KR102200484B1 - 자기장을 이용한 디바이스 위치 추적 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

자기장을 이용한 디바이스 위치 추적 시스템 및 그 방법이 개시된다. 자기장을 이용한 디바이스 위치 추적 방법은, 추적하고자 하는 디바이스의 자기 센서로 디바이스의 현재 위치에서 자기장 생성기가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 디바이스가 측정한 자기장의 크기 및 방향에 따라 디바이스의 위치를 측정함으로써, 디바이스가 이동하는 영역에 대한 광각 영상을 확보하지 않고도 디바이스의 위치를 측정할 수 있다.

Description

자기장을 이용한 디바이스 위치 추적 시스템 및 그 방법{System And Method For Tracking The Position Of A Device Using A Magnetic Field}
본 발명은 자기장을 이용하여 구강 스캐너와 같은 디바이스의 위치를 실시작으로 추적하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
구강 스캐너는 환자의 구강 내부를 이동하며 반복적으로 촬영하여 복수의 스캔 영상들을 생성하고, 스캔 영상들을 정합하여 하나의 영상으로 통합하고 있다. 이때, 스캔 영상들을 정합하는 과정에서 기준이 되는 스캔 영상을 촬영한 구강 스캐너의 위치를 추적하기 위하여 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)이나 EKF(Extended Kalman Filter)와 같은 위치 추정 알고리즘이 사용될 수 있다.
그러나, SLAM이나 EKF는 위치 추정 알고리즘이므로, 구강 스캐너의 현재 순간의 위치를 정확히 알 수 없으므로 스캔 영상들의 정합 과정에서 오차를 효과적으로 제거하지 못하는 문제점이 있었다.
그에 따라 스캔이 필요한 전체 영역을 기준 영상으로써 2D로 촬영 후, 이미 스캔 되어 만들어진 3D PCD(Point Cloud Data)를 2D에 매핑하여 편차를 계산하고 이를 반영하여 왜곡을 줄이는 방법이 개발되었으나, 3D PCD를 2D로 프로젝션 변환하는 과정에서 발생하는 왜곡 문제가 있으며, 기준영상인 2D 영상을 광각으로 촬영해야 하므로, 광각 카메라에서 나타나는 fish-eye 왜곡 문제가 발생한다는 문제가 있었다.
따라서, 광각 영상을 확보하지 않고도 구강 스캐너와 같은 디바이스의 위치를 실시간으로 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 자기장을 발생시키는 자기장 생성기를 설치하고, 디바이스에 자기 센서를 포함시켜 자기장의 크기 및 방향을 측정하며, 측정한 자기장의 크기 및 방향에 따라 유도된 디바이스와 자기장 생성기와의 방향 및 거리의 관계에 따라 디바이스의 위치를 측정하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자기 센서를 설치하고, 디바이스에 자기장을 발생시키는 자성체를 포함시키며, 자기 센서가 측정한 자기장의 크기 및 방향과 디바이스와 자기 센서 간의 거리 및 방향의 관계에 따라 디바이스의 위치를 측정하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 자기장을 발생시키는 자성체의 위치를 정의하는 단계; 자기 센서가 포함된 디바이스로부터 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기를 수신하는 단계; 및 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자성체의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법의 디바이스의 위치를 측정하는 단계는, 상기 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계(Polar Coordinate System)를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계(Cartesian Coordinate System)에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정하는 단계; 및 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 상기 디바이스의 가속도 센서 및 각속도 센서에서 각각 측정한 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 수신하는 단계; 상기 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 이용하여 상기 디바이스의 진동 여부를 확인하는 단계; 상기 디바이스가 대상을 촬영한 2D 영상, 또는 3D 영상을 변환(Reconstruction)하여 생성한 3차원 정보를 이용하여 대상의 진동 여부를 확인하는 단계; 및 상기 디바이스의 진동 여부와 상기 대상의 진동 여부가 서로 다른 경우, 상기 디바이스의 위치 및 이동 방향을 보정하지 않는 단계를 더 포함하고, 상기 디바이스의 위치 및 이동 방향을 보정하는 단계는, 상기 디바이스의 진동 여부와 상기 대상의 진동 여부가 동일한 경우, 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 자기 센서의 위치를 정의하는 단계; 상기 자기 센서로부터 상기 자기 센서가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신하는 단계; 및 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법의 디바이스들 각각의 위치를 측정하는 단계는, 상기 자기 센서의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스들 각각의 위치로 변환할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 상기 디바이스들이 각각 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 통합하기 위한 알고리즘을 기초로 상기 디바이스들 각각의 위치 및 이동 방향을 추정하는 단계; 및 추정한 상기 디바이스들 각각의 위치 및 이동 방향에 측정한 디바이스들 각각의 위치를 반영하여 상기 디바이스들 각각의 위치 및 이동 방향을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 자기장 생성기; 상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서를 포함하는 디바이스; 및 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기장 