KR101211141B1 - 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력된 2차원 프로젝션 데이터들을 3차원 영상으로 재구성하는 경우, 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 검출 및 보정하여 정확한 3차원 영상을 획득할 수 있게 하는 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력된 2차원 프로젝션 데이터들을 3차원 영상으로 재구성하는 경우, 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 검출 및 보정하여 정확한 3차원 영상을 획득할 수 있게 하는 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스레이 씨티 장치(X-ray computed tomography)와 같은 3차원 단층촬영 시스템(Threedimensional tomographic system)은 의료 영상을 획득하는 장비 중 가장 널리 사용되는 것으로, 환자의 상태를 정확히 진단할 수 있도록 상기 의료 영상을 3차원 영상으로 획득할 수 있게 한다.
또한, 상기 엑스레이 씨티장치는 상기 3차원 영상을 획득하기 위해서 우선 복수 개의 2차원 영상을 획득한 후, 상기 2차원 영상들을 수학적 계산을 통해 재구성(reconstruction)하여 상기 3차원 영상으로 획득하게 된다.
또한, 상기 2차원 영상들을 3차원 영상으로 재구성하는 기법은 기술적으로 2차원 영상 재구성 기법으로부터 발전되었으며, 대표적인 2차원 영상 재구성 기법에는 페러렐빔 재구성(parallel-beam reconstruction) 기법, 이큐앵글 팬빔 재구성(equiangular fan-beam reconstruction) 기법 및 이퀄 스페이스 팬빔 재구성(equal-spaced fan-beam reconstruction) 기법 등이 있다.
또한, 대표적인 3차원 영상 재구성 기법은 콘빔 재구성(cone-beam reconstruction) 기법으로, 일명 FDK(Feldkamp) 기법으로 불려지는 방법으로서 상기 2차원 이퀄 스페이스 팬빔 재구성 기법을 기본으로 하여 3차원 처리가 가능하도록 z축으로 확장한 3차원 재구성 기법을 말한다.
한편, 상기 3차원 프로젝션 재구성 기법은 상기 엑스레이 씨티 장치의 엑스 레이 소오스(X-ray source)와 디텍터(detector)가 회전하면서 획득되는 2차원 프로젝션 데이터를 입력받아 이를 수학적 계산을 통해 3차원 영상으로 재구성하는데, 상기 엑스레이 씨티 장치의 자체에서 발생한 오차, 기계적인 결함 또는 구동 중의 진동과 같은 요인들로 인하여 상기 2차원 프로젝션 데이터가 미세하기 기울어진 상태로 획득되는 문제점이 있다.
또한, 상기 3차원 프로젝션 재구성 기법은 상기 2차원 프로젝션 데이터가 회전 또는 기울어진 상태를 고려하지 않고 상기 3차원 영상으로 재구성하기 때문에, 상기 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 상태로 획득된 경우에는 모든 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 값만큼 오류가 발생하는 문제점이 있고, 정확한 3차원 영상으로 재구성되지 못하는 문제점이 발생한다.
본 발명자들은 엑스레이 씨티 장치에서 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성할 시 상기 2차원 프로젝션 데이터가 기울어져 있는지를 판단하고, 상기 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 만큼 보정하여 보다 정확한 3차원 영상을 획득할 수 있게 하고자 연구 노력한 결과, 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 2차원 프로젝션 데이터가 기울어져 있는지의 여부 및 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 정도를 검출하여, 그 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환할 수 있는 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 2차원 프로젝션 데이터 내의 대상물체의 경계선을 검출하고, 상기 경계선을 이루는 직선 성분 및 상기 직선 성분의 기울기를 계산하여, 상기 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 정도를 정확하게 검출할 수 있는 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력된 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터를 수학적 계산을 통해 3차원 영상으로 재구성할 시 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 보정방법으로서, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 피지컬 팬텀을 스캔한 2차원 프로젝션 이미지들을 입력받아, 상기 2차원 프로젝션 이미지 내의 상기 피지컬 팬텀의 경계선들을 검출하는 제 1단계; 상기 경계선들 중 적어도 하나의 직선 성분을 산출하고, 상기 직선 성분의 기울기를 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울기로 계산하는 제 2단계; 상기 각 2차원 프로젝션 데이터를 상기 기울기만큼 반대 방향으로 회전변환시켜서 상기 기울어짐을 보정하는 제 3단계; 및 상기 기울어짐을 보정한 각 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하기 이전에, 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 엑스레이 씨티 촬영장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터 중 각 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 각도를 계산 및 보정하도록 기능하는 프로그램이 저장된 기록매체를 제공한다.
