KR101563502B1 - Apparatus and method for generating doppler image - Google Patents

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Abstract

초음파 장치를 이용하여 도플러 영상을 생성하는 방법에 있어서, 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하는 단계; 응답 신호를 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 I/Q 신호(inphase and quadrature signal)로 변환하는 단계; 및 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 방법이 개시된다.A method of generating a Doppler image using an ultrasonic device, comprising: receiving an ultrasonic signal as a target object and receiving a response signal reflected from the target object; Converting a response signal into a plurality of I / Q signals (inphase and quadrature signals) having different frequencies; And generating a Doppler image of the object based on the velocity information about the object obtained from the plurality of I / Q signals. The Doppler image generation method according to an embodiment of the present invention includes:

Description

도플러 영상 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING DOPPLER IMAGE}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING DOPPLER IMAGE [0002]

본 발명은 도플러 영상 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 복수의 I/Q 신호를 이용하여 도플러 영상을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for generating a Doppler image. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for generating a Doppler image using a plurality of I / Q signals.

초음파 장치는 유기체의 내부 구조를 관찰하기 위한 필수적인 장비이다. 초음파 장치는 비침습 검사 장치로서, 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름에 대해 보여준다.Ultrasonic devices are essential equipment for observing the internal structure of an organism. Ultrasonic devices are non-invasive testing devices that show structural details, internal tissue, and fluid flow within the body.

초음파 장치는 신체를 통하여 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하여 신체 내부의 구조를 이미지로 영상화한다. 또한, 초음파 장치는 도플러 효과를 이용하여 대상체의 속력 및/또는 방향을 측정할 수도 있다. 구체적으로, 초음파 장치는 대상체로 송신되는 초음파 신호의 주파수와 대상체로부터 반사되는 응답 신호의 주파수를 비교하여, 주파수의 변화 정도를 측정하고, 이를 이용하여 대상체의 속력 및/또는 방향을 측정할 수 있다. 대상체의 속력 및/또는 방향을 나타내는 초음파 영상을 도플러 영상이라 하며, 검사자는 도플러 영상을 통해 혈류, 심장 등의 기관의 운동 정보를 확인할 수 있다.The ultrasound device transmits an ultrasound signal to a target object through the human body, receives a response signal reflected from the target object, and images the internal structure of the body into an image. Further, the ultrasonic apparatus may measure the speed and / or the direction of the object using the Doppler effect. Specifically, the ultrasonic apparatus compares the frequency of the ultrasonic signal transmitted to the object with the frequency of the response signal reflected from the object, measures the degree of change of the frequency, and measures the velocity and / or direction of the object using the frequency . The ultrasound image indicating the speed and / or direction of the object is called a Doppler image, and the examinee can confirm the motion information of the organ such as blood flow and heart through the Doppler image.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치 및 방법은 복수의 I/Q 신호를 이용하여 도플러 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An apparatus and method for generating a Doppler image according to an embodiment of the present invention aims at improving SNR (Signal to Noise Ratio) of a Doppler signal using a plurality of I / Q signals.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치 및 방법은 도플러 영상의 퀄리티를 향상시키는 것을 목적으로 한다.An apparatus and method for generating a Doppler image according to an embodiment of the present invention aims at improving the quality of a Doppler image.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 방법은,A Doppler image generation method according to an embodiment of the present invention includes:

초음파 장치를 이용하여 도플러 영상을 생성하는 방법에 있어서, 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하는 단계; 상기 응답 신호를 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 I/Q 신호(inphase and quadrature signal)로 변환하는 단계; 및 상기 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of generating a Doppler image using an ultrasonic device, comprising: receiving an ultrasonic signal as a target object and receiving a response signal reflected from the target object; Converting the response signal into a plurality of I / Q signals (inphase and quadrature signals) having different frequencies; And generating a Doppler image of the object based on velocity information about the object obtained from the plurality of I / Q signals.

상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계는, 상기 응답 신호를 수신 집속하는 단계; 및 상기 수신 집속된 응답 신호를 상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The step of converting into the plurality of I / Q signals may include: receiving and responding to the response signal; And converting the received focused response signal into the plurality of I / Q signals.

상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계는, 상기 복수의 I/Q 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하는 단계; 및 상기 시간 지연이 적용된 상기 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the Doppler image of the object may include applying a time delay to some or all of the plurality of I / Q signals; And generating a Doppler image of the object based on the velocity information on the object obtained from the plurality of I / Q signals to which the time delay is applied.

