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KR20230021888A - 영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법 - Google Patents

영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법 Download PDF

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KR20230021888A
KR20230021888A KR1020210103819A KR20210103819A KR20230021888A KR 20230021888 A KR20230021888 A KR 20230021888A KR 1020210103819 A KR1020210103819 A KR 1020210103819A KR 20210103819 A KR20210103819 A KR 20210103819A KR 20230021888 A KR20230021888 A KR 20230021888A
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장현석
강유정
진민규
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주식회사 뷰웍스
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Publication date
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Abstract

대물렌즈의 얇은 피사체 심도를 늘림으로써 고심도 영상을 획득할 수 있는 영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치는, 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득 장치로서, 영상 수집부 및 상기 영상 수집부의 하부에 배치되는 대물렌즈부를 포함하고, 상기 영상 수집부는, 상기 피사체의 촬영 대상 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법{IMAGE ACQUISITION DEVICE AND IMAGE ACQUISITION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법에 관한 것으로, 상세하게는 고심도 영상을 획득할 수 있는 영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법에 관한 것이다.
현미경은 사람의 눈으로 관찰하기 힘든 미세한 물체나 미생물을 확대하여 관찰하는 기구이다.
현미경과 연동되어 사용되는 스캔 장치(예 : 슬라이드 스캐너(Slide Scanner))는 하나 또는 복수의 슬라이드를 자동으로 스캔하여 이미지를 저장 및 관찰 분석할 수 있는 장치로서, 스캔 장치의 일례인 슬라이드 스캐너는 예를 들어 병리 검사 등의 목적으로 그 수요가 증가하고 있다.
슬라이드 스캐너를 이용하여 디지털 슬라이드 영상을 획득할 때 영상 초점의 정확도를 높이는 것이 중요하다. 일반적으로 디지털 슬라이드 영상 획득을 위한 조직 샘플의 경우 4μm 이내의 두께를 가지며, 세포 샘플의 경우 수십μm의 두께를 가진다.
여기서 조직 샘플 또는 세포 샘플 촬영시 피사체 심도(Depth of Field)를 높이는 것이 중요하다. 그런데, 이를 위해 대물렌즈의 배율을 20~40배 수준으로 확대할 경우, 대물렌즈의 피사체 심도는 약 1μm 내외가 되어 조직 샘플의 두께에 비해 피사체 심도가 작다는 문제가 있다.
이와 같이 대물렌즈의 피사체 심도가 조직 샘플의 두께에 비해 작은 문제를 해결할 수 있도록, 종래 기술의 경우 전술한 대물렌즈의 피사체 심도(예 : 약 1μm 내외) 보다 두꺼운 피사체를 촬영하기 위해 하나의 FOV(Field of View)에 대해서 초점 높이가 다른 영상을 여러 장 촬영한다. 다음으로, 각 영상에서 가장 초점이 잘 맞는 부분들이 재조합되도록 영상 처리하여 한 장의 고심도 영상을 생성한다.
그러나, 이러한 종래의 방법은 한 장의 고심도 영상을 획득하기 위해 같은 영역을 여러 번 촬영해야 하므로 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다.
특히, 전술한 슬라이드 스캐너와 같이 피사체의 전체 슬라이드 영상(Whole Slide Image, WSI) 촬영이 목적인 장비의 경우에는, 고배율로 수백 ~ 수천번 촬영해야 하나의 슬라이드 WSI의 Z-stack 영상을 생성할 수 있기 때문에 기존의 Z-stack 촬영 방법으로는 WSI 를 촬영하는 것이 현실적으로 거의 불가능한 문제점이 있었다.
공개특허공보 제 10-2020-0047971호
본 발명은, 대물렌즈의 얇은 피사체 심도를 늘림으로써 고심도 영상을 획득할 수 있는 영상 획득 장치 및 이를 이용한 영상 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치는, 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득 장치로서, 영상 수집부 및 상기 영상 수집부의 하부에 배치되는 대물렌즈부를 포함하고, 상기 영상 수집부는, 상기 피사체의 촬영 대상 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 촬영 대상 영역은 상기 제 1 영상이 촬영되는 제 1 영상 촬영 영역 및 상기 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 상기 피사체의 촬영 대상 영역인 제 2 영상 촬영 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 수집부는, 상기 제 1 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성하고, 상기 제 2 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 피사체의 두께, 상기 촬영 대상 영역에서의 Z축 높이 위치 및 상기 대물렌즈부의 초점 위치를 입력받는 초점 위치 수신부와, 상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 정합하여 전체 스캔 영상을 생성하는 영상 처리부 및 상기 생성된 전체 스캔 영상을 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 수집부는 복수의 스테이지를 포함하는 TDI 센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 수집부는 상기 복수의 스테이지가 상기 피사체의 이동 방향에 대해 소정 각도 기울어지도록, 상기 피사체에 대해 배치되고, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서, 상기 각각의 스테이지에서의 서로 다른 초점 높이에 의해 형성되는 서로 다른 Z축 신호들을 연속적으로 획득하고, 상기 각각의 스테이지에 대한 상기 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 Z축 신호들이 중첩된 영상을 획득하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 수집부는 가변 초점 렌즈를 포함하는 에어리어 센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 수집부는 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서, 상기 가변 초점 렌즈가 초점 거리를 연속적으로 변경하여 서로 다른 Z축 신호들을 획득하고, 상기 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 Z축 신호들이 중첩된 영상을 획득하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 Z축 신호들이 중첩된 