KR102026085B1

KR102026085B1 - Method and apparatus for surface completion in ct data

Info

Publication number: KR102026085B1
Application number: KR1020180020896A
Authority: KR
Inventors: 신영길; 김동준
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-09-27
Also published as: KR20190101020A

Abstract

본 발명은 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성함으로써, CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for completing a CT data surface, and more particularly, to change a CT value for a range of CT values, to remove unclear areas present in the CT data, and to surface model the final set of points. The present invention relates to a method and apparatus for removing noise present in CT data and completing clear surface data.

Description

Method and apparatus for completing CT data surface {METHOD AND APPARATUS FOR SURFACE COMPLETION IN CT DATA}

본 발명은 CT(Computed Tomography) 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성함으로써, CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for completing a CT (Computed Tomography) data surface, and more particularly, to remove an unclear region present in CT data while changing a CT value for a range of CT values, and to obtain a final point. The present invention relates to a method and apparatus for removing noise present in CT data and completing clear surface data by reconstructing a surface model into a set.

일반적으로 컴퓨터 단층촬영(CT)이란 종래의 X선 장치로는 얻을 수 없던 제품의 구조나 조직 상태에 대한 정보를 화상으로 구현하는 것으로서, 대상 제품을 여러 각도에서 X-ray로 투사하여 얻은 영상을 조합하여 3차원의 영상으로 구현하는 기술이다.In general, computed tomography (CT) is an image of information on the structure and tissue state of a product, which cannot be obtained by a conventional X-ray apparatus, and an image obtained by projecting a target product by X-ray from various angles. It is a technology to realize a three-dimensional image by combining.

이러한 CT는 X-ray 소스와 디텍터 사이에 제품의 회전을 위한 정밀한 턴테이블에 제품을 올려놓고 턴테이블 위에 놓인 제품이 360도 회전하는 동안 임의로 프로그래밍된 각각의 슬라이싱 각도에서 X-ray에 의해 투과된 영상이 저장 기록되며, 이 영상들을 토대로 3차원 영상을 구현한다.These CTs place the product on a precise turntable for rotation of the product between the X-ray source and the detector, and the image transmitted by the X-ray at each randomly programmed slicing angle while the product on the turntable rotates 360 degrees. It is stored and recorded, and based on these images, a 3D image is realized.

이에 따라 제품의 수평, 수직 등 여러 방향에서의 절단면 단층상을 얻을 수 있으며, 일반 X-ray 영상에서는 식별할 수 없는 제품 내의 구조 및 결함의 정확한 위치 판정이 가능하다.As a result, it is possible to obtain a tomographic plane of the cut plane in various directions such as horizontal and vertical of the product, and to accurately determine the structure and defects in the product that cannot be identified by general X-ray images.

또한 상기 CT는 의료분야에서도 활발하게 사용하며, 이 경우 피험자를 중심으로 장비를 360도 회전시키면서 사전에 설정된 슬라이싱 각도에서 X-ray에 의해 투과된 영상의 저장과 이를 통한 3차원 영상의 구현을 수행한다.In addition, the CT is actively used in the medical field, and in this case, the image is transmitted through the X-ray at a preset slicing angle while the equipment is rotated 360 degrees around the subject, and then the 3D image is implemented. do.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 CT는 표면 구조화를 수행하는데 있어서 몇 가지 한계가 있었다.However, the conventional CT as described above has some limitations in performing surface structuring.

예를 들어, X-ray 빔 경화(Beam-Hardening)로 인하여 X-ray가 통과하는 물질의 특성과 거리에 따른 비선형 감쇠(attenuation)가 발생하였으며, 광자 결핍(Photon Starvation)으로 인하여 CT 데이터의 화면 모델 재구성시 밴드나 줄무늬(streak) 형상의 흰색 선이나 그림자, 또는 아티팩트(artifact)가 발생하는 문제점이 있었다.For example, due to X-ray beam hardening (Beam-Hardening), non-linear attenuation occurred according to the characteristics and distance of the material through which the X-ray passes, and photon starvation results in the display of CT data. When reconstructing the model, there was a problem that white lines, shadows, or artifacts of bands or streaks were generated.

또한 충분하지 못한 스캔 영상이나 저해상도 스캔 영상으로 인하여 CT 데이터의 화면 모델 재구성시 경계 부분이 흐리게(blurred) 재구성되는 부분용적효과(PVE, Partial Volume Effect)가 발생하는 문제점이 있었다.In addition, due to insufficient scan image or low resolution scan image, there was a problem in that partial volume effect (PVE), in which the boundary portion is blurred, is reconstructed when the CT model is reconstructed.

한편 종래의 CT는 스캔 방향이나 구조적 복잡도에 영향을 받기 때문에 3차원 모델로 재구성할 때, 불규칙한 경계 조건을 가지게 된다. 이로 인해 기존에 사용하였던 등위면 추출(iso-surface extraction) 방법으로 표면(즉 경계)을 추출할 경우 이상적인 표면을 모델링할 수 없는 문제점이 있었다.On the other hand, the conventional CT has an irregular boundary condition when reconstructed into a three-dimensional model because it is affected by the scan direction or structural complexity. For this reason, there is a problem in that the ideal surface cannot be modeled when the surface (that is, the boundary) is extracted by the conventional iso-surface extraction method.

즉 종래의 등위면 추출 방법은 하나의 CT값으로 표면을 정의하기 때문에, CT값을 낮게 처리하는 경우에는 물체 내부의 표면은 3차원 모델링이 비교적 정확하게 이루어지지만 물체 외부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 수행되지 않으며, 이와는 반대로 CT값을 높게 처리하는 경우에는 물체 외부의 표면은 3차원 모델링이 비교적 정확하게 수행되지만 물체 내부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.In other words, the conventional isosurface extraction method defines a surface with one CT value. Therefore, when the CT value is processed low, the surface inside the object is three-dimensional modeling is relatively accurate, but the surface outside the object is three-dimensional modeling accurately. On the contrary, when the CT value is high, the surface of the object is three-dimensional modeled relatively accurately, but the surface of the object is not three-dimensional modeled correctly.

따라서 본 발명에서는 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성함으로써, CT 데이터에 존재하는 노이즈로 인해 물체의 특징을 명확하게 구분할 수 없는 것을 방지하고 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, by changing the CT value for a range of CT values, by removing the unclear region present in the CT data and reconstructing the surface model with the final set of points, the characteristics of the object due to the noise present in the CT data This study aims to prevent indistinguishable distinction and to provide clear surface data.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, the prior art existing in the technical field of the present invention will be briefly described, and then the technical matters to be made differently from the prior art will be described.

먼저 한국등록특허 제1531440호(2015.06.18.)는 환자의 치아의 x 레이 이미지로부터 x 레이 반사성 재료들에 의해 야기되는 아티팩트들을 제거하기 위한 시스템에 관한 것으로, 시스템은 x 레이 소스, 수 개의 x 레이 이미지를 캡처하는 x 레이 검출기, 및 환자의 치아의 표면 스캔을 캡처하는 표면 스캐너를 포함하고, 이미지 프로세서는 광학적 표면 데이터 및 CT 볼륨 데이터로부터 3차원 모델들을 생성하고, 모델들은 동일한 스케일 및 배향을 갖도록 크기 조정 및 배향된 다음, 결합 데이터 세트를 생성하도록 오버레이되고, 표면 모델 내의 환자의 치아의 표면을 넘어서 연장되는 데이터 포인트들이 식별되고, 그들이 아티팩트인 것으로 판정되는 경우에는 제거될 수 있으며, 아티팩트가 감소된 CT 모델이 디스플레이되는 것을 특징으로 한다.First, Korean Patent No. 1531440 (June 18, 2015) relates to a system for removing artifacts caused by x ray reflective materials from an x ray image of a patient's tooth, the system comprising an x ray source, several x An x ray detector for capturing a ray image, and a surface scanner for capturing a surface scan of a patient's teeth, the image processor generating three-dimensional models from optical surface data and CT volume data, the models having the same scale and orientation Data points extending beyond the surface of the patient's teeth in the surface model, identified and sized and oriented, then overlaid to generate a combined data set, and removed if they are determined to be artifacts, The reduced CT model is displayed.

