KR20110083848A - Tomograph - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 X선을 이용하여 피검체에 대한 영상을 획득하는 엑스선 촬영장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 영상증배관을 이용하여 피검체에 대한 영상을 제공하는 엑스선 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray imaging apparatus for acquiring an image of a subject using X-rays, and more particularly, to an X-ray imaging apparatus for providing an image of a subject using an image multiplier.
1897년 뢴트겐에 의해 엑스선이 발명된 이후 의료기관들은 엑스선 영상(radiography)을 진단의 기본 도구로 사용해오고 있다. 특히 그 기술은 환자의 안전과 질환예방을 위해 고해상도와 저방사선량에 초점을 두고 발전을 거듭하고 있다.Since X-Ray was invented by Roentgen in 1897, medical institutions have been using X-ray radiography as a basic tool for diagnosis. In particular, the technology is evolving, focusing on high resolution and low radiation doses for patient safety and disease prevention.
의료용 진단장비 중 맏형격인 엑스선 영상장비는 엑스레이 발생기와 필름 및 스크린을 통해 영상을 얻는 일반 엑스선 촬영장치, 전산화 단층 촬영장치(CT), 골밀도 측정장치, 수술 등을 위해 실시간의 동영상을 얻는 엑스선 투시 촬영장치(fluoroscopy system) 등으로 분류된다.X-ray imaging equipment, the oldest type of medical diagnostic equipment, uses X-ray perspective imaging to obtain real-time video for general X-ray imaging, CT, bone density measurement, and surgery. Or fluoroscopy systems.
이 중 가장 많이 사용되는 일반 엑스선 촬영장치는 100여년간 병원에서 사용돼온 것으로 필름의 2차원 공간에 엑스선량 분포가 감광량에 따라 흑백으로 나타나는 아날로그 영상을 구현하는 것이다. 이로 인해 의사와 환자 모두 진료와 치료과정이 편해졌으며 정량적인 데이터(필름)로 오진을 줄이는등 엑스선은 현대의학 발전에 크게 기여해왔다.The most commonly used X-ray imaging apparatus has been used in hospitals for over 100 years, and it is to realize an analog image in which the distribution of X-ray dose in the two-dimensional space of the film is displayed in black and white according to the amount of photosensitivity. As a result, both the doctor and the patient have eased the treatment and treatment process, and X-rays have contributed greatly to the development of modern medicine by reducing misdiagnosis with quantitative data (film).
그렇지만 기존 엑스선 영상진단기도 아날로그 형태를 띠는 신호라는 점과 신체에 대한 방사선 피폭의 위험도, 필름 현상으로 인한 화학물질 배출, 한 장의 필름을 판독하기 위한 현상시간 소요 등 많은 문제점을 내포해왔다.Nevertheless, the existing X-ray imaging system also has a number of problems such as an analog signal, the risk of radiation exposure to the body, the chemical emission due to the film phenomenon, and the development time required to read a single film.
최근 정보의 디지털화가 급속히 진전되면서 디지털 엑스선 촬영장치(digital radiography)가 이러한 단점을 해결하는 신기술로 부각되고 있다. 이는 기존에 비해 인체에 유해한 엑스선량을 적게 조사하면서도 높은 해상도 영상을 얻을 수 있기 때문이다.Recently, as digitalization of information is rapidly progressing, digital radiography has emerged as a new technology to solve these disadvantages. This is because a higher resolution image can be obtained while irradiating less harmful X-rays than the conventional body.
상기 디지털 엑스선 촬영장치는 일반 아날로그 방식의 엑스선에서 필름을 사용하는 대신 컴퓨터 모니터를 통해 영상을 표시할 수 있게 한 디지털 방식의 차세대 제품이다. 즉 엑스선을 필름에 쏴 이를 현상하던 아날로그 방식이 아닌 엑스선을 엑스선 검출장치(detector)에 조사, 이를 전기적인 신호로 바꿔서 영상을 획득한다.The digital X-ray photographing apparatus is a digital next-generation product that enables an image to be displayed on a computer monitor instead of using a film in general analog X-ray. In other words, X-rays are irradiated to the X-ray detector, which is not an analog method of shooting X-rays on a film, and is converted into an electrical signal to obtain an image.
바로 이 부분이 디지털 엑스선 촬영장치와 기존 아날로그 방식의 엑스선 촬영장치와의 가장 큰 차이점인 동시에 디지털 엑스선 촬영장치에서 가장 중요한 핵심 기술이기도 하다.This is the biggest difference between the digital X-ray imaging apparatus and the conventional analog X-ray imaging apparatus, and it is also the most important core technology in the digital X-ray imaging apparatus.
상기 디지털 엑스선 촬영장치는 엑스선을 검출하는 방식에 따라 필름 스캐너를 이용한 방법, 이미지 플레이트(image plate)와 판독기를 이용한 CR(Computer Radiography), 형광판과 CCD 카메라를 이용한 방법, TFT 재질의 평판형 반도체 검출기를 이용한 방법 등으로 크게 분류된다.The digital X-ray photographing apparatus includes a method using a film scanner, a computer radiography (CR) using an image plate and a reader, a method using a fluorescent plate and a CCD camera, and a flat panel type semiconductor detector according to a method of detecting X-rays. It is largely classified into a method using.
