다중 수신 부구경 기반의 벡터 도플러 기법에 관한 연구
A study on vector Doppler method based on multi receive sub-aperture
- 주제(키워드) 벡터 도플러 , 도플러 , 다중 부구경 , 속도 추정 , 자기상관
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 유양모
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047269
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
벡터 도플러(vector Doppler) 기법은 초음파 영상 장치나 레이더 등에서 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상을 추정할 때 그 속도와 방향 정보를 얻기 위해 사용되는 연산 기법으로서, 서로 다른 두 위치에서 동일한 대상의 도플러 편이 주파수를 측정하고 대상과의 위치 정보를 이용해 이를 합성한다. 이 때 도플러 편이 주파수 측정을 위해서는 일반적으로 자기 상관(auto- correlation) 도플러 편이 주파수 추정 기법이 널리 이용되고 있다. 하지만, 자기 상관 도플러 추정 기법은 도플러 편이 주파수가 낮을 경우 그 추정 성능이 저하되는 단점이 있다. 따라서 이를 이용하는 벡터 도플러 기법 역시 도플러 편이 주파수가 낮을 경우 그 추정 성능이 저하된다. 본 논문에서는 벡터 도플러 기법에서 낮은 도플러 주파수 추정 성능 저하로 인한 오차를 개선하기 위해 다중 수신 부구경 기반의 벡터 도플러 기법을 제안한다. 제안한 기법은 하나의 선형 배열 변환자를 이용하는 벡터 도플러 기법에 대해, 제 3의 수신 부구경을 추가로 이용하고, 그 중 유효한 두 수신 신호를 선별하여 벡터 도플러 합성 연산을 수행한다. 본 논문에서는 컴퓨터 모사 실험과 In-vitro 실험을 통해 제안한 기법의 성능을 검증하였다. 동일한 속도를 유지하며 서로 다른 방향으로 움직이는 여러 가지 경우에 대해 실험하였으며, 각 경우에 대해 속도와 방향 추정 결과의 평균과 표준 편차를 계산하여 대상의 실제 운동 특성과 비교하였다. 실험 결과 기존 방법과 비교하여 속도 오차는 평균 69%, 방향 오차는 평균 95% 개선되었으며, 그 표준편차는 속도의 경우 평균 4%, 방향의 경우 평균 61% 개선되었음을 확인하였다.
more초록/요약
A vector Doppler technique is a new Doppler method to overcome the issues in angle dependency of conventional ultrasound Doppler imaging. It compounds two estimated Doppler shift frequencies according to the geometry information between a moving object and two Doppler estimators at different locations. For Doppler shift frequency estimation, an autocorrelation method is typically applied. In the autocorrelation estimation, a clutter filter is needed to suppress clutter components, which are caused from surrounding tissues and vessel walls. In addition, a threshold filter based on the estimated Doppler power is applied to remove biased estimates from noise. However, these two filters severely degrade the performance of the autocorrelation method when estimating low Doppler shift frequencies since clutter and Doppler signals are overlapped. Similarly, they also degrade the performance of the proposed vector Doppler method. In this thesis, a new vector Doppler method based on multi receive sub-aperture, i.e., VD-MA, is proposed to enhance the performance of the conventional vector Doppler technique, i.e., VD, for the low Doppler shift frequency cases. While the conventional VD method uses two receive sub-apertures in case of a linear array transducer, the proposed VD-MA method utilizes two receive sub-apertures out of three sub-apertures, i.e., left, center and right, based on the estimated average power in the region of interest. The performance of the proposed method was evaluated and analyzed by computer simulation and in-vitro experiments. The results show that the proposed VD-MA method is capable of providing enhanced accuracy in estimating low Doppler shift frequencies.
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