KR20020083685A - 3-dimension visible device from 2-dimension ultrasonic image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의료용 초음파 장비에서 획득된 2차원 초음파영상을 3차원 영상으로 재구성하는 개인용 컴퓨터 기반의 3차원 가시화 장치와 3차원 영상처리의 가속화 기법에 관한 것으로,The present invention relates to a personal computer-based three-dimensional visualization device for reconstructing a two-dimensional ultrasound image obtained from medical ultrasound equipment into a three-dimensional image and an acceleration technique of three-dimensional image processing.
3차원 가시화 장치는 개인용 컴퓨터를 기반으로 구성되며 초음파제조 회사에 관계없이 모든 초음파장비에 장착 가능한 방법을 제공하며, 영상처리에 있어서 가속화 기법은 3차원 영상재구성 시간을 혁신적으로 줄여 실시간으로 개인용 컴퓨터에서 3차원영상의 재구성 방법을 제공한다.The 3D visualization device is based on a personal computer and provides a method that can be attached to all ultrasound equipment regardless of the ultrasonic manufacturing company.In image processing, the acceleration method dramatically reduces the 3D image reconstruction time on a personal computer in real time. A method of reconstructing a 3D image is provided.
자세하게는 3차원영상처리 및 처리 가속화를 위하여 자동영상설정(자동 VOI:Value of Interest:관심값)기능과, 가속좌표계산법을 적용하여 일반 초음파진단기의 2차원 영상출력을 이용하여 실시간으로 3차원 영상화를 이루도록 한 것이다.In detail, three-dimensional imaging in real time using the automatic image setting function (Automatic VOI: Value of Interest) and acceleration coordinate calculation method to accelerate three-dimensional image processing and processing. It is to achieve.
또한 네비게이션 기능을 도입하여 진단하고자 하는 물체를 막는 장애물이 있는 경우에도 장애물 뒤의 물체를 영상화 할 수 있는 것이다.In addition, even if there is an obstacle blocking an object to be diagnosed by introducing a navigation function, the object behind the obstacle can be imaged.
Description
본 발명은 의료용 초음파 장비에서 획득된 2차원 초음파영상을 3차원 영상으로 재구성하는 3차원 가시화 장치와 3차원 영상처리의 가속화 기법에 관한 것으로,The present invention relates to a three-dimensional visualization device for reconstructing a two-dimensional ultrasound image obtained from medical ultrasound equipment into a three-dimensional image and an acceleration technique of three-dimensional image processing,
특히 3차원 가시화 장치는 개인용 컴퓨터를 기반으로 구성되어 초음파제조 회사에 관계없이 모든 초음파장비에 장착 가능한 방법을 제공하며, 영상처리의 가속화기법은 3차원영상 재구성의 시간을 혁신적으로 줄여 고속으로 3차원영상의 재구성 방법을 제공한다.In particular, the 3D visualization device is based on a personal computer and provides a method that can be installed in all ultrasonic equipment regardless of the ultrasonic manufacturing company. The acceleration method of image processing dramatically reduces the time for 3D image reconstruction, thereby enabling high speed 3D. Provides a method of reconstructing an image.
오늘날 급격한 의료기 기술의 발전으로 의료진단부분에서는 의사의 진단경험에만 의존하지 않고 ,다양한 영상의료 진단기를 이용한 진단의 신뢰성 요구가 높아지고 있다. 이러한 추세에 따라 종래의 2차원 가시장치에서 보다 진보된 3차원 가시장치가 다양하게 개발되고 있으며,Today, due to the rapid development of medical device technology, the medical diagnosis area is not only dependent on the doctor's diagnostic experience, but also the demand for reliability of diagnosis using various imaging devices is increasing. In accordance with this trend, a more advanced three-dimensional visual device has been developed in various ways from the conventional two-dimensional visual device.
생체조직관찰용 다차원가시장치(등록 제128104호), 초음파 화상처리방법 및 초음파 진단장치(등록 제10-221388)등이 소개되고 있다.Multidimensional visual apparatus for biological tissue observation (Registration No. 128104), ultrasonic image processing method, and ultrasonic diagnostic apparatus (Registration No. 10-221388) and the like have been introduced.
그런데, 생체조직 관찰용 다차원가시장치(등록 제128104호)의 경우, 조직의 표층 위치를 감지하고 표층 좌표데이터를 검출, 좌표 이동하여 3차원화상을 구성하는 과정에서 표층위치감지의 오류 내지, 감지정보의 손실이 일어나 진단의 신뢰성이 문제시되고 있다.However, in the case of the multi-dimensional visual apparatus for observing a biological tissue (Registration No. 128104), the surface position detection error in the process of configuring the three-dimensional image by detecting the surface position of the tissue and detecting and coordinate shifting the surface coordinate data. Loss of information has caused a problem in the reliability of the diagnosis.
또한 종래의 의료용 초음파 장비는 2차원초음파장비와 3차원초음파장비가 별도로 제조되어 3차원초음파영상을 획득하기 위해선 고가의 장비 교체가 필요하며, 제조 회사마다 3차원초음파영상획득을 위한 기계적 구성 및 처리방법이 달라 제조 회사간의 호환성을 가질 수 없어 사용자의 부담을 가중화 시켰다.In addition, the conventional medical ultrasound equipment is manufactured separately from the 2D ultrasound equipment and the 3D ultrasound equipment, so expensive equipment is required to obtain a 3D ultrasound image, and the mechanical construction and processing for obtaining 3D ultrasound images for each manufacturing company Since the method is different, there is no compatibility between manufacturers, which adds to the burden on users.
