KR101124269B1 - 객체간 알지비 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치 - Google Patents

객체간 알지비 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 객체간 RGB 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치에 관한 것으로, 내시경에 장착되는 카메라(110);와 ,상기 카메라(110)와 연결되어 상기 카메라(110)를 제어하고, 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상신호를 처리하는 카메라 컨트롤 장치(111);와, 상기 카메라 카메라 컨트롤 장치(111) 및 사용자의 조작에 따라 촬영된 영상을 표시하는 사용자 인터페이스(121)와 연결되며, 상기 카메라(110)가 촬영하는 부위를 구성하는 피부조직, 혈관 조직, 이상 조직의 RGB 공간상의 색거리를 극대화할 수 있도록 적색(Red)(131),녹색(Green)(132), 청색(Blue)(133), 백색(white)(134) 및 호박색(Amber)(135) LED의 조명 강도를 계산하는 주제어 장치(120);와, 상기 주제어 장치(120)에서 계산된 조명강도에 따라 상기 적색(Red)(131),녹색(Green)(132), 청색(Blue)(133), 백색(white)(134) 및 호박색(Amber)(135) LED의 조명 강도를 조절하는 LED 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치(100)에 관한 것이다.
본 발명에 의하는 경우, 영상에서 특정한 물체를 구분하기 위해서 서로 다른 스펙트럼 반사 특성을 가지는 물체의 RGB 색상 간의 거리를 최대화시키는 최적 조명 스펙트럼을 구하는 방법을 제안하고, 제안된 방법을 통해 구한 최적 조명 스펙트럼을 LED 광원들의 최적 조합으로 구성하여 내시경의 조명 수단으로 사용함으로서, 서로 구별하여 보여져야 하는 각각의 조직간의 차이를 극대화시켜 촬영하는것이 가능하기에, 내시경을 이용한 각종 조직 검사 등에 있어 대단히 효률적인 영상을 제공하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

Description

객체간 알지비 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치{Optimal LED Light for Endoscope Maximizing RGB Distsnce between Object}
본 발명은 객체간 알지비(이하, RGB라 함) 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치에 관한 것으로, 내시경에 장착되는 카메라(110);와 ,상기 카메라(110)와 연결되어 상기 카메라(110)를 제어하고, 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상신호를 처리하는 카메라 컨트롤 장치(111);와, 상기 카메라 카메라 컨트롤 장치(111) 및 사용자의 조작에 따라 촬영된 영상을 표시하는 사용자 인터페이스(121)와 연결되며, 상기 카메라(110)가 촬영하는 부위를 구성하는 피부조직, 혈관 조직, 이상 조직의 RGB 공간상의 색거리를 극대화할 수 있도록 적색(Red)(131),녹색(Green)(132), 청색(Blue)(133), 백색(white)(134) 및 호박색(Amber)(135) LED의 조명 강도를 계산하는 주제어 장치(120);와, 상기 주제어 장치(120)에서 계산된 조명강도에 따라 상기 적색(Red)(131),녹색(Green)(132), 청색(Blue)(133), 백색(white)(134) 및 호박색(Amber)(135) LED의 조명 강도를 조절하는 LED 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치(100)에 관한 것이다.
조기에 질병을 발견하고 치료하기 위해서는 질병에 대한 정확한 진단이 필요하다. 지금까지 의사들은 x선, CT(CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging)와 같은 의료 영상 기술들을 이용하여 질병을 진단해왔다. 특히, 내시경은 환자의 몸속 환부를 직접 졸 수 있어 질병에 대해서는 육안이나 RGB 영상으로는 정확한 진단이 어려운 경우가 많다. 따라서 의료 영상에서 이상 세포를 좀 더 명확하게 구별할 수 있는 방법은 의료 영상을 이용한 진단에 있어 중요한 이슈 중 하나이다.
