KR100579669B1 - 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 방법 - Google Patents

실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 대상체의 초음파 영상들이 디스플레이되는 뷰의 조작 유무에 기초하여 대상체에 대한 렌더링 방법을 구분하여 렌더링함으로써, 3차원 초음파 영상과 그에 대한 2차원 초음파 영상들을 실시간으로 렌더링하는 속도와 3차원 데이터를 스캔 변환하는 속도를 향상시킬 수 있는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 그 방법을 제공한다.
초음파 진단 시스템, 3차원 초음파 영상, 뷰(view), 스캔 변환, 렌더링

Description

실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 방법{RENDERING APPARATUS FOR LIVE 3D ULTRASOUND DIAGNOSTIC SYSTEM AND METHOD THEREFOR}
도 1은 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 디스플레이 장치에 디스플레이되는 초음파 영상들을 설명하기 위한 도면.
도 2(a)는 3차원 초음파 영상내 임의의 3차원 데이터를 3차원 직교 좌표계에서 설명하기 위한 도면.
도 2(b)는 도 2(a)에 도시한 임의의 3차원 데이터를 Y-Z 직교 좌표에서 설명하기 위한 도면.
도 2(c)는 도 2(a)에 도시한 임의의 3차원 데이터를 X-R 직교 좌표에서 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치의 개략적인 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기하학적 룩업 테이블 저장부
12 : 판단부
13 : 디스플레이 영역 계산부
14 : 스캔 변환부
15 : 렌더링 룩업 테이블 저장부
16 : 렌더링부
본 발명은 실시간 3차원 초음파 진단 시스템에 관한 것으로서, 특히, 3차원 초음파 영상을 렌더링하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실시간 3차원 초음파 진단 시스템은 기존의 2차원 영상에서 제공하지 못한 공간 정보와 해부학적 형태 등과 같은 임상 정보를 실시간으로 제공하는 의료 장비로서, 현재 산부인과, 내과 등으로 보급이 확산되고 있는 추세이다. 이러한 실시간 3차원 초음파 진단 시스템은, 프로브(probe)로부터 수신된 대상체(target object)에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하고, 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링(rendering)하여 대상체의 3차원 초음파 영상을 모니터(monitor) 또는 스크린(screen)과 같은 디스플레이 장치에 디스플레이함으로써, 사용자로 하여금 대상체의 3차원 초음파 영상을 실시간으로 관찰할 수 있도록 하는 의료 장비이다.
도 1은 상술한 바와 같은 3차원 데이터의 스캔 변환 및 렌더링을 통해 모니터상에 디스플레이되는 대상체에 대한 뷰(view)(1)를 나타낸 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 뷰(1)는 대상체의 3차원 초음파 영상(2), 3차원 초음파 영상(2)의 정면을 나타내는 코로널 뷰(coronal view)의 2차원 초음파 영상(3), 3차원 초음파 영상(2)의 측면을 나타내는 새지털 뷰(sagittal view)의 2차원 초음파 영상(4) 및 3차원 초음파 영상(2)의 윗면을 나타내는 액셜 뷰(axial view)의 2차원 초음파 영상(5)으로 구성되어 있다. 뷰(1)의 초음파 영상(2~5)들 중에서 사용자가 어느 하나의 초음파 영상을 움직이면, 나머지 초음파 영상들도 함께 움직인다.
