KR101717012B1 - 테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 방법 - Google Patents

테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 방법 Download PDF

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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 복수의 레이어로 구성된 검사 대상으로부터 간섭이 제거된 단층 영상을 획득하는 단층 영상 촬영 장치 및 단층 영상 촬영 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입력 신호를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 입력 신호가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 감지부 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 검사 대상의 단층 영상을 생성하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델을 추정하되, 상기 시스템 모델은 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링한 것이며, 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하고, 상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하고, 상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치가 제공될 수 있다.

Description

테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TERAHERTZ TOMOGRAPHIC IMAGING}
본 발명은 테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 레이어로 구성된 검사 대상으로부터 간섭이 제거된 단층 영상을 획득하는 테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 단층 영상 촬영 방법에 관한 것이다.
보안, 의료 영상 및 불량품 선별 등의 작업을 수행할 때 다양한 주파수의 무선 신호를 활용한 비파괴 검사(nondestructive testing, NDT)가 유용하게 활용될 수 있다. 검사 대상으로 방사된 무선 신호는 검사 대상의 내외부의 재질, 형상 및 구조 등에 따라 상이한 양상의 반사파를 형성하기 때문에 상기 반사파를 분석함으로써 검사 대상의 상태 및 구조를 판별할 수 있다.
최근, 전자기파, 특히 테라헤르츠파(terahertz waves)를 이용한 단층 영상(tomography) 촬영 장비가 산업 및 의학 분야에서 활발하게 이용되고 있다. 테라헤르츠파는 0.3 내지 3 테라헤르츠(THz) 사이의 주파수에 속하는 전자기파를 의미하는 것으로, 전자기 스펙트럼에서 적외선과 마이크로파 사이에 존재한다. 테라헤르츠파는 섬유와 플라스틱을 투과할 수 있지만 액체 등은 관통할 수 없으며, 엑스선 대비 광자 에너지가 낮다는 특징을 지니고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 단층 영상은 검사 대상을 향해 테라헤르츠파 등의 전자기파를 방사하고, 상기 전자기파가 검사 대상의 내외부에 존재하는 다양한 재질 및 형상의 구성물에 반사됨으로써 형성되는 반사파를 수집한 신호로부터 생성될 수 있다. 상기 단층 영상은 특히, 복수의 층상 구조 또는 레이어(layer)를 포함하는 검사 대상에 대하여, 상기 검사 대상의 각 레이어에 의해 형성되는 반사파의 집합으로부터 단층 영상의 획득할 수 있다.
문제는 각 레이어의 반사파끼리 서로 간섭(interference)을 일으키는 경우이다. 즉, 보다 상위의 레이어에 의해 발생된 반사파가 아직 존재하는 동안 하위의 레이어에 의해 발생된 반사파가 중첩될 때 이러한 간섭 현상이 발생되는 것이다. 따라서, 최종적으로 단일 신호로써 수집되는 전체 반사파로부터 특정 레이어에 대한 단층 영상을 생성할 경우, 타 레이어에 의해 발생된 반사파의 간섭으로 말미암아 왜곡되거나 품질이 저하된 결과물만 얻을 수 있을 뿐이다.
아직까지는, 별도의 추가적인 구성 없이도 상기 각 레이어 간의 반사파의 간섭을 유효하게 배제시킬 수 있는 기술이 존재하지 않으며, 이 문제의 해결 방안 대한 각 분야의 요구가 증대되고 있는 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 각 레이어의 반사파 간의 간섭이 제거된 단층 영상을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 레이어(layer)를 포함하는 검사 대상의 단층 영상(tomography)을 촬영하는 장치에 있어서, 입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 감지부; 및 상기 단층 영상 촬영 장치의 각 부를 제어하고, 상기 취득 신호에 기초하여 상기 검사 대상의 단층 영상을 생성하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델(system model)을 추정하되, 상기 시스템 모델은 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링한 것이며, 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하고, 상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하고, 상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제1레이어에 반사됨으로써 형성되는 양의 피크(peak) 값이 검출된 시간에서 기 설정된 시간 갭(time gap)을 차감한 제1시작 시간과, 상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제2레이어에 반사됨으로써 형성되는 양의 피크값이 검출된 시간에서 상기 시간 갭을 차감한 제2시작 시간에 대하여, 상기 제어부는, 상기 시스템 모델을 추정할 때, 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 취득 신호에 기초하여 추정하고, 상기 제2시작 시간 이후의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델과 동일한 것으로 가정한다.
