KR20120095730A - 초음파 빔포밍 방법 및 장치 - Google Patents

초음파 빔포밍 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120095730A
KR20120095730A KR20110015223A KR20110015223A KR20120095730A KR 20120095730 A KR20120095730 A KR 20120095730A KR 20110015223 A KR20110015223 A KR 20110015223A KR 20110015223 A KR20110015223 A KR 20110015223A KR 20120095730 A KR20120095730 A KR 20120095730A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
value
weight
region
calculating
Prior art date
Application number
KR20110015223A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101760346B1 (ko
Inventor
박성찬
김규홍
김정호
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020110015223A priority Critical patent/KR101760346B1/ko
Priority to US13/242,880 priority patent/US9164171B2/en
Priority to JP2012034501A priority patent/JP2012170826A/ja
Priority to EP12156199.7A priority patent/EP2490039B1/en
Priority to CN201210041062.8A priority patent/CN102641136B/zh
Publication of KR20120095730A publication Critical patent/KR20120095730A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101760346B1 publication Critical patent/KR101760346B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8977Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using special techniques for image reconstruction, e.g. FFT, geometrical transformations, spatial deconvolution, time deconvolution
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52046Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
    • G01S7/52047Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver for elimination of side lobes or of grating lobes; for increasing resolving power
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 빔포밍 장치는, 초음파 신호를 입력 받는 입력부, 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하고, 분할된 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 영역가중치계산부, 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 픽셀가중치계산부, 및 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하고 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 빔포밍부를 포함한다.

Description

초음파 빔포밍 방법 및 장치{Method of ultrasonic beamforming and apparatus therefor}
본 발명은 초음파 영상 시스템에 관한 것으로서, 특히 고선명 초음파 빔포밍 기술에 관한 것이다.
초음파 영상은 펄스(pulse)를 출력하고 그 반사 신호를 획득하여 조직 내의 특성을 조사한다. 이 과정에서 초음파 시스템은 원하는 위치의 조직의 반사 특성을 보기 위해서 포커싱(focusing)을 하게 된다. 초음파 시스템은, 포커싱 과정에서 초음파 트랜스듀서(transducer)로 입력되는 신호들을 DAS(delay and sum) 과정을 통하여 하나의 데이터로 만들게 된다.
조직 내에 포커싱을 수행할 경우 조직 내 신호의 속도 차이나 굴절 및 반사 효과 등에 의해 정확히 원하는 지점에 포커싱을 하기 어려운 문제가 발생된다. 상기 DAS 수행 시에 트랜스듀서의 구성 요소(element) 별로 입력되는 신호들에 가중치(weight)를 주어서 처리하는 적응적 가중치 빔포밍(adaptive weight beamforming) 기법을 생각할 수 있다. 이러한 적응적 가중치 빔포밍 기법은 가중치를 조절해 주는 효과에 의해 신호의 잡음(noise)을 최소화하여 분산(variance) 값을 작게 만들 수 있다. 이러한 방식은 단순한 DAS 방식에 비해 고해상도 영상의 획득이 가능하다. 다만, 적응적 가중치 빔포밍 기법을 단순 적용한다면 계산량이 높아지게 될 것이다.
본 발명에서는 적응적 가중치 빔포밍 기법에서 계산량을 줄일 수 있는 초음파 빔포밍 방법 및 장치, 초음파 영상 시스템, 그리고 초음파 빔포밍 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제안한다.
