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KR20160031876A - 이미지센서와 이를 사용한 영상 시스템 및 영상 처리 방법 - Google Patents

이미지센서와 이를 사용한 영상 시스템 및 영상 처리 방법 Download PDF

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KR20160031876A
KR20160031876A KR1020140122205A KR20140122205A KR20160031876A KR 20160031876 A KR20160031876 A KR 20160031876A KR 1020140122205 A KR1020140122205 A KR 1020140122205A KR 20140122205 A KR20140122205 A KR 20140122205A KR 20160031876 A KR20160031876 A KR 20160031876A
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Abstract

본 발명은 휘는 특성을 갖는 이미지센서에 있어서, 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며, 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와; 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며, 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하는 이미지센서를 제공한다.

Description

이미지센서와 이를 사용한 영상 시스템 및 영상 처리 방법{Image sensor, imaging system using the same, and image processing method using the same}
본 발명은 휘는 특성을 갖는 이미지센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 영상 왜곡을 보정하는 수단을 구비한 이미지센서와 이를 사용한 영상 시스템 및 영상 처리 방법에 관한 것이다.
기존에는, 의료나 공업용 X선 촬영에서 필름과 스크린을 이용한 방식이 사용되었다. 이와 같은 경우에는, 촬영된 필름의 현상 및 보관상의 문제 등에 기인하여 비용 및 시간 측면에서 비효율적이었다. 이를 개선하기 위해, 디지털 방식의 이미지센서가 현재 널리 사용되고 있다.
한편, 현재는 휘어지는 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 또는 벤더블(bendable) 형태의 이미지센서에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 이처럼 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서는 촬영 대상 부위가 구강 내와 같이 굴곡을 갖는 경우에 특히 유용하게 활용될 수 있다.
그런데, 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서를 사용하여 촬영된 평면 영상에는 부위에 따라 영상의 왜곡이 발생하게 된다. 즉, 이미지센서가 휘어진 부분에 대해서는, 실제 크기나 위치가 다른 영상이 획득될 수 있게 된다.
그런데, 현재에는 이와 같은 영상 왜곡을 보정할 수 있는 방안이 존재하지 않는바, 이에 대한 요구가 절실하다.
본 발명은 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서를 사용하여 촬영된 영상의 왜곡을 효과적으로 보정할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 휘는 특성을 갖는 이미지센서에 있어서, 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며, 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와; 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며, 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하는 이미지센서를 제공한다.
상기 영상보정패턴은, 상기 액티브영역의 주변영역과 상기 주변영역 내부의 영역 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널에 형성될 수 있다.
상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널의 전방 상에 부착되는 시트에 형성될 수 있다.
상기 주변영역에 위치하는 상기 영상보정패턴은, 상기 화소가 배열된 횡방향과 열방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 배열되도록 구성될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와, 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하고, 휘는 특성을 갖는 이미지센서와; 상기 이미지센서를 통해 획득된 영상에 대해, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여, 영상 보정을 수행하는 영상처리부를 포함하는 영상 시스템을 제공한다.
상기 영상처리부는, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 상기 실제 영상보정패턴의 위치와 간격 중 적어도 하나를 비교하여 영상 왜곡 정도를 파악하고, 상기 파악된 영상 왜곡 정도에 따라 상기 획득된 영상을 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 영상보정패턴은, 상기 액티브영역의 주변영역과 상기 주변영역 내부의 영역 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널에 형성될 수 있다.
상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널의 전방 상에 부착되는 시트에 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와, 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하고, 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서를 사용하여 영상을 획득하는 단계와; 영상처리부에서, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여, 상기 획득된 영상에 대한 영상 보정을 수행하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법을 제공한다.
상기 영상 보정을 수행하는 단계는, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 상기 실제 영상보정패턴의 위치와 간격 중 적어도 하나를 비교하여 영상 왜곡 정도를 파악하고, 상기 파악된 영상 왜곡 정도에 따라 상기 획득된 영상을 보정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 휘는 특성을 갖는 이미지센서에 영상보정패턴을 구성하게 된다. 이에 따라, 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여 영상 처리를 수행함으로써, 영상 왜곡을 효과적으로 보정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 포함한 영상 시스템을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 도면.
도 3 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 영상보정패턴이 형성된 시트의 여러 예를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 영상보정패턴이 형성된 이미지센서패널을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여 영상 보정을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 포함한 영상 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 영상보정패턴이 형성된 시트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템(10)은 X선 등과 같은 광을 조사하여 영상을 발생시키는 시스템으로서, 산업용이나 의료용 영상 시스템이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 치과용 특히 구강내 X선 촬영 영상 시스템(10)을 예로 든다.
