KR20110124685A - Method and apparatus for gamma-ray scattering estimation in positron emission tomography using graphic processing unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양전자 방출 단층 촬영(Positron Emission Tomography; PET)에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 GPU를 사용하여 단일 산란 시뮬레이션(single scatter simulation)을 병렬로 처리하는 방법 및 장치에 관련된 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to Positron Emission Tomography (PET), and more particularly to methods and apparatus for processing single scatter simulations in parallel using GPUs.
단층 촬영은 검출기를 180° 또는 360° 회전하여 물체의 특정 단면을 인접한 다른 단면과의 중첩 없이 비침슴적으로 관찰할 수 있는 영상기법이다. 사이노그램(sinogram)은 촬영에 의해 획득된 복수 개의 영상을 의미한다. 사이노그램은 3차원 영상으로 재구성(reconstruct)되고, 관찰자는 재구성된 3차원 영상을 통해 촬영된 물체의 특정 단면을 관찰할 수 있다.Tomography is an imaging technique in which a detector is rotated 180 ° or 360 ° to observe a particular section of an object non-invasively without overlapping another adjacent section. A sinogram means a plurality of images obtained by photographing. The sinogram is reconstructed into a 3D image, and an observer can observe a specific cross section of the photographed object through the reconstructed 3D image.
핵의학 단층 영상은, 피촬영자의 체내에 투여된 방사성 의약품이 생화학적 특성에 따라 피촬영자의 체내에서 분포되는 특성이 영상으로 표현된 것이다.In nuclear medicine tomography, radiopharmaceuticals administered to the subject's body are represented by images of the distribution of the radiopharmaceutical in the subject's body according to their biochemical properties.
체내에 투여되는 방사성 의약품은 기준치에 의해 그 방사선량이 제한된다. 따라서, 극소량의 광자에 의해 기록된 투사값으로부터 높은 해상도의 영상이 재구성되기는 어렵다.Radiopharmaceuticals administered to the body are limited in radiation dose by reference values. Therefore, it is difficult to reconstruct a high resolution image from the projection value recorded by the very small amount of photons.
핵의학 영상 장비를 사용하여 단층을 촬영하는 경우, 관측된 신호의 세기는 약한 반면 상대적으로 잡음이 강하다.When tomography is taken using nuclear medical imaging equipment, the observed signal is weak but relatively noisy.
따라서, 감마선의 산란은 영상을 재구성한 결과에 큰 영향을 미치며, 감마선의 산란에 따른 영상 잡음을 보정하기 위해서, 단일 산란 시뮬레이션과 같은 감마선 산란 추정 알고리즘이 사용된다.Therefore, scattering of gamma rays has a great influence on the result of reconstructing the image, and gamma ray scattering estimation algorithm such as single scattering simulation is used to correct image noise according to scattering of gamma rays.
양전자 방출 단층 활영 영상을 영상으로 재구성하는 과정에 있어서, 감마선 산란 추정 과정 및 이를 이용한 최종적인 영상 재구성 과정에서 가장 많은 시간이 소요된다.In the process of reconstructing a positron emission tomography image into an image, the most time is required in the gamma ray scattering estimation process and the final image reconstruction process using the same.
전술된 단일 산란 시뮬레이션 방법 또한 연산 시간을 단축하기 위해 고안된 알고리즘이지만, 개인용 컴퓨터 또는 서버용 컴퓨터로 상기 방법에 따른 연산을 수행할 경우, 수 분에서 수십 분의 연산시간이 소요된다.The single scattering simulation method described above is also an algorithm designed to shorten the computation time, but when the computation according to the method is performed with a personal computer or a server computer, it takes several to ten minutes.
이러한 연산시간을 줄이기 위해 병렬 처리 기법이 사용될 수 있다. 병렬 처리는 복수 개의 연산 코어(core)에서 동종의 일을 나누어서 동시에 연산하는 방법이다.Parallel processing techniques can be used to reduce this computation time. Parallel processing is a method of dividing the same kind of work in a plurality of computing cores at the same time.
멀티코어가 탑재된 CPU(central processing unit) 또는 GPU가 병렬 처리에 사용될 수 있다. 특히, GPU는 일반적으로 수십 개에서 수백 개의 코어를 탑재하여 대규모의 처리를 병렬로 수행할 수 있으며, 그래픽 연산뿐만 아니라 수학적인 연산을 처리할 수 있다.A multi-core central processing unit (CPU) or GPU can be used for parallel processing. In particular, GPUs typically have dozens or hundreds of cores to perform massive processing in parallel, and can handle mathematical operations as well as graphic operations.
본 발명의 일측에 따르면, 사이노그램의 축소 비율을 결정하는 단계, 상기 축소 비율에 따른 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 단계 및 상기 축소 사이노그램을 상기 사이노그램의 본래 크기로 확대하여 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 단계를 포함하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, determining a reduction ratio of the sinogram, calculating a gamma ray scattering value for each of the plurality of pixels constituting the reduction sinogram according to the reduction ratio in parallel and between the reduction A method for generating a gamma ray scattering sinogram is provided, which comprises generating a gamma ray scattering sinogram by enlarging a nogram to the original size of the sinogram.
상기 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 단계는, GPU에 의해 제공되는 보간법을 사용할 수 있다.The generating of the gamma ray scattering sinogram may use an interpolation method provided by a GPU.
상기 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 단계는, 상기 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하는 단계, 분포된 감마선 산란 지점에서부터 상기 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 3차원 보간법을 사용하여 합함으로써 픽셀의 감마선 산란 값을 생성하는 단계 및 상기 생성된 감마선 산란 값을 물리적인 특성에 기반하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.Computing a gamma ray scattering value for each of the plurality of pixels in parallel may include calculating three-dimensional coordinates of two detectors corresponding to the pixel, a gamma ray emission value from a distributed gamma ray scattering point to the detector, and The method may include generating a gamma ray scattering value of the pixel by adding the attenuation values using 3D interpolation, and correcting the generated gamma ray scattering value based on physical properties.
