KR20180032482A - 광 간섭 단층촬영 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 간섭 단층촬영 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는, 광원부와, 광원부로부터의 광을 반사하는 미러와, 광원부로부터의 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 광출력 수신부와, 미러에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 검출기와, 검출기로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함한다. 이에 의해, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.

Description

광 간섭 단층촬영 장치{Optical coherence tomography device}
본 발명은 광 간섭 단층촬영 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있는 광 간섭 단층촬영 장치에 관한 것이다.
의료 장치로서, 피부 또는 신체 내부에 대한 이미지를 표시하기 위한 장치로, X선 장치 (X-ray System), CT (Computerized Tomograghy) 스캐너, MRI (Magnetic Resonance Image) 장치 및 초음파 장치 (Ultrasound system) 등이 이용되고 있다.
한편, 피부에 대한 이미지를 표시하기 위한 장치로, 광 간섭 단층촬영 장치(Optical coherence tomography device)가 사용되기도 한다.
광 간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT) 장치는, 빛의 간섭 특성을 이용하여 마이크로 해상도로 주어진 샘플의 단면을 비 침습적으로(Noninvasively) 촬영하는 단층 촬영 장치이다.
이러한, 광 간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT) 장치는, 안구학, 심장학, 피부학 등과 같은 다양한 분야에 임상 목적으로 사용하고 있다.
한편, 광 간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT) 장치에서, 노이즈 없이, 선명한 피부 이미지를 표시하기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다.
본 발명의 목적은, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있는 광 간섭 단층촬영 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는, 광원부와, 광원부로부터의 광을 반사하는 미러와, 광원부로부터의 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 광출력 수신부와, 미러에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 검출기와, 검출기로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는, 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 프로브와, 미러에서 반사되는 반사광과, 프로브에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 분광기와, 분광기로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에서, 이미지 센서의 픽셀 차이에 의한 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는, 광원부와, 광원부로부터의 광을 반사하는 미러와, 광원부로부터의 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 광출력 수신부와, 미러에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 검출기와, 검출기로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함함으로써, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다. 특히, 피부의 깊이에 대해, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있게 된다.
특히, 프로세서는, 제1 프레임 구간 동안, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서는, 이미지 센서로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 오차 보상을 수행함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는, 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 프로브와, 미러에서 반사되는 반사광과, 프로브에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 분광기와, 분광기로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 이미지 신호에서, 이미지 센서의 픽셀 차이에 의한 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함함으로써, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 광 간섭 단층촬영 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 3a 내지 도 4d는 도 1의 광 간섭 단층촬영 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 5는 프로세서의 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 도 2의 광 간섭 단층촬영 장치의 프로세서의 내부 블록도의 일예이다.
도 7a 내지 도 8b는 도 6의 프로세서의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 광 간섭 단층촬영 장치는, 통 케이스에 간단하게 부착이 가능하며 복약 지도가 가능한 광 간섭 단층촬영 장치이다. 이하에서는 이러한 광 간섭 단층촬영 장치에 대해 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치(100)는, 피부에 대한 이미지를 표시하기 위한 장치로, 빛의 간섭 특성을 이용하여 마이크로 해상도로 주어진 샘플의 단면을 비 침습적으로(Noninvasively) 촬영하는 단층 촬영 장치이다.
도면과 같이, 사용자(20)가, 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 프로브(70)를 환자(10)의 피부에 밀착시키면, 피부의 깊이에 대한 이미지가 디스플레이(180)에 표시되게 된다.
광 간섭 단층촬영 장치(100)는, 이미지 센서(도 2의 160)를 포함할 수 있으며, 피부에 출력되는 광과 피부에서 수신되는 광의 간섭 신호를, 이미지 센서(도 2의 160)를 이용하여, 이미지 신호로 변환한다.
한편, 이미지 센서(도 2의 160)는, 광의 간섭 신호를, 이미지 신호로 변환하기 위한, 복수의 픽셀들을 구비하며, 이 픽셀들의 차이에 기인한 노이즈가 문제될 수 있다. 이러한 노이즈에 의해, 피부의 깊이에 대한 이미지가 선명하지 않을 수 있다.
