KR20170058103A - 전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법 - Google Patents

전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자파를 이용한 영상 재구성 장치는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치에 있어서,전자파 측정 대상물에 대한 전자파 측정값을 획득하는 전자파 측정부; 및 상기 전자파 측정값 및 상기 대상물의 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성을 수행하는 영상 재구성부를 포함할 수 있다.

Description

전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR RECONSTRUCTING IMAGE USING MICROWAVE AND METHOD THEROF}
본 발명은 전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자파를 이용해 횡단면을 촬영하여 획득한 횡단면 촬영 신호의 영상을 재구성하는 기술에 관한 것이다.
가장 일반적으로 사용되는 암의 조기 진단 방법은 기계적인 검사를 통하여 이질적인 조직을 검출하는 것인데, 이러한 기계적인 검사 방법은 검사 과정이 비교적 간단하다는 장점에도 불구하고, 진단 성공률이 극히 희박하여 조직 검사와 같은 2차적인 진단 방법과 병행하여 수행되고 있다. 따라서, 보다 정확한 기계적인 검사를 통하여 암을 진단하기 위한 방안이 필요하다.
이에 정확한 암진단을 위한 기술로, 전자파 일 예로 500MHz~3000MHz 주파수를 갖는 무선 주파수(RF: RadioFrequency) 전자파 신호의 전파(propagation) 특성을 이용하여 대상물(유방)을 촬영하고 선형적으로 영상을 출력하여 사용자가 이를 인식하도록 하는 기술이 제안된 바 있다.
구체적으로 종래의 전자파 횡단면 촬영에서 일반적인 영상 출력 방법은 전자파를 센싱 측정하여 신호처리를 하고 영상 재구성을 통해, 영상 출력 데이터 값을 출력하기 위한 데이터 값인 특정 영상 재구성 데이터 값을 생성한다. 그리고 상기 생성된 특정 영상 재구성 데이터 값을 바탕으로 변화없이 선형적으로 영상 출력하여 사용자가 이를 인식하도록 한다.
즉 종래의 마이크로파 단층촬영기는 마이크로파 정합용액으로 가득 채워진 수조 내에 소정의 마이크로파를 송수신할 수 있는 모노폴 안테나가 원형으로 배치되어 있고, 모노폴 안테나는 수조 내에 존재하는 피검자 유방에 대한 3차원 마이크로파 측정을 수행한다.
이처럼 종래의 마이크로파 단층촬영기는 전자파를 이용하여 횡단면 촬영하고 전자파들이 진행되는 공간상의 한 단면(예컨대, 횡단면)으로부터 각 전자파들의 강도를 수집하고, 수집된 데이터의 계산을 통해 공간 내에 있는 물질들의 전기적 특성 분포 영상을 재구성하여 모니터 등을 통해 디스플레이한다.
즉, 종래의 마이크로파 단층촬영기는 공간상에 송신되는 전자파를 측정하고, 측정된 전자파의 전자파 값을 사용하여 영상을 재구성하여 횡단면의 촬영 영상을 획득한다.
이러한 영상 재구성을 위해 알고리즘을 이용하는 다양한 수치 해석 방법들이 사용되고 있다. 그러나, 기존의 수치 해석 방법들을 이용하여 별다른 제한 없이 구현함으로써 계산량이 많아 계산시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
특허공개번호 KR 2103-0010156호
본 발명의 실시예는 전자파를 이용한 영상 재구성 시 형상경계 측정 장치에서 획득한 형상경계정보를 이용하여 영상을 재구성함으로써 영상 재구성 영역에 대한 계산량을 감소시키고 정확성을 향상시킬 수 있는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 전자파를 이용한 영상 재구성 시 고속연산 병렬 방식을 이용하여 연산 속도를 향상시킬 수 있는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전자파를 이용한 영상 재구성 장치는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치에 있어서, 전자파 측정 대상물에 대한 전자파 측정값을 획득하는 전자파 측정부; 및 상기 전자파 측정값 및 상기 대상물의 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성을 수행하는 영상 재구성부를 포함할 수 있다.
또한 상기 대상물의 형상경계정보를 획득하는 형상 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 영상 재구성부는, 상기 형상경계정보를 사용자로부터 입력받을 수 있다.
