KR20100040652A - Apparatus and method for image processing - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An image processing device and a method thereof are provided to generate high contrast X-ray image which has improved contrast about not only hard tissue but also soft tissue. CONSTITUTION: A multiple narrow band image acquisition unit(110) comprises a X-ray generating unit, a filter unit, and a X-ray detecting unit. The multiple narrow band image acquisition unit acquires a plurality of X-ray images by using a X-ray corresponding to a plurality of energy bands. A first processing unit(120) generates a plurality of material images by using a plurality of X-ray images. A second processing unit(130) generates a high contrast X-ray image by using at least one among a plurality of material images.

Description

영상 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMAGE PROCESSING}Image processing apparatus and method {APPARATUS AND METHOD FOR IMAGE PROCESSING}

본 발명의 실시예들은 영상 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 다중 협대역 에너지 밴드에 대응하는 복수 개의 X-ray 영상을 이용하여, 물질 별 영상, 특성 영상 및 해부학 영상을 획득하는 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an image processing apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and method for acquiring an image of each substance, a characteristic image, and an anatomical image using a plurality of X-ray images corresponding to multiple narrow band energy bands. It is about.

X-ray는 1895년 뢴트겐에 의해 발견된 이후, 의료용 영상 촬영, 보안 검색 영상 촬영, 비파괴 테스트 등의 목적을 위해 다양한 산업적 의료적 응용예서 활용되고 있다.X-rays were discovered by Roentgen in 1895 and have been used in a variety of industrial and medical applications for medical imaging, security screening imaging, and non-destructive testing.

물질마다 X-ray에 대한 고유한 감쇠 율을 가지므로, X-ray를 투과시켜 감지된 세기를 측정함으로써 X-ray 영상이 만들어질 수 있다. 통상적으로 인체의 뼈, 금속 등의 경조직은 X-ray 흡수율이 크고, 물, 지방 등의 연조직은 X-ray 흡수율이 작다.Since each material has a unique attenuation rate for X-rays, X-ray images can be made by measuring the detected intensity through the X-rays. Typically, hard tissues such as bones and metals of the human body have a high X-ray absorption rate, and soft tissues such as water and fat have a low X-ray absorption rate.

한편, X-ray는 물질마다 에너지 대역(또는 파장)에 따라 흡수율이 상이한 특성을 갖는다. 일반적으로 X-ray의 에너지 대역이 낮으면 물질 별 흡수율 차이가 크고, X-ray의 에너지 대역이 높으면 물질 별 흡수율 차이가 작다.On the other hand, X-rays have different absorption rates according to energy bands (or wavelengths) for each material. In general, when the energy band of the X-ray is low, the difference in absorption rate is large.

기존의 X-ray 영상은 넓은 에너지 대역을 갖는 광대역 에너 지(Polychromatic) X-ray를 이용한다. 따라서 X-ray 영상에서 경조직 부분의 대조도는 비교적 높으나, 연조직에 부분의 대조도는 낮다. 그리고, X-ray를 투과시키는 물질의 두께도 상기 X-ray 영상에 영향을 주었다.Existing X-ray images use wide energy polychromatic X-rays with wide energy bands. Therefore, the contrast of hard tissue is relatively high in X-ray image, but the contrast of soft tissue is low. In addition, the thickness of the material transmitting the X-ray also affected the X-ray image.

따라서 경조직뿐만 아니라 연조직에 대한 대조도가 높은 X-ray 영상에 대한 관심이 꾸준히 증가되고 있다.Therefore, interest in X-ray imaging with high contrast for soft tissues as well as hard tissues is steadily increasing.

본 발명의 일부 실시예는, 경조직뿐만 아니라 연조직에 대한 대조도가 개선된 고대조도 X-ray 영상을 생성하는 영상 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Some embodiments of the present invention are to provide an image processing apparatus and method for generating a high-contrast X-ray image with improved contrast to soft tissue as well as hard tissue.

본 발명의 다른 일부 실시예는, 물질 별로 분할된 X-ray 영상을 획득하고, 이를 기초로 영상 처리를 수행함으로써 특성 영상 또는 해부학적 영상을 생성하는 영상 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide an image processing apparatus and method for generating a characteristic image or an anatomical image by acquiring an X-ray image divided for each material and performing image processing based on the same.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 영상 획득 유닛, 상기 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 복수 개의 물질 영상을 생성하는 제1 처리부, 및 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 하나 이상을 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 제2 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an image acquisition unit for acquiring a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands, by using the plurality of X-ray images, A first processing unit for generating a plurality of material images, and a second processing unit for generating a high intensity X-ray image using at least one or more of the plurality of material images is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛은, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부, 상기 광대역 X-선을 필터링 하여 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 제공하는 필터부, 및 상기 필터부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, the image acquisition unit may include an X-ray generator that generates wideband X-rays and X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands by filtering the wideband X-rays. A filter unit for providing a line, and an X-ray detector for detecting the X-ray corresponding to each of the plurality of different energy bands passing through the filter unit to obtain the plurality of X-ray images.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛은, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부, 상기 광대역 X-선을 굴절시켜 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선으로 분리하는 분광부, 및 상기 분광부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the image acquisition unit, an X-ray generating unit for generating a wideband X-ray, the wideband X-rays by refracting X- corresponding to each of a plurality of different energy bands And a X-ray detector for detecting the X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands passing through the spectroscope, and obtaining the plurality of X-ray images.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛은, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부, 및 피사체를 통과한 X-ray를 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드 별로 나누어 감지함으로써 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the image acquisition unit, the X-ray generating unit for generating a wideband X-ray, and X-rays passing through the subject by detecting a plurality of different energy bands to each other And an X-ray detector for acquiring a plurality of X-ray images corresponding to each of the other plurality of energy bands.

한편, 상기 제1 처리부는, 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 m 개(단, m은 자연수)의 X-선 영상을 선택하고, 상기 선택된 적어도 m 개의 X-선 영상을 픽셀 단위로 분석하여 m 개의 물질 영상을 생성할 수 있다.Meanwhile, the first processor may select at least m (but m is a natural number) X-ray images of the plurality of X-ray images and analyze the selected at least m X-ray images by pixel unit. m material images may be generated.

이 경우, 상기 제2 처리부는, 상기 m 개의 물질 영상 중 적어도 둘 이상의 물질 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행함으로써 적어도 둘 이상의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성할 수 있다.본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 제2 처리부는, 상기 독립 성분 분석을 수행하기 전에 노이즈 제거, 대조도(Contrast) 강화, 및 에지 강화(Edge Enhancement) 중 적어도 하나의 전처리 과정을 수행한다.In this case, the second processor acquires at least two independent component images by performing independent component analysis using pixel values of at least two substance images of the m substance images, and performs the independent component analysis. The high contrast X-ray image may be generated by combining component images. According to some embodiments of the present disclosure, the second processing unit may remove noise, enhance contrast, and perform the independent component analysis. And at least one of edge enhancement.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 제2 처리부는, 상기 m 개 의 물질 영상 중 적어도 두 개의 물질 영상을 이용하여, 물질들 간의 비율이 정상 범위를 벗어나는 특이 부분이 식별되는 특성 영상을 생성한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the second processing unit, by using at least two material images of the m material images, a characteristic image in which a specific portion of the ratio between the materials is outside the normal range is identified Create

상기 m 개의 물질 영상은, 이를테면 물 영상(water image), 지방 영상(fat image), 단백질 영상(protein image), 및 골격 영상(ash image) 등을 포함할 수 있다.The m substance images may include, for example, a water image, a fat image, a protein image, and an ash image.

이 경우, 상기 제2 처리부는, 상기 물 영상 및 지방 영상을 이용하여, 물과 지방의 비율이 정상치를 벗어 나는 부분을 특이 부분으로 식별하고, 상기 특이 부분의 색상 또는 명암을 다른 부분과 구별함으로써 특성 영상을 생성할 수 있다.In this case, the second processor uses the water image and the fat image to identify a portion in which the ratio of water and fat deviates from a normal value as a specific portion, and distinguishes the color or contrast of the specific portion from other portions. A characteristic image may be generated.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 영상 획득 유닛, 및 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 둘 이상의 X-선 영상의 픽셀 값을 이용하여 독립 성분 분석을 수행함으로써, 적어도 둘 이상의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 제3 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, an image acquisition unit for acquiring a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands, and among the plurality of X-ray images A third processing unit which performs at least two independent component images by performing independent component analysis using pixel values of at least two X-ray images, and combines the independent component images to generate a high intensity X-ray image; Provided is an image processing apparatus comprising a.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계, 상기 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 복수 개의 물질 영상을 생성하는 단계, 및 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 하나를 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, obtaining a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands, by using the plurality of X-ray images, Generating a plurality of material images, and generating a high illuminance X-ray image using at least one of the plurality of material images.

상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계는, 광대역 X-선을 생성하는 단 계, 상기 광대역 X-선을 필터링하여 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 제공하는 단계, 및 상기 필터링 된 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The acquiring of the plurality of X-ray images may include generating wideband X-rays and filtering the wideband X-rays to provide X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands. And sensing the X-rays corresponding to each of the filtered plurality of energy bands to obtain the plurality of X-ray images.

