KR101769476B1 - Apparatus and method for increasing spatial resolution of medical image using charge sharing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전하 공유(charge sharing) 현상을 이용하여 의료 영상의 공간 해상도를 증가하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
의료 영상 센서는 간접 검출 방식과 직접 검출 방식으로 구분할 수 있다. 간접 검출 방식은 방사선을 가시광선으로 변환하는 섬광체, 가시광선을 전기신호로 변환하는 센서 및 전기신호를 처리하는 신호처리 회로로 구성된다. 즉, 간접 검출 방식은 방사선이 가시광선으로 변환되고, 가시광선이 전기신호로 변환되는 2번의 변환 과정을 거쳐 의료 영상을 획득한다. 이에 반면, 직접 검출 방식은 방사선을 전기신호로 변환하는 센서 및 전기신호를 처리하는 신호처리 회로로 구성된다. 즉, 직접 검출 방식은 방사선이 전기신호로 변환되는 1번의 변환 과정을 거쳐 의료 영상을 획득한다.Medical image sensors can be classified into indirect detection method and direct detection method. The indirect detection system consists of a scintillator that converts radiation into visible light, a sensor that converts visible light into an electrical signal, and a signal processing circuit that processes electrical signals. That is, the indirect detection method acquires a medical image through two conversion processes in which radiation is converted into visible light and visible light is converted into an electric signal. On the other hand, the direct detection system consists of a sensor for converting the radiation into an electric signal and a signal processing circuit for processing the electric signal. That is, the direct detection method acquires a medical image through one conversion process in which radiation is converted into an electrical signal.
그러나, 간접 검출 방식은 방사선이 섬광체와 반응하여 가시광선이 발생할 때, 가시광선이 등방성으로 퍼지게 되고 이로 인해 인접 픽셀에 영향을 주어 의료 영상의 해상도를 저하시키는 문제가 있다. 또한, 직접 검출 방식은 방사선이 센서와 반응하여 생긴 전자-정공 쌍(Electron-Hole pair)가 신호 처리 회로로 이동하면서 드리프트(drift)와 확산(diffusion)을 하면서 전하들의 분포 면적이 늘어나게 되고 이로 인해 인접 픽셀에 영향을 주어 의료 영상의 해상도를 저하시키는 문제가 있다.However, the indirect detection method has a problem in that when the visible light is generated due to the radiation reacting with the scintillator, the visible light is spread isotropically, which affects the adjacent pixels, thereby lowering the resolution of the medical image. In the direct detection system, the electron-hole pair generated by the reaction of the radiation with the sensor moves to the signal processing circuit, drifts and diffuses, and the distribution area of the charges increases. There is a problem that the resolution of a medical image is deteriorated by affecting adjacent pixels.
의료 영상은 물체의 재현이 진단과 치료에 직결되기 때문에, 영상의 해상도를 증가시키기 위해 다양한 기술 개발이 이루어지고 있는 상황이다. 픽셀 크기를 물리적으로 줄이는 것은 한계가 있기 때문에, 물리적인 픽셀 크기를 줄이지 않으면서도 의료 영상의 해상도를 증가시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 상황이다.Since medical images are directly related to diagnosis and treatment, various technologies are being developed to increase the resolution of images. Since there is a limit to physically reducing the pixel size, it is necessary to develop a technique that can increase the resolution of the medical image without reducing the physical pixel size.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전하 공유(charge sharing) 현상을 이용하여 의료 영상의 공간 해상도를 증가하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing that increases the spatial resolution of a medical image using a charge sharing phenomenon.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치는, 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 영상 획득부를 통한 의료 영상의 획득 시, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득하고, 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유(charge sharing) 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 위치 검출부; 및 상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 상기 영상 획득부에 의해 획득한 의료 영상을 보정하여 최종 의료 영상을 획득하는 영상 처리부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing, the apparatus comprising: an image acquisition unit acquiring a medical image based on a magnitude of incident radiation energy; When the medical image is acquired through the image acquisition unit, the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is obtained for each pixel, and if there is no charge sharing based on the acquired energy magnitude and the coordinate value of the pixel, A position detector for detecting a position of a pixel to be incident; And an image processor for correcting the medical image acquired by the image acquisition unit based on the position of the pixel detected through the position detector to acquire a final medical image.
상기 위치 검출부는, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득할 수 있다.The position detector may obtain the magnitude of the radiation energy incident on a pixel-by-pixel basis, with the number of reference clocks corresponding to a period in which the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is greater than a preset threshold value, have.
상기 위치 검출부는, 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할하고, 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출할 수 있다.The position detector may logically divide a pixel into a plurality of virtual pixels, and based on the energy magnitude of each pixel and the coordinate value of the virtual pixel, detect the position of the pixel to which the radiation is incident if there is no charge sharing phenomenon.
상기 영상 처리부는, 상기 영상 획득부를 통해 의료 영상을 획득하고, 상기 영상 획득부를 통한 의료 영상의 획득 시 상기 위치 검출부를 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하며, 상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 상기 영상 획득부에 의해 획득한 의료 영상을 보정하는 동작을 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행하며, 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.Wherein the image processing unit acquires a medical image through the image acquisition unit and detects a position of a pixel to which radiation should be incident when there is no charge sharing phenomenon through the position detection unit when acquiring a medical image through the image acquisition unit, And correcting the medical image acquired by the image acquiring unit based on the position of the pixel detected through the plurality of correction medical images by repeating a plurality of times at a predetermined time interval, The final medical image can be acquired.
