WO2017073945A1 - 파장 가변 레이저를 이용한 대면적 oct 시스템과 3차원 이미지 보정 방법 - Google Patents

파장 가변 레이저를 이용한 대면적 oct 시스템과 3차원 이미지 보정 방법 Download PDF

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WO2017073945A1
WO2017073945A1 PCT/KR2016/011733 KR2016011733W WO2017073945A1 WO 2017073945 A1 WO2017073945 A1 WO 2017073945A1 KR 2016011733 W KR2016011733 W KR 2016011733W WO 2017073945 A1 WO2017073945 A1 WO 2017073945A1
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WO
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interference
measurement object
wave
image
depth direction
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PCT/KR2016/011733
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이현기
유홍기
김창수
남형수
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주식회사 고영테크놀러지
한양대학교 산학협력단
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods

Definitions

  • the present invention relates to a large area OCT system using a tunable laser and a method of correcting an image in the system.
  • OCT technology is a medical imaging technology that can image the cross-sectional image of the living tissue at a resolution of about 10 ⁇ 30 ⁇ m.
  • the OCT system uses three-dimensional OCT of the measurement object by using interference images formed by interference between the reference light reflected by the laser beam and the reflected light reflected by the measurement object. You can create an image.
  • the OCT system may be divided into a single point scanning OCT system and a large-field OCT system according to a method of irradiating a laser beam to a measurement object.
  • the OCT image of the measurement object may be generated using interference images obtained by scanning a laser beam irradiated to a point of the measurement object in a horizontal direction.
  • the OCT image of the measurement object may be generated using the interference images obtained by irradiating a measurement object with a laser beam having a predetermined area without horizontal scanning of the laser beam.
  • the large-area OCT system can generate the OCT image at a high speed because the large-area OCT system can acquire interference signals for a predetermined area from the acquired interference images at one time without a horizontal scanning process.
  • the large area OCT system may be longer than the single point scanning OCT system.
  • the interference signals are susceptible to the movement of the measurement object.
  • the OCT image generated by using the interference signals including the movement of the measurement object may include artifacts according to the movement of the measurement object.
  • An object of the present invention is to provide a method capable of measuring the depth movement and the horizontal movement of the measurement object and a large-area OCT system using the same.
  • Another object of the present invention is to provide a method for compensating for the movement of a measurement object in an OCT image and a large-area OCT system using the measurement result of a depth movement and a horizontal movement of the measurement object. It is.
  • the image processing unit may include an image processing unit for determining and compensating for the depth direction movement of the measurement object, the image processing unit, the plurality of interference images Among the interference images corresponding to each of the wave numbers included in each wave number domain, for each specific point of the measurement object, the interference intensities corresponding to each of the wave numbers can be obtained, and the obtained Based on interference intensities, short-term A-line profiles corresponding to the waveguide regions can be obtained, and the short-term A-line profile can be obtained.
  • a depth value corresponding to each wave range may be obtained from each of the profiles, and the depth direction movement of the measurement object may be determined based on the variation of the obtained depth values.
  • the image processor may correspond to each of the wave numbers included in each wave area by sequentially applying a sliding wave number domain window having a predetermined size to the plurality of interference images.
  • interference intensities corresponding to the wave numbers may be obtained for the specific point of the measurement object from the selected interference images, and for a short time on the wave ranges with respect to the obtained interference intensities.
  • Fourier transform may be performed to obtain the short-term A-line profiles corresponding to the respective wave ranges.
  • the depth value may be a depth value corresponding to the peak of each of the short-term A-line profiles.
  • the image processor may generate a depth motion function corresponding to a depth motion of the measurement object, and integrate the depth motion function to perform a phase compensation function corresponding to the depth motion. Generate interference, extract interference intensities at each same point on the plurality of interference images, and, based on the phase compensation function, distribute the distribution on the waveguide region of the extracted interference intensities for each of the same points By compensating for the phases of the interfering signals, the motion in the depth direction of the measurement object may be compensated.
  • the large-area OCT system may further include an interferometer for generating a plurality of interference images corresponding to each wave number, and the interferometer may vary a wavelength to correspond to each wave number.
  • a portion of the laser beam from the tunable laser, a reference mirror, and the tunable laser that emits a laser beam having a wavelength is irradiated toward the measurement object, and the other portion of the laser beam is reflected to reflect the reference mirror.
  • a beam splitter radiating toward and receiving the reflected light and the reference light from the beam splitter to generate the plurality of interference images.
  • a method for determining and compensating for a depth direction movement of a measurement object includes: a reference light generated by reflecting a laser beam having a wavelength corresponding to each wave by a reference mirror; Receiving a plurality of interference images formed by the interference between the reflected light generated by the laser beam reflected by the measurement object, the image processing unit, corresponding to each of the wave numbers included in each wave area of the plurality of interference images Obtaining, by an image processor, interference intensities corresponding to each of the wavenumbers, from the interference images, to a specific point of the measurement object; and a short time A corresponding to the wavenumber regions based on the obtained interference intensities.
  • each of the short-term A-line profiles is obtained. From it may include a step of adding determine the depth direction of movement of the object to be measured the image processing on the basis of the variation of the stage and the acquired depth value to the depth value added obtaining a processed image corresponding to the wave number domain.
  • the obtaining of the short-term A-line profiles by the image processor may include: applying a sliding frequency region window having a predetermined size to the plurality of interference images by sequentially applying a frequency included in each frequency region.
  • the image processor obtaining the interference intensities corresponding to the wave numbers with respect to a specific point of the measurement object from the selected interference images and in the obtained interference intensities.
  • the method may include performing a short-time Fourier transform on the waveguide regions to obtain the short-time A-line profiles corresponding to the waveguide regions.
  • the method of determining and compensating for the depth direction movement of the measurement object may include: generating, by the image processor, a depth direction function corresponding to the depth direction motion of the measurement object; Generating the phase compensation function corresponding to the depth direction motion by integrating the image processor; extracting the interference intensities at each same point on the plurality of interference images; and based on the phase compensation function,
  • the image processing unit may further include compensating for a phase of interference signals representing a distribution on the frequency range of the extracted interference intensities for each of the same points.
  • a computer readable storage medium may store a program including instructions for performing each step of the method for determining and compensating for a depth direction movement of a measurement object in a large area OCT system.
  • the depth movement and the horizontal movement of the measurement object may be measured, and the depth movement and the horizontal movement may be simultaneously measured.
  • the depth movement and the horizontal movement of the measurement object in the OCT image can be compensated.
  • the movement of the measurement object in the OCT image can be compensated at a high speed Can be.
  • 1 is a view for explaining the effect of the OCT image measuring method and the movement of the measurement object in a large-area OCT system.
  • FIG. 2 is a two-dimensional OCT image generated when there is no depth direction movement of a mirror, which is a measurement object in a large-area OCT system.
  • 3 is a two-dimensional OCT image generated when there is a depth direction movement of a mirror, which is a measurement object in a large-area OCT system.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a plurality of interference images obtained by sequentially changing wavelengths of a tunable laser in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of acquiring a short time wave range profile by applying a sliding wave range window to an interference image in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of obtaining interference intensity from a same point in each of a plurality of interference images in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a short-time A-line profile obtained by performing a short-time Fourier transform on a wave with respect to a short-wave frequency region profile in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a spectrogram showing a depth direction movement at a specific point of a measurement object obtained in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a spectrogram showing depth movement of a measurement object obtained when the mirror, which is the measurement object, does not move in the depth direction, in the large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a spectrogram illustrating a depth direction movement of a measurement object obtained when a mirror, which is a measurement object, is moving in a depth direction in a large area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a two-dimensional OCT image and a spectrogram before a depth direction movement of a mirror, which is a measurement object, is compensated in a large area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a two-dimensional OCT image and a spectrogram after a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention is compensated for in a depth direction of a mirror, which is a measurement target.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of determining a depth direction movement of a measurement object in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of obtaining, by an image processor, a plurality of short-term A-line profiles in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of compensating for a depth direction movement of a measurement object in an OCT image, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a method of determining horizontal movement of a measurement object in a large-area OCT system and compensating for horizontal movement in an OCT image based on the determined result, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of measuring horizontal movement of a measurement object in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of measuring a horizontal movement of a measurement object based on cross correlation between interference images in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a flowchart illustrating a method of compensating horizontal movement of a measurement object in an OCT image according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention are illustrated for the purpose of illustrating the present invention. Embodiments of the invention may be implemented in various forms, it should not be construed that the invention is limited to the embodiments set forth below or the specific description of these embodiments.
  • the term “unit” refers to a hardware component such as software, a field-programmable gate array (FPGA), and an application specific integrated circuit (ASIC).
  • “part” is not limited to hardware and software.
  • the “unit” may be configured to be in an addressable storage medium, and may be configured to play one or more processors.
  • “parts” means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processors, functions, properties, procedures, subroutines, program code. Includes segments, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. Functions provided within a component and "part” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further separated into additional components and “parts”.
  • the expression “based on” is used to describe one or more factors that affect the behavior or behavior of a decision or judgment described in the phrase in which the expression is included, which expression is used in the act of decision or judgment or It does not exclude additional factors that affect its behavior.
  • a component When a component is referred to herein as being “connected” or “connected” to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component. It is to be understood that there may be new other components between the component and the other components.
  • the large-area OCT system includes a plurality of interferences formed by interference between reference light generated by reflecting light of a laser having a constant irradiation area by a reference mirror and reflected light produced by reflecting the same laser light by a measurement object.
  • the OCT image can be generated using the images.
  • FIG. 1 is a view for explaining the effect of the OCT image measuring method and the movement of the measurement object in a large-area OCT system.
  • the large-area OCT system in the large-area OCT system, light 110 of a laser having a constant irradiation area 120 is reflected light reflected by the measurement object 130, and light 110 of the same laser is referenced.
  • the large-area OCT system may obtain the depth direction 121 information of the measurement object 130 by extracting interference signals for the measurement area from the acquired interference images, and generate an OCT image based on the extracted interference signals.
  • the interference signals are susceptible to the movement of the measurement object 130.
  • the OCT image generated by using the interference signals reflecting the movement of the measurement object 130 may include artifacts according to the movement of the measurement object 130. For example, if the measurement object 130 moves in the depth direction 121 while acquiring interference images in a large-area OCT system, the generated OCT image is an artifact according to the movement of the depth direction 121 of the measurement object 130. It may include.
  • the two-dimensional OCT image shown is an OCT cross-sectional image which shows the x-axis and z-axis (depth axis axis) cross section of a measurement object.
  • the large-area OCT system may generate a three-dimensional OCT image by combining a plurality of OCT cross-sectional images (ie, OCT cross-sectional images representing x- and z-axis cross sections) generated along the y-axis direction of the measurement object. .
  • the shape 210 of the mirror may appear in the form of a horizontal line on the two-dimensional OCT image.
  • artifacts due to the depth movement on the 2D OCT image may appear as an afterimage 310. In this case, the shape of the mirror may not be clearly revealed on the two-dimensional OCT image.
  • the depth direction movement of the measurement object can be measured.
  • short-time A-line profile refers to a wavelength region of a laser converted in a short time among interference images obtained for a measurement object in an OCT system or a large-area OCT system according to embodiments described in more detail below.
  • the interference intensities obtained from a point corresponding to a specific point of the measurement object on the interference images included in the wave range may refer to a result of a short-time Fourier transform on the wave range. Therefore, by correcting the phase of the interference signals based on the measured depth direction motion, the OCT image compensated for the depth direction motion can be generated.
  • the horizontal movement of the measurement object may be measured based on cross-correlation between interference images of the measurement object. Therefore, by performing image registration between the interference images based on the horizontal motion measured as described above, an OCT image compensated for the horizontal motion may be generated.
  • a large-area OCT system particularly a large-area OCT system using a tunable laser, the depth and horizontal movements of the measurement object are measured, and in the OCT image, the measured object is measured.
  • the method of compensating for the depth direction and the horizontal direction of the motion is described in detail.
  • the large area OCT system 400 includes a tunable laser 410, a lens 420, a beam splitter 430, a reference mirror 440, an imaging unit 460, a storage unit 470 and an image.
  • the processor 480 may be included.
  • the large-area OCT system 400 may include an interferometer implemented using a tunable laser 410, a beam splitter 430, a reference mirror 440, an imager 460, or the like. By using the interference images generated by the OCT image can be generated.
  • the configuration of the interferometer of the large-area OCT system 400 is not limited to the abnormal components and their connections, and as long as they can generate substantially the same interference images, the components of the interferometer and their connections may be changed in various ways. can be changed.