영상에서 물체를 구별하는 것은 물체와 배경의 색상 차이를 이용한다. 이런 색상 차이는 광원, 스펙트럼 반사 특성, 그리고 카메라 센서의 스펙트럼 응답 특성에 의해 결정된다. 도 1에 도시한 것과 같이, 빛은 광원으로부터 나와서 물체에 반사되어 눈이나 카메라로 들어간다. 그러므로 영상에서 물체의 색상은 광원의 스펙트럼의 특성, 물체의 스펙트럼 반사 특성, 그리고 카메라 센서의 스펙트럼 응답 특성이 결합된 영상 정보로 표현되고, 이런 각 특성이 물체를 식별하는데 중요한 요소로 이용된다.
조명은 영상에서 물체의 색상을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 도 2는 조명에 따라 영상에서 물체의 색상이 어떻게 달라지는 지를 보여준다. 서로 다른 스펙트럼 반사 특성을 가진 두 물체(글자와 배경)를 할로겐 조명하에서 촬영하였을 때는 서로 다른 물체로 보이지만, 제논 조명하에서는 거의 유사하게 보여 두 물체를 구별하기가 어렵게 된다. 이는 두 물체의 RGB 색상 간의 거리차를 통해서 확인할 수 있는데, 할로겐 램프인 경우에는 두 물체의 RGB 색상 간의 거리가 31.8의 차이가 있지만, 제논 램프에서는 0.69로 거의 차이가 없다. 따라서, 각 물체의 RGB 색상 간의 거리차를 최대로 할 수 있는 최적 조명 환경이 있다면, 영상에서 서로 다른 물체를 쉽게 구별할 수 있게 된다. 본 발명에서 제안한 방법을 통해 구한 최적 조명하에서 촬영하였을 때, 글자와 배경은 135.2의 RGB 색상 간의 거리차를 가지면 할로겐이나 제논 조명하에서 촬영한 영상에서보다 더 쉽게 두 물체를 구별 할 수 있다.
지금까지 인체 내의 정상 세포와 비정상 세포를 구별하여 조기에 질병의 유무를 밝혀내려는 연구는 물리학, 생화학, 공학 등의 분야에서 활발히 진행되어 왔다. 특히 분광학 분야에서는 정상 세포와 비정상 세포를 구별하는데 스펙트럼정보를 이용하여 RGB 영상에서 구별할 수 없는 질병들을 효과적으로 구별하는 방법들이 많이 제안되어 왔다.
이상 세포를 정상 세포와 구별하기 위한 효과적인 방법으로 비특허문헌 1에 개시된 바와 같이 형광((fluorescence)현상을 이용하는 방법이 널리 사용되어 왔다. 이는 구별을 원하는 세포를 형광물질로 염색하고 빛을 비추는 것으로 원하는 세포를 다른 세포와 쉽게 구별할 수 있다. 하지만, 전 파자장대에 결쳐서 나타나는 자가형광(autofluorescence)현상 때문에 주변 세포들과의 구별이 어렵게 되는 단점이 있다[].
한편, 이런 자가 형광 현상을 줄이고 보다 효과적인 비정상 세포구별을 위한 방법으로 비특허문헌 2 및 비특허문헌 3에 게시된 바와 같이, 세포의 고유한 스펙트럼 반사 특성을 이용하는 방법이 제안되어 왔다. 모든 물체는 고유한 스펙트럼 반사 특성을 가지고 있기 때문에 인체 내의 각 세포들도 고유한 스펙트럼 반사 특성을 가지고 있고, 비정상 세포는 정상 세포와 다른 스펙트럼 반사 특성을 가지고 있다. 이런 특징을 이용하여 암세포와 정상세포를 구별하게 위해서 가시광선 영역의 여로 파장대의 빛을 비추어 반사되는 스펙트럼을 분석하는 내시경 시스템이 제안되어왔다.
한편, 비특허문헌 4 및 비특허문헌 5에 게시된 바와 같이, 가시광선 대역이 아닌 적외선 대역의 스펙트럼을 이용하여 이상세포를 구별하는 방법도 제안되었는데[], 이는 적외선 파장대의 빛을 이용하면 분자들의 작용기를 찾아내어 샘플 세포에 대한 구성 정보를 획득할 수 있어 진단에 유용하다는 장점이 있다.