생성기의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단말을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 단말은, 상기 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 단말은, 상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정하고, 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스; 상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서; 및 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단말을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 단말은, 상기 자기 센서의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 서로 다른 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스들; 상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서; 및 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 디바이스들 각각의 위치를 측정하는 단말을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 상기 디바이스들은, 각각 서로 다른 타입의 자성체를 포함하고, 상기 단말은, 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 특징과 자성체의 특징을 비교하여 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스를 식별하며, 식별한 디바이스가 상기 자기장의 방향 및 크기에 따라 측정한 위치에 있는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 자성체는, 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 전자석이고, 상기 디바이스들은, 서로 다른 시간에 자성체에 전력을 공급하여 디바이스 별로 자기장을 발생시키는 시간을 다르도록 설정하며, 상기 단말은, 상기 자기 센서가 상기 자기장의 방향 및 크기를 측정한 시간에 따라 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스를 식별하며, 식별한 디바이스가 상기 자기장의 방향 및 크기에 따라 측정한 위치에 있는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 추적하고자 하는 디바이스의 자기 센서로 디바이스의 현재 위치에서 자기장 생성기가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 디바이스가 측정한 자기장의 크기 및 방향에 따라 디바이스의 위치를 측정함으로써, 디바이스가 이동하는 영역에 대한 광각 영상을 확보하지 않고도 디바이스의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 자기 센서를 이용하여 추적하고자 하는 디바이스에 포함된 자성체가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 자기 센서가 측정한 자기장의 크기 및 방향에 따라 디바이스의 위치를 측정함으로써, 인체에 무해한 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 측정함으로써, 디바이스의 위치를 전역적으로 파악하여 정합오차를 근본적으로 제거하거나 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 자기장을 이용하여 구강 스캐너와 같은 디바이스의 위치를 실시간으로 측정함으로써, 재추적(Re-Tracking), 또는 재정합(Re-Localization)과 같이 스캔 중간에 스캔영역에서 벗어난 후 임의의 위치에서 스캔을 재시작 시 빠른 추적으로 스캔이 계속하기 위한 동작의 속도가 빨라질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 단말의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 및 자기장 생성기의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 추적하는 과정의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스가 측정한 자기장과 디바이스의 위치 간의 관계의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 극좌표계의 일례이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 추적한 디바이스의 위치를 이용하여 디바이스가 스캔한 영상을 정합한 결과의 일례이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법은 디바이스 위치 추적 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 자기장 생성기(110), 디바이스(120), 및 단말(130)로 구성될 수 있다.
자기장 생성기(110)는 자기장을 발생시키는 자성체를 포함할 수 있다. 이때, 자기장 생성기(110)는 디바이스(120)에서 일정 거리 안에 설치될 수 있다. 또한, 일정 거리는 자기장의 범위에 따라 결정될 수 있다. 즉, 자성체가 발생시키는 자기장의 범위 안에 디바이스(120)의 모든 이동 범위가 포함되는 장소에 자기장 생성기(110)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(120)가 구강 스캐너인 경우, 자기장 생성기(110)는 구강 스캐너가 연결되어 있는 포드(Pod), 또는 환자의 주변에 설치될 수 있다.
또한, 자성체는 영구 자석일 수도 있고, 전자석일 수도 있다. 자성체가 전자석인 경우, 자기장 생성기(110)는 디바이스(120)의 구동에 연동하여 자성체에 전력을 공급함으로써, 자기장을 발생시킬 수 있다.
디바이스(120)는 자기장 생성기(110)의 자성체가 발생시키는 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서를 포함할 수 있다. 디바이스(120)는 디바이스 위치 추적 시스템을 이용하여 위치를 추적하고자 하는 다양한 디바이스 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(120)는 구강 스캐너(IOS: Intraoral Scanner)일 수 있다.
