KR102220237B1 - 3D Modularization and Method of CT Image Information for the Restoration of Cultural Heritage - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속류 문화재의 3차원 형상을 정확하게 모델링하기 위한 것으로, 촬영대상물체를 CT촬영하고 촬영된 CT영상정보의 데이터 외부 및 내부의 노이즈를 제거하여 3D모델링하기 위한 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 CT촬영을 통한 영상정보를 추출하는 과정에서 필터 및 히스토그램 방법 등으로 금속문화재 특유의 빛반사로 인한 노이즈의 제거를 통해 육안으로 확인할 수 없는 문화재 내부의 정확한 형상을 제공하기 위함이다.
본 발명에 따른 문화재의 보존 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 방법은 촬영대상물인 문화재를 연속 촬영한 CT영상, 및 상기 CT영상으로부터 3차원 영상에 대한 정보를 추출하고, 상기 CT 영상정보에서 영상데이터와 해상도 데이터를 분리하여 저장한 다음 상기 영상 데이터에서 노이즈를 제거하여 이진화 영상을 추출하여 촬영 대상물의 형상에 대한 단면의 외곽선을 추출한다.
상기 추출된 외곽선으로부터 외곽선의 포인트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 외곽선의 내부를 채워서 내부 노이즈를 제거하며, 여 추출한 외곽선의 노이즈 정보를 제거한 다음, 상기 포인트 데이터로부터 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성하는 것이다.
The present invention provides a method for accurately modeling a three-dimensional shape of a metal cultural property, and for performing a 3D modeling by taking a CT image of an object to be photographed and removing noise outside and inside the data of the captured CT image information. In addition, the present invention is to provide an accurate shape inside a cultural property that cannot be seen with the naked eye through removal of noise due to light reflection peculiar to a metallic cultural property through a filter and a histogram method in the process of extracting image information through CT imaging.
In the 3D modular method of CT image information for preservation and restoration of cultural assets according to the present invention, a CT image obtained by continuously photographing a cultural asset as an object to be photographed, and information about a 3D image from the CT image are extracted, and from the CT image information Image data and resolution data are separated and stored, and then a binarized image is extracted by removing noise from the image data, and an outline of a cross section of the shape of the object to be photographed is extracted.
Extracting point data of an outline from the extracted outline, filling the inside of the extracted outline to remove internal noise, removing noise information of the extracted outline, and reconstructing the 3D shape of the object from the point data will be.

Description

문화재 보존 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 및 그 방법 {3D Modularization and Method of CT Image Information for the Restoration of Cultural Heritage}3D Modularization and Method of CT Image Information for the Restoration of Cultural Heritage}

본 발명은 문화재 보존 및 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 CT촬영을 통한 영상정보의 추출과 3D모듈링을 통하여 결과물의 가시성 확보를 위해 소프트웨어를 이용하여 결과물의 경계선을 명료하게 하며 결과물을 토대로 문화재 보존 및 복원을 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to 3D modulating of CT image information for preserving and restoring cultural properties, and to a method thereof. Specifically, using software to secure the visibility of the result through the extraction of image information and 3D modulating through CT imaging. It clarifies the boundaries of the results and relates to methods for preserving and restoring cultural properties based on the results.

종래의 CT 촬영장치 및 CT 촬영방법에서는, 각각의 복셀에 대해 CT 값의 역치(threshold)를 정해두고, 정해진역치를 기준으로 2분법에 의해 각각의 복셀을 구분하였다. 즉, 촬영대상을 X-ray CT 촬영에서 인식할 수 있는 최소 단위에 해당하는 "복셀"로 분할하였을 때, 어떤 복셀의 경우에는 순수하게 하나의 매질로만 이루어져 있게 되지만, 믹셀(mixel)이라고 기재된 복셀의 경우, 순수하게 하나의 매질로 이루어지지 않고 다른 매질이 혼합된 상태에 있게 된다. 즉, 믹셀에서는 여러 종류의 매질이 소정의 부피비를 가지고 혼합되어 있는 것이다.In the conventional CT imaging apparatus and CT imaging method, a threshold of a CT value is set for each voxel, and each voxel is classified by a dichotomy based on the predetermined threshold. That is, when the subject to be photographed is divided into "voxels", which correspond to the smallest unit recognizable in X-ray CT, some voxels are made up of only one medium, but voxels described as mixels. In the case of, it is not purely composed of one medium, but the other medium is mixed. That is, in the mixer, various types of media are mixed with a predetermined volume ratio.

