KR19980031968A - 영상데이터의 처리장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 A x A 영상센서를 N개의 그룹으로 나눈 후 여기에서 나오는 영상신호를 영상표시장치를 통하여 실시간으로 동화상을 표시하는 영상데이터 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, A x A개의 화소를 N개의 그룹으로 구분하고, 구분된 각 그룹별로 화소를 스위칭하여 N개 화소로부터 동시에 N개의 아날로그 영상신호를 출력하는 영상신호 분리부와, 영상신호 분리부에서 동시에 출력된 N개의 아날로그 영상신호를 동시에 N개의 디지털 신호로 변환하고 변환된 N개의 디지털 신호를 N개의 버퍼에 각각 일시적으로 저장하는 버퍼부와, 버퍼부에서 일시적으로 저장된 데이터를 상기 영상신호 분리부에서 구분되는 N개의 그룹별로 각각 N개의 프레임메모리에 나누어 저장하는 저장부와, 저장부에 N개의 그룹으로 분리되어 저장된 N개의 데이터를 동시에 읽어내어 이를 결합하고 영상표시장치에 표시하기 위한 아날로그 신호로 변환하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여, 2차원 영상센서의 데이터 처리 방법을 사용하면 저속의 소자를 사용하고서도 고속의 소자를 사용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

Description

영상데이터의 처리장치 및 그 방법

본 발명은 영상데이터의 처리장치 및 방법에 관한 것으로, A x A 2차원 X-선 영상센서 어레이를 먼저 회로적으로 N개의 그룹으로 나눈 후 여기에서 나오는 영상신호를 영상 표시 장치를 통하여 실시간으로 동화상을 표시하는 영상데이터 처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.

기존의 X-선 영상장치에 있어서 X-선 영상을 보기 위한 수단으로서는 X-선 필름을 이용하는 방법과 영상증폭관(Image Intensifier Tube)과 카메라가 결합된 영상 시스템을 이용하는 방법이 있으나 동영상을 실시간으로 보기 위한 방법은 영상증폭관과 일반 CRT를 이용하는 방법밖에는 없다.

도 1은 종래의 영상증폭관(11)을 이용한 X-선 영상 시스템의 구성을 개괄적으로 도시한 개략도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 영상증폭관(11), 카메라 시스템(12), A/D 변환장치(13) 및 영상표시장치(14)로 구성되어 있다. 영상증폭관(11)이 X-선 영상을 빛으로 바꾸고 이 빛을 카메라 시스템이 전기적 신호로 변환한 뒤 영상 표시 장치를 통해 영상을 표시하게 된다. 그러나 영상증폭관 시스템을 이용하는 경우에 고해상도의 디지털 데이터를 얻기 위해서는 고속의 A/D 변환 장치가 필요하게 된다. 따라서 관련 주변 부품도 고속으로 동작시켜야 되므로 회로를 제작하기가 어려워진다.

2차원 X-선 영상센서를 이용하면 보다 편리하게 디지털 영상 데이터를 얻을 수 있으며 영상 표시장치를 통해 동영상을 표시할 수 있다. 도 2는 2차원 영상센서를 사용하여 구성한 디지털 영상시스템에서 디지털 영상 데이터의 저장 및 표시에 대한 회로 구성을 나타내는 블럭도로서, 여기에서 도시하고 있는 바와 같이 영상센서(21)의 각 화소(22)로부터 순차적으로 ((1,1) (2,1) (3,1)....(N-1,1),(N,1) (1,2)....(N,N)) 영상신호가 나오면 이 신호는 A/D 변환장치(23)에 전달되어 디지털 데이터로 변환되며 이 데이터는 프레임 메모리(24)에 저장된다. 다음 이 프레임 메모리(24)의 데이터를 읽어 내어 D/A 변환장치(25)를 통하면 실시간으로 동영상을 쉽게 표시 장치를 이용하여 표시할 수 있다. 도 3은 위에서 설명한 종래의 X선 영상 데이터 처리장치에서의 화소의 스위칭 순서를 도시한 것이다.

상기의 종래 기술은 X-선 2차원 영상센서를 사용하는 경우 센서의 화소의 개수가 많아지면 여기에서 얻어진 데이터를 실시간으로 동영상 처리하기 위해서는 고속의 A/D 변환 장치 및 고속의 주변 회로가 필요해야 하므로 고속의 소자 사용으로 인한 전력 소비가 증대되고, 이에 따른 열도 많이 발생하므로 고속으로 회로를 구동시키기 위해서는 높은 주파수의 구동 펄스가 필요하게 되는데 이 구동 펄스에 의한 잡음이 유도되어 해상도를 저하시키는 문제점이 있다.

