KR20130135660A - 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법 - Google Patents

단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130135660A
KR20130135660A KR1020120059429A KR20120059429A KR20130135660A KR 20130135660 A KR20130135660 A KR 20130135660A KR 1020120059429 A KR1020120059429 A KR 1020120059429A KR 20120059429 A KR20120059429 A KR 20120059429A KR 20130135660 A KR20130135660 A KR 20130135660A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temporary
image
tomographic image
tomography
tomography image
Prior art date
Application number
KR1020120059429A
Other languages
English (en)
Inventor
임재균
이성덕
장우영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020120059429A priority Critical patent/KR20130135660A/ko
Priority to CN2013101954313A priority patent/CN103445864A/zh
Priority to US13/906,759 priority patent/US20130321819A1/en
Priority to EP13170094.0A priority patent/EP2668895A1/en
Publication of KR20130135660A publication Critical patent/KR20130135660A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A61B5/0066—Optical coherence imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02083—Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
    • G01B9/0201—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using temporal phase variation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02083—Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
    • G01B9/02087—Combining two or more images of the same region
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/0209—Low-coherence interferometers
    • G01B9/02091—Tomographic interferometers, e.g. based on optical coherence
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법은 피사체의 단면에 대한 제1 방향으로 위상 변조된, 상기 피사체의 단면 정보를 포함하는 간섭 신호를 상기 피사체에 대한 로 데이터(raw data)로 검출하는 단계; 상기 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계; 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계; 및 상기 결함 영역을 복원하는 단계를 구비한다.

Description

단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING TOMOGRAPHY IMAGE}
본 발명은 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 관한 것으로, 특히 아티펙트(artifact) 영역을 검출하고 복원하여 고화질의 단층 영상을 생성할 수 있는 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 관한 것이다.
단층 촬영(Tomography)은 침투성 파동(penetrating wave)을 이용하여 피사체의 단층 영상(tomography image)을 획득하는 기술이다. 이러한 단층 촬영은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이에 따라 고화질의 요구도 함께 증가되고 있다. 특히, 인간의 생명과 직접 관련된 의료 분야에서는, 한정된 자원을 이용하여 정확하게 단층 영상을 생성하는 기술이 중요한 이슈로 되고 있다.
본 발명은 아티펙트 영역을 검출하고 복원하여 고화질의 단층 영상을 생성할 수 있는 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법은 피사체의 단면에 대한 제1 방향으로 위상 변조된, 상기 피사체의 단면 정보를 포함하는 간섭 신호를 상기 피사체에 대한 로 데이터(raw data)로 검출하는 단계; 상기 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계; 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계; 및 상기 결함 영역을 복원하는 단계를 구비한다.
상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계는, 상기 로 데이터를 복조하여 복조 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조 데이터를 생성하는 단계는, 잔류 측파대 필터(VSB: vestigial sideband filter)를 정의하는 함수의 적어도 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 파라미터는 듀레이션(duration) 또는 롤-오프(roll-off)일 수 있다.
상기 복조 데이터를 생성하는 단계는, 상기의 로우 데이터를 적어도 둘 이상의 복조 데이터로 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 복조 데이터를 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 복조 데이터를 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 복조된 로 데이터를, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로, 신호 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 파장(wavelength) 영역의 상기 복조된 로 데이터를, 상기 피사체에 대한 깊이 정보로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계는, 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트 정보의 차이에 근거하여 상기 결함 영역을 정의하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계는, 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 이미지 세기 차이에 근거하여 상기 결함 영역을 정의하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결함 영역을 복원하는 단계는, 상기 결함 영역과 인접한 픽셀 사이의 거리에 부과되는 제1 가중치, 및 상기 결함 영역에 대하여 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과에 부과되는 제2 가중치에 근거하여 상기 결함 영역에 대한 복원을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결함 영역이 복원된 상기 기준 임시 단층 영상을, 상기 피사체의 단면에 대한 최종 단층 영상으로 생성하는 단계를 더 구비할 수 있다.
상기 단층 영상 생성 방법은 광 간섭 단층 촬영(Optical Coherent Tomography, OCT)에서 수행되는 단층 영상 생성 방법일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치는 피사체의 단면에 대한 제1 방향으로 위상 변조된 상기 피사체의 단면 정보를 포함하는 간섭 신호에 대응되는 로 데이터(raw data)를 수신하고, 상기 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 영상 처리부; 및 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하고, 상기 결함 영역을 복원하는 결함 처리부를 구비한다.
상기 결함 처리부는, 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트 정보의 차이에 근거하여 결함 영역을 정의하는 결함 영역 결정부; 및 상기 결함 영역과 인접한 픽셀 사이의 거리에 부과되는 제1 가중치, 및 상기 결함 영역에 대하여 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과에 부과되는 제2 가중치에 근거하여, 상기 결함 영역을 복원하는 결함 영역 복원부를 구비할 수 있다.
상기 결함 영역 결정부는, 적어도 하나 이상의 잔류 측파대 필터를 포함할 수 있다.
상기 결함 영역 복원부는, 상기 결함 영역이 복원된 상기 기준 임시 단층 영상을, 상기 피사체의 단면에 대한 최종 단층 영상으로 생성할 수 있다.
상기 단층 영상 생성 장치는 광 간섭 단층 촬영(Optical Coherent Tomography, OCT)에서 수행되는 단층 영상 생성 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기록매체는 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있다.
본 발명은 단층 영상 생성에 소요되는 계산의 복잡성을 증가시키지 아니하고도 정확한 단층 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 간섭 신호가 생성되는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 간섭계를 좀더 명확하게 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 위상 변조기의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 영상 처리부의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 영상 처리부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 복조부의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 필터링에서의 복잡도 증가와 폴딩 현상과의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 2의 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계의 예를 나타내는 순서도이다.