상기 2개의 검출기의 3차원 좌표는 단계는, 상기 픽셀에 대한 측정선 및 상기 축소 사이노그램의 기울어진 평면의 위치 값에 기반하여 연산될 수 있다.The three-dimensional coordinates of the two detectors may be calculated based on a measurement line with respect to the pixel and a position value of an inclined plane of the reduction sinogram.
상기 감마선 산란 값은, 복수 개의 감마선 산란 위치로부터 상기 2개의 검출기 각각으로의 일정 간격의 좌표에 대하여 3차원 보간법을 사용함으로써 생성될 수 있고, 상기 복수 개의 감마선 산란 위치는 상기 축소 비율에 따른 실제 거리에 비례하여 일정 간격으로 분포될 수 있다.The gamma ray scattering value may be generated by using a three-dimensional interpolation method for a predetermined interval of coordinates from a plurality of gamma ray scattering positions to each of the two detectors, and the plurality of gamma ray scattering positions is an actual distance according to the reduction ratio. It may be distributed at regular intervals in proportion to.
상기 감마선 산란 사이노그램은, 상기 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 계산함으로써 생성될 수 있다.The gamma ray scattering sinogram may be generated by calculating, using interpolation, a gamma ray scattering value of a decimal point coordinate in a reduced sinogram corresponding to a pixel constituting the original size sinogram.
상기 감마선 산란 사이노그램 생성 방법은, 상기 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 스케일을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The gamma ray scattering sinogram generation method may further include adjusting a scale of a gamma ray scattering value of the gamma ray scattering sinogram.
상기 감마선 산란 값의 스케일은, 감마선 방출 사이노그램 샘플 및 감마선 산란 사이노그램 샘플의 이탈 지점의 차이가 최소가 되게 하는 스케일 상수에 기반하여 조정될 수 있다.The scale of the gamma ray scattering value may be adjusted based on a scale constant such that the difference between the escape points of the gamma ray emitting sinogram sample and the gamma ray scattering sinogram sample is minimized.
본 발명의 다른 일측에 따르면, 사이노그램 데이터를 수신하는 수신부; 및 사이노그램의 축소 비율을 결정하고, 상기 축소 비율에 따른 축소 사이노그램을 생성하고, 상기 축소 사이노그램을 상기 사이노그램의 본래 크기로 확대하여 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 생성하는 GPU부를 포함하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, the receiver for receiving the sinogram data; And a controller configured to determine a reduction ratio of the sinogram, generate a reduction sinogram according to the reduction ratio, and enlarge the reduction sinogram to the original size of the sinogram to generate a gamma ray scattering sinogram. And a controller configured to generate a gamma ray scattering value for each of the plurality of pixels constituting the reduced sinogram in parallel.
상기 GPU는, 보간법을 사용하여 상기 감마선 산란 사이노그램의 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 픽셀 값을 계산할 수 있다.The GPU may calculate a pixel value for each of a plurality of pixels of the gamma ray scattering sinogram using interpolation.
상기 제어부는, 감마선 방출 재구성 영상 및 감쇠 재구성 영상을 상기 GPU의 3차원 텍스쳐 메모리로 연결할 수 있고, 상기 GPU는, 상기 축소 사이노그램의 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하고, 분포된 감마선 산란 지점에서부터 상기 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 3차원 보간법을 사용하여 합함으로써 상기 감마선 산란 값을 생성할 수 있고, 상기 생성된 감마선 산란 값을 보정할 수 있다.The control unit may connect a gamma-ray emission reconstruction image and an attenuation reconstruction image to a three-dimensional texture memory of the GPU, wherein the GPU calculates three-dimensional coordinates of two detectors corresponding to pixels of the reduced sinogram, The gamma-ray scattering value may be generated by combining the gamma-ray emission values and attenuation values from the distributed gamma-ray scattering point to the detector by using 3D interpolation, and the generated gamma-ray scattering value may be corrected.
상기 감마선 산란 사이노그램은, 상기 GPU가 상기 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 계산함으로써 생성될 수 있다.The gamma ray scattering sinogram may be generated by the GPU using interpolation to calculate a gamma ray scattering value of decimal coordinates in a reduced sinogram corresponding to a pixel constituting the sinogram of the original size.
상기 제어부는, 상기 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 스케일을 조정할 수 있다.The controller may adjust a scale of a gamma ray scattering value of the gamma ray scattering sinogram.
병렬 처리를 이용하여 연산 시간이 감축된 감마선 산란 추정 방법 및 장치가 제공된다.Provided are a gamma ray scattering estimation method and apparatus which reduces computation time using parallel processing.
특히, GPU의 병렬 처리를 이용한 단일 산란 감마선 산란 사이노그램 생성 방법 및 장치가 제공된다.In particular, a method and apparatus for generating a single scattered gamma ray scattering sinogram using parallel processing of a GPU are provided.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램을 이용한 영상 재구성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램의 생성 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보간법을 사용하여 축소 사이노그램을 확대하는 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 값의 스케일을 조정하는 방법의 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 축소 사이노그램의 픽셀에 대한 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 축소 사이노그램의 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 생성하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램 생성 장치의 구조도이다.1 is a flowchart illustrating an image reconstruction method using a gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method of generating a gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method of calculating a gamma ray scattering value in parallel according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method of enlarging a reduction sinogram using interpolation according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method of adjusting a scale of a gamma ray scattering value according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method for computing three-dimensional coordinates of two detectors for a pixel of a reduced sinogram according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method for generating a gamma ray scattering value for each of a plurality of pixels of a reduced sinogram according to an embodiment of the present invention.
8 is a structural diagram of an apparatus for generating gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
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 감마선 산란 사이노그램을 이용한 영상 재구성 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating an image reconstruction method using a gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
단계(S110)에서, 영상을 재구성 하기 위한 데이터가 수신된다.In step S110, data for reconstructing an image is received.
