KR20240000487A - 인터레이스식 데이터 획득 및 재구성 알고리즘에 기반하여 초음파 이미징 프로브에서의 전력 소비를 감소시키기 위한 처리 회로, 시스템 및 방법 - Google Patents
인터레이스식 데이터 획득 및 재구성 알고리즘에 기반하여 초음파 이미징 프로브에서의 전력 소비를 감소시키기 위한 처리 회로, 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
비디오 데이터를 수집할 때 디바이스의 전송 발사들에 의해 소비되는 전력의 양을 감소시키기 위해 초음파 이미징 디바이스에서 인터레이스식 데이터 획득 방식이 이용된다. 본 개시내용에 따라 전기 소비를 감소시키는 것은 배터리 크기, 중량 및 비용을 감소시키고; 열 발생을 감소시키고; 프로브 내의 방열 재료들에 대한 필요성을 감소시키고 프로브 가동시간을 연장시킨다. 종래의 (비-인터레이스식) 이미지 획득에 의해 획득될 비디오들과 품질이 비슷한 인터레이스식 데이터로부터 이미지들을 생성하기 위해 재구성 알고리즘이 이용된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "PROCESSING CIRCUITRY, SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING ELECTRICAL POWER CONSUMPTION IN AN ULTRASOUND IMAGING PROBE BASED ON INTERLACED DATA ACQUISITION AND RECONSTRUCTION ALGORITHM"이라는 명칭으로 2021년 3월 19일자로 출원된 미국 가출원 제63/163,702호의 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권의 이익을 주장한다. 선행 출원의 개시내용은 본 출원의 개시내용의 일부로 고려되며 그 전체가 본 출원의 개시내용에 참조로 포함된다.
초음파 이미징(ultrasound imaging)은 의학 및 비파괴적 시험 분야에서 널리 이용된다. 종래의 초음파 이미징 디바이스들은 부피가 크고 비싸며, 휴대형의 저비용 핸드헬드 초음파 디바이스들이 필요하다.
다른 핸드헬드 전자 디바이스들에서와 같이, 휴대용 초음파 프로브들에서의 전력 소비를 제한함으로써, 배터리에 대한 요구들을 감소시키고, 동작 동안에 프로브 내에서 발생된 열에 관련된 쟁점들을 완화시킬 필요성이 존재한다. 전력 소비의 감소는, 더 큰 편의성과 임상적 유효성을 제공하면서, 프로브의 감소된 비용, 크기, 및 중량으로 변환될 수 있다. 구체적인 이점들은 1) 감소된 배터리 크기, 중량 및 비용; 2) 감소된 열 발생; 3) 프로브 내의 방열 재료들에 대한 감소된 필요성(디바이스 크기, 중량, 및 비용의 추가 감소); 및 4) 연장된 프로브 가동시간을 포함한다.
일부 실시예들은, 비디오 데이터를 수집할 때 초음파 이미징 프로브에서의 전송 발사들(transmit firings)에 의해 소비되는 전력의 양을 감소시키기 위해 인터레이스식 데이터 획득 방식(interlaced data acquisition scheme)과 컴퓨터화된 이미지 재구성 알고리즘의 조합을 이용한다. 일부 실시예들에 따른 재구성 알고리즘의 목표는 종래의 (비-인터레이스식) 이미지 획득에 의해 획득될 비디오들과 품질이 비슷한 인터레이스식 데이터로부터 비디오들을 생성하는 것이다.
본 개시내용의 추가적인 양태들 및 이점들은 이하의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백해질 것이며, 여기서 본 개시내용의 예시적인 실시예들만이 도시되고 설명된다. 실시예들은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들로 제한되지 않고, 동일한 것에 관련된 여러 상세들은 모두 본 개시내용으로부터 벗어나지 않고 다양하고 명백한 측면들에서 수정들이 가능하다. 따라서, 도면들 및 설명은 제한적인 것이 아니라 사실상 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
실시예들의 특징들 중 일부는 첨부된 청구항들에서 구체적으로 제시된다. 실시예들의 특징들 및 이점들의 더 나은 이해는 실시예들의 원리들이 이용되는 다음의 상세한 설명, 및 첨부 도면들(또한 본 명세서에서의 "도면" 및 "도")을 참조하여 획득될 것이다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 디바이스의 블록도이다.
도 2는 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 시스템의 도면이다.
도 3a는 일부 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른, 도 3a의 이미징 디바이스의 내부 구성요소들의 개략도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 만곡형 트랜스듀서 어레이의 측면도이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 트랜스듀서의 상면도이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 이미징 디바이스 및 프레임의 스캔 라인들의 등각도이다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 스캔 라인의 형성을 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 수신 채널을 도시한다.
도 9a는 일부 개시된 실시예들에 따른, 전체 스캔 구성을 도시한다.
도 9b 및 도 9c는 개시된 실시예들에 따른, 인터레이스식 스캔 구성을 도시한다.
도 10은 누락된 데이터를 채우기 위해 프레임내 보간을 이용하여 인터레이스식 데이터로부터 생성된 초음파 비디오로부터의 예시적인 종래의 이미지 프레임을 도시한다.
도 11은 개시된 실시예들에 따른, 재구성 알고리즘을 이용하여 인터레이스식 데이터로부터 생성된 초음파 비디오로부터의 예시적인 이미지 프레임을 도시한다.
도 12는 개시된 실시예들에 따른, 재구성 알고리즘의 상위 레벨 블록도를 도시한다.
도 13은 개시된 실시예들에 따른, 재귀적 절차로서 묘사된 재구성 알고리즘을 도시한다.
도 14는 개시된 실시예들에 따른, 새로운 홀수 감소된 전력 프레임이 이전 재구성된 프레임을 업데이트하는데 어떻게 이용되고, 후속 반복에서, 짝수 감소된 전력 프레임이 재구성된 프레임을 다시 업데이트하는데 어떻게 이용되는지를 나타내는 알고리즘의 블록도를 도시한다.
도 15는 개시된 실시예들에 따른, 모션 보상된 프레임간 예측을 달성하기 위해 매크로블록들이 국부적 블록 매칭에 이용되는, 블록들 및 매크로블록들을 포함하는, 감소된 전력 프레임의 예시적인 도면을 도시한다.
도 16은 제1 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 디바이스의 블록도이다.
도 2는 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 시스템의 도면이다.
도 3a는 일부 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 변경가능한 특성들을 갖는 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른, 도 3a의 이미징 디바이스의 내부 구성요소들의 개략도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 만곡형 트랜스듀서 어레이의 측면도이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 트랜스듀서의 상면도이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 이미징 디바이스 및 프레임의 스캔 라인들의 등각도이다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 스캔 라인의 형성을 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 수신 채널을 도시한다.
도 9a는 일부 개시된 실시예들에 따른, 전체 스캔 구성을 도시한다.
도 9b 및 도 9c는 개시된 실시예들에 따른, 인터레이스식 스캔 구성을 도시한다.
도 10은 누락된 데이터를 채우기 위해 프레임내 보간을 이용하여 인터레이스식 데이터로부터 생성된 초음파 비디오로부터의 예시적인 종래의 이미지 프레임을 도시한다.
도 11은 개시된 실시예들에 따른, 재구성 알고리즘을 이용하여 인터레이스식 데이터로부터 생성된 초음파 비디오로부터의 예시적인 이미지 프레임을 도시한다.
도 12는 개시된 실시예들에 따른, 재구성 알고리즘의 상위 레벨 블록도를 도시한다.
도 13은 개시된 실시예들에 따른, 재귀적 절차로서 묘사된 재구성 알고리즘을 도시한다.
도 14는 개시된 실시예들에 따른, 새로운 홀수 감소된 전력 프레임이 이전 재구성된 프레임을 업데이트하는데 어떻게 이용되고, 후속 반복에서, 짝수 감소된 전력 프레임이 재구성된 프레임을 다시 업데이트하는데 어떻게 이용되는지를 나타내는 알고리즘의 블록도를 도시한다.
도 15는 개시된 실시예들에 따른, 모션 보상된 프레임간 예측을 달성하기 위해 매크로블록들이 국부적 블록 매칭에 이용되는, 블록들 및 매크로블록들을 포함하는, 감소된 전력 프레임의 예시적인 도면을 도시한다.
도 16은 제1 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
실시예들의 하나의 목표는 이미지 품질을 유지하면서 초음파 이미징에서 이용되는 전송(Tx) 발사들을 생성하는데 필요한 전력 소비를 줄이는 것이다. Tx 발사들을 생성하는데 필요한 전기 소비를 감소시키는 직접적인 이점들은 (1) 감소된 배터리 크기, 중량 및 비용; 2) 감소된 열 발생; 3) 프로브 내의 방열 재료들에 대한 감소된 필요성(디바이스 크기, 중량 및 비용의 추가 감소); 및 4) 연장된 프로브 가동시간을 포함한다.
일반적으로, 실시예들은 이미징 디바이스에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전자적으로 구성가능한 초음파 트랜스듀서 요소 및 연관된 이미지 재구성 회로를 갖는 이미징 디바이스에 관한 것이다. 비-침투적 이미징 디바이스들은 내부 조직, 뼈들, 혈류, 또는 인간 또는 동물 신체들의 장기들을 이미징하는데 이용될 수 있다.
이미징 디바이스의 일부 실시예들은, 절전을 달성하면서 대상으로부터의 이미지의 생성을 가능하게 하는 초음파 파형의 전송 및 수신 패턴을 달성하기 위해 이미징 디바이스의 트랜스듀서 요소들의 선택적 활성화 및 비활성화를 제어하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 물, 살, 렌즈 등과 같은 매질에서의 본 명세서에서 언급된 "초음파 파형"은, 일부 실시예들에서, 전송 트랜스듀서 요소들 각각의 파형들의 보상을 지칭할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 트랜스듀서 요소들의 그룹들과 같은 트랜스듀서 요소들이 때때로 함께 발사될 수 있지만, 이들은 종종 (예를 들어, 조향을 위해) 서로 별개로 발사될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "요소 픽셀"은 단일 MUT(즉, 단일 다이어프램 또는 멤브레인을 갖는 디바이스)를 지칭하는 반면, 트랜스듀서 "요소"는 픽셀 또는 함께 묶여서 하나로서 거동하는 MUT들의 그룹(요소 픽셀들의 그룹)을 지칭할 수 있다는 점에 유의해야 한다. "요소 픽셀"은 본 명세서에서 사용되는 "픽셀"과 구별되어야 하며, 후자는 일반적으로 이해되는 바와 같은 디지털 프레임 또는 이미지 내의 픽셀을 지칭한다.
이미징 디바이스의 일부 실시예들은 이미징될 대상으로부터 반사된 초음파 에너지를 수신하고, 수신된 초음파 에너지를 전기 신호들로 변환하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 추가로 포함할 수 있다.
이미징 디바이스의 일부 실시예들은 이미징될 대상의 이미지를 구성하고, 이미지의 디스플레이를 야기하고/하거나, 이미지를 디스플레이하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 추가로 포함할 수 있다.
이미징을 수행하기 위해, 이미징 디바이스는 이미징될 대상을 향하여 신체 조직 내로 초음파 파형을 전송하고, 대상으로부터 반사된 초음파 에너지를 수신할 수 있다. 이러한 이미징 디바이스는 하나 이상의 트랜스듀서 요소를 포함할 수 있고, 광-음향 또는 초음파 효과를 이용하여 기능할 수 있다. 이러한 트랜스듀서 요소들은 이미징에 이용될 수 있고, 다른 응용들에서 추가로 이용될 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 요소는, 의료 이미징에서, 파이프에서의 흐름 측정을 위해, 스피커 및 마이크로폰 어레이에서, 쇄석술에서, 치료 목적을 위한 국부적 조직 가열을 위해, 그리고 고집중 포커싱된 초음파(HIFU) 수술에서 이용될 수 있다.
실시예들의 맥락에서, 초음파 파형들, 초음파들, 초음파 압력파들, 및/또는 초음파의 이용이 명확히 불려지지만, 실시예들은 구체적으로 초음파로 제한되지 않고, 그 범위 내에 신체에서 전파되고, 신체의 대상으로부터 다시 반사되고, 디코딩/분석/처리될 수 있는 파들의 발생 및 처리를 포함하여 디스플레이 디바이스 상에 대상에 대응하는 이미지의 생성과 같은, 대상에 관한 정보의 생성을 가능하게 한다.
전통적으로, 의료 이미징에서 이용되는 초음파 이미저들과 같은 이미징 디바이스들은 압전(PZT) 재료들 또는 다른 압전 세라믹 및 폴리머 합성물들을 이용한다. 이러한 이미징 디바이스들은 PZT 재료로 트랜스듀서들을 하우징하기 위한 하우징은 물론, 이미지를 형성하고 이를 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하는 다른 전자 장치들을 포함할 수 있다. 벌크 PZT 요소들 또는 트랜스듀서들을 제조하기 위해, 두꺼운 압전 재료 슬래브는 큰 직사각형 형상의 PZT 요소들로 절단될 수 있다. 이들 직사각형 형상의 PZT 요소들은 제작하기에 고가일 수 있는데, 왜냐하면 제조 프로세스가 직사각형 형상의 두꺼운 PZT 또는 세라믹 재료를 일반적으로 정밀하게 절단하고 그것을 정밀한 간격으로 기판들 상에 탑재하는 것을 수반하기 때문이다. 또한, 트랜스듀서들의 임피던스는 트랜스듀서들에 대한 전송/수신 전자 장치들의 임피던스보다 훨씬 높으며, 이는 성능에 영향을 미칠 수 있다.
여전히 또한, 이러한 두꺼운 벌크 PZT 요소들은 전송 신호들을 생성하기 위해 매우 높은 전압 펄스들, 예를 들어, 100볼트(V) 이상을 요구할 수 있다. 이러한 높은 구동 전압은 높은 전력 소모를 유발하는데, 이는 트랜스듀서들에서의 전력 소모가 구동 전압의 제곱에 비례하기 때문이다. 이러한 고전력 소모는 이미징 디바이스 내에 열을 발생시키며, 따라서 냉각 배열들이 필요하다. 이러한 냉각 배열들은 이미징 디바이스들의 제조 비용 및 중량을 증가시키며, 이는 이미징 디바이스들을 동작시키기에 더 부담스럽게 한다.
더구나, 트랜스듀서들에 대한 전송/수신 전자 장치들은 트랜스듀서들 자체로부터 멀리 위치할 수 있으며, 따라서 트랜스듀서들과 전송/수신 전자 장치들 사이에 마이크로-동축 케이블들을 필요로 한다. 일반적으로, 케이블은 지연 및 임피던스 매칭을 위한 정밀한 길이를 가지며, 종종, 케이블을 통한 전자 장치로의 트랜스듀서의 효율적인 접속을 위해 추가의 임피던스 매칭 네트워크가 필요하다.
본 개시내용의 실시예들은 본 명세서에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(pMUT) 또는 용량성 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(cMUT) 기술들을 이용하는 이미징 디바이스들의 맥락에서 이용될 수 있다.
일반적으로, cMUT 및 pMUT 둘 다와 같은 MUT들은 다이어프램(그 에지들에, 또는 프로브의 내부의 소정의 포인트에 부착된 얇은 멤브레인)을 포함하는 반면, "전통적인" 벌크 PZT 요소는 재료의 고체 조각으로 통상적으로 구성된다.
압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서들(pMUT들)은 다양한 반도체 웨이퍼 제조 동작들을 활용하여 기판 상에 효율적으로 형성될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 현재 6인치, 8인치, 및 12인치 크기일 수 있고, 수백 개의 트랜스듀서 어레이를 하우징할 수 있다. 이러한 반도체 웨이퍼들은 다양한 처리 동작들이 수행되는 실리콘 기판으로서 시작한다. 이러한 동작의 예는 절연 산화물들로도 알려진 SiO2 층들의 형성이다. 상호접속부들 및 본드 패드들의 역할을 하는 금속 층들의 추가와 같은 다양한 다른 동작들은 다른 전자 장치들에의 접속을 허용하도록 수행된다. 기계 동작의 또 다른 예는 캐비티들의 에칭이다. 부피가 큰 압전 재료를 갖는 종래의 트랜스듀서들에 비해, 반도체 기판들 상에 구축된 pMUT 요소들은 부피가 더 작고, 제조하기에 더 저렴하며, 전자 장치와 트랜스듀서들 사이의 더 간단하고 더 높은 성능의 상호접속을 갖는다. 따라서, 이들은 동일한 것을 이용하는 이미징 디바이스의 동작 주파수에서 더 큰 유연성 및 더 높은 품질의 이미지들을 생성할 가능성을 제공한다.
일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는, 하나 이상의 전송 드라이버, 이미징될 대상으로부터 다시 반사된 수신된 초음파 에너지(에코 신호)에 대응하는 전기 에너지를 처리하는 감지 회로, 및 다양한 다른 동작을 제어하는 기타의 처리 회로를 포함하는 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함할 수 있다. ASIC는 다른 반도체 웨이퍼 상에, 또는 동일한 반도체 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 이 ASIC는 기생 손실들을 감소시키기 위해 pMUT 요소들에 매우 근접하여 배치될 수 있다. 특정 예로서, ASIC는 pMUT 요소들을 포함하는 트랜스듀서 어레이로부터 50 마이크로미터(μm) 이하 떨어져 있을 수 있다. 보다 넓은 예에서, 2개의 웨이퍼 또는 2개의 다이 사이에 100 μm 미만의 분리가 있을 수 있고, 여기서 각각의 웨이퍼는 많은 다이를 포함하고, 다이는 트랜스듀서 웨이퍼 내의 트랜스듀서 및 ASIC 웨이퍼 내의 ASIC를 포함한다. 일부 실시예들에서, ASIC는, pMUT 요소들을 포함하는 pMUT 트랜스듀서에 대해 매칭하는 풋프린트를 가지므로, pMUT 트랜스듀서 다이와의 웨이퍼-대-웨이퍼 상호접속을 위해 적층될 수 있으며, 예를 들어, ASIC 웨이퍼가 트랜스듀서 다이와 함께 적층되거나, ASIC 다이 자체가 상호접속부들을 통해 트랜스듀서 다이와 함께 적층된다. 대안적으로, 트랜스듀서는 또한, ASIC 처리와 호환되는 저온 압전 재료 스퍼터링 및 기타의 저온 처리를 이용하여 단일 디바이스로서 ASIC 웨이퍼의 상부에 전개될 수 있다.
일 실시예에 따르면, ASIC 및 트랜스듀서 상호접속부 어디에서나, 이 둘은 유사한 풋프린트들을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 후자의 실시예에 따르면, ASIC의 풋프린트는 pMUT 풋프린트의 정수배 또는 제수일 수 있다.
이미징 디바이스가 그 트랜스듀서(들)에서 pMUT 요소들 또는 cMUT 요소들을 이용하는지에 관계없이, 일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스는 다수의 전송 채널 및 다수의 수신 채널을 포함할 수 있다. 전송 채널들은 트랜스듀서 요소들이 응답하는 주파수에서 전압 펄스로 트랜스듀서 요소들을 구동한다. 이것은 초음파 파형이 요소들로부터 방출되게 하며, 이 파형은 신체 내의 장기를 향하는 것과 같이 이미징될 대상을 향한다. 일부 예들에서, 트랜스듀서 요소들의 어레이를 갖는 이미징 디바이스는 이미징 디바이스와 신체 사이에 겔을 이용하여 신체와 기계적 접촉을 이룰 수 있다. 초음파 파형은 대상, 즉 장기를 향해 이동하고, 파형의 일부는 수신된/반사된 초음파 에너지의 형태로 트랜스듀서 요소들에 다시 반사되며, 수신된 초음파 에너지는 이미징 디바이스 내의 전기 에너지로 변환될 수 있다. 그 다음, 수신된 초음파 에너지는 수신된 초음파 에너지를 전기 신호들로 변환하기 위해 다수의 수신 채널들에 의해 추가로 처리될 수 있고, 전기 신호들은 전기 신호들에 기반하여 디스플레이를 위한 대상의 이미지를 전개하기 위해 다른 회로에 의해 처리될 수 있다.
