KR102203598B1 - 엑스선 영상 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑스선 영상 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 엑스선 영상 신호 처리 장치는, 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀로부터 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하고, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 리드아웃부; 기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성한 후, 고주파 노이즈 성분을 제거하고, 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 멀티플렉서부; 및 상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 디지털 변환부를 포함하고, 상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고, 상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고, 상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되, 상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수일 수 있다.

Description

엑스선 영상 신호 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for Processing X-ray Image Signal}

본 발명은 엑스선 영상 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다

의료 기술 분야에서 많이 이용되고 있는 엑스선(X-ray) 촬영 장치는 엑스선을 인체에 조사하고, 인체 내부에 대한 영상을 획득하고 있다. 이를 통해 인체 내부의 이상을 검출한다.

엑스선 촬영 장치는 근래에 3차원 CT 촬영 장치, 파노라마 촬영 장치 등으로 발전하여, 치과 등의 의료 분야에서 보다 정밀한 인체의 해부학적 구조를 제공함으로써 다양한 진단 목적에 요긴하게 활용되고 있다.

이러한 엑스선 촬영 장치는 기본적으로 엑스선을 생성하여 조사하는 제너레이터 및 엑스선을 수광하여 전기적 신호를 생성하는 센서를 포함하고 있다. 이러한 센서는 패널 형상으로, 패널의 표면에 엑스선 감지 픽셀이 배열되어 있다. 제너레이터와 센서 사이에 피사체(환자)가 놓일 경우, 피사체를 투과한 엑스선을 상기 픽셀들이 수광하여 전기적 신호를 생성하게 된다.

이때 각 픽셀에 수광되는 엑스선의 에너지의 세기가 각기 다르므로, 픽셀에서 출력되는 신호의 크기 또한 다르게 된다. 이처럼 픽셀마다 다르게 형성되는 신호는 디지털 변환기(AD Converter)에서 디지털 신호로 변환된 후, 엑스선 영상으로 변환되어 의료진에게 제공 된다.

일반적으로, 상기 픽셀에서 출력되는 신호는, ROIC(Read-out IC)라고 불리는 집적회로에서 스위칭 처리되어 다채널의 펄스 신호로 출력된다. 이러한 펄스 신호들은 전기적으로 하나로 통합된 후 고주파 노이즈가 제거되고 디지털 변환기에 제공된다.

상기의 고주파 노이즈는 저주파수의 신호만을 통과시키는 저역 통과 필터(Low-pass filter; LPF)를 통해 제거된다. 그러나, 저역 통과 필터는 캐패시터를 포함하고 있어, 출력단에 전기적 신호의 잔상이 남게 되는 문제가 있다. 특히 캐패시터의 용량이 커질 수록 노이즈 제거 효과는 좋아지지만 잔상이 크게 남는 부작용이 있다.

이에 따라, 이전 펄스 신호의 잔상과 다음 펄스 신호가 겹쳐져 정보가 왜곡되는 현상이 발생할 수 있으며, 이는 엑스선 영상의 품질 저하로 연결되어 흐릿하거나 번지는 영상으로 이어질 수 있다.

이러한 우려 때문에, 저역 통과 필터의 용량을 키우는 데에는 한계가 있다. 또한, 지연 시간을 두어, 이전 펄스 신호의 잔상이 소멸되고 난 후 다음 펄스 신호를 처리하여야 하므로, 상기 3차원 CT나 파노라마 촬영 시에 엑스선 촬영의 초당 프레임 수(Frames per second)를 올리는 데에도 한계가 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 영상 신호의 고주파를 효과적으로 제거하여 고품질의 엑스선 영상을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 엑스선 촬영의 초당 프레임 수를 개선할 수 있는 영상 신호 처리 방법을 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엑스선 영상 신호 처리 장치는, 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀로부터 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하고, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 리드아웃부; 기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성한 후, 고주파 노이즈 성분을 제거하고, 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 멀티플렉서부; 및 상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 디지털 변환부를 포함하고, 상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고, 상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고, 상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되, 상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수일 수 있다.

또한, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고, 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있는 것이 바람직하다.