  • the wavelength tunable laser 410 may be a laser capable of emitting a laser beam having a wavelength corresponding to each wave number by varying the wavelength. A portion of the laser beam irradiated from the tunable laser 410 may be reflected by the reference mirror 440 to generate reference light. In addition, the other part of the laser beam irradiated from the tunable laser 410 may be irradiated to the measurement object 450 and reflected by the measurement object 450 may generate reflected light.
  • a laser beam having a constant irradiation area may be emitted by refracting the laser beam to which the lens 420 is incident.
  • the tunable laser 410 and the lens 420 may be connected through the optical fiber 412.
  • the laser beam from the tunable laser 410 may be delivered directly to the lens 420 through free space or atmosphere.
  • a portion of the laser beam refracted by the lens 420 may be irradiated toward the measurement object 450 through the beam splitter 430.
  • the other portion of the laser beam refracted by the lens 420 may be reflected by the beam splitter 430 and irradiated toward the reference mirror 440.
  • the beam splitter 430 passes the laser beam reflected from the reference mirror 440 (that is, the reference light) to the imaging unit 460, while the beam splitter 430 reflects the laser beam reflected from the measurement target 450 (ie, reflected light). ) May be reflected and transmitted to the imaging unit 460.
  • the imaging unit 460 may receive the reflected light and the reference light from the beam splitter 430, and may form an interference image formed by the interference between the reference light and the reflected light. According to an embodiment, the imaging unit 460 may generate an interference image at each time point when the wavelength of the tunable laser 410 is sequentially changed. Accordingly, the large-area OCT system 400 may sequentially image and generate a plurality of interference images by the imaging unit 460 included in the interferometer while sweeping the wavelength of the tunable laser 410. According to an embodiment, the imaging unit 460 may be implemented using a camera or a video camera, but is not limited thereto.
  • the interference images 510, 520, 530, 540, and 550 each have a viewpoint t at which the wavelength of the tunable laser 410 is changed to ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4, and ⁇ 5 . 1 , t 2 , t 3 , t 4, and t 5 ) may be generated by the imaging unit 460.
  • each time point at which the wavelength is changed from ⁇ 1 to ⁇ 5 may be defined as a wave number.
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 and ⁇ 5 may correspond to the wave numbers k 1 , k 2 , k 3 , k 4 and k 5 , respectively, and the wave numbers k 1 , k 2 , k 3 , k 4 and k 5 may represent each time point at which the wavelength is changed from ⁇ 1 to ⁇ 5 .
  • the conversion relationship between the wave number k n and the wavelength ⁇ n can be defined using the following equation.
  • the storage unit 470 may receive and store a plurality of interference images generated from the imaging unit 460.
  • the storage unit 470 may be implemented using at least one volatile memory device or each nonvolatile memory device, or a combination thereof.
  • the storage unit 470 may be implemented using a volatile memory device such as a DRAM or an SRAM, or a nonvolatile memory device such as a flash memory, a hard disk, an MRAM, or a PRAM, or a combination thereof.
  • the image processor 480 may generate an OCT image of the measurement object 450 by using the plurality of interference images stored in the storage 470. In addition, the image processor 480 may determine and compensate for the depth direction movement of the measurement target 450 based on the plurality of interference images stored in the storage 470.
  • the large area OCT system 400 includes a storage unit 470 between the imaging unit 460 and the image processing unit 480, but in another embodiment the large area OCT system 400. ), The storage unit 470 may be omitted, and the image processing unit 480 may receive interference images directly from the imaging unit 460.
  • the large-area OCT system 400 may further include a display unit 490 capable of displaying the depth movement of the measurement object 450 or the OCT image compensated for the depth movement. have.
  • the display unit 490 may receive and display the OCT image or the information about the depth direction movement of the measurement object 450 from the image processor 480.
  • the interferometer may sequentially generate a plurality of interference images.
  • the plurality of interference images generated by the interferometer may be stored in the storage 470 or transferred directly to the image processor 480.
  • the image processor 480 is included in each frequency region with respect to a specific point of the measurement object 450 from interference images corresponding to each of the wave numbers included in each wave number domain among the plurality of interference images. It is possible to obtain interference intensities corresponding to each of the tuned frequencies.
  • the image processor 480 sequentially applies a sliding wave number domain window having a predetermined size to a plurality of interference images, and is included in each sliding wave region window among the plurality of interference images. Interference images corresponding to each of the wavenumbers may be extracted.
  • the image processor 480 may correspond to each of the wave numbers included in each wave range for a specific point of the measurement object 450 from the interference images corresponding to each of the wave numbers included in the wave ranges thus obtained. Interference strengths can be obtained.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of obtaining a short-wave frequency region profile by applying a sliding frequency region window to interference images in the large-area OCT system 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the term “short-time wave region region profile” may mean a change in interference intensity due to a change in wave number corresponding to a wavelength change in a short time.
  • the image processor 480 may apply a sliding wave region window 660 having a size of 5 in the wave region to change the wavelength four times for a plurality of interference images. The interference strengths for each short time can be obtained sequentially.
  • interference intensities may be obtained from interference images corresponding to the frequencies included in the size of the sliding waveguide region window 660, respectively.
  • the image processing unit 480 may cause interference obtained for a short time during which the wave number is changed from k 1 to k 5 .
  • Interference intensities 610, 620, 630, 640, 650 may be obtained from images 510, 520, 530, 540, 550.
  • the image processor 480 applies the sliding wave region window 660 to the next wave region, that is, the wave region of k 2 to k 6 , according to the order in which the wavelength of the wavelength tunable laser 410 is changed to generate interference intensities. Can be obtained.
  • the interference intensity may be obtained at the same point corresponding to the specific point of the measurement object 450 on the plurality of interference images, respectively.
  • the interference images 510 obtained in the wave range are obtained.
  • interference strengths may be obtained from the same points 511, 521, 531, 541, and 551 corresponding to specific points of the measurement object 450, respectively.
  • the image processor 480 may adjust the angle based on the interference intensities in each wave region.
  • a plurality of short time A-line profiles corresponding to the short time wave range may be obtained.
  • the image processor 480 may obtain a short-time wave range region profile with respect to interference intensities for a short time obtained by applying each sliding wave range region window.
  • the image processor 480 may obtain a plurality of short-time A-line profiles by performing a short-time Fourier transform on each of the acquired short-time wave range regions.
  • the image processing unit 480 may have interference intensities 610 in this short time wave range.
  • 620, 630, 640, and 650 can be obtained a short-time frequency range profile representing the frequency range distribution.
  • the image processor 480 may obtain a short time A-line profile from the short time frequency domain profile by performing a short time Fourier transform on the frequency of the short time frequency domain profile.
  • the image processing unit 480 obtains the short-time frequency range profile for each of the interference intensities in other short-time frequency regions obtained by sequentially applying the sliding frequency region window 660, and the frequency Short A-line Fourier transforms may be performed to obtain short A-line profiles.
  • FIG. 8 illustrates an example of a short-time A-line profile obtained by performing a short-time Fourier transform on a wave with respect to the short-wave frequency region profile in the large-area OCT system 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the image processor 480 acquires information on the intensity (vertical axis) of the short-time frequency region profile according to the depth (horizontal axis) at a specific point of the measurement object 450. can do.
  • A.U. indicated on the horizontal axis of the short-time A-line profile graph shown in FIG. 8 is an abbreviation for arbitrary unit.
  • A.U. shown in the other figures below has the same meaning.
  • the image processor 480 may determine the depth direction movement of the measurement object 450 by observing the depth value in each of the short-time A-line profiles.
  • the image processor 480 may obtain a depth value corresponding to a peak in each of the short-time A-line profiles corresponding to the short-time wave range region profiles obtained by sequentially applying the sliding wave range region window.
  • the image processor 480 may determine the movement of the measurement object 450 in the depth direction based on the variation in the wave number of the obtained depth values.
  • the variation in the wave number may correspond to the passage or change of time while the wavelength of the tunable laser 410 is changed.
  • the variation in the wave number of the depth values may refer to the variation in time of the depth values while the wavelength of the wavelength tunable laser 410 is changed.
  • FIG. 9 is an example of a spectrogram representing a depth direction movement at a specific point of the measurement object 450 obtained in the large-area OCT system 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the spectrogram may be expressed as a distribution of depth (vertical axis) values according to the wave number (horizontal axis).
  • the image processing unit 480 may include interference intensities 610, 620, 630, 640, and 650 obtained from the sliding wave region window 660 of the wave region of k 1 to k 5 . ), A short time A-line profile as shown in Figure 8 can be obtained.
  • the image processor 480 may acquire a depth value 910 corresponding to the peak 810 in the obtained short-time A-line profile.
  • the obtained depth value 910 may be determined as a representative value of the wavenumbers included in the wave range applied to the acquisition of the short-time A-line profile, for example, a depth value 910 for the mean value to the median value.
  • the depth value 910 obtained in the wave range of k 1 to k 5 may be determined as the depth value 910 for the median k 3 .
  • the image processor 480 may obtain a short time A-line profile based on the interference intensities obtained while moving the sliding waveguide region window 660. In the same way, the image processor 480 acquires a depth value corresponding to a peak in each obtained short-time A-line profile, thereby corresponding to each of k 4 , k 5 , k 6 , and k 7 , which are subsequent wavelength conversion points. Depth values 920, 930, 940, and 950 of the measurement object 450 may be obtained. As illustrated in FIG.
  • the image processing unit 480 may determine depth values 910, 920, and D of the measurement object 450 corresponding to each wavelength conversion time point k 3 , k 4 , k 5 , k 6 , and k 7 . By observing 930, 940, and 950, the depth movement of the measurement object 450 may be determined while sweeping the wavelength of the tunable laser 410.
  • the image processor 480 may display the depth direction movement of the measurement object 450 while acquiring the OCT image to the user. In addition, the image processor 480 may compensate for the influence of the depth direction movement in the OCT image based on the determined depth direction movement of the measurement object 450.
  • the image processor 480 stores all interference images generated by the interferometer in the storage unit 470 in advance, and then determines the depth movement of the measurement object 450 by using them, and displays them. The display may be performed through the unit 490. According to another exemplary embodiment, whenever an interference image is generated by an interferometer, the image processing unit 480 may receive the same and determine a depth direction movement of the measurement target 450 in real time, and then through the display unit 490. Can be displayed.
  • FIG. 10 and 11 illustrate a depth movement of a measurement object obtained when the mirror, which is the measurement target, does not move in the depth direction and when the mirror moves in the depth direction, in the large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • Spectrogram representing. Specifically, referring to FIG. 2 and FIG. 3 together, FIG. 10 illustrates a depth direction measured based on a point 230 of the mirror when the mirror does not move in the depth direction as shown in FIG. 2.
  • Spectrogram representing movement. Since there is no depth direction movement, there is no change in the position 1010 in the depth direction of the peak of the A-line profile at each time point when the wavelength of the tunable laser expressed by the wave number is changed.
  • the other white lines appearing below position 1010 in FIG. 10 are artifacts generated by interference between reflected light reflected from optical components in which a laser beam is used in large area OCT system 400.
  • FIG. 11 is a spectrogram illustrating depth direction movement measured with respect to a point 330 of the mirror when the mirror is moving in the depth direction as shown in FIG. 3. Since there is a movement in the depth direction, the position 1110 in the depth direction of the peak of the A-line profile changes in accordance with the movement in the depth direction at each time point when the wavelength of the tunable laser is changed.
  • the image processor 480 may compensate for the influence of the depth direction movement on the phase of the interference signal in the OCT image. To this end, the image processor 480 generates a depth motion function corresponding to the depth motion of the measurement object 450, and then integrates the depth motion function to phase in response to the depth motion of the measurement object 450. You can create a compensation function. Thereafter, the image processor 480 may compensate for the depth direction of the measurement object 450 by compensating for the phase of the interference signals for generating the OCT image based on the phase compensation function.
  • the image processing unit 480 changes the wave number (eg, wave number k 3 , k) corresponding to the depth direction movement at each time point of the wavelength change of the measurement object 450.
  • the wave number e.g., wave number k 3 , k
  • the curve fitting can be defined as follows.
  • a 0 is a constant
  • a 1 is the size of a cosine function
  • a 2 is the size of a sine function
  • w 1 Is the frequency of the cosine and sine function
  • k is the frequency
  • the image processor 480 performs curve fitting using the above reference function with respect to the change of the depth value of the peak of the A-line profile according to the change of the wave number, so that the variables a 0 , a 1 , a 2 and w of the reference function are performed. The values of 1 can be determined.
  • the image processor 480 may generate the depth direction motion function 960 corresponding to the depth direction movement of the measurement object 450 by applying the determined variable values to the reference function.
  • Curve fitting can be performed by appropriately selecting one of the known curve fitting algorithms such as, for example, regression analysis, linear interpolation or spline interpolation.
  • the reference function may be selected from among functions of a type capable of representing the movement of the measurement object 450, including a trigonometric function, a polynomial function, a B-spline curve, and the like.