따라서 센서의 화소 개수가 많아질 경우 동영상을 구현하기 위해서는 고속의 A/D 변환장치와 메모리 소자 등이 필요할 뿐만 아니라 고속의 A/D 변환장치와 고속의 관련 소자의 사용을 줄이면서도 많은 픽셀을 가진 센서를 통한 실시간 동영상 처리가 가능한 방법이 필요하게 되었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 2차원 X-선 영상센서 어레이를 통하여 얻은 동영상데이터를 표시하기 위한 일반 영상 시스템이나 또는 디지털 영상을 얻기 위한 의료용 X-선 영상 장치 또는 X-선 디텍터에서 디지털 영상데이터를 실시간으로 표시 할 수 있도록 하며 또한, 화소개수가 많은 2차원 영상센서의 데이터를 고속으로 처리하기 위한 데이터 처리 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

도 1은 종래의 영상증폭관을 이용한 영상 시스템의 구성을 개괄적으로 도시한 개략도이다.

도 2는 종래의 2차원 영상센서를 사용하여 구성한 디지털 영상시스템에서 디지털 영상 데이터의 저장 및 표시에 대한 회로 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3은 종래의 X선 영상 데이터 처리장치에서의 화소의 스위칭 순서를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 영상데이터 처리장치의 회로구성을 도시한 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 따른 영상데이터 처리장치에서의 화소의 분리형태를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 영상데이터 처리장치에서의 데이터 스위칭 순서를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 영상데이터 처리장치에서 프레임 메모리 소자내에서의 데이터 저장형태를 도시한 것이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 영상감지부 32 : 화소 스위칭부

34 : A/D 변환부 35 : 버퍼 메모리

37 : 데이터 스위칭부 38 : 프레임 메모리

40 : 어드레스 발생부 41 : 데이터 결합부

42 : D/A 변환부 43 : 영상표시부

상기의 과제를 이루기 위한 본 발명은 도 4에서 도시한 바와 같이, A개의 행과 A개의 열로 이루어진 A x A개의 화소를 갖는 영상센서를 통하여 영상을 입력하고 입력된 영상데이터를 처리하여 영상표시장치에 표시하는 영상데이터 처리장치에 있어서, A x A개의 화소를 N개의 그룹으로 구분하고, 구분된 각 그룹별로 화소를 스위칭하여 N개 화소로부터 동시에 N개의 아날로그 영상신호를 출력하는 영상신호 분리부과, 영상신호 분리부에서 동시에 출력된 N개의 아날로그 영상신호를 동시에 N개의 디지털 신호로 변환하고 상기 변환된 N개의 디지털 신호를 N개의 버퍼에 각각 일시적으로 저장하는 버퍼부과, 버퍼부에서 일시적으로 저장된 데이터를 상기 영상신호 분리부에서 구분되는 N개의 그룹별로 각각의 N개의 프레임메모리에 나누어 저장하되, 영상센서의 첫 번째 열의 화소의 첫 번째 데이터가 프레임 메모리 1의 첫 번째 번지에 저장되도록 하고, 두 번째 열의 첫 번째 데이터가 프레임메모리 2의 1+A/N번째 번지에 저장되도록 하며, N번째 줄의 첫 번째 데이터는 프레임 메모리 N의 1+(N-1)A/N번째 번지에 저장되도록 하여 N번째마다 주기적으로 소정의 화소의 영상신호가 소정의 프레임메모리의 번지에 저장되도록 하는 저장부과, 저장부에 N개의 그룹으로 분리되어 저장된 N개의 데이터를 동시에 읽어내어 이를 결합하고 영상표시장치에 표시하기 위한 아날로그 신호로 변환하는 제어부을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 디지털 영상데이터의 고속 처리장치의 회로구성을 도시한 블록도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 A x A개의 화소로 구성된 2차원 영상센서를 회로 상으로 N개의 센서 화소 그룹으로 나눈다. 이때 N개의 각 그룹의 화소 수는 A/N x A개가 된다(도 5). 다음 각 센서 그룹에 A/D 변환장치(34)와 화소 스위칭회로(32)를 연결하여 A/D 변환 펄스를 가해 주게 된다. 이 경우에 도 6에서 나타난 화소 스위칭 순서대로 먼저 세로 방향으로 A/N개의 화소를 순차적으로 A/D 변환장치(34)에 연결 해주면 동시에 N개의 그룹에서 N개의 디지털 데이터가 나온다. 이 데이터를 한쪽 버퍼 메모리(35)에 저장하고 이 데이터들은 순차적으로 버퍼 메모리A에 저장되며 다음 세로줄의 데이터들은 버퍼 메모리 B에 저장된다. 즉, 다음 세로줄의 센서 화소에서 나온 신호를 A/D 변환장치를 통해 디지털 데이터로 변환한 후 버퍼 메모리 B에 저장하는 동안 버퍼 메모리 A에 저장되었던 그 이전 줄의 센서에서 나온 데이터는 데이터스위칭회로(37)를 통하여 프레임 메모리(38)에 전달된다. 이와 같은 동작은 2차원 영상센서의 하나의 세로줄에 해당하는 화소들을 N개의 그룹에서 동시에 일어난다. 이 동작은 2차원 영상센서의 N개로 나누어 동시에 처리한 것과 같으므로 데이터 변환 펄스의 주파수를 N배 감소시킨 것과 같다.

