KR101074546B1 - 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터 단층촬영장치로 표준시료와 측정시료를 함께 단층 촬영한 후 표준시료 단면 이미지에서 활용되는 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 정확하게 측정하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해 컴퓨터 단층촬영장치를 이용하여 표준시료와 측정시료에 대한 단면 이미지들을 획득한 후 표준시료의 단면 이미지에서 공극으로 판독되는 부분의 그레이 레벨 범위를 획득한 후 해당 범위를 측정시료에 적용하여 측정시료의 공극률을 신뢰도 높게 측정하는 효과를 거둘 수 있게 된다.
본 발명을 통해 컴퓨터 단층촬영장치를 이용하여 표준시료와 측정시료에 대한 단면 이미지들을 획득한 후 표준시료의 단면 이미지에서 공극으로 판독되는 부분의 그레이 레벨 범위를 획득한 후 해당 범위를 측정시료에 적용하여 측정시료의 공극률을 신뢰도 높게 측정하는 효과를 거둘 수 있게 된다.
Description
본 발명은 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터 단층촬영장치로 표준시료와 측정시료를 함께 단층 촬영한 후 표준시료 단면 이미지에서 활용되는 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 정확하게 측정하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 단층촬영장치(Computer Tomography, 이하 CT)는 도 1에 도시한 바와 같이, CT빔송출부(10)에 의해 송출된 CT빔이 대상물(30)을 거쳐 디텍터(20)에서 검출된 신호들을 이용하여 대상물을 3차원 복원한 후 이를 사용자에게 출력시키는 방식이다.
상기한 방식의 경우에는 3차원 복원된 대상물을 어떠한 방향으로든지 임의로 절개하여 그 절개면의 평면 이미지를 확인할 수 있다.
이러한 CT는 의료용으로 널리 활용되어 인체의 내부 구조를 진단하는데 널리 이용되고 있으며, 더 나아가 산업 분야에서도 생산품의 내부구조, 내부의 흠 또는 내부 균열 등과 같은 불량부위를 관찰하는데 활용성이 점점 증가하고 있는 추세이다.
특히, 최근에는 지질자원 분야에도 CT가 도입되어 활용되기 시작하는데 그 주요 목적 중의 하나가 지층으로부터 획득된 지층 시료의 내부 특성을 관찰하기 위한 것이다.
지층이 균열되어 생긴 틈이나 지층을 구성하는 입자와 입자 사이에 간극이 있는데 이를 공극이라고 한다.
지층 내의 이러한 공극을 통하여 석유, 가스, 지하수 같은 유용 물질들이 원활하게 유동할 수 있기 때문에 지층으로부터 획득한 시료의 분석을 통하여 지층 내 공극의 양을 정량적으로 파악하는 것은 매우 중요하다.
지층 내 공극의 양은 주로 공극률이라는 모수로 표현되는데 이는 다음과 같은 수식으로 표현된다
공극률(%) = 시료의 공극량/시료 전체 부피 * 100 (수식)
지층 시료로부터 공극을 측정하는 방법은 침수법, 가스법, 수은법 등이 활용되어 왔는데 이러한 방법들은 시료 공극에 물, 가스, 수은 등을 채우거나 배출하면서 그 소요량을 측정하는 방법이다.
이러한 방법은 물, 헬륨가스, 수은 등과 같은 부속재료가 필요하고, 적절한 기구가 활용되어야 하며 단위 시료 측정에 상당한 시간이 소요되므로 시간과 경비를 절약할 수 있는 간편하고 빠르며, 정확한 공극률 측정방법을 개발해야 할 필요성이 제기되어 왔다.
CT를 사용하여 어떤 특정 물질의 내부 구조를 관찰하고자 하는 시도는 그동안 지속적으로 이루어져 왔으며, 최근에는 지층 시료 내의 특이 물질을 식별하고 그 부피를 정량화하려는 시도가 있었다.
즉, 지층 시료를 CT로 분석하여 간편하게 공극률을 측정하고자 하는 시도가 이루어지고 있으나 아직 신뢰도가 높은 공극률 측정 방법이 제시되지 못하고 있는 실정이다.
CT 분석 방법으로 공극률을 측정하고자 한다면 CT 영상의 단면 이미지에서 판독되는 수치 값이 가변적이라는 점을 유의해야 한다.
설령 같은 지층에서 같은 속성을 가진 지질자원 시료가 채취되어 같은 CT빔 송수신의 조건에서 단층촬영이 진행되더라도 단순히 시료의 크기만 서로 다른 경우에는 각 단면 영상에서의 시료의 공극을 지시하는 그레이 레벨 값들은 서로 달라질 수 밖에 없었다.
또한, 지질자원 시료가 대표하는 지층의 경우에는 내부의 공극들이 지하수, 석유, 가스 등으로 충진되어 있는 경우가 많은데 어떤 물질이 공극을 채우고 있는가에 따라서 CT 단면 영상에서 공극을 지시하는 그레이 레벨 값들은 서로 달라질 수 밖에 없었다.
