KR102089976B1

KR102089976B1 - 엑스선 영상 장치, 엑스선 영상 생성 방법 및 3차원 영상 장치

Info

Publication number: KR102089976B1
Application number: KR1020120156255A
Authority: KR
Inventors: 이재학; 성영훈; 이강의; 이종하; 장광은
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2020-03-18
Also published as: US9386956B2; KR20140087207A; US20140185749A1

Abstract

엑스선 영상 장치의 일 측면은 엑스선이 실제보다 가까운 거리에서 대상체에 조사된 것으로 가정한 경우에 대응되는 가상의 근접 뷰 영상을 생성하고, 생성된 근접 뷰 영상을 이용하여 대상체에 관한 3차원 엑스선 영상을 생성함으로써 입체감이 향상된 3차원 엑스선 영상을 제공한다.
이를 위해, 엑스선 영상 장치의 일 측면은 서로 다른 복수의 오리지널 뷰(view)에서 대상체에 엑스선을 조사하는 엑스선 소스; 상기 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득하는 엑스선 검출부; 및 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고, 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 영상 제어부를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치, 엑스선 영상 생성 방법 및 3차원 영상 장치{X-RAY IMAGING APPARATUS, PRODUCING METHOD OF X-RAY IMAGE AND 3D IMAGING APPARATUS}

본 발명은 대상체에 엑스선을 투과시켜 대상체에 대한 3차원 엑스선 영상을 생성하는 엑스선 영상 장치 및 엑스선 영상 생성 방법에 관한 것이다.

엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 통과한 엑스선을 분석하여 대상체의 내부구조를 파악할 수 있도록 하는 장치이다. 대상체를 구성하는 조직에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로 이를 수치화한 감쇠계수(attenuation coefficient)를 이용하여 대상체의 내부 구조를 영상화할 수 있다.

기존에는 대상체의 내부 구조를 2차원 영상으로 영상화하였는바, 2차원 엑스선 영상만으로는 정상 조직들과 병변을 구별하는데 한계가 있었다. 이를 보완하기 위해 토모신세시스(tomosynthesis) 시스템이 출시되었는데 토모신세시스 시스템은 엑스선 소스를 이동시키면서 서로 다른 각도 또는 서로 다른 시점(view)에서 대상체를 촬영하여 3차원 엑스선 영상을 얻는 시스템이다.

3차원 엑스선 영상은 정상 조직들과 병변을 용이하게 구별할 수 있고, 대상체의 형태적 특성도 파악할 수 있어 진단 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 따라서, 3차원 엑스선 영상의 입체감을 향상시키면 더 정확한 진단이 가능하게 되는바, 토모신세시스 시스템에서 3차원 엑스선 영상의 입체감을 향상시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

엑스선 영상 장치의 일 측면은 엑스선이 실제보다 가까운 거리에서 대상체에 조사된 것으로 가정한 경우에 대응되는 가상의 근접 뷰 영상을 생성하고, 생성된 근접 뷰 영상을 이용하여 대상체에 관한 3차원 엑스선 영상을 생성함으로써 입체감이 향상된 3차원 엑스선 영상을 제공한다.

엑스선 영상 장치의 일 측면은 서로 다른 복수의 오리지널 뷰(view)에서 대상체에 엑스선을 조사하는 엑스선 소스; 상기 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득하는 엑스선 검출부; 및 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고, 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 영상 제어부를 포함한다.

상기 영상 제어부는, 상기 복수의 오리지널 뷰 사이에 위치하는 중간 뷰에 대응되는 중간 뷰 영상을 생성하는 중간 뷰 영상 생성부를 포함할 수 있다.

상기 영상 제어부는, 상기 복수의 오리지널 뷰 영상과 상기 중간 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 볼륨을 3차원 복원(3D reconstruction)하는 3차원 복원부를 더 포함할 수 있다.

상기 영상 제어부는, 리프로젝션(reprojection)을 통해 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 더 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 상기 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부를 더 포함할 수 있다.

상기 엑스선 영상 장치는 복수의 근접 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 엑스선 영상 장치는 상기 영상 처리부에서 생성한 3차원 영상을 3차원으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

엑스선 영상 생성 방법의 일 측면은 서로 다른 오리지널 뷰(view)에서 대상체에 엑스선을 조사하는 단계; 상기 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득하는 단계; 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 단계; 및 상기 대상체에 엑스선이 조사된 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 엑스선 영상 생성 방법은 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 상기 복수의 오리지널 뷰 사이에 위치하는 중간 뷰에 대응되는 중간 뷰 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 단계는, 상기 복수의 오리지널 뷰 영상과 상기 중간 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 볼륨을 3차원 복원(3D reconstruction)하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 엑스선 영상 생성 방법은 상기 생성된 복수의 근접 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 엑스선 영상 생성 방법은 상기 대상체의 3차원 영상을 3차원 디스플레이부에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

3차원 영상 장치의 일 측면은 서로 다른 오리지널 뷰(view)에서 획득된 복수의 오리지널 뷰 영상을 수신하는 영상 수신부; 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부; 및 상기 뷰와 상기 대상체 사이의 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨을 촬영한 것으로 가정한 가상의 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부를 포함한다.

엑스선 영상 장치의 일 측면에 의하면, 엑스선이 실제보다 가까운 거리에서 대상체에 조사된 것으로 가정한 경우에 대응되는 가상의 근접 뷰 영상을 생성하고, 생성된 근접 뷰 영상을 이용하여 입체감이 향상된 3차원 엑스선 영상을 생성할 수 있다.

