KR102003197B1 - 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법이 개시되고, 본원의 일 실시예에 따른 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템은 방사선 촬영을 위한 X선을 발생시키고, 피사체를 통과한 X선 정보에 기초하여 방사선 영상을 생성하는 방사선 영상 촬영 장치 및 상기 방사선 영상을 수신하고, 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 산란선의 특성을 추출하여 산란선 분포 영상을 생성하고, 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정 장치를 포함할 수 있다.

Description

단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법{SCATTER-CORRECTION SYSTEM AND METHOD FOR A SINGLE RADIOGRAPHIC PROJECTION}
본원은 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 의료영상 진단을 위한 2차원 (2D) 방사선영상은 오진단을 유발시키는 산란선을 제거하기 위하여 그리드 및 에어갭과 같이 하드웨어를 활용한 방식이 널리 사용되고 있다. 도 1은 그리드를 활용한 산란선 제거의 예 및 그리드를 생략한 산란선 제거의 예를 도시한 도면이다. 도 1의 (a)를 참조하면, 의료 방사선 촬영 환경은 방사선이 발생되는 선원, 피사체인 환자, 산란선을 제거하기 위한 그리드, 에어갭 및 검출기를 포함한다. 이때, 선원에서 발생된 방사선은 피사체를 통과하면서, 감쇠현상이 발생하는데, 더 이상 진행하지 않는 산란선은 의료정보에 도움이 되지 않으므로, 그리드 및 에어갭을 이용하여 제거할 수 있다.
그러나, 일반적인 의료 방사선의 촬영 환경에서 그리드 및 에어갭은 산란선 뿐만 아니라 진단시 필요한 일차선(물질의 감약 정보) 또한 줄어들어 낮은 대조도 영상을 획득함으로써 진단효율을 감소시키는 문제점이 발생된다. 이를 해결하기 위해 더 많은 선량을 조사하는 방안이 있으나, 이는 영상의 화질은 개선되나 환자의 피폭선량이 증가하는 문제점이 존재한다.
특히 2차원 유방촬영의 경우 진단 수준의 방사선에도 영향을 받을 수 있는 브라카 (BRCA) 유전자의 변형으로 인해 유방암과 난소암이 발생할 가능성이 있어 환자의 피폭선량의 증가는 의료방사선분야에서 큰 문제로 인식된 바 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1의 (b)와 같이 그리드를 사용하지 않고 산란선을 제거하는 방안으로, 산란점확산함수 (scatter point-spread function, sPSF)를 찾아 역으로 보상하는 방법 (deconvolution method)과 몬테카를로 (monte-carlo, MC) 기반의 전산모사를 이용하여 산란선에 대한 정보를 현실에 가깝게 추정하여 보상하는 방법이 연구된 바 있다. 그러나 상기와 같은 방법은 산란선의 정보를 찾기 위해 컴퓨터 공학적으로 계산하는데 상당한 시간과 정보가 요구되는 단점이 여전히 존재한다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1613391호(등록일: 2016.04.11)에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방사선 영상에서 산란선 영상의 성분 추정하여 산란선 성분이 보정된 영상을 생성할 수 있는 스마트 산란 교정(smart sactter-correction, SSC) 방법을 적용한 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산란선의 사전정보 없이 산란선을 성분을 추정함으로써 신속하게 산란선 성분이 보정된 영상을 생성할 수 있는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템은 방사선 촬영을 위한 X선을 발생시키고, 피사체를 통과한 X선 정보에 기초하여 방사선 영상을 생성하는 방사선 영상 촬영 장치 및 상기 방사선 영상을 수신하고, 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 산란선의 특성을 추출하여 산란선 분포 영상을 생성하고, 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정 장치를 포함 할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는, 상기 방사선 영상을 수신하는 영상 입력부, 상기 방사선 영상의 성분을 조정하는 교정부, 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 정보를 생성하는 산란선 추출부 및 상기 산란선 영상 정보를 통해 상기 방사선 영상으로부터 산란선을 제거하여 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정부를 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템은 상기 산란선 보정영상을 디스플레이하는 디스플레이부 및 상기 산란선 보정영상의 정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는 상기 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성하고, 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)하여 상기 산란선 분포 영상을 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 스무딩 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 영상은 수학식 1로 나타낼 수 있고, 상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상 성분과 산란점확산함수가 중첩적분되어 수학식 2를 통해 연산될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는, 수학식 3을 통해 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는, 상기 방사선 영상에 기반하여 상기 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 수학식 4를 통해 연산할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는, 상기 1차 산란선 추정 영상의 성분 및 상기 윤곽선 가중치에 기초하여, 수학식 5를 통해 상기 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 교정 장치는, 수학식 6에 기초하여 상기 산란선 보정영상을 생성할 수 있다.
