KR102383544B1 - Method for detecting marker in oral image and apparatus and method for oral image registration using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는데 있어 기준이 되는 마커를 검출하는 방법으로서, 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 단계와, 정렬된 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계와, 미분할 마커를 분할하여 미분할 마커에서 마커를 추정하되, 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 마커로 추정하는 단계를 포함하는 구강 영상의 마커 검출 방법을 제공한다.The present invention provides a method for detecting a marker that is a reference in registering an oral scan image and a CT image, comprising the steps of aligning the oral scan image in a horizontal plane direction, estimating a marker candidate region from the aligned oral scan image, and providing a marker Detecting an undivided marker in the candidate region, dividing the undivided marker to estimate the marker from the undivided marker, and estimating an area up to a certain depth from the top surface of the undivided marker to the bottom as the marker To provide a method for detecting markers in an oral image.
Description
본 발명은 구강 영상의 마커 검출 방법 및 이를 이용한 구강 영상 정합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a marker in an oral image, and an apparatus and method for matching an oral image using the same.
컴퓨터 비전에서 하나의 장면이나 대상을 다른 시간이나 관점에서 촬영할 경우, 서로 다른 좌표계에 따른 영상이 얻어지게 된다. 영상 정합은 이와 같은 서로 다른 영상을 변형하여 하나의 좌표계에 나타내기 위한 처리를 의미한다. In computer vision, when a scene or object is photographed from a different time or point of view, images according to different coordinate systems are obtained. Image registration refers to processing for transforming such different images and displaying them in one coordinate system.
이와 같은 영상 정합을 통하여 서로 다른 측정 방식을 통해 얻은 영상의 대응 관계를 확인할 수 있다.Through such image registration, it is possible to check the correspondence between images obtained through different measurement methods.
치과용 수술 가이드(surgical guide) 소프트웨어에서는 임플란트(dental implant) 시술 계획 단계로 진입하기 전에 일반적으로 CT(Computed Tomography) 영상과 오랄 스캔(Oral Scan) 영상 간의 영상 정합 과정을 거치게 된다. In a dental surgical guide software, an image registration process between a computed tomography (CT) image and an oral scan image is generally performed before entering the dental implant procedure planning stage.
이러한 영상 정합 과정을 거쳐 정합된 영상은 골조직과 신경관 위치 등을 파악하여 안전하고 최적의 임플란트 식립 위치를 결정하는 임플란트 계획 작업의 기초가 되므로 영상 정합의 정확성은 그 이후 절차 진행에 있어 매우 중요한 의미를 가진다.The image registered through this image registration process becomes the basis for implant planning work that determines the safe and optimal implant placement position by identifying the bone tissue and neural tube position, so the accuracy of image registration is very important in the subsequent procedure. have
종래의 의료용 소프트웨어에서 제공하는 영상 정합 방법은 시술자가 영상 정합의 기준이 되는 포인트를 수동으로 입력하고, 이를 기초로 영상 정합이 이루어지게 된다. In the image registration method provided by the conventional medical software, an operator manually inputs a point that is a reference point for image registration, and image registration is performed based on this.
이와 같은 종래의 영상 정합 방법에 따르면, 시술자가 눈으로 대략 판단하여 기준 포인트를 선택하므로 그 결과가 매우 부정확하여 영상 정합 후 시술자의 수동 조작 과정이 필연적으로 따르게 된다. 즉, 시술자는 포인트의 위치를 변경하거나 포인트를 재선택하여 정합 결과를 수정하게 된다. 이와 같이, 종래 기술에 따르면 정합 및 수정의 계속되는 반복 과정으로 인하여 영상 정합에 시술자가 많은 시간을 소비하게 되며, 소비된 시간만큼 만족하는 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.According to such a conventional image registration method, since the operator selects the reference point by roughly judging by the eye, the result is very inaccurate, so that the operator's manual operation process is inevitably followed after image registration. That is, the operator modifies the registration result by changing the position of the point or reselecting the point. As described above, according to the prior art, the operator spends a lot of time in image registration due to the continuous iterative process of registration and correction, and there is a problem in that satisfactory results cannot be obtained as much as the time spent.
또 다른 종래의 방법으로서, 구강 내 정합 기준으로 활용하기 위한 마커가 포함된 영상을 획득하고, 영상 내의 마커를 기준으로 이종 영상 촬영 장치로부터 획득된 영상을 정합하는 방법을 들 수 있다.As another conventional method, there is a method of acquiring an image including a marker for use as an intraoral registration standard, and matching an image obtained from a heterogeneous imaging device based on the marker in the image.
