KR101408796B1 - 캡슐형 내시경 및 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법 - Google Patents

캡슐형 내시경 및 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법이 개시된다. 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법은 촬영부가 인체 내부 장기의 제1 영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영부에 의해 촬영된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출하는 단계, 상기 검출된 차이를 기초로 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 제2 영상은 상기 촬영부에 의해 상기 제1 영상 이전에 촬영된 영상이다.

Description

캡슐형 내시경 및 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법{CAPSULE-TYPE ENDOSCOPE AND METHOD OF CONTROLLING FRAME RATE THEREOF}
본 발명은 내시경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬영 속도가 변하는 캡슐형 내시경에 관한 것이다.
인체 내부의 정보, 특히 의학적 정보를 획득하기 위해 피검사자의 입 또는 항문을 통해 케이블에 부착된 내시경을 삽입하는 방법이 이용되고 있다. 이 방법에 의하며, 도선 또는 광섬유로 이루어진 케이블을 통해 내시경을 직접 제어할 수 있으므로, 인체 내부의 데이터를 확보하기 용이하지만 피검사자에게는 큰 고통이 따른다. 또한, 소장과 같은 장기는 피검사자의 입 또는 항문으로부터 멀리 떨어져 있을뿐더러, 장기의 체강 지경이 작아서 상술한 내시경 방법으로 검사하기 곤란하다는 문제가 있다.
이를 고려하여, 캡슐형 내시경이 이용되고 있다. 피검사자가 캡슐형 내시경을 구강을 통해 삼키면, 캡슐형 내시경은 인체 내에서 카메라 등으로 필요한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 인체 외부의 데이터 처리 장치로 전송하여 출력할 수 있도록 한다.
한편, 캡슐형 내시경은 구강을 통해 인체 내부로 들어가면 인체 외부로 배출되기 전까지 장기의 연동 운동에 의존하여 이동하게 된다. 예컨대, 식도를 거쳐 위에 이르기까지는 캡슐형 내시경이 빠른 속도로 이동하게 되며, 소장에서는 느린 속도로 이동하게 된다. 이에 따라, 캡슐형 내시경의 이동 속도가 빠른 부분에서는 장기의 영상을 놓치는 부분이 발생할 수 있으며, 반면 캡슐형 내시경의 이동 속도가 느린 부분에서는 중복된 장기의 영상들을 획득하게 된다. 또한, 캡슐형 내시경은 배터리로 구동되기 때문에, 불필요한 중복된 영상을 촬영하고 이를 외부 수신 장치로 전송할 경우 많은 전력을 소모하게 된다.
따라서, 캡슐형 내시경의 이동 속도가 빠른 부분에서는 높은 속도로 영상을 촬영하고, 캡슐형 내시경의 이동 속도가 느린 부분에서는 낮은 속도로 영상을 촬영하는 것이 효율적이다. 본 발명에서는 캡슐형 내시경의 이동 속도에 따라 촬영 속도를 제어하는 방법을 제공한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1136009호
본 발명은 캡슐형 내시경의 인체 내부에서 이동 속도를 예측하여 촬영 속도를 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법이 제공된다. 상기 방법은 촬영부가 인체 내부 장기의 제1 영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영부에 의해 촬영된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출하는 단계, 상기 검출된 차이를 기초로 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 제2 영상은 상기 촬영부에 의해 상기 제1 영상 이전에 촬영된 영상이다.
상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 전체 영역 또는 관심영역으로 설정된 일부 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성된 그래프이며, 상기 제1 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 영역에 대응하는 상기 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성되는 그래프일 수 있다.
상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이는 상기 제1 영상의 히스토그램과 상기 제2 영상의 히스토그램 간 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기초로 산출되는 값일 수 있다.
상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하면 상기 제2 영상의 히스토그램을 상기 메모리에서 삭제할 수 있다.
상기 촬영부의 촬영 속도는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)를 이용하여 결정될 수 있다.
상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 변환하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램 각각에 대해 상기 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나 상기 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 캡슐형 내시경이 제공된다. 상기 캡슐형 내시경은 인체 내부 장기의 제1 영상을 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부에 의해 촬영된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출하는 차이 검출부 및 상기 검출된 차이를 기초로 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 영상은 상기 촬영부에 의해 상기 제1 영상 이전에 촬영된 영상이다.
