KR20140029208A

KR20140029208A - 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법

Info

Publication number: KR20140029208A
Application number: KR1020130099408A
Authority: KR
Inventors: 히로키 우치다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2014-03-10
Also published as: JP2014045869A; CN103654719A; EP2703771A1; KR101636811B1; CN103654719B; EP2703771B1; US9335155B2; US20140063508A1

Abstract

본 발명에 따른 촬영 장치는 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위의 단층 화상을 재구성하도록 구성되는 재구성 유닛 그리고 단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열에 대해 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함한다.

Description

촬영 장치, 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법{IMAGING APPARATUS, IMAGE PROCESSING APPARATUS, AND IMAGE PROCESSING METHOD}

본 발명은 광 간섭(light interference)을 기초로 하여 얻어지는 단층 화상(tomographic image)에 대한 정보로부터 2차원 화상을 얻는 기술에 관한 것이다.

기존에, 다중 파장 간섭(multi wavelength interference)이 이용되는 광학 간섭 단층 촬영(OCT: optical coherence tomography)을 채용하는 촬영 장치가 예컨대 내시경으로서 내장에 대한 정보를 얻고 안과 장치로서 망막에 대한 정보를 얻기 위해 인체에 대해 점점 더 많은 적용 분야에서 사용되고 있다. 눈에 적용되는 촬영 장치는 안과 장치로서 전문 망막 외래-환자 클리닉을 위한 기본 장치가 되고 있다.

이러한 촬영 장치는 샘플 상에 저-간섭성 광인 측정 광을 조사하고 간섭 시스템을 사용하여 그 샘플로부터의 후방 산란 광을 측정할 수 있다. 나아가, 이러한 촬영 장치는 눈에 적용될 때에 피검안(subject's eye)의 고분해능 단층 화상이 피검안에 대해 측정 광을 스캐닝함으로써 포착될 수 있기 때문에 망막의 안과 진단에서 널리 사용된다.

일본 특허 출원 공개 제2011-36431호는 단층 화상의 촬영 범위를 확인하기 위해 안저 표면(fundus surface) 등의 촬영 대상의 표면 화상을 취득할 수 있는 구성을 논의하고 있다.

한편, 안저 표면(즉, 촬영 대상) 상의 단면의 위치를 더 정확하게 확인할 필요성이 있다.

그에 따라, 안저가 전방으로부터 관찰되는 복수의 단층 화상으로부터 의사 2차원 화상(pseudo two-dimensional image)(이후, "2차원 화상")을 생성하는 기술이 공지되어 있다. 이러한 기술에서, 1회의 A 스캔에 의해 얻어지는 깊이 방향으로의 미리 정해진 범위의 화소 값이 계산된다. 그 다음에, 모든 A 스캔에 대한 이들 계산 값을 얻음으로써, 망막의 2차원 화상이 단지 단층 화상으로부터 얻어질 수 있다.

그러나, 위에서-설명된 기술에서, 2차원 화상은 망막의 깊이 방향으로의 A 스캔에 의해 얻어지는 미리 정해진 범위의 화소 값을 계산함으로써 얻어지므로, 깊이 방향 정보 내에 포함되는 노이즈 성분(noise component) 등의 불필요한 정보가 또한 계산된다. 결국, 강도 화상(intensity image)에 대한 유효 정보의 양이 상대적으로 더 적고, 그에 의해 강도 화상의 품질이 악화될 수 있다.

본 발명은 그 화상 품질이 악화되게 하지 않으면서 2차원 화상을 생성할 수 있는 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법으로 지향된다.

본 발명의 하나의 태양에 따르면, 촬영 장치는 측정 광으로 피측정 물체를 스캐닝하도록 구성되는 스캐닝 유닛, 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위 내의 단층 화상을 재구성하도록 구성되는 재구성 유닛 그리고 단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열(pixel value row)에 대해 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함한다.

본 발명의 추가의 특징이 첨부 도면을 참조하여 예시 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 촬영 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 촬영 시스템의 측면도.
도 3은 제1 예시 실시예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 촬영 장치 내의 광학 시스템의 구성도.
도 5는 제1 예시 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 수행되는 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 6은 A 스캔 화상의 화소 값 열을 도시하는 도면.
도 7은 화소 값 소트를 도시하는 도면.
도 8은 망막의 2차원 화상을 도시하는 도면.
도 9는 단층 화상 및 2차원 화상의 표시 예를 도시하는 도면.
도 10은 제2 예시 실시예에 따른 화상 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 11은 제2 예시 실시예에 따른 화상 처리 장치에 의해 수행되는 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.

도 1은 제1 예시 실시예에 따른 화상 처리 장치(100) 그리고 화상 처리 장치(100)에 연결되는 촬영 장치(1)를 포함하는 촬영 시스템(1000)의 구성 예를 도시하고 있다. 화상 처리 장치(100)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit)(10), 메인 메모리(11), 자기 디스크(12) 및 디스플레이 메모리(13)로 구성된다. 나아가, 촬영 시스템(1000)은 모니터(928), 마우스(929-1) 및 키보드(929-2)를 포함한다.

CPU(10)는 주로 화상 처리 장치(100)의 각각의 구성 요소의 동작을 제어한다. 메인 메모리(11)는 CPU(10)에 의해 실행되는 제어 프로그램을 저장하고, CPU(10)에 의한 프로그램 실행 중에 작업 영역을 제공한다. 자기 디스크(12)는 운영 체제(OS: operating system), 주변 장치를 위한 장치 드라이버 그리고 아래에서-설명되는 변형 추정 처리(deformation estimation processing)를 수행하는 프로그램을 포함하는 다양한 응용 소프트웨어를 저장한다. 디스플레이 메모리(13)는 모니터(928)를 위한 디스플레이 데이터를 임시로 저장한다. 음극선관(CRT) 모니터 또는 액정 모니터인 모니터(928)는 디스플레이 메모리(13)로부터의 데이터를 기초로 하여 화상을 표시한다. 마우스(929-1) 및 키보드(929-2)는 각각 포인팅 입력을 수행하고 문자를 입력하기 위해 사용자에 의해 사용된다. 위에서-설명된 구성 요소의 각각은 공통 버스(common bus)(17)를 통해 서로에 통신 가능하게 연결된다.

