KR101783172B1

KR101783172B1 - 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법과 이를 이용한 스마트 총기 제어 장치

Info

Publication number: KR101783172B1
Application number: KR1020170047346A
Authority: KR
Inventors: 윤길호; 김기현; 황세진
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-09-28

Abstract

본 발명은 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법과 이를 이용한 스마트 총기 제어 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치는, 관통 경로의 좌표 정보와 순간 공동의 타입 선택 정보가 입력되는 정보 입력부; 인체 관심 영역의 CT 이미지에 대한 픽셀화를 통해 생성되는 2차원 행렬을 결합하여 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성하기 위한 3차원 행렬 생성부; 상기 관통 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 표현하기 위한 관통 경로 표현부; 상기 순간 공동의 타입 선택 정보를 이용하여 상기 관통 경로에 있는 각각의 점에 대해 순간 공동 영역을 정의하고, 상기 순간 공동 영역 내에 위치하는 3차원 행렬 요소를 추출하기 위한 순간 공동 표현부; 및 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출하기 위한 AIS 점수 산출부;를 포함한다.

Description

탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법과 이를 이용한 스마트 총기 제어 장치{INJURY ANALYSIS APPARATUS AND METHOD FOR BULLET PENETRATION TO HUMAN BODY AND SMART GUN CONROL DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법과 이를 이용한 스마트 총기 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 인체 해부 구조를 표현한 3차원 행렬 상에 탄환의 인체 관통 경로를 표현하고, 탄환의 인체 관통 경로를 통해 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출하여 탄환의 인체 관통에 대한 손상도를 인체 기관별 AIS 점수로 산출함으로써 인체 손상도와 생존률을 예측하기 위한, 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법에 따라 총구가 겨냥하는 인체 부위에 따라 인체 손상도 점수를 계산하여 격발 방식을 자동으로 제어하기 위한, 스마트 총기 제어 장치에 관한 것이다.

종래에는 장비 보호 및 인명 보호적인 측면에서 여러 가지 형상의 충격체가 광범위한 속도를 가지고 충돌하는 경우에 보호물이 손상을 입는지의 판단이 상당한 관심사가 되고 있다. 그런데 이러한 연구는 보호물에 대한 관통 현상에 대한 주제로 진행되고 있다. 여기서, 관통 현상은 탄환 또는 포탄의 파편 등과 같은 물체가 빠른 속도로 다른 구조물을 관통하는 현상을 말하며, 관통하는 물체가 가지고 있는 매우 큰 에너지가 관통당하는 물체에 소산되는 에너지 메커니즘을 동반한다.

이러한 관통현상의 연구 주제 중 하나에는 탄환이 사람의 몸을 관통하는 현상을 해석하는 것이 있다.

일반적으로 알려진 관통현상은 탄환 자체가 유발시키는 인체 손상보다 탄환이 가지는 속도와 각속도에 의해 발생하는 손상이 더 심하다. 관통현상은 탄환의 종류, 속도, 각속도, 관통 각도 등에 따라 차이가 날 수 있다. 탄환은 인체를 관통하면 인체의 저항력 때문에 인체 내에서 회전을 하는데, 이러한 탄환의 회전력은 인체 손상의 결정적인 원인이라고 할 수 있다.

그런데 기존에는 인체 조직과 점탄성 특성이 유사한 젤라틴 블록을 이용하여 관통현상을 유사하게 모사하여 해석하는 방식의 연구가 진행된 바 있다.

하지만, 탄환이 사람의 몸을 관통하는 경우는 사람의 생존률과 관련되어 있기 때문에, 탄환이 인체를 관통할 때 순간 공동 현상에 의해 손상받게 되는 인체 기관의 손상도를 예측할 필요가 있다.

따라서, 관통현상에 관련된 연구에서는 젤라틴 블록의 관통현상에 대한 실험결과를 인체 해부 구조와 연관하여 인체 손상도를 분석 또는 예측하는 연구가 필요한 실정이다.

점탄성 고체의 고속 관통 실험 및 시뮬레이션 (전산구조공학 제26권 제4호, pp.13-18, 2013.12)

본 발명의 목적은 인체 해부 구조를 표현한 3차원 행렬 상에 탄환의 인체 관통 경로를 표현하고, 탄환의 인체 관통 경로를 통해 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출하여 탄환의 인체 관통에 대한 손상도를 인체 기관별 AIS 점수로 산출함으로써 인체 손상도와 생존률을 예측하기 위한, 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법에 따라 총구가 겨냥하는 인체 부위에 따라 인체 손상도 점수를 계산하여 격발 방식을 자동으로 제어하기 위한, 스마트 총기 제어 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치는, 관통 경로의 좌표 정보와 순간 공동의 타입 선택 정보가 입력되는 정보 입력부; 인체 관심 영역의 CT 이미지에 대한 픽셀화를 통해 생성되는 2차원 행렬을 결합하여 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성하기 위한 3차원 행렬 생성부; 상기 관통 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 표현하기 위한 관통 경로 표현부; 상기 순간 공동의 타입 선택 정보를 이용하여 상기 관통 경로에 있는 각각의 점에 대해 순간 공동 영역을 정의하고, 상기 순간 공동 영역 내에 위치하는 3차원 행렬 요소를 추출하기 위한 순간 공동 표현부; 및 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출하기 위한 AIS 점수 산출부;를 포함할 수 있다.

상기 관통 경로의 좌표 정보는, 3차원 직교 좌표 형태의 관통 경로의 입구 좌표와 출구 좌표일 수 있다.

상기 순간 공동의 타입 선택 정보는, 상기 순간 공동 영역을 정의하기 위한 정보로서, 실제 관통 깊이에 따른 순간 공동의 단면 반지름을 정의하기 위한 입력 조건일 수 있다.

상기 3차원 행렬 생성부는, 상기 2차원 행렬의 각 픽셀에 인체 기관의 종류에 따라 식별자를 할당할 수 있다.

