KR920001290B1

KR920001290B1 - 화상촬영방법

Info

Publication number: KR920001290B1
Application number: KR1019880003179A
Authority: KR
Inventors: 모도사다 기리
Original assignee: 가부시기가이샤 시마즈세이사구쇼; 니시하찌죠 미노루
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1992-02-10
Also published as: CN1015599B; DE3884836D1; EP0284432A3; JPS6426277A; CN88101553A; US4891844A; KR890014063A; JP2606207B2; EP0284432A2; DE3884836T2; EP0284432B1

Abstract

내용 없음.

Description

화상촬영방법

제1a도는 본 발명을 실시하기 위한 화상촬영장치의 일실시예를 표시한 도면.

제1b도는 그 일부분의 부호화한 검출기면의 구성을 표시한 도면.

제2a,b도는 종래의 X선 촬상방식을 설명하는 도면.

제3도는 본 발명의 설명을 위한 참고도.

제4도, 제5도는 본 발명의 다른 실시예 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : X선원(線源) 2 : 피사체

3 : 촬상면 4 : 화상메모리

4 : 계산회로 7 : 전제면부호화검출기

(A0)(A1)(B0),(B1),(8) : 부호화영역

(S 00), (S 01), (S 10), (S 11) : 화소

본 발명은 가시화상, 적외선상(像), X선 화상 등 사용하는 광선의 종류를 불문하고, 화상을 디지틀상으로서 촬영하는 기술에 관한 것으로서, 특히 2차원으로 배열된 형상의 센서에 의하여, 화상결상면을 부분적으로 주사해서 재구성 계산에 의하여, 디지틀상을 구하는 것과 같은 화상촬영법에 관한 것이다.

디지틀 화상은 화소(PIXEL : 픽셀)의 집합에 의해서 실현되는 것이며, 그 화상을 촬영하는 것은, 다름아닌 모든 화소의 데이터를 검출기를 통해서 측정하는 일이다. 화소의 수는 통상 현저하게 많으며, 예를들면 1000×1000의 분할에서는 백만개의 화소가 되기 때문에, 각 화소마다 검출기를 설치하는 것은 매우 고액의 부담이 되어, 검출기의 수를 저감하는 일이 강하게 요망되고 있다.

통상 잘 행하여지는 검출기수의 저감책은 주사방식의 도입이다.

한 개의 검출기로 결상면내를 종횡으로 주사해서, 순차적으로 전체의 화소의 데이터를 구하는 방식이 잘 채용되고 있고, 또한 1차원으로 일렬로 배열된 검출기열(선형배열)에 의해서 상면(像面)을 주사하는 방식은 차선책으로 잘 사용된다.

제2a도는, 통상의 선형배열 검출기로 주사해서 화상을 촬영하는, 종래부터 잘 사용되는 촬상방식을 표시한다. (1)은 X선원, (2)는 피사체, (3)은 검출기열(배열) (4)이 주사하는 촬상면이다. 검출기열(4)로부터의 신호는 화상메모리(5)에 축적되고, 도시하지 않은 데이터처리 장치에 의해 처리되어 표시된다. 여기서는, (X1), (X2)……, (Xn)의 n개의 검출기로 이루어지는 배열이, 위치 (Y1), (Y2)……, (Yn)를 순차적으로 주사해서, 각 위치에서 측정데이터를 얻어 화상메모리를 송출하고, 결과로서 n×n개의 화소매트릭스로 이루어진 화상을 촬영한다.

제2b도는 검출기열(4)이 주사하는 촬상면을 확대표시한 도면이다.

제2도에 표시하는 바와 같은 선형배열 검출기로 주사하는 촬상방식에서는, 전체 촬영시간은, 단위 측정시간(1개의 검출기로 필요한 충분한 정밀도의 측정치를 얻는데 필요한 시간)을 (t)로해서, n×t를 요한다. 입사광량으로부터 화상데이터를 유효하게 변환되는 변환효율은, l/n 이다.

단지 1개의 검출기를 사용해서 (X1)∼(Xn), (Y1)∼(Yn)의 모든 화소위치를 순차적으로 주사해서 측정하는 방법으로서는, 촬영시간은 n×n×t가 되고, 변환효율은 l/(n×n)가 되어 매우 낮다.