근거리 통신망(LAN)을 통해 촬영 장치(1)에 연결되는 화상 처리 장치(100)는 촬영 장치(1)로부터 화상 데이터를 취득할 수 있다. 그러나, 본 발명의 예시 실시예는 이것에 제한되지 않는다. 예컨대, 이들 장치 사이의 연결은 또한 유니버설 시리얼 버스(USB) 또는 전기 및 전자 공학자 협회(IEEE) 1394 등의 어떤 다른 인터페이스를 통해 수행될 수 있다. 나아가, 필요한 데이터는 또한 이러한 데이터를 관리하는 데이터 서버 등의 외부 장치(3)로부터 LAN 등을 통해 판독될 수 있다. 추가로, 플로피 디스크 드라이브(FDD), 컴팩트 디스크-재기입 가능한(CD-RW) 드라이브, 자기-광학 디스크(MO) 드라이브 및 ZIP 드라이브 등의 저장 장치가 화상 처리 장치(100)에 연결될 수 있고, 필요한 데이터가 그 드라이브로부터 판독될 수 있다.

도 2에 도시된 촬영 시스템은 전안 화상(anterior eye image), 안저 표면 화상(fundus surface image) 및 단층 화상을 포착하는 측정 광 광학 시스템인 광학 헤드(900), (도시되지 않은) 모터를 사용하여 도 2에서 XYZ 방향으로 광학 헤드를 이동시킬 수 있는 이동 유닛인 스테이지 섹션(950) 그리고 아래에서-설명되는 분광기를 수납하는 기부 섹션(951)을 포함한다.

스테이지 섹션을 위한 제어 유닛으로서 또한 작용하는 개인용 컴퓨터(925)는 화상 처리 장치(100)를 포함한다. 턱 레스트(chin rest)(323)가 피검자의 턱 및 이마를 고정함으로써 피검안(피검될 눈)을 고정하는 것을 돕는다. 외부 고정 타겟(324)이 피검안을 시각적으로 고정하는 데 사용된다. 나아가, 화상 처리 장치(100)는 광학 헤드(900) 또는 스테이지 섹션(950) 내에 또한 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 촬영 장치(1) 및 화상 처리 장치(100)는 촬영 장치로서 일체로 구성된다.

도 3은 화상 처리 장치(100)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 재구성 유닛(1100)이 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위의 단층 화상을 얻는다. 센서로부터의 출력 값에는 주파수 변환 및 고속 푸리에 변환(FFT)이 적용되고, 피검안의 안저 상의 하나의 지점에서의 깊이 방향으로의 단층 화상(A 스캔 화상)으로서 재구성된다.

나아가, 생성 유닛(1200)이 각각의 화소 값 열에 대해 재구성 유닛(1100)에 의해 얻어진 단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열로부터 미리 정해진 화소를 선택함으로써 2차원 화상을 생성한다.

정렬 유닛(1300)이 피측정 물체의 표면 화상 및 단층 화상과 생성 유닛(1200)에 의해 얻어진 2차원 화상을 정렬한다. 정렬 유닛(1300)은 템플레이트 정합(template matching)을 사용함으로써 생성 유닛(1200)에 의해 생성된 2차원 화상과 피측정 물체의 표면 화상을 정렬하는 기능을 또한 갖는다. 이러한 템플레이트 정합은 각각의 화상 상에 혈관 분지 지점 등의 특성 지점을 중첩시키도록 화상을 중첩시키는 처리이다. 나아가, 이러한 템플레이트 처리는 화상들 사이의 중첩 레벨을 평가함으로써 얻어지는 상관 값이 최대에 있도록 생성 유닛(1200)에 의해 생성된 2차원 화상 그리고 피측정 물체의 표면 화상을 정렬시키는 처리를 또한 포함한다.

도 4는 촬영 장치(1) 내의 측정 광 광학 시스템 및 분광기의 구성을 도시하고 있다. 우선, 광학 헤드(900)의 내부 구성이 설명될 것이다.

대물 렌즈(135-1)가 피측정 물체의 예로서의 피검안(107)과 대면하여 배열된다. 그 광축 상에서, 광이 OCT 광학 시스템을 위한 광로(351), 안저 관찰을 위한 그리고 고정 램프를 위한 광로(352) 그리고 전안 관찰을 위한 광로(353)로 각각의 파장 대역을 위한 제1 이색성 미러(132-1) 및 제2 이색성 미러(132-2)에 의해 분할된다.

렌즈(135-3)가 고정 타겟(191) 및 안저 관찰 전하-결합 소자(CCD; 172)의 초점 조정을 위해 (도시되지 않은) 모터에 의해 구동된다.

렌즈(135-4)와 제3 이색성 미러(132-3) 사이에 배열되는 천공 미러(303)가 광로(352)를 광로(352) 및 광로(354)로 분할한다.

광로(354)는 피검안(107)의 안저를 조사하는 조사 광학 시스템을 형성한다. 피검안(107)의 정렬에 사용되는 안저 관찰을 위한 조사 광원인 발광 다이오드(LED) 광원(316) 그리고 피검안(107)의 안저의 화상을 포착하는 데 사용되는 플래시 튜브(flash tube)(314)가 광로(354) 상에 배열된다.