상기 관통 경로 표현부는, 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 3차원 직선 방정식으로 표현할 수 있다.

상기 순간 공동 표현부는, 상기 3차원 행렬에서 탄환 입사면에 수직하는 좌표가 변함에 따라 계산되는 상기 관통 경로 상에 있는 각각의 점을 이용하여 실제 관통 깊이를 계산하고, 상기 계산된 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서의 순간 공동의 단면 반지름을 결정함으로써, 상기 순간 공동 영역을 정의할 수 있다.

상기 순간 공동 표현부는, 상수형, 상수 변이형, 포물선형, 반-포물선형의 수식을 이용하는 방식, 실제 사격 시험에서 순간 공동 프로파일 데이터로 정의하는 실험 프로파일을 이용하는 방식 중 어느 하나로 상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치는, 탄환의 인체 관통 손상도 분석 결과를 시각화 정보와 결과데이터로 출력하여 사용자에게 제공하기 위한 결과 출력부;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법은, 정보 입력부가 관통 경로의 좌표 정보와 순간 공동의 타입 선택 정보를 입력받는 단계;3차원 행렬 생성부가 인체 관심 영역의 CT 이미지를 이용하여 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성하는 단계; 관통 경로 생성부가 상기 관통 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 표현하는 단계; 순간 공동 표현부가 상기 순간 공동의 타입 선택 정보를 이용하여 상기 관통 경로에 있는 순간 공동 영역을 정의한 후, 상기 순간 공동 영역 내에 있는 3차원 행렬 요소를 추출하는 단계; 및 AIS 점수 산출부가 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 생성 단계는, 상기 CT 이미지를 픽셀화하여 각 픽셀이 나타내는 인체 기관의 종류에 따라 각 픽셀에 식별자를 할당하여 2차원 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 2차원 행렬들을 결합하여 상기 3차원 행렬을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 추출 단계는, 상기 3차원 행렬에서 탄환 입사면에 수직하는 좌표가 변함에 따라 상기 관통 경로 상에 있는 점들의 좌표를 계산하는 단계; 상기 관통 경로 상의 각각의 점까지의 실제 관통 깊이를 계산하는 단계; 상기 계산된 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 단계; 상기 관통 경로 상의 각각의 점을 중심으로, 상기 결정된 순간 공동의 단면 반지름 이내에 위치하는 2차원 행렬의 요소를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 2차원 행렬의 요소들을 조합하여 상기 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 단계는, 상수형, 상수 변이형, 포물선형, 반-포물선형의 수식을 이용하는 방식, 실제 사격 시험에서 순간 공동 프로파일 데이터로 정의하는 실험 프로파일을 이용하는 방식 중 어느 하나로 상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정할 수 있다.

상기 AIS 점수를 산출하는 단계 이후에, 탄환의 인체 관통 손상도 분석 결과를 시각화 정보와 결과데이터로 출력하여 사용자에게 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치는, 총구가 겨냥하고 있는 방향에 있는 피사체를 촬영하여 인체 이미지를 생성하는 이미지 감지부; 상기 촬영된 인체 이미지로부터 인체 부위를 판단하고, 총구가 겨냥하고 있는 방향에 대해 탄환의 인체 관통에 따른 인체 손상도를 분석하여 AIS 점수를 산출하기 위한 제어부; 및 상기 제어부로부터 전달된 AIS 점수에 따라 격발 방식을 변경하기 위한 격발 변경부;를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 인체 이미지에 대응되는 3차원 행렬에 관통 경로를 표현한 후, 상기 관통 경로에 있는 순간 공동 영역을 정의하여 상기 순간 공동 영역 내에 있는 3차원 행렬 요소를 추출하고, 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS 점수를 산출할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치는, 상기 격발 변경부가 사용자에 의해 직접 선택된 격발 방식으로 동일하게 격발 방식을 변경하게 하거나, 상기 제어부로부터 전달된 AIS 점수에 따라 격발 방식을 변경하게 하기 위한 스위치 버튼부;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치는, 상기 제어부에 의해 계산된 AIS 점수를 표시하기 위한 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.

상기 격발 변경부는, 실탄 격발, 대체탄 격발, 격발 차단 중 어느 하나의 격발 방식으로 변경할 수 있다.

본 발명은 인체 해부 구조를 표현한 3차원 행렬 상에 탄환의 인체 관통 경로를 표현하고, 탄환의 인체 관통 경로를 통해 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출하여 탄환의 인체 관통에 대한 손상도를 인체 기관별 AIS 점수로 산출함으로써 인체 손상도와 생존률을 예측할 수 있다.

또한, 본 발명은 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법에 따라 총구가 겨냥하는 인체 부위에 따라 인체 손상도 점수를 계산하여 격발 방식을 자동으로 제어할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 경찰관이 크게 위협을 받지 않는 상황에서 탄환이 치명적인 인체 부위에 발사되어 범인이 사망에 이르러 법적 문제로 이어지는 것을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 다양한 탄도 실험 결과를 적용하여 탄환의 특성, 관통 궤적 등 다양한 피격 조건에 따른 인체 손상도 및 생존율을 예측할 수 있다.

또한, 본 발명은 사람이 총에 맞았을 때 발생하는 인체 손상을 예측하기 위한 방법의 기본적인 형태를 제공함으로써 다양한 응용 프로그램의 핵심 기술로 활용될 수 있다.