한편, 모든 화소위치에서 각각 검출기를 두면, 촬상시간은 (t)로 최저가 되고, 변환효율은 1로 최고가 되나, n×n개라고 하는 방대한 수의 검출기를 필요로 한다.

이와같이, 1개의 검출기로 주사하는 방식은, 검출기에 투입되는 코스트를 최저로 하나, 필요한 정보량을 구하기 위한 측정시간은 최대가 되며, 또 결상면에 입사하는 방사선이 화상데이터에 유효하게 변환되는 효율은, 이 경우 최저가 된다. 또 선형배열검출기로 주사하는 방식은 측정시간, 변환효율 다같이 최고의 값에는 훨씬 미치지 못한다.

본 발명에 있어서는, 화상검출면을 구성하는 검출화소를 조합해서 검출영역을 부호화한 검출기면을 설치하고, 화상과 검출면을 상대적으로 이동시켜서 얻은 복수의 측정데이터로부터, 구하는 화상을 역부호화하는 계산에 의해서 얻는다.

여기서 설명하는 방법은, 변환효율을 최고로 유지하면서, 검출기의 수를 저감시켜서 장치의 규모를 감축하는 것이다. 혹은 규모를 동일하게 유지한다면, 측정화소수를 증가해서 보다 세밀한 화상을 얻게하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

제1a, b도에 표시한 것은, 본 발명의 취지를 설명하기 위하여, 검출기 수를 전체화소의 1/2로 감소하도록 구성한 실시예이다.

이 경우, 전체면에 부호화한 영역을 배치한 검출기(7)의 2×2 화소영역마다 2조(組)의 부호화 영역(8) (검출영역) A0,A1,B0,B1을 형성하고, 동일영역을 A조, B조의 부호로 모두 2회 측정을 행하고, 각각의 부호화 영역으로부터 얻게된 데이터로부터, 계산회로(6)를 사용한 아래에 표시한 계산에 의해서 화소치를 구한다. 이때, 측정은 2회 행하나, 변환효율은 1회째는 1.0, 2회째는 0.75가 되기 때문에, 종합 변환효율은 1.75/2=0.875가 되어, 전체 화소검출방법에 있어서의 최고치 1에 필적하는 값이 된다. 주사방식에 비하면 격단(格段)의 이용효율이 향상되고, 측정시간을 짧게, 또 입사광선량을 최소로 할 수 있다.

화소 S00,S01,S10,S11의 값은, 부호화영역 A0,A1,B0,B1을 정의한 다음의 연립방정식을 풀어서 구할 수 있다.

A0=1×S00+0×S01+1×S10+0×S11

A1=0×S00+1×S01+0×S10+1×S11

B0=1×S00+1×S01+0×S10+0×S11

B1=0×S00+0×S01+0×S10+1×S11

즉, 상기 식을 풀면

S00=B0+B1-A1

S01=A1-B1

S10=A0+A1-B0-B1

S11=B1

이 된다.

여기서 중요한 것은 부호화 영역의 형태이다. 이 연릭방정식으로부터 화소치 Sij를 산출할 수 있기 위해서는, 식이 상호간에 1차 독립이어야 하는 것이 필요하며, 그렇기 위해서는 상기 식의 계수군으로부터 구성되는 행열식(determinant) │Sij│가 제로가 아닐것이 필요하고도 충분한 조건이다.

DET= 1010 =1

101

1100

0

반대로 말하면, 위에 표시한 부호화 영역은, 그 행열식이 제로가 되지 않도록 선택한 것이며, 만약 제3도와 같이 선택하면, 다음과 같이 DET=0이 되어 불가능해지고, 해답을 얻을 수 없다.

DET= 1010 =0

101

1100

11

제4도는, 검출기수를 총화소수의 1/4로 할 수 있도록 선택한 본 발명의 다른 실시예이다. 도면중에 화소치 산출식을 아울러 표시한다. 이 경우의 부호화 영역은 이외에도 다수 고려될 수 있으나, 일반적으로 대칭성을 약간 비뚫어지게 한 패턴이며되며, DET≠0으로서 검증하면서 구할 수 있다. 제4도의 부호화 턴에서는 검출면을 4회 이동시켜서 촬영한 측정 데이터로부터 화상데이터가 계산된다.