본 발명의 일 태양에 따른 초음파 빔포밍 방법은, 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치(weight) 값을 계산하는 단계; 상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계; 및 상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 입력된 초음파 신호를 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 초음파 신호를 서로 겹치지 않는 복수의 블록으로 분할하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 상기 입력된 초음파 신호를 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 초음파 신호를 일부분이 서로 겹치는 복수의 블록으로 분할하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계는, 초음파 영상 내의 모든 픽셀들 각각에 대하여 픽셀 공분산(covariance) 값을 계산하는 단계; 상기 복수의 영역 각각에 대하여 해당 영역에 포함된 모든 픽셀에 대한 픽셀 공분산 값을 더하여 영역 공분산 값을 계산하는 단계; 및 상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계는, 영역 공분산 값
Figure pat00001
Figure pat00002
가 주어질 때 수학식
Figure pat00003
에 의하여 영역별 가중치 값 을 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계는, 상기 영역별 가중치 값들을 선형 보간하여 상기 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 태양에 따른 초음파 빔포밍 장치는, 초음파 신호를 입력 받는 입력부; 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하고, 분할된 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 영역가중치계산부; 상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 픽셀가중치계산부; 및 상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하고 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 빔포밍부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 영역가중치계산부는, 상기 초음파 신호를 서로 겹치지 않은 복수의 블록으로 분할할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 상기 영역가중치계산부는, 상기 초음파 신호를 일부분이 서로 겹치는 복수의 블록으로 분할할 수 있다.
상기 영역가중치계산부는, 초음파 영상 내의 모든 픽셀들 각각에 대하여 픽셀 공분산 값을 계산하고, 상기 복수의 영역 각각에 대하여 해당 영역에 포함된 모든 픽셀에 대한 픽셀 공분산 값을 더하여 영역 공분산 값을 계산하고, 상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 영역가중치계산부는, 영역 공분산 값
Figure pat00005
Figure pat00006
가 주어질 때 수학식
Figure pat00007
에 의하여 영역별 가중치 값
Figure pat00008
을 계산하는 것이 바람직하다.
상기 픽셀가중치계산부는, 선형 보간에 의하여 영역별 가중치 값들로부터 상기 픽셀 가중치 값을 계산하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 태양에 따른 초음파 영상 시스템은, 초음파 신호를 입력 받는 입력부; 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하고, 분할된 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 영역가중치계산부; 상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 픽셀가중치계산부; 상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하고 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 빔포밍부; 및 상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 태양에 따른 초음파 빔포밍 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 상기 초음파 빔포밍 방법은, 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치(weight) 값을 계산하는 단계; 상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계; 및 상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템의 구성의 예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 픽셀 단위로 가중치 값을 계산하는 경우와 영역 단위로 가중치 값을 계산하는 경우를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 빔포밍 방법의 예를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 영역 가중치 값을 계산하는 단계를 더 자세히 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들을 적용하여 얻은 실험 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 영역 기반의 가중치 값을 계산하는 고속 빔포밍 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템의 구성의 예를 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 빔포밍 방법의 예를 나타낸 흐름도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 영역 가중치 값을 계산하는 단계를 더 자세히 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템은 입력부(100), 영역가중치계산부(120), 픽셀가중치계산부(140), 빔포밍부(160), 및 디스플레이부(180)를 포함하는 것이 바람직하다.
입력부(100)는 초음파 신호를 입력받는다.
영역가중치계산부(120)는, 입력된 초음파 신호를 복수의 영역들로 분할하고(S100), 분할된 복수의 영역들에 대한 영역 가중치 값을 계산한다(S120). 즉, 영역가중치계산부(120)는 입력 신호를 바탕으로 관측 영역(region) 별로 파라미터(parameter)를 계산하는 모듈이다.
더 자세하게는, 상기 영역가중치계산부(120)는, 초음파 영상 내의 모든 픽셀들 각각에 대하여 픽셀 공분산 값을 계산하고(S122), 상기 복수의 영역 각각에 대하여 해당 영역에 포함된 모든 픽셀에 대한 픽셀 공분산 값을 더하여 영역 공분산 값을 계산하고(S124), 상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역 가중치 값을 계산한다(S126).
픽셀가중치계산부(140)는, 영역 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산한다(S140). 더 바람직하게는 픽셀가중치계산부(140)는 영역 가중치 값들을 보간(interpolation)에 의하여 픽셀 가중치 값을 계산한다.