본원의 다른 실시예에 따른 단일 방사선 영상의 산란선 교정 장치는, 방사선 영상 촬영 장치로부터 방사선 영상을 수신하는 영상 입력부산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 분포 영상을 생성하는 산란선 추출부 및 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정부를 포함 할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따른 단일 방사선 영상의 산란선 교정 방법은, 방사선 영상을 수신하는 단계, 상기 방사선 영상의 성분을 조정하는 단계, 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 정보를 생성하는 단계 및 상기 산란선 영상 정보를 통해 상기 방사선 영상으로부터 산란선을 제거하여 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는, 상기 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성하고, 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)하여 상기 산란선 분포 영상 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는, 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 스무딩 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 방사선 영상은 수학식 7로 나타낼 수 있고, 상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상 성분과 산란점확산함수가 중첩적분되어 수학식 8를 통해 연산될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는, 수학식 9를 통해 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는, 상기 방사선 영상에 기반하여 상기 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 수학식 10을 통해 연산할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는, 상기 1차 산란선 추정 영상의 성분 및 상기 윤곽선 가중치에 기초하여, 수학식 11을 통해 상기 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 산란선 보정영상을 생성하는 단계는, 수학식 12에 기초하여 상기 산란선 보정영상을 생성할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 방사선 영상에서 산란선 영상의 성분 추정하여 산란선 성분이 보정된 영상을 생성할 수 있는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 산란선의 사전정보 없이 산란선을 성분을 추정함으로써 신속하게 산란선 성분이 보정된 영상을 생성할 수 있는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 방사선 촬영 시 진단에 방해가 되는 산란선 제거를 위한 그리드 (grid) 또는 에어갭 (air-gap)과 같이 하드웨어를 활용할 경우 환자의 피폭선량이 증가하는 문제점을 극복할 수 있으며, 물리적인 산란선 제거는 지양하고 이를 소프트웨어적으로 빠르고 효과적인 산란성분을 추정할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 열화영상의 산란선 교정으로 높은 대조도 영상을 획득함과 동시에 저선량의 이점과 방사선 작업종사자의 작업량을 줄이는 효과를 발휘할 수 있고, 방사선 영상을 통한 의료진단의 효율 및 질적 향상을 도모할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 이동식 방사선 장비 (예, portable x-ray, oral x-ray 등)에서도 산란선의 사전정보 없이 산란선을 빠르게 교정할 수 있다.
도 1은 그리드를 활용한 산란선 제거의 예 및 그리드를 생략한 산란선 제거의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템을 이용한 실험에 사용된 아크릴 스텝 엣지를 도시한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 실험을 통한 산란선 교정 영상 및 그리드를 이용한 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 방사선 영상의 프로파일을 도시한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 방사선 영상 촬영 장치 및 산란선 교정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 산란선 교정 시스템(10)은 방사선 영상 촬영 장치(100) 산란선 교정 장치(200), 디스플레이부(300) 및 데이터베이스(400)를 포함할 수 있다. 방사선 영상 촬영 장치(100)는 방사선 촬영을 위한 X선을 발생시키고, 피사체를 통과한 X선 정보에 기초하여 방사선 영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, 방사선 영상 촬영 장치(100)는 피사체를 향해 X선을 조사하는 X선관, 피사체를 통과한 X선을 전기적인 방사선 영상으로 변환하여 저장하는 디텍터 및 X선관에서 조사되는 X선의 양을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
방사선 영상 촬영 장치(100)에서 피사체를 촬영하여 생성된 방사선 영상은 산란선 교정 장치(200)로 전송될 수 있다. 이때, 산란선 교정 장치(200)는 네트워크를 통해 방사선 영상을 수신할 수 있다. 상기 네트워크는 단말 및 서버와 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 유, 무선의 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
산란선 교정 장치(200)는 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 수신한 방사선 영상의 성분을 조정할 수 있고, 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상정보를 생성할 수 있다. 또한, 산란선 교정 장치는 산란선 영상 정보를 통해 방사선 영상으로부터 산란선을 제거하여 산란선 성분이 교정된 산란선 보정 영상을 생성할 수 있다.