또한 상기 복수 개의 물질 영상을 생성하는 단계는, 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 m 개(단, m은 자연수)의 X-선 영상을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 적어도 m 개의 X-선 영상을 픽셀 단위로 분석하여 m 개의 물질 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the plurality of material images may include selecting at least m (where m is a natural number) X-ray images of the plurality of X-ray images, and the selected at least m X-ray images. And analyzing m pixel by pixels to generate m material images.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는, 상기 생성된 m 개의 물질 영상 중 적어도 두 개 이상의 물질 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행하는 단계, 및 상기 독립 성분 분석을 통해 획득되는 적어도 하나의 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the generating of the high intensity X-ray image may include performing independent component analysis using pixel values of at least two material images of the m material images generated. ), And combining the at least one independent component image obtained through the independent component analysis to generate a high-contrast X-ray image.

한편 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는, 상기 생성된 m 개의 물질 영상 중 적어도 두 개의 물질 영상을 이용하여, 물질들 간의 비율이 정상 범위를 벗어나는 특이 부분을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 특이 부분의 색상 또는 밝기 값을 조정하여 특이 부분으로 식별한 영상을 생성하는 단계를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, generating the high-contrast X-ray image, using at least two material images of the m material images generated, the ratio between the materials is outside the normal range Calculating a singular part, and generating an image identified as the singular part by adjusting a color or brightness value of the calculated singular part.

상기 m 개의 물질 영상은 물 영상(water image), 지방 영상(fat image), 단백질 영상(protein image), 및 골격 영상(ash image)를 포함할 수 있다.The m substance images may include a water image, a fat image, a protein image, and a skeletal image.

이 경우, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는, 상기 물 영상 및 지방 영상을 이용하여, 물과 지방의 비율이 정상치를 벗어 나는 정도를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 특이 부분으로 색상 또는 밝기 값을 조정하여 특이 부분으로 식별한 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, generating the high-contrast X-ray image may include calculating a degree to which the ratio of water and fat deviates from a normal value by using the water image and the fat image, and color the calculated specific portion. Alternatively, the method may include generating an image identified as the singular part by adjusting the brightness value.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계, 및 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 둘 이상의 X-선 영상의 픽셀 값을 이용하여 독립 성분 분석을 수행함으로써, 적어도 둘 이상의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 제공된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, obtaining a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands, and at least one of the plurality of X-ray images Performing independent component analysis using pixel values of two or more X-ray images, thereby obtaining at least two independent component images, and combining the independent component images to generate a high-contrast X-ray image. An image processing method is provided.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 연조직에 대한 X-ray 영상의 대조도가 개선된다.According to some embodiments of the invention, the contrast of the X-ray image for soft tissue is improved.

본 발명의 다른 일부 실시예에 따르면, 다중 협대역 에너지 X-ray 영상을 이용하여 물질 별 분할 X-ray 영상을 획득할 수 있으며, 이를 기초로 영상 처리를 수행함으로써 특성 영상 또는 해부학적 영상이 생성될 수 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a divided X-ray image for each material may be obtained using a multi-narrow energy X-ray image, and a characteristic image or an anatomical image is generated by performing image processing based on the material. Can be.

이하에서, 본 발명의 일부 실시예를, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한다.1 illustrates an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

영상 획득 유닛(110)은, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득한다.The image acquisition unit 110 acquires a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛(110)은, 광대역(Polychromatic) X-선을 생성하는 X-선 생성부, 상기 Polychromatic X-선을 필터링 하여 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 제공하는 필터부, 및 상기 필터부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the image acquisition unit 110, an X-ray generating unit for generating a wideband (Polychromatic X-rays), and filtering the polychromatic X-rays of the plurality of different energy bands A filter unit for providing a corresponding X-ray, and an X-ray for detecting the X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands passing through the filter unit to obtain the plurality of X-ray images It includes a sensing unit.

그러나, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛(110)은, Polychromatic X-선을 생성하는 X-선 생성부, 상기 광대역 X-선을 굴절시켜 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선으로 분리하는 분광부, 및 상기 분광부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.However, according to another embodiment of the present invention, the image acquisition unit 110, the X-ray generating unit for generating a polychromatic X-ray, each of the plurality of different energy bands by refracting the wideband X-ray X-ray detection for obtaining the plurality of X-ray images by detecting the X-ray corresponding to each of the spectroscopic section for separating the X-ray corresponding to the plurality of different energy bands passing through the spectroscopic section Contains wealth.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 영상 획득 유닛(110)은, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부, 및 피사체를 통과한 X-ray를 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드 별로 나누어 감지함으로써, 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부를 포함한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the image acquisition unit 110, the X-ray generating unit for generating a wideband X-ray, and the X-ray passing through the subject for each of a plurality of different energy bands By detecting by dividing, X-ray detection unit for obtaining a plurality of X-ray images corresponding to each of a plurality of different energy bands.

상기 X-선 감지부의 예로는, 이를테면 양자 계수 X-선 디텍터(Photon Counting X-ray detector)가 있다. 상기 양자 계수 X-선 디텍터는, bump bonding 을 통해 연결되는 X-ray 검출기 및 read-out 회로를 포함한다.An example of the X-ray detector is, for example, a quantum counting X-ray detector. The quantum coefficient X-ray detector includes an X-ray detector and a read-out circuit connected through bump bonding.

이 경우, 역전압이 인가된 X-ray검출기는 입사된 X-ray와 반응하여 전자-정공 쌍을 생성하게 되고, 발생된 전하는 read-out 회로의 전증폭기(Preamplifier)로 전달 되어 이에 해당하는 전압신호를 출력하게 된다.In this case, the X-ray detector applied with the reverse voltage reacts with the incident X-ray to generate an electron-hole pair, and the generated charge is transferred to the preamplifier of the read-out circuit so as to correspond to the voltage. Will output a signal.

그러면, 증폭기에서 출력된 전압신호는 비교기로 전달되어 외부에 의해 제 어되는(controlled by external system) 임의의 문턱전압과 비교되어 '1' 또는 '0'의 디지털 신호를 출력하고, 마지막으로 계수기에서는 '1'이 몇 번 나왔는지를 계수하여 디지털 형태로 데이터를 출력한다.Then, the voltage signal output from the amplifier is transmitted to the comparator and compared with any threshold voltage controlled by external system to output a digital signal of '1' or '0', and finally the counter Count the number of '1's and output the data in digital form.

전자-정공 쌍이 입사 X-ray photon의 에너지에 비례하므로,이를 기반으로 여러 개의 문턱전압과 에너지 별로 지정된 계수기를 사용하여 한번의 Polychromatic X-ray 노출로 서로 다른 에너지의 영상들을 동시에 얻을 수 있다.Since electron-hole pairs are proportional to the energy of the incident X-ray photon, images of different energies can be obtained simultaneously with a single polychromatic X-ray exposure using multiple threshold voltages and energy-specific counters.

즉, 이 경우는, X-선 감지부가, 피사체를 통과한 Polychromatic X-ray를 이용하여, 복수 개의 에너지 대역에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 생성하게 된다.That is, in this case, the X-ray detector generates a plurality of X-ray images corresponding to the plurality of energy bands by using the polychromatic X-rays passing through the subject.

상기 영상 획득 유닛(110)의 보다 상세한 구성은 도 3 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 후술된다.More detailed configuration of the image acquisition unit 110 will be described later in more detail with reference to FIGS. 3 to 4.

제1 처리부(120)는, 상기 생성된 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 복수 개의 물질 영상(Material images)를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 물질 영상은 물(Water), 지방(Fat), 단백질(Protein), 뼈(Ash) 등에 관한 영상일 수 있다.The first processor 120 generates a plurality of material images by using the generated plurality of X-ray images. According to an embodiment of the present invention, the substance image may be an image relating to water, fat, protein, bone, and the like.

상기 제1 처리부(120)의 보다 상세한 구성은, 도 8을 참조하여 보다 상세히 후술된다.More detailed configuration of the first processing unit 120 will be described later in more detail with reference to FIG. 8.

그리고, 제2 처리부(130)는, 상기 제1 처리부로부터 제공되는 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 하나를 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성한다.The second processor 130 generates a high illuminance X-ray image using at least one of the plurality of material images provided from the first processor.

상기 고대조도 X-선 영상은, 물질 별 비율을 이용하여 특이 정도(정상 범위를 벗어나는 정도)를 계산하여 표시하는 특성 영상(Characteristic image)일 수 있다.The high illuminance X-ray image may be a characteristic image that calculates and displays a specificity (deviation from the normal range) using a ratio of each material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 특성 영상은 상기 특이 정도가 색상 또는 밝기 값의 차이에 의해 표현되는 영상이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 특성 영상은 상기 특이 정도가 미리 결정된 임계치를 초과하는 부분의 색상 또는 밝기 값을 다른 부분과 다르게 함으로써 표현되는 여상일 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the characteristic image is an image in which the specificity is represented by a difference in color or brightness values. However, the present invention is not limited thereto, and the characteristic image may be an image expressed by differentiating a color or brightness value of a portion where the specificity exceeds a predetermined threshold from another portion.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에서는, 상기 고대조도 X-선 영상은, 신체의 장기 별로 대조도를 높인 해부학적 영상(Anatomical Image)일 수도 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, the high illuminance X-ray image may be an anatomical image having a high contrast level for each organ of the body.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 해부학적 영상을 생성하기 위해, 상기 제2 처리부(130)는, 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 둘 이상의 물질 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행하여 적어도 둘 이상의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성한다.According to an embodiment of the present invention, in order to generate the anatomical image, the second processor 130 may perform independent component analysis using pixel values of at least two or more material images of the plurality of material images. Component Analysis) to obtain at least two independent component images, and combine the independent component images to generate a high intensity X-ray image.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 상기 제2 처리부(130)가 상기 특성 영상을 생성하는 경우, 상기 제2 처리부(130)는, 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 두 개의 물질 영상을 이용하여, 물질들 간의 비율이 정상 범위를 벗어나는 정도를 정량적으로 표현함으로써 특이 부분을 식별할 수 있도록 도와주는 상기 특성 영상을 생성한다.According to another embodiment of the present invention, when the second processing unit 130 generates the feature image, the second processing unit 130 uses at least two material images of the plurality of material images. Thus, the characteristic image is generated to help identify a specific part by quantitatively expressing the degree to which the ratio between the substances deviates from the normal range.

