KR20150118731A - 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

초음파 영상 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150118731A
KR20150118731A KR1020140044637A KR20140044637A KR20150118731A KR 20150118731 A KR20150118731 A KR 20150118731A KR 1020140044637 A KR1020140044637 A KR 1020140044637A KR 20140044637 A KR20140044637 A KR 20140044637A KR 20150118731 A KR20150118731 A KR 20150118731A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
ultrasound
spread function
point spread
peak
Prior art date
Application number
KR1020140044637A
Other languages
English (en)
Inventor
박성찬
강주영
김정호
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020140044637A priority Critical patent/KR20150118731A/ko
Priority to US14/683,304 priority patent/US10247824B2/en
Publication of KR20150118731A publication Critical patent/KR20150118731A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8977—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using special techniques for image reconstruction, e.g. FFT, geometrical transformations, spatial deconvolution, time deconvolution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52077—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging with means for elimination of unwanted signals, e.g. noise or interference
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341—Circuits therefor
    • G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54—Control of the diagnostic device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)

Abstract

초음파 영상 장치는 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브; 상기 변환된 신호를 빔 포밍하여 출력하는 빔 포밍부; 상기 출력된 신호에 대응하는 초음파 영상에 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)를 적용하여, 복원 영상을 생성하는 영상 복원부; 및 상기 복원 영상의 피크 지점을 강조하는 필터링을 수행하는 영상 후처리부; 를 포함할 수 있다.
이와 같은 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 피크(peak)점을 강조시키는 필터를 통해, 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)의 추정 시 이용되는 위상 파라미터를 안정적으로 설정할 수 있다. 따라서, 이상적인 점 확산 함수에 가까운 점 확산 함수를 추정할 수 있으며, 추정된 점 확산 함수를 통해 영상 복원을 수행함으로 고해상도 영상을 획득할 수 있다.

Description

초음파 영상 장치 및 그 제어 방법{Ultrasound imaging apparatus and control method for the same}
초음파 영상의 복원과 필터링을 수행하는 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
초음파 영상 장치(Ultrasound imaging apparatus)는 대상체 표면에서 대상체로 초음파를 조사하고 대상체로부터 반사된 초음파, 즉 에코 초음파를 검출하여, 연부 조직의 단층이나 혈류와 같은 대상체 내부의 피검 부위에 대한 영상을 생성함으로 필요한 피검 부위에 대한 정보를 제공한다.
초음파 영상 장치는 X선 장치, CT스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단 장치 등의 다른 영상진단 장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어 산부인과 진단을 비롯하여, 심장, 복부, 비뇨기과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.
초음파 영상 장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위하여 초음파 발생 수단인 프로브(Probe)를 이용한다. 프로브는 적어도 하나의 트랜스듀서(Transducer)를 포함하여 트랜스듀서별로 초음파를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 에코 초음파를 수신하는데, 트랜스듀서에 수신되는 에코 초음파의 시간차를 극복하기 위하여 빔 포밍(beam forming) 과정이 수행된다. 초음파 영상 장치는 빔 포밍이 수행된 후의 신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 획득하게 된다.
피크(peak)점을 강조시키는 필터를 이용하여 초음파 영상의 복원을 수행하는 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치를 제어하는 방법을 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어 방법이 제공된다.
초음파 영상 장치는, 초음파를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브; 변환된 신호를 빔 포밍하여 출력하는 빔 포밍부; 출력된 신호에 대응하는 초음파 영상에 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)를 적용하여, 복원 영상을 생성하는 영상 복원부; 및 복원 영상의 피크 지점을 강조하는 필터링을 수행하는 영상 후처리부; 를 포함할 수 있다.
영상 후처리부는, 복원 영상에서 피크 지점을 검출하고, 피크 지점을 강조하는 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter)를 생성하고, 피크 샤프닝 필터를 이용하여 복원 영상의 필터링을 수행할 수 있다.
영상 후처리부는, 피크 지점에 대응하여 임펄스 신호를 생성하고, 임펄스 신호를 이용하여 가우시안(Gaussian) 형태의 피크 샤프닝 필터를 생성할 수도 있다.
영상 복원부는, 위상 파라미터를 설정하고, 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 추정하고, 초음파 영상에 점 확산 함수를 적용하여, 초음파 영상에 대한 복원 영상을 생성할 수 있다.
영상 복원부는, 필터링된 영상을 이용하여 위상 파라미터를 업데이트할 수 있다.
영상 복원부는, 업데이트된 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 재추정할 수 있다.
영상 복원부는, 초음파 영상에 재추정된 점 확산 함수를 적용하여 복원 영상을 재생산할 수도 있다.
영상 복원부는, 초음파 영상을 켑스트럼 영역(Cepstrum domain)으로 전환하고 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 켑스트럼(Cepstrum) 방식을 이용하여 점 확산 함수를 추정하는 것도 가능하다.
영상 복원부는, 초음파 영상과 점 확산 함수를 디컨볼루션하여 복원 영상을 생성할 수도 있다.
초음파 영상 장치는 초음파 영상을 적어도 하나의 영역으로 분할하는 영상 분할부; 를 더 포함할 수 있다.
이 때, 영상 복원부는, 적어도 하나의 영역에 대응하여 적어도 하나의 복원 영상을 생성할 수 있다.
그리고 영상 후처리부는, 적어도 하나의 복원 영상 각각에 대해 필터링을 수행할 수 있다.
초음파 영상 장치는 적어도 하나의 복원 영상을 합성하는 영상 합성부; 를 더 포함할 수 있다.
초음파 영상 장치의 제어 방법은, 초음파를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계; 변환된 신호를 빔 포밍하여 출력하는 단계; 출력된 신호에 대응하는 초음파 영상에 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)를 적용하여, 복원 영상을 생성하는 단계; 및 복원 영상의 피크 지점을 강조하는 필터링을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
필터링을 수행하는 단계는, 복원 영상에서 피크 지점을 검출하고, 피크 지점을 강조하는 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter)를 생성하고, 피크 샤프닝 필터를 이용하여 복원 영상의 필터링을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
필터링을 수행하는 단계는, 피크 지점에 대응하여 임펄스 신호를 생성하고, 임펄스 신호를 이용하여 가우시안(Gaussian) 형태의 피크 샤프닝 필터를 생성하는 것을 포함할 수도 있다.
복원 영상을 생성하는 단계는, 위상 파라미터를 설정하고, 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 추정하고, 초음파 영상에 점 확산 함수를 적용하여, 초음파 영상에 대한 복원 영상을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
이 때, 위상 파라미터를 설정하는 것은, 필터링된 영상을 이용하여 위상 파라미터를 업데이트하는 것을 포함할 수 있다.
그리고 점 확산 함수를 추정하는 것은, 업데이트된 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 재추정하는 것을 포함할 수 있다.
또한 복원 영상을 생성하는 것은, 초음파 영상에 재추정된 점 확산 함수를 적용하여 복원 영상을 재생산하는 것을 포함할 수 있다.
점 확산 함수를 추정하는 것은, 초음파 영상을 켑스트럼 영역(Cepstrum domain)으로 전환하고 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 켑스트럼(Cepstrum) 방식을 이용하여 점 확산 함수를 추정하는 것을 포함하는 것도 가능하다.
복원 영상을 생성하는 단계는, 초음파 영상과 점 확산 함수를 디컨볼루션하여 복원 영상을 생성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법일 수 있다.
이와 같은 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 피크(peak)점을 강조시키는 필터를 통해, 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)의 추정 시 이용되는 위상 파라미터를 안정적으로 설정할 수 있다.
따라서, 이상적인 점 확산 함수에 가까운 점 확산 함수를 추정할 수 있으며, 추정된 점 확산 함수를 통해 영상 복원을 수행함으로 고해상도 영상을 획득할 수 있다.
도 1은 초음파 영상 장치의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 초음파 영상 장치의 일 실시예에 따른 제어 블럭도이다.
도 3은 송신 빔포머를 예시한 구성도이다.
도 4는 수신 빔포머를 예시한 구성도이다.
도 5a는 대상체의 목표 부위에 대한 원 영상과 초음파 영상 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 목표 부위에 대한 초음파 영상과 복원 영상 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a의 좌측 및 우측에는 목표 부위에 대한 원 영상 및 초음파 영상이 각각 예시되어 있다.
도 6b의 좌측 및 우측에는 서로 다른 깊이를 가지는 목표 부위들에 대한 원 영상 및 초음파 영상이 각각 예시되어 있다.
도 7은 영상 생성부의 일 실시예에 따른 블럭도이다.
