CoaXPress 인터페이스, 심부 조직 현미경의 고속 영상 전송 가속

BitFlow의 CXP 프레임 그래버, 초당 500프레임 이미지 데이터 전송 구현 — 표준 속도의 5배

머신 비전 업계에서는 CoaXPress(CXP)가 카메라에서 호스트 PC로 영상 이미지를 전송하는 데 있어 가장 빠르고 신뢰할 수 있는 인터페이스로 널리 인식되고 있습니다. 단일 동축 케이블을 통해 초당 최대 12.5Gigabits(Gbps)의 데이터 전송 속도를 지원할 뿐만 아니라, 전원 공급, 통신, 제어 기능까지 함께 제공해 성능과 단순성 측면에서 독보적인 경쟁력을 갖추고 있습니다. 이처럼 CXP는 높은 전송 속도와 표준 동축 케이블 활용이라는 강점을 바탕으로 산업 분야를 넘어, 국방, 방송, 의료 영상, 생명과학 등 다양한 분야에서도 큰 관심을 받고 있습니다.

d-FF-OCM 심부 조직 이미징

예를 들어, 최근 리투아니아 빌뉴스의 물리과학기술센터(Center for Physical Sciences and Technology) 연구진은 CXP를 활용한 새로운 광학 현미경 기술을 개발했으며, 이는 기존 OCT(Optical Coherence Tomography, 광간섭단층촬영)를 대체할 수 있는 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 이들이 개발한 새로운 Dynamic Full-Field Optical Coherence Microscopy(d-FF-OCM) 시스템은 인체 조직 깊은 곳까지 더 높은 해상도로 비침습 이미징을 구현하며, 이는 기본적인 생물학적 과정을 이해하고 임상 진단을 발전시키는 데 매우 중요한 역량입니다. d-FF-OCM 시스템은 Advantech BitFlow CXP 프레임 그래버와 함께, 검사 대상인 생물학적 샘플에 충분한 광량을 제공하는 매우 밝은 비간섭성 레이저 펌프 방식의 백색광 광원을 사용합니다.

빛은 멀티모드 광섬유를 통해 현미경으로 전달되며, 이후 50/50 빔스플리터와 두 개의 100배 오일 침지 대물렌즈로 구성된 간섭계로 보내집니다. 추가 시스템 구성 요소로는 스테퍼 모터가 장착된 이동 스테이지, 피에조 스택 위에 장착된 기준 거울, NI DAQ 카드, 그리고 현미경이 포함됩니다.

고속 데이터 수집

데이터 전송은 시스템 성능에서 핵심적인 역할을 합니다. 생물학적 이미지 데이터는 Adimec 200만 화소 CMOS 카메라로 캡처되며, 해당 데이터는 어드밴텍 BitFlow Cyton-CXP4 PCIe CoaXPress 프레임 그래버(PCIE-1144-AE)를 통해 관리 및 전송됩니다. 연구진은 프레임 그래버의 4개 링크를 각각 별도의 동축 케이블로 카메라에 연결했을 때, 사실상 지연 없이 25Gbps 속도로 데이터를 전송할 수 있음을 확인했습니다. 이 CXP 프레임 그래버를 기반으로 시스템은 173 µm × 173 µm의 시야각에서 1440 × 1440 해상도 이미지를 초당 500프레임(fps)으로 수집할 수 있었으며, 이는 유사한 스캐닝 시스템의 일반적인 100fps를 크게 뛰어넘는 수준입니다. 이를 통해 주파수 분석 범위도 기존 30~50Hz에서 250Hz까지 확장할 수 있었습니다.

더 빠른 동적 프로세스를 구현한 결과, 분석 대상인 생물학적 샘플 내부 구조를 더욱 효과적으로 구분할 수 있는 형광 유사 대비의 d-FF-OCM 이미지가 생성되었습니다. 데이터는 PC로 전송된 뒤, 맞춤형 LabVIEW 애플리케이션을 통해 실시간으로 분석되었습니다. 각 픽셀은 상대적인 스펙트럼 성분에 따라 색상이 지정되고, 이를 여러 층으로 적층해 RGB 이미지를 생성합니다. 간과 소장을 포함한 생쥐 ex vivo 조직을 대상으로 한 테스트에서는, 코히런트 아티팩트 없이 심부 조직의 고해상도 이미징이 가능함이 입증되었습니다. 이러한 우수한 결과는 카메라에서 PC로의 초고속 데이터 전송을 구현하는 데 있어 CXP 인터페이스의 가치를 잘 보여줍니다.

연구진은 d-FF-OCM 시스템이 앞으로 개인 맞춤형 의료 발전에 점점 더 중요한 역할을 하게 될 것으로 보고 있습니다. 이를 통해 더 이르고 정밀한 진단이 가능해지고, 질병 메커니즘에 대한 이해도 한층 더 깊어질 것으로 기대하고 있습니다.

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Donal Waide, Advantech USA 사업개발 총괄 작성

원문은 다음 매체에 게재되었습니다. Bitflow Official Website: https://www.bitflow.com/2025/11/10/coaxpress-interface-accelerates-video-streaming-in-deep-tissue-microscopy/