본 발명에서는, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있는 광 간섭 단층촬영 장치(100)를 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치(100)는, 광원부(110)와, 광원부(110)로부터의 광을 반사하는 미러(135)와, 광원부(110)로부터의 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 광출력 수신부(130)와, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 검출기(150)와, 검출기(150)로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서(160)와, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서(170)와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이(180)를 포함함으로써, 이미지 센서(160)에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다. 특히, 피부의 깊이에 대해, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있게 된다.
특히, 프로세서(170)는, 제1 프레임 구간 동안, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 오차 보상을 수행함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치(100)는, 광을 피부에 출력하고, 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 프로브(70)와, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 분광기(155)와, 분광기(155)로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서(160)와, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에서, 이미지 센서(160)의 픽셀 차이에 의한 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서(170)와, 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이(180)를 포함함으로써, 이미지 센서(160)에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 동작에 대해서는 도 2 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 2는 도 1의 광 간섭 단층촬영 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 광 간섭 단층촬영 장치(100)는, 광원부(110)와, 스플리터(120)와, 프로브(70)와, 간선 신호 검출기(150)와, 이미지 센서(160)와, 프로세서(170)와, 디스플레이(180)를 구비할 수 있다.
광원부(110)는, 광을 출력한다. 피부와 같은 샘플(70a)에 광이 출력되도록, 적외선광, 가시광 또는 자외선광 등을 출력할 수 있다. 이하에서는, 광원부(110)가 가시광을 출력하는 것을 위주로 기술한다.
도면에서는 광원부(110)가 소정 대역폭의 광을, 스윕(sweep) 방식으로, 출력하는 것을 예시한다.
스플리터(120)는, 광원부(110)에서 출력되는 광의 경로를 분리한다. 구체적으로, 스플리터(120)는, 광원부(110)에서 출력되는 광을, 프로브(70) 내의 미러(135) 방향으로 전달하며, 또한, 광출력 수신부(130)로도 전달한다.
한편, 스플리터(120)는, 빔 스플리터(beam splitter) 또는 디렉셔널 커플러(directional coupler)를 구비할 수 있다.
프로브(70) 내의 미러(135)는, 기준계라 명명할 수 있으며, 샘플에서 반사되는 광과의 비교를 위해 배치된다.
한편, 미러(135)는, 프로브(70) 내가 아닌 외부에 별도로 배치되는 것도 가능하다.
한편, 미러(135)는, 광원부(110)로부터의 광을 반사한다. 미러(135)에서 반사된 광은, 간섭 신호 검출비(150)로 전달된다.
한편, 프로브(70), 특히, 광출력 수신부(130)는, 광을 외부의 샘플(70a), 구체적으로 환자의 피부에 출력하고, 샘플(70a), 즉 피부로부터 반사되는 광을 수신한다. 한편, 프로브(70), 특히, 광출력 수신부(130)는, 샘플 측정을 위한 샘플계라 명명할 수 있다.
피부에서 반사된 광은, 프로브(70), 특히, 광출력 수신부(130)에서 간섭 신호 검출기(150)로 전달된다.
간섭 신호 검출기(150)는, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출한다.
이를 위해, 간섭 신호 검출기(150)는, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 파장 별로 분해하는 분광기(155)를 포함할 수 있다.
한편, 도면과 달리, 간섭 신호 검출기(150) 이전에 분광기(155)가 배치되어, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 파장 별로 분해한 후, 간섭 신호 검출기(150)에서, 미러(135)에서 반사되는 반사광과, 광출력 수신부(130)에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 것도 가능하다.
또는, 도면과 달리, 간섭 신호 검출기(150) 대신에, 분광기(155)만 사용되는 것도 가능하다.
이미지 센서(160)는, 간섭 신호 검출기(150)로부터의 간섭 신호를 이미지 신호로 변환할 수 있다.
