KR20140114523A - 주사 선 정보를 이용한 초음파 데이터 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

대상체로부터 획득된 초음파 데이터에 대한 주사 변환 이전에, 대상체로 송신되는 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 스페클을 감소시키는 초음파 데이터 처리 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 장치가 개시된다.

Description

주사 선 정보를 이용한 초음파 데이터 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING ULTRASOUND DATA BY USING SCAN LINE INFORMATION}

송신 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 화질을 개선하는 초음파 데이터 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

초음파 진단 장치는 대상체 내부의 소정 부위에 대하여, 프로브(probe)를 이용하여 초음파 신호를 발생하고(일반적으로 20kHz 이상), 반사된 에코 신호의 정보를 이용하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻는다. 특히, 초음파 진단 장치는 대상체 내부의 이물질 검출, 상해 측정 및 관찰 등 의학적 목적으로 사용된다. 이러한 초음파 진단 장치는 X선에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 디스플레이 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.

초음파 진단 장치를 통해 얻어진 초음파 영상은 초음파 진단 장치 내에서 디스플레이 되기도 하고, 저장 매체에 저장되어 다른 영상 표시 장치에서 디스플레이 될 수도 있다. 예를 들어, 초음파 영상은 휴대폰, 휴대용 전자 기기, PDA(Personal Digital Assistant), 또는 태블릿 PC 등에서 화면에 축소되어 디스플레이 될 수 있다.

한편, 초음파 영상에는 초음파 신호의 간섭으로 인한 잡음이 나타날 수 있으며, 예를 들어 잡음은 스페클(speckle) 이라 불리는 산재된 점들의 형태로 나타날 수 있다.

초음파 데이터를 처리하여 초음파 영상을 생성함에 있어서, 초음파 데이터의 잡음을 제거하여 효율적으로 화질을 개선하는 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 초음파 데이터 처리 방법은, 초음파 신호를 이용하여 대상체의 초음파 데이터를 획득하는 단계; 대상체로 송신되는 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선(scan line) 정보를 획득하는 단계; 및 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 이전에, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 스페클(speckle)을 감소시키는 단계를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 감소시키는 단계는, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터에 포함된 경계를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 검출하는 단계는, 검출된 경계의 세기 및 방향 중 적어도 하나를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 감소시키는 단계는, 검출된 경계에 의해 구분되는 영역들의 초음파 데이터를 서로 다른 기준에 의하여 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 처리하는 단계는, 구분되는 영역들의 초음파 데이터를, 검출된 경계의 방향에 따라 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 검출하는 단계는, 주사 선 정보에 기초하여 초음파 데이터에 적용되는 소정 크기의 윈도우를 결정하는 단계; 및 윈도우를 이용하여 경계를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 윈도우를 결정하는 단계는, 윈도우의 가로 및 세로 길이를 비대칭적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 검출하는 단계는, 주사 선 정보에 기초하여 초음파 데이터를 다운 샘플링하는 단계; 및 다운 샘플링 된 초음파 데이터의 경계를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 의하면, 방법은, 스페클이 감소된 초음파 데이터를 주사 변환하는 단계; 및 주사 변환된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 초음파 데이터 처리 장치는, 초음파 신호를 이용하여 대상체의 초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 대상체로 송신되는 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선(scan line) 정보를 획득하는 주사 선 정보 획득부; 및 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 이전에, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 스페클(speckle)을 감소시키는 데이터 처리부를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 초음파 데이터 처리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 주사 변환 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 검출된 경계에 따라 구분되는 영역들을 처리하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 초음파 데이터에 적용되는 윈도우를 설정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 초음파 데이터를 다운 샘플링하여 처리하는 과정을 도시한 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 “초음파 영상”이란, 초음파를 이용하여 획득된 대상체(object)에 대한 영상을 의미한다. 또한, “대상체”는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 혈관, 혈류, 조직, 뼈, 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기를 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 물 팬텀을 포함할 수 있다.

또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 방사선사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자도 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 도 1은 종래 기술에 따른 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 도면이다.

