KR20120119090A - 진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템 - Google Patents

진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템 Download PDF

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Abstract

진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템에 따르면, 진단영상을 생성하는 방법은 피사체로부터 반사되는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 이용하여, 빔포밍 계수를 산출하고, 산출된 빔포밍 계수를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여, 고해상도 이미지를 합성한다.

Description

진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템{Method for generating diagnosing image, apparatus for performing the same, diagnosing system and medical image system}
진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템이 개시된다.
합성 구경 기법을 사용하는 영상시스템에 있어서, 고정형 빔포밍(fixed beamforming) 기법 또는 적응형 빔포밍(adaptive beamforming) 기법을 이용할 수 있다. 고정형 빔포밍 기법은 입력신호와 무관하게 해밍 윈도우(Hamming window) 또는 해닝 윈도우(Hanning window) 등을 이용하는 방법으로 데이터-독립 빔포밍(data-independent beamforming)이라고 호칭하기도 한다. 고정형 빔포밍 기법에 따라 생성된 진단영상은 콘트라스트(contrast) 또는 해상도(resolution)가 좋지 않기에, 고화질 영상을 획득하기 위하여 적응형 빔포밍 방법을 이용할 수 있다. 적응형 빔포밍 기법에 따라 생성된 진단영상은 높은 해상도의 성능이 보장되나, 연산량이 급격하게 증가하여 구현상 어려움이 존재한다.
진단영상의 퀄리티(quality)를 보장하면서도 연산량을 감소시키기 위한 진단영상을 생성하는 방법, 이를 수행하는 장치, 진단시스템 및 의료영상시스템을 제공한다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 진단영상을 생성하는 장치는 피사체로부터 반사되는 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 빔포밍 계수 산출부; 상기 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하는 저해상도 이미지 합성부; 및 상기 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하는 고해상도 이미지 합성부를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 진단시스템은 복수의 트랜스듀서들을 이용하여 피사체와 신호를 송수신하는 프로브; 및 상기 프로브에서 수신된 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력하는 진단영상 생성장치를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 의료영상시스템은 피사체로부터 반사되는 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력하는 진단시스템; 및 출력된 진단영상을 표시하는 표시부를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 진단영상을 생성하는 방법은 피사체로부터 반사되는 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 단계; 상기 산출된 빔포밍 계수를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하는 단계; 및 상기 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여, 고해상도 이미지를 합성하는 단계를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 상기된 진단영상을 생성하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상기된 바에 따르면, 생성되는 진단영상의 성능을 보장하면서도 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단시스템의 사용환경의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단영상 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부에서 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지를 선택하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 저해상도 이미지들 및 고해상도 이미지를 합성하는 방법에 관하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 진단시스템을 도시한 구성도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 의료영상시스템을 도시한 구성도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 진단영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단시스템(200)의 사용환경의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 진단시스템(200)은 프로브(50) 및 진단영상 생성장치(100)로 구성되고, 진단영상 생성장치(100)는 프로브(50)와 신호를 송수신하여, 피사체에 대한 진단영상을 생성한다.
좀 더 상세히 설명하면, 프로브(50)는 복수의 트랜스듀서들(transducers)을 이용하여, 피사체에 신호를 송신하고 피사체로부터 반사된 신호를 수신한다.
진단영상 생성장치(100)는 합성 구경(Synthetic Aperture) 기법에 따라, 프로브(50)의 복수의 트랜스듀서들에서 수신된 신호를 이용하여 피사체에 대한 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 이용하여 진단영상을 생성한다.
이때, 합성 구경 기법이라 함은 복수의 저해상도 이미지들을 합성하여 하나 또는 그 이상의 고해상도 이미지를 합성하는 것을 의미하고, 고해상도 이미지의 픽셀 값은 저해상도 이미지들 각각을 구성하는 값들의 산술평균으로 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 저해상도 이미지를 구성하는 값은 피사체로부터 반사된 신호가 나타내는 피사체에 대한 정보가 될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 피사체로부터 반사된 신호의 크기에 대한 절대값이 상기 신호의 밝기를 나타낼 수 있기에, 본 실시예에 따른 피사체에 대한 밝기 정보는 피사체로부터 반사된 신호의 크기로 표현될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다. 그러하기에, 저해상도 이미지를 구성하는 값은 피사체로부터 반사된 신호가 나타내는 피사체에 대한 밝기 정보가 될 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값은 피사체의 동일한 지점(point)에 대한 밝기 정보를 나타내는 값이 될 수 있다. 이때, 피사체의 동일한 지점에 대한 밝기 정보를 나타내고, 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값들은, 동일하지 않을 수 있다. 이러한 차(difference)는 트랜스듀서들에서 피사체로 신호를 송신함에 따른 오프셋(offset)에 의한 차이에 의하여 발생될 수 있다. 즉, 트랜스듀서에서 피사체로 신호를 송신할 때, 피사체에 대하여 서로 다른 위치의 트랜스듀서에서 신호를 송신함에 따른 오프셋이 발생하고, 이에 따라, 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값들 간의 차이가 생기게 된다. 따라서, 합성 구경 기법은 이러한 차이를 상호 보완하여 고해상도 이미지를 합성한다.
