KR101122259B1 - 고해상도 파노라마 영상 획득 장치 및 방법 - Google Patents

고해상도 파노라마 영상 획득 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마 영상 획득장치 및 방법은 복수의 치아를 포함하는 피사체에 소정 광을 조사하고 그 피사체를 투과한 광을 감지함으로써 피사체의 영상을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하고 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 그 영상들을 이용하여 피사체의 파노라마 영상을 획득함으로써, 고해상도의 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
확대도, 해상력, 이미지 센서, 파노라마 영상

Description

고해상도 파노라마 영상 획득 장치 및 방법 {High resolution panoramic image obtaining apparatus and method}
본 발명의 적어도 일 실시예는 파노라마 영상에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파노라마 영상 획득 방안에 관한 것이다.
일반적으로 치과에서는 환자의 악궁에 대한 정보를 얻기 위해 타원형으로 이루어진 치열 궤적을 평면상에 펼쳐놓은 파노라마 영상을 이용한다. 이러한 파노라마 영상은 피사체인 환자의 치아마다, 투과성이 높은 X선 등의 광을 조사하고, 조사된 광을 수광하는 필름에 결상되는 영상을 획득하고, 그 환자의 모든 치아에 대해 획득된 영상들을 이용하여 생성할 수 있다.
파노라마 영상은 치의학 분야에서 뿐만 아니라 기타 다양한 분야에서도 활용 가치가 점차적으로 높아지고 있는 현실이다. 이에 부응하여 보다 고해상도의 파노라마 영상을 획득하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 고해상도의 파노라마 영상을 획득하기 위한 고해상도 파노라마 영상 획득장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 보다 고해상도의 파노라마 영상을 획득하기 위한 고해상도 파노라마 영상 획득방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 보다 고해상도의 파노라마 영상을 획득하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 고해상도 파노라마 영상 획득장치는 복수의 치아를 포함하는 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 영상을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하는 최적확대도 계산부; 및 상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득하는 파노라마 영상 생성부를 포함한다.
여기서, 상기 하드웨어적 속성은 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서 상기 최적확대도 계산부는 확대도, 공간 주파수, 및 초점 크기간의 관계를 표현하는 제1 함수, 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 픽셀 크기간의 관계를 표현하는 제2 함수, 및 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 센서 해상력간의 관계를 표현하는 제3 함수 중 적어도 복수의 함수를 이용하여 상기 확대도를 계산할 수 있다. 이 때, 상기 최적확대도 계산부는 상기 제1 함수, 상기 제3 함수의 교차점을 이용하여 상기 확대도를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 촬영기의 초점과 회전 중심 간의 거리, 상기 촬영기의 회전 중심과 피사체 간의 거리, 및 상기 촬영기의 초점과 센서 간의 거리 중 적어도 하나를 상기 계산된 확대도에 따라 조절한 뒤 상기 피사체를 촬영함으로써 상기 영상들을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 영상들 각각의 확대도를 기본 확대도로 축소하고 축소된 영상들을 합하여 상기 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 영상들을 합하고 합해진 결과의 확대도를 기본 확대도로 축소하여 상기 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 일정 지점을 중심으로 회전하며 상기 피사체를 복수 번 촬영함으로써 상기 영상들을 획득할 수 있다.
상기 다른 과제를 이루기 위해 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 고해상도 파노라마 영상 획득방법은 복수의 치아를 포함하는 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 영상을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 하드웨어적 속성은 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서 계산하는 단계는 확대도, 공간 주파수, 및 초점 크기간의 관계를 표현하는 제1 함수, 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 픽셀 크기간의 관계를 표현하는 제2 함수, 및 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 센서 해상력간의 관계를 표현하는 제3 함수 중 적어도 복수의 함수를 이용하여 상기 확대도를 계산할 수 있다. 이 때 상기 계산하는 단계는 상기 제1 함수 및 상기 제3 함수의 교차점을 이용하여 상기 확대도를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 촬영기의 초점과 회전 중심 간의 거리, 상기 촬영기의 회전 중심과 피사체 간의 거리, 및 상기 촬영기의 초점과 센서 간의 거리 중 적어도 하나를 상기 계산된 확대도에 따라 조절한 뒤 상기 피사체를 촬영함으로써 상기 영상들을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 영상들 각각의 확대도를 기본 확대도로 축소하고 축소된 영상들을 합하여 상기 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 상기 영상들을 합하고 합해진 결과의 확대도를 기본 확대도로 축소하여 상기 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 촬영기는 일정 지점을 중심으로 회전하며 상기 피사체를 복수 번 촬영함으로써 상기 영상들을 획득할 수 있다.