도 1에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 대한 전체 외관도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1의 엑스선 영상 장치에 있어서 엑스선 소스의 회동에 따른 뷰(view)의 변화를 모식적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 3에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 있어 엑스선 검출부가 회동하는 엑스선 영상 장치 대한 전체 외관도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 3의 엑스선 영상 장치에 있어서 엑스선 소스의 회동에 따른 뷰(view)의 변화를 모식적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 5에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 6에는 촬영 각도와 뷰 간격을 나타내는 도면이 도시되어 있다.
도 7에는 근접 뷰 영상을 생성하기 위한 가상의 뷰 변화에 대한 예시를 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 8에는 스테레오스코픽 방식에 의해 대상체의 3차원 영상을 생성하고 표시하는 방식을 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 9에는 근접 뷰를 생성하기 위해 필요한 프로젝션 레이 정보를 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 10에는 엑스선 영상 장치의 다른 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 11에는 3차원 영상 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 12에는 엑스선 영상 방법 중 근접뷰 영상을 생성하는 방법의 일 실시예에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 13에는 도 12의 실시예에 있어서 오리지널 뷰 영상의 획득 과정이 구체화된 순서도가 도시되어 있다.
도 14에는 엑스선 영상 생성 방법의 일 실시예에 관한 순서도가 도시되어 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 엑스선 영상 장치 및 엑스선 영상 생성 방법의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

엑스선 영상 장치의 일 측면은 서로 다른 뷰(view)에서 대상체에 관한 2차원 영상을 각각 획득하고, 획득된 2차원 영상들을 이용하여 3차원 영상을 생성하는 토모신세시스(tomosynthesis) 방식이 적용된다. 토모신세시스 방식이 적용될 수 있으면, 일반 엑스레이 장치, 맘모그래피, CT 등이 모두 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치가 될 수 있다.

엑스선 영상 장치는 그 진단 목적에 따라 인체의 흉부, 구강, 유방 및 각종 뼈를 촬영하는데 사용될 수 있고, 촬영 부위에 따라 엑스선 영상 장치의 구조가 조금씩 달라질 수 있다. 엑스선 영상 장치의 일 측면은 대상체의 종류 즉, 촬영 부위에 제한을 두지 않으나 이하 상술할 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 유방을 촬영하는 엑스선 영상 장치(Mammography: 맘모그래피)를 예로 들어 구체적인 동작을 설명하도록 한다.

도 1에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 대한 전체 외관도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)에는 엑스선을 발생시켜 대상체(30)에 조사하는 엑스선 소스(111), 대상체(30)를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부(120), 엑스선 검출부(120) 위에 위치하는 유방(30)을 압착하는 압착 패들(107), 이들을 지지하는 본체(101) 및 사용자 인터페이스가 구비된 호스트 장치(150)가 구비된다.

구체적으로, 엑스선 소스(111)는 엑스선을 발생시키고 윈도우(112)를 통해 엑스선을 외부로 조사한다. 대상체(30)가 엑스선 검출부(120) 위에 위치하면 압착 패들(107)이 대상체를 일정 두께로 압착하고, 윈도우(112)를 통해 조사된 엑스선은 대상체(30)를 투과하여 엑스선 검출부(120)에서 검출된다.

엑스선 소스(111)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브와 이를 둘러싸는 하우징으로 구성되며 엑스선 튜브 헤드라고도 한다. 엑스선 소스(111)는 암(105)을 통해 본체(101)와 연결되어 있으며, 암(105)은 회전축(103)을 중심으로 일정 각도만큼 회동할 수 있는바, 이 때 암(105)에 연결된 엑스선 소스(111)도 함께 회동하게 된다. 암(105)이 회동하는 전체 각도나 대상체(30)에 엑스선을 조사하는 뷰에 대응되는 각도는 사용자 워크 스테이션(150)에 구비된 입력부(152)를 통해 사용자로부터 입력 받는 것이 가능하다.

도 2에는 도 1의 엑스선 영상 장치에 있어서 엑스선 소스의 회동에 따른 뷰(view)의 변화를 모식적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스(111)를 좌측에서 우측 방향으로 회동시키면서 뷰 1 내지 뷰 n에서 각각 대상체(30)에 엑스선을 조사하여 복수의 뷰 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 뷰(view)는 대상체(30)를 바라보는 위치 또는 대상체의 엑스선 촬영 위치 즉, 대상체(30)에 엑스선을 조사하는 위치를 의미하고, 뷰 영상은 일정 뷰에서 대상체(30)에 엑스선을 조사하여 획득된 영상을 의미하는 것으로 한다. 또한, 이하 상술할 실시예에서는 실제 엑스선 촬영이 이루어진 뷰와 그 외에 중간 뷰, 근접 뷰 등의 가상의 뷰를 구분하기 위해 실제 엑스선이 조사된 뷰를 오리지널 뷰라 할 수도 있다.

그리고, 획득된 복수의 뷰 영상들로부터 합성된 3차원 영상은 사용자 워크 스테이션(150)에 구비된 디스플레이부(151)를 통해 표시되고, 디스플레이부(151)는 3차원 디스플레이 장치로 구현되어 3차원 영상을 입체감 있게 표시한다.

상기 도 1의 엑스선 영상 장치(100)는 암(105)이 엑스선 소스(111)에 연결되어 있고 엑스선 검출부(120)에는 연결되어 있지 않다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 암(105)의 회동 시에 엑스선 소스(111)만 함께 회동하고 엑스선 검출부(120)는 본체(101)에 고정되어 있다. 토모신세시스 방식에서는 엑스선 검출부가 고정된 방식을 주로 사용하는바 이 경우, 엑스선 검출부를 회동시키지 않아도 되므로 구동부의 복잡도를 최소화할 수 있고 시스템의 공간적인 제약 측면에서도 유리한 점이 있다.

도 3에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 있어 엑스선 검출부가 회동하는 엑스선 영상 장치 대한 전체 외관도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 엑스선 영상 장치에 있어서 엑스선 소스의 회동에 따른 뷰(view)의 변화를 모식적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 3의 엑스선 영상 장치(100)는 본체(101)에 연결된 암(105)에 엑스선 소스(111)뿐만 아니라 압축 패들(107)과 엑스선 검출부(120)도 함께 연결되어 있다. 따라서, 암(105)이 회전축(103)을 중심으로 회동하면 도 4의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스(111)와 엑스선 검출부(120)가 함께 회동하게 된다. 이 경우, 이웃한 뷰 영상 간의 변형이 적어 영상 처리 관점에서 유리한 점이 있다.

엑스선 영상 장치의 일 측면은 엑스선 검출부의 고정 여부에 제한을 두지 않으며, 도 1의 엑스선 영상 장치 및 도 2의 엑스선 영상 장치 모두 엑스선 영상 장치의 실시예가 될 수 있다.

상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 바와 같이, 엑스선 영상 장치(100)는 서로 다른 복수의 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사하여 각각의 뷰에 대응되는 2차원 영상을 획득하고, 획득된 2차원 영상들을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성 및 표시함으로써 사용자로 하여금 입체감을 느낄 수 있도록 한다.

