KR101721683B1

KR101721683B1 - 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101721683B1
Application number: KR1020150111812A
Authority: KR
Inventors: 이남호; 황영관; 정현규; 김종열; 박강택
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-03-31
Also published as: KR20170018252A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 방사선 센서 및 상기 방사선 센서와 수직으로 이격되어 배치되는 이미지 센서를 포함하는 검출모듈; 상기 검출모듈이 상하 방향으로 회전 가능하도록 상기 검출모듈과 결합된 제 1지지체; 및 상기 제 1지지체가 좌우 방향으로 회전 가능하도록 상기 제 1지지체와 결합된 제 2지지체;를 포함한다.

Description

수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 방법{VERTICAL-TYPE MONO-SENSOR THREE-DIMENSIONAL RADIATION DETECTION AND VISUALIZATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 하나의 방사선 센서 및 하나의 이미지 센서만을 이용하여 3차원 상에서의 공간 방사선 정보를 산출할 수 있는 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 방법에 관한 것이다.

체르노빌 원전이나 후쿠시마 원전의 방사능 누출사고 환경은 누출된 방사선에 의한 오염으로 인해 큰 어려움을 겪고 있다. 누출 방사선원이나 방사능 오염원을 처리하기 하기 위해 다양한 제염기술을 개발 중에 있으며, 이 기술은 향후 지속적 증가가 예상되는 노후 원전의 폐로 작업 과정에서도 필요하다.

방사선 오염원의 제염을 위해서는 먼저 오염원(방사선원)을 찾는 작업이 우선되어야 하며, 현재 선진국에서는 방사선 영상화장치(일명 Gamma Camera)가 개발되어 고가에 시판 중에 있다. 이 장치들은 PMT나 반도체센서, 또는 CCD 카메라 등을 결합한 센싱 모듈(방사선 센서 + 이미지 센서)을 이용하여 방사선원의 위치를 탐지하여 실사 영상에 중첩 디스플레이를 함으로써 방사선 오염원 제거에 크게 기여하고 있다.

그러나 기존의 방사선 영상화장치 방사선 영상화 장치를 사용하여 방사선정보를 추출한 후 방사선 영상과 이미지 영상(가시광 영상)을 중첩하여 영상화(가시화)하는 장치는 하나의 센싱 모듈을 가지고 있기 때문에 방사선원의 방향 정보만 제공할 뿐 방사선원까지의 거리 정보는 얻을 수 없으므로, 방사선원 거리 및 방사선원의 세기를 알 수 없다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 스테레오 타입의 두 대의 센싱 모듈을 이용하여 방사선원까지의 거리 정보를 추출하는 장치가 개발되고 있으나, 제조 원가가 높아지고, 하중이 무거워지게 되므로 운용성 및 상품성에 제한을 가져오는 문제점이 있다.

하기 선행문헌은 하나의 입체 방사광 및 가시광 영상 융합장치에서 렌즈와 콜리메이터의 교체없이 절환하여, 교체에 따른 작업시간을 줄이고 교체과정에서 발생되는 방사능 오염가능성을 최소화하거나 차단할 수 있는 렌즈/콜리메이터 절환구조를 가진 입체 방사광 및 가시광 영상 융합장치에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 요지를 포함하고 있지 않다.

한국등록특허공보 제10-1309826호

본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 다른 실시예에 따른 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

기존의 두 대의 방사선 센싱모듈을 사용하거나 한 대의 센싱모듈로 위치를 이동하여 방사선 3차원 탐지 및 가시화를 구현한 스테레오 방사선 영상화 장치에서 문제되는 복잡한 좌표 변환 또는 이를 통한 오류 발생을 최소화할 수 있는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 이를 이용한 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법을 제공하는 것이다.