도 8은 2차원 점 추정 함수를 예시한 도면이다.
도 9는 목표 부위의 깊이에 따른 초음파 영상의 분할을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 분할 영역에 대응되는 점 확산 함수를 각각 도시한 도면이다.
도 11은 피크 샤프닝 필터를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 필터링을 수행하기 전의 영상과 필터링를 수행한 후의 영상을 비교하기 위한 도면이다.
도 13은 반복 횟수에 따른 위상 파라미터를 그래프화한 도면이다.
도 14는 초기 추정된 점 확산 함수, 제1 복원 영상, 제 1 복원 영상에 필터링을 수행한 영상이 각각 도시된 도면이다.
도 15는 최종적으로 추정된 점 확산 함수, 최종 복원 영상이 각각 도시된 도면이다.
도 16은 도 9에 예시된 초음파 영상에 대한 최종 복원 영상을 도시한 도면이다.
도 17는 초음파 영상 장치의 제어 방법의 일 실시예에 따른 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어 방법을 후술된 실시예들에 따라 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 초음파 영상 장치의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 초음파 영상 장치(100)는 프로브(200), 본체(300), 입력부(710), 디스플레이부(720)을 포함할 수 있다.
프로브(200)에는 케이블의 일단이 연결되며, 케이블의 타단에는 수 커넥터(male connector; 미도시)가 연결될 수 있다. 케이블의 타단에 연결된 수 커넥터는 본체(300)의 암 커넥터(female connector; 미도시)와 물리적으로 결합할 수 있다.
프로브(200)는 적어도 하나의 트랜스듀서(transducer; T)를 포함하고, 이를 이용하여 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 에코(echo) 초음파를 수신할 수 있다. 적어도 하나의 트랜스듀서(T)는 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 열을 형성하며 프로브(200)의 일 말단에 구비될 수 있다.
여기서 대상체는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나 이에 한정되지는 않으며, 초음파 영상 장치(100)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 대상체가 될 수 있다.
그리고 트랜스듀서의 중심을 기준으로 직각을 이루는 세방향을 축 방향(axis dirextion; A), 측 방향(lateral direction; L), 고도 방향(elevation direction; E)으로 각각 정의할 수 있다. 구체적으로, 초음파가 조사되는 방향을 축 방향(A)으로 정의하고, 트랜스듀서가 열을 형성하는 방향을 측 방향(L)으로 정의하며, 축 방향 및 측 방향과 수직한 나머지 한 방향을 고도 방향(E)으로 정의할 수 있다.
본체(300)는 초음파 영상 장치(100)의 주요 구성요소 예를 들어, 송신 신호 생성부(도 3의 361)를 수납할 수 있다. 검사자가 초음파 진단 명령을 입력하는 경우, 송신 신호 생성부(361)는 송신 신호를 생성하여 프로브(200)로 전송할 수 있다.
본체(300)에는 하나 이상의 암 커넥터(female connector; 미도시)가 구비될 수 있으며, 케이블과 연결된 수 커넥터(male connector; 미도시)와 물리적으로 결합되어 본체(300)와 프로브(200)가 상호간에 발생한 신호를 서로 송수신 할 수 있도록 한다. 예를 들어, 송신 신호 생성부(361)에 의해 생성된 송신 신호는 본체(300)의 암 커넥터와 연결된 수 커넥터 및 케이블을 거쳐 프로브(200)로 전송될 수 있다.
또한, 본체(300)의 하부에는 초음파 영상 장치(100)를 특정 장소에 고정시키거나, 특정 방향으로 이동시킬 수 있는 복수의 캐스터(caster)가 장착될 수도 있다.
입력부(710)는 사용자로부터 초음파 영상 장치(100)의 동작과 관련된 명령을 입력 받을 수 있는 부분이다. 예를 들어, 사용자는 입력부(210)를 통해 초음파 진단 시작, 진단 부위 선택, 진단 종류 선택, 출력되는 초음파 영상에 대한 모드 선택 등을 수행하기 위한 명령을 입력할 수 있다. 그리고 입력부(710)에서 입력 받은 명령은 유선 통신이나 무선 통신을 통해 본체(300)로 전송될 수 있다.
여기서, 사용자는 초음파 영상 장치(100)를 이용하여 대상체의 진단을 수행하는 자로서 의사, 방사선사, 간호사 등을 포함하는 의료진일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 초음파 영상 장치(100)를 사용하는 자이면 모두 사용자가 될 수 있는 것으로 한다. 그리고, 초음파 영상에 대한 모드는 A-모드(Amplitude mode), B-모드(Brightness mode), D-모드(Doppler mode), E-모드(Elastography mode), 및 M-모드(Motion mode) 등이 그 예가 될 수 있다.
입력부(710)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치 스크린, 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
입력부(710)는 도 1에서와 같이 본체(300)의 상부에 위치할 수도 있으나, 입력부(710)가 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal)등으로 구현되는 경우에는 본체(300)의 하부에 마련되는 것도 가능하다.
그리고 입력부(710)가 터치 스크린 등과 같이 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어적으로 구현되는 경우에는 후술할 디스플레이부(720)를 통해 디스플레이될 수 있다.
입력부(710)의 주변에는 프로브(200)를 거치하기 위한 프로브 홀더가 하나 이상 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 초음파 영상 장치(100)를 사용하지 않을 때, 프로브 홀더에 프로브(200)를 거치하여 보관할 수 있다.
디스플레이부(720)는 초음파 진단 과정에서 얻어진 영상을 디스플레이한다. 디스플레이부(720)는 사용자가 선택한 모드에 대응하여 영상을 디스플레이하고, 만약, 선택된 모드가 없다면 사용자가 사전에 설정해 놓은 기본 모드 예를 들어, B-모드 영상으로 디스플레이할 수 있다.
디스플레이부(720)는 도 1에서와 같이 본체(300)와 결합되어 장착될 수 있으나, 본체(300)와 분리 가능하도록 구현될 수도 있다. 그리고 도 1에 도시하지는 않았으나, 초음파 영상 장치(100)의 동작과 관련된 어플리케이션(예를 들면, 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항)을 디스플레이하는 별도의 서브 디스플레이부를 포함할 수 있다.
디스플레이부(720)는 브라운관(Cathod Ray Tube: CRT)이나, 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display: LCD), 유기 발광다이오드 표시장치(Light Emitting Diode: LED) 등으로 적용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 2는 초음파 영상 장치의 일 실시예에 따른 제어 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 초음파 영상 장치(100)는 프로브(200), 빔 포밍부(350), 제어부(400), 영상 생성부(500), 입력부(710), 디스플레이부(720)에 의해 대상체 내부를 영상화 할 수 있다.
제어부(400)는 초음파 영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 입력부(710)를 통해 입력된 지시나 명령에 대응하여 송신 빔포머(250), 수신 빔포머(260), 영상 생성부(500) 및 디스플레이부(720) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 경우에 따라 제어부(400)는 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치로부터 수신한 지시나 명령에 대응하여 각 구성요소를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수도 있다.
프로브(200)는 적어도 하나의 트랜스듀서(T)를 구비하여, 초음파를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 에코(echo) 초음파를 수신하며, 전기적 신호와 초음파를 상호 변환시킨다.
구체적으로, 프로브(200)가 외부 전원 장치나 또는 내부 축전 장치 예를 들면, 배터리 등과 같은 전원으로부터 전류을 공급받으면, 인가되는 전류에 따라 각각의 트랜스듀서가 진동하면서 초음파를 발생시키고, 외부의 대상체에 조사한다. 각 트랜스듀서는 대상체로부터 반사되어 돌아오는 에코 초음파를 다시 수신하고, 수신된 에코 초음파에 따라 진동하면서 진동 주파수에 대응하는 주파수의 전류를 생성한다.
이 때 트랜스듀서(T)는 이용 방식에 따라 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasound Transducer)나, 미세 가동된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파 신호를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer: cMUT, 이하 cMUT라 칭함), 압전물질의 압전효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer) 등이 될 수 있다.
또한, 트랜스듀서(T)는 배열 방식에 따라 직선 배열(Linear array), 곡면 열(Convex array), 위상 배열(Phased arry), 동심원 배열(Sector array) 등의 트랜스듀서가 될 수 있으며, 이 때 배열 형태는 일렬로 배열되거나, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 트랜스듀서가 일렬로 배열되는 경우에는 고도 방향으로 (elevation direction)으로 스윙시키며 복수의 초음파 영상을 획득할 수 있고, 매트릭스 형태로 배열되는 경우에는 한번의 초음파 송신으로 복수의 초음파 영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.
그러나 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 종류의 트랜스듀서로 구현될 수 있음은 물론이다.