상기에서 기재된 바에 따라, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 복수의 저해상도 이미지들 각각을 동일한 빔포밍 계수(beamforming coefficient)를 이용하여 합성한다. 본 실시예에 따른 빔포밍 계수는 빔포밍 가중치(weight)가 될 수도 있음을 본 실시예에와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 연산량을 감소시키면서도, 피사체에 대한 고선명 진단영상을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)를 도시한 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 빔포밍 계수 산출부(110), 저해상도 이미지 합성부(low resolution image synthesis unit)(120) 및 고해상도 이미지 합성부(high resolution image synthesis unit)(130)로 구성된다.
도 2에 도시된 진단영상 생성장치(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 진단영상 생성장치(100)의 빔포밍 계수 산출부(110), 저해상도 이미지 합성부(120) 및 고해상도 이미지 합성부(130)들은 하나 또는 복수 개의 프로세서에 해당할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 피사체에 대한 고해상도 이미지를 생성할 수 있고, 생성된 고해상도 이미지는 피사체에 대한 진단영상이 될 수 있다.
빔포밍 계수 산출부(110)는 피사체로부터 반사되는 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출한다. 이때, 빔포밍 계수라 함은 빔포머(beamformer)의 가중치(weight)로 호칭될 수도 있고, 산출된 빔포밍 계수는 저해상도 이미지를 구성하는 값들을 산출하기 위하여 적용될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
이에 따라, 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수는 복수의 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값을 산출하기 위하여 공동으로 사용된다.
3개의 저해상도 이미지들을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하면, 제1 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중 (a, b) 위치를 나타내는 제1 값, 제2 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중 (a, b) 위치를 나타내는 제2 값, 제3 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중 (a, b) 위치를 나타내는 제3 값에 있어서, 저해상도 이미지 합성부(120)는 제1 내지 제3 값을 산출하기 위하여 동일한 빔포밍 계수를 사용한다.
본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)의 빔포밍 계수에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 빔포밍 계수는 저해상도 이미지 합성부(120)에서 진단영상을 구성하는 값들을 산출하기 위하여 사용되는 계수이다. 이때, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수는 저해상도 이미지를 구성하는 값을 산출함에 있어서, 복수의 트랜스듀서들로 수신되는 신호들 중 지향 방향에서 수신되는 신호의 입출력 이득(gain)이 1이 되도록 하면서, 트랜스듀서들에서 수신되는 신호의 출력이 최소화되도록 한다.
즉, 복수의 트랜스듀서들이 피사체로부터 반사되는 신호를 수신한다. 이때, 복수의 트랜스듀서들로 수신되는 신호의 입사각에 따른 지연시간에 의하여, 복수의 트랜스듀서들 각각에 수신되는 신호에 대한 위상차가 발생하게 되고, 빔포밍 계수는 이러한 위상차를 이용하여 산출될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)는 최소 분산 빔포머(Minimum Variance Beamformer: MV Beamformer)에서 사용되는 방법에 따라 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)에서 I개의 저해상도 이미지들을 이용하는 경우를 예로 들어 좀 더 상세히 설명하면, 빔포밍 계수 산출부(110)는 I개의 저해상도 이미지들에 공동으로 사용될 하나의 빔포밍 계수를 최소 분산법에 따라 산출한다. 최소 분산법은 빔포밍을 수행함에 있어서, 타겟(target) 방향의 왜곡 없이, 빔포밍 결과의 분산 값이 최소가 되는 빔포밍 계수를 계산하는 방법을 나타낸다. 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 최소 분산법에 관하여 알 수 있기에, 상세한 설명은 생략한다.
피사체와 트랜스듀서들 간에 송수신되는 신호가 초음파 신호인 경우를 예로 들어 설명하면, 최소 분산법은, 진단영상 생성장치(100)로 수신되는 신호에서 off-axis 측으로 유입되는 값이 큰 신호가 존재하지 않는다면, 사이드로브(sidelobe)의 빔이 증가해도 빔포밍 결과에는 큰 영향이 없다는 물리적 의미를 가질 수 있다. 그러하기에, 복수의 저해상도 이미지들 각각을 구성하는, 동일한 위치를 나타내는 값들 간에 초음파의 전파(propagation) 상의 경로 변화가 크지 않다고 가정하면, 저해상도 이미지들간에 사용되는 빔포밍 계수를 공유하더라도, 이는 빔포밍의 결과에 거의 영향을 미치지 않는다.
이에 따라, 빔포밍 계수 산출부(110)는 I개의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지에 대하여 최소 분산법을 이용하여 빔포밍 계수를 산출한다. 이때, 산출된 빔포밍 계수는 I개의 저해상도 이미지들에 공동으로 적용될 수 있다. 즉, 빔포밍 계수 산출부(110)는 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 모든 값들에 대한 빔포밍 계수들을 산출하고, 산출된 빔포밍 계수들은 I개의 저해상도 이미지들 각각을 구성하는 값들에 공동으로 적용될 수 있다.