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 필터링부가 구비된 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상 처리부는 상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 필터링부 및 상기 저주파수 제거 필터 처리가 수행된 상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성하는 영상 정합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 대물렌즈부의 하부에 배치되고, 상기 피사체가 배치되는 재물대부 및 상기 재물대부의 하부에 배치되고, 상기 피사체에 광선을 조사하는 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 영상은 상기 제 1 영상과 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 방법은, 대물렌즈부의 FOV에 피사체의 제 1 영상 촬영 영역을 위치시키는 단계와, 상기 피사체의 두께, 상기 제 1 영상 촬영 영역에서의 상기 피사체의 Z축 높이 위치 및 상기 대물렌즈부의 초점 위치를 입력받는 단계와, 상기 제 1 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성하는 단계 및 상기 생성된 제 1 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 피사체를 이동하여 상기 대물렌즈부의 FOV에 상기 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 상기 피사체의 제 2 영상 촬영 영역을 위치시키는 단계와, 상기 제 2 영상 촬영 영역에서의 상기 피사체의 Z축 높이 위치를 입력받는 단계와, 상기 제 2 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성하는 단계와, 상기 생성된 제 2 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 단계 및 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 영상은 상기 제 1 영상과 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, Z축 영상 정보를 한 장의 영상으로 중첩하여 획득함으로써 촬영 속도를 줄이고, 데이터 용량 및 영상 처리량을 간소화하면서도 고심도 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치에 구비된 영상 수집부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치를 이용하여 영상을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치를 이용하여 영상을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 영상 획득 장치를 이용한 영상 획득 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 영상 획득 장치를 이용해 획득된 영상의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)에 구비된 영상 수집부(10)를 나타낸 도면이다. 이 때, 상기 도 1에서 영상 수집부(10)의 확대도는 영상 수집부(10)를 A방향에서 본 상태를 나타낸 것이고, 상기 도 1에서 D부분은 영상 수집부(10)만을 3차원 좌표계상에서 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)는, 하우징(H, 경통) 내에 구비되는 영상 수집부(10)와, 영상 수집부(10)의 하부에 배치되고, 상기 하우징(H)에 고정되는 대물렌즈부(20) 및 대물렌즈부(20)의 하부에 배치되고, 피사체(S)가 배치되는 재물대부(30)를 포함한다.
대물렌즈부(20)는 별도의 구동 제어 수단(미도시)의 제어 신호에 따라 피사체(S) 또는 재물대부(30)와의 거리를 조절할 수 있으며, 재물대부(30)는 별도의 구동 제어 수단(미도시)의 제어 신호에 따라 X축, Y축 또는 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
일반적으로 디지털 슬라이드 영상 획득을 위한 조직 샘플의 경우 4μm 이내의 두께를 가지고, 세포 샘플의 경우 수십μm의 두께를 가질 수 있으며, 일례로서 상기 피사체(S)의 두께는 대물렌즈부(20)의 피사체 심도의 3배 내지 50배일 수 있다.
일례로서, 상기 영상 획득 장치(100)는 광학 현미경일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)에서, 영상 수집부(10)는 시간을 지연시키면서 광량을 적산시키는 라인 스캔(Line Scan) 센서의 일종인 TDI(Time Delay Integration) 센서이며, 복수의 스테이지(Stage)로 구성되고 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 영상 정보를 획득할 수 있다.
일반적으로 TDI 센서는 각각의 스테이지에서 동일한 타겟을 촬영하고, 각각의 스테이지에서 출력된 신호를 누적하여 1개의 라인 영상(Line Image)을 생성할 수 있다. 이와 같이 일반적인 TDI 센서에서는 각각의 스테이지에서 신호를 누적함으로써 스테이지 개수만큼 노출 시간이 증가되는 효과가 발생되어 밝은 이미지를 얻을 수 있기 때문에 스테이지 수가 많을수록 빠르게 스캔이 가능할 수 있다. 따라서 일반적으로 TDI 센서는 어두운 환경이나 낮은 신호를 가지는 타겟을 빠르게 스캔하여 영상을 생성해야 하는 시스템에서 사용될 수 있다.
전술한 TDI 센서의 특성상 기존 시스템에서는 각각의 스테이지에서의 짧은 방향에서의 픽셀들은 동일한 타겟의 신호를 축적할 수 있도록 광학계가 구성되어야 하기 때문에 각각의 스테이지에서의 짧은 방향에서의 픽셀들과 촬영 대상 타겟 간의 초점 높이는 항상 일치할 수 있도록 배치한다. 만약 상기 스테이지에서의 짧은 방향에서의 픽셀들이 촬영 대상 타겟과의 초점 높이와 차이가 발생될 수 밖에 없는 구조라면 스테이지 수를 10개 미만 정도로 최소화하여 초점 높이의 차이를 최소화할 수 있도록 구성한다. 하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)에서의 영상 수집부(10)는 상기 각각의 스테이지에서의 짧은 방향에서의 픽셀들과 촬영 대상 타겟 간에 초점 높이가 각각의 픽셀마다 편차를 갖도록 TDI 센서를 구성함으로써 종래의 일반적인 TDI 센서와 달리 1개의 라인 영상이 다양한 초점 높이(Z축 방향)의 중첩 신호를 가질 수 있도록 하는데 특징이 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 영상 수집부(10)는 전술한 바와 같이 복수의 스테이지(Stage)로 구성될 수 있으며, 적어도 10개 이상의 스테이지로 구성될 수 있다. 이 때, 도 1에서 'B'선은 영상 수집부(10)의 '행방향(짧은 방향)'을 나타내고, 'C'선은 영상 수집부(10)의 '열방향(긴방향)'을 나타낼 수 있다.
예시적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 영상 수집부(10)는 1부터 N까지의 N개의 '행방향 픽셀 그룹'을 가지고, line 1~ line n까지의 n개의 스테이지(stage, '열방향 픽셀 그룹')를 가지도록 구성될 수 있다.
이 때, 각각의 '행방향 픽셀 그룹'은 n개의 픽셀을 가질 수 있으며, 각각의 스테이지는 N개의 픽셀을 가질 수 있다.
또한, 영상 수집부(10)는 복수의 스테이지가 피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향(X축 방향, 스캔 방향)에 대해 소정 각도(θ)로 기울어지도록, 피사체(S)(또는 재물대부(30))에 대해 배치될 수 있다.
