KR20110121536A - Method and apparatus for super-resolution using wobble motion and psf in positron emission tomography - Google Patents

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KR20110121536A
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Abstract

PURPOSE: A super-resolution photographing device and a super-resolution photographing method using a PSF(Point Spread Function) and a wobble motion in a positron emission tomography are provided to implement an image with super-resolution based on the PSF according to the position of a PET(Positron Emission Tomography) image. CONSTITUTION: A signal classifying unit(110) classifies an input signal applied through the movement of a bed according to the position of a PET. A first image generator(120) generates a first image set by re-composing the classified input signal. A first image set is a low resolution image set. A parameter measuring unit(130) measures the PSF according to the first image set. A second image generator(140) generates second image information by applying super-resolution algorithm based on the PSF.

Description

양전자 단층 촬영 영상에서 워블 동작과 PSF을 이용한 초해상도 촬영 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR SUPER-RESOLUTION USING WOBBLE MOTION AND PSF IN POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY}TECHNICAL AND APPARATUS FOR SUPER-RESOLUTION USING WOBBLE MOTION AND PSF IN POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY}

본 발명의 실시예들은 초해상도(super-resolution) 기법을 이용하여 PET 영상을 생성하는 양전자 단층 촬영 영상에서 워블 동작과 PSF을 이용한 초해상도 촬영 장치(이하, '영상 생성 장치'라 칭함) 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention are a super-resolution imaging apparatus (hereinafter, referred to as an image generating apparatus) and a method using a wobble operation and the PSF in a positron tomography image generating a PET image using a super-resolution technique. It is about.

양전자 단층촬영(PET)은 양전자를 방출하는 방사성 의약품을 이용하여 인체에 대한 생리적, 화학적, 기능적 영상을 3차원으로 나타낼 수 있는 핵의학 검사 방법 중 하나로서 널리 이용되고 있다.Positron emission tomography (PET) is widely used as one of the methods of nuclear medicine that can display physiological, chemical, and functional images of the human body in three dimensions by using radiopharmaceuticals that emit positrons.

이러한 양전자 단층촬영(PET)은 주로 여러 종류의 암을 진단하는데 활용되고 있으며 암에 대한 감별 진단, 병기 설정, 재발 평가, 치료 효과 판정 등에 대해서도 유용한 결과를 제공한다.The positron emission tomography (PET) is mainly used to diagnose various types of cancers and provides useful results in differential diagnosis, staging, recurrence evaluation, and treatment effect determination.

이외에도 양전자 단층촬영(PET)을 이용해 심장 질환, 뇌 질환 및 뇌 기능 평가를 위한 수용체 영상이나 대사 영상도 얻을 수 있다.In addition, positron emission tomography (PET) can be used to obtain receptor images or metabolic images for heart disease, brain disease, and brain function evaluation.

방사성 동위원소에서 방출된 양전자는 방출 후 아주 짧은 시간 동안에 자체 운동에너지를 모두 소모하고 이웃하는 전자와 결합하여 소멸하게 되는데, 이때 180°의 각도로 2개의 소멸 방사선(감마선)을 방출한다.Positrons emitted from radioactive isotopes consume all of their kinetic energy for a very short time after their release and combine with neighboring electrons to extinguish, which emits two extinction radiation (gamma rays) at an angle of 180 °.

원통형으로 만들어진 양전자 단층촬영(PET) 스캐너는 동시에 방출되는 2개의 소멸 방사선을 검출할 수 있다. 이렇게 검출된 방사선을 이용해 영상을 재구성하면, 신체의 어떤 부위에 방사성 의약품이 얼마나 모여 있는지를 3차원 단층영상으로 나타낼 수 있다.A positron tomography (PET) scanner made of cylinders can detect two extinguished radiation emitted simultaneously. When the image is reconstructed using the detected radiation, a 3D tomography image of how much radiopharmaceuticals are collected in which part of the body can be represented.

그러나, 종래의 PET 정보를 얻는 과정에서 positron range, non-colinearity, detector size 등의 원인으로 영상은 블러(blur) 현상이 발생됨에 따라, 흐릿한 영상 또는 흔들린 영상을 생성함으로써 정확한 결과를 얻기 힘들 수도 있다.However, in the process of acquiring the PET information, the image may be blurred due to positron range, non-colinearity, detector size, etc., and thus it may be difficult to obtain accurate results by generating a blurred or shaken image. .

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 생성 장치는 더욱 선명한 영상을 생성하는 것을 목적으로 한다.An image generating apparatus according to an embodiment of the present invention aims to generate a clearer image.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 생성 장치는 PET(Positron Emission Tomography) 영상의 위치에 따른 PSF(point spread function)를 기반으로 초해상도 영상을 생성하는 것을 목적으로 한다.In addition, an image generating apparatus according to an embodiment of the present invention aims to generate a super resolution image based on a point spread function (PSF) according to a position of a Positron Emission Tomography (PET) image.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 생성 장치는 PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 신호 분류부, 상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 제1 영상 생성부, 상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정하는 파라미터 측정부 및 상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 생성부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an image generating apparatus includes a signal classifier configured to classify an input signal based on a location of the PET through movement of a whole Positron Emission Tomography (PET) detector or a bed, and reconstruct the classified input signals. A first image generator for generating a first image set, a parameter measurer for measuring a point spread function (PSF) according to the first image set, and a super-resolution algorithm based on the PSF And a second image generator configured to generate second image information.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 생성 방법은 PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 단계, 상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 단계, 상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정하는 단계 및 상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 단계를 포함한다.In addition, the image generating method according to an embodiment of the present invention is to classify the applied input signal according to the position of the PET through the movement of the entire PET (Positron Emission Tomography) detector or bed, reconstruct the classified input signal Generating a first image set, measuring a point spread function according to the first image set, and generating second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF. It includes a step.