단계 12에서, 대상체로 송신한 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 초음파 진단 장치는 반사된 초음파 신호인 에코 신호를 수신한다. 초음파 진단 장치는 프로브에 포함된 복수 개의 트랜스듀서를 통해 초음파 신호를 송신하고 에코 신호를 수신할 수 있다.

단계 14에서, 초음파 진단 장치는 초음파 데이터를 생성한다. 초음파 진단 장치는, 수신된 에코 신호를 디지털화 하고 디지털 빔포머를 이용하여 집속시켜 초음파 데이터를 생성할 수 있다.

단계 16에서, 초음파 진단 장치는 생성된 초음파 데이터를 주사 변환(scan conversion)한다. 주사 변환은 초음파 데이터를 시각적으로 확인할 수 있는 초음파 영상으로 변환하는 과정으로, 초음파 데이터를 다른 좌표로 표현되는 초음파 영상으로 변환하는 과정이다.

단계 18에서, 초음파 진단 장치는 주사 변환된 초음파 영상의 화질을 개선한다. 예를 들어, 초음파 진단 장치는 초음파 영상의 스페클(speckle)을 제거함으로써 초음파 영상의 화질을 개선시킬 수 있다.

단계 20에서, 초음파 진단 장치는 초음파 영상을 디스플레이한다. 상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 초음파 진단 장치는 주사 변환된 초음파 영상에 대하여 화질 개선 처리를 수행한다. 다만, 주사 변환된 초음파 영상의 잡음을 제거하는 경우, 스페클 등의 잡음이 측 방향(lateral direction)으로 넓게 퍼져서 효율적으로 제거되지 않을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 장치를 도시한 블록도이다. 일 실시 예에 따른 초음파 데이터 처리 장치(100)는 데이터 획득부(110), 주사 선 정보 획득부(120), 데이터 처리부(130), 주사 변환부(140), 및 디스플레이부(150)를 포함할 수 있다. 한편, 초음파 데이터 처리 장치(100)가 포함하는 구성은 도 2에 도시된 구성에 한정되지 않으며, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 다른 범용적인 구성을 더 포함할 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는, 대상체(50)를 스캔하여 획득된 초음파 신호를 처리하여 초음파 영상을 생성하며, 생성된 초음파 영상을 사용자에게 제공한다. 초음파 영상은 대상체(50)의 단면을 나타내는 2차원 영상뿐만 아니라 3차원 영상을 포함할 수 있다. 또한, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode) 에 따라 대상체(50)를 스캔한 그레이 스케일(gray scale)의 초음파 영상뿐만 아니라, 도플러 데이터를 이용하여 대상체(50)의 움직임을 컬러로 나타내는 도플러 영상을 포함할 수도 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 대상체(50)를 직접 스캔하여 생성된 초음파 영상을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 네트워크로 연결된 외부 디바이스나 서버로부터 초음파 데이터를 수신하여 제공할 수도 있다. 전자의 경우, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 고정식/이동식 초음파 진단 장치로 구현될 수 있다. 후자의 경우, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 정보를 제공할 화면을 포함하는 여러 가지 형태로 구현될 수 있다.

예를 들어, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 워크 스테이션(work station), 팩스 뷰어(PACS viewer), 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 TV, IPTV(Internet Protocol TV), DTV(Digital TV), 개인용 컴퓨터(PC), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 PC, 전자북 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션(navigation), CE(Consumer Electronics) 디바이스 등, 영상을 출력할 수 있는 화면을 포함하는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

데이터 획득부(110)는, 대상체(50)의 초음파 데이터를 획득한다. 일 실시 예에 의한 데이터 획득부(110)는, 프로브를 통해 대상체(50)를 스캔하고 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 데이터 획득부(110)는 유선 또는 무선으로 연결된 네트워크를 통해 외부 디바이스나 서버로부터 초음파 데이터를 수신할 수도 있다.

데이터 획득부(110)가 대상체(50)를 스캔하여 초음파 데이터를 획득하는 경우, 하나 이상의 프로브(probe)가 활용될 수 있다. 즉, 데이터 획득부(110)는 선형 배열(linear array) 프로브, 곡선형 배열(convex array) 프로브, 위상 배열(phased array) 프로브, 매트릭스(matrix probe) 등 다양한 종류의 프로브를 이용하여 초음파 데이터를 획득할 수 있다.