또한 상기 영상 재구성부는, 상기 전자파 측정값을 이용하여 영상 재구성 영역 그물망을 형성하고, 상기 대상물의 형상경계정보를 이용하여 상기 영상 재구성 영역 그물망에 외부 경계선을 설정하여 영상 재구성을 수행하는 영상 복원부; 및 상기 영상 재구성을 위해 상기 영상 재구성 영역에 대한 전자파를 계산하고 상기 계산된 전자파 계산값과 상기 전자파 측정값의 오차를 산출하여 상기 영상 복원부에 제공하는 고속연산 병렬처리부를 포함할 수 있다.
또한 상기 영상 복원부는 상기 외부 경계선의 내부의 영상 재구성 영역에 그물망을 설정하고 상기 외부 경계선의 외부의 그물망은 삭제하여 상기 외부 경계선 내부의 그물망에 대해서 영상 재구성을 수행할 수 있다.
또한 상기 영상 복원부는 상기 영상 재구성 영역 내 그물망에 전기적 성질 초기 분포를 설정하고, 상기 오차에 따라 상기 그물망의 전기적 성질 분포를 변경할 수 있다.
또한 상기 영상 복원부는, 상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하는 경우 상기 영상 재구성 영역에서의 복원 영상을 출력하고, 상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하지 못하는 경우 상기 그물망 내의 전기적 성질 분포를 변경한 후 영상 재구성을 재수행할 수 있다.
또한 상기 영상 복원부는, 상기 외부 경계선의 내부의 그물망의 전기적 성질 분포를 변경하고 상기 외부 경계선의 외부의 그물망의 전기적 성질은 초기 분포를 유지할 수 있다.
또한 상기 전자파 측정부는, 상기 대상물이 삽입되지 않은 상태에서 측정된 일차 전자파 측정값과 상기 대상물이 삽입된 상태에서 측정된 이차 전자파 측정값의 차이값을 상기 전자파 측정값으로서 상기 영상 재구성부로 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 재구성 방법에 있어서, 전자파를 이용한 영상 재구성 방법에 있어서, 전자파 측정값 및 전자파 측정 대상물의 형상경계정보를 입력받는 단계; 및 상기 전자파 측정값 및 상기 형상경계정보를 이용하여 영상을 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 형상경계정보를 입력받는 단계는, 사용자 또는 상기 대상물의 형상경계정보를 측정한 형상측정부로부터 상기 형상경계정보를 입력받을 수 있다.
또한 상기 영상을 재구성하는 단계는, 상기 전자파 측정값을 이용하여 상기 영상 재구성 영역에 대한 그물망을 설정하는 단계; 상기 형상경계정보를 이용하여 상기 영상 재구성 영역에 외부 경계선을 설정하는 단계; 및 상기 그물망에 전기적 성질에 대한 초기 분포를 설정한 후 전자파를 계산하여 전자파 계산값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 전자파 측정값과 상기 전자파 계산값 간의 오차를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하는 경우 상기 재구성된 영상을 출력하는 단계; 및 상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하지 않은 경우 상기 그물망의 전기적 성질 분포를 변경하여 영상 재구성을 재수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 영상 재구성을 재수행하는 단계는, 상기 외부 경계선 외부의 그물망에 대한 전기적 성질 초기 분포를 유지하고 상기 외부 경계선 내부의 그물망에 대한 전기적 성질 분포를 변경할 수 있다.
또한 상기 영상 재구성 영역에 외부 경계선을 설정하는 단계는, 상기 외부 경계선 내부의 그물망을 남기고 상기 외부 경계선 외부의 그물망은 삭제할 수 있다.
또한 상기 전자파 계산값을 획득하는 단계는, 고속 병렬 연산을 수행하여 상기 전자파를 계산할 수 있다.
본 기술은 형상경계정보를 적용하여 전자파를 이용한 영상을 재구성함으로써 순방향 해석과 역방향 해석 부분에서 계산량을 현저히 감소시키고 불필요한 영역에 대한 영향을 고려하지 않아 정확한 내부 영상을 획득할 수 있다.
또한, 본 기술은 전자파 계산 및 오차 계산 시 고속연산 병렬처리 방식으로 병렬 계산함으로써, 계산시간을 현저히 감소시켜 영상 재구성 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 장치의 수조에 대상물이 삽입된 경우의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수조 내부를 영상 재구성 영역으로 설정한 단면도이다.