  • the phase compensation function may be generated by performing an integration using the generated depth direction motion function as an integral section of a wave range corresponding to the entire section of the wavelength of the tunable laser 410.
  • the phases of the interference signals used to generate the OCT image may be distorted by the depth movement.
  • the phase compensation function may indicate the degree of distortion of the phase according to the depth direction movement of the measurement object 450 at each time point when the wavelength is changed. Accordingly, by compensating the phase of the interference signals based on the phase compensation function, the image processor 480 may generate an OCT image in which the influence of the depth direction movement is compensated.
  • an interference signal before phase distortion is compensated for is I (k) and an interference signal after phase distortion is compensated for as I comp (k).
  • the interference signal may be defined as a signal representing a wave range distribution of interference intensities obtained at a point corresponding to any point of the measurement object 450 on the interference images. If the phase compensation function is ⁇ (k), phase distortion can be compensated for in the interference signal through the following relationship.
  • I comp (k) I (k) e - i ⁇ (k) , where k represents the wave number
  • the image processor 480 may compensate for the phase distortion of the interference signal at a point corresponding to a point of the measurement object 450 on the interference image through the above relation. Accordingly, the image processor 480 extracts the interference intensities at each same point on the plurality of interference images, acquires all the interference signals on the measurement area of the measurement object 450, and then phases all the interference signals in the same manner. By compensating for the distortion, an OCT image in which all effects of the depth movement are compensated for can be generated. The image processor 480 generates a phase compensation function for each point of the measurement object 450, and at each point of the measurement object 450 by using a phase compensation function corresponding to each point of the measurement object 450. It may also compensate for depth direction movement.
  • FIG. 12 illustrates a two-dimensional OCT image 1210 and a spectrogram 1220 before a depth direction movement of a mirror, which is a measurement object, is compensated in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-dimensional OCT image 1210 is an image of the x-axis and z-axis (depth direction axis) planes of the measurement object.
  • the two-dimensional OCT image 1210 includes the movement of the mirror in the depth direction as an artifact, so that the planar shape of the mirror is not clearly revealed.
  • the spectrogram 1220 represents the depth direction movement at each time point at which the wavelength of the wavelength tunable laser is changed with respect to one point 1211 of the mirror. That is, in the spectrogram 1220, the mirror movement in the depth direction is similar to the sinusoidal shape.
  • FIG. 13 illustrates a two-dimensional OCT image 1310 and a spectrogram 1320 after a depth direction movement of a mirror, which is a measurement object, is compensated for in a large-area OCT system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-dimensional OCT image 1310 compensates for the movement in the depth direction of the mirror, so that the planar shape of the mirror is clearly revealed on the x-axis and z-axis planes. Since the depth movement of the mirror is compensated for, the spectrogram 1320 obtained with respect to one point 1311 of the mirror shows that the position of the peak of the A-line profile at each point in time at which the wavelength of the tunable laser is changed is changed. It is shown to remain constant.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of determining a depth direction movement of a measurement object 450 in a large area OCT system 400 according to an embodiment of the present disclosure.
  • a method of determining the depth direction movement of the measurement object 450 will be described in more detail with reference to the drawings.
  • the image processing unit is formed by interference between the reference light generated by reflecting a laser beam having a wavelength corresponding to each wave by a reference mirror and the reflected light generated by reflecting a laser beam by a measurement object.
  • a plurality of interference images may be received.
  • the image processor 480 may include a plurality of interferometers, which are implemented using a wavelength tunable laser 410, a beam splitter 430, a reference mirror 440, and an imaging unit 460. Interference images may be received.
  • the interferometer is the reference light and the wavelength tunable laser 410
  • the laser beam having a wavelength corresponding to each wave, emitted from the wavelength tunable laser 410 is reflected from the reference mirror 440 through the imaging unit 460
  • the laser beam from may generate a plurality of interference images formed by interference between reflected light reflected by the measurement object 450.
  • the plurality of interference images may be generated at each time point in which the wavelength of the tunable laser 410 is sequentially changed.
  • step S1420 the image processing unit performs a wave number on a specific point of the measurement object from interference images corresponding to each of the wave numbers included in each wave area among the plurality of interference images. It is possible to obtain interference intensities corresponding to each of them.
  • the image processor 480 sequentially applies a sliding frequency region window having a predetermined size to the plurality of interference images, thereby corresponding to each of the frequencies included in each sliding frequency region window among the plurality of interference images. Interference images can be extracted.
  • the image processor 480 may correspond to each of the wave numbers included in each wave range for a specific point of the measurement object 450 from the interference images corresponding to each of the wave numbers included in the wave ranges thus obtained. Interference strengths can be obtained.
  • the image processor may acquire short-term A-line profiles corresponding to the wavenumber regions based on the obtained interference intensities.
  • the image processing unit sequentially applies sliding frequency range windows of a predetermined size to a plurality of interference images, thereby causing interference corresponding to each of the wave numbers included in each wave range.
  • the images are selected, it is possible to obtain interference intensities corresponding to the waves for a particular point of measurement object from the selected interference images.
  • the image processing unit 480 sequentially applies a sliding wave region window 660 having a size of 5 in the wave region to a plurality of interference images, so that the wavelength is 4 Interference images corresponding to each of the frequencies included in each frequency region that is changed once may be selected.
  • the image processor 480 may obtain interference intensities corresponding to each of the wave numbers included in each wave range for a specific point of the measurement object 450 from the selected interference images.
  • the image processing unit 480 may obtain the interference images 510, 520, and 530 obtained for a short time during which the wave number is changed from k 1 to k 5 .
  • Interference strengths 610, 620, 630, 640, 650 can be obtained from, 540, 550.
  • the image processor 480 applies the sliding wave region window 660 to the wave region of the next wave region k 2 to k 6 in order to change the wavelength of the tunable laser 410 to obtain interference intensities. can do.
  • the image processor 480 may sequentially apply the sliding wave area window 660 to the plurality of interference images, thereby obtaining interference intensities corresponding to each of the wave numbers included in the wave area.
  • the interference intensity may be obtained at the same point corresponding to the specific point of the measurement object 450 on the plurality of interference images, respectively.
  • the image processor may perform short-time Fourier transform on the waveguide regions with respect to the obtained interference intensities, thereby obtaining short-term A-line profiles corresponding to the waveguide regions.
  • the image processor 480 may perform a short-time Fourier transform on the wavefront on the waveguide area with respect to interference intensities corresponding to each of the waveguides included in the waveguide area window 660.
  • Short time A-line profiles can be obtained.
  • the image processor 480 acquires short-time wave range region profiles with respect to interference intensities obtained by sequentially applying the sliding wave region region window 660, and performs a short time on the wave range for each of the obtained short-wave frequency region profiles. Fourier transform may be performed to obtain short-term A-line profiles.
  • the image processing unit 480 may have interference intensities 610 and 620 in this short duration waveguide region.
  • 630, 640, and 650 can be obtained a short time frequency domain profile representing the frequency domain distribution.
  • the image processor 480 may obtain a short time A-line profile from the short time frequency domain profile by performing a short time Fourier transform on the frequency of the short time frequency domain profile.
  • the image processing unit 480 obtains the short-time frequency range profile for each of the interference intensities in other short-time frequency regions obtained by sequentially applying the sliding frequency region window 660, and the frequency Short A-line Fourier transforms may be performed to obtain short A-line profiles.
  • the image processor may acquire a depth value corresponding to each wave range from each of the short-term A-line profiles.
  • the image processor 480 may obtain a depth value corresponding to the peak of the short-time A-line profile in each of the short-time A-line profiles corresponding to each wave-region of the sliding wave-region region window.
  • the obtained depth values may represent depth values of specific points of the measurement object 450 at each time point when the wavelength of the tunable laser 410 is changed.
  • the image processor may determine the depth direction movement of the measurement object based on the obtained variation of the depth values. For example, referring to FIG. 9, the image processor 480 may determine depth values 910, 910, of the measurement object 450 corresponding to each wavelength conversion time point k 3 , k 4 , k 5 , k 6 , and k 7 . By observing variations in 920, 930, 940, and 950, the depth direction movement of the measurement object 450 may be determined while sweeping the wavelength of the tunable laser 410.
  • the image processor 480 may compensate for the influence of the depth direction movement on the OCT image of the measurement object 450 based on the determination.
  • the image processor may generate a depth motion function corresponding to the depth motion of the measurement object.
  • the image processor 480 may change a wave number (eg, wave numbers k 3 and k 4 ) corresponding to a depth movement of the measurement object 450 at each time point of the wavelength change.
  • the image processor may generate a phase compensation function corresponding to the depth direction motion by integrating the depth direction motion function.
  • the phases of the interference signals used to generate the OCT image may be distorted by the depth movement.
  • the phase compensation function may indicate the degree of distortion of the phase according to the depth direction movement of the measurement object 450 at each time point when the wavelength is changed.
  • the image processor 480 may generate such a phase compensation function by integrating the depth direction motion function.
  • the image processor may extract interference intensities at each same point on the plurality of interference images to obtain an object to compensate for the depth direction movement.
  • an interference signal representing a distribution on the waveguide region of interference intensities may be an object to which the depth movement is compensated for.
  • the image processor 480 may acquire all interference signals that can be generated in the measurement region of the measurement object 450 to be compensated for the depth movement by extracting interference intensities at each same point on the plurality of interference images. .
  • the image processor may compensate for the phases of the interference signals representing the distribution on the waveguide region of the interference intensities extracted for each of the same points, based on the phase compensation function. For example, if the interference signal before the phase distortion is compensated, I (k), the interference signal after the phase distortion is compensated, I comp (k), and the phase compensation function is ⁇ (k), the image processing unit 480 may compensate for the phase distortion in the interference signal through the following relationship.
  • I comp (k) I (k) e - i ⁇ (k) , where k represents the wave number
  • the image processor 480 may compensate only phase distortion of an interference signal at a point corresponding to a point of the measurement object 450 on the interference image through the above relational expression.
  • the image processor 480 acquires all interference signals that can be generated in the measurement region of the measurement object 450 by using the interference intensities extracted for each of the same points obtained in step S1630, and then based on the phase compensation function. It is possible to compensate for the phase distortion of all interfering signals. As such, by compensating for the phase distortion of the interference signals at all points on the interference image, the image processor 480 may generate an OCT image in which the influence of the depth direction is compensated for.
  • the horizontal movement of the measurement object 450 is the horizontal movement of the measurement object 450 while acquiring interference images at each time point when the wavelength of the tunable laser 410 is changed in the large-area OCT system 400. Can be. If the measurement object 450 moves in the horizontal direction, another measurement portion of the measurement object 450 may appear at the same point on the interference images. Thus, when an interference signal is acquired at the same point on the interference images, the interference signal may include some information about another measurement portion of the measurement object 450. Therefore, if there is a horizontal movement of the measurement object 450, the horizontal movement may appear in the form of an afterimage on the generated OCT image.
  • the interference images (sequentially acquired by the imaging unit 460) Some of the parts 1740 and 1770 of the 1710, 1720, 1730, 1740, 1750, 1760, and 1770 may be photographed in the same manner as the observation field of view is shifted. Accordingly, when the interference images 1710, 1720, 1730, 1750, and 1760 are compared with the interference images 1740 and 1770, the interference images 1740 and 1770 may be measured. 450 may be included.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of measuring horizontal movement of a measurement object 450 in a large-area OCT system 400 according to an embodiment of the present invention.
  • a method of measuring the horizontal movement will be described in more detail with reference to the drawings.
  • the image processing unit may sequentially acquire a plurality of interference images of the measurement object while changing the wavelength of the tunable laser. For example, referring to FIGS. 4 and 17, while the image processor 480 changes the wavelength of the tunable laser 410, light from the tunable laser 410 is reflected by the reference mirror 440.
  • the plurality of interference images 1710 to 1770 may be sequentially generated by the interference between the reference light and the light from the wavelength tunable laser 410 and the reflected light reflected by the measurement target 450.
  • the image processing unit measures horizontal movement of the measurement object based on cross-correlation between any two interference images of the plurality of interference images. can do.
  • the image processor 480 may perform horizontal movement of the measurement object 450 based on cross-correlation between any two interference images in which horizontal movement among the obtained plurality of interference images appears. Can be measured.
  • the cross-correlation between the two interference images may be larger than the calculated cross-correlation when there is a horizontal movement. Therefore, based on this principle, the image processor 480 may determine the degree of movement of the measurement object 450 in the horizontal direction.
  • the image processor 480 may move the interference image in a horizontal direction by changing coordinate values of one interference image of two interference images.
