KR101199764B1 - 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치 - Google Patents

상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치에 대한 것으로서, 특히 영상 획득 장치를 대상물에 구비하고 표적 마커와의 상대적인 좌표를 산출하는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치에 관한 것이다. 본 발명은 센서 장치인 영상 획득 장치를 대상물에 장착하고, 영상 획득 장치 주변에 위치를 판단할 수 있는 표적 마커를 설치하여 상대적인 좌표를 산출함으로써, 대상물의 위치를 정밀하게 추적할 수 있는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치를 제공할 수 있다.

Description

상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치{RELATIVE COORDINATE EXTRACTION DEVICE AND MEDICAL IMAGES SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치에 대한 것으로서, 특히 영상 획득 장치를 대상물에 구비하고 표적 마커와의 상대적인 좌표를 산출하는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치에 관한 것이다.
일반적으로 표적 마커를 이용한 대상물의 움직임을 파악하는 기술은 대상물에 표적 마커를 부착한 후에 주변에 한 개 이상의 광학 카메라 등의 센서를 고정해서 대상물의 이동한 좌표를 추적하는 방법을 사용한다. 하지만, 이 경우에 센서의 거리에 따라 정밀도와 추적 가능한 시야 범위(Field Of View, FOV)가 변하게 된다. 거리가 가까운 경우 추적 정밀도는 높아지지만, 시야 범위가 작아지게 되어 추적 대상물이 센서의 범위를 벗어날 수 있으며, 거리가 멀어지면 추적 대상물에 대한 센서 범위는 커지지만 추적 정밀도는 감소하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 시야 범위와 상관없이 대상물의 위치를 정밀하게 추적할 수 있는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 대상물의 주변에 위치하는 표적 마커의 영상을 획득하며 상기 대상물에 구비된 영상 획득 장치와, 상기 영상 획득 장치에서 획득된 영상을 기초로 대상물의 움직임을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치를 제공한다.
상기 표적 마커는 다수개의 단위 표적을 포함하고, 상기 단위 표적은 문자, 문양, 기호 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 표적 마커는 상기 다수개의 단위 표적을 구분하는 경계선을 더 포함할 수 있다. 상기 표적 마커와 상기 영상 획득 장치는 다수개가 구비될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 표적 마커는, 제 1 표적 마커와, 상기 제 1 표적 마커의 일측 가장자리에 상기 제 1 표적 마커와 교차하는 방향으로 구비된 제 2 표적 마커와, 상기 제 1 표적 마커와 상기 제 2 표적 마커의 일 가장자리에 구비된 제 3 표적 마커를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 단위 표적은 서로 상이한 것이 바람직하다. 상기 영상 획득 장치는, 상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 영상을 각각 획득하는 제 1 내지 제 3 영상 획득 장치를 포함할 수 있다. 상기 감지부는, 상기 표적 마커에 구비된 단위 표적에 대한 정보가 저장된 좌표 모델과, 상기 영상 획득 장치에서 획득된 상기 표적 마커의 영상과 상기 좌표 모델을 비교하는 영상 비교 모듈, 및 상기 영상 비교 모듈에서 도출된 결과로 상기 대상물의 위치에 대한 좌표를 추출하는 좌표 추출 모듈을 포함한다.
또한, 본 발명은 의료 영상 장치의 대상물 투입구 내측에 구비된 표적 마커와, 상기 표적 마커의 영상을 획득하며 상기 대상물에 구비된 영상 획득 장치와, 상기 영상 획득 장치에서 획득된 영상을 기초로 대상물의 움직임을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치를 제공할 수 있다.
상기 표적 마커는 다수개의 단위 표적을 포함하고, 상기 표적 마커와 상기 영상 획득 장치는 다수개가 구비될 수 있다. 상기 투입구는 일측이 개방된 통 형상이고, 상기 표적 마커는, 상기 투입구의 내주연에 구비된 제 2 및 제 3 표적 마커와, 상기 투입구의 타측에 구비된 제 1 표적 마커를 포함한다. 상기 영상 획득 장치는, 상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 영상을 각각 획득하는 제 1 내지 제 3 영상 획득 장치를 포함할 수 있다. 상기 감지부는, 상기 표적 마커에 구비된 단위 표적에 대한 정보가 저장된 좌표 모델과, 상기 영상 획득 장치에서 획득된 상기 표적 마커의 영상과 상기 좌표 모델을 비교하는 영상 비교 모듈, 및 상기 영상 비교 모듈에서 도출된 결과로 상기 대상물의 위치에 대한 좌표를 추출하는 좌표 추출 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명은 센서 장치인 영상 획득 장치를 대상물에 장착하고, 영상 획득 장치 주변에 위치를 판단할 수 있는 표적 마커를 설치하여 상대적인 좌표를 산출함으로써, 대상물의 위치를 정밀하게 추적할 수 있는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 표적 마커의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치가 적용된 의료 영상 장치의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 개략 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 감지부의 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 영상 비교를 설명하기 위한 개념도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 개념도이다.