상기 제2 처리부(130)에서 복수 개의 물질 영상을 이용하여, 고대조도 X-선 영상을 생성하는 보다 상세한 과정은 도 9를 참조하여 보다 상세히 후술한다.A more detailed process of generating a high illuminance X-ray image using a plurality of material images by the second processor 130 will be described later in more detail with reference to FIG. 9.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 영상처리장치(100)는, 상기 제1 처리부(120) 및 제2 처리부(130)를 대신하여, 제3 처리부(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 제3 처리부는, 물질 별 영상을 이용하지 않고, 상기 영상 획득 유닛에 의해 생성된 복수 개의 X-선 물질 영상 중 적어도 둘 이상의 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행함으로써 적어도 둘 이상의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성한다. 이러한 내용에 관해서는 도 7 및 도 9를 참조하여 보다 상세히 후술한다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the image processing apparatus 100 includes a third processing unit (not shown) in place of the first processing unit 120 and the second processing unit 130. . The third processor may perform independent component analysis by using pixel values of at least two or more images of the plurality of X-ray material images generated by the image acquisition unit, without using an image for each material. By doing so, at least two independent component images may be obtained, and the independent component images may be combined to generate a high intensity X-ray image. This content will be described later in more detail with reference to FIGS. 7 and 9.

한편, 디스플레이부는, 상기 제2 처리부(130)가 제공한 고대조도 X-선 영상을 시각적으로 디스플레이 한다. 상기 디스플레이부는, 이를테면, LCD 패널을 포함한 영상기기일 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 디스플레이부(140)의 구성은 전자기기, 인쇄(Print) 장비 등 다양한 응용이 가능하다.Meanwhile, the display unit visually displays the high illuminance X-ray image provided by the second processor 130. The display unit may be, for example, an imaging device including an LCD panel. However, this is only an example, and the configuration of the display unit 140 may be various applications such as electronic devices and printing equipment.

도 2는 X-선의 에너지 대역에 따른 물질 별 X-ray 감쇠 율(attenuation coefficient)의 예시적 그래프를 도시한다.FIG. 2 shows an exemplary graph of X-ray attenuation coefficients by material according to energy bands of X-rays.

그래프의 X 축은 X-선의 에너지를 나타낸다. 에너지 값이 큰 X-선 일수록 파장은 짧다. 그리고 그래프의 Y 축은 X-선의 감쇠 율을 나타낸다.The X axis of the graph represents the energy of the X-rays. The larger the X-ray energy value, the shorter the wavelength. And the Y axis of the graph shows the attenuation rate of X-rays.

감쇠 율 곡선(210) 내지 감쇠 율 곡선(240)은 각각, X-선의 에너지 증가에 따른 물질 K1 내지 Km의 X-선 감쇠 율을 나타낸다. 곡선(210) 내지 곡선(240)을 보면 알 수 있듯이, X-선의 에너지 값이 커질수록 투과율이 크고, 감쇠 율(Attenuation)이 작아지는 경향이 있다.The decay rate curves 210 to 240 decay rate curves 240 each represent the X-ray decay rates of materials K 1 to K m as the energy of the X-rays increases. As can be seen from the curves 210 to 240, as the energy value of the X-ray increases, the transmittance tends to be large and the attenuation tends to decrease.

다만, 물질에 따라서는, X-선의 에너지 증가에 따라 X-선 감쇠 율이 작아지다가, 특정 에너지 대역에서 감쇠 율이 급격히 증가하는 에지(Edge)를 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 2의 곡선(210)의 경우, X-선의 감쇠 율이 급격한 변화를 갖는 에지가 존재한다. 일반적으로 이러한 부분을 K-에지(K-Edge)라고도 하는데, 이는 포톤(photon)과 상호 작용하는 원자 내 전자의 K 셀의 결합 에너지(the binding energy of the K shell)를 조금 넘는 포톤 에너지 부분에서, 포톤(photon)의 감쇠 계수가 급격히 증가하기 때문이다.However, depending on the material, the X-ray attenuation rate may decrease as the energy of the X-ray increases, and may have an edge in which the attenuation rate rapidly increases in a specific energy band. For example, for the curve 210 of FIG. 2, there is an edge where the attenuation rate of the X-rays has a sharp change. This part is also commonly referred to as K-Edge, which is a part of the photon energy that is just above the binding energy of the K shell. This is because the attenuation coefficient of the photon rapidly increases.

물질 K1 내지 Km에 대응하는 곡선들(210 내지 240)은 특유의 감쇠 율을 나타내므로, 이러한 정보를 이용하여, 복수 개의 협대역 에너지 밴드(multiple monochromatic)에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 물질 별 영상(material images)을 획득할 수 있다. Since the curves 210 to 240 corresponding to the material K 1 to K m exhibit a specific attenuation rate, using this information, a plurality of X-ray images corresponding to a plurality of narrow band energy bands (multiple monochromatic) By using, material images may be obtained.

도 3은 Polychromatic X-선과 Monochromatic X-선의 에너지 분포를 비교하여 도시한다.3 shows a comparison of the energy distribution of Polychromatic X-rays and Monochromatic X-rays.

그래프 (a)의 곡선(310)은 Polychromatic X-선의 에너지 분포를 나타낸다. X-선 발생 장치에서 발생되는 X-선은 다양한 에너지를 갖는다. 이러한 Polychromatic X-선을 피사체(object)로 조사(emit)하고, X-선 감지부(이를테면, X-선 필름 또는 전자적 X-선 감지 장치)를 통해 감지함으로써 얻어지는 X-선 영상은 (특히 연조직에서) 대조도가 낮다. 따라서, 의학적 용도로서 또는 보안 검색을 위한 용도로서 가치가 낮은 경우가 많다.Curve 310 of graph (a) shows the energy distribution of the Polychromatic X-rays. X-rays generated in an X-ray generator have various energies. X-ray images obtained by emitting such polychromatic X-rays to an object and sensing through an X-ray detector (such as an X-ray film or an electronic X-ray detector) (especially soft tissue) Low contrast. Therefore, they are often of low value for medical use or for security screening.

본 발명의 일 실시예는, 그래프 (b)에 도시된 Multiple Monochromatic X-선의 각각을 피사체로 조사하여, 서로 다른 에너지 밴드에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 획득한다.In one embodiment of the present invention, by irradiating each of the multiple monochromatic X-rays shown in the graph (b) with a subject, a plurality of X-ray images corresponding to different energy bands are obtained.

그래프 (b)의 곡선(321) 내지 곡선(323)은 E1 내지 EL의 에너지 밴드(단, L은 자연수)를 나타낸다.Curves 321 to 323 of graph (b) represent energy bands of E 1 to E L (where L is a natural number).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 그래프 (a)의 곡선(310)의 에너지 분포를 갖는 X-선에 대해, 특정 에너지 밴드에 해당하는 X-선만을 선별적으로 통과하는 밴드 패스 필터를 이용하여 필터링 함으로써 곡선(321) 내지 곡선(323) 의 에너지 분포를 갖는 Multiple Monochromatic X-선을 생성할 수 있다.According to one embodiment of the invention, for the X-rays having the energy distribution of the curve 310 of the graph (a), using a band pass filter that selectively passes only the X-rays corresponding to a specific energy band By filtering, multiple monochromatic X-rays having an energy distribution of curves 321 to 323 can be generated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 튜너블(tunable) 필터를 사용하여, 상기 필터링을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 서로 다른 에너지 밴드를 통과 시키는 복수 개의 필터부를 사용하여, 상기 필터링을 수행할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the filtering may be performed using a tunable filter. However, the present invention is not limited thereto, and the filtering may be performed using a plurality of filter units passing different energy bands.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 그래프 (a)의 곡선(310)의 에너 지 분포를 갖는 X-선을 균일 격자를 가진 크리스탈 슬릿(Cristal Slit)에 일정한 각도로 입사시켜, 그래프 (b)의 곡선(321) 내지 곡선(323) 등의 서로 다른 에너지 밴드의 X-선들로 분리할 수도 있다. 본 실시예에 대한 보다 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, an X-ray having an energy distribution of the curve 310 of the graph (a) is incident on a crystal slit having a uniform lattice at a constant angle, thereby providing a graph ( It may be separated into X-rays of different energy bands, such as curves 321 to 323 of b). A more detailed description of this embodiment will be described later with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Monochromatic X-선 생성 장치를 도시한다.4 shows a monochromatic X-ray generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

X-선 소스(410)은 도 3의 그래프 (a)의 곡선(310)과 같은 광대역 에너지 분포를 갖는 Polychromatic X-선(411)을 생성하여 조사한다.The X-ray source 410 generates and irradiates a Polychromatic X-ray 411 having a broadband energy distribution as shown by the curve 310 of FIG. 3 (a).

