KR20070022615A - System and method of forming an ultrasound spatial compound image - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 프레임을 얻는 동안, 평행한 다수의 제1 스캔라인과 제1 스캔라인과 평행하지 않으며 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하여 얻은 프레임을 조합하여 공간합성 영상을 형성하는 시스템 및 방법을 제공한다. While obtaining at least one frame, a space is obtained by combining a plurality of parallel first scanlines and frames obtained by transmitting and receiving ultrasound signals along a plurality of second scanlines that are not parallel to the first scanline and extend from one center point. A system and method for forming a composite image are provided.
초음파, 공간 합성, 트랜스듀서 어레이, 성분 프레임, 스캔라인 Ultrasonics, spatial synthesis, transducer arrays, component frames, scanlines
Description
도 1 내지 도 3은 종래 공간합성 영상 형성을 위한 성분 프레임의 스캔라인을 보이는 개략도.1 to 3 are schematic views showing scan lines of component frames for forming a conventional spatial composite image.
도 4는 도 1 내지 도 3의 성분 프레임으로부터 얻은 공간합성 영상의 스캔라인을 보이는 개략도.4 is a schematic view showing a scan line of a spatially synthesized image obtained from the component frames of FIGS. 1 to 3;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 공간합성 영상 형성 시스템의 구성을 보이는 블록도.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic spatial synthesis image forming system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 성분 프레임의 스캔라인과 트랜스듀서의 관계를 보이는 개략도.Figure 6 is a schematic diagram showing the relationship between the scan line and the transducer of the component frame according to an embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 공간합성 영상 형성을 위한 성분 프레임의 스캔라인을 보이는 개략도.7 to 9 are schematic diagrams showing scan lines of component frames for forming a spatial composite image according to the present invention;
도 10은 도 7 내지 도 9의 성분 프레임으로부터 얻은 공간합성 영상의 스캔라인을 보이는 개략도.10 is a schematic view showing a scan line of a spatially synthesized image obtained from the component frames of FIGS. 7 to 9.
본 발명은 초음파 영상 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 공간합성 영상 형성 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic image forming method, and more particularly, to an ultrasonic spatial composite image forming system and method.
공간합성은 영상처리기술의 일종으로서, 다수의 포인트 또는 각(angle)에서 얻어진 각 초음파 영상 프레임의 스캔라인을 조합함으로써, 하나의 합성 영상을 형성하는 영상처리기술이다. 공간 합성을 위해, 실질적으로 독립된 방향에서 얻어져 부분적으로 겹쳐지는 연속적인 각 영상(이하, 성분 프레임 또는 프레임이라 함)을 획득한다. 성분 프레임이 바뀔 때마다 스캔라인의 방향을 조정하여 독립된 방향에서 즉, 각기 다른 각에서 성분 프레임들을 얻을 수 있다. 도 1 내지 도 3은 경사각이 각각 -15, 0, 15의 스캔라인(SL1, SL2, SL3)들로 이루어지는 성분 프레임들(A 내지 C)을 보인다.Spatial synthesis is a kind of image processing technology, and is an image processing technology that forms a composite image by combining scan lines of respective ultrasound image frames obtained from a plurality of points or angles. For spatial synthesis, each successive image (hereinafter referred to as a component frame or frame) obtained in a substantially independent direction is obtained. Each time the component frame changes, the direction of the scanline can be adjusted to obtain the component frames in separate directions, ie at different angles. 1 to 3 show that the inclination angle is -15 , 0 , 15 The component frames A to C consisting of the scan lines SL1, SL2 and SL3 are shown.