도 1은 영상 정합을 위해 구강 내부에 부착된 마커를 도시한 도면이다.1 is a view showing a marker attached to the inside of the oral cavity for image registration.
도 1을 참조하면, 마커(1)는 접착제(예컨대, 레진)를 이용해 피시술자의 구강 내의 정해진 위치에 복수 개로 부착된다. 이 후, 일정 시간이 경과하면 마커(1)와 잇몸 사이에 접착층(2)이 형성된다. 이 때, 마커(1)의 부착 위치 마다 접착제의 양과 형태가 달라 접착층(2)의 형태가 불균일하게 된다. Referring to FIG. 1 , a plurality of
한편, 영상 정합을 위해 구강 영상에서 마커(1)를 검출함에 있어, 마커(1)와 접착층(2)은 일체로 형성되기 때문에, 마커(1)와 접착층(2)이 함께 검출될 수 있다. 그러나, 이러한 불균일한 접착층(2)은 영상 정합 시 정합에 방해가 요소가 되어, 영상 정합 시 정합 정확도를 떨어지게 하는 문제점을 야기한다.On the other hand, in detecting the
본 발명은, 구강 영상에서 마커를 검출하되 검출된 마커에서 정합에 방해되는 요소를 제거하고, 검출된 마커를 이용해 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하는 구강 영상 정합 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an oral image registration apparatus and method for detecting a marker in an oral image, but removing a factor that interferes with registration from the detected marker, and automatically performing image registration with high accuracy using the detected marker do it with
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는데 있어 기준이 되는 마커를 검출하는 방법으로서, 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 단계와, 정렬된 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계와, 미분할 마커를 분할하여 미분할 마커에서 마커를 추정하되, 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 마커로 추정하는 단계를 포함하는 구강 영상의 마커 검출 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for detecting a marker as a reference in matching an oral scan image and a CT image, the steps of aligning the oral scan image in a horizontal plane direction; estimating a marker candidate region and detecting an undivided marker in the marker candidate region; dividing the undivided marker to estimate the marker from the undivided marker, but an area from the upper surface of the undivided marker to a predetermined depth in the lower direction It provides a method for detecting a marker of an oral image comprising the step of estimating as a marker.
또한, 본 발명의 구강 영상의 마커 검출 방법은, 마커의 부피 정보를 이용하여 CT 영상에서 마커를 검출하는 단계를 더 포함한다.In addition, the method for detecting a marker in an oral image of the present invention further includes the step of detecting the marker in the CT image by using the volume information of the marker.
또한, 미분할 마커를 검출하는 단계는, 마커가 부착된 다수의 학습 영상을 학습하여 학습 모델을 생성하는 단계와, 학습 모델에 오랄 스캔 영상을 입력하는 단계와, 학습 영상을 기반으로 오랄 스캔 영상에서 미분할 마커를 검출하는 단계를 포함한다.In addition, the detecting of the undivided marker includes: generating a learning model by learning a plurality of learning images to which the markers are attached; inputting an oral scan image to the learning model; and an oral scan image based on the learning image. Including the step of detecting the undivided marker.
또한, 마커를 추정하는 단계는, 미분할 마커에서 일정 깊이를 초과하는 영역을 마커 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층으로 추정하는 단계를 포함한다.In addition, the estimating of the marker includes estimating an area exceeding a predetermined depth in the undivided marker as an adhesive layer interposed between the marker and the gum.
또한, 미분할 마커를 검출하는 단계는, 미분할 마커의 개수, 크기 및 좌표 정보를 획득하는 단계이다.In addition, the step of detecting the undivided marker is a step of acquiring information on the number, size, and coordinates of the undivided marker.
또한, CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계는, 마커의 부피 정보를 이용하여 마커에 대응하는 형상으로 마스크를 생성하는 단계와, 마스크를 이용하여 CT 영상에서 마커를 탐색하는 단계를 포함한다.Also, detecting the marker in the CT image includes generating a mask in a shape corresponding to the marker using volume information of the marker, and searching for the marker in the CT image using the mask.
또한, CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계는, 마커의 개수, 크기 및 좌표 정보를 획득하는 단계이다.In addition, the step of detecting the marker in the CT image is a step of obtaining information about the number, size, and coordinates of the markers.
