KR20120055174A - Ｇｐｕ의 색상 채널을 이용한 ｃｔ 영상 재구성 장치 및 방법 - Google Patents

Ｇｐｕ의 색상 채널을 이용한 ｃｔ 영상 재구성 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120055174A
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이정원
이병훈
이수열
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Abstract

컴퓨터단층촬영 장치에서 얻은 투영 영상을 이용하여 삼차원 영상데이터를 재구성하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법을 개시한다.
일 실시예로서, CT 영상 재구성 장치는, 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단층 촬영부와; 상기 복수 개의 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링하는 필터 적용부; 및 상기 색상 채널의 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하는 역투영 적용부를 포함하여 구성할 수 있다.

Description

ＧＰＵ의 색상 채널을 이용한 ＣＴ 영상 재구성 장치 및 방법{COMPUTER TOMOGRAPHY IMAGE RECONSTRUCTION APPARATUS USING COLOR CHANNEL OF GRAPHIC PROCESSING UNIT AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명의 실시예들은 컴퓨터단층촬영 장치에서 얻은 투영 영상을 이용하여 삼차원 영상데이터를 재구성하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법에 관한 것이다.
FBP(Filtered Back-Projection)는 역투영 데이터의 번짐을 제거하기 위해서 투영필터를 먼저 처리한 후에 투영 영상으로 삼차원 볼륨 데이터를 재구성하는 기법이다.
FBP는 투영 영상에서 잡음을 제거하는 필터링 단계와 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 값을 기록하는 역투영 단계로 이루어지며 두 단계는 서로 독립적으로 수행이 가능하다.
필터링 단계는 하나의 투영 영상을 입력하여 투영 영상에 대해 필터링을 수행한다. 역투영 단계는 하나의 투영 영상에서 값을 참조하여 메모리에 할당된 삼차원 볼륨 데이터에 값을 기록한다.
필터링 단계에서 여러 개의 투영 영상은 서로 독립적으로 필터링 처리가 가능하고, 역투영 단계에서도 여러 개의 필터링 처리된 투영 영상은 독립적으로 역투영 처리가 가능하다.
FBP는 처리 속도가 빠르면서도 피사체와 근사한 영상을 얻을 수 있어 현재 CT 장비에서 널리 사용되고 있다. 이에 FBP의 처리 속도를 한층 더 높이는 투영 영상의 처리 기법이 요구된다.
본 발명의 일실시예는 투영 영상을 이용하여 삼차원 영상 데이터를 재구성할 때 복수 개의 투영 영상을 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 동시에 필터링을 수행하여 계산 속도를 단축하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 필터 처리된 투영 영상을 역투영하는 단계에서 여러 개의 필터 처리된 투영 영상을 한꺼번에 역투영 처리하여 업데이트하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 네 개의 투영 영상을 각각 RGBA(Red, Green, Blue, Alpha) 색상 채널의 메모리에 로딩하고 메모리에 로딩된 투영 영상을 동시에 필터링해서 계산 속도를 단축하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 복수 개의 필터링된 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 마지막에 삼차원 볼륨 데이터에 기록하는 GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치 및 방법을 제공한다.
상기의 목적을 이루기 위한, CT 영상 재구성 장치는, 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단층 촬영부와; 상기 복수 개의 투영 영상을 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링하는 필터 적용부; 및 상기 텍스처 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하는 역투영 적용부를 포함한다.
상기 필터 적용부는 복수의 투영 영상을 텍스처 메모리에 로딩하고 SIMD(Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링한다.
상기 역투영 적용부는 상기 메모리에 로딩된 상태의 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다.
상기 역투영 적용부는 상기 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 삼차원 볼륨 데이터에 기록한다.
상기 역투영 적용부는 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응한 역투영 값을 업데이트한다.
상기 CT 영상 재구성 장치는 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 CT 영상을 획득하는 영상 획득부를 더 포함한다.
상기 단층 촬영부는 색상 채널의 개수에 해당하는 복수 개의 투영 영상을 획득하고, 상기 필터 적용부는 상기 색상 채널 개수의 투영 영상을 메모리에 로딩하여 필터링한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, CT 영상 재구성 방법은, 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단층 촬영단계와; 상기 복수 개의 투영 영상을 색상 채널의 메모리에 로딩하여 필터링하는 필터 적용단계; 및 상기 색상 채널의 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하는 역투영 적용단계를 포함한다.
상기 필터 적용단계는 복수 개의 투영 영상을 RGBA(Red, Green, Blue, Alpha) 색상 채널의 메모리에 로딩하고 SIMD(Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링하는 단계를 포함한다.
상기 역투영 적용단계는 상기 메모리에 로딩된 상태의 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록하는 단계를 포함한다.
상기 역투영 적용단계는 상기 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 삼차원 볼륨 데이터에 기록하는 단계를 포함한다.
상기 역투영 적용단계는 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응한 역투영 값을 업데이트하는 단계를 포함한다.
CT 영상 재구성 방법은 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 CT 영상을 획득하는 영상 획득단계를 더 포함한다.
상기 필터 적용단계는 상기 색상 채널 개수의 투영 영상을 메모리에 로딩하여 필터링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 투영 영상을 이용하여 삼차원 영상 데이터를 재구성할 때 복수 개의 투영 영상을 GPU의 색상 채널에 로딩하고 동시에 필터링을 수행하여 계산 속도를 단축하고 빠른 시간 내에 이미지 처리를 완료해서 CT 영상을 출력한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 필터 처리된 투영 영상을 역투영하는 단계에서 여러 개의 필터 처리된 투영 영상을 한꺼번에 역투영 처리하여 업데이트함으로써 이미지 처리에 소요되는 시간을 단축해서 빠른 시간 내에 CT 영상을 출력한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 네 개의 투영 영상을 각각 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 메모리에 로딩된 투영 영상을 동시에 필터링해서 계산 속도를 단축함으로써 CT 영상을 빠른 시간 내에 완성하여 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 필터링된 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 마지막에 삼차원 볼륨 데이터에 기록하여 CT 영상을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 필터링을 수행하는 동작을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 재구성 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 필터링을 수행하는 동작을 도시한 도면이다.
