KR102082272B1 - 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치 - Google Patents

엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치 Download PDF

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전상서
홍재성
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재단법인대구경북과학기술원
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
    • A61B6/584—Calibration using calibration phantoms determining position of components of the apparatus or device using images of the phantom

Abstract

본 출원은 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법은, 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 투영 변환 파라미터 산출 단계; 및 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는 파라미터 분해단계를 포함할 수 있다.

Description

엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치 {CALIBRATION METHOD OF X-RAY APPARATUS AND CALIBRATION APPARATUS FOR THE SAME}
본 출원은 엑스선 장치 분야에 관한 것으로서, 엑스선 장치의 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 동시에 계산할 수 있는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.
엑스선 촬영 장치는 대상체의 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있기 때문에 의료 분야 등에서 인체 내부의 병변과 같은 이상을 검출하거나 물체나 부품의 내부 구조를 파악하기 위해서 사용된다. 엑스선 소스는 환자 등의 대상체로 엑스선을 조사하고, 디텍터는 대상체를 투과하여 수용되는 엑스선을 감지하여 엑스선 영상을 획득한다.
엑스선 촬영 장치는 단순히 엑스선 영상을 촬영하는 데에만 이용되는 것이 아니라, 최근에는 환자에 대한 병변 수술 중 환자의 내부 구조를 안내하는 내비게이션으로서도 이용되고 있다.
엑스선 촬영 장치의 다양한 활용예에 따라 엑스선 장치의 캘리브레이션은 필수적이라 할 수 있다. 엑스선 촬영 장치의 캘리브레이션이란, 엑스선 촬영 장치의 내부 파라미터와 외부 파라미터를 결정하는 것을 의미한다. 내부 파라미터와 외부 파라미터는 영상 정합, 3차원 모델의 재구성 등의 목적으로 이용될 수 있다.
종래의 캘리브레이션 방법은, 하나의 팬텀 영상으로부터 수학적인 방법으로 내부 파라미터와 외부 파라미터를 산출하므로, 팬텀 가공 시 발생하는 특징점의 3차원 좌표 상의 오차, 팬텀을 촬영한 엑스선 영상 내 특징점 추출 시 발생하는 2차원 좌표 상의 오차로 인해 부정확한 투영 변환 행렬이 계산될 수 있다. 또한, 대수학적 기법만을 통해 투영 행렬을 분해함에 따라 최종 분해된 파라미터가 영상에 따라 상이하게 되는 현상이 발생하게 된다.
즉, 종래의 캘리브레이션 방법에 따르면, 엑스선 촬영 장치의 내부 파라미터와 외부 파라미터가 일관성있고 정확하게 측정되지 않으므로, 엑스선 촬영 장치를 정확하게 캘리브레이션하는 방안이 요구된다.
본 출원은, 엑스선 장치의 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 동시에 계산할 수 있는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치를 제공하고자 한다.
본 출원은, 엑스선 촬영 장치의 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 정확하게 캘리브레이션 할 수 있는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법은, 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 투영 변환 파라미터 산출 단계; 및 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를, 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는 파라미터 분해단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 투영 변환 파라미터 산출 단계는, 상기 팬텀의 3차원 설계정보를 이용하여, 상기 팬텀을 상기 팬텀에 부착된 환자 마커(PM: Patient Marker)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ13D)로 표시하는 단계; 상기 카메라 마커 및 환자 마커의 위치를 추적하는 위치추적기를 이용하여, 상기 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 상기 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하는 단계; 및 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 상기 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여, 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하는 단계는, 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를,
Figure 112018040979710-pat00001
를 이용하여 계산하며, O는 상기 위치추적기의 위치이고, O CMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 상기 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표일 수 있다.
여기서 상기 파라미터 분해단계는
Figure 112018040979710-pat00002