일례로서, 스테이지가 피사체(S)의 이동 방향에 대해 기울어진 '소정 각도(θ)'의 범위는 도 1에 도시된 바와 같이 피사체(S)의 이동 방향(스캔 방향)에 대해서 0° 초과 90° 미만의 예각 범위이거나, 도면상에 도시되지는 않았으나 90° 초과 180° 미만의 둔각 범위일 수 있다.
이 때, 스캔이 피사체(S)의 좌측에서 우측으로 이루어지는 경우에, 스테이지가 피사체(S)의 이동 방향에 대해 기울어진 '소정 각도(θ)'의 범위가 도 1에 도시된 바와 같이 예각 범위인 경우에는 스테이지의 낮은 Z축 초점 높이에서 높은 Z축 초점 높이로 촬영이 가능할 수 있고, 스테이지가 피사체(S)의 이동 방향에 대해 기울어진 '소정 각도(θ)'의 범위가 둔각 범위인 경우에는 스테이지의 높은 Z축 초점 높이에서 낮은 Z축 초점 높이로 촬영이 가능할 수 있다. 이 때, 상기 스캔 방향은 피사체(S)의 우측에서 좌측으로 이루어지는 것도 가능하다.
본 발명에서는 X축 방향을 스캔 방향(피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향)으로 설명하나, 상기 스캔 방향은 X축 방향에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1의 D부분 및 도 2를 참조하면, 상기 영상 수집부(10)의 복수의 “행방향 픽셀 그룹”은 각각 피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향(X축 방향)에 대해 소정 각도(θ)로 기울어지도록, 피사체(S)(또는 재물대부(30))에 대해 배치될 수 있으며, 각각이 Y축에 수직이면서 피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향(X축 방향)에 대해 소정 각도(θ)로 기울어지는 “행방향 픽셀 그룹” 전체는 상기 X축 방향과 수직인 Y축 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)에 구비된 영상 수집부(10)는 복수의 스테이지가 피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향에 대해 소정 각도 기울어지도록 피사체(S)(또는 재물대부(30))에 대해 배치되므로, 피사체(S)에 대해 각각의 스테이지(line 1 - line n)에서 동일한 행방향 픽셀 그룹(예 : 도 1 및 도 2에서의 18번째 행방향 픽셀 그룹)에서의 픽셀(예 : a ~ n 픽셀)들이 모두 서로 다른 초점 높이를 가질 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성된 영상 수집부(10)를 이용하게 되면, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서 각각의 스테이지(line 1 - line n)는 각각의 스테이지에서의 서로 다른 초점 높이에 의해 형성되는 서로 다른 Z축 신호들을 연속적으로 획득하고, 각각의 스테이지에 대한 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 이 신호들이 중첩된 하나의 라인 스캔 영상(상세하게는, 상기 라인 스캔 영상은 서로 다른 Z축 초점 높이에 대해 형성되는 XY평면에서의 영상)을 생성할 수 있다.
또한, 상기 영상 수집부(10)는 피사체(S) 스캔 시 피사체(S)의 대략적인 높이를 감지할 수 있도록 상하 방향으로 전체적인 초점을 조금씩 이동하면서 연속적으로 피사체(S)를 촬영할 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)는, 조명부(40)와, 초점 위치 수신부(50)와, 영상 처리부(60) 및 디스플레이부(70)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 조명부(40)는 재물대부(30)의 하부에 배치되고, 피사체(S)에 광선을 조사할 수 있다. 그러나 조명부(40)의 배치가 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 조명부(40)는 재물대부(30)의 상측에 배치되는 것도 가능할 수 있다.
일례로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)는 조명부(40)로부터 입사되는 광선의 광축을 기준으로 조명부(40), 재물대부(30), 피사체(S), 대물렌즈부(20) 및 영상 수집부(10)가 상하 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.
초점 위치 수신부(50)는 피사체(S)의 두께, 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받을 수 있다.
또한 일례로서, 초점 위치 수신부(50)는 초점 카메라 또는 레이저 센서를 포함할 수 있다.
이 때, 예시적으로 초점 위치 수신부(50)에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치 측정은, 상기 초점 카메라에 의한 영상 기반 대물렌즈 Z축 위치 분석 방법 또는 레이저 센서에 의한 레이저 거리 측정 센서 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 종래의 고배율 현미경의 경우 상세한 초점 높이가 필요하므로 레이저 센서만을 이용하는 경우 정확한 측정이 어려운 단점이 있으나, 본 발명에서는 다양한 초점 높이의 영상을 획득할 수 있으므로 레이저 센서에 의한 레이저 거리 측정 센서 방법을 이용하는 경우에도 정확한 초점을 가지는 영상을 획득할 수 있다.
재물대부(30)에 배치된 피사체(S)의 크기가 상기 영상 수집부(10)가 한 번에 촬영할 수 있는 영역보다 클 때, 영상 수집부(10)는 피사체(S)의 촬영 대상 영역(영상 수집부(10)가 한 번에 촬영할 수 있는 영역)을 스캔함으로써 Z축 신호들이 중첩된 영상들을 순차적으로 생성하고, 영상 처리부(60)는 인접한 영상을 차례로 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성할 수 있다.
이 때, 영상 수집부(10)와 영상 처리부(60)는 순차적으로 동작하거나 또는 병렬로 동작할 수 있다.
한편, 재물대부(30)에 배치된 피사체(S)의 크기가 영상 수집부(10)가 1회의 촬영으로 촬영할 수 있는 영역과 동일 또는 유사한 경우에는 상기 피사체(S)의 촬영 대상 영역은 피사체(S)의 관심 영역(ROI : region of interest) 전체로 볼 수 있다. 일례로서, 상기 피사체(S)의 관심 영역은 사용자가 피사체에 대해 촬영하고자 하는 영역을 의미할 수 있다.
