KR101194283B1 - 도형 템플릿을 이용하여 이미지를 측정하는 초음파 검사기 및 초음파 검사기의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

3차원 초음파 검사기 및 3차원 초음파 검사기의 동작 방법을 개시한다. 3차원 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시하는 디스플레이부와, 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

도형 템플릿을 이용하여 이미지를 측정하는 초음파 검사기 및 초음파 검사기의 동작 방법{ULTRASOUND SYSTEM FOR MEASURING IMAGE USING FIGURE TEMPLATE AND METHOD FOR OPERATING ULTRASOUND SYSTEM}

본 발명의 실시예들은 인체 내 오브젝트의 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 조절하여, 이미지를 자동으로 측정할 수 있는 3차원 초음파 검사기 및 3차원 초음파 검사기의 동작 방법에 관한 것이다.

초음파 검사기는 인체의 체표로부터 체내의 소정 부위(즉, 태아 또는 장기와 같은 오브젝트)를 향하여 초음파 신호를 전달하고, 체내의 조직에서 반사된 초음파 신호의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 얻는 장치이다. 이러한 초음파 검사기는 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, X선 등의 피폭이 없어 안정성이 높은 장점을 가지고 있어, X선 진단장치, CT(Computerized Tomograghy) 스캐너, MRI(Magnetic Resonance Image) 장치, 핵의학 진단장치 등의 다른 화상 진단장치와 함께 널리 이용되고 있다.

한편, 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트 측정시, 오브젝트의 이미지를 스캔하여 표시하고, 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 중첩시켜 표시한다. 이때, 초음파 검사기는 사용자에 의해 제어되는 트랙볼(trackball) 및 세트(set) 버튼의 조합에 따라, 상기 도형 템플릿을 조절하여 표시할 수 있다. 이에, 초음파 검사기를 이용한 오브젝트 측정시, 사용자의 개입이 불가피하고, 사용자의 개입에 따라 정확한 측정이 불가능하다.

따라서, 오브젝트 측정에 대한 일련의 과정을 자동화하여, 사용자의 개입을 최소화 함으로써, 정확한 측정 결과를 용이하게 제공할 수 있는 초음파 검사기가 필요하다.

본 발명에 따른 일실시예는 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형을 통해 조절하여, 상기 이미지와 매칭시키고, 상기 매칭된 도형 템플릿의 특징 정보(예컨대, 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율)를 표시 함으로써, 이미지에 대한 정확한 측정 결과를 자동으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루기 위한, 3차원 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시하는 디스플레이부와, 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 3차원 초음파 검사기의 동작 방법은 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시하는 단계와, 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하는 단계와, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형을 통해 조절하여, 상기 이미지와 매칭시키고, 상기 매칭된 도형 템플릿의 특징 정보(예컨대, 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율)를 표시 함으로써, 이미지에 대한 정확한 측정 결과를 자동으로 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기에서의 오브젝트 측정시 표시되는 이미지의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기에서의 도형 템플릿 조절 방법에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기(101)는 디스플레이부(103), 처리부(105) 및 제어부(107)를 포함한다.

디스플레이부(103)는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시한다. 여기서, 인체 내 오브젝트는 태아, 혈관 또는 장기일 수 있다.

예컨대, 디스플레이부(103)는 오브젝트에 대해 관심 영역(즉, ROI 영역)을 설정하고, 설정된 관심 영역의 내부에 시드(Seed)를 위치시킨 후, 오브젝트의 이미지를 스캔하여 표시할 수 있다.

처리부(105)는 상기 이미지에 대해, 선정된 밝기 정보를 기준으로 스레숄딩(Thresholding)을 수행할 수 있다. 예컨대, 처리부(105)는 상기 이미지에 대해, 선정된 밝기 정보를 기준으로 '0'과 '1'로 구분하여, '흑색' 또는 '백색'으로 분리 함으로써, 상기 이미지의 윤곽을 뚜렷하게 할 수 있다.

또한, 처리부(105)는 상기 이미지에 대해, 에지 검출(Edge Detection) 또는 타원 추출(Ellipse Fitting)를 수행하여, 상기 이미지 중 측정하고자 하는 부분을, 명확하게 구분할 수 있다.

제어부(107)는 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿(예컨대, 원형 또는 타원)을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치(예컨대, 이미지의 중점)를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 한다.

