KR20200002108U - 전광역 oct의 이미지 품질을 향상시키는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT에서 발생하는 줄무늬 모양의 아티팩트를 보정하는 방법에 관한 것으로, 후처리 소프트웨어를 통해 줄무늬 아티팩트를 포함하고 있는 간섭신호의 위상 정보로 광 경로차를 추론하여 광 경로차에 의존적인 오차를 보정하는 과정을 특징으로 한다.

Description

신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT의 아티팩트 보정법{CORRECTION METHOD OF ARTIFACT FROM INTEGRATING-BUCKET-BASED HIGH-RESOLUTION FULL-FIELD OCT}
본 발명은 신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT에서 발생하는 줄무늬 모양의 아티팩트를 보정하는 방법에 관한 것으로 후처리 소프트웨어를 통하여 전광역 OCT의 이미지 품질을 향상시키는 알고리즘을 제시한다.
전광역 OCT는 수 마이크론 단위의 해상도를 가지는 비침습적 단층영상기로 세포단위의 생체 이미징 혹은 디스플레이 패널 검사처럼 OCT의 비침습적 특성과 높은 해상도를 동시에 요구하는 분야에 적용할 수 있다.
신호적산법은 전광역 OCT에서 단층 이미지를 연산하기 위한 알고리즘으로 간섭신호에 사인함수꼴의 위상변조를 가해주는 하드웨어가 필요하다. 그러면 야코비-앙거(Jacobi-Anger) 항등식에 의해서 네 장의 간섭패턴으로 직교위상관계를 가지는 신호 쌍을 연산할 수 있으며, 이들의 제곱합을 통해 단층 이미지를 재구성할 수 있다.
그러나 높은 해상도의 전광역 OCT를 구현하기 위해서 광대역 스펙트럼 광원을 사용하면 파장에 따라서 달라지는 변조진폭과 급격히 변화하는 간섭신호의 포락선으로 인해서 신호적산법의 가정을 충족하지 못하게 되어 줄무늬 모양의 아티팩트가 생성된다. 이는 물질의 형상을 왜곡하여 정확한 구조 파악에 장해를 유발한다.
그러므로, 고해상도 전광역 OCT에서 신호적산법에 의해 발생하는 아티팩트를 보정할 필요가 있다.
편광소자 기반의 단층 이미지 복원 알고리즘은 광학계에서 직교위상신호 쌍을 직접 측정하는 방식을 사용하기에 수학적으로 무한대의 결맞음 길이를 가져야 하는 신호적산법의 한계를 극복하였다. 더불어 파장의존 위상변조가 가능한 특수 편광소자를 사용하면 줄무늬 아티팩트를 효과적으로 제거할 수 있으나 편광소자는 가격이 비싸고 광학계 구성 및 정렬이 복잡해지는 단점이 존재한다.
본 발명은 후처리 소프트웨어를 통해 신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT의 직교위상신호 쌍을 보정하는 방법으로 편광소자를 활용하지 아니하고 줄무늬 아티팩트를 보정하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT의 줄무늬 아티팩트를 보정하는데 있어서, 고해상도 전광역 OCT에서 광 경로차가 완벽한 결맞음에서 멀어질수록 신호적산법에 의해서 발생하는 직교위상신호 쌍의 오차가 선형적으로 증가한다는 관측 결과를 바탕으로 줄무늬 아티팩트를 포함한 직교위상신호 쌍으로 계산한 위상을 활용해 아티팩트를 보정하는 단계를 특징으로 하는 후처리 알고리즘을 제시하고자 한다.
발명의 실시에 따라서 편광소자를 활용하지 아니하고 줄무늬 아티팩트를 효과적으로 보정할 수 있다.
또한, 이미 촬영된 단층 이미지에 대해서도 상기 보정법을 적용할 수 있다.
도 1은 전산모사로 구현한 아티팩트에 상기 보정법을 적용한 본 발명의 실시예이다.
구체적인 내용 전개를 위하여, 고해상도 전광역 OCT에서 신호적산법에 의한 줄무늬 오차를 포함한 직교위상신호 쌍에 대한 기호를 동상신호(in-phase) Imn과 직교위상신호(quadrature) Qmn으로 정의한다. 여기서 아래첨자 m과 n은 전광역 OCT에 설치된 신호 검출기의 배열 위치를 나타내는 0 이상의 정수이다.
직교위상신호 쌍의 보정결과는 각 신호의 진폭을 조절하는 Fmn과 Gmn, 신호간의 위상차를 보정하는 Hmn을 사용한 [수학식 1]의 행렬 연산으로 구성된다. Fmn, Gmn, Hmn은 편리한 기술을 위하여 보정계수라고 정의한다.
Figure utm00001
본 발명은 광 경로차에 선형적으로 증가하는 오차를 추론하기 위해서 [수학식 2]와 같이 줄무늬 오차를 포함한 직교위상신호 쌍의 비에 역탄젠트를 취하여 얻는 간섭신호의 위상 정보를 활용한다. 여기서 역탄젠트의 치역이 [-π,π]으로 제한되어 있기 때문에, 올바른 광 경로차 계산을 위한 언래핑(unwrapping)을 시행한다.
Figure utm00002
이어서, 추론계수 α,β,γ,δ를 사용하여 [수학식 3]과 같이 광 경로차에 대응하는 보정계수를 연산한다. 각 추론계수에 대하여, α는 완벽한 결맞음에 해당하는 위상을, β,γ,δ는 광 경로차의 변화에 대한 보정계수의 민감도를 나타낸다.
Figure utm00003
올바른 추론계수를 탐색하기 위해 아티팩트를 최대한 제거하는 추론계수를 탐색하는 수학적 최적화를 적용하면, [수학식 1]에 의하여 도 1과 같이 단층 이미지에 나타난 줄무늬 아티팩트를 보정할 수 있다.

Claims (1)

  1. 신호적산법 기반 고해상도 전광역 OCT의 줄무늬 아티팩트를 보정하는데 있어서;
    [수학식 1], [수학식 2], [수학식 3]을 기반으로 줄무늬 아티팩트를 포함한 직교위상신호 쌍으로 계산한 위상을 활용하여 아티팩트를 보정하는 단계를 특징으로 하는 후처리 소프트웨어의 알고리즘.
KR2020200003272U 2020-09-08 2020-09-08 전광역 oct의 이미지 품질을 향상시키는 장치 KR20200002108U (ko)

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