먼저, 산란선 교정 장치(200)는 이산신호로서 방사선 영상을 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 수신할 수 있다. 예시적으로 방사선 영상은 필름, 직간접 방식의 TFT기반 디텍터, CCD 카메라와 같이, 다양한 종류의 촬영 장치에 의해 촬영된 영상이 이산신호화 된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선 영상은 수학식 1로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017102360510-pat00001
여기서 I(x, y)는 방사선 영상의 픽셀 성분이고, x, y는 방사선 영상의 픽셀값이며, IP(x, y)는 방사선 영상의 주성분(primary component)이고, IS(x, y)는 산란선 성분이다.
또한, 산란선 성분은 방사선 영상 성분과 산란선 성분이 선형적으로 결합된 형태로 모델링 될 수 있으며, 상기 산란선 성분은 방사선 영상 성분과 산란점확산함수가 중첩 적분(convolution)되어 수학식2를 통해 연산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017102360510-pat00002
여기서 산란점확산함수는
Figure 112017102360510-pat00003
이고, r은 반경 방향 거리이고,
Figure 112017102360510-pat00004
은 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수이고, SF는 산란 프랙션(scatter fraction)(산란비율)이고, k는 산란 반경 범위(scatter radial extent)이다. 예를 들어, SF는 0.2~0.5, k는 2.0~5.0의 범위의 값을 가질 수 있다. 델타 함수는 전체 구간에 걸쳐 값이 0이지만 특정한 한 점인 x=0에서는 값이 무한대인 함수로서, 공지된 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
산란선 교정 장치(200)는 전술한 바와 같이 그리드를 사용하지 않고, 영상 처리 방식을 통해 산란선 성분을 추출할 수 있다. 구체적으로, 산란선 교정 장치(200)는 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(Low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다. 피사체를 통과한 방사선 영상의 산란선은 전체 주파수 도메인에서 상대적으로 낮은 주파수 대역에 주로 분포되는 특성이 있다. 주파수 영역에서 방사선 내 영상의 산란분포는 저주파 대역에 분포되어 있다. 산란선 영역의 주파수 대역은 물질을 촬영하는 환경조건 (피사체의 두께, 피사체와 디텍터 사이에 거리, 방사선의 선질 등)에 따라 그 분포가 변화될 수 있다. 산란선 성분의 정보를 추출하기 위하여 low pass filter의 차단주파수(cutoff frequency)를 설정한다. 예를 들어, π/2 이하의 cutoff frequency를 설정하여 low frequency의 영역을 추출할 수 있다. 또한, low frequency성분에는 산란선 성분 뿐만 아니라 일차선에 의한 성분도 소량 포함될 수 있기 때문에, 본원의 일 실시예에 따르면, 산란선 성분의 변조는 잘 일어나지 않는다는 특성을 이용하여 일차선 변조기와 같은 모듈 장치(예를 들어, block aperture)를 사용하여 주파수 공간에서의 일차선의 분포(방사선 영상의 주성분)를 변조시킨 뒤 low frequency의 부분을 추출하여 대부분의 산란선 성분만이 존재하는 영상을 획득할 수 있다. 다만, 실시예에 따라서, 추가적인 block aperture를 사용하지 않고 π/2 이하의 cutoff frequency를 설정하여 저주파 영상을 추출한 후 후속 알고리즘을 이용하여 정확한 산란선 영상을 생성할 수도 있다.
또한, 산란선 교정 장치(200)는 방사선 영상에서 산란선이 분포된 저주파 성분을 추출하기 위하여, 예를 들어 저역통과필터 중 하나인 median filter를 이용할 수 있다. 상기 산란선 교정 장치(200)는 수학식3을 통해 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017102360510-pat00005
여기서, M(x, y)는 1차 산란선 추정 영상의 성분이고, A(x, y)는 필터링된 방사선 영상의 성분이고, SV는 저역필터의 마스크 크기이다. 산란선 교정 장치(200)는 1차 산란선 추정 영상에 대한 최소 제한 정보를 획득하기 위하여, median filter의 mask size(SV)를 적절하게 설정할 수 있다.
또한, 산란선 교정 장치(200)는 1차 산란선 추정 영상에 대하여 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)할 수 있다. 산란선의 영상적 특징에서 윤곽선은 유지하면서 윤곽선 내부의 산란선 분포는 스무딩되어 있다. 방사선 영상에서 피사체에 대응하는 윤곽선의 내부에 포함된 산란선은 산란선 교정 장치(200)에 의해 그 분포가 스무딩되고, 이에 기초하여 산란선 분포 영상이 생성될 수 있다. 산란선 분포 영상의 성분은 보다 뒤에서 살펴보기로 한다.
또한, 산란선 교정 장치(200)는 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 스무딩 과정을 반복적으로 수행할 수 있다. 산란선 교정 장치(200)는 스무딩 과정을 반복적으로 수행함으로써, 상기 윤곽선 내부의 산란선 분포, 산란선 성분이 일정한 값(예를 들어, 수학식 5의 최소값)을 가지도록 할 수 있다(수학식 5 참조). 또한, 산란선 교정 장치(200)는 스무딩 과정의 반복의 단계별 산란선 분포 영상을 생성할 수 있고, 이를 방사선 영상에서 제거함으로써, 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상이 단계별로 생성될 수도 있다. 예시적으로 상기 스무딩 과정은 3~6회 반복될 수 있으며, 영상의 화질, 영상의 복잡도 등과 같은 영상처리 수행환경에 따라 그 이상으로 반복 수행될 수 있다. 예를 들어, 하기의 수학식 5의 최소값이 결정될 때까지 산란선 교정 장치(200)가 스무딩 과정을 반복할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 산란선 교정 장치(200)는 산란선 보정영상의 품질을 향상시키기 위해 피사체에 대응하는 상기 윤곽선과 관련하여, 윤곽선의 가중치 성분(weighting function)을 연산한다. 예시적으로, 산란선 교정 장치(200)는 방사선 영상에 기반하여 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 수학식 4를 통해 모델링할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112017102360510-pat00006
여기서 W는 윤곽선 가중치이고,
Figure 112017102360510-pat00007
는 미리 설정된 매개변수이고, I(x)- I(y)는 인접픽셀x 와 y의 차이를 의미한다.
