KR100812939B1 - 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및그의 영상데이터 프로세싱 방법 - Google Patents

프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및그의 영상데이터 프로세싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초저전력을 위한 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및 그의 영상데이터 프로세싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프로세싱 장치에 있어서, 복수의 프레임중, 일부 프레임에서 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단시키는 프레임 펀처링(puncturing)수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서를 제공하고, 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프레세싱 장치에 있어서, 최초 전력공급 후, 원하는 시간동안 상기 아날로그회로에 전력공급을 지연시키는 스타트딜레이수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서를 제공한다.
캡슐내시경, 내시경, 프레임카운터, 소장, 대장

Description

프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및 그의 영상데이터 프로세싱 방법{IMAGE SENSOR FOR CAPSULE ENDOSCOPE INCLUDE OF FRAME PUNCTURING FUNCTION AND METHOD FOR PROCESSING THE IMAGE DATA OF THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 캡슐내시경용 이미지센서에서 영상데이터프레임별 아날로그회로와 디지털회로의 전력 공급/차단을 나타낸 도표.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 캡슐내시경용 이미지센서를 나타낸 블록도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 캡슐내시경용 이미지센서에서 영상데이터프레임별 아날로그회로와 디지털회로의 전력 공급/차단을 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 타임카운터에 반응하는 전력제어신호를 나타낸 타임다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
201 : 픽셀 202 : 아날로그회로
203 : 디지털회로 204 : 전력제어부
본 발명은 인체내 촬상 기술에 사용되는 캡슐내시경용 이미지센서에 관한 것이다.
인체내 촬상 시스템으로 알려진 장비 중에는 내시경(Endoscope)이 대표적인데, 위나 장의 상하 이미지를 제공하는데 이용되며, 최근엔 의료용 분야 등에 있어서 폭넓게 이용되고 있다.
캡슐내시경은 환자가 알약처럼 삼키면 내장에 들어가 의사들이 비디오 화면이나 컴퓨터 모니터를 통해 장기나 체강의 내부를 직접 살필 수 있게 만든 캡슐 형태의 초소형 내시경을 말한다.
일반 내시경은 검사에 따르는 고통과 불쾌감 등으로 인해 많은 환자들이 내시경 검사를 회피하고, 대신 약물치료를 받으려는 경우가 있는데, 캡슐내시경은 이러한 단점을 보완하고, 특히 위장관 가운데 가장 긴 소장 등의 질환 진단에 이용할 목적으로 개발되었다.
이러한 캡슐내시경은 장시간 인체내에 머물며 외부에서의 전력공급이 차단된 환경에서 반복적인 촬영을 해야 하기 때문에 초저전력 캡슐내시경이 요구되고 있다.
그리고, 캡슐내시경에서 캡슐내시경용 이미지센서가 전력소모 부분에 많은 영향을 미치는 바, 이를 개선할 필요가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 캡슐내시경용 이미지센서에서 영상데이터프레임별 아날로그회로와 디지털회로의 전력 공급/차단을 나타낸 도표이다.
도 1을 참조하면, 캡슐내시경은 매 영상데이터프레임별 아날로그회로 및 디지털회로에 전력이 공급되어 영상데이터 프로세싱이 이루어진다.
그러나, 이와 같이 아날로그회로 및 디지털회로에 전력을 매 영상데이터프레임별로 공급하다 보면 이동속도가 느린 캡슐내시경에게는 전력소모차원에서 불필요한 전력을 낭비하게 되는 것이 된다. 더욱 자세하게 설명하면, 식도의 연동운동과 같은 장기내에서 타의적으로 느리게 움직이는 캡슐내시경이 장기의 한 부분의 영상을 여러 영상데이터프레임으로 외부에 전송하거나, 환부를 찾는 과정에서의 불필요한 영상데이터프레임은 캡슐내시경의 전력을 낭비하는 문제점이 되는 것이다.
이는 캡슐내시경의 특성상 인체 내에서 통과하는 수시간동안 시스템 운영에 필요한 전력을 자체 전력원에 의해서만 전력을 공급받아 전력공급이 제한적일 수 밖에 없기 때문에 중요한 문제점이다.
그리고, 캡슐내시경이 촬영할 목표 장기가 구강과 멀리 있다면, 이동구간에 촬영하는 영상데이터는 불필요한 것이기 때문에 이 또한 전력 낭비의 문제점이 된다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 이를 위한 제1 목적으로써, 초저전력을 위한 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경 용 이미지센서 및 그의 영상데이터 프로세싱 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명을 위한 제2 목적으로써, 연속되는 프레임중 일부 프레임을 아날로그회로의 전력을 선택적으로 차단하여 생성하기 위한 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및 그의 영상데이터 프로세싱 방법을 제공한다.