결국, 이러한 현실이 본 발명이 추구하는 바의 CT로 표준시료와 측정하고자 하는 시료(이하, 측정시료라 정의한다.)를 함께 촬영하여 표준시료 단면 영상에서 판독되는 수치값들을 이용하여 측정시료의 공극률을 보다 정확하게 도출할 수 있는 시스템의 구현을 요구하게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 컴퓨터 단층촬영 기법을 표준시료와 측정시료에 동시 적용하여 신뢰도 높은 측정시료의 공극률을 측정하는데 있다.
부연설명하자면, 본 발명은 우선 시료의 단층촬영 영상의 한 단면에서 시료를 구성하는 입자와 입자 사이의 간극 또는 내부 균열로 발생한 간극의 면적에 대해 컴퓨터 연산방식의 편이성을 활용하여 그 양을 효과적으로 계산할 수 있으며, 동일한 연산방식을 인접하는 영상 단면에 계속 적용하여 결국 시료의 일정부피 내에 존재하는 공극률을 구할 수 있게 된다.
또한, 표준시료의 영상 단면에서 판독되는 수치자료를 이용하여 측정시료의 공극률 측정치의 정확도와 정밀도를 획기적으로 높일 수 있게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템은,
씨티빔송출부(100), 디텍터(200), 시료회전수단(310)이 설치 구성되는 본체(700)와;
상기 본체의 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되어 씨티빔을 송출시키는 씨티빔송출부(100)와;
상기 본체의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되어 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하는 디텍터(200)와;
상기 씨티빔송출부와 디텍터 사이에 설치 구성되어 표준시료 및 측정시료를 회전시키는 시료회전수단(310)과;
상기 본체에 설치 구성되어 시료회전수단을 회전시키기 위하여 동작하는 시료회전모터(420)와;
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키며, 상기 디텍터에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하여 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 획득한 후, 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 중앙제어수단(500);을 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명인 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법을 통해 컴퓨터 단층촬영장치를 이용하여 표준시료와 측정시료에 대한 단면 이미지들을 획득한 후 표준시료의 단면 이미지에서 공극으로 판독되는 부분의 그레이 레벨 범위를 획득한 후 해당 범위를 측정시료에 적용하여 측정시료의 공극률을 신뢰도 높게 측정하는 효과를 거둘 수 있게 된다.
본 발명에서 채택하는 공극률 측정 방법은 만약 단면 이미지들의 간격이 무한히 좁다면 이론적으로 매우 정확한 공극률을 구할 수 있으므로 다른 신뢰도 높은 방법으로 구한 공극률 측정값이 구해진 경우에 두 공극률 값이 오차범위 내에서 일치하게 될 것을 기대할 수 있다.
특히, 본 발명이 제시하는 시스템 및 방법은 기존의 공극률을 측정하는 침수법, 가스법, 수은법 등에 비해 컴퓨터 단층촬영과 공극률 연산에 필요한 정도의 아주 짧은 시간을 소요하면서도 기존 방법에 비해 동일하거나 또는 보다 더 높은 신뢰도의 공극률을 기대할 수 있어 다량의 시료를 처리하는 데에 매우 유리한 더 나은 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 컴퓨터 단층촬영장치 예를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 간단하게 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 시료거치대와 수용부를 간단하게 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 수직 단면 이미지 및 수평 단면 이미지상에 공극을 계산하기 위한 카운트 범위를 설정한 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 단면 이미지의 특정 부위를 지정할 경우에 해당 지점에 대한 그레이 레벨을 획득하는 예를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료의 단면 영상에서 공극을 지시하는 그레이레벨의 범위를 획득한 후 그레이 레벨 범위를 측정시료의 공극 측정에 활용하기 위해 범위를 연산 과정에 입력하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 카운트범위획득부, 공극그레이레벨범위획득부에 의해 단면 이미지 상에서 공극에 해당하는 부분을 식별하여 해당 부분을 착색하여 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 어느 한 단면 이미지에서 공극을 식별하는 방식을 인접하는 단면 이미지에도 모두 적용하여 각 단면 이미지에서 공극에 해당하는 픽셀 수를 계산하여 공극률을 계산하는 과정을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법의 측정시료공극률계산단계를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 간단하게 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 시료거치대와 수용부를 간단하게 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 수직 단면 이미지 및 수평 단면 이미지상에 공극을 계산하기 위한 카운트 범위를 설정한 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 단면 이미지의 특정 부위를 지정할 경우에 해당 지점에 대한 그레이 레벨을 획득하는 예를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료의 단면 영상에서 공극을 지시하는 그레이레벨의 범위를 획득한 후 그레이 레벨 범위를 측정시료의 공극 측정에 활용하기 위해 범위를 연산 과정에 입력하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 카운트범위획득부, 공극그레이레벨범위획득부에 의해 단면 이미지 상에서 공극에 해당하는 부분을 식별하여 해당 부분을 착색하여 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 어느 한 단면 이미지에서 공극을 식별하는 방식을 인접하는 단면 이미지에도 모두 적용하여 각 단면 이미지에서 공극에 해당하는 픽셀 수를 계산하여 공극률을 계산하는 과정을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법의 측정시료공극률계산단계를 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템은,
컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템에 있어서,
씨티빔송출부(100), 디텍터(200), 시료회전수단(310)이 설치 구성되는 본체(700)와;
상기 본체의 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되어 씨티빔을 송출시키는 씨티빔송출부(100)와;
상기 본체의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되어 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하는 디텍터(200)와;
상기 씨티빔송출부와 디텍터 사이에 설치 구성되어 표준시료 및 측정시료를 회전시키는 시료회전수단(310)과;
상기 본체에 설치 구성되어 시료회전수단을 회전시키기 위하여 동작하는 시료회전모터(420)와;
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키며, 상기 디텍터에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하여 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 획득한 후, 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 중앙제어수단(500);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 다른 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템은,
씨티빔송출부(100), 디텍터(200)가 설치 구성되는 본체(700)와;
상기 본체의 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되어 씨티빔을 송출시키는 씨티빔송출부(100)와;
상기 본체의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되어 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하는 디텍터(200);를 포함하여 구성되는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템에 있어서,
본체 내 씨티빔송출부와 디텍터 사이에 설치 구성되어 표준시료 및 측정시료를 회전시키는 시료회전수단(310)과;
본체에 설치 구성되어 시료회전수단을 회전시키기 위하여 동작하는 시료회전모터(420)와;