또한, 본 발명은, 마커를 이용하여 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 방법으로서, 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 단계와, 정렬된 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계와, 미분할 마커를 분할하여 미분할 마커에서 마커를 추정하되, 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 마커로 추정하는 단계와, 마커의 부피 정보를 이용하여 CT 영상에서 마커를 검출하는 단계와, 마커를 이용해 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 단계를 포함하는 구강 영상 정합 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of registering an oral scan image and a CT image using a marker, comprising the steps of aligning the oral scan image in a horizontal plane direction, estimating a marker candidate region from the aligned oral scan image, and performing a marker candidate region Detecting an undivided marker in Provided is an oral image registration method, comprising: detecting a marker in a CT image using volume information; and registering an oral scan image and a CT image using the marker.
또한, 본 발명은, 마커를 이용하여 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 장치로서, 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 영상 정렬부와, 정렬된 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 미분할 마커 검출부와, 미분할 마커를 분할하여 미분할 마커에서 마커를 추정하되, 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 마커로 추정하는 마커 추정부와, 마커의 부피 정보를 이용하여 CT 영상에서 마커를 검출하는 마커 검출부와, 마커를 이용해 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 영상 정합부를 포함하는 구강 영상 정합 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus for registering an oral scan image and a CT image using a marker, comprising: an image aligning unit that aligns the oral scan image in a horizontal plane direction; An undivided marker detecting unit for detecting an undivided marker in the candidate region, dividing the undivided marker and estimating the marker from the undivided marker, and estimating an area up to a certain depth from the upper surface of the undivided marker to the lower side as the marker Provided is an oral image matching device comprising a marker estimator, a marker detector that detects a marker from a CT image by using the volume information of the marker, and an image matcher that matches an oral scan image and a CT image using the marker.
본 발명에 따르면, 구강 영상에서 마커를 검출하되 검출된 마커에서 정합에 방해되는 요소를 제거하고, 검출된 마커를 이용해 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the user's convenience is improved by detecting a marker in the oral image, but removing the element that interferes with the registration from the detected marker, and automatically performing image registration with high accuracy using the detected marker, and accordingly It has the effect of reducing the time required for implant planning and improving the accuracy of implant planning.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
도 1은 영상 정합을 위해 구강 내부에 부착된 마커를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어부의 구체적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 방법의 순서도이다.
도 5는 오랄 스캔 영상에서 추정한 마커 후보 영역을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 마커 후보 영역에서 검출한 미분할 마커를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 미분할 마커에 포함되는 마커와 접착층을 구분하여 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 미분할 마커를 확대한 도면이다.
도 9는 오랄 스캔 영상에서 추정한 마커를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마커를 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 마커가 부착된 구강을 촬영하여 생성된 CT 영상을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 CT 영상에서 검출한 마커를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 방법으로 오랄 스캔 영상과 CT 영상을 정합한 도면이다.1 is a view showing a marker attached to the inside of the oral cavity for image registration.
2 is a schematic block diagram of an oral image registration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed block diagram of the control unit of FIG. 2 .
4 is a flowchart of an oral image registration method according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a marker candidate region estimated from an oral scan image.
6 is a diagram illustrating an undivided marker detected in the marker candidate region of FIG. 5 .
FIG. 7 is a diagram illustrating a marker included in the undivided marker of FIG. 6 and an adhesive layer separately.
FIG. 8 is an enlarged view of the undivided marker of FIG. 7 .
9 is a diagram illustrating markers estimated from an oral scan image.
10 is a perspective view illustrating a marker according to an embodiment of the present invention.
11 is a view illustrating a CT image generated by photographing the oral cavity to which the marker of FIG. 10 is attached.
12 is a diagram illustrating a marker detected in the CT image of FIG. 11 .
13 is a view illustrating registration of an oral scan image and a CT image using the oral image registration method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The above object and means of the present invention and its effects will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily understand the technical idea of the present invention. will be able to carry out In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.In this specification, terms such as “or” and “at least one” may indicate one of the words listed together, or a combination of two or more. For example, “or B” and “at least one of B” may include only one of A or B, or both A and B.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.In this specification, terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. In addition, the above terms should not be construed as limiting the order of each component, and may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a 'first component' may be referred to as a 'second component', and similarly, a 'second component' may also be referred to as a 'first component'.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 장치의 개략적인 블록도이고, 도 3은 도 2의 제어부의 구체적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of an oral image registration apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a detailed block diagram of the controller of FIG. 2 .