대상체가 유방인 경우 압착 패들(107)에 의해 압축된 대상체(30)의 두께는 대략 46mm 내지 75mm 정도이고, 평균적으로 50mm 정도일 수 있다. 제조회사 별로 약간의 차이는 있으나 엑스선 소스(111)에서 대상체(30)까지의 거리는 보통 60cm정도 되는바, 대상체의 두께에 비하여 엑스선 소스(111)와 대상체 사이의 거리가 상대적으로 멀기 때문에 엑스선의 조사에 의해 획득된 영상으로부터 사용자가 느끼는 입체감은 다소 부족할 수 있다. 이는 3차원의 볼륨을 갖는 물체를 멀리서 보면 입체감이 잘 느껴지지 않는 것과 같은 원리이다.

입체감을 향상시키기 위해 뷰 사이의 간격을 증가시킬 수 있으나, 사람의 눈 사이의 간격은 평균 6.5cm로서 이는 증가시킬 수 있는 값이 아니기 때문에 사람의 눈 사이의 간격을 고려하지 않고 뷰 사이의 간격 만을 증가시킬 경우 보는 사람으로 하여금 어지러움을 느끼게 할 수 있다.

또는, 엑스선 소스(111)와 대상체(30) 사이의 거리를 실제로 줄이는 방안도 고려해볼 수 있으나, 엑스선 소스(111)와 엑스선 검출부(120) 사이의 거리는 엑스선 소스(111)의 FOV(Field of View)와 크기, 대상체(30)의 크기 등을 고려하여 최적의 이미징 환경을 제공해 주는 값으로 설정된 것이므로 이를 임의로 줄이면 영상의 품질이 저하될 수 있고, 대상체(30)의 엑스선 노출량도 증가될 수 있다.

따라서, 엑스선 영상 장치의 일 실시예(100)는 엑스선 소스(111)와 대상체(30) 사이의 거리를 가상적으로 줄여줌으로써 디스플레이부(152)에 표시되는 3차원 영상을 통해 느껴지는 입체감을 향상시킬 수 있다. 도 5에는 엑스선 영상 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)는 상기 도 1에서 설명한 엑스선 발생부(110) 및 엑스선 검출부(120)와 더불어 암(105)을 회동시키는 구동부(141), 구동 제어부(142), 대상체에 대한 가상의 근접 영상을 생성하는 영상 제어부(130)를 포함한다.

이하, 엑스선 영상 장치(100)의 각 구성요소의 동작을 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 엑스선 발생부(110)는 엑스선을 발생시켜 대상체에 조사하는 엑스선 소스(111)와 엑스선 발생에 필요한 각종 전자부품들을 포함한다. 엑스선 발생에 필요한 전자부품들은 엑스선 소스(111) 또는 하우징(101)에 구비될 수 있다.

관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선의 세기 또는 선량이 제어될 수 있는바, 엑스선 발생부(110)는 관전압 및 관전류를 발생시키는 전원 공급기를 포함할 수 있다. 엑스선 발생부(110)에서 조사하는 엑스선의 에너지 및 선량은 대상체의 종류, 대상체의 두께 및 진단 목적 등에 따라 다르게 설정할 수 있다.

엑스선 발생부(110)는 단색광(monochromatic) 엑스선 또는 다색광(polychromatic) 엑스선을 조사할 수 있다. 엑스선 발생부(110)가 일정 에너지 대역을 갖는 다색광 엑스선을 조사하는 경우, 조사되는 엑스선의 에너지 대역은 상한과 하한에 정의될 수 있다. 에너지 대역의 상한, 즉 조사되는 엑스선의 최대 에너지는 관전압의 크기에 따라 조절될 수 있고, 에너지 대역의 하한, 즉 조사되는 엑스선의 최소 에너지는 필터에 의해 조절될 수 있다. 필터는 특정 에너지 대역의 엑스선만을 통과시키는 역할을 하는바, 엑스선 소스(111)에 저에너지 대역의 엑스선을 여과시키는 필터를 구비하여 에너지 대역의 하한을 높일 수 있고 이로 인해 조사되는 엑스선의 평균 에너지를 높일 수 있다.

엑스선 검출부(120)는 대상체를 투과한 엑스선을 검출하고, 검출된 엑스선으로부터 대상체의 2차원 영상을 획득한다. 구체적으로, 대상체를 투과한 엑스선이 엑스선 검출부(120)에 도달하면 엑스선의 에너지 및 선량에 따라 전하가 발생되고, 엑스선 검출부(120)는 발생된 전하를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 이 때, 전기 신호는 픽셀 별로 변환되는바, 픽셀 별 전기 신호를 조합하면 대상체 의 영상을 얻을 수 있다.

엑스선 검출부(120)는 재료 구성 방식에 따라 단일형 소자로 구성되는 경우와 혼성형 소자로 구성되는 경우로 구분될 수 있고, 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식에 따라 직접변환방식과 간접변환방식으로 구분될 수 있으며, 전기적 신호를 획득하는 방식에 따라 전하누적방식(Charge Integration Mode)과 광자계수방식(Photon Counting Mode)으로 구분될 수 있다.

엑스선 검출부(120)가 단일형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 단일 소재의 반도체로 구성되거나, 단일 공정으로 제조되는 경우에 해당하며, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 를 단일하게 이용하는 경우이다.

혼성형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 각기 다른 소재로 구성되거나, 다른 공정으로 제조되는 경우에 해당한다. 예를 들어, 포토다이오드, CCD, CdZnTe 등의 수광소자를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC(Read Out Intergrated Circuit)을 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우, 스트립 검출기를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC를 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우 및 a-Si 또는 a-Se 플랫 패널 시스템을 이용하는 경우 등이 있다.

직접변환방식에서는, 엑스선이 조사되면 수광소자 내부에 일시적으로 전자-정공 쌍이 생성되고, 수광소자의 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는 양극으로 정공은 음극으로 이동하는바, 엑스선 검출부(120)가 이러한 이동을 전기적 신호로 변환한다. 직접변환방식에서 수광소자에 사용되는 물질은 a-Se, CdZnTe, HgI₂, PbI₂ 등이 있다.

간접변환방식에서는, 수광소자와 엑스선 발생부(110) 사이에 섬광체(scintillator)를 구비하여 엑스선 발생부(110)에서 조사된 엑스선이 섬광체와 반응하여 가시광 영역의 파장을 갖는 광자(photon)를 방출하면 이를 수광소자가 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 간접변환방식에서 수광소자로 사용되는 물질은 a-Si 등이 있고, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX 섬광체, 마이크로기둥형 또는 바늘구조형 CSI(T1) 등이 사용된다.

