KR101866947B1 - 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법 - Google Patents

컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 방사선 투과 영상 장치의 섬광체 어레이에서 발생하는 컴프턴 산란 영상 노이즈를 제거할 수 있는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치는 입사되는 방사선을 광 신호로 변환하는 섬광체(110) 다수로 형성되는 섬광체 어레이(100) 상기 섬광체(110) 각각에서 변환되는 광 신호를 수신하는 센서부(200) 및 상기 센서부(200)에서 수신된 광 신호의 수신 시각을 근거로 동시신호를 분류한 후 이를 제거하는 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법{Radiation transmission image apparatus removable image noise by compton scattering and method for removing image noise by compton scattering}
본 발명은 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 종래 방사선 투과 영상 장치의 섬광체 어레이에서 발생하는 컴프턴 산란 영상 노이즈를 제거할 수 있는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.
방사선을 이용하여 방사선투과검사를 하는 장치를 방사선 영상 검출기라 하며, 종래의 방사선 영상 검출기에 관하여는 한국등록특허 제10-0994794호("디지털 방사선 영상 검출기", 공고일 2010.11.17., 이하 선행기술 1)에 개시되어 있다.
선행기술 1을 참고하여 종래의 방사선 영상 검출기에 관하여 간략히 설명하면, 하우징의 일측에 방사선이 입사되고, 하우징 내부에 설치된 섬광체에서 입사된 방사선을 흡수하여 광으로 변환하고, 섬광체 다발을 통해 상기 광이 통과하며, 상기 광섬유다발의 일측에 배치되어 입사된 광을 디지털신호로 변환하는 디지털영상센서로 이루어진다. 이때, 섬광체 내부를 진행하는 감마선은 전자와 산란을 일으켜, 원래 입사되어야 센서의 위치로 입사되지 않고, 다른 위치로 입사되어 2개의 반응이 일어나는 경우 이를 본래의 신호와 구분하지 못하는 경우가 발생하는데, 이를 컴프턴 산란 영상 노이즈(Image noise induced by compton scattering)라 한다. 점차 고에너지의 방사선 검출을 위해 개선되는 방사선 영상 검출기의 추세로 보았을 때 이러한 컴프턴 산란 영상 노이즈에 의한 영상의 질 저하는 가속화 될 것으로 전망되어, 컴프턴 산란 영상 노이즈를 제거할 필요성이 있다.
한국등록특허 제10-0994794호("디지털 방사선 영상 검출기", 공고일 2010.11.17.)
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법의 목적은 방사선 투과 영상 장치의 섬광체에서 발생하는 컴프턴 산란 영상 노이즈를 제거할 수 있는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치는 장치 내부에서 발생하는 컴프턴 산란 노이즈를 제거하기 위한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치에 있어서, 입사되는 방사선을 광 신호로 변환하는 섬광체(110) 다수로 형성되는 섬광체 어레이(100), 상기 섬광체(110) 각각에서 변환되는 광 신호를 수신하는 센서부(200); 및 상기 센서부(200)에서 수신된 광 신호의 수신 시각을 근거로 동시신호를 분류한 후 이를 제거하는 제어부(300)를 포함하되, 상기 제어부(300)는 단일의 상기 섬광체(110)에서 변환되어 센서부(200)에 수신된 광 신호 중 기준시간 내에 재수신된 광 신호를 동시신호로 분류하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 섬광체(110)는 표면이 보호필름(120)으로 감싸지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 섬광체 어레이(100)는 다수의 상기 섬광체(110)가 서로 일정간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법은, 다수의 섬광체(110)를 포함하는 섬광체 어레이(100)에 감마선이 입사되는 감마선 입사단계(S1), 상기 섬광체 어레이(100)에 입사된 감마선이 광으로 변환되어 상기 섬광체 어레이(100)의 타단에 결합된 센서부(200)로 수신되는 광 변환단계(S2), 각각의 상기 섬광체(110)를 통해 상기 센서부(200)로 수신된 광의 수신 시각을 기록하는 수신단계(S3) 및 상기 수신단계(S3)에서 기록된 광의 수신 시각에 근거하여 단일의 상기 섬광체(110)에 입사된 광 신호 중 기준시간 내에 재수신된 광 신호를 동시신호로 분류하여 이를 제거하는 제1보정단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 의하면, 방사선 투과 영상 장치의 섬광체에서 발생하는 컴프턴 산란 영상 노이즈를 제거하여, 획득하는 영상의 질을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 섬광체 어레이와 센서부의 결합 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 개략도.
