KR101409234B1 - 간섭 신호를 병렬 처리할 수 있는 광 간섭 단층 촬영장치 - Google Patents

간섭 신호를 병렬 처리할 수 있는 광 간섭 단층 촬영장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 SS-OCT 및 SS-OCT를 포함하는 FD-OCT에서 데이터 처리 속도를 향상시키기 위한 것으로서, 수신부에서 획득한 대용량 데이터를 데이터 획득 속도보다 빨리 처리하여 실시간으로 단층 영상을 재구성하여 사용자에게 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)가 개시될 수 있다. 상기 광 간섭 단층 촬영장치는 가간섭성 광을 발생시키는 광원부와, 상기 광원부에서 방출광을 입사받아 측정되는 샘플로부터 간섭무늬를 발생시키는 간섭계부와, 상기 간섭계부에서 조사되는 간섭무늬를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수신부와, 상기 수신부에서 획득된 데이터를 영상화하는 처리부를 포함하고, 상기 처리부는 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하고, 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리할 수 있다.

Description

간섭 신호를 병렬 처리할 수 있는 광 간섭 단층 촬영장치{OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY CAPABLE OF PARALLEL PROCESSING OF COHERENCE SIGNAL}
본 발명은 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherent Tomography, OCT)의 영상을 병렬로 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 코어 프로세서를 기반으로 한 병렬 데이터 처리 방식을 활용한 광 간섭 단층 영상의 실시간 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
전통적인 영상 진단기기로서 X-ray CT, MRI, 초음파 영상(ultrasound imaging)과 같은 단층촬영 영상(tomography imaging) 기술이 의료분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 이들 기술은 서로 다른 물리적 성질, 해상도, 투과 깊이 등에 따라 특정한 분야의 진단에 사용되고 있다. 최근 빛을 이용한 의료 진단기기의 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 중에서 가장 대표적인 것이 광 간섭 단층 촬영장치(OCT)이다. 광 간섭 단층 촬영은 OCDR(Optical Coherence Domain Tomography)에 기반을 둔 기술로서 두과이와 매틱이 처음으로 1970년대 초에 '피부 내부 관찰(seeing through skin)'의 가능성을 제시하였다. 이 기술은 레이저의 저 간섭(low coherence) 특성을 이용하여 광학 반사(optical reflection)의 측정에 의해서 생체조직(biological tissue)의 내부 구조를 비침습적, 비접촉적인 방법으로 횡단면 영상화(cross-sectional imaging)를 하는 것이다.
OCT는 컴퓨터 단층촬영(X-ray computed tomography; CT), 초음파 영상촬영(ultrasound imaging), 자기 공명 영상 촬영기와 같은 기존의 계측 장비들이 가지는 인체 유해성 문제, 가격 문제 및 측정 분해능 문제를 보완하기 위하여 연구되고 있다.
상기 OCT의 영상 기법은 마이켈슨(Michelson) 간섭계에 기반을 두고, 낮은 가간섭성을 갖는 광원의 출력이 간섭계 암(arm)의 두 방향으로 나누어진다. 기준단으로부터 되돌아온 반사광과 샘플단으로부터 후방 산란된 광은 다시 만나 간섭을 일으키고 신호처리를 통해 영상화된다.
생체 조직로부터 반사된 광의 간섭 성질은 조직의 반사 경계와 백-스캐터링(back-scattering)으로부터 유도된 미세구조에 대한 공간정보(time-of-flight information)를 가지고 있다. 이러한 광 간섭 단층 촬영장치(OCT)는 광을 이용하므로 인체를 진단하기 위해 사용하더라도 무해하며, 가장 대표적인 진단 분야가 눈(eye)의 망막의 진단이다.
OCT는 기존의 초음파 영상보다 높은 분해능(해상도)을 갖고 있으며, 대상체의 내부를 비절개 방식으로 촬영할 수 있고, 실시간 단층 영상 촬영이 가능하고, 소형 및 저가형 기기의 제작이 가능하다는 등의 많은 장점을 가지고 있다.
종래에는 TD(Time Domain;시간영역)-OCT가 주로 개발되었으나, TD-OCT의 경우 기준단에서 물리적인 움직임이 있어야 하기 때문에 스캔 속도의 한계 등의 문제점들이 있어 최근에는 FD(Fourier Domain;푸리에영역)-OCT 중심으로 연구 개발이 이루어지고 있다.