본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 표적 마커(100)와, 표적 마커(100)의 영상을 획득하며 대상물(O)에 구비된 영상 획득 장치(200)와, 영상 획득 장치(200)에서 획득된 영상을 기초로 대상물(O)의 움직임을 감지하는 감지부(300)를 포함한다.
표적 마커(100)는 공간적 좌표를 인식할 수 있는 패턴 또는 표식이 인코딩된 마커로서, 본 실시예는 세 개의 표적 마커(100), 즉, 제 1 내지 제 3 표적 마커(110, 120, 130)를 예시한다.
도 2는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 표적 마커의 평면도이다.
제 1 표적 마커(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 사각판 형상으로서 일면에 단위 표적이 매트릭스 형태로 배열된다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 단위 표적은 숫자와 영문 및 국문을 포함하는 문자와, 삼각형과 사각형 및 원형 등을 포함하는 도형, 및 패턴 등과 같은 문양, 및 기호 등 각 단위표적들을 독립적으로 구분할 수 있는 모양을 포함하도록 하여 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 표적 마커(100)의 단위 표적은 감지부에서 단위 표적을 인식하여 대상물(O)의 위치를 감지할 수 있다면 그 형상은 국한되지 않는다. 하지만, 단위 표적은 모두 동일한 형상일 경우, 감지부에서 해당 단위 표적이 표적 마커(100)에서 어느 영역에 위치하고 있는지 감지할 수 없으므로 단위 표적은 각각이 서로 다른 형상인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서 단위 표적을 구분하는 경계선은 사각 형태이나, 본 발명은 삼각형, 사각형을 포함하는 다각형태 또는 원형, 타원형 등의 다양한 형상으로 경계선을 구현할 수 있다. 물론, 이러한 경계선은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
제 2 표적 마커(120)는 제 1 표적 마커(110)의 일측 가장자리에서 제 2 표적 마커(120)와 교차되는 방향, 예를 들어, 수직하게 구비될 수 있다. 이때, 제 2 표적 마커(120)의 일면에 구비된 단위 표적과 제 2 표적 마커(120)의 일면에 구비된 단위 표적은 서로 동일할 수 있다. 즉, 제 1 표적 마커(110)의 일면에 숫자와 알파벳을 포함하는 문자가 단위 표적으로 구비될 경우, 제 2 표적 마커(120) 역시 동일한 숫자와 알파벳을 포함하는 문자가 단위 표적으로 구비될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 표적 마커(110)의 일면에 구비된 단위 표적과 제 2 표적 마커(120)의 일면에 구비된 단위 표적은 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 표적 마커(110)의 일면에 숫자와 알파벳을 포함하는 문자가 단위 표적으로 구비될 경우, 제 2 표적 마커(120)의 일면에는 삼각형과 사각형, 오각형, 육각형, 원형, 타원형, 별형 등을 포함하는 도형과 특수 문자와 같은 기호 등을 포함하는 단위 표적이 구비될 수도 있다.
제 3 표적 마커(130)는 제 1 표적 마커(110)와 제 2 표적 마커(120)의 일측 사이에 구비되며, 제 1 및 제 2 표적 마커(110, 120)와 동일한 단위 표적 또는 상이한 단위 표적으로 구성될 수 있다.
하지만, 본 발명에 따른 표적 마커(100)는 전술된 구조에 한정되는 것은 아니며, 일면이 개방된 사각 박스 형상의 표적 마커를 사용할 수도 있다. 이 경우, 표적 마커는 제 1 표적 마커와, 제 1 표적 마커와 마주보는 방향에 구비된 제 2 표적 마커와, 제 1 표적 마커와 제 2 표적 마커 사이에서 서로 마주보도록 구비된 제 3 표적 마커 및 제 4 표적 마커와, 제 1 내지 제 4 표적 마커 사이에 구비된 제 5 표적 마커를 포함할 수 있다.
한편, 도면에서는 표적 마커(100)가 평평한 형상인 것으로 도시하였으나, 표적 마커(100)는 굴곡진 호 형상일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치가 적용된 의료 영상 장치의 개념도이다.