를 이용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터(XI CT)를 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터(C CMT)를 상기 핸드-아이 변환 파라미터로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 하드웨어와 결합되어 상술한 캘리브레이션 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 장치는, 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 투영 변환 파라미터 산출부; 및 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는 파라미터 분해부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 투영 변환 파라미터 산출부는, 상기 팬텀의 3차원 설계정보를 이용하여, 상기 팬텀을 상기 팬텀에 부착된 환자 마커(PM: Patient Marker)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ13D)로 표시하고, 상기 카메라 마커 및 환자 마커의 위치를 추적하는 위치추적기를 이용하여, 상기 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 상기 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하며, 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 상기 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여, 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출할 수 있다.
여기서 상기 투영 변환 파라미터 산출부는, 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를,
Figure 112018040979710-pat00003
를 이용하여 계산하며, O는 상기 위치추적기의 위치이고, O CMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 상기 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표일 수 있다.
여기서 상기 파라미터 분해부는,
Figure 112018040979710-pat00004
를 이용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터(XI CT)를 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터(C CMT)를 상기 핸드-아이 변환 파라미터로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 캘리브레이션 장치는, 프로세서; 및 상기 프로세서에 커플링된 메모리를 포함하는 것으로서, 상기 메모리는 상기 프로세서에 의하여 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈을 포함하고, 상기 하나 이상의 모듈은, 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하고, 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치에 의하면, 투영 변환 파라미터를 분해하는 연산을 통하여, 엑스선 장치의 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 동시에 산출할 수 있다. 즉, 종래에는 두 단계를 거쳐서 순차적으로 이미징 파라미터와 한대-아이 변환 파라미터를 계산하였으나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 동시에 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 계산할 수 있으므로, 연산에에 필요한 부하를 감소시킬 수 있으며, 신속하게 연산결과를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치에 의하면, 엑스선 촬영 장치의 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 정확하게 캘리브레이션 할 수 있다. 즉, 종래와 달리 오차를 가지는 외부 파라미터 등을 이용하지 않고, 직접 핸드-아이 변환 파라미터를 계산하므로, 정확한 캘리브레이션이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 시스템을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치를 나타내는 블록도이다.
도3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 투영 변환 파라미터 산출을 나타내는 개략도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 파라미터 분해를 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 영상정합장치를 나타내는 블록도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 시스템을 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 시스템은, 캘리브레이션 장치(100), 엑스선 촬영장치(200) 및 위치추적기(300)를 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 시스템을 설명한다.
캘리브레이션 장치(100)는 엑스선 촬영장치(200)의 특성을 파악하기 위하여, 엑스선 촬영장치(200)에 대한 엑스선 카메라 캘리브레이션과 핸드-아이 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 최근 엑스선 촬영장치(200)는 단순히 엑스선 영상을 촬영하는 데에만 이용되는 것이 아니라, 환자에 대한 병변 수술 중 환자의 내부 구조를 안내하는 내비게이션으로서도 이용되고 있다. 이 경우, 엑스선 촬영장치(200)에서 촬영한 2차원 엑스선 영상은, 다른 3차원 CT 영상 등과 정합되어 정합영상으로 제공될 수 있다. 여기서, 정밀한 영상 정합을 수행하기 위해서는, 2차원 엑스선 영상에 영향을 줄 수 있는 엑스선 촬영장치(200)의 특성을 확인할 필요가 있다. 이를 위하여, 캘리브레이션 장치(100)는 엑스선 촬영장치(200)에 대한 캘리브레이션을 수행하여, 엑스선 촬영장치(200)에 대한 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터를 각각 산출할 수 있다. 이후, 캘리브레이션 장치(100)에서 산출한 이미징 파라미터와 핸드-아이 변환 파라미터는 영상정합장치(미도시) 등으로 제공될 수 있다.
