KR102452220B1 - 이미징 방법, 상기 방법을 구현하는 기기, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 저장매체 - Google Patents

이미징 방법, 상기 방법을 구현하는 기기, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 저장매체 Download PDF

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Abstract

트랜스듀서 어레이(2)에 의해 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 방법으로서, 상기 매질 내부에 복수 개의 파의 송신 단계(201), 데이터 세트를 획득하기 위한 수신 단계(202), 다양한 전송가중벡터에 따라 복수의 빔형성 픽셀값을 제공하는 빔형성 단계(203), 및 상기 빔형성 픽셀값을 상기 이미지의 각 픽셀의 픽셀값에 결합하는 결합 단계(204)를 포함한다. 전송가중벡터들(WTn)은 다르고 서로 직교한다.

Description

이미징 방법, 상기 방법을 구현하는 기기, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 저장매체
본 발명은 이미징 방법 및 상기 방법, 특히 의료용 이미징을 구현하는 기기에 관한 것이다.
본 발명은 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미지 생성 방법, 및 보다 정확하게는 초음파 이미징 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 상기 매질과 관련하여 트랜스듀서 어레이에 연결된 처리유닛에 의해 구현된다.
입사파에 대한 응답으로 반사파에 의해 생성된 이런 종류의 이미지는 종종 관심 영역으로부터 반사파의 랜덤한 요동에 해당하는 스펙클 노이즈를 포함한다. 이 스펙클 노이즈는 이미지 해석에 어려움을 야기한다.
각각의 이미지는 복수의 다른 이미지와 상이한 스페클 노이즈를 갖기 때문에, 스펙클 노이즈는 복수의 이미지를 평균함으로써 감소될 수 있다.
결과적으로, 평균화한 이미지는 다른 각도로부터 영역을 관찰(공간 합성) 또는 신호 주파수를 가변(주파수 합성)함으로써 얻어질 수 있다.
결과적으로, 복수의 상이한 수신가중벡터가 평균화된 이미지를 얻도록 수신 빔형성에 적용될 수 있다.
그러나, 이러한 모든 방법을 사용하면 행해지는 획득 횟수가 늘어나고, 프레임 레이트가 줄어들며, 때로는 생성된 이미지의 해상도가 저하될 수 있다.
본 발명의 한가지 목적은 종래 기술의 방법의 단점을 갖지 않고, 스펙클 노이즈가 있는 매질 내부의 영역 이미지를 생성하기 위한 다른 이미징 방법을 제공하는 것이다.
이를 달성하기 위해, 본 방법은:
(a) 제 1 복수 개의 파가 상기 트랜스듀서에 의해 상기 매질 내부에 송신되는 송신 단계;
(b) 상기 파에 응답하여 상기 트랜스듀서들에 의해 데이터 세트가 획득되는 수신 단계;
(c) 상기 데이터 세트가 이미지의 적어도 일부의 빔형성 픽셀값을 제공하기 위한 제 2 복수 개의 빔형성 프로세스에 의해 처리되는 빔형성 단계; 및
(d) 상기 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값들이 함께 결합되어 상기 이미지 내부의 픽셀의 픽셀값을 제공하는 결합 단계를 포함하고,
각 빔형성 프로세스는 전송가중벡터로 생성된 파들에 대응하는 데이터 세트를 사용하거나, 빔형성 픽셀값들의 계산에서 전송가중벡터를 사용하며, 상기 전송가중벡터들은 서로 다르고 직교한다.
이런 특징들로 인해, 각 전송가중벡터는 상관하지 않은 스펙클 노이즈를 생성하고, 가중촤 데이터의 조합이 스펙클 노이즈가 감소된 영역의 이미지를 계산하도록 한다.
이미징 방법의 다양한 실시예에서, 하기의 특징들 하나 및/또는 다른 것이 선택적으로 포함될 수 있다:
상기 방법의 태양에 따르면:
- 송신 단계(a) 동안, 각각의 전송가중벡터는 파를 생성하는데 사용되고,
- 빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 프로세스는 빔형성 픽셀값이 하기의 공식:
Figure 112018063631114-pct00001
에 의해 계산되는 종래의 빔형성이며,
여기서,
DS(k,l,m)은 데이터 세트를 저장하는 행렬이고,
WR은 수신가중벡터이며,
τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스에 적용된 지연함수이고,
l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이고,
x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표이다.
상기 방법의 태양에 따르면, 전송가중벡터(WTn)가 빔형성 단계(c) 동안 적용되고,
- 상기 빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 프로세스는 하기 식:
Figure 112018063631114-pct00002
에 의해 빔형성 픽셀값(Un(x, z))이 계산되는 합성 빔형성이며,
DS(k,l,m)은 데이터 세트를 저장하는 행렬이고,
WR은 수신가중벡터이며,
τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스에 적용되는 지연함수이고,
l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이며,
m은 I와 M 사이에 포함된 인덱스이고,
M은 매질 내에 송신된 파들의 개수인 제 1 복수 개이며,
WTn은 전송가중벡터이고,
x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표이다.
상기 방법의 태양에 따르면, 합성 빔형성 프로세스는 합성 개구 포커싱 기술(SAFT) 빔형성 프로세스, 가상 트랜스듀서 SAFT 빔형성 프로세스, 공간 부호화 SAFT 빔형성 프로세스, 원형파 합성 빔형성 프로세스, 평면파 합성 빔형성 프로세스를 포함하는 리스트에서 선택된다.
상기 방법의 태양에 따르면, 이미지의 픽셀값(I(x, z))은 결합 단계(d) 동안 하기의 식:
Figure 112018063631114-pct00003
에 의해 계산되고,
여기서,
i는 복소유닛의 허수이고,
n은 1 내지 N 사이로 구성된 인덱스이며, N은 전송가중벡터의 개수인 제 2 복수 개이며,
│X│는 X의 모듈러스이며,
HT{X}는 X의 힐버트 변환이고,
Un(x,z)는 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값이다.
상기 방법의 태양에 따르면, 전송가중벡터(WTn)는 Riedel-Sidorenko 함수, 이산확산 장형타원(Discrete prolate Spheroidal) 함수 및 Hadamard 함수를 포함하는 리스트에서 선택된 직교 함수에 의해 결정된다.
상기 방법의 태양에 따르면, 트랜스듀서는 초음파를 송수신하는 초음파 트랜스듀서이고, 상기 방법은 매질 내부 영역의 초음파 이미지를 생성한다.