분광부(420)는 복수 개의 슬릿(421 내지 423)을 가지며, 각 슬릿은 균일 격자를 가지며, 각도의 차이를 갖고 배치된다.The spectroscope 420 has a plurality of slits 421 to 423, and each of the slits has a uniform lattice and is disposed with a difference in angle.

Polychromatic X-선(411)이 각 슬릿(421 내지 423)에서 반사되는 경우, 각 슬릿의 각도에 따라 서로 다른 에너지 밴드를 갖는 Monochromatic X-선들(431 내지 433)으로 나누어 진다. 이러한 원리를 브래그 원리(Bragg's theory)라고 한다.When the polychromatic X-rays 411 are reflected at each slit 421 to 423, they are divided into monochromatic X-rays 431 to 433 having different energy bands according to the angle of each slit. This principle is called Bragg's theory.

이러한 분광부(420)을 도입함으로써 Polychromatic X-선(411)을 생성하는 기존의 X-선 소스(410)을 그대로 이용할 수 있기 때문에, 장치의 소형화가 가능하고, 비교적 작은 비용으로 Multiple Monochromatic X-선을 생성할 수 있다.By introducing the spectroscope 420, the existing X-ray source 410 that generates the polychromatic X-ray 411 can be used as it is, so that the apparatus can be miniaturized and the multiple monochromatic X- can be reduced at a relatively low cost. You can create a line.

서로 다른 에너지 밴드의 X-선들(431 내지 433)의 각각을 이용하여, 피사체(object)에 대한 X-선 영상들을 얻는 경우, 서로 다른 에너지 밴드에 대응하는 복수 개의 X-선 영상이 얻어질 수 있다. 이러한 일련의 과정에 대한 일부 실시예들이 이하 도면들을 참조하여 보다 상세히 후술된다.When X-ray images of an object are obtained using each of the X-rays 431 to 433 of different energy bands, a plurality of X-ray images corresponding to different energy bands may be obtained. have. Some embodiments of this series of processes are described in more detail below with reference to the drawings.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 그래프 (a)의 곡선(310)의 에너지 분포를 갖는 X-선을 에너지 구분 (energy discrimination) 기능을 갖는 X-선 디텍터(detector)를 이용하여 그래프 (b)의 곡선(321) 내지 곡선(323) 등의 서로 다른 에너지 밴드의 X-선에 해당하는 영상을 얻을 수도 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, an X-ray having an energy distribution of the curve 310 of the graph (a) using an X-ray detector having an energy discrimination function may be used. Images corresponding to X-rays of different energy bands, such as curves 321 to 323 of b), may be obtained.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 과정을 통해 고대조도 X-선 영상으로 분석될 수 있는, 예시적이고 단순한 인체 구성의 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram of an exemplary simple human body configuration that can be analyzed as an high illuminance X-ray image through an image processing process according to an embodiment of the present invention.

인체의 일부분(500)은, 이를테면, 골격(Ash)(510), 단백질(Protein)(520), 물(Water)(530) 및 지방(Fat)(540)으로 구성될 수 있다. 다만, 도 5의 구성은 실제의 인체 조직과 다를 수 있으며, 예시적인 가정에 불과하다.Portion 500 of the human body may be comprised of, for example, Ash 510, Protein 520, Water 530, and Fat 540. However, the configuration of FIG. 5 may be different from the actual human tissue, and is merely an exemplary assumption.

도 3의 그래프 (a)의 곡선(310)의 에너지 분포를 갖는 Polychromatic X-선을 이용하여 상기 인체의 일부분(500)에 대한 X-선 영상을 얻는다면, 골격(Ash)(510)과 그 이외의 구성 사이의 구분은 비교적 명확하지만, 단백질(520), 물(530), 및 지방(540)(이하에서는 "연조직"이라고도 함) 상호간의 구분은 명확하지 않다.If an X-ray image of a portion 500 of the human body is obtained using a Polychromatic X-ray having an energy distribution of the curve 310 of Fig. 3A, the skeleton ASH and its The distinction between the other constructs is relatively clear, but the distinction between proteins 520, water 530, and fat 540 (hereinafter also referred to as "soft tissue") is not clear.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 3의 그래프 (b)의 곡선(321 내지 323 등)의 에너지 분포를 갖는 Multiple Monochromatic X-선을 이용하여 상기 인체의 일부분(500)에 대한, 서로 다른 에너지 밴드에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 획득하고, 이를 처리하여 물질 별 영상을 생성하고, 상기 물질 별 영상들을 이용하여 고대조도 X-선 영상을 얻는다면 상기 연조직 상호간의 구분이 명확할 수 있다.However, according to one embodiment of the present invention, for a portion 500 of the human body using multiple monochromatic X-rays having an energy distribution of curves (321 to 323, etc.) of graph (b) of FIG. If a plurality of X-ray images corresponding to different energy bands are acquired, processed to generate material-specific images, and high-contrast X-ray images are obtained using the material-specific images, the distinction between the soft tissues may be clear. Can be.

도 6은 인체를 구성하는 물질 별 X-선 감쇠 계수(Attenuation coefficient) 의 예시적 그래프를 도시한다.FIG. 6 shows an exemplary graph of X-ray attenuation coefficients for each material constituting the human body.

그래프에는 뼈(Hard bone), 근육(Muscle) 및 지방(Fat)의 각각에 대한 감쇠 계수의 곡선이 나타나 있으며, 뼈와 근육의 감쇠 계수 차이(Bone-muscle), 지방과 근육의 감쇠 계수 차이(Fat-muscle)도 나타나 있다.The graph shows the curves of the attenuation coefficients for each of the hard bones, muscles, and fats, the difference between the bone and muscle attenuation coefficients (Bone-muscle), and the fat and muscle attenuation coefficients ( Fat-muscle is also shown.

또한, 요오드(lodine)와 같이, K-edge를 갖는 특정 물질의 감쇠 계수 곡선도 함께 도시되었다. 이러한 요오드 콘트라스트 미디어(lodine contrast media)는 상기 K-edge를 갖는 특성 때문에 혈관 촬영 등에 활용될 수 있는 물질이다.Also shown are the attenuation coefficient curves of certain materials with K-edges, such as iodine. The iodine contrast media is a material that can be utilized for angiography due to the property of having the K-edge.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 예시적인 인체 구성을 Multiple Monochromatic X-선을 이용하여 촬영한 복수 개의 X-선 영상을 도시한다.FIG. 7 illustrates a plurality of X-ray images of the exemplary human configuration of FIG. 5 taken using Multiple Monochromatic X-rays, in accordance with an embodiment of the invention.

영상(710)은 20 Killo eV(keV) 근처의 에너지 밴드에 대응하는 X-선을 이용하여, 인체 부분(500)을 촬영하여 획득한 영상이다. 그리고, 영상(720)은 25 keV 근처의 에너지 밴드에 대응하는 X-선을 이용하여 획득한 영상이다. 또한, 영상(730) 및 영상(740)은 각각 30 keV, 40keV 근처의 에너지 밴드에 대응하는 X-선을 이용하여 획득한 영상이다.The image 710 is an image obtained by photographing the human body 500 using X-rays corresponding to an energy band near 20 Killo eV (keV). The image 720 is an image acquired using X-rays corresponding to an energy band near 25 keV. Also, the image 730 and the image 740 are images obtained by using X-rays corresponding to energy bands near 30 keV and 40 keV, respectively.

도 2를 참조하여 상술한 바와 같이, 상대적으로 높은 에너지 밴드에 대응하는 X-선을 이용하여 획득한 영상일수록 물질 간의 구별이 낮다. 이는, X-선의 에너지가 높아질수록 물질 간의 X-선 감쇠 계수 차이가 작아지기 때문이다.As described above with reference to FIG. 2, an image obtained by using an X-ray corresponding to a relatively high energy band has a lower distinction between materials. This is because the higher the X-ray energy, the smaller the difference in X-ray attenuation coefficients between materials.

상기 복수 개의 영상(710 내지 740)을 이용하여, 물질 별 X-선 영상을 획득하는 과정은, 도 8을 참조하여 후술한다.A process of acquiring an X-ray image for each material using the plurality of images 710 to 740 will be described later with reference to FIG. 8.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 7의 복수 개의 X-선 영상을 이용하 여 생성되는 복수 개의 물질 별 영상을 도시한다.FIG. 8 illustrates a plurality of material-specific images generated using the plurality of X-ray images of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7의 서로 다른 에너지 밴드에 대응하는 복수 개의 영상(710 내지 740)을 이용하여 물질 별 영상(810 내지 840)을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, images 810 to 840 for each material may be generated using a plurality of images 710 to 740 corresponding to different energy bands of FIG. 7.

만약, (이하에서는, 협대역 에너지 밴드를 근사적인 단일 에너지 E로 가정하기로 한다) 단일 에너지 E를 갖는 N 0개의 광자(photon)로 이루어진 X-선의 감쇠 계수가 m(E)이라면, 두께 T 인 피사체(object)를 통과한 후의 photon 의 개수 N은, 다음 수학식 1과 같다.If (it will be, assuming a narrow band energy band to approximate a single energy E hereinafter) if N 0-photon (photon) is the line attenuation coefficient m X- (E) consisting of having a single energy E, the thickness T The number N of photons after passing through an object is equal to the following expression (1).

