KR101838951B1 - 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법 - Google Patents

영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은, 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출(energy exposure)을 달리하여 획득한 영상을 토대로 최종 영상을 획득한다. 본 발명에 따르면, 픽셀 안에 복수 개의 비교기를 두지 않아도, 즉 비교기를 증가하지 않아도 영상의 공간 해상도를 증가시키며 에너지 정보를 획득할 수 있고, 비교기가 증가되지 않기 때문에 소모되는 파워를 줄일 수 있으며, 디텍터 픽셀 면적의 증가없이 에너지 정보를 획득할 수 있다.

Description

영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법{Apparatus and method for increasing spatial resolution of image}
본 발명은 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리적인 픽셀 크기를 유지하면서 영상을 해상도를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출(energy exposure)을 달리하여 획득한 영상을 토대로 최종 영상을 획득하는 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치는, 대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 대상 객체 이동부; 입사하는 방사선 에너지의 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 영상을 획득하고, 상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 상기 미리 설정된 임계값을 달리하여 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 상기 영상 획득부를 통해 각각 획득한 영상을 합성하여 최종 영상을 획득하는 영상 처리부;를 포함한다.
상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 이동 후 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 이동 전 영상에 중첩시키고, 상기 이동 전후 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 영상으로 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 이동 전후 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 영상을 합성하여 상기 최종 영상을 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 이동 전후 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 영상을 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 방사선 에너지 구간별 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 상기 최종 영상에 중첩할 수 있다.
상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 직접 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 상기 영상 획득부를 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 대상 객체를 간접적으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법은, 영상의 공간 해상도 증가 장치의 공간 해상도 증가 방법으로서, 대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 단계; 입사하는 방사선 에너지 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 영상을 획득하고, 상기 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 상기 미리 설정된 임계값을 달리하여 상기 대상 객체가 이동하기 전후 각각의 영상을 획득하는 단계; 및 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 영상을 합성하여 최종 영상을 획득하는 단계;를 포함한다.
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.
상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 이동 후 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 이동 전 영상에 중첩시키고, 상기 이동 전후 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 영상으로 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 이동 전후 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 영상을 합성하여 상기 최종 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 이동 전후 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 방사선 에너지 구간별 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 상기 최종 영상에 중첩하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 대상 객체 이동 단계는, 상기 대상 객체를 직접 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 상기 공간 해상도 증가 장치를 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 대상 객체를 간접적으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.
본 발명에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법에 의하면, 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출(energy exposure)을 달리하여 획득한 영상을 토대로 최종 영상을 획득함으로써, 픽셀 안에 복수 개의 비교기를 두지 않아도, 즉 비교기를 증가하지 않아도 영상의 공간 해상도를 증가시키며 에너지 정보를 획득할 수 있다. 또한, 비교기가 증가되지 않기 때문에 소모되는 파워를 줄일 수 있고, 디텍터 픽셀 면적의 증가없이 에너지 정보를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 에너지를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상도 증가 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최종 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출을 달리하여 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 에너지를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상도 증가 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치(100)(이하 '공간 해상도 증가 장치'라 한다)는 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출(energy exposure)을 달리하여 획득한 영상을 토대로 최종 영상을 획득한다. 여기서, 영상이나 최종 영상의 종류는 대상 객체에 따라 달라지게 된다. 예컨대, 대상 객체가 환자인 경우에는 영상이나 최종 영상은 의료 영상일 수 있다. 그리고, 대상 객체가 제품인 경우에는 영상이나 최종 영상은 제품 영상일 수 있다. 이하, 대상 객체가 환자인 것으로 가정하고 본 발명에 대하여 설명한다. 이에 따라, 영상은 의료 영상으로, 최종 영상은 최종 의료 영상으로 명명하나, 이는 대상 객체에 따라 달라지는 것이므로 본 발명의 권리 범위를 의료 영상으로 한정하는 것은 아니다.
이를 위해, 공간 해상도 증가 장치(100)는 센싱부(110), 대상 객체 이동부(130), 영상 획득부(150) 및 영상 처리부(170)를 포함할 수 있다.
