KR101425530B1 - Apparatus for Correction of Object Classification Algorism Using X-ray Computed Tomography - Google Patents

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KR101425530B1
KR101425530B1 KR1020130087434A KR20130087434A KR101425530B1 KR 101425530 B1 KR101425530 B1 KR 101425530B1 KR 1020130087434 A KR1020130087434 A KR 1020130087434A KR 20130087434 A KR20130087434 A KR 20130087434A KR 101425530 B1 KR101425530 B1 KR 101425530B1
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조승룡
이지석
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이병철
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for correcting a substance classification algorithm using X-ray computed tomography which can correct coefficients for use in the substance classification algorithm by obtaining an transmission image for an angle of a target object for correction by use of X-ray multiple energy, and reconstructing the computed tomography through the obtained transmission image. The apparatus according to the present invention includes an X-ray generator for irradiating the X-ray of at least two different multiple energies; a plurality of target objects for correction installed at a position spaced apart from the X-ray generator at a given distance and irradiated with the X-ray emitted from the X-ray generator; a rotating member for rotating the target object for correction at a constant speed; a linear array detector installed at a side opposite to the X-ray generator with respect to the target object for correction and sequentially obtaining the transmission image of the target objects for correction for every energy; and a correction unit for extracting the transmission image for every angle from the transmission image obtained by the linear array detector and reconstructing the computed tomography from the transmission image for every angle to correct the coefficient of the substance classification algorithm based on the computed tomography.

Description

X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치{Apparatus for Correction of Object Classification Algorism Using X-ray Computed Tomography}[0001] The present invention relates to an apparatus for correcting a material classification algorithm using X-ray tomography,

본 발명은 컨테이너 검색 등에 이용하는 물질 분별 알고리즘을 교정하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 X-선 다중에너지(multiple energy)를 이용하여 교정용 피검체의 각도별 투과 영상을 획득하고, 이 획득된 투과 영상을 통해 단층영상을 재구성하여 물질분별 알고리즘에 사용되는 계수를 교정할 수 있도록 한 물질 분별 알고리즘 교정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for calibrating a material classification algorithm used in container search, and more particularly, to an apparatus for calibrating a material classification algorithm used in a container search, The present invention relates to a material classification algorithm calibration apparatus capable of correcting coefficients used in a material classification algorithm by reconstructing a tomographic image through a transmitted image.

일반적으로 X-선은 물체를 투과할 때, 물체의 성질과 거리에 따라 물체를 통과하면서 감쇄하는 특성이 있어, 이러한 특성을 이용하여 인체의 내부진단이나 물체 내부의 결함을 밝혀내기 위한 비파괴 검사에 X-선 촬영장치가 널리 이용되고 있다. 그러나 X-선 촬영장치는 물체 내부에 대한 중첩된 정보를 나타내기는 하지만, 물체의 단층 영상을 보여주지는 못하기 때문에 X-선 단층영상 촬영장치(Computed Tomography: 이하 'CT'라 함)가 사용되고 있다.Generally, when X-rays are transmitted through an object, they have the characteristic of attenuating while passing through the object depending on the nature and distance of the object. By using these characteristics, it is possible to perform the internal diagnosis of the human body and the non-destructive inspection X-ray imaging apparatuses are widely used. However, although the X-ray imaging apparatus displays superimposed information on the inside of the object, since it can not show a tomographic image of the object, an X-ray tomography (CT) have.

이러한 CT는 인체의 해부학적 구조는 물론 장기의 기능이나 상태를 영상화 할 수 있어 질병의 진단, 치료를 위한 중재적 이미징 및 치료 후 예후를 관찰하는 등의 다양한 임상 분야에서 널리 사용되어 왔다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 CT는 단일 에너지로 획득한 영상으로부터 3차원 영상을 재구성하여 단층영상 정보를 제공한다. Such CT has been widely used in a variety of clinical fields such as anatomical structure of the human body, as well as imaging of the function or condition of the organ, such as interventional imaging for diagnosis and treatment of disease, and observation of post-treatment prognosis. CT, which is currently used, reconstructs 3D images from images acquired with a single energy to provide tomographic image information.

