KR20150058858A - 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법 - Google Patents

영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법 Download PDF

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이종하
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예종철
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삼성전자주식회사
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Abstract

영상 복원 방법, 영상 복원 유닛 및 방사선 영상 장치에 관련된 것으로, 영상 복원 방법은, 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상을 획득하는 투영 영상 획득 단계, 상기 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법을 이용하여 DBP 결과값을 연산하는 미분 및 역투영 단계, 상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 정규 함수를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법{image reconstruction unit, X-ray imaging system and method for reconstruct an image}
영상 복원 방법 및 영상 복원 유닛에 관련된 것이다.
다양한 영상 장치가 소정의 방법으로 수집된 외부의 신호를 수집하면, 영상 장치는 다양한 외부의 신호 또는 수집된 정보가 변환된 아날로그 또는 디지털 신호를 기초로 소정의 영상을 복원 및 생성하여 사용자에게 표시할 수 있다.
구체적으로 영상 장치는 가시광선, 적외선, 방사선, 초음파 또는 단파나 초단파 등을 소정의 감지 수단(detector)을 이용하여 수집할 수 있데, 영상 촬영 장치에 설치된 감지 수단은 수집된 외부의 신호를 소정의 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 그러면 영상 장치는, 감지 수단으로부터 출력되는 전기적 신호를 기초로 원 영상(ideal image)에 대응하는 소정의 영상을 연산하여 생성할 수 있는데, 이를 일반적으로 영상 복원(image reconstruction)이라고 한다.
이와 같은 영상 장치로는, 예를 들어 카메라, 적외선 카메라, 방사선 촬영 장치, 초음파 영상 장치 및 레이더(radar) 등이 있을 수 있다.
수집된 신호를 기초로 피사체에 대한 영상을 복원하는 시간, 즉 복원 시간을 단축 시킬 수 있고, 또한 피사체 내부의 일부분의 정보를 알 수 없는 경우에도 정확한 영상 복원이 가능한 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 피사체 내부의 일부 영역, 즉 촬영 영역에 대한 영상 신호를 기초로 정확한 영상을 복원할 수 있는 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법이 제공된다.
영상 복원 방법은, 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법(DBP, Derivative back projection method)을 이용하여 DBP 결과값을 연산하는 미분 및 역투영 단계 및 상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 피사체 내부의 일부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 촬영 영역에 대해 정규 함수(regulation function)를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 단계를 포함할 수 있다.
영상 복원 유닛은, 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법을 이용하여 DBP 결과값을 연산하는 미분 및 역투영 연산부 및 상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 정규 함수를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함할 수 있다.
방사선 촬영 장치는, 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 적어도 일 회의 방사선을 조사하는 방사선 조사부, 상기 피사체 내부의 촬영 영역을 투과한 상기 방사선을 적어도 일 회 수광하여 전기적 신호를 출력하는 방사선 검출부 및 상기 전기적 신호를 기초로 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상을 획득하고, 상기 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법을 이용하여 DBP 결과값을 연산한 후, 상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 정규 함수를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
상술한 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법에 의하면 수집된 신호를 기초로 영상을 복원하는 시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.
또한 상술한 영상 복원 유닛, 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법에 의하면 피사체 내부의 일부의 정보를 알 수 없는 상황에서도 정확한 영상을 복원할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한 상술한 방사선 촬영 장치 및 영상 복원 방법을 이용하면, 피사체 촬영 영역에 방사선을 조사하여 피사체의 촬영 영역에 대한 방사선 영상을 획득하는 경우에 있어서, 피사체 내부의 촬영 영역 중 일부의 정보를 알지 못하는 상황에서도 신속하고 정확하게 피사체 촬영 영역에 대한 방사선 영상을 복원할 수 있게 된다.
피사체 촬영 영역에 방사선을 조사하여 신속하고 정확한 방사선 영상을 획득할 수 있기 때문에, 피사체에 대한 방사선 조사 범위를 축소하여 피사체의 피폭량을 감소시킬 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있다.
또한 방사선 촬영 장치의 검출기의 소형화가 가능해지고, 그에 따라 방사선 촬영 장치의 소형화 및 방사선 촬영 장치 원가 절감의 경제적 효과도 얻을 수 있게 된다.
뿐만 아니라 상술한 영상 복원 유닛 및 영상 복원 방법이 내부 토모그라피(interior tomography) 장치 및 방법에 적용될 경우, 긴 복원 시간과 피사체 내부 밝기값을 알아야 하는 내부 토모그라피의 문제점을 해결할 수 있게 되는 장점도 얻을 수 있다.
도 1은 영상 복원 유닛의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 2는 피사체 일부에 대한 방사선 조사의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 피사체 일부에 대한 방사선 조사의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 영상 복원 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 5는 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 정면도이다.
도 6은 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 7은 방사선 조사부의 일 실시예에 대한 개념도이다.
도 8은 방사선 검출부의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 9는 컴퓨터 단층 촬영 장치의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 10은 컴퓨터 단층 촬영 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 컴퓨터 단층 촬영 장치의 방사선 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 방사선 영상 복원 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 영상 복원 유닛의 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 영상 복원 유닛의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 영상 복원 유닛(10)은, 영상 신호 수집부(1)로부터 영상 복원에 필요한 원 신호(R, raw data)를 수신하고, 수신한 원 신호(R)를 기초로 원 신호(R)에 상응하는 복원 영상(x)을 획득하도록 할 수 있다.
여기서 영상 신호 수집부(1)는 방사선 촬영 장치의 방사선 검출 패널이나 카메라 등의 전하 결합 소자(CCD, charged coupled device) 등과 같은 검출 장치 일 수 있으며, 검출 장치는 외부의 방사선이나 가시 광선 등을 수광하여 전기적 신호, 즉 원 신호(R)로 변환한 후 원 신호(R)를 출력하도록 할 수 있다. 출력된 원 신호(R)는 영상 복원 유닛(10)을 전달된다. 필요에 따라서 영상 신호 수집부(1)에 의해 수집된 원 신호(R)는, 소정의 증폭 회로에 의해 증폭되거나 또는 소정의 아날로그 디지털 변환기에 의해 디지털 신호로 변환된 후, 영상 복원 유닛(10)으로 전달될 수도 있다.
영상 복원 유닛(10)은 획득한 복원 영상(x)을 표시부(2)에 전달하여 사용자가 표시부(2)를 통해 복원 영상(x)을 볼 수 있도록 할 수 있다. 또한 영상 복원 유닛(10)은 획득한 복원 영상(x)을 디스크 저장 장치나 반도체 저장 장치와 같은 저장부(3)에 전달하여 저장부(3)가 복원 영상(x)을 일시적 또는 비일시적으로 저장하도록 할 수도 있다.
영상 복원 유닛(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 투영 영상 획득부(11), DBP 연산부(12) 및 영상 복원부(13)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면 영상 복원 유닛(10)의 투영 영상 획득부(11), DBP 연산부(12) 및 영상 복원부(13) 등은 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수도 있고, 다른 실시예에 의하면 복수의 프로세서에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어 영상 복원 유닛(10)의 투영 영상 획득부(11), 미분 및 역투영 연산부(12, 이하 DBP 연산부) 및 영상 복원부(13)은 각각 별도의 프로세서에 의해 구현될 수도 있다.
영상 복원 유닛(10)의 투영 영상 획득부(11)는, 원 신호(R)을 이용하여 피사체에 대한 투영 영상(b, projection image)을 획득하도록 할 수 있다. 이 경우 획득되는 투영 영상은 피사체 전체에 대한 투영 영상일 수도 있고, 피사체 내부의 일부 영역, 즉 촬영 영역에 대한 투영 영상일 수도 있다. 투영 영상 획득부(11)에서 획득된 투영 영상(b)은 DBP 연산부(12)로 전달될 수 있다.
DBP 연산부(12)는, 투영 영상 획득부(11)에서 획득된 투영 영상(b)에 대해 미분 및 역투영 방법(DBP, Derivative back projection method)을 이용하여 DBP 결과값을 연산하도록 할 수 있다. DBP 연산부(12)는 하기의 수학식 1을 이용하여 DBP 결과값을 연산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서
Figure pat00002
는 2차원 공간 상의 투영 벡터이고,
Figure pat00003
는 2차원 공간 상의 투영 벡터
Figure pat00004
에 대한 DBP 결과값을 의미한다.
Figure pat00005
는 투영 영상(b)에 대한 투영 영상 신호를 의미한다.