대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 대상 객체 이동부를 더 포함하며, 상기 영상 처리부는, 상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 의료 영상을 상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 각각 보정하고, 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.Wherein the image processing unit further comprises a target object moving unit moving the target object by a predetermined distance smaller than the size of the pixel, And the final medical image can be obtained by combining the corrected medical images before and after the movement.
상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다.The target object moving unit may move the target object by the preset distance in the horizontal axis and move the target object by the predetermined distance along the vertical axis.
상기 영상 처리부는, 상기 보정된 이동 후 의료 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시키고, 상기 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 의료 영상으로 획득할 수 있다.Wherein the image processing unit moves the corrected medical image after movement by the predetermined distance in a direction opposite to the movement of the target object and superimposes the corrected medical image on the medical image before correction, Area as the final medical image.
상기 영상 처리부는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.The image processor may enlarge the corrected medical image before and after the correction by the calculated magnification based on the predetermined distance, and synthesize the medical image before and after the enlarged movement to obtain the final medical image.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법은, 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치의 공간 해상도 증가 방법으로서, 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득하는 단계; 상기 의료 영상의 획득 시, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득하는 단계; 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 단계; 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 획득한 의료 영상을 보정하는 단계; 및 보정된 의료 영상을 기초로 최종 의료 영상을 획득하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of increasing the spatial resolution of an apparatus for increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing, Acquiring a medical image based on the medical image; Acquiring the magnitude of the radiation energy incident on the pixel on a pixel-by-pixel basis at the time of acquiring the medical image; Detecting a position of a pixel to which a radiation is incident if there is no charge sharing phenomenon based on the acquired energy amount per pixel and the coordinate value of the pixel; Correcting the medical image acquired based on the position of the detected pixel; And acquiring a final medical image based on the corrected medical image.
상기 에너지 크기 획득 단계는, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.The energy magnitude obtaining step may obtain the magnitude of the radiation energy incident on a pixel-by-pixel basis, with the number of reference clocks corresponding to a period in which the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is greater than a predetermined threshold value, .
상기 픽셀 위치 검출 단계는, 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할하고, 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 것으로 이루어질 수 있다.The pixel position detection step may be performed by dividing the pixel logically into a plurality of virtual pixels, and detecting the position of the pixel to which the radiation is incident, if there is no charge sharing phenomenon based on the energy magnitude of each pixel and the coordinate value of the virtual pixel have.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 의료 영상 획득 단계, 상기 에너지 크기 획득 단계, 상기 픽셀 위치 검출 단계 및 상기 영상 보정 단계를 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행하고, 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.The final medical image acquisition step may include repeating the medical image acquisition step, the energy magnitude acquisition step, the pixel position detection step, and the image correction step a plurality of times at predetermined time intervals, And combining the medical images to obtain the final medical image.
대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 단계를 더 포함하며, 상기 영상 보정 단계는, 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 의료 영상을 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 각각 보정하는 것으로 이루어지고, 상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.And moving the target object by a predetermined distance smaller than the size of the pixel, wherein the image correcting step corrects the medical image obtained before and after the movement of the target object, based on the position of the detected pixel, And the final medical image acquiring step may include acquiring the final medical image by synthesizing the corrected medical images before and after the movement.
상기 대상 객체 이동 단계는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 것으로 이루어질 수 있다.The moving target object may move the target object by the predetermined distance along the horizontal axis and move the target object along the vertical axis by the predetermined distance.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 보정된 이동 후 의료 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시키고, 상기 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 의료 영상으로 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Wherein the final medical image acquisition step includes moving the corrected medical image after movement by the predetermined distance in a direction opposite to the movement of the target object and superimposing the corrected medical image on the corrected medical image before movement, To obtain the overlapped area of the final medical image.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.The final medical image acquiring step may include acquiring the final medical image by enlarging the corrected medical image before and after the enlargement by a magnification calculated on the basis of the predetermined distance and synthesizing the medical images before and after the enlargement .
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.According to an aspect of the present invention, there is provided a computer program for use in a computer readable recording medium, the computer program causing the computer to execute any one of the methods.
본 발명에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법에 의하면, 문제점이라고 인식된 전하 공유(charge sharing) 현상을 기반으로 의료 영상의 공간 해상도를 증가시킴으로써, 물리적인 픽셀 크기를 줄이지 않아도 의료 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.According to the apparatus and method for increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to the present invention, by increasing the spatial resolution of a medical image based on a charge sharing phenomenon recognized as a problem, The resolution of the medical image can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 전하 공유 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 에너지의 크기를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀의 위치를 검출하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀의 위치를 검출하는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 의료 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 의료 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram for explaining an apparatus for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining charge sharing phenomenon.
