KR20160120963A - 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 복원된 단층 영상 내에 발생할 수 있는 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트를 감소시킬 수 있는 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치는 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득하는 데이터 획득부; 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하고, 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득하는 제어부; 및 제 1 정보 및 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.

Description

단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법{TOMOGRAPHY APPARATUS AND METHOD FOR RECONSTRUCTING A TOMOGRAPHY IMAGE THEREOF}

본원 발명은 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법에 관한 것이다.

의료 영상 장치는 대상체의 내부 구조를 영상으로 획득하기 위한 장비이다. 의료 영상 처리 장치는 비침습 검사 장치로서, 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름 등을 촬영 및 처리하여 사용자에게 보여준다. 의사 등의 사용자는 의료 영상 처리 장치에서 출력되는 의료 영상을 이용하여 환자의 건강 상태 및 질병을 진단할 수 있다.

환자에게 엑스레이를 조사하여 대상체를 촬영하기 위한 장치로는 대표적으로 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computed Tomography) 장치가 있다.

의료 영상 처리 장치 중 단층 촬영 장치인 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치는 대상체에 대한 단면 영상을 제공할 수 있고, 일반적인 엑스레이 장치에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있어서, 질병의 정밀한 진단을 위하여 널리 이용된다. 이하에서는 단층 촬영 장치에 의해서 획득된 의료 영상을 단층 영상이라 한다.

단층 영상을 획득하는데 있어서, 단층 촬영 장치를 이용하여 대상체에 대한 단층 촬영을 수행하여, 로 데이터(raw data)를 획득한다. 그리고, 획득된 로 데이터를 이용하여 단층 영상을 복원(reconstruction)하게 된다. 여기서, 로 데이터는 엑스레이를 대상체로 조사(projection)하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램(sinogram)이 될 수 있다.

예를 들어, 단층 영상을 획득하기 위해서는 단층 촬영으로 획득된 사이노그램을 이용하여 영상 재구성의 동작을 수행하여야 한다. 단층 영상의 복원 동작은 이하에서 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 1의 (a)는 대상체(25)를 중심으로 회전하며 CT 촬영을 수행하고, 그에 대응되는 로 데이터를 획득하는 단층 촬영 장치의 CT 촬영 동작을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 1의 (b)는 CT 촬영에 의해서 획득된 사이노그램 및 복원 CT 영상을 설명하기 위한 도면이다.

단층 촬영 장치는 엑스레이(X-ray)를 생성하여 대상체로 조사하고, 대상체를 통과한 엑스레이를 엑스레이 검출부(detector)(미도시)에서 감지한다. 그리고 엑스레이 검출부(미도시)는 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터를 생성한다.

구체적으로, 도 1의 (a)를 참조하면, 단층 촬영 장치에 포함되는 X-ray 생성부(20)는 대상체(25)로 엑스레이를 조사한다. 단층 촬영 장치가 CT 촬영을 하는데 있어서, X-ray 생성부(20)는 대상체를 중심으로 회전하며, 회전된 각도에 대응되는 복수 개의 로 데이터(30, 31, 32)를 획득한다. 구체적으로, P1 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제1 로 데이터(30)를 획득하고, P2 위치에서 대상체로 인가된 스레이를 감지하여 제2 로 데이터(31)를 획득한다. 그리고, P3 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제3 로 데이터(P3)를 획득한다. 여기서, 로 데이터는 프로젝션 데이터(projection data)가 될 수 있다.

하나의 단면 CT 영상을 생성하기 위해서는 X-ray 생성부(20)가 최소 180 도 이상 회전하며 CT 촬영을 수행하여야 한다.

도 1의 (b)를 참조하면, 도 1의 (a)에서 설명한 바와 같이 X-ray 생성부(20)를 소정의 각도 간격마다 이동시켜가며 획득된 복수개의 프로젝션 데이터들(31, 31, 32)을 조합하여 하나의 사이노그램(sinogram)(40)을 획득할 수 있다. 사이노그램(40)은 X-ray 생성부(20)가 한주기 회전하며 CT 촬영을 하여 획득된 사이노그램으로, 한주기 회전에 대응되는 사이노그램(40)은 하나의 단면 CT 영상의 생성에 이용될 수 있다. 한주기 회전은 CT 시스템의 사양에 따라서 대략 반바퀴 이상 또는 한바퀴 이상이 될 수 있다.

그리고, 사이노그램(40)을 필터링한 후에 역투영(Filtered back-projection)하여 CT 영상(50)을 복원한다.

복원된 CT 영상(50)에는 다양한 종류의 아티팩트(artifact)가 존재할 수 있다. CT 영상(50) 내에 발상한 아티팩트는 CT 영상의 화질을 저하시켜 의사 등의 사용자가 영상을 판독하여 질병을 진단하는데 있어서, 판독 및 진단의 정확성을 저하시킨다.

도 2는 복원된 CT 영상에 존재하는 움직임 아티팩트를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 대상체를 중심으로 360도 이상 회전하여 획득한 로 데이터를 이용하여 영상 복원을 수행하는 전체 복원 (full reconstruction) 방식을 적용하여 획득된 CT 영상이 도시된다.

도 2를 참조하면, 움직임 아티팩트가 발생되는 경우 복원된 CT 영상(200)에 있어서, 대상체(210)의 최외곽 경계(edge)(220)가 선명하지 못하고 중첩적으로 표시되며, CT 영상(200) 내에 대상체의 움직임으로 인하여 내부 경계(230)가 블러링(blurring)되어 표시된다.

상술한 바와 같이 이러한 CT 영상 내의 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트는 CT 영상의 화질을 저하시켜 의사 등의 사용자가 영상을 판독하여 질병을 진단하는데 있어서, 판독 및 진단의 정확성을 저하시킨다. 따라서, 아티팩트가 최소화된 CT 영상을 복원하는 것이 무엇보다 중요하다.

본원 발명은 복원된 단층 영상 내에 발생할 수 있는 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트를 감소시킬 수 있는 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치는 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득하는 데이터 획득부; 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하고, 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득하는 제어부; 및 제 1 정보 및 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하고, 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 추정하고, 제 1 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

또한, 제어부는 액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF를 추정하고, 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하고, 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

또한, 제어부는 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

또한, 제어부는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하고, 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

또한, 영상 처리부는 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하고, 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다.

또한, 영상 처리부는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하고, 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다.

또한, 영상 처리부는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다.

또한, 영상 처리부는 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교하고, 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 임계 선예도 미만인 경우, 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정하고, 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정할 수 있다.

또한, 영상 처리부는 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하고, 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정하고, 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도를 획득하고, 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만인 경우 제 2 정보에 기초하여 제 1 정보를 수정하고, 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치의 동작 방법은 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득하는 단계; 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하는 단계; 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득하는 단계; 및 제 1 정보 및 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보를 획득하는 단계는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계; 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하는 단계; 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 추정하는 단계; 및 제 1 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보를 획득하는 단계는, 액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF를 추정하는 단계; 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하는 단계; 및 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보를 획득하는 단계는, 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 정보를 획득하는 단계는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계; 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하는 단계; 및 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 최종 단층 영상을 출력하는 단계는, 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계; 및 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 최종 단층 영상을 출력하는 단계는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계; 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계; 및 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 최종 단층 영상을 출력하는 단계는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계; 및 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 최종 단층 영상을 출력하는 단계는, 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교하는 단계; 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 임계 선예도 미만인 경우, 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정하는 단계; 및 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 최종 단층 영상을 출력하는 단계는, 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하는 단계; 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정하는 단계; 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도를 획득하는 단계; 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만인 경우 제 2 정보에 기초하여 제 1 정보를 수정하는 단계; 및 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

단층 촬영 장치의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 복원된 CT 영상에 존재하는 움직임 아티팩트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 일반적인 CT 시스템(100)의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8 은 제 1 정보를 설명하기 위한 일 도면이다.
도 9 는 PSF를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은 PSF 를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은 본원 발명의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 영상 처리 과정을 나타낸 도면이다.
도 12 는 본원 발명의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 영상 처리 과정을 나타낸 도면이다.
도 13 는 본 개시의 일 실시예에 관련된 단층 촬영 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14 는 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 15 은 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 16 은 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

본 명세서에서 "영상"은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 단층 촬영 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 “단층(Tomography) 영상”이란, 단층 촬영 장치에서 대상체를 단층 촬영하여 획득된 영상으로, 엑스레이 등과 같은 광선을 대상체로 조사한 후 투영된 데이터를 이용하여 이미징된 영상을 의미할 수 있다. 구체적으로, "CT(Computed Tomography) 영상"란 대상체에 대한 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하며 대상체를 촬영함으로써 획득된 복수개의 엑스레이 영상들의 합성 영상을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

CT 시스템 등과 같은 단층 촬영 시스템은 대상체에 대하여 단면 영상을 제공할 수 있으므로, 일반적인 X-ray 촬영 기기에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있다.

구체적으로, 단층 촬영 시스템(100)은 CT(computed Tomography) 장치, OCT(Optical Coherenc Tomography), 또는 PET(positron emission tomography)-CT 장치 등과 같은 모든 단층 촬영 장치들을 포함할 수 있다.

이하에서는, 단층 촬영 시스템(100)으로 CT 시스템을 예로 들어 설명한다.

CT 시스템은, 예를 들어, 2mm 두께 이하의 영상데이터를 초당 수십, 수백 회 획득하여 가공함으로써 대상체에 대하여 비교적 정확한 단면 영상을 제공할 수 있다. 종래에는 대상체의 가로 단면만으로 표현된다는 문제점이 있었지만, 다음과 같은 여러 가지 영상 재구성 기법의 등장에 의하여 극복되었다. 3차원 재구성 영상기법들로는 다음과 같은 기법들이 있다.

- SSD(Shade surface display): 초기 3차원 영상기법으로 일정 HU값을 가지는 복셀들만 나타내도록 하는 기법.

- MIP(maximum intensity projection)/MinIP(minimum intensity projection): 영상을 구성하는 복셀 중에서 가장 높은 또는 낮은 HU값을 가지는 것들만 나타내는 3D 기법.

- VR(volume rendering): 영상을 구성하는 복셀들을 관심영역별로 색 및 투과도를 조절할 수 있는 기법.

- 가상내시경(Virtual endoscopy): VR 또는 SSD 기법으로 재구성한 3차원 영상에서 내시경적 관찰이 가능한 기법.

- MPR(multi planar reformation): 다른 단면 영상으로 재구성하는 영상 기법. 사용자가 원하는 방향으로의 자유자제의 재구성이 가능하다.

- Editing: VR에서 관심부위를 보다 쉽게 관찰하도록 주변 복셀들을 정리하는 여러 가지 기법.

- VOI(voxel of interest): 선택 영역만을 VR로 표현하는 기법.

본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템(100)은 첨부된 도 3을 참조하여 설명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템(100)은 다양한 형태의 장치들을 포함할 수 있다.

도 3은 일반적인 CT 시스템(100)의 개략도이다. 도 3을 참조하면, CT 시스템(100)은 갠트리(102), 테이블(105), X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다.

갠트리(102)는 X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다.

대상체(10)는 테이블(105) 상에 위치될 수 있다.

테이블(105)은 CT 촬영 과정에서 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 테이블(105)은 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나(tilting) 또는 회전(rotating)될 수 있다.