최근에는 기존의 백색 광원을 사용하는 내시경 시스템에 비해 세포의 특징화, 구별화 및 진단에 효과적인 내시경 영상와 기술, 즉 협대역 영상화(Narrow Band Imaging) 기술과 최적대역 영상화(Optimal Band Imaging) 기술이 소개되었다. 협대역 영상화 기술은 비특허문헌 6에 게시된 바와 같이, 단일 파장을 이용하여 점막의 표면 구조와 미세 혈관상을 세미하게 관찰할 수 있는 장점이 있지만, 시야가 좁아 근접 촬영을 해야하고, 혈액 등과 같은 액체 성분이 협대역 빛을 흡수하기 때문에 영상이 흐려지며 원하는 파장대역의 빛을 사용하기 위해서는 필터를 교체해야 하는 불편함이 있다. 최적대역 영상화는 비특허문헌 7에 게시된 바와 같이, 장기의 부위별로 빛의 파장을 자유롭게 선택가능하고 점막 표면의 구조 및 혈관을 고해상도로 관찰할 수 있다. 하지만, 모든 최적대역 선택조합을 사용하기 위해서 발생하는 시간 비용으로 인해 관찰하고자 하는 대상에 대한 1개 이상의 최적파장의 선택조합을 사용하였을 때 매우 효과적일 수 있다는 한계가 있다.
R. M. Levenson and J. R. Mansfield, "Multispectral Imaging in Biology and Medicine: Slices of Life" ,Cytometry Part A, vol. 69A, pp.748-758, 2006. M. Sambongi, M. Igarashi, T. Obi, M. Yamaguchi, N. Ohyama, M. Kobayashi, Y. Sano, S. Yoshida, and K. Gono, "Analysis of spectral reflectance using normalization method from endoscopic spectroscopy system" Optical Review, vol. 9, no. 3, pp.238-243, 2002. G. Themelis, J.S. Yoo and V. Ntziachristos, "Multispectral imaging using multiple-bandpass filters" Opt. Letters, vol. 33, pp.1023, 2008. L. Chiriboga, P. Xie, H. Yee, V. Vigorita, D. Zarou, D. Zakim and M. Diem, "Infrared Spectroscopy of Human Tissue. I. Differentiation and Maturation of Epithelial Cells in the Human Cervix", Biospectroscopy, vol. 4, pp.47-53, 1998. P. Lasch, L. Chiriboga, H. Yee and M. Diem, "Infrared spectroscopy of human cells and tissue: detection of disease", Technology in cancer research & treatment, vol. 1, no. 1, pp.1-8, 2002. K. Kuznetsov, R. Lambert, JF. Rey, "Narrow-Band Imaging:Potential and Limitations", Endoscopy, vol. 38, pp.76-81, 2006. G. Cammarota, P. Cesaro, A. Cazzato, P. Fedeli, L. Sparano, F. M.Vecchio, L. M. Larocca, G. Gasbarrini, "Optimal band imaging system: a new tool for enhancing the duodenal villous pattern in celiac disease", Gastrointestinal Endoscopy, vol. 68, no. 2, pp.352-357, 2008 H. Anton and R. C. Busby, "Contemporary Linear Algebra", Wiley,2003, pp.498. J. Park, M. Lee, M. D. Grossberg, and S. K. Nayar, "Multispectral Imaging using Multiplexed Illumination" ,in Proc. 11th IEEE ICCV, Rio de Janeiro, Brazil, Oct. 2007, pp.1-8.