도 4는 도 3의 수조 내부에 대한 영상 재구성 영역에 그물망을 형성한 예시도이다.
도 5는 도 4의 수조 내부에 대한 영상 재구성 영역에서 대상물의 형상경계내에만 그물망을 설정한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자파를 이용한 영상 재구성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전자파를 이용한 영상 재구성 방법을 적용한 컴퓨팅 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 장치의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 장치는 전자파 측정부(110), 형상측정부(120), 제어부(130), 영상 재구성부(140)를 구비한다.
전자파 측정부(110)는 대상물의 전자파를 측정한다. 대상물(유방)이 삽입되지 않은 상태에서 측정된 일차 전자파 측정값과 대상물이 삽입된 상태에서 측정된 이차 전자파 측정값의 차이값을 전자파 측정값으로서 영상 재구성부(140)로 전달한다.
형상측정부(120)는 대상물(유방 등)의 외형의 경계면(경계선)에 대한 정보인 형상경계정보를 측정한다.
제어부(130)는 전자파 측정부(110), 형상 측정부(120), 영상복원부(140)의 전체적인 동작을 제어한다.
영상 재구성부(140)는 전자파 측정값 및 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성을 수행하여 재구성된 영상을 출력한다. 이를 위해, 영상 재구성부(140)는 영상복원부(141), 고속연산 병렬처리부(142), 저장부(143)를 구비한다.
영상복원부(141)는 전자파 측정값을 이용하여 도 3과 같은 영상을 재구성한 후 도 4와 같은 영상 재구성 영역 그물망을 형성하고, 대상물(200)의 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성 영역 그물망에 외부 경계선(220)을 설정한다. 영상 복원부(141)는 영상 재구성 영역 내 그물망(310, 320)에 전기적 성질 초기 분포를 설정하고, 고속연산 병렬처리부(142)에서 산출한 오차에 따라 외부 경계선(220) 내의 그물망(310))의 전기적 성질 분포를 변경한다. 영상 복원부(141)는 고속연산 병렬처리부(142)에서 산출한 오차가 미리 정한 범위를 만족하는 경우 영상 재구성 영역에서의 복원 영상을 출력하고, 고속연산 병렬처리부(142)에서 산출한 오차가 미리 정한 범위를 만족하지 못하는 경우 그물망(310) 내의 전기적 성질 분포를 변경한 후 영상 재구성을 재수행할 수 있다. 이때, 영상 복원부(141)는 외부 경계선(220)의 내부의 그물망(310)의 전기적 성질 분포를 변경하고 외부 경계선(220)의 외부의 그물망(320)의 전기적 성질은 초기 분포를 유지할 수 있다. 또한 영상 복원부(141)는 도 5와 같이 외부 경계선(220)의 내부의 영상 재구성 영역에 그물망을 설정하고 외부 경계선(220)의 외부의 그물망은 삭제하여 외부 경계선(220) 내부의 그물망에 대해서만 영상 재구성을 수행할 수 있다.
고속연산 병렬처리부(142)는 영상 재구성 영역에 대한 순방향 해석을 수행하여 전자파를 계산하고 계산된 전자파 계산값과 전자파 측정부(110)로부터 수신한 전자파 측정값의 오차를 산출한다. 이때, 고속연산 병렬처리부(142)는 전자파 계산 및 오차 계산 시 병렬적으로 고속 연산함으로써 계산량 및 계산시간을 단축시킨다.
저장부(142)는 전자파 측정값, 형상경계정보, 전자파 계산값, 전기적 성질 초기 분포, 변경된 전기적 성질 분포 등의 정보를 저장한다.
이와 같이, 본 발명은 대상물의 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성 시 계산량과 계산시간을 단축하고 정확한 영상복원 결과를 얻을 수 있다. 추가적으로 고속 연산 병렬 처리부를 통해 계산량 및 계산 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 장치의 수조에 대상물이 삽입된 경우의 예시도이다.
전자파 측정부(110)는 수조(110) 내에 정합용액(114)이 채워지고, 수조(110) 내에 복수개의 송수신 안테나(112)가 배열된다.
