TFT-DXD를 이용한 의료영상처리시스템

개발에 관한 보고서

(최종보고서)

2006. 9. 20.

주관기관 대구대학교

참여기관 (주)아프로진

산업자원부

한국산업기술재단

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최종보고서요약서

1. 산∙학협동과제 정보

과제명 TFT-DXD를 이용한 의료영상처리 시스템 개발

주관기관 대구대학교 총괄책임자 이채욱

지역 경북 평가기관 경북테크노파크

기술분류중분류 의료기기

소분류 의료영상기기

2. 최종 사업의 목표 및 내용

구 분 계 획 수행 실적

사업의 목표

기술개발

▪ 디지털 X-ray용 메인

컨트롤러 개발

▪ 의료용에 적합한 고화질

의료용 LCD 개발

▪ PACS 호환 인터페이스

모듈 개발

▪ 디지털 X-ray의

자동화를 위한 임베디드

컨트롤 보드 구현

▪ X-ray용 검출기 구동회로

개발

▪ TMS320C6711을 이용한

고속 영상신호처리보드

Ver 1.01 개발

▪ Scaler Main board 설계

및 개발

▪ Micom control board 설계

및 개발

▪ Inverter 회로 설계 및 개발

▪ TCP/IP 기반 이미지

검색∙전송 소프트웨어 개발

▪ PIC16F72를 이용한

임베디드 컨트롤 보드 구현

▪ 이미지 뷰어 소프트웨어

구현

▪ 이미지 성능 개선을 위한

소프트웨어 개발

인력양성

▪ 연구 개발을 통한 국내외

학술대회 참가

▪ 특허 및 실용신안 등록

▪ 지속적 연구 수행을 위한

개발인력 양성

▪ 참여기업과의 공동 연구 및

기반기술 전수 프로그램을

통한 개발 인력 파견 수행

▪ 정기적인 워크샵 및 기술

세미나를 통한 신규 인력

교육 및 확보

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사업의 목표

기술개발

▪ 디지털 X-ray용 메인

컨트롤러 개발

▪ 의료용에 적합한 고화질

의료용 LCD 개발

▪ PACS 호환 인터페이스

모듈 개발

▪ 디지털 X-ray의

자동화를 위한 임베디드

컨트롤 보드 구현

▪ 고속 MPEGM 알고리즘

개발

▪ DSP를 이용한 보드 개발

▪Scaler Main board 설계 및

개발

▪Micom control board 설계

및 개발

▪Scaler Main board 설계 및

개발

▪Inverter 회로 설계 및 개발

▪DC/DC power controller

설계 및 개발

▪Scaler main board,

Inverter 회로, OSD

control board 간의

Interface module 개발

▪Dicom Format 프로토콜

개발

▪PIC16F72를 이용한

임베디드 컨트롤 보드 구현

▪TCP/IP 기반 이미지

검색∙전송 소프트웨어 개발

▪PIC16F72를 이용한

임베디드 컨트롤 보드 구현

▪이미지 뷰어 소프트웨어

구현

▪이미지 성능 개선을 위한

소프트웨어 개발

인력양성

▪ 연구 개발을 통한 국내외

학술대회 참가

▪ 특허 및 실용신안 등록

▪ 지속적 연구 수행을 위한

개발인력 양성

▪ 인력 양성 성과

-업체 파견 : 6회

-워크숍 참가 : 5회

-학술대회 참가 : 6회

-기술교육 참가 : 5회

▪연구논문성과

-학위 논문 : 5편

-국내학술 논문 : 8편

-국내 학술논문 발표 : 10편

-국외 학술논문 발표 : 4펴

-내부 보고서 : 2편

▪특허 및 실용신안

-실용신안 : 5건

-기술이전 : 2건

-특허 등록 1건

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최종보고서

최 종 보 고 서 제 출 서

2003년 지역혁신인력양성사업에 의하여 완료한 “TFT-DXD를 이용한 의료영상

처리 시스템 개발"에 관한 최종보고서를 별첨과 같이 제출합니다.

별첨 : 1. 최종보고서 10부. 끝.

2006년 9월 20일

총괄책임자 : 이채욱

주관기관 : 대구대학교

한국산업기술재단 사무총장 귀하

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제 출 문

한국산업기술재단 사무총장 귀하

본 보고서를 "TFT-DXD를 이용한 의료영상처리 시스템 개발에 관한 지역혁신인력

양성사업"(사업기간 2003. 12. 01. ~ 2006. 08. 31.) 사업의 최종보고서로 제출합

니다.

2006. 09. 20.

주 관 기 관 : 대구대학교

총 괄 책 임 : 이 채 욱

사업참여자 : 문병현 교수

류정탁 교수

최상민 박사과정

강문호 석사과정

김시우 석사과정

박재훈 석사과정

이재균 석사과정

정민수 석사과정

정연주 석사과정

황재석 석사과정

김우진 대표이사

전준용 선임연구원

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요 약 서 (초 록)

사 업 명 TFT-DXD를 이용한 의료영상처리 시스템 개발

주관기관 대구대학교 총괄책임자 이 채 욱

총사업기간 2003. 12. 01. ~ 2006. 08. 31. (33개월)

당 해 년 도

사 업 기 간2005. 09. 01. ~ 2006. 08. 31. (12개월)

총 사 업 비

(단위 : 천원)

정부출연금 : 225,000

합 계 : 300,000

민간부담금 : 75,000

참 여 기 관 (주)아프로진

주 제 어

(6 ~ 10개)

TFT LCD Panel, 의료영상처리, PACS, Image Viewer,

Embedded Control Board

1. (최종년도, 당해년도) 사업목표

1) 최종년도 사업목표 : 고해상도 X-ray 의료영상처리 시스템 개발

2) 당해년도 사업목표 : 고해상도 의료영상처리 시스템과 PACS 시스템의 호환

인터페이스 모듈 개발 및 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤

보드 개발

2. 사업 목적 및 중요성

1) 사업의 목적 : 기존 필름방식의 경제적, 의료적 문제점을 해결하고,

TFT-DXD 모듈과 DSP를 이용한 고속 디지털 X-ray 의료영상전송시스템의 구축

을 통한 원격진료 시스템의 구현이 본 사업의 목적이다. 이를 위하여 당해 연도

에는 의료영상 시스템의 원격진단을 가능하게 하기 위한 PACS System의 개발

과 복잡한 X-ray의 제어 방법을 간략화하기위한 Embedded Control Board를

개발하고자 한다.

2) 중요성 : 국제적으로 DR 개발에 대한 연구 분위기가 성숙해 있지만, 현재 국

내에서는 이에 대한 연구가 미흡하다. 따라서 국내 의료기기 사업의 대외종속을

초래하고 있는데, DR분야는 선진국도 초기상황이며 고급기술이기는 하지만 국내

의 기반구조가 비교적 잘 이루어져 있다. 이점을 고려할 때, 지금이 연구개발의

가장 적기이고 이에 대한 개발은 중요하다고 생각된다.

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3) 현황 : X-ray 진단장치의 주요핵심 부분은 X-ray를 발생하는 발생부(X-ray

관, 고전압발생장치)와 인체를 투과한 X-ray의 강도를 측정하는 검출부(검출기,

필름, Image plate 등)와 이를 기계적으로 지지하는 기구부, 그리고 디지털 영상

처리부 등 4가지로 정의 내릴 수 있다. 현재 이러한 주요 부분을 중심으로 기업

체, 학계, 출연연구소에서 활발하게 연구 개발되고 있다. 국가적 차원에서 IT산

업을 발전시킴에 따라 병원의 전산화가 급격히 진행되고 있기 때문에 디지털

X-ray 진단장치의 시장수요가 급증하고 있다. 이에 따라 국내 (주)리스템과 메

디슨 X-ray 등에서 이에 대한 개발에 열중하고 있다. 또한 관련된 정부지원 사

업으로는 산업자원부에서 지원하는 중기거점 산업기반기술사업으로 한국전기연

구소, 삼성전자, 리스템에서 협동으로 개발하고 있다. 삼성전자 AMLCD 사업부

가 평판형 X-ray 검출기를 개발하고 있다. 보건복지부에서 지원하는 사업으로

인제대학교에서 추진하는 a-Se을 이용한 일반촬영용 평판 Digital X-ray 검출기

의 개발 사업이 진행 중에 있다.

3. 사업의 내용 및 범위

1) 1차년도

가. DXD 검출기에 대한 물성 분석 및 구동회로 분석

■ TFT DXD 자료수집, DXD 특성 및 물성 분석 완료

■ X-ray용 검출기 구동회로도 분석 완료

■ 고압발생기 제품 출하

나. 고속 MPEG압축 알고리즘 개발

■ 데이터의 고속처리 및 고해성도를 위한 MPEG 알고리즘 연구 및 논문 발표

■ 고속 MPEG 알고리즘을 이용한 VLSI 구현 및 논문 발표

다. DSP를 이용한 고속영상압축 보드 개발

■ TMS320C6711 DSP를 이용한 의료용 고속영상압축보드의 회로도 완성

■ 영상압축보드 개발을 위한 S/W 및 HW 개발 환경 구축(ROW Writer, Lab

View Vision System)

■ DXD 센서의 막대한 데이터처리 및 전송을 위하여 TMS320C6711 DSP칩을

적용한 고속 영상압축보드 시제품(Ver 0.01) 개발

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2) 2차년도

가. TFT LCD 판넬 구조 분석 및 특성 파악

■ 20.1inch TFT-LCD Panel 구조 및 특성분석 완료

나. Scaler Main Board 설계 및 개발

■ X-Ray 사진 등의 정밀판독에 적합한 고해상도 Scaler Board 회로설계 완료

다. Micom Control Board 설계 및 개발

■ Micom Control Board 개발을 위한 S/W 환경 구축(Paradigm C++ Pro)

∎gm1601을 이용한 Micom Control Board 회로설계 완료

라. inverter 회로 설계 및 개발

■ TFT-LCD의 응답속도 향상을 위한 ODC(Over Drive Circuit) Panel의

Backlight Lamp를 제어하는 DCR(Dynamic Contrast Ratio) 회로 개발 완료

■ Backlight Unit에 공급되는 AC전압을 생성하는 Inverter 회로설계 완료

마. DC/DC Power Controller 설계 및 개발

■ 비디오 디코더에 필요한 직류전압을 생성하는 DC/DC Power Controller 설계

완료

바. Scaler main Board, Inverter 회로, OSD Control Board 간의 Interface 개

발

■ Main LCD Control Board (Scaler, Micom, Power), Inverter 회로, 그리고

OSD Control Board 간의 Interface 완료

3) 3차년도

가. PACS 호환 Interface Module 개발

■ 전세계 표준인 Dicom Format 프로토콜 개발 완료

나. 디지털 X-Ray의 자동화를 위한 임베디드(Embedded) 컨트롤 보드 구현

■ 임베디드 컨트롤 보드와 메인 CPU의 통신을 위한 PS/S & USB 포토 분석

완료

■ PIC16F72를 이용한 PS/2 & USB 방식의 Control Board 개발을 위한 S/W

환경구축(CCS)

■ PIC16F72를 이용한 PS/2 & USB 방식의 Control Board 개발 완료

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다. 이미지 뷰어 소프트웨어 구현

■ X-ray 촬영 대화상자 소프트웨어 개발

■ 의료영상 뷰어 소프트웨어 개발

■ TCP/IP를 이용하여 이미지 검색∙전송 소프트웨어 개발

라. 컴퓨터와 영상압축보드간의 인터페이스 모듈 개발

■ Image 전송을 위한 RS-422 인터페이스회로 및 프로토콜 연구

■ 컴퓨터 통신을 위한 영상압축보드와의 Interface 모둘 분석 완료

■ Computer와 영상압축보드간의 Interface 기술을 적용한 회로도 및 시제품

(Ver 1.01) 개발

4. 사업의 성과(최종성과를 정성적, 정량적으로 기재)

1) 인력양성 사업

■ 인력 교육을 위한 기술 워크샵 및 컨퍼런스, 학술대회 참가

■ 석사 8인 배출

■ 졸업생 전원 취업

■ 인력 교육을 위한 기술 워크숍 및 컨퍼런스 다수 참가

■ 향후 지속적인 연구 개발인력 확보를 위한 자체 인력 교육 시스템 구축

2) 연구 논문

■ 연구를 통한 각종 논문지 및 학술대회 참가

• 학위논문 - 5편

• 국내학술 논문 - 8편

• 국내 학술논문 발표 - 10편

• 국외 학술논문 발표 - 4편

• 내부 보고서 - 2편

3) 특허 및 실용신안 출원

∎실용신안 등록 5건 및 기술이전 2건, 특허 등록 1건

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4) 기술개발

■ DSP를 이용한 영상압축 보드 개발

■ 고속 MPEG 알고리즘 개발

■ SCCI 인터페이스 개발

■ 고해상도 LCD 컨트롤 보드 개발

■ 마이컴 제어방식 형광램프 구동장치 개발

■ 디지털 X-ray 자동화를 위한 임베디드(Embedded) 컨트롤 보드 개발

■ TCP/IP를 이용한 검색 전송 소프트웨어 구현

■ 의료영상 뷰어 소프트웨어 개발

5. 활용방안 및 기대효과

1) 국내 LG Philips LCD 연구소와 교류 협정을 맺어 DXD 고화질용의 Monitor

공동 개발

2) TFT DXD 센서를 이용한 의료영상처리 시스템이 개발완료 되면, 대한의사 협

의회와 접촉 및 교류 예정

3) 지역내 의료영상판매업체와 컨소시움 구축을 통한 판매망 확충

4) 고해상도 의료용 모니터를 다른 분야에 응용하기 위하여 구미지역의 Display

분야 벤처업체에 H/W, S/W 핵심 기술 지원 및 판매 추진

5) DXD 모듈 및 DSP를 이용한 고속 영상 압축 장치 개발의 대부분은 수입에

의존하고 있으므로, 의료기기 산업 발전을 통하여 무역 역조를 개선할 수 있으

며 전자의료기기 업체의 경쟁력을 강화하여 수입대체효과와 수출을 확대시켜 무

역수지를 개선시키고 강력한 전략사업으로 육성시킬 수 있다. 그리고 DXD 모듈

및 DSP를 이용한 고속 영상 압축 장치는 센서, 영상처리, 컴퓨터, X-ray, 레이

저, 신호처리기술, 시스템화 기술 등의 관련 산업에 미치는 파급효과가 매우 커

관련 기술 분야의 발전과 새로운 시장 창출 효과에 촉매제 역할을 할 것을 기대

6) 지역 내 의료영상 판매업체와 컨소시움 구축을 통한 판매망 확충

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목 차

제1장 사업추진의 필요성

제1절 사업비 필요성(중요성)

제2절 국내∙외 관련 기술 현황

제2장 사업의 개요

제1절 사업의 목표

제2절 연차별 사업 목표 및 내용

제3절 기대효과

제3장 DXD 검출기 시스템

제1절 TFT-LCD 물성분석

제2절 TFT Array를 이용한 DXD 검출기

제3절 DR1000C 구동회로

제4장 고속 MPEG 알고리즘 개발

제1절 고속처리를 위한 MPEG-2 필터뱅크 구현 알고리즘

제2절 필터뱅크 실험 및 분석

제5장 고속영상압축 보드 개발

제1절 DSP를 이용한 영상처리 보드 개발

제2절 컴퓨터와 영상처리 보드간의 인터페이스회로 개발

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제6장 SCSl 인테페이스 개발

제1절 SCSI통신

제2절 SCSI표준

제3절 DR1000C와 PC의 SCSI 인터페이스

제7장 LCD 컨트롤 보드 개발

제1절 다중 영상 입력

제2절 마이컴 제어방식 형광램프 구동장치

제3절 LCD 컨트롤 보드 개발

제8장 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드(Embedded) 컨트롤 보드구현

제1절 PS/2 및 USB 프로토콜

제2절 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤 보드 개발

제9장 TCP/IP를 이용한 이미지 검색·전송 소프트웨어 개발

제 1절 DICOM

제2절 TCP/IP를 이용하여 이미지 검색·전송 소프트웨어 개발

제3절 의료영상 뷰어 소프트웨어 개발

제10장 인력양성사업

제1절 인력양성수행 실적

제2절 기타추진 실적

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<부록1>

1. DSP320C6711을 이용한 실시간 영상처리보드 회로도

2. DSP320C6711을 이용한 실시간 영상처리보드 PCB Layout

<부록2>

1. LCD Control Board 회로도

2. LCD Control Board PCB layout

<부록3>

1. PS/2 Embedded Control Board 회로도

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제1장 사업추진의 필요성

제1절 사업의 필요성(중요성)

인류의 오랜 욕망, 즉 질병을 진단하기 위해서 실제 인체의 내부를 해부하지 않고

도 내부구조를 보고자 하는 욕망은 뢴트켄이 X-ray를 발견함으로써 실현되었다.

X-ray 장비를 이용한 질병의 진단은 그 원시적인 사용에서부터 줄곧 발전하여,

100여년이 지난 지금은 질병의 진단과 치료에 있어서 중요한 역할을 수행하고 있

다.

초기의 X-ray 촬영장치로는 인체 내부를 투여해서 볼 수밖에 없었기 때문에 이를

판독하는 의사들은 많은 어려움을 가지고 있었다. 그 이유는 인제 내부의 각종 정

보가 중합되어 필름 상에 재현되기 때문에 이를 판독하는데 어려움이 많을 수밖에

없었기 때문이다. 이러한 이유로 인하여 의료영상 분야에서는 종합된 영상이 아닌

단층 영상을 얻고자하는 연구 개발이 시작되게 되었다. 1972년 영국 EMI사의 연구

원이었던 G.N. Hounsfield가 X-ray을 이용한 전산화 단층촬영술(CA

T:Computerized Axical Transverse Scanning)이라는 혁신적인 신기술을 발표하였

고, 이후 X-ray을 이용한 단층 촬영술은 CT(Computerized Topography)로 불리게

되었다. X-ray을 이용한 CT가 임상적으로 널리 사용되기 시작한 이후에도 의학계

에서는 새로운 형태의 인체 내 정보를 얻을 수 있는 단층 영상에 대한 필요성이 계

속 대두되었다. X-ray CT 소개 이후에도 많은 종류의 새로운 CT가 소개되었는데,

DR(Digital Radiography), 단광자 방출형 단층촬영장치(SPECT:Positron Emission

Topography)， 자가공명영상장치(MRI: Magnetic Resonance imaging) 등이 그것

이다.

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[그림 1-1] 기존 필름/스크린 방식 X-ray 시스템과 디지털 X-ray 시스템의 비교

오늘날 영상진단 분야에서는 영상기기에 컴퓨터 기술의 도입으로 영상， CT, MRI,

RI영상, 초음파 영상 등 이미 많은 디지털 영상(digital image)을 접하고 있으며 모

든 기술동향이 디지털화되는 추세에 있다. 그러나 아직까지도 70%에 해당하는

X-ray 장치는 아직 기존의 필름방식에 의존하고 있다. 필름방식은 여러 단점들을

지니고 있으므로, 필름의 사용보다 편리하고 보관 및 관리의 개선을 높이기 위해

영상의 전산화에 대한 필요성이 증대되었다. 이것이 기존의 아날로그 X-ray 영상을

디지털화하는 방식이 Digital Xray 혹은 Digital Radiography(DR)라고 하는 분야이

다. [그림 1-I]. 영상을 디지털화하면 진단의 질을 향상시킬 뿐 아니라 많은 이점이

있다. 따라서 아날로그 X-ray 영상을 디지털화하기 위하여 새로운 디지털X-ray 영

상시스템(Digital Radiography System)이 개발되고 있으며 이를 개선하기 위한 노

력을 경주하고 있다.

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1. 기술적 측면에서의 개발필요성

디지털 X-ray 진단 장치에서 가장 중요한 것은 고해상도와 높은 신뢰성을 가진

X-ray 검출가라 할 수 있다. 현재의 선호 검출기에서 실시간으로 영상을 획득하는

방법으로서 가장 대표적인 방법은 TFT， photodiode, scintillator가 결합된 것과

TFT에 photoconductive 물질이 코팅된 것 그리고 형광판과 CCD를 결합한 것, 여

러 개의 CID를 결합한 것 등이 있다. 현재까지는 카메라를 이용한 촬영용이 국내에

서 리스템과 솔고바이오 등에서 상품화되어 판매되고 있다. 그리나 카메라를 이용

한 방식은 기존 필름방식에 비하여 해상도가 떨어지는 단점이 있다.

최근에 삼성전자와 LG 필립스는 지난 98년말부터 5년간 산업자원부 중기거점 기술

개발사업인 ‘DR 장치 개발 사업’에 참여 기관으로 참석하여 디지털 엑스레이 (DR)

장치 핵심 부품인 검출기원판을 사업화하기로 하였다. 검출기 원판은 유리기판 위

에 트랜지스터와 아포퍼스 실리콘 재질의 광다이오드를 얹어 엑스선 선호를 검출,

디지털 영상으로 전환하는 핵심부품으로 DDR방식에 비해 해상도가 높으며 필름방

식과도 거의 비슷한 수준의 해상도를 제공한다. 삼성전자와 LG필립스는 장기적으로

공급과잉이 염려되는 기존의 노트북 및 모니터용 TFT LCD의 비중을 줄이고 고부

가가치 의료용 TFT Array 제품에 주력한다는 전략을 세우고 있다.

