KR102123562B1 - 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템 및 이에 적용되는 부호화구경 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대가 가능하며 실시간으로 방사선 물질의 위치 및 핵종 판별, 선량 등의 정보를 실제 영상과 함께 획득 가능하게 하는 계측 시스템에 관한 것으로, 실시간으로 실제 현장 영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종 판별, GPS 정보를 통한 현장 위치 등의 정보를 제공 할 수 있다. 또한 본 시스템은 휴대가 가능하므로 이동하면서 위에서 언급된 방사선의 정보들을 저장하여 위치 이동에 따른 방사선 분포 지도 작성이 가능하게 한다.

Description

방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템 및 이에 적용되는 부호화구경{SYSTEM FOR PROCESSING 3-DIMENSIONAL VISUALIZATION OF RADIATION SOURCE DISTRIBUTION USING CODED-APERTURES}
본 발명은 휴대가 가능하며 실시간으로 방사선 물질의 위치 및 핵종 판별, 선량 등의 정보를 실제 영상과 함께 획득 가능하게 하는 계측 시스템에 관한 것이다.
방사선 응용 기술의 발전과 함께 방사선 사용에 대한 수요가 계속적으로 증가하는 추세이며, 이와 관련하여 인간의 감각으로 즉시 감지할 수 없는 방사선의 안전한 사용에 대한 요구도 증대되고 있다.
특히, 방사선이 상시적으로 이용되는 장소에서 미지 혹은 분실 방사선원을 찾기 위한 방법이 꾸준히 개발되어 왔으나, 이런 노력에도 불구하고 여전히 미지의 방사선원을 찾는 것은 많은 시간과 노력이 필요한 실정이며, 원자력발전소와 같이 방사선원에 상시적으로 노출될 가능성이 있는 지역에서 작업종사자들의 안전을 위하여 방사선원에 대한 감시 및 이동을 탐지할 수 있는 방사선원 위치 탐지 기술 개발이 꼭 필요한 실정이다.
기존의 방사선 계측기는, 차폐되어 있지 않기 때문에 주변의 모든 방향에서 들어오는 방사선을 계측기가 감지하므로 방향성을 갖도록 제작된 방사선 계측기라 하더라도 방향성을 정확히할 수 없는 문제점이 있다. 더구나 이와 같은 방사선 계측기를 사용하여 측정할 경우 방사선의 세기와 어느 방향에서 어떤 강도의 방사선이 계측기에 도달하는지 알 수 없기 때문에, 3차원 공간상의 방사능을 측정하기 위해서는 방사선 계측기가 방향성을 갖도록 설계되어야 한다. 이를 위해서는 계측기의 주변을 납, 텅스텐 등 차폐물질로 감싸고 측정하고자 하는 방향만을 차폐하지 않는 방사선 시준기(collimator)를 사용한다.
1992년 미국 Odetics사는 IRMA(Integrated Radiation Mapper Assistant)를 개발하였다고 발표하였다. (SENSORS, Vol.9, No.11). 그러나 이 장치는 CCD 비디오 카메라, 방사선 측정기, 레이저 등으로 구성되어 카메라로 촬영한 사진에 단순히 방사선 측정 데이터를 중복시켜 어느 물체의 표면에서 얼마나 강한 방사선이 방출되고 있는지를 표시하기 때문에 방사선 계측기에 측정되는 방사선이 물체의 표면에서 방사성물질이 방출되고 있다고 가정할 수밖에 없고, 실제로 방출하고 있는 방사선이 물체의 내부에 위치한 경우에는 방사성 물질의 정확한 위치나 분포상태 및 양을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 방사선 시준기도 단순한 2단 변환식으로 구성되어 다양한 방사선 측정 환경에 효율적으로 대응할 수 없다는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위해, 부호화 구경을 구비한 복수의 방사선 영상 장비를 이용하여 미지의 방사선원에 대한 공간적 분포와 해당 위치별 방사선원의 핵종 및 방사선 선량 분포를 계산하여 3차원 영상으로 시각화할 수 있는 장치로, 한국등록특허 제10-1766294호가 제안된바 있다.
