KR102197422B1 - 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템은 가시광선 파장의 엘이디(LED) 및 단파장 차단 필터를 이용하여 치아를 촬영하는 영상 촬영부; 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할하여 우식 병소를 검출하는 영상 처리부; 및 상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단하는 조기 진단부를 포함한다.

Description

모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR EARLY DIAGNOSIS OF DENTAL CARIES BASED ON MOBILE FLUORESCENCE IMAGING}
본 발명의 실시예들은 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
치아는 소화기 계통의 첫 부분으로 상하 짝을 이루어 단단한 사기질 조직으로 되어 있어 입안의 음식물을 잘게 부수어 소화되기 쉽도록 하는 기관이다. 또한 정확한 발음과 말을 하는 데도 도움을 주는 부위로 중요한 기관이다. 치아 건강은 식사 등의 일상 생활에 영향을 끼칠 수 있으며 건강에도 악영향을 끼칠 수 있다.
일상 생활에 있어서, 치아는 중요한 부위로, 꾸준한 위생 관리를 통해 구강 건강을 유지할 수 있다. 그렇기 때문에 예방적인 조치가 요구된다. 이러한 구강 위생의 관심도가 높아지면서 질환자 또는 일반 사용자의 구강 질환에 대한 상세 요구나 구강 건강을 관리하기 위한 조기 치아 우식 병소의 탐지의 중요성이 부각되고 있다.
치아 우식증은 미생물이 분비하는 산에 의해 치아 표면이 용해되는 질환으로 주 유발 원인은 치아 표면에 생성된 플라그(치석)이다. 치석이란 치면의 세균막을 의미하는데 타액이 치아와 잇몸 사이의 공간에서 무기질이 침착되어 만들어진 것으로 잇몸에도 영향을 주어 치주 질환도 일으킬 수 있다. 이러한 치석은 주기적인 스케일링으로 예방할 수 있다.
현재의 치아 병소의 검사는 주로 육안을 통한 평가와 방사선학적인 평가를 이용해 이루어진다. 이러한 방법을 치아 법랑질(사기질)의 내부로 300-500μm 정도 진행된 우식 병소만을 탐지할 수 있다. 또한 조기 치아의 우식 병소는 육안으로 관찰할 때 표면층의 소실이 없고 정상 법랑질과 비교해 흰색을 띄는 백색반점의 형태로 나타나게 된다. 이러한 특징으로 인해 병소의 크기나 심도에 따라 객관적인 구분이 어려운 문제가 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0025482호(발명의 명칭: 형광스펙트럼을 이용한 초기우식 진단장치, 공개일자: 2017.03.08)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 사용자가 치과에 방문하지 않고도 모바일로 치아의 건강 상태를 지속적으로 관리할 수 있는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템은 가시광선 파장의 엘이디(LED) 및 단파장 차단 필터를 이용하여 치아를 촬영하는 영상 촬영부; 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할하여 우식 병소를 검출하는 영상 처리부; 및 상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단하는 조기 진단부를 포함한다.
상기 영상 촬영부는 상기 치아의 촬영 시, 상기 우식 병소의 적색 형광 방출을 위해 405nm 파장대의 엘이디를 상기 치아에 조사할 수 있다.
상기 영상 촬영부는 상기 우식 병소의 적색 형광을 가시화하기 위해, 515nm 이하 단파장 차단 필터를 사용하여 치아를 촬영할 수 있다.
상기 영상 촬영부는 상기 엘이디 및 상기 단파장 차단 필터가 장착된 휴대 단말기의 카메라로 구현될 수 있다.
상기 영상 촬영부는 상기 휴대 단말기에 탈부착 가능하게 설치된 치경을 이용하여 구강 내부의 반대쪽 치아를 촬영할 수 있다.
상기 치경은 상기 휴대 단말기에 부착 장비를 통해 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 부착 장비는 상기 휴대 단말기와 탈부착이 가능하게 형성되는 집게; 상기 치경과 결합하여 상기 치경을 고정시키는 결합부재; 및 상기 치경의 위치 및 각도 조절이 가능하도록 상기 집게와 상기 결합부재 사이에 전방향 360도 움직임이 가능하게 형성되는 힌지를 포함할 수 있다.
상기 영상 촬영부는 상기 엘이디 및 상기 단파장 차단 필터가 장착된 휴대 단말기용 내시경 카메라로 구현될 수 있다.