또한, 갠트리(102)도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템(100)은 갠트리(102), 테이블(105), 제어부(118), 저장부(124), 영상 처리부(126), 입력부(128), 디스플레이부(130), 통신부(132)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 대상체(10)는 테이블(105) 상에 위치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블(105)은 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동 가능하고, 제어부(118)에 의하여 움직임이 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리(102)는 회전 프레임(104), X-ray 생성부(106), X-ray 검출부(108), 회전 구동부(110), 데이터 획득 회로(116), 데이터 송신부(120)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리(102)는 소정의 회전축(RA; Rotation Axis)에 기초하여 회전 가능한 고리 형태의 회전 프레임(104)을 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 디스크의 형태일 수도 있다.

회전 프레임(104)은 소정의 시야 범위(FOV; Field Of View)를 갖도록 각각 대향하여 배치된 X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 산란 방지 격자(anti-scatter grid, 114)를 포함할 수 있다. 산란 방지 격자(114)는 X-ray 생성부(106)와 X-ray 검출부(108)의 사이에서 위치할 수 있다.

도 4에서는, 회전 프레임(104)이 하나의 X-ray 생성부(106)를 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 회전 프레임(104)은 복수개의 X-ray 생성부를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 복수개의 X-ray 생성부를 포함하는 경우, 회전 프레임(104)은 복수개의 X-ray 생성부에 대응되는 복수개의 X-ray 검출부를 포함한다. 구체적으로, 하나의 X-ray 생성부(106)가 하나의 엑스레이 소스(X-ray source)가 된다. 예를 들어, 회전 프레임(104)이 두 개의 X-ray 생성부(106)를 포함하는 경우, 듀얼 소스(dual source)를 포함한다고 할 수 있다. 이하에서는, 회전 프레임(104)이 하나의 X-ray 생성부(106)를 포함하는 경우, 회전 프레임(104) 내에 포함되는 하나의 X-ray 생성부(106)를 ‘단일 소스’라 하며, 회전 프레임(104)이 두개의 X-ray 생성부(미도시)를 포함하는 경우, 회전 프레임(104) 내에 포함되는 두 개의 X-ray 생성부(미도시)를 ‘듀얼 소스’라 칭하겠다. 또한, 듀얼 소스를 형성하는 두 개의 X-ray 생성부에 있어서, 하나의 X-ray 생성부는 제1 소스라 하고, 다른 하나의 X-ray 생성부를 제2 소스라 칭하겠다. 또한, 회전 프레임(104) 내에 하나의 X-ray 생성부(106)가 포함되는 경우의 단층 촬영 시스템(100)을 ‘단일 소스 단층 촬영 장치’라 칭하고, 회전 프레임(104) 내에 두 개의 X-ray 생성부가 포함되는 경우의 단층 촬영 시스템(100)을 ‘듀얼 소스 단층 촬영 장치’라 칭하겠다.

의료용 영상 시스템에 있어서, 검출기(또는 감광성 필름)에 도달하는 X-선 방사선에는, 유용한 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선 (attenuated primary radiation) 뿐만 아니라 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선(scattered radiation) 등이 포함되어 있다. 주 방사선은 대부분 투과시키고 산란 방사선은 감쇠시키기 위해, 환자와 검출기(또는 감광성 필름)와의 사이에 산란 방지 격자를 위치시킬 수 있다.

예를 들어, 산란 방지 격자는, 납 박편의 스트립(strips of lead foil)과, 중공이 없는 폴리머 물질(solid polymer material)이나 중공이 없는 폴리머(solid polymer) 및 섬유 합성 물질(fiber composite material) 등의 공간 충전 물질(interspace material)을 교대로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 산란 방지 격자의 형태는 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

회전 프레임(104)은 회전 구동부(110)로부터 구동 신호를 수신하고, X-ray 생성부(106)와 X-ray 검출부(108)를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 회전 프레임(104)은 슬립 링(미도시)을 통하여 접촉 방식으로 회전 구동부(110)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 무선 통신을 통하여 회전 구동부(110)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다.

X-ray 생성부(106)는 파워 분배부(PDU; Power Distribution Unit, 미도시)에서 슬립 링(미도시)을 거쳐 고전압 생성부(미도시)를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하여 방출할 수 있다. 고전압 생성부가 소정의 전압(이하에서 튜브 전압으로 지칭함)을 인가할 때, X-ray 생성부(106)는 이러한 소정의 튜브 전압에 상응하게 복수의 에너지 스펙트럼을 갖는 X-ray들을 생성할 수 있다.

X-ray 생성부(106)에 의하여 생성되는 X-ray는, 콜리메이터(collimator, 112)에 의하여 소정의 형태로 방출될 수 있다.

X-ray 검출부(108)는 X-ray 생성부(106)와 마주하여 위치할 수 있다. X-ray 검출부(108)는 복수의 X-ray 검출 소자들을 포함할 수 있다. 단일 엑스레이 검출 소자는 단일 채널을 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

X-ray 검출부(108)는 X-ray 생성부(106)로부터 생성되고 대상체(10)를 통하여 전송된 엑스레이를 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성할 수 있다.

X-ray 검출부(108)는 방사선을 광으로 전환하여 검출하는 간접방식과 방사선을 직접 전하로 변환하여 검출하는 직접방식 검출기를 포함할 수 있다. 간접방식의 X-ray 검출부는 Scintillator를 사용할 수 있다. 또한, 직접방식의 X-ray 검출부는 photon counting detector를 사용할 수 있다. 데이터 획득 회로(DAS; Data Acquisitino System)(116)는 X-ray 검출부(108)와 연결될 수 있다. X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 DAS(116)에서 수집될 수 있다. X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 유선 또는 무선으로 DAS(116)에서 수집될 수 있다. 또한, X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 증폭기(미도시)를 거쳐 아날로그/디지털 컨버터(미도시)로 제공될 수 있다.

슬라이스 두께(slice thickness)나 슬라이스 개수에 따라 X-ray 검출부(108)로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부(126)에 제공될 수 있고, 또는 영상 처리부(126)에서 일부 데이터만을 선택할 수 있다.

이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(120)를 통하여 영상 처리부(126)로 제공될 수 있다. 이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(120)를 통하여 유선 또는 무선으로 영상 처리부(126)로 송신될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(118)는 CT 시스템(100)의 각각의 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(118)는 테이블(105), 회전 구동부(110), 콜리메이터(112), DAS(116), 저장부(124), 영상 처리부(126), 입력부(128), 디스플레이부(130), 통신부(132) 등의 동작들을 제어할 수 있다.

영상 처리부(126)는 DAS(116)로부터 획득된 데이터(예컨대, 가공 전 순수(pure) 데이터)를 데이터 송신부(120)를 통하여 수신하여, 전처리(pre-processing)하는 과정을 수행할 수 있다.

전처리는, 예를 들면, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 X선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등을 포함할 수 있다.

영상 처리부(126)의 출력 데이터는 로 데이터(raw data) 또는 프로젝션(projection) 데이터로 지칭될 수 있다. 이러한 프로젝션 데이터는 데이터 획득시의 촬영 조건(예컨대, 튜브 전압, 촬영 각도 등)등과 함께 저장부(124)에 저장될 수 있다.

프로젝션 데이터는 대상체를 통과한 X선의 세기에 상응하는 데이터 값의 집합일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 모든 채널들에 대하여 동일한 촬영 각도로 동시에 획득된 프로젝션 데이터의 집합을 프로젝션 데이터 세트로 지칭한다.

저장부(124)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

또한, 영상 처리부(126)는 획득된 프로젝션 데이터 세트를 이용하여 대상체에 대한 단면 영상을 재구성할 수 있다. 이러한 단면 영상은 3차원 영상일 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부(126)는 획득된 프로젝션 데이터 세트에 기초하여 콘 빔 재구성(cone beam reconstruction) 방법 등을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.

입력부(128)를 통하여 X선 단층 촬영 조건, 영상 처리 조건 등에 대한 외부 입력이 수신될 수 있다. 예를 들면, X선 단층 촬영 조건은, 복수의 튜브 전압, 복수의 X선들의 에너지 값 설정, 촬영 프로토콜 선택, 영상재구성 방법 선택, FOV 영역 설정, 슬라이스 개수, 슬라이스 두께(slice thickness), 영상 후처리 파라미터 설정 등을 포함할 수 있다. 또한 영상 처리 조건은 영상의 해상도, 영상에 대한 감쇠 계수 설정, 영상의 조합비율 설정 등을 포함할 수 있다.

입력부(128)는 외부로부터 소정의 입력을 인가 받기 위한 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 입력부(128)는 마이크로폰, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 패드, 터치팬, 음성, 제스처 인식장치 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(130)는 영상 처리부(126)에 의해 재구성된 X선 촬영 영상을 디스플레이 할 수 있다.

전술한 엘리먼트들 사이의 데이터, 파워 등의 송수신은 유선, 무선 및 광통신 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.

통신부(132)는 서버(134) 등을 통하여 외부 디바이스, 외부 의료 장치 등과의 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 3을 참조하여 후술한다.

도 5는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.

통신부(132)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(301)와 연결되어 서버(134), 외부 의료 장치(136) 또는 휴대용 장치(138) 등과 같은 외부 디바이스와의 통신을 수행할 수 있다. 통신부(132)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고받을 수 있다.

또한, 통신부(132)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 외부 디바이스 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.

통신부(132)는 네트워크(301)를 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 또한 통신부(132)는 MRI 장치, X-ray 장치 등 다른 의료 장치(136)에서 획득된 의료 영상 등을 송수신할 수 있다.

나아가, 통신부(132)는 서버(134)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 환자의 임상적 진단 등에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(132)는 병원 내의 서버(134)나 의료 장치(136)뿐만 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치(138) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 feedback을 수신할 수 있다.

단층 촬영에 있어서, X-ray 생성부(106)가 반바퀴 또는 한바퀴 이상 회전하며 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단면 단층 영상을 복원할 수 있다. 여기서, 하나의 단면 단층 영상을 복원하기 위해서 필요한 로 데이터를 획득하는데 소요되는 시간은 대략 0.2초 이상이 된다. 따라서, 0.2초 이내에 대상체의 움직임이 발생하면 복원된 영상 내에서 움직임 아티팩트가 발생하게 된다. 단층 영상에 있어서, 하나의 단층 영상을 복원하는데 필요한 로 데이터를 획득하는 시간에 따라서 움직임 아티팩트의 정도가 달라지며 그에 따라서 해상도가 달라질 수 있다. 이러한 시간에 따른 단층 영상에서의 해상도를 시간 해상도(temporal resolution)라 한다.

모든 영상 장치는 공간 해상도(spatial reslution)를 가지며, 공간 해상도는 공간 상의 물체를 촬영하여 영상에 나타냈을 때 영상의 정밀도를 의미한다. 구체적으로, 모든 영상 장치는 장치 특성으로 인하여 촬영 시점에서의 대상체의 상태를 완벽하게 번짐(blurring)없이 표현하는 영상을 획득할 수는 없다. 즉, 공간 해상도는 이미징된 영상 내에서 발생한 번짐의 정도에 따라서 결정된다. 예를 들어, 높은 공간 해상도를 가지는 영상 장치는 낮은 공간 해상도를 가지는 영상 장치에 비하여 영상 내에서 번짐의 정도가 적다.

