KR101441195B1 - Ultrasonic diagnosis device and signal processing device calculating spectrum, centroid and method for calculating spectrum centroid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 진단 장치에 관한 것이다. 본 발명의 초음파 진단 장치는, 초음파 트랜스듀서, 초음파 트랜스듀서에 신호를 공급하는 송신기, 초음파 트랜스듀서로부터 신호를 수신하는 수신기, 그리고 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 스펙트럼 중심 계산기로 구성된다. 스펙트럼 중심 계산기는 수신 신호의 샘플들의 값들 및 일부 샘플들의 값들에 기반하여 스펙트럼 중심을 계산한다.The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus. The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is a device for calculating the spectral center of a received signal based on an ultrasonic transducer, a transmitter for supplying a signal to the ultrasonic transducer, a receiver for receiving a signal from the ultrasonic transducer, And a spectral centric calculator. The spectral center calculator calculates the spectral center based on the values of the samples of the received signal and the values of some samples.
Description
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스펙트럼 중심을 계산하는 초음파 진단 장치 및 신호 처리 장치, 그리고 스펙트럼 중심 계산 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic apparatus, and more particularly, to an ultrasonic diagnostic apparatus and a signal processing apparatus for calculating a spectral center, and a spectral center calculation method.
진단의학 분야에서, 초음파 진단 장치는 널리 사용되고 있다. 초음파 진단 장치는 인체에 초음파를 방출하고, 인체로부터 반사되는 초음파를 이용하여 B 모드(Brightness Mode) 이미지와 같은 영상을 제공한다. 다른 진단 장치들과 비교할 때, 초음파 진단 장치는 부작용이 적고 제조 비용이 저렴하다는 장점을 갖는다.In the field of diagnostic medicine, ultrasonic diagnostic devices are widely used. The ultrasonic diagnostic apparatus emits ultrasonic waves to a human body and provides images such as a B mode (Brightness Mode) image using ultrasonic waves reflected from a human body. Compared to other diagnostic devices, the ultrasonic diagnostic device has the advantage of low side effects and low manufacturing costs.
통상적인 초음파 진단 장치는 진단 결과를 B 모드 이미지로만 표시한다. 그러나, 인체로부터 반사되는 초음파는 B 모드 이미지에 사용되는 정보 외에도, 인체에 대한 다양한 정보를 포함한다. 반사되는 초음파가 포함하는 인체에 대한 다양한 정보 중 하나는 스펙트럼 중심(spectrum centroid)이다. 초음파의 전송 거리(깊이)에 따라 인체로부터 반사되는 초음파의 스펙트럼 중심이 계산되면, 주파수 선택적 감쇠에 따른 스펙트럼 중심의 이동이 측정될 수 있다. 스펙트럼 중심의 이동은 초음파가 방출된 인체에 대한 유용한 정보를 제공한다.A conventional ultrasonic diagnostic apparatus displays the diagnosis result only in the B mode image. However, ultrasonic waves reflected from the human body include various information about the human body in addition to the information used in the B mode image. One of the various information about the human body that the reflected ultrasonic waves contain is the spectrum centroid. When the spectral center of the ultrasonic wave reflected from the human body is calculated according to the transmission distance (depth) of the ultrasonic wave, the movement of the spectral center due to the frequency selective attenuation can be measured. Spectral centered movement provides useful information about the human body from which the ultrasound is emitted.
본 발명의 목적은, 스펙트럼 중심의 계산에 소모되는 시간이 감소된 초음파 진단 장치 및 신호 처리 장치, 그리고 스펙트럼 중심 계산 방법을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus, a signal processing apparatus, and a spectral center calculation method in which the time consumed in the calculation of the spectral center is reduced.
본 발명의 실시 예에 따른 초음파 진단 장치는, 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서에 신호를 공급하는 송신기; 상기 초음파 트랜스듀서로부터 신호를 수신하는 수신기; 그리고 상기 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 스펙트럼 중심 계산기를 포함하고, 상기 스펙트럼 중심 계산기는, 상기 수신 신호의 샘플들의 값들 및 일부 샘플들의 값들에 기반하여 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성된다.An ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention includes an ultrasonic transducer; A transmitter for supplying a signal to the ultrasonic transducer; A receiver for receiving a signal from the ultrasonic transducer; And a spectral center calculator configured to calculate a spectral center of the received signal based on a received signal output from the receiver, wherein the spectral center calculator is configured to calculate a spectral center based on values of samples of the received signal and values of some samples To calculate the spectral center.
실시 예로서, 상기 스펙트럼 중심 계산기는, 상기 샘플들의 값들에 기반하여 제 1 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 1 모멘텀 계산부; 상기 일부 샘플들의 값들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고 상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함한다.In an embodiment, the spectral center calculator comprises: a first momentum calculator configured to calculate a first momentum based on the values of the samples; A second momentum calculator configured to calculate a second momentum based on the values of some of the samples; And a division unit configured to divide the second momentum by the first momentum and calculate the spectral center.
실시 예로서, 상기 제 1 모멘텀 계산부는, 상기 샘플들의 값들의 절대값들을 계산하도록 구성되는 절대값 계산부; 상기 계산된 절대값들의 제곱값들을 계산하도록 구성되는 곱셈부; 그리고 상기 제곱값들의 누적합을 계산하도록 구성되는 덧셈부를 포함한다.In an embodiment, the first momentum calculator comprises: an absolute value calculator configured to calculate absolute values of the values of the samples; A multiplier configured to calculate the squared values of the calculated absolute values; And an adder configured to calculate a cumulative sum of the squared values.
실시 예로서, 상기 제 2 모멘텀 계산부는, 상기 수신 신호의 샘플들 중 상기 일부 샘플들을 선택하도록 구성되는 샘플 선택부; 상기 일부 샘플들의 값들의 자기상관값들을 계산하도록 구성되는 자기 상관 계산부; 상기 일부 샘플들에 대응하는 계수들을 저장하도록 구성되는 계수 저장부; 상기 자기 상관값들 및 상기 계수들의 곱셈값들을 각각 계산하도록 구성되는 곱셈부; 상기 곱셈값들의 누적 합을 계산하도록 구성되는 덧셈부; 그리고 상기 누적합의 절반값을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함한다.In an embodiment, the second momentum calculator comprises: a sample selector configured to select the selected one of the samples of the received signal; An autocorrelation calculation unit configured to calculate autocorrelation values of values of some samples; A coefficient storage configured to store coefficients corresponding to the some samples; A multiplier configured to calculate the autocorrelation values and the multiplication values of the coefficients, respectively; An adder configured to calculate a cumulative sum of the multiplication values; And a divider configured to calculate a half value of the cumulative sum.
실시 예로서, 상기 계수 저장부는, 상승 구간 및 하강 구간을 갖는 삼각형의 주파수 응답을 갖는 필터의 탭(tab)들을 시간 도메인으로 전개한 계수들 중 일부 계수들을 저장하도록 구성된다.In an embodiment, the coefficient storage is configured to store some of the coefficients in time domain expanded tabs of a filter having a triangular frequency response with rising and falling intervals.
실시 예로서, 상기 샘플 선택부는 상기 일부 계수들의 위치들에 기반하여 상기 일부 샘플들을 선택하도록 구성된다.In an embodiment, the sample selector is configured to select the partial samples based on locations of the partial coefficients.
실시 예로서, 상기 일부 계수들은 상기 계수 저장부에 저장되지 않는 계수들의 값들에 따라 조절된 값들을 갖는다.In an embodiment, the partial coefficients have values adjusted according to the values of coefficients not stored in the coefficient storage.
