합성구경 기법을 이용한 초음파 영상 시스템의 실시간 구현에 대한 연구
A study on real-time implementation of ultrasound synthetic aperture imaging
- 주제(키워드) 초음파 , 합성구경 , 실시간
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 바이오융합기술협동과정
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046495
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
현재 일반적인 초음파 의료영상 시스템은 실시간으로 양질의 인체 내의 영상을 보여주기 위해 수신동적 집속기법을 사용하고 있다. 그러나 이 기법은 송신 시 집속점이 고정된다는 한계를 가지며 이는 송신 집속점 이외의 영역에서 해상도와 신호대잡음비의 저하를 가져온다. 이 한계를 극복하기 위한 방법으로 송수신 동적 집속기법 중 하나인 합성구경 기법이 연구되어 왔다. 합성구경 기법은 실시간으로 양방향 동적 집속기법을 적용할 수 있는 기법으로 향상된 해상도와 신호대잡음비를 얻을 수 있으나 구현을 위해서 많은 계산 및 메모리가 요구된다. 본 논문에서는 실시간 합성구경 기법을 구현하기 위한 효율적인 하드웨어 구조를 제안하였고 제안한 구조의 구현 가능성을 FPGA를 이용하여 검증하였다. 두 개의 고성능 FPGA인 Xilinx사의 Virtex-5 XC5VSX95T가 집적된 보드를 설계 및 제작하였고 제안한 하드웨어 구조를 적용하여 최대 64채널 12합성빔의 합성구경 빔집속기를 구현하였다. 그리고 이 보드를 기존의 초음파 의료영상 시스템에 결합하여 해상도 및 신호대잡음비가 향상된 실시간 합성구경 영상을 확인하였다. 또한 합성구경 빔집속기의 채널 및 합성빔 수의 확장을 위한 효율적인 구조에 대해 연구하였고 이 구조가 가지는 특성을 분석하였다.
more초록/요약
Synthetic aperture imaging techniques have drawn many attentions since they are capable of providing improved spatial resolution over conventional dynamic receive focusing methods. However, the processing of SA imaging is computationally demanding for real-time processing. Furthermore, massive memories for storing the pre-beamformed radio frequency (RF) data are required, resulting in the increased system complexity in ultrasound imaging. In this paper, we propose the efficient real-time SA beamformer architecture which can be incorporated in commercial ultrasound imaging systems. The proposed 64-channel SA beamformer was implemented with two high-performance field programmable gate arrays (FPGAs, Virtex-5 SX95T, Xilinx, San Jose, CA, USA). The developed SA beamformer can support up to 12-beam synthesis while utilizing 61% of slice registers, 43% of LUTs, 89% of RAMs and 51% of DSP blocks for each FPGA.
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