상기 영상 처리부는 HSV(Hue, Saturation, Value) 컬러 공간과 RGB(Red, Green, Blue) 컬러 공간상의 영상 차를 이용하여, 상기 치아 관심 영역으로부터 상기 치아 영역을 분할할 수 있다.
상기 영상 처리부는 전경과 배경 각각의 제약 조건을 선택하고, 상기 선택된 제약 조건을 통해 그래프 컷(Graph Cut)을 반복 수행하는 IGC(Interactive Graph Cut) 알고리즘을 이용하여, 상기 치아 영역으로부터 상기 우식 병소를 검출할 수 있다.
상기 조기 진단부는 상기 치아 영역에서 상기 우식 병소가 존재하는 적색 형광이 방출되는 부분을 특정 개체로 분할하여 상기 적색 형광만을 검출하고, 상기 검출된 적색 형광의 밝기 정도에 기초하여 상기 우식 병소의 정도를 정량화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법은 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 영상 촬영부가 가시광선 파장의 엘이디(LED) 및 단파장 차단 필터를 이용하여 치아를 촬영하는 단계; 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 영상 처리부가 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할하는 단계; 상기 영상 처리부가 상기 치아 영역으로부터 우식 병소를 검출하는 단계; 및 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 조기 진단부가 상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 치과에 방문하지 않고도 모바일로 치아의 건강 상태를 지속적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 간단한 휴대 단말기 부착형 광조사 장치를 통하여 휴대 단말기의 카메라나 휴대 단말기용 내시경 카메라를 이용함으로써 비용면에서 효율적이고 병소에 대한 객관적인 데이터 분석을 통한 위생 관리의 지표를 제시할 수 있는 시스템으로 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 치아 상태의 데이터를 얻음으로써 사용자에게 객관적인 데이터를 기반으로 정확한 설명이 가능하여 신뢰도를 높일 수 있으며, 아울러 치아 검진을 위해 사용하는 치석 염색제나 구강용 탐침에 의한 치아 손상 가능성을 덜고 안정감을 느낄 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 병소에 대한 치과 전문의의 주관적인 진단에 비하여 분석 시스템을 이용하는 경우 병소의 크기나 위치 등의 실험 결과를 정량화하여 보다 객관적이고 정확한 치료 성과 지표를 데이터화할 수 있으며, 또한 정확한 치료 성과 지표를 통하여 치아 관리에 대한 동기 부여를 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, LED 광 조사를 이용하여 조기 치아 우식 병소를 탐지하기 때문에 시공간의 제약 없이 일상 생활에서 충분한 치아 관리 가이드를 제시하여 예방적 측면에서의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 외부 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 치아 우식증 조기 진단 시스템을 이용하여 치아를 촬영하는 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 변형예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 치아 우식증 조기 진단 시스템을 이용하여 치아를 촬영하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 치아 우식증 조기 진단 시스템을 이용하여 치아를 촬영하는 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법을 실제로 적용하여 나타낸 일례를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 외부 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)은 영상 촬영부(110), 영상 처리부(120), 조기 진단부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 영상 촬영부(110)는 가시광선 파장의 엘이디(LED)(112) 및 단파장 차단 필터(114)를 이용하여 치아를 촬영할 수 있다.
구체적으로, 상기 영상 촬영부(110)는 상기 치아의 촬영 시, 상기 우식 병소의 적색 형광 방출을 위해 405nm 파장대의 엘이디(112)를 상기 치아에 조사할 수 있다. 또한, 상기 영상 촬영부(110)는 상기 우식 병소의 적색 형광을 가시화하기 위해, 515nm 이하 단파장 차단 필터(114)를 사용하여 상기 치아를 촬영할 수 있다.
이때, 상기 영상 촬영부(110)는 상기 엘이디(112) 및 상기 단파장 차단 필터(114)가 장착된 휴대 단말기(101)의 카메라(110)로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 엘이디(112) 및 상기 단파장 차단 필터(114)는 하나의 광조사 부착형 장치로 제작될 수 있으며, 상기 광조사 부착형 장치는 USB 케이블(116)로 상기 휴대 단말기(101)의 USB 포트에 연결될 수 있으며, 상기 USB 포트를 통해 상기 휴대 단말기(101)로부터 전원을 공급받아 상기 엘이디(112)를 구동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 휴대 단말기(101)로부터 공급받은 전원을 통해 상기 엘이디(112)를 구동시켜 상기 치아(102)에 405nm 파장대의 빛을 조사할 수 있으며, 이때 상기 휴대 단말기(101)의 카메라(110) 및 515nm 이하 단파장 차단 필터(114)를 통해 상기 치아(102)를 촬영함으로써 우식 병소의 적색 형광을 가시화할 수 있는 영상을 취득할 수 있다.