상기 또 다른 과제를 이루기 위해 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 고해상도 파노라마 영상 획득방법은 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 영상을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마 영상 획득장치 및 방법은 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 영상을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하고 상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득함으로써, 고해상도의 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 고해상도 파노라마 영상 획득방법 및 장치를 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마영상 획득장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 적어도 일 실시예가 적용 가능한 치아들 및 촬영기를 설명하기 위한 참고도이며 도 3은 도1에 도시된 최적확대도 계산부(120)의 동작을 설명하기 위한 참고도이고, 도 4는 도1에 도시된 촬영기(110)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
촬영기(110)는 피사체(210)를 디지털적으로 촬영한다. 설명의 편의상 본 명 세서에서 피사체(210)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 어느 특정 사람의 모든 치아(齒牙)라 가정한다.
촬영기(110)는 피사체(210)에 소정 광(=어떤 특정 광= 일정 광, 예컨대, X 선)을 조사하는 조사기(미 도시) 및 피사체(210)를 투과한 광을 감지하는 감지기(미 도시)로 이루어질 수 있다. 촬영기(110)는 디지털적으로 동작하므로 감지기(미 도시)는 필름이 아니라 디지털 이미지 센서로 구현될 수 있다. 식별번호 220은 조사기의 가능한 위치의 일 례를 의미하고, 식별번호 240은 감지기의 가능한 위치의 일 례를 의미한다.
파노라마 영상을 획득하기 위해서는 촬영기(110)는 일정 지점(230)을 중심으로 회전하며 피사체(210)를 복수 번 촬영하여 복수의 영상들을 획득하여야 한다. 파노라마 영상은 촬영방향을 달리하며 촬영된 복수의 영상들을 합하여 획득한다. 보다 구체적으로, 촬영기(210)는 어느 특정 사람의 치아 각각에 대해 촬영하며 치아 전체의 파노라마 영상을 위해, 치아 전체 중 일부를 어느 일정 방향에서 촬영하고 이 후 그 일정 방향에서 일정 각도만큼 방향을 옮기고 치아 전체를 향해 촬영함으로써 치아 전체 중 또 다른 일부를 촬영하는 방식으로 복수 번 촬영을 수행함으로써 복수의 영상들을 획득하는 것이고, 파노라마 영상은 이러한 복수의 영상들 중 서로 연결될 영상들을 서로 정렬(align)하고 스티치(stitch)하여 생성된다. 본 명세서에서 합한다 함은 정렬 및 스티치하는 과정을 의미한다.
최적확대도 계산부(120)는 촬영기(110)의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산한다. 여기서 하드웨어적 속성은 조사기(미 도시)의 초점 크기, 감지기(미 도시)의 픽셀 크기, 및 감지기(미 도시)의 센서 해상력 중 적어도 하나를 포함할 수 있는데 이하에서는, 설명의 편의상, 하드웨어적 속성은 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력 모두를 의미한다고 가정한다.
촬영기(110)는 피사체를 확대 촬영할 수 있으며, 이 때의 확대도를 횡축으로 하고 촬영기(110)가 획득할 영상의 공간 주파수를 종축으로 할 때, 초점 크기, 픽셀 크기, 센서 해상력 각각과 확대도 및 공간 주파수의 관계는 도 3에서와 같이 도시될 수 있다.
초점 크기(f), 확대도(M), 및 공간 주파수(u)간의 관계(본 명세서에서 ‘제1 함수’라 명명 가능함)는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112009079740819-pat00001
여기서, u focalspot 은 초점 크기와 확대도만을 고려하였을 때의 공간 주파수를 의미한다.
