KR101097642B1 - Data processing system for performing compression and decompression upon ultrasound data - Google Patents

Data processing system for performing compression and decompression upon ultrasound data Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A data processing system for compressing and decompressing ultrasound data is provided to compress or decompress ultrasound data by a GPU(Graphic Processing Unit). CONSTITUTION: An ultrasound diagnosis unit(110) transmits an ultrasound signal to an object. The ultrasound diagnosis unit receives an ultrasound echo signal from the object. A data processing unit(120) compresses the ultrasound data. The data processing unit decompresses the compressed data. The data processing unit restores the compressed data into the ultrasound data.

Description

초음파 데이터의 압축 및 복원을 수행하는 데이터 처리 시스템{DATA PROCESSING SYSTEM FOR PERFORMING COMPRESSION AND DECOMPRESSION UPON ULTRASOUND DATA}DATA PROCESSING SYSTEM FOR PERFORMING COMPRESSION AND DECOMPRESSION UPON ULTRASOUND DATA}

본 발명은 데이터 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 초음파 데이터(보다 바람직하게는 RF(radio frequency) 데이터)의 압축 및 복원을 수행하는 데이터 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a data processing system, and more particularly, to a data processing system for performing compression and decompression of ultrasonic data (more preferably radio frequency (RF) data).

초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료 분야에서 널리 이용되고 있다. 초음파 시스템은 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 대상체 내부 조직의 고해상도 영상을 실시간으로 제공할 수 있으므로 의료 분야에서 매우 중요하게 사용되고 있다.Ultrasound systems have non-invasive and non-destructive properties and are widely used in the medical field for obtaining information inside an object. The ultrasound system is very important in the medical field because it can provide a high resolution image of the internal tissue of a subject in real time without the need for a surgical operation to directly cut the object.

초음파 시스템은 초음파 프로브를 이용하여 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 로우 데이터(raw data), 즉 초음파 데이터를 형성하고, 초음파 데이터를 이용하여 초음파 영상을 제공하고 있다.The ultrasound system transmits an ultrasound signal to an object using an ultrasound probe, receives an ultrasound echo signal reflected from the object, forms raw data, that is, ultrasound data, and provides an ultrasound image using the ultrasound data. .

최근, 초음파 시스템은 네트워크 등을 통해 퍼스널 컴퓨터(personal computer)에 연결된다. 퍼스널 컴퓨터는 초음파 시스템으로부터 제공되는 초음파 데이터에 데이터 처리를 수행하여 초음파 영상을 제공하고 있다. 일반적으로, 깊이(depth)가 15㎝이고 스캔라인의 수가 256인 경우, 하나의 프레임에 대응하는 초음파 데이터의 크기는 약 8Mbyte이다. 이러한 초음파 데이터를 15FRFS(frame per second)로 1분간 저장하기 위해서는 약 7Gbyte의 메모리 또는 하드디스크가 필요하다.Recently, an ultrasonic system is connected to a personal computer through a network or the like. The personal computer performs data processing on the ultrasound data provided from the ultrasound system to provide an ultrasound image. In general, when the depth is 15 cm and the number of scan lines is 256, the size of the ultrasound data corresponding to one frame is about 8 Mbytes. In order to store such ultrasonic data at 15 FRFS (frame per second) for 1 minute, about 7 Gbytes of memory or a hard disk is required.