전하누적방식에서는, 검출된 전하를 일정시간 동안 저장한 후에 그로부터 전기적 신호를 획득하고, 광자계수방식에서는 단일 엑스선 광자에 의해 전하가 발생될 때마다 전기적 신호를 획득하고 광자의 수를 계수한다.

당해 실시예에서의 엑스선 검출부(120)는 재료 구성 방식, 전기적 신호의 변환 및 획득 방식에 제한을 두지 않으며 상술한 방식 중 어느 방식이든지 엑스선 검출부(120)에 적용될 수 있다.

촬영 제어부(142)는 대상체의 특성, 디스플레이부(151)의 종류 등의 촬영 조건에 따라 구동부(141)와 엑스선 발생부(110)를 제어한다. 도 6에 촬영 각도와 뷰 간격을 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이하, 도 6을 참조하여 촬영 제어부(142)의 동작을 설명하도록 한다.

촬영 제어부(142)는 촬영 각도를 설정하고, 구동부(142)로 하여금 설정된 각도에 따라 암(105)을 회동시키게 하여 엑스선 소스(111)가 엑스선을 조사하는 전체 뷰의 범위를 제어할 수 있다. 여기서, 촬영 각도는 엑스선 소스(111)가 좌측에서 우측 또는 우측에서 좌측으로 회동하는 범위로, 당해 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(103)을 지나는 수직선과 엑스선 소스(111)의 중심에서 조사되는 레이(ray)가 이루는 최대 각도(α)의 2배를 촬영 각도라 하기로 한다.

또한, 촬영 제어부(141)는 엑스선 발생부(110)의 엑스선 조사 위치 즉, 뷰의 간격을 제어할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 뷰 간격은 서로 이웃하는 뷰 사이의 거리 또는 서로 이웃하는 뷰에서 엑스선 소스(111)로부터 조사되는 중심 레이(ray)가 이루는 각도(β)로 나타낼 수 있다. 뷰 간격은 사람의 눈 사이의 간격과 엑스선 소스(111)와 대상체(30) 사이의 거리를 고려하여 설정될 수 있는바, 사람의 눈 간격이 6.5cm라고 가정하고 엑스선 소스(111)와 대상체(30) 사이의 거리가 60cm 정도이면 뷰 간격(β)을 6도로 설정할 수 있다. 그리고, 뷰 간격이 설정되면 촬영 각도와 뷰 간격에 기초하여 뷰의 개수 즉, 촬영 횟수가 결정된다.

일 실시예로서, 촬영 각도가 84도로 설정되고, 뷰 간격이 6도로 설정된 경우, 촬영 제어부(141)는 엑스선 소스(111)가 84도의 범위에서 회동하는 동안 6도 간격으로 엑스선을 조사하도록 하여 15개의 뷰에서 총 15회의 촬영을 수행할 수 있다. 다만, 상기 수치들은 대략적인 값이며, 예시에 불과하므로, 당해 실시예가 상기 수치들에 한정되는 것은 아니다. 엑스선 영상은 엑스선이 한 번 조사될 때마다, 즉 촬영이 한 번 수행될 때마다 획득될 수 있으므로, 총 15장의 2차원 영상이 획득될 수 있다.

영상 제어부(130)는 획득된 2차원 영상들을 이용하여 대상체에 대한 가상의 근접 뷰 영상을 생성하고, 근접 뷰 영상으로부터 대상체에 대한 3차원 영상을 생성하여 디스플레이부(151)를 통해 표시한다.

이하, 영상 제어부(130)의 구체적인 구성 및 동작에 대해 설명하도록 한다.

영상 제어부(130)는 엑스선 검출부(120)로부터 복수의 2차원 영상을 수신하는 영상 수신부(131), 수신된 2차원 영상들로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부(132), 대상체의 3차원 볼륨으로부터 근접뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부(133) 및 근접 뷰 영상으로부터 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부(134)를 포함한다.

3차원 복원부(132)는 서로 다른 뷰에서 획득된 복수의 2차원 영상을 이용하여 대상체의 볼륨을 3차원 복원(3D reconstruction)한다. 즉, 대상체의 3차원 볼륨 데이터를 생성한다. 3차원 복원은 물체의 2차원 영상을 이용하여 복셀(voxel)로 이루어진 3차원 공간 상에서 물체의 볼륨을 복원하는 기법으로서, 3차원 복원 기법을 이용하면 복수의 2차원 영상으로부터 대상체의 볼륨을 복원할 수 있다. 당해 실시예에는 공지된 3차원 복원 기법 중 어느 것이든 적용 가능하다.

실제로 획득된 영상과 가상으로 생성되는 근접 뷰 영상 및 중간 뷰 영상을 구별하기 위해 이하 상술할 실시예에서는 엑스선 검출부(120)에서 획득된 2차원 영상을 오리지널 뷰 영상이라 할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 엑스선 소스(111)와 대상체 사이의 거리를 줄이면 대상체에 대한 3차원 영상을 통해 느껴지는 입체감이 향상된다. 따라서, 근접뷰 영상 생성부(133)는 엑스선 소스(111)와 대상체(30) 사이의 거리보다 가까운 거리에서 대상체의 3차원 볼륨에 가상의 엑스선을 조사하여, 가상의 근접 뷰 영상을 생성한다.

이를 위해, 근접뷰 영상 생성부(133)는 리프로젝션(reprojection)을 이용할 수 있다. 리프로젝션은 대상체에 직접 엑스선을 조사하지 않더라도, 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 입력 받고, 엑스선 소스의 위치, 엑스선 검출부의 위치 또는 볼륨의 해상도 등의 조건을 설정하여, 설정된 조건에서 대상체의 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 가상의 투영 영상을 생성할 수 있는 기법이다.

따라서, 3차원 복원부(132)에서 생성된 대상체의 볼륨 데이터를 근접 뷰 영상 생성부(133)에 입력하고, 근접뷰 영상 생성부(133)에서 가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치, 가상의 촬영 각도, 가상의 뷰 간격, 가상의 뷰의 개수 및 볼륨의 해상도 중 적어도 하나를 포함하는 근접 뷰 영상 생성 조건을 설정하여 해당 조건에 상응하는 근접 뷰 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 가상의 엑스선 소스의 위치와 가상의 엑스선 검출부의 위치는 가상의 엑스선 소스와 대상체 볼륨 사이의 거리를 결정하는데 사용된다. 근접 뷰 영상 생성 조건은 근접 뷰 영상 생성부(132)에서 자체적으로 설정하는 것도 가능하고, 워크 스테이션(150)에 구비된 입력부(152)를 통해 사용자로부터 입력 받아 설정하는 것도 가능하다.