단말(130)은 디바이스(120)의 자기 센서가 측정한 자기장의 방향 및 크기와 자기장 생성기(110)의 위치를 이용하여 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 단말(130)은 디바이스(120), 또는 자기장 생성기(110)와 일체형으로 생성될 수도 있다. 예를 들어, 단말(130)은 구강 스캐너와 같은 디바이스(120)의 내부에 포함될 수도 있고, 위치가 고정된 단말(130)의 내부에 자기장 생성기(110)가 포함될 수도 있다. 또한, 디바이스(120)가 구강 스캐너인 경우, 단말(130)은 구강 스캐너가 스캔한 영상을 처리하는 처리 장치일 수 있으며, 디바이스(120)와 유선, 또는 무선으로 연결된 모바일, 또는 PC와 같은 장치일 수도 있다.
이때, 단말(130)은 디바이스(120)의 자기 센서가 측정한 자기장의 크기가 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리에 반비례하는 특징을 이용하여 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 단말(130)은 자기 센서가 측정한 자기장의 방향에 따라 자기장 생성기(110)를 기준으로 디바이스(120)가 위치한 방향을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 추적하고자 하는 디바이스(120)의 자기 센서로 디바이스(120)의 현재 위치에서 자기장 생성기(110)가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 자기장의 크기 및 방향과 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리 및 방향의 관계에 따라 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 자기장을 이용하여 디바이스(120)의 위치를 측정함으로써, 디바이스(120)의 위치를 전역적으로 파악하여 정합오차를 근본적으로 제거하거나 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 자기장을 이용하여 디바이스(120)의 위치를 실시간으로 측정함으로써, 디바이스(120)가 구강 스캐너인 경우, 재추적(Re-Tracking), 또는 재정합(Re-Localization)과 같이 스캔 중간에 스캔영역에서 벗어난 후 임의의 위치에서 스캔을 재시작 시 빠른 추적으로 스캔이 계속하기 위한 동작의 속도가 빨라질 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 영상이 아닌 자기장을 이용함으로써, 디바이스(120)가 이동하는 영역에 대한 광각 영상을 확보하지 않고도 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 자기장을 이용하여 디바이스(120)의 위치를 측정하고 있으므로, 디바이스(120)의 위치를 측정하는 과정에서 사용하는 수단에 의하여 디바이스(120)에 인접한 사용자의 피해가 발생하지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 디바이스(220)에 자성체가 포함되고, 자기 센서(210)를 자기상 생성기(110)와 같은 위치에 고정시킨 실시예이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 자기 센서(210), 디바이스(220), 및 단말(130)로 구성될 수 있다.
디바이스(220)는 자기장을 발생시키는 자성체를 포함할 수 있다. 이때, 디바이스(120)는 디바이스 위치 추적 시스템을 이용하여 위치를 추적하고자 하는 다양한 디바이스 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(120)는 구강 스캐너일 수 있다.
또한, 자성체는 영구 자석일 수도 있고, 전자석일 수도 있다. 자성체가 전자석인 경우, 디바이스(220)는 전원을 공급받아 구동하는 것과 동시에 자성체에 전력을 공급하여 자기장을 발생시킬 수 있다.
자기 센서(210)는 디바이스(220)에 포함된 자성체가 발생시키는 자기장의 방향 및 크기를 측정할 수 있다. 이때, 자기 센서(210)는 디바이스(220)에서 일정 거리 안에 설치될 수 있다. 또한, 일정 거리는 자기장의 범위에 따라 결정될 수 있다. 즉, 자기 센서(210)는 디바이스(220)에 포함된 자성체가 생성하는 자기장의 범위 안에 설치될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(220)가 구강 스캐너인 경우, 자기 센서(210)는 구강 스캐너가 연결되어 있는 포드(Pod), 또는 환자의 주변에 설치될 수 있다.
단말(130)은 자기 센서(210)가 측정한 자기장의 방향 및 크기와 자기 센서(210)의 위치를 이용하여 디바이스(220)의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 단말(130)은 디바이스(220), 또는 자기 센서(210)와 일체형으로 생성될 수도 있다. 예를 들어, 단말(130)은 구강 스캐너와 같은 디바이스(220)의 내부에 포함될 수도 있고, 위치가 고정된 단말(130)의 내부에 자기 센서(210)가 포함될 수도 있다. 또한, 디바이스(220)가 구강 스캐너인 경우, 단말(130)은 구강 스캐너가 스캔한 영상을 처리하는 처리 장치일 수 있으며, 디바이스(220)와 유선, 또는 무선으로 연결된 모바일, 또는 PC와 같은 장치일 수도 있다.