단층 촬영 장치도 공간 해상도를 가지며, 공간 해상도의 제한으로 인하여 퍼짐 아티팩트(blurring artifact)가 발생하게된다. 예를 들어, 단층 촬영 장치의 공간 해상도의 제한으로 인하여 단층 영상 내의 대상체의 윤곽선이 뚜렷하지 않을 수 있다. 퍼짐 아티팩트는 PSF(Point Spread Function)을 추정하고 PSF 에 기초하여 디블러링(De-Blurring)을 함으로써 개선될 수 있다. PSF는 복잡한 형상을 가지고 있으며, 영상의 위치 및 X 선 생성을 위한 관전류(tube current measured in milliamperes)에 따라 달라질 수 있다. 여기서 퍼짐 아티팩트를 보정하는 것을 디블러링(De-blurring) 또는 디블룸잉(De-blooming)이라고 할 수 있다.

이러한 단층 영상 내의 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트는 단층 영상의 화질을 저하시켜 의사 등의 사용자가 영상을 판독하여 질병을 진단하는데 있어서, 판독 및 진단의 정확성을 저하시킨다.

본원의 실시예에 따른 단층 촬영 장치에서는 움직이는 대상체를 단층 촬영하는 경우, 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트를 유기적으로 고려하여 단층 영상을 복원한다. 이하에서는 도 6 를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따라 움직임 아티팩트와 퍼짐 아티팩트를 제거하는 장치 및 방법을 개시한다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.

도 6 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는 데이터 획득부(610), 제어부(620) 및 영상 처리부(630)를 포함한다.

단층 촬영 장치(600)는 도 3 및 도 4에서 설명한 CT 시스템(100) 내에 포함될 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600)는 도 5에서 설명한 의료 장치(136) 또는 휴대용 장치(138) 내에 포함되어, CT 시스템(100)과 연결되어 동작할 수 도 있다. 구체적으로, 단층 촬영 장치(600)는 대상체를 투과한 광선을 이용하여 획득된 데이터를 이용하여 영상을 복원하는 모든 의료 영상 장치가 될 수 있다. 즉, 단층 촬영 장치(600)는 대상체를 투과한 광선을 이용하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data)를 이용하여 영상을 복원하는 모든 의료 영상 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치(600)는 대상체를 투과한 엑스선을 이용하여 의료 영상을 획득, 처리 및/또는 디스플레이할 수 있는 모든 의료 영상 장치가 될 수 있다. 구체적으로, 단층 촬영 장치(600)는 CT(computed Tomography) 장치, OCT(Optical Coherenc Tomography), 또는 PET(positron emission tomography)-CT 장치 등이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)에서 획득되는 단층 영상은 CT 영상, OCT 영상, PET 영상 등이 될 수 있다. 이하에서 참조된 도면에서는 단층 영상으로 CT 영상을 예로 들어 첨부하였다. 또한, 단층 촬영 장치(500)는 MRI 장치가 될 수도 있을 것이다. 또한, 단층 촬영 장치(600)가 도 1에서 설명한 단층 촬영 시스템(100)에 포함되는 경우, 도 6에 도시된 데이터 획득부(610), 제어부(620) 및 영상 처리부(630)는 도 4의 영상 처리부(126)에 포함될 수 있다.

데이터 획득부(610)는 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득한다. 구체적으로, 대상체는 소정 장기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 대상체는 심장, 복부, 자궁, 뇌, 유방 및 간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 표면(surface)에 의해 표현되는 심장을 포함할 수 있다. 여기서, 심장은 소정 영역 내 서로 다른 밝기 값을 가지는 적어도 하나의 조직을 포함할 수 있다.

또한, 데이터 획득부(610)는 X-ray 생성부(106)가 대상체를 중심으로 1회전 미만 또는 1회전 이상 회전하며 단층 촬영을 수행하여 로 데이터(raw data)를 획득할 수 있다. 여기서, 로 데이터(raw data)는 방사선을 대상체로 조사하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램(sinogram)이 될 수 있다. 또한, 로 데이터(raw data)는 또는 사이노그램을 여과 역투영(filtered backprojection)하여 생성한 영상이 될 수도 있다. 구체적으로, 소정 위치에서 X-ray 생성부(106)가 대상체로 엑스레이를 방출할 때, X-ray 생성부(106)가 대상체를 바라보는 시점 또는 방향을 뷰(view)고 한다. 프로젝션 데이터는 하나의 뷰에 대응하여 획득한 로 데이터이며, 사이노그램은 복수개의 프로젝션 데이터를 순차적으로 나열하여 획득한 로 데이터를 뜻한다.

단층 영상을 복원하는데 있어서, X-ray 생성부(106)가 반바퀴 이상 한바퀴 미만을 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단층 영상을 복원하는 것을 절반 복원(half reconstruction) 방식이라 하고, X-ray 생성부(106)가 한바퀴 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단층 영상을 복원하는 것을 전체 복원(full reconstruction) 방식이라 한다. 또한, X-ray 생성부(106)가 반바퀴 미만으로 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단층 영상을 복원하는 것을 부분 각도 복원(PAR: partial angle reconstruction) 방식이라 한다. 절반 복원 또는 전체 복원 방식에 의해 복원된 단층 영상은 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이나, 부분 각도 복원 방식에 의해 복원된 단층 영상은 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다. 여기서, 절반 복원 방식에 의하여 복원된 불완전한 영상(incomplete image)을 ‘부분 영상(partial image)’ 또는 ‘부분 각도 영상(partial angle image)’라 칭할 수 있다.

본원의 실시예에서는 단층 영상을 획득하기 위하여는 절반 복원 방식 또는 전체 복원 방식을 이용하여 대상체를 이미징할 수 있다.

데이터 획득부(610)는 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간에서 획득된 로 데이터(raw data)를 이용하여 제 1 영상을 획득하고, 제 2 시점에 대응되는 제2 각도 구간에서 획득된 로 데이터를 이용하여 제 2 영상을 획득한다. 여기서, ‘제 1 각도 구간’ 또는 ‘제 2 각도 구간’은 1 회전 미만의 한주기 각도 구간에 포함되는 ‘부분 각도 구간’을 뜻한다. 구체적으로, 제 1 각도 구간 및 제 2 각도 구간은 180도 미만의 값을 가질 수 있다. 또한, 제 1 영상 및 제 2 영상은 부분 영상(partial image)이 된다.

제 1 영상 및 제 2 영상은 시간적인 차이를 두고 촬영된 영상일 수 있다. 제 1 영상 및 제 2 영상은 부분 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다. 또한, 제 1 영상 및 제 2 영상과 같이 대상체를 부분적으로 나타내는 ‘부분 영상(partial image)’ 또는 ‘부분 각도 영상(partial angle image)’이 될 수 있다.

여기서, 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간은 대상체의 움직임량 측정을 위하여 대상체의 동일 또는 유사 표면을 이미징할 수 있는 각도 구간이 될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간은 서로 인접한 부분 각도 구간이 될 수 있다. 또는, 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간은 서로 마주보는 부분 각도 구간이 될 수도 있다.

하나의 단면 단층 영상을 복원하기 위해서 필요한 로 데이터를 획득하는데 소요되는 시간이 감소할수록, 시간 해상도(temporal resolution)를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 영상 및 제2 영상을 부분 복원 방식에 따라서 복원하면, 제1 영상 및 제2 영상의 시간 해상도를 증가시킬 수 있다. 또한, 시간 해상도가 증가된 제1 영상 및 제2 영상을 비교하여 대상체의 움직임 양을 측정하면, 더욱 정확하게 대상체의 움직임 양을 측정할 수 있다.

제어부(620)는 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하고, 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하거나 포함되는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득한다. 예를 들어, 제1 정보는 대상체를 형성하는 표면(surface)에 존재하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 정보가 될 수 있다.

또한, 제어부(620)는 도 4 의 제어부(118)에 동일 대응될 수 있다. 또한, 제어부(620)는 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 제어부(620)는 데이터 획득부(610)에 포함될 수도 있으며, 영상 처리부(630)에 포함될 수도 있다.

제어부(620)는 전체 영상을 복수의 부분 영역들로 나눌 수 있다. 그리고, 제어부(620)는 복수의 부분 영역들 중 하나인 제 1 영역 상에서 대상체의 움직임의 양을 나타내는 제 1 정보를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 복수의 부분 영역들 중 적어도 하나를 포함하는 제1 영역에 포함되는 대상체의 움직임 량을 나타내는 제1 정보를 획득할 수 있다.

또한, X-ray 생성부(106)가 움직이는 대상체를 중심으로 회전하며 콘 빔(cone beam)을 방출하는 경우, 데이터 획득부(610)는 콘 빔에 대응되는 로 데이터를 획득하고, 획득한 로 데이터를 재정렬하여 평행 빔에 대응되는 로 데이터로 변형할 수 있다. 그리고, 제어부(620)는 평행 빔에 대응되는 로 데이터를 이용하여 제 1 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 콘 빔(cone beam)을 평행 빔(parallel beam)으로 변환하는 것을 리비닝(rebinning)이라 하고, 리비닝된 평행 빔에 대응되는 로 데이터를 이용하여, 제 1 정보를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 콘 빔에 대응되는 로 데이터를 이용하여 제 1 정보를 획득할 수도 있다.

구체적으로, 제어부(620)는 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 대상체의 움직임을 나타내는 정보를 획득한다. 구체적으로, 제어부(620)는 제 1 시점 내지 제 2 시점 동안의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득한다. 여기서, 움직임 양은 대상체의 움직임으로 인하여 발생하는, 제 1 영상에 포함되는 대상체와 제 2 영상 내에 포함되는 대상체 사이의 형태, 크기, 및 위치 중 적어도 하나의 차이가 될 수 있다. 상술한 바와 같이 단층 촬영 장치(600)는 전체 영상을 복수의 영역들로 나눌 수 있으며, 제어부(620)는 복수의 영역들 각각에 대하여 제 1 정보를 획득할 수 있다.

제 1 정보는 시간에 따른 대상체의 움직임 양을 나타내는 정보이다. 구체적으로, 제 1 정보는 시간 시점에서 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임을 나타내는 정보가 될 수 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)가 대상체를 촬영하는 시간 동안 대상체는 움직일 수 있으며, 움직임에 의하여 영상 내에 움직임 아티펙트(artifact)가 생길 수 있다. 움직임 아티팩트는 대상체의 움직임에 의하여 생기는 영상의 결함이다. 따라서, 본원에서는 대상체의 움직임을 측정하고, 측정된 대상체의 움직임을 이용하여 움직임 아티팩트를 보상할 수 있다. 제 1 정보는 이하에서 도 8 을 참조하여 상세히 설명한다.

제어부(620)는 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득한다. 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함할 수 있다. PSF 에 대해서는 이하 도 9 및 도 10 에서 자세히 설명한다.

그리고, 제어부(620)는 제 1 정보에 포함되는 대상체의 움직임 양과 임계 움직임 양을 비교할 수 있다. 움직임 양은 대상체의 움직임을 나타내는 벡터들에 근거하여 획득될 수 있다. 움직임을 나타내는 벡터는 크기 및 방향을 가질 수 있다. 움직임 양을 비교한다는 것은 대상체의 움직임을 나타내는 벡터의 크기를 비교한다는 것을 의미할 수 있다. 또한 움직임 양은 복수의 벡터를 포함하는 벡터장으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 움직임 양을 비교한다는 것은 복수의 벡터의 평균 크기를 비교한다는 의미가 될 수 있다. 또한 복수의 벡터 중 대표 벡터의 크기를 비교한다는 의미가 될 수 있다. 움직임 양에 대해서는 도 8 에서 자세히 설명한다.