상기 도플러 영상 생성 방법은, 상기 초음파 신호의 주파수를 기준으로 상기 초음파 장치의 대역폭 내에서 상기 서로 다른 주파수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The Doppler image generating method may further include determining the different frequencies within the bandwidth of the ultrasonic apparatus based on the frequency of the ultrasonic signal.

상기 도플러 영상은, 컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼일 수 있다.The Doppler image may be a color Doppler image or a Doppler spectrum.

상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계는, 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 캐리어 신호를 상기 응답 신호에 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.The step of converting into the plurality of I / Q signals may include mixing a plurality of carrier signals having different frequencies into the response signal.

본 발명의 다른 실시예에 다른 도플러 영상 생성 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a Doppler image generation apparatus,

대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하는 프로브; 상기 응답 신호를 서로 주파수를 가지는 복수의 I/Q 신호로 변환하는 I/Q 복조부; 및 상기 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.A probe for transmitting an ultrasonic signal to a target object and receiving a response signal reflected from the target object; An I / Q demodulator for converting the response signals into a plurality of I / Q signals having frequencies different from each other; And an image processor for generating a Doppler image of the object based on the velocity information about the object obtained from the plurality of I / Q signals.

상기 도플러 영상 생성 장치는, 상기 응답 신호를 수신 집속하는 제 1 빔 포밍부를 더 포함하되, 상기 I/Q 복조부는, 상기 수신 집속된 응답 신호를 상기 복수의 I/Q 신호로 변환할 수 있다.The Doppler image generation apparatus may further include a first beamforming unit for receiving and receiving the response signal, wherein the I / Q demodulation unit may convert the received focused response signal into the plurality of I / Q signals.

상기 도플러 영상 생성 장치는, 상기 복수의 I/Q 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하는 제 2 빔 포밍부를 더 포함하되, 상기 영상 처리부는, 상기 시간 지연이 적용된 상기 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성할 수 있다.The Doppler image generation apparatus may further include a second beamforming section for applying a time delay to a part or all of the plurality of I / Q signals, wherein the image processing section includes: a plurality of I / Q signals The Doppler image of the object can be generated based on the velocity information on the object obtained from the Doppler image.

상기 도플러 영상 생성 장치는, 상기 초음파 신호의 주파수를 기준으로 상기 초음파 장치의 대역폭 내에서 상기 서로 다른 주파수를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The Doppler image generation apparatus may further include a controller for determining the different frequencies within the bandwidth of the ultrasonic apparatus based on the frequency of the ultrasonic signal.

상기 도플러 영상은, 컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼일 수 있다.The Doppler image may be a color Doppler image or a Doppler spectrum.

상기 I/Q 복조부는, 소정 주파수를 가지는 캐리어 신호를 상기 응답 신호에 혼합하는 복수의 믹서를 포함할 수 있다.The I / Q demodulator may include a plurality of mixers that mix carrier signals having a predetermined frequency with the response signals.

상기 도플러 영상 생성 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.A computer program for executing the Doppler image generation method may be recorded in a computer-readable recording medium.

도 1(a)는 일반적인 초음파 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 1(b)는 일반적인 초음파 장치에서 I/Q 복조부의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치에서 신호의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치에서 신호의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.1 (a) is a block diagram showing the configuration of a general ultrasonic apparatus.
1 (b) is a block diagram showing a configuration of an I / Q demodulation unit in a general ultrasonic apparatus.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a Doppler image generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a Doppler image generation apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a signal flow in a Doppler image generation apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a configuration of a Doppler image generation apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a signal flow in a Doppler image generation apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a procedure of a Doppler image generation method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.The term " part " used in this embodiment means a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'minus' is not limited to software or hardware. The " part " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, and by no means, the terms " component " or " component " means any combination of components, such as software components, object- oriented software components, class components and task components, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functions provided in the components and parts may be combined into a smaller number of components and parts or further separated into additional components and parts.

본 명세서에 첨부된 도면에서 '화살표'는 신호의 흐름을 의미한다.In the drawings attached hereto, an 'arrow' means a flow of a signal.

도 1(a)는 일반적인 초음파 장치(100)의 구성을 도시하는 블럭도이다.Fig. 1 (a) is a block diagram showing a configuration of a general ultrasonic apparatus 100. Fig.