그런데 종래의 CT 촬영장치 및 CT 촬영방법에서는 정해진 역치(threshold)를 기준으로 2분법에 의해 복셀을 구분하기 때문에, 단순히 각각의 복셀에 대한 CT 값이 역치를 초과하는지의 여부만을 판단한다. 즉, 흑색(black)과 백색(white)으로 각각의 복셀을 단순히 2개 중의 하나로 분류하게 된다. 종래의 기술에서는 여러 종류의 매질이 혼합되어 있는 믹셀이 존재할지라도, 이러한 믹셀에 혼합된 매질의 부피비를 전혀 고려하지 못한 채, CT 값의 역치만을 기준으로 하여 복셀을 2개의 종류로만 구분하게 된다. 이와 같이 종래의 X-ray CT 촬영장치 및 X-ray CT 촬영방법에 의해서는 믹셀에서의 매질 부피비를 전혀 고려하지 못하기때문에 촬영대상을 이루는 매질의 부피비를 산출하였을 경우, 정확성과 신뢰성이 낮다는 기술적 한계가 존재한다.However, in the conventional CT imaging apparatus and CT imaging method, since voxels are classified by a dichotomy based on a predetermined threshold, it is simply determined whether the CT value for each voxel exceeds the threshold. In other words, each voxel is simply classified into one of two as black and white. In the prior art, even if there is a mixel in which various types of media are mixed, voxels are classified into only two types based only on the threshold value of the CT value without considering the volume ratio of the media mixed in the mixel at all. As described above, the conventional X-ray CT imaging apparatus and X-ray CT imaging method do not consider the volume ratio of the medium in the mixel at all. Therefore, when the volume ratio of the medium constituting the imaging target is calculated, accuracy and reliability are low. There are technical limitations.

대한민국 등록특허 제10-1120250호에는 의료분야에서 X-ray CT 촬영을 수행하여 얻은 영상을 처리하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-1370496호에서는 X-ray CT 촬영을 이용하여 복합매질로 이루어진 촬영대상에서의 각 순수매질의 부피를 수행하여 얻은 영상을 처리하는 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1120250 discloses a method of processing an image obtained by performing X-ray CT in the medical field, and Korean Patent No. 10-1370496 discloses a complex medium using X-ray CT. Disclosed is a method of processing an image obtained by performing the volume of each pure medium in a photographing object consisting of.

X-ray CT 촬영장치에서는 촬영대상에 X-ray를 투과시켜 3차원 영상단위인 복셀 단위에서 촬영대상의 3차원 이미지를 형성하게 한다. 즉, 3D X-ray CT 촬영으로 얻어진 촬영대상의 영상에서 3차원의 정육면체로 이루어진 "복셀"은 최소 기본 단위가 되며, 3차원 형상의 촬영대상은 복셀이라는 3차원 영상의 기본단위가 모여서 형성된 것이라고 할 수 있다. 본 명세서에서는 X-ray를 투과하여 3차원의 촬영대상을 이루는 각각의 복셀에 대한 CT 값을 산출하는 과정을 편의상 "CT 촬영"라고 약칭하며, 이 때 사용되는 3D X-ray CT 촬영장치는 편의상 "CT 촬영장치"라고 약칭한다.In an X-ray CT imaging apparatus, an X-ray is transmitted through an object to be photographed to form a three-dimensional image of the object to be photographed in a voxel unit, which is a three-dimensional image unit. In other words, in the image of the object obtained by 3D X-ray CT, the "voxel" made of a three-dimensional cube becomes the minimum basic unit, and the object having a three-dimensional shape is formed by gathering basic units of a three-dimensional image called voxels. can do. In this specification, the process of calculating a CT value for each voxel forming a three-dimensional object through X-ray is abbreviated as "CT photographing" for convenience, and the 3D X-ray CT imaging device used at this time is for convenience. It is abbreviated as "CT imaging device".

국민의 의식이 날로 커가면서 각지에 분포되어있는 문화유적지에 방문의 횟수와 최근 각 공공기간에서 수험생활에 필요로 하는 한국사의 준비 등을 토대로 문화재를 직접 보고 싶어 하는 수요가 증진됨에 따라 아직 발굴되지 못한 문화재 혹은 이미 전시되어 대중들의 관심을 받는 문화재를 보존 및 복원하여 영구적으로 문화재를 보존하려는 움직임이 대두되어 진다.As the consciousness of the people grows, the number of visits to cultural heritage sites distributed in various places and the preparation of Korean history required for examination life in recent public periods, as the demand for seeing cultural assets in person has increased. There is a movement to preserve and permanently preserve cultural assets by preserving and restoring unsuccessful cultural assets or cultural assets that have already been exhibited and attracting public attention.