본 발명의 일 실시예에 따르면 더욱 선명한 영상을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a clearer image may be generated.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 PET(Positron Emission Tomography) 영상의 위치에 따른 PSF(point spread function)를 기반으로 초해상도 영상을 생성할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a super resolution image may be generated based on a point spread function (PSF) according to a position of a Positron Emission Tomography (PET) image.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 생성 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 생성 방법을 도시한 흐름도.
도 3은 상기 제1 실시예에 따른 영상 생성 방법에서, PET 촬영 장면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 생성 장치로 입력 신호를 발생하는 PET 기기의 입력 신호 측정 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 생성 장치를 이용하여 PSF를 측정하는 과정을 도시한 도면.
도 6은 시차 에러의 일반적인 형태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 검출기 크기 및 접선적인 블러 간의 상관 관계를 설명하기 위한 도면.
1 is a block diagram showing the configuration of an image generating apparatus according to a first embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating an image generating method according to a first exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a PET photographing scene in the image generating method according to the first embodiment;
4 is a diagram illustrating an input signal measuring process of a PET device generating an input signal with an image generating device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of measuring a PSF using an image generating device according to a third embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining a general form of parallax error.
7 illustrates a correlation between detector size and tangential blur.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.On the other hand, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The terminology used herein is a term used for appropriately expressing an embodiment of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an image generating apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 영상 생성 장치는 신호 분류부(110), 제1 영상 생성부(120), 파라미터 측정부(130) 및 제2 영상 생성부(140)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the image generating apparatus includes a signal classifier 110, a first image generator 120, a parameter measurer 130, and a second image generator 140.

상기 영상 생성 장치는 PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 입력 신호를 인가하고, 상기 PET 검출기의 위치에 따라 분류된 입력 신호를 기반으로 제1 영상 세트를 생성하고, 상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function) 측정 후 이를 기반으로 초해상도 영상 기법을 통하여 개선된 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.The image generating apparatus applies an input signal through the movement of the entire positron emission tomography (PET) detector or a bed, generates a first image set based on the input signal classified according to the position of the PET detector, and generates the first image set. After the measurement of the point spread function (PSF) according to the image set, the improved second image information may be generated through the super resolution image technique.

이러한 상기 제1 실시예에 다른 영상 생성 장치를 이용하여 초해상도 영상 기법을 통하여 개선된 영상을 생성할 수 있는 방법을 아래에서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.A method of generating an improved image through a super resolution image technique using an image generating apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 생성 방법을 도시한 흐름도이고, 도 3은 상기 제1 실시예에 따른 영상 생성 방법에서, PET 촬영 장면을 도시한 도면이다.2 is a flowchart illustrating an image generating method according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a PET photographing scene in the image generating method according to the first embodiment.

상기 영상 생성 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 측정 대상자가 PET(310)를 통과함에 따라 인가되는 입력 신호를 이용하여 초해상도 알고리즘을 기반으로 영상 정보를 생성하는 장치이다.The image generating apparatus is an apparatus for generating image information based on a super resolution algorithm using an input signal applied as the measurement target passes through the PET 310 as shown in FIG. 3.

특히, 상기 따른 영상 생성 장치는 PET 검출기 전체 또는 환자가 누워있는 침대가 워블(wobble) 동작 등의 회전 운동으로 인해 측정되는 입력 신호를 인가하여 영상 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.In particular, the image generating apparatus is characterized in that the image is generated by applying the input signal measured due to the rotational motion, such as the wobble (wobble) movement of the entire PET detector or the patient lying bed.

상기 영상 생성 장치는 초해상도 알고리즘을 적용하여 영상 정보를 생성하기 위하여 신호 분류부(110)를 이용하여 PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류한다(210).The image generating apparatus applies an input signal applied through the movement of the entire PET (Positron Emission Tomography) detector or a bed using the signal classification unit 110 to generate image information by applying a super resolution algorithm to the position of the PET. (210).

다음으로, 상기 영상 생성 장치는 제1 영상 생성부(120)를 이용하여 상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성한다(220).Next, the image generating apparatus generates a first image set by reconstructing the classified input signals using the first image generator 120 (220).

이때, 상기 제1 영상 세트는 저해상도(low-resolution, LR) 영상에 대한 세트이다. 따라서, 상기 영상 생성 장치는 제1 영상 세트는 하나 이상의 영상 정보로 이루어진 영상 세트를 의미하며 추후, 하나 이상의 영상 정보를 포함하는 제1 영상 정보를 이용하여 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.In this case, the first image set is a set of low-resolution (LR) images. Accordingly, the apparatus for generating an image may refer to an image set including one or more image information, and later, may generate second image information by using first image information including one or more image information.

예를 들어, 상기 영상 생성 장치는 4장의 64x64영상 정보를 포함하는 제1 영상 세트를 이용하여 1장의 128x128영상 정보인 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.For example, the image generating apparatus may generate second image information, which is one piece of 128x128 image information, by using a first image set including four pieces of 64x64 image information.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 생성 장치로 입력 신호를 발생하는 PET 기기의 입력 신호 측정 과정을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an input signal measuring process of a PET device generating an input signal with an image generating device according to a second embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영상 생성 장치는 워블 등의 움직임으로 인하여 PET(310) 검출기 전체가 원운동 하면서 입력 신호를 측정함으로써, PET 기기의 위치에 따라 다수의 재구성된 영상 세트를 얻을 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the image generating apparatus measures a plurality of reconstructed image sets according to the position of the PET device by measuring the input signal while the entire PET 310 detector is circularly moved due to the movement of a wobble or the like. Can be obtained.

이때, 상기 영상 생성 장치로 인가되는 상기 영상 세트는 비정수 픽셀 이동(non-integer pixel shift) 된 것으로 볼 수 있기 때문에, 초해상도(super-resolution) 알고리즘을 적용할 수 있다.In this case, since the image set applied to the image generating apparatus may be regarded as non-integer pixel shift, a super-resolution algorithm may be applied.