또한, 본 발명을 위한 제3 목적으로써, 목표한 장기에 도착하기 전까지 아날로그회로의 전력을 차단하기 위한 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및 그의 영상데이터 프로세싱 방법을 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프로세싱 장치에 있어서, 복수의 프레임중, 일부 프레임에서 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단시키는 프레임 펀처링(puncturing)수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서를 제공한다.
그리고, 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프레세싱 장치에 있어서, 최초 전력공급 후, 원하는 시간동안 상기 아날로그회로에 전력공급을 지연시키는 스타트딜레이수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서를 제공한다.
또한, 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프로세싱 방법에 있어서, 인체 내에 투입된 캡슐내시경을 테스트하기 위해 전력을 공급하는 단계, 상기 캡슐내시경이 목표한 장기에 도달할때 까지 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단하는 단계 및 목표한 장기에 도착한 상기 캡슐내시경의 아날로그회로에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서의 영상데이터 프로세싱 방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사항을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 캡슐내시경용 이미지센서를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경 영상데이터 시스템은 광학적으로 촬영된 영상을 전기적 아날로그영상신호로 변환하는 픽셀(201), 아날로그영상신호를 필터링하여 FPN(Fixed Pattern Noise)와 같은 잡음을 제거하고, 소정레벨로 조정하여 디지털영상신호로 출력하는 아날로그회로(202), 디지털영상신호를 신호처리하며, 아날로그회로(202)의 동작신호를 발생시키는 디지털회로(203), 디지털회로(203)의 제어를 받아 픽셀(201)과 아날로그회로(202) 및 디지털회로(203)에 전력을 제공하는 전력제어부(204)를 구비한다.
여기서, 디지털회로(203)는 개별프레임을 카운팅하는 프레임카운터와, 시간을 카운팅하는 타임카운터를 포함한다. 더욱 자세하게는, 프레임카운터는 캡슐내시경에서 출력되는 복수의 프레임중, 일부 프레임에서 아날로그회로(202)에 전력공급을 차단시키기 위한 프레임 펀처링(puncturing) 장치에 포함되고, 상기 일부 프레 임을 선택하기 위한 카운터이다. 프레임카운터의 값이 목적한 값에 이르게 되면 전력제어부(204)를 제어하여 아날로그회로(202)에 전력공급을 차단한다. 이때, 아날로그회로(202) 뿐만 아니라, 프레임카운터 및 타임카운터를 제외한 디지털회로(203)에도 전력공급을 차단할 수 있다. 이후에는 프레임카운터에 의해 아날로그회로(202) 및 디지털회로(203)에 전력이 공급되고, 일부 프레임 생성후 다시 아날로그회로(202) 및 디지털회로(203)에 전력공급이 차단되는 동작이 반복된다.
그리고, 전력공급이 차단된 아날로그회로{202, 프레임카운터 및 타임카운터를 제외한 디지털회로(203)도 포함}를 원하는 프레임에서 다시 전력을 공급할때에는 세틀링(settling)타임을 갖는다.
그리고, 타임카운터는 최초 전력공급 후, 원하는 시간동안 아날로그회로(202)에 전력공급을 지연시키기 위한 스타트딜레이장치에 포함되어 상기 원하는 시간(목표한 장기에 도달하기 까지의 시간)을 카운팅하기 위한 카운터이다. 프레임카운터의 경우와 마찬가지로, 타임카운터 및 프레임카운터를 제외한 디지털회로(203)에 전력 공급을 차단할 수 있다. 그리고, 이와 같이 아날로그회로(202) 및 디지털회로(203)에 전력을 공급 또는 차단하는 동작이 반복된다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 캡슐내시경용 이미지센서에서 영상데이터프레임별 아날로그회로와 디지털회로의 전력 공급/차단을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전력낭비의 감소를 위해 영상데이터프레임 단위별 아날로그회로의 전력공급을 선택적으로 차단한다. 즉, 영상출력장치(모니터)에 전달되는 영상데이터프레임이 선택적으로 유효영상데이터프레임과 펀쳐된프레임으 로 나뉘게 되는 것이다. 여기서 유효영상데이터프레임은 디지털회로와 아날로그회로가 정상적으로 동작하여 생성된 정상적인 프레임이고, 펀쳐된프레임은 아날로그회로(프레임카운터와 같이 전력공급에 관여하는 장치를 제외한 디지털회로도 포함)의 전력이 차단되어 생성된 프레임을 의미한다.
그리고, 이하부터는 유효영상데이터프레임을 생성할 때는 정상동작모드라 칭하고, 펀쳐된프레임을 생성할 때는 선택동작모드라 칭한다.
도 3a는 정상동작모드와 선택동작모드가 1:1의 비율로 이루어진 캡슐내시경용 이미지센서의 동작이고, 도 3b는 정상동작모드와 선택동작모드가 1:3의 비율로 이루어진 캡슐내시경용 이미지센서의 동작을 나타낸다.
이때, 수직동기신호(Vsync, Vertical Sync)가 나오기 전까지의 프레임은 버리며, 수직동기신호는 디지털회로에서 제어한다.
도 3a를 더욱 자세하게 설명하면, 정상동작되는지의 여부를 확인하기 위한 테스트구간이 끝나고 수직동기신호(Vsync)가 활성화되면, 첫 유효영상데이터프레임이 생성된다. 이때, 프레임카운터는 초기화된다. 그리고, 셋팅값으로써 선택동작모드의 값은 '0.5'로 설정되어 있다.
이어서, 초기화된 프레임카운터와 선택동작모드의 설정값을 비교하게 되는데, 프레임카운터의 값이 '0'이고, 선택동작모드의 설정값이 '0.5'이기 때문에, 아날로그회로에 전력공급을 차단한다.
이어서, 프레임카운터의 값이 증가하여 '1'이 되고, 선택동작모드의 설정값인 '0.5'와 비교하여 크기때문에, 아날로그회로에 전력을 공급하여 유효영상데이터 프레임을 생성한다.
도 3a에서는 정상동작모드와 선택동작모드 비율이 1:1로 만들기 위해 선택동작모드의 설정값을 '0.5'로 설정한것이고, 도 3b의 경우는 선택동작모드의 설정값을 '2.5'로 설정하면 정상동작모드와 선택동작모드의 비율이 1:3으로 만들수 있다.
이어서, 타임카운터의 경우는 전력제어부에 전력제어신호를 전달하여 아날로그회로에 전력을 차단하기 위한 장치로써, 이를 더욱 자세하게 설명하면 하기와 같다.
도 4는 도 2의 타임카운터에 반응하는 전력제어신호를 나타낸 타임다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 전력제어신호(ENB)는 캡슐내시경용 이미지센서의 타임카운터에 반응하는데, 이는 구강과 거리가 먼 위 또는 장의 환부를 관찰하기 위해 필요한 신호로써, 구강을 통해 캡슐내시경용 이미지센서를 포함하는 캡슐내시경을 투입하게 되면, 목적한 장기에 도착하기 전에 불필요한 영상데이터프레임의 전송에 따른 불필요한 전력 낭비가 있게 된다. 따라서, 도 4와 같이, 구강에 투입되어 최초 전척이 공급할때 캡슐내시경이 장기내에서 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하기 위한 테스트구간(A)과, 목표한 장기에 도착하기 전까지 아날로그회로의 전력을 차단하는 휴지구간(B) 및 목표한 장기에 도착하여 환부를 촬영하기 위한 정상동작구간(C)을 갖는다. 여기서 전력제어신호(ENB)는 테스트구간(A)에서 활성화되고, 휴지구간에서 비활성화되며, 정상동작구간(C)에서 활성화된다.
그리고, 아날로그회로뿐만 아니라, 디지털회로내의 타임카운터와 같이 전력 공급에 관여하는 장치를 제외한 디지털회로의 전력공급도 차단될 수 있다. 또한, 휴지구간(B) 후, 다시 영상을 보내기 전에 세팅타임을 두어 영상을 받을 준비하는 시간이 필요하다.
또한, 정상동작구간(C) 중에 앞서 설명한 프레임카운터를 이용한 펀쳐된프레임을 생성하여, 정상동작구간(C) 중에도 전력을 보다 효율적으로 절약할 수 있다. 여기서 펀쳐된프레임의 생성 장치 및 방법은 앞서 설명한 관계로 생략하도록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 연속되는 복수의 프레임중 일부 프레임에서 캡슐내시경용 이미지센서 내의 아날로그회로(프레임카운터를 제외한 디지털회로를 포함)에 전력공급을 차단하여 전력을 절약한다. 그리고, 최초 전력공급 후, 원하는 시간동안 상기 아날로그회로(프레임카운터를 제외한 디지털회로를 포함)에 전력공급을 차단하여 전력을 절약한다
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 전력낭비를 줄이기 위해 전력을 많이 소모하는 아날로그회로(프레임카운터 및 타임카운터를 제외한 디지털회로를 포함)의 전력을 선택적으로 공급/차단하여 효율적으로 전력을 사용할 수 있다.
그리고, 목표한 장기에 도착하기 전까지의 아날로그회로의 전력을 차단하여 전력낭비를 줄인다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 불필요한 전력낭비를 줄이므로써, 보다 활동량이 좋은 캡슐내시경용 이미지센서 및 이를 포함하는 캡슐내시경을 획득할 수 있다.
또한, 캡슐내시경이 인체내에서 활동하는 장치이므로 크기에 대한 제한이 많은바, 캡슐내시경의 크기를 좌우하는 전력원의 크기를 감소시킬 수 있어 보다 안정적이고 효과적인 인체촬영이 가능해 졌다.

Claims (15)

  1. 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경용 이미지센서에 있어서,
    복수의 프레임중, 일부 프레임에서 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단시키는 프레임 펀처링(puncturing)수단
    을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    상기 디지털회로 내에 구비된 프레임카운터; 및
    상기 프레임카운터의 출력신호에 응답하여 상기 아날로그회로로의 전력 공급을 제어하는 전력공급제어수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    전력공급이 차단된 아날로그회로를 원하는 프레임에서 다시 전력을 공급시킬때, 세틀링(settling) 시간을 갖도록 하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    상기 프레임카운터를 제외한 디지털회로의 전력공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  5. 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경용 이미지센서에 있어서,
    최초 전력공급 후, 원하는 시간동안 상기 아날로그회로에 전력공급을 지연시키는 스타트딜레이수단
    을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스타트딜레이수단은,
    테스트하기 위해 전력이 공급되는 테스트구간, 상기 테스트구간 후, 상기 아날로그회로에 전력공급이 차단되는 휴지구간 및 상기 휴지구간 후, 전력이 공급되는 정상동작구간을 순서적으로 수행하기 위하여 상기 구간별로 활성화/비활성화되는 전력제어신호 생성수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스타트딜레이수단은 상기 디지털회로 내에 구비되어 상기 구간별 설정을 위한 타임카운터를 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스타트딜레이수단은 상기 휴지구간 동안에 상기 타임카운터를 제외한 디지털회로와 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 정상동작구간중에 복수의 프레임중, 일부 프레임에서 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단시키는 프레임펀처링(puncturing)수단을 더 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    상기 디지털회로 내에 구비된 프레임카운터; 및
    상기 프레임카운터의 출력신호에 응답하여 상기 아날로그회로로의 전력 공급을 제어하는 전력공급제어수단을 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    전력공급이 차단된 아날로그회로를 원하는 프레임에서 다시 전력을 공급시킬때, 세틀링(settling) 시간을 갖도록 하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프레임 펀처링수단은,
    상기 프레임카운터를 제외한 디지털회로의 전력공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경용 이미지센서.
  13. 아날로그회로와 디지털회로를 구비하여 프레임 단위로 영상데이터 프로세싱이 이루어지는 캡슐내시경의 영상데이터 프로세싱 방법에 있어서,
    상기 캡슐내시경이 목표한 장기에 도달할때 까지 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단하는 단계; 및
    목표한 장기에 도착한 상기 캡슐내시경의 아날로그회로에 전력을 공급하는 단계
    를 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서의 영상데이터 프로세싱 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 아날로그회로에 전력공급을 차단하는 단계 이전에,
    인체 내에 투입된 캡슐내시경을 테스트하기 위해 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경용 이미지센서의 영상데이터 프로세싱 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 아날로그회로에 전력을 공급하는 단계는,
    상기 캡슐내시경의 프로세싱을 위해 연속되는 상기 프레임 중, 일부 프레임에서 상기 아날로그회로에 전력공급을 차단하는 단계를 더 포함하는 캡슐내시경용 이미지센서의 영상데이터 프로세싱 방법.
KR1020060044165A 2005-06-17 2006-05-17 프레임 펀쳐링 기능을 갖는 캡슐내시경용 이미지센서 및그의 영상데이터 프로세싱 방법 KR100812939B1 (ko)

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