상기에서, 빔포밍 계수 산출부(110)는 I개의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지의 빔포밍 계수를 산출함에 있어서, 상기 어느 하나의 저해상도 이미지는 다양한 방법에 의하여 선택될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 트랜스듀서 어레이(transducer array)에서 가장 먼저 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택하거나, 트랜스듀서 어레이에서 가장 나중에 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택하거나, 또는 트랜스듀서 어레이의 가운데 위치한 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이에 관하여, 이하 도 3에서 상세히 설명한다.
빔포밍 계수 산출부(110)에서 빔포밍 계수를 산출하는 방법에 관하여 예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)는 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 값들에 대하여 공분산 메트릭스를 구성하고, 구성된 공분산 메트릭스의 역(inverse)을 산출하고, 산출된 공분산 메트릭스의 역을 이용하여 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
즉, 빔포밍 계수 산출부(110)는 트랜스듀서에서 송신된 신호가 피사체로부터 반사된 후 트랜스듀서들에서 수신되는 신호들에 대하여, 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 값들에 대하여 공분산 메트릭스를 구성하고, 구성된 공분산 메트릭스의 역을 산출하고, 산출된 공분산 메트릭스의 역과 조향 벡터(steering vector)를 사용하여 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 공분산 메트릭스는 트랜스듀서에서 수신된 신호 및 트랜스듀서에서 수신된 신호에 대한 에르미트 전치(Hermitian transpose)의 기대값으로부터 산출될 수 있다.
즉, 빔포밍 계수 산출부(110)는 빔포밍 계수
Figure pat00001
를 산출하기 위하여 수학식 1 내지 2와 같은 연산을 수행할 수 있다.
Figure pat00002
상기 수학식 1 에서
Figure pat00003
는 어느 하나의 저해상도 이미지에 대한 빔포밍 계수,
Figure pat00004
는 조향 벡터(steering vector),
Figure pat00005
는 조향 벡터에 대한 에르미트 전치(Hermitian transpose),
Figure pat00006
는 어느 하나의 저해상도 이미지에 대한 공분산의 역을 나타낸다.
좀 더 상세히 설명하면, 조향 벡터인
Figure pat00007
는 프로브(미도시)에서 피사체로 송신되는 신호의 위상을 제어하기 위한 것으로, 빔포밍에 대한 시간 지연(delay)값이 미리 방향에 따라 적용되었다고 가정하면, 빔포밍 계수는 실수(real value)이기에, 조향 벡터는 1로 구성될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 공분산
Figure pat00008
는 수학식 2에 의하여 구성될 수 있다.
Figure pat00009
상기 수학식 2에서
Figure pat00010
는 피사체로부터 반사된 신호의 초점 포인트,
Figure pat00011
는
Figure pat00012
위치에 있는 값에 대한 공분산,
Figure pat00013
는 기대값,
Figure pat00014
는 i번째 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호,
Figure pat00015
는 i번째 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호들에 대한 샘플 시간,
Figure pat00016
는 i번재 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호에 대하여
Figure pat00017
위치의 지연(delay) 값을 적용한 신호,
Figure pat00018
는
Figure pat00019
에 대한 에르미트 전치를 나타낸다.
메트릭스 표기법(Matrix Notation)을 사용하여 예를 들어 설명하면, 어느 하나의 저해상도 이미지는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00020
이러한 경우, 본 실시예에 따른 공분산 메트릭스
Figure pat00021
은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00022
따라서, 빔포밍 계수 산출부(110)는 상기와 같은 연산을 수행하여, 어느 하나의 저해상도 이미지에 대한 공분산 메트릭스를 구성하고, 구성된 공분산 메트릭스의 역을 산출하고, 산출된 공분산 메트릭스의 역과 조향 벡터를 사용하여 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
또한, 빔포밍 계수 산출부(110)는 공분산 메트릭스의 역을 산출함에 있어서, 안정성(stability)을 보장하기 위하여, 다이아고널 로딩(diagonal loading) 기법을 사용하여 안정성이 향상된 공분산
Figure pat00023
을 산출할 수 있다. 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다이아고널 로딩에 관하여 알 수 있기에, 상세한 설명은 생략한다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)는 상기와 같은 연산들을 수행하여 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 즉, 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수는 m×n 형태의 메트릭스가 될 수 있고, (m, n) 위치에 있는 가중치는 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 (m, n) 위치에 대한 값에 공동으로 사용될 수 있다.
또한, 상기에서 기재된 방법은 적응적 빔포머의 빔포밍 계수를 산출하는 일 실시예에 해당할 뿐 이기에, 빔포밍 계수를 산출하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양한 방법을 이용할 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
이에 따라, 빔포밍 계수 산출부(110)는 상기에서 기재된 다양한 방법에 따라, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출한다.
저해상도 이미지 합성부(120)는 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성한다. 본 실시예에 따른 저해상도 이미지 합성부(120)에서 저해상도 이미지를 합성한다 함은 저해상도 이미지를 실질적으로 구성하는 경우뿐 만 아니라, 저해상도 이미지를 구성하는 값들을 생성하는 것을 나타낼 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
본 실시예에 따른 저해상도 이미지 합성부(120)는 빔포머(미도시)를 포함하고 있거나, 또는 빔포머로부터 출력된 신호를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성할 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 빔포머는 저해상도 이미지를 구성하는 값들을 출력하기 위하여 수신빔을 형성하는 적응형 빔포머(adaptive beamformer)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
피사체로부터 반사되는 신호를 수신하는 트랜스듀서들이 M개 존재하는 경우를 예로 들면, 저해상도 이미지 합성부(120)에서 출력되는 값은 수학식 5의 형태로 나타날 수 있다.