도 11은 도 2의 결함 영역을 검출하는 단계의 예를 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 2의 결함 영역을 검출하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 13은 도 11 또는 도 12의 방법을 적용하는 도 1의 결함 처리부의 동작의 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 1의 결합 영역 결정부에서 결함 영역을 결정하는 기준에 대한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 2의 결함 영역을 복원하는 단계의 예를 나타내는 순서도이다.
도 16은 도 15의 제1 가중치 및 제2 가중치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 따른 단층 영상의 생성 예를 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 영상 처리부(IMGPU) 및 결함 처리부(AFPU)를 구비한다. 영상 처리부(IMGPU)는 간섭 신호(CS)에 대응되어 검출된(S220) 로 데이터(raw data, RDTA)를 수신하고, 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn, n은 2 이상의 자연수)을 생성한다(S240). 예를 들어, 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 중 하나는 기준 임시 단층 영상일 수 있다. 예를 들어, 제1 임시 단층 영상(IMG1)이 기준 임시 단층 영상일 수 있다.
결함 처리부(AFPU)는 결함 영역 결정부(AADU) 및 결함 영역 복원부(AASU)를 구비할 수 있다. 결함 영역 결정부(AADU)는 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)을 비교하여 결함(artifacts) 영역을 정의할 수 있다(S260). 전술한 바와 같이, 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 중 하나는 기준 임시 단층 영상을 포함할 수 있다. 이 경우, 결함 영역 결정부(AADU)는 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 중 기준 임시 단층 영상과 나머지 임시 단층 영상을 비교할 수 있다. 그리고, 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 기준 임시 단층 영상의 결함 영역으로 검출할 수 있다.
결함 영역 복원부(AASU)는 결함 영역 결정부(AADU)에서 정의되어 수신된 결함 영역에 대한 정보(이하, 결함 영역 정보(AA_Inf))에 근거하여 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 복원한다(S280).
도 3은 도 1 또는 도 2의 간섭 신호가 생성되는 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 간섭 신호(CS)를 생성하기 위해, 광발생부(110), 간섭계(120), 위상 변조기(PMD) 및 검출기(140)를 구비할 수 있다. 도 3의 단층 영상 생성 장치(100)는 광 간섭 단층 촬영(Optical Coherent Tomography, 이하 'OCT'라 칭함) 장치일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 다른 의료 영상 장치일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 OCT 뿐 아니라, 후술되는 잔류 측파대 필터를 포함하는 의료 영상 장치일 수 있다.
광발생부(110)는 광신호(optical signal, OS)를 발생한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스부(170)로의 입력에 대응되는 인터페이스 신호(Xin)에 응답하여, 광발생부(110)는 광신호(OS)를 발산할 수 있다. 사용자 인터페이스(170)는 일반적으로 키보드, 마우스 등과 같은 입력 장치일 수 있다. 또는, 사용자 인터페이스(170)는 디스플레이부(DISU)에 표현되는 그래픽 유저 인터페이스(GUI, Graphical User interface)로 구비될 수도 있다. 사용자 인터페이스(170)에 발생된 이벤트(event)가 인터페이스 신호(Xin)로 생성될 수 있다. 사용자 인터페이스(170)에 발생된 이벤트는, 예를 들어, 사용자 인터페이스(170)가 키보드인 경우의 키-업(key-up) 또는 키-다운(key-down), 사용자 인터페이스(170)가 마우스인 경우의 클릭(click), 또는 사용자 인터페이스(170)가 그래픽 유저 인터페이스인 경우의 터치(touch) 등일 수 있다.
광발생부(110)로부터 발생되는 광신호(OS)의 일 예에는 SLD(Super Luminescent Diode) 신호와 ELED(Edge-emitting Light Emitting Diodes) 신호가 포함될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 다른 종류의 광신호가 본 발명의 실시예에 따른 광신호로 이용될 수도 있다. 광발생부(110)로부터 발생된 광신호(OS)는 간섭계(120)로 전송된다. 광신호(OS)는 자유공간상에서 간섭계(120)로 전송될 수도 있고, 또는 전송 매체를 통해 간섭계(120)로 전송될 수도 있다. 이러한 전송 매체의 일 예에는 광 섬유(optical fiber)가 포함될 수 있다.
도 4는 도 3의 간섭계를 좀더 명확하게 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 간섭계(120)는 광신호(OS)를 수신하여 측정 신호(MS)와 참조 신호(RS)로 분리한다. 이를 위해, 간섭계(120)에는 적어도 두 개 이상의 구분된 신호 경로들(P1, P2)이 형성될 수 있다. 광신호(OS)로부터 분리된 측정 신호(MS)는 구분된 신호 경로들 중 어느 하나의 신호 경로(P2)를 통해 전송되고, 참조 신호(RS)는 다른 하나의 신호 경로(P1)를 통해 전송될 수 있다.
간섭계(120)는 나눔 비율로, 광신호(OS)를 측정 신호(MS)와 참조 신호(RS)로 분리할 수 있다. 나눔 비율은 측정 신호(MS)의 출력 세기와 참조 신호(RS)의 출력 세기의 비율로 정의할 수 있다. 예를 들어, 간섭계(120)는 5:5의 나눔 비율을 갖도록 측정 신호(MS)와 참조 신호(RS)를 분리할 수 있다. 또한, 간섭계(120)는 9:1 또는 그 밖의 다양한 나눔 비율을 갖도록 측정 신호(MS)와 참조 신호(RS)를 분리할 수도 있다. 도 4의 빔분배기(121)를 이용하여 측정 신호(MS)와 참조 신호(RS)로 분리하는 경우, 나눔 비율은 빔분배기(121)의 투과 및 반사 특성에 따라 결정될 수 있다.
간섭계(120)는 측정 신호(MS)를 위상 변조기(PMD)로 전송하고, 프로브(130)는 위상 변조기(PMD)에 의해 위상 변조된 측정 신호(MS)를 피사체(160)로 조사한다. 프로브(130)로부터 조사된 측정 신호(MS)는 피사체(160) 내부에서 반사하거나 산란을 일으킨다.