또한, 본 발명은 국방 기술 분야에서의 병사의 생존성 예측 프로그램 및 가상 전투 훈련 프로그램, 법의학 분야에서의 범죄 수사 프로그램, 총기 개발 분야에서의 시뮬레이션 프로그램, 스마트 총기 제어 장치에 활용되어 군사 기술의 수준을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치에 대한 도면,
도 2는 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬 생성 과정에 대한 예를 나타낸 도면,
도 3은 3차원 행렬을 이용한 탄환의 관통 경로를 표현하는 과정에 대한 예를 나타낸 도면,
도 4는 AIS 점수 판별 기준을 나타낸 도면,
도 5는 AIS 점수에 따른 생존률을 나타낸 도면,
도 6a는 탄환의 관통 경로에 대한 시각화를 나타낸 도면,
도 6b는 순간 공동 영역 내에 위치한 인체 기관을 보여주는 단면 이미지에 대한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법에 대한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치를 나타낸 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치에 대한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치(이하 "관통 손상도 분석 장치"라 함, 100)는, 인체 조직과 점탄성(viscoelasticity) 특성이 유사한 젤라틴 블록(gelatin block)을 탄환(bullet)이 관통할 때 발생하는 순간 공동(temporary cavity) 현상을 인체 해부 구조와 연관시켜 간접적으로 인체 손상도를 나타내는 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출할 수 있다. 여기서, 관통 손상도 분석 장치(100)는 탄환이 인체를 관통할 때 순간 공동이 발생되는 영역 내의 인체 기관에 손상을 확인하고, 손상된 인체 기관의 종류에 따라 관통상 환자의 생존률과 관련된 AIS 점수를 결정한다.

이를 위해, 관통 손상도 분석 장치(100)는 정보 입력부(110), 3차원 행렬 생성부(120), 관통 경로 표현부(130), 순간 공동 표현부(140), AIS 점수 산출부(150), 결과 출력부(160)를 포함할 수 있다.

정보 입력부(110)는 인체 해부 구조(anatomic structure)를 표현하는 3차원 행렬(3D matrix) 상에 탄환의 관통 경로와 순간 공동을 표현하기 위한 탄환 관통 정보가 입력된다. 여기서, 탄환 관통 정보에는 탄환의 관통 경로를 표현하기 위한 '관통 경로의 입구 및 출구 좌표', 순간 공동 영역 내 위치하는 3차원 행렬의 요소를 추출하기 위한 '순간 공동의 타입 선택 정보'가 포함될 수 있다.

정보 입력부(110)는 관통 경로의 입구 및 출구 좌표를 관통 경로 표현부(130)로 제공한다. 이때, 관통 경로의 입구 및 출구 좌표는 3차원 직교좌표의 형태이다. 예를 들어, 관통 경로의 입구 좌표는 (x1, y1, z1)의 형태이고, 관통 경로의 출구 좌표는 (x2, y2, z2)의 형태와 같이 나타낼 수 있다.

또한, 정보 입력부(110)는 순간 공동의 여러 타입 중 어느 하나의 선택 정보인 순간 공동의 타입 선택 정보를 순간 공동 표현부(140)로 제공한다. 이때, 순간 공동의 타입 선택 정보는 순간 공동 표현부(140)에 의해 실제 관통 깊이에 따른 순간 공동의 단면 반지름을 정의하기 위한 입력 조건으로 활용된다.

그런데 앞서 언급한 정의 방식은 수식을 이용한 방식과 실험 프로파일을 이용한 방식으로 구분되며, 그에 따라 순간 공동의 타입도 구분된다.

먼저, 수식을 이용한 방식의 경우에, 순간 공동의 타입은 상수형(constant), 상수 변이형(constant with variation), 포물선형(parabola), 반-포물선형(semi parabola) 등일 수 있다.

이 경우에, 정보 입력부(110)는 전술한 순간 공동의 타입 중 어느 하나의 선택 정보인 순간 공동의 타입 선택 정보를 순간 공동 표현부(140)로 제공한다.

이후, 순간 공동 표현부(140)는 순간 공동의 타입 선택 정보에 따라 순간 공동 최대 반경(Maximum radius of temporary cavity), 최대 관통 거리(Maximum distance of penetration)를 확인할 수 있다.

다음으로, 실험 프로파일을 이용한 방식의 경우에, 순간 공동의 타입은 총기의 종류에 따라 실험 프로파일(22LR), 실험 프로파일(38Special), 실험 프로파일(9㎜), 실험 프로파일(45ACP), 실험 프로파일(357Magnum) 등일 수 있다.

마찬가지로, 정보 입력부(110)는 전술한 순간 공동의 타입 중 어느 하나의 선택 정보인 순간 공동의 타입 선택 정보를 순간 공동 표현부(140)로 제공한다.

이후, 순간 공동 표현부(140)는 순간 공동의 타입 선택 정보에 따라 탄환 에너지(bullet energy)를 확인할 수 있다.

3차원 행렬 생성부(120)는 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성한다.

구체적으로, 3차원 행렬 생성부(120)는 인체 몸통(관심 영역)의 단면에 대한 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT)(이하 "CT"라 함) 이미지를 픽셀화한다.

이후, 3차원 행렬 생성부(120)는 각 픽셀이 나타내는 인체 기관의 종류에 따라 각 픽셀에 식별자(예, 숫자, 문자, 기호 등)를 할당하여 2차원 행렬을 생성한다.

그런 후, 3차원 행렬 생성부(120)는 동일한 방법으로 100개의 CT 이미지로부터 생성된 2차원 행렬들을 결합하여 3차원 행렬을 생성한다.

도 2를 참조하여 설명하면, 3차원 행렬 생성부(120)는 CT 이미지(10)를 100×100 크기의 픽셀로 나눈다. 여기서, CT 이미지는 100개의 이미지이고, CT 이미지 간 간격은 3.5㎜이다. 도 2는 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬 생성 과정에 대한 예를 나타낸 도면이다.

이후, 3차원 행렬 생성부(120)는 각 픽셀이 나타내는 인체 기관의 종류에 따라 각 픽셀에 식별자를 할당하여 100×100 크기의 2차원 행렬(20)을 생성한다.

예를 들어, 인체 기관의 종류가 몸이 아닌 부위(out of body), 혈관(vessel), 뼈(bone), 심장(heart), 폐(lung), 간(liver), 위(stomach), 몸의 나머지 부위(remainder) 등이면, 아래 표 1과 같이 인체 기관의 종류에 따라 각 픽셀에 식별자로서 숫자가 할당될 수 있다.

