KR100923101B1 - 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피사체의 관심영역에 선택적으로 x선을 조사하고, 이미지센서가 x선이 조사된 구간에서만 동작하도록 동기화하여 상기 피사체에 피폭되는 x선량을 줄인 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치는 피사체의 주위의 일정한 궤적을 따라 이동하며 x선을 조사하는 x선 광원, 상기 피사체를 사이에 두고 상기 x선 광원과 대향하여 위치하고, 상기 x선 광원과 대응하여 이동하며, 상기 피사체를 통과하는 x선을 수광하여 상기 피사체 중의 관심영역인 이미지 레이어의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 x선이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서 선택적으로 조사되도록 하고, 상기 x선의 조사 구간에서 상기 이미지센서의 수광 동작이 이루어지도록 하여, 상기 이미지센서가 프레임 단위의 피사체 영상들을 획득할 수 있게 하되, 상기 이미지 레이어를 통과하는 각각의 x선들이 서로 중첩되지 않도록 상기 x선 광원 및 이미지 센서를 동기화하는 동기화모듈 및 상기 이미지 센서로부터 수광된 이미지를 처리하는 영상처리장치를 포함하여 이루어진다.

x선 광원, 동기화모듈, 이미지센서,영상처리장치, 영상 프레임

Description

프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법{FRAME TYPED IMAGING APPARATUS AND IMAGING METHOD THEREOF}

본 발명은 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피사체의 관심영역에 선택적으로 x선을 조사하고, 이미지센서가 x선이 조사된 구간에서만 동작하도록 동기화하여 상기 피사체에 피폭되는 x선량을 줄인 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법에 관한 것이다.

종래의 의료용 영상획득방법에는 크게 피사체의 전 영역을 커버할 수 있는 대형 면적센서를 구비하고 한번에 상기 피사체의 전 영역에 x선을 조사하여 피사체의 영상을 획득하는 방법과 라인 센서를 이용하여 상기 피사체를 연속적으로 스캔하여 촬영하는 방법이 있다.

또한, 상기 라인 센서를 이용하여 스캔하여 촬영하는 방법은 라인 스캔(line scan)방식이라고도 하며, 일반적으로 TDI(time delay integration)라인 스캔 방식을 사용한다.

한편, 라인 스캔 방식에 이용되는 선 센서는 x선을 수광하는 픽셀이 라인 상에 배열된 1 차원 센서로써 피사체의 2차원 면적을 촬영하기 위해서는 상기 라인 센서 또는 피사체를 이동시켜 한 라인씩 연속적으로 촬영하여 이미지를 얻는다.

즉, 라인 스캔 방식은 상기 면적센서를 이용하는 방식에 비해 픽셀의 수가 작기때문에 저가이고 이동하며 연속적으로 스캔하므로 고분해능 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 상기 라인 스캔 방식은 피사체를 고속을 촬영하기 위해서는, 각 픽셀에 전하는 축적할 수 있는 시간이 짧게 되어 광량이 부족해져 이미지가 선명하게 획득되지 않는 문제점이 있었다.

즉, 상기 라인 스캔 방식은 면적센서를 이용하는 방식에 비해 경제적이고 고분해능의 영상을 얻을 수는 있으나 촬영하는 속도가 느려지는 단점이 있었던 것이다.

따라서, 상기 라인 스캔 방식의 문제점을 해결하기 위해, 라인 센서를 스캔방향으로 복수단 배열하여 일정한 크기의 면적센서를 만들어 연속적으로 스캔하되, 이전 라인에 저장된 전하를 다음 라인으로 전달하여 전하를 축적함으로써, 선명한 화상을 얻을 수 있게 하는 TDI라인 스캔 방식이 개발되었다.