제어부(620)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 임계 움직임 양은 대상체의 움직임 양이 큰지 적은지를 구분하는 기준이 되는 값이다. 예를 들어, 임계 움직임 양은 사용자가 요구하는 영상의 화질을 고려하여 통계적으로 적절한 값이 결정될 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 임계 움직임 양을 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)는 도 4 의 저장부(124)에 임계 움직임 양을 저장하고 있을 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 통신부(132)로부터 임계 움직임 양을 수신할 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600)는 사용자로부터 임계 움직임 양을 수신할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 임계 움직임 양의 변화에 따라 대응되는 영상의 변화를 보여줄 수 있다. 사용자는 임계 움직임 양을 확인하면서 용이하게 임계 움직임 양을 결정할 수 있다. 또한, 임계 움직임 량은 촬영 대상이 되는 신체 부위, 또는 장기의 종류에 따라서 다른 값으로 설정될 수 있다.

제어부(620)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 제 1 영역을 추출하고, 추출된 제 1 영역에서 대상체의 윤곽선을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 추정할 수 있다. 제어부(620)는 소벨(Sobel) 마스크, 프리윗(Prewitt) 마스크, 로버트(Robert) 마스크 및 캐니(Canny) 마스크 중 적어도 하나를 이용하여 제 1 영역에 대한 윤곽선을 획득할 수 있다.

제어부(620)는 제 1 영역에 나타난 대상체의 윤곽선에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 1 PSF를 추정할 수 있다. 또한 제어부(620)는 제 1 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

단층 촬영 장치(600)의 공간 해상도의 제한으로 인하여 퍼짐 아티팩트가 발생할 수 있다. 제 2 정보는 퍼짐(blurring) 아티팩트에 관한 정보일 수 있다. 여기서, 퍼짐은 블룸잉(blooming)과 동일한 의미일 수 있다.

제어부(620)는 획득된 윤곽선의 퍼짐(blur)에 기초하여 제 1 PSF를 추정할 수 있다. 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우에 획득된 제 1 영역에 대한 윤곽선이므로, 윤곽선에는 움직임 아티팩트(artifact)가 거의 없을 수 있다. 따라서, 제어부(620)는 제 1 영역의 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 획득할 수 있으며, 제 1 PSF 는 제 1 영역에 대한 퍼짐(blurring) 아티펙트를 나타낼 수 있다.

제어부(620)는 액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF를 추정할 수 있다. 액티브 스파스 3 차원 PSF 샘플링은 촬영 대상이 되는 대상체에 대응되는 팬텀 또는 테이블(105)에 기초하여 PSF를 추정하는 방법이다. 팬텀은 선형, 구형 등의 모양을 가질 수 있다. 단층 촬영 장치는 테이블 또는 팬텀의 윤곽선 정보를 이미 알고 있을 수 있다. 따라서 단층 촬영 장치는 영상에 나타난 테이블 또는 팬텀의 영상에 기초하여 제 2 PSF를 추정할 수 있다.

제어부(620)는 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정할 수 있다. 단층 촬영 장치와 같은 영상 장치는 모두 제한적인 공간 해상도를 가지고 있다. 단층 촬영 장치의 PSF 모델은 촬영 장치의 제조사가 제공해줄 수 있다. 또한 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 기초하여 제 3 PSF를 추정할 수 있다.

제어부(620)는 상술한 바와 같은 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 기초하여 제 2 정보를 획득할 수 있다. 제어부(620)는 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 상기 제 2 정보를 획득할 수 있다. 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF는 중요도가 서로 다를 수 있다. 제어부(620)는 중요도가 높은 PSF 에 대하여 높은 가중치를 할당할 수 있다. 초음파 진단 장치(600)는 중요도 정보를 저장하고 있을 수 있다. 초음파 진단 장치(600)는 중요도 정보를 사용자로부터 수신할 수 있다. 초음파 진단 장치(600)는 중요도 정보를 통신부로부터 수신할 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 전체 영상을 복수의 영역들로 나눌 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 복수의 영역들 각각에 대하여 PSF를 추정할 수 있다. 각 영역에 대한 최종 PSF 값은 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF의 가중 평균합에 의하여 구해질 수 있다. 예를 들어 최종 PSF는 아래 [식 1] 과 같이 구해질 수 있다.

최종 PSF = (w0 x 제 1 PSF) + (w1 x 제 2 PSF) + (w2 x 제 3 PSF) [식 1]

여기서 w0, w1 및 w2 는 가중치 일 수 있다. 최종 PSF 는 제 2 정보에 포함될 수 있다. 제어부(620)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정할 수 있다. 또한 제어부(620)는 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다. 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우 단층 촬영 장치(600)는 영상 상의 제 1 영역 내의 대상체에 움직임이 큼을 알 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에 움직임 아티팩트 및 퍼짐 아티팩트가 모두 있음을 알 수 있다. 예를 들어 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상이 될 수 있다. 또한, 제어부(620)는 임계 움직임 양에 기초하여, 제 1 영역은 움직임 아티팩트가 퍼짐 아티팩트를 현저하게 압도하는 영역인지 여부를 판단할 수 있다. 움직임 아티팩트가 퍼짐 아티팩트를 압도하는 제 1 영역에서는 대상체의 윤곽선에 기초하여 PSF를 추정하는 것이 어려울 수 있다. 따라서 제어부(620)는 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다. 즉, 제1 영역의 움직임 양이 임계 움직임 양 이상이 되는 경우, 전술한 [식 1]에서 w0, 및 w1는 0 값으로 설정하고, w2는 0이 아닌 값으로 설정하여, 제2 정보를 구하는데 있어서 제3 PSF 값만이 반영되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역의 제 1 정보에 기초하여 제 2 정보를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역의 움직임 양에 따라 서로 다른 방식으로 제 2 정보를 획득할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 전체 영상에 포함되는 복수의 영역들 각각의 제 1 정보에 기초하여, 각각의 영역에 특화된 제 2 정보를 획득할 수 있다. 따라서 단층 촬영 장치(600)는 특화된 제 2 정보에 기초하여 선명한 영상을 획득할 수 있다.

영상 처리부(630)는 제 1 정보 및 제 2 정보 에 기초하여 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력한다. 영상 처리부(630)는 도 4 의 영상 처리부(126)에 대응될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 영상 처리부(630)는 아래와 같은 동작을 할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)가 수행하는 동작 중 적어도 일부는 제어부(620)의 동작과 병렬적으로 동작할 수 있다.

영상 처리부(630)는 제 1 정보 및 제 2 정보에 기초하여, 제 1 영역에서의 시간에 따른 대상체의 움직임 아티팩트를 보정할 수 있다. 또한 영상 처리부(630)는 제 1 영역에서 발생한 퍼짐(blurring) 아티팩트를 보정할 수 있다. 퍼짐 아티팩트를 보정하는 것을 디블러링(De-blurring) 또는 디블룸잉(De-blooming)이라고 할 수 있다. 퍼짐 아티팩트에 대한 보정은 도 10 에서 자세히 설명한다.

또한, 영상 처리부(630)에서 최종 단층 영상이 생성되면, 최종 단층 영상은 도 4 의 디스플레이부(130)를 통하여 표시될 수 있다. 또한 도 4 의 저장부(124)는 영상 처리부(630)에서 출력된 최종 단층 영상을 저장할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 도 4 의 통신부(132)를 통하여 최종 단층 영상을 외부 장치로 출력할 수 있다.

상술한 바와 같이 제어부(620)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하므로, 영상 처리부(630)는 제어부(620)가 이미 수행한 비교결과를 수신할 수 있다. 영상 처리부(630)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다. 또한 영상 처리부(630)는 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다.

또한, 제어부(620)가 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하지 않고, 영상 처리부(630)가 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수도 있다. 그리고, 영상 처리부(630)는 전술한 비교 결과에 따라서 제1 영영의 움직임 및 블러링을 보정할 수 있다.

구체적으로, 영상 처리부(630)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다.

또한, 영상 처리부(630)는 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)는 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 임계 선예도 미만인 경우, 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정할 수 있다. 영상 처리부(630)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다.

영상 처리부(630)는 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득할 수 있다. 영상 처리부(630)는 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도를 획득할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만인 경우 제 2 정보에 기초하여 제 1 정보를 수정할 수 있다. 또한, 영상 처리부(630)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정할 수 있다. 제1 정보의 수정은 이하에서 도 12 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명한다.

영상 처리부(630)의 동작에 대해서는 이하 도 13 내지 도 16과 함께 보다 자세히 설명한다. 단층 촬영 장치(600)의 구체적인 동작은 이하에서 도 7 에서 보다 자세히 설명한다.

도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다. 도 7 에 있어서, 데이터 획득부(710), 제어부(721) 및 영상 처리부(722)는 도 6의 데이터 획득부(610), 제어부(620) 및 영상 처리부(630)와 동일 대응되므로, 도 6에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 단층 촬영 장치(700)는 데이터 획득부(710), 제어부(721) 및 영상 처리부(722)를 포함한다. 단층 촬영 장치(700)는 제어부(721) 및 영상 처리부(722)를 하나의 하드웨어인 영상 복원부(720)로 구현할 수도 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니면 도 6 과 같이 별도의 하드웨어로 구현될 수 있다.

또한, 단층 촬영 장치(700)는 갠트리(730), 디스플레이 부(740), 사용자 인터페이스 부(750), 저장부(760) 및 통신부(770) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 단층 촬영 장치(700)에 포함되는 갠트리(730), 디스플레이 부(740), 사용자 인터페이스 부(750), 저장부(760) 및 통신부(770)는 각각 도 4 에 도시된 CT 시스템(100)의 갠트리(102), 디스플레이부(130), 입력부(128), 저장부(124) 및 통신부(132)와 그 동작 및 구성이 동일하므로, 도 4 에서와 중복되는 설명은 생략한다.

데이터 획득부(710)는 대상체를 단층 촬영하여, 제 1 시점에 대응되는 제 1 영상을 획득하고 제 2 시점에 대응되는 제 2 영상을 획득한다.

또한, 영상 복원부(720)는 제 1 영상 및 제 2 영상 간의 움직임 양에 근거하여, 대상체의 움직임 양과 시간의 관계를 나타내는 제 1 정보를 획득한다. 여기서, 제 1 영상 및 제 2 영상은 부분 각도 복원(PAR: partial angle reconstruction)에 따라서 복원되는 영상이 될 수 있다. 구체적으로, 제 1 영상 및 제 2 영상은 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다. 또한, 제 1 영상 및 제 2 영상과 같이 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)을 ‘부분 영상(partial image)’ 또는 ‘부분 각도 영상(partial angle image)’라 칭할 수 있다.

그리고, 제 1 시점은 제 1 영상을 복원하기 위해서 획득하는 로 데이터의 획득 시점에 대응되며, 제 2 시점은 제 2 영상을 복원하기 위해서 획득하는 로 데이터의 획득 시점에 대응된다. 예를 들어, 제 1 영상을 복원하기 위해서 획득된 로 데이터가 0부터 a 시점까지의 시간 구간 동안에 획득된 로 데이터를 이용하여 제1 영상을 복원하는 경우, 제1 시점은 0부터 a시점까지의 시간 구간의 중간인 a/2 시점이 될 수 있을 것이다. 또한, 제2 영상을 복원하기 위해서 획득된 로 데이터가 b 시점부터 c 시점까지의 시간 구간 동안에 획득된 데이터를 이용하여 제1 영상을 복원하는 경우, 제1 시점은 b 시점부터 c 시점까지의 시간 구간의 중간인 (c+b)/2) 시점이 될 수 있을 것이다.

또한, 제1 영상은 제1 시점에서의 대상체를 나타내며, 제2 영상은 제2 시점에서의 대상체를 나타낸다.