광학 헤드(900)는 렌즈(309, 311), 콘덴서 렌즈(313, 315) 및 미러(317)를 또한 포함한다. LED 광원(316) 및 플래시 튜브(314)로부터의 조사 광은 링 슬릿(ring slit)(312)에 의해 링-형상의 광속으로 형성된다. 이러한 링-형상의 광속은 천공 미러(303)에 의해 반사되고, 피검안(107)의 안저(127)를 조사한다. LED 광원(316)은 약 780 ㎚의 중심 파장을 갖는 광원이다.

광로(352) 상의 천공 미러(303)를 거친 후, 광이 안저 관찰 CCD(172) 및 고정 타겟으로의 광로로 각각의 파장 대역을 위한 제3 이색성 미러(132-3)에 의해 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 분할된다.

CCD 제어 유닛(102)에 연결되는 CCD(172)는 안저 관찰을 위한 조사 광인 LED 광원(316)의 중심 파장 구체적으로 약 780 ㎚에 민감하다. 한편, 고정 타겟 제어 유닛(103)에 연결되는 고정 타겟(191)은 피검자의 시각 고정을 돕도록 가시 광을 생성한다.

CCD 제어 유닛(102) 및 고정 타겟 제어 유닛(103)은 계산 유닛(104)에 연결된다. 데이터가 계산 유닛(104)을 통해 개인용 컴퓨터(925)에 대해 입력 및 출력된다.

광학 헤드(900)는 렌즈(135-2) 그리고 전안 관찰을 위한 적외선 CCD(171)를 또한 포함한다. 이러한 CCD(171)는 전안 관찰을 위한 (도시되지 않은) 조사 광의 파장 구체적으로 약 970 ㎚에 민감하다. 나아가, 화상 분할 프리즘(도시되지 않음)이 광로(353) 상에 배치되고, 이것은 피검안(107)으로부터의 광학 헤드 유닛(900)의 Z 방향으로의 거리가 전안 관찰 화상 내의 분할 화상으로서 검출될 수 있게 한다.

위에서 설명된 것과 같이, 광로(351)는 피검안(107)의 망막의 단층 화상을 포착하도록 OCT 광학 시스템을 형성한다. 더 구체적으로, 광로(351)는 단층 화상을 형성하는 간섭 신호를 얻기 위한 것이다. XYZ 스캐너(134)가 광으로 안저를 스캐닝한다. XYZ 스캐너(134)는 단일의 미러로서 도시되어 있지만, XYZ 스캐너(134)는 2개의 방향 즉 X 방향 및 Y 방향으로 스캐닝한다. 렌즈(135-5)가 광 커플러(optical coupler)(131)에 연결되는 섬유(131-1)로부터 광을 조사하는 광원(101)으로부터의 광의 안저(100) 상의 초점을 조정하는 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 이러한 초점 조정을 기초로 하여, 안저(127)로부터의 광은 스팟형 화상을 형성하도록 섬유(131-2)의 팁 상에 동시에 입사된다.

다음에, 광원(101)으로부터의 광로 그리고 기준 광학 시스템 및 분광기의 구성이 설명될 것이다.

광학 헤드(900)는 광원(101), 미러(132-4), 산란 광 보상을 위한 유리(115), 위에서-설명된 광 커플러(131), 광 커플러에 일체로 연결되는 단일-모드 광 섬유(131-1 내지 131-4), 렌즈(135-7) 그리고 분광기(180)를 포함한다. 이들 부품은 마이켈슨 간섭 시스템(Michelson interference system)을 구성한다. 광원(101)으로부터 조사된 광은 광 섬유(131-1)를 통해 광 커플러(131)를 통과하고, 광 섬유(131-2)측 상의 측정 광 그리고 광 섬유(131-3)측 상의 기준 광으로 분할된다.

측정 광은 위에서-설명된 OCT 광학 시스템을 통과하고, 관찰 대상인 피검안(107)의 안저 상에 조사되고, 망막에 의한 반사 및 산란으로 인해 동일한 광로를 통해 광 커플러(131)에 도달된다.

한편, 반사 광은 광 섬유(131-3), 렌즈(135-7) 그리고 측정 광과 기준 광의 산란을 정합하도록 삽입되는 산란 광 보상 유리(115)를 통해 미러(132-4)에 도달되어 그에 의해 반사된다. 기준 광은 동일한 광로를 따라 복귀되고, 광 커플러(131)에 도달된다.

광 커플러(131)에서, 측정 광 및 기준 광은 간섭 광을 형성하도록 조합된다. 이러한 간섭은 측정 광의 광 파장 그리고 기준 광의 광 파장이 거의 동일할 때에 생성된다. 미러(132-4)는 기준 광의 광 파장이 피검안(107)을 기초로 하여 변화되는 측정 광의 광 파장과 정합되게 형성되도록 모터(도시되지 않음) 및 구동 기구에 의해 광축 방향으로 조정 가능하게 보유된다. 간섭 광은 광 섬유(131-4)를 통해 분광기(180)로 안내된다.

측정 광측 편광 조정 유닛(139-1)이 광 섬유(131-2) 내에 배치된다. 기준 광측 편광 조정 유닛(139-2)이 광 섬유(131-3) 내에 배치된다. 이들 편광 조정 유닛은 루프 형상으로 광 섬유를 권취함으로써 형성되는 여러 개의 부분을 포함한다. 이들 편광 조정 유닛은 섬유를 비틀도록 섬유의 길이 방향 주위에 루프 형상 부분을 회전시킴으로써 측정 광 및 기준 광의 각각의 편광 상태를 조정 및 정합할 수 있다. 촬영 장치(1)에서, 측정 광 및 기준 광의 편광 상태가 미리 조정 및 고정된다.