이와 같이 본 발명에서는 입력된 초음파 신호의 각 픽셀에 대하여 직접 가중치 값을 계산하지 않고, 복수의 영역으로 분할하여 각 영역에 대한 영역 가중치 값을 계산한 뒤 영역 가중치 값을 이용하여 픽셀 가중치 값을 계산한다.
도 2는 픽셀 단위로 가중치 값을 계산하는 경우와 영역 단위로 가중치 값을 계산하는 경우를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 2(a)에는 픽셀 단위로 가중치 값을 직접 계산하는 예를 도시하고 있다. 이와 같이 픽셀 단위로 가중치 값을 계산하는 경우 계산량이 많아지게 된다.
본 발명에서는 도 2(b)에서와 같이 관측 공간을 영역(region) 단위로 해서 나누어 각 영역마다 DAS(Delay and Sum)에 필요한 대표 가중치 값을 계산하고, 각 픽셀의 가중치는 영역 가중치를 이용하여 계산한다.
도 2(b)와 같이 초음파 신호를 서로 겹치지 않는 복수의 블록으로 분할할 수도 있으나, 또한 일부분이 서로 겹치는 복수의 블록으로 분할하는 것도 가능하다. 또한, 블록이 아닌 다른 모양을 가진 영역으로 분할하는 것도 가능하다.
빔포밍부(160)는 픽셀 가중치 값을 이용하여 DAS(delay and sum)을 적용하여 빔포밍 값을 계산하고(S160), 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성한다.
디스플레이부(180)는 생성된 초음파 영상을 디스플레이(출력)한다.
이하에서는 도 2(b)와 같이 서로 겹치지 않는 복수의 블록으로 분할하는 경우를 예로 들어, 상기 빔포밍 과정을 수학식을 사용하여 더 상세히 살펴보도록 한다.
각 블록의 인덱스(index)를 (i, j)로 하고, 각 픽셀의 인덱스를 (x, y)로 할 때, 픽셀 별로 공분산(covariance) 매트릭스
Figure pat00009
, 블록별 영역 공분산 매트릭스
Figure pat00010
, 블록별 영역 가중치 값
Figure pat00011
, 스티어링 벡터(steering vector)
Figure pat00012
, 픽셀 가중치 값
Figure pat00013
가 주어진 경우를 고려한다.
입력부(100)에서 초음파 신호를 입력받아, 영역가중치계산부(120)에서 도 2(b)에서와 같이 NxM 블록으로 분할한다.
영역가중치계산부(120)는 각 블록 별로 입력된 데이터 값을 바탕으로 평균 또는 합의 공분산 매트릭스(average or summed covariance matrix)를 계산한다. 즉, 각 픽셀마다 픽셀 공분산
Figure pat00014
매트릭스를 계산하고(S122), 이를 이용하여 MxN 크기의 (j,i) 위치의 블록에 대하여 합을 구하여 블록에 대한 영역 공분산 값
Figure pat00015
를 계산한다(S124).
이를 영상 좌표계에서 수행하면 다음 수학식 1과 같다.
Figure pat00016
또한 전체 트랜스듀서의 구성 요소(element)의 개수보다 작은 서브 애퍼쳐(subaperture)를 설정하는 경우에는 여러 개로 표현되는 서브 애퍼쳐의 공분산 값들의 합(summation)을 구할 수도 있다. 서브 애퍼쳐 인덱스(subaperture index)가 K일때 이는 다음 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00017
다음으로 영역가중치계산부(120)에서는 다음 수학식 3과 같이 각 블록 별로 영역 가중치 값을 계산한다(S126).
Figure pat00018
수학식 3을 참조하면, 가중치 값을 계산하기 위하여는 공분산 R 값의 역행렬를 계산해야 함을 알 수 있다. 만일 픽셀마다 가중치 값을 직접 계산한다면, 상기 식에서
Figure pat00019
대신
Figure pat00020
값을 사용해야 한다.
