KR101475044B1 - Noise eliminating system of Radition Detectot - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스레이 검출기에서의 노이즈 제거 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 엑스레이 디텍터 패널에서 영상신호를 검출하는 디텍터 센싱부와 상기 디텍터 센싱부에서 입력된 영상신호에서 노이즈를 제거 및 증폭을 수행하는 노이즈 필터부, 상기 노이즈 필터부에서 필터링된 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a noise elimination system and method for an X-ray detector, and more particularly, to a noise elimination system and method for an X-ray detector, which includes a detector sensing unit for detecting an image signal in an X-ray detector panel, a noise filter for removing noise from the image signal input from the detector sensing unit, And an A / D conversion unit for A / D-converting the signal filtered by the noise filter unit.
본 발명에 따르면, 엑스레이 조사 시 생기는 방사 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있는 시스템 및 제거방법을 제공하여, S/N 비를 향상시키고, 안정적으로 신호를 증폭시켜 원하는 왜곡없는 신호를 쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide a system and an elimination method that can efficiently remove radiation noise caused by X-ray irradiation, thereby improving the S / N ratio and amplifying the signal stably to easily obtain a desired distortion- .
엑스레이 디텍터, 노이즈 제거, 저역통과필터 X-ray detector, noise rejection, low pass filter
Description
본 발명은 엑스레이 검출기에 관한 것으로, 구체적으로는 엑스레이를 투과시키고 발생하는 검출신호에 포함되는 방사 노이즈를 효율적으로 제거하여, 신호의 왜곡이 없고 안정적인 신호를 확보할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray detector, and more particularly, to a system and method for efficiently removing a radiation noise included in a detection signal generated by transmitting an X-ray, thereby ensuring a stable signal without distortion of the signal.
엑스레이 검출기는 인체 또는 물체를 투과한 엑스선을 읽어들여 이를 영상으로 구현하는 장치를 말한다.An X-ray detector is a device that reads an x-ray transmitted through a human body or an object and implements it as an image.
현재 의학용, 공학용 등으로 널리 사용되고 있는 엑스레이 검사방법은 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위하여 소정의 필름 인화단계를 거치게 된다. 그러나 이로 인해 일정시간이 흐른 후에 원하는 목적물에 대한 사진을 인지할 수 있다는 점에서 그 이용성에 있어서 시간이 길어지는 문제가 있었으며, 특히 촬영 후에 필름의 보관 및 보존이 어려워 필름 자체가 훼손되는 경우에는 결과물을 확인하기 어려운 문제점이 있었다.X-ray inspection methods widely used in medicine, engineering and the like are photographed using an X-ray detection film and subjected to a predetermined film printing step in order to know the result. However, there is a problem in that it takes a long time for the usability because the photograph can be recognized after a certain time after a certain time. Especially, when the film itself is damaged due to difficulty in storing and preserving the film after photographing, It has been difficult to confirm such a problem.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 엑스레이 이미지 검출용 디텍터가 연구/개발되었다. 상기 TFT를 이용한 디 텍터는 TFT를 스위칭 소자로 사용하고 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 이점을 구현할 수 있게된다. 현재 상용화되고 있는 엑스레이 신호 검출 방법은 간접방식과 직접방식으로 나눌 수 있다.In order to solve the above problems, a detector for detecting an x-ray image using a TFT (Thin Film Transistor) has been researched / developed. The detector using the TFT can realize an advantage that the TFT can be used as a switching element and the result can be diagnosed in real time immediately after photographing of the X-ray. Currently, commercial X-ray signal detection methods can be divided into indirect method and direct method.
간접방식은 TFT 상에 포토다이오드(Photodiode)가 형성되고, 상기 포토다이오드 상에 엑스레이 신호를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터(Scintillator)를 도포하여 상기 신틸레이터에 의해 가시광선으로 변환된 엑스레이 신호를 포토다이오드를 통해서 전기적 신호로 변환하여 TFT의 커패시터에 저장해 두었다가 TFT의 게이트 전극에 읽기 신호(readout signal)를 가하여 커패시터에 충전되어 있는 엑스레이 신호를 읽어 들이는 방식이다.In an indirect method, a photodiode is formed on a TFT, a scintillator for converting an X-ray signal into a visible light is coated on the photodiode, and the X-ray signal converted into visible light by the scintillator is photo- And converts it into an electrical signal through a diode, stores it in the capacitor of the TFT, and then applies a readout signal to the gate electrode of the TFT to read the x-ray signal charged in the capacitor.