도 5는 도 3의 위상 변조기의 동작 예를 나타내는 도면이다. 도 5는 설명의 편의를 위해 위상 변조된 측정 신호(MS)를 피사체(160)에 조사하는 프로브(130)의 도시를 생략하였다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상 변조기(PMD)는 스캔 미러(131)를 포함할 수 있다. 스캔 미러(131)는 축(131a)을 중심으로 회전한다. 스캔 미러(131)가 회전함에 따라 측정 신호(MS)는 피사체(160)의 제1 방향(측방향, 로우(row) 방향)을 따라 조사(B-Scan)되어 위상 변조된다. 예를 들어, 스캔 미러(131)가 피사체(160)의 로우 방향의 1 픽셀에 대응되는 단위로 회전하여, 측정 신호(MS)는 피사체(160)를 로우 방향으로 1 픽셀만큼씩 이동하며 조사될 수 있다. 그 결과, 측정 신호(MS)는 1 픽셀에 대응되는 단위로 위상 변조될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 위상 변조기(PMD)는 갈바노 스캐너(Galvano sanner)일 수 있고, 이 경우 B-스캔 방향이란 갈바노 스캐너의 피봇-오프(pivot-off)에 의한 방향을 나타낸다.
로우 방향의 픽셀 단위로 피사체(160)에 조사되는 측정 신호(MS)는, 피사체(160)의 제2 방향(종방향, 칼럼(column) 방향)으로 반사되거나 산란된다(A-Scan). 피사체에 대한 제2 방향은 피사체(160)의 제1 방향에 대하여 수직한 방향을 의미할 수 있다.
반사되거나 산란된 측정 신호(MS)는 응답 신호(AS)로 간섭계(120)로 전송된다. 예를 들어, 응답 신호(AS)는 측정 신호(MS)가 피사체(160)에 조사된 경로와 동일한 경로로 간섭계(120)에 전송될 수 있다. 또는, 응답 신호(AS)는 측정 신호(MS)가 피사체(160)에 조사된 경로와 다른 경로로 간섭계(120)에 전송될 수 있다. 응답 신호(AS)는 측정 신호(MS)의 전송과 마찬가지로, 자유공간을 통해 간섭계(120)로 전송될 수도 있고, 또는 광섬유와 같은 전달 매체를 통하여 간섭계(120)로 전송될 수도 있다.
간섭계(120)는 응답 신호(AS)와 참조 신호(RS)의 간섭에 의한 간섭 신호(CS)를 생성한다. 구체적으로, 참조 신호(RS)는 간섭계(120) 내부의 신호 경로(P1)를 통해 전송되고, 기준거울(122)에서 반사되어 빔분배기(121)로 전송된다. 빔분배기(121)로 전송된 참조 신호(RS)의 일부는 빔분배기(121)에서 반사되고 일부는 빔분배기(121)를 투과한다. 빔분배기(121)를 투과한 참조 신호(RS)는 빔분배기(121)에서 반사된 응답 신호(AS)와 간섭(interference)을 일으킨다.
간섭 신호(CS)는 검출기(140)로 입력된다. 검출기(140)는 응답 신호(AS)와 참조 신호(RS)의 간섭에 의해 발생하는 간섭 신호(CS)를 프레임(frame) 단위의 로 데이터(raw data, RDTA)로 검출한다. 프레임 단위로 형성되는 로 데이터는 도 5의 스캔 미러(131)의 한 번의 회전 과정에서 동시에 획득될 수도 있고, 또는 스캔 미러(131)의 반복적인 회전 동작(제2 방향의 픽셀 개수에 대응)을 통해 순차적으로 제1 내지 N 열(RD1~RDN)이 획득할 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 검출기(140)는 예를 들어, 피사체(160)에 대해 로우 단위로, 다음의 수학식 1과 같이 간섭 신호(CS)의 광 세기(I)를 검출한다. 수학식 1에서 Ir은 참조 신호(RS)의 광 세기이고, Is는 응답 신호(AS)의 광 세기이다. k는 파장(wavelength)을, Zrs는 참조 신호(RS) 및 응답 신호(AS) 사이의 행로길이(pathlength, 또는 피사체(160)의 깊이정보)의 차이를 나타낸다. 그리고, x는 도 5의 제1 방향(로우 방향)으로의 픽셀 개수를 나타내고, fB*x는 위상 변조된 값을 나타낸다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
검출기(140)는 수광 수단(미도시)을 이용하여 간섭 신호(CS)의 광 세기(I)를 검출할 수 있으며, 이러한 수광 수단의 대표적인 일 예에는 수광 소자(photo detector)가 포함될 수 있다. 이상에서는, 광 간섭 신호를 검출하는 과정에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 단층 영상 생성 방법은 광 간섭 신호로부터 단층 영상을 생성하는 것으로 한정되지 않으며, 피사체의 단층 영상에 대한 정보를 나타내는 다른 신호를 검출하고 이를 분석함으로써 피사체의 단층 영상을 생성할 수도 있다.
검출기(140)에 의해 검출된 로 데이터(RDTA)는 적어도 둘 이상의 단층 영상 생성을 위해 영상 처리부(IMGPU)로 전송된다.
도 6은 도 1의 영상 처리부의 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리부(IMGPU)는 복조부(DEMU) 및 영상 생성부(IGEU)를 포함할 수 있다. 복조부(DEMU)는 로 데이터(RDTA)를 복조하여 a를 생성할 수 있다. 예를 들어, 복조부(DEMU)는 1 단위의 로 데이터(RDTA)를 동일한 단위의 복조 데이터(RDTAd)로 복조할 수 있다. 예를 들어, 복조부(DEMU)는 하나의 로 데이터(RDTA)를 하나의 복조 데이터(RDTAd)로 복조할 수 있다. 복조부(DEMU)에 대한 좀더 자세한 설명은 후술된다.