이 한국등록특허 제10-1766294호의 장치는, 2대 이상의 장비를 이용하여, 부호화 구경이라는 패턴층을 통과한 방사선을 변조, 복호하여 방사선의 정보를 취득하는 점에서는 획기적인 기술이나, 부호과구경의 패턴층을 통과한 정보를 이용하여 재구성 영상을 구현하는 경우, 노이즈 정보가 심해지는 단점이 있으며, 특히 재구성 영상의 신호대 잡음비를 증가 시키기 위해 0도 및 90도로 마스크를 회전시키거나 오랜 시간 노출 시켜야 하는 문제점이 있어 실시간 영상 획득에 단점이 있다.
한국등록특허 제10-0251064호 한국등록특허 제10-1766294호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예에서는, 실시간으로 실제 현장 영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종 판별, GPS 정보를 통한 현장 위치 등의 정보를 제공 할 수 있다. 또한 본 시스템은 휴대가 가능하므로 이동하면서 위에서 언급된 방사선의 정보들을 저장하여 위치 이동에 따른 방사선 분포 지도 작성이 가능하게 하는 방사선 실시간 정보 획득용 영상장치를 제공할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 방사선원으로 부터 입사되는 방사선의 기계적 차폐를 통해 마스크 패턴을 경유한 방사선으로 구현되는 변조패턴을 생성하는 부호화 구경(100), 상기 부호화 구경(100)을 경유하여 생성된 변조패턴에 대하여 픽셀에 대한 영상신호 정보로 검출하는 픽셀형 검출기(210), 상기 검출된 영상신호 정보를 처리하여 방사선의 분류정보를 추출하는 신호처리부(220), 상기 신호처리부(220)에서 추출된 분류정보를 기반으로, 상기 방사선원에 배치되는 현장영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 방사되는 방사선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종판별, GPS 정보를 통한 현장위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 형성하는 신호제어부(230) 및 상기 신호제어부(230)에서 재구성된 정보를 바탕으로 현장영상에 반영하여 재구성하는 영상처리부(240)를 포함하는, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템을 제공할 수 있도록 한다.
이 경우, 상기 부호화 구경(100)은, 전방부에 구현되는 마스크패턴부(110), 와, 상기 마스크패턴부(110)의 외각테두리부에서 연장되는 몸체부(120)를 포함하는 3차원 입체구조인, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 구현할 수 있다.
특히, 상기 마스크 패턴부(110)는, 모자익 패턴(mosaicked pattern), 중심부형 모자익 패턴(centered mosaick pattern), 그리고 비대칭형(anti-symmetric) 한 MURA(modified uniformed random array, 이하, 'MURA') 패턴 중 어느 하나인, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 적용할 수 있다.
상기 픽셀형 검출기(210)는, 상기 부호화구경의 마스크 패턴과 이격되며, 광센서부와 인접하는 섬광체부를 포함하는, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 구현하거나, 이 경우, 섬광체를 섬광체를 스틸벤(Stilbene,1,2-다이페닐에틸렌, C14H12), CLYC(Cs2LiYCl6:Ce) 중 어느 하나의 유기 섬광체를 적용하여, 중성자와 감마선을 분리하여 이종 영상을 획득하도록 하는, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 구현하는 것도 가능하다.
또는, 다른 예로, 상기 픽셀형 검출기(210)는, 픽셀 개수 이상의 전극구조를 가지는 픽셀형 화합물 반도체 센서를 포함하는, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 구현할 수 있으며, 이 경우, 상기 픽셀형 검출기(210)는, 상기 부호화 구경의 랭크(rank)의 개수와 일치시키기 위해 64개 이상의 픽셀을 가지는 어레이형 전극구조를 적용하며, 픽셀형 화합물 반도체 센서의 중심을 기준으로 x축과 y축으로 한 픽셀만큼 이동시켜 상기 랭크와 일치시키도록 적용하는, 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템으로 구현할 수 있다.
