KR101606560B1 - 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법 - Google Patents
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Abstract
피하 혈관 탐지 영상 보정 방법은 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하고, 반사된 빛을 카메라로 수용하며, 수용된 빛을 기초로, 피하 혈관을 가시화하는 디지털 영상 정보를 획득하고, 룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 획득된 디지털 영상 정보를 보정한다. 디지털 영상 정보를 보정할 때, 명도값과 그 명도값에 상응하는 출력 밝기 간의 함수가 비선형 함수가 되도록 룩업 테이블 알고리즘을 조정한다. 이에 따라, 피하 혈관 이미지 또는 영상의 감도를 향상시켜 피하 혈관의 선별을 보다 용이하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 적외선 광원을 통해 획득된 피하 혈관 탐지 영상의 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적외선 광원을 이용하여 피부 안쪽에 위치하는 혈관의 디지털 영상 정보를 얻고, 획득된 디지털 영상 정보를 보정하여 영상의 감도를 향상시키는 피하 혈관 탐지 영상의 보정 방법에 관한 것이다.
치료 등의 목적으로 적외선 광원을 이용하여 피부 안쪽에 위치하는 혈관의 디지털 영상 정보를 얻는 기술이 알려져 있다. 예를 들어, WO04/082276 (2004.09.23) 는 물체에 확산된 광을 조사하여 피하 혈관의 시인성을 향상시키는 장치를 개시하고 있다. 또한, 한국등록특허 제823,886호는 돔형 지지대, 다수의 적외선 광원, 톱니 등을 포함하는 간단한 구성을 통하여 넓은 영역에서 고른 분포를 갖는 적외선을 이용할 수 있는 장치를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 장치들은 획득된 디지털 영상의 감도가 여전히 떨어진다는 문제가 있었다. 따라서, 이러한 종래의 장치들로는 두께가 얇은 모세 혈관 등을 탐지하는데 어려움이 있었다. 이에 따라, 피하 혈관 탐지 영상의 감도를 더욱 향상시키고자 하는 요구가 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은, 영상처리 기법에서 사용되는 룩업 테이블 (lookup table) 알고리즘을 이용하여 피하 혈관 탐지 이미지 또는 영상의 감도를 향상시키는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법은 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하고, 상기 반사된 빛을 카메라로 수용하며, 상기 수용된 빛을 기초로, 피하 혈관을 가시화하는 디지털 영상 정보를 획득하고, 룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 상기 획득된 디지털 영상 정보를 보정한다. 상기 보정하는 단계는 명도값과 상기 명도값에 상응하는 출력 밝기 간의 함수가 비선형 함수가 되도록 상기 룩업 테이블 알고리즘을 조정한다.
일 실시예에 의하면, 상기 함수는 x축이 명도값이고 y축이 출력 밝기일 때 아래로 볼록한 곡선 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 보정하는 단계는 상기 함수에서 낮은 명도값에서의 출력 밝기를 낮춤으로써 명도 대비를 높일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법은 상기 피부로부터 반사된 빛을 광학줌렌즈 및 적외선 투과 필터에 대해 통과시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에서는 룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 피하 혈관 탐지 영상을 보정함으로써, 피하 혈관 이미지 또는 영상의 감도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 피하 혈관의 선별을 보다 용이하게 할 수 있으며, 특히 굵기가 가늘어서 식별이 어려운 모세 혈관 등을 뚜렷하게 탐지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 수행하기 위한 장치의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 룩업 테이블 알고리즘을 조정하는 예시적인 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 적용한 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 룩업 테이블 알고리즘을 조정하는 예시적인 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 적용한 결과를 나타낸다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 수행하기 위한 장치의 분해도이다.
도 1 에 도시된 장치 (10) 는 광원 지지대 (13), 광원 지지대 (13) 의 일면에 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배열되는 복수의 적외선 LED (11), 광원 지지대 (13) 의 상부 중앙에 위치하는 광학줌렌즈 (15), 광학줌렌즈 (15) 를 통과한 빛을 필터링하는 적외선 투과 필터 (17), 적외선 투과 필터 (17) 에 의하여 필터링된 빛을 수용하는 카메라 (19), 카메라 (19) 에 의하여 얻어진 디지털 영상 정보를 가시화하기 위한 영상 표시 장치 (도시되지 않음) 를 포함한다. 카메라 (19) 는 예를 들어, CCD 디지털 카메라, CMOS 디지털 카메라 또는 아날로그 카메라가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 광학줌렌즈 (15), 적외선 투과 필터 (17) 및 카메라 (19) 는 광원 지지대 (13) 로부터 상방으로 순차적으로 고정되어 위치할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 피하 혈관 탐지 영상 장치 (10) 는 카메라 (19) 에 의하여 얻어진 디지털 영상 정보를 가공 처리할 수 있는 프로그램으로 이루어지는 가공 처리 장치 (도시되지 않음) 를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 디지털 영상 정보를 가공 처리할 수 있는 프로그램은 룩업 테이블 알고리즘을 포함할 수 있다. 룩업 테이블 알고리즘에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술한다. 또한, 도 1에 도시된 장치 (10) 는 예시적인 것일 뿐이며, 지지대의 형상, 적외선 LED의 배치 등은 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 1 에 도시된 장치는 조사된 적외선이 피부에서 반사하고 난 후, 카메라 (19) 에 의하여 검출되기 직전에 광학 필터 (17) 로 걸러 줌으로써 효과적인 노이즈 제거 효과를 얻을 수 있다. 광학 필터 (17) 의 투과 파장은 복수의 LED 파장에 맞추어져 있기 때문에 외부 광원 (태양빛, 형광등 등)에 의한 노이즈 제거 역할을 한다.