데이터 획득부(110)는 대상체(50)를 스캔함에 있어서 주사 선을 따라 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 주사 선은, 프로브의 트랜스듀서로부터 송출되는 초음파 신호가 집속되는 경로를 의미한다. 즉, 송신 초음파 신호는 주사 선을 따라 이동하며 대상체로 집속되고, 집속된 지점으로부터 반사된다. 수신 초음파 신호(에코 신호)가 하나의 주사 선을 따라 획득되면, 송신 초음파 신호는 새로운 주사 선을 따라 집속되어 송출된다. 데이터 획득부(110)는 복수 개의 주사 선을 따라 획득된 수신 초음파 신호를 결합하여 대상체(50)의 초음파 데이터를 획득할 수 있다.

반면, 데이터 획득부(110)가 네트워크를 통해 초음파 데이터를 획득하는 경우, 여러 가지 통신 수단이 활용될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(110)는 USB, 데이터 케이블, 광섬유 케이블 등의 유선 연결이나, 블루투스(Bluetooth), Wi-Fi, NFC(Near Field Communication), 2G/3G/4G 네트워크 등의 무선 연결을 통해 네트워크로 연결될 수 있다. 데이터 획득부(110)는 네트워크와 연결되어 외부 디바이스 또는 클라우드 서버로부터 초음파 데이터를 획득할 수도 있다. 데이터 획득부(110)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)과 연결된 병원 서버 내의 다른 디바이스나 서버로부터 초음파 데이터를 획득할 수 있다.

주사 선 정보 획득부(120)는, 송신 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선(scan line) 정보를 획득한다. 주사 선 정보는, 상술한 주사 선 자체에 대한 정보 및 주사 선과 송신 초음파 신호 간의 관련 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주사 선 정보는 초음파 신호가 집속되는 깊이, 즉 주사 선 상에서 송신 초음파 신호의 깊이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 주사 선 정보는 초음파 신호가 집속되는 경로 간의 간격, 즉 주사 선들 간의 간격에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 주사 선 정보는 초음파 신호가 송출된 경로인 주사 선들의 형태에 관한 정보를 포함할 수도 있다.

일 실시 예에 의한 주사 선 정보는, 주사 선에 대한 정보뿐만 아니라 프로브와 트랜스듀서에 대한 정보 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 주사 선 정보는 여러 가지 프로브의 종류에 대한 정보, 트랜스듀서로부터 초음파 신호가 어떠한 펄스로 송신되었는지에 대한 정보, 빔포머에 의해 송신 초음파 신호가 지연된 정보 등을 포함할 수 있다.

한편, 주사 선 정보 획득부(120)는 주사 선 정보를 데이터 획득부(110)로부터 수신하여 획득할 수 있다. 데이터 획득부(110)가 대상체(50)를 직접 스캔하여 초음파 데이터를 생성하는 경우, 주사 선 정보 획득부(120)는 대상체(50)를 스캔하는 과정에서 이용된 주사 선에 대한 정보를 획득할 수 있다. 반면에, 데이터 획득부(110)가 네트워크를 통해 초음파 데이터를 수신하는 경우, 주사 선 정보 획득부(120)는 초음파 데이터로부터 주사 선 정보를 추출하여 획득할 수도 있다.

데이터 처리부(130)는, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터를 처리한다. 데이터 처리부(130)는 주사 변환부(140)가 초음파 데이터를 주사 변환 하기 이전에, 초음파 데이터의 스페클을 감소시켜 초음파 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 데이터 처리부(130)는 주사 선 정보를 이용하여, 주사 변환 이전의 초음파 데이터에 포함된 경계를 검출할 수 있다. 데이터 처리부(130)는 변환 이전의 초음파 데이터에서 장기, 뼈, 혈관, 조직 등의 경계(edge)를 검출하여 대상체(50)의 구조를 확인할 수 있다.

데이터 처리부(130)는, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 픽셀 간 실제 거리를 알 수 있고, 픽셀 간의 실제 거리에 기초하여 경계의 방향 또는 경계의 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 의한 경계의 세기는, 검출된 경계를 기준으로 분리되는 영역들 간의 휘도 값의 차이를 의미할 수 있다.

