KR102141541B1 - 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법 - Google Patents

뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내시경 기기(10)로서, 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 거리 정보 측정부(100); 신체 내부의 영상을 촬영하는 카메라부(200); 상기 카메라부(200)에 의해 촬영된 영상에서 상기 병변이 포함된 이미지를 추출하는 이미지 추출부(300); 상기 이미지 추출부(300)에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 이미지 변환부(400); 상기 이미지 변환부(400)에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 윤곽 이미지 생성부(500); 상기 윤곽 이미지 생성부(500)에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 뎁스 맵 생성부(600); 및 상기 거리 정보 측정부(100)에서 측정한 거리 정보와 상기 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 병변 부피 측정 방법으로서, (1) 내시경 기기(10)를 이용해 측정된 거리 정보 및 신체 내부의 영상을 수집하는 단계; (2) 상기 단계 (1)에서 수집된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 단계; (3) 상기 단계 (2)에 의해 추출된 상기 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계; (4) 상기 단계 (3)에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 단계; (5) 상기 단계 (4)에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 단계; 및 (6) 상기 단계 (1)에서 수집한 거리 정보와 상기 단계 (5)에서 생성된 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10) 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법에 따르면, 내시경 기기(10)와 병변간의 거리를 이용하여 병변의 실제 크기를 정확하게 도출하고 뎁스 맵(Depth Map)을 작성하여 3차원 좌표계에 병변을 표시함으로써, 병변의 부피를 측정할 수 있다.

Description

뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법{ENDOSCOPE APPARATUS FOR MEASURING LESION VOLUME USING DEPTH MAP AND METHOD FOR MEASURING LESION VOLUME USING THE APPARATUS}
본 발명은 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 내시경 기기는 신체 내부를 직접 관찰할 수 있는 의료기구이다. 이러한 내시경에는 하나의 통으로 되어 있어 장기를 직접 육안으로 볼 수 있는 형태, 렌즈 시스템을 이용하는 형태, 카메라를 직접 장기에 삽입하는 형태, 유리섬유를 사용한 파이어스코프 등이 있다. 내시경 기기는 일반적으로 도선 또는 광섬유와 같은 통신 케이블을 통하여 외부 기기로 촬영 이미지를 전송하는데, 최근에는 캡슐형 내시경 장치도 개발되었다(국내특허출원 제10-2007-0070865호 참조). 이와 같은 내시경 기기는 신체 내부 영상을 촬영하여 신체 내부에서 병변 유무를 판별하는 데에 사용한다.
최근 국내에서 발생 및 발견이 증가되고 있는 대장용종 및 대장암의 경우 2008년 보건복지가족부 통계연보에 따르면, 국내의 대장암 발생률은 인구 10만 명 당 남자에서 54.7명, 여자에서는 36.9명으로 남녀에서 각각 두 번째와 네 번째로 많이 발생하는 암이다. 이러한 대장암의 대부분은 장기간의 선종-암화과정을 거쳐 발생하므로, 대장내시경 검사를 통해 진행 샘종의 발견 및 제거가 중요하다. 국내에서 50세 이상 성인 2307명을 대상으로 한 연구에서 대장 샘종이 40.5%에서 발견되었으며, 진행 샘종은 2.5% 였다고 보고된바 있다. 내시경 검사에서 병변의 크기는 대장용종 및 대장암과 조기위암 등 다양한 질환에서 예후를 예측할 수 있는 주요 인자이며, 경우에 따라서는 치료의 방침이 달라질 뿐 만 아니라, 향후 추적 검사 등에서도 다른 전략을 필요로 한다. 현재 대장암으로 진행의 위험성이 높다고 알려진 진행 샘종의 정의는 크기가 10㎜ 이상이거나 조직 생검 결과 융모성 용종이거나 고분화 이형증을 동반하는 경우이다. 따라서 용종의 크기가 매우 중요한 인자이므로 용종 크기의 정확한 측정이 중요하다. 여러 논문에 따르면 대장용종의 크기에 따라 ≤5㎜, 6-9㎜, ≥10㎜로 나누었을 때, 진행성 용종일 경우가 0.9%, 4.9%, 73.5%로 보고하고 있으므로 10㎜ 이하의 용종도 그 크기에 따라 위험 정도가 다르기 때문에 정확한 크기의 측정이 중요하다.