이때, 단말(130)은 디바이스(220)의 자기 센서(210)가 측정한 자기장의 크기가 디바이스(220)와 자기 센서(210) 간의 거리에 반비례하는 특징을 이용하여 디바이스(220)와 자기 센서(210) 간의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 단말(130)은 자기 센서(210)가 측정한 자기장의 방향에 따라 자기 센서(210)를 기준으로 디바이스(220)가 위치한 방향을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템은 복수의 디바이스(220)들의 위치를 추적할 수도 있다.
이때, 디바이스(220)들은 전자석과 같이 자기장의 발생 시간을 제어할 수 있는 자성체를 포함할 수 있다. 이때, 디바이스(220)들은 서로 다른 시간에 자성체에 전력을 공급함으로써, 서로 다른 디바이스(220)들 각각에서 자기장을 발생시키는 시간을 다르도록 설정할 수 있다. 또한, 디바이스(220)들은 단말(130)에서 디바이스(220)들 각각을 식별하기 위한 추가 신호를 송출할 수 있다. 예를 들어, 추가 신호는 RF(Radio Frequency) 기반으로 디바이스 고유의 디지털 ID를 변조하여 생성될 수 있다.
그리고, 단말(130)은 자기 센서(210)가 자기장의 방향 및 크기를 측정한 시간과 추가 신호 중 적어도 하나에 따라 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스(220)를 식별할 수 있다. 또한, 단말(130)은 디바이스(220)에 포함된 블루투스나 WIFI와 같은 통신 장치를 이용하여 디바이스(220)를 식별할 수도 있다.
다음으로, 단말(130)은 식별한 디바이스가 자기장의 방향 및 크기에 따라 측정한 위치에 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템의 단말의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 단말(130)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템 또는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 시스템에 포함될 수 있다.
단말(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 기준 위치 정의부(310), 수신부(320), 디바이스 위치 측정부(330), 디바이스 위치 추정부(340), 디바이스 위치 보정부(350), 및 영상 처리부(360)를 포함할 수 있다. 이때, 수신부(320)는 통신기이고, 기준 위치 정의부(310), 디바이스 위치 측정부(330), 디바이스 위치 추정부(340), 디바이스 위치 보정부(350), 및 영상 처리부(360)는 서로 다른 프로세스, 또는 하나의 프로세스에서 수행되는 프로그램에 포함된 각각의 모듈일 수 있다.
기준 위치 정의부(310)는 디바이스의 위치 측정을 위한 기준이 되는 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)의 위치를 정의할 수 있다. 이때, 기준 위치 정의부(310)는 사용자로부터 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)가 설치된 위치를 입력받고, 입력받은 위치를 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)의 위치로 정의할 수 있다.
또한, 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)가 구강 스캐너가 연결되어 있는 포드에 설치된 경우, 기준 위치 정의부(310)는 포드의 위치를 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)의 위치로 정의할 수 있다.
수신부(320)는 자기 센서를 포함한 디바이스(120)로부터 자기 센서가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신할 수 있다. 또는, 수신부(320)는 자기 센서(210)로부터 자기 센서(210)가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신할 수 있다.
디바이스 위치 측정부(330)는 수신부(320)가 수신한 자기장의 방향 및 크기와 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)의 위치를 이용하여 디바이스의 위치를 측정할 수 있다.
이때, 자기장 생성기(110)의 위치가 정의되고, 수신부(320)가 디바이스(120)로부터 자기장의 방향 및 크기를 수신한 경우, 디바이스 위치 측정부(330)는 자기장 생성기(110)의 위치를 기준으로 극좌표계(Polar Coordinate System)를 구성하고, 극좌표계에 포함된 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계(Cartesian Coordinate System)에 포함된 디바이스(120)의 위치로 변환할 수 있다. 또한, 자기 센서(210)의 위치가 정의되고, 수신부(320)가 자기 센서(210)로부터 자기장의 방향 및 크기를 수신한 경우, 디바이스 위치 측정부(330)는 자기 센서(210)의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 극좌표계에 포함된 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 디바이스(220)의 위치로 변환할 수 있다.