한편, 픽셀 크기(d), 확대도(M), 공간 주파수(u)간의 관계(본 명세서에서 ‘제2 함수’라 명명 가능함)는 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112009079740819-pat00002
여기서, u nyquist 는 픽셀 크기와 확대도만을 고려하였을 때의 공간 주파수를 의미한다.
한편, 센서 해상력(b), 확대도(M), 및 공간 주파수(u)간의 관계(본 명세서에서 ‘제3 함수’라 명명 가능함)는 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112009079740819-pat00003
여기서, u solution 은 센서 해상력과 확대도만을 고려하였을 때의 공간 주파수를 의미한다.
최적확대도 계산부(120)는 도 3에 도시된 곡선 및 직선들을 인지하고, 각 확대도마다 그 곡선 및 직선들 중 최소값을 인지하고, 인지된 최소값들 중 최대값에서의 확대도(예컨대, 1.9배)를 계산한다.
다시 말해, 최적확대도 계산부(120)는 가능한 확대도, 가능한 공간 주파수, 및 가능한 초점 크기간의 관계를 표현하는 제1 함수, 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 가능한 픽셀 크기간의 관계를 표현하는 제2 함수, 및 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 가능한 센서 해상력간의 관계를 표현하는 제3 함수 중 적어도 복수의 함수를 이용하여 상기 확대도를 계산한다.
바람직하게 최적확대도 계산부(120)는 상기 제1 함수 및 상기 제3 함수의 교차점을 이용하여 상기 확대도를 계산함으로써 센서의 해상력이 고려되어 고화질의 영상을 얻을 수 있도록 한다.
촬영기(110)는 이와 같이 계산된 확대도에 따라 피사체(210)를 확대하여 촬영한다. 이를 위해, 촬영기(110)는 촬영기의 초점, 촬영기의 회전 중심, 촬영기의 센서(=감지기), 및 피사체간의 거리를 그 계산된 확대도에 따라 조절한 뒤 피사체(210)를 촬영함으로써 복수의 영상들을 획득한다. 즉, 촬영기(110)는 그 계산된 확대도에 따라 FRD, ROD, 및 FDD 값 중 적어도 하나를 조절한 뒤 피사체를 촬영하여 복수의 영상들을 획득한다. 여기서, FRD란 Focal to Rotation center Distance의 약자로서 촬영기의 초점(220)과 회전 중심(230)간의 거리를 의미하고, ROD란 Rotation center to Object Distance의 약자로서 촬영기의 회전 중심(230)과 피사체(210)간의 거리를 의미하고, FDD란 Focal to Detector Distance의 약자로서 촬영기의 초점(220)과 센서(240)간의 거리를 의미한다(도 4 참조).
파노라마 영상 생성부(130)는 그 계산된 확대도에 따라 촬영기(110)에 의해 확대 촬영됨으로써 획득된 복수의 영상들을 이용하여 피사체(210)의 파노라마 영상을 획득한다.
구체적으로, 촬영기(110)는 그 복수의 영상들을 획득하고, 파노라마 영상 생성부(130)는 그 획득된 복수의 영상들 각각의 확대도를 기본 확대도(이 때 기본 확대도 값은 사용자가 설정하기 나름임)로 축소하고 축소된 영상들을 합하여 파노라마 영상을 획득할 수 있다.
또는, 파노라마 영상 생성부(130)는 그 복수의 영상들을 합하여 파노라마 영상을 획득한 뒤 그 획득된 파노라마 영상의 확대도를 기본 확대도로 축소하여 최종적인 파노라마 영상을 획득할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마영상 획득방법 을 설명하기 위한 플로우챠트이며, 이하, 도 1을 참조하여 설명한다.
최적확대도 계산부(120)는 촬영기(110)의 하드웨어적 속성(예를 들어, 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력)을 고려하여 해상도를 계산한다(제510 단계).