또한, 본 발명은 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 프로그램에 의해 기능하여 각 단계를 수행함으로서, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환시켜서, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 엑스레이 씨티 촬영장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2단계는 허프 변환을 이용하여 원점과의 법선거리가 S이며, 상기 원점과 이루는 각도가 θ인 기준점을 산출하는 제 2-1단계; 상기 기준점을 통과하는 하나의 선을 상기 직선 성분으로 설정하는 제 2-2단계; 및 상기 직선 성분이 갖는 θ의 값을 상기 기울기로 계산하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터들의 기울기를 계산하는 제 2-3단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2단계는 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 직선 성분의 기울기를 계산한다.
[수학식 1]
여기서, S는 원점에서 상기 직선 성분이 교차하는 점의 좌표값까지의 수직거리이며, θ는 원점에서 상기 S까지 수직선을 그린 경우, y축과 이루는 각도의 크기로 기울기값을 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 피지컬 팬텀을 스캔하며 회전한 각 각도별로 상기 기울기들을 계산하고, 상기 각 각도별로 상기 기울기를 저장한 기울기 파일을 생성하는 제 5단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 각 각도별로 임의의 대상물체를 스캔하는 경우, 상기 기울기 파일을 이용하여 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력되는 2차원 프로젝션 데이터들의 기울어짐을 보정하는 제 6단계;를 더 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 의하면, 2차원 프로젝션 데이터들을 3차원 영상으로 재구성하기 이전에 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 상태 및 각도를 계산하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환하므로, 기울어짐이 없는 2차원 프로젝션 데이터가 3차원 영상으로 재구성될 수 있어 정확한 3차원 영상을 획득할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 허프 변환을 이용한 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법에 의하면, 2차원 프로젝션 데이터 내의 대상물체의 경계선들을 검출한 이후에, 허프 변환을 통해 상기 각 경계선을 이루는 직선 성분 및 상기 직선 성분의 기울기를 계산하고, 상기 직선 성분의 기울기로 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하므로, 상기 각 경계선의 정확한 직선 성분 및 기울기를 검출하여 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 정확하게 산출 및 보정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 나타내는 블럭도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 공간좌표를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5b는 2차원 프로젝션 이미지를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 2차원 프로젝션 이미지를 보정하는 도면.
도 7a 내지 도 7b는 실제 환자의 치아를 촬영한 영상을 보정하기 전과 보정한 후의 도면.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 공간좌표를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5b는 2차원 프로젝션 이미지를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 2차원 프로젝션 이미지를 보정하는 도면.
도 7a 내지 도 7b는 실제 환자의 치아를 촬영한 영상을 보정하기 전과 보정한 후의 도면.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 나타내는 블럭도이며, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 공간좌표를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법은, 엑스레이 씨티 촬영장치에서 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터가 입력되고 상기 2차원 프로젝션 데이터들을 3차원 영상으로 재구성할 시 상기 각 2차원 프로젝션 데이터가 기울어져 있는지의 여부를 판단하여 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법은, 먼저, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 피지컬 팬텀을 스캔한 2차원 프로젝션 이미지들을 입력받고 상기 각 2차원 프로젝션 이미지 내의 상기 피지컬 팬텀의 경계선들을 검출하게 된다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 엑스레이 소오스(X-ray source) 및 디텍터(detector)를 구비하게 되는데, 상기 엑스레이 소오스에서 발생된 엑스레이가 상기 대상물체를 조사하여 상기 디텍터에서 수광된다. 특히, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 상기 엑스레이가 콘빔(cone-beam)으로 조사되는 콘빔 엑스레이 씨티 촬영장치(cone-beam X-ray computed tomography)일 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치의 상기 디텍터에는 상기 대상물체의 상이 맺히며, 상기 상을 상기 디텍터가 읽어들인 이미지 데이터가 2차원 프로젝션 이미지가 되며, 상기 2차원 프로젝션 이미지들이 상기 2차원 프로젝션 데이터로 이루어진다. 또한, 상기 디텍터의 전체에서 읽어들인 데이터는 디텍터 플랜 데이터일 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영 장치는 3차원의 영상을 얻기 위해서 중심축을 중심으로 상기 엑스 레이 소오스 및 디텍터가 동일한 각도씩 이동하며 360도까지 원형 궤적을 회전하는 스캔으로 2차원 프로젝션 이미지를 복수 개 획득하게 된다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지에는 상기 피지컬 팬텀이 상기 상으로 맺히면서, 상기 대상물체의 경계선들이 x축 및 y축을 기준축으로 하는 2차원 좌표 내의 점들로 생성될 수 있다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지 내의 상기 피지컬 팬텀의 각 경계선은, 영상의 경계선을 검출하는 알고리즘인 경계선 검출 마스크를 이용하여 검출할 수 있으며, 예컨대, 로버츠 마스크, 프리위트 마스크 또는 소벨 마스크를 이용하여 상기 각 경계선을 검출할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 상기 로버츠 마스크를 이용하여 상기 각 경계선을 검출하였다(S1100).