하지만 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성하는 본 발명의 기술적 구성은, 표면 스캔 정보를 이용한 3차원 치과용 x 레이 데이터 세트로부터의 아티팩트의 감소 및 제거에 대한 상기 선행기술의 기술적 구성과는 전혀 다르다.However, the technical configuration of the present invention, which removes an unclear region present in the CT data while changing the CT value for a range of CT values, and reconstructs the surface model with the final set of points, is a three-dimensional dentist using surface scan information. The technical arrangement of the prior art for the reduction and elimination of artifacts from the x-ray data set is completely different.

또한 한국공개특허 제2006-0028044호(2006.03.29.)는 2차원 의료영상을 이용한 3차원 유한요소 모델링 방법 및 기록매체에 관한 것으로, 3차원 형상을 구성하고자 하는 각각의 2차원 단면의료영상들에 대해서 대상 객체와 배경을 구분하고, 상기 대상 객체의 외곽영역을 적출하는 영상구역화(Segmentation) 작업을 수행하는 제1단계와 상기 제1단계에서 각각의 배경이 분리된 2차원 외곽영역들의 외곽선을 적층하고, 상기 적층된 외곽선을 연결하여 내부가 비어있는 3차원 폐곡면으로 구성되는 형상모델(Surface Model)을 형성하는 제2단계와 상기 제2단계에서 생성된 3차원 형상모델의 모델 정밀도를 사용자가 조정하는 제3단계와 상기 제3단계에서 사용자의 정밀도 조정작업이 완료된 3차원 형상모델을 삼각뿔 형태의 테트라헤드론 요소(Tetrahedron Element)로 볼륨이 채워지는 유한요소 모델을 최종 생성하는 제4단계를 구성된 것을 특징으로 한다.Also, Korean Laid-Open Patent No. 2006-0028044 (March 29, 2006) relates to a three-dimensional finite element modeling method and a recording medium using two-dimensional medical images, each of which has two-dimensional cross-sectional medical images to form a three-dimensional shape The outlines of the two-dimensional outer regions in which the background is separated from the first step and the first step of distinguishing the target object from the background and extracting the outer region of the target object are performed. Stacking and connecting the stacked outlines to form a shape model (Surface Model) consisting of a three-dimensional closed curved surface inside, and using the model precision of the three-dimensional shape model generated in the second step. The volume is filled with a tetrahedron-type tetrahedron element in the third step and the third step of adjusting the user's precision in the third step. A fourth step of the final produce a finite element model is characterized in that configured.

하지만 본 발명은 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성하는 기술적 구성을 제시하고 있기 때문에, 상기 선행기술에서 제시된 대상 객체의 경계선을 연결하여 형상모델을 생성하는 기술적 구성과 비교해 볼 때 기술적 특징의 차이점이 분명하다.However, since the present invention proposes a technical configuration that removes an unclear region present in the CT data while changing the CT value for a range of CT values, and reconstructs the surface model with the final derived point set, The difference in technical features is obvious when compared with the technical configuration that creates the shape model by connecting the boundary of the proposed target object.

즉 상기 선행기술들은 표면 스캔 정보를 이용한 3차원 치과용 x 레이 데이터 세트로부터의 아티팩트의 감소 및 제거에 대한 구성, 대상 객체의 경계선을 연결하여 형상모델을 생성하는 구성을 제시하고 있지만, 본 발명의 기술적 특징인 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 기재가 없고, 이에 대한 암시 또는 시사하고 있지 않기 때문에 기술적 차이점이 분명한 것이다.That is, although the prior arts suggest a configuration for reducing and eliminating artifacts from a three-dimensional dental x-ray data set using surface scan information, and a configuration for connecting a boundary of a target object to generate a shape model, There is no specific description of the structure that can remove the unclear area present in the CT data and reconstruct the surface model with the final set of points by changing the CT value for a certain range of CT values, which are technical features. Or technical implications are obvious because they do not suggest.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 표면의 디테일을 최대한 살려 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있도록 하는 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method and apparatus for completing the CT data surface to remove the noise present in the CT data and to maximize the surface details to complete the clear surface data For the purpose of

또한 본 발명은 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성할 수 있도록 하는 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a method and apparatus for completing a CT data surface to remove an unclear region present in the CT data while changing the CT value for a range of CT values and to reconstruct the surface model with a final set of points. To provide for other purposes.

또한 본 발명은 CT 데이터의 선명한 표면 처리를 통해 엑스레이 빔 경화나 광자 결핍으로 인한 비선형 감쇠나 아티팩트(artifact)가 발생하지 않도록 하고, 충분하지 못한 스캔 영상이나 저해상도 스캔 영상으로 인해 표면의 경계가 흐리게 재구성되는 부분용적효과를 제거할 수 있도록 하는 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention prevents non-linear attenuation or artifacts caused by X-ray beam hardening or photon deficiency through sharp surface treatment of CT data, and reconstructs the boundary of the surface due to insufficient scan image or low resolution scan image. It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for completing a CT data surface that can eliminate a partial volume effect.

또한 본 발명은 CT 데이터의 표면을 선명하게 보이도록 처리함으로써, 물체의 내외부 구조검사, 구조측량, 역공학(reverse engineering), 3차원 모델링을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is a method and apparatus for completing the CT data surface to effectively perform the internal and external structural inspection, structural surveying, reverse engineering, three-dimensional modeling by processing the surface of the CT data to be clearly visible To provide another purpose.

본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 방법은, 표면 완성 장치에서, CT 데이터에서 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류하는 포인트 세트 설정 단계, 상기 분류한 약한 표면의 포인트 세트 후보 중 불확실 영역을 제거하는 불확실 영역 제거 단계, 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 상기 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트에서 홀 영역을 도출하는 홀 영역 도출 단계, 상기 확인된 홀 영역에 이미지 인페인팅을 수행하는 인페인팅 처리 단계 및 상기 인페인팅 수행 결과를 토대로 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성하는 표면 재구성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method of completing a CT data surface includes: in a surface finishing apparatus, a point set setting step of classifying a point set of a reliable surface and a point set of a weak surface in a CT data; An uncertainty region removing step for removing an uncertainty region among candidates, a hole region derivation step for deriving a hole region from the set of points on the positive surface and a set of points on a weak surface from which the uncertainty region is removed, and inpainting an image into the identified hole region And a surface reconstruction step of reconstructing the surface model with the final set of points derived based on the inpainting performance result.

또한 상기 포인트 세트 설정 단계는, CT값을 달리하여 촬영한 CT 데이터로부터 도출한 표면 후보 각각으로부터 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류하는 것을 특징으로 한다.The point set setting step is characterized by classifying a point set of a certain surface and a point set of a weak surface from each of the surface candidates derived from the CT data photographed with different CT values.

또한 상기 불확실 영역 제거 단계는, 상기 약한 표면의 포인트 세트를 클러스터 단위로 정의하는 클러스터 정의 단계, 상기 정의한 클러스터 각각에 대한 경계를 확인하는 경계 확인 단계, 상기 확인한 클러스터 각각의 경계에 대한 검사를 수행하여 경계가 모호한지의 여부를 확인하는 경계 검사 단계 및 상기 경계 검사의 결과를 토대로 경계가 모호한 것으로 판단된 특정 약한 표면의 포인트 세트를 불확실 영역으로 처리하는 불확실 영역 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of removing the uncertainty region may include a cluster definition step of defining a set of points on the weak surface in cluster units, a boundary checking step of checking a boundary of each of the defined clusters, and a check of each boundary of the identified clusters. A boundary inspection step of checking whether the boundary is ambiguous, and an uncertain region processing step of processing a set of points of a specific weak surface determined to be ambiguous based on the result of the boundary inspection as an uncertain area.

또한 상기 경계 검사 단계는, 해당 경계의 전체 부분 중 사전에 설정된 일정 부분이 불확실 영역의 판단을 위한 기준값 이상이거나 또는 미만인 경우를 토대로 상기 경계가 모호한지의 여부를 확인하는 것이고, 상기 사전에 설정된 일정 부분은 70%로서 임의로 변경이 가능하며, 상기 불확실 영역의 판단을 위한 기준값은 각각의 클러스터에 대해 정의한 경계가 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 접합하는 정도인 것을 특징으로 한다.In addition, the boundary inspection step is to determine whether the boundary is ambiguous based on a case where a predetermined portion of the entire portion of the boundary is more than or less than a reference value for determining the uncertainty area, and the predetermined portion is preset Can be arbitrarily changed as 70%, and the reference value for the determination of the uncertainty region is characterized in that the boundary defined for each cluster joins the set of points on the certain surface.

또한 상기 인페인팅 처리 단계는, 상기 확실한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 불확실 영역이 제거된 상기 약한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 해당 홀 영역의 CT 데이터로부터 도출되는 등위면, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 홀 영역의 인페인팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.The inpainting step may also use a point set boundary region of the positive surface, a point set boundary region of the weak surface from which the uncertainty region has been removed, an isosurface derived from CT data of the corresponding hole region, or a combination thereof. And performing inpainting of the hole area.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 장치는, CT 데이터에서 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류하는 포인트 세트 설정부, 상기 분류한 약한 표면의 포인트 세트 후보 중 불확실 영역을 제거하는 불확실 영역 제거부, 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 상기 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트에서 홀 영역을 도출하는 홀 영역 도출부, 상기 확인된 홀 영역에 이미지 인페인팅을 수행하는 인페인팅 처리부 및 상기 인페인팅 수행 결과를 토대로 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성하는 표면 재구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the CT data surface finishing apparatus according to an embodiment of the present invention, the point set setting unit for classifying the point set of the positive surface and the weak surface point in the CT data, the uncertainty of the classified point set candidate of the weak surface Uncertain region removal unit for removing an area, a hole region derivation unit for deriving a hole region from the set of points of the solid surface and a set of points of a weak surface from which the uncertain region is removed, and performing image inpainting on the identified hole region And a surface reconstruction unit for reconstructing the surface model with a final set of points based on the inpainting processing unit and the result of the inpainting.

또한 상기 포인트 세트 설정부는, CT값을 달리하여 촬영한 CT 데이터로부터 도출한 표면 후보 각각으로부터 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류하는 것을 특징으로 한다.The point set setter is further configured to classify the point set of the positive surface and the point set of the weak surface from each of the surface candidates derived from the CT data photographed with different CT values.

또한 상기 불확실 영역 제거부는, 상기 약한 표면의 포인트 세트를 클러스터 단위로 정의하고, 상기 정의한 클러스터 각각에 대한 경계를 확인하고, 상기 확인한 클러스터 각각의 경계에 대한 검사를 수행하여 경계가 모호한지의 여부를 확인하며, 경계가 모호한 것으로 판단된 특정 약한 표면의 포인트 세트를 불확실 영역으로 처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, the uncertainty region removing unit may define the set of points on the weak surface in units of clusters, identify boundaries for each of the defined clusters, and check the boundaries of each of the identified clusters to determine whether the boundaries are ambiguous. And processing a set of points of a particular weak surface whose boundary is ambiguous as an uncertain region.

또한 상기 불확실 영역 제거부는, 해당 경계의 전체 부분 중 사전에 설정된 일정 부분이 불확실 영역의 판단을 위한 기준값 이상이거나 또는 미만인 경우를 토대로 상기 경계가 모호한지의 여부를 확인하고, 상기 사전에 설정된 일정 부분은 70%로서 임의로 변경이 가능하며, 상기 불확실 영역의 판단을 위한 기준값은 각각의 클러스터에 대해 정의한 경계가 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 접합하는 정도인 것을 특징으로 한다.The uncertainty region removing unit may determine whether the boundary is ambiguous based on a case where a predetermined portion of the entire portion of the boundary is greater than or less than a reference value for determining the uncertainty region, and the predetermined portion is It can be arbitrarily changed as 70%, and the reference value for the determination of the uncertainty region is characterized in that the boundary defined for each cluster is joined to the set of points on the certain surface.

또한 상기 인페인팅 처리부는, 상기 확실한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 불확실 영역이 제거된 상기 약한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 해당 홀 영역의 CT 데이터로부터 도출되는 등위면, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 홀 영역의 인페인팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.The inpainting processing unit may further include using the point set boundary area of the positive surface, the point set boundary area of the weak surface from which the uncertain area is removed, the isoplane derived from the CT data of the hole area, or a combination thereof. Inpainting of the hole area is performed.

이상에서와 같이 본 발명의 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치에 따르면, CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 표면의 디테일을 최대한 살려 표면 모델을 재구성함으로써, CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역으로 인해 물체의 특징을 명확하게 구분할 수 없는 것을 방지하고, 이를 통해 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the CT data surface completion method and apparatus of the present invention, by removing the noise present in the CT data and reconstructing the surface model to maximize the detail of the surface, the object due to the unclear region present in the CT data It is possible to prevent the distinction between the characteristics of the clear, and through this it is possible to complete a clear surface data.

또한 본 발명은 스캔 방향이나 구조적 복잡도에 영향을 받은 CT 데이터의 표면 구성을 수행할 때 불규칙한 경계조건을 해결할 수 있기 때문에, 종래에 발생되었던 엑스레이 빔 경화나 광자 결핍으로 인한 비선형 감쇠나 아티팩트의 발생은 물론, 부족하거나 저해상도 스캔 영상으로 인해 표면의 경계가 흐리게 재구성되는 부분용적효과(PVE)를 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention can solve the irregular boundary condition when performing the surface configuration of the CT data affected by the scanning direction or structural complexity, the occurrence of nonlinear attenuation or artifacts due to the conventional X-ray beam curing or photon deficiency Of course, there is an effect that can eliminate the partial volume effect (PVE) that the blurred boundary of the surface due to insufficient or low-resolution scan image.

또한 본 발명은 CT 데이터의 표면을 선명하게 보이도록 처리함으로써, 물체의 내외부 구조검사, 구조측량, 역공학, 3차원 모델링 등을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by processing the surface of the CT data to see clearly, there is an effect that can efficiently perform the internal and external structural inspection, structural surveying, reverse engineering, three-dimensional modeling, and the like.