영상 복원부(720)는 제 1 정보 및 제2 정보에 근거하여, 목표 시점에서의 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원한다. 구체적으로, 영상 복원부(720)는 제1 정보 및 제2 정보에 근거하여, 대상체의 움직임 보정(motion correction) 및 디블러링을 통하여 목표 영상을 복원한다. 구체적으로, 영상 복원부(720)는 대상체를 나타내는 영상, 대상체를 이미징하기 위한 이미지 격자, 또는 대상체를 나타내는 복셀(voxel)을 와핑(warping)하여 대상체의 움직임을 보정할 수 있다.

여기서, 와핑(warping)은 영상 내에 포함되는 대상체를 팽창, 축소, 위치 이동, 및/또는 형태 등과 같은 대상체의 상태 변경을 통하여, 영상 내에 포함되는 대상체를 예측되는 대상체의 상태에 맞춰 조절하는 것을 뜻한다.

또한, 영상 복원부(720)는 제 1 정보에 기초하여 제 2 정보를 획득할 수 있다. 또한 영상 복원부(720)는 제 2 정보에 기초하여 디블러링할 수 있다. 제 2 정보를 획득하는 방법 및 제 2 정보에 기초하여 디블러링하는 방법에 대해서는 도 10 과 함께 설명한다. 또한, 영상 복원부(720)의 영상 복원 동작은 이하에서 도 11 및 도 16 을 참조하여 상세히 설명한다.

갠트리(730)는 X-ray 생성부(도 4의 106), X-ray 검출부(도 4 의 108), 및 데이터 획득 회로(도 4 의 116)를 포함하며, 대상체로 엑스레이를 조사하고, 대상체를 투과한 엑스레이를 감지하고, 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터(raw data)를 생성한다.

구체적으로, X-ray 생성부(106)는 엑스레이(X-ray)를 생성한다. 그리고, X-ray 생성부(106)는 대상체를 중심으로 회전하며, 대상체로 엑스레이를 조사한다. 그러면, X-ray 검출부(108)는 대상체를 통과한 엑스레이를 감지한다. 그리고 데이터 획득 회로(116)는 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터를 생성한다.

절반 복원 방식으로 복원된 단층 영상에서는 전체 복원 방식에 의해 획득된 단층 영상에 비하여, 움직임 아티팩트가 감소할 수 있다. 즉, 하나의 단면 단층 영상을 복원하기 위해서 필요한 로 데이터를 획득하는데 소요되는 시간이 감소할수록, 움직임 아티팩트가 감소된 영상을 복원할 수 있다. 즉, 하나의 단면 단층 영상을 복원하기 위해서 필요한 로 데이터를 획득하는데 소요되는 시간이 감소할수록, 시간 해상도(temporal resolution)를 증가시킬 수 있으며, 환자에게 조사되는 방사선량을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법에서는 전술한 전체 복원 방식 또는 절반 복원 방식이 이용될 수 있다.

디스플레이 부(740)는 소정 화면을 디스플레이한다. 구체적으로, 디스플레이 부(740)는 단층 촬영을 진행하는데 필요한 사용자 인터페이스 화면 또는 최종 단층 영상 등을 디스플레이할 수 있다.

사용자 인터페이스 부(750)는 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받기 위한 사용자 인터페이스 화면을 생성 및 출력하며, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받는다. 또한, 사용자 인터페이스 부(750)에서 출력되는 사용자 인터페이스 화면은 디스플레이 부(740)로 출력된다. 그러면, 디스플레이 부(740)는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다. 사용자는 디스플레이 부(740)를 통하여 디스플레이 되는 사용자 인터페이스 화면을 보고, 소정 정보를 인식할 수 있으며, 소정 명령 또는 데이터를 입력할 수 있다.

예를 들어, 사용자 인터페이스 부(750)는 마우스, 키보드, 또는 소정 데이터 입력을 위한 하드 키들을 포함하는 입력 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스 부(750)에 포함되는 마우스, 키보드, 또는 기타 입력 장치 중 적어도 하나를 조작하여, 소정 데이터 또는 명령을 입력할 수 있다.

또한, 사용자 인터페이스 부(750)는 터치 패드로 형성될 수 있다. 구체적으로, 사용자 인터페이스 부(750)는 디스플레이 부(740)에 포함되는 디스플레이 패널(display panel)(미도시)과 결합되는 터치 패드(touch pad)(미도시)를 포함하여, 디스플레이 패널 상으로 사용자 인터페이스 화면을 출력한다. 그리고, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 소정 명령이 입력되면, 터치 패드에서 이를 감지하여, 사용자가 입력한 소정 명령을 인식할 수 있다.

구체적으로, 사용자 인터페이스 부(750)가 터치 패드로 형성되는 경우, 사용자가 사용자 인터페이스 화면의 소정 지점을 터치하면, 사용자 인터페이스 부(750)는 터치된 지점을 감지한다. 그리고, 감지된 정보를 영상 복원부(720)로 전송할 수 있다. 그러면, 영상 복원부(720)는 감지된 지점에 표시된 메뉴에 대응되는 사용자의 요청 또는 명령을 인식하며, 인식된 요청 또는 명령을 반영하여 단층 영상 복원 동작을 수행할 수 있다.

저장부(760)는 단층 촬영에 따라서 획득되는 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 로 데이터인 프로젝션 데이터 및 사이노그램 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(760)는 단층 영상의 복원에 필요한 각종 데이터, 프로그램 등을 저장할 수 있으며, 최종 단층 영상을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(760)는 제 1 정보 및 제 2 정보 중 적어도 하나의 획득에 필요한 각종 데이터를 저정할 수 있다. 또한 저장부(760)는 획득된 제 1 정보 및 제 2 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

통신부(770)는 외부 디바이스, 외부 의료 장치 등과의 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부(770)는 외부적으로 연결되는 CT 시스템 또는 단층 촬영 장치와 연결되며, 제1 영상 및 제2 영상을 수신할 수 있다. 또는 제1 영상 및 제2 영상을 복원하기 위한 로 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 데이터 획득부(710)는 통신부(770)를 통하여 전송되는 제1 영상 및 제2 영상 또는 제1 영상 및 제2 영상을 복원하기 위한 로 데이터를 전송받고, 전송된 데이터에 근거하여 제1 정보를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600, 700)는 부분 각도 복원(PAR: partial angle reconstruction) 방식, 전체 복원(full reconstruction) 방식 및 절반 복원(half reconstruction) 방식 중 적어도 하나를 이용하여 단층 영상을 복원할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600, 700)에서는 다양한 스캔 모드가 적용되어 제1 영상 및 제2 영상이 획득될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600, 700)에서는 축상 (axial) 스캔 방식 및 나선형(helical) 스캔 방식에 따른 단층 촬영이 모두 적용될 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600, 700)에서는 다양한 방사 형태를 갖는 광원을 생성하는 X-ray 생성부(106)가 이용될 수 있다.

심장과 같이 대상체가 움직이는 경우, 한주기에 해당하는 시간 또는 각도를 최소화하여 로 데이터를 획득하여야, 복원된 단층 영상에 존재하는 움직임 아티팩트(motion artifact)를 줄일 수 있다. 절반 복원 방식이 전체 복원 방식보다 움직임 아티팩트를 감소시킬 수 있으므로, 이하에서는 목표 영상 복원하는데 절반 복원 방식이 이용되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 8 은 제 1 정보를 설명하기 위한 일 도면이다. 구체적으로, 도 8 의 (a)는 제 1 영상과 제 2 영상의 비교 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8 의 (b)는 제1 영상과 제2 영상간의 움직임 양을 나타내는 도면이다. 도 8 의 (c)는 제1 정보를 설명하기 위한 도면이다.

도 8 의 (a)를 참조하면, 설명의 편의상 제1 영상(810) 및 제2 영상(820)이 완전한 영상(complete image)인 경우를 예로 들어 설명한다.

제1 영상(810) 및 제2 영상(820)은 움직이는 대상체를 촬영한 단층 영상을 도식화하였다. 또한, 도 8 의 (a)에서는 하나의 영상 내에 포함되는 적어도 하나의 대상체(811 및 812, 또는 821 및 822)는 도시된 바와 같이 원형 물체로 표현되었다. 구체적으로, 대상체의 움직임량을 비교하기 위하여, 제 1 영상(810)에 포함되는 대상체(811, 812)와 제 2 영상(820)에 포함되는 대상체(821, 822)를 비교한다. 그리고, 비교 결과에 따라서, 비교 영상(830)에 도시된 바와 같이 대상체의 움직임 양을 구할 수 있다.

도 8 의 (b)를 참조하면, 두 영상에 포함되는 대상체의 동일 부위를 나타내는 표면들을 비교하여, 비교된 표면들의 위치 차이 값 및 방향을 나타내는 움직임 벡터(motion vector)를 구할 수 있다. 그리고, 움직임 벡터를 대상체의 움직임 양으로 이용할 수 있다. 여기서, 움직임 벡터들을 포함하며, 대상체의 소정 부위의 움직임 양을 나타내는 정보가 움직임 벡터장(MVF: motion vector field)이 될 수 있다. 즉, 움직임 벡터장(MVF)은 대상체를 형성하는 표면의 움직임 양을 나타낸다.

여기서, 움직임 벡터장은 대상체의 움직임 추출을 위해 획득되는 정보로, 비강체정합(non-rigid registration)을 이용하여 대상체의 움직임 양을 측정할 수 있다. 또한, 대상체의 움직임 양은 강체정합(rigid registration), 광학적 플로우(optical flow) 및 특징점 매칭(feature matching) 등의 다양한 움직임 측정 기법을 이용하여 측정할 수 있다.

이하에서는, 움직임 벡터장을 획득하기 위하여 비강체정합(non-rigid registration) 방식을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

구체적으로, 제1 영상(810) 또는 제2 영상(820)의 이미지 격자(image grid)에서 복수개의 제어 지점(control point)을 설정하고, 각 제어 지점에서 최적의 움직임 벡터를 계산한다. 여기서, 움직임 벡터는 움직임의 방향 및 크기를 포함하는 벡터이다. 그리고, 제어 지점들 각각에서의 움직임 벡터들을 삽입(interpolation)하여, 모든 복셀들에서의 움직임 벡터를 나타내는 움직임 벡터장을 구한다. 예를 들어, 움직임 벡터를 삽입(interpolation)하는 방식으로는 B-spline free form deformation 방식을 사용할 수 있다. 또한, 각 제어 지점에서 최적의 움직임 벡터를 계산하는 방법으로는 최적화 기법을 사용할 수 있다. 구체적으로, 최적화 기법은, 반복적으로 복수개의 제어 지점에서의 움직임 벡터를 갱신하여 움직임 벡터장을 갱신하고, 갱신된 움직임 벡터장을 기반으로 제1 영상(810) 또는 제2 영상(820)을 와핑한 후, 와핑된 제1 영상 또는 제2 영상을 와핑 전의 제2 영상(820) 또는 제1 영상(810)과 비교하여 유사한 정도가 가장 높을 때, 반복을 종료하여 움직임 벡터를 계산하는 방식이다. 여기서, 유사한 정도는 비교 대상이 되는 두 영상 밝기값의 차분 제곱합(sum of squared difference)의 음수를 사용할 수 있다.