센싱부(110)는 방사선 발생 장치(도시하지 않음)로부터 발생되어 입사되는 방사선을 센싱한다.
대상 객체 이동부(130)는 대상 객체(예컨대, 환자 등)를 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 거리는 픽셀의 크기보다 작은 거리일 수 있다. 픽셀을 논리적으로 복수 개(예컨대, 2의 지수승)의 가상 픽셀로 분할하면, 미리 설정된 거리는 가상 픽셀의 크기를 기반으로 설정될 수 있다. 예컨대, 픽셀이 4개의 가상 픽셀로 분할되면, 미리 설정된 거리는 픽셀 크기의 1/2인 가상 픽셀의 크기로 설정될 수 있다. 또한, 픽셀이 9개의 가상 픽셀로 분할되면, 미리 설정된 거리는 픽셀 크기의 1/3인 가상 픽셀의 크기로 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.
이때, 대상 객체 이동부(130)는 대상 객체를 가로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 대상 객체를 세로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 물론, 대상 객체 이동부(130)는 가로축과 세로축으로 각각 이동한 후 최종적으로 위치할 지점을 계산하여 대각선 방향으로 해당 거리만큼 한번에 이동할 수도 있다.
한편, 대상 객체 이동부(130)는 대상 객체를 직접 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 영상 획득부(150)를 미리 설정된 거리만큼 이동하여 대상 객체를 간접적으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 즉, 대상 객체 이동부(130)는 대상 객체(예컨대, 환자 등)를 지지하는 지지 부재(도시하지 않음)를 직접 미리 설정된 거리만큼 이동시키거나, 대상 객체(예컨대, 환자 등)는 그대로 두고 영상 획득부(150)를 미리 설정된 거리만큼 이동시켜 대상 객체를 간접적으로 이동시킬 수 있다.
영상 획득부(150)는 센싱부(110)를 통해 센싱된 방사선 에너지의 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 의료 영상을 획득한다. 예컨대, 영상 획득부(150)는 포톤 카운팅(photon counting) 방식 등을 통해 의료 영상을 획득할 수 있다. 여기서 포톤 카운팅 방식은 입사된 방사선이 미리 설정된 임계값보다 크면 픽셀에 '1'을 기록하는 방식을 말한다.
이때, 영상 획득부(150)는 대상 객체 이동부(130)를 통해 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 미리 설정된 임계값을 달리하여 의료 영상을 획득한다. 예컨대, 대상 객체가 픽셀 크기의 1/3만큼 총 2번에 걸쳐 이동되는 경우, 영상 획득부(150)는 대상 객체의 이동 전, 대상 객체가 1/3만큼 이동 후, 및 대상 객체가 2/3만큼 이동 후 각각에서 의료 영상을 획득할 수 있다. 이때, 영상 획득부(150)는 대상 객체의 이동 전, 대상 객체가 1/3만큼 이동 후, 및 대상 객체가 2/3만큼 이동 후 각각의 임계값을 서로 달리하여 의료 영상을 획득할 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 영상 획득부(150)는 대상 객체의 이동 전에 제1 임계값(Vth1)과 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 영상 획득부(150)는 대상 객체의 1/3만큼 이동 후에 제2 임계값(Vth2)과 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 획득부(150)는 대상 객체의 2/3만큼 이동 후에 제3 임계값(Vth3)과 방사선 에너지의 크기를 기초로 의료 영상을 획득할 수 있다. 이와 같이, 대상 객체의 이동 전후의 에너지 노출(energy exposure) 정도를 달리하여 의료 영상을 획득할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 영상 처리부(170)는 대상 객체 이동부(130)를 통해 대상 객체가 이동하기 전후에 영상 획득부(150)를 통해 각각 획득한 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득한다.
즉, 영상 처리부(170)는 이동 후 의료 영상을 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동하여 이동 전 의료 영상에 중첩시킬 수 있다. 그런 다음, 영상 처리부(170)는 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 최종 의료 영상으로 획득할 수 있다.
이때, 영상 처리부(170)는 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 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(170)는 산출된 배율만큼 각 픽셀을 확대할 수 있다. 예컨대, 배율이 "2"이면, 영상 처리부(170)는 각 픽셀을 2 X 2 어레이를 가지는 픽셀로 확대할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(170)는 확대된 이동 전후 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득할 수 있다.
