KR20230053323A - 최대 명암비 증강 영상 획득 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

최대 명암비 증강 영상 획득 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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KR20230053323A KR1020210136698A KR20210136698A KR20230053323A KR 20230053323 A KR20230053323 A KR 20230053323A KR 1020210136698 A KR1020210136698 A KR 1020210136698A KR 20210136698 A KR20210136698 A KR 20210136698A KR 20230053323 A KR20230053323 A KR 20230053323A
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우태성
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 최대 명암비 증강 기반 영상 획득 장치는 관찰 객체의 명암 분포 정보를 획득하는 정보 획득부; 상기 명암 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원명암의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 패턴 결정부; 상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 판별부를 포함할 수 있다.

Description

최대 명암비 증강 영상 획득 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND COMPUTER PROGRAM FOR IMAGE ACQUISITION BASED ON ENHANCEMENT OF MAXIMUM CONTRAST RATIO}
본 발명은 최대 명암비 증강 영상 획득 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
광시각 영상 기법은 형광 바이오 이미징, 머신 비전 등 다양한 영역에서 사용되고 있다. 일반적인 광시각 영상 취득 시 카메라를 이용하여 영상을 획득하는데, 이때 카메라의 물리적 특성에 따라 한 장의 영상 내에 취득 가능한 최대 명암비가 정해진다. 즉, 카메라의 물리적 특성에 따라 획득 가능한 가장 약한 시각 신호와 가장 강한 시각 신호의 비율이 제한된다는 것이다.
이러한 최대 명암비의 제약으로 인해, 하나의 이미지 만으로 특정 관찰 객체의 모든 시각 정보에 대한 정량적인 평가가 어렵다는 문제가 있다. 가령, 약한 시각 신호를 획득하기 위해 영상 취득 시 노출 시간을 늘리거나 조사하는 빛의 세기를 강하게 하면, 본래 강한 시각 신호가 획득되는 영역에서는 오히려 신호 획득 가능 범위 이상의 세기가 측정되어 색포화(saturation)가 발생한다. 반대로 강한 시각 신호를 획득하기 위해 노출 시간을 줄이거나 조사하는 빛의 세기를 약하게 하면, 약한 시각 신호의 세기가 신호 획득 가능 범위 이하로 측정되어 노이즈로 간주되어 버린다는 문제가 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제10-2079181호: 패턴광 조사 장치 및 방법
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 카메라의 물리적 한계로 제한되는 최대 명암비에도 불구하고, 하나의 이미지만으로 모든 원시각 정보를 포함하는 이미지를 획득하는 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 실시예는 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사광의 패턴을 공간적으로 제어함으로써 노이즈 레벨 이하의 신호와 색포화 범위의 신호를 모두 획득한 후, 조사광의 패턴 정보를 역적용하여 원시각정보를 복원시키는 기술을 제공한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치는 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 정보 획득부; 상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 패턴 결정부; 상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 판별부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보 획득부는 상기 관찰 객체에서 상기 기 설정된 범위의 세기 미만의 시각 정보를 포함하는 제1 영역, 상기 기 설정된 범위 이내의 시각 정보를 포함하는 제2 영역, 상기 기 설정된 범위의 세기 초과의 시각 정보를 포함하는 제3 영역을 판별할 수 있다.
또한, 상기 패턴 결정부는 상기 제1 영역에 조사되는 조사광이 상기 제2 영역에 조사되는 조사광에 비해 강해지도록 상기 제1 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 a배(a는 a>1 범위의 실수)로 결정하고, 상기 제3 영역에 조사되는 신호가 상기 제2 영역에 비해 약해지도록 상기 제3 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 b배(b는 0<b<1 범위의 실수)로 결정할 수 있다.
또한, 상기 판별부는 상기 제1, 제2 및 제3 영역에서 획득된 이미지 영역 별로, 획득된 영상 정보에 대해 영역별 광원의 조사 패턴 및 점퍼짐 함수를 합성곱한 값을 나누어 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 판별할 수 있다.