[수학식 1][Equation 1]

N = N 0 e - μ ( E ) T N = N 0 e - μ ( E ) T

만일 X-선이 통과하는 물질의 종류가 M 개인 경우 m번째 물질의 두께는 T m 이라고 하면, 상기 수학식 1은 다음 수학식 2와 같이 다시 표현할 수 있다.If the type of the material through which the X-rays pass is M, the thickness of the m- th material is T m , and Equation 1 may be expressed as Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

N = N 0 e -( μ 1( E ) T 1+ μ 2( E ) T 2+ ... + μM ( E ) TM ) N = N 0 e- ( μ 1 ( E ) T 1+ μ 2 ( E ) T 2+ ... + μM ( E ) TM )

이 수식을 기반으로 양변을 측정 가능한 N 0로 나누고 -log를 취하여 영상 화소 값이 결정된다. 같은 방식으로 L개의 서로 다른 에너지 E 1, E 2, ..., E l , ..., E L 에 대하여 L 개의 X-선 영상을 얻으면 화소(pixel) 값 I(E l )은 다음 수학식 3으로 표현될 수 있다.Based on this equation, the image pixel value is determined by dividing both sides by measurable N 0 and taking -log. In the same way the L different energies E 1, E 2, ..., E l, ..., pixel (pixel) values I (E l) obtains the L number of X- ray imaging with respect to the following equation: L E It can be expressed by Equation 3.

[수학식 3][Equation 3]

I(E l ) = -log(N(E l ,)/N 0) I ( E l ) = -log ( N ( E l ,) / N 0 )

= μ 1(E l )T 1+μ 2(E l )T 2+ ... + μ M (E l )T M .= μ 1 ( E l ) T 1 + μ 2 ( E l ) T 2 + ... + μ M ( E l ) T M.

따라서 L장의 Monochromatic X-선 영상으로부터 각 화소에 대해 상기 수학식 3과 같은 L개의 방정식을 얻을 수 있으며, 이를 행렬식으로 표현하면 다음과 같다.Thus, for each pixel from the intestinal L Monochromatic X- ray images and to obtain L of the equation, such as Equation (3), If this is expressed as a matrix equation as follows.

[수학식 4][Equation 4]

I = μ ·T I = μ · T

따라서 L = M 인 경우 물질 별 분리영상은 행렬 연산 T = μ -1·I 을 계산하여 얻을 수 있다. 수학식 4는 이상적인 Monochromatic X-선 영상을 가정하고 유도된 식이지만 일정한 대역폭을 갖는 Quasi-Monochromatic X-선 영상을 이용할 경우 이에 맞게 수학식 4를 변경할 수 있다.Therefore, in the case of L = M , the separated image of each material can be obtained by calculating the matrix operation T = μ -1 · I. Equation 4 is derived assuming an ideal Monochromatic X-ray image, but can be changed to Equation 4 when using a Quasi-Monochromatic X-ray image having a constant bandwidth.

도 7에서 획득한 Monochromatic X-선 영상의 개수 L=4 이고, 분리 하여 표현하고자 하는 물질의 수 M = 4 이다. 따라서, 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여, 4 개의 물질 영상(810 내지 840)을 생성할 수 있다.The number L of monochromatic X-ray images obtained in FIG. 7 is 4, and the number M of substances to be expressed separately is M = 4. Accordingly, four material images 810 to 840 may be generated using the equations (1) to (4).

물질 영상(810)은 지방을 분리하여 표현한 영상이고, 물질 영상(820) 내지 물질 영상(840)은 각각 물, 단백질, 뼈를 분리하여 표현한 영상이다.The substance image 810 is an image in which fats are separated, and the substance image 820 to 840 are images in which water, proteins, and bones are separated from each other.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 8의 복수 개의 물질 별 영상을 이 용하여 생성되는 도 5의 예시적인 인체 구성에 대한 고대조도 X-선 영상을 도시한다.FIG. 9 illustrates a high illuminance X-ray image of the exemplary human configuration of FIG. 5 generated using the plurality of material-specific images of FIG. 8, in accordance with an embodiment of the present invention.

상기 도 8의 물질 영상(810) 내지 물질 영상(840)이 얻어지면, 이를 용도에 맞게 재구성함으로써 고대조도 X-선 영상을 생성할 수 있다.When the material image 810 to the material image 840 of FIG. 8 are obtained, a high-contrast X-ray image may be generated by reconstructing the material image 810 to suit a purpose.

본 발명의 각 실시예들이 응용될 수 있는 분야는 다양하다. 이를테면, 보안 검색 분야, 의료용 영상 진단의학 분야 등이다. 보안 검색 분야에서는, 특정 물질을 찾아내는 것이 목적이므로, 물질 영상을 그대로 사용할 수도 있고, 또는 물질 간의 비율을 이용한 특성 영상(Characteristic image)를 생성하여 사용하는 것도 가능하다.Various embodiments of the present invention can be applied. For example, the field of security screening, medical imaging diagnostics. In the field of security search, since the purpose is to find a specific substance, the substance image may be used as it is, or a characteristic image using a ratio between substances may be generated and used.

또한, 의료용 영상 진단의학 분야 위한 응용예도 여러 가지가 있을 수 있는데, 본 명세서에서는 물질의 비율 차이가 정상 범위를 벗어나는 부분을 비정상 조직으로 구별하여 표시하는 특성 영상(Characteristic image) 및 경조직뿐만 아니라 연조직에도 대조도가 높기 때문에 몸 속 장기들을 해부학적으로 표현하는 해부학적 영상(Anatomical image) 등의 응용예를 상정할 수 있다.In addition, there may be a number of applications for the field of medical imaging diagnostic medicine, in the present specification, the characteristic image and hard tissue as well as the hard tissue, which distinguishes and displays the portion where the ratio difference of substance is outside the normal range as abnormal tissue. Because of the high contrast, application examples such as anatomical images that anatomically represent organs in the body can be assumed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 정상조직과 비정상 조직(이를테면, 암이나 지방간 등 병변 조직)의 물질 성분 비율이 다르다는 사실을 이용하여 상기 물질 영상들(810 내지 840)을 이용하여 특성 영상을 생성한다.According to an embodiment of the present invention, a characteristic image is generated using the substance images 810 to 840 by using a fact that the ratio of substance components between normal tissue and abnormal tissue (for example, lesion tissue such as cancer or fatty liver) is different. do.

예를 들어, 간의 경우 정상 지방성분 기준 비율이 3%이므로 간의 전체 성분 영상 중 지방성분 영상의 비율로서 지방간 위험도 수치를 표현하는 영상을 만들 수 있다. 이는 상기 도 8을 참조하여 상술한 바에 의해 획득된 물질 별 영상의 각 화 소 값을, 서로 비교하여 계산함으로써 구현될 수 있다.For example, in the liver, since the normal fat component reference ratio is 3%, an image expressing a risk level of fatty liver can be made as a ratio of fat component images among all liver components. This may be implemented by comparing each pixel value of an image for each material obtained by the above-described method with reference to FIG. 8 and comparing them with each other.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 물질 영상(810 내지 840)을 이용하여 해부학적 영상(900)을 표현할 수도 있다. 해부학적 영상이란 인체 내의 장기의 모양을 시각적으로 인식 가능하도록 나타내어주는 영상이다. 이러한 해부학적 영상의 이상적 형태는, 장기(organs) 간의 구별이 명확하여, 몸을 투시하여 보는듯한 효과를 줄 수 있다.Meanwhile, according to another exemplary embodiment, the anatomical image 900 may be expressed using the material images 810 to 840. An anatomical image is an image that visually recognizes the shape of an organ in a human body. The ideal form of the anatomical image, the distinction between the organs (organs) is clear, can give an effect as if seeing through the body.

인체는 물, 지방, 단백질, 석회(뼈) 성분 등 4대 성분이 전체의 90% 이상을 차지하고 있다. 본 실시예에서는, 장기 별로 고유한 물질성분비를 가진다고 가정하고, 통계적으로 얻어지는 장기들(심장, 위, 간, 폐, 장 등)의 물질 성분비를 이용하여, 상기 물질 영상들을 상기 해부학적 영상으로 재구성한다. 상기 물질 성분비의 구체적 수치는 사람 마다 조금씩 다를 수 있으나, 통계적인 대표 값을 이용한다면 영상 처리 과정의 결과를 신뢰할 수 있다.In the human body, four components, water, fat, protein, and lime (bone), account for more than 90% of the total. In the present embodiment, it is assumed that the material ratios are unique to each organ, and the material images are reconstructed into the anatomical images by using the material component ratios of the organs (heart, stomach, liver, lung, intestine, etc.) obtained statistically. do. The specific value of the material component ratio may vary slightly from person to person, but if the statistical representative value is used, the result of the image processing process can be trusted.

이 경우, 물질 영상(Material images)(810 내지 840)과 해부학적 영상(900) 사이에는 다음 수학식의 관계가 성립된다.In this case, the following equation is established between the material images 810 to 840 and the anatomical image 900.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112009011236466-PAT00001
Figure 112009011236466-PAT00001

N은 해부학적 영상에서 나타내고자 하는, 물질성분비 정보가 제공되는 물질 종류의 수이다. 그리고 T(p)는 픽셀 p에서의 물질영상 벡터 [T 1, T 2, …, T m , … ,T M ]T 이다. 여기에서 T m 는 m번째 물질 영상의 화소값에 대응한다. 그리고 O n(p)는 픽셀 p에서의 n번째 장기의 두께를, R(O n)은 n번째 장기의 물질 구성비로서 [R 1(O n), R 2(O n), ..., R m (O n), ..., R M (O n)]T 이다. N is the number of substance types for which substance composition ratio information is to be displayed in an anatomical image. And T (p) is a vector of the image material on the pixel p [T 1, T 2, ... , T m ,… , T M ] T. Here, T m corresponds to the pixel value of the m-th material image. And O n ( p ) is the thickness of the nth organ in pixel p , and R ( O n ) is the material composition ratio of the nth organ [ R 1 ( O n ), R 2 ( O n ), ..., R m ( O n ), ..., R M ( O n )] T.