수신된 데이터는 양전자방출단층촬영기로부터 전송된 것일 수 있으며, 데이터 제공을 위한 서버로부터 전송된 것일 수 있다.The received data may be transmitted from a positron emission tomography camera, or may be transmitted from a server for providing data.
단계(S120)에서, 상수 테이블이 생성된다.In step S120, a constant table is generated.
상수 테이블은 후술될 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 단계(S130)에서 사용되는 상수들을 포함하는 테이블이다.The constant table is a table including the constants used in generating the gamma ray scattering sinogram to be described later (S130).
동일한 알고리즘(algorithm)을 구현하는 병렬 처리 코드들 간에도, 각각의 병렬 처리 코드의 연산 속도는 코드 내부의 복잡도에 따라서 서로 상이하다. 따라서, 병렬 처리 코드는 적은 수의 변수를 사용하여 간단하게 구성될 필요가 있다.Even between parallel processing codes that implement the same algorithm, the operation speed of each parallel processing code is different from each other depending on the complexity inside the code. Therefore, parallel processing code needs to be simply constructed using a small number of variables.
예컨대, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치 내의 중앙처리장치는 파일 입출력에만 관여하고, 실제 감마선 산란 사이노그램의 생성을 위한 연산은 GPU와 같은 병렬처리 장치에서 병렬적으로 나뉘어 처리된다면, 이러한 병렬처리 장치 내의 병렬 처리 코드는 적은 수의 변수를 사용하는 최대한 간단한 코드로 구성될 필요가 있다.For example, if the central processing unit in the gamma ray scattering sinogram generation device is involved only in file input and output, and the operation for generating the actual gamma ray scattering sinogram is divided and processed in parallel in a parallel processing unit such as a GPU, such a parallel processing unit The parallel processing code within needs to consist of as simple as possible using a small number of variables.
병렬 처리에 있어서 핵심이 되는 병렬 처리 코드의 연산 속도를 향상시키기 위해서, 상수 테이블 내의 미리 선언된 상수가 변수를 대신하여 병렬 처리 코드 내에서 사용된다.In order to speed up the computation of parallel processing code, which is the core of parallel processing, predeclared constants in constant tables are used in parallel processing code in place of variables.
수신된 데이터가 양전자방출단층촬영기로부터 생성된 것이라면, 영상을 재구성하기 위해 요구되는 기하학적인 구조는 이미 고정된 것이라고 간주될 수 있다. 상기의 기하학적인 구조는 기하학적인 위치 및 크기 정보를 포함한다.If the data received is from a positron emission tomography, the geometric structure required to reconstruct the image can be considered to be fixed already. The geometric structure includes geometric position and size information.
따라서, 병렬 처리 코드 내에서의 변수를 감소시키기 위해, 양전자방출 단층촬영기의 기하학적인 구조에 관한 파라미터가 미리 상수로 선언될 수 있으며, 복원되는 재구성 영상의 위치 및 크기 정보를 포함하는 인덱스 테이블도 미리 상수로 선언될 수 있다.Thus, in order to reduce the variables in the parallel processing code, parameters relating to the geometry of the positron emission tomography can be declared as constants in advance, and an index table containing the position and size information of the reconstructed image to be restored is also preliminarily. Can be declared as a constant.
상수 테이블은 이러한 선언에 의한 기하학적인 파라미터 및 실제 길이에 해당하는 인덱스 테이블을 포함할 수 있다. 또한, 상수 테이블은 sin 및 cos와 같은 수학 함수의 배열 형태로 구성된 값도 포함할 수 있다.The constant table may include an index table corresponding to the geometric parameter and the actual length by this declaration. In addition, the constant table may also include values configured in the form of arrays of mathematical functions such as sin and cos.
기하학적인 파라미터는 CPU 코드에 의해 우선 선언되고, GPU의 상수 선언의 포맷에 맞추어져 각각 선언될 수 있다.Geometrical parameters are first declared by the CPU code, and can be declared individually in the format of the constant declaration of the GPU.
인덱스 테이블은 CPU 상에서 배열 형태로 구성되고, GPU에서 상수로 선언될 수 있다.Index tables are organized in an array on the CPU and can be declared as constants on the GPU.
단계(S130)에서는 단일 산란 시뮬레이션 알고리즘에 기반하여 병렬 처리를 사용하여 감마선 산란 값을 추정함으로써 감마선 산란 사이노그램이 생성된다.In step S130, a gamma ray scattering sinogram is generated by estimating gamma ray scattering values using parallel processing based on a single scattering simulation algorithm.
감마선 산란 사이노그램을 생성하기 위한 방법이 도 2를 참조하여 하기에서 상세하게 설명된다.A method for generating gamma ray scattering sinograms is described in detail below with reference to FIG. 2.
단계(S140)에서, 생성된 감마선 산란 사이노그램을 이용하여 영상을 재구성된다.In operation S140, the image is reconstructed using the generated gamma ray scattering sinogram.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램의 생성 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a method of generating a gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램 생성 방법은 단일 산란 시뮬레이션 알고리즘에 기반한 단계들로 구성된다.The gamma ray scattering sinogram generation method according to the present embodiment is composed of steps based on a single scattering simulation algorithm.
단계(S210)에서 사이노그램의 축소 비율이 결정된다.In step S210, the reduction ratio of the sinogram is determined.
축소 비율은 양전자방출단층촬영기로부터 수신된 데이터에 포함되는 사이노그램의 사이즈에 의해 결정될 수 있다.The reduction ratio can be determined by the size of the sinogram included in the data received from the positron emission tomography.
축소 비율이 낮을수록 더 자연스러운 감마선 산란 사이노그램이 획득될 수 있다.The lower the reduction ratio, the more natural gamma ray scattering sinogram can be obtained.
일반적으로 사이노그램은 방사선 방향의 거리(radial) 및 회전각(azimuthal)에 의해 구성된다.Generally, sinograms are constructed by radial and azimuthal directions of radiation.