엑스선 촬영장치(200)는 대상체에 엑스선을 조사하여, 2차원의 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 엑스선 촬영장치(200)는 대상체의 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있기 때문에 의료 분야 등에서 인체 내부의 병변과 같은 이상을 검출하거나 물체나 부품의 내부 구조를 파악하기 위하여 사용될 수 있다.
도1에 도시한 바와 같이 엑스선 촬영장치(200)는 엑스선 소스(210)와 디텍터(250)를 포함할 수 있으며, 엑스선 소스(210)에서 방출된 엑스선은 대상체를 투과하여 디텍터(250) 상에 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 실시예에 따라서는 엑스선 촬영장치(200)를 C 암(C-arm) 타입으로 구비할 수 있으며, 엑스선 촬영장치(200)의 이미징 영역, 즉 엑스선 소스(210)와 디텍터(250) 사이에 대상체가 위치할 수 있다. 여기서, 엑스선 촬영장치(200)의 이미징 영역에서 대상체에 대한 수술 또는 시술 등을 수행할 수 있으며, 수술 또는 시술 중에 대상체에 대한 2차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다. 엑스선 소스(210)는 이동 가능하며, 다양한 각도나 위치에서 엑스선 촬영을 수행할 수 있다.
위치추적기(300)는 대상체의 위치와, 엑스선 촬영장치(200)의 위치를 감지하여 위치정보를 생성할 수 있으며, 생성한 위치정보를 캘리브레이션장치(100)로 제공할 수 있다. 구체적으로, 대상체에는 환자 마커(PM: Patient Marker)가 부착되고, 엑스선 소스(210)에는 카메라 마커(CM: Camera Marker)가 부착될 수 있으며, 환자 마커(PM), 카메라 마커(CM)는 적외선 통신, 블루투스, 비콘 등 근거리 무선 통신을 통하여 위치추적기(300)와 통신을 수행하는 것일 수 있다. 따라서, 위치추적기(300)는 위치추적기(300)의 위치(O)를 기준으로 각각의 환자 마커(PM)와 카메라 마커(CM)의 좌표를 생성하여 위치정보로 제공할 수 있다.
추가적으로, 3차원 입체 촬영장치(미도시)가 더 포함될 수 있다. 3차원 입체 촬영장치는 환자의 환부 등을 입체 영상으로 촬영하는 장치로, 컴퓨터 단층 촬영 장치(CT: Computer Tomographic) 또는 자기 공명 영상 촬영 장치(MRI: Magnetic Resonance Imagin) 등일 수 있다. 3차원 입체 촬영장치가 생성한 3차원 입체 영상은 엑스선 촬영 장치(200)가 촬영한 2차원 엑스선 영상과 정합되어, 정합영상으로 제공될 수 있다. 이 경우, 의료진 등에게 정합된 영상을 통하여 환자의 환부 등에 대한 3차원의 정확한 입체 형상을 제공하는 것이 가능하다. 이를 위하여 별도의 영상정합장치(미도시) 등이 더 구비될 수 있으며, 실시예에 따라서는, 캘리브레이션 장치(100)에서 정합영상을 생성하여 제공하는 것도 가능하다.
기존에는, 엑스선 카메라 캘리브레이션을 수행하는 경우, 엑스선 촬영 장치(200)의 투영 변환 행렬(XI PT)을 팬텀의 좌표계를 기준으로 획득하고, 대수학적인 기법으로 투영 변환 행렬을 분해하여 내부 파라미터(XI CT) 및 외부 파라미터(C PT)를 획득하였다. 여기서, 내부 파라미터(XI CT)가 엑스선 촬영 장치(200)의 이미징 파라미터에 해당하나, 해당 행렬을 분해하는 과정이 수치적으로 불안정하므로, 이미징 파라미터(XI CT)가 부정확해지는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 엑스선 촬영 장치(200)의 경우, 통상의 범용 카메라에 비하여 초점거리 등이 5-10배 이상 길기 때문에, 행렬 분해 과정의 수치적 불안정성은 더욱 가중되는 문제점이 있었다.
핸드-아이 캘리브레이션의 경우, 엑스선 소스(210)와 팬텀(1)의 위치추적정보(O CMT, O PMT)와 외부 파라미터(C PT), 미리 계산된 팬텀 변환 파라미터(PM PT)의 행렬 연쇄 곱샘을 통하여, 핸드-아이 변환 파라미터(CM CT)를 계산하였다. 그러나, 부정확한 외부 파라미터(C PT)와 오차를 가지는 팬텀 변환 파라미터(PM PT)가 곱해지는 과정에서 오차가 누적되므로, 최종적으로 계산된 핸드-아이 변환 파라미터(CM CT) 또한 부정확해지는 문제점이 존재하였다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치(100)를 나타내는 블록도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치(100)는 투영 변환 파라미터 산출부(110) 및 파라미터 분해부(120)를 포함할 수 있다.
이하, 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시에에 의한 캘리브레이션 장치(100)를 설명한다.
투영 변환 파라미터 산출부(110)는, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 엑스선 촬영 장치(200)가 3차원의 입체 형상을 2차원 엑스선 영상 내에 표시하는 특성을 나타내는 투영 변환 파라미터를 산출할 수 있다. 구체적으로, 투영 변환 파라미터 산출부(110)에는 팬텀(1)의 3차원 팬텀 좌표와, 팬텀(1)을 엑스선 촬영 장치(200)로 촬영한 2차원 팬텀 엑스선 영상(A)이 입력될 수 있다. 이후, 투영 변환 파라미터 산출부(110)는 2차원 팬텀 엑스선 영상(A)에 포함된 팬텀(1)의 2차원 팬텀 좌표와, 팬텀의 3차원 팬텀 좌표를 비교하여, 엑스선 촬영장치(200)의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출할 수 있다.
여기서, 팬텀(1)은 엑스선 촬영 장치(200)의 투영 변환 파라미터를 산출하기 위해 제작되는 입체 형상으로, 도3에 도시한 바와 같이, 정육면체에 쇠구슬 등으로 표시되는 특징점(e)이 포함될 수 있다. 팬텀(1)의 3차원 설계 정보는 미리 설정되어 있을 수 있으며, 3차원 설계 정보에는 팬텀(1)의 크기, 형상, 팬텀(1)에 포함된 각각의 특징점(e)들에 대한 좌표 정보 등이 포함될 수 있다. 3차원 설계정보에 저장되는 좌표 정보 등은 팬텀(1)의 좌표계를 기준으로 설정될 수 있다.
한편, 투영 변환 파라미터 산출부(110)에서 산출하는 투영 변환 파라미터(XI CMT)는 카메라 마커(CM)를 기준으로 하므로, 팬텀(1)의 3차원 설계정보에 설정된 3차원 팬텀 좌표를 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)로 변환할 수 있다. 구체적으로, 투영 변환 파라미터 산출부(110)는 먼저 팬텀(1)을 팬텀(1)에 부착되는 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)로 변환할 수 있다. 팬텀(p)의 3차원 설계 정보를 포함하고 있으므로, 팬텀(p)에 부착된 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표는 용이하게 도출가능하다. 실시예에 따라서는, 위치추적기(300)에 의하여 위치를 추적할 수 있는 프로브(probe)를 이용하여, 팬텀(1)에 포함된 특징점들을 지시하는 등의 방식으로 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 생성할 수 있다.
