KR101602056B1 - 볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법 및 시스템이 개시된다. 볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법은, 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 볼륨 데이터를 획득하는 단계, 상기 볼륨 데이터와 인접한 볼륨 데이터가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하는 단계, 및 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법 및 시스템{6-DEGREE OF FREEDOM MATCHING METHOD AND SYSTEM FOR VOLUMETRIC DATA}
본 발명의 실시예들은 볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
측정 기술 및 디스플레이 기술이 발달함에 따라, 각종 데이터들이 3차원 측정되어 표시되고 있다. 이러한 3차원 데이터들은, 2차원 데이터, 이미지 등에 비해 많은 정보를 표시할 수 있으나, 3차원 표면 형상 밖에는 표시하지 못하는 한계가 있다.
이에 따라, CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), 초음파 검사(ultrasonic Inspection), 비파괴 검사(Nondestructive Inspection), 세포 내부 관찰 등과 같이 표면 내부의 데이터를 포함한 데이터들은 볼륨 데이터(Volumetric data)로 나타내고 있다. 이러한 볼륨 데이터는 홀로그램 기술을 이용하여 표현된다.
볼륨 데이터를 정합하는 방법에는 크게 특징점을 기반으로 하는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 방법, 및 상관관계를 이용한 형광 곡초점 현미경 정합 방법이 존재한다.
SIFT 방법은, 추출된 특징점을 기반으로 인접한 볼륨 데이터에서 대응점(corresponding point)을 연결하여 데이터를 정합하는 방법이나, 특징점이 없는 경우에 정합이 불가능하며 유사한 패턴이 반복되는 경우 잘못된 정합 결과를 가져오는 문제점을 가지고 있다.
형광 곡초점 현미경 정합 방법은 여러 개의 측정영역들 사이에 존재하는 공통영역(Common Area; Overlap Area) 내에서 하나의 공통영역을 추출하여 정합을 수행하는 방법으로, X-, Y-, Z-축 병진이동 오차만 교정할 수 있을 뿐, 회전이동 오차를 교정하지 못하는 한계가 있다.
따라서, 특징점이 없거나 유사 패턴이 반복되는 경우에도 6자유도 정합이 가능하고, 3자유도의 병진이동 오차뿐만 아니라 회전이동 오차를 모두 교정할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 일실시예는 볼륨 데이터 내에 특징점이 없거나 유사 패턴이 반복되더라도 3자유도의 병진이동 오차뿐만 아니라 회전이동 오차를 모두 교정할 수 있는 할 수 있는 정합 방법을 제공하기 위한 것이다.
보다 자세하게는, 각종 측정기를 통해 획득된 불륨 데이터를 순차적으로 연결하여 획득 데이터의 측정영역을 확장하는 기술에 관한 것이다.
볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법은, 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 볼륨 데이터를 획득하는 단계, 상기 볼륨 데이터와 인접한 볼륨 데이터가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하는 단계, 및 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 데이터를 추출하는 단계는, 상기 공통영역 내에서 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하는 단계, 및 상기 공통영역 내에서 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계는, 상기 데이터 쌍 간의 상관계수를 계산하는 단계, 상기 상관계수에 기초하여 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결하는 단계, 및 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역의 연결 관계에 기초하여 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결함에 따라 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계는, 상기 복수의 추출영역 각각을 대상으로 추출된 데이터에 기초하여 변환행렬을 계산하고, 계산된 변환행렬을 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 6자유도 기하학적 오차는, 3자유도의 병진이동 오차 및 3자유도의 회전이동 오차를 포함할 수 있다.
볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 시스템은, 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 볼륨 데이터를 획득하는 획득부, 상기 볼륨 데이터와 인접한 볼륨 데이터가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하는 추출부, 및 추출된 데이터 쌍간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 오차 교정부를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 추출부는, 상기 공통영역 내에서 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하고, 상기 공통영역 내에서 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 오차 교정부는, 상기 추출된 데이터 쌍 간의 상관계수를 계산하고, 계산된 상관계수에 기초하여 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결한 연결 관계에 기초하여 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결함에 따라 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 오차 교정부는, 상기 복수의 추출영역 각각을 대상으로 추출된 데이터에 기초하여 변환행렬을 계산하고, 계산된 변환행렬을 이용하여 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 6자유도 기하학적 오차는, 3자유도의 병진이동 오차 및 3자유도의 회전이동 오차를 포함할 수 있다.
각종 측정기를 통해 획득된 불륨 데이터를 순차적으로 연결하여 획득 데이터의 측정영역을 확장함에 따라 측정 영역의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 이 6자유도 정합 방법을 이용하면, 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있어, 분해능이 떨어지지 않은 고분해능의 대영역 볼륨 데이터를 얻을 수 있다.
또한, 6자유도 정합 방법을 다양한 분야에 적용하여 고해상도 홀로그램 영상 투영이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 서로 인접한 두 볼륨 데이터 사이의 공통 영역 내의 추출영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 구성하는 복셀을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 추출영역 내에서 가장 큰 상관계수를 갖는 복셀을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 기하학적 오차를 교정하기 위한 공통영역 내의 데이터 추출영역을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 슬라이스 형태의 볼륨 데이터 및 볼륨 데이터의 평면도를 도시한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 6자유도 정합한 정합 결과를 도시한 도면이다.
이하, 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법과 그 시스템에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 도시한 예시도이다.
도 1에 따르면, 볼륨 데이터(101)는 CT, MRI, 초음파 검사, 비파괴 검사, 세포 내부 관찰 등의 각종 측정 장치를 통해 획득될 수 있다. 이렇게 획득된 볼륨 데이터(101)는 3자유도의 병진이동 오차 및 3자유도의 회전이동 오차를 포함할 수 있다. 예를 들어, 볼륨 데이터(101)는 X-, Y-, Z-축 병진이동 오차 및 X-, Y-, Z-축 회전이동 오차를 포함할 수 있다. 이처럼, 기하학적 오차 성분을 가지고 있는 볼륨 데이터(101)는 6자유도 정합을 통해 6가지 기하학적 오차성분이 교정될 수 있다(102).
본 발명의 실시예들에서는 X-, Y-, Z-축 병진이동 오차 및 X-, Y-, Z-축 회전이동 오차를 포함 모두 포함하는 총 6가지의 기하학적 오차성분을 교정하는 방법을 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 정합 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2의 실시예에 따른 6자유도 정합 방법은 도 3의 실시예에 따른 6자유도 정합 시스템(300)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합 방법이 포함하는 각각의 단계들은 6자유도 정합 시스템(300) 또는 6자유도 정합 시스템(300)이 포함하는 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 6자유도 정합 시스템(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 획득부(310), 추출부(320), 및 오차 교정부(330)를 포함할 수 있다.
210 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 3차원 볼륨 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 형상 측정 장치는, CT, MRI, 초음파 검사, 비파괴 검사, 세포 내부 관찰 등을 수행하는 측정 장치일 수 있다.
그리고, 볼륨 데이터는, 형상 측정 장치를 통해 측정된 3차원 볼륨 데이터를 순차적으로 연결하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 볼륨 데이터는 형상 측정 장치에서 측정되는 측정영역(Field Of View, F.O.V.) 내의 높이 정보를 기계적 이송장치(stage)를 통해 순차적으로 측정한 볼륨 데이터를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 볼륨 데이터들 중 서로 인접한 볼륨 데이터간에는 X-, Y-, Z-축 병진이동 오차 및 X-, Y-, Z-축 회전이동 오차와 같은 6가지 오차성분이 나타날 수 있다. 본 실시예에 따른 6자유도 정합 방법은 이러한 6가지 오차성분을 최소화하여 순차적으로 측정된 볼륨 데이터들을 정합(stitching)할 수 있다.