가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치 및 가상의 촬영 각도가 설정되면, 근접 뷰 영상 생성부(132)는 가상의 뷰 간격 및 가상의 뷰의 개수를 계산한다. 가상의 촬영 각도는 실제 촬영 각도보다 작게 설정될 수 있고, 가상의 뷰 간격은 사람 눈 사이의 간격을 기초로 설정된다. 가상의 촬영 각도를 실제 촬영 각도보다 작게 설정하는 것은 가상의 엑스선 소스의 FOV를 고려했을 때, 리프로젝션 레이가 실제 엑스선 소스(111)의 전체 뷰의 범위를 벗어나지 않도록 하기 위함이다. 사람 눈 사이의 간격(예를 들어 6.5cm)은 디폴트(default)로 설정될 수도 있고, 사용자로부터 입력 받아 설정될 수도 있다.

가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치 및 사람 눈 사이의 간격이 설정되면 가상의 뷰 간격이 계산될 수 있고, 가상의 뷰 간격과 가상의 촬영 각도로부터 가상의 뷰의 개수가 계산될 수 있다. 계산된 가상의 뷰 간격 및 가상의 뷰의 개수를 근접 영상 생성 조건으로 설정하면, 근접 뷰 영상 생성부(132)는 상기 조건에 상응하는 근접 뷰 영상을 설정된 가상의 뷰의 개수만큼 생성할 수 있다.

도 7에는 근접 뷰 영상을 생성하기 위한 가상의 뷰 변화에 대한 예시를 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 7의 예시를 참조하면, 실제 엑스선 소스(111)가 대상체(30)로부터 60cm 떨어진 위치에서 촬영 각도 84도의 범위에서 엑스선을 조사하였고, 대상체(30)의 두께가 5cm이며, 뷰 간격을 6도로 설정한 경우, 엑스선 소스(111)는 좌측에서 우측으로 회동하는 동안 뷰 1 내지 뷰 15에서 각각 엑스선을 조사한다. 3차원 복원부(132)는 뷰 1 내지 뷰 15에서 각각 촬영된 15장의 2차원 엑스선 영상을 이용하여 대상체의 볼륨을 3차원 복원한다. 즉, 대상체의 3차원 볼륨 데이터를 생성한다.

생성된 볼륨 데이터는 근접 뷰 영상 생성부(133)로 입력되고, 근접 뷰 영상 생성부(133)에서 가상의 엑스선 소스(111a)와 대상체의 3차원 볼륨 사이의 거리를 20cm로, 눈 사이의 거리를 6.5cm로 설정한 경우, 가상의 뷰 간격은 약 15도로 계산된다. 그리고 촬영 각도를 60도로 설정한 경우, 근접 뷰 영상 생성부(133)는 도 6에 도시된 바와 같이, 가상의 뷰인 뷰 1' 내지 뷰 5'에서 대상체에 엑스선을 조사한 경우에 획득될 수 있는 가상의 근접 뷰 영상을 5장 생성할 수 있다.

영상 처리부(134)는 근접 뷰 영상 생성부(133)에서 생성한 복수의 근접 뷰 영상을 영상 처리하여 대상체의 3차원 영상을 생성하고, 디스플레이부(151)는 대상체의 3차원 영상을 표시한다. 디스플레이부(151)는 3차원 디스플레이 장치로 구현된다.

대상체의 3차원 영상은 그 디스플레이 방식에 따라 양안 시차를 이용한 스테레오스코픽(stereoscopic) 방식, 부피 표현(volumetric) 방식, 홀로그래피 방식, 직접 영상(Integral Image) 방식 등이 있고, 스테레오스코픽 방식은 특수 안경을 이용하는 안경식과 특수 안경을 이용하지 않는 무안경식(autostereoscopic)이 있다. 영상 처리부(133)는 상기 방식 중 하나에 의해 대상체의 3차원 영상을 생성할 수 있고, 디스플레이부(151)의 출력 포맷에 따라 적용되는 방식이 달라질 수 있다.

도 8에는 스테레오스코픽 방식에 의해 대상체의 3차원 영상을 생성하고 표시하는 방식을 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(134)는 뷰 1'에 대응되는 근접뷰 영상과 뷰 2'에 대응되는 근접뷰 영상을 한 쌍(A)으로, 뷰 2'에 대응되는 근접뷰 영상과 뷰 3'에 대응되는 근접뷰 영상을 한 쌍(B)으로, 뷰 3'에 대응되는 근접뷰 영상과 뷰 4'에 대응되는 근접뷰 영상을 한 쌍(C)으로, 뷰 4'에 대응되는 근접뷰 영상과 뷰 5'에 대응되는 근접뷰 영상을 한 쌍(D)으로 설정하고, A, B, C, D의 순서로 한 쌍에 해당하는 두 개의 근접뷰 영상을 합성하여 디스플레이부(151)를 통해 출력한다. 이 때, 사용자가 편광 안경, 액정 셔터 안경 등의 특수 안경을 착용하고 디스플레이부(151)를 보면, 양쪽 눈에 서로 다른 뷰에 대응되는 근접뷰 영상이 입력되어 입체감을 느낄 수 있게 되고, 상기 영상은 근접 뷰에서 촬영된 것과 같은 영상이므로 사용자가 느끼는 입체감이 향상된다.

다만, 영상 처리부(134)의 3차원 영상 생성 방식 및 디스플레이부(151)의 디스플레이 방식이 상기 예시에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 뷰에 대응되는 복수의 영상 즉, 서로 다른 뷰에서 촬영된 복수의 영상을 이용하여 3차원 영상을 생성하고 디스플레이하는 방식이면 어느 것이든 적용될 수 있다.

도 9에는 근접 뷰를 생성하기 위해 필요한 리프로젝션 레이 정보를 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.