이후, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 위치추적기(300)를 이용하여 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)로 변환할 수 있다. 즉, CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)는,
Figure 112018040979710-pat00005
를 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, O는 위치추적기(400)의 위치, O CMT는 위치추적기(300)의 위치(O)를 기준으로 하는 좌표계에서 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 위치추적기(300)의 위치(O)를 기준으로 하는 좌표계에서 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표에 해당한다. 여기서, 제1 변환 파라미터 및 제2 변환 파라미터는 위치추적기(300)로부터 수신하는 환자 마커(PM)와 카메라 마커(CM)의 위치정보를 이용하여 계산가능하다. 따라서, 투영 변환 파라미터 산출부(110)에서는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를 도출할 수 있다.
CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를 계산한 이후에는, CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출할 수 있다. 구체적으로, CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)에서 팬텀(p)에 포함된 특징점(e)의 좌표가 (X, Y, Z)이고, 2차원 팬텀 엑스선 영상(XI)의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에서 동일 특징점(e)의 좌표가 (u, v)인 경우, 이 두 좌표 사이의 관계는 다음과 같다.
Figure 112018040979710-pat00006
여기서, w는 거리 가중치이고, P는 3Х4의 투영 변환 파라미터에 해당한다. 이후, 팬텀(1)의 3차원 설계 정보에 포함된 특징점들의 좌표정보들을 이용하여 SVD(single value decomposition) 알고리즘을 적용하면, 투영 변환 파라미터 P를 획득할 수 있다. 즉, 투영 변환 파라미터 생성부(110)를 통하여, 엑스선 촬영 장치(200)가 3차원 입체 형상을 2차원 엑스선 영상으로 변환시키는 특성을 나타내는 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 것이 가능하다.
파라미터 분해부(120)는, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 엑스선 촬영장치(200)의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해할 수 있다. 이후 내부 파라미터를 엑스선 촬영장치(200)의 이미징 파라미터, 외부 파라미터는 엑스선 촬영장치(200)의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 각각 설정할 수 있다.
도5에 도시한 바와 같이, 투영 변환 파라미터(XI CMT)는 2차원 엑스선 영상의 좌표계(XI)를 엑스선 촬영장치(200)의 기준좌표계(c)로 변환하고, 이후 이를 다시 카메라 마커(CM) 기준의 좌표계로 변환하는 방식으로도 구할 수 있다. 여기서, 엑스선 촬영장치(200)의 기준좌표계(c)는 엑스선 소스(210)의 중심점을 원점으로 하여 설정되는 좌표계일 수 있다.
즉, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를
Figure 112018040979710-pat00007
로 분해될 수 있으며, 여기서 XI CT는 내부 파라미터, C CMT는 외부 파라미터에 해당한다. 이 경우, 내부 파라미터는 엑스선 촬영장치(200)의 이미징 파라미터로 설정하고, 외부 파라미터는 엑스선 촬영장치(200)의 핸드-아이 변환 파라미터로 설정할 수 있다. 즉, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 분해하여, 엑스선 촬영장치(200)에 대한 이미징 파라미터(XI CT)와 핸드-아이 변환 파라미터(C CMT)를 동시에 얻을 수 있다. 여기서, 파라미터 분해부(120)는 산출한 투영 변환 파라미터(XI CMT)에 QR 분해(QR decomposition)를 적용하여, 각각의 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)를 산출할 수 있다.
여기서, XI CT는 2차원 엑스선 영상(A)의 좌표계(XI)에서 엑스선 촬영장치(200)의 기준좌표계(c)로의 변환관계를 나타내는 것으로, 엑스선 소스(210)의 물리적인 구조, 형상 등에 의하여 결정되는 내부 파라미터에 해당한다. 파라미터 분해부(120)는 추출한 내부파라미터(XI CT)는 엑스선 촬영장치(200)의 이미징 파라미터로 설정할 수 있다.
C CMT는 엑스선 촬영장치(200)의 기준 좌표계(c)에서 카메라 마커(CM) 기준의 좌표계로 변환하는 변환관계를 나타내는 것으로서, 핸드-아이 변환 파라미터에 해당한다. 즉, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 분해하여 생성되는 외부 파라미터가 핸드-아이 변환 파라미터로 국한되므로, 외부 파라미터 변위의 절대 수치값이 상대적으로 작게 제한될 수 있다. 따라서, 투영 변환 파라미터(XI CMT)의 행렬 분해의 수치적 안정성이 향상될 수 있으며, 결과적으로 구해지는 이미징 파라미터(XI CT)와 핸드-아이 변환 파라미터(C CMT)의 정확도도 향상될 수 있다.