상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부를 더 포함하며, 상기 제2 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 전체 영역 또는 관심영역으로 설정된 일부 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성된 그래프이며, 상기 제1 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 영역에 대응하는 상기 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성되는 그래프일 수 있다.
상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이는 상기 제1 영상의 히스토그램과 상기 제2 영상의 히스토그램 간 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기초로 산출되는 값일 수 있다.
상기 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
상기 저장부는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하면 상기 제2 영상의 히스토그램을 삭제할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)를 이용하여 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어할 수 있다.
상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 변환하는 히스토그램 변환부를 더 포함하며, 상기 히스토그램 변환부는 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램 각각에 대해 상기 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나 상기 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환할 수 있다.
캡슐형 내시경의 이동 속도에 따라 영상의 촬영 속도를 저속 또는 고속으로 제어함으로써 인체 내부의 장기 영상을 놓치거나 불필요한 중복된 영상을 획득하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 캡슐형 내시경을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 캡슐형 내시경의 구조를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 영상의 히스토그램을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따라 촬영부의 촬영 속도를 제어하기 위해 기설정된 프레임 레이트를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경의 촬영 속도를 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 상이한 형태로 적용될 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 구성요소는 필요에 따라 이하에서 설명할 구성요소 이외의 것을 포함할 수 있으며, 본 발명에 직접적인 연관이 없는 부분 또는 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 각 구성요소의 배치는 필요에 따라서 조정이 가능하며, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 포함될 수도 있고 하나의 구성요소가 둘 이상의 구성요소로 세분화 될 수도 있다.
도 1은 캡슐형 내시경을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 피검사자의 인체 내부(100)의 장기(110), 예컨대 소장 또는 대장 등을 캡슐형 내시경(120)이 지나가면서 해당 장기의 정보를 획득한다. 캡슐형 내시경(120)이 획득할 수 있는 정보는 소정의 영상 정보, 음향 정보 및/또는 인체 내 매질의 분석 정보 등을 포함한다.
획득한 정보는 캡슐형 내시경(120)에서 전기적 신호로 변환되고, 피검사자의 인체에 부착된 수신 전극(130a, 130b)에서 감지된다. 수신 전극(130a, 130b)은 수신한 전기적 신호를 도선(140a, 140b)을 통해서 수신 장치(150)에 전달한다.
또는, 획득한 정보는 캡슐형 내시경(120)에서 전기적 신호로 변환되어 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 또는 인체 통신(Human Body Communication; HBC) 등을 이용하여 직접 수신 장치(150)에 전달될 수도 있다.
무선 주파수를 이용하는 방법은 인체에 무해한 주파수 영역을 이용하여 상기 변환된 전기적 신호를 수신 장치(150)로 전달한다. 인체 통신을 이용하는 방법은 인체 내부(100)의 장기(110)의 연동 운동에 따라 캡슐형 내시경(120)의 외면에 구비된 전극이 인체와 접촉하면 전류가 발생하고, 이러한 전류를 이용하여 상기 변환된 전기적 신호를 수신 장치(150)로 전달한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 캡슐형 내시경의 구조를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 캡슐형 내시경(120)은 신체 내부에 손상을 가하지 않고 진행할 수 있도록 매끄러운 원통형 구조를 가질 수 있다. 캡슐형 내시경(120)의 일단 및/또는 타단은 돔 형태로 구성될 수 있다.
캡슐형 내시경(120)의 일단 및/또는 타단은 돔 형상의 광창(230)으로 구성될 수 있다. 광창(230) 내부에는 광창(230)을 통해 인체 내부에 빛을 조사할 수 있는 발광 소자(220)와 빛이 조사된 인체 내부를 촬영할 수 있는 촬영부(210)가 구비된다.
발광 소자(220)는 다양한 소자를 이용하여 발광할 수 있으며, 예컨대 LED를 발광 소자로 사용할 수 있다. 발광 소자(220)의 발광 주기는 촬영부(210)의 촬영 주기 또는 촬영 속도에 맞춰 조절될 수도 있고, 캡슐형 내시경(120)의 배터리 잔량 등을 고려하여 조절될 수도 있다.