예를 들어, 의료 영상 기기, 즉, 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치와 양전자 단층촬영(Positron Emission Tomography, PET) 장치, 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT) 장치 등에 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치가 적용될 경우, 전술된 의료 영상 기기에 대상물(O)이 투입되는 투입구의 형상이 일반적으로 일측이 개방된 원통 형상이므로 표적 마커(100)의 형상 역시 투입구의 형상에 대응될 수 있는 호 형상으로 제작될 수 있다. 이는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 및 제 3 표적 마커(120, 130)는 각각이 원통형 투입구의 형상에 대응되도록 호 형상으로 제작되고, 제 1 표적 마커(110)는 투입구의 타측에 구비되기 위해 평평한 형상으로 제작될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 개략 평면도이다.
영상 획득 장치(200)는 표적 마커(100)에 대한 영상을 획득하기 위한 것으로서, 본 실시예가 제 1 내지 제 3 표적 마커(110, 120, 130)를 예시 하였으므로 영상 획득 장치(200) 역시 제 1 내지 제 3 영상 획득 장치(210, 220, 230), 제 1 표적 마커(110)의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 1 영상 획득 장치(210)와, 제 2 표적 마커(120)의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 2 영상 획득 장치(220), 제 3 표적 마커(130)의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 3 영상 획득 장치(230)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예는 세 개의 표적 마커(110, 120, 130)와 이에 대한 영상을 획득하는 세 개의 영상 획득 장치(210, 220, 230)를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 적어도 하나 이상의 표적 마커(100)와, 적어도 하나 이상의 표적 마커(100)에 대한 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 영상 획득 장치(200)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 다섯 개의 표적 마커가 구비될 경우, 영상 획득 장치(200)도 다섯 개가 구비될 수 있다. 즉, 제 1 표적 마커의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 1 영상 획득 장치와, 제 2 표적 마커의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 2 영상 획득 장치, 제 3 표적 마커의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 3 영상 획득 장치, 제 4 표적 마커의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 4 영상 획득 장치, 및 제 5 표적 마커의 일면에 구비된 단위 표적에 대한 영상을 획득하는 제 5 영상 획득 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 영상 획득 장치와 제 3 영상 획득 장치는 서로 대향되도록 위치되며, 제 2 영상 획득 장치와 제 4 영상 획득 장치도 서로 대향되도록 위치된다. 또한, 제 5 영상 획득 장치는 제 1 내지 제 4 영상 획득 장치의 일면에 구비되어 제 5 표적 마커의 영상을 획득한다.
도 5는 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 블록도이다.
감지부(300)는 영상 획득 장치(200)에서 획득된 표적 마커(100)의 영상을 기초로 대상물(O)의 위치를 감지한다. 이를 위해 감지부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 좌표 모듈(310)과, 영상 비교 모듈(320), 및 좌표 추출 모듈(330)을 포함한다.
좌표 모듈(310)은 영상 획득 장치(200)에서 획득된 표적 마커(100)의 영상을 비교하기 위해 미리 저장된 표적 마커(100)에 대한 정보로서, 표적 마커(100)에 구비된 단위 표적에 대한 정보가 저장된다. 이때, 단위 표적에 대한 정보는 다수개의 단위 표적에 대한 정보, 즉, 다수개의 단위 표적들의 배열 정보와, 해당 단위 표적이 문자인지 도형인지 등에 대한 형상 정보가 포함된다.
도 6은 본 발명에 따른 상대적 좌표 추출 장치의 영상 비교를 설명하기 위한 개념도이다.
영상 비교 모듈(320)은 영상 획득 장치(200)에서 획득된 표적 마커(100)의 영상을 좌표 모듈(310)과 비교한다. 이는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제 1 영상 획득 장치(210)가 제 1 표적 마커(110)의 A 영역 영상을 획득하고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 제 2 영상 획득 장치(220)가 B 영역 영상, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 3 영상 획득 장치(230)가 C 영역 영상을 획득할 경우, A 영역 내지 C 영역 영상을 좌표 모듈(310)과 비교한다. 이는 제 1 영상 획득 장치(210)에서 획득된 영상에서 A 영역을 좌표 모듈(310)에 저장된 제 1 표적 마커 정보와 비교하여, A 영역이 제 1 표적 마커(110)의 어느 위치인지, 그리고 얼마만큼 회전되었는지를 판단한다. 또한, 제 2 및 제 3 영상 획득 장치(220, 230)에서 획득된 영상에서 B 영역 및 C 영역을 좌표 모듈(310)에 저장된 제 2 및 제 3 표적 마커 정보와 비교하여, B 영역 및 C 영역이 제 2 및 제 3 표적 마커(120, 130)의 위치와 회전정도를 각각 판단한다.