하지만 기존의 내시경 검사로 용종 크기를 측정하는 방법은 일반적으로 생검 겸자 크기(6-9㎜)를 기준으로 대략적으로 판단하여 기술하기 때문에 시술자에 따라 그 편차가 상당히 크다. 즉, 종래의 용종 크기를 측정하는 방법으로는 용종 크기 측정 결과가 매우 부정확한 문제가 있었다. 이에 따라 내시경 시술 시 병변의 정확한 크기 측정을 위한 장치 개발이 요구되고 있다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 등록번호 제10-1719322호(발명의 명칭: vSLAM 기법을 이용하여 병변과 주변조직의 3차원 정보를 측정할 수 있는 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 측정 방법) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 내시경 기기와 병변간의 거리를 이용하여 병변의 실제 크기를 정확하게 도출하고 뎁스 맵(Depth Map)을 작성하여 3차원 좌표계에 병변을 표시함으로써, 병변의 부피를 측정할 수 있는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기는,
내시경 기기로서,
상기 내시경 기기의 튜브 말단에 구비되고, 상기 내시경 기기의 튜브 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 거리 정보 측정부;
신체 내부의 영상을 촬영하는 카메라부;
상기 카메라부에 의해 촬영된 영상에서 상기 병변이 포함된 이미지를 추출하는 이미지 추출부;
상기 이미지 추출부에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 이미지 변환부;
상기 이미지 변환부에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 윤곽 이미지 생성부;
상기 윤곽 이미지 생성부에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 뎁스 맵 생성부; 및
상기 거리 정보 측정부에서 측정한 거리 정보와 상기 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 병변 위치 및 부피 측정 판단부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 거리 정보 측정부는,
상기 내시경 기기의 튜브 말단에서 상기 병변에 광 또는 초음파를 조사하는 조사 모듈;
상기 병변으로부터 반사되는 광 또는 초음파를 수신하는 수신 모듈; 및
상기 내시경 기기의 튜브 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 산출 모듈을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 조사 모듈 또는 수신 모듈은,
레이저, 초음파 및 적외선을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 조사 또는 수신할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 산출 모듈은,
상기 조사 모듈이 광 또는 초음파를 조사한 시각과 상기 수신 모듈이 광 또는 초음파를 수신한 시각의 차이를 이용하여, 상기 내시경 기기 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 이미지 추출부는,
상기 거리 정보 측정부에서 측정한 거리 정보와 상기 병변이 포함된 이미지를 이용하여 실제 병변의 크기를 도출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 이미지 변환부는,
상기 이미지 추출부에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하여, 변환된 흑백 이미지에서 명도를 판별할 수 있다.