본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 장치(100)는, 컴퓨터 프로그램에 의해 실행 가능한 전자 장치로서, 마커를 정합 기준점으로 이용하여 피시술자의 오랄 스캔 영상과 CT 영상을 정합하는 장치이다. 여기서, 마커는 적어도 3개 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The oral
오랄 스캔 영상은, 3차원 영상으로서 외부로 드러난 치아의 치관 부분의 형상과 치아 주변의 잇몸 형상에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이때, 오랄 스캔 영상은 오랄 스캐너(oral scanner) 등을 통해 피시술자의 구강 내부를 직접 스캔하여 획득되거나 피시술자의 구강 내부를 음각으로 본뜬 인상 모델이나 인상 모델의 양각을 통해 생성한 석고 모델을 스캔하여 획득될 수 있으며, 인상 모델의 스캔 이미지는 반전되어 오랄 스캔 영상으로 사용될 수 있다.The oral scan image may provide information on the shape of the crown portion of the tooth exposed to the outside as a 3D image and the shape of the gum around the tooth. At this time, the oral scan image is obtained by directly scanning the inside of the recipient's oral cavity through an oral scanner, etc. The scan image of the impression model can be inverted and used as an oral scan image.
CT 영상은, 3차원 영상으로서 치관뿐만 아니라 치근과, 치조골의 형상 및 치관, 치근 및 치조골의 골밀도에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이 때, CT 영상은 피시술자의 구강 내부를 CT 촬영하여 획득될 수 있다.The CT image, as a three-dimensional image, may provide information on not only the crown, but also the shape of the root and alveolar bone, and the bone density of the crown, root, and alveolar bone. In this case, the CT image may be obtained by performing a CT scan of the inside of the recipient's oral cavity.
오랄 스캔 영상과 CT 영상이 정합된 정합 영상은, 피시술자의 골조직과 신경관 위치 등을 파악하여 안전하고 최적의 임플란트 식립 위치를 결정하는 임플란트 계획 작업의 기초 영상이 된다.The registered image, in which the oral scan image and the CT image are matched, becomes the basic image for implant planning work that determines the safe and optimal implant placement position by identifying the bone tissue and neural tube position of the recipient.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 장치(100)는, 통신부(110), 입력부(120), 표시부(130), 저장부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the oral
통신부(110)는 영상 획득 장치(미도시) 및 서버(미도시) 등의 외부 장치와의 통신을 수행하는 구성으로서, 영상 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)는 5G(5th generation communication), LTE-A(long term evolution-advanced), LTE(long term evolution), 블루투스, BLE(bluetooth low energe), NFC(near field communication) 등의 무선 통신을 수행할 수 있고, 케이블 통신 등의 유선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 영상 데이터는 오랄 스캔 영상 데이터 및 CT 영상 데이터를 포함할 수 있다.The
입력부(120)는 사용자의 입력에 대응하여, 입력 데이터를 생성하며, 적어도 하나의 입력 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력부(120)는 키보드(key board), 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패널(touch panel), 터치 키(touch key), 마우스(mouse), 메뉴 버튼(menu button) 등을 포함할 수 있다. The
표시부(130)는 구강 영상 정합 장치(100)의 동작에 따른 표시 데이터를 표시한다. 이러한 표시 데이터에는 영상 데이터가 포함될 수 있다. 예를 들어, 표시부(130)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한, 표시부(130)는 입력부(120)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.The
저장부(140)는 구강 영상 정합 장치(100)의 동작에 필요한 각종 정보와 프로그램들을 저장한다. 예를 들어, 저장부(140)는 영상 획득 장치 등으로부터 수신된 영상 데이터와, 후술할 본 발명의 실시예에 따른 영상 정렬, 마커 추정 및 검출과, 영상 정합 방법에 관련된 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(140)는 마커를 추정하기 위해, 딥러닝(deep learning) 방법으로 다수의 학습 영상을 학습한 학습 모델을 저장할 수 있다.The
제어부(150)는, 영상 획득 장치 또는 서버 등으로부터 수신되거나 저장부(140)에 기 저장된 구강 영상 데이터에서 마커를 검출하고 검출된 마커를 기준점으로 하여 구강 영상 데이터들을 정합하는 동작을 수행한다. 이를 위해, 제어부(150)는 영상 획득 장치 또는 서버 등으로부터 구강 영상 데이터를 수신하여 저장부(140)에 저장할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 통신부(110), 입력부(120), 표시부(130) 및 저장부(140)의 동작을 제어할 수 있다.The
도 3을 참조하면, 제어부(150)는, 영상 정렬부(151), 미분할 마커 검출부(152), 마커 추정부(153), 마커 검출부(154) 및 영상 정합부(155)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
먼저, 영상 획득 장치는 마커가 부착된 구강 내부를 촬영하여 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 각각 획득한다. 이때, 획득된 오랄 스캔 영상 및 CT 영상은, 영상 정렬부(151)에 직접 전송되거나, 저장부(140)에 저장된 후 영상 정렬부(151)로 전송될 수 있다.First, the image acquisition device acquires an oral scan image and a CT image, respectively, by photographing the inside of the oral cavity to which the marker is attached. In this case, the acquired oral scan image and CT image may be directly transmitted to the image alignment unit 151 or may be stored in the
영상 정렬부(151)는, 오랄 스캔 영상에서 마커가 위를 향하도록 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬한다.The image alignment unit 151 aligns the oral scan image in the horizontal direction so that the marker faces upward in the oral scan image.