즉, 상기 영상 생성 장치는 워블 동작에 의하여 PET (Positron Emission Tomography) 검출기의 전체가 움직이게 되므로 PET 기기의 위치에 따라 측정된 입력 신호를 분류하고, 상기 입력 신호를 재구성하여 다수 개의 제1 영상 세트를 생성할 수 있다.That is, the image generating apparatus moves the entire Positron Emission Tomography (PET) detector by a wobble operation, classifies the measured input signals according to the position of the PET device, and reconstructs the input signals to generate a plurality of first image sets. Can be generated.

이때, 상기 제1 영상 정보들은 서로 평행 이동(translation)되어 있으므로, 이는 마치 카메라에서 동일한 대상을 약간의 움직임을 가지고 사진을 찍는 것과 동일한 개념을 가질 수 있다. 따라서, 평행 이동된 제1 영상 세트를 이용하여 초해상도 알고리즘을 적용하여 더욱 선명한 영상 정보를 생성할 수 있다.In this case, since the first image information is translated in parallel to each other, this may have the same concept as taking a picture with a slight movement of the same object in the camera. Accordingly, the sharper image information may be generated by applying a super resolution algorithm using the first set of parallel images.

다시 말해, 상기 영상 생성 장치는 워블 동작을 통해 입력 신호를 획득하고, 상기 입력 신호를 PET기기의 위치에 따라 분류하여 재구성함으로써, 제1 영상 세트인 저해상도(low-resolution)의 영상 세트를 생성한다.In other words, the image generating apparatus obtains an input signal through a wobble operation, and classifies and reconstructs the input signal according to the position of the PET device to generate a low-resolution image set as a first image set. .

이때, 상기 영상 생성 장치에서 사용할 수 있는 재구성 알고리즘으로는 FBP(filtered-backprojection)과 같은 분석적 재구성 알고리즘(analytic reconstruction algorithm) 및 OSEM(ordered-subset expectation maximization)과 같은 반복적 알고리즘(iterative reconstruction algorithm) 등의 다양한 재구성 알고리즘이 사용될 수 있다.In this case, the reconstruction algorithm that can be used in the image generating apparatus includes an analytical reconstruction algorithm such as filtered-backprojection (FBP) and an iterative reconstruction algorithm such as ordered-subset expectation maximization (OSEM). Various reconstruction algorithms can be used.

다음으로, 상기 제2 실시예에 따른 영상 생성 장치는 파라미터 측정부(130)을 이용하여 상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정한다(230).
Next, the image generating apparatus according to the second embodiment measures a point spread function (PSF) according to the first image set by using the parameter measuring unit 130 (230).

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 생성 장치를 이용하여 PSF를 측정하는 과정을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of measuring a PSF using an image generating device according to a third embodiment of the present invention.

일반적으로 PET 기기에 의하여 측정된 영상 정보는 지역 범위(positron range), 비선형(non-colinearity), 검출기의 크기(detector size) 등의 원인으로 블러 현상이 일어날 수 있다. 예를 들어, 링형 (ring-shape) 또는 원통형(cylindrical) PET 시스템에서 측정하는 샘플의 PSF는 위치에 따라 다를 수 있다.In general, the image information measured by the PET device may cause blur due to positron range, non-colinearity, and detector size. For example, the PSF of a sample measured in a ring-shape or cylindrical PET system may vary by location.

상기 영상 생성 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, PET 검출기의 위치에 따라 PSF의 모양도 변하는 특성을 이용하여 위치마다 다른 PSF를 초해상도 기법의 블러 모델(blur model)로 사용함으로써, 보다 선명한 영상을 얻을 수 있다.As shown in FIG. 5, the image generating apparatus uses a PSF that is different for each position as a blur model of a super resolution technique by using a characteristic of changing the shape of the PSF according to the position of the PET detector. Can be obtained.

즉, 상기 영상 생성 장치는 재구성된 제1 영상 세트 의 PSF도 위치에 따라 달라지게 되므로, 이러한 성질을 이용하여 제1 영상 세트 의 위치에 따른 PSF를 측정하여 초해상도 알고리즘을 적용하여 영상 정보를 생성하는 경우, PET의 위치에 따라 다른 PSF를 초해상도(super-resolution) 알고리즘의 커널(kernel)로 사용하면 보다 개선된 영상을 얻을 수 있다.That is, since the image generating apparatus also changes the PSF of the reconstructed first image set according to the position, the image generating apparatus measures the PSF according to the position of the first image set and applies the super resolution algorithm to generate the image information. In this case, if the PSF is used as a kernel of a super-resolution algorithm according to the position of the PET, an improved image can be obtained.

최종적으로, 상기 영상 생성 장치의 제2 영상 생성부(140)는 상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성한다(240). 이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 제2 영상 정보는 고해상도(high-resolution, HR) 영상에 대한 정보이다.Finally, the second image generator 140 of the image generating apparatus generates second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF (240). In this case, the second image information according to the first embodiment of the present invention is information about a high-resolution (HR) image.

즉, 상기 영상 생성 장치의 제2 영상 생성부(140)는 상기 PSF를 블러 모델(blur model)로 사용하여 최종적으로 더욱 선명한 고해상도(high-resolution)의 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.That is, the second image generator 140 of the image generating apparatus may finally generate more high-resolution second image information by using the PSF as a blur model.

이때, 상기 영상 생성 장치는 다음과 같은 초해상도 알고리즘을 적용하여 고해상도 영상 정보인 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.In this case, the image generating apparatus may generate second image information which is high resolution image information by applying the following super resolution algorithm.