영상 시스템(10)은, 영상 촬영을 위해 X선 등의 광을 발생시켜 조사하는 광조사기(50)와, 광조사기(50)로부터 조사되어 피검체(60)를 통과한 광을 검출하는 이미지센서(100)와, 이미지센서(100)로부터 영상데이터를 전송받고 이를 처리하여 영상을 생성하는 영상처리부(200)를 포함할 수 있다.
이미지센서(100)는 휘어지는 특성을 갖게 된다. 이처럼, 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서(100)를 사용함으로써, 굴곡이 있는 대상체에 대한 X선 촬영을 효과적으로 수행할 수 있으며, 특히 구강내 촬영시 환자에 대한 이물감이나 불편감을 최소화할 수 있다.
이미지센서(100)는 기판 상에 포토다이오드와 같은 광전변환소자가 구성된 이미지센서패널(110)과 이를 구동하기 위한 구동회로가 구성될 수 있다.
이미지센서패널(110)에는, 영상을 획득하기 위한 유효 영역 즉, 액티브 영역에 횡방향과 열방향을 따라 다수의 화소가 매트릭스 형태로 배치된다. 각 화소에는 포토다이오드와 같은 광전변환소자가 구성되어, 입사된 광을 전기적 신호로 변환하게 된다.
한편, 이미지센서(100)로서 입사된 X선을 전기적 신호로 직접 변환하는 직접 변환 방식의 센서나, 입사된 X선을 가시광선으로 변환하고 이를 전기적 신호로 변환하는 간접 변환 방식의 센서가 사용될 수 있다.
여기서, 간접 변환 방식의 센서가 사용되는 경우에, 이미지센서패널(110)의 광입사면 상에는 X선을 가시광선으로 변환하기 위한 형광체(scintillator)가 구비될 수 있다.
이미지센서(100)의 구동회로는 화소에 축적된 전기적 신호 즉 영상 데이터를 독출(read out)하게 된다. 이와 같이 독출된 영상 데이터는 전송배선(130)을 통해 영상처리부(200)에 전송된다.
한편, 이미지센서(100)의 입사면 즉, 이미지센서패널(110)의 전면 상에는 영상보정패턴(160)을 갖는 시트(sheet; 150)가 부착될 수 있다. 여기서, 시트(150)는 탈부착 가능한 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
영상보정패턴(160)을 갖는 시트(150)에 대해, 소프트(soft) 특성을 갖는 재질로서, 예를 들면, 실리콘이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
시트(150)에 형성된 영상보정패턴(160)은 X선을 차폐하는 물질로 이루어지며, 예를 들면, 인체에 무해한 물질로서 황산바륨이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
영상보정패턴(160)은, 평면적으로 볼 때, 이미지센서(100)의 액티브 영역(AA)에 대응하여 형성되며, 이에 따라 촬영된 영상에 영상보정패턴(160)이 존재할 수 있게 된다.
한편, 영상보정패턴(160)은 시트(150)의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 시트(150)의 주변영역을 따라 형성될 수 있다. 여기서, 영상 보정의 정확도 향상을 위한 측면에서, 영상보정패턴(160)은 상하좌우의 4개의 주변영역에서 횡방향과 열방향을 따라 배치되는 것이 바람직한데, 이에 한정되지는 않으며 4개의 주변영역 중 일부에 형성될 수 있다.
한편, 영상보정패턴(160)은 시트(150)의 대응되는 외변으로부터 수직한 직선 형태를 갖도록 형성될 수 있는데, 그 형태가 한정되지는 않는다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 영상보정패턴(160)은 시트(150)의 대응되는 외변으로부터 경사진 직선 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
다른 예로서, 영상보정패턴(160)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 시트(150)의 주변영역뿐만 아니라 주변영역 내부의 영역에도 형성될 수 있다. 이와 같이, 내부영역에 영상보정패턴(160)이 형성되는 경우에는, 내부영역에 대한 영상 보정의 정확도가 보다 더 향상될 수 있게 된다. 여기서, 내부영역에 위치하는 영상보정패턴(160)의 경우에는 크로스(cross) 형태를 갖도록 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이처럼, 영상보정패턴(160)은 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 영상 보정의 정확도 향상을 위한 측면에서, 영상보정패턴(160)은 여러 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 영상보정패턴(160)은 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 영상 보정의 정확도 향상을 위한 측면에서, 영상보정패턴(160)의 간격은 좁게 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 바에서는, 영상보정패턴(160)이 시트(150)에 구성된 경우를 설명하였는데, 이와 다른 예로서 이미지센서패널(110)에 직접 형성될 수도 있다.
이와 같은 경우에, 영상보정패턴(160)은, 단면적으로 볼 때, 광의 입사면 방향으로 광전변환소자 전방의 어느 위치에나 형성될 수 있다. 일예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 이미지센서패널(110)의 최전방면에 형성되도록 구성될 수 있고, 더 나아가 이미지센서패널(110)의 내부, 일례로 이미지센서패널(110)의 광입사면 방향의 기판 내외면 등에 형성될 수도 있다.
위와 같이, 영상보정패턴(160)은 이미지센서(100)에서 입사면 방향으로 광전변환소자의 전방측에 위치하도록 구성하여, 촬영 영상에 반영될 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 영상보정패턴(160)을 구비한 이미지센서(100)를 사용하여 영상 촬영을 수행함으로써 촬영된 영상에는 영상보정패턴이 존재하게 되며, 해당 영상에 대해 영상처리부(200)에서 영상 보정을 수행하게 된다.
이와 관련하여 도 7을 참조할 수 있는데, 휘는 특성을 갖는 이미지센서(100)를 사용함에 있어, 촬영 환경에 따라 이미지센서(100)는 휘어진 상태에서 영상 촬영이 수행될 수 있다. 이와 같은 경우에는 획득된 영상(Io)에는 왜곡이 발생하게 된다. 이와 같은 왜곡 발생 정도는 획득된 영상(Io)에 표시된 영상보정패턴(161)을 통해 확인될 수 있다. 즉, 이미지센서(100)의 휨에 따라 이에 구성된 영상보정패턴(160)의 위치나 간격이 변동되어 영상(Io)에 표시되므로, 영상(Io)에 표시된 영상보정패턴(161)의 위치나 간격의 변화를 통해 대응되는 부분의 왜곡 정도가 확인될 수 있다.
이와 같이 왜곡된 영상(Io)에 대해, 영상처리부(200)는 해당 영상(Io)에 표시된 영상보정패턴(161)을 기준이 되는 실제 영상보정패턴(160)과 비교하여 대응되는 영역의 왜곡 정도를 파악하고 이를 보정하게 된다.
이처럼, 영상처리부(200)는, 촬영된 영상(Io)에 표시된 영상보정패턴(161)과 실제 영상보정패턴(160)을 매칭하여 보정된 영상(Ic)를 생성할 수 있다.
한편, 이와 같이 보정된 영상(Ic)은 영상처리부(200)에서 모니터와 같은 표시장치에 전송되고, 이에 따라 왜곡이 보정된 영상(Ic)을 사용하여 정확한 진단을 할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 영상보정패턴을 사용한 영상 처리 방법을 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 영상보정패턴(160)이 구비된 이미지센서(100)를 사용하여 X선 영상 촬영을 수행하여 영상(Io)을 획득한다 (S1).
다음으로, 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴(161)과 실제 영상보정패턴(160)을 비교하여 영상(Io)의 위치별 왜곡 정도를 파악한다 (S2). 즉, 표시된 영상보정패턴(161)의 위치 및/또는 간격의 변화 정도에 따라, 대응되는 영상 영역의 위치 및/또는 크기의 변화를 파악한다.
다음으로, 파악된 왜곡 정도를 통해 영상에 대한 보정을 수행하여, 보정된 영상(Ic)을 생성하게 된다 (S3).
전술한 바와 같이, 휘는 특성을 갖는 이미지센서를 통해 획득된 영상에 대해 영상보정패턴을 사용하여 영상 처리를 수행함으로써, 영상 왜곡을 효과적으로 보정할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 이미지센서 110: 이미지센서패널
130: 전송배선 150: 시트
160: 영상보정패턴