나아가, 한 대의 센싱모듈에 포함된 방사선 센서 및 이미지 센서 간의 하중적 비대칭성을 개선함으로써 기구적 불안정성 및 제어 오차 발생 가능성을 해결할 수 있는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법은, 방사선 센서 및 상기 방사선 센서와 수직으로 이격되어 배치되는 이미지 센서를 포함하는 검출모듈, 상기 검출모듈이 상하 방향으로 회전 가능하도록 상기 검출모듈과 결합된 제 1지지체, 상기 제 1지지체가 좌우 방향으로 회전 가능하도록 상기 제 1지지체와 결합된 제 2지지체를 포함하는 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치를 이용한 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에 관한 것으로써, 상기 방사선 센서 및 상기 이미지 센서가 스캔 대상 영역을 향하도록 상기 검출모듈을 배치하는 제 1단계; 상기 이미지 센서가 상기 스캔 대상 영역의 제 1영상 정보를 획득하고, 상기 방사선 센서가 상기 스캔 대상 영역의 제 1 방사선 정보를 획득하는 제 2단계; 상기 검출모듈을 수직방향으로 180도 회전시키고, 상기 제 1지지체를 수평방향으로 180도 회전시키는 제 3단계; 및 상기 이미지 센서가 상기 스캔 대상 영역의 제 2영상 정보를 획득하고, 상기 방사선 센서가 상기 스캔 대상 영역의 제 2방사선 정보를 획득하는 제 4단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법은 방사선 센서를 구비한 제 1센싱모듈 및 이미지 센서를 구비한 제 2센싱모듈을 서로 대칭되도록 배치시키고, 제 1센싱모듈과 제 2센싱모듈을 팬/틸트 방향으로 회전시키는 팬/틸트 모터를 구비함으로써 복잡한 좌표 변환 또는 이를 통한 오류 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 방사선 센서 및 이미지 센서를 모두 구비하는 2개의 센싱모듈을 구성하지 않아도 되기 때문에 원가 절감이 가능하고, 나아가 소형화 및 경량화가 가능하다는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 사시도이다.
도 3은 방사선 센서 및 이미지 센서를 각각 하나씩만 채용한 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 회전축 및 중심축을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법을 시계열적으로 도시한 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 방사선 센서가 스캔 대상 영역을 스캔하여 제 1방사선 정보를 획득하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 제 1지지체 및 제 2지지체에 의한 검출모듈의 회전에 따른 방사선 센서 및 이미지 센서의 위치가 변경하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 방사선 센서가 스캔 대상 영역을 스캔하여 제 2방사선 정보를 획득하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 가시 영상 기반의 방사선원 탐지 정보를 입체화하는 단계를 구체적으로 세분화한 플로우 차트이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치에 대해서 간단히 설명하도록 한다. 도 1 및 도 2는 종래의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 사시도이다.

도 1에 도시된 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 방사선원의 거리 정보를 추출하기 위하여 두 대의 센싱모듈(1, 2)을 적용한 스테레오 방식의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치이다. 즉, 두 대의 센싱모듈(1, 2)을 이용하여 시차를 가진 두 개의 이차원 영상을 획득하고, 이 두장의 2차원 영상으로부터 공간 및 방사선원에 대한 3차원 정보를 계산함으로써 방사선원의 거리 정보의 획득이 가능하게 된다. 그러나 센싱모듈(1, 2) 각각은 영상 정보를 획득하기 위한 이미지 센서 및 방사선 정보를 획득하기 위한 방사선 센서를 모두 구비해야 하는데, 이러한 센싱모듈(1, 2)은 방사선으로부터 센서를 차폐하기 위한 고하중의 물질로 이루어지기 때문에 이러한 고하중에 의해 운용성 및 상품성에 제한을 가져오는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해서 한 대의 센싱모듈을 이용하여 스테레오 타입의 구조를 구현하고자 하는 시도가 있어왔다. 그 일 예로써, 좌(우)측에 위치한 하나의 센싱모듈로 공간을 스캔한 후, 레일 또는 밸트 등을 이용하여 우(좌)측으로 이동시킨 후, 다시 한번 방사선 오염공간을 스캔함으로써 하나의 센싱모듈로써 좌/우측의 두개의 센싱모듈의 기능을 구현하는 방식이 제안된 바 있다. 그러나, 이 또한 센싱모듈의 이동을 위한 추가적 구성이 요구되기 때문에 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 고하중화 문제를 해결하기에 어려운 점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해서, 도 2와 같은 장치가 제안된 바 있으며, 구체적으로 두 개의 모터와 하나의 센싱모듈(5)만으로 구성되어 스테레오 방사선 영상화 장치를 구현하는 방식이 채용된 장치이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 개선된 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 베이스부(9), 베이스부(9) 상단에 수평방향으로 회전 가능하도록 결합된 지지체(8) 및 상기 지지체(8)의 일측에 수직방향으로 회전 가능하도록 결합된 하나의 센싱모듈(5)로 구성되어 있다. 센싱모듈(5)은 하나의 방사선 센서(6)와 하나의 이미지 센서(7)를 포함하고 있으며, 좌/우 중 일측 공간을 스캔하여 방사선 정보 및 영상 정보를 획득하고, 이후 센싱모듈(5)을 수직 및 수평 방향으로 180도 회전시켜서 좌/우 중 타측 공간을 스캔하여 방사선 정보 및 영상 정보를 획득한다. 각각 획득된 영상을 기초로 영상 처리를 수행하고, 최종적으로는 3차원 방사선 정보를 획득할 수 있게 된다. 도 2의 장치는 도 1의 장치 대비 하나의 센싱모듈(5)로 구성됨으로써 비용 및 중량 측면에서의 장점을 가지고 있으나, 방사선 센서(6)와 이미지 센서(7)가 나란히 배치되어 있어서 중심축이 일치하지 않는 구조를 취하고 있으므로, 두 개의 방사선 영상 및 가시광 영상 상의 영상중첩(Overlay) 과정에서 복잡한 좌표변환이 요구되고, 이를 통해 방사선 정보 3차원 가시화 과정에 오류 발생 가능성이 높다는 문제점이 있다.