삭제

또한, 상기 m은 64, n은 4인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 멀티플렉서부는, 상기 복수 그룹의 각각에 하나 씩 대응하는 복수 개의 저역 통과 필터를 구비하고, 상기 저역 통과 필터의 출력단에는 스위칭 소자가 연결되고, 상기 저역 통과 필터는 상기 펄스 신호가 입력되는 동안 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하되, 상기 펄스가 입력되지 않는 경우에는 상기 스위칭 소자가 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 신호를 차단하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 리드아웃부에서 생성되어 출력되는 펄스 신호는 옵셋 신호와 엑스선 영상 신호의 쌍으로 이루어지고, 상기 멀티플렉서부는, 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하기 전에, 상기 엑스선 영상 신호로부터 상기 옵셋 신호를 감산할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엑스선 영상 신호 처리 장치에서, 엑스선 영상 신호를 처리하는 방법은, 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀에서 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하는 단계; 상기 획득된 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계; 상기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성하는 단계; 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호들에서 고주파 노이즈 성분을 제거하는 단계; 상기 각 고주파 노이즈 성분이 제거된 펄스 신호들을 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 단계를 포함하고, 상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고, 상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고, 상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되, 상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수일 수 있다.

또한, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고, 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있을 수 있다.

그리고, 상기 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계에서 상기 출력된 펄스 신호는 옵셋 신호와 엑스선 영상 신호의 쌍으로 이루어지고, 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하는 단계 이전에, 상기 엑스선 영상 신호로부터 상기 옵셋 신호를 감산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 영상 신호의 고주파를 효과적으로 제거하여 고품질의 엑스선 영상을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 엑스선 촬영의 초당 프레임 수를 개선할 수 있는 영상 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 촬영 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 리드아웃부의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 기존 기술 및 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 순서도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도 되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 촬영 장치의 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엑스선 촬영 장치(10)는 제너레이터(13) 및 센서(12)를 포함할 수 있다. 상기 센서(12)는 제너레이터(13)에서 생성되어 피사체(400)를 통과한 엑스선을 수광하여 전기적 신호를 생성한다.

또한, 3차원 CT 또는 파노라마 촬영을 하는 장비인 경우에는 회전 축을 중심으로 회전하는 갠트리(11)를 더 포함하고, 상기 갠트리(11)의 양단에 제너레이터(13) 및 센서(12)를 부착될 수 있다. 즉 피사체(400)를 상기 제너레이터(13) 및 센서(12) 사이에 피사체(400)를 두고 상기 갠트리(11)를 회전시키면서, 엑스선 촬영을 하여 다수의 프레임 영상 신호를 생성할 수 있다. 이러한 프레임 영상 신호를 변환하여 필요한 3차원 CT 또는 파노라마 영상을 획득할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엑스선 영상 신호 처리 장치(100)는, 리드아웃부(110), 멀티플렉서부(120) 및 디지털 변환부(130)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 리드아웃부의 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 리드아웃부(110)는 복수 채널의 신호를 각각 처리할 수 있는 일련의 ROIC(Read-out IC)(111)을 포함한다.

한편, ROIC(Read-out IC)(111)는 영상 신호와 옵셋 신호를 나누어 출력할 수 있다. 이러한 옵셋 신호는 기본 신호 레벨 정보를 포함하고 있어서, 상기 영상 신호의 양에서 상기 옵셋 신호의 양을 빼(-)주면 기본적인 신호 레벨이 제외된 순수한 영상 정보만을 획득할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다. 상기 리드아웃부(110)는, 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀(200)로부터 동시에 출력된 검출 신호들(도 4 (a)을 획득하고, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀(200)에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호(도 4 (b))를 생성하여 출력한다.

일반적으로, 엑스선을 수광하는 센서(12)의 패널은 표면에 행과 열을 이루어 배열된 복수의 픽셀(200)을 구비한다. 이러한 픽셀(200)은 엑스선을 수광하여 전기적 신호인 검출 신호를 출력한다. 이러한 픽셀(200)들의 동작은 Gate IC에 의해 제어된다. 즉, Gate IC에 의해서 하나의 게이트가 켜지면, 하나의 행에 있는 픽셀(200)들에서 검출 신호들이 동시에 출력된다.

이러한 검출 신호들은 각각에 대응하는 ROIC에 입력이되고, ROIC는 순차적으로 이들 검출 신호들을 펄스 신호로 출력한다. ROIC는 내부에 스위칭 소자를 포함하며, ROIC의 스위칭 소자들을 순차적으로 on-off 함으로써, 상기와 같이 순차적인 출력이 가능하다.