영상 생성부(IGEU)는 복조 데이터(RDTAd)를 신호 처리할 수 있다. 예를 들어, 로 데이터(RDTA)의 복조가 제1 방향(B-스캔 방향)의 로우 단위로 수행되는 경우, 영상 생성부(IGEU)에서의 신호 처리는 제2 방향의 칼럼 단위로 수행될 수 있다. 영상 생성부(IGEU)는 복조부(DEMU)에 의해 복조 데이터(RDTAd)를 로우 단위(도 5의 RD1~RDn)로 수신하거나 한번에 수신할 수도 있다. 전자의 경우, 영상 생성부(IGEU)에, 후자의 경우 복조부(DEMU)에, 각 로우에 대한 복조 결과를 임시적으로 저장할 수 있는 저장 영역(미도시)이 구비될 수 있다.
영상 생성부(IGEU)는 복조 데이터(RDTAd)를 파장 영역에서 깊이 영역으로 변환함으로써 신호 처리할 수 있다. 이를 위해, 영상 생성부(IGEU)는 복조 데이터(RDTAd)를 배경차 연산(Background Substrate)하고, k-선형화(k-Linearization)한 후, 고속 퓨리에 변환(FFT)를 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 영상 생성부(IGEU)는 그 밖의 다양한 알고리즘을 이용하여 복조 데이터(RDTAd)를 파장 영역에서 깊이 영역으로 변환함으로써 신호 처리할 수 있다. 피사체(160)에 대해 검출된 파장이 깊이 정보로 처리됨에 따라, 영상 생성부(IGEU)는 피사체(160)에 대한 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)을 생성할 수 있다.
도 6의 영상 생성부(IGEU)는 하나의 복조 데이터(RDTAd)를 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)으로 생성할 수 있다. 전술된 예와 같이, 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 중 제1 임시 단층 영상(IMG1)은 기준 임시 단층 영상일 수 있다.
도 7은 도 1의 영상 처리부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 도 7의 영상 처리부(IMGPU) 또한, 도 6의 영상 처리부(IMGPU)와 마찬가지로 복조부(DEMU1~ DEMUm) 및 영상 생성부(IGEU)를 포함할 수 있다. 다만, 도 7의 복조부(DEMU1~ DEMUm)는 적어도 둘 이상으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 복조부(DEMU1)는 로 데이터(RDTA)를 제1 복조 데이터(RDTAd1)로 복조하고, 제m(m은 2 이상의 자연수) 복조부(DEMUm)는 로 데이터(RDTA)를 복조하여 제m 복조 데이터(RDTAdm)를 생성할 수 있다. 도 7의 적어도 둘 이상의 복조부(DEMU1~ DEMUm) 각각은, 도 6의 복조부(DEMU)와 동일할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 적어도 둘 이상의 복조부(DEMU1~ DEMUm) 각각은, 후술되는 잔류 측파대 필터일 수 있다. 이 경우, 도 7의 적어도 둘 이상의 복조부(DEMU1~ DEMUm)인 잔류 측파대 필터들은 각각, 서로 다른 파라미터로 정의될 수 있다.
영상 생성부(IGEU)는 각 복조 데이터(RDTAd1~ RDTAdm)를 신호 처리하여 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)으로 생성할 수 있다. 예를 들어, n과 m이 동일한 경우, 영상 생성부(IGEU)는 제1 복조 데이터(RDTAd1)를 제1 임시 단층 영상(IMG1)으로 신호 처리하고, 제m 복조 데이터(RDTAdm)를 제n 임시 단층 영상(IMGn, m=n)으로 신호 처리할 수 있다. 도 7의 영상 생성부(IGEU)는 수신되는 복조 데이터의 개수를 제외하고는, 도 6의 영상 생성부(IGEU)와 동일할 수 있다.
도 8은 도 6 및 도 7의 복조부의 예를 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 도 6의 복조부(DEMU)는 잔류 측파대 필터(VSB: vestigial sideband filter)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 도 8의 (a)를 참조하면, 도 7의 복조부들(DEMU1~ DEMUm) 각각은 잔류 측파대 필터를 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 복조부가 잔류 측파대 필터를 포함하여, 해당 필터링 동작을 수행함으로써, 로 데이터를 복조하는 방법을 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위해, 도 6의 복조부(DEMU)의 경우에 한하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 복조부(DEMU)는 고정된 윈도우 크기로 설정된 필터로, 복조부(DEMU)의 필터링 동작을 정의하는 필터 함수의 파라미터를 조절하여, 로 데이터(RDTA)를 로우 단위로 필터링함으로써, 복조 동작을 수행할 수 있다. 복조부(DEMU)는 윈도우 크기 신호(XFW)에 대응되는 고정된 크기의 윈도우로 설정될 수 있다. 예를 들어, 복조부(DEMU)는 윈도우 크기 신호(XFW)에 응답하여, 중심 값을 기준으로 좌우 대칭인 크기 a(a는 상수)로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 로 데이터(RDTA)를 복조하기 이전에 고정 윈도우 크기가 복조부(DEMU)에 대해 설정될 수 있다. 예를 들어, 복조부(DEMU)는 도 1 또는 도 3의 단층 영상 생성 장치(100)가 셋-업(set-up) 또는 턴-온(turn-on)되는 때에, 도 3의 사용자 인터페이스부(170)를 통해 입력 받는 고정 윈도우 크기 신호(XFW)에 응답하여, 윈도우 크기를 설정할 수 있다. 이 경우, 도 1 또는 도 3의 단층 영상 생성 장치(100)가 셋-업(set-up) 또는 턴-온(turn-on)될 때마다 상이한 윈도의 크기로 복조부(DEMU)를 설정할 수 있다. 윈도의 크기는 탭(tab) 단위로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복조부(DEMU)가 잔류 측파대 필터인 경우, 복조부(DEMU)의 필터링 동작은 다음의 수학식 2로 정의될 수 있다. 수학식 2에서 y 함수는 필터링되어 출력되는 복조 신호이고, x 함수는 로 데이터(RDTA)의 각 로우를 나타내는 신호이다. 그리고, 수학식 2에서 δ 함수와 h 함수의 합이 필터 함수이다. 또한, 수학식 2에서 N은 윈도우 크기를 나타낸다.