영상 수집부(10)가 한 번에 촬영할 수 있는 영역보다 큰 피사체(S)의 경우, 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역을 위치시킨 다음, 영상 수집부(10)에 의해 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)와 같이 영상 수집부(10)가 TDI 센서로 구성되는 경우에는 대물렌즈부(20)의 FOV는 스캔 방향의 수직방향 시야각을 의미할 수 있다.
다음으로, 재물대부(30)의 구동에 따라 피사체(S)를 이동하여 대물렌즈부(20)의 FOV에 전술한 촬영 대상 영역(예 : 제 1 영상이 촬영된 제 1 영상 촬영 영역)에 인접한 피사체(S)의 촬영 대상 영역(제 2 영상 촬영 영역)을 위치시킨 다음, 영상 수집부(10)에 의해 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 원활한 영상 정합을 위해 제 1 영상은 제 2 영상과 적어도 일부가 겹치도록 촬영될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)에서 상기 제 1 영상은 피사체(S)가 배치된 재물대부(30)가 스캔 방향으로 이동 시작 후 정지되는 동안 영상 수집부(10)의 촬영을 통해 생성된 라인 영상들이 합해진 영상을 의미할 수 있고, 상기 제 2 영상은 제 1 영상의 촬영이 완료된 후 재물대부(30)가 다시 이동 시작 후 정지되는 동안 영상 수집부(10)의 촬영을 통해 생성된 라인 영상들이 합해진 영상을 의미할 수 있다. 이 때, 각 영상 촬영 간에 피사체(S)를 이동하기 위해서 재물대부(30)가 영상 수집부(10)의 촬영과 별도로 이동될 수 있다.
또한, 상기 피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체를 촬영할 때까지 영상 촬영을 반복할 수 있다. 예시적으로, 상기 후속 영상 촬영 시(예 : 제 3 영상 촬영 영역에 대해 촬영되는 제 3 영상, 제 4 영상 촬영 영역에 대해 촬영되는 제 4 영상 등), 직전 촬영 영상과 적어도 일부가 겹치도록 촬영할 수 있다. 일례로서, 제 3 영상은 제 2 영상과 적어도 일부가 겹치도록 촬영될 수 있고, 제 4 영상은 제 3 영상과 적어도 일부가 겹치도록 촬영될 수 있다.
영상 처리부(60)는 제 1 영상 및 제 2 영상을 정합하여 전체 스캔 영상을 생성할 수 있다.
상세하게는, 영상 처리부(60)는 제 1 영상 및 제 2 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 필터링부(62) 및 제 1 영상 및 제 2 영상을 스티칭(stitching) 처리하여 전체 스캔 영상을 생성하는 영상 정합부(64)를 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 필터링부(62)는 하이패스 필터(High Pass Filter)를 이용하여 제 1 영상 및 제 2 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 제 1 영상은 제 2 영상과 적어도 일부가 겹칠 수 있으므로, 영상 정합부(64)는 제 1 영상과 제 2 영상을 스티칭 처리할 때, 제 1 영상과 제 2 영상에서 겹치는 부분의 차이를 없애기 위해, 제 1 영상과 제 2 영상이 겹치는 부분에서의 색상, 밝기, 명암, 해상도 등이 최대한 동일하도록 하여 스티칭 처리할 수 있다.
디스플레이부(70)는 영상 정합부(64)에 의해 생성된 전체 스캔 영상을 출력할 수 있다.
한편 제 1 영상 외에 다른 영상이 없는 경우에는, 영상 처리부(60)의 영상 정합부(64)에 의한 별도의 영상 스티칭 처리 없이 영상 처리부(60)의 필터링부(62)에 의해 제 1 영상에 대해서만 저주파수 제거 필터 처리를 수행하여 영상을 생성할 수도 있다.
상세하게는, 제 1 영상 외에 다른 영상이 없는 경우에는 피사체(S)의 촬영 대상 영역은 피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체에 해당될 수 있으며, 영상 수집부(10)는 1회의 촬영으로 피사체(S)의 촬영 대상 영역에서 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상(제 1 영상)을 생성할 수 있고, 필터링부(62)는 상기 Z축 신호들이 중첩된 영상에 대해서 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다.
이 때, 디스플레이부(70)는 필터링부(62)에 의해 필터링된, Z축 신호들이 중첩된 영상을 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용하여 영상을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다. 상세하게는, 도 3(a)는 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)를 위치시켜 제 1 영상을 획득하는 과정을 나타낸 것이고, 도 3(b)는 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 1 영상이 획득된 영역과 인접한 영역을 위치시켜 제 2 영상을 획득하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용하여 영상을 획득하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 재물대부(30)의 구동에 따라 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역을 위치시킬 수 있다. 이 때, 상기 촬영 대상 영역은 영상 획득 장치(100)에 연결된 별도의 입력 인터페이스(미도시)를 통해 사용자에 의해 지정될 수 있으며, 상기 입력 인터페이스를 통한 촬영 대상 영역의 지정에 따라 재물대부(30)가 구동되어 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역이 위치될 수 있다.
다음으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 초점 위치 수신부(50)에 의해 피사체(S)의 두께, 촬영 대상 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받을 수 있다.
일례로서, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 초점 위치 수신부(50)에서 피사체(S)의 두께를 입력받는 경우, 입력받는 두께 정보는 피사체(S)의 전체 두께의 90% 이내일 수 있으며, 피사체(S)의 중심을 기준으로 피사체(S)의 두께를 상하로 반분(半分)하는 경우, 피사체(S)의 중심으로부터 상측 45%의 두께 및 하측 45%의 두께가 초점 위치 수신부(50)에 의해 입력될 수 있다. 다만, 초점 위치 수신부(50)에 입력되는 피사체(S)의 두께는 전술한 내용에 한정되지 않고 피사체(S)의 특성에 따라 피사체(S)의 전체 두께의 90% 보다 훨씬 작은 두께이거나, 피사체(S)의 전체 두께의 100%일 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용한 영상 획득 방법에서는, 재물대부(30)의 구동에 따라 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역을 위치시킨 다음에 초점 위치 수신부(50)에 의해 피사체(S)의 두께, 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 초점 위치 수신부(50)에 의해 피사체(S)의 두께, 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받는 과정을 먼저 수행하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 영상 수집부(10)에 의해 피사체(S)의 촬영 대상 영역에서, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상을 생성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 전술한 바와 같이 영상 수집부(10)는 복수의 스테이지가 피사체(S)(또는 재물대부(30))의 이동 방향에 대해 소정 각도 기울어지도록 피사체(S)(또는 재물대부(30))에 대해 배치되므로, 영상 수집부(10)는 피사체(S)에 대해 각각의 스테이지(line 1 ~ line n)에서 모두 서로 다른 초점 높이를 가질 수 있다.