한편 s는 투영 벡터
Figure pat00006
의 거리를, Ф는 투영 벡터
Figure pat00007
의 각도를 의미한다. 여기서 Ф0는 임의의 각으로 주어질 수 있다.
또한 u(Ф)는 하기의 수학식 2로 주어질 수 있다.
Figure pat00008
상술한 수식을 이용하여 DBP 연산부(12)에서 투영 영상에 대한 DBP 결과값을 연산하면, 연산된 DBP 결과값은 영상 복원부(13)로 전달될 수 있다.
영상 복원부(13)는 DBP 연산부(12)에서 연산된 DBP 결과값을 이용하여 피사체에 대한 영상을 복원(reconstruction)할 수 있다. 보다 구체적으로 영상 복원부(13)는 DBP 결과값을 이용하여 피사체의 내부 밝기 값을 연산하여 피사체 내부에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다.
영상 복원부(13)는, 일 실시예에 의하면, 피사체의 전부가 아닌 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다.
도 2는 피사체 일부에 대한 방사선 조사의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
영상 복원부(13)는, 일 실시예에 의하면 방사선 촬영 장치에서 방사선 영상을 복원하는데 이용될 수 있다. 도 2에 도시된 바를 참조하면 방사선은 소정의 방사선 소스(s, source)으로부터 방사선이 조사되고, 피사체(ob)를 투과한 방사선은 소정의 검출 장치(d, detector)에 의해 검출될 수 있다. 방사선 소스(s)는 소정의 방향(α 또는 β 방향)으로 이동할 수도 있으며, 결과적으로 피사체(ob)의 주변을 회전 운동할 수도 있다. 이 경우 검출 장치(d)는 방사선 소스(s)에서 조사된 방사선을 적절하게 수광할 수 있도록 방사선 소스(s)와 마찬가지로 방사선 소스(s)의 이동에 따라 대칭적으로 이동할 수도 있다.
방사선을 촬영하는 경우 피사체(ob)의 크기가 크거나 또는 검출 장치(d)의 크기가 피사체(ob)보다 상대적으로 작은 경우와 같이 기술적 문제가 있어 피사체(ob)의 일부분만이 촬영 가능한 경우가 있을 수 있다. 또한 진단 등에 있어서 피사체(ob) 내부의 일부에 대한 영상만이 필요할 수도 있다. 이 경우 방사선 소스(s)는 피사체(ob) 내부의 일부의 촬영 영역(FOV, field of view)으로만 조사되고, 검출 장치(d)는 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)만을 투과한 방사선만을 검출하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)만을 투과한 방사선을 전기적 신호로 변환하여 출력하게 된다.
영상 복원부(13)는 이와 같이 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)만을 투과한 방사선이 변환된 전기적 신호를 기초로 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 방사선 영상을 복원하도록 할 수 있다. 여기서 전기적 신호는 검출 장치(d)로부터 출력되는 원 신호일 수도 있고, 원 신호를 증폭하거나 원 신호에 아날로그 디지털 변환과 같은 소정의 변환을 수행하여 획득한 신호일 수도 있다.
영상 복원부(13)는 소정의 정규 함수(regulation function)를 이용하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다. 여기서 적용되는 소정의 정규 함수는, 예를 들어, 토탈 배리에이션(total variation)일 수 있다. 이와 같은 정규 함수는 미리 사용자에 의해 정의된 것일 수도 있고, 시스템의 설정에 따라 결정된 것일 수도 있다. 일 실시예에 의하면 영상 복원부(13)는 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대해서 소정의 정규 함수를 적용하여 영상을 복원하도록 할 수도 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
또한 영상 복원부(13)는, 정규 함수 외 피사체의 외곽선(도 2에서 a1, a2를 통과하는 곡선)에 대한 정보를 함께 이용하여 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원할 수도 있다.
영상 복원부(13)는, 적어도 하나의 조건(condition) 또는 적어도 하나의 비용 함수(cost function)를 이용하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다. 구체적으로 영상 복원부(13)는 적어도 하나의 조건을 만족하는 값(소정의 함수를 포함할 수 있다)을 획득하거나 또는 비용 함수를 최소화 혹은 최대화하는 값을 획득하여 내부 밝기 값을 얻을 수 있다. 얻어진 내부 밝기 값을 기초로 영상이 복원될 수 있다. 적어도 하나의 조건 또는 적어도 하나의 비용 함수는 사용자에 의해 선택 또는 설정된 것일 수도 있고, 시스템에 미리 정의된 것일 수도 있다.
한편 영상 복원부(13)는, 일 실시예에 의하면 볼록 집단에 대한 투영 방법(POCS, projection onto convex set)을 이용하여 촬영 영역에 대한 영상을 복원할 수도 있다. 또한 영상 복원부(13)는, 다른 실시예에 의하면 평행 근위 알고리즘(PPXA, parallel proximal algorithm)을 이용하여 피사체의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다.
이하 영상 복원부(13)가 볼록 집단에 대한 투영 방법(POCS)을 이용하는 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.
만약 물체의 내부 밝기 값을
Figure pat00009
라고 한다면 상술한 수학식 1에 의해 연산 가능한 DBP 결과값
Figure pat00010
는 물체의 내부 밝기 값
Figure pat00011
과 하기의 수학식 3과 같은 관계를 가질 수 있다.
Figure pat00012
여기서 Η는 L방향으로의 1차원 힐버트 변환(Hilbert transform)이고, L은
Figure pat00013
을 지나고
Figure pat00014
과 평행한 직선이다. P.V.는 주 값(principle value)로 코시의 주 값(Cauchy principal value)일 수 있다.
여기서 2차원의 전체
Figure pat00015
및
Figure pat00016
의 값 중 직선 L 상의 값만 알아도 수학식 3을 이용할 수 있게 되므로, 2차원 문제를 1차원 문제로 차원을 줄여 연산할 수 있게 된다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)을 방사선 소스(s)에서 검출 장치(d)로 이어지는 직선과 같은 1차원 수평 선분들로 나누어 연산할 수 있게 된다. 이 경우 1차원 수평 선분은 도 2에 도시된 점 a1 및 점 a2에서 피사체(ob)의 외곽선과 만나게 되고, 점 b1 및 점 b2에서 촬영 영역(FOV)과 만나게 될 수 있다.
수학식 3을 1차원으로 간략하게 하면 하기의 수학식 4와 같이 쓰여질 수 있다.
Figure pat00017
여기서 g(x)는 1차원의 DBP 결과값이고, f(x)는 1차원의 내부 밝기 값을 의미한다. x는 밝기 값이 복원되는 지점에 대한 위치값이다. 즉, 도 2에 도시된 소스(s)와 검출 장치(d)를 잇는 어느 하나의 선분 상에 존재하는 각각의 지점을 의미하는 값이다. 수학식 3에 도시된 바와 마찬가지로 수학식 4의 1차원의 DBP 결과값 역시 1차원의 내부 밝기 값과 힐버트 변환 관계를 가진다.
이와 같이 1차원의 DBP 결과값 및 1차원의 내부 밝기 값과의 관계를 이용하여 영상 복원부(13)는, 내부 밝기 값에 대한 적어도 하나의 조건을 미리 설정하고, 미리 설정된 적어도 하나의 조건에 해당하는 적어도 하나의 값을 선택함으로써 내부 밝기 값을 획득한 후, 획득된 내부 밝기 값을 이용하여 소정의 영상을 복원하도록 할 수 있다.
이 경우 영상 복원부(13)는 반복적 영상 복원 방법(Iterative reconstruction method)을 이용하여 내부 밝기 값을 획득함으로써 영상을 복원하도록 할 수 있다. 예를 들어 영상 복원부(13)는 적어도 하나의 조건 각각에 대해 소정의 순서에 따라 반복적으로 소정의 값을 대입하여 최적의 내부 밝기 값을 획득한 후, 획득한 최적의 내부 밝기 값을 기초로 영상을 복원하도록 할 수 있다.
일 실시예에 의하면 영상 복원부(13)가 이용하는 내부 밝기 값에 대한 적어도 하나의 조건은 복원되는 지점에 따라서 상이할 수 있다.
