[논문]의료용 초음파 영상 시스템에서 부엽과 격자엽의 억제

정목근

doi:10.7776/ask.2022.41.5.525

의료용 초음파 영상 시스템에서 부엽과 격자엽의 억제
Suppression of side lobe and grating lobe in ultrasound medical imaging system 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.41 no.5, 2022년, pp.525 - 533

초록
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초음파 영상 시스템의 수신 집속 과정에서, 채널 데이터를 2차원 푸리에 변환하여 부엽과 격자엽을 억제하는 방법을 제안하였다. 영상점에서 온 신호를 집속하면 모든 채널의 신호는 같은 위상을 가지는 직류로 나타난다. 그러나 영상점 밖에서 오는 신호를 집속하면 입사각에 따라서 다른 공간 주파수를 가지는 채널 신호로 나타난다. 따라서 집속 후의 채널 신호를 2차원 푸리에변환을 하면 입사각을 가지는 신호를 주파수 영역에서 효과적으로 분리할 수 있다. 수신 집속 지연 시간이 인가된 시간-채널 데이터를 2차원 푸리에변환을 하여 주파수 영역에서 직류 성분과 그 밖의 주파수 성분으로 분리하고, 두 값의 비율을 이용하여 가중치를 정의하였다. 초음파 영상에 가중치를 곱함으로써 부엽과 격자엽을 억제하였다. 64채널 선형 어레이에서 5 MHz의 주파수의 초음파 영상을 계산하였다. 초음파 영상에서 나타나는 격자엽은 제안한 방법을 적용하여 완전히 제거되었다. 또한 부엽이 줄어들어 측방향 해상도가 크게 증가되었다. 인체모사 영상의 시뮬레이션에서 대조도가 증가하여 병변의 진단에 도움을 줄 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We propose an effective method for suppressing both side and grating lobes by applying 2-dimensional Fourier Transform to the received channel data during the receive focusing process of an ultrasound imaging system. When the signal from the image point is focused, the channel signals have the same DC value across the channels. However, even after echoes from outside an imaging point are focused, they are manifested as having different spatial frequencies depending on their incident angles. Therefore, after the receive focusing delay time is applied, 2-D Fourier Transform is performed on the time-channel data to separate the DC component and other frequency components in the spectral domain, and the weighting value is defined using the ratio of the two values. The side lobe and grating lobe were suppressed by multiplying the ultrasound image by a weighting value. Ultrasound images with a frequency of 5 MHz were simulated in a 64-channel linear array. The grating lobe appearing in the ultrasound image was completely removed by applying the proposed method. In addition, the side lobe was reduced and the lateral resolution was greatly increased. Results of computer simulation on a human organ mimicking image show that the proposed method can aid in better lesion diagnosis by increasing the image contrast.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Receive focusing system: (a) receive focusing of the signal from the image point, (b) receive focusing of the signal returns near the image point and side lobe occurs, (c) receive focusing of the signal returns far from the image point and the grating lobe occurs.
그림 Fig. 2. The shape of the channel signal appears on the receiving channel with an incident angle of θ when spatial frequency is 1.
그림 Fig. 3. Comparison of the shape of the ultrasonic signal according to the angle of incidence and the spectrum of the two-dimensional Fourier transform. (a) The time-channel signal returned from the image point, (b) the time-channel signal of a side lobe or grating lobe signal, (c) the spectrum of image point signal, (d) the spectrum of a side lobe or grating lobe signal, the spectral region rotates according to the incident angle of the ultrasonic signal.
그림 Fig. 4. Comparison of the shape of the ultrasonic data according to the incident angle and the spectrum of the two-dimensional Fourier transform. (a) Time-channel data of the ultrasound signal returned from the image point, (b) the two-dimensional spectrum of image point time-channel data, (c) timechannel data of the side lobe, (d) the two-dimensional spectrum of the side lobe, (e) time-channel data of the grating lobe, (f) the two-dimensional spectrum of the grating lobe.
그림 Fig. 5. Separation of the image point signal and the side lobe and grating lobe signals in the spectral domain. Set the main lobe window in the spectral region of the image point signal, and calculate the spectrum of the side lobe and grating lobe signals in the remaining region.
그림 Fig. 6. Side lobe suppression simulation in point reflectors. (a) conventional image, (b) weighting value image, (c) weighted ultrasound image, and (d) MVB image. The images were log-compressed to 60 dB.
그림 Fig. 7. The magnitude responses were compared in the lateral direction of the point reflector at 40 mm depth. The dotted line is the conventional image, the long-short dotted line is the MVB image, and the solid line is the weighted ultrasound image.
그림 Fig. 8. Simulation of grating lobe suppression in point reflectors. (a) conventional image, (b) weighting value image, (c) weighted ultrasound image, and (d) MVB image. The images were log-compressed to 60 dB.
그림 Fig. 9. The magnitude responses were compared in the lateral direction of the point reflector at 20 mm depth. The dotted line is the conventional image, the long-short dotted line is the MVB image, and the solid line is the weighted ultrasound image. The grating lobe was suppressed.
그림 Fig. 10. Speckle pattern simulation. (a) conventional imaging, (b) weighting value image, (c) weighted ultrasound image, and (d) MVB image.
그림 Fig. 11. Human organ mimicking image simulation. (a) the reflectivity of MR image, (b) conventional imaging, (c) weighting value image, (d) weighted ultrasound image, (e) MVB image, and (f) compound image.

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J. A. Jensen, Calculation of B-mode Image of Synthetic Kidney, https://field-ii.dk/?examples/kidney_example/kidney_example.html, (Last viewed September 6, 2022).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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