Figure pat00024
상기 수학식 5에서
Figure pat00025
는 피사체로부터 반사된 신호의 초점 포인트,
Figure pat00026
는 i번째 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중
Figure pat00027
위치에 있는 값,
Figure pat00028
는 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호에 따른 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중
Figure pat00029
위치의 값에 대한 빔포밍 계수, 위첨자 *는 켤레복소수(complex conjugate),
Figure pat00030
는 i번째 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호,
Figure pat00031
는 i번째 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호들에 대한 샘플 시간,
Figure pat00032
는 i번재 저해상도 이미지에 대한 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호에 대하여
Figure pat00033
위치의 지연(delay) 값을 적용한 신호를 나타낸다.
즉, 저해상도 이미지 합성부(120)는 수학식 5와 같은 연산을 수행하여 M개의 트랜스듀서들 각각에서 수신된 신호들을 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성한다.
이때, 빔포밍 계수 산출부(110)에 의하여 산출되는 빔포밍 계수
Figure pat00034
는 i를 파라미터(parameter)로 가지고 있지 않다. 이는, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수가 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용되기에, i를 파라미터로 가지지 않는다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수는
Figure pat00035
는 i를 파라미터로 가지고 있지 않지만, 피사체로부터 반사된 신호가 나타내는 지점의 위치를 나타내는
Figure pat00036
및 복수의 트랜스듀서들 중 신호가 수신되는 트랜스듀서를 나타내는 m을 파라미터로 가지고 있다. 따라서, 빔포밍 계수는 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중 빔포밍 계수가 적용되는 값이 나타내는 지점의 위치에 따라 변동될 수 있다.
그러하기에, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수는
Figure pat00037
는 공간적으로 동일한 위치에 적용되기에, 생성된 진단영상의 콘트라스트(contrast) 및 해상도(resolution)에 대한 성능을 유지하면서도, 연산량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
빔포밍 계수 산출부(110)에서 설명한 바와 같이 공분산 메트릭스를 사용하여 빔포밍 계수를 산출하는 경우를 예를 들어 설명하면, 빔포밍 계수를 산출하기 위하여 공분산 메트릭스의 역을 산출하는 연산이 진단연산 생성장치(100)의 연산량의 대부분을 차지한다. 좀 더 상세히 설명하면, 적응형 빔포머는 빔포밍 계수를 산출하기 위하여 트랜스듀서 수의 3승배 정도의 연산량이 필요하다.
그러하기에, 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 빔포밍 계수를 사용하는 경우, 진단연산 생성장치(100)의 연산량이 현저하게 감소됨에 따라 성능이 향상될 수 있다.
고해상도 이미지 합성부(130)는 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성한다. 본 실시예에 따른 고해상도 이미지 합성부(130)는 저해상도 이미지 합성부(120)에서 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 평균하여 하나 또는 그 이상의 고해상도 이미지들을 생성하는 연산을 수행한다.
트랜스듀서들로부터 피사체에 I번 신호를 송신하는 경우를 예로 들면, 고해상도 이미지 합성부(130)에서 수행되는 연산은 수학식 6의 형태로 나타날 수 있다.
Figure pat00038
상기 수학식 6에서
Figure pat00039
는 고해상도 이미지를 구성하는 픽셀들 중
Figure pat00040
위치에 있는 픽셀의 밝기를 나타내는 픽셀 값, I는 저해상도 이미지들의 수,
Figure pat00041
는 수학식 5에서 산출된 i번째 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중
Figure pat00042
위치의 값을 나타낸다.
즉, 고해상도 이미지 합성부(130)는 수학식 6과 같은 연산을 수행하여 I개의 저해상도 이미지들을 합성하여, 고해상도 이미지를 출력할 수 있다.
