KR0180058B1 - Ultrasonic diagnostic system storing compressed data to cine memory - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 효율적인 초음파진단장치에 관한 것으로서, 특히 데이터를 압축/신장하기 위하여 LZW알고리즘을 사용한다.The present invention relates to an efficient ultrasonic diagnostic apparatus for compressing and storing data in a CINE memory. In particular, the LZW algorithm is used to compress / extend data.
본 발명에서는 LZW알고리즘에 의하여 데이터를 압축/신장하는 하드웨어적인 구현에 의해 장치와 마이크로프로세서를 도입한 소프트웨어적인 구현에 의한 장치를 제공한다.The present invention provides a device by a software implementation in which a device and a microprocessor are introduced by a hardware implementation in which data is compressed / extended by the LZW algorithm.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 VRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치의 블럭도.1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus using CINE memory of a VRAM according to the prior art.
제2도는 종래의 기술에 의한 DRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치의 블럭도.2 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus using a CINE memory of a DRAM according to the prior art.
제3도는 하드웨어적 구현에 의하여 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 본 발명에 의한 초음파진단장치의 블록도.3 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention for compressing and storing data in a CINE memory by hardware implementation.
제4도는 제3도에서의 압축기/신장기에 관한 하드웨어적 구현이 일실시예를 나타낸 블록도.4 is a block diagram showing an embodiment of a hardware implementation of the compressor / extender in FIG.
제5도는 본 발명인 프로그램에 의하여 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 마이크로프로세서 기반 초음파진단장치의 블럭도.5 is a block diagram of a microprocessor-based ultrasonic diagnostic apparatus for compressing and storing data in a CINE memory by a program of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 탐촉자 20 : 아날로그신호처리부10: probe 20: analog signal processing unit
30 : A/D 변환기 40 : 스캔컨버터30: A / D converter 40: scan converter
41 : 입력부 42 : 비교랫치부41 input unit 42 comparison latch unit
43 : 비교기 44 : 제어부43: comparator 44: control unit
45 : CMA(Cotent Addressable Memory) 46 : PROM45: CMA (Cotent Addressable Memory) 46: PROM
47 : SRAM 50 : CINE메모리47: SRAM 50: CINE Memory
51 : 압축기(Compressor) 52 : 신장기(Decompressor)51: Compressor 52: Decompressor
60 : 디스플레이부 70 : 버퍼부60: display unit 70: buffer unit
80 : 마이크로프로세서 90 : CINE메모리부80: microprocessor 90: CINE memory section
S/W : 스위치부S / W: Switch
본 발명은 CINED메모리를 사용하는 초음파진단장치에 관한 것으로서 특히, CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 초음파지단장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus using a CINED memory, and more particularly, to an ultrasonic diagnostic apparatus for compressing and storing data in a CINE memory.
일반적으로 CINE 메모리를 사용하는 초음파진단장치는 이미지에 관한 정보를 담고 있는 데이터를 여러개의 뱅크로 구성된 CINE메모리에 시간대 별로 저장하여 두었다가, 원하는 시간대의 데이터를 CINE메모리로 부터 읽어서 다시 재생할 수 있는 기능을 가진다.In general, an ultrasonic diagnostic apparatus using CINE memory stores data containing image information in a CINE memory composed of multiple banks by time zone, and then reads data from the CINE memory from the CINE memory and replays it. Have
종래의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치에서는 데이터를 압축기법을 전혀 도입하고 있지 아니하며, 따라서 CINE 메모리에 저장되는 데이터와 사용되는 메모리간의 효율이 떨어지고 이로 인하여 CINE메모리의 비용이 문제가 되었다.In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus using the CINE memory, the compressor method is not introduced at all. Therefore, the efficiency between the data stored in the CINE memory and the used memory is reduced, which causes the cost of the CINE memory.
본 발명의 목적은 상기와 같은 단점을 개선하고자 하는 것으로서, 본 발명에서는 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하고 CINE메모리로부터 압축된 데이터를 읽어들일 때 데이터를 신장하여 재생하여 CINE메모리를 효율적으로 사용하여 비용을 절감할 수 있는 것을 그 특징으로 한다.An object of the present invention is to improve the above disadvantages, in the present invention, the data is compressed and stored in the CINE memory, and when the compressed data is read from the CINE memory, the data is stretched and reproduced to efficiently use the CINE memory. Its features that can reduce.