도 1(a)를 참조하면, 일반적인 초음파 장치(100)는 프로브(110), T/R 스위치(120), 송신부(130), 제어부(140), 빔 포밍부(150), I/Q 복조부(160), 영상 처리부(170) 및 디스플레이부(180)를 포함한다.1 (a), a general ultrasonic apparatus 100 includes a probe 110, a T / R switch 120, a transmitter 130, a controller 140, a beam forming unit 150, an I / An image processing unit 170, and a display unit 180. The display unit 180 includes a display unit 180,

프로브(110)는 압전 소자로 이루어진 복수의 엘리먼트들을 포함하며, 프로브(110)는 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신한다. 응답 신호는 복수 개일 수 있다.The probe 110 includes a plurality of elements made of piezoelectric elements, and the probe 110 transmits an ultrasonic signal to a target object and receives a response signal reflected from the target object. The number of response signals may be plural.

본 명세서에서 '대상체'는 초음파 영상을 획득하고자 하는 신체 내 태아 각종 기관 또는 신체 내 특정 부위를 의미한다. 한편, 프로브(110)는 대상체로부터 반사된 응답 신호를 전기적 신호(RF 수신신호)로 변환한다.In the present specification, the term 'object' refers to various organs of the fetus or specific parts of the body in order to obtain an ultrasound image. On the other hand, the probe 110 converts the response signal reflected from the object into an electrical signal (RF received signal).

T/R 스위치(120)는 제어부(140)의 제어하에, 송신부(130)로부터 프로브(110)로 초음파 신호가 전달되고, 프로브(110)로부터 빔 포밍부(150)로 응답 신호가 전달되도록 제어한다.Under the control of the controller 140, the T / R switch 120 transmits ultrasonic signals from the transmitting unit 130 to the probes 110 and transmits a response signal from the probes 110 to the beam forming unit 150 do.

송신부(130)는 제어부(140)로부터 전송되는 송신 제어신호에 기초하여 초음파 신호를 생성한다. 구체적으로, 송신부(130)는 제어부(140)로부터 전송되는 송신 제어신호를 분석하여, 초음파 신호의 빔폭(Beam Width)을 확장시키거나 축소시킬 수 있다.The transmission unit 130 generates an ultrasonic signal based on the transmission control signal transmitted from the control unit 140. Specifically, the transmitter 130 analyzes the transmission control signal transmitted from the controller 140 to expand or reduce the beam width of the ultrasonic signal.

빔 포밍부(150)는 수신된 응답 신호들을 집속하여 하나의 신호로 변환한다. 프로브(110)에 포함된 복수의 엘리먼트들과 대상체와의 거리는 각 엘리먼트마다 다르기 때문에 대상체에서 반사되는 응답 신호들은 동일한 시점에 프로브(110)에 수신되지 않는다. 따라서, 빔 포밍부(150)는 수신되는 응답 신호들 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용한 후, 일부 또는 전부에 시간 지연이 적용된 응답 신호들을 합하여 하나의 신호로 변환하는 것이다.The beamforming unit 150 converges the received response signals into a single signal. Since the distance between the plurality of elements included in the probe 110 and the object is different for each element, the response signals reflected from the object are not received by the probe 110 at the same time. Accordingly, the beamforming unit 150 applies a time delay to some or all of the received response signals, and then combines response signals to which a time delay is applied to some or all of the response signals to convert them into one signal.

I/Q 복조부(160)는 빔 포밍부(150)에서 출력되는 응답 신호를 기초로 복소수 형태의 I(In-phase) 및 Q(Quadrature) 신호를 검출한다.The I / Q demodulator 160 detects complex-type I (In-phase) and Q (quadrature) signals based on the response signal output from the beamforming unit 150.

영상 처리부(170)는 I/Q 복조부(160)에서 출력된 I 신호와 Q 신호를 이용하여 대상체의 속도 정보를 획득하고, 획득한 속도 정보를 기초로 대상체의 속력 또는 방향을 나타내는 도플러 영상을 생성한다. 디스플레이부(180)는 영상 처리부(170)가 생성한 도플러 영상을 사용자에게 디스플레이한다.The image processor 170 acquires speed information of the object using the I signal and the Q signal output from the I / Q demodulator 160 and generates a Doppler image indicating the speed or direction of the object based on the obtained speed information . The display unit 180 displays the Doppler image generated by the image processing unit 170 to the user.

도 1(b)는 일반적인 초음파 장치(100)에서 I/Q 복조부(160)의 구성을 도시하는 도면이다. I/Q 복조부(160)는 HPF(High Pass Filter)(162), 믹서(164), LPF(Low Pass Filter)(166)를 포함한다. 1 (b) is a diagram showing a configuration of the I / Q demodulation unit 160 in a general ultrasonic apparatus 100. As shown in FIG. The I / Q demodulator 160 includes a high pass filter (HPF) 162, a mixer 164, and a low pass filter (LPF) 166.