이것을 약간 변형해서 제5도와 같은 부호화패턴으로하면, 3회의 이동측정으로되며 변환효율도 개선된다. 단, 검출기수의 저감율은 1/4였던 것이 1/3로 된다.

또 부호화 영역을 다수의 화소에 걸쳐서 크게 정하여, 검출기의 수를 더욱 감소시키는 일도, 여기에 표시한 고찰에 의해 가능하다.

또, 검출기면의 이동주사를, 어떤 경우에는 기계적으로 구성하기 쉬운 원 운동으로 변경하는 개선도 도입할 수 있을 것이다. 또 주사운동을 간혈적이 아닌 연속적으로 행하는 것도 얼마간의 근사적 처리하에 적응하면 유익하다.

또 수식(數式)풀이를 일의적(一義的)이 아니고 근사풀이로 구하는 방법도 가능하다. 순차적으로 근사계산법이나 콘벌류우션 계산등을 짜 넣으면, 부호화 패턴을 더욱 변형시킬 수 있다. 이들 일반적 방법은 X선 CT등에서 실현되고 있으나 이들에게 본 방법의 부호화의 개념을 도입하는 것은 이 분야의 기술자라면 본 발명의 연장으로서 용이하게 확장 가능할 것이다.

이와같이 해서, 본 발명에서는 검출감도의 큰 저하나 측정시간의 연장을 가져오는 일 없이, 검출기수의 저감, 혹은 검출기 실장밀도의 저감이 가능하다. 적응분야로서는, 가시광상(光像)이나 X선상뿐아니라, 적외선, 감마선 등 모든 파장영역에서 실시할 수 있고, 또, 단순한 평면상의 촬영뿐만 아니라, X선 CT 등의 투영상의 측정에 사용해도 효과가 있는 것이다.

이 효과는 입사정보가 본질적으로 미약하고 귀중한 촬영에 있어서 특히 효과를 발휘한다. 예를들면 의학용의 인체투과 X선상이나 체내투여 R·I로부터 얻게되는 방사선상은 인체피폭을 저감하기 위하여 극력 저선량으로 할 수 있는 것이 바람직하며, 그 때문에 모든 방사선을 누설시키지 않고 화상으로 변환시키는 일이 요망된다. 또, 미약한 광선으로부터 천체상을 촬영하는 문제에서는, 모든 입사광을 허실없이 측정하지 않으면 일정시간에 양호한 화상을 촬영할 수 없다. 혹은, 미량의 재료표면을 반응시키면서 물질의 화학구조를 측정하는 문제에 있어서도, 모든 입사정보가 단시간에 로스없이 검출되어 이용되지 않으면, 정밀도 높은 분석은 할 수 없다.

이와같은 분야의 측정장치는, 원래 대규모이고 복잡한 고액의 장치이나, 화소의 수만큼 검출기를 설치하는 것은 역시 과대하며, 혹은 일정한 결상면에 필요한 수의 검출기를 필요한 밀도로 설치하는 일이 대단히 곤란한 경우도 적지않다. 이와 같은 이용분야에 있어서, 본 발명과 같이 정보의 질을 떨어뜨리지 않고 검출기의 개수를 수분의 일로 삭감할 수 있는 제안은, 한편으로 측정기구를 약간 복잡하게하고, 또, 측정 데이터로부터 화상데이터로 변환하기 위한 계산회로의 부가를 요한다고해도, 측정상의 불가능을 가능하게하고, 또한 측정 한계를 감축할 수 있는, 큰 효과를 가져오는 것이다.

Claims

화상검출면을 구성하는 검출화소(S00,S01,S10,S11,……)를 조합해서 검출영역을 부호화한 부호화영역(8)을 가지는 검출기(7)를 설치하고, 화상면(3)과 검출기(7)의 검출면을 상대적으로 이동시켜서 얻은 복수의 측정 데이터로부터 구하는 화상을 역부호화하는 계산에 의해서 얻는 것을 특징으로 하는 화상촬영방법.