본 발명에서의 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템은, 상기 신호제어부(230)는, 방사선원의 3차원 분포를 획득하기 위해 현장영상을 제공하는 영상센서부(234)와, 상기 방사선원의 실시간 위치 정보를 제공하는 GPS부(232)를 더 포함하는, 구조로 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 휴대가 가능하며 실시간으로 방사선 물질의 위치 및 핵종 판별, 선량 등의 정보를 실제 영상과 함께 획득 가능하게 하는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 실시간으로 실제 현장 영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종 판별, GPS 정보를 통한 현장 위치 등의 정보를 제공 할 수 있다. 또한 본 시스템은 휴대가 가능하므로 이동하면서 위에서 언급된 방사선의 정보들을 저장하여 위치 이동에 따른 방사선 분포 지도 작성이 가능하게 한다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 부호화 구경의 마스크 패턴은, 모자익 패턴(mosaicked pattern), 중심부형 모자익 패턴(centered mosaick pattern), 그리고 비대칭형(anti-symmetric) 한 MURA 패턴 중 어느 하나를 적용하여, 재구성 영상의 신호대 잡음비를 증가 시키기 위해 0도 및 90도로 마스크를 회전시키거나 오랜 시간 노출 시켜야 하는 문제점을 일소하고, 기존의 추가적인 프로세싱 없이 한번의 과정으로 실시간 영상을 재구성 할 수 있다.
또한, 부호화 구경을 입체 구조로 구현하되, 마스크의 제작 시 3D 프린터를 이용하여 텅스텐과 폴리에틸렌으로 구성된 MURA 마스크를 쉽게 제작할 수 있도록 하는 장점이 구현된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템(이하, '본 시스템'이라 한다.)을 구성하는 구성 블록도이다.
도 2는, 본 시스템에 적용되는 부호화 구경의 구조(a)와 마스크 패턴(b)을 예시한 것이다.
도 3은 도 2(b)의 마스크 패턴의 확도 개념도이다.
도 4는 다양한 마스크 패턴의 예시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템(이하, '본 시스템'이라 한다.)을 구성하는 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 시스템은, 방사선원으로 부터 입사되는 방사선의 기계적 차폐를 통해 마스크 패턴을 경유한 방사선으로 구현되는 변조패턴을 생성하는 부호화 구경(100)과, 상기 부호화 구경(100)을 경유하여 생성된 변조패턴에 대하여 픽셀에 대한 영상신호 정보로 검출하는 픽셀형 검출기(210), 상기 검출된 영상신호 정보를 처리하여 방사선의 분류정보를 추출하는 신호처리부(220), 상기 신호처리부(220)에서 추출된 분류정보를 기반으로, 상기 방사선원에 배치되는 현장영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 방사되는 방사선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종판별, GPS 정보를 통한 현장위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 형성하는 신호제어부(230) 및 상기 신호제어부(230)에서 재구성된 정보를 바탕으로 현장영상에 반영하여 재구성하는 영상처리부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 본 시스템에서의 상기 부호화구경(100)은 도 2의 (a)에 도시된 구조와 같이 3차원 입체구조물로 구현될 수 있다.
구체적으로는, 상기 부호화 구경(100)은, 전방부에 구현되는 마스크패턴부(110)와, 상기 마스크패턴부(110)의 외각테두리부에서 연장되는 몸체부(120)를 포함하는 3차원 입체구조물로 구현될 수 있다.
기존의 마스크 패턴의 구조가 핀홀, 격자형 구경등의 구조를 가지고 있어, 재구성 영상의 신호대 잡음비를 증가시키기 위해, 마스크를 0도 및 90도로 회전시키거나, 오랜 시간 방사선에 노출시켜야 하는 문제가 있어 실시간 영상 획득에 단점이 존재하였다. 반면, 본 시스템의 상기 마스크패턴부(110)는, 모자익 패턴(mosaicked pattern), 중심부형 모자익 패턴(centered mosaick pattern), 그리고 비대칭형(anti-symmetric) 한 MURA 패턴 중 어느 하나를 적용하여 구현하고, 이를 통해 기존의 추가적인 프로세스(마스크를 0도 및 90도로 회전)를 하지 않고도, 한번의 과정으로 실시간 영상을 재구성할 수 있는 장점이 구현되게 된다.
또한, 마스크 제작시 3D 프린터를 이용하여 텅스텐과 폴리에틸렌으로 구성된 MURA 마스크를 쉽게 제작이 가능하게 하는 장점이 구현된다. 마스크 패턴부의 차광페턴 부분은 텅스텐으로 구현하고, 투과 패턴 부분은 폴리에틸렌으로 구현하는 것이 바람직하다.