도 3을 참조하면, 영상 처리부(170)는 대상 객체를 이동하기 전에 제1 의료 영상(BI)를 획득할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(170)는 대상 객체를 미리 설정된 거리인 "픽셀 크기의 1/2"만큼 이동한 이후에 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.
그런 다음, 영상 처리부(170)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(170)는 제1 의료 영상(BI)와 제2 의료 영상(AI)의 중첩된 영역을 최종 의료 영상(FI)으로 획득할 수 있다.
그리고, 다시 도 1을 참조하면, 영상 처리부(170)는 이동 전후 의료 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 획득할 수 있다. 즉, 영상 처리부(170)는 에너지 노출(energy exposure) 정도, 즉 임계값을 서로 달리하여 대상 객체의 이동 전후에 각각 획득한 의료 영상을 토대로 에너지 구간별 의료 영상을 획득할 수 있다. 예컨대, 대상 객체의 이동 전에 제1 임계값과 방사선 에너지의 크기를 기초로 제1 의료 영상을 획득하고, 대상 객체의 1/3만큼 이동 후에 제2 임계값과 방사선 에너지의 크기를 기초로 제2 의료 영상을 획득하며, 대상 객체의 2/3만큼 이동 후에 제3 임계값과 방사선 에너지의 크기를 기초로 제3 의료 영상을 획득한 경우, 영상 처리부(170)는 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 토대로 제1 임계값과 제2 임계값 사이의 에너지 구간에 해당하는 의료 영상을 획득할 수 있고, 제2 의료 영상과 제3 의료 영상을 토대로 제2 임계값과 제3 임계값 사이의 에너지 구간에 해당하는 의료 영상을 획득할 수 있다.
이때, 영상 처리부(170)는 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 에너지 구간에 따라 서로 다른 가중치를 부여할 수 있다. 예컨대, 제1 임계값과 제2 임계값 사이의 에너지 구간에 해당하는 의료 영상에는 가중치 '1.0'을 부여하고, 제2 임계값과 제3 임계값 사이의 에너지 구간에 해당하는 의료 영상에는 가중치 '0.5'를 부여할 수 있다.
또한, 영상 처리부(170)는 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 최종 의료 영상에 중첩할 수 있다. 즉, 에너지 정보는 대상 객체(예컨대, 환자 등)를 구성하는 물질을 식별할 수 있는 정보를 말한다. 물질별로 방사선 에너지에 대해 각각 서로 다른 감쇄 계수를 가지게 된다. 이에 따라, 에너지 노출(energy exposure) 정도, 즉 임계값을 달리하여 복수의 의료 영상을 획득하며, 획득한 복수의 의료 영상을 토대로 에너지 정보를 획득할 수 있다.
따라서, 최종 의료 영상에 에너지 정보를 중첩함으로써, 최종 의료 영상을 구성하는 물질의 보다 정확한 구별이 가능하며, 이에 따라 진단의 정확도를 향상시킬 수 있다. 종래의 에너지 정보를 획득하는 방식은 픽셀 안에 여러 개의 비교기를 두어 에너지 정보를 획득하는 방식을 이용하고 있다. 그러나, 픽셀의 물리적인 크기가 작아짐에 따라 복수 개의 비교기를 픽셀 안에 설계하는데 제약이 따르고, 복수 개의 비교기를 구동하는데 파워가 소모되어 필요한 파워가 증가하는 문제가 있다. 이에 반면, 본 발명에 따른 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법은 픽셀 안에 복수 개의 비교기를 두는 것이 아니라, 대상 객체의 이동 전후 각각에 영상 획득 시 에너지 노출(energy exposure) 정도, 즉 임계값을 달리함으로써, 픽셀 안에 복수 개의 비교기를 두는 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 대상 객체를 이동하면서 총 8개의 의료 영상을 획득하는 경우, 본 발명은 픽셀 안에 8개의 비교기가 존재하는 경우에 획득된 에너지 정보와 동일한 에너지 정보를 획득할 수 있다.