여기서, 상기 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치는 다른 엑스선 검출장치에 비하여 부피가 적고 무게가 가벼워 시스템을 구성하는데 기구적인 한계가 적으나, 가격이 비싸서 실제 엑스선 촬영장치에 적용하기에 비용부담이 크고, 해상도의 손실없는 배율조정이 불가능하며, 실시간 동영상 획득을 위해서 픽셀 비닝(Bining) 즉 4(2*2 bining)개 혹은 9(3*3 bining)개의 픽셀을 묶어서 마치 하나의 픽셀 처럼 작동하도록 하기 때문에 픽셀수가 현저하게 줄어들어 영상의 해상도가 급격하게 저하되는 치명적인 단점이 있다.Here, the TFT flat panel type semiconductor X-ray detecting apparatus has a smaller mechanical limit than the other X-ray detecting apparatus due to its small volume and light weight, but has a low mechanical limit. It is not possible to scale without loss of resolution, and in order to obtain real-time video, pixel binning, or 4 (2 * 2 bining) or 9 (3 * 3 bining) pixels, is bundled so that it behaves like a single pixel. There is a fatal disadvantage that the number of pixels is significantly reduced and the resolution of the image is drastically reduced.
본 발명은 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치 등과 같은 종래의 엑스선 촬영장치에 비하여 가격이 저렴하고 배율조정이 가능하며 영상의 해상도를 높일 수 있는 엑스선 촬영장치를 제공하는 데 있다.The present invention provides an X-ray imaging apparatus that is inexpensive, capable of scaling, and increasing an image resolution compared to conventional X-ray imaging apparatuses such as a TFT flat panel semiconductor X-ray detecting apparatus.
본 발명의 다른 목적은 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 지자기의 영향에 의해 영상의 왜곡정도가 달라지더라도 피검체의 보정영상을 제공할 수 있는 엑스선 촬영장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an X-ray imaging apparatus capable of providing a corrected image of a subject even when the degree of distortion of the image is changed by the influence of geomagnetism according to the location where the X-ray imaging apparatus is installed.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 본 발명은: 피검체를 향해 엑스선을 조사하는 엑스선 발생기; 그리고 상기 피검체에 대한 투영영상을 생성하기 위하여, 상기 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하는 영상증배관(Image Intensifier)을 갖는 엑스선 검출기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치를 제공한다.In one aspect, the present invention provides an X-ray generator that irradiates X-rays toward a subject; The present invention also provides an X-ray photographing apparatus including an X-ray detector having an image intensifier for converting X-rays transmitted through the subject into visible light in order to generate a projection image of the subject.
상기 엑스선 촬영장치는; 상기 영상증배관에 작용하는 지자기(Geomagnetic Field)에 의해 왜곡되는 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 복수의 장소에 따라 기 설정된 보정데이터로 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하는 영상보정모듈을 더 포함하여 구성된다.The X-ray imaging apparatus; In order to correct a distorted image of a subject distorted by a geomagnetic field acting on the image multiplier, the distorted image of the subject is corrected with preset correction data according to a plurality of places where the X-ray imaging apparatus is installed. It further comprises an image correction module for correcting.
상기 영상보정모듈은: 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부; 그리고 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하여 구성된다.The image correction module includes: a data providing unit for selectively providing the correction data to the distortion image of the subject to correct the distortion image of the subject; And an image correction unit configured to apply the correction data to the distortion image of the subject and reconstruct the distortion image of the subject into a correction image of the subject by the correction data.
상기 영상보정모듈은, 상기 피검체 영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 상기 피검체 영상을 보정할 수도 있다.The image correction module may correct the subject image such that the subject image has a uniform luminance distribution over the entire surface.
여기서, 상기 영상보정모듈은, 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정한다.Here, the image correction module corrects the brightness of the center and the periphery of the subject image equally based on the brightness of the center of the subject image.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the X-ray imaging apparatus according to the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명에 따르면, TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치에 비하여 가격이 저렴하고 배율조정이 가능하며 영상의 해상도를 높일 수 있는 이점이 있다.First, according to the present invention, there is an advantage in that the price is cheaper, the magnification can be adjusted, and the resolution of the image can be increased as compared with the TFT flat panel semiconductor X-ray detection apparatus.
둘째, 본 발명에 따르면, 엑스선 촬영장치가 이동되어 설치장소가 달라질 경우에도 상기 설치장소에 대응되는 보정데이터를 적용하여 지자기의 영향으로 왜곡된 영상의 보정을 신속하고 편리하게 할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있는 이점이 있다.Second, according to the present invention, even when the installation location is changed by moving the X-ray imaging apparatus, correction data corresponding to the installation location can be applied to quickly and conveniently correct an image distorted by the influence of geomagnetism. There is an advantage to improve the convenience and efficiency of the user.
도 1은 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 영상증배관의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 영상증배관 내부의 자장 분포 및 전자의 궤도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4와 도 5는 도 1의 엑스선 촬영장치에 의한 영상 획득 과정시 C-아암의 회전형태를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 6은 지자기를 설명하기 위한 참조 도면이다.