분광기(180)는 렌즈(135-8, 135-9), 회절 격자(181) 및 라인 센서(182)로 구성된다.

광 섬유(131-4)로부터 조사된 간섭 광은 실질적으로 평행하도록 렌즈(135-8)를 통과한다. 간섭 광은 그 다음에 회절 격자(181)에 의해 분할되고, 렌즈(135-3)에 의해 라인 센서(182) 상에 집속된다. 라인 센서(182)로부터의 출력은 개인용 컴퓨터(925) 내로 입력된다.

다음에, 광원(101)이 상세하게 설명될 것이다. 광원(101)은 대표적인 저-간섭성 광원인 초발광 다이오드(SLD)이다. 중심 파장은 855 ㎚이고, 파장 대역 폭은 약 100 ㎚이다. 대역 폭은 얻어진 단층 화상의 광축 방향으로의 분해능에 영향을 미치므로, 중요한 파라미터이다. 나아가, 이러한 예시 실시예에서, SLD가 광원의 종류로서 선택되었지만, 저-간섭성 광이 방출될 수 있기만 하면, 증폭 자발 방출(ASE) 등의 어떤 다른 광원이 사용될 수 있다. 중심 파장이 눈을 측정하는 데 사용되는 것을 고려하면, 근적외광이 적절하다. 나아가, 중심 파장은 얻어진 단층 화상의 횡방향으로의 분해능에 영향을 미치므로, 파장이 최대한 짧은 것이 바람직하다. 이들 원인의 양쪽 모두를 기초로 하여, 855 ㎚의 중심 파장이 선택되었다.

이러한 예시 실시예에서, 마이켈슨 간섭계가 간섭계로서 사용되었지만, 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)가 또한 사용될 수 있다. 측정 광과 기준 광 사이의 광량차를 기초로 하여, 광량차가 클 때에 마하-젠더 간섭계를 사용하고 광량차가 비교적 작을 때에 마이켈슨 간섭계를 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, 이러한 촬영 장치를 사용하여 피검안의 화상을 포착하는 방법이 설명될 것이다.

우선, 촬영자는 환자가 이러한 실시예에 따른 촬영 장치의 전방에 착석하게 하고, 피검안 안저의 표면 화상을 포착하기 시작한다. 광원(316)으로부터 조사되는 광이 피검안(107)의 안저(127)를 조사하도록 천공 미러(303)에 의해 반사되는 링 슬릿(312)에 의해 링-형상의 광속으로 형성된다. 안저(127)로부터의 반사 광속이 천공 미러(303)를 통과하고, CCD(172) 상에 집속된다. CCD(172) 상에 집속된 안저(127)로부터의 반사 광은 CCD 제어 유닛(102)에 의해 안저의 표면의 화상으로 전환되고, 얻어진 화상은 화상 처리 장치(100)로 전달된다.

다음에, 촬영 장치(1)는 XYZ 스캐너(134)를 제어함으로써 피검안(107)의 안저 상의 요구 부위의 단층 화상을 포착한다.

광원(101)으로부터 조사되는 광이 광 섬유(131-1)를 통과하고, 피검안을 향해 진행되는 측정 광 그리고 기준 미러(132-4)를 향해 진행되는 기준 광으로 광 커플러(131)에 의해 분할된다.

피검안을 향해 진행되는 측정 광은 광 섬유(131-2)를 통과하고, 섬유의 팁으로부터 조사되고, XYZ 스캐너(134) 상에 입사된다. XYZ 스캐너(134)에 의해 편광된 측정 광은 광학 시스템(135-1)을 통과하고, 피검안 안저(127)를 조사한다. 그 다음에, 피검안에 의해 반사된 반사 광은 광 커플러(131)로 복귀되도록 반대 경로를 따른다.

한편, 기준 미러를 향해 진행되는 기준 광은 광 섬유(131-3)를 통과하고, 광 섬유의 팁으로부터 조사되고, 시준 광학 시스템(135-7) 및 산란 광 보상 광학 시스템(115)을 통과하고, 기준 미러(132-4)에 도착한다. 기준 미러(132-4)에 의해 반사된 기준 광은 광 커플러(131)로 복귀되도록 반대 경로를 따른다.

광 커플러(131)로 복귀된 측정 광 및 기준 광은 서로와 간섭된다. 생성된 간섭 광은 광 섬유(131-4)에 입사되고, 광학 시스템(135-8)에 의해 실질적으로 평행한 광으로 전환되고, 회절 격자(181) 상에 입사된다. 회절 격자(181) 상에 입사된 간섭 광은 피검안 안저 상의 하나의 지점에서의 간섭 신호가 얻어질 수 있도록 결상 렌즈(135-9)에 의해 라인 센서(182) 상에 집속된다.

출력 값이 라인 센서(182)의 복수의 요소로부터 얻어지는 간섭 정보를 포함하는 화상 신호로서 화상 처리 장치(100)로 출력된다. 도 4를 참조하여 설명된 예에서, 안저의 표면 화상은 플래시 튜브(314)로부터 조사된 광으로 한번에 얻어지지만, 안저의 표면 화상은 또한 SLD 광원에 의해 조사되는 광이 스캐닝되는 스캐닝 레이저 검안경 검사법(SLO)에 의해 얻어질 수 있다.

다음에, 화상 처리 장치(100)에 의해 수행되는 화상 처리 방법의 흐름이 도 5를 참조하여 설명될 것이다.