예를 들어 만약 복원될 지점이 촬영 영역(FOV) 내부에 존재하는 경우, 즉 도 2에서 점 b1 및 b2 사이에 복원될 지점이 존재하는 경우, 1차원의 DBP 결과값 g(x)와 1차원의 내부 밝기 값 f(x)의 힐버트 변환 결과값의 차이가 최소화되어야 한다는 것을 하나의 조건으로 할 수 있다. (제1 조건)
만약 복원될 지점이 피사체(ob)의 외부에 존재하는 경우, 즉 도 2에서 점 a1 및 a2 사이에 복원될 지점이 존재하지 않는 경우, 내부 밝기 값 f(x)는 0이 되어야 한다. 왜냐하면 피사체(ob) 외부는 방사선이 감쇠되지 않는 영역으로 내부 밝기 값이 획득될 수 없는 영역이기 때문이다. (제2 조건) 여기서 점 a1 및 a2는 피사체(ob)의 외곽선에 위치하는 값이다. 따라서 제2 조건은 피사체(ob)의 외곽선에 대한 정보를 알고 있다는 것을 의미할 수 있다. 피사체(ob)의 외곽선은 외부로 노출되어 있으므로 각종 측량 방법을 이용하여 충분히 알 수 있다.
피사체(ob) 내부는 방사선이 감쇠되는 영역이기 때문에 만약 복원될 지점이 피사체(ob)의 내부에 존재하는 경우, 즉 도 2에서 점 a1 및 a2 사이에 복원될 지점이 존재하는 경우, 내부 밝기 값 f(x)는 0보다 커야 한다. (제3 조건)
만약 복원될 지점이 피사체(ob)의 촬영 영역(FOV) 내부의 어느 한 지점에 존재하는 경우, 즉 도 2에서 점 b1 및 b2 사이의 일부분(c1 내지 c2)에 복원될 지점이 존재하는 경우, 내부 밝기 값 f(x)는 정규 함수로 정의될 수 있다. (제4 조건) 여기서 정규 함수는 토탈 배리에이션에 따라 획득된 것일 수 있다. 이와 같이 복원될 지점이 피사체(ob)의 촬영 영역(FOV) 내부의 어느 한 지점에 존재하는 경우, 정규 함수를 이용하여 조건을 정의함으로써 미리 별도의 내부 밝기 값을 획득하지 않고도 내부 밝기 값 f(x)를 획득할 수 있게 된다. 따라서 현실적으로 알기 힘든 피사체(ob) 내부 일부의 밝기 값을 알아야 할 필요가 없어진다. 한편 내부 밝기 값 f(x)는 투영 영상 신호로부터 획득되어야 한다. (제5 조건)
이상 설명한 5개의 조건을 수학식으로 표현하면 하기의 수학식 5 내지 수학식 9와 같을 수 있다.
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
여기서
Figure pat00023
는 2차원의 내부 밝기 값을 나타내는 함수 f(x)를 의미할 수도 있고, 또는 함수 (f)와 유사한 다른 함수를 의미할 수도 있다.
수학식 8은 토탈 배리에이션을 정규 함수로 이용한 것이다. 수학식 8은 내부 밝기 토탈 배리에이션을, 다른 수학식 6, 7 및 9와는 상이하게 2차원 투영 영상 신호에 적용한 것이다. 따라서 x값 뿐만 아니라 y값 역시 수학식에 표현되어 있다. 물론 1차원 투영 영상 신호에도 토탈 배리에이션이 적용될 수 있다. 2차원의 신호에 토탈 배리에이션을 적용하면 영상의 질이 개선될 여지가 있다. 한편 수학식 8에 이용될 수 있는 정규 함수는 토탈 배리에이션에 한정되지 않으며 다른 여타의 정규 함수 역시 동일하게 이용될 수 있다.
영상 복원부(13)는 이와 같이 각각의 밝기 값이 복원되는 지점에 따라서 조건을 서로 상이하게 하고, 상이한 조건에 모두 부합되는 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 획득함으로써 영상을 복원하도록 할 수 있다.
영상 복원부(13)는 실시예에 따라서 순차적으로 상술한 조건을 이용하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)을 검출하도록 할 수 있다. 즉, 영상 복원부(13)는 소정의 순서에 따라 상술한 조건에 소정의 값을 투사하도록 할 수 있다. 예를 들어 영상 복원부(13)는 상술한 조건에 대해서 제2 조건, 제1 조건, 제4 조건, 제5 조건 및 제3 조건의 순서로 소정의 값을 투사하여 내부 밝기 값 f(x)를 찾을 수 있다. 물론 상술한 조건에 소정의 값을 투사하는 순서는 이제 한정되지 않는다. 이외에도 다양한 순서에 따라 상술한 조건을 소정의 값을 투사할 수도 있다. 뿐만 아니라 소정의 값은 상술한 제1 조건 내지 제5 조건에 동시에 투사될 수도 있다.
이하 영상 복원부(13)가 평행 근위 알고리즘(PPXA)을 이용하는 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.
평행 근위 알고리즘은, 볼록 집단에 대한 투영 방법의 적어도 하나의 조건과 유사하게 적어도 하나의 비용 함수를 정하고, 정해진 적어도 하나의 비용 함수의 합을 최소화하는 해를 검출함으로써 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)을 검출하도록 하는 방법이다. 평행 근위 알고리즘에 의한 경우 볼록 집단에 대한 투영 방법과 최종적인 결과는 동일할 수 있다. 그러나 평행 근위 알고리즘을 이용하는 경우 볼록 집단에 대한 투영 방법을 이용하는 것에 비해 더 빠르게 내부 밝기 값 f(x)를 획득할 수 있다. 왜냐하면 볼록 집단에 대한 투영 방법은 각각의 조건을 순차적으로 연산하는데 반해, 평행 근위 알고리즘은 병렬적으로 각각의 비용 함수를 연산하기 때문이다.
평행 근위 알고리즘을 이용하는 실시예에 의하면 영상 복원부(13)는 하기의 수학식 10을 연산하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 획득하도록 할 수 있다.
Figure pat00024
여기서 ψ(·)는 비용 함수이고, j는 각각의 비용 함수를 식별하기 위한 식별 번호이다. J는 비용 함수의 총 개수를 의미한다. 즉, 각각의 비용 함수의 합을 최소로 하는 f를 검출함으로써 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 획득하도록 할 수 있다. 물론 실시예에 따라서 비용 함수의 절대값의 합의 최소값 또는 비용 함수의 제곱의 합이 최소값 등을 만족시키는 f를 검출함으로써 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 획득하도록 할 수도 있을 것이다.
한편 여기서 비용 함수 ψj는 다음의 수학식 11 내지 수학식 14에 따라 주어질 수 있다.
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
수학식 11, 즉 제1 비용 함수는 DBP 결과값 g(x)와 내부 밝기 값 f(x)의 차이가 최소화되어야 한다는 것을 의미하고, 수학식 12, 즉 제2 비용 함수는 복원될 지점이 피사체(ob)의 외부에 존재하는 경우 내부 밝기 값 f(x)는 0이라는 것을 의미한다. 수학식 13, 즉 제3 비용 함수는 사체(ob) 내부에서는 내부 밝기 값 f(x)는 0보다 커야 한다는 것을 의미한다.
수학식 14, 즉 제4 비용 함수는 만약 복원될 지점이 피사체(ob)의 촬영 영역(FOV) 내부의 어느 한 지점에 존재하는 경우 내부 밝기 값 f(x)는 정규 함수로 정의될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)의 일부분에 대한 비용 함수는 정규 함수를 기초로 획득될 수 있다.
제4 비용 함수는 정규 함수로 토탈 배리에이션이 이용된 일례에 따른 것이다. 토탈 배리에이션은 1차원 투영 영상 신호에 적용하여 획득될 수도 있으나, 수학식 14에 표현된 바와 같이 2차원 투영 영상 신호에 적용하여 획득할 수도 있다. 수학식 14에서 2차원의 투영 영상 신호를 이용하여 비용 함수를 연산하는 경우, 전체 시위선을 이용하여 연산하도록 할 수 있다. 한편 제4 비용 함수에서 이용될 수 있는 정규 함수는 토탈 배리에이션에 한정되지 않으며 다른 여타의 정규 함수 역시 이용될 수 있다.
제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수를 검토하면 대입된 값(함수)이 우변의 if문 이후의 조건에 해당되는 경우 각 비용 함수는 0의 값을 갖고 if문 이후의 조건에 부합되지 않는 경우 비용 함수는 무한의 값을 갖는 것임을 알 수 있다. 따라서 결국 비용 함수의 총합(수학식 10)의 최저 값은 우변의 if문 이후의 조건에 모두 부합되는 값
Figure pat00029
를 검출하는 것과 동일하게 된다. 그러므로 결론적으로 수학식 5 내지 수학식 9를 이용하여 연산하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다.