미분할 마커 검출부(152)는, 영상 정렬부(151)에 의해 정렬된 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출한다.The undivided marker detection unit 152 estimates a marker candidate region in the oral scan image aligned by the image alignment unit 151 and detects an undivided marker in the marker candidate region.
마커 추정부(153)는, 마커 후보 검출부(152)에 의해 검출된 미분할 마커를 상하로 분할하여, 미분할 마커에서 마커를 추정하되, 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 마커로 추정하고, 그 이외의 영역을 접착층으로 추정한다.The marker estimating unit 153 divides the undivided marker detected by the marker candidate detection unit 152 up and down to estimate the marker from the undivided marker, An area is estimated as a marker, and the area other than that is estimated as an adhesive layer.
마커 검출부(154)는, CT 영상에서 마커의 부피 정보를 이용하여 마커를 검출한다.The marker detection unit 154 detects the marker by using the volume information of the marker in the CT image.
영상 정합부(155)는, 마커 추정부(153) 및 마커 검출부(154)에 의해 각각 추정 및 검출된 마커를 이용해 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합한다.The image matching unit 155 matches the oral scan image and the CT image using the markers estimated and detected by the marker estimator 153 and the marker detector 154 , respectively.
이와 같이, 본 발명의 구강 영상 정합 장치(100)에 따르면, 구강 영상에서 마커를 검출하되, 검출된 마커에서 정합에 방해가 되는 접착층을 제거하고, 검출된 마커를 정합 기준점으로 이용해 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있는 효과가 있다.As such, according to the oral
이하, 제어부(150)에 의해 제어 동작되는 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상의 마커 검출 방법 및 구강 영상 정합 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for detecting a marker of an oral image and a method for matching an oral image according to an embodiment of the present invention that are controlled by the
본 발명의 실시예에 따른 구강 영상의 마커 검출 방법 및 구강 영상 정합 방법은, 피시술자의 구강 영상 특히, 무치악 구강 영상을 정합하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 무치악은 정합의 기준점을 삼을 수 있는 치아가 존재하지 않기 때문에 피시술자의 잇몸에 마커를 부착한 상태에서 구강 영상을 촬영하고, 이 마커를 기준점으로 하여 구강 영상을 정합한다.The method for detecting a marker of an oral image and a method for registering an oral image according to an embodiment of the present invention is characterized in that the oral image of the recipient is registered, in particular, an edentulous oral image. Here, since there is no tooth that can be used as a reference point for registration in the edentulous jaw, an oral image is taken while a marker is attached to the recipient's gums, and the oral image is matched using this marker as a reference point.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of an oral image registration method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 피시술자의 구강 내 복수의 위치(예컨대, 잇몸)에 마커를 레진 등의 접착제를 이용해 부착한다. 이 때, 일정 시간이 경과하면 마커와 잇몸 사이에 접착층이 형성된다. 이후, 마커가 부착된 구강 내부를 이종의 영상 획득 장치가 촬영하여 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 각각 획득한다.First, a marker is attached to a plurality of positions (eg, gums) in the oral cavity of the recipient using an adhesive such as resin. At this time, when a predetermined time elapses, an adhesive layer is formed between the marker and the gum. Thereafter, a heterogeneous image acquisition device captures the inside of the oral cavity to which the marker is attached to acquire an oral scan image and a CT image, respectively.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 방법은, 마커를 이용하여 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 방법으로서, 오랄 스캔 영상을 정렬하는 단계(S10)와, 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계(S20)와, 미분할 마커에서 마커를 추정하는 단계(S30)와, CT 영상에서 마커를 검출하는 단계(S40)와, 마커를 이용해 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the oral image registration method according to an embodiment of the present invention is a method of registering an oral scan image and a CT image using a marker, and includes the steps of aligning the oral scan image (S10) and the marker candidate region Detecting the undivided marker in (S20), estimating the marker from the undivided marker (S30), detecting the marker from the CT image (S40), and using the marker to obtain an oral scan image and CT image It may include a matching step (S50).
도 5는 오랄 스캔 영상에서 추정한 마커 후보 영역을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 마커 후보 영역에서 검출한 미분할 마커를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a marker candidate region estimated from an oral scan image, and FIG. 6 is a diagram illustrating an undivided marker detected in the marker candidate region of FIG. 5 .