일반적으로 문화재는 내부의 부식의 정도 및 마감재의 마모정도 등을 파악하기 힘든 특색과 내부에 발생되는 녹 혹은 부식의 진행상황을 알기 어려운 부분을 감안하여 CT촬영을 통해 내부 구조의 녹 및 부식의 정도를 파악하여 명료하게 문화재의 유지보수를 진행하기 위한 문화재청등의 기사에서 보도되어 지고 있다.In general, the degree of rust and corrosion of the internal structure through CT photographing in consideration of the characteristics of making it difficult to grasp the degree of internal corrosion and the degree of abrasion of the finishing material, and the rust or corrosion occurring inside the part where it is difficult to know It has been reported in articles such as the Cultural Heritage Administration to understand and clarify the maintenance of cultural properties.

종래의 기술로는 10-0141889호에 기재되어 있는 3D X-RAY CT 촬영을 이용한 재료의 이방성 측정방법에 관련하여 기재되어 있는데, X-RAY 촬영을 통하여 영상을 촬영하는 부분에서는 본원발명의 발명내용과 유사한부분이 있으나, 이방성의 빔을 통해서 기술되어지는 부분과의 차이와 라플라시안 필터를 이용하여 경계선을 명료하게 하는 작업의 부재를 통하여, 본원발명의 기술내용을 제기 하게 되었다.As a conventional technology, it is described in relation to the method of measuring anisotropy of materials using 3D X-RAY CT imaging described in No. 10-0141889. In the part of taking an image through X-RAY imaging, the invention content of the present invention Although there are parts similar to those described through the anisotropic beam and the absence of work to clarify the boundary line using the Laplacian filter, the technical content of the present invention was proposed.

일반적으로 사용되는 X-ray나 CT촬영은 2차원으로 제한된 정보를 제공하므로 3차원 공간에서의 형상에 대한 정확한 판단이 어렵다. Since commonly used X-ray or CT scans provide limited information in two dimensions, it is difficult to accurately determine a shape in a three-dimensional space.

일반적으로 사용되는 X-ray나 CT촬영은 2차원으로 제한된 정보를 제공하므로 3차원 공간에서의 형상에 대한 정확한 판단이 어려운 문제점이 있다.Since commonly used X-ray or CT imaging provides limited information in two dimensions, it is difficult to accurately determine a shape in a three-dimensional space.

국내 공개특허공보 제10-0141889호(2015. 12. 21)Korean Patent Publication No. 10-0141889 (2015. 12. 21)

본 발명은 금속류 문화재의 3차원 형상을 정확하게 모델링하기 위한 것으로, 촬영대상물체를 CT촬영하고 촬영된 CT영상정보의 데이터 외부 및 내부의 노이즈를 제거하여 3D모델링하기 위한 방법을 제공한다.The present invention provides a method for accurately modeling a three-dimensional shape of a metal cultural property, and for performing a 3D modeling by taking a CT image of an object to be photographed and removing noise outside and inside the data of the captured CT image information.

또한 본 발명은 CT촬영을 통한 영상정보를 추출하는 과정에서 필터 및 히스토그램 방법 등으로 문화재 내부의 녹 및 균열등의 발생여부를 제공하기 위함이다. In addition, the present invention is to provide whether or not rust and cracks are generated inside a cultural property through a filter and histogram method in the process of extracting image information through CT imaging.

또한, 본 발명은 CT촬영을 기반으로 하여 얻어진 결과에 라플라시안 필터를 적용하여 경계선을 추출하여 명료한 경계선을 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a clear boundary line by extracting a boundary line by applying a Laplacian filter to a result obtained based on CT imaging.

또한, 본 발명은 라플라시안 필터를 이용하여 히스토그램의 PEAK값과 주변 값들이 맞추어 진 이진화 영상을 토대로 노이즈가 제거된 영상을 얻기 위함이다.In addition, the present invention is to obtain an image from which noise has been removed based on a binarized image in which the PEAK value of the histogram and the surrounding values are matched using a Laplacian filter.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 문화재의 보존 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 방법은 촬영대상물인 문화재를 연속 촬영한 CT영상, 및 상기 CT영상으로부터 3차원 영상에 대한 정보를 추출하고, 상기 CT 영상정보에서 영상데이터와 해상도 데이터를 분리하여 저장한 다음 상기 영상 데이터에서 노이즈를 제거하여 이진화 영상을 추출하여 촬영 대상물의 형상에 대한 단면의 외곽선을 추출한다.In order to achieve the above object, the 3D modulating method of CT image information for preservation and restoration of cultural assets according to the present invention is a CT image continuously photographed of a cultural asset as a photographing object, and information on a 3D image is extracted from the CT image. Then, image data and resolution data are separated and stored from the CT image information, and then a binarized image is extracted by removing noise from the image data, and an outline of a cross section of the shape of the object to be photographed is extracted.

