KR20200002323U - 전광역 oct의 이미지 품질을 향상시키는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신호적산법 기반의 전광역 OCT에서 발생하는 줄무늬 형태의 아티팩트를 보정하는 장치에 관한 것으로 아티팩트를 포함한 직교위상신호 쌍으로 계산된 위상을 통하여 광 경로차에 의존적인 오차를 보정하는 과정을 특징으로 한다.

Description

전광역 OCT의 이미지 품질을 향상시키는 장치{IMAGE QUALITY IMPROVEMENT DEVICE FOR FULL-FIELD OCT}
본 발명은 신호적산법 기반의 전광역 OCT에서 발생하는 줄무늬 형태의 아티팩트를 보정하는 기술에 관한 것으로 후처리 장치를 통하여 전광역 OCT의 이미지 품질을 향상시키는 방법을 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 시료의 형상을 왜곡하여 정확한 구조 파악에 장해를 유발한다.
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 광 경로차가 완벽한 결맞음에서 멀어질수록 신호적산법에 의해서 발생하는 직교위상신호 쌍의 오차가 선형적으로 증가한다는 관측 결과를 바탕으로 아티팩트를 포함한 직교위상신호 쌍으로 계산한 위상을 활용하여 아티팩트를 보정하는 단계가 특징인 위상추론부(20)와 신호보정부(30)로 구성된 컴퓨터 혹은 마이크로프로세서 기반의 후처리 장치를 제시하고자 한다.
발명의 실시에 따라서 편광소자를 활용하지 아니하고 줄무늬 형태의 아티팩트를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명이 설명하고자 하는 후처리 장치의 구조에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 후처리 장치를 전산모사된 전광역 OCT에 대하여 적용한 결과이다.
본 발명이 설명하고자 하는 장치를 원활하게 기술하기 위하여,
전광역 OCT에서 얻은 간섭무늬에 대한 신호적산법의 결과인 동상신호(in-phase) I 및 직교위상신호(quadrature) Q에 대한 보정을 진행한다. 단, 후술할 전광역 OCT의 배열 검출기를 단일 화소로 제한하여 설명한다.
상기한 조건이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 동일한 과정의 반복을 통해 임의 화소의 배열 검출기에 대한 보정으로 확장이 가능하다는 사실은 자명하다.
도 1은 본 발명이 설명하고자 하는 후처리 장치의 구조를 도시한 것으로,
신호적산부(10)는 전광역 OCT의 간섭무늬에서 신호적산법에 따라 직교위상신호 쌍 I,Q를 연산하고,
위상추론부(20)는 신호적산부(10)로부터 직교위상신호 쌍을 넘겨받아 수학식 1의 연산을 통해 광 경로차를 추론하며, 위상 언래핑(phase unwrapping) 연산을 통해 역탄젠트의 제한된 치역을 확장하고,
신호보정부(30)는 신호적산부(10) 및 위상추론부(20)에서 직교위상신호 쌍과 위상 언래핑이 적용된 광 경로차와 사용자로부터 입력받은 추론계수 A,B,C,D로 수학식 2에 해당하는 행렬 연산을 통해 직교위상신호 쌍을 보정하여 단층 이미지에 발생한 줄무늬 형태의 아티팩트를 보정하며,
추론계수 A,B,C,D의 물리적 의미 및 차원은 언급된 순서대로,
광 경로차가 0으로 완벽한 결맞음이 성립하여 보정의 기준이 되는 위상(라디안),
광 경로차에 대하여 동상신호 진폭의 오차가 상승하는 비율(1/라디안),
광 경로차에 대하여 직교위상신호 진폭의 오차가 상승하는 비율(1/라디안),
광 경로차에 대하여 직교위상신호 쌍 간의 위상 차이가 90도를 기준으로 상승하는 비율(무차원)이고,
디스플레이(40)는 줄무늬 형태의 아티팩트가 보정된 단층 이미지를 출력한다.
추론계수 A,B,C,D는 디스플레이(40)에 표시된 줄무늬 형태의 아티팩트를 사용자가 직접 확인하며 조절할 수도 있고 이차원 푸리에 변환을 통해 특정한 공간 주파수를 최소화하는 추론계수를 탐색하는 수학적 최적화를 통해 줄무늬 형태의 아티팩트를 최소화하는 최적값으로 결정될 수도 있다.
추론계수 A,B,C,D의 결정 방식은 기반이 되는 컴퓨터 혹은 마이크로프로세서의 가용 자원에 따라서 합리적으로 선택할 수 있으며, 수학적 최적화는 일반적으로 많은 반복계산을 요구하기 때문에 연산의 실시간성을 유지하기 위해서는 사용자가 직접 추론계수를 조절하는 방식에 비하여 높은 성능의 프로세서를 요구한다.
Figure utm00001
Figure utm00002

Claims (1)

  1. 전광역 OCT에서 발생하는 줄무늬 형태의 아티팩트를 보정하는 기술에 있어서,
    위상추론부(20)와 신호보정부(30)로 구성된 컴퓨터 혹은 마이크로프로세서 기반의 후처리 장치.
KR2020200003560U 2020-09-08 2020-10-02 전광역 oct의 이미지 품질을 향상시키는 장치 KR200497217Y1 (ko)

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