도 4 (b)에 확인할 수 있듯이, 현 단계에서 출력된 상기 펄스 신호들은 고주파 노이즈를 포함하고 있음을 알 수 있다.

기존의 경우, 이러한 펄스 신호들은 하나의 경로로 출력되어 합성이 된다. 이 때 상기의 고주파 노이즈의 문제를 해결하기 저역 통과 필터(LPF)를 사용하는 경우가 있다. 그러나, LPF에 있는 Capacitance로 인해 LPF를 통과한 펄스 신호에 잔상이 남게 되어 다음의 펄스 신호와 중첩이 될 수 있다. 이는 엑스선 영상의 품질 저하로 이어진다.

또한, 상기 잔상이 소멸되기를 기다려, 즉 펄스 신호 간에 지연 시간을 두게 될 경우에는 데이터의 처리 속도가 감소되는 결과로 이어지고, 결국 엑스선 촬영의 초당 프레임수(FPS)를 올릴 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티플렉서부(120)는, 상기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성한 후, 고주파 노이즈 성분을 제거하고, 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성할 수 있는 구조를 구비하고 있다.

이와 같이 바로 하나의 아날로그 영상 신호로 합성하지 아니하고, 그루핑(grouping)을 하여 합성하고 다시 하나의 영상 신호로 재합성하는 과정을 통해, 용이하게 잔상 효과를 제거하는 것이 가능해 진다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 그룹으로 분류되어 합성된 펄스 신호들(도 6(a))은, 고주파 노이즈 성분이 제거(도 6(b), 도 6(c))된다.

한편, 상기 디지털 변환부(130)는, AD Convertor를 포함하며, 상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력한다.

상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고, 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 순차적이라 함은, 반드시 픽셀(200)들간의 물리적인 인접도를 기준으로 할 필요는 없다. 픽셀들마다 대응하는 채널이 있고, 상기 채널을 스위칭되는 순서대로 순번 또는 이름을 붙이고, 순차적이라고 하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고, 상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고, 상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되, 상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수인 것이 바람직하다.

상기 m은 64, n은 4인 것이 바람직하다. 이 경우, 게이트 드라이버(미도시)에 의해 동시에 턴-온(turn-on)된 일련의 픽셀들의 개수 및 채널의 개수가 각각 256개(64×4)가 되어, 256×256 개의 픽셀을 갖춘 센서에 적용 가능하다. 또한, n이 4이므로 모두 4개의 그룹이 형성되고, 펄스 간의 간격이 스위칭의 주기의 3배 이상이 되어, 고주파 노이즈 제거에 따른 잔상이 제거되기 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다.

그리고, 상기 멀티플렉서부(120)는, 상기 복수 그룹의 각각에 하나 씩 대응하는 복수 개의 저역 통과 필터(121)를 구비하고, 상기 저역 통과 필터(121)의 출력단에는 스위칭 소자(122)가 연결되고, 상기 저역 통과 필터(121)는 상기 펄스 신호가 입력되는 동안 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하되, 상기 펄스가 입력되지 않는 경우에는 상기 스위칭 소자(122)가 상기 저역 통과 필터(121)에서 출력되는 신호를 차단하는 것이 바람직하다.

이와 같이 여러 경로에 있는 저역 통과 필터를 활용하여 고주파 노이즈 필터링을 병렬로 수행하는 것에 의해 기존보다 더 빨리 ROIC 채널의 신호를 읽어 올 수 있어 시간 지연에 대한 문제를 보완할 수 있다.

이와 같은 스위칭 소자(122)의 동작에 따른 효과는 도 6 (b) 및 도 6 (c)를 비교함으로써 설명이 가능하다. 즉, 도 6 (b)에서 펄스와 펄스 사이에 생성된 잔상 효과, 즉 저역 통과 필터에 의해 펄스 이후에 잔존하는 슬로프 형상의 신호값이 스위칭 소자(122)의 차단에 의해 도 6 (b)에서는 존재하지 않는다. 이와 같이 저역 통과 필터(121)의 출력단에 스위칭 소자(122)를 직렬 연결함으로써, 최종적으로 디지털 변환부에 전달되는 아날로그 영상 신호에는 잔상 효과가 제거되어 깨끗한 영상의 정보가 담겨지게 된다.