바람직하게는, 기 병변 위치 및 부피 측정 판단부는,
상기 뎁스 맵 생성부에 의해 생성된 뎁스 맵을 이용하여 3차원 좌표계에 상기 병변을 표시할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 병변 위치 및 부피 측정 판단부는,
상기 3차원 좌표계에 표시된 결과물을 이용하여 병변의 부피를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기는,
상기 내시경 기기의 튜브 말단에 구비되고, 상기 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 상기 신체 내부를 조명하는 조명부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기는,
캡슐형이고, 상기 캡슐형 내시경 기기로부터 외부 기기로 획득 영상 정보 및 측정된 거리 정보를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기는,
케이블형이고, 상기 케이블 내에 길이 방향으로 통공되어 시술 도구가 삽입되는 공간을 형성하는 시술 도구 삽입공을 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법은,
병변 부피 측정 방법으로서,
(1) 내시경 기기를 이용해 측정된 거리 정보 및 신체 내부의 영상을 수집하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 수집된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)에 의해 추출된 상기 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계;
(4) 상기 단계 (3)에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 단계; 및
(6) 상기 단계 (1)에서 수집한 거리 정보와 상기 단계 (5)에서 생성된 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)은,
(1-1) 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 신체 내부를 조명하는 단계;
(1-2) 내시경 기기의 튜브 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 단계; 및
(1-3) 상기 신체 내부의 영상을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1-2)는,
(1-2-1) 상기 내시경 기기의 튜브 말단에서 상기 병변에 광 또는 초음파를 조사하는 단계;
(1-2-2) 상기 병변으로부터 반사되는 광 또는 초음파를 수신하는 단계; 및
(1-2-3) 상기 내시경 기기의 튜브 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1-2-1) 또는 단계 (1-2-2)에서는,
레이저, 초음파 및 적외선을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 조사 또는 수신할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1-2-3)에서는,
상기 단계 (1-2-1)에서 광 또는 초음파를 조사한 시각과 상기 단계 (1-2-2)에서 광 또는 초음파를 수신한 시각의 차이를 이용하여, 상기 내시경 기기 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,
상기 단계 (1)에서 수집된 거리 정보와 상기 병변이 포함된 이미지를 이용하여, 실제 병변의 크기를 도출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,
상기 단계 (2)에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하여, 변환된 흑백 이미지에서 명도를 판별할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (6)에서는,
상기 단계 (5)에 의해 생성된 뎁스 맵을 이용하여 3차원 좌표계에 상기 병변을 표시할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (6)에서는,
상기 3차원 좌표계에 표시된 결과물을 이용하여 병변의 부피를 산출할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법에 따르면, 내시경 기기와 병변간의 거리를 이용하여 병변의 실제 크기를 정확하게 도출하고 뎁스 맵(Depth Map)을 작성하여 3차원 좌표계에 병변을 표시함으로써, 병변의 부피를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 구성을 블록도로 도시한 도면.
도 2는 대장 내시경에서 발견된 대장 용종의 사진으로서 내시경 기기를 (a) 가까이 접근시켰을 때의 모습, (b) 멀리 두었을 때의 모습, (c) 생검용 겸자(8㎜)를 이용하여 용종의 크기를 측정하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 이미지 추출부에서 병변이 포함된 이미지를 추출한 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 이미지 추출부에서 병변의 크기를 도출하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기에서 좌표를 이용해 병변의 면적을 도출하는 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 이미지 변환부에서 이미지 추출부에 의해 추출된 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환한 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 윤곽 이미지 생성부에서 생성한 윤곽 이미지를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 뎁스 맵 생성부에서 생성한 뎁스 맵을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기의 뎁스 맵 생성부에서 생성한 뎁스 맵에서 병변을 노란색으로 표시한 모습을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법의 흐름도를 도시한 도면.
이하에서는 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 동일 또는 유사한 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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 구성을 블록도로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)는, 거리 정보 측정부(100), 카메라부(200), 이미지 추출부(300), 이미지 변환부(400), 윤곽 이미지 생성부(500), 뎁스 맵 생성부(600), 및 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)를 포함하여 구성될 수 있으며, 조명부(800) 및 통신부(900)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 각각의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