피검안 안저 상의 하나의 지점에서의 단층 정보가 취득된 후에, 촬영 장치(1)는 피검안 안저 상의 또 다른 지점에서의 간섭 광을 생성하도록 X 방향으로 스캐닝 유닛으로서 작용하는 XYZ 스캐너(134)를 구동시킨다. 또 다른 지점에서의 이러한 간섭 광은 라인 센서(182)를 통과하고, 재구성 유닛(1100) 내로 입력된다. 재구성 유닛(1100)은 피검안 안저 상의 이러한 또 다른 지점에서의 깊이 방향으로의 단층 화상(A 스캔 화상)을 형성한다. A 스캔 화상의 좌표는 A 스캔의 간섭 신호를 포착한 XYZ 스캐너(134)의 위치와 관련되고, 저장된다.

단계 S2000에서, 재구성 유닛(1100)은 X 방향으로 XYZ 스캐너(134)를 연속적으로 구동시킴으로써 피검안 안저의 수평 방향으로 하나의 단층 화상(B 스캔 화상)을 재구성한다.

그 다음에, 재구성 유닛(1100)은 Y 방향으로 미리 정해진량만큼 XYZ 스캐너(134)를 구동시킨 후에 X 방향으로 재차 위에서-설명된 스캐닝을 수행함으로써 피검안 안저 상의 Y 방향으로의 또 다른 위치에서의 수평 단층 화상(B 스캔 화상)을 재구성한다. XYZ 스캐너(134)의 이러한 Y 방향 구동을 반복함으로써, 안저(127)의 미리 정해진 범위를 포함하는 복수의 단층 화상이 형성될 수 있다. 촬영 장치(1)에서, 재구성 유닛(1100)은 Y 방향으로의 128회의 미리 정해진 소량 구동을 수행하면서 B 스캔 화상의 형성을 반복함으로써 128매의 단층 화상을 형성한다. 나아가, 재구성 유닛(1100)은 128매의 단층 화상으로부터 3-차원 단층 화상을 재구성(형성)한다.

다음에, 생성 유닛(1200)은 재구성 유닛(1100)에 의해 생성된 단층 화상으로부터 망막의 2차원 화상을 생성한다.

위에서 설명된 것과 같이, A 스캔 화상은 피검안 안저 상의 하나의 지점에서의 깊이 방향으로의 단층 화상이고, 도 6에 도시된 것과 같이, 깊이 방향으로의 복수의 휘도 정보로부터 형성된다.

도 6에서의 2차원 단층 화상은 A 스캔 화상의 집합이다. 이러한 2차원 단층 화상은 B 스캔 화상일 수 있거나 3-차원으로 재구성된 단층 화상의 단면일 수 있다.

예컨대, 촬영 장치(1)에서, 1,176개의 화소를 포함하는 라인 센서(182)를 사용하여, FFT가 적용된 A 스캔 화상(Ai)이 1,176개의 화소 값으로부터 화소 값 열을 형성한다. 이러한 경우에, P0은 색상 농도를 기초로 하여 깊이 방향으로 가장 옅은 섹션에 대한 휘도 정보로서 화소 값을 나타내고, P1175는 깊이 방향으로 가장 깊은 섹션에 대한 휘도 정보로서 화소 값을 나타낸다.

촬영 장치는 이러한 복수의 휘도 정보로부터 일편의 휘도 값을 선택적으로 추출함으로써 대표적인 강도 신호로서 피검안 안저 상의 하나의 지점에서의 화소 값을 얻는다. 바꿔 말하면, 촬영 장치는 A 스캔으로부터 얻어진 1,176개의 화소 값으로부터 하나의 화소 값을 선택한다. 생성 유닛(1200)은 외부 장치(3)로부터 (도시되지 않은) 취득 유닛(2000)에 의해 취득된 재구성 단층 화상을 처리함으로써 2차원 화상을 생성하도록 구성된다. 이러한 경우에, 생성 유닛은 재구성 유닛(1100)을 통과하지 않은 취득 유닛(2000)으로부터 직접 입력을 수용한다.

단계 S2010에서, 생성 유닛(1200)은 더 큰 휘도의 순서로 도 7에 도시된 것과 같이 각각의 A 스캔에 대응하는 단층 화상에 대한 휘도 정보를 소트한다. 더 구체적으로, 생성 유닛(1200)은 1,176개의 화소 값을 갖는 열의 각각에서 화소 값의 크기를 기초로 하여 화소 값에 순위를 부여하고, 그 순위를 기초로 하여 화소 값을 소트한다.

R0은 화소 값로서 가장 밝은 휘도 정보를 갖는 화소이고, R1175는 화소 값로서 가장 어두운 휘도 정보를 갖는 화소이다. 휘도는 간섭 강도를 나타내므로, 화소 값는 또한 간섭 강도에 대응한다.

나아가, 생성 유닛(1200)은 미리 정해진 순위의 화소(Rx)를 선택한다. 이러한 미리 정해진 순위의 화소는 화소 값이 더 큰 휘도 정보의 순서로 소트된 후에 선두로부터 x번째에 위치되는 화소이다.

망막 단층 화상은 대개 어두운 화소로부터 형성되므로, x가 모든 화소의 상위 절반부 내에 위치되는 화소인 것이 바람직하다. 예컨대, 총 1,176개의 화소를 갖는 화소 값 열로부터 형성되는 A 스캔 화상이 사용되면, 상위 10% 내에 있는 선두로부터 118번째 화소가 미리 정해진 순위의 화소(Rx)로서 선택될 수 있다. 결과적으로, 미리 정해진 순위를 갖는 화소(Rx)에 대응하는 화소 값이 선택된다.