이러한 전송 및 수신 채널들은 전력을 소비하며, (고품질 이미지들을 생성하기 위해) 많은 채널이 존재하는 기구들에서, 전력은 이미징 디바이스에서 과도한 열 축적을 유발할 수 있다. 이미징 디바이스의 온도가 특정 값을 넘어 상승하면, 이것은 이미징 디바이스의 동작에 영향을 미칠 수 있고, 조작자에게 위험을 제기할 수 있고, 환자에게 위험을 제기할 수 있고, 하나 이상의 상위 온도 임계값을 정의하는 규제 사양들 밖에 있을 수 있다.
초음파 이미징 디바이스의 실시예는, 트랜스듀서 어레이, 및 예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC), 및 전송 및 수신 빔포밍 회로를 포함한 제어 회로, 및 선택적으로 추가의 제어 전자 장치를 포함한다. 사양들은 최대 허용가능한 이미징 디바이스 온도를 제한하며, 이는 결국 어떤 전자 회로들이 이미징 디바이스 내에 하우징될 수 있는지 그리고 이미징 디바이스가 어떻게 동작할 수 있는지를 제한한다. 이러한 제한은, 이미지의 프레임 레이트를 포함한, 달성된 이미지 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 이미징 디바이스는 배터리-전원공급형일 수 있고, 이 경우, 배터리는, 각각의 채널이 이용될 때 에너지를 인출할 수 있기 때문에 많은 전송/수신 채널을 갖는 기구에서 신속하게 소모될 수 있다.
실시예들의 특징들을 포함하는 이미징 디바이스는 이러한 그리고 다른 기술적 문제들을 유리하게 감소시키거나 해결할 수 있다. 구체적으로, 이미징 디바이스는 필요한 이미지 품질을 유지하면서 모두 이미징 디바이스의 온도 한계들을 초과하지 않고 전력 소모를 제어하는 방식으로 전송(Tx) 발사들(트랜스듀서 요소로부터의 초음파 파형들의 전송들)을 제어하도록 구성될 수 있다. 이미지를 형성하는데 이용되는 수신 채널들 및/또는 전송 채널들의 수는 예를 들어 더 적은 수의 채널들이 수용가능한 경우에, 즉 더 적은 수의 채널들이 여전히 유용할 수 있는 디스플레이 이미지를 낳을 수 있는 경우에 절전하기 위해 전자적으로 선택적으로 적응가능하다(선택적으로 활성화되거나, 파워 다운되거나, 저전력으로 배치될 수 있다). 특정 예로서, 전송 및/또는 수신 채널들의 수 각각은 전력을 줄이기 위해 예를 들어 이미지 디바이스의 제어 회로에 의해 동적으로 제어될 수 있거나, 완전히 파워 다운될 수 있다. 또한, 각각의 채널의 다른 특성들도 전력 소비를 줄이도록 구성될 수 있다. 이러한 진보된 제어는 이미징 디바이스가 안전한 온도 임계값들 내에서 동작되는 것을 가능하게 하며, 필요한 이미지 품질을 희생하지 않고 그렇게 할 수 있다. 저전력 소비는 또한 이미징 디바이스에 전력을 공급하기 위해 배터리가 이용되는 경우 배터리 수명을 증가시킬 수 있다.
실시예에서, 이미징 디바이스는 트랜스듀서들 및 제어 회로 및 선택적으로 컴퓨팅 디바이스와 같은 연관된 전자 회로들이 하우징되는 핸드헬드 케이싱을 포함할 수 있다. 이미징 디바이스는 또한 전자 회로들에 전력을 공급하기 위한 배터리를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이미징 디바이스에 의해 소비되는 전력의 양은 이미징 디바이스의 온도를 증가시킬 수 있다. 이미징 디바이스의 만족스러운 이용 및 만족스러운 이미징 디바이스 성능을 보장하기 위해, 이미징 디바이스의 하우징 또는 본체의 온도는 임계 온도 미만으로 유지되어야 한다. 일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스는 비슷한 이미지 품질을 낳는 기존의 이미징 디바이스와 비교하여 고품질 이미지들의 획득에도 불구하고 전력 및 온도를 감소시키도록 전자적으로 구성될 수 있다.
따라서, 일부 실시예들은 2D 어레이에서 pMUT 요소들 또는 cMUT 요소들을 이용하는 고성능, 저전력, 및 저비용의 휴대용 이미징 디바이스에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 트랜스듀서 요소들의 이러한 어레이는 이미징 디바이스의 주문형 집적 회로(ASIC)에 결합된다.
이하의 설명에서, 설명의 목적상, 본 개시내용의 이해를 제공하기 위해 구체적인 상세들이 기재되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 이러한 상세들 없이 실시될 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 더구나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 후술하는 본 개시내용의 예들이 프로세스, 제어 회로의 하나 이상의 프로세서(처리 회로), 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서(또는 처리 회로), 시스템, 디바이스 또는 유형의 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 방법과 같은 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 (1) 특정 제조 동작들이 선택적으로 수행될 수 있는 것; (2) 그 동작들이 본 명세서에 제시된 특정 순서로 제한되지 않을 수 있는 것; 및 (3) 특정 동작들이 동시에 수행되는 것을 포함하여 상이한 순서들로 수행될 수 있는 것을 인식할 것이다.
도면들에 도시된 요소들/구성요소들은 예시적인 실시예들을 예시하며, 본 개시내용을 모호하게 하는 것을 피하도록 의도된다. 본 명세서에서 "일 예", "바람직한 예", "예", "예들", "실시예", "일부 실시예들", 또는 "실시예들"에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 특성, 또는 기능이 본 개시내용의 적어도 하나의 예에 포함되고 하나보다 많은 예에 있을 수 있다는 것을 의미한다. 본 명세서의 여러 곳에서 나오는 "일 예에서", "예에서", "예들에서", "실시예에서", "일부 실시예들에서", 또는 "실시예들에서"라는 문구들 모두가 꼭 동일한 예 또는 예들을 지칭하는 것은 아니다. 용어들 "포함하다(include)", "포함하는(including)", "포함하다(comprise)", 및 "포함하는(comprising)"은 개방형 용어들인 것으로 이해되어야 하고, 앞서는 임의의 리스트들은 예들이며, 열거된 항목들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 임의의 제목들은 단지 조직화 목적들을 위한 것이며, 설명 또는 청구항들의 범위를 제한하는데 사용되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서의 다양한 곳에서의 특정 용어들의 사용은 예시를 위한 것이며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에 설명된 원리에 따라 선택적으로 변경가능한 채널(108, 110)을 제어하고 컴퓨팅 디바이스(112) 상에서 수행되는 이미징 계산을 갖는 제어기 또는 제어 회로(106)를 갖는 이미징 디바이스(100)의 블록도이다. 전술한 바와 같이, 이미징 디바이스(100)는 인간 또는 동물 신체들의 내부 조직, 뼈, 혈류 또는 장기들의 이미지를 생성하는데 이용될 수 있다. 따라서, 이미징 디바이스(100)는 신호를 신체 내로 전송하고, 이미징되는 신체 부분으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다. 이러한 이미징 디바이스들은 광-음향 또는 초음파 효과들에 기반할 수 있는, 트랜시버들 또는 이미저들이라고 지칭될 수 있는, pMUT 또는 cMUT를 포함할 수 있다. 이미징 디바이스(100)는 다른 대상들도 이미징하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스는, 의료 이미징; 파이프, 스피커, 및 마이크로폰 어레이에서의 흐름 측정; 쇄석술; 치료를 위한 국부적 조직 가열; 및 고집중 포커싱된 초음파(HIFU) 수술에서 이용될 수 있다.
인간 환자들에서의 이용에 더하여, 이미징 디바이스(100)는 동물의 내부 장기들의 이미지도 획득하는데 이용될 수 있다. 또한, 내부 장기를 이미징하는 것 외에도, 이미징 디바이스(100)는 또한, 도플러 모드 이미징에서와 같이 동맥 및 정맥에서의 혈류의 방향 및 속도를 결정하는데 이용될 수 있고, 또한 조직 강성을 측정하는데 이용될 수 있다.
이미징 디바이스(100)는 상이한 유형의 이미징을 수행하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스(100)는 A-스캔으로도 알려진 1차원 이미징, B 스캔으로도 알려진 2차원 이미징, C 스캔으로도 알려진 3차원 이미징 및 도플러 이미징을 수행하는데 이용될 수 있다. 이미징 디바이스(100)는 선형 모드 및 섹터 모드를 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 이미징 모드들로 스위칭되고, 프로그램 제어 하에 전자적으로 구성될 수 있다.
이러한 이미징을 용이하게 하기 위해, 이미징 디바이스(100)는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(102)를 포함하고, 각각의 트랜스듀서(102)는 초음파 트랜스듀서 요소들(104)의 어레이를 포함한다. 각각의 초음파 트랜스듀서 요소(104)는, pMUT 또는 cMUT 요소 등의, 임의의 적절한 트랜스듀서 요소로서 구현될 수 있다. 트랜스듀서 요소들(104)은 1) 신체 또는 다른 질량체를 통과할 초음파 압력파들을 생성하고 2) 이미징될, 신체 또는 다른 질량체 내의 대상에서 반사된 파들(수신된 초음파 에너지)을 수신하도록 동작한다. 일부 예들에서, 이미징 디바이스(100)는 초음파 파형들 또는 초음파 압력파들(줄여서 압력파들)을 동시에 전송 및 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(106)는 특정 트랜스듀서 요소들(104)이 이미화되는 타겟 대상을 향해 압력파들을 전송하고, 동시에 다른 트랜스듀서 요소들(104)이 타겟 대상으로부터 반사된 압력파들/초음파 에너지를 수신하고, 수신된 파들/수신된 초음파 에너지/수신된 에너지에 응답하여 그에 기반하여 전하들을 생성하게 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 예들에서, 각각의 트랜스듀서 요소(104)는, 중심 주파수와 연관된 특정의 주파수 및 대역폭에서 뿐만 아니라, 선택적으로, 추가의 중심 주파수 및 대역폭에서 신호를 전송 또는 수신하도록 구성될 수 있다. 이러한 다중 주파수 트랜스듀서 요소들(104)은 다중 모드 요소들(104)로 지칭될 수 있고 이미징 디바이스(100)의 대역폭을 확장할 수 있다. 트랜스듀서 요소(104)는, 약 0.1 내지 약 100 메가헤르츠 등의, 임의의 적절한 중심 주파수에서 신호를 방출 또는 수신할 수 있다. 트랜스듀서 요소(104)는 약 3.5 내지 약 5 메가헤르츠 범위의 하나 이상의 중심 주파수에서 신호를 방출 또는 수신하도록 구성될 수 있다.
압력파들을 생성하기 위해, 이미징 디바이스(100)는 다수의 전송(Tx) 채널(108) 및 다수의 수신(Rx) 채널(110)을 포함할 수 있다. 전송 채널들(108)은 트랜스듀서(102), 즉 트랜스듀서 요소들(104)의 어레이를 그들이 응답하는 주파수의 전압 펄스로 구동하는 다수의 구성요소를 포함할 수 있다. 이것은 초음파 파형이 트랜스듀서 요소들(104)로부터 이미징될 대상을 향해 방출되게 한다.
일부 실시예들에 따르면, 초음파 파형은 이미징 디바이스의 하나 이상의 대응하는 트랜스듀서 요소로부터 실질적으로 동시에 전송된 하나 이상의 초음파 압력파를 포함할 수 있다.
초음파 파형은 이미징될 대상을 향해 이동하고, 파형의 일부는 트랜스듀서(102)로 다시 반사되고, 트랜스듀서는 이를 압전 효과를 통해 전기 에너지로 변환된다. 수신 채널들(110)은 이와 같이 획득된 전기 에너지를 수집하고, 이를 처리하며, 이를, 예를 들어, 디스플레이될 수 있는 이미지를 전개하거나 생성하는 컴퓨팅 디바이스(112)로 전송한다.
일부 예들에서, 이미징 디바이스(100) 내의 전송 채널(108) 및 수신 채널(110)의 수는 일정하게 유지될 수 있는 반면, 이들이 결합되는 트랜스듀서 요소(104)의 수는 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 요소들에 대한 전송 및 수신 채널들의 결합은 제어 회로(106)에 의해 제어될 수 있다. 일부 예들에서, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 회로는 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서(102)의 트랜스듀서 요소들(104)은 N개의 열 및 M개의 행을 갖는 2차원 공간 어레이로 형성될 수 있다. 특정한 예에서, 트랜스듀서 요소들(104)의 2차원 어레이는 128개의 열과 32개의 행을 가질 수 있다. 이 예에서, 이미징 디바이스(100)는 최대 128개의 전송 채널(108) 및 최대 128개의 수신 채널(110)을 가질 수 있다. 이 예에서, 각각의 전송 채널(108) 및 수신 채널(110)은 복수의 또는 단일 트랜스듀서 요소(104)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 이미징 모드(예를 들어, 다수의 트랜스듀서가 동일한 공간 방향으로 초음파를 전송하는 선형 모드, 또는 다수의 트랜스듀서가 상이한 공간 방향들로 초음파를 전송하는 섹터 모드)에 따라, 트랜스듀서 요소들(104)의 각각의 열은 단일 전송 채널(108) 및 단일 수신 채널(110)에 결합될 수 있다. 이 예에서, 전송 채널(108) 및 수신 채널(110)은 복합 신호들을 수신할 수 있고, 이 복합 신호들은 각각의 열 내의 각각의 트랜스듀서 요소(104)에서 수신된 신호들을 결합한다. 또 다른 예에서, 즉, 상이한 이미징 모드 동안에, 각각의 트랜스듀서 요소(104)는 그 전용 전송 채널(108) 및 그 전용 수신 채널(110)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스듀서 요소(104)는 전송 채널(108) 및 수신 채널(110) 양쪽 모두에 결합될 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 요소(104)는 초음파 펄스를 생성 및 전송한 다음 반사된 초음파 에너지를 전기 에너지로 변환하는 형태로 그 펄스의 에코를 검출하도록 적응될 수 있다.
이러한 전송 및 수신 채널들(108, 110)은 동작 동안 전력을 소비한다. 고품질 이미지들을 생성하기 위한 많은 채널들이 존재하는 고급 기구들에서, 전력은 이미징 디바이스(100)에서 과도한 열 축적을 유발할 수 있다. 과도한 열은 환자에게 불편할 수 있으며, 일부 경우들에서는 이미징 디바이스(100)가 이미징을 위해 배치된 환자에게 위험을 제기할 수 있다. 이러한 과도한 열은 또한 이미징 디바이스(100)의 조작자에게 문제가 된다. 또한, 과도한 열은 이미징 디바이스(100)의 구성요소들을 손상시켜, 이미징 디바이스(100)를 효과적이지 못하게 하거나, 또는 아마도 심지어 동작불가능하게 할 수 있다. 따라서, 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)은 1) 전력 소비를 감소시키고, 2) 과도한 열 축적을 방지하고, 3) 실시간으로, 즉 동적으로 이미징 성능 및 전력 소비 요구들을 최적화하도록 선택적으로 적응가능할(또는 선택적으로 조정가능할) 수 있다.
채널들(108, 110)을 선택적으로 조정하는 것은 Tx 공간 전송들(또는 발사들)의 패턴을 인터레이스식 방식으로 교대하는 것, 채널들(108, 110)을 파워 다운 상태에 두는 것, 또는 그들을 저전력 상태에 두는 것을 포함할 수 있다. 채널들(108, 110)의 조정을 허용하는 것은 이미징 디바이스(100)에 의해 임계 열이 나타날 때 전력 소비(및 열 발생) 구성요소들을 턴오프함으로써 과도한 열 축적을 방지한다. 채널들의 선택적 조정에 관한 더 많은 상세들이 아래에 추가로 제공될 것이다.
제어 회로(106)는 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 구성된 임의의 회로 또는 회로들로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(106)는, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 시스템-온-칩, 프로세서 및 메모리, 전압 소스, 전류 소스, 하나 이상의 증폭기, 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기, 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기 등으로서 구현되거나 기타의 방식으로 이들을 포함할 수 있다.
예시적인 컴퓨팅 디바이스(112)는 프로세서, 메모리, 통신 회로, 배터리, 디스플레이 등과 같은 임의의 적절한 구성요소들을 포함하는 임의의 적절한 컴퓨팅 디바이스로서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(112)는, 예를 들어 도 1의 실시예에서 제안된 바와 같이, 제어 회로(106), 트랜스듀서들(102) 등과 함께 단일 팩키지 또는 단일 칩, 또는 단일 시스템 온 칩(SoC)으로 통합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스들의 일부 또는 전부는, 예를 들어, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 도 2의 실시예에서 제안된 바와 같이, 제어 회로 및 트랜스듀서 등과는 별개의 팩키지 내에 있을 수 있다.
각각의 트랜스듀서 요소는 정사각형, 직사각형, 타원형, 또는 원형과 같은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 트랜스듀서 요소들은 본 명세서에 언급된 바와 같이 N개의 열 및 M개의 행과 같이 직교 방향들로 배열된 2차원 어레이로 배열될 수 있거나, 비대칭(또는 스태거형) 직선 어레이로 배열될 수 있다.
트랜스듀서 요소들(104)은 연관된 전송 채널들의 연관된 전송 드라이버 회로들, 및 연관된 수신 채널들의 저잡음 증폭기들을 가질 수 있다. 따라서, 전송 채널은 전송 드라이버들을 포함할 수 있고, 수신 채널은 하나 이상의 저잡음 증폭기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 명시적으로 도시되지는 않았지만, 전송 및 수신 채널들 각각은, 특정한 트랜스듀서 요소들 및 트랜스듀서 요소들의 세트들이 활성화, 비활성화 또는 저전력 모드에 놓일 수 있게 하는 멀티플렉싱 및 어드레스 제어 회로를 포함할 수 있다. 트랜스듀서들은 직교 행들 및 열들 외의 패턴들로, 예를 들어 원형 방식으로, 또는 그로부터 생성될 초음파 파형들의 범위들에 기반하는 다른 패턴들로 배열될 수 있다는 것을 이해한다.
도 2는 실시예에 따른, 선택적으로 구성가능한 특성들을 갖는 이미징 시스템을 포함하는 이미징 환경의 도면이다. 도 2의 이미징 시스템은 이미징 디바이스(202), 및 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 컴퓨팅 디바이스(216) 및 컴퓨팅 디바이스에 결합된 디스플레이(220)를 포함하는 컴퓨팅 시스템(222)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(216)는, 일 실시예에 따르면, 그리고 도 1의 실시예와 달리, 이미징 디바이스(220)로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(216) 및 디스플레이 디바이스(220)는 이미징 디바이스(202)의 구성요소들과 비교하여 개별 디바이스(이러한 맥락에서, 도시된 컴퓨팅 시스템(222)은 동작 동안 이미징 디바이스(202)로부터 물리적으로 분리됨) 내에 배치될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(222)은 휴대폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스, 또는 사용자에게 이미지들을 디스플레이할 수 있는 고정 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 디바이스, 컴퓨팅 디바이스 및 연관된 디스플레이는 이미징 디바이스(202)의 일부일 수 있다(이제 도시된다). 즉, 이미징 디바이스(100), 컴퓨팅 디바이스(216) 및 디스플레이 디바이스(220)는 단일 하우징 내에 배치될 수 있다.