이렇게 되면 촬영 투지장치, 혈관촬영장치, 심혈관 촬영장치를 중심으로 영상증배관

이 평판형 X-ray 검출기로 대체될 전망이다. 그러나 현재 디지털 영상 관리 시스템

의 각 요소에 따르는 기술이 아직 완전하지 못하며 디지털검출기 모듈 및 디에스피

를 이용한 고속 영상압축 알고리즘과 공간분해능, 계조분해능, 시간분해능을 만족시

키는 디스플레이 장치 등에 대한 연구가 진행되어야 한다. 또한 디지털 정보의 가

장 특징이라 할 수 있는 다용도 데이터 서비스가 내장된 X-ray 시스템에 관련된 소

프트웨어 개발의 부족으로 현대 의학을 따라가지 못하고 있다. 이를 해결하는 방법

으로는 (1) 고해상도에 적합한 디지털엑스레이 검출기 모듈 및 영상신호처리 기술

의 향상, (2)디지털 엑스레이기기에 적합한 디스플레이 개발 (3)고속 및 대용량 데

이터 처리 및 전송장치의 개발이 절실하게 필요하다.

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2. 산업적 측면에서의 개발필요성

전자의료기기 산업은 높은 소득 탄력성과 지속적인 시장 창출을 통해 고성장, 고부

가가치 산업으로서 국제적으로 경제적 비중이 증가되고 있는 설정이다. 향후에도

전자의료기기 산업은 정보화, 고령 시대로의 진입과 함께 산업 내 또는 산업간 적

극적인 융합화를 통해 다양한 사업영역을 창출함으로서 고성장, 고부가가치산업으

로 그 중요성이 커질 전망이다. 특히 X-ray 진단기는 고가의 고부가가치의 의료장

비군에 속하며, 복지사회진입에 따른 의료서비스 향상시가며, 가장 기본적 진단도구

이고, 비교적 안정적 사업 환경을 확보하고 있다.

따라서 본 연구에서 개발하고자 하는 X-ray 시스템 산업은 전문 중소기업에 유리한

형태의 산업으로 국내실정에 적합한 산업일 뿐 아니라 국가 경쟁력의 향상에도 크

게 이바지할 것으로 예상된다. 또한 전자의료기기에 적용되는 기술은 전자공학, 전

산공학, 기계공학, 물리학, 화학 등 공학기술과 의학, 생리학 등이 복합되어 있는

특성을 갖기 때문에 산업 노동력의 증가와 연구인력의 양성 효과가 기대된다. 따라

서 본 시스템의 개발은 현시점에서 절실하게 요구된다.

3. 사회환경적 측면에서의 개발필요성

과학기술의 빠른 발전으로 인류의 생활양식은 상당히 변화되고 있으며, 이에 따른

삶의 질 향상을 위한 요구가 커지고 있다. 그리고 사회 복지 제도의 증가에 따른

의료시설의 첨단화는 미래 복지사회에서 매우 큰 중심이 될 것이다. 삶의 질 향상

을 위한 기술력은 해당 국가 이미지 제고와 국가 경쟁력 향상의 근간이 된다. 또한

안전하고 신뢰성 높은 전자의료기기를 연구 개발하는 것은 질 높은 의료 서비스를

제공함으로써 복지사회 기반구축을 지원하는 첩경이 된다. 따라서 미래 의료 복지

시설의 첨단화를 꿈꾸는 현재의 사회 환경적 측면에서 본 시스템의 개발과 개선은

매우 중요하다.

- 18 -

4. 정책적 측면에서의 개발필요성

아래의 표는 국내 의료기기 업체의 현황이다. 과거에 비하여 수입 업체의 수가 급

속하게 증가하는 추세이다. 또한 우리나라의 의료기가 산업은 영세한 실정에 있어

소수업체에서 차지하는 생산규모 및 고용인원을 고려할 때 상대적으로 영세업체가

과다하다는 것이 국내 의료기가 산업의 현실이다. 이러한 환경에서 국내의 전자의

료기기 산업을 육성 발전시키기 위해서는 체계적인 중장기적인 전략 수립이 국가

정책적 차원에서 필요하다. 따라서 국가 경쟁력의 증가와 전 국가적 고용인원의 증

가를 위해서 본 시스템의 개발은 국가 정책적 측면에서 매우 중요한 사업이라 할

수 있다.

본 과제 내용인 디지털엑스레이 모듈 및 의료용 디스플레이 개발은 정부가 최근에

발표한 10대 차세대 성장동력 산업 중 디스플레이 차세대 반도체 산업의 최선기술

에 해당하며, 고속 디지털영상압축 기술은 디지털TV/방송 및 차세대 이동통신의 핵

심기술이다. 또한 의료영상 솔루션은 디지털 콘텐츠/SW솔루션으로는 시장에서 고

가로 고부가가치 산업에 해당한다.

[그림 1-2] 국내 의료기기 업체 현황

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5. 지역 산업적 측면에서의 개발필요성

경북∙대구 지역의 산업계가 차지하는 비중은 기업체 수는 29.7%, 종업원의 고용비

용은 36.3%, 생산액의 경우 38.3%로 전국 2위를 차지하고 있음에도 불구하고 경

북·대구 지역의 국공립 또는 민간연구소는 전국의 10% 정도에 불과하며, 지역 산

업체의 신기술 개발 지원 기능은 매우 취약한 상황이다. 또한 경북·대구 지역에는

전국의 26%에 해당하는 대학이 있으며, 창업 가능한 기술의 잠재력이 매우 크다

할 수 있다. 따라서 현재 경북·대구 지역에서는 산·학·면이 연계하여 기술혁신을 주

도하여 고부가가치 첨단산업의 창업촉진 및 유치 추진 중에 있다. 특히 7개의 종합

대학에서 배출되는 풍부한 정보통신 산업 인력을 바탕으로 첨단정보지식산업인 정

보통신산업이 성장 가능성이 높다. 이와 같은 환경이l서 의료기기의 첨단화를 정보

통신기술로 승화시킨다는 것은 지역 산업 발전에 큰 공헌이 되리라 예상된다.

이와 같은 이유에 의하여 현시점에서 디지털 X-ray 영상진단장치의 H/W 및 S/W

개발에 관한 연구를 수행하는 것은 점차 확대되어 가는 미래 의료 복지 사업에서

한국이 보다 유리한 위치를 확보함에 있어 매우 중요한 역할을 하게 될 것으로 기

대된다. 또한 이에 관련된 석·박사 연구 인력의 양성이 달성되어 국가적 차원 및

지역적 차원의 산업 발전에 큰 효과가 기대된다. 본 사업에서 추구하는 디지털

X-ray 시스템의 전체적인 구성도는 [그림 1-3]과 같다.

[그림 1-3] 디지털 X-ray 시스템의 구성도

- 20 -

제2절 국내∙외 관련 기술 현황

1. 국외현황

세계 전자의료기기 시장은 `2000년에서 ‘2003년까지 4.88%의 성장률을 보일 것으

로 예상되며, ’99년 222억불에서 2000년 248억불로 연평균 6.3% 성장을 기록하였

으며, 기타 전자의료기기는 10.6% 성장, 심전계는 6.7%의 성장을 보이고 있다. 전

자의료기기의 핵심인 X-Ray기기는 '99년 63억불에서 2000년 64억불로 1.4%의 성

장을 보였다. 이와 같은 이유로 인하여 현재 선진국에서는 첨단 의료기기의 개발

사업에 큰 투자를 하고 있다.

미국, 일본, 유럽, 호주 등은 첨단의료기기의 개발 및 관리를 위한 전문 인력을 양

성하고 있으며, 특히 미국의 경우는 CE(Clinical engineer)와 BMET (Biomedical

Equipment Technician)로 구분하여 의료기기의 첨단화 및 의료 서비스의 첨단화를

추진 중에 있다. CE는 공학의 원리를 의료기기나 의료시스템에 효과적이고 안전하

게 적용시킬 수 있도록 경험과 교육을 받은 전문가를 의미하며 이들은 의사, 간호

사 및 다른 의료기사에게 공학적인 정보를 제공하여 환자들에게 간접적인 서비스를

제공하고 있다.

가. 미국의 의료 기술 현황

현재 미국은 실리콘밸리에 소재하고 있는 의료기기 제조업체 중 50%가 환자감시장

치, 분석기기 등을 생산하고, 15%는 초음파영상진단기, MRI, CT 등의 영상진단기

를 생산하고 있다. 또한 정부차원의 보건산업에 대한 지원은 보건복지부(DHHS)가

담당하고 있으며, 실질적인 사업수행은 보건복지부 산하의 국립보건원(NIH)이 주관

하고, 민간차원의 지원은 미국 선진의료기술협회에서 수행하고 있다. 미국 선진의료

기술협회(Advamed)는 미국내 보건산업 관련 제조자들에 의해 결성된 민간주도의

협회로 전자의료기기를 포함하는 미국 보건산업의 보호 및 육성을 위해, 국내외 산

업현황 및 동향, 세계시장분석 및 판매전략 제시, 국내외 대정부협회 IEC/ISO에 대

한 국제규격 제정활동 참여, 기타 의료기기 관련 정보제공, 의료기기 웹사이트 운영

등을 하고 있다. 미국의 영상장비 시장 전망에 대한 표는 다음과 같으면 이중

X-ray사업에 대한 생장률은 많은 부분을 차지하고 있다.

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[표 1-1] 미국의 진단용 영상장비 시장전망

나. 일본의 의료 기술 현황

현재 일본은 영상진단기를 제외하고는 미국의 전문화된 의료기기에 대하여는 취약

성을 보이고 있으며, 특히 환자감시장치, 생체현상측정기 등의 분야에서는 아직까지

열세에 있다. 그러나 대학 및 연구소 중심의 지속적인 연구 투자로 향후 세계시장

의 점유율을 높일 전망이다. 일본 의료기기산업의 주관 정부부처인 후생성에서는

1999년부터 의료기기의 원활한 지원을 위해 산.학.정이 협력하여 기초연구에서부터

제품화까지의 전 과정에 일관된 환경처l계를 추진하기 위해 일본판 BECON의 설치

를 국책과제로 설정, 의료기기개발 벤처기업의 사업화 지원, 조직적인 의료기기 연

계시스템 확립하고 있다. 일본판 BECON 운영 일본 후생성에서는 미국 NIH의

BECON과 유사한 의료기기 기술개발의 기본적 방향성을 검토, 여러 가지 과제l에

대해서 산.학.정의 횡적인 정보교환, 의견조정을 할 수 있는 일본판 BECON의 설치

를 계획하고 있다.

2. 국내현황

X-ray 진단장치의 주요핵심 부분은 X-ray을 발생하는 발생부(X-ray관, 고전압발생

장치)와 인체를 투과한 X-ray의 강도를 측정하는 검출부(검출기, 필름， Image

plate 등)와 이를 기계적으로 지지하는 기구부, 디지털 영상처리부 등 4가지로 정의

내릴 수 있다.

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현재 이러한 주요 부분을 중심으로 기업체, 학계, 출연연구소에서 활발하게 연구 개

발되고 있다. 국가적 차원에서 IT산업을 발전시킴에 따라 병원의 전산화가 급격히

진행되고 있기 때문에 디지털 X-ray 진단장지의 시장수요가 급증하고 있다. 이에

따라 국내 (주)라스템과 메디슨X-Ray 등에서 이에 대한 개발에 열중하고 있다. 또

한 관련된 정부지원 사업으로는 산업자원부에서 지원하는 중기거점 산업기반 기술

사업으로 한국전기연구소, 삼성전자, 리스템에서 협동으로 개발하고 있다. 삼성전자

AMLCD사업부가 평판형 X-ray 검출기를 개발하고 있다. 보건복지부에서 지원하는

사업으로 인제대학교에서 추진하는 a-Se을 이용한 일반촬영용 평판 Digital X-ray

검출기의 개발 사업이 진행되고 있다.

[그림 1-4] 국내 수입 품목별 현황

X -ray CT scanner개발도 보건복지부 G7사업을 통하여 (주)리스템의 주관으로 진

행되고 2003년에 양산진입을 목표로 개발 진행되고 있다. 그러나 헌재 국내의 의료

기기의 수입 및 수출 현황[그림 1-4와 그림 1-5]을 보면 아직 미비한 점이 많다.

여기에서 X-ray 진단장치의 수출비는 초음파 및 기타 의료기기의 수출에 비하여 매

우 저조하다. 그러나 수입의 관점에서 타의 의료기기에 비슷한 수입량을 가진다. 이

것은 현재 X-ray 진단기기에 대한 현재 국내 기술이 국외 기술에 미지지 못하고 있

기 때문이라 할 수 있다. 따라서 본 연구 및 사업은 국내 경쟁력의 향상과 산업적

반적인 큰 파급 효과를 가져오리라 사료된다.

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[그림 1-5] 국내 수출 품목별 현황

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제2장 사업의 개요

제1절 사업의 목표

디지털 X-ray 영상 진단기기는 디지털 방식으로 처리됨으로서 다양한 디지털 필터

나 영상처리 알고리즘을 작용함으로써 고화질의 정보를 얻을 수가 있고 컴퓨터를

통해 효과적으로 정보를 저장할 수 있으며 네트워크를 통해 영상정보의 손실 없이

데이터를 전송할 수 있다. 그러나 아직 병원에서는 필름/스크린 X -ray 영상 진단

기기 장비를 많이 사용하고 있다. 그 이유는 의사들이 디지털 X-ray 영상진단기기

가 익숙하지 않다는 면도 있지만, 기존의 제품들이 아날로그 영상보다 저화질, 고비

용 그리고 대부분 수입품이기 때문에 A/S가 불편하다는 점을 들 수 있다.

본 연구의 최종 목표는 기존의 필름/스크린 X-ray 진단 방식이 가지고 있는 문제점

과 최근에 일부 외국에서 개발되고 있는 디지털 X-ray 진단장치를 분석하여 의사들

이 요구하고 있는 고화질, 저비용 그리고 스위칭 효율을 극대화시킬 수 있는 고속

디지털 X -ray 의료 영상시스템을 구현하고 사용자 인터페이스 편리성 및 고속영상

처리에 초점을 맞춘 소프트웨어의 개발이다. 한편 본 대학은 재활과학, 특수교육 그

리고 정보통신분야에 특성화된 학교로서 우리나라의 의료복지분야를 선도하고 있

다. 따라서 본 과제에 대하여 관련 분야의 석․박사과정 학생들의 관심이 매우 높아

석·박사 인력양성면에서 최적의 효과를 볼 수 있다고 판단된다. 또한 아프로진(주)

는 최근 (주)세화의료기기와 공동으로 국산 의료용 X-Ray 시스템 국산화 개발사업

협약을 체결하여 인버터형 X-ray 발생기용 고압 발생장치를 개발하였으며 2003년

도 2분기까지 아프로진(주) 매출에 50%에 해당하는 판매실적을 올렸다. 향후 (주)

세화의료기기와 디지털 X-ray 분야에 대한 판매 공급에 대한 협력체계 이루고, 매

년 아프로진(주) 개발한 시스템을 (주)세화의료기기의 X-ray 시스템과 호환을 이루

게 함으로써 매년 매출을 올릴 수 있도록 할 것이다.

디지털 X-ray 의료영상시스템의 원리는 다음과 같다. X-ray를 발생시키는 부분인

X-ray 발생기를 통과한 신호는 첫 번째로 X-ray를 검출하는 X-ray 검출기(DXD :

Digital X-ray Detector) 및 검출기 모듈을 거친 다음 영상을 압축하여 컴퓨터의 고

해상도 컴퓨터 디스플레이 장치에 디스플레이하게 된다.

- 25 -

그리고 소프트웨어인 메인 컨트롤러에서 전체적인 디지털 X-ray 시스템을 조정하

고, 의료용 소프트웨어는 각종 의료진단, 자료 저장 및 데이터베이스 시스템으로 구

성되어 있다.

또한 최종목표와 연관된 세부목표 및 구체적 실적 예상치는 아래 표와 같다.

[표 2] 최종목표와 연관된 세부목표 및 구체적 실적 예상치

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제 2절 연차별 사업 목표 및 내용

1. 1차년도 사업 목표 및 내용

필름 없는 방사선과에서 있어야 할 필수 요소는 재래식 필름․스크린 카세트와 같이

많이 사용되는 투명 방사선 촬영에 맞는 검출기이다. 이러한 검출기의 주요 설계

및 동작요건은 기존 X-ray 장치와의 호환성, 필름․스크린과 비교될 만한 화질의 환

자의 피폭선량, 매 영상 당 가격 경쟁성 등이다.

필름 하나로 영상획득, 디스플레이 및 저장 매체의 역할을 해왔던 약 100여 년 간

의 역사에서 필름․스크린과 같은 요건을 충족하거나 능가하는 것은 쉽지 않은 도전

이었다. 바로 이러한 특징이 필름․스크린을 성공적이 되게 했지만 최근의 10여 년간

사용되어 왔던 저장성 형광체를 기초로 하는 디지털 영상 획득 장치는 필름․스크린

에 의한 진단 방식이 가진 물리적 한계를 극복하고 있다.

[그림6] 고속영상압축장치 블록도

이 장치의 폭넓은dynamic range 특성은 특히 병상 검사에 있어서 돋보였으며 현

재는 일반 촬영에서 투시 촬영까지 확대 사용되고 있다. 이와는 다른 측면에서 영

상 획득, 영상 디스플레이 및 영상저장이 분리되고 그 결과 개별적인 최적화가 가

능하기 때문에 영상관에 의해 빛을 통해 전자신호로 되는 간접방식에서 벗어나 빛

을 통하지 않고 직접 변환하는 방식의 DXD에 집중적인 연구가 이루어져 왔다.

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[표 3] 기존제품과의 비교

X-ray 반도체 또는 광 도체에 흡수되어 전하를 바로 직접 생성하게 하는 특성을 이

용하여 비결정 셀레늄(amorphous selenium), 비결정 실리콘(amorphous silicon),

SsI, PbI2, ZnCdTe같은 물질이 새로운 검출 소자로 연구되고 있다. 데이터의 수집

주사장치로는 모니터 등에 사용되는 박막 필름 트랜지스터를 이용하거는 CCD카메

라 또는 CMOS스위칭 소자를 이용하고 있다. 그러나 이러한 카메라를 이용한 방식

은 필름 방식에 비해 해상도가 떨어지는 단점으로 인해 주로 구강용이나 긴급을 요

하는 응급차에서 신속한 판단을 위해서 사용되고 있다.

현재 리스템과 솔고바이오가 이러한 CCD 카메라를 이용한 디지털 X-ray 제품을

생산하여 판매하고 있으며 아프로진(주) 또한 카메라 방식인 의료용 X-ray 신호처

리시스템을 1996년 대구대학교와 산학연 컨소시엄을 통해서 개발한 바가 있다.

본 연구에서는 다양한 간접, 직접 방식에 대한 연구를 통해 비용과 성능면에서 최

적의 디지털용 X-ray 검출기 보드 시스템을 개발하고자 한다.

1차년도의 주요 사업내용으로는 DXD 검출기에 대한 물성 분석, DXD 검출기 구동

을 위한 모듈 개발, 고속 MPEG 압축알고리즘 개발, DSP를 이용한 고속 영상처리

보드 개발, 컴퓨터와 영상신호처리 보드를 위한 인터페이스 회로 개발이다.

2. 2차년도 사업 목표 및 내용

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가. TFT-LCD 고화질에 부응하는 고해상도 의료용 디지털 디스플레이 개발

- 의료용 디지털 디스플레이에 출력되는 최소 기준

• LCD type : 20.1inch TFT-LCD

• Pixel Pitch 0.255mm

• 명암비 600:1

• 응답시간 : 25ms 이하

• Display Resolution 12048*1536)

아래 그림은 2차년도 과제인 TFT-LCD 고화질에 부응하는 고해상도 의료용 디지털

디스플레이 개발에 관한 블록 다이어그램이다.

[그림 7] 2차년도 과제 블록 다이어그램

그림에서처럼 컴퓨터에서 출력된 의료영상 디지털 신호는 Scaler Controller와

Micom Controller를 통해 TFT LCD에 적합한 디지털 신호 변환되며, 변환된 디지

털 신호는 TFT LCD 내부의 Timing Controller와 Gamma에 의해서 처리된 의료영

상은 TFT LCD Pixel Array를 통해서 외부로 영상을 제공하게 된다.

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2차년도 과제인 고해상도 의료용 디스플레이는 1차년도 과제의 연구 성과물인

DXD 모듈 및 DSP를 이용한 고속 영상압축 장치와 더불어 아프로진(주)가 개발한

인버터형 고압, 고주파 X-ray 발생장치와 연동시킬 것이며, 아프로진(주)의 의료기

기 국산화 개발 협력업체l인 (주)세화의료기기에서 수입해서 판매하고 있는 디지털

X-ray 장치의 X-ray 발생장치, 디지털 X-ray 디텍터, 의료용 디스플레이를 대체함

으로써, 수입대체 효과 및 고부가가치 제품에 대한 국내외 판매를 통해 1차년도와

마찬가지로 개발 제품에서부터 수익을 올릴 수 있도록 할 것이다. 또한 아프로진

(주)은 디스플레이 장치의 후속모델 개발을 통한 한국항공우주산업에 기존에 납품

한 군수용 CRT 디스플레이장치의 대치 납품품목의 선정예정으로 상당한 매출이 예

상된다.

2차년도 과제인 고해상도 의료용 디지털 디스플레이 개발에서 요구하는 기술 수준

은 다음과 같다.

◎ 기술적 요구 조건

- 고조밀도, 고해상도 TFT LCD Panel

- 최적의 Scaler Controller 회로 설계

- 최상의 TFT LCD Control firmware 설계

- 의료용 동영상을 위한 DCR, ODC 회로설계

- 의료용에 적합한 Chassis 구조 설계

- 의료용 디지털 디스플레이에 출력될 최소 기준

• LCD type: 20.linch TFT-LCD，

• Pixel Pitch 0.255mm

• 명암비: 600:1，

• 응답시간: 25ms 이하

• Display Resolution 1600*1200

위 기술적 요건을 만족시키기 위한 본 과제의 세부내용을 표로 설명하면 다음과 같

다.

