KR101382735B1 - X-ray ct system of high resolution and method for acquiring 3d images using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템 및 이를 이용한 3차원 영상 획득 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 산업체 현장의 다양한 시설 및 재료들에 내재되는 결함들의 정밀한 3차원적 검출을 위한 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템 및 이를 이용한 3차원 영상 획득 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an industrial high-resolution mobile X-ray CT system and a three-dimensional image acquisition method using the same, and more particularly, industrial high-resolution for precise three-dimensional detection of defects inherent in various facilities and materials in the industrial field Mobile X-ray CT system and a three-dimensional image acquisition method using the same.
산업체 현장에 있는 다양한 시설 및 재료들에 대한 결함 검출을 위해서 휴대용 방사선 장비들을 이용한 검사들이 시도되고 있다.Inspections using portable radiation equipment have been attempted to detect defects in various facilities and materials at industrial sites.
그러나 휴대용 장비를 이용한 검사의 경우, 결함의 2차원적 검출만이 이루어지고 있으며, 결함의 3차원적 검출은 불가능하였다.However, in the case of inspection using a portable device, only two-dimensional detection of defects is performed, and three-dimensional detection of defects is impossible.
3차원적 검출이 가능한 이동형 CT 장비의 개발은 주로 의료분야에서 진행되어 왔으며, 기존의 CT 장비와 같이 X-선 소스와 디텍터의 회전을 위한 닫힌 O-ring 구조로 제작되어왔다The development of mobile CT equipment capable of three-dimensional detection has been mainly conducted in the medical field, and it has been manufactured with closed O-ring structure for rotating X-ray source and detector like the existing CT equipment.
이러한 이동형 CT 장비는 CT 촬영을 위해 넓은 공간이 필요하며, 산업체 현장의 시설 및 부품들을 자유롭게 검사하기에 무기가 있다. Such mobile CT equipment requires a large space for CT imaging and has a weapon to freely inspect the facilities and components of industrial sites.
또한, 산업체 시설 및 재료의 내부에 포함되어 있는 결함은 응력집중현상을 유도하고, 시설 및 재료 자체의 파괴 및 파손을 발생시키므로 인적, 경제적, 산업적인 막대한 손실을 초래할 수 있다.In addition, defects contained in the interior of industrial facilities and materials can cause stress concentrations and cause destruction and breakage of the facilities and materials themselves, which can result in huge losses in human, economic and industrial.
또한, 결함에 대한 2차원 평면적 검출은 결함 자체의 정확한 형상을 파악하는 데 어려움이 존재하며, 결함이 시설 및 재료 자체에 미치는 영향을 정확히 판단하기에도 많은 어려움이 존재한다.In addition, two-dimensional planar detection of defects has difficulty in determining the exact shape of the defects themselves, and it is also difficult to accurately determine the effect of defects on the facility and the material itself.
따라서, 현장 구조물들에 대한 안전성 확보에 획기적인 역할을 담당할 수 있는 결함에 대한 정밀한 3차원 입체적 검출기술의 확립이 시급한 실정이다.
Therefore, it is urgent to establish a precise three-dimensional three-dimensional detection technology for defects that can play a significant role in ensuring safety for the field structures.
한국공개특허: 10-2012-0008293 (공개일 2012. 01. 30)Korean Patent Publication: 10-2012-0008293 (Published 2012. 01. 30)
한국공개특허: 10-2009-0025927 (공개일 2009. 03. 11)
Korean Publication Patent: 10-2009-0025927 (published March 11, 2009)
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems,
본 발명의 목적은 대상물을 다 각도로 촬영하고 3차원 영상으로 변환하여 대상물에 내재되는 결함들의 정밀한 3차원적 검출 및 분석이 이루어지도록 함으로써 대상물의 안전성을 확보할 수 있도록 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템및 이를 이용한 3차원 영상 획득 방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to shoot an object from multiple angles and convert it into a three-dimensional image, so that the precise three-dimensional detection and analysis of the defects inherent in the object to ensure the safety of the industrial high-resolution mobile X-ray To provide a CT system and a three-dimensional image acquisition method using the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템은 대상물의 일측에 이격되어 배치되고, 직선운동 및 회전운동으로 여러 각도에서 대상물에 단파장 X-선을 조사하는 X-선 발생부; 상기 대상물의 타측에 이격되어 배치되고, 상기 X-선 발생부에서 여러 각도로 조사되어 대상물을 투과한 단파장 X-선을 검출하기 위해 직선운동 및 회전운동을 하여 여러 각도의 고해상도 2차원 X-선 영상을 획득하는 X-선 검출부; 상기 X-선 발생부 및 검출부의 직선운동 및 회전운동을 제어하여 X-선 발생부와 X-선 검출부가 서로 정대응되도록 조절하는 제어부; 및 상기 X-선 검출부에 검출된 고해상도 2차원 X-선 영상에 영상변환, 미러링, 보간의 처리기법을 적용하여 CT 영상을 구축하고, 상기 CT 영상을 이용하여 대상물의 결함을 3차원 형상으로 구축하는 3차원 영상 구축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Industrial high-resolution mobile X-ray CT system of the present invention provided to achieve the above object is disposed spaced apart on one side of the object, X to irradiate the short-wavelength X-ray to the object at various angles in a linear motion and rotational motion A line generator; High-resolution two-dimensional X-rays of various angles are disposed on the other side of the object by performing linear motion and rotational motion to detect short wavelength X-rays radiated from the X-ray generating unit at various angles and transmitted through the object. An X-ray detector for acquiring an image; A controller for controlling the X-ray generator and the X-ray detector to correspond to each other by controlling the linear motion and the rotational motion of the X-ray generator and the detector; And constructing a CT image by applying image transformation, mirroring, and interpolation techniques to the high-resolution two-dimensional X-ray image detected by the X-ray detector, and constructing a defect of the object into a three-dimensional shape by using the CT image. It comprises a; three-dimensional image building unit.
여기서, 상기 X-선 발생부는 단파장 X-선을 발생시키는 X-선 소스부와, 상기 X-선 소스부를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the X-ray generator is characterized in that the X-ray source portion for generating a short wavelength X-ray, and the X-ray source portion is characterized in that it comprises a transfer unit for linear movement and rotational movement.
그리고, 상기 X-선 소스부의 전면에는 다양한 파장의 X-선 중 단파장의 Kα X-선만 걸러내는 Kα박막필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the front surface of the X-ray source portion is characterized in that the Kα thin film filter for filtering only the short-wavelength Kα X-rays among the X-rays of various wavelengths.