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키며, 상기 디텍터에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하여 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 획득한 후, 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 중앙제어수단(500);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시료회전수단(310)은,
표준시료(300a)와 측정시료(300b)를 수용하기 위하여 내부 공간이 형성된 수용부(330)가 결합되어 있는 시료거치대(320)가 상측에 설치 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시료회전수단(310)은,
표준시료(300a)와 측정시료(300b) 중 어느 하나를 수용하기 위하여 하부에 형성되는 하부시료실(331)과,
표준시료(300a)와 측정시료(300b) 중 상기 하부시료실에 수용되지 않은 다른 하나를 수용하기 위하여 상부에 형성되는 상부시료실(332)과,
상기 하부시료실과 상부시료실 사이에 형성되어 상부와 하부를 분리시키기 위한 격막(330a)으로 이루어진 수용부(330)가 결합되어 있는 시료거치대(320)가 상측에 설치 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수용부 중,
표준시료가 수용되는 공간의 내경은 측정시료가 수용되는 공간의 내경보다 넓은 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙제어수단(500)은,
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출부(510)와,
디텍터(200)에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 이미지획득부(520)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 저장하는 이미지저장부(530)와,
표준시료 및 측정시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득부(540)와,
표준시료 및 측정시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하기 위한 공극그레이레벨범위획득부(550)와,
상기 카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내의 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 카운트하는 공극픽셀수카운트부(560)와,
상기 공극픽셀수카운트부(560)에 의해 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 공극률을 계산하는 공극률계산부(570)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 공극률을 계산하도록 하기 위한 측정시료진행처리부(580)와,
상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(590)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 부가적인 양상에 따른 상기 중앙제어수단(500)은,
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출부(510)와,
디텍터(200)에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 이미지획득부(520)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 저장하는 이미지저장부(530)와,
표준시료 및 측정시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득부(540)와,
표준시료 및 측정시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하기 위한 공극그레이레벨범위획득부(550)와,
상기 카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내의 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 카운트하는 공극픽셀수카운트부(560)와,
상기 공극픽셀수카운트부(560)에 의해 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 공극률을 계산하는 공극률계산부(570)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 공극률을 계산하도록 하기 위한 측정시료진행처리부(580)와,
사전에 계산된 표준시료의 공극 그레이 레벨 범위와 공극률이 저장되어 있는 사전표준시료공극률저장부(595)와,
상기 공극률계산부에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 상기 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성시키는 그레이레벨재산정부(596)와,
상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(590)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙제어수단(500)은,
카운트 범위 내의 픽셀수를 계산하며, 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 상기 계산된 픽셀수를 참조하여 공극률을 각 단면 이미지마다 계산하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 사전표준시료공극률저장부(595)에,
저장된 공극률은 침수법, 가스법, 수은법에 의해 사전에 계산된 값인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 표준시료는,
측정시료와 동일한 성분의 물질인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법은,
컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법에 있어서,
동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출단계(S100)와;
이미지획득부(520)에 의해 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 단면이미지획득단계(S200)와;
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 이미지저장부(530)에 저장하는 단면이미지저장단계(S300)와;
상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법은,
컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법에 있어서,
동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출단계(S100)와;
이미지획득부(520)에 의해 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 단면이미지획득단계(S200)와;
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 이미지저장부(530)에 저장하는 단면이미지저장단계(S300)와;
상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S400)와;
중앙제어수단에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 중앙제어수단에서 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성시키는 그레이레벨재산정단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 측정시료공극률계산단계(S400)는,
카운트범위획득부(540)에 의해 표준시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득단계(S410)와,
공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 표준시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하는 공극그레이레벨범위획득단계(S420)와,
카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 공극픽셀수카운트부(560)에서 수신받아 표준시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 공극픽셀수카운트부에 의해 카운트하는 표준시료공극픽셀수카운트단계(S430)와,
공극률계산부(570)에 의해 공극픽셀수카운트부(560)에서 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 표준시료의 공극률을 계산하는 표준시료공극률계산단계(S440)와,
측정시료진행처리부(580)에 의해 이미지획득부에서 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S450)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 간단하게 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 본체를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 의료용 CT의 경우에는 CT빔송출부(10)와 디텍터(20)가 회전하면서 대상물(30)의 컴퓨터 단층촬영을 수행하였지만, 본 발명의 경우에는 지질자원 분야의 시료를 회전시키는 방식이므로 이에 따라 씨티빔송출부(100), 디텍터(200), 시료회전수단(310)이 설치 구성되는 본체(700)가 설치 구성되게 된다.