빔 포밍부(150)로부터 출력되는 응답 신호는 HPF(162)로 전달되고, HPF(162)는 RF 신호에서 직류 성분을 제거한다. The response signal output from the beamforming unit 150 is transmitted to the HPF 162, and the HPF 162 removes the DC component from the RF signal.

믹서(164)는 HPF(162)로부터 전달되는 응답 신호에 e- jwt의 캐리어 신호를 혼합한다. w는 캐리어 신호의 주파수를 의미한다. 오일러 공식(Euler's formular)에 의해 e- jwt는 cos(wt) + sin(wt)이므로, HPF(162)로부터 전달되는 신호에 cos(wt)의 캐리어 신호와 sin(wt)의 캐리어 신호가 혼합된다. 그 후, 코사인 함수의 캐리어 신호와 사인 함수의 캐리어 신호가 혼합된 응답 신호는 LPF(166)를 통과한다. 이에 의해, 동일 위상 성분으로 이루어지는 I 신호와 직교 위상 성분으로 이루어지는 Q 신호가 생성된다.The mixer 164 mixes the carrier signal of e - jwt with the response signal transmitted from the HPF 162. w denotes the frequency of the carrier signal. Since e - jwt is cos (wt) + sin (wt) by the Euler's formula, the carrier signal of cos (wt) and the carrier signal of sin (wt) are mixed in the signal transmitted from the HPF 162 . Thereafter, the response signal in which the carrier signal of the cosine function and the carrier signal of the sine function are mixed passes through the LPF 166. As a result, an I signal composed of the same phase component and a Q signal composed of a quadrature phase component are generated.

일반적인 초음파 장치(100)의 I/Q 복조부(160)는 빔 포밍부(150)에서 출력되는 응답 신호를 한 쌍의 I/Q 신호로 변환하고, 영상 처리부(170)는 한 쌍의 I/Q 신호를 이용하여 대상체에 대한 속도 정보를 획득하므로, I/Q 신호에 오류 또는 노이즈가 존재하는 경우, 정확한 도플러 영상을 획득할 수 없는 문제점이 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치는 복수의 I/Q 신호를 획득하고, 복수의 I/Q 신호를 서로 비교하여 도플러 영상을 생성하므로, 일반적인 초음파 장치에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.The I / Q demodulation unit 160 of the general ultrasonic apparatus 100 converts a response signal output from the beamforming unit 150 into a pair of I / Q signals, and the image processing unit 170 converts a pair of I / Since the velocity information for the object is obtained by using the Q signal, there is a problem that correct Doppler images can not be obtained when there is an error or noise in the I / Q signal. The Doppler image generation apparatus according to an embodiment of the present invention can acquire a plurality of I / Q signals and generate a Doppler image by comparing a plurality of I / Q signals with each other, thereby solving a problem occurring in a general ultrasonic apparatus .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)의 구성을 도시하는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a configuration of a Doppler image generation apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 프로브(210), I/Q 복조부(220) 또는 영상 처리부(230)를 포함할 수 있다.2, the Doppler image generation apparatus 200 may include a probe 210, an I / Q demodulation unit 220, or an image processing unit 230.

도 2에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 도 1(a)에 도시된 일반적인 초음파 장치의 구성을 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 2, the Doppler image generating apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may include the configuration of the general ultrasonic apparatus shown in FIG. 1 (a).

프로브(210)는 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신한다. 초음파 신호와 응답 신호는 복수 개일 수 있다.The probe 210 transmits an ultrasonic signal to a target object and receives a response signal reflected from the target object. The ultrasonic signal and the response signal may be plural.

I/Q 복조부(220)는 응답 신호를 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 I/Q 신호로 변환한다.The I / Q demodulator 220 converts the response signal into a plurality of I / Q signals having different frequencies.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)에서, I/Q 복조부(220)는 소정의 주파수를 가지는 캐리어 신호를 응답 신호에 혼합하는 복수의 믹서를 포함할 수 있다. 각각의 믹서가 서로 다른 주파수의 캐리어 신호를 응답 신호에 혼합함으로써, I/Q 복조부(220)에 의해 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 I/Q 신호가 획득될 수 있다. In the Doppler image generation apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, the I / Q demodulation unit 220 may include a plurality of mixers for mixing carrier signals having a predetermined frequency into response signals. A plurality of I / Q signals having different frequencies can be obtained by the I / Q demodulator 220 by mixing the carrier signals of different frequencies with the response signals of the respective mixers.