실시 예로서, 상기 스펙트럼 중심 계산기는 계수 그룹 선택부를 더 포함하고, 상기 계수 저장부는 복수의 계수 그룹들을 저장하도록 구성되고, 상기 계수 그룹 선택부는 사용자의 선택에 따라 외부로부터 수신되는 신호에 응답하여 상기 복수의 계수 그룹들 중 하나를 선택하도록 구성되고, 상기 계수 저장부는 상기 계수 그룹 선택부에 의해 선택된 계수 그룹의 계수들을 상기 곱셈부로 출력하도록 구성된다.According to an embodiment, the spectral center calculator may further include a coefficient group selection unit, wherein the coefficient storage unit is configured to store a plurality of coefficient groups, wherein the coefficient group selection unit selects, Wherein the coefficient storage unit is configured to output coefficients of the coefficient group selected by the coefficient group selection unit to the multiplier unit.
실시 예로서, 상기 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여, 이미지 처리를 수행하도록 구성되는 이미지 처리기를 더 포함한다.As an embodiment, the image processing apparatus further includes an image processor configured to perform image processing based on a received signal output from the receiver.
실시 예로서, 상기 초음파 진단 장치는 B 모드 이미지를 처리하도록 구성된다.In an embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus is configured to process a B mode image.
실시 예로서, 상기 스펙트럼 중심 계산기에 의해 계산되는 상기 스펙트럼 중심을 출력하도록 구성되는 출력기를 더 포함한다.As an embodiment, the apparatus further comprises an output unit configured to output the spectral center calculated by the spectral center calculator.
실시 예로서, 상기 스펙트럼 중심 계산기는 시간 도메인에서 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성된다.In an embodiment, the spectral center calculator is configured to calculate the spectral center in the time domain.
본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기는, 외부로부터 수신되는 수신 신호의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 1 모멘텀 계산부; 상기 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고 상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함한다.A spectral center calculator according to an embodiment of the present invention includes a first momentum calculator configured to calculate a first momentum based on samples of a received signal received from the outside; A second momentum calculator configured to calculate a second momentum based on some of the samples of the received signal; And a divider configured to divide the second momentum by the first momentum and calculate a spectral center of the received signal.
실시 예로서, 상기 제 1 모멘텀 계산부 및 상기 제 2 모멘텀 계산부는 상기 제 1 모멘텀 및 제 2 모멘텀을 시간 도메인에서 각각 계산하도록 구성된다.In an embodiment, the first momentum calculator and the second momentum calculator are configured to calculate the first momentum and the second momentum, respectively, in the time domain.
본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산 방법은, 외부 장치로부터 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀을 계산하는 단계; 상기 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하는 단계; 그리고 상기 제 2 모멘텀 및 상기 제 1 모멘텀을 연산하여 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하는 단계를 포함한다.A spectral center calculation method according to an embodiment of the present invention includes: receiving a received signal from an external device; Calculating a first momentum based on the samples of the received signal; Calculating a second momentum based on some of the samples; And calculating the second center of gravity of the received signal by computing the second momentum and the first momentum.
실시 예로서, 상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계는, 상기 수신 신호의 샘플의 절대값을 계산하는 단계; 상기 계산된 절대값의 제곱값을 계산하는 단계; 상기 계산된 제곱값의 누적합을 계산하는 단계; 그리고 상기 샘플이 마지막 샘플이 아니면 상기 수신 신호의 다음 샘플에 대해 상기 절대값, 제곱값 및 누적합을 계산하는 단계들을 다시 수행하고, 상기 샘플이 마지막 샘플이면 상기 누적합을 상기 제 1 모멘텀으로 선택하는 단계를 포함한다.As an embodiment, calculating the first momentum may include calculating an absolute value of a sample of the received signal; Calculating a squared value of the calculated absolute value; Calculating a cumulative sum of the calculated squared values; Calculating the absolute value, the squared value, and the cumulative sum for the next sample of the received signal if the sample is not the last sample; and if the sample is the last sample, selecting the cumulative sum as the first momentum .
실시 예로서, 상기 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는, 상기 수신 신호의 샘플이 선택된 샘플인지 판별하는 단계; 상기 샘플이 상기 선택된 샘플이 아니면 상기 샘플을 무시하고, 상기 샘플이 상기 선택된 샘플이면 상기 샘플의 자기 상관값을 계산하는 단계; 상기 계산된 자기 상관값 및 미리 저장된 계수들 중 대응하는 계수의 곱셈값을 계산하는 단계; 상기 계산된 곱셈값의 누적합을 계산하는 단계; 그리고 상기 샘플이 마지막 샘플이 아니면 상기 수신 신호의 다음 샘플에 대해 상기 판별하는 단계와 상기 자기 상관값, 제곱값 및 누적합을 계산하는 단계들을 다시 수행하고, 상기 샘플이 마지막 샘플이면 상기 누적합을 상기 제 2 모멘텀으로 선택하는 단계를 포함한다.As an embodiment, calculating the second momentum comprises: determining whether the sample of the received signal is a selected sample; Ignoring the sample if the sample is not the selected sample and calculating an autocorrelation value of the sample if the sample is the selected sample; Calculating a multiplication value of the calculated autocorrelation value and a corresponding one of the previously stored coefficients; Calculating a cumulative sum of the calculated multiplication values; Calculating the autocorrelation value, the squared value, and the cumulative sum if the sample is not the last sample; and if the sample is the last sample, And selecting the second momentum as the second momentum.
실시 예로서, 상기 스펙트럼 중심을 계산하는 단계는, 상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누는 단계를 포함한다.As an embodiment, calculating the spectral center comprises dividing the second momentum into the first momentum.
실시 예로서, 상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계 및 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는 시간 도메인에서 수행된다.As an embodiment, calculating the first momentum and calculating the second momentum are performed in the time domain.
실시 예로서, 상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계 및 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는 병렬적으로 수행된다.As an embodiment, calculating the first momentum and calculating the second momentum are performed in parallel.
본 발명에 따르면, 수신 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 시간 도메인에서 스펙트럼 중심이 계산된다. 따라서, 스펙트럼 중심의 계산에 소모되는 시간이 감소된 초음파 진단 장치 및 신호 처리 장치, 그리고 스펙트럼 중심 계산 방법이 제공된다.According to the present invention, the spectral center is calculated in the time domain based on some of the samples received. Accordingly, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus and a signal processing apparatus with reduced time consumed in calculation of the spectral center, and a spectral center calculation method.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 초음파 진단 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기를 보여준다.
도 3은 자기상관값 가중치 함수의 시간 도메인의 값들의 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 모멘텀의 계산 방법을 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 모멘텀의 계산 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 초음파 진단 장치를 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기를 보여준다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 초음파 진단 장치를 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a spectral center calculator according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of values of the time domain of the autocorrelation value weight function.
4 is a flowchart showing a method of calculating a spectral center according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of calculating a first momentum according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of calculating a second momentum according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
8 shows a spectral center calculator according to a second embodiment of the present invention.
9 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention. .