도 2는, 본 시스템에 적용되는 부호화 구경의 구조(a)와 마스크 패턴(b)을 예시한 것이다.
도 2 (a)는 마스크 패턴부(110)를 구성하는 패턴 구조가, 형성되며, 그 후방영역으로 몸체부(120)를 구현하는 입체구조로 구현되어 있다.
도 2 (b)는 마스크의 패턴의 형상을 예시한 것으로, 본 시스템에서는, 모자익 패턴(mosaicked pattern), 중심부형 모자익 패턴(centered mosaick pattern), 그리고 비대칭형(anti-symmetric) 한 MURA 패턴 중 어느 하나를 적용할 수 있도록 한다.
특히, 이 경우, 도 2 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 마스크 패턴부(110)을 구현하는 패턴 구조는, 중심부(C)를 가지고, 상기 중심부를 기준으로 대각선 영역에 배치되는 한쌍의 패턴영역이 상호 대칭되는 구조로 배치될 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로 도 3을 참조하면, 이는 도 2(b) 구조를 나타낸 것으로, 중심부(C) 영역의 중심점을 지나는 두개의 가상의 대각선(A~A'와, B~B')을 기준으로, 중심부(C) 영역에 가상의 대각선 상에 배치되는 각각의 영역(주황색 영역, 연두색 박스 영역)의 패턴이 상호 대칭되는 구조로 배치될 수 있도록 한다.
이러한 배치 구조는 패턴의 대칭으로 인해 두 번 이상의 촬영을 하지 않고도 정확하게 영상 정보를 추출할 수 있으며, 마스크를 회전하지 않고도 동일한 영상을 구현하는 점에서, 신호대 잡음비를 증가(노이즈를 제거)하는 장점을 구현할 수 있게 된다.
도 4는 도 3에서 상술한 본 발명의 패턴 구조를 예시한 예시도이다.
도 4에서와 같이, 본 발명의 패턴구조는, (a) MURA 패턴 이미지, (c) MURA 모자익 패턴 이미지와 같이, 중심부(붉은 박스영역)를 기준으로 대각선 방향에 배치한 패턴이 상호 대칭되도록 배치된 것을 확인할 수 있다.
이에 따라 각각을 디코딩한 이미지 (b), (d)의 이미지 역시 중심부(붉은 박스영역)를 기준으로 대각선 방향에 배치한 패턴이 상호 대칭되도록 형성되는 것을 확인할 수 있다.
나아가, 본 발명은 마스크의 픽셀의 크기가 센서의 픽셀 대비 1:1을 이용함으로 마스크의 기계적 구조 및 확대(축소)로 인해 발생되는 잡음 정도 또는 신호왜곡을 최소화할 수 있도록 한다.
이러한 부호화 구경에 적용되는 마스크 패턴은 아래의 {식 1}과 같은 수식에 의해 정의되는 패턴을 가지도록 구현할 수 있다.
{식 1}
Figure 112018117891965-pat00001
(i = 0 이면 Aij = 0
j = 0 그리고 i ≠ 0 이면 Aij = 1
그외에는 Aij = 0
여기서, "A"는 균일반복 어레이 부호화 함수를 나타낸다.
본 수식에서는 i가 사용된 prime number(p)로 나눈 나머지와 같을 때 Ci값이 1이 되며 그 외에는 -1로 만들고 Ci와 처가 같은 값을 가지는 경우 Aij를 1로 형성한다.)
이상의 수식에 의해 구현되는 패턴은 도 3에서 제시한 패턴 구조를 하나의 예로 들 수 있다. 도 5는 이러한 패턴 구조가 적용된 부화과 구경의 실제 구현 이미지를 예시한 것이다.
이하에서는, 본 시스템의 다른 주요 구성을 설명하기로 한다.
도 1에 따른 본 시스템의 구성에서 부호화 구경(100)을 경유한 방사선의 변조신호를 검출하는 픽셀형 검출기(210)은 다음과 같은 구조와 작용을 수행한다.