본 발명에서는 상기한 문제점들을 해결하여, 영상에서 특정한 물체를 구분하기 위해서 서로 다른 스펙트럼 반사 특성을 가지는 물체의 RGB 색상 간의 거리를 최대화시키는 최적 조명 스펙트럼을 구하는 방법을 제안하고, 제안된 방법을 통해 구한 최적 조명 스펙트럼을 LED 광원들의 최적 조합으로 구성하여 내시경의 조명 수단으로 사용함으로서, 서로 구별하여 보여져야 하는 각각의 조직간의 차이를 극대화시켜 촬영하는것이 가능한 객체간 RGB 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 객체간 RGB 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치는, 내시경에 장착되는 카메라(110);와 ,상기 카메라(110)와 연결되어 상기 카메라(110)를 제어하고, 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상신호를 처리하는 카메라 컨트롤 장치(111);와, 상기 카메라 카메라 컨트롤 장치(111) 및 사용자의 조작에 따라 촬영된 영상을 표시하는 사용자 인터페이스(121)와 연결되며, 상기 카메라(110)가 촬영하는 부위를 구성하는 피부조직, 혈관 조직, 이상 조직의 RGB 공간상의 색거리를 극대화할 수 있도록 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 계산하는 주제어 장치(120);와, 상기 주제어 장치(120)에서 계산된 조명강도에 따라 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 조절하는 LED 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 전면에 설치되는 집광 렌즈(140);와, 상기 집광렌즈(140)와 연결되어 촬영하는 부위로 집광된 광선을 전달하는 광섬유(150);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하는 경우, 영상에서 특정한 물체를 구분하기 위해서 서로 다른 스펙트럼 반사 특성을 가지는 물체의 RGB 색상 간의 거리를 최대화시키는 최적 조명 스펙트럼을 구하는 방법을 제안하고, 제안된 방법을 통해 구한 최적 조명 스펙트럼을 LED 광원들의 최적 조합으로 구성하여 내시경의 조명 수단으로 사용함으로서, 서로 구별하여 보여져야 하는 각각의 조직간의 차이를 극대화시켜 촬영하는것이 가능하기에, 내시경을 이용한 각종 조직 검사등에 있어 대단히 효률적인 영상을 제공하는 것이 가능다는 장점이 있다.
도 1: 내시경 카메라에 영상이 맺히는 과정을 나타내는 개념도.
도 2a: 영상과 카메라의 스펙트럼.
도 2b: 최적조명의 스펙트럼과 최적 조명하에서의 영상.
도 2c: 할로겐 조명의 스펙트럼과 할로겐 조명하에서의 영상.
도 2d: 제논 조명의 스펙트럼과 제논 조명하에서의 영상.
도 3 : 본 발명의 일 실시예에 의한 객체간 RGB 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치의 구성블럭다이어그램.
도 4: 구강 내의 스펙트럼 영상과, 피부조긱의 스펙트럼 반사특성 및 혈관의 스펙트럼 반사특성그래프.
도 5: 본 발명의 일 실시예에 의한 객체간 RGB 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치의 색상별 LED의 스펙트럼 곡선 과 카메라의 3채널 스펙트럼 응답곡선.
도6a: 최적조명하에서 촬영된 피부조직과 혈관조직의 영상, 최적조명의 스펙트럼 분포 및 최적 조명하에서의 피부조직과 혈관조직의 RGB 공간에서의 거리를 나타내는 그래프.
도6b: 제논조명하에서 촬영된 피부조직과 혈관조직의 영상, 제논조명의 스펙트럼 분포 및 제논 조명하에서의 피부조직과 혈관조직의 RGB공간에서의 거리를 나타내는 그래프.
도6c: 할로겐 조명하에서 촬영된 피부조직과 혈관조직의 영상, 할로겐 조명의 스펙트럼 분포 및 할로겐 조명하에서의 피부조직과 혈관조직의 RGB 공간에서의 거리를 나타내는 그래프.
도6d: 백색 LED 조명하에서 촬영된 피부조직과 혈관조직의 영상, 백색 LED 조명의 스펙트럼 분포 및 백색 LED 조명하에서의 피부조직과 혈관조직의 RGB 공간에서의 거리를 나타내는 그래프.