빔 포밍부(350)는 송신 빔포머(360)와 수신 빔포머(370)를 포함하여, 아날로그 신호와 디지털 신호를 상호 변환하고, 적어도 하나의 트랜스듀서(T)가 송신하는 또는 적어도 하나의 트랜스듀서로부터 수신되는 초음파의 시간차를 조절할 수 있다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여 빔 포밍부(140)의 구조 및 동작을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 송신 빔포머(360)를 예시한 구성도이며, 도 4는 수신 빔포머(370)를 예시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 송신 빔포머(360)는 송신 신호 생성부(361), 시간 지연부(362)를 이용하여 송신 빔포밍(transmit beamforming)을 수행할 수 있다. 송신 빔포밍이란 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파를 초점(focal point)에 집속시키는 것을 말한다. 즉, 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파가 초점에 도달하는 시간 차이를 극복하기 위하여 적절한 순서를 정해서 트랜스듀서(T)에서 초음파를 발생시키는 것을 말한다.
좀 더 구체적으로, 송신 빔포머(360)의 송신 신호 생성부(361)가 제어부(400)의 제어 신호에 따라 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에 송신 신호를 발생시킨다. 이 때, 송신 신호는 고주파 교류전류 형태로, 트랜스듀서의 개수에 대응되게 발생될 수 있다. 송신 신호 생성부(361)에서 발생된 송신 신호는 시간 지연부(362)로 전송된다.
시간 지연부(362)는 각각의 송신 신호에 시간 지연을 가하여, 대응되는 트랜스듀서(T)에 도달하는 시간을 조절할 수 있다. 시간 지연부(362)에 의해 시간 지연된 송신 신호가 트랜스듀서(T)에 인가되면, 트랜스듀서(T)는 송신 신호의 주파수에 대응하는 초음파를 발생시킨다. 각 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파는 초점(focal point)에서 집속(focusing)된다. 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파가 집속되는 초점의 위치는 송신 신호에 어떤 형태의 지연 패턴이 적용되었는지에 따라 달라질 수 있다.
도 3에는 5개의 트랜스듀서(t1, t2, t3, t4, t5)가 예시되어 있으며, 송신 신호들에 적용될 수 있는 3가지의 지연 패턴이 굵은 실선, 중간 굵기의 실선, 가는 실선으로 예시되어 있다.
만약, 송신 신호 생성부(361)에서 발생된 송신 신호들에 대해 굵은 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우, 각 트랜스듀서(t1~t5)에서 발생된 초음파는 제1 초점(F1)에서 집속된다.
그리고 송신 신호 생성부(361)에서 발생된 각 송신 신호에 대해 중간 굵기의 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우, 각 트랜스듀서(t1~t5)에서 발생된 초음파는 제1 초점(F1)보다 먼 제2 초점(F2)에서 집속된다.
또한 송신 신호 생성부(361)에서 발생된 각 송신 신호에 대해 가는 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우, 각 트랜스듀서(t1~t5)에서 발생된 초음파는 제2 초점(F2)보다 먼 제3 초점(F3)에서 집속된다.
상술한 바와 같이, 송신 신호 생성부(361)에서 발생된 송신 신호에 적용되는 지연 패턴에 따라 초점의 위치가 달라진다. 하나의 지연 패턴만을 적용하는 경우, 대상체에 조사되는 초음파는 고정된 초점에서 집속(fixed-focusing)되는 반면, 다른 지연 패턴을 적용하는 경우에는, 대상체로 조사되는 초음파는 여러 개의 초점에서 집속(multi-focusing)되는 것이다.
이처럼 각 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파는 한 지점에만 고정 집속되거나 여러 지점에 다중 집속되고, 집속된 초음파는 대상체 내부로 조사된다. 대상체 내부로 조사된 초음파는 대상체 내의 목표 부위에서 반사되고, 반사된 에코 초음파는 트랜스듀서(T)로 수신된다. 트랜스듀서(T)는 수신된 에코 초음파를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 이 때, 변환된 전기적 신호를 수신 신호(S)라 정의할 수 있다. 트랜스듀서(T)에서 출력된 수신 신호(S)는 증폭 및 필터링된 후, 디지털 신호로 변환되어 수신 빔포머(370)로 제공된다.
도 4를 참조하면, 수신 빔포머(370)는 시차 보정부(372) 및 집속부(371)을 포함하여, 디지털 신호로 변환된 수신 신호(S)에 대해 수신 빔포밍(receive beamforming)을 수행할 수 있다. 수신 빔포밍이란 각 트랜스듀서(T)에서 출력되는 수신 신호(S)들 간에 존재하는 시차를 보정하여, 집속시키는 것을 말한다.
구체적으로, 시차 보정부(372)는 각 트랜스듀서(T)에서 출력된 수신 신호(S)들을 일정 시간 동안 지연시켜 수신 신호들이 동일한 시간에 집속부(371)로 전달될 수 있도록 한다.
그리고 집속부(371)는 시차 보정부(372)에 의해 시차가 보정된 수신 신호(S)들을 하나로 집속할 수 있다. 집속부(371)는 입력되는 수신 신호마다 소정의 가중치 예를 들어, 빔포밍 계수를 부가하여 소정 수신 신호(S)를 다른 수신 신호에 비하여 강조 또는 감쇄시켜 집속할 수 있다. 집속된 수신 신호(S)는 영상 생성부(500)로 제공되는데, 이와 같이 영상 생성부(500)에 제공되는 신호를 입력 신호(I)라 정의할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 영상 생성부(500)는 영상 복원부(510), 영상 후처리부(530)를 포함할 수 있다.
영상 생성부(500)는 적절한 점 확산 함수(Point Spread Function; 이하 PSF라 칭함)를 추정하고, 추정된 점 확산 함수에 기초하여 디콘볼루션(deconvolution)을 수행함으로써 목표 부위의 원 영상에 가까운 복원 영상을 획득한다. 원 영상, 복원 영상에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 5a 내지 도 6b를 참조하기로 한다.
도 5a는 대상체의 목표 부위에 대한 원 영상과 초음파 영상 간의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5b는 목표 부위에 대한 초음파 영상과 복원 영상 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a에는 원 영상(fR)과 초음파 영상(gR)이 좌측과 우측에 차례로 도시되어 있다. 도 5b에는 초음파 영상(gR)과 복원 영상(f)이 좌측과 우측에 차례로 도시되어 있다. 원 영상(fR)은 대상체의 목표 부위에 대해 획득하고자 하는 이상적인 영상(ideal image)을 의미하며, 초음파 영상(gR)은 전술한 입력 신호(I)에 대응하여 생성된 영상을 의미한다. 그리고 복원 영상(f)은 초음파 영상(gR)을 원 영상(fR)에 가깝게 복원한 영상을 말한다.
입력 신호(I)는 프로브(200)에 의한 초음파 송수신과 빔 포밍부(350)에 의한 빔 포밍 과정을 거쳐 제공된 신호이다. 즉, 입력 신호(I)는 프로브(200)나 빔 포밍부(350) 등의 기술적 성질이나 물리적 특성으로 인하여 변형되고, 여기에 잡음(noise)이 부가된 신호이다. 따라서, 입력 신호(I)에 대응하여 생성된 초음파 영상(gR)은 도 5a에 도시된 바와 같이 원 영상(fR) 에 비해 경계가 흐리고 잡음이 섞여 있는, 즉 원 영상(fR)에 비해 저하(degradation)된 화질을 갖게 된다. 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 원 영상과 초음파 영상 간의 관계를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6a의 좌측 및 우측에는 목표 부위에 대한 원 영상 및 초음파 영상이 각각 예시되어 있다. 도 6a에 도시되어 있듯이, 원 영상에서 목표 부위가 점으로 표시된다면, 초음파 영상에서 목표 부위는 상하 및 좌우로 퍼진 모양으로 표시된다. 이러한 차이 즉, 원 영상과 초음파 영상 간의 차이는 목표 부위의 깊이가 깊어질수로 커진다. 이 때, 깊이가 깊어지는 방향은 축 방향의 증가 방향으로 정의될 수 있다.