그러나, 상기 라인 스캔 방식과 TDI라인 스캔 방식은 피사체에 x선을 연속적으로 조사하여야 하므로, 피사체에 x선이 피폭되는 시간이 길어 인체에 나쁜 영향을 미치는 단점을 간과하고 있었던 것이다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 면적센서를 이용하되 크기를 작게 하여 경제성을 높이고, 일정한 구간들에서 선택적으로 피사체에 x선을 조사하여 피사체에 피폭되는 x선량을 줄일 수 있는 프레임방식의 영상획득장치 및 영상획득방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에따른 영상획득장치는 피사체의 주위의 일정한 궤적을 따라 이동하며 x선을 조사하는 x선 광원, 상기 피사체를 사이에 두고 상기 x선 광원과 대향하여 위치하고, 상기 x선 광원과 대응하여 이동하며, 상기 피사체를 통과하는 x선을 수광하여 상기 피사체 중의 관심영역인 이미지 레이어의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 x선이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서 선택적으로 조사되도록 하고, 상기 x선의 조사 구간에서 상기 이미지센서의 수광 동작이 이루어지도록 하여, 상기 이미지센서가 프레임 단위의 피사체 영상들을 획득할 수 있게 하되, 상기 이미지 레이어를 통과하는 각각의 x선들이 서로 중첩되지 않도록 상기 x선 광원 및 이미지 센서를 동기화하는 동기화모듈 및 상기 이미지 센서로부터 수광된 이미지를 처리하는 영상처리장치를 포함하여 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 x선 광원은 상기 x선 광원과 상기 이미지 레이어 사이에 일정한 회전중심을 기준으로 회전하며 x선을 조사한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에따른 영상획득방법은 피사체의 일측부를 사이에 두고 x선을 조사하는 x선 광원과 상기 x선 광원과 대향하고 상기 피사체를 통과한 x선을 수광하는 이미지센서를 구비하는 제 1 단계, 일정한 궤적을 따라 이동하며, 상기 피사체의 일 측부에서부터 타 측부까지 상기 x선을 조사하되, 상기 x선이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서 선택적으로 조사되도록 동기화하여 상기 피사체의 영상을 프레임 단위로 획득하는 제 2 단계 및 상기 획득된 피사체의 영상들을 처리하여 피사체 이미지를 만드는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 단계는 상기 피사체의 일 측부에 상기 x선을 조사하여 상기 궤적 상의 제 1 구간에서 조사된 x선에 의한 영상인 제1 프레임 영상을 획득하는 제 2-1 단계, 상기 x선 광원 및 상기 이미지센서를 이동시켜 상기 피사체의 일측부과 인접한 피사체의 영상이며, 상기 궤적 상의 제 2 구간에서 조사된 x선에 의한 영상인 제 2 프레임 영상을 획득하는 제 2-2 단계 및 이전에 촬영된 프레임 영상과 인접한 프레임 영상이 순차적으로 획득되어 상기 피사체의 타측부의 영상이며, 상기 궤적 상의 제 n 구간에서 조사된 x선에 의한 영상인 제 n 프레임 영상까지 획득되는 제 2-3 단계를 포함하여 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 단계의 프레임 영상들은 서로 이미지 중첩이 없는 영상들로 획득한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 단계의 x선 광원은 상기 x선 광원과 상기 피사체 중의 관심영역인 이미지 레이어 사이에 일정한 회전중심을 두고 회전하며 x선을 조사한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 면적센서를 이용하되 피사체의 일정한 구간들을 프레임 단위로 촬영함으로써 피사체에 피폭되는 x선량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치는 x선 광원(100), 이미지 센서(200), 동기화 모듈(300), 영상처리장치(400) 및 디스플레이장치(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 x선 광원(100)은 내부에 x선을 발생시키는 x선관(미도시)이 구비되고, 슬릿(미도시)을 이용하여 피사체(10)로 x선을 조사한다.

또한, 상기 x선 광원(100)은 일정한 궤적을 따라 피사체(10)의 주위를 이동하며 x선을 조사한다.

상기 x선 광원(100)의 이동에 관한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 하기로 한다.

상기 이미지 센서(200)는 일정한 면적을 가지는 면적 센서로써 상기 피사체(10)를 사이에 두고 상기 x선 광원(100)과 대향하여 구비되고 상기 x선 광원(100)이 이동하는 궤적과 대응하는 궤적을 따라 이동한다.

또한, 상기 이미지 센서(200)는 상기 x선 광원(100)에서 조사되어 상기 피사체(10)를 투과한 x선을 수광하여 상기 피사체(10)의 영상을 획득한다.

더욱 자세하게는, 상기 이미지 센서(200)는 상기 피사체(10) 중의 관심영역인 이미지 레이어(11)의 영상을 획득한다.

자세한 설명은 도 2를 참조하여 하기로 한다.

또한, 상기 이미지 센서(200)는 씨씨디(ccd)센서 또는 씨모스(cmos)센서로 구비된다. 그러나 x선을 수광할 수 있는 센서라면 어떠한 센서도 가능하다.

한편, 상기 이미지 센서(200)는 상기 피사체(10)의 일부분만을 커버하는 크기로 구비되어 종래의 피사체(10)의 전 영역을 다 커버하는 대 면적 센서보다 작은 소 면적 센서이다.

따라서, 종래의 대 면적 센서보다 경제적인 이점이 있다.

상기 동기화모듈(300)은 상기 x선 광원(100) 및 상기 이미지 센서(200)의 동작을 제어한다.

또한, 상기 동기화모듈(300)은 상기 x선 광원(100)이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서만 x선을 선택적으로 조사하게 하는 동시에, 상기 x선이 조사되는 일정한 구간들에서만 상기 이미지 센서(200)의 수광 동작이 이루어지도록 동기화한다.