도 4는 본 발명의 섬광체 및 보호필름의 개략도.
도 5는 본 발명의 순서도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 및 2는 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치의 구성 중 섬광체 어레이(100) 및 센서부(200)의 결합관계를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 개략도를 도시한 것이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치의 일실시예는 섬광체 어레이(100), 센서부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 섬광체 어레이(100)는 다수의 섬광체(110)가 2차원의 행렬로 배열되어 구성된다.
도 1 및 2에 도시된 상기 섬광체(110)(Scintillator)는 격자 구조의 결정으로, 방사선 에너지를 광 신호로 변환하는 역할을 한다. 상기 섬광체(110)는 구성되는 재질에 따라 다른 문턱에너지를 가진다. 즉, 입사되는 방사선 에너지가 섬광체(110)의 문턱에너지 이상이 되어야 이를 광 신호로 변환하게 된다.
상기 섬광체(110)는 NaI(Tl), CsI(T1), LiI(Eu), BaF2, CaF2(Eu), ZnS(Ag)로 제작될 수 있고, 또한 플라스틱 재질의 섬광체가 사용될 수 있다. 각각의 섬광체(110)는 재질 및 형상(면적 또는 길이)에 따라 서로 다른 특징을 가지며, 방사선의 종류에 따라서도 다양하게 사용될 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 섬광체(110)는 다수개가 서로 일정 간격 이격되어 이차원적으로 배열된다. 이는 각각의 상기 섬광체(110)에 입사되는 방사선과 광 신호가 인접한 섬광체에 영향을 주는 것을 최소화하기 위한 것이다.
상기 센서부(200)는 상기 섬광체(110) 각각에서 변환되는 광 신호를 수신하는 구성이다. 상기 센서부(200)는 복수의 상기 섬광체(110) 각각에서 변환되는 광 신호를 수신할 때, 각각의 섬광체(110)에서 변환되어 그 하측에 위치한 센서부(200)에 광 신호가 수신되는 시각을 기록할 수 있도록 한다. 이는 상기 섬광체(110)에서 센서부(200)로 수신되는 광 신호의 수신시각 정보를 통해 후술할 상기 제어부(300)가 수신된 광 신호 중 동시신호를 판별할 수 있기 때문이다.
상기 제어부(300)는 상기 센서부(200)에서 수신된 광 신호의 수신 시각을 근거로 특정 단일의 섬광체(110)를 통해 반복 수신된 신호를 동시신호를 분류한 후 이를 제거한다. 상기 제어부(300)의 동작은 도 3을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 방사선 투과 영상 장치에서 컴프턴 산란 영상 노이즈가 어떻게 일어나는지를 보여주는 개략도로, 도 3은 도시된 바와 같이 방사선 방출장치를 통해 발생시킨 방사선(10)을 하측에 위치한 검사 대상(20)을 통과하여 본 발명의 섬광체 어레이(100)에 입사되도록 한다. 상기 검사 대상(20)에 막힌 방사선은 투과하지 못한다. 따라서 다수의 섬광체(110) 중 일부분(흰 색의 섬광체)에는 방사선이 입사되지 않고, 그 외의 섬광체(어두운 색의 섬광체)에는 방사선이 입사된다.