상기 방법의 태양에 따르면,
- 영역의 제 1 이미지가 상기 처리유닛 및 어레이에 의해 결정되는 초기 이미징 단계;
- 상기 제 1 이미지 내의 픽셀들에 대해 행렬 값이 결정되는 평가 단계; 및
- 상기 행렬 값이 제 1 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하지 않고 상기 이미지의 픽셀 값이 계산되며, 상기 행렬값이 제 2 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하여 이미지의 픽셀 값이 계산되고, 상기 전송가중벡터는 서로 다르고 직교하는 이미징 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 태양에 따르면, 상당한 반사 신호에 해당하는 제 1 이미지의 픽셀과 무시할 수 있는 스펙클 신호에 해당하는 제 1 이미지의 픽셀을 구별하기 위해 결정 행렬값이 결정된다.
상기 방법의 태양에 따르면, 자기상관 함수의 계산을 통해 행렬값이 결정된다.
상기 방법의 태양에 따르면, 행렬값은 10도 내지 30도 사이에 포함된 지연용 자기상관 함수의 평균치이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 이미징 방법을 구현한 기기를 제공하는 것이다. 상기 매질 내부 영역의 이미지를 생성하기 위한 기기는 매질과 관련하여 트랜스듀서 어레이에 연결된 처리유닛을 포함한고, 상기 어레이 및 처리유닛은:
(a) 제 1 복수 개(M)의 파가 상기 트랜스듀서에 의해 상기 매질 내부에 송신되는 송신 단계; 및
(b) 상기 파에 응답하여 상기 트랜스듀서들에 의해 데이터 세트가 획득되는 수신 단계를 포함하고,
상기 처리유닛은:
(c) 상기 데이터 세트가 이미지의 적어도 일부의 빔형성 픽셀값을 제공하기 위한 제 2 복수 개의 빔형성 프로세스에 의해 처리되는 빔형성 단계; 및
(d) 상기 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값들이 함께 결합되어 상기 이미지 내부의 픽셀의 픽셀값을 제공하는 결합 단계를 포함하고,
각 빔형성 프로세스는 전송가중벡터로 생성된 파들에 대응하는 데이터 세트를 사용하거나, 빔형성 픽셀값들의 계산에서 전송가중벡터를 사용하며, 상기 전송가중벡터들은 서로 다르고 직교한다.
기기의 다양한 실시예에서, 하기의 특징 들 중 하나 및/또는 다른 것이 선택적으로 포함될 수 있다.
기기의 태양에 따르면, 빔형성 단계(c) 동안, 전송가중벡터가 적용되고,
- 빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 프로세스는 빔형성 픽셀값이 하기의 공식:
Figure 112018063631114-pct00004
에 의해 계산되는 합성 빔형성이며,
여기서,
DS(k,l,m)은 데이터 세트의 행렬이고,
WR은 수신가중벡터이며,
τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스에 적용된 지연함수이고,
l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이며,
m은 1 내지 M 사이에 포함된 인덱스이고,
M은 매질 내에 송신된 파들의 개수인 제 1 복수 개이며,
WTn은 전송가중벡터이고,
x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표이다.
기기의 태양에 따르면, 합성 빔형성 프로세스는 합성 개구 포커싱 기술(SAFT) 빔형성 프로세스, 가상 트랜스듀서 SAFT 빔형성 프로세스, 공간 부호화 SAFT 빔형성 프로세스, 원형파 합성 빔형성 프로세스, 평면파 합성 빔형성 프로세스를 포함하는 리스트에서 선택된다.
기기의 태양에 따르면,
- 영역의 제 1 이미지가 상기 처리유닛 및 어레이에 의해 결정되는 초기 이미징 단계;
- 상기 제 1 이미지 내의 픽셀들에 대해 행렬 값이 결정되는 평가 단계; 및
- 상기 행렬 값이 제 1 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하지 않고 상기 이미지의 픽셀 값이 계산되며, 상기 행렬값이 제 1 범위와는 다른 제 2 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하여 이미지의 픽셀 값이 계산되고, 상기 전송가중벡터는 서로 다르고 직교하는 이미징 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적은 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행되는 경우, 상기 이미징 방법 단계들을 실행하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행되는 경우, 상기 이미징 방법 단계들을 실행하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터 판독가능 저장매질를 제공하는 것이다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부도면을 참조로 비제한적인 실시예로서 주어진 2개의 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 이미징 기기를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 기기의 부분을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 기기에서 구현된 본 발명에 따른 이미징 방법의 제 1 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 기기에서 구현된 본 발명에 따른 이미징 방법의 제 2 예를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5c는 서로 직각인 3개의 전송가중벡터의 제 1 예로서, 상기 벡터들은 Riedel-Sidorenko 함수에 해당한다.
도 6a 내지 6c는 서로 직각인 3개의 전송가중벡터의 제 2 예로서, 상기 벡터들은 Discrete prolate sphero
Figure 112018063631114-pct00005
dal함수에 해당한다.
도 7a 내지 7c는 서로 직각인 3개의 전송가중벡터의 제 3 예로서, 상기 벡터들은 Hadamard 함수에 해당한다.
도 8은 본 발명에 따른 이미징 방법의 제 3 예로서, 상기 제 3 예는 적응식 방법이다.
도 9는 샘플에 대해 계산되고 도 8의 방법에서 메트릭 평가 결정에 해당하는 결정 이미지의 예를 도시한 것이다.
도 10은 도 9에서와 동일한 샘플에 대해 계산된 이미지의 예를 도시한 것이다.
도 11은 도 8의 이미징 방법의 제 3 실시예에서 사용된 자기상관 함수의 예를 도시한 것이다.
도면에서, 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1에 도시된 기기는 가령 간 조직 및 특히 환자의 인간 조직에 대한 영역(1)의 이미징에 적용된다. 기기는 가령:
- 통상적인 프로브에 이미 알려진 바와 같이 축(X)(수평 또는 어레이 방향(X))을 따라 병치된 수십 개(예를 들어, 100 내지 300개)의 트랜스듀서를 전형적으로 포함하는 예를 들어 선형 어레이와 같은 트랜스듀서 어레이(2)(상기 어레이(2)는 영역(1)의 2차원(2D) 이미징을 수행하지만, 상기 어레이(2)는 영역(1)의 3D 이미징을 수행하도록 적용된 2차원 어레이일 수 있다);
- 트랜스듀서 어레이를 제어하고 이로부터 신호를 획득하는 전자 베이(3); 및
- 전자 베이(3)를 제어하고 상기 전자 베이로부터 얻어진 이미지를 보는 마이크로컴퓨터(4)(변형으로, 전자 베이(3)와 마이크로컴퓨터(4)의 모든 기능을 수행 할 수 있는 하나의 전자 장치)를 포함할 수 있다.