근접 뷰 영상은 엑스선 소스(111)에 의해 촬영되고 복원된 대상체의 3차원 볼륨에 기초하여 생성된다. 도 9를 참조하면, 근접뷰 영상 생성부(133)에서 가상의 엑스선 소스(111a)로부터 대상체의 3차원 볼륨에 리프로젝션 레이(reprojection ray)가 조사되는 것으로 가정하는 경우, 대상체의 3차원 볼륨 데이터에 상기 리프로젝션 레이의 정보가 모두 포함되어 있으면 대상체의 3차원 영상에 나타나는 blurr 현상을 감소시킬 수 있다.

대상체의 3차원 볼륨을 복원하는데 사용된 엑스선 중 특정 리프로젝션 레이의 경로와 일치하는 것이 있으면 대상체의 3차원 볼륨 데이터에 상기 특정 리프로젝션 레이의 정보가 포함된 것으로 볼 수 있다.

리프로젝션 레이를 연장시켜 실제 엑스선 소스 라인과 만나는 위치를 리프로젝션 뷰라 하면, 실제 엑스선 소스(111)가 엑스선을 조사하는 오리지널 뷰의 간격은 조밀하지 않기 때문에 리프로젝션 뷰에서의 2차원 영상들을 모두 획득할 수는 없다. 따라서, 엑스선 영상 장치의 다른 실시예에서는 오리지널 뷰 사이의 중간 뷰에 대응되는 중간 뷰 영상들을 생성하고, 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는데 중간 뷰 영상들을 이용함으로써 대상체의 3차원 영상에 나타날 수 있는 blurr 현상을 최소화할 수 있다.

도 10에는 엑스선 영상 장치의 다른 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 엑스선 영상 장치의 다른 실시예에서는 영상 제어부(230)가 엑스선 검출부(220)로부터 복수의 오리지널 뷰 영상을 수신하는 영상 수신부(231), 수신된 오리지널 뷰 영상들로부터 중간 뷰 영상을 생성하는 중간뷰 영상 생성부(235), 엑스선 검출부(220)에서 획득한 오리지널 뷰 영상과 중간 뷰 영상을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부(232), 대상체의 3차원 볼륨에 가상의 엑스선을 조사하여 대상체에 대한 가상의 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부(233) 및 근접 뷰 영상을 이용하여 대상체의 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부(234)를 포함한다.

엑스선 발생부(210), 엑스선 검출부(220), 구동부(241), 촬영 제어부(242), 디스플레이부(251) 및 입력부(252)에 관한 설명은 전술한 실시예에서와 동일하므로 여기서는 자세한 설명은 생략하도록 한다.

중간뷰 영상 생성부(235)는 오리지널 뷰들 사이에 위치하는 중간 뷰에서의 2차원 영상을 가상으로 생성한다. 중간 뷰 영상을 생성하는 기법은 이웃한 뷰 영상 간의 평균 기법, 방향성 보간(directional interpolation)을 활용한 기법, 리프로젝션을 이용한 기법 등이 널리 알려져 있다. 또는, 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고, 복원된 3차원 볼륨의 모션을 예측하고, 예측된 모션에 기초하여 대상체의 2차원 영상들 사이의 중간 영상 즉, 중간 뷰 영상을 생성하는 것도 가능하다. 중간 뷰 영상 생성부(235)에서는 실제 촬영이 이루어진 뷰 사이의 중간 뷰 영상을 생성하는 다양한 기법 중 어느 기법도 적용할 수 있다.

생성된 중간 뷰 영상들은 엑스선 검출부(220)에서 획득된 오리지널 뷰 영상들과 함께 3차원 복원부(232)에 입력된다. 3차원 복원부(232)는 오리지널 뷰 영상들과 중간 뷰 영상들을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원한다. 이 때, 3차원 복원(3D reconstruction) 기법이 적용되며, 3차원 복원 기법을 이용하여 오리지널 뷰 영상들 및 중간 뷰 영상들로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원할 수 있다.

대상체의 3차원 볼륨 데이터는 근접 뷰 영상 생성부(233)에 입력되며, 근접 뷰 영상 생성부(233)는 가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치, 가상의 촬영 각도, 가상의 뷰 간격, 가상의 뷰의 개수 또는 볼륨의 해상도 등의 근접 뷰 영상 생성 조건을 설정하여 해당 조건에 대응되는 가상의 근접 뷰 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 가상의 엑스선 소스의 위치와 가상의 엑스선 검출부의 위치는 가상의 엑스선 소스와 대상체 볼륨 사이의 거리를 결정하는데 사용된다. 근접 뷰 영상의 생성에 적용되는 조건은 근접 뷰 영상 생성부(233)에서 자체적으로 설정하는 것도 가능하고, 워크 스테이션(250)에 구비된 입력부(252)를 통해 사용자로부터 입력 받아 설정하는 것도 가능하다.

상기 조건들이 설정되면, 근접 뷰 영상 생성부(232)는 가상의 뷰 간격 및 가상의 뷰의 개수를 계산한다. 가상의 촬영 각도는 실제 촬영 각도보다 작게 설정될 수 있고, 가상의 뷰 간격은 사람 눈 사이의 간격을 기초로 설정된다. 사람 눈 사이의 간격(예를 들어 6.5cm)은 디폴트(default)로 설정될 수도 있고, 사용자로부터 입력 받아 설정될 수도 있다. 가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치 및 사람 눈 사이의 간격이 설정되면 가상의 뷰 간격이 계산될 수 있고, 가상의 뷰 간격과 가상의 촬영 각도로부터 가상의 뷰의 개수가 계산될 수 있다. 계산된 가상의 뷰 간격 및 가상의 뷰의 개수를 근접 영상 생성 조건으로 설정하면, 근접 뷰 영상 생성부(233)는 상기 조건에 대응되는 근접뷰 영상, 즉 상기 조건에서 엑스선 촬영을 수행했을 때 얻을 수 있는 근접 뷰 영상을 설정된 가상의 뷰의 개수만큼 생성할 수 있다.

영상 처리부(234)는 생성된 근접 뷰 영상을 영상 처리하여 대상체의 3차원 영상을 생성한다. 전술한 실시예에서 예로 든 바와 같이 서로 이웃한 근접 뷰 영상을 한 쌍으로 합성하는 것도 가능하고, 멀티 뷰 영상 기법에 따라 복수의 근접 뷰 영상을 weaving하여 디스플레이부(251)를 통해 표시함으로써 특수 안경을 착용하지 않고서도 입체감을 느낄 수 있는 3차원 영상을 생성하는 것도 가능하다. 디스플레이부(251)를 통해 표시되는 3차원 영상에는 조밀한 간격의 중간 뷰 영상의 정보가 포함되어 있으므로, continuous하게 뷰를 변화시켜 가면서 영상을 볼 수 있고, 이로 인해 표시된 3차원 영상을 통해 느껴지는 입체감이 향상된다.