또 다른 방법으로는, 대상체의 표면에서 제어 지점(control point)을 설정하고, 제1 영상(810) 및 제2 영상(820)에 있어서, 대상체의 동일 지점을 나타내는 제어 지점들을 비교하여, 움직임 벡터를 구할 수 있다. 구체적으로, 제어 지점(Control point)들끼리 매칭(matching)시켜, 제어 지점들 간의 상대적 차이를 구한다. 그리고, 상대적 차이 값을 현재 제어 지점에서 움직임 벡터(Motion Vector)로 사용할 수 있다. 그리고, 제어 지점들 각각에서의 움직임 벡터들을 삽입(interpolation)하여, 모든 복셀들에서의 움직임 벡터를 나타내는 움직임 벡터장을 구한다. 전술한 예에서와 같이, 움직임 벡터를 삽입(interpolation)하는 방식으로는 B-spline free form deformation 방식을 사용할 수 있다.

또한, 제1 정보는 대상체의 움직임 패턴을 나타내는 그래프 등으로 표현될 수 있다. 또한, 대상체의 움직임 패턴을 나타내는 그래프의 형태는 대상체에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 대상체가 심장 전체인 경우 제1 정보에 대응되는 그래프의 형태는 심장 전체의 움직임 패턴을 반영할 수 있다. 또한, 대상체가 심장에 포함되는 관상동맥(coronary artery)인 경우, 제 1 정보에 대응되는 그래프 형태는 관상 동맥의 움직임 패턴을 반영할 수 있다. 또한, 대상체가 심장에 포함되는 관상 동맥이라 하더라도, 심장 내에서의 관상 동맥의 위치에 따라서 움직임 패턴이 달라질 수 있으며, 관상 동맥의 위치 별로 제 1 정보의 그래프 형태를 다르게 설정할 수 있다. 또한, 대상체가 심장에 포함되는 승모판막(MV: Mitral Valve)인 경우, 제1 정보에 대응되는 그래프 형태는 승모판막의 움직임 패턴을 반영할 수 있다.

또한, 단층 영상을 이미징하고자 하는 대상체의 부분 영역들 별로 움직임 패턴이 다를 수 있다. 이 경우, 단층 촬영 장치(600)는 전체 영상에 포함되는 복수의 부분 영역들 별로 다른 움직임 패턴을 반영하도록, 부분 영역들 별로 제 1 정보를 획득할 수 있다. 제 1 영역은 복수의 부분 영역들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

부분 영역들 별로 각각 제1 정보를 획득하고, 부분 영역 별 제 1 정보를 이용하여 부분 영역들 별로 움직임 보정을 수행하여, 대상체 전체를 나타내는 목표 영상을 복원할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 대상체가 심장인 경우, 좌심실, 우심실, 좌심방, 및 우심방 각각에서 움직임 패턴이 달라질 수 있다. 이 경우, 좌심실, 우심실, 좌심방, 및 우심방 각각에서 제 1 정보를 개별적으로 획득하며, 좌심실, 우심실, 좌심방, 및 우심방 각각의 부분 영상의 움직임 보정을 수행하고, 움직임 보정된 부분 영상들을 합성하여 심장을 나타내는 목표 영상을 복원할 수 있다. 또한, 제 1 정보에 있어서, 움직임 양과 시간의 관계는 사용자가 설정할 수도 있다.

제어부(721)에서 제1 정보가 획득되면, 제1 정보에 따라서 제1 시점과 제2 시점 사이에 존재하는 시점에서의 대상체의 상태를 추정할 수 있다. 영상 처리부(722)는 제1 시점과 제2 시점 사이의 소정 시점을 목표 시점으로 설정하고, 목표 시점에서의 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원할 수 있다. 이 때, 영상 처리부는 제1 정보에 근거하여 목표 시점에서의 대상체의 상태를 추정하고, 추정된 대상체의 상태에 맞춰서 영상 또는 대상체를 와핑시킴으로써, 대상체의 움직임을 보상하여 목표 영상을 복원할 수 있다.

도 9 는 PSF를 설명하기 위한 도면이다.

PSF(Point Spread Function)은 점(point)에 대한 영상 촬영 시스템의 공간 상의 응답을 나타낸 함수이다. 즉, PSF는 영상 촬영 시스템의 공간 상의 임펄스 응답(Impulse Response)라고 할 수 있다. PSF는 가우시안 함수로 근사될 수 있다. 도 9의 (a)를 참조하면 대상체 평면(912)(편의상 직선으로 도시) 상의 대상체의 일 지점(911)을 이미징하기 위한 파(wave)가 전달될 것이다. 예를 들어 파는 구형(913)으로 지점(911)로부터 방사(emit)될 수 있다. 초음파 시스템의 경우, 파는 초음파가 될 것이다. 현미경과 같은 광학 장치의 경우, 파는 빛이 될 것이다. CT 촬영 장치 또는 X-ray 촬영 장치의 경우, 파는 X-ray가 될 것이다. 영상 촬영 시스템(920)은 구형(913)의 파의 일부(930)를 획득할 것이다. 또한 영상 촬영 시스템(920)은 대상체 평면(912) 상의 지점(911)에 대한 영상은 영상 평면(942) 상의 일 지점(941)에 표시될 것이다.

도 9 의 (b)를 참조하면, 대상체 평면(950)의 일 지점(951)의 영상은 영상 평면(960)에 표시될 수 있다. 예를 들어 영상 평면(960)에는 일 지점(961)에 영상이 표시될 수 있으며, 그 외에 아티팩트(962)가 표시될 수 있다. 아티팩트(962)는 퍼짐(blur) 아티팩트일 수 있다. 아티팩트(962)는 원형으로 나타날 수 있다.

도 10 은 PSF 를 설명하기 위한 도면이다.

도 10 의 (a)는 평명상에 나타난 대상체를 나타낸 영상(1000)이다. 영상(1000)에는 임의의 직교 좌표축을 설정할 수 있다. 예를 들어, x축은 대상체(1006)를 가로지르도록 설정될 수 있으며 y축은 대상체(1006)에 접할 수 있다.

도 10 의 (b)에서 x 축은 각 지점의 위치를 나타내며 v축은 각 지점에 대한 픽셀값을 나타낸다. 도 10 의(b)의 그래프(1010)는 영상(1000) 내에 블러링이 발생하지 않은 경우에서의 영상 내 포함되는 1차원적 직선(1004)에 대한 픽셀 값들을 나타내는 그래프이다. 도 10의 (a)를 참조하면, 영상(1000)내에서 원점(1001)을 기준으로, 좌측 영역(1002)에서는 화소 값이 0 값이 되고, 우측 영역(1003)에서는 화소 값이 1 값이 된다. 그래프(1010)에 있어서, x 값이 음수인 경우는 좌측 영역(1002)에 대응되고, x 값이 양수인 경우는 우측 영역(1003)에 대응된다. 또한, 원점은 표면(1001)에 포함되는 지점(1005)에 대응된다. 전술한 예에서, 그래프(1010)에서 x의 값이 음수인 경우에 픽셀값이 0 이고, x의 값이 양인 경우에 픽셀값은 a 이다. 즉, x의 값이 0 에서 영상은 명확한 윤곽을 가짐을 알 수 있다.

그래프(1020)는 그래프(1010)를 소정의 PSF에 의하여 변환한 것이다. 여기서, 소정의 PSF는 단층 촬용 장치 내에 존재하는 PSF 를 나타낼 수 있다. 그래프(1010)와 비교하면, 단층 촬영 장치의 PSF로 인하여 그래프(1020)는 x의 값이 0 인 부근에서 픽셀 값이 서서히 변함을 알 수 있다. 따라서, 단층 촬영 장치는 1 차원 영상(1020)에서 윤곽을 획득하기 어려울 수 있다.

도 10 의 (c)는 제 2 차원 영상을 나타낸 도면이다. 영상(1030)은 2차원 공간 상의 대상체를 나타낸 영상이다. 영상(1030)에는 퍼짐 아티팩트가 없다. 영상(1040)은 단층 촬영 장치(600)의 PSF를 나타낸 영상이다. 영상(1040)은 퍼짐이 있으며, 위아래로 긴 형태이다. 단층 촬영 장치(600)가 대상체를 촬영하면 PSF가 적용되어 영상(1050)이 획득된다. 즉, 단층 촬영 장치(600)는 영상(1030) 및 영상(1040)을 컨볼루션(Convolution)하여 블러링에 의한 아티팩트가 있는 영상(1050)을 획득한다. 예를 들어 PSF를 나타내는 영상(1040)은 퍼짐(blurring)이 있으며 위아래로 긴 형태이다. 대상체인 두 개의 원을 포함한 영상(1030)에 PSF가 적용되면, 퍼짐이 있으면서 위아래로 길어진 두 개의 원을 포함한 영상(1050)이 획득된다. 단층 촬영 장치(600)는 영상(1050)과 영상(1030)을 획득하여, 단층 촬영 장치(600)가 내재한 PSF 를 획득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 영상(1030)은 대상체를 나타내는 영상이며, 영상(1050)은 단층 촬영 장치가 팬텀을 촬영하여 획득된 영상이 될 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 획득된 PSF에 기초하여, 수학적으로 PSF의 역(inverse PSF)을 구할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 PSF의 역을 퍼짐 아티팩트가 있는 영상(1050)과 컨볼루션하여, 퍼짐 아티팩트가 없는 영상(1030)을 추정할 수 있다. 즉, 단층 촬영 장치(600)는 PSF 에 기초하여 디블러링할 수 있다.

PSF를 추정하는 방법에는 다양한 방법이 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 단층 촬영 장치(600)는 통신부로부터 대상체의 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보를 수신할 수 있다. 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보는 그래프(1010)에 나타난 바와 같이 x 값이 0 인 부분에서 픽셀 값이 급격히 변하는 정보일 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600)는 대상체를 촬영한 전체 영상을 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 전체 영상에서 움직임이 적은 제 1 영역을 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에서 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보는 그래프(1020)에 나타난 바와 같이 x 값이 0 인 부분에서 픽셀 값이 완만하게 변하는 정보일 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보 및 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보에 기초하여 PSF 를 추정할 수 있다. 즉, 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보인 영상(1030)의 역과 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보인 영상(1050)을 컨볼루션 하여 PSF를 추정할 수 있다. 촬영된 대상체에 기초하여 추정된 PSF는 제 1 PSF 일 수 있다.

또한, 액티브 스파스 3차원 PSF를 이용하여 PSF를 추정할 수 있다. 도 10 의 (b)를 참조하면, 단층 촬영 장치(600)는 윤곽이 알려진 테이블 또는 팬텀과 관련된 영상(1030)을 가지고 있을 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 테이블 또는 팬텀을 실제로 촬영하여 영상(1050)을 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 영상(1010)과 영상(1020)에 기초하여 PSF 를 추정할 수 있다. 예를 들어 제 2 PSF를 추정할 수 있다.

도 11 은 본원 발명의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 영상 처리 과정을 나타낸 도면이다.

도 11 의 (a)를 참조하면, 단층 촬영 장치(600)가 촬영한 영상(1110)은 움직임 아티팩트와, 퍼짐 아티팩트를 모두 포함하고 있을 수 있다. 예를 들어 영역(1112)에서, 대상체의 움직으로 인하여 대상체의 윤곽선(1113)이 선명하지 못하고 중첩적으로 표시될 수 있다. 여기서 대상체의 윤곽선(1113)은 대상체의 최외곽 경계를 의미할 수 있다. 즉, 영역(1112)에는 움직임 아티팩트가 있을 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 영역(1112)에 대하여 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상이라고 판단할 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600)의 공간 해상도의 한계로 인하여 윤곽선(1111)이 선명하지 않게 표시될 수 있다. 즉, 윤곽선(1111)에는 퍼짐 아티팩트가 있을 수 있다.