감마선 산란 값을 구하기 위한 감마선 산란 추정 연산을 적용하였을 때, 자연스러운 형태가 나타날 수 있는 축소 사이노그램의 최소한의 크기는 15x15이다. 따라서, 축소 비율은 축소 사이노그램이 이 이상의 크기가 되도록 결정될 필요가 있다.When the gamma-ray scattering estimation operation is applied to obtain the gamma-ray scattering value, the minimum size of the reduced sinogram that can appear natural is 15x15. Therefore, the reduction ratio needs to be determined so that the reduction sinogram is larger than this.
축소 사이노그램을 생성하기 위한 연산 시간은 축소 사이노그램의 크기의 세제곱에 비례한다.The computation time for generating a reduced sinogram is proportional to the cube of the magnitude of the reduced sinogram.
전술된 형태 및 연산 시간을 고려하였을 때, 축소된 사이노그램은 25x25 정도의 크기로 생성될 수 있다.Considering the above-described shape and calculation time, the reduced sinogram may be generated in a size of about 25 × 25.
다음, 단계(S220)에서 축소 사이노그램의 크기에 맞추어진 감마선 산란 연산에 필요한 상수 테이블이 선언된다.Next, in step S220, a constant table required for the gamma ray scattering operation that is adjusted to the size of the reduced sinogram is declared.
상수 테이블에 선언된 파라미터 및 상수 테이블은 병렬처리 장치, 예컨대 GPU의 형식으로 선언될 수 있다.Parameters and constant tables declared in the constant table may be declared in the form of a parallel processing device, such as a GPU.
다음, 단계(S230)에서 축소 비율에 따른 축소 사이노그램이 생성된다.Next, a reduction sinogram according to a reduction ratio is generated in step S230.
즉, 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들에 대하여, 각각의 픽셀의 감마선 산란 값이 병렬로 연산된다.That is, for the plurality of pixels constituting the reduced sinogram, the gamma ray scattering value of each pixel is calculated in parallel.
감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 방법이 도 3을 참조하여 하기에서 상세하게 설명된다.A method of calculating gamma ray scattering values in parallel is described in detail below with reference to FIG. 3.
다음, 단계(S240)에서 감마선 산란 사이노그램이 생성된다.Next, a gamma ray scattering sinogram is generated in step S240.
감마선 산란 사이노그램은 축소 사이노그램을 축소 비율이 적용되지 않은 본래의 크기로 확대함으로써 생성된다.Gamma-ray scattering sinograms are created by enlarging a reduction sinogram to its original size without any reduction ratio applied.
상기 확대는 보간법을 사용하여 처리될 수 있으며, GPU와 같은 병렬처리 장치에 의해 제공되는 보간법을 사용하여 처리될 수 있다.The magnification may be processed using interpolation and may be processed using interpolation provided by a parallel processing device such as a GPU.
감마선 산란 사이노그램은, 도 4를 참조하여 하기에서 상세하게 설명될 것처럼, 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 계산함으로써 생성된다.The gamma-ray scattering sinogram uses the interpolation method of the gamma-ray scattering value of the decimal point coordinates in the reduced sinogram corresponding to the pixels constituting the sinogram of the original size, as will be described in detail below with reference to FIG. 4. Generated by calculation.
다음, 단계(S250)에서 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 전체적인 스케일이 조정된다.Next, in step S250, the overall scale of the gamma ray scattering value of the gamma ray scattering sinogram is adjusted.
감마선 산란 값의 스케일 조정은 이전에 이미 생성된 감마선 산란 사이노그램 샘플의 감마선 산란 값 및 실제 감마선 방출 사이노그램 샘플 간의 크기 비교를 통해 계산된 스케일 상수에 기반하여 감마선 산란 값의 전체적인 크기를 조정하는 것을 의미한다.Scaling the gamma-ray scattering values adjusts the overall size of the gamma-ray scattering values based on a scale constant calculated by comparing the magnitudes of the gamma-ray scattering sinogram samples with the previously generated gamma-ray scattering sinogram samples and the actual gamma-emitting sinogram samples. I mean.
전체적인 스케일의 비율은 감마선 산란 사이노그램 샘플 및 감마선 방출 사이노그램 샘플 각각의, 영상 영역(field of view; FOV)을 벗어난 부분의 크기를 비교함으로써 결정된다.The ratio of the overall scale is determined by comparing the size of the portion outside the field of view (FOV) of each of the gamma ray scattering sinogram sample and the gamma ray emitting sinogram sample.
즉, 감마선 산란 사이노그램 샘플 및 감마선 방출 사이노그램 샘플 각각의 FOV 이탈 지점을 비교하였을 때, 양 이탈 지점의 차이가 최소(least-mean-square)가 되게 하는 스케일 상수가 계산되고, 이러한 방법으로 계산된 스케일 상수에 의해 감마선 산란 값의 전체적인 스케일이 조정된다.That is, when comparing the FOV departure points of each of the gamma-ray scattering sinogram sample and the gamma-ray emitting sinogram sample, a scale constant is calculated such that the difference between the two departure points becomes the least-mean-square. The overall scale of the gamma ray scattering value is adjusted by the scale constant calculated by.
스케일 상수의 오차를 적게 하기 위해, 스케일 상수의 계산을 위해 사용되는 감마선 산란 사이노그램 샘플 및 감마선 방출 사이노그램 샘플은 감마선 산란의 영향을 많이 받은 것이어야 한다.In order to reduce the error of the scale constant, the gamma ray scattering sinogram sample and the gamma emission sinogram sample used for the calculation of the scale constant should be highly affected by gamma ray scattering.
감마선 산란 값의 스케일을 조정하는 방법이 도 5를 참조하여 하기에서 상세하게 설명된다.A method of adjusting the scale of the gamma ray scattering value is described in detail below with reference to FIG. 5.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a method of calculating a gamma ray scattering value in parallel according to an embodiment of the present invention.
우선, 단계(S310)에서 감마선 방출 재구성 영상 및 감마선 감쇠 재구성 영상이 3차원 텍스쳐 메모리로 연결된다.First, in step S310, a gamma ray emission reconstruction image and a gamma ray attenuation reconstruction image are connected to a 3D texture memory.