CT 영상 장치는 엑스선을 이용하여 오브젝트를 여러 각도에서 촬영해서 복수 개의 투영 영상을 획득한다. CT 영상 장치는 복수 개의 투영 영상을 획득한다. CT 영상 장치는 복수 개의 투영 영상을 메모리에 로딩한다.
CT 영상 장치는 메모리에 로딩된 투영 영상을 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링을 수행한다. CT 영상 장치는 네 개의 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 동시에 필터링한다. CT 영상 장치는 GPU의 색상 채널 개수에 해당하는 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 투영 영상이 메모리에 로딩된 상태에서 색상 개수에 해당하는 복수 개의 투영 영상을 동시에 필터링한다.
CT 영상 장치는 복수 개의 필터링된 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다. CT 영상 장치는 복수 개의 필터링된 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 마지막 단계에서 삼차원 볼륨 데이터에 기록한다. CT 영상 장치는 복수 개의 필터링된 투영 영상에 역투영 방법을 적용해서 얻은 역투영 값을 삼차원 볼륨 데이터에 기록하여 CT 영상을 획득한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 장치(200)는 단층 촬영부(210), 필터 적용부(220), 역투영 적용부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
단층 촬영부(210)는 엑스선을 이용하여 여러 각도에서 오브젝트를 촬영해서 복수 개의 투영 영상을 획득한다. 단층 촬영부(210)는 엑스선 출력기와 엑스선 감지기를 제어하여 여러 각도에서 오브젝트를 촬영해서 획득된 복수 개의 투영 영상을 필터 적용부(220)에 제공한다. 단층 촬영부(210)는 필터 적용부(220)의 필터 효율을 높이고자 GPU의 색상 채널 개수에 해당하는 복수 개의 투영 영상을 CPU의 메모리에 저장한다.
필터 적용부(220)는 CPU의 메모리에 저장된 복수 개의 투영 영상을 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링한다. 필터 적용부(220)는 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩된 네 개의 투영 영상에 대해 동시에 필터링 처리를 수행한다. 필터 적용부(220)는 네 개의 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 SIMD(Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링한다. 필터 적용부(220)는 필터링 처리를 통해 투영 영상에 포함된 잡음을 보정한다. 필터 적용부(220)는 필터링에 의해 잡음이 제거된 투영 영상을 역투영 적용부(230)에 제공한다.
역투영 적용부(230)는 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용한다. 역투영 적용부(230)는 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 하나의 투영 영상에서 값을 참조해서 메모리에 할당된 삼차원 볼륨 데이터에 값을 기록한다. 역투영 적용부(230)는 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 얻어진 역투영 값을 삼차원 볼륨 데이터에 기록하여 CT 영상을 획득한다.
역투영 적용부(230)는 메모리에 로딩된 상태의 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다. 역투영 적용부(230)는 복수 개의 투영 영상을 메모리에 로딩한 상태에서 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다. 역투영 적용부(230)는 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록하여 CT 영상을 구성한다.
역투영 적용부(230)는 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 CT 영상 처리의 마지막 단계에서 레지스터에 저장된 역투영 값을 삼차원 볼륨 데이터에 기록한다. 역투영 적용부(230)는 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응하여 삼차원 볼륨 데이터에 기록된 역투영 값을 한꺼번에 업데이트해서 CT 영상을 획득한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 재구성 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 CT 영상 재구성 방법은 도 2에 도시된 CT 영상 장치에 의해 구현될 수 있다. 이하, 도 3의 설명에서는 상술한 도 2를 함께 참조하여 도 3을 설명하여 발명의 이해를 도모한다.
단계 310에서 CT 영상 장치는 엑스선을 이용하여 여러 각도에서 오브젝트를 촬영해서 복수 개의 투영 영상을 획득한다. CT 영상 장치는 엑스선 출력기와 엑스선 감지기를 제어하여 여러 각도에서 오브젝트를 촬영해서 획득된 복수 개의 투영 영상을 CPU의 메모리에 저장한다. CT 영상 장치는 GPU의 색상 채널 개수에 대응하는 복수 개의 투영 영상을 메모리에 저장한다.
단계 320에서 CT 영상 장치는 CPU의 메모리에 저장된 복수 개의 투영 영상을 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링한다. CT 영상 장치는 GPU의 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩된 네 개의 투영 영상에 대해 동시에 필터링 처리를 수행한다. CT 영상 장치는 네 개의 투영 영상을 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 SIMD (Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링한다. CT 영상 장치는 필터링 처리를 통해 투영 영상에 포함된 잡음을 제거한다. CT 영상 장치는 잡음이 제거된 투영 영상에 대해 역투영 방법을 적용하는데 있어 색상 채널의 메모리를 이용한다.
단계 330에서 CT 영상 장치는 RGBA 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용한다. CT 영상 장치는 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 하나의 투영 영상에서 값을 참조해서 메모리에 할당된 삼차원 볼륨 데이터에 값을 기록한다. CT 영상 장치는 필터링된 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 역투영 값을 획득해서 삼차원 볼륨 데이터에 기록한다.
단계 340에서 CT 영상 장치는 메모리에 로딩된 상태의 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다. CT 영상 장치는 복수 개의 투영 영상을 메모리에 로딩한 상태에서 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록한다.
CT 영상 장치는 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 CT 영상 처리의 마지막 단계에서 레지스터에 저장된 역투영 값을 삼차원 볼륨 데이터에 기록한다. CT 영상 장치는 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응한 역투영 값을 한꺼번에 업데이트한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 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.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200 : CT 영상 장치
210 : 단층 촬영부
220 : 필터 적용부
230 : 역투영 적용부