인체기관 종류	숫자	인체기관 종류	숫자
몸이 아닌 부위(out of body)	0	폐(lung)	4
혈관(vessel)	1	간(liver)	5
뼈(bone)	2	위(stomach)	6
심장(heart)	3	몸의 나머지 부위(remainder)	9

이후, 3차원 행렬 생성부(120)는 동일한 방식으로 100개의 CT 이미지(10)에 대해 2차원 행렬(20)을 생성한 후, 이들을 결합하여 100×100×100 크기의 3차원 행렬(30)을 생성한다.

한편, 100×100 크기의 2차원 행렬(20)은 픽셀(pixel)의 집합으로 나타낼 수 있고, 100×100×100 크기의 3차원 행렬(30)은 복셀(voxel)의 집합으로 나타낼 수 있다. 2차원 픽셀의 사이즈는 실제 인체의 3.9㎜에 해당하고, 3차원 복셀의 사이즈는 실제 인체의 3.7㎜에 해당한다.

2차원 행렬의 각 픽셀에 할당된 식별자(예, 숫자 등)는 3차원 행렬의 각 요소의 식별자(예, 숫자 등)에 해당되므로, 3차원 행렬의 각 요소의 식별자는 혈관, 뼈, 심장, 폐, 간, 위, 몸의 나머지 부위, 몸이 아닌 부위 중 어느 하나의 인체 기관에 대응되는 것을 알 수 있다.

관통경로 표현부(130)는 3차원 행렬을 이용하여 탄환의 인체 관통 경로를 표현한다. 이때, 관통경로 표현부(130)는 정보 입력부(110)로부터 제공된 관통 경로의 입구 및 출구 좌표를 이용하여 탄환의 관통 경로를 3차원 직선 방정식으로 표현할 수 있다.

도 3을 참조하면, 관통경로 표현부(130)는 3차원 행렬(30)에서 몸의 정면에 있는 입구 좌표(31)와 몸의 후면에 있는 출구 좌표(32)를 이용하여 탄환의 관통 경로를 표현한다. 도 3은 3차원 행렬을 이용한 탄환의 관통 경로를 표현하는 과정에 대한 예를 나타낸 도면이다.

그런데 3차원 행렬(30)의 각 요소의 위치는 3차원 직교 좌표(33)로 나타낼 수 있다. 이때, 3차원 행렬(30)의 3차원 직교 좌표(33)는 3차원 복셀(34)의 중점에 대응한다. 즉, 3차원 행렬(30)의 각 요소의 위치는 3차원 복셀(34)의 위치에 대응된다. 따라서, 3차원 행렬(30)의 임의의 좌표 A(x,y,z)와 3차원 복셀(34)의 집합 f(x,y,z)는 서로 같다[즉, A(x,y,z)＝f(x,y,z)].

전술한 바와 같이, 탄환의 관통 경로는 두 직교 좌표에 의한 3차원 직선 방정식으로 표현될 수 있으므로, 3차원 복셀(34)의 집합으로 표현될 수 있다.

또한, 3차원 행렬(30)의 임의의 좌표에 할당된 식별자는 인체 기관을 나타내므로, 탄환의 관통 경로가 지나는 3차원 복셀(34)에 대응되는 인체 기관의 종류도 확인될 수 있다.

전술한 바와 같이, 한 개의 3차원 복셀(34)은 실제 인체의 약 3.7㎜이지만, 가상 공간에서는 편의상 한 개의 3차원 복셀(34)의 크기를 단위 없이 기준값 1로 매핑하여 단위화한다.

순간 공동 표현부(140)는 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출한다.

구체적으로, 순간 공동 표현부(140)는 탄환 입사면(x-y, y-z, x-z 평면 중 하나의 평면)에 수직하는 좌표가 변함에 따라 주어진 탄환의 관통 경로 상에 있는 점들의 좌표를 계산한다. 이는 순간 공동 표현부(140)가 탄환 입사면(즉, 평면)과 탄환의 관통 경로(즉, 직선)의 교차점의 좌표를 계산하는 과정이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 순간 공동 표현부(140)는 탄환 입사면(x-z 평면)에 수직하는 y축 좌표가 1부터 100까지 1씩 변할 때, 주어진 탄환의 관통 경로 상에 100개의 점들의 좌표를 계산한다.

다시 말해, 순간 공동 표현부(140)는 탄환 입사면이 x-z 평면이므로, x-z 평면에 수직하는 y축 좌표가 1부터 100까지 1씩 변할 때, 탄환의 관통 경로 f(x,y,z) 상에 100개의 점들의 좌표를 계산한다.

이후, 순간 공동 표현부(140)는 탄환의 관통 경로 상의 각각의 점에 대해, 해당 점까지의 실제 관통 깊이(distance of penetration)를 계산한다.

그리고, 순간 공동 표현부(140)는 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서 순간 공동의 단면 반지름(sectional radius of temporary cavity)을 결정한다.

전술한 바와 같이, 실제 관통 깊이에 따른 순간 공동의 단면 반지름을 정의하기 위해서는 수식을 이용하는 방식과 실험 프로파일을 이용한 방식이 있다. 실험 프로파일을 이용한 방식은 실제 사격 시험에서 얻은 순간 공동 프로파일 데이터로 정의하는 방식이다.

이를 위해, 순간 공동 표현부(140)는 정보 입력부(110)로부터 순간 공동의 타입 선택 정보를 제공받는다.

먼저, 수식을 이용한 방식(Definition by equation)에 대해 살펴보면, 아래 수학식 1 내지 4와 같이 순간 공동의 타입별로 정의할 수 있다.