영상 처리부(230)는 I/Q 복조부(220)에 의해 출력된 복수의 I/Q 신호로부터 대상체에 대한 속도 정보를 획득한다. '속도 정보'는 대상체의 속력 또는 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 응답 신호 또는 I/Q 신호를 이용하여 대상체의 속력 및 이동 방향을 획득하는 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.The image processing unit 230 acquires velocity information on a target object from a plurality of I / Q signals output by the I / Q demodulation unit 220. The 'speed information' may include information on the speed or direction of the object. The method of acquiring the velocity and the moving direction of the object using the response signal or the I / Q signal is obvious to a person skilled in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

영상 처리부(230)는 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 대상체의 도플러 영상을 생성한다.The image processing unit 230 generates a Doppler image of the object based on the velocity information about the object.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 복수의 I/Q 신호를 이용하여 도플러 영상을 생성하므로, 하나의 I/Q 신호만을 이용하는 경우보다 높은 퀄리티의 도플러 영상을 생성할 수 있다.The Doppler image generation apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention generates a Doppler image using a plurality of I / Q signals, so that it is possible to generate a Doppler image of a higher quality than that using only one I / Q signal have.

영상 처리부(230)는 복수의 I/Q 신호 중 오류 또는 노이즈가 있는 I/Q 신호는 고려하지 않고, 그 이외의 I/Q 신호만을 고려하여 대상체의 속도 정보를 획득할 수 있다.The image processing unit 230 can acquire the speed information of the target object in consideration of only the I / Q signals other than the I / Q signals having the error or noise among the plurality of I / Q signals.

한편, 영상 처리부(230)가 생성하는 도플러 영상은 컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼을 포함할 수 있다.Meanwhile, the Doppler image generated by the image processing unit 230 may include a color Doppler image or a Doppler spectrum.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 프로브(210)가 수신한 응답 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(analog to digital converter)(미도시)를 더 포함할 수 있다.The Doppler image generating apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may further include an analog to digital converter (ADC) (not shown) for converting a response signal received by the probe 210 into a digital signal.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)의 구성을 도시하는 블럭도이다.3 is a block diagram showing a configuration of a Doppler image generation apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 프로브(210), 제 1 빔 포밍부(215), I/Q 복조부(220), 영상 처리부(230), 제어부(240) 또는 디스플레이부(250)를 포함할 수 있다. 프로브(210), I/Q 복조부(220) 및 영상 처리부(230)는 도 2에서 설명한 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.3, the Doppler image generation apparatus 200 includes a probe 210, a first beamforming unit 215, an I / Q demodulation unit 220, an image processing unit 230, A control unit 240, or a display unit 250. [ The probe 210, the I / Q demodulation unit 220, and the image processing unit 230 are the same as those described with reference to FIG. 2, and a detailed description thereof will be omitted.

제 1 빔 포밍부(215)는 프로브(210)가 수신한 복수의 응답 신호를 수신 집속한다. 구체적으로, 제 1 빔 포밍부(215)는 복수의 응답 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하여 응답 신호들의 타이밍을 일치시키고, 복수의 응답 신호들을 합하여 하나의 응답 신호를 생성한다.The first beamforming unit 215 receives and receives a plurality of response signals received by the probe 210. Specifically, the first beamforming section 215 applies a time delay to some or all of the plurality of response signals to match the timing of the response signals, and combines the plurality of response signals to generate one response signal.

I/Q 복조부(220)는 하나의 응답 신호를 복수의 I/Q 신호로 변환하고, 영상 처리부(230)는 복수의 I/Q 신호를 기초로 도플러 영상을 생성한다.The I / Q demodulator 220 converts one response signal into a plurality of I / Q signals, and the image processor 230 generates a Doppler image based on a plurality of I / Q signals.

디스플레이부(250)는 영상 처리부(230)에 의해 생성된 도플러 영상을 사용자에게 디스플레이한다.The display unit 250 displays the Doppler image generated by the image processing unit 230 to the user.