  • the image processor 480 may acquire coordinate values when the correlation image between the two interference images is maximized while moving one interference image of two interference images in a horizontal direction. Accordingly, the image processor 480 determines the degree to which the measurement object 450 moves in the horizontal direction based on the difference between the coordinate values when the cross correlation is maximum and the coordinate values of the interference image before moving in the horizontal direction. Can be.
  • the image processor 480 may determine one of the plurality of interference images. As a reference, the relative movement of the measurement object 450 shown in all interference images may be determined.
  • any two interference images for which the horizontal motion is to be measured are the interference image 1760 and the interference image 1770.
  • an interference image 1701 and an interference image 1771 which are enlarged forms of the interference image 1760 and the interference image 1770, respectively, are illustrated.
  • the interference image 1770 is an interference image obtained when there is a horizontal movement of the measurement object 450.
  • the image processing unit 480 may horizontally move coordinate values of the other interference image 1771 in the X-axis and Y-axis directions based on one of the interference images 1701 and 1771, and thus may interfere with each other. Cross-correlation between the 1761 and 1771 may be calculated. As a result, the image processor 480 may acquire the coordinate values of the interference image 1771 when the cross-correlation between the two interference images 1701 and 1771 becomes maximum. In this case, the image processing unit 480 may calculate the cross-correlation between the two interference images while horizontally moving the entire other interference image 1177 based on one interference image 1701, but some characteristic regions of the interference image 1177 may be calculated.
  • Bayes may be extracted and the cross-correlation with the interference image 1701 may be calculated while horizontally shifting the region.
  • the image processor 480 may calculate the degree to which the measurement object 450 moves in the horizontal direction, based on a difference between coordinate values before and after the movement of the entire interference image 1771 or a partial region of the interference image 1771. .
  • the coordinate of one horizontal point 1780 of the interference image 1775 is (X, Y).
  • the coordinate values of the interference image 1771 are moved by a and b in the X-axis and Y-axis directions, respectively, while the interference image 1701 is fixed, cross-correlation between the interference image 1701 and the interference image 1771 is achieved. Assume this is the maximum.
  • the image processing unit 480 may measure as much as -a in the X-axis direction and in the Y-axis direction based on the measurement object 450 shown in the interference image 1771. Can be determined to move with a change of -b.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a method of measuring horizontal movement of a measurement object 450 based on cross correlation between interference images in a large-area OCT system 400 according to an embodiment of the present invention described above.
  • the image processor may move the horizontal coordinate values of the remaining interference images based on one of the two interference images so that cross correlation between any two interference images is maximized.
  • the image processor may extract the horizontal change amount of the measurement object by comparing coordinate values before and after the shifted horizontal direction coordinates.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of compensating horizontal movement of a measurement object 450 in an OCT image according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal movement of the measurement object 450 may be measured by the same method as described with reference to FIG. 18. Therefore, as a process of measuring the horizontal movement of the measurement object 450, the image processor may sequentially acquire a plurality of interference images of the measurement object while changing the wavelength of the wavelength tunable laser in step S2010. In addition, the image processor may measure the horizontal movement of the measurement object based on cross-correlation between any two interference images of the plurality of interference images in operation S2020.
  • the image processing unit may generate any two pieces based on the measured horizontal movement to compensate for the horizontal movement of the measurement object.
  • Image registration may be performed between the interfering images.
  • the image processor 480 may extract the horizontal change amount based on the measured horizontal movement, and perform image matching between any two interference images based on the extracted change amount.
  • image registration may mean a processing technique for obtaining images on one coordinate system by transforming images having different coordinate systems.
  • image registration may mean a processing technique for obtaining images on one coordinate system by transforming images having different coordinate systems.
  • image registration the correspondence between one image and another can be identified.
  • the interference image 1701 and the interference image 1771 may be obtained through image registration, even if the measurement object 450 is shifted from each other on the image by the horizontal movement of the measurement object 450. It can be seen how the coordinate values for the same object in each interference image correspond to each other. Therefore, when the amount of change in the horizontal direction between two arbitrary interference images is extracted, the image processor 480 may determine the correspondence of coordinates with respect to the same object included in one interference image and the other interference image using image matching.
  • the image processor 480 may generate an OCT image compensated for the horizontal movement of the measurement object 450 by compensating for the horizontal motion of the measurement object 450 in the above-described manner with respect to all of the plurality of interference images sequentially obtained.
  • the horizontal movement can be measured and corrected only by information included in the interference images. Therefore, the measurement and compensation process of the horizontal motion may not affect the measurement and compensation process of the depth motion.
  • the image processor 480 if the measurement object 450 moves in the depth direction and the horizontal direction, the image processor 480 first performs the measurement and compensation process of the horizontal movement, and then measures and compensates the depth movement. The process can be performed. When the horizontal and depth movements of the measurement object 450 are compensated in the above-described order, the image processor 480 may compensate for all the effects of the movement of the measurement object 450 in the 3D space in the OCT image.
  • Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

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Abstract

본 발명은, 측정 대상물의 간섭 이미지들이 획득되는 각 시점에 대응하는 단시간 A-line 프로파일의 피크를 관찰함으로써, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 측정할 수 있고, 측정된 깊이 방향 움직임에 기초하여 간섭 신호들의 위상을 보정함으로써, 깊이 방향 움직임이 보상된 OCT 이미지를 생성할 수 있는, 파장 가변 레이저를 이용한 대면적 OCT 시스템을 제공한다.

Description

파장 가변 레이저를 이용한 대면적 OCT 시스템과 3차원 이미지 보정 방법
본 발명은 파장 가변 레이저를 이용한 대면적 OCT 시스템과 그 시스템에서의 이미지의 보정 방법에 관한 것이다.
OCT 기술은, 생체 조직의 단면 이미지를 10~30㎛ 정도의 해상도로 이미지화할 수 있는 의료영상기술이다. OCT 시스템은, 레이저 빔이 기준 거울(reference mirror)에 의해 반사된 기준광과, 그 레이저 빔이 측정 대상물에 의해 반사된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 간섭 이미지들을 이용하여, 측정 대상물의 3차원 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
OCT 시스템은, 측정 대상물에 레이저 빔을 조사하는 방식에 따라, 싱글 포인트 스캐닝 OCT 시스템(single point scanning OCT system)과 대면적 OCT 시스템(full-field OCT system)으로 구분될 수 있다. 싱글 포인트 스캐닝 OCT 시스템에서는, 측정 대상물의 한 포인트에 조사되는 레이저 빔을 수평 방향으로 스캐닝하여 획득된 간섭 이미지들을 이용하여, 측정 대상물의 OCT 이미지가 생성될 수 있다. 대면적 OCT 시스템에서는, 레이저 빔의 수평 방향 스캐닝없이, 일정 면적을 가진 레이저 빔을 측정 대상물에 조사하여 획득된 간섭 이미지들을 이용하여, 측정 대상물의 OCT 이미지가 생성될 수 있다.
이와 같이, 대면적 OCT 시스템은, 수평 방향 스캐닝 과정 없이, 획득된 간섭 이미지들로부터 한 번에 일정 면적에 대한 간섭 신호들을 획득할 수 있기 때문에, 빠른 속도로 OCT 이미지를 생성할 수 있다. 반면, 측정 대상물의 한 포인트를 기준으로 간섭 신호 획득을 위해 필요한 측정 시간을 비교해 보면, 대면적 OCT 시스템이 싱글 포인트 스캐닝 OCT 시스템보다 측정 시간이 길어질 수 있다. 따라서, 대면적 OCT 시스템에서 간섭 이미지들을 획득하는 동안 측정 대상물의 움직임이 있다면, 간섭 신호들이 측정 대상물의 움직임에 영향을 받기 쉽다. 또한, 측정 대상물의 움직임이 포함된 간섭 신호들을 이용하여 생성된 OCT 이미지는, 측정 대상물의 움직임에 따른 아티팩트(artifact)를 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임 및 수평 방향 움직임을 측정할 수 있는 방법 및 이를 이용하는 대면적 OCT 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임 및 수평 방향 움직임의 측정 결과를 이용하여, OCT 이미지에서 측정 대상물의 움직임을 보상할 수 있는 방법 및 이를 이용하는 대면적 OCT 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템은, 각 파수(wave number)에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울에 의해 반사되어 생성된 기준광과, 상기 레이저빔이 측정 대상물에 의해 반사되어 생성된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들에 기초하여, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 이미지 처리부를 포함할 수 있고, 상기 이미지 처리부는, 상기 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역(wave number domain)에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여, 상기 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있고, 상기 획득된 간섭 세기들에 기초하여 상기 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있으며, 상기 단시간 A-line 프로파일들 각각으로부터 상기 각 파수 영역에 대응하는 깊이 값을 획득할 수 있고, 상기 획득된 깊이 값들의 변동에 기초하여 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 처리부는, 미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우(sliding wave number domain window)를 상기 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써 상기 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 때, 상기 선택된 간섭 이미지들로부터 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여 상기 파수들에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있고, 상기 획득된 간섭 세기들에 대하여 상기 파수 영역들 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여, 상기 각 파수 영역에 대응하는 상기 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 깊이 값은 상기 단시간 A-line 프로파일들 각각의 피크에 상응하는 깊이 값일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 처리부는, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 생성할 수 있고, 상기 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 상기 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 생성할 수 있으며, 상기 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 추출할 수 있고, 상기 위상 보상 함수에 기초하여, 상기 동일 지점 각각에 대해 상기 추출된 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호들의 위상을 보상함으로써, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대면적 OCT 시스템은 상기 각 파수에 대응하는 복수의 간섭 이미지들을 생성하는 간섭계(interferometer)를 더 포함할 수 있고, 상기 간섭계는, 파장을 가변하여 상기 각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔을 방출하는 파장 가변 레이저, 기준 거울, 상기 파장 가변 레이저로부터의 상기 레이저빔의 일부를 통과시켜 상기 측정 대상물을 향해 조사하고, 상기 레이저빔의 다른 일부를 반사시켜 상기 기준 거울을 향해 조사하는 빔 스플리터 및 상기 반사광과 상기 기준광을 상기 빔 스플리터로부터 수신하여 상기 복수의 간섭 이미지들을 생성하는 촬상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법은, 각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울에 의해 반사되어 생성된 기준광과, 상기 레이저빔이 상기 측정 대상물에 의해 반사되어 생성된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들을 이미지 처리부가 수신하는 단계, 상기 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여, 상기 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 이미지 처리부가 획득하는 단계, 상기 획득된 간섭 세기들에 기초하여 상기 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계, 상기 단시간 A-line 프로파일들 각각으로부터 상기 각 파수 영역에 대응하는 깊이 값을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계 및 상기 획득된 깊이 값들의 변동에 기초하여 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 상기 이미지 처리부가 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계는, 미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 상기 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써 상기 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 때, 상기 선택된 간섭 이미지들로부터 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여 상기 파수들에 대응하는 간섭 세기들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계 및 상기 획득된 간섭 세기들에 대하여 상기 파수 영역들 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여, 상기 파수 영역들에 대응하는 상기 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법은, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 상기 이미지 처리부가 생성하는 단계, 상기 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 상기 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 상기 이미지 처리부가 생성하는 단계, 상기 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 이미지 처리부가 추출하는 단계 및 상기 위상 보상 함수에 기초하여, 상기 동일 지점 각각에 대해 상기 추출된 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호들의 위상을 상기 이미지 처리부가 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 컴퓨터 판독가능 저장매체는 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법의 각 단계를 수행하는 명령어들을 포함하는 프로그램을 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에 의하면, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임과 수평 방향 움직임이 측정될 수 있으며, 이러한 깊이 방향 움직임과 수평 방향 움직임이 동시에 측정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에 의하면, OCT 이미지에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임과 수평 방향 움직임이 보상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에 의하면, 측정 대상물의 깊이 방향 및 수평 방향 움직임의 측정 및 보상을 위한 알고리즘을 단순화하여, 빠른 속도로 OCT 이미지에서 측정 대상물의 움직임이 보상될 수 있다.
도 1은 대면적 OCT 시스템에서의 OCT 이미지 측정 방법 및 측정 대상물의 움직임의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 없을 때 생성된 2차원 OCT 이미지이다.
도 3은 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 있을 때 생성된 2차원 OCT 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 파장 가변 레이저의 파장을 순차적으로 변경하면서 획득된 복수의 간섭 이미지들을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 간섭 이미지에 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 적용하여 단시간 파수 영역 프로파일을 획득하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 복수의 간섭 이미지들 각각에서 동일 지점으로부터 간섭 세기가 획득되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 단시간 파수 영역 프로파일에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행하여 획득된 단시간 A-line 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서 획득된 측정 대상물의 특정 지점에서의 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울이 깊이 방향으로 움직이지 않을 때 획득된 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울이 깊이 방향으로 움직이고 있을 때 획득된 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 보상되기 전의 2차원 OCT 이미지 및 스펙트로그램이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 보상된 후의 2차원 OCT 이미지 및 스펙트로그램이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템에서 복수의 단시간 A-line 프로파일들을 이미지 처리부가 획득하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라, OCT 이미지에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 보상하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 결정하고, 결정된 결과에 기초하여 OCT 이미지에서 수평 방향 움직임을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템에서 간섭 이미지들 간의 상호상관에 기초하여 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, OCT 이미지에서 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 보상하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명이 아래 제시된 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것으로 해석해서는 아니 된다.