이를 위해, 6자유도 정합 방법은 220 단계 내지 240 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 형상 측정 장치는 6자유도 정합 시스템(300)에 포함되거나 또는 6자유도 정합 시스템(300)과 서로 연계되어 유무선 인터페이스를 통해 통신하도록 구성될 수 있다.
220 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 서로 인접한 볼륨 데이터가 오버랩(overlap)되는 공통영역을 결정할 수 있다. 일례로, 서로 인접한 볼륨 데이터 사이의 관계는 도 4와 같이 나타낼 수 있으며, 자세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.
230 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 공통영역 내에서 복수의 추출영역을 추출할 수 있다.
먼저, 231 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 공통영역 내에서 볼륨 데이터 1에 해당하는 복수의 추출영역을 추출할 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합을 위해 적어도 3개의 추출영역이 추출될 수 있다.
232 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 공통영역 내에서 볼륨 데이터 1과 인접한 볼륨 데이터 2에 해당하는 복수의 추출영역을 추출할 수 있다.
일례로, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 볼륨 데이터 1에 해당하는 복수의 추출영역보다 작은 크기의 추출영역을 볼륨 데이터 2에 해당하는 추출영역으로 추출할 수 있다. 볼륨 데이터 1의 추출 영역과 볼륨 데이터 2의 추출 영역의 크기가 동일한 경우, 볼륨 데이터 2의 끝쪽(edge) 부분에서 볼륨 데이터 2의 개수가 달라질 수 있다. 이처럼, 개수가 달라짐에 따라, 상관계수 산출에 영향을 줄 수 있는 바, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 볼륨 데이터 1의 추출영역보다 작은 크기로 볼륨 데이터 2의 추출영역을 추출할 수 있다.
이때, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 추출부(320)는 볼륨 데이터 1에 해당하는 추출영역과 동일한 개수의 추출영역을 볼륨 데이터 2에 해당하는 추출영역으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 볼륨 데이터 2를 대상으로, 적어도 3개의 추출영역이 추출될 수 있다.
여기서, 231 단계 및 232 단계는 수행되는 순서가 서로 변경될 수 있고, 동시에 수행될 수도 있다.
240 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 상호상관함수를 이용하여 서로 인접한 볼륨 데이터 간의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다. 예를 들어, 볼륨 데이터 1을 기준으로 하여, 볼륨 데이터 2의 기하학적 오차를 교정하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 이외에, 볼륨 데이터 2가 기준이 될 수도 있으며, 이 경우, 볼륨 데이터 2를 기준으로 볼륨 데이터 1의 기하학적 오차가 교정될 수 있다.
먼저, 241 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 볼륨 데이터 1에 해당하는 추출영역에 포함된 데이터 및 볼륨 데이터 2에 해당하는 추출영역에 포함된 데이터 쌍 간의 상관계수를 계산할 수 있다.
그리고, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 볼륨 데이터 1에 해당하는 추출영역 각각에서 상관계수가 가장 큰 복셀(voxel)의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 공통영역 내에서 볼륨 데이터 1을 대상으로 3개의 추출영역이 추출된 경우, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 추출영역 1에서 상관계수가 가장 높은 복셀을 결정, 추출영역2에서 상관계수가 가장 높은 복셀을 결정, 추출영역 3에서 상관계수가 가장 높은 복셀을 결정할 수 있다. 그리고, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 추출영역 1 내지 3에서 상관계수가 가장 높은 복셀들을 서로 연결할 수 있다.
242 단계에서, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 상관계수가 최대인 복셀을 연결한 연결 관계에 기초하여 볼륨 데이터 2에 해당하는 추출영역을 연결할 수 있다.