상기 3차원 텍스쳐 메모리는 GPU의 3차원 텍스쳐 메모리일 수 있다.The three-dimensional texture memory may be a three-dimensional texture memory of the GPU.
다음, 단계(S320)에서 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들에 대하여, 각각의 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표가 연산된다.Next, in step S320, three-dimensional coordinates of two detectors corresponding to each pixel are calculated for the plurality of pixels constituting the reduced sinogram.
상기 2개의 검출기의 3차원 좌표는, 도 6을 참조하여 하기에서 설명될 것처럼, 축소 사이노그램의 픽셀에 대한 측정선 및 축소 사이노그램의 기울어진 평면의 위치 값에 기반하여 연산될 수 있다.The three-dimensional coordinates of the two detectors may be calculated based on the measurement line for the pixel of the reduced sinogram and the position value of the inclined plane of the reduced sinogram as described below with reference to FIG. 6. .
축소 사이노그램의 픽셀에 대한 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하기 위한 방법이 도 6를 참조하여 하기에서 상세하게 설명된다.A method for calculating three-dimensional coordinates of two detectors for pixels of a reduced sinogram is described in detail below with reference to FIG.
다음, 단계(S330)에서 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀에 대하여, 각각의 픽셀의 측정선에 따른 감마선 산란 값이 병렬로 생성된다.Next, in step S330, gamma ray scattering values according to the measurement lines of the respective pixels are generated in parallel with respect to the plurality of pixels constituting the reduced sinogram.
픽셀에 대한 감마선 산란 정도는 단일 산란 시뮬레이션에 기반하여 계산될 수 있다.The gamma ray scattering degree for a pixel can be calculated based on a single scattering simulation.
픽셀에 대한 감마선 산란 값은 분포된 감마선 산란 지점에서부터 상기 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값이 합해짐으로써 생성될 수 있다.A gamma ray scattering value for a pixel can be generated by adding up the gamma radiation emission and attenuation values from the distributed gamma ray scattering point to the detector.
상기 감마선 방출 값 및 감쇠 값은 3차원 보간법을 사용하여 합해질 수 있으며, GPU에 의해 제공되는 보간법을 사용하여 합해질 수 있다.The gamma radiation emission values and attenuation values can be summed using three-dimensional interpolation and can be summed using interpolation provided by the GPU.
또한, 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들에 대하여 각각의 픽셀의 감마선 산란 값은, 도 7을 참조하여 하기에서 상세하게 설명될 것처럼, 복수 개의 감마선 산란 위치로부터 2개의 검출기 각각으로의 일정 간격의 좌표에 대해서 3차원 보간법을 사용함으로써 생성될 수 있다. 이때 복수 개의 감마선 산란 위치는 축소 비율에 따른 실제 거리에 비례하여 일정 간격으로 분포된다.In addition, the gamma ray scattering value of each pixel for the plurality of pixels constituting the reduced sinogram is constant from the plurality of gamma ray scattering positions to each of the two detectors, as will be described in detail below with reference to FIG. 7. It can be generated by using three-dimensional interpolation for the coordinates of the interval. In this case, the gamma ray scattering positions are distributed at regular intervals in proportion to the actual distance according to the reduction ratio.
다음, 단계(S340)에서 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들에 대하여, 각각의 픽셀의 감마선 산란 값이 조정된다.Next, in step S340, the gamma ray scattering value of each pixel is adjusted for the plurality of pixels constituting the reduced sinogram.
상기 조정은 거리 정보, 각도 정보 및 감마선의 산란 정도를 포함하는 물리적인 특성 정보에 기반하여 수행될 수 있다.The adjustment may be performed based on physical property information including distance information, angle information, and the degree of scattering of gamma rays.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보간법을 사용하여 축소 사이노그램을 확대하는 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method of enlarging a reduction sinogram using interpolation according to an embodiment of the present invention.
단계(S410)에서, 축소 사이노그램은 2차원 텍스쳐 메모리로 연결된다.In step S410, the reduction sinogram is connected to the two-dimensional texture memory.
단계(S420)에서, 본래 크기로 확대된 감마선 산란 사이노그램을 생성하기 위해, 생성될 감마선 산란 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각의 좌표에 대하여 축소 사이노그램에서의 대응하는 소수점 좌표가 병렬로 계산된다.In step S420, to generate a gamma ray scattering sinogram that has been enlarged to its original size, corresponding decimal coordinates in the reduced sinogram for each of the coordinates of the plurality of pixels that make up the gamma ray scattering sinogram to be generated. Is calculated in parallel.
단계(S430)에서, 축소 사이노그램에서의 대응하는 소수점 좌표에서의 감마선 산란 값이 보간법을 사용하여 병렬로 계산된다.In step S430, gamma ray scattering values at corresponding decimal coordinates in the reduced sinogram are calculated in parallel using interpolation.
소수점 좌표는 축소 사이노그램을 구성하는 픽셀들 사이의 중간의 값이다. The decimal point coordinates are intermediate values between the pixels constituting the reduced sinogram.
단계(S430)에서 계산된, 소수점 좌표에서의 감마선 산란 값이 대응하는 감마선 산란 사이노그램의 픽셀의 감마선 산란 값이다.The gamma ray scattering value in the decimal point coordinates calculated in step S430 is the gamma ray scattering value of the pixel of the corresponding gamma ray scattering sinogram.
즉, 단계(S430)는 축소 사이노그램의 픽셀들 사이의 중간의 값을 계산하여 채워 넣음으로써 축소 사이노그램을 원래의 사이즈로 확대한다.That is, step S430 enlarges the reduced sinogram to its original size by calculating and filling in an intermediate value between the pixels of the reduced sinogram.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 값의 스케일을 조정하는 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a method of adjusting a scale of a gamma ray scattering value according to an embodiment of the present invention.
단계(S510)에서, 감마선 산란 사이노그램 샘플 및 감마선 방출 사이노그램 샘플 각각의 FOV 이탈 지점이 결정된다.In step S510, the FOV departure point of each of the gamma ray scattering sinogram sample and the gamma ray emitting sinogram sample is determined.