또한, 상기 원시각 정보는 명암 정보, RGB 정보, 대비 정보, 채도 정보, 그레이 스케일 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치가 수행하는 영상 획득 방법은 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계; 상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계; 상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및 상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분포 정보를 획득하는 단계는 상기 관찰 객체에서 상기 기 설정된 범위의 세기 미만의 시각 정보를 포함하는 제1 영역, 상기 기 설정된 범위 이내의 시각 정보를 포함하는 제2 영역, 상기 기 설정된 범위의 세기 초과의 시각 정보를 포함하는 제3 영역을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패턴을 결정하는 단계는 상기 제1 영역에 조사되는 조사광이 상기 제2 영역에 조사되는 조사광에 비해 강해지도록 상기 제1 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 a배(a는 a>1 범위의 실수)로 결정하고, 상기 제3 영역에 조사되는 신호가 상기 제2 영역에 비해 약해지도록 상기 제3 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 b배(b는 0<b<1 범위의 실수)로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원시각 정보를 획득하는 단계는 상기 제1, 제2 및 제3 영역에서 획득된 이미지 영역 별로, 획득된 영상 정보에 대해 영역별 광원의 조사 패턴 및 점퍼짐 함수를 합성곱한 값을 나누어 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원시각 정보는 명암 정보, RGB 정보, 대비 정보, 채도 정보, 그레이 스케일 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계; 상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계; 상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및 상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함하는 영상 획득 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계; 상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계; 상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및 상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함하는 영상 획득 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 카메라의 노이즈 보다 작은 약한 신호와 픽셀의 한계로 색포화가 발생하는 강한 신호까지 하나의 이미지 내에서 동시에 측정할 수 있게 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예를 바이오 이미징에 적용할 경우, 뇌 전체의 시냅스 등의 구조적인 연결 상태나, 신경 세포의 각 영역에 분포하는 미토콘드리아 등의 고해상도의 대면적 영상을 취득 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 광시각 형광 현미경 및 머신 비전(machine vision) 등 광범위한 시각 정보를 활용해야 하는 다양한 분야에 곧바로 적용될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 기본 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 조사광에 패턴을 적용하여 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 동작의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 조사광에 패턴을 적용하여 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 동작의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 방법의 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 기본 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 관찰하고자 하는 대상인 관찰 객체는 자연 법칙에 따라 존재하는 물질이므로, 특별한 한계 없이 자연적으로 가질 수 있는 시각 정보를 포함할 수 있다. 단, 카메라 또는 현미경과 같은 촬영 장치를 통해 관찰 객체의 시각 정보를 추출하는 과정에서는, 촬영 장치의 물리적 사양으로 인하여 획득할 수 있는 시각 정보의 범위가 제한적일 수 있다.
예를 들어, 도 1의 관찰 객체에 포함된 원시각 정보를 획득하기 위해, 조사광을 달리함에 따라 획득되는 시각 정보를 각각 도 1의 (a), (b), (c)라고 한다. 여기서, 도 1의 관찰 객체에 기재된 숫자는 본래 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포를 의미하며, 도 1의 (a), (b), (c)에 기재된 숫자는 (a)에서 (c)로 갈수록 점점 강한 빛을 조사하는 경우 획득되는 시각 정보를 의미한다.
이러한 경우, 촬영 장치를 통해 획득할 수 있는 시각 정보(ex. 빛의 진폭, 빛의 파장, 픽셀값, 빛의 명암값 등의 시각 정보)의 범위는 200 이상 4095 이하라고 가정해보면, (a)는 시각 신호가 100인 영역이 존재하여 관찰 객체의 일부분이 노이즈로 인식되어 본래의 시각 정보를 획득할 수 없다는 문제가 있다. (b)는 (a)에 비해 조사광이 강하여 노이즈로 인식되는 부분이 줄어들었지만 색포화가 발생하는 부분이 발생한다는 문제가 발생한다. (c)는 (b)에 비해 조사광이 강하여 노이즈로 인식되는 부분이 전부 사라졌지만, 색포화가 발생한 부분이 훨씬 증가한다는 문제가 발생한다.
이처럼, 촬영 장치가 획득할 수 있는 시각 정보의 물리적 한계로 인하여, 조사광의 세기를 달리하거나 노출 시간을 달리하는 기존의 방식은 노이즈 또는 색포화 영역이 발생하여 정상적인 관찰이 어려운 부분이 발생한다.