디바이스 위치 추정부(340)는 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정할 수 있다.
예를 들어, 디바이스가 구강 스캐너인 경우, 구강 스캐너는 스캔 중 매 프레임마다 스캔한 정보를 통합하기 위한 통합(Merge) 기능을 수행할 수 있다. 이때, 통합 기능은 구강 스캐너 알고리즘으로 각 프레임마다의 정합(Registration)을 진행할 수 있다. 그리고, 정합(Registration)은 한 쌍의 스캔 영상, 또는 PCD를 비교하여 기준이 되는 특징점을 검색하고, 검색한 특징점을 분석하여 스캔 영상, 또는 PCD가 겹치도록 프레임 별로 구강 스캐너의 위치 좌표인 자세(pose)를 추정하는 동작일 수 있다. 이때, 정합의 결과로 이전 프레임에서의 구강 스캐너의 위치를 현재 프레임에서의 구강 스캐너의 위치로 변환시키는 좌표변환 matrix A를 획득할 수 있다. 따라서, 디바이스 위치 추정부(340)는 정합 정보를 이용하여 프레임 별로 구강 스캐너의 위치를 추정할 수 있다.
디바이스 위치 보정부(350)는 디바이스 위치 추정부(340)가 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향을 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정할 수 있다.
디바이스 위치 추정부(340)가 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향 보다 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향의 정확도가 높을 가능성이 있으므로, 디바이스 위치 보정부(350)는 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향에 가중치를 부여할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 위치 보정부(350)는 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향에 가중치를 부여할 수 있다.
디바이스 위치 추정부(340)와 디바이스 위치 보정부(350)는 측정 잡음에 의하여 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향에 오류가 발생하는 것을 방지하기 위한 구성이므로, 측정 잡음이 임계값 이하로 낮다고 판단되는 경우, 실시예에 따라 생략될 수도 있다.
또한, 디바이스가 구강 스캐너인 경우, 디바이스 위치 보정부(350)는 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스의 위치 및 방향, 또는 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향에 따라 디바이스의 현재 위치를 보정하여 재정합(Re-Localization)하도록 할 수도 있다.
디바이스가 구강 스캐너인 경우, 자기장 생성기(110), 또는 자기 센서(210)에 의한 기준 좌표계가 고정되어 있더라도, 촬영 대상이 되는 환자가 미동하면, 기준 좌표계가 흔들리는 것과 동일하게 스캔중인 영상에는 미동이 발생할 수 있다. 즉, 구강 스캐너가 진동하지 않은 상태에서 구강 스캐너에서 스캔한 스캔 영상에 미동이 감지되는 경우, 환자가 움직이는 상황일 수 있다. 이때, 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향은 오류가 될 수 있다. 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향은 오류가 된 경우, 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 이용하면 스캔 영상의 오류가 증폭될 수 있다. 따라서, 디바이스 위치 보정부(350)는 구강 스캐너가 진동하지 않은 상태에서 구강 스캐너에서 스캔한 스캔 영상에 미동이 감지되는 경우, 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하지 않을 수 있다.
구체적으로, 수신부(320)는 디바이스의 가속도 센서 및 각속도 센서에서 각각 측정한 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 수신할 수 있다. 이때, 디바이스 위치 보정부(350) 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 이용하여 디바이스의 진동 여부를 확인할 수 있다. 다음으로, 디바이스 위치 보정부(350)는 디바이스가 대상(환자)을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 이용하여 대상의 진동 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 디바이스의 진동 여부와 대상의 진동 여부가 서로 다른 경우, 디바이스 위치 보정부(350)는 디바이스의 위치 및 이동 방향을 보정하지 않을 수 있다. 또한, 디바이스의 진동 여부와 대상의 진동 여부가 동일한 경우, 디바이스 위치 보정부(350)는 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정할 수 있다.
영상 처리부(360)는 디바이스가 구강 스캐너인 경우, 구강 스캐너가 스캔한 스캔 영상들을 디바이스 위치 측정부(330)가 측정한 디바이스(구강 스캐너)의 위치 및 방향, 또는 보정된 디바이스(구강 스캐너)의 위치 및 이동 방향에 따라 정합하여 처리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스 및 자기장 생성기의 일례이다.