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 초음파 진단 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 초음파 진단 장치(100)는 초음파 트랜스듀서(110), 송신기(120), 수신기(130), 송신 빔포머(140), 수신 빔포머(150), 스펙트럼 중심 계산기(160), 그리고 출력기(170)를 포함한다.1 is a block diagram showing an ultrasonic
초음파 트랜스듀서(110)는 외부 목표(예를 들어, 인체)를 향해 초음파를 방출하고, 외부 목표로부터 반사되는 초음파를 수신하도록 구성된다. 초음파 트랜스듀서(110)는 복수의 음향 소자들(111, acoustic elements)을 포함한다. 복수의 음향 소자들(111) 각각은 송신기(120)로부터 전송되는 신호에 따라 초음파를 외부 목표로 방출하고, 외부 목표로부터 반사되는 초음파를 전기 신호로 변환하여 수신기(130)로 전달하도록 구성된다.The
송신기(120)는 초음파 트랜스듀서(120)로 신호를 출력하도록 구성된다. 송신기(120)는 송신 빔포머(140), 디지털-아날로그 변환기(123), 필터(125), 증폭기(127) 및 멀티플렉서(129)를 포함한다.The
송신 빔포머(140)는 초음파 트랜스듀서(110)로부터 방출되는 초음파가 미리 정해진 스캔 라인(scan line) 상의 미리 정해진 초점(Focal Point)에 집중되도록, 신호를 제어할 수 있다.The
디지털-아날로그 변환기(123)는 송신 빔포머(140)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된다. 필터(125)는 디지털-아날로그 변환기(125)의 출력 신호를 필터링하여 노이즈를 제거하도록 구성된다. 필터(125)는 저대역 통과 필터를 포함할 수 있다.The digital-to-
증폭기(127)는 필터(125)의 출력 신호를 증폭하도록 구성된다. 멀티플렉서(129)는 증폭기(127)의 출력 신호를 초음파 트랜스듀서(110)의 복수의 음향 소자들(111) 중 선택된 적어도 하나 이상의 음향 소자로 전송하도록 구성된다.The
수신기(130)는 초음파 트랜스듀서(110)로부터 출력되는 신호를 수신 빔포머(150)로 전달하도록 구성된다. 수신기(130)는 스위치(131), 증폭기(133), 필터(135), 아날로그-디지털 변환기(137) 및 수신 빔포머를 포함한다.The
스위치(131)는 초음파 트랜스듀서(110)의 송신 구간 동안 턴-오프 되고, 수신 구간 동안 턴-온 될 수 있다. 스위치(131)는 송신기(120)로부터 초음파 트랜스듀서(110)로 전송되는 신호가 수신기(130)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.The
증폭기(133)는 스위치(131)의 출력 신호를 증폭하도록 구성된다. 증폭기(133)는 저잡음 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier), 전압 제어 증폭기(VCA, Voltage Controlled Amplifier), 프로그래머블 이득 증폭기(PGA, Programmable Gain Amplifier) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
필터(135)는 증폭기(133)의 출력 신호를 필터링하여 노이즈를 제거하도록 구성된다. 필터(135)는 저대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(137)는 필터(135)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된다. 수신 빔포머(150)는 수신된 신호가 초음파 트랜스듀서(110)의 채널별로 구분되도록 아날로그-디지털 변환기(137)의 출력 신호를 제어할 수 있다.The
스펙트럼 중심 계산기(160)는 수신 빔포머(150)의 출력 신호에 기반하여, 외부 목표(예를 들어, 인체)로부터 반사되는 초음파의 스펙트럼 중심(spectrum centroid)을 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 스펙트럼 중심 계산기(160)는 수신 빔포머(150)로부터 출력되는 신호의 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 스펙트럼 중심을 계산할 수 있다. 스펙트럼 중심 계산기(160)는 시간 도메인에서 스펙트럼 중심을 계산할 수 있다.The
출력기(170)는 스펙트럼 중심 계산기(160)로부터 출력되는 신호를 외부로 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 출력기(170)는 모니터, LCD 장치, AMOLED 표시 장치, 프린터, 통신 모뎀 등과 같은 다양한 출력 수단들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
예시적으로, 초음파 진단 장치(100)는 인체용 초음파 진단 장치 뿐 아니라, 비파괴 검사용 초음파 진단 장치와 같은 다양한 진단 장치들로 응용 및 적용될 수 있다. 초음파 진단 장치(100)는 초음파 뿐 아니라, 파(wave)를 방출하고 방출파에 따른 반사파를 수신하는 다양한 장치들로 응용 및 적용될 수 있다.Illustratively, the ultrasonic
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기(160)를 보여준다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 스펙트럼 중심 계산기(160)는 제 1 모멘텀 계산부(161), 제 2 모멘텀 계산부(162) 및 나눗셈부(DU)를 포함한다.FIG. 2 shows a
제 1 모멘텀 계산부(161)는 수신 빔포머(150)로부터 출력되는 신호들의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀(m0)을 계산하도록 구성된다. 제 1 모멘텀 계산부(161)는 절대값 계산부(A1), 곱셈부(MU1) 및 덧셈부(S1)를 포함한다.The
절대값 계산부(A1)는 수신 빔포머(150)로부터 수신되는 신호의 샘플들의 절대값들을 각각 계산하도록 구성된다.The absolute value calculation unit A1 is configured to calculate the absolute values of the samples of the signal received from the
곱셈부(MU1)는 절대값부(A1)로부터 출력되는 샘플들의 절대값들의 제곱값들을 각각 계산하도록 구성된다.The multiplying unit MU1 is configured to calculate square values of the absolute values of the samples output from the absolute value unit A1, respectively.
덧셈부(S1)는 곱셈부(MU1)로부터 출력되는 제곱값들의 누적 합을 계산하도록 구성된다. 덧셈부(S1)의 출력값은 제 1 모멘텀(m0)일 수 있다.The adder S1 is configured to calculate a cumulative sum of the squared values output from the multiplier MU1. The output value of the adder S1 may be the first momentum m0.
절대값 계산부(A1), 곱셈부(MU1) 및 덧셈부(S1)는 수신 빔포머(150)로부터 순차적으로 수신되는 샘플들의 연산을 순차적으로 수행하도록 구성된다. 절대값 계산부(A1), 곱셈부(MU1) 및 덧셈부(S1)는 파이프라인(pipeline) 구조 또는 병렬 처리 구조를 가질 수 있다. 덧셈부(S1)는 미리 정해진 샘플들의 연산이 종료되면, 최종 누적합을 제 1 모멘텀(m0)으로 출력할 수 있다.The absolute value calculation unit A1, the multiplier MU1, and the adder S1 are configured to sequentially perform operations of the samples sequentially received from the
제 2 모멘텀 계산부(162)는 수신 빔포머(150)로부터 출력되는 신호들의 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀(m1)을 계산하도록 구성된다. 제 2 모멘텀 계산부(m1)는 계수 저장부(163), 샘플 선택부(164), 자기 상관 계산부(165), 곱셈부(MU2), 덧셈부(S2) 및 나눗셈부(D1)를 포함한다.The
계수 저장부(163)는 미리 정해진 계수들을 저장하도록 구성된다.The
샘플 선택부(164)는 수신 빔포머(150)로부터 출력되는 샘플들 중 일부 샘플들을 선택하도록 구성된다. 예시적으로, 샘플 선택부(164)는 계수 저장부(163)에 저장된 계수들에 대응하는 샘플들을 선택할 수 있다. 샘플 선택부(164)는 선택된 샘플을 자기 상관 계산부(165)로 출력하고, 비선택된 샘플을 무시할 수 있다.The
자기상관 계산부(165)는 선택된 샘플의 자기상관값(autocorrelation value)을 계산하도록 구성된다.The
곱셈부(MU2)는 계수 저장부(163)에 저장된 계수들 중 샘플 선택부(164)에 의해 선택된 샘플에 대응하는 계수와 자기상관 계산부(165)로부터 출력되는 자기상관값의 곱셈값을 계산할 수 있다.The multiplier MU2 calculates the multiplication value of the coefficient corresponding to the sample selected by the
덧셈부(S2)는 곱셈부(MU2)로부터 출력되는 곱셈값의 누적합을 계산할 수 있다.The adder S2 can calculate the cumulative sum of the multiplication values output from the multiplier MU2.