다음, 상기 경계선들 중 적어도 하나의 직선 성분을 산출하고, 상기 직선 성분의 기울기를 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울기로 계산하게 되는데, 상기 경계선을 이루는 직선을 상기 직선 성분으로 산출하고 상기 직선 성분의 기울기를 계산하게 된다.
또한, 상기 경계선에서 상기 직선 성분 및 상기 직선 성분의 기울기는 허프 변환(Hough Transform)을 이용하여 계산할 수 있다. 물론, 상기 허프 변환 이외에도, 영상 내에서 상기 경계선과 같은 에지성분을 검출하는 알고리즘으로 이용할 수도 있다.
또한, 상기 허프 변환은 2차원 공간의 영상좌표에서의 직선의 방정식을 파라미터(parameter) 공간으로 변환하여 직선을 찾는 알고리즘이며, 상기 2차원 공간의 영상 좌표에서 직선의 방정식은 아래의 수학식 A로 계산할 수 있다.
[수학식 A]
여기서, a는 기울기(slope)이며, b는 y절편(intersection)이며, x는 가로축이고, y가 세로축을 나타내며, a 및 b의 값이 직선의 기울기 또는 모양을 결정하는 파라미터(parameter)가 될 수 있다.
또한, 위의 수학식 A를 파라미터 공간으로 변형하여 정의하게 되면, a가 가로축이며, b가 세로축을 이루게 되며, 아래의 수학식 B로 계산할 수 있다.
[수학식 B]
여기서, a는 위의 수학식 A에서의 기울기 값이며, b는 수학식 A에서의 y절편 값이며, x 및 y는 각각 x축 및 y축의 좌표값일 수 있다. 또한, 상기 2차원 공간의 영상좌표에서의 점들은 상기 파라미터 공간에서는 직선으로 표현될 수 있다.
즉, x축 및 y축의 임의의 점들(x, y)에 대한 기울기 및 y절편의 값이 상기 파라미터 공간에서 교점으로 존재하는 경우, 상기 교점은 2차원 공간의 영상좌표에서 동일한 기울기 및 y절편을 갖는 하나의 직선을 이루는 점들이라 할 수 있다.
또한, 상기 허프 변환은 위의 수학식 B가 y축과 평행한 직선인 수직선은 기울기값이 무한대의 값을 가지므로, 실질적으로는 극좌표계 형태의 직선의 방정식을 사용하여 상기 파라미터 공간을 정의하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 허프 변환은 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 파라미터 공간을 설정하고, 상기 경계선들 중 적어도 하나의 직선 성분을 산출하고 상기 직선 성분의 기울기를 계산하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울기가 계산될 수 있다.
여기서, S는 원점에서 상기 직선 성분이 교차하는 점의 좌표값까지의 수직거리이며, θ는 원점에서 상기 S까지 수직선을 그린 경우, y축과 이루는 각도의 크기로 기울기값을 뜻한다.
즉, 2차원 공간의 영상좌표인 상기 2차원 프로젝션 이미지에서 산출된 상기 경계선을 이루는 모든 점들을 좌표값 중에서 상기 파라미터 공간에서 교점으로 존재하는 점들의 좌표값을 계산하여, 상기 직선 성분 및 상기 직선 성분의 기울기를 계산하게 되는 것이다(S1200).