도 1의 축(Z)은 축(X)에 수직 축이고, 대개 트랜스듀스 어레이에 의해 발생된 초음파 빔 방향이다. 이 방향은 본 참조문헌에서 수직방향 또는 축방향으로 지정되어 있다.
트랜스듀서 어레이(2)는 또한 곡선을 따라 정렬된 복수의 트랜스듀서들을 포함한 볼록 어레이일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 베이(3)는 가령:
- 트랜스듀서 어레이(2)의 L개의 트랜스듀서(T1-TL)에 개별적으로 연결된 L개의 아날로그/디지털 컨버터(5)(A/D1-A/DL);
- n개의 아날로그/디지털 컨버터(5)에 각각 연결된 L개의 버퍼 메모리(6)(B1-Bn);
- 버퍼 메모리(6) 및 마이크로컴퓨터(4)와 통신하는 중앙처리장치(8)(CPU);
- 중앙처리장치(8)에 연결된 메모리(9)(MEM); 및
- 중앙처리장치(8)에 연결된 디지털 신호 프로세서(10)(DSP)를 포함한다.
본 명세서에 개시된 기기는 초음파 이미지용 장치이며, 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서이고, 구현 방법은 영역(1)의 초음파 이미지들을 생성하기 위한 것이다.
그러나, 기기는 초음파와는 다른 파(초음파 파장과는 다른 파장을 갖는 파)를 이용한 임의의 이미징 장치일 수 있고, 그런 다음 트랜드듀서와 전자 베이 구성요소가 상기 파들에 적용된다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2의 기기를 이용한 구현 방법의 2가지 예를 도시한 것이다. 상기 방법 단계들은 결과적으로 디지털 신호 프로세서(10)의 도움으로 주로 중앙처리장치(8) 또는 임의의 다른 수단에 의해 제어된다.
상기 방법은:
(a) 제 1 복수 개의 파가 매질영역 내에서 트랜스듀서에 의해 송신되는 송신단계(101; 201);
(b) 파에 응답하여 상기 트랜스듀서들에 의해 데이터 세트가 획득되는 수신단계(102; 202);
(c) 수신단계 동안 획득된 데이터 세트가 제 2 복수 개의 빔형성 프로세스에 의해 처리되어 이미지의 적어도 일부분에 대해 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값(Un(x, z))을 제공하는 단계(103; 203); 및
(d) N개의 빔형성 픽셀값들이 이미지내 각 픽셀의 픽셀값을 제공하도록 결합되는 결합 단계(104; 204)를 포함한다.
제 1 복수의 개수는 이미지를 처리하기 위해 매질 영역 내부에 송신된 파의 개수이다. 이는 상기 파를 생성하기 위해 트랜스듀서의 연이은 발사(firings) 개수이다.
제 2 복수의 개수는 본 방법에 사용된 전송가중벡터(WTn)의 개수이다.
본 발명에 따른 방법은 서로 다른 제 2 복수 개(N개)의 전송가중벡터(WTn)를 사용한다.
더욱이, 상기 방법에 사용된 전송가중벡터(WTn)는 서로 직각이다. 즉:
1 … N에 속하는 임의의 인덱스(i,j)에 대해,
인덱스(i)는 인덱스(j)와 다르고,
W Ti .W Tj 　=　0이다.
즉:
Figure 112018063631114-pct00006
이다.
전송가중벡터(WTn)는 L개의 성분을 포함한 벡터이며, 각 성분은 송신단계(a) 동안 트랜스듀서 어레이(2)로 대개 송신된 신호에 가해지는 진폭계수에 해당한다. 전송가중벡터(WTn)의 성분은 1 이하의 값이 되도록 정의될 수 있다:
W Tn (l) ≤　1,(l=1 to L에 대해).
도 3에 도시된 제 1 변형에 따르면, 전송가중벡터는 송신단계 a)(101) 동안 송신된 파에 인가되어, 복수의 전송가중벡터에 대응하는 데이터를 포함하는 데이터의 세트를 제공한다.
그 다음, 이 데이터 세트는 빔형성 단계 c) 동안 사용되며, 이 단계의 각각의 빔형성 프로세스는 특정 전송가중벡터(특정 송신파)에 대응하는 데이터를 사용한다.
이 제 1 변형예에서, 매질에 송신된 진폭파는 각 전송가중벡터의 가중 효과로 인해 작을 수 있으며, 따라서 수신된 데이터 세트의 신호 대 잡음비가 낮을 수 있다. 또한, 이 제 1 변형은 파의 M×N 송신 및 수집을 필요로하며, 따라서 이미징 프레임 레이트를 낮춘다. 게다가, 빔 초점 깊이에만 적용되기 때문에 전체 스캔 영역에 최적이 아닌 스펙클 노이즈를 갖는 이미지를 생성한다.
도 4에 도시된 제 2 변형에 따르면, 전송가중벡터는 빔형성 단계 c)(203) 동안 각 빙형성 프로세스의 계산 내의(가중화되지 않은) 데이터 세트에 적용된다.
이러한 경우, 제 1 변형의 가중 효과는 빔형성 단계 c)(203) 중 적절한 계산(합산)에 의해 얻어지며, 상기 계산은 각 빔형성 프로세스에 대한 송수신 빔형성 공식을 이용한다.
이런 제 2 변형에서, 파는(윈도우잉(windowing) 또는 개구(aperture)에 관한 계수를 제외하고) 단위 증폭 계수로 매질 내에서 송신된다. 송신가중계수는 수신 단계(b) 동안 수집된 데이터 세트에 대한 계산에 의해서만 적용된다.
이 송수신 빔형성 프로세스로 인해 매질 내부에 실제로 송신된 파의 진폭은 감소하지 않으며, 데이터 세트로 디지털화된 수신 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 보존된다.
이 방법의 모든 변형예에서, 트랜스듀서 어레이(2)는 이미징될 매질(예를 들어, 환자의 신체)와 접촉하게 된다.
송신된 파의 개수는 예를 들어 2 내지 100개로 구성될 수 있다. 초음파의 주파수는 예를 들어 0.5 내지 100 MHz, 예를 들어 1 내지 10 MHz로 구성될 수 있다.
전송가중벡터의 개수(N)는 예를 들어 2 내지 10개 사이의 작은 수, 예를 들어 N = 3이다. 그러한 전송가중벡터(WTn)를 결정하는데 사용될 수 있는 많은 직교 함수가 있다.