본 실시예에 따른 고해상도 이미지 합성부(130)에서 합성된 고해상도 이미지는 진단영상으로 생성될 수 있다. 이에 따라, 진단영상 생성장치(100)는 연산량을 현저히 감소시키면서도, 고선명 진단영상을 생성할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)에서 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지를 선택하는 방법을 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 한 줄의 트랜스듀서 어레이(31)가 도시되어 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 트랜스듀서 어레이(31)에 포함된 트랜스듀서들(311 내지 317) 중 트랜스듀서(311)에서부터 트랜스듀서(317)까지 순차적으로 피사체로 신호를 송신하는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 트랜스듀서 어레이(31)에 포함된 두 개 이상의 트랜스듀서들이 서브-어레이를 구성하고, 서브-어레이들이 오버랩(overlap)되며 순차적으로 피사체와 신호를 송신할 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
어느 하나의 저해상도 이미지를 선택하는 방법에 관하여 예를 들어 설명하면, 빔포밍 계수 산출부(110)는 트랜스듀서 어레이(31)에서 가장 먼저 신호를 송신하는 트랜스듀서(313)에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택하여, 복수의 저해상도 이미지들에서 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
다른 예를 들어 설명하면, 빔포밍 계수 산출부(110)는 트랜스듀서 어레이(31)에서 가장 나중에 신호를 송신하는 트랜스듀서(317)에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택하여, 복수의 저해상도 이미지들에서 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
또 다른 예를 들어 설명하면, 빔포밍 계수 산출부(110)는 트랜스듀서 어레이(31)의 가운데 위치한 트랜스듀서(314)에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지를 선택하여, 복수의 저해상도 이미지들에서 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
상기에서 기재된 방법은 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)에서 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하기 위하여 어느 하나의 저해상도 이미지를 선택하는 예에 해당할 뿐이기에, 이에 한정되지 않고, 랜덤 등의 다양한 방법에 의하여 어느 하나의 저해상도 이미지를 선택할 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
이에 따라, 빔포밍 계수 산출부(110)는 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지를 선택하여, 복수의 저해상도 이미지들에서 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 저해상도 이미지들 및 고해상도 이미지를 합성하는 방법에 관하여 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 진단영상 생성장치(100)는 프로브(미도시)에 포함된 M개의 트랜스듀서들을 이용하여 피사체와 I번 신호를 송수신 하는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 트랜스듀서들과 피사체 간의 I번 신호를 송수신 함에 따라, 모두 I개의 저해상도 이미지들이 합성될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수는
Figure pat00043
가 될 수 있다. 이때, m은 M개의 트랜스듀서들 중 m번째 트랜스듀서임을 나타내기에,
Figure pat00044
은 m번째 트랜스듀서에서 수신되는 신호에 대한 빔포밍 계수를 나타낸다.
좀 더 상세히 설명하면, 빔포밍 계수 산출부(110)는 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출한다. 이때, 산출된 빔포밍 계수는 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지에 대하여 최소 분산법을 이용하여 산출될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 저해상도 이미지 합성부(120)에서 I개의 저해상도 이미지들을 이미지 형태로 도시하여 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 이하에서는 저해상도 이미지를 구성하는 값들이 저해상도 이미지들에 포함된 픽셀들의 밝기 값을 나타내는 것으로 가정하여 설명하나, 이에 한정되지 않는다.
빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수는
Figure pat00045
가 될 수 있고, 이는 m번째 트랜스듀서로 수신되는 신호에 따른 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 픽셀들 중
Figure pat00046
위치에 있는 픽셀에 대한 빔포밍 계수를 나타낸다.
저해상도 이미지 합성부(120)는 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수
Figure pat00047
를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하는 연산을 수행한다. 이에 따라, 저해상도 이미지 합성부(120)는 복수의 저해상도 이미지들을 나타내는
Figure pat00048
를 출력한다.
I개의 저해상도 이미지들을 합성하는 경우를 예로 들면,
Figure pat00049
는 제1 저해상도 이미지(41)를 나타내고,
Figure pat00050
는 제2 저해상도 이미지(42)를 나타내고,
Figure pat00051
는 제3 저해상도 이미지(43)를 나타내고,
Figure pat00052
는 제I 저해상도 이미지(44)를 나타낸다.
이를 픽셀 단위로 설명하면, 저해상도 이미지 합성부(120)에서 산출된 저해상도 이미지들을 나타내는 픽셀 값은
Figure pat00053
가 될 수 있다. 즉,
Figure pat00054
는 i번째 저해상도 이미지를 구성하는 픽셀들 중
Figure pat00055
위치에 있는 픽셀 값을 나타낸다.
좀 더 상세히 설명하면, 복수의 저해상도 이미지를 구성하는 픽셀들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 있는 픽셀(40)에 대하여, 동일한 빔포밍 계수가 사용된다.
고해상도 이미지 합성부(130)는 저해상도 이미지 합성부(120)에서 출력된 복수의 저해상도 이미지들인
Figure pat00056
을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하는 연산을 수행한다. 이에 따라, 고해상도 이미지 합성부(130)는 고해상도 이미지(45)를 나타내는
Figure pat00057
를 출력한다.
이를 픽셀 단위로 설명하면, 고해상도 이미지 합성부(130)에서 산출된 고해상도 이미지를 나타내는 픽셀 값은
Figure pat00058
가 될 수 있다. 즉,
Figure pat00059
는 고해상도 이미지를 구성하는 픽셀들 중
Figure pat00060
위치에 있는 픽셀에 대한 픽셀 값을 나타낸다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 하나의 빔포밍 계수
Figure pat00061
를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 및 고해상도 이미지를 합성하기에, 연산량을 현저히 감소시키면서도 고선명의 진단영상을 생성할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 진단시스템(200)을 도시한 구성도이다. 본 실시예에 따른 진단시스템(200)은 프로브(50) 및 진단영상 생성장치(100)로 구성되고, 진단영상 생성장치(100)는 TGC(Time Gain Compensation)(102), ADC(Analog Digital Converter)(104), 저장부(106), 빔포밍 계수 산출부(110), 빔포머(108), 저해상도 이미지 합성부(120), 고해상도 이미지 합성부(130)로 구성된다. 또한, 저장부(106)는 제1 내지 제I 저장부들로 구성될 수 있고, 빔포머(108)는 제1 내지 제I 빔포머들로 구성될 수 있고, 저해상도 이미지 합성부(120)는 제1 내지 제I 저해상도 이미지 합성부들로 구성될 수 있다.
