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- 저자 : 한호산 (검색결과 4 건)
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곱셈기가 제거된 의료 초음파 신호처리용 프로그래머블 FIR 필터 구현을 위한 수정된 SaA 구조
한호산,송재희,김학현,고방영,송태경,Han, Ho-San,Song, Jae-Hee,Kim, Hak-Hyun,Goh, Bang-Young,Song, Tai-Kyong 대한의용생체공학회 2007 의공학회지 Vol.28 No.3
Programmable FIR filters are used in various signal processing tasks in medical ultrasound imaging, which are one of the major factors increasing hardware complexity. A widely used method to reduce the hardware complexity of a programmable FIR filter is to encode the filter coefficients in the canonic signed digit (CSD) format to minimize the number of nonzero digits (NZD) so that the multipliers for each filter coefficients can be replaced with fixed shifters and programmable multiplexers (PM). In this paper, a new structure for programmable FIR filters with a improved frequency response and a reduced hardware complexity compared to the conventional shift-and-add architecture using PM is proposed for implementing a very small portable ultrasound scanner. The CSD codes are optimized such that there exists at least one common nonzero digit between neighboring coefficients. Such common digits are then implemented with the same shifters. For comparison, synthesisable VHDL models for programmable FIR filters are developed based on the proposed and the conventional architectures. When these filters have the same hardware complexity, pass-band ana stop-band ripples of the proposed filter are lower than those of the conventional filter by about $0.01{\sim}0.19dB$ and by about $5{\sim}10dB$, respectively. For the same filter performance, the hardware complexity of the proposed architecture is reduced by more than 20% compare to the conventional SaA architecture.
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이차원 곡면 어레이를 이용한 실시간 3차원 초음파 영상화 기법
김강식,한호산,송태경 대한의용생체공학회 2002 의공학회지 Vol.23 No.5
일차원 어레이 변환자를 기계적으로 움직여 3차원 영상을 얻는 기존의 3차원 초음파 영상 기법은 일차원 배열 변환기가 갖는 고도방향 해상도의 저하를 극복하기 어렵다. 한편 이차원 위상 어레이 변환자를 이용하는 실시간 3차원 영상 시스템은 많은 수의 채널 수를 가지기 때문에 고비용의 매우 큰 빔집속부를 필요로 한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 논문에서는 2차원 곡면 어레이 상에서 256 채널의 송수신 부구경을 전기적으로 움직이면서 관심영역의 입체영상을 얻을 수 있는 3차원 영상화 기법을 제안하였다. 이를 위해 본 논문에서는 상용 3차원 영상 장치에 사용되는 기계 주사식 일차원 곡면 어레이 변환자와 측방향과 고도방향으로 동일한 시야각을 갖는 이차원 곡면 어레이 변환자를 설계하였다. 또한 제안된 방법에서는 256 개의 제한된 채널 수를 이용하면서도 송수신 부구경의 크기를 증가시켜 보다 향상된 해상도의 영상을 구현하기 위해 직사각형 모양의 부구경에서 네 모서리 부분의 어레이 소자들을 적절히 제거한 형태의 부구경을 사용하였다. 특히 수신시는 고도방향이나 측방향으로한 배열 소자씩 건너뛰는 희박 어레이 기법을 적용하여 수신 부구경의 크기를 증가시켰다. 또한 수신시 희박 어레이로 인한 소자간의 간격 증가로 인해 유발되는 그레이팅 로브 상승을 억제하기 위해 송신시에는 희박 어레이를 적용하지 않고 폴드-오버 어레이 기법을 적용함으로써 송신부구경의 크기를 측방향과 고도방향으로 각각 두배만큼 증가시키는 효과를 얻었다. 제안한 방법을 통해 기존의 기계 주사식 일차원 어레이 변환자를 이용한 실시간 3차원 시스템과 비교하여 측방향으로는 거의 같고 고도방향으로는 훨씬 우수한 해상도의 영상을 획득할 수 있음을 컴퓨터 모사실험을 통해 검증하였다. Conventional 3D ultrasound imaging using mechanical ID arrays suffers from poor elevation resolution due to the limited depth-of-focus (DOF). On the other hand, 3D imaging systems using 2D phased arrays have a large number of active channels and hence require a very expensive and bulky beamforming hardware. To overcome these limitations, a new real-time volumetric imaging method using curved 2-D arrays is presented, in which a small subaperture, consisting of 256 elements, moves across the array surface to scan a volume of interest. For this purpose, a 2-D curved array is designed which consists of 90$\times$46 elements with 1.5λ inter-element spacing and has the same view angles along both the lateral and elevation directions as those of a commercial mechanical 1-D array. In the proposed method, transmit and receive subapertures are constructed by cutting the four corners of a rectangular aperture to obtain a required image qualify with a small number of active channels. In addition the receive subaperture size is increased by using a sparse array scheme that uses every other elements in both directions. To suppress the grating lobes elevated due to the increase in clement spacing, fold-over array scheme is adopted in transmit, which doubles the effective size of a transmit aperture in each direction. Computer simulation results show that the proposed method can provide almost the same and greatly improved resolutions in the lateral and elevation directions, respectively compared with the conventional 3D imaging with a mechanical 1-D array.
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효율적인 주파수 변조된 초음파 파형 발생을 위한 최적화된 시그마 델타 변조 기법
김학현,한호산,송태경,Kim, Hak-Hyun,Han, Ho-San,Song, Tai-Kyong 대한의용생체공학회 2007 의공학회지 Vol.28 No.3
A coded excitation has been studied to improve the performance for ultrasound imaging in term of SNR, imaging frame rate, contrast to tissue ratio, and so forth. However, it requires a complicated arbitrary waveform transmitter for each active channel that is typically composed of a multi-bit Digital-to-Analog Converter (DAC) and a linear power amplifier (LPA). Not only does the LPA increase the cost and size of a transmitter block, but it consumes much power, increasing the system complexity further and causing a heating-up problem. This paper proposes an optimized 1.5bit fourth order sigma-delta modulation technique applicable to design an efficient arbitrary waveform generator with greatly reduced power dissipation and hardware. The proposed SDM can provide a required SQNR with a low over-sampling ratio of 4. To this end, the loop coefficients are optimized to minimize the quantization noise power in signal band while maintaining system stability. In addition, the decision level for the 1.5 bit quantizer is optimized for a given input waveform, which results in the SQNR improvement of more than 5dB. Computer simulation results show that the SQNR of a FM(frequency modulated) signal generated by using the proposed method is about 26dB, and the peak side-lobe level (PSL) of its compressed waveform on receive is -48dB.
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