디바이스(120)가 구강 스캐너(420)인 경우, 자기장 생성기(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 구강 스캐너(420)로 스캔하고자 하는 영역(430)을 포함하는 자기장(410)을 생성할 수 있다. 그리고, 구강 스캐너(420)는 자기 센서를 이용하여 구강 스캐너(420)의 현재 위치의 자기장의 크기 및 방향을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 추적하는 과정의 일례이다.
자기장 생성기(110)의 자성체(510)는 자기장(520)을 발생시킬 수 있다. 이때, 디바이스(120)는 위치의 변화에 따라 서로 다른 자기장의 크기 및 방향을 측정할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(120)가 도 5에 도시된 바와 같이 위치 P1에서 위치 P2로 이동한 경우, 디바이스(120)에서 측정한 자기장의 방향이 변경될 수 있다. 또한, 디바이스(120)가 위치 P2에서 위치 P3으로 이동한 경우, 디바이스(120)에서 측정한 자기장의 방향이 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스가 측정한 자기장과 디바이스의 위치 간의 관계의 일례이다.
자기장 생성기(110)의 자성체(610)는 자기장(620)을 발생시킬 수 있다. 이때, 디바이스(120)의 자기 센서가 측정한 자기장(620)의 크기는 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(120)가 도 6에 도시된 바와 같이 위치 P2에서 위치 P3으로 이동하여 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리가 가까워진 경우, 위치 P2에서 디바이스(120)가 측정한 자기장(620)의 크기보다 위치 P3에서 디바이스(120)가 측정한 자기장(620)의 크기가 더 클 수 있다. 따라서, 단말은 자기 센서가 측정한 자기장(620)의 크기 변화를 통하여 디바이스(120)가 자기장 생성기(110) 방향으로 이동하였는지 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 극좌표계의 일례이다.
디바이스 위치 측정부(330)는 도 7에 도시된 좌표를 이용하여 극좌표계에 포함된 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 디바이스의 위치로 변환할 수 있다.
예를 들어, 디바이스 위치 측정부(330)는 도 7에 도시된 바와 같은 자기장의 방향(θΦ)과 자기장의 크기p를 수학식 1에 적용하여 디바이스의 위치 P의 좌표(x, y, z)로 변환할 수 있다.
Figure 112019000728416-pat00001
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 추적한 디바이스의 위치를 이용하여 디바이스가 스캔한 영상을 정합한 결과의 일례이다.
디바이스가 구강 스캐너인 경우, 영상 처리부(360)는 도 8에 도시된 바와 같이 위치 1에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(810), 위치 2에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(820), 위치 3에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(830), 위치 4에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(840), 위치 5에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(850), 및 위치 6에서 구강 스캐너가 촬영한 영상(860)들을 정합할 수 있다. 이때, 위치 1 내지 위치 6은 디바이스 위치 측정부(330)에서 측정한 구강 스캐너의 위치, 또는 디바이스 위치 보정부(350)에서 보정된 구강 스캐너의 위치일 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(910)에서 기준 위치 정의부(310)는 디바이스의 위치 측정을 위한 기준이 되는 자성체의 위치를 정의할 수 있다. 이때, 기준 위치 정의부(310)가 정의하는 자성체는 자기장 생성기(110)에 포함된 자성체일 수 있다. 그리고, 디바이스(120)가 구강 스캐너이고, 자기장 생성기(110)가 구강 스캐너에 연결되어 있는 포드에 설치된 경우, 기준 위치 정의부(310)는 포드의 위치를 자성체의 위치로 정의할 수 있다.
단계(920)에서 수신부(320)는 자기 센서를 포함한 디바이스(120)로부터 자기 센서가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신할 수 있다.
단계(930)에서 디바이스 위치 측정부(330)는 단계(920)에서 수신한 자기장의 방향 및 크기와 단계(910)에서 정의한 자성체의 위치를 이용하여 디바이스의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 디바이스 위치 측정부(330)는 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 극좌표계에 포함된 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 디바이스(120)의 위치로 변환하여 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다.
단계(940)에서 디바이스 위치 추정부(340)는 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정할 수 있다.
단계(950)에서 디바이스 위치 보정부(350)는 단계(940)에서 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 단계(930)에서 측정한 디바이스의 위치 및 방향을 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디바이스 위치 추적 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(1010)에서 기준 위치 정의부(310)는 디바이스(220)의 위치 측정을 위한 기준이 되는 자기 센서(210)의 위치를 정의할 수 있다. 디바이스(220)가 구강 스캐너이고, 자기 센서(210)가 구강 스캐너에 연결되어 있는 포드에 설치된 경우, 기준 위치 정의부(310)는 포드의 위치를 또는 자기 센서(210)의 위치로 정의할 수 있다.