사용자는 초음파 영상(2~5)들이 디스플레이되는 뷰(1)를 조작(이하, "조작(Operation) 상태"로 표현함)하거나 혹은 어떠한 조작도 하지 않은 상태(이하, "정적(Static) 상태"로 표현함)에서 초음파 영상(2~5)들을 관찰함으로써 대상체에 대한 임상 정보를 얻을 수 있다. 조작 상태는, 뷰(1)의 초음파 영상(2~5)들을 이동, 확대, 축소, 회전시키거나 초음파 영상(2~5)들의 관심영역(Region of Interest) 박스(도시하지 않음)를 움직이는 것과 같은 뷰 조작을 의미한다. 그러나, 조작 상태에서는 초음파 영상(2~5)들을 형성하는 3차원 데이터를 3차원 직교 좌표계로 표현되는 뷰(1)로 스캔 변환하기 위하여 수행되는 아크 탄젠트(arc tangent) 연산에 많은 처리 시간이 요구될 뿐만 아니라 뷰 조작에 의한 초음파 영상의 변환에 의해서 각각의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환되는 3차원 데이터의 위치가 이동하기 때문에 처리해야할 데이터의 양이 증가한다. 이와 같은 3차원 데이터와 3차원 데이터가 초음파 영상(2~5)들로서 디스플레이되는 뷰(1)의 관계에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2(a)는 대상체에 대한 임의의 3차원 데이터를 3차원 직교 좌표계로 표현되는 뷰에서 도시한 것이고, 도 2(b)는 도 2(a)에 도시한 임의의 3차원 데이터를 Y-Z 직교 좌표에서 도시한 것이며, 도 2(c)는 도 2(a)에 도시한 임의의 3차원 데이 터를 X-R 직교 좌표에서 도시한 것이다. 여기서, X축, Y축 및 Z축은 뷰의 3차원 직교 좌표계를 구성하는 축이며, R축은 3차원 초음파 영상이 획득되는 부분부터 X축에 직교되는 축이다.
기구(mechanical arm)에 의해서 움직이거나 스테핑 모터(stepping motor)에 의해서 회전되는 기계적 스캐닝(scanning) 방식의 프로브로부터 수신된 대상체에 대한 3차원 데이터는 실제로는 3차원 공간 좌표, 예를 들면 도 2(a)에서 도시한 원뿔 좌표(cone coordinates)의 위치에 존재한다. 즉, 원뿔 좌표의 위치에 존재하는 3차원 데이터를 뷰의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환하고, 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링함으로써, 사용자는 뷰에 디스플레이되는 초음파 영상들을 관찰할 수 있다. 이와 같이, 뷰의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환되는 3차원 데이터가 위치하는 정확한 원뿔 좌표
Figure 112003007535861-pat00001
는 다음의 수학식 1을 수행함으로써 얻는다.
Figure 112003007535861-pat00002
여기서, β는 프로브내의 스테핑 모터의 스윙(swing) 각도 범위인 스캔 뷰잉 각도(scan viewing angle)로서 0°~ 180°사이의 각도이고, σ는 프로브로부터 스캐닝되는 2차원 영상의 폭(width) 각도 범위인 프로브 뷰잉 각도(probe viewing angle)로서 0°~ 180°사이의 각도이며, ｒ는 초음파 영상이 획득되는 부분부터 초 음파 영상내 임의의 3차원 데이터까지의 거리이며, ａ는 스캔 뷰잉 각도의 꼭지점에서 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점까지의 거리이며, ｂ는 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점에서 3차원 초음파 영상이 획득되는 부분까지의 거리이다. 또한, x, y 및 z는 뷰를 구성하는 X축, Y축 및 Z축상의 모든 값이다.
한편, 조작 상태에서는, 뷰 조작에 의해서 변환된 초음파 영상으로서 다시 디스플레이되는 3차원 데이터의 정확한 원뿔 좌표를 찾기 위하여 수학식 1의 연산을 재실행해야 하므로, 뷰 조작에 의해서 변환된 초음파 영상들이 실시간으로 렌더링되지 않는 문제점이 있다.
또한, 초음파 영상들이 디스플레이되는 뷰의 조작이 없는 정적 상태에서는, 3차원 초음파 영상과 그에 대한 2차원 초음파 영상들은 실시간으로 렌더링될지라도, 3차원 데이터를 뷰의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환하기 위한 처리 속도가 느리다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대상체의 초음파 영상들이 디스플레이되는 뷰의 조작 유무에 기초하여 3차원 초음파 영상과 그에 대한 2차원 초음파 영상들을 실시간으로 렌더링하는 속도 뿐만 아니라 3차원 데이터를 스캔 변환하는 속도를 향상시킬 수 있는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치로서, 뷰의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스들과 상기 인덱스들에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값들을 저장하기 위한 제 1 룩업 테이블 저장 수단, 대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하고, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역의 변환 유무를 판단하기 위한 판단 수단, 상기 디스플레이 영역을 계산하기 위한 디스플레이 영역 계산 수단, 상기 계산된 디스플레이 영역에 매칭되는 상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단의 인덱스 및 아크 탄젠트 연산 결과값에 기초하여, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하기 위한 스캔 변환 수단, 및 상기 디스플레이 영역의 변환 유무에 기초하여 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하기 위한 렌더링 수단을 포함하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법으로서, 뷰의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스들과 상기 인덱스들에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값들을 제 1 룩업 테이블에 저장하는 단계, 대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하고, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역의 변환 유무를 판단하는 단계, 상기 디스플레이 영역을 계산하는 단계, 상기 계산된 디스플레이 영역에 매칭되는 상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단의 인덱스 및 아크 탄젠트 연산 결과값에 기초하여, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하는 단계, 및 상기 디스플레이 영역의 변환 유무에 기초하여 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 단계를 포함하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법이 제공된다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 대하여 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치를 나타낸다. 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치(10)는, 기하학적 룩업 테이블(Geometry Look-Up Table) 저장부(11), 판단부(12), 디스플레이 영역 계산부(13), 스캔 변환부(14), 렌더링 룩업 테이블 저장부(15) 및 렌더링부(16)를 구비한다.