본 실시예에서 사용되는 용어 "부"는 소프트웨어, FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일례로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 더 분리될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 다르게 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 보다 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명의 범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본원 명세서에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 이상 복수형의 표현도 함께 포함할 수 있으며, 이는 청구항에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용하는 것일 뿐 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것이 아니다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는" 및 "갖는"과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 문구 또는 문장에서 특별히 다르게 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 문구에서 기술되는 결정 또는 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되고, 이 표현은 결정 또는 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지는 않는다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
대면적 OCT 시스템은, 일정한 조사 면적을 갖는 레이저의 광이 기준 거울에 의해 반사되어 생성되는 기준광과, 동일 레이저 광이 측정 대상물에 의해 반사되어 생성되는 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는, 복수의 간섭 이미지들을 이용하여 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
도 1은 대면적 OCT 시스템에서의 OCT 이미지 측정 방법 및 측정 대상물의 움직임의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 대면적 OCT 시스템은, 일정한 조사 면적(120)을 가진 레이저의 광(110)이 측정 대상물(130)에 의해 반사된 반사광과, 동일한 레이저의 광(110)이 기준 거울에 의해 반사된 기준광 사이의 간섭에 의해 생성되는, 측정 대상물(130) 중 조사 면적(120)에 대응하는 측정 영역에 대한 간섭 이미지들을 획득할 수 있다. 대면적 OCT 시스템은, 획득된 간섭 이미지들로부터 측정 영역에 대한 간섭 신호들을 추출하여 측정 대상물(130)의 깊이 방향(121) 정보를 얻을 수 있고, 이에 기초하여 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
그런데, 만약 대면적 OCT 시스템에서 간섭 이미지들을 획득하는 동안 측정 대상물(130)의 움직임이 있다면, 간섭 신호들이 측정 대상물(130)의 움직임에 영향을 받기 쉽다. 또한, 측정 대상물(130)의 움직임이 반영된 간섭 신호들을 이용하여 생성된 OCT 이미지는, 측정 대상물(130)의 움직임에 따른 아티팩트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대면적 OCT 시스템에서 간섭 이미지들을 획득하는 동안 측정 대상물(130)이 깊이 방향(121)으로 움직인다면, 생성된 OCT 이미지는 측정 대상물(130)의 깊이 방향(121) 움직임에 따른 아티팩트를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은, 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 없을 때 생성된 2차원 OCT 이미지와, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 있을 때 생성된 2차원 OCT 이미지를 각각 나타낸다. 도시된 2차원 OCT 이미지는, 측정 대상물의 x축 및 z축(깊이 방향 축) 단면을 나타내는 OCT 단면 이미지이다. 대면적 OCT 시스템은, 측정 대상물의 y축 방향을 따라 생성된 복수의 OCT 단면 이미지들(즉, x축 및 z축 단면을 나타내는 OCT 단면 이미지)을 결합하여, 3차원 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 없는 경우에는, 2차원 OCT 이미지 상에 거울의 형상(210)이 수평선 형태로 나타날 수 있다. 반면, 도 3에 도시된 바와 같이, 거울의 깊이 방향 움직임이 있는 경우에는, 2차원 OCT 이미지 상에 깊이 방향 움직임으로 인한 아티팩트가 잔상의 형태(310)로 나타날 수 있다. 이 경우, 2차원 OCT 이미지 상에서 거울의 형상이 명확하게 드러나지 않을 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정 대상물의 간섭 이미지들이 획득되는 각 시점에 대응하는 단시간 A-line(Axial-line) 프로파일의 피크를 관찰함으로써, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임이 측정될 수 있다. 여기서 "단시간 A-line 프로파일"이란, OCT 시스템 또는 대면적 OCT 시스템에서, 이하 보다 상세히 설명되는 실시예들에 따라 측정 대상물에 대해 획득된 간섭 이미지들 중 단시간 동안 변환된 레이저의 파장 영역에 대응하는 파수 영역에 포함된 간섭 이미지들 상에서의, 측정 대상물의 특정 지점에 대응하는 지점으로부터 획득된 간섭 세기들이, 파수 영역 상에서 단시간 푸리에 변환된 결과를 의미할 수 있다. 따라서, 이와 같이 측정된 깊이 방향 움직임에 기초하여 간섭 신호들의 위상을 보정함으로써, 깊이 방향 움직임이 보상된 OCT 이미지가 생성될 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 측정 대상물의 간섭 이미지들 간의 상호상관(cross-correlation)에 기초하여 측정 대상물의 수평 방향 움직임이 측정될 수 있다. 따라서, 이와 같이 측정된 수평 방향 움직임에 기초하여 간섭 이미지들 간의 이미지 정합(image registration)을 수행함으로써, 수평 방향 움직임이 보상된 OCT 이미지가 생성될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 대면적 OCT 시스템, 특히 파장 가변 레이저를 이용하는 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물의 깊이 방향 및 수평 방향 움직임을 측정하고, OCT 이미지에서, 측정된 측정 대상물의 깊이 방향 및 수평 방향 움직임을 보상하는 방법이 구체적으로 설명된다.
<깊이 방향 움직임의 측정 및 보상>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템(400)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 대면적 OCT 시스템(400)은 파장 가변 레이저(410), 렌즈(420), 빔 스플리터(430), 기준 거울(440), 촬상부(460), 저장부(470) 및 이미지 처리부(480)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 대면적 OCT 시스템(400)은, 파장 가변 레이저(410), 빔 스플리터(430), 기준 거울(440) 및 촬상부(460) 등을 이용하여 구현된 간섭계(interferometer)에 의해 생성된 간섭 이미지들을 이용하여 OCT 이미지를 생성할 수 있다. 대면적 OCT 시스템(400)의 간섭계의 구성은 이상 구성요소들과 그 연결관계에 한정되지 않으며, 실질적으로 동일한 간섭 이미지들을 생성할 수 있는 한, 간섭계의 구성요소들 및 그 연결관계가 다양한 방식으로 변경될 수 있다.
파장 가변 레이저(410)는, 파장을 가변하여 각 파수(wave number)에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔을 방출할 수 있는 레이저일 수 있다. 파장 가변 레이저(410)로부터 조사되는 레이저빔의 일부는 기준 거울(440)에 의해 반사되어 기준광이 생성될 수 있다. 또한, 파장 가변 레이저(410)로부터 조사되는 레이저빔의 다른 일부는 측정 대상물(450)로 조사되고 측정 대상물(450)에 의해 반사되어 반사광이 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 파장 가변 레이저(410)로부터의 레이저빔이 렌즈(420)에 조사되면, 렌즈(420)가 입사되는 레이저빔을 굴절시킴으로써, 일정한 조사 면적을 갖는 레이저빔이 출사될 수 있다. 일 예에 따르면, 파장 가변 레이저(410)와 렌즈(420)는 광섬유(412)를 통해 연결될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 파장 가변 레이저(410)로부터의 레이저빔이 자유 공간(free space) 또는 대기를 통해 직접 렌즈(420)로 전달될 수도 있다.
렌즈(420)에 의해 굴절된 레이저빔의 일부는, 빔 스플리터(430)를 통과하여 측정 대상물(450)을 향해 조사될 수 있다. 한편, 렌즈(420)에 의해 굴절된 레이저빔의 다른 일부는 빔 스플리터(430)에서 반사되어 기준 거울(440)을 향해 조사될 수 있다. 또한 빔 스플리터(430)는, 기준 거울(440)로부터 반사된 레이저빔(즉, 기준광)을 통과시켜 촬상부(460)에 전달하는 한편, 측정 대상물(450)로부터 반사된 레이저빔(즉, 반사광)을 반사시켜 촬상부(460)로 전달할 수 있다.
촬상부(460)는, 반사광과 기준광을 빔 스플리터(430)로부터 수신하여, 기준광과 반사광의 사이의 간섭에 의해 형성되는 간섭 이미지를 결상할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 촬상부(460)는, 파장 가변 레이저(410)의 파장이 순차적으로 변경되는 각 시점 마다, 간섭 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 대면적 OCT 시스템(400)은, 파장 가변 레이저(410)의 파장을 스위핑하는 동안, 간섭계에 포함된 촬상부(460)에 의해 복수의 간섭 이미지들을 순차적으로 결상 및 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 촬상부(460)는, 카메라 또는 비디오 카메라 등을 이용하여 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템(400)에서, 파장 가변 레이저(410)의 파장을 순차적으로 변경하면서 획득된 복수의 간섭 이미지들(510, 520, 530, 540, 550)을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 간섭 이미지들(510, 520, 530, 540, 550)은, 파장 가변 레이저(410)의 파장이 λ1, λ2, λ3, λ4 및 λ5로 변경되는 각 시점(t1, t2, t3, t4 및 t5)에서 촬상부(460)에 의해 생성될 수 있다. 이때 파장이 λ1으로부터 λ5까지 변경되는 각 시점은 파수로서 정의될 수도 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, λ1, λ2, λ3, λ4 및 λ5은 각각 파수 k1, k2, k3, k4 및 k5에 대응할 수 있고, 파수 k1, k2, k3, k4 및 k5는 파장이 λ1으로부터 λ5까지 변경되는 각 시점을 나타낼 수 있다. 파수 kn과 파장 λn 사이의 변환 관계는 다음 수식을 이용하여 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2016011733-appb-I000001
도 4를 다시 참조하면, 저장부(470)는 촬상부(460)로부터 생성된 복수의 간섭 이미지들을 수신하여 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저장부(470)는 적어도 하나의 휘발성 메모리 장치 또는 비휘발성 메모리 장치 각각 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 구체적으로, 저장부(470)는, DRAM, SRAM 등과 같은 휘발성 메모리 장치 또는 플래시 메모리, 하드 디스크, MRAM, PRAM 등과 같은 비휘발성 메모리 장치 각각 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다.
이미지 처리부(480)는, 저장부(470)에 저장된 복수의 간섭 이미지들을 이용하여, 측정 대상물(450)의 OCT 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이미지 처리부(480)는 저장부(470)에 저장된 복수의 간섭 이미지들에 기초하여, 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 대면적 OCT 시스템(400)이 촬상부(460)와 이미지 처리부(480)의 사이에 저장부(470)를 포함하지만, 다른 실시예에서 대면적 OCT 시스템(400)은, 저장부(470)를 생략할 수 있으며, 이미지 처리부(480)가 촬상부(460)로부터 직접 간섭 이미지들을 수신할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 대면적 OCT 시스템(400)은 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 디스플레이하거나 또는 깊이 방향 움직임이 보상된 OCT 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이부(490)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(490)는, 이미지 처리부(480)로부터 OCT 이미지 또는 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 관한 정보를 수신하여 디스플레이할 수 있다.
이하에서는, 이미지 처리부(480)에서 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정하는 방법에 관해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 파장 가변 레이저(410)의 파장을 스위핑하는 동안, 간섭계는 복수의 간섭 이미지들을 순차적으로 생성할 수 있다. 간섭계에 의해 생성된 복수의 간섭 이미지들은 저장부(470)에 저장되거나, 이미지 처리부(480)로 직접 전달될 수 있다.
이미지 처리부(480)는 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역(wave number domain)에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대하여, 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(480)는 미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우(sliding wave number domain window)를 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용하여, 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 슬라이딩 파수 영역 윈도우에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들을 추출할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 이와 같이 획득된 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대하여, 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템(400)에서, 간섭 이미지들에 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 적용하여 단시간 파수 영역 프로파일을 획득하는 과정을 나타내는 도면이다. 여기서 "단시간 파수 영역 프로파일"이란 단시간 동안의 파장 변경에 해당하는 파수의 변화에 따른 간섭 세기의 변화를 의미할 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 이미지 처리부(480)는, 복수의 간섭 이미지들에 대해, 파수 영역에서 크기가 5인 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 적용함으로써, 파장이 4번 변화되는 각 단시간 동안의 간섭 세기들을 순차적으로 획득할 수 있다. 즉, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)가 파수 영역에서 이동함에 따라, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)의 크기(size) 내에 포함되는 파수들에 각각 대응하는 간섭 이미지로부터 간섭 세기들이 획득될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)가 k1내지 k5의 파수 영역에 적용되면, 이미지 처리부(480)는 파수가 k1에서 k5까지 변경되는 단시간 동안 획득된 간섭 이미지들(510, 520, 530, 540, 550)로부터 간섭 세기들(610, 620, 630, 640, 650)을 획득할 수 있다. 이후 이미지 처리부(480)는 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 순서를 따라, 다음 파수 영역, 즉 k2내지 k6의 파수 영역에 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 적용하여, 간섭 세기들을 획득할 수 있다.