상술한 도 1 및 도 2의 장치에서 발생하는 문제를 해결하기 위하여 도 3과 같이 구성된 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치를 고려해 볼 수 있다. 도 3에 도시된 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 구체적으로 이러한 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 방사선 센서(11)를 포함하는 제 1센싱모듈(10), 하나의 이미지 센서(21)를 포함하는 제 2센싱모듈(20), 일측 및 타측에 상기 제 1센싱모듈(10) 및 제 2센싱모듈(20)이 수직 방향으로 수직 가능하도록 결합된 제 1지지체(30) 및 제 1지지체(30)가 수평방향으로 회전 가능하도록 제 1지지체(30)에 결합된 제 2지지체(40)를 포함한다. 이러한 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 경우, 방사선 센서(11)와 이미지 센서(21)를 하나씩만 구비할 수 있으므로 원가 절감 및 중량 감소의 효과가 있으며, 복잡한 좌표 변환 또는 이를 통한 오류 발생을 최소화할 수 있다는 효과가 있다. 그러나, 도 3에 도시된 장치의 경우, 좌우로 배치된 두 센서의 하중적 비대칭성으로 인하여 기구적 불안정성 및 정밀 제어에 있어서의 오차 발생 문제 가능성이 높다는 문제가 있다. 구체적으로 납(Pb) 등의 고하중 물체로 제작된 콜리메이터와 차폐 케이승을 포함해야만 하는 방사선 센서(11)는 수 Kg 내지 수십 Kg 정도의 고하중인 반면, 이미지 센서(21)는 수 백 그램 이하에 불과하기 때문에, 좌우에 각각 장착된 양 센서의 무게 차이가 클 수 밖에 없다. 결국 좌우 비대칭적 하중 문제가 한쪽을 기울어지는 힘이 가해져서 사용 시간의 경과에 따라 시스템의 불안정성을 야기하게 되고, 특히 스캔 제어에 있어서 좌우 정밀 위치 제어 과정에서 오차를 유발하게 된다. 이를 보완하기 위하여 제 1지지체(30)의 바디 부분을 넓은 형태의 고하중으로 설계하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이는 전체 시스템 자체의 중량 증가 및 부피 증가를 발생시키는 문제점이 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치 및 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법은 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 스테레오 타입의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치에 대해서 먼저 설명하도록 하겠다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치의 회전축 및 중심축을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 검출모듈(100), 제 1지지체(200) 및 제 2지지체(300)를 포함하여 구성된다. 검출모듈(100)에는 하나의 방사선 센서(110) 및 하나의 이미지 센서(120)가 배치되고, 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)는 검출모듈(100) 내에서 수직 방향으로 이격되도록 배치된다. 이미지 센서(120)로는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서가 적용될 수 있다. 제 1지지체(200)는 검출모듈(100)이 상하 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 구성이다. 이러한 검출모듈(100)의 상하 방향의 회전을 위하여 제 1지지체(200) 또는 검출모듈(100)에는 틸트(Tilt) 모터(미도시)가 구비될 수 있다. 제 2지지체(300)는 제 1지지체(200)가 좌우 방향으로 회전 가능하도록 제 1지지체(200)와 결합되는 구성이다. 이러한 제 1지지체(200)의 좌우 방향의 회전을 위하여 제 1지지체(200) 또는 제 2지지체(300)에는 팬(Pan) 모터(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 구조에 의하여 결국 제 1지지체(200)가 제 2지지체(300)를 기준으로 좌우 방향으로 회전하게 되면, 제 1지지체(200)와 결합된 검출모듈(100) 또한 좌우 방향으로 회전하게 되는 것이다. 이를 통하여 검출모듈(100)의 상하 방향 및 좌우 방향으로의 회전이 가능하게 된다.