P 개의 구성 요소(element)를 가지는 트랜스듀서를 가정할 때, 역행렬의 계산은 PxP 행렬에 대하여 O(P3)의 복잡도(complexity)를 가진다. 그러나 역행렬 계산을 NxM 블록에 대하여 수행하게 되면 1/MN 배로 계산량을 줄일 수 있다.
픽셀가중치계산부(140)는 픽셀 (x, y)마다 쌍선형 보간(bilinear interpolation)에 의하여 픽셀 가중치 값을 계산한다. 이는 다음 수학식 4와 같다.
Figure pat00021
다음으로 빔포밍부(160)에서 상기 적응적 가중치(adaptive weight) 값을 이용하여 최소 분산 (minimum variance: MV) 빔포밍 값을 계산한 후, 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상 데이터를 생성하여 디스플레이부(180)로 출력한다.
가중치 값의 보간 계산 및 DAS의 수행에 필요한 계산은 O(P)의 복잡도를 가진다. 따라서 전체 계산에서 가장 계산량이 많은 부분은 상기 가중치의 계산 부분이라고 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 가장 복잡도가 높은 가중치 계산 부분에서 각각의 픽셀 별로 가중치를 직접 계산하는 대신 분할된 영역별로 가중치를 계산함에 의하여 복잡도를 낮추게 된다. 예를 들어, 4x32 크기의 블록으로 분할하는 경우 전체적으로 1/128 배로 계산량 감소를 가져오게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예들을 적용하여 얻은 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 5(a)는 일반적인 DAS(delay and sum)를 적용한 경우이고, 도 5(b)는 각 픽셀별 가중치를 직접 계산하는 경우의 MV 빔포밍의 경우이며, 도 5(c)는 본 발명의 실시예에 따라 영역별 가중치를 계산한 뒤 이를 보간하여 픽셀별 가중치를 계산하는 경우의 MV 빔포밍의 경우이다.
가로축은 각도(angle)를 나타내며, 세로축은 축방향의 거리(axial distance)를 나타낸다.
도 5(c)에 표시된 영상을 도 5(a)의 경우와 비교하면 영상의 해상도(resolution)이 향상되었음을 알 수 있다. 또한 도 5(b)의 경우와 비교하여 계산량은 감소하였음에 반하여, 해상도의 차이가 거의 없음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 빔포밍 방식을 적용하면 계산량의 감소를 가져오면서도 각 픽셀별로 가중치를 계산하는 방식과 동일한 화질을 확보하는 것이 가능하다.
상기 설명은 실시예 중 하나일 뿐이며, 전체 영상을 복수의 영역으로 분할하여 가중치를 계산하는 여러 가지 다양한 실시예가 가능할 수 있으며, 영역의 모양이나 영역 간의 겹침 여부가 달라질 수 있다. 어느 경우에나 획기적인 계산량의 감소가 가능하다.
전체 영상을 복수의 영역으로 분할하여 가중치를 계산하는 실시예로서는, 영역별로 LUT(Look-Up-Table)기반 weight를 계산하는 방법, Capon beamforming, Mean Square Error beamforming, Minimum Variance beamforming, Generalized Sidelobe Canceller, Broad band beamforming 등을 적용할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 초음파 영상 빔포밍 기술에 의하면, 입력 영상 데이터를 분석하여 해상도와 컨트래스트(contrast)를 향상 시킬 수 있으며, 영역 별로 가중치를 계산하여 이를 이용하여 각 데이터마다 가중치를 계산함으로써 고화질의 영상을 고속으로 획득할 수 있게 된다. 본 기술은 초음파 영상, 탄성 영상 등의 다양한 초음파 영상 기술에 적용이 가능하며, 더 나아가 레이더, 음향(sound) 신호의 처리에도 확장될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.