3 is a view for explaining an operation of acquiring the magnitude of the radiation energy according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining an example of an operation of detecting the position of a pixel according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining another example of an operation of detecting the position of a pixel according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an example of an operation for acquiring a final medical image according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram for explaining an apparatus for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining an example of an operation for acquiring a final medical image according to another embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method of increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an apparatus and method for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치에 대하여 설명한다.First, a spatial resolution increasing apparatus for medical images using charge sharing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 전하 공유 현상을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 에너지의 크기를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀의 위치를 검출하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀의 위치를 검출하는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 의료 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram for explaining an apparatus for increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view for explaining charge sharing phenomenon, FIG. 4 is a view for explaining an example of an operation of detecting the position of a pixel according to an embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a view for explaining the operation of acquiring the magnitude of radiation energy according to the
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치(100)(이하 '제1 공간 해상도 증가 장치'라 한다)는 전하 공유(charge sharing) 현상을 이용하여 의료 영상의 공간 해상도를 증가한다. 여기서, 전하 공유 현상은 방사선이 센서와 반응하여 생긴 전자-정공 쌍(Electron-Hole pair)가 신호 처리 회로로 이동하면서 드리프트(drift)와 확산(diffusion)을 하면서 전하들의 분포 면적이 늘어나게 되고 이로 인해 인접 픽셀에 영향을 주는 현상(직접 검출 방식)이나 방사선이 섬광체와 반응하여 발생된 가시광선이 등방성으로 퍼지게 되고 이로 인해 인접 픽셀에 영향을 주는 현상(간접 검출 방식)을 말한다.Referring to FIG. 1, an
이를 위해, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 센싱부(110), 영상 획득부(130), 위치 검출부(150) 및 영상 처리부(170)를 포함할 수 있다.The first spatial
센싱부(110)는 방사선 발생 장치(도시하지 않음)로부터 발생되어 입사되는 방사선을 센싱한다.The
영상 획득부(130)는 센싱부(110)를 통해 센싱된 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득한다. 예컨대, 영상 획득부(130)는 포톤 카운팅(photon counting) 방식 등을 통해 의료 영상을 획득할 수 있다. 여기서 포톤 카운팅 방식은 입사된 방사선이 미리 설정된 기준값보다 크면 픽셀에 '1'을 기록하는 방식을 말한다.The
위치 검출부(150)는 영상 획득부(130)를 통한 의료 영상의 획득 시, 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출한다. 예컨대, 전하 공유 현상이 없는 경우, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 방사선은 5번 픽셀(AP)로만 입사하게 된다. 이에 반면, 전하 공유 현상이 발생되는 경우, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 방사선은 5번 픽셀(AP)뿐만 아니라 5번 픽셀(AP)에 인접하는 픽셀들인 2번 픽셀(NP_1)과 6번 픽셀(NP_2)에도 입사하게 된다. 이와 같은 전하 공유 현상으로 인해 의료 영상의 해상도가 저하되게 된다. 위치 검출부(150)는 이와 같은 전하 공유 현상을 역으로 이용하여, 전하 공유 현상으로 인해 인접 픽셀로 손실되는 방사선 에너지의 크기를 토대로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 정확한 위치를 검출할 수 있다.When acquiring a medical image through the
즉, 위치 검출부(150)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득할 수 있다. 예컨대, 위치 검출부(150)는 미리 설정된 임계값을 초과하는 시간을 이용하는 ToT(Time-over-Threshold) 방법을 통해 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득할 수 있다.That is, the
보다 자세하게는, 위치 검출부(150)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 해당 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득할 수 있다.In more detail, the
도 3을 참조하면, 소정의 주파수를 가지는 참조 클럭(Clock)이 발생되는 상태에서, 위치 검출부(150)는 픽셀에 입사되는 방사선 에너지의 크기(Vsignal)가 미리 설정된 임계값(Vth)보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭(Clock)의 개수를 해당 픽셀의 에너지 크기값(VTOT)으로 설정할 수 있다. 예컨대, 하나의 픽셀에 도 3에 도시된 그래프와 같이 방사선이 입사된다고 가정하면, 첫 번째 구간(P1)에는 '2'가, 두 번째 구간(P2)에는 '5'가, 세 번째 구간(P3)에는 '3'이, 네 번째 구간(P4)에는 '7'이 해당 픽셀의 에너지 크기값으로 설정된다.Referring to Figure 3, than the reference clock threshold (V th), (Clock), the size (V signal) of the radiation energy impinging on in a state in which the occurrence, the
그리고, 위치 검출부(150)는 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 정확한 위치를 검출할 수 있다.The
도 4를 참조하면, 2번 픽셀(NP_1)의 좌표값은 "(x1, y1)"이고 에너지 크기값은 "A"이며, 5번 픽셀(AP)의 좌표값은 "(x2, y2)"이고 에너지 크기값은 "B"이며, 6번 픽셀(NP_2)의 좌표값은 "(x3, y3)"이고 에너지 크기값은 "C"라고 가정하면, 위치 검출부(150)는 다음의 [수학식 1]을 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀(AP)의 위치값인 "(X, Y)"를 검출할 수 있다.4, the coordinate value of the second pixel (NP_1) is "(x1, y1)", the energy magnitude value is "A", the coordinate value of the fifth pixel (AP) And the energy magnitude value is "B", the coordinate value of the sixth pixel NP_2 is "(x3, y3)" and the energy magnitude value is "C", the
위치 검출부(150)는 위의 [수학식 1]을 통해 검출된 위치값인 "(X, Y)"를 토대로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀(AP)의 위치를 검출할 수 있다.The
예컨대, "90keV"의 방사선이 입사되는 경우, 전하 공유 현상에 의해 5번 픽셀(AP)에는 "60keV"의 방사선이 입사되고, 2번 픽셀(NP_1)과 6번 픽셀(NP_2)에는 "30keV"의 방사선이 입사되면, 픽셀의 에너지 크기값은 방사선 에너지의 크기에 비례하기 때문에 5번 픽셀(AP)의 에너지 크기값이 2번 픽셀(NP_1)과 6번 픽셀(NP_2)의 에너지 크기값보다 크게 된다. 이에 따라, "90keV"의 방사선이 5번 픽셀(AP)에 더 근접하여 입사한 것을 알 수 있다. 즉, "90keV"의 방사선이 5번 픽셀(AP)에만 입사하여야 하지만, 전하 공유 현상으로 인해 5번 픽셀(AP)에 인접한 2번 픽셀(NP_1)과 6번 픽셀(NP_2)에도 방사선이 입사하게 된 것을 알 수 있다.For example, when a radiation of "90 keV" is incident, "60 keV" radiation is incident on the fifth pixel AP due to the charge sharing phenomenon and "30 keV" is applied to the second pixel NP_1 and the sixth pixel NP_ The energy magnitude value of the fifth pixel AP is larger than the energy magnitude value of the second pixel NP_1 and the sixth pixel NP_2 since the energy magnitude value of the pixel is proportional to the magnitude of the radiation energy. do. Accordingly, it can be seen that the radiation of "90 keV " is incident closer to the fifth pixel AP. That is, radiation of "90 keV" should be incident only on the fifth pixel (AP), but radiation is also incident on the second pixel (NP_1) and the sixth pixel (NP_2) adjacent to the fifth pixel (AP) .