다음 N개의 버퍼 메모리 소자에서 나온 데이터들은 데이터스위칭 회로(37)의 동작에 의해 프레임 메모리(6)를 구성하고 있는 N개의 프레임 메모리 소자에 다시 저장된다. 이 스위칭 회로의 역할은 실시간으로 동영상 표시가 가능하도록 데이터가 저장되어질 프레임 메모리 소자의 위치를 정해 준다. 먼저 N개의 버퍼 메모리(35)에서 동시에 읽혀진 첫 번째 세로줄의 N개의 데이터 그룹 중 첫 번째 그룹의 데이터들은 프레임 메모리 소자 1에 저장시키고, 두 번째 그룹의 데이터들은 프레임 메모리 소자 N에 저장한다. 이렇게 순차적으로 N-1번째 그룹의 데이터들은 3번째 프레임 메모리 소자에, N번째 그룹의 데이터들은 프레임 2번째 프레임 메모리 소자에 저장된다. 이 동작이 끝나면 프레임 메모리 소자위치는 하나씩 오른쪽으로 이동되도록 데이터 스위칭 회로가 동작한다. 즉, 다음의 데이터 그룹들은 첫 번째 세로줄의 데이터 그룹의 저장된 소자 내에의 A/N+1번지부터 순차적으로 저장되기 시작한다. 그러나 이 프레임 메모리 소자 내에 저장된 첫 번째와 두 번째 줄의 데이터들을 실제 영상센서에서의 위치로 변환시켜 비교해보면 A/N개만큼 이동된 데이터가 한 소자 내에서 저장되었음을 알 수 있다. 이와 같은 동작을 반복하면 N번째 줄 첫 번째 그룹의 첫 번째 데이터가 저장될 프레임 메모리 소자는 프레임 메모리 소자 N이며 그 소자내에서의 위치는 A-A/N번지가 된다. 따라서 N+1번째 줄의 첫 번째 그룹의 첫 번째 데이터가 저장될 위치는 프레임 메모리 소자 1의 A+1번째가 된다. 이런 동작에 따라 프레임 메모리에 저장된 데이터의 저장형태를 보면 프레임 메모리 소자 1에는 첫 번째 줄의 첫 번째 그룹의 데이터가 저장되며 그 다음 위치에는 N+1번째 줄의 첫 번째 데이터가 저장되므로 N번을 주기로 하여 1+N번째 줄마다 첫 번째 그룹의 첫 번째 데이터가 1번지, 1+A번지, 1+2A,....형태로 이 소자에 저장된다. 다음, 프레임 메모리 소자 2에는 첫 번째 줄의 N번째 그룹의 데이터가 그 다음 위치에는 2번째 줄의 첫 번째 그룹의 첫 번째 데이터가 저장되며 그 다음에는 3번째 줄의 2번째 그룹의 데이터가 저장되어 여기에도 N+2번째 줄마다 첫 번째 그룹의 첫 번째 데이터가 저장된다. 이와 같은 방법으로 각 프레임 메모리 소자 내에 저장된 2차원 영상센서의 데이터의 저장 형태가 도 7에 나타나 있다.