이미지 센서(160)는, 복수의 픽셀을 구비하고, 간섭 신호 검출기(150) 등에서, 파장 별로 분해된 간섭 신호를, 픽셀 별로 검출하여, 이미지 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(170)는, 이미지 센서(160)의 오차 보상을 위한 동작을 수행하고, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
그리고, 디스플레이(180)는, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있다. 특히, 디스플레이(180)는, 피부의 깊이에 대응하여, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(160)에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다. 특히, 피부의 깊이에 대해, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
특히, 프로세서(170)는, 제1 프레임 구간 동안, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 신호와 제2 신호의 비율에 기초하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차의 역수를 이용하여, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보상하고, 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호 중 수평 라인 별 또는 수직 라인 별로, 오차 보상을 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 오차 보상을 수행함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 신호를 필터링하여, 제2 신호를 출력하는 필터부(570)를 포함하며, 필터부(570)는, 제1 신호의 이동 평균(moving average)을 이용하여, 제2 신호를 출력할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보간하는 보간부(510)와, 보간된 이미지 신호에 대해, 연산된 오차를 이용하여 보상하는 오차 보상부(515)와, 오차 보상된 이미지 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부(530)와, 변환부(530)로부터의 이미지 신호에서 배경을 제거하고, 배경 제거된, 오차 보상된 이미지를 출력하는 배경 감산부(540)를 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 배경 감산부(540)로부터의 이미지 신호를 타임 도메인으로 변환하는 역변환부(560)와, 역변환부(560)로부터의 제1 신호를 필터링하여, 제2 신호를 출력하는 필터부(570)와, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하는 오차 연산부(580)를 더 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 오차 보상부(515)와, 변환부(530) 사이에, 오차 보상된 이미지 신호에서 미러(135)에 의한 오차를 필터링하는 제2 필터부(520)를 더 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 프레임 구간 동안, 역변환부(560), 필터부(570), 오차 연산부(580)를 이용하여, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 오차 연산부(580), 변환부(530), 배경 감산부(540)를 이용하여, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
도 3a 내지 도 4d는 도 1의 광 간섭 단층촬영 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 3a는 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 디스플레이(180)에 표시되는 피부 이미지(310)를 예시한 도면이다.
피부 이미지(310)는, 하부의 진피층, 진피층 상의 표피층, 표피층 상의 각질층을 구비할 수 있다. 진피층이 촘촘할수록, 탄력이 있는 피부일 수 있다.
이러한 피부 이미지(310)를 통해, 환자의 피부 상태 등을 파악할 수 있게 된다.
한편, 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 프로세서(170) 등은, 피부 이미지(310)를 분석하여, 도 3b와 같이, 피부 이미지(310) 내의 깊이(피부의 상부에서 하부 영역)에 대한, 이미지의 강도(intensity)를 연산할 수 있다.
이미지의 강도(intensity)는, 피부의 치밀도에 대응할 수 있다. 이에 따라, 상술한, 진피 영역의 치밀도 등을 연산할 수 있게 된다.
결국, 도 3b는, 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시한다.
이러한 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보는, 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 시스템 특성 성분이 포함된 것으로서, 이에 대한 보정이 필요하다.
도 3d는, 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 시스템 특성 성분에 대한 캘리브레이션용, 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시한다.
프로세서(170)는, 도 3b의 그래프를, 도 3d의 그래프로 나누는 연산을 수행함으로써, 도 3c와 같이, 시스템 특성이 보정된, 캘리브레이션된, 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 연산할 수 있다.
한편, 도 3c의 제1 그래프(It1)는, 시스템 특성이 보정되며, noise floor processing이 수행된, 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시하며, 도 3c의 제2 그래프(It2)는, 시스템 특성이 보정되며, noise floor processing이 수행되지 않은, 측정된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시한다.
도면에서 도시된 바와 같이, 피부의 깊이가 클수록, 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity)가 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 4a는 제1 환자의 피부 이미지를 예시하며, 도 4b는 제2 환자의 피부 이미지를 예시한다.
도 4c는, 시스템 특성이 보정되지 않은, 캘리브레이션 이전의, 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시한다.
특히, 제1 환자의 피부 이미지에 대한 강도 정보를 나타내는 그래프(Itb1)와, 제2 환자의 피부 이미지에 대한 강도 정보를 나타내는 그래프(Itb2)를 예시한다.
시스템 특성이 보정되지 않은 경우라도, 제1 환자의 피부 이미지에 대한 강도가 더 크므로, 제1 환자의 피부가 더 촘촘한 것을 대략적으로 알 수 있다.
도 4d는, 시스템 특성이 보정된, 캘리브레이션된 피부 이미지(310)에 대한 강도(intensity) 정보를 나타내는 그래프를 예시한다.