본 명세서에서 언급된 "컴퓨팅 디바이스"는, 일부 실시예들에서, 대상의 이미지가 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다. 신호들의 생성은 일부 실시예들에서 아래에 추가로 설명되는 바와 같이 인터레이싱 알고리즘을 구현하는 것을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 이미징 시스템은 전송 모드/프로세스에서 전송 채널들(도 1, 108)을 통해 심장(214)과 같은 대상을 향해 압력파들(210)을 생성하고 전송하도록 구성되는 이미징 디바이스(202)를 포함한다. 내부 장기 또는 이미징될 다른 대상은 압력파들(210)의 일부를 이미징 디바이스(202)를 향해 반사할 수 있으며, 이미징 디바이스는 (도 1의 트랜스듀서(102)와 같은) 트랜스듀서, 수신 채널들(도 1, 110) 및 제어 회로(도 1, 106)를 통해 반사된 압력파들을 수신할 수 있다. 트랜스듀서는 수신 모드/프로세스에서 수신된 초음파 에너지에 기반하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 전송 모드 또는 수신 모드는 전송 또는 수신 중 어느 하나를 하도록 구성될 수 있는 이미징 디바이스들의 맥락에서, 그러나 상이한 시간들에서 적용가능할 수 있다. 그러나, 이전에 언급된 바와 같이, 실시예들에 따른 일부 이미징 디바이스들은 동시에 전송 모드 및 수신 모드 모두에 있도록 적응될 수 있다. 시스템은 또한 도시된 무선 통신 채널(218)과 같은 통신 채널을 통해 이미징 디바이스(100)와 통신하는 컴퓨팅 디바이스(216)를 포함하지만, 실시예들은 또한 컴퓨팅 시스템과 이미징 디바이스 사이의 유선 통신을 그 범위 내에 포함한다. 이미징 디바이스(100)는 대상의 이미지의 형성을 완료하기 위해 수신된 신호들을 처리하는 하나 이상의 프로세서를 가질 수 있는 컴퓨팅 디바이스(216)에 신호들을 통신할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(222)의 디스플레이 디바이스(220)는 이어서 컴퓨팅 디바이스로부터의 신호들을 이용하여 대상의 이미지들을 디스플레이할 수 있다.
일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스는 휴대용 디바이스, 및/또는 통신 채널을 통해, (IEEE 802.11 또는 Wi-Fi 프로토콜, 블루투스 로우 에너지(Bluetooth Low Energy)를 포함하는 블루투스 프로토콜, mmWave 통신 프로토콜, 또는 통상의 기술자의 지식 내에 있는 임의의 다른 무선 통신 프로토콜과 같은 무선 통신 프로토콜을 이용하여) 무선으로, 또는 (USB2, USB3, USB3.1, 및 USB-C와 같은) 케이블과 같은 유선 접속 또는 마이크로전자 디바이스 상의 상호접속부들과 같은 유선 접속을 통해, 컴퓨팅 디바이스와 신호들을 통신하도록 적응되는 핸드헬드 디바이스를 포함할 수 있다. 테더드(tethered) 또는 유선 접속의 경우, 이미징 디바이스는 컴퓨팅 디바이스와 통신하는 케이블의 케이블 접속을 수용하기 위한 도 3a와 관련하여 더 상세히 설명되는 바와 같은 포트를 포함할 수 있다. 무선 접속의 경우, 이미징 디바이스(100)는 컴퓨팅 디바이스(216)와 통신하기 위한 무선 트랜시버를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 본 개시내용의 상이한 양태들은 상이한 구성요소들에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이미징 디바이스는 초음파 파형들이 그 트랜스듀서들을 통해 전송 및 수신되게 하는 회로(예컨대, 채널들)를 포함할 수 있는 반면, 컴퓨팅 디바이스는 전압 신호들을 이용하여 이미징 디바이스의 트랜스듀서 요소들에서 초음파 파형들을 생성하고, 또한 수신된 초음파 에너지를 처리하여 그로부터 대상의 이미지를 도출하기 위해 이러한 회로를 제어하도록 적응될 수 있다. 이러한 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스는 이미징 디바이스에 의한 전력 이용을 관리/제어할 수 있고, 아래에 더 상세히 논의되는 바와 같이 프레임들을 이용하여 대상의 이미지들을 구성할 수 있고, 전송 및 수신 채널들을 선택 및 구성할 수 있는 식이다.
다른 실시예에서, 이미징 디바이스는, 초음파 파형이 트랜스듀서 요소들로부터 전송 및 수신되게 하기 위하여 전압 신호를 이용하여 트랜스듀서 요소들에서의 초음파 파형의 생성을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있고, 또한, 수신된 초음파 에너지로부터 전기 신호를 생성하고, 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 프레임들을 이용하여 그로부터 대상의 이미지를 구성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 이미징 디바이스의 제어 회로는 구성된 프레임들을 컴퓨팅 디바이스로 전송할 수 있으며, 컴퓨팅 디바이스는 이들을 추가 처리 없이 디스플레이로 간단히 전달할 수 있다. 보다 일반적으로, 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 기능이 하나 이상의 회로에 의해 수행될 수 있다는 것과, 이 회로들이 하나의 물리적 디바이스에 하우징되거나, 서로 물리적으로 분리되어 하우징되지만, 서로 통신가능하게 결합될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 3a 및 도 3b는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스 및 이미징 디바이스의 하우징 내의 내부 구성요소들의 도면들을 각각 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이미징 디바이스(300)는 트랜스듀서들(302) 및 연관된 전자 장치들이 하우징되는 핸드헬드 케이싱(331)을 포함할 수 있다. 이미징 디바이스는 또한, 전자 장치에 전력을 공급하는 배터리(338)를 포함할 수 있다. 이미징 디바이스에 의해 소비되는 전력의 양은, 배터리를 통해서든 유선 또는 무선 접속을 통해서든, 이미징 디바이스의 온도를 증가시킬 수 있다. 이미징 디바이스의 만족스러운 이용 및 이미징 디바이스 성능을 보장하기 위해, 이미징 디바이스의 본체의 온도는 임계 온도 미만으로 유지될 필요가 있을 수 있다. 본 명세서의 이미징 디바이스는, 상당한 양의 전력을 소비하고, 배터리 수명을 감소시키며, 프로브(또는 이미징 디바이스) 내의 온도를 증가시키는 고품질 이미지의 획득에도 불구하고 전력 및 온도를 감소시키도록 전자적으로 구성될 수 있다.
따라서, 도 3a는, 선택적으로 실리콘 웨이퍼 상에 구축된 2D 어레이의 pMUT를 이용한 2D 및 3D 이미징이 가능한 고성능, 저전력, 및 저비용의 휴대용 이미징 디바이스의 실시예를 도시한다. 특정 파라미터들의 전자 구성을 갖는 주문형 집적 회로(ASIC)(106)에 결합된 이러한 어레이는 이전에 가능했던 것보다 낮은 비용으로 더 높은 품질의 이미지 처리를 가능하게 한다. 게다가, 특정 파라미터들, 예를 들어 이용되는 채널들의 수를 제어함으로써, 전력 소비가 변경될 수 있고, 온도가 변경될 수 있다.
일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스(300)는 이미징 디바이스에서 전력 소비 및 온도를 능동적으로 제어하기 위해 실시간으로 시스템 구성가능성 및 적응성을 허용하도록 구성된다. 이것은 1) 채널들의 수를 변경하는 것 및/또는 2) 이미징 디바이스 내의 온도들이 사양 한계들을 초과하지 않도록 그 채널들에서의 전력 소모를 능동적으로 제어하는 것에 의해 이미징 디바이스 내에서의 전력 소모를 최소화함으로써 행해진다.
이제 도 3a를 보다 상세히 살펴보면, 도 3a는 일부 실시예들에 따른, 선택적으로 조정가능한 특징들을 갖는 이미징 디바이스(300)의 개략도이다. 이미징 디바이스(300)는 단지 예로서 도 1의 이미징 디바이스(100) 또는 도 2의 이미징 디바이스(202)와 유사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이미징 디바이스는 초음파 의료 프로브를 포함할 수 있다. 도 3a는 이미징 디바이스(300)의 트랜스듀서(들)(302)를 도시한다. 전술한 바와 같이, 트랜스듀서(들)(302)는 압력파들(도 2, 210)을 전송 및 수신하도록 적응되는 트랜스듀서 요소들(도 1, 104)의 어레이들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이미징 디바이스(300)는 트랜스듀서들(302)과 인체 또는 압력파들(도 2, 210)이 전송되는 다른 질량체 또는 조직 사이의 임피던스 매칭 계면으로서 작용하는 코팅층(322)을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 코팅층(322)은 원하는 초점 거리와 일치하는 곡률로 설계될 때 렌즈의 역할을 할 수 있다.
이미징 디바이스(300)는 임의의 적절한 폼 팩터로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스듀서들(302)을 포함하는 이미징 디바이스(300)의 일부는 이미징 디바이스(100)의 나머지로부터 밖으로 연장할 수 있다. 이미징 디바이스(300)는, 볼록 어레이 프로브, 마이크로-볼록 어레이 프로브, 선형 어레이 프로브, 질내 프로브(endovaginal probe), 직장내 프로브(endorectal probe), 수술 프로브(surgical probe), 수술중 프로브(intraoperative probe) 등의, 임의의 적절한 초음파 의료 프로브로서 구현될 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용자는 코팅층(322)과 인체 사이의 계면에서의 임피던스 매칭이 개선될 수 있도록 코팅층(322)과의 직접 접촉 전에 생체의 피부 상에 겔을 적용할 수 있다. 임피던스 매칭은 계면에서의 압력파들(도 2, 210)의 손실 및 계면에서 이미징 디바이스(300)를 향해 이동하는 반사파의 손실을 줄인다.
일부 예들에서, 코팅층(322)은 트랜스듀서(들)(102)로부터 신체로의 그리고 그 반대로의 음향 신호들의 전송을 최대화하기 위해 평탄한 층일 수 있다. 코팅층(322)의 두께는 트랜스듀서(들)(102)에서 생성될 압력파(도 2, 210)의 1/4 파장일 수 있다.
이미징 디바이스(300)는 또한 트랜스듀서들(102)을 제어하기 위한, 선택적으로 주문형 집적 회로(ASIC 칩 또는 ASIC) 형태의 하나 이상의 프로세서와 같은 제어 회로(106)를 포함한다. 제어 회로(106)는 예를 들어 범프들을 통해 트랜스듀서들(102)에 결합될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)은 선택적으로 변경가능하거나 조정가능할 수 있고, 이것은, 주어진 시간에 활성인 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)의 수량이 변경될 수 있어서 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)의 전력 소비 특성이 결과적으로 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 선택적으로 변경되는 채널들이 파워 다운되거나 저전력 상태로 설정되는 수신 채널들(도 1, 110)인 경우가 있을 수 있다. 수신 채널들(도 1, 110)은 반사된 압력파들(도 2, 210)을 수신하고 신호들을 조절(증폭, 결합, 처리 등)하기 위한 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 구성요소들은 전력을 소비하며, 따라서 수신 채널(도 1, 110)을 파워 다운하거나 수신 채널을 저전력 모드로 설정함으로써, 이러한 구성요소들은 더 적은 전력을 인출하며, 따라서 그 열 발생을 줄인다.
다른 예에서, 전송 채널들(도 1, 108)은 파워 다운되거나 저전력 상태로 설정될 수 있다. 특히 전송 채널들(도 1, 108)과 관련하여, 전송 채널들(도 1, 108)은 pMUT 트랜스듀서 요소의 일 실시예에서 15 볼트(V)와 같은 미리 결정된 값의 전압 펄스를 통해 요소들(도 1, 104)을 구동한다. 일부 예들에서, 전송 채널(도 1, 108)을 저전력 상태에 두는 것은, 전압 펄스의 크기를, pMUT 트랜스듀서 요소의 일 실시예에서 5V 등으로 감소시키는 것을 의미할 수 있다.
일부 예들에서, 채널을 변경하기 위한 기초는 동작 모드일 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스는 높은 이미지 해상도를 여전히 유지하면서 전력 소비를 줄이는 저전력 모드에서 동작할 수 있다. 이미지의 해상도는 이미지의 특정 프레임에 대한 스캔라인들의 수를 지칭할 수 있거나, 초당 생성되는 프레임들의 수를 지칭할 수 있다. 따라서, 고해상도 이미지를 생성하는 것은 더 많은 채널들의 이용을 요구할 수 있다. 예를 들어, 고해상도 이미지는 모든 128개의 수신 채널들(도 1, 110) 및 모든 128개의 전송 채널들(도 1, 108)을 요구할 수 있다. 그러나, 단지 수신 채널들(도 1, 110) 및 전송 채널들(도 1, 108)의 서브세트, 말하자면 각각의 64개를 활성화함으로써 저해상도 이미지가 생성될 수 있다. 일부 예들에서, 저전력 모드는 이미징 디바이스의 사용자가 이미징될 특정 대상을 검색하고 있는 모드를 지칭할 수 있고, 고전력 모드는 대상이 사용자에 의해 발견되었고 대상의 고해상도 이미지들이 요구되는 모드를 지칭할 수 있다. 이 예에서, 채널들(도 1, 108, 110)의 수는 저해상도 부분 동안 파워 다운되거나 저전력 상태로 설정된다.
도 3a를 다시 참조하면, 이미징 디바이스는 이미징 디바이스(100)의 구성요소들을 제어하기 위한 하나 이상의 프로세서(326)도 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(326)는, 제어 회로(106) 외에도, 트랜스듀서 요소들의 활성화를 제어하는 것, 트랜스듀서 요소들로부터의 반사된 초음파 파형에 기반하여 전기 신호를 처리하는 것, 또는 도 1의 컴퓨팅 디바이스(112) 또는 도 2의 컴퓨팅 디바이스(216) 등의 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서에 의해 이미징되고 있는 대상의 이미지의 복원을 야기하는 신호를 생성하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(326)는 이미징 디바이스와 연관된 다른 처리 기능들을 수행하도록 추가로 적응될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(326)는 임의의 유형의 프로세서들(326)로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(326)는 단일 또는 멀티-코어 프로세서(들), 단일 또는 멀티-소켓 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 그래픽 프로세서, 신경망 계산 엔진, 이미지 프로세서, 마이크로제어기, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 또는 다른 프로세서 또는 처리/제어 회로로서 구현될 수 있다. 이미징 디바이스(100)는 또한 신호들을 처리/조절하기 위한 AFE(Analog Front End)와 같은 회로(들)(328), 및 트랜스듀서들(102)에 의해 생성되어 회로들(328)을 향해 전파되는 파들을 흡수하기 위한 음향 흡수체층(330)을 포함할 수 있다. 즉, 트랜스듀서(들)(102)는 기판 상에 탑재될 수 있고 음향 흡수체층(330)에 부착될 수 있다. 이 층은 역방향으로(즉, 포트(334)를 향하는 방향으로 코팅층(322)으로부터 멀어지는 방향으로) 방출되는 임의의 초음파 신호들을 흡수하며, 이것은 그렇지 않으면 반사되어 이미지의 품질을 방해할 수 있다. 도 3a가 음향 흡수체층(330)을 도시하지만, 이 구성요소는 다른 구성요소들이 역방향으로의 초음파의 재료 투과를 방지하는 경우들에서 생략될 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(328)는 제어 회로(106) 및 프로세서(326)와 같은 이미징 디바이스의 다른 구성요소들과 인터페이싱하도록 구성되는 임의의 회로 또는 회로들로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드(328)는 예를 들어 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기, 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기, 하나 이상의 증폭기 등을 포함할 수 있다.
이미징 디바이스는 예를 들어 포트(334) 또는 무선 트랜시버를 통해 컴퓨팅 디바이스(도 2, 216)와 같은 외부 디바이스와 제어 신호들을 포함하는 데이터를 통신하기 위한 통신 유닛(332)을 포함할 수 있다. 이미징 디바이스(100)는 데이터를 저장하기 위한 메모리(336)를 포함할 수 있다. 메모리(336)는 본 명세서에 설명된 기능들을 수행할 수 있는 임의의 유형의 휘발성 또는 비휘발성 메모리 또는 데이터 저장소로서 구현될 수 있다. 동작시, 메모리(336)는 운영 체제, 애플리케이션, 프로그램, 라이브러리 및 드라이버와 같은 이미징 디바이스(100)의 동작 동안 이용되는 다양한 데이터 및 소프트웨어를 저장할 수 있다.
일부 예들에서, 이미징 디바이스(100)는 이미징 디바이스(100)의 구성요소들에 전력을 제공하기 위한 배터리(338)를 포함할 수 있다. 채널들의 선택가능한 변경은 이미징 디바이스(100)가 배터리(338)를 포함할 때 특히 관련된 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 수신 채널(도 1, 110) 및 전송 채널(도 1, 108)이 전력을 인출하는 구성요소를 포함하기 때문에, 배터리는 시간이 지남에 따라 고갈된다. 일부 예들에서 이러한 구성요소들에 의한 전력의 소비가 다소 클 수 있어서 배터리(338)가 짧은 시간량 내에 소모될 것이다. 이것은 특히 상당한 양의 전력을 소비하는 고품질 이미지들을 획득할 때 관련된다. 배터리(338)는 또한 무선 또는 유선 충전 회로들(도시되지 않음)일 수 있는 배터리 충전 회로들을 포함할 수 있다. 이미징 디바이스는 소비된 배터리 전하를 표시하고 향상된 배터리 수명을 위해 전력 관리를 최적화하도록 이미징 디바이스를 구성하는데 이용되는 게이지를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는, 이미징 디바이스를 벽 콘센트에 플러깅하는 등에 의해, 외부 전원에 의해 전력공급될 수 있다.
이제, 도 3b를 참조하면, 도 3a의 이미징 디바이스(300)의 하우징 내에서 코팅층(322)을 뺀 내부 구성요소들(360)의 더 상세한 도면이 도시된다. 도 3b의 도시된 예에서, 전면부(360)는, 도시된 바와 같이 ASIC(106)에 결합된 마이크로전자기계적(MEMs) 트랜스듀서(들)(302)가 아래에 놓인 렌즈(366)를 포함할 수 있다. ASIC는 차례로, 도 3a의 AFE(328) 및 포트(334)와 함께, 배터리(338), 메모리(336), 통신 회로(332) 및 프로세서(326) 등의 이미징 디바이스의 일부 또는 모든 전자 구성요소를 포함할 수 있는 인쇄 회로 보드(PCB)에 결합된다. 렌즈(366), 트랜스듀서(들)(302), ASIC(106) 및 PCB(360)를 포함하는 어셈블리는, 하나 이상의 접착층(362), 흡수체(330), 및 텅스텐 반사체 등의 반사체를 포함하는 일련의 층들 상에 놓일 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 이미징 디바이스의 다양한 구성요소들이 이미징 디바이스로부터 생략될 수 있거나, 이미징 디바이스로부터 분리된 다른 구성요소들에 포함될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(326)는 제어 회로(106)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 구성요소들의 일부 또는 전부는 시스템-온-칩(SoC) 또는 멀티칩 팩키지 내에 통합되거나 그 일부를 형성할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 트랜스듀서(102) 어레이의 측면도이다. 전술한 바와 같이, 이미징 디바이스(도 1, 100)는 트랜스듀서들(102-1, 102-2, 102-3)의 어레이를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 그들 자신의 트랜스듀서 요소들(도 1, 104)의 어레이를 구비한다. 일부 예들에서, 트랜스듀서들(102)은 이미징될 대상(도 2, 214)의 더 넓은 각도를 제공하도록 (예를 들어, 도 3b에 제안된 바와 같이) 만곡될 수 있다.
도 5는 단일 트랜스듀서(102)의 상면도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 트랜스듀서(102)는 트랜시버 기판(540) 및 그 위에 배열된 하나 이상의 트랜스듀서 요소(104)를 포함할 수 있다. 벌크 트랜스듀서 요소들을 이용하는 종래의 시스템들과는 달리, 트랜스듀서 요소(104)는 웨이퍼 상에 형성될 수 있고, 웨이퍼는 다이싱되어 복수의 트랜스듀서들(102)을 형성할 수 있다. 이 프로세스는 트랜스듀서들(102)이 대량으로 그리고 저비용으로 제조될 수 있으므로 제조 비용을 줄일 수 있다.