이 경우, 간섭 세기는 복수의 간섭 이미지들 상에서, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대응하는 동일한 지점에서 각각 획득될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(480)가 k1내지 k5의 파수 영역에 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 적용하면, 이 파수 영역에서 획득된 간섭 이미지들(510, 520, 530, 540, 550) 상에서, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대응하는 동일 지점들(511, 521, 531, 541, 551)로부터 각각 간섭 세기를 획득할 수 있다.
이와 같이 복수의 간섭 이미지들에 대해 슬라이딩 파수 영역 윈도우가 순차적으로 적용되어, 각 단시간의 파수 영역에서의 간섭 세기들이 획득되면, 이미지 처리부(480)는 각 파수 영역에서의 간섭 세기들에 기초하여 각 단시간의 파수 영역에 대응하는 복수의 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다. 구체적으로, 먼저 이미지 처리부(480)는, 각 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 적용하여 획득된 단시간 동안의 간섭 세기들에 대한 단시간 파수 영역 프로파일을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 처리부(480)는 획득된 단시간 파수 영역 프로파일들 각각에 대해 파수 영역 상에서 단시간 푸리에 변환(short-time Fourier transform)을 수행하여 복수의 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하여 설명하면, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)가 k1내지 k5의 파수 영역에 적용될 때에, 이미지 처리부(480)는 이 단시간의 파수 영역에서의 간섭 세기들(610, 620, 630, 640, 650)의 파수 영역 분포를 나타내는 단시간 파수 영역 프로파일을 획득할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 이 단시간 파수 영역 프로파일에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행함으로써, 단시간 파수 영역 프로파일로부터 단시간 A-line 프로파일을 획득할 수 있다. 동일한 방법으로, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 순차적으로 적용하여 획득된 다른 단시간의 파수 영역들에서의 간섭 세기들에 대해서도 각각 단시간 파수 영역 프로파일을 획득하고, 이들에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행하여 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템(400)에서, 단시간 파수 영역 프로파일에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행하여 획득된 단시간 A-line 프로파일을 나타내는 일례이다. 단시간 파수 영역 프로파일에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행하면, 이미지 처리부(480)는 측정 대상물(450)의 특정 지점에서의 깊이(가로축)에 따른 단시간 파수 영역 프로파일의 세기(세로축) 정보를 획득할 수 있다. 도 8에 도시된 단시간 A-line 프로파일 그래프의 가로축에 표시된 A.U.는 arbitrary unit을 의미하는 약자이다. 이하 다른 도면들에 표시된 A.U.도 동일한 의미를 갖는다.
이미지 처리부(480)는, 이와 같은 각 단시간 A-line 프로파일에서 깊이 값을 관찰함으로써, 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(480)는, 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 순차적으로 적용하여 획득된 단시간 파수 영역 프로파일들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들 각각에서 피크에 상응하는 깊이 값을 획득할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 획득된 깊이 값들의 파수에 대한 변동에 기초하여 측정 대상물(450)의 깊이 방향의 움직임을 결정할 수 있다. 이 경우 각 파수는 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 각 시점에 대응될 수 있으므로, 파수에 대한 변동은 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 동안의 시간의 경과 내지 변화에 대응될 수 있다. 따라서, 깊이 값들의 파수에 대한 변동은 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 동안 깊이 값들의 시간에 대한 변동을 의미할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템(400)에서 획득된 측정 대상물(450)의 특정 지점에서의 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램(spectrogram)의 예시이다. 스펙트로그램은 파수(가로축)에 따른 깊이(세로축) 값의 분포로 표현될 수 있다. 도 6 및 8을 함께 참조하여 설명하면, 이미지 처리부(480)는, k1 내지 k5의 파수 영역의 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)로부터 획득된 간섭 세기들(610, 620, 630, 640, 650)에 기초하여 도 8에 도시된 바와 같은 단시간 A-line 프로파일을 획득할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 획득된 단시간 A-line 프로파일에서 피크(810)에 상응하는 깊이 값(910)을 획득할 수 있다. 이 경우, 획득된 깊이 값(910)은, 단시간 A-line 프로파일의 획득에 적용된 파수 영역에 포함된 파수들의 대표값, 예를 들어 평균값 내지 중앙값에 대한 깊이 값(910)으로 결정될 수 있다. 예를 들어, k1 내지 k5의 파수 영역에서 획득된 깊이 값(910)은 중앙값인 k3에 대한 깊이 값(910)으로서 결정될 수 있다.
이후, 이미지 처리부(480)는, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 이동하면서 획득된 간섭 세기들에 기초하여 각각 단시간 A-line 프로파일을 획득할 수 있다. 동일한 방법으로, 이미지 처리부(480)는 획득된 각 단시간 A-line 프로파일에서 피크에 상응하는 깊이 값을 획득함으로써, 이후의 파장 변환 시점인 k4, k5, k6, k7 각각에 대응하는 측정 대상물(450)의 깊이 값들(920, 930, 940, 950)을 획득할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(480)는 각 파장 변환 시점(k3, k4, k5, k6, k7)에 대응하는 측정 대상물(450)의 깊이 값들(910, 920, 930, 940, 950)을 관찰함으로써, 파장 가변 레이저(410)의 파장을 스위핑하는 동안의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정할 수 있다.
이와 같이 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임이 결정되면, 이미지 처리부(480)는 OCT 이미지를 획득하는 동안의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 사용자에게 디스플레이할 수 있다. 또한, 이미지 처리부(480)는 결정된 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 기초하여, OCT 이미지에서 깊이 방향 움직임의 영향을 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이미지 처리부(480)는 저장부(470)에 간섭계에 의해 생성된 모든 간섭 이미지들을 미리 저장해둔 후, 이를 이용하여 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정하고, 이를 디스플레이부(490)를 통해 디스플레이할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 이미지 처리부(480)는, 간섭계에 의해 간섭 이미지가 생성될 때마다, 이를 수신하여 실시간으로 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정하고, 디스플레이부(490)를 통해 디스플레이할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울이 깊이 방향으로 움직이지 않을 때와 그 거울이 깊이 방향으로 움직일 때 각각 획득된 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다. 구체적으로, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명하면, 도 10은, 도 2에 도시된 바와 같이 거울이 깊이 방향으로 움직이지 않을 때, 거울의 한 지점(230)을 기준으로 측정된 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다. 깊이 방향 움직임이 없으므로, 파수로 표현된 파장 가변 레이저의 파장이 변경되는 각 시점에서, A-line 프로파일의 피크의 깊이 방향의 위치(1010)에 변화가 없다. 한편, 도 10의 위치(1010) 아래쪽에 나타난 다른 흰 선들은 레이저빔이 대면적 OCT 시스템(400)에 사용된 광학 부품들에서 반사된 반사광들 간의 간섭으로 인해 생성된 아티팩트이다.
도 11은, 도 3에 도시된 바와 같이 거울이 깊이 방향으로 움직이고 있을 때, 거울의 한 지점(330)을 기준으로 측정된 깊이 방향 움직임을 나타내는 스펙트로그램이다. 깊이 방향 움직임이 있으므로, A-line 프로파일의 피크의 깊이 방향의 위치(1110)가 파장 가변 레이저의 파장이 변경되는 각 시점에서, 깊이 방향의 움직임에 따라 변화하고 있다.
상술한 과정을 통해 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임이 결정되면, 이미지 처리부(480)는 이에 기초하여 OCT 이미지에서 간섭 신호의 위상에 대한 깊이 방향 움직임의 영향을 보상할 수 있다. 이를 위해, 이미지 처리부(480)는 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 생성한 후, 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 생성할 수 있다. 이후, 이미지 처리부(480)는 위상 보상 함수에 기초하여, OCT 이미지 생성을 위한 간섭 신호들의 위상을 보상함으로써, 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 보상할 수 있다.
구체적으로, 도 9를 다시 참조하여 설명하면, 이미지 처리부(480)는 측정 대상물(450)의 파장 변경의 각 시점에서의 깊이 방향 움직임에 대응하는, 파수의 변화(예컨대, 파수가 k3, k4, k5, k6, k7으로 변화)에 따른 A-line 프로파일의 피크의 깊이 값의 변화(예컨대, 깊이 값이 910, 920, 930, 940, 950으로 변화)에 대해, 커브 피팅(curve fitting)을 실행하여 깊이 방향 움직임 함수(960)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 커브 피팅을 실행하기 위한 기준 함수를 다음과 같이 정의할 수 있다.
a0+a1·cos(w1·k)+a2·sin(w1·k) (여기서, a0는 상수, a1는 코사인 함수의 크기, a2는 사인 함수의 크기, w1은 코사인 및 사인 함수의 주파수, k는 파수)
이미지 처리부(480)는 파수의 변화에 따른 A-line 프로파일의 피크의 깊이 값의 변화에 대해, 위 기준 함수를 이용한 커브 피팅을 실행하여 기준 함수의 변수들인 a0, a1, a2 및 w1의 값들을 결정할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 결정된 변수 값들을 기준 함수에 적용함으로써, 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수(960)를 생성할 수 있다.
커브 피팅은 예를 들어 회귀 분석법, 선형 보간법 또는 스플라인 보간법과 같이 공지된 커브 피팅 알고리즘들 중에서 하나를 적절히 선택하여 실행될 수 있다. 또한, 기준 함수는 삼각 함수, 다항 함수, B-스플라인 곡선 등을 포함하는, 측정 대상물(450)의 움직임을 잘 표현할 수 있는 형태의 함수들 중의 어느 하나가 선택될 수 있다.
위상 보상 함수는, 생성된 깊이 방향 움직임 함수를 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 전체 구간에 대응하는 파수 영역을 적분 구간으로 한 적분을 수행하여 생성될 수 있다. 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임이 있는 경우, OCT 이미지 생성에 사용되는 간섭 신호들의 위상이 깊이 방향 움직임에 의해 왜곡될 수 있다. 위상 보상 함수는, 파장이 변경되는 각 시점에서의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 따른 위상의 왜곡 정도를 나타낼 수 있다. 따라서, 위상 보상 함수에 기초하여 간섭 신호들의 위상을 보상함으로써, 이미지 처리부(480)는 깊이 방향 움직임의 영향이 보상된 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
예를 들어, 위상 왜곡이 보상되기 전의 간섭 신호를 I(k)라 하고, 위상 왜곡이 보상된 후의 간섭 신호를 Icomp(k)라 가정한다. 여기서, 간섭 신호는, 간섭 이미지들 상에서, 측정 대상물(450)의 어느 한 지점에 대응하는 지점에서 획득된 간섭 세기들의 파수 영역 분포를 나타내는 신호로서 정의될 수 있다. 위상 보상 함수를 θ(k)라 하면, 다음의 관계식을 통해 간섭 신호에서 위상 왜곡을 보상할 수 있다.
Icomp(k) = I(k)·e- iθ (k) (여기서 k는 파수를 나타냄)
이미지 처리부(480)는, 위 관계식을 통해 간섭 이미지 상에서, 측정 대상물(450)의 한 지점에 대응하는 지점에서의 간섭 신호의 위상 왜곡을 보상할 수 있다. 따라서, 이미지 처리부(480)는 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서의 간섭 세기들을 추출하여, 측정 대상물(450)의 측정 영역 상에서 모든 간섭 신호들을 획득한 후, 동일한 방법으로 모든 간섭 신호들의 위상 왜곡을 보상함으로써, 깊이 방향 움직임의 영향이 모두 보상된 OCT 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 측정 대상물(450)의 각 지점 마다 위상 보상 함수를 생성하고, 측정 대상물(450)의 각 지점에 대응하는 위상 보상 함수를 각각 이용하여 측정 대상물(450)의 각 지점에서의 깊이 방향 움직임을 보상할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 보상되기 전의 2차원 OCT 이미지(1210) 및 스펙트로그램(1220)을 나타낸다. 2차원 OCT 이미지(1210)는, 측정 대상물의 x축 및 z축(깊이 방향 축) 평면의 이미지이다. 2차원 OCT 이미지(1210)에는 거울의 깊이 방향 움직임이 아티팩트로서 포함되어 있어, 거울의 평면적 형상이 명확히 드러나지 않고 있다. 한편, 스펙트로그램(1220)은, 거울의 한 지점(1211)을 기준으로, 파장 가변 레이저의 파장이 변경되는 각 시점에서의 깊이 방향 움직임을 나타낸다. 즉, 스펙트로그램(1220)에는, 거울의 깊이 방향 움직임이 정현파 형상과 유사하게 나타나고 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 OCT 시스템에서, 측정 대상물인 거울의 깊이 방향 움직임이 보상된 후의 2차원 OCT 이미지(1310) 및 스펙트로그램(1320)을 나타낸다. 2차원 OCT 이미지(1310)에는, 거울의 깊이 방향 움직임이 보상되어, x축 및 z축 평면 상에서 거울의 평면적 형상이 명확하게 드러나고 있다. 거울의 깊이 방향 움직임이 보상되었기 때문에, 거울의 한 지점(1311)을 기준으로 획득된 스펙트로그램(1320)은, 파장 가변 레이저의 파장이 변경되는 각 시점에서의 A-line 프로파일의 피크의 위치가 일정하게 유지되고 있음으로 보여주고 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템(400)에서 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 각 단계에 대해서 도면을 참조하여 보다 구체적으로 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정하는 방법이 설명된다.
