초음파 위상 어레이를 이용한 가상 음원 합성 구경 기법의 해석
- 주제(키워드) 초음파 , 위상 어레이 , 합성구경
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045152
- 본문언어 한국어
초록/요약
합성구경 기법은 양방향 집속을 가능하게 하여 우수한 측방향 해상도를 제공하지만 낮은 프레임율(frame rate)과 낮은 신호 대 잡음비(SNR)을 갖는 단점이 있다. 이를 개선하기 위한 방법으로 가상 음원(virtual source)을 이용한 합성구경 기법(synthetic aperture technique)이 제안되었다. 가상 음원을 이용한 합성구경 기법은 일반적인 수신 동적집속과 같은 프레임율을 가지면서 양방향 집속이 가능하며 높은 SNR을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 가상 음원을 이용한 합성구경 기법을 빔의 편향(steering)이 고려된 섹터 주사로 확장하여 해석하였다. 이를 위해 가상 음원을 이용한 합성구경 기법에 대한 송수신 모형을 제시하고 수학적 해석을 통해 최적화된 가상 음원의 위치와 위상 어레이를 이용한 가상 음원 합성구경기법의 빔 패턴 식을 유도하였다. 일반적으로 선형 주사에서는 빔 패턴의 향상을 위해 합성할 수 있는 주사선의 개수가 많아지도록 송신 초점을 변환자와 가까이 위치시켜야 한다. 하지만 섹터 주사의 경우에 가상 음원이 변환자로부터 멀리 위치하거나 합성하는 인접 주사선의 개수가 늘어날수록 빔 패턴이 좋아지는 것을 수식을 통해 확인하였다. 해석된 결과는 컴퓨터 모사실험과 실제 RF 데이터를 사용하여 검증하였다. 그 결과 모든 영상점에서 해상도가 개선됨을 확인할 수 있었다. 또한 가상 음원이 변환자로 멀어지거나 합성하는 주사선의 수가 늘어날수록 빔 패턴이 향상되는 것을 확인하였다.
more목차
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 초음파 의료 영상 장치에서의 빔 집속 = 3
2.1. 초음파 영상 시스템의 원리 및 기본 구성 = 3
2.2. 배열 변환자를 이용한 빔 집속 = 5
2.3. 일반적인 음장 해석을 위한 수학적 모델링 = 8
2.3.1. 배열 변환자를 이용한 음장 해석 = 8
2.3.2. 연속구경 변환자를 이용한 음장 해석 = 12
Ⅲ. 위상 어레이를 이용한 가상 음원 합성 구경 기법 = 15
3.1. 합성 구경 기법 소개 = 15
3.1.1. 합성 집속의 개념 = 16
3.1.2. 가상 음원을 이용한 합성 구경 기법 = 17
3.2. 위상 어레이를 이용한 가상 음원 합성 구경 기법의 수학적 해석 = 19
3.3. 제안하는 가상 음원 위치 = 26
3.4. 합성 가능 주사 영역 = 28
Ⅳ. 실험 및 고찰 = 31
4.1. 컴퓨터 모사 실험 및 고찰 = 31
4.2. 실제 RF 데이터 실험 = 37
Ⅴ. 결론 = 39
참고문헌 = 40
그림차례
그림 2.1.1 초음파 의료영상 장치의 구성 = 3
그림 2.1.2 위상 배열 변환자를 이용한 초음파 영상 = 4
그림 2.2.1 1차원 위상 배열 변환자를 사용한 빔집속 = 5
그림 2.2.2 배열 변환자를 이용한 송신 빔집속의 개념도 = 6
그림 2.2.3 배열 변환자를 이용한 수신 빔집속의 개념도 = 7
그림 2.3.1 배열 변환자의 초음파 음장 해석을 위한 송수신 모델 = 9
그림 2.3.2 연속구경 변환자의 초음파 음장 해석을 위한 송수신 모델 = 12
그림 3.1.1 집속 방식에 따른 빔폭의 차이 = 15
그림 3.1.2 합성 집속의 원리 = 16
그림 3.1.3 송신 집속을 위한 빔 전파 모형 = 18
그림 3.2.1 가상 음원에 의한 초음파 음장 해석을 위한 송신 모델 = 19
그림 3.2.2 가상 음원에 의한 초음파 음장 해석을 위한 수신 모델 = 21
그림 3.3.1 합성을 위한 가상 음원의 위치 = 26
그림 3.4.1 송신 빔 전파 모형 = 28
그림 3.4.2 합성 가능 주사 영역 = 29
그림 3.4.3 합성 구경 기법에 사용되는 인접 주사선의 개수 = 30
그림 4.1.1 송신 초점이 20mm인 컴퓨터 모사실험 결과 = 32
그림 4.1.2 측방향 빔 패턴 = 32
그림 4.1.3 송신 초점이 40mm인 컴퓨터 모사실험 결과 = 33
그림 4.1.4 측방향 빔 패턴 = 33
그림 4.1.5 송신 초점이 60mm인 컴퓨터 모사실험 결과 = 34
그림 4.1.6 측방향 빔 패턴 = 34
그림 4.1.7 송신 초점이 80mm인 컴퓨터 모사실험 결과 = 35
그림 4.1.8 측방향 빔 패턴 = 35
그림 4.2.1 점 반사체(point target) 실험 영상 = 38
그림 4.2.2 시스트(cyst)및 홀(hole) 반사체 실험 영상 = 38