Claims (14)

  1. 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단층 촬영부;
    상기 복수 개의 투영 영상을 색상 채널의 메모리에 로딩하여 필터링하는 필터 적용부; 및
    상기 색상 채널의 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하는 역투영 적용부
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터 적용부는,
    상기 복수 개의 투영 영상을 RGBA(Red, Green, Blue, Alpha) 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 SIMD(Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 역투영 적용부는,
    상기 메모리에 로딩된 상태의 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 역투영 적용부는,
    상기 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 삼차원 볼륨 데이터에 기록하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 역투영 적용부는,
    상기 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응한 역투영 값을 업데이트하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 CT 영상을 획득하는 영상 획득부
    를 더 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단층 촬영부는 색상 채널의 개수에 해당하는 복수 개의 투영 영상을 획득하고,
    상기 필터 적용부는 상기 색상 채널 개수의 투영 영상을 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 장치.
  8. 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단층 촬영단계;
    상기 복수 개의 투영 영상을 복수의 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하여 필터링하는 필터 적용단계; 및
    상기 색상 채널의 메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하는 역투영 적용단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터 적용단계는,
    상기 복수 개의 투영 영상을 RGBA(Red, Green, Blue, Alpha) 색상채널을 갖는 텍스처 메모리에 로딩하고 SIMD(Single Instruction Multiple Data)를 이용하여 동시에 필터링하는 단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 역투영 적용단계는,
    상기 메모리에 로딩된 상태의 상기 필터링된 복수 개의 투영 영상을 참조하여 삼차원 볼륨 데이터에 역투영 값을 기록하는 단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 역투영 적용단계는,
    상기 복수 개의 투영 영상에서 얻은 역투영 값을 레지스터에 저장한 후 삼차원 볼륨 데이터에 기록하는 단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 역투영 적용단계는,
    상기 필터링된 복수 개의 투영 영상에 대응한 역투영 값을 업데이트하는 단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    메모리에 로딩된 복수 개의 투영 영상에 역투영 방법을 적용하여 CT 영상을 획득하는 영상 획득단계
    를 더 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 단층 촬영단계는,
    색상 채널의 개수에 해당하는 복수 개의 투영 영상을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 필터 적용단계는,
    상기 색상 채널 개수의 투영 영상을 메모리에 로딩하여 필터링하는 단계
    를 포함하는, GPU의 색상 채널을 이용한 CT 영상 재구성 방법.
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