다음, 상기 허프 변환을 이용하여, 상기 2차원 프로젝션 이지미에서 상기 경계선을 이루는 좌표값들 중 상기 파라미터 공간에서 원점과의 법선거리가 S이며, 상기 원점과 이루는 각도가 θ인 기준점을 산출하게 된다.
또한, 상기 기준점을 상기 파라미터 공간의 직선들이 교차하는 교점의 좌표값일 수 있다. 또한, 상기 기준점을 통과하는 직선들은 2차원 영상좌표인 상기 2차원 프로젝션 이미지에서 동일한 기울기값 및 y절편값을 갖는 직선일 수 있다(S1210).
다음, 상기 기준점이 산출되면, 상기 파라미터 공간의 좌표값을 상기 2차원 영상좌표인 2차원 프로젝션 이미지 상의 좌표값으로 변환하여, 상기 기준점을 통과하는 하나의 선을 상기 직선 성분으로 설정하게 된다.
또한, 상기 직선 성분은 상기 2차원 프로젝션 이미지에서 하나의 직선으로 표현된다(S1220).
다음, 상기 직선 성분이 갖는 θ의 값이 상기 기울기로 계산하게 되며, 상기 직선 성분의 기울기가 상기 2차원 프로젝션 이미지의 기울기로 계산된다. 또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지의 기울기는 x축 및 y축을 기준축으로 하여, 상기 기울기만큼 기울어진 정도로 나타낼 수 있을 것이다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지들의 기울기를 계산하여, 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울기를 계산할 수 있다(S1230).
다음, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터를 상기 기울기만큼 반대 방향으로 회전변환시켜서, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하게 된다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 데이터를 회전변환하는 경우에는 다양한 회전변환 알고리즘을 이용할 수 있는데, 예컨대, 상기 2차원 프로젝션 이미지들의 좌표값들을 상기 기울기인 θ만큼 회전시킬 수 있는 알고리즘을 이용할 수 있을 것이다(S1300).
다음, 상기 기울어짐을 보정한 각 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하게 되는데, 상기 3차원 영상으로의 재구성은 여러 기법을 사용할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 Feldkamp, Davis 및 Kress(FDK)가 제안한 필터처리된 백프로젝션 알고리즘(filtered back-projection algorithm) 기법을 사용하였다.
또한, 상기 3차원 영상으로의 재구성은 우선, 전처리 및 필터링을 실시하게 되며, 상기 2차원 프로젝션 데이터들을 로딩(loading)하여, 자코비안 웨이팅(jacobian weighting) 처리를 한 후, 필터를 이용하여 필터링하게 된다.
또한, 상기 자코비안 웨이팅 처리는 수학적인 처리 과정 중 극 좌표계(polar coordinates)와 사각 좌표계(rectangular coordinates) 사이에서의 값의 변화를 보정해 주기 위한 것이다. 또한, 상기 필터링은 재구성의 결과로 도출된 3차원 영상이 원래의 대상물의 형상에 가깝게 재구성될 수 있게 하는 것이다.
또한, 상기 3차원 영상으로의 재구성은 상기 전처리 및 상기 필터링을 실시한 이후에 백-프로젝션을 실시하게 되는데, 이때, 상기 2차원 프로젝션 데이터의 웨이팅 팩터(weighting factor)를 계산하고, 상기 2차원 프로젝션 데이터를 이용하여 보간법(interpolation)을 행하여 3차원 볼륨(volume)의 각 점의 값을 정한다. 그리고 상기 점들의 값을 저장한다.
또한, 상기 3차원 영상으로의 재구성은 상기 백-프로젝션을 실시한 이후에, 재구성 단면(slice)를 저장하게 되는데, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터를 모두 상기 전처리, 상기 필터링 및 상기 백-프로젝션을 실시하고, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 재구성 단면을 저장하여, 생성되는 재구성 결과를 상기 3차원 영상으로 저장한다. 또한, 상기 재구성 결과는 단면으로 저장될 수도 있다(S1400).