상기 픽셀형 검출기(210)는, 상기 부호화구경의 마스크 패턴과 이격되며, 광센서부와 인접하는 섬광체부를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 픽셀형 검출기는 SiPM, MPPC등과 같은 대면적 어레이로 구성되는 광센서를 사용할 수 있다. 즉, 픽셀형 검출기는 64개 이상의 정방형 어레이형태의 픽셀로 구성되며 SiM, MPPC등의 섬광체와 결합된 광센서가 적용될 수 있다.
나아가, 광센서와 결합하는 섬광체부를 특정 섬광체, 이를테면 스틸벤 유기 섬광체를 사용하는 경우, 중성자와 감마선을 분리하고, 이종영상을 획득할 수 있는 장점이 구현될 수도 있다.
이러한 픽셀형 검출기(210)은 광센서가 아닌 픽셀형 전극 구조를 가지는 화합물 반도체형(CdTe, CdZnTe, TlBr 등) 방사선 센서 역시 사용이 가능하다. 단, 부호화 구경의 rank의 개수를 일치시키기 위하여 최소한 64개 이상의 픽셀을 가지는 어레이형 전극 구조를 가져야 한다. 이때 rank의 수는 홀수이므로 센서의 중심을 x축과 y축을 중심으로 한 픽셀의 크기만큼 이동시켜 홀수 개의 rank와 일치시켜야 한다. 즉, 픽셀형 화합물 반도체 센서(CdTe, CdZnTe, TlBr 등)가 사용되며, 본 시스템에 사용하기 위해 센서의 중심을 x축과 y축을 중심으로 한 픽셀의 크기만큼 이동시켜 홀수 개의 rank와 일치시켜 사용한다.
또한, 본 시스템의 신호처리부(220)는 상술한 픽셀형 검출기에서 방사선이 변조된 변도패턴에 대한 영상신호를 받아 들여, 검출된 영상신호 정보를 처리하여 방사선의 분류정보를 추출하게 된다.
이후, 신호제어부(230)에서는, 상기 신호처리부(220)에서 추출된 분류정보를 기반으로, 상기 방사선원에 배치되는 현장영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 방사되는 방사선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종판별, GPS 정보를 통한 현장위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 형성하는 기능을 수행한다.
특히, 신호제어부(230)는, 방사선원의 3차원 분포를 획득하기 위해 현장영상을 제공하는 영상센서부(234)와, 상기 방사선원의 실시간 위치 정보를 제공하는 GPS부(232)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 방사선원에서 조사되는 방사선을 실시간으로 확인하고 이에 대한 3차원 분호를 획득하기 위해, 상술한 것과 같이 영상센서와 GPS 모듈이 결합되어 신호제어부(230)에서 이를 동시에 처리될 수 있도록 한다.
이후, 영상처리부(240)에서는, 실시간으로 현장의 영상에 대하여 재구성을 수행할 수 있도록 하며, 이를 재구성하기 위한 알고리즘은, MLEM, Compressed-sensing과 같은 iterative한 영상 재구성 알고리즘을 사용하며 이를 위해 필요한 시스템 함수는 MCNP, GEANT4와 같은 모의 실험 코드를 이용하여 제작하거나, 수학적 모델링을 적용하여 구한 시스템 함수를 사용한다. 이때 실시간으로 영상의 재구성을 위해 최소한의 iteration 수 및 재구성 시간을 사용하며 이전 정보를 초기화하여야 한다. 재구성 시간은 최소 100개의 정보를 얻을 수 있는 최소 시간을 의미한다.
이러한 영상 재구성은 두가지 모드로 구성되는데, 최소 검출 시간을 이용한 실시간 모드와 누적 신호를 이용한 영상 재구성 모드로 구현할 수 있다.
본 시스템의 기능으로서는 실시간으로 실제 현장 영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종 판별, GPS 정보를 통한 현장 위치 등의 정보를 제공 할 수 있다. 또한, 본 시스템은 휴대가 가능하므로 이동하면서 위에서 언급된 방사선의 정보들을 저장하여 위치 이동에 따른 방사선 분포 지도 작성이 가능하게 할 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것 이다.