도 1은 일반적인 등위면 추출 방법에 의한 표면 모델링을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 표면 완성 장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 약한 표면의 포인트 세트 중 불확실 영역을 제거하는 과정을 보다 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 6과 도 7은 경계가 모호한 부분의 확인에 따른 홀 처리를 각각 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 CT 데이터 표면 완성 방법에 의한 결과와 기존의 등위면 추출방식에 의한 표면 구성 결과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining surface modeling by a general isosceles surface extraction method.
2 is a view schematically showing the configuration of a CT data surface finishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of the surface finishing device of FIG. 2 in more detail.
Figure 4 is a flow chart showing in detail the operation of the CT data surface completion method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flow chart illustrating in more detail the process of removing the uncertainty region of the set of points on the weak surface of FIG. 4.
6 and 7 are diagrams for explaining the hole processing according to the confirmation of the ambiguous portion, respectively.
8 is a view for explaining the results of the CT data surface completion method according to the present invention and the surface configuration results by the conventional isotropic surface extraction method.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 CT 데이터 표면 완성 방법 및 그 장치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the method and apparatus for completing the CT data surface of the present invention. Like reference numerals in the drawings denote like elements. In addition, specific structural to functional descriptions of the embodiments of the present invention are only illustrated for the purpose of describing the embodiments according to the present invention, and unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms These have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined herein. It is preferable not to.

우선 본 발명에서 제시한 방식을 설명하기에 앞서, 본 발명이 도출하게 된 원인 중 하나가 되는 종래의 등위면 추출 방법에 의한 CT 데이터의 표면 모델링에 대하여 설명한다.First, prior to describing the method proposed by the present invention, the surface modeling of CT data by the conventional isosceles surface extraction method which is one of the causes of the present invention will be described.

도 1은 일반적인 등위면 추출 방법에 의한 표면 모델을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 등위면 추출 방법은 하나의 CT값으로 표면을 정의하기 때문에, CT값이 낮으면 물체의 내부 표면은 정확한 표면 구성이 수행되지만 외부 표면은 정확하게 수행되지 않으며, 이와 반대의 경우 CT값이 높으면 물체의 내부 표면은 표면 구성이 정확하지 않지만 외부 표면은 정확하게 수행된다. 이때 상기 CT값은 물체의 밀도를 의미하는 것으로서, CT값이 높을수록 물체가 선명하게 나타난다.FIG. 1 is a view for explaining a surface model by a general isosceles surface extraction method. Since the isosceles surface extraction method defines a surface with one CT value, when the CT value is low, the internal surface of the object has an accurate surface configuration. Although the outer surface is not performed correctly, on the contrary, if the CT value is high, the inner surface of the object is not accurate in surface composition but the outer surface is performed correctly. In this case, the CT value refers to the density of the object, and the higher the CT value, the more clearly the object appears.

예를 들어, 도 1의 (a), (b), (c) 각각에 도시된 것과 같이 CT값을 A, B의 2개로 구분하고 A < B로 설정하여 특정 물체를 촬영할 때, CT값을 A로 설정하여 촬영하는 경우에는 물체 내부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 이루어지지만 물체 외부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 수행되지 않는다. 이와는 반대로 CT값을 B로 설정하여 촬영하는 경우에는 물체 외부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 수행되지만 물체 내부의 표면은 3차원 모델링이 정확하게 이루어지지 않는다. 이때 도 1에 나타난 에메랄드색은 CT값을 A로 설정하여 촬영하였을 때의 표면 모델링을 나타낸 것이며, 노란색은 CT값을 B로 설정하여 촬영하였을 때의 표면 모델링을 나타낸 것이다.For example, as shown in (a), (b), and (c) of FIG. 1, the CT value is divided into two of A and B, and when A <B is set, the CT value is taken when photographing a specific object. When set to A, 3D modeling is performed on the surface inside the object correctly, but 3D modeling is not performed on the surface outside the object. In contrast, when the CT value is set to B, three-dimensional modeling of the surface outside the object is performed correctly, but three-dimensional modeling of the surface inside the object is not accurate. In this case, the emerald color shown in FIG. 1 represents the surface modeling when the CT value is set to A, and the yellow color represents the surface modeling when the CT value is set to B. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of a CT data surface finishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 표면 완성 장치(100), 영상촬영장치(200), 데이터베이스(300), 디스플레이 장치(400)로 구성된다. 즉 상기 영상촬영장치(200)에서 CT값을 달리하여 촬영대상 물체를 촬영하고(①), 상기 표면 완성 장치(100)에서 상기 영상촬영장치(200)로부터 촬영된 CT 영상에 대해 표면 영역을 포함하는 CT값의 범위를 입력받은 후(②), CT 데이터의 표면 모델 재구성함과 동시에 상기 데이터베이스(300)에 저장하며(③), 상기 재구성한 표면 모델을 상기 디스플레이 장치(400)를 통해 표시하여 사용자가 확인하도록 하는 것이다(④).As shown in FIG. 2, the present invention includes a surface finishing apparatus 100, an image photographing apparatus 200, a database 300, and a display apparatus 400. That is, the image capturing apparatus 200 captures an object to be photographed by varying the CT value (①), and includes the surface area of the CT image photographed from the image capturing apparatus 200 in the surface completion apparatus 100. After receiving a range of CT values (②), the surface model of CT data is reconstructed and stored in the database 300 (③), and the reconstructed surface model is displayed through the display device 400. It is for the user to confirm (④).

상기 표면 완성 장치(100)는 상기 영상촬영장치(200)에서 촬영한 CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 표면의 디테일을 최대한 살려 선명한 표면 데이터를 완성하기 위한 것으로서, 일정 범위의 CT값에 대해서 CT값을 바꿔 가면서 CT 데이터에 존재하는 불확실한 영역을 제거하고 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성하며, 이를 디스플레이 장치(400)에 표시하여 사용자가 재구성된 표면 모델을 확인하도록 한다.The surface finishing apparatus 100 is to remove noise existing in the CT data photographed by the image capturing apparatus 200 and to make clear surface data by making the best use of the detail of the surface. By changing the value, the uncertainty region existing in the CT data is removed, and the surface model is reconstructed with the final derived point set, and displayed on the display device 400 to allow the user to confirm the reconstructed surface model.

즉 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 영상촬영장치(200)로부터 CT값을 달리하여 촬영한 CT 데이터를 입력받고, 입력받은 CT 데이터에서 확실한 표면과 약한 표면의 포인트 세트를 분류한다. 그리고 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 분류한 포인트 세트에서 약한 표면의 포인트 세트 후보 중 불확실 영역을 제거하고, 도출된 표면 포인트 세트에서 홀(hole) 영역을 도출한 다음 이미지 인페인팅(image inpainting)을 수행하여 최종 표면의 포인트 세트를 계산하고, 이를 토대로 표면 모델의 재구성을 수행하여 디스플레이 장치(400)를 통해 표시한다.That is, the surface completion apparatus 100 receives CT data photographed by varying the CT value from the image photographing apparatus 200, and classifies a set of points of a certain surface and a weak surface from the received CT data. In addition, the surface finishing apparatus 100 removes an uncertainty region of the weak point set candidates from the classified point set, derives a hole region from the derived surface point set, and then image inpaints the image. Is performed to calculate the set of points of the final surface, and based on this, the reconstruction of the surface model is performed and displayed on the display device 400.

이때 상기 표면 완성 장치(100)를 통해 재구성된 표면 모델은 별도의 데이터베이스(300)에 저장하거나 자체적으로 구비된 저장장치에 저장하고, 필요시 디스플레이 장치(400)를 통해 표시할 수 있다.In this case, the surface model reconstructed through the surface completion apparatus 100 may be stored in a separate database 300 or stored in a storage device provided by itself, and displayed on the display device 400 if necessary.

이에 따라 상기 표면 완성 장치(100)는 CT 데이터의 선명한 표면 처리를 통해 종래의 엑스레이 빔 경화나 광자 결핍으로 인해 발생되었던 비선형 감쇠나 아티팩트를 없앨 수 있으며, 충분하지 못한 스캔 영상이나 저해상도 스캔 영상으로 인해 표면의 경계가 흐리게 재구성되는 부분용적효과 또한 제거할 수 있게 된다.Accordingly, the surface finishing apparatus 100 may eliminate nonlinear attenuation or artifacts caused by conventional X-ray beam curing or photon deficiency through clear surface treatment of CT data, and may be due to insufficient scan image or low resolution scan image. Partial volume effects that blur the boundary of the surface can also be eliminated.

또한 상기 표면 완성 장치(100)는 CT 데이터의 표면을 선명하게 보이도록 처리하기 때문에 물체의 내외부 구조검사나 구조측량, 역공학, 3차원 모델링 등을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.In addition, since the surface finishing apparatus 100 processes the surface of the CT data to be clearly visible, it is possible to effectively perform internal and external structural inspection, structural surveying, reverse engineering, 3D modeling, and the like.

상기 영상촬영장치(200)는 상기 표면 완성 장치(100)와 통신 접속되어 있으며, 촬영대상 물체를 여러 각도에서 X-ray로 투사하여 얻은 CT 데이터를 상기 표면 완성 장치(100)로 제공한다.The image photographing apparatus 200 is communicatively connected to the surface finishing apparatus 100 and provides CT data obtained by projecting an object to be photographed by X-ray from various angles to the surface finishing apparatus 100.

상기 데이터베이스(300)는 상기 표면 완성 장치(100)에서 상기 영상촬영장치(200)에서 각 물체별로 촬영한 CT 데이터와 상기 CT 데이터를 재구성한 표면 모델을 저장하여 관리한다.The database 300 stores and manages CT data photographed for each object in the image capturing apparatus 200 and a surface model reconstructing the CT data in the surface completion apparatus 100.

또한 상기 데이터베이스(300)는 상기 표면 완성 장치(100)에서 사용하는 표면 모델 재구성을 위한 각종 동작프로그램의 저장과 업데이트 관리를 수행한다.In addition, the database 300 manages storing and updating various operation programs for reconstructing the surface model used in the surface finishing apparatus 100.

상기 디스플레이 장치(400)는 통상적인 LCD, LED 등의 모니터로서, 상기 표면 완성 장치(100)에서 제구성한 표면 모델을 화면상에 표시하여 사용자가 확인하도록 한다.The display apparatus 400 is a monitor such as a conventional LCD, LED, etc., and displays the surface model configured by the surface finishing apparatus 100 on a screen so that a user can check it.

도 3은 도 2의 상기 표면 완성 장치(100)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.3 is a view showing in more detail the configuration of the surface finishing device 100 of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 표면 완성 장치(100)는 CT 데이터 입력부(110), 포인트 세트 설정부(120), 불확실 영역 제거부(130), 홀 영역 도출부(140), 인페인팅 처리부(150), 표면 재구성부(160), 저장부(170), 제어부(180) 등으로 구성된다. 그 이외에 상기 표면 완성 장치(100)는 도면에 도시하지는 않았지만, 각 구성 부분에 동작전원을 공급하는 전원부, 각종 기능 설정을 위하여 키신호 입력을 수행하는 입력부 등을 추가로 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the surface finishing apparatus 100 includes a CT data input unit 110, a point set setting unit 120, an uncertain region removing unit 130, a hole region deriving unit 140, and an inpainting processing unit. 150, the surface reconstruction unit 160, the storage unit 170, the control unit 180, and the like. In addition, although not shown in the drawing, the surface finishing apparatus 100 may further include a power supply unit for supplying operation power to each component, an input unit for performing key signal input for setting various functions, and the like.

CT 데이터 입력부(110)는 상기 영상촬영장치(200)로부터 CT값을 달리하여 촬영한 CT 영상을 입력받아 제어부(180)로 전달한다.The CT data input unit 110 receives a CT image photographed by varying a CT value from the image photographing apparatus 200 and transmits the CT image to the controller 180.

포인트 세트 설정부(120)는 상기 CT 데이터 입력부(110)를 통해 상기 영상촬영장치(200)로부터 입력받은 CT 데이터에서 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류한다.The point set setter 120 classifies the point set of the positive surface and the point set of the weak surface from the CT data received from the image photographing apparatus 200 through the CT data input unit 110.

이때 상기 포인트 세트 설정부(120)는 관련 분야에서 가장 많이 알려져 있는 공지의 케니 에지 디텍션(Canny Edge Detection) 방법을 적용하여, CT값을 달리하여 촬영한 CT 데이터로부터 도출한 표면 후보 각각으로부터 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류하는 것이 바람직하다.In this case, the point set setter 120 applies a known Kenny Edge Detection method, which is the most well known in the related art, to ensure a reliable surface from each of the surface candidates derived from CT data photographed using different CT values. It is desirable to classify the set of points of and the set of points of weak surface.

불확실 영역 제거부(130)는 상기 포인트 세트 설정부(120)에서 분류한 약한 표면의 포인트 세트 후보 중에서 불확실 영역을 제거하는 기능을 수행한다.The uncertainty region remover 130 removes the uncertainty region from the point set candidates of the weak surfaces classified by the point set setter 120.

이때 상기 불확실 영역 제거부(130)는 상기 포인트 세트 설정부(120)에서 분류한 상기 약한 표면의 포인트 세트를 클러스터 단위로 정의한 다음, 상기 정의한 클러스터 각각에 대한 경계를 확인하고, 상기 확인한 클러스터 각각의 경계에 대한 경계검사를 수행하여 경계가 모호한지의 여부를 확인하며, 경계가 모호한 것으로 판단된 특정 약한 표면의 포인트 세트를 불확실 영역으로 처리한다.In this case, the uncertainty region removing unit 130 defines the weak surface point set classified by the point set setting unit 120 in cluster units, checks a boundary of each of the defined clusters, and checks the boundary of each of the identified clusters. A boundary check of the boundary is performed to determine whether the boundary is ambiguous, and a set of points on a particular weak surface whose boundary is determined to be ambiguous is treated as an uncertain region.

또한 상기 불확실 영역 제거부(130)는 경계가 모호한 것으로 판단된 특정 약한 표면의 포인트 세트를 불확실 영역으로 처리할 때, 해당 경계의 전체 부분 중 사전에 설정된 일정 부분이 불확실 영역의 판단을 위한 기준값 이상이거나 또는 미만인 경우를 토대로 상기 경계가 모호한지의 여부를 확인한다.In addition, when the uncertainty region removing unit 130 processes a set of points of a particular weak surface whose boundary is ambiguous as an uncertainty region, a predetermined portion of the entire portion of the boundary is greater than or equal to a reference value for determining the uncertainty region. Determine whether the boundary is ambiguous based on the case of or less than.

예를 들어, 경계 검사를 수행할 때, 경계 검사 수행 대상이 되는 특정 약한 표면의 포인트 세트의 전체 경계 중에서 70% 이상이 불확실 영역 판단의 기준값을 초과하면 상기 불확실 영역 제거부(130)는 해당 약한 표면의 포인트 세트를 경계가 모호하지 않은 것으로 판단하고, 특정 약한 표면의 포인트 세트의 전체 부분 중에서 70%가 불확실 영역 판단의 기준값을 초과하지 못하면 해당 약한 표면의 포인트 세트를 경계가 모호한 것으로 판단하여 불확실 영역으로 결정한다.For example, when performing boundary inspection, if more than 70% of the total boundaries of the point set of the specific weak surface to be subjected to the boundary inspection exceed the reference value of the uncertain region determination, the uncertain region removal unit 130 may perform the weakness. If the boundary of the point set of the surface is determined to be unambiguous, and if 70% of the entire portion of the point set of a particular weak surface does not exceed the threshold value of the uncertainty area judgment, the boundary of the point set of the weak surface is determined to be ambiguous and uncertain. Decide on your area.

이때 상기 70%의 값은 사전에 설정된 값으로서, 사용 환경에 따라 임의로 변경이 가능하다.At this time, the value of 70% is a preset value, and can be arbitrarily changed according to the use environment.

또한 상기 불확실 영역의 판단을 위한 기준값은, 각각의 클러스터에 대해 정의한 경계가 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 접합하는 정도로 정의하는 것이 바람직하다. 즉 각각의 클러스터에 대해 정의한 경계가 확실한 표면의 포인트 세트와 접합하는 정도를 불확실 영역 정의의 조건으로 사용하는 것이다.The reference value for the determination of the uncertainty region is preferably defined such that the boundary defined for each cluster joins the set of points on the reliable surface. In other words, the extent to which the boundary defined for each cluster is bonded to a set of points on a certain surface is used as a condition of the uncertainty region definition.

홀 영역 도출부(140)는 상기 포인트 세트 설정부(120)에서 분류한 확실한 표면의 포인트 세트와 상기 불확실 영역 제거부(130)에서 도출된 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트에서 홀 영역(예를 들어 상기 홀 영역은 표면의 경계가 모호한 부분을 의미함)을 도출한다.The hole area deriving unit 140 may include a hole area (a hole area) in a point set of a weak surface from which a point set of a certain surface classified by the point set setting unit 120 and an uncertain area derived from the uncertain area removing unit 130 are removed. For example, the hole region means a portion where the boundary of the surface is ambiguous.

즉 하기의 도 6과 도 7에 나타낸 것과 같이, 확실한 표면의 포인트 세트와 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트의 클러스터의 경계 검사를 통해 경계가 모호한 부분을 홀 영역으로 처리하는 것이다.That is, as shown in FIGS. 6 and 7 below, the boundary-ambiguous portion is treated as a hole region through the boundary inspection of clusters of the point set of the solid surface and the point set of the weak surface from which the uncertain region is removed.

인페인팅 처리부(150)는 상기 홀 영역 도출부(140)에서 확인된 홀 영역에 이미지 인페인팅 알고리즘을 적용하여 물체 표면의 포인트 세트를 최종적으로 도출하는 기능을 수행한다.The inpainting processor 150 applies an image inpainting algorithm to the hole region identified by the hole region deriving unit 140 to finally derive the point set of the object surface.

이때 상기 인페인팅 처리부(150)는 상기 확실한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 불확실 영역이 제거된 상기 약한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 해당 홀 영역의 CT 데이터로부터 도출되는 등위면, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 홀 영역의 인페인팅을 수행함으로써, 물체 표면의 포인트 세트를 최종적으로 도출한다. 즉 홀 영역으로 처리된 경계가 모호한 부분의 인페인팅을 토대로 경계가 모호한 부분을 보다 선명하게 재구성할 수 있도록 하는 것이다.In this case, the inpainting processing unit 150 uses the point set boundary area of the positive surface, the point set boundary area of the weak surface from which the uncertain area is removed, the isoplane derived from the CT data of the hole area, or a combination thereof. By performing the inpainting of the hole area, a final set of points of the object surface is finally derived. In other words, it is possible to reconstruct the blurry boundary more clearly based on the inpainting of the blurry boundary processed into the hole region.

표면 재구성부(160)는 상기 인페인팅 처리부(150)에서 수행한 인페인팅 결과를 토대로 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성한다.The surface reconstruction unit 160 reconstructs the surface model with a final set of points based on the inpainting result performed by the inpainting processing unit 150.

저장부(170)는 상기 표면 완성 장치(100)에서 사용하는 각종 동작프로그램을 저장하고 있으며, 데이터베이스(300)를 통해 각각의 동작프로그램에 대한 업데이트를 수행한다.The storage unit 170 stores various operation programs used in the surface finishing apparatus 100, and updates the respective operation programs through the database 300.

또한 상기 저장부(170)는 상기 영상촬영장치(200)에서 촬영한 CT 데이터와 상기 표면 재구성부(160)를 통해 재구성된 표면 모델을 저장한다.In addition, the storage unit 170 stores the CT data photographed by the image capturing apparatus 200 and the surface model reconstructed by the surface reconstructing unit 160.

제어부(180)는 상기 표면 완성 장치(100)의 동작을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 CT 데이터 입력부(110)에서의 CT값을 달리하여 촬영한 CT 영상의 입력 및 상기 저장부(170) 저장, 상기 포인트 세트 설정부(120)에서의 CT 데이터에 대한 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트의 분류, 상기 불확실 영역 제거부(130)에서의 약한 표면의 포인트 세트 후보 중에서 불확실 영역의 제거를 제어한다.The controller 180 is a part of controlling the operation of the surface finishing apparatus 100 as a whole. The CT image input and the storage of the storage unit 170 are recorded by changing the CT value of the CT data input unit 110. And classifying the point set of the solid surface and the weak surface point with respect to the CT data in the point set setting unit 120, and removing the uncertain region among the weak surface point set candidates in the uncertain region removing unit 130. To control.

또한 상기 제어부(180)는 상기 홀 영역 도출부(140)에서의 확실한 표면의 포인트 세트와 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트의 홀 영역 도출, 상기 인페인팅 처리부(150)에서의 홀 영역 인페이팅, 상기 표면 재구성부(160)에서의 인페인팅 결과를 토대로 최종 도출된 포인트 세트를 이용한 표면 모델 재구성을 제어한다.Also, the controller 180 derives the hole area of the set of points on the weak surface from which the set of points on the surface of the hole area deriving unit 140 and the uncertain area are removed, and the hole area of the inpainting processing unit 150. The surface model reconstruction is controlled using the finally derived point set based on the inpainting result from the surface reconstructing unit 160.

또한 상기 제어부(180)는 표면 모델 재구성 결과에 대한 상기 저장부(170) 또는 상기 데이터베이스(300)의 저장을 제어하며, 재구성된 표면 모델의 상기 디스플레이 장치(400)를 통한 화면 표시를 제어한다.In addition, the controller 180 controls the storage of the storage unit 170 or the database 300 for the surface model reconstruction result, and controls the screen display through the display device 400 of the reconstructed surface model.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 CT 데이터 표면 완성 방법의 일 실시예를 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Next, an embodiment of the CT data surface completion method according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8. At this time, each step according to the method of the present invention can be changed in order by the environment or those skilled in the art.

도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 데이터 표면 완성 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이고, 도 6과 도 7은 경계가 모호한 부분의 확인에 따른 홀 처리를 각각 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명에 의한 CT 데이터 표면 완성 방법에 의한 결과와 기존의 등위면 추출방식에 의한 표면 구성 결과를 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are flowcharts showing in detail the operation process of the CT data surface completion method according to an embodiment of the present invention, Figures 6 and 7 are for explaining the hole processing according to the confirmation of the ambiguous boundary, respectively 8 is a view for explaining the results of the CT data surface completion method according to the present invention and the surface configuration results by the conventional isotropic surface extraction method.

우선, 표면 완성 장치(100)는 상기 영상촬영장치(200)로부터 촬영된 CT 영상에 대해 표면 영역을 포함하는 CT값의 범위를 입력받고(S100), 입력받은 CT 데이터로부터 표면 후보 각각을 도출한다(S200).First, the surface finishing apparatus 100 receives a range of CT values including a surface area with respect to a CT image photographed by the image photographing apparatus 200 (S100), and derives each surface candidate from the received CT data. (S200).

그리고 상기 표면 완성 장치(100)는 CT 데이터에서 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트를 분류한다(S300). 즉 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 영상촬영장치(200)로부터 입력받은 CT값을 달리하여 촬영한 CT 데이터로부터 도출한 표면 후보 각각으로부터 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트의 분류를 수행하는 것이다.In addition, the surface finishing apparatus 100 classifies the point set of the positive surface and the point set of the weak surface in the CT data (S300). That is, the surface completion apparatus 100 classifies the point set of the positive surface and the point set of the weak surface from each of the surface candidates derived from the CT data photographed by different CT values input from the image photographing apparatus 200. It is.