도 7은 지자기의 영향에 의한 자장 분포 및 전자의 궤도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 지자기의 영향에 의한 영상증배관의 투영영상의 왜곡을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 있어서, 지자기의 영향으로 왜곡된 영상을 보정하여 보정영상을 획득하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 의하여 출력되는 영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 적용되는 보정데이터의 도출과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.1 is a perspective view schematically showing an embodiment of an X-ray imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a structure of an image multiplier of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a magnetic field distribution and an orbit of electrons in the image multiplier of FIG. 1.
4 and 5 are views schematically showing the rotational shape of the C-arm during the image acquisition process by the X-ray imaging apparatus of FIG.
6 is a reference diagram for explaining a geomagnetism.
7 is a view schematically showing the magnetic field distribution and the trajectory of the electrons by the influence of the geomagnetic.
8 is a view schematically showing the distortion of the projection image of the image multiplier due to the influence of geomagnetism.
9 is a diagram schematically illustrating a process of acquiring a corrected image by correcting an image distorted by the influence of geomagnetism in an embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention.
10 and 11 are diagrams for explaining a process of correcting an image outputted by an embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention to have a uniform luminance distribution over the entire surface.
12 to 14 are views for explaining a process of deriving correction data applied to an embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same reference numerals are used for the same configuration and additional description thereof will be omitted below.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예는, 크게 본체(30), 엑스선 발생기(20), 엑스선 검출기(10)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, one embodiment of an X-ray imaging apparatus according to the present invention includes a
상기 엑스선 발생기(20)는 엑스선을 발생시켜 피검체(P)를 향해 발생된 엑스선을 조사하기 위한 장치이다. 그리고, 상기 엑스선 검출기(10)는 상기 피검체(P)를 기준으로 상기 엑스선 발생기(20)의 반대측에 위치하며, 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 통해 피검체(P) 상에 대한 투시 영상 등을 취득하기 위한 장치이다.The
본 실시예에 있어서, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)는 상기 본체(30)에 구비되는 C-암(C-Arm:40)에 의해 지지되어 상호 마주보는 형태로 상기 본체(30)의 전방에 설치된다. 물론, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)는 상호 독립된 구동구조를 가지도록 설치될 수도 있다.In the present embodiment, the
본 발명에 있어서, 상기 엑스선 검출기(10)는 상기 피검체(P)에 대한 투영영상을 생성하기 위한 영상증배관(11)과 상기 영상증배관(11)을 거쳐 입사되는 광신호를 전기적인 영상신호로 변환하는 카메라(12)를 포함하여 구성된다.In the present invention, the
상기 영상증배관(11)은, 상기 엑스선 발생기(20)에서 조사된 후 상기 피검체(P)를 거쳐 입사되는 엑스선을 가시광선으로 변환하며, 상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)에서 생성되는 상기 피검체의 투영영상에 따른 정보를 전기적인 신호로 변환한다.The image multiplier 11 converts X-rays incident through the subject P after being irradiated from the
상기 영상증배관(11)의 기본적인 구성 및 상기 영상증배관에 의한 광변환과정은 다음과 같다.The basic configuration of the image multiplier 11 and the light conversion process by the image multiplier are as follows.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 피검체를 통과하여 방사되는 엑스레이 즉, 엑스선이 상기 영상증배관(11)에 유입되면 입력측 형광스크린(Input fluorescent screen)에 촬상된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, when the X-ray radiated through the subject, that is, the X-rays flows into the
이 때 광전음극(Photocathode)과 양극(anode)에 고압 대략 +25~35kV의 전압이 걸려 전자(Electron)를 가속 증폭한다.At this time, the photocathode and the anode are subjected to a high voltage of approximately +25 to 35 kV to accelerate and amplify the electron.
상기 가속 증폭된 전자는 전자광학용 전극(Electrodes for electron optics)의 자장 분포를 통해 편향되어, 도 2 및 도 3과 같이 출력측 형광스크린(Output fluerescent screen)에 포커싱되도록 전자궤도(Electron trajectories)를 이루면서 출력측 형광스크린에 전달되며, 이에 따라 상기 영상증배관(11)은 상기 엑스선을 가시광선으로 변환함과 아울러 피검체에 대한 투영영상을 생성한다.The accelerated amplified electrons are deflected through the magnetic field distribution of the electrodes for electron optics, and form an electron trajectories to be focused on an output fluerescent screen as shown in FIGS. 2 and 3. The image multiplier 11 converts the X-rays into visible light and generates a projection image of the subject.
상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)에서 생성되는 투영영상 즉, 상기 피검체(P)의 상을 갖는 광을 렌즈를 통해 이미지센서에 집광시켜 전기적 영상신호로 변환하여 디지털화한다. The
상기 이미지센서는 광센서의 일종으로 본 실시예에서는 CCD(Charge Coupled device)를 개시한다. 특히, 본 실시예에 따른 이미지센서는 가시광선에 포함된 노이즈광은 배제시키고 포토광을 증폭하는 특성을 갖는 EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled device)로 구성되는 것이 바람직하다.The image sensor is a kind of optical sensor. In the present embodiment, a charge coupled device (CCD) is disclosed. In particular, the image sensor according to the present embodiment is preferably composed of an Electromagnetic Multiplying Charge Coupled Device (EMCD) having a characteristic of excluding noise light included in visible light and amplifying photo light.