상기 추출된 외곽선으로부터 외곽선의 포인트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 외곽선의 내부를 채워서 내부 노이즈를 제거하며, 추출한 외곽선의 노이즈 정보를 제거한 다음, 상기 포인트 데이터로부터 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성하는 것이다.Extracting point data of an outline from the extracted outline, filling the inside of the extracted outline to remove internal noise, removing noise information of the extracted outline, and reconstructing a three-dimensional shape of the object from the point data. .

상기 이진화영상을 추출하기 위하여 흑백의 2개의 경계치를 설정하여 노이즈를 제거하고, 경계치 1은 2영역의 중간값을 취하고 경계치 2는 3영역과 4영역에서 히스토그램 255값에서 시작하여 peak 2까지의 곡선의 기울기가 120되는 시작점을 정하여 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성한다.In order to extract the binarized image, noise is removed by setting two boundary values of black and white, and boundary value 1 takes the middle value of 2 regions, and boundary value 2 starts at the histogram value 255 in regions 3 and 4 until peak 2. The 3D shape of the object is reconstructed by determining the starting point at which the slope of the curve of is 120.

내부 노이즈를 제거하는 방법은 대상물체의 내부를 채우되, 상기 내부를 채우기 위해서 각 픽셀에 대해 8개의 방향으로 주변 픽셀을 검사하여 내부와 외부를 구별하고, 점차 내부의 픽셀이 확장하면서 최종적으로 내부를 완전히 채워준다.The method of removing internal noise is to fill the inside of the object, but to fill the inside, each pixel is examined in eight directions to distinguish the inside and the outside, and the inside pixel gradually expands and finally the inside Is completely filled.

본 발명은 금속으로 제조된 문화재의 보존 및 복원을 위하여 CT영상으로부터 3D 모델링하는 방법을 사용하며, 이와 같은 방법으로 문화재의 형상과 내부 모습을 정확하게 재현하여 복원할 수 있게 되는 것이다. 즉, 2차원 정보만을 제공하는 X-ray나 CT촬영 정보는 3차원 형상에 대한 정확한 판단이 어려운데 이러한 문제점을 정확하게 해결할 수 있게 하여준다.The present invention uses a method of 3D modeling from CT images for preservation and restoration of cultural assets made of metal, and in this way, it is possible to accurately reproduce and restore the shape and internal appearance of cultural assets. That is, X-ray or CT scan information that provides only 2D information makes it difficult to accurately determine a 3D shape, but this problem can be solved accurately.

본 발명은 3D데이터 변환에 따라 발생되는 데이터 표면 및 내부 노이즈를 제거하여 정확한 3차원 형상을 제공하여 금속류 문화재의 CT영상정보를 이용한 3D모델링할 수 있게 된다.The present invention provides an accurate three-dimensional shape by removing data surface and internal noise generated by 3D data conversion, thereby enabling 3D modeling using CT image information of a metal cultural property.

도 1은 본 발명의 raw 포맷 파일로 저장된 분리된 CT영상정보이다.
도 2는 본 발명의 CT영상정보의 히스토그램이다.
도 3은 본 발명에서 촬영대상의 CT영상을 처리한 이진화영상이다.
도 4는 본 발명의 이진화영상의 내부 노이즈가 포함되어 나타나는 외곽선이다.
도 5는 본 발명의 노이즈 제거를 위한 데이터처리과정을 보여주는 그림이다.
도 6은 본 발명의 노이즈가 제거된 상태에서 추출한 외곽선 영상이다.
도 7은 본 발명의 외곽선 영상의 포인트 추출결과이다.
도 8은 본 발명의 노이즈가 제거된 외곽선 영상정보를 이용한 3D모듈링 결과이다.
1 is a separate CT image information stored in a raw format file of the present invention.
2 is a histogram of CT image information according to the present invention.
3 is a binary image obtained by processing a CT image of a subject in the present invention.
4 is an outline showing the internal noise of the binary image according to the present invention.
5 is a diagram showing a data processing process for removing noise according to the present invention.
6 is an outline image extracted while noise is removed according to the present invention.
7 is a result of extracting points of an outline image according to the present invention.
8 is a 3D modulating result using outline image information from which noise is removed according to the present invention.