일부 예들에서, 웨이퍼의 직경은 8 내지 12 인치 범위일 수 있고, 많은 트랜스듀서 요소(104) 어레이가 그 위에 일괄 제조될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 트랜스듀서 요소(104)를 제어하기 위한 제어 회로(도 1, 106)는, 각각의 트랜스듀서 요소(104)가 매칭하는 집적 회로, 예를 들어, 수신 채널(도 1, 108) 및 전송 채널(도 1, 106)에 매우 근접하게, 바람직하게는 25 pm - 100 pm 내에 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서(102)는 1024개의 트랜스듀서 요소(104)를 가질 수 있고, 1024개의 트랜스듀서 요소(104)에 대한 적절한 수의 전송 및 수신 회로를 갖는 매칭 제어 회로(도 1, 106)에 접속될 수 있다.
트랜스듀서 요소(104)는, 정사각형, 직사각형, 타원형, 또는 원형 등의 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 예들에서, 트랜스듀서 요소(104)는 직교 방향으로 배열된 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 즉, 트랜스듀서 요소(104) 어레이는 N개의 열(542)과 M개의 행(544)을 갖는 MxN 어레이일 수 있다.
라인 요소를 생성하기 위해, N개의 트랜스듀서 요소(104)의 열(542)은 전기적으로 병렬로 접속될 수 있다. 그 후, 이 라인 요소는 각각의 트랜스듀서 요소(104)보다 거의 N배 더 긴 연속 트랜스듀서 요소에 의해 달성된 것들과 유사한 초음파 신호들의 전송 및 수신을 제공할 수 있다. 이 라인 요소는 열 또는 라인 또는 라인 요소로 상호교환가능하게 불릴 수 있다. 압전 요소의 열의 예는 도 5에서 참조 번호(542)로 도시된다. 트랜스듀서 요소들(104)은 이 예에서 열(542)에 배열되고 수신 채널 회로의 일부인 저잡음 증폭기들 및 연관된 전송 드라이버 회로들(전송 채널의 일부)을 갖는다.
명시적으로 도시되지는 않았지만, 전송 및 수신 회로는 특정 요소들 및 요소들의 세트들이 이용될 수 있게 하는 멀티플렉싱 및 어드레스 제어 회로를 포함할 수 있다. 트랜스듀서들(102)은 원형 또는 다른 형상들과 같은 다른 형상으로 배열될 수 있다는 것이 이해된다. 일부 예들에서, 각각의 트랜스듀서 요소(104)는 서로 중심 간에 250 pm 이격될 수 있다.
본 명세서의 트랜스듀서(102)에서, 복수의 동일한 트랜스듀서 요소(104)를 이용하여 라인 요소를 설계하는 것이 유리하며, 여기서, 각각의 요소는 그 특성 중심 주파수를 가질 수 있다. 복수의 트랜스듀서 요소들(104)이 함께 접속될 때, 복합 구조체(즉, 라인 요소)는 모든 요소 픽셀들의 중심 주파수들로 구성되는 중심 주파수를 갖는 하나의 라인 요소로서 작용할 수 있다. 현대의 반도체 프로세스들에서, 이러한 중심 주파수들은 서로 잘 매칭되고, 라인 요소의 중심 주파수로부터 매우 작은 편차를 가지며, 다소 상이한 중심 주파수들의 여러 픽셀을 혼합하여, 하나의 중심 주파수만을 이용하는 라인들에 비해 넓은 대역폭 라인을 생성하는 것도 가능하다.
일부 예들에서, 트랜스듀서들(102)은 트랜스듀서(102)의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서(546-1, 546-2, 546-3, 546-4)를 포함할 수 있다. 도 5가 특정 위치들에 배치된 온도 센서들(546)을 도시하지만, 온도 센서들(546)은 트랜스듀서(102) 상의 다른 위치들에 배치될 수 있고, 추가적인 센서들이 이미징 디바이스(도 1, 100) 상의 다른 위치들에 배치될 수 있다.
온도 센서들(546)은, 일 실시예에 따라, 채널들(도 1, 108, 110)의 선택적 조정을 트리거링할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 핸드헬드 휴대용 이미징 디바이스(도 1, 100) 내의 온도들은 사전 결정된 온도 위로 상승할 수 있다. 따라서, 온도 센서(546)는, 온도 센서(546)가 임계량보다 높은 온도, 예를 들어, 사용자-확립된 온도 또는 규제 기관에 의해 설정된 온도를 검출하면, 환자와 접촉하는 표면인 트랜스듀서(102) 표면에서 디바이스의 온도를 검출할 수 있고, 신호는 제어기(도 3, 324)에 의해 전달되어 전송 채널(도 1, 108) 및/또는 수신 채널(도 1, 110)의 전부 또는 일부를 파워 다운하거나 전송 채널(도 1, 108) 및/또는 수신 채널(도 1, 110)의 전부 또는 일부를 저전력 상태로 설정할 수 있다. 온도 센서(546)를 트랜스듀서들(102) 상에 배치하는 것은 이것이 환자와 접촉하는 표면 근처에 있고, 따라서 사용자가 인지할 수 있거나 과도한 열에 의해 영향을 받을 수 있는 계면에서의 온도에 관한 데이터를 제공한다는 점에서 유익하다.
도 5는 또한 트랜스듀서 요소들(104)의 단자들을 도시한다. 즉, 각각의 트랜스듀서 요소(104)는 2개의 단자를 가질 수 있다. 제1 단자는 어레이 내의 모든 트랜스듀서 요소들(104)에 의해 공유되는 공통 단자일 수 있다. 제2 단자는 트랜스듀서 요소들(104)을 전송 채널들(도 1, 108) 및 수신 채널들(도 1, 110)에 연결할 수 있다. 이 제2 단자는, 제1 열의 트랜스듀서 요소들(104)에 대해 상징적으로 도시된 바와 같이 모든 트랜스듀서 요소(104)에 대해 구동 및 감지되는 단자일 수 있다. 단순화를 위해, 제2 단자는 제1 열의 트랜스듀서 요소들(104)에 대해서만 표시된다. 그러나, 연관된 전송 채널(108) 및 수신 채널(110)을 갖는 유사한 단자들은 어레이 내의 다른 트랜스듀서 요소들(104)을 채운다. 제어 신호를 이용하는 제어 회로(도 1, 106)는, 각각의 전송 채널(도 1, 108) 및 수신 채널(도 1, 110)을 턴온하고 다른 열(542)에서의 채널(도 1, 108, 110)을 턴오프함으로써 트랜스듀서 요소(104)의 열(542)을 선택할 수 있다. 유사한 방식으로, 특정한 행 또는 심지어 개개의 트랜스듀서 요소(104)를 턴오프하는 것도 가능하다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른, 이미징 디바이스(100)와 프레임(648)의 스캔 라인(650)의 등각도이다. 프레임(648)은 장기, 또는 이미징될 다른 대상의 단일 정지 이미지를 지칭한다. 프레임(648)은 대상을 통한 단면 평면의 이미지에 대응할 수 있다. 프레임(648)은 개별 스캔 라인들(650)로 구성된다. 즉, 프레임(648)은 이미지로서 보여질 수 있고, 스캔 라인은 그 이미지의 개개의 층 또는 슬라이스이다. 해상도에 따라, 특정 프레임(648)은 100개 미만 내지 수백개 범위의 상이한 수의 스캔 라인(650)을 포함할 수 있다.
프레임(648)을 형성하기 위해, 빔포밍 회로를 이용하는 트랜스듀서(102)는 상이한 트랜스듀서 요소들(도 1, 104)의 압력파들, 예를 들어 특정 열(도 5, 542) 내의 압력파들을 특정 초점에 포커싱할 수 있다. 이들 트랜스듀서 요소들(도 1, 104)에 의해 수집된 반사 신호들이 수신되고, 지연되고, 가중되고, 합산되어 스캔 라인(650)을 형성한다. 그 다음, 관심 초점은 빔포밍 기술에 기반하여 변경될 수 있고, 프로세스는 예를 들어 100-200개의 스캔 라인(650)으로 구성된 전체 프레임(648)이 생성될 때까지 반복된다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른 스캔 라인(850)의 형성을 나타낸다. 구체적으로, 도 7은 도 6으로부터 라인 A-A를 따라 취해진 하나의 트랜스듀서(102)의 단면도이다. 구체적으로, 도 7은 트랜스듀서(102)를 구성하는 트랜스듀서 요소들(104)을 도시한다. 도 7에서, 간소화를 위해 트랜스듀서(102)의 단 하나의 트랜스듀서 요소(104)만이 참조 번호로 표시된다. 또한, 도 7에 도시된 트랜스듀서 요소들(104)은 열(도 5, 542)의 상부 트랜스듀서 요소(104)를 나타낼 수 있고, 다른 트랜스듀서 요소들(104)은 페이지에 연장한다는 점에 유의한다. 도 7은 또한 제어 회로(도 1, 106 또는 도 3, 106)에서 발견되어 스캔 라인을 형성할 수 있는 회로를 도시한다. 또한, 간소화를 위해 도 7은 7개의 트랜스듀서 요소(104)와 7개의 각각의 열(도 5, 542)만을 도시한다는 점에 유의한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 트랜스듀서(102)는 임의의 수의 트랜스듀서 요소(104), 예를 들어, 128개의 열(도 5, 542)을 포함할 수 있고, 각각의 열(도 5, 542)은 그 내부에 32개의 트랜스듀서 요소(104)가 배치되어 있다.
스캔 라인(650)을 형성하기 위해, 반사된 초음파 파형(752)이 다수의 트랜스듀서 요소(104)로부터, 예를 들어, 열(도 5, 542) 내의 각각의 트랜스듀서 요소(104)로부터 수신된다. 이러한 파형들(752)은 전기 신호들로 변환된다. 일부 예들에서, 열(도 5, 542) 내의 트랜스듀서 요소(104)로부터의 전기 신호는 제어 회로(106)에 전달되는 복합 신호(754)에 결합될 수 있다. 각각의 복합 신호(754)가 상이한 전송 길이로 인해 상이한 시간에 수신됨에 따라, 제어 회로(106)는 각각의 복합 신호(754)를 지연시켜 이들이 동위상이도록 한다. 이어서, 제어 회로(106)는 조정된 신호들을 결합하여 스캔 라인(650)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 이미지의 프레임(도 6, 648)은 많은 스캔 라인(650), 종종 128개 이상으로 형성된다. 이러한 스캔 라인들(650)은 이미징될 영역을 커버한다. 스캔 라인(650)을 수집하여 프레임(도, 648)에 결합하는 시간은, 프레임 레이트의 관점에서, 이미징될 대상의 비디오의 품질을 정의한다. 예를 들어, 심장을 스캐닝하는 예를 가정하고, 심장이 트랜스듀서(102) 표면의 20cm 아래라고 가정하면, 초음파 파형은 심장으로 이동하는데 대략 130 마이크로초(μs)가 걸리고, 사운드는 조직에서 1540m/s로 이동한다고 가정한다. 이어서, 신호는 심장으로부터 반사되며, 대략 260 마이크로초의 총 통과 시간 동안 트랜스듀서들(102)에 도달하는데 또한 대략 130 마이크로초가 걸린다. N개의 수신 채널(도 1, 110), 예를 들어, 128개의 채널을 이용하여, 하나의 스캔 라인(650)은, 128개의 전송 채널(도 1, 110)로부터 전송하여 트랜스듀서 요소(도 1, 104)의 128개 열(도 5, 544)을 구동하고, 모든 128개의 열(도 5, 544)로부터 수신하여, 도 7에 표시된 바와 같이 신호를 처리함으로써 형성된다. 프레임(도 6, 648)당 128개의 스캔 라인(650)을 가정하면, 최대 프레임 레이트는 약 30 fps이다.
일부 예들에서는, 예를 들어 간들 및 신장들에 대해 30 fps로 충분할 수 있다. 그러나, 심장과 같은 움직이는 장기를 이미징하기 위해서는, 더 높은 프레임 레이트가 요망될 수 있다. 따라서, 이미징 디바이스(도 1, 100)는 복수의 스캔 라인(650)이 동시에 형성될 수 있는 병렬 빔포밍을 구현할 수 있다. 한 번에 복수의 스캔 라인들(650)이 형성될 수 있으므로, 유효 프레임 레이트가 증가될 수 있다. 예를 들어, 4개의 스캔 라인(650)이 동시에 형성될 수 있다면, 유효 프레임 레이트는 120 fps까지 올라갈 수 있다. 병렬 빔포밍은 이미징 디바이스(도 1, 100)의 FPGA들(도 3, 326)에서 수행될 수 있다.
일부 예들에서, 수신 및/또는 전송 채널(도 1, 110, 110)의 선택적 파워 다운은 병렬 빔포밍 동작에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 병렬 빔포밍을 이용하여 120 fps의 프레임 레이트가 달성가능할 수 있다. 그러나, 30 fps가 충분히 양호하면, 수신 채널들(도 1, 110)은 완전히 셧다운될 수 없지만, 실질적으로 저전력 상태에 놓일 수 있는 일부 요건들을 고려하여, 전력 소비를 4배 또는 4배보다 다소 적게 줄이면서, 그 시간의 1/4이 가능하게 될 수 있다. 예를 들어, 4개의 스캔 라인의 세트가 동시에 수집된 후에, 수신 채널들(도 1, 110)은 일정 기간 동안 턴오프될 수 있고, 그 후 또 다른 4개의 스캔 라인을 동시에 수집하기 위해 다시 턴온될 수 있다.
이러한 기술들은 전력 소비를 예를 들어 시작 전력 소비 값보다 약 3.3배 적게 줄일 수 있다. 즉, 병렬 빔포밍을 수행하는 이미징 디바이스(도 1, 100) 내의 수신 채널들(도 1, 110)의 선택적 파워 다운은 전체 프레임 레이트가 유지되도록 그 시간의 일부 동안 수신 채널들(도 1, 110)을 파워 다운한다. 이러한 동작은 이미지 품질에 영향을 미치지 않는데, 그 이유는 이미징 아티팩트들이 전력 집중적이지 않고 프로브 내에 위치하지 않은 디스플레이 프로세서에서 실행될 수도 있는 동작들로 디지털적으로 보정될 수 있기 때문이다.
이미지의 이러한 디지털 보정을 위한 알고리즘의 일부 실시예가 이하에서 추가로 제공된다. 스캔 라인(650) 형태의 이미징 디바이스(도 1, 100)로부터의 데이터는, USB 또는 기타의 인터페이스 등의 유선 접속을 이용하여, 임의의 방식으로, 예를 들어, 무선으로, 컴퓨팅 디바이스(도 2, 216) 유닛에 전송될 수 있다. 이러한 이미지 처리는 온도 상승에 대한 더 적은 제한이 존재하는 이미징 디바이스(도 1, 100)의 외부에서 수행될 수 있다. 스케일링의 양은 전송 및 수신되는 병렬 빔들의 수에 의존한다. 예를 들어, 스케일링은 2개의 병렬 빔을 이용할 때 더 작거나 8개의 병렬 빔을 이용할 때 더 클 수 있다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들의 예에 따른 수신 채널(110)을 도시한다. 수신 채널(110)은 반사된 압력파(도 2, 210)를 수신하기 위해 트랜스듀서 요소(도 1, 104)에 결합된다. 도 8은 또한 트랜스듀서 요소(도 1, 104)와 전송 채널(도 1, 110) 사이의 접속을 도시한다. 일 예에서, 전송 채널(도 1, 108)은 수신된 압력 및 전송된 펄스가 만나는 노드에서의 수신 동작 동안 높은 임피던스를 향해 간다. 구체적으로, 반사된 압력파는 트랜스듀서 요소(104)에서 전하로 변환되고, 이것은 저잡음 증폭기(LNA)(856)에 의해 전압으로 변환된다. LNA(856)는 전하 증폭기이며, 여기서 전하는 출력 전압으로 변환된다. 일부 예들에서, LNA(856)는 프로그래머블 이득을 가지며, 여기서 이득은 실시간으로 변경될 수 있다.
LNA(856)는 트랜스듀서에서의 전하를 전압 출력으로 변환하고, 또한 수신된 에코 신호를 증폭한다. 스위치(전송/수신 스위치)는 수신 동작 모드에서 LNA(856)를 트랜스듀서 요소(104)에 접속시킨다.
이 LNA(856)의 출력은 그 후 신호를 조절하기 위해 다른 구성요소들에 접속된다. 예를 들어, 프로그래머블 이득 증폭기(PGA)(858)는 전압의 크기를 조정하고 시간의 함수로서 이득을 변경하는 방법을 제공하며, 시간 이득 증폭기(TGA)로서 알려질 수 있다. 신호가 조직 내로 더 깊게 이동할 때, 신호는 감쇠된다.
따라서, 보상을 위해 더 큰 이득이 이용되고, 이 더 큰 이득은 TGA에 의해 구현된다. 대역통과 필터(860)는 잡음 및 대역외 신호들을 필터링하도록 동작한다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)(862)는 추가의 처리가 디지털적으로 행해질 수 있도록 신호를 디지털 도메인으로 변환하기 위해 아날로그 신호를 디지털화한다. 그 다음, ADC(862)로부터의 데이터는 복조 유닛(864)에서 디지털적으로 처리되고 FPGA(326)에 전달되어 도 7에 도시된 바와 같은 스캔 라인(도 6, 650)을 생성한다. 일부 구현들에서, 복조 유닛(864)은 다른 곳에서, 예를 들어 FPGA에서 구현될 수 있다. 복조 유닛은 직교(I 및 Q)의 2개의 성분을 갖는 기저대역으로 캐리어 신호를 주파수-시프트하고, 일부 예들에서 추가의 디지털 처리를 위해, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(862)는 ADC(862)의 레이턴시를 감소시키기 위해 연속-근사-레지스터(SAP) 아키텍처를 구현할 수 있다. 즉, ADC(862)가 반복적으로 턴오프 및 턴온됨에 따라, 턴온 이후의 신호 처리를 지연시키지 않기 위해 레이턴시를 거의 내지 전혀 갖지 않을 필요가 있다.
설명된 바와 같이, 수신 채널(110)의 구성요소들은 턴오프되거나, 전력을 보존하기 위해 저전력 모드로 설정될 수 있다. 즉, 일 예에서 LNA(856), PGA(8058), ADC(862) 및 기타의 디지털 처리 구성요소에서 상당한 양의 전력이 소비되고, 이미징 디바이스(도 1, 100)는 128개의 수신 채널(110)을 포함한다. 모든 128개의 수신 채널(110)을 이용하여 많은 수의 스캔 라인(도 8, 650)을 생성하는 전력 소비는 많은 양의 전력 소비를 야기할 수 있다.
하나의 특정 예로서, LNA(856)가 1mW를 소비하고, ADC(862)가 40mW를 소비하고, 복조, I/Q 변환이 다른 10mW를 소비한다고 가정한다. 이 예에서, 각각의 수신 채널(110)은 디지털 처리에 의해 소비되는 전력을 카운트하지 않고 60mW를 소비한다. 128개의 채널(110) 구현을 위해, 저전력 FPGA(326)를 이용하여 스캔 라인들(도 6, 650)을 형성하는데 이용되는 디지털 처리를 통합하는 것은 FPGA(326)에서 약 12W이고, 그 중 약 9W는 계산상의 문제들이며, 나머지는 I/O 및 정적 손실들에서의 오버헤드에 있을 것이다. 따라서, 128개의 수신 채널(110)에 대해, 소비되는 전력은 이 예에서 거의 20W일 것이다. 이러한 전력 레벨은 핸드헬드 이미징 디바이스(도 1, 100)에서 지원하기에 기술적으로 비실용적이다. 10W 미만의 전력 수치들이 더 합리적인 전력 레벨들이다. 따라서, 예를 들어 수신 채널들(110)의 수를 절반으로 감소시키는 것은 소비되는 전력의 대응하는 절반을 낳는다. 전력의 감소는 배터리 수명을 향상시킬 뿐만 아니라, 이미징 디바이스(도 1, 100)의 온도에 영향을 미친다. 도 8이 수신 채널(110) 내의 특정 구성요소들을 도시하지만, 수신 채널(110)은 저전력 또는 파워 다운 상태들에 유사하게 배치될 수 있는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.