FD-OCT 시스템은 기존의 TD-OCT 시스템보다 생체 표면을 영상화하는데 물리적인 광 경로 스캐닝 장비가 필요치 않아서 데이터 처리속도가 빨라 실시간 영상화가 가능하고 신호 대비 잡음비가 우수하다.
FD-OCT는 광대역 광원과 고정밀 분광기를 이용한 SD(Spectral Domain;스펙트럼영역)-OCT 시스템과, 광원의 증폭매체(gain medium)로 반도체 광증폭기(SOA; Semiconductor Optical Amplifier)를 사용한 SS(Swept Source;스웹 광원)-OCT 시스템이 있다.
SS-OCT의 경우 고속 신호 획득이 가능한 디지타이저(수백 MSample/second 이상) 및 SD-OCT 의 경우는 고속 프레임 그래버(grabber)를 이용하여 데이터 획득 속도를 매우 향상시킬 수 있으나, 고속 데이터 처리를 통한 실시간 영상화를 위해서는 획득된 초당 2GB가 넘는 데이터를 실시간으로 처리하여 영상화시킬 수 있는 기술이 개발되어야 한다. 현재는 대용량 데이터의 실시간 데이터 처리가 어려워 데이터의 일부를 나누어 처리하거나, 다른 데이터 저장 장치에 저장한 후 후처리하는 방법을 사용하고 있다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 발명의 목적은 SS-OCT 및 SS-OCT를 포함하는 FD-OCT에서 데이터 처리 속도를 향상시키기 위한 것으로서, 수신부에서 획득한 대용량 데이터를 데이터 획득 속도보다 빨리 처리하여 실시간으로 단층 영상을 재구성하여 사용자에게 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)가 개시될 수 있다. 상기 광 간섭 단층 촬영장치는 가간섭성 광을 발생시키는 광원부와, 상기 광원부에서 방출광을 입사받아 측정되는 샘플로부터 간섭무늬를 발생시키는 간섭계부와, 상기 간섭계부에서 조사되는 간섭무늬를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수신부와, 상기 수신부에서 획득된 데이터를 영상화하는 처리부를 포함하고, 상기 처리부는 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하고, 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리할 수 있다.
또한, 상기 처리부는 상기 획득된 데이터를 상기 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화할 수 있다.
또한, 상기 처리부는 멀티 코어 프로세서(중앙처리장치, CPU)를 포함하고, 상기 복수의 데이터 세트들 각각은 상기 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리됨으로써 병렬 처리될 수 있다.
또한, 상기 OCT는 상기 처리부에서 영상화된 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 수신부는 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 상기 간섭무늬의 상기 전기적인 신호로의 변환을 실행하고, 상기 디스플레이부는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 수신부에서 사용하지 않는 일 코어에서 상기 디스플레이를 실행하고, 상기 처리부는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 처리부 및 수신부에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고, 상기 처리부에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법이 개시될 수 있다. 상기 방법은 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하는 단계, 및 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 그룹화하는 단계는 상기 획득된 데이터를 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화할 수 있다.
또한, 상기 병렬 처리하는 단계는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리할 수 있다.
또한, 상기 방법은 상기 병렬 처리된 데이터를 디스플레이하기 위한 단계를 더 포함하고, 상기 광 간섭 단층 촬영장치에서의 데이터의 획득은 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 실행되고, 상기 디스플레이하기 위한 단계는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득에서 사용하지 않는 일 코어에서 실행되고, 상기 병렬 처리하는 단계는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득 및 디스플레이하기 위한 단계에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고, 상기 병렬 처리하는 단계에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에서 획득된 데이터를 처리하도록 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체가 개시될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드, 및 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 획득된 데이터를 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컴퓨터 판독가능한 기록매체는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 병렬 처리된 데이터를 디스플레이하도록 하기 위한 프로그램 코드를 더 포함하고, 상기 광 간섭 단층 촬영장치에서의 데이터의 획득은 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 실행되고, 상기 디스플레이는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득에서 사용하지 않는 일 코어에서 실행되고, 상기 병렬 처리는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득 및 디스플레이에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고, 상기 병렬 처리에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상일 수 있다.
위와 같은 본 발명의 구성에 따르면, OCT에서 획득된 데이터를 처리할 때 획득된 데이터를 벡터화된 복수의 데이터 세트들로 그룹화하고 각각을 복수의 코어들을 사용하여 처리함으로써 데이터 처리 속도를 데이터 획득 속도보다 높일 수 있어 OCT 영상을 실시간을 구현할 수 있다.