본 발명에서 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하고 신장하여 재생하는 기법으로 LZW방식을 사용하는데, 이를 구현하는 방법으로는 CAM을 사용하여 IC 칩상에 하드웨어적으로 구현하는 방법과 마이크로프로세서 기반 초음파진단장치를 사용하여 프로세서상의 프로그램에 의하여 소프트웨어적으로 구현하는 방법 등 2가지가 있다.In the present invention, the LZW method is used as a technique of compressing, storing, expanding, and reproducing data in a CINE memory. The method of implementing the same is a hardware implementation on an IC chip using a CAM, and a microprocessor-based ultrasonic diagnostic apparatus. There are two ways to implement software by the program on the processor.
본 발명은 설명하기 앞서 먼저 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치에 관한 종래기술을 설명한다.Prior to explaining the present invention, a prior art related to an ultrasonic diagnostic apparatus using a CINE memory will be described.
제1도는 종래의 기술에 의한 VRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus using a CINE memory of a VRAM according to the prior art.
제1도에서 보이는 바와 같이 스캔컨버젼까지 완료된 디스플레이되는 이미지데이타를 CINE메모리에 저장하므로 CINE메모리는 VRAM(Video Random Access Memory)을 사용하여야 하고 따라서 이러한 종래의 기술에 의한 장치를 VRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파지단장치라고 명명하였다.As shown in FIG. 1, CINE memory should use VRAM (Video Random Access Memory) because CINE memory stores the displayed image data completed until scan conversion. Therefore, this conventional device uses CINE memory of VRAM. It was named as an ultrasonic treader.
탐촉자(10)로부터의 전기적인 신호는 아날로그신호 처리부(20)에서 트랜스미터, 리시버, 빔포머, 다이나믹필터, TGC 등에 의하여 신호처리되고 A/D변환기(30)에 의하여 디지털신호로 변환된 후에 스캔컨버터(40)에 의하여 디스플레이에 적합한 주사 방향으로 바뀐다.The electrical signal from the transducer 10 is signal-processed by a transmitter, a receiver, a beamformer, a dynamic filter, a TGC, etc. in the analog signal processing unit 20 and converted into a digital signal by the A / D converter 30 and then a scan converter. 40 changes the scanning direction suitable for the display.
스캔컨버터(40)에 의하여 주사방향이 변환된 이미지데이타는 디스플레이부(60)에 의하여 화면상에 디스플레이됨과 동시에 CINE메모리(50)에 저장된다.The image data whose scanning direction is converted by the scan converter 40 is displayed on the screen by the display unit 60 and stored in the CINE memory 50.
CINE메모리(50)에 저장된 이미지데이타는 스위치부(S/W)에 의해 선택된 CINE 뱅크에 의하여 디스플레이부(50)에 재생될 수 있다.Image data stored in the CINE memory 50 may be reproduced on the display unit 50 by the CINE bank selected by the switch unit S / W.
즉, 일반적으로 CINE메모리를 사용하는 초음파지단기는 조직이나 혈류에 관한 이미지를 화면상에서 디스플레이시키면서 그 이미지 데이터를 CINE메모리에 저장하거나, 직접적인 주사에 의한 데이터가 아닌 CINE메모리에 저장된 데이터를 재생하여 화면상에 디스플레이시키는 기능을 가진다.In other words, ultrasonic terminators that use CINE memory generally display images of tissues or blood flow on the screen and store the image data in CINE memory, or reproduce the data stored in CINE memory instead of the data by direct scanning. It has a function to display on a screen.
특히, 제1도에서 보이는 종래의 기술에 의한 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치에서와 같이, 스캔컨버젼까지 완료된 데이터를 CINE메모리에 저장하는 경우에 이미지 데이터는 1프레임당 512×512, 즉 256KByte의 크기를 가지고 있어서, 예를 들어 64프레임의 이미지데이타를 저장하려면 16MByte의 방대한 용량의 메모리가 필요하게 되고, 이미지데이타를 저장하는 VRAM(Video Random Access Memory)를 사용해야 하므로 그 비용이 많이 드는 단점이 있었다.In particular, as in the ultrasonic diagnostic apparatus using the CINE memory according to the related art shown in FIG. 1, when the data completed until the scan conversion is stored in the CINE memory, the image data is 512 × 512, i.e., 256KByte per frame. Because of its size, for example, storing 64 frames of image data requires a huge amount of memory of 16 MBytes, and it is expensive because it requires the use of VRAM (Video Random Access Memory) to store image data. .
제2도는 종래의 기술에 의한 DRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치의 블록도이다.2 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus using a CINE memory of a DRAM according to the prior art.