이때, 씨티빔송출부(100)는 본체의 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되어 씨티빔을 송출시키게 되며, 디텍터(200)가 본체의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되어 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하게 된다.
이때, 시료회전수단(310)이 씨티빔송출부와 디텍터 사이에 설치 구성되어 표준시료 및 측정시료를 회전시키게 되는 것이다.
상기 본체에 설치 구성되어 시료회전수단을 회전시키기 위하여 본체 내부에는 시료회전모터(420)가 설치 구성되는 것이다.
동작 과정을 설명하자면, CT빔송출부에 의해 송출된 CT빔이 대상물인 지질자원을 포함하고 있는 시료를 거쳐 디텍터에서 검출하여 이를 사용자에게 출력시키게 된다.
본 발명의 핵심 중 하나인 시료를 회전시키는 이유는 사료 내 존재하는 공극을 측정하기 위하여 다양한 각도에서 검출된 이미지를 가지고 있어야 더욱 정밀한 공극과 공극률을 측정할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따라 본체의 어느 일측에 설치 구성되는 제1지지부재(710)에 설치 구성되되, 씨티빔송출부이동부재(110)와 연결되어 씨티빔송출부이동부재가 상하 이동시 상하로 이동되며, 씨티빔을 송출시키는 씨티빔송출부(100)와;
상기 본체의 타측에 설치 구성되는 제2지지부재(720)에 설치 구성되되, 디텍터이동부재(210)와 연결되어 디텍터이동부재(210)에 의해 상하로 이동되며, 씨티빔송출부를 통해 송출되는 씨티빔을 획득하는 디텍터(200)와;
씨티빔송출부이동부재(110)을 상하로 이동시키기 위하여 동작하는 씨티빔송출부동작모터(410)와;
디텍터이동부재(210)를 상하로 이동시키기 위하여 동작하는 디텍터동작모터(430);를 더 포함하여 구성할 수도 있다.
이때, 중앙제어수단은 씨티빔송출부동작모터, 디텍터동작모터, 시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키되, 상기 씨티빔송출부동작모터에 송출되는 동작 신호와 동기되는 동작 신호를 디텍터동작모터에 송출하여 씨티빔송출부와 디텍터를 동시에 상하로 이동시키는 기능을 수행하게 된다.
또한, 사용자에게 편리성을 제공하기 위하여 씨티빔송출부 및 디텍터를 상하로 이동시키거나, 시료를 회전시키며, 씨티빔을 송출시키는 동작을 사용자가 선택할 수 있도록 하는 조작부와, 디텍터에 의해 검출된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 구성할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 시료거치대와 수용부를 간단하게 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 시료회전수단(310)은 표준시료(300a)와 측정시료(300b)를 수용하기 위하여 내부 공간이 형성된 수용부(330)가 결합되어 있는 시료거치대(320)가 상측에 설치 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 시료회전수단(310)은,
표준시료(300a)와 측정시료(300b) 중 어느 하나를 수용하기 위하여 하부에 형성되는 하부시료실(331)과,
표준시료(300a)와 측정시료(300b) 중 상기 하부시료실에 수용되지 않은 다른 하나를 수용하기 위하여 상부에 형성되는 상부시료실(332)과,
상기 하부시료실과 상부시료실 사이에 형성되어 상부와 하부를 분리시키기 위한 격막(330a)으로 이루어진 수용부(330)가 결합되어 있는 시료거치대(320)가 상측에 설치 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
시료거치대의 상부에는 수용부가 설치 구성되게 되는데, 바람직하게는 원통형으로 되어 있고 상기 원통은 격막으로 상부와 하부가 분리되어 있게 된다.
상부에는 상부시료실이 형성되어 있으며, 하부에는 하부시료실이 형성되게 된다.
이때, 바람직하게는 상부시료실에는 측정시료가 수용되고, 하부시료실에는 표준시료가 수용되지만, 경우에 따라 반대로 측정시료와 표준시료를 배치할 수도 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 표준시료는 측정시료와 비슷한 성분의 물질로 구성되고, 침수법, 가스법, 수은법 등으로 공극률이 이미 측정되어 알려져 있는 것이다.
조사 대상인 측정시료의 공극에 공기 이외의 액체나 기체로 채워져 있고 그 성분이 알려져 있는 경우에는 표준시료의 공극에도 똑같은 성분의 액체나 기체를 채워서 사용할 수도 있다.