또한, 도 1 에 도시된 장치는 광학줌렌즈 (15) 를 사용하여, 광학적으로 확대된 영상을 얻을 수 있다. 디지털 영상 처리를 통한 화면 확대와는 달리 렌즈를 이용하여 원본 영상 자체를 확대함으로써, 영상의 흐려짐이 없고, 선명한 확대 영상을 얻을 수 있다. 이를 토대로 굵기가 가늘어서 식별이 어려운 모세 혈관 등을 뚜렷하게 탐지할 수 있다. 실시예에 따라, 광학줌렌즈 (15) 내부에 셔터를 장착하여 들어오는 영상의 세기를 조절하는 기능을 포함하도록 할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사한다 (S210). 이후, 상기 피부로부터 반사된 빛을 광학줌렌즈 및 적외선 투과 필터에 대해 통과시킨다 (S220). 이에 따라, 외부 광원에 의한 노이즈를 제거할 수 있으며, 광학적으로 확대된 영상을 얻을 수 있다. 이후, 상기 통과된 빛을 카메라로 수용하고 (S230), 상기 수용된 빛을 기초로, 피하 혈관을 가시화하는 디지털 영상 정보를 획득한다 (S240). 본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에서는 카메라를 통하여 피하 혈관의 영상 정보를 디지털 데이터의 형태로 얻음으로써, 용이하게 상기 정보를 가공하여 원하는 형태로 가시화할 수 있다.
다음으로, 룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 상기 획득된 디지털 영상 정보를 보정한다 (S250). 본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법은 명도값과 상기 명도값에 상응하는 출력 밝기 간의 함수가 비선형 함수가 되도록 상기 룩업 테이블 알고리즘을 조정할 수 있다 (S260). 예를 들어, x축이 명도값이고 y축이 출력 밝기값을 갖는 함수에서, 상기 함수가 아래로 볼록한 곡선 형태를 갖도록 상기 룩업 테이블 알고리즘을 조정할 수 있다. 예를 들어, x축이 명도값이고 y축이 출력 밝기값을 갖는 함수에서, 낮은 명도값에서의 출력 밝기를 낮춤으로써 명도 대비 (lightness contrast) 를 높이도록 상기 룩업 테이블 알고리즘을 조정할 수 있다.
도 3은 룩업 테이블 알고리즘을 조정하는 예시적인 방법을 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에서는 영상처리 기법에서 주로 사용되는 기술 중에 하나인 룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 피하 혈관 이미지 또는 영상의 감도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 피하 혈관의 선별을 보다 용이하게 할 수 있으며, 특히 굵기가 가늘어서 식별이 어려운 모세 혈관 등을 뚜렷하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 함수 (310, 330) 는 x축으로 명도값, 예를 들어, 0 내지 255의 픽셀값을 갖고, y축으로 출력을 갖는다. 함수 (310, 330) 는 입력되는 명도값에 대한 출력 밝기를 나타낸다. 점선으로 표시한 함수 (310) 는 종래 기술에 따른 명도값과 출력 밝기의 함수를 선형 함수로 조정한 경우를 나타내고, 실선으로 표시한 함수 (330) 는 본 발명의 실시예들에 따른 명도값과 출력 밝기의 함수를 비선형 함수로 조정한 경우를 나타낸다. 본 발명의 실시예들에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에 따르면, 명도값과 출력 밝기의 함수가 아래로 볼록한 비선형 곡선 (330) 이 되도록 룩업 테이블 알고리즘을 조정할 수 있다. 구체적으로, 낮은 명도값에서의 출력 밝기를 약화시킴으로써, 명도 대비를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법을 적용한 결과를 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 피하 혈관 탐지 영상의 보정 방법에서, 명도값과 출력 밝기의 함수를 선형 함수로 조정한 경우 피하 혈관 탐지 영상의 감도가 떨어지게 된다 (도 4의 (a)). 반면, 본 발명의 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에 따라, 명도값과 출력 밝기의 함수가 아래로 볼록한 비선형 곡선이 되도록 룩업 테이블 알고리즘을 조정한 경우 피하 혈관 탐지 영상의 감도를 향상시킬 수 있다 (도 4의 (b)). 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 낮은 명도값에서의 출력 밝기를 약화시켜 명도 대비를 높임으로써 피하 혈관의 선별을 보다 용이하게 할 수 있다.
상기에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (4)
- 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법에 있어서,
상기 방법은,
적외선 광원을 이용하여 적외선을 피부에 조사하는 단계;
조사된 피부로부터 반사된 빛을 카메라로 수용하는 단계;
상기 수용된 빛을 기초로, 피하 혈관을 가시화하는 디지털 영상 정보를 획득하는 단계; 및
룩업 테이블 알고리즘을 이용하여 상기 획득된 디지털 영상 정보를 보정하는 단계를 포함하고,
상기 보정하는 단계는, x 축을 명도값으로 하고, 상기 명도값에 상응하는 출력 밝기를 y 값으로 하는 함수가 아래로 볼록한 곡선 형태를 갖는 비선형 함수가 되도록 상기 룩업 테이블 알고리즘을 조정하는 것이며, 상기 함수에서 낮은 명도값에서의 출력 밝기를 낮춤으로써 명도 대비를 높이는 것을 특징으로 하는, 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 피부로부터 반사된 빛을 광학줌렌즈 및 적외선 투과 필터에 대해 통과시키는 단계를 더 포함하는, 피하 혈관 탐지 영상 보정 방법.
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