공간합성에서는 성분 프레임들을 합, 평균, 피크검출 또는 다른 방식에 따라 조합하여 합성 영상을 형성한다. 종래 초음파 공간합성 영상 형성에 따르면, 도 1 내지 도 3에 보인 성분 프레임(A, B, C)을 조합하여 도 4와 같이 하나의 합성 영상(CI)을 형성한다. 따라서, 합성 영상(CI) 내에 성분 프레임들 중 일부가 겹쳐지지 않는 영역들(R1, R2)이 있어 합성 영상(CI) 내에 연결부(seam)(S)가 두드러질 뿐만 아니라 합성 영상 전체 영역의 화질이 균일하지 못한 문제점이 있다.In spatial synthesis, component frames are combined by sum, average, peak detection, or other methods to form a composite image. According to the conventional ultrasonic spatial composite image formation, one composite image CI is formed as shown in FIG. 4 by combining the component frames A, B, and C shown in FIGS. 1 to 3. Therefore, there are regions R1 and R2 where some of the component frames do not overlap in the composite image CI, so that the seam S is not only prominent in the composite image CI, but also the image quality of the entire region of the composite image. This is a non-uniform problem.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 연결부가 두드러지지 않으며 균일한 화질의 합성 영상을 제공할 수 있는, 초음파 공간합성 영상 형성 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic spatial composite image forming system and method, which can solve a problem described above and provide a composite image having a uniform image quality without being conspicuous.
본 발명에 따라 다수의 프레임으로 초음파 공간합성 영상을 형성하는 시스템은, 각 프레임을 얻는 동안 다수 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하는 다수의 트랜스듀서; 상기 각 프레임을 얻는 동안 각 트랜스듀서에서 송수신된 신호를 지연 및 합산하여, 프레임 데이터를 형성하는 빔포머; 및 다수의 프레임들을 조합하여 공간합성 영상을 형성하는 영상 합성부를 포함한다. 바람직하게 상기 각 트랜스듀서는, 프레임이 바뀔 때마다 방향이 변하는 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하되, 적어도 하나의 프레임은 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인 및 서로 평행하지 않으며 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인으로 형성된다.According to the present invention, a system for forming an ultrasound spatial composite image with a plurality of frames includes a plurality of transducers for transmitting and receiving ultrasound signals along a plurality of scan lines while obtaining each frame; A beamformer for delaying and summing signals transmitted and received at each transducer while acquiring each frame to form frame data; And an image synthesizer configured to combine the plurality of frames to form a spatially synthesized image. Preferably, each of the transducers transmits and receives an ultrasonic signal along a scanline that changes direction each time the frame is changed, wherein at least one frame extends from one center point and a plurality of first scanlines parallel to each other and not parallel to each other. And a plurality of second scan lines.
상기 다수의 제2 스캔라인은 상기 다수의 제1 스캔라인보다 조밀하게 분포한다. 상기 프레임은 지정 프레임과 상기 지정 프레임을 중심으로 순서적으로 대칭인 제1 주변 프레임 및 제2 주변 프레임을 포함하되, 상기 지정 프레임의 모든 스캔라인은 서로 평행하고, 상기 제1 주변 프레임 및 제2 주변 프레임은 각각 상기 제1 스캔라인 및 상기 제2 스캔라인을 포함한다. 상기 제1 및 제2 주변 프레임의 상기 제1 스캔라인은 상기 지정 프레임의 스캔라인을 중심으로 서로 대칭이고, 상기 제1 및 제2 주변 프레임의 상기 제2 스캔라인은 상기 지정 프레임의 스캔라인을 중심으로 서로 대칭이다.The plurality of second scanlines is more densely distributed than the plurality of first scanlines. The frame includes a designated frame and a first peripheral frame and a second peripheral frame that are sequentially symmetric about the designated frame, wherein all scan lines of the designated frame are parallel to each other, and the first peripheral frame and the second peripheral frame are parallel to each other. The peripheral frame includes the first scan line and the second scan line, respectively. The first scan lines of the first and second peripheral frames are symmetric with respect to the scan lines of the designated frame, and the second scan lines of the first and second peripheral frames correspond to the scan lines of the designated frame. It is symmetrical with each other in the center.