예를 들어, 제2 영상 생성부(140)는 상기 초해상도(Super-resolution) 알고리즘으로 하기 수학식 1을 적용하여 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.For example, the second image generator 140 may generate second image information by applying Equation 1 below with the super-resolution algorithm.

Figure pat00001
Figure pat00001

이때, 상기

Figure pat00002
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기 p는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00003
는 n번째 제2 영상 정보이다.At this time,
Figure pat00002
Is a first image set (1 ≦ k ≦ p), and p is the number of the first image sets,
Figure pat00003
Is n-th second image information.

또한, 상기

Figure pat00004
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이다.In addition,
Figure pat00004
Is a matrix value that includes down-sampling, blurring, and translation.

또한, 상기 C는 하이 패스 필터(high-pass filter) 값이고,

Figure pat00005
는 결과 영상을 부드럽게 만들어 주는 부분이다. In addition, C is a high-pass filter value,
Figure pat00005
Is the part that softens the resulting image.

또한, α는 smoothness parameter, β는 convergence parameter, T는 matrix transpose를 의미한다.Α denotes a smoothness parameter, β denotes a convergence parameter, and T denotes a matrix transpose.

예를 들어, 수학식 1의 α 이전 부분인 (

Figure pat00006
) 수행 과정은 영상 정보를 선명(sharp)하게 만들어 주는 하이패스 필터 통과 과정이라 할 수 있다.For example, the previous part of α in Equation 1
Figure pat00006
) Is a high pass filter pass that makes the image information sharp.

한편, 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, α 이후 부분인 (

Figure pat00007
) 수행 과정은 영상 정보를 매끄럽게(smooth) 만들어주는 과정으로 로우패스 필터 통과 과정이라 할 수 있다.On the other hand, according to a further embodiment of the invention, the part after the α (
Figure pat00007
) Is a process of smoothing image information and may be referred to as a low pass filter passing process.

나아가, 상기 영상 생성 장치는 수학식 1의 α를 조절함으로써, 상기 (

Figure pat00008
) 수행 과정과 (
Figure pat00009
) 수행 과정 중 어느 과정에 더 가중치를 둘지 여부를 결정할 수 있다.Furthermore, the image generating apparatus adjusts α in Equation 1, thereby (
Figure pat00008
) Process and (
Figure pat00009
) Can determine whether to weight more of the process.

또한, 상기 영상 생성 장치는 수학식 1의

Figure pat00010
를 계속적으로 업데이트 하며, β를 조절하여 상기 업데이트 값의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수학식 1의 β의 값이 기준치 이상 큰 경우, 상기 영상 생성 장치는 적은 반복 수행(iteration)으로도 원하는 결과를 얻을 수 있다.In addition, the image generating apparatus of Equation 1
Figure pat00010
Is continuously updated and the size of the update value can be determined by adjusting β. For example, when the value of β in Equation 1 is greater than or equal to the reference value, the image generating apparatus may obtain a desired result with little iteration.

또한, 상기 영상 생성 장치는 상기 저해상도 영상 세트인 제1 영상 세트의 값에 음수가 포함되어 있지 않다면(non-negative condition), 실시예로서, 다음과 같은 maximum likelihood expectation maximization (MLEM) 알고리즘을 이용하여 반복적 연산(iterative computation)을 통해 제2 영상 정보를 생성할 수도 있다.In addition, the image generating apparatus uses a maximum likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm as an embodiment when a negative value is not included in a value of the first image set, which is the low resolution image set. Second image information may be generated through iterative computation.

즉, 제2 영상 생성부(140)는 상기 제1 영상 세트의 값에 음수가 포함되지 않은 경우, 수학식 2의 maximum likelihood expectation maximization (MLEM) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.That is, when the negative value is not included in the value of the first image set, the second image generator 140 may generate second image information by applying a maximum likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm of Equation 2. .

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, 제2 영상 정보를 생성하기 위해서는

Figure pat00012
의 초기 값(
Figure pat00013
)과 저해상도 영상(
Figure pat00014
)가 모두 비음수(non-negative)인 성질을 갖고 있어야 할 필요가 있다. 한편, 상기
Figure pat00015
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기
Figure pat00016
는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00017
는 n번째 제2 영상 정보이다.Here, to generate the second image information
Figure pat00012
Initial value of
Figure pat00013
) And low resolution images (
Figure pat00014
) Must all have non-negative properties. Meanwhile, above
Figure pat00015
Is the first image set (1≤k≤p),
Figure pat00016
Is the number of the first image set, and
Figure pat00017
Is n-th second image information.

또한, 상기

Figure pat00018
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이다.In addition,
Figure pat00018
Is a matrix value that includes down-sampling, blurring, and translation.

또한, 상기 T는 전치 행렬(matrix transpose)를 의미한다.In addition, T means a matrix transpose.

결과적으로, 상기 영상 생성 장치는 고해상도 샘플인 제1 영상 세트를 블러링 하는데 있어, 가중 합계(weighted sum) 블러링 모델(blurring model)를 적용하여 결과를 얻을 수 있으며, 즉, 상기 가중(weight) 값은 상기 PET의 PSF에 대응될 수 있다.As a result, the image generating apparatus may obtain a result by applying a weighted sum blurring model to blur the first image set, which is a high resolution sample, that is, the weight The value may correspond to the PSF of the PET.

이때, 상기 PSF는 상기 PET(310)의 위치에 따라 변하는데(spatial variance), 도 5에 도시된 바와 같이 포인트 소스(point source)를 측정함으로써, 상기 PSF를 구할 수 있다.At this time, the PSF varies depending on the position of the PET 310 (spatial variance), and as shown in FIG. 5, the PSF can be obtained by measuring a point source.

이때, 상기 영상 생성 장치는 상기 포인트 소스를 이동하여 반복적으로 측정하는 것으로 변화되는 PSF를 측정할 수 있다.In this case, the image generating apparatus may measure the PSF changed by repeatedly measuring the point source.

결론적으로 상기 영상 생성 장치에서 초해상도 알고리즘은 고해상도 영상과 저해상도 영상 사이의 관계가 중요하다 할 수 있기 때문에, 저해상도 영상의 PSF를 알고 있다면, 상기 영상 생성 장치는 고해상도 영상을 생성시 상기 저해상도 영상의 PSF를 사용함으로써, 더욱 선명한 영상을 만들 수 있다.
In conclusion, since the relationship between the high resolution image and the low resolution image is important in the image generating apparatus, if the PSF of the low resolution image is known, the image generating apparatus may determine the PSF of the low resolution image when generating the high resolution image. By using, you can make a clearer picture.

나아가, PET에서의 해상도는 공간적인 위치마다 달라 질 수 있는 이유 중 하나는 시차 에러(parallax error)이다. 도 6은 상기 시차 에러의 일반적인 형태를 설명하기 위한 도면이다. Furthermore, one of the reasons why the resolution in PET can vary from spatial location to location is parallax error. 6 is a diagram for explaining a general form of the parallax error.

도 6을 참조하면, 상기 시차 에러의 형태든 기하학적인 구조를 보이고, 해상도는 시스템 중심으로부터 현재 위치까지의 거리에 따라 차이를 가질 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the geometry of the parallax error is shown and the resolution may vary depending on the distance from the center of the system to the current position.

즉, 시스템 중심은 A에 해당하며, 상기 시스템에서 이벤트가 발생한 곳은 B이다. 이 경우, 인접한 크리스탈을 통과하여 신호가 검출될 확률이 높아지게 되어, C에 해당하는 Inaccurate LOR에 데이터가 기록될 수 있다.That is, the system center corresponds to A, and the event occurs in the system B. In this case, the probability that a signal is detected through an adjacent crystal becomes high, and data may be recorded in an Inaccurate LOR corresponding to C.

이와 같이, 시차 에러는 물체의 위치를 시스템 중심쪽으로 이동시켜 블러되도록 할 수 있으며, 이러한 현상은 시스템 중심으로부터 거리가 멀수록 심해질 수 있다. 또한, PET에서의 해상도가 달라질 수 있는 이유 중 다른 하나는 접선적인 블러(tangential blur)이다. 도 7은 검출기 크기 및 접선적인 블러 간의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다. As such, the parallax error may cause the object to be blurred by moving the position of the object toward the center of the system, and this phenomenon may become worse as the distance from the center of the system is increased. In addition, another reason why the resolution in PET may vary is tangential blur. 7 is a diagram for explaining a correlation between detector size and tangential blur.

도 7을 참조하면, D1 및 D2는 검출기들을 나타내며, 각각의 검출기들은 도 6에 도시된 D1 및 D2에 대응한다. 특히, 소멸 포지션(annihilation position) P에서, 두 개의 감마선이 방출된다면, 상기 방출된 감마선 각각이 검출기 D1 및 D2에 동시에 측정될 확률은 입체각(solid angle)에 비례할 수 있다.Referring to FIG. 7, D1 and D2 represent detectors, each of which corresponds to D1 and D2 shown in FIG. 6. In particular, in annihilation position P, if two gamma rays are emitted, the probability that each of the emitted gamma rays are simultaneously measured at detectors D1 and D2 may be proportional to the solid angle.

따라서, 도 7을 통해, 검출기 D1 및 D2 사이에서의 임의의 위치에서 상기 검출기 D1 및 D2 각각에 대한 입체각을 설명할 수 있다. Thus, through FIG. 7, the solid angle for each of the detectors D1 and D2 can be described at any position between the detectors D1 and D2.

검출기 D1 및 D2 사이에서 중간 위치는 입체각의 분포가 좁은 반면, 각각의 검출기 D1 및 D2에 가까워질수록, 입체각의 분포가 넓어진다. 따라서, 시스템 중심에서는 프로젝션(projection) 정보만을 이용하여 위치를 실제 위치에 가깝게 추정할 수 있다. The intermediate position between the detectors D1 and D2 has a narrow distribution of solid angles, while the closer the detectors D1 and D2 are, the wider the distribution of solid angles is. Therefore, at the system center, the position can be estimated to be close to the actual position using only projection information.

그러나, 시스템의 중심에서 벗어날수록, 위치에 대한 불확실성이 커지게 되므로, 프로젝션(projection) 정보만을 이용하여 위치를 실제 위치에 가깝게 추정하기가 힘들 수 있다. 다시 말해서, 위치가 시스템의 중심에서 벗어날수록, 해상도가 나빠지게 되어 공간상의 해상도 불균형을 발생시킬 수 있는 것이다.However, the more uncertain the position is from the center of the system, the more difficult it is to estimate the position closer to the actual position using only projection information. In other words, as the position moves away from the center of the system, the resolution becomes worse, resulting in spatial resolution imbalances.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 영상 생성 장치는 본 발명의 제4 실시예에 따라 고해상도 영상의 위치마다 포인트 소스를 위치시키고, 각각의 위치에 대한 데이터를 획득함으로써, 블러 커널을 각각의 위치별로 산출할 수 있다. In order to solve this problem, the image generating apparatus calculates a blur kernel for each position by positioning a point source for each position of a high resolution image and acquiring data for each position according to the fourth embodiment of the present invention. can do.

특히, 상기 영상 생성 장치는 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 이용할 수 있으며, 이 경우, 상기 포인트 소스를 이전보다 정밀하게 위치시킬 수 있다. In particular, the image generating apparatus may use Monte Carlo simulation, and in this case, the point source may be more precisely positioned than before.

또한, 상기 영상 생성 장치는 각각의 위치별로 블러 커널을 산출한 경우, 재구성 과정을 통해 영상으로 변환할 수 있다. 특히, 상기 영상 생성 장치는 고해상도 영상 각각의 픽셀에 소스가 위치할 경우, 상기 소스가 어떻게 블러되는 지를 알수 있다는 점을 이용하여, 시차 에러, 검출기 크기에 의한 접선적인 블러 문제 등의 다양한 블러 현상의 특성을 고려할 수 있다.In addition, when the image generating apparatus calculates a blur kernel for each position, the image generating apparatus may convert the image to an image through a reconstruction process. In particular, the image generating apparatus may know how the source is blurred when the source is positioned in each pixel of the high resolution image, and thus, the image generating apparatus may detect various blur phenomena such as parallax error and tangential blur problem due to detector size. Characteristics can be taken into account.

예컨대, 각각의 저해상도 영상들은 고해상도 영상이 블러된 이후, 상기 블러된 고해상도 영상이 다운-샘플링됨으로써, 생성된다. 그러나, 몬테카를로 시뮬레이션은 고해상도의 간격이 아닌 저해상도의 간격으로 블러 커널을 측정할 수 있다.For example, each of the low resolution images is generated by down-sampling the blurred high resolution image after the high resolution image is blurred. However, Monte Carlo simulations can measure blur kernels at low resolution intervals rather than at high resolution intervals.

따라서, 상기 영상 생성 장치는 초해상도(SR) 방법에서의 블러 과정 및 다운 샘플링 과정을 복합적으로 수행하는 기능을 제공할 수 있다.Accordingly, the image generating apparatus may provide a function of performing a blur process and a down sampling process in the super resolution (SR) method.

다시 말해, 상기 영상 생성 장치는 고해상도 영상을 블러링 하고, 다운-샘플링함으로써, 저해상도 영상으로 변환할 수 있다. 그리고, 상기 영상 생성 장치는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 실시간으로 산출되는 저해상도에 대한 블러 커널을 이용함으로써, 시차 에러에 의한 물체의 위치 보정 및 검출기 크기에 의한 접선적인 블러 문제 등을 보상할 수 있다.
In other words, the image generating apparatus may convert the high resolution image into a low resolution image by blurring and down-sampling. In addition, the image generating apparatus may compensate for the tangential blur problem due to the position correction of the object and the detector size by using the blur kernel for the low resolution calculated in real time using Monte Carlo simulation.

또한, 본 발명에서 초해상도 알고리즘은 일반적으로 (ill-posed problem)를 가질 수 있다. 즉, 어떠한 비용 함수(cost function)(예컨대, 푸아송에 대한 함수(likelihood function)을 최대화하거나 최소화시키는 경우, 동일한 비용 함수를 가지는 해는 여러 개로 존재할 수 있다는 것이다.In addition, in the present invention, the super resolution algorithm may have an ill-posed problem. In other words, when maximizing or minimizing a certain cost function (e.g., likelihood function for Poisson), there may be several solutions with the same cost function.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 영상 생성 장치는 제5 실시예에 따라, 정규화(regularization)를 제공하고, 상기 정규화를 통해 유일한 해(unique solution)을 도출할 수 있다.In order to solve this problem, the image generating apparatus may provide regularization and derive a unique solution through the normalization according to the fifth embodiment.

특히, 상기 영상 생성 장치는 기울기가 큰 경계 부분을 잘 보존하는 성질(edge preserving)을 가진 총-변이(total-variation) 정규화를 이용할 수 있다.In particular, the image generating apparatus may use a total-variation normalization that has an edge preserving property that preserves a large gradient portion.

또한, 상기 영상 생성 장치는 몇 가지 파라미터들을 조절하여, 양수로 제한된 해를 산출할 수 있다.In addition, the image generating apparatus may calculate a solution limited to a positive number by adjusting several parameters.

예컨대, MAP-EM에서 이용하는 정규화 특성에 따라, 음수의 해가 산출될 수 있으므로, 상기 영상 생성 장치는 총-변이 정규화를 이용하여, 해를 미리 정해진 범위 내의 값으로 제한하거나 또는 음수가 되지 않도록 제한할 수 있을 것이다.For example, according to the normalization characteristic used in the MAP-EM, since a negative solution may be calculated, the image generating apparatus uses total-variance normalization to limit the solution to a value within a predetermined range or not to be negative. You can do it.

본 발명에 따른 실시예들은 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 하드디스크, 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.Embodiments according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means can 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 the computer-readable recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape; optical media such as CD-ROM and DVD; magnetic recording media such as a floppy disk; 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.

110: 신호 분류부 120: 제1 영상 생성부
130: 파라미터 측정부 140: 제2 영상 생성부
110: signal classifier 120: first image generator
130: parameter measuring unit 140: second image generating unit

Claims (19)

PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 신호 분류부;
상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 제1 영상 생성부;
상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정하는 파라미터 측정부; 및
상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 생성부
를 포함하는 영상 생성 장치.
A signal classification unit classifying the input signal applied through the movement of the entire positron emission tomography (PET) detector or the bed according to the position of the PET;
A first image generator configured to reconstruct the classified input signals to generate a first image set;
A parameter measuring unit measuring a point spread function (PSF) according to the first image set; And
A second image generator for generating second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF;
Image generating apparatus comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 영상 세트는 저해상도(low-resolution) 영상에 대한 세트이고,
상기 제2 영상 정보는 고해상도(high-resolution) 영상에 대한 정보인 영상 생성 장치.
The method of claim 1,
The first image set is a set of low-resolution images,
And the second image information is information about a high-resolution image.
제1항에 있어서,
상기 제1 영상 생성부는,
분석적 재구성 알고리즘(analytic reconstruction algorithm) 또는 반복적 재구성 알고리즘(iterative reconstruction algorithm) 중 어느 하나 이상을 통하여 상기 제1 영상 세트를 생성하는 영상 생성 장치.
The method of claim 1,
The first image generator,
And generating the first set of images through at least one of an analytic reconstruction algorithm and an iterative reconstruction algorithm.
제3항에 있어서,
상기 분석적 재구성 알고리즘은 FBP(filtered-backprojection) 알고리즘이고,
상기 반복적 재구성 알고리즘은 OSEM(ordered-subset expectation maximization) 알고리즘인 영상 생성 장치.
The method of claim 3,
The analytical reconstruction algorithm is a filtered-backprojection (FBP) algorithm,
And the iterative reconstruction algorithm is an ordered-subset expectation maximization (OSEM) algorithm.
제1항에 있어서,
상기 제2 영상 생성부는,
상기 PSF를 블러 모델(blur model)로 사용하여 상기 제2 영상 정보를 생성하는 영상 생성 장치.
The method of claim 1,
The second image generator,
And generating the second image information by using the PSF as a blur model.
제1항에 있어서,
상기 제2 영상 생성부는,
상기 초해상도(Super-resolution) 알고리즘으로 아래의 수학식을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 영상 생성 장치.
Figure pat00019