상술한 목적 및 관련된 목적을 달성하기 위해서, 하나 이상의 실시예들이 아래에서 설명되고, 특히 청구항에서 특정되는 특징들을 포함한다. 하기 설명 및 관련 도면은 이러한 실시예들의 예시적인 양상들을 보다 상세히 설명한다. 이러한 양상들은 단지 일 예일 뿐이며, 다양한 변형이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 또한, 제시된 실시예들은 이러한 실시예들 및 이러한 실시예들의 균등물 모두를 포함하는 것으로 해석된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)의 개략도가 도시된다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 인체의 눈의 하나의 2차원 단면 이미지를 스캐닝한 데이터 세트를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 2차원 단면 이미지에 해당하는 데이터 세트의 병렬 처리 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 FD-OCT에서 간섭 신호를 획득, 처리, 및 출력하는 연산 과정의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층 촬영장치에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법의 흐름도가 도시된다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)의 개략도가 도시된다.
도 1을 참조하면, 상기 OCT는 가간섭성 광을 발생시키는 광원부(10)와, 상기 광원부(10)에서 방출광을 입사받아 측정되는 샘플로부터 간섭무늬를 발생시키는 간섭계부와, 상기 간섭계부에서 조사되는 간섭무늬를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수신부(50)와, 상기 수신부에서 획득된 데이터를 영상화하는 처리부(60)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(10)는 가간섭성 광을 발생시킬 수 있다.
OCT가 SD-OCT인 경우에는, 광원부(10)는 광을 발광하는 초발광 다이오드(superluminescent led, SLD) 및 SLD로부터의 광을 광대역 광으로 방사하기 위한 광 대역분할 수단(예를 들어, 프리즘 등)을 포함할 수 있다.
OCT가 SS-OCT인 경우에는, 광원부(10)는 파장 가변 레이저 및 SOA를 포함할 수 있다.
OCT의 광원부(10)에서 발생하는 광은 광대역이어야 하고, 인체에 조사했을 때 유해하지 않은 세기를 가지고 있어야 한다.
상기 간섭계부는 광원부(10)로부터 발생된 가간섭성 광을 입사 받아 기준단(30)으로 입사되는 제 1 광 및 샘플단으로 입사되는 제 2 광으로 분할하기 위한 빔 스플리터(20), 입사된 제 1 광을 다시 빔 스플리터(20)로 반사하기 위한 거울 등을 포함하는 기준단(30), 및 입사된 제 2 광을 이용하여 샘플을 스캐닝하고 이를 다시 빔 스플리터(20)로 반사하기 위한 샘플단(40)을 포함할 수 있다.
빔 스플리터(20)는 광원부(10)로부터의 광을 기준단(30)으로의 제 1 광 및 샘플단(40)으로의 제 2 광으로 분할하고 기준단(30) 및 샘플단(40)으로부터 다시 반사되어 들어오는 광을 결합하여 간섭시키는 역할을 한다. 빔 스플리터(20)는 광원부(10)로부터의 광대역 광을 손실 없이 정확히 제 1 광 및 제 2 광으로 일정 비율로 나누어줄 수 있어야만 한다. 빔 스플리터(20)는 주로 제 1 광 및 제 2 광을 50:50의 비율로 나누고, 예를 들어, 광 커플러를 포함할 수 있다.
기준단(30)은 예를 들어, 거울 등을 포함함으로써, 빔 스플리터(20)로부터 입사되는 광을 반사시킬 수 있다. 기준단(30)은 샘플단(40)으로부터 빔 스플리터(20)로 입사되는 광과의 간섭 신호를 발생시키기 위한 기준 광을 발생시키기 위한 것으로써, 샘플단(40)의 광 경로에 따라 기준단(30)의 광 경로 길이를 적절히 조정하여야 한다.
샘플단(40)은 예를 들어, 갈바노미터 등을 포함함으로써, 빔 스플리터(20)부터 입사되는 광을 이용하여 샘플(예를 들어, 인체의 눈 등)을 스캐닝하기 위한 부분이다. 샘플로부터 반사된 광은 다시 빔 스플리터(20)로 입사되어 기준단(30)으로부터의 광과 결합하여 간섭 신호를 발생시킬 수 있다.