수학식 1은 상수형을 나타내고, 수학식 2는 상수 변이형을 나타내며, 수학식 3은 포물선형을 나타내고, 수학식 4는 반-포물선형을 나타낸다. 여기서, 'r'은 순간 공동의 단면 반지름, 'd'는 실제 관통 깊이, 'R'은 최대 반경(Maximum radius), 'D'는 최대 관통 깊이(Maximum distance of penetration), 'α'는 랜덤값(random value)(0＜α＜1)이다.

다음으로, 실험 프로파일을 이용한 방식(Definition by real profile of temporary cavity obtained from experiment)에 대해 살펴보면, 아래 수학식 5로 정의할 수 있다. 여기서, 'E'는 탄환 에너지(bullet energy)이고, 'E_ref'는 레퍼런스 에너지(reference energy)를 나타낸다.

순간 공동 표현부(140)는 각각의 점에 대하여 탄환 입사면에 평행한 100×100 크기의 2차원 행렬을 구성한 후, 탄환의 관통 경로 상의 점을 중심으로 계산된 순간 공동의 단면 반지름 이내에 위치한 2차원 행렬의 요소를 추출한다.

그런 다음, 순간 공동 표현부(140)는 각각의 2차원 행렬로부터 추출된 요소들을 모두 조합하여 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출한다.

AIS 점수 산출부(150)는 인체 기관별 AIS 점수를 산출한다.

먼저, AIS 점수 산출부(150)는 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬 요소에 대하여 각 인체 기관에 해당되는 요소들의 개수를 확인한다.

AIS 점수 산출부(150)는 각 인체 기관에 해당되는 요소들의 개수를 이용하여 손상 비율(damage rate)을 계산한다. 즉, AIS 점수 산출부(150)는 각각의 인체 기관의 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬 요소의 개수를 각각의 인체 기관의 전체 요소 개수로 나누어 손상 비율을 계산한다. 즉, 손상 비율은 '(순간 공동 영역 내에 위치한 요소의 개수)/(전체 요소의 개수)'와 같고, 백분률(%)로 나타낸다.

또한, AIS 점수 산출부(150)는 각각의 인체 기관의 손상 체적(volume of damage)을 계산한다. 손상 체적은 '(손상 영역 내 복셀의 개수)×(실제 복셀의 체적)'와 같다.

AIS 점수 산출부(150)는 손상비율을 기반으로 각각의 인체 기관의 AIS 점수를 산출한다.

AIS 점수 산출부(150)는 다양한 종류의 손상에 대해 매겨져 있는 원래의 AIS 점수를 참고하여 각각의 인체 기관별 손상 비율을 기반으로 간단화된 AIS 점수 판별 기준을 설정한다. 즉, AIS 점수 산출부(150)는 도 4의 AIS 점수 판별 기준에 따라 각각의 인체 기관별 손상 비율을 확인하여 AIS 점수를 산출한다. 도 4는 AIS 점수 판별 기준을 나타낸 도면이다.

또한, AIS 점수 산출부(150)는 AIS 점수에 따른 중증도와 그에 따른 생존률도 나타낼 수 있다. 아래 표 2에서 AIS 점수에 따른 중증도를 나타내며, AIS 점수에 따른 생존률(survivability)을 도 5에 나타낼 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, AIS 점수가 높을수록 생존 확률은 줄어든다. 도 5는 AIS 점수에 따른 생존률을 나타낸 도면이다.

AIS 점수	1	2	3	4	5	6
중증도	최소 (minor)	보통 (moderate)	심각 (serious)	극심 (severe)	위독 (critical)	최대 (maximal)

결과 출력부(160)는 탄환의 관통 경로 이미지, 순간 공동 영역 내에 위치한 각각의 인체 기관을 보여주는 단면 이미지 등과 같은 시각화 정보를 출력할 수 있다. 아울러, 결과 출력부(160)는 인체 기관별 AIS 점수의 산출결과와 그에 따른 세부 정보 등과 같은 결과데이터를 출력한다.

이처럼, 결과 출력부(160)는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 결과를 시각화 정보와 결과데이터로 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.

이하, 탄환이 인체의 정면으로 관통하는 경우를 가정하는 구체적인 예를 참고하여 결과 출력부(160)를 통한 출력결과를 설명하기로 한다.

구체적인 입력 조건은 아래와 같이 설정하였다.

먼저, 탄환의 관통 경로를 표현하는 입구 좌표(etrance coordinates)는 (50,1,50), 출구 좌표(exit coordinates)는 (50,100,50)이다. 다음, 순간 공동의 종류는 실제 사격 실험에서 얻은 순간 공동 프로파일로서, 실험 프로파일(357Magnum)이다. 실험 프로파일(357Magnum)은 357 Magnum 탄환의 젤라틴 관통 실험을 통해 얻어진 순간 공동 데이터이다. 탄환 에너지는 실험에서 측정된 725J이 적용되었다.

결과 출력부(160)는 인체 해부 구조를 나타내는 3차원 행렬에 대해서는 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬 요소를 추출하고, 추출된 요소는 정면(front view), 측면(right view), 윗면(top view) 방향의 단면 이미지로 시각화하여 순간 공동 영역 내에 위치한 인체 기관을 확인할 수 있게 한다(도 6a 및 도 6b 참조). 도 6a는 탄환의 관통 경로에 대한 시각화를 나타낸 도면이고, 도 6b는 순간 공동 영역 내에 위치한 인체 기관을 보여주는 단면 이미지에 대한 도면이다.

또한, 결과 출력부(160)는 AIS 점수 산출부(150)의 산출 결과에 대한 세부 정보를 출력한다.

즉, 결과 출력부(160)는 아래 표 3과 같이, 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬 요소에 대해, 각각의 인체 기관에 해당되는 요소들의 개수, 손상 체적, 손상 비율, AIS 점수 등의 세부 정보를 출력한다. 결과 출력부(160)는 이러한 세부 정보를 텍스트 파일(txt 파일)로 저장 및 제공한다.