먼저, 단계 S1410에서, 이미지 처리부는, 각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울에 의해 반사되어 생성된 기준광과, 레이저빔이 측정 대상물에 의해 반사되어 생성된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 이미지 처리부(480)는 파장 가변 레이저(410), 빔 스플리터(430), 기준 거울(440) 및 촬상부(460) 등을 이용하여 구현된 간섭계로부터 복수의 간섭 이미지들을 수신할 수 있다. 이 경우, 간섭계는 촬상부(460)를 통해, 파장 가변 레이저(410)에서 방출된, 각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울(440)에서 반사된 기준광과 파장 가변 레이저(410)로부터의 레이저빔이 측정 대상물(450)에 의해 반사된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 간섭 이미지들은 파장 가변 레이저(410)의 파장이 순차적으로 변경된 각 시점에서 생성될 수 있다.
단계 S1410에서 복수의 간섭 이미지들이 수신되면, 단계 S1420에서, 이미지 처리부는 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 측정 대상물의 특정 지점에 대하여, 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(480)는 미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용하여, 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 슬라이딩 파수 영역 윈도우에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들을 추출할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 이와 같이 획득된 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대하여, 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다.
다음으로, 단계 S1430에서, 이미지 처리부는 획득된 간섭 세기들에 기초하여 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다. 구체적으로, 도 15을 참조하여 설명하면, 이미지 처리부는 단계 S1431에서, 미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 때, 선택된 간섭 이미지들로부터 측정 대상물의 특정 지점에 대하여 파수들에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다.
예를 들어, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 이미지 처리부(480)는 파수 영역에서 크기가 5인 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써, 파장이 4번 변화되는 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 수 있다. 이때 이미지 처리부(480)는 선택된 간섭 이미지들로부터 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대하여 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다.
만약 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)가 k1 내지 k5의 파수 영역에 적용되면, 이미지 처리부(480)는 파수가 k1부터 k5까지 변경되는 단시간 동안 획득된 간섭 이미지들(510, 520, 530, 540, 550)로부터 간섭 세기들(610, 620, 630, 640, 650)을 획득할 수 있다. 이후 이미지 처리부(480)는 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 순서를 따라, 다음 파수 영역인 k2 내지 k6의 파수 영역에 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 적용하여, 간섭 세기들을 획득할 수 있다. 동일한 방식으로, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써, 해당 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득할 수 있다. 이 경우, 간섭 세기는 복수의 간섭 이미지들 상에서, 측정 대상물(450)의 특정 지점에 대응하는 동일한 지점에서 각각 획득될 수 있다.
단계 S1431에서 간섭 세기들이 획득되면, 단계 S1432에서, 이미지 처리부는 획득된 간섭 세기들에 대하여 파수 영역들 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여, 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)의 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들에 대하여, 해당 파수 영역 상에서 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행함으로써, 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 순차적으로 적용하여 획득된 간섭 세기들에 대해서 단시간 파수 영역 프로파일들을 획득하고, 획득된 단시간 파수 영역 프로파일들 각각에 대해 파수 영역 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)가 k1내지 k5의 파수 영역에 적용될 때에, 이미지 처리부(480)는 이 단시간의 파수 영역에서의 간섭 세기들(610, 620, 630, 640, 650)의 파수 영역 분포를 나타내는 단시간 파수 영역 프로파일을 획득할 수 있다. 이미지 처리부(480)는 이 단시간 파수 영역 프로파일에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행함으로써, 단시간 파수 영역 프로파일로부터 단시간 A-line 프로파일을 획득할 수 있다. 동일한 방법으로, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우(660)를 순차적으로 적용하여 획득된 다른 단시간의 파수 영역들에서의 간섭 세기들에 대해서도 각각 단시간 파수 영역 프로파일을 획득하고, 이들에 대해 파수에 대한 단시간 푸리에 변환을 수행하여 단시간 A-line 프로파일들을 획득할 수 있다.
다시 도 14를 참조하면, 단계 S1440에서, 이미지 처리부는 단시간 A-line 프로파일들 각각으로부터 각 파수 영역에 대응하는 깊이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(480)는 슬라이딩 파수 영역 윈도우의 각 파수 영역에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들 각각에서 단시간 A-line 프로파일의 피크에 상응하는 깊이 값을 획득할 수 있다. 획득된 깊이 값들은 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 각 시점에서의 측정 대상물(450)의 특정 지점의 깊이 값을 나타낼 수 있다.
다음으로, 단계 S1450에서, 이미지 처리부는 획득된 깊이 값들의 변동에 기초하여 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 이미지 처리부(480)는 각 파장 변환 시점(k3, k4, k5, k6, k7)에 대응하는 측정 대상물(450)의 깊이 값들(910, 920, 930, 940, 950)의 변동을 관찰함으로써, 파장 가변 레이저(410)의 파장을 스위핑하는 동안의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임을 결정할 수 있다.
이와 같이, 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임이 결정되면, 이미지 처리부(480)는 이에 기초하여, 측정 대상물(450)의 OCT 이미지에서 깊이 방향 움직임의 영향을 보상할 수 있다. 구체적으로, 도 16을 참조하여 설명하면, 먼저 단계 S1610에서, 이미지 처리부는 측정 대상물의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 이미지 처리부(480)는, 파장 변경의 각 시점에서의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 대응하는, 파수의 변화(예컨대, 파수가 k3, k4, k5, k6, k7으로 변화)에 따른 A-line 프로파일의 피크의 깊이 값의 변화(예컨대, 깊이 값이 910, 920, 930, 940, 950으로 변화)에 대해, 커브 피팅을 실행하여 깊이 방향 움직임 함수(960)를 생성할 수 있다.
단계 S1610에서 깊이 방향 움직임 함수가 생성되면, 단계 S1620에서, 이미지 처리부는 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 생성할 수 있다. 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임이 있는 경우, OCT 이미지 생성에 사용되는 간섭 신호들의 위상이 깊이 방향 움직임에 의해 왜곡될 수 있다. 위상 보상 함수는 파장이 변경되는 각 시점에서의 측정 대상물(450)의 깊이 방향 움직임에 따른 위상의 왜곡 정도를 나타낼 수 있다. 이미지 처리부(480)는 깊이 방향 움직임 함수를 적분함으로써, 이와 같은 위상 보상 함수를 생성할 수 있다.
다음으로, 단계 S1630에서, 깊이 방향 움직임을 보상할 대상을 획득하기 위해, 이미지 처리부는 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 추출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호가 깊이 방향 움직임이 보상될 대상이 될 수 있다. 따라서, 이미지 처리부(480)는 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 추출함으로써, 깊이 방향 움직임이 보상될, 측정 대상물(450)의 측정 영역에서 생성 가능한 모든 간섭 신호들을 획득할 수 있다.
단계 S1630에서 간섭 세기들이 추출되면, 단계 S1640에서, 이미지 처리부는 위상 보상 함수에 기초하여, 동일 지점 각각에 대해 추출된 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호들의 위상을 보상할 수 있다. 예를 들어, 위상 왜곡이 보상되기 전의 간섭 신호를 I(k)라 하고, 위상 왜곡이 보상된 후의 간섭 신호를 Icomp(k)라 하고, 위상 보상 함수를 θ(k)라 하면, 이미지 처리부(480)는 다음의 관계식을 통해 간섭 신호에서 위상 왜곡을 보상할 수 있다.
Icomp(k) = I(k)·e- iθ (k) (여기서 k는 파수를 나타냄)
이미지 처리부(480)는 위 관계식을 통해 간섭 이미지 상에서 측정 대상물(450)의 한 지점에 대응하는 지점에서의 간섭 신호의 위상 왜곡만을 보상할 수 있다. 이미지 처리부(480)는, 단계 S1630에서 획득된, 동일 지점 각각에 대해 추출된 간섭 세기들을 이용하여 측정 대상물(450)의 측정 영역에서 생성 가능한 모든 간섭 신호들을 획득한 후, 위상 보상 함수에 기초하여 모든 간섭 신호들의 위상 왜곡을 보상할 수 있다. 이와 같이, 간섭 이미지 상의 모든 지점에서의 간섭 신호들의 위상 왜곡을 보상함으로써, 이미지 처리부(480)는 깊이 방향 움직임의 영향이 모두 보상된 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
<수평 방향 움직임 측정 및 보상>
이하에서는 대면적 OCT 시스템(400)에서 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법 및 이를 이용하여 OCT 이미지에서 수평 방향 움직임을 보상하는 방법이 설명된다.
측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임은, 대면적 OCT 시스템(400)에서 파장 가변 레이저(410)의 파장을 변경하는 각 시점에서 간섭 이미지들을 획득하는 동안의 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임일 수 있다. 측정 대상물(450)이 수평 방향으로 움직인다면, 간섭 이미지들 상의 동일 지점에서 측정 대상물(450)의 다른 측정 부위가 나타날 수 있다. 따라서, 간섭 이미지들 상의 동일 지점에서 간섭 신호를 획득하면, 간섭 신호는 측정 대상물(450)의 다른 측정 부위에 관한 정보를 일부 포함할 수 있다. 따라서, 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임이 있다면, 생성된 OCT 이미지 상에서 수평 방향 움직임이 잔상의 형태로 나타날 수 있다.
예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 파장 가변 레이저(410)의 파장이 변경되는 동안 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임이 있다면, 촬상부(460)에서 순차적으로 획득된 간섭 이미지들(1710, 1720, 1730, 1740, 1750, 1760, 1770) 중 일부(1740, 1770)는, 관측 시야가 이동한 것과 같은 형태로 촬영될 수 있다. 따라서, 간섭 이미지들 상의 동일 지점을 기준으로 간섭 이미지들(1710, 1720, 1730, 1750, 1760)과 간섭 이미지들(1740, 1770)을 비교하면, 간섭 이미지들(1740, 1770)에는 측정 대상물(450)의 다른 측정 부위가 포함될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 OCT 시스템(400)에서 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 각 단계에 대해서 도면을 참조하여 보다 구체적으로 수평 방향 움직임을 측정하는 방법이 설명된다.
먼저, 단계 S1810에서, 이미지 처리부는 파장 가변 레이저의 파장을 변경하는 동안 측정 대상물의 복수의 간섭 이미지들을 순차적으로 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 17을 참조하면, 이미지 처리부(480)는 파장 가변 레이저(410)의 파장을 변경하는 동안, 파장 가변 레이저(410)로부터의 광이 기준 거울(440)에 의해 반사된 기준광과 파장 가변 레이저(410)로부터의 광이 측정 대상물(450)에 의해 반사된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들(1710 내지 1770)을 순차적으로 생성할 수 있다.
단계 S1810에서 복수의 간섭 이미지들이 생성되면, 단계 S1820에서, 이미지 처리부는 복수의 간섭 이미지들 중 임의의 2장의 간섭 이미지 간의 상호상관(cross-correlation)에 기초하여, 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 측정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(480)는 획득된 복수의 간섭 이미지들 중 수평 방향 움직임이 나타난 임의의 2장의 간섭 이미지 간의 상호상관(cross-correlation)에 기초하여, 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수평 방향 움직임이 없다면, 2장의 간섭 이미지 간의 상호상관이 수평 방향 움직임이 있는 경우에 계산된 상호상관에 비해 클 수 있다. 따라서, 이와 같은 원리에 기초하여, 이미지 처리부(480)는 측정 대상물(450)이 수평 방향으로 움직인 정도를 결정할 수 있다.