데이터 처리부(130)는 검출된 경계에 따라 구분되는 영역들을 서로 다른 기준에 따라 처리하여 스페클을 감소시킬 수 있다. 즉, 데이터 처리부(130)는 세기가 큰 경계가 검출되는 영역에 대해서는, 경계가 더 뚜렷하게 확인될 수 있도록 초음파 데이터를 경계의 방향에 따라 처리할 수 있다. 또한, 데이터 처리부(130)는 세기가 약한 경계가 검출되는 영역에 대해서는, 경계의 방향에 관계 없이 초음파 데이터를 모든 방향으로 처리할 수 있다. 이에 따라, 데이터 처리부(130)는 초음파 데이터에서 경계가 포함된 영역은 더욱 두드러지고, 경계가 없는 영역은 부드럽게 처리할 수 있다.

한편, 일 실시 예에 따른 데이터 처리부(130)는 소정 크기의 윈도우를 설정하여 경계를 검출할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의한 데이터 처리부(130)는 초음파 데이터를 다운 샘플링(down sampling)하여 경계를 검출할 수도 있다. 본 실시 예에 대해서는 도 7 및 도 8에서 구체적으로 설명한다.

주사 변환부(140)는, 데이터 처리부(130)에서 스페클이 감소된 초음파 데이터를 주사 변환한다. 주사 변환부(140)는, 직교 좌표계나 극 좌표계로 표현되는 초음파 데이터를 주사 변환하여 직사각형이나 부채꼴의 초음파 영상을 생성할 수 있다.

일 실시 예에 의한 주사 변환부(140)는, 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터를 주사 변환할 수 있다. 즉, 주사 변환부(140)는 주사 선 정보가 나타내는 주사 선의 형태에 따라 보간(interpolation) 과정을 수행하여 초음파 데이터를 변환할 수 있다.

디스플레이부(150)는 초음파 진단 정보, 초음파 영상, 또는 초음파 데이터 처리 장치(100)의 기능 설정과 관련된 GUI(Graphic User Interface)등을 표시하여 사용자에게 시각적인 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(150)는 2차원 또는 3차원의 초음파 영상, 도플러 영상 등 다양한 종류의 영상을 화면 상에 표시할 수 있다.

한편, 디스플레이부(150)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 및 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 데이터 처리 장치(100)는, 그 구현 형태에 따라 디스플레이부(150)를 2개 이상 포함할 수도 있다.

일 실시 예에 의하면, 디스플레이부(150)는 사용자 입력부(미도시)와 레이어(layer) 구조를 형성하는 터치 스크린으로 구성될 수 있다. 즉, 디스플레이부(150)는 출력 장치와 입력 장치로 모두 이용될 수 있고, 이때 디스플레이부(150)는 스타일러스 펜(stylus pen), 또는 신체의 일부를 이용한 터치 입력을 수신할 수도 있다.

이하에서는 초음파 데이터 처리 장치(100)가 포함하는 구성을 이용하여, 초음파 데이터를 처리하는 방법에 대해 도 3에서 살펴본다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3에 도시된 흐름도는, 도 2에 도시된 초음파 데이터 처리 장치(100), 데이터 획득부(110), 주사 선 정보 획득부(120), 데이터 처리부(130), 주사 변환부(140), 및 디스플레이부(150)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도, 도 2에서 도시된 구성들에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 3에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.

단계 210에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 신호를 수신한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 송신 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 반사되는 초음파 신호를 수신한다.

단계 220에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터를 생성한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 수신된 초음파 신호를 분석하여 초음파 데이터를 생성할 수 있다.

도 2에서 설명한 바와 같이, 단계 210 및 220에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 대상체에 직접 초음파 신호를 송수신하지 않고, 외부로부터 초음파 데이터를 수신할 수도 있다.

단계 230에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 선 정보를 획득한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 신호를 송수신한 프로브로부터 주사 선 정보를 획득할 수 있고, 초음파 데이터로부터 주사 선 정보를 추출할 수도 있다.