여기에서 R m (O n)은 n번째 장기의 m번째 물질의 상대적 양을 의미한다. 그러므로 물질영상 벡터는 장기 영상의 두께값을 계수로 하는 장기 별 물질구성비의 선형 결합 형태로 표현된다. 상기한 바와 같이, 장기의 물질 구성비와 관련하여, 통계적으로 보편성을 갖는 평균 값을 이용하여 R(O n) 을 특정한다면, 상기 수학식 5의 행렬식은 유일해를 가질 수도 있다.Where R m ( O n ) means the relative amount of the m th substance of the n th organ. Therefore, the substance image vector is expressed in the form of a linear combination of substance composition ratios for each organ whose thickness value is the coefficient of the organ image. As described above, in relation to the material composition of the organ, if R ( O n ) is specified using an average value having statistical universality, the determinant of Equation 5 may have a unique solution.

만약 그렇지 않고, 사람마다 조금의 편차가 존재하는 물질 구성비를 고려한다면 R(O n) 을 특정할 수 없어 수학식 5의 행렬식은 유일해를 가지지 않는다. 즉, O n(p)는 유일하게 결정되지 않는다.If not, considering the composition ratio of the material in which there is a slight variation in each person, R ( O n ) cannot be specified, and the determinant of Equation 5 has no unique solution. That is, O n ( p ) is not uniquely determined.

이 경우, 상기 O n(p)을 n에 대해 독립적인 신호에 의해 혼합된 신호로 가정하면 상기 수학식 5는 다음 수학식으로 표현되는 독립성분분석(Independent Component Analysis) 문제로 볼 수 있다.In this case, assuming that O n ( p ) is a mixed signal by an independent signal for n, Equation 5 may be regarded as an independent component analysis problem represented by the following equation.

[수학식 6][Equation 6]

x =A s x = A s

상기 수학식 6에서, x = [T 1, T 2, ..., T M ]T, s=[O 1, O 2, ..., O N ]T, A=[R(O 1), R(O 2), ..., R(O N )] 이다. 따라서 R(O n)에 대한 정확한 사전 지식 없이도 T에 대한 통계적인 분석으로 O n(p)과 R(O n)을 정할 수 있다.In Equation 6, x = [ T 1 , T 2 , ..., T M ] T , s = [ O 1 , O 2 , ..., O N ] T , A = [ R ( O 1 ) , R ( O 2 ), ..., R ( O N )]. Therefore it may determine the O n (p) with R (O n) a statistical analysis of the T without precise knowledge of the R (O n).

단, 모든 물질 영상에서 값을 갖지 않는 피사체(object) 외부의 공기(air)만 나타나는 픽셀은 계산에서 제외시킬 수 있다. 상기 실시예에서, O n은 장기 별로 분리된 영상을 의미하므로 고대조도의 (해부학적) X-선 영상이 생성될 수 있다.However, in all material images, pixels in which only air outside the object having no value may appear may be excluded from the calculation. In the above embodiment, since O n means an image separated for each organ, an (anatomical) X-ray image of high illumination may be generated.

한편, 수학식 5에서 T(p)의 m번째 원소 T m 을 수학식 3에 대입하면 다음과 같은 관계를 얻는다.Meanwhile, in Equation 5, when the m th element T m of T ( p ) is substituted into Equation 3, the following relationship is obtained.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112009011236466-PAT00002
Figure 112009011236466-PAT00002

상기 수학식 7로부터 복수 개의 에너지 영상의 각 픽셀 화소값

Figure 112009011236466-PAT00003
은 장기별 분리영상
Figure 112009011236466-PAT00004
과 고유의 상수값인
Figure 112009011236466-PAT00005
의 선형 결합으로 표현된다. 이는 수학식 5와 유사한 의미를 가진다.Pixel value of each pixel of the plurality of energy images from Equation (7)
Figure 112009011236466-PAT00003
Silver organ separation
Figure 112009011236466-PAT00004
And the constants unique to
Figure 112009011236466-PAT00005
Is expressed as a linear combination of. This has a similar meaning to the equation (5).

따라서, 상기 물질별 영상을 얻는 과정을 생략하고 영상 획득 장치(110)에 의해 획득된 상기 복수 개의 (에너지별)X-선 영상의 픽셀값을 이용하여 독립성분분석을 수행함으로써 장기 별로 분리된 영상을 구할 수도 있다.Therefore, the image separated by each organ by omitting the process of obtaining the material-specific image and performing independent component analysis using the pixel values of the plurality of (energy-specific) X-ray images acquired by the image capturing apparatus 110 You can also get

도 10은 고대조도의 해부학적 X-선 영상을 얻기 위하여 장기 분리영상을 얻은 예를 도시한다. 도 10의 (a) 내지 (d)는 서로 다른 에너지에서 얻은 Monochromatic X-선 영상이고, (e) 내지 (h)는 상기 (a) 내지 (d)를 이용하여 계산된 물질 별 영상이다.10 shows an example of obtaining an organ separation image to obtain an anatomical X-ray image of high illuminance. (A) to (d) of FIG. 10 are monochromatic X-ray images obtained at different energies, and (e) to (h) are image of each material calculated using (a) to (d).

또한 (i) 내지 (l)은 독립 성분 분석 결과 영상이다. 특히 상기 (i) 내지 (l)에서 도시되는 바와 같이, 독립 성분 분석은 서로 겹쳐진 장기 구조를 분리하여 표현하는 것이 가능하게 하기 때문에, 상기 (a) 내지 (d)에 비하여 장기의 모양을 더욱 분명하게 관찰 할 수 있는 고대조도 X-선 영상이 생성될 수 있다.Also, (i) to (l) are independent component analysis result images. In particular, as shown in (i) to (l), the independent component analysis makes it possible to express the organ structures superimposed on each other separately, so that the shape of the organs is more clearly compared to the above (a) to (d). High contrast X-ray images can be generated that can be observed easily.

이렇게 생성되는 고대조도 X-선 영상은, 단순히 시각적 인지도가 개선된 고화질 X-선 영상을 얻는다는 의미뿐만 아니라, 혈관 이미징을 할 때 기존처럼 조영제(이를테면, 도6을 참조하여 상술한 lodine contrast media)를 사용하지 않아도 되어, 환자의 위험 부담이 크게 감소시킬 수 있다는 점에서, 효용 가치가 크다고 할 수 있다.The high-contrast X-ray image generated in this way means not only to obtain a high-quality X-ray image with improved visual recognition, but also a contrast agent (for example, the lodine contrast media described above with reference to FIG. 6) when performing vascular imaging. ) Can be said to have great utility value in that the risk of the patient can be greatly reduced.

또한, 상기 해부학적 고대조도 X-선 영상이 생성되는 경우, 이를테면, 간(liver) 부분 내를 한정하여 지방(fat) 비율의 비정상 여부에 관한, 특성 영상만을 고려할 수 있기 때문에, 영상 진단 의학 분야에서 큰 효과를 기대할 수 있다.In addition, when the anatomical high illuminance X-ray image is generated, for example, only the characteristic image regarding the abnormality of the fat ratio may be considered by limiting the inside of the liver part. You can expect great effects from

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는, 인체의 고대조도 X-선 영상(1100)을 도시한다.11 shows a high illuminance X-ray image 1100 of a human body, generated in accordance with one embodiment of the present invention.

해부학적 고대조도 X-선 영상(1100)은, 상기한 일련의 과정에 따라 획득되며, 도시된 바와 같이 기존의 X-선 영상에 비해 연조직에 대한 대조도가 향상된 것을 확인할 수 있다.Anatomical high illumination X-ray image 1100 is obtained according to the series of processes described above, and as shown, it can be seen that the contrast of soft tissues is improved compared to the existing X-ray images.

다만, 영상(1100)은, 예시적인 영상에 불과하며, 본 발명의 영상 처리 방법 또는 영상 처리 장치에 의한 효과를 한정적으로 제시하기 위한 것으로 의도되지 않는다. 즉, 본 발명의 영상 처리 방법에 따라, 다양한 종류의 다른 영상들이 생성될 수 있다.However, the image 1100 is merely an exemplary image and is not intended to limit the effects of the image processing method or the image processing apparatus of the present invention. That is, according to the image processing method of the present invention, various kinds of different images may be generated.

또한, 장기 별로 서로 다른 색상으로 표현하여, 시각적 인지도가 개선된 임의의 해부학적 영상을 얻는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to obtain any anatomical image with improved visual recognition by expressing in different colors for each organ.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는, 인체의 특성영상(1200)을 도시한다.12 illustrates a characteristic image 1200 of a human body, generated according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서, 특이 부분(1210)은 물질 영상을 이용하여, 지방의 비율이 소정의 임계치(이를 테면 3%)를 초과하는 부분의 색상을 다른 부분과 달리 표시함으로써 구분되어 표현되고 있다.In this embodiment, the singular portion 1210 is expressed by using a substance image to display the color of the portion where the percentage of fat exceeds a predetermined threshold (eg, 3%) unlike other portions.