채널들의 수를 변경하는 것 이외에, 프레임 레이트를 부스팅하기 위해 병렬 빔포밍을 이용하고 그 후 타겟 프레임 레이트들에 일관된 시간 동안 회로들을 셧다운함으로써 대부분의 시간의 모든 채널들의 셧다운(또는 전력 저하)과 같은, 다른 파라미터들이 또한 전력을 실질적으로 감소시키도록 구성될 수 있다.
이제 도 9a를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 다수의 트랜스듀서 요소들(104a, 104b, 104c, 104d, 104e 및 104f)의 개략도가, 언급된 바와 같이 전송 채널(108) 또는 수신 채널(110)로의 접속과 함께 제공된다. 전송 채널들(108) 및 수신 채널들(110)은 초음파 파형들의 전송 또는 수신을 위해 트랜스듀서 요소들 중 대응하는 것들을 활성화하도록 선택적으로 활성화될 수 있고, 이들은 발사될 트랜스듀서 요소들의 수보다 적은 수의 전송 채널들 및/또는 수신 채널들을 추가로 포함할 수 있고, 따라서 도 9a에서 파선들로 전송 및 수신 채널들을 도시한다. 전송 채널들 및/또는 수신 채널들의 수가 발사될 트랜스듀서 요소들의 수보다 적은 경우, 전송 및/또는 수신 채널들 중 관련된 하나 내의 제어 회로 및/또는 활성 구성요소들은 채널이 트랜스듀서 요소들 중 의도된 하나를 선택적인 방식(본 명세서에서 기능적 결합이라고 지칭될 수 있음)으로 어드레싱하게 할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에 따르면, 이미징 디바이스의 제어 회로는, 트랜스듀서 요소들의 의도된 선택적 발사 패턴에 기반하여 임의의 전송기 채널 및/또는 수신기 채널의 선택된 트랜스듀서 요소로의 결합을 야기할 수 있다. 따라서, 도 9a의 채널들(108 및 110)의 도시는 모든 트랜스듀서 요소가 전용 전송 채널, 복수의 물리적으로 근접한 수신 채널을 갖는 시나리오로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되고, 주어진 트랜스듀서 요소를 선택적으로 어드레싱 및 구동하는데 하나 이상의 전송 채널이 이용될 수 있고, 반사된 초음파 에너지에 기반하여 생성된 전기 신호를 처리하기 위해 주어진 트랜스듀서 요소를 선택적으로 어드레싱하는데 복수의 수신 채널이 이용될 수 있는 시나리오를 포괄하는 것으로 해석될 수 있다.
여전히 도 9a를 참조하면, 제1 전력(예를 들어, 전체 전력 등)의 프레임에 대해, 트랜스듀서 요소들(104a-104f)은, 각각의 트랜스듀서 요소(104)가 접속된 전송 채널(108)에 의해 구동되는 대로 전송하게 하고, 트랜스듀서에서 전압으로 변환되고 클러스터(도시된 실시예에서는 어느 수신 채널들이 대응하는 가장 최근에 활성화된 트랜스듀서 요소로부터의 전송에 기반하여 반사된 초음파 에너지를 캡처하도록 활성화되는지에 따라 2-6)와 같은 수신 채널들(110) 중 하나 이상을 통해 추가로 처리될 초음파 에너지의 반사된 에코를 수신하게 하기 위해, 시간 도메인에서 하나씩의 패턴으로 활성화될 수 있다(즉, 이들은 거기에 결합된 전송 채널을 통한 전압 펄스에 의해 구동되어 그로부터 초음파 파형이 전송되게 할 수 있다). 다음 트랜스듀서 요소(104)는 이어서 동일한 방식으로 전송 및 수신하도록 구동될 수 있고, 그 후 대응하는 전송 채널(108) 및 수신 채널(110)은 전술한 바와 같이 그에 따라 활성화될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 전송 채널은, 후술되는 바와 같이 선형 모드 또는 섹터 모드 등의, 상이한 모드들에서 트랜스듀서 요소들을 구동하도록 제어될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 선형 모드에서, 도 9a의 트랜스듀서 요소들의 순차적인 발사는 각각의 연속적인 트랜스듀서 요소의 발사 모드가 가장 최근에 발사된 트랜스듀서 요소에 의해 전송된 초음파 파형의 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 초음파 파형을 생성하는 순차적인 발사를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 섹터 모드에서, 도 9a의 트랜스듀서 요소들의 순차적인 발사는 각각의 연속적인 트랜스듀서 요소의 발사 모드가 가장 최근에 발사된 트랜스듀서 요소에 의해 전송된 초음파 파형의 방향과 상이할 수 있는 방향으로 초음파 파형을 생성할 수 있는 순차적인 발사를 포함할 수 있다.
각각의 트랜스듀서 요소의 발사는 프레임의 스캔 라인에 기여할 수 있다. 여기서 사용되는 프레임은 이미징되는 대상의 단일 정지 이미지를 말한다. 프레임은 대상을 통한 단면도에 대응할 수 있고, 개별 스캔 라인들로 구성될 수 있다. 즉, 프레임은 이미지로서 보여질 수 있고, 스캔 라인은 그 이미지의 개별 슬라이스이다. 이미지의 해상도에 따라, 특정 프레임은, 예를 들어, 100개 미만 내지 수백개의 범위에 있는 상이한 수의 스캔 라인들을 포함할 수 있다.
프레임을 형성하기 위해, 빔포밍 회로를 이용하는 트랜스듀서는 상이한 트랜스듀서 요소들, 예를 들어 특정 열 내의 트랜스듀서 요소들의 압력파들을 대상의 특정 초점에 포커싱할 수 있다. 이들 트랜스듀서 요소들에 의해 수집된 반사된 초음파 에너지는 주어진 수신 채널(Rx 스캔 라인)에 의해 수신되고, 지연되고, 가중되고, 합산되어 스캔 라인을 형성할 수 있다. 그 다음, 관심 초점은 빔포밍 기술에 기반하여 변경되고, 프로세스는 예를 들어 100개-200개의 스캔 라인으로 구성된 전체 프레임이 생성될 때까지 반복된다.
이제 도 9b 및 도 9c를 참조하면, 일부 실시예들에서, 감소된 전력 소비 및 열 발생은, 프레임을 생성하기 위해, Tx 발사들의 공간 패턴을 인터레이스식 방식으로 교대로 하는 것(시간 도메인에서 홀수 및 짝수 Tx 발사들을 교대로 하는 것)에 의해 달성될 수 있다.
전력 소비를 줄이거나, 일부 경우에는 상이한 채널들을 완전히 파워 다운함으로써, 배터리(338) 수명이 연장될 수 있어서, 이미징 디바이스의 이용 용이성을 향상시키고 과열의 위험을 줄인다.
도 9b 및 도 9c에 도시된 예시적인 구성에서, "(4, 2)" 구성에서의 인터레이스식 스캔이 도시되는데, 여기서 Tx 채널당 4개의 수신(Rx) 스캔라인(Tx 스캔 라인당 4개의 수신 채널에 대응함)이 있고, 그 사이에 2개의 누락된 Rx 스캔라인이 있다. "누락된 스캔라인"이 본 개시내용에서 의미하는 것은, 대응하는 채널이 파워 다운/비활성이기 때문에 누락된 스캔라인이라는 것이다. 도 9b 및 도 9c에서, 파워 다운된 채널들에 대응하는 누락된 스캔라인들이 음영으로 도시된 반면, 활성 스캔라인들은 음영이 없다. 1-20개의 누락된 Rx 스캔라인들이 그 사이에 있는 Tx 라인당 1-10개의 Rx 스캔라인들을 이용하는 것과 같이, 다른 인터레이스식 스캔 구성들이 또한 가능하고, 본 개시내용의 범위 내에 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 인터레이싱(트랜스듀서 요소들의 발사 동안 모든 이용가능한 Rx 채널들에 전력을 공급하지 않고, 따라서 누락된 스캔라인들을 초래함)은 Rx 스캔라인들의 수를 감소시키며, 이는 누락된 데이터를 채우기 위해 각각의 프레임 내에서 기본 보간이 이용되는 경우 이미지 품질을 감소시켜, 획득된 초음파 비디오 동안 움직이는 이미지 아티팩트들을 생성한다. 비디오로서 볼 때, 프레임내 보간된 이미지 내의 아티팩트는 받아들일 수 없는 산만하고 움직이는 패턴으로서 나타난다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 인터레이스식 데이터로부터 얻어진 이미지 품질이 비-인터레이스식 데이터로부터 얻어진 것과 비슷하도록, 실시예들에 따른 재구성 알고리즘이 적용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, Tx 발사의 수는 비디오 녹화 및 디스플레이에서 역사적으로 이용되는 인터레이싱 방식과 유사하지만 상이한 스캐닝 절차에 대응하여 각각의 프레임에서 50%만큼 감소된다. 그러나, 50%보다 더 크거나 더 작은 감소들이 또한 가능하며, 본 개시내용의 범위 내에 있을 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
전통적인 비디오 인터레이싱에서, 이미지는 교대 프레임들을 이용하여 표현되며, 각각의 프레임은 홀수 또는 짝수 수평 래스터 스캔라인들만을 포함한다. 따라서, 임의의 주어진 이미지 프레임에서, 디스플레이된 스캔라인들의 각각의 쌍 사이에 정확히 하나의 누락된 스캔라인이 있다.
대조적으로, 위에서 설명된 바와 같은 이미징 디바이스와 같은 초음파 프로브는 Tx 발사당 복수의 수신(Rx) 스캔라인들을 측정할 수 있다. 따라서, 복수의 획득된 스캔라인 사이에 복수의 누락된 스캔라인이 존재할 수 있다. 더구나, 하나의 이미지 프레임으로부터의 스캔라인들 중 일부는 다음 프레임 내의 스캔라인들 중 일부와 일치할 수 있는 반면, 종래의 비디오 인터레이싱은 통상적으로 오버랩되는 스캔라인들을 갖지 않는다. 또한, 스캔라인들은 전통적인 비디오 인터레이싱에 있으므로 균일하게 이격될 필요가 없다.
도 9b 및 도 9c는 예시적인 인터레이스식 스캔 구성을 도시한다. 도 9b에서, 홀수 프레임은 각각의 홀수 전송 채널(108)에 의한 Tx 발사를 포함하고, 4개의 Rx 스캔라인(901)의 그룹이 각각의 Tx 발사에 대해 획득되고, 2개의 누락된 Rx 스캔라인의 그룹이 902 사이에 있다. 홀수 Tx 발사의 결과로서, 이미징 디바이스는, 도 12와 관련하여 이하에서 논의되는 홀수 부분 프레임(1202)과 같은, 부분 프레임을 생성할 수 있다. 도 9c에서, 짝수 프레임은 각각의 짝수 전송 채널(108)에 의한 Tx 발사를 포함하고, 4개의 Rx 스캔라인(903)의 그룹이 각각의 Tx 발사에 대해 획득되고, 2개의 누락된 Rx 스캔라인의 그룹이 904 사이에 있다. 짝수 Tx 발사의 결과로서, 이미징 디바이스는, 도 12와 관련하여 이하에서 논의되는 짝수 부분 프레임(1205)과 같은, 부분 프레임을 생성할 수 있다. 이 특정 구성에서, 4개의 Rx 스캔라인(901)의 그룹 내의 최외측 Rx 스캔라인은 짝수 및 짝수 프레임 양쪽 모두에서 측정되는 반면, 최내측 Rx 스캔라인은 교대 프레임에서만 측정된다는 점에 유의한다. 스캔 구성은 각각의 Tx 발사가 S개의 스캔라인들의 그룹 를 생성하는 것으로서 정의되며, 각각의 그룹 사이에 M개의 누락된 스캔라인들이 있다. 따라서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 예는 (4,2) 구성으로서 표기된다.
일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 상이한 방식으로 인터레이스식 스캔을 수행할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이미징 디바이스는 홀수 전송 채널들(108)의 세트 또는 짝수 전송 채널들(110)의 세트 이외의 전송 채널들(108)의 서브세트를 활성화함으로써 부분 프레임들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스는 매 3번째 전송 채널(108)을 활성화할 수 있거나, 매 3개의 전송 채널(108) 중 2개를 활성화할 수 있거나, 일부 다른 순환 패턴으로 전송 채널들(108)을 활성화할 수 있거나, 전송 채널들(108)을 랜덤하게 또는 의사 랜덤하게 활성화할 수 있다. 각각의 부분 프레임이 전송 채널들(108) 중 일부를 활성화함으로써 생성된 후에, 이미징 디바이스는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 부분 프레임을 하나 이상의 이전의 전체 또는 부분 프레임과 결합함으로써 전체 프레임을 재구성할 수 있다.
인터레이스식 이미지 프레임이 획득되면, 컴퓨팅 디바이스(216)는 재구성 알고리즘을 이용하여 이들 인터레이스식 프레임("감소된 전력 프레임")을 처리함으로써, 모든 프레임("전체 전력 프레임")에서의 모든 Tx 발사를 이용하여 획득되는 것에 가능한 한 가까운 이미지 품질을 갖는 새로운 이미지 프레임("재구성된 프레임")의 집합을 생성한다.
재구성 알고리즘은 예시로서 (4,2) 예를 이용한 Tx 전력 소비의 50% 감소의 예를 이용하여 본 설명에서 설명될 것이지만; 50%보다 더 크거나 더 작은 감소들은 또한 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, (4,2) 이외의 구성들을 선택함으로써 그리고 Tx 발사의 총 수와 같은 파라미터들을 변화시킴으로써 가능하다.
위의 발사 시퀀스들 및 아래에 설명될 알고리즘들이 pMUT들 및 cMUT들의 맥락에서 대부분 설명되었지만, 실시예들은 그 범위 내에 동일한 발사 시퀀스들, 수신 채널 활성화 시퀀스들, 및 벌크 PZT(즉, "전통적인") 초음파 프로브들에서 구현되는 아래에 설명될 알고리즘들을 포함한다. 실시예들은 또한 그 범위 내에 발사 시퀀스들, 수신 채널 활성화 시퀀스들, 및 거리 측정을 위한 이러한 응용들(예를 들어, 자동차들을 위한 거리 센서들)을 포함하는 임의의 위상 어레이 응용에서, 임의의 위상 전력 전송, 지향성 스피커들, 레이더 등에서 이용되는 아래의 알고리즘들을 포함한다.
알고리즘의 설명
이하의 설명은 재구성 알고리즘의 간략화된 설명으로 시작하고, 이어서 점점 더 상세한 설명들로 진행한다. 이 섹션에서 설명되는 재구성 알고리즘은 선형 모드 이미징을 위해 특별히 설계되지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 섹터 모드 이미징, 도플러 흐름 이미징 및 초음파 이미징의 다른 모드들과 더불어 동작하도록 적응될 수 있다.
알고리즘의 상위 레벨 개념 개요
도 12는 본 개시내용의 일 실시예에서 구현되는 재구성 알고리즘의 상위 레벨 블록도를 나타낸다. n을 사용자를 위해 디스플레이되는 프레임들(n = 0, 1, 2 등)을 열거하는 인덱스라고 하자. 무한 지속기간의 이미징 세션에 걸쳐, 재구성 알고리즘은 도 12에 도시된 일련의 동작들의 반복된 적용을 포함하고, 여기서, 이미지 프레임 n-1("입력 프레임")(1201)은 감소된 전력 부분 프레임 n(1202)과 함께 이용되어 재구성 알고리즘(1203)에 기반하여 재구성된 프레임 n(1204)을 생성하고, 이후 재구성된 프레임 n 및 감소된 전력 부분 프레임 n+1(1205)은 재구성 알고리즘(1203)을 이용하여 재구성된 프레임 n+1(1206)을 획득하는데 이용된다. 도 12에서, 감소된 전력 부분 프레임 n 및 n+1(각각 1202 및 1205)은, 예시를 위해, 각각 홀수 및 짝수 프레임으로서 설명되어 있다. 그러나, 감소된 전력 프레임들 n 및 n+1은 대안적으로 각각 짝수 및 홀수 프레임들로서 정의될 수 있다. (이미징의 시작에서) n = 0일 때, 예시적인 실시예에서, 입력 프레임은 전체 전력 프레임이거나, 대안적으로, 그 감소된 전력 프레임 내의 정보만을 이용하여 보간에 의해 감소된 전력 프레임으로부터 생성된 이미지이다. 이어서, 도 12의 입력 프레임은 알고리즘의 이전 반복의 출력이었던 재구성된 프레임이다. 따라서, 알고리즘은 도 13에 도시된 바와 같이 본질적으로 재귀적이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 알고리즘이 초기화된 후의 모든 반복에서(즉, 1보다 크거나 동일한 n에서의 모든 반복에서), 감소된 전력 부분 프레임(1301)은 재구성된 프레임(1302)을 업데이트하는데 이용되고, 이는 재구성된 프레임(1302)을 다시 업데이트하기 위해 다음 감소된 전력 부분 프레임(1301)과 함께 재구성 알고리즘(1303)에 피드백되는 식이다. 이러한 재귀적 프로세스는 이미징 세션의 지속기간 동안 실시간으로 발생한다.
도 14는 재구성 알고리즘의 내부 아키텍처를 도시하는 추가적인 상세를 제공한다. 도 14에 예시된 바와 같이, 재구성 알고리즘(1400) 자체는, 새로운 홀수 감소된 전력 부분 프레임(1401)이 이전 재구성된 프레임을 업데이트하는데 어떻게 이용되는지를 도시하는 블록도로서 도시된다. 후속 반복에서, 짝수 감소된 전력 프레임은 동일한 방식으로 재구성된 프레임을 다시 업데이트하는데 이용되는 식이다.
도 14에서 더 알 수 있는 바와 같이, 재구성 알고리즘(1400)은 개념적으로 다음의 주요 구성요소들로 구성되는 것으로 이해될 수 있다:
1. 프레임내 보간. (예를 들어, 큐빅 스플라인을 이용하는) 프레임내 보간(1402)이 감소된 전력 부분 프레임(1401)(이 예에서는 홀수 프레임 n)에 적용되어 그 누락된 스캔 라인을 채우고 완전한 이미지 프레임(1403)을 생성한다.
2. 모션 보상. 국부적 적응형 블록 매칭에 의한 모션 보상 또는 모션 추정(1404)은 "프레임내 보간"의 결과(1403)와 이전 재구성된 프레임 n-1(1405) 사이의 국부적 모션을 추정하는데 이용된다. 이와 같이 획득된 모션 벡터는 짝수 Tx 발사가 턴온되었을 때 획득된 짝수 프레임, 재구성된 짝수 부분 프레임(1406)의 모션 보상된 추정치를 계산하는데 이용된다.
3. 병합. 프레임내 보간된 프레임(1403) 및 재구성된 짝수 부분 프레임(1406)은 다음과 같이 동작(1407)에서 병합된다. 홀수 프레임에서의 누락된 스캔라인들은 재구성된 짝수 프레임에서의 대응하는 스캔라인들을 이용하여 채워진다. ((4,2) 구성에서와 같이, Rx 스캔라인들의 오버랩으로 인해) 홀수 프레임 및 재구성된 짝수 프레임 모두에 존재하는 스캔라인들에 대해, 그 결과는 2개의 값들을 평균함으로써 획득된다. 1407에서의 병합 동작에 후속하여, 그 결과는 다음 재구성된 프레임(1408)의 "공간 전용 추정"(1408)이다.
4. 블렌딩. 이전 재구성된 프레임 n-1(1405)과 현재 프레임(1408)에 대한 공간 전용 추정의 알파 블렌딩(선형 조합)(1409)은 재구성된 프레임 n(1410)을 획득하기 위한 시간적 평활화를 제공한다. 이 단계는 연속적인 이미지 프레임들 사이의 시간적 일관성을 촉진하여 깜박거림과 같은 바람직하지 않은 시간적 아티팩트들의 가능성을 줄인다. 다른 적절한 시간적 평활화 방법들이 알파 블렌딩을 대체할 수 있다.