(상기
Figure pat00020
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기
Figure pat00021
는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00022
는 n번째 제2 영상 정보이고, 상기
Figure pat00023
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이고, 상기
Figure pat00024
는 하이 패스 필터(high-pass filter) 값이고, α는 smoothness parameter이고, β는 convergence parameter이고, T는 matrix transpose임.)
The method of claim 1,
The second image generator,
And generating second image information by applying the following equation with the super-resolution algorithm.
Figure pat00019

(remind
Figure pat00020
Is the first image set (1≤k≤p),
Figure pat00021
Is the number of the first image set, and
Figure pat00022
Is n-th second image information, and
Figure pat00023
Is a matrix value including down-sampling, blurring, and translation, and
Figure pat00024
Is the high-pass filter value, α is the smoothness parameter, β is the convergence parameter, and T is the matrix transpose.)
제1항에 있어서,
상기 제2 영상 생성부는,
상기 제1 영상 세트의 값에 음수가 포함되지 않은 경우, 아래의 수학식의 maximum likelihood expectation maximization (MLEM) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 영상 생성 장치.
Figure pat00025

(상기
Figure pat00026
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기
Figure pat00027
는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00028
는 n번째 제2 영상 정보이고, 상기
Figure pat00029
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이고, T는 matrix transpose이고, 상기
Figure pat00030
은 총-변이 (total-variation) 를 사용하는 regularization term이고,
Figure pat00031
Figure pat00032
는 regularization parameter로 regualarization의 정도를 나타내는 값임)
The method of claim 1,
The second image generator,
And generating a second image information by applying a maximum likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm.
Figure pat00025

(remind
Figure pat00026
Is the first image set (1≤k≤p),
Figure pat00027
Is the number of the first image set, and
Figure pat00028
Is n-th second image information, and
Figure pat00029
Is a matrix value including down-sampling, blurring, and translation, T is a matrix transpose, and
Figure pat00030
Is a regularization term that uses total-variation,
Figure pat00031
Figure pat00032
Is a regularization parameter that indicates the degree of regualarization.)
PET 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 고해상도 영상의 픽셀 위치마다 포인트 소스를 위치시키면서, 상기 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 신호 분류부;
상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 제1 영상 생성부;
상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정하는 파라미터 측정부; 및
상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 생성부
를 포함하고,
상기 제2 영상 생성부는
상기 초해상도 알고리즘을 적용하여, 상기 각 픽셀 위치별로 상기 포인트 소스에 대응하는 데이터를 획득하고, 상기 획득된 데이터들을 기초로 상기 각 픽셀 위치별 블러 커널을 산출하는
영상 생성 장치.
A signal classification unit classifying the input signal applied through the movement according to the position of the PET while positioning a point source for each pixel position of the high resolution image through movement of the entire PET detector or a bed;
A first image generator configured to reconstruct the classified input signals to generate a first image set;
A parameter measuring unit measuring a point spread function (PSF) according to the first image set; And
A second image generator for generating second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF;
Including,
The second image generator
Applying the super resolution algorithm, obtaining data corresponding to the point source for each pixel position, and calculating a blur kernel for each pixel position based on the obtained data
Video generation device.
제8항에 있어서,
상기 제2 영상 생성부는
고해상도 영상을 블러링 및 다운-샘플링하여 변환된 저해상도 영상 및 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)에 의해 실시간으로 산출되는 저해상도 영상의 블러 커널을 기초로, 상기 제2 영상 정보에서 시차 에러에 의한 물체의 위치 보정 및 검출기 크기에 의한 접선적인 블러 문제 중 하나 이상을 보상하는
영상 생성 장치
The method of claim 8,
The second image generator
The position of the object due to parallax error in the second image information based on the low resolution image converted by blurring and down-sampling the high resolution image and the blur kernel of the low resolution image calculated in real time by Monte Carlo simulation To compensate for one or more of the tangential blur problem by calibration and detector size
Video generator
PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 단계;
상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 단계;
상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정하는 단계;
상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 단계
를 포함하는 영상 생성 방법.
Classifying the input signal applied through the movement of the entire positron emission tomography (PET) detector or a bed according to the position of the PET;
Reconstructing the classified input signals to generate a first set of images;
Measuring a point spread function (PSF) according to the first image set;
Generating second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF;
Image generation method comprising a.
제10항에 있어서,
상기 제1 영상 세트는 저해상도(low-resolution) 영상에 대한 세트이고,
상기 제2 영상 정보는 고해상도(high-resolution) 영상에 대한 정보인 영상 생성 방법.
The method of claim 10,
The first image set is a set of low-resolution images,
And the second image information is information about a high-resolution image.
제11항에 있어서,
상기 제11 영상 세트는,
분석적 재구성 알고리즘(analytic reconstruction algorithm) 또는 반복적 재구성 알고리즘(iterative reconstruction algorithm) 중 어느 하나 이상을 통하여 생성되는 영상 생성 방법.
The method of claim 11,
The eleventh video set is
An image generating method generated by at least one of an analytic reconstruction algorithm or an iterative reconstruction algorithm.
제10항에 있어서,
상기 분석적 재구성 알고리즘은 FBP(filtered-backprojection) 알고리즘이고,
상기 반복적 재구성 알고리즘은 OSEM(ordered-subset expectation maximization) 알고리즘인 영상 생성 방법.
The method of claim 10,
The analytical reconstruction algorithm is a filtered-backprojection (FBP) algorithm,
The iterative reconstruction algorithm is an ordered-subset expectation maximization (OSEM) algorithm.
제11항에 있어서,
상기 제2 영상 정보는,
상기 PSF를 블러 모델(blur model)로 사용하여 생성되는 영상 생성 방법.
The method of claim 11,
The second video information,
An image generating method generated by using the PSF as a blur model.
제10항에 있어서,
상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는,
상기 초해상도(Super-resolution) 알고리즘으로 아래의 수학식을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 영상 생성 방법.
Figure pat00033