본 발명은 문화재보존 및 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 및 그 방법에 관한 것으로 라플라시안 필터를 이용하여 경계선을 뚜렷하게 만들고 히스토그램 영역의 분할과 경계치를 설정하여 Pixel을 조절하여 경계치의 노이즈를 제거한 명료한 경계치를 가지는 이진화영상을 추출하여 3D모델링한다.The present invention relates to 3D modulating and method of CT image information for preservation and restoration of cultural properties. The boundary line is made clear using a Laplacian filter, and the histogram area is divided and the boundary value is set to adjust pixels to remove the noise of the boundary value. The binary image with one boundary value is extracted and 3D modeled.

최근 국민의 의식이 날로 커가면서 각지에 분포되어있는 문화유적지에 방문의 횟수와 최근 각 공공기간에서 수험생활에 필요로 하는 한국사의 준비 등을 토대로 문화재를 직접 보고 싶어 하는 수요가 증진됨에 따라 아직 발굴되지 못한 문화재 혹은 이미 전시되어 대중들의 관심을 받는 문화재를 보존 및 복원하여 영구적으로 문화재를 보존하려는 움직임이 대두되어 진다.As the consciousness of the people increases in recent years, the number of visits to cultural heritage sites distributed in various places and the preparation of Korean history required for examination life in recent public periods have increased the demand for seeing cultural assets in person. A movement to preserve cultural assets permanently by preserving and restoring unsuccessful cultural assets or those that have already been exhibited and attracting public attention has emerged.

일반적으로 문화재는 내부의 부식의 정도 및 마감재의 마모정도 등을 파악하기 힘든 특색과 내부에 발생되는 녹 혹은 부식의 진행상황을 알기 어려운 부분을 감안하여 CT촬영을 통해 내부 구조의 녹 및 부식의 정도를 파악하여 명료하게 문화재의 유지보수를 진행하기 위한 문화재청등의 기사에서 보도되어 지고 있다.In general, the degree of rust and corrosion of the internal structure through CT photographing in consideration of the characteristics of making it difficult to grasp the degree of internal corrosion and the degree of abrasion of the finishing material, and the rust or corrosion occurring inside the part where it is difficult to know It has been reported in articles such as the Cultural Heritage Administration to understand and clarify the maintenance of cultural properties.

아래의 도면을 이용하여 CT영상으로부터 노이즈를 제거하고 외곽선 정보를 추출하여 3D모듈링 하는 본 발명에 대하여 자세히 설명하도록 한다. The present invention in which noise is removed from a CT image and outline information is extracted and 3D modulated will be described in detail using the drawings below.

도 1은 본 발명의 raw 포맷 파일로 저장된 분리된 CT영상정보이고, 도 2는 본 발명의 CT영상정보의 히스토그램이며, 도 3은 본 발명에서 촬영대상의 CT영상을 처리한 이진화영상이다. 그리고 도 4는 본 발명의 이진화영상의 내부 노이즈가 포함되어 나타나는 외곽선이고, 도 5는 본 발명의 노이즈 제거를 위한 데이터처리과정을 보여주는 그림이며, 도 6은 본 발명의 노이즈가 제거된 상태에서 추출한 외곽선 영상이다.도 7은 본 발명의 외곽선 영상의 포인트 추출결과이고, 도 8은 본 발명의 노이즈가 제거된 외곽선 영상정보를 이용한 3D모듈링 결과이다.1 is a separate CT image information stored in a raw format file of the present invention, FIG. 2 is a histogram of CT image information of the present invention, and FIG. 3 is a binary image processed by a CT image of a subject in the present invention. And Figure 4 is an outline showing the internal noise of the binary image of the present invention is included, Figure 5 is a diagram showing the data processing process for noise removal of the present invention, Figure 6 is extracted from the noise of the present invention This is an outline image. FIG. 7 is a result of extracting points from an outline image of the present invention, and FIG. 8 is a result of 3D modulating using the outline image information from which noise is removed.