상기 S300 단계를 통해 CT 데이터로부터 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트의 분류를 수행한 이후, 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 약한 표면의 포인트 세트 후보 중 불확실 영역을 제거한다(S400).After performing the classification of the point set of the positive surface and the point set of the weak surface from the CT data through the step S300, the surface finishing apparatus 100 removes the uncertain region among the point set candidates of the weak surface (S400). .

상기 S400 단계를 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 S300 단계에서 분류한 포인트 세트 중에서 상기 약한 표면의 포인트 세트를 클러스터 단위로 정의하고(S410), 상기 정의한 클러스터 각각에 대한 경계를 확인한다(S420).The step S400 will be described in more detail with reference to FIG. 5, and the surface completion apparatus 100 defines the point set of the weak surface in cluster units among the point sets classified in the step S300 (S410). The boundary for each cluster is checked (S420).

상기 S420 단계를 통해 각각의 클러스터에 대한 경계가 확인된 이후, 상기 표면 완성 장치(100)는 클러스터 각각의 경계에 대한 검사를 수행하고(S430), 경계검사의 수행결과를 토대로 경계가 모호한지의 여부를 판단한다(S440).After the boundary for each cluster is confirmed through the step S420, the surface completion apparatus 100 performs the inspection on each boundary of the cluster (S430), and whether the boundary is ambiguous based on the result of performing the boundary inspection. Determine (S440).

즉 해당 경계의 전체 부분 중 사전에 설정된 일정 부분이 불확실 영역의 판단을 위한 기준값 이상이거나 또는 미만인 경우를 토대로 상기 경계가 모호한지의 여부를 판단하는 것이다.In other words, it is determined whether the boundary is ambiguous based on a case where a predetermined part of the entire portion of the boundary is above or below a reference value for determining the uncertainty area.

이때 상기 사전에 설정된 일정 부분은 70%로 설정된 값이고, 상기 불확실 영역의 판단을 위한 기준값은 각각의 클러스터에 대해 정의한 경계가 상기 확실한 표면의 포인트 세트와 접합하는 정도를 나타낸 값으로서, 경계 검사 대상의 특정 약한 표면의 포인트 세트의 전체 경계 중에서 70% 이상이 불확실 영역 판단의 기준값을 초과하면 경계가 모호하지 않은 것으로 판단하고, 70% 미만이 불확실 영역 판단의 기준값을 초과하지 못하면 경계가 모호한 것으로 판단한다.In this case, the predetermined predetermined part is a value set to 70%, and the reference value for determining the uncertainty area is a value indicating the degree to which the boundary defined for each cluster is bonded to the set of points on the certain surface. If more than 70% of the total boundary of a set of points on a particular weak surface exceeds the threshold for uncertainty zone determination, the boundary is considered unambiguous; if less than 70% does not exceed the threshold for uncertainty zone determination, the boundary is ambiguous. do.

상기 S440 단계의 경계 검사의 판단결과 경계가 모호한 것으로 판단되면, 상기 표면 완성 장치(100)는 경계가 모호한 것으로 판단된 특정 약한 표면의 포인트 세트를 불확실 영역으로 처리한다(S450).If it is determined that the boundary is ambiguous as a result of the determination of the boundary inspection in step S440, the surface completion apparatus 100 processes the set of points of a specific weak surface whose boundary is determined as ambiguous (S450).

이제, 상기 S400 단계를 통해 약한 표면의 포인트 세트 후보 중에서 불확실 영역을 제거한 이후, 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 S300 단계에서 분류한 확실한 표면의 포인트 세트와 상기 S400 단계에서 처리한 불확실 영역이 제거된 약한 표면의 포인트 세트에서 홀 영역을 확인한다(S500).Now, after removing the uncertainty region from the point set candidate of the weak surface through the step S400, the surface finishing apparatus 100 removes the point set of the reliable surface classified in the step S300 and the uncertainty region processed in the step S400 The hole area is checked at the set of points on the weak surface (S500).

상기 S500 단계를 통해 홀 영역이 확인되면, 상기 표면 완성 장치(100)는 이미지 인페인팅 알고리즘을 이용하여 상기 확인된 홀 영역에 이미지 인페인팅을 수행한다(S600). 이때 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 확실한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 불확실 영역이 제거된 상기 약한 표면의 포인트 세트 경계 영역, 해당 홀 영역의 CT 데이터로부터 도출되는 등위면, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 S500 단계에서 확인된 홀 영역의 인페인팅을 수행한다.When the hole area is identified through the step S500, the surface completion apparatus 100 performs image inpainting on the identified hole area by using an image inpainting algorithm (S600). In this case, the surface finishing apparatus 100 uses the point set boundary region of the positive surface, the point set boundary region of the weak surface from which the uncertain region is removed, the isoplane derived from the CT data of the corresponding hole region, or a combination thereof. By performing the inpainting of the hole area identified in step S500.

즉 상기 S300 내지 S600 단계는, 도 6과 도 7에 나타낸 것과 같이, 확실한 표면의 포인트 세트와 약한 표면의 포인트 세트로 분류된 CT 데이터에서 클러스터의 경계 검사를 통해 경계가 모호한 부분(예를 들어 도 6에서는 녹색 부분, 도 7에서는 하늘색 부분)을 불확실한 영역으로 처리하여 홀로 계산하고, 홀을 인페인팅하여 경계가 모호한 부분을 선명하게 재구성할 수 있도록 하는 것이다.That is, in steps S300 to S600, as shown in FIGS. 6 and 7, the boundary of the boundary is ambiguous through the boundary inspection of the cluster in the CT data classified into the positive surface point set and the weak surface point set. The green part in FIG. 6 and the sky blue part in FIG. 7 are treated as an uncertain area to be calculated as a hole, and the inpainting of the hole enables clear reconstruction of the part with an ambiguous boundary.

또한 상기 표면 완성 장치(100)는 상기 S600 단계를 통해 홀 영역의 인페인팅을 수행한 이후, 상기 인페인팅 수행 결과를 토대로 최종 도출된 포인트 세트로 표면 모델을 재구성한다(S700).In addition, after performing the inpainting of the hole region through the step S600, the surface finishing apparatus 100 reconstructs the surface model with the final set of points based on the result of the inpainting (S700).

이와 같이 본 발명의 방식에 의해 표면 모델을 재구성하면, CT값을 A, B, C로 설정하고 A < B < C인 도 8의 (a) 내지 (c)에서와 같이 종래의 등위면 추출방식에 의한 표면 구성 결과와 달리, 도 8의 (d)에서와 같이 CT값 A에서 C 구간 사이에서 표면의 디테일을 최대한 살리면서 노이즈 부분이 제거된 완결성 있는 표면 모델링이 이루어짐을 확인할 수 있다. 예를 들어 도 8의 (a) 내지 (c)에 나타낸 것처럼 종래의 등위면 추출방식에 의한 표면 구성을 수행하게 되면, CT값이 높아질수록 물체의 내부 표현이 정확하게 이루어지기는 하지만, CT값이 낮은 도 8의 (a)나 (b)의 경우에는 표면의 경계가 모호하고 CT값이 높은 도 8의 (c)의 경우에는 표면의 경계는 비록 선명하게 나타난다 하더라도 노이즈가 제거되지 않는 경우가 발생한다. 그러나 본 발명의 방식에 의하면 도 8의 (d)에서와 같이 노이즈가 제거되면서 표면의 경계가 보다 분명하게 표현된다.As described above, when the surface model is reconstructed by the method of the present invention, the conventional isotropic surface extraction method is set as shown in FIGS. 8A to 8C where the CT values are set to A, B, and C and A <B <C. Unlike the surface composition result by, it can be seen that the complete surface modeling without noise parts is achieved while maximizing the surface detail between the CT values A to C as shown in FIG. 8 (d). For example, as shown in (a) to (c) of FIG. 8, when the surface configuration is performed by the conventional isotropic surface extraction method, the higher the CT value, the more accurate the internal representation of the object is. In the case of low (a) or (b) of FIG. 8, the boundary of the surface is ambiguous, and in the case of the high edge of FIG. do. However, according to the present invention, the boundary of the surface is more clearly expressed as noise is removed as shown in FIG.