전자파 측정부(110)는 수조(110) 내에 유방 등의 대상물(200)이 삽입되기 전 송수신 안테나(112) 중 하나가 전자파를 송신하면 나머지 송수신 안테나가 수신하여 전자파를 일차 측정한다. 그 후, 전자파 측정부(110)는 대상물(200)이 수조(111) 내에 삽입된 상태에서 송수신 안테나(112) 중 하나가 전자파를 송신하면 대상물을 통과한 전자파를 나머지 송수신 안테나가 수신하여 전자파를 이차 측정한다. 이에, 전자파 측정부(110)는 일차 측정값과 이차 측정값의 차이값을 최종 전자파 측정값으로 획득하여 제어부(130)를 통해 영상 재구성부(140)로 제공한다. 이때, 대상물(200)이 수조(111)에 삽입된 상태에서 측정할 때의 단면은 도 3과 같다. 도 3을 참조하면 대상물(200) 주위에 전자파를 송수신할 수 있는 송수신 안테나(112)가 위치한다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 재구성 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 2와 같이 대상물(200)이 수조(110)에 삽입되기 전에 전자파 측정부(110)가 전자파를 일차 측정한 일차 측정값과, 대상물(200)이 수조(110)에 삽입된 상태에서 전자파 측정부(110)가 전자파를 이차 측정한 이차 측정값의 차이값인 전자파 측정값을 획득한 후 전자파 측정부(110)는 제어부(130)를 통해 전자파 측정값을 영상 재구성부(140)로 전달한다.
또한, 형상 측정부(120)는 대상물(200)이 수조(110) 내에 삽입된 상태에서 대상물(200)의 형상 경계를 측정하여 형상 경계정보를 제어부(130)를 통해 영상 재구성부(140)로 전달한다.
이에, 영상 재구성부(140)는 전자파 측정부(110)로부터 전자파 측정값을 입력받고 형상 측정부(120)로부터 형상경계정보를 입력받는다(S110).
영상 재구성부(140)는 도 3과 같이 전자파 측정값을 이용하여 대상물(200)의 경계면(210)과 경계면(210) 외부에 복수의 안테나(112)가 배치되는 수조(110) 내부에 대한 영상 재구성 영역을 형성한 후, 도 4와 같이, 영상 재구성 영역 그물망을 설정한다(S120).
그 후, 영상 재구성부(140)는 도 4와 같이 형상경계정보를 영상 재구성 영역 내에 적용하여 경계를 설정한다(S130). 도 4를 참조하면 영상 재구성부(140)는 형상 측정부(120)로부터 수신한 형상경계정보를 이용하여 대상물(200) 주변에 일정한 간격 이격되어 외부 경계선(220)을 형성한다. 즉, 외부 경계선(220)는 형상경계정보에 의한 형상경계이고 실 측정에서 약간의 오차를 포함할 수 있어 대상물의 크기와 일치하거나 약간 크게 설정될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 측정된 형상경계정보를 이용하는 예를 개시하고 있으나 사용자로부터 임의로 물체의 경계 또는 복원 영역 을 위한 형상경계정보를 설정받을 수 있다.
또한 도 5와 같이 대상물(200)의 내부에만 그물망을 설정하여 영상복원을 진행할 수 있다. 도 5와 같은 경우에는 할당되는 그물망의 개수가 적기 때문에 계산량이 현저히 적어져 전자파 계산시간 및 모든 연산시간이 짧아진다.
이어서, 영상 재구성부(140)는 영상 재구성 영역 내 그물망에 전기적 특성 초기분포를 설정한다(S140). 즉, 영상 재구성부(140)는 그물망으로 나누어 준 수조 내부에 대상물(200)이 없는 상태에 대한 전기적 특성인 유전율과 도전율의 초기분포 값을 임의로 설정한다.
도 4에서 영상 재구성부(140)는 대상물(200)의 외부경계선(220) 내부의 그물망(310)과 대상물(200)의 외부경계선(220) 외부의 그물망(320)에 각기 다른 전기적 특성 초기분포를 할당할 수 있다. 사용자는 전자파 측정시 대상물(200) 외부의 조건을 알고 있으므로, 영상 재구성부(140)는 대상물(200)의 외부경계선(220) 외부의 그물망(320)에 이미 알고 있는(known) 전기적 특성을 할당한다. 또한 영상 재구성부(140)는 대상물(200)의 외부경계선(220) 내부의 그물망(310)에는 프로그램 또는 사용자로부터 유방의 전기적 특성을 임의로 입력받을 수 있다.