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[표 4] 과제의 세부 내용

a) TFT LCD Panel 특성분석 및 Scaler Main Board 개발

현재 보급형(STN) LCD 디스플레이가 휴대 전화 디스플레이장치의 90%를 차지하고

있는 가운데 STN LCD․박막트랜지스터(TFT) LCD․유가EL(유기 전계발광소자) LCD

등이 차기 디스플레이 시장 자리를 놓고 경합하고 있다. 시장 조사회사인 디스플레

이 리서치의 조사결과 2004년 현재 흑백 디스플레이가 모바일 폰 시장의 2/3를 차

지하고 있으나, 오는 2006년이면 컬러 디스플레이 시장점유율이 60%이상으로 확대

될 전망이다. 특히 현재 15%인 능동 매트릭스방식 TFT-LCD 디스플레이의 점유율

은 30%로 급등할 것으로 예상됐다. 특히 LG.Philips LCD가 개발한 차세대 TFT 배

선 기술인 ‘구리(Cu) 배선 기술’을 적용한 20.1언치 UXGA TFT-LCD는 구리‘의 전

기저항을 기존의 TFT 배선 재료인 알루미늄합금의 40%, 크롬의 8% 정도로 낮아

이를 제품에 적용하면 화면의 해상도, 밝기, 선명도 등을 획기적으로 향상으로 TFT

LCD의 대형화를 주도하고 있다. 따라서 디지털 X-ray의 고해상도 디스플레이 장치

의 개발은 국내외 의료기 산업의 최고 경쟁을 충분히 가질 수 있다.

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본 사업의 2차년도 과제에서는 1차년도 사업에서 분석한 DXD용 TFT LCD의 Pixel

단위 신호를 인가하는 Switching소자들을 형성하는 TFT Array 공정을 제외한 나머

지 부분에 대해서 분석하고 자한다. 즉, 의료용 TFT LCD를 위한 색상을 구현하기

위한 Color RGB Array를 형성하는 Color Filter공정, TFT기관과 Color Filter기판사

이에 액정Cell을 형성하는 액정 공정, Tab 및 PCB를 부착하는 Module 제조공정

등에서 나타나는 각각의 특성에 대하여 분석을 할 것이다.

또한 입력된 의료 영상신호를 LCD가 재생할 수 있도록 디지털 신호로 바꾸는 역할

을 하는 LCD Control Board중에서 화질에 중대한 역할을 하는 Scaler Main Board

에 입력되는 디스플레이 신호(VGA, SVGA, XGA, SXGA, UXGA, etc)에 대해서 Full

화면으로 의료영상이 최적의 상태가 될 수 있는 Scaling 기술 및 주용도가 X-ray

사진등의 정밀판독용으로 사용될 수 있도록 TFT LCD 디스플레이를 위한 색감과

표현력이 뛰어난 Grayscale 기술을 적용할 예정이다. Grayscale 기술은 Image를

Grayscale로 표현하는 기술로 0.5 비트 룩-업 테이블 (LUT)을 넓은 Grayscale 스

펙트럼을 정의하여 LUT의 1,531 Ton을 통해서, 256에서부터 동시에 디스플레이

할 수 있다. 따라서 높은 밝기와 콘트라스트 비율로, Momochrome TFT LCD 디스

플레이는 높은 Image Quality 와 정밀한 Grayscale Rendering을 요구하는 광범위

한 범위의 Medical Image Application에 이상적이다. 그리고 본 제품이 의료용 사

진등의 판독시 편리하게 사용될 수 있도록 PIP(Picture In Picture), PBP(Picture

By Picture)의 화면 분할 가능도 구현할 예정이다.

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[그림 8] Gray Scale을 적용한 예

b) TFT LCD Micom Control Board 설계

컴퓨터에 입력된 디지털 의료 영상신호는 LCD Control Board의 Micom control

Board를 통해서 TFT LCD Panel에 디지털 신호 송수신 상태관리 및 OSD를 통한

Power, Brightness, Contrast, Horizontal/Vertical Position 등의 User Control과

Tilt/Height, Landscape Display Pivot 등의 Mechanical Control 기술이 포함된

User Support Function을 구현할 예정이다. 그리고 다양한 입력신호에 인터페이스

를 위해서 Video Decoder 및 ADC 회로도 추가할 것이다.

아프로진(주)는 LGE MGT사업부, LG필립스 등의 제품에 대한 연구개발을 계속적으

로 추진해 왔으며, 현재 군납업체인 한국항공우주산업(주)에 군수용 디스플레이 전

문업체로 등록되어 군수용 디스플레이 국방부 국산화 계획에 참여하고 있다. 아프

로진(주)이 보유하고 있는 CRT관련 기술과 연계한 고해상도 의료용 TFT-LCD 디스

플레이 제품개발을 통해 향후 공장 등에 사용되는 산업용 LCD 디스플레이, 3D 입

체영상 및 고화질을 요구하는 특수 디스플레이 시장에서도 우위를 점하고, 수출 및

수입대체를 통한 국가경쟁력 강화에 기여하고자 한다.

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c) 의료용 동영상의 OCD Panel 적용에 따른 DCR, Inverter회로 설게 및 개발

완벽한 디지털 X-ray 제품을 만들기 위해서는 고조밀도 DXD 센서와 더불어 고해

상도 의료용 디스플레이 장치가 필수적이다. 그러나 이러한 고조밀도 센서와 고해

상도 의료용 디스플레이에서 나오는 의료용 영상의 TFT LCD Panel에 의한 표시는

그 자체가 비발광성(수광소자)이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다.

이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보표시면

을 균일하게 면조사하는 BLU(Backlight Unit) 가 필요하다.

[그림 9] BLU의 구조

BLU의 기능은 광원으로 사용되는 형광 Lamp로부터 밝기가 균일한 평면광을 만드

는 것이다. 두께 및 소비전력은 이 Unit의 두께를 얼마나 얇게 하면서 광이용율을

향상시키는 지에 따라 크게 좌우된다. Backlignt에서 나온 빛은 Display Module

Unit를 통과하면서 밝기가 점점 감소한다. Backlight입사광의 약 5%의 빛만이 전면

평광기(front Polarizer)를 통과하게 된다. 여기서 효율적인 냉음극형광램프(CCFL),

관외전극형광램프(EEFL), 연발광램프(FFL)등의 BLU의 원활한 구동 및 조절을 위한

Inverter Board가 필요하다. Inverter Board는 직류전력을 교류전력으로 변환하는

역변환장치로써 LCD Control Board의 DC전압을 TFT LCD Panel 내부의 BLU를

작동시켜 줄 수 있도록 승압을 하여 고전압, 고전류를 만들어주는 역할을 한다. 인

버터의 기본적․공통적인 동작원리는 스위치의 ON/OFF에 따라 직류를 단속(斷續)시

킴으로써 교류를 얻는 것인데, 이와 같은 직류의 단속동작 및 동작의 메커니즘 차

이에 따라 단상인버터, 3상인버터, PWM인버터 등으로 구별된다.

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본 사업의 2차년도 과제에서는 TFT LCD의 Contrast의 최적의 조정을 위해서 PWM

기술을 바탕으로 Dimming, 저전력 인버터를 작용할 것이다. 더불어 Inverter 회로

에 Backlight Lamp를 제어하는 DCR(Dynamic Contrast Ratio) 회로 개발과

TFT-LCD의 응답속도를 향상시키는 ODC(Over Drive Circuit) Panel의 작용이 필

요하다.

[그림 10] Panel의 ODC 블럭도

ODC Panel은 액정의 느린 응답속도를 개선하기 위해 기존 구동전압보다 큰 전압

을 인가하여 고속 응답을 구현하는 TFT LCD Panel 기술로서 TFT LCD의

Response Time을 개선할 수 있다. 그리고 DCR 기술은 화면의 명암이 획기적으로

개선할 수 있으며 동영상을 더욱 생동감 있게 할 뿐만 아니라 잔상(화면 끌림 현

상)이 거의 없어져서 빠른 속도의 의료영상을 한층 선명하게 구현할 수 있다.

d) Mechanical Chassis 구조설계 및 개발

Chassis의 개발에 있어서 고화질을 고해상도를 요구하는 의료 영상용 디스플레이

시장에서 우위를 점하기 위해서 TFT LCD Mechanical Chassis의 온도, 습도 , 충

격에 대한 관련 연구 진행과 제품개발을 위해서 보다 철저한 자료수집과 구조설계

가 요구된다.

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사용자에 적합한 User 및 Mechanical Control을 하기위한 Source Button의 배치,

TFT LCD Panel의 안정 및 신뢰성이 보장되고 설치시에도 벽면 랙 설치, 이동 박스

카등의 설치 장소에 따른 프레임 구조를 적절히 변형될 수 있는 구조로 구현할 예

정이다.

위에서 열거한 세부적인 사업이 완성되면 최종적으로 다음과 같은 의료용에 적합한

고해상도 디스플레이가 실현될 것이다.

[표 4] 최종 개발제품사양 및 타사제품비교

3. 3차년도 사업 목표 및 내용

당해년도 과제는 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드(Embedded) 컨트롤 보드

구현과 PACS에서 일반적으로 지원하고 있는 영상처리 기능을 소프트웨어로 구현하

여 사용자가 환자의 디지털화 된 의료영상을 검색 및 저장할 수 있게 한다. 통신을

통해 다수의 사용자가 동시에 서버에 저장되어 있는 의료영상을 검색하여 효과적인

분석을 할 수 있는 기능을 제공하도록 한다. 또한 TCP/IP 기반 네트워킹 가능을 제

공함으로써 전문의가 없는 낙후된 지역에서도 인터넷을 통해 신속하고 신뢰성 있는

의료서비스를 제공받을 수 있고, 멀티미디어 환경에서 의료영상 데이터를 관리하여

보다 효율적으로 데이터 영상을 이용할 수 있도록 할 것이다.

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또한 3차년도 과제인 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤 보드 개발,

의료 영상 뷰어 소프트웨어 개발 및 TCP/IP를 이용하여 이미지 검색·전송 소프트웨

어 개발을 통해 1차년도 과제 및 2차년도 과제의 연구 성과물과 더불어 아프로진

(주)가 개발한 인버터형 고압, 고주파 X-ray 발생장치와 연동시킬 것이며, 아프로진

(주)의 의료기기 국산화 개발 협력업체인 (주)세화의료기기에서 수입해서 판매하고

있는 디지털 X-ray 장치의 X -ray 발생장치, 디지털 X-ray 디텍터, 의료용 디스플

레이를 대체l함으로써, 수입대체 효과 및 고부가가치 제품에 대한 국내외 판매를 통

해 1차년도와 마찬가지로 개발 제품에서부터 수익을 올릴 수 있도록 할 것이다.

3차년도 과제의 최종목표는 다음과 같다.

- PACS 호환 인터페이스 모듈 개발

- 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤 보드 개발

- 의료 영상 뷰어 소프트웨어 개발

- TCP/IP를 이용하여 이미지 검색·전송 소프트웨어 개발

위의 목표와 연관된 세부목표 및 구체적 실적 예상치는 다음 [표 5]와 같다.

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[표 5] 세부목표 및 구체적 실적 예상치

제 3절 기대효과

1. 대학관점

O 디지털전자의료기기 산업은 전기, 전자, 기계, 물리학, 재할과학, 사회복지학 등

의 학제간 결합이 필요한 고도의 복합 기술 산업이다. 본 대학은 재활과학, 특수교

육, 사회복지 그러고 정보통신 분야가 특성화된 학교로서 많은 기자재와 많은 석․박사학생들이 있고, 본 과제를 수행하게 되면 고급기술인력 양상에 촉매 역할을 할

수 있어 국가 경제 발전에 크게 기여할 수 있다.

- 38 -

O 학내에 구성되어 있는 산학협력원, 테크노파크, 창업보육센터 등의 산학연관 체

제의 유기적 구축을 통하여 우수한 과학기술 인력의 육성과 제조업 정보기술 등 관

련분야의 연구개발 및 혁신이 촉진될 수 있다.

O 전자의료기기 연구개발은 일반적으로 산학연의 공동 연구이므로 산학연 상호간

의 기술교류를 기대할 수 있으며 새로운 아이디어를 창출 할 수 있어 석박사과정학

생들의 창업을 도모할 수 있다.

O 본 대학에 잠재해 있는 우수한 연구인력 조직을 체계화하여 구심적이고 선도적

인 역할을 담당할 국제수준의 전자의료기기 우수 연구 집단을 육성 할 수 있다.

O 지방대학의 연구능력과 산업체의 연구자원을 효과적으로 상호보완 연계하여 이

공계 대학의 이론과 기업의 현장기술을 접목시킴으로써 실질적인 사학협력의 계기

를 조성하고 대학의 연구 활동을 활성화시킬 수 있다.

O 경북지역의 지역산업구조의 고도화를 위한 정보통신산업 육성정책과 지역대학의

우수한 연구개발 자원간의 연계를 강화함으로써 지역특성에 맞는 산업육성과 지방

대학의 연구 활성화를 도모할 수 있다.

O 대구대학교 특성화 분야인 정보통신분야와 경상북도 지역중점 산업의 최우선 분

야로 선정된 전자․정보 산업, 경북 테크노파크 조성 사업, 경북․대구 정보통신 진흥

지구 조성사업 등 지역 거점 사업들과 네트워크를 구축함으로써 대학․지자체․지역

산업체간 시너지 효과를 극대화 할 수 있다.

O 전자의료기기 산업은 중․장기적인 과학기술 발전 목표 달성을 위한 수단으로 전

략성, 공공성을 가진 국가자원의 연구개발과 산업구조 고도화를 위한 핵심산업기술

의 중점개발을 목적으로 하는 사업으로서, 우수한 대학의 석·박사급 연구인력들을

전자의료기기 산업의 실용화·상품화 기술에 투입함으로써 현장에서 필수적인 현장

전문산업기술인력의 양성 및 공급에 이바지 할 수 있다.

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2. 기업관점

O 현재 사용되는 X-ray 영상진단장비의 98%는 수입에 의존하고 있으므로, 의료기

기 산업 발전을 통하여 부역 역조를 개선할 수 있으며 전자의료기기 업체의 경쟁력

을 강화하여 수입대체효과와 수출을 확대시켜 무역수지를 개선시키고 강력한 전략

산업으로 육성시킬 수 있다.

O 전자의료기기 산업은 전자부품 및 반도체 산업보다 6.3%, 자동차 산업보다

20.7%, 철강 산업보다 21.5%가 높은 첨단 고부가가치산업으로 국가적 집중 육성,

지원 아래 산학공동연구 형태의 기술개발을 통하여 첨단 전자 의료기기 산업의 활

성화와 기업의 매출 증대에 기여할 수 있다.

O 디지털 X-ray 분야는 센서, 영상처리, 컴퓨터, X-ray, 레이저, 신호처리 시스템

화 기술 등의 관련 산업에 미치는 파급효과가 매우 커 관련 기술 분야의 새로운 시

장 창출 효과에 촉매제 역할을 할 수 있다.

O 대학과 업체간 산학연 공동연구를 통해 업체는 대학의 우수한 연구 인력과 기술

노하우 활용 및 정보공유로 인한 경쟁력 확보가 용이하며 연구의 효율성을 극대화

할 수 있다.

O 전자의료기기 분야는 R&D이용 자체가 클 뿐만 아니라 대규모의 장비 및 인력이

필요하므로 대학 내 우수한 기술력, 인력, 기자재 및 연구비 등 업체의 약점부분을

산학연 공동연구를 통해 해결함으로써 연구의 효율성을 추구 할 수 있다.

O 산학연 협동연구를 통해 업체는 대학의 기반연구 결과와 실용기술의 산업체 이

전은 물론, 지역 업체가 취약한 분야인 산업계의 연구․개발 동향, 생산에 관한 기술

상의 문제, 기술동향 및 장기적인 예측 등에 대하여 분야별 연구 인력과 연결되어

기술자문이 가능하다.

O 산학연 협동연구를 통해 디지털 X-ray 분야에 우수한 연구 인력을 집중적으로

육성하고 과제 종료 후 연구개발에 참여했던 연구원의 특채 및 인센티브를 보장함

으로써 기술력 유출에 대한 걱정 없이 우수한 연구인력 확보 및 고용유발 효과를

기대할 수 있다.

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제 3장 DXD 검출기 시스템

제 1절 TFT-LCD 물성분석

1. TFT-LCD란?

TFT-LCD는 Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display의 약어로 전자 팔목시계․전자계산기 및 기타 문자도형표시장치 등에 사용되는 액정표시를 말한다. CRT에

비해 시인성이 우수하고, 평균소비전력은 같은 화면 크기 의 CRT에 비하면

30-40%정도이며, 발열량도 작다.

TFT란 전계효과 트랜지스터(FET:Field Effect Transistor)인 MOS(Metal Oxide

Semiconducter)FET의 일종으로 유리기판위에 아모퍼스 실리콘

(amorphous-Silicon) 등의 반도체박막을 형성시켜 여기에 FET구조를 만든 것을 말

한다. 박막(thin film)형성기술은 수백옹스트롬 내지 수천옹스트롬의 얇은 막을 저연

기판상에 진공증착에 의해 형성하는 기술로서 처음엔 박막재료로서 CdS 등이 사용

됐으나 지금은 아모퍼스 실리콘막이 주류를 이루고 있다.

액정은 언뜻 보기에는 액체이지만 광학적으로는 결정체와 같은 이방성을 나타내는

특이상태의 것으로 일정 온도범위에서 액정이 되는 서모트로픽 액정(Thermotropic

Liquid Crystal)이라 불리는 유기화합물질이다. LCD에는 반사형과 투과형이 있는데

반사형은 LCD패널의 전면으로부터 입사시킨 빛을 패널뒷면에 부착되어 있는 반사

판에 반사시켜 표시하는 형이며, 투과형은 배면으로부터 주위광 또는 형광을 입사

시켜 상을 나타내는 형이다.

TFT-LCD 는 LED(발광다이오드) PDP(플래즈마표시판) EL(전계발광표시)등의 표시

부품 중 LED와 함께 가장 널리 사용되고 있으며 전자손목시계를 비롯, 각종 문자․도형표시는 물론 TV의화면 표시에까지 활용되고 있다.

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2. TFT-LCD의 역사

여러가지 능동행렬 기술들이 개발되었음에도 불구하고, 오늘날 가장 많이 사용되고

유력시되는 디스플레이는 비정질 실리콘 TFT와 저온 다결정 실리콘 TFT를 이용한

LCD이다. 그런데 AMLCD가 매우 일찍 제안되었음에도 불구하고 최초의 상업제품

은 1982년에 생산된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 (poly-Si TFT)를 이용한

poket TV였다..

1935년에 영국의 O. Heil이 TFT의 구조 특허를 취득하고, 1961년에 박막 트랜지스

터의 기본 개념이 나온 이래, 1970년대에 기본적인 연구가 진행되었다. 1971년에

Lechner가 행렬 디스플레이의 각 화소를 독립적으로 스위칭하면 100:1 혹은 그 이

상의 고대비비를 얻을 수 있을 것이라고 제안하는 등의 AMLCD의 기본 개념을 발

표하였다. 1971년에 최초의 AMLCD가 Brody 등에 의해서 발표되었으나, 이때의 박

막 트랜지스터는 CdSe TFT였다.

그 이후로 1972년에 Spear와 LeComber가 글로우 방전 방법으로 수소화된 비정질

실리콘을 제작한 후에 1979년에 LeComber에 의해 비정질 실리콘 TFT가 개발되었

다. 또한 그는 이의 AMLCD로의 적용을 제안하였다.

1970년대 말부터 1981년에 걸쳐 Geis 등과 Rief 등이 다결정 실리콘 박막 트랜지

스터의 발전 계기를 마련하였다. Self-implantation에 의한 다결정 실리콘 박막의

그레인 (grain) 크기를 증가시키는 방법을 제안하여, 1980년대 초에는 다결정 실리

콘과 비정질 실리콘 디바이스를 사용한 TFT-LCD가 일본의 여러회사에서 개발되었

다. 이때에 일본에서 주로 생산한 비정질 실리콘 TFT-LCD는 pocket TV (3~5″)용

이었다. T. Matsumoto 등에 의해 1982년에는 엑시머 레이져 아닐링 (Excimer

laser annealing) 방법에 의한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터가 발표되었으며,

1984년에는 T. P. Brody 등에 의해 직접 증착 다결정 실리콘 박막 트랜지스터가

보고되었다. 그후 1985년에 Morozumi에 의해 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 드라

이버 IC (Integrated Circuit)가 제안되었으며, 1980년대 후반에 다결정 실리콘 박막

트랜지스터에 대한 활발한 연구가 진행되어 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 누설

전류를 줄이려는 많은 시도가 진행되었다. 또한 1996년에는 J. Jang 등에 의해 누

설전류가 작고 안정성이 높은, CI이 함유된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터가 보고

되었다. [표 3-1]에 TFT의 개발 역사가 요약되어 있다.

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[표 3-1] TFT개발 역사의 요약

AMLCD는 단순 매트릭스 LCD에 비해 응답시간과 계조를 포함하는 화질 특성이 우

수하다. AMLCD는 큰 화면크기와 많은 화소수가 필요한 TV 수신기, 포터블 컴퓨터

에 이용되는 직시형과, 프로젝션 TV와 비디오 카메라의 모니터용에 이용되는 작은

LCD 모듈의 두 분야를 중심으로 연구, 발전되어 디스플레이 산업에서의 현재 위치

를 점하게 되었다. 1976년에 AMLCD 평면 TV가 제안되었고 1978년 Lipton 등에

의한 MOSFET 1.75형, 30625화소 LCD와 Brody와 Luo에 의한 CdSe TFT LCD 가

개발되었다. 1979년에 LeComber 등이 비정질 실리콘(a-Si:H) TFT의 LCD에의 응

용에 대해 연구하기 시작한 후 TFT-LCD는 급속히 발전하여 현재의 위치에 이르게

되었다. ([표 3-2] 참조).