제510 단계 후에, 촬영기(110)는 그 계산된 해상도에 따라 피사체를 확대하여 복수 번 촬영하여 복수의 영상들을 획득하고(제520 단계), 파노라마 영상 생성부(130)는 그 획득된 복수의 영상들을 이용하여 피사체의 파노라마 영상을 획득한다(제530 단계).
이상에서 언급된 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 고해상도 파노라마 영상 획득방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 여기서, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc))와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명을 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점들은 본 발명에 포함된 것으로 해 석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마영상 획득장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 적어도 일 실시예가 적용 가능한 치아들 및 촬영기를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 도1에 도시된 최적확대도 계산부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 도1에 도시된 촬영기의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 고해상도 파노라마영상 획득방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

Claims (17)

  1. 복수의 치아(齒牙)를 포함하는 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 복수의 영상들을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하는 최적확대도 계산부; 및
    상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득하는 파노라마 영상 생성부를 포함하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 하드웨어적 속성은 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 최적확대도 계산부는
    확대도, 공간 주파수, 및 초점 크기간의 관계를 표현하는 제1 함수, 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 픽셀 크기간의 관계를 표현하는 제2 함수, 및 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 센서 해상력간의 관계를 표현하는 제3 함수 중 적어도 복수의 함수를 이용하여 상기 확대도를 계산하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 최적확대도 계산부는
    상기 제1 함수 및 상기 제3 함수의 교차점을 이용하여 상기 확대도를 계산하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 촬영기는
    상기 촬영기의 초점과 회전 중심 간의 거리, 상기 촬영기의 회전 중심과 피사체 간의 거리, 및 상기 촬영기의 초점과 센서 간의 거리 중 적어도 하나를 상기 계산된 확대도에 따라 조절한 뒤 상기 피사체를 촬영함으로써 상기 영상들을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 촬영기는 상기 영상들 각각의 확대도를 기본 확대도로 축소하고 축소된 영상들을 합하여 상기 파노라마 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 촬영기는 상기 영상들을 합하고 합해진 결과의 확대도를 기본 확대도로 축소하여 상기 파노라마 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 촬영기는
    일정 지점을 중심으로 회전하며 상기 피사체를 복수 번 촬영함으로써 상기 영상들을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득장치.
  9. 복수의 치아(齒牙)를 포함하는 피사체에 소정 광을 조사하고 상기 피사체를 투과한 상기 광을 감지함으로써 상기 피사체의 복수의 영상들을 획득하는 촬영기의 하드웨어적 속성을 고려하여 확대도를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 확대도에 따라 확대 촬영되어 획득된 상기 영상들을 이용하여 상기 피사체의 파노라마 영상을 획득하는 단계를 포함하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 하드웨어적 속성은 초점 크기, 픽셀 크기, 및 센서 해상력 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는
    확대도, 공간 주파수, 및 초점 크기간의 관계를 표현하는 제1 함수, 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 픽셀 크기간의 관계를 표현하는 제2 함수, 및 상기 확대도, 상기 공간 주파수, 및 센서 해상력간의 관계를 표현하는 제3 함수 중 적어도 복수의 함수를 이용하여 상기 확대도를 계산하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는
    상기 제1 함수 및 상기 제3 함수의 교차점을 이용하여 상기 확대도를 계산하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득 방법.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 촬영기는
    상기 촬영기의 초점과 회전 중심 간의 거리, 상기 촬영기의 회전 중심과 피사체 간의 거리, 및 상기 촬영기의 초점과 센서 간의 거리 중 적어도 하나를 상기 계산된 확대도에 따라 조절한 뒤 상기 피사체를 촬영함으로써 상기 영상들을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 촬영기는 상기 영상들 각각의 확대도를 기본 확대도로 축소하고 축소된 영상들을 합하여 상기 파노라마 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 촬영기는 상기 영상들을 합하고 합해진 결과의 확대도를 기본 확대도로 축소하여 상기 파노라마 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  16. 제9 항에 있어서, 상기 촬영기는
    일정 지점을 중심으로 회전하며 상기 피사체를 복수 번 촬영함으로써 상기 영상들을 획득하는 것을 특징으로 하는 고해상도 파노라마 영상 획득방법.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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