단계 240에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터의 스페클을 감소시킨다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 단계 230에서 획득한 주사 선 정보를 이용하여, 주사 변환 이전에 스페클을 감소시킬 수 있다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 초음파 데이터 처리 장치(100)가 스페클을 감소시키는 구체적인 단계에 대해서는 도 4에서 설명한다.

단계 250에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 스페클이 감소된 초음파 데이터를 주사 변환한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터를 주사 변환하여, 초음파 영상을 생성할 수 있다.

단계 260에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 변환 이전 단계에서 화질이 개선된 초음파 영상을 디스플레이한다.

상술한 초음파 데이터 처리 장치(100) 및 초음파 데이터 처리 방법에 의하면, 주사 변환 이전에 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터에 포함된 경계를 검출함으로써, 스페클의 패턴을 효율적으로 검출할 수 있다. 이에 따라, 주사 변환 이전 단계에서 스페클 감소가 이루어져, 주사 변환된 초음파 영상의 화질을 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예와 관련된 초음파 데이터 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4는, 도 3의 단계 240에 대한 또 다른 실시 예를 도시한다.

단계 242에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 선 정보를 이용하여 초음파 데이터의 경계를 검출한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 선 정보로부터 주사 선 간의 거리, 초음파 신호가 집속되는 주사 선 상의 위치 등에 관한 정보를 획득할 수 있고, 획득한 정보를 이용하여 초음파 데이터에 포함된 경계를 정확하게 검출할 수 있다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 검출되는 경계는 초음파 데이터에 포함된 뼈, 혈관, 조직, 장기 등 구조의 경계를 의미할 수 있다.

단계 242에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 경계의 세기와 방향 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 의한 경계의 세기는 경계를 기준으로 분리되는 영역들 간의 휘도 값의 차이를 의미할 수 있다. 경계의 방향은 영역들을 분리하는 경계가 향하는 방향을 의미할 수 있다.

단계 244에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 단계 242에서 검출된 경계에 기초하여 초음파 데이터의 영역들을 구분한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 영역을 구분함에 있어서 단계 242에서 설명한 경계의 세기와 방향에 대한 정보를 이용할 수 있으며, 구체적인 실시 예에 대해서는 도 6에서 설명한다.

단계 246에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 구분된 영역 별로 초음파 데이터를 처리한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 단계 242에서 경계에 따라 구분된 영역들의 초음파 데이터를 서로 다른 기준으로 처리할 수 있다.

예를 들어, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 경계의 세기가 강한 영역에 대해서는 초음파 데이터를 경계 방향으로 뚜렷하게 나타나도록 처리할 수 있다. 또한, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 경계의 세기가 약한 영역에 대해서는 초음파 데이터를 모든 방향으로 부드럽게 나타나도록 처리할 수도 있다.

이어서, 단계 250에서 초음파 데이터 처리 장치(100)는 단계 246에서 처리된 초음파 데이터를 주사 변환하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.

도 5은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 주사 변환 과정을 설명하는 도면이다. 도 5의 좌측 단은 주사 변환 이전의 초음파 데이터(510)를 도시하고, 도 5의 우측 단은 초음파 데이터(510)를 주사 변환한 초음파 영상(520)을 도시한다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 복수의 주사 선(530)을 따라 집속된 초음파 신호를 이용하여 초음파 데이터(510)를 생성한다. 도시된 실시 예에서, 초음파 데이터(510)의 가로축은 주사 선들을 도시하고, 세로축은 대상체의 깊이 축을 도시한다. 도시된 실시 예에서, 초음파 데이터(510)는 3 개의 구조물(512, 514, 516)을 포함한다. 구조물(512, 514, 516)은 대상체의 뼈, 혈관, 장기, 조직 등을 포함할 수 있다.

한편, 초음파 데이터(510)가 주사 변환 된 초음파 영상(520)은 초음파 데이터(510)의 구조물(512, 514, 516)에 대응되는 구조물(522, 524, 526)을 포함한다. 초음파 영상(520)의 구조물(522, 524, 526)은 초음파 데이터(510)가 주사 선 정보에 따라 주사 변환 되면서 좌우 방향(측(lateral) 방향)으로 퍼져 보인다.