촬영부(210)는 발광 소자(220)에 의해 촬영 대상이 조영 되면 촬영 대상의 영상을 획득한다. 촬영부(210)는 빛을 집광하는 렌즈와 영상을 전기적 데이터 또는 전기적 신호로 변환하는 촬영 소자를 포함한다. 촬영 소자로는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 등 다양한 이미지 센서가 이용될 수 있다. 렌즈는 입사된 빛이 이미지 센서에 집광되도록 하는 역할을 한다.
한편, 발광 소자(220)는 피검사자에게서 검사할 대상이 무엇인지, 예컨대 암을 검사할 것인지, 암을 검사한다면 어떤 암을 검사할 것인지, 어떤 부위를 검사할 것인지, 단순히 조직의 상태만을 검사할 것인지 등에 따라서 특정 파장의 발광 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 촬영 소자로 어떤 소자가 사용되는지에 따라서, 해당 촬영 소자에 적합한 파장의 발광 소자를 사용할 수도 있다.
캡슐형 내시경(120)의 측면에는 송신 전극(240, 250)이 구비된다. 송신 전극(240, 250)은 인체와의 접촉을 용이하게 하기 위하여 캡슐형 내시경(120)의 표면에 형성된다. 두 송신 전극(240, 250)은 절연 부분(260)을 사이에 두고 이격 되어 있으며, 절연 부분(260)과 송신 전극 이외의 부분(270)은 절연체로 절연될 수 있다, 이때, 캡슐형 내시경(120)의 하우징(housing)을 절연체로 형성하고 그 위에 송신 전극(240, 250)을 형성할 수도 있으며, 절연 부분을 피복하여 형성할 수도 있다.
캡슐형 내시경(120)은 인체 내부에서 다양한 인체 정보를 획득한다. 예컨대, 캡슐형 내시경(120)은 상술한 바와 같이 발광 소자(220)와 촬영부(210)를 통해 인체 내부의 영상을 촬영할 수 있으며, 음향 정보, 조직 정보, PH 정보, 온도 정보, 전기적 임피던스 정보 등도 획득할 수 있다.
획득한 인체 정보는 상술한 바와 같이 캡슐형 내시경(120)의 촬영부(210) 및/또는 송신 전극(240, 250)을 통해 전기적 데이터 또는 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 데이터 또는 전기적 신호는 무선 주파수 또는 인체 통신 등을 통해 인체 외부의 수신 장치(150, 도 1 참조)로 전달되어 디스플레이(미도시) 장치 등으로 출력될 수 있다.
한편, 캡슐형 내시경은 인체 내부에서 수동적으로 움직이게 된다. 예컨대, 식도를 거쳐 위에 이르는 구간에서는 캡슐형 내시경이 빠른 속도로 이동하게 되고, 소장이나 대장에서는 연동 운동(peristalsis)에 의해 캡슐형 내시경이 이동하게 되므로 느린 속도로 움직이게 된다. 이에 따라, 캡슐형 내시경은 인체 내부를 따라 이동하면서 영상을 촬영할 때 움직임이 많거나 빠른 곳에서는 인체 내부의 장기 영상을 놓치는 부분이 발생할 수 있다. 반면, 움직임이 적고 느린 곳에서는 같은 위치에서 촬영된 중복 영상들이 발생할 수 있다.
따라서, 캡슐형 내시경은 인체 내부 장기의 움직임이 많거나 빠른 곳에서는 높은 속도로 촬영하고, 움직임이 적고 느린 곳에서는 낮은 속도로 촬영하는 것이 효율적이다. 본 발명에서는 캡슐형 내시경의 움직임 정도에 따라 촬영 속도를 조절할 수 있는 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 캡슐형 내시경(300)은 촬영부(310), 히스토그램 생성부(320), 저장부(330), 차이 검출부(340) 및 제어부(350)를 포함한다.