나눗셈부(D1)는 덧셈부(S2)로부터 출력되는 누적합의 1/2를 계산하도록 구성된다. 나눗셈부(D1)의 출력은 제 2 모멘텀(m1)일 수 있다.The divider D1 is configured to calculate 1/2 of the cumulative sum output from the adder S2. The output of the divider D1 may be the second momentum m1.
샘플 선택부(164), 자기상관 계산부(165), 곱셈부(MU2) 및 덧셈부(S2)는 수신 빔포머(150)로부터 순차적으로 수신되는 샘플들의 연산을 순차적으로 수행하도록 구성된다. 샘플 선택부(164), 자기상관 계산부(165), 곱셈부(MU2) 및 덧셈부(S2)는 파이프라인(pipeline) 구조 또는 병렬 처리 구조를 가질 수 있다. 덧셈부(S2)는 미리 정해진 샘플들의 연산이 종료되면, 최종 누적합을 나눗셈부(D1)로 출력할 수 있다.The
나눗셈부(DU)는 제 2 모멘텀(m1)을 제 1 모멘텀(m0)으로 나눌 수 잇다. 나눗셈부(DU)의 출력은 초음파 트랜스듀서(110)에 수신된 초음파의 중심 주파수일 수 있다.The division unit DU can divide the second momentum m1 into a first momentum m0. The output of the division unit DU may be the center frequency of the ultrasonic wave received by the
이하에서, 도 2의 스펙트럼 중심 계산부(160)에 의해 스펙트럼 중심이 계산되는 과정이 수학식들을 참조하여 설명된다.Hereinafter, the process of calculating the spectral center by the
특정한 신호의 스펙트럼 중심은 수학식 1로 정의된다.The spectral center of a particular signal is defined by Equation (1).
수학식 1의 제 1 모멘텀(m0)은 이산 신호에서 수학식 2와 같이 정리된다.The first momentum m0 of Equation 1 is summarized as Equation 2 in the discrete signal.
수학식 2에서, 변수(N)는 샘플들의 수를 가리킨다. 함수(X(k))는 신호(x(n))의 이산 푸리에 변환(DFT, Discrete Fourier Transform)을 가리킨다. 함수(X*(k)) 및 함수(x*(n))는 각각 함수(X(k)) 및 함수(x(k))의 켤레 복소 함수(complex conjugate function)를 가리킨다. 수학식 1의 적분 연산은 수학식 2에서 시그마 연산으로 치환된다. 수학식 1의 df는 수학식 2에서 1/N으로 치환된다.In Equation 2, the variable N indicates the number of samples. The function X (k) indicates a discrete Fourier transform (DFT) of the signal x (n). The function X * (k) and the function x * (n) refer to the complex conjugate function of the function X (k) and the function x (k), respectively. The integral operation of Equation (1) is replaced with a sigma operation in Equation (2). Df in Equation (1) is replaced by 1 / N in Equation (2).
수학식 1의 제 2 모멘텀(m1)은 디지털 신호에서 수학식 3과 같이 정리된다.The second momentum m1 of Equation (1) is summarized as Equation (3) in the digital signal.
수학식 3에서, 변수(N)는 샘플들의 수를 가리킨다. 함수(X(k))는 신호(x(n))의 이산 푸리에 변환(DFT, Discrete Fourier Transform)을 가리킨다. 함수(X*(k)) 및 함수(x*(n))는 각각 함수(X(k)) 및 함수(x(k))의 켤레 복소 함수(complex conjugate function)를 가리킨다. 수학식 1의 적분 연산은 수학식 3에서 시그마 연산으로 치환된다. 수학식 1의 df는 수학식 3에서 1/N으로 치환된다. 수학식 1의 f는 수학식 2에서 k/N으로 치환되며, 이산 푸리에 변환의 k 번째 포인트의 주파수에 대응한다.In Equation (3), the variable N indicates the number of samples. The function X (k) indicates a discrete Fourier transform (DFT) of the signal x (n). The function X * (k) and the function x * (n) refer to the complex conjugate function of the function X (k) and the function x (k), respectively. The integral operation of Equation (1) is replaced by a sigma operation in Equation (3). Df in Equation (1) is replaced by 1 / N in Equation (3). F in Equation 1 is replaced by k / N in Equation 2 and corresponds to the frequency of the kth point of the discrete Fourier transform.
수학식 3의 전개를 위하여, 수학식 4에서 함수(P(k))가 정의된다.For the expansion of equation (3), the function P (k) is defined in equation (4).
수학식 3 및 수학식 4에 기반하여, 제 2 모멘텀(m1)은 수학식 5와 같이 정리될 수 있다.Based on Equations (3) and (4), the second momentum (m1) can be summarized as Equation (5).
본 발명의 실시 예에 따라 제 2 모멘텀(m1)을 정리하기 위하여, 새로운 함수(S(k))가 수학식 6에 정의된다.In order to summarize the second momentum m1 according to an embodiment of the present invention, a new function S (k) is defined in equation (6).
수학식 6에 정의된 함수(S(k))에 기반하여, 수학식 5의 제 2 모멘텀(m1)은 수학식 7과 같이 정리될 수 있다.Based on the function S (k) defined in equation (6), the second momentum m1 in equation (5) can be summarized as in equation (7).
수학식 7에서, 제 2 모멘텀(m1)은 주파수 도메인으로 정리되어 있다. 주파수 도메인의 함수들의 곱(Product)은 시간 도메인에서 함수들의 콘볼루션(convolution)으로 전개된다. 따라서, 시간 도메인에서, 수학식 7의 제 2 모멘텀(m1)에 파시발의 정리(Parseval's Theorem)가 적용되면, 제 2 모멘텀(m1)은 수학식 8과 같이 전개된다.In Equation (7), the second momentum m1 is summarized in the frequency domain. The product of functions in the frequency domain is developed into a convolution of functions in the time domain. Thus, in the time domain, if Parseval's Theorem is applied to the second momentum m1 in Equation 7, then the second momentum m1 is developed as in Equation 8. [
수학식 8에서, 연산 기호()는 원형 콘볼루션(circular convolution)을 가리킨다. 신호(xN(n))는 신호(x(n))가 N의 주기를 갖는 주기적 신호로 변형된 신호를 가리킨다.In Equation (8), an operation symbol ( ) Refers to a circular convolution. The signal x N (n) indicates a signal in which the signal x (n) has been transformed into a periodic signal having a period of N.
통상적인 초음파 분야에서, 신호(x(n))는 리얼 신호(real-valued signal)이다. 따라서, 수학식 8의 켤레 연산자는 생략될 수 있다. 이에 기반하여, 수학식 8은 수학식 9와 같이 재배열될 수 있다.In a typical ultrasonic field, the signal x (n) is a real-valued signal. Therefore, the conjugate operator of Equation (8) can be omitted. Based on this, Equation (8) can be rearranged as Equation (9).
함수(rxx(l))는 신호(x(n))의 원형 자기 상관 함수이다. 함수(s(l))는 자기 상관 함수(rxx(l))에 적용되는 가중치(weighting)을 가리킨다.The function r xx (l) is a circular autocorrelation function of the signal x (n). The function s (l) indicates the weighting applied to the autocorrelation function r xx (l).