또한, 산란선 교정 장치(200)는 방사선 영상에 대하여 상술한 저역통과필터링을 수행하여 산란선 영상에 대한 최소 제한 정보(1차 산란선 추정 영상 정보)를 획득하고, 상기 윤곽선 가중치 성분을 이용하여 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다. 산란선 교정 장치(200)는 상기 1차 산란선 추정 영상의 성분과 상기 윤곽선 가중치에 기초하여 수학식 5를 통해 수학적으로 목적함수를 생성하고 반복적 연산을 통해 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다. 하기 수학식 5의 앞단은 저역통과필터링을 수행하여 획득한 산란선 영상에 대한 최소 제한 정보(1차 산란선 추정 영상 정보)에 관한 성분이고, 하기 수학식 5의 후단은 윤곽선 가중치 성분에 관한 성분이다.
[수학식 5]
Figure 112017102360510-pat00008
여기서, w는 S(x, y)(k)의 실현 가능(feasible) 집합이고, ψ는 산란선 분포 영상 성분을 결정하기 위한 목적함수이고, λ는 균형 정규화 매개변수이고,
Figure 112017102360510-pat00009
는 S(x, y)(k)와 M(x, y)의 차이를 측정하는 충실도 인자이고,
Figure 112017102360510-pat00010
는 L1-norm의 정규화 인자를 의미한다. D는 미분/차분(differention) 연산자(operator)이고,
Figure 112017102360510-pat00011
는 원소별 곱셈 연산자(elementwise multiplication operator)이고,
Figure 112017102360510-pat00012
는 방사선 영상의 인접하는 픽셀 간의 차이와 연계된 가중치 함수(weighting function)이다. 본원의 일 실시예에 따르면, 산란선 교정 장치(200)는 산란산 성분 S(x, y)(k)들에 대한 목적함수 ψ 결과값의 최소값을 결정할 때까지 반복하여 w에 속한 S(x, y)(k)에 대하여 목적함수 결과값을 수학식 5를 반복 연산하고, 그 최소값을 산란선 분포 영상의 성분으로 결정할 수 있다.
산란선 교정 장치(200)는 상기 수학식 5를 통해 최종적으로 산란선 분포 영상의 성분을 산출하게 되면, 상기 방사선 영상에서 산란선 분포 영상의 성분을 제거 함으로써 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성할 수 있다. 예시적으로, 산란선 교정 장치(200)는 수학식 6에 기초하여 산란선 보정영상을 생성할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017102360510-pat00013
또한, 산란선 교정 장치(200)는 생성된 산란선 보정영상을 디스플레이부(300)를 통해 출력할 수 있고, 산란선 보정영상의 정보를 데이터베이스(400)에 저장할 수 있다. 이 때, 상술한 바에 따르면, 산란선 보정영상은 스무딩의 단계별로 생성될 수 있다.따라서, 산란선 교정 장치(200)는 할 수 있도록 단계별 산란선 보정영상을 저장 및 디스플레이 할 수 있으며, 사용자 또는 의료인이 산란선의 단계적인 변화를 파악할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템을 이용한 실험에 사용된 아크릴 스텝 엣지를 도시한 도면이다.
산란선 교정 시스템(10)을 이용한 실험에서는 도 4에 도시된 아크릴 스텝 엣지를 활용하였다. 상기 아크릴 스텝 엣지는 20 mm의 아크릴 판을 이용하여 각 스텝별로 60 mm, 80 mm, 100 mm, 120 mm, 140 mm이고, 430 mm X 430 mm 평판면적을 갖는 팬텀이다. 상기 실험에서는 영상 획득 시 관전압과 관전류는 일반적인 흉부 x-선 촬영에서 많이 사용되고 있는 180cm SID (source to image distance)에 100kVp, 320mA, 조사 시간은 AEC (automatic exposure control)로 조절하여, 5회 촬영을 진행 후 평균화한 영상을 사용하였다. 또한, 산란선 교정 시스템(10)의 성능을 평가하기 위하여 상기와 동일한 조건에서 그리드를 이용한 촬영을 함께 진행하였다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 실험을 통한 산란선 교정 영상 및 그리드를 이용한 영상을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 그리드가 없을 때의 영상이고 (b)는 그리드를 사용한 영상이다. 도 5의 (c)는 산란선 교정 시스템(10)을 통해 생성된 산란선 분포 영상이고, (d)는 방사선 영상에서 산란선 분포 영상을 제거하여 생성된 산란선 보정영상이다. 도 5의 (b) 및 (d)를 구체적으로 살펴보면, 산란선 보정영상이 그리드를 사용한 영상에 근접함을 확인할 수 있다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 방사선 영상의 프로파일을 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 도 5의 (a)에서 선 AB의 프로파일을 도시하고, 도 6의 (b)는 도5의 (a)에서 선 CD의 프로파일을 도시한다. 도 6의 (a)를 참조하면, 산란선 교정 시스템(10)에 의한 산란선 보정영상의 결과값이 그리드가 없는 영상정보의 입력에서 그리드를 사용한 영상정보의 동일 지점 프로파일에 가깝게 접근하고 있음을 확인할 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면, 산란선 보정영상이 그리드를 사용하였을 때의 결과에 근접함을 확인할 수 있다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템의 방사선 영상 촬영 장치 및 산란선 교정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서 설명하는 방사선 영상 촬영 장치(100) 및 산란선 교정 장치(200)는 앞서 설명한 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 시스템(10)에서 설명한 방사선 영상 촬영 장치(100) 및 산란선 교정 장치(200)와 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 가진다고 할 것이므로, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 방사선 영상 촬영 장치(100)는 X선관(110), 디텍터(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. X선관(110)은 피사체를 향해 X선을 조사할 수 있다. 디텍터(120)는 피사체를 통과한 X선을 전기적인 방사선 영상으로 변환하여 저장할 수 있다. 또한,제어부(130)는 X선관(110)에서 조사되는 X선의 양을 제어할 수 있다.