또한, 상기 리드아웃부(110)에서 생성되어 출력되는 펄스 신호는 옵셋 신호와 엑스선 영상 신호의 쌍으로 이루어지고, 상기 멀티플렉서부(120)는, 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하기 전에, 상기 엑스선 이미지 신호로부터 상기 옵셋 신호를 감산하는 것이 바람직하다. 이와 같은 옵셋 보정을 통해 기본 신호 레벨이 제거되어 순수한 영상 정보만을 담은 신호를 획득하는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 신호 처리 장치(100)에서, 엑스선 영상 신호를 처리하는 방법은, 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀(200)에서 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하는 단계(S100); 상기 획득된 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀(200)에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계(S200); 상기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성하는 단계(S300); 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호들에서 고주파 노이즈 성분을 제거하는 단계(S400); 상기 각 고주파 노이즈 성분이 제거된 펄스 신호들을 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 단계(S500); 및 상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고, 상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고, 상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고, 상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되, 상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수인 것이 바람직하다.

도 8은 기존 기술 및 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내는 모식도이다. 이하 도 8 (a) 및 (b)로부터 본 발명의 일 실시 예에 따른 효과를 설명한다.

도 8 (a)는 기존 기술에 따른 신호들의 변화를 나타낸 것이다. 도 8 (a)의 점선은 이상적인 픽셀의 원본 이미지 신호를 나타낸다. 시간(t)의 진행에 따라, 계단식으로 변화하고 있음을 알 수 있다.

도 8 (a)에서 "스위칭 주기"로 표현된 시간 간격은, 픽셀(200)의 디지털 변환부에서 신호를 읽는 시간 간격과 일치하는 것이 바람직하다.

기존 기술의 경우, 펄스 신호들은 전기적으로 하나로 통합된 후, 기존 기술의 저역 통과 필터를 통과하여 고주파 노이즈가 제거되고, 기존 기술의 디지털 변환부에 제공된다. 이 때 기존 기술의 저역 통과 필터를 통과한 신호는 저역 통과 필터의 캐패시터에 의한 속도 제한으로 인해 도 8 (a)의 검은 실선과 같이, 이상적인 원본 이미지 신호와는 다른 값을 나타낼 수 있다.

픽셀에서 비슷한 출력값이 반복될 때는 큰 문제가 없지만, 도 8 (a)에서 계단 형태로 표현된 바와 같이 출력값의 변화 폭이 클 때에는 원하는 출력값에 이전 출력값이 섞여서, 즉 왜곡이 되어서 디지털 변환부에 입력 될 수 있다. 도 8 (a)에서 검은 점으로 표시된 디지털 변환부에서 읽어 들이는 신호값(검은 점)은 이러한 왜곡된 신호의 성분을 포함하고 있다.

도 8 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간에 따른 신호들의 변화를 나타내고 있다. 본 발명의 일 실시 예는 기존 기술과는 달리 리드아웃부(110)에서 출력되는 펄스 신호들을 하나가 아닌 복수 그룹으로 나누게 된다.

이에 따라 각 그룹에서는 저역 통과 필터(121)를 통과한 신호에서 캐패시터에 의한 잔상 성분이 제거될 수 있는 충분한 시간을 가지게 된다. 따라서, 기존 기술에 비해 정확한 신호를 디지털 변환부(130)에서 읽어들일 수 있게 된다. 이는 최종적인 영상의 품질 향상으로 이어진다.

한편, 본 명세서 및 청구범위에서 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4" 등의 용어는, 유사한 구성요소 사이의 구분을 위해 사용되며, 반드시 그렇지는 않지만 특정 순차 또는 발생 순서를 기술하기 위해 사용된다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시 예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 시퀀스로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 여기서 방법이 일련의 단계를 포함하는 것으로 기술되는 경우, 여기에 제시된 그러한 단계의 순서는 반드시 그러한 단계가 실행될 수 있는 순서인 것은 아니며, 임의의 기술된 단계는 생략될 수 있고/있거나 여기에 기술되지 않은 임의의 다른 단계가 그 방법에 부가 가능할 것이다.