3차원 형상화 구현을 위해서는 금속으로 주조된 문화재 등의 촬영대상물에 관한 연속된 CT 영상으로부터 3차원 형상에 대한 정보를 추출하여야 한다. 이에 대한 첫 단계로 CT 데이터로부터 영상과 해상도 정보를 분리하여 저장하며, 두 번째 단계는 영상처리 기술을 이용하여 CT 데이터에서 분리된 영상에서 형상에 대한 단면의 외곽선을 추출한다. 마지막 단계로 영상처리 결과로부터 얻은 point 데이터로부터 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 가상공간에서 3차원 형상을 재구성한다.In order to implement a 3D shape, information on a 3D shape must be extracted from a continuous CT image of an object to be photographed, such as a cultural property cast out of metal. The first step is to separate and store image and resolution information from CT data, and the second step is to extract the outline of the cross section of the shape from the image separated from the CT data using image processing technology. The final step is to reconstruct a 3D shape in a virtual space using computer graphics technology from the point data obtained from the image processing result.

도 1은 CT 데이터의 변환에 관한 것으로 문화재 등의 촬영 대상물을 CT촬영하면 영상정보 외에 여러 측정 정보가 CT데이터에 혼합되어 있다. 이와 같은 CT데이터에서 영상정보와 그 이외의 정보를 분리하여 영상정보만을 저장한다.FIG. 1 relates to conversion of CT data. When a CT photograph of an object to be photographed, such as a cultural property, various measurement information in addition to image information is mixed with the CT data. Image information and other information are separated from such CT data and only image information is stored.

도 1의 분리된 영상정보는 512x512 pixel의 해상도를 갖는 raw 포맷 파일로 저장되며, 영상정보 이외의 정보는 텍스트 파일로 저장된다. 텍스트 파일에 저장되는 정보 중에는 실측에 관한 수치정보가 포함되어 있으며, 3차원 형상의 재구성 과정에서 실측 기준으로 사용된다. The separated image information of FIG. 1 is stored as a raw format file having a resolution of 512x512 pixels, and information other than the image information is stored as a text file. Among the information stored in the text file, numerical information on the actual measurement is included, and is used as a measurement standard in the process of reconstructing the 3D shape.

도 2는 본 발명의 촬영대상물의 CT영상정보 히스토그램이다. 연속 촬영된 CT 각각의 영상은 촬영대상물체 단면에 대한 2차원 정보를 포함하고 있다. 상기 2차원 정보에서 불필요한 성분을 제거하고 필요로 하는 촬영대상물의 단면정보를 추출하여 연속적으로 가상의 공간 에 배치함으로써 3차원 형상을 재구성한다. 이러한 3D모듈링 작업을 실행하기 위해서 촬영된 CT 영상을 영상분할 기법과 라플라시안 필터를 사용하여 3차원 형상에 필요한 외곽선을 검출한다. 2 is a histogram of CT image information of an object of the present invention. Each continuous CT image contains 2D information on the cross section of the object to be photographed. The 3D shape is reconstructed by removing unnecessary components from the 2D information, extracting the cross-sectional information of the object to be photographed, and placing it in a virtual space continuously. In order to perform such 3D modular work, the image segmentation technique and the Laplacian filter are used to detect the outline required for the 3D shape of the captured CT image.

이를 위해 먼저 3D 영상에서 노이즈를 제거하는 영상 데이터의 처리과정을 거쳐야 한다. 즉 촬영대상물의 외곽선 검출을 위해서는 불필요한 노이즈 성분을 제거하여야 한다. 도 1 CT 영상은 도 3과 같은 히스토그램을 가지며 pixel의 해상도 값만 변한다. 히스토그램 영역을 분리하여 표시하면 1영역은 촬영대상물체 이외의 어두운 부분이고, 2영역은 외부와의 경계영역이며, 그리고 3영역은 실질적으로 촬영대상물체 영상정보를 가지고 있는 영역을 나타낸다. 3영역을 확대하여 보면 히스토그램에서 2개의 peak가 존재하며 이 두 peak는 촬영대상물체와 그 이외 데이터의 경계를 나타낸다. 4영역은 어떠한 정보도 갖지 않는 영역이다. 전체 영상 분할의 경계치는 각 CT 영상에서의 해상도의 변화에 따라 일정하지 않다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 2의 히스토그램의 각 영역에 따라 서로 다른 경계치를 결정하여 사용한다. To do this, first, a process of processing image data to remove noise from a 3D image must be performed. That is, unnecessary noise components must be removed in order to detect the outline of the object to be photographed. The CT image of FIG. 1 has a histogram as shown in FIG. 3 and only the pixel resolution value is changed. When the histogram area is separated and displayed, area 1 is a dark area other than the object to be photographed, area 2 is a boundary area with the outside, and area 3 is an area substantially containing image information of the object to be photographed. When you enlarge the 3 area, there are two peaks in the histogram, and these two peaks represent the boundary between the object to be photographed and other data. Area 4 is an area that does not contain any information. The boundary value of the entire image segmentation is not constant according to the change of resolution in each CT image. Therefore, in order to solve this problem, different boundary values are determined and used according to each area of the histogram of FIG. 2.