단계 S2020에서, 생성 유닛(1200)은 그 A 스캔에 대한 강도 정보로서 미리 정해진 순위를 갖는 화소(Rx)에 대한 휘도 정보를 결정한다. 나아가, A 스캔 화상의 모두에 대한 강도 정보를 결정함으로써, 화소 값이 안저(127)의 스캐닝된 측정 광의 조사 위치에 대응하는 각각의 지점에서 강도 정보로서 얻어질 수 있다. 이러한 경우에, 화소 값는 안저(127) 상에 스캐닝된 측정 광의 각각의 조사 위치의 2차원 좌표에 대응하는 강도 정보로서 메모리(3000)(도시되지 않음) 내에 저장된다. 그 다음에, 단계 S2030에서, 도 7에 도시된 것과 같은 망막의 2차원 화상(I)이 메모리(3000) 내에 저장된 좌표에 대응하는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상(종종, "강도 화상" 또는 "강도")을 생성함으로써 얻어질 수 있다.

모든 데이터가 재구성 유닛(1100)에 의해 재구성된 후에 2차원 화상이 생성 유닛(1200)에 의해 생성되는 예가 위에서 설명되었다. 그러나, 각각의 A 스캔에 대해 재구성되는 단층 화상이 생성 유닛(1200)으로 연속적으로 전달될 수 있거나, 각각의 B 스캔에 대해 재구성되는 단층 화상이 생성 유닛(1200)으로 연속적으로 전달될 수 있다.

CCD(172)에 의해 얻어진 안저의 표면 화상, 또는 또 다른 안저 카메라 또는 SLO에 의해 얻어지는 안저 화상과 유사한 화상인 이러한 2차원 화상은 안저 표면을 의사적으로 시각화할 수 있다. 나아가, 단지 유효 정보가 복수의 휘도 정보로부터 선택적으로 취득되므로, A 스캔 화상 내에 포함된 노이즈 성분 또는 낮은 간섭성 강도를 갖는 어두운 영역에 의해 영향을 받지 않는 바람직한 2차원 화상이 얻어질 수 있다.

다음에, 정렬 유닛(1300)은 표면 화상, 단층 화상 그리고 촬영 장치에 의해 생성된 안저의 2차원 화상을 정렬시키고, 모니터(928) 상에 정렬된 화상을 표시한다. 도 8에 도시된 것과 같이, 안저의 화상은 모니터(928) 상에 표면 화상(S)(표면), 단층 화상(Ti)(휘도 정보) 및 2차원 화상(I)(단층 사진)의 순서로 표시된다. 2차원 화상(I)(단층 사진)의 취득 위치(Li)가 2차원 화상(I) 및 표면 화상(S) 상에 중첩된다.

128개의 단층 화상이 화상 처리 장치(100)에 의해 생성되지만, 모니터(928) 상에, 하나의 선택된 단면으로서의 단층 화상(Ti)(i = 0 내지 128) 또는 3-차원으로 재구성된 단층 화상의 단면인 단층 화상(Ti)(이러한 경우에, 임의의 번호 i가 할당됨)이 표시된다. 촬영자는 입력 유닛(929-1, 929-2)을 조작함으로써 표시된 단층 화상을 교체할 수 있다. 대체예에서, 촬영자는 입력 유닛(929-1, 929-2)으로서 표시된 2차원 화상(I)의 위치를 스캐닝 및 선택하도록 입력 유닛(929-1, 929-2)을 조작함으로써 표시될 단층 화상을 선택할 수 있다.

단층 화상(Ti)이 교체될 때에, 2차원 화상(I) 및 표면 화상(S) 상에 표시된 단층 화상(Ti)의 취득 위치(Li)의 표시 위치가 또한 갱신된다. 결국, 촬영자는 2차원 화상(I)의 품질이 높기 때문에 표시된 단층 화상(Ti)이 피검안 안저(127) 상에 위치되는 곳을 용이하게 알 수 있다.

나아가, 2차원 화상은 품질이 높으므로, 단층 화상은 입력 유닛(929-1, 929-2)으로 스캐닝함으로써 정확하게 선택될 수 있다.

또한, 2차원 화상(I) 상의 위치 정보에 대응하는 단층 화상은 직접적으로 얻어질 수 있으므로, 망막 단층 화상과 강도 화상 사이의 위치 관계에서 편차가 없다. 결국, 촬영자는 단층 화상이 포착된 안저 상의 위치를 정확하게 알 수 있다.

나아가, 2차원 화상(I) 및 표면 화상(S)은 정렬되므로, 표면 화상(S) 상의 위치와 망막 단층 화상의 취득 위치 사이의 위치 관계는 2차원 화상(I)에 대한 정보를 기초로 하여 더 정확하게 알려질 수 있다.

이러한 예시 실시예에서, 망막의 2차원 화상이 피검안 안저의 단층 화상을 기초로 하여 생성되지만, 전방 세그먼트의 2차원 화상이 또한 피검안 전방 세그먼트의 단층 화상을 기초로 하여 생성될 수 있다. 이러한 경우에, 생성된 2차원 화상은 CCD 카메라로 피검안의 전방 세그먼트로부터 포착되는 전방 세그먼트 평면형 화상과 유사한 화상으로서 생성된다. 나아가, 피부 또는 치아가 또한 화상 포착의 대상일 수 있다.

나아가, 화상 계산이 불필요하므로, 망막의 요구 범위에 대한 정보가 단일 화소의 단위로 선택될 수 있다.

결국, 불필요한 정보의 양이 감소된 2차원 화상이 얻어질 수 있다.