제2도에서 보이는 초음파진단장치에서는 제1도에서와는 달리 스캔컨버져하기전에 A/D변환된 데이터를 CINE메모리에 저장하는 방식을 사용하는 것으로 CINE메모리에는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 사용한다.Unlike in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 2 uses a method of storing A / D converted data in the CINE memory before scanning and converting the CINE memory using DRAM (Dynamic Random Access Memory).
CINE메모리(50)에는 1프레임의 단위로 데이터가 저장되고 재생되므로, 제2도에서와 같이 스캔컨버터(40)앞에 CINE메모리(50)가 위치하는 경우에는 스캔컨버터(40)에서 1프레임의 단위로 데이터를 받아들이게 되므로 A/D변환된 데이터를 1프레임동안 저장하고 있는 버퍼부(70)가 필요하다.Since the CINE memory 50 stores and reproduces data in units of one frame, when the CINE memory 50 is located in front of the scan converter 40 as shown in FIG. 2, the unit of one frame in the scan converter 40 is shown. Since the data is accepted, the buffer unit 70 that stores the A / D converted data for one frame is required.
한편, A/D변환된 데이터의 크기는 1 프레임당 256×512=128KByte 또는 128×512=64KByte이므로 스캔컨버젼이 완료된 이미지데이타를 저장하는 제1도에 의한 초음파진단장치에 비하여 메모리용량이 1/2이나 1/4로 줄어들며, 또한 VRAM대신에 DRAM을 사용하므로 비용이 절감된다.On the other hand, the size of A / D converted data is 256 × 512 = 128KByte or 128 × 512 = 64KByte per frame, so the memory capacity is 1/1 compared to the ultrasonic diagnostic apparatus according to FIG. It is reduced to two or one quarter, and also saves costs by using DRAM instead of VRAM.
그러나, 종래의 DRAM의 CINE메모리를 사용하는 초음파진단장치에서는 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 기법이 전혀 도입되어 있지 않아서 효율성이 떨어지는 단점이 있었다. 이는 CINE메모리에 데이터를 압축저장하고 압축을 풀어 재생하는데 있어서 실시간처리가 불가능하였기 때문이었다.However, the conventional ultrasonic diagnostic apparatus using CINE memory of DRAM has a disadvantage in that the efficiency of compressing and storing data in the CINE memory is not introduced at all. This was because real-time processing was impossible in compressing, storing and decompressing data in CINE memory.
본 발명에서는 실시간처리가 가능한 압축기법을 사용하여 데이터를 CINE메모리에 압축저장하고, 재생시에는 압축을 풀어서 재생할 수 있는 효율적인 초음파진단장치를 제공한다.The present invention provides an efficient ultrasonic diagnostic apparatus that compresses and stores data in a CINE memory using a compression method capable of real-time processing, and decompresses and reproduces data during reproduction.
또한, 본 발명에서는 데이터를 압축 저장하는 방식으로서 하드웨어적인 구현과 마이크로프로세서를 도입한 소프트웨어적인 구현을 제공한다.In addition, the present invention provides a hardware implementation and a software implementation incorporating a microprocessor as a method of compressing and storing data.
이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
제3도는 하드웨어적 구현에 의하여 CINE메모리상에 데이터를 압축 저장하는 초음파진단장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus for compressing and storing data on a CINE memory by hardware implementation.
본 발명에서는 비용을 절감하기 위하여 데이터를 스캔컨버젼하기전에 CINE메모리에 저장하는 DRAM의 CINE메모리를 사용하는 방식을 취한다.In the present invention, in order to reduce the cost, the CINE memory of the DRAM which is stored in the CINE memory before the scan conversion is taken.
탐촉자(10)로부터의 전기적인 신호는 아날로그신호처리부(20)에서 트랜스미터, 리시버, 빔포머, 다이나믹필터, TGC 등에 의하여 신호처리되고 A/D변환기(30)에 의하여 디지털신호로 변환된다.The electrical signal from the transducer 10 is signal-processed by the transmitter, receiver, beamformer, dynamic filter, TGC, etc. in the analog signal processor 20 and converted into a digital signal by the A / D converter 30.
디지털화된 데이터는 압축기(51)에 의하여 압축된 후 CINE메모리(50)에 저장된다.The digitized data is compressed by the compressor 51 and then stored in the CINE memory 50.
압축되어 저장된 데이터는 스위치부(S/W)에 의한 선택에 의하여 선택된 CINE 뱅크로부터 압축된 데이터가 재생되고, 데이터의 압축을 푸는 신장기(52)를 거쳐서 스캔컨버터(40)에 의하여 주사방향이 변환된 후에 디스플레이부(60)에 의하여 화면에 디스플레이된다.The compressed and stored data is reproduced from the CINE bank selected by the selection by the switch unit S / W, and the scanning direction is converted by the scan converter 40 via the expander 52 which decompresses the data. After being displayed on the screen by the display unit 60.