여기서, 상기 제1레이어의 시스템 모델을 추정할 때 사용하는 상기 입력 신호는, 상기 검사 대상의 최상부 레이어의 표면에서 반사파가 가장 강하게 형성되는 영역에 의한 취득 신호로부터 추정된 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 레이어를 포함하는 검사 대상의 단층 영상 촬영 방법에 있어서, 입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 단계; 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델을 추정하는 단계, 상기 시스템 모델은 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링한 것임; 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하는 단계; 상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 간섭이 제거된 특정 레이어의 반사파 신호를 용이하게 추정할 수 있으며, 상기 특정 레이어의 반사파 신호에 기초하여 간섭이 제거된 단층 영상을 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 반사파를 수집한 취득 신호만 존재하는 경우에도 상기 취득 신호로부터 입력 신호를 추정할 수 있으며, 상기 추정된 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 각 레이어에 의한 반사파 신호를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 추가적인 구성 없이도 기존의 단일 신호로써 수집되는 전체 반사파 신호로부터 각 레이어별 간섭이 제거된 단층 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 시스템 모델을 추정하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력 신호 및 취득 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 기존 방식에 따른 단층 영상과 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 레이어에 대한 단층 영상을 획득하는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명은 테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 레이어로 구성된 검사 대상으로부터 간섭이 제거된 단층 영상을 획득하는 테라헤르츠파 단층 영상 촬영 장치 및 단층 영상 촬영 방법에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 장치(100)를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 장치(100)는 감지부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있으며, 발명을 실시하는 방식에 따라서 단층 영상을 출력하는 출력부(미도시) 및 사용자의 입력을 입력받는 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 발명을 실시하는 방식에 따라서 둘 이상의 구성요소가 하나로 구비될 수 있으며 일부 구성요소가 생략될 수도 있다.
본 발명에 따른 단층 영상 촬영 장치(100)는 복수의 레이어를 포함하는 검사 대상의 단층 영상을 촬영할 수 있다. 여기서 상기 복수의 레이어는 재질의 차이에 의해 형성되는 물리적인 평면뿐만 아니라, 상기 검사 대상의 표면으로부터 기 설정된 거리 아래에 위치하는 가상의 평면일 수도 있다.
감지부(110)는 입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라서, 상기 감지부(110)는 입력 신호를 방사하는 방사 모듈(112) 및 반사파를 수집하는 수집 모듈(114)를 포함할 수 있는데, 상기 두 구성은 하나의 구성요소로 형성될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 감지부(110)가 방사하는 전자기파는 테라헤르츠파일 수 있다.
제어부(120)는 상기 단층 영상 촬영 장치(100)의 각 부를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 마이크로프로세서 등으로 구현되는 하드웨어 및 소프트웨어 프로그램일 수 있으며, 하드웨어와 소프트웨어의 결합체일 수도 있다. 제어부(120)는 상기 취득 신호에 기초하여 상기 검사 대상의 단층 영상을 생성할 수 있다.
도 1(b)는 단층 영상 촬영 장치(100)의 방사 모듈(112)이 검사 대상(200)을 향해 전자기파, 즉 입력 신호 p(t)를 방사하고, 각 레이어(200_L1, 200_L2)에서 반사된 신호, 즉 반사파 신호 u1(t) 및 u2(t)가 수집 모듈(114)에 의해 수집되는 모습을 나타내고 있다. 도 1(b)에서 제어부는 생략되었으며, 입력 신호 p(t)는 점선, 제1반사파 신호 u1(t) 및 제2반사파 신호 u2(t)는 파선으로 표시되었으며, 검사 대상(200)의 제1레이어(200_L1) 및 제2레이어(200_L2)는 굵은 실선으로 표시되었다. 도 1(b)에서 t는 시간 인덱스를 의미한다.
도 1(b)에서 도시된 바와 마찬가지로, 입력 신호 p(t)가 검사 대상(200)으로 방사된 경우, 각 레이어는 개별적인 반사파 신호를 생성하게 된다. 여기서, 각 반사파 신호는 각각 해당 레이어의 특성에 따라 상이한 값을 가지게 되므로, 이 반사파 신호로부터 해당 레이어의 단층 영상을 획득할 수 있다. 상기 복수의 반사파 신호 u1(t) 및 u2(t)는 감지부(120)에 의해 수집되어 최종적으로 취득 신호 x(t)(미도시)를 형성하게 된다. 상기 취득 신호는 상기 복수의 반사파 신호의 합으로 표현될 수 있다.
(수학식 1)
x(t) = u1(t) + u2(t)
이처럼 하나의 입력 신호에 대하여 레이어 사이의 수직 거리에 비례하는 만큼의 시간 차이를 두고 복수의 반사파가 발생되기 때문에, 복수의 반사파 상호간 간섭이 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 특히, 기존 방식에 따르면, 단층 영상은 개별 반사파 신호가 아닌 전체 취득 신호 x(t)에 기초하여 형성되기 때문에 상기 간섭 문제를 피할 수 없다. 즉, 특정 레이어의 반사파에 기초한 고화질의 단층 영상을 획득하기 위해서는 상기 간섭 문제를 해결해야 한다.