지금까지 상술한 실시예에서는 엑스선 영상 장치를 기초로 설명하였으나, 상술한 3차원 영상 생성 방식은 엑스선 영상 장치가 아닌 일반 3차원 영상 장치에도 적용이 가능하다.

도 11에는 3차원 영상 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 11을 참조하면, 3차원 영상 장치의 일 측면은 카메라 등의 영상 획득 장치를 이용하여 서로 다른 복수의 뷰에서 촬영된 복수의 오리지널 뷰 영상을 수신하는 영상 수신부(331), 수신된 오리지널 뷰 영상들을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부(332), 복원된 대상체의 3차원 볼륨으로부터 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부(333) 및 근접 뷰 영상으로부터 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부(334)를 포함하는 영상 제어부(330)와 생성된 3차원 영상을 3차원으로 디스플레이하는 디스플레이부(340)를 포함한다.

영상 획득 장치는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등의 일반적인 카메라로 구현되어 실제로 대상체를 서로 다른 복수의 뷰에서 촬영할 수도 있으며, 컴퓨터 프로그램을 이용하여 대상체를 서로 다른 복수의 뷰에서 촬영한 것과 같은 영상을 획득할 수도 있다. 영상 획득 장치에서 획득하는 오리지널 뷰 영상은 2차원 영상이며, 획득된 오리지널 뷰 영상은 영상 수신부(331)에 입력된다.

3차원 복원부(332), 근접 뷰 영상 생성부(333) 및 영상 처리부(334)의 동작은 전술한 도 5의 실시예에서와 동일하다.

간략하게 설명하면, 3차원 복원부(332)는 서로 다른 뷰에서 획득된 복수의 2차원 영상을 이용하여 대상체의 볼륨을 3차원 복원(3D reconstruction)한다. 즉, 대상체의 3차원 볼륨 데이터를 생성한다.

근접 뷰 영상 생성부(333)는 복원된 대상체의 3차원 볼륨을 실제 촬영 거리보다 더 가까운 거리에서 촬영한 것으로 가정한 가상의 근접 뷰 영상을 생성한다.

생성된 근접 뷰 영상을 영상 처리부(334)로 입력되어 3차원 영상으로 생성되고, 디스플레이부(340)를 통해 3차원으로 출력된다.

3차원 영상 장치(300)는 엑스선 영상 장치, 초음파 영상 장치 등의 의료 기기에 적용되는 것도 가능하고, 일반적인 영상 장치에 적용되는 것도 가능하다. 서로 다른 뷰에서 직접 촬영되거나, 서로 다른 뷰에서 촬영된 것과 같은 영상을 이용하여 입체감을 느낄 수 있는 3차원 영상을 생성 및 디스플레이하는 장치이면 어느 것이든 3차원 영상 장치(300)가 될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 엑스선 영상 방법의 실시예를 설명하도록 한다.

도 12에는 엑스선 영상 방법 중 근접뷰 영상을 생성하는 방법의 일 실시예에 관한 순서도가 도시되어 있다.

도 12를 참조하면, 먼저 서로 다른 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사하여 대상체의 오리지널 뷰 영상을 획득한다(411). 오리지널 뷰 영상은 각각의 오리지널 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사하고, 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 획득되는 2차원 영상이다. 오리지널 뷰의 위치와 개수는 촬영 각도와 사람의 눈 사이의 간격을 고려하여 설정될 수 있다.

그리고, 복수의 오리지널 뷰 영상을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원한다(412). 이 때, 3차원 복원(3D reconstruction) 기법을 이용하여 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원할 수 있다. 일 예로서, 반복(interative) 복원 기법이 적용될 수 있다.

리프로젝션(reprojection)을 통해 실제보다 가까운 거리에서 대상체의 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성한다(413). 리프로젝션은 대상체에 직접 엑스선을 조사하지 않더라도, 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터, 엑스선 소스의 위치, 엑스선 검출부의 위치 또는 볼륨의 해상도 등의 조건을 설정하고, 설정된 조건에서 대상체에 가상으로 엑스선을 조사하여 가상의 투영 영상을 생성할 수 있는 기법이다. 앞서 설명한 바와 같이, 엑스선 소스와 대상체 사이의 거리를 줄이면 대상체에 대한 3차원 영상을 통해 느껴지는 입체감이 향상된다. 따라서, 가상의 엑스선 소스가 대상체와 실제보다 더 가까운 위치에 있는 것으로 가정하여, 가상의 근접 뷰 영상을 생성한다.

도 13에는 도 12의 실시예에 있어서 오리지널 뷰 영상의 획득 과정이 구체화된 순서도가 도시되어 있다.

도 13을 참조하면, 먼저 일정 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사한다(421). 대상체를 투과한 엑스선을 검출하고(422), 검출된 엑스선으로부터 대상체의 2차원 영상 즉, 오리지널 뷰 영상을 획득한다(423).

그리고, 엑스선 촬영이 완료되었는지 여부를 판단한다(424). 엑스선 소스가 촬영 각도 범위 내의 미리 설정된 모든 뷰에서 엑스선을 조사한 경우, 엑스선 촬영이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 엑스선이 조사되는 뷰는 촬영 각도, 대상체의 두께, 엑스선 소스 및 대상체 사이의 거리, 사람의 눈 각격을 고려하여 설정될 수 있다. 전술한 도 7의 예시를 참조하면, 엑스선 소스(111)가 대상체(30)로부터 60cm 떨어진 위치에서 촬영 각도 84도의 범위에서 엑스선을 조사하였고, 대상체(30)의 두께가 5cm이며, 뷰 간격을 6도로 설정한 경우, 뷰 1 내지 뷰 15에서 각각 엑스선 조사가 완료된 경우에 엑스선 촬영이 완료된 것으로 판단할 수 있다.

엑스선 촬영이 완료되지 않은 경우에는(424의 아니오), 엑스선 소스를 다음 뷰의 위치로 이동시켜(425) 다시 대상체에 엑스선을 조사하고 오리지널 뷰 영상을 획득하는 과정을 반복한다.