일례로, 볼륨 데이터 2를 대상으로 추출영역 4 내지 6이 추출된 경우, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 추출영역 1 내지 3에서 상관계수가 가장 높은 복셀들을 서로 연결한 모양과 대응되도록 추출영역 4 내지 추출영역 6을 연결할 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 추출영역 4 내지 6의 중앙 복셀을 연결한 삼각형 모양이 추출영역 1 내지 3에서 상관계수가 가장 높은 복셀들을 서로 연결한 삼각형 모양과 대응되도록 추출영역 4 내지 6을 연결할 수 있다. 여기서, 추출영역 1 내지 3과 추출영역 4 내지 6의 대응관계는 도 7과 같이 나타낼 수 있으며, 자세한 설명은 도 7에서 후술하기로 한다.
이처럼, 볼륨 데이터 1에 해당하는 추출영역들을 연결한 모양과 대응되도록 볼륨 데이터 2에 해당하는 추출영역들 각각의 중앙 복셀을 연결함에 따라, 볼륨 데이터 1과 볼륨 데이터 2 사이의 6자유도 기하학적 오차가 교정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 서로 인접한 두 볼륨 데이터 사이의 공통 영역 내의 추출영역을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 형상 측정 장치를 이용하여 측정된 볼륨 데이터 1(401) 및 볼륨 데이터 2(402)를 획득할 수 있다. 볼륨 데이터 2(402)는 볼륨 데이터 1(401)과 인접한 볼륨 데이터일 수 있다.
이때, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 볼륨 데이터 1(401)과 볼륨 데이터 2(402)가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에서 복수의 추출영역을 추출할 수 있다.
일례로, 볼륨 데이터 1(401)을 기준으로 하여 볼륨 데이터 2(402)의 기하학적 오차를 교정하고자 하는 경우, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 교정하고자 하는 볼륨 데이터 2(402)의 추출영역들을 기준인 볼륨 데이터 1(401)의 추출영역들보다 작은 크기로 추출할 수 있다. 예를 들어, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 볼륨 데이터 1(401)에 해당하는 추출영역 1(A), 추출영역 2(B), 추출영역 3(C)을 추출하고, 추출영역 1 내지 3(403)보다 작은 크기의 추출영역 4 내지 6(A'~ C', 404)을 공통영역 내에서 추출할 수 있다.
그리고, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 획득부(310)는 각 추출영역에 포함된 데이터 쌍(A-A', B-B', C-C') 간의 3차원 상호상관함수를 이용하여 계산된 상관계수에 기초하여 볼륨 데이터 1(401)과 볼륨 데이터 2(402) 간의 6자유도 정합을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 구성하는 복셀을 도시한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 추출영역 내에서 가장 큰 상관계수를 갖는 복셀을 도시한 도면이다.
3차원 상호상관함수는 2차원 상호상관함수의 2차원 데이터를 3차원 볼륨 데이터로 확장함에 따라 구해질 수 있다.
일례로, 도 5를 참고하면, 기준인 볼륨 데이터 1(501)의 크기가 5x5x5이고, 교정하고자 하는 템플릿(template) 볼륨 데이터 2(502)의 크기가 3x3x3인 경우, 3차원 상호상관함수는 2차원 상호상관함수와 마찬가지로 볼륨 데이터 1(501)을 구성하는 각 복셀의 값과 볼륨 데이터 2(502)를 구성하는 각 복셀의 값을 이용하여 구해질 수 있다. 여기서, 복셀은, 볼륨 데이터를 나타내는 기본 화소일 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 볼륨 데이터 1(501)을 구성하는 복셀들 중 볼륨 데이터 2(502)와 매칭하는 복셀들(503)의 값을 이용하여 3차원 상호상관함수를 구할 수 있다.
이때, 도 6을 참고하면, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 3차원 상호상관함수를 볼륨 데이터 1에 해당하는 추출영역 1(A), 추출영역 2(B) 및 추출영역 3(C) 각각에 포함된 데이터에 적용함에 따라, 각 추출영역 내에서 상관계수가 가장 큰 복셀의 위치(601, 602, 603)를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 6자유도 기하학적 오차를 교정하기 위한 공통영역 내의 데이터 추출영역을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 볼륨 데이터 1(701)에 포함된 복수의 추출영역 A 내지 C 내에서 상관계수가 가장 큰 복셀의 위치가 결정됨에 따라, 상관계수가 가장 큰 복셀들(703, 704, 075)를 서로 연결할 수 있다. 그리고, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 연결 관계(706)에 기초하여 볼륨 데이터 2(702)에 포함된 복수의 추출영역 A' 내지 C' 각각의 중앙 복셀(707, 708, 709)을 연결할 수 있다.