이에 대하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부(110)는, 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델(system model)(보다 상세하게는, 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링하는 것)을 추정하고, 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호 p(t)에 기초하여 상기 제1레이어(200_L1)에 의한 제1반사파 신호 u1'(t)를 추정하고, 상기 취득 신호 x(t)에서 상기 추정된 제1반사파 신호 u1'(t)를 제거하여 상기 제1레이어(200_L1)의 하부에 위치한 제2레이어(200_L2)에 의한 제2반사파 신호 u2'(t)를 산출하고, 상기 산출된 제2반사파 신호 u2'(t)에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성할 수 있다. 이러한 제어부(110)의 작동 방식은 도 2 내지 3을 설명할 때 보다 상세하게 서술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 시스템 모델을 추정하는 방식을 나타낸 블록 다이어그램이다. 도 2에서, p(t)는 입력 신호, Δ는 시간 지연, u1(t)는 제1레이어에 의해 한 제1반사파 신호, u2(t)는 제2레이어에 의해 한 제2반사파 신호, h1(t)는 제1레이어에서의 반사에 의한 신호의 변화를 나타낸 제1시스템 모델, h2(t)는 제2레이어에서의 반사에 의한 신호의 변화를 나타낸 제2시스템 모델, x(t)는 취득 신호, g(t)는 추정된 시스템 모델, y(t)는 추정된 시스템 모델의 취득 신호를 의미한다. 전술한 바에 따르면, 검사 대상의 복수의 레이어 중 제1레이어에서의 반사에 의한 신호 변화를 나타내는 시스템 모델은 상기 입력 신호 p(t) 및 상기 취득 신호 x(t)에 기초하여 추정될 수 있다. 이 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1레이어의 시스템 모델을 추정할 때 사용하는 상기 입력 신호p(t)는, 상기 검사 대상의 최상부 레이어의 표면에서 반사파가 가장 강하게 형성되는 영역에 의한 취득 신호로부터 추정된 것일 수 있다. 검사 대상의 최상부 레이어, 즉 검사 대상의 가장 겉 표면에서 가장 강한 반사파가 형성되었다는 의미는, 상기 최상부 레이어에서 입력 신호의 대부분이 반사되어 대부분의 입력 신호가 상기 검사 대상의 내부로 침투되지 못한 상황을 의미하는 것이다. 최상부 레이어는 검사 대상의 가장 겉 표면에 위치하기 때문에 다른 레이어에 비해 가장 먼저 입력 신호가 도달하며, 최상부 레이어 위에 다른 레이어가 없기 때문에 최상부 레이어에 의해 생성된 반사파 신호는 입력 신호의 특성을 유지하고 있다고 할 수 있다. 즉, 신호의 세기 및 특성의 측면에서 최상부 레이어에서 가장 강하게 반사되어 형성된 반사파 신호는 입력 신호와 유사한 것으로 간주할 수 있기 때문에, 최상부 레이어에 의한 반사파 신호로부터 입력 신호를 용이하게 추정할 수 있다. 본 발명은 이러한 특성 때문에 별도로 주어진 입력 신호에 대한 정보가 없어도, 취득 신호의 데이터만으로도 단층 영상을 생성할 수 있다.
한편, 상기 시스템 모델은 상기 제어부는 그레디언트 기반 적응 알고리즘(gradient-based adaptive algorithm)에 의해 추정될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 시스템 모델은 선형시불변(Linear Time-invariant, LTI) 시스템으로써 FIR(Finite Impulse Response) 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 입력 신호 p(t), 임의의 시스템 모델 h(t) 및 취득 신호 x(t)의 관계를 다음 수학식으로 표현될 수 있다.
(수학식 2)
Figure 112016011103715-pat00001
위 식에서 *는 콘볼루션(convolution) 연산을 의미하고, K는 FIR 필터의 차수를 의미한다. 도 2(a)는 그레디언트 기반 적응 알고리즘을 통해 알려지지 않은 시스템의 시스템 모델을 구하는 방법을 나타낸 것이다. 우선, 입력 신호 p(t) 및 알 수 없는 시스템의 취득 신호 x(t)를 알고 있는 상황을 가정한다. 그리고, g(t)는 K 차 FIR 필터인 것으로 가정되고, 기 설정된 초기값 또는 계수 값을 가질 수 있다. 특정 시간 인덱스 t에 대하여 상기 가상의 시스템의 취득 신호 y(t)는 상기 수학식과 유사하게, y(t) = p(t) * g(t)로부터 구할 수 있는데, 구해진 y(t)와 상기 취득 신호 x(t)의 차이값을 구할 수 있고, 상기 차이값을 이용하여 상기 가상의 시스템 모델 g(t)를 업데이트할 수 있다. 상기 업데이트를 통해 g(t)의 필터 계수값 등이 변화될 수 있다. 이후, 다음 시간 인덱스에서 x(t)와 y(t)(이 때 y(t)는 p(t)와 업데이트된 g(t)의 콘볼루션에 의해 계산됨)의 차이값을 구할 수 있고, 이를 통해 다시 g(t)가 업데이트 될 수 있다. 상기 g(t)의 업데이트는 상기 x(t)와 상기 y(t)의 차이값이 0에 가까워질 때까지 계속될 수 있다. 여기서, 상기 x(t)와 가상의 시스템 g(t)의 취득 신호 y(t)의 차이값이 0에 가까워질수록 g(t)이 알려지지 않은 시스템에 가까워질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 차이값은 상기 x(t)와 가상의 시스템 g(t)의 취득 신호 y(t)의 평균제곱오차(mean square error)로부터 구해질 수 있으며, 상기 평균제곱오차가 최소값을 가질 때의 시스템 g(t)를 최적의 시스템 모델 g_opt(t)라고 정의할 수 있다.