도 5a 내지 도 5c는 3개의 전송가중벡터(WTn)의 제 1 예를 도시한 것이다. 이 도면에서 가로좌표는 트랜스듀서 인덱스이고, 세로좌표는 각 벡터의 구성요소 값이다.
이러한 전송가중벡터(WT1-3)는 하나가 다른 하나에 직교하는 Riedel-Sidorenko 함수의 벡터이다.
도 6a 내지 도 6c는 또한 서로 직교하는 이산확산 장형타원함수(discrete prolate spheroidal functions)를 사용하는 3개의 전송가중벡터(WTn)의 제 2 예를 도시한 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 또한 서로 직교하는 Hadamard 함수를 사용하는 3개의 전송가중벡터(WTn)의 제 2 예를 도시한 것이다.
전송가중벡터의 개수(N)는 바람직하게는 매질로 송신된 파의 개수(제 1 복수 개)보다 적거나 같다.
본 발명의 효과에 관한 입증
직교 전송가중벡터의 사용 덕분에, 각각의 송신 벡터가 상관되지 않은 스펙클을 생성하기 때문에, 이미지 내의 스펙클 노이즈가 완만해진다.
이것은 수학적으로 증명될 수 있다. 이 섹션에서, 참조문헌 "The van Cittert-Zernike theorem in pulse echo measurements", Raoul Mallart and Mathias Fink, J. Acoust. Soc. Am. 90(5), November 1991에 사용된 형식과 표기법을 사용한다.
점(X1) 및 주파수(f)에서 입사 압력필드(incident pressure field)는 다음과 같이 주어진다:
Figure 112018063631114-pct00007
여기서,
O(X)는 초점이 맞춰진 개구의 송신개구함수이고;
X =(x, y, 0)이며, 여기서 x, y는 이미지의 좌표이다.
이 섹션의 목적은 직교송신개구(Ok(X) 및 Ol(X))가 상관되지 않은 스펙클 패턴을 생성한다는 것을 보여주는 것이다. 점(X1)에 위치한 개별 산란자에 의해 산란되는 압력필드는 구형파다.
점(X0)에 수신 압력필드는 다음과 같이 표현된다:
Figure 112018063631114-pct00008
여기서, r01=|X0-X1|이다.
산란 매질이 비간섭성(incoherent), 즉, 매질의 구조가 이미징 시스템에 의해 사용되는 최소 파장보다 랜덤하고 더 미세하다고 가정한다. 매질은 미정의되고, 산란함수(RM)의 자기상관은 다음과 같은 형식이다:
Figure 112018063631114-pct00009
여기서,
Figure 112018063631114-pct00010
는 점 좌표(x, z) 근방의 로컬 산란계수이다.
점 X0에서 감지된 디랙(Dirac) 펄스에 반응해 전체 매질로부터 후방 산란된 압력필드는 다음과 같이 주어진다:
Figure 112018063631114-pct00011
압력필드(Pk(X0,f) 및 Pl(X0,f))의 교차상관(Rkl(X0,f))은 다음과 같이 주어진다:
Figure 112018063631114-pct00012
여기서, E{.}는 수학적 기대를 나타낸다.
위의 방정식을 사용하여 다음과 같이 곱 Pk(X0,f)·Pl(X0,f)을 표현할 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00013
상기 수학식으로, 다음이 유도될 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00014
Figure 112018063631114-pct00015
따라서, 압력필드(Pk(X0,f) 및 Pl(X0,f))의 교차상관은 다음과 같이 주어진다:
Figure 112018063631114-pct00016
Mallart 등의 인용된 상기 공보로부터, 점(X1)에서의 입사 압력필드는 대략 다음과 같다:
Figure 112018063631114-pct00017
여기서, φk는 위상 항이다.
깊이(z)에서 개구 포커싱에 대해, 개구함수(O(x))는 위상 항
Figure 112018063631114-pct00018
을 포함하므로,
Figure 112018063631114-pct00019
는 실수 값이다.
Figure 112018063631114-pct00020
이라고 하자. 입사필드의 곱은 다음과 같이 표현된다:
Figure 112018063631114-pct00021
그리고, 이전 수식에 마지막 수식을 삽입하면, 다음을 도출할 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00022
상기 수식은 직교개구, 즉,
Figure 112018063631114-pct00023
되는
Figure 112018063631114-pct00024
가 미상관(uncorrelated)의 획득된 데이터, 즉,
Figure 112018063631114-pct00025
를 산출하는 것을 나타낸다.
따라서, 압력필드의 교차상관은 0이고 스펙클 노이즈는 미상관이다.
결론적으로, 본 발명의 방법은 종래 기술의 방법에 비해 스펙클 노이즈를 감소시킨다. 실제로, 상기 방법에 따른 스펙클 노이즈는 최소이다.
본 발명의 방법은 임의의 초음파 이미징 방법에 적용될 수 있다. 하기의 명세서는 이들 중 일부를 설명할 것이다.
실시예1: 종래 이미징
일반적으로 종래의 포커싱 개구 또는 종래의 B-모드 이미징이라고 하는 종래의 이미징 방법에 해당하는 제 1 실시예를 이제 설명한다.
송신 단계(a) 동안, 다수의 M개 파들이 트랜스듀서에 의해 영역으로 연속적으로 송신된다. 이 파들은 어레이 방향(X)에 실질적으로 수직인 수직 방향(Z)을 따라 매질 내부에 송신되고, 트랜스듀서 어레이(2)로부터 초점 거리(또는 초점 심도)에 초점이 맞춰진 빔이다.
M개의 연속적인 포커싱된 빔은 어레이 방향(X)에 대응하는 횡방향을 따라 서로 횡방향으로 하나씩 이동되어, 영역을 스캔한다.
본 발명에 따르면, 각각의 포커싱된 빔, 즉 인덱스 n의 각 전송가중벡터(WTn)에 대해 하나의 포커싱된 빔은 또한 N번 반복된다. 전송가중벡터(WTn)는 트랜스듀서에 직접 인가된다. 전송가중벡터의 인덱스(l)의 각 구성요소는 트랜스듀서 어레이(2)의 인덴스(l)로 보내진 신호를 증폭하거나 감소하기 위해 사용된다.
따라서, 이 제 1 예에서, 제 1 복수의 개수(매질 내부에서 송신된 파의 개수)는 M×N과 동일하다.
각 파는 영역 내에서 전파되며, 초음파는 초음파를 반사하는 확산 입자와 상호작용한다. 그런 후, 파는 트랜스듀서 어레이(2)쪽으로 반사파(에코를 포함)로서 후방산란된다.