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[표 3-2] TFT-LCD의 역사

3. 신호발생량 조사

가. X선 강도에 따른 신호 발생량

이론적으로 X선 조사에 의한 신호발생량은 X선 조사에 의해 광도전층에 흡수된 X

선의 에너지가 전하를 생성하는데 X선 에너지 중 광도전층의 조사부위에 흡수된 에

너지와 광도전체의 일함수의 관계로써 아래의 식과 같이 표현이 가능하다.

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∙∙

∙Eab: X선의 조사에 의해 광도전층의 단위 면적에 흡수된 에너지

나. 두께 증가에 두께 신호 발생량

X선 조사에 의해 생성되는 전자-정공상의 수는 양자효율(quantum efficiency)에 의

해 크기가 변화하는데 X선 receptor로 적용하는 물질의 두께 및 X선 감약계수의 함

수로써 표현이 가능하다. QE의 측정은 입사 에너지의 강도를 조사선량률(Exposure

rate)의 개념으로 측정한 것으로 측정물질을 투과한 후의 에너지 강도를 측정하여

아래의 수식을 적용시켜 측정시료의 선감약 계수를 계산할 수 있다.

I : 입사에너지 강도, I0 : 투과후의 에너지 강도

µ : 선감약계수, d : a-Se의 두께

4. X선 Receptor로써 의 a-Se 물성 분석

가. 첨가물 최적 조성비l

CI은 음전기성에 의해 정공 생성률을 향상시키는 것으로 알려져 있는데, 이것은 CI

이 셀레늄의 Amorphous/Crystaline 영역으로 확산되어 그러한 Grain boundaries

에서 전도 통로를 만들어 이러한 Grain에 존재하는 장벽을 낮추게 된다. 이러한 결

과는 결국 Charge Carriers의 이동도(Mobility)의 향상을 보인다.

CI은 a-Se의 Acceptance potential를 감소시켜 Dark decay를 증가시켰으며 이러

한 결과로 Residual potential를 감소, 즉 정공의 생성률의 증가를 의미한다. 이와

유사하게 As은 보통 Cl와 상호 보완된 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 즉. 전기

장의 증가를 가져와 결국 전자-전공의 재결함을 감소시킴으로써 전하 운반자의

Mobility 및 Transportation를 향상시킨다.

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나. 대면작에 따른 국소 결정화 방지

(1)증착속도(Deposition Rate)

열진공증착방법을 이용하여 박막 형성시 최적의 가열 및 냉각(Quenching)속도는

증착된 Se 박막의 비 정질화 구현 여부에 중요한 변수가 된다.

한편 최적의 증착속도 설정에 좌우되는 변수는 Source Boat에 의해 가열된 시료의

온도 및 증착속도에 영향을 끼치는 Source Boats의 온도와 증착된 박막의 결정화

를 일으키는데 영향을 끼치는 Substrate의 온도이다. 그리고 제작된 a-Se 박막의

표면상태에 영향을 끼치는 증착기내의 분위기 온도가 존재하므로 독립변수로서 취

급되는 Source 온도와 Substrate 온도를 설정함으로써 결정화 방지를 할 수 있다.

(2)Thermal Stability 향상을 통한 결정화 방지

일반적으로 Se 박막은 T(Glass Transition Temperature)이상의 온도에서 결정화된

다. 이러한 결정화는 재료 물성학적 측면에서 고려할 때, 유리천이온도인 T를 높여

줌으로써 Se의 결정화 온도를 조절함 수 있다.

제 2절 TFT Array를 이용한 DXD 검출기

1. DR (Digital Radiographic)

조사된 X-선 에너지를 흡수하여 물리적 반응의 결과로 전기적 신호를 발생시키고

그것들을 위치정보와 함께 읽어 들여 완성된 하나의 방사선 영상을 구성하는 역할

을 수행하는 것을 말한다.

광자극 인광 Plate들 Detector로 사용하여 X-ray를 디지털화 시키는 CR과 다르게

DR은 CCD Detector, Amorphous selenium 또는 Amorphous silicon을 Flat panel

digital detector로 사용하여 X-ray를 직접 디지털 영상화하는 방식이다.

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가. 영상 획득방식에 따른 종류

(1) 필름 촬영 후 스캐너를 통한 디지털 변화 방식 (기존 보관필름, 다른 병원의 필

름 보관)

(2) CR (Computed Radiography)을 사용하는 방식

(3) 형광판과 CCD카메라를 이용하는 방식

(4) Image Intensifier와 고해상도 CCD카메라를 이용하는 방식

(5) TFT를 이용한 평판형 검출기를 이용하는 방식

TFT 면의 Scintillator의 종류에 따라

① a-Si TFT 검출기

② a-Se TFT 검출기

③ Gadolium Oxysulfide TFT 검출기

[그림 3-1] DR의 종류

나. 변환방식에 따른 종류

(1) 간접 변환방식(Indirect Conversion method)

X-선의 변환방식은 흡수된 X-선이 어떠한 물리적 반응이 발생하느냐 따라 결정된

다.

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X一선은 에너지가 높은 전자기파의 일종이며 X-선의 흡수 는 이러한 에너지의 일

부를 흡수하는 결과이며 물질에 따라서 보이는 반응이 달라진다. 간접변환방식이란

우선 X-선을 가시광으로 변환하고, 이를 광소자나 CCD로써 전기적 선호로 변환하

여 방사선을 검출하는 방식을 말한다. 그런데 X-선을 가시광으로 전환하는 과정에

있어서 Signal damage가 발생하며 이러한 가시광을 다시 검출함에 있어서 오차가

있는 Signal을 검출하기 때문에 Image damage가 있다.

① CCD방식 (Charged Couple Device method)

DR System중에서 가장 오래된 간접변환방식이 CCD이다. 이 array는 광 자극 인광

제와 같은 scintillation물질에 X-ray가 부딪치면서 발생된 빛을 기록한다. CCD의

특정은 일반적인 투영 X-ray의 면적보다 작은 센서의 크기에 있다. 이러한 작은 크

기 때문에 CCD를 사용하는 시스템은 투영된 가시광선 영상의 크기를 줄이는 것이

다. 그 결과 영상의 전달과정에서 Optical coupling을 필요로 한다. 그러나, 현재

광학기술의 발달과정과 해상도의 영상을 capture할 수 있는 CCD chip의 개발로 보

다 좋은 영상을 구현하고 있으며, 특히, 유럽과 미국에서 상용화 되고 있다. 그리고

무엇보다 유지비가 적게 들어 경제성이 있는 System이다.

② a-Si TFT를 이용한 방식

Scintillator에서 X -ray signal를 가시광선으로 전환시킴으로써 X-ray 계측효율을

상승시키므로 비정질 반도체인 a-Silicon detector 가시광선을 전기적 신호로 변환

하여 TFT (Thin-Film Transistor)의 각 화소(pixel)에 저장된 선호를 전송하는 방식

이다.

(2) 직접변환방식 (Direct Conversion method)

이 방식은 X-선의 흡수에 의해서 중간 단계를 거지지 않고 바로 전기적인 신호로

발생시키는 광전물질(Photoconductors)을 사용한다. X-선이 조사되면 일시적으로

광전물질 내부에서 전자-정공쌍이 생성된다. 이들은 물질 양단에 인가되어 있는 전

장에 의해 전자는(+)양극으로, 정공은 (-)음극으로 이동한다. 이 중 아래에 위치한

Active matrix Aarry에서 검출되는 것은 정공이며, 이러한 과정은 신호를 100% 검

출함으로써 우월한 시스템을 자부하며 간접변환방식처럼 신호의 손실이 없기 때문

에 Image quality가 매우 뛰어나다.

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① a-Se TFT룰 이용한 방식

Scintillator에서 X -ray signal을 가시광선으로 전환하는 과정없이 비정질 반도체인

a-selenium Photo conductor에 의해서 전기적 신호로가 TFT (Thin-Film

Transistor)의 각 화소(pixel)에 저장된 선호를 전송하는 방식이다.

[그림3-2] 변환방식에 의한 DR의 동작특성

다. Image Quality를 결정하는 요소

(가) MTF(Modulation Transfer Funtion)

DXD의 정보전달함수로서 의료영상의 Resolution에 영향을 준다.

MTF = 기록 정보량 / 발생 정보량

(나) DQE(Detective Quantum Efficiency)

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DXD의 양자검출효율로서 SNR에 영향을 준다.

DQE = {(출력signal / 출력Nosie)2 / (입력signal / 입력Nosie)2}

(다) Dynamic Range

의료영상의 Contrast에 영향을 준다.

(라) Image Lag

* 예를 들면 누군가 Target에 100개의 dart를 던졌는데, DQE는 몇 개의 dart가 벽

에 맞았는가를 말하며, MTF는 몇 개의 dart가 Target의 중앙점에 맞았는가를 말한

다.

[그림3-3] 변환방식에 따른 DQE

2. Digital Detector(Hologic) 제품의 구성 및 사양

가. Digital Detector 제품의 구성

본 1차년도 과제에서는 Detector Panel Type이 전면에 Scintillator을 Se로 사용하

는 DXD검출기를 사용하였다. 제품의 구성은 다음과 같다.

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[그림 3-4] Digital Detector의 형상

(1) Amorphous Silicon Sensor

X-ray Gnerator를 통해서 X-선이 조사되면 일시적으로 광전물질 내부에서 전자-정

공쌍이 생성된다. 이들은 물질 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는(+)양극으

로, 정공은(-)음극으로 이동한다. 이 중 아래에 위치한 Active matrix array에 정공

에 의해서 Storage Capacitor가 발생된다.

(2) Drive IC

TFT Array 의 일반적인 구동제어

(3) Read Out IC

발생된 Storage Capacitor를 TFT Array Panel 전체에 걸쳐 Gate Line을 따라 순차

적으로 Readout함으로써 Storage Capacitor의 Digital Data를 전송한다

.

[그림3-5] Digital Detector의 동작

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나. Digital Detector DXD 검출기의 사양

(1) 검출기의 사양

[표 3-3] 검출기 사양

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(2) MFT(Modulation Transfer Funtion) & DQE(Detective Quantum Efficiency)

[그림3-6] Modulation Transfer Funtion

[표 3-4] Detective Quantum Efficiency

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제 3절 DR1000C 구동회로

1. readout 원리

panel의 Storage Capacitance에 축적되는 전하량에 비례한 전류가 적분화로의

Capacitance에 유입되며 이는 시간에 따른 전류의 적분치에 비례한 전압을 나타내

게 되고 이때 출력 전압은 Capacitor 전압의 Negative와 같게 되므로 시간에 따른

입력 전압의 적분에 비례하며 등가수식은 다음과 같이 표현된다.

이 Panel의 Storage Charge를 detect하기 위한 기본회로는 [그림 3-7]과 같으며

그 등가회로는 Storage Charge와 Gate 회로, 그리고 Op-amp와 Feedback

Capcitance의 적분 회로로 구성된다.

[그림 3-7] Readout 등가 회로

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2. Readout 회로설계

X선에 동기화하여 Panel Image Charge를 Readout 하기 위한 module을 구성하고

X선 조사 후 첫 번째 Gate Pulse를 구동하여 Gate Line에 연결되어 있는 모든

TFT를 Turn on시키게 되고 이때 Data Line에 연결되어 있는 Multiple Charge

Amplifier에 의해 Charge를 Detect한 뒤 이를 Differential Amplifier와 ADC를 거침

으로써 digital Readout 함으로써 storage Capacitor의 Digital Data를 PC Memory

로 전송하고 Readout후 다음 X선 조사를 위해 Detector Panel을 초기화 하는

Erase Cycle 과정을 거친다. Detector Panel의 Data Line과 연결되는 Input Pad을

통해 Storage Capacitor Charge를 Amplify하기 위한 Transconductance Amplifier

로 구성되며 저주파수대의 Noise 감소를 위한 Correlated Double Sampling(CDS)

을 구성하기 위하여 두 개의 분리된 Path를 통하여 Switched Buffer와 연결된다.

Transconductance Amplifier는 Incoming Electrons를 Device의 Sensitivity와 각

Channel의 Capacitance Value어l 상응하는 Voltage Value로 변환한다. 즉

Reference 전압이 Amplifier의 Liner 영역 내의 동작을 나타낼 경우 Charge

Transferred Data Value는 다음과 같이 구해진다.

이러한 Charge Amplifier는 100 electrons//uV 이득을 가지며 CDS 회로를 구성하

기 위한 두 개의 Sample and Hold(S/H) 회로로 구성되는데 첫 번째 Sample은

Integrator Capacitor를 Resetting한 후 곧바로 Sampling되며, 두 번째 Sampling값

은 각 Pixel의 Charge Readout이 종료된 뒤에 취해지며 Multiplexer에 의해

Charge Amplifier의 Parallel output을 IMHz의 주파수를 갖는 Serial Output으로 변

환한다.

두 Sample 값에 따른 Video 출력은 CDS를 취하기 위하여 Differential Voltage

Amplifier에 연결되어졌고 Correlated Double Sampling은 Electronic Noise의 저주

파수 성분을 제거할 뿐 아니라 Charge Amplifier의 Integration Capacitor를 Reset

시 발생하는 Noise를 제거하는 역할도 한다.

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[그림 3-8]은 Storage Charge Readout을 위한 Charge Amplifier Device의 간략

화 된 Block Diagram 이다.

[그림 3-9]는 시뮬레이션 된 TFT Gate Control Pulse, Feedback Capacitor Rest

Pulse, 전하 증폭기의 전하 출력, Correlated Double Sampling을 위한 Two

Sampling Pulse들의 상대적인 Timing Diagram이다.

[그림 3-8] Charge Amplifer Block Diagram

3. 기타 주변 회로의 설계

Charge Amplifier균부터 출력되는 Differential 선호(V outs와 Voutr)에 대해

Differential Amplifier의 역할은 Vouts와 Voutr을 연산하여 Signal Voltage 선호로

변환하며 A/D Converter의 입력 Range에 맞도록 신호의 Gain과 Offset을 조절한

다. 이렇게 하여 AID Converter 에 입력된 Image 선호는 PC로 전송되기 위해

Digital Data로 변환되는데 Charge Amplifier의 Shift Register의 Clock 속도와 동일

한 속도로 Converting된다.

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또한 A/D converter로부터 Digitalized Image Signal을 입력받아 RS-422 Device에

제공하는데 이는 RS-422로 통신하기 위한 Protocol에 맞추기 위함이다. RS-422

통신 Device는 입력되는 Digital 신호를 Differential Signal로 변환하여 PC측에 전

송함에 있어서 EMI의 방사를 줄이고 원거리 송신 시에도 Data의 오류를 최소화 할

수 있도록 하고 사용자의 요구에 대응하기 위한 주변장치와 X선의 조사시점과의 동

기를 이루어 Detector의 전체 동작을 제어한다.

[그림 3-9] Relative Timing Diagram

4. Block 구동방식 설계 및 최적화

대면적 Digital X-ray Detector Array 제작 및 이를 구동하기 위한 구동기술로서

Block 구동을 구현하였다. 대면적으로 구동할 경우 증가한 Data를 Read하여 프레

임 그레이버로 전달하기엔 시간적인 문제점이 발생한다. 따라서 이러한 문제점을

해결하기 위해 Detector Array를 1MHz로 각각을 parallel 하게 수행한 뒤 Digital

Data를 SRAM에 저장한 후 RS-422를 이용하였다.

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Data전송 시 전송 Clock을 더욱 빠르게 하는 전송방식을 구현하였다. 이와 같은 구

성 시에 Array Size는 조금 커지지만 Readout의 소요시간을 많이 줄일 수 있다. 이

러한 Block 구동을 위한 구성 안을 [그림 3-10]에 나타내었다. 즉 [그림 3-10]에

나타낸 바와 같이 Detector Array를 Block 1, 2, 3, 4의 모든 영상 Data가 Memory

로 병렬로 저장된 후 프레임그레이버로 Data를 보내서 영상을 저장한다.

[그림 3-10] 데이터 전송 블럭도

- MUX : Readout IC 6개로부터 출력을 받아 그 값을 선택하여 Gain Amp 단으로

전달하기 위한 회로부

- AMP : Pixel Charge의 Gain을 조정하여 ADC로 전달하는 회로부

- ADC : Analog Signal을 Digital Signal 14Bit로 변환해주는 회로부

- SRAM : ADC를 통해 Digital화 된 신호를 Memory에 저장하기 위한 회로부

- BusDrv : Memory와 RS-422 사이에서 Memory에 Write시 F/G로 Data가 나가지

못하도록 High Impedance 상태로 만들어 주기 위한 회로부

- Power Board : 외부로부터의 DC 입력을 받아 System에서 필요한 각 DC

Power를 생성 시키는 회로 구성

- FPGA : 동작 조건에 따른 Control 신호를 생성하여 Gate Scan에 따른 Readout

회로 구성시 요구되는 파형을 Generation 해주는 회로부

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- Gate scan : 초기 프레임 시작에 맞춰 Gate Line을 순차적으로 Scanning하는

회로부 구성

- Charge Amp : Gate Scanning 과 동기화하여 Pixel Charge를 Sampling 하여

출력하는 회로부

- PLL : Timing Controller 부의 Main Clock을 공급

- uCOM : PC 와 연계하여 command를 교환하여 그에 따른 동작 흐름 구성, 즉

Erase Lamp, High Power, X -Ray Control Signal등을 제어하고 FPGA와 DXD

Running에 필요한 Signal을 교환함

[그림 3-11] 검출기 구동회로

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제 4장 고속 MPEG 알고리즘 개발

동영상 데이터는 영상데이터와 오디오데이터로 구성되지만, MPEG 규격에서는 그

들을 영상과 오디오를 별개로 압축/신장하는 방법을 채용하고 있어, 오디오 부분의

규격만을 발췌하여 이용할 수 있다.

MPEG은 MPEG-l에서 시작하여 MPEG-2까지 제정되었으며, MPEG-4, MPEG-7,

MPEG-21이 각각 확장 및 논의 중에 있다. MPEG의 규격의 용도 및 내용을 살펴

보면 MPEG-l은 CD-ROM이나 HDD등에서 동영상 데이터를 취급하기 위한 규격으

로, 디지털 오디오 규격 중 MP3(MPEG-l Layer 3)가 포함 되어 있다. MPEG-2는

DVD나 디지털 TV방송을 위한 동영상 데이터를 취급하기 위한 규격이며, 그 응용으

로 HDTV의 표준으로 제정되어 있다. MPEG-4는 동영상압축 이외에 컴퓨터 그래픽

스, 내용기반 검색 기능을 제공하며, 현재 차세대 신기술로 연구 중인 DMB의 표준

으로 제정 될 예정이다. MPEG-7은 여기에 텍스트 처리기능, 도큐먼트 통합 처리

기능 등이 포함되어있으며, MPEG-21의 경우는 인증 가능까지 포함하여 전자상거

래 분야까지 그 응용분야가 확대될 예정이다. 이와 같이 MPEG은 현대에서 가장

각광 받고 있는 멀티미디어의 중심적인 분야가 되었으며, 점점 그 응용영역이 확대

되고 있다.

제 1절 고속처리를 위한 MPEG-2 필터뱅크 구현 알고리즘

부호화기에서 이 과정의 실제 구현을 위해서는 시간축의 샘플들에 대해 적절한 블

록을 취하고, 적절한 윈도우 함수에 의하여 그것들을 변조시킨 후 MDCT를 수행한

다. 입력 샘플들의 각 블록은 이전 블록과 이후 블록이 50%씩 겹치게 되어 있다.

변환 블록 길이 N은 2018이나 256이 사용된다.

윈도우 함수는 필터뱅크 주파수 응답에 중요한 영향을 미치므로, AAC 필터뱅크에

서는 입력 신호에 잘 적응하기 위해 윈도우의 모양을 변형시킨 수 있도록 설계되어

있다. 윈도우의 모양은 다양한 입력 선호에 대해 필터뱅크가 입력 스펙트럼 성분을

효율적으로 분리할 수 있도록 부호화기와 복호화기에서 동시에 변화한다.

- 60 -

2048개의 시간축 샘플을 사용한 변환은 복잡한 스펙트럼을 가진 신호에 대하여 부

호화 효율을 높여준다. 그러나 천이(transient) 구간 신호에 대해서는 문제를 발생시

킬 수 있다. 천이 구간 이전의 수 밀리초이상 확장되는 프리에코에 의한 양자화 오

차는 과도 신호에 의해 효율적으로 마스킹되지 않기 때문이다. 따라서 변환 블록에

서 생긴 양자화 오차가 시간축에서 확장되고 이것이 귀에 들리게 된다. 블록 크기

가 큰 장변환(long transform)은 과도기에 있는 신호의 부호화에 대해서는 비효율

적이다. 그러므로 천이 구간 선호는 단변환(short transform)으로 부호화해야 한다.

그러나 단변환은 주파수 분해능력이 작기 때문에 정상 상태 선호에 대해서는 부호

화 효율이 좋지 않다.

AAC 시스템은 신호의 상태에 대한 함수로써 변환 블록의 길이를 변화시켜서 이 문

제를 피해 간다. 단구간 정적인 신호는 장변환이 적절하고, 천이 구간 신호는 일반

적으로 단변환에 의해서 보다 정확하게 표현될 수 있다. 장변환과 단변환 사이의

천이는 적절한 윈도우를 사용함으로써 이음새 없이 에일리어징을 완전하게 상쇄시

킬 수 있도록 설계되어 있다.

1. 필터뱅크의 주파수 선택도와 윈도우 설계

MDCT 필터뱅크의 주파수 선택도는 윈도우 함수에 의존한다. 오디오 부호화에 가장

널리 사용되는 윈도우는 사인(sine) 윈도우이다. 사인 윈도우의 사용은 인접한 스펙

트럼 성분들을 잘 분리 하는 필터뱅크를 제공한다. 따라서 고조파(harmonic)가 밀

집된 신호에 대해서 부호화 효율이 좋다. 그러나 다른 형태의 스펙트럼을 가진 신

호에 대해서는 고주파수 영역을 더 잘 제거해 주는 윈도우가 부호화 효율이 높을

수 있다.