< Number of pixel damaged >
Vessel = 765 / 10713
Bone = 287 / 32978
Heart = 933 / 22557
Lung = 8334 / 126335
Lliver = 0 / 24150
Stomach = 0 / 2360
Etc = 3362 / 251630
Total = 13681 / 470723

< Volume of damage >
Vessel = 38749.545 ㎣
Bone = 14537.411 ㎣
Heart = 47259.249 ㎣
Lung = 422142.102 ㎣
Liver = 0 ㎣
Stomach = 0 ㎣
Etc = 170295.386 ㎣
Total = 692983.693 ㎣

< Damage rate >
Vessel = 7.1409 %
Bone = 0.87028 %
Heart = 4.1362 %
Lung = 6.5967 %
Liver = 0 %
Stomach = 0 %
Etc = 1.3361 %
Total = 20.0802 %

< AIS >
Vessel = 6
Bone = 4
Heart = 5
Lung = 3
Liver = 0
Stomach = 0

< ISS >
ISS = 77

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법에 대한 도면이다.

먼저, 관통 손상도 분석 장치(100)는 탄환의 인체 관통 손상을 분석하기 위해 필요한 탄환 관통 정보 정보가 입력된다(S201). 여기서, 탄환 관통 정보는 탄환의 관통 경로 및 순간 공동을 표현하기 위한 정보로서, 관통 경로의 입구 및 출구 좌표(즉, 관통 경로의 좌표정보), 순간 공동의 타입 선택 정보가 포함될 수 있다.

이후, 관통 손상도 분석 장치(100)는 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성한다(S202). 이때, 3차원 행렬의 각 요소에는 인체 기관에 해당되는 식별자가 할당된다.

그런 다음, 관통 손상도 분석 장치(100)는 3차원 행렬을 이용하여 탄환의 인체 관통 경로를 표현한다(S203). 이때, 관통 손상도 분석 장치(100)는 관통 경로의 입구 및 출구 좌표를 이용하여 탄환의 관통 경로를 3차원 직선 방정식으로 표현할 수 있다.

이후, 관통 손상도 분석 장치(100)는 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출한다(S204). 이는 다음과 같이 진행된다.

먼저, 관통 손상도 분석 장치(100)는 탄환 입사면(x-y, y-z, x-z 평면 중 하나의 평면)에 수직하는 좌표가 변함에 따라 주어진 탄환의 관통 경로 상에 있는 점들의 좌표를 계산한다.

다음으로, 관통 손상도 분석 장치(100)는 탄환의 관통 경로 상의 각각의 점에 대해, 해당 점까지의 실제 관통 깊이를 계산한다.

다음으로, 관통 손상도 분석 장치(100)는 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서 순간 공동의 단면 반지름을 결정한다. 이때, 실제 관통 깊이에 따른 순간 공동의 단면 반지름을 정의하기 위해서는 수식을 이용하는 방식과 실험 프로파일을 이용한 방식이 있다.

다음으로, 관통 손상도 분석 장치(100)는 각각의 점에 대하여 탄환 입사면에 평행한 100×100 크기의 2차원 행렬을 구성한 후, 탄환의 관통 경로 상의 점을 중심으로 계산된 순간 공동의 단면 반지름 이내에 위치한 2차원 행렬의 요소를 추출한다.

다음으로, 관통 손상도 분석 장치(100)는 각각의 2차원 행렬로부터 추출된 요소들을 모두 조합하여 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출한다.

한편, 관통 손상도 분석 장치(100)는 인체 기관별 AIS 점수를 산출한다(S205). 이때, 관통 손상도 분석 장치(100)는 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬 요소에 대하여 각 인체 기관에 해당되는 요소들의 개수를 확인한 후, 각 인체 기관에 해당되는 요소들의 개수를 이용하여 손상 비율을 계산한다. 그리고 관통 손상도 분석 장치(100)는 손상비율을 기반으로 각각의 인체 기관의 AIS 점수를 산출한다.

이후, 관통 손상도 분석 장치(100)는 탄환의 관통 경로 이미지, 순간 공동 영역 내에 위치한 각각의 인체 기관을 보여주는 단면 이미지 등과 같은 시각화 정보를 출력하고, AIS 점수 산출 결과와 그에 따른 세부 정보도 출력한다(S206).

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 총기 제어 장치(300)는, 탄환의 인체 관통에 대한 손상도 분석 방법을 적용하여 총구가 겨냥하는 인체 부위에 따라 인체 손상도 점수 즉, AIS 점수를 산출하여 격발 방식을 자동으로 제어할 수 있다.

스마트 총기 제어 장치(300)는 이미지 감지부(310), 제어부(320), 격발 변경부(330), 스위치 버튼부(340), 디스플레이부(350)를 포함하며, 총기(301)에 탑재한다.

이미지 감지부(310)는 총구가 겨냥하고 있는 방향에 있는 피사체를 촬영하여 인체 이미지를 제어부(320)로 전송한다. 즉, 이미지 감지부(310)는 총구가 겨냥하고 있는 인체를 촬영하여 인체 이미지를 제어부(320)로 전송한다.

제어부(320)는 이미지 감지부(310)로부터 전송된 촬영이미지에 대해 인체 부위를 판단할 수 있는 알고리즘과 앞서 언급한 인체 손상도를 분석할 수 있는 알고리즘을 탑재하고 있다.

이에 따라, 제어부(320)는 이미지 감지부(310)로부터 전송된 인체 이미지에서 인체 부위를 판단하여, 총구가 겨냥하고 있는 방향에 대해 탄환의 인체 관통에 따른 인체 손상도를 분석할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 인체 손상도 분석에 대한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.

다만, 제어부(320)는 탄환의 관통 경로에 따른 인체 손상도 분석을 위한 입력 정보인 탄환 경로 정보를 다음과 같이 확인할 수 있다. 즉, 제어부(320)는 관통 경로의 입구 좌표만 확인되면, 일반적으로 총구 상태가 수평 상태인 점을 감안하여 출구 좌표를 추출한다. 이에 대해서는 사전에 실험을 통해 확인된 데이터를 통해 확인할 수도 있다. 순간 공동의 타입 선택 정보는 총기가 결정되어 있으므로, 기 저장된 실험 프로파일이 그대로 적용될 수 있다.