거리 정보 측정부(100)는, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 역할을 수행할 수 있다. 도 2는 대장 내시경에서 발견된 대장 용종의 사진으로서 내시경 기기(10)를 (a) 가까이 접근시켰을 때의 모습, (b) 멀리 두었을 때의 모습, (c) 생검용 겸자(8㎜)를 이용하여 용종의 크기를 측정하는 모습을 도시한 도면이다. 도 2의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 내시경 기기(10)로 신체 내부 병변을 영상으로 출력하는 경우, 내시경 기기(10)와 병변 사이의 거리에 따라 병변의 크기가 다르게 보인다. 따라서 병변의 실제 크기를 도출하기 위해서는 생검용 겸자(8㎜)를 병변의 최근접 부위에 대고 육안으로 촬영 화면에 표시되는 생검용 겸자와의 크기 비교를 통하여 대략적인 병변의 크기를 유추해야 했다. 이와 같은 생검용 겸자를 이용한 병변의 크기 측정은 특히 5㎜에서 10㎜ 내외의 크기 차이에 민감한 대장 용종에서는 정확한 진단에 영향을 미칠 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 내시경 기기(10)와 신체 내부 병변 사이의 거리 정보를 측정하는 거리 정보 측정부(100)를 내시경 기기(10)에 장착함으로써, 병변의 정확한 실제 크기를 도출할 수 있다. 즉, 내시경 기기(10) 말단부에 레이저, 초음파 혹은 적외선을 이용한 거리 정보 측정부(100)를 구성하여 내시경 기기(10)와 목표로 하는 병변 간의 거리 정보를 측정하여 화면상에서 객관적으로 병변의 크기를 측정할 수 있게 된다. 이와 같이, 대장 용종이나 다른 병변의 크기를 객관적으로 측정함으로써, 개인 혹은 병원 간의 편차를 줄이고, 내시경 검사의 새로운 표준으로 자리 잡아 환자의 치료와 추적 검사에 도움이 될 수 있다. 또한, 이는 내시경뿐만 아니라 렌즈를 이용한 다양한 검사법에서 동일하게 이용될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 거리 정보 측정부(100)는, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고 병변에 광 또는 초음파를 조사하는 조사 모듈, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고 병변으로부터 반사되는 광 또는 초음파를 수신하는 수신 모듈, 및 조사 모듈의 조사 신호와 수신 모듈의 수신 신호를 분석하여 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 병변까지의 거리 정보를 산출하는 산출 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 조사 모듈 또는 수신 모듈은, 레이저, 초음파 및 적외선을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 조사 또는 수신할 수 있고, 산출 모듈은, 조사 모듈이 광 또는 초음파를 조사한 시각과 수신 모듈이 광 또는 초음파를 수신한 시각의 차이를 이용하여, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 병변까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.
카메라부(200)는, 신체 내부의 영상을 촬영하는 역할을 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 카메라부(200)는, 신체 내부의 병변을 포함한 주변조직을 촬영하여 내시경 기기(10)를 사용하는 사용자에게 영상 정보를 전달할 수 있다.
이미지 추출부(300)는, 카메라부(200)에 의해 촬영된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 역할을 할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 이미지 추출부(300)에서 병변이 포함된 이미지를 추출한 모습을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 추출부(300)는, 병변의 길이, 크기 및 부피를 측정하기 위해 병변이 포함된 이미지를 카메라부(200)에 의해 촬영된 영상에서 추출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 이미지 추출부(300)에서 병변의 크기를 도출하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이미지 추출부(300)는, 렌즈의 화각(θ), 초점거리(d) 및 프레임의 길이(l)를 이용하여 병변의 실제 크기를 측정할 수 있다. 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 병변까지의 거리 정보(D)와 렌즈의 화각(θ)으로 아래의 수학식 1을 통해 전체촬영영역(L)의 길이를 도출할 수 있다.
Figure 112018058605276-pat00001
또한, 프레임 상 병변의 길이(sl)와 프레임의 길이(l)의 비를 이용하여 전체촬영영역(L) 내 병변의 길이(SL)를 아래의 수학식 2를 통해 도출할 수 있다.
Figure 112018058605276-pat00002
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)에서 좌표를 이용해 병변의 면적을 도출하는 모습을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도출된 병변의 길이를 이용하여 촬영화면을 좌표화함으로써 보다 정확한 병변의 길이를 도출할 수 있고 더 나아가 병변의 크기를 도출할 수 있다.
이미지 변환부(400)는, 이미지 추출부(300)에 의해 추출된 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 역할을 할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 이미지 변환부(400)에서, 이미지 추출부(300)에 의해 추출된 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환한 모습을 도시한 도면이다. 이미지 변환부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같은 병변이 포함된 이미지를 도 6에 도시된 바와 같이 흑백으로 변환하여, 변환된 흑백 이미지에서 명도를 판별할 수 있다.