따라서, 영상 수집부(10)는 초점 위치 수신부(50)에 의해 입력된 피사체(S)의 두께(예시적으로, 피사체(S)의 전체 두께의 90% 정도)에 해당하는 범위에서, 각각의 스테이지(line 1 ~ line n)의 서로 다른 초점 높이에 의해 형성되는 서로 다른 Z축 신호들을 획득할 수 있다. 이에 따라, 영상 수집부(10)에 의해 각각의 스테이지(line 1 ~ line n)에 대한 Z축 신호값들이 합해지면, 다양한 초점 높이가 중첩된 신호 영상이 하나의 라인 스캔 영상으로 생성될 수 있다.
다음으로, 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해, 영상 수집부(10)에 의해 생성된 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용한 영상 획득 방법에서, 전술한 제 1 영상 외에 다른 영상이 없는 경우에는, 전술한 바와 같이 영상 처리부(60)에 구비된 영상 정합부(64)에 의한 별도의 영상 스티칭 처리는 수행되지 않을 수 있다. 제 1 영상 외에 다른 영상이 없는 경우에는, 영상 처리부(60)는 영상 수집부(10)에 의해 생성되고, 필터링부(62)에 의해 저주파수 제거 필터가 처리된 제 1 영상을 저장하며, 디스플레이부(70)는 생성된 제 1 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
한편, 전술한 촬영 대상 영역(예 : 제 1 영상이 촬영된 제 1 영상 촬영 영역) 이외에 피사체(S)에 다른 촬영 대상 영역이 존재하는 경우에는, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 재물대부(30)의 구동에 따라 피사체(S)를 이동하여 대물렌즈부(20)의 FOV에 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 피사체(S)의 촬영 대상 영역(제 2 영상 촬영 영역)을 위치시킬 수 있다. 일례로서, 제 1 영상 촬영 영역은 제 2 영상 촬영 영역과 적어도 일부가 겹칠 수 있다.
제 1 영상 촬영 영역과 마찬가지로 제 2 영상 촬영 영역도 전술한 입력 인터페이스를 통해 사용자에 의해 지정될 수 있으며, 상기 입력 인터페이스를 통한 제 2 영상 촬영 영역의 지정에 따라 재물대부(30)가 구동되어 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 2 영상 촬영 영역이 위치될 수 있다.
다음으로, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 초점 위치 수신부(50)에 의해 제 2 영상 촬영 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치를 입력 받을 수 있다.
다음으로, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 영상 수집부(10)에 의해 제 2 영상 촬영 영역에서, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성할 수 있다.
이 때, 제 2 영상은 전술한 제 1 영상과 마찬가지로 다양한 초점 높이가 중첩된 신호 영상이 하나의 라인 스캔 영상으로 생성된 영상일 수 있다.
다음으로 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해, 영상 수집부(10)에 의해 생성된 제 2 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용한 전술한 영상 획득 방법은 제 1 영상 촬영 영역 및 제 2 영상 촬영 영역과 인접한 영역이 더 이상 없거나, 피사체(S)에 대해 더 이상 촬영되지 않은 촬영 대상 영역이 없을 때(피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체를 촬영할 때까지)까지 반복 수행될 수 있다.
다음으로 영상 처리부(60)에 구비된 영상 정합부(64)에 의해 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이 제 1 영상 촬영 영역은 제 2 영상 촬영 영역과 적어도 일부가 겹칠 수 있으므로, 영상 정합부(64)는 제 1 영상과 제 2 영상을 스티칭 처리할 때, 제 1 영상과 제 2 영상에서 겹치는 부분의 차이를 없애기 위해, 제 1 영상과 제 2 영상이 겹치는 부분에서의 색상, 밝기, 명암, 해상도 등이 최대한 동일하도록 하여 스티칭 처리할 수 있다.
이후, 디스플레이부(70)는 영상 정합부(64)에 의해 제 1 영상과 제 2 영상이 스티칭 처리되어 생성된 전체 스캔 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 이용하여 영상을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다. 상세하게는, 도 5(a)는 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 1 영상 촬영 영역을 위치시켜 제 1 영상을 획득하는 과정을 나타낸 것이고, 도 5(b)는 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 2 영상 촬영 영역을 위치시켜 제 2 영상을 획득하는 과정을 나타낸 것이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')의 경우, 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)와 달리 영상 수집부(10)가 TDI 센서로 구성되지 않고, 에어리어 센서로 구성되는 것을 제외하고는 전술한 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(10)와 비교하여 구조적으로 큰 차이는 없다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 표시하도록 하며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')는 가변 초점 렌즈를 포함하는 에어리어 센서(Area Sensor)인 영상 수집부(10')를 포함한다.
상기 영상 수집부(10')는 1회 노출되는 시간 동안, 에어리어 센서에 포함된 가변 초점 렌즈가 초점 거리 변경을 수 회에서 수십 회 수행하여 피사체(S)의 다양한 초점 거리의 영상이 합해진 한 장의 영상을 생성하도록 할 수 있다. 이 때, 가변 초점 렌즈에 의한 초점 거리 변경은 도 4에 도시된 Z축 방향에 대해 연속적으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 이용하여 영상을 획득하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 재물대부(30)의 구동에 따라 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역(예 : 제 1 영상 촬영 영역)을 위치시킬 수 있다. 이 때, 상기 촬영 대상 영역은 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')에 연결된 별도의 입력 인터페이스(미도시)를 통해 사용자에 의해 지정될 수 있으며, 상기 입력 인터페이스를 통한 촬영 대상 영역의 지정에 따라 재물대부(30)가 구동되어 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 촬영 대상 영역이 위치될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')와 같이 영상 수집부(10')가 에어리어 센서로 구성되는 경우에는 대물렌즈부(20)의 FOV는 스캔 방향의 수직방향 시야각, 좌우방향 시야각 또는 대각선 시야각을 의미할 수 있다.