제3도에서 보이는 바와 같이, 본 발명에서는 CINE메모리(50) 및 데이터를 압축하는 압축기(51)와 압축된 데이터를 복원하는 신장기(52)를 포함하여 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하고 신장하여 재생하는 기능을 가지는 구성요소를 CINE메로리부(90)라고 명명하였다.As shown in FIG. 3, the present invention includes a CINE memory 50, a compressor 51 for compressing data, and an expander 52 for restoring the compressed data. A component having a function of doing so was named CINE memory unit 90.
한편, CINE 메모리(50)에 저장되지 않는 데이터를 버퍼부(70)에 의하여 1프레임 단위로 스캔컨버터(40)로 전달되고 스캔컨버터(40)에 의하여 주사방향이 변환 된후에 바로 디스플레이된다.Meanwhile, data not stored in the CINE memory 50 is transferred to the scan converter 40 in units of one frame by the buffer unit 70 and displayed immediately after the scanning direction is converted by the scan converter 40.
CINE메모리(50)에 데이터를 압축 저장하고 신장하여 재생시키는 것을 실시간 처리하기 위한 압축기법은 여러 가지가 있을 수 있다.There may be various compressor methods for real-time processing of compressing, storing, expanding, and reproducing data in the CINE memory 50.
본 발명에서는 데이터를 압축하고 신장하는 기법으로서 LZW알고리즘에 의한 방식의 압축/신장 기법을 사용한다.In the present invention, as a technique for compressing and decompressing data, a compression / extension technique using the LZW algorithm is used.
LZW알고리즘은 Lemple-Ziv가 고안한 알고리즘을 Welch가 수정 보안한 것으로서 LZW알고리즘에 의한 데이터의 압축은 데이터의 반복되는 패턴을 이용하는 것이다. 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.The LZW algorithm is Welch's modified and secured algorithm designed by Lemple-Ziv. Compression of data by the LZW algorithm uses a repeating pattern of data. This will be described in detail as follows.
연속되는 비트스트림상에 변수에 의하여 가변시킬 수 있는 길이의 스트링을 가정하고, 가정된 길이의 스트링이 반복되는지를 첵크하여, 반복되지 않은 기본이 되는 스트링을 테이블에 저장하고, 반복되는 스트링을 테이블상의 주소로서 맵핑되어 코딩된다.Assuming a string of variable length that can be varied by variables on consecutive bitstreams, check whether the string of the assumed length is repeated, store the base string that is not repeated, and store the repeated string in the table. Mapped and coded as the address of the phase.
따라서, 패턴의 반복이 작은 랜덤한 분포의 경우에는 LZW알고리즘에 의한 압축효과가 크지 않으나, 이미지 데이터의 경우에는 반복되는 비트스트림이 많아서 높은 압축율을 가진다.Therefore, in the case of a random distribution with a small repetition of the pattern, the compression effect of the LZW algorithm is not large. However, in the case of image data, there are many repeated bit streams and thus a high compression ratio.
초음파진단장치에서 A/D변환된 데이터를 LZW알고리즘에 의하여 보통 1/2~1/5 정도로 압축된다.The A / D converted data in the ultrasonic diagnostic apparatus is usually compressed to about 1/2 ~ 1/5 by LZW algorithm.
압축된 데이터의 압축을 풀어서 신장할 때에도 역시 LZW알고리즘을 사용하는데, 이 경우에는 압축된 데이터안의 코팅된 테이블의 주소에 해당되는 스트링을 테이블을 참조하여 대입하면 된다.The LZW algorithm is also used to decompress and decompress the compressed data. In this case, the string corresponding to the address of the coated table in the compressed data can be substituted by referring to the table.
본 발명에서는 제3도의 압축기(51)와 신장기(52)에 의하여 상기에서 설명한 바와 같은 LZW알고리즘을 하드웨어적으로 구현할 수 있다.In the present invention, the LZW algorithm as described above may be implemented in hardware by the compressor 51 and the expander 52 of FIG. 3.
제4도는 제3도에서의 데이터 압축기/신장기의 하드웨어적 구현의 일실시예를 나타낸 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating one embodiment of a hardware implementation of the data compressor / extender in FIG.
LZW알고리즘을 하드웨어적으로 구성하기 위하여는 MUSIC 반도체사 제품의 CAM(Content Addressable Memory)을 사용한다.To configure LZW algorithm in hardware, MUSIC Semiconductor's CAM (Content Addressable Memory) is used.