촬영부(310)는 인체 내부 장기를 촬영하여 영상을 획득한다. 촬영부(310)는 상술한 바와 같이 CMOS 이미지 센서, CCD 이미지 센서 등의 촬영소자를 이용하여 인체 내부의 장기를 촬영한다.
이때, 캡슐형 내시경(300)은 촬영부(310)의 효율적인 촬영을 위해 LED 등의 발광 소자를 구비할 수 있다. 예컨대, LED 등의 발광 소자가 촬영부(310)의 주위에 배치되어 촬영 지점을 조영하면 촬영부(310)가 촬영 지점을 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 또한, 캡슐형 내시경(300)은 촬영부(310)의 전면에 렌즈를 더 구비하여 발광 소자에 의해 발광된 빛을 이미지 센서에 집광되도록 할 수도 있다.
히스토그램 생성부(320)는 촬영부(310)에 의해 촬영된 영상으로부터 히스토그램을 생성한다. 즉, 촬영부(310)로부터 획득된 영상의 전체 영역 또는 관심영역(Region Of Interest; ROI)으로 설정된 일부 영역에서 픽셀 값을 추출하고, 추출된 픽셀 값을 기반으로 히스토그램을 생성한다. 관심영역은 촬영부(310)로부터 획득된 영상에서 병변으로 의심되는 영역이나 또는 관찰이 필요 없는 불필요한 영역을 제외한 일부 영역 등일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 영상의 히스토그램을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 촬영부(310)가 인체 내부의 장기를 촬영하여 영상(410)을 획득하면 히스토그램 생성부(320)가 획득된 영상(410)을 기반으로 히스토그램(420)을 생성한다.
히스토그램(420)은 영상(410)으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성되는 그래프이다. 예컨대, 히스토그램(420)의 X축은 0 ~ 255의 픽셀 값을 가지며, 히스토그램(420)의 Y축은 0 ~ 255의 픽셀 값 각각에 해당하는 개수를 나타낼 수 있다. 픽셀 값은 영상에서의 밝기 값으로, 0부터 255까지의 값 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 저장부(330)는 히스토그램 생성부(320)에 의해 생성된 영상의 히스토그램을 저장한다. 예컨대, 저장부(330)는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash memory) 등과 같은 메모리를 구비하여 히스토그램을 저장할 수 있다.
차이 검출부(340)는 촬영부(310)에 의해 촬영된 영상들의 차이를 검출하기 위한 구성요소로, 촬영부(310)에 의해 현재 촬영된 제1 영상과 상기 제1 영상 이전에 촬영부(310)에 의해 촬영된 제2 영상 간의 차이를 검출한다. 제1 영상과 제2 영상 간의 차이는 히스토그램 생성부(320)에 의해 생성된 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 기초로 검출되는 값이다.
여기서, 제1 영상의 히스토그램은 제2 영상의 영역에 대응하는 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값을 기반으로 생성된 것이다. 예를 들어, 히스토그램 생성부(320)가 제2 영상의 전체 영역을 대상으로 제2 영상의 히스토그램을 생성하였다면, 제1 영상의 히스토그램도 제1 영상의 전체 영역을 대상으로 제1 영상의 히스토그램을 생성한다. 또는, 히스토그램 생성부(320)가 제2 영상의 관심영역으로 설정된 일부 영역을 대상으로 제2 영상의 히스토그램을 생성하였다면, 제1 영상의 히스토그램도 제2 영상의 관심영역과 대응하는 제1 영상의 영역으로부터 제1 영상의 히스토그램을 생성할 수 있다.
아래 수학식 1은 본 발명에 따른 제1 영상과 제2 영상 간의 차이(DX)를 검출하는 일례를 나타낸 것으로, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기반으로 산출된다.
Figure 112012098238142-pat00001
여기서, H1(i)는 제1 영상의 픽셀 값 i에서 히스토그램 값이고, H2(i)는 제2 영상의 픽셀 값 i에서 히스토그램 값이다.
상술한 수학식 1은 하나의 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 사이의 상관관계 정도를 수치화한 상관계수(coefficient of correlation)을 이용할 수도 있다. 물론, 이 외에도 다양한 방법을 사용하여 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출할 수 있다.