[수학식 2]
Figure pat00003
다만, 수학식 2는, h 함수가 다음의 수학식 3의 조건으로 설정되는 것을 가정한다. n이 짝수인 경우, y 함수의 값은 0이여서 수학식 2는 이를 제외하였다.
[수학식 3]
Figure pat00004
따라서, 도 6의 복조부(DEMU)에서는 윈도우 크기(N)의 1/2만큼 곱셈 연산이 수행된다. 그리고, 수학식 2의 계수 coeffs는 다음의 수학식 4로 나타내어 질 수 있다. 수학식 4에서 T는 듀레이션(duration)을, R은 롤-오프(roll-off)를 나타낸다.
[수학식 4]
Figure pat00005
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 간섭 신호를 복조하는 방법은, 필터링을 정의하는 필터 함수의, 적어도 하나 이상의 파라미터(parameter)를 조절하여, 주파수 영역에 대한 상기 간섭 신호의 파형의 모양을 설정함으로써 수행될 수 있다.
예를 들어, 필터 함수의 롤-오프(R)의 값을 달리하는 경우, 주파수 영역에서의 로 데이터(RDTA)의 파형에서 상승 또는 하강 구간의 기울기가 달라질 수 있다. 그리고 이에 따라, 주파수 영역의 로 데이터(RDTA)의 파형의 평탄도가 달라질 수 있다. 마찬가지로, 파형의 폭이 달라짐에 따라, 파형의 평탄도도 달라질 수 있다.
고정된 윈도우 사이즈를 가져 곱셈 연산의 횟수가 변경되지 아니하더라도, 복조된 간섭 신호의 파형의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 평탄도를 향상시키기 위해 윈도우 사이즈, 즉 곱셈 연산의 횟수를 증가시키지 아니할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 7의 적어도 둘 이상의 복조부(DEMU1~ DEMUm)는, 도 8의 (b)의 잔류 측파대 필터 1 내지 잔류 측파대 필터 m일 수 있다. 이 경우, 잔류 측파대 필터 1 내지 잔류 측파대 필터 m은 각각, 서로 다른 파라미터로 정의될 수 있다. 따라서, 도 8의 (b)의 하나의 로 데이터(RDTA)가 다수의 잔류 측파대 필터 1 내지 잔류 측파대 필터 m 각각에 의해 복조된 다수의 복조 데이터(RDTAd ~ RDTAm)은 각각, 서로 다른 주파수 응답 특성을 가질 수 있다.
도 9는 필터링에서의 복잡도 증가와 폴딩 현상과의 관계의 예를 나타내는 도면이다. 복조된 신호의 파형의 평탄도가 나쁠 경우, 도 9의 (a)에 도시되는 폴딩 현상이 나타날 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 도 9의 (a)의 폴딩 현상을 방지하기 위해 도 9의 (b)와 같이 곱셈 연산의 횟수를 늘리지 아니하고도, 전술된 필터 함수의 파라미터들을 조절함으로써 복조된 간섭 신호의 파형의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 간섭 신호의 복조를 수행하기 위한 시간 또는 자원의 소모를 최소화하면서도, 폴딩 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 단층 영상의 생성에 있어서, 변조된 로우 데이터를 필터링을 통해 복조함에 있어 필터링에 대해 설정되는 윈도우 크기를 고정하여, 단층 영상의 퀄리티(quality)를 유지하면서도, 로 데이터의 복조에 소요되는 복잡도(complexity)를 낮출 수 있다. 이와 더불어, 본 발명의 실시예에 의하면, 로 데이터에 대한 복조를 수행함에 있어, 시간 영역 또는 주파수 영역과 같은 영역(domain) 간의 변화를 야기하지 아니함으로써, 그 복잡도를 더욱 줄일 수 있다.
도 10은 도 2의 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계의 예를 나타내는 순서도이다.
도 6, 도 7 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리부(IMGPU)는 로 데이터(RDTA)를 복조하여 복조 데이터(RDTAd)를 생성하고(S1020), 복조 데이터(RDTAd)를 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리한다(S1040). 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리부(IMGPU)가 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)을 생성함에 있어, 도 6과 같이, 영상 생성부(IGEU)에 의해 하나의 복조 데이터(RDTAd)를 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)으로 생성하거나, 도 7과 같이, 적어도 둘 이상의 복조부(DEMU1~DEMUm)에 의해 적어도 둘 이상의 복조 데이터(RDTAd1~ RDTAdm)가 생성되고, 이에 기반하여 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)이 생성될 수 있다.
이와 같이, 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)이 생성되면, 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 사이의 주파수 응답의 차이가 발생할 수 있고, 이는 후술되는 도 17의 (b)와 같이 신호의 대역폭 제한에 다른 포화 영역에서 실제 영상에 결함이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 의하면, 이러한 결함을 효율적으로 검출하고 복원할 수 있다. 이에 대하여 자세히 설명한다.
도 11은 도 2의 결함 영역을 검출하는 단계의 예를 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 결함 영역 결정부(AADU)는 전술한 바와 같이, 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출한다(S260). 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 결함 영역 결정부(AADU)는 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트(gredient) 정보의 차이에 근거하여 결함 영역을 검출할 수 있다(S1120).