엑스선 촬영이 완료된 경우에는(424의 예), 복수의 오리지널 뷰 영상을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고(426), 리프로젝션(reprojection)을 통해 실제보다 가까운 거리에서 대상체의 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성한다(427). 리프로젝션에 관한 설명은 앞서 설명한 바와 같다.

도 14에는 엑스선 영상 생성 방법의 일 실시예에 관한 순서도가 도시되어 있다.

도 14를 참조하면, 서로 다른 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사하여 대상체에 관한 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득한다(431). 그리고, 획득된 오리지널 뷰 영상들을 이용하여 중간 뷰 영상을 생성한다(432). 중간 뷰 영상은 오리지널 뷰 사이의 중간 뷰에서 대상체에 엑스선을 조사한 것으로 가정하여 생성한 가상의 2차원 영상으로서, 중간 뷰 영상을 생성하는 것은 최종적으로 생성되는 대상체의 3차원 영상에 나타나는 blurr 현상을 감소시키기 위한 것이다. 중간 뷰 영상 생성에 관한 설명은 도 10의 실시예에서 설명한 바와 같으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

그리고, 오리지널 뷰 영상과 가상의 중간 뷰 영상을 이용하여 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고(433), 리프로젝션(reprojection)을 통해 실제보다 가까운 거리에서 대상체의 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성한다(434).

그리고, 복수의 근접 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 영상을 생성하여 3차원 디스플레이부에 표시한다(435). 3차원 영상은 스테레오스코픽 영상, 홀로그램 영상, 부피 표현 영상, 직접 영상 등 그 종류가 다양한바, 디스플레이부의 출력 포맷에 따라 생성되는 3차원 영상의 종류가 결정될 수 있다. 일 실시예로서, 디스플레이부의 출력 포맷이 편광 안경식 스테레오스코픽 방식인 경우, 서로 이웃하는 근접 뷰 영상을 한 쌍으로 합성하여 디스플레이부를 통해 순차적으로 표시할 수 있고, 디스플레이부의 출력 포맷이 무안경식 스테레오스코픽 방식 중 하나인 멀티 뷰 영상 방식인 경우, 복수의 근접 뷰 영상들을 weaving하여 디스플레이부를 통해 표시할 수 있다.

100,200 : 엑스선 영상 장치
130,230 : 영상 제어부, 132,232 : 3차원 복원부
133,233 : 근접 뷰 영상 생성부 134,234 : 영상 처리부
151,251 : 디스플레이부 235 : 중간 뷰 영상 생성부
300 : 3차원 영상 장치

Claims

서로 다른 복수의 오리지널 뷰(view)에서 대상체에 엑스선을 조사하는 엑스선 소스;
상기 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득하는 엑스선 검출부; 및
상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하고, 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 영상 제어부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 제어부는,
3차원 복원(3D reconstruction)을 이용하여 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 영상 제어부는,
리프로젝션(reprojection)을 통해 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 더 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 상기 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 제어부는,
상기 복수의 오리지널 뷰 사이에 위치하는 중간 뷰에 대응되는 중간 뷰 영상을 생성하는 중간 뷰 영상 생성부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 영상 제어부는,
3차원 복원(3D reconstruction)을 이용하여 상기 복수의 오리지널 뷰 영상과 상기 중간 뷰 영상으로부터 상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 영상 제어부는,
리프로젝션(reprojection)을 통해 상기 엑스선 소스와 상기 대상체 사이의 거리보다 더 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 상기 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 3항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 근접 뷰 영상 생성부는,
상기 3차원 복원부로부터 대상체에 대한 3차원 볼륨을 입력 받고, 근접 뷰 영상 생성 조건을 설정하여 상기 설정된 근접 뷰 영상 생성 조건에서의 리프로젝션을 통해 상기 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 엑스선 영상 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 근접 뷰 영상 생성 조건은,
가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치, 가상의 촬영 각도, 가상의 뷰 간격, 가상의 뷰의 개수 및 볼륨의 해상도 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 근접 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 영상 처리부에서 생성한 3차원 영상을 3차원으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 복수의 근접 뷰 영상으로부터 안경식 또는 무안경식의 스테레오스코픽(stereoscopic) 영상을 생성하는 엑스선 영상 장치.
엑스선 소스에 의해 서로 다른 오리지널 뷰(view)에서 대상체에 엑스선을 조사하는 단계;
엑스선 검출부에 의해 상기 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 오리지널 뷰 영상을 획득하는 단계;
영상 제어부에 의해 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 단계; 및
상기 영상 제어부에 의해 상기 대상체에 엑스선이 조사된 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨에 가상으로 엑스선을 조사하여 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 영상 제어부에 의해 상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 상기 복수의 오리지널 뷰 사이에 위치하는 중간 뷰에 대응되는 중간 뷰 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 13 항 에 있어서,
상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 단계는,
상기 복수의 오리지널 뷰 영상과 상기 중간 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 단계는,
근접 뷰 영상 생성 조건을 설정하고, 상기 설정된 근접 뷰 영상 생성 조건에서의 리프로젝션(reprojection)을 통해 상기 복수의 근접 뷰 영상을 생성하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 근접 뷰 영상 생성 조건은,
가상의 엑스선 소스의 위치, 가상의 엑스선 검출부의 위치, 가상의 촬영 각도, 가상의 뷰 간격, 가상의 뷰의 개수 및 볼륨의 해상도 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 영상 제어부에 의해 상기 생성된 복수의 근접 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 17 항에 있어서,
3차원 디스플레이부에 의해 상기 대상체의 3차원 영상을 표시하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 단계는,
상기 복수의 근접 뷰 영상으로부터 안경식 또는 무안경식의 스테레오스코픽(stereoscopic) 영상을 생성하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
서로 다른 오리지널 뷰(view)에서 획득된 복수의 오리지널 뷰 영상을 수신하는 영상 수신부;
상기 복수의 오리지널 뷰 영상으로부터 대상체의 3차원 볼륨을 복원하는 3차원 복원부; 및
상기 뷰와 상기 대상체 사이의 거리보다 가까운 거리에서 상기 대상체의 3차원 볼륨을 촬영한 것으로 가정한 가상의 근접 뷰 영상을 생성하는 근접 뷰 영상 생성부를 포함하는 3차원 영상 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 근접 뷰 영상을 이용하여 상기 대상체의 3차원 영상을 생성하는 영상 처리부; 및
상기 대상체의 3차원 영상을 3차원으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 3차원 영상 장치.