본 실시예에서는, 특이 부분(1110)의 색상을 다른 부분과 다르게 표시 하였으나, 다른 실시예에서는 명암을 달리 하여 시각적으로 차별을 둘 수도 있다.In this embodiment, the color of the singular part 1110 is displayed differently from other parts, but in other embodiments, the contrast may be visually discriminated by changing the contrast.

또한, 다른 일 실시예에서는, 상기 특이 부분을 별도로 추출하지 않고, 지방의 비율이 정상 범위를 벗어나는 정도(특이 정도)를 색상 차이 또는 명암 차이로 표시한 결과 영상을 제공할 수도 있다. 이 경우, 상기 특이 정도의 값이 결과 영상의 명암 값일 수 있다.Also, in another embodiment, an image may be provided as a result of displaying the degree of fat (specificity) as a color difference or a contrast difference without extracting the specific part separately. In this case, the specificity value may be a contrast value of the resultant image.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시한다.13 illustrates an image processing method according to an embodiment of the present invention.

단계(S1310)에서 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드에 대응하는 Multiple Monochromatic X-선을 이용하여, 복수 개의 X-선 영상이 획득된다.In operation S1310, a plurality of X-ray images are obtained by using multiple monochromatic X-rays corresponding to different energy bands.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계(S1310)에서, Polychromatic X-선을 생성하고, 이를 필터링 하거나, 각도를 달리하여 반사하여 분리함으로써 Multiple Monochromatic X-선들을 생성할 수 있다. 이러한 필터링 또는 분광 과정은 도 3 또는 도 4를 참조하여 전술한 바와 같다.According to an embodiment of the present invention, in step S1310, multiple monochromatic X-rays may be generated by generating polychromatic X-rays, filtering them, or reflecting and separating them at different angles. This filtering or spectroscopic process is as described above with reference to FIG. 3 or 4.

그리고, 이렇게 생성된, 서로 다른 에너지 밴드에 대응하는 Multiple Monochromatic X-선들을 객체에 조사하고, 조사된 X-선을 감지함으로써, 복수 개의 X-선 영상(이를 테면, 도 7의 영상 710 내지 740)이 생성될 수 있다.In addition, a plurality of X-ray images (for example, images 710 to 740 of FIG. 7) are generated by irradiating the object with multiple monochromatic X-rays corresponding to different energy bands thus generated and sensing the irradiated X-rays. ) May be generated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S1320)에서, 다양한 전처리 과정(Post processing)이 수행될 수 있다. 이를테면, 단계(S1310)에서 생성된 복수 개의 X-선 영상에 대해, 노이즈 제거(Noise Reduction), 에지 강화(Edge Enhancement), 및 대조도 조정(Contrast Adjusting) 등의 전처리 과정이 수행될 수 있다. 이러한 전처리(통상적 의미에서 이미지 프로세싱이라고도 한다)를 통해 추후 단계에서 영상 처리의 품질이 개선될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in step S1320, various post processing may be performed. For example, a preprocessing process such as noise reduction, edge enhancement, and contrast adjustment may be performed on the plurality of X-ray images generated in step S1310. This preprocessing (also commonly referred to as image processing in the sense) can improve the quality of image processing at a later stage.

단계(S1330)에서, 복수 개의 물질 별 영상이 취득된다. 본 과정은 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여 수행될 수 있으며, 보다 상세한 과정은 도 8을 참조하여 상기한 바와 같다. 다만, 상기 본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 고대조도 X-선 영상을 획득하는 경우(즉, 물질 별 영상을 얻는 과정이 생략되는 경우)는 본 과정이 생략된다.In operation S1330, a plurality of material-specific images are acquired. This process may be performed using Equations 1 to 4, and a more detailed process is as described above with reference to FIG. However, according to another embodiment of the present invention, when the high-contrast X-ray image is obtained using the plurality of X-ray images (that is, the process of obtaining a material-specific image is omitted) Is omitted.

단계(S1340)에서, 픽셀 단위로 이미지를 재조합 함으로써 고대조도 X-선 영상을 획득할 수 있다.In operation S1340, a high luminance X-ray image may be obtained by recombining the image in pixel units.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고대조도 X-선 영상은 특성 영상이다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 고대조도 X-선 영상이 해부학적 영상일 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the high illuminance X-ray image is a characteristic image. However, in another embodiment of the present invention, the high illuminance X-ray image may be an anatomical image.

각 경우에, 구체적으로 픽셀 단위로 이미지를 재조합하는 상세한 과정은, 수학식 5 내지 수학식 6을 통해 도 9을 참조하여 상술한 바와 같다.In each case, a detailed process of recombining an image in pixel units is as described above with reference to FIG. 9 through Equations 5 to 6.

또한, 물질영상을 얻는 과정을 생략하고, 상기 복수 개의 X-선 영상으로부터 고대조도 X-선 영상을 획득하는 경우의, 이미지 재조합 과정은, 수학식 7을 참조하여 상술한 바와 같다.In addition, an image recombination process in the case of obtaining a high-contrast X-ray image from the plurality of X-ray images without omitting a material image is omitted, as described above with reference to Equation (7).

단계(S1350)에서, 상기 고대조도 X-선 영상이 디스플레이 된다. 이 과정에서, 상술한 바와 같이, 각 장기 별로 명암 및/또는 색상을 달리 표현하거나, 특성 영상의 경우 특이 부분의 명암 및/또는 색상을 달리함으로써 시각적 차별화를 만들 수 있다.In step S1350, the high illuminance X-ray image is displayed. In this process, as described above, the contrast and / or the color may be expressed differently for each organ, or in the case of the characteristic image, the visual differentiation may be made by changing the contrast and / or the color of the specific part.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 복수 개의 물질 별 영상을 이용하여 해부학적 고대조도 X-선 영상을 생성하기 위해 도 13의 단계(S1330) 이후 수행되는 영상 처리 방법을 도시한다.FIG. 14 illustrates an image processing method performed after step S1330 of FIG. 13 to generate an anatomical high illumination X-ray image using a plurality of material-specific images in an image processing method according to an embodiment of the present invention. do.

단계(S1410)에서는, 상기 단계(S1330)에서 획득 된 물질 영상을 분석하여, 복수 개의 픽셀에 대한 물질 별 샘플 벡터(수학식 5의 T(p))를 구성한다. 또한 상 기한 바와 같이, 물질별 영상을 획득하지 않고 복수 개의 X-선 영상을 이용하기 때문에 상기 단계(S1330)이 생략된 경우, 상기 입력으로서 복수개의 (에너지별) X-선 영상이 이용된다.In step S1410, the material image acquired in step S1330 is analyzed to form a sample vector for each material ( T ( p ) of Equation 5) for the plurality of pixels. As described above, when the step S1330 is omitted because a plurality of X-ray images are used without acquiring images of materials, a plurality of (energy-specific) X-ray images are used as the input.

그리고 단계(S1420)에서, 상기 수학식 6의 독립 성분 분석이 수행되고, 단계(S1430)에서 O n(p)에 해당하는 독립 성분 영상을 구성함으로써 장기 별 성분 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 수학식 6의 O n(p)과 R(O n)을 정할 수 있다. 단계(S1440)에서는 장기 별 성분 이미지 중 최종 영상의 목적에 맞는 성분 영상만을 선택한다.In operation S1420, independent component analysis of Equation 6 is performed, and in operation S1430, an individual component image for each organ may be generated by constructing an independent component image corresponding to O n ( p ). That is, O n ( p ) and R ( O n ) in Equation 6 may be determined. In operation S1440, only component images that match the purpose of the final image are selected from the component images for each organ.

본 발명의 일 실시예에 따른 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.Method according to an embodiment of the present invention is implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 도시한다.1 illustrates an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 X-선의 에너지 대역에 따른 물질 별 X-ray 감쇠 율의 예시적 그래프를 도시한다.Figure 2 shows an exemplary graph of the X-ray attenuation rate by material according to the energy band of the X-rays.

도 3은 Polychromatic X-선과 Monochromatic X-선의 에너지 분포를 비교하여 도시한다.3 shows a comparison of the energy distribution of Polychromatic X-rays and Monochromatic X-rays.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Monochromatic X-선 생성 장치를 도시한다.4 shows a monochromatic X-ray generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 과정을 통해 고대조도 X-선 영상으로 분석될 수 있는 예시적인 인체 구성의 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram of an exemplary human body configuration that may be analyzed as an high illuminance X-ray image through an image processing process according to an embodiment of the present invention.

도 6은 인체를 구성하는 물질 별 X-선 감쇠 율의 예시적 그래프를 도시한다.6 shows an exemplary graph of the X-ray attenuation rate for each material constituting the human body.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 예시적인 인체 구성을 Multiple Monochromatic X-선을 이용하여 촬영한 복수 개의 X-선 영상을 도시한다.FIG. 7 illustrates a plurality of X-ray images of the exemplary human configuration of FIG. 5 taken using Multiple Monochromatic X-rays, in accordance with an embodiment of the invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 7의 복수 개의 X-선 영상을 이용하여 생성되는 복수 개의 물질 별 영상을 도시한다.FIG. 8 illustrates a plurality of material-specific images generated using the plurality of X-ray images of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 8의 복수 개의 물질 별 영상을 이용하여 생성되는 도 5의 예시적인 인체 구성에 대한 고대조도 X-선 영상을 도시한다.FIG. 9 illustrates a high illuminance X-ray image of the exemplary human configuration of FIG. 5 generated using the plurality of material-specific images of FIG. 8, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 복수 개의 에너지 별 영상을 이용하 여 복수 개의 물질 별 영상을 생성하고, 복수 개의 물질 별 영상을 이용하여 복수 개의 독립 성분 분석 결과 영상을 생성한 결과를 도시한다.FIG. 10 illustrates a result of generating a plurality of material-specific images using a plurality of energy-specific images and generating a plurality of independent component analysis result images using the plurality of material-specific images according to an embodiment of the present invention. do.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는, 인체의 고 대조도 X-선 영상을 도시한다.11 shows a high contrast X-ray image of a human body, produced in accordance with one embodiment of the present invention.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는, 인체의 특성 영상을 도시한다.12 illustrates a characteristic image of a human body, generated according to an embodiment of the present invention.

