KR20180063934A - 3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 방사선원 위치 측정 장치가 개시된다. 3차원 방사선원 위치 측정 장치는, 팬 회전 및 틸트 회전이 가능한 3차원 방사선원 위치 측정 장치에 있어서, 감마선을 검출할 수 있는 감마선 검출부, 감마선 검출부와 연결되어, 팬 회전 및 틸트 회전할 수 있는 팬틸트부 및 팬틸트부를 제어하여 일측에서 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하고, 타측에서 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득한 후, 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING 3-DIMENSION POSITION OF RADIATION SOURCE}
본 발명은 3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일측 및 타측에서 감마선이 검출되는 팬 각도 및 틸트 각도를 이용하여 3차원 방사선원 위치를 측정하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 감마선 검출장비는 일측에서 감마선을 검출하여 방사선원의 방향과 방사선의 세기만을 측정할 수 있었으며, 방사선원의 3차원 위치를 측정할 수 없었다.
또한, 방사선원의 3차원 위치를 측정하기 위하여, 일측 및 타측에서 감마선 검출을 수행하는 경우, 검색 시간이 오래 걸리고, 복수의 방사선원을 동시에 검출하는 경우, 대응 관계를 결정하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 일측 및 타측에서 감마선이 검출되는 팬 각도 및 틸트 각도를 이용하여 3차원 방사선원 위치를 측정하고, 감마선 검출을 수행할 검색 범위를 설정하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방선선원 위치 측정 장치는, 팬 회전 및 틸트 회전이 가능한 3차원 방사선원 위치 측정 장치에 있어서, 감마선을 검출할 수 있는 감마선 검출부, 상기 감마선 검출부와 연결되어, 팬 회전 및 틸트 회전할 수 있는 팬틸트부 및 상기 팬틸트부를 제어하여 일측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하고, 타측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득한 후, 상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 상기 감마선 검출부의 검색 범위를 설정하고, 타측에서 상기 설정된 검색 범위 내에서 상기 팬틸트부를 제어하여 상기 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 팬틸트부를 제어하여 일측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선을 검출하고, 상기 팬틸트부를 팬 방향으로 180도, 틸트 방향으로 180도 회전시킨 타측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선을 검출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 삼각법을 적용하여 상기 방사선원의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 방법은, 팬 회전 및 틸트 회전이 가능한 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 3차원 방사선원 위치 측정 방법에 있어서, 일측에서 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하는 단계, 타측에서 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 단계 및 상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 상기 감마선 검출부의 검색 범위를 설정하는 단계를 더 포함하고, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 단계는, 타측에서 상기 설정된 검색 범위 내에서 상기 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다.
여기서, 상기 타측은, 상기 3차원 방사선원 위치 측정 장치가 상기 일측에서 팬 방향으로 180도, 틸트 방향으로 180도 회전한 위치일 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는, 상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 삼각법을 적용하여 상기 방사선원의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 방사선원의 3차원 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 방사선원의 3차원 위치 검색 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감마선 검출부에 의해 검출된 방사선원의 2차원상 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감마선 검출부의 검색 범위를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 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.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 3차원 방사선원 위치 측정 장치(100)는 감마선 검출부(110), 팬틸트부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
감마선 검출부(110)는 감마선을 검출한다. 구체적으로, 방사선원으로부터 방출된 감마선이 감마선 검출부(110)에 도달하면, 감마선 검출부(110) 내의 물질이 입사된 감마선과 반응하여 이차 전자를 발생시키며, 감마선 검출부(110)는 이차 전자의 에너지를 측정하여 감마선의 세기를 측정할 수 있다.
팬틸트부(120)는 감마선 검출부(110)와 일측이 연결되어, 팬 회전 및 틸트 회전하여 감마선 검출부(110)의 위치를 이동시킬 수 있다. 일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 장치(100)는, 도 2와 같이, 하나의 감마선 검출부(110) 및 하나의 팬틸트부(120)로 구성될 수 있으며, 팬 방향 및 틸트 방향으로 각각 360도 회전하여, 감마선 검출부(110)의 위치를 변경할 수 있다.
제어부(130)는 팬틸트부(120)를 제어하여 일측에서 감마선 검출부(110)에 의해 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하고, 타측에서 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다. 여기서, 타측은, 일측에서 감마선 검출부(110)가 팬 방향으로 180도 회전하고 틸트 방향으로 180도 회전한 위치가 될 수 있다.
제어부(130)는 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출할 수 있다. 구체적인 방사선원의 3차원 좌표 산출 방법에 대해서는 이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 제어부(130)는 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 상기 감마선 검출부(110)의 검색 범위를 설정하고, 타측에서 상기 설정된 검색 범위 내에서 상기 팬틸트부(120)를 제어하여 상기 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다. 이에 따라, 감마선 검출부(110)는 검색 범위 내에서만 감마선을 검색할 수 있으므로, 방사선원의 3차원 위치 검색 시간을 줄일 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원의 위치를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 감마선이 감마선 검출부의 중심 b벡터를 지나고 방향이 a벡터인 직선
Figure pat00001
상에 방사선원이 존재하는 경우, 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출될 수 있다. 여기서, b벡터는 신틸레이터 중심이고, a벡터는 콜리미네이터 방향일 수 있다.