한편, 검출모듈(100) 내에 배치되는 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)의 배치와 관련하여 이하 도 5를 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 방사선 센서(110)의 촬상 중심(C1) 및 이미지 센서(120)의 촬상 중심(C2)이 제 2지지체(300)의 회전축(310), 즉 검출모듈(100)의 좌우 방향 회전시의 회전축 상에 배치되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 방사선 센서(110)의 촬상 중심(C1)과 제 1지지체(200)의 회전축(210) 사이의 거리(a)는 이미지 센서(120)의 촬상 중심(C2)과 제 1지지체(200)의 회전축(210) 사이의 거리(b)와 동일하도록 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치는 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)를 통해 방사선 정보 빛 이미지 정보를 획득한 후, 제 1지지체(200) 및 제 2지지체(300)를 이용하여 검출모듈(100)을 좌우 및 상하로 180도씩 각각 회전시킨 상태에서의 방사선 정보 및 이미지 정보를 획득하고, 회전 전/후의 정보들간의 시차(Disparity)를 이용하여 3차원 공간 방사선 정보를 획득하게 된다. 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)를 상술한 바와 같이 배치함으로써, 회전 전/후의 방사선 정보와 가시광 영상 정보의 중첩(Overlay)시 일치된 좌표의 사용이 가능하게 되므로 정확하고 간단한 좌표 변환이 가능하게 된다.

이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에 대해서 구체적으로 살펴보도록 하겠다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법을 시계열적으로 도시한 플로우 차트이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 방사선 센서(110)가 스캔 대상 영역(500)을 스캔하여 제 1방사선 정보를 획득하는 방법을 도시한 도면이고, 도 8은 제 1지지체(200) 및 제 2지지체(300)에 의한 검출모듈(!00)의 회전에 따른 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)의 위치가 변경하는 내용을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에서, 방사선 센서(110)가 스캔 대상 영역(500)을 스캔하여 제 2방사선 정보를 획득하는 방법을 도시한 도면이고, 도 10은 가시 영상 기반의 방사선원 탐지 정보를 입체화하는 단계를 구체적으로 세분화한 플로우 차트이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치를 이용한 방법으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 검출모듈(100)의 위치를 초기화하는 제 1단계(S100), 제 1방사선 정보 및 제 1영상 정보를 획득하는 제 2단계(S200), 검출모듈(100) 및 제 1지지체(200)를 회전시키는 제 3단계(S300), 제 2방사선 정보 및 제 2영산 정보를 획득하는 제 4단계(S400) 및 가시 영상 기반의 방사선원 탐지정보를 입체화하는 제 5단계(S500)을 포함한다. 이하에서는 상기 각 단계(S100 내지 S500)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보도록 하겠다.

상기 제 1단계(S100)는 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)가 스캔 대상 영역(500)을 향하도록 검출모듈(100)을 배치시키는 단계로써, 틸트 모터 및 팬 모터를 이용하여 검출모듈(100) 회전시킴으로써, 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)가 스캔 대상 영역(500)을 감지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이하에서는 위치가 초기화된 상태에서의 방사선 센서(110)가 이미지 센서(120)의 하측으로 이격되어 배치됨을 전제로 다음 단계에 대해 후술하도록 한다.