즉, 상기 피사체(10) 중 관심이 있는 부분의 이미지만을 획득할 수 있게 한 다.

따라서, 종래의 라인 스캔 방식 및 TDI라인 스캔 방식과 비교하여 필요한 구간의 이미지만을 획득할 수 있으므로 상기 피사체(10)로의 x선 피폭량을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

상기 영상처리장치(400)는 상기 이미지 센서(200)로부터 상기 피사체(10)의 영상신호를 입력받아 디지털 이미지로 구성하고 디스플레이장치(500)를 통해 사용자에게 보여준다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치가 동작하는 것을 보여주는 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치에 의해 촬영된 피사체의 이미지를 보여주는 도면이다.

이하에서는 도 1의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도면들을 참조하면 x선 광원(100)은 일정한 궤적(100a,100b...100n) 상의 출발점인 제 1 구간(100a)에서 피사체(10)의 일측부(11a)에 x선을 한번 조사한다.

또한, 상기 이미지센서(200)는 상기 피사체(10)의 일측부(11a)를 통과한 x선을 수광하여 한 장의 영상인 제 1 프레임 영상(210a)를 획득한다.

또한, 상기 이미지센서(200)에는 상기 피사체(10) 중 관심영역인 이미지 레이어(11)가 촬영된다.

다시 말하면, 상기 이미지 레이어(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치의 초점이라고 할 수 있다.

예를 들면, 상기 이미지 레이어(11)는 사람의 두부 중 치아를 포함하는 턱활뼈(11a,11b...11n)가 될 수 있다.

다음, 상기 x선 광원(100)은 상기 x선 광원(100)과 상기 이미지 레이어(11) 사이에 위치하는 가상의 회전중심(c)를 중심으로 일정한 각도 회전하여 제 2 구간(100b)으로 이동하고 피사체의 일측부(11a)와 인접한 부분(11b)으로 x선을 한번 조사한다.

한편, 상기 이미지 센서(200)는 상기 x선 광원(100)이 이동하는 방향(100a->100b)과 대응하는 방향(200a->200b)로 이동하여 상기 피사체의 일측부(11a)와 인접한 부분(11b)의 영상인 제 2 프레임 영상(210b)을 획득한다.

다음, 상기 x선 광원(100)은 다음 구간으로 이동하며 프레임 영상들(210c,210d,210e)을 획득하고 제 n 구간(100n) 까지 이동하여 제 n 프레임 영상(210n)까지 획득하면 종료된다.

즉, 상기 동기화모듈(300)은 상기 x선 광원(100)이 x선을 조사하는 동기신호(300a)와 상기 이미지 센서(200)가 수광 동작을 하게 하는 동기신호(300b)를 서로 일치시켜주는 것이다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 x선 광원(100)과 상기 이미지 센서(200)를 이동시켜며 피사체(10)의 영상을 촬영하였으나, 역으로 상기 x선 광원(100)과 상기 이미지 센서(200)는 고정되고 상기 피사체(10)를 회전시키는 방법도 가능하다.

따라서, 종래의 연속적으로 x선을 조사하고 연속적으로 이미지 센서의 수광 동작이 이루어지는 스캔 방식과 비교하여, 본 발명에 따른 영상획득장치를 이용하면 x선 피폭량을 매우 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 각각의 프레임 영상들(210a,210b...210n)이 서로 중첩이 되지 않도록, 상기 조사구간들(100a,100b...100n)에서 조사되는 각각의 x선들이 상기 이미지 레이어를 통과할 때 서로 중첩되지 않게 상기 x선 광원(100)의 x선 조사를 동기화한다.

따라서, 상기 x선 광원(100)에서 피사체(11)로 피폭되는 x선량을 최대한 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득방법을 보여주는 흐름도이다.

이하에서는 도 1 내지 도 3과 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득방법은 먼저 피사체(10)의 일측부(11a)를 사이에 두고 x선을 조사하는 x선 광원(100)과 상기 x선 광원과 대향하여 위치하고 상기 피사체를 통과한 x선을 수광하는 이미지센서(200)를 구비한다(S1000).

다음, 상기 피사체(11)의 일 측부(11a)에 x선을 조사하여 상기 궤적 상(100a,100b...100n)의 제 1 구간(100a)에서 조사되는 x선에 의한 영상인 제1 프레임 영상(210a)을 획득한다(S2000).

다음, 상기 x선 광원(100)이 제 2 구간(200b)로 이동하고, 상기 이미지센서(200)는 상기 제 2 구간(200b)에 대응하는 위치(200b)로 이동하여 제 2 프레임 영상(210b)을 획득한다(S3000).