영상 복원부(13)는 상술한 수학식 11 내지 수학식 14를 이용하여 평행 근위 알고리즘에 따라서 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 획득하도록 할 수 있다. 영상 복원부(13)는 평행 근위 알고리즘을 이용하는 경우에도 반복적 영상 복원 방법을 이용할 수도 있다.
영상 복원부(13)는 이와 같이 수학식 11 내지 수학식 14와 같이 복원되는 위치에 따라서 상이한 비용 함수를 적용하고 비용 함수의 총합이 최저인 값을 획득함으로써 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)를 얻을 수 있고, 얻어진 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값 f(x)을 이용하여 영상을 복원하도록 할 수 있다.
이상 도 2를 참조하여 방사선 소스(s) 및/또는 검출 장치(d)가 고정되거나, 일정 방향으로 이동하거나 또는 피사체(ob) 주변을 회전 운동하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 도 2에 도시된 바에 따르면 피사체(ob)의 단면적과 같이 2차원 영상이 복원될 수 있다. 이상 설명된 바는 동일하게 3차원 영상을 복원하는 경우에도 확장될 수 있다.
도 3은 피사체 일부에 대한 방사선 조사의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에는 피사체(ob) 주변을 나선형 궤적을 따라 회전하면서 하나의 방사선 소스(y(sb))에서 피사체(ob)로 방사선을 조사하는 실시예를 도식적으로 표현한 것이다. 방사선 소스(y(sb))에서 조사된 방사선을 피사체(ob)를 투과하여 검출 장치(y(st))에 의해 수광될 수 있다. 이와 같이 나선형으로 방사선 소스(y(sb)) 및 검출 장치(y(st))가 이동하는 경우 촬영 영역(FOV)는 도 3에 도시된 바와 같이 원통형의 형상을 구비할 수 있다.
도 3에 도시된 바에 따르면 파이선(PI line)의 집합으로 복원하려는 3차원 공간을 나타냄으로써 3차원 영상을 복원하도록 할 수 있다. 파이선은 나선형 궤적상에서 360도 내의 두 점(a1, a2)을 연결한 선을 의미하는데, 상술한 시위선과 동일한 기능을 한다. 따라서 투영 영상 획득부(11)가 투영 영상을 획득하고, DBP 연산부가 미분 및 역투영 과정을 수행하면, 영상 복원부(13)는 도 2를 통해 설명한 바와 동일하거나 또는 유사한 방법을 이용하여 3차원 영상을 복원할 수 있게 된다. 이 경우 영상 복원부(13)는 상술한 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘을 이용하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값을 획득할 수 있다.
이하 3차원 영상을 복원하는 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 3차원 상에서 나선형 궤도(helical trajectory)
Figure pat00030
는 다음의 수학식 15와 같이 기술될 수 있다.
Figure pat00031
여기서 h는 나선의 피치(pitch)를 의미하고, R은 나선 반지름을 의미한다. 여기서 투영 영상은 다음의 수학식 16으로 기술될 수 있다.
Figure pat00032
여기서
Figure pat00033
는 3차원 공간 상의 감쇄 계수 함수를 나타내고, S2는 단위 공간을 의미한다. β는 단위 공간에 속하는 임의의 상수이다.
이 경우 미분 및 역투영 방법을 적용하면
Figure pat00034
의 DBP 결과값은 다음의 수학식 17과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00035
여기서
Figure pat00036
는
Figure pat00037
의 DBP 결과값이고, sb 및 st는 나선형 궤적의 파이선의 시작점 및 끝점을 의미한다.
Figure pat00038
는 투영 방향 벡터를 의미한다.
각 파이선 상의 DBP 결과값을 연산하는 경우, 역투영은 파이 세그먼트(PI-segment)의 투영을 기초로 수행될 수 있는데, 이는 상술한 2차원 공간 상의 투영 벡터의 DBP 결과값을 획득하는 과정과 동일하거나 또는 실질적으로 동일하다. 따라서 이를 기초로 3차원 공간 상에서의 투영 벡터의 DBP 결과값을 연산하면 상술한 수학식 17과 같이 주어질 수 있다.
이와 같이 파이선을 따라 DBP 결과값을 획득하면 파이선을 상술한 시위선으로 고려하면 상술한 방법과 동일하게 영상 복원부(13)는 도 2를 통해 설명한 바와 동일하거나 또는 유사한 방법을 이용하여 3차원 영상을 복원할 수 있게 된다.
도 1에 도시된 바를 참조하면 영상 복원 유닛(10)은 설정 저장부(14)를 더 포함할 수 있다. 설정 저장부(14)는 영상 복원에 필요한 각종 설정을 저장할 수 있다. 예를 들어 설정 저장부(14)는, 사용자가 입력부(i)를 통해 선택하거나 및 입력한 각종 설정을 저장하고, 저장된 설정을 영상 복원부(13)로 전달하여 영상 복원부(13)가 사용자의 선택에 따라서 영상이 복원될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어 사용자가 입력부(i)를 통해 상술한 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘 중 어느 하나를 선택하는 경우, 입력부(i)는 사용자의 선택에 따라 소정의 전기적 신호를 출력하여 설정 저장부(14)로 전달하고, 설정 저장부(14)는 저장된 설정을 영상 복원부(13)로 전달하여 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘 중 어느 하나에 따라 영상이 복원될 수 있도록 한다.
실시예에 따라서 설정 저장부(14)는 상술한 제1 조건 내지 제5 조건이나 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수를 저장하고 있을 수도 있다. 영상 복원부(13)가 상술한 제1 조건 내지 제5 조건 또는 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수를 이용하여 영상을 복원하는 경우 설정 저장부(14)는 영상 복원부(13)에서 발생된 호출 신호에 따라서 저장된 제1 조건 내지 제5 조건이나 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수를 영상 복원부(13)로 전달하도록 할 수도 있다.
이하 도 4를 참조하여 영상 복원 방법에 대해 설명하도록 한다.
영상 복원 유닛(10)에 의해 복원된 영상(x)는 표시부(2) 또는 저장부(3)로 전달된다. 표시부(2)는 복원된 영상(x)을 사용자에게 표시한다. 표시부(2)는 일례로 각종 디스플레이 장치일 수 있다. 저장부(3)는 복원된 영상(x)을 일시적 또는 비일시적으로 저장한다. 저장부(3)는 자기 디스크 저장 장치일 수도 있고, 반도체 저장 장치일 수도 있다.
이하 영상 복원 방법의 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 영상 복원 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바에 의하면 영상 복원 방법은 일 실시예에 있어서 먼저 피사체에 대한 소정의 투영 영상을 획득하도록 한다.(s21) 여기서 획득되는 소정의 투영 영상은 피사체 전체에 대한 투영 영상일 수도 있고, 피사체의 일부 영역, 즉 촬영 영역에 대한 투영 영상일 수도 있다.
이어서 획득된 투영 영상(b)을 미분하고, (s22) 미분 결과를 역투영하여 DBP 결과값을 획득하도록 할 수 있다. (s23) 이 경우 DBP 결과값은 상술한 수학식 1 또는 수학식 17을 이용하여 연산될 수 있다.
DBP 결과값이 획득되면, DBP 결과값을 이용하여 피사체 내부에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다. 이 경우 획득되는 영상은 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상일 수 있다. 보다 구체적으로는 시스템 설정이나 사용자의 선택 등에 따라서 소정의 조건 또는 비용 함수가 먼저 호출될 수 있다. (s24) 여기서 호출되는 소정의 조건은 제1 조건 내지 제5 조건일 수 있으며, 제1 조건 내지 제5 조건은 예를 들어 수학식 5 내지 수학식 9에 따라 주어질 수 있다. 또한 여기서 호출되는 비용 함수는 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수일 수 있으며, 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수는 수학식 11 내지 수학식 14에 따라 주어질 수 있다. 만약 비용 함수가 호출되는 경우, 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수의 합의 최소값을 만족하는 값이 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값으로 인정될 수도 있다.
소정의 조건 또는 비용 함수가 호출되면 볼록 집단에 대한 투영 방법이나 평행 근위 알고리즘을 수행하도록 할 수 있다. (s25) 볼록 집단에 대한 투영 방법을 이용하여 영상을 복원하는 경우 상술한 제1 조건 내지 제5 조건이 영상 복원에 이용될 수 있다. 평행 근위 알고리즘을 이용하는 경우에는 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수가 복원에 이용될 수 있다. 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘은 반복적 영상 복원 방법에 의하여 수행될 수 있다.