본 발명의 실시예는 도 2의 개념을 활용하여 모든 부분의 원시각 정보를 한 번에 획득하는 것을 목적으로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 조사광에 패턴을 적용하여 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 동작의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 관찰 객체 (a)에 포함된 원시각 정보의 분포 정보를 획득한 후, 관찰 객체에서 측정되는 시각 정보의 다이나믹 레인지 폭이 작게 측정되도록 하는 패턴의 광원을 관찰 객체에 조사할 수 있다. 이에 따라, 측정된 값의 다이나믹 레인지가 작도록 보정된 시각 정보 (b)를 획득할 수 있다. 이후, 조사된 광원의 패턴 정보를 역적용하여 관찰 객체의 원시각 정보 (c)를 추론할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 5와 함께, 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 하는 조사광의 패턴을 공간적으로 제어하여, 노이즈 레벨 이하의 신호와 색포화가 발생하는 범위의 신호까지 모두 획득한 후, 조사한 패턴 정보를 역적용하여 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보를 추론하는 기술을 구체적으로 설명한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 명암비 증강 영상 획득 장치(100)(이하, '영상 획득 장치(100)'로 지칭)의 기능 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)는 하나 이상의 프로세서에 의해 전반적인 동작이 수행될 수 있고, 하나 이상의 프로세서는 도 3에 포함된 기능 블록들이 후술할 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)는 정보 획득부(110), 패턴 결정부(120), 영상 획득부(130) 및 판별부(140)를 포함할 수 있다.
정보 획득부(110)는 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득할 수 있다. 원시각 정보는 객체가 갖는 고유의 시각적 정보를 얻기 위해 사용되는 소정의 규격에 따른 정보를 의미한다. 예를 들어, 원시각 정보는 명암 정보, RGB 정보, 대비 정보, 채도 정보, 그레이 스케일 정보 등 측정 규격에 따라 객체로부터 측정된 수치를 포함할 수 있다.
일 예로, 정보 획득부(110)는 관찰 객체에서 측정된 수치가 기 설정된 범위의 세기 미만의 시각 정보를 포함하는 제1 영역, 기 설정된 범위 내의 시각 정보를 포함하는 제2 영역, 기 설정된 범위의 세기 초과의 시각 정보를 포함하는 제3 영역을 판별하여 관찰 객체의 분포 정보를 생성할 수 있다. 이때 기 설정된 범위는 관찰 객체로부터 측정 규격에 따른 수치를 획득하는 촬영 장치(ex. 카메라 또는 현미경 등)의 물리적 사양에 기반하여 수치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 촬영 장치가 휘도 200 cd 이상, 4095 cd 이하로 측정이 가능한 사양이라면, 관찰 객체의 영역 중 노이즈로 읽히는 영역을 제1 영역, 휘도 200 cd 이상, 4095 cd 이하로 측정된 영역을 제2 영역, 색포화가 발생한 영역을 제3 영역으로 특정하는 분포 정보를 생성할 수 있다.
상술한 3가지 영역의 분류에 따라 관찰 객체가 포함하는 시각 신호는 아래 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(
Figure pat00002
은 관찰 대상의 위치 좌표,
Figure pat00003
은 관찰 대상의 원시각 정보,
Figure pat00004
은 제1 영역의 원시각 정보,
Figure pat00005
은 제2 영역의 원시각 정보,
Figure pat00006
은 제3 영역의 원시각 정보)
여기서, 제1 영역의 원시각 정보
Figure pat00007
와 제3 영역의 원시각 정보
Figure pat00008
는 촬영 장치의 물리적 사양의 한계로 정확한 원시각 정보의 값을 직접적으로 측정할 수는 없어서, 다음과 같이 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 하는 조사광의 패턴을 공간적으로 제어할 수 있다.
패턴 결정부(120)는 분포 정보를 기초로 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정할 수 있고, 영상 획득부(130)는 결정된 패턴의 광원을 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득할 수 있다.
예를 들어, 패턴 결정부(120)는 관찰 객체의 제1 영역에는 제2 영역 보다 강한 세기의 광원이 조사되도록 하고, 관찰 객체의 제3 영역에는 제2 영역 보다 약한 세기의 광원이 조사되도록 하는 광원의 패턴을 결정할 수 있다. 영상 획득부(130)는 결정된 패턴의 광원을 관찰 객체에 조사하여, 관찰 객체의 전 영역에서 기 설정된 범위의 시각 정보를 획득할 수 있다.