제어부(350)는 차이 검출부(340)에 의해 검출된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 기초로 촬영부(310)의 촬영 속도를 제어한다. 즉, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)를 이용하여 촬영부(310)의 촬영 속도를 제어한다. 여기서, 프레임 레이트는 단위 시간당 프레임 수를 말한다.
도 5는 본 발명의 일례에 따라 촬영부의 촬영 속도를 제어하기 위해 기설정된 프레임 레이트를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, X축은 상술한 차이 검출부(340)에 의해 검출된 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 차이 값을 나타내고, Y축은 상기 차이 값에 따른 프레임 레이트를 나타낸 것이다.
예컨대, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 차이 값이 크면 캡슐형 내시경의 움직임이 많거나 이동 속도가 빠른 것으로 예측할 수 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이 프레임 레이트를 큰 값으로 설정할 수 있다. 즉, 제어부(350)는 촬영부(310)가 단위 시간당 더 많은 프레임 수를 촬영하도록 제어하여 인체 내부의 장기 영상을 놓치는 부분이 발생하지 않도록 한다. 반대로, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 차이 값이 작으면 캡슐형 내시경의 움직임이 적거나 이동 속도가 느린 것으로 예측할 수 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이 프레임 레이트를 작은 값으로 설정할 수 있다. 즉, 제어부(350)는 촬영부(310)가 단위 시간당 적은 프레임 수를 촬영하도록 제어하여 인체 내부의 동일한 위치에서의 중복 영상들을 촬영하지 않도록 한다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 저장부(330)의 저장 공간을 최소화하거나 영상의 밝기 정도, 영상의 노이즈(noise) 등의 영향을 최소화 할 수 있도록 영상의 히스토그램을 변환하는 히스토그램 변환부(325)를 더 포함할 수 있다.
히스토그램 변환부(325)는 영상으로부터 추출된 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나, 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환한다.
예컨대, 0 ~ 255의 분포 범위를 가지는 픽셀 값을 소정의 구간으로 분할하고, 상기 분할된 구간 각각에 대한 픽셀 값의 빈도수를 기초로 히스토그램을 생성할 수 있다. 예를 들면, 0 ~ 255까지의 분포 범위를 가지는 256개의 구간을 64개의 구간, 예컨대, 0에서 7까지의 픽셀 값을 1구간, 8에서 15까지의 픽셀 값을 2구간, …, 248에서 255까지의 픽셀 값을 64구간으로 분할하고, 분할된 각 구간에 해당하는 픽셀 값의 개수를 기초로 정규화(normalize)할 수 있다. 상기 소정의 범위로 변환된 히스토그램은 0 ~ 255까지의 분포 범위, 즉 256개의 구간으로 이루어진 히스토그램 보다 작은 구간으로 변환되어 생성될 수 있으므로, 저장부(330)의 저장 공간을 줄일 수 있다.
영상의 밝기 정도에 따라 동일한 영상이더라도 히스토그램이 동일하지 않을 수 있다. 영상의 밝기 정도에 따른 영향을 최소화 하기 위해 히스토그램 변환부(325)는 히스토그램의 값, 즉 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환하여 두 영상의 히스토그램 간의 상대적인 관계를 비교할 수 있도록 한다. 예컨대, 픽셀 값에 대한 빈도수를 0에서 1 사이의 값으로 정규화(normalize)하여 크기 차이를 없애고 두 영상의 히스토그램 간 상관도를 검출할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 영상의 노이즈를 감소시키기 위해 영상의 히스토그램을 필터링 할 수도 있다. 예컨대, 저역통과필터(Low Pass Filter; LPF), 순차 필터, 평균 필터, 적응적 필터 등을 이용하여 영상의 노이즈를 제거한 다음 두 영상의 히스토그램을 비교할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 상술한 것처럼, 현재 촬영된 제1 영상과 제1 영상 이전에 촬영된 제2 영상 간의 차이를 검출하기 위해 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 이용하기 때문에, 캡슐형 내시경의 저장부(330)는 현재 영상의 히스토그램과 이전 영상의 히스토그램을 저장할 수 있는 공간이면 충분하다. 