다음으로 도 5(a)에 도시된 바와 같이 초점 위치 수신부(50)에 의해 피사체(S)의 두께, 촬영 대상 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받을 수 있다. 이 때, 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')와 마찬가지로 초점 위치 수신부(50)에 의해 입력되는 피사체(S)의 두께는 피사체(S)의 전체 두께의 90% 이내일 수 있다.
다음으로, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 영상 수집부(10')에 의해 촬영 대상 영역에서 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상을 생성할 수 있다.
도 4와 같이 영상 수집부(10')가 에어리어 센서로 구성되는 제 2 실시예의 영상 획득 장치(100')를 이용하는 경우에는, 에어리어 센서의 1회 노출시 영상 수집부(10')에 구비된 가변 초점 렌즈가 초점 위치 수신부(50)에 의해 입력된 피사체(S)의 두께(예시적으로, 피사체(S)의 전체 두께의 90% 정도)에 해당하는 범위 내에서 초점 거리를 연속적으로 변경(예시적으로 피사체(S)의 최저 높이에서 최고 높이까지 또는 최고 높이에서 최저 높이까지 연속적으로 빠르게 변경)하여 서로 다른 Z축 신호들을 획득한 다음, 에어리어 센서의 노출을 차단하고 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 서로 다른 Z축 신호들이 중첩된 영상을 획득할 수 있다.
다만, 영상 수집부(10')에서 에어리어 센서의 노출 전에 가변 초점 렌즈가 초점 거리의 변경을 시작하고, 가변 초점 렌즈가 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서 초점 거리를 변경하는 도중에 에어리어 센서의 노출을 시작하는 구동 방식도 가능할 수 있다.
또한, 초점 위치 수신부(50)에 입력되는 피사체(S)의 두께는 전술한 내용에 한정되지 않고 피사체(S)의 특성에 따라 피사체(S)의 전체 두께의 90% 보다 훨씬 작은 두께이거나, 피사체(S)의 전체 두께의 100%일 수도 있다.
이에 따라 영상 수집부(10')에 의해 서로 다른 초점 높이에 대한 Z축 신호값들이 합해지면, 제 2 실시예의 영상 획득 장치(100')에서도 다양한 초점 높이의 영상이 중첩된 영상을 생성할 수 있다.
다음으로, 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해, 영상 수집부(10')에 의해 생성된 상기 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 이용한 영상 획득 방법에서는, 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(100)를 이용한 영상 획득 방법과 마찬가지로 전술한 촬영 대상 영역(예 : 제 1 영상이 촬영된 제 1 영상 촬영 영역) 외에 피사체(S)에 다른 촬영 대상 영역이 없는 경우에, 전술한 바와 같이 영상 처리부(60)에 구비된 영상 정합부(64)에 의한 별도의 영상 스티칭 처리는 수행되지 않을 수 있다. 제 1 영상 촬영 영역 외에 피사체(S)의 다른 촬영 대상 영역이 없는 경우에는, 영상 처리부(60)는 영상 수집부(10')에 의해 생성되고, 필터링부(64)에 의해 저주파수 제거 필터가 처리된 제 1 영상을 저장하며, 디스플레이부(70)는 생성된 제 1 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
한편, 전술한 제 1 촬영 대상 영역 외에 피사체(S)에 다른 촬영 대상 영역이 존재하는 경우에는, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 재물대부(30)의 구동에 따라 피사체(S)를 이동하여 대물렌즈부(20)의 FOV에 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 피사체(S)의 촬영 대상 영역(제 2 영상 촬영 영역)을 위치시킬 수 있다. 일례로서, 제 1 영상 촬영 영역은 제 2 영상 촬영 영역과 적어도 일부가 겹칠 수 있다.
제 1 영상 촬영 영역과 마찬가지로 제 2 영상 촬영 영역도 전술한 입력 인터페이스를 통해 사용자에 의해 지정될 수 있으며, 상기 입력 인터페이스를 통한 제 2 영상 촬영 영역의 지정에 따라 재물대부(30)가 구동되어 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 2 영상 촬영 영역이 위치될 수 있다.
다음으로, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 초점 위치 수신부(50)에 의해 제 2 영상 촬영 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치를 입력받을 수 있다.
다음으로, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 영상 수집부(10')에 의해 제 2 영상 촬영 영역에서, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성할 수 있다.
이 때, 제 2 영상은 전술한 제 1 영상과 마찬가지로 다양한 초점 높이의 영상이 중첩되어 생성된 영상일 수 있다.
다음으로 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해 영상 수집부(10')에 의해 생성된 제 2 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 이용한 전술한 영상 획득 방법은 제 1 영상 촬영 영역 및 제 2 영상 촬영 영역과 인접한 영역이 더 이상 없거나 피사체(S)에 대해 더 이상 촬영되지 않은 촬영 대상 영역이 없을 때(피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체를 촬영할 때까지)까지 반복 수행될 수 있다.
다음으로 영상 처리부(60)에 구비된 영상 정합부(64)에 의해 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이 제 1 영상 촬영 영역은 제 2 영상 촬영 영역과 적어도 일부가 겹칠 수 있으므로, 영상 정합부(64)는 제 1 영상과 제 2 영상을 스티칭 처리할 때, 제 1 영상과 제 2 영상에서 겹치는 부분의 차이를 없애기 위해, 제 1 영상과 제 2 영상이 겹치는 부분에서의 색상, 밝기, 명암, 해상도 등이 최대한 동일하도록 하여 스티칭 처리할 수 있다.