영상 재구성부(140)는 영상 재구성 영역에 대한 순방향 해석을 수행하여 전자파 계산값을 생성한다(S150). 영상 재구성부(140)는 상기 과정 S140에서의 전기적 특성의 분포를 기반으로 전자파를 계산한다. 이때, 영상 재구성부(140)는 아래 수학식 1을 이용하여 안테나(112)에서부터 각 그물망 사이의 전자파 계산 및 그물망으로부터 각 안테나 사이의 전자파 계산을 수행한다.
Figure pat00001
여기서, 그린 함수(Green's function)는 그물망(710 내지 320)과 안테나(112) 사이의 그린함수 관계, 기초 함수(Basis function)은 각 그물망에 대한 기저함수, 콘트라스트(Contrast)는 각 그물망에 대해 배경물질과 내부물질 사이의 전기적 특성 차이, 총 전장(Total E-filed)은 총 전기장을 나타낸다.
수학식 1과 같이, 영상 재구성부(140)는 그린함수(Green's function), 기초함수(Basis function), 콘트라스트(Contrast), 총 전장(Total E-filed)을 연산하여 전자파 계산값을 산출할 수 있다.
이때, 전자파 계산은 고속연산 병렬처리부(142)를 통해 병렬적으로 고속 연산 처리함으로써 계산 시간을 감소시킬 수 있다.
영상 재구성부(140)는 획득된 전자파 측정값과 생성된 전자파 계산값 간의 오차를 계산한다(S160). 이때, 오차 계산은 고속연산 병렬처리부(142)를 통해 병렬적으로 고속 연산 처리함으로써 계산 시간을 감소시킬 수 있다.
영상 재구성부(140)는 계산된 오차의 변화가 기 설정된 최적화 판정 기준을 충족시키는지의 여부를 체크한다(S170).
영상 재구성부(140)는 상기 기 설정된 최적화 판정 기준이 충족되지 않을 때, 그물망의 전기적 성질 분포(매개변수)를 변경한 후(S180), 상기 과정 S150에서의 전자파 계산 및 과정 S160의 오차 계산을 반복한다.
이때 전기적 성질 분포 변경 시, 형상경계정보를 이용하여 수조 내부에 할당된 모든 그물망에 대해 변경할 필요는 없다. 외부경계선(220) 외부의 그물망(320)에는 초기에 설정한 조건으로 계속 유지하고 외부경계선(220) 내부의 그물망(310)의 전기적 성질 분포를 변경하면 된다.
이때, 형상경계정보가 없는 상태에서는 모든 그물망의 전기적 특성이 모르는 상태(unknown) 조건으로 업데이트 시 계산량이 많고 계산시간이 오래 걸리며, 전자파 계산값이 모든 그물망에 대하여 영향을 받아 정확한 영상을 얻기 어렵다. 이에 본 발명에서는 형상경계정보를 적용하여 외부경계선(220)을 설정한 후, 외부경계선(220)을 기준으로 내부의 그물망(310)에서만 전기적 성질 분포를 변경함으로써 계산량 및 계산시간을 단축시키고 정확한 영상을 얻을 수 있다.
한편, 영상 재구성부(140)는 최적화 판정 기준을 충족하는 경우 영상 복원을 종료하고, 계산에 의해 생성된 정보를 그래픽 데이터들로 변환하고 모니터 등과 같은 장치를 이용하여 디스플레이하여 복원된 영상을 제공한다.