도 2(b)는 복수의 레이어가 존재할 때 제1시스템 모델 h1(t)를 구하는 방법을 나타낸 것이다. 입력 신호 p(t)는 제1레이어 및 제2레이어에서 각각 반사를 일으키기 때문에 각 레이어에 대하여 개별적인 시스템 모델이 설정될 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 제1레이어에서의 반사에 의한 신호의 변화는 제1시스템 모델 h1(t)로 나타내고, 제2레이어에서의 반사에 의한 신호의 변화는 제2시스템 모델 h2(t)로 나타낼 수 있다. 이 때, 제2레이어가 제1레이어 하부에 위치하고 있기 때문에, 입력 신호 p(t)는 지연 시간 Δ만큼 지연되어 제2레이어에 도달하게 된다. 이를 모델링 한 것이 도 2에서의 Δ 블록이다. 각 레이어에서의 반사파 신호에 대한 수학식은 다음과 같다.
(수학식 3)
u1(t) = p(t) * h1(t)
u2(t) = p(t-Δ) * h2(t) = p(t) * h2(t-Δ)
전체 시스템의 취득 신호 x(t)는 상기 u1(t) 및 u2(t)의 합이다. 따라서, 도 2(a)에서 설명한 방식에 따라 최적의 시스템 모델 g_opt(t)를 구한 경우, 이는 h1(t)와 h2(t-Δ) 모두에 대한 시스템 모델이 된다. 하지만, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 제1레이어에서의 반사에 대한 시스템 모델 h1(t)를 구할 필요가 있다. 이를 위해서 몇 가지 가정이 더 필요하다. 도 3에서 이에 대하여 더 상세하게 서술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력 신호 p(t) 및 취득 신호 x(t)를 나타낸 도면이다. 도 3에서 가로축은 시간 인덱스, 세로축은 각 신호값을 의미한다. 그리고, Q는 기 설정된 시간 갭(time gap), R1은 제1시작 시간, R2는 제2시작 시간을 나타낸다.
입력 신호 p(t)와 제1레이어에 의한 반사파 신호 및 제2레이어에 의한 반사파 신호가 혼재된 취득 신호 x(t)에 기초하여 제1레이어에서의 반사에 대한 시스템 모델은 다음에 의해 추정될 수 있다.
우선, 도 3(a)는 시스템 모델에 대한 입력 신호 p(t)를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 입력 신호p(t)는, 상기 검사 대상의 최상부 레이어의 표면에서 반사파가 가장 강하게 형성되는 영역에 의한 취득 신호로부터 추정된 것일 수 있다. 그리고 상기 시간 갭 Q는, 상기 입력 신호에서 양의 피크값이 검출된 시간과 상기 입력 신호의 절대값이 기 설정된 최소 신호값 이상인 값이 처음으로 검출되는 시간 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 상기 시간 갭 Q는, 상기 입력 신호에서 0이 아닌 값이 처음으로 검출되는 시간과 상기 입력 신호의 양의 피크 값이 검출된 시간 사이의 차이에 기초하여 결정될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 테라헤르츠파를 이용하는 입력 신호는 시간 영역에서 도 3(a)와 같은 파형을 가질 수 있다. 즉, 입력 신호p(t)는 특정 양의 피크값을 가질 수 있으며, 해당 피크값 전후로 보다 작은 크기의 음의 피크값들이 존재할 수 있다. 본 발명에서 양의 피크값은 한정된 시간 영역 내에서 가장 큰 값을 의미하는 것으로, 신호에 있어서 위로 볼록한 복수의 파형이 존재하는 경우 가장 볼록한 정도가 강한 파형의 최대 신호값을 나타낸다. 도 3(a)에서 상기 양의 피크값으로부터 상기 특정 시간 이전 구간에서 입력 신호 p(t)는 0이다. 이러한 입력 신호 p(t)의 형태적 특징은 취득 신호 x(t)에서도 유사하게 나타나있다. 즉, x(t)에 포함된 복수의 반사파 신호들은 개별적으로 양의 피크값을 가지고 있으며, 양의 피크값 이전에 해당 신호값은 0일 수 있다. 정리하자면, 신호에서 양의 피크값이 검출된 시간에서 기 설정된 시간 갭 Q을 차감한 시간을 시작 시간이라고 정의할 수 있으며, 각 반사파 신호에서 상기 시작 시간 이전의 신호값은 0이다.
(수학식 4)
자연수 i에 대하여,
ui(t) = 0, for 0 ≤ t < Ri
위 식에서 Ri는 i번째 반사파 신호의 시작 시간을 나타내며, ui(t)는 제i레이어에 의한 반사파 신호를 의미한다. 도 3(b)의 x(t)에서 적절한 시간 갭 Q를 선택함으로써 상기 수학식을 만족시키는 시작 시간을 얻을 수 있다.