또한, 상기 X-선 소스부는 X-선 소스를 보호하는 X-선 튜브와, 상기 X-선 튜브의 외측을 커버하여 X-선의 진행방향을 제어하는 차폐부로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the X-ray source portion is characterized by consisting of an X-ray tube for protecting the X-ray source, and a shield for controlling the traveling direction of the X-ray by covering the outside of the X-ray tube.
여기서, 상기 X-선 튜브는 차폐부에 교체 가능하게 결합되는 것이 바람직하고, 상기 차폐부는 X-선 흡수재료로 구성되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the X-ray tube is replaceably coupled to the shield, and the shield is preferably made of an X-ray absorbing material.
상기 이송부는 대상물의 일측에 수직으로 세워지는 지지대와, 상기 지지대의 전면부에 지지대와 수직이 되도록 설치되어 폭 조절이 이루어지는 수직 이동대와 상기 수직 이동대에 결합되어 상기 지지대의 길이방향으로 설치되는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 직선운동을 하고 상기 X-선 소스부를 회전운동시키는 회전이동체로 구성되며, 상기 회전이동체는 가이드부에 결합되어 이동되는 롤러와, 상기 X-선 소수부를 지지시키는 결합부와, 상기 롤러의 중심축과 상기 결합부의 중심축에 연결되어 상기 롤러 및 결합부를 구동시키는 구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The conveying unit is installed in the longitudinal direction of the support is coupled to the vertical support and the vertical movable stand and the vertical movable stand is installed vertically on one side of the object, the front portion of the support is vertical to the support is adjustable width It is composed of a guide part, a rotary mover coupled to the guide to perform a linear movement and the rotational movement of the X-ray source, the rotary mover is coupled to the guide to move the roller, and the X-ray minority And a driving part connected to the central axis of the roller and the central axis of the coupling part to drive the roller and the coupling part.
상기 X-선 검출부는 대상물을 투과한 단파장 X-선을 검출하는 디텍터와, 상기 디텍터를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The X-ray detector is characterized by consisting of a detector for detecting the short-wavelength X-ray transmitted through the object, and a transfer unit for linear and rotational movement of the detector.
여기서, 상기 이송부는 대상물의 타측에 수직으로 세워지는 지지대와, 상기 지지대의 전면부에 지지대와 수직이 되도록 설치되어 폭 조절이 이루어지는 수직 이동대와 상기 수직 이동대에 결합되어 상기 지지대의 길이방향으로 설치되는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 직선운동을 하고 상기 디텍터를 회전운동시키는 회전이동체로 구성되며, 상기 회전이동체는 가이드부에 결합되어 이동되는 롤러와, 상기 디텍터를 지지시키는 결합부와, 상기 롤러의 중심축과 상기 결합부의 중심축에 연결되어 상기 롤러 및 결합부를 구동시키는 구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the transfer unit is coupled to the vertical support and the vertical movable support and the vertical movable support is installed vertically on the other side of the object, the front portion of the support is installed so as to be perpendicular to the support and the width adjustment in the longitudinal direction of the support A guide part to be installed and a rotary mover coupled to the guide part to linearly move and rotate the detector, the rotary mover coupled to the guide part to move the roller, and a coupling part to support the detector; And a driving part connected to the central axis of the roller and the central axis of the coupling part to drive the roller and the coupling part.
상기 3차원 영상 구축부는 영상변환, 미러링, 보간을 적용하여 검출된 2차원 X-선 영상을 수정하는 영상 수정부와, 상기 영상 수정부에서 수정된 영상에 CT 영상 재구축기법을 적용하여 고해상도 영상을 획득하는 고해상도 CT 영상 획득부와, 상기 고해상도 CT 영상에 3차원 형상 재구축 기법을 적용하여 대상물의 결함을 3차원 영상으로 구축하는 영상 처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The 3D image constructing unit corrects a 2D X-ray image detected by applying image transformation, mirroring, and interpolation, and applies a CT image reconstruction technique to the image corrected by the image correction unit. It comprises a high-resolution CT image acquisition unit for obtaining a, and an image processing unit for constructing a three-dimensional image of the defect of the object by applying a three-dimensional shape reconstruction method to the high-resolution CT image.
여기서, 상기 영상변환은 영상을 확대 및 축소하여 각기 다른 방향에서 획득한 서로 다른 크기의 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환하는 것을 특징으로 한다.In this case, the image conversion is characterized by converting the image of different size obtained from different directions by enlarging and reducing the image to an image of uniform size.
그리고, 상기 미러링은 획득한 영상 각도에 대한 맞은편 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.And, the mirroring is characterized in that to obtain the opposite image with respect to the acquired image angle.
또한, 상기 보간은 실제 획득한 X-선 영상을 이용하여 다수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.In addition, the interpolation is characterized in that to obtain an X-ray image for a plurality of rotation angles using the actually obtained X-ray image.
또한, 상기 영상변환, 미러링, 보간을 적용하여 획득한 2차원 X-선 영상은 OSME 기법을 적용하여 고해상도 CT 영상을 재구축하는 것을 특징으로 한다.In addition, the 2D X-ray image obtained by applying the image transformation, mirroring, and interpolation may be reconstructed a high resolution CT image by applying the OSME technique.
그리고, 상기 영상변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등의 영상에 대한 수치 계산은 GPU를 이용한 고속 병렬 계산방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
The numerical calculation of the image such as image conversion, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, 3D shape reconstruction, etc. is characterized by using a high-speed parallel calculation method using a GPU.
본 발명의 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템 및 이를 이용한 3차원 영상 획득 방법에 따르면, 산업체 현장에서 고속으로 시설물 및 재료들에 내재되어 있는 결함의 3차원적 검출이 가능함으로써 결함들의 정밀한 3차원적 검출 및 분석을 통한 산업체 시설물 및 재료들의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
According to the industrial high-resolution mobile X-ray CT system of the present invention and a three-dimensional image acquisition method using the same, the three-dimensional detection of defects in the facilities and materials at high speed in the industrial field enables accurate three-dimensional detection of defects There is an effect to ensure the safety of industrial facilities and materials through detection and analysis.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템의 작동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템에서 X-선 발생부를 분해하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템에서 X-검출부를 분해하여 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템이 대상물의 형태에 따라 수평형태로 사용되는 예를 도시한 도면
도 6의 (a),(b)는 단파장 X-선을 유도하는 Kα 박막 필터의 특성을 도시한 도면.
도 7의 (a),(b)는 단파장 X-선을 이용한 고해상도 X-선 영상을 도시한 도면.
도 8은 2차원 X-선 영상을 이용한 다양한 영상 변환 기법을 도시한 도면.
도 9는 다양한 방향에서 획득한 서로 다른 크기의 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환하는 영상변환 기법을 적용하는 도면.
도 10의(a),(b)는 다양한 방향에서 획득한 영상 각도에 대한 맞은편 영상을 획득하는 미러링 기법을 적용한 도면.
도 11은 본 발명의 영상보간기법 적용의 검증을 위해 A1시편을 구비하고, A1시편의 1°회전된 방향 및 13°회전된 방향의 2차원 X-선 영상들을 이용하여 계산된 7°회전된 방향의 보간 영상과 실제 영상 간의 비교 데이터를 도시한 도면.
도 12는 A1시편의 2차원 X-선 영상을 이용하여 OSEM기법을 적용한 후 재구축한 CT 영상의 결과를 도시한 도면
도 13은 본 발명의 영상 보간 기법을 적용한 후 개선된 CT 영상 결과와 실제 2차원 X-선 영상을 서로 비교한 결과를 도시한 도면.
도 14의 (a)는 제작된 A1시편을 도시한 도면이고, (b)는 획득한 CT 영상을 이용하여 재구축된 3차원 형상을 도시한 도면.
도 15는 2차원 영상을 이용한 푸리에(Fourier) 변환과 그 역변환시의 CPU 및 GPU 계산 시간을 비교한 도면.
도 16은 본 발명의 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템을 이용한 3차원 영상 획득방법을 도시한 순서도.1 is a view for explaining the principle of operation of the industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of an industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded view illustrating an X-ray generator in an industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exploded view showing the X-detector in an industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example in which the industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention is used in a horizontal form according to the shape of the object
6 (a) and 6 (b) show characteristics of a Kα thin film filter inducing short wavelength X-rays.
7 (a) and 7 (b) show high resolution X-ray images using short wavelength X-rays.
8 illustrates various image conversion techniques using two-dimensional X-ray images.
9 is a diagram illustrating an image conversion technique for converting images of different sizes acquired from various directions into images of uniform sizes.
10 (a) and 10 (b) are diagrams illustrating a mirroring technique for obtaining opposite images with respect to image angles obtained from various directions.
Figure 11 is equipped with the A1 specimen for verification of the application of the image interpolation method of the present invention, and the 7 ° rotated using the two-dimensional X-ray images of the 1 ° rotated direction and 13 ° rotated direction of the A1 specimen A diagram showing comparison data between an interpolated image and an actual image in a direction.
12 is a diagram showing the results of a CT image reconstructed after applying the OSEM technique using a two-dimensional X-ray image of an A1 specimen.
FIG. 13 is a diagram illustrating a result of comparing an improved CT image result and an actual two-dimensional X-ray image after applying the image interpolation technique of the present invention. FIG.
Figure 14 (a) is a view showing the prepared A1 specimen, (b) is a view showing a three-dimensional shape reconstructed using the acquired CT image.
FIG. 15 is a comparison of CPU and GPU computation time during Fourier transform using two-dimensional image and its inverse transform; FIG.
16 is a flow chart illustrating a three-dimensional image acquisition method using an industrial high-resolution mobile X-ray CT system of the present invention.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, an industrial high resolution mobile X-ray CT system will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For purposes of this specification, like reference numerals in the drawings denote like elements unless otherwise indicated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템에서 X-선 발생부를 분해하여 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템에서 X-선 검출부를 분해하여 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템이 대상물의 형태에 따라 수평형태로 사용되는 예를 도시한 도면이다. 또한, 도 6의 (a)는 Kα 박막 필터의 사용전과 사용후를 도시한 도면이고, 도 6의 (b)는 다양한 X-선 타겟에 대한 Kα박막필터의 구조 및 특성을 도시한 도면이며, 도 7은 단파장 X-선을 이용한 고해상도 X-선 영상을 도시한 도면이다. 1 is a view for explaining the principle of operation of the industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a configuration of an industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention 3 is an exploded view illustrating an X-ray generator in an industrial high resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an industrial view according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an exploded view illustrating an X-ray detector in a high-resolution mobile X-ray CT system, and FIG. 5 is an industrial high-resolution mobile X-ray CT system according to an embodiment of the present invention used in a horizontal form according to an object's shape. An example is shown. In addition, Figure 6 (a) is a view showing before and after the use of the Kα thin film filter, Figure 6 (b) is a view showing the structure and characteristics of the Kα thin film filter for various X-ray targets, 7 is a diagram illustrating a high-resolution X-ray image using short wavelength X-rays.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템은 X-선 발생부(100), X-선 검출부(200), 제어부(300), 3차원 영상 구축부(400)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 7, the industrial high resolution mobile X-ray CT system of the present invention includes an
도 1에 도시된 바와 같이 X-선 발생부(100)는 X-선을 발생시켜 대상물(10)에 투과하기 위한 것이고, X-선 검출부(200)는 대상물(10)을 투과한 X-선을 감지하기 위한 것으로 대상물(10)을 중심으로 양측에 일정간격을 두고 배치된다. X-선 발생부(100)는 직선운동 및 회전운동을 하여 대상물(10)의 여러 각도에 단파장 X-선을 조사하고, X-선 검출부(200)는 직선운동 및 회전운동을 하여 여러 각도에서 투과한 단파장 X-선을 감지하여 2차원 X-선 영상을 검출하며, 검출된 영상을 고해상도 CT 영상으로 구축하여 대상물(10)에 내재되는 결함들의 정밀한 3차원적 검출 및 분석이 이루어지도록 하는 개념적인 원리를 갖는다. As shown in FIG. 1, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 X-선 발생부(100)는 X-선 소스의 전방에 Kα박막필터(111)가 구비되어 단파장 X-선을 발생시키는 X-선 소스부(110)와, 상기 X-선 소스부(110)를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부(120)로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
X-선 소스부(110)는 X-선 소스를 보호하는 X-선 튜브(112)와, 상기 X-선 튜브(112)의 외측을 커버하여 X-선의 진행방향을 제어하는 차폐부(113)로 구성되며, 상기 X-선 튜브(112)는 교체가 가능하도록 차폐부(113) 내에 결합된다. 여기서, 차폐부(113)는 내부에 설치되는 X-선 소스의 진행방향을 제한할 수 있는 사각형 또는 원형의 중공형태로 이루어진다. 또한, 작업자의 X-선 피복을 최소화하기 위하여 납 등의 X-선 흡수재료로 형성된다. 즉, X-선 소스 후방으로의 X-선의 진행을 차단하여 작업자의 작업공간을 확보한다.The
이송부(120)는 대상물의 일측에 수직으로 지지대(121)가 세워지고, 지지대(121)의 전면부에 수직이동대(122)가 수직으로 설치되며, 수직이동대(122)에는 지지대(121)의 길이방향으로 설치되는 가이드부(123)가 결합된다. 그리고, 가이드부(123)에는 X-선 소스부(110)와 결합되는 회전이동체(124)가 결합되고, 회전이동체(124)는 가이드부(123)를 따라 직선운동을 함과 동시에 X-선 소스부(110)를 회전운동시킨다. 여기서, 회전이동체(124)는 가이드부에 결합되어 이동되는 롤러(125)와, X-선 소수부(110)를 지지시키는 결합부(126)와, 롤러(125)의 중심축과 결합부(126)의 중심축에 연결되어 롤러(125) 및 결합부(126)를 구동시키는 구동부(127)로 구성된다. The
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 X-선 검출부(200)는 대상물(10)을 투과한 단파장 X-선을 검출하는 디텍터(210)와, 디텍터(210)를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부(220)로 구성된다. As shown in FIGS. 2 and 4, the
디텍터(210)는 X-선 발생부(100)에서 여러 각도로 조사되어 대상물을 투과한 단파장 X-선을 검출하여 고해상도 2차원 X-선 영상을 획득한다. 이러한 디텍터(210)는 X-선 영상을 획득할 수 있는 평판형 디텍터가 바람직하고, 최대 해상도가 MTF 80%에서 2.5 LP/mm이상 획득할 수 있는 고해상도를 갖는 것이 바람직하다. The
이송부(220)는 대상물(10)의 타측에 수직으로 지지대(221)가 세워지고, 지지대(221)의 전면부에 수직이동대(222)가 수직으로 설치되며, 수직이동대(222)에는 지지대(221)의 길이방향으로 설치되는 가이드부(223)가 결합된다. 그리고, 가이드부(223)에는 디텍터(210)와 결합되는 회전이동체(224)가 결합되어 가이드부(223)를 따라 직선운동을 함과 동시에 디텍터(210)를 회전운동시킨다. 여기서, 회전이동체(224)는 가이드부(223)에 결합되어 이동되는 롤러(225)와, 디텍터(210)를 지지시키는 결합부(226)와, 롤러(225)의 중심축과 결합부(226)의 중심축에 연결되어 롤러 (225)및 결합부(226)를 구동시키는 구동부(227)로 구성된다.The
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 X-선 발생부(100) 및 X-선 검출부(200)는 대상물(10)의 크기와 형태에 따라 수평형태로 사용될 수도 있다.As shown in FIG. 5, the
제어부(300)는 X-선 발생부(100) 및 X-선 검출부(200)의 구동부(127,227)를 각각 제어하여 X-선 소스부(110)와 디텍터(210)가 서로 정대응되도록 X-선 발생부 (100)및 X-선 검출부(200)의 직선운동 및 회전운동을 제어한다. The
여기서, 6(a)에 도시된 바와 같이 X-선 소스의 전방에 구비되는 Kα박막필터(111)는 연속 X-선을 포함한 다양한 파장의 X-선 중 단파장의 Kα X-선만을 걸려낸다. 즉, Kα박막필터(111)를 사용할 경우 Kβ X-선이 차단되고, Kα X-선만 투과되는 현상을 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 단파장 X-선을 유도한다. Here, as shown in 6 (a), the Kα
또한, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 Kα박막필터(111)는 검사 대상물(타깃)의 재료에 따라 달라지는데 타깃이 Mo(몰리브덴)이면 Kα 박막필터는 Zr(지르코늄), 타깃이 Cu(구리)이면 Kα 박막필터는 Ni(니켈), 타깃이 Co(코발트)이면 Kα박막 필터는 Fe(철), 타깃이 Fe(철)이면 Kα 박막 필터는 Mn(망간), 타깃이 Cr(크롬)이면 Kα 박막 필터는 V(바나듐)이 사용될 수 있다. 각 타깃에 사용되는 Kα 박막필터(111)의 투과도는 도 6(b)에 도시한 바와 같고, "I(Kα)투과/I(Kα)입사"의 수치는 Kα 박막필터(111)의 투과강도를 나타낸다. In addition, as shown in FIG. 6 (b), the Kα
또한, 도 7의 (a)는 단파장 X-선 소스로 촬영한 메뚜기의 고선명도 X-선 영상이고, 도 7의 (b)는 단파장 X-선 소스로 촬영한 물고기의 고선명도 X-선 영상이다. 도시된 바와 같이 단파장 X-선을 이용할 경우, 단순한 X-선 보다 높은 선명도의 영상을 획득할 수 있다.In addition, Figure 7 (a) is a high-definition X-ray image of a grasshopper photographed by a short wavelength X-ray source, Figure 7 (b) is a high-definition X-ray image of a fish photographed by a short wavelength X-ray source to be. As shown, when using a short wavelength X-ray, it is possible to obtain an image with higher definition than a simple X-ray.
3차원 영상 구축부(400)는 영상변환, 미러링, 보간을 적용하여 검출된 2차원 X-선 영상을 수정하는 영상 수정부(410)와, 상기 영상 수정부(410)에서 수정된 영상에 CT 영상 재구축기법을 적용하여 고해상도 영상을 획득하는 고해상도 CT 영상 획득부(420)와, 상기 고해상도 CT 영상에 3차원 형상 재구축 기법을 적용하여 대상물의 결함을 3차원 영상으로 구축하는 영상 처리부(430)로 구성된다. The 3D
도 8은 2차원 X-선 영상을 이용한 다양한 영상 변환 기법을 도시한 도면이고, 도 9은 다양한 방향에서 획득한 서로 다른 크기의 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환하는 영상변환 기법을 적용하는 도면이며, 도 10의(a),(b)는 다양한 방향에서 획득한 영상 각도에 대한 맞은편 영상을 획득하는 미러링 기법을 적용한 도면이고, 도 11은 본 발명의 영상보간기법 적용의 검증을 위해 A1시편을 구비하고, A1시편의 1°회전된 방향 및 13°회전된 방향의 2차원 X-선 영상들을 이용하여 계산된 7°회전된 방향의 보간 영상과 실제 영상 간의 비교 데이터를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating various image conversion techniques using two-dimensional X-ray images, and FIG. 9 is a diagram illustrating an image conversion technique for converting images of different sizes acquired from various directions into images of uniform size. 10 (a) and 10 (b) show a mirroring technique for obtaining opposite images for image angles obtained from various directions, and FIG. 11 illustrates A1 for verifying the application of the image interpolation technique of the present invention. Comparing data between an actual image and an interpolated image in a 7 ° rotated direction, including specimens and calculated using two-dimensional X-ray images in a 1 ° rotated and 13 ° rotated direction of the A1 specimen. .
영상 수정부(410)에서는 도 8에 도시된 바와 같이 X-선 검출부(200)에서 획득한 2차원 X-선 영상들을 크기 변화, 회전, 투영 등의 영상처리기법을 통하여 일반적인 CT 장치에서 획득한 X-선 영상과 동일한 영상으로 변환시킨다. 그리고, 변환시킨 2차원 X-선 영상들은 CT 영상 재구축을 위하여 사용된다.In the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 2차원 X-선 영상을 확대 및 축소하는 영상변환이 이루어진다. X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)가 회전 및 직선운동을 하며 2차원 X-선 영상을 획득하면 대상물(10)과 X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)의 거리가 지속적으로 변화하므로 획득하는 영상의 크기가 달라질 수 있다. 따라서, 각각의 방향에서 획득한 서로 다른 크기의 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환시킬 필요가 있다. 이때, 균일 크기 X-선 영상의 변환을 위하여 2차원 영상의 확대 및 축소를 위한 대표적인 기법인 Bilinear 또는 Bicubic 기법이 사용되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 9, an image transformation is performed to enlarge and reduce the two-dimensional X-ray image. When the
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 다양한 방향에서 획득한 2차원 X-선 영상의 각도에 대한 맞은편 영상을 획득하는 미러링 기법이 적용된다. In addition, as shown in FIG. 10, a mirroring technique for obtaining the opposite image with respect to the angle of the 2D X-ray image obtained in various directions is applied.
일반적으로 CT 영상은 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 X-선 발생부와 X-선 검출부를 대상물의 주위로 360°회전시키며 대상물의 구조 복잡성에 따라 많은 수의 2차원 X-선 영상을 획득한 후 수학적 영상 데이터 계산과정을 거쳐 획득된다.In general, the CT image rotates the X-ray generating unit and the X-ray detecting unit 360 ° around the object as shown in FIG. 10 (a), and according to the structure complexity of the object, a large number of two-dimensional X-ray images Acquisition is obtained after the mathematical image data calculation process.
그러나, 본 발명의 모바일 X-선 CT 시스템을 이용할 경우, X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)의 직선운동으로 인해 약 300°내지 60°사이의 각도에서 2차원 X-선 영상을 획득하게 되므로, 이러한 영상 획득 각도에 대한 맞은편에 해당하는 120°내지 240°사이의 각도에 대한 2차원 X-선 영상은 새로운 미러링 기법을 통해 구현된다.However, when using the mobile X-ray CT system of the present invention, due to the linear motion of the
도 10의 (b)의 경우, 돼지 족발에 대해 10°에서 촬영한 X-선 영상을 단순히 MS Power Point의 미러링 기능을 이용하여 맞은편 각도(190°)에 대한 X-선 영상을 형성하였고, 이를 실제 190°에서 촬영한 X-선 영상과 비교하였다.In FIG. 10 (b), an X-ray image taken at 10 ° with respect to pig hog was formed by simply mirroring the MS Power Point to form an X-ray image at an opposite angle (190 °). This was compared with the actual X-ray image taken at 190 °.
비교결과, 단순한 변환임에도 불구하고 영상 강도의 크기에 약간의 차이가 있을 뿐이며, 강도의 변화는 두 곡선 모두 비교적 잘 일치하고 있음을 알 수 있으며, 이로 인하여 미러링 기법을 통한 영상의 획득 가능성을 확인할 수 있다.As a result of the comparison, there is only a slight difference in the magnitude of the image intensity despite the simple conversion, and the change in the intensity is relatively well coincided with both curves, thereby confirming the possibility of image acquisition through the mirroring technique. have.
또한, 2차원 X-선 영상 축소, 확대 및 미러링을 통하여 획득한 X-선 영상으로부터 보다 많은 수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 계산해 낸 후 이를 이용하여 최종적으로 정밀한 CT 영상을 획득할 수 있는 영상 보간 기법이 적용된다.In addition, X-ray images for a larger number of rotation angles can be calculated from X-ray images obtained through 2D X-ray image reduction, enlargement, and mirroring, and finally, accurate CT images can be obtained. Image interpolation techniques are applied.
도 11은 영상 보간 기법 적용의 검증을 위해 A1시편을 제작하고, 제작된 A1시편을 이용하여 기준 방향으로부터 1°회전된 방향과 13°회전된 방향에 대한 2차원 X-선 영상을 획득한 후, 두 영상을 이용하여 7°회전된 방향에 대한 보간 영상을 계산해 낼 수 있다. 그리고, 계산을 통해 획득한 7°방향에 대한 X-선 영상과 실제 7°회전된 방향에서 획득한 X-선 영상을 비교한 결과, 영상 보간 기법을 통하여 획득한 영상이 실제 영상과 잘 일치하는 있음을 알 수 있다.FIG. 11 illustrates the fabrication of the A1 specimen for verification of the application of the image interpolation technique, and after obtaining a two-dimensional X-ray image of the direction rotated by 1 ° from the reference direction and the direction rotated by 13 ° using the fabricated A1 specimen. The two images can be used to calculate the interpolation image for the 7 ° rotation. In addition, as a result of comparing the X-ray image obtained in the 7 ° direction and the X-ray image obtained in the actual 7 ° rotated direction, the image obtained through the image interpolation method agrees well with the actual image. It can be seen that.
CT 영상 획득부(420)는 보간된 영상을 이용하여 고해상도 CT 영상을 획득하기 위한 OSEM 기법이 적용된다. The CT
도 12는 A1시편을 360°회전시키며 획득한 120장, 60장, 30장의 2차원 X-선 영상을 이용하여 OSEM기법으로 계산된 CT 영상의 결과를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 120장, 60장의 2차원 X-선 영상을 이용할 경우, 고해상도의 CT 영상을 계산해 낼 수 있으나, 30장의 2차원 X-선 영상을 이용할 경우 매우 나쁜 해상도의 CT 영상을 계산해 내는 것을 확인할 수 있다.FIG. 12 illustrates the results of CT images calculated by OSEM using 120, 60, and 30 two-dimensional X-ray images obtained by rotating an A1 specimen through 360 °. As shown, when using 120 or 60 two-dimensional X-ray images, a high-resolution CT image can be calculated. However, when using 30 two-dimensional X-ray images, a very bad resolution CT image can be calculated. You can check it.
도 13은 영상 보간 기법을 적용한 후 개선된 CT 영상 결과를 나타낸 것으로, 30장의 보간 영상과 실제 2차원 X-선 영상을 이용하여 계산된 고해상도 CT 영상(좌)과 30장의 실제 2차원 X-선 영상만을 이용하여 계산된 CT 영상(우)를 비교한 결과를 도시한 도면이다. 즉, 영상 보간 기법을 이용할 경우 고해상도의 CT 영상을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.Fig. 13 shows the improved CT image results after applying the image interpolation technique. The high-resolution CT image (left) and 30 real 2D X-rays calculated using 30 interpolation images and real 2D X-ray images FIG. 8 shows the results of comparing CT images calculated using only images. That is, it can be seen that a high resolution CT image can be obtained using the image interpolation technique.
영상처리부(430)는 고해상도 CT 영상에 3차원 형상 재구축 기법을 적용하여 대상물(10)의 결함을 3차원 영상으로 구축한다. The
도 14의 (a)는 제작된 A1시편이고, (b)은 획득한 CT 영상을 이용하여 재구축된 3차원 형상이다.(A) of FIG. 14 is a manufactured A1 specimen, and (b) is a three-dimensional shape reconstructed using the acquired CT image.
도 14의 (b)에 도시된 바와 같이 현장의 시설 및 재료들에 대해 획득한 고해상도 CT 영상을 이용하여 3차원 형상을 재구축할 경우 현장에서 결함에 대한 3차원적 검출이 가능하다. As shown in (b) of FIG. 14, when the 3D shape is reconstructed using the high resolution CT image acquired for the facilities and materials of the site, 3D detection of defects in the field is possible.
이처럼 획득한 2차원 X-선 영상들의 변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등과 같은 영상에 대한 수치 계산을 산업체 현장에서 실시하기 위해서는 고속 계산 과정이 필요하다. A high-speed calculation process is required to perform numerical calculations on the images such as transformation, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, and 3D shape reconstruction of the acquired 2D X-ray images.
도 15는 GPU를 활용한 일반적인 영상처리 계산을 실시할 경우에 대한 예를 도시한 것으로, 도 15를 통하여 영상의 픽셀수의 증가에 따라 CPU를 사용한 계산의 경우, 급격한 시간 증가가 발생하나 GPU를 사용한 계산의 경우 시간의 증가가 크게 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 영상변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등의 영상에 대한 수치 계산은 GPU를 이용한 고속 병렬 계산방식을 이용한다.FIG. 15 illustrates an example of a general image processing calculation using a GPU. In the case of a calculation using a CPU according to an increase in the number of pixels of an image through FIG. 15, a sudden time increase may occur. In the calculations used, it can be seen that the increase in time does not occur significantly. Therefore, numerical calculation for images such as image conversion, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, 3D shape reconstruction, etc. of the present invention uses a high-speed parallel calculation method using a GPU.
도 16은 본 발명의 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템을 이용한 3차원 영상 획득방법을 도시한 순서도이다.16 is a flowchart illustrating a 3D image acquisition method using an industrial high resolution mobile X-ray CT system of the present invention.
도 16에 도시된 바와 같이 본 발명의 3차원 영상 획득방법은 먼저, X-선 발생부(100)가 직선운동 및 회전운동을 하면서 대상물(10)의 여러 각도에 단파장 X-선을 조사하고, X-선 검출부(200)가 직선운동 및 회전운동을 하면서 대상물의 여러 각도에서 투과한 단파장 X-선을 감지하여 여러 각도의 고해상도 2차원 X-선 영상을 획득한다(S10단계). 이때, 대상물에 조사되는 단파장 X-선은 X-선 발생부(100)의 전면에 Kα박막필터(111)를 구비하여 X-선 발생부(100)에서 발생되는 다양한 파장의 X-선 중 단파장의 Kα X-선만 걸러내어 사용한다.As shown in FIG. 16, in the three-dimensional image acquisition method of the present invention, first, the
그리고, X-선 검출부(200)에 획득된 고해상도 2차원 X-선 영상들은 X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)가 회전 및 직선운동을 하며 2차원 X-선 영상을 획득하면 대상물(10)과 X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)의 거리가 지속적으로 변화므로 획득하는 영상의 크기가 달라질 수 있다. In addition, the high-resolution two-dimensional X-ray images obtained by the
따라서, 획득된 고해상도 2차원 X-선 영상을 확대 및 축소하여 각기 다른 방향에서 획득한 서로 다른 크기의 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환한다(S20단계). 이때, 균일 크기 X-선 영상의 변환을 위하여 2차원 영상의 확대 및 축소를 위한 대표적인 기법인 Bilinear 또는 Bicubic 기법이 사용되는 것이 바람직하다.Therefore, the obtained high-resolution two-dimensional X-ray image is enlarged and reduced to convert images of different sizes acquired in different directions into images of uniform size (S20). In this case, it is preferable to use a bilinear or bicubic technique, which is a representative technique for enlarging and reducing a 2D image, for the conversion of uniform size X-ray images.
또한, 영상변환된 2차원 X-선 영상을 미러링하여 영상 각도에 대한 맞은편 영상을 획득한다(S30단계). 즉, X-선 발생부(100)와 X-선 검출부(200)의 직선운동으로 인해 약 300°내지 60°사이의 각도에서 2차원 X-선 영상을 획득하게 되므로, 이러한 영상 획득 각도에 대한 맞은편에 해당하는 120°내지 240°사이의 각도에 대한 2차원 X-선 영상은 새로운 미러링 기법을 통해 구현한다.In addition, by mirroring the image-converted two-dimensional X-ray image to obtain the opposite image for the image angle (S30). That is, because the linear movement of the
이어, 영상변환 및 미러링된 2차원 X-선 영상을 이용하여 보다 많은 수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 획득하는 영상 보간이 이루어진다(S40단계). 영상 보간은 1°회전된 방향과 13°회전된 방향에 대한 2차원 X-선 영상을 획득한 후, 두 영상을 이용하여 7°회전된 방향에 대한 보간 영상을 계산해 내는 방법으로 많은 수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 획득한다.Subsequently, image interpolation is performed to acquire an X-ray image for a greater number of rotation angles by using the image transformation and the mirrored two-dimensional X-ray image (S40). Image interpolation is obtained by obtaining a two-dimensional X-ray image for 1 ° rotated direction and 13 ° rotated direction, and then using the two images to calculate an interpolated image for 7 ° rotated direction. Acquire an X-ray image of the angle.
그리고, 영상 보간이 적용된 2차원 X-선 영상은 OSME 기법으로 고해상도 CT 영상을 획득한다(S50단계). The 2D X-ray image to which image interpolation is applied acquires a high resolution CT image by an OSME method (step S50).
그리고, 고해상도 CT 영상에 3차원 형상 재구축 기법을 적용하여 대상물(10)의 결함을 3차원 형상으로 구축한다(S60단계). 즉, 현장의 시설 및 재료들에 대해 획득한 고해상도 CT 영상을 이용하여 3차원 형상을 재구축할 경우 현장에서 결함에 대한 3차원적 검출이 가능하게 된다.The 3D shape reconstruction method is applied to the high resolution CT image to construct a defect of the
한편, 획득한 2차원 X-선 영상들의 변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등과 같은 영상에 대한 수치 계산을 산업체 현장에서 실시하기 위해서는 고속 계산 과정이 필요하다. 따라서, 영상변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등의 영상에 대한 수치 계산은 GPU를 이용한 고속 병렬 계산방식을 이용하는 것이 바람직하다.On the other hand, a high-speed calculation process is required to perform numerical calculations on images such as transformation, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, and 3D shape reconstruction of acquired 2D X-ray images. Therefore, it is preferable to use a high-speed parallel calculation method using a GPU for numerical calculation of images such as image conversion, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, and three-dimensional shape reconstruction.
이와 같이 본 발명은 산업체 현장에서 고속으로 시설물 및 재료들에 내재되어 있는 결함의 3차원적 검출이 가능함으로써 결함들의 정밀한 3차원적 검출 및 분석을 통한 산업체 시설물 및 재료들의 안전성을 확보할 수 있게 된다.As described above, the present invention enables the three-dimensional detection of defects inherent in facilities and materials at high speed in an industrial site, thereby ensuring the safety of industrial facilities and materials through precise three-dimensional detection and analysis of defects. .
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims, And equivalents may be resorted to as falling within the scope of the invention.
100: X-선 발생부 110: X-선 소스부
111: Kα 박막필터 112: X-선 튜브
113: 차폐부
120,220: 이송부 121,221: 지지대
122,222: 수직이동대 123,223: 가이드부
124,224: 회전이동체 125,225: 롤러
126,226: 결합부 127,227: 구동부
200: X-선 검출부 210: 디텍터
300: 제어부 400: 3차원 영상 구축부
410: 영상수정부 420: CT 영상 획득부
430: 영상처리부
10: 대상물100: X-ray generator 110: X-ray source
111: Kα thin film filter 112: X-ray tube
113: shield
120,220: transfer part 121,221: support
122,222: vertical movable table 123,223: guide part
124,224: rotatable body 125,225: roller
126,226: coupling portion 127,227: driving portion
200: X-ray detection unit 210: detector
300: control unit 400: 3D image construction unit
410: image correction unit 420: CT image acquisition unit
430: image processing unit
10: object
Claims (21)
상기 대상물의 타측에 이격되어 배치되고, 상기 X-선 발생부에서 여러 각도로 조사되어 대상물을 투과한 단파장 X-선을 검출하기 위해 직선운동 및 회전운동을 하여 여러 각도의 고해상도 2차원 X-선 영상을 획득하는 X-선 검출부;
상기 X-선 발생부 및 X-선 검출부의 직선운동 및 회전운동을 제어하여 X-선 발생부와 X-선 검출부가 서로 정대응되도록 조절하는 제어부; 및
상기 X-선 검출부에 검출된 고해상도 2차원 X-선 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환하고, 상기 변환된 영상을 미러링하여 맞은편 영상을 획득하며, 상기 미러링을 통해 획득된 X-선 영상으로부터 다수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 계산해내는 영상 보간을 통해 정밀한 CT 영상을 구축하고, 상기 CT 영상을 이용하여 대상물의 결함을 3차원 형상으로 구축하는 3차원 영상 구축부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템. An X-ray generating unit spaced apart from one side of the object and irradiating the short-wavelength X-rays to the object at various angles with linear and rotational movements;
High-resolution two-dimensional X-rays of various angles are disposed on the other side of the object by performing linear motion and rotational motion to detect short wavelength X-rays radiated from the X-ray generating unit at various angles and transmitted through the object. An X-ray detector for acquiring an image;
A controller for controlling the X-ray generator and the X-ray detector to correspond to each other by controlling linear and rotational movements of the X-ray generator and the X-ray detector; And
Converting the high-resolution two-dimensional X-ray image detected by the X-ray detector into an image of uniform size, mirroring the converted image to obtain an opposite image, and from the X-ray image obtained through the mirroring A three-dimensional image constructing unit for constructing a precise CT image through image interpolation for calculating X-ray images of a plurality of rotation angles, and constructing a defect of an object in a three-dimensional shape using the CT image;
Industrial high resolution mobile X-ray CT system comprising a.
상기 X-선 발생부는 단파장 X-선을 발생시키는 X-선 소스부와, 상기 X-선 소스부를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.The method according to claim 1,
The X-ray generation unit is an industrial high-resolution mobile X-ray CT system, characterized in that consisting of the X-ray source unit for generating a short-wavelength X-ray, and the transfer unit for linear and rotational movement of the X-ray source unit.
상기 X-선 소스부의 전면에는 다양한 파장의 X-선 중 단파장의 Kα X-선만 걸러내는 Kα박막필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.3. The method of claim 2,
The high-resolution mobile X-ray CT system of the industrial, characterized in that the front of the X-ray source portion is provided with a Kα thin film filter that filters only the short-wavelength Kα X-rays among the X-rays of various wavelengths.
상기 X-선 소스부는 X-선 소스를 보호하는 X-선 튜브와, 상기 X-선 튜브의 외측을 커버하여 X-선의 진행방향을 제어하는 차폐부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.3. The method of claim 2,
The X-ray source unit is composed of an X-ray tube for protecting the X-ray source, and the high-resolution mobile X- industrial, characterized in that the shield covering the outside of the X-ray tube to control the direction of X-rays Line CT system.
상기 X-선 튜브는 차폐부에 교체 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein said X-ray tube is replaceably coupled to said shield.
상기 차폐부는 X-선 흡수재료로 구성된 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.5. The method of claim 4,
The shield is an industrial high resolution mobile X-ray CT system, characterized in that composed of X-ray absorbing material.
상기 이송부는 대상물의 일측에 수직으로 세워지는 지지대와, 상기 지지대의 전면부에 지지대와 수직이 되도록 설치되어 폭 조절이 이루어지는 수직 이동대와 상기 수직 이동대에 결합되어 상기 지지대의 길이방향으로 설치되는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 직선운동을 하고 상기 X-선 소스부를 회전운동시키는 회전이동체로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.3. The method of claim 2,
The conveying unit is installed in the longitudinal direction of the support is coupled to the vertical support and the vertical movable stand and the vertical movable stand is installed vertically on one side of the object, the front portion of the support is vertical to the support is adjustable width The industrial high resolution mobile X-ray CT system, characterized in that composed of a guide portion, a rotary body coupled to the guide portion to perform a linear movement and the rotational movement of the X-ray source portion.
상기 회전이동체는 가이드부에 결합되어 이동되는 롤러와, 상기 X-선 소수부를 지지시키는 결합부와, 상기 롤러의 중심축과 상기 결합부의 중심축에 연결되어 상기 롤러 및 결합부를 구동시키는 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.The method of claim 7, wherein
The rotary mover is composed of a roller coupled to the moving guide portion, the coupling portion for supporting the X-ray minority portion, the drive unit is connected to the central axis of the roller and the central axis of the coupling portion to drive the roller and the coupling portion Industrial high resolution mobile X-ray CT system, characterized in that.
상기 X-선 검출부는 대상물을 투과한 단파장 X-선을 검출하는 디텍터와, 상기 디텍터를 직선운동 및 회전운동시키는 이송부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.The method according to claim 1,
The X-ray detection unit is a high-resolution mobile X-ray CT system, characterized in that the detector consists of a detector for detecting the short-wavelength X-ray transmitted through the object, and the linear and rotational movement of the detector.
상기 이송부는 대상물의 타측에 수직으로 세워지는 지지대와, 상기 지지대의 전면부에 지지대와 수직이 되도록 설치되어 폭 조절이 이루어지는 수직 이동대와 상기 수직 이동대에 결합되어 상기 지지대의 길이방향으로 설치되는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 직선운동을 하고 상기 디텍터를 회전운동시키는 회전이동체로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.The method of claim 9,
The transfer unit is installed in the longitudinal direction of the support is coupled to the vertical support and the vertical movable support and the vertical movable support is installed vertically on the other side of the object, the front portion of the support to be perpendicular to the support is adjustable width A high resolution mobile X-ray CT system comprising a guide part and a rotating body coupled to the guide part to perform a linear motion and rotate the detector.
상기 회전이동체는 가이드부에 결합되어 이동되는 롤러와, 상기 디텍터를 지지시키는 결합부와, 상기 롤러의 중심축과 상기 결합부의 중심축에 연결되어 상기 롤러 및 결합부를 구동시키는 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.11. The method of claim 10,
The rotary mover is composed of a roller coupled to the moving guide portion, the coupling portion for supporting the detector, and a driving portion connected to the central axis of the roller and the central axis of the coupling portion to drive the roller and the coupling portion High resolution mobile X-ray CT system.
상기 3차원 영상 구축부는 X-선 검출부에 검출된 고해상도 2차원 X-선 영상을 균일한 크기의 영상으로 변환하고, 상기 변환된 영상을 미러링하여 맞은편 영상을 획득하며, 상기 미러링을 통해 획득된 X-선 영상으로부터 다수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 계산해내는 영상 보간을 통해 수정하는 영상 수정부와, 상기 영상 수정부에서 수정된 영상에 CT 영상 재구축기법을 적용하여 고해상도 영상을 획득하는 고해상도 CT 영상 획득부와, 상기 고해상도 CT 영상에 3차원 형상 재구축 기법을 적용하여 대상물의 결함을 3차원 영상으로 구축하는 영상 처리부로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.The method according to claim 1,
The 3D image construction unit converts the high resolution 2D X-ray image detected by the X-ray detection unit into an image having a uniform size, obtains an opposite image by mirroring the converted image, and obtains the mirrored image. Image correction that is corrected through image interpolation that calculates X-ray images for multiple rotation angles from X-ray images, and high-resolution images are obtained by applying CT image reconstruction technique to the image modified by the image correction. And a high resolution CT image acquisition unit and an image processing unit for constructing a 3D image of a defect of an object by applying a 3D shape reconstruction method to the high resolution CT image.
상기 CT 영상 재구축은 보간된 영상을 이용하여 고해상도 CT 영상을 획득하는 OSME 기법이 적용되는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템. 13. The method of claim 12,
The CT image reconstruction is an industrial high resolution mobile X-ray CT system, characterized in that the OSME technique is applied to obtain a high-resolution CT image using the interpolated image.
상기 영상변환, 미러링, 보간, CT 영상 재구축, 3차원 형상 재구축 등의 영상에 대한 수치 계산은 GPU를 이용한 고속 병렬 계산방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 산업용 고해상도 모바일 X-선 CT 시스템.13. The method of claim 12,
The high-resolution mobile X-ray CT system of claim 2, wherein the numerical calculation of the image such as image conversion, mirroring, interpolation, CT image reconstruction, 3D shape reconstruction, etc., uses a high-speed parallel calculation method using a GPU.
상기 획득된 2차원 X-선 영상들을 균일한 크기의 영상으로 변환하고, 상기 변환된 영상을 미러링하여 맞은편 영상을 획득하며, 상기 미러링을 통해 획득된 X-선 영상으로부터 다수의 회전각도에 대한 X-선 영상을 계산해내는 영상 보간을 통해 고해상도 CT 영상을 획득하는 단계;
상기 획득한 고해상도 CT 영상들을 이용하여 3차원 형상을 재구축하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 획득 방법Obtaining a high-resolution two-dimensional X-ray image of various angles by detecting short wavelength X-rays irradiated from various angles and passing through the object;
Converting the obtained 2D X-ray images into a uniform size image, mirroring the converted image to obtain an opposite image, and obtaining a plurality of rotation angles from the X-ray image obtained through the mirroring. Obtaining a high resolution CT image through image interpolation for calculating an X-ray image;
Reconstructing a 3D shape using the obtained high resolution CT images;
3D image acquisition method comprising a
상기 대상물에 조사되는 단파장 X-선은 X-선 발생부의 전면에 Kα박막필터를 구비하여 X-선 발생부에서 발생되는 다양한 파장의 X-선 중 단파장의 Kα X-선만 걸러낸 것을 특징으로 하는 3차원 영상 획득 방법.19. The method of claim 18,
The short wavelength X-ray irradiated to the object is characterized by filtering only Kα X-rays of short wavelength among X-rays of various wavelengths generated by the X-ray generator by having a Kα thin film filter on the front surface of the X-ray generator. 3D image acquisition method.
상기 고해상도 CT 영상을 획득하는 단계에는 영상 보간이 적용된 X-선 영상에 OSME 기법을 적용하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 획득 방법.19. The method of claim 18,
The acquiring of the high resolution CT image further includes applying an OSME technique to an X-ray image to which image interpolation is applied.
상기 영상변환, 미러링, 영상 보간, CT 영상 획득, 3차원 형상 재구축 등의 영상에 대한 수치 계산은 GPU를 이용한 고속 병렬 계산방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 획득 방법.19. The method of claim 18,
3. The method of claim 3, wherein numerical calculation of the image, such as image conversion, mirroring, image interpolation, CT image acquisition, and 3D shape reconstruction, uses a high-speed parallel calculation method using a GPU.
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