수신 단계(b) 동안, 각 반사파는 트랜스듀서에 의해 수신되고, 아날로그-디지털 트랜스듀서에 의해 데이터로 수집되거나 변환되어 메모리에 저장된다. 그런 다음 모든 반사파는 데이터 세트 또는 데이터 그룹으로 메모리에 모두 저장된다.
획득된 파로부터의 데이터 세트는 행렬 DS(k,l,m)로 조직될 수 있으며, 여기서,
k는 시간 경과에 따른 표본의 인덱스이고,
l은 어레이 사이의 트랜스듀스의 인덱스이고,
m은 M×N 발사 또는 송신 파의 개수(제 1 복수의 개수에 대응하는 개수) 중 송신파의 인덱스이다.
빔형성 단계(c) 동안, 이미지의 하나 또는 다수의 라인(수직라인 또는 축 라인)이 빔형성 프로세스에 의해 계산된다. 이 라인들은 수직방향 또는 축방향(Z)(포커싱 빔 방향)에 평행하며 포커싱 빔 내부에 포함된다.
N개의 전송가중벡터(WTn) 각각에 대해, 라인들 내의 픽셀들의 빔형성된 픽셀값들(Un(x,z))은 수신 빔형성에 대응하는 다음의 빔형성 공식에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00026
여기서,
DS(k,l,m)은 모든 데이터 세트를 저장하는 행렬이며,
WR은 수신가중벡터이고,
τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스, 즉 종래의 빔형성 프로세스에 해당하는 지연함수이며,
l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이고,
m은 인덱스(n)의 유일하거나 결정된 전송가중벡터(WTn)를 가리키는 인덱스이며, 매질 내부의 좌표(x, z)를 갖는 점 부근에 포커싱된 빔에 해당하고,
x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표이다.
결합 단계(d) 동안, N개의(제 2 복수 개의) 빔형성된 픽셀값(Un(x,z))이 각각의 전송가중벡터에 대해 계산되고 결합되어 이미지 내부의 각 픽셀의 픽셀값(I(x,z))을 제공한다.
그 다음, 픽셀값(I(x,z))은 다음의 합계 공식에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00027
여기서, i는 복소유닛의 허수이고,
n은 1 내지 N 사이로 구성된 인덱스이며, N은 제 2 복수의 개수에서 전송가중벡터의 개수이고,
│X│는 X의 모듈러스이며,
HT{X}는 X의 힐버트 변환이고,
Un(x,z)는 인덱스(n)에 대한 빔형성 픽셀값이다.
불행히도, 상기 방법은:
- 파의 M×N 송신 및 획득을 필요하므로 따라서, a) 및 b) 단계는 시간이 걸릴 수 있고,
- 빔 초점 깊이에만 적용되므로, 전체 스캔 영역에 최적이 아닌 스펙클 노이즈가 있는 이미지를 생성한다.
실시예 2 합성 이미징
합성 이미징 방법에 해당하는 제 2 실시예를 이제 설명한다.
합성 이미징 방법으로서, 임의의 알려진 합성 방법 및 다음 중 적어도 하나의 임의의 방법을 알아야 한다:
1) 합성 개구 포커싱 기술 방법(SAFT),
2) 가상 트랜스듀서 SAFT 방법,
3) 공간 부호화 SAFT 방법,
4) 원형파 합성법; 및
5) 평면파 합성법.
1) SAFT 방법은 가령 J. A. Jensen, S. I. Nikolov, K. L. Gammelmark, M. H. Pedersen, "Synthetic Aperture Ultrasound Imaging", Ultrasonics 44, e5-e15, 2006의 공개 문헌에 상세히 나와 있다.
이 방법:
- 어레이(2)의 각 트랜스듀서에 대해 파의 적어도 하나의 송신이 수행(발사)되는 송신 단계(a); 및
- 모든 트랜스 듀서신호들이 수집되고, 데이터 세트로서 메모리에 기록(저장)되는 수신 단계(b)를 구현하고,
어레이(2)의 각각의 트랜스듀서는 다른 트랜스듀서 다음에 잇따라 여기된다.
데이터 세트는 대게 "풀 데이터 세트"라고 하는 행렬 DS(k,　l,　m)로서 구성될 수 있으며, 여기서
k는 시간 경과에 따른 표본의 인덱스이고,
l은 어레이 사이의 트랜스듀스의 인덱스이며,
m은 발사파의 개수(제 1 복수의 개수에 대응하는 개수) 중 송신파의 인덱스이다.
따라서, 발사파의 개수(M)는 일반적으로 어레이(2)의의 트랜스듀서의 개수(L)와 같다. 그러나, 이 개수는 트랜스듀서의 개수(L)보다 작을 수 있다. 그렇지 않으면, 어레이의 모든 트랜스듀서를 사용하지 않거나 더 높을 수 있다. 그 중 일부에 대한 평균화를 수행하는 경우 트랜스듀서의 개수(L)보다 더 크다.
그 다음, 빔형성 단계(c) 및 결합 단계(d)는 공지된 SAFT 방법과 상이하며, 하기에 설명된다.
빔형성 단계(c) 동안, 빔형성된 픽셀값은 2 개의 합산(하나는 인덱스 l을 갖는 사용 된 트랜스듀서의 수에 대한 것이고, 하나는 인덱스(m)를 갖는 송신된 파의 개수에 대한 것임)을 포함하는 다음의 빔형성 공식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112018063631114-pct00028
여기서, DS(k,　l,　m)은 데이터 세트의 행렬이고,
WR은 수신가중벡터이고,
τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스, 즉 현재의 SAFT 빔형성 프로세스에 해당하는 지연함수이며,
l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이고,
m은 I 내지 M 사이로 구성된 인덱스이며, M은 매질 내부에 송신된 파들의 개수인 제 1 복수의 개수이고,
WTn은 인덱스(n)의 전송가중벡터이며,
x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표이다.
결합 단계(d) 동안, 모든 N개의(제 2 복수 개의) 전송가중벡터에 대해 계산된 빔형성된 픽셀값(Un(x,z))은 또한 이미지 내부의 각 픽셀의 픽셀값을 제공하도록 결합된다.
그런 다음, 픽셀값(Un(x,z))은 또한 상기 개시된 바와 같은 동일한 합 공식에 의해 계산 될 수 있다 :
Figure 112018063631114-pct00029
전송가중벡터(WTn)는 빔형성 단계(c) 동안 계산이 가해지며, 이 방법은 추가 발사(매질로의 전파 전달)를 필요로하지 않는다.