본 발명에 따라 다수의 프레임으로 초음파 공간합성 영상을 형성하는 방법은, 각 프레임을 얻는 동안 다수 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하는 단계; 상기 각 프레임을 얻는 동안 송수신된 신호를 지연 및 합산하여, 프레임 데이 터를 형성하는 단계; 연속하는 프레임들을 조합하여 공간합성 영상을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 초음파 신호를 송수신하는 단계에서, 프레임이 바뀔 때마다 방향이 변하는 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하고, 적어도 하나의 프레임을 얻는 동안, 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인 및 서로 평행하지 않으며 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신한다. According to the present invention, a method of forming an ultrasound spatial composite image with a plurality of frames includes: transmitting and receiving an ultrasound signal along a plurality of scan lines while obtaining each frame; Delaying and summing signals transmitted and received while obtaining each frame to form frame data; Combining the successive frames to form a spatial composite image. In the step of transmitting and receiving the ultrasound signal, the ultrasound signal is transmitted and received along the scan line that changes direction each time the frame is changed, and while obtaining at least one frame, a plurality of first scan lines parallel to each other and not parallel to each other Ultrasonic signals are transmitted and received along a plurality of second scan lines extending from the center point of the.
상기 다수의 제2 스캔라인은 상기 다수의 제1 스캔라인보다 조밀하게 분포한다. 상기 프레임은 지정 프레임과 상기 지정 프레임을 중심으로 순서적으로 대칭인 제1 주변 프레임 및 제2 주변 프레임을 포함하되, 상기 지정 프레임의 모든 스캔라인은 서로 평행하고, 상기 제1 주변 프레임 및 제2 주변 프레임은 각각 상기 제1 스캔라인 및 상기 제2 스캔라인을 포함한다. 상기 제1 및 제2 주변 프레임의 상기 제1 스캔라인은 상기 지정 프레임의 스캔라인을 중심으로 서로 대칭이고, 상기 제1 및 제2 주변 프레임의 상기 제2 스캔라인은 상기 지정 프레임의 스캔라인을 중심으로 서로 대칭이다.The plurality of second scanlines is more densely distributed than the plurality of first scanlines. The frame includes a designated frame and a first peripheral frame and a second peripheral frame that are sequentially symmetric about the designated frame, wherein all scan lines of the designated frame are parallel to each other, and the first peripheral frame and the second peripheral frame are parallel to each other. The peripheral frame includes the first scan line and the second scan line, respectively. The first scan lines of the first and second peripheral frames are symmetric with respect to the scan lines of the designated frame, and the second scan lines of the first and second peripheral frames correspond to the scan lines of the designated frame. It is symmetrical with each other in the center.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 공간합성 영상 형성 시스템 및 방법을 설명한다.Hereinafter, an ultrasonic spatial synthesis image forming system and method according to an exemplary embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 공간합성 영상 형성 시스템 (100)은 스캔헤드(101), 송수신(T/R) 스위치(transmit/receive switch)(102), 트랜스미터(transmitter)(103), 빔포머(104), 시스템 제어부(105), 이득 제어부(106), B-모드 프로세서(107), 프레임 메모리(108), 합성 제어부(109), 스캔 변환부(110), 비디오 프로세서(111), 디스플레이부(112)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the ultrasonic spatial synthesis