오디오 부호화에서 사용되는 필터뱅크의 바람직한 특성은 완전한 재복원(perfect

reconstruction)이다. 완전한 재복원은 분석과 합성에 사용된 윈도우들의 중첩 가산

된 값이 열정한 상수로 나올 때 가능하다. 사인 윈도우는 이 조건을 만족하므로 당

연한 선택이다. 그러나 고주파수 대역을 보다 잘 제거하여 사인 윈도우보다 높은

주파수 선택도를 갖는 윈도우도 설계할 수 있다. AAC에서는 천이 대역에 대한 최

적화와 완전한 재복원 조건을 보장하는 원도우를 수학적 분석을 통해 개발하여 사

용하는데，이것이 KBD(Kaiser-Bessel derived) 윈도우 이다[1][2].

- 61 -

2. 윈도우 모양의 적응 (Window shape adaptation)

앞에서 보듯, 하나의 윈도우 모양만을 사용하는 것은 어떤 신호에 대해서 필터뱅크

의 효율을 타협해야 하는 결과를 낳게 된다. 이 관찰은 윈도우의 모양은 시간의 함

수로써 동적으로 변화할 수 있을 때, 보다 효율적인 부호화가가 될 수 있음을 설명

한다. AAC에서는 이를 지원하며, KBD와 사인 윈도우가 번갈아가며 사용되어도 이

음새 없이 전환할 수 있도록 한다. 따라서 윈도우의 모양이 변화하는 동안에도 완

전한 재복원과 임계적 표본화는 유지된다. 윈도우 모양의 전환 정보를 전송하기 위

해 프레임당 한 비트씩이 비트열에 사용된다. 여기서, 윈도우 모양의 전환은 블록

전환과는 다르다는 것에 주의해야 한다.

부호화기에 의해 행해진 윈도우 모양의 결정은 현재 프레임 윈도우 함수의 후반부

에 대해 적용된다. 전반부는 이전 프레임에서 사용되던 윈도우 모양을 사용해야 한

다. 이렇게 해야만 윈도우의 겹친 부분에서 편평함이 유지되어 완전한 재복원이 가

능해 진다. [그림 4-1]은 두 경우에 대해 블록들의 중첩 가산되는 예를 보여준다.

A-B-C라 표시된 윈도우들은 KBD 윈도우를 사용 하고 D-E-F열은 사인 윈도우를

사용한 하나의 프레임(E)으로 전이 되었다가 다시 KBD 윈도우로 넘어가는 과정을

나타낸다. 일반적으로 윈도우 모양 선택기는 그림에서 보여준 것보다는 장구간에

대해 같은 윈도우 모양을 사용한다[1][2].

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[그림 4-1] 윈도우 모양 변환 과정

3. 변환 블록 전환 (Transform block Switching)

필터뱅크의 시간-주파수 해상도의 입력 신호 특성에 대한 적응은 입력 길이가

2048개나 256개의 샘플을 가진 변환 사이의 전환에 의해 이뤄진다. 천이 구간 신

호 부호화에 대한 256개의 샘플 길이는 채널당 약 64kbit/s의 데이터율에서 프리에

코(preecho) 방지와 주파수 해상도 사이에서 가장 잘 절충된 값이다. 변환 블록 전

환은 필터뱅크의 해상도를 적응시키는 효과적인 툴이지만 다른 채널 사이에서 블록

동기(synchrony) 문제를 잠재적으로 일으킨다. 한 채널이 8개의 265 변환을 사용하

는 동안 다른 채널이 2048 변환 길이를 사용한다면, 블록 전환이 이뤄진 구간 다음

에 나오는 긴 블록은 더 이상 시간축 상에서 동기가 일치하지 않게 된다.

- 63 -

채널간의 시 간 불일치는 부호화와 비트열 포맷팅 그리고 역포맷팅 과정동안 채널

들을 결합할 때 문제를 일으키므로 좋지 않다. 이 문제의 해결을 위해 AAC에서는

장변환과 단변환 사이의 천이 동안 시작 연결 윈도우와 정지 연결 윈도우를 사용하

게 된다. 이들 연결 윈도우는 MDCT와 IMDCT의 시간축 에일라어징 제거 특성을

유지하며, 블록사이의 시간축 정렬을 유지하는 역할도 하게 된다. 이 연결 윈도우는

각각 "start"와 "stop" 열로 명명된다. 2018 샘플을 가진 보통의 장변환은 "long"열

이라 부르고 단변환은 "short"열이라 불리는 그룹안에서 나타난다. short열은 각각

50% 중첩되어 배열된 8개의 단 블록 변환으로 구성되고, 8개 열의 경계 부분에서

는 시작과 정지 윈도우와 중첩되도록 맞추어진다. 각 변환 블록간의 전환과정에 대

한 예가 [그림 1-2]에 나타나있다.

[그림 1-2]는 정상 상태와 과도 상태에 대한 적정한 윈도우 중첩 가산 과정을 보

여 준다. 곡선 A, B, C는 블록 전환이 사용되지 않고 모든 변환이 2048개의 샘플

을 가진 긴 열로만 구성된 과정을 나타낸다. 각각 50% 중첩된 윈도우 변환 블록

A, B, C는 열의 순서대로 재조합되게 된다. 그림의 아래쪽 부분은 1600번째 샘플

에서 2496번째 샘플 사이에 256 샘플 블록들이 있는 경우의 전환 과정을 보여준

다. 단구간 윈도우는 8개의 50% 중첩된 256 샘플 변환으로 그룹화되고, 적절한 길

이의 사인 윈도우를 사용하게 된다. 시작(1)과 정지(9) 블록은 장변환과 단변환 사

이의 부드러운 천이를 가능하게 한다. 시작열에 대한 윈도우 함수의 반쪽 부분, 즉

0-1023의 시간 영역 표본들은 이전 긴 윈도우 형태와 맞추기 위해 KBD나 사인 윈

도우의 앞의 반쪽을 사용한다. 윈도우의 다음 부분(1024-1471)은 상수 1의 값을

가진다. 그 다음에는 단구간의 KED나 사인 윈도우가 뒤따른다.

1601에서 2047까지에는 0 값을 가진 샘플들이 채워져서 시작(start) 윈도우를 마감

한다. 정지 윈도우는 시작 윈도우의 시간축에서 역모양으로 된 것이고, 이 둘은 길

이가 다른 변환들 사이의 부드러운 천이를 가능하게 하고, 사용된 변환에 대해 시

간축 에일리어징 제거 특성을 제공한다. 연속적으로 위치한 천이 구간에 대하여 8

개의 짧은 윈도우 열은 추가적인 짧은 윈도우에 위해 확장될 수 있지만. 반드시 8

의 배수로 짧은 윈도우가 추가되어야 한다.

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[그림 4-2] 안정 구간과 천이 구간에서의 윈도우 중첩 가산 과정

4. MPEG-2 필터뱅크

MPEG-2 복호화기의 합성필터뱅크 [그림 4-3]과 같이 변환 된 계수의 입력에 대

해 IMDCT 연산과정, Windowing을 한 후 마지막으로 Overlap-Add 과정을 통해 영

역의 신호를 출력하게 된다.

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[그림 4-3] IMDCT 합성필터 뱅크의 블록

AAC 복호화기에서 사용하는 필터뱅크 IMDCT의 수식은 다음과 같이 계수 X(k)로

부터 x(n) 을 구하는 것이다[1][2].

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단,

합성필터파정은 MPEG-2 AAC의 부호화 과정의 역과정으로 복호화 과정 중 가장

많은 연산을 차지한다. 따라서 실시간 오디오 복호화기를 구현하기 위해서는 합성

필터과정에 대한 Fast 알고리듬을 적용하고, 효율적인 하드웨어구현을 위해 연산의

복잡도를 감소시켜야 한다.

5. 고속연산을 위한 MPEG-2 필터뱅크 구현

IMDCT 연산을 위한 Chiang의 Regressive 구조나 Nikolajevic의 Recursive 구조는

연산 구조가 간단하여 하드웨어로 쉽게 구현할 수 있다. 하지만 많은 연산시간의

문제점으로 MPEG-2 AAC의 실시간 복호화기에 적합하지 않다.

반면 Modified Regressive 구조는 MPEG-2 AAC의 실시간 복호화기에 적용하기

위해 연산시간 및 메모리의 문제점을 개선하였지만, 하드웨어로 구현 시 많은 복잡

도로 인해 어려움이 있다.

따라서 본 논문에서는 기존 알고리듬의 문제점인 연산시간 및 메모리, 하드웨어 복

잡도를 해결하여, MPEG-2 AAC에 적합한 Recursive 구조를 제안하고 시뮬레이션

을 통한 검증 및 기존 알고리듬과 비교를 통해 우수성을 입증하였다.

IMDCT의 출력 x(n) (n=0,1,....,N-1)은 다음 같은 관계식이 성립한다.

- 67 -

식 (28), (29)는 다음에 의해 증명 할 수 있다.

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[그림 4-4] IMDCT의 출력 블록

[그림 4-4]에서 보는 것처럼 N/4길이의 x(n)과 을 각각 구하면 식

(28),(29)에 의해 x(n) (n=0,1,....,N-1)을 구할 수 있다.

Recursive 구조를 이용하여 x(n) (n=0,1,....,N/4-1)을 구하기 위해서는 역순서 입

력 에 대한 각각의 cos과 cos

이 필요하며, x(n) (n=0,1,....,N/4-1)을

구하기 위해서는 계수 cos 와 cos

의 계수가 필요하다.

계수 cos 과 cos

의 식 (32)와 식 (33)에 의해 구할 수 있다.

- 69 -

식 (32)에서 cos의 부호를 바꾸는 것으로 cos 의 계수가 구해진다. 따라서

Recursive 구조로 구현 시 메모리량을 줄일 수 있다.

연산알고리듬을 단계별로 정리하면 다음과 같은 과정을 거친다.

[Step1] 길이 N의 x(n)는 의해 길이 N/4의 x(n)과 에 대한 연산으로 구할

수 있다.

[Step2] x(n)과 을 구하기 위하여 Recursive 구조를 사용할 경우, 필요한

계수는 식 (32),(33)에 의해 N/4 길이의 cos, cos

, sin

가 된다.

[Step3] IMDCT의 Recursive 구조를 N/4길이의 x(n)과 이 병렬로 연산되

는 구조를 [그림 4-5]와 같이 구성할 수 있다.

[그림 4-5] 2단 Recursive 구조

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[그림 4-5]에서 윗부분이 x(n)의 연산부이고, 아랫부분이 에 대한 연산부

이다. 또한 연산 블록에 따라 A, B，C의 세 부분으로 나눌 수 있는데，A는 식

(12)에 의해 순환연산 되는 부분으로 식 (32)에 의해 N/4 길이의 cos의 계수가

필요하다. B는 A에서 연산 된 하나의 출력에 두개의 적당한 Window 계수와 출력

단 계수를 곱하는 부분으로, 출력단의 계수와 Window 계수는 미리 곱하여 메모리

에 저장하여 둔다. C는 Overlap- Add 과정으로 그림 11의 윗부분이 x(n)

(n=0,1,....,N-1)의 앞부분으로 나타나고, 아랫부분은 x(n) (n=0,1,....,N-1)의 뒷부

분에 해당된다. 따라서 첫 번째 B의 x(n) (n=0,1,....,N-1)의 뒷부분에 해당하는 아

랫부분의 출력을 메모리에 저장한 후 두 번째의 B의 x(n) (n=0,1,....,N-1)의 앞부

분에 해당하는 윗부분의 출력을 더하면, Overlap-Add 연산이 된다.

그림 11에서 보는 것과 같이 제안한 2단 Recursive 구조 Recursive 부분은 2개의

Multiplier, 6개의 Adder 그리고 4개의 Delay로 구성되어진다. 연산시간은 Chiang

의 Regressive 구조나 Nikolajevic의 Recursive 구조의 1/4 시간이 필요하다. 똑같

은 연산시간을 가지는 Modified Regressive 알고리듬과 비교하여 2개의 Multiplier,

4개의 Adder 그리고 4개의 Delay를 줄여 하드웨어의 복잡도를 감소되었다. 또한

병렬 연산 시 시스템의 입력이 동일하며 순환계수 cos에 대한 동일성으로 인해

하드웨어 구현이 간단하다.

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[그림 4-6] 2단 Recursive 구조의 계수

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제 2절 필터뱅크 실험 및 분석

1. 필터뱅크 시뮬레이션

Matlab을 사용하여 제안하는 2단 Recursive 구조와 식(1)에 의한 합성필터를 각각

구현하였다. 그리고 임의의 오디오데이터를 MDCT 변환한 계수로부터 식(1)에 의하

여 계산되어진 결과와 제안하는 2단 Recursive 구조에 의한 결과를 비교하였을 때,

그림 13과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 그림에서 두 알고리듬을 사용하여 복원된

신호의 차인 Error가 10-6 이하임을 알 수 있으며, 이것은 16bit 양자화 오차보다

적다.

[그림 4-6] Standard와 2단 Recursive 구조의 결과 비교

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2. VHDL 구현 시뮬레이션

VHDL을 사용하여 제안하는 2단 Recursive 구조의 순환 부분을 [그림 4-7]과 같이

설계하였다. 설계한 구조는 그림에서 보듯이 X(k)의 입력 모듈， cos의 계수를 지

정하는 ROM 모듈，동기를 위한 클럭 및 카운터 모듈 그리고 순환연산모듈로 구성

되어진다. 설계한 구조는 입력 데이터와 계수를 16비트로 양자화하여 고정소수점

연산을 하도록 설계하였다.

[그림 4-7] VHDL를 이용한 2단 Recursive 구조의 구현

동작순서는 입력X의 값이 순환연산모듈에 입력되면 순환연산 모듈은 ROM에 저장

되어 있는 계수를 읽어 와서 순환 연산을 하게 된다. 이때 X를 카운트하여 입력 X

의 마지막 값이 입력되면 순환 모듈은 계산 결과를 출력하고, ROM의 번지를 증가

시켜 앞의 과정을 반복 하게 한다.

설계한 모듈의 검증을 위해 N=32인 때의 모의실험을 하였다. 임의의 오디오데이터

를 MDCT 변환한 계수로부터 Matlab을 통해 계산되어진 결과와 [그림 4-8]의

Time simulation을 결과를 비교하여 동일한 결과가 나옴을 확인하였다.

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[그림 4-8] Timing Simulation

3. 실시간 연산 구현 검증

프로세서 코어의 클럭 주파수를 fdk이라 하고 최대 표본화 주파수를 fs라고 할 때,

하나의 오디오 샘플에 대응되는 클럭 수는 다음과 같다.

시스템에서 클럭 주파수를 30Mhz를 사용하고, 오디오에서 일반적으로 사용되는 표

본화 주파수 44.1Khz를 기준으로 했을 때, 하나의 오디오 샘플에 대응되는 클럭수

는 다음과 같다.

한 오디오 프레임의 샘플 수는 1024 샘플이므로 한 프레임 처리에 사용 가능한 클

럭 수는 대략 700,000 사이클이다. 따라서 복호화 과정을 실시간으로 처리하기 위

해서는 한 프레임에 대한 복호화 과정이 700,000 사이클 안에 수행되어야 한다. 제

안된 2단 Recursive 구조는 1개의 프레임에 대해 512*1024 사이클이 소요되므로

실시간 복호화가 가능하다.

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4. 결과 및 비교

제안한 2단 Recursive 구조와 기존의 알고리듬을 연산시간, 하드웨어의 복잡도,

계수 저장을 위해 필요한 메모리량을 비교하였다.

[표 4-1]에서 제안한 2단 Recursive 구조에서 계수를 저장하기 위해 필요로 하는

메모리량을 정리하였다. [표 4-2]에서 각 알고리듬의 Recursive 모듈을 하드웨어로

설계할 때 필요한 모듈들을 정리하였으며, MPEG-2 AAC의 Long(2048) 블록을 기

준으로 알고리듬별 연산시간을 계산하였다. 연산시간을 보면 Modified Regressive

구조와 제안하는 2단 Recursive 구조는 Chiang의 Regressive 구조와 Nikolajevic

의 Recursive 구조의 1/4의 연산시간만을 필요로 한다. 하지만 하드웨어의 복잡도

에서는 Chiang의 Regressive 구조와 Nikolajevie의 Recursive구조에 비해 Modified

Regressive 구조는 4배정도 증가하였으며, 2단 Recursive 구조는 2배가 증가하였

다. [표 4-3]의 각 알고리듬의 계수와 연산에 필요한 메모리량을 정리하였다. 메모

리량을 비교할 때 제안하는 2단 Recursive 구조가 가장 적음을 알 수 있다.

따라서 연산시간과 하드웨어 복잡도, 메모리를 모두 고려하였을 경우, 제안하는 2

단 Recursive 구조가 MPEG-2 AAC의 IMDCT 필터뱅크에 가장 적합하다. 또한

Modified Regressive 구조와 입력 X(k)를 비교했을 때 Modified Regressive 구조

가 4개의 입력인데 반해, 제안하는 알고리듬의 구조는 1개의 입력이라는 장점이 있

다.

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[표 4-1] 2단 Recursive 구조의 계수 메모리량

[표 4-2] 하드웨어의 복잡도 비교

[표 4-3] 계수 메모리양 비교

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제 5장 고속영상압축 보드 개발

제 1절 DSP를 이용한 영상처리 보드 개발

1. TMS320C6711 프로세서 구조

TMS320C6711은 VLIW 구조의 실수 연산 프로세서이다. 프로세서 내부의 메모리는

두 단계 캐쉬 구조로, 레벨 1 프로그램 캐쉬 메모리 4KB(LlP)와 레벨 1 데이터 캐

쉬 메모리 4KB(LlD), 61KB RAM(L2)으로 구성되어 있다. 64KB RAM은 레벨 2프로

그램 캐쉬 메모리 또는 순수한 데이터 메모리 또는 혼합적으로 설정되어 사용 가능

하다.

[그림 5-11]과 같이 DSP Core는 한 클럭이 LIP로부터 256 비트 프로그램 코드를

가져오며, L1D에서는 32 비트 데이터를 가져온다. 64KB RAM이 레벨2 프로그램

캐쉬 메모리 (L2P)로 사용될 경우 L2P와 L1P사이에서는 한 클럭에 32 비트 프로그

램 코드가 전달되고 외부 메모리에서 L2P사이에는 32 비트 데이터 전송이 한 클럭

에 이루어진다. 64KB RAM이 데이터 메모리로 사용되는 경우 L1D 캐쉬로는 한 블

럭에 32 비트씩의 데이터가 전송된다.

[그림 5-1] TMS320C6711의 두 단계 내부 메모리 구조

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[그림 5-1]는 TMS320C6711 프로세서의 내부 구조를 보여주고 있다. 그 구성은

DSP Core, L1P캐쉬, L1D캐쉬, L2메모리, EDMA(Enhanced Direct Memory

Access) 컨트롤러, EMIF, McBSP, 타이머, HPI, 인터럽트 Selector, Power Down

Logic, Boot Configuration Logic, PLL Logic으로 이루어져 있다.

프로그램 버스, 데이터 버스, DMA 버스가 독립적으로 있으므로 프로그램 Fetch,

데이터 Read/Write, DMA 동작이 동시에 이루어진다. 주변 장치들과 L2 메모리 사

이의 데이터 전송은 EDMA컨트롤러를 통해 이루어진다.

프로세서 내부의 주변 장치로는 McBSP(Multichannel Bufferd Serial Port) 두개, 타

이머 두개, 16비트 HPI( Host Port Interface), 그리고 32비트 외부 메모리 인터페

이스인 EMIF(External Memory Interface)가 있다. 32비트 프로그램 I/O는 3.3V로

동작하고 내부 코아는 1.8V로 동작한다. 내부 버스로는 32비트 프로그램 어드레스

버스와 256비트 프로그램 데이터 버스, 두 개의 32비트 데이터 버스, 어드레스 버

스, 두개의 64비트 Load 데이터 버스, 두 개의 64비트 Store 데이터 버스가 있다.

어드레tm 버스가 32비트이므로 전체 메모리 영역은 232=4GB로 이는 외부 메모리

영역 CE0, CE1, CE2, CE3을 포함한다.

[그림 5-2]는 TMS320C6711의 내부 구조도이다.

[그림 5-2]는 TMS320C6711 구조

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2. 영상처리 보드 설계

영상처리 보드는 CMOS Camera부분, 영상 데이터를 처리해주는 TMS320C6711

device, 그리고 처리된 데이터를 모니터 화면으로 출력 시켜주는 CODEC 부분으로

크게 구성된다.

[그림 5-3 ]은 영상처리 보드의 블록 다이어그램이다.

[그림 5-3] 영상처리 보드의 블록다이어그램

CMOS Carema로부터 얻은 영상 데이터를 PLD Logic을 거치면서 8bit 데이터를

32bit데이터화 하여 EDMA을 거쳐 TMS320C6711 DSP에 전달된다. TMS320C6711

DSP가 처리해야 될 부분을 EDMA가 함으로써 TMS320C6711 DSP의 과부하를 줄

여준다. 프로세서에서 처리된 데이터는 TMS320C6711 DSP의 시리얼 통신인

McBSP로 보내게 된다. 오디오 데이터와 다르게 영상 데이터는 많은 데이터양을 가

지므로 DMA의 기능의 한 층 업그레이드된 EDMA를 이용한다. EDMA는 16개의

channel 이외에 63개의 reload기능을 가지고 있어 많은 양의 데이터를 처리하는데

효과적이다.

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[그림 5-4]는 McBSP Interface를 보여준다.

[그림 5-4] McBSP Interface

COMS camera로부터 입력된 영상은 DR(Data Receive) 레지스터로 입력되고 RSR,

RBR 레지스터를 거치면서 사용자가 원하는 형태의 데이터 길이(8,16, 24, 32)로

사용할 수 있다. TMS320C6711 DSP 프로세서에서 처리된 데이터는 DXR 레지스터

로 받아 다시 Compress되어 DX(Data Transmit) 레지스터를 거쳐 코맥을 거쳐 출

력하게 된다.

