• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제26권1호
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• pp.31-35
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• 2005

A novel synthetic aperture method for real-time three-way dynamic focusing is proposed, which provides lateral beam patterns represented as the product of Fourier transforms of transmit subaperture, receive subaperture, and a synthetic window function. In the proposed method, all array elements are fired individually and for each firing echo signals are recorded from all elements of a receive subaperture moving along an array with the transmit element. The three-way dynamic focusing is then achieved by employing a synthetic aperture algorithm for two-way dynamic focusing and a synthetic focusing method for transmit dynamic focusing. Both theoretical analysis and computer simulation results show that the proposed method produces ultrasound beams with improved lateral resolution at all depths compared to the conventional phased array imaging and synthetic aperture focusing methods.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권4호
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• pp.321-330
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• 2001

In this paper, we propose a new synthetic aperture focusing scheme for improving the lateral resolution which is one of the most important factors determining the quality of ultrasound imaging. The proposed scheme enables full round-trip dynamic focusing with approximately limited property. This properties are obtained through transmitting plane waves of which the traveling angle varies with the receive subaperture position, as opposed to stepping the spherical wave source across an array in other synthetic aperture focusing schemes, and employing dynamic focusing in receive. In this paper, the properties of the proposed scheme is analyzed in which a hypothetical infinite line source is used to transmit the plane waves and verified through computer simulation results. Also, we show that the proposed scheme is realizable with an array transducer with a finite aperture size. In summary, it is shown through comparison between the field contours of the proposed scheme and the conventional scheme that the proposed scheme can improve greatly the lateral resolution of ultrasound imaging.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권6호
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• pp.803-810
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• 2007

Although synthetic aperture focusing techniques can improve the spatial resolution of ultrasound imaging, they have not been employed in a commercial product because they require a real-time N-channel beamformer with a tremendously increased hardware complexity for simultaneous beamforming along M multiple lines. In this paper, a hardware-efficient beamformer architecture for synthetic aperture focusing is presented. In contrast to the straightforward design using NM delay calculators, the proposed method utilizes only M delay calculators by sharing the same values among the focusing delays which should be calculated at the same time between the N channels for all imaging points along the M scan lines. In general, synthetic aperture beamforming requires M 2-port memories. In the proposed beamformer, the input data for each channel is first upsampled with a 4-fold interpolator and each polyphase component of the interpolator output is stored into a 2-port memory separately, requiring 4M 2-port memories for each channel. By properly limiting the area formed with the synthetic aperture focusing, the input memory buffer can be implemented with only 4 2-port memories and one short multi-port memory.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권4호
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• pp.503-513
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• 1999

본 논문에서는 일반적인 합성구경기법에 대한 통합 모형을 제시하고 수학적인 해석을 통하여 합성구경 기법들에 대한 초음파 빔패턴의 단일 표현식을 유도하였다. 이 결과를 이용하여 기존의 합성구경 기법들에 대한 성능을 분석하고 비교하였으며, 선형주사 영상에 적합한 새로운 합성구경 기법을 제안하였다. 제안된 방법은 모든 영상점에서 양방향 동적 집속이 가능하며, 이를 실제 영상에 적용하여 의료용 초음파 B-모드 영상의 해상도를 획기적으로 개선할 수 있다. 제안된 방법에 의하여 집속된 초음파 빔패턴은 기존의 방식과 비교하여 주엽의 폭이 절반으로 감소하고 측엽의 크기는 유사하다. 컴퓨터 모사실험을 통하여 본 논문의 해석결과와 제안된 합성구경 기법의 타당성을 검증하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.419-430
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• 2002

본 논문에서는 양방향 화소단위 집속 기법을 희박 어레이 기법을 사용하여 효율적으로 구현하는 방법에 대해 제안한다. 제안한 방법은 각 주사선을 구성할 때 합성에 이용되는 부구경 사이의 간격을 멀리함으로써 적은 수의 부구경으로 큰 크기의 합성구경을 형성하여 시스템의 복잡도를 감소시키면서 초음파 영상의 해상도와 프레임율을 향상시키게 된다. 하지만 이때 합성에 사용되는 부구경 사이의 간격 증가로 인해 그레이팅 로브 값은 상승하게 된다. 이러한 그레이팅 로브는 일반적인 합성구경 기법에서는 제거할 수 있다. 하지만 본 논문에서는 일반적인 합성구경 기법과는 달리 양방향 화소단위 집속 기법에서는 부구경 사이의 간격이 클 경우 발생하는 그레이팅 로브를 제거할 수 없음을 이론적으로 해석하였다. 또한 이러한 그레이팅 로브 값을 송신 집속점을 근거리에 위치시키고 합성에 사용되는 부구경간의 간격을 수신부구경의 크기에 비례하여 적절히 선택함으로써 의료용 초음파 영상에 적합한 -40dB 이하로 억제하는 방법과 조건을 제시하였다. 모의 생체와 실제 인체 실험 결과 제안한 방법을 통해 보다 적은 수의 부구경을 이용하여 더욱 빠른 프레임율의 양방향 화소단위 집속 기법의 구현이 가능함을 확인하였다

