KR101524937B1 - 방사선 캘리브레이션 방법 및 그에 의한 캘리브레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 방사선 캘리브레이션 방법은 제1 크기의 제1 비드 복수개와 제2 크기의 제2 비드 복수개를 포함하는 팬텀 및 상기 팬텀 내의 제1 비드들과 제2 비드들의 3차원 좌표 테이블 데이터를 준비하는 제1 단계; 상기 팬텀의 2차원 투영 이미지 데이터를 획득하는 제2 단계; 상기 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 제1 비드의 데이터와 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제1 비드의 데이터로부터 복수의 투영 함수의 중간 해를 산출하는 제3 단계; 상기 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 제2 비드들의 3차원 좌표 테이블 데이터를 이용하여 상기 중간 해를 검증하여 최적 해를 선정하는 제4 단계; 상기 최적 해에 따른 투영 함수를 이용하여 상기 팬텀의 가상 2차원 투영 이미지를 획득하는 제5 단계; 상기 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 가상 2차원 투영 이미지 데이터를 비교하여 제2 비드 중 일정 개수의 제2 비드들을 선정하는 제6 단계; 및 선정된 제2 비드들을 이용하여 투영 함수의 최종 해를 산출하는 제7 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면 정확한 투영 함수의 산출하기 위한 대상으로서의 가능한 투영 함수들의 해의 수를 미리 줄임으로써 신속한 캘리브레이션이 수행될 수 있는 효과가 있다.

Description

방사선 캘리브레이션 방법 및 그에 의한 캘리브레이션 장치{Method of calibration for radiation and the calibration apparatus thereby}

본 발명은 방사선 캘리브레이션 방법 및 그에 의한 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 다양한 모양으로 제작 가능하고, 다양하게 비드를 배치할 수 있는 팬텀의 제작 방법 및 이를 이용하여 정확하고 신속하게 캘리브레이션을 수행하는 방법에 관한 것이다.

인체 관절의 정적인 검사는 CT촬영을 통하여 3차원 형상을 보거나 정적인 방사선 영상을 얻어서 확인이 가능하다. 하지만 관절의 질병 원인을 조사하거나 인공관절의 올바른 작동 유무를 판단하기 위해서는 운동 중인 상태에서의 영상 검사가 필요하다. 연속적인 방사선 영상을 통하여 2차원 운동 검사가 가능하지만, 척추 관절이나 무릎 관절 등 중요 관절에서는 3차원 운동 검사가 필요하다. 서로 다른 방향에서 동시에 관절의 연속적인 방사선 영상을 획득하고, 이를 관절의 삼차원 형상 데이터와 정합시켜 삼차원 운동 검사를 할 수 있는 방법이 개발되었다. 관절 또는 인공관절 등의 정확한 삼차원 운동을 검사하기 위해서는, 정확한 방사선 촬영 위치를 찾아 해당 2차원 영상 데이터에 대응시키는 것이 우선적으로 요구된다.

한편, 영상장치의 기하학적, 광학적 특성과 기준 좌표계에 대한 상대 위치와 방향을 결정하는 캘리브레이션은 시스템의 정확성에 직접적인 영향을 주는 매우 중요한 과정이다. 카메라와 이미지 그래버로 구성된 영상 시스템은 그 적용 분야가 넓어서 이 시스템의 캘리브레이션에 대해서는 특히 많은 연구가 되어 왔다. Tsai는 두 단계의 선형 알고리즘으로 렌즈 수차를 포함하는 핀홀 모델에 대한 캘리브레이션을 수행하였다. 그는 첫 번째 단계에서 영상 장치의 위치 및 방향을 구하고 두 번째 단계에서 렌즈에 대한 파라메터를 구하였다. 그는 영상의 중심점을 아는 것으로 가정하였고 렌즈의 왜곡계수는 비선형적인 방법으로 결정하였다 그의 또 다른 논문에서는 영상 중심과 스케일 계수를 정밀하게 구하는 방법도 제시하였다. Chang은 Tsai의 방법에 칼만 필터를 적용하여 실험하였다. Martin은 두 개의 평면 캘리브레이션 방법을 제안하여 선형적인 모델을 구하였으나 미지수가 많고 캘리브레이션 점의 수가 정확성에 많은 영향을 미치는 문제점이 있다. Liu는 3차원 공간상의 직선과 영상 평면상의 직성과의 대응관계를 이용한 캘리브레이션을 제시했는데 카메라의 초점거리를 아는 것으로 가정하여 실제의 적용에는 많은 제한이 있다.

본 발명은 다양한 형상으로 제작 가능하고, 여러 방향으로 사용하여도 캘리브레이션 정확도가 높은 팬텀을 이용한 캘리브레이션 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 이러한 팬텀을 이용하여 정확하고 신속하게 캘리브레이션 하는 방법 및 그 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 방사선 캘리브레이션 방법은 제1 크기의 제1 비드 복수개와 제2 크기의 제2 비드 복수개를 포함하는 팬텀 및 상기 팬텀 내의 제1 비드들과 제2 비드들의 3차원 좌표 테이블 데이터를 준비하는 제1 단계; 상기 팬텀의 2차원 투영 이미지 데이터를 획득하는 제2 단계; 상기 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 제1 비드의 데이터와 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제1 비드의 데이터로부터 복수의 투영 함수의 중간 해를 산출하는 제3 단계; 상기 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 제2 비드들의 3차원 좌표 테이블 데이터를 이용하여 상기 중간 해를 검증하여 최적 해를 선정하는 제4 단계; 상기 최적 해에 따른 투영 함수를 이용하여 상기 팬텀의 가상 2차원 투영 이미지를 획득하는 제5 단계; 상기 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 가상 2차원 투영 이미지 데이터를 비교하여 제2 비드 중 일정 개수의 제2 비드들을 선정하는 제6 단계; 및 선정된 제2 비드들을 이용하여 투영 함수의 최종 해를 산출하는 제7 단계;를 포함한다.

또한 상기 제2 단계는, 방사선을 투영하여 2차원 투영 이미지를 획득하는 제2-1 단계; 및 상기 2차원 투영 이미지를 영상처리하여 2차원 상의 제1 비드 및 제2 비드의 위치를 찾는 제2-2 단계;를 포함할 수 있다.

또한 상기 제3 단계는, 상기 팬텀의 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 일정 개수의 제1 비드들을 선정하는 제3-1 단계; 및 상기 선정된 제1 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 내의 제1 비드들 중 상기 선정된 제1 비드들의 수만큼 반복 선정하여 3차원 좌표계의 한점을 2차원 이미지 상의 한 점으로 매핑하는 투영 함수를 복수개 산출하는 제3-2 단계;를 포함할 수 있다.

나아가 상기 제3 단계는, 산출된 다수의 투영 함수의 해들 중 임의의 제1 비드에 대한 거리 에러치가 기 설정된 문턱치보다 큰 해들을 제외하고, 상기 문턱치 이내의 해들만을 선정하는 제3-3 단계;를 포함할 수 있다.

또한 상기 제6 단계는, 상기 2차원 투영 이미지 또는 상기 가상 2차원 투영 이미지 중 어느 하나로부터 밀집도가 높은 영역의 제2 비드들부터 상기 선정의 대상에서 제외할 수 있다.

또한 상기 제7 단계는 상기 제6 단계에서 선정된 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 3차원 좌표 테이블 상의 데이터로부터 투영 함수의 최종 해를 산출할 수 있다.

또한 상기 투영 함수는 DLT(Direct Linear Transform) 및 POSIT 중 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 산출되는 투영 행렬(Projection Matrix)일 수 있다.

또한 상기 제1 비드는 상기 제2 비드에 비하여 큰 크기를 갖도록 형성될 수 있다.

나아가 상기 제1 비드는 상기 제2 비드에 비하여 적은 수로 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 방사선 캘리브레이션 장치는 제1 크기를 갖는 복수의 제1 비드와 제2 크기를 갖는 복수의 제2 비드가 입체적으로 배열 및 구비되는 팬텀; 상기 팬텀에 구비되는 제1 비드 및 제2 비드들의 3차원 좌표 데이터 테이블이 저장되는 좌표 테이블 데이터 베이스; 상기 팬텀을 향하여 방사선을 조사하는 조사부; 상기 패텀을 투과하여 조사되는 방사선에 의한 2차원 이미지를 획득하는 감지부; 및 상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 캘리브레이션 방법을 수행하는 캘리브레이션 제어부;를 포함한다.

본 발명에 따르면 비드들이 특정 패턴으로 배열될 필요가 없고 다수의 비드 중 일정한 수의 비드들만을 검출가능한 상태에서 캘리브레이션이 수행될 수 있으므로 팬텀의 형상 및 비드들의 입체적인 배열 형상에 따른 영향이 최소화 될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 정확한 투영 함수를 산출하기 위한 대상으로서의 가능한 투영 함수들의 해의 수를 미리 줄임으로써 신속한 캘리브레이션이 수행될 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 최종적으로 산출된 투영 함수의 정밀도가 향상됨으로써 입체적인 영상의 복원 등의 정밀도가 요구되는 분야에 이용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 캘리브레이션 장치의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 팬텀을 시뮬레이션 하기 위한 가상의 입체 팬텀을 나타내는 이미지이다.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 팬텀의 방사선 투영 영상을 나타내는 이미지이다.
도 7은 일 실시예에 따른 가상 팬텀의 방사선 투영 영상을 영상처리한 결과를 나타내는 이미지이다.
도 8은 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법에 의하여 우수한 투영 행렬을 산출하는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법에 의하여 최우수 투영 행렬을 산출한 상태를 나타내는 그래프이다.
도 10은 투영 행렬을 설명하기 위한 그래프이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 팬텀을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀의 모습을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀(10)은 원통의 방사선 투과 재질의 본체에 다수의 비드들을 입체적으로 배열한다. 비드는 제1 비드(11)와 제2 비드(13)를 포함한다. 제1 비드(11)와 제2 비드(13)는 크기와 수가 다르게 구비된다. 바람직하게는 제1 비드(11)는 제2 비드(13)에 비하여 큰 크기로 형성되고 제2 비드보다 적은 수로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 따른 팬텀(10)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성될 수도 있고, 구형, 정육면체 또는 다각뿔과 같은 형상으로도 형성될 수 있다. 종래에는 비드들이 일정한 패턴 및 배열로 구비되었기 때문에 x선 등의 방사선이 투영될 수 있는 각도가 한정적이었고, 이로 인하여 팬텀의 형상이 특정되거나 한정적일 수 밖에 없었다. 그러나 본 발명의 캘리브레이션 방법에 따른 팬텀은 이러한 제한이 없으며, 비드들도 팬텀의 표면이나 내부에 자유로이 배치될 수 있다.

또한 시뮬레이션을 위하여 컴퓨터 상의 3차원 모델링을 통한 팬텀을 구비한다. 이러한 가상의 팬텀은 10cm x 10cm x 10cm 볼륨 안에, 지름이 4mm인 비드 8개, 지름이 2mm인 비드 40개를 임의로 생성하였다. 이하에서는 이러한 가상의 팬텀을 이용한 시뮬레이션 결과를 토대로 본 실시예에 따른 캘리브레이션 방법을 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 캘리브레이션 장치의 모습을 나타내는 블록도이다.

본 실시예에 따른 캘리브레이션 장치는 조사부(110), 감지부(120), 좌표 테이블 데이터 베이스(140) 및 캘리브레이션 제어부(130)를 포함한다.

좌표 테이블 데이터베이스(140)는 팬텀(10)에 구비되는 제1 비드(11) 및 제2 비드(13)들의 3차원 좌표 데이터 테이블이 저장된다. 팬텀(10)은 앞서 설명한 바와 같이 제1 비드(11)와 제2 비드(13)들이 입체적으로 배열되어 있다. 이러한 제1 비드(11)와 제2 비드(13)들은 공간내에서 팬텀의 3차원 좌표계에 대하여 일정한 좌표를 갖는다. 좌표 테이블 데이터베이스(140)에는 제1 비드(11)와 제2 비드(13)들 각각의 좌표가 저장된다.

조사부(110)는 방사선을 팬텀(10)을 향하여 조사하는 구성부이다. 감지부(120)는 조사부(110)로부터 방사된 후 팬텀(10)을 관통한 방사선을 감지하여 2차원 방사선 영상, 즉 2차원 이미지를 얻는다. 조사부(110)가 팬텀(10)을 향하여 방사선을 조사하는 시기 등은 후술할 캘리브레이션 제어부(130)에 의하여 제어된다.

한편, 조사부(110)와 감지부(120) 쌍은 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어 조사부(110)와 감지부(120) 쌍을 복수로 구비하고, 각각의 쌍들을 각기 다른 위치에 구비하여 캘리브레이션을 수행한다. 각 조사부(110)와 감지부(120) 쌍으로부터 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법에 따라 해당 위치에 대응하는 최종 투영행렬을 산출할 수 있다.

이외에도 조사부(110)와 감지부(120)는 한 쌍으로 구비된 후 이동 궤도를 따라 이동하면서 다수의 위치에서 캘리브레이션을 수행하는 것도 가능하다.

캘리브레이션 제어부(130)는 감지부(120)로부터 획득한 2차원 영상과 좌표 테이블 데이터베이스(140)에 저장된 각 비드들의 3차원 좌표 테이블을 이용하여 캘리브레이션을 수행한다.

이하에서는 각 도면을 참조하여 캘리브레이션 제어부(130)에 의하여 수행되는 캘리브레이션 방법을 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법을 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 또한 도 5는 일 실시예에 따른 팬텀을 시뮬레이션 하기 위한 가상의 입체 팬텀을 나타내는 이미지이고, 도 6은 일 실시예에 따른 가상 팬텀의 방사선 투영 영상을 나타내는 이미지이며, 도 7은 일 실시예에 따른 가상 팬텀의 방사선 투영 영상을 영상처리한 결과를 나타내는 이미지이다. 또한 도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법에 의하여 최우수 투영 행렬을 산출한 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명에 따른 캘리브레이션 방법은 팬텀 및 3차원 좌표 테이블을 준비하는 단계(S10), 2차원 투영 이미지 데이터를 획득하는 단계(S20), 투영 함수의 중간 해를 산출하는 단계(S30), 검증 및 투영 함수의 최적 해를 산출하는 단계(S40), 가상 2차원 투영 이미지를 획득하는 단계(S50), 2차원 투영 이미지와 가상 2차원 투영 이미지를 비교하는 단계(S60) 및 투영 함수의 최종 해를 산출하는 단계(S70)를 포함한다.

구체적으로 먼저 앞서 설명한 바와 같이 제1 비드들과 제2 비드들이 입체적으로 배열된 팬텀을 준비하고, 이에 대응하는 3차원 좌표 테이블을 준비한다(S10, ①). 본 실시예에서는 설명 및 실험의 편의를 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 3차원 입체 모델을 통하여 시뮬레이션을 수행하였다.

다음으로 2차원 투영 이미지의 데이터를 획득한다(S20, ②). 2차원 투영 이미지 데이터를 획득하기 위하여 팬텀으로부터 방사선을 투영하여 도 6에 도시된 바와 같이 2차원 투영이미지를 획득하고, 이어서 획득된 2차원 투영 이미지를 영상처리하여 도 7에 도시된 바와 같이 2차원 상의 제1 비드 및 제2 비드의 위치 데이터를 찾는다. 이 때 노란 원으로 표시된 지점에서 알 수 있는 바와 같이 비드들이 겹치거나 모양이 제대로 나오지 않아 찾지 못한 비드들도 관찰된다.

이어서, 도 4를 참조하여 설명하면, 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 제1 비드의 데이터와 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제1 비드의 데이터로부터 투영 함수의 중간 해를 산출한다(S30, ③).

이 경우 먼저 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 일정 개수의 제1 비드들을 선정한다. 투영 함수를 산출하기 위하여 DLT(Direct Linear Transform) 및 POSIT(Pose from Orthography and Scaling with Iterations) 알고리즘을 이용할 수 있다. DLT 알고리즘을 이용하는 경우에는 제1 비드를 최소 6개 선정하여야 하며, POSIT 알고리즘을 이용하는 경우에는 최소 4개의 제1 비드들을 선정한다. 제1 비드의 선정 시에는 도 7에 도시된 바와 같이 겹치는 등의 이유로 제대로 찾지 못한 비드들은 제외한다.

2차원 투영 이미지 데이터 중 일정 개수의 비드들을 선정한 후에는 이를 3차원 좌표계 테이블 중 상술한 일정 개수만큼의 제1 비드들과의 사이에서 변환 함수, 즉 투영 행렬을 산출한다. 2차원 투영 이미지 데이터 중 선정된 제1 비드들과 3차원 좌표 테이블의 제1 비드들의 적절한 페어(pair)를 산출하기 위하여 사전식으로 조합하여 투영 행렬의 해들을 산출한다. 이러한 해들은 복수개로 구비될 수 있다. 이 중 좋은 해를 찾기 위하여 문턱치 이상의 오차를 보이는 해들을 버리고 양호한 해들을 선정할 수 있다.

이어서 선정된 투영 행렬의 해들 중 검증을 통하여 최적의 해를 선정한다(S40, ④). 즉, 2차원 투영 이미지 데이터 중 제2 비드들을 앞서 선정된 해에 따른 투영 행렬으로 변환하고 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제2 비드들의 데이터와 비교하여 최소 에러를 보이는 해를 산출한다.

제1 비드를 이용하여 양호한 해들을 선정하고, 제2 비드를 이용하여 최적의 해를 선정하는 과정을 도 8 및 도 9에 도시하였다. 도 8에서 x 표시는 2차원 투영 이미지 내에서의 제1 비드들의 위치를 나타내고 파란색 원은 3차원 좌표 테이블 상의 제1 비드들을 해당 이미지에 투영하여 나타낸 것을 의미한다. 이와 같이 2차원 투영 이미지에서의 제1 비드들의 위치와 차원 좌표 테이블 상의 제1 비드들의 투영에 따른 위치가 일치하거나 유사한 경우에는 양호한 해로 판단할 수 있다.

도 9에서 녹색의 사각형들은 2차원 투영 이미지 내에서의 제1 비드들과 제2 비드들의 위치를 나타내고 파란색의 별 표시들은 3차원 좌표 테이블 상의 제2 비드들을 해당 이미지에 투영하여 나타낸 것을 의미한다. 사각형 표시와 별 표시가 인접하지 않은 것은 제1 비드들로 판단할 수 있다. 이와 같이 2차원 투영 이미지에서의 제2 비드들의 위치와 3차원 좌표 테이블 상의 제2 비드들을 2차원 투영 이미지 상에 투영하여 나타낸 위치가 가장 인접하고 오차가 적은 해를 베스트 상태, 즉 최적의 해로 선정할 수 있다.

다음으로 최적 해에 따른 투영 함수를 이용하여 팬텀의 가상 2차원 투영 이미지를 획득한다(S50, ⑤). 가상 2차원 투영 이미지는 앞서 설명한 2차원 투영 이미지와는 달리 직접 투영하여 획득한 이미지가 아닌, 투영 행렬에 의하여 이론적으로 얻어지는 투영 이미지를 의미한다.

이후 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 가상 2차원 투영 이미지 데이터를 비교하여 제2 비드 중 일정 개수의 양호한 제2 비드들을 선정한다(S60, ⑥). 이 때 2차원 투영 이미지 또는 상기 가상 2차원 투영 이미지 중 어느 하나로부터 밀집도가 높은 영역의 제2 비드들부터 선정의 대상에서 제외할 수 있다.

다음으로 선정된 제2 비드들을 이용하여 투영 함수의 최종 해를 산출한다(S70, ⑦). 이 때 산출되는 해는 앞서 산출된 최적의 해와는 다르다. 즉, 선정된 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 3차원 좌표 테이블 상의 데이터로부터 투영 함수의 최종 해를 산출한다.

도 10을 참조하여 투영 행렬을 간략히 설명한다. 도 10은 투영 행렬을 설명하기 위한 그래프이다.

투영 함수는 DLT(Direct Linear Transform) 및 POSIT 중 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 산출되는 투영 행렬(Projection Matrix)일 수 있다. DLT 알고리즘에 의한 투영 행렬 대하여 간략히 설명한다.

투영 행렬(Projection Matrix) P는 자유도 11의 3x4 matrix 이다.

위와 같은 투영 행렬 P에 의하여 3차원 좌표계의 한 점 (X,Y,Z)을 2차원 이미지 위의 점 (x,y)로 맵핑할 수 있으며, 또한 투영 행렬 P의 역행렬을 이용하여 이미지 위의 점 (x,y)를 아래와 같이 공간상의 점 (X,Y,Z)’로 역투영 할 수 있다.

또한 투영 행렬 P 를 분해하여 카메라의 위치, 방향, 이미지 프로젝션 방법을 알 수 있다.

따라서 최종적으로 투영 행렬을 산출한 후에는 조사부의 위치 방향 등 좌표계와 관련된 캘리브레이션 정보를 획득할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 방사선 캘리브레이션 방법 및 그 장치로 구현될 수 있다.

10: 팬텀 11: 제1 비드
13: 제2 비드

Claims (10)

1. 제1 비드 복수개와 제2 크기의 제2 비드 복수개를 포함하는 팬텀에 방사선을 조사하는 조사부, 상기 조사된 방사선을 감지하는 감지부, 상기 팬텀 내의 제1 비드들과 제2 비드들의 3차원 좌표 테이블 데이터를 저장하는 좌표 테이블 데이터 베이스 및 상기 조사부와 상기 감지부를 캘리브레이션하는 캘리브레이션 제어부를 포함하는 캘리브레이션 장치에 의해 수행되는 방사선 캘리브레이션 방법으로서,
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 좌표 테이블 데이터 베이스로부터 상기 3차원 좌표 테이블 데이터를 획득하는 단계;
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 감지부를 통해 2차원 투영 이미지 데이터를 획득하는 단계;
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 2차원 투영 이미지 데이터 중 제1 비드의 데이터 및 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제1 비드의 데이터에 기초하여 복수의 투영 함수의 중간 해를 산출하는 단계;
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 2차원 투영 이미지 데이터 중 제2 비드의 데이터 및 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 중 제2 비드의 데이터에 기초하여 상기 복수의 중간 해 중 거리 에러치가 최소가 되는 최적 해를 산출하는 단계;
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 최적 해에 따른 투영 함수를 이용하여 상기 팬텀의 가상 2차원 투영 이미지를 획득하는 단계;
   상기 캘리브레이션 제어부가 상기 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 가상 2차원 투영 이미지 데이터를 비교하여 제2 비드 중 미리 정해진 개수의 제2 비드들을 선정하는 단계; 및
   상기 캘리브레이션 제어부가 선정된 제2 비드들을 이용하여 투영 함수의 최종 해를 산출하는 단계;
   를 포함하는 방사선 캘리브레이션 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 투영 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
   방사선을 투영하여 2차원 투영 이미지를 획득하는 단계; 및
   상기 2차원 투영 이미지를 영상처리하여 2차원 상의 제1 비드 및 제2 비드의 위치를 찾는 단계;
   를 포함하는 방사선 캘리브레이션 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중간 해를 산출하는 단계는,
   상기 팬텀의 획득된 2차원 투영 이미지 데이터 중 일정 개수의 제1 비드들을 선정하는 제3-1 단계; 및
   상기 선정된 제1 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 상기 3차원 좌표 테이블 데이터 내의 제1 비드들 중 상기 선정된 제1 비드들의 수만큼 반복 선정하여 3차원 좌표계의 한점을 2차원 이미지 상의 한 점으로 매핑하는 투영 함수를 복수개 산출하는 제3-2 단계;
   를 포함하는 방사선 캘리브레이션 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 중간 해를 산출하는 단계는,
   산출된 다수의 투영 함수의 해들 중 임의의 제1 비드에 대한 거리 에러치가 기 설정된 문턱치보다 큰 해들을 제외하고, 상기 문턱치 이내의 해들만을 선정하는 제3-3 단계;
   를 포함하는 방사선 캘리브레이션 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 비드들을 선정하는 단계는,
   상기 2차원 투영 이미지 또는 상기 가상 2차원 투영 이미지에서 미리 정해진 밀집도 이상인 영역을 제외한 나머지 영역으로부터 상기 제2 비드를 선정하는 방사선 캘리브레이션 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 최종 해를 산출하는 단계는,
   상기 제2 비드들을 선정하는 단계에서 선정된 제2 비드들의 2차원 투영 이미지 데이터와 3차원 좌표 테이블 상의 데이터로부터 투영 함수의 최종 해를 산출하는 방사선 캘리브레이션 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 투영 함수는 DLT(Direct Linear Transform) 및 POSIT 중 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 산출되는 투영 행렬(Projection Matrix)인 방사선 캘리브레이션 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 비드는 상기 제2 비드에 비하여 큰 크기를 갖는 방사선 캘리브레이션 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 비드는 상기 제2 비드에 비하여 적은 수로 구비되는 방사선 캘리브레이션 방법.
10. 제1 크기를 갖는 복수의 제1 비드와 제2 크기를 갖는 복수의 제2 비드가 입체적으로 배열 및 구비되는 팬텀;
    상기 팬텀에 구비되는 제1 비드 및 제2 비드들의 3차원 좌표 데이터 테이블이 저장되는 좌표 테이블 데이터 베이스;
    상기 팬텀을 향하여 방사선을 조사하는 조사부;
    상기 팬텀을 투과하여 조사되는 방사선에 의한 2차원 이미지를 획득하는 감지부; 및
    상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 캘리브레이션 방법을 수행하는 캘리브레이션 제어부;
    를 포함하는 방사선 캘리브레이션 장치.

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