생성 유닛(1200)에서, 선택될 화소 값는 소트 처리를 기초로 하여 결정된다. 그러나, 생성 유닛(1200)은 또한 신경 섬유 층(NFL) 등의 망막의 미리 정해진 층이 선택되고 그 층 내의 화소 값이 연속적으로 소트되고 최대 값 또는 중간 값이 선택되도록 구성될 수 있다. 나아가, 망막의 2차원 화상이 선택된 화소 값으로부터 생성된다. 이러한 경우에, 촬영자가 더 얻고자 하는 정보가 좁아지고 선택될 수 있다. 또한, 화상 계산이 불필요하므로, 망막의 요구 범위에 대한 정보가 단일의 화소의 단위로 선택될 수 있다.

결과적으로, 불필요한 정보의 양이 감소된 2차원 화상이 얻어질 수 있다.

생성 유닛(1200)은 또한 미리 정해진 값 이하인 화소 값이 미리 제거되고 잔여 망막 영역의 화소 값이 연속적으로 소트되고 최대 값 또는 중간 값이 선택되도록 구성될 수 있다. 나아가, 망막의 2차원 화상이 선택된 화소 값으로부터 생성된다. 이러한 경우에, 낮은 화소 값 영역은 간섭 화상이 없는 영역이므로, 필요하지 않은 정보가 이러한 영역을 제거함으로써 선택되는 것이 방지될 수 있다.

이러한 경우에, 생성 유닛(1200)은 미리 정해진 값 이하인 화소 값을 0으로 교체하는 소트 처리를 수행한다. 0이 생성된 2차원 화상 내에 포함되면, 생성 유닛(1200)이 모니터(928) 상에 촬영이 실패한 것을 경고하는 메시지를 표시한다. 이러한 표시로, 촬영자는 촬영이 재차 수행될 것이 필요하다는 것을 용이하게 결정할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 제2 예시 실시예가 도 10 및 11을 참조하여 설명될 것이다.

도 10에서의 생성 유닛(1400)의 구성은 제1 예시 실시예에 따른 구성과 상이하다. 그러나, 다른 부품이 동일한 도면 부호로 표시되고, 그 설명이 생략될 것이다. 생성 유닛(1400)은 재구성 유닛(1100)을 통과하지 않는 2차원 화상을 생성하는 경로를 갖는다.

제1 예시 실시예의 처리와 유사한 처리를 수행하는 경로 A에 추가하여, 생성 유닛(1400)은 A 스캔 화상 이외에 라인 센서(182)의 복수의 요소의 각각으로부터 출력 값을 직접적으로 수용하는 경로 B를 포함한다. 나아가, 2차원 화상이 각각의 조사 위치에 대해 라인 센서(182)의 복수의 요소의 각각으로부터 출력 값을 선택함으로써 생성된다.

경로 A를 사용하는 제1 모드 그리고 경로 B를 사용하는 제2 모드가 선택 유닛(1500)(도시되지 않음)에 의해 선택된다. 예컨대, 선택 유닛(1500)은 화상 포착 직후에 확인 화면을 위해 제2 모드를 선택하고, 화상의 특정한 세부 사항을 확인할 때에 제1 모드를 선택한다.

제1 모드가 선택될 때에 수행된 처리는 제1 예시 실시예에서의 처리와 동일하다. 제2 모드가 선택될 때에 수행된 처리는 도 11에 도시된 처리 흐름을 기초로 하여 아래에서 설명될 것이다.

위에서 설명된 것과 같이, 라인 센서(182)는 2,048개의 화소를 갖고, 2,048개의 화상 신호를 생성한다. 단계 S3000에서, 생성 유닛(1400)은 이들 화상 신호를 취득한다.

나아가, 생성 유닛(1400)은 이러한 복수의 화상 신호 중으로부터 하나의 화상 신호를 선택적으로 추출함으로써 피검안 안저 상의 하나의 지점에서 대표적인 강도 신호를 얻는다.

단계 S3100에서, 생성 유닛(1400)은 더 큰 신호 레벨의 순서로 라인 센서(182)로부터 출력되는 복수의 화상 신호를 소트한다.

단계 S3200에서, 생성 유닛(1400)은 메인 메모리(11) 내에서 미리 정해진 순위의 화상 신호를 선택한다. 이러한 미리 정해진 순위의 화상 신호는 화상 신호가 더 큰 신호 레벨의 순서로 소트된 후에 선두로부터 n번째에 위치되는 화상 신호이다.

생성 유닛(1400)은 그 A 스캔에 대한 강도 정보로서 미리 정해진 순위를 갖는 화상 신호의 신호 레벨을 결정한다.

단계 S3000 내지 단계 S3300의 처리는 모든 A 스캔이 종료될 때까지 반복된다. 이러한 동작으로, 안저(127)의 (A 스캔에 대응하는) 각각의 상이한 지점에 대한 강도 정보가 얻어질 수 있다. 단계 S3400에서, 도 7에 도시된 것과 같은 망막의 2차원 화상은 이러한 강도 정보를 2차원 화상으로서 형성함으로써 얻어질 수 있다. 제2 모드가 선택되면, 처리는 제1 모드가 선택되는 경우보다 빠르게 수행될 수 있다.

라인 센서(182)로부터의 출력은 라인 센서(182)로 아날로그-대-디지털(A/D: analog-to-digital) 변환을 수행함으로써 또는 화상 처리 장치(100) 내의 수용 유닛으로 A/D 변환을 수행함으로써 수행될 수 있다.

이러한 예시 실시예가 광원 파장을 변화시키는 스위핑 광원(SS: swept source)-OCT를 채용하여 수행되면, 단일의 수광 센서가 라인 센서(182) 대신에 채용될 수 있다.