OCT는 기준단(30) 및 샘플단(40)으로부터 반사된 광이 빔 스플리터(20)에서 결합되어 발생된 간섭 신호를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수신부(50)를 포함할 수 있다.
SS-OCT의 경우 수신부(50)는 고속 신호 획득이 가능한 디지타이저(1GSample/second 이상)를 포함할 수 있고, SD-OCT의 경우 수신부(50)는 고속 프레임 그래버를 이용할 수 있다.
위와 같은 수신부(50)에서는 실시간으로 샘플의 영상을 구현할 수 있는 속도로 간섭 신호 데이터를 획득할 수 있다.
OCT는 수신부(50)에서 획득한 데이터를 처리하여 샘플의 영상을 구현하기 위한 처리부(60)를 포함할 수 있다.
처리부(60)는 상기 획득된 데이터를 상기 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화할 수 있다. 처리부(60)는 멀티 코어 프로세서를 포함하고, 상기 복수의 데이터 세트들 각각은 상기 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리됨으로써 병렬 처리될 수 있다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 인체의 눈의 하나의 2차원 단면 이미지를 스캐닝한 데이터 세트를 도시한다.
도 2를 참조하면, 인체의 눈(200)을 스캐닝한 하나의 2차원 단면 이미지에 해당하는 데이터 세트(M samples x N-scan lines)가 도시되어 있다.
도 2에서 데이터 세트는 각 A-스캔 라인을 따라서 m개의 데이터들이 N개의 벡터화된 복수의 데이터 세트들(
Figure 112012098355759-pat00001
)로 분리되어 있다.
즉, 본 실시예에서는 하나의 깊이 정보 데이터 세트(A 스캔 라인 하나에 대응하는 데이터의 행)을 지정하여 이를 최소 단위로 보는 식으로 데이터를 벡터화하였다. 데이터의 벡터화는 예를 들어, 인텔사의 IPP 데이터 처리 언어를 이용하여 구현될 수 있다.
이는 일 예시일 뿐 이에 의하여 제한되지 않고, 수신부(50)에서 획득된 데이터를 다양한 조건에 따라 분류함으로써, 데이터를 벡터화할 수 있다. 예를 들어, A-스캔 라인이 아닌 다양한 방향의 스캔 라인을 기준으로 데이터를 벡터화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 2차원 단면 이미지에 해당하는 데이터 세트의 병렬 처리 방법을 도시한다.
도 3을 참조하면, 처리부(60)는 멀티코어 프로세서(310)를 포함할 수 있다.
멀티코어 프로세서(310)는 예를 들어, k+2개의 코어(또는 스레드(thread))를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 획득된 대용량 OCT 데이터를 한 포인트씩 읽어 들여서 처리장치에 보내지 않고, 도 2에서 설명된 각 A-스캔 라인을 따라서 m개의 데이터들이 N개의 벡터화된 복수의 데이터 세트들(
Figure 112012098355759-pat00002
)로 구분한 후에, k개의 묶음으로나누고 k개의 코어(3102,3103,...,310k+1)각각에 배분한다. 멀티 코어 프로세서(310)는 각각의 코어에 배분된 데이터 세트를 OCT 데이터 처리 명령에 맞추어 동시에 처리하고, 모든 코어에서 데이터 처리가 완료되면 하나의 데이터로 모아서 하나의 화면에 해당하는 영상으로 컴퓨터 모니터에 보이게 할 수 있다. 2개의 잔여 코어는 추후에 도 4와 관련하여 설명하는 바와 같이 각각 데이터 획득 및 영상 디스플레이에 이용될 수 있다.
복수의 데이터 세트들의 수 및 코어의 수는 예시일 뿐, 복수의 데이터 세트들의 수 및 코어의 수에 따라 복수의 데이터 세트들의 수를 적절한 수로 배분하여 복수의 코어에서 처리하면 된다.
이와 같이, 벡터화된 복수의 데이터 세트를 멀티 코어를 이용하여 처리하면 데이터를 한 포인트씩 읽어 들여서 처리장치에서 처리하는 경우에 비하여 필요한 데이터의 복사와 연산의 회수를 줄일 수 있기 때문에 전체 OCT 영상 데이터 처리 시간을 줄일 수 있다. 코어별 데이터의 처리는 예를 들어, OpenMP라는 데이터 코드 세트를 활용하여 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 FD-OCT에서 간섭 신호를 획득, 처리, 및 출력하는 병렬 연산 과정의 개략도를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 세트를 벡터화하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화하고, 멀티 코어를 활용하여 병렬 처리하면, OCT 데이터 처리 시간이 충분히 짧아지게 되어서 데이터의 획득에 소요되는 시간(고속 디지타이저 또는 프레임 그래버의 OCT 데이터 획득 시간)이나 컴퓨터 모니터에의 디스플레이 소요시간 과 같거나 적어지도록 구현할 수 있다. 이 경우에는 데이터를 획득, 처리, 디스플레이하고 다시 획득, 처리, 디스플레이하는 시간상 직렬형 구조에서 탈피할 수 있다.