SAFT 방법으로 생성된 이미지는 일반적으로 스캔되는 전체 영역 내에서 고품질이며 해상도가 좋고 콘트라스트가 우수하다. SNR(Signal to Noise Ratio)은 최적이 아닌데, 이는 각 발사가 어레이 중 단 하나의 트랜스듀스만 사용하기 때문이며, 발사 에너지는 다른 방법에 비해 낮다.
직교 전송가중벡터들(WTn)로 인해, 상기 수정된 SAFT 방법은 이미지 스페클 노이즈를 감소시킬 수 있다.
2) 가상의 트랜스듀서 SAFT 방법은 신호대잡음비 면에서 SAFT 방법을 개선시킨다. 이 방법은 가령 J. Kortbek, J. A. Jensen, K. L. Gammelmark, "Synthetic Aperture Sequential Beamforming", IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, p.p. 966-969, 2008의 공개 참고문헌에 개시되어 있다.
이전의 SAFT 방법에 비해, 송신파는 어레이의 단지 한 트랜스듀서에 의해 생성되는게 아니라 어레이의 복수의 트랜스듀서 어레이에 의해 발생되므로 송신파가 영역 내 기설정된 초점 영역에 집속된 포커싱빔이 된다.
그런 후, 이 가상의 트랜스듀서 SAFT 방법에서:
- 상기 송신 단계(a) 동안, 상기 영역 내의 초점 구역에 포커싱된 빔에 각각 대응하는 복수의 송신파가 복수의 트랜스듀서에 의해 송신되고,
- 상기 수신 단계(b) 동안, 상기 데이터 세트는 복수의 초점 영역에 대해 획득되고, 상기 데이터 세트는 대개 "풀 데이터 세트"라고 하는 SAFT 방법 중 하나와 동일한 행렬 DS(k, l, m)로서 구성될 수 있다.
그런 다음, 본 발명의 빔형성 단계(c) 및 결합 단계(d)가 가상 트랜스듀서 SAFT 방법에 적용되며, 상기 변형된 SAFT 방법에 적용된 바와 동일하거나 유사하다.
제 2 복수 개의 전송가중벡터들(WTn)을 사용하는 이러한 변형된 가상 트랜스듀서 SAFT 방법으로 인해, 생성된 이미지는 스펙클 노이즈가 감소된다.
3) 공간적으로 부호화된 SAFT 방법은 또한 신호대 잡음비 측면에서 SAFT 방법을 향상시킨다.
이 방법에서,
- 송신 단계(a) 동안, 전송행렬(TM)을 SAFT 방법의 트랜스듀서 신호들에 적용함으로써 파가 발사된다: M개의 송신파들(제 1 복수의 개수)의 각각에 대해, 트랜스듀서들에 대한 신호들이 전송행렬(TM)에 의해 곱해지고, 상기 전송행렬은 역변환 가능한 행렬이고,
- 수신 단계(b) 동안, 송신파에 응답하여 획득된 데이터 세트는 수신행렬 RM(k, l, m)에 저장되고 데이터 세트 DS(k, l, m)의 행렬은 수신행렬(RM)과 전송행렬(TM)을 이용하여 다음의 역함수 공식에 의해 얻을 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00030
, k=1 에서 K에 대해.
데이터 세트의 행렬(DS)은 SAFT 방법에서 설명한 것과 동일하다.
다음으로, 본 발명의 빔형성 단계(c) 및 결합 단계(d)가 공간 부호화된 SAFT 방법에 적용되며, 상기 변형된 SAFT 방법에 적용되는 것과 유사하다.
제 2 복수 개의 전송가중벡터들(WTn)을 사용하여 변형된 공간 부호화된 SAFT 방법으로 인해, 생성된 이미지는 스펙클 노이즈가 감소된다.
4) 원형파 합성 방법은 또한 신호 대 잡음비 측면에서 SAFT 방법을 개선한다. 또한 가상 트랜스듀서 SAFT 방법과 비슷하나, 포커싱된 빔이 어레이 뒤에 초점을 맞추어 매질 내에서 송신되는 원형파를 유도한다는 점이 다르다.
이 방법의 상세 내용은 document M. Couade, M. Pernot, M. Tanter, E. Messas, A. Bel, M. Ba, A.-A. Hagege, M. Fink, "Ultrafast Imaging of the Heart Using Circular Wave Synthetic Imaging with Phased Arrays", IEEE Ultrason. Symposium, pp.　515-518,　2009의 공개된 참조문헌에서 찾을 수 있다.
그런 후, 상기 원형파 합성 방법에 적용되는 본 발명의 빔형성 단계(c) 및 결합 단계(d)는 상기 변형된 SAFT 방법에 적용된 바와 동일하거나 유사하다.
제 2 복수 개의 전송가중벡터들(WTn)을 사용하는 이 변형된 원형파 합성 방법으로 인해, 생성된 이미지는 스펙클 노이즈가 감소된다.
5) 평면파 합성 방법은 또한 신호대 잡음비 측면에서 SAFT 방법을 개선한다.
이 방법의 세부 사항은 공개된 특허 US 6,551,246 또는 공개된 특허 출원 US 2009/0234230에서 찾을 수 있다.
이 방법에서:
- 송신 단계(a) 동안, 제 1 복수 개(M개)의 평면파가 매질 내로 발사되고,
- 수신 단계(b) 동안, 트랜스듀서 신호는 데이터 세트의 행렬 DS(k, l, m)로서 메모리에 기록되고(저장되고), m은 매질에 송신된 평면파의 인덱스이다.
따라서,이 방법은 M개의 평면파가 매질 내부로 송신(방출, 발사)된다는 점에서 SAFT 방법과 다르다.
그런 다음, 본 발명의 빔형성 단계(c) 및 결합 단계(d)는 이 평면파 합성 방법에 적용되며, 상기 변경된 SAFT 방법에 적용되는 것과 동일하거나 유사하다.
빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 된 픽셀값(Un(x,z))은 다음 빔형성 공식에 의해 계산 될 수 있다.
Figure 112018063631114-pct00031
평면파 합성 방법에서, 각각의 평면파는 상이한 전송가중벡터(WTn)에 의해 가중화된다.
상기 모든 빔형성 프로세스에서, 지연함수(τ(x,z,l,m))는 각 빔형성 프로세스 유형 및 각 유형의 프로브(형상, 치수)에 따라 잘 알려진 함수이다.
도 8에 도시된 이미징 방법의 제 3 변형에 따라, 이미징 방법은 이미지의 모든 픽셀에 대해 복수 개의 전송가중벡터를 사용하지 않는다. 이 특징으로 인해, 이러한 픽셀의 경우, (전송가중벡터가 합성없이) 측면 해상도가 줄어들지 않고(전송가중벡터가 합성되어) 이미지의 다른 픽셀에 대해 스펙클 노이즈가 감소된다.