Claims (14)

  1. 입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치(weight) 값을 계산하는 단계;
    상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계; 및
    상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 초음파 신호를 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 초음파 신호를 서로 겹치지 않는 복수의 블록으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 초음파 신호를 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 초음파 신호를 일부분이 서로 겹치는 복수의 블록으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계는,
    초음파 영상 내의 모든 픽셀들 각각에 대하여 픽셀 공분산(covariance) 값을 계산하는 단계;
    상기 복수의 영역 각각에 대하여 해당 영역에 포함된 모든 픽셀에 대한 픽셀 공분산 값을 더하여 영역 공분산 값을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 단계는,
    영역 공분산 값
    Figure pat00022
    Figure pat00023
    가 주어질 때 수학식
    Figure pat00024
    에 의하여 영역별 가중치 값
    Figure pat00025
    을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계는,
    상기 영역별 가중치 값들을 선형 보간하여 상기 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 방법.
  7. 초음파 신호를 입력 받는 입력부;
    입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하고, 분할된 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 영역가중치계산부;
    상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 픽셀가중치계산부; 및
    상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하고 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 빔포밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영역가중치계산부는,
    상기 초음파 신호를 서로 겹치지 않은 복수의 블록으로 분할하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 영역가중치계산부는,
    상기 초음파 신호를 일부분이 서로 겹치는 복수의 블록으로 분할하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 영역가중치계산부는,
    초음파 영상 내의 모든 픽셀들 각각에 대하여 픽셀 공분산 값을 계산하고, 상기 복수의 영역 각각에 대하여 해당 영역에 포함된 모든 픽셀에 대한 픽셀 공분산 값을 더하여 영역 공분산 값을 계산하고, 상기 복수의 영역들에 대한 영역 공분산 값들을 이용하여 각각의 영역에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 영역가중치계산부는,
    영역 공분산 값
    Figure pat00026
    Figure pat00027
    가 주어질 때 수학식
    Figure pat00028
    에 의하여 영역별 가중치 값
    Figure pat00029
    을 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 픽셀가중치계산부는, 선형 보간에 의하여 영역별 가중치 값들로부터 상기 픽셀 가중치 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 빔포밍 장치.
  13. 초음파 신호를 입력 받는 입력부;
    입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하고, 분할된 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치 값을 계산하는 영역가중치계산부;
    상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 픽셀가중치계산부;
    상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하고 계산된 빔포밍 값을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 빔포밍부; 및
    상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템.
  14. 초음파 빔포밍 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서,
    상기 초음파 빔포밍 방법은,
    입력된 초음파 신호들에 대해 공간 상에서 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 복수의 영역들에 대한 영역별 가중치(weight) 값을 계산하는 단계;
    상기 영역별 가중치 값들을 이용하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 가중치 값을 계산하는 단계; 및
    상기 픽셀 가중치 값을 이용하여 빔포밍 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
KR1020110015223A 2011-02-21 2011-02-21 초음파 빔포밍 방법 및 장치 KR101760346B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015223A KR101760346B1 (ko) 2011-02-21 2011-02-21 초음파 빔포밍 방법 및 장치
US13/242,880 US9164171B2 (en) 2011-02-21 2011-09-23 Method of ultrasonic beamforming and apparatus therefor
JP2012034501A JP2012170826A (ja) 2011-02-21 2012-02-20 超音波ビーム形成方法及びその装置と超音波画像システム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体
EP12156199.7A EP2490039B1 (en) 2011-02-21 2012-02-20 Method of ultrasonic adaptive beamforming and apparatus therefor