윤곽 이미지 생성부(500)는, 이미지 변환부(400)에 의해 변환된 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 윤곽 이미지 생성부(500)에서 생성한 윤곽 이미지를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 윤곽 이미지 생성부(500)는, 이미지 변환부(400)에 의해 변환된 흑백 이미지의 명도를 판별하여 윤곽 이미지를 생성할 수 있다.
뎁스 맵 생성부(600)는, 윤곽 이미지 생성부(500)에 의해 생성된 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 역할을 할 수 있다. 뎁스 맵이란 영상내의 사물들 사이에 대한 3차원 거리 차이를 나타낸 지도를 의미한다. 뎁스 맵에 나타난 사물들은 각 픽셀마다 0부터 255사이의 값으로 표현되고 높은 값(흰색)을 가질수록 가까운 곳을 나타낸다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 뎁스 맵 생성부(600)에서 생성한 뎁스 맵을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 뎁스 맵 생성부(600)는 뎁스 맵을 생성하여 병변이 포함된 영역의 깊이를 나타내는 지도를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 뎁스 맵 생성부(600)에서 생성한 뎁스 맵에서 병변을 노란색으로 표시한 모습을 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 기기(10)는 뎁스 맵 생성부(600)에서 생성한 뎁스 맵을 이용하여 병변이 이미지의 다른 부분과 구별되도록 다른 색으로 표시할 수 있다.
병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)는, 거리 정보 측정부(100)에서 측정한 거리 정보와 뎁스 맵 생성부(600)에서 생성한 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)의 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)는, 윤곽 이미지 생성부(500)에 의해 생성된 윤곽 이미지와 뎁스 맵 생성부(600)에 의해 생성된 뎁스 맵을 이용하여 3차원 좌표계에 병변을 표시하여 병변의 길이, 크기 및 부피를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)는, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 상기 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 상기 신체 내부를 조명하는 조명부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내시경 기기(10)는, 캡슐형이고, 캡슐형 내시경 기기(10)로부터 외부 기기로 획득 영상 정보 및 측정된 거리 정보를 전송하는 통신부(900)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)는 케이블 형이고, 케이블 내에 길이 방향으로 통공되어 시술 도구가 삽입되는 공간을 형성하는 시술 도구 삽입공을 더 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 시술 도구란, 생검용 겸자 등을 의미할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법은, 내시경 기기(10)를 이용해 측정된 거리 정보 및 신체 내부의 영상을 수집하는 단계(S100), 단계 S100에 의해 촬영된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 단계(S200), 단계 S200에 의해 추출된 상기 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계(S300), 단계 S300에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 단계(S400), 단계 S400에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 단계(S500) 및 단계 S100에서 수집한 거리 정보와 단계 S500에서 생성된 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 단계(S600)를 포함하여 구성될 수 있다.
각각의 단계들과 관련된 상세한 내용들은, 앞서 본 발명의 일실시예에 따른 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10)와 관련하여 충분히 설명되었으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정용 내시경 기기(10) 및 이를 이용한 병변 부피 측정 방법에 따르면, 내시경 기기(10)와 병변간의 거리를 이용하여 병변의 실제 크기를 정확하게 도출하고 뎁스 맵(Depth Map)을 작성하여 3차원 좌표계에 병변을 표시함으로써, 병변의 부피를 측정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 기기
11: 튜브
100: 거리 정보 측정부
200: 카메라부
300: 이미지 추출부
400: 이미지 변환부
500: 윤곽 이미지 생성부
600: 뎁스 맵 생성부
700: 병변 위치 및 부피 측정 판단부
800: 조명부
900: 통신부
S100: 내시경 기기(10)를 이용해 측정된 거리 정보 및 신체 내부의 영상을 수집하는 단계
S200: 단계 S100에 의해 촬영된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 단계
S300: 단계 S200에 의해 추출된 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계
S400: 단계 S300에 의해 변환된 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 단계