산란선 교정 장치(200)는 영상 입력부(210), 교정부(220), 산란선 추출부(230), 산란선 교정부(240) 및 후처리 영상처리부(250)를 포함할 수 있다. 영상 입력부(210)는 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 촬영된 방사선 영상을 수신할 수 있다. 예시적으로, 영상 입력부(210)는 이산신호로서 방사선 영상을 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 수신할 수 있다. 교정부(220)는 상기 디텍터(120)를 제어하여 방사선 영상의 성분, 예를 들어 lag, dead fixel, gain을 조정할 수 있다.
산란선 추출부(230)는 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 분포 영상을 생성할 수 있다. 예시적으로, 산란선 추출부(230)는 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(Low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다. 또한, 산란선 추출부(230)는 1차 산란선 추정 영상에 대하여 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)할 수 있으며, 상기 스무딩 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
또한, 산란선 추출부(230)는 산란선 보정영상의 품질을 향상시키기 위해 피사체에 대응하는 윤곽선 가중치 모델 함수를 생성할 수 있다. 예시적으로, 산란선 추출부(230)는 방사선 영상에 기반하여 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 산출할 수 있다. 또한, 산란선 추출부(230)는 상기 1차 산란선 추정 영상의 성분과 상기 윤곽선 가중치에 기초하여 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다.
산란선 교정부(240)는 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성할 수 있다. 산란선 교정부(240)는 상기 방사선 영상에서 산란선 분포 영상의 성분을 제거함으로써 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성할 수 있다
후처리 영상처리부(250)는 산란선 보정영상에 기초하여 추가적으로 입력되는 영상을 처리할 수 있다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 8 도시된 산란선 교정 방법은 앞선 도1 내지 도7을 통해 설명된 산란선 교정 시스템(10)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 7을 통해 산란선 교정 시스템(10)에 대하여 설명된 내용은 도8에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 단계 S810에서 영상 입력부(210)는 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 방사선 영상을 수신할 수 있다. 영상 입력부(210)는 이산신호로서 방사선 영상을 방사선 영상 촬영 장치(100)로부터 수신할 수 있다.
단계 S820에서 교정부(220)는 상기 디텍터(120)를 제어하여 방사선 영상의 성분, 예를 들어 lag, dead fixel, gain등을 조정할 수 있다.
단계 S830에서 산란선 추출부(230)는 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 분포 영상을 생성할 수 있다. 예시적으로, 산란선 추출부(230)는 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(Low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성할 수 있다. 또한, 산란선 추출부(230)는 1차 산란선 추정 영상에 대하여 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)할 수 있으며, 상기 스무딩 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
또한, 산란선 추출부(230)는 산란선 보정영상의 품질을 향상시키기 위해 방사선 영상의 윤곽선 정보를 획득하고, 산란선 영상을 추정하는 가중치로 사용하기 위하여 윤곽선 가중치를 모델링하여 획득할 수 있다. 산란선 추출부(230)는 방사선 영상에 기반하여 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 산출할 수 있다. 또한, 산란선 추출부(230)는 상기 1차 산란선 추정 영상의 성분과 상기 윤곽선 가중치에 기초하여 산란선 분포 영상의 성분을 산출할 수 있다.
단계 S840에서 산란선 교정부(240)는 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성할 수 있다.
이와 같은 본원의 일 실시예에 따른 산란선 교정 장치 및 방법에 따르면, 기존에 사용중인 하드웨어(그리드 등)를 통한 산란선 제거가 아닌 소프트웨어를 이용한 산란선 제거를 통해 환자 피폭 선량을 감소시킬 수 있으며, 고 대조도 영상을 획득하여 오진단의 발생 빈도를 낮춤으로써 의료 진단의 질을 높일 수 있다. 또한, 또한, 종래의 sPSF를 측정 혹은 MC simulator를 이용한 추정하는 software적 방법의 경우 산란정보 획득 시 상당한 시간이 소비되는 점과는 달리 실제 현장에서 사용할 수 있는 정도의 연산 속도를 통해 빠르고 효과적으로 산란 제거 영상을 제공할 수 있다. 또한, 종래의 산란정보를 연산하여 저장 후 이를 적용하는 방법에서는 다양한 조건에 따른 방사선 촬영 영상에 적용하기 어려운 단점이 있었으나, 본원 발명은 다양한 환경 및 복잡한 해부학적 구조를 가지는 부위를 획득한 방사선 영상정보에서도 안정적으로 산란 영상 정보를 추출하여 산란 제거 영상을 제공할 수 있다. 또한, 상용화 되어 있는 방사선 영상 시스템에 본원의 산란선 제거 알고리즘을 용이하게 적용할 수 있어, 상용화된 기기에 별다른 장치 없이 바로 적용할 수 있고, 기존에 사용중인 하드웨어(그리드 등)를 사용하지 않음으로써 방사선 작업 종사자의 작업량을 감소시켜 작업 시 효율을 높일 수 있다.
본원의 일 실시 예에 따른 산란선 교정 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 산란선 교정 시스템
100: 방사선 영상 촬영 장치
110: X선관
120: 디텍터
130: 제어부
200: 산란선 교정 장치
210: 영상 입력부
220: 교정부
230: 산란선 추출부
240: 산란선 교정부
250: 후처리 영상처리부
300: 디스플레이부
400: 데이터베이스