볼록 집단에 대한 투영 방법이나 평행 근위 알고리즘의 수행 결과 피사체에 대한 영상을 복원할 수 있다. (s26)
이하 도 5 내지 도 11을 참조하여 영상 복원 유닛이 적용된 디지털 방사선 촬영 장치(DR) 및 컴퓨터 단층 촬영 장치(CT)의 일 실시예에 대해 설명한다.
방사선 촬영 장치란, 피사체 내부의 물질 간에 방사선 감쇠율이 서로 상이함을 이용하여 피사체 내부 물질, 구조 또는 조직에 대한 방사선 영상을 획득하기 위한 영상 촬영 장치로, 피사체의 파괴 없이 피사체 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있다. 구체적으로 방사선 촬영 장치는, 피사체에 방사선을 조사하고 피사체를 투과한 방사선을 수집한 후 수집한 방사선을 이용하여 영상을 복원함으로써 피사체 내부에 대한 영상을 획득할 수 있다. 여기서 피사체는 인체일 수도 있고, 수화물 등과 같은 물건일 수도 있다.
방사선 촬영 장치의 일례로는, 디지털 방사선 촬영 장치(DR, digital radiography), 컴퓨터 단층 촬영 장치(CT, Computed tomography), 유방 촬영 장치(마모그라피, mammography), 형광 투시 영상 장치(fluoroscopy) 또는 심전도 측정기(cardiography) 등이 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 영상 처리 유닛이 적용된 방사선 촬영 장치 중 디지털 방사선 촬영 장치 및 컴퓨터 단층 촬영 장치의 일 실시예에 대해 설명하나, 영상 처리 유닛이 적용된 방사선 촬영 장치는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 방사선 촬영 장치 중 디지털 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 정면도이고, 도 6은 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
이하 방사선 촬영 장치(100)의 일 실시예로 디지털 방사선 촬영 장치(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바를 참조하면 디지털 방사선 촬영 장치(100)는 방사선을 생성한 후 피사체(ob)를 향해 방사선을 조사하는 방사선 조사부(120)가 형성된 방사선 조사 모듈(101)을 포함할 수 있다. 방사선 조사 모듈(101)은 소정의 방향, 일례로 도 5에 도시된 바와 같이 지면 방향으로 방사선을 조사할 수 있도록 한다. 물론 방사선 조사 모듈(200)이 지면과 수평 방향으로 방사선을 조사하는 것도 가능하다.
방사선 촬영 장치(100)는 피사체(ob)를 투과한 방사선을 수광하는 방사선 검출부(130)를 포함하는 방사선 검출 모듈(102)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이 방사선 검출 모듈(102)의 일면에는 방사선이 조사될 피사체가 거치되는 거치부(103)가 형성되어 있을 수 있으며, 방사선 검출 모듈(102)의 방사선 검출부(130)는 거치부(103)의 하단에 설치되어 있을 수 있다. 거치부(103)는 방사선이 투과할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 방사선 촬영 장치(100)의 일 실시예에 의하면 방사선 촬영 장치(100)는 입력부(i), 제어부(110), 방사선 조사부(120), 방사선 검출부(130), 저장부(140), 영상처리부(150), 영상후처리부(160) 및 디스플레이부(d)를 포함할 수 있다.
입력부(i)는 사용자 등으로부터 방사선 촬영이나 방사선 영상 처리에 관한 다양한 각종 지시나 명령을 입력 받고, 각종 지시나 명령에 따른 소정의 신호를 생성하여 제어부(110)로 전달할 수 있다. 입력부(i)는, 일 실시예에 의하면 방사선 촬영 장치(100)에 직접 설치되거나 또는 별도의 워크스테이션(workstation)에 설치 또는 연결된 사용자 인터페이스일 수 있다. 여기서 워크스테이션은 방사선 촬영 장치(100)와 유무선 통신망을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다. 입력부(i)는, 예를 들어 각종 버튼이나 키보드, 마우스, 트랙볼(track-ball), 트랙패드(track-pad), 터치스크린 패널 또는 각종 레버(lever), 핸들(handle)이나 스틱(stick) 등일 수 있다.
제어부(110)는 소정의 제어 명령을 생성하고 생성된 제어 명령을 방사선 조사부(120), 방사선 검출부(130), 저장부(140) 또는 영상처리부(50) 등에 전달함으로써 방사선 촬영 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하도록 할 수 있다. 제어부(110)는 입력부(i)로부터 입력되는 사용자의 지시나 명령에 기인한 전기적 신호에 따라서 방사선 촬영 장치(100)의 소정의 동작을 제어하도록 할 수도 있고, 사전에 결정된 설정에 따라서 방사선 촬영 장치(100)의 소정의 동작을 제어하도록 할 수도 있다.
예를 들어 제어부(110)는 소정의 제어 신호를 생성하고 생성된 제어 신호를 방사선 조사부(120)에 전달하여, 제어부(110)의 제어 신호에 따라서 방사선 조사부(120)가 소정 전압의 전원을 방사선 튜브에 인가하여 소정 에너지의 방사선을 생성하도록 할 수 있다. 또한 제어부(110)는 방사선 조사부(120)의 이동 동작을 제어할 수도 있다. 방사선 조사부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 피사체(ob)의 주변을 직선 이동할 수도 있고, 회전 이동할 수도 있다.
제어부(110)는 또한 방사선 검출부(130)의 이동, 수광한 방사선 신호의 독출 동작과 같은 방사선 검출부(130)의 각종 동작을 제어할 수도 있다. 예를 들어 제어부(10)는 방사선 조사부(120)의 이동에 따라서 적절하게 방사선을 수광할 수 있도록 방사선 검출부(130)를 이동시키는 제어 명령을 생성할 수 있다. 또한 제어부(110)는 방사선 검출부(130)에 저장된 방사선 신호가 소정의 저장부(140)에 전달되도록 하여, 저장부(140)가 방사선 신호를 일시적 또는 비일시적으로 저장하도록 할 수도 있다.
또한 제어부(110)는 필요에 따라서 콜리메이터(collimator)나 각종 필터(filter) 등의 동작을 제어할 수도 있다.
제어부(110)는 집적 회로가 형성된 적어도 하나의 칩을 포함하는 각종 프로세서(processor)일 수 있으며, 이와 같은 중앙 처리 장치는 방사선 촬영 장치(100) 내에 마련되어 있을 수도 있고, 별도의 워크스테이션에 마련되어 있을 수도 있다.
방사선 조사부(120)는 대상체(ob)로 소정 에너지의 방사선을 조사할 수 있다. 일 실시예에 의하면 방사선 조사부(120)는 피사체(ob)의 전부에 대해 방사선을 조사할 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 피사체(ob) 내부의 특정 영역, 즉 촬영 영역(FOV)에 대해서만 방사선을 조사할 수도 있다.
도 7은 방사선 조사부의 일 실시예에 대한 개념도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 방사선 조사부(100)는 방사선을 생성하기 방사선 튜브(t) 및 방사선 튜브(t)에 전압을 인가하는 전원(126)을 포함할 수 있다.
방사선 튜브(t)는 다른 각종 부품을 내장하고 있는 관체(121), 음극(122) 및 양극(애노드, 124)을 포함할 수 있다.
관체(121)는 관체(121) 내의 음극(122) 및 양극(124)를 안정적으로 고정시키면서 동시에 관체(121) 내의 진공도를 10-7mmHg 정도로 높게 유지하도록 할 수 있다. 관체(121)는 규산 경질 유리로 이루어진 유리관일 수 있다.
음극(122)에는 복수의 전자가 집결되는 필라멘트(123)가 형성되어 있을 수 있다. 실시예에 따라서 음극(122)에는 필라멘트(123) 대신에 카본 나노 튜브(carbon nano tube)가 형성되어 있을 수도 있다. 또한 음극(122)은 필요에 따라서 방출되는 전자를 집속하는 집속 전극을 포함할 수도 있다.
필라멘트(123)는 전원(126)과 전기적으로 연결되어 전원(126)에서 인가되는 관전압에 따라 가열될 수 있다. 필라멘트(123)가 가열되면 필라멘트(123)에 집결된 복수의 전자는 관체(121) 내부로 방출되고, 방출된 전자는 관체(121) 내에서 가속되면서 양극(124) 방향으로 이동하게 된다. 음극(122)의 필라멘트(123)는 텅스텐(W)으로 이루어질 수 있다.