이후, 디스플레이부(70)는 영상 정합부(64)에 의해 제 1 영상과 제 2 영상이 스티칭 처리되어 생성된 전체 스캔 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 영상 획득 장치(100, 100')를 이용한 영상 획득 방법을 나타낸 흐름도이다.
전술한 바와 같이 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상 획득 장치(100) 및 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 획득 장치(100')를 이용한 영상 획득 방법에 대해 상세히 설명하였는바, 도 6의 흐름도에 관한 설명에 대해서는 후술되는 바와 같이 간략히 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 영상 획득 장치(100, 100')를 이용한 영상 획득 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 3(a) 또는 도 5(a)에 도시된 바와 같이 대물렌즈부(20)의 FOV에 피사체(S)의 제 1 영상 촬영 영역을 위치시킨다(S1 단계). 이 때, 상기 S1 단계는 전술한 재물대부(30)의 구동에 의해 이루어질 수 있다.
다음으로, 피사체(S)의 두께, 제 1 영상 촬영 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치 및 대물렌즈부(20)의 초점 위치를 입력받는다(S2 단계). 이 때, 상기 S2 단계는 전술한 초점 위치 수신부(50)에 의해 수행될 수 있다.
도 6에서, S1 단계 이후에 S2 단계가 수행되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 S2 단계가 먼저 수행된 후에 S1 단계가 수행되는 것도 가능하다.
상기 S1 단계 및 S2 단계를 수행한 후에, 피사체(S)의 제 1 영상 촬영 영역에서, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성한다(S3 단계). 이 때, 상기 S3 단계는 전술한 영상 수집부(10, 10')에 의해 수행될 수 있다.
상기 S3 단계 이후에는, 생성된 제 1 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행한다(S4 단계). 이 때, 상기 S4 단계는 전술한 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 영상 획득 장치(100, 100')를 이용한 영상 획득 방법에서, 전술한 제 1 영상 촬영 영역 외에 피사체(S)에 대해 다른 촬영 대상 영역이 없는 경우에는, 영상 처리부(60)는 생성된 제 1 영상을 저장하며, 디스플레이부(70)는 생성된 제 1 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
한편, 전술한 제 1 영상 촬영 영역 외에 다른 촬영 대상 영역이 존재하는 경우에는, 도 3(b) 또는 도 5(b)에 도시된 바와 같이 피사체(S)를 이동하여 대물렌즈부(20)의 FOV에 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 피사체(S)의 제 2 영상 촬영 영역을 위치시킨다(S5 단계). 이 때, 상기 S5 단계는 전술한 재물대부(30)의 구동에 의해 이루어질 수 있으며, 제 1 영상 촬영 영역은 제 2 영상 촬영 영역과 적어도 일부가 겹칠 수 있다.
상기 S5 단계 이후에는, 제 2 영상 촬영 영역에서의 피사체(S)의 Z축 높이 위치를 입력받는다(S6 단계). 이 때, 상기 S6 단계는 전술한 초점 위치 수신부(50)에 의해 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이 제 1 영상 촬영 영역 외에 다른 촬영 대상 영역이 존재하는 경우에는, 상기 S2 단계 및 S6 단계에서의 초점 위치 수신부(50)에 의한 Z축 높이 위치 입력은 영상 수집부(10, 10')에 의한 제 1 영상 또는 제 2 영상 촬영 전에 매번 이루어지거나 또는 제 1 영상의 촬영 전에만 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 영상 획득 방법에서는 영상 수집부(10, 10')에 의해 다양한 초점 높이가 중첩된 신호 영상이 하나의 영상으로 생성되기 때문에 각각의 초점 높이에 대한 raw 영상 촬영시 상세한 초점이 필요하지 않으므로, 초점 위치 수신부(50)에 의한 Z축 높이 위치 입력이 영상 수집부(10, 10')에 의한 영상 촬영 전에 반드시 매번 이루어지지 않더라도 초점이 충분히 맞는 고심도 영상의 획득이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 영상 획득 방법에서는 초점 위치 수신부(50)에 의한 Z축 높이 위치 입력이 영상 수집부(10, 10')에 의한 영상 촬영 전에 반드시 매번 이루어지지는 않으므로 촬영 속도를 빠르게 할 수 있다.
전술한 초점 위치 수신부(50)에 의한 Z축 높이 위치 입력은, 제 1 영상 촬영 영역 및 제 2 영상 촬영 영역 이외의 피사체(S)의 다수의 촬영 대상 영역이 더 존재하는 경우에 각각의 영상 촬영 전에 매번 이루어지거나, 제 1 영상의 촬영 전에만 이루어지거나 또는 일정 횟수 마다의 영상 촬영 전에 한 번씩 이루어질 수도 있다.
상기 S6 단계 이후에는, 제 2 영상 촬영 영역에서, 피사체(S)의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성한다(S7 단계). 이 때, 상기 S7 단계는 전술한 영상 수집부(10, 10')에 의해 수행될 수 있다.
상기 S7 단계 이후에는, 생성된 제 2 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행한다(S8 단계). 이 때, 상기 S8 단계는 전술한 영상 처리부(60)에 구비된 필터링부(62)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 획득 장치(100, 100')를 이용한 전술한 영상 획득 방법은 제 1 영상 촬영 영역 및 제 2 영상 촬영 영역과 인접한 영역이 더 이상 없거나, 피사체(S)에 대해 더 이상 촬영되지 않은 촬영 대상 영역이 없을 때까지 반복 수행될 수 있다.
상기 S8 단계 이후에는, 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성한다(S9 단계). 이 때, 상기 S9 단계는 전술한 영상 처리부(60)에 구비된 영상 정합부(64)에 의해 수행될 수 있다.