그레디언트 정보에 의해, 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상에서의 엣지(edge) 영역을 검출할 수 있다. 그레디언트 정보는 다음의 수학식 5와 같이, 구할 수 있다. 수학식 5에서 ∇는 미분 연산자를 나타내고, α는 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)의 픽셀 값을 나타내며, x 및 y는 해당 픽셀의 위치를 나타낸다. 후술되는 도 13에 도시되는 바와 같이, 임시 단층 영상(IMG1~IMGn) 각각은 다수의 픽셀 값들(프레임)로 형성될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00006
Figure pat00007
계속해서 도 1, 도 2 및 도 11을 참조하면, 결함 영역 결정부(AADU)는 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트 정보 차이 및 결함 통계값을 비교하여 결함 영역을 정의할 수 있다(S1140).
도 12는 도 2의 결함 영역을 검출하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 결함 영역 결정부(AADU)는 전술한 바와 같이, 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출(S260)함에 있어, 도 11의 방식과 달리, 결함 영역 결정부(AADU)는 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 이미지 세기의 차이에 근거하여 결함 영역을 검출할 수 있다(S1220). 이미지 세기는 전술된 수학식 1에 의해 구해질 수 있다. 그리고, 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 이미지 세기 차이 및 결함 통계값을 비교하여 결함 영역을 정의할 수 있다(S1160).
도 11 또는 도 12의 방법을 이용한 결함 영역의 검출에 대한 좀더 자세한 내용에 대하여 설명한다.
도 13은 도 11 또는 도 12의 방법을 적용하는 도 1의 결함 처리부의 동작의 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 11 또는 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 결함 처리부(AFPU)는 기준 임시 단면 영상(이하, IMG1)과 기준 임시 단층 영상(IMG1)이 아닌 임시 단면 영상(이하, IMG2)은 각각 다수의 픽셀(값)들로 형성될 수 있다. 도 13은 각 로우와 칼럼의 위치(수학식 5의 x, y)를 고려하여 각 픽셀 값들을 넘버링하였다.
도 11의 방법에 의하면, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 대응되는 픽셀의 그레이언트 정보의 차이를 검출하여 결함 영역 정보(AA_Inf)를 생성한다(S1120). 예를 들어, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 픽셀 11의 그레디언트 정보의 차이(Δ11)는 결함 영역 정보(AA_Inf)로 검출될 수 있다. 예를 들어, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 각 픽셀 11의 그레디언트 값이 각각 30과 35인 경우, 결함 영역 정보(AA_Inf)는 픽셀 11에 대해 그 차이(Δ11) 값인 5로 설정할 수 있다. 다른 픽셀들에 대하여도 마찬가지이다. 따라서, 결함 영역 정보(AA_Inf)는 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2) 사이의 각 픽셀들의 그레이언트 차이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 12의 방법에 의하면, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 대응되는 픽셀의 이미지 세기의 차이를 검출하여 결함 영역 정보(AA_Inf)를 생성한다(S1220). 예를 들어, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 픽셀 11의 이미지 세기의 차이(Δ11)는 결함 영역 정보(AA_Inf)로 검출될 수 있다. 예를 들어, 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2)의 각 픽셀 11의 이미지 세기가 각각 120과 100인 경우, 결함 영역 정보(AA_Inf)는 픽셀 11에 대해 그 차이(Δ11) 값인 20으로 설정할 수 있다. 다른 픽셀들에 대하여도 마찬가지이다. 따라서, 결함 영역 정보(AA_Inf)는 기준 임시 단층 영상(IMG1) 및 임시 단층 영상(IMG2) 사이의 각 픽셀들의 이미지 세기의 차이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 14는 도 1의 결합 영역 결정부에서 결함 영역을 결정하는 기준에 대한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 11 또는 도 12 및 도 14를 참조하면, S1120 또는 S1220의 방법으로 검출된 결함 영역 정보(AA_Inf)와 도 14의 결함 통계 값(SVAL)을 비교하여, 결함 영역을 정의할 수 있다(S1140 또는 S1240). 예를 들어, 결함 통계 값(SVAL)이 임계 값(LVAL)보다 크면 결합 영역(픽셀(들))으로 정의하고, 결함 통계 값(SVAL)이 임계 값(LVAL)보다 작으면 결합 영역(픽셀(들))이 아닌 것으로 정의할 수 있다. 이는 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 차이가 큰 픽셀은 왜곡된 값일 수 있기 때문이다. 결함 통계 값(SVAL) 및 임계 값(LVAL)은 샘플 이미지들에 대한 샘플링을 통해 구해질 수 있다.
도 15는 도 2의 결함 영역을 복원하는 단계의 예를 나타내는 순서도이고, 도 16은 도 15의 제1 가중치 및 제2 가중치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2, 도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 결함 영역 복원부(AASU)는 전술한 바와 같이, 결함 영역을 복원한다(S280). 예를 들어, 결함 영역 복원부(AASU)는 결함 영역과 인접한 픽셀 사이의 거리에 제1 가중치(W1)를 부가하고(S1520), 결함 영역에 대하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결함 영역 정보(AA_Inf)에 제2 가중치(W2)를 부가하여(S1540), 기준 임시 단층 영상에 포함되는 결함 영역을 인접한 픽셀 기반으로 스티칭(stiching)을 수행함으로써, 결함 영역을 복원할 수 있다.
제1 가중치(W1)는 결함 영역과 인접한 픽셀과의 거리의 차이에 비례한다. 결함 영역에 가까운 픽셀일수록, 결함 영역의 픽셀 값과 결함 영역의 픽셀 값에 영향을 더 많이 미치기 때문일 수 있다. 제2 가중치(W2)는 결함 영역 정보(AA_Inf)에 반비례한다. 전술한 바와 같이, 결함 영역 정보(AA_Inf)가 도 14의 임계 값(LVAL)보다 큰 경우, 결함 영역으로 정의되므로, 결함 영역 정보(AA_Inf)가 큰 픽셀에 제2 가중치(W2)를 작게 두어, 결함의 영향을 최소화하기 위함이다.
도 16은 예를 들어, 제1 가중치(W1) 및 제2 가중치(W2)를 곱한 값을 결함 영역의 픽셀 값에 적용함으로써, 결함 영역을 복원하는 예를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 결함 영역 복원부(AASU)는 결함 영역이 복원된 기준 임시 단층 영상을, 피사체의 단면에 대한 최종 단층 영상으로 생성할 수 있다(S1540).