도 11 의 (b)를 참조하면, 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 영역(1112)에 대하여, 제 1 정보에 기초하여 움직임 아티팩트를 제거할 수 있다. 영상(1120)의 영역(1112)에서 대상체의 윤곽선(1123)은 움직임 아티팩트가 제거된 것을 확인할 수 있다. 움직임 아티팩트의 제거는 와핑을 이용할 수 있다.

또한, 도 11 의 (c)를 참조하면, 단층 촬영 장치(600)는 움직임 아티팩트를 제거한 후 퍼짐 아티팩트를 제거할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)가 퍼짐 아티팩트를 제거하는 것을 디 블러링이라고 할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 PSF를 이용하여 영상의 퍼짐 아티팩트를 제거할 수 있다. 예를 들어 도 10에서 설명한 바와 같이 추정된 PSF의 역을 영상(1120)에 컨볼루션하여 영상(1130)을 획득할 수 있다. 영상(1130)의 대상체의 윤곽선(1131)은 영상(1120)의 대상체의 윤곽선(1121)보다 선명하다는 것을 확인할 수 있다.

도 12 는 본원 발명의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 영상 처리 과정을 나타낸 도면이다.

도 12 는 PSF를 나타낸 그래프이다. x 축은 1 차원의 각 지점의 위치를 나타내며 v축은 각 지점에 대한 픽셀값을 나타낸다.

단층 촬영 장치(600)는 움직임 보정 후 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득할 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치(600)는 대상체에 대한 영상의 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정할 수 있다. 추정된 제 4 PSF는 그래프(1212)와 같이 나타날 수 있다. 또한 제 2 정보에 포함된 최종 PSF는 그래프(1211)와 같이 나타날 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 포함되는 최종 PSF 값에 기초하여 디블러링을 수행할 것이므로, 영상의 제 4 PSF가 최종 PSF 와 높은 상관관계를 가질 경우, 단층 촬영 장치(600)는 보다 선명한 영상을 획득할 수 있다. 따라서 단층 촬영 장치(600)는 아래와 같은 방법으로 제 1 정보를 수정하여 제 4 PSF가 최종 PSF와 높은 상관도를 갖게 할 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 그래디언트 디센트(gradient decent) 탐색 방법으로 제 1 정보를 수정할 수 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)는 제 1 정보에 포함된 움직임 양을 수정할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 움직임 보정 후 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하여 제 4 PSF를 추정할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF와 최종 PSF 의 차이를 계산할 수 있다. 이때 제 4 PSF와 최종 PSF 의 차이에 관한 함수는 f(mf, psf_in) 라고 나타낼 수 있다. 여기서 mf는 움직임 양이고, psf_in은 최종 PSF 이다. 즉, 제 4 PSF와 최종 PSF 의 차이에 관한 함수 f()는 움직임 양(mf)과 최종 PSF(psf_in)를 변수로 가지는 함수이다. 단층 촬영 장치(600)는 함수 f()의 그래디언트(gradient)를 구할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 그래디언트의 반대 방향으로 움직임 양(mf)을 소정의 크기만큼 수정할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 수정된 움직임 양에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 함수 f()가 최소 값을 가질 때까지 위 과정을 반복할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 함수 f()가 최소 값을 가질 때의 움직임 양을 수정된 제 1 정보로 획득할 수 있다. 함수 f()가 최소 값을 가질 때, 제 4 PSF에 관한 그래프(1212)는 최종 PSF에 관한 그래프(1211)와 가장 유사할 것이다. 단층 촬영 장치(600)는 계산량을 줄이기 위하여 움직임 양이 소정의 움직임 양보다 큰 영역에 대해서만 제 1 정보를 수정할 수 있다.

또한, 제 1 정보를 수정하는 방법은 위 방법에 한정되는 것은 아니며, 단층 촬영 장치(600)는 움직임 양의 크기 및 방향을 임의로 조금씩 변경해 볼 수 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 움직임 양을 나타내는 움직임 벡터장에 포함된 벡터들 각각에 소정의 벡터를 더하거나 뺄 수 있다. 또한, 변경된 움직임 양에 기초하여 함수 f()가 최소 값을 갖도록 제 1 정보를 수정할 수 있다.

또한, 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 포함된 최종 PSF와 제 4 PSF 를 비교할 수 있다. 예를 들어 단층 촬영 장치(600)는 최종 PSF와 제 4 PSF 의 유사도를 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 통계적인 방법으로 유사도를 획득할 수 있으며, 예를 들어 상관 관계(Correlation)를 이용할 수 있다. 유사도는 함수 g(mf, psf_in)로 나타낼 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 그래디언트 어센트(gradient ascent) 탐색 방법으로 제 1 정보를 수정할 수 있다. 즉, 단층 촬영 장치(600)는 함수 g()가 최대 값을 가질 때의 움직임 양(mf)을 구할 수 있으며, 단층 촬영 장치(600)는 함수 g() 가 최대 값을 가질 때의 움직임 양(mf)을 제 1 정보로 할 수 있다. 함수 g()가 최대 값을 가질 때, 제 4 PSF에 관한 그래프(1212)는 최종 PSF에 관한 그래프(1211)와 가장 유사할 것이다.이하 도 13 내지 도 16 은 단층 촬영 장치(600)의 동작 방법을 나타내기 위한 흐름도이다. 이하 단층 촬영 장치(600)의 동작 방법에 대하여 도 13 과 함께 설명한다. 단층 촬영 장치(600)의 동작 방법 중 도 6 내지 도 12 와 중복되는 설명은 생략한다.

도 13 는 본 개시의 일 실시예에 관련된 단층 촬영 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

단계(1310)는 데이터 획득부(610)에서 수행될 수 있다. 단계(1320) 및 단계(1330)는 제어부(620)에서 수행될 수 있다. 단계(1340)는 영상 처리부(630)에서 수행될 수 있다.

단계(1310)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득할 수 있다. 또한, 단계(1320)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 영상 및 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득할 수 있다. 또한, 단계(1330)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 정보에 기초하여 제 1 영역에서의 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득할 수 있다. 또한 단계(1340)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 정보 및 제 2 정보 에 기초하여 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력할 수 있다. 또한, 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함할 수 있다.

최종 단층 영상을 출력하는 단계는 제 1 정보 및 제 2 정보에 기초하여, 제 1 영역에서의 시간에 따른 대상체의 움직임 보정을 하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 최종 단층 영상을 출력 하는 단계는 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 15 및 도 16 에서 보다 자세히 설명한다.

도 14 는 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

단계(1410) 내지 단계(1450)는 제어부(620)에 의하여 수행될 수 있다. 단계(1410)는 도 13 의 단계(1320) 이후에 수행될 수 있다. 단계(1410) 내지 단계(1450)는 도 13 의 단계(1330)에 포함될 수 있다.

단계(1410)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 제 1 영역에 관련된 정보에 플레그(flag)를 설정할 수 있다.

단계(1420)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득할 수 있다.

또한, 단계(1430)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 윤곽선의 퍼짐 정도에 기초하여 제 1 PSF를 추정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보를 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보 및 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보에 기초하여 제 1 PSF 를 추정할 수 있다. 즉, 윤곽선의 원래 형태에 관한 정보인 도 10 의 영상(1030)의 역과 촬영된 대상체의 윤곽선에 관한 정보인 도 10 의 영상(1050)을 컨볼루션 하여 제 1 PSF를 추정할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

단계(1440)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF 를 추정할 수 있다. 또한, 단계(1450)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 단층 촬영 장치의 PSF 모델 에 의한 제 3 PSF를 추정할 수 있다. 또한 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 제 1 영역에 대한 최종 PSF를 획득할 수 있다. 제 1 PSF, 제 2 PSF 및 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 최종 PSF를 획득하는 방법은 도 6 과 함께 설명한바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다. 최종 PSF 는 제 2 정보에 포함될 수 있다.

단계(1410)에서 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치(600)는, 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우 단층 촬영 장치(600)는 영상 상의 제 1 영역 내의 대상체에 움직임이 큼을 알 수 있다. 또한 제 1 영역에 관련된 정보에 플레그(flag)를 설정할 수 있다.

제 1 영역에서 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 일 실시예에 따르면 단층 촬영 장치(600)는 단계(1420) 내지 단계(1430)를 수행하지 않을 수 있다. 다른 실시예에 따르면 단계(1420) 내지 단계(1440)를 수행하지 않을 수 있다. 단계(1450)에서 단층 촬영 장치(600)는 단층 촬영 장치(600)의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 제 3 PSF에 기초하여 제 1 영역에 대한 제 2 정보를 획득할 수 있다.

도 15 은 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

단계(1510) 내지 단계(1550)는 영상 처리부(630)에 의하여 수행될 수 있다. 단계(1510) 내지 단계(1550)는 도 13 의 단계(1330) 이후에 수행될 수 있다. 단계(1510) 내지 단계(1550)는 단계(1340)에 포함될 수 있다.

단계(1510)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 이상인 경우, 단계(1530)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다. 또한, 도 14 의 단계(1410)에서 이미 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하였으므로, 단계(1510)는 단계(1410)의 결과를 이용할 수 있다.

도 8 에서 설명한 바와 같이 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 움직임 양을 획득할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 대상체의 소정 부위의 움직임 양을 나타내는 정보인 움직임 벡터장(MVF: motion vector field)을 획득할 수 있다. 움직임 벡터장(MVF)은 대상체를 형성하는 표면의 움직임 양을 나타낼 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 대상체를 형성하는 표면의 움직임 양을 포함하는 제 1 정보에 기초하여 전체 영상에 나타난 대상체의 움직임을 보정할 수 있다. 예를 들어 와핑(warping)을 이용할 수 있다.

또한 단계(1520)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링(Deblurring)할 수 있다. 디블러링은 퍼짐 아티팩트를 제거하는 과정을 의미한다. 디블러링은 제 2 정보에 기초하여 제거될 수 있다. 예를 들어 제 2 정보는 퍼짐 아티팩트와 관련된 정보로서 PSF를 포함한다. 도 13 내지 도 14 에서 설명한 바와 같이 단층 촬영 장치(600)는 PSF를 포함하는 제 2 정보를 획득할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 PSF 를 이용하여 촬영된 영상에서 퍼짐 아티팩트를 제거할 수 있다. 예를 들어 도 10 을 참조하면, 단층 촬영 장치(600)는 영상(1050)을 촬영할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 PSF(1040)를 가지고 있을 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 영상(1050) 및 PSF(1040)를 이용하여 영상(1030)을 획득할 수 있다.

또한, 단층 촬영 장치(600)는 단계(1510)를 수행하지 않고 바로, 단계(1530)를 수행할 수 있다. 단계(1530)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에 대하여 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정할 수 있다. 단계(1520)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링(De-blurring)할 수 있다.