또한, 제어부(320)는 인체 이미지에 대해 미리 저장된 3차원 행렬을 대응시켜 인체 이미지에 적합한 형태의 3차원 행렬으로 재구성한다.

이때, 제어부(320)는 AIS 점수를 산출하여 격발 변경부(330)와 디스플레이부(330)로 제공한다.

격발 변경부(330)는 격발 방식을 변경하는 기능을 담당한다. 여기서, 격발 방식은 실탄 격발(A), 대체탄 격발(B), 격발 차단(C)일 수 있다. 대체탄 격발(B)의 경우에는 고무 탄, 플라스틱 탄 등을 이용하여 낮은 에너지를 가지는 탄환을 이용하여 격발되는 방식이다.

격발 변경부(330)는 스위치 버튼부(340)의 조작 모드에 따라 격발 방식이 제어된다. 먼저, 스위치 버튼부(340)의 조작 모드가 스마트 제어 모드인 경우에, 격발 변경부(330)는 제어부(320)로부터 제공된 AIS 점수에 따라 격발 방식을 자동으로 변경한다. 예를 들어, 격발 변경부(330)는 아래 표 4와 같이 AIS 점수에 따라 격발 방식을 자동으로 변경한다.

AIS 점수	1∼3	4∼5	6
격발 방식	실탄 격발(A)	대체탄 격발(B)	격발 차단(C)

다음, 스위치 버튼부(340)의 조작 모드가 직접 제어 모드인 경우에, 격발 변경부(330)는 스위치 버튼부(340)에 사용자에 의해 직접 선택된 격발 방식으로 변경한다. 즉, 격발 변경부(330)는 스위치 버튼부(340)에 선택된 격발 방식과 동일한 격발 방식으로 동작한다.

스위치 버튼부(340)은 격발 변경부(330)를 전자적으로 제어한다. 이를 위해, 스위치 버튼부(340)는 스위치(341), 직접 제어 모드 버튼(342), 스마트 제어 모드 버튼(343)를 구비할 수 있다.

스위치(341)는 온(on)/오프(off)에 따라 격발 변경부(330)의 전자 제어를 동작시키거나 종료시킬 수 있다.

스위치(341)가 오프 상태일 때, 격발 변경부(330)는 제어되지 않고, 사용자가 직접 격발 변경부(330)의 레버를 돌려 격발 방식을 변경해야 한다.

스위치(341)가 오프 상태에서 온 상태로 되면, 직접 제어 모드 버튼(342)은 격발 차단(C)으로 설정된다. 이 경우, 직접 제어 모드 버튼(342)은 사용자에 의해 선택된 버튼에 따라 격발 변경부(330)를 동일하게 제어한다. 즉, 직접 제어 모드 버튼(340)은 실탄 격발(A), 대체탄 격발(B), 격발 차단(C) 중 어느 하나의 격발 방식이 사용자에 의해 선택되면, 격발 변경부(330)를 동일하게 제어한다.

이와 같은 직접 제어 모드에서는 이미지 감지부(310)와 제어부(320)도 동작하므로, 디스플레이부(350)에 AIS 점수가 표시된다. 사용자는 디스플레이부(350)에 표시되는 AIS 점수를 확인하면서 임의로 직접 제어 모드부(340)의 버튼을 선택한다.

한편, 스마트 제어 모드 버튼(343)은 격발 변경부(330)의 제어 주체를 제어부(320)로 전환시킨다. 즉, 격발 변경부(330)는 사용자에 의해 선택된 격발 방식에 의해 제어되는 것이 아니라, 제어부(320)에 의해 산출된 AIS 점수에 따라 대응된 격발 방식으로 자동 제어된다.

디스플레이부(330)는 제어부(320)에 의해 계산된 AIS 점수를 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부(330)는 스위치 버튼부(340)의 현재 상태 정보를 표시할 수 있다. 즉, 디스플레이부(330)는 스위치(341)의 온/오프 상태(즉, ON 또는 OFF), 직접 제어 모드 버튼(342)와 스마트 제어 모드 버튼(343) 중 어느 하나의 버튼 상태(즉, A, B, C, S 중 어느 하나)를 표시할 수 있다.

이러한 스마트 총기 제어 장치(300)는 경찰 치안 현장에서 상황에 따라 적합하게 사용될 수 있다. 즉, 스마트 총기 제어 장치(300)는 탄환의 인체 관통에 대한 손상도 분석 방법을 적용하여 총구가 겨냥하는 인체 부위에 따라 인체 손상도 점수(즉, AIS 점수)를 계산하여 격발 방식을 자동 제어할 수 있다. 경찰관은 직접 제어 모드와 스마트 제어 모드를 적용하여 상황 판단에 따라 적합한 총기 운용이 가능하다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : CT 이미지 20 : 2차원 행렬
30 : 3차원 행렬 100 : 관통 손상도 분석 장치
110 : 정보 입력부 120 : 3차원 행렬 생성부
130 : 관통 경로 표현부 140 : 순간 공동 표현부
150 : AIS 점수 산출부 160 : 결과 출력부
300 : 스마트 총기 제어 장치 301 : 총기
310 : 이미지 감지부 320 : 제어부
330 : 격발 변경부 340 : 스위치 버튼부
341 : 스위치 342 : 직접 제어 모드 버튼
343 : 스마트 제어 모드 버튼 350 : 디스플레이부