도 7: 표 1의 최적 조명 계수를 적용하여 만든 최적 조명의 스펙트럼 분포도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 발명의 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치는 도 3에 도시한 것과 같이, 내시경에 장착되는 카메라(110);와 ,상기 카메라(110)와 연결되어 상기 카메라(110)를 제어하고, 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상신호를 처리하는 카메라 컨트롤 장치(111);와, 상기 카메라 카메라 컨트롤 장치(111) 및 사용자의 조작에 따라 촬영된 영상을 표시하는 사용자 인터페이스(121)와 연결되며, 상기 카메라(110)가 촬영하는 부위를 구성하는 피부조직, 혈관 조직, 이상 조직의 RGB 공간상의 색거리를 극대화할 수 있도록 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 계산하는 주제어 장치(120);와, 상기 주제어 장치(120)에서 계산된 조명강도에 따라 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 조절하는 LED 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 특성 스펙트럼과 상기 카메라(110)의 RGB 각 채널의 스펙트럼특성은 도 5에 도시한 것과 같다.
한편, 협소한 부위로의 조명이 가능하도록 하기 위하여, 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 전면에 설치되는 집광 렌즈(140);와, 상기 집광렌즈(140)와 연결되어 촬영하는 부위로 집광된 광선을 전달하는 광섬유(150);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치의 작동에 관하여 설명한다.
상기 카메라(110)의 RGB 채널 중 임의의 한 채널을 k 채널이라 할 대, 상기 k 채널의 스펙트럼 응답 특성을
Figure 112010049608541-pat00001
, 물체의 스펙트럼 반사특성을
Figure 112010049608541-pat00002
, 그리고 조명의 스펙트럼 특성을
Figure 112010049608541-pat00003
이라 하면, 한 픽셀에서 측정되는 값
Figure 112010049608541-pat00004
는 다음의 수학식 1과 같이 주어진다.
Figure 112010049608541-pat00005
이를 벡터 행렬 형식으로 고쳐쓰면 아래의 수학식 2와 같이 쓸 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00006
여기서, S는 스펙트럼 반사특성 s로 구성된 대각 행렬이다.
어떤 두 물체의 스펙트럼 반사 특성을
Figure 112010049608541-pat00007
Figure 112010049608541-pat00008
라 하고 두면, RGB 카메라를 통해 획득된 영상에서 두 물체의 RGB 색거리 d는 다음의 수학식 3과 같다.
Figure 112010049608541-pat00009
따라서, RGB 공간에서, 색상간의 거리를 최대로 하는 최적광원의 스펙트럼은 아래의 수학식 4를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00010
여기서, ?1?=1은 계산에서 광원들이 동일한 크기를 갖도록 하기 위한 조건이다. 그리고,
Figure 112010049608541-pat00011
라고 치환하면, 상기 수학식 4는 아래 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00012
상기 수학식 5는 2차 방정식의 형태로, 비특허문헌 8에 개시된 내용과 같은 Constrained Extremum Theory에 의해
Figure 112010049608541-pat00013
의 가장 큰 고유값은 가장 큰d²와 같고, 그 고유 벡터는
Figure 112010049608541-pat00014
이 된다. 실제 조명의 크기는 0보다 커야 하기에 l은 항상 조건 l
Figure 112010049608541-pat00015
0을 만족해야 하고, 이는 고유벡터의 음의 원소를 0으로 제한함으로서 조건 ?1?=1과, l
Figure 112010049608541-pat00016
0을 모두 만족시키는 해를 얻을 수 있다.
따라서, 구하고자 하는 해는 다음 수학식 6의 정규화된 형태로 표현된다.
Figure 112010049608541-pat00017
여기서,
Figure 112010049608541-pat00018
Figure 112010049608541-pat00019
의 가장 큰 고유벡터를 양수화하고 정규화한 벡터이다.
상기한 수학식 6을 만족시키는 최적조명에 의해 도 4와 같은 스펙트럼 특성을 가지는 구강 내부를 촬영한 결과와 기존의 제논 조명, 할로겐 조명 및 백색 LED를 이용한 조명의 경우의 촬영화상과 스펙트럼 분포 및 RGB공간상의 색거리를 도시하면 도 6a~도dㅇ에 도시한 것과 같다. 도 6a에 도시한 것과 같이, 최적 조명인 경우 혈관과 피부가 가장 뚜렷하게 구분되어 보이며, RGB공간상의 색거리 역시 132.33으로 가장 먼 것을 알 수 있다.