단계(1020)에서 수신부(320)는 자기 센서(210)로부터 자기 센서(210)가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신할 수 있다.
단계(1030)에서 디바이스 위치 측정부(330)는 단계(1020)에서 수신한 자기장의 방향 및 크기와 단계(1010)에서 정의된 자기 센서(210)의 위치를 이용하여 디바이스의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 디바이스 위치 측정부(330)는 자기 센서(210)의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 극좌표계에 포함된 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 디바이스(220)의 위치로 변환하여 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다.
단계(1040)에서 디바이스 위치 추정부(340)는 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정할 수 있다.
단계(1050)에서 디바이스 위치 보정부(350)는 단계(1040)에서 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 단계(1030)에서 측정한 디바이스의 위치 및 방향을 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정할 수 있다.
본 발명은 추적하고자 하는 디바이스(120)의 자기 센서로 디바이스(120)의 현재 위치에서 자기장 생성기(110)가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 자기장의 크기 및 방향과 디바이스(120)와 자기장 생성기(110) 간의 거리 및 방향의 관계에 따라 디바이스(120)의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 자기 센서(210)를 이용하여 추적하고자 하는 디바이스(220)에 포함된 자성체가 생성하는 자기장의 크기 및 방향을 측정하고, 자기장의 크기 및 방향과 디바이스(220)와 자기 센서(210) 간의 거리 및 방향의 관계에 따라 디바이스(220)의 위치를 측정할 수 있다.
이때, 본 발명은 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 측정함으로써, 디바이스의 위치를 전역적으로 파악하여 정합오차를 근본적으로 제거하거나 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 자기장을 이용하여 디바이스(120)의 위치를 실시간으로 측정함으로써, 디바이스가 구강 스캐너인 경우, 재추적(Re-Tracking), 또는 재정합(Re-Localization)과 같이 스캔 중간에 스캔영역에서 벗어난 후 임의의 위치에서 스캔을 재시작 시 빠른 추적으로 스캔이 계속하기 위한 동작의 속도가 빨라질 수 있다.
그리고, 본 발명은 영상이 아닌 자기장을 이용함으로써, 디바이스가 이동하는 영역에 대한 광각 영상을 확보하지 않고도 디바이스의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 자기장을 이용하여 디바이스의 위치를 측정하고 있으므로, 디바이스의 위치를 측정하는 과정에서 사용하는 수단에 의하여 디바이스에 인접한 사용자의 피해가 발생하지 않을 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 시스템, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 시스템(컴퓨터 판독가능 매체)에 기록된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 시스템들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 시스템들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 시스템들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체를 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110: 자기장 생성기
120: 디바이스
130: 단말
210: 자기 센서
220: 디바이스

Claims (15)

  1. 자성체가 포함된 자기장 생성기, 자기 센서가 포함된 디바이스, 및 단말을 포함하는 디바이스 위치 추적 시스템이 수행하는 디바이스 위치 추적 방법에 있어서,
    상기 단말이 자기장을 발생시키는 자성체의 위치를 정의하는 단계;
    상기 단말이 상기 디바이스로부터 상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기를 수신하는 단계;
    상기 단말이 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자성체의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단계
    상기 단말이 상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 3차원 정보를 기초로 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 상기 자기장의 방향 및 크기와 자성체의 위치를 이용하여 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는,
    상기 3차원 정보의 각 프레임마다 정합(Registration)을 진행하여 프레임 별로 프레임 별로 상기 디바이스의 위치를 추정하는 디바이스 위치 추적 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 단말이 상기 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계(Polar Coordinate System)를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계(Cartesian Coordinate System)에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환하는 디바이스 위치 추적 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 디바이스의 가속도 센서 및 각속도 센서에서 각각 측정한 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 수신하는 단계;
    상기 단말이 상기 디바이스의 가속도 정보 및 각속도 정보를 이용하여 상기 디바이스의 진동 여부를 확인하는 단계;
    상기 단말이 상기 디바이스가 대상을 촬영한 2D 영상, 또는 2D 영상을 변환(Reconstruction)하여 생성한 3차원 정보를 이용하여 대상의 진동 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 디바이스의 진동 여부와 상기 대상의 진동 여부가 서로 다른 경우, 상기 디바이스의 위치 및 이동 방향을 보정하지 않는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 디바이스의 위치 및 이동 방향을 보정하는 단계는,
    상기 디바이스의 진동 여부와 상기 대상의 진동 여부가 동일한 경우, 수행되는 디바이스 위치 추적 방법.