종래에는 퍼스널 컴퓨터내의 메모리 용량에 한계가 있어 메모리 또는 하드디스크드라이브에 저장될 수 있는 프레임의 개수가 한정되었다. 보다 많은 초음파 데이터를 저장하기 위해 퍼스널 컴퓨터의 메모리 또는 하드디스크드라이브의 용량을 증가시킬 수 있으나, 비용이 증가하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 초음파 데이터를 압축(compression)하여 압축 데이터를 형성하고, 형성된 압축 데이터를 메모리 또는 하드디스크드라이브에 저장하며, 필요시에 메모리 또는 하드디스크드라이브로부터 압축 데이터를 독출하고, 독출된 압축 데이터를 압축 해제하여 원래의 초음파 데이터로 복원하였다. 그러나, 초음파 데이터의 압축 및 복원은 CPU(central processing unit)에서 수행되어, 초음파 데이터의 압축 및 복원에 많은 시간이 소요되며, 빠른 압축 및 복원을 위해서는 고가의 퍼스널 컴퓨터 및 부품을 이용해야 하는 문제점이 있다.In the past, the memory capacity in a personal computer is limited, and the number of frames that can be stored in a memory or a hard disk drive is limited. In order to store more ultrasonic data, the capacity of the memory or the hard disk drive of the personal computer may be increased, but there is a problem that the cost increases. In order to solve this problem, compression of ultrasonic data is performed to form compressed data, the formed compressed data is stored in a memory or a hard disk drive, and if necessary, the compressed data is read from the memory or a hard disk drive, The compressed data was decompressed and restored to the original ultrasonic data. However, since the compression and restoration of the ultrasonic data is performed in a central processing unit (CPU), it takes a lot of time to compress and restore the ultrasonic data. have.

본 발명은 GPU(graphic processing unit)를 이용하여 초음파 데이터의 압축 및 복원을 수행하는 데이터 처리 시스템을 제공한다.The present invention provides a data processing system that performs compression and reconstruction of ultrasonic data using a graphic processing unit (GPU).

본 발명에 따른 데이터 처리 시스템은, 초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 진단부; 및 상기 초음파 진단부에 연결되고, 상기 초음파 데이터를 압축하여 압축 데이터를 형성하고, 상기 압축 데이터를 압축 해제하여 상기 초음파 데이터로 복원하도록 동작하는 데이터 처리부를 포함하되, 상기 데이터 처리부는 GPU(graphic processing unit)를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a data processing system includes: an ultrasound diagnosis unit configured to transmit an ultrasound signal to an object and to receive ultrasound echo signals reflected from the object to obtain ultrasound data; And a data processor connected to the ultrasound diagnosis unit, the data processor configured to compress the ultrasound data to form compressed data, and decompress the compressed data to restore the ultrasound data to the ultrasound data. unit).

본 발명은 GPU(graphic processing unit)를 이용하여 초음파 데이터를 압축 및 복원할 수 있어, 퍼스널 컴퓨터(personal computer) 등의 성능에 영향을 주지 않고 보다 많은 초음파 데이터를 저장할 수 있다. According to the present invention, ultrasonic data can be compressed and decompressed using a graphic processing unit (GPU), and thus more ultrasonic data can be stored without affecting the performance of a personal computer.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리 시스템의 구성을 보이는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리부의 구성을 보이는 블록도.1 is a block diagram showing a configuration of a data processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of a data processing unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리 시스템(100)의 구성을 보이는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 데이터 처리 시스템(100)은 초음파 진단부(110) 및 데이터 처리부(120)를 포함한다. 또한, 데이터 처리 시스템(100)은 초음파 진단부(110)와 데이터 처리부(120) 간에 연결되어 데이터 전송을 위한 네트워크(도시하지 않음)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of a data processing system 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the data processing system 100 includes an ultrasound diagnosis unit 110 and a data processor 120. In addition, the data processing system 100 is connected between the ultrasound diagnosis unit 110 and the data processing unit 120 includes a network (not shown) for data transmission.

초음파 진단부(110)는 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 초음파 데이터를 획득한다. 본 실시예에서, 초음파 데이터는 로우 데이터(raw data), 즉 RF(radio frequency)데이터를 포함한다. 그러나, 초음파 데이터는 반드시 이에 한정되지 않는다.The ultrasound diagnosis unit 110 transmits an ultrasound signal to the object and receives ultrasound signals (that is, ultrasound echo signals) reflected from the object to obtain ultrasound data. In this embodiment, the ultrasound data includes raw data, that is, radio frequency (RF) data. However, the ultrasonic data is not necessarily limited thereto.