특히, 제1 환자의 피부 이미지에 대한 강도 정보를 나타내는 그래프(Itc1)와, 제2 환자의 피부 이미지에 대한 강도 정보를 나타내는 그래프(Itc2)를 예시한다.
시스템 특성이 보정된 경우에, 제1 환자의 피부 이미지에 대한 강도가 더 크므로, 제1 환자의 피부가 더 촘촘한 것을 대략적으로 알 수 있다.
도 5는 프로세서의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5의 프로세서(170x)는, 보간부(510x), 필터부(520x), 변환부(530x), 배경 감산부(540x)를 구비할 수 있다.
보간부(510x)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보간(interpolating)한다. 이때, λ 도멘인(domain)의 신호가, k 도메인의 신호로 변환될 수 있다.
필터부(520x)는 보간된 이미지 신호에 대한 필터링을 수행하며, 변환부(530x)는, FT (Fourier Transform) 등을 통해, 주파수 영역으로 신호 변환을 수행하고, 배경 감산부(540x)는, Reference Subtraction을 통해, 배경 감산된, 구조적 이미지 (z-domain)를 출력할 수 있다.
한편, 이미지 센서(160)가 복수의 픽셀을 구비하므로, 각 픽셀의 특성이 균일하지 않고 불균일(Non-uniformity)한 경우, 이미지 센서로(160)로 인한, PRNU(Photo-Response Non-uniformity) 노이즈 신호가 발생할 수 있다. 그리고, 이러한 노이즈로 인해, 선명하지 않은, 피부 이미지가 획득될 수 있게 된다.
본 발명에서는, 이미지 센서에 기인한 PRNU 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 6 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 6은 도 2의 광 간섭 단층촬영 장치의 프로세서의 내부 블록도의 일예이고, 도 7a 내지 도 8b는 도 6의 프로세서의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치(100)의 프로세서(170)는, 보간부(510), 오차 보상부(525), 필터부(520), 변환부(530), 배경 감산부(540), 역변환부(560), 필터부(570), 오차 연산부(580)를 구비할 수 있다.
프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
특히, 프로세서(170)는, 제1 프레임 구간 동안, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 신호와 제2 신호의 비율에 기초하여, 오차를 연산하고, 연산된 오차의 역수를 이용하여, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보상하고, 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호 중 수평 라인 별 또는 수직 라인 별로, 오차 보상을 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 오차 보상을 수행함으로써, 실시간으로 오차 보상이 가능하며, 이에 따라, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 신호를 필터링하여, 제2 신호를 출력하는 필터부(570)를 포함하며, 필터부(570)는, 제1 신호의 이동 평균(moving average)을 이용하여, 제2 신호를 출력할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보간하는 보간부(510)와, 보간된 이미지 신호에 대해, 연산된 오차를 이용하여 보상하는 오차 보상부(515)와, 오차 보상된 이미지 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부(530)와, 변환부(530)로부터의 이미지 신호에서 배경을 제거하고, 배경 제거된, 오차 보상된 이미지를 출력하는 배경 감산부(540)를 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 배경 감산부(540)로부터의 이미지 신호를 타임 도메인으로 변환하는 역변환부(560)와, 역변환부(560)로부터의 제1 신호를 필터링하여, 제2 신호를 출력하는 필터부(570)와, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하는 오차 연산부(580)를 더 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 오차 보상부(515)와, 변환부(530) 사이에, 오차 보상된 이미지 신호에서 미러(135)에 의한 오차를 필터링하는 제2 필터부(520)를 더 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 제1 프레임 구간 동안, 역변환부(560), 필터부(570), 오차 연산부(580)를 이용하여, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 제2 프레임 구간 동안, 오차 연산부(580), 변환부(530), 배경 감산부(540)를 이용하여, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
상술한 프로세서(170)의 동작에 대해, 구체적으로 설명하면, 이미지 센서(160)로부터 또는 프로세서(170)에서 신호 처리된, (n-1) 프레임 이미지(Imga)가 역변환부(560)로 입력된다.
특히, 역변환부(560)는, 배경 감산부(540)로부터 (n-1) 프레임 이미지(Imga)를 수신할 수 있다.
