낮은 연산 복잡도를 지니는 초음파 혈관 패턴 영상 알고리즘
An Ultrasonic Vessel-Pattern Imaging Algorithm with Low Computational Complexity
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초록
본 논문은 낮은 연산 복잡도를 지니는 초음파 혈관 패턴 영상 알고리즘을 제안한다. 제안하는 혈관 패턴 영상 알고리즘은 혈류의흐름 만 감지하여 혈관 패턴을 영상화하는 알고리즘이며 손가락 혈관의 패턴 영상을 추출하는 실시간 신호처리 하드웨어에 적용할수 있다. 기존의 초음파 의료영상장비의 혈류영상 모드와 달리 제안하는 알고리즘은 혈류의 흐름 만 감지하여 영상으로 복원한다. 즉, 제안하는 영상 알고리즘은 I/Q 복조를 사용하지 않으며 클러터 필터의 출력 신호의 절대 값을 누적하는 방식으로 혈류 흐름의유무를 검출하기 때문에, 알고리즘의 구조가 비교적 간단하다. 제안하는 영상 알고리즘의 복잡도를 검증하기 위해, Field-II 프로그램을 이용하여 손가락 혈관을 모사하는 시뮬레이션 모델을 구현하였다. 행위모사 시뮬레이션을 통해, 제안하는 알고리즘의 연산시간이 일반적인 color-flow 모드보다 약 54배 작은 것으로 확인되었다. 제안하는 영상 알고리즘에서 요구되는 주요 구성 블록과 연산량을 고려할 때, 제안하는 알고리즘은 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어에 구현되기에 용이하다.
Abstract
This paper proposes an ultrasound vessel-pattern imaging algorithm with low computational complexity. Theproposed imaging algorithm reconstructs blood-vessel patterns by only detecting blood flow, and can be appliedto a real-time signal processing hardware that extracts an ultrasonic finger-vessel pattern. Unlike a blood-flowimaging mode of typical ultrasound medical imaging device, the proposed imaging algorithm only reconstructs apresence of blood flow as an image. That is, since the proposed algorithm does not use an I/Q demodulation anddetects a presence of blood flow by accumulating an absolute value of the clutter-filter output, a structure of thealgorithm is relatively simple. To verify a complexity of the proposed algorithm, a simulation model for fingervessel was implemented using Field-II program. Through the behavioral simulation, it was confirmed that theprocessing time of the proposed algorithm is around 54 times less than that of the typical color-flow mode. Considering the required main building blocks and the amount of computation, the proposed algorithm is simpleto implement in hardware such as an FPGA and an ASIC.
참고문헌 (10)
- Ki-Young Moon, "Biometric technology status and outlook", Telecommunications Technology Association TTA Journal, 98, pp.38~47
- Eunjung Shin, "Development of a High-Density Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer Array Based on Patterned Aluminum Nitride Thin Film", Micromachines, 11(6), pp.623~ (2020), MDPI AG[DOI]
- Chang Peng, "Under-Display Ultrasonic Fingerprint Recognition With Finger Vessel Imaging", IEEE Sensors Journal, 21(6), pp.7412~7419 (2021), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- A. Iula, "3D ultrasound palm vein pattern for biometric recognition", IEEE International Ultrasonics Symposium(IUS) (2012)
- Ji-Yong Um, "An Analog-Digital Hybrid RX Beamformer Chip With Non-Uniform Sampling for Ultrasound Medical Imaging With 2D CMUT Array", IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, 8(6), pp.799~809 (2014), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- M.-C. Chen, "A pixel-pitch-matched ultrasound receiver for 3D photoacoustic imaging with integrated delta-sigma beamformer in 28nm TBB FDSOI", IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) (2017)
- W. R Hedric, "Ultrasound Physics and Instrumentation" (2005), Elsevier
- A. H. Brandt, "Evaluation of new ultrasound techniques for clinical imaging in selected liver and vascular applications", Ph. D., pp.2017
- Hyun-Tae Park, "Image-Free Ultrasound Blood-Flow Monitoring Circuit System with Automatic Range-Gate Positioning Scheme: A Pilot Study", MDPI Applied Sciences, 11(22), pp.10617~ (2021), MDPI AG[DOI]
- J. A. Jensen, "User’s Guide for the Field II Ultrasound Simulation", Program