CN201210041062.8A CN102641136B (zh) 2011-02-21 2012-02-21 超声波束成型的方法和用于该方法的设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015223A KR101760346B1 (ko) 2011-02-21 2011-02-21 초음파 빔포밍 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120095730A true KR20120095730A (ko) 2012-08-29
KR101760346B1 KR101760346B1 (ko) 2017-07-21

Family

ID=45656199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110015223A KR101760346B1 (ko) 2011-02-21 2011-02-21 초음파 빔포밍 방법 및 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9164171B2 (ko)
EP (1) EP2490039B1 (ko)
JP (1) JP2012170826A (ko)
KR (1) KR101760346B1 (ko)
CN (1) CN102641136B (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140091803A (ko) * 2013-01-11 2014-07-23 삼성전자주식회사 빔 포밍 모듈, 상기 빔 포밍 모듈을 이용하는 초음파 이미징 장치, 상기 빔 포밍 모듈을 이용한 빔 포밍 방법 및 상기 빔 포밍 모듈을 이용한 초음파 이미징 장치의 제어 방법
KR20190075773A (ko) * 2017-12-21 2019-07-01 삼성메디슨 주식회사 초음파 영상 장치 및 그 표시 방법
US10591597B2 (en) 2014-04-15 2020-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method for controlling the same
US11096667B2 (en) 2016-11-17 2021-08-24 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method of controlling the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102973248A (zh) * 2012-12-25 2013-03-20 中国科学院自动化研究所 基于自适应波束形成的光声断层成像装置
JP2015077393A (ja) 2013-09-10 2015-04-23 セイコーエプソン株式会社 超音波測定装置、超音波画像装置、及び超音波測定方法
JP6331297B2 (ja) 2013-09-10 2018-05-30 セイコーエプソン株式会社 超音波測定装置、超音波画像装置、及び超音波測定方法
KR20160046669A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 알피니언메디칼시스템 주식회사 빔포밍 장치, 초음파 이미징 장치 및 빔포밍 방법
CN104739449B (zh) * 2015-04-15 2017-04-05 惠尔图像公司 超声波束合成方法
JP2017086156A (ja) * 2015-11-02 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 超音波画像装置および超音波画像装置向け制御装置並びに超音波画像の形成方法
CN108618799B (zh) * 2018-04-24 2020-06-02 华中科技大学 一种基于空间相干性的超声ct成像方法
KR102144048B1 (ko) * 2018-07-11 2020-08-12 경북대학교 산학협력단 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치
CN112120730B (zh) * 2020-10-21 2024-04-02 重庆大学 一种基于混合子空间投影的广义旁瓣相消超声成像方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3094742B2 (ja) 1993-09-03 2000-10-03 松下電器産業株式会社 超音波診断装置
US5548561A (en) * 1995-02-27 1996-08-20 General Electric Company Ultrasound image enhancement using beam-nulling
US5575286A (en) * 1995-03-31 1996-11-19 Siemens Medical Systems, Inc. Method and apparatus for generating large compound ultrasound image
JPH08313500A (ja) 1995-05-17 1996-11-29 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波検査装置
JP3355140B2 (ja) 1998-11-18 2002-12-09 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波撮像装置
KR100722596B1 (ko) * 2001-04-19 2007-05-28 가부시끼가이샤 도시바 화상처리방법과 화상처리장치
JP3711335B2 (ja) 2001-12-04 2005-11-02 アロカ株式会社 超音波画像処理装置及び超音波エコー信号処理装置
AU2003214626A1 (en) * 2002-04-04 2003-10-20 Transscan Medical Ltd. Breast cancer screening
US20040049134A1 (en) * 2002-07-02 2004-03-11 Tosaya Carol A. System and methods for treatment of alzheimer's and other deposition-related disorders of the brain
US8021301B2 (en) 2003-12-26 2011-09-20 Fujifilm Corporation Ultrasonic image processing apparatus, ultrasonic image processing method and ultrasonic image processing program
JP2006271557A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Shimadzu Corp 超音波診断装置
US20090306510A1 (en) 2005-06-17 2009-12-10 Kunio Hashiba Ultrasound Imaging Apparatus
US20070239002A1 (en) 2005-12-28 2007-10-11 Alam Sheikh K Superfast, High-Resolution Ultrasonic Imaging Using Coded Excitation
JP5039406B2 (ja) 2007-03-29 2012-10-03 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 超音波画像作成方法および超音波診断装置