또한, 도 5에서는 빔포머(108)가 저해상도 이미지 합성부(120)와 별개로 존재하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 빔포머(108)는 저해상도 이미지 합성부(120)에 포함될 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
도 5에서는 설명의 편의를 위하여 프로브(50)와 피사체 간에 I번 신호를 송수신하고, 이에 따른, I개의 저해상도 이미지를 구성하는 값들을 생성하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
도 5에 도시된 진단시스템(200)은 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 진단영상 생성장치(100)는 도 1 내지 도 2에 도시된 진단영상 생성장치(100)의 일 실시예에 해당한다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 도 5에 도시된 유닛들에 한정되지 않는다. 또한, 도 1 내지 도 4와 관련하여 기재된 내용은 도 5에 도시된 진단영상 생성장치(100)에도 적용이 가능하기에 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 다른 진단시스템(200)은 피사체와 프로브(50)간의 송수신되는 신호를 이용하여, 진단영상 생성장치(100)에서 피사체에 대한 진단영상을 생성한다. 이때, 피사체와 프로브(50)간의 송수신되는 신호는 초음파 신호가 될 수 있고, 피사체에 대한 진단영상은 초음파 영상이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
프로브(50)는 복수의 트랜스듀서들을 이용하여 피사체와 신호를 송수신한다. 이때, 복수의 트랜스듀서들은 트랜스듀서 어레이가 될 수 있다. 이때, 프로브(50)에서 송수신되는 신호가 초음파 신호인 경우를 예로 들어 설명하면, 프로브(50)의 트랜스듀서들은 전기신호를 초음파 신호로 변환하여 피사체에 송신하고, 피사체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 전기신호로 변환한다.
진단영상 생성장치(100)는 프로브(50)에서 수신된 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력한다.
TGC(Time Gain Compensation)(102)는 프로브(50)에서 수신된 신호에 대하여 거리에 따른 신호 감쇠를 보정한다. 신호가 초음파 신호인 경우를 예로 들어 좀 더 상세히 설명하면, 초음파 음속은 깊이에 따라 투과하며 감쇠하는 특성이 있다. 이러하기에, 프로브(50)의 표면 멀리에 위치한 부위로부터 반사된 신호는 프로브(50)의 표면 가까이에 위치한 부위로부터 반사된 신호와 비교하여 상대적으로 약하기에, 프로브(50)의 표면 멀리에 위치한 부위로부터 반사된 신호에 따른 영상은 어둡게 나타나게 된다. 따라서, TGC(102)는 깊이에 따른 신호 감쇠를 보정하여, 피사체의 각기 다른 위치로부터 반사된 신호를 동일한 밝기로 표시되도록 한다.
ADC(Analog Digital Converter)(104)는 TGC(102)에 의하여 보정된 신호를 디지털 신호로 변환한다.
저장부(106)는 ADC(104)에서 변환된 디지털 신호를 저장한다. 이때, 본 실시예에 따른 저장부(106)는 제1 내지 제I 저장부들을 포함할 수 있다.
트랜스듀서 어레이에 포함된 트랜스듀서들이 순차적으로 신호를 송신하는 경우를 예로 들어 좀 더 상세히 설명하면, 처음으로, 복수의 트랜스듀서들 중 첫 번째 트랜스듀서에서 피사체로 신호를 송신하고, 복수의 트랜스듀서들은 피사체로부터 반사된 신호를 수신한다. 수신된 신호는 TGC(102) 및 ADC(104)를 통과하여, 저장부(106)의 제1 저장부에 저장된다.
또한, 두 번째로, 복수의 트랜스듀서들 중 두 번째 트랜스듀서에서 피사체로 신호를 송신하고, 복수의 트랜스듀서들은 피사체로부터 반사된 신호를 수신한다. 수신된 신호는 TGC(102) 및 ADC(104)를 통과하여, 저장부(106)의 제2 저장부에 저장된다.
이러한 순서에 따라, 복수의 트랜스듀서들 중 I번째 트랜스듀서에서 피사체로 신호를 송신하고, 복수의 트랜스듀서들은 피사체로부터 반사된 신호를 수신한다. 수신된 신호는 TGC(102) 및 ADC(104)를 통과하여, 저장부(106)의 제I 저장부에 저장된다.
본 실시예에 따른 저장부(106)는 통상적인 저장매체로서 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 저장부(106)는 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리(Flash Memory) 및 메모리카드(Memory Card)를 모두 포함함을 알 수 있다.
빔포밍 계수 산출부(110)는 저장부(106)에 저장된 수신 신호들을 나타내는 데이터를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출한다. 이때, 빔포밍 계수 산출부(110)는 저장부(106)의 제1 내지 제I 저장부들 중 어느 하나의 저장부에 저장된 데이터를 이용하여 빔포밍 계수를 산출한다.