그리고, 도 4 및 도 5에서와 같이, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 다양한 촬영모드로 피검체에 대한 영상을 촬영할 수 있는데, 일 예로 단층촬영(CT) 모드일 경우 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)가 상호 대향되게 설치된 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시켜 다양한 각도에서의 피검체 영상을 촬영할 수 있다.4 and 5, the X-ray imaging apparatus according to the present exemplary embodiment may capture an image of a subject in various imaging modes. For example, in the tomography (CT) mode, the
이때 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 엑스선 검출기(10) 중 상기 영상증배관(11)에 의해 고해상도의 투영영상을 생성할 수 있고, 상기 투영영상은 상기 카메라(12)에 의해 전기적 신호로 변환되어 3D 영상과 같이 다양한 출력영상으로 재구성되어 외부로 디스플레이될 수 있다.In this case, the X-ray photographing apparatus according to the present invention may generate a high resolution projection image by the
이를 위해, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 본체(30)와 연결되어 상기 카메라(12)에 의해 디지털화된 상기 피검체(P)에 대한 다양한 영상과 관련된 전기적 신호들을 3D 영상과 같이 다양한 출력영상으로 재구성하는 영상 재구성기(50)와, 상기 영상 재구성기(50)와 연결되어 상기 출력영상을 외부로 디스플레이하는 디스플레이기(60)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the X-ray imaging apparatus according to the present embodiment is connected to the
한편, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)을 이용하여 피검체 영상을 출력하는데, 전술한 바와 같이 상기 영상증배관(11)은 전자광학용 전극의 자장 분포를 이용하여 상기 피검체의 투영영상을 획득하기 때문에 지자기 영향을 받아 상기 피검체 영상이 왜곡될 수 있다.On the other hand, the X-ray imaging apparatus according to the present invention outputs a subject image using the image multiplier (11), as described above the image multiplier (11) by using the magnetic field distribution of the electrode for the electro-optical Since the projection image of the subject is acquired, the subject image may be distorted due to geomagnetism.
보다 상세하게 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 지구는 하나의 큰 자석과 같이 자기를 가지며 이로 인하여 자기장이 생기게 된다. 이와 같은 지구의 자기장을 지구 자기 즉 지자기 또는 지표면 자기장(Geomagnetic Field)이라고 하며, 상기 지자기는 위도(Horizontal component:H), 경도(Vertical component:Z), 복각(Inclination:I)에 따라 다르게 나타나며, 상기 지자기는 전기 또는 전자장치에 영향을 줄 수 있다.More specifically, as shown in Fig. 6, the earth has a magnet like one large magnet, which causes a magnetic field. The earth's magnetic field is called the earth's magnetic field, that is, geomagnetic or surface magnetic field, and the geomagnetism varies depending on latitude (H), vertical (Z), and inclination (I). Geomagnetism can affect electrical or electronic devices.
도 7을 참조하면, 상기 지자기는 본 실시예에서와 같이 화살표 방향으로 상기 전자광학용 전극의 자장 분포에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 도 8에서와 같이 상기 영상증배관(11)에 의해 생성되는 피검체 영상에 S-자 형태의 영상 왜곡이 발생하게 됨을 실험결과로 알게 되었다. Referring to FIG. 7, the geomagnetism may influence the magnetic field distribution of the electro-optical electrode in the direction of the arrow as in the present embodiment, and thus is generated by the
이에 따라 상기 영상증배관(11)을 포함하는 엑스선 촬영장치에 의해 최종적으로 구현되는 출력영상이 왜곡됨으로써 상기 피검체에 대한 출력영상의 품질이 저하되었다.Accordingly, the output image finally implemented by the X-ray imaging apparatus including the
특히, 상기 영상증배관(11)이 회전하면서 엑스선을 검출하는 구조에서는 지자기의 영향을 많이 받아 더 큰 영상 왜곡을 발생시킨다. 예를 들면, 상기 영상증배관(11)을 포함하는 엑스선 촬영장치가 단층촬영(CT) 모드로 작동될 때, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20) 사이에 피검체를 위치시키고 상기 C-Arm을 등속도로 회전시켜 기설정된 소정의 각도구간에서 일정간격으로 다수의 피검체 영상을 획득하는데, 이와 같은 경우 상기 지자기가 상기 영상증배관(11), 특히 상기 전자광학용 전극의 자장 분포에 영향을 주어 상기 영상증배관에 의해 생성되는 피검체 영상을 왜곡시키게 된다.In particular, in the structure of detecting the X-rays while the
따라서, 상기 영상증배관(11)이 장착된 엑스선 촬영장치는 설치 장소에 따라 지자기의 영향에 의한 영상 왜곡을 보정하는 보정작업을 수행하여야 하는데, 상기 엑스선 촬영장치의 설치장소를 옮길 때마다 상기 피검체 영상의 보정작업을 셋팅하는 것은 매우 번거롭고 복잡하여 시간이 많이 소요되는 번거로움을 주게 된다.Therefore, the X-ray imaging apparatus equipped with the
특히, 상기 영상증배관(11)이 장착된 엑스선 촬영장치를 이동할 때마다 이동된 설치장소에 따라 상기 영상증배관이 받는 지자기의 영향이 다르기 때문에 지자기의 영향에 따른 번거로운 보정작업을 매번 장시간에 걸쳐 수행해야 하는 동시에 3차원 데이터의 획득을 위한 기하학적 영상보정도 수행하여야 한다.In particular, since the influence of the geomagnetism received by the image multiplier differs depending on the installation location moved each time the X-ray photographing apparatus equipped with the
다만 상기 3차원 데이터의 획득을 위한 기하학적 영상보정은 일반적인 엑스선 촬영장치에서도 모두 동일하게 수행되는 일반적인 내용, 즉 당업자에게 자명한 사항에 해당되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략되며, 이하에서는 지자기의 영향에 따른 영상의 왜곡을 보정하는 것에 대한 내용이 설명된다.However, since the geometric image correction for acquiring the 3D data corresponds to general contents that are all performed in the same general X-ray imaging apparatus, that is, obvious to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted. Details on correcting distortion of an image are described.