알고리즘의 상세한 설명
표기법 및 용어
f[n]이 초음파 이미지 시퀀스의 재구성된 프레임 n(현재 프레임)을 나타낸다고 하자. 이것은 디스플레이되거나 저장될 이미지 프레임이다. 일반적으로, f[n]은 알고리즘에 의해 재구성된 전체 전력 프레임의 추정치이지만, 그 재귀는 실제 전체 전력 프레임을 이용하여 초기화될 수 있다.
h[n]이 n번째(현재) 획득된 감소된 전력 이미지 프레임(짝수 또는 홀수)을 나타낸다고 하자.
f intra [n]이 감소된 전력 프레임으로부터 획득된 프레임내 보간된 프레임을 나타낸다고 하자.
도 14를 참조하여, 세트 가 감소된 전력 프레임 내의 S개의 Rx 스캔라인들의 누락 그룹들 중 임의의 것을 나타낸다고 하자(는 이들 스캔라인들 중 하나를 나타낸다).
도 9b 및 도 9c에 도시된 (4,2) 구성과 같은 일부 스캔 구성들에서, Rx 스캔라인들 중 일부는 매 프레임마다 반복되는 반면, 다른 것들은 그렇지 않다. 이 반복되는 스캔라인들의 서브세트를 나타낸다고 하고, 이 의 보수인 누락된 스캔라인들의 세트라고 하자.
도 15는 감소된 전력 프레임 내의 영역과 관련하여 블록들 및 매크로블록들을 정의하는 예시적인 도면을 도시한다. 매크로블록들은 모션 보상된 프레임간 예측을 달성하기 위해 국부적 블록 매칭에 이용된다. 재구성 알고리즘은 "블록들" 및 "매크로블록들"이라고 하는 이미지 영역들에 기반한다. "블록" b(1502)는 이미지 어레이이며, 여기서 S(1506)는 Tx 발사당 Rx 스캔라인들의 수이고, H b (1508)는 재구성 알고리즘의 변수 파라미터이다. 매크로블록 mb(1504)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 수평으로 P 1 픽셀들(1510) 및 수직으로(또는 선형으로) P 2 픽셀들(1512)만큼 어느 한 측 상의 블록을 패딩함으로써 획득되는 (S + 2P 1) × (H b + 2P 2) 이미지 어레이이다. 차원들 H b (1508), P 1(1510) 및 P 2(1512)는 본 개시내용의 일 실시예에서의 재구성 알고리즘의 변수 파라미터들이다. 본 개시내용의 목적상, 매크로블록에 포함된 블록은 그 매크로블록의 "코어"라고 할 것이다. 여기서 정의된 매크로블록들이 MPEG 비디오 압축에서 이용되는 매크로블록들과 혼동되지 않아야 한다는 것에 유의한다.
일반적인 블록 매칭 방법의 검토
바람직한 실시예에서, 블록 매칭이라고 하는 확립된 방법의 맞춤화된 버전은 프레임마다의 이미지 모션의 추정을 위한 기초이다. 블록 매칭의 일반적인 개념은 본 개시내용의 특정 알고리즘 구성요소의 논의를 위한 배경을 제공하기 위해 여기서 검토된다.
블록 매칭은 통상적으로 비디오의 2개의 이미지 프레임 사이의 프레임 대 프레임 모션을 추정하는데 이용된다. 전역적 블록 매칭에서, 검색 전략은 2개의 프레임들 사이의 최상의 매치를 낳는 2개의 프레임들 사이의 오프셋을 결정하고, 이에 의해 하나의 프레임으로부터 다른 프레임으로 발생한 전체 모션을 나타내는 단일 모션 벡터를 정의하는데 이용된다. 국부적 블록 매칭에서, 이미지들의 서브영역들은 이미지들 내의 다양한 포인트들에서 국부적 프레임간 모션들을 결정하기 위해 비교된다. 수학적으로, 임의의 2개의 이미지들 또는 이미지 서브영역들, g1(x) 및 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 는 다음의 최적화 문제에 대한 해이다:
여기서, x는 픽셀 좌표 또는 이미지 서브영역을 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우이고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트[정의: "픽셀들의 인덱스 세트"]를 나타내고, p는 일반적으로 1 또는 2인 것으로 취해지는 에러 놈이다(선형 모드 및 섹터 모드에 대한 바람직한 실시예들은 둘 다 p = 1을 이용한다). 블록 매칭에서, 이미지들 또는 이미지 서브영역들(g1(x) 및 g2(x))은 관례상 블록들로 지칭되지만, 그 용어는 도 15의 맥락에서 이전에 주어진 "블록들"의 정의와 혼동되어서는 안 된다.
전역적 블록 매칭을 수행할 때, g1(x) 및 g2(x)는 전체 이미지들인 반면, 후술하는 국부적 적응형 블록 매칭 동작에서, 매크로블록들은 g1(x) 및 g2(x)를 대신한다.
재구성 알고리즘에서의 동작들(선형 모드 이미징을 위한 바람직한 실시예)
1. 감소된 전력 이미지 프레임 h[n]을 획득한다.
2. h[n]으로부터 완전한 이미지 프레임 f intra [n]을 계산하기 위해 큐빅 스플라인들을 통한 프레임내 보간을 이용한다.
3. 수평 검색만을 이용하여, 즉 전체 이미지 프레임 f intra [n]을 이용하여 f intra [n]과 이전 프레임 f[n-1]의 전역적 블록 매칭을 수행하며, 수학식 1에서 g2(x)로서 작용한다.
4. 전역적 블록 매칭 에러(수학식 1에서의 합산)가 임계값(T f )을 초과하는 경우, f[n]의 추정치(f s [n])를 프레임내 보간(f intra [n])이 되도록 설정하고, 아래의 동작들(5-8)을 스킵한다.
5. 그렇지 않으면, 다음과 같이 공간 전용 추정치 f s [n]을 구성한다.
a. 감소된 전력 프레임 h[n]에서, 모든 Rx 스캔라인 그룹 R을 블록 b의 집합으로 수직으로 세그먼트화한다(1502)(도 15 참조).
b. h[n] 내의 각각의 블록 b 및 Rx 스캔라인 그룹 R에 대해:
i. 현재 블록 b가 그 코어인 h[n] 내의 매크로블록 영역에 대응하는 영역에 대한 f intra [n] 내의 픽셀 값들을 포함하는 임시 매크로블록 어레이 mb(1504)를 정의한다.
ii. mb와 f[n-1] 사이의 국부적 적응형 블록 매칭(LABM; 상세들에 대해서는 이하 참조)을 수행하여 이들 사이의 최상의 매치 및 국부적 모션 벡터를 찾는다. mb match 는 (mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는) f[n-1]의 영역을 나타낸다고 하고, 여기서 mb는 (수학식 1의 합산 항에 의해 측정된) f[n-1]에 대한 최상의 매치를 가진다.
iii. 을 할당한다.
iv. f s [n] 내의 각각의 블록 b에 대해 다음과 같이 b 내의 픽셀 값들을 할당한다:
1. mb match 의 코어로부터의 픽셀 값들을 b에 할당한다.
2. R repeated 에서 반복된 Rx 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, f s [n]의 블록 b에서의 픽셀 값들의 가중 평균을 f intra [n]에서의 대응하는 픽셀들로 할당한다.
6. 알파 블렌딩을 통해 재구성된 이미지, 즉, 을 구성하고, 여기서 이다.
7. f[n]을 디스플레이 또는 저장한다.
8. 을 할당한다.
9. 동작들 1-8을 반복한다.
국부적 적응형 블록 매칭(LABM) 동작(선형 모드 이미징을 위한 바람직한 실시예)의 상세들
위의 단계 5.b.ii에서의 LABM 동작은 연속적인 이미지 프레임들 n 및 n-1 사이의 국부적 모션을 결정하기 위해 도 15에서 설명된 매크로블록들(1504)의 매칭에 기반한다. 이미지의 좌측 상단 코너에 가장 가까운 매크로블록으로부터 시작하여, LABM은 순차적으로 진행하여, 래스터 스캔 방식으로 매크로블록들의 모션을 분석한다.
표기법
는 이미지 프레임 n에 대한 k번째 매크로블록을 나타내고, 는 프레임 n 내의 매크로블록 k에 대한 추정된 모션 벡터를 나타내고, v k 는 그 모션 벡터의 참 값을 나타낸다고 하자.
선형 모드 이미징을 위한 LABM 알고리즘
LABM 알고리즘은, 앞서 설명한 바와 같이, 매크로블록이 블록 매칭에서 블록의 역할을 하는 수학식 1의 형태를 이용한다. 따라서, 지배 수학식은 다음과 같이 된다:
LABM 알고리즘에서, 검색 윈도우 W는 적응적으로 선택된다. 인접한 매크로블록들의 국부적 프레임간 이미지 모션 벡터들이 통상적으로 유사하다는 가정 하에(즉, ), 를 찾는데 이용되는 윈도우는 에 중심을 둔 직사각형 영역 W 1인 것으로 정의될 수 있다. 그러나, 에서의 강도 값들이 작은 경우, 추정된 모션 벡터 은 신뢰가능하지 않을 수 있고, 이 경우, 에 대한 검색은 미리 정의된 윈도우 W 0에 걸쳐 수행되어야 한다.
이하의 의사코드는 본 개시내용의 위의 단계 5.b.2에서의 국부적 적응형 블록 매칭의 상세들을 설명한다.
선형 모드 이미징을 위한 알고리즘 파라미터들
이 설명에 개시된 재구성 알고리즘 파라미터들은 주어진 응용에서 최상의 이미지 품질을 위해 선택되어야 한다. 이러한 값들은 초음파 프로브, 스캔 구성, 이미징되는 장기 또는 조직, 및 다른 상세들에 의존적이다. 다음은 파라미터들의 선택에 관한 언급들이다:
1. 값 파라미터 Tf, Ta 및 Tb는 획득된 스캔라인들에서의 잡음 레벨에 의존한다. 파라미터들은 파라미터들이 비교되는 잡음의 최대 값의 0-50%로부터의 임의의 값과 같은 임의의 적절한 값을 할당받을 수 있다. 예를 들어, Tf, Ta 및 Tb가 비교되는 최대 잡음 값은 픽셀에 대한 최대 값 × 블록 내의 픽셀들의 수일 수 있다. 픽셀에 대한 최대 값은 픽셀에 대한 비트 깊이에 의존할 수 있다. 예를 들어, 8 비트 픽셀은 255의 최대 값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, Tf, Ta, 및 Tb는, 예를 들어, 5%일 수 있다.
2. α의 선택은 획득된 이미지 데이터 내의 공간 해상도 및 잡음 레벨에 기반한다. α의 값은 0.2-1로부터의 임의의 값과 같은 임의의 적절한 값일 수 있다. 예시적인 실시예에서, α는 예를 들어 0.8일 수 있다.
3. 전형적으로, W0은 W1(예컨대, 3x3)보다 더 큰 윈도우(예컨대, 5x5)이다. 일반적으로, W0 및 W1 각각은 2x2 내지 10x10과 같은 임의의 적절한 크기일 수 있다. 일부 실시예들에서, W0 및/또는 W1은, 직사각형, 타원형, 또는 원형과 같은, 비-정사각형일 수 있다.
4. Rx 스캔라인당 450개의 샘플을 갖는 3.5cm 깊이에서의 이미징을 위해, 매크로블록에 대한 다음의 파라미터 값들이 유용한 것으로 입증되었다: . 다른 실시예들에서, P1, P2, Hb는 1-10으로부터의 임의의 값과 같은 임의의 적절한 값일 수 있다.
섹터 모드
이전에 설명된 재구성 알고리즘은 정맥들과 같은 더 얕은 이미징 깊이에서 특징들을 이미징할 때 통상적으로 이용되는 선형 모드 이미징에 적합하다. 대안적으로, 더 큰 해부학적 특징 또는 더 깊은 이미징 깊이의 특징을 이미징할 때 섹터 모드 이미징이 이용될 수 있다. 선형 모드 이미징에 비해, 섹터 모드 이미징은 관심 있는 더 크거나 더 깊은 특징들을 이미징하기 위해 추가적인 전력을 필요로 한다. 일부 실시예들에 따르면, 인터레이스식 데이터 획득 방식 및 컴퓨터화된 이미지 재구성 알고리즘은 섹터 모드 이미징과 관련하여 이용되도록 수정될 수 있고, 본 개시내용의 범위 내에 속할 수 있다.
섹터 모드에서, 입력 프레임(1405), 프레임내 보간된 프레임(1403), 공간 전용 추정(1408) 및 재구성된 프레임(1410)은 섹터 모드 포맷의 이미지들이 아니라 직선 포맷으로 배열된 스캔라인 데이터로 구성된다["섹터 모드"가 아니라 "선형 모드"로 시작해야 하는지를 설명한다]. 따라서, 재구성된 프레임(1410)을 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 프로세스에 의해 디스플레이하기에 적합한 섹터 모드 이미지로 변환하기 위해 변환이 적용되어야만 한다.
재구성 알고리즘에서의 동작들(섹터 모드 이미징을 위한 바람직한 실시예)
1. 감소된 전력 프레임 h[n]을 획득한다.
2. h[n]으로부터 프레임내 보간된 프레임 f intra [n]을 계산하기 위해 큐빅 스플라인들을 통한 프레임내 보간을 이용한다.
3. 수평 검색만을 이용하여, 즉 전체 프레임내 보간된 프레임 f intra [n]을 이용하여 f intra [n]과 입력 프레임 f[n-1]의 전역적 블록 매칭을 수행하며, 수학식 1에서 g2(x)로서 작용한다.
4. 전역적 블록 매칭 에러(수학식 1에서의 합산)가 임계값(T f )을 초과하는 경우, f[n]의 추정치(f s [n])를 프레임내 보간된 프레임(f intra [n])이 되도록 설정하고, 아래의 동작들 5-8을 스킵한다.
5. 그렇지 않으면, 다음과 같이 공간 전용 추정치 f s [n]을 구성한다.
a. 감소된 전력 프레임 h[n]에서, 모든 Rx 스캔라인 그룹 R을 블록 b의 집합으로 수직으로(또는 선형으로) 세그먼트화한다(1502)(도 15 참조).
b. h[n] 내의 각각의 블록 b 및 Rx 스캔라인 그룹 R에 대해:
i. 현재 블록 b가 그 코어인 h[n] 내의 매크로블록 영역에 대응하는 영역에 대한 f intra [n] 내의 픽셀 값들을 포함하는 임시 매크로블록 어레이 mb(1504)를 정의한다.
ii. mb에서의 평균 픽셀 값이 소정의 임계값 T a 보다 큰 경우, mb와 f[n-1] 사이의 국부적 적응형 블록 매칭(LABM; 상세들에 대해서는 이하 참조)을 수행하여 이들 사이의 최상의 매치 및 국부적 모션 벡터를 찾는다. mb match 는 (mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는) f[n-1]의 영역을 나타낸다고 하고, 여기서 mb는 (수학식 1의 합산 항에 의해 측정된) f[n-1]에 대한 최상의 매치를 가진다.
iii. 을 할당한다.
iv. f s [n] 내의 각각의 블록 b에 대해 다음과 같이 b 내의 픽셀 값들을 할당한다:
1. mb match 의 코어로부터의 픽셀 값들을 b에 할당한다.
2. R repeated 에서 반복된 Rx 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, f s [n]의 블록 b에서의 픽셀 값들의 가중 평균을 f intra [n]에서의 대응하는 픽셀들로 할당한다.
6. 알파 블렌딩을 통해 재구성된 이미지, 즉, 을 구성하고, 여기서 이다.
7. 스캔 변환을 이용하여 재구성된 프레임 f[n] 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷으로 변환하여 을 획득한다.
8. 을 디스플레이 또는 저장한다.
9. 을 할당한다.
10. 동작들 1-8을 반복한다.
국부적 적응형 블록 매칭(LABM) 동작(섹터 모드 이미징을 위한 바람직한 실시예)의 상세들
위의 섹터 모드 바람직한 실시예의 단계 5.b.ii에서의 LABM 동작은 연속적인 이미지 프레임들 n 및 n-1 사이의 국부적 모션을 결정하기 위해 도 15에서 설명된 매크로블록들 mb(1504)의 매칭에 기반한다. 이미지의 좌측 상단 코너에 가장 가까운 매크로블록으로부터 시작하여, LABM은 순차적으로 진행하여, 래스터 스캔 방식으로 매크로블록들의 모션을 분석한다.
표기법
는 이미지 프레임 n에 대한 k번째 매크로블록을 나타내고, 는 프레임 n 내의 매크로블록 k에 대한 추정된 모션 벡터를 나타내고, v k 는 그 모션 벡터의 참 값을 나타낸다고 하자.
섹터 모드 이미징을 위한 LABM 알고리즘
LABM 알고리즘은, 앞서 설명한 바와 같이, 매크로블록이 블록 매칭에서 블록의 역할을 하는 수학식 1의 형태를 이용한다. 따라서, 선형 모드 바람직한 실시예에서와 같이, 지배 수학식은 수학식 2이다.
LABM 알고리즘에서, 검색 윈도우 W는 적응적으로 선택된다. 인접한 매크로블록들의 국부적 프레임간 이미지 모션 벡터들이 통상적으로 유사하다는 가정 하에(즉, ), 를 찾는데 이용되는 윈도우는 에 중심을 둔 직사각형 영역 W 1인 것으로 정의될 수 있다. 그러나, 에서의 강도 값들이 작은 경우, 추정된 모션 벡터 은 신뢰가능하지 않을 수 있고, 이 경우, 에 대한 검색은 미리 정의된 윈도우 W 1에 걸쳐 수행되어야 한다.
이하의 의사코드는 위의 (섹터 모드 바람직한 실시예의) 단계 5.b.2에서의 국부적 적응형 블록 매칭의 상세들을 설명한다.
섹터 모드 이미징을 위한 알고리즘 파라미터들
이 설명에 개시된 재구성 알고리즘 파라미터들은 주어진 응용에서 최상의 이미지 품질을 위해 선택되어야 한다. 이러한 값들은 초음파 프로브, 스캔 구성, 이미징되는 장기 또는 조직, 및 다른 상세들에 의존적이다. 다음은 파라미터들의 선택에 관한 언급들이다:
1. 값 파라미터 Tf, Ta 및 Tb는 획득된 스캔라인들에서의 잡음 레벨에 의존한다. 파라미터들은 선형 모드 이미징과 관련하여 위에서 논의된 Tf, Ta 및 Tb와 유사한 임의의 적절한 값을 할당받을 수 있다.
2. 바람직한 실시예에서, α = 1이고, 이는 블렌딩 단계가 효과적으로 생략됨을 나타내지만; α의 다른 값들이 유익할 경우의 상황들이 발생할 수 있다.
3. 전형적으로, W0은 W1(예컨대, 3x1)보다 더 큰 윈도우(예컨대, 3x3)이다. 윈도우들(W0 및 W1)은 통상적으로 선형 모드 이미징에서보다 더 작다. 일부 실시예들에서, W0 및 W1 각각은 2x1 내지 10x10과 같은 임의의 적절한 크기일 수 있다.
4. Rx 스캔라인당 450개의 샘플을 갖는 3.5cm 깊이에서의 이미징의 경우, 매크로블록에 대한 다음의 파라미터 값들이 유용한 것으로 입증되었다: .
5. 계산 복잡도를 감소시키기 위해, 심장 이미지를 처리할 때뿐만 아니라 정지 조직들의 스캔라인들의 규정된 상부(프로브에 가장 가까운) 부분(예를 들어, 30%)에서 전술한 에 대한 절반-픽셀 매칭 단계가 생략된다.