Claims (20)

  1. 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템에 있어서,
    방사선 촬영을 위한 X선을 발생시키고, 피사체를 통과한 X선 정보에 기초하여 방사선 영상을 생성하는 방사선 영상 촬영 장치; 및
    상기 방사선 영상을 수신하고, 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 산란선의 특성을 추출하여 산란선 분포 영상을 생성하고, 상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정 장치,
    를 포함하되,
    상기 산란선 교정 장치는 상기 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성하고,
    상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)하여 상기 산란선 분포 영상을 생성하되,
    상기 방사선 영상은 상기 방사선 영상의 주성분(primary component)의 픽셀 성분 및 산란성 성분의 픽셀 성분을 포함하고,
    상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상의 주성분과 산란점확산함수가 중첩 적분(convolution)되어 연산되고,
    상기 산란점확산함수는 반경 방향 거리, 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수, 산란 프랙션(scatter fraction) 및 산란 반경 범위(scatter radial extent)를 고려하는 것인, 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는,
    상기 방사선 영상을 수신하는 영상 입력부;
    상기 방사선 영상의 성분을 조정하는 교정부;
    상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 정보를 생성하는 산란선 추출부; 및
    상기 산란선 영상 정보를 통해 상기 방사선 영상으로부터 산란선을 제거하여 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정부;
    를 포함하는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산란선 보정영상을 디스플레이하는 디스플레이부; 및
    상기 산란선 보정영상의 정보를 저장하는 데이터베이스,
    를 더 포함하는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는 상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 스무딩 과정을 반복적으로 수행하는 것인, 단일 방사선 영상의 산란선 교정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 영상은 수학식 1로 나타내고,
    [수학식 1]
    Figure 112019024789374-pat00014