이러한 경우에, 간섭 신호는 시-분할에 의해 A/D 변환이 적용된 2,048개의 화상 신호로서 안저 상의 각각의 스캐닝 위치에 대해 단일의 수광 센서로부터 출력된다. 이들 2,048개의 화상 신호는 생성 유닛(1400)에 의해 취득되고, 그 다음에 단계 S3100 그리고 후속의 단계로부터의 처리와 동일한 처리가 수행된다. 이러한 동작으로, 2차원 화상이 SS-OCT에 대해서도 고속으로 얻어질 수 있다. 수광 센서로부터의 출력에는 수광 센서에 의한 A/D 변환 또는 화상 처리 장치(100) 내의 수용 유닛에 의한 A/D 변환이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 또한 본 발명의 위에서-설명된 실시예(들) 중 1개 이상의 기능을 수행하도록 저장 매체(예컨대, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체) 상에 기록되는 컴퓨터로 실행 가능한 지시를 판독하고 실행하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 그리고 예컨대 위에서-설명된 실시예(들) 중 1개 이상의 기능을 수행하도록 저장 매체로부터의 컴퓨터로 실행 가능한 지시를 판독하고 실행함으로써 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행되는 방법에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU) 또는 다른 회로 중 1개 이상을 포함할 수 있고, 별개의 컴퓨터 또는 별개의 컴퓨터 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터로 실행 가능한 지시는 예컨대 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는 예컨대 하드 디스크, 랜덤-액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 저장부, (컴팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루-레이 디스크(BD)^TM 등의) 광학 디스크, 플래시 메모리 소자, 메모리 카드 등을 포함할 수 있다.

본 발명은 예시 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

Claims

측정 광으로 피측정 물체를 스캐닝하도록 구성되는 스캐닝 유닛과;
피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위 내의 단층 화상을 재구성하도록 구성되는 재구성 유닛과;
단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열에 대해 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함하는, 촬영 장치.
제1항에 있어서, 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 회절 격자를 통해 화상 신호로 변환하도록 구성되는 복수의 요소로부터 구성되는 센서를 추가로 포함하고,
상기 생성 유닛은,
복수의 요소의 각각의 출력 값으로부터 측정 광의 각각의 조사 위치에 대해 선택되는 미리 정해진 출력 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 제1 모드와,
상기 재구성 유닛에 의해 재구성된 단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열 내의 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 제2 모드를 포함하는, 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성 유닛은 화소 값 열의 각각에 대한 화소 값의 크기를 기초로 하여 화소 값에 순위를 부여하고 미리 정해진 순위의 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는, 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 스캐닝 유닛은 2개 이상의 방향으로 피측정 물체를 스캐닝하도록 구성되고,
상기 생성 유닛은 스캐닝 유닛을 통해 측정 광이 조사되는 피측정 물체의 위치에 대응하는 2차원 화상을 생성하도록 구성되는, 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 재구성 유닛은 스캐닝 유닛으로 스캐닝하면서 피측정 물체의 복수의 상이한 위치의 깊이 방향으로의 화상을 생성하고 깊이 방향으로의 생성된 복수의 화상을 기초로 하여 단층 화상을 생성하도록 구성되는, 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성 유닛에 의해 생성되는 2차원 화상을 표시하도록 구성되는 디스플레이 유닛을 더 포함하는, 촬영 장치.
제6항에 있어서, 피측정 물체의 표면 화상을 포착하도록 구성되는 촬영 유닛을 더 포함하고,
상기 디스플레이 유닛은 2차원 화상 및 표면 화상을 나란히 표시하도록 구성되는, 촬영 장치.
제6항에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은 생성 유닛에 의해 생성되는 1개 이상의 단층 화상의 단면을 2차원 화상과 나란히 표시하도록 구성되는, 촬영 장치.
제8항에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은 2차원 화상 상에 중첩되는 단면의 취득 위치를 표시하도록 구성되는, 촬영 장치.
측정 광으로 피측정 물체를 스캐닝하도록 구성되는 스캐닝 유닛과;
피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 복수의 화상 신호로 변환하도록 구성되는 요소와;
측정 광의 각각의 조사 위치에 대한 복수의 화상 신호로부터 미리 정해진 화소 값을 선택함으로써 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함하는, 촬영 장치.
제10항에 있어서, 상기 생성 유닛은 조사 위치의 각각에 대한 화소 값의 크기를 기초로 하여 각각의 화소 값에 순위를 부여하고 미리 정해진 순위의 1개의 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는, 촬영 장치.
측정 광으로 피측정 물체를 스캐닝하는 단계와;
피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 복수의 화상 신호로 변환하는 단계와;
측정 광의 각각의 조사 위치에 대한 복수의 화상 신호로부터 미리 정해진 화소 값을 선택함으로써 2차원 화상을 생성하는 단계를 포함하는, 촬영 방법.
피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위 내의 단층 화상을 취득하도록 구성되는 취득 유닛과;
단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열 내의 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함하는, 화상 처리 장치.
피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 기초로 하여 피측정 물체의 미리 정해진 범위 내의 단층 화상을 취득하는 단계와;
단층 화상의 깊이 방향으로의 각각의 화소 값 열 내의 화소 값들의 크기 순서로 선택되는 화소 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하는 단계를 포함하는, 화상 처리 방법.
각각의 조사 위치에 대한 복수의 화상 신호로서 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 취득하도록 취득 유닛과;
각각의 조사 위치에 대한 화상 신호들의 크기 순서로 선택되는 화상 신호의 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하도록 구성되는 생성 유닛을 포함하는, 화상 처리 장치.
각각의 조사 위치에 대한 복수의 화상 신호로서 피측정 물체로부터의 측정 광의 복귀 광과 기준 광 사이의 간섭에 의해 생성되는 간섭 광을 취득하는 단계와;
각각의 조사 위치에 대한 화상 신호들의 크기 순서로 선택되는 화상 신호의 값을 기초로 하여 2차원 화상을 생성하는 단계를 포함하는, 화상 처리 방법.