단계(S520)에서, 양 이탈 지점에서의 차이가 최소가 되도록 스케일 상수가 결정된다.In step S520, the scale constant is determined so that the difference in both departure points is minimized.
단계(S530)에서, 스케일 상수에 의해 감마선 산란 값의 전체적인 스케일이 조정된다.In step S530, the overall scale of the gamma ray scattering value is adjusted by the scale constant.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 축소 사이노그램의 픽셀에 대한 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하기 위한 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a method for computing three-dimensional coordinates of two detectors for a pixel of a reduced sinogram according to an embodiment of the present invention.
우선, 단계(S610)에서 픽셀에 해당하는 측정선(line of response)이 계산된다.First, in step S610, a line of response corresponding to a pixel is calculated.
상기 측정선은 픽셀에 해당하는 2개의 검출기를 잇는 선이며, 측정선을 사용하여 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 위치가 계산될 수 있다.The measurement line is a line connecting two detectors corresponding to the pixel, and the position of the two detectors corresponding to the pixel may be calculated using the measurement line.
다음, 단계(S620)에서 검출기의 3차원 좌표 중 x 좌표 및 y 좌표가 결정된다.Next, in step S620, the x coordinate and the y coordinate of the three-dimensional coordinates of the detector are determined.
상기 x 좌표 및 y 좌표는 측정선 및 가상의 검출기 원이 만나는 지점이다.The x and y coordinates are points where the measurement line and the virtual detector circle meet.
다음, 단계(S630)에서, 검출기의 3차원 좌표 중 z 좌표가 결정된다.Next, in step S630, the z coordinate of the three-dimensional coordinates of the detector is determined.
상기 z 좌표는 축소 사이노그램의 기울어진 평면의(tilted plane)의 위치 값이다.The z coordinate is the position value of the tilted plane of the reduced sinogram.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 축소 사이노그램의 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 생성하기 위한 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method for generating a gamma ray scattering value for each of a plurality of pixels of a reduced sinogram according to an embodiment of the present invention.
단계(S710)에서, 복수 개의 감마선 산란 지점이 생성된다.In step S710, a plurality of gamma ray scattering points is generated.
복수 개의 감마선 산란 지점의 위치는 사이노그램의 축소 비율에 따른 실제 거리에 비례하여 일정 간격으로 분포된다.The positions of the plurality of gamma ray scattering points are distributed at regular intervals in proportion to the actual distance according to the reduction ratio of the sinogram.
단계(S720)에서, 각각의 감마선 산란 지점에 대하여, 2개의 3차원 단위 벡터가 생성된다.In step S720, for each gamma ray scattering point, two three-dimensional unit vectors are generated.
3차원 단위 벡터는 GPU에서 제공되는 3차원 좌표 형식으로 선언될 수 있다.The 3D unit vector may be declared in a 3D coordinate format provided by the GPU.
3차원 단위 벡터는 감마선 산란 지점으로부터 검출기까지의 벡터이며, 2개의 검출기 각각에 대해 하나씩 생성된다.The three-dimensional unit vector is the vector from the gamma ray scattering point to the detector, one for each of the two detectors.
단계(S730)에서, 단위 벡터를 사용하여 각각의 감마선 산란 지점에서부터 검출기까지의 축소 비율에 비례하는 일정한 간격의 좌표들이 생성된다.In step S730, coordinates of constant intervals are generated that are proportional to the reduction ratio from each gamma ray scattering point to the detector using the unit vector.
상기 좌표는 소수점을 포함한다.The coordinates include a decimal point.
단계(S740)에서, 상기 좌표를 사용하여 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 계산하고, 계산된 감마선 방출 값 및 감소 값을 합함으로써 감마선 산란 값이 생성된다.In step S740, the gamma ray scattering value is generated by calculating the gamma ray emission value and the attenuation value using the coordinates, and adding the calculated gamma ray emission value and the decrease value.
상기 단계(S740)는 보간법을 사용하여 수행될 수 있으며, GPU에 의해 제공되는 보간법을 사용함으로써 하나의 연산 구문에 의해 수행될 수 있다.The step S740 may be performed using an interpolation method, and may be performed by one operation syntax by using an interpolation method provided by a GPU.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램 생성 장치의 구조도이다.8 is a structural diagram of an apparatus for generating gamma ray scattering sinogram according to an embodiment of the present invention.
감마선 산란 사이노그램 생성 장치(800)는 수신부(810) 및 제어부(820)를 포함한다.The gamma ray scattering
수신부(810)는 영상을 재구성하기 위한 사이노그램 데이터를 수신하여, 수신된 데이터를 제어부(820)로 제공한다.The
제어부(820)는 사이노그램의 축소 비율을 결정하고, 상기 축소 비율에 따른 축소 사이노그램을 생성하고, 상기 축소 사이노그램을 상기 사이노그램의 본래 크기로 확대하여 감마선 산란 사이노그램을 생성한다.The
또한, 제어부(820)는 생성된 감마선 산란 사이노그램을 이용하여 영상을 재구성할 수 있다.In addition, the
제어부(820)는 GPU(830)를 포함한다.The
GPU(830)는 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 생성하며, 확대된 감마선 산란 사이노그램의 픽셀들 각각에 대한 픽셀 값을 병렬로 생성한다.The
GPU(830)는 단일 산란 시뮬레이션 알고리즘에 기반하여 감마선 산란 값을 추정함으로써 감마선 산란 사이노그램을 생성하며, 보간법을 사용하여 상기 축소 사이노그램의 픽셀의 감마선 산란 값 및 상기 감마선 산란 사이노그램의 픽셀의 픽셀 값을 계산할 수 있다.The
제어부(820)는 전술된 상수 테이블을 생성한다.The
제어부(820)는 파일 입출력 등에만 관여하고, 감마선 산란 사이노그램의 생성을 위한 연산은 GPU(830)에서 수행될 수 있다. 상수 테이블은 GPU(830) 내부의 병렬 처리를 위한 코드를 적은 수의 변수를 사용하여 최대한 간단하게 구성하기 위하여 생성된다.The
상수 테이블의 기하학적인 파라미터는 제어부(820)의 코드에서 선언된 후, GPU(830)의 상수 선언 포맷에 맞추어져 선언될 수 있다.The geometric parameters of the constant table may be declared in the code of the
상수 테이블의 인덱스 테이블은 제어부(820)에서 배열 형태로 구성된 후, GPU(830)에서 상수로서 선언될 수 있다.The index table of the constant table may be configured as an array in the
또한, sin 및 cos와 같은 수학 함수도 제어부(830)에서 배열 형태로 구성된 후, GPU(830)에서 상수로서 선언될 수 있다.In addition, mathematical functions such as sin and cos may also be declared as constants in the
앞서 도 1을 참조하여 설명된 본 발명의 일시예에 따른 상수 테이블에 대한 기술적 내용들이, 본 실시예에서의 상수 테이블에도 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.Technical details of the constant table according to the exemplary embodiment of the present invention described above with reference to FIG. 1 may be applied to the constant table in this embodiment as it is. Therefore, more detailed description will be omitted below.