부채꼴 형태의 초음파 영상(520)은 위쪽 부분과 아래쪽 부분의 측 방향 길이가 다르다. 이에 따라, 초음파 데이터(510) 상에서 동일한 크기의 스페클이라 하더라도, 스페클이 존재하는 깊이축 방향의 위치에 따라 주사 변환된 초음파 영상(520) 상에서는 다른 크기로 나타날 수 있다. 즉, 초음파 영상(520) 상의 위쪽 부분에 위치하는 스페클과 아래쪽 부분에 위치하는 스페클은, 초음파 데이터(510) 상에서는 동일한 크기 및 형태로 나타나지만 초음파 영상(520) 상에서는 서로 다른 크기 및 형태로 나타날 수 있다. 예를 들어, 위쪽 부분에 위치하는 스페클은 작고 촘촘하게, 아래쪽 부분에 위치하는 스페클은 측 방향으로 길게 나타날 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 스페클을 감소시키는 여러 가지 알고리즘을 통해서 초음파 영상(520)의 화질을 개선시킬 수 있다. 그러나, 상술한 초음파 영상(520)의 형태로 인하여, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 영상(520)에 대하여 스페클을 감소시키는 경우 잡음 제거를 효율적으로 수행할 수 없다.

반면에, 초음파 데이터 상에서의 스페클은 위치에 관계 없이 형태 및 패턴이 일정하게 나타난다. 따라서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(510)에 대하여 스페클을 감소시키고 나서 주사 변환을 하는 경우, 간편하고 효율적으로 초음파 영상(520)의 화질을 개선할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 검출된 경계에 따라 구분되는 영역들을 처리하는 과정을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 초음파 데이터(610)는 실선으로 도시된 구조물(615)을 포함한다. 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 선 정보를 이용하여 구조물(615)의 경계를 검출할 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 구조물(615)의 경계의 세기와 방향을 검출할 수도 있다. 즉, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 실선으로 도시된 경계가 어떠한 방향으로 향하는지, 또는 경계를 기준으로 구별되는 영역 간의 휘도 값 차이를 검출할 수도 있다.

이어서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 검출된 경계에 따라 영역들을 구분한다. 도시된 실시 예에 의하면, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 실선으로 도시된 경계에 따라, 구조물(615)의 내부 영역 620, 경계 영역 625, 및 외부 영역 630을 구분할 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 영역 620, 영역 625, 영역 630을 서로 다른 기준에 따라 처리할 수 있다. 즉, 초음파 데이터 처리 장치(100)가 초음파 데이터(610)의 스페클을 감소시키는 과정에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 영역 620, 영역 625, 영역 630을 서로 다르게 처리할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 검출된 구조물(615)의 경계의 방향 또는 세기를 고려하여 초음파 데이터(610)를 처리할 수 있다. 또는, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 경계의 방향과 세기를 모두 고려할 수도 있다. 예를 들면, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 구조물(615)의 경계로부터 소정 거리 이상 떨어진 영역 620 및 영역 630에 대해서는 초음파 데이터(610)를 전 방향으로 부드럽게 나타나도록 처리할 수 있다. 반면에, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 구조물(615)의 경계가 위치한 영역 625에 대해서는 초음파 데이터(610)를 경계가 더 뚜렷하게 나타나도록 처리할 수 있다.

상술한 실시 예에 의하면, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(610)에서 경계가 검출되는 영역에 대해서는 경계가 더 뚜렷하게 나타나도록 그라디언트(gradient) 방향으로의 차이를 증가시킬 수 있다. 반면에, 초음파 데이터 처리 장치(100)는, 경계가 검출되지 않는, 즉 방향성이 약한 영역에 대해서는 모든 방향으로 부드럽게 나타나도록 처리할 수 있다. 이에 따라, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(610)의 스페클을 쉽게 검출하고 제거할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 초음파 데이터에 적용되는 윈도우를 설정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 7의 좌측에는 주사 변환 이전의 초음파 데이터(710)가 도시되고, 도 7의 우측에는 주사 변환 이후의 초음파 영상(750)이 도시된다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(710)에 적용되는 윈도우를 결정할 수 있다. 윈도우는, 인접한 픽셀들의 그룹으로, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(710)에 윈도우를 적용하여 경계를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 의한 윈도우는 가로와 세로 방향으로 소정 크기를 가지며, 윈도우의 가로 방향은 주사 선과 대응되고 세로 방향은 대상체에 대한 깊이와 대응될 수 있다.