단계(1510)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에서 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교할 수 있다. 대상체의 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우, 단층 촬영 장치(600)는 단계(1520)를 수행할 수 있다. 단계(1520)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에 대하여 제 2 정보에 기초하여 제 1 영역을 디블러링할 수 있다. 움직임 양이 임계 움직임 양의 미만인 경우 단층 촬영 장치(600)는 영상에 나타난 대상체의 움직임이 적은 것으로 판단할 수 있다. 즉 움직임 아티팩트가 적은 것으로 판단할 수 있다. 따라서 단층 촬영 장치(600)는 움직임을 보정하는 단계(1530)를 생략할 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 단계(1520) 이후 단계(1540)를 수행할 수 있다. 단계(1540)에서 단층 촬영 장치(600)는 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교할 수 있다. 선예도는 화상 경계의 명료함이나 미세한 부분의 묘사 능력을 나타내는 정도이다. 단층 촬영 장치(600)는 선예도를 수치화 할 수 있다. 선예도는 명료함이 높을 수록 높은 수치를 가질 수 있다. 임계 선예도는 단층 촬영 장치(600)가 목적하고자 명료도에 대응하는 선예도 이다. 단층 촬영 장치(600)는 도 4 의 저장부(124)에 임계 선예도를 저장할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 도 4 의 통신부(132)로부터 임계 선예도를 수신할 수 있다. 또한 단층 촬영 장치(600)는 도 4 의 입력부(128)에 임계 선예도를 수신할 수 있다.

디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 임계 선예도 미만인 경우, 단층 촬영 장치(600)는 단계(1550)를 수행할 수 있다. 단계(1550)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정할 수 있다. 제 1 정보의 수정에 대해서는 도 12 와 함께 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.

또한 단층 촬영 장치(600)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 보정한 일부 영역의 선예도가 임계 선예도 이상인지 확인해볼 수 있다. 일부 영역의 선예도가 임계 선예도 이상인 경우 전체 영상에 대하여 움직임 양을 소정의 벡터에 기초하여 수정할 수 있다.

단계(1550) 이후 단계(1530)가 수행될 수 있다. 단계(1530)에서 단층 촬영 장치(600)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정할 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이 단계(1530) 이후에는 단계(1520), 단계(1540)가 수행될 수 있다. 또한 단계(1540)에서 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 임계 선예도 이상인 경우 단층 촬영 장치(600)는 보정된 최종 단층 영상을 출력할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)가 최종 단층 영상을 출력하는 구성에 대해서는 도 6 에서 상술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.

도 16 은 본 개시의 일 실시예와 관련된 단층 촬영 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

단계(1610) 내지 단계(1660)는 영상 처리부(630)에 의하여 수행될 수 있다. 단계(1610) 내지 단계(1660)는 도 13 의 단계(1330) 이후에 수행될 수 있다. 단계(1610) 내지 단계(1660)는 단계(1340)에 포함될 수 있다.

단계(1610)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역을 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 할 수 있다. 움직임 보정은 상술한 바와 같이 예를 들어 와핑(warping)을 이용할 수 있다. 단계(1620)에서 단층 촬영 장치(600)는 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득할 수 있다. 단계(1630)에서 단층 촬영 장치(600)는 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정할 수 있다.

단계(1640)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도를 획득할 수 있다. 또한 단계(1640)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도와 임계 유사도를 비교할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 포함된 최종 PSF를 제 4 PSF와 비교할 수 있다. 유사도는 상관관계(Correlation)로 나타낼 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 포함되는 최종 PSF 값에 기초하여 디블러링을 수행할 수 있다. 따라서, 영상의 제 4 PSF가 최종 PSF 와 높은 상관관계를 가질 경우, 단층 촬영 장치(600)는 보다 선명항 영상을 획득할 수 있다.

단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만일 경우 단계(1650)를 수행할 수 있다. 단계(1650)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 2 정보에 기초하여 제 1 정보를 수정할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF가 최종 PSF 와 유사해지도록 움직임 양을 수정할 수 있다. 이에 대해서는 도 12 에서 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.

또한 단층 촬영 장치(600)는 단계(1650) 수행 후 단계(1610)를 수행할 수 있다. 단계(1610)에서 단층 촬영 장치(600)는 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정할 수 있다.

단계(1640)에서 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도와 임계 유사도를 비교할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)는 제 4 PSF 및 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 이상일 경우 단계(1660)를 수행할 수 있다. 단계(1660)에서 단층 촬영 장치(600)는 제 1 영역을 제 2 정보에 기초하여 디블러링할 수 있다. 또한 단계(1660)에서 디블러링 후 단층 촬영 장치(600)는 보정된 최종 단층 영상을 출력할 수 있다. 단층 촬영 장치(600)가 최종 단층 영상을 출력하는 구성에 대해서는 도 6 에서 상술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.

상술한 바와 같은 단층 촬영 장치의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

본 개시에 따른 단층 영상 장치(600)는 움직임 아티팩트와 퍼짐 아티팩트를 동시에 고려하여, 단층 영상을 보정한다. 또한 단층 영상 장치(600)는 움직임 아티팩트와 퍼짐 아티팩트를 유기적으로 제거하기 위하여 대상체의 윤곽선을 추출할 때 움직 아티팩트에 관한 정보인 제 1 정보 고려한다. 또한 단층 영상 장치(600)는 대상체의 윤곽선으로부터 PSF를 포함하는 제 2 정보를 획득한다. 또한 단층 영상 장치(600)는 제 1 정보에 기초하여 움직임 아티팩트를 제거하고 제 2 정보에 기초하여 퍼짐 아티팩트를 제거한다. 또한 단층 영상이 소정의 선예도를 만족하지 않을 경우 제 2 정보에 기초하여 제 1 정보를 수정하고, 단층 영상 장치(600)는 제 1 정보에 기초하여 움직임 아티팩트를 제거하고 제 2 정보에 기초하여 퍼짐 아티팩트를 제거하는 과정을 반복한다. 결과로 얻는 선명한 영상을 통해, vessel wall, lumen, plaque 등의 시각화를 개선할 수 있고, 이를 통해 진단 정확도를 높일 수 있다.

용어 "프로세서" 는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신, 및 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, "프로세서" 는 주문형 반도체 (ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA), 등을 지칭할 수도 있다. 용어 "프로세서" 는, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다.

용어 "저장부" 또는 "메모리" 는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 용어 메모리는 임의 액세스 메모리 (RAM), 판독-전용 메모리 (ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리 (NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리 (PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리 (EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM (EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들, 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리에 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.

용어 "명령들" 및 "코드" 는 컴퓨터-판독가능 문구(들) 의 임의의 유형을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, 용어 "명령들" 및 "코드" 는 하나 이상의 프로그램들, 루틴들, 서브-루틴들, 기능들, 절차들, 등을 지칭할 수도 있다. "명령들" 및 "코드" 는 단일 컴퓨터-판독가능 문구 또는 많은 컴퓨터-판독가능 문구들을 포함할 수도 있다.

본원에 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들로 저장될 수도 있다. 용어 "컴퓨터-판독가능 매체" 또는 "컴퓨터-프로그램 제품" 은 컴퓨터에 의하여 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체를 지칭한다. 제한이 아닌, 예의 방법으로써, 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하거나 유지할 수 있고 컴퓨터에 의하여 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다. 디스크 (Disk) 및 디스크 (Disc) 는, 본원에 사용된 대로, 디스크 (disc) 가 레이저로 데이터를 광학적으로 재생하는 반면, 디스크 (disk) 는 보통 데이터를 자기적으로 재생하며 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다용도 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 (Blu-ray®) 디스크를 포함한다.

소프트웨어 또는 명령들은 송신 매체 상에서 또한 송신될 수도 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광 섬유 케이블, 트위스티드 페어 (twisted pair), 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파 (microwave) 와 같은 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 송신된다면, 동축 케이블, 광 섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 송신 매체의 정의에 포함된다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 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, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (23)

1. 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득하는 데이터 획득부;
   상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 상기 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하고, 상기 제 1 정보에 기초하여 상기 제 1 영역에서의 상기 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득하는 제어부; 및
   상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함하는 단층 촬영 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함하는 단층 촬영 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고,
   상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하고,
   상기 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 추정하고,
   상기 제 1 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF를 추정하고,
   상기 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하고,
   상기 제 1 PSF, 상기 제 2 PSF 및 상기 제 3 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 PSF, 상기 제 2 PSF 및 상기 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고,
   상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 이상인 경우, 상기 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하고,
   상기 제 3 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하고,
   상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고,
   상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 이상인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하고,
   상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하고,
   상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
   
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교하고,
    상기 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 상기 임계 선예도 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정하고,
    수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
    
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하고,
    상기 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정하고,
    상기 제 4 PSF 및 상기 제 2 정보의 유사도를 획득하고,
    상기 제 4 PSF 및 상기 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만인 경우
    상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 정보를 수정하고,
    상기 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치.
    
12. 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 제 1 시점에 대응되는 제 1 각도 구간 및 제 2 시점에 대응되는 제 2 각도 구간 각각에서 획득된 데이터를 이용하여 부분 영상인 제 1 영상 및 제 2 영상을 획득하는 단계;
    상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 이용하여, 전체 영상에 포함되는 제 1 영역 상의 상기 대상체의 움직임 양을 나타내는 제 1 정보를 획득하는 단계;
    상기 제 1 정보에 기초하여 상기 제 1 영역에서의 상기 대상체를 형성하는 적어도 하나의 지점의 퍼짐 정도를 나타내는 제 2 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역에 대하여 영상 보정을 하여 최종 단층 영상을 출력하는 단계를 포함하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 정보는 PSF(Point Spread Function)를 포함하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계;
    상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하는 단계;
    상기 윤곽선에 기초하여 제 1 PSF를 추정하는 단계; 및
    상기 제 1 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는,
    액티브 스파스 3차원(Active sparse 3D) PSF 샘플링에 기초하여 제 2 PSF를 추정하는 단계;
    상기 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하는 단계; 및
    상기 제 1 PSF, 상기 제 2 PSF 및 상기 제 3 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제 1 PSF, 상기 제 2 PSF 및 상기 제 3 PSF에 서로 다른 가중치를 적용하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계;
    상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 이상인 경우, 상기 단층 촬영 장치의 PSF 모델에 의한 제 3 PSF를 추정하는 단계; 및
    상기 제 3 PSF에 기초하여 상기 제 1 영역에 대한 상기 제 2 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
18. 제 12 항에 있어서,
    상기 최종 단층 영상을 출력하는 단계는,
    상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계; 및
    상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
19. 제 12 항에 있어서,
    상기 최종 단층 영상을 출력하는 단계는,
    상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계;
    상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 이상인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계; 및
    상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
20. 제 12 항에 있어서,
    상기 최종 단층 영상을 출력하는 단계는,
    상기 제 1 영역에서 상기 대상체의 움직임 양을 임계 움직임 양과 비교하는 단계; 및
    상기 대상체의 움직임 양이 상기 임계 움직임 양의 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대하여 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 영역을 디블러링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최종 단층 영상을 출력하는 단계는,
    상기 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도(sharpness)를 임계 선예도와 비교하는 단계;
    상기 디블러링된 제 1 영역에 대한 선예도가 상기 임계 선예도 미만인 경우, 상기 제 1 영역에 대한 선예도 및 제 2 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 정보를 수정하는 단계; 및
    수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임 보정을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
22. 제 18 항에 있어서,
    상기 최종 단층 영상을 출력하는 단계는,
    상기 움직임 보정된 제 1 영역에 대하여 윤곽선을 획득하는 단계;
    상기 획득된 윤곽선에 기초하여 제 4 PSF를 추정하는 단계;
    상기 제 4 PSF 및 상기 제 2 정보의 유사도를 획득하는 단계;
    상기 제 4 PSF 및 상기 제 2 정보의 유사도가 임계 유사도 미만인 경우
    상기 제 2 정보에 기초하여 상기 제 1 정보를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 제 1 정보에 기초하여 움직임을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 촬영 장치의 동작 방법.
    
23. 제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항의 단층 촬영 장치의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.

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