제어부(820)는 축소 사이노그램의 픽셀의 감마선 산란 값을 연산하기 위해, 감마선 방출 재구성 영상 및 감마선 감쇠 재구성 영상을 GPU(830)의 3차원 텍스쳐 메모리로 연결한다.The
GPU(830)는 축소 사이노그램의 복수 개의 픽셀들 각각에 대하여 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산한다.The
GPU(830)는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하기 위해, 픽셀에 해당하는 측정선(line of response)을 계산하며, 도 6을 참조하여 전술된 것처럼, 측정선, 가상의 검출기 원 및 축소 사이노그램의 기울어진 평면의 위치에 기반하여 검출기의 x, y 및 z 좌표를 결정한다.
GPU(830)는 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대하여 각각의 픽셀의 측정선에 따른 감마선 산란 값을 병렬로 생성한다. 이때 GPU(830)는 픽셀의 분포된 감마선 산란 지점에서부터 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 합함으로써 픽셀의 감마선 산란 값을 생성한다.The
구체적으로, GPU(830)는, 도 7을 참조하여 전술된 것처럼, 복수 개의 감마선 산란 지점을 생성하고, 각각의 감마선 산란 지점에 대하여 2개의 3차원 단위 벡터를 생성한다. GPU(830)는 3차원 단위 벡터를 GPU(830)에서 제공하는 3차원 좌표 형식으로 선언할 수 있다.Specifically, the
또한, GPU(830)는 단위 벡터를 사용하여 각각의 감마선 산란 지점에서부터 검출기까지의 축소 비율에 비례하는 일정한 간격의 소수점 좌표들을 생성한다.In addition, the
좌표가 생성되면, GPU(830)는 보간법을 사용하여 상기 좌표에 대한 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 계산하고, 계산된 감마선 방출 값 및 감소 값을 합하여 픽셀의 감마선 산란 값을 생성한다.Once the coordinates have been generated, the
전술된 GPU(830)에 의한 감마선 방출 값 및 감쇠 값의 계산과 감마선 산란 값의 생성은 GPU(830)에서 제공하는 보간법을 사용하는 하나의 연산 구문에 의해 수행될 수 있다.The above-described calculation of the gamma ray emission value and the attenuation value by the
GPU(830)는 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들에 대하여, 각각의 픽셀의 감마선 산란 값을 병렬로 조정한다. GPU(830)는 거리 정보, 각도 정보 및 감마선의 산란 정도를 포함하는 물리적인 특성 정보에 기반하여 픽셀의 감마선 산란 값을 조정할 수 있다. The
제어부(820) 및 GPU(830)는 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 GPU(830)에 의해 제공되는 보간법을 사용하여 생성한다.The
제어부(820)는 연산 속도를 향상시키기 위해서 축소 사이노그램을 GPU(830)의 2차원 텍스쳐 메모리로 연결할 수 있다.The
GPU(830)는 생성될 감마선 산란 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀에 대하여, 각각의 픽셀의 좌표에 대한 축소 사이노그램에서의 대응하는 소수점 좌표를 병렬로 계산하고, 소수점 좌표에서의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 병렬로 계산한다.
축소 사이노그램의 소수점 좌표에서의 감마선 산란 값이 대응하는 본래 크기의 감마선 산란 사이노그램을 구성하는 픽셀의 감마선 산란 값이다The gamma-ray scattering value at the decimal point coordinate of the reduced sinogram is the gamma-ray scattering value of the pixels constituting the corresponding original-sized gamma-ray scattering sinogram.
제어부(820)는 도 2를 참조하여 전술된 방법에 따라 스케일 상수를 계산할 수 있으며, 상기 스케일 상수에 기반하여 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 전체적인 스케일을 조정할 수 있다.The
앞서 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 감마선 산란 사이노그램 생성 방법의 기술적 내용들이, 본 실시예에도 그대로 적용될 수 있다. 따라서 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.Technical contents of the gamma ray scattering sinogram generation method according to an embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 1 to 8 may be applied to the present embodiment as it is. Therefore, more detailed description will be omitted below.
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.
800: 감마선 산란 사이노그램 생성 장치
810: 수신부
820: 제어부
830: GPU800: gamma ray scattering sinogram generating device
810: receiver
820: control unit
830: GPU
Claims (14)
상기 축소 비율에 따른 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 연산하는 단계; 및
상기 축소 사이노그램을 상기 사이노그램의 본래 크기로 확대하여 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 단계
를 포함하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.Determining a reduction ratio of the sinogram;
Calculating a gamma ray scattering value for each of a plurality of pixels constituting a reduction sinogram according to the reduction ratio in parallel; And
Generating the gamma ray scattering sinogram by enlarging the reduced sinogram to the original size of the sinogram
Including, gamma-ray scattering sinogram generation method.