표준시료와 측정시료를 수용하는 시료거치대의 상부시료실 및 하부시료실의 직경 및 외벽 두께는 측정시료의 크기와 표준시료를 저장하고 있는 시료실의 두께를 감안해서 설정되는 것이 바람직하다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 시료거치대의 상부시료실에 측정시료가 수용되고 하부시료실에 표준시료가 수용될 경우, 하부시료실의 내경은 수용되는 표준시료 저장통의 두께를 감안하여 상부시료실의 내경보다 약간 크게 설정되어야 하며, 결국 표준시료가 수용된 상태에서의 하부시료실의 외벽 두께는 상부시료실의 외벽 두께와 일치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 표준시료와 측정시료가 가능한 한 유사한 조건에서 촬영되어 표준시료에서 설정된 공극의 그레이 레벨 범위가 측정시료에 무난하게 적용될 수 있게 하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 수직 단면 이미지 및 수평 단면 이미지상에 공극을 계산하기 위한 카운트 범위를 설정한 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료와 측정시료를 촬영한 영상의 단면 이미지의 특정 부위를 지정할 경우에 해당 지점에 대한 그레이 레벨을 획득하는 예를 나타낸 예시도이다.
도 4를 참조하여 설명한 방식으로 표준시료와 측정시료가 시료거치대에 삽입되어 컴퓨터 단층촬영을 수행하게 되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 촬영조건에서의 표준시료와 측정시료의 단면 이미지를 확보할 수 있다.
도 5에서 상부의 수직, 수평 단면 이미지는 측정시료이고 하부의 수직, 수평 단면 이미지는 표준시료이다.
상기 표준시료와 측정시료의 각각의 단면 이미지는 이미 단층촬영에 의해 도출된 것이며, 각 단면 이미지를 구성하는 각각의 픽셀들은 고유의 그레이 레벨의 정보를 가지고 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이 단면 이미지상의 특정 지점에 대해서도 그 지점의 위치 값과 해당 그레이 레벨을 파악해 낼 수 있다.
특히, 표준시료의 경우에는 시료를 구성하는 입자들의 입자와 입자 사이의 간극 부위를 비교적 뚜렷하게 인식할 수 있으므로 해당 단면 이미지에서 공극을 나타내는 그레이 레벨의 범위를 비교적 쉽게 파악할 수 있다.
즉, 표준시료로부터 공극에 해당하는 그레이 레벨의 범위를 확정하게 되면 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 측정시료 이미지에서 공극을 식별하는 그레이 레벨 범위 값으로 그대로 활용할 수 있게 되는 것이다.
도 5에서는 카운터범위획득부에 의해 획득되는 표준시료나 측정시료의 단면 이미지에서 공극을 계산할 범위를 설정한 예시를 보여주고 있는데 도 5의 오른쪽 수평단면 이미지에 잘 도시되어 있다.
각 단면 이미지에서 공극을 카운트할 범위를 설정할 때 최외곽 부위는 가능한 한 계산에서 배제하는 것이 좋다.
왜냐하면, 단면 이미지에서 카운터 범위를 설정한 후에 그 카운터 범위를 연속되는 인접 단면 이미지들에 대해서도 그대로 적용하면 편리하므로, 최초 단면 이미지에서 설정된 카운트범위가 후속 단면들의 이미지 밖으로 벗어나지 않도록 통찰하여 카운터범위를 지정할 필요가 있는 것이다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 표준시료 단면 이미지에서 카운터 범위가 지정되면, 공극그레이레벨범위획득부에서는 상기 주어진 범위 내에서 컴퓨터 마우스로 공극을 나타내는 대표적 지점들을 지적하면서 해당 지점의 그레이 레벨 값을 판독하는 방식으로 해당 단면 이미지에서 공극을 나타내는 그레이 레벨 값들을 일차적으로 획득하게 된다.
이때, 공극을 나타내는 그레이 레벨 값들은 주변 입자들의 배열형태 등에 영향을 받아 서로 다를 수 있고 결국 공극을 나타내는 그레이 레벨 값들은 단수 값이 아닌 어떤 범위의 값으로 나타나게 되는 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 표준시료의 단면 영상에서 공극을 지시하는 그레이레벨의 범위를 획득한 후 그레이 레벨 범위를 측정시료의 공극 측정에 활용하기 위해 범위를 연산 과정에 입력하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 카운트범위획득부, 공극그레이레벨범위획득부에 의해 단면 이미지 상에서 공극에 해당하는 부분을 식별하여 해당 부분을 착색하여 도시한 예시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 공극을 지시하는 그레이 레벨 범위는 결국 그레이레벨입력부를 통하여 그레이레벨을 입력하게 되면 공극그레이레벨범위획득부에서 입력된 그레이 레벨 범위를 획득하게 되고, 공극픽셀수카운트부에서 해당 그레이레벨 범위에 해당하는 픽셀 수가 카운트 되며, 결국 공극률계산부에서 지정된 카운트 범위 내의 전체 픽셀 수 대비 공극으로 인식된 픽셀 수의 비율로서 공극률이 산출되는 것이다.
상기의 과정을 통하여 우선 표준시료의 공극률을 계산해 볼 수 있는데, 도 8의 왼쪽 그림은 표준시료 단면 이미지상에서 이미 지정된 그레이 레벨범위에 의하여 공극 부분이 식별되어 착색 도시된 것이다.
상기 해당 부분을 착색하는 기술은 당업자들에게 알려진 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하여도 무관할 것이다.
즉, 카운터 범위 내에서 착색된 부분의 픽셀을 모두 세고 해당 범위 전체를 구성하는 픽셀 수에 대한 비율을 구하면 그것이 바로 해당 단면에서의 공극률이 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 어느 한 단면 이미지에서 공극을 식별하는 방식을 인접하는 단면 이미지에도 모두 적용하여 각 단면 이미지에서 공극에 해당하는 픽셀 수를 계산하여 공극률을 계산하는 과정을 나타내는 예시도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 동일한 방식을 인접 단면 이미지들에 대해서도 적용하면 시료 내의 일정한 부피 범위 내에서의 공극률을 구할 수 있다.
만약 인접한 단면 이미지들의 간격이 무한이 좁은 경우라면 매우 정확한 공극률의 도출을 기대해 볼 수 있다.
이렇게 도출된 공극률은 이미 다른 측정법을 통해서 알고 있던 표준시료의 공극률 값과 유사한 지 반드시 확인해야 할 필요가 있다.
만약, 새로이 도출된 공극률이 사전에 저장된 공극률과 상당한 차이를 보인다면 초기 설정된 그레이 레벨 범위에 오류가 있는 것이므로 그레이 레벨의 범위를 보다 확대 또는 축소해 가면서 공극률을 다시 계산하여 두 공극률이 오차범위 내에 있도록 하는 그레이레벨 범위를 도출해야 한다.
상기의 방식으로 표준시료에서 공극을 지시하는 그레이 레벨 범위가 정확히 도출되면 해당 그레이 레벨 범위를 측정시료 단면 이미지에서 공극을 나타내는 그레이 레벨 범위로 바로 적용하고 표준시료에서와 똑같은 방식으로 나머지 연산 과정을 수행하여 측정시료의 공극률을 정확히 구할 수 있다.
도 9는 단면 이미지별 카운트 범위 내의 총 픽셀수와 해당 카운트 범위 내의 공극에 해당하는 픽셀수와 공극률을 계산한 결과를 나타낸 도면으로서, 하단에 단면이미지들의 총 공극률을 계산하는 수식을 나타내었다.
즉, 중앙제어부에서는 각각의 단면이미지상에서 계산된 공극률들을 획득하여 토탈 공극률(여기서는 34.6%로 계산되어진다.)을 계산하게 된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 시스템의 제어 블록도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 중앙제어수단(500)은,
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키며, 상기 디텍터에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하여 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 획득한 후, 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하게 된다.
상기와 같은 동작을 수행하기 위하여,
시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출부(510)와,
디텍터(200)에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 이미지획득부(520)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 저장하는 이미지저장부(530)와,
표준시료 및 측정시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득부(540)와,
표준시료 및 측정시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하기 위한 공극그레이레벨범위획득부(550)와,
상기 카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내의 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 카운트하는 공극픽셀수카운트부(560)와,
상기 공극픽셀수카운트부(560)에 의해 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 공극률을 계산하는 공극률계산부(570)와,
상기 이미지획득부에 의해 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 공극률을 계산하도록 하기 위한 측정시료진행처리부(580)와,
상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(590)를 포함하여 구성된다.
상기 동작신호송출부(510)는 시료회전모터에 동작 신호를 전송하며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키게 된다.
즉, 사용자가 본 발명의 시스템을 구동하기 위하여 시스템에 설치 구성된 프로그램을 동작시키게 되면 중앙제어부에서 해당 조작 신호를 수신받아 동작신호송출부에 동작 명령을 전달하게 된다.
그러면, 상기 동작신호송출부에서는 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료를 회전시키게 되며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시켜 씨티빔을 해당 시료에 송출하게 되는 것이다.
이때, 이미지획득부(520)에서는 디텍터(200)에 의해 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하게 된다.
상기 디텍터의 데이터를 처리하는 기술 및 동작 과정은 이미 당업자들에게는 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지는 도 9에 도시한 바와 같은 이미지를 의미한다.
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 중앙제어부의 제어에 의해 이미지저장부(530)에 저장되어진다.
이미지저장부에 저장된 단면 이미지를 사용자의 화면에 출력시켜 사용자가 카운트 범위를 지정할 수 있도록 하게 되는데, 상기 카운트 범위를 지정할 수 있도록 프로그램을 탑재하여 화면에 출력하게 된다.
카운트 범위를 지정할 수 있도록 화면에 해당 단면 이미지를 출력하게 되면 도 5와 같이 예를 들어, 왼쪽 상단점과 오른쪽 하단점을 사용자가 지정하게 되며 이를 카운트범위획득부(540)에서 카운트 범위를 획득하게 된다.
도 5와 같이 실제 사진에서 지정된 범위를 확인할 수 있을 것이다.
상기 카운트 범위를 사용자가 지정한 후에 단면이미지내에 공극의 그레이 레벨 범위를 지정하게 되는데, 사용자가 그레이 레벨 픽셀을 관찰해서 그레이 레벨 영역을 지정하게 된다.
예를 들어, 공극을 측정하고자 하는 표준시료의 그레이 레벨을 0 내지 1500 범위로 지정하게 되면 1500을 초과하는 그레이 레벨은 공극 이외의 물체로 중앙제어부에서 판단하게 되는 것이다.
이때, 공극그레이레벨범위획득부(550)에서는 지정된 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하게 된다.
구체적으로, 카운트 범위 내의 단면 이미지를 사용자의 화면에 출력시켜 사용자가 그레이 레벨을 지정할 수 있도록 프로그램을 통해 화면에 출력하게 된다.