이때, 위치 검출부(150)는 픽셀을 논리적으로 복수 개(예컨대, 2의 지수승)의 가상 픽셀로 분할할 수 있다. 예컨대, 위치 검출부(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 픽셀을 네 개의 가상 픽셀로 분할할 수 있다. 그리고, 위치 검출부(150)는 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 정확한 위치를 검출할 수 있다.At this time, the
도 5를 참조하면, 2번 픽셀(NP_1)의 에너지 크기값은 "A"이고 네 개의 가상 픽셀의 좌표값은 "(x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4)"이며, 5번 픽셀(AP)의 에너지 크기값은 "B"이고 네 개의 가상 픽셀의 좌표값은 "(x5, y5), (x6, y6), (x7, y7), (x8, y8)"이며, 6번 픽셀(NP_2)의 에너지 크기값은 "C"이고 네 개의 가상 픽셀의 좌표값은 "(x9, y9), (x10, y10), (x11, y11), (x12, y12)"라고 가정하면, 위치 검출부(150)는 다음의 [수학식 2]를 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀(AP')의 위치값인 "(X, Y)"를 검출할 수 있다.5, the energy magnitude value of the second pixel NP_1 is "A" and the coordinate values of the four virtual pixels are "(x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) , y4) ", the energy magnitude value of the fifth pixel AP is" B "and the coordinate values of the four virtual pixels are" (x5, y5), (x6, y6), (x7, y7) , y8), the energy value of the sixth pixel NP_2 is "C", and the coordinate values of the four virtual pixels are "(x9, y9), (x10, y10) , y12), the
위치 검출부(150)는 위의 [수학식 2]를 통해 검출된 위치값인 "(X, Y)"를 토대로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀(AP')의 위치를 검출할 수 있다.The
이와 같이, 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할한 다음, 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출함으로써, 픽셀의 크기를 물리적으로 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해, 의료 영상의 해상도를 증가시킬 수 있다.In this way, if the pixel is logically divided into a plurality of virtual pixels and then the position of the pixel to which the radiation is incident is detected without charge sharing phenomenon, the effect of physically reducing the size of the pixel can be obtained. As a result, the resolution of the medical image can be increased.
영상 처리부(170)는 위치 검출부(150)를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 영상 획득부(130)에 의해 획득한 의료 영상을 보정하여 최종 의료 영상을 획득한다. 즉, 영상 처리부(170)는 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치값을 이용하여 영상 획득부(130)에 의해 획득한 의료 영상을 전하 공유 현상이 발생되지 않는 경우에 획득할 수 있는 의료 영상으로 보정할 수 있다.The
이때, 영상 처리부(170)는 의료 영상 획득 동작, 픽셀 위치 검출 동작, 영상 보정 동작을 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행할 수 있다. 즉, 영상 처리부(170)는 영상 획득부(130)를 통해 의료 영상을 획득하고, 영상 획득부(130)를 통한 의료 영상의 획득 시 위치 검출부(150)를 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하며, 위치 검출부(150)를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 영상 획득부(130)에 의해 획득한 의료 영상을 보정하는 동작을 복수 회 반복 수행할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(170)는 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.At this time, the
도 6을 참조하면, 영상 처리부(170)는 미리 정해진 기간(ST)(예컨대, 1s 등) 동안에 미리 설정된 시간(예컨대, 1㎲ 등) 간격으로 영상 획득부(130)를 통해 의료 영상(I1, I2 내지 In)을 획득할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(170)는 의료 영상(I1, I2 내지 In)의 획득 시 위치 검출부(160)를 통해 픽셀의 위치를 검출하고, 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 의료 영상(I1, I2 내지 In)을 보정하여 보정 의료 영상(AI1, AI2 내지 AIn)을 획득할 수 있다. 그런 다음, 영상 처리부(170)는 복수 개의 보정 의료 영상(AI1, AI2 내지 AIn)을 합성하여 최종 의료 영상(FI)을 획득할 수 있다.6, the
그러면, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득한다(S110).Referring to FIG. 7, the first spatial
의료 영상의 획득 시, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득한다(S120). 예컨대, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 미리 설정된 임계값을 초과하는 시간을 이용하는 ToT 방법을 통해 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득할 수 있다. 즉, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 해당 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득할 수 있다.In acquiring the medical image, the first spatial
그리고, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출한다(S130). 즉, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 위의 [수학식] 1을 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출할 수 있다.The first spatial
이때, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할할 수 있다. 그리고, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 위의 [수학식 2]를 통해 검출할 수 있다.At this time, the first spatial
그런 다음, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 획득한 의료 영상을 보정한다(S140). 즉, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치값을 이용하여 의료 영상을 전하 공유 현상이 발생되지 않는 경우에 획득할 수 있는 의료 영상으로 보정할 수 있다.Then, the first spatial
마지막으로, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 보정된 의료 영상을 기초로 최종 의료 영상을 획득한다(S150). 이때, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 의료 영상 획득 동작, 픽셀 위치 검출 동작, 영상 보정 동작을 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행할 수 있다. 그리고, 제1 공간 해상도 증가 장치(100)는 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.Finally, the first spatial
그러면, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과에 대하여 설명한다.The effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 실험하기 위해 세 가지의 테스트 환경에서 55um X 55um의 픽셀 크기를 가지는 256 X 256 어레이의 디텍터를 이용하여 테스트를 수행하였다.In order to test the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to an embodiment of the present invention, a test using a 256 x 256 array detector having a pixel size of 55 um x 55 um in three test environments Respectively.