수학식 6에 정의된 바와 같이, 함수(s(l))는 반 주기 동안 점진적으로 증가하고, 나머지 반 주기 동안 점진적으로 감소하는 삼각 형태의 주파수 응답을 갖는다. 함수(s(l))의 시간 도메인의 값들의 예가 도 3에 기재되어 있다.As defined in Equation (6), the function s (l) has a triangular-shaped frequency response that gradually increases for half a period and gradually decreases for the remaining half period. An example of the time domain values of the function s (l) is shown in FIG.
도 3을 참조하면, 함수(s(l))의 값들은 시간 인덱스의 시작 부분 및 끝 부분에 집중되어 있다. 시간 인덱스의 중간 부분에서, 함수(s(l))는 0에 가까운 값들을 갖는다.Referring to Fig. 3, the values of the function s (l) are concentrated at the beginning and end of the time index. In the middle part of the time index, the function s (l) has values close to zero.
수학식 9에 기재된 바와 같이, 제 2 모멘텀(m1)은 함수(s(l))와 자기 상관 함수(rxx(l))의 곱의 누적 합으로 나타난다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 인덱스의 대부분의 영역에서, 함수(s(l))의 값은 0에 근사한 값을 갖는다. 즉, 제 2 모멘텀(m1)은 시간 인덱스의 시작 부분 및 끝 부분의 일부 영역의 함수(s(l))와 자기 상관 함수(rxx(l))의 곱의 누적 합으로 근사될 수 있다.The second momentum m1 is expressed as a cumulative sum of the product of the function s (l) and the autocorrelation function r xx (l), as described in equation (9). As shown in Fig. 3, in most areas of the time index, the value of the function s (l) has a value close to zero. That is, the second momentum m1 can be approximated by a cumulative sum of the product of the function s (l) and the autocorrelation function (r xx (l)) in some area at the beginning and end of the time index.
수학식 9의 제 2 모멘텀(m1)의 계산은 제 2 모멘텀 계산부(162)에 의해 수행될 수 있다. 계수 저장부(163)는 도 3의 함수(s(l))의 계수들 중 제 2 모멘텀(m1)의 연산을 위해 사용되는 계수들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 계수 저장부(163)는 함수(s(l))의 계수들 중 시간 인덱스의 시작 부분 및 끝 부분의 계수들을 저장할 수 있다.The calculation of the second momentum m1 in Equation (9) may be performed by the
샘플 선택부(164)는 수신 빔포머(150)로부터 수신되는 신호의 샘플들 중 계수 저장부(163)에 저장된 계수들에 대응하는 샘플들을 선택할 수 있다. 비선택된 샘플들은 무시되고, 선택된 샘플들은 자기상관 계산부(165)로 출력될 수 있다.The
자기상관 계산부(165)는 선택된 샘플들의 자기 상관값을 계산할 수 있다. 곱셈부(MU2)는 계수 저장부(163)의 계수 및 자기 상관 계산부(165)의 자기상관값을 곱하여 곱셈값을 연산할 수 있다. 덧셈부(S2)는 곱셈값의 누적합을 계산하고, 나눗셈부(D1)는 누적합의 절반값을 제 2 모멘텀(m1)으로 출력할 수 있다.The
통상적으로 자기상관 연산은 복잡한 연산 과정을 필요로 하며, 긴 시간이 소요된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기(160)는 수학식 6에 기재된 필터를 이용하여 계산을 수행한다. 수학식 6의 필터는 시간 도메인의 일부 영역에서만 의미있는 값을 갖는다. 따라서, 시간 도메인에서, 수신 빔포머(150)로부터 수신되는 샘플들 중 대부분의 샘플들의 자기상관 연산이 수행되지 않고, 일부 샘플들의 자기상관 연산만이 수행된다. 따라서, 샘플들의 자기상관 연산을 수행하면서도 통상적인 스펙트럼 중심 계산 방법보다 빠른 스펙트럼 중심 계산 방법이 제공된다.Generally, autocorrelation calculation requires a complicated calculation process and takes a long time. The
예시적으로, 계수 저장부(163)에 저장되는 선택된 계수들은 비선택된 계수들의 값들을 보상하도록 조절될 수 있다.Illustratively, the selected coefficients stored in the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, S10 단계에서, 수신 신호가 수신된다. 수신 신호는 수신기(130)를 통해 스펙트럼 중심 계산부(160)로 전달될 수 있다.4 is a flowchart showing a method of calculating a spectral center according to an embodiment of the present invention. 1, 2, and 4, in step S10, a received signal is received. The received signal may be transmitted to the
S20 단계에서, 수신 신호의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀(m0)이 계산된다. 제 1 모멘텀(m0)은 제 1 모멘텀 계산부(161)에 의해 계산될 수 있다.In step S20, a first momentum m0 is calculated based on the samples of the received signal. The first momentum m0 may be calculated by the
S30 단계에서, 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀이 계산된다. 제 2 모멘텀(m1)은 제 2 모멘텀 계산부(162)에 의해 계산될 수 있다.In step S30, a second momentum is calculated based on some of the samples of the received signal. The second momentum m1 may be calculated by the
S20 단계 및 S30 단계는 병렬적으로 수행될 수 있다. 즉, 제 1 모멘텀 계산부(161)가 제 1 모멘텀(m0)을 계산하는 동안, 제 2 모멘텀 계산부(162)는 제 2 모멘텀을 계산할 수 있다.Steps S20 and S30 may be performed in parallel. That is, while the
S40 단계에서, 제 2 모멘텀을 제 1 모멘텀으로 나누어 스펙트럼 중심이 계산된다.In step S40, the spectral center is calculated by dividing the second momentum by the first momentum.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 모멘텀(m0)의 계산 방법을 보여주는 순서도이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, S110 단계에서, 샘플 신호의 절대값이 계산된다. 샘플 신호들의 절대값은 절대값 계산부(A1)에 의해 수행될 수 있다.5 is a flowchart illustrating a method of calculating a first momentum m0 according to an embodiment of the present invention. 2 and 5, in step S110, the absolute value of the sample signal is calculated. The absolute value of the sample signals can be performed by the absolute value calculation section A1.
S120 단계에서, 계산된 절대값의 제곱값이 계산된다. 제곱값의 계산은 곱셈기(MU1)에 의해 수행될 수 있다.In step S120, the squared value of the calculated absolute value is calculated. The calculation of the squared value can be performed by the multiplier MU1.
S130 단계에서, 계산된 제곱값의 누적합이 계산된다. 누적합은 덧셈기(S1)에 의해 수행된다.In step S130, a cumulative sum of the calculated squared values is calculated. The cumulative sum is performed by the adder S1.