본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기에 의하여 왜곡생성되는 피검체(P) 왜곡영상을 보정하여 왜곡이 제거 또는 최소화된 보정영상을 제공하기 위한 영상보정모듈을 포함하여 구성된다.The X-ray photographing apparatus according to the present embodiment corrects an object P distortion image generated by a geomagnetism acting on the
보다 상세하게 설명하면, 상기 영상보정모듈은 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 왜곡의 정도가 달라지는 상기 피검체 왜곡영상을 설치장소에 대응되게 보정하여 전술한 바와 같이 왜곡이 제거 또는 최소화되는 상기 피검체의 보정영상을 제공한다.In more detail, the image correction module corrects the subject distortion image having a different degree of distortion according to a place where the X-ray imaging apparatus is installed to correspond to an installation place, thereby removing or minimizing distortion as described above. Provide a corrected image of the subject.
여기서, 본 실시예의 영상보정모듈은, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 다르게 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 상기 피검체의 영상이 왜곡되는 정도와 대응되도록 기설정된 보정데이터를 이용하여, 상기 피검체의 왜곡영상을 보정함으로써 신속하고 편리하게 왜곡이 제거 또는 최소화된 보정영상을 출력할 수 있고 상기 엑스선 촬영장치를 옮길 때마다 보정작업을 셋팅해야 하는 번거로움을 제거한다.Here, the image correction module of the present embodiment is preset to be corrected to correspond to the degree of distortion of the image of the subject under the influence of the geomagnetism acting on the
도 9를 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치는 단층촬영 모드일 경우 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시키면서 피검체(P)에 대한 다양한 투영영상을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 9, in the tomography mode, the X-ray imaging apparatus of the present exemplary embodiment acquires various projection images of the subject P while rotating the C-
이 때, 상기 지자기에 의해 생성되는 상기 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 영상보정모듈은 상기 엑스선 촬영장치의 설치가 예정되는 장소에 맞춰서 미리 셋팅되어 기설정되는 보정데이터를 이용하여 상기 피검체 영상을 보정한다.At this time, in order to correct the distorted image generated by the geomagnetism, the image correction module is configured to preset the subject image by using preset correction data according to a predetermined location where the X-ray imaging apparatus is to be installed. Correct.
다시 말해서, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 왜곡되는 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 영상보정모듈에 기설정된 보정데이터를 이용하여 보다 신속하고 편리하게 보정할 수 있다.In other words, the X-ray photographing apparatus according to the present exemplary embodiment may more quickly and quickly use a distortion image of the subject that is distorted under the influence of the geomagnetism acting on the
따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 엑스선 촬영장치가 이동되어 설치장소가 달라질 경우에도 상기 엑스선 촬영장치의 설치장소 변경이 상기 엑스선 촬영장치에 입력되면 해당 설치장소에 대응되도록 기설정된 보정데이터를 이용하여 상기 피검체의 보정영상을 신속하고 편리하게 생성할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, even if the installation location of the X-ray imaging apparatus is moved and the installation location is changed, when the change of the installation location of the X-ray imaging apparatus is input to the X-ray imaging apparatus, the preset correction data is used to correspond to the corresponding installation location. The corrected image of the subject can be generated quickly and conveniently, thereby improving user convenience and efficiency.
상기와 같은 편리하고 효율적인 영상 보정이 수행되도록, 본 실시예에 따른 영상보정모듈은, 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위해 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부와 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하여 구성된다. 물론, 상기 영상보정모듈에는 상기 기설정된 보정데이터가 저장되는 데이터 저장부가 구비된다.In order to perform such a convenient and efficient image correction, the image correction module according to the present embodiment, the data providing unit for selectively providing the correction data to the distortion image of the subject to correct the distortion image of the subject And an image correction unit configured to apply the correction data to the distortion image of the subject to reconstruct the distortion image of the subject into a correction image of the subject by the correction data. Of course, the image correction module is provided with a data storage unit for storing the preset correction data.