제 2단계(S200)에서는 우선 검출모듈(100)에 포함된 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)가 스캔 대상 영역(500)을 촬상하여 제 1방사선 정보 및 제 1영상 정보를 획득한다. 특히, 방사선 센서(110)를 이용하여 제 1방사선 정보를 획득하기 위해서는 검출모듈(100)을 상하 및 좌우 방향으로 이동시켜서 스캔 대상 영역(500)의 방사선 정보를 획득하여야 하는데, 이는 상술한 틸트 모터를 이용하여 검출모듈(100)을 상하로 회전시키고, 팬 모터를 이용하여 제 1지지체(300)를 수평방향으로 회전시킴으로써 스캔 대상 영역(500)을 스캔하게 되고, 이때 회전 허용 각도는 일반적으로 +/- 20도 정도로 설정하는 것이 일반적이다. 이러한 방사선 센서(110)가 스캔 대상 영역(500)을 스캔하는 일 예를 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 방사선 센서(110)의 중심축(C1)을 초기 설정 위치로부터 스캔 대상 영역(500)의 좌상단(C3)으로 이동시킨다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 틸트모터 및 팬틸트를 동시에 구동하여 방사선 센서(110)의 중심축(C1)이 초기 설정 위치로부터 스캔 대상 영역(500)의 좌상단까지 최단 경로(L1)로 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 이후 방사선 센서(110)가 스캔을 시작하고, 도 6에 도시된 바와 같이 지그재그 경로(L2)를 따라 스캔 대상 영역(500)을 스캔하고, 스캔 대상 영역(500)의 우하단(C4)까지 스캔이 된 이후, 스캐닝을 종료함으로써 제 1방사선 정보를 획득하게 된다.

제 3단계(S300)에서는 검출모듈을 팬모터를 이용하여 수평 방향으로 180도 회전시키고, 틸트모터를 이용하여 수직 방향으로 180도 회전시킨다. 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 검출모듈(100)이 수평 방향으로 180도 회전되면, 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)는 각각 스캔 대상 영역(500)의 반대 방향을 바라보게 되고, 이 상태에서 수직 방향으로 180도 회전되면, 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)는 스캔 대상 영역(500)을 향하게 되지만, 최초 설정 위치와는 다르게 방사선 센서(110)는 이미지 센서(120)의 상측에 이격되어 배치되게 된다. 이러한 검출모듈(100)의 수평 및 수직 회전은 틸트 모터 및 팬 모터를 동시에 구동시킴으로써 상기 과정이 동시에 수행되도록 하는 것이 회전 시간의 단축을 고려할 때 바람직할 것이다. 이러한 검출모듈(100)의 수직, 수평 방향으로의 180도 회전에 의해 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)의 상/하 위치가 바뀌게 되며, 이 경우 이미지 센서(120)의 촬상면이 최초 설정 대비 상하 및 좌우 반전되게 된다.

제 4단계(S200)에서는 검출모듈(100)에 포함된 방사선 센서(110) 및 이미지 센서(120)가 스캔 대상 영역(500)을 다시 촬상하여 제 2방사선 정보 및 제 2영상 정보를 획득한다. 방사선 센서(110)의 위치가 제 3단계(S300)의 수행에 의해 이미지 센서(120) 대비 상/하로 변경되었기 때문에, 제 4단계(S400)에서의 방사선 센서(110)의 스캔 대상 영역은 제 2단계(S200)에서의 방사선 센서(110)의 스캔 대상 영역과 일치하지 않을 것이며, 제 2단계(S200)에서의 이미지 센서(120)의 촬상 영역과 일치할 것이다. 특히, 방사선 센서(110)를 이용하여 제 2방사선 정보를 획득하기 위해서는 검출모듈(100)을 상하 및 좌우 방향으로 이동시켜서 스캔 대상 영역(500)의 방사선 정보를 획득하여야 하는데, 이는 제 2단계(S200)에서의 내용과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.