다음으로, 최적조명을 구성하는 구성에 관하여 설명한다.
상기한 수학식 6의 해에서 구한 것과 같은 조명의 전역 스펙트럼 정보를 가지고 실제 조명을 구성하느 것은 상당히 비 현실적이다. 따라서, 다양한 스펙트럼을 가지는 광원을 적절히 조합하여 원하는 조명을 구성하는 것이 바람직하다.
각각의 밝기를 조절할 수 있는 다양한 스펙트럼을 가진 광원
Figure 112010049608541-pat00020
이 있다면, 이 광원들의 조합으로 만들수 있는 최적 광원은 상기 수학식 4를 변형하여 아래 수학식 7과 같이 각 광원들에 대한 가중치 벡터x를 결정함으로써 구할 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00021
여기서 L은
Figure 112010049608541-pat00022
로 구성된 행렬이고, x는 각 광원에 대한 가중치이다. 조명의 크기는 유한하고 음수가 될 수 없으므로, ?1?=1과, x
Figure 112010049608541-pat00023
0의 조건을 만족해야 한다. 따라서,
Figure 112010049608541-pat00024
라고 하면, 상기 수학식 7은 다음의 수학식 8과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00025
최적의 가중치 벡터
Figure 112010049608541-pat00026
는 상기한 과정을 통하여 계산되며, 최적 조명은 다음 수학식 9와 같이 각 광원의 최적 선형 결합으로 계산할 수 있다.
Figure 112010049608541-pat00027
상기한 과정을 통하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치를 이용하여 피부조직과 혈관조직의 구별에 적합하도록 RGB 색상차이를 극대화하도록 상기 LED광원들(131~135)의 밝기 비율을 계산한 결과를 정리하면 다음의 표 1과 같다.

색상
Power Ratio(
Figure 112011085215153-pat00042
)
Red(131) 0.0981
Green(132) 0.6515
Blue(133) 0.2732
White(134) 0.6721
Amber(135) 0.1988
이러한 계산 결과를 이용하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치를 작동한 후, 최적화한 LED 조명의 조합의 스펙트럼의 분포는 도 7에 도시한 것과 같다. 도 7에 도시한 것과 같은 최적화한 LED 조명의 조합을 이용하여 피부조직과 혈관조직을 촬영한 영상을 최적조명에서 피부조직과 혈관조직을 촬영한 영상과 비교하여 보면, 도 8에 도시한 것과 같이 양자 모두 피부조직과 혈관조직이 선명하게 구분되어 보이는 것을 알 수 있다.
이상에서, 도면과 명세서에서는 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 객체간 RGB색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치
110: 카메라 111: 카메라 컨트롤장치
120: 주제어장치 121: 사용자 인터페이스
130: LED 제어부
140: 집광 렌즈 150: 광섬유

Claims (2)

  1. 내시경에 장착되는 카메라(110);
    상기 카메라(110)와 연결되어 상기 카메라(110)를 제어하고, 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상신호를 처리하는 카메라 컨트롤 장치(111);
    상기 카메라 컨트롤 장치(111) 및 사용자의 조작에 따라 촬영된 영상을 표시하는 사용자 인터페이스(121)와 연결되며, 상기 카메라(110)가 촬영하는 부위를 구성하는 피부조직, 혈관 조직, 이상 조직의 RGB 공간상의 색거리를 최대화할 수 있도록 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 계산하는 주제어 장치(120);
    상기 주제어 장치(120)에서 계산된 조명강도에 따라 상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 조명 강도를 조절하는 LED 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 객체간 알지비 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적색(Red) 엘이디(LED)(131), 녹색(Green)(132) 엘이디(LED), 청색(Blue) 엘이디(LED)(133), 백색(white) 엘이디(LED)(134) 및 호박색(Amber) 엘이디(LED)(135)의 전면에 설치되는 집광 렌즈(140);
    상기 집광렌즈(140)와 연결되어 촬영하는 부위로 집광된 광선을 전달하는 광섬유(150);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 객체간 알지비 색상차이를 최대화하는 내시경용 엘이디 최적 조명장치(100).
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