이와 다른 방식으로 이중에너지(dual energy)를 이용하여 피검체의 영상을 획득하는 기술이 있는데, 이중에너지 CT는 X-선의 에너지에 따른 물질과의 상호작용의 차이를 이용하여 일반적인 CT에서 제공해주는 해부학적인 정보에 더해, 피검체를 구성하는 물질에 따른 분별 영상정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 이중에너지 CT에서 물질분별 영상의 획득을 위해 사용되는 알고리즘은 피검체의 투과영상을 분리하고자 하는 두 물질(이하, '기저물질')의 투과 영상의 선형조합으로 정의할 수 있다는 가정에서 출발한다. 즉, 선형조합에 사용된 계수의 정확한 정의를 통해 투과영상과 기저물질 투과 영상의 선형관계가 정의되면, 고에너지와 저에너지에서 획득한 투과영상으로부터 기저물질들로 표현된 영상을 선택적으로 얻을 수 있다. 하지만, 영상획득에 사용된 선형조합의 계수를 정확히 정의하기 어려울 뿐만 아니라 실제 획득된 영상에 존재하는 투과과정에서 산란된 X-선의 영향을 배제하기 힘든 문제가 있다. In contrast, there is a technique for acquiring images of a subject using dual energy. The dual energy CT uses an energy of X-ray to interact with a substance, In addition to the above-described information, it is possible to obtain discriminated image information according to the material constituting the subject. The algorithm used to acquire the material classification image in the dual energy CT starts from the assumption that the transmission image of the subject can be defined as a linear combination of two images of the substance to be separated (hereinafter referred to as a 'base substance'). That is, if the linear relationship between the transmission image and the base material transmission image is defined through the precise definition of the coefficients used in the linear combination, the image expressed as the base materials can be selectively obtained from the transmission image obtained from the high energy and low energy . However, it is difficult to precisely define the coefficients of the linear combination used in the image acquisition, and it is difficult to exclude the influence of scattered X-rays in the transmission process existing in the acquired image.

이런 단점을 극복하기 위하여 실험적인 방법으로 선형조합의 계수를 정의하는 방법이 개발되어 왔으며, 기저물질을 Wedge 형태로 제작하여 두 물질의 다양한 두께 조합의 투과영상으로부터 계수를 추정하는 방법이 그 대표적인 예이다. 하지만 이 방법은 다양한 두께 조합을 만들기 위해 반복적인 실험을 해야 하고 획득된 영상에 포함된 산란된 X-선의 영향을 감소시키기 어려운 문제가 있다. In order to overcome these drawbacks, a method has been developed to define the coefficients of the linear combination by an experimental method, and a method of estimating the coefficients from the transmission images of various thickness combinations of the two materials by making the base material into a wedge shape is a representative example to be. However, this method requires repetitive experiments to make various thickness combinations, and it is difficult to reduce the influence of scattered X-rays included in the acquired image.

1. 대한민국 공개특허 제2012-0013724호(공개일자 2012년02월15일) : "이중 에너지 Ｘ-선 흡광분석을 이용한 Ｘ-선 영상장치"1. Korean Patent Publication No. 2012-0013724 (Published on February 15, 2012): "X-ray imaging device using dual energy X-ray absorption analysis" 2. 대한민국 등록특허 제1034270호(등록일자 2011년05월03일) : "고대조도 단층영상을 재구성하기 위한 장치 및 그 방법"2. Korean Registered Patent No. 1034270 (Registration Date May 03, 2011): "Apparatus and Method for Reconstructing Ancient Rough Tomographic Image"

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 2 이상의 다중에너지(multiple energy) X선을 서로 다른 밀도를 갖는 복수의 교정용 피검체에 조사하여 회전 각도별 투과영상을 추출하고 단층영상을 재구성하고, 이를 이용하여 단층영상 기반의 물질 분별 알고리즘에 사용되는 계수를 정확하게 교정함으로써 물질 분별 알고리즘이 적용되는 시스템(예를 들어 컨테이너 검색 시스템)에서의 물질분해능을 향상시킬 수 있는 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for radiating multiple X-rays of multiple energy onto a plurality of orthodontic subjects having different densities, , Which can improve the material resolution in a system (eg, a container search system) in which a material classification algorithm is applied, by accurately reconstructing the tomographic image and correcting the coefficients used in the material classification algorithm based on the tomographic image The present invention also provides a device for correcting a material classification algorithm using a tomography.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치는, 서로 다른 2개 이상의 다중에너지의 X-선을 방출하는 X-선 발생부와; 상기 X-선 발생부로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되며, 상기 X-선 발생부로부터 방출된 X-선이 조사되는 복수개의 교정용 피검체와; 상기 교정용 피검체를 일정한 속도로 회전시키는 회동수단과; 상기 교정용 피검체를 기준으로 상기 X-선 발생부의 반대편에 설치되어 각각의 에너지마다 상기 교정용 피검체들의 투과영상을 연속적으로 획득하는 선형어레이검출기와; 상기 선형어레이검출기에 의해 획득된 투과영상으로부터 각도별 투과영상을 추출하고, 각도별 투과영상으로부터 단층영상을 재구성하여 단층영상 기반의 물질분별 알고리즘의 계수를 보정하는 교정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for calibrating a material classification algorithm using X-ray tomography, including: an X-ray generator for emitting X-rays of two or more different energies; A plurality of calibration-use test objects provided at positions spaced a predetermined distance from the X-ray generation unit and irradiated with X-rays emitted from the X-ray generation unit; Rotating means for rotating the calibration subject at a constant speed; A linear array detector provided on the opposite side of the X-ray generating unit on the basis of the orthodontic subject and continuously acquiring a transmitted image of the orthodontic subjects for each energy; And a calibration unit for extracting the angular transmission image from the transmission image acquired by the linear array detector and reconstructing the tomographic image from the angular transmission image to correct the coefficient of the material classification algorithm based on the tomographic image.

본 발명에 따르면, 한 번의 스캔으로 기저물질들의 다양한 투과거리 조합을 모두 고려할 수 있는 구조의 교정용 피검체를 이용하기 때문에 물질분별 알고리즘에 사용되는 계수의 교정을 빠르게 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since a calibration test body having a structure capable of considering all combinations of various transmission distances of base materials in one scan is used, it is possible to quickly implement the correction of coefficients used in the material classification algorithm.

또한 등속도로 회전하는 교정용 피검체를 선형검출기의 바로 전방에 설치함으로써, 피검체의 다양한 각도에서의 투과영상을 연속적으로 획득할 수 있으며, 획득된 투과 영상으로부터 단층 영상 재구성에 필요한 각도에 따른 투과영상을 빠르게 추출하여 물질분별 알고리즘의 계수를 교정할 수 있다. In addition, since the orthodontic subject rotating at a constant speed is disposed immediately in front of the linear detector, it is possible to continuously acquire the transmitted image at various angles of the subject, and to acquire the transmitted image according to the angle required for reconstructing the tomographic image The coefficients of the material classification algorithm can be corrected by extracting images quickly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 분별 알고리즘 교정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 물질 분별 알고리즘 교정 장치의 측면에서 본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 분별 알고리즘 교정 과정을 순차적으로 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 물질 분별 알고리즘 교정 장치의 선형어레이검출기를 통해 획득된 교정용 피검체의 투과 영상을 나타낸 도면이다. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a material classification algorithm correcting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of the material classification algorithm calibration apparatus of FIG.
FIG. 3 is a flowchart sequentially illustrating a process of calibrating a material classification algorithm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a transmission image of a calibration subject obtained through a linear array detector of the material classification algorithm calibration apparatus of the present invention. FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the apparatus for correcting a material classification algorithm using X-ray tomography according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 분별 알고리즘 교정 장치는 X-선을 방출하는 X-선 발생부(10)와, 서로 밀착되게 설치되어 회전하는 2개의 교정용 피검체(21, 22)와, 상기 교정용 피검체(21, 22)를 일정한 속도로 회전시키는 회동수단과, 상기 교정용 피검체(21, 22)를 기준으로 상기 X-선 발생부(10)의 반대편에 설치된 선형어레이검출기(30)(linear array detector)와, 상기 선형어레이검출기(30)에서 획득된 투과 영상을 통해 단층영상 기반의 물질분별 알고리즘의 계수를 보정하는 교정부를 포함한다. 1 and 2, an apparatus for correcting a material classification algorithm according to an embodiment of the present invention includes an X-ray generator 10 for emitting X-rays, two X- A rotating body for rotating the objects 21 and 22 for calibration at a constant speed and a rotating means for rotating the X-ray generating units 10 and 22 on the basis of the orthodontic objects 21 and 22, And a calibration unit for correcting the coefficients of the material classification algorithm based on the tomographic image through the transmission images acquired by the linear array detector 30. The linear array detector 30 may be a linear array detector,

상기 X-선 발생부(10)는 서로 다른 복수개의 다중에너지를 갖는 X-선을 방출한다. 이 실시예에서는 상기 X-선 발생부(10)가 교정용 피검체(21, 22)의 수와 동일한 2개의 서로 다른 이중에너지를 교차 방출하는 것으로 예시하지만, 경우에 따라 교정용 피검체(21, 22)의 수와 대응하는 3개 이상의 다중에너지를 방출할 수 있다. The X-ray generator 10 emits a plurality of X-rays having multiple energies different from each other. In this embodiment, it is exemplified that the X-ray generator 10 cross-emits two different dual energies equal to the number of the test objects 21 and 22 for calibration. However, in some cases, , ≪ / RTI > 22).

상기 교정용 피검체(21, 22)는 X-선 발생부(10)와 선형어레이검출기(30) 사이에 배치되며, 획득되는 영상의 품질을 향상시키기 위해 선형어레이검출기(30)의 바로 전방에 근접하게 배치되는 것이 바람직하다. 상기 교정용 피검체(21, 22)는 각각 고밀도 물질과 저밀도 물질을 대표하는 기저물질들(예를 들어 납과 아크릴)로 이루어지며, 밀도에 따른 감쇄계수의 차이를 고려하여 투과거리가 달라지도록 그 크기를 서로 다르게 설계한다. 즉 고밀도 기저물질로 된 교정용 피검체(21)는 저밀도 기저물질로 된 교정용 피검체(22)에 비하여 상대적으로 투과거리가 짧게 설계된다. 상기 두 교정용 피검체(21, 22)가 만들어내는 X-선 투과거리의 다양한 조합이 만들어질 수 있도록 상기 교정용 피검체(21, 22)를 원통형으로 제작하여 서로 밀착시키는 구조가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이 실시예에서 교정용 피검체(21, 22)는 고밀도 기저물질로 된 원통형의 교정용 피검체(21)와 이보다 더 큰 직경을 갖는 저밀도 기저물질의 원통형 교정용 피검체(22)로 이루어진다. The calibration objects 21 and 22 are disposed between the X-ray generation unit 10 and the linear array detector 30 and are arranged in front of the linear array detector 30 in order to improve the quality of the acquired image It is preferable to arrange them in close proximity. Each of the orthodontic objects 21 and 22 is made of a base material (for example, lead and acryl) representing a high-density material and a low-density material, and the transmission distance is changed in consideration of the difference in attenuation coefficient depending on the density. Design their sizes differently. That is, the calibration object 21 made of a high-density base material is designed to have a relatively short transmission distance as compared with the calibration object 22 made of a low-density base material. It is preferable that the orthodontic objects 21 and 22 are formed into a cylindrical shape so that various combinations of the X-ray transmission distances produced by the two orthodontic objects 21 and 22 can be produced, desirable. In this embodiment, the calibration test objects 21 and 22 are composed of a cylindrical calibration object 21 made of a high-density base material and a cylindrical calibration object 22 made of a low-density base material having a larger diameter.

상기 교정용 피검체(21, 22)를 회전시키는 회동수단은 교정용 피검체(21, 22)를 일축을 중심으로 일정한 속도로 회전시키는 작용을 한다. 상기 회동수단은 모터(40)와 같은 공지의 동력장치를 이용하여 구성될 수 있다. The rotating means for rotating the orthodontic objects 21 and 22 serves to rotate the orthodontic objects 21 and 22 around a single axis at a constant speed. The pivoting means may be constructed using a known power device such as a motor 40.

상기 선형어레이검출기(30)는 상기 교정용 피검체(21, 22)를 투과하여 입사된 X-선을 통해 각각의 에너지마다 상기 교정용 피검체(21, 22)들의 투과영상을 연속적으로 획득한다. The linear array detector 30 successively acquires the transmitted images of the calibration test objects 21 and 22 for each energy through the X-rays transmitted through the calibration test objects 21 and 22 .

상기 교정부는 상기 선형어레이검출기(30)에 의해 획득된 투과영상으로부터 각도별 투과영상을 추출하고, 각도별 투과영상으로부터 단층영상을 재구성하여 단층영상 기반의 물질분별 알고리즘의 감쇄계수를 보정하는 작업을 수행한다. 상기 교정부는 선형어레이검출기(30)와 독립적으로 구성될 수 있지만, 이와 다르게 선형어레이검출기(30) 내에 통합되어 구성될 수도 있다. The calibration unit extracts the angular transmission image from the transmission image acquired by the linear array detector 30 and reconstructs the tomographic image from the angular transmission image to correct the attenuation coefficient of the material classification algorithm based on the tomographic image . The calibration unit may be configured independently of the linear array detector 30, but may alternatively be configured to be integrated into the linear array detector 30.

상기와 같은 본 발명의 물질 분별 알고리즘 교정 장치를 이용하여 물질 분별 알고리즘을 교정하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. A method for correcting the material classification algorithm using the material classification algorithm correction apparatus of the present invention will now be described.

먼저, 교정용 피검체(21, 22)를 X-선 발생부(10)와 선형어레이검출기(30) 사이의 지정된 위치에 설치하고, 회동수단을 작동시켜 교정용 피검체(21, 22)를 일정 속도로 회전시키면서 교정용 피검체(21, 22)에 서로 다른 2개의 이중에너지(예를 들어 10MV 및 6MV)의 X-선을 교차하여 조사한다(단계 S1). First, the calibrating objects 21 and 22 are installed at specified positions between the X-ray generating unit 10 and the linear array detector 30 and the rotating body is operated to move the calibrating test objects 21 and 22 X-rays of two different dual energies (for example, 10 MV and 6 MV) are irradiated to the orthodontic subjects 21 and 22 while rotating at a constant speed (step S1).

이 때, 상기 교정용 피검체(21, 22)들을 투과한 X-선은 상기 선형어레이검출기(30)에 입사되고, 선형어레이검출기(30)는 교정용 피검체(21, 22)들에 대한 투과 영상을 연속적으로 획득한다(단계 S2). At this time, X-rays transmitted through the orthodontic objects 21 and 22 are incident on the linear array detector 30, and the linear array detector 30 detects the X- And successively acquires the transmitted image (step S2).

상기 선형어레이검출기(30)에서 획득된 투과 영상은 각각의 에너지마다 개별적인 2차원 영상(1)으로 표현된다(도 4참조). 상기 교정부에서는 이러한 각각의 2차원 영상(1)으로부터 회전 각도별 투과 영상을 추출하고, 추출된 각도별 투과영상으로부터 단층영상(CT 영상)을 재구성한다(단계 S3). 상기 2차원 영상으로부터 각도별 투과 영상의 추출은 교정용 피검체(21, 22)의 회전 속도와 선형어레이검출기(30)의 샘플링 속도에 대한 정보를 이용하여 구현된다. The transmission image obtained by the linear array detector 30 is represented by a separate two-dimensional image 1 for each energy (see FIG. 4). The calibration unit extracts the transmission image by the rotation angle from each of the two-dimensional images (1), and reconstructs the tomographic image (CT image) from the extracted angular transmission images (step S3). The extraction of the angular transmission image from the two-dimensional image is implemented using information on the rotation speed of the calibration test objects (21, 22) and the sampling rate of the linear array detector (30).

상기와 같이 단층영상을 재구성하게 되면, 재구성된 단층 영상을 이용하여 단층영상 기반의 물질분별 알고리즘의 계수를 보정한다(단계 S4).When the tomographic image is reconstructed as described above, the coefficient of the tomographic image-based material classification algorithm is corrected using the reconstructed tomographic image (step S4).

상기 물질분별 알고리즘은 컨테이너 검색 장비에 물질 분별 기능을 위해 적용되는 EDEC(Empirical Dual Energy Calibration) 알고리즘이다. 이중 에너지를 이용해 물질을 분리하는 과정은 기저물질 영상 pi =Di(q1,q2)를 구하는 과정으로 생각할 수 있는데, 실제 시스템에서는 산란방사선(Scatter radiation)에 의한 노이즈가 존재하기 때문에 획득된 영상(qj=(p1,p2))으로부터 직접역산(Direct inversion)을 통해 기저물질을 정의하기 어려운 문제가 있다. 이에 본 발명은 물질분별 알고리즘으로서 EDEC 알고리즘을 적용하되, 전술한 것과 같이 이중에너지 영상으로부터 EDEC 알고리즘의 계수를 보정하여 EDEC 알고리즘을 실제 컨테이너 검색에 적용할 때 정확한 물질분리 영상을 획득할 수 있는 이점을 제공한다.The material classification algorithm is an EDEC (Empirical Dual Energy Calibration) algorithm applied to the container search equipment for the material classification function. The process of separating materials using dual energies can be thought of as a process of obtaining the base material image p i = D i (q 1 , q 2 ). In actual systems, because of the noise due to scatter radiation, There is a problem that it is difficult to define a base material through direct inversion from the image (q j = (p 1 , p 2 )). Accordingly, the present invention applies the EDEC algorithm as a material classification algorithm, and corrects the coefficients of the EDEC algorithm from the dual energy image as described above, and obtains an accurate material-separation image when the EDEC algorithm is applied to the actual container search to provide.

참고로 EDEC(Empirical Dual Energy Calibration) 알고리즘을 통해 물질분리 영상을 획득하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다. The process of acquiring the material separation image through the EDEC (Empirical Dual Energy Calibration) algorithm will be described below.

구하고자 하는 다색 X-선(Polychromatic X-ray)에서의 물질분별 영상을 pi라고 할 때, qj로부터 이를 구하기 위해 기저함수(Basis function) bn을 qk 1ql 2형태의 다항식으로 정의하고 이들의 선형결합으로 기저함수 (b)를 정의한다. 이 과정을 식으로 나타내면 아래의 식과 같다.Let p i be a material classification image in a polychromatic X-ray to be obtained. In order to obtain this from q j , a basis function b n is defined as a polynomial of q k 1 q l 2 And define the basis function (b) by linear combination of these. This process can be expressed as the following equation.

Figure 112013066967440-pat00001
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위 식으로부터 물질 i의 밀도분포를 나타내는 영상을 구하기 위해서는 이중에너지로 획득된 영상의 관계를 기저영상으로 정의해야 한다. EDEC 알고리즘에서는 기저함수를 이중 에너지로 획득된 영상의 고차원 다항식 형태로 가정하고 있으며, 정확한 기저함수를 정의하기 위해서는 고차원으로 표현된 각각의 항들의 계수를 정의해줘야 한다. 본 발명에서는 이중에너지 X-선으로 획득한 투사영상 조합들을 3차원영상으로 재구성하고, 이렇게 구한 3차원 영상들의 선형결합이 물질 i의 템플릿 이미지와 오차가 최소가 되도록 계수 cn의 조합을 최소자승법을 이용해 정의하는 방법을 제안한다. 이 과정을 식으로 나타내면 다음과 같다In order to obtain the image representing the density distribution of material i from the above equation, the relation of the image obtained by the dual energies must be defined as the base image. In the EDEC algorithm, the base function is assumed to be a high-dimensional polynomial form of the image obtained with dual energies. In order to define the precise basis function, the coefficients of each term expressed in high dimension must be defined. In the present invention, the combination of the projection images obtained by the dual energy X-ray is reconstructed into a three-dimensional image, and the combination of the coefficients c n so that the linear combination of the three- We propose a method to define it. This process can be expressed as follows

Figure 112013066967440-pat00002
Figure 112013066967440-pat00002

위 식에서는 X-ray transform, R의 선형적인 특성이 사용되었으며, 이 식을 통해 본 발명에서 재구성된 3 차원 영상들의 선형결합을 통해 계수 c를 정의할 수 있음을 알 수 있다. 가장 적합한 c를 찾기 위해서, 분별해 내고자 하는 물질 i를 나타내는 영역에서만 pixel value 1을 갖는 탬플릿 이미지(Templete image)(t(r))를 정의하고 신뢰성이 떨어지는 물질의 경계데이터(Boundary data)를 제거하기 위해 경계(Boundary)와 실험에 사용된 물질이 아닌 영역에서는 Pixel value 0을 갖는 가중치 이미지(Weight image)를 정의한다. 이 과정을 식으로 정리하면 다음과 같다.In the above equation, the linear characteristic of the X-ray transform, R is used, and it can be seen that the coefficient c can be defined through the linear combination of the reconstructed three-dimensional images in the present invention. To find the most suitable c, we define a template image (t (r)) with pixel value 1 only in the region representing the substance i to be discriminated and remove the boundary data of unreliable substance We define a weight image with a Pixel value of 0 in the boundaries and in the non-material areas used in the experiment. This process can be summarized as follows.

Figure 112013066967440-pat00003
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또한, 위 식의 양 변을 cn에 대해 미분함으로써 다음과 같이 계산이 용이한 식으로 표현할 수 있다.In addition, by differentiating both sides of the above equation with respect to c n , it can be expressed as an expression that can be easily calculated as follows.

Figure 112013066967440-pat00004
Figure 112013066967440-pat00004

위 식을 통해 구하고자 하는 기저함수의 계수 c를 구할 수 있으며, 이로부터 원하는 물질의 밀도분포를 나타내는 영상을 구할 수 있다. From the above equation, we can obtain the coefficient c of the basis function to be obtained. From this, we can obtain the image showing the density distribution of the desired substance.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. And it is to be understood that such modified embodiments belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.

1 : 2차원 투과영상 10 : X선 발생부
21, 22 : 교정용 피검체 30 : 선형어레이검출기
40 : 모터1: two-dimensional transmission image 10: X-ray generation unit
21, 22: calibration subject 30: linear array detector
40: motor

Claims (4)

서로 다른 2개 이상의 다중에너지의 X-선을 방출하는 X-선 발생부(10)와;
상기 X-선 발생부(10)로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되며, 상기 X-선 발생부(10)로부터 방출된 X-선이 조사되는 복수개의 교정용 피검체(21, 22)와;
상기 교정용 피검체(21, 22)를 일정한 속도로 회전시키는 회동수단과;
상기 교정용 피검체(21, 22)를 기준으로 상기 X-선 발생부(10)의 반대편에 설치되어 각각의 에너지마다 상기 교정용 피검체(21, 22)들의 투과영상을 연속적으로 획득하는 선형어레이검출기(30)와;
상기 선형어레이검출기(30)에 의해 획득된 투과영상으로부터 각도별 투과영상을 추출하고, 각도별 투과영상으로부터 단층영상을 재구성하여 단층영상 기반의 물질분별 알고리즘의 계수를 보정하는 교정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치.An X-ray generator 10 for emitting X-rays of two or more different energies different from each other;
A plurality of calibration test objects (21, 22) installed at a position spaced apart from the X-ray generation part (10) and irradiated with X-rays emitted from the X-ray generation part (10);
Rotation means for rotating the calibration subject (21, 22) at a constant speed;
Ray generating unit 10 on the basis of the orthodontic objects 21 and 22 to obtain a linear image of the transmitted images of the orthodontic objects 21 and 22 for each energy, An array detector 30;
And an alignment unit for extracting the angular transmission image from the transmission image obtained by the linear array detector 30 and reconstructing the tomographic image from the angular transmission image to correct the coefficient of the material classification algorithm based on the tomographic image A device for calibrating material fractionation using X-ray tomography. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 교정용 피검체(21, 22)는 서로 다른 밀도를 갖는 기저물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치.The apparatus according to claim 1, wherein the plurality of orthodontic objects (21, 22) are made of a base material having different densities. 제2항에 있어서, 상기 복수개의 교정용 피검체(21, 22)는 서로 다른 직경을 갖는 원통형으로 이루어져 서로 밀착되게 설치된 것을 특징으로 하는 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치.The apparatus according to claim 2, wherein the plurality of orthodontic objects (21, 22) are cylindrically shaped with different diameters and are closely attached to each other. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 교정용 피검체(21, 22)는 선형어레이검출기(30)의 바로 전방에 설치되는 것을 특징으로 하는 X-선 단층 촬영을 이용한 물질 분별 알고리즘 교정 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the plurality of orthodontic objects (21, 22) are disposed immediately in front of the linear array detector (30).
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