도 5에는 설명의 편의를 위하여, 저장부(106)의 제1 저장부에 저장된 데이터를 이용하여 빔포밍 계수를 산출하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 도 3에서 설명한 바와 같은 다양한 방법에 의하여 저장부(106)에 저장된 데이터를 이용하여 빔포밍 계수를 산출할 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
빔포머(108)는 및 저해상도 이미지 합성부(120)는 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성한다. 이때, 본 실시예에 따른 빔포머(108)는 제1 내지 제I 빔포머들을 포함할 수 있고, 저해상도 이미지 합성부(120)는 제1 내지 제I 저해상도 이미지 합성부들을 포함할 수 있다. 제1 내지 제I 빔포머들 및 제1 내지 제I 저해상도 이미지 합성부들은 각각 제1 내지 제I 저장부들에 저장된 데이터를 이용하여, 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 구성하는 값들을 출력한다.
고해상도 이미지 합성부(130)는 저해상도 이미지 합성부(120)에서 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여, 고해상도 이미지를 합성한다.
상기에서, 저장부(106), 빔포머(108) 및 저해상도 이미지 합성부(120)는 각각 하나의 하드웨어로 구성되고, 제1 저장부 내지 제I 저장부, 제1 빔포머 내지 제I 빔포머, 및 제1 저해상도 이미지 합성부 내지 제I 저해상도 이미지 합성부는 각각 하나의 하드웨어 내에 가상공간으로 분리되어 구성될 수 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 저장부(106), 빔포머(108) 및 저해상도 이미지 합성부(120)는 제1 저장부 내지 제I 저장부, 제1 빔포머 내지 제I 빔포머, 및 제1 저해상도 이미지 합성부 내지 제I 저해상도 이미지 합성부 각각에 대응하는 복수의 하드웨어들로 구성될 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 빔포밍 계수 산출부(110)에서 산출된 하나의 빔포밍 계수를 공동으로 이용하여 복수의 저해상도 이미지들을 합성하기에, 진단영상 생성장치(100)의 연산량을 현저하게 감소시키면서도, 생성되는 고해상도 이미지의 퀄리티를 보장할 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 의료영상시스템(300)을 도시한 구성도이다. 도 6을 참조하면, 의료영상시스템(300)은 진단시스템(200), 표시부(210), 저장부(220) 및 통신부(230)로 구성되고, 진단시스템(200)은 프로브(50) 및 진단영상 생성장치(100)로 구성된다.
도 6에 도시된 의료영상시스템(300)는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 프로브(50), 진단영상 생성장치(100) 및 진단시스템(200)은 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 프로브(50), 진단영상 생성장치(100) 및 진단시스템(200)의 일 실시예에 해당한다. 그러하기에, 도 1 내지 도 5와 관련하여 기재된 내용은 도 6에 도시된 의료영상시스템(300)에도 적용이 가능하기에 중복되는 설명은 생략한다.
진단시스템(200)은 트랜스듀서들로부터 수신되는 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력한다.
이에 따라, 프로브(50)는 복수의 트랜스듀서들을 이용하여 피사체와 신호를 송수신하고, 진단영상 생성장치(100)는 프로브(50)에서 수신된 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력한다.
표시부(210)는 진단시스템(200)에서 출력된 진단영상을 표시한다. 예를 들어 설명하면, 표시부(210)는 의료영상시스템(300)에 마련된 디스플레이 패널, 터치 화면, 모니터 등의 출력 장치 및 이들을 구동하기 위한 소프트웨어 모듈을 모두 포함한다.
저장부(220)는 진단시스템(200)에서 출력된 진단영상을 저장한다. 예를 들어 설명하면, 저장부(220)는 통상적인 저장매체로서 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 저장부(220)는 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리(Flash Memory) 및 메모리카드(Memory Card)를 모두 포함함을 알 수 있다.
통신부(230)는 진단시스템(200)에서 출력된 진단영상을 외부장치로 송신하고, 외부장치로부터 수신되는 데이터를 수신한다. 이때, 외부장치는 원격지에 위치한 다른 의료영상시스템, 범용 컴퓨터 시스템, 팩시밀리 등이 될 수 있다.
본 실시예에 따른 통신부(230)는 유, 무선 네트워크를 통하여 외부장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 네트워크(network)는 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network) 등을 포함하나 이에 한정되지 않고 정보를 송수신할 수 있는 다른 종류의 네트워크가 될 수도 있음을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 저장부(220) 및 통신부(230)는 영상 판독 및 검색 기능을 더 포함시켜 PACS(Picture Archiving Communication System)와 같은 형태로 일체화될 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
따라서, 의료영상시스템(300)은 진단영상 생성장치(200)에서 생성되어 출력된 진단영상을 표시하고, 저장하고, 전송할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 진단영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 진단영상을 생성하는 방법은 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 프로브(50), 진단영상 생성장치(100) 및 의료영상시스템(300)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 6에 도시된 프로브(50), 진단영상 생성장치(100) 및 의료영상시스템(300)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 7의 진단영상을 생성하는 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
701 단계에서 프로브(50)는 피사체로부터 반사되는 신호들을 수신한다. 이때, 피사체로부터 반사되는 신호는, 프로브(50)에서 송신된 신호가 피사체에 의하여 반사된 신호를 나타낸다.
702 단계에서 빔포밍 계수 산출부(110)는 상기 701 단계에서 수신된 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출한다.