양극(124)은 일 실시예에 의하면 도 3에 도시된 바와 같이 고정된 것일 수 있다. 고정 양극(124)은 소정의 각도로 절삭되어 있을 수 있고, 절삭된 부위에 필라멘트(123)에서 방출되어 가속된 전자가 충돌하게 되는 타겟(125)이 형성되어 있을 수 있다.
타겟(125)은 텅스턴(W), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 금속으로 형성될 수 있다. 타겟(125)에는 가속된 전자가 충돌하게 되는 충돌면인 초점이 형성되어 있을 수 있다. 초점은 직사각형일 수 있다. 초점에서는 가속된 전자의 충돌에 따라 소정의 방사선이 방출될 수 있다. 음극(122)의 필라멘트(123)에서 방출된 전자는 타겟(125)에 충돌하면서 쿨롱힘에 의해 급격하게 감속하게 된다. 이 때 양극(124)에 형성된 타겟(125)에서는 인가된 관전압에 상응하는 에너지의 방사선이 발생하게 된다.
도면상 도시되지는 않았으나 다른 실시예에 의하면 양극은 회전 가능한 원판의 형상을 구비할 수 있다. 이 경우 양극은 가속 전자가 이동하는 방향을 축으로 하여 소정의 회전수로 회전할 수도 있다. 양극의 원판의 경계면은 소정의 각도로 절삭되어 있을 수 있다. 원판의 경계면의 절삭된 부위에는 상술한 바와 동일하게 필라멘트(13)에서 방출된 전자가 충돌하게 되는 타겟이 형성되어 있을 수 있다.
양극(125)에서 발생된 방사선은 피사체(ob) 방향으로 조사될 수 있다. 이 경우 방사선의 조사 경로 상에는 방사선의 조사 범위나 방향을 조절할 수 있는 콜리메이터(127)가 형성되어 있을 수 있다. 콜리메이터(127)는 특정 방향으로 진행하는 방사선은 통과시키고 특정 방향 외의 방향으로 진행하는 방사선은 흡수하거나 반사시켜 필터링(filtering)하도록 할 수 있다. 콜리메이터(127)는 납(Pb)과 같이 방사선을 흡수할 수 있는 소재로 이루어질 수 있다.
실시예에 따라서 콜리메이터(127)를 통과한 방사선은, 방사선을 일정 정도로 감쇠시킬 수 있는 소정의 필터를 투과할 수도 있다. 소정의 필터는 구리(Cu)나 알루미늄(Al)으로 형성된 것일 수 있다.
전원(126)은 방사선 튜브(t)의 양극(124)과 음극(122)에 소정의 관전압 및 관전류를 인가하여 양극(124)에서 방생하는 방사선 에너지를 조절하도록 할 수 있다.
방사선 조사부(120)에서 발생되는 방사선의 에너지나 세기는 방사선 튜브(t)에 인가되는 관전압과 관전류 또는 방사선 노출 시간에 따라서 제어될 수 있다.
방사선 검출부(130)는 방사선 조사부(20)에서 조사된 후 대상체(ob)를 투과한 방사선을 수광하거나 또는 대상체(ob)에 도달하지 않고 직접 전달되는 방사선을 수광한 후 수광된 방사선을 소정의 전기적 신호, 즉 방사선 신호로 변환한다.
도 8은 방사선 검출부의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 방사선 검출부(130)는 콜리메이터(131)와 방사선 검출 패널(139)을 포함할 수 있다. 방사선 검출 패널(139)의 이면에는 소정의 기판(138)이 형성되어 있을 수 있다.
방사선 검출부(130)의 콜리메이터(131)는 피사체(ob)를 투과한 방사선 중 산란되거나 굴절된 방사선을 필터링하여, 피사체(ob)를 투과한 방사선이 방사선 검출 패널(139)의 적절한 픽셀에 도달하도록 할 수 있다. 콜리메이터(131)는 방사선을 흡수하는 납(Pb) 등의 재질로 이루어진 복수의 격벽(132)을 포함할 수 있다. 복수의 격벽은 산란되거나 굴절된 방사선을 흡수하여 산란되거나 굴절된 방사선이 방사선 검출 패널(139)에 도달하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 콜리메이터(131)는 피사체(ob)에서 산란된 방사선을 흡수하여 영상 생성에 적절한 방사선이 방사선 검출부(130)에 도달하도록 하여 영상의 정확성을 개선하도록 할 수 있다.
방사선 검출 패널(139)은 제1 전극(133)과, 복수의 제2 전극(pixel electrode, 136)이 배치되는 평면판(135)과, 제1 전극(133)과 평면판(135) 사이에 배치되는 반도체 물질층(134)을 포함할 수 있다.
제1 전극(133)은 양(+)극 또는 음(-)극의 극성을 가질 수 있다. 한편 제1 전극(133)과는 반대로 제2 전극(136)은 음(-)극 또는 양(+)극의 극성을 가질 수 있다. 제1 전극(133)과 적어도 하나의 제2 전극(136) 사이에는 소정의 바이어스 전압이 인가될 수 있다.
반도체 물질층(134)에서는 방사선의 입사 및 흡수에 따라서 전하 정공 쌍을 생성할 수 있다. 생성된 전하 정공 쌍은 제1 전극(133)과 제2 전극(136)의 극성에 따라 적어도 하나의 제2 전극(136)으로 이동하게 된다. 반도체 물질층(134)은 실시예에 따라서 광도전체(photo conductor)일 수 있으며, 구체적으로는 비정질 셀레늄(Amorphous Selenium)일 수 있다.
평면판(135)은 생성된 전하 또는 정공이 전달되는 복수의 제2 전극(136) 및 복수의 박막 트랜지스터(137, thin film transitor)를 포함할 수 있다. 평면판(135)는 실시예에 따라서 복수의 씨모스칩(CMOS chip)을 포함할 수도 있다. 각각의 씨모스칩 상에는 하나의 제2 전극(136) 및 하나의 박막 트랜지스터(137)가 설치될 수 있다. 제2 전극(136)은, 반도체 물질층(134)에서 전달된 정공 또는 음전하를 전달받을 수 있다. 제2 전극(136)에 전달된 정공 또는 음전하는 소정의 저장 소자, 일례로 커패시터(capacitor)에 저장될 수 있다. 박막 트랜지스터(137)는 제2 전극(136)에서 전달되거나 또는 소정의 저장 소자에 저장된 전기적 신호를 독출할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 제2 전극(136)에는 각각의 제2 전극(136)에 대응하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(137)가 연결되어 있을 수 있다. 이에 따라 방사선 검출부(130)는 수광된 방사선을 방사선 신호로 변환할 수 있게 된다.
방사선 검출 패널(139)의 이면에 부착되는 기판(138)은, 방사선 검출 패널(139)의 동작을 제어하기 위한 각종 프로세서가 설치되어 있을 수 있다. 기판(138)에 설치된 프로세서는 커패시터 등에 저장된 전기적 신호를 독출하도록 제어할 수 있다. 또한 기판(200)은 방사선 검출 패널(139)을 안정적으로 고정하도록 할 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 다른 실시예에 의하면 콜리메이터(131)와 방사선 검출 패널(139) 사이에는 형광 스크린(phosphor screen)이 배치되어 있을 수도 있다. 형광 스크린은 방사선 조사부(120)에서 조사된 방사선을 수광하고 소정의 빛을 출력할 수 있다. 이 경우 상술한 평면판(135) 상에는 적어도 하나의 포토 다이오드(photo diode)가 설치되어 형광 스크린에서 출력된 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환할 수 있다. 변환된 전기적 신호는 커패시터와 같은 저장 소자에 저장될 수 있다.
또한 도면에 도시되지는 않았으나, 또 다른 실시예에 의하면 방사선 검출 패널은, 수광된 방사선에 따라서 가시 포톤(visible photon)을 출력하는 신틸레이터(scintillator) 및 가시 광선 포톤을 감지하고 평면판(135) 상에 설치될 수 있는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 포토다이오드는 가시 광선 포톤에 따라서 소정의 전기적 신호를 출력할 수 있으며, 출력된 전기적 신호는 커패시터와 같은 저장 소자에 저장될 수 있다.
방사선 검출부(130)는, 일 실시예에 의하면, 포톤 카운팅 디텍터(PCD, photon counting detector)일 수도 있다. 포톤 카운팅 디텍터는 방사선 신호로부터 임계 에너지 이상의 포톤을 계수하여 방사선 영상 생성에 필요한 소정의 데이터를 획득하도록 할 수 있다.