보다 상세하게 설명하면, 상기 영상증배관으로부터 지자기에 의해 왜곡된 광신호가 상기 카메라, 특히 상기 이미지센서에 촬상되고, 상기 이미지센서는 이를 전기적인 영상신호로 변환함으로써 상기 피검체의 왜곡영상(이미지센서에서 출력되는 영상신호로서 피검체의 투영영상이라 함)이 출력되며, 상기 영상보정모듈은 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 피검체의 보정영상을 생성하게 된다. 그리고 상기와 같이 생성되는 상기 피검체의 보정영상은 상기 영상재구성기로 제공된다. In more detail, an optical signal distorted by the geomagnetism from the image multiplier is picked up by the camera, in particular the image sensor, and the image sensor converts it into an electric image signal, thereby distorting the subject image (image sensor). And a projection image of a subject as an image signal output from the subject, and the image correction module generates the corrected image of the subject by applying the correction data to the distortion image of the subject. And the corrected image of the subject generated as described above is provided to the image reconstructor.
한편, 상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)을 통과한 광신호를 렌즈를 이용하여 상기 이미지센서에 집광시키는데, 상기 렌즈의 특성상 중심에서 외곽으로 갈수록 상기 이미지센서에 집광되는 광량이 감소되는 경향이 있다.On the other hand, the
뿐만 아니라, 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기는 상기 이미지센서에 집광되는 광도(brightness)의 분포에도 영향을 주기 때문에 상기 엑스선 촬영장치를 통해 출력되는 피검체 영상이 불균일한 광도를 갖는다.In addition, since the geomagnetism acting on the
이러한 문제점을 보완하기 위하여, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 이미지센서를 통해 구현되는 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 보정하는 구성을 포함할 수 있다.In order to solve this problem, the X-ray imaging apparatus according to the present embodiment, as shown in Figures 10 and 11, the final output image of the subject implemented through the image sensor has a uniform brightness distribution across the entire surface It may include a configuration to correct to have.
보다 상세하게, 도 10에서와 같이 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상보정모듈에 의해 미리 상기 피검체 영상의 밝기를 균일하게 보정하는 작업인 FFC(Flat Field Correction) 보정작업을 수행하여, 상기 모니터를 통해 최종 출력되는 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 밝기 즉, 균일한 광도 분포를 갖도록 할 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 10, the X-ray imaging apparatus according to the present exemplary embodiment performs a flat field correction (FFC) correction operation, which uniformly corrects the brightness of the subject image by the image correction module in advance, The final output image output through the monitor may have a uniform brightness, that is, a uniform luminance distribution over the entire surface.
본 실시예에 있어서 상기 FFC 보정작업은, 상기 영상증배관(11)에 의해 생성되는 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정하는 작업을 말한다.In the present embodiment, the FFC correction operation refers to an operation of equally correcting the brightness of the center and the periphery of the subject image based on the center brightness of the subject image generated by the
예를 들면, 상기 FFC 보정작업은 상기 이미지센서가 포화되지 않는 범위, 즉 상기 이미지센서가 정상적으로 작동할 수 있는 범위내의 전력과 전류로 상기 엑스선 발생기(20)가 엑스선을 원형의 피검체에 조사하여 상기 피검체 영상(도 10의 (a), 이를 1차 피검체 영상이라 칭합니다)을 획득하고, 그 다음으로 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 주변밝기, 즉 외곽부의 밝기를 상기 중심밝기와 동일하게 보정함으로써 수행될 수 있다.For example, the FFC correction operation may be performed by the
보다 상세하게 설명하면, 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 1차 피검체 영상의 밝기 구배(기울기)를 구한다. 이 때 상기 1차 피검체 영상의 중심을 지나는 가로선(X축)에 따른 상기 1차 피검체 영상의 밝기 구배, 보다 상세하게는 상기 가로선상에 대응되는 상기 이미지센서의 픽셀값(Pixel Value, 밝기값)을 산출한다.In more detail, the brightness gradient (tilt) of the primary subject image is obtained based on the central brightness of the primary subject image. At this time, the brightness gradient of the primary subject image along the horizontal line (X axis) passing through the center of the primary subject image, more specifically, the pixel value (Pixel Value, brightness) of the image sensor corresponding to the horizontal line Value).
그리고 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 계수 1로 설정하고 상기 1차 피검체 영상의 중심을 제외한 다른 부분의 밝기(주변밝기)가 상기 중심밝기와 동일하게 되도록 보정계수를 구한다. 따라서 상기 가로선상의 각 픽셀에 대응되는 보정계수는 상기 가로선의 중심에 대응되는 중심 픽셀값을 상기 가로선상의 각 픽셀에서의 픽셀값으로 나눈값이 된다.The center brightness of the primary subject image is set to a
상기 1차 피검체 영상의 우반부는 상기 가로선의 중심에서 우측라인(+ 라인)에 따른 픽셀값에 따라 보정되고 이 때 상기 피검체 영상의 중심으로부터 동일반경에 위치하는 픽셀은 동일 픽셀값을 가지는 것으로 가정하는 방식으로 우반부의 전체적인 광도보정을 수행할 수도 있다. 상기 1차 피검체 영상의 좌반부도 상기 가로선의 중심에서 좌측라인(- 라인)의 픽셀값을 이용하여 위와 동일한 방식으로 좌반부의 전체적인 광도보정을 수행할 수 있을 것이다.The right half of the first subject image is corrected according to the pixel value along the right line (+ line) at the center of the horizontal line, and the pixels located at the same radius from the center of the subject image have the same pixel value. It is also possible to perform the overall luminance correction of the right half in an assumed manner. The left half of the primary subject image may also perform overall luminance correction in the same manner as above using the pixel value of the left line (-line) at the center of the horizontal line.