Claims (12)

  1. 휘는 특성을 갖는 이미지센서에 있어서,
    입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며, 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와;
    상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며, 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴
    을 포함하는 이미지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 액티브영역의 주변영역과 상기 주변영역 내부의 영역 중 적어도 하나에 위치하는
    이미지센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널에 형성되는
    이미지센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널의 전방 상에 부착되는 시트에 형성된
    이미지센서.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 주변영역에 위치하는 상기 영상보정패턴은, 상기 화소가 배열된 횡방향과 열방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 배열되도록 구성된
    이미지센서.
  6. 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와, 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하고, 휘는 특성을 갖는 이미지센서와;
    상기 이미지센서를 통해 획득된 영상에 대해, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여, 영상 보정을 수행하는 영상처리부
    를 포함하는 영상 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상처리부는, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 상기 실제 영상보정패턴의 위치와 간격 중 적어도 하나를 비교하여 영상 왜곡 정도를 파악하고,
    상기 파악된 영상 왜곡 정도에 따라 상기 획득된 영상을 보정하도록 구성된
    영상 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 액티브영역의 주변영역과 상기 주변영역 내부의 영역 중 적어도 하나에 위치하는
    영상 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널에 형성되는
    영상 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상보정패턴은, 상기 광전변환소자가 형성된 이미지센서패널의 전방 상에 부착되는 시트에 형성된
    영상 시스템.
  11. 입사된 광을 검출하는 액티브영역에 구성되며 광전변환소자가 구비된 다수의 화소와, 상기 광이 입사되는 입사면 방향으로 상기 광전변환소자 전방에 위치하며 상기 광을 차폐하는 물질로 이루어진 영상보정패턴을 포함하고, 휘어지는 특성을 갖는 이미지센서를 사용하여 영상을 획득하는 단계와;
    영상처리부에서, 상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 실제 영상보정패턴을 매칭하여, 상기 획득된 영상에 대한 영상 보정을 수행하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 보정을 수행하는 단계는,
    상기 획득된 영상에 표시된 영상보정패턴과 상기 실제 영상보정패턴의 위치와 간격 중 적어도 하나를 비교하여 영상 왜곡 정도를 파악하고,
    상기 파악된 영상 왜곡 정도에 따라 상기 획득된 영상을 보정하는
    영상 처리 방법.
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