CAM에는 LZW알고리즘에서는 테이블이 저장/재생되는데, CAM에 의하여 LZW알고리즘의 실시간처리가 가능해진다.In the CAM, the LZW algorithm stores and reproduces the table. The CAM enables real-time processing of the LZW algorithm.
먼저, 제4도의 블럭도에 의하여 데이터를 압축하는 과정을 살펴본다.First, a process of compressing data by the block diagram of FIG. 4 will be described.
입력부(41)에서 8비트의 데이터가 2개 모여서 16비트가 되고, 비교랫치부(42)에 의하여 지연되어 비교기(43)에서 비교되어 비교된 결과가 제어부(44)로 입려되고, 제어부에서는 비교 결과에 따라서, CAM(45)에 저장되는 테이블의 내용을 결정한다.In the input section 41, two 8-bit data are gathered into 16 bits. The comparison latch section 42 delays and compares the result in the comparator 43. The result of comparison is input to the controller 44. According to the result, the contents of the table stored in the CAM 45 are determined.
동일한 블럭도에 의하여 데이터를 신장하는 과정은, 제어부(44)에 의하여 CAM(45)에 저장된 테이블을 참조하여 압축된 데이터를 원래의 데이타로 복원하는 작동에 의하여 달성된다.The process of decompressing the data by the same block diagram is achieved by the operation of restoring the compressed data to the original data by referring to the table stored in the CAM 45 by the controller 44.
PROM(46)에는 LZW알고리즘의 변수들이 저장되게 되고, SRAM(17)에는 압축되는 과정의 데이타가 저장된다.Variables of the LZW algorithm are stored in the PROM 46, and data of the process of being compressed are stored in the SRAM 17.
상기와 같이 CAM을 사용하여 하드웨어적으로 구현하는 경우에는 데이터의 압축/신장이 스캔컨버터(40)와 별도로 이루어진다.In the hardware implementation using the CAM as described above, data compression / extension is performed separately from the scan converter 40.
제5도는 프로그램에 의하여 CINE메모리에 데이터를 압축 저장하는 마이크로프로세서 기반 초음파진단장치의 전체 블록도이다.5 is an overall block diagram of a microprocessor-based ultrasonic diagnostic apparatus for compressing and storing data in a CINE memory by a program.
이 경우에는 마이크로프로세서(80)를 도입하여 프로세서상의 프로그램에 의한 LZW알고리즘에 의하여 데이터를 압축하여 CINE메모리(50)에 저장하고, 역시 프로그램에 의하여 CINE메모리(50)에 저장된 데이터를 신장하여 재생한다.In this case, the microprocessor 80 is introduced to compress the data by the LZW algorithm by the program on the processor and store the data in the CINE memory 50. The data stored in the CINE memory 50 is also expanded by the program. .
마이크로프로세서를 사용하여 데이터를 압축/신장하는 경우에는 프로세서상의 프로그램에 의하여 스캔컨버젼을 할 수 있으므로, 별도의 스캔컨버터가 불필요하다.When data is compressed / extended using a microprocessor, since scan conversion can be performed by a program on the processor, a separate scan converter is unnecessary.
또한, 마이크로프로세서 기반 초음파진단기에서는 버퍼부(70)에 2개의 버퍼를 포함하여 제1버퍼를 통하여 1프레임 용량에 해당되는 A/D변환된 데이터를 읽어내는 동시에 제 2버퍼를 통하여 1프레임 용량에 해당되는 데이터를 저장할 수 있도록 한다.In addition, the microprocessor-based ultrasonic diagnostic apparatus includes two buffers in the buffer unit 70 to read A / D converted data corresponding to one frame capacity through the first buffer and simultaneously to read one frame capacity through the second buffer. Allows you to save the data.
16MByte 용량의 CINE메모리를 사용하는 경우에 있어서, 저장될 수 있는 프레임의 수를 비교하면 다음 표 1과 같다.In the case of using 16Mbyte CINE memory, the number of frames that can be stored is shown in Table 1 below.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 LZW알고리즘을 사용하여 CINE메모리에 데이터를 압축저장하는 기법을 도입한 초음파진단장치에 관한 것으로 LZW알고리즘에 의하여 데이터를 압축저장하여 CINE메모리를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.As described above, the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus employing a technique for compressing and storing data in a CINE memory by using the LZW algorithm. The present invention provides efficient use of a CINE memory by compressing and storing data by the LZW algorithm. .
Claims (4)
Priority Applications (4)
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