상기 화면에서 사용자가 그레이 레벨을 지정하게 되면 공극그레이레벨범위획득에서 공극의 그레이 레벨 범위를 획득하게 된다.
상기 공극픽셀수카운트부(560)는 카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 중앙제어부의 처리에 의해 수신받아 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내의 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 카운트하게 된다.
즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 단면 이미지 #150의 경우에는 카운트 범위 내의 픽셀 수(X)는 중앙제어부의 계산에 의해 26520임을 알 수 있으며, 공극의 픽셀 수(Y)는 공극픽셀수카운트부에 의해 9102 임을 알 수 있게 된다.
이때, 상기 공극률계산부(570)에서는 해당 단면 이미지의 공극률(Z = (Y/X) * 100%)이 34.3% 임을 계산하게 된다.
도 9의 총 단면 이미지의 카운트 범위 내의 총 픽셀 수(X)는 4614480이며, 범위 내 공극 총 픽셀 수(Y)는 1596610 임을 중앙제어부의 계산에 의해 알 수 있었으며, 공극률(Z = (Y/X) * 100%)은 34.6% 임을 분석하게 되는 것이다.
상기의 과정은 표준시료의 측정 예를 설명한 것이며, 측정시료진행처리부(580)에서 이미지획득부에 의해 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받게 된다.
이는 상기에서 설명하였듯이 동일한 조건에서 공극률을 계산하여야 정확한 측정시료의 공극률을 계산할 수 있기 때문이다.
이후, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시켜 측정시료의 카운트범위와 공극 그레이 레벨 범위를 획득하도록 한 후, 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 공극률을 계산하게 한다.
상기 측정시료의 공극률 계산 과정은 상기의 표준시료의 공극률 계산 과정과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하겠다.
한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따라 상기 중앙제어수단은,
사전에 계산된 표준시료의 공극 그레이 레벨 범위와 공극률이 저장되어 있는 사전표준시료공극률저장부(595)와,
상기 공극률계산부에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 상기 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성시키는 그레이레벨재산정부(596)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 사전표준시료공극률저장부(595)에는 침수법, 가스법, 수은법에 의해 사전에 계산된 표준시료의 공극률과 공극 그레이 레벨 범위가 저장되어 있다.
상기 그레이레벨재산정부(596)는 공극률계산부에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 상기 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성하게 된다.
즉, 상기 오차 범위 정보를 별도의 저장부(미도시)에 저장하고 있다가 사전에 저장된 표준시료의 공극률과 공극률계산부에 의해 계산된 표준시료의 공극률이 중앙제어부의 분석에 의해 오차 범위에 해당하지 않는다고 분석되면(오차 범위를 초과하게 되면) 사용자가 공극 그레이 레벨 범위를 재산정할 수 있도록 중앙제어부에서 동작 명령을 전송하게 되며 상기 그레이레벨재산정부에서 이를 수신받아 재산정 신호를 생성하여 사용자의 화면에 송출하게 되는 것이다.
이를 확인한 사용자는 다시 공극의 그레이 레벨 범위를 재산정하게 되고, 재차 공극률을 계산하게 되는 것이다.
왜냐하면, 오차 범위를 초과하는 공극률이 계산된다면 최초 그레이 레벨을 잘못 지정한 것이 되므로 이에 따라 정확한 공극률 계산이 불가능하기 때문이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법은,
컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법에 있어서,
동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출단계(S100)와;
이미지획득부(520)에 의해 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 단면이미지획득단계(S200)와;
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 이미지저장부(530)에 저장하는 단면이미지저장단계(S300)와;
상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출(S100)시키게 된다.
이후, 중앙제어부의 제어에 따라 이미지획득부(520)에서는 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득(S200)하게 된다.
이후, 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 중앙제어부의 제어에 따라 이미지저장부(530)에 저장(S300)하게 된다.
이후, 상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산(S400)하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법은,
중앙제어수단에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 중앙제어수단에서 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성시키는 그레이레벨재산정단계(S500);를 상기 측정시료공극률계산단계(S400) 이후에 수행하게 된다.
즉, 상기 그레이레벨재산정단계(S500)는 오차 범위에 해당하면 측정시료의 공극률을 계산하는 과정을 수행하게 되며, 오차 범위에 해당하지 않을 경우에는 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 사용자에게 알려주게 된다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법의 측정시료공극률계산단계를 나타낸 흐름도이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 상기 측정시료공극률계산단계(S400)는,
카운트범위획득부(540)에 의해 표준시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득단계(S410)와,
공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 표준시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하는 공극그레이레벨범위획득단계(S420)와,
카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 공극픽셀수카운트부(560)에서 수신받아 표준시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 공극픽셀수카운트부에 의해 카운트하는 표준시료공극픽셀수카운트단계(S430)와,
공극률계산부(570)에 의해 공극픽셀수카운트부(560)에서 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 표준시료의 공극률을 계산하는 표준시료공극률계산단계(S440)와,
측정시료진행처리부(580)에 의해 이미지획득부에서 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S450)를 포함하여 이루어지게 된다.
즉, 카운트범위획득부(540)에 의해 표준시료의 공극을 측정하기 위하여 사용자가 지정한 카운트 범위를 획득(S410)하게 되며, 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 표준시료의 단면 이미지 내의 사용자가 지정한 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득(S420)하게 된다.