역변환부(560)는, 주파수 영역인 z-domain 의 이미지 신호를 시간 영역(타임 도메인)인, K-domain 으로 변환한다. 즉, 역변환부(560)는, IFT (Inverse Fourier Transform) 등을 통해, 이미지 신호를 역변환하여, 시간 영역의 제1 신호(S1)를 출력한다.
다음, 필터부(570)는, 제1 신호(S1)를 필터링하여, 제2 신호(S2)를 출력한다.
한편, 필터부(570)는, 제1 신호(S1)의 이동 평균(moving average)을 이용하여, 제2 신호(S2)를 출력할 수 있다.
도 7a는, 제1 신호(S1)에 대응하는, 측정된 피부 깊이 대한 강도(intensity)를 나타내는 그래프(Itd1)를 예시하며, 도 7b는, 제2 신호(S2)에 대응하는, 측정된 피부 깊이 대한 강도(intensity)를 나타내는 그래프(Itd2)를 예시한다.
다음, 오차 연산부(580)는, 제1 신호(S1)와 제2 신호(S2)를 이용하여, 오차를 연산할 수 있다.
특히, 오차 연산부(580)는, 제1 신호(S1)와 제2 신호(S2)의 비율에 기초하여, 오차를 연산할 수 있다.
보다 구체적으로, 오차 연산부(580)는, 제1 신호(S1)를 제2 신호(S2)로 나누어, 오차(Soo)를 연산할 수 있다.
도 7c는, 제1 신호(S1)를 제2 신호(S2)로 나누어 연산된 오차의 일예를 예시한다.
특히, 오차 연산부(580)는, 제1 신호(S1)의 게인(gain)을, 제2 신호(S2)의 게인(gaim)으로 나누어, 도 7c와 같이, 피부 깊이(depth)에 대한, 오차의 게인(gain)을 연산할 수 있다. 한편, 연산된 오차(Soo)는, n th 프레임의 오차 보상을 위해 사용된다.
보간부(510)는, 이미지 센서로부터 n th 프레임의 이미지 신호를 수신하고, 보간한다.
다음, 오차 보상부(515)는, 보간부(510)로부터의 n th 프레임의 이미지 신호에 대해, (n-1) th 프레임에 대해 연산된, 오차(Soo)를 이용하여, 오차 보상을 수행한다.
예를 들어, 오차 보상부(515)는, 오차(Soo)의 역수(1/Soo)를 이용하여, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호를 보상하고, 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
오차 보상부(515)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호 중 수평 라인 별 또는 수직 라인 별로, 오차 보상을 수행할 수 있다.
오차 보상부(515)는, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 오차 보상을 수행할 수 있다.
오차 연산부(580)는, 제1 프레임 구간 동안, 이미지 센서(160)로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 오차 보상부(515)는, 제2 프레임 구간 동안, 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력할 수 있다.
다음, 제2 필터부(520)는, 오차 보상된 신호에 대해 k-domain에서, 필터링을 수행한다.
다음, 변환부(530)는, FT (Fourier Transform) 등을 통해, 오차 보상된 이미지 신호를 주파수 도메인으로 변환할 수 있다.
그리고, 배경 감산부(540)는, 변환부(530)로부터의 이미지 신호에서 배경을 제거하고, 배경 제거된, 오차 보상된 이미지(Imgb')를 출력할 수 있다.
그리고, 디스플레이(180)는, 오차 보상된 이미지(Imgb')를 표시할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다. 특히, 피부의 깊이에 대해, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있게 된다.
한편, 배경 감산부(540)는, 오차 보상된 이미지(Imgb')를, n+1 th frame의 오차 보상을 위해, 역변환부(560)로 전달할 수 있다.
도 7d는, 피부 깊이에 대해, PRNU 노이즈가 보상된 강도(intensity) 그래프(Ite1)와, 피부 깊이에 대해, PRNU 노이즈가 보상되지 않은 강도(intensity) 그래프(Ite2)를 예시한다.
Ite2 그래프에 따르면, 피부 깊이(depth)가 커질수록, PRNU 노이즈가 커지나, Ite1 그래프는, 피부 깊이(depth)가 커지더라도, 노이즈가 제거되어, 매끄럽게 나타나는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 피부 깊이(depth)가 커지더라도, 노이즈 제거된 선명한 피부 이미지를 획득할 수 있게 된다.