방사선이 입사된 어두운 섬광체는 방사선을 광 신호로 변환하고, 변환된 광 신호는 도 3의 하측에 위치한 센서부(200)에 수신된다. 이때, 단일의 섬광체에 입사된 방사선은 광 신호로 변환되는 과정에서 광 신호가 방사선이 해당 섬광체의 하측에 위치한 센서부(200)로 수신되는 것이 아니라, 다른 섬광체로 이동하여 다른 섬광체의 하측에 위치한 센서부(200)로 수신되는 간섭현상이 발생할 수 있다. 이를 컴프턴 산란 영상 노이즈라 하며, 이 과정에 대해서는 도 3을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단일의 제1섬광체(110a)와 제2섬광체(110b)에는 각각 방사선(10)이 입사된다. 상기 제1섬광체(110a)에서는 입사되는 방사선에 의한 광 신호(이하 정상신호(A))가 하측에 위치한 센서부(200)에 수신된다. 상기 제2섬광체(110b)에 입사된 방사선(10)은 광 신호로 변환되는 과정에서 광 신호가 하측에 위치한 센서부(200)로 수신되지 않고, 우측에 위치한 상기 제1섬광체(110a)로 이동하여 간섭현상이 발생하게 되고, 상기 제1섬광체(110a)로 이동한 광 신호를 간섭신호(B)라 한다.
결과적으로 상기 제1섬광체(110a)의 하측에 위치한 센서부(200)에는 정상신호(A)와 간섭신호(B)가 수신된다. 상기 정상신호(A)와 간섭신호(B)가 기준시간 내에 수신되면 이를 동시신호라 하며, 최종적으로 얻어지는 영상의 품질을 저하하는 노이즈가 되므로, 이를 제거하여 영상의 품질을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.
이를 제거하기 위해서는 상기 제어부(300)에서 정상신호(A)와 간섭신호(B)가 수신된 시간의 차이를 통해 동시신호 여부를 판별하고, 이를 제거하는 보정을 하게 된다. 이때 기준이 되는 시간을 기준시간이라 하고, 상기 기준시간의 경우 사용자의 설정에 의해 변경될 수 있다. 상기 기준시간이 길어지면 최종적으로 얻어지는 영상 중 보정되는 부분이 많게 되고, 기준시간이 짧아지면 보정되는 부분이 적게 된다. 빛은 광속으로 진행되기 때문에, 1ns(nano sec)에 30cm를 진행한다. 따라서 빛의 진행상 2개의 이벤트, 즉 단일의 섬광체(110)에 정상신호(A)와 간섭신호(B)가 수신되는 시간간격은 1ns이하의 시간간격을 가지지만, 상기 수신부(200)를 포함하는 실질적인 장치인 DAQ(Data AcQuisition) 장치의 성능 문제 때문에 기준시간은 통상 30ns가 된다.
상기 30ns의 기준시간은 일예로써, 설정 또는 사용자에 의해 변경 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 섬광체(110)는 표면이 보호필름(120)으로 감싸질 수 있다. 상기 보호필름(120)은 섬광체(110)의 섬광 광 수득률(scintilation light yield)을 높여주는 효과가 있으며, 또한 외부로부터의 가시광선을 차단단하여 외부로부터 광에 의한 노이즈를 낮추어 준다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법은 상술한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거를 위한 방사선 영상 장치를 사용하여 수행될 수 있으며, 상기한 구성중 동일한 도번 또는 명칭의 구성은 서로 동일한 구성으로 간주한다.
도 5는 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법의 일실시예의 순서도를 도시한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법은 감마선 입사단계(S1), 광 변환단계(S2), 수신단계(S3) 및 제1보정단계(S4)를 포함하여 구성된다.
상기 감마선 입사단계(S1)는 다수의 섬광체(110)를 포함하는 섬광체 어레이(100)에 감마선이 입사되는 단계로, 도 3에 상기 감마선 입사단계(S1)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 감마선 입사단계(S1)에서는 검사 대상(10)으로 막힌 부분에 위치하는 섬광체(110)에는 방사선이 입사되지 않고, 검사 대상(10)으로 막히지 않은 부분에 위치한 섬광체(110)에만 방사선이 입사된다.
상기 광 변환단계(S2)는 상기 섬광체 어레이(100)에 입사된 감마선이 광으로 변환되어 상기 섬광체 어레이(100)의 타단에 결합된 센서부(200)로 수신되는 단계이다. 상기 광 변환단계(S2)에서는 도3 에 도시된 바와 같이 정상신호(A)가 센서부(200)로 입사되기도 하고, 간섭신호(B)가 발생하여 방사선이 입사된 섬광체가 아닌 다른 섬광체의 센서부로 수신되기도 한다.
상기 수신단계(S3)는 각각의 상기 섬광체(110)를 통해 상기 센서부(200)로 수신된 광의 수신 시각을 기록하는 단계이다.
상기 제1보정단계(S4)는 상기 수신단계(S3)에서 기록된 광의 수신 시각에 근거하여 단일의 상기 섬광체(110)에 입사된 광 신호 중 기준시간 내에 재수신된 광 신호를 동시신호로 분류하여 이를 제거하는 단계이다. 즉, 상기 제1보정단계(S4)에서 보정하는 대상은 정상신호(A)와 간섭신호(B)가 동시에 센서부(200)에 수신되는 동시신호의 경우로, 상기 정상신호(A)와 간섭신호(B)를 판단하는 기준시간이 짧아지거나 길어질수록 최종적으로 보정되는 영상의 품질이 달라진다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
A : 정상신호
B : 간섭신호
10 : 방사선
20 : 검사대상
100 : 섬광체 어레이
110 : 섬광체
110a : 제1섬광체
110b : 제2섬광체
120 : 보호필름
200 : 센서부
300 : 제어부
S1 : 감마선 입사단계
S2 : 광 변화단계
S3 : 수신단계
S4 : 제1보정단계

Claims (5)

  1. 장치 내부에서 발생하는 컴프턴 산란 노이즈를 제거하기 위한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치에 있어서,
    입사되는 방사선을 광 신호로 변환하는 섬광체(110) 다수로 형성되는 섬광체 어레이(100);
    상기 섬광체(110) 각각에서 변환되는 광 신호를 수신하는 센서부(200); 및
    상기 센서부(200)에서 수신된 광 신호의 수신 시각을 근거로 동시신호를 분류한 후 이를 제거하는 제어부(300);
    를 포함하되,
    상기 제어부(300)는 단일의 상기 섬광체(110)에서 변환되어 센서부(200)에 수신된 광 신호 중 기준시간 내에 재수신된 광 신호를 동시신호로 분류하여 제거하는 것을 특징으로 하는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 섬광체(110)는
    표면이 보호필름(120)으로 감싸지는 것을 특징으로 하는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 섬광체 어레이(100)는
    다수의 상기 섬광체(110)가 서로 일정간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치를 이용한 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법에 있어서,
    다수의 섬광체(110)를 포함하는 섬광체 어레이(100)에 감마선이 입사되는 감마선 입사단계(S1);
    상기 섬광체 어레이(100)에 입사된 감마선이 광으로 변환되어 상기 섬광체 어레이(100)의 타단에 결합된 센서부(200)로 수신되는 광 변환단계(S2);
    각각의 상기 섬광체(110)를 통해 상기 센서부(200)로 수신된 광의 수신 시각을 기록하는 수신단계(S3); 및
    상기 수신단계(S3)에서 기록된 광의 수신 시각에 근거하여 단일의 상기 섬광체(110)에 입사된 광 신호 중 기준시간 내에 재수신된 광 신호를 동시신호로 분류하여 이를 제거하는 제1보정단계(S4);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법.
KR1020160167508A 2016-12-09 2016-12-09 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거가 가능한 방사선 투과 영상 장치 및 컴프턴 산란 영상 노이즈 제거 방법 KR101866947B1 (ko)

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