다만, 일반적으로 도 4와 같이, 신틸레이터의 위치 및 콜리미네이터의 방향은
Figure pat00002
이며, a벡터 값 및 b벡터 값은 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 최초 제작과정에서 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, b벡터는
Figure pat00003
와 같이 나타낼 수 있으며, 감마선 검출을 위하여 감마선 검출부를 팬 방향으로
Figure pat00004
만큼, 틸트 방향으로
Figure pat00005
만큼 회전한 경우, 팬틸트 회전 행렬 R은
Figure pat00006
와 같이 나타낼 수 있다. 직선 l을 팬틸트 회전 행렬 R을 이용하여 회전한 직선 l'는
Figure pat00007
와 같이 나타낼 수 있다. 이후, 직선 l' 위에 방사선원이 존재하는 경우, 해당 팬 각도 및 틸트 각도를 2차원 영상에 매핑시킬 수 있다.
또한, 도 7과 같이, 좌측에서 감마선을 검출한 후, 우측에서 감마선을 검출하기 위한 직선 lr은
Figure pat00008
와 같이 나타낼 수 있다.
이후, 도 8과 같이, 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 팬 각도에 삼각법을 적용하여 방사선원 P의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감마선 검출부에 의해 검출된 방사선원의 2차원상 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 1개의 방사선원에 대해 감마선 검출부에 감마선이 검출된 위치를 2차원 좌표상에 표시할 수 있고, 감마선 세기가 가장 크게 검출된 곳의 위치에서의 팬 각도 및 틸트 각도를 이용하여, 방사선원의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감마선 검출부의 검색 범위를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 좌측의 팬틸트 행렬 R은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00009
여기서,
Figure pat00010
는 좌측에서 틸트 각도,
Figure pat00011
는 좌측에서 팬 각도이다.
또한,
Figure pat00012
이므로,
Figure pat00013
이고,
Figure pat00014
이 될 수 있다.
상기 식 들을 정리하면, 아래의 수학식 2가 도출될 수 있다.
Figure pat00015
상기 수학식 2를 통하여
Figure pat00016
를 산출하고, 동일한 방식으로
Figure pat00017
를 산출하여, 우측에서의 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 장치는, 도 11과 같이, 상기 수학식 2를 이용하여 산출된 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 검색 범위를 설정하고, 설정된 검색 범위내에서만 감마선 검출을 수행하여, 보다 빠르고 정확하게 방사선원의 3차원 위치를 측정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 우선, 일측에서 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하고(S1210), 3차원 방사선원 위치 측정 장치를 일측에서 팬 방향으로 180도, 틸트 방향으로 180도 회전한 타측에서 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득한다(S1220). 이 경우, 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 검색 범위를 설정한 후, 타측에서 설정된 검색 범위 내에서 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득할 수 있다.
이어서, 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출한다(S1230). 이 경우, 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 삼각법을 적용하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 방사선원의 3차원 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 방사선원의 3차원 위치 검색 시간을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 방사선원 위치 측정 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 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.
100: 3차원 방사선원 위치 측정 장치 110: 감마선 검출부
120: 팬틸트부 130: 제어부

Claims (8)

  1. 팬 회전 및 틸트 회전이 가능한 3차원 방사선원 위치 측정 장치에 있어서,
    감마선을 검출할 수 있는 감마선 검출부;
    상기 감마선 검출부와 연결되어, 팬 회전 및 틸트 회전할 수 있는 팬틸트부; 및
    상기 팬틸트부를 제어하여 일측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하고, 타측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득한 후, 상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 상기 감마선 검출부의 검색 범위를 설정하고, 타측에서 상기 설정된 검색 범위 내에서 상기 팬틸트부를 제어하여 상기 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 팬틸트부를 제어하여 일측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선을 검출하고, 상기 팬틸트부를 팬 방향으로 180도, 틸트 방향으로 180도 회전시킨 타측에서 상기 감마선 검출부에 의해 감마선을 검출하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 삼각법을 적용하여 상기 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 3차원 방사선원 위치 측정 장치.
  5. 팬 회전 및 틸트 회전이 가능한 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 3차원 방사선원 위치 측정 방법에 있어서,
    일측에서 감마선이 검출되는 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도를 획득하는 단계;
    타측에서 감마선이 검출되는 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 기초하여 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 단계를 포함하는 3차원 방사선원 위치 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 획득된 제1 팬 각도 및 제1 틸트 각도에 기초하여 타측에서 상기 3차원 방사선원 위치 측정 장치의 검색 범위를 설정하는 단계를 더 포함하고,
    제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 단계는,
    타측에서 상기 설정된 검색 범위 내에서 상기 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도를 획득하는 3차원 방사선원 위치 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타측은, 상기 3차원 방사선원 위치 측정 장치가 상기 일측에서 팬 방향으로 180도, 틸트 방향으로 180도 회전한 위치인 3차원 방사선원 위치 측정 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 획득된 제1 팬 각도, 제1 틸트 각도, 제2 팬 각도 및 제2 틸트 각도에 삼각법을 적용하여 상기 방사선원의 3차원 좌표를 산출하는 3차원 방사선원 위치 측정 방법.
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