다음은 각 프레임 메모리 소자에 저장되어 있는 데이터를 읽어 내 영상신호를 만드는 방법이다. 프레임 메모리 소자에 저장된 데이터의 형태는 도 7과 같으므로 각 프레임 메모리 소자의 데이터를 읽어낼 수 있도록 프레임 메모리 어드레스 발생회로(40)를 이용하여 여기에 맞는 어드레스를 발생시켜야 한다. 프레임 메모리 소자 1에는 첫 번째 줄의 첫 번째 데이터가 1번지에 있으며, 프레임 메모리 소자 2에는 2번째 줄의 첫 번째 데이터가 1+A/N번지에 있고, 프레임 메모리 소자 3에는 3번째 줄의 첫 번째 데이터가 1+2A/N번지에 있으며 프레임 메모리 소자 N에는 N번째 줄의 첫 번째 데이터가 1+(N-1)A/N번지에 위치하므로 N+1번째 줄의 첫 번째 데이터는 프레임 메모리 소자 1의 1+A번지에 위치하게 된다. 따라서 각 프레임 메모리 소자에 맞게 1번지, 1+A/N번지, 1+2A/N번지,..., 1+(N-1)A/N번지의 어드레스를 동시에 주게 되면 첫 번째 데이터부터 N번째 줄의 첫 번째 데이터까지를 동시에 읽어낼 수 있게 된다. 따라서 프레임 메모리 어드레스 발생회로(40)에서 발생된 어드레스로부터 프레임 메모리 소자 1에는 그 자체의 어드레스를, 프레임 메모리 소자 2에는 가산기를 이용하여 A/N번지만큼을 더해 주고, 프레임 메모리 소자 3에는 2A/N번지만큼을 더해 주며, 프레임 메모리 소자 N에는 (N-1)A/N번지만큼 더해 주어 어드레스를 가해 주면 동시에 N개의 데이터가 나오게 된다. 같은 동작을 반복하게 되면 A개의 첫 번째 데이터를 모두 읽어 낼 수 있게 되며, 순차적으로 모든 데이터를 읽어 낼 수 있게 된다.

읽어낸 데이터들은 동시에 데이터가 N개씩 나오므로 이것을 한 개씩 D/A 변환 장치에 전달 할 수 있도록 해야 한다. 이러한 동작을 하는 것이 데이터 분리 회로(41)로 데이터 래치소자와 디코더로 구성되어 있다. 이 회로의 동작은 먼저 프레임 메모리에서 동시에 나온 데이터들을 데이터 래치에 임시로 저장한다. 임시로 저장된 데이터들을 순차적으로 읽어 내기 위해 N배만큼 감소된 펄스의 주파수를 다시 N배만큼 증가시켜 디코더를 통해 데이터 래치에 순차적으로 가해 주면 같은 주기 동안에N개의 데이터를 차례대로 읽어 내 D/A 변환 장치에 전달 할 수 있으며 이런 동작을 되풀이하면 실시간 동영상 아날로그 신호나 디지털 신호를 얻을 수 있다.

본 발명은 화소수가 많은 2차원 X-선 영상센서로부터 얻어진 영상데이터를 낮은 주파수의 A/D변환기 및 저속의 전자의 부품을 사용하고서도 고속의 실시간 동영상 표시가 가능하도록 하므로써 고가의 고속 전자 부품의 사용으로 인한 장치의 가격 상승과 장치의 소비 전력의 증대 및 이 소비 전력 증대에 기인한 많은 열의 발생 그리고 고주파 사용에 따른 고주파 유입등의 단점을 제거하여 보다 해상도가 좋은 동영상을 실시간으로 표시 장치에 표시 할 수 있으며 화소수가 많은 2차원 X-선 영상센서의 데이터를 쉽게 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. A개의 행과 A개의 열로 이루어진 A x A개의 화소를 갖는 영상센서를 통하여 영상을 입력하고 입력된 영상데이터를 처리하여 영상표시장치에 표시하는 영상데이터 처리장치에 있어서,

   A x A개의 화소를 N개의 그룹으로 구분하고, 구분된 각 그룹별로 화소를 스위칭하여 N개 화소로부터 동시에 N개의 아날로그 영상신호를 출력하는 영상신호 분리수단과,

   상기 영상신호 분리수단에서 동시에 출력된 N개의 아날로그 영상신호를 동시에 N개의 디지털 신호로 변환하고 상기 변환된 N개의 디지털 신호를 N개의 버퍼에 각각 일시적으로 저장하는 버퍼수단과,

   상기 버퍼수단에서 일시적으로 저장된 데이터를 상기 영상신호 분리수단에서 구분되는 N개의 그룹별로 각각의 N개의 프레임메모리에 나누어 저장하는 저장수단과,