이상 방사선 검출부(130)에 의해 획득된 방사선 신호는 저장부(140) 또는 영상 처리부(150)로 전달될 수 있다.
저장부(140)는 방사선 신호를 일시적 또는 비일시적으로 저장할 수 있다.
영상 처리부(150)는 방사선 검출부(130) 또는 저장부(140)로부터 방사선 신호를 전달받고, 전달받은 방사선 신호를 이용하여 적어도 하나의 방사선 영상을 생성하도록 할 수 있다. 영상 처리부(150)는 상술한 제어부(110)에 의해 제어될 수 있다.
영상 처리부(150)는 방사선 신호를 이용하여 피사체(ob)의 전부 또는 피사체 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 투영 영상을 획득할 수 있다. 투영 영상이 획득되면, 영상 처리부(150)는 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법(DBP)을 이용하여 DBP 결과값을 연산할 수 있다. 이 경우 수학식 1이 이용될 수 있다.
영상 처리부(150)는 연산된 DBP 결과값을 이용하여 피사체(ob)의 내부 밝기 값을 연산하여 피사체 내부에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다. 영상 처리부(150)는 피사체 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상만 복원할 수도 있다.
일 실시예에 의하면 영상 처리부(150)는 적어도 하나의 조건을 만족하는 값을 연산하거나, 또는 적어도 하나의 비용 함수를 최소화 또는 최대화하는 값을 연산하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 내부 밝기 값을 획득하고, 획득된 내부 밝기 값을 이용하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원할 수 있다. 이 경우 영상 처리부(150)는 볼록 집단에 대한 투영 방법(POCS)을 이용하거나, 또는 평행 근위 알고리즘(PPXA)을 이용하여 피사체(ob)의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원할 수 있다.
영상 처리부(150)는 토탈 배리에이션과 같은 정규 함수를 이용하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원하도록 할 수 있다. 정규 함수는 입력부(i) 등을 통해 사용자가 선택한 것일 수도 있고, 시스템의 설정에 따라 결정된 것일 수도 있다. 또한 영상 처리부(150)는 피사체(ob)의 외곽선에 대한 정보를 더 이용하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 영상을 복원할 수도 있다.
영상 처리부(150)는 일 실시예에 의하면 상술한 제1 조건 내지 제5 조건을 만족하는 값을 검출하여 피사체(ob) 내부의 촬영 영역(FOV)에 대한 내부 밝기 값을 획득하도록 할 수 있다. 이 경우 반복적 영상 복원 방법이 이용될 수 있다. 구체적으로 제1 조건 내지 제5 조건을 수학적으로 연산하기 위해서 수학식 5 내지 수학식 9가 이용될 수 있다.
영상 처리부(150)는 다른 일 실시예에 의하면 상술한 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수의 합(수학식 10)을 최소화하는 값을 검출하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값을 획득하도록 할 수 있다. 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수는 수학식 11 내니 수학식 14로 주어질 수 있다. 여기서 제4 비용 함수는 정규 함수일 수 있으며, 예를 들어 내부 밝기 값에 대한 토탈 배리에이션일 수 있다. 그러나 제4 비용 함수에서 이용될 수 있는 정규 함수는 토탈 배리에이션에 한정되지 않으며 다른 여타의 정규 함수 역시 이용될 수 있다.
영상후처리부(160)는, 영상처리부(150)에서 복원된 방사선 영상에 대해 영상 후처리(post-processing)를 더 수행할 수 있다. 예를 들어 영상후처리부(230)는 사용자가 방사선 영상의 전부 또는 일부의 명도나 휘도, 대조도 또는 선예도 등을 보정할 수도 있다. 영상후처리부(230)는 사용자의 지시나 명령 또는 미리 정의된 설정에 따라서 방사선 영상을 보정할 수도 있다.
디스플레이부(d)는 영상처리부(150)에서 복원된 영상 또는 영상후처리부(160)에서 추가적인 후처리가 수행된 영상을 사용자에게 표시할 수 있다. 디스플레이부(d)는 방사선 촬영 장치(100)에 설치된 디스플레이 장치일 수도 있고, 별도의 외부 워크스테이션에 설치 또는 연결된 모니터 장치와 같은 디스플레이 장치일 수도 있다.
도 9는 컴퓨터 단층 촬영 장치의 일 실시예에 대한 사시도이고, 도 10은 컴퓨터 단층 촬영 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 컴퓨터 단층 촬영 장치의 방사선 조사를 설명하기 위한 도면이다.
이하 방사선 촬영 장치(100)의 일 실시예로 컴퓨터 단층 촬영 장치(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 9에 도시된 바를 참조하면 컴퓨터 단층 촬영 장치(70)는, 중앙 부근에 보어(211)가 형성된 하우징(210), 피사체(ob)가 거치되는 거치부(201) 및 거치부(201)를 지지하는 지지대(202)를 포함할 수 있다. 피사체(ob)가 상부에 거치된 거치부(201)는, 별도의 모터 등과 같은 구동부의 동작에 따라서 하우징(201)의 보어(211) 및 갠트리(213) 내부로 소정의 속도로 이송될 수 있다. 이때 거치부(201) 상단에 거치된 피사체(ob)도 함께 보어(211) 내부로 이송될 수 있다.
일 실시예에 의하면 컴퓨터 단층 촬영 장치(200)는 피사체(ob)의 영상을 표시하거나, 사용자로부터 컴퓨터 단층 촬영 장치(200)에 대한 다양한 제어 명령을 입력받는 정보처리장치(84)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 있을 수 있다. 정보처리장치(204) 는 사용자에게 방사선 영상을 표시하는 디스플레이부(203)가 마련되어 있을 수 있으며, 필요에 따라서 컴퓨터 단층 촬영 장치(200)를 제어하기 위한 프로세서가 마련되어 있을 수도 있다.
하우징(210)의 내부에는 소정의 축을 중심으로 회전 가능한 갠트리(213)가 설치되고, 갠트리(213)에는 방사선 조사부(212) 및 방사선 검출부(214)가 설치되어 있을 수 있다.
갠트리(213)는 프로세서의 제어 명령에 따라 구동하는 갠트리 구동부에 의하여 소정의 각속도로 회전할 수 있다. 이에 따라 겐트리(213)에 설치된 방사선 조사부(212) 및 방사선 검출부(214) 역시 소정의 축을 중심으로 회전하게 된다. 겐트리의 회전 방향은 도 10에 도시된 것처럼 어느 방향이든 무방하다.
방사선 조사부(212) 및 방사선 검출부(214)는 갠트리(213)의 서로 마주보는 위치에 설치되어 있을 수 있다. 이에 따라 방사선 조사부(214)에서 조사된 방사선은 방사선 검출부(214)에 의해 검출될 수 있게 된다. 방사선 조사부(212) 및 방사선 검출부(214)는 도 6 내지 도 8을 통해 설명한 방사선 조사부(120) 및 방사선 검출부(130)의 구조나 원리와 실질적으로 동일할 수 있다.
컴퓨터 단층 촬영이 시작되면 거치부(201)는 피사체(ob)를 보어(211) 내부로 이송하고, 갠트리(213)는 사용자로부터 입력되거나 또는 미리 설정 저장된 회전수 및 회전 속도에 따라 회전을 개시할 수 있다. 아울러 방사선 조사부(212)는 보어(211) 내부에 이송되는 피사체(ob)를 향하여 소정 에너지 스펙트럼의 방사선을 조사한다. 이 경우 방사선 조사부(212) 및 방사선 검출부(214)는 갠트리(72)의 회전에 따라 피사체(ob) 주변을 회전하게 된다. 방사선 검출부(214)는 방사선 조사부(212)와 함께 회전하면서 피사체(ob)를 투과한 방사선을 검출하고, 이를 전기적 신호로 변환하도록 할 수 있다.
방사선 조사부(212)가 회전하면서 방사선을 피사체(ob)로 조사하는 동안 거치부(201)는 피사체(ob)를 하우징(210) 내부로 이동시키고 있기 때문에, 피사체(ob) 기준으로는 방사선 조사부(212)가 도 11에 도시된 바와 같이 나선형의 이동 경로를 따라서 이동하면서 방사선을 조사하는 것과 같게 된다. 방사선 검출부(214) 역시 피사체(ob)를 기준 방사선 조사부(721)와 대칭적으로 나선형의 이동 경로로 이동할 수 있다.