도 3(b)는 제1레이어에 의한 반사파 신호와 제2레이어에 의한 반사파 신호가 혼재된 취득 신호 x(t)를 나타낸다. 특히, 도 3(b)는 제2레이어에 의한 반사 과정에서 최대 신호값이 검출된 경우를 도시하고 있다. 도 3(b)의 x(t)로부터 시작 시간의 차이 및 파형으로부터 제1레이어에 의한 반사파 신호 및 제2레이어에 의한 반사파 신호가 주로 존재하는 영역(L1 영역, L2 영역)을 개별적으로 확인할 수 있다. x(t)에서 L1 영역이 L2 영역에 우선하여 x(t)에서 나타나는데, 이는 검사 대상에서 보다 상부에 위치한 제1레이어에서 먼저 반사가 일어났기 때문이다. 즉, 도 2에서 언급한 바와 마찬가지로, 제1레이어에 의한 반사파 신호가 발생한 뒤, 지연 시간 Δ 이후 제2레이어에 의한 반사파 신호가 발생한 것이다. 상기 지연 시간 Δ는 두 레이어 사이의 수직 거리에 비례한다.
전술한 바에 따르면, 취득 신호 x(t)는 제1반사파 신호 u1(t) 및 제2반사파 신호 u2(t)의 합으로 표현될 수 있다. 두 반사파 신호를 개별적으로 살펴보았을 때, 상기 수학식4에 의해 시작 시간 R1 이전의 u1(t) 신호값은 0이며, 마찬가지로, 시작 시간 R2 이전의 u2(t) 신호값도 0이다. 이에 따라, 상기 도 3(b)의 x(t)에서 시작 시간 R1 및 시작 시간 R2 사이에는 오직 제1반사파 신호 u1(t)만 존재하며, 제2반사파 신호 u2(t)는 존재하지 않는다고 할 수 있다. 따라서, 0 ≤ t < R1인 시간 인덱스에 대하여 x(t)는 u1(t)만으로 표현될 수 있다. 상기 도 2(b)에서 u2(t)와 관련된 Δ 블록 및 그 이후의 h2(t) 블록을 삭제하면 도 2(a)처럼 변형될 수 있으며, 오직 h1(t), 즉 제1레이어에서의 반사에 의한 신호 변화를 나타내는 시스템 모델을 구하는 그레디언트 기반 적응 알고리즘이 구현될 수 있다. 이를 통해 시간 구간 R1 ≤ t < R2에 대하여 h1(t)를 모방하는 g_opt(t)를 구할 수 있으며, g_opt(t)와 입력 신호 p(t)를 이용하여 추정된 제1반사파 신호 u1'(t)를 구할 수 있다. 추정된 제1반사파 신호 u1'(t) 및 상기 R1 ≤ t < R2에 대하여 g_opt(t)를 구하기 위한 수학식은 다음과 같다.
(수학식 5)
u1'(t) = p(t) * g_opt(t) (for R1 ≤ t < R2)
Figure 112016011103715-pat00002
E(g)는 R1 ≤ t < R2에 대하여 도 2(b)의 x(t)와 y(t) 사이의 차이로부터 구해지는 신호의 에너지를 의미하며, 상기 에너지가 최소화되었을 때 g_opt(t)가 계산될 수 있다. 하지만, E(g)를 최소화시키는 g_opt(t)를 구하는 것이 용이하지 않는 경우, 전술한 그레디언트 기반 적응 알고리즘에 의해 이러한 문제를 해결할 수 있다. 다음은 R1 ≤ t < R2에 대하여 g_opt(t)를 구하는 그레디언트 기반 적응 알고리즘과 관련된 수식이다.
(수학식 6)
Figure 112016011103715-pat00003
Figure 112016011103715-pat00004
상기 수학식에서 μ는 업데이트 상수(update constant)를 의미하며, E(g)를 감소시키기 위해 적절한 수치로 결정될 수 있다.
x(t)가 u1(t) 및 u2(t)를 포함하고 있으나, 오직 x(t)에 대한 신호값만 가지고 있고 개별적인 u1(t) 및 u2(t)를 모르는 상황에서 상기 u1'(t)를 추정하는 상기 수학식은 매우 유용하다. 한편, 상기 수학식은 R1 ≤ t < R2에서 유효한 것이다. 0 ≤ t < R1 에서 u1'(t)도 0의 신호값을 가지기 때문에 t ≥ R2인 경우일 때의 g_opt(t)에 따른 u1'(t) 신호값을 획득할 수 있어야 한다. 이에 대하여, 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 장치는 상기 제1시작 시간 R1과 상기 제2시작 시간 R2 사이의 신호의 특성(property)과 상기 제2시작 시간 이후의 신호의 특성이 동일한 것을 조건으로 하여 시스템 모델을 추정할 수 있다. 여기서 상기 신호의 특성은 시간에 따른 신호값의 변화 추세 및 주파수 대역 별 이득값의 분포 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 즉, t ≥ R2의 경우에도 0 ≤ t < R1 시간 구간에서의 g_opt(t)가 그대로 활용될 수 있으며, 이에 따라 t ≥ R2에 대하여 동일한 u1'(t)를 활용할 수 있다. 정리하자면, 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 취득 신호에 기초하여 추정되고, 상기 제2시작 시간 이후의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델과 동일한 것으로 가정되는 것이다. 상기 과정을 통해, 모든 시간 인덱스 즉 0 ≤ t < R1, R1 ≤ t < R2, t ≥ R2에서의 g_opt(t)를 산출하였으므로 모든 시간 인덱스에 대한 u1'(t)를 추정할 수 있다.