직접방식은 상기 간접방식과 유사하게 TFT를 사용하며, TFT 상에 엑스레이에 민감한 포토컨덕터(Photoconductor; a-Se, Csl, PbO)가 형성되어 엑스레이 신호를 전기적 신호로 전환하며, 엑스레이에 의해 발생한 전자를 TFT의 커패시터에 저장한 후 게이트에 읽기 신호를 가하여 커패시터에 충전되어 있는 엑스레이 신호를 읽어들이는 방식이다.The direct method uses a TFT similar to the above indirect method, and a photoconductor (a-Se, Csl, PbO) sensitive to X-rays is formed on the TFT to convert an X-ray signal into an electrical signal, Is stored in the capacitor of the TFT, and a read signal is applied to the gate to read the X-ray signal charged in the capacitor.
상기와 같이 종래의 TFT를 이용한 디텍터는 제조가 어려운 난점 이외에도, 패널 내부의 픽셀 하나당 한 개의 박막트랜지스터가 필요하므로 대면적이 어렵고 비용이 증가하게 되며, 감도가 낮아지는 단점이 있었다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 최근 대체장비로써 디텍터를 PDP를 활용한 방안이 제시되고 있다. 즉 TFT를 활용한 구조가 아닌 PDP 구조를 채용하는 방식으로, 내부의 가스층의 가스가 엑스레이에 의해 이온화되면서 전자, 정공 쌍이 발생하게 되며 이 전자 역시 전기장 에 의해 가속되어 다른 가스를 이온화시키거나 수집 전극으로 끌려가게 된다. 이렇게 수집된 전자들은 리드아웃 장치로 출력된 전기적 신호들은 영상 데이터로 변환되어 영상으로 출력하면 방사선 이미지가 생성되는 원리를 이용하는 것이다.As described above, the conventional detector using a TFT has a disadvantage in that it requires a large number of thin-film transistors per pixel in the panel in addition to the difficulty in manufacturing, which makes it difficult to increase the size, increase the cost, and decrease the sensitivity. In order to solve these drawbacks, a method of using a PDP as a detector as an alternative apparatus has recently been proposed. In other words, the PDP structure is adopted instead of the structure using the TFT, and the gas in the gas layer inside is ionized by the X-ray to generate electron and hole pairs. The electrons are also accelerated by the electric field to ionize the other gas, . The collected electrons use the principle that the electrical signals output to the lead-out device are converted into image data and outputted as an image to generate a radiation image.
어느 경우이던 입력되는 검출신호를 읽어들여 영상신호로 구현한다는 점에서는 동일한 원리를 가지게 되나, 이러한 신호를 읽어들이는 방식이나 이를 구현하는 구조면에서 상이점을 갖게 되는 것이다.In any case, the detection signal to be inputted is read as a video signal and has the same principle. However, the method has a difference in the method of reading the signal and the structure of implementing it.
도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 X-Ray에 의한 방사선 촬영장치로 한국 특허공개 10-2005-0018620호에 제시된 전체 시스템을 구현한 것이다.Referring to FIG. 1, the conventional radiographic apparatus using X-ray is an implementation of the entire system disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2005-0018620.
종래의 방사선투과에 의한 영상촬영장치는, 피검체(M)를 향해 X선을 조사하는 X선관(1)(방사선 조사수단)과, 피검체(M)를 투과한 X선을 검출하는 FPD(2)(방사선 검출수단)와, FPD(2)(플랫패널형 X선 검출기)에서 X선 검출신호(방사선검출신호)를 소정의 샘플링 시간 간격(Δt)으로 디지털화하여 추출하는 A/D변환기(3)(신호 샘플링수단)와, A/D변환기(3)에서 출력되는 X선 검출신호에 의거하여 X선 화상을 작성하는 검출신호 처리부(4)와, 검출신호 처리부(4)에서 취득된 X선 화상을 표시하는 화상 모니터(5)를 구비하고 있다. 또한, 이외의 구성으로, 주제어부(14)의 통제를 받은 X선 조사제어부(6)와, X선관을 이동시키는 기구(7), X선관의 검출기를 이동시키는 기구(8), 조사검출계 이동제어부(9), 메모리부(10), 시간지연제거부(11), 임펄스 응답특정부(12), 조작부(13) 등으로 구성된다.A conventional radiographic imaging apparatus includes an X-ray tube 1 (radiation irradiation means) for radiating X-rays toward a subject M and an FPD (radiation irradiation means) for detecting X- D converter (not shown) for digitizing and extracting an X-ray detection signal (radiation detection signal) at a predetermined sampling time interval? T from the FPD 2 (radiation detection means) and FPD (flat panel type X- A detection
이러한 복잡한 구성을 구비한 방사선 촬영장치는 피검체(M)에 X선을 조사하고, 여기에 따른 X선 검출신호를 샘플링 시간간격으로 연속적으로 추출하되, 추출 되는 각 X선 검출신호에 포함되는 시간지연분을 제거하는 시간지연제거부(11)를 두어 , 시간지연분을 제거하고 보정된 방사선 검출신호를 구하는 시스템으로 구성되어 있다.The radiation imaging apparatus having such a complicated configuration radiates X-rays to the subject M and successively extracts X-ray detection signals corresponding to the X-ray detection signals at sampling intervals, And a
그러나, 상술한 TFT 타입의 엑스레이 검출기 또는 가스타입의 PDP 형 검출기, 또는 도 1에 제시된 방사선 촬영장치에서 검출신호의 노이즈를 제거하기 위해서 소프트웨어를 사용하여 노이즈를 제거하는 방식을 사용하는 것이 일반적이며, 특히 이러한 경우에는 A/D 변환된 신호자체에 많은 노이즈를 필연적으로 내포하게 되는 문제가 있다. 특히 이러한 소프트웨어적인 노이즈제거방식의 경우, 수차례의 비교가 이루어지기 때문에 실제 검출신호가 왜곡되는 문제도 발생하게 된다.However, it is general to use a method of removing noise using software to remove the noise of the detection signal in the above-described X-ray detector of the TFT type or PDP type detector of the gas type or the radiography apparatus shown in Fig. Especially in this case, there is a problem that the A / D converted signal itself necessarily contains a lot of noise. In particular, in the case of such a software-based noise canceling method, since the comparison is made several times, there is a problem that the actually detected signal is distorted.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 X선 조사시 발생하는 원신호에 담긴 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있는 제거시스템을 제공하여, S/N 비를 향상시키고, 안정적으로 신호를 증폭시켜 원하는 왜곡없는 신호를 쉽게 얻을 수 있는 방사선 검출신호의 노이즈를 제거하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an elimination system capable of efficiently removing noise contained in an original signal generated during X-ray irradiation, thereby improving the S / N ratio And to provide a method for removing noise of a radiation detection signal which can stably amplify a signal and easily obtain a desired distortion-free signal.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 엑스레이 디텍터 패널로 원신호를 입력받는 1단계와 입력된 신호에서 엑스레이 조사시 발생하는 방사노이즈를 2중으로 필터하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출신호의 노이즈 제거처리방법을 제공한다.A second aspect of the present invention is a method for solving the above-mentioned problems, comprising a first step of inputting an original signal to an X-ray detector panel and a second step of filtering the input signal of radiation noise generated during X- A noise removal processing method of a radiation detection signal.
보다 구체적인 구현을 위해, 본 발명에서는 상기 제2단계를, a) 저역통과필터(Low Pass Filter) 단에서 엑스 선 조사 시 발생하는 방사노이즈를 1차제거하는 단계와, b) 필터링된 신호를 전치증폭기(Pre-AMP를 사용하여 원신호로 증폭하는 단계, 그리고 c) 증폭된 신호를 상기 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통해 증폭된 원신호에 함께 증폭된 노이즈를 2차제거하는 단계를 포함하여 형성할 수 있다.For a more specific implementation, the second step of the present invention comprises the steps of: a) firstly removing the radiation noise generated during X-ray irradiation at a low pass filter stage; b) Amplifying the original signal using an amplifier (Pre-AMP), and c) secondarily removing the amplified noise from the original signal amplified by the low pass filter .
또한, 상술한 상기 b)에서 신호의 증폭 후에, 멀티플렉서를 통해 신호의 입력채널을 재선택하여 재증폭시키는 방식을 취함이 바람직하다.In addition, it is preferable to adopt a scheme of re-amplifying the signal input channel through the multiplexer after amplification of the signal in the above-mentioned b).
또한, 본 발명은 상기 2) 단계 이후에, 노이즈가 제거된 신호를 사용하여 A/D 변환하는 제3단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the present invention further includes a third step of performing A / D conversion using the noise-removed signal after step 2).
본 발명에서는 상술한 방사선 검출신호의 노이즈 제거 처리방법을 구현하기 위한 바람직한 시스템으로서, 엑스레이 디텍터 패널에서 영상신호를 검출하는 디텍터 센싱부와 상기 디텍터 센싱부에서 입력된 영상신호에서 노이즈를 제거 및 증폭을 수행하는 노이즈 신호 필터부, 상기 노이즈 필터부에서 필터링된 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 검출신호의 노이즈 제거 시스템을 제공할 수 있도록 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for implementing a noise reduction processing method for a radiation detection signal, comprising: a detector sensing unit for detecting an image signal in an X-ray detector panel; And an A / D converting unit for A / D-converting the signal filtered by the noise filter unit. The noise cancellation system of the present invention can provide a noise canceling system for a radiation detection signal.
특히, 본 발명의 특징적인 효율성을 구현하기 위해서, 상기 노이즈 신호 필터부는, 입력되는 영상신호에서 엑스선 조사시 발생하는 노이즈를 제거하는 저역통과필터(Low Pass Filter)와 상기 노이즈가 제거된 신호를 원 영상신호로 증폭하는 전치증폭기(Pre-AMP), 영상신호의 입력채널을 재선택하는 멀티플렉서(Mux)를 포함하여 구성할 수 있다.In particular, in order to realize the characteristic efficiency of the present invention, the noise signal filter unit includes a low pass filter for eliminating noise generated in an input video signal during X-ray irradiation and a low pass filter for removing the noise- A preamplifier (Pre-AMP) for amplifying a video signal, and a multiplexer (Mux) for reselecting an input channel of a video signal.
또한, 상기 노이즈 신호 필터부가 적어도 1 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출신호의 노이즈 제거 시스템을 제공할 수 있다.Also, it is possible to provide a system for removing noise of a radiation detection signal, wherein at least one or more noise signal filter units are formed.
본 발명에 따르면, 엑스레이 조사 시 생기는 방사 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있는 시스템 및 제거방법을 제공하여, S/N 비를 향상시키고, 안정적으로 신호를 증폭시켜 원하는 왜곡없는 신호를 쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide a system and an elimination method that can efficiently remove radiation noise caused by X-ray irradiation, thereby improving the S / N ratio and amplifying the signal stably to easily obtain a desired distortion- .
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적 으로 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 다른 방사선 신호의 노이즈 제거 시스템을 구현한 블럭도이다.Referring to FIG. 2, FIG. 2 is a block diagram illustrating a system for removing a noise of a radiation signal according to the present invention.
본 발명에 따른 노이즈 제거 시스템은, 엑스레이 디텍터 센서패널에서 영상신호를 검출하는 디텍터 센싱부(200), 상기 디텍터 센싱부에서 입력된 영상신호에서 노이즈를 제거 및 증폭을 수행하는 노이즈 신호 필터부(300), 상기 노이즈 필터부에서 필터링된 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부(400)을 포함하여 구성된다.The noise removing system according to the present invention includes a
물론, 상기 엑스레이 검출신호를 구현시키기위한 전원공급원으로 전압발생장치(100)와 영상을 최종적으로 구현하는 표시부(500)이 부가적으로 구현될 수 있다.Of course, the power supply source for implementing the X-ray detection signal may be additionally implemented with the
상기 노이즈 신호 필터부(300)는 엑스레이 검출신호를 발생시키고 이를 감지하여 노이즈 신호 필터부로 영상신호가 전달되는 경우, 입력되는 영상신호에서 엑스선 조사시 발생하는 노이즈를 제거하는 적어도 1이상의 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(320)와 노이즈가 제거된 신호를 원 영상신호로 증폭하는 적어도 1 이상의 전치증폭기(Pre-AMP)(310), 영상신호의 입력채널을 재선택하는 멀티플렉서(Mux)(330)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.The noise
전체적인 시스템의 구동원리를 설명하면 다음과 같다.The principle of operation of the whole system will be described as follows.
우선, 엑스레이 디텍터에서 엑스레이 조사로 인해 검출신호가 발생하고, 이를 엑스레이 디텍터 센서패널인 디텍터 센싱부(200)에서 센싱하여 검출 신호(signal)가 입력단을 통하여 노이즈 신호 필터부(300)으로 입력된다. 입력되는 검출 신호에는 엑스레이 조사시 발생하는 방사 노이즈를 포함하고 있게 된다. 검출 신호에 포함된 방사노이즈는 노이즈 신호 필터부에서 2차에 걸쳐서 필터링된다. 구체적으로는 저역통과필터(Low Pass Filter)(320)단에서 방사노이즈를 1차적으로 제거하게 된다. 이후 방사노이즈가 제거된 제거신호를 전치증폭기(Pre-AMP)(310)에서 원래의 검출신호로 증폭하게 된다. 이후, 각각의 검출신호의 입력채널을 멀티플렉서(Mux)(330)를 통해 선택하고, 선택된 채널의 신호를 다시한번 저역통과필터를 사용하여, 증폭할 때 검출신호와 함께 증폭된 노이즈를 다시한번 제거(2차 제거)하여, 왜곡이 없는 신호를 검출해 내게 된다. 최종적으로는 이렇게 노이즈가 제거된 신호를 사용하여, A/D 변환을 수행하게 되고, 이후 표시부를 통해 영상이미지가 구현되게 된다.First, a detection signal is generated by an X-ray detector in an X-ray detector. The detection signal is sensed by a
도 4를 참조하면, 도 4의 상부의 그래프는 엑스레이 디텍터에서 나오는 검출 신호를 나타낸 것이다. 파형을 통해 알 수 있듯이, 노이즈에 비해 검출신호가 작음을 알 수 있다. 하부의 그래프는 본 발명에 따른 아날로그 회로부분인 노이즈 신호 필터부를 거친 검출신호를 나타낸다. 이를 통해 보면, 노이즈 제거가 완벽하게 이루어짐과 증폭이 효율적으로 잘 이루어져, 왜곡이 없는 검출신호를 확보할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the upper graph of FIG. 4 shows the detection signals from the X-ray detector. As can be seen from the waveform, it can be seen that the detection signal is smaller than noise. The lower graph shows the detection signal through the noise signal filter section which is the analog circuit section according to the present invention. As a result, it can be seen that the noise can be perfectly removed and the amplification can be performed efficiently and well, and a distortion-free detection signal can be obtained.
본 발명은 엑스레이 조사시 생기는 방사 노이즈의 양이 매우 큼을 감안하여 이를 효율적으로 제거할 수 있는 시스템 및 방법을 제공할 수 있게된다. 이는 기존의 아날로그 회로의 Topology에 비해 우수하고, 그 효율성 면에서도 탁월한 성능을 구현할 수 있게된다. 또한, 엑스레이 조사 시 패널의 임피던스(Impadence)가 급변하게 되는데, 이를 보완하는 역할을 담당하는 기능을 할 수 있게 되는바, 안정적으 로 신호를 증폭시켜 원하는 검출신호를 용이하게 확보할 수 있는 장점도 구현할 수 있게 된다. 또한, 이상과 같은 본 발명에 따른 시스템에 의하면, 엑스레이 조사 시 생기는 방사 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있는 시스템 및 제거방법을 제공하여, S/N 비(signal to noise ratio)를 향상시켜, 왜곡없는 신호를 쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다. (S/N 비(signal to noise ratio)란 원하는 신호와 원치않는 신호(noise)의 비로서, 클수록 검출신호가 양호한 것이다.)The present invention can provide a system and a method that can efficiently remove the radiation noise due to a large amount of radiated noise generated upon X-ray irradiation. This is superior to the conventional topology of analog circuits, and it is possible to realize excellent performance in terms of efficiency. In addition, since the impendence of the panel is rapidly changed during the X-ray irradiation, the function of compensating the impendence of the panel can be performed. Therefore, the advantage of stable signal amplification . In addition, the system according to the present invention as described above provides a system and a removal method that can effectively remove radiation noise generated upon X-ray irradiation, thereby improving the signal to noise ratio and improving the distortion- The signal can be easily obtained. (The signal to noise ratio is the ratio of the desired signal to the undesired signal. The larger the signal to noise ratio is, the better the detection signal is.)
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.
도 1은 종래의 방사선 촬영장치의 전체적은 개략도를 구현한 것이다.FIG. 1 is a schematic diagram of an entire conventional radiographic apparatus.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 시스템의 바람직한 일 실시예를 도시한 것이다.Figures 2 and 3 illustrate a preferred embodiment of the system according to the invention.
도 4는 본 발명에 따는 노이즈의 제거효과를 비교한 그래프이다.Fig. 4 is a graph comparing noise removal effects according to the present invention. Fig.
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