기존에는 영상 재구성시 수조 내부를 나누는 모든 그물망에 대한 전기적 특성을 모른다(unknown)는 상태로 가정을 하고 계산을 함으로써 전기적 성질 분포 변경 단게에서 모든 그물망에 대하여 역산란 계산을 해야 하기 때문에 계산량과 계산시간이 많이 걸리게 된다. 또한, 불필요한 모든 부분에서의 역산란 계산값이 영향을 주어 정확한 값을 얻어내는 것이 수월하지 않다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 그물망에 대한 전기적 특성 초기 분포 단계(S140), 전기적 성질 분포 변경단계(S180)에서 형상경계정보를 적용함으로써 순방향 해석과 역방향 해석 부분에서 계산량을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전자파 계산 및 오차 계산 시 고속연산 병렬처리부(142)를 통해 계산함으로써, 계산시간을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 형상경계정보를 이용하여 영상복원 영역을 제한함으로써 주변의 불필요한 영역에 대한 영향을 고려하지 않아 정확한 내부영상을 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전자파를 이용한 영상 재구성 방법을 적용한 컴퓨팅 시스템의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 전자파 측정부
120 : 형상 측정부
130 : 제어부
140 : 영상 재구성부
141: 영상 복원부
142: 고속연산 병렬처리부
143: 저장부

Claims (17)

  1. 전자파를 이용한 영상 재구성 장치에 있어서,
    전자파 측정 대상물에 대한 전자파 측정값을 획득하는 전자파 측정부; 및
    상기 전자파 측정값 및 상기 대상물의 형상경계정보를 이용하여 영상 재구성을 수행하는 영상 재구성부
    를 포함하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물의 형상경계정보를 획득하는 형상 측정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 재구성부는,
    상기 형상경계정보를 사용자로부터 입력받는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 재구성부는,
    상기 전자파 측정값을 이용하여 영상 재구성 영역 그물망을 형성하고, 상기 대상물의 형상경계정보를 이용하여 상기 영상 재구성 영역 그물망에 외부 경계선을 설정하여 영상 재구성을 수행하는 영상 복원부; 및
    상기 영상 재구성을 위해 상기 영상 재구성 영역에 대한 전자파를 계산하고 상기 계산된 전자파 계산값과 상기 전자파 측정값의 오차를 산출하여 상기 영상 복원부에 제공하는 고속연산 병렬처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 영상 복원부는
    상기 외부 경계선의 내부의 영상 재구성 영역에 그물망을 설정하고 상기 외부 경계선의 외부의 그물망은 삭제하여 상기 외부 경계선 내부의 그물망에 대해서 영상 재구성을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 영상 복원부는
    상기 영상 재구성 영역 내 그물망에 전기적 성질 초기 분포를 설정하고, 상기 오차에 따라 상기 그물망의 전기적 성질 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하는 경우 상기 영상 재구성 영역에서의 복원 영상을 출력하고, 상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하지 못하는 경우 상기 그물망 내의 전기적 성질 분포를 변경한 후 영상 재구성을 재수행하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    상기 외부 경계선의 내부의 그물망의 전기적 성질 분포를 변경하고 상기 외부 경계선의 외부의 그물망의 전기적 성질은 초기 분포를 유지하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자파 측정부는,
    상기 대상물이 삽입되지 않은 상태에서 측정된 일차 전자파 측정값과 상기 대상물이 삽입된 상태에서 측정된 이차 전자파 측정값의 차이값을 상기 전자파 측정값으로서 상기 영상 재구성부로 전달하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 장치.
  10. 전자파를 이용한 영상 재구성 방법에 있어서,
    전자파 측정값 및 전자파 측정 대상물의 형상경계정보를 입력받는 단계; 및
    상기 전자파 측정값 및 상기 형상경계정보를 이용하여 영상을 재구성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 형상경계정보를 입력받는 단계는,
    사용자 또는 상기 대상물의 형상경계정보를 측정한 형상측정부로부터 상기 형상경계정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 영상을 재구성하는 단계는,
    상기 전자파 측정값을 이용하여 상기 영상 재구성 영역에 대한 그물망을 설정하는 단계;
    상기 형상경계정보를 이용하여 상기 영상 재구성 영역에 외부 경계선을 설정하는 단계; 및
    상기 그물망에 전기적 성질에 대한 초기 분포를 설정한 후 전자파를 계산하여 전자파 계산값을 획득하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전자파 측정값과 상기 전자파 계산값 간의 오차를 산출하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하는 경우 상기 재구성된 영상을 출력하는 단계; 및
    상기 오차가 미리 정한 범위를 만족하지 않은 경우 상기 그물망의 전기적 성질 분포를 변경하여 영상 재구성을 재수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 영상 재구성을 재수행하는 단계는,
    상기 외부 경계선 외부의 그물망에 대한 전기적 성질 초기 분포를 유지하고 상기 외부 경계선 내부의 그물망에 대한 전기적 성질 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 영상 재구성 영역에 외부 경계선을 설정하는 단계는,
    상기 외부 경계선 내부의 그물망을 남기고 상기 외부 경계선 외부의 그물망은 삭제하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 전자파 계산값을 획득하는 단계는,
    고속 병렬 연산을 수행하여 상기 전자파를 계산하는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 영상 재구성 방법.
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