도 6b의 좌측 및 우측에는 서로 다른 깊이를 가지는 목표 부위들에 대한 원 영상 및 초음파 영상이 각각 예시되어 있다. 도 6b에 도시되어 있듯이, 프로브(200)로부터 가까운 곳에 위치한 목표 부위는 원 영상의 목표 부위와 유사한 형태로 표시된다. 그러나, 프로브(200)로부터 먼 곳에 위치한 목표 부위는 원 영상의 목표 부위와 상당히 다른 형태로 표시되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로브(200)나 빔 포밍부(350) 등의 기술적 성질이나 물리적 특성, 그리고 잡음(noise)에 의해 화질이 저하된 초음파 영상(gR)이 생성된다. 이 때, 프로브(200)나 빔 포밍부(350) 등의 기술적 성질이나 물리적 특성으로 인한 변형을 점 확산 함수 hR로 표현하고, 잡음(noise)을 w로 표현하면, 원 영상(fR)과 초음파 영상(gR)과의 관계는 공간 영역(spatial domain)에서 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서, fR은 원 영상, gR은 초음파 영상, hR은 점 확산 함수, w는 잡음을의미하며, 연산 *는 컨볼루션(convolution)을 의미한다.
만약, 잡음이 없다고 가정하면, 초음파 영상(gR)은 원 영상(fR)과 점 확산 함수(hR)의 컨볼루션으로 표현할 수 있다. 따라서, 점 확산 함수(hR)를 알 수 있으면, 초음파 영상(gR)과 점 확산 함수(hR)를 디컨볼루션(deconvolution)하여 초음파 영상(gR)에 대응되는 원 영상(fR)을 얻을 수 있게 된다.
그러므로 도 5b에 도시된 바와 같이 영상 생성부(500)는 적절한 점 확산 함수(h)를 추정하고, 추정된 점 확산 함수(h)와 초음파 영상(g)의 디컨볼루션을 수행함으로써 목표 부위의 원 영상(fR)과 동일하거나 유사한 복원 영상(f)을 획득하는 것이다.
구체적으로, 영상 복원부(510)가 초음파 영상에 기초하여 점 확산 함수를 추정한다. 그리고 추정된 점 확산 함수를 이용하여 디컨볼루션(deconvolution)을 수행함으로 초음파 영상에 대한 복원 영상을 획득한다. 획득된 복원 영상에 대해 영상 후처리부(530)가 필터링을 수행한다. 그리고 필터링된 영상에 기초하여 영상 복원부(510)가 다시 점 확산 함수를 추정하고 디컨볼루션을 수행한다. 이와 같은 과정의 반복 수행은 보다 적절한 점 확산 함수의 추정이 가능하도록 하고, 최종적으로 획득된 복원 영상이 목표 부위의 원 영상과 동일하거나 유사하도록 돕는다.
영상 복원부(510) 및 영상 후처리부(530)의 구성 및 구성간의 관계를 더욱 구체적으로 설명하게 위해 먼저 도 7를 참조할 수 있다. 도 7은 영상 생성부의 일 실시예에 따른 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 영상 복원부(510)는 영상 분할부(511), 영상 합성부(512), 위상 파라미터 설정부(521), PSF 추정부(522), 디컨볼루션부(523)를 포함할 수 있으며, 영상 후처리부(530)는 피크 검출부(531), 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter) 생성부(532), 필터링부(533)을 포함할 수 있다.
먼저, 영상 분할부(511)는 입력 신호(I)에 대응되는 초음파 영상을 적어도 하나의 영역으로 분할할 수 있다. 초음파 영상을 분할하는 것은 초음파 영상을 분석한 결과에 기초하여 이루어질 수 있으며, 이 때, 적어도 하나의 상황 변수를 분할의 기준으로 할 수 있다. 여기서, 상황 변수는 프로브와 목표 부위 사이의 거리(즉, 목표 부위의 깊이), 초음파의 속도(음속) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 영상 분할부(511)는 초음파 영상에 나타나는 초음파의 음속을 분석하고, 음속에 따라 초음파 영상을 적어도 하나의 영역으로 분할할 수 있다. 그리고 영상 분할부(511)는 초음파 영상에 나타나는 목표 부위의 깊이를 분석하고, 목표 부위의 깊이에 따라 초음파 영상을 적어도 하나의 영역으로 분할할 수도 있다. 물론, 초음파 영상에 나타나는 초음파의 음속과 목표 부위를 함께 분석하여 초음파 영상을 분할하는 것도 가능하다.
이와 같이 음속이나 목표 부위의 깊이를 분할 기준에 포함시키는 것은, 초음파 영상에 기초하여 생성되는 점 확산 함수가 음속이나 목표 부위의 깊이에 가장 큰 영향을 받기 때문이다. 이에 대해 더욱 구체적으로 살펴보고자 도 8내지 도 10c를 참조할 수 있다.
도 8은 2차원 점 추정 함수를 예시한 도면이다.
도 8에는 음속 및 목표 부위의 깊이라는 상황 변수들에 따라 획득된 2차원 점 확산 함수들의 집합이 도시되어 있다. 도 8을 통해 확인할 수 있듯이, 2차원 점 확산 함수를 획득하기 위해 동일한 방식을 이용하더라도, 음속이 빠른지 느린지에 따라 또는 목표 부위의 깊이가 깊은지 얕은지에 따라 2차원 점 확산 함수의 모양 또는 퍼짐 정도가 달라진다.
도 9는 목표 부위의 깊이에 따른 초음파 영상의 분할을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 영상 분할부(511)는 초음파 영상에서 목표 부위의 깊이에 따라 세 영역으로 분할할 수 있다. 즉, 영상 분할부(511)는 깊이 1에 해당되는 영역을 D1으로, 깊이 2에 해당되는 영역을 D2으로, 깊이 3에 해당되는 영역을 D3으로 하여 분할할 수 있다. 이 때, 깊이 1에서 깊이 3로 갈수록 목표 부위의 깊이가 깊어진다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 분할 영역에 대응되는 점 확산 함수를 각각 도시한 도면이다. 더 구체적으로, 도 10a는 도 9의 초음파 영상에서 D1 영역에 대응되는 점 확산 함수의 그래프를 도시한 도면이고, 도 10b는 도 9의 초음파 영상에서 D2 영역에 대응되는 점 확산 함수의 그래프를 도시한 도면이며, 도 10c는 도 9의 초음파 영상에서 D3 영역에 대응되는 점 확산 함수의 그래프를 도시한 도면이다. 그리고 도 10a 내지 도 10c의 오른쪽 상단에는 2차원 점 확산 함수의 그래프를, 왼쪽 하단에는 1차원 점 확산 함수의 그래프(2차원 점 확산 함수의 측 방향에 대한 단면 그래프)가 각각 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 목표 부위의 깊이가 깊은지(D3 영역) 얕은지(D1 영역)에 따라 2차원 점 확산 함수의 모양 또는 퍼짐 정도가 달라짐을 10a 내지 도 10c를 통해 확인할 수 있다.
구체적으로, D2 영역에 대응되는 2차원 점 확산 함수의 상하, 좌우로의 퍼짐 정도는, D3 영역에 대응되는 2차원 점 확산 함수의 퍼짐 정도에 비해 작으나, D1 영역에 대응되는 2차원 점 확산 함수의 퍼짐 정도에 비해서는 크다.
마찬가지로, D2 영역에 대응되는 1차원 점 확산 함수의 좌우로의 퍼짐 정도(w2)는, D3 영역에 대응되는 1차원 점 확산 함수의 퍼짐 정도(w3)에 비해 작으나, D1 영역에 대응되는 1차원 점 확산 함수의 퍼짐 정도에 비해서는 크다.
이와 같이 초음파 영상에 기초하여 생성되는 점 확산 함수가 목표 부위의 깊이에 따라 크게 영향을 받기 때문에, 영상 분할부(511)는 도 9에 예시된 바와 같이 목표 부위의 깊이에 따라 초음파 영상을 세 영역으로 분할할 수 있는 것이다.
도 9는 초음파 영역을 분할하는 방법의 일례에 불과하므로, 초음파 영상에서 분할 영역의 개수는 도 9에서보다 더 많아질 수도 있고, 더 적어질 수도 있다. 물론, 영상 분할부(511)는 다른 상황 변수를 기준으로 초음파 영상을 분할하는 것도 가능하다.
그리고 초음파 영상에 포함된 적어도 하나의 분할 영역은 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고, 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 복수의 초음파 영상을 분할하는 경우, 영상 분할부(511)는 동일한 방식을 적용하여 각 초음파 영상을 분할할 수도 있다. 즉, 복수의 초음파 영상을 동일한 개수 및 동일한 크기의 영역으로 분할할 수도 있는 것이다.
다만, 설명의 편의를 위하여 도 9에 예시된 단일의 초음파 영상을 바탕으로, 그리고 깊이를 기준으로 하여 동일한 크기로 분할된 세 영역 D1, D2, D3을 바탕으로 이하 구체적으로 설명하기로 한다.
위상 파라미터 설정부(521)는 PSF 추정부(522)에 이용될 위상 파라미터를 설정할 수 있다. 여기서, 위상 파라미터는 점 확산 함수를 추정하는데 필요한 위상 정보를 파라미터화 한 것으로 정의할 수 있다.
먼저, 위상 파라미터 설정부(521)는 각 영역에 대한 초기 위상 파라미터를 설정할 수 있다.
즉, D1 영역에 대한 초기 위상 파라미터를 P1,1으로, D2 영역에 대한 초기 위상 파라미터를 P2,1으로, D3 영역에 대한 초기 위상 파라미터를 P3,1으로 각각 설정할 수 있다.
그리고 위상 파라미터 설정부(521)는 필터링부(533)에서 필터링된 영상을 이용하여 위상 파라미터를 업데이트 할 수 있다. 업데이트되는 횟수는 사용자로부터 입력 받거나 미리 설정되어 있을 수 있으며, 이하에서는 9번 업데이트되는 것으로 예시하여 상술하기로 한다.
이 때, D1 영역에 대해, 초기 위상 파라미터 P1,1에서 업데이트된 2번째 위상 파라미터를 P1,2로, 2번째 위상 파라미터 P1,2에서 업데이트된 3번째 위상 파라미터를 P1,3로 각각 정의할 수 있다. 이와 같이, D1 영역에 대해, 9번의 업데이트를 실행하여 10번째 위상 파라미터 P1,10까지 정의할 수 있다.
마찬가지로, D2 영역에 대한 j 번째 위상 파라미터 P2,j 를, 그리고 D3 영역에 대한 j번째 위상 파라미터 P3,j 를 각각 정의할 수 있다(j=1, 2, 3, …, 10).
위상 파라미터 설정부(521)가 위상 파라미터의 업데이트를 위해 필터링된 영상을 이용하는 방법에 대해서는 필터링부(533)의 설명과 함께 후술하기로 한다.
PSF 추정부(522)는 초음파 영상에 대해 적어도 하나의 점 확산 함수를 추정할 수 있다. 이 때, 추정되는 적어도 하나의 점 확산 함수는 1차원 점 확산 함수만을 포함할 수도 있고, 2차원 점 확산 함수만을 포함할 수도 있다. 또한 1차원 점 확산 함수 및 2차원 점 확산 함수를 모두 포함하고 있는 것도 가능하다. 실시예에 따라서는 3차원이나 4차원 등의 더 높은 차원의 점 확산 함수들을 포함하고 있을 수도 있다.
1차원 점 확산 함수를 추정하는 방식의 한 예로 ARMA(Autoregressive Moving Average) 방식이 이용될 수 있다. 이와 같은 1차원 점 확산 함수 추정은 빠른 시간 안에 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
그리고 2차원 점 확산 함수를 추정하는 방식의 한 예로는 켑스트럼(Cepstrum) 방식이 이용될 수 있다. 켑스트럼 방식은 공간 영역(spatial domain)에서의 초음파 영상을 켑스트럼 영역(Cepstrum domain)으로 전환한 다음, 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 방식이다.
이와 같은 켑스트럽 방식은 초음파 영상의 크기 정보만을 고려하여 2차원 점 확산 함수를 추정하는 방식과, 초음파 영상의 크기 정보 및 위상 정보를 모두 고려하여 2차원 점 확산 함수를 추정하는 방식으로 분류된다. 크기 정보만을 고려하여 추정하는 방식은 추정 속도를 높일 수 있고, 크기 및 위상 정보를 모두 고려하여 추정하는 방식은 추정의 정확도를 높일 수 있다.
PSF 추정부(522)는 상술한 방식 등을 이용하여 1차원 점 확산 함수나 복수차원 점 확산 함수를 추정할 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 켑스트럼 방식을 이용하여 2차원 점 확산 함수를 추정하는 것으로 하여 상술하도록 한다.
PSF 추정부(522)는 초음파 영상의 크기 정보와 위상 정보를 이용하여 점 확산 함수를 추정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 예시를 설명하기 위해 하기의 수학식 2 내지 수학식 6을 참조하기로 한다.
Figure pat00002
여기서, gR은 수학식 1의 초음파 영상을 의미하고, DFT는 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform)을, log는 로그(logarithm) 함수를 각각 의미한다.
즉, 수학식 2는 수학식 1의 초음파 영상(gR)에서 잡음(w)을 제거하고, 이산 퓨리에 변환(DFT)을 수행한 후, 로그 함수를 이용하여 선형 형태로 바꾸고, 다시 역 이산 퓨리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform; IDFT)을 수행하여 켑스트럼 영역으로 변환하여
Figure pat00003
을 구한다.
Figure pat00004
수학식 3은 수학식 2의 켑스트럼 영역상의 초음파 영상
Figure pat00005
에 위상 파라미터 P와 윈도우 a를 적용시켜 켑스트럼 영역상의 점 확산 함수인
Figure pat00006
를 획득한다.
Figure pat00007
수학식 4는 수학식 3에서 구해진 켑스트럼 영역상의 점 확산 함수
Figure pat00008
를 다시 공간 영역의 점 확산 함수인 h으로 변환시킨다. 여기서, exp는 지수함수(exponential function)을 의미한다.
PSF 추정부(522)는 상술한 수학식 2 내지 수학식 4와 같은 과정을 통해 점 확산 함수 h를 추정할 수 있다. 그러나 상술한 수학식들을 이용하여 점 확산 함수를 추정하는 것은 추정 방법의 일례에 불과하며, 다른 수학식이나 다른 방법을 통해 점 확산 함수를 추정하는 것도 가능하다.
PSF 추정부(522)는 위상 파라미터의 개수에 대응되는 점 확산 함수를 추정한다. 따라서, 위상 파라미터 Pi,j (i=1, 2, 3, j=1, 2, 3, …, 10)에 대응하여 추정된 점 확산 함수를 hi,j로 정의할 수 있다. 예를 들어, D1 영역에서, 초기 위상 파라미터로 설정된 P1,1에 대응하여 추정된 점 확산 함수를 h1,1으로, 2번째 위상 파라미터인 P1,2에 대응하여 추정된 점 확산 함수를 h1,2으로, 그리고 마지막 위상 파라미터인 P1,10에 대응하여 추정된 점 확산 함수를 h1,10으로 각각 정의할 수 있는 것이다.
디컨볼루션부(523)는 PSF 추정부(522)에서 추정된 점 확산 함수와 그에 대응되는 영역을 디컨볼루션하여, 초음파 영상의 각 영역에 대한 복원 영상을 각각 생성할 수 있다.
디컨볼수션을 수행하는 방법의 일례로, 하기의 수학식 5를 이용할 수 있다.
Figure pat00009
여기서, gR은 수학식 1의 초음파 영상을 의미하고, h는 수학식 4의 점 확산 함수를 의미하며, e1은 상수를 의미한다.
디컨볼루션부(523)는 상술한 수학식 5를 이용하여 초음파 영상 gR과 점 확산 함수 h를 디컨볼루션하고, 이로써 복원 영상 R을 생성할 수 있다.
구체적으로, 초음파 영상의 D1 영역에 대응하여 1번째로 h1,1가 추정되었으므로, 디컨볼루션부(523)는 D1 영역과 h1,1을 디컨볼루션하여, D1 영역에 대한 1번째 복원 영상을 생성한다. 그리고 D1 영역에 대응하여 2번째로 h1,2가 추정되었으므로, 디컨볼루션부(523)는 D1 영역과 h1,2를 디컨볼루션하여, D1 영역에 대한 2번째 복원 영상을 생성한다. 이 때, D1 영역에 대한 1번째 복원 영상을 R1,1으로, 2번째 복원 영상을 R1,2으로 정의할 수 있다.
상술한 바와 같이 디컨볼루션부(523)는 D1 영역과 h1,j (j=1, 2, 3,…, 10)을 각각 디컨볼루션하여, D1 영역에 대한 j 번째 복원 영상인 복원 영상 R1,j를 각각 생성한다.
마찬가지로, 디컨볼루션부(523)은 D2 영역에 대한 j 번째 복원 영상인 복원 영상 R2,j를 각각 생성하고, D3 영역에 대한 j 번째 복원 영상인 복원 영상 R3,j를 각각 생성한다.
이 때, 복원 영상이 생성되는 순서에 따라, 각 영역에서 1번째로 생성된복원 영상 R1,1 내지 R3,1의 집합을 제 1 복원 영상으로, 2번째로 생성된 복원 영상 R1,2 내지 R3,2의 집합을 제 2 복원 영상으로, 그리고 같은 방법으로 j (j=1, 2, 3,…, 10)번째로 생성된 복원 영상 R1,j 내지 R3,j의 집합을 제 j 복원 영상으로 정의할 수 있다.
디컨볼루션부(523)에서 생성된 제 1 내지 제 9 복원 영상은 필터링을 위해 생성된 순서대로 영상 후처리부(530)의 피크 검출부(531)로 출력될 수 있다. 그리고 마지막으로 생성된 제 10 복원 영상은 영상 합성을 위해 영상 합성부(512)로 출력될 수 있다.
영상 합성부(512)는 디컨볼루션부(523)에서 생성된 제 10 복원 영상을 합성할 수 있다.
구체적으로, 영상 합성부(512)는 초음파 영상의 D1 영역에 대한 10번째(또는 마지막) 복원 영상인 복원 영상 R1,10 과, D2 영역에 대한 10번째 복원 영상인 복원 영상 R2,10 , 그리고 D3 영역에 대한 10번째 복원 영상인 복원 영상 R3,10 을 그 영역에 맞게 합성하여, 초음파 영상의 전 영역에 대한 복원 영상을 최종적으로 생성한다.
이와 같이 영상 합성부(512)에서 생성된 최종적인 복원 영상은 디스플레이부(720)로 출력된다.
다시 도 7을 참조하면, 영상 후처리부(530)의 피크 검출부(531)는 디컨볼루션부(523)로부터 입력받은 각 영역에 대한 복원 영상에서 피크(peak) 지점을 검출할 수 있다.
피크 검출부(531)는 디컨볼루션부(523)로부터 제 1 내지 제 9 복원 영상만을 입력받으므로, 각 영역에 대한 마지막번째 복원 영상인 제 10 복원 영상의 피크 지점은 검출하지 않게 된다.
여기서, 피크 지점은 2차원 영상에서 2차원 피크 지점이 될 수도 있고, 측 방향(L)이나 고도 방향(E)으로 단면화된 1차원 영상에서 1차원 피크 지점이 될 수도 있다.
피크 검출부(531)에서 피크 지점이 검출되면, 피크 샤프닝 필터 생성부(532)는 각 영역에 대한 복원 영상에서 피크 지점을 강조하기 위한 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 피크 샤프닝 필터 생성부(532)는 제 1 복원 영상(복원 영상 R1,1 내지 R3,1)에 대응되는 피크 샤프닝 필터 F1,1 내지 F3,1을 각각 생성하고, 제 2 복원 영상(복원 영상 R1,2 내지 R3,2)에 대응되는 피크 샤프닝 필터 F1,2 내지 F3,2를 각각 생성한다. 마찬가지로, 피크 샤프닝 필터 생성부(532)는 제 j 복원 영상(복원 영상 R1,j 내지 R3,j)에 대응되는 피크 샤프닝 필터 F1,j 내지 F3,j을 각각 생성한다(j=1, 2, 3,…, 10).
필터링부(533)는 각 영역에 대한 복원 영상을 그에 대응하여 생성된 피크 샤프닝 필터를 이용하여 차례대로 필터링 할 수 있다.
예를 들어, 필터링부(533)는 1번째로 입력받은 제 1 복원 영상(복원 영상 R1,1 내지 R3,1)을 그에 대응되는 피크 샤프닝 필터 F1,1 내지 F3,1을 이용하여 각각 필터링한다. 즉, 필터 F1,1을 이용하여 복원 영상 R1,1을 필터링하고, 필터 F2,1을 이용하여 복원 영상 R2,1을 필터링하고, 필터 F3,1을 이용하여 복원 영상 R3,1을 필터링한다. 그 다음, 필터링부(533)는 2번째로 입력받은 제 2 복원 영상(복원 영상 R1,2 내지 R3,2)을 그에 대응되는 피크 샤프닝 필터 F1,2 내지 F3,2을 이용하여 각각 필터링한다. 이와 같이, 필터링부(533)는 9번째로 생성된 복원 영상 R1,9 내지 R3,9까지 필터링을 마친다.
피크 검출부(531)에서 피크 지점을 검출하고, 피크 샤프닝 필터 생성부(531)에서 필터를 생성하고, 필터링부(533)에서 필터링하는 과정을 더욱 자세하게 설명하기 위해 도 11 내지 도 12을 참조할 수 있다.
도 11은 피크 샤프닝 필터를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 11의 (a)는 영상(I0)의 좌표와 영상값을 예시한 도면이고, 도 11의 (b)는 영상(I0)의 피크 지점을 검출한 도면이며, 도 11의 (c)는 피크 지점을 기초로 생성된 피크 샤프닝 필터(F1)의 도면이다. 여기서, 영상은 디컨볼루션이 수행된 복원 영상이 될 수 있다. 그리고 도 11의 (a) 내지 도 11의 (c)의 가로축은 공간 영역에서의 좌표를 의미하고, 도 11의 (a)의 세로축은 영상값을 의미하는 것으로, 도 11의 (c)의 세로축은 필터값을 의미하는 것으로 볼 수 있다.
도 11의 (a)에 예시된 바와 같이 영상 I0에서 좌표 X1 의 영상값은 Y이고, X1 을 기준으로 하여 X1 에서 멀어질수록 영상값이 점점 줄어들어, 좌표 X0 또는 X2 의 영상값은 3/4Y가 된다. 주변보다 높은 영상값을 갖는 지점을 피크 지점으로 할 때, 피크 검출부(531)은 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 X1을 피크 지점으로 검출하여 임펄스(impulse) 신호로 만든다.
이와 같이 피크 지점에 대한 임펄스 신호가 만들어지면, 피크 샤프닝 필터 생성부(532)는 임펄스 신호에 저역 통과 필터를 적용시켜 가우시안(Gaussian) 형태로 만든다. 즉, 피크 지점에서 멀어질수록 필터값이 감소하는 필터를 생성하는 것이다. 따라서, 피크 샤프닝 필터 생성부(532)는 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이 피크 지점 X1 의 필터값이 1이고, 피크 지점에서 떨어진 좌표 X0 또는 X2 의 필터값이 1/2인 필터를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이 피크 샤프닝 필터 생성부(532)가 가우시안 형태의 피크 샤프닝 필터를 생성하면, 필터링부(533)가 디컨볼루션이 수행된 복원 영상과 그에 대응하여 생성된 피크 샤프닝 필터를 내적(inner poduct)하는 필터링을 수행한다. 따라서, 복원 영상에서 피크 지점이 강조되는, 더 정확하게 말하면, 복원 영상에서 피크 지점이 샤프닝(sharpening)되는 영상이 생성될 수 있다.도 12는 필터링을 수행하기 전의 영상과 필터링를 수행한 후의 영상을 비교하기 위한 도면이다. 여기서, 좌측에 도시된 영상은 도 11의 (a)에 도시된 필터링 수행 전의 영상이고, 우측에 도시된 영상은 도 11 의 (c)의 필터를 이용하여 필터링을 수행한 후의 영상이다.
필터링을 수행한 후의 영상에서 피크 지점 X1 은 필터링 수행 전의 영상과 마찬가지로 영상값 Y를 갖는다. 그러나 X1 에서 멀어질수록 영상값이 줄어드는 정도가 필터링 수행 전의 영상에서보다 더 커진다. 따라서, 필터링 수행 전 영상에서 3/4Y 의 영상값을 갖는 좌표 X0 또는 X2 가, 필터링을 수행한 후의 영상에서는 3/8Y 의 영상값을 갖게 된다.
즉, 필터링을 수행한 후의 영상은 필터링 수행 전의 영상에 비해 피크 지점이 샤프닝되는 것이다.
상술한 바와 같이 필터링부(533)는 디컨볼루션부(523)로부터 입력받은 제 1 내지 제 9 복원 영상을 입력받은 순서대로 필터링을 수행할 수 있다.
그리고 필터링부(533)는 필터링된 영상을 입력받은 순서대로 다시 영상 복원부(510)의 위상 파라미터 설정부(521)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 필터링부(533)는 제 1 복원 영상에 대해 필터링된 영상을 위상 파라미터 설정부(521)로 출력하여 위상 파라미터 P1,1 , P2,1 , P3,1 을 업데이트할 수 있게 하고, 그 다음으로 제 2 복원 영상에 대해 필터링된 영상을 위상 파라미터 설정부(521)로 출력하여 위상 파라미터 P1,2 , P2,2 , P3,2 를 업데이트할 수 있게 한다.
하기의 수학식 6 내지 수학식 7은 위상 파라미터 설정부(521)가 위상 파라미터를 업데이트하기 위해 필터링된 영상을 이용하는 방법의 일례가 될 수 있다.
위상 파라미터 설정부(521)는 먼저 하기의 수학식 6을 통해 보정된 점 확산 함수 hc를 획득할 수 있다.
Figure pat00010
여기서, gR은 수학식 1의 초음파 영상을 의미하고, R’은 수학식 5의 복원영상 R을 필터링한 영상, 즉, 피크 지점이 강조된 영상을 의미하며, e2는 상수를 의미한다.
그리고 위상 파라미터 설정부(521)는 하기의 수학식 7과 같은 연립을 통해 업데이트된 위상 파라미터 P를 획득할 수 있다.
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
은 수학식 1의 켑스트럼 영역상의 점 확산 함수를 의미하고, hc는 수학식 6의 보정된 점 확산 함수를 의미한다.
위상 파라미터 설정부(521)는 전술한 바와 같이 사용자로부터 입력 받은 또는 미리 설정된 횟수에 따라 위상 파라미터를 업데이트하며, 업데이트가 실행됨에 따라 위상 파라미터는 소정의 값에 수렴할 수 있게 된다.
상술한 바를 종합하면, 영상 분할부(511)로 입력된 초음파 영상이 위상 파라미터 설정부(521), PSF 추정부(522), 디컨볼루션부(523)를 차례로 거치면서 각 영역별로 복원된다. 즉, 제 1 복원 영상이 생성된다. 그리고 제 1 복원 영상이 피크 검출부(531), 피크 샤프닝 생성부(532), 필터링부(533)를 차례로 거치면서 피크 지점이 강조되도록 필터링된다. 필터링된 영상은 다시 위상 파라미터 설정부(521)로 입력되어 PSF 추정부(522), 디컨볼루션부(523)를 거쳐 각 영역별로 새롭게 복원된다. 즉, 제 2 복원 영상이 생성된다. 이와 같은 과정이 반복되어 제 10 복원 영상까지 생성이 되면, 영상 합성부(512)가 영상 합성을 통해전 영역에 대한 최종 복원 영상을 생성한다.
도 13 내지 도 16는 최종 복원 영상을 생성하는 과정 및 결과들이 도시된 도면들이다.
먼저, 도 13은 반복 횟수에 따른 위상 파라미터를 그래프화한 도면이다.
여기서 위상 파라미터는 분할된 영역 중 어느 한 영역(예를 들어, D1 영역)의 위상 파라미터가 될 수 있다.
도 13을 참조하면, 위상 파라미터 설정부(521)가 초기 위상 파라미터를 -0.2로 설정하였을 때, 복원 영상이 생성되는 반복 횟수가 많아질수록 또는 위상 파라미터의 업데이트 횟수가 많아질수록 위상 파라미터는 점점 감소하여 -1.2에 가깝게 수렴하게 된다.
도 14는 초기 추정된 점 확산 함수, 제1 복원 영상, 제 1 복원 영상에 필터링을 수행한 영상이 각각 도시된 도면이다. 그리고 도 15는 최종적으로 추정된 점 확산 함수, 최종 복원 영상이 각각 도시된 도면이다.
도 14의 (a)에 도시된 점 확산 함수는 초기 설정된 위상 파라미터를 이용하여 추정된 초기 점 확산 함수로 제 1 PSF라 표시되어 있다. 도 14의 (b)에 도시된 복원 영상은 제 1 PSF를 이용하여 초음파 영상을 복원시킨 제 1 복원 영상이다. 도 14의 (c)에 도시된 영상은 제 1 복원 영상에서 피크 지점이 강조된, 즉 피크 샤프닝 필터가 적용된 후의 영상으로 제 1 필터링 영상이라 표시되어 있다.
도 15의 (a)는 최종 업데이트된 위상 파라미터를 이용하여 추정된 최종 점 확산 함수이다. 그리고 도 15의 (b)에 도시된 영상은 최종 점 확산 함수를 이용하여 초음파 영상을 복원시킨 최종 복원 영상이다.
도 14의 (b)와 도 15의 (b)를 비교하면, 제 1 복원 영상보다 최종 복원 영상에서 모서리 지점은 강조되어 있고, 그 외의 지점은 부드러워져 있다. 즉, 제 1 복원 영상보다 최종 복원 영상에서 해상력이 향상된 것을 확인할 수 있다.
도 16은 도 9에 예시된 초음파 영상에 대한 최종 복원 영상을 도시한 도면이다. 도 16의 (a)에 도시된 영상이 초음파 영상이며, 도 16의 (b)가 최종 복원 영상이다.
초음파 영상은 D1에서 D2로, 그리고 D2에서 D3로 깊이가 깊어짐에 따라 상하 및 좌우로 점점 더 퍼진 모양을 형성하고 있다. 반면, 최종 복원 영상에서는 깊이가 깊어짐에 따라 상하 및 좌우로 퍼지는 정도가 초음파 영상에 비해 확연히 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상으로 초음파 영상 장치의 구성 및 각 구성의 역할을 실시예들을 바탕으로 설명하였으며, 이하에서는 주어진 흐름도를 참조하여 초음파 영상 장치의 제어 방법을 살펴보기로 한다.
도 17는 초음파 영상 장치의 제어 방법의 일 실시예에 따른 흐름도이다.
도 17를 참조하면, 먼저 초음파 영상이 입력된다(800).
초음파 영상은 전술한 바와 같이 입력 신호(I)에 대응되는 영상이다. 따라서, 초음파 영상은 프로브(200)나 빔 포밍부(350) 등의 기술적 성질이나 물리적 특성으로 인하여 변형되고, 여기에 잡음(noise)이 부가된 영상이다. 즉, 초음파 영상은 저하(degradation)된 화질을 갖게 된다.
입력된 초음파 영상에 기초하여 위상 파라미터를 설정하고, 설정된 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 추정한다(810).
점 확산 함수의 추정에서, 공간 영역(spatial domain)에서의 초음파 영상을 켑스트럼 영역(cepstrum domain)으로 전환한 다음, 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 방식, 즉 켑스트럼 방식이 적용될 수 있다.
추정된 점 확산 함수를 이용하여 복원 영상을 생성한다(820).
다시 말하면, 점 확산 함수를 초음파 영상과 디컨볼루션(deconvolution)하여 초음파 영상에 대한 복원 영상을 생성한다.
복원 영상을 생성하는 반복 횟수가 n번을 초과했는지 판단한다(830). 여기서, 반복 횟수 n은 사용자로부터 입력 받거나 또는 미리 설정될 수 있다.
n번이 초과된 것으로 판단되었다면, 피크 샤프닝 필터를 이용하여 복원 영상을 필터링한다(835).
그런 다음, 다시 810단계로 되돌아간다. 이 때는 필터링된 영상을 이용하여 위상 파라미터를 업데이트하고, 업데이트된 위상 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 재추정한다. 그리고 820단계에서 재추정된 점 확산 함수를 이용하여 복원 영상을 재생산한다.
830의 판단 단계에서 n번이 초과된 것으로 판단되었다면, 최종 생성된 복원 영상을 디스플레이부에 출력하여 사용자가 대상체 내부의 결과 영상을 확인할 수 있게 한다(840).