S140 단계에서, 계산된 샘플이 마지막 샘플인지 판별된다. 계산된 샘플이 마지막 샘플이 아니면, S110 단계부터 다음 샘플에 대한 연산이 수행된다. 계산된 샘플이 마지막 샘플이면, S150 단계에서, 계산된 누적합이 제 1 모멘텀(m0)으로 출력된다.In step S140, it is determined whether the calculated sample is the last sample. If the calculated sample is not the last sample, the operation for the next sample is performed from step S110. If the calculated sample is the last sample, in step S150, the calculated cumulative sum is output as the first momentum m0.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 모멘텀(m1)의 계산 방법을 보여주는 순서도이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, S210 단계에서, 수신된 샘플이 선택된 샘플인지 판별된다. 수신된 샘플이 선택된 샘플이 아니면, 수신된 샘플은 무시될 수 있다. 수신된 샘플이 선택된 샘플이면, S220 단계가 수행된다. 선택된 샘플이 수신된 샘플인지 판별하는 동작은 샘플 선택부(164)에 의해 수행될 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of calculating a second momentum m1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 2 and 6, in step S210, it is determined whether the received sample is a selected sample. If the received sample is not the selected sample, the received sample may be ignored. If the received sample is the selected sample, step S220 is performed. The operation of determining whether the selected sample is the received sample can be performed by the
S220 단계에서, 선택된 샘플의 자기상관값이 계산된다. 자기 상관값의 계산은 자기상관 계산부(165)에 의해 수행될 수 있다.In step S220, the autocorrelation value of the selected sample is calculated. The calculation of the autocorrelation value may be performed by the
S230 단계에서, 계산된 자기상관값 및 미리 저장된 계수들 중 대응하는 계수의 곱셈값이 계산된다. 곱셈부(MU2)는 자기상관 계산부(165)의 출력값 및 계수 저장부(163)의 출력값을 곱하여 곱셈값을 계산할 수 있다.In step S230, a multiplication value of the calculated autocorrelation value and a corresponding one of the previously stored coefficients is calculated. The multiplier MU2 may multiply the output of the
S240 단계에서, 계산된 곱셈값의 누적합이 계산된다. 누적합의 계산은 덧셈부(S2)에 의해 수행될 수 있다.In step S240, a cumulative sum of the calculated multiplication values is calculated. The calculation of the cumulative sum may be performed by the adder S2.
S250 단계에서, 수신된 샘플이 마지막 샘플인지 판별된다. 수신된 샘플이 마지막 샘플이 아니면, S210 단계부터 다음 샘플의 연산이 수행된다. 수신된 샘플이 마지막 샘플이면, S260 단계에서, 계산된 누적합이 제 2 모멘텀(m1)으로 출력된다. 예를 들어, 계산된 누적합의 절반값이 제 2 모멘텀(m1)으로 출력될 수 있다.In step S250, it is determined whether the received sample is the last sample. If the received sample is not the last sample, the operation of the next sample is performed from step S210. If the received sample is the last sample, in step S260, the calculated cumulative sum is output as the second momentum m1. For example, a half value of the calculated cumulative sum may be output as the second momentum m1.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 초음파 진단 장치(200)를 보여주는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 초음파 진단 장치(200)는 초음파 트랜스듀서(210), 송신기(220), 수신기(230), 송신 빔포머(240), 수신 빔포머(250), 스펙트럼 중심 계산기(260), 출력기(270), 그리고 입력기(280)를 포함한다.FIG. 7 is a block diagram showing an ultrasonic
도 1의 초음파 진단 장치(100)와 비교하면, 초음파 진단 장치(200)는 입력기(280)를 더 포함하고, 스펙트럼 중심 계산기(260)는 계수 그룹 선택부(266)를 더 포함한다.1, the ultrasound
입력기(280)는 외부로부터 신호를 수신하는 키보드, 마이크, 터치 패드, 모뎀 등과 같은 다양한 입력 수단들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력기(280)는 사용자의 선택에 따라 수신된 정보를 계수 그룹 선택부(266)로 전달할 수 있다.The
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 스펙트럼 중심 계산기(260)를 보여준다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 스펙트럼 중심 계산기(260)는 제 1 모멘텀 계산부(261), 제 2 모멘텀 계산부(262) 및 나눗셈부(DU)를 포함한다. 도 2의 제 2 모멘텀 계산부(162)와 비교하면, 제 2 모멘텀 계산부(262)는 계수 그룹 선택부(266)를 더 포함한다.8 shows a
계수 저장부(263)는 복수의 계수 그룹들(C)을 저장할 수 있다. 복수의 계수 그룹들(C) 각각은 도 3에 도시된 계수들 중 일부 계수들의 값들을 저장할 수 있다. 복수의 계수 그룹들(C)이 저장하는 계수들의 수는 서로 다를 수 있다. 계수 저장부(263)는 계수 그룹 선택부로부터 전달되는 신호에 응답하여, 복수의 계수 그룹들(C) 중 하나의 계수 그룹을 선택하고, 선택된 계수 그룹의 계수들을 출력할 수 있다.The
샘플 선택부(264)는 계수 그룹 선택부(266)로부터 전달되는 신호에 응답하여, 선택된 계수 그룹의 계수들에 대응하는 샘플들을 선택할 수 있다.The
입력기(280)를 통해 수신되는 정보에 기반하여, 계수 저장부(263)가 출력하는 계수들의 수가 조절된다. 즉, 입력기(280)를 통해 수신되는 정보에 기반하여, 스펙트럼 중심 계산기(260)가 계산하는 스펙트럼 중심의 해상도(또는 정확도)가 가변될 수 있다.Based on the information received via the
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 초음파 진단 장치(300)를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 초음파 진단 장치(300)는 초음파 트랜스듀서(310), 수신기(330), 송신기(320), 송신 빔포머(340), 수신 빔포머(350), 스펙트럼 중심 계산기(360), 출력기(370), 그리고 이미지 처리기(380)를 포함한다.9 is a block diagram showing an ultrasonic
도 1의 초음파 진단 장치(100)와 비교하면, 초음파 진단 장치(300)는 이미지 처리기(380)를 더 포함한다. 이미지 처리기(380)는 수신기(330)를 통해 수신되는 샘플들에 기반하여, 이미지 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리기(380)는 수신되는 샘플들에 기반하여 B 모드 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 B 모드 이미지는 출력기(370)를 통해 출력될 수 있다.1, the ultrasound
즉, 초음파 진단 장치(300)는 B 모드 이미지를 출력하는 기능 및 스펙트럼 중심을 계산하는 기능을 모두 구비할 수 있다. 초음파 진단 장치(300)는 B 모드 이미지의 출력 기능 및 스펙트럼 중심의 계산 기능 중 하나를 선택적으로 활성화 또는 비활성화할 수 있다.That is, the ultrasonic
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims equivalent to the claims of the present invention as well as the claims of the following.