한편, 제1반사파 신호 u1'(t)가 추정되었으므로, 취득 신호 x(t)에서 u1'(t)를 차감함으로써 제2반사파 신호 u2'(t)를 추정할 수 있다.
(수학식 7)
u2'(t) = x(t) - u1'(t) = x(t) - p(t) * g_opt(t)
그리고, 상기 산출된 제2반사파 신호 u2'(t)에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 단층 영상은 상기 산출된 제2반사파 신호 u2'(t)의 양의 피크값을 이용하여 생성될 수 있다.
상기 수학식에 따르면 상기 제2레이어의 단층 영상은 취득 신호 x(t)에서 추정된 제1레이어의 반사파 신호 u1'(t)가 차감된 것이기 때문에 제1레이어에 의한 간섭이 제거된 신호라고 할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 방식은 기존의 기존의 x(t)를 이용하는 방식에 비해 향상된 화질을 가지는 단층 영상을 획득할 수 있다.
도 4는 기존 방식에 따른 단층 영상과 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상을 비교한 도면이다. 도 4에서 상위의 3 이미지들 중, True는 실제 단층의 형상 이미지를 나타낸 것이며, Conventional은 기존 방식에 따라 획득한 단층 영상, Proposed는 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상을 나타낸 것이다. 그 아래의 두 이미지 중 좌측 이미지는 실제 단층의 형상 이미지와 기존 방식에 따라 획득한 단층 영상의 차이를 나타낸 에러 이미지이고, 우측 이미지는 실제 단층의 형상 이미지와 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상의 차이를 나타낸 에러 이미지이다. 또한, 도 4(a)는 실제 단층의 형상에 1%의 노이즈가 포함된 경우를 나타낸 것이고 도 4(b)는 10%의 노이즈가 포함된 경우를 나타낸 것이다.
도 4(a) 및 도 4(b)의 에러 이미지에서 흰색에 가까울수록 보다 큰 오차가 존재함을 나타낸다. 즉, 두 에러 이미지를 비교했을 때, 기존 방식에 따라 획득한 단층 영상 보다 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상의 오차가 더 적음을 알 수 있다.
아래의 표는 상기 도 4에 따른 단층 영상 비교를 위해 수행한 실험의 결과값을 정리한 것이다.
(표 1)
Figure 112016011103715-pat00005
상기 표 1은 상기 도 4의 에러 이미지에 대하여 PSNR(peak signal-to-noise ratio)을 구한 결과값이다. 즉, PSNR 값이 클수록 보다 나은 단층 영상 방식을 사용한 이미지임을 나타낸다. 어느 경우든 기존의 방식에 따른 단층 영상 보다 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상의 PSNR이 높은 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 레이어에 대한 단층 영상을 획득하는 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5의 범례 및 그래프의 표기 방식은 도 1 및 도 3의 경우와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 5(b)는 특히 제4레이어에서 가장 강한 반사가 일어난 경우에 대한 그래프이다.
도 5는 특히 검사 대상에 2개를 초과하는 레이어가 복합적으로 존재하는 경우 획득된 결과 신호로부터 각 레이어의 단층 영상을 획득하는 방식에 대한 것이다. 도 5(a)에서는 검사 대상에 4 개의 레이어(200_L1, 200_L2, 200_L3, 200_L4)가 존재하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고 도 5에서 제어부는 생략되었다. 도 5(b)는 도 5(a)의 상황에서 획득될 수 있는 취득 신호 x(t)를 나타낸다.
우선, 도 5의 상황에서 별도로 주어진 입력 신호 p(t)가 없는 경우, 상기 p(t)는 상기 검사 대상의 최상부 레이어인 200_L1에 의해 가장 강한 세기의 반사파가 형성되었을 때의 취득 신호 x(t)로부터 추정될 수 있다. 예를 들어, 상기 최상부 레이어 200_L1가 불균일하여 특정 부분에 보다 반사율이 높은 재질의 구성요소가 포함된 경우 상기 특정 부분에서 반사되어 형성된 취득 신호로부터 입력 신호를 추정할 수 있다.
레이어 200_L1의 반사에 대한 시스템 모델은 입력 신호 p(t) 및 R1 ≤ t < R2 구간의 취득 신호 x(t)로부터 산출할 수 있으며, 입력 신호 p(t) 및 산출된 시스템 모델의 콘볼루션으로부터 추정된 200_L1의 반사파 신호 u1'(t)를 산출할 수 있다. 그 후, 수학식 u2'(t) = x(t) - u1'(t) 으로부터 u2'(t)를 구할 수 있으며(0 ≤ t < R1에 대하여 u2(t), u3(t) 및 u4(t)의 신호값은 0), 최종적으로 레이어 200_L2의 단층 영상은 추정된 레이어 200_L2의 반사파 신호 u2'(t)로부터 생성할 수 있다.