이후, 카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 공극픽셀수카운트부(560)에서 수신받아 표준시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 공극픽셀수카운트부에 의해 카운트(S430)하게 된다.
이후, 공극률계산부(570)에 의해 공극픽셀수카운트부(560)에서 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 표준시료의 공극률을 계산(S440)하게 된다.
상기 단계 이후에 오차 범위에 해당하는지를 판단할 수 있으며, 판단하지 않을 수도 있다.
이후, 측정시료진행처리부(580)에 의해 이미지획득부에서 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 측정시료의 공극률을 계산(S450)하여 종료하게 되는 것이다.
상기한 단계는 표준시료의 영상 단면에서 판독되는 수치자료인 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 그대로 이용하여 측정시료의 공극률 측정치의 정확도와 정밀도를 획기적으로 높일 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해 컴퓨터 단층촬영장치를 이용하여 표준시료와 측정시료에 대한 단면 이미지들을 획득한 후 표준시료의 단면 이미지에서 공극으로 판독되는 부분의 그레이 레벨 범위를 획득한 후 해당 범위를 측정시료에 적용하여 측정시료의 공극률을 신뢰도 높게 측정하는 효과를 거둘 수 있게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 씨티빔송출부
200 : 디텍터
310 : 시료회전수단
420 : 시료회전모터
500 : 중앙제어수단
700 : 본체
200 : 디텍터
310 : 시료회전수단
420 : 시료회전모터
500 : 중앙제어수단
700 : 본체
Claims (16)
- 삭제
- 삭제
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- 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법에 있어서,
동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출단계(S100)와;
이미지획득부(520)에 의해 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 단면이미지획득단계(S200)와;
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 이미지저장부(530)에 저장하는 단면이미지저장단계(S300)와;
상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
- 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법에 있어서,
동작신호송출부(510)에 의해 시료회전모터에 동작 신호를 전송하여 시료회전수단(310)을 회전시키며, 씨티빔송출부에 씨티빔송출신호를 송출시키는 동작신호송출단계(S100)와;
이미지획득부(520)에 의해 디텍터에서 분석된 표준시료 및 측정시료의 단면 이미지들을 획득하는 단면이미지획득단계(S200)와;
상기 이미지획득부에 의해 획득된 단면 이미지들을 이미지저장부(530)에 저장하는 단면이미지저장단계(S300)와;
상기 이미지저장부에 저장된 표준시료의 단면 이미지에서 카운트 범위와 공극의 그레이 레벨 범위를 중앙제어수단에서 획득한 후, 중앙제어수단에 의해 단면 이미지의 카운트 범위와 해당 공극의 그레이 레벨 범위를 참조하여 측정시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 픽셀수와 공극의 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S400)와;
중앙제어수단에 의해 계산된 표준시료의 공극률과 사전표준시료공극률저장부(595)에 사전에 저장된 표준시료의 공극률이 오차 범위에 해당하지 않을 경우에 중앙제어수단에서 공극 그레이 레벨 범위를 재산정하도록 재산정 신호를 생성시키는 그레이레벨재산정단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
- 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 측정시료공극률계산단계(S400)는,
카운트범위획득부(540)에 의해 표준시료의 공극을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트범위획득단계(S410)와,
공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 표준시료의 단면 이미지 내의 특정 부분의 공극 그레이 레벨 범위를 획득하는 공극그레이레벨범위획득단계(S420)와,
카운트범위획득부(540)에 의해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부(550)에 의해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 공극픽셀수카운트부(560)에서 수신받아 표준시료의 단면 이미지의 카운트 범위 내 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 공극픽셀수카운트부에 의해 카운트하는 표준시료공극픽셀수카운트단계(S430)와,
공극률계산부(570)에 의해 공극픽셀수카운트부(560)에서 카운트된 공극 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수와 카운트 범위 내의 픽셀수를 참조하여 표준시료의 공극률을 계산하는 표준시료공극률계산단계(S440)와,
측정시료진행처리부(580)에 의해 이미지획득부에서 획득된 표준시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하기 위하여 카운트범위획득부를 통해 획득된 카운트 범위와 공극그레이레벨범위획득부를 통해 획득된 공극 그레이 레벨 범위를 수신받아, 측정시료의 단면 이미지에서 공극률을 계산하도록 카운트범위획득부와 공극그레이레벨범위획득부에 획득된 카운트 범위와 공극 그레이 레벨 범위를 재차 송출시키며 공극픽셀수카운트부에 픽셀수를 카운트하도록 카운트 신호를 송출하여 카운트된 픽셀수를 재차 공극계산부에 송출하여 측정시료의 공극률을 계산하는 측정시료공극률계산단계(S450)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
- 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 중앙제어수단(500)은,
카운트 범위 내의 픽셀수를 계산하며, 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀수를 계산하여 상기 계산된 픽셀수를 참조하여 공극률을 각 단면 이미지마다 계산하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 사전표준시료공극률저장부(595)에,
저장된 공극률은 침수법, 가스법, 수은법에 의해 사전에 계산된 값인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
- 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 표준시료는,
측정시료와 동일한 성분의 물질인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 단층촬영 장치와 표준시료를 이용한 시료 공극 측정 방법.
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