상술한 패턴광의 조사에 따라 획득되는 시각 정보는 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00009
(
Figure pat00010
는 획득한 영상의 시각 정보,
Figure pat00011
은 관찰 대상의 위치 좌표,
Figure pat00012
은 관찰 대상,
Figure pat00013
는 광원의 패턴 정보,
Figure pat00014
는 특정 점에서 나온 광원이 퍼지는 정도를 정의한 점퍼짐 함수(point spread function),
Figure pat00015
은 제1 영역의 원시각 정보,
Figure pat00016
은 제2 영역의 원시각 정보,
Figure pat00017
은 제3 영역의 원시각 정보,
Figure pat00018
제2 영역에 조사된 광원의 세기,
Figure pat00019
는 제2 영역에 비해 제1 영역에 조사된 광원을 강화한 세기 계수로 1보다 큰 실수,
Figure pat00020
는 제2 영역에 비해 제3 영역에 조사된 광원을 약화한 세기 계수로 0보다 크고 1보다 작은 실수)
판별부(140)는 패턴에 대한 정보를 기초로 획득된 영상을 역추적하여 관찰 객체의 원시각 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 판별부(140)는 제1, 제2 및 제3 영역에서 획득된 이미지 영역 별로, 획득된 영상 정보에 대해 영역별 광원의 조사 패턴 및 점퍼짐 함수를 합성곱한 결과를 나누어 관찰 객체의 원시각 정보를 판별할 수 있다.
상술한 원시각 정보를 역추적하는 과정은 아래 수학식 3으로 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00021
(
Figure pat00022
은 관찰 대상의 원시각 정보,
Figure pat00023
은 관찰 대상의 위치 좌표,
Figure pat00024
은 제1 영역에서 측정된 시각 정보,
Figure pat00025
은 제2 영역에서 측정된 시각 정보,
Figure pat00026
은 제3 영역에서 측정된 시각 정보,
Figure pat00027
제2 영역에 조사된 광원의 세기,
Figure pat00028
는 제2 영역에 비해 제1 영역에 조사된 광원을 강화한 세기 계수로 1보다 큰 실수,
Figure pat00029
는 제2 영역에 비해 제3 영역에 조사된 광원을 약화한 세기 계수로 0보다 크고 1보다 작은 실수,
Figure pat00030
는 특정 점에서 나온 광원이 퍼지는 정도를 정의한 점퍼짐 함수(point spread function))
즉, 상술한 수학식 1 내지 수학식 3의 과정을 또다른 예시로 설명해보면, 도 4와 같이 설명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 조사광에 패턴을 적용하여 관찰 객체의 시각 정보를 획득하는 동작의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 관찰 객체 (a)는 영역 별로 상이한 원시각 정보를 포함할 수 있다. 이때 촬영 장치가 물리적으로 측정 가능한 시각 정보의 값이 100 이상 4000이하의 값이라면, 본 발명의 실시예는 관찰 객체의 모든 영역에서 측정되는 시각 정보의 값이 100 이상 4000이하의 값으로 측정되도록 보정하는 패턴의 광원을 관찰 객체에 조사할 수 있다. 이에 따라, 각 영역이 포함하는 원시각 정보와 패턴의 세기가 곱해진 시각 정보 (b)가 획득될 수 있다. 본 발명의 실시예는 광원에 적용된 패턴 정보를 알고 있으므로, 측정된 시각 정보에 패턴의 세기를 나누어 관찰 객체의 원시각 정보를 추론할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 방법의 흐름도이다. 도 5에 따른 영상 획득 방법의 각 단계는 도 3을 통해 설명된 영상 획득 장치(100)에 의해 수행될 수 있으며, 각 단계를 설명하면 다음과 같다.
S1010 단계에서, 정보 획득부(110)는 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득할 수 있다.
S1020 단계에서, 패턴 결정부(120)는 원시각 정보의 분포 정보를 기초로 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정할 수 있다.
S1030 단계에서, 영상 획득부(130)는 결정된 패턴의 광원을 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득할 수 있다.