기하학적 룩업 테이블 저장부(11)는 인덱스(index)와 각각의 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 포함하는 기하학적 룩업 테이블을 생성하여 저장한다. 이하에서는 기하학적 룩업 테이블을 생성하는 프로세스를 설명한다.
먼저, 프로브로부터 수신된 3차원 데이터를 3차원 직교 좌표로 스캔 변환하는 속도를 향상시키기 위한 아크 탄젠트(
Figure 112003007535861-pat00003
및
Figure 112003007535861-pat00004
) 연산이 수행된다. 상술한, 아크 탄젠트 수식에서 x, y 및 z는 사전설정된 값이며, R은 전술한 수학식 1에서와 같이 사전설정된 x, y 및 z로부터 계산된다. 다음의 표 1(a) 및 1(b)는 사전설정된 뷰의 Y축상에 존재하는 임의의 y 좌표 4개와 Z축상에 존재하는 임의의 z 좌표 4개를 병렬 처리하여 4개의 R 값을 얻은 후, X축상에 존재하는 임의의 x 좌표 4개와 R 값을 병렬 처리하여 r을 계산하는 예를 개시하고 있다.
m1 = [y4, y3, y2, y1] m1에 y값 입력
m5 = m1 ×[y4, y3, y2, y1] m5는 y의 제곱
m2 = [z4, z3, z2, z1] m2에 z값 입력
m6 = m2 ×[z4, z3, z2, z1] m6는 z의 제곱
m7 = m5 + m6 m7는 y2 + z2
m3 = sqrt(m7) m3는 y2 + z2 의 제곱근
m8 = m3 - a m8는 [R4, R3, R2, R1]
m0 = [x4, x3, x2, x1] m0에 x값 입력
m4 = m0 ×[x4, x3, x2, x1] m4는 x의 제곱
m5 = [R4, R3, R2, R1] m5에 R값 입력
m5 = m5 ×[R4, R3, R2, R1] m5는 R의 제곱
m9 = m4 + m5 m9는 x2 + R2
m10 = sqrt(m9) m10는 x2 + R2 의 제곱근
m11 = m10 - b m11는 [r4, r3, r2, r1]
표 1(a)는 사전설정된 y 및 z를 병렬 처리하여
Figure 112003007535861-pat00005
에 필요한 R을 계산하는 예를 나타내고, 표 1(b)는 후술되는 스캔 변환부(14)에서 사전설정된 x 및 R을 병렬 처리하여 임의의 3차원 데이터가 위치하는 좌표
Figure 112003007535861-pat00006
의 r을 계산하는 예를 나타낸다. 특히, 사전설정된 x, y, z 및 R을 병렬 처리함으로써, 3차원 데이터의 스캔 변환 속도 향상에 기여할 수 있다.
이와 같이, 사전설정된 x, y, z 및 R로부터
Figure 112003007535861-pat00007
및
Figure 112003007535861-pat00008
가 계산되며, 이들 계산된 아크 탄젠트 연산 결과값에 (y/z) 및 (x/R)에 해당하는 인덱스를 부여함으로써 기하학적 룩업 테이블이 생성된다. 즉, 기하학적 룩업 테이블은
Figure 112003007535861-pat00009
,
Figure 112003007535861-pat00010
, …,
Figure 112003007535861-pat00011
에 해당하는 인덱스와
Figure 112003007535861-pat00012
,
Figure 112003007535861-pat00013
, …,
Figure 112003007535861-pat00014
에 해당하는 각도,
Figure 112003007535861-pat00015
,
Figure 112003007535861-pat00016
, …,
Figure 112003007535861-pat00017
에 해당하는 인덱스와
Figure 112003007535861-pat00018
,
Figure 112003007535861-pat00019
, …,
Figure 112003007535861-pat00020
에 해당하는 각도를 포함한다.
본 발명의 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)는 대상체의 초음파 영상들이 최초로 뷰에 디스플레이되는 정적(Static) 상태, 새로운 대상체의 초음파 영상들이 뷰에 디스플레이되는 정적 상태 및 뷰 조작에 의해서 변환된 초음파 영상들이 뷰에 디스플레이되는 조작 상태에 모두 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 판단부(12)는 프로브(도시하지 않음)로부터 대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하거나 디스플레이 장치(도시하지 않음)로부터 뷰 조작을 실행하기 위한 메시지를 수신하여 각각에 대응되는 3차원 데이터를 디스플레이 영역 계산부(13)로 전송한다.
(1) 대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하여 대상체의 초음파 영상들이 최초로 뷰에 디스플레이되는 정적 상태에 대하여 설명한다.
판단부(12)는 프로브로부터 대상체에 대한 3차원 데이터를 최초로 수신하는 경우를 정적 상태로 판단하며, 대상체에 대한 3차원 데이터를 디스플레이 영역 계산부(13)로 전송한다. 디스플레이 영역 계산부(13)는 수신된 대상체에 대한 3차원 데이터가 초음파 영상들로서 디스플레이되는 영역을 계산하고, 계산된 디스플레이 영역과 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환부(14)로 전송한다. 여기서, 디스플레이 영역은 도 1에 도시한 뷰(1)에서 초음파 영상(2~5)들이 실질적으로 디스플레이되는 영역을 의미한다.
스캔 변환부(14)는 수신된 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스와 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)로부터 검색하고, 검색된 아크 탄젠트 연산 결과값을 수학식 1에 적용함으로써, 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표
Figure 112003007535861-pat00021
,
Figure 112003007535861-pat00022
, …,
Figure 112003007535861-pat00023
에 대응하는 원뿔 좌표
Figure 112003007535861-pat00024
,
Figure 112003007535861-pat00025
, …,
Figure 112003007535861-pat00026
를 얻을 수 있 다. 다음으로, 스캔 변환부(14)는 해당 원뿔 좌표에 위치하는 3차원 데이터를 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환하고, 스캔 변환된 3차원 데이터, 3차원 데이터가 위치하는 원뿔 좌표와 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)로부터 검색된 인덱스를 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)로 전송한다. 이와 같이, 본 발명의 스캔 변환부(14)는 많은 처리 시간이 요구되는 아크 탄젠트 연산을 직접 수행하지 않고 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)에 포함된 아크 탄젠트 연산 결과값을 이용하고, 사전설정된 x, y, z 및 R을 병렬 처리하여 임의의 3차원 데이터가 위치하는 원뿔 좌표를 찾은 후에 각각의 3차원 데이터를 스캔 변환하기 때문에, 대상체에 대한 3차원 데이터를 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환하는 속도를 향상시킬 수 있다.
렌더링 룩업 테이블 저장부(15)는 스캔 변환부(14)로부터 수신된 인덱스와 그에 대응하는 원뿔 좌표를 포함하는 렌더링 룩업 테이블을 생성하여 저장하는 한편, 원뿔 좌표에 위치하는 3차원 데이터를 렌더링부(16)로 전송한다. 이와 같이, 인덱스와 그에 대응하는 원뿔 좌표를 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)에 저장하는 이유는, 새로운 대상체의 초음파 영상들이 뷰에 디스플레이되는 정적 상태의 경우, 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하지 않고 직접 렌더링하기 위함인데, 이에 대해서는 후술한다.
렌더링부(16)는 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)로부터 수신된 3차원 데이터를 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표에 투영하여 대상체의 초음파 영상들을 디스플레이하기 위하여 3차원 데이터에 대한 렌더링을 수행하는데, 3차원 데이터를 렌 더링하기 위한 프로세스는 통상적으로 사용되는 볼륨 렌더링 프로세스와 동일하게 수행되므로, 본 명세서내에서는 그들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
(2) 다음으로, 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하여 새로운 대상체의 초음파 영상들이 뷰에 디스플레이되는 정적 상태에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 뷰 조작에 의한 초음파 영상들의 변환이 있는 조작 상태를 제외하면, 디스플레이하려는 대상체가 변경되더라도, 새로운 대상체의 초음파 영상들은 이전 대상체의 초음파 영상들과 동일한 영역에 디스플레이된다. 즉, 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환되는 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터와 이전 대상체에 대한 3차원 데이터가 위치하는 원뿔 좌표는 동일하다. 예를 들면, 제 1 대상체의 원뿔 좌표
Figure 112005077648001-pat00027
에 위치하는 3차원 데이터와 제 2 대상체의 원뿔 좌표
Figure 112005077648001-pat00028
에 위치하는 3차원 데이터는 3차원 직교 좌표
Figure 112005077648001-pat00029
로 스캔 변환되므로, 대상체가 변경되더라도 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스는 동일하다.
보다 상세하게 설명하면, 판단부(12)는 프로브로부터 수신한 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)로 직접 전송한다. 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)는 판단부(12)로부터 수신된 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터 중에서 렌더링 룩업 테이블 저장부(15)에 저장된 원뿔 좌표의 위치에 존재하는 3차원 데이터를 렌더링부(16)로 전송한다. 렌더링부(16)는 수신된 3차원 데이터를 렌더링하기 위한 볼륨 렌더링 프로세스를 수행한다.
(3) 마지막으로, 뷰 조작에 의해서 변환된 초음파 영상들이 뷰에 디스플레이되는 조작 상태에 대하여 설명한다.
실시간 3차원 초음파 진단 시스템(10)의 사용자는 이미 디스플레이된 초음파 영상들을 이동, 확대, 축소, 회전시키거나 초음파 영상들의 관심영역 박스를 움직임으로써 변환된 초음파 영상들을 관찰하여 대상체에 대한 임상 정보를 얻는다.
보다 상세하게 설명하면, 판단부(12)는 이미 디스플레이된 초음파 영상들을 뷰 조작하기 위한 메시지를 디스플레이 장치(도시하지 않음)로부터 수신한다. 이때, 뷰 조작 메시지를 수신한 판단부(12)는 프로브로부터 수신되는 대상체에 대한 3차원 데이터를 디스플레이 영역 계산부(13)로 전송하지 않고, 뷰 조작 메시지를 수신하기 전에 이미 디스플레이된 초음파 영상들을 형성하기 위하여 사용된 3차원 데이터를 디스플레이 영역 계산부(13)로 전송한다. 디스플레이 영역 계산부(13)는 수신된 3차원 데이터가 뷰 조작 메시지에 대응하여 변환된 초음파 영상들로서 디스플레이되는 영역을 계산하고, 계산된 디스플레이 영역과 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환부(14)로 전송한다. 스캔 변환부(14)는 변환된 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스와 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)로부터 검색하고, 이들 정보를 수학식 1에 적용함으로써, 변환된 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표로 스캔 변환되는 3차원 데이터가 위치하는 정확한 원뿔 좌표를 얻을 수 있다. 다음으로, 스캔 변환부(14)는 초음파 영상들을 최초로 디스플레이하기 위하여 수신한 3차원 데이터 중에서, 해당 원뿔 좌표에 위치하는 3차원 데이터를 변환된 디스플레이 영역의 3차원 직교 좌표 로 스캔 변환한 후, 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링부(16)로 직접 전송한다. 렌더링부(16)는 수신된 3차원 데이터를 렌더링하기 위한 볼륨 렌더링 프로세스를 수행한다.
상술한 조작 상태에서, 기하학적 룩업 테이블 저장부(11)로부터 검색한 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 처리하여 3차원 데이터를 스캔 변환하는 속도는, 뷰 조작에 의해서 변환된 3차원 초음파 영상이 디스플레이되는 영역의 변환이 발생할 때마다 새로운 렌더링 룩업 테이블을 생성하기 위하여 요구되는 속도보다 빠르기 때문에, 뷰 변환된 3차원 초음파 영상과 그에 대한 2차원 초음파 영상들이 실시간으로 렌더링되는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치는, 대상체의 초음파 영상들이 디스플레이되는 뷰의 조작 유무에 기초하여 대상체에 대한 렌더링 방법을 구분하여 렌더링함으로써, 3차원 초음파 영상과 그에 대한 2차원 초음파 영상들을 실시간으로 렌더링하는 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 뷰의 3차원 직교 좌표를 병렬 처리하여 계산함으로써 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하는 속도의 향상에 기여할 수 있다.
상술한 실시예는 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치로서,
    뷰의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스들과 상기 인덱스들에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값들을 저장하기 위한 제 1 룩업 테이블 저장 수단,
    대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하고, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역의 변환 유무를 판단하기 위한 판단 수단,
    상기 디스플레이 영역을 계산하기 위한 디스플레이 영역 계산 수단,
    상기 계산된 디스플레이 영역에 매칭되는 상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단의 인덱스 및 아크 탄젠트 연산 결과값에 기초하여, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하기 위한 스캔 변환 수단, 및
    상기 디스플레이 영역의 변환 유무에 기초하여 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하기 위한 렌더링 수단
    을 포함하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 탄젠트 연산 결과값들은 상기 뷰의 3차원 직교 좌표에 대한 다음 수학식의
    Figure 112005077648001-pat00030
    및
    Figure 112005077648001-pat00031
    의 값들이며,
    Figure 112005077648001-pat00032
    ,
    여기서, β는 프로브내의 스테핑 모터의 스윙 각도 범위인 스캔 뷰잉 각도로서 0°~ 180°사이의 각도이고, σ는 상기 프로브로부터 스캐닝되는 2차원 영상의 폭 각도 범위인 프로브 뷰잉 각도로서 0°~ 180°사이의 각도이며, ｒ는 상기 초음파 영상이 획득되는 부분부터 상기 초음파 영상내 임의의 3차원 데이터까지의 거리이며, ａ는 상기 스캔 뷰잉 각도의 꼭지점에서 상기 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점까지의 거리이며, ｂ는 상기 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점에서 상기 초음파 영상이 획득되는 부분까지의 거리이며, 상기 x, y 및 z는 상기 3차원 직교 좌표계의 X축, Y축 및 Z축상의 모든 값이며,
    상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단은 상기 사전설정된 x, y 및 z를 병렬 처리하여 상기 수학식으로부터 계산된 상기
    Figure 112005077648001-pat00033
    및
    Figure 112005077648001-pat00034
    의 값을 저장하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 상기 초음파 영상으로서 최초로 상기 디스플레이 영역에 디스플레이되는 것으로 판단된 경우, 상기 스캔 변환 수단은,
    상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단으로부터 상기 디스플레이 영역에 매칭되는 인덱스와 상기 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 검색하고, 상기 검색된 아크 탄젠트 연산 결과값을 상기 수학식에 대입하여 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치의 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하고,
    상기 검색된 인덱스와 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 저장하기 위한 제 2 룩업 테이블 저장 수단을 포함하며,
    상기 렌더링 수단은 상기 제 2 룩업 테이블 저장 수단에 저장된 위치에 존재하는 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터가 상기 새로운 대상체의 초음파 영상으로서 상기 디스플레이 영역에 디스플레이되는 것으로 판단된 경우,
    상기 판단 수단은 상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 상기 제 2 룩업 테이블 저장 수단으로 전송하고,
    상기 렌더링 수단은 상기 제 2 룩업 테이블 저장 수단에 저장된 위치에 존재하는 상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 디스플레이 영역이 변환되는 것으로 판단된 경우,
    상기 판단 수단은 상기 디스플레이된 초음파 영상을 형성하는 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 상기 디스플레이 영역 계산 수단으로 전송하고,
    상기 디스플레이 영역 계산 수단은 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 변환된 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역을 계산하고,
    상기 스캔 변환 수단은, 상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단으로부터 상기 변환된 디스플레이 영역에 매칭되는 인덱스와 상기 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 검색하고, 상기 검색된 아크 탄젠트 연산 결과값을 상기 수학식에 대입하여 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치에 존재하는 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하고,
    상기 렌더링 수단은 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 장치.
  6. 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법으로서,
    뷰의 3차원 직교 좌표에 매칭되는 인덱스들과 상기 인덱스들에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값들을 제 1 룩업 테이블에 저장하는 단계,
    대상체에 대한 3차원 데이터를 수신하고, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역의 변환 유무를 판단하는 단계,
    상기 디스플레이 영역을 계산하는 단계,
    상기 계산된 디스플레이 영역에 매칭되는 상기 제 1 룩업 테이블 저장 수단의 인덱스 및 아크 탄젠트 연산 결과값에 기초하여, 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하는 단계, 및
    상기 디스플레이 영역의 변환 유무에 기초하여 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 단계
    를 포함하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 아크 탄젠트 연산 결과값들은 상기 뷰의 3차원 직교 좌표에 대한 다음 수학식의
    Figure 112005077648001-pat00035
    및
    Figure 112005077648001-pat00036
    의 값들이며,
    Figure 112005077648001-pat00037
    여기서, β는 프로브내의 스테핑 모터의 스윙 각도 범위인 스캔 뷰잉 각도로서 0°~ 180°사이의 각도이고, σ는 상기 프로브로부터 스캐닝되는 2차원 영상의 폭 각도 범위인 프로브 뷰잉 각도로서 0°~ 180°사이의 각도이며, ｒ는 상기 초음파 영상이 획득되는 부분부터 상기 초음파 영상내 임의의 3차원 데이터까지의 거리이며, ａ는 상기 스캔 뷰잉 각도의 꼭지점에서 상기 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점까지의 거리이며, ｂ는 상기 프로브 뷰잉 각도의 꼭지점에서 상기 초음파 영상이 획득되는 부분까지의 거리이며, 상기 x, y 및 z는 상기 3차원 직교 좌표계의 X축, Y축 및 Z축상의 모든 값이며,
    상기 제 1 룩업 테이블 저장 단계는 상기 사전설정된 x, y 및 z를 병렬 처리하여 상기 수학식으로부터 계산된 상기
    Figure 112005077648001-pat00038
    및
    Figure 112005077648001-pat00039
    의 값을 저장하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 상기 초음파 영상으로서 최초로 상기 디스플레이 영역에 디스플레이되는 것으로 판단된 경우, 상기 스캔 변환 단계는,
    상기 제 1 룩업 테이블로부터 상기 디스플레이 영역에 매칭되는 인덱스와 상기 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 검색하고, 상기 검색된 아크 탄젠트 연산 결과값을 상기 수학식에 대입하여 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치의 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하고,
    상기 검색된 인덱스와 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 제 2 룩업 테이블에 저장하는 단계를 포함하며,
    상기 렌더링 단계는 상기 제 2 룩업 테이블에 저장된 위치에 존재하는 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터가 상기 새로운 대상체의 초음파 영상으로서 상기 디스플레이 영역에 디스플레이되는 것으로 판단된 경우,
    상기 판단 단계는 상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 상기 제 2 룩업 테이블로 전송하고,
    상기 렌더링 단계는 상기 제 2 룩업 테이블에 저장된 위치에 존재하는 상기 새로운 대상체에 대한 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 영역이 변환되는 것으로 판단된 경우,
    상기 판단 단계는 상기 디스플레이된 초음파 영상을 형성하는 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 전송하고,
    상기 디스플레이 영역 계산 단계는 상기 대상체에 대한 3차원 데이터가 변환된 초음파 영상으로서 디스플레이되는 영역을 계산하고,
    상기 스캔 변환 단계는, 상기 제 1 룩업 테이블로부터 상기 변환된 디스플레이 영역에 매칭되는 인덱스와 상기 인덱스에 대응하는 아크 탄젠트 연산 결과값을 검색하고, 상기 검색된 아크 탄젠트 연산 결과값을 상기 수학식에 대입하여 상기 대상체에 대한 3차원 데이터의 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치에 존재하는 상기 대상체에 대한 3차원 데이터를 스캔 변환하고,
    상기 렌더링 단계는 상기 스캔 변환된 3차원 데이터를 렌더링하는 실시간 3차원 초음파 진단 시스템용 렌더링 방법.
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