좌표 추출 모듈(330)은 영상 비교 모듈(320)에서 도출된 결과값으로 대상물(O)의 위치 좌표와 회전값을 추출할 수 있다. 즉, 제 1 영상 획득 장치(210)에서 획득된 A 영역 영상으로 대상물(O)의 X축 좌표와 Y축 좌표와 Z 축 회전값을 산출할 수 있으며, 제 2 영상 획득 장치(210)에서 획득된 B 영역 영상으로 대상물(O)의 Y축 좌표와 Z축 좌표와 X축 회전값을 산출할 수 있으며, 제 3 영상 획득 장치(210)에서 획득된 C 영역 영상으로 대상물(O)의 Z축 좌표와 X축 좌표와 Y 축 회전값을 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 센서 장치인 영상 획득 장치를 대상물에 장착하고, 영상 획득 장치 주변에 위치를 판단할 수 있는 표적 마커를 설치하여 상대적인 좌표를 산출함으로써, 대상물의 위치를 정밀하게 추적할 수 있는 상대적 좌표 추출 장치와 이를 이용한 의료 영상 장치를 제공할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 표적 마커 110: 제 1 표적 마커
120: 제 2 표적 마커 130: 제 3 표적 마커
200: 영상 획득 장치 210: 제 1 영상 획득 장치
220: 제 2 영상 획득 장치 230: 제 3 영상 획득 장치
300: 감지부 310: 좌표 모델
320: 영상 비교 모듈 330: 좌표 추출 모듈

Claims (15)

  1. 대상물의 주변에 위치하는 적어도 하나의 표적 마커와,
    상기 표적 마커의 영상을 획득하며 상기 대상물에 구비된 적어도 하나의 영상 획득 장치와,
    상기 영상 획득 장치에서 획득된 영상을 기초로 대상물의 움직임을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표적 마커는 다수개의 단위 표적을 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단위 표적은 문자, 문양, 기호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 표적 마커는 상기 다수개의 단위 표적을 구분하는 경계선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 표적 마커와 상기 영상 획득 장치는 다수개가 구비된 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 표적 마커는,
    제 1 표적 마커와,
    상기 제 1 표적 마커의 일측 가장자리에 상기 제 1 표적 마커와 교차하는 방향으로 구비된 제 2 표적 마커와,
    상기 제 1 표적 마커와 상기 제 2 표적 마커의 일 가장자리에 구비된 제 3 표적 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 단위 표적은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상 획득 장치는,
    상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 영상을 각각 획득하는 제 1 내지 제 3 영상 획득 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 표적 마커에 구비된 단위 표적에 대한 정보가 저장된 좌표 모델과,
    상기 영상 획득 장치에서 획득된 상기 표적 마커의 영상과 상기 좌표 모델을 비교하는 영상 비교 모듈, 및
    상기 영상 비교 모듈에서 도출된 결과로 상기 대상물의 위치에 대한 좌표를 추출하는 좌표 추출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 상대적 좌표 추출 장치.
  10. 의료 영상 장치의 대상물 투입구 내측에 구비된 적어도 하나의 표적 마커와,
    상기 표적 마커의 영상을 획득하며 상기 대상물에 구비된 적어도 하나의 영상 획득 장치와,
    상기 영상 획득 장치에서 획득된 영상을 기초로 대상물의 움직임을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 표적 마커는 다수개의 단위 표적을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 표적 마커와 상기 영상 획득 장치는 다수개가 구비된 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 투입구는 일측이 개방된 통 형상이고,
    상기 표적 마커는,
    상기 투입구의 내주연에 구비된 제 2 및 제 3 표적 마커와,
    상기 투입구의 타측에 구비된 제 1 표적 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 획득 장치는,
    상기 제 1 내지 제 3 표적 마커의 영상을 각각 획득하는 제 1 내지 제 3 영상 획득 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 표적 마커에 구비된 단위 표적에 대한 정보가 저장된 좌표 모델과,
    상기 영상 획득 장치에서 획득된 상기 표적 마커의 영상과 상기 좌표 모델을 비교하는 영상 비교 모듈, 및
    상기 영상 비교 모듈에서 도출된 결과로 상기 대상물의 위치에 대한 좌표를 추출하는 좌표 추출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
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