    여기서, I(x, y)는 방사선 영상이고, x, y는 방사선 영상의 픽셀이며, IP(x, y)는 방사선 영상의 주성분이고, IS(x, y)는산란선 성분이고,
    상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상 성분과 산란점확산함수가 중첩적분(convolution)되어 수학식 2를 통해 연산되고,
    [수학식 2]
    Figure 112019024789374-pat00015

    상기 산란점확산함수는
    Figure 112019024789374-pat00016
    이고, r은 반경 방향 거리이고,
    Figure 112019024789374-pat00017
    은 상기 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수이고, SF는 산란 프랙션(scatter fraction)이고, k는 산란 반경 범위(scatter radial extent)인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는,
    수학식 3을 통해 1차 산란선 추정 영상을 생성하는 것인,
    [수학식 3]
    Figure 112017102360510-pat00018

    여기서, M(x, y)는 1차 산란선 추정 영상의 성분이고, A(x, y)는 필터링된 방사선 영상의 성분이고, SV는 저역필터의 마스크 크기인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는,
    상기 방사선 영상에 기반하여 상기 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 수학식 4를 통해 연산하고,
    [수학식 4]
    Figure 112017102360510-pat00019

    여기서, W는 윤곽선 가중치이고,
    Figure 112017102360510-pat00020
    는 미리 설정된 매개변수인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는,
    상기 1차 산란선 추정 영상의 성분 및 상기 윤곽선 가중치에 기초하여, 수학식 5를 통해 상기 산란선 분포 영상의 성분을 산출하고,
    [수학식 5]
    Figure 112017102360510-pat00021

    여기서, S(x, y)*는 산란선 분포 영상의 성분이고, w는 S(x, y)(k)의 실현 가능 집합이고, ψ는 목적함수이고, λ는 정규화 매개변수이고,
    Figure 112017102360510-pat00022
    는 S(x, y)(k)와 M(x, y)의 차이를 측정하는 인자(fidelity term)이고,
    Figure 112017102360510-pat00023
    는 L1-norm의 정규화 인자인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산란선 교정 장치는,
    수학식 6에 기초하여 상기 산란선 보정영상을 생성하고,
    [수학식 6]
    Figure 112017102360510-pat00024

    여기서 Ip'(x, y)는 산란선 보정영상인 것인, 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
  11. 단일 방사선 영상의 산란선 교정 장치에 있어서,
    방사선 영상 촬영 장치로부터 방사선 영상을 수신하는 영상 입력부;
    산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 분포 영상을 생성하는 산란선 추출부; 및
    상기 방사선 영상으로부터 상기 산란선 분포 영상을 제거하여 산란성 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 산란선 교정부,
    를 포함하되,
    상기 산란선 추출부는,
    상기 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성하고,
    상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)하여 상기 산란선 분포 영상을 생성하되,
    상기 방사선 영상은 상기 방사선 영상의 주성분(primary component)의 픽셀 성분 및 산란성 성분의 픽셀 성분을 포함하고,
    상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상의 주성분과 산란점확산함수가 중첩 적분(convolution)되어 연산되고,
    상기 산란점확산함수는 반경 방향 거리, 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수, 산란 프랙션(scatter fraction) 및 산란 반경 범위(scatter radial extent)를 고려하는 것인, 단일 방사선 영상의 산란선 교정 장치.
  12. 단일 방사선 영상의 산란선 교정 장치에서 수행되는 단일 방사선 영상의 산란선 교정 방법에 있어서,
    방사선 영상을 수신하는 단계;
    상기 방사선 영상의 성분을 조정하는 단계;
    산란선의 주파수 특성과 상기 방사선 영상의 윤곽선 정보에 기초하여 상기 방사선 영상으로부터 산란선의 특성을 추출하여 산란선 영상 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 산란선 영상 정보를 통해 상기 방사선 영상으로부터 산란선을 제거하여 산란선 성분이 교정된 산란선 보정영상을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 방사선 영상의 주파수 도메인에서의 저주파 성분을 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 1차 산란선 추정 영상을 생성하고,
    상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 상기 방사선 영상의 윤곽선 내부의 산란선 분포를 스무딩(smoothing)하여 상기 산란선 분포 영상을 생성하되,
    상기 방사선 영상은 상기 방사선 영상의 주성분(primary component)의 픽셀 성분 및 산란성 성분의 픽셀 성분을 포함하고,
    상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상의 주성분과 산란점확산함수가 중첩 적분(convolution)되어 연산되고,
    상기 산란점확산함수는 반경 방향 거리, 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수, 산란 프랙션(scatter fraction) 및 산란 반경 범위(scatter radial extent)를 고려하는 것인, 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 1차 산란선 추정 영상에 대하여 스무딩 과정을 반복적으로 수행하는 것인, 단일 방사선 영상의 산란선 교정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 방사선 영상은 수학식 7로 나타내고,
    [수학식 7]
    Figure 112019024789374-pat00025