그러면, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 동작의 일례에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최종 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 영상 획득부(150)는 대상 객체를 이동하면서 임계값을 달리하여 복수의 의료 영상(I1 내지 In)을 획득할 수 있다. 이때, 복수의 의료 영상(I1 내지 In) 각각은 서로 다른 임계값을 사용하여 획득된다. 그리고, 영상 처리부(170)는 복수의 의료 영상(I1 내지 In)을 합성하여 최종 의료 영상(FI)을 획득할 수 있다.
또한, 영상 처리부(170)는 복수의 의료 영상(I1 내지 In)을 기초로 방사선 에너지 구간별 의료 영상(PI1 내지 PIn-1)을 획득할 수 있다. 즉, 영상 처리부(170)는 제1 의료 영상(I1)과 제2 의료 영상(I2)을 이용하여 제1 에너지 구간 의료 영상(PI1)을 획득할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(170)는 제2 의료 영상(I2)과 제3 의료 영상(I3)을 이용하여 제2 에너지 구간 의료 영상(PI2)을 획득할 수 있다. 아울러, 영상 처리부(170)는 제n-1 의료 영상(In-1)과 제n 의료 영상(In)을 이용하여 제n-1 에너지 구간 의료 영상(PIn-1)을 획득할 수 있다.
그리고, 영상 처리부(170)는 방사선 에너지 구간별 의료 영상(PI1 내지 PIn-1)을 기초로 획득한 에너지 정보를 최종 의료 영상(FI)에 중첩할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상 객체의 이동 전후에 에너지 노출을 달리하여 영상을 획득하는 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 픽셀이 9개의 가상 픽셀로 분할되는 것으로 가정하면, 공간 해상도 증가 장치(100) 대상 객체의 이동 전에 제1 임계값과 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 제1 의료 영상을 획득한다(1st shot 단계). 그리고, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체의 1/3만큼 이동 후에 제2 임계값과 픽셀로 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 제2 의료 영상을 획득한다(2nd shot 단계). 또한, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체의 2/3만큼 이동 후에 제3 임계값과 픽셀에 입사하는 방사선 에너지의 크기를 기초로 제3 의료 영상을 획득한다(3rd shot 단계).
그런 다음, 공간 해상도 증가 장치(100)는 획득한 제1 내지 제3 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득한다.
그러면, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 공간 해상도 증가 장치(100)는 입사하는 방사선 에너지 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 의료 영상을 획득한다(S110). 예컨대, 공간 해상도 증가 장치(100)는 픽셀에 입사하는 방사선 에너지 크기와 임계값을 기초로 포톤 카운팅(photon counting) 방식 등을 통해 의료 영상을 획득할 수 있다.
그리고, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체를 이동한다(S120). 즉, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체(예컨대, 환자 등)를 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 거리는 픽셀의 크기보다 작은 거리일 수 있다. 픽셀을 논리적으로 복수 개(예컨대, 2의 지수승)의 가상 픽셀로 분할하면, 미리 설정된 거리는 가상 픽셀의 크기를 기반으로 설정될 수 있다. 이때, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체를 가로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 대상 객체를 세로축으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다. 물론, 공간 해상도 증가 장치(100)는 가로축과 세로축으로 각각 이동한 후 최종적으로 위치할 지점을 계산하여 대각선 방향으로 해당 거리만큼 한번에 이동할 수도 있다. 한편, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체를 직접 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 영상 획득부(150)를 미리 설정된 거리만큼 이동하여 대상 객체를 간접적으로 미리 설정된 거리만큼 이동할 수 있다.
그런 다음, 공간 해상도 증가 장치(100)는 입사하는 방사선 에너지 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 의료 영상을 획득한다(S130). 이때, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 미리 설정된 임계값을 달리하여 의료 영상을 획득한다.
대상 객체의 이동이 완료된 경우(S140-Y), 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체의 이동 전후에 획득한 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득한다(S150). 즉, 공간 해상도 증가 장치(100)는 이동 후 의료 영상을 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동하여 이동 전 의료 영상에 중첩시킬 수 있다. 그런 다음, 공간 해상도 증가 장치(100)는 이동 전후 의료 영상의 중첩된 영역을 최종 의료 영상으로 획득할 수 있다. 이때, 공간 해상도 증가 장치(100)는 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 이동 전후 의료 영상을 확대할 수 있다.