제어부(240)는 응답 신호에 혼합되는 복수의 캐리어 신호의 주파수를 설정한다. 복수의 캐리어 신호의 주파수는 서로 상이하게 설정될 수 있으며, 제어부(240)는 대상체로 송신되는 초음파 신호의 주파수를 기준으로, 도플러 영상 생성 장치(200)가 처리할 수 있는 대역폭 범위 내에서 복수의 캐리어 신호의 주파수를 설정할 수 있다. 구체적으로, 대상체로 송신되는 초음파 신호의 중간 주파수가 f0인 경우, 복수의 캐리어 신호의 주파수는 f0+a, f0-a, f0+b, f0-b, … 로 설정될 수 있다.The control unit 240 sets the frequencies of the plurality of carrier signals mixed in the response signal. The frequency of the plurality of carrier signals may be set different from each other, and the control unit 240 may control the frequency of the ultrasound signals transmitted to the object, The frequency of the carrier signal can be set. Specifically, when the intermediate frequency of the ultrasonic signal transmitted to the object is f 0 , the frequencies of the plurality of carrier signals are f 0 + a, f 0 -a, f 0 + b, f 0 -b, Lt; / RTI >

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)에서 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a signal flow in the Doppler image generation apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.

프로브(210)의 엘리먼트(212)들을 통해 복수의 응답 신호가 제 1 빔 포밍부(215)로 전달되고, 제 1 빔 포밍부(215)는 복수의 응답 신호를 수신 집속하여 하나의 응답 신호를 출력한다.A plurality of response signals are transmitted to the first beamforming unit 215 through the elements 212 of the probe 210. The first beamforming unit 215 receives and focuses a plurality of response signals to generate one response signal Output.

상기 하나의 응답 신호는 I/Q 복조부(220)에 포함된 복수의 믹서에 각각 입력되고, 복수의 믹서로부터 복수의 I/Q 신호가 출력되어 영상 처리부(230)에 입력된다.The one response signal is input to each of a plurality of mixers included in the I / Q demodulation unit 220, and a plurality of I / Q signals are output from the plurality of mixers and input to the image processing unit 230.

도 4를 참조하면, 서로 다른 주파수(w1, w2, w3 …)의 캐리어들이 응답 신호에 혼합되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that carriers of different frequencies (w 1 , w 2 , w 3, ...) are mixed in the response signal.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)의 구성을 도시하는 블럭도이다.5 is a block diagram showing a configuration of a Doppler image generation apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)는 프로브(210), I/Q 복조부(220), 제 2 빔 포밍부(225), 영상 처리부(230), 디스플레이부(250) 또는 제어부(240)를 포함할 수 있다.5, a Doppler image generating apparatus 200 according to another embodiment of the present invention includes a probe 210, an I / Q demodulator 220, a second beamforming unit 225, an image processor 230 ), A display unit 250, or a control unit 240.

도 3에 도시된 도플러 영상 생성 장치(200)와 달리 도 5에 도시된 도플러 영상 생성 장치(200)에서는 I/Q 복조부(220)와 빔 포밍부(225)의 위치가 서로 바뀐 것을 확인할 수 있다.Unlike the Doppler image generation apparatus 200 shown in FIG. 3, in the Doppler image generation apparatus 200 shown in FIG. 5, it is confirmed that the positions of the I / Q demodulation unit 220 and the beamforming unit 225 are changed have.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치(200)에서 신호의 흐름을 도시하는 블럭도이다.6 is a block diagram showing a signal flow in the Doppler image generation apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 복수의 응답 신호가 프로브(210)의 엘리먼트(212)들로부터 I/Q 복조부(220)에 포함된 복수의 믹서로 각각 입력되고, 복수의 믹서는 복수의 I/Q 신호를 출력한다.6, a plurality of response signals are input to the plurality of mixers included in the I / Q demodulation unit 220 from the elements 212 of the probe 210, And outputs a signal.

복수의 I/Q 신호는 제 2 빔 포밍부(225)로 입력되고, 제 2 빔 포밍부(225)는 복수의 I/Q 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하여 복수의 I/Q 신호의 타이밍을 일치시킨다.The plurality of I / Q signals are input to a second beamforming unit 225, and the second beamforming unit 225 applies a time delay to a part or all of a plurality of I / Q signals, .

도 6에 도시된 제 2 빔 포밍부(225)는 도 4에 도시된 제 1 빔 포밍부(215)와 달리 일부 또는 전부에 시간 지연이 적용된 복수의 신호를 합하지 않는다. 이는 영상 처리부(230)로 복수의 데이터를 전달하여 영상 처리부(230)가 생성하는 도플러 영상의 퀄리티를 향상시키기 위함이다.The second beamforming unit 225 shown in FIG. 6 does not add a plurality of signals to which a time delay is applied to some or all of the first beamforming unit 215, unlike the first beamforming unit 215 shown in FIG. This is to improve the quality of the Doppler image generated by the image processing unit 230 by transmitting a plurality of data to the image processing unit 230.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 방법의 순서를 도시하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 방법은 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 도플러 영상 생성 장치(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 도플러 영상 생성 장치(200)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 7의 도플러 영상 생성 방법에도 적용됨을 알 수 있다.7 is a flowchart illustrating a procedure of a Doppler image generation method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a method for generating a Doppler image according to an embodiment of the present invention includes steps performed in a time-series manner in the Doppler image generation apparatus 200 shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. Therefore, it is understood that the above-described contents of the Doppler image generating apparatus 200 shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 5 apply to the Doppler image generating method of FIG.