본 명세서 및 청구범위의 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "상부", "바닥", "위", "아래" 등의 용어는, 설명을 위해 사용되는 것이며, 반드시 불변의 상대적 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시 예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 방향으로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 여기서 사용된 용어 "연결된"은 전기적 또는 비 전기적 방식으로 직접 또는 간접적으로 접속되는 것으로 정의된다. 여기서 서로 "인접하는" 것으로 기술된 대상은, 그 문구가 사용되는 문맥에 대해 적절하게, 서로 물리적으로 접촉하거나, 서로 근접하거나, 서로 동일한 일반적 범위 또는 영역에 있는 것일 수 있다. 여기서 "일 실시 예에서"라는 문구의 존재는 반드시 그런 것은 아니지만 동일한 실시 예를 의미한다.

또한 본 명세서 및 청구범위에서 '연결된다', '연결하는', '체결된다', '체결하는', '결합된다', '결합하는' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10: 엑스선 영상 촬영 장치 11: 갠트리
12: 센서 13: 제너레이터
100: 엑스선 영상 신호 처리 장치
110: 리드아웃부 111: ROIC
120: 멀티플렉서부 121: 저역 통과 필터
122: 스위칭 소자
130: 디지털 변환부
200: 픽셀 400: 피사체

Claims (9)

1. 복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀로부터 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하고, 상기 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 리드아웃부;
   상기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성한 후, 고주파 노이즈 성분을 제거하고, 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 멀티플렉서부; 및
   상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 디지털 변환부를 포함하고,
   상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고,
   상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고,
   상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되,
   상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고,
   상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 m은 64, n은 4인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 멀티플렉서부는,
   상기 복수 그룹의 각각에 하나 씩 대응하는 복수 개의 저역 통과 필터를 구비하고,
   상기 저역 통과 필터의 출력단에는 스위칭 소자가 연결되고,
   상기 저역 통과 필터는 상기 펄스 신호가 입력되는 동안 상기 고주파 노이즈 성분을 제거하되, 상기 펄스가 입력되지 않는 경우에는 상기 스위칭 소자가 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 리드아웃부에서 생성되어 출력되는 펄스 신호는 옵셋 신호와 엑스선 영상 신호의 쌍으로 이루어지고,
   상기 멀티플렉서부는,
   상기 고주파 노이즈 성분을 제거하기 전에, 상기 엑스선 영상 신호로부터 상기 옵셋 신호를 감산하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 장치.
7. 엑스선 영상 신호 처리 장치에서, 엑스선 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서,
   복수의 엑스선 감지 픽셀 중 적어도 일부의 복수의 픽셀에서 동시에 출력된 검출 신호들을 획득하는 단계;
   상기 획득된 검출 신호들에 대한 스위칭을 통해, 상기 적어도 일부의 복수의 픽셀에 대응하는 복수 채널의 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계;
   상기 출력된 복수 채널의 펄스 신호를, 복수 그룹으로 분류하여 각 그룹 내에서 합성하는 단계;
   상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호들에서 고주파 노이즈 성분을 제거하는 단계;
   상기 각 고주파 노이즈 성분이 제거된 펄스 신호들을 다시 합성하여 1개 채널의 아날로그 영상 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 생성된 아날로그 영상 신호를 디지털 변환하여 디지털 영상 신호를 생성하고 출력하는 단계를 포함하고,
   상기 복수 채널은 mn 개이고 제1 채널 내지 제 mn 채널로 구분되고,
   상기 복수 그룹은 n 개이고 제1 그룹 내지 제 n 그룹으로 구분되고,
   상기 복수 그룹 중 제k 그룹 내에서 합성된 펄스 신호는, j가 0으로부터 1씩 증가하여 m-1이 될 때까지 제(jn + k) 채널의 펄스 신호들을 누적시켜 합성된 것이되,
   상기 m 및 n은 2 이상의 자연수이고, 상기 k는 1 이상 n 이하의 자연수인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 검출 신호들에 대한 스위칭은 주기적이고 순차적으로 이루어지고,
   상기 각 그룹 내에서 합성된 펄스 신호 내의 모든 펄스의 시간 축에서의 폭은 상기 스위칭의 주기 이하이고, 상기 모든 펄스 간에는 상기 스위칭의 주기 이상의 시간 간격이 있는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계에서 상기 출력된 펄스 신호는 옵셋 신호와 엑스선 영상 신호의 쌍으로 이루어지고,
   상기 고주파 노이즈 성분을 제거하는 단계 이전에,
   상기 엑스선 영상 신호로부터 상기 옵셋 신호를 감산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 신호 처리 방법.

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