100: 부호화구경 110: 마스크 패턴부
120: 몸체부 210: 픽셀형 검출기
220: 신호처리부 230: 신호제어부
232: GPS 부 234: 영상센서부
240: 영상처리부

Claims (10)

  1. 방사선원으로부터 입사되는 방사선의 기계적 차폐를 통해 마스크 패턴을 경유한 방사선으로 구현되는 변조패턴을 생성하는 부호화 구경(100),
    상기 부호화 구경(100)을 경유하여 생성된 변조패턴에 대하여 픽셀에 대한 영상신호 정보로 검출하는 픽셀형 검출기(210),
    상기 검출된 영상신호 정보를 처리하여 방사선의 분류정보를 추출하는 신호처리부(220),
    상기 신호처리부(220)에서 추출된 분류정보를 기반으로, 상기 방사선원에 배치되는 현장영상과 융합된 방사선의 위치, 초당 방사되는 방사선량, 스펙트럼 정보를 통한 핵종판별, GPS 정보를 통한 현장위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 형성하는 신호제어부(230) 및
    상기 신호제어부(230)에서 재구성된 정보를 바탕으로 현장영상에 반영하여 영상 재구성 알고리즘으로서 MLEM(maximum likelihood expectation maximization)을 사용해 재구성하는 영상처리부(240)를 포함하고,
    상기 부호화 구경(100)은,
    전방부에 구현되는 마스크패턴부(110)와, 상기 마스크패턴부(110)의 외각테두리부에서 연장되는 몸체부(120)를 포함하는 3차원 입체구조물로 구성되고,
    상기 마스크 패턴부(110)는
    중심부를 가지고, 상기 중심부를 기준으로 대각선 영역에 배치되는 한쌍의 패턴영역이 상호 대칭되는 구조로 배치되는 중심부형 모자익 패턴(centered mosaick pattern)으로 구성되고,
    상기 픽셀형 검출기(210)는,
    픽셀형 화합물 반도체 센서를 포함하고, 상기 부호화 구경의 랭크(rank)의 개수와 일치시키기 위해 64개 이상의 픽셀을 가지는 어레이형 전극구조를 적용하며, 픽셀형 화합물 반도체 센서의 중심을 기준으로 x축과 y축으로 한 픽셀만큼 이동시켜 상기 랭크와 일치시키도록 적용하고,
    상기 부호화구경의 마스크 패턴과 이격되며, 광센서부와 인접하는 섬광체부를 포함하여, 중성자와 감마선을 분리하여 이종 영상을 획득하도록 하는,
    방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬광체부는,
    섬광체를 스틸벤(Stilbene,1,2-다이페닐에틸렌, C14H12), CLYC(Cs2LiYCl6:Ce) 중 어느 하나의 유기 섬광체를 적용하여, 중성자와 감마선을 분리하여 이종 영상을 획득하도록 하는,
    방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호제어부(230)는,
    방사선원의 3차원 분포를 획득하기 위해 현장영상을 제공하는 영상센서부(234)와,
    상기 방사선원의 실시간 위치 정보를 제공하는 GPS부(232),
    를 더 포함하는,
    방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템.
  9. 제1항에 따른 방사선 실시간 정보 획득용 영상처리 시스템에 적용되는 부호화 구경에 있어서,
    전방부에 구현되는 마스크패턴부(110)와,
    상기 마스크패턴부(110)의 외각테두리부에서 연장되는 몸체부(120)를 포함하며,
    상기 마스크 패턴부(110)에 구현되는 패턴은, 하기의 {식 1}에 의 해 정의되는 패턴을 가지는 부호화 구경.
    {식 1}
    Figure 112020027649509-pat00002

    (i = 0 이면 Aij = 0
    j = 0 그리고 i ≠ 0 이면 Aij = 1
    그외에는 Aij = 0
    여기서, "A"는 균일반복 어레이 부호화 함수를 나타낸다.
    본 수식에서는 i가 사용된 prime number(p)로 나눈 나머지와 같을 때 Ci값이 1이 되며 그 외에는 -1로 만들고 Ci와 처가 같은 값을 가지는 경우 Aij를 1로 형성한다.)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마스크 패턴부(110)을 구현하는 패턴 구조는,
    중심부를 가지고, 상기 중심부를 기준으로 대각선 영역에 배치되는 한쌍의 패턴영역이 상호 대칭되는 구조로 배치되는,
    부호화 구경.
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