이 제 3 변형에서, 이미징 방법은 다음의 단계들을 더 포함한다.
- 영역의 제 1 이미지가 상기 처리유닛 및 어레이에 의해 결정되는 초기 이미징 단계(301);
- 제 1 이미지 내부의 픽셀들에 대한 행렬 값이 결정되는 평가 단계(302);
- 상기 행렬 값이 제 1 범위에 포함되는 경우, 복수 개의 전송가중벡터를 사용하지 않고 상기 이미지의 픽셀값을 직접 계산하고, 상기 행렬 값이 포함되는 경우 상기 제 1 범위와 상이한 제 2 범위에서, 이미지의 픽셀값은 복수(제 2 복수 개, N개)의 전송가중벡터를 사용하여 계산되며, 상기 전송가중벡터는 (제 2) 복수개에서 서로 다르며 직각이다.
그 후, 이미징 방법은 이미징 단계(303, 304, 305)에서 계산된 픽셀을 조합함으로써 최종 이미지(307)를 구축할 수 있다. 최종 이미지 픽셀값은 전송가중벡터를 사용하지 않고 단계(304)에서 계산되거나 단계(305)에서 전술한 방법 중 하나에 따라 전송가중벡터를 사용하여 계산된다.
이점적으로는, 크지 않은 스펙클 신호에 대응하는 제 1 이미지의 픽셀로부터 상당한 반사 신호에 대응하는 제 1 이미지의 픽셀을 구별하기 위해 행렬 값이 결정된다. 제 1 이미지의 픽셀로부터의 상당한 반사 신호는 통상 강한 반사기 요소를 갖는 매질 내부의 위치에 해당하는 픽셀이다. 이 경우, 이미징 방법은 측방향 해상도를 감소시키는 전송가중벡터를 사용하지 않는다. 제 1 이미지의 픽셀로부터의 크지 않은 스펙클 신호는 일반적으로 강한 반사체 요소를 갖지 않는 매질 내부 위치에 해당하는 픽셀이다. 이 위치는 이미지의 스펙클 노이즈 위치에 해당한다. 그 경우, 이미징 방법은 사용자에게 만족스럽지 않고 중요하지 않은 상기 스펙클 잡음을 감소시키는 전송가중벡터를 사용할 수 있다.
도 9 및 도 10은 이미징 방법의 제 3 변형에 의해 생성된 이미지의 예이다. 도 9는 검은색 픽셀이 송신 가중치가 없는 픽셀(방법의 단계 304)이고 흰색 픽셀은 송신 가중치가 있는 픽셀(방법의 단계 305)인 이진 이미지(303)이다. 도 10은 제 3 변형의 이미징 방법(300)에 의해 제공되는 최종 이미지이다.
상기 하이브리드 적응 방법으로 인해, 이 이미지(307)는 감소된 스펙클 노이즈 및 양호한 횡방향 해상도를 갖는 이미지이다.
행렬 값은 자기상관 함수 R(θ, x, z)의 계산을 통해 결정될 수 있다.
예를 들어, 자기상관 함수는 다음과 같이 결정될 수 있다:
Figure 112018063631114-pct00032
여기서 E {}는 수학적 기대 값이고,
Figure 112018063631114-pct00033
DS(k,　l,　m)은 데이터 세트의 행렬이고,
k는 시간 경과에 따른 인덱스이며,
l은 어레이 중에서 트랜스듀서의 인덱스이고,
m은 합성 빔형성을 위한 송신된 파(가령, 평면파)의 인덱스이며,
WR은 수신가중벡터이고,
τ(x, z, l, m)은 평면파 빔형성 프로세스에 대응하는 빔형성 프로세스에 대한 지연함수이다.
지연(θ)은 첫 번째 발사 인덱스(m1)에 해당하는 첫 번째 각도와 두 번째 발사 지수(m2)에 해당하는 두 번째 각도 사이의 차이인 각도이다. 제 1 및 제 2 발사는 평면파 발사이고, 제 1 및 제 2 각도는 트랜스듀서의 어레이에 대한 상기 평면파의 각도이다.
도 11은 이러한 자기상관 함수의 두 가지 예, 즉 강한 반사체에 해당는 매질 내부 위치에 설정된 제 1 자기상관 함수 곡선(401) 및 스펙클 노이즈에 해당하는 매질 내부 위치에 설정된 제 2 자기상관 함수(402)를 도시한 것이다.
2개의 자기상관 함수(401, 402)는 10도 내지 30도 사이의 지연 범위에서 상이하다. 이 차이는 제 1 이미지의 두 가지 유형의 픽셀을 구별하고, 이미징 방법의 최종 이미지의 픽셀을 컴퓨팅 또는 계산하기 위해 전송가중벡터의 사용 또는 미사용(단계 304, 305)을 선택(단계 303)하는데 사용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 매질과 관련하여 트랜스듀서 어레이(2)에 연결된 처리유닛(8)에 의해 구현되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법으로서,
    (a) 제 1 복수 개(M)의 파가 상기 트랜스듀서에 의해 상기 매질 내부에 송신되는 송신 단계(101; 201);
    (b) 상기 파에 응답하여 상기 트랜스듀서들에 의해 데이터 세트가 획득되는 수신 단계(102; 202);
    (c) 상기 데이터 세트가 이미지의 적어도 일부의 빔형성 픽셀값(Un(x, z))을 제공하기 위한 제 2 복수 개의 빔형성 프로세스에 의해 처리되는 빔형성 단계(103; 203); 및
    (d) 상기 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값들이 함께 결합되어 상기 이미지 내부의 픽셀의 픽셀값(I(x, z))을 제공하는 결합 단계(104; 204)를 포함하고,
    각 빔형성 프로세스는 빔형성 픽셀값들의 계산에서 전송가중벡터(WTn)를 사용하며,
    상기 전송가중벡터들(WTn)은 서로 다르고 직교하며,
    인덱스(i)의 전송가중벡터는 인덱스(j)의 전송가중벡터에 직교하고, 인덱스(i)는 인덱스(j)와 다르며,
    Figure 112020118064466-pct00055
    이고,
    L은 전송가중벡터(WTn)의 성분 개수인 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전송가중벡터(WTn)가 빔형성 단계(c) 동안 적용되고,
    - 상기 빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 프로세스는 하기 식:
    Figure 112020118064466-pct00056

    에 의해 빔형성 픽셀값(Un(x, z))이 계산되는 합성 빔형성이며,
    DS(k,l,m)은 데이터 세트를 저장하는 행렬이고,
    WR은 수신가중벡터이며,
    τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스에 적용되는 지연함수이고,
    l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이며,
    m은 I와 M 사이에 포함된 인덱스이고,
    M은 매질 내에 송신된 파들의 개수인 제 1 복수 개이며,
    WTn은 전송가중벡터이고,
    x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표인, 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    합성 빔형성 프로세스는 합성 개구 포커싱 기술(SAFT) 빔형성 프로세스, 가상 트랜스듀서 SAFT 빔형성 프로세스, 공간 부호화 SAFT 빔형성 프로세스, 원형파 합성 빔형성 프로세스, 평면파 합성 빔형성 프로세스를 포함하는 리스트에서 선택되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    이미지의 픽셀값(I(x, z))은 결합 단계(d) 동안 하기의 식:
    Figure 112020118064466-pct00057

    에 의해 계산되고,
    여기서,
    i는 복소유닛의 허수이고,
    n은 1 내지 N 사이로 구성된 인덱스이며, N은 전송가중벡터의 개수인 제 2 복수 개이며,
    │X│는 X의 모듈러스이며,
    HT{X}는 X의 힐버트 변환이고,
    Un(x,z)는 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값인, 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    전송가중벡터(WTn)는 Riedel-Sidorenko 함수, 이산확산 장형타원(Discrete prolate Spheroidal) 함수 및 Hadamard 함수를 포함하는 리스트에서 선택된 직교 함수에 의해 결정되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    트랜스듀서는 초음파를 송수신하는 초음파 트랜스듀서이고, 상기 방법은 매질 내부 영역의 초음파 이미지를 생성하는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    - 영역의 제 1 이미지가 상기 처리유닛 및 어레이에 의해 결정되는 초기 이미징 단계(301);
    - 상기 제 1 이미지 내의 픽셀들에 대해 행렬 값이 결정되는 평가 단계(302); 및
    - 상기 행렬 값이 제 1 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하지 않고 상기 이미지의 픽셀 값이 계산되며, 상기 행렬값이 제 2 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하여 이미지의 픽셀 값이 계산되고, 상기 전송가중벡터는 서로 다르고 직교하는 이미징 단계(303, 304, 305)를 더 포함하는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상당한 반사 신호에 해당하는 제 1 이미지의 픽셀과 무시할 수 있는 스펙클 신호에 해당하는 제 1 이미지의 픽셀을 구별하기 위해 결정 행렬값이 결정되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    자기상관 함수의 계산을 통해 행렬값이 결정되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    행렬값은 10도 내지 30도 사이에 포함된 지연용 자기상관 함수의 평균치인 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 이미징 방법.
  11. 매질과 관련하여 트랜스듀서 어레이(2)에 연결된 처리유닛(8)을 포함한 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 기기로서,
    상기 어레이 및 처리유닛은:
    (a) 제 1 복수 개(M)의 파가 상기 트랜스듀서에 의해 상기 매질 내부에 송신되는 송신 단계(101; 201); 및
    (b) 상기 파에 응답하여 상기 트랜스듀서들에 의해 데이터 세트가 획득되는 수신 단계(102; 202)를 포함하고,
    상기 처리유닛은:
    (c) 상기 데이터 세트가 이미지의 적어도 일부의 빔형성 픽셀값(Un(x, z))을 제공하기 위한 제 2 복수 개의 빔형성 프로세스에 의해 처리되는 빔형성 단계(103; 203); 및
    (d) 상기 제 2 복수 개의 빔형성 픽셀값들이 함께 결합되어 상기 이미지 내부의 픽셀의 픽셀값(I(x, z))을 제공하는 결합 단계(104;　204)를 포함하고,
    각 빔형성 프로세스는 빔형성 픽셀값들의 계산에서 전송가중벡터(WTn)를 사용하며,
    상기 전송가중벡터들(WTn)은 서로 다르고 직교하며,
    인덱스(i)의 전송가중벡터는 인덱스(j)의 전송가중벡터에 직교하고, 인덱스(i)는 인덱스(j)와 다르며,
    Figure 112020118064466-pct00058
    이고,
    L은 전송가중벡터(WTn)의 성분 개수인 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    - 빔형성 단계(c) 동안, 전송가중벡터(WTn)가 적용되고,
    - 빔형성 단계(c) 동안, 빔형성 프로세스는 빔형성 픽셀값(Un(x, z))이 하기의 공식:
    Figure 112020118064466-pct00059

    에 의해 계산되는 합성 빔형성이며,
    여기서,
    DS(k,l,m)은 데이터 세트의 행렬이고,
    WR은 수신가중벡터이며,
    τ(x,z,l)는 빔형성 프로세스에 적용된 지연함수이고,
    l은 라인을 빔형성하기 위한 개구인 l1과 l2 사이에 포함된 어레이(2)내 트랜스듀서의 인덱스이며,
    m은 1 내지 M 사이에 포함된 인덱스이고,
    M은 매질 내에 송신된 파들의 개수인 제 1 복수 개이며,
    WTn은 전송가중벡터이고,
    x, z는 이미지 내부의 픽셀 좌표인 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    합성 빔형성 프로세스는 합성 개구 포커싱 기술(SAFT) 빔형성 프로세스, 가상 트랜스듀서 SAFT 빔형성 프로세스, 공간 부호화 SAFT 빔형성 프로세스, 원형파 합성 빔형성 프로세스, 평면파 합성 빔형성 프로세스를 포함하는 리스트에서 선택되는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 기기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    - 영역의 제 1 이미지가 상기 처리유닛 및 어레이에 의해 결정되는 초기 이미징 단계(301);
    - 상기 제 1 이미지 내의 픽셀들에 대해 행렬 값이 결정되는 평가 단계(302); 및
    - 상기 행렬 값이 제 1 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하지 않고 상기 이미지의 픽셀 값이 계산되며, 상기 행렬값이 제 1 범위와는 다른 제 2 범위에 포함되는 경우, 전송가중벡터를 사용하여 이미지의 픽셀 값이 계산되고, 상기 전송가중벡터는 서로 다르고 직교하는 이미징 단계(303, 304, 305)를 더 포함하는 매질 내부 영역의 이미지를 생성하는 기기.
  15. 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행되는 경우, 제 1 항에 따른 방법 단계들을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  16. 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행되는 경우, 제 1 항에 따른 방법 단계들을 실행하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터 판독가능 저장매체.
  17. 삭제
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