빛에 의한 치아와 우식 병소에서 방출되는 형광은 조기 치아 우식의 활성을 찾아낼 수 있는 탐지 도구로 사용된다. 치면 세균막의 미생물 대사산물인 포피린(Porphyrin)은 400nm 부근인 소레대(Soret band)라고 불리는 파장대 영역에서 붉은 색의 형광을 효율적으로 방출한다. 또한, 500nm에서 630nm 사이의 피크를 가지는 파장 영역의 4개의 Q-band에서는 보다 낮은 효율로 붉은 형광을 방출한다고 알려져 있으며, 포피린 유도체의 작용기에 따라 형광 밴드의 피크는 이동될 수 있다.
QLF(Quantitative light-induced fluorescence)란 가시광선 영역의 빛을 치아에 조사하여 초기 우식 병소를 탐지할 수 있는 장비로 치아 표면의 미세한 무기질 소실량을 임상현장에서도 평가할 수 있다. Soret band의 405nm 파장의 빛을 치아에 조사하여 치아와 우식 병소에서 방출되는 형광을 일정 범위 파장대만 통과시키는 필터를 이용하여 형광을 가시화하는 장비이다. 현재 QLF는 임상에서 활용 가능한 장비로 개발되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)은 기존의 임상 현장에서 주로 쓰이는 QLF 장비와 달리 객관적인 치석이나 치아 우식 병소의 정량화가 가능하다. 따라서, 사용자가 치과에 방문하지 않고도 모바일로 치아의 건강 상태를 지속적으로 관리할 수 있어 보다 효과적인 예방적 구강 관리에 도움이 될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)은 간단한 광조사 부착형 장치를 포함하고 있어, 기존에 사용되는 장비보다 간편하며 DSLR 같은 영상 촬영 카메라가 필요 없이 스마트폰 등의 휴대 단말기(101)의 카메라(110)에 부착하여 사용할 수 있다.
또한, 기존의 치석 염색제나 치석을 판단하는 데 사용되었던 탐침을 사용하지 않게 되어 약물 알러지 반응이나 치아 손상의 가능성을 줄일 수 있다. 그리고 사용자에게 직접 이미지를 보여주고 질환에 대한 상세한 설명이 가능하여 심리적인 안정감을 줄 수 있다.
한편, 상기 영상 촬영부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디(112) 및 상기 단파장 차단 필터(114)가 장착된 휴대 단말기(101)용 내시경 카메라(410)로 구현될 수 있다. 상기 내시경 카메라(410)는 상기 광조사 부착형 장치와 마찬가지로 USB 케이블로 상기 휴대 단말기(101)의 USB 포트에 연결될 수 있으며, 상기 USB 포트를 통해 상기 휴대 단말기(101)로부터 전원을 공급받아 상기 엘이디(112)를 구동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 휴대 단말기(101)로부터 공급받은 전원을 통해 상기 내시경 카메라(410)에 장착된 엘이디(112)를 구동시켜 상기 치아(102)에 405nm 파장대의 빛을 조사할 수 있으며, 이때 상기 내시경 카메라(110) 및 515nm 이하 단파장 차단 필터(114)를 통해 상기 치아(102)를 촬영함으로써 우식 병소의 적색 형광을 가시화할 수 있는 영상을 취득할 수 있다.
다른 한편, 상기 영상 촬영부(110)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 휴대 단말기(101)에 탈부착 가능하게 설치된 치경(610)을 이용하여 구강 내부의 반대쪽 치아(102)를 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 치경(610)은 상기 휴대 단말기(101)에 부착 장비(150)를 통해 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.
상기 부착 장비(150)는 집게(152), 결합부재(154) 및 힌지(156)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 집게(152)는 상기 휴대 단말기(101)와 탈부착이 가능하게 형성될 수 있다. 상기 결합부재(154)는 상기 치경(610)과 결합하여 상기 치경(610)을 고정시키는 역할을 하며, 상기 치경(610)과 결합 시에는 끼움 결합될 수 있다. 상기 힌지(156)는 상기 치경(610)의 위치 및 각도 조절이 가능하도록 상기 집게(152)와 상기 결합부재(154) 사이에 전방향으로 360도 움직임이 가능하게 형성될 수 있다.
상기 영상 처리부(120)는 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할할 수 있다.
이때, 상기 영상 처리부(120)는 HSV(Hue, Saturation, Value) 컬러 공간과 RGB(Red, Green, Blue) 컬러 공간상의 영상 차를 이용하여, 상기 치아 관심 영역으로부터 상기 치아 영역을 분할할 수 있다.
상기 영상 처리부(120)는 상기 치아 영역으로부터 우식 병소를 검출할 수 있다. 이를 위해, 상기 영상 처리부(120)는 전경과 배경 각각의 제약 조건을 선택하고, 상기 선택된 제약 조건을 통해 그래프 컷(Graph Cut)을 반복 수행하는 IGC(Interactive Graph Cut) 알고리즘을 이용할 수 있다.
상기 IGC 알고리즘은 영상으로부터 객체를 분리하는 영상 분할 알고리즘 중 하나이다. 기존의 영상 분할 알고리즘과 달리 사용자의 개입으로 시드(Seed)를 주어 그 정보를 사용해 영상 분할에 있어 하나의 추가적인 정보의 소스로 사용할 수 있다. 이는 영상 분할의 정확도 향상에 기여하며 이후의 정량적 분석에 많은 도움이 될 수 있다. 또한, 사용자의 개입은 즉각적인 피드백을 제공하여 결과를 구체화하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 치아 병소의 정도를 객관적인 지표로 나타낼 수 있다.
상기 조기 진단부(130)는 상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단할 수 있다. 이를 위해, 상기 조기 진단부(130)는 상기 치아 영역에서 상기 우식 병소가 존재하는 적색 형광이 방출되는 부분을 특정 개체로 분할하여 상기 적색 형광만을 검출하고, 상기 검출된 적색 형광의 밝기 정도에 기초하여 상기 우식 병소의 정도를 정량화할 수 있다.
상기 제어부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템(100), 즉 상기 영상 촬영부(110), 상기 영상 처리부(120), 상기 조기 진단부(130) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이고, 도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법을 실제로 적용하여 나타낸 일례를 도시한 도면이다.
여기서 설명하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
먼저 도 1, 도 2, 도 9 및 도 10을 참조하면, 단계(910)에서 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)의 영상 촬영부(110)는 가시광선 파장의 엘이디(112) 및 단파장 차단 필터(114)를 이용하여 치아를 촬영할 수 있다.
구체적으로, 상기 영상 촬영부(110)는 상기 치아의 촬영 시, 상기 우식 병소의 적색 형광 방출을 위해 405nm 파장대의 엘이디(112)를 상기 치아에 조사할 수 있다. 또한, 상기 영상 촬영부(110)는 상기 우식 병소의 적색 형광을 가시화하기 위해, 515nm 이하 단파장 차단 필터(114)를 사용하여 상기 치아를 촬영할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 11을 참조하면, 단계(920)에서 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)의 영상 처리부(120)는 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역(1110)을 생성할 수 있다.
이를 위해, 사용자는 입력 조작을 통해 상기 치아의 촬영 영상에서 상기 관심 영역을 선택한 후 커트 명령을 입력할 수 있다. 그러면, 상기 영상 처리부(120)는 상기 입력된 커트 명령에 응답하여 상기 치아의 촬영 영상으로부터 상기 관심 영역으로 선택된 부분을 커트하여 상기 치아 관심 영역(1110)을 생성할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 12를 참조하면, 단계(930)에서 상기 영상 처리부(120)는 상기 치아 관심 영역(1110)으로부터 치아 영역(1210)을 분할할 수 있다.
이때, 상기 영상 처리부(120)는 HSV(Hue, Saturation, Value) 컬러 공간과 RGB(Red, Green, Blue) 컬러 공간상의 영상 차를 이용하여, 상기 치아 관심 영역(1110)으로부터 상기 치아 영역(1210)을 분할할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 13을 참조하면, 단계(940)에서 상기 영상 처리부(120)는 상기 치아 영역(1210)으로부터 우식 병소(1310)를 검출할 수 있다.