이하에서는 마커(11) 및 접착층(12)을 통칭하여 미분할 마커(11b)라고 하겠다.Hereinafter, the
도 4 내지 도 6을 참조하면, 오랄 스캔 영상(10)에서 마커(11)가 위를 향하도록 오랄 스캔 영상(10)을 수평면 방향으로 정렬한다(S10). 그리고, 정렬된 오랄 스캔 영상(10)에서 마커 후보 영역(11a)을 추정하고, 마커 후보 영역(11a)에서 미분할 마커(11b)를 검출한다(S20).4 to 6 , the
미분할 마커(11b)는 학습 모델을 이용하여 검출될 수 있다. 즉, 딥러닝(deep learning) 방법(예컨대, YOLO(You Only Look Once) 알고리즘)을 이용하여, 마커(11)가 부착된 다수의 학습 영상을 학습하여 학습 모델을 생성하고, 생성된 학습 모델에 피시술자의 오랄 스캔 영상(10)을 입력하여 오랄 스캔 영상(10)에서 미분할 마커(11b)를 검출할 수 있다. 여기서, 미분할 마커(11b)의 개수, 크기 및 좌표 정보가 획득될 수 있다.The
미분할 마커(11b)는, 마커(11) 뿐만 아니라 불균일한 접착층(12)을 포함하기 때문에, 즉, 마커(11)와 접착층(12)이 일체로 형성되기 때문에, 그 형태가 불균일하다. 이에 따라, 정합 정확도를 향상시키기 위해, 미분할 마커(11b)에서 마커(11)를 분할할 필요가 있다.Since the
도 7은 도 6의 미분할 마커에 포함되는 마커와 접착층을 구분하여 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 미분할 마커를 확대한 도면이고, 도 9는 오랄 스캔 영상에서 추정한 마커를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a view showing the marker included in the undivided marker of FIG. 6 and the adhesive layer separately, FIG. 8 is an enlarged view of the undivided marker of FIG. 7 , and FIG. 9 shows the marker estimated from the oral scan image it is one drawing
도 7 내지 도 9를 참조하면, 미분할 마커(11b)의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이(d1)까지의 영역을 마커(11)로 추정한다(S30). 그리고, 미분할 마커(11b)에서 상기 일정 깊이(d1)(예컨대, 5mm)를 초과하는 영역을 마커(11) 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층(12)으로 추정한다. 즉, 미분할 마커(11b)의 하부면에서 상부 방향으로 일정 높이(d2)까지의 영역을 접착층(12)으로 추정한다. 이에 따라, 미분할 마커(11b)에서 마커(11)를 분할할 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 9 , an area from the top surface of the
한편, 도면과 달리, 오랄 스캔 영상(10)에서 마커(11)가 아래를 향하도록 오랄 스캔 영상(10)을 수평면 방향으로 정렬하여, 미분할 마커(11b)를 검출하고 미분할 마커(11b)에서 마커(11)를 분할할 수도 있다. 이 때, 미분할 마커(11b)의 하부면에서 상부 방향으로 일정 높이(d1)까지의 영역을 마커(11)로 추정하고, 미분할 마커(11b)에서 상기 일정 높이(d1)(예컨대, 5mm)를 초과하는 영역을 마커(11) 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층(12)으로 추정한다.On the other hand, unlike the drawing, by aligning the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마커를 예시적으로 도시한 사시도이고, 도 11은 도 10의 마커가 부착된 구강을 촬영하여 생성된 CT 영상을 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 CT 영상에서 검출한 마커를 도시한 도면이다.10 is a perspective view exemplarily showing a marker according to an embodiment of the present invention, FIG. 11 is a view showing a CT image generated by photographing an oral cavity to which the marker of FIG. 10 is attached, and FIG. It is a diagram showing a marker detected in a CT image.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 마커(11)는 일정 부피를 갖는 3차원 형상(예컨대, 직육면체)일 수 있다. 여기서, 직육면체의 부피는 가로, 세로 및 높이의 곱(예컨대, 4mm×5mm×5mm)으로 정의될 수 있다. 또한, 마커(11)는 구강(예컨대, 잇몸) 내의 일정 위치에 적어도 3개 이상 부착될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.10 to 12 , the
한편, 도 11을 참조하면, 마커(11)는 방사선 불투과성 재질(예컨대, 알루미나)로 이루어지고, 접착층(12)은 방사선 투과성 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, CT 영상(20)에서 치관, 치근, 치조골을 포함하여 마커(11)는 표시되지만, 접착층(12)은 표시되지 않는다. 따라서, CT 영상(20)에서는 오랄 스캔 영상(10)과 같이 마커(11)와 접착층(12)을 분할할 필요가 없다. 다만, 치관, 치근 및 치조골과 마커(11) 간 구별이 용이하지 않아 마커(11)를 정확히 검출하기 어렵다.Meanwhile, referring to FIG. 11 , the
이와 같이 CT 영상(20)에서 마커(11)를 정확히 검출하기 위해, 마커(11)의 부피 정보를 이용하여 CT 영상(20)에서 마커(11)를 검출한다(S40). 구체적으로, 마커(11)의 부피 정보를 이용하여 마커(11)에 대응하는 형상으로 마스크를 생성한다. 그리고, 마스크를 이용하여 CT 영상(20)에서 마커(11)를 탐색하여, 마스크에 대응하는 형상인 마커(11)를 검출한다. 여기서, 마커(11)의 개수, 크기 및 좌표 정보가 획득될 수 있다.In order to accurately detect the
