비정합 필터를 이용한 고차 비선형 쳐프 신호 기반의 초음파 고조파 영상에 관한 연구
A study on the ultrasound harmonic imaging method based on a high order non-linear chirp signal with mismatched filter
- Subject 초음파 , 고조파
- Publisher 서강대학교 일반대학원
- Adviser 유양모
- Issued 2012
- Awarded 2012. 2
- Thesis degree 석사
- Major 일반대학원 전자공학과
- URI entity http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047272
- Language 한국어
- Rights 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
Abstract
쳐프 코드화 여기 기법을 이용한 필터 기반 고조파 영상은 신호 대 잡음비의 손실을 최소화하여 고조파 영상의 장점을 가질 수 있다. 또한 필터 기반 기법을 사용함으로써 발생하는 주파수 겹침 현상에 의한 축방향 측엽을 억제하기 위해 2차 비선형 쳐프 신호를 이용한 방법이 제안되었다. 그러나 제안된 방법은 쳐프 신호의 비선형성에 의해서 압축된 포락선의 주엽 폭이 넓어져 해상도를 저하시키고, 주파수 겹침 현상을 억제하는 정도가 크지 않아 넓은 대역폭에서는 축방향 측엽이 높게 나타난다. 본 논문에서는 고차 비선형 쳐프 신호를 이용하여 주파수 겹침을 더욱 효과적으로 제거하며 쳐프 신호의 비선형성에 의해 포락선의 주엽 폭이 넓어지는 제한 사항을 비정합 필터를 설계 및 적용하여 보상하는 방법을 제안한다. 제안한 방법을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 최적화되는 고차 비선형 쳐프 신호 및 비정합 필터를 결정하고 이에 대한 성능을 컴퓨터 모사 실험 및 수조 실험을 통해서 검증하였다. 실험은 선형 및 비선형 쳐프 신호의 분수 대역폭을 변화시키면서 결과 포락선의 주엽 폭 및 측엽의 최대 크기를 측정하면서 수행하였다. 분수 대역폭이 60%이상인 경우에 3차 비선형 쳐프 신호의 포락선은 2차 비선형 쳐프의 포락선에 비해서 약 7dB의 향상을 보였고, 주엽 폭은 펄스 반전 기법 기반의 선형 쳐프 신호의 포락선에 비해 0.12 s의 상승이 나타남으로써 성능의 하락이 거의 없는 것을 확인할 수 있었다.
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The nonlinear chirp coded excitation method based on a band-pass filter can improve the signal-to-noise ratio (SNR) in ultrasound B-mode harmonic imaging. In addition, it can reduce the range sidelobe level by minimizing the spectral overlap between fundamental and harmonic components compared to the linear chirp signal. However, the mainlobe width of the 2nd order nonlinear chirp deteriorates the image quality due to its nonlinearity, and the suppression degree of spectral overlap is limited when the fractional bandwidth of chirp signal is widened. In this paper, by using a higher order nonlinear chirp signal, the spectral overlap is efficiently reduced. Furthermore, a mismatched filter is utilized to obtain the similar mainlobe width compared to the linear chirp signal. The proposed method was evaluated with simulation and water-tank experiments by measuring the peak range sidelobe level and mainlobe width with varying frequency bandwidth. From experiments, range sidelobe of 3rd order nonlinear chirp signal is lower than 2nd order nonlinear chirp signal’s about 7dB. In addition, mainlobe of 3rd order nonlinear chirp signal is similar with mainlobe of linear chirp signal. These results indicate that the proposed technique is proper to diagnosis environment required high frame rate and high spatial resolution
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