100, 200, 300; 초음파 진단 장치
110, 210, 310; 초음파 트랜스듀서 120, 220, 320; 송신기
130, 230, 330; 수신기 160, 260, 360; 스펙트럼 중심 계산기
170, 270, 370; 출력기 280; 입력기
380; 이미지 처리기
161, 261; 제 1 모멘텀 계산부 162, 262; 제 2 모멘텀 계산부
163, 263; 계수 저장부 164, 264; 샘플 선택부
165, 265; 자기상관 계산부 266; 계수그룹 선택부
A1; 절대값 계산부 MU1, MU2; 곱셈기
S1, S2; 덧셈기 D1, DU; 나눗셈기100, 200, 300; Ultrasonic diagnostic equipment
110, 210, 310; An
130, 230, 330;
170, 270, 370; An
380; Image processor
161, 261; A
163, 263;
165, 265; An
A1; Absolute value calculation units MU1 and MU2; Multiplier
S1, S2; Adders D1, DU; Divider
Claims (20)
상기 초음파 트랜스듀서에 신호를 공급하는 송신기;
상기 초음파 트랜스듀서로부터 신호를 수신하는 수신기; 그리고
상기 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 스펙트럼 중심 계산기를 포함하고,
상기 스펙트럼 중심 계산기는, 상기 수신 신호의 샘플들의 값들을 이용하여 제1 모멘텀을 계산하고, 상기 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들의 값들을 이용하여 제2 모멘텀을 계산하고, 그리고 상기 제1 모멘텀 및 상기 제2 모멘텀에 기반하여 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되고,
상기 스펙트럼 중심 계산기는,
상기 샘플들의 값들에 기반하여 상기 제 1 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 1 모멘텀 계산부;
상기 일부 샘플들의 값들에 기반하여 상기 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고
상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하고,
상기 제 1 모멘텀 계산부는,
상기 샘플들의 값들의 절대값들을 계산하도록 구성되는 절대값 계산부;
상기 계산된 절대값들의 제곱값들을 계산하도록 구성되는 곱셈부; 그리고
상기 제곱값들의 누적합을 계산하도록 구성되는 덧셈부를 포함하는 초음파 진단 장치.Ultrasonic transducer;
A transmitter for supplying a signal to the ultrasonic transducer;
A receiver for receiving a signal from the ultrasonic transducer; And
And a spectral center calculator configured to calculate a spectral center of the received signal based on a received signal output from the receiver,
Wherein the spectral center calculator calculates a first momentum using values of samples of the received signal and calculates a second momentum using values of some of the samples of the received signal, And to calculate the spectral center based on the second momentum,
Wherein the spectral center calculator comprises:
A first momentum calculator configured to calculate the first momentum based on the values of the samples;
A second momentum calculator configured to calculate the second momentum based on values of some of the samples; And
And a divider configured to divide the second momentum by the first momentum to calculate the spectral center,
Wherein the first momentum calculator comprises:
An absolute value calculator configured to calculate absolute values of the values of the samples;
A multiplier configured to calculate the squared values of the calculated absolute values; And
And an adder configured to compute a cumulative sum of the squared values.
상기 초음파 트랜스듀서에 신호를 공급하는 송신기;
상기 초음파 트랜스듀서로부터 신호를 수신하는 수신기; 그리고
상기 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 스펙트럼 중심 계산기를 포함하고,
상기 스펙트럼 중심 계산기는, 상기 수신 신호의 샘플들의 값들을 이용하여 제1 모멘텀을 계산하고, 상기 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들의 값들을 이용하여 제2 모멘텀을 계산하고, 그리고 상기 제1 모멘텀 및 상기 제2 모멘텀에 기반하여 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되고,
상기 스펙트럼 중심 계산기는,
상기 샘플들의 값들에 기반하여 상기 제 1 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 1 모멘텀 계산부;
상기 일부 샘플들의 값들에 기반하여 상기 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고
상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하고,
상기 제 2 모멘텀 계산부는,
상기 수신 신호의 샘플들 중 상기 일부 샘플들을 선택하도록 구성되는 샘플 선택부;
상기 일부 샘플들의 값들의 자기상관값들을 계산하도록 구성되는 자기 상관 계산부;
상기 일부 샘플들에 대응하는 계수들을 저장하도록 구성되는 계수 저장부;
상기 자기 상관값들 및 상기 계수들의 곱셈값들을 각각 계산하도록 구성되는 곱셈부;
상기 곱셈값들의 누적 합을 계산하도록 구성되는 덧셈부; 그리고
상기 누적합의 절반값을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하는 초음파 진단 장치.Ultrasonic transducer;
A transmitter for supplying a signal to the ultrasonic transducer;
A receiver for receiving a signal from the ultrasonic transducer; And
And a spectral center calculator configured to calculate a spectral center of the received signal based on a received signal output from the receiver,
Wherein the spectral center calculator calculates a first momentum using values of samples of the received signal and calculates a second momentum using values of some of the samples of the received signal, And to calculate the spectral center based on the second momentum,
Wherein the spectral center calculator comprises:
A first momentum calculator configured to calculate the first momentum based on the values of the samples;
A second momentum calculator configured to calculate the second momentum based on values of some of the samples; And
And a divider configured to divide the second momentum by the first momentum to calculate the spectral center,
Wherein the second momentum calculator comprises:
A sample selector configured to select the selected one of the samples of the received signal;
An autocorrelation calculation unit configured to calculate autocorrelation values of values of some samples;
A coefficient storage configured to store coefficients corresponding to the some samples;
A multiplier configured to calculate the autocorrelation values and the multiplication values of the coefficients, respectively;
An adder configured to calculate a cumulative sum of the multiplication values; And
And a divider configured to calculate a half value of the cumulative sum.
상기 계수 저장부는, 상승 구간 및 하강 구간을 갖는 삼각형의 주파수 응답을 시간 도메인으로 전개한 계수들 중 일부 계수들을 저장하도록 구성되는 초음파 진단 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the coefficient storage unit is configured to store some coefficients among coefficients obtained by expanding a frequency response of a triangle having a rising section and a falling section in a time domain.
상기 샘플 선택부는 상기 일부 계수들의 상기 시간 도메인에서의 위치들에 기반하여 상기 일부 샘플들을 선택하도록 구성되는 초음파 진단 장치.6. The method of claim 5,
And the sample selector is configured to select the partial samples based on positions in the time domain of the partial coefficients.
상기 일부 계수들은 상기 계수들 중 상기 일부 계수들을 제외한 나머지 계수들의 값들이 상기 제2 모멘텀 계산부에서 사용되지 않음에 따라 발생하는 상기 제2 모멘텀의 오차를 보상하도록 조절된 값들을 갖는 초음파 진단 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the partial coefficients have values adjusted to compensate for an error of the second momentum generated as the values of the remaining coefficients except the partial coefficients among the coefficients are not used in the second momentum calculator.
상기 스펙트럼 중심 계산기는 계수 그룹 선택부를 더 포함하고,
상기 계수 저장부는 복수의 계수 그룹들을 저장하도록 구성되고,
상기 계수 그룹 선택부는 사용자의 선택에 따라 외부로부터 수신되는 신호에 응답하여 상기 복수의 계수 그룹들 중 하나를 선택하도록 구성되고,
상기 계수 저장부는 상기 계수 그룹 선택부에 의해 선택된 계수 그룹의 계수들을 상기 곱셈부로 출력하도록 구성되는 초음파 진단 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the spectral center calculator further comprises a coefficient group selector,
Wherein the coefficient storage unit is configured to store a plurality of coefficient groups,
Wherein the coefficient group selection unit is configured to select one of the plurality of coefficient groups in response to a signal received from the outside according to a user's selection,
Wherein the coefficient storage unit is configured to output coefficients of a coefficient group selected by the coefficient group selection unit to the multiplier.
상기 수신기로부터 출력되는 수신 신호에 기반하여, 이미지 처리를 수행하도록 구성되는 이미지 처리기를 더 포함하는 초음파 진단 장치.The method according to claim 1 or 4,
And an image processor configured to perform image processing based on a received signal output from the receiver.
상기 초음파 진단 장치는 B 모드 이미지를 처리하도록 구성되는 초음파 진단 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the ultrasound diagnostic apparatus is configured to process the B-mode image.
상기 스펙트럼 중심 계산기에 의해 계산되는 상기 스펙트럼 중심을 출력하도록 구성되는 출력기를 더 포함하는 초음파 진단 장치.The method according to claim 1 or 4,
And an output unit configured to output the spectral center calculated by the spectral center calculator.
상기 스펙트럼 중심 계산기는 시간 도메인에서 상기 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 초음파 진단 장치.The method according to claim 1 or 4,
Wherein the spectral center calculator is configured to calculate the spectral center in the time domain.