도 7의 좌측에 도시된 실시 예에서, 우측 하단의 3x3 크기의 윈도우 735는 픽셀 730과 픽셀 730에 공간적으로 인접한 8개의 픽셀을 포함하여 총 9개의 픽셀로 구성된다. 좌측의 3x5 크기의 윈도우 745는 픽셀 740을 포함하는 총 15개의 픽셀로 구성된다. 도 7에서, 윈도우 735 및 윈도우 745의 가로 방향은 복수 개의 주사 선(720)과 매칭된다. 윈도우 735 및 윈도우 745는, 주사 변환된 초음파 영상(750)에서 윈도우 765 및 윈도우 775로 나타난다. 마찬가지로, 초음파 데이터(710) 상의 픽셀 730 및 픽셀 740는, 초음파 영상(750) 상에서 픽셀 760 및 픽셀 770으로 나타난다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 윈도우 735 및 윈도우 745를 초음파 데이터(710)에 적용하여 경계를 검출할 수 있다. 즉, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(710) 전체 영역으로부터 경계를 한꺼번에 검출할 수 있지만, 초음파 데이터(710)에 소정 크기의 윈도우를 설정하고, 윈도우를 이동해가며 경계를 검출할 수도 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는, 주사 선 정보를 이용하여 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. 도시된 실시 예에 의한, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 선 정보에 관계 없이 3x3 크기의 윈도우 735를 설정할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의한 초음파 데이터 처리 장치(100)는, 주사 선 정보를 이용하여 윈도우 745의 가로 및 세로 길이를 비대칭적으로 결정할 수도 있다. 즉, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 주사 변환된 초음파 영상(750)의 가로 및 세로 해상도 비율에 따라 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 윈도우의 크기를 3x5, 3x7 등 다양한 비대칭적인 비율로 결정할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여, 초음파 데이터를 다운 샘플링(down sampling)하여 처리하는 과정을 도시한 도면이다. 도 8의 좌측 단에는 초음파 데이터(810)가 도시되고, 도 8의 중단에는 다운 샘플링 된 초음파 데이터(830)가 도시된다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는 세로 방향의 해상도가 긴 초음파 데이터(810)의 경우, 초음파 데이터(810)에서 경계를 검출하기 이전에 초음파 데이터(810)의 세로 방향을 다운 샘플링(820)할 수 있다. 다운 샘플링의 예로, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 초음파 데이터(810)의 세로 방향에 대한 데시메이션(decimation) 과정을 수행할 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)가 초음파 데이터(810)를 다운 샘플링하는 비율은, 초음파 데이터(810)의 가로 및 세로 방향의 해상도 차이에 따라 초음파 데이터 처리 장치(100)의 내부적으로 결정될 수 있다. 또는, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 외부로부터 사용자 입력을 수신하고, 사용자가 설정한 비율에 따라 초음파 데이터(810)를 다운 샘플링할 수도 있다.

도 8의 중단에서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 다운 샘플링된 초음파 데이터(830)에 대하여 스페클 감소(840) 과정을 수행한다. 이어서, 초음파 데이터 처리 장치(100)는 화질이 개선된 초음파 데이터에 대하여 주사 변환(850)을 수행하고, 초음파 영상을 생성할 수 있다.

초음파 데이터 처리 장치(100)는, 초음파 데이터에 대한 경계를 검출하여 스페클을 감소시키는 과정을 수행하기에 앞서 초음파 데이터를 다운 샘플링함으로써, 스페클 감소 과정을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있다.

도 7 및 도 8에서 설명한 실시 예는, 초음파 데이터 처리 장치(100)가 초음파 데이터에 대한 화질 개선 과정을 수행하는 데에 활용될 수 있는 실시 예들에 불과하며, 상술한 방법 이외에도 다양한 방법 및 알고리즘이 활용될 수 있다.

