13, wherein the image data acquisition unit acquires a displacement amount of the first image data and the second image data in a direction other than the specific direction. .
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データおよび前記第2の画像データの、並進、回転、および変形の少なくとも1つによる位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の光音響装置。
15. The image data acquisition unit according to claim 9, wherein the image data acquisition unit acquires a displacement amount of at least one of translation, rotation, and deformation of the first image data and the second image data. The photoacoustic apparatus of any one of Claims.
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データの画質に基づいて、前記第1の2つ以上の電気信号を選択する
ことを特徴とする請求項9から15のいずれか1項に記載の光音響装置。
The said image data acquisition part selects said 1st 2 or more electrical signal based on the image quality of said 1st image data, The any one of Claim 9 to 15 characterized by the above-mentioned. Photoacoustic device.
前記画像データ取得部は、前記複数の画像データの画質に基づいて、前記第1の2つ以上の電気信号を選択する
ことを特徴とする請求項9から16のいずれか1項に記載の光音響装置。
The light according to any one of claims 9 to 16, wherein the image data acquisition unit selects the first two or more electrical signals based on image quality of the plurality of image data. Acoustic device.
前記画像データ取得部は、前記複数の画像データから、前記第1の期間に行われた時間的に一続きの2つ以上の光照射に対応する前記第1の2つ以上の電気信号を選択する
ことを特徴とする請求項9から17のいずれか1項に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit selects, from the plurality of image data, the first two or more electrical signals corresponding to two or more continuous light irradiations performed in the first period. The photoacoustic apparatus according to any one of claims 9 to 17, wherein:
前記複数回の光照射が行われる期間に、前記受信部を移動させる駆動部を更に有する
ことを特徴とする請求項1から18のいずれか1項に記載の光音響装置。
The photoacoustic apparatus according to any one of claims 1 to 18, further comprising a drive unit that moves the receiving unit during a period in which the light irradiation is performed a plurality of times.
前記画像データ取得部は、前記第1の画像データと前記第2の画像データとが重なるように、前記第1の画像データ及び前記第2の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の光音響装置。
The image data acquisition unit acquires the first image data and the second image data so that the first image data and the second image data overlap each other. The photoacoustic apparatus according to any one of 1 to 19.
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