초음파 진단부(110)는 초음파 프로브(111), 송신신호 형성부(112), 빔 포머(113) 및 초음파 데이터 형성부(114)를 포함한다. 또한, 초음파 진단부(110)는 초음파 영상을 형성하도록 동작하는 영상 형성부(도시하지 않음), 사용자의 입력정보를 수신하도록 동작하는 사용자 입력부(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다.The ultrasound diagnosis unit 110 includes an ultrasound probe 111, a transmission signal forming unit 112, a beam former 113, and an ultrasound data forming unit 114. In addition, the ultrasound diagnosis unit 110 may further include an image forming unit (not shown) that operates to form an ultrasound image, and a user input unit (not shown) that operates to receive user input information.

초음파 프로브(111)는 전기적 신호와 초음파 신호 간에 상호 변환하도록 동작하는 복수의 변환소자(transducer element)(도시하지 않음)를 포함한다. 초음파 프로브(111)는 복수의 스캔라인 각각을 따라 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하여 수신신호를 형성한다. 수신신호는 아날로그 신호이다.The ultrasonic probe 111 includes a plurality of transducer elements (not shown) that operate to mutually convert electrical signals and ultrasonic signals. The ultrasound probe 111 transmits an ultrasound signal to the object along each of the plurality of scan lines and receives the ultrasound signal reflected from the object to form a received signal. The received signal is an analog signal.

송신신호 형성부(112)는 초음파 신호의 송신을 제어한다. 또한, 송신신호 형성부(112)는 변환소자 및 집속점을 고려하여 프레임을 얻기 위한 송신신호를 형성한다. 따라서, 초음파 프로브(111)는 송신신호 형성부(112)로부터 송신신호가 제공되면, 송신신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 형성한다.The transmission signal forming unit 112 controls the transmission of the ultrasonic signal. In addition, the transmission signal forming unit 112 forms a transmission signal for obtaining a frame in consideration of the conversion element and the focal point. Therefore, when the transmission signal is provided from the transmission signal forming unit 112, the ultrasound probe 111 converts the transmission signal into an ultrasound signal, transmits the ultrasound signal to the object, and receives the ultrasound echo signal reflected from the object to form a reception signal.

빔 포머(113)는 초음파 프로브(111)로부터 제공되는 수신신호를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 신호를 형성한다. 또한, 빔 포머(113)는 변환소자 및 집속점을 고려하여 디지털 신호를 수신집속시켜 수신집속신호를 형성한다.The beam former 113 converts the received signal provided from the ultrasonic probe 111 into analog and digital to form a digital signal. In addition, the beam former 113 receives and focuses the digital signal in consideration of the conversion element and the focal point to form the reception focus signal.

초음파 데이터 형성부(114)는 빔 포머(113)로부터 제공되는 수신집속신호를 이용하여 프레임에 해당하는 초음파 데이터를 형성한다. 또한, 초음파 데이터 형성부(114)는 초음파 데이터를 형성하는데 필요한 다양한 신호 처리(예를 들어, 이득(gain) 조절 등)를 수신집속신호에 수행할 수도 있다.The ultrasonic data forming unit 114 forms ultrasonic data corresponding to the frame by using the reception focus signal provided from the beam former 113. In addition, the ultrasound data forming unit 114 may perform various signal processing (for example, gain adjustment, etc.) necessary for forming the ultrasound data on the reception focus signal.

데이터 처리부(120)는 초음파 진단부(110)에 네트워크를 통해 연결된다. 데이터 처리부(120)는 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 휴대형 단말기(portable terminal) 등을 포함한다.The data processor 120 is connected to the ultrasound diagnosis unit 110 through a network. The data processor 120 includes a personal computer, a notebook computer, a portable terminal, and the like.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리부의 구성을 보이는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 데이터 처리부(120)는 압축 및 복원부(210), 저장부(220) 및 제어부(230)를 포함한다. 또한, 데이터 처리부(120)는 사용자의 입력정보를 수신하도록 동작하는 사용자 입력부(도시하지 않음), 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이부(도시하지 않음) 등을 더 포함한다.2 is a block diagram showing the configuration of a data processing unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the data processor 120 includes a compression and decompression unit 210, a storage unit 220, and a control unit 230. In addition, the data processor 120 may further include a user input unit (not shown) operable to receive user input information, a display unit (not shown) for displaying an image, and the like.