  5. 자성체가 포함된 디바이스, 자기 센서, 및 단말을 포함하는 디바이스 위치 추적 시스템이 수행하는 디바이스 위치 추적 방법에 있어서,
    상기 단말이 자기 센서의 위치를 정의하는 단계;
    상기 단말이 상기 자기 센서로부터 상기 자기 센서가 측정한 자기장의 방향 및 크기를 수신하는 단계;
    상기 단말이 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스의 위치를 측정하는 단계;
    상기 단말이 상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보를 기초로 시간 별 디바이스의 위치 및 이동 방향을 추정하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 3차원 정보를 기초로 추정한 시간별 디바이스의 위치 및 이동 방향에 상기 자기장의 방향 및 크기와 자기 센서의 위치를 이용하여 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는,
    상기 3차원 정보의 각 프레임마다 정합(Registration)을 진행하여 프레임 별로 프레임 별로 상기 디바이스의 위치를 추정하는 디바이스 위치 추적 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디바이스들 각각의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 단말이 상기 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스들 각각의 위치로 변환하는 디바이스 위치 추적 방법.
  7. 삭제
  8. 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 자기장 생성기;
    상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서를 포함하는 디바이스; 및
    상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기장 생성기의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단말
    을 포함하고,
    상기 단말은,
    상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보의 각 프레임마다 정합(Registration)을 진행하여 프레임 별로 상기 디바이스의 위치를 추정하고,
    프레임 별로 추정한 디바이스의 위치에 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기장 생성기의 위치를 이용하여 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단말은,
    상기 자성체의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  10. 삭제
  11. 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스;
    상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서; 및
    상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 측정하는 단말
    을 포함하고,
    상기 단말은,
    상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보의 각 프레임마다 정합(Registration)을 진행하여 프레임 별로 상기 디바이스의 위치를 추정하고,
    프레임 별로 추정한 디바이스의 위치 및 이동 방향에 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단말은,
    상기 자기 센서의 위치를 기준으로 극좌표계를 구성하고, 상기 극좌표계에 포함된 상기 자기장의 방향 및 크기를 직교 좌표계에 포함된 상기 디바이스의 위치로 변환하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  13. 서로 다른 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스들;
    상기 자기장의 방향 및 크기를 측정하는 자기 센서; 및
    상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 상기 디바이스들 각각의 위치를 측정하는 단말
    을 포함하고,
    상기 단말은,
    상기 디바이스가 위치를 이동하며 대상을 촬영하여 생성한 3차원 정보의 각 프레임마다 정합(Registration)을 진행하여 프레임 별로 상기 디바이스들 각각의 위치를 추정하고,
    프레임 별로 추정한 디바이스들 각각의 위치 및 이동 방향에 상기 자기장의 방향 및 크기와 상기 자기 센서의 위치를 이용하여 측정한 디바이스의 위치를 반영하여 보정된 디바이스의 위치 및 이동 방향을 결정하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디바이스들은,
    각각 서로 다른 타입의 자성체를 포함하고,
    상기 단말은,
    상기 자기 센서가 측정한 상기 자기장의 특징과 자성체의 특징을 비교하여 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스를 식별하며, 식별한 디바이스가 상기 자기장의 방향 및 크기에 따라 측정한 위치에 있는 것으로 판단하는 디바이스 위치 추적 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 자성체는, 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 전자석이고,
    상기 디바이스들은,
    서로 다른 시간에 자성체에 전력을 공급하여 디바이스 별로 자기장을 발생시키는 시간을 다르도록 설정하며,
    상기 단말은,
    상기 자기 센서가 상기 자기장의 방향 및 크기를 측정한 시간에 따라 상기 자기장을 발생시키는 자성체가 포함된 디바이스를 식별하며, 식별한 디바이스가 상기 자기장의 방향 및 크기에 따라 측정한 위치에 있는 것으로 판단하는 디바이스 위치 추적 시스템.
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