일례로, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 상기 중앙 복셀(707, 707, 709)를 연결한 모양이 상기 연결 관계를 나타내는 삼각형(706)과 대응되도록 상기 중앙 복셀(707, 707, 709)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 관계를 나타내는 삼각형(706)의 각 변의 길이 비율, 또는 각도가 대응되도록 상기 중앙 복셀(707, 707, 709)을 연결할 수 있다. 이처럼, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 상관계수가 가증 큰 복셀들(703, 704, 705) 간의 대응관계와 중앙 복셀들(707, 708, 709) 간의 대응관계가 동일해지도록 중앙 복셀들(707, 708, 709)을 연결함에 따라, 인접한 볼륨 데이터 2(702)의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다.
이때, 상기 대응관계가 동일해지도록 각 대응점을 연결하여 볼륨 데이터 2의 위치 및 자세를 변환하기 위해 변환행렬이 이용될 수 있다.
일례로, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 상기 연결 관계를 나타내는 삼각형(706)과 중앙 복셀들을 연결한 삼각형(710) 각각의 세 점을 이용하여 변환행렬을 계산할 수 있다.
그리고, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 계산된 변환행렬을 볼륨 데이터 2를 구성하는 각 복셀값에 곱함에 따라, 볼륨 데이터 2의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다. 여기서는, 변환행렬을 이용하여 볼륨 데이터 1의 삼각형(706)과 대응되도록 볼륨 데이터 2의 삼각형(710)을 형성함에 따라, 볼륨 데이터 2의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 볼륨 데이터 1 및 2의 각 대응점을 연결하여 볼륨 데이터 2의 위치 및 자세를 교정하는 방법에는 변환행렬 이외의 다양한 방법이 이용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 슬라이스 형태의 볼륨 데이터 및 볼륨 데이터의 평면도를 도시한 예시도이다.
도 8을 참고하면, 곡초점 현미경은 같은 높이의 이미지를 측정데이터(801)로 획득할 수 있다.
그리고, 곡초점 현미경(Confocal Microscopy)은 같은 높이의 이미지를 획득하는 과정을 층별로 반복함으로써, 3차원의 볼륨 데이터 1(802)을 획득할 수 있다.
이때, 볼륨 데이터 1(802)은 2차원인 종이나 모니터 등으로는 표현되기 어렵기 때문에, 슬라이스(Slice)하여 표현될 수 있다. 이러한, 볼륨 데이터 1(802)의 특징은 평면도(803)에 보다 잘 나타나 있다.
도 9를 참고하면, 곡초점 현미경은 볼륨 데이터 1(802)과 동일한 방법으로 볼륨 데이터 2(901)를 획득할 수 있다. 볼륨 데이터 2(901)는 볼륨 데이터 1(802)과 일정영역 오버랩되는 공통영역을 갖도록 시료가 이동함에 따라 획득될 수 있다. 이러한 볼륨 데이터 2(901)의 특징은 평면도(902)에 보다 잘 나타나 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼륨 데이터를 6자유도 정합한 정합 결과를 도시한 도면이다.