상기 S800 단계를 통해 재구성된 표면 모델은 상기 데이터베이스(300)에 저장하거나 또는 자체적으로 구비된 저장장치에 저장할 수 있으며, 상기 디스플레이 장치(400)를 통해 화면상에 표시하여 사용자가 물체의 내외부 구조검사나 측량, 역공학, 3차원 모델링 등을 효율적으로 수행할 수 있다.The surface model reconstructed through the step S800 may be stored in the database 300 or in a storage device provided by itself, and displayed on a screen through the display device 400 so that the user can inspect the internal and external structures of the object. B) Surveying, reverse engineering, and three-dimensional modeling can be performed efficiently.

이처럼, 본 발명은 CT 데이터에 존재하는 노이즈를 제거하고 표면의 디테일을 최대한 살려 표면 모델을 재구성함으로써, CT 데이터에 존재하는 불명확한 영역으로 인해 물체의 특징을 명확하게 구분할 수 없는 것을 방지하고, 선명한 표면 데이터를 완성할 수 있다.As such, the present invention eliminates noise present in the CT data and reconstructs the surface model to maximize the detail of the surface, thereby preventing the indistinct areas of the CT data from clearly distinguishing the features of the object, Surface data can be completed.

또한 스캔 방향이나 구조적 복잡도에 영향을 받은 CT 데이터의 표면 구성을 수행할 때, 불규칙한 경계조건을 해결할 수 있기 때문에, 종래에 발생되었던 엑스레이 빔 경화나 광자 결핍으로 인한 비선형 감쇠나 아티팩트의 발생은 물론, 표면의 경계가 흐리게 재구성되는 부분용적효과를 제거할 수 있다.In addition, since irregular boundary conditions can be solved when performing the surface configuration of CT data affected by scan direction or structural complexity, nonlinear attenuation or artifacts caused by conventional X-ray beam hardening or photon deficiency, Partial volume effects that blur the boundary of the surface can be eliminated.

또한 CT 데이터의 표면을 선명하게 보이도록 처리함으로써, 물체의 내외부 구조검사, 구조측량, 역공학, 3차원 모델링 등을 효율적으로 수행할 수 있다.In addition, by processing the surface of the CT data to be clearly visible, it is possible to efficiently perform internal and external structural inspection, structural surveying, reverse engineering, three-dimensional modeling and the like of the object.

이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs, various modifications and equivalent other embodiments therefrom I understand that it is possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be determined by the claims below.

100 : 표면 완성 장치 110 : CT 데이터 입력부
120 : 포인트 세트 설정부 130 : 불확실 영역 제거부
140 : 홀 영역 도출부 150 : 인페인팅 처리부
160 : 표면 재구성부 170 : 저장부
180 : 제어부 200 : 영상촬영장치
300 : 데이터베이스 400 : 디스플레이 장치100: surface finishing device 110: CT data input unit
120: point set setting unit 130: uncertainty area removing unit
140: hole area derivation unit 150: inpainting processing unit
160: surface reconstruction unit 170: storage unit
180: control unit 200: video recording device
300: database 400: display device

Claims

In the CT data surface completion apparatus, a point set setting step of classifying a point set of a certain surface and a point set of a weak surface from each of the surface candidates derived from the CT data photographed with different CT values;
An uncertain region removing step of removing, by the CT data surface finishing apparatus, a point set of a weak surface below a reference value for determining an uncertain region among the classified weak point set candidates as an uncertain region;
In the CT data surface finishing apparatus, a hole region derivation step of deriving a hole region from a set of points of the solid surface and a set of points of a weak surface from which the uncertainty region is removed;
An inpainting process step of performing image inpainting on the derived hole area in the CT data surface finishing apparatus; And
And reconstructing, in the CT data surface finishing apparatus, a surface reconstruction step of reconstructing a surface model with a final set of points based on the result of the inpainting.
In the CT data surface completion apparatus, the point set of the solid surface and the point set of the weak surface are classified, and the uncertainty region present in the CT data is determined and removed from the classified weak point set of the surface. CT data surface completion method characterized in that to remove the existing noise and to complete the clear surface data.

delete

The method according to claim 1,
The uncertainty area removing step,
Define a set of points of weak surface in cluster units,
Identify the boundaries for each of the clusters defined above,
Checking the boundary of each of the identified clusters to determine whether the boundary is ambiguous, and processing a set of points on a particular weak surface whose boundary is determined to be ambiguous based on the result of the inspection on the boundary. CT data surface completion method.

The method according to claim 3,
The uncertainty area removing step,
It is to check whether the boundary is ambiguous based on the case where the predetermined CT data of the predetermined part of the entire boundary is above or below the reference value for the determination of the uncertainty region.
And the reference value for the determination of the uncertainty region is substantially the same as the CT data of the portion where the boundary defined for each cluster joins the point set of the reliable surface.

The method according to claim 1,
The inpainting step,
The point set boundary area of the positive surface,
A point set boundary region of the weak surface from which the uncertainty region has been removed,
Using iso-surfaces, or combinations thereof, derived from CT data of the corresponding hole area,
And inpainting the derived hole area.

A point set setting unit for classifying a point set of a certain surface and a point set of a weak surface from each of the surface candidates derived from CT data photographed by different CT values;
An uncertain region removal unit for determining and removing a weak point set of a weak surface below a reference value for determining an uncertain region among the classified weak point set candidates;
A hole area derivation unit for deriving a hole area from the set of points on the positive surface and the set of points on the weak surface from which the uncertain area is removed;
An inpainting processor configured to perform image inpainting on the derived hole area; And
And a surface reconstructing unit configured to reconstruct a surface model with a final set of points based on the inpainting performance result.
By classifying the point set of the positive surface and the point set of the weak surface, and determining and removing the uncertainty area present in the CT data from the classified weak surface point set, the noise present in the CT data is removed and the sharp surface is clear. CT data surface completion device, characterized in that to complete the data.

delete

The method according to claim 6,
The uncertainty region removing unit,
Define a set of points of weak surface in cluster units,
Identify the boundaries for each of the clusters defined above,
Check whether the boundary is ambiguous by checking the boundary of each of the identified clusters,
Checking the boundary of each of the identified clusters to determine whether the boundary is ambiguous, and processing a set of points on a particular weak surface whose boundary is determined to be ambiguous based on the result of the inspection on the boundary. CT data surface completion device.

The method according to claim 8,
The uncertainty region removing unit,
Check whether the boundary is ambiguous based on the case where the predetermined CT data of the predetermined part of the whole boundary is above or below the reference value for the determination of the uncertainty area,
And the reference value for the determination of the uncertainty region is substantially the same as the CT data of the portion where the boundary defined for each cluster joins the point set of the reliable surface.

The method according to claim 6,
The inpainting processing unit,
The point set boundary area of the positive surface,
A point set boundary region of the weak surface from which the uncertainty region has been removed,
Using isoplanes, or combinations thereof, derived from the CT data of the corresponding hole area,
And inpainting the derived hole area.