이에 따라서 피사체(ob) 주변을 나선형 궤적으로 이동하면서 방사선을 조사하여 방사선 신호를 획득할 수 있게 된다. 이 경우 방사선 조사부(212)는 도 3에 도시된 바와 같이 피사체(ob) 내부의 일부 촬영 영역(FOV)에 대해서만 방사선을 조사할 수도 있다. 그러면 도 3에 도시된 바와 같이 촬영 영역은 원통형의 형상을 구비할 수 있다.
이 경우 컴퓨터 단층 촬영 장치에 설치되거나 또는 별도의 워크 스테이션에 설치된 프로세서는 파이선의 집합을 이용하여 도 2를 통해 설명한 것과 동일한 방식으로 3차원 영상을 복원하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로 컴퓨터 단층 촬영 장치의 프로세서는, 방사선 검출부(214)에 의해 획득된 투영 영상으로부터 투영 영상을 획득하고, 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 과정을 수행하여 DBP 결과값을 획득하도록 할 수 있다. 이어서 프로세서는 DBP 결과값과 내부 밝기 값의 관계를 이용하여 영상을 복원하도록 할 수 있다. 이 경우 DBP 결과값과 내부 밝기 값은 힐버트 변환 관계를 가질 수 있다. 프로세서는 영상을 복원함에 있어서 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘을 이용하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값을 획득할 수도 있다. 이 경우 상술한 제1 조건 내지 제5 조건(수학식 5 내지 수학식 9)가 이용될 수도 있고, 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수(수학식 11 내지 수학식 14)가 이용될 수도 있을 것이다. 비용 함수를 이용하는 경우 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수의 합(수학식 10)을 최소화시키는 값을 검출하여 최적의 내부 밝기 값을 획득할 수도 있다.
이하 도 12를 참조하여 방사선 영상 복원 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 12는 방사선 영상 복원 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 12에 도시된 바를 참조하면 먼저 소정의 에너지 스펙트럼의 방사선이 피사체로 조사될 수 있다.(s31) 이 경우 방사선을 조사하는 방사선 조사부는 고정된 것일 수도 있고, 이동하는 것일 수도 있다. 방사선 조사부가 이동하는 경우 방사선 조사부는 피사체를 중심으로 회전 이동할 수도 있다.
방사선을 피사체에 도달하고 피사체 내부 물질의 감쇠율에 따라 감쇠된 후 투과하게 된다. 경우에 따라서 방사선은 피사체 내부 물질에 의해 모두 감쇠되어 피사체를 투과하지 않을 수도 있다. 방사선 검출부는 피사체를 투과한 방사선을 검출하고 검출된 방사선을 전기적 신호, 즉 방사선 신호로 변환하여 출력할 수 있다.(s32)
방사선 신호가 출력되면 방사선 신호를 기초로 방사선 신호에 상응하는 투영 영상이 획득될 수 있다.(s33)
이어서 획득된 투영 영상을 미분하여 투영 영상의 미분 결과를 획득하고,(s34) 투영 영상의 미분 결과를 역투영하여 DBP 결과값을 획득할 수 있다.(s35)
이어서 일 실시예에 의하면 소정의 조건, 일례로 제1 조건 내지 제5 조건이 호출되어 램(RAM)이나 버퍼(buffer)와 같은 저장 공간에 로딩될 수 있다. 다른 일 실시예에 의하면 소정의 비용 함수, 일례로 제1 비용 함수 내지 제4 비용 함수가 호출될 수도 있다.(s36)
소정의 조건이나 비용 함수가 호출되어 램 등에 로딩되면 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘을 이용하여 최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값을 획득하도록 할 수 있다. 이 경우 소정의 조건이 호출된 경우 볼록 집단에 대한 투영 방법이 이용될 수도 있고, 비용 함수가 호출된 경우 평행 근위 알고리즘이 이용될 수도 있다.(s37)
최적의 적어도 하나의 내부 밝기 값이 획득되면, 획득된 내부 밝기 값을 기초로 방사선 영상을 생성하도록 할 수 있다.(s38)
획득된 방사선 영상은 소정의 자기 디스크 저장 장치나 반도체 저장 장치와 같은 저장 공간에 저장될 수 있다. 또한 획득된 방사선 영상은 디스플레이 장치를 통하여 사용자에게 표시될 수도 있다.
1 : 검출부 2 : 표시부
3 : 저장부 10 : 영상 복원 유닛
11 : 투영 영상 획득부 12 : DBP 연산부
13 : 영상 복원부 14 : 설정 저장부
100 : 디지털 방사선 촬영 장치 101 : 제어부
110 : 방사선 조사부 120 : 방사선 검출부
130 : 방사선 촬영 장치의 저장부 140 : 영상처리부
150 : 영상후처리부 200 : 컴퓨터 단층 촬영 장치
201 : 거치부 202 : 지지대
203 : 워크스테이션 204 : 디스플레이 장치
139 : 본체 133 : 보어

Claims (20)

  1. 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법(DBP, Dderivative back projection method)을 이용하여 DBP 결과값을 연산하는 미분 및 역투영 단계; 및
    상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 촬영 영역에 대해 정규 함수(regulation function)를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 단계;
    를 포함하는 영상 복원 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정규 함수는, 토탈 배리에이션(TV, total variation)을 이용하여 획득된 정규 함수인 영상 복원 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 토탈 배리에이션을 이용하여 획득된 정규 함수는 피사체 내부의 내부 밝기 값을 이용하여 연산된 영상 복원 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상 복원 단계는, 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값을 힐버트 변환(Hilbert transform)하여 획득된 변환값과 상기 연산된 DBP 결과값 사이의 관계를 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 복원 방법은, 반복적 영상 복원 방법(Iterative reconstruction method)을 이용하여 영상을 복원하는 영상 복원 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상 복원 단계는, 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값 또는 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값에 대한 비용 함수(cost function)를 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 비용 함수는 상기 정규 함수에 의해 획득된 것인 영상 복원 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정규 함수는, 토탈 배리에이션(TV, total variation)을 이용하여 획득된 정규 함수인 영상 복원 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 복원 단계는 볼록 집단에 대한 투영 방법(POCS, projection onto convex set) 또는 평행 근위 알고리즘(PPXA, parallel proximal algorithm)을 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    피사체 내부의 촬영 영역에 대해 적어도 일 회의 방사선을 조사하고, 상기 피사체 내부의 촬영 영역을 투과한 방사선을 수광하여 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상을 획득하는 단계;
    를 더 포함하는 영상 복원 방법.
  11. 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법을 이용하여 DBP 결과값을 연산하는 미분 및 역투영 연산부; 및
    상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 정규 함수를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원부;
    를 포함하는 영상 복원 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정규 함수는, 토탈 배리에이션에 따라 획득된 정규 함수인 영상 복원 유닛.
  13. 제12항에 있어서, 상기 토탈 배리에이션에 따라 획득된 정규 함수는 피사체 내부의 내부 밝기 값을 이용하여 연산된 영상 복원 유닛.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값을 힐버트 변환하여 획득된 힐버트 변환값과 상기 연산된 DBP 결과값 사이의 관계를 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 유닛.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 반복적 영상 복원 방법을 이용하여 영상을 복원하는 영상 복원 유닛.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값 또는 상기 촬영 영역의 내부 밝기 값에 대한 비용 함수를 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 비용 함수는 상기 정규 함수에 의해 획득된 것인 영상 복원 유닛.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 영상 복원 단계는 볼록 집단에 대한 투영 방법 또는 평행 근위 알고리즘을 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 복원 유닛.
  19. 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 적어도 일 회의 방사선을 조사하는 방사선 조사부;
    상기 피사체 내부의 촬영 영역을 투과한 상기 방사선을 적어도 일 회 수광하여 전기적 신호를 출력하는 방사선 검출부; 및
    상기 전기적 신호를 기초로 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대한 투영 영상을 획득하고, 상기 투영 영상에 대해 미분 및 역투영 방법을 이용하여 DBP 결과값을 연산한 후, 상기 DBP 결과값을 이용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하되, 상기 피사체 내부의 촬영 영역에 대해 정규 함수를 적용하여 상기 촬영 영역에 대한 영상을 복원하는 영상 처리부;
    를 포함하는 방사선 촬영 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방사선 조사부 및 상기 방사선 검출부 중 적어도 하나는 상기 피사체 주변을 회전하는 방사선 촬영 장치.
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