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구강 영상 정합 방법으로 오랄 스캔 영상과 CT 영상을 정합한 도면이다.13 is a diagram illustrating registration of an oral scan image and a CT image by an oral image registration method according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 오랄 스캔 영상(10)과 CT 영상(20)에서 각각 추정 및 검출한 마커(11)를 정합 기준점으로 하여 오랄 스캔 영상(10) 및 CT 영상(20)을 자동으로 정합한다(S50).Referring to FIG. 13 , the
이와 같이, 본 발명의 구강 영상 정합 방법에 따르면, 구강 영상에서 마커(11)를 검출하되 정합에 방해가 되는 접착층(12)을 제거하고, 검출된 마커(11)를 정합 기준점으로 이용해 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있는 효과가 있다.As such, according to the oral image registration method of the present invention, the
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, although specific embodiments have been described, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be defined by the following claims and their equivalents.
100: 구강 영상 정합 장치
150: 제어부
151: 영상 정렬부
152: 미분할 마커 검출부
153: 마커 추정부
154: 마커 검출부
155: 영상 정합부100: oral image registration device
150: control unit
151: image alignment unit
152: undivided marker detection unit
153: marker estimation unit
154: marker detection unit
155: image matching unit
Claims (9)
영상 정렬부가 상기 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 단계;
미분할 마커 검출부가 정렬된 상기 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 상기 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계; 및
마커 추정부가 상기 미분할 마커를 분할하여 상기 미분할 마커에서 상기 마커를 추정하되, 상기 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 상기 마커로 추정하는 단계를 포함하고,
상기 마커 추정부가 상기 마커를 추정하는 단계는
상기 미분할 마커에서 상기 일정 깊이를 초과하는 영역을 상기 마커 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층으로 추정하는 단계를 포함하는
구강 영상의 마커 검출 방법.
A method for detecting a marker that is a reference in matching an oral scan image and a CT image, the method comprising:
aligning the oral scan image in a horizontal plane direction by an image aligning unit;
estimating, by an undivided marker detector, a marker candidate region from the aligned oral scan image, and detecting an undivided marker in the marker candidate region; and
A marker estimating unit dividing the undivided marker and estimating the marker from the undivided marker, and estimating an area from the top surface of the undivided marker to a predetermined depth in the downward direction as the marker,
The step of the marker estimator estimating the marker
estimating an area exceeding the predetermined depth in the undivided marker as an adhesive layer interposed between the marker and the gum
A method for detecting markers in oral images.
마커 검출부가 상기 마커의 부피 정보를 이용하여 상기 CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계를 더 포함하는
구강 영상의 마커 검출 방법.
The method of claim 1,
The method further comprising the step of detecting the marker in the CT image by a marker detection unit using the volume information of the marker
A method for detecting markers in oral images.
상기 미분할 마커 검출부가 상기 미분할 마커를 검출하는 단계는
상기 마커가 부착된 다수의 학습 영상을 학습하여 학습 모델을 생성하는 단계;
상기 학습 모델에 상기 오랄 스캔 영상을 입력하는 단계; 및
상기 학습 영상을 기반으로 상기 오랄 스캔 영상에서 상기 미분할 마커를 검출하는 단계
를 포함하는 구강 영상의 마커 검출 방법.
The method of claim 1,
The step of detecting the undivided marker by the undivided marker detection unit comprises:
generating a learning model by learning the plurality of learning images to which the markers are attached;
inputting the oral scan image to the learning model; and
detecting the unsegmented marker in the oral scan image based on the learning image
A method for detecting a marker in an oral image comprising a.
상기 미분할 마커 검출부가 상기 미분할 마커를 검출하는 단계는
상기 미분할 마커의 개수, 크기 및 좌표 정보를 획득하는 단계인
구강 영상의 마커 검출 방법.
The method of claim 1,
The step of detecting the undivided marker by the undivided marker detection unit comprises:
acquiring the number, size, and coordinate information of the undivided marker
A method for detecting markers in oral images.
상기 마커 검출부가 상기 CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계는
상기 마커의 부피 정보를 이용하여 상기 마커에 대응하는 형상으로 마스크를 생성하는 단계; 및
상기 마스크를 이용하여 상기 CT 영상에서 상기 마커를 탐색하는 단계
를 포함하는 구강 영상의 마커 검출 방법.
3. The method of claim 2,
The step of the marker detecting unit detecting the marker in the CT image
generating a mask in a shape corresponding to the marker by using the volume information of the marker; and
Searching for the marker in the CT image using the mask
A method for detecting a marker in an oral image comprising a.
상기 마커 검출부가 상기 CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계는
상기 마커의 개수, 크기 및 좌표 정보를 획득하는 단계인
구강 영상의 마커 검출 방법.
3. The method of claim 2,
The step of the marker detecting unit detecting the marker in the CT image
The step of obtaining the number, size, and coordinate information of the marker
A method for detecting markers in oral images.
영상 정렬부가 상기 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 단계;
미분할 마커 검출부가 정렬된 상기 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 상기 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 단계;
마커 추정부가 상기 미분할 마커를 분할하여 상기 미분할 마커에서 상기 마커를 추정하되, 상기 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 상기 마커로 추정하는 단계;
마커 검출부가 상기 마커의 부피 정보를 이용하여 상기 CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 단계; 및
영상 정합부가 상기 마커를 이용해 상기 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 단계를 포함하고,
상기 마커 추정부가 상기 마커를 추정하는 단계는
상기 미분할 마커에서 상기 일정 깊이를 초과하는 영역을 상기 마커 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층으로 추정하는 단계를 포함하는
구강 영상 정합 방법.
A method of registering an oral scan image and a CT image using a marker, comprising:
aligning the oral scan image in a horizontal plane direction by an image aligning unit;
estimating, by an undivided marker detector, a marker candidate region from the aligned oral scan image, and detecting an undivided marker in the marker candidate region;
estimating the marker from the undivided marker by dividing the undivided marker by a marker estimator, and estimating an area from the upper surface of the undivided marker to a predetermined depth downward as the marker;
detecting, by a marker detector, the marker in the CT image by using the volume information of the marker; and
Comprising the step of registering the oral scan image and the CT image by an image matching unit using the marker,
The step of the marker estimator estimating the marker
estimating an area exceeding the predetermined depth in the undivided marker as an adhesive layer interposed between the marker and the gum
Oral image registration method.
상기 오랄 스캔 영상을 수평면 방향으로 정렬하는 영상 정렬부;
정렬된 상기 오랄 스캔 영상에서 마커 후보 영역을 추정하고, 상기 마커 후보 영역에서 미분할 마커를 검출하는 미분할 마커 검출부;
상기 미분할 마커를 분할하여 상기 미분할 마커에서 상기 마커를 추정하되, 상기 미분할 마커의 상부면에서 하부 방향으로 일정 깊이까지의 영역을 상기 마커로 추정하는 마커 추정부;
상기 마커의 부피 정보를 이용하여 상기 CT 영상에서 상기 마커를 검출하는 마커 검출부; 및
상기 마커를 이용해 상기 오랄 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하는 영상 정합부를 포함하고,
상기 마커 추정부는
상기 미분할 마커에서 상기 일정 깊이를 초과하는 영역을 상기 마커 및 잇몸 사이에 개재되는 접착층으로 추정하는
구강 영상 정합 장치.An apparatus for registering an oral scan image and a CT image using a marker, comprising:
an image alignment unit for aligning the oral scan images in a horizontal direction;
an undivided marker detection unit estimating a marker candidate region from the aligned oral scan image and detecting an undivided marker from the marker candidate region;
a marker estimating unit estimating the marker from the undivided marker by dividing the undivided marker, and estimating, as the marker, an area up to a predetermined depth from the top surface of the undivided marker to the bottom;
a marker detector configured to detect the marker in the CT image by using the volume information of the marker; and
An image matching unit for matching the oral scan image and the CT image using the marker,
The marker estimating unit
Estimating the area exceeding the predetermined depth in the undivided marker as an adhesive layer interposed between the marker and the gum
Oral image registration device.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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