특히, 제 4단계(S400)에서 방사선 센서(110) 스캔 대상 영역(500)을 스캔하는 여러 예들을 도 9를 참조하여 살펴보면, 우선 제 2단계(S200)에서의 방사선 센서(110)의 스캔 이후의 중심점(C4)을 시작점(C5)으로 하여 스캔을 시작하되, 도 9(a)와 같이 지그재그 경로(L2)를 통해 스캔 대상 영역(500)의 전체를 스캔하는 방법이 있다. 또한, 방사선 센서(110)의 스캔 시간을 최소화하기 위하여 도 9(b) 및 도 9(c)와 같이 제 2단계(S200)에서 추출된 방사선 영상 정보를 활용하여 방사선 영역(510)의 위치를 중심으로 스캔을 진행하는 것도 가능하다. 구체적으로 도 9(b)와 같이 방사선 센서(110)의 중심축(C1)이 제 2단계(S200)에서 확인된 방사선 영역(510)의 Edge에 근접하는 좌표(C6)로 이동할 수 있도록 검출모듈(100)을 틸트모터 및 팬모터를 이용하여 스캔 없이 이동시키고, Edge에 근접하는 좌표(C6)부터 방사선원 스캔 경로(L2)를 따라 스캔을 시작할 수 있다. 나아가, 제 2단계(S200)에서 추출된 방사선 영상 정보를 확인한 결과, 방사선량이 작다고 판단되는 경우라면 도 8(c)와 같이 스캔 없이 시작점(C5)으로부터 방사선 영역(510)과 근접하는 좌표(C6)로 방사선 센서(110)의 중심축(C1)을 이동시킨 후, 방사선 영역(510)을 X축 방향으로의 라인을 따라 간단하게 스캔을 수행함으로써 방사선 센서(110)의 스캔 시간을 더욱 단축하는 것이 가능하다. 상술한 과정들을 통해 방사선 센서(110)는 제 2방사선 정보를 획득하게 된다. 이후 틸트 모터 및 팬 모터를 이용하여 방사선 센서(110)의 중심축(C1) 및 이미지 센서(120)의 중심축(C2)을 제 1단계에서의 이미지 센서(120)의 중심축(C2) 및 방사선 센서(110)의 중심축(C1)과 대응되도록 이동시키고, 이미지 센서(120)를 이용하여 스캔 대상 영역(500)을 촬상함으로써 제 2영상 정보를 획득한다. 제 4단계(S400)에서의 이미지 센서(120)는 수직 및 수평 회전 전의 방사선 센서(110)의 위치에 배치되므로 제 4단계(S400)에서의 이미지 센서(120)의 촬상 영역은 제 2단계(S200)에서의 이미지 센서(120)의 촬상 영역과는 일치하지는 않을 것이며, 제 2단계(S200)에서의 방사선 센서(110)의 스캔 영역과 일치할 것이다.

제 5단계(S500)에서는 제 2단계(S200) 및 제 4단계(S400)에서 획득한 제 1방사선 정보, 제 2방사선 정보, 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보를 기초로 가시 영상 기반의 방사선원 탐지 정보를 입체화한다. 제 5단계를 좀 더 세분화하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보의 시차(Disparity)를 산출하는 제 5-1단계(S510)가 수행된다. 이때 상술한 바와 같이 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보는 서로 상하 및 좌우 반전되어 있기 때문에 제 2영상 정보의 반전이 수행되어 야 할 것이다. 다음으로 제 1방사선 정보 및 제 2방사선 정보의 시차(Disparity)를 산출한다. 제 5-1단계(S510) 및 제 5-2단계(S520)에서 산출된 각각의 시차(Dispartiry)는 3차원 영상의 획득 및 방사선원의 거리를 산출하는데 기초가 된다. 또한 제 1영상 정보, 제 2영상 정보, 제 1방사선 정보 및 제 2방사선 정보의 좌표 캘리브레이션을 수행하는 제 5-3단계(S530)을 수행하게 되고, 또한 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보를 기초로 3차원 공간 영상 정보를 산출하는 제 5-4단계(S540) 및 제 1방사선 정보 및 제 2방사선 정보를 기초로 3차원 공간 방사선 정보를 산출하는 제 5-5단계(S550)가 수행된다. 이러한 각 단계를 거쳐서 결국 3차원 공간 영상 정보에 3차원 공간 방사선 정보를 중첩(Overlay) 시킴으로써, 방사선원의 위치를 3차원 공간상에서 가시화 할 수 있게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 검출모듈
110: 방사선 센서
120: 이미지 센서
200: 제 1지지체
300: 제 2지지체