상기의 방법으로 결함 영역을 검출하고 복원하는 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 의하면, 포화 영역에 남아있는 결함을 저감시킬 수 있으므로 고화질의 단층 영상을 생성할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 피사체(160)의 단면에 대해 생성되어 결함이 복원된 최종 단층 영상(TIMG)은 저장 장치(300)에 저장될 수 있다. 또한, 최종 단층 영상(TIMG)은 디스플레이부(DISU)에 의해 디스플레이될 수 있다. 디스플레이부(DISU)는 영상 처리부(IMGPU)로부터 영상 신호를 입력 받아 영상을 출력하는 장치로, 영상 처리부(IMGPU)의 외부에 존재하는 별개의 장치일 수도 있고, 영상 처리부(IMGPU)에 포함되는 구성일 수도 있다. 영상 처리부(IMGPU)는 상기된 바와 같은 구성 요소들의 기능을 수행하는 전용 칩(chip)들로 제작될 수도 있고, 범용 CPU와 스토리지(300)에 저장된 전용 프로그램으로 구현될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법에 따른 단층 영상의 생성 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 6 및 도 17을 참조하면, 고정된 윈도우 크기의 제한 하에, 잔류 측파대 필터로 구현되는 복조부(DEMU)에 의해 잔류 측파대 필터를 정의하는 필터링 함수의 롤-오프(roll-off)를 변화시켜, 도 17의 (a)와 같이, 평탄도를 조절하여 로 데이터(RDTA)가 복조 데이터(RDTAd)로 복조할 수 있다. 그리고, 영상 생성부(IGEU)는 복조 데이터(RDTAd)를 적어도 둘 이상의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)으로 신호 처리할 수 있다.
도 17의 (b)는 하나의 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)의 예를 도시한다. 임시 단층 영상(IMG1~IMGn)에는 도 17의 (b)와 같은 결함이 포함될 수 있다. 이러한 결함은 주파수 영역의
결함 영역 결정부(AADU)는 결함이 포함되는 도 17의 (b)의 결함 영역(점선)을 정의하여, 도 17의 (c)와 같은 결함 영역 정보(AA_Inf)를 생성할 수 있다. 결함 영역 복원부(AASU)는, 예를 들어 전술된 복원 방법에 의하여, 가중치를 부여하여 복원 동작을 수행한다. 그 결과, 도 17의 (d)에 도시되는 바와 같이, 도 17의 (b)의 결함이 복원될 수 있다.
전술된 본 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 도 7과 같이, 다수의 복조 데이터(RDTAd1~ RDTAdm)를 생성하는 경우, 도 7은 다수의 복조부(DEMU1~DEMUm)를 구비하는 예를 개시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다수의 복조 데이터는 하나의 복조부에 의해 순차적으로 생성될 수도 있다.
그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 단층 영상 생성 장치 CS: 간섭 신호
IMGPU: 영상 처리부 임시 단층 이미지: IMG1~IMGn
결함 영역 복원부: AASU 최종 단층 영상: TMG
결함 처리부: AFPU 결함 영역 결정부: AADU

Claims (20)

  1. 피사체의 단면에 대한 제1 방향으로 위상 변조된, 상기 피사체의 단면 정보를 포함하는 간섭 신호를 상기 피사체에 대한 로 데이터(raw data)로 검출하는 단계;
    상기 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계;
    상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 결함 영역을 복원하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 단계는,
    상기 로 데이터를 복조하여 복조 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 복조 데이터를 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 생성하는 단계는, 잔류 측파대 필터(VSB: vestigial sideband filter)를 정의하는 함수의 적어도 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파라미터는 듀레이션(duration) 또는 롤-오프(roll-off)인 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 생성하는 단계는, 상기의 로우 데이터를 적어도 둘 이상의 복조 데이터로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 복조 데이터를 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 생성하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 복조 데이터 각각이 서로 다른 잔류 측파대 필터를 이용하여 복조하고, 상기 잔류 측파대 필터는 서로 다른 파라미터로 정의되는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 적어도 둘 이상의 복조 데이터를 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상으로 신호 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 상기 복조된 로 데이터를, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로, 신호 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 복조 데이터를 신호 처리하는 단계는, 파장(wavelength) 영역의 상기 복조된 로 데이터를, 상기 피사체에 대한 깊이 정보로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계는, 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트 정보의 차이에 근거하여 상기 결함 영역을 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하는 단계는, 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 이미지 세기 차이에 근거하여 상기 결함 영역을 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 결함 영역을 복원하는 단계는, 상기 결함 영역과 인접한 픽셀 사이의 거리에 부과되는 제1 가중치, 및 상기 결함 영역에 대하여 상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과에 부과되는 제2 가중치에 근거하여 상기 결함 영역에 대한 복원을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 결함 영역이 복원된 상기 기준 임시 단층 영상을, 상기 피사체의 단면에 대한 최종 단층 영상으로 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 단층 영상 생성 방법은 광 간섭 단층 촬영(Optical Coherent Tomography, OCT)에서 수행되는 단층 영상 생성 방법인 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
  16. 피사체의 단면에 대한 제1 방향으로 위상 변조된 상기 피사체의 단면 정보를 포함하는 간섭 신호에 대응되는 로 데이터(raw data)를 수신하고, 상기 로 데이터에 대한 영상 처리를 수행하여 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과와 결함 여부에 대한 통계 값에 근거하여 상기 기준 임시 단층 영상의 결함 영역을 검출하고, 상기 결함 영역을 복원하는 결함 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 결함 처리부는,
    상기 기준 임시 단층 영상 및 상기 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상 사이의 그레디언트 정보의 차이에 근거하여 결함 영역을 정의하는 결함 영역 결정부; 및
    상기 결함 영역과 인접한 픽셀 사이의 거리에 부과되는 제1 가중치, 및 상기 결함 영역에 대하여 상기 기준 임시 단층 영상 및 적어도 하나 이상의 임시 단층 영상을 비교한 결과에 부과되는 제2 가중치에 근거하여, 상기 결함 영역을 복원하는 결함 영역 복원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 결함 영역 결정부는,
    적어도 하나 이상의 잔류 측파대 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 결함 영역 복원부는,
    상기 결함 영역이 복원된 상기 기준 임시 단층 영상을, 상기 피사체의 단면에 대한 최종 단층 영상으로 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
  20. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항의 단층 영상 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020120059429A 2012-06-01 2012-06-01 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법 KR20130135660A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120059429A KR20130135660A (ko) 2012-06-01 2012-06-01 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법