GPU에 의해 제공되는 보간법을 사용하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 1, wherein generating the gamma ray scattering sinogram comprises:
A method for generating gamma ray scattering sinograms using interpolation provided by a GPU.
상기 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하는 단계;
분포된 감마선 산란 지점에서부터 상기 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 3차원 보간법을 사용하여 합함으로써 픽셀의 감마선 산란 값을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 감마선 산란 값을 물리적인 특성에 기반하여 보정하는 단계
를 포함하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 1, wherein calculating a gamma ray scattering value for each of the plurality of pixels in parallel comprises:
Calculating three-dimensional coordinates of two detectors corresponding to the pixel;
Generating a gamma ray scattering value of a pixel by summing using gamma ray emission values and attenuation values from a distributed gamma ray scattering point to the detector using three-dimensional interpolation; And
Correcting the generated gamma ray scattering value based on a physical characteristic
Including, gamma-ray scattering sinogram generation method.
상기 픽셀에 대한 측정선 및 상기 축소 사이노그램의 기울어진 평면의 위치 값에 기반하여 연산되는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 3, wherein the three-dimensional coordinates of the two detectors are;
And a gamma ray scattering sinogram generation method calculated based on a measurement line for the pixel and a position value of an inclined plane of the reduction sinogram.
복수 개의 감마선 산란 위치로부터 상기 2개의 검출기 각각으로의 일정 간격의 좌표에 대하여 3차원 보간법을 사용함으로써 생성되고,
상기 복수 개의 감마선 산란 위치는 상기 축소 비율에 따른 실제 거리에 비례하여 일정 간격으로 분포된, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 3, wherein the gamma ray scattering value is
Generated by using a three-dimensional interpolation method for a predetermined interval of coordinates from a plurality of gamma ray scattering positions to each of the two detectors,
And the gamma ray scattering positions are distributed at regular intervals in proportion to an actual distance according to the reduction ratio.
상기 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 계산함으로써 생성되는, 감마선 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 1, wherein the gamma-ray scattering sinogram,
And a gamma ray scattering sinogram generating method generated by calculating a gamma ray scattering value of a decimal point coordinate in a reduced sinogram corresponding to a pixel constituting the sinogram of the original size using an interpolation method.
상기 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 스케일을 조정하는 단계
를 더 포함하는, 감마산 산란 사이노그램 생성 방법.The method of claim 1,
Adjusting a scale of a gamma ray scattering value of the gamma ray scattering sinogram
Further comprising, gamma acid scattering sinogram generation method.
감마선 방출 사이노그램 샘플 및 감마선 산란 사이노그램 샘플의 이탈 지점의 차이가 최소가 되게 하는 스케일 상수에 기반하여 조정되는, 감마선 사이노그램 생성 방법.The scale of the gamma ray scattering value according to claim 7,
A gamma ray sinogram generation method that is adjusted based on a scale constant that minimizes the difference between the escape points of a gamma emission sinogram sample and a gamma ray scattering sinogram sample.
사이노그램의 축소 비율을 결정하고, 상기 축소 비율에 따른 축소 사이노그램을 생성하고, 상기 축소 사이노그램을 상기 사이노그램의 본래 크기로 확대하여 감마선 산란 사이노그램을 생성하는 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 축소 사이노그램을 구성하는 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 감마선 산란 값을 병렬로 생성하는 GPU부
를 포함하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치.A receiver for receiving sinogram data; And
A control unit for determining a reduction ratio of a sinogram, generating a reduction sinogram according to the reduction ratio, and expanding the reduction sinogram to the original size of the sinogram to generate a gamma ray scattering sinogram
Including,
The control unit,
A GPU unit generating a gamma ray scattering value for each of the plurality of pixels constituting the reduced sinogram in parallel
Including, gamma-ray scattering sinogram generating device.
보간법을 사용하여 상기 감마선 산란 사이노그램의 복수 개의 픽셀들 각각에 대한 픽셀 값을 계산하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치.The method of claim 10, wherein the GPU,
And calculating a pixel value for each of a plurality of pixels of the gamma ray scattering sinogram using interpolation.
상기 제어부는, 감마선 방출 재구성 영상 및 감쇠 재구성 영상을 상기 GPU의 3차원 텍스쳐 메모리로 연결하고,
상기 GPU는, 상기 축소 사이노그램의 픽셀에 대응하는 2개의 검출기의 3차원 좌표를 연산하고, 분포된 감마선 산란 지점에서부터 상기 검출기까지의 감마선 방출 값 및 감쇠 값을 3차원 보간법을 사용하여 합함으로써 상기 감마선 산란 값을 생성하고, 상기 생성된 감마선 산란 값을 보정하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치.The method of claim 10,
The controller may be configured to connect a gamma ray emission reconstruction image and an attenuation reconstruction image to a 3D texture memory of the GPU.
The GPU calculates three-dimensional coordinates of two detectors corresponding to pixels of the reduced sinogram, and adds gamma-ray emission values and attenuation values from a distributed gamma ray scattering point to the detector by using three-dimensional interpolation. And generating a gamma ray scattering value and correcting the generated gamma ray scattering value.
상기 GPU가 상기 본래 크기의 사이노그램을 구성하는 픽셀에 대응하는 축소 사이노그램에서의 소수점 좌표의 감마선 산란 값을 보간법을 사용하여 계산함으로써 생성되는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치.The method of claim 10, wherein the gamma ray scattering sinogram,
And a gamma ray scattering sinogram generating apparatus generated by the GPU using an interpolation method to calculate a gamma ray scattering value of decimal coordinates in a reduced sinogram corresponding to a pixel constituting the sinogram of the original size.
상기 감마선 산란 사이노그램의 감마선 산란 값의 스케일을 조정하는, 감마선 산란 사이노그램 생성 장치.The method of claim 10, wherein the control unit,
A gamma ray scattering sinogram generating apparatus for adjusting a scale of a gamma ray scattering value of the gamma ray scattering sinogram.
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