이후, 디스플레이부(70)는 영상 정합부(64)에 의해 제 1 영상과 제 2 영상이 스티칭 처리되어 생성된 전체 스캔 영상을 사용자에게 표시할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 영상 획득 방법에서는, 상기 S4 단계 및 S8 단계에서와 같이 Z축 신호들이 중첩되어 영상이 생성된 후에 필터링부(62)에 의해 저주파수 제거 필터 처리가 수행되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상세하게는, 본 발명의 영상 획득 방법에서는 (i) 상기 S4 단계 및 S8 단계에서와 같이 촬영 대상 영역에서 영상을 촬영한 이후에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하거나, (ii) 피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체를 모두 촬영한 후, 영상 정합부(64)에 의한 영상 정합 전에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하거나, (iii) 피사체(S)의 관심 영역(ROI) 전체를 모두 촬영한 후, 영상 정합부(64)에 의한 영상 정합 후에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하거나, 또는 (iv) 피사체(S)의 일정 부분을 촬영할 때 마다 저주파수 제거 필터 처리가 수행될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 영상 획득 장치(100, 100')를 이용해 획득된 영상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 Z축 raw 영상(도 7의 (a) 내지 (g) 참조)은 일반적으로 대물렌즈부(20)의 초점 높이를 조절하여 다수의 Z축 신호 영상을 촬영하는 방법으로 촬영한 영상으로서 서로 다른 Z축 높이에 대한 영상 정보를 가지는 복수의 raw 영상을 나타낸 것이다.
도 7에 도시된 Z축 정보 중첩 영상(도 7의 (h) 참조)은 본 발명에서 제시하는 방법으로 다양한 Z축 신호를 중첩한 하나의 영상을 생성하여 저주파수 제거 필터를 적용한 영상으로, 상기 S4 단계 또는 상기 S8 단계에서, Z축 신호들이 중첩되어 생성된 제 1 영상 또는 제 2 영상에 저주파수 제거 필터를 처리한 상태를 나타낸 예시이다.
도 7의 Z축 정보 중첩 영상을 참조하면, 해당 Z축 정보 중첩 영상은 각각의 Z축 raw 영상에서의 초점이 가장 잘 맞는 영역(도 7의 (a) 내지 (g)에서의 화살표로 표시된 부분)이 한 장의 영상으로 조합되어 획득된 수준임을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, Z축 영상 정보를 한 장의 영상으로 중첩하여 획득함으로써 촬영 속도를 줄이고, 데이터 용량 및 영상 처리량을 간소화하면서도 고심도 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 10' : 영상 수집부
20 : 대물렌즈부
30 : 재물대부
40 : 조명부
50 : 초점 위치 수신부
60 : 영상 처리부
70 : 디스플레이부

Claims (14)

  1. 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득 장치에 있어서,
    영상 수집부; 및
    상기 영상 수집부의 하부에 배치되는 대물렌즈부;를 포함하고,
    상기 영상 수집부는, 상기 피사체의 촬영 대상 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촬영 대상 영역은, 상기 제 1 영상이 촬영되는 제 1 영상 촬영 영역 및 상기 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 상기 피사체의 촬영 대상 영역인 제 2 영상 촬영 영역을 포함하고,
    상기 영상 수집부는,
    상기 제 1 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성하고,
    상기 제 2 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피사체의 두께, 상기 촬영 대상 영역에서의 Z축 높이 위치 및 상기 대물렌즈부의 초점 위치를 입력받는 초점 위치 수신부;
    상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 정합하여 전체 스캔 영상을 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 생성된 전체 스캔 영상을 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 수집부는, 복수의 스테이지를 포함하는 TDI 센서인 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 영상 수집부는,
    상기 복수의 스테이지가 상기 피사체의 이동 방향에 대해 소정 각도 기울어지도록, 상기 피사체에 대해 배치되고,
    상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서, 상기 각각의 스테이지에서의 서로 다른 초점 높이에 의해 형성되는 서로 다른 Z축 신호들을 연속적으로 획득하고, 상기 각각의 스테이지에 대한 상기 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 Z축 신호들이 중첩된 영상을 획득하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 수집부는, 가변 초점 렌즈를 포함하는 에어리어 센서인 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 영상 수집부는,
    상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서, 상기 가변 초점 렌즈가 초점 거리를 연속적으로 변경하여 서로 다른 Z축 신호들을 획득하고, 상기 서로 다른 Z축 신호들을 합하여 Z축 신호들이 중첩된 영상을 획득하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 Z축 신호들이 중첩된 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 필터링부가 구비된 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상에 대해 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 필터링부 및
    상기 저주파수 제거 필터 처리가 수행된 상기 제 1 영상 및 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성하는 영상 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 대물렌즈부의 하부에 배치되고, 상기 피사체가 배치되는 재물대부 및
    상기 재물대부의 하부에 배치되고, 상기 피사체에 광선을 조사하는 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 영상은 상기 제 1 영상과 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 하는 영상 획득 장치.
  12. 대물렌즈부의 FOV에 피사체의 제 1 영상 촬영 영역을 위치시키는 단계;
    상기 피사체의 두께, 상기 제 1 영상 촬영 영역에서의 상기 피사체의 Z축 높이 위치 및 상기 대물렌즈부의 초점 위치를 입력받는 단계;
    상기 제 1 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 1 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 제 1 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 피사체를 이동하여 상기 대물렌즈부의 FOV에 상기 제 1 영상 촬영 영역과 인접한 상기 피사체의 제 2 영상 촬영 영역을 위치시키는 단계;
    상기 제 2 영상 촬영 영역에서의 상기 피사체의 Z축 높이 위치를 입력받는 단계;
    상기 제 2 영상 촬영 영역에서, 상기 피사체의 두께에 해당하는 범위 내에서의 Z축 신호들이 중첩된 제 2 영상을 생성하는 단계;
    상기 생성된 제 2 영상에 저주파수 제거 필터 처리를 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 스티칭 처리하여 전체 스캔 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 영상은 상기 제 1 영상과 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 하는 영상 획득 방법.
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