도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시한다.13 illustrates an image processing method according to an embodiment of the present invention.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 복수 개의 물질 별 영상을 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 과정을 도시한다.FIG. 14 illustrates a process of generating a high illuminance X-ray image using a plurality of material-specific images in an image processing method according to an embodiment of the present invention.

Claims (20)

서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 영상 획득 유닛;An image acquisition unit acquiring a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands; 상기 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 복수 개의 물질 영상을 생성하는 제1 처리부; 및A first processor configured to generate a plurality of material images using the plurality of X-ray images; And 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 하나를 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 제2 처리부A second processor configured to generate a high illuminance X-ray image using at least one of the plurality of material images; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Image processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득 유닛은,The image acquisition unit, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부;An X-ray generator for generating wideband X-rays; 상기 광대역 X-선을 필터링하여 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 제공하는 필터부; 및A filter unit for filtering the wideband X-rays to provide X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands; And 상기 필터부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부X-ray detection unit for detecting the X-ray corresponding to each of the plurality of different energy bands passing through the filter unit to obtain the plurality of X-ray images 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Image processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득 유닛은,The image acquisition unit, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부;An X-ray generator for generating wideband X-rays; 상기 광대역 X-선을 굴절시켜 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선으로 분리하는 분광부; 및A spectroscopic unit refracting the broadband X-rays and separating the X-rays into X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands; And 상기 분광부를 통과한 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부X-ray detection unit for detecting the X-rays corresponding to each of the plurality of different energy bands passing through the spectroscope to obtain the plurality of X-ray images 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Image processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득 유닛은,The image acquisition unit, 광대역 X-선을 생성하는 X-선 생성부; 및An X-ray generator for generating wideband X-rays; And 상기 광대역 X-선을 이용하여 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 X-선 감지부X-ray detector for acquiring a plurality of X-ray images corresponding to each of a plurality of different energy bands by using the broadband X-ray 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Image processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 처리부는, 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 m 개(단, m은 자연수)의 X-선 영상을 선택하고, 상기 선택된 적어도 m 개의 X-선 영상을 픽셀 단위로 분석하여 m 개의 물질 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The first processor may select at least m (but m is a natural number) X-ray images of the plurality of X-ray images, analyze the selected at least m X-ray images by pixel, and perform m An image processing apparatus, comprising generating a substance image. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 처리부는, 상기 m 개의 물질 영상 중 적어도 둘 이상의 물질 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행하여 적어도 하나의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The second processor may be further configured to perform at least one independent component analysis by performing independent component analysis using pixel values of at least two material images of the m material images, and obtain the at least one independent component image. And a high intensity X-ray image in combination. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 처리부는, 상기 독립 성분 분석을 수행하기 전에 노이즈 제거, 대조도(Contrast) 강화, 및 에지 강화(Edge Enhancement) 중 적어도 하나의 전처리 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.And the second processor is configured to perform at least one of preprocessing of noise removal, contrast enhancement, and edge enhancement before performing the independent component analysis. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 처리부는, 상기 m 개의 물질 영상 중 적어도 두 개의 물질 영상을 이용하여, 물질들 간의 비율이 정상 범위를 벗어나는 특이 부분이 식별되는 특성 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.And the second processor generates a characteristic image in which a specific portion in which a ratio between substances is out of a normal range is identified using at least two substance images of the m substance images. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 m 개의 물질 영상은 물 영상(water image), 지방 영상(fat image), 단백질 영상(protein image), 및 골격 영상(Ash image)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The m substance images include a water image, a fat image, a protein image, and an ash image. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제2 처리부는, 상기 물 영상 및 지방 영상을 이용하여, 물과 지방의 비율이 정상치를 벗어 나는 부분을 특이 부분으로 식별하고, 상기 특이 부분의 색상 또는 명암을 다른 부분과 구별하여 특성 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The second processor may identify a portion having a ratio of water and fat out of a normal value as a specific portion using the water image and a fat image, and distinguish a color or contrast of the specific portion from other portions to generate a characteristic image. An image processing apparatus, characterized in that the generation. 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 영상 획득 유닛; 및An image acquisition unit acquiring a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands; And 상기 복수 개의 X-선 영상 중, 적어도 둘 이상 X-선 영상의 픽셀 값을 이용하여 독립 성분 분석을 수행하여 적어도 하나의 독립 성분 영상을 획득하고, 상기 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 제3 처리부Among the plurality of X-ray images, at least one independent component image may be obtained by performing independent component analysis using pixel values of at least two X-ray images, and the high-intensity X-rays may be combined by combining the independent component images. Third processing unit for generating an image 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Image processing apparatus comprising a. 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계;Obtaining a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands; 상기 복수 개의 X-선 영상을 이용하여, 복수 개의 물질 영상을 생성하는 단계; 및Generating a plurality of material images using the plurality of X-ray images; And 상기 복수 개의 물질 영상 중 적어도 하나를 이용하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계Generating a high illuminance X-ray image using at least one of the plurality of material images 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계는,Acquiring the plurality of X-ray images, 광대역 X-선을 생성하는 단계;Generating a broadband X-ray; 상기 광대역 X-선을 필터링하여 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 제공하는 단계; 및Filtering the wideband X-rays to provide X-rays corresponding to each of the different plurality of energy bands; And 상기 필터링 된 상기 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 감지하여 상기 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계Acquiring the plurality of X-ray images by detecting X-rays corresponding to each of the filtered plurality of energy bands 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 복수 개의 물질 영상을 생성하는 단계는,The generating of the plurality of material images may include: 상기 복수 개의 X-선 영상 중 적어도 m 개(단, m은 자연수)의 X-선 영상을 선택하는 단계; 및Selecting at least m (where m is a natural number) X-ray images of the plurality of X-ray images; And 상기 선택된 적어도 m 개의 X-선 영상을 픽셀 단위로 분석하여 m 개의 물질 영상을 생성하는 단계Generating m material images by analyzing the selected at least m X-ray images in pixel units 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는,Generating the high illuminance X-ray image, 상기 생성된 m 개의 물질 영상 중 적어도 하나의 물질 영상의 픽셀 값을 이용하여, 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)을 수행하는 단계; 및Performing independent component analysis by using pixel values of at least one material image among the generated m material images; And 상기 독립 성분 분석을 통해 획득되는 적어도 하나의 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계Generating a high intensity X-ray image by combining at least one independent component image obtained through the independent component analysis 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는,Generating the high illuminance X-ray image, 상기 생성된 m 개의 물질 영상 중 적어도 두 개의 물질 영상을 이용하여, 물질들 간의 비율이 정상 범위를 벗어나는 특이 정도를 계산하는 단계; 및Calculating a degree of singularity in which a ratio between materials deviates from a normal range by using at least two material images of the m material images generated; And 상기 계산된 특이 부분의 색상 또는 밝기 값을 조정하여 특이 부분으로 식별한 영상을 생성하는 단계Generating an image identified as the singular part by adjusting the calculated color or brightness value of the singular part; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 m 개의 물질 영상은 물 영상(water image), 지방 영상(fat image), 단백질 영상(protein image), 및 골격 영상(Ash image)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.The m substance images include a water image, a fat image, a protein image, and an ash image. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계는,Generating the high illuminance X-ray image, 상기 물 영상 및 지방 영상을 이용하여, 물과 지방의 비율이 정상치를 벗어 나는 부분을 검출하는 단계; 및Using the water image and the fat image, detecting a portion where the ratio of water and fat deviates from a normal value; And 상기 검출된 특이 부분으로 색상 또는 밝기 값을 조정하여 특이 부분으로 식별한 영상을 생성하는 단계Generating an image identified as the singular part by adjusting a color or brightness value with the detected singular part 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 서로 다른 복수 개의 에너지 밴드의 각각에 대응하는 X-선을 이용하여 복수 개의 X-선 영상을 획득하는 단계;Obtaining a plurality of X-ray images using X-rays corresponding to each of a plurality of different energy bands; 상기 획득된 복수 개의 X-선 영상 중, 적어도 두 개의 X-선 영상의 픽셀 값을 이용하여 독립 성분 분석을 수행하는 단계; 및Performing independent component analysis using pixel values of at least two X-ray images among the obtained plurality of X-ray images; And 상기 독립 성분 분석을 통해 획득되는 적어도 두 개의 독립 성분 영상을 조합하여 고대조도 X-선 영상을 생성하는 단계Generating a high intensity X-ray image by combining at least two independent component images obtained through the independent component analysis 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.Image processing method comprising a. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 19, 상기 영상 처리 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.And a computer program for recording the computer program for performing the image processing method.
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