즉, 도 2에서와 같이 2개의 경계치를 설정하여 적용하여 영상정보에서 노이즈를 제거한다. 경계치1은 도 2의 2영역 중간 값을 취하고, 경계치2는 3영역과 4영역에서 히스토그램 255값에서 시작하여 peak 2까지의 곡선의 기울기가 120되는 시작점을 정한다. 기울기 120은 65장의 CT 영상을 이용한 경계치 실험을 통하여 구해진 값이다. 경계치1은 촬영대상물체 이외의 영역과의 경계를 분리시키는 영역의 값이며, 2개의 경계치 적용에 대한 영상처리 결과는 도 3에서와 같이 이진영상으로 보여진다. 도 3은 본 발명에서 촬영대상의 CT영상을 처리한 이진화영상이다. That is, as shown in FIG. 2, noise is removed from image information by setting and applying two boundary values. Boundary value 1 takes an intermediate value of region 2 of FIG. 2, and boundary value 2 determines a starting point at which the slope of the curve from the histogram 255 to peak 2 in regions 3 and 4 is 120. The slope of 120 is a value obtained through a threshold experiment using 65 CT images. Boundary value 1 is a value of an area that separates the boundary from an area other than the object to be photographed, and the image processing result of applying the two boundary values is shown as a binary image as shown in FIG. 3. 3 is a binary image obtained by processing a CT image of a subject in the present invention.

도 4 내지 도 7에서 이진화 영상의 내부 노이즈를 제거하기 위한 데이터처리과정에 관하여 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 이진화영상의 내부 노이즈가 포함되어 나타나는 외곽선이고, 도 5는 본 발명의 노이즈 제거를 위한 데이터처리과정을 보여주는 그림이며, 도 6은 본 발명의 노이즈가 제거된 상태에서 추출한 외곽선 영상이고, 도 7은 본 발명의 외곽선 영상의 포인트 추출결과이다.In FIGS. 4 to 7, a data processing procedure for removing internal noise of a binarized image will be described. 4 is an outline showing the internal noise of the binarized image of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a data processing process for removing noise of the present invention, and FIG. 6 is an outline extracted from the noise-removed state of the present invention. Image, and FIG. 7 is a result of extracting points of the outline image according to the present invention.

상기 이진화영상에서 노이즈를 제거하고 명확한 외곽선을 검출해야만 선명한 3D 영상을 얻을 수 있다. 이와 같은 3D모듈링을 위해서 외곽선 검출에는 라플라시안 필터를 사용하였다. 라플라시안 필터는 이진화영상에서 하나의 픽셀(pixel)로 이루어지는 외곽선을 추출할 수 있는 장점이 있지만 영상분할 결과로 나타난 영상에 대하여 적용할 경우에는 도 4에서와 같이 내부 노이즈에 대한 외곽선도 함께 나타난다. A clear 3D image can be obtained only by removing noise from the binarized image and detecting a clear outline. For this 3D modularity, a Laplacian filter was used for edge detection. The Laplacian filter has the advantage of extracting an outline consisting of one pixel from a binarized image, but when applied to an image resulting from an image segmentation, the outline for internal noise also appears as shown in FIG. 4.

따라서 명확환 이진화영상의 외곽선올 추출하기 위해서는 라플라시안 필터를 적용하기 전에 내부 노이즈를 우선 제거하여 야 한다. 내부 노이즈 역시 외곽선과 동일한 성분으로 나타나므로 단순히 영상분할로는 제거시킬 수 없다. Therefore, in order to extract the outline of the binarized image, the internal noise must be first removed before applying the Laplacian filter. Since internal noise also appears as the same component as the outline, it cannot be removed simply by image segmentation.

상기 내부 노이즈를 제거하기 위해서는 촬영대상물체의 내부를 채움우는 것이 바람직하다. 내부를 채우기 위해서 본 기술에서는 각 픽셀(pixel)에 대해 8개의 방향으로 주변 픽셀(pixel)를 검사하여 내부와 외부를 구별하였으며 내부의 픽셀(pixel)은 점차 확장되어 최종적으로 내부를 완전히 채우게 된다. In order to remove the internal noise, it is preferable to fill the inside of the object to be photographed. In order to fill the interior, in this technology, the surrounding pixels are examined in eight directions for each pixel to distinguish the interior and the exterior, and the interior pixels are gradually expanded to finally completely fill the interior.