한편, 상술한 방법은, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 코드를 포함하는 저장 디바이스를 설명하기 위해 사용될 수 있는 프로그램 저장 디바이스들은, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함한다.

상술한 초음파 데이터 처리 장치 와 초음파 데이터 처리 방법에 의하면, 초음파 데이터에 대한 주사 변환 이전에 화질 개선 과정을 수행함으로써 효율적으로 초음파 영상의 화질을 개선할 수 있다. 또한, 초음파 영상을 주사 변환 하는 과정에서 고주파수 대역의 정보가 손실되기 이전에 스페클을 제거할 수 있어, 초음파 신호와 잡음을 구분하여 스페클을 제거하는 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 초음파 영상의 비대칭적인 형태와 스페클의 위치에 불구하고 유사한 형태와 패턴의 스페클을 용이하게 검출하여 제거할 수 있다. 나아가, 초음파 데이터에 대한 스페클 제거 과정을 통해, 초음파 영상이 비대칭적임에도 초음파 영상의 경계 부분에 대한 스페클 제거 처리를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

1. 초음파 신호를 이용하여 대상체의 초음파 데이터를 획득하는 단계;
   상기 대상체로 송신되는 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선(scan line) 정보를 획득하는 단계; 및
   상기 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 이전에, 상기 주사 선 정보를 이용하여 상기 초음파 데이터의 스페클(speckle)을 감소시키는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감소시키는 단계는, 상기 주사 선 정보를 이용하여 상기 초음파 데이터에 포함된 경계를 검출하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 검출하는 단계는, 상기 검출된 경계의 세기 및 방향 중 적어도 하나를 획득하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 감소시키는 단계는, 상기 검출된 경계에 의해 구분되는 영역들의 초음파 데이터를 서로 다른 기준에 의하여 처리하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 처리하는 단계는, 상기 구분되는 영역들의 초음파 데이터를, 상기 검출된 경계의 방향에 따라 처리하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 주사 선 정보에 기초하여, 상기 초음파 데이터에 적용되는 소정 크기의 윈도우를 결정하는 단계; 및
   상기 윈도우를 이용하여 상기 경계를 검출하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 윈도우를 결정하는 단계는, 상기 윈도우의 가로 및 세로 길이를 비대칭적으로 결정하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
8. 제2항에 있어서,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 주사 선 정보에 기초하여, 상기 초음파 데이터를 다운 샘플링하는 단계; 및
   상기 다운 샘플링 된 초음파 데이터의 경계를 검출하는 단계를 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 스페클이 감소된 초음파 데이터를 주사 변환하는 단계; 및
   상기 주사 변환된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 초음파 데이터 처리 방법.
10. 초음파 신호를 이용하여 대상체의 초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    상기 대상체로 송신되는 초음파 신호에 대한 정보인 주사 선(scan line) 정보를 획득하는 주사 선 정보 획득부; 및
    상기 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 이전에, 상기 주사 선 정보를 이용하여 상기 초음파 데이터의 스페클(speckle)을 감소시키는 데이터 처리부를 포함하는 초음파 데이터 처리 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 주사 선 정보를 이용하여 상기 초음파 데이터에 포함된 경계를 검출하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 검출된 경계의 세기 및 방향 중 적어도 하나를 획득하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 검출된 경계에 의해 구분되는 영역들의 초음파 데이터를 서로 다른 기준에 의하여 처리하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 구분되는 영역들의 초음파 데이터를, 상기 검출된 경계의 방향에 따라 처리하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
15. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 주사 선 정보에 기초하여 상기 초음파 데이터에 적용되는 소정 크기의 윈도우를 결정하고, 상기 윈도우를 이용하여 상기 경계를 검출하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 윈도우의 가로 및 세로 길이를 비대칭적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
17. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 주사 선 정보에 기초하여 상기 초음파 데이터를 다운 샘플링하고, 상기 다운 샘플링 된 초음파 데이터의 경계를 검출하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
18. 제11항에 있어서,
    상기 초음파 데이터 처리 장치는,
    상기 스페클이 감소된 초음파 데이터를 주사 변환하는 주사 변환부; 및
    상기 주사 변환된 초음파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 데이터 처리 장치.
19. 제1항에 기재된 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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