스캔헤드(101)는 다수의 트랜스듀서(101a)를 포함한다. 각 트랜스듀서(101a)는 각 프레임을 얻는 동안 다수 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신한다. 공간합성을 위한 다수의 프레임을 형성하기 위해, 스캔헤드(101)의 각 트랜스듀서(101a)는 프레임이 바뀔 때마다 변하는 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신한다. 적어도 하나의 프레임은 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인(SL11내지 SL1N) 및 서로 평행하지 않으며 일측 가장자리에 위치한 트랜스듀서 상의 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인(SL21 내지 SL2M)을 따라 초음파 신호를 송수신한다.The
연속하는 다수의 성분 프레임 중 지정 프레임의 모든 스캔라인은 서로 평행하다. 지정 프레임 이외의 프레임(이하 주변 프레임이라 함)은 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인 및 서로 평행하지 않으며 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인을 포함한다. 다수의 제2 스캔라인은 다수의 제1 스캔라인 보다 더 조밀하다. 도 7 내지 도 9에 보인 바와 같이, 공간합성을 위해 순차적으로 3개 성분 프레임, 즉 제1 주변 프레임(PF1), 지정 프레임(AF), 제2 주변 프레임(PF2)을 형성할 경우, 지정 프레임(AF)은 모두 동일한 경사각을 갖는 스캔라인(SL)을 포함하고, 제1 및 제2 주변 프레임(PF1, PF2)은 각각 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인(SLA, SLC) 및 서로 평행하지 않은 다수의 제2 스캔라인(SLB, SLD)을 포함한다. 지정 프레임(AF)을 중심으로 순서가 대칭인 제1 및 제2 주변 프레임(PF1, PF2)의 제1 스캔라인(SLA, SLD)은 지정 프레임(AF)의 스캔라인(SL)을 중심으로 서로 대칭이다. 또한, 제1 및 제2 주변 프레임(PF1, PF2)의 제2 스캔라인(SLB, SLC)은 지정 프레임(AF)의 스캔라인(SL)을 중심으로 서로 대칭이다.All the scanlines of a given frame of a plurality of consecutive component frames are parallel to each other. Frames other than the designated frames (hereinafter referred to as peripheral frames) include a plurality of first scanlines parallel to each other and a plurality of second scanlines not parallel to each other and extending from one center point. The plurality of second scanlines is denser than the plurality of first scanlines. As shown in FIGS. 7 to 9, when the three component frames, that is, the first peripheral frame PF1, the designated frame AF, and the second peripheral frame PF2 are sequentially formed for spatial synthesis, the designated frame The AF may include scan lines SL having the same inclination angle, and the first and second peripheral frames PF1 and PF2 may each include a plurality of first scan lines SL A and SL C that are parallel to each other. A plurality of non-parallel second scan lines SL B and SL D are included. The first scan lines SL A and SL D of the first and second peripheral frames PF1 and PF2, which are symmetrical with respect to the designated frame AF, are centered on the scan line SL of the designated frame AF. Are symmetrical with each other. In addition, the second scan lines SL B and SL C of the first and second peripheral frames PF1 and PF2 are symmetrical with respect to the scan line SL of the designated frame AF.
T/R 스위치(102)는 초음파 빔의 송/수신을 스위칭한다. 트랜스미터(103)는 송신 모드에서 스캔헤드(101)의 각 트랜스듀서(101a)로부터 송신되는 초음파 신호의 위상 및 전송 시간 등을 제어한다. The T /
빔포머(beamformer)(104)는 각 프레임을 얻는 동안 각 트랜스듀서(101a)에서 송수신된 신호를 지연 및 합산하여, 프레임 데이터를 형성한다. The
시스템 제어부(system controller)(105)는 초음파 진단 시스템(100)의 사용자가 사용자 입력부(도시하지 않음)을 통하여 입력한 설정에 따라 트랜스미터(103)와 빔포머(104)의 동작을 제어한다. 보다 구체적으로, 시스템 제어부(105)는 프레임마다 방향이 변하는 스캔라인을 따라 정해진 주파수의 초음파가 송수신 되도록 한다. 또한, 시스템 제어부(105)는 스캔헤드(101)의 어퍼쳐(aperture)와 영상 깊이에 따라 적절하게 송수신 신호를 결합하도록 빔포머(104)를 제어한다. 이득 제어부(gain controller)(106)는 신호의 이득(gain)을 보상 한다.The