[그림 5-5]는 McBSP와 Codec의 Interface를 나타낸다.

[그림 5-5]는 McBSP와 Codec Interface

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[그림 5-6]은 DSP를 이용한 영상신호처리 보드의 사진이다.

[그림 5-6]은 DSP를 이용한 영상신호처리 보드

제 2절 컴퓨터와 영상처리 보드간의 인터페이스회로 개발

1. I2C 통신 interface

PC와 영상처리 보드간의 인터페이스를 위해 I2C통신을 이용한다.

인터페이스를 위해 I2C라는 philips사에서 제안한 serial 통신 방식을 이용하는데,

register를 setting하는 주 목적으로 사용된다. I2C bus는 두 개의 signal line으로

구성되어 있는데, 한 line은 clock을 담당하는 line이고, 다른 line은 data를 담당하

는 line이다.

- 82 -

이때 clock을 생생하고 data를 내보내주는 module을 master라 하고, clock과 data

를 받는 module을 slave라 한다. 사용자는 clock을 내부에서 generation되는

master clock의 사용 유무, 신호의 종류, 영상 신호의 전체적인 밝기등을 조절할

수 있는데 이는 영상처리 보드의 register setting올 통해 가능하며，I2C가 그 역할

을 담당한다.

다음은 I2C의 data transfer start condition과 stop condition. data를 주고받을 때

의 clock과 data 파형을 나타내고 있다.

[그림 5-7] 12C bus의 start condition 과 stop condition

[그림 5-7] 에서 볼 수 있듯이 I2C bus의 start는 data line high에서 low로 내려간

뒤, clock line이 high에서 low로 내려가는 기준을 삼으며, stop은 clock line이 low

에서 high로 올라간 뒤, data line이 low에서 high로 올라가는 것을 기준으로 삼는

다. 또한 data의 transition은 clock이 low일 때만 가능하도록 한정한다. I2C의 경우

master에서 8bit data를 전송하면 slave에서 에크 신호를 전송하도록 되어 있다. 따

라서 master에서 slave로 data 전송이 올바로 이루어 졌는지 확인할 수 있다. 다음

은 I2C를 이용하여 영상처리 보드의 register를 setting하기 위한 data 출력의 순서

를 나타내고 있다

[그림 5-8] 영상처리 보드 register setting을 위한 12C data 입력 순서

I2C가 시작한 뒤 chip의 ID를 입력하고 에크 신호를 받는다. 다음 register의

address를 입력하고 에크 신호를 받은 뒤, data 입력하면 register가 setting된다.

[그림 5-9]는 PC와 영상처리 보드간의 블록다이어그램을 나타낸 것이다.

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[그림 5-9] 영상처리 보드 block diagram

2. Power Supply Sequencing

영상처리 보드는 5V 허용 한계치를 가지는 core power를 필요로 하는 3.3V I/O와

clamp voltages를 포함한다. core power는 항상 3.3V로 동작한다. power-up

sequence와 power-down sequence의 특징은 다음과 같다.

power-up sequence:

1. core power는 항상 3.3V을 사용한다.

2. power up 동안 GRST는 출력을 사용하지 못하게 한다.

3. clamp voltage을 적용한다.

power-down sequence:

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1. power up 되는 동안 출력은 high-impedance 상태로 놓이게 된다.

2. clamp voltage를 제거한다.

3. core로부터 3.3V를 제거한다.

[그림 5-10]은 3-state bidirectional buffer를 나타낸다.

[그림 5-10] 3-state bidirectional buffer

영상처리 보드는 PC Card로부터 zoomed video의 구현시 사용 할 수 있다.

Zoomed video는 per-socket function을 바탕으로 하여 card control register에

있는 bit 6(ZVENABLE) 세팅을 지원한다. 이 bit는 high-impedance state 안에 PC

카드 공용 영역의 PC카드 16 어드레스 라인 ADDR25-ADDR4를 둔다. 이 라인은

적당한 controller에 직접적으로 오디오 데이터와 비디오 영상 데이터를 전송한다.

Care 어드레스 라인 ADDR3- ADDR0는 PC Card 구현을 위해 PC Card CIS 레지

스터에 접근한다. 그림은 PC카드를 이용한 Zoomed video 구현의 블록도이다.

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[그림 5-11] Zoomed Video implementation

[그림 5-11] 컴퓨터와 영상압축 보드간의 인터페이스 회로 개발

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제 6장 SCSI 인터페이스 개발

SCSI(Small Computer System Interface)는 1979년에 하드디스크 드라이브 제조업

체등이 중심이 되어 독일의 드라이브 제조업체인 스튜르가르트사에 모여 제정한 방

식이다. SCSI는 기존 인터페이스 방식들의 비 호환성 문제를 극복하고 보다 높은

성능을 위하여 사용되어 왔으며 현재 전 세계적인 표준 인터페이스로 정착되어 있

다.

제 1절 SCSI통신

SCSI는 PC와 디스크드라이브, 테이프드라이브, CD-ROM 드라이브, 프린터, 스캐

너 등과 같은 주변장치를, 이전의 인터페이스보다 더 빠르고 더 유연하게 통신할

수 있도록 해주는 인터페이스로서，ANSI 표준으로 발전하고 있다. 애플 컴퓨터에서

개발 되었고, 아직도 매킨토시에서 사용되고 있으며, 현재의 SCSI 세트들은 병렬

인터페이스이다. SCSI 포트는 오늘날 대부분의 PC에 장착되어 있으며, 거의 모든

주요운영체계에 의해 지원된다.

SCSI는 빠른 데이터 전송속도 외에, SCSI는 이전의 병렬 데이터 전송 인터페이스

보다 더 융동성이 있다. 최근의 SCSI 표준인 16 비트 버스용 울트라-2 SCSI는 데

이터를 최고 80Mbps 속도까지 전송할 수 있다. SCSI는 버스의 폭에 따라 다르기

는 하지만, 하나의 SCSI 포트에 7~15개의 주변장치를 줄줄이 이어서 접속시킬 수

있다.

이 방식은 모든 주변장치들을 수용하기 위해 각각의 장치에 별도의 카드를 갖는 대

신에 하나의 회로기판이나 카드로 충분하기 때문에, 노트북과 같은 휴대용 컴퓨터

의 이상적인 인터페이스로 여겨지고 있다. PC 카드의 형태로 되어 있는 하나의 호

스트 어댑터는 한 대의 랩탑을 위한 SCSI 인터페이스를 지원할 수 있으며, 다른 장

치들이 사용되는 중에도 프린터가 접속되어 있는 병렬 포트와 외장 모뎀이 달린 직

포트의 사용을 자유롭게 한다.

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아래 [표 6-1]은 SCSI의 발전사를 보여준다. SCSI 인터페이스 표준은 SCSI-1과

SCSI-2가 서로 호환되며, SCSI 인터페이스에서는 8bit와 16bit가 사용되며 버스 클

럭은 5/10/20/40/80MHz 등으로 다양하다.

[표 6-1] SCSI 종류 및 발전과정

1. SCSI-1

1986년 ANSI가 채택한 물리적인 계층과 프로토콜 계층에 대한 내용을 포함하는 1

세대 SCSI에 대한 표준이로 그 근원은 SASI(Shugart Associates Systems

Interface)에 두고 있다.

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SCSI의 등장은 드라이브의 인터페이스에 많은 변화를 가져왔다. 이전에 서로 각자

의 인터페이스를 사용하던 디스크와 테이프 드라이브는 SCSI라는 동일한 인터페이

스로 컴퓨터에 접속할 수 있게 되었고, 이전의 인터페이스에 없었던 지능적인 인터

페이스의 시작이 되었다.

SCSI-1이 이전의 인터페이스에 비해 제공한 커다란 장점은 다중 중첩 명령어를 처

리할 수 있는 능력이었다. 이러한 중첩된 입출력지원 기능은 SCSI 드라이브들이 시

스템 내의 서로 다른 드라이브에 대한 읽기와 쓰기 작업을 완전히 중첩해서 처리할

수 있었기 때문에 종종 다중업무처리(Multi-Tasking)로 일컬어지기도 했다. 이것은

서로 다른 SCSI 드라이브들이 명령어들을 순차적으로가 아니라 동시적으로 처리할

수 있게 된 것을 의미한다. 또한, 하나의 시스템에서 데이터가 SCSI 버스로 고속으

로 전송되고 있는 동안 다른 데이터는 버퍼에 저장될 수 있게 되었다.

그럼에도 불구하고 SCSI-l은 일반적인 목적으로 사용되기에는 많은 한계를 갖고 있

었고 데이터의 전송속도도 원하는 만큼 빠르지 못했다. 그 결과, SCSI-2가 새로운

표준으로 개발되었고 이 과정에서 SASI의 모습은 거의 사라지게 되었다. 따라서

SCSI-1은 그 다음 세대의 SCSI들과 전혀 호환할 수 없게 되었고 현재 SCSI-1에

대한 표준은 폐지된 상태이다.

2. SCSI-2

SCSI-l이 표준으로 채택되기 이전인 1985년에 이미 SCSI-2에 대한 표준화 작업은

시작되었고 1990년에 X3.131-1990으로 발표되었다가 4년 뒤에 X3.131-1994로

보완되었다. SCSI-2는 SCSI-I에 비해 몇 가지 눈에 띄는 개선이 있었다. 즉, 커넥

터의 개선, 보다 빨라진 데이터 전송속도, 데이터 버스의 경로를 확장할 수 있는 능

력, 동기적인 협상을 통한 향상된 신뢰성 및 패리티 검사 기능 등이다.

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SCSI-1의 경우 비동기식 데이터 전송속도는 1.5MB/sec이고 동기식 데이터 전송속

도는 최대 5 MB/sec 이였다. 이러한 데이터 전송속도 향상을 위해 SCSI-2는 버스

의 클럭속도를 5MHz에서 10MHz로 두배 향상시켰고 그 결과 데이터 전송속도가

5MB/sec에서 10MB/sec의 범위를 갖도록 증가 되었다. 이런 변화로 이를 Fast

SCSI-2라고도 부른다. 또한. SCSI-2는 "Wide SCSI"를 사용하여 SCSI 버스의 대역

폭을 두배로 확장할 수 있는 가능을 제공하였다. 버스의 폭이 늘었음은 데이터 선

이 늘었음을 의미한다. 원래 표준인 8비트 에서 16비트로 버스의 폭이 배가되면서

Wide SCSI 버스는 15개의 장치까지 지원이 가능해졌고 같은 시간에 두 배나 많은

데이터를 전송할 수 있게 된 것이다. 이에 따라서 커넥터나 케이블의 구성도 확장

된 비트 스트림을 처리할 수 있도록 달라져야 했다. Fast SCSI-2와 16비트 Wide

SCSI 버스의 결합으로 최대 20MB/sec의 속도로 데이터를 전송할 수 있다.

3. SCSI-3

SCSI-2 는 SCSI-1 의 후속 인터페이스로서 SCSI-1 보다도 광범위한 분야에서 활

용되었다. 그러나 SCSI 의 설계자는 SCSI-2 의 사양결정이 행해진 직후부터

SCSI-3 의 정의에 몰두했다. 그러나 SCSI-3에 넣어야 할 가능은 많아 좀처럼 사

양이 확정되지 않았다. 하드웨어 벤더는 그 사양이 확정되는 것을 기다리지 않고

차례 차례 SCSI-3 사양에 준거한 제품을 발표하기 시작했다. SCSI-3 에서는 Ultra

및 Ultra2 라 불리는 데이터전송 속도, LVD(Low Voltage Differential)라 불리는 전

기적인 사양 등을 정의하고 있다.

SCSI-2 에서는 Fast SCSI라 불리는 고속 버스(10MHz)가 정의되었다. 그러나

SCSI一3 에서는 그 이상의 버스 클럭 속도를 채용했기 때문에 명칭은 Ultra 가 되

었다. Ultra 의 클럭 속도는 20MHz 이다. SCSI-3 은 SCSI-2 의 수퍼셋이므로

HlBA 와 타켓의 네고시에이션 때에 그 타켓이 FastSCSI 을 사용할까 그렇지 않으

면 UltraSCSI 을 사용할까를 결정한다. 이 UltraSCSI 와 WideSCSI 를 채용하면 최

대 데이터전송 속도는 40MB/초가 된다.

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제 2절 SCSI 표준

SCSI는 다양한 종류의 주변장치들을 지원하므로 SCSI표준에는 각 종류에 맞는 명

령어들에 대한 표준, 공통적으로 쓰이는 명령어에 대한 표준과 주변장치들과의 물

리적인 연결에 있어서 병렬연결, 직렬연결에 대한 표준, 물리적인 연결과 명령어들

사이의 중간의 프로토콜에 대한 표준, 전자전기적인 사항에 대한 표준 등으로 나누

어져 있다.

1. SCSI Architecture Models

SCSI Architecture에서 명령을 발생시키는 Device(주로 SCSI Controller)를

Initiator, 명령을 받아 처리하는 Device(디스크，CDROM，프린터)를 Target라고 한

다. Initiator를 Client, Target을 Server라고 하면 SCSI는 Client-Server Model으로

생각할 수 있다. 개념적으로는 Client가 Request하고 Server가 Response하는

Protocol Service로 생각할 수 있다.

[그림 6-1]은 SCSI Server-Client Model을 나타내며, [그림 6-2]는 SCSI의

Protocol Service Reference Model을 나타낸다.

[그림 6-1] SCSI Server-Client Model

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[그림 6-2] Protocol Service Reference Model

SCSI의 Architecture Model은 OSI 7 Layer Network Model처럼 Layer로 구성되어

있다.

SCSI는 SCSI Application Layer, SCSI Protocol Layer, Interconnect Layer의 3개

Layer로 구성되어있는데 각각의 Layer는 다른 Layer의 동작에 관계없이 독립적이며

상하Layer간의 통신만으로 Layer간의 동작이 이루어진다. 실제 작업을 살펴보면

Initiator의 에서 명령을 내리면 Initiator의 Application Layer가 Protocol Layer와 통

신을 해서 전송하고, Protocol Layer는 다시 이웃한 Interconnect Layer와 통신을

한다.

Initiator의 interconnect Layer에서 나온 명령은 Target의 Interconnect Layer로 전

송되고, Target의 Interconnect Layer는 Target의 Protocol Layer와, Target의

Protocol Layer는 Target의 Application Layer와 통신을 한다. 이런 방식으로 직접

적으로 각 layer는 인접한 Layer와 통신을 하여 동작을 하게 된다.

2. SCSI Commands

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SCSI에서의 기본적인 Command는 다음과 같다.

- Test Unit Ready

- Request sense

- Inquiry

- Send diagnostic

- Copy

- Receive diagnostic results

- compare

- copy and verify

- Write/ Read buffer

- Log select/sense

Initiator는 Target에 Commands를 요청하고, Target은 요청받은 Commands를 처

리 하고 Initiator에게 결과를 보내준다. 이러한 Request, Respond는 Remote

Procedure Call을 통해 일어나게 된다. [그림 6-3]은 Initiator의 Application에서

호출하는 Procedure의 형태이다.

[그림 6-3] Initiator의 Application에서 호출하는 Procedure의 형태

Service response는 명령에 대한 처리 결과로 TASK COMPLETE, LINKED

COMMAND COMPLETE, SERVICE DELIVERY OR TARGET FAILURE의 세 값 중

하나를 가진다. SCSI Command에는 Single Command와 Linked Command가 있

다.

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SERVICE DELIVERY OR TARGET FAILURE는 Target Device에서 명령을 처리 하

지 못했을 때, LINKED COMMAND COMPLETE는 연속된 명령들중의 하나가 끝났

을 때, COMMAND COMPLETE는 하나짜리 명령이나 연속된 명령이 아주 끝났을

때 반환된다.

I_T_L_x Nexus는 Initiator, Target, Logical Unit, Tagged Que, or Untagged Que

사이의 관계를 나타내는 것으로, Initiator가 명령을 줄때 원하는 디바이스와, 그 디

바이스에서 실제로 실행하는 Logical Unit을 찾아야 하고, 실행이 끝난 후 명령을

준 Initiator를 찾아서 실행결과를 돌려주어야 하므로 필요하다.

CDB는 Command Descriptor Block으로 어떤 명령인지 Operation Code와 각 명

령에서 필요한 Parameters등으로 이루어진 것이다. 조금 아래에 자세히 설명.

Status는 상태를 나타내는 값으로 GOOD, CHECH CONITION, CONDITION MET,

BUSY, INTERMEDIATE, INTERMEDIATE CONDITION METN, RESERVATION

CONFLICT, TASK SET FULL, ACA ACTIVE, TASK ABORTED 등의 값을 가진다.

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제 3절 DR1000C와 PC의 SCSI 인터페이스

1. 영상 데이터 처리

DR1000C는 X-Ray 디텍터 부분과 Controller부분으로 이루어져 있으며, Controller

는 Detector에서 획득한 디지털 신호를 PC로 전송하는 역할을 한다. Controller에

서는 디텍터의 각 상태에 따라 API 함수로 정의되어 있으며, 이에 따라 Computer

와 DR1000C와의 기본적인 인터페이스는 C++함수로 구현하였다. 영상 데이터 처

리는 [그림 6-4]와 같은 순서로 이루어진다.

[그림 6-4] 영상 데이터 처리 flowchart

DR1000C Controller는 PC와의 SCSI 인터페이스를 가능하게 하기 위해 인터페이스

초기화를 한다. 또한 DR1000C Controller는 디텍터의 상태를 확인 한 후 사용자의

명령에 따라 Computer에서 디텍터로 명령을 전달한다. 명령이 전달되면 Scan한

영상은 디텍터에서 Computer로 전달하며 이 영상을 Computer에 저장한다.

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제 7장 LCD 컨트롤 보드 개발

제 1절 다중 영상 입력

본 과제에서 개발한 LCD 컨트롤 보드는 5개(DVI, D-SUB, Component,

Composite, S-Video)의 영상 입력이 가능하다. DVI, D-SUB신호에 대해서는

Selector를 거쳐 LCD 컨트롤 드라이버에 입력하고, Component, Composite 및

S-Video 신호에 대해서는 비디오 디코더를 통한 입력 신호 Selection과 아날로그

신호를 디지털 신호로 변환하여 LCD 컨트롤 드라이버에 입력하여, 이를

WUXGA(1900 X 1200)의 해상도로 LCD Panel에 출력해 줄 수 LCD 컨트롤 보드를

구현하였다.

1. DVI

DVI(Digital Video Interface)는 비디오 이미지를 디지털로 저장하였다가 재생할 수

있는 동화상 기술로써 고급 디스플레이기기 및 하이앤드 그래픽 카드의 화질을 극

대화하기 위해 제작된 비디오 인터페이스 기술의 새로운 형식이다. DVI는 Plug &

Display 표준의 대안이며, 구형 플랫패널용 digital-only DFP 포맷의 진보된 형식으

로 디스플레이 장치와 그래픽 카드 사용자로부터 상당한 수요를 유발하고 있다.

DVI 연결은 세가지 타입이 있다.

- DVI-D (Digital)

- DVI-A (Analog)

- DVI-I (Integrated Digital/Analog)

가. DVI-D - True Digital Video

DVI-D 포맷은 셋탑박스 DVD 플레이어, 그래픽카드등의 비디오 소스와 PDP, LCD,

DLP 프로젝션/프로젝터, 모니터등의 디스플레이기기간의 직접적인 디지털 연결에

사용된다. 모든

그래픽 카드는 근본적으로 디지털 비디오 신호를 출력할 수 있도록 설계되어있으

나, VGA 출력단을 통해 아날로그로 변환되며, 아날로그 신호는 모니터로 전송되어

다시 디지털 신호로 컨버팅 되어진다.

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DVI-D 포맷은 소스와 디스플레이 기기의 연결상의 아날로그로 컨버팅되는 절차가

생략되므로 개선된 화질을 기대할 수 있다.

나. DVI-A - 고해상도 아날로그

DVI-A 포맷은 DVI 신호를 CRT모니터나 HDTV등의 아날로그 디스플레이로 전송하

는데 사용되어진다. 디지털에서 아날로그 신호로 컨버팅되는 과정에서 약간의 신호

손실이 발생하지만, 표준 VGA보다는 우수한 화질 전송이 가능하다.

다. DVI-I - 최상의 화질구현

DVI-I는 Digital-to-Digital 신호나 Analog-to-Analog 신호의 전송이 가능한 통합된

케이블 포맷이다. 하지만 Digital-to-Digital 혹은 Analog-to-Analog 신호의 전송은

불가능하다. 다른 포맷과 마찬가지로, DVI 디지털과 아날로그 포맷은 호환성이 없

다. 즉 DVI-D 케이블은 아날로그 시스템에서는 동작되지 않듯, DVI-A는 디지털 시

스템에서 동작되지 않으므로, DVI 케이블 구매에 앞서 본인이 사용하는 기기의 포

맷을 정확히 인지하고 있어야한다.

라. Single과 Dual 링크

DVI-A, DVI-I 포맷 모두 싱글 및 듀얼링크 커넥터 사용이 가능하다.

이들 케이블은 TMDS (transition minimized differential signaling)불리는 포맷을 사

용하여 정보를 보낸다. 싱글링크 케이블은 한 개의 TMDS 165Mhz 트랜스미터를

사용하는 반면, 듀얼링크는 두 개를 사용한다. 듀얼링크의 실제 전송 파워는 싱글의

두 배로 속도와 신호의 품질 향상을 기대할 수 있다. 즉, 60Hz의 싱글링크 LCD는

can display a resolution of 1920 × 1080 해상도로 디스플레이가 가능한 반면,

듀얼링크는 2048 × 1536 해상도가 가능하다.

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[그림 7-1]은 각 DVI 연결 커넥터를 나타낸 것이다.