먼저, S10 단계에서, 초음파 장치는 대상체로 초음파 신호를 송신한다. First, in step S10, the ultrasonic apparatus transmits an ultrasonic signal to a target object.

S20 단계에서, 초음파 장치는 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신한다.In step S20, the ultrasonic apparatus receives a response signal reflected from the object.

S30 단계에서, 초음파 장치는 수신된 응답 신호를 복수의 I/Q 신호로 변환한다. 구체적으로, 초음파 장치는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 캐리어 신호를 응답 신호에 혼합하여 복수의 I/Q 신호를 생성할 수 있다. 복수의 캐리어 신호의 주파수는 대상체로 송신되는 초음파 신호의 주파수를 기준으로, 초음파 장치의 대역폭 내의 범위에서 설정될 수 있다.In step S30, the ultrasonic apparatus converts the received response signal into a plurality of I / Q signals. Specifically, the ultrasonic apparatus can generate a plurality of I / Q signals by mixing a plurality of carrier signals having different frequencies into a response signal. The frequency of the plurality of carrier signals can be set within a range within the bandwidth of the ultrasonic apparatus on the basis of the frequency of the ultrasonic signal transmitted to the object.

S40 단계에서, 초음파 장치는 복수의 I/Q 신호를 기초로 대상체에 대한 속도 정보를 획득하고, 속도 정보를 이용하여 도플러 영상을 생성한다. 도플러 영상은 컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼을 포함할 수 있다.In step S40, the ultrasonic apparatus acquires velocity information about a target object based on a plurality of I / Q signals, and generates a Doppler image using velocity information. The Doppler image may include a color Doppler image or a Doppler spectrum.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium.

본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치 및 방법은 복수의 I/Q 신호를 이용하여 도플러 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 향상시킬 수 있다.The apparatus and method for generating a Doppler image according to an embodiment of the present invention can improve the SNR (Signal to Noise Ratio) of a Doppler signal using a plurality of I / Q signals.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 영상 생성 장치 및 방법은 도플러 영상의 퀄리티를 향상시킬 수 있다.Also, the apparatus and method for generating a Doppler image according to an embodiment of the present invention can improve the quality of a Doppler image.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. The computer readable recording medium may be a magnetic storage medium such as a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc., an optical reading medium such as a CD-ROM or a DVD and a carrier wave such as the Internet Lt; / RTI > transmission).

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

200: 도플러 영상 생성 장치
210: 프로브
212: 엘리먼트
215: 제 1 빔 포밍부
220: I/Q 복조부
225: 제 2 빔 포밍부
230: 영상 처리부
240: 제어부
250: 디스플레이부200: Doppler image generation device
210: probe
212: element
215: first beam forming section
220: I / Q demodulator
225: second beam forming section
230:
240:
250:

Claims (13)