저전력 모드
바람직한 실시예에서, 이미징 디바이스의 동작은 사용자가 원하는 대로 사용자에 의해 스위치 온 또는 오프될 수 있는 특징인 사용자 선택가능한 저전력 모드로서 사용자에게 제공될 수 있으며, 따라서 사용자는 원하는 경우에 최적의 이미지 품질이 보증될 수 있다. 저전력 모드는 또한 사용자가 정지 이미지 또는 비디오 클립의 캡처를 요청할 때 잠시 자동으로 셧오프될 수 있어서, 임의의 영구적으로 기록된 이미지 또는 비디오가 재구성된 프레임(감소된 전력 데이터로부터의 전체 전력 이미지의 재구성)보다는 정확히 전체 전력 프레임이다. 전력 감소의 정도는 또한 실시간으로 스캔 구성을 조정함으로써 프로브 모션 및 이미지 콘텐츠에 기반한 스캔 동안 변화될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 인터레이스식 데이터 획득 방식 및 재구성 알고리즘을 이용하는 저전력 모드는, 높은 이미지 품질을 여전히 유지하면서, 재충전이 요구되기 전에 잔여 배터리 수명을 연장하기 위해, 잔여 배터리 전력이 공장 사전 설정 임계값 또는 사용자 사전 설정 임계값 아래로 떨어지는 것에 응답하여 자동으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스를 통해, 사용자는 잔여 배터리 전력이 완전 충전의 25% 아래로 떨어질 때 저전력 모드의 활성화를 설정할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 배터리 출력과 연관된 다른 메트릭들이 저전력 모드가 활성화될 때의 상황 또는 상황들을 설정하기 위한 기초로서 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
대안적인 실시예들에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 인터레이스식 데이터 획득 방식 및 재구성 알고리즘을 이용하는 저전력 모드는, 높은 이미지 품질을 여전히 유지하고 디바이스 가동시간을 연장시키면서(또는 디바이스 냉각을 위해 요구되는 디바이스 정지시간을 적어도 감소시키면서), 열 축적을 완화시키고 조작자 및 환자 둘 다에 대한 안전성을 개선하기 위해, 하나 이상의 디바이스 온도 센서에 의해 측정되는 바와 같은, 이미징 디바이스 온도에 응답하여 자동으로 활성화되어, 공장 사전 설정 온도, 또는 사용자 사전 설정 임계 온도를 충족시키거나 초과할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스를 통해, 사용자는 내부 이미징 디바이스 온도가 특정 온도에 도달하거나 이를 초과할 때 저전력 모드의 활성화를 설정할 수 있다.
도 16은 일부 실시예들에 따른 컴퓨팅 디바이스의 장치(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서를 포함하는 임의의 부분)에서 수행되는 프로세스(1600)의 흐름도이다. 동작(1602)에서, 프로세스는 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하는 것을 포함하고, 이 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 동작(1602a)에서, 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형에 기반한 입력 프레임에 대응하는 입력 프레임 신호들; 및 트랜스듀서에서 수신된 제2 초음파 파형에 기반한 감소된 전력 부분 프레임에 대응하는 감소된 전력 부분 프레임 신호들을 이미징 디바이스의 제어 회로로부터 수신하는 것 - 감소된 전력 부분 프레임 신호들은 트랜스듀서에 결합된 수신 채널들의 인터레이스식 활성화로부터 생성되어 감소된 전력 부분 프레임이 누락된 스캔라인들을 정의하게 함 -; 동작(1602b)에서, 입력 프레임 신호들 및 감소된 전력 부분 프레임 신호들을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다. 동작(1604)에서, 프로세스는 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 포함하고, 입력 프레임은, 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응한다.
도 17은 일부 실시예들에 따른 이미징 디바이스의 제어 회로의 장치(예를 들어, 제어 회로의 하나 이상의 프로세서를 포함하는 임의의 부분)에서 수행되는 프로세스(1700)의 흐름도이다. 동작(1702)에서, 프로세스는 제어 회로의 하나 이상의 프로세서를 이미징 디바이스의 트랜스듀서 요소들에 결합하는 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상 및 하나 이상의 Tx 채널을 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고, 선택적으로 활성화하는 것은 트랜스듀서 요소들의 대응하는 인터레이스식 활성화를 야기하기 위해 인터레이스식 패턴으로 활성화하는 것을 포함하고, TX 채널의 활성화는 대응하는 트랜스듀서 요소로 하여금 이미징될 타겟을 향하여 전송된 초음파 파형을 생성하게 한다. 동작(1704)에서, 프로세스는 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들로부터 전기 신호들을 수집하는 것을 포함하고, 전기 신호들은 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 Rx 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하며, 전기 신호들은 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형들에 기반한다. 동작(1706)에서, 프로세스는 전기 신호들을 컴퓨팅 디바이스에 전송하여 컴퓨팅 디바이스로 하여금 감소된 전력 부분 프레임으로부터 재구성된 프레임을 생성하게 하는 것을 포함하고, 타겟의 이미지는 재구성된 프레임에 기반한다.
본 개시내용의 바람직한 실시예들이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예들이 단지 예로서 제공된다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 실시예들이 본 명세서 내에 제공되는 특정 예들에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 개시내용의 실시예들이 전술한 명세서를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서의 실시예들의 설명들 및 예시들은 제한적인 의미로 해석되도록 의도되지 않는다. 이제, 본 개시내용의 개념들로부터 벗어나지 않고 본 기술분야의 통상의 기술자에게 다수의 변형들, 변경들 및 대체들이 발생할 것이다. 게다가, 다양한 실시예들의 모든 양태들이, 각종의 조건들 및 변수들에 의존하는, 본 명세서에 기재된 특정 묘사들, 구성들, 또는 상대 비율들로 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 다양한 대안들이 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시내용은 또한 임의의 이러한 대안들, 수정들, 변형들 또는 등가물들을 커버하는 것으로 고려된다.
예들
본 명세서에 개시된 기술들의 예시적인 예들이 아래에 제공된다. 이러한 기술들의 실시예는 아래에 설명되는 예들 중 임의의 하나 이상 및 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예 1은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 디바이스의 장치를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는, 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하고 - 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함하고, 입력 프레임은 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형에 기반하고, 감소된 전력 부분 프레임은 누락된 스캔라인들을 정의하고, 트랜스듀서에서 수신되고 트랜스듀서에 결합된 수신 채널들의 인터레이스식 활성화로부터 생성된 제2 초음파 파형에 기반함 -; 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며, 입력 프레임은, 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응한다.
예 2는 예 1의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 누락된 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 3은 예 2의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임 및 입력 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임과 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 모션 보상된 프레임은 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함함 -; 및 모션 보상된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 4는 예 3의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함한다.
예 5는 예 4의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 6은 예 5의 주제를 포함하고, 선택적으로, 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함한다.
예 7은 예 3의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 벡터는 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고, 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고; 블록 매칭은 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함한다.
예 8은 예 7의 주제를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정한다.
예 9는 예 7의 주제를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하고, 병합하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및 각각의 블록 B 및 그룹 R에 대해, 블록 B가 코어인 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및 최상의 매치를 찾기 위해 mb와 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -; 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 B에 대해, mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 B에 할당하는 것; 및 반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 B에서의 열들에 대해, 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 B의 픽셀 값들의 가중 평균을 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것에 의해 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함한다.
예 10은 예 6의 주제를 포함하고, 선택적으로, 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함한다.
예 11은 예 9의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, 하나 이상의 프로세서는, mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하고; 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환한다.
예 12는 예 9의 주제를 포함하고, 선택적으로, 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임), 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것; 를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -; 이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것을 포함한다.
예 13은 예 1의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 하나 이상의 프로세서는, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하고; 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당한다.
예 14는 예 1의 주제를 포함하고, 메모리를 더 포함하고, 메모리는 하나 이상의 프로세서에 결합된다.
예 15는 예 1 또는 예 14의 주제를 포함하고, 하나 이상의 프로세서에 결합된 무선 트랜시버를 더 포함하고, 무선 트랜시버는 이미징 디바이스의 제어 회로로부터 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 수신한다.
예 16은 컴퓨팅 디바이스의 장치에서 수행되는 방법을 포함하고, 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하는 단계 - 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함하고, 입력 프레임은 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형에 기반하고, 감소된 전력 부분 프레임은 누락된 스캔라인들을 정의하고, 트랜스듀서에서 수신되고 트랜스듀서에 결합된 수신 채널들의 인터레이스식 활성화로부터 생성된 제2 초음파 파형에 기반함 -; 및 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 입력 프레임은, 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 - 를 포함한다.
예 17은 예 16의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 누락된 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 18은 예 17의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임 및 입력 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임과 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 모션 보상된 프레임은 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함함 -; 및 모션 보상된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 19는 예 18의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함한다.
예 20은 예 19의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 21은 예 20의 주제를 포함하고, 선택적으로, 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함한다.
예 22는 예 18의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 벡터는 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고, 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고; 블록 매칭은 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함한다.
예 23은 예 22의 주제를 포함하고, 선택적으로, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정하는 단계를 더 포함한다.
예 24는 예 22의 주제를 포함하고, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고, 병합하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및 각각의 블록 B 및 그룹 R에 대해, 블록 B가 코어인 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및 최상의 매치를 찾기 위해 mb와 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -; 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 B에 대해, mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 B에 할당하는 것; 및 반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 B에서의 열들에 대해, 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 B의 픽셀 값들의 가중 평균을 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것에 의해 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함한다.
예 25는 예 21의 주제를 포함하고, 선택적으로, 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함한다.
예 26은 예 24의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 단계; 및 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는 단계를 포함한다.
예 27은 예 24의 주제를 포함하고, 선택적으로, 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임), 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것; 를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -; 이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것을 포함한다.
예 28은 예 27의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하는 단계; 및 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 단계를 더 포함한다.
예 29는 예 16의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 제어 회로로부터 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 무선 트랜시버를 통해 수신하는 단계를 더 포함한다.
예 30은 초음파 이미징 디바이스의 제어 회로의 장치를 포함하고, 이 장치는 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 하나 이상의 프로세서는, 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하고 - 전기 신호들은 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형들에 기반함 -; 전기 신호들을 컴퓨팅 디바이스에 전송하여, 컴퓨팅 디바이스가 감소된 전력 부분 프레임으로부터 재구성된 프레임을 생성하게 하며, 타겟의 이미지는 재구성된 프레임에 기반한다.
예 31은 예 30의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 트랜스듀서 요소들에 결합되고; 하나 이상의 프로세서는 Tx 채널들 중 하나 이상 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화함으로써 인터레이스식 활성화를 야기하고; 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수는 트랜스듀서 요소들의 수보다 적고, 하나 이상의 프로세서는 선택적으로 활성화하기 전에 상기 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수의 트랜스듀서 요소들로의 기능적 결합을 제어한다.
예 32는 예 31의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는 인터레이스식 패턴에 기반하여 트랜스듀서 요소들의 각각의 트랜스듀서 요소들을 어드레싱하기 위해 상기 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수 중 하나 이상을 제어함으로써 기능적 결합을 제어한다.
예 33은 예 31의 주제를 포함하고, 선택적으로, 인터레이스 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것은 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 전송 채널들의 교대 활성화 및 이미징 디바이스의 수신(Rx) 채널들 중 대응하는 수신 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함한다.
예 34는 예 31의 주제를 포함하고, 선택적으로, Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함한다.
예 35는 예 31의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는, 선형 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하고; 섹터 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화한다.
예 36은 예 30의 주제를 포함하고, 선택적으로, 트랜스듀서 요소들은 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들을 포함한다.
예 37은 예 36의 주제를 포함하고, 선택적으로, 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들은 용량성 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(cMUT) 요소들 또는 압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(pMUT) 요소들 중 하나를 포함한다.
예 38은 예 30의 주제를 포함하고, 선택적으로, 컴퓨팅 디바이스를 더 포함하고, 컴퓨팅 디바이스는, 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하고 - 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 제어 회로로부터, 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형들에 기반한 입력 프레임에 대응하는 입력 프레임; 및 트랜스듀서에서 수신된 제2 초음파 파형들에 기반한 감소된 전력 부분 프레임에 대응하는 감소된 전력 부분 프레임을 수신하는 것; 및 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함함 -; 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며, 입력 프레임은, 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응한다.
예 39는 초음파 이미징 디바이스의 제어 회로의 장치에서 수행되는 방법을 포함하고, 이 장치는 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 이 방법은, 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하는 단계 - 전기 신호들은 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형들에 기반함 -; 및 전기 신호들을 컴퓨팅 디바이스에 전송하여, 컴퓨팅 디바이스가 감소된 전력 부분 프레임으로부터 재구성된 프레임을 생성하게 하는 단계 - 타겟의 이미지는 재구성된 프레임에 기반함 - 를 포함한다.
예 40은 예 39의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 트랜스듀서 요소들에 결합되고; 인터레이스식 활성화를 야기하는 것은 Tx 채널들 중 하나 이상 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고; 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수는 트랜스듀서 요소들의 수보다 적고, 이 방법은 선택적으로 활성화하기 전에 상기 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수의 트랜스듀서 요소들로의 기능적 결합을 제어하는 단계를 더 포함한다.
예 41은 예 40의 주제를 포함하고, 선택적으로, 기능적 결합을 제어하는 단계는 인터레이스식 패턴에 기반하여 트랜스듀서 요소들의 각각의 트랜스듀서 요소들을 어드레싱하기 위해 상기 적어도 Tx 채널들의 수 또는 Rx 채널들의 수 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함한다.
예 42는 예 40의 주제를 포함하고, 선택적으로, 인터레이스 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함한다.
예 43은 예 40의 주제를 포함하고, 선택적으로, Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함한다.
예 44는 예 40의 주제를 포함하고, 선형 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계; 및 섹터 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계를 더 포함한다.
예 45는 예 40의 주제를 포함하고, 선택적으로, 트랜스듀서 요소들은 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들을 포함한다.
예 46은 예 45의 주제를 포함하고, 선택적으로, 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들은 용량성 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(cMUT) 요소들 또는 압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(pMUT) 요소들 중 하나를 포함한다.
예 47은 예 40의 주제를 포함하고, 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하는 단계 - 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 제어 회로로부터, 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형들에 기반한 입력 프레임에 대응하는 입력 프레임; 및 트랜스듀서에서 수신된 제2 초음파 파형들에 기반한 감소된 전력 부분 프레임에 대응하는 감소된 전력 부분 프레임을 수신하는 것; 및 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함함 -; 및 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 입력 프레임은, 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 - 를 더 포함한다.
예 48은 초음파 이미징 디바이스의 장치를 포함하고, 이 장치는 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 하나 이상의 프로세서는, 초음파 이미징 디바이스에 대한 이미지 생성의 라운드들을 수행하고 - 각각의 라운드는, 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는, 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형에 기반하는, 전기 신호들을 수집하게 하는 것; 및 입력 프레임과 함께 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함함 -; 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며, 입력 프레임은, 이미지 생성의 라운드들의 초기화 라운드 후에, 이미지 생성의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응한다.
예 49는 예 48의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 트랜스듀서 요소들에 결합되고; 하나 이상의 프로세서는 Tx 채널들 중 하나 이상 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화함으로써 인터레이스식 활성화를 야기하고; 선택적으로 활성화하는 것은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함한다.
예 50은 예 49의 주제를 포함하고, 선택적으로, Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함한다.
예 51은 예 49의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는, 선형 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하고; 섹터 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화한다.
예 52는 예 48의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 누락된 Rx 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 53은 예 52의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임 및 입력 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임과 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 모션 보상된 프레임은, 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함하고, 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함함 -; 및 모션 보상된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 54는 예 53의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함한다.
예 55는 예 53의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 56은 예 55의 주제를 포함하고, 선택적으로, 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함한다.
예 57은 예 54의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 벡터는 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고, 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고; 블록 매칭은 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함한다.
예 58은 예 57의 주제를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정한다.
예 59는 예 57의 주제를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하고, 병합하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및 각각의 블록 B 및 그룹 R에 대해, 블록 B가 코어인 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및 최상의 매치를 찾기 위해 mb와 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -; 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 B에 대해, mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 B에 할당하는 것; 및 반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 B에서의 열들에 대해, 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 B의 픽셀 값들의 가중 평균을 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것에 의해 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함한다.
예 60은 예 56의 주제를 포함하고, 선택적으로, 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함한다.
예 61은 예 59의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, 하나 이상의 프로세서는, mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하고; 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환한다.
예 62는 예 59의 주제를 포함하고, 선택적으로, 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임), 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것; 를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -; 이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것을 포함한다.
예 63은 예 62의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 하나 이상의 프로세서는, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하고; 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당한다.
예 64는 메모리를 더 포함하는 예 48의 장치를 포함하고, 메모리는 하나 이상의 프로세서에 결합된다.
예 65는 하나 이상의 프로세서에 결합된 무선 트랜시버를 더 포함하는 예 48 또는 예 64의 장치를 포함하고, 무선 트랜시버는 재구성된 프레임을 디스플레이에 전송하게 한다.
예 66은 초음파 이미징 디바이스의 장치에서 수행되는 방법을 포함하고, 이 장치는 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 이 방법은, 초음파 이미징 디바이스에 대한 이미지 생성의 라운드들을 수행하는 단계 - 각각의 라운드는, 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하는 것 - 전기 신호들은 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형에 기반함 -; 및 입력 프레임과 함께 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함함 -; 및 디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 입력 프레임은, 이미지 생성의 라운드들의 초기화 라운드 후에, 이미지 생성의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 - 를 포함한다.
예 67은 예 66의 주제를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 프로세서는 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 트랜스듀서 요소들에 결합되고; 인터레이스식 활성화를 야기하는 것은 Tx 채널들 중 하나 이상 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고; 선택적으로 활성화하는 것은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함한다.
예 68은 예 67의 주제를 포함하고, 선택적으로, Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함한다.
예 69는 예 67의 주제를 포함하고, 선택적으로, 선형 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계; 및 섹터 모드에서, Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 인터레이스식 패턴으로 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계를 더 포함한다.
예 70은 예 67의 주제를 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 누락된 Rx 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 71은 예 70의 주제를 포함하고, 선택적으로, 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임 및 입력 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임과 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 모션 보상된 프레임은, 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함하고, 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함함 -; 및 모션 보상된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 72는 예 71의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함한다.
예 73은 예 72의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함한다.
예 74는 예 73의 주제를 포함하고, 선택적으로, 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함한다.
예 75는 예 71의 주제를 포함하고, 선택적으로, 모션 벡터는 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고, 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고; 블록 매칭은 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함한다.
예 76은 예 75의 주제를 포함하고, 선택적으로, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정한다.
예 77은 예 75의 주제를 포함하고, 프레임내 보간된 프레임을 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고, 병합하는 것은, 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및 각각의 블록 B 및 그룹 R에 대해, 블록 B가 코어인 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및 최상의 매치를 찾기 위해 mb와 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -; 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 B에 대해, mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 B에 할당하는 것; 및 반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 B에서의 열들에 대해, 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 B의 픽셀 값들의 가중 평균을 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것에 의해 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함한다.
예 78은 예 74의 주제를 포함하고, 선택적으로, 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함한다.
예 79는 예 77의 주제를 포함하고, 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 단계; 및 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는 단계를 더 포함한다.
예 80은 예 77의 주제를 포함하고, 선택적으로, 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임), 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것; 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것; 를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -; 이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것을 포함한다.
예 81은 예 80의 주제를 포함하고, 선택적으로, 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하는 단계; 및 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 단계를 더 포함한다.
예 82는 예 66의 주제를 포함하고, 선택적으로, 재구성된 프레임을 디스플레이에 전송하게 하는 단계를 더 포함한다.
예 83은 예 16 내지 예 29, 예 39 내지 예 47 및 예 66 내지 예 82 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치를 포함한다.
예 84는, 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금 예 16 내지 예 29, 예 39 내지 예 47 및 예 66 내지 예 82 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 저장된 복수의 명령어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다.
예 85는 예 1 내지 예 15, 예 30 내지 예 38 및 예 48 내지 예 65 중 어느 하나의 장치, 및 이 장치에 결합된 초음파 트랜스듀서를 포함하는 이미징 디바이스를 포함한다.
예 86은 하우징을 더 포함하는 예 85의 이미징 디바이스를 포함하고, 이 장치는 하우징 내에 배치된다.
예 87은 디스플레이를 더 포함하는 85항의 이미징 디바이스를 포함한다.