또한 금속 특유의 반사로 인해 발생되는 노이즈는 완벽하게 제거가 힘들다. 따라서 CT영상에 표현되는 금속 빛 반사 픽셀(pixel)를 수동으로 선택적 제거를 해줘야 완벽한 외곽선 데이터를 추출할 수 있다. In addition, it is difficult to completely remove the noise generated by reflection peculiar to metal. Therefore, it is necessary to manually selectively remove the metallic light reflection pixels represented in the CT image in order to extract the perfect outline data.

도 5는 이러한 과정을 나타내고 있으며 마지막으로 내부 노이즈가 완전히 제거된 상태에서 원하는 외곽선올 추출한 결과를 보이고 있다5 shows this process, and finally shows the result of extracting the desired outline while the internal noise is completely removed.

도 8은 상기와 같은 과정을 거쳐 완성된 3D 모듈링 결과로서 노이즈가 제거된 외곽선 영상정보를 이용하고, 내부 노이즈까지 제거하여 3D모듈링한다.FIG. 8 is a 3D modulating result completed through the above process, using the outline image information from which noise has been removed, and 3D modulating by removing internal noise.

Claims (3)

문화재의 보존 복원을 위한 CT영상정보의 3D모듈링 방법에 있어서,
상기 3D모듈링 방법은 촬영대상물인 문화재를 연속 촬영한 CT영상, 및 상기 CT영상으로부터 3차원 영상에 대한 정보를 추출하고,
상기 CT 영상정보에서 영상데이터와 해상도 데이터를 분리하여 저장한 다음, 상기 영상 데이터에서 촬영 대상물의 형상에 대한 단면의 외곽선을 추출하되, 상기 외곽선 추출을 위해 노이즈를 제거하여 이진화 영상을 추출하며,
상기 이진화영상을 추출하기 위하여 흑색과 백색의 경계치(경계치 1, 경계치 2)를 설정하여 노이즈를 제거하고, 경계치 1은 2영역의 중간값을 취하고 경계치 2는 3영역과 4영역에서 히스토그램 255값에서 시작하여 첫번째 peak(peak 2)까지의 곡선의 기울기가 120되는 시작점을 취하여 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성하되,
상기 추출된 외곽선으로부터 외곽선의 포인트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 외곽선 내부의 노이즈를 제거하며, 추출한 외곽선의 노이즈 정보를 제거한 다음, 상기 포인트 데이터로부터 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성하는 것을 특징으로 하는 CT영상정보의 3D모듈링방법.

In the 3D modular method of CT image information for preservation and restoration of cultural properties,
The 3D modulating method extracts information on a 3D image from a CT image obtained by continuously photographing a cultural property as an object to be photographed, and the CT image,
After separating and storing image data and resolution data from the CT image information, an outline of a cross section of the shape of the object to be photographed is extracted from the image data, and noise is removed to extract a binarized image to extract the outline,
In order to extract the binarized image, noise is removed by setting the boundary values of black and white (border value 1, boundary value 2), boundary value 1 takes the middle value of 2 areas, and boundary value 2 is 3 areas and 4 areas. Reconstruct the 3D shape of the object to be photographed by taking the starting point at which the slope of the curve from the histogram 255 to the first peak (peak 2) is 120,
Extracting point data of an outline from the extracted outline, removing noise inside the extracted outline, removing noise information of the extracted outline, and reconstructing a three-dimensional shape of the object to be photographed from the point data. 3D modulating method of CT image information.

삭제delete 제1항에 있어서,
내부 노이즈를 제거하는 방법은 대상물체의 내부를 채우되, 상기 내부를 채우기 위해서 각 픽셀에 대해 8개의 방향으로 주변 픽셀을 검사하여 내부와 외부를 구별하고, 점차 내부의 픽셀이 확장하면서 최종적으로 내부를 완전히 채움으로써 촬영대상물의 3차원 형상을 재구성하는 것을 특징으로 하는 CT영상정보의 3D모듈링방법.
The method of claim 1,
The method of removing internal noise is to fill the inside of the object, but to fill the inside, each pixel is examined in eight directions to distinguish the inside and the outside, and the inside pixel gradually expands and finally the inside A 3D modular method of CT image information, characterized in that the three-dimensional shape of the object to be photographed is reconstructed by completely filling.
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