그리고, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체의 이동 전후에 획득한 의료 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 획득할 수 있다(S160). 즉, 공간 해상도 증가 장치(100)는 에너지 노출(energy exposure) 정도, 즉 임계값을 서로 달리하여 대상 객체의 이동 전후에 각각 획득한 의료 영상을 토대로 에너지 구간별 의료 영상을 획득할 수 있다. 이때, 공간 해상도 증가 장치(100)는 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 에너지 구간에 따라 서로 다른 가중치를 부여할 수 있다.
그런 다음, 공간 해상도 증가 장치(100)는 방사선 에너지 구간별 의료 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 최종 의료 영상에 중첩할 수 있다(S170).
한편, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/2"인 것으로 상정하고 도 6을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 미리 설정된 거리에 따라 대상 객체를 복수 회 이동하고 각각 의료 영상을 획득할 수 있다. 예컨대, 대상 객체가 이동하는 거리인 미리 설정된 거리가 "픽셀 크기의 1/3"이면, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체를 두 번 이동하여 총 3개의 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.
그러면, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 실험하기 위해, 대상 객체의 이동 여부를 기초로 테스트를 수행하였다.
첫 번째 테스트 환경은 대상 객체의 이동 없이 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 복수의 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득하였고, 획득한 최종 의료 영상은 도 7의 (a)와 같다. 두 번째 테스트 환경은 대상 객체를 이동하면서 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 복수의 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득하였고, 획득한 최종 의료 영상은 도 7의 (b)와 같다.
도 7에 도시된 영상에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법이 적용된 영상(도 7의 (b))가 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 영상(도 7의 (a))보다 더 향상된 해상도를 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 방법의 효과를 실험하기 위해, 대상 객체의 이동 여부를 기초로 테스트를 수행하였다.
첫 번째 테스트 환경은 대상 객체의 이동 없이 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 복수의 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득하고, 최종 의료 영상에 에너지 정보를 중첩하였고, 획득한 최종 의료 영상은 도 8의 (a)와 같다. 두 번째 테스트 환경은 대상 객체를 이동하면서 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 복수의 의료 영상을 합성하여 최종 의료 영상을 획득하고, 최종 의료 영상에 에너지 정보를 중첩하였고, 획득한 최종 의료 영상은 도 8의 (b)와 같다.
도 8에 도시된 영상에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 의료 영상의 공간 해상도 증가 방법이 적용된 영상(도 8의 (b))가 에너지 노출(energy exposure) 정도만 달리하여 획득한 영상(도 8의 (a))보다 더 향상된 해상도를 보이는 것을 확인할 수 있다.
그러면, 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 공간 해상도 증가 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)는 앞선 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체가 제품인 경우, 제품 영상의 해상도를 증가시키기 위한 것이다.
도 9를 참조하면, 공간 해상도 증가 장치(100)는 대상 객체(즉, 제품)를 컨베이어 벨트을 따라 이동될 때, 대상 객체(즉, 제품)의 이동 전후에 에너지 노출(energy exposure)을 달리하여 획득한 영상을 토대로 최종 영상을 획득할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)의 대상 객체 이동부(130)는 대상 객체(즉, 제품)을 컨베이어 벨트를 통해 미리 설정된 거리만큼 이동 방향으로 이동시키면서 고정된 영상 획득부(150)(도 9의 디텍터)를 통해 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 공간 해상도 증가 장치(100)의 영상 처리부(170)는 대상 객체 이동부(130)를 통해 대상 객체가 컨베이어 벨트를 통해 이동하기 전후에 영상 획득부(150)를 통해 획득한 영상을 합성하여 최종 영상을 획득할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)는 제품 영상의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 공간 해상도 증가 장치(100)가 비파괴 검사에 이용되는 경우, 보다 정확한 비파괴 검사를 할 수 있다. 여기서, 비파괴 검사는 제품을 컨베이어 벨트를 통해 계속 이동하면서 촬영한 X-ray 영상을 통해 해당 제품의 용접 부분, 제품 속의 기포 등을 확인하는 검사를 말한다.