이에 따라 상기 보정계수는 상기 피검체 영상의 중심에서 주변으로 갈수록 점점 커지게 되고, 상기 보정계수를 기준으로 산출되는 영상(도 10의 (b))은 중심에서 주변으로 갈수록 밝아지게 된다.As a result, the correction coefficient is gradually increased from the center of the subject image toward the periphery, and the image calculated based on the correction coefficient (FIG. 10 (b)) becomes brighter from the center to the periphery.
다음으로 상기 보정계수를 상기 1차 피검체 영상에서의 이미지센서의 각 픽셀값에 곱하여 상기 피검체 영상의 광도를 보정하면, 전체적으로 고른 밝기를 갖는 피검체의 출력영상이 완성될 수 있다.Next, when the luminance of the subject image is corrected by multiplying the correction coefficient by each pixel value of the image sensor in the primary subject image, the output image of the subject having uniform brightness as a whole may be completed.
따라서 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의해 구현되는 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖으므로써 영상품질을 높일 수 있다.Therefore, the final output image of the subject implemented by the X-ray imaging apparatus according to the present invention may have an even luminance distribution over the entire surface, thereby improving image quality.
한편, 상기 지자기에 의해 왜곡되는 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위한 보정데이터를 설정하는 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a process of setting correction data for correcting the distorted image of the subject that is distorted by the geomagnetism will be described in detail as follows.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 보정데이터를 도출하기 위하여 상기 엑스선 촬영장치의 사용이 예정되는 여러 장소마다 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하는 작업인 DC(Distortion Correction) 작업을 실시한다.As shown in FIGS. 12 to 14, the X-ray imaging apparatus according to the present embodiment is a task of correcting a distortion image of the subject at various places where the X-ray imaging apparatus is to be used to derive the correction data. Perform DC (Distortion Correction) work.
먼저, 도 12에서와 같이 상기 영상증배관(11)의 엑스선 입사면측에 복수의 비드(bead)홀(71)들을 갖는 왜곡 교정용 플레이트(이하 팬텀 플레이트(Phantom Plate:70)라 칭함)를 설치한다. 본 실시예에 있어서 상기 비드홀(71)들은 규칙적으로, 예를 들어 상기 팬텀 플레이트(70)의 상하/좌우 방향으로 일정간격으로 규칙적으로 배열된다.First, as shown in FIG. 12, a distortion correction plate (hereinafter referred to as a phantom plate 70) having a plurality of bead holes 71 is installed on the X-ray incident surface side of the
그리고, 도 13 및 도 14에서와 같이, 단층촬영(CT) 모드일 경우, 상기 영상증배관(11)에 상기 팬텀 플레이트(70)가 설치된 상태에서 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시켜 해당 각도마다 피사체 영상을 취득한다.13 and 14, in the tomography (CT) mode, the C-
상기와 같이 취득되는 피사체 영상에는 상기 복수개의 비드홀(71)들에 대응되는 복수개의 비드점들이 생성되며, 상기 영상증배관을 통해 생성되는 상기 피사체 영상들이 상기 지자기의 영향에 의해 왜곡되므로, 상기 비드점들도 왜곡된 위치에 나타나게 된다.The plurality of bead points corresponding to the plurality of bead holes 71 are generated in the obtained subject image, and the subject images generated through the image multiplier are distorted due to the influence of the geomagnetism. Bead points also appear in distorted positions.
상기 피사체 영상, 보다 상세하게는 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하여 상기 피사체의 보정영상을 획득하기 위해서, 상기 비드홀(71)에 대응되도록 상기 피사체 영상에 생성되는 상기 비드점들의 위치를 구한다. In order to obtain the corrected image of the subject by correcting the subject image, more specifically, the distortion image of the subject, the positions of the bead points generated in the subject image corresponding to the
보다 상세하게 설명하면, 상기 피사체 영상에서 왜곡의 정도가 심하지 않은 영역, 즉 상기 피사체 영상의 중심영역에 이웃하여 위치하는 몇 개의 비드점들간의 상하폭과 좌우폭에 맞춰 가로선들과 세로선들을 그어서 상기 피사체 영상을 상하/좌우로 분할하는 가상선(Virtual Line)을 격자형태로 형성하고, 상기 비드점들을 연결하는 선, 즉 지자기에 의해 왜곡된 비드선을 형성하여 상기 가상선의 교차점들과 상기 비드점들의 위치를 구한다. 여기서 상기 가상선의 교차점들이 상기 지자기에 의한 영향이 없을 경우 상기 비드홀들에 대응하여 상기 피사체 영상에 형성되는 비드점들의 위치로 취급된다.In more detail, the horizontal and vertical lines are drawn in accordance with the vertical width and the horizontal width between several bead points located adjacent to a region where distortion is not severe in the subject image, that is, a central region of the subject image. A virtual line for dividing the image up, down, left and right in a grid form, and a line connecting the bead points, that is, a bead line distorted by a geomagnetism, to form intersections of the virtual lines and the bead points. Find the location. Here, when the intersections of the virtual lines are not affected by the geomagnetism, they are treated as positions of bead points formed in the subject image corresponding to the bead holes.