CN2013101954313A CN103445864A (zh) 2012-06-01 2013-05-23 用于产生断层扫描图像的设备和方法
US13/906,759 US20130321819A1 (en) 2012-06-01 2013-05-31 Apparatus and method for generating tomographic image
EP13170094.0A EP2668895A1 (en) 2012-06-01 2013-05-31 Apparatus and method for generating tomographic image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120059429A KR20130135660A (ko) 2012-06-01 2012-06-01 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130135660A true KR20130135660A (ko) 2013-12-11

Family

ID=48698883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120059429A KR20130135660A (ko) 2012-06-01 2012-06-01 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130321819A1 (ko)
EP (1) EP2668895A1 (ko)
KR (1) KR20130135660A (ko)
CN (1) CN103445864A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160278627A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Oregon Health & Science University Optical coherence tomography angiography methods
US10578422B2 (en) * 2016-06-08 2020-03-03 Canon U.S.A., Inc. Devices, systems, methods and storage mediums using full range optical coherence tomography
US10832074B2 (en) 2019-03-08 2020-11-10 International Business Machines Corporation Uncertainty region based image enhancement

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841829A (en) * 1997-05-13 1998-11-24 Analogic Corporation Optimal channel filter for CT system with wobbling focal spot
GB2411066B (en) * 2004-02-14 2009-04-29 Oti Ophthalmic Technologies Compact high resolution imaging apparatus
DE102005019369B3 (de) * 2005-04-26 2006-11-16 Siemens Ag Vorrichtung zur Aufnahme von Querschnittsbildern
US7394546B2 (en) * 2005-05-23 2008-07-01 Southwest Sciences Incorporated Method and apparatus for full phase interferometry
DE112006003228B4 (de) * 2005-11-22 2019-01-17 Shofu Inc. Zahnmedizinischer optischer Kohärenztomograph
JP4350738B2 (ja) * 2006-10-27 2009-10-21 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線断層撮影装置およびアーチファクトの低減方法
US7986413B2 (en) * 2008-01-14 2011-07-26 New Jersey Institute Of Technology Methods and apparatus for rapid scanning continuous wave terahertz spectroscopy and imaging
US20090306520A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-10 Lightlab Imaging, Inc. Quantitative methods for obtaining tissue characteristics from optical coherence tomography images
EP2427868B1 (en) * 2009-05-07 2013-06-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for generating a tomographic reconstruction filter
WO2011037980A2 (en) * 2009-09-22 2011-03-31 Bioptigen, Inc. Systems for extended depth frequency domain optical coherence tomography (fdoct) and related methods
JP5508801B2 (ja) * 2009-09-30 2014-06-04 株式会社東芝 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
CN103445864A (zh) 2013-12-18
EP2668895A1 (en) 2013-12-04
US20130321819A1 (en) 2013-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10217218B2 (en) Linear-based Eulerian motion modulation
US11215700B2 (en) Method and system for real-time motion artifact handling and noise removal for ToF sensor images
US9345430B2 (en) Imaging apparatus and imaging method thereof, image processing apparatus and image processing method thereof, and program
US10420462B2 (en) Image processing apparatus that generates a tomographic image of a subject based on phase-adjusted measurement signals from which a background signal is subtracted, and related imaging apparatus, image processing method, and computer readable storage medium
US10896490B2 (en) Systems and methods for reflectance-based projection-resolved optical coherence tomography angiography
FR2993768A1 (fr) Systeme et procede d'imagerie echographique
KR20140067522A (ko) 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법
KR20130135660A (ko) 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법
US20180368707A1 (en) Apparatus and method for measuring the quality of an extracted signal
KR101932719B1 (ko) 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법
JP7339676B2 (ja) 複数のセンサを伴うダイレクトフォトプレチスモグラフィ（ｐｐｇ）のためのコンピュータ実装方法及びシステム
JP7124974B2 (ja) 血液量パルス信号検出装置、血液量パルス信号検出方法、及びプログラム
JP2018009849A (ja) 検査システムおよび検査方法
KR102062372B1 (ko) 영역 분할 기법에 기반한 화질 개선 광간섭 단층 촬영 장치 및 그 영상 처리 방법
US20220404601A1 (en) System and methods for differential imaging using a lock-in camera
WO2018104609A1 (fr) Procede de suivi de cible dans une sequence d'images medicales, dispositif, equipement terminal et programmes d'ordinateurs associes
JP6584083B2 (ja) 画像処理装置および画像処理プログラム
US7672518B2 (en) Use of frequency transform in the analysis of image sensors
KR20130081467A (ko) 단층 영상 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 단층 영상 생성 장치
KR101294967B1 (ko) 원형 선재의 표면 결함 검출 방법 및 장치
KR101870693B1 (ko) 실시간 취득영상 안정성 판별을 위한 3d 스캐닝 장치 및 방법
CN115294027A (zh) 心率检测方法、装置、电子设备和存储介质
WO2021086562A1 (en) Removing independent noise using deepinterpolation
Burns Edge-raggedness evaluation using slanted-edge analysis
JP2019039685A (ja) 検査システムおよび検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid