KR102374945B1 - 영상 처리 방법 및 영상 처리 시스템 - Google Patents

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KR102374945B1 KR1020190020893A KR20190020893A KR102374945B1 KR 102374945 B1 KR102374945 B1 KR 102374945B1 KR 1020190020893 A KR1020190020893 A KR 1020190020893A KR 20190020893 A KR20190020893 A KR 20190020893A KR 102374945 B1 KR102374945 B1 KR 102374945B1
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지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크.
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Abstract

영상 처리 방법 및 영상 처리 시스템이 개시된다. 영상 처리 방법은, 영상 처리 시스템의 프로세서에 의해, 대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 제1 영상을 생성하는 단계 -제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함-; 프로세서에 의해, 사전 설정된 안티 에일리어싱(anti-aliasing) 가중치에 기초하여, 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성하는 단계 -제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함-; 프로세서에 의해, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하는 단계; 및 프로세서에 의해, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상 처리 방법 및 영상 처리 시스템{IMAGE PROCESSING METHOD AND IMAGE PROCESSING SYSTEM}
본 개시는 영상 처리 방법 및 영상 처리 시스템에 관한 것이다.
컴퓨터로 생성된 영상은 산업, 비지니스, 교육, 엔터테인먼트, 의료 등의 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 영상은 디스플레이의 화면 상에 픽셀로 디스플레이된다. 디스플레이의 화면은 유한개의 픽셀들로 구성되기 때문에, 화면 상에 나타난 영상에는 에일리어싱(aliasing)이 발생할 수 있다. 이러한 에일리어싱을 감소시키기 위해 사용되는 애플리케이션 기술을 통상적으로 안티 에일리어싱(anti-aliasing)이라 한다.
투명 색상을 배경으로 생성된 컬러 영상(RGB 영상)에 안티 에일리어싱을 적용하는 경우, 투명 색상의 변질이 초래되며, 이로 인해 투명 처리 이후의 컬러 영상에 투명 색상의 성분이 포함되어 영상의 품질을 저하시키는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 투명 색상을 전경 색상(foreground color)과 최대한 유사하게 지정하여 안티 에일리어싱을 적용하거나, 스무딩(smoothing) 필터를 이용하여 안티 에일리어싱로 인해 발생하는 에지(edge) 부분의 영상 품질 저하를 완화시키고 있다.
그러나, 투명 색상을 전경 색상과 최대한 유사하게 지정하는 경우, 전면 색상의 값에 따라 투명 색상을 지정해야 하므로 투명 색상을 단순하게 지정할 수 없어 영상 처리의 속도가 저하되는 문제점이 있다. 한편, 스무딩 필터를 이용하는 경우, 전체 영상에 필터링 처리를 수행해야 하므로, 영상 처리의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
본 개시는 영상의 복수의 픽셀에 해당하는 픽셀값들 중 안티 에일리어싱 처리에 의한 가중치 연산이 적용된 적어도 하나의 픽셀을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 픽셀에 투명도를 적용하는 영상 처리 방법 및 영상 처리 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 영상 처리 시스템을 이용한 영상 처리 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 영상 처리 시스템의 프로세서에 의해, 대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 제1 영상을 생성하는 단계 - 제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -; 프로세서에 의해, 사전 설정된 안티 에일리어싱(anti-aliasing) 가중치에 기초하여, 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성하는 단계 - 제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -; 프로세서에 의해, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하는 단계; 및 프로세서에 의해, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 픽셀 정보 및 제2 픽셀 정보는 각각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 투명도를 결정하는 단계는, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이를 산출하는 단계; 차이와 사전 설정된 임계값을 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및 비교 결과에 기초하여 투명도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 투명도를 결정하는 단계는, 차이가 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은 것으로 판단되면, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보의 비율에 기초하여 투명도를 산출하는 단계; 및 차이가 사전 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 투명도를 최대값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 차이는 수학식 1에 의해 산출되고,
(수학식 1)
Figure 112019035348030-pat00001
,
Figure 112019035348030-pat00002
,
Figure 112019035348030-pat00003
,
여기서,
Figure 112019035348030-pat00004
는 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00005
는 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00006
는 제1 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00007
는 제2 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00008
는 제1 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00009
는 제2 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00010
는 차이를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 투명도는 수학식 2에 의해 산출되고,
(수학식 2)
Figure 112019035348030-pat00011
여기서, c는 투명도를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하는 단계는, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각의 투명도를 결정된 투명도로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 영상 및 제2 영상은 초음파 영상을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 영상 처리 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템은, 대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 제1 영상을 생성하고, 사전 설정된 안티 에일리어싱 가중치에 기초하여, 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성하도록 구성되는 영상 생성부 - 제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함하고, 제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -; 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 제1 픽셀 정보 및 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하고, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하도록 구성되는 영상 처리부; 및 제3 영상을 표시하도록 구성되는 표시부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 픽셀 정보 및 제2 픽셀 정보는 각각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 처리부는, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이를 산출하고, 차이와 사전 설정된 임계값을 비교하여 비교 결과를 생성하고, 비교 결과에 기초하여 투명도를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 처리부는, 차이가 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은 것으로 판단되면, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보의 비율에 기초하여 투명도를 산출하고, 차이가 사전 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 투명도를 최대값으로 설정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 처리부는 수학식 3에 의해 차이를 산출하도록 구성되고,
(수학식 3)
Figure 112019035348030-pat00012
,
Figure 112019035348030-pat00013
,
Figure 112019035348030-pat00014
,
여기서,
Figure 112019035348030-pat00015
는 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00016
는 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00017
는 제1 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00018
는 제2 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00019
는 제1 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00020
는 제2 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00021
는 차이를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 처리부는 수학식 4에 의해 투명도를 산출하도록 구성되고,
(수학식 4)
Figure 112019035348030-pat00022
여기서, c는 투명도를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 처리부는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각의 투명도를 결정된 투명도로 조절하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 영상 및 제2 영상은 초음파 영상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 생성부 및 영상 처리부는 GPU를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 픽셀 중 안티 에일리어싱에 의한 가중치 연산이 적용된 적어도 하나의 픽셀을 식별할 수 있고, 식별된 픽셀에 투명도를 적용할 수 있다. 따라서, 전경 색상(foreground color)의 값에 따라 투명 색상을 적절하게 설정할 필요도 없고, 스무딩 필터와 같은 2차원 영상 처리의 적용을 배제함으로써, 영상 처리의 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 영상에 적용된 안티 에일리어싱의 방법 또는 안티 에일리어싱 가중치에 영향을 받지 않으므로, 안티 에일리어싱 가중치에 따라 픽셀값이 변하는 다양한 영상 처리 방법에 광범위하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 투명도를 적용하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 투명도를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 안티 에일리어싱 처리된 영상을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 투명도를 도 5의 영상에 적용한 영상을 나타낸 예시도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 더 분리될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서의 "대상체"는 초음파 시스템을 이용하여 초음파 영상을 얻고자 하는 목적물 또는 대상물로서, 생물 또는 무생물일 수 있다. 또한, 대상체가 생물인 경우, 인체의 일부를 의미할 수 있고, 대상체에는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부, 혈관(또는 혈류) 등의 장기나, 태아 등이 포함될 수 있으며, 인체의 어느 한 단면이 포함될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 영상 처리 시스템(100)은 프로세서(110), 사용자 입력부(120), 저장부(130) 및 표시부(140)를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 대상체에 대한 영상을 생성하고, 생성된 영상에 영상 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세서(110)는 GPU(graphic processing unit)를 포함할 수 있다. 예를 들면, GPU는 표시부(140)의 화면에 표시할 영상을 생성하는 응용 프로그램(application program), 및 생성된 영상을 텍스처 매핑을 통해 배경 영상과 병합하여 표시부(140)의 화면에 표시하는 오픈 그래픽 라이브러리(open graphic library) 기반의 렌더링 프로그램(rendering program)을 포함할 수 있다. 또한, 오픈 그래픽 라이브러리 기반의 렌더링 프로그램은 프레임 버퍼(도시하지 않음)의 각 픽셀의 영상 처리를 담당하는 프레그먼트 프로그램(fragment program)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 프로세서(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 생성부(111) 및 영상 처리부(112)를 포함할 수 있다.
영상 생성부(111)는 대상체에 대한 영상 데이터를 획득하고, 획득된 영상 데이터에 기초하여 대상체에 대한 영상(이하, "제1 영상"이라 함)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 데이터는 영상 데이터 획득 장치(도시하지 않음)를 통해 획득될 수 있다. 예를 들면, 영상 데이터 획득 장치는 초음파 진단 장치, 카메라 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 영상 데이터는 영상 처리 시스템(100)와 유선 또는 무선으로 연결되며 영상 데이터를 저장하는 별도의 외부 서버(도시하지 않음)로부터 획득될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 영상은 픽셀 정보(이하, "제1 픽셀 정보"라 함)를 갖는 복수의 픽셀(pixel)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 픽셀 정보는 각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다. 즉, 제1 영상은 3차원 0-벡터에 해당하는 RGB 값(예를 들어, 검정색)을 투명 색상으로 하고, 표시부(140)의 화면 상에 표시될 전경 색상(foreground color)으로 나타내는 2차원 영상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 생성부(111)는 사전 설정된 안티 에일리어싱(anti-aliasing) 가중치에 기초하여, 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여, 안티 에일리어싱 처리된 영상(이하, "제2 영상"이라 함)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 제2 영상은 픽셀 정보(이하, "제2 픽셀 정보"라 함)를 갖는 복수의 픽셀을 포함하며, 전경 색상이 이루는 경계 부분에, 전경 색상과 투명 색상이 안티 에일리어싱 가중치에 따라 혼합된 복수의 RGB 값이 존재할 수 있다. 또한, 제2 픽셀 정보는 각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다.
영상 처리부(112)는 영상 생성부(111)로부터 제1 영상의 복수의 픽셀에 해당하는 제1 픽셀 정보 및 제2 영상의 복수의 픽셀에 해당하는 제2 픽셀 정보를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 처리부(112)는 제1 픽셀 정보를 사전 정보로서 수신할 수 있다. 또한, 영상 처리부(112)는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하고, 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여, 투명도가 적용된 영상(이하, "제3 영상"이라 함)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상 처리부(112)는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 해당하는 제2 픽셀 정보(즉, 픽셀값)의 투명도가 결정된 투명도로 되도록 조절하여 제3 영상을 생성할 수 있다.
사용자 입력부(120)는 사용자로부터 입력정보를 수신하고, 수신된 입력정보를 프로세서(110)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 입력정보는 제1 영상 상에 기입되는 텍스트 정보를 포함할 수 있다. 또한, 입력정보는 영상 처리 시스템(100)을 제어하기 위한 제어정보를 포함할 수 있다. 사용자 입력부(120)는 사용자로부터 입력정보를 수신할 수 있는 입력장치(도시하지 않음)를 포함할 수 있고, 이러한 입력장치는 영상 처리 시스템(100)에 대하여 사용자 인터페이스로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 입력장치는 초음파 진단 장치의 컨트롤 패널(control panel)을 포함할 수 있다. 컨트롤 패널은 진단모드의 선택, 진단동작의 제어, 진단에 필요한 명령의 입력, 신호 처리 제어, 초음파 영상의 출력 제어 등의 조작을 실행하는데 적합한 다양한 종류의 입력 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 입력장치는 마우스, 키보드, 버튼, 스타일러스 펜, 터치스크린과 같이 명령의 입력이 가능한 디스플레이를 포함할 수 있다.
저장부(130)는 영상 생성부(111)에 의해 생성된 제1 영상 및 제2 영상을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(130)는 영상 처리부(112)에 의해 생성된 제3 영상을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(130)는 영상 처리 시스템(100)을 동작시키기 위한 프로그램 명령어들을 저장할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저장부(130)는 자기 디스크(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크, 하드 디스크 등), 광 디스크(예를 들어, CD, DVD 등), 반도체 메모리(예를 들어, USB 메모리, 메모리 카드 등) 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
표시부(140)는 영상 생성부(111)에 의해 생성된 제1 영상 및/또는 제2 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(140)는 영상 처리부(112)에 의해 생성된 제3 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(140)는 제1 영상, 제2 영상 및/또는 제3 영상에 관한 정보, 또는 영상 처리 시스템(100)의 동작 상태에 관한 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시부(140)는 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display), OLED(orgnaic light-emitting diode) 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 일 예에 해당하는 초음파 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 초음파 진단 장치(200)는 초음파 프로브(210), 송신부(220), 송수신 스위치(230), 수신부(240), 신호 처리부(250), 초음파 영상 생성부(260) 및 초음파 영상 처리부(270)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(210)는 송신부(220)로부터 제공되는 전기적 신호(이하, "송신신호"라 함)를 초음파 신호로 변환하고, 변환된 초음파 신호를 대상체에 송신할 수 있다. 또한, 초음파 프로브(210)는 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하고, 수신된 초음파 에코신호로부터 전기적 신호(이하, "수신신호"라 함)를 생성할 수 있다.
송신부(220)는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위한 송신신호를 생성할 수 있다. 생성된 송신신호는 송수신 스위치(230)를 통해 초음파 프로브(210)로 전송될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신부(220)는 초음파 프로브(210)로부터 송신되는 초음파 신호를 집속시키기 위한 송신 집속점에 기초하여 송신신호를 생성할 수 있다.
송수신 스위치(230)는 송신부(220)와 수신부(240)를 스위칭해 주는 듀플렉서(duplexer)의 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 송수신 스위치(230)는 초음파 프로브(210)가 초음파 신호의 송신 및 수신을 번갈아 가며 수행할 때, 송신부(220) 또는 수신부(240) 중 어느 하나를 초음파 프로브(210)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
수신부(240)는 송수신 스위치(230)를 통해 초음파 프로브(210)로부터 수신신호를 수신할 수 있다. 또한, 수신부(240)는 수신된 수신신호를 증폭하고, 증폭된 수신신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수신부(240)는 초음파 신호가 대상체를 통과하면서 통상적으로 발생하는 감쇄를 보상하기 위한 시간 이득 보상(time gain compensation; TGC) 유닛(도시하지 않음), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환(analog to digital conversion) 유닛(도시하지 않음) 등을 포함할 수 있다.
신호 처리부(250)는 수신부(240)로부터 제공되는 디지털 신호에 빔 포밍 처리를 수행하여 수신 집속 신호를 생성할 수 있다. 또한, 신호 처리부(250)는 수신 집속 신호에 신호 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리는 기저대역 변환(baseband conversion)(즉, 포락선 검파(envelope detection)) 처리, 필터링 처리 등을 포함할 수 있다.
초음파 영상 생성부(260)는 신호 처리부(250)로부터 제공되는 수신 집속 신호에 기초하여 대상체에 대한 초음파 영상(이하, "제1 초음파 영상"이라 함)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 초음파 영상은 B-모드(brightness mode) 영상, 도플러 영상, 컬러 영상 등을 포함할 수 있다. 또한, 초음파 영상 생성부(260)는 사전 설정된 안티 에일리어싱 가중치에 기초하여, 제1 초음파 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여, 안티 에일리어싱 처리된 초음파 영상(이하, "제2 초음파 영상"이라 함)을 생성할 수 있다.
초음파 영상 처리부(270)는 초음파 영상 생성부(260)에 의해 생성된 초음파 영상에 영상 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초음파 영상 처리부(270)는 초음파 영상 생성부(260)로부터 제1 초음파 영상의 복수의 픽셀에 해당하는 제1 픽셀 정보 및 제2 초음파 영상의 복수의 픽셀에 해당하는 제2 픽셀 정보를 수신하고, 제2 초음파 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하며, 제2 초음파 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여 제3 초음파 영상을 생성할 수 있다.
본 개시에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 개시의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 개시에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 투명도를 적용하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3의 각 단계들은 도 1의 프로세서(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 도 3에 도시된 단계들 외의 단계가 부가되거나, 도 3에 도시된 단계들 중 일부가 생략되는 것도 가능하다.
단계 S302에서, 영상 생성부(111)는 대상체에 대한 영상 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 생성부(111)는 영상 데이터 획득 장치를 통해 영상 데이터를 획득할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 영상 생성부(111)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 서버로부터 영상 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S304에서, 영상 생성부(111)는 획득된 영상 데이터에 기초하여 대상체에 대한 제1 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함할 수 있으며, 제1 픽셀 정보는 각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다.
단계 S306에서, 영상 생성부(111)는 사전 설정된 안티 에일리어싱 가중치에 기초하여 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함할 수 있으며, 제2 픽셀 정보는 각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함할 수 있다.
단계 S308에서, 영상 처리부(112)는 영상 생성부(111)에 의해 생성된 제1 영상 및 제2 영상에 기초하여, 복수의 픽셀 각각에 대해 투명도를 결정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 처리부(112)는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 제1 영상의 제1 픽셀 정보와 제2 영상의 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정할 수 있다.
단계 S310에서, 영상 처리부(112)는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 처리부(112)는 제2 영상의 복수의 픽셀 각각의 투명도를, 결정된 투명도로 조절하여 제3 영상을 생성할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 투명도를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4의 각 단계들은 도 1의 프로세서(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 도 4에 도시된 단계들 외의 단계가 부가되거나 도 4에 도시된 단계들 중 일부가 생략되는 것도 가능하다.
단계 S402에서, 영상 처리부(112)는 제1 영상의 제1 픽셀 정보와 제2 영상의 픽셀 정보 간의 차이를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 처리부(112)는 제1 픽셀 정보에 대응하는 벡터(이하, "제1 벡터"라 함)와 제2 픽셀 정보에 대응하는 벡터(이하, "제2 벡터"라 함) 간의 차이를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제1 벡터와 제2 벡터 간의 차이는 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112019035348030-pat00023
Figure 112019035348030-pat00024
Figure 112019035348030-pat00025
,
수학식 1에 있어서,
Figure 112019035348030-pat00026
는 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00027
는 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00028
는 제1 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00029
는 제2 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00030
는 제1 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00031
는 제2 벡터의 크기를 나타내고,
Figure 112019035348030-pat00032
는 제1 벡터와 제2 벡터 간의 차이, 즉 제1 벡터의 단위 벡터와 제2 벡터의 단위 벡터 간의 차이를 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 제1 벡터(
Figure 112019035348030-pat00033
) 및 제2 벡터(
Figure 112019035348030-pat00034
)는 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019035348030-pat00035
Figure 112019035348030-pat00036
,
수학식 2에 있어서, ω는 안티 에일리어싱 가중치를 나타낸다.
단계 S404에서, 영상 처리부(112)는 차이와 사전 설정된 임계값(예를 들어, tolerence)를 비교하여 비교 결과를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 임계값은 정수로 표현되는 RGB 값을 안티 에일리어싱에 의한 가중치 연산에서 발생하는 라운드 오프(round-off) 오류와 컬러 영상에 포함되는 전경 색상의 다양성 및 각 전경 색상 벡터의 방향의 차이 정보를 고려하여 최적화될 수 있다.
단계 S406에서, 영상 처리부(112)는 차이가 사전 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 영상 처리부(112)는 아래의 수학식 3과 같이, 제1 벡터와 제2 벡터 간의 차이가 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은지 여부를 판단할 수 있다.
Figure 112019035348030-pat00037
수학식 3에 있어서,
Figure 112019035348030-pat00038
는 사전 설정된 임계값을 나타낸다.
단계 S406에서 차이가 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은 것으로 판단되면, 단계 S408에서, 영상 처리부(112)는 제1 픽셀 정보와 제2 픽셀 정보의 비율에 기초하여 투명도를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 투명도는 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터의 크기와 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터의 크기의 비율로 산출될 수 있다. 예를 들면, 투명도는 아래의 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112019035348030-pat00039
수학식 4에 있어서, c는 투명도를 나타낸다.
한편, 단계 S406에서 차이가 사전 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 단계 S410에서, 영상 처리부(112)는 투명도를 최대값으로 설정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 최대값은 1일 수 있다.
도 5는 안티 에일리어싱 처리된 영상(즉, 제2 영상)을 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 투명도를 안티 에일리어싱 처리된 영상에 적용한 영상(즉, 제3 영상)을 나타낸 예시도이다. 영상 생성부(111)는 사전 설정된 안티 에일리어싱 가중치에 기초하여 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여, 도 5에 도시된 바와 같은 제2 영상(510)을 생성할 수 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 영상(510)의 적어도 일부 영역(511)에서 안티 에일리어싱 처리에 의해 라운드 오프(round-off) 오류가 발생하였다. 즉, 제2 영상(510)의 적어도 일부 영역(511)은 3차원 0-벡터에 해당하는 RGB 값(검정색)의 투명 색상과 표시부(140)의 화면에 표시될 전경 색상이 혼합된 RGB 값이 존재한다.
한편, 영상 처리부(112)는 제1 영상의 제1 픽셀 정보와 제2 영상의 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하고, 제2 영상(510)의 복수의 픽셀 각각에 결정된 투명도를 적용하여, 도 6에 도시된 바와 같은 제3 영상(610)을 생성할 수 있다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 영상(510)의 적어도 일부 영역(511)에 해당하는 제3 영상(610)의 적어도 일부 영역(611)에서 라운드 오프(round-off) 오류가 감소되었다. 즉, 제3 영상(610)의 적어도 일부 영역(611)은 본 개시의 일 실시예에 따른 투명도가 적용됨으로써 제3 영상(610)의 화질이 향상되었다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 개시가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 영상 처리 시스템 110: 프로세서
111: 영상 생성부 112: 영상 처리부
120: 사용자 입력부 130: 저장부
140: 표시부 200: 초음파 진단 장치
210: 초음파 프로브 220: 송신부
230: 송수신 스위치 240: 수신부
250: 신호 처리부 260: 초음파 영상 생성부
270: 초음파 영상 처리부

Claims (17)

  1. 영상 처리 시스템을 이용한 영상 처리 방법으로서,
    상기 영상 처리 시스템의 프로세서에 의해, 대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 제1 영상을 생성하는 단계 - 상기 제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -;
    상기 프로세서에 의해, 사전 설정된 안티 에일리어싱(anti-aliasing) 가중치에 기초하여, 상기 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성하는 단계 - 상기 제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 상기 제1 픽셀 정보와 상기 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하는 단계; 및
    상기 프로세서에 의해, 상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 상기 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀 정보 및 상기 제2 픽셀 정보는 각각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함하는 영상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명도를 결정하는 단계는,
    상기 제1 픽셀 정보와 상기 제2 픽셀 정보 간의 차이를 산출하는 단계;
    상기 차이와 사전 설정된 임계값을 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 투명도를 결정하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투명도를 결정하는 단계는,
    상기 차이가 상기 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은 것으로 판단되면, 상기 제1 픽셀 정보와 상기 제2 픽셀 정보의 비율에 기초하여 상기 투명도를 산출하는 단계; 및
    상기 차이가 상기 사전 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 상기 투명도를 최대값으로 설정하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차이는 수학식 1에 의해 산출되고,
    (수학식 1)
    Figure 112019035348030-pat00040
    ,
    Figure 112019035348030-pat00041
    ,
    Figure 112019035348030-pat00042
    ,
    여기서,
    Figure 112019035348030-pat00043
    는 상기 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00044
    는 상기 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00045
    는 상기 제1 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00046
    는 상기 제2 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00047
    는 제1 벡터의 크기를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00048
    는 제2 벡터의 크기를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00049
    는 상기 차이를 나타내는, 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 투명도는 수학식 2에 의해 산출되고,
    (수학식 2)
    Figure 112019035348030-pat00050

    여기서, c는 상기 투명도를 나타내는, 영상 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3 영상을 생성하는 단계는,
    상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각의 투명도를 상기 결정된 투명도로 조절하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상은 초음파 영상을 포함하는 영상 처리 방법.
  9. 영상 처리 시스템으로서,
    대상체에 대한 영상 데이터에 기초하여 제1 영상을 생성하고, 사전 설정된 안티 에일리어싱 가중치에 기초하여, 상기 제1 영상의 적어도 일부 영역에 안티 에일리어싱 처리를 수행하여 제2 영상을 생성하도록 구성되는 영상 생성부 - 상기 제1 영상은 제1 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 제2 영상은 제2 픽셀 정보를 갖는 복수의 픽셀을 포함함 -;
    상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 대해, 상기 제1 픽셀 정보 및 상기 제2 픽셀 정보 간의 차이에 기초하여 투명도를 결정하고, 상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각에 상기 결정된 투명도를 적용하여 제3 영상을 생성하도록 구성되는 영상 처리부; 및
    상기 제3 영상을 표시하도록 구성되는 표시부
    를 포함하는 영상 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 픽셀 정보 및 상기 제2 픽셀 정보는 각각 해당 픽셀에 대한 RGB 값을 포함하는 영상 처리 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 영상 처리부는,
    상기 제1 픽셀 정보와 상기 제2 픽셀 정보 간의 차이를 산출하고,
    상기 차이와 사전 설정된 임계값을 비교하여 비교 결과를 생성하고,
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 투명도를 결정하도록 구성되는, 영상 처리 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 영상 처리부는,
    상기 차이가 상기 사전 설정된 임계값보다 작거나 같은 것으로 판단되면, 상기 제1 픽셀 정보와 상기 제2 픽셀 정보의 비율에 기초하여 상기 투명도를 산출하고,
    상기 차이가 상기 사전 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 상기 투명도를 최대값으로 설정하도록 구성되는, 영상 처리 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 영상 처리부는 수학식 3에 의해 상기 차이를 산출하도록 구성되고,
    (수학식 3)
    Figure 112019035348030-pat00051
    ,
    Figure 112019035348030-pat00052
    ,
    Figure 112019035348030-pat00053
    ,
    여기서,
    Figure 112019035348030-pat00054
    는 상기 제1 픽셀 정보에 대응하는 제1 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00055
    는 상기 제2 픽셀 정보에 대응하는 제2 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00056
    는 상기 제1 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00057
    는 상기 제2 벡터의 단위 벡터를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00058
    는 제1 벡터의 크기를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00059
    는 제2 벡터의 크기를 나타내고,
    Figure 112019035348030-pat00060
    는 상기 차이를 나타내는, 영상 처리 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 영상 처리부는 수학식 4에 의해 상기 투명도를 산출하도록 구성되고,
    (수학식 4)
    Figure 112019035348030-pat00061

    여기서, c는 상기 투명도를 나타내는, 영상 처리 시스템.
  15. 제9항에 있어서, 상기 영상 처리부는 상기 제2 영상의 복수의 픽셀 각각의 투명도를 상기 결정된 투명도로 조절하도록 구성되는, 영상 처리 시스템
  16. 제9항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상은 초음파 영상을 포함하는 영상 처리 시스템.
  17. 제9항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 영상 생성부 및 상기 영상 처리부는 GPU를 포함하는 영상 처리 시스템.
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