첫 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 종래의 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 8의 (a)와 같다. 두 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법(픽셀을 논리적으로 분할하지 않음)을 적용한 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 8의 (b)와 같다. 세 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법(픽셀을 논리적으로 네 개의 가상 픽셀로 분할)을 적용한 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 8의 (c)와 같다.In the first test environment, the image was acquired according to the conventional method using the detector described above, and the acquired image is shown in FIG. 8 (a). In the second test environment, the image was acquired according to the method of applying the spatial resolution increasing method (the pixel is not logically divided) of the medical image using the charge sharing according to the embodiment of the present invention using the detector described above, An image is shown in Fig. 8 (b). In the third test environment, the image is acquired according to a method of applying a space resolution increasing method (dividing a pixel logically into four virtual pixels) using charge sharing according to an embodiment of the present invention using the detector described above , And the acquired image is shown in (c) of FIG.
도 8에 도시된 영상에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법이 적용된 영상(도 8의 (b) 및 (c) 참조)이 기존의 방식에 따른 영상(도 8의 (a) 참조)보다 라인의 배열이 좀 더 매끄러운 것을 확인할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀의 논리적 분할 방식이 적용된 영상(도 8의 (c) 참조)이 픽셀의 논리적 분할 방식이 적용되지 않은 영상(도 8의 (b) 참조)보다 라인의 배열이 더 명확하게 구분되는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the image shown in FIG. 8, the image (see FIGS. 8B and 8C) to which the spatial resolution increasing method of the medical image according to the embodiment of the present invention is applied, (See Fig. 8 (a)), the line arrangement is smoother. 8 (c)) applied to the logical division method of the pixel according to the embodiment of the present invention is smaller than the image (see Fig. 8 (b)) to which the logical division method of the pixel is not applied You can see that the array is more clearly distinguished.
그러면, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치에 대하여 설명한다.9 and 10, an apparatus for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention will be described.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 의료 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a block diagram for explaining an apparatus for increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an example of an operation for acquiring a final medical image according to another embodiment of the present invention Fig.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치(200)(이하 '제2 공간 해상도 증가 장치'라 한다)는 전하 공유 현상을 이용하여 의료 영상의 공간 해상도를 증가하고, 대상 객체의 이동 전후에 획득한 영상을 통해 의료 영상의 공간 해상도를 증가한다.Referring to FIG. 9, an
이를 위해, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 센싱부(210), 영상 획득부(230), 위치 검출부(250), 영상 처리부(270) 및 대상 객체 이동부(290)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 앞선 실시예에 따른 제1 공간 해상도 증가 장치(100)와 실질적으로 동작이 동일하므로 앞선 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 이하 설명한다.For this, the second spatial
대상 객체 이동부(290)는 대상 객체(예컨대, 환자 등)를 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 거리는 픽셀의 크기보다 작은 거리일 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 거리는 픽셀 크기의 1/2, 1/3 등으로 설정될 수 있다. 이와 같이, 대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 거리만큼 이동하는 이유는 대상 객체의 이동 전후에 각각 획득한 의료 영상이 픽셀 단위로 볼 때 서로 중첩되는 영역이 포함되어 있어야 영상의 해상도를 증가시킬 수 있기 때문이다.The target
이때, 대상 객체 이동부(290)는 대상 객체를 가로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 대상 객체를 세로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 물론, 대상 객체 이동부(290)는 가로축과 세로축으로 각각 이동한 후 최종적으로 위치할 지점을 계산하여 대각선 방향으로 해당 거리만큼 한번에 이동할 수도 있다.At this time, the target
영상 처리부(270)는 대상 객체 이동부(290)를 통해 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 의료 영상을 위치 검출부(250)를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 각각 보정할 수 있다. 즉, 영상 처리부(270)는 대상 객체가 이동하기 전에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 의료 영상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 처리부(270)는 대상 객체가 이동한 이후에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 의료 영상을 획득할 수 있다. The
예컨대, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/2"이면, 영상 처리부(270)는 대상 객체를 한 번 이동하여 총 2개의 보정된 의료 영상(이동 전 획득한 의료 영상, 픽셀 크기의 1/2만큼 이동 후 획득한 의료 영상)을 획득할 수 있다. 반면, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/3"이면, 영상 처리부(270)는 대상 객체를 두 번 이동하여 총 3개의 보정된 의료 영상(이동 전 획득한 의료 영상, 픽셀 크기의 1/3만큼 이동 후 획득한 의료 영상, 픽셀 크기의 1/3만큼 다시 이동 후 획득한 의료 영상)을 획득할 수 있다.For example, if the predetermined distance, which is the distance that the target object moves, is 1/2 of the pixel size, the
그리고, 영상 처리부(270)는 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.Then, the
즉, 영상 처리부(270)는 보정된 이동 후 의료 영상을 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동하여 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시킬 수 있다. 그런 다음, 영상 처리부(270)는 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 최종 의료 영상으로 획득할 수 있다. 여기서, 최종 의료 영상에 속하는 각 픽셀의 에너지 크기값은 이동 전 의료 영상의 해당 픽셀의 에너지 크기값에 이동 후 의료 영상의 해당 픽셀의 에너지 크기값을 더한 값이 될 수 있다.That is, the