레이어 200_L2의 반사에 대한 시스템 모델은 입력 신호 p(t) 및 R2 ≤ t < R3 구간의 취득 신호 x(t)로부터 산출할 수 있으며, 입력 신호 p(t) 및 산출된 시스템 모델의 콘볼루션으로부터 추정된 200_L2의 반사파 신호 u2'(t)를 산출할 수 있다. 그 후, 수학식 u3'(t) = x(t) - u2'(t) 으로부터 u3'(t)를 구할 수 있으며(0 ≤ t < R2에 대하여 u3(t) 및 u4(t)의 신호값은 0), 최종적으로 레이어 200_L3의 단층 영상은 추정된 레이어 200_L3의 반사파 신호 u3'(t)로부터 생성할 수 있다.
마찬가지로, 레이어 200_L3의 반사에 대한 시스템 모델은 입력 신호 p(t) 및 R3 ≤ t < R4 구간의 취득 신호 x(t)로부터 산출할 수 있으며, 입력 신호 p(t) 및 산출된 시스템 모델의 콘볼루션으로부터 추정된 200_L3의 반사파 신호 u3'(t)를 산출할 수 있다. 그 후, 수학식 u4'(t) = x(t) - u3'(t) 으로부터 u4'(t)를 구할 수 있으며(0 ≤ t < R3에 대하여 u4(t)의 신호값은 0), 최종적으로 레이어 200_L4의 단층 영상은 추정된 레이어 200_L4의 반사파 신호 u4'(t)로부터 생성할 수 있다.
상기 과정들을 일반화시키면, 즉, 2 이상 자연수 n에 대하여 제n레이어의 단층 영상은 다음과 같은 방식으로 생성할 수 있다. 여기서, 상기 n의 값이 작을수록 검사 대상의 표면에 가까운 상부의 레이어를 나타낸다.
우선, 취득 신호 x(t)의 제n-1시작 시간 및 제n시작 시간 사이의 영역으로부터 제n-1레이어의 시스템 모델 g_opt(t)를 산출한다. 그리고, 입력 신호 p(t)와 산출된 시스템 모델 g_opt(t)에 기초하여 제n-1반사파 신호를 추정하고, 취득 신호로부터 추정된 제n-1반사파 신호를 차감하여 간섭이 제거된 제n반사파 신호 un'(t)을 추정한다. 마지막으로, 추정된 제n반사파신호 un'(t)로부터 제n레이어의 단층 영상을 생성한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 방법을 나타낸 도면이다. 도 6에 따르면, 본 발명에 따른 단층 영상 촬영 방법은, 입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 단계(S110), 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델을 추정하는 단계(S120), 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하는 단계(S130), 상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하는 단계(S140) 및 상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 단층 영상 촬영 방법에 있어서, 우선 복수의 레이어를 포함하는 검사 대상에 입력 신호로서 테라헤르츠파 등의 전자기파를 방사하고, 상기 전자기파에 의한 반사파 신호를 수집한 취득 신호를 획득(S110)할 필요가 있다. 여기서, 상기 취득 신호는 반드시 본 발명의 실시예에 따른 단층 영상 촬영 장치에 의해 획득될 필요는 없으며, 상기 취득 신호는 외부에서 획득된 것일 수 있다.
그 후, 상기 복수의 레이어 중 제1레이어에서의 반사에 의한 신호 변화를 나타내는 시스템 모델을 상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 추정(S120)할 수 있다. 여기서 상기 제1레이어는 단층 영상 획득 대상인 제2레이어의 상부에 위치한 레이어이다. 이 때 상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제1레이어에 반사됨으로써 형성되는 양의 피크값이 검출된 시간에서 기 설정된 시간 갭을 차감한 제1시작 시간과, 상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제2레이어에 반사됨으로써 형성된 양의 피크값이 검출된 시간에서 상기 시간 갭을 차감한 제2시작 시간에 대하여, 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 취득 신호에 기초하여 추정되고, 상기 제2시작 시간 이후의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델과 동일한 것으로 가정될 수 있다. 그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 시스템 모델은 그레디언트 기반 적응 알고리즘에 의해 추정될 수 있다. 한편, 입력 신호가 별도로 주어지지 않을 수 있는데, 이 경우 상기 입력 신호는 상기 검사 대상의 최상부 레이어의 표면에서 반사파가 가장 강하게 형성되는 영역에 의한 취득 신호로부터 추정된 것일 수 있다.