여기서, 최종 생성된 복원 영상은 초음파 영상에 비해 깊이가 깊어짐에 따라 퍼짐 정도가 덜하고, 해상력이 향상되어 사용자의 초음파 진단에 도움을 줄 수 있다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어 방법의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
200 : 초음파 프로브 350 : 빔 포밍부
360 : 송신 빔포머 370 : 수신 빔포머
400 : 제어부 500 : 영상 생성부
510 : 영상 복원부 511 : 영상 분할부
512 : 영상 합성부 521 : 위상 파라미터 설정부
522 : PSF 추정부 523 : 디컨볼루션부
530 : 영상 후처리부 531 : 피크 검출부
532 : 피크 샤프닝 필터 생성부 533 : 필터링부
710 : 입력부 720 : 디스플레이부

Claims (24)

  1. 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브;
    상기 변환된 신호를 빔 포밍하여 출력하는 빔 포밍부;
    상기 출력된 신호에 대응하는 초음파 영상에 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)를 적용하여, 복원 영상을 생성하는 영상 복원부; 및
    상기 복원 영상의 피크 지점을 강조하는 필터링을 수행하는 영상 후처리부;
    를 포함하는 초음파 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 후처리부는,
    상기 복원 영상에서 피크 지점을 검출하고, 상기 피크 지점을 강조하는 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter)를 생성하고, 상기 피크 샤프닝 필터를 이용하여 상기 복원 영상의 필터링을 수행하는 초음파 영상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 후처리부는,
    상기 피크 지점에 대응하여 임펄스 신호를 생성하고, 상기 임펄스 신호를 이용하여 가우시안(Gaussian) 형태의 피크 샤프닝 필터를 생성하는 초음파 영상 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 영상 후처리부는,
    상기 복원 영상과 상기 피크 샤프닝 필터를 내적(inner product)하는 필터링을 수행하는 초음파 영상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    파라미터를 설정하고, 상기 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 추정하고, 상기 초음파 영상에 상기 점 확산 함수를 적용하여, 상기 초음파 영상에 대한 복원 영상을 생성하는 초음파 영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 필터링된 영상을 이용하여 상기 파라미터를 업데이트하는 초음파 영상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 업데이트된 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 재추정하는 초음파 영상 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 초음파 영상에 상기 재추정된 점 확산 함수를 적용하여 복원 영상을 재생산하는 초음파 영상 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 초음파 영상을 켑스트럼 영역(Cepstrum domain)으로 전환하고 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 켑스트럼(Cepstrum) 방식을 이용하여 점 확산 함수를 추정하는 초음파 영상 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 초음파 영상과 상기 점 확산 함수를 디컨볼루션하여 복원 영상을 생성하는 초음파 영상 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상을 적어도 하나의 영역으로 분할하는 영상 분할부;
    를 더 포함하는 초음파 영상 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 적어도 하나의 영역에 대응하여 적어도 하나의 복원 영상을 생성하는 초음파 영상 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 후처리부는,
    상기 적어도 하나의 복원 영상 각각에 대해 필터링을 수행하는 초음파 영상 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 복원 영상을 합성하는 영상 합성부;
    를 더 포함하는 초음파 영상 장치.
  15. 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 신호를 빔 포밍하여 출력하는 단계;
    상기 출력된 신호에 대응하는 초음파 영상에 점 확산 함수(Point Spread Function; PSF)를 적용하여, 복원 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 복원 영상의 피크 지점을 강조하는 필터링을 수행하는 단계;
    를 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 복원 영상에서 피크 지점을 검출하고, 상기 피크 지점을 강조하는 피크 샤프닝 필터(peak sharpening filter)를 생성하고, 상기 피크 샤프닝 필터를 이용하여 상기 복원 영상의 필터링을 수행하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 피크 지점에 대응하여 임펄스 신호를 생성하고, 상기 임펄스 신호를 이용하여 가우시안(Gaussian) 형태의 피크 샤프닝 필터를 생성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 복원 영상과 상기 피크 샤프닝 필터를 내적(inner product)하는 필터링을 수행하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 복원 영상을 생성하는 단계는,
    파라미터를 설정하고, 상기 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 추정하고, 상기 초음파 영상에 상기 점 확산 함수를 적용하여, 상기 초음파 영상에 대한 복원 영상을 생성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 파라미터를 설정하는 것은,
    상기 필터링된 영상을 이용하여 상기 파라미터를 업데이트하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 점 확산 함수를 추정하는 것은,
    상기 업데이트된 파라미터를 이용하여 점 확산 함수를 재추정하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복원 영상을 생성하는 것은,
    상기 초음파 영상에 상기 재추정된 점 확산 함수를 적용하여 복원 영상을 재생산하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 점 확산 함수를 추정하는 것은,
    상기 초음파 영상을 켑스트럼 영역(Cepstrum domain)으로 전환하고 켑스트럼 영역에서 2차원 점 확산 함수를 추정하는 켑스트럼(Cepstrum) 방식을 이용하여 점 확산 함수를 추정하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 복원 영상을 생성하는 단계는,
    상기 초음파 영상과 상기 점 확산 함수를 디컨볼루션하여 복원 영상을 생성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치의 제어 방법.
KR1020140044637A 2014-04-15 2014-04-15 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법 KR20150118731A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140044637A KR20150118731A (ko) 2014-04-15 2014-04-15 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법
US14/683,304 US10247824B2 (en) 2014-04-15 2015-04-10 Ultrasound imaging apparatus and method for controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140044637A KR20150118731A (ko) 2014-04-15 2014-04-15 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150118731A true KR20150118731A (ko) 2015-10-23

Family

ID=54264063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140044637A KR20150118731A (ko) 2014-04-15 2014-04-15 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10247824B2 (ko)
KR (1) KR20150118731A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190040994A (ko) * 2016-09-02 2019-04-19 노르웨이전 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀러지(엔티엔유) 유체 경로의 증강된 해상도 초음파 이미징
CN110072462A (zh) * 2016-09-16 2019-07-30 国家医疗保健研究所 用于对含血液的样品成像的方法和相关装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106650794B (zh) * 2016-11-24 2019-10-01 北京理工大学 一种受物体表面高光反射影响的图像高光消除方法及系统
CN106940883B (zh) * 2017-03-06 2020-10-16 中国科学院深圳先进技术研究院 基于超声系统点扩散函数仿真和压缩感知的超声成像方法
US10687789B1 (en) 2019-02-19 2020-06-23 Endra Life Sciences Inc. Method and system for reconstructing a thermoacoustic image

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100311482B1 (ko) 1999-10-21 2001-10-18 구자홍 보간 영상의 화질 개선을 위한 필터링 제어방법
US6443895B1 (en) 2000-05-11 2002-09-03 Technion Research And Development Foundation Ltd. Wavelet depulsing of ultrasound echo sequences
US20130010138A1 (en) * 2003-06-26 2013-01-10 Petronel Bigioi Digital Camera with an Image Processor
US7106250B2 (en) 2003-09-03 2006-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Robust predictive deconvolution system and method
EP1801753B1 (en) 2004-10-14 2016-12-07 Lightron Co. Ltd. Degradation information restoring method and device
IES20070229A2 (en) * 2006-06-05 2007-10-03 Fotonation Vision Ltd Image acquisition method and apparatus
JP5000030B1 (ja) 2010-12-20 2012-08-15 パナソニック株式会社 画像処理装置、撮像装置、及び画像処理方法
KR101894391B1 (ko) 2011-10-05 2018-09-04 삼성전자주식회사 진단영상 생성장치, 의료영상시스템 및 빔포밍 수행방법
US9646366B2 (en) * 2012-11-30 2017-05-09 Change Healthcare Llc Method and apparatus for enhancing medical images

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190040994A (ko) * 2016-09-02 2019-04-19 노르웨이전 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀러지(엔티엔유) 유체 경로의 증강된 해상도 초음파 이미징
CN110072462A (zh) * 2016-09-16 2019-07-30 国家医疗保健研究所 用于对含血液的样品成像的方法和相关装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10247824B2 (en) 2019-04-02
US20150289847A1 (en) 2015-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6305699B2 (ja) 超音波診断装置及び超音波イメージングプログラム
CN106725614B (zh) 超声成像设备、超声成像方法及装置
JP2014023934A (ja) 画像処理モジュール及び画像生成方法
JP6415937B2 (ja) 医用画像処理装置、超音波診断装置、医用画像処理方法および医用画像処理プログラム
KR101610874B1 (ko) 공간 일관성 기초 초음파 신호 처리 모듈 및 그에 의한 초음파 신호 처리 방법
KR20150118731A (ko) 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법
KR102210014B1 (ko) 영상처리장치 및 그 제어방법
KR20160056614A (ko) 영상 처리 장치, 영상 처리 장치 제어 방법 및 초음파 영상 장치
JP2015164515A (ja) 超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法
EP3017767B1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and method of controlling the same
JP2021536276A (ja) 超音波画像による脂肪層の識別
US11272906B2 (en) Ultrasonic imaging device and method for controlling same
US10076309B2 (en) Ultrasonic imaging apparatus and control method thereof
KR20140131808A (ko) 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법
KR102218308B1 (ko) 초음파 영상 처리 장치 및 방법
KR102545007B1 (ko) 초음파 영상장치 및 그 제어방법
WO2012090658A1 (ja) 超音波診断装置および画像処理方法
JP2022525525A (ja) 超音波プローブの視野を調整するための方法及びシステム
JP2021509835A (ja) 診断検査のための組織固有のプリセットを備える超音波撮像システム
KR20140132821A (ko) 영상 처리 유닛, 초음파 영상 장치 및 영상 생성 방법
JP2015033569A (ja) 超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理方法
US10228462B2 (en) Ultrasonic imaging apparatus and control method thereof
JP6300728B2 (ja) 医用画像診断装置
JP2020114282A (ja) 画像解析装置
KR102091536B1 (ko) 영상 처리 모듈, 상기 영상 처리 모듈을 이용한 초음파 영상 장치 및 상기 초음파 영상 장치를 이용한 초음파 영상 생성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application