FD-OCT의 경우 고속 디지타이저 또는 프레임 그래버에서 OCT 간섭신호를 획득하는 데이터 획득 단계, 획득된 데이터를 일련의 과정을 거쳐 처리하는 데이터 처리 단계 (신호 도메인 변환, 노이즈 필터링, 역 퓨리에 변환 등), 및 컴퓨터 모니터에 영상을 출력할 수 있도록 이미지 파일로의 변환 및 그래픽 카드로 데이터를 전송하는 디스플레이 단계에 해당되는 3개의 연산 과정을 취하게 된다.
이 중에서 데이터 획득 단계는 OCT 레이저 광원의 반복률, 디지타이저의 데이터 획득 속도 등의 외부 기기(광원, 디지타이저, 프레임 그래버 등)의 제한 요소에 의해 이미 결정이 되어 있고 디스플레이 단계는 이미 처리된 데이터의 포맷만 바꾸어서 모니터에 출력만 하면 되기 때문에 일반적으로 시간이 가장 적게 걸리기 때문에 코어를 하나씩 배분하고, 처리 부하가 상대적으로 큰 처리 단계에서는 복수의 코어를 배분하게 된다. 여기서, 코어의 개수가 많을수록 데이터 처리 속도는 비례하여 빨라지게 된다.
결국, 복수의 코어를 처리 단계에서 사용하도록 함으로써 데이터 처리 단계에 걸리는 시간을 획득 단계에 걸리는 시간보다 줄임으로써 전체적인 OCT 영상의 실제 반복 시간을 최소화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 데이터 획득에 사용하는 코어(코어 1), 데이터 처리에 사용하는 코어들(코어 2~5), 및 디스플레이에 사용하는 코어(코어 6)를 따로 지정하여, 데이터 획득에 사용하는 코어(코어 1)는 시간이 가장 오래 걸리는 데이터 획득이 끝나면 그 데이터를 데이터 처리에 사용하는 코어들(코어 2~5)에 넘기고, 모든 데이터 처리와 디스플레이가 끝날 때까지 기다리지 않고, 바로 다시 데이터 획득을 실시한다.
마찬가지로 데이터 처리에 사용하는 코어들(코어 2~5)은 데이터 획득에 사용하는 코어(코어 1)가 획득된 OCT 간섭 신호 데이터를 넘겨주면, 이를 받아 처리를 하고, 처리가 완료된 데이터를 디스플레이에 사용하는 코어(코어 6)로 넘겨준다. 다시 데이터 획득에 사용하는 코어(코어 1)에서 데이터가 넘어올 때까지 대기한 이후 일련의 과정을 반복한다.
디스플레이에 사용하는 코어(코어 6)도 데이터 처리에 사용하는 코어들(코어 2~5)이 처리가 완료된 OCT 영상 데이터를 넘겨주면, 이를 받아 모니터에 디스플레이하고, 다시 데이터 처리에 사용하는 코어들(코어 2~5)에서 처리가 완료된 영상 데이터가 넘어올 때까지 대기한 이후 일련의 과정을 반복한다.
위와 같은 과정이 도 4에서처럼 시간상 연속적으로 병렬화되어 이루어지므로 직렬형으로 이루어지는 방법에 비하여 전체적인 영상화 시간을 최소화할 수 있어 궁극적인 실시간 영상화가 가능하다. 시간상 병렬 구조화 방법은 예를 들어, MFC 기반의 멀티-스레딩 기법을 이용하여 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법의 흐름도가 도시된다.
도 5를 참조하면, 광 간섭 단층 촬영장치에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법은 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하는 단계(501), 및 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하는 단계(502)를 포함할 수 있다.
상기 그룹화하는 단계(501)는 상기 획득된 데이터를 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화할 수 있다.
상기 병렬 처리하는 단계(502)는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리할 수 있다.