S1040 단계에서, 판별부(140)는 패턴에 대한 정보를 기초로 획득 영상을 역추적하여 관찰 객체의 원시각 정보를 획득할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 단계 외에도, 상술한 정보 획득부(110), 패턴 결정부(120), 영상 획득부(130) 및 판별부(140)가 도 3과 함께 설명된 동작을 수행하는 실시예들을 다양하게 구성함에 따라, 도 5의 단계에서도 각 기능 블록이 수행하는 새로운 단계가 부가될 수 있으며, 추가적인 단계의 구성 및 각 단계의 주체인 구성 요소들이 해당 단계를 실시하기 위한 동작은 도 3과 함께 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예는 카메라의 노이즈 보다 작은 약한 신호와 픽셀의 한계로 색포화가 발생하는 강한 신호까지 하나의 이미지 내에서 동시에 측정할 수 있게 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예를 바이오 이미징에 적용할 경우, 뇌 전체의 시냅스 등의 구조적인 연결 상태나, 신경 세포의 각 영역에 분포하는 미토콘드리아 등의 고해상도의 대면적 영상을 취득 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 광시각 형광 현미경 및 머신 비전(machine vision) 등 광범위한 시각 정보를 활용해야 하는 다양한 분야에 곧바로 적용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 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 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 영상 획득 장치
110: 정보 획득부
120: 패턴 결정부
130: 영상 획득부
140: 판별부

Claims (12)

  1. 관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 정보 획득부;
    상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 패턴 결정부;
    상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 판별부를 포함하는,
    영상 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정보 획득부는,
    상기 관찰 객체에서 상기 기 설정된 범위의 세기 미만의 시각 정보를 포함하는 제1 영역, 상기 기 설정된 범위 이내의 시각 정보를 포함하는 제2 영역, 상기 기 설정된 범위의 세기 초과의 시각 정보를 포함하는 제3 영역을 판별하는,
    영상 획득 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패턴 결정부는,
    상기 제1 영역에 조사되는 조사광이 상기 제2 영역에 조사되는 조사광에 비해 강해지도록 상기 제1 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 a배(a는 a>1 범위의 실수)로 결정하고, 상기 제3 영역에 조사되는 신호가 상기 제2 영역에 비해 약해지도록 상기 제3 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 b배(b는 0<b<1 범위의 실수)로 결정하는,
    영상 획득 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판별부는,
    상기 제1, 제2 및 제3 영역에서 획득된 이미지 영역 별로, 획득된 영상 정보에 대해 영역별 광원의 조사 패턴 및 점퍼짐 함수를 합성곱한 값을 나누어 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 판별하는,
    영상 획득 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원시각 정보는,
    명암 정보, RGB 정보, 대비 정보, 채도 정보, 그레이 스케일 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    영상 획득 장치.
  6. 영상 획득 장치가 수행하는 영상 획득 방법에 있어서,
    관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계;
    상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계;
    상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분포 정보를 획득하는 단계는,
    상기 관찰 객체에서 상기 기 설정된 범위의 세기 미만의 시각 정보를 포함하는 제1 영역, 상기 기 설정된 범위 이내의 시각 정보를 포함하는 제2 영역, 상기 기 설정된 범위의 세기 초과의 시각 정보를 포함하는 제3 영역을 판별하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 제1 영역에 조사되는 조사광이 상기 제2 영역에 조사되는 조사광에 비해 강해지도록 상기 제1 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 a배(a는 a>1 범위의 실수)로 결정하고, 상기 제3 영역에 조사되는 신호가 상기 제2 영역에 비해 약해지도록 상기 제3 영역에 조사되는 조사광의 진폭을 상기 제2 영역에 조사되는 빛의 진폭의 b배(b는 0<b<1 범위의 실수)로 결정하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원시각 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제1, 제2 및 제3 영역에서 획득된 이미지 영역 별로, 획득된 영상 정보에 대해 영역별 광원의 조사 패턴 및 점퍼짐 함수를 합성곱한 값을 나누어 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 판별하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 원시각 정보는,
    명암 정보, RGB 정보, 대비 정보, 채도 정보, 그레이 스케일 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    영상 획득 방법.
  11. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계;
    상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계;
    상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  12. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    관찰 객체가 포함하는 원시각 정보의 분포 정보를 획득하는 단계;
    상기 분포 정보를 기초로 상기 관찰 객체에 분포된 원시각 정보의 범위가 기 설정된 범위 내로 획득되도록 조사하는 광원의 패턴을 결정하는 단계;
    상기 결정된 패턴의 광원을 상기 관찰 객체에 조사하여 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 패턴에 대한 정보를 기초로 상기 획득된 영상을 역추적하여 상기 관찰 객체의 원시각 정보를 획득하는 단계를 포함하는,
    영상 획득 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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