다음, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 피지컬 팬텀을 스캔하며 회전한 각 각도별로 상기 기울기들을 계산하고, 상기 각 각도별로 상기 기울기를 저장한 기울기 파일을 생성하게 된다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 중심축을 중심으로 상기 엑스레이 소오스 및 상기 디텍터가 동일한 각도씩 이동하며 360도까지 원형 궤적을 이루며 회전하게 되는데, 이때, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 이동하며 상기 2차원 프로젝션 데이터를 획득한 각도마다 상기 기울기 파일이 저장되는 것이다.
또한, 상기 기울기 파일은 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울기인 θ의 값이 저장된 파일일 수 있다. 또한, 상기 기울기 파일은 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 임의의 대상물체를 스캔하는 경우, 상기 각 각도에서 스캔된 2차원 프로젝션 데이터들을 얼마만큼의 각도를 보정하여야 하는지를 나타내게 된다(S1500).
다음, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 각 각도별로 임의의 피지컬 팬텀을 스캔하는 경우, 상기 기울기 파일을 이용하여 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력되는 2차원 프로젝션 데이터들의 기울어짐을 보정하게 된다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 상기 각 각도별로 발생되는 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐 및 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울기를 상기 기울기 파일에서 입력받을 수 있으며, 상기 기울기 파일을 통해 임의의 피지컬 팬텀의 2차원 프로젝션 데이터들의 기울어짐을 보정할 수 있게 된다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 임의의 대상물체 또는 실질적인 의료영상을 획득하는 경우에도, 상기 기울기 파일을 이용하여 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정한 후 3차원 영상으로 재구성하게 된다(S1600).
도 5a 내지 도 5b는 2차원 프로젝션 이미지를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 2차원 프로젝션 이미지를 보정하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 엑스레이 씨티 촬영장치에서 스캔된 2차원 프로젝션 이미지를 나타나 있는데, 상기 2차원 프로젝션 이미지에는 외부 원기둥(110) 및 내부 원기둥(120)으로 이루어진 피지컬 팬텀이 스캔되어 있다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지는 기울어짐이 없는 정상상태로 스캔된 것이다.
도 5b를 참조하면, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 스캔된 2차원 프로젝션 이미지로서, 외부 원기둥(110) 및 내부 원기둥(120)으로 이루어진 피지컬 팬텀이 스캔되어 있으나, 상기 2차원 프로젝션 이미지에 기울어짐이 발생된 것을 나타낸다.
또한, 상기 기울어짐이 발생한 2차원 프로젝션 이미지들로 이루어진 2차원 프로젝션 데이터와, 상기 정상상태의 2차원 프로젝션 이미지들로 이루어진 2차원 프로젝션 데이터들을 3차원 영상으로 재구성하는 경우에는 정확한 3차원 영상을 재구성할 수 없게 되는 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 2차원 프로젝션 이미지를 보정하는 것으로, 상기 2차원 프로젝션 이미지에는 외부 원기둥(110) 및 내부 원기둥(120)으로 이루어진 피지컬 팬텀이 기울어진 상태로 스캔되어 있고, 상기 2차원 프로젝션 이미지가 기울어진 각도인 θ값만큼 기울어짐을 보정하게 된다.
또한, 상기 내부 원기둥(120)은 밀도가 높은 물질로 이루어지게 되는데, 상기 내부 원기둥(120)의 밑면(121)은 상기 2차원 프로젝션 이미지에서 직선으로 표현되게 되며, 상기 밑면(121)의 기울기를 계산하여, 상기 2차원 프로젝션 이미지가 기울어진 각도인 θ값을 계산할 수 있다.
또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지가 기울어진 방향의 반대 방향으로 회전변환하여, 상기 기울어짐을 보정할 수 있을 것이다. 또한, 상기 2차원 프로젝션 이미지를 회전변환하는 경우, 회전의 중심이 되는 기준점은 원점 또는 상기 각 2차원 프로젝션 이미지의 중심점으로 설정할 수 있을 것이다.
도 7a 내지 도 7b는 실제 환자의 치아를 촬영한 영상을 보정하기 전과 보정한 후의 도면이다.