압축 및 복원부(210)는 초음파 진단부(110)로부터 제공되는 초음파 데이터를 압축(compression)하여 압축 데이터를 형성한다. 또한, 압축 및 복원부(210)는 압축 데이터를 압축 해제(decompression)하여 원래의 초음파 데이터로 복원한다. 본 실시예에서, 압축 및 복원부(210)는 GPU(graphic processing unit)를 포함한다. GPU에서의 압축 및 압축 해제는 공지된 다양한 방법을 이용하여 수행될 수 있으므로 본 실시예에서 상세하게 설명하지 않는다.The compression and decompression unit 210 compresses the ultrasound data provided from the ultrasound diagnosis unit 110 to form compressed data. In addition, the compression and decompression unit 210 decompresses the compressed data and restores the original ultrasound data. In the present embodiment, the compression and decompression unit 210 includes a graphic processing unit (GPU). Compression and decompression on the GPU may be performed using various known methods, and thus are not described in detail in this embodiment.

저장부(220)는 압축 및 복원부(210)에서 형성된 압축 데이터를 저장한다. 저장부(220)는 RAM(random access memory), 플래시 메모리(flash memory), SSD(solid state drive), 하드디스크드라이브 등을 포함한다.The storage unit 220 stores the compressed data formed by the compression and decompression unit 210. The storage unit 220 includes a random access memory (RAM), a flash memory, a solid state drive (SSD), a hard disk drive, and the like.

제어부(230)는 초음파 데이터의 압축 및 압축 데이터의 압축 해제를 제어한다. 또한, 제어부(230)는 압축 데이터의 저장을 제어한다. 제어부(230)는 CPU(central processing unit)를 포함한다. 그러나, 제어부(230)는 반드시 이에 한정되지 않는다.The controller 230 controls compression of the ultrasound data and decompression of the compressed data. In addition, the controller 230 controls the storage of the compressed data. The controller 230 includes a central processing unit (CPU). However, the controller 230 is not necessarily limited thereto.

본 발명은 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.While the invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various changes and modifications can be made therein without departing from the spirit and scope of the appended claims.

100: 데이터 처리 시스템 110: 초음파 진단부
111: 초음파 프로브 112: 송신신호 형성부
113: 빔 포머 114: 초음파 데이터 형성부
120: 데이터 처리부 210: 압축 및 복원부
220: 저장부 230: 제어부
100: data processing system 110: ultrasonic diagnostic unit
111: ultrasonic probe 112: transmission signal forming unit
113: beam former 114: ultrasonic data forming unit
120: data processing unit 210: compression and recovery unit
220: storage unit 230: control unit

Claims (2)

데이터 처리 시스템으로서,
초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 진단부; 및
상기 초음파 진단부에 연결되고, 상기 초음파 데이터를 압축하여 압축 데이터를 형성하고, 상기 압축 데이터를 압축 해제하여 상기 초음파 데이터로 복원하도록 동작하는 데이터 처리부
를 포함하되, 상기 데이터 처리부는 GPU(graphic processing unit)를 포함하는 데이터 처리 시스템.1. A data processing system comprising:
An ultrasound diagnosis unit operable to transmit an ultrasound signal to an object and receive ultrasound echo signals reflected from the object to obtain ultrasound data; And
A data processor coupled to the ultrasound diagnosis unit and configured to compress the ultrasound data to form compressed data, and decompress the compressed data to restore the ultrasound data
The data processing system of claim 1, wherein the data processor comprises a graphic processing unit (GPU). 제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 압축 및 상기 압축 해제를 수행하도록 동작하는 압축 및 복원부와,
상기 압축 데이터를 저장하기 위한 저장부
를 포함하는 데이터 처리 시스템.The method of claim 1,
Wherein the data processing unit comprises:
A compression and decompression unit operable to perform the compression and the decompression;
A storage unit for storing the compressed data
Data processing system comprising a.
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