초음파 장치를 이용하여 도플러 영상을 생성하는 방법에 있어서,
대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하는 단계;
상기 응답 신호를 제1 주파수를 가지는 제1 I/Q 신호 및 제2 주파수를 가지는 제2 I/Q 신호를 포함하는 복수의 I/Q 신호(inphase and quadrature signal)로 변환하는 단계; 및
상기 제1 I/Q 신호를 이용하여 획득된 제1 도플러 정보 및 상기 제2 I/Q 신호를 이용하여 획득된 제2 도플러 정보에 기초하여 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계는,
서로 다른 주파수를 가지는 복수의 캐리어 신호를 상기 응답 신호에 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 방법.A method for generating a Doppler image using an ultrasonic device,
Transmitting an ultrasonic signal to a target object and receiving a response signal reflected from the target object;
Converting the response signal into a plurality of I / Q signals (inphase and quadrature signals) including a first I / Q signal having a first frequency and a second I / Q signal having a second frequency; And
Generating a Doppler image of the object based on first Doppler information obtained using the first I / Q signal and second Doppler information obtained using the second I / Q signal,
The step of converting into the plurality of I / Q signals includes:
And mixing the plurality of carrier signals having different frequencies with the response signal. 제1항에 있어서,
상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계는,
상기 응답 신호를 수신 집속하는 단계; 및
상기 수신 집속된 응답 신호를 상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 방법.The method according to claim 1,
The step of converting into the plurality of I / Q signals includes:
Receiving the response signal; And
And converting the received focused response signal into the plurality of I / Q signals. 제1항에 있어서,
상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계는,
상기 복수의 I/Q 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하는 단계; 및
일부 또는 전부에 시간 지연이 적용된 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the Doppler image of the object comprises:
Applying a time delay to some or all of the plurality of I / Q signals; And
Generating a Doppler image of the object based on velocity information on the object obtained from a plurality of I / Q signals to which a time delay is applied in part or in whole. 제1항에 있어서,
상기 도플러 영상 생성 방법은,
상기 초음파 신호의 주파수를 기준으로 상기 초음파 장치의 대역폭 내에서 상기 서로 다른 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 방법.The method according to claim 1,
The Doppler image generation method includes:
Further comprising the step of determining the different frequencies within a bandwidth of the ultrasonic apparatus based on the frequencies of the ultrasonic signals. 제1항에 있어서,
상기 도플러 영상은,
컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼인 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 방법.The method according to claim 1,
In the Doppler image,
A color Doppler image or a Doppler spectrum. 삭제delete 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 응답 신호를 수신하는 프로브;
상기 응답 신호를 제1 주파수를 가지는 제1 I/Q 신호 및 제2 주파수를 가지는 제2 I/Q 신호를 포함하는 복수의 I/Q 신호로 변환하는 I/Q 복조부; 및
상기 제1 I/Q 신호를 이용하여 획득된 제1 도플러 정보 및 상기 제2 I/Q 신호를 이용하여 획득된 제2 도플러 정보에 기초하여 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하고,
상기 I/Q 복조부는,
소정 주파수를 가지는 캐리어 신호를 상기 응답 신호에 혼합하는 복수의 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 장치.A probe for transmitting an ultrasonic signal to a target object and receiving a response signal reflected from the target object;
An I / Q demodulator for converting the response signal into a plurality of I / Q signals including a first I / Q signal having a first frequency and a second I / Q signal having a second frequency; And
And an image processor for generating a Doppler image of the object based on first Doppler information obtained using the first I / Q signal and second Doppler information obtained using the second I / Q signal,
Wherein the I / Q demodulator comprises:
And a plurality of mixers for mixing a carrier signal having a predetermined frequency with the response signal. 제7항에 있어서,
상기 도플러 영상 생성 장치는,
상기 응답 신호를 수신 집속하는 제 1 빔 포밍부를 더 포함하되,
상기 I/Q 복조부는,
상기 수신 집속된 응답 신호를 상기 복수의 I/Q 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 장치.8. The method of claim 7,
The Doppler image generation apparatus includes:
And a first beamforming unit for receiving and responding to the response signal,
Wherein the I / Q demodulator comprises:
And converts the received focused response signal into the plurality of I / Q signals. 제7항에 있어서,
상기 도플러 영상 생성 장치는,
상기 복수의 I/Q 신호 중 일부 또는 전부에 시간 지연을 적용하는 제 2 빔 포밍부를 더 포함하되,
상기 영상 처리부는,
일부 또는 전부에 시간 지연이 적용된 상기 복수의 I/Q 신호로부터 획득된 상기 대상체에 대한 속도 정보를 기초로 상기 대상체의 도플러 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 장치.8. The method of claim 7,
The Doppler image generation apparatus includes:
Further comprising a second beamforming section for applying a time delay to some or all of the plurality of I / Q signals,
Wherein the image processing unit comprises:
Wherein the Doppler image generator generates the Doppler image of the object on the basis of the velocity information on the object obtained from the plurality of I / Q signals to which a time delay is applied in part or whole. 제7항에 있어서,
상기 도플러 영상 생성 장치는,
상기 초음파 신호의 주파수를 기준으로 상기 초음파 장치의 대역폭 내에서 상기 서로 다른 주파수를 결정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 장치.8. The method of claim 7,
The Doppler image generation apparatus includes:
Further comprising a controller for determining the different frequencies within a bandwidth of the ultrasonic apparatus based on the frequency of the ultrasonic signal. 제7항에 있어서,
상기 도플러 영상은,
컬러 도플러 영상 또는 도플러 스펙트럼인 것을 특징으로 하는 도플러 영상 생성 장치.8. The method of claim 7,
In the Doppler image,
Color Doppler image or a Doppler spectrum. 삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 도플러 영상 생성 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program for executing the Doppler image generating method according to any one of claims 1 to 5.
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