[그림 7-1] DVI 커넥터

2. D-SUB

D-SUB는 RGBHV로 분리된 비디오 신호를 R, G, B 및 수직, 수평의 5개 신호로

분리하여 전송한다. D-SUB는 가장 전송 효율이 좋으며 색 정보와 동기신호를 별

도로 연결하는 방식으로 고해상도의 화질을 전송할 때 사용되며, 컴퓨터의 모니터

나 프로그레시브 출력 신호를 연결할 때 사용된다.

빛 구성의 3색인 R(적색), G(녹색), B(청색)를 별도로 전송하고 동기(synchronize)

신호 또한 H(Horizontal, 수평), V(Vertical, 수직)를 분리하여 전송하며 동기신호는

수평과 수직을 동시에 보내는 Composite(복합)방식(RGBC)으로 전송 할 수도 있으

며, G(녹색)에 동시에 보내는 G Sync(RGsB)로 전송할 수 있다.

Sync 방식은 기기에 따라서 무엇으로 할지 조절할 수 있게 되어있으며 각각으로

완전히 분리된 RGBHV 방식이 가장 안정된 신호를 전송한다. 이러한 신호 전송에

사용되는 케이블은 동축케이블을 각각 사용하면 되면 연결 단자는 대부분 BNC 단

자로 구성되어져있다.

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또한 컴퓨터의 영상을 모니터나 고행상도의 프로젝터에 연결할 때 사용되는 “VGA”

케이블 또한 내부 구성은 RGBHV로 되어 있으며 연결 단자는 3열 15핀으로 구성된

D-SUB라는 것을 사용한다. 이 단자를 각각의 BNC 단자로 분리 할 수 있으며, 가

능한 한 모든 단자를 BNC로 연결하는 것이 가장 좋은 연결 방식이다.

3. Composite, Component, S-Video

Component 신호는 영상 신호를 휘도(Y), 색차(Cb, Cr)의 세 가지 성분으로 각각

분리하여 전송하는 방식으로 3개의 신호 중 화질이 가장 좋다. Composite 신호는

세 개의 신호를 분리하지 않고 하나로 합성하여 전송하는 방식이다. 세 개의 신호

를 분리하지 않고 합성하기 때문에 가장 화질이 좋지 않은 편이다. S-Video는 3개

의 영상 신호를 휘도(Y)와 색차신호인 (Cb, Cr)을 하나로 합성하여 2개의 성분으로

전송하는 방식으로 Composite 보다는 화질이 좋으나 Component에 비해서는 화질

이 떨어진다.

제 2절 마이컴 제어방식 형광램프 구동장치

1. LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법

LCD 백라이트(Back Light) 구동용 인버터(Inverter)의 회로 구성 및 제어방법은 마

이컴(Micom)을 기반으로 하는 회로구성 및 프로그램에 의한 제어방식으로 구성되

어, 프로그램에 의해 형광램프의 동작전류를 제어하도록 한 하나의 인버터로 여러

종류의 램프(Lamp)를 구동할 수 있도록 함으로써 핵심부품의 공용화 및 생산 원가

절감을 할 수 있도록 고안된 마이컴 제어방식 인버터이다.

[그림 7-2]는 LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법의 블록도이다.

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[그림 7-2] LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법의 블록도

[그림 7-3] LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법의 전류 파형 감지도

[그림 7-3]은 본 고안의 바람직한 실시에 따라 본 고안에 의한 일반적인 형광램프

구동장치와 제어용 프로그램이 내장된 마이컴 제어부를 포함하는 시스템의 블록구

성도이다.

[그림 7-3]을 참조하여 설명하면, 고압 트랜스 구동부(1)는 고전압을 발생시키는

고압 트랜스부(2)에 연결되어 고전압이 발생하도록 구동하고, 고압 트랜부에서 발생

된 고전압은 형광램프(3)에 연결되어 형광램프가 발광되도록 하고, 전류 감지부(3)

는 형광램프의 한쪽에 연결되어 형광램프에 흐르는 전류를 감지하며, 감지된 아날

로그 전류신호는 마이컴 제어부(5)에 연결되고, 마이컴 제어부(5)는 내장된 프로그

램에 의해 입력된 아날로그 전류신호를 디지털화여 형광램프(3)의 정격구동전류를

판단하고, 형광램프(3)가 정격전류에서 동작 되도록 고압 트랜스 구동부(1)를 제어

하는 기능을 수행한다.

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마이컴 제어부(5)의 마이컴에 내장된 제어용 프로그램은 형광램프의 정격전류를 판

단, 제어하는 응용프로그램이다.

또한 [그림 7-3]을 참조하여 상세하게 설명하면, 전류 감지부에서 인가되는 아날로

그 전류신호의 첨두값(Ip-p), 전류가 흐르는 시간(Ton) 및 전류의 흐름이 반복되는

주기(period)를 판단하여 형광 램프에 흐르는 전류의 평균값을 계산하고, 첨두값 및

평균값을 기준으로 프로그램에 등록된 형광램프의 종류를 판단하고, 형광램프에 흐

르는 전류의 평균값이 등록된 평균값과 일치하도록 고압 트랜스 구동부를 제어하

며, 형광램프에 흐르는 전류의 첨두값 및 평균값을 근거로 형광램프의 단선 및 단

락상태를 판단하여 본 고안에 의해 형광램프 구동장치의 동작을 차단하는 보호기능

을 수행하는 프로그램을 포함한다.

2. LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법의 효과

LCD 백라이트 구동장치의 회로구성 및 제어방법의 효과마이컴 제어방식에 의한 하

나의 형광램프 구동장치는 각각 다른 여러 종류의 형광램프를 각각의 정격전류 조

건에서 동작할 수 있도록 제어할 수 있다.

이는 형광램프 구동장치의 생산에 있어서 핵심부품의 공용화 및 형광램프 구동장치

의 단일화를 통한 생산 원가절감으로 시장 경쟁력을 대폭 증진 시킬 수 있다.

- 101 -

제 3절 LCD 컨트롤 보드 개발

1. Selector

Selector Chip인 BA7657F는 내부적으로 입력된 RGB Signal 및 HD/VD Signal의

스위칭 역할을 한다. DVI 및 D-SUB의 영상 신호 중 입력된 신호를 찾고, 입력된

신호에 대하여 내부적으로 선택한 후 WUXGA의 고해상도를 위한 LCD 컨트롤 드라

이버에 전송해준다.

BA7657F의 응용분야는 CRT display, HDTV, video board for personal computer

등이 있고, BA7857F의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

- Operates on a single 5V power supply

- Internal broadband RGB switch (frequency characteristics : 230MHz, -3dB)

- Internal HD / VD switch

- Internal synchronization separator for synchronizing signals superimposed

onto G signals

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[그림 7-4]는 BA7657F의 내부 시스템 구성도이다.

[그림 7-4] BA7657F의 내부 시스템 구성도

2. 비디오 디코더

비디오 디코더 VPC3230은 S-Video 및 Component, Composite 영상 신호를 받아

이를 8Bit(4 : 2 : 2)디지털 YUV 데이터로 WUXGA의 고해상도를 위한 LCD 컨트롤

드라이버에 출력한다.

비디오 디코더의 데이터 출력은 8Bit 디지털 출력을 Y/C 포맷의 형태로 출력할 수

있도록 하였다. 비디오 디코더의 내부 레지스터를 위한 읽기 및 쓰기 동작은 I2C

버스를 통하여 LCD 컨트롤 드라이버를 통하여 이루어지고, 내부 레지스터를 프로

그램함으로써 다양한 입출력 동작 모드, 출력 형태 등을 조정할 수 있다. 비디오 디

코더는 20.25MHz의 클럭을 가진다.

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VPC3230의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

- high-performance adaptive 4H comb filter Y/C separator with adjustable

vertical peaking

- multi-standard color decoder PAL/NTSC/SECAM including all substandards

- four CVBS, one S-VHS input, one CVBS output

- two RGB/YCr Cb component inputs. one Fast Blank(FB) input

- integrated high-quality A/D converters and associated clamp and AGC

circuits

- multi-standard sync processing

[그림 7-5]는 비디오 디코더인 VPC3230의 내부 구성도이다.

[그림 7-5] VPC3230의 내부 구성도

3. LCD 컨트롤 보드

본 사업에서 개발한 LCD 컨트롤 보드의 특징은 다음과 같다. DR1000C를 통해 PC

에 입력된 영상 데이터에서 DVI(Digital Video Interface) 및 D-SUB단자를 통해 입

력된 영상 데이터는 Selector를 통해 입력된 영상 신호를 선택하여 LVDS(Low

Voltage Differential Signalling) 포맷으로 LCD 컨트롤 드라이버(GM160l)로 출력

한다. DVI 선호에 대해서는 입력된 디지털 신호가 LCD 컨트롤 드라이버를 통해

LCD 패널에 WUXGA의 해상도로 디스플레이 되어진다.

- 104 -

D-SUB신호에 대해서는 VGA 비디오 카드에서의 DAC(Digital to Analog)과정을 거

쳐 D-SUB에서의 ADC(Analog to Digital)과정을 거쳐 LCD 컨트롤 드라이버를 통

해 LCD 패널에 WUXGA의 해상도로 디스플레이 되어진다.

또한 Composite, Component 및 S-Video를 통해 입력된 영상 신호들은 비디오

디코더를 통해 입력된 영상을 선택하여 아날로그 프로세싱 동작과 아날로그 데이터

를 디지털로 변환시키며 변환된 디지털 데이터를 LVDS 포맷으로 LCD 컨트롤 드라

이버에 전송된다. 비디오 디코더는 Composite, Component 및 S-Video의 영상 신

호를 입력으로 받으며 8Bit(4 : 2 : 2)디지털 YUV를 LCD 컨트롤 드라이버에 출력

한다. 이 데이터는 LCD 컨트롤 드라이버로 보내어지며 WUXGA의 해상도로 디스플

레이 되어진다.

SDRAM은 입력된 영상 데이터를 저장하기 위한 공간으로 사용되었으며，

Nor-Flash Memory는 LCD 컨트롤 드라이버를 동작시키기 위한 프로그램을 저장하

는 용도로 사용되었으며, FET 스위치는 LCD 패널에 대해 Power Sequencing을 제

어하기 위해 사용되었다.

LCD 컨트롤 드라이버(GM1601)는 WUXGA의 고해상도를 구현하기 위해 사용 되었

으며 OSD(On Screen Display), Input format Auto Detection, Phase and image

positioning Auto Configuration 및 사용자 Keypad Scanning등의 가능을 제공한

다. Selector와 Video Decoder를 통해 LVDS(Low Voltage Differential Signalling)

포맷으로 GM1601 LCD 컨트롤 드라이버에 전송한다. GM1601 LCD 컨트롤 드라이

버는 WUXGA의 고해상도로 입력된 영상을 디스플레이하며 DVI(Digital Video

Interface) 및 D-SUB를 통해 입력된 영상 신호는 Selector를 통해 입력된 영상 신

호를 선택하여 LCD 컨트롤 드라이버로 출력한다. 또한 Component, Composite,

S-Video를 통해 입력된 영상신호들은 Video Decoder를 통해 입력된 영상을 선택

하여 아날로그 프로세싱 동작과 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환시키며 변

환된 디지털 데이터를 LCD 컨트롤 드라이버로 보내준다.

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[그림 7-6]은 본 사업에서 개발한 LCD 컨트롤 보드의 전제 시스템 블록 다이어그

램이다.

[그림 7-6] LCD 컨트롤 보드의 전제 시스템 블록 다이어그램

[그림 7-7]은 본 사업에서 개발한 LCD 컨트롤 보드의 시제품 사진이다.

[그림 7-7] LCD 컨트롤 보드

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제 8장 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드(Embedded) 컨

트롤 보드 구현

제 1절 PS/2 및 USB 프로토콜

1. PS/2 프로토콜

가. PS/2 인터페이스

PS/2 인터페이스는 마우스나 키보드를 PC에 접속하기 위해 IBM이 개발한 포트이

다. PS/2 포트는 6핀을 가지고 있는 소형 DIN 플러그를 지원한다.

아래 [그림 8-1]은 PS/2의 소형 DIN 플러그이다.

[그림 8-1] PS/2의 소형 DIN 플러그

나. PS/2 동선

PS/2 통신은 HOST와 DEVICE 양방향으로 정보가 전달될 수 있다. HOST와

DEVICE 사이의 통신은 키보드 커넥터의 5개 신호 가운데 CLK와 DATA 신호에 의

해서 이루어진다. 우선 DEVICE에서 HOST로 데이터를 보내는 과정을 살펴보면 정

상적인 상태에는 CLK와 DATA 핀은 둘 다 HIGH(+5 Volt)상태로 있게 된다. 이때에

만 DEVICE에서 HOST로 눌려진 키의 정보를 보낼 수 있다.

- 107 -

만약 본체에서 CLK 핀을 LOW(0 Volt) 상태로 만들어 버리면 키보드는 그것이 본

체에서 무슨 일을 하려한다고 판단하고 그때부터는 데이터를 보내지 않는다. 그리

고 방금 눌려진 키의 정보는 버퍼에 임시로 저장해 놓는다.

DEVICE의 MCU는 이후에 계속 CLK 핀과 DATA 핀을 검사해서 두 핀 모두가

HIGH가 되는 시점에서야 본체로 데이터 전송을 할 수 있게 된다. 즉 CLK 핀을 이

용한 핸드셰이킹을 하는 셈이다. 데이터는 DATA 핀에 한비트씩 직렬로 실려서 차

례로 전송되고 그 각각의 데이터 비트를 구분하기 위해서 CLK 핀에는 데이터의 전

송 속도에 맞춰 주기적인 펄스가 인가된다. 한번 CLK 핀에 클럭이 뜰 때에 한 비

드씩 키보드 데이터를 전송하는 것이다. 만약 한 바이트 데이터의 전송이 모두 끝

나기도 전에 CLK 신호가 본체에 의해서 LOW로 떨어져 내리면 전송되던 데이터는

중단 된다. 키보드에서 본체로 보내는 데이터들은 어떤 키가 눌렸는지에 대한 정보

가 대부분이지만 키보드의 기능과 관련된 명령이나 메시지들도 있다.

본체에서 DEVICED에서 HOST로 보내는 것은 DEVICE의 제어를 위한 명령어들이

다. 처음에 컴퓨터에 전원이 인가되면 즉시 자체적으로 리셋이 되면서 DEVOCE 케

이블의 CLK 핀을 LOW로 만든다. 이것은 DEVICE에서 데이터가 전송되어 오지 않

게 하기 위해서이다. 얼마 후에 CLK 신호는 HIGH로 올라가서 정상적인 데이터 전

송이 가능한 상태로 되지만

그 이후에도 HOST에서 DEVICE의 데이터를 받아들이지 않으려고 할 때에는 CLK

신호를 낮추게 된다.

HOST에서는 DEVICE로 데이터를 보내기 전에 우선 CLK와 DATA 핀을 검사해본

다. 이때 두 핀 모두 HIGH 상태라면 데이터를 전송한다. 만약 DEVICE에서 HOST

로 데이터를 전송하는 중이라면 현재 한 바이트 단위의 데이터가 어느 정도까지 전

송되었는지를 조사한다. 그 시점에서 총 11비트의 전송데이터 단위에서 10비트 이

하를 전송한 상태라면 본체는 즉각 CLK 핀을 LOW로 떨어뜨린 다음에 전송을 한

다. 그러나 그 이상 전송되고 있는 상태라면 시스템은 마지막 비트까지 모두 전송

되기를 기다린다. 본체가 키보드에 명령을 준 이후에는 반드시 키보드가 그 명령에

대해 응답을 하게 되는데 응답을 받기 전에는 다시 다른 명령을 내리지 않게 된다.

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[그림 8-2]는 디바이스에서 호스트로 데이터를 보내는 통신 프로토콜이며 [그림

8-3]은 호스트에서 디바이스로 데이터를 보내는 통신 프로토콜이다. 데이터 라인은

CLK가 HIGH 일때는 대기 상태이고, CLK가 LOW로 떨어지면 DATA 값이 출력된다

[그림 8-2] HOST to DEVICE Communication

[그림 8-3] DEVICE to HOST Communication

2. USB 프로토콜

P의 주변 인터페이스로서 그 동안 serial port(RS-232C)와 parallel

port(Centronics)가 주로 이용되어 왔다. 그러나 어느 것이나 전송속도가 느리다는

점과, 하나의 포트에 하나의 디바이스밖에 접속할 수 없기 때문에 여러 디바이스를

접속하기 위해서는 포트수를 증가시켜야 한다는 문제점이 있었다. 그 이외에도 키

보드, 마우스, 디스플레이 등은 개별 포트를 가지고 있어서, PC의 뒷면에는 각종

커넥터로 채워져 있다. 이들의 인터페이스를 통합하여 하나의 커넥터로 각종 주변

기기를 접속할 수 있도록 한 것이 USB(Universal Serial Bus)이다.

USB는 기존의 PC와 주변기기간의 인터페이스를 통합해 나가는 것을 목적으로,

Compaq, Intel, Microsoft, NEC의 엔지니어들이 모여서 차세대의 주변 인터페이스

에 대해 공동연구를 시작한 것이 USB 탄생의 기원이다. 게다가, DEC, IBM,

Northern Telecom사가 개발에 합류하여 모두 7 회사에 의해 1995년에 0.9판의 사

양서 발행됨으로써 USB의 정체가 공개되었고, USB의 보급을 목표로 하는 추진 단

체인 USB Implementers Forum도 설립되어, 가장 유력한 차세대 표준 주변 인터페

이스로서 급속히 주목받게 되었다.

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1996년 정식 기능 사양사인 USB1.0 버전이 공개됨과 동시에, 컨트롤러 LSI가 제품

화되고, 비로소 PC에 USB를 장비할 수 있는 환경이 갖추어졌다. USB1.0 버전은

12Mbps(full speed)로 저속부터 중속분야의 어떤 특정한 기기를 대상으로 하지 않

고, 각종 기기를 혼재할 수 있다. 즉, 모뎀이나 프린터 등의 종래의 주변기기뿐만

아니라, 전화나 오디오기기와 같은 가정용 멀티미디어 기기의 데이터, 음성 등을 리

얼타임으로 전송할 수 있는 사양으로 되어 있다. 단, 화상 데이터의 리얼타임 전송

에는 전송속도가 부족하여 멀티미디어로는 저속용으로 한정되어 그 한계를 드러냈

다. 그래서, 스캐너, 디지털카메라와 같은 화상기기나 대용량 스토리지 등, 고속의

멀티미디어용 인터페이스로는 IEEE1394 등의 다른 인터페이스와 함께 사용하는 것

을 생각하게 되었으나, 1999년 10월, USB2.0이 등장함과 동시에, 480Mbps(high

speed)라는 초고속 전송이 가능해짐에 따라 이러한 문제가 말끔히 해결되었다.

[그림 8-4]와 [그림 8-5]는 USB 프로토콜의 READ/WRITE Cycle를 나타낸다.

[그림 8-4] FIFO READ Cycle Timing Diagram

- 110 -

[그림 8-5] FIFO WRITE Cycle Timing Diagram

3. PIC16F72 Micro Controller

본 사업에서는 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드(embedded) 컨트롤 보드의

구현을 위해 Microchips사의 PIC16F72를 사용하였다. PIC MICOM을 이용하여

X-ray의 상태 체크, X-ray 조사량 컨트롤 및 X-ray 조사 컨트롤을 위한 컨트롤 보

드를 구현하였다.

구현한 컨트롤 보드에서는 간단한 스위치 입력을 통해 X-ray의 조사량을 조절할 수

있으며, 또한 X-ray Generator의 상태를 체크할 수 있으며 X-ray Generator를 컨

트롤 할 수 있다.

PIC 16F72의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

-High Performance RISC CPU

- 111 -

- Three Timer/Counter

- Capture, Compare, PWM(CCP) module

- 8-bit, 5-channel analog-to-digital converter

- Synchronous Serial Port(SSP) with SPI(Master/Slave) and I2C

- Power-on Reset, Power-up Timer and Oscillator Start-up Timer

- Watchdog Timer(WDT) with its own on-chip RC oscillator for reliable

operation

- Programmable code protection

- Selectable oscillator options

- In-Circuit Serial Programming(ICSP) via 2 pins

아래 [그램 8-6]은 PIC MICOM의 내부 블록 다이어그램이다.

[그림 8-6] PIC MICOM 내부 블록다이어그램

- 112 -

제 2절 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤 보드 개발

아래 [그림 8-7]은 디지털 X-ray의 자동화를 위한 임베디드 컨트롤 보드 개발에 관한 블록

다이어 그림이다.

[그림 8-7] 임베디드 컨트롤 보드 블록다이어그램

메인 컨트롤러는 컴퓨터로부터 USB버스를 통하여 X-ray 발생, 이미지 전송 등과 같은 명령

을 수행하는 역할을 한다. 예를 들면 컴퓨터에서 X-ray 영상을 전송 받고자 할 때 먼저

X-ray 발생기의 전압과 전류를 조정하기 위한 값을 메인 컨트롤러에 전송한다. 메인 컨트롤

러는 DAC변환하여 X-ray 발생기의 전압과 전류를 설정한다. 그 다음 X-ray 영상획득 명령

을 내리면 메인 컨트롤러는 X-ray 검출기에게 현재 검출기 센서에 있는 데이터를 지우라는

명령을 한다. 그런 후 X-ray 발생기로부터 X-ray가 발생하면 X-ray 검출기는 검출기 센서

에 물체를 통과한 X-ray를 검출기 센서 셀에 전하를 축적한다. 일정시간이 경과 후 X-ray

검출시 모듈에서는 인터페이스 신호를 발생시켜 현재 X-ray 검출기에 저장되어 있는 영상

데이터를 RAM에 저장한다. 마지막으로 메인 컨트롤러가 영상 전송 명령을 받으면

RAM에 있는 데이터를 USB/RS232를 통해 컴퓨터로 전송하게 된다.

- 113 -

컴퓨터에 저장된 영상은 TCP/IP를 통해 Sever로 저장하게 된다.

컴퓨터용 소프트웨어는 컴퓨터상에서 X-ray 영상이미지를 전송 받아 모니터로 디스

플레이하고 각종 X-ray 영상개선을 위한 알고리즘을 수행하게 된다.

- 114 -

제 9장 TCP/IP를 이용한 이미지 검색·전송 소프트웨어 개발

제 1절 DICOM

의료영상 전송의 요구가 증대하면서 의료영상이나 관련 정보를 제작회사에 관계없

이 서로 통신하기 위한 표준 방안이 요구되었다. 이에 따라 . ACR(American

College Of Radiology)과 NEMA(National Manufactures Association)는 표준안을

위한 연합회를 구성하였다. ACR-NEMA 연합위원회에서 제안한 의료 영상에 대한

영상에 대한 표준안인 DICOM은 표준 네트워크 환경(TCP/IP)에서의 동작을 규정하

고 데이터를 서로 교환하기 위한 Conformance를 규약하여 의료 영상 정보의 형식

을 표현하기 위한 Information Object를 정의한다. 그러므로 이를 구현하기 위하여

DICOM에서 규정하고 있는 ending rule에 의하여 attribute와 description을 포함하

는 원격 의료 영상 전송용 파일 형식을 만족하기 위한 함수를 모듈화 계층화하여

설계하였다.

[그림 9-1]은 DICOM에서 쓰이는 프로토콜을 나타낸다. 프로토콜은 일반적인 목적

으로 쓰이는 TCP/IP와 ISO의 표준안인 OSI가 있고 ACR-NEMA에서 사용한 프로토

콜도 이전 버전과의 호환성을 유지하기 위하여 사용되고 있다. TCP/IP를 이용하기

위해서는 TCP/IP를 위한 DICOM 상위 계층 프로토콜(upper layer protocol)이 필요

하다. DICOM에서는 CSMA/CD 방식의 이더넷이나 FDDI, ISDN, X.25와 같은

LAN(Local Area Network)과 WAN(Wide Area Network)등 다양한 통신선 중에서

사용 가능한 선을 쉽게 선택할 수 있다. 따라서 TCP/IP의 경우에는 DICOM Upper

의 추가 설계가 필요하다.

[그림 9-2]는 DICOM 프로토콜을 이용하여 파일을 전송할 때의 메시지 흐름을 나

타낸다. 먼저 연결 셋업을 위해 연결 요청(Accociation request)을 하여 파일 전송

전에 미리 연결을 해놓고 이에 반응하여 연결 승인(association accept)을 받은 다

음에 작업이 이루어진다. 또한 두 연결을 해제할 때는 해제 요청(release request)

을 교환한다.

[그림 9-2]에서 보듯이 연결한 후에 파일을 전송할 때는 전송 측에서 파일을 보내

겠다는 요청인 C-Move Request를 보내게 된다.

- 115 -

그 후 전송 측에서 C-Store 요청 후 실제 파일을 전송하고 파일이 모두 전송된 후

에 C-Store Accept를 보내서 전송이 끝났음을 알리게 된다. 이와 같이 전송 측과

수신 측의 상호 메시지 교환을 통해 체계적이고 안정적인 파일 전송을 가능하게 한

다.

[그림 9-1] DICOM 프로토콜 구조

- 116 -

[그림 9-2] 의료 영상 전송을 위한 DICOM 메시지 교환

제 2절 TCP/IP를 이용하여 이미지 검색·전송 소프트웨어 개발

TCP/IP 모델은 국제 표준화 기구인 ISO에서 1978년에 제정한 OSI 참조 모델의 7

계층을 변형한 것으로 OSI 모델의 모든 계층을 사용하지 않고 함축적인 네 개의 계

층을 이루어 나타낸 모델이며 근본적으로는 같다고 할 수 있다. TCP/IP 프로토콜은

보통 네 계층으로 설명되는데 이는 응용 프로그램층, 전송층, 네트워크층 그리고 연

결층으로 구분된다. 각 계층별로 기능들을 살펴보면 다음과 같다.

응용프로그램층(application layer)은 네트워크를 사용하는 응용프로그램으로 구성된

다. 이 층에서는 두 개의 동등 프로그램간에 전송되는 데이터가 압축되어 질 경우

압축과 해제를 담당하게 되고 데이터가 표현되는 방법을 제어하여 데이터의 압축과

해제를 제어하게 된다.

- 117 -

전송층(transport layer)은 양단간에 데이터 전달 기능을 제공한다. TCP/IP의 소켓

은 컴퓨터의 주소와 특정 포트로 구성된 통신의 종단점이다. TCP는 안정적인 데이

터의 전송을 제공하고 데이터의 패킷(packet)이 보내진 순서대로 패킷의 복제나 데

이터의 왜곡 없이 전달되는 것을 보장한다.

네트워크층(network layer)은 데이터그램을 정의하고 데이터그램의 경로설정을 제어

한다. 데이터그램을 IP 프로토콜에 의해서 조작되는 데이터의 패킷이다.

연결층(link layer)은 하위 층에 존재하는 네트워크 물리접속을 정의하기 쉽다. 대신

에 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)와 같은 기관에서 제공하

는 기존의 표준을 사용하고 있다. 이 층은 물리적인 통신 채널에서 비트 정보의 송

수신과 관련 있고 물리적인 하드웨어 케이블의 볼트 전압 레벨과 핀 연결 정보를

가지고 있다. 또한 이곳에서는 RS232와 이더넷과 데이터 통신에 사용하는 접속 방

식을 정의한다.

계층화된 네트워크 상에서 데이터를 전달하게 되면 프로토콜 스택을 통해 다음 층

으로 데이터가 옮겨가게 되는데 이 때 각 계층에서마다 프로토콜 모듈들이 데이터

에 첨가되게 된다. 이러한 과정을 데이터의 캡슐화(capsulation)라고 하는데 상위계

층에서 캡슐화 된 데이터에 다시 하위 계층에서 캡슐화시키고 최고 객체로 프레임

을 만들어 내게 된다.

응용프로그램 모듈은 사용자의 데이터를 받아서 응용프로그램 메시지를 캡슐화 시

키고 TCP 모듈에서 다시 응용프로그램 메시지를 TCP 세그먼트로 만들게된다. 그

후 네트워크 층의 IP 모듈에서 IP 데이터그램, 즉 패킷을 만든다. 이는 이더넷 드라

이버로부터 이더넷 프레임으로 만들어져서 상대방으로 전달되고 상대방 시스템에서

는 데이터의 캡슐화 과정을 다시 거꾸로 거슬러 올라가게 된다. 즉 헤더를 붙이며

캡슐화했던 것을 다시 해독하고 제거함으로써 원래 전송하고자 의도했던 사용자 데

이터로 복구하여 사용가능 하도록 한다.

- 118 -

[그림 9-3]은 TCP/IP 프로토콜의 계층 구조를 나타낸다.

[그림 9-3] TCP/IP 프로토콜의 계층 구조

구현한 프로그램은 먼저 서버에 접속을 하게 된다. 접속은 FOPEN버튼을 누르게 되

면 [그림 9-4]과 같은 과정을 거치게 되며 서버에 성공적으로 접속이 이루어지면,

프로그램에서 지원하는 의료 영상 포맷의 이미지 파일 리스트가 나열되고, 원하는

파일을 선택하면 해당 파일을 전송 받아 이미지 뷰어를 출력하게 된다.

- 119 -

[그림 9-4] TCP/IP를 이용한 서버/클라이언트

제 3절 의료영상 뷰어 소프트웨어 개발

본 과제에서 구현한 프로그램은 DCM, DIC, IMG 등의 범용 파일 포맷과 DCM파일

의 multi-frame 기능을 이용한 간단한 동영상 플레이를 지원한다. 이미지 뷰어는

의료 영상 뿐 아니라 {Group, Element, 'VR', "NAME"}의 구조를 갖는 자료요소

(data element)를 검사하여 DICOM표준에서 지원하는 환자 이름, 날짜, 영상을 찍

을 때의 설정, 영상의 좌우구분, 찍는 위치, 분석 데이터, 시간 등의 정보를 볼 수

있는 기능 등을 지원한다.

자료요소 구조의 Group, Element는 이미지의 헤더에 16진수로 저장되고 있고

‘VR'(Value Representation)은 DICOM 표준문서 Part 6에 정의되어 있다. 의료영상

의 좀 더 효과적인 분석을 위해 Zoom, PAN, ROI 등의 기능을 제공하고, 또한, 여

러 장의 영상을 동시에 분석 할 수 있도록 Multi Document 형태를 지원한다.

- 120 -

획득한 영상을 대상으로 하여, 영상의 질을 높인다가나, 영상의 한 부분을 추출하거

나, 영상의 특징을 알아내거나, 영상을 통하여 정보를 수집하기 위해 사용된다. 영

상을 얻는 과정이나 전송과정 등에서 잡음의 영향을 받아서 영상의 품질이 나빠지

게 되면 진료하는데 어려움이 있기 때문에 잡음을 제거함으로써 영상의 질을 높이

고, 진료에 도움을 줄 것이다. 그러나 이러한 영상을 처리함에 있어서 사람의 몸을

다루게 되므로 영상 처리를 수행하는데 있어 원 신호에 왜곡이 발생하지 않도록 신

중해야 한다.

또한 아래와 같은 영상처리 기능을 추가함으로써 진료에 보다 나은 영상을 제공하

였다.

▸Image 보정 기능

￭ 마우스 클릭만으로 간단하게 조작할 수 있는 기능

￭ Zooming

- 획득된 의학영상을 크게 보거나 여러 영상을 하나의 스크린 상에서 보고자 할 때

에 영상의 확대 및 축소기능이 필요하다. 확대시 알고리즘은 pixel을 복사하는 0차

보간법이나 이웃 한 pixel의 중간 값을 취하는 1차 보간법(First Order

Interpolation) 이 흔히 쓰인다. 확대된 상태에서 영상을 이동하는 planning 가능도

제공

￭ 영상 리뷰와 선택을 위한 편리하고 간결한 디스플레이 가능

￭ 이미지 상하/좌우 반전(H.F/V.F)

￭ 변환 (Invert)

￭ Brightness 및 Contract 실시간 조절

- 영상의 판독시 사용자의 조절에 따라 실시간에 영상의 밝기와 contrast를 조절하

는 기능

￭ 확대경(M)

- 사각형 모양의 디지털 확대경이 있어서 이 확대경의 위치를 이동하며 영상을 부

분 확대하는 기능

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￭ Edge Enhancement

￭ Zoom 상하/좌우 이동(Pan)

￭ 이미지 로테이션(R.L/L.L)

- 영상 획득시 방향이나 상하좌우가 바뀌었을 경우 이를 수정하는 회전 및 대칭 기

능

￭ 히스토그램(HIS)

￭ 최적의 디스플레이를 위한 자동 ROI(Region of Interest)기능

￭ Flat Scale를 사용하여 밝기 변경

￭ Contrast 변경

￭ Sharpen 기능

￭ Emboss, 조명 방향 지정

￭ Median 필터 또는 Gaussian Filter등을 사용하여 Noise 제거

또한, 구현 프로그램은 DICOM 표준을 따르는 데이터 셋을 디코딩하여 영상 및 각

종 정보들을 추출해준다. 현재 개발된 라이브러리는 MFC 확장 dynamic link

library (DLL)로서 MFC환경에서만 사용할 수 있다. 본 구현 프로그램은 Microsoft

Visual C++ 6.0을 사용하여 개발하였으며, 지원되는 라이브러리의 기능들은 다음과

같다.

1) 지원하는 Transfer Syntax

DICOM의 5개의 transfer syntax를 모두 지원한다. JPEG은 영상 부분을 추출하여

제공하며, Run-Length Encoding (RLE) 은 압축을 디코딩하여 비트맵 파일 형태로

제공한다.

2) 픽셀 처리

의료 영상들은 8bit, 12bit, 16bit, 24bit 등으로 구성되며 12bit이상의 영상을 일반

모니터에서 표현하기위해서는 8bit 영상으로 재구성해야 한다. 개발된 라이브러리에

서는 여러 가지 방법을 제공하여 다양한 방법으로 재구성이 가능하게 한다. 디폴트

값은 Volume of Interest (VOl)를 이용하는 것으로 Window Center (0028. 0050).

Window Width (0028, 0051), Rescale Intercept (0028, 0052), Rescale

Slope(0028, 0053)를 이용하여 VOI 부분만을 출력한다.

- 122 -

그 외에 Bits Stored (0028,0101), Largest Valid Pixel Value (0028, 0105) 등을

이용하여 다양하게 재구성을 할 수 있다. 또한 Pixel Representation(0028, 0103)

을 반영하여 RGB Plane의 형태를 올바르게 재배치한다.

아래 [그림 9-5]는 획득한 영상을 DICOM File Format으로 지정하기 위한 그림이

고 [그림 9-6]는 개발한 소프트웨어를 통해 X-ray의 연결 상태를 체크하는 그림이

다. 또한 [그림 9-7]과 [그림 9-8]은 본 사업에서 개발한 이미지 뷰어를 통해, 획

득한 X-Ray 영상을 디스플레이한 사진이며 [그림 9-9]와 [그림 9-10]은 이미지를

반전 시킨 영상이다.

[그림 9-5] 획득한 영상을 DICOM File Format으로 저장

- 123 -

[그림 9-6] X-ray 연결 상태 체크 화면

[그림 9-7] 이미지 뷰어 디스플레이

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[그림 9-8] 이미지 뷰어 디스플레이

[그림 9-9] 이미지를 좌우대칭 시킨 화면

- 125 -

[그림 9-10] 이미지를 상하대칭 시킨 화면

- 126 -

제 10장 인력양성사업

제 1절 인력양성수행 실적

1. 연구 논문

￭ 학위 논문 - 5편

• NRD 가이드방식을 이용한 밀리미터와 송수신기 연구 및 설계

(남기주, 석사학위, 2005. 02)

• 이미지전송을 위한 고속 LDPC 부호를 적용한 OFDM 시스템

(최상민, 석사학위, 2005. 02)

• RFID 리더기를 위한 마이크로스트립 안테나 설계(한기원, 석사학위, 2005. 02)

￭ 국내학술 논문 8편

• 박세기, “Recursive 구조를 이용한 MPEG-2 AAC 복호화기의 필터뱅크 구현”, 한

국통신학회 2004년 6월.

• 강명수, “MPEG-2 BC/AAC 오디오 공용합성 필터”, 한국통신학회 2004년 6월.

• 정민수, “TMS320C6711을 이용한 X ray 신호처리시스템 개발”, 대구대학교 정보

통신연구논문, 2004년 7월

• 황재석, “의료영상처리를 위한 고해상도 LCD controller 개발”, 대구대학교, 정보

통신 연구소 논문, 2005년 7월.

• 이재균, “Adaptive noise canceler에 적합한 step size 고속 wavelet 알고리즘”,

한국멀티미디어학회 2005년 8월.

• 이재균, “Fast running filter를 이용한 적응 잡음제거기”, 대구대학교, 정보통신연

구소 논문, 2005년 7월.

• 정민수, “OFDM 적응동기화 성능향상을 위한 새로운 고속 웨이블렛 기반 적응 알

고리즘 및 VHDL 구현, 한국통신학회 논문지. 2006년 5월 투고

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• 이재균. “새로운 Fast running FIR Filter 구조를 이용한 웨이블렛 기반 적응 알고

리즘에 관한 연구. 한국통신학회 논문지, 2006년 8월 투고

￭ 국내 학술논문 발표 - 10편

• 남기주 “NRD Guide Gunn 발진기를 이용한 60GHz 대역송신기의 발진회로설계”

산업정보학회, 2004년 6월

• 정민수. “OFDM 통신시스템의 성능향상을 위한 고속웨이블렛 변환적응알고리즘

에 관한 연구,: 한국멀티미디어학회 춘계학술발표, 5월

• 최상민. :Reed Solomon 코드와 Turbo 연접부호를 이용한 OFDM 시스템 성능분

석“, 한국통신학회 하계학술발표 2004년 7월

• 이채욱, “가변스텝사이즈를 적용한 고속 웨이블렛변환 적응알고리즘”. 한국멀티미

디어학회 춘계학술발표, 2004년 5월

• 황재석 “DR1000C를 이용한 고효율 의료용 영상시스템 개발” 한국통신학회 하계

학술 발표회, 2005년 6월

• 박재훈 “다중영상입력이 가능한 의료용 영상 LCD 컨트롤러 구현”

한국신호처리시스템학회 하계학술 발표회, 2005년 7월

• 정민수, “OFDM 통신시스템의 성능향상을 위한 고속웨이블렛 변환 VHDL 설계,”

한국통신학회 하계학술 발표회, 2005년 6월

• 이재균, “2D 바코드와 TTS를 활용한 정보접근 임베디드 시스템 구현,

대한임베디드공학회 춘계학술대회, 대한임베디드공학회 1권. pp193-196, 2006.05

• 박재훈, “가변스텝사이즈를 적용한 웨이블렛 기반 적응알고리즘의 Fast running

FIR filter에 관한 연구”, 한국신호처리시스템학회, 2006년 6월

• 황재석, “DR1000C를 이용한 고효율 의료영상디스플레이 장치 및 Mini PACS 시

스템 구현”, 한국통신학회. 2006년 7월

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￭ 국외 학술논문 발표 - 4편

• 이재균, “Implementation of digital X-ray signal processing using

TMS320C6711 processor", 2004 International conferenec, ICCS, 2004년 11월

• 이채욱, “A fast running FIR filter structure reducing computational

complexity”. ICCCS 2005. 2005년 11월

• 이재균. “Comparision of adaptive systems for noise reduction in speech

performance”, Southeastrrn symposium on system theory IEEE. 2006년 3월

• 황재석, “Remote networking medical information system based on PDA with

RFID”, International Conference Computer graphics imaging and visualization

2006, 2006년 7월

￭ 내부 보고서 - 2편

• 이재균, “TMS320C6711DSP를 이용한 CMOS camera 영상의 실시간 신호처리보

드 개발”, 대구대학교 정보통신연구소 내부연구보고서. 2004년 6월

• 이채욱, “RF 무선 통신을 이용한 영상 처리 컨트롤 보드 개발”, 대구대학교 정보

통신연구소 내부보고서, 2005년 11월

2. 특허 출원 및 기술이전

￭ 실용신안 - 5건

• DSP를 이용한 무선통신 교육용 시스템 (2004년 07월)

• 오디오신호재생이 가능한 유선전화기 (2004.09.06)

• 다중영상입력이 가능한 영상 LCD control 장치 (2005.06.28)

• 마이컴제어방식 형광램프 구동장치 (2005.07.12)

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￭ 특허기술이전 - 2건

• DSP를 이용한 청각장애인 교육용 시스템(실용신안등록 제 0318046호)

• 교육용음성인식실험기기(실용신안등록 제 0312915호)

3. 취업

￭ 지역 내 취업 - 5명

• 박종수 (Fusion Soft 구미)

• 박세기 (GT 텔레콤, 구미)

• 강명수 (GT 텔레콤 구미)

• 정민수 (대구대학교 누리 임베디드 사업단 조교)

• 한기주 (Para ENT 대구)

￭ 지역외 취업 - 1명

• 김은정 (한국도로공사)

￭ 박사과정 2명 진학

• 최상민 • 이재균

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제 2절 기타추진 실적

1. 본 사업을 통하여 축적한 지식으로 산학협동 사업 활성화

1) 과제명 : 2차원 바코드 압축영상 디코더의 신호처리 기술

- 지원기관 : ETRI.

- 기간 : 2004.04.03 - 2004.05.31

- 참여산업체: AD 정보통신

2) 과제명 : 전자명함 온오프통합관리 시스템

- 지원기관 : 경산시

- 기간 : 2004.07.01 - 2005.06.30

- 참여산업업체 : AD 정보통신

3) 과제명 : MPEG 압축알고리즘을 이용한 동영상모바일의 컨텐츠개발

- 지원기관 : 중기청

- 기간 : 2003.05.03 - 2004.02.28

- 참여산업업체 : 개선문

4) 과제명 : 2차원 컬러바코드의 인식알고리즘 개선 및 성능테스트

- 지원기관 : ETRI

- 기간 : 2005.03.08 - 2005.05.27

- 참여산업업체 : AD 트러스트

5) 과제명 : 2차원 바코드의 신호처리를 위한 문서자동입력용 기기개발

- 지원기관 : 중기청

- 기간 : 2005.07.01 - 2006.05.30

- 참여산업업체 : AD 트러스트

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2. DSP S/W 및 H/W 창업동아리 결성

￭ 창업 동아리 설치

- 동아리명: ATEL(H/W 담당), CTL(S/W 담당)

- 업적 : ATEL(중기청의 선도동아리 지원금 500만원, 2004년 6월, 2005년 6월)

CTL(대구대창업동아리 200만원)

- 내용 : DSP 칩을 이용한 각종 응용제품의 board 설계 및 구현

- 성과 : 학부생들의 적극적인 참여동기 부여

- 인원 : ATEL(10명) CTL(9명)

3. DSP 개발 인력 양성 (학부 3,4학년 대상)

￭ 하계 DSP board 설계 개발 워크샵 개최

- 기간 : 2003년 7월12일 ～ 8월 13일, 2004년 7월15일 ～ 8월 14일

- 내용 : DSP H/W 및 S/W 교육

- 성과 : 학부생들의 실력 향상 및 대학원 진학을 통한 본 사업 참여 수월

4. 기타

1) 본 사업의 원활한 수행을 위하여 LG Philips LCD 연구소와 여러 차례방문, 현재

기술교류 협력 추진 중

2) 제3회 국제 정보디스플레이전시회참가(2004. 8.25-27, 대구 컨벤션센터)

3) 2006년 전반기 해외 학술대회참석 및 미국 Hologics 회사 방문

4) 200년 후반기 해외 학술대회참석

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