S500: 단계 S400에 의해 생성된 윤곽 이미지를 이용하여 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 단계
S600: 단계 S100에서 수집한 거리 정보와 단계 S500에서 생성된 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 단계

Claims (20)

  1. 내시경 기기(10)로서,
    상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 거리 정보 측정부(100);
    신체 내부의 영상을 촬영하는 카메라부(200);
    상기 카메라부(200)에 의해 촬영된 영상에서 상기 병변이 포함된 이미지를 추출하는 이미지 추출부(300);
    상기 이미지 추출부(300)에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 이미지 변환부(400);
    상기 이미지 변환부(400)에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 윤곽 이미지 생성부(500);
    상기 윤곽 이미지 생성부(500)에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여, 영상 내의 사물들 사이에 대한 3차원 거리 차이를 나타낸 지도로서 각 픽셀마다 0부터 255사이의 값으로 표현되는 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 뎁스 맵 생성부(600); 및
    상기 거리 정보 측정부(100)에서 측정한 거리 정보와 상기 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)를 포함하여,
    상기 이미지 추출부(300)에서 추출된 단일한 이미지 및 상기 거리 정보 측정부(100)에서 측정한 거리 정보로부터 병변의 위치 및 부피를 측정하며,
    상기 이미지 추출부(300)는,
    상기 거리 정보 측정부(100)에서 측정한 거리 정보와 상기 병변이 포함된 이미지를 이용하여 실제 병변의 크기를 도출하되,
    내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 병변까지의 거리 정보(D)와 렌즈의 화각(θ)으로 수학식
    Figure 112020025222537-pat00013
    을 통해 전체촬영영역(L)의 길이를 도출하고, 프레임 상 병변의 길이(sl)와 프레임의 길이(l)의 비를 이용하여 전체촬영영역(L) 내 병변의 길이(SL)를 수학식
    Figure 112020025222537-pat00014
    를 통해 도출하며,
    상기 이미지 변환부(400)는,
    상기 이미지 추출부(300)에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하여, 변환된 흑백 이미지에서 명도를 판별하여 윤곽 이미지가 생성되도록 하며,
    상기 뎁스 맵 생성부(600)는,
    상기 뎁스 맵을 생성하여 병변이 포함된 영역의 깊이를 나타내는 지도를 생성하고, 상기 뎁스 맵을 이용하여 병변이 이미지의 다른 부분과 구별되도록 다른 색으로 표시하며,
    상기 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)는,
    상기 뎁스 맵 생성부(600)에 의해 생성된 뎁스 맵을 이용하여 3차원 좌표계에 상기 병변을 표시하고, 상기 3차원 좌표계에 표시된 결과물을 이용하여 병변의 부피를 산출하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 거리 정보 측정부(100)는,
    상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에서 상기 병변에 광 또는 초음파를 조사하는 조사 모듈;
    상기 병변으로부터 반사되는 광 또는 초음파를 수신하는 수신 모듈; 및
    상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 산출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  3. 제2항에 있어서, 상기 조사 모듈 또는 수신 모듈은,
    레이저, 초음파 및 적외선을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 조사 또는 수신하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  4. 제2항에 있어서, 상기 산출 모듈은,
    상기 조사 모듈이 광 또는 초음파를 조사한 시각과 상기 수신 모듈이 광 또는 초음파를 수신한 시각의 차이를 이용하여, 상기 내시경 기기(10) 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10)는,
    상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 상기 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 상기 신체 내부를 조명하는 조명부(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  10. 제1항에 있어서, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10)는,
    캡슐형이고, 상기 캡슐형 내시경 기기(10)로부터 외부 기기로 획득 영상 정보 및 측정된 거리 정보를 전송하는 통신부(900)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  11. 제1항에 있어서, 상기 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10)는,
    케이블형이고, 상기 케이블 내에 길이 방향으로 통공되어 시술 도구가 삽입되는 공간을 형성하는 시술 도구 삽입공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 측정용 내시경 기기(10).