구체적으로, 이미지 처리부(480)는 2장의 간섭 이미지 중 하나의 간섭 이미지의 좌표 값들을 변화시켜 간섭 이미지를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 이미지 처리부(480)는 2장의 간섭 이미지 중 하나의 간섭 이미지를 수평 방향으로 이동시키면서, 두 간섭 이미지들 간의 상호상관이 최대가 될 때의 좌표 값들을 획득할 수 있다. 따라서, 이미지 처리부(480)는 상호상관이 최대가 될 때의 좌표 값들과 수평 방향으로 이동시키기 전의 간섭 이미지의 좌표 값들 간의 차이에 기초하여, 측정 대상물(450)이 수평 방향으로 움직인 정도를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 순차적으로 획득된 모든 간섭 이미지들에 포함된 연속적인 2장의 간섭 이미지들 간의 수평 방향 움직임이 모두 측정되면, 이미지 처리부(480)는 복수의 간섭 이미지들 중 어느 한 간섭 이미지를 기준으로 모든 간섭 이미지들에 나타난 측정 대상물(450)의 상대적인 움직임을 결정할 수 있다.
이하, 도 17을 참조하여 임의의 2장의 이미지 간의 상호상관에 기초하여 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법이 보다 자세히 설명된다.
먼저, 도 17의 좌측에 도시된 간섭 이미지들 중에서, 수평 방향 움직임을 측정하고자 하는 임의의 두 간섭 이미지가 간섭 이미지(1760) 및 간섭 이미지(1770)이라고 가정한다. 또한, 도 17의 우측에는, 설명의 편의를 위해, 간섭 이미지(1760) 및 간섭 이미지(1770) 각각의 확대된 형태인 간섭 이미지(1761) 및 간섭 이미지(1771)를 도시하였다. 간섭 이미지들(1760, 1770) 중에서, 간섭 이미지(1770)는 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임이 있을 때 획득된 간섭 이미지라고 가정한다.
이미지 처리부(480)는, 두 간섭 이미지들(1761, 1771) 중 한 간섭 이미지(1761)를 기준으로 다른 간섭 이미지(1771)의 좌표 값들을 X축 및 Y축 방향으로 수평이동 시키면서, 두 간섭 이미지들(1761, 1771) 간의 상호상관을 계산할 수 있다. 그 결과, 이미지 처리부(480)는 두 간섭 이미지들(1761, 1771) 간의 상호상관이 최대가 될 때의 간섭 이미지(1771)의 좌표 값들을 획득할 수 있다. 이때 이미지 처리부(480)는 한 간섭 이미지(1761)를 기준으로 다른 간섭 이미지(1771) 전체를 수평이동 시키면서, 두 간섭 이미지들 간의 상호상관을 계산할 수도 있지만, 간섭 이미지(1771)의 일부 특징적인 영역만을 추출하여, 그 영역을 수평이동 시키면서 간섭 이미지(1761)와의 상호상관을 계산할 수도 있다. 이미지 처리부(480)는, 간섭 이미지(1771) 전체 또는 간섭 이미지(1771)의 일부 영역의 이동 전후의 좌표 값들의 차이에 기초하여, 측정 대상물(450)이 수평 방향으로 움직임인 정도를 계산할 수 있다.
예를 들어, 간섭 이미지(1771)의 한 수평 지점(1780)의 좌표를 (X, Y)라 가정한다. 또한, 간섭 이미지(1761)는 고정시킨 채로 간섭 이미지(1771)의 좌표 값들을 X축 및 Y축 방향으로 각각 a 및 b만큼 이동시켰을 때, 간섭 이미지(1761) 및 간섭 이미지(1771) 간의 상호상관이 최대가 된다고 가정한다. 이 경우, 이미지 처리부(480)는 간섭 이미지(1771)에 나타난 측정 대상물(450)은 간섭 이미지(1761)에 나타난 측정 대상물(450)을 기준으로 X축 방향으로는 -a만큼, Y축 방향으로는 -b만큼의 변화량을 갖고 움직였다고 결정할 수 있다.
도 19에는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따라, 대면적 OCT 시스템(400)에서 간섭 이미지들 간의 상호상관에 기초하여 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정하는 방법이 정리된 흐름도이다. 먼저, 단계 S1821에서, 이미지 처리부는 임의의 2장의 간섭 이미지들 간의 상호상관이 최대가 되도록 임의의 2장의 간섭 이미지들 중 한 이미지를 기준으로 나머지 간섭 이미지의 수평 방향 좌표 값들을 이동시킬 수 있다. 이후 단계 S1822에서, 이미지 처리부는 이동된 수평 방향 좌표들의 이동 전후의 좌표 값들을 비교하여, 측정 대상물의 수평 방향 변화량을 추출할 수 있다.
다음은, 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임에 기초하여, OCT 이미지에서 수평 방향 움직임을 보상하는 방법이 설명된다. 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, OCT 이미지에서 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 보상하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임은, 도 18을 참조하여 설명된 방법과 동일한 방법으로 측정될 수 있다. 따라서, 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정하는 과정으로서, 이미지 처리부는 단계 S2010에서 파장 가변 레이저의 파장을 변경하는 동안 측정 대상물의 복수의 간섭 이미지들을 순차적으로 획득할 수 있다. 또한, 이미지 처리부는 단계 S2020에서 복수의 간섭 이미지들 중 임의의 2장의 간섭 이미지들 간의 상호상관에 기초하여 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 측정할 수 있다.
이와 같이, 단계 S2010 및 단계 S2020을 통해 측정 대상물의 수평 방향 움직임이 측정되면, 단계 S2030에서, 이미지 처리부는 측정 대상물의 수평 방향 움직임을 보상하기 위해, 측정된 수평 방향 움직임에 기초하여 임의의 2장의 간섭 이미지들 간에 이미지 정합(image registration)을 수행할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(480)는 측정된 수평 방향 움직임에 기초하여 수평 방향 변화량을 추출하고, 추출된 변화량에 기초하여 임의의 2장의 간섭 이미지들 간에 이미지 정합을 수행할 수 있다.
여기서, "이미지 정합"이란, 좌표계가 다른 이미지들을 변형하여 하나의 좌표계 상의 이미지들을 얻기 위한 처리 기법을 의미할 수 있다. 이미지 정합을 통해, 한 이미지와 다른 이미지 간의 대응관계가 파악될 수 있다. 예를 들어, 도 17을 참조하면, 간섭 이미지(1761)와 간섭 이미지(1771)는 비록 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임에 의해 측정 대상물(450)이 이미지 상에서 서로 어긋나 있더라도, 이미지 정합을 통해 각 간섭 이미지 내의 동일한 대상에 대한 좌표 값들이 서로 어떻게 대응되는 지가 파악될 수 있다. 따라서, 임의의 두 간섭 이미지 간의 수평 방향 변화량이 추출되면, 이미지 처리부(480)는, 1) 이미지 정합을 이용하여 한 간섭 이미지와 다른 간섭 이미지에 포함된 동일한 대상에 대한 좌표들의 대응관계를 파악할 수 있고, 2) 추출된 수평 방향 변화량만큼 좌표 값들을 변화시켜 기준이 된 간섭 이미지와 나머지 간섭 이미지 간의 좌표를 일치시키면, 3) 임의의 두 간섭 이미지들에 포함된 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임이 보상될 수 있다. 이미지 처리부(480)는 순차적으로 획득된 복수의 간섭 이미지들 모두에 대해 상술한 방법으로 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 보상함으로써, 수평 방향 움직임이 보상된 OCT 이미지를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 대상물(450)의 수평 방향 움직임을 측정 및 보상하는 방법에 의하면, 간섭 이미지들에 포함된 정보만으로 수평 방향 움직임의 측정 및 보정이 가능하다. 따라서, 수평 방향 움직임의 측정 및 보상 과정이 깊이 방향 움직임의 측정 및 보상 과정에 영향을 주지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 만약 측정 대상물(450)이 깊이 방향 및 수평 방향으로 움직였다면, 이미지 처리부(480)는, 수평 방향 움직임의 측정 및 보상 과정을 먼저 수행한 후, 깊이 방향 움직임의 측정 및 보상 과정을 수행할 수 있다. 이와 같은 순서로 측정 대상물(450)의 수평 방향 및 깊이 방향 움직임을 보상하면, 이미지 처리부(480)는 OCT 이미지에서 측정 대상물(450)의 3차원 공간상에서의 움직임의 영향을 모두 보상할 수 있다.
상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (9)

  1. 대면적 OCT(Full-Field Optical Coherence Tomography) 시스템으로서,
    각 파수(wave number)에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울에 의해 반사되어 생성된 기준광과, 상기 레이저빔이 측정 대상물에 의해 반사되어 생성된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들에 기초하여, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 이미지 처리부를 포함하고,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역(wave number domain)에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여, 상기 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 획득하고,
    상기 획득된 간섭 세기들에 기초하여 상기 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 획득하며,
    상기 단시간 A-line 프로파일들 각각으로부터 상기 각 파수 영역에 대응하는 깊이 값을 획득하고,
    상기 획득된 깊이 값들의 변동에 기초하여 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정하는, 대면적 OCT 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우(sliding wave number domain window)를 상기 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써 상기 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 때, 상기 선택된 간섭 이미지들로부터 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여 상기 파수들에 대응하는 간섭 세기들을 획득하고,
    상기 획득된 간섭 세기들에 대하여 상기 파수 영역들 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여, 상기 각 파수 영역에 대응하는 상기 단시간 A-line 프로파일들을 획득하는, 대면적 OCT 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 깊이 값은 상기 단시간 A-line 프로파일들 각각의 피크에 상응하는 깊이 값인, 대면적 OCT 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 생성하고,
    상기 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 상기 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 생성하며,
    상기 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 추출하고,
    상기 위상 보상 함수에 기초하여, 상기 동일 지점 각각에 대해 상기 추출된 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호들의 위상을 보상함으로써, 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 보상하는, 대면적 OCT 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 파수에 대응하는 복수의 간섭 이미지들을 생성하는 간섭계(interferometer)를 더 포함하고,
    상기 간섭계는,
    파장을 가변하여 상기 각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔을 방출하는 파장 가변 레이저;
    기준 거울;
    상기 파장 가변 레이저로부터의 상기 레이저빔의 일부를 통과시켜 상기 측정 대상물을 향해 조사하고, 상기 레이저빔의 다른 일부를 반사시켜 상기 기준 거울을 향해 조사하는 빔 스플리터; 및
    상기 반사광과 상기 기준광을 상기 빔 스플리터로부터 수신하여 상기 복수의 간섭 이미지들을 생성하는 촬상부를 포함하는, 대면적 OCT 시스템.
  6. 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법으로서,
    각 파수에 대응하는 파장을 갖는 레이저빔이 기준 거울에 의해 반사되어 생성된 기준광과, 상기 레이저빔이 상기 측정 대상물에 의해 반사되어 생성된 반사광 사이의 간섭에 의해 형성되는 복수의 간섭 이미지들을 이미지 처리부가 수신하는 단계;
    상기 복수의 간섭 이미지들 중에서 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들로부터, 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여, 상기 파수들 각각에 대응하는 간섭 세기들을 이미지 처리부가 획득하는 단계;
    상기 획득된 간섭 세기들에 기초하여 상기 파수 영역들에 대응하는 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계;
    상기 단시간 A-line 프로파일들 각각으로부터 상기 각 파수 영역에 대응하는 깊이 값을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 깊이 값들의 변동에 기초하여 상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 상기 이미지 처리부가 결정하는 단계를 포함하는, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계는,
    미리 결정된 크기의 슬라이딩 파수 영역 윈도우를 상기 복수의 간섭 이미지들에 순차적으로 적용함으로써 상기 각 파수 영역에 포함된 파수들 각각에 대응하는 간섭 이미지들이 선택될 때, 상기 선택된 간섭 이미지들로부터 상기 측정 대상물의 특정 지점에 대하여 상기 파수들에 대응하는 간섭 세기들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 간섭 세기들에 대하여 상기 파수 영역들 상에서 단시간 푸리에 변환을 수행하여, 상기 파수 영역들에 대응하는 상기 단시간 A-line 프로파일들을 상기 이미지 처리부가 획득하는 단계를 포함하는, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측정 대상물의 깊이 방향 움직임에 대응하는 깊이 방향 움직임 함수를 상기 이미지 처리부가 생성하는 단계;
    상기 깊이 방향 움직임 함수를 적분하여 상기 깊이 방향 움직임에 대응하는 위상 보상 함수를 상기 이미지 처리부가 생성하는 단계;
    상기 복수의 간섭 이미지들 상의 각 동일 지점에서 간섭 세기들을 이미지 처리부가 추출하는 단계; 및
    상기 위상 보상 함수에 기초하여, 상기 동일 지점 각각에 대해 상기 추출된 간섭 세기들의 파수 영역 상에서의 분포를 나타내는 간섭 신호들의 위상을 상기 이미지 처리부가 보상하는 단계를 더 포함하는, 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 대면적 OCT 시스템에서 측정 대상물의 깊이 방향 움직임을 결정 및 보상하는 방법의 각 단계를 수행하는 명령어들을 포함하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 저장매체.
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