또한, 상기 x선 광원(100)은 상기 x선 광원(100)과 상기 이미지 레이어(11) 사이에 가상의 회전중심(c)을 기준으로 회전한다.

그러나, 상기 x선 광원(100)은 피사체(10)의 턱활뼈(11a,11b...11n)가 아닌 피사체(10)의 측면 두부를 촬영할 경우 직선으로 이동하며 x선을 조사할 수 있다.

다음, 이전에 촬영된 프레임 영상(210b)과 인접한 프레임 영상들(210c,210d,210e)이 순차적으로 획득되어 상기 피사체(10)의 타측부의 영상이며, 상기 궤적 상의 제 n 구간에서 조사된 x선의 영상인 제 n 프레임 영상(210n)까지 획득한다(S4000).

또한, 상기 프레임 영상들(210a,210b...210n)은 서로 이미지의 중첩이 없도록 한다.

즉, 상기 x선 광원(100)이 이동하는 궤적(100a,100b...100n) 상의 조사구간들에서 조사되는 x선들이 상기 이미지 레이어(11)를 통과할 때 각각 서로 중첩되지 않도록 x선의 조사위치를 동기화하여야 한다.

다음, 상기 이미지 센서(200)에서 획득된 피사체의 프레임 영상들을 처리하여 피사체 이미지를 만든다(S5000).

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치를 보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치가 동작하는 것을 보여주는 개념도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치에 의해 촬영된 피사체의 이미지를 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명에 따른 도면들에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들에 대하여는 동일한 참조부호를 사용한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:x선 광원 200:이미지 센서

300:동기화 모듈 400:영상처리장치

500:디스플레이장치 210:프레임 영상

Claims (6)

1. 피사체의 주위의 일정한 궤적을 따라 이동하며 x선을 조사하는 x선 광원;

   상기 피사체를 사이에 두고 상기 x선 광원과 대향하여 위치하고, 상기 x선 광원과 대응하여 이동하며, 상기 피사체를 통과하는 x선을 수광하여 상기 피사체 중의 관심영역인 이미지 레이어의 영상을 획득하는 이미지 센서;

   상기 x선이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서 선택적으로 조사되도록 하고, 상기 x선의 조사 구간에서 상기 이미지센서의 수광 동작이 이루어지도록 하여, 상기 이미지센서가 프레임 단위의 피사체 영상들을 획득할 수 있게 하되,

   상기 이미지 레이어를 통과하는 각각의 x선들이 서로 중첩되지 않도록 상기 x선 광원 및 이미지 센서를 동기화하는 동기화모듈; 및

   상기 이미지 센서로부터 수광된 이미지를 처리하는 영상처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상획득장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 x선 광원은 상기 x선 광원과 상기 이미지 레이어 사이에 일정한 회전중심을 기준으로 회전하며 x선을 조사하는 것을 특징으로 하는 영상획득장치.
3. 피사체의 일측부를 사이에 두고 x선을 조사하는 x선 광원과 상기 x선 광원과 대향하고 상기 피사체를 통과한 x선을 수광하는 이미지센서를 구비하는 제 1 단계;

   일정한 궤적을 따라 이동하며, 상기 피사체의 일 측부에서부터 타 측부까지 상기 x선을 조사하되, 상기 x선이 상기 궤적 상의 일정한 구간들에서 선택적으로 조사되도록 동기화하여 상기 피사체의 영상을 프레임 단위로 획득하는 제 2 단계; 및

   상기 획득된 피사체의 영상들을 처리하여 피사체 이미지를 만드는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상획득방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 2 단계는:

   상기 피사체의 일 측부에 상기 x선을 조사하여 상기 궤적 상의 제 1 구간에서 조사된 x선의 영상인 제1 프레임 영상을 획득하는 제 2-1 단계;

   상기 x선 광원 및 상기 이미지센서를 이동시켜 상기 피사체의 일측부과 인접한 피사체의 영상이며, 상기 궤적 상의 제 2 구간에서 조사된 x선의 영상인 제 2 프레임 영상을 획득하는 제 2-2 단계; 및

   이전에 촬영된 프레임 영상과 인접한 프레임 영상이 순차적으로 획득되어 상기 피사체의 타측부의 영상이며, 상기 궤적 상의 제 n 구간에서 조사된 x선의 영상인 제 n 프레임 영상까지 획득되는 제 2-3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으 로 하는 영상획득방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 단계의 프레임 영상들은 서로 이미지 중첩이 없는 영상들로 획득되는 것을 특징으로 하는 영상획득방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 단계의 x선 광원은 상기 x선 광원과 상기 피사체 중의 관심영역인 이미지 레이어 사이에 일정한 회전중심을 두고 회전하며 x선을 조사하는 것을 특징으로 하는 영상획득방법.

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