B-모드 프로세서(Brightness-mode processor)(107)는 스캔라인 데이터에 기초하여 B-모드 영상 데이터를 형성한다. A B-
프레임 메모리(frame memory)(108)는 프레임 단위로 영상을 합성하기 위해 필요한 메모리 공간으로, 빔포머(104)에서 얻어진 각 프레임의 데이터를 저장한다.The
합성부(compounding unit)(109)는 연속하는 성분 프레임을 조합하여 초음파 공간합성 영상을 형성한다. 도 7 내지 도 9에 보인 3개의 성분 프레임(PF1, AF, PF2)을 조합하여 도 10과 같은 초음파 공간합성 영상(CIT)을 형성한다. 도 10에 보인 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 초음파 공간합성 영상(CIT)의 모든 영역(CIo, CIL, CIR)에서는 모든 성분 프레임(PF1, AF, PF2)의 스캔라인이 조합된다. 즉, 제1 영역(CIo)은 지정 프레임(AF)의 스캔라인(SL)과 주변 프레임(PF1, PF2)의 제1 스캔라인(SLA, SLC)이 조합되어 얻어진 영역이다. 제2 영역(CIL)은 지정 프레임(AF)의 스캔라인(SL), 주변 프레임(PF1)의 제1 스캔라인(SLA) 및 주변 프레임(PF2)의 제2 스캔라인(SLD)이 조합되어 얻어진 영역이다. 제3 영역(CIR)은 지정 프레임(AF)의 스캔라인(SL), 주변 프레임(PF1)의 제2 스캔라인(SLB), 주변 프레임(PF2)의 제1 스캔라인(SLC)이 조합되어 얻어진 영역이다. 따라서, 초음파 공간합성 영상(CIT)의 모든 영역이 각 프레임의 스캔라인이 조합되어 얻어짐으로써 연결부(seam)가 두드러지는 것을 방지할 수 있고, 초음파 공간합성 영상의 화질을 전체적으로 균일하게 할 수 있다.The
스캔 변환부(scan conversion)(110)는 주사선 표시형식을 디스플레이부(112)에서 사용되는 표시형식으로 변환시킨다. The
비디오 프로세서(video processor)(111)는 초음파 합성 영상을 디스플레이하기에 적당한 형태(format)로 변환해 준다.The
디스플레이부(display)(112)는 비디오 프로세서(109)에서 변환된 초음파 합성 영상을 디스플레이한다.The
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부한 청구 범위의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.While the present invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시예에서 스캔 변환 이후 공간합성 영상을 형성할 수 있다. 즉, 프레임이 바뀔 때마다 방향이 변하는 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하되, 적어도 하나의 프레임을 얻는 동안 다수의 트랜스듀서는 서로 평행한 다수의 제1 스캔라인 및 서로 평행하지 않으며 하나의 중심점에서 연장되는 다수의 제2 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하여 공간합성 영상 형성을 위한 성분 프레임을 형성한다는 본 발명의 기본적인 기술 사상 내에서, 각 변형에 적절하게 공간합성 영상 형성 시스템 및 방법이 변경될 수 있다. For example, in the above-described embodiment of the present invention, a spatial composite image may be formed after scan conversion. That is, each time the frame is changed, the ultrasonic signal is transmitted and received along the scanning line which changes direction, and while obtaining at least one frame, the plurality of transducers are parallel to each other, and the plurality of first scan lines are not parallel to each other and at one center point. Within the basic technical idea of the present invention that a component frame for forming a spatial composite image is transmitted and received by transmitting and receiving an ultrasonic signal along a plurality of extended second scanlines, the spatially synthesized image forming system and method may be changed according to each modification. Can be.
본 발명에 의하면, 공간합성 영상의 전영역을 모든 구성 프레임의 스캔라인을 조합하여 얻음으로써 연결부가 두드러지게 나타나는 것을 방지하여 합성 영상의 화질을 균일하게 할 수 있다.According to the present invention, the entire area of the spatial composite image is obtained by combining the scan lines of all the constituent frames, thereby preventing the connection portion from appearing more prominently, thereby making it possible to uniformize the image quality of the composite image.
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