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 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
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.
100 : 영상의 공간 해상도 증가 장치,
110 : 센싱부, 130 : 대상 객체 이동부,
150 : 영상 획득부, 170 : 영상 처리부

Claims (15)

  1. 대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 대상 객체 이동부;
    입사하는 방사선 에너지의 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 영상을 획득하고, 상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 에너지 노출(energy exposure) 정도를 달리하기 위해 이동 전후의 상기 미리 설정된 임계값을 달리하여 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 대상 객체 이동부를 통해 상기 대상 객체가 이동하기 전후에 상기 영상 획득부를 통해 각각 획득한 영상을 합성하여 최종 영상을 획득하고, 에너지 노출 정도를 서로 상이하게 하여 획득된 상기 이동 전후 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 영상을 획득하며, 상기 방사선 에너지 구간별 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 상기 최종 영상에 중첩하는 영상 처리부;
    를 포함하는 영상의 공간 해상도 증가 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 가로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하고, 상기 대상 객체를 세로축으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 영상의 공간 해상도 증가 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 영상 처리부는, 상기 이동 후 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 이동 전 영상에 중첩시키고, 상기 이동 전후 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 영상으로 획득하는 영상의 공간 해상도 증가 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 영상 처리부는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 이동 전후 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 영상을 합성하여 상기 최종 영상을 획득하는 영상의 공간 해상도 증가 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 대상 객체 이동부는, 상기 대상 객체를 직접 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 상기 영상 획득부를 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 대상 객체를 간접적으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 영상의 공간 해상도 증가 장치.
  8. 영상의 공간 해상도 증가 장치의 공간 해상도 증가 방법으로서,
    대상 객체를 픽셀의 크기보다 작은 미리 설정된 거리만큼 이동하는 단계;
    입사하는 방사선 에너지 크기와 미리 설정된 임계값을 기초로 영상을 획득하고, 상기 대상 객체가 이동하는 경우 이동 전후의 에너지 노출(energy exposure) 정도를 달리하기 위해 이동 전후의 상기 미리 설정된 임계값을 달리하여 상기 대상 객체가 이동하기 전후 각각의 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 대상 객체가 이동하기 전후에 각각 획득한 영상을 합성하여 최종 영상을 획득하고, 에너지 노출 정도를 서로 상이하게 하여 획득된 상기 이동 전후 영상을 기초로 방사선 에너지 구간별 영상을 획득하며, 상기 방사선 에너지 구간별 영상을 기초로 획득한 에너지 정보를 상기 최종 영상에 중첩하는 단계;
    를 포함하는 영상의 공간 해상도 증가 방법.
  9. 제8항에서,
    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 영상의 공간 해상도 증가 방법.
  10. 제8항에서,
    상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 이동 후 영상을 상기 대상 객체가 이동한 반대 방향으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 이동 전 영상에 중첩시키고, 상기 이동 전후 영상의 중첩된 영역을 상기 최종 영상으로 획득하는 것으로 이루어진 영상의 공간 해상도 증가 방법.
  11. 제8항에서,
    상기 최종 영상 획득 단계는, 상기 미리 설정된 거리를 기초로 산출된 배율만큼 상기 이동 전후 영상을 확대하고, 확대된 이동 전후 영상을 합성하여 상기 최종 영상을 획득하는 것으로 이루어진 영상의 공간 해상도 증가 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제8항에서,
    상기 대상 객체 이동 단계는, 상기 대상 객체를 직접 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하거나, 상기 공간 해상도 증가 장치를 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하여 상기 대상 객체를 간접적으로 상기 미리 설정된 거리만큼 이동하는 것으로 이루어진 영상의 공간 해상도 증가 방법.
  15. 제8항 내지 제11항, 제14항 중 어느 한 항에 기재된 영상의 공간 해상도 증가 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101118174B1 (ko) * 2009-12-03 2012-03-19 주식회사바텍 고해상도 파노라마 영상 획득 방법 및 장치
JP2014179720A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Toshiba Corp 放射線可視化装置および放射線可視化方法

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