이를 위해, 상기 영상 처리부(120)는 전경과 배경 각각의 제약 조건을 선택하고, 상기 선택된 제약 조건을 통해 그래프 컷(Graph Cut)을 반복 수행하는 IGC(Interactive Graph Cut) 알고리즘을 이용할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 14를 참조하면, 단계(950)에서 상기 치아 우식증 조기 진단 시스템(100)의 조기 진단부(130)는 상기 우식 병소(1310)의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단할 수 있다.
이를 위해, 상기 조기 진단부(130)는 상기 치아 영역(1210)에서 상기 우식 병소(1310)가 존재하는 적색 형광이 방출되는 부분을 특정 개체로 분할하여 상기 적색 형광만을 검출하고, 상기 검출된 적색 형광의 밝기 정도에 기초하여 상기 우식 병소(1310)의 정도를 정량화할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
101: 휴대 단말기
102: 치아
110: 영상 촬영부
112: LED
114: 단파장 차단 필터
116: USB 케이블
120: 영상 처리부
130: 조기 진단부
140: 제어부
150: 부착 장비
152: 집게
154: 결합부재
156: 힌지
410: 휴대 단말기용 내시경 카메라
610: 치경

Claims (11)

  1. 가시광선 파장의 엘이디(LED) 및 단파장 차단 필터를 이용하여 치아를 촬영하는 영상 촬영부;
    상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할하여 우식 병소를 검출하는 영상 처리부; 및
    상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단하는 조기 진단부
    를 포함하고,
    상기 영상 촬영부는 상기 엘이디 및 상기 단파장 차단 필터가 장착된 휴대 단말기의 카메라로 구현되고 상기 휴대 단말기에 탈부착 가능하게 설치된 치경을 이용하여 구강 내부의 반대쪽 치아를 촬영하며,
    상기 치경은 상기 휴대 단말기에 부착 장비를 통해 탈부착 가능하게 설치되고,
    상기 부착 장비는 상기 휴대 단말기와 탈부착이 가능하게 형성되는 집게; 상기 치경과 결합하여 상기 치경을 고정시키는 결합부재; 및 상기 치경의 위치 및 각도 조절이 가능하도록 상기 집게와 상기 결합부재 사이에 전방향 360도 움직임이 가능하게 형성되는 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 촬영부는
    상기 치아의 촬영 시, 상기 우식 병소의 적색 형광 방출을 위해 405nm 파장대의 엘이디를 상기 치아에 조사하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 촬영부는
    상기 우식 병소의 적색 형광을 가시화하기 위해, 515nm 이하 단파장 차단 필터를 사용하여 치아를 촬영하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 영상 촬영부는
    상기 엘이디 및 상기 단파장 차단 필터가 장착된 휴대 단말기용 내시경 카메라로 구현되는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    HSV(Hue, Saturation, Value) 컬러 공간과 RGB(Red, Green, Blue) 컬러 공간상의 영상 차를 이용하여, 상기 치아 관심 영역으로부터 상기 치아 영역을 분할하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    전경과 배경 각각의 제약 조건을 선택하고, 상기 선택된 제약 조건을 통해 그래프 컷(Graph Cut)을 반복 수행하는 IGC(Interactive Graph Cut) 알고리즘을 이용하여, 상기 치아 영역으로부터 상기 우식 병소를 검출하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조기 진단부는
    상기 치아 영역에서 상기 우식 병소가 존재하는 적색 형광이 방출되는 부분을 특정 개체로 분할하여 상기 적색 형광만을 검출하고, 상기 검출된 적색 형광의 밝기 정도에 기초하여 상기 우식 병소의 정도를 정량화하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템.
  11. 제1항 내지 제3항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 시스템의 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법에 있어서,
    상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 영상 촬영부가 가시광선 파장의 엘이디(LED) 및 단파장 차단 필터를 이용하여 치아를 촬영하는 단계;
    상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 영상 처리부가 상기 치아의 촬영 영상으로부터 관심 영역으로 선택된 부분을 커트(cut)하여 치아 관심 영역을 생성하고, 상기 치아 관심 영역으로부터 치아 영역을 분할하는 단계;
    상기 영상 처리부가 상기 치아 영역으로부터 우식 병소를 검출하는 단계; 및
    상기 치아 우식증 조기 진단 시스템의 조기 진단부가 상기 우식 병소의 정도를 정량화하여 치아 우식증을 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 형광 영상 기반 치아 우식증 조기 진단 방법.
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