예컨대, 픽셀 값의 분포 범위가 0 ~ 255 사이를 기초로 생성된 히스토그램이면 256 바이트(byte)의 메모리 공간이 필요하므로, 저장부(330)는 현재 영상 및 이전 영상의 히스토그램을 위한 512 바이트(byte) 크기의 저장 공간으로도 충분히 구성 가능하다. 상술한 저장부(330)의 경우, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 차이를 검출하고 난 이후, 제2 영상의 히스토그램은 삭제되고 촬영부(310)에 의해 촬영된 새로운 영상의 히스토그램이 저장될 수 있다. 만일, 히스토그램 변환부(325)에 의해 픽셀 값의 분포 범위가 소정의 범위로 변환된 히스토그램인 경우에는 저장부(330)의 저장 공간은 더 작게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 픽셀 값 0 ~ 255까지 범위를 가지는 히스토그램은 256개의 값을 저장해야 하는 메모리의 공간(예컨대, 256 바이트)이 필요하지만, 픽셀 값 0 ~ 255까지 범위를 소정의 범위, 즉 256개의 값 보다 작은 값을 가지는 구간으로 변환한 히스토그램은 256 바이트 보다 작은 메모리 공간에 저장할 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경의 저장부(330)는 이전 영상, 즉 제2 영상의 히스토그램만 저장하고 있을 수도 있다. 예컨대, 캡슐형 내시경은 촬영부(310)에 의해 현재 촬영된 제1 영상으로부터 생성된 히스토그램과 저장부(330)에 저장되어 있는 제2 영상의 히스토그램 간의 차이를 검출하고 난 이후, 제2 영상의 히스토그램은 삭제하고 상기 삭제된 저장부(330)의 공간에 제1 영상의 히스토그램을 저장할 수 있다.
상술한 캡슐형 내시경의 저장부(330)에서 히스토그램을 저장 및/또는 삭제하는 처리 과정은 하나의 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 촬영부(31)에서 현재 촬영된 제1 영상과 상기 제1 영상 보다 이전에 촬영된 제2 영상 간의 비교를 수행하기 위한 메모리 공간과 그에 따른 다양한 메모리 운영 방법을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경의 촬영 속도를 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 캡슐형 내시경은 인체 내부 장기를 촬영하여 제1 영상을 획득한다(S600). 상술한 바와 같이, 캡슐형 내시경의 일단 또는 양단에 촬영부가 형성되어 인체 내부 장기의 영상을 촬영할 수 있다.
캡슐형 내시경은 상기 단계 S600에 의해 현재 촬영된 제1 영상과 상기 제1 영상 이전에 촬영된 제2 영상 간의 차이를 검출한다(S610). 제1 영상과 제2 영상 간의 차이는 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 기초로 검출되는 값이다.
이를 위해, 캡슐형 내시경은 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 영상의 히스토그램은 제2 영상의 전체 영역 또는 관심영역으로 설정된 일부 영역에서 추출된 픽셀 값을 기반으로 생성되며, 제1 영상의 히스토그램은 제2 영상의 영역에 대응하는 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값을 기반으로 생성된다. 예컨대, 도 4에 도시된 것처럼 영상으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 히스토그램을 생성할 수 있다.
캡슐형 내시경은 상술한 수학식 1과 같이, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기반으로 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출할 수 있다. 또는, 상술한 바와 같이, 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램 간의 상관관계를 기초로 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 산출할 수도 있다. 이때, 제2 영상의 히스토그램은 캡슐형 내시경의 촬영부에 의해 촬영되어 제2 영상을 획득한 시점에서 생성되어 메모리에 미리 저장된 것을 이용할 수도 있다.