시스템 모델이 추정되면, 상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정(S130)할 수 있고, 제1반사파 신호가 추정되면, 상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출(S140)할 수 있다. 이에 따라 상기 제2반사파 신호로부터 제1반사파 신호의 간섭을 제거할 수 있다. 최종적으로, 상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성(S150)함으로써 기존 방식 대비 에러가 적은 단층 영상을 획득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간섭이 제거된 특정 레이어의 반사파 신호를 용이하게 추정할 수 있으며, 상기 특정 레이어의 반사파 신호에 기초하여 간섭이 제거된 단층 영상을 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 반사파를 수집한 취득 신호만 존재하는 경우에도 상기 취득 신호로부터 입력 신호를 추정할 수 있으며, 상기 추정된 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 각 레이어에 의한 반사파 신호를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 추가적인 구성 없이도 기존의 단일 신호로써 수집되는 전체 반사파 신호로부터 각 레이어별 간섭이 제거된 단층 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 단층 영상 촬영 장치
200 : 검사 대상

Claims (7)

  1. 복수의 레이어(layer)를 포함하는 검사 대상의 단층 영상(tomography)을 촬영하는 장치에 있어서,
    입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 감지부; 및
    상기 단층 영상 촬영 장치의 각 부를 제어하고, 상기 취득 신호에 기초하여 상기 검사 대상의 단층 영상을 생성하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델(system model)을 추정하되, 상기 시스템 모델은 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링한 것이며,
    상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하고,
    상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하고,
    상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제1레이어에 반사됨으로써 형성되는 양의 피크(peak) 값이 검출된 시간에서 기 설정된 시간 갭(time gap)을 차감한 제1시작 시간과,
    상기 취득 신호에서 상기 입력 신호가 상기 제2레이어에 반사됨으로써 형성되는 양의 피크값이 검출된 시간에서 상기 시간 갭을 차감한 제2시작 시간에 대하여,
    상기 제어부는,
    상기 시스템 모델을 추정할 때,
    상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 취득 신호에 기초하여 추정하고,
    상기 제2시작 시간 이후의 상기 시스템 모델은 상기 제1시작 시간과 상기 제2시작 시간 사이의 상기 시스템 모델과 동일한 것으로 가정하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시간 갭은,
    상기 입력 신호에서 양의 피크값이 검출된 시간과 상기 입력 신호의 절대값이 기 설정된 최소 신호값 이상인 값이 처음으로 검출되는 시간 사이의 차이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 그레디언트 기반 적응 알고리즘(gradient-based adaptive algorithm)을 이용하여 상기 시스템 모델을 추정하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1레이어의 시스템 모델을 추정할 때 사용하는 상기 입력 신호는,
    상기 검사 대상의 최상부 레이어의 표면에서 반사파가 가장 강하게 형성되는 영역에 의한 취득 신호로부터 추정된 것임을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호인 전자기파는 테라헤르츠파(terahertz)인 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 장치.
  7. 복수의 레이어를 포함하는 검사 대상의 단층 영상 촬영 방법에 있어서,
    입력 신호인 전자기파를 상기 검사 대상에 방사하고, 상기 전자기파가 상기 복수의 레이어에서 반사되어 형성되는 반사파를 취득 신호로서 수집하는 단계;
    상기 입력 신호 및 상기 취득 신호에 기초하여 상기 복수의 레이어 중 제1레이어의 시스템 모델을 추정하는 단계, 상기 시스템 모델은 상기 제1레이어에서의 반사에 의해 상기 입력 신호가 상기 취득 신호로 변화되는 신호 처리 과정을 모델링한 것임;
    상기 추정된 시스템 모델 및 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제1레이어에 의한 제1반사파 신호를 추정하는 단계;
    상기 취득 신호에서 상기 추정된 제1반사파 신호를 제거하여 상기 제1레이어의 하부에 위치한 제2레이어에 의한 제2반사파 신호를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 제2반사파 신호에 기초하여 상기 제2레이어의 단층 영상을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 촬영 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009075069A (ja) * 2007-08-31 2009-04-09 Canon Inc テラヘルツ波に関する情報を取得するための装置及び方法
KR20120047554A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 서울시립대학교 산학협력단 종양의 3차원 이미지를 생성하는 테라헤르츠 영상 방법 및 이를 이용한 테라헤르츠 영상 장치
KR20120088742A (ko) * 2009-10-13 2012-08-08 피코메트릭스 엘엘씨 단일 및 다층 물체의 계면 특성의 검출 및 측정을 위한 시스템 및 방법
JP5360741B2 (ja) * 2008-06-13 2013-12-04 グローリー株式会社 テラヘルツ光を用いた紙葉類の検査方法および検査装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009075069A (ja) * 2007-08-31 2009-04-09 Canon Inc テラヘルツ波に関する情報を取得するための装置及び方法
JP5360741B2 (ja) * 2008-06-13 2013-12-04 グローリー株式会社 テラヘルツ光を用いた紙葉類の検査方法および検査装置
KR20120088742A (ko) * 2009-10-13 2012-08-08 피코메트릭스 엘엘씨 단일 및 다층 물체의 계면 특성의 검출 및 측정을 위한 시스템 및 방법
KR20120047554A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 서울시립대학교 산학협력단 종양의 3차원 이미지를 생성하는 테라헤르츠 영상 방법 및 이를 이용한 테라헤르츠 영상 장치

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