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권2호
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• pp.163-171
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• 2005

합성구경레이더(Synthetic Aperture Radar) 원시 자료(raw data)를 range-Doppler 알고리듬을 이용하여 처리하는 교육용 공개 프로그램을 개발하였다 이 프로그램은 SAR 시스템에 따라 자료처리에 필요한 변수를 자유롭게 조절함으로써, 특정 SAR 시스템에 치우치지 않고 다양한 자료를 처리할 수 있도록 일반화된 알고리듬을 구현하였다. 저가 사양의 컴퓨터에서도 최소 단위의 영상을 선택적으로 처리할 수 있고 자료 처리 중간 단계별로 영상 출력이 가능하기 때문에, 프로그램 작동 상태와 SAR의 원리를 직접 확인할 수 있도록 하였다. 특히 Doppler 변수를 자료 처리 중간 단계의 영상을 보고 직접 구할 수 있도록 고안하여 교육적 효과를 높였다. 또한 자료 처리 알고리듬과 원시프로그램을 모두 공개함으로써, SAR 시스템 원리를 이해하고 응용하는데 도움을 주고자 한다. 이 논문에서는 프로그램의 원리와 작동 환경을 소개하고, ERS-1 원시 자료를 이용한 자료 처리의 예를 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제37권2호
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• pp.84-90
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• 2017

An ultrasonic synthetic aperture focusing technique (SAFT) using a root mean square (RMS) velocity model is proposed for pulse-echo immersion testing to improve the computational efficiency. Considering the immersion ultrasonic testing of a steel block as an example, three kinds of imaging were studied (B-Scan, SAFT imaging based on ray tracing technology and RMS velocity). The experimental results show that two kinds of SAFT imaging have almost the same imaging performance, while the efficiency of RMS velocity SAFT imaging is almost 25 times greater than the SAFT based on Snell's law.

• 비파괴검사학회지
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• 제18권4호
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• pp.271-277
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• 1998

비파괴검사는 검사 자체와 검사 결과를 해석 또는 평가하는 것으로 크게 둘로 나눌 수 있다. 검사자체는 전자 기술 수준의 발전에 따라 많은 양을 단시간 내에 정밀하게 수행할 수 있으나 검사 결과 발견된 지시(indication)가 결함인지 혹은 이와 유사한 거짓 결함인지를 확인하기는 대단히 어려운 일이다 초음파 탐상의 경우 검사 결과 결함의 형상을 정확하게 인식하기 위해 컴퓨터를 활용한 다양한 첨단 신호 해석 기술이 개발되어 일부 활용되어오고 있는데 본 논문에서는 신호처리 기법의 하나인 집속 신호합성 기법(synthetic aperture focusing technique, SAFT)을 활용하여 탄소강에서의 결함 신호 해석을 시도하였으며 탄소강 평판내에 가공된 hole을 대상으로 수집된 초음파 신호를 이 기법을 적용하여 처리한 결과 결함으로부터의 신호대 잡음비에 있어서 많은 개선이 이루어진 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권4호
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• pp.362-368
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• 2012

본 연구에서는 닫힘균열의 조기발견을 위해서 경사입사 초음파를 이용하여 계면 접촉 음향 비선형성에 의해 발생한 고조파를 영상화하고자 한다. 알루미늄 시편 두 개를 접촉하여 고체-고체 접촉계면을 만들어 닫힘균열을 모사하였고, 접촉계면 압력에 따른 초음파의 음향 비선형을 영상화하였다. 영상화 기법으로는 sampling phased array(SPA)와 synthetic aperture focusing technique(SAFT) 기법을 사용하였다. 접촉계면 압력이 증가하면서 기본 주파수의 성분은 감소하였고 2차 고조파 성분은 증가하다가 닫힘균열로 모사된 부분에서 가장 큰 값을 나타내고 이후에는 감소하였다. 결과적으로 접촉계면에서 음향 비선형성에 의해 발생한 고조파를 영상화 하는 것이 가능하며 이는 초기균열의 조기발견에 적용 가능할 것으로 기대 된다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제14권4호
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• pp.405-410
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• 2014

In this paper, we compare the quality of images reconstructed by a conventional delayed-sum (DS) algorithm and radiation pattern-based DS algorithm. In order to evaluate the quality of images, we apply the target-to-clutter ratio (TCR), which is commonly used in synthetic aperture radar (SAR) image assessment. The radiation pattern-based DS algorithm enhances the TCR of the image by focusing the target signals and preventing contamination of the radar scene. We first consider synthetic data obtained through GprMax2D/3D, a finite-difference time-domain (FDTD) forward solver. Experimental data of a 2-GHz bandwidth stepped-frequency signal are collected using a vector network analyzer (VNA) in an anechoic chamber setup. The radiation pattern-based DS algorithm shows a 6.7-dB higher TCR compared to the conventional DS algorithm.