이때, 영상 처리부(270)는 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대할 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/2"이면, 배율은 "2"가 될 수 있다. 반면, 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/3"이면, 배율은 "3"이 될 수 있다. 즉, 영상 처리부(270)는 산출된 배율만큼 각 픽셀을 확대할 수 있다. 예컨대, 배율이 "2"이면, 영상 처리부(270)는 각 픽셀을 2 X 2 어레이를 가지는 픽셀로 확대할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(270)는 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.At this time, the
도 10을 참조하면, 영상 처리부(270)는 대상 객체를 이동하기 전에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 제1 의료 영상(BI)를 획득할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(270)는 대상 객체를 미리 설정된 거리인 "픽셀 크기의 1/2"만큼 이동한 이후에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 제2 의료 영상(AI)을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 의료 영상(BI) 및 제2 의료 영상(AI)는 미리 설정된 거리인 "픽셀 크기의 1/2"을 기초로 산출된 배율인 "2"만큼 각 픽셀이 확대될 수 있다.Referring to FIG. 10, the
그런 다음, 영상 처리부(270)는 제2 의료 영상(AI)을 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 미리 설정된 거리인 "픽셀 크기의 1/2"만큼 이동하여 제1 의료 영상(BI)에 중첩시킬 수 있다. 그리고, 영상 처리부(270)는 제1 의료 영상(BI)와 제2 의료 영상(AI)의 중첩된 영역을 최종 의료 영상(FI)으로 획득할 수 있다.Then, the
그러면, 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법에 대하여 설명한다.A method of increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a method of increasing a spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법은 앞선 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법과 실질적으로 동작이 동일하므로 앞선 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 이하 설명한다.The method of increasing the spatial resolution of the medical image using the charge sharing according to the present embodiment is substantially the same as the method of increasing the spatial resolution of the medical image using charge sharing according to the previous embodiment, This will be described below.
도 11을 참조하면, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득한다(S210).Referring to FIG. 11, the second spatial
의료 영상의 획득 시, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득한다(S220).In acquiring the medical image, the second spatial
그리고, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀별 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출한다(S230).In operation S230, the second spatial
그런 다음, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 획득한 의료 영상을 보정한다(S240).Then, the second spatial
이후, 보정된 의료 영상이 대상 객체의 이동 전 영상이면(S250-Y), 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 대상 객체를 미리 설정된 거리만큼 이동한 다음, S210 단계, S220 단계, S230 단계 및 S240 단계를 수행한다. 여기서, 미리 설정된 거리는 픽셀의 크기보다 작은 거리일 수 있다. 이때, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 대상 객체를 가로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 대상 객체를 세로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 물론, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 가로축과 세로축으로 각각 이동한 후 최종적으로 위치할 지점을 계산하여 대각선 방향으로 해당 거리만큼 한번에 이동할 수도 있다.Thereafter, when the corrected medical image is the pre-movement image of the target object (S250-Y), the second spatial
즉, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 대상 객체가 이동하기 전에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 의료 영상을 획득할 수 있다. 또한, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 대상 객체가 이동한 이후에 앞선 실시예에 따른 방법에 의해 보정된 의료 영상을 획득할 수 있다. That is, the second spatial
이에 반면, 보정된 의료 영상이 대상 객체의 이동 후 영상이면(S250-N), 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 합성한다(S260). 즉, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 보정된 이동 후 의료 영상을 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동하여 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시킬 수 있다. 그런 다음, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 최종 의료 영상으로 획득할 수 있다. 이때, 제2 공간 해상도 증가 장치(200)는 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대할 수 있다.On the other hand, if the corrected medical image is an image after movement of the target object (S250-N), the second spatial
한편, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/2"인 것으로 상정하고 도 11을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 미리 설정된 거리에 따라 대상 객체를 복수 회 이동하고 각각 보정된 의료 영상을 획득할 수 있다. 예컨대, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/3"이면, 제2 공간 해상도 증가 장치(200) 대상 객체를 두 번 이동하여 총 3개의 보정된 의료 영상(이동 전 획득한 의료 영상, 픽셀 크기의 1/3만큼 이동 후 획득한 의료 영상, 픽셀 크기의 1/3만큼 다시 이동 후 획득한 의료 영상)을 획득할 수 있다.11, assuming that the predetermined distance that is the distance that the target object moves is 1/2 of the pixel size, the present invention is not limited to this, and the target object may be moved a plurality of times according to a preset distance The corrected medical images can be obtained. For example, if the predetermined distance, which is the distance that the target object moves, is 1/3 of the pixel size, the object of the second spatial
그러면, 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과에 대하여 설명한다.The effect of the method of increasing the spatial resolution of the medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 실험하기 위해 세 가지의 테스트 환경에서 55um X 55um의 픽셀 크기를 가지는 256 X 256 어레이의 디텍터를 이용하여 테스트를 수행하였다.In order to test the effect of the method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention, a test using a 256 x 256 array detector having a pixel size of 55 um x 55 um in three test environments Respectively.