    여기서, I(x, y)는 방사선 영상이고, x, y는 방사선 영상의 픽셀이며, IP(x, y)는 방사선 영상의 주성분이고, IS(x, y)는산란선 성분이고,
    상기 산란선 성분은 상기 방사선 영상 성분과 산란점확산함수가 중첩적분되어 수학식 8를 통해 연산되고,
    [수학식 8]
    Figure 112019024789374-pat00026

    상기 산란점확산함수는
    Figure 112019024789374-pat00027
    이고, r은 반경 방향 거리이고,
    Figure 112019024789374-pat00028
    은 상기 방사선 영상의 주성분을 나타내는 델타 함수이고, SF는 산란 프랙션(scatter fraction)이고, k는 산란 반경 범위(scatter radial extent)인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는,
    수학식 9를 통해 1차 산란선 추정 영상을 생성하는 것인,
    [수학식 9]
    Figure 112017102360510-pat00029

    여기서, M(x, y)는 1차 산란선 추정 영상의 성분이고, A(x, y)는 필터링된 방사선 영상의 성분이고, SV는 저역필터의 마스크 크기인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 방사선 영상에 기반하여 피사체에 대응하는 윤곽선 정보를 획득하고, 상기 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 가중치를 수학식 10을 통해 연산하고,
    [수학식 10]
    Figure 112019024789374-pat00030

    여기서, W는 윤곽선 가중치이고,
    Figure 112019024789374-pat00031
    는 미리 설정된 매개변수인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 산란선 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 1차 산란선 추정 영상의 성분 및 상기 윤곽선 가중치에 기초하여, 수학식 11을 통해 상기 산란선 분포 영상의 성분을 산출하고,
    [수학식 11]
    Figure 112017102360510-pat00032

    여기서, w는 S(x, y)(k)의 실현 가능 집합이고, ψ는 목적함수이고, λ는 정규화 매개변수이고,
    Figure 112017102360510-pat00033
    는 S(x, y)(k)와 M(x, y)의 차이를 측정하는 인자(fidelity term)이고,
    Figure 112017102360510-pat00034
    는 L1-norm의 정규화 인자인 것인, 단일 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    산란선 보정영상을 생성하는 단계는,
    수학식 12에 기초하여 상기 산란선 보정영상을 생성하는 것인, 방사선 영상 산란선 교정 시스템.
    [수학식 12]
    Figure 112017102360510-pat00035

    여기서 Ip'(x, y)는 산란선 보정영상인 것인, 방사선 영상 산란선 교정 방법.
  20. 제12항, 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109115809A (zh) * 2018-09-04 2019-01-01 南京航空航天大学 一种γ光子散射符合恢复成真符合的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003175026A (ja) 2001-10-12 2003-06-24 General Electric Co <Ge> イメージング・システムを較正する方法及び装置
JP2003244540A (ja) 2002-02-20 2003-08-29 Toshiba Corp Ｘ線平面検出器のパラメータ調整方法及びその装置、ｘ線診断装置
US20100046822A1 (en) * 2006-11-14 2010-02-25 Li Yunxiang Virtual, grid imaging method and system for eliminating scattered radiation effect
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3423828B2 (ja) * 1995-11-30 2003-07-07 株式会社日立メディコ Ｘ線画像作成方法およびその装置
JP4336661B2 (ja) * 2005-03-01 2009-09-30 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置および散乱測定方法
KR100707792B1 (ko) * 2005-08-31 2007-04-13 주식회사바텍 엑스선 촬영 방법, 시스템 및 엑스선 촬영 영상 처리 장치
KR101443051B1 (ko) * 2013-01-10 2014-09-22 제이더블유중외메디칼 주식회사 산란선 제거 방법 및 이를 이용한 디지털 방사선 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003175026A (ja) 2001-10-12 2003-06-24 General Electric Co <Ge> イメージング・システムを較正する方法及び装置
JP2003244540A (ja) 2002-02-20 2003-08-29 Toshiba Corp Ｘ線平面検出器のパラメータ調整方法及びその装置、ｘ線診断装置
US20100046822A1 (en) * 2006-11-14 2010-02-25 Li Yunxiang Virtual, grid imaging method and system for eliminating scattered radiation effect
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