도 8a는, PRNU 노이즈가 보상되지 않은 피부 이미지(800)를 예시하며, 도 8b는, PRNU 노이즈가 보상된 피부 이미지(810)를 예시한다.
도 8b와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치(100)에 따르면, 이미지 센서에 기인한 노이즈를 저감하여, 개선된 피부 이미지를 표시할 수 있게 된다. 특히, 피부의 깊이에 대해, 오차 보상된 이미지를 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 광 간섭 단층촬영 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (16)

  1. 광원부;
    상기 광원부로부터의 광을 반사하는 미러;
    상기 광원부로부터의 광을 피부에 출력하고, 상기 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 광출력 수신부;
    상기 미러에서 반사되는 반사광과, 상기 광출력 수신부에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 검출기;
    상기 검출기로부터의 상기 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 상기 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서; 및
    상기 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    제1 프레임 구간 동안, 상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고,
    제2 프레임 구간 동안, 상기 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 비율에 기초하여, 상기 오차를 연산하고, 상기 연산된 오차의 역수를 이용하여, 상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호를 보상하고, 상기 보상된 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호 중 수평 라인 별 또는 수직 라인 별로, 오차 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호가 입력되는 경우, 계속하여, 상기 오차 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 신호를 필터링하여, 상기 제2 신호를 출력하는 필터부;를 포함하며,
    상기 필터부는,
    상기 제1 신호의 이동 평균(moving average)을 이용하여, 상기 제2 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호를 보간하는 보간부;
    상기 보간된 이미지 신호에 대해, 상기 연산된 오차를 이용하여 보상하는 오차 보상부;
    오차 보상된 이미지 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부로부터의 이미지 신호에서 배경을 제거하고, 배경 제거된, 상기 오차 보상된 이미지를 출력하는 배경 감산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배경 감산부로부터의 이미지 신호를 타임 도메인으로 변환하는 역변환부;
    상기 역변환부로부터의 상기 제1 신호를 필터링하여, 상기 제2 신호를 출력하는 필터부;
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하는 오차 연산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 오차 보상부와, 상기 변환부 사이에, 상기 오차 보상된 이미지 신호에서 상기 미러에 의한 오차를 필터링하는 제2 필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 프레임 구간 동안, 상기 역변환부, 상기 필터부, 상기 오차 연산부를 이용하여, 상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호를 필터링하여 제2 신호를 출력하고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고,
    제2 프레임 구간 동안, 상기 오차 연산부, 상기 변환부, 상기 배경 감산부를 이용하여, 상기 제1 프레임 구간에서 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 미러와, 상기 광출력 수신부를 포함하며, 상기 광을 상기 피부에 출력하고, 상기 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 프로브(probe);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검출기는,
    상기 미러에서 반사되는 반사광과, 상기 광출력 수신부에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 파장 별로 분해하는 분광기를 포함하고,
    상기 이미지 센서는,
    상기 파장 별로 분해된 간섭 신호를, 픽셀 별로 검출하여, 상기 이미지 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 피부의 깊이에 대응하여, 상기 오차 보상된 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  14. 광을 피부에 출력하고, 상기 피부로부터 반사되는 광을 수신하는 프로브;
    미러에서 반사되는 반사광과, 상기 프로브에서 수신되는 수신광 사이의 간섭 신호를 검출하는 분광기;
    상기 분광기로부터의 상기 간섭 신호를 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호에서, 상기 이미지 센서의 픽셀 차이에 의한 오차를 연산하고, 상기 연산된 오차를 보상하여, 오차 보상된 이미지를 출력하는 프로세서; 및
    상기 오차 보상된 이미지를 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호에 기초한 제1 신호와, 상기 제1 신호의 이동 평균을 이용하여 연산되는 제2 신호를 이용하여, 오차를 연산하고, 상기 연산된 오차를 보상하여, 상기 오차 보상된 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 비율에 기초하여, 상기 오차를 연산하고, 상기 연산된 오차의 역수를 이용하여, 상기 이미지 센서로부터의 이미지 신호를 보상하고, 상기 보상된 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층촬영 장치.
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