캡슐형 내시경은 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)을 이용하여 영상의 촬영 속도를 제어한다(S620). 기설정된 프레임 레이트는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 영상과 제2 영상 간의 차이 값이 크면 증가하고, 제1 영상과 제2 영상 간의 차이 값이 작으면 감소한다. 따라서, 캡슐형 내시경은 제1 영상과 제2 영상 간의 차이 값이 크면 높은 속도로 영상을 촬영하도록 조절하고, 제1 영상과 제2 영상 간의 차이 값이 작으면 낮은 속도로 영상을 촬영하도록 조절한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리에 저장된 제1 영상의 히스토그램과 제2 영상의 히스토그램을 읽어와 두 영상 간의 차이를 검출하고, 이후 제2 영상의 히스토그램은 메모리에서 삭제할 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 제1 영상의 히스토그램만 메모리에 저장할 수도 있다. 예컨대, 메모리에 저장되어 있는 제2 영상의 히스토그램을 읽어와 현재 촬영된 제1 영상의 히스토그램과의 차이를 검출하고 나면, 제2 영상의 히스토그램은 삭제하고 삭제된 메모리 공간에 제1 영상의 히스토그램을 저장할 수 있다.
또한, 캡슐형 내시경의 메모리의 크기를 최소화하거나 촬영부에 의해 촬영된 영상의 노이즈, 영상의 밝기 정도 등의 영향을 최소화하기 위해 영상의 히스토그램을 변환하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 예컨대, 상술한 바와 같이 영상으로부터 추출된 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나, 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐형 내시경은 현재 촬영하여 획득한 영상의 히스토그램과 이전에 촬영하여 획득한 영상의 히스토그램을 비교하여 그 차이를 검출함으로써, 캡슐형 내시경의 이동 속도나 움직임 정도를 예측하는 파라미터로 사용한다. 예컨대, 두 영상 간의 히스토그램 차이 값이 크면 캡슐형 내시경이 인체 내부에서 빠른 속도로 움직이고 있는 것으로 추정할 수 있고, 그 차이 값이 작으면 캡슐형 내시경이 인체 내부에서 느린 속도로 움직이고 있는 것으로 추정할 수 있다.
따라서, 캡슐형 내시경의 영상 촬영 속도를 고속 또는 저속으로 조절하여 인체 내부의 장기 영상을 놓치거나 불필요한 중복된 영상을 획득하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법에 있어서,
    촬영부가 인체 내부 장기의 제1 영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영부에 의해 촬영된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출하는 단계;
    상기 검출된 차이를 기초로 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 영상은 상기 촬영부에 의해 상기 제1 영상 이전에 촬영된 영상이며,
    상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하는 단계에서는,
    상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 생성하여 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하며,
    상기 제2 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 전체 영역 또는 관심영역으로 설정된 일부 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성된 그래프이며,
    상기 제1 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 영역에 대응하는 상기 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성되는 그래프인 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이는 상기 제1 영상의 히스토그램과 상기 제2 영상의 히스토그램 간 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기초로 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하면 상기 제2 영상의 히스토그램을 상기 메모리에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부의 촬영 속도는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 변환하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램 각각에 대해 상기 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나 상기 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경의 촬영 속도 제어 방법.
  8. 인체 내부 장기의 제1 영상을 촬영하는 촬영부;
    상기 촬영부에 의해 촬영된 제1 영상과 제2 영상 간의 차이를 검출하는 차이 검출부; 및
    상기 검출된 차이를 기초로 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제2 영상은 상기 촬영부에 의해 상기 제1 영상 이전에 촬영된 영상이며,
    상기 차이 검출부는, 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 생성하여 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하며,
    상기 제2 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 전체 영역 또는 관심영역으로 설정된 일부 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성된 그래프이며,
    상기 제1 영상의 히스토그램은 상기 제2 영상의 영역에 대응하는 상기 제1 영상의 영역으로부터 추출된 픽셀 값에 대한 빈도수를 기초로 생성되는 그래프인 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이는 상기 제1 영상의 히스토그램과 상기 제2 영상의 히스토그램 간 픽셀 값에 대한 빈도수의 차이를 기초로 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 검출하면 상기 제2 영상의 히스토그램을 삭제하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 영상과 상기 제2 영상 간의 차이를 기초로 기설정된 프레임 레이트(frame rate)를 이용하여 상기 촬영부의 촬영 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램을 변환하는 히스토그램 변환부를 더 포함하며,
    상기 히스토그램 변환부는 상기 제1 영상의 히스토그램 및 상기 제2 영상의 히스토그램 각각에 대해 상기 픽셀 값의 분포 범위를 소정의 범위로 변환하거나 상기 픽셀 값에 대한 빈도수를 소정의 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
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