도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 실제 환자의 악궁을 촬영한 영상들로써, 도 7a는 보정 전의 영상이고 도 7b는 보정 후의 영상으로 각 영상에 일정 영역(130)에서 보는 바와 같이 보정 전의 치아 단면들 보다 보정 후의 치아 단면들이 더 정확한 형태와 크기를 알 수 있어 더욱 선명하다는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법은 실질적으로 2차원 프로젝션 데이터의 기울기를 컴퓨터상에서 계산할 수 있는 프로그램에 의해 수행된다.
또한, 상기 프로그램은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.
또한, 상기 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장되어 컴퓨터로 읽혀짐으로서 그 기능을 수행하고, 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에서 공지되어 사용 가능할 것일 수 있으며, 예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 프로그램은 상기 매체에 의해 컴퓨터에 읽혀질 수 있는 것뿐만 아니라, 인트라넷이나 인터넷 등의 통신망을 통해 정보를 전송할 수 있는 서버 시스템에 저장되어 컴퓨터로 전송될 수도 있고, 상기 서버 시스템에서 상기 프로그램을 컴퓨터로 전송하지 않고 컴퓨터가 상기 서버 시스템으로 접근하여 상기 서버 시스템상에서 상기 프로그램을 수행할 수 있는 플랫폼을 제공할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법은 2차원 프로젝션 데이터의 기울기를 계산하고, 상기 기울기를 보정할 수 있는 엑스레이 씨티 촬영장치에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하기 이전에, 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정할 수 있다.
또한, 상기 엑스레이 씨티 촬영장치는, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 프로그램에 의해 기능하여 각 단계를 수행할 수도 있으며, 이때에는 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환시켜서, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정할 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (8)
- 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력된 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터를 수학적 계산을 통해 3차원 영상으로 재구성할 시 상기 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 보정방법으로서,
상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 피지컬 팬텀을 스캔한 2차원 프로젝션 이미지들을 입력받아, 상기 2차원 프로젝션 이미지 내의 상기 피지컬 팬텀의 경계선들을 검출하는 제 1단계;
상기 경계선들 중 적어도 하나의 직선 성분을 산출하고, 상기 직선 성분의 기울기를 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울기로 계산하는 제 2단계;
상기 각 2차원 프로젝션 데이터를 상기 기울기만큼 반대 방향으로 회전변환시켜서 상기 기울어짐을 보정하는 제 3단계; 및
상기 기울어짐을 보정한 각 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2단계는
허프 변환을 이용하여 원점과의 법선거리가 S이며, 상기 원점과 이루는 각도가 θ인 기준점을 산출하는 제 2-1단계;
상기 기준점을 통과하는 하나의 선을 상기 직선 성분으로 설정하는 제 2-2단계; 및
상기 직선 성분이 갖는 θ의 값을 상기 기울기로 계산하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터들의 기울기를 계산하는 제 2-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 제 2단계는 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 직선 성분의 기울기를 계산하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법.
[수학식 1]
여기서, S는 원점에서 상기 직선 성분이 교차하는 점의 좌표값까지의 수직거리이며, θ는 원점에서 상기 S까지 수직선을 그린 경우, y축과 이루는 각도의 크기로 기울기값을 뜻한다.
- 제 3항에 있어서,
상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 피지컬 팬텀을 스캔하며 회전한 각 각도별로 상기 기울기들을 계산하고, 상기 각 각도별로 상기 기울기를 저장한 기울기 파일을 생성하는 제 5단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 엑스레이 씨티 촬영장치가 상기 각 각도별로 임의의 대상물체를 스캔하는 경우, 상기 기울기 파일을 이용하여 상기 엑스레이 씨티 촬영장치에서 입력되는 2차원 프로젝션 데이터들의 기울어짐을 보정하는 제 6단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 씨티 촬영장치의 기울어짐 보정방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터를 3차원 영상으로 재구성하기 이전에, 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환하여, 상기 각 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 엑스레이 씨티 촬영장치.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 기울어짐 보정방법을 이용하여, 복수 개의 2차원 프로젝션 데이터 중 각 2차원 프로젝션 데이터가 기울어진 각도를 계산 및 보정하도록 기능하는 프로그램이 저장된 기록매체.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 기울어짐 보정방법을 수행하는 프로그램에 의해 기능하여, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어진 각도를 계산하고 상기 기울어진 각도만큼 반대로 회전변환시켜서, 2차원 프로젝션 데이터의 기울어짐을 보정하는 엑스레이 씨티 촬영장치.
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