Claims

방사선 센서(110) 및 상기 방사선 센서와 수직으로 이격되어 배치되는 이미지 센서(120)를 포함하는 검출모듈(100);
상기 검출모듈(100)이 수직 방향으로 회전 가능하도록 상기 검출모듈(100)과 결합된 제1 지지체(200); 및
상기 제1 지지체(200)가 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 제1 지지체(200)와 결합된 제2 지지체(300);를 포함하고,
상기 검출모듈(100)이 수직 방향으로 180도 회전되고, 상기 제1 지지체(200)가 수평 방향으로 180도 회전되면, 상기 방사선 센서(110) 및 상기 이미지 센서(120)의 상하 위치가 변경되는
수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 검출모듈(100)을 수직 방향으로 회전시키는 틸트 모터; 및
상기 제 1지지체(200)를 수평 방향으로 회전시키는 팬 모터;
를 더 포함하는 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 방사선 센서(110)의 촬상 중심(C1) 및 상기 이미지 센서(120)의 촬상 중심(C2)은 상기 제 2지지체(300)의 회전축(310) 상에 배치되는 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치.
제 3항에 있어서,
상기 방사선 센서(110)의 촬상 중심(C1)과 상기 제 1지지체(200)의 회전축(210) 사이의 거리(a)는 상기 이미지 센서(120)의 촬상 중심(C2)과 상기 제 1지지체(200)의 회전축(210) 사이의 거리(b)와 동일한 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치.
방사선 센서(110) 및 상기 방사선 센서(110)와 수직으로 이격되어 배치되는 이미지 센서(120)를 포함하는 검출모듈(100), 상기 검출모듈(100)이 수직 방향으로 회전 가능하도록 상기 검출모듈(100)과 결합된 제1 지지체(200), 상기 제1 지지체(200)가 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 제1 지지체(200)와 결합된 제2 지지체(300)를 포함하는 수직형 구조의 방사선 3차원 탐지 및 가시화 장치를 이용한 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법에 있어서,
상기 방사선 센서(110) 및 상기 이미지 센서(120)가 스캔 대상 영역을 향하도록 상기 검출모듈(100)을 배치하는 제1 단계(S100);
상기 이미지 센서(120)가 상기 스캔 대상 영역의 제1 영상 정보를 획득하고, 상기 방사선 센서(110)가 상기 스캔 대상 영역의 제1 방사선 정보를 획득하는 제2 단계(S200);
상기 검출모듈(100)을 수직 방향으로 180도 회전시키고, 상기 제1 지지체(200)를 수평 방향으로 180도 회전시키는 제3 단계(S300); 및
상기 제2 단계(S200) 및 상기 제3 단계(S300)에 의해 상기 방사선 센서(110) 및 상기 이미지 센서(120)의 상하 위치가 변경되면, 상기 이미지 센서(120)가 상기 스캔 대상 영역의 제2 영상 정보를 획득하고, 상기 방사선 센서(110)가 상기 스캔 대상 영역의 제2 방사선 정보를 획득하는 제4 단계(S400);
를 포함하는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제 2단계(S200)에서 상기 방사선 센서(110)는 상기 검출모듈(100) 및 상기 제 1지지체(200)를 미리 설정된 각도 범위 내에서 수직 방향 및 수평 방향으로 회전시켜 상기 스캔 대상 영역을 스캔함으로써 상기 제 1방사선 정보를 획득하는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제 3단계(S300)에서 상기 검출모듈(100)의 수직 방향으로의 회전과 상기 제 1지지체(200)의 수평 방향으로의 회전은 동시에 이루어지는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제 4단계(S400)에서 상기 방사선 센서(110)는 상기 검출모듈(100) 및 상기 제 1지지체(200)를 미리 설정된 각도 범위 내에서 수직 방향 및 수평 방향으로 회전시켜 상기 스캔 대상 영역을 스캔함으로써 상기 제 2방사선 정보를 획득하는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제 1영상 정보, 제 2영상 정보, 제 1방사선 정보 및 제 2방사선 정보에 기초하여 가시 영상 기반의 방사선원 탐지 정보를 입체화하는 제 5단계(S500);
를 더 포함하는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.
제 9항에 있어서,
상기 제 5단계(S500)는,
상기 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보의 시차(Disparity)를 산출하는 제 5-1단계(S510);
상기 제 1방사선 정보 및 상기 제 2방사선 정보의 시차(Disparity)를 산출하는 제 5-2단계(S520);
상기 제 1방사선 정보, 제 2방사선 정보, 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보의 좌표 캘리브레이션을 수행하는 제 5-3단계(S530);
상기 제 1영상 정보 및 제 2영상 정보를 기초로 3차원 공간 영상 정보를 산출하는 제 5-4단계(S540); 및
상기 제 1방사선 정보 및 제 2방사선 정보를 기초로 3차원 공간 방사선 정보를 산출하는 제 5-5단계(S550);
를 포함하는 방사선 3차원 탐지 및 가시화 방법.