또한, 기존에는 오차를 가지는 C PT를 외부 파라미터로 이용하여 핸드-아이 변환 파라미터(C CMT)를 계산하였으나, 여기서는 핸드-아이 변환 파라미터(C CMT)를 투영 변환 파라미터(XI CMT)로부터 직접 계산하므로 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치(100)는, 도6에 도시한 바와 같이, 프로세서(10), 메모리(40) 등의 물리적인 구성을 포함하는 것일 수 있으며, 메모리(40) 내에는 프로세서(10)에 의하여 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈이 포함될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 모듈에는, 투영 변환 파라미터 산출모듈, 파라미터 분해모듈 등이 포함될 수 있다.
프로세서(10)는, 다양한 소프트웨어 프로그램과, 메모리(40)에 저장되어 있는 명령어 집합을 실행하여 여러 기능을 수행하고 데이터를 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 주변인터페이스부(30)는, 컴퓨터 장치의 입출력 주변 장치를 프로세서(10), 메모리(40)에 연결할 수 있으며, 메모리 제어기(20)는 프로세서(10)나 컴퓨터 장치의 구성요소가 메모리(40)에 접근하는 경우에, 메모리 액세스를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서는, 프로세서(10), 메모리 제어기(20) 및 주변인터페이스부(30)를 단일 칩 상에 구현하거나, 별개의 칩으로 구현할 수 있다.
메모리(40)는 고속 랜덤 액세스 메모리, 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리 등을 포함할 수 있다. 또한, 메모리(40)는 프로세서(10)로부터 떨어져 위치하는 저장장치나, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통하여 엑세스되는 네트워크 부착형 저장장치 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 도6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치(100)는, 메모리(40)에 운영체제를 비롯하여, 응용프로그램에 해당하는 투영 변환 파라미터 산출모듈, 파라미터 분해모듈 등을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 모듈들은 상술한 기능을 수행하기 위한 명령어의 집합으로, 메모리(40)에 저장될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션장치(100)는, 프로세서(10)가 메모리(40)에 액세스하여 각각의 모듈에 대응하는 명령어를 실행할 수 있다. 다만, 투영 변환 파라미터 산출모듈, 파라미터 분해모듈은, 투영 변환 파라미터 산출부, 파라미터 분해부에 각각 대응하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 방법은 투영 변환 파라미터 산출 단계(S10) 및 파라미터 분해단계(S20)를 포함할 수 있다.
이하, 도7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 캘리브레이션 방법을 설명한다.
투영 변환 파라미터 산출단계(S10)에서는, 엑스선 촬영 장치가 3차원의 입체 형상을 2차원 엑스선 영상 내에 표시하는 특성을 나타내는 투영 변환 파라미터를 산출할 수 있다. 구체적으로, 투영 변환 파라미터 산출단계(S10)에서는, 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 엑스선 촬영장치로 촬영한 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출할 수 있다.
여기서, 투영 변환 파라미터 산출단계(S10)는 복수의 단계를 더 포함할 수 있으며, 먼저 팬텀의 3차원 설계정보를 이용하여, 팬텀을 환자 마커(PM: Patient Marker)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)로 표시하는 단계를 수행할 수 있다. 팬텀은 엑스선 촬영 장치의 투영 변환 파라미터를 산출하기 위하여 제작된 입체 형상으로, 팬텀의 3차원 설계 정보는 미리 설정되어 있을 수 있다. 따라서, 팬텀에 부착된 환자 마커를 기준으로 팬텀의 3차원 좌표를 설정하여, PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 생성할 수 있다.
이후, 카메라 마커(CM) 및 환자 마커(PM)의 위치를 추적하는 위치추적기를 이용하여, PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하는 단계를 수행할 수 있다. 구체적으로, CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)는
Figure 112018040979710-pat00008
를 이용하여 계산할 수 있다. 이때, O는 위치추적기의 위치이고, O CMT는 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표에 해당한다. 따라서, CM 기준 3차원 팬텀 좌표를 산출할 수 있다.
CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를 계산한 이후에는, CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 단계를 수행할 수 있다. DLT를 이용하여 투영 변환 파라미터를 산출하는 구체적인 내용은 앞서 설명하였으므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
파라미터 분해단계(S20)에서는, 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 외부 파라미터는 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정할 수 있다.
구체적으로,
Figure 112018040979710-pat00009
를 이용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해할 수 있으며, 내부 파라미터(XI CT)를 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 외부 파라미터(C CMT)를 핸드-아이 변환 파라미터로 각각 설정할 수 있다. 여기서, 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)는, 투영 변환 파라미터(XI CMT)에 QR 분해(QR decomposition)를 적용하여 산출할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1: 팬텀 100: 캘리브레이션 장치
110: 투영 변환파라미터 산출부 120: 파라미터 분해부
200: 엑스선 촬영 장치 300: 위치추적기
S10: 투영 변환파라미터 산출단계 S20: 파라미터 분해단계