JP5743306B2 (ja) 2007-06-25 2015-07-01 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 画像処理装置および超音波診断装置
JP5747429B2 (ja) * 2007-08-09 2015-07-15 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 画像処理装置および超音波診断装置
CN101527590B (zh) 2008-03-06 2013-08-07 中兴通讯股份有限公司 一种自适应波束形成方法及装置
JP5373308B2 (ja) 2008-03-31 2013-12-18 富士フイルム株式会社 超音波撮像装置及び超音波撮像方法
KR100971434B1 (ko) 2008-07-09 2010-07-21 주식회사 메디슨 초음파 데이터를 처리하는 초음파 시스템 및 방법
JP5063515B2 (ja) 2008-07-25 2012-10-31 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置
KR100983769B1 (ko) 2008-11-13 2010-09-28 주식회사 메디슨 다수의 송수신부를 포함하는 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140091803A (ko) * 2013-01-11 2014-07-23 삼성전자주식회사 빔 포밍 모듈, 상기 빔 포밍 모듈을 이용하는 초음파 이미징 장치, 상기 빔 포밍 모듈을 이용한 빔 포밍 방법 및 상기 빔 포밍 모듈을 이용한 초음파 이미징 장치의 제어 방법
US9824680B2 (en) 2013-01-11 2017-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Beamforming module, ultrasonic imaging apparatus using the same, beamforming method using the beamforming module, and method of controlling the ultrasonic imaging apparatus using the beamforming module
US10591597B2 (en) 2014-04-15 2020-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method for controlling the same
US11096667B2 (en) 2016-11-17 2021-08-24 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method of controlling the same
KR20190075773A (ko) * 2017-12-21 2019-07-01 삼성메디슨 주식회사 초음파 영상 장치 및 그 표시 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN102641136B (zh) 2016-08-03
JP2012170826A (ja) 2012-09-10
EP2490039A3 (en) 2014-07-30
US20120212618A1 (en) 2012-08-23
CN102641136A (zh) 2012-08-22
KR101760346B1 (ko) 2017-07-21
EP2490039A2 (en) 2012-08-22
EP2490039B1 (en) 2019-04-03
US9164171B2 (en) 2015-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101760346B1 (ko) 초음파 빔포밍 방법 및 장치
US8744155B2 (en) Imaging or communications system utilizing multisample apodization and method
JP5135346B2 (ja) 超音波画像装置
US10048373B2 (en) Object information acquisition apparatus object information acquisition method and non-transitory computer-readable medium
US20120179043A1 (en) Subject diagnosis system, medical image system for providing diagnosis image of subject, and method of displaying diagnosis image of subject
JP2015077393A (ja) 超音波測定装置、超音波画像装置、及び超音波測定方法
EP2514367B1 (en) Method for generating images, apparatus for performing the same, diagnosis system, and medical image system
KR101792589B1 (ko) 빔포머, 진단시스템, 의료영상시스템 및 진단영상을 표시하는 방법
JP6189867B2 (ja) 超音波撮像装置
KR20120119090A (ko) 진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템
Afrakhteh et al. Low-complexity adaptive minimum variance ultrasound beam-former based on diagonalization
Wang et al. Generalized sidelobe canceller beamforming method for ultrasound imaging
Guenther et al. Robust finite impulse response beamforming applied to medical ultrasound
Guenther et al. Broadband optimal contrast resolution beamforming
JP2024020936A (ja) 超音波画像処理装置
US11953591B2 (en) Ultrasound imaging system with pixel extrapolation image enhancement
JP6089741B2 (ja) 超音波測定装置、超音波画像装置及び超音波測定方法
CN112166339B (zh) 具有声速像差校正的合成透射聚焦超声***
Gomes et al. Sparse Arrays Method with Generalized Sidelobe Canceler Beamformer for Improved Contrast and Resolution in Ultrasound Ultrafast Imaging
Wold Parameters of the Capon beamformer in medical ultrasound imaging
Chen et al. Towards establishing a design rule for aperture parameters in minimum-variance beamforming
CN112166339A (zh) 具有声速像差校正的合成透射聚焦超声***

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant