KR101698850B1 - 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

의료 영상 보정 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 보정 방법은 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득하는 단계, 회전 각도 별 대상체의 움직임 정보를 획득하는 단계 및 프로젝션 데이터로 산출된 사이노그램(Sinogram)을 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법{MEDICAL IMAGING DEVICE AND IMAGE COMPENSATING METHOD THEREOF}
본 발명은 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 깊이 카메라를 이용하여 대상체의 움직임을 측정하고, 측정된 움직임에 따라 발생된 오차를 제거함으로써 정확한 의료용 영상을 제공할 수 있는 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법에 관한 것이다.
최근 의료 기술 분야에서는 질병의 조기 진단 또는 수술을 목적으로 인체 생체 조직 정보를 영상화할 수 있는 의료 영상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 의료 영상 장치의 대표적인 예인 CT(Computed Tomography)는 X선을 출력하는 소스(Source)와 대상체를 통과한 X선을 수용하는 디텍터(Detector)를 대상체 주위에 회전시키며 대상체에 대한 단면 영상을 획득하는 장치이다.
도 1은 영상 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
소스(11)로부터 출력된 X선은 다각형(13)을 통과하여 디텍터(12)에 흡수된다. 디텍터(12)에 흡수된 X선의 양은 X선이 지나간 경로에 놓인 물체의 성질 및 길이에 따라 달라진다. 따라서, 디텍터(12)에 흡수된 X선의 양을 그래프로 나타내면 디텍터(12) 상단에 도시한 그래프와 같이 나타난다. 이와 같은 방법으로 물체를 회전 시켜가며 X선을 통과시키면 각 회전 각 도별 X선이 흡수된 양을 나타내는 그래프를 얻을 수 있게 된다. 이렇게 각 회전각도별 흡수된 X선의 양을 하나로 합쳐 시각화한 것을 사이노그램(Sinogram)이라고 한다. 이 사이노그램에 일정 연산을 수행하면 대상체에 대한 영상을 얻을 수 있게 된다.
한편, 이러한 영상 장치(10)는 기본적으로 촬영대상이 고정된 상태임을 전제로 한다. 따라서, 영상 장치(10)가 대상체를 회전하면서 신호를 획득하는 동안 대상체의 움직임이 있으면 영상은 전체적 또는 부분적으로 영향을 받아 영상 왜곡과 같은 오류를 일으키게 된다.
도 2 내지 도 3은 대상체가 타원 형태임을 전제로 X축 또는 Y축 방향으로 움직였을 때 나타나는 영상 왜곡을 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 2는 대상체가 Y축 방향으로 주기적으로 움직였을 때 얻어진 대상체 영상을 나타내고 도 3은 대상체가 X 축 방향으로 주기적으로 움직였을 때 얻어진 대상체 영상을 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 대상체가 X축 또는 Y축 방향으로 움직이게 되면 대상체를 통과하여 디텍터(120)에 흡수되는 X선의 양이 변하게 되므로 실제 대상체의 형상이 타원임에도 불구하고 다른 형태의 영상이 얻어지게 된다.
이때, 대상체가 인체인 경우, 영상 획득 시 나타날 수 있는 인체의 움직임은 영상 번짐을 발생시켜 병변의 부피를 과대 평가하거나 병변 정도를 과소 평가하여 진단 결과를 바꿀 수 있다는 문제를 일으키게 된다.
이에 종래에는 대상체의 움직임을 최소화하기 위하여 촬영 시간을 단축시키거나 대상체의 움직임을 자제시킴으로써 영상 왜곡을 최소화하는 방법이 사용되었다. 그러나, 촬영 시간이 단축되더라도 대상체가 움직일 가능성이 여전히 존재하며 대상체가 인체인 경우 무의식적인 움직임이 있을 수 있으므로 종래 방법으로는 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 방지하는데 한계가 있었다.
따라서, 영상 장치로 대상체의 영상을 획득할 때 대상체의 움직임에 따른 오류를 효과적으로 보정할 수 있는 의료 영상 장치 및 영상 보정 방법의 필요성이 대두되었다.
US 8,472,683 B2
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 의료 영상 장치로 대상체를 촬영할 때, 대상체가 움직임에 따라 나타날 수 있는 오차를 제거함으로써 정확한 의료용 영상을 제공할 수 있는 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 3차원 실측 정보를 이용함으로써 좌우 움직임뿐만 아니라 깊이 움직임에 따른 왜곡까지도 보정할 수 있는 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 보정 방법은 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득하는 단계, 회전 각도 별 상기 대상체의 움직임 정보를 획득하는 단계 및 상기 프로젝션 데이터로 산출된 사이노그램(Sinogram)을 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대상체의 움직임 정보를 획득하는 단계는, 적어도 하나의 깊이 카메라(Depth Camera)로 상기 대상체를 촬영하는 단계 및 촬영된 복수의 이미지를 비교하여 상기 대상체의 움직임을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사이노그램을 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 단계는, 상기 대상체가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수를 결정하는 단계 및 상기 대상체가 움직인 방향의 반대 방향으로 상기 픽셀 개수만큼 상기 사이노그램을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀 개수는 상기 대상체의 촬영 범위에 따라 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 의료 영상 보정 방법은 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동된 사이노그램에 복원 알고리즘(Reconstruction Algorithm)을 적용하여 상기 대상체의 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 의료 영상 장치는 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득하는 영상 획득부, 회전 각도별 상기 대상체의 움직임 정보를 획득하는 적어도 하나의 촬영부 및 상기 프로젝션 데이터로 산출된 사이노그램(Sinogram)을 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 촬영부는 깊이 카메라(Depth Camera)이고, 상기 제어부는 상기 촬영부로 촬영된 복수의 이미지를 비교하여 상기 대상체의 움직임을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 대상체가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수를 결정하고, 상기 대상체가 움직인 방향의 반대 방향으로 상기 픽셀 개수만큼 상기 사이노그램을 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수는 상기 대상체의 촬영 범위에 따라 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동된 사이노그램에 복원 알고리즘(Reconstruction Algorithm)을 적용하여 상기 대상체의 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록 매체는 상술한 의료 영상 보정 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록할 수 있다.
상술한 본 실시예에 따르면, 종래 촬영 시간의 단축, 촬영 대상의 움직임 예측 또는 촬영 대상의 움직임 자제 등의 방법으로 제거할 수 없었던 대상체의 움직임에 의해 발생된 영상 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 깊이 카메라를 이용하여 대상체의 실제 움직임에 대한 데이터를 얻어냄으로써 호흡 등 촬영 시 발생될 수 있는 움직임에 대한 모델링을 할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 영상 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 대상체의 움직임에 따라 발생될 수 있는 영상 왜곡을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 사이노그램을 대상체의 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 사이노그램으로부터 대상체의 영상을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4에 도시된 의료 영상 장치(400)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.
도 4에 도시된 의료 영상 장치(400)는 영상 획득부(410), 촬영부(430) 및 제어부(450)를 포함한다.
영상 획득부(410)는 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득한다. 여기에서 프로젝션 데이터란, 영상 획득부(410)의 소스(Source)로부터 조사된 X선이 대상체를 통과하여 디텍터(Detector)를 통해 검출된 양을 의미한다. 이때, 영상 획득부(410)는 회전 각도별 프로젝션 데이터를 획득하기 위하여 대상체 주위를 회전할 수 있다. 또는 영상 획득부(410)가 고정된 상태로 대상체가 회전하도록 구현할 수도 있다. 예를 들어 영상 획득부(410)는 대상체 주위를 회전하며 1도에 1번씩 총 360회에 거쳐 프로젝션 데이터를 얻을 수 있다. 한편, X 선의 투과율은 물체가 놓인 위치 및 물체의 성질에 따라 달라질 수 있으므로, 각 회전 각도별로 얻어지는 프로젝션 데이터는 모두 상이할 수 있다. 획득된 프로젝션 데이터는 사이노그램(Sinogram)을 생성하는데 사용되고, 사이노그램에 일정 수학적 처리를 수행하면 대상체의 영상을 얻을 수 있게 된다.
촬영부(430)는 3차원 공간상에서 회전 각도별 대상체의 움직임 정보를 획득한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 촬영부(430)는 Color CMOS(미도시), IR Projector(미도시) 및 IR CMOS를 포함할 수 있다. Color CMOS는 대상체에 대한 일반적인 RGB 값의 영상 정보를 인식한다. 구체적으로 Color CMOS는 빛을 전하로 변환시켜 대상체에 대한 화상을 취득한다. IR Projector는 대상체를 향해 수 백 개의 적외선 빔을 투사한다. 조사된 적외선 빔은 대상체에 반사된 후 다시 IR CMOS로 되돌아 온다.
Color COMS로 획득한 대상체의 RGB 정보와 적외선 빔이 조사된 후 대상체에 반사되어 되돌아온 시간 정보를 결합하면, 대상체 이미지에서 픽셀 별 거리 데이터를 얻을 수 있다. 따라서, 촬영부(430)로 대상체를 수회 촬영하고, 촬영된 복수의 이미지를 상호 비교하면, 촬영부(430) 전면에 위치한 대상체의 3차원 움직임 정보를 알아낼 수 있게 된다.
예를 들어, 촬영부(430)로 대상체를 촬영하고 기 설정된 시간이 경과한 후 다시 대상체를 촬영한다. 이때, 촬영된 두 이미지를 비교하면 기 설정된 시간 동안 대상체가 움직였는지 여부, 3차원 공간상에서 어느 방향으로 어느 정도 움직였는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 촬영부(430)가 대상체에 적외선을 조사하여 3차원 공간상에서 대상체의 움직임 정보를 획득하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 3차원 공간상에서 대상체의 움직임을 파악할 수 있는 범용적인 기술이 사용될 수 있음은 물론이다.
제어부(450)는 프로젝션 데이터로 산출된 사이노그램을 대상체의 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시킨다.
제어부(450)는 영상 획득부(410)가 대상체 주위를 회전하며 얻은 프로젝션 데이터, 즉 대상체를 투과한 X선 데이터로 사이노그램을 생성한다. 사이노그램은 가로축을 회전각도, 세로축을 X선 투과량으로 한 후 명암을 이용하여 회전 각도별 X선이 투과한 양을 시각화하여 나타낸 그래프를 의미한다.(또는 가로축을 X선 투과량, 세로축을 회전 각도로 도시할 수도 있음) 사이노그램은 0~255 레벨의 밝기를 갖는 픽셀들로 표현되며 X선이 많이 흡수될수록 밝은 값으로, X선이 많이 투과될수록 어두운 값으로 표시된다.
제어부(450)는 촬영부(430)에서 획득한 대상체의 움직임 정보를 사이노그램에 반영하여 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정한다. 구체적으로, 촬영부(430)에서 획득한 데이터로부터 촬영 시 대상체가 좌측으로 3cm 움직였다고 판단되면 사이노그램을 대상체가 움직인 반대방향으로 3cm에 대응되는 픽셀만큼 이동시킨다. 이때, 의료 영상 장치(400)는 대상체가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 정보를 기 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어, 3차원 공간상에서 1cm는 사이노그램상에서 1픽셀에 대응된다는 맵핑 테이블을 저장하고 있을 수 있다.
이 경우, 촬영부(430)로 촬영된 대상체가 3차원 공간상에서 좌측으로 3cm 움직였다고 판단되면 사이노그램을 우측방향으로 3픽셀 이동시킴으로써, 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정한다.
상술한 바와 같이, 영상 획득부(410)가 프로젝션 데이터를 획득할 때 촬영부(430)로 대상체의 움직임을 파악하고, 움직임 정보를 반영하여 사이노그램을 보정하면 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 최소화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(400)의 구현 형태를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서는 영상 획득부(410)가 대상체(510) 주위를 회전하며 프로젝션 데이터를 획득하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 영상 획득부(410)가 고정된 상태에서 대상체(510)를 회전시켜 프로젝션 데이터를 획득하는 형태로 발명을 구현할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(400)는 복수개의 촬영부(430-1, 430-2)를 포함할 수 있다. 복수의 촬영부(430-1, 430-2)는 영상 획득부(410)가 특정 각도에서 대상체(510)에 X선을 조사하여 프로젝션 데이터를 획득할 때, 대상체(510)의 움직임 정보를 획득할 수 있다.
구체적으로, 촬영부(430-1, 430-2)는 특정 각도에서 대상체(510)를 복수 회 촬영한다. 제어부(450)는 촬영된 복수개의 이미지를 상호 비교하여 특정 각도에서 프로젝션 데이터가 획득될 때 대상체(510)가 움직인 방향 및 움직인 거리 정보를 획득할 수 있다.
대상체(510)의 움직인 정보, 즉, 움직인 방향 및 움직인 거리는 해당 각도의 사이노그램에 반영되어 움직임에 따른 오차를 보정하는데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 촬영부(430-1, 430-2)는 깊이 카메라로 구현될 수 있으며 3차원 공간상에서 대상체(510)의 좌우 움직임뿐만 아니라 깊이 움직임 까지도 검출할 수 있다.
따라서, 다른 센서, 예를 들어 자이로 센서나 가속도 센서등을 이용하여 대상체(510)의 움직임을 검출하는 것에 비해 보다 정밀하게 움직임 정보를 획득할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 복수의 촬영부(430-1, 430-2)는 깊이 카메라로 구현되는 것을 예로 들었으나 이에 한정되지 않으며 3차원 공간상에서 대상체(510)의 움직임 정보를 획득할 수 있는 다양한 depth sensor를 사용할 수도 있다. 또한, 2개보다 더 많은 혹은 더 적은 개수의 촬영부(430)가 포함되도록 발명을 구현할 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 사이노그램을 대상체의 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에는 영상 획득부(410)에 포함되어 X선을 조사하는 소스(411), 대상체를 통과한 X선을 검출하는 디텍터(413), 촬영의 대상이 되는 대상체(510), 특정 각도에서 획득한 대상체(510)의 프로젝션 데이터(610) 및 사이노그램(620)이 도시되어 있다.
X선을 조사하는 소스(411) 및 디텍터(413)는 대상체(510) 주위를 회전하며 X선을 조사하고 대상체(510)를 통과한 X선을 검출한다. 대상체의 성질 및 위치에 따라 X선 흡수율이 달라지므로 디텍터(413)에서 검출된 데이터는 도 6에 도시된 프로젝션 데이터(610)와 같이 나타날 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 복수의 소스(411) 중 제일 상단에 도시된 소스(411-1)와 제일 하단에 도시된 소스(411-2)의 경우, X선이 투과되는 경로상에 대상체(510)가 존재하지 않으므로, 해당 소스(411-1, 411-2)에서 조사된 X선은 그대로 디텍터(413)에 도달하게 된다. 따라서, 이에 대응되는 프로젝션 데이터(610)에서 X선 검출량이 높은 수치를 나타냄을 알 수 있다.
반면, 대상체(510)를 투과하는 X선의 경우 대상체(510)에 의하여 일부 X선이 흡수되므로 소스의 위치에 따라 검출되는 X선의 양이 달라지게 되므로 도 6에 도시된 바와 같이 프로젝션 데이터(610)가 그려지게 된다.
도 6에 도시된 사이노그램(620)은 좌측에 도시된 대상체(510)를 360도 회전시켜 가며 얻은 프로젝션 데이터(610)를 시각화하여 나타낸 것을 의미한다. 사이노그램(620)에서 세로축은 대상체(510)의 회전 각도를 의미하고, 가로축은 해당 각도에서 디텍터(413)를 통해 검출된 X선 양을 의미한다. 각 픽셀이 밝게 나타날수록 흡수된 X선이 많은 것을 의미하고, 픽셀이 어둡게 나타날수록 흡수된 X 선이 적은 것을 의미한다.
도 6에서 사이노그램(620)의 중앙에 도시된 선은, 좌측에 도시된 대상체(510)의 특정 회전 각도에서 검출된 X선양을 의미한다. 도 6에 도시된 회전 각도에서 프로젝션 데이터(610)가 얻어질 때, 도 7에 도시된 바와 같이 대상체(510)가 움직인 경우, 그 회전 각도에서의 사이노그램(720)에는 대상체(510)가 움직인 만큼의 오류가 발생하게 된다.
도 7에 도시된 복수의 소스(411) 중 제일 상단에 도시된 소스(411-1)를 예로 들면, 대상체(510)가 초기 위치에 있을 때는 경로상에 대상체(510)가 없어 소스(411-1)에서 조사된 X선이 온전히 디텍터(413)에 도달하게 되지만, 대상체(510)가 도 7에 도시된 바와 같이 움직이면 소스(411-1)에서 조사된 X선에 대상체(510)를 투과하게 된다.
이를 사이노그램(720)상에서 나타내면 도 7에 도시된 바와 같이 대상체(510)가 움직인 방향으로 해당 각도에서의 사이노그램(720)이 쉬프트되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 촬영부(430)가 대상체(510)의 초기 위치 및 움직인 후의 이미지를 획득하여 이를 비교한 후, 대상체(510)가 움직인 방향 및 움직인 거리를 산출한 후 대상체(510)가 움직인 방향의 반대 방향으로 사이노그램을 다시 이동시킨다.
이때, 사이노그램은 3차원 공간상에서 대상체(510)가 움직인 거리에 대응되는 픽셀만큼 이동된다. 이때, 의료 영상 장치(400)는 3차원 공간상에서 대상체(510)가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 정보를 기 저장하고 있을 수 있다.
예를 들어, 3차원 공간상에서 대상체가 1cm를 움직였다면, 사이노그램상에서 1cm에 대응되는 픽셀이 1픽셀이라는 정보를 기 저장하고 있을 수 있다. 따라서, 촬영부(430)에서 획득된 대상체(510)의 움직임 정보가 좌측으로 5cm라면 사이노그램을 우측으로 5픽셀 이동시킴으로써 움직임에 따른 오차를 보정하게 된다.
한편, 대상체(510)가 3차원 공간상에서 움직인 거리에 대응되는 픽셀 수는 대상체(510)의 촬영 범위에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들어, 대상체(510)가 인체이고 촬영하고자 하는 범위가 다리 전체인 경우와, 촬영고하자 하는 범위가 다리의 특정 관절인 경우, 대상체(510)가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 수는 달라지게 된다.
즉, 촬영하고자 하는 범위가 넓은 경우에는 촬영하고자 하는 범위가 좁은 경우에 비해 대상체(510)가 3차원 공간상에서 움직인 거리에 대응되는 픽셀 수가 작아지게 된다. 따라서, 의료 영상 장치(400)의 사용자는 촬영하고자 하는 대상체(510)의 촬영 범위에 따라 대상체(510) 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수를 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이, 영상 획득부(410)가 프로젝션 데이터를 획득할 때 촬영부(430)로 대상체의 움직임을 파악하고, 움직임 정보를 반영하여 사이노그램을 보정하면 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 최소화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 사이노그램을 통해 대상체의 영상을 복원하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
프로젝션 데이터를 통해 생성한 사이노그램에 다양한 복원 알고리즘 중 하나를 적용하면 대상체(510)의 영상을 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 복원 알고리즘으로 ART, SART, DART, EM, FBP, FDK, back projection 중 하나의 복원 알고리즘이 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 복원 알고리즘으로 가장 많이 활용되는 back projection으로 대상체(510)의 영상을 획득하는 방법을 설명하도록 한다. back projection(역투영법)은 summation method, linear superposition method라고도 하며, 각 방향에서 얻어진 프로젝션 데이터 값을 거꾸로 되돌린 후 연속해서 합산하여 대상체(510)의 영상을 획득하는 방법이다. 합산이 다 된 후에 전체 픽셀 값 중에서 가장 수치가 낮은 픽셀들의 최소공배수 값으로 나누어 원래의 픽셀 값으로 재구성한다.
한편, 백 프로젝션 알고리즘에서 발생할 수 있는 역투영 데이터의 번짐을 제거하기 위해서 필터링을 먼저 수행할 수도 있다. 기존의 백 프로젝션 알고리즘은 역투영 영상을 합산 후 필터 처리를 수행하는 반면에 필터보정 백프로젝션 방법은 프로젝션 데이터에 대해 필터 처리를 한 다음 역투영한다.
본 실시예에서는 사이노그램으로부터 대상치(510)의 영상을 획득하기 위해 백 프로젝션 알고리즘을 적용하는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 알고리즘을 적용할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
영상 획득부(410)는 대상체(510)에 X선을 조사하여 대상체(510)의 회전 각도별 프로젝션 데이터를 획득한다. 예를 들어, 1도에 한번씩 X선을 조사하는 경우 총 360개의 프로젝션 데이터를 획득하게 된다.
촬영부(430)는 각 각도에서 X선을 조사하여 프로젝션 데이터를 획득할 때, 대상체(510)의 움직임 정보를 획득한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 촬영부(410)는 적어도 하나의 깊이 카메라로 구현할 수 있으며, 대상치(510)의 좌우 움직임뿐만 아니라 깊이 움직임까지 획득할 수 있다.
제어부(450)는 프로젝션 데이터로 사이노그램을 생성하고, 사이노그램을 대상체(510)의 움직임 정보에 대응되는 픽셀만큼 이동시킨다. 구체적으로, 3차원 공간상에서 대상체(510)가 움직인 반대방향으로 움직인 거리에 대응되는 픽셀만큼 사이노그램을 이동시킨다.
상술한 바와 같이, 영상 획득부(410)가 프로젝션 데이터를 획득할 때 촬영부(430)로 대상체의 움직임을 파악하고, 움직임 정보를 반영하여 사이노그램을 보정하면 대상체의 움직임에 따른 영상 왜곡을 최소화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
400 : 의료 영상 장치 410 : 영상 획득부
430 : 촬영부 450 제어부

Claims (11)

  1. 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득하는 단계;
    상기 대상체가 촬영된 복수의 이미지를 비교하여, 회전 각도 별 상기 대상체의 3차원 공간상의 움직임 정보를 획득하는 단계; 및
    기 저장된 맵핑 테이블을 이용하여, 상기 대상체가 상기 3차원 공간 상에서 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수를 결정하고, 상기 대상체가 움직인 방향의 반대 방향으로 상기 픽셀 개수만큼, 특정 회전 각도의 사이노그램을 이동시키는 단계;를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 상기 대상체가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수 정보를 포함하고, 상기 픽셀 개수 정보는 상기 대상체의 촬영 범위에 따라 다르게 변경되는 것인, 의료 영상 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상체의 움직임 정보를 획득하는 단계는,
    적어도 하나의 깊이 카메라(Depth Camera)로 상기 대상체를 촬영하는 단계를 포함하고,
    상기 촬영된 복수의 이미지는, 상기 적어도 하나의 깊이 카메라에 의하여 촬영된 것인 의료 영상 보정 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동된 사이노그램에 복원 알고리즘(Reconstruction Algorithm)을 적용하여 상기 대상체의 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하는 의료 영상 보정 방법.
  6. 대상체의 회전 각도 별 프로젝션 데이터(Projection Data)를 획득하는 영상 획득부;
    회전 각도 별 상기 대상체의 3차원 공간 상의 움직임 정보를 획득하는 적어도 하나의 촬영부; 및
    기 저장된 맵핑 테이블을 이용하여, 상기 대상체가 상기 3차원 공간 상에서 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수를 결정하고, 상기 대상체가 움직인 방향의 반대 방향으로 상기 픽셀 개수만큼, 특정 회전 각도의 사이노그램을 이동시키는 제어부;를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 상기 대상체가 움직인 거리에 대응되는 픽셀 개수 정보를 포함하고, 상기 픽셀 개수 정보는 상기 대상체의 촬영 범위에 따라 다르게 변경되는 것인, 의료 영상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 촬영부는 깊이 카메라(Depth Camera)이고,
    상기 제어부는 상기 촬영부로 촬영된 복수의 이미지를 비교하여 상기 대상체의 움직임을 검출하는 의료 영상 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동된 사이노그램에 복원 알고리즘(Reconstruction Algorithm)을 적용하여 상기 대상체의 영상을 생성하는 의료 영상 장치.
  11. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
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