이때, 제어부(107)는 상기 기준 위치로서, 인터페이스부(도시하지 않음)에 의해 입력된 위치 정보(예컨대, 이미지에 대한 포커싱 발생에 따른 포인트) 또는 중심 추출부(도시하지 않음)에 의해 측정된 상기 오브젝트의 중심점을 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절할 수 있다. 여기서, 중심 추출부는 상기 오브젝트가 태아인 경우, 태아의 콧등과 관련한 제1 특이점 및 태아의 턱뼈와 관련한 제2 특이점을 이용하여, 상기 오브젝트의 중심점을 생성하고, 상기 생성된 오브젝트의 중심점을 기준 위치로서, 제어부(107)에 제공할 수 있다.

제어부(107)는 상기 이미지의 기준 위치를 기준으로, 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형하여 조절하되, 상기 변형은 상기 도형 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 변경할 수 있다. 예컨대, 제어부(107)는 상기 생성된 도형 템플릿을 회전하여, 도형 템플릿의 각도를 변경하거나, 상기 생성된 도형 템플릿을 이동하여, 도형 템플릿의 위치를 변경하거나, 또는 상기 생성된 도형 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 변경하여, 도형 템플릿의 크기를 변형시킴으로써, 이미지에 매칭하도록 상기 도형 템플릿을 미세하게 조절할 수 있다.

여기서, 제어부(107)는 상기 이미지와의 매칭에너지가 최소가 되도록, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(107)는 상기 이미지와 최대한 매칭시키도록 상기 도형 템플릿을 조절하되, 도형 템플릿의 회전, 이동 또는 변형을 최소화하여, 상기 매칭에너지를 줄일 수 있다.

제어부(107)에 의해 도형 템플릿의 조절이 완료되는 경우, 디스플레이부(103)는 상기 조절된 도형 템플릿의 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(103)는 상기 오브젝트가 태아인 경우, 조절된 타원 템플릿의 단축 길이(BPD: BiParietal Diameter), 장축 길이(OFD: Occipitofrontal Diameter), 둘레 길이(HD: Head Circimference) 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시하도록 할 수 있다. 이에 따라, 시술자(또는 의사)는 측정하고자 하는 태아의 특징을 보다 정확하고 용이하게 진단할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기에서의 오브젝트 측정시 표시되는 이미지의 일례를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 3차원 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시한다. 예컨대, 3차원 초음파 검사기는 태아의 머리를 스캔하고, 스캔된 이미지(가령, 머리 위에서 바라본 이미지)(201)를 표시한다. 이때, 3차원 초음파 검사기는 스레숄딩(Thresholding), 에지 검출(Edge Detection) 또는 타원 추출(Ellipse Fitting)를 수행하여, 측정하고자 하는 부분을 명확하게 구분할 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시한다. 예컨대, 3차원 초음파 검사기는 태아의 머리 이미지에 대응하는 타원 템플릿을 생성하고, 태아의 머리 이미지의 중심점(203)을 고려하여, 상기 생성된 타원 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 타원 템플릿(205)을 상기 태아의 머리 이미지에 중첩시켜 표시할 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 상기 조절된 도형 템플릿의 특징 정보를 표시한다. 예컨대, 3차원 초음파 검사기는 태아의 머리 이미지에 대응하여 조절된 타원 템플릿에 대한 단축 길이(BPD), 장축 길이(OFD), 둘레 길이(HD) 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기에서의 도형 템플릿 조절 방법에 대한 일례를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 3차원 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 스캔된 이미지 및 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 화면에 표시한다. 이때, 3차원 초음파 검사기는 상기 이미지의 기준 위치를 기준으로, 상기 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형할 수 있다.

예컨대, 3차원 초음파 검사기는 태아의 머리 이미지에 대응하는 타원 템플릿을 표시하고, 타원 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 길게 변형하여, 태아의 머리 이미지에 매칭시킬 수 있다. 또한, 3차원 초음파 검사기는 타원 템플릿의 각도 조절이 필요한 경우, 타원 템플릿을 회전하여, 태아의 머리 이미지에 보다 정확히 매칭시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 초음파 검사기의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 3차원 초음파 검사기는 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시한다(401).

이때, 3차원 초음파 검사기는 오브젝트에 대해 관심 영역(즉, ROI 영역)을 설정하고, 설정된 관심 영역의 내부에 시드(Seed)를 위치시킨 후, 오브젝트의 이미지를 스캔하여 표시할 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 스캔한 이미지에 대해, 선정된 밝기 정보를 기준으로 스레숄딩(Thresholding)을 수행할 수 있다. 예컨대, 3차원 초음파 검사기는 상기 이미지에 대해, 선정된 밝기 정보를 기준으로 '0'과 '1'로 구분하여, '흑색' 또는 '백색'으로 분리 함으로써, 상기 이미지의 윤곽을 뚜렷하게 할 수 있다.