상기 방법은 상기 병렬 처리된 데이터를 디스플레이하기 위한 단계(503)를 더 포함할 수 있다.
상기 광 간섭 단층 촬영장치에서의 데이터의 획득은 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 실행되고, 상기 디스플레이하기 위한 단계는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득에서 사용하지 않는 일 코어에서 실행되고, 상기 병렬 처리하는 단계는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득 및 디스플레이하기 위한 단계에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고, 상기 병렬 처리하는 단계에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상일 수 있다.
하나 이상의 예시적인 구현에서, 여기서 제시된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나, 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 일 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 용이하게 하기 위한 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함한다. 저장 매체는 범용 컴퓨터 또는 특별한 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 RAM,ROM,EEPROM,CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 다른 자기 저장 장치들, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 요구되는 프로그램 코드 수단을 저장하는데 사용될 수 있고, 범용 컴퓨터, 특별한 컴퓨터, 범용 프로세서, 또는 특별한 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 임의의 연결 수단이 컴퓨터 판독가능한 매체로 간주될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들을 통해 전송되는 경우, 이러한 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들이 이러한 매체의 정의 내에 포함될 수 있다. 여기서 사용되는 disk 및 disc은 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc , 광 disc, DVD, 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk는 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc은 레이저를 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기 조합들 역시 컴퓨터 판독가능한 매체의 범위 내에 포함될 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에 있어서,
    가간섭성 광을 발생시키는 광원부와,
    상기 광원부에서 방출광을 입사받아 측정되는 샘플로부터 간섭무늬를 발생시키는 간섭계부와,
    상기 간섭계부에서 조사되는 간섭무늬를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수신부와,
    상기 수신부에서 획득된 데이터를 영상화하는 처리부와
    상기 처리부에서 영상화된 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이부
    를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하고, 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하되,
    상기 수신부는 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 상기 간섭무늬의 상기 전기적인 신호로의 변환을 실행하고,
    상기 디스플레이부는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 수신부에서 사용하지 않는 일 코어에서 상기 디스플레이를 실행하고,
    상기 처리부는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 처리부 및 수신부에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고,
    상기 처리부에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상인 광 간섭 단층 촬영장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 획득된 데이터를 상기 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화하는, 광 간섭 단층 촬영장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는 멀티 코어 프로세서를 포함하고, 상기 복수의 데이터 세트들 각각은 상기 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리됨으로써 병렬처리될 수 있는, 광 간섭 단층 촬영장치.
  4. 삭제
  5. 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하는 단계,
    상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하는 단계, 및
    상기 병렬 처리된 데이터를 디스플레이하기 위한 단계
    를 포함하되,
    상기 광 간섭 단층 촬영장치에서의 데이터의 획득은 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 실행되고,
    상기 디스플레이하기 위한 단계는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득에서 사용하지 않는 일 코어에서 실행되고,
    상기 병렬 처리하는 단계는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득 및 디스플레이하기 위한 단계에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고,
    상기 병렬 처리하는 단계에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상인, 광 간섭 단층 촬영장치에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 그룹화하는 단계는 상기 획득된 데이터를 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화하는, 광 간섭 단층 촬영장치에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 병렬 처리하는 단계는 상기 복수의 데이터 세트들을 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하는, 광 간섭 단층 촬영장치에서 획득된 데이터를 처리하기 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography, OCT)에서 획득된 데이터를 처리하도록 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 획득된 데이터를 복수의 데이터 세트들로 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드,
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드, 및
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 병렬 처리된 데이터를 디스플레이하도록 하기 위한 프로그램 코드
    를 포함하되,
    상기 광 간섭 단층 촬영장치에서의 데이터의 획득은 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 일 코어에서 실행되고,
    상기 디스플레이는 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득에서 사용하지 않는 일 코어에서 실행되고,
    상기 병렬 처리는 상기 복수의 데이터 세트들 각각을 상기 멀티 코어 프로세서의 코어들 중 상기 획득 및 디스플레이에서 사용하지 않는 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하고,
    상기 병렬 처리에서 사용되는 코어들의 수는 2개 이상인, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 획득된 데이터를 샘플의 스캔 방향에 기초하여 복수의 데이터 세트들로 그룹화하도록 하기 위한 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드는 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 복수의 데이터 세트들을 멀티 코어 프로세서의 각각의 코어에서 처리함으로써 상기 복수의 데이터 세트들을 병렬 처리하도록 하기 위한 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  12. 삭제
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