첫 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 종래의 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 12의 (a)와 같다. 두 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법(픽셀을 논리적으로 분할하지 않음)을 적용한 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 12의 (b)와 같다. 세 번째 테스트 환경은 위의 디텍터를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법(픽셀을 논리적으로 네 개의 가상 픽셀로 분할)을 적용한 방식에 따라 영상을 획득하였고, 획득한 영상은 도 12의 (c)와 같다.In the first test environment, the image was obtained according to the conventional method using the detector described above, and the obtained image is shown in FIG. 12 (a). In the second test environment, the image was acquired according to the method of applying the spatial resolution increasing method (pixel not logically divided) of the medical image using charge sharing according to another embodiment of the present invention using the detector described above, An image is as shown in Fig. 12 (b). The third test environment acquires images according to a method of applying spatial resolution increasing method (dividing pixels logically into four virtual pixels) using charge sharing according to another embodiment of the present invention using the above detector And the obtained image is as shown in FIG. 12 (c).
도 12에 도시된 영상에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법이 적용된 영상(도 12의 (b) 및 (c) 참조)이 기존의 방식에 따른 영상(도 12의 (a) 참조)보다 엣지 부분이 좀 더 매끄러운 것을 확인할 수 있다.12 (b) and 12 (c)) applied to the method of increasing the spatial resolution of a medical image according to another embodiment of the present invention is applied to an image according to a conventional method (See Fig. 12 (a)), the edge portions are smoother.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 롬(ROM), 램(RAM), 씨디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to computer devices connected to a wired / wireless communication network, and a computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 다음의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted without departing from the scope of the appended claims.
100, 200 : 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치,
110, 210 : 센싱부, 130, 230 : 영상 획득부,
150, 250 : 위치 검출부, 170, 270 : 영상 처리부,
290 : 대상 객체 이동부100, 200: Spatial resolution increasing device of medical image using charge sharing,
110, 210: sensing unit, 130, 230: image acquisition unit,
150, 250: position detection unit, 170, 270: image processing unit,
290: target object moving unit
Claims (17)
상기 영상 획득부를 통한 의료 영상의 획득 시, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득하고, 획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유(charge sharing) 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 위치 검출부; 및
상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 상기 영상 획득부에 의해 획득한 의료 영상을 보정하여 최종 의료 영상을 획득하는 영상 처리부;
를 포함하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.An image acquiring unit acquiring a medical image based on a magnitude of incident radiation energy;
When the medical image is acquired through the image acquisition unit, the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is obtained for each pixel, and if there is no charge sharing based on the acquired energy magnitude and the coordinate value of the pixel, A position detector for detecting a position of a pixel to be incident; And
An image processing unit for correcting the medical image acquired by the image acquisition unit based on the position of the pixel detected through the position detection unit to obtain a final medical image;
A spatial resolution enhancement device for medical images using charge sharing.
상기 위치 검출부는, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 1,
Wherein the position detector detects the number of reference clocks corresponding to a period in which the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is greater than a predetermined threshold value as the energy magnitude value of the pixel, An apparatus for increasing spatial resolution of medical images using sharing.
상기 위치 검출부는, 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할하고, 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 1,
The position detection unit may divide the pixel logically into a plurality of virtual pixels, and based on the pixel-by-pixel energy magnitude and the coordinate value of the virtual pixel, if the charge sharing phenomenon is absent, An apparatus for increasing spatial resolution of an image.
상기 영상 처리부는, 상기 영상 획득부를 통해 의료 영상을 획득하고, 상기 영상 획득부를 통한 의료 영상의 획득 시 상기 위치 검출부를 통해 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하며, 상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 상기 영상 획득부에 의해 획득한 의료 영상을 보정하는 동작을 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행하며, 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 1,
Wherein the image processing unit acquires a medical image through the image acquisition unit and detects a position of a pixel to which radiation should be incident when there is no charge sharing phenomenon through the position detection unit when acquiring a medical image through the image acquisition unit, And correcting the medical image acquired by the image acquiring unit based on the position of the pixel detected through the plurality of correction medical images by repeating a plurality of times at a predetermined time interval, An apparatus for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing to acquire a final medical image.