  12. 병변 부피 측정 방법으로서, 내시경 기기(10)가,
    (1) 상기 내시경 기기(10)가, 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에 구비되고, 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 거리 정보 측정부(100)에서 측정된 거리 정보 및 카메라부(200)에서 촬영된 신체 내부의 영상을 수집하는 단계;
    (2) 이미지 추출부(300)가, 상기 단계 (1)에서 수집된 영상에서 병변이 포함된 이미지를 추출하는 단계;
    (3) 이미지 변환부(400)가, 상기 단계 (2)에 의해 추출된 상기 병변이 포함된 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계;
    (4) 윤곽 이미지 생성부(500)가, 상기 단계 (3)에 의해 변환된 상기 흑백 이미지를 이용하여 윤곽 이미지를 생성하는 단계;
    (5) 뎁스 맵 생성부(600)가, 상기 단계 (4)에 의해 생성된 상기 윤곽 이미지를 이용하여, 영상 내의 사물들 사이에 대한 3차원 거리 차이를 나타낸 지도로서 각 픽셀마다 0부터 255사이의 값으로 표현되는 뎁스 맵(Depth Map)을 생성하는 단계; 및
    (6) 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)가, 상기 단계 (1)에서 수집한 거리 정보와 상기 단계 (5)에서 생성된 뎁스 맵을 이용하여 병변의 위치 및 부피를 측정하는 단계를 포함하여,
    상기 단계 (2)에서 추출된 단일한 이미지 및 상기 단계 (1)에서 수집한 거리 정보로부터 병변의 위치 및 부피를 측정하며,
    상기 단계 (2)에서는, 상기 이미지 추출부(300)가,
    상기 단계 (1)에서 수집된 거리 정보와 상기 병변이 포함된 이미지를 이용하여, 실제 병변의 크기를 도출하되,
    내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 병변까지의 거리 정보(D)와 렌즈의 화각(θ)으로 수학식
    Figure 112020025222537-pat00015
    을 통해 전체촬영영역(L)의 길이를 도출하고, 프레임 상 병변의 길이(sl)와 프레임의 길이(l)의 비를 이용하여 전체촬영영역(L) 내 병변의 길이(SL)를 수학식
    Figure 112020025222537-pat00016
    를 통해 도출하며,
    상기 단계 (3)에서는, 상기 이미지 변환부(400)가,
    상기 단계 (2)에 의해 추출된 상기 이미지를 흑백 이미지로 변환하여, 변환된 흑백 이미지에서 명도를 판별하여 윤곽 이미지가 생성되도록 하며,
    상기 단계 (5)에서는, 상기 뎁스 맵 생성부(600)는,
    상기 뎁스 맵을 생성하여 병변이 포함된 영역의 깊이를 나타내는 지도를 생성하고, 상기 뎁스 맵을 이용하여 병변이 이미지의 다른 부분과 구별되도록 다른 색으로 표시하며,
    상기 단계 (6)에서는, 상기 병변 위치 및 부피 측정 판단부(700)가,
    상기 단계 (5)에 의해 생성된 뎁스 맵을 이용하여 3차원 좌표계에 상기 병변을 표시하고, 상기 3차원 좌표계에 표시된 결과물을 이용하여 병변의 부피를 산출하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 단계 (1)은,
    (1-1) 조명부(800)가, 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 신체 내부를 조명하는 단계;
    (1-2) 거리 정보 측정부(100)가, 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단과 병변과의 거리 정보를 측정하는 단계; 및
    (1-3) 카메라(200)가, 상기 신체 내부의 영상을 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 (1-2)는,
    (1-2-1) 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단에서 상기 병변에 광 또는 초음파를 조사하는 단계;
    (1-2-2) 상기 병변으로부터 반사되는 광 또는 초음파를 수신하는 단계; 및
    (1-2-3) 상기 내시경 기기(10)의 튜브(11) 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 단계 (1-2-1) 또는 단계 (1-2-2)에서는,
    레이저, 초음파 및 적외선을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 조사 또는 수신하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 단계 (1-2-3)에서는,
    상기 단계 (1-2-1)에서 광 또는 초음파를 조사한 시각과 상기 단계 (1-2-2)에서 광 또는 초음파를 수신한 시각의 차이를 이용하여, 상기 내시경 기기(10) 말단으로부터 상기 병변까지의 거리 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 뎁스 맵을 이용한 병변 부피 측정 방법.
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