또한, 3차원 초음파 검사기는 상기 이미지에 대해, 에지 검출(Edge Detection) 또는 타원 추출(Ellipse Fitting)를 수행하여, 상기 이미지 중 측정하고자 하는 부분을, 명확하게 구분할 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿(예컨대, 원형 또는 타원)을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치(예컨대, 이미지의 중점)를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하고, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시한다(403).

이때, 3차원 초음파 검사기는 상기 기준 위치로서, 인터페이스부(도시하지 않음)에 의해 입력된 위치 정보(예컨대, 이미지에 대한 포커싱 발생에 따른 포인트) 또는 중심 추출부(도시하지 않음)에 의해 측정된 상기 오브젝트의 중심점을 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절할 수 있다.

또한, 3차원 초음파 검사기는 이미지의 기준 위치를 기준으로, 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형하여 조절하되, 상기 변형은 상기 도형 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 변경할 수 있다. 예컨대, 3차원 초음파 검사기는 상기 생성된 도형 템플릿을 회전하여, 도형 템플릿의 각도를 변경하거나, 상기 생성된 도형 템플릿을 이동하여, 도형 템플릿의 위치를 변경하거나, 또는 상기 생성된 도형 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 변경하여, 도형 템플릿의 크기를 변형시킴으로써, 이미지에 매칭하도록 상기 도형 템플릿을 미세하게 조절할 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 상기 이미지와 최대한 매칭시키도록 상기 도형 템플릿을 조절하되, 도형 템플릿의 회전, 이동 또는 변형을 최소화하여, 상기 매칭에너지를 줄일 수 있다.

3차원 초음파 검사기는 도형 템플릿의 조절이 완료되는 경우, 상기 조절된 도형 템플릿의 특징 정보를 표시한다(405).

예컨대, 3차원 초음파 검사기는 상기 조절된 도형 템플릿의 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시하도록 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동 또는 변형을 통해 조절하여, 상기 이미지와 매칭시키고, 상기 매칭된 도형 템플릿의 특징 정보(예컨대, 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율)를 표시 함으로써, 이미지에 대한 정확한 측정 결과를 자동으로 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

101: 3차원 초음파 검사기
103: 디스플레이부
105: 처리부
107: 제어부

Claims (12)

1. 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시하는 디스플레이부; 및
   상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하며, 상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 하는 제어부를 포함하되,
   상기 디스플레이부는,
   상기 조절된 도형 템플릿의 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 기준 위치로서, 인터페이스부에 의해 입력된 위치 정보 또는 중심 추출부에 의해 측정된 상기 오브젝트의 중심점을 고려하여 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이미지의 기준 위치를 기준으로 상기 생성된 도형 템플릿을 회전 또는 이동을 수행하여 조절하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이미지의 기준 위치를 기준으로 상기 도형 템플릿의 단축 길이 또는 장축 길이를 변경하여 상기 도형 템플릿을 조절하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이미지와 최대한 매칭시키되, 상기 도형 템플릿에 대한 조절이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 초음파 검사기는,
   상기 이미지에 대해 선정된 밝기 정보를 기준으로 스레숄딩(Thresholding)을 수행하는 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기.
7. 삭제
8. 인체 내 오브젝트의 이미지를 스캔하고, 상기 이미지를 화면에 표시하는 단계;
   상기 이미지에 대응하는 도형 템플릿을 생성하고, 상기 이미지의 기준 위치를 고려하여, 상기 생성된 도형 템플릿을 조절하는 단계;
   상기 조절된 도형 템플릿을 상기 이미지에 중첩시켜 표시하도록 하는 단계; 및
   상기 조절된 도형 템플릿의 단축 길이, 장축 길이, 둘레 길이 또는 단축과 장축의 비율 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기의 동작 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 초음파 검사기의 동작 방법은,
   상기 기준 위치로서, 인터페이스부를 통해 위치 정보를 입력 받거나 중심 추출부에 의해 측정된 상기 오브젝트의 중심점을 입력 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기의 동작 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 도형 템플릿을 조절하는 단계는,
    상기 이미지의 기준 위치를 기준으로 상기 생성된 도형 템플릿을 회전, 이동, 또는 변형 중 적어도 하나를 수행하여 상기 도형 템플릿을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기의 동작 방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 초음파 검사기의 동작 방법은,
    상기 이미지에 대해 선정된 밝기 정보를 기준으로 스레숄딩(Thresholding)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기의 동작 방법.
12. 삭제

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