상기 가상선을 형성함에 있어서 상기 피사체 영상의 중심부에 위치하는 비드점들을 기준으로 하는 이유는 상기 피사체 영상의 중심부가 지자기의 의한 영향을 최소로 받기 때문이다.The reason for forming the virtual line based on the bead points positioned in the center of the subject image is that the center of the subject image is minimally affected by geomagnetism.
그리고, 상기 피사체 영상에 위치하는 비드점들을 그에 대응되는 교차점으로 이동시키기 위한 상기 교차점들간의 벡터들(이하 이를 보정벡터라 칭함)을 구한다. Then, vectors (hereinafter, referred to as correction vectors) between the intersection points for moving the bead points located in the subject image to the intersection points corresponding thereto are obtained.
여기서 상기 보정벡터들을 상기 피사체 영상의 일부영역을 기준으로 산출하고, 상기 보정벡터를 산출한 영역 이외에 위치하는 잔여 비드점들의 보정벡터는 보간법(interpolation)을 이용하여 구할 수도 있다.The correction vectors may be calculated based on a partial region of the subject image, and the correction vectors of remaining bead points positioned outside the region where the correction vector is calculated may be obtained using interpolation.
상기와 같은 방법으로 산출되는 모든 비드점들에 대한 보정벡터들로 이루어진 보정벡터맵(UV Map)을 보정데이터로 하여 상기 영상보정모듈, 특히 상기 영상보정모듈의 데이터 저장부에 저장한다.A correction vector map (UV map) including correction vectors for all the bead points calculated as described above is used as correction data and stored in the data storage unit of the image correction module, particularly the image correction module.
이 때, 상기 보정벡터맵 즉, 보정데이터의 설정은 모든 각도에서 얻어지는 다수의 피사체 영상들에 대하여 모두 수행함과 아울러, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 설치가 예정되는 복수의 장소(복수의 X-선 촬영실)에서 미리 수행하여 상기 영상보정모듈 즉 데이터 저장부에 저장한다.In this case, the correction vector map, that is, the correction data is set for all of the plurality of subject images obtained at all angles, and a plurality of places (multiple Xs) where the X-ray imaging apparatus according to the present embodiment is to be installed. In advance, and store in the image correction module, that is, the data storage unit.
따라서, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치에 의하면, 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 왜곡되는 상기 피사체의 왜곡영상을 상기 영상보정모듈이 기설정된 보정데이터를 이용하여 보다 신속하고 편리하게 보정하여 왜곡이 제거되거나 최소화된 X-선 영상을 생성할 수 있고, 상기 엑스선 촬영장치의 설치위치가 바뀌는 경우 그 설치위치가 입력되면 그에 대응되는 보정데이터에 의해 피사체의 영상이 보정되므로, 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있다.
Therefore, according to the X-ray imaging apparatus according to the present embodiment, the image correction module uses the correction data preset by the image correction module to quickly distort the subject image that is distorted due to the influence of the geomagnetism acting on the
상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.Having looked at the preferred embodiment according to the present invention as described above, in addition to the embodiment described above, the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention It is obvious to them.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
10: 엑스선 검출기 11: 영상증배관
12: 카메라 20: 엑스선 발생기
30: 본체 40: C-암(C-Arm)
50: 출력영상 재구성기 60: 디스플레이기
70: 팬텀 플레이트10: X-ray detector 11: Image multiplier
12: camera 20: X-ray generator
30: main body 40: C-arm (C-Arm)
50: output image reconstructor 60: display unit
70: phantom plate
Claims (5)
상기 피검체에 대한 투영영상을 생성하기 위하여, 상기 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하는 영상증배관(Image Intensifier)을 갖는 엑스선 검출기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치.An X-ray generator for irradiating X-rays toward the subject; And
And an X-ray detector having an image intensifier for converting the X-rays transmitted through the subject into visible light to generate a projection image of the subject.
상기 영상증배관에 작용하는 지자기(Geomagnetic Field)에 의해 왜곡되는 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 복수의 장소에 따라 기 설정된 보정데이터로 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하는 영상보정모듈을 더 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치.The method of claim 1,
In order to correct a distorted image of a subject distorted by a geomagnetic field acting on the image multiplier, the distorted image of the subject is corrected with preset correction data according to a plurality of places where the X-ray imaging apparatus is installed. X-ray imaging apparatus further comprises an image correction module to correct.
상기 영상보정모듈은:
상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부; 그리고
상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하는 엑스선 촬영장치.The method of claim 2,
The image correction module is:
A data providing unit selectively providing the correction data to the distortion image of the subject to correct the distortion image of the subject; And
And an image correction unit configured to apply the correction data to the distortion image of the subject and reconstruct the distortion image of the subject into a correction image of the subject by the correction data.
상기 영상보정모듈은, 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 상기 영상증배관을 통해 생성되는 피검체 영상을 보정하는 엑스선 촬영장치.The method of claim 1,
And the image correction module corrects a subject image generated through the image multiplier so that the final output image of the subject has a uniform luminance distribution over the entire surface.
상기 영상보정모듈은, 상기 영상증배관을 통해 생성되는 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정하는 엑스선 촬영장치.
The method of claim 4, wherein
The image correction module, the X-ray imaging apparatus for correcting the same brightness of the center and the surrounding of the subject image based on the brightness of the center of the subject image generated through the image multiplier.
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