상기 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고
상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하고,
상기 제 1 모멘텀 계산부 및 상기 제 2 모멘텀 계산부는 상기 제 1 모멘텀 및 제 2 모멘텀을 시간 도메인에서 각각 계산하도록 구성되고,
상기 제 1 모멘텀 계산부는,
상기 샘플들의 값들의 절대값들을 계산하도록 구성되는 절대값 계산부;
상기 계산된 절대값들의 제곱값들을 계산하도록 구성되는 곱셈부; 그리고
상기 제곱값들의 누적합을 계산하도록 구성되는 덧셈부를 포함하는 신호 처리 장치.A first momentum calculator configured to calculate a first momentum based on samples of a received signal received from the outside;
A second momentum calculator configured to calculate a second momentum based on some of the samples of the received signal; And
And a divider configured to divide the second momentum by the first momentum and calculate a spectral center of the received signal,
Wherein the first momentum calculator and the second momentum calculator are configured to calculate the first momentum and the second momentum, respectively, in the time domain,
Wherein the first momentum calculator comprises:
An absolute value calculator configured to calculate absolute values of the values of the samples;
A multiplier configured to calculate the squared values of the calculated absolute values; And
And an adder configured to compute a cumulative sum of the squared values.
상기 수신 신호의 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하도록 구성되는 제 2 모멘텀 계산부; 그리고
상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누어, 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하고,
상기 제 1 모멘텀 계산부 및 상기 제 2 모멘텀 계산부는 상기 제 1 모멘텀 및 제 2 모멘텀을 시간 도메인에서 각각 계산하도록 구성되고,
상기 제 2 모멘텀 계산부는,
상기 수신 신호의 샘플들 중 상기 일부 샘플들을 선택하도록 구성되는 샘플 선택부;
상기 일부 샘플들의 값들의 자기상관값들을 계산하도록 구성되는 자기 상관 계산부;
상기 일부 샘플들에 대응하는 계수들을 저장하도록 구성되는 계수 저장부;
상기 자기 상관값들 및 상기 계수들의 곱셈값들을 각각 계산하도록 구성되는 곱셈부;
상기 곱셈값들의 누적 합을 계산하도록 구성되는 덧셈부; 그리고
상기 누적합의 절반값을 계산하도록 구성되는 나눗셈부를 포함하는 신호 처리 장치.A first momentum calculator configured to calculate a first momentum based on samples of a received signal received from the outside;
A second momentum calculator configured to calculate a second momentum based on some of the samples of the received signal; And
And a divider configured to divide the second momentum by the first momentum and calculate a spectral center of the received signal,
Wherein the first momentum calculator and the second momentum calculator are configured to calculate the first momentum and the second momentum, respectively, in the time domain,
Wherein the second momentum calculator comprises:
A sample selector configured to select the selected one of the samples of the received signal;
An autocorrelation calculation unit configured to calculate autocorrelation values of values of some samples;
A coefficient storage configured to store coefficients corresponding to the some samples;
A multiplier configured to calculate the autocorrelation values and the multiplication values of the coefficients, respectively;
An adder configured to calculate a cumulative sum of the multiplication values; And
And a divider configured to calculate a half value of the cumulative sum.
상기 수신 신호의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀을 계산하는 단계;
상기 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하는 단계; 그리고
상기 제 2 모멘텀 및 상기 제 1 모멘텀을 연산하여 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계는,
상기 수신 신호의 샘플의 절대값을 계산하는 단계;
상기 계산된 절대값의 제곱값을 계산하는 단계;
상기 계산된 제곱값의 누적합을 계산하는 단계; 그리고
상기 샘플이 마지막 샘플이 아니면 상기 수신 신호의 다음 샘플에 대해 상기 절대값, 제곱값 및 누적합을 계산하는 단계들을 다시 수행하고, 상기 샘플이 마지막 샘플이면 상기 누적합을 상기 제 1 모멘텀으로 선택하는 단계를 포함하는 스펙트럼 중심 계산 방법.Receiving a received signal from an external device;
Calculating a first momentum based on the samples of the received signal;
Calculating a second momentum based on some of the samples; And
Calculating the second momentum and the first momentum to calculate a spectral center of the received signal,
Wherein the step of calculating the first momentum comprises:
Calculating an absolute value of a sample of the received signal;
Calculating a squared value of the calculated absolute value;
Calculating a cumulative sum of the calculated squared values; And
Calculating the absolute value, the squared value, and the cumulative sum for the next sample of the received signal if the sample is not the last sample, and if the sample is the last sample, selecting the cumulative sum as the first momentum / RTI > wherein the method comprises the steps of:
상기 수신 신호의 샘플들에 기반하여 제 1 모멘텀을 계산하는 단계;
상기 샘플들 중 일부 샘플들에 기반하여 제 2 모멘텀을 계산하는 단계; 그리고
상기 제 2 모멘텀 및 상기 제 1 모멘텀을 연산하여 상기 수신 신호의 스펙트럼 중심을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는,
상기 수신 신호의 샘플이 선택된 샘플인지 판별하는 단계;
상기 샘플이 상기 선택된 샘플이 아니면 상기 샘플을 무시하고, 상기 샘플이 상기 선택된 샘플이면 상기 샘플의 자기 상관값을 계산하는 단계;
상기 계산된 자기 상관값 및 미리 저장된 계수들 중 대응하는 계수의 곱셈값을 계산하는 단계;
상기 계산된 곱셈값의 누적합을 계산하는 단계; 그리고
상기 샘플이 마지막 샘플이 아니면 상기 수신 신호의 다음 샘플에 대해 상기 판별하는 단계와 상기 자기 상관값, 제곱값 및 누적합을 계산하는 단계들을 다시 수행하고, 상기 샘플이 마지막 샘플이면 상기 누적합의 절반값을 상기 제 2 모멘텀으로 선택하는 단계를 포함하는 스펙트럼 중심 계산 방법.Receiving a received signal from an external device;
Calculating a first momentum based on the samples of the received signal;
Calculating a second momentum based on some of the samples; And
Calculating the second momentum and the first momentum to calculate a spectral center of the received signal,
Wherein the step of calculating the second momentum comprises:
Determining whether a sample of the received signal is a selected sample;
Ignoring the sample if the sample is not the selected sample and calculating an autocorrelation value of the sample if the sample is the selected sample;
Calculating a multiplication value of the calculated autocorrelation value and a corresponding one of the previously stored coefficients;
Calculating a cumulative sum of the calculated multiplication values; And
Calculating the autocorrelation value, the squared value, and the cumulative sum if the sample is not the last sample; and if the sample is the last sample, determining again for the next sample of the received signal and if the sample is the last sample, And selecting the second momentum as the second momentum.
상기 스펙트럼 중심을 계산하는 단계는,
상기 제 2 모멘텀을 상기 제 1 모멘텀으로 나누는 단계를 포함하는 스펙트럼 중심 계산 방법.18. The method according to claim 15 or 17,
Wherein the calculating the spectral center comprises:
And dividing the second momentum by the first momentum.
상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계 및 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는 시간 도메인에서 수행되는 스펙트럼 중심 계산 방법.18. The method according to claim 15 or 17,
Wherein the calculating the first momentum and the second momentum are performed in the time domain.
상기 제 1 모멘텀을 계산하는 단계 및 제 2 모멘텀을 계산하는 단계는 병렬적으로 수행되는 스펙트럼 중심 계산 방법.18. The method according to claim 15 or 17,
Wherein the step of calculating the first momentum and the step of calculating the second momentum are performed in parallel.
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