Claims

관통 경로의 좌표 정보와 순간 공동의 타입 선택 정보가 입력되는 정보 입력부;
인체 관심 영역의 CT 이미지에 대한 픽셀화를 통해 생성되는 2차원 행렬을 결합하여 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성하기 위한 3차원 행렬 생성부;
상기 관통 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 표현하기 위한 관통 경로 표현부;
상기 순간 공동의 타입 선택 정보를 이용하여 상기 관통 경로에 있는 각각의 점에 대해 순간 공동 영역을 정의하고, 상기 순간 공동 영역 내에 위치하는 3차원 행렬 요소를 추출하기 위한 순간 공동 표현부; 및
상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출하기 위한 AIS 점수 산출부;
를 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 관통 경로의 좌표 정보는,
3차원 직교 좌표 형태의 관통 경로의 입구 좌표와 출구 좌표인 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 순간 공동의 타입 선택 정보는,
상기 순간 공동 영역을 정의하기 위한 정보로서, 실제 관통 깊이에 따른 순간 공동의 단면 반지름을 정의하기 위한 입력 조건인 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 행렬 생성부는,
상기 2차원 행렬의 각 픽셀에 인체 기관의 종류에 따라 식별자를 할당하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 관통 경로 표현부는,
상기 3차원 행렬에 관통 경로를 3차원 직선 방정식으로 표현하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 순간 공동 표현부는,
상기 3차원 행렬에서 탄환 입사면에 수직하는 좌표가 변함에 따라 계산되는 상기 관통 경로 상에 있는 각각의 점을 이용하여 실제 관통 깊이를 계산하고, 상기 계산된 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서의 순간 공동의 단면 반지름을 결정함으로써, 상기 순간 공동 영역을 정의하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 순간 공동 표현부는,
상수형, 상수 변이형, 포물선형, 반-포물선형의 수식을 이용하는 방식, 실제 사격 시험에서 순간 공동 프로파일 데이터로 정의하는 실험 프로파일을 이용하는 방식 중 어느 하나로 상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
탄환의 인체 관통 손상도 분석 결과를 시각화 정보와 결과데이터로 출력하여 사용자에게 제공하기 위한 결과 출력부;
를 더 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 장치.
정보 입력부가 관통 경로의 좌표 정보와 순간 공동의 타입 선택 정보를 입력받는 단계;
3차원 행렬 생성부가 인체 관심 영역의 CT 이미지를 이용하여 인체 해부 구조를 표현하는 3차원 행렬을 생성하는 단계;
관통 경로 생성부가 상기 관통 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 3차원 행렬에 관통 경로를 표현하는 단계;
순간 공동 표현부가 상기 순간 공동의 타입 선택 정보를 이용하여 상기 관통 경로에 있는 순간 공동 영역을 정의한 후, 상기 순간 공동 영역 내에 있는 3차원 행렬 요소를 추출하는 단계; 및
AIS 점수 산출부가 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS(Abbreviated Injury Scale) 점수를 산출하는 단계;
를 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 생성 단계는,
상기 CT 이미지를 픽셀화하여 각 픽셀이 나타내는 인체 기관의 종류에 따라 각 픽셀에 식별자를 할당하여 2차원 행렬을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 2차원 행렬들을 결합하여 상기 3차원 행렬을 생성하는 단계;
를 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 추출 단계는,
상기 3차원 행렬에서 탄환 입사면에 수직하는 좌표가 변함에 따라 상기 관통 경로 상에 있는 점들의 좌표를 계산하는 단계;
상기 관통 경로 상의 각각의 점까지의 실제 관통 깊이를 계산하는 단계;
상기 계산된 실제 관통 깊이를 이용하여 각각의 점에서 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 단계;
상기 관통 경로 상의 각각의 점을 중심으로, 상기 결정된 순간 공동의 단면 반지름 이내에 위치하는 2차원 행렬의 요소를 추출하는 단계; 및
상기 추출된 2차원 행렬의 요소들을 조합하여 상기 순간 공동 영역 내에 위치한 3차원 행렬의 요소를 추출하는 단계;
를 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 단계는,
상수형, 상수 변이형, 포물선형, 반-포물선형의 수식을 이용하는 방식, 실제 사격 시험에서 순간 공동 프로파일 데이터로 정의하는 실험 프로파일을 이용하는 방식 중 어느 하나로 상기 순간 공동의 단면 반지름을 결정하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 AIS 점수를 산출하는 단계 이후에,
탄환의 인체 관통 손상도 분석 결과를 시각화 정보와 결과데이터로 출력하여 사용자에게 제공하는 단계;
를 더 포함하는 탄환의 인체 관통 손상도 분석 방법.
총구가 겨냥하고 있는 방향에 있는 피사체를 촬영하여 인체 이미지를 생성하는 이미지 감지부;
상기 촬영된 인체 이미지로부터 인체 부위를 판단하고, 총구가 겨냥하고 있는 방향에 대해 탄환의 인체 관통에 따른 인체 손상도를 분석하여 AIS 점수를 산출하기 위한 제어부; 및
상기 제어부로부터 전달된 AIS 점수에 따라 격발 방식을 변경하기 위한 격발 변경부;
를 포함하는 스마트 총기 제어 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인체 이미지에 대응되는 3차원 행렬에 관통 경로를 표현한 후, 상기 관통 경로에 있는 순간 공동 영역을 정의하여 상기 순간 공동 영역 내에 있는 3차원 행렬 요소를 추출하고, 상기 추출된 3차원 행렬 요소 개수를 확인하여 손상 비율을 계산함에 따라 인체 기관별 AIS 점수를 산출하는 스마트 총기 제어 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 격발 변경부가 사용자에 의해 직접 선택된 격발 방식으로 동일하게 격발 방식을 변경하게 하거나, 상기 제어부로부터 전달된 AIS 점수에 따라 격발 방식을 변경하게 하기 위한 스위치 버튼부;
를 더 포함하는 스마트 총기 제어 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부에 의해 계산된 AIS 점수를 표시하기 위한 디스플레이부;
를 더 포함하는 스마트 총기 제어 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 격발 변경부는,
실탄 격발, 대체탄 격발, 격발 차단 중 어느 하나의 격발 방식으로 변경하는 스마트 총기 제어 장치.