703 단계에서 저해상도 이미지 합성부(120)는 상기 702 단계에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성한다.
704 단계에서 고해상도 이미지 합성부(130)는 상기 703 단계에서 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여, 고해상도 이미지를 합성한다. 이에 따라, 합성된 고해상도 이미지는 진단영상으로 생성되어, 출력될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)는 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동의 빔포밍 계수를 사용하기에, 연산량을 현저히 감소시키면서도 고해상도 이미지의 성능을 보장할 수 있다.
예를 들어, 64장의 저해상도 이미지를 이용하여 합성 구경 방식으로 고해상도 이미지를 합성하는 경우, 본 실시예에 따른 진단영상 생성장치(100)를 사용하여 빔포밍 계수를 공유하면, 고해상도 이미지의 성능을 보장하면서도 연산량이 64배 감소될 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
50 ... 프로브
100 ... 진단영상 생성장치
110 ... 빔포밍 계수 산출부
120 ... 저해상도 이미지 합성부
130 ... 고해상도 이미지 합성부
200 ... 진단시스템

Claims (20)

  1. 피사체로부터 반사되는 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 빔포밍 계수 산출부;
    상기 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하는 저해상도 이미지 합성부; 및
    상기 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하는 고해상도 이미지 합성부를 포함하는 진단영상을 생성하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 상기 복수의 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값을 산출하기 위하여 공동으로 사용되는 것을 특징으로 하는 진단영상 생성장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수 산출부는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지에 대하여 최소 분산법을 이용하여 빔포밍 계수를 산출하는 진단영상 생성장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 저해상도 이미지는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 가장 먼저 신호를 송신하는 트랜스듀서(transducer)에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 가장 나중에 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 또는 트랜스듀서 어레이(transducer array)의 가운데 위치한 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지인 것을 특징으로 하는 진단영상 생성장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수 산출부는 상기 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 값들에 대하여 공분산 메트릭스를 구성하고, 구성된 공분산 메트릭스의 역(inverse)를 산출하고, 산출된 공분산 메트릭스의 역을 이용하여 상기 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 진단영상 생성장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 상기 저해상도 이미지를 구성하는 값들 중 상기 빔포밍 계수가 적용되는 값이 나타내는 지점의 위치에 따라 변동가능한 것을 특징으로 하는 진단영상 생성장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 저해상도 이미지를 구성하는 값들을 출력하기 위하여 수신빔을 형성하는 빔포머를 더 포함하고,
    상기 빔포머는 적응형 빔포머(adaptive beamformer)인 것을 특징으로 하는 진단영상 생성장치.
  8. 복수의 트랜스듀서들을 이용하여 피사체와 신호를 송수신하는 프로브; 및
    상기 프로브에서 수신된 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력하는 진단영상 생성장치를 포함하는 진단시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 상기 복수의 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값을 산출하기 위하여 공동으로 사용되는 것을 특징으로 하는 진단시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 진단영상 생성장치는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지에 대하여 최소 분산법을 이용하여 빔포밍 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 진단시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 저해상도 이미지는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 가장 먼저 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 가장 나중에 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 또는 트랜스듀서 어레이의 가운데 위치한 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지인 것을 특징으로 하는 진단시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 적응형 빔포머(adaptive beamformer)에서 사용되는 가중치(weight)인 것을 특징으로 하는 진단시스템.
  13. 피사체로부터 반사되는 신호들을 이용하여, 동일한 빔포밍 계수가 적용된 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하고, 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여 고해상도 이미지를 합성하고, 합성된 고해상도 이미지를 진단영상으로 출력하는 진단시스템; 및
    출력된 진단영상을 표시하는 표시부를 포함하는 의료영상시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 상기 복수의 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값을 산출하기 위하여 공동으로 사용되는 것을 특징으로 하는 의료영상시스템.
  15. 피사체로부터 반사되는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 단계;
    상기 산출된 빔포밍 계수를 이용하여, 복수의 저해상도 이미지들 각각을 합성하는 단계; 및
    상기 합성된 복수의 저해상도 이미지들을 이용하여, 고해상도 이미지를 합성하는 단계를 포함하는 진단영상을 생성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수는 상기 복수의 저해상도 이미지들을 구성하는 값들 중 복수의 저해상도 이미지들 각각의 동일한 위치에 대한 값을 산출하기 위하여 공동으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수를 산출하는 단계는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 어느 하나의 저해상도 이미지에 대하여 최소 분산법을 이용하여 빔포밍 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 저해상도 이미지는 상기 복수의 저해상도 이미지들 중 가장 먼저 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 가장 나중에 신호를 송신하는 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지, 또는 트랜스듀서 어레이의 가운데 위치한 트랜스듀서에서 송신된 신호에 따른 저해상도 이미지인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 빔포밍 계수를 산출하는 단계는 상기 어느 하나의 저해상도 이미지를 구성하는 값들에 대하여 공분산 메트릭스를 구성하고, 구성된 공분산 메트릭스의 역(inverse)을 산출하고, 산출된 공분산 메트릭스의 역을 이용하여 상기 복수의 저해상도 이미지들에 대하여 공동으로 사용될 빔포밍 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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