Claims (87)
- 하나 이상의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 디바이스의 장치로서,
상기 하나 이상의 프로세서는,
초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들(rounds)을 수행하고 - 상기 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함하고, 상기 입력 프레임은 상기 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형에 기반하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임은 누락된 스캔라인들을 정의하고, 상기 트랜스듀서에서 수신되고 상기 트랜스듀서에 결합된 수신 채널들의 인터레이스식 활성화(interlaced activation)로부터 생성된 제2 초음파 파형에 기반함 -;
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며,
상기 입력 프레임은, 상기 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 상기 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 상기 누락된 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및
상기 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제2항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임 및 상기 입력 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임과 상기 이전 라운드의 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 상기 모션 보상된 프레임은 상기 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함함 -; 및
상기 모션 보상된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제3항에 있어서,
모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제4항에 있어서,
상기 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임(spatial only estimate reconstructed frame)을 생성하는 것 - 병합하는 것은 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제5항에 있어서,
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 상기 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제3항에 있어서,
상기 모션 벡터는 상기 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 상기 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고,
여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈(error norm)을 나타내고;
블록 매칭은 상기 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함하는, 장치. - 제7항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정하는, 장치. - 제7항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하고, 병합하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및
각각의 블록 b 및 그룹 R에 대해,
블록 b가 코어인 상기 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및
최상의 매치를 찾기 위해 mb와 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 상기 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 상기 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -;
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 b에 대해,
mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 b에 할당하는 것; 및
반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 b의 픽셀 값들의 가중 평균을 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것
에 의해 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함하는, 장치. - 제6항에 있어서,
상기 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, 상기 하나 이상의 프로세서는,
mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하고;
상기 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 상기 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는, 장치. - 제9항에 있어서,
국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임),
상기 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것;
를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -;
이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및
이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것
을 포함하는, 장치. - 제12항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 상기 하나 이상의 프로세서는, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여,
수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하고;
의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 메모리를 더 포함하고, 상기 메모리는 상기 하나 이상의 프로세서에 결합되는, 장치. - 제1항 또는 제14항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서에 결합된 무선 트랜시버를 더 포함하고, 상기 무선 트랜시버는 상기 이미징 디바이스의 제어 회로로부터 상기 입력 프레임 및 상기 감소된 전력 부분 프레임을 수신하는, 장치. - 컴퓨팅 디바이스의 장치에서 수행되는 방법으로서,
초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하는 단계 - 상기 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해, 입력 프레임 및 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것을 포함하고, 상기 입력 프레임은 상기 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형에 기반하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임은 누락된 스캔라인들을 정의하고, 상기 트랜스듀서에서 수신되고 상기 트랜스듀서에 결합된 수신 채널들의 인터레이스식 활성화로부터 생성된 제2 초음파 파형에 기반함 -; 및
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 상기 입력 프레임은, 상기 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 상기 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 -
를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 상기 누락된 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및
상기 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임 및 상기 입력 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임과 상기 이전 라운드의 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 상기 모션 보상된 프레임은 상기 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 스캔라인들을 포함함 -; 및
상기 모션 보상된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 상기 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 모션 벡터는 상기 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 상기 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고,
여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고;
블록 매칭은 상기 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함하는, 방법. - 제22항에 있어서,
가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제22항에 있어서,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고, 병합하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및
각각의 블록 b 및 그룹 R에 대해,
블록 b가 코어인 상기 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및
최상의 매치를 찾기 위해 mb와 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 상기 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 상기 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -;
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 b에 대해,
mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 b에 할당하는 것; 및
반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 b의 픽셀 값들의 가중 평균을 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것
에 의해 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함하는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서,
mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 단계; 및
상기 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 상기 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임),
상기 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것;
를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -;
이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및
이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것
을 포함하는, 방법. - 제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여,
수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하는 단계; 및
의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 제어 회로로부터 상기 입력 프레임 및 상기 감소된 전력 부분 프레임을 무선 트랜시버를 통해 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 초음파 이미징 디바이스의 제어 회로의 장치로서,
상기 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 상기 하나 이상의 프로세서는,
상기 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하고 - 상기 전기 신호들은 상기 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형들에 기반함 -;
상기 전기 신호들을 컴퓨팅 디바이스에 전송하여, 상기 컴퓨팅 디바이스가 상기 감소된 전력 부분 프레임으로부터 재구성된 프레임을 생성하게 하며,
상기 타겟의 이미지는 상기 재구성된 프레임에 기반하는, 장치. - 제30항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 상기 트랜스듀서 요소들에 결합되고;
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화함으로써 상기 인터레이스식 활성화를 야기하고;
적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수는 상기 트랜스듀서 요소들의 수보다 적고, 상기 하나 이상의 프로세서는 선택적으로 활성화하기 전에 상기 적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수의 상기 트랜스듀서 요소들로의 기능적 결합을 제어하는, 장치. - 제31항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 인터레이스식 패턴에 기반하여 상기 트랜스듀서 요소들의 각각의 트랜스듀서 요소들을 어드레싱하기 위해 상기 적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수 중 하나 이상을 제어함으로써 상기 기능적 결합을 제어하는, 장치. - 제31항에 있어서,
인터레이스 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것은 상기 이미징 디바이스의 상기 전송(Tx) 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 전송 채널들의 교대 활성화 및 상기 이미징 디바이스의 상기 수신(Rx) 채널들 중 대응하는 수신 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제31항에 있어서,
상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함하는, 장치. - 제31항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는,
선형 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하고;
섹터 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는, 장치. - 제30항에 있어서,
상기 트랜스듀서 요소들은 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들을 포함하는, 장치. - 제36항에 있어서,
상기 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들은 용량성 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(cMUT) 요소들 또는 압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(pMUT) 요소들 중 하나를 포함하는, 장치. - 제30항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스를 더 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스는,
상기 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하고 - 상기 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해,
상기 제어 회로로부터,
상기 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형들에 기반한 입력 프레임에 대응하는 입력 프레임; 및
상기 트랜스듀서에서 수신된 제2 초음파 파형들에 기반한 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하는 감소된 전력 부분 프레임
을 수신하는 것; 및
상기 입력 프레임 및 상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함함 -;
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며,
상기 입력 프레임은, 상기 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 상기 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응하는, 장치. - 초음파 이미징 디바이스의 제어 회로의 장치에서 수행되는 방법으로서 - 상기 장치는 상기 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함함 -,
상기 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하는 단계 - 상기 전기 신호들은 상기 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 전송된 초음파 파형들에 기반함 -; 및
상기 전기 신호들을 컴퓨팅 디바이스에 전송하여, 상기 컴퓨팅 디바이스가 상기 감소된 전력 부분 프레임으로부터 재구성된 프레임을 생성하게 하는 단계 - 상기 타겟의 이미지는 상기 재구성된 프레임에 기반함 -
를 포함하는, 방법. - 제39항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 상기 트랜스듀서 요소들에 결합되고;
상기 인터레이스식 활성화를 야기하는 것은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고;
적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수는 상기 트랜스듀서 요소들의 수보다 적고, 상기 방법은 선택적으로 활성화하기 전에 상기 적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수의 상기 트랜스듀서 요소들로의 기능적 결합을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
상기 기능적 결합을 제어하는 단계는 상기 인터레이스식 패턴에 기반하여 상기 트랜스듀서 요소들의 각각의 트랜스듀서 요소들을 어드레싱하기 위해 상기 적어도 상기 Tx 채널들의 수 또는 상기 Rx 채널들의 수 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
인터레이스 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
선형 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계; 및
섹터 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
상기 트랜스듀서 요소들은 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들을 포함하는, 방법. - 제45항에 있어서,
상기 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서 요소들은 용량성 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(cMUT) 요소들 또는 압전 마이크로기계화된 초음파 트랜스듀서(pMUT) 요소들 중 하나를 포함하는, 방법. - 제40항에 있어서,
상기 초음파 이미징 디바이스에 의한 이미지 생성 동안 재구성 알고리즘의 라운드들을 수행하는 단계 - 상기 알고리즘은, 각각의 라운드에 대해,
상기 제어 회로로부터,
상기 이미징 디바이스의 트랜스듀서에서 수신된 제1 초음파 파형들에 기반한 입력 프레임에 대응하는 입력 프레임; 및
상기 트랜스듀서에서 수신된 제2 초음파 파형들에 기반한 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하는 감소된 전력 부분 프레임
을 수신하는 것; 및
상기 입력 프레임 및 상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함함 -; 및
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 상기 입력 프레임은, 상기 재구성 알고리즘의 초기화 라운드 후에, 상기 재구성 알고리즘의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 -
를 더 포함하는, 방법. - 초음파 이미징 디바이스의 장치로서 - 상기 장치는 상기 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함함 -, 상기 하나 이상의 프로세서는,
상기 초음파 이미징 디바이스에 대한 이미지 생성의 라운드들을 수행하고 - 각각의 라운드는,
상기 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는, 상기 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 상기 전송된 초음파 파형에 기반하는, 전기 신호들을 수집하게 하는 것; 및
입력 프레임과 함께 상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함함 -;
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하며,
상기 입력 프레임은, 상기 이미지 생성의 라운드들의 초기화 라운드 후에, 이미지 생성의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응하는, 장치. - 제48항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 상기 트랜스듀서 요소들에 결합되고;
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화함으로써 상기 인터레이스식 활성화를 야기하고;
상기 선택적으로 활성화하는 것은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제49항에 있어서,
상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함하는, 장치. - 제49항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는,
선형 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하고;
섹터 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는, 장치. - 제48항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 상기 누락된 Rx 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및
상기 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제52항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임 및 상기 입력 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임과 상기 이전 라운드의 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 상기 모션 보상된 프레임은, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함함 -; 및
상기 모션 보상된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제53항에 있어서,
모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제54항에 있어서,
상기 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 장치. - 제55항에 있어서,
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 상기 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함하는, 장치. - 제54항에 있어서,
상기 모션 벡터는 상기 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 상기 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고,
여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고;
블록 매칭은 상기 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함하는, 장치. - 제57항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정하는, 장치. - 제57항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하고, 병합하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및
각각의 블록 b 및 그룹 R에 대해,
블록 b가 코어인 상기 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및
최상의 매치를 찾기 위해 mb와 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 상기 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 상기 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -;
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 b에 대해,
mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 b에 할당하는 것; 및
반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 b의 픽셀 값들의 가중 평균을 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것
에 의해 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함하는, 장치. - 제56항에 있어서,
상기 시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함하는, 장치. - 제59항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서, 상기 하나 이상의 프로세서는,
mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하고;
상기 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 상기 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는, 장치. - 제59항에 있어서,
국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임),
상기 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것;
를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -;
이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및
이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것
을 포함하는, 장치. - 제62항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 상기 하나 이상의 프로세서는, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여,
수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하고;
의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는, 장치. - 제48항에 있어서,
상기 메모리를 더 포함하고, 상기 메모리는 상기 하나 이상의 프로세서에 결합되는, 장치. - 제48항 또는 제64항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서에 결합된 무선 트랜시버를 더 포함하고, 상기 무선 트랜시버는 상기 재구성된 프레임을 상기 디스플레이에 전송하게 하는, 장치. - 초음파 이미징 디바이스의 장치에서 수행되는 방법으로서 - 상기 장치는 상기 이미징 디바이스의 초음파 트랜스듀서의 트랜스듀서 요소들에 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함함 -,
상기 초음파 이미징 디바이스에 대한 이미지 생성의 라운드들을 수행하는 단계 - 각각의 라운드는,
상기 트랜스듀서 요소들의 인터레이스식 활성화가 이미징될 타겟을 향해 전송된 초음파 파형을 생성하게 하고, 누락된 Rx 스캔라인들과 인터레이싱된 기존의 수신(Rx) 스캔라인들을 포함하는 감소된 전력 부분 프레임을 정의하는 전기 신호들을 수집하게 하는 것 - 상기 전기 신호들은 상기 타겟으로부터 반사된 초음파들로부터 생성되고 상기 전송된 초음파 파형에 기반함 -; 및
입력 프레임과 함께 상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하여 그로부터 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함함 -; 및
디스플레이 신호들을 생성하여 각각의 재구성된 프레임이 디스플레이 상에 디스플레이되게 하는 것 또는 각각의 재구성된 프레임이 메모리에 저장되게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계 - 상기 입력 프레임은, 상기 이미지 생성의 라운드들의 초기화 라운드 후에, 이미지 생성의 이전 라운드의 이전 재구성된 프레임에 대응함 -
를 포함하는, 방법. - 제66항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는 상기 이미징 디바이스의 전송(Tx) 채널들 및 수신(Rx) 채널들을 통해 상기 트랜스듀서 요소들에 결합되고;
상기 인터레이스식 활성화를 야기하는 것은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상을 인터레이스식 패턴으로 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고;
상기 선택적으로 활성화하는 것은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 홀수 및 짝수 Tx 채널들의 교대 활성화, 및 상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상의 대응하는 교대 활성화를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제67항에 있어서,
상기 Rx 채널들 중 대응하는 Rx 채널들 중 하나 이상은 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 적어도 일부에 대한 복수의 Rx 채널들을 포함하는, 방법. - 제67항에 있어서,
선형 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 동일한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계; 및
섹터 모드에서, 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 활성화된 Tx 채널이 상기 Tx 채널들 중 하나 이상 중의 이전에 활성화된 Tx 채널에 의해 생성된 초음파들의 방향과 상이한 방향으로 초음파들을 생성하도록 상기 인터레이스식 패턴으로 상기 Tx 채널들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제67항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임을 처리하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임에 대해 프레임내 보간을 수행하여 상기 누락된 Rx 스캔라인들을 보간된 스캔라인들로 채워 프레임내 보간된 프레임을 생성하는 것; 및
상기 프레임내 보간된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제70항에 있어서,
상기 감소된 전력 부분 프레임은 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들, 또는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들 중 하나를 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임 및 상기 입력 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임과 상기 이전 라운드의 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 모션 벡터를 추정하여 모션 보상된 프레임을 생성하는 모션 보상을 수행하는 것 - 상기 모션 보상된 프레임은, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함하고, 상기 감소된 전력 부분 프레임이 짝수 스캔라인들 및 누락된 홀수 Rx 스캔라인들을 포함할 때에는 홀수 스캔라인들 및 누락된 짝수 Rx 스캔라인들을 포함함 -; 및
상기 모션 보상된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제71항에 있어서,
모션 보상을 수행하는 것은 국부적 적응형 블록 매칭 또는 전역적 적응형 블록 매칭 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제72항에 있어서,
상기 모션 보상된 프레임을 처리하는 것은,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 것 - 병합하는 것은 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함함 -; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하여 상기 재구성된 프레임을 생성하는 것
을 포함하는, 방법. - 제73항에 있어서,
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 처리하는 것은 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 이전 재구성된 프레임과 블렌딩하여 상기 재구성된 프레임을 생성함으로써 시간적 평활화를 수행하는 것을 포함하는, 방법. - 제71항에 있어서,
상기 모션 벡터는 상기 이전 재구성된 프레임의 서브영역들 g1(x)과 상기 프레임내 보간된 프레임의 서브영역들 g2(x) 사이의 추정된 모션 벡터 에 대응하고, 는 에 의해 주어지고,
여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, B는 블록 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고;
블록 매칭은 상기 프레임내 보간된 프레임 전체가 g2(x)에 대응하는 수평 검색만을 이용하여 전역적 블록 매칭을 수행하는 것을 더 포함하는, 방법. - 제75항에 있어서,
가 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 재구성된 프레임을 공간 전용 추정 재구성된 프레임에 대응하도록 설정하는, 방법. - 제75항에 있어서,
상기 프레임내 보간된 프레임을 상기 모션 보상된 프레임과 병합하여 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고, 병합하는 것은,
상기 감소된 전력 부분 프레임의 스캔라인들의 그룹 R을 S x Hb 블록들 b의 집합으로 선형적으로 세그먼트화하는 것; 및
각각의 블록 b 및 그룹 R에 대해,
블록 b가 코어인 상기 감소된 전력 부분 프레임의 영역에 대응하는 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 픽셀 값들의 임시 매크로블록 어레이 mb를 정의하는 것; 및
최상의 매치를 찾기 위해 mb와 상기 이전 재구성된 프레임 사이의 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것 - 상기 최상의 매치는 mb와 동일한 픽셀 차원을 갖는 상기 이전 재구성된 프레임의 매크로블록 영역 mbmatch에 대응함 -;
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임을 상기 감소된 전력 부분 프레임에 대응하도록 설정하는 것; 및
상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임 내의 각각의 블록 b에 대해,
mbmatch의 코어로부터의 픽셀 값들을 블록 b에 할당하는 것; 및
반복된 수신 스캔라인들에 대응하는 b에서의 열들에 대해, 상기 공간 전용 추정 재구성된 프레임의 블록 b의 픽셀 값들의 가중 평균을 상기 프레임내 보간된 프레임 내의 대응하는 픽셀 값들로 할당하는 것
에 의해 상기 프레임내 보간된 프레임의 누락된 Rx 스캔라인들을 상기 모션 보상된 프레임의 대응하는 스캔라인들로 채우는 것을 포함하는, 방법. - 제74항에 있어서,
시간적 평활화를 수행하는 것은 알파 블렌딩을 이용하는 것을 포함하는, 방법. - 제77항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 동작 모드에서,
mb에서의 평균 픽셀 값이 임계값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 단계; 및
상기 재구성된 프레임을 생성하기 위해 스캔 변환을 이용하여 상기 재구성된 프레임 내의 직선 포맷의 스캔라인 데이터를 섹터 모드 포맷의 스캔라인 데이터로 변환하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제77항에 있어서,
국부적 적응형 블록 매칭을 수행하는 것은, 이미지 프레임에서의 각각의 매크로블록 mbk에 대해(k는 각각의 매크로블록을 지정하는 수임),
상기 이미지 프레임의 이전 매크로블록 mbk-1의 총 강도를 계산하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높고 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제1 공간 윈도우 W1을 할당하는 것;
상기 강도가 제1 임계값보다 높지 않거나 mbk가 상기 이미지의 주어진 행 내의 제1 매크로블록이 아니라는 결정에 응답하여, 모션 벡터 v에 대한 해가 검색될 공간 윈도우 W의 값에 대응하도록 제2 공간 윈도우 W2를 할당하는 것;
를 이용하여 추정된 모션 벡터 를 결정하는 것 - 여기서, x는 이미지 서브영역의 픽셀 좌표를 나타내고, W는 v에 대한 해가 검색되는 공간 윈도우를 나타내고, Bk는 매크로블록 k 내의 픽셀들의 인덱스 세트를 나타내고, p는 1 또는 2와 동일한 에러 놈을 나타내고, 매칭 에러 임 -;
이 제2 임계값보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 프레임내 보간된 프레임으로부터의 픽셀 값들을 mbk의 코어에서의 대응하는 픽셀들에 할당하는 것; 및
이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여, 의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 것
을 포함하는, 방법. - 제80항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 섹터 모드에서, 이 제2 임계값보다 크지 않다는 결정에 응답하여,
수평 방향 또는 수직 방향에서 픽셀의 절반으로 오프셋되는 v의 4개의 값에 대해 을 측정하는 단계; 및
의 코어에서의 값들을 mbk의 코어에 할당하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제66항에 있어서,
상기 재구성된 프레임을 상기 디스플레이에 전송하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 장치로서,
제16항 내지 제29항, 제39항 내지 제47항, 및 제66항 내지 제82항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는, 장치. - 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금 제16항 내지 제29항, 제39항 내지 제47항, 및 제66항 내지 제82항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 저장된 복수의 명령어를 포함하는, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체. - 이미징 디바이스로서,
제1항 내지 제14항, 제30항 내지 제38항 및 제48항 내지 제64항 중 어느 한 항의 장치, 및 상기 장치에 결합된 초음파 트랜스듀서를 포함하는, 이미징 디바이스. - 제85항에 있어서,
하우징을 더 포함하고, 상기 장치는 상기 하우징 내에 배치되는, 이미징 디바이스. - 제85항에 있어서,
상기 디스플레이를 더 포함하는, 이미징 디바이스.
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