Claims (10)

  1. 캘리브레이션 장치를 이용한 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법에 있어서,
    엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 투영 변환 파라미터 산출 단계; 및
    상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를, 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는 파라미터 분해단계를 포함하는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투영 변환 파라미터 산출 단계는
    상기 팬텀의 3차원 설계정보를 이용하여, 상기 팬텀을 상기 팬텀에 부착된 환자 마커(PM: Patient Marker)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ13D)로 표시하는 단계;
    상기 카메라 마커 및 환자 마커의 위치를 추적하는 위치추적기를 이용하여, 상기 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 상기 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하는 단계; 및
    상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 상기 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여, 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하는 단계는
    상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를,
    Figure 112018040979710-pat00010

    를 이용하여 계산하며, O는 상기 위치추적기의 위치이고, O CMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 상기 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표인 것을 특징으로 하는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파라미터 분해단계는
    Figure 112018040979710-pat00011

    를 이용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터(XI CT)를 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터(C CMT)를 상기 핸드-아이 변환 파라미터로 설정하는 것을 특징으로 하는 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법.
  5. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 캘리브레이션 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  6. 엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 투영 변환 파라미터 산출부; 및
    상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는 파라미터 분해부를 포함하는 캘리브레이션 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투영 변환 파라미터 산출부는
    상기 팬텀의 3차원 설계정보를 이용하여, 상기 팬텀을 상기 팬텀에 부착된 환자 마커(PM: Patient Marker)를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ13D)로 표시하고,
    상기 카메라 마커 및 환자 마커의 위치를 추적하는 위치추적기를 이용하여, 상기 PM 기준 3차원 팬텀 좌표(PMρ3D)를 상기 카메라 마커(CM)을 기준으로 하는 CM 기준 3차원 팬텀 좌표로 변환하며,
    상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와 상기 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)에 DLT(Direct Linear Transform)를 적용하여, 상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 투영 변환 파라미터 산출부는
    상기 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)를,
    Figure 112018040979710-pat00012