(상기
Figure pat00034
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기
Figure pat00035
는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00036
는 n번째 제2 영상 정보이고, 상기
Figure pat00037
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이고, 상기
Figure pat00038
는 하이 패스 필터(high-pass filter) 값이고, α는 smoothness parameter이고, β는 convergence parameter이고, T는 matrix transpose임.)
The method of claim 10,
The generating of the second image information may include:
And generating second image information by applying the following equation with the super-resolution algorithm.
Figure pat00033

(remind
Figure pat00034
Is the first image set (1≤k≤p),
Figure pat00035
Is the number of the first image set, and
Figure pat00036
Is n-th second image information, and
Figure pat00037
Is a matrix value including down-sampling, blurring, and translation, and
Figure pat00038
Is the high-pass filter value, α is the smoothness parameter, β is the convergence parameter, and T is the matrix transpose.)
제8항에 있어서,
상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는,
상기 제1 영상 세트의 값에 음수가 포함되지 않은 경우, 아래의 수학식의 maximum likelihood expectation maximization (MLEM) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 영상 생성 방법.
Figure pat00039

(상기
Figure pat00040
는 제1 영상 세트(1≤k≤p)이고, 상기
Figure pat00041
는 상기 제1 영상 세트의 개수이고, 상기
Figure pat00042
는 n번째 제2 영상 정보이고, 상기
Figure pat00043
는 다운 샘플링(down-sampling), 블러링(blurring), 평행 이동(translation)을 포함하는 매트릭스 값이고, T는 matrix transpose이고, 상기
Figure pat00044
은 총-변이 (total-variation) 를 사용하는 regularization term이고,
Figure pat00045
Figure pat00046
는 regularization parameter로 regualarization의 정도를 나타내는 값임)
The method of claim 8,
The generating of the second image information may include:
And when the negative value is not included in the value of the first image set, generating second image information by applying a maximum likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm.
Figure pat00039

(remind
Figure pat00040
Is the first image set (1≤k≤p),
Figure pat00041
Is the number of the first image set, and
Figure pat00042
Is n-th second image information, and
Figure pat00043
Is a matrix value including down-sampling, blurring, and translation, T is a matrix transpose, and
Figure pat00044
Is a regularization term that uses total-variation,
Figure pat00045
Figure pat00046
Is a regularization parameter that indicates the degree of regualarization.)
PET(Positron Emission Tomography) 검출기 전체 또는 침대의 움직임을 통하여 고해상도 영상의 픽셀 위치마다 포인트 소스를 위치시키는 단계;
상기 움직임을 통하여 인가된 입력 신호를 상기 PET의 위치에 따라 분류하는 단계;
상기 분류된 입력 신호를 재구성하여 제1 영상 세트를 생성하는 단계;
상기 제1 영상 세트에 따른 PSF(point spread function)를 측정 단계;
상기 PSF를 기반으로 초해상도(Super-resolution) 알고리즘을 적용하여 제2 영상 정보를 생성하는 단계; 및
상기 초해상도 알고리즘을 적용하여, 상기 각 픽셀 위치별로 상기 포인트 소스에 대응하는 데이터를 획득하고, 상기 획득된 데이터들을 기초로 상기 각 픽셀 위치별 블러 커널을 산출하는 단계
를 포함하는 영상 생성 방법.
Positioning a point source for each pixel position of a high resolution image through movement of a bed or a positron emission tomography (PET) detector;
Classifying the input signal applied through the movement according to the position of the PET;
Reconstructing the classified input signals to generate a first set of images;
Measuring a point spread function (PSF) according to the first image set;
Generating second image information by applying a super-resolution algorithm based on the PSF; And
Applying the super resolution algorithm to obtain data corresponding to the point source for each pixel position, and calculating a blur kernel for each pixel position based on the obtained data;
Image generation method comprising a.
제17항에 있어서,
상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는
고해상도 영상을 블러링 및 다운-샘플링하여 변환되는 저해상도 영상 및 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)에 의해 실시간으로 산출되는 저해상도 영상의 블러 커널을 기초로, 상기 제2 영상 정보에서 시차 에러에 의한 물체의 위치 보정 및 검출기 크기에 의한 접선적인 블러 문제 중 하나 이상을 보상하는 영상 생성 방법.
The method of claim 17,
Generating the second image information
Based on the blur kernel of the low resolution image calculated in real time by Monte Carlo simulation and the low resolution image converted by blurring and down-sampling the high resolution image, the position of the object due to parallax error in the second image information Image generation method that compensates for one or more of the tangential blur problem due to correction and detector size.
제10항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer readable recording medium having recorded thereon a program for performing the method of claim 10.
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