특히, 도 10은 6자유도 정합 방법을 적용하여 볼륨 데이터 1 및 2를 정합한 결과를 도시한 것으로, 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 것은 도 2의 240 단계 및 도 3에서 이미 설명한 바 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 6자유도 정합 시스템(300) 또는 오차 교정부(330)는 볼륨 데이터 1 및 인접한 볼륨 데이터 2의 각 추출영역이 서로 대응관계를 갖도록 연결함에 따라, 볼륨 데이터 1 및 2 사이의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있다. 이에 따라, 항공기, 선박, 자동차 등의 주유 부품 내부를 비파괴 검사할 때, 측정영역을 넓게하면 측정 분해능이 낮아져서 결함 여부를 구분하는데 어려움이 존재하고, 독립적으로 분할하여 촬영 시 결함의 위치를 정확이 파악하기 어려운데 반해, 본 6자유도 정합을 통해 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정할 수 있음에 따라, 분해능이 떨어지지 않은 고분해능의 대영역 볼륨 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 6자유도 정합을 통해 고해상도 홀로그램 영상의 투영이 가능해질 수 있다.
이상에서 설명된 시스템은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템 및 시스템의 구성요소들은, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 방법에 있어서,
    형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 볼륨 데이터를 획득하는 단계;
    상기 볼륨 데이터와 인접한 볼륨 데이터가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하는 단계; 및
    추출된 데이터 쌍 간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 공통영역 내에서 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하는 단계; 및
    상기 공통영역 내에서 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계는,
    상기 데이터 쌍 간의 상관계수를 계산하는 단계;
    상기 상관계수에 기초하여 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결하는 단계; 및
    상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역의 연결 관계에 기초하여 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결함에 따라 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계
    를 포함하는 6자유도 정합 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 단계는,
    상기 복수의 추출영역 각각을 대상으로 추출된 데이터에 기초하여 변환행렬을 계산하고, 계산된 변환행렬을 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 6자유도 정합 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 6자유도 기하학적 오차는,
    3자유도의 병진이동 오차 및 3자유도의 회전이동 오차를 포함하는 6자유도 정합 방법.
  6. 볼륨 데이터에 대한 6자유도 정합 시스템에 있어서,
    형상 측정 장치를 이용하여 측정되는 볼륨 데이터를 획득하는 획득부;
    상기 볼륨 데이터와 인접한 볼륨 데이터가 오버랩되는 영역인 공통영역 내에 포함되는 복수의 추출영역(extraction area) 각각에 대해 데이터를 추출하는 추출부; 및
    추출된 데이터 쌍 간의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 상기 인접한 볼륨 데이터의 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 오차 교정부를 포함하고,
    상기 추출부는,
    상기 공통영역 내에서 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하고, 상기 공통영역 내에서 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 추출하고,
    상기 오차 교정부는,
    상기 추출된 데이터 쌍 간의 상관계수를 계산하고, 계산된 상관계수를 기초로 상기 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결한 연결 관계에 기초하여 상기 인접한 볼륨 데이터에 해당하는 적어도 3개의 추출영역을 연결함에 따라 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 6자유도 정합 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 오차 교정부는,
    상기 복수의 추출영역 각각을 대상으로 추출된 데이터에 기초하여 변환행렬을 계산하고, 계산된 변환행렬을 이용하여 상기 6자유도 기하학적 오차를 교정하는 6자유도 정합 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 6자유도 기하학적 오차는,
    3자유도의 병진이동 오차 및 3자유도의 회전이동 오차를 포함하는 6자유도 정합 시스템.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130016942A (ko) * 2011-08-09 2013-02-19 삼성전자주식회사 3차원 볼륨 파노라마 영상 생성 방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130016942A (ko) * 2011-08-09 2013-02-19 삼성전자주식회사 3차원 볼륨 파노라마 영상 생성 방법 및 장치

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
이동혁, 조남규, ‘3차원 특정데이터를 위한 6자유도 고정밀 정합 방법’, 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회논문집, p821-822 (2013.05.31.)* *
이동혁, 조남규, ‘고정밀/대면적 측정을 위한 3차원 측정 데이터의 3자유도 정합 방법’, 2012 한국생산제조시스템학회 춘계학술대회 논문집, p254 *
이동혁, 조남규, ‘스테레오 비전을 위한 3차원 측정데이터의 6자유도 정합 방법’, 2013 한국생산제조시스템학회 춘계학술대회 논문집, p138 *

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