대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 대상 객체 이동부를 더 포함하며,
상기 영상 처리부는, 상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 의료 영상을 상기 위치 검출부를 통해 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 각각 보정하고, 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 1,
Further comprising a target object moving unit for moving the target object by a predetermined distance smaller than the size of the pixel,
Wherein the image processing unit corrects the medical images acquired respectively before and after the target object moves through the target object moving unit based on the positions of the pixels detected through the position detection unit, And acquiring the final medical image using charge sharing.
상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 5,
Wherein the target object moving unit moves the target object by the predetermined distance in the horizontal axis and moves the target object on the vertical axis by the predetermined distance.
상기 영상 처리부는, 상기 보정된 이동 후 의료 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시키고, 상기 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 의료 영상으로 획득하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 5,
Wherein the image processing unit moves the corrected medical image after movement by the predetermined distance in a direction opposite to the movement of the target object and superimposes the corrected medical image on the medical image before correction, And acquiring the region as the final medical image.
상기 영상 처리부는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 장치.The method of claim 5,
Wherein the image processing unit is configured to expand the medical image before and after the correction by the magnification calculated on the basis of the predetermined distance and synthesize the medical image before and after the enlarged movement to acquire the final medical image, Space resolution increasing device.
입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득하는 단계;
상기 의료 영상의 획득 시, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 픽셀별로 획득하는 단계;
획득한 픽셀별 에너지 크기 및 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 단계;
검출된 픽셀의 위치를 기반으로 획득한 의료 영상을 보정하는 단계; 및
보정된 의료 영상을 기초로 최종 의료 영상을 획득하는 단계;
를 포함하는 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.A method of increasing the spatial resolution of a device for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing,
Acquiring a medical image based on a magnitude of incident radiation energy;
Acquiring the magnitude of the radiation energy incident on the pixel on a pixel-by-pixel basis at the time of acquiring the medical image;
Detecting a position of a pixel to which a radiation is incident if there is no charge sharing phenomenon based on the acquired energy amount per pixel and the coordinate value of the pixel;
Correcting the medical image acquired based on the position of the detected pixel; And
Acquiring a final medical image based on the corrected medical image;
A method for increasing spatial resolution of a medical image using charge sharing comprising:
상기 에너지 크기 획득 단계는, 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기가 미리 설정된 임계값보다 큰 기간에 대응되는 참조 클럭의 개수를 픽셀의 에너지 크기값으로 하여, 픽셀 단위로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 획득하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 9,
The energy magnitude obtaining step may obtain the magnitude of the radiation energy incident on a pixel-by-pixel basis, with the number of reference clocks corresponding to a period in which the magnitude of the radiation energy incident on the pixel is greater than a predetermined threshold value, A method for increasing spatial resolution of medical images using charge sharing.
상기 픽셀 위치 검출 단계는, 픽셀을 논리적으로 복수 개의 가상 픽셀로 분할하고, 픽셀별 에너지 크기 및 가상 픽셀의 좌표값을 기초로 전하 공유 현상이 없다면 방사선이 입사할 픽셀의 위치를 검출하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 9,
Wherein the pixel position detection step comprises the steps of dividing a pixel logically into a plurality of virtual pixels and detecting the position of the pixel to which the radiation will enter if there is no charge sharing phenomenon based on the energy magnitude of each pixel and the coordinate value of the virtual pixel A Method for Increasing Spatial Resolution of Medical Images Using Shared.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 의료 영상 획득 단계, 상기 에너지 크기 획득 단계, 상기 픽셀 위치 검출 단계 및 상기 영상 보정 단계를 미리 설정된 시간 간격으로 복수 회 반복 수행하고, 반복 수행하여 획득한 복수 개의 보정 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 9,
The final medical image acquisition step may include repeating the medical image acquisition step, the energy magnitude acquisition step, the pixel position detection step, and the image correction step a plurality of times at predetermined time intervals, A method of increasing the spatial resolution of a medical image using charge sharing comprising combining medical images to obtain the final medical image.
대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 단계를 더 포함하며,
상기 영상 보정 단계는, 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 의료 영상을 검출된 픽셀의 위치를 기반으로 각각 보정하는 것으로 이루어지고,
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 보정된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 9,
Further comprising moving the target object by a predetermined distance less than the size of the pixel,
Wherein the image correction step comprises: correcting the medical images acquired before and after moving the target object based on the positions of the detected pixels,
Wherein the final medical image acquiring step acquires the final medical image by synthesizing the corrected medical images before and after the movement.
상기 대상 객체 이동 단계는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 13,
Wherein the moving the target object comprises moving the target object along the horizontal axis by the predetermined distance and moving the target object along the vertical axis by the predetermined distance.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 보정된 이동 후 의료 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 보정된 이동 전 의료 영상에 중첩시키고, 상기 보정된 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 의료 영상으로 획득하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 13,
Wherein the final medical image acquisition step includes moving the corrected medical image after movement by the predetermined distance in the direction opposite to the movement of the target object and superimposing the corrected medical image on the corrected medical image before movement, And acquiring the superimposed area of the medical image as the final medical image.
상기 최종 의료 영상 획득 단계는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 보정된 이동 전후 의료 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 상기 최종 의료 영상을 획득하는 것으로 이루어진 전하 공유를 이용한 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법.The method of claim 13,
Wherein the final medical image acquiring step includes a step of acquiring the final medical image by enlarging the corrected medical image before and after the correction by the magnification calculated on the basis of the predetermined distance, A Method for Increasing Spatial Resolution of Medical Images Using.
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