    를 이용하여 계산하며, O는 상기 위치추적기의 위치이고, O CMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 카메라 마커(CM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제1 변환 파라미터, O PMT는 상기 위치추적기의 위치를 기준으로 하는 좌표계에서 상기 환자 마커(PM)를 기준으로 하는 좌표계로의 좌표변환을 위한 제2 변환 파라미터이고, PMρ3D는 상기 환자 마커를 기준으로 하는 PM 기준 3차원 팬텀 좌표인 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 파라미터 분해부는
    Figure 112018040979710-pat00013

    를 이용하여 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터(XI CT)를 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터(C CMT)를 상기 핸드-아이 변환 파라미터로 설정하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  10. 프로세서; 및
    상기 프로세서에 커플링된 메모리를 포함하는 것으로서,
    상기 메모리는 상기 프로세서에 의하여 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 모듈은,
    엑스선 촬영장치에 부착된 카메라 마커(CM: Camera Marker)를 기준으로 하는 팬텀(Phantom)의 CM 기준 3차원 팬텀 좌표(CMρ3D)와, 상기 엑스선 촬영장치로 촬영한 상기 팬텀의 2차원 팬텀 엑스선 영상에 포함된 상기 팬텀의 2차원 팬텀 좌표(XIρ2D)를 비교하여, 상기 엑스선 촬영장치의 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 산출하고,
    상기 투영 변환 파라미터(XI CMT)를 상기 엑스선 촬영장치의 기준좌표계(c)를 이용하여 내부 파라미터(XI CT)와 외부 파라미터(C CMT)로 분해하고, 상기 내부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 이미징 파라미터, 상기 외부 파라미터는 상기 엑스선 촬영장치의 핸드-아이(Hand-eye) 변환 파라미터로 설정하는,
    캘리브레이션 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111973212B (zh) * 2020-08-19 2022-05-17 杭州三坛医疗科技有限公司 参数标定方法和参数标定装置
KR102383656B1 (ko) * 2021-05-14 2022-04-08 김일곤 방사선 촬영기의 영상품질 검증장치
KR102593247B1 (ko) * 2021-06-21 2023-10-24 주식회사 쓰리디산업영상 컴퓨터 단층 촬영의 기하 보정 방법 및 기하 보정 장치
KR20230158151A (ko) * 2022-05-10 2023-11-20 주식회사 고영테크놀러지 대상체 또는 수술 도구의 위치를 결정하는 방법 및 시스템
CN117086885B (zh) * 2023-10-18 2024-02-02 深圳市信润富联数字科技有限公司 机械臂位置的校准方法及装置、存储介质、电子装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080285725A1 (en) 2007-05-05 2008-11-20 Ziehm Imaging Gmbh Method and apparatus for calibrating an x-ray diagnostic system
US20110135053A1 (en) 2008-08-13 2011-06-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Calibration method for ring artifact correction in non-ideal isocentric 3d rotational x-ray scanner systems using a calibration phantom based rotation center finding algorithm

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130127356A (ko) * 2012-05-14 2013-11-22 삼성전자주식회사 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법
DE102013209158A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Fiagon Gmbh Verfahren zum Einbinden mittels eines bildgebenden Verfahrens gewonnener Daten
KR101524937B1 (ko) * 2013-10-25 2015-06-02 중앙대학교 산학협력단 방사선 캘리브레이션 방법 및 그에 의한 캘리브레이션 장치
KR102393294B1 (ko) * 2014-09-26 2022-05-03 삼성전자주식회사 의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어 방법
KR102369343B1 (ko) * 2014-12-05 2022-03-03 삼성전자주식회사 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법
KR102289327B1 (ko) * 2017-04-19 2021-08-11 재단법인대구경북과학기술원 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080285725A1 (en) 2007-05-05 2008-11-20 Ziehm Imaging Gmbh Method and apparatus for calibrating an x-ray diagnostic system
US20110135053A1 (en) 2008-08-13 2011-06-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Calibration method for ring artifact correction in non-ideal isocentric 3d rotational x-ray scanner systems using a calibration phantom based rotation center finding algorithm

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