   상기 저장수단에 N개의 그룹으로 분리되어 저장된 N개의 데이터를 동시에 읽어내어 이를 결합하고 영상표시장치에 표시하기 위한 아날로그 신호로 변환하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 버퍼수단은,

   상기 영상신호 분리수단에서 분리되는 N개의 그룹에 대하여 각각 2개의 메모리장치를 구비하고 있어 상기 2개의 메모리 장치가 스위칭되어 번갈아 가며 변환된데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리장치.
3. 제 1항에 있어서 상기 저장수단은,

   영상센서의 첫 번째 열의 화소의 첫 번째 데이터가 프레임 메모리 1의 첫 번째 번지에 저장되도록 하고, 두 번째 열의 첫 번째 데이터가 프레임메모리 2의 1+A/N번째 번지에 저장되도록 하며, N번째 줄의 첫 번째 데이터는 프레임 메모리 N의 1+(N-1)A/N번째 번지에 저장되도록 하여 N번째마다 주기적으로 소정의 화소의 영상신호가 소정의 프레임메모리의 번지에 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리장치.
4. 제 1항에 있어서 상기 제어수단은,

   첫 번째 데이터를 동시에 읽기 위해 프레임메모리 1에는 발생된 자체의 어드레스를, 프레임 메모리 2에는 1+A/N번째부터 데이터를 읽을 수 있도록 하는 어드레스를, 프레임 메모리 N에는 있는 1+(N-1)A/N번째 번지부터 데이터를 읽는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리장치.
5. A개의 행과 A개의 열로 이루어진 A x A개의 화소를 갖는 영상센서를 통하여 영상을 입력하고 입력된 영상데이터를 처리하여 영상표시장치에 표시하는 영상데이터 처리방법에 있어서,

   (1) A x A개의 화소를 N개의 그룹으로 구분하고, 구분된 각 그룹별로 화소를 스위칭하여 N개 화소로부터 동시에 N개의 아날로그 영상신호를 출력하는 단계와,

   (2) 상기 (1)의 단계에서 동시에 출력된 N개의 아날로그 영상신호를 동시에 N개의 디지털 신호로 변환하고 상기 변환된 N개의 디지털 신호를 N개의 버퍼에 각각 일시적으로 저장하는 단계와,

   (3) 상기 (3)의 단계에서 일시적으로 저장된 데이터를 상기 (1)의 단계에서 구분되는 N개의 그룹별로 각각의 N개의 프레임메모리에 나누어 저장하되, 영상센서의 첫 번째 열의 화소의 첫 번째 데이터가 프레임 메모리 1의 첫 번째 번지에 저장되도록 하고, 두 번째 열의 첫 번째 데이터가 프레임메모리 2의 1+A/N번째 번지에 저장되도록 하며, N번째 줄의 첫 번째 데이터는 프레임 메모리 N의 1+(N-1)A/N번째 번지에 저장되도록 하여 N번째마다 주기적으로 소정의 화소의 영상신호가 소정의 프레임메모리의 번지에 저장되도록 하는 단계와,

   (4) 상기 (3)의 단계에서 저장된 N개의 데이터를 동시에 읽어내어 이를 결합하고 영상표시방법에 표시하기 위한 아날로그 신호로 변환하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리방법.
6. 제 5항에 있어서 상기 (2)의 단계는,

   상기 (1)의 단계에서 분리되는 N개의 그룹에 대하여 각각 2개의 메모리장치를 구비하고 있어 상기 2개의 메모리장치가 스위칭되어 번갈아 가며 변환된데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리방법.
7. 제 5항에 있어서 상기 (3)의 단계는,

   영상센서의 첫 번째 열의 화소의 첫 번째 데이터가 프레임 메모리 1의 첫 번째 번지에 저장되도록 하고, 두 번째 열의 첫 번째 데이터가 프레임메모리 2의 1+A/N번째 번지에 저장되도록 하며, N번째 줄의 첫 번째 데이터는 프레임 메모리 N의 1+(N-1)A/N번째 번지에 저장되도록 하여 N번째마다 주기적으로 소정의 화소의 영상신호가 소정의 프레임메모리의 번지에 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리방법.
8. 제 5항에 있어서 상기 (4)의 단계는,

   첫 번째 데이터를 동시에 읽기 위해 프레임메모리 1에는 발생된 자체의 어드레스를, 프레임 메모리 2에는 1+A/N번째부터 데이터를 읽을 수 있도록 하는 어드레스를, 프레임 메모리 N에는 있는 1+(N-1)A/N번째 번지부터 데이터를 읽는 것을 특징으로 하는 영상데이터 처리방법.