그리고 2차원영상을 3차원영상으로 재구성하는 영상 처리수단의 처리방법에 있어, 사용자나 시스템의 특성, 그리고 피측정자의 상태에 따라 획득된 영상의 밝기 분포가 달라지게 됨으로써 사용자가 영상의 밝기 값을 직접 제어 변경하여야 하는 불편함이 있었다.And in the processing method of the image processing means for reconstructing the two-dimensional image into a three-dimensional image, the brightness distribution of the acquired image is changed according to the characteristics of the user or the system and the state of the user to measure the brightness value of the image There was an inconvenience of changing the control directly.
또한 3차원 영상 구현에는 일반적으로 볼륨 렌더링(VOLUME RENDERING)기법을 사용하는데,Also, 3D image implementation generally uses volume rendering (VOLUME RENDERING).
보통 볼륨데이터는 백만개 정도이며 모든 절점에 대해 변환 행렬 연산을 적용하므로 데이터 처리에 많은 시간이 소요되었다.Usually, there are about 1 million volume data, and it takes a lot of time to process the data because the transformation matrix operation is applied to all nodes.
그리고 컴퓨터를 통한 입체 영상의 표현은 현실의 3차원적 세계를 컴퓨터를 통해 구현한 것이므로 사용자가 컴퓨터 상에서 3차원의 시선이동이나 조작이 대단히 불편하며, 카메라와 관찰대상물 사이에 장애물이 있는 경우 정확한 진단이 어려운 문제 등이 있었다.And since the representation of stereoscopic images through computers is the realization of the three-dimensional world of reality through computers, it is very inconvenient for the user to move or manipulate the three-dimensional gaze on the computer. There was such a difficult problem.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 3차원 가시화장치는 개인용 컴퓨터를 기반으로 구성되며 초음파 제조회사에 관계없이 모든 초음파장비에 장착 가능한 방법을 제공하며, 3차원영상처리 및 처리 가속화를 위하여 자동영상설정기능과, 가속좌표계산법을 적용하여 일반 초음파진단기의 2차원 영상출력을 이용하여 고속으로 3차원 영상화를 이루도록 한 것이다.In order to solve the above problems, the three-dimensional visualization device of the present invention is configured based on a personal computer and provides a method that can be mounted on all ultrasonic equipment regardless of the ultrasonic manufacturer, to accelerate the three-dimensional image processing and processing The automatic image setting function and the acceleration coordinate calculation method are applied to achieve three-dimensional imaging at high speed by using the two-dimensional image output of the general ultrasonic diagnostic apparatus.
또한 네비게이션 기능을 도입하여 진단하고자 하는 물체를 막는 장애물이 있는 경우에도 장애물 뒤의 물체를 선명하게 영상화 할 수 있도록 한 것이다.In addition, the navigation function allows the user to clearly image the object behind the obstacle even when there is an obstacle blocking the object to be diagnosed.
도1은 본 발명 3차원 가시장치의 구성 블록도1 is a block diagram of a three-dimensional visual device of the present invention
도2는 본 발명 3차원 가시장치의 한 구현 예를 나타낸 구성도Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention three-dimensional visual device
도3은 본 발명 3차원 가시장치의 흐름도Figure 3 is a flow chart of the three-dimensional visual device of the present invention
도4는 본 발명에서 영상의 밝기를 히스토그램으로 나타내는 도면4 is a diagram illustrating a brightness of an image as a histogram according to the present invention.
도5는 본 발명 3차원 가시장치의 밝기정보의 영역크기 비교를 나타내는 도면5 is a diagram showing a comparison of the area size of the brightness information of the three-dimensional visual device of the present invention
도6은 본 발명 3차원 가시장치의 가속좌표계산기법을 표현하는 도면6 is a diagram illustrating an acceleration coordinate calculation technique of the present invention three-dimensional visual device.
도7 본 발명 3차원 가시장치의 네비게이션 기능의 실시 예를 나타내는 도면7 is a view showing an embodiment of a navigation function of the present invention three-dimensional visual device
* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 영상입력수단 11: 영상처리수단 12: 영상출력수단10: image input means 11: image processing means 12: image output means
11a: 풋스위치 11b: 키보드 11c: 마우스11a: footswitch 11b: keyboard 11c: mouse
이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명 3차원 가시장치의 구성 블록도 이고,1 is a block diagram of a three-dimensional visual device of the present invention,
도2는 본 발명 3차원 가시장치의 한 구현 예를 나타낸 구성도 이고,2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention three-dimensional visual device,
도3은 본 발명 3차원 가시장치의 흐름도 이고,3 is a flow chart of the three-dimensional visual device of the present invention,
도4는 본 발명에서 영상의 밝기를 히스토그램으로 나타내는 도면이고,4 is a diagram showing the brightness of the image in the histogram in the present invention,
도5는 본 발명 3차원 가시장치의 밝기정보의 영역크기 비교를 나타내는 도면이고,5 is a view showing a comparison of the area size of the brightness information of the three-dimensional visual device of the present invention,
도6은 본 발명 3차원 가시장치의 가속좌표계산기법을 나타내는 도면이고,6 is a view showing an acceleration coordinate calculation method of the three-dimensional visual device of the present invention,
도7 본 발명 3차원 가시장치의 네비게이션 기능의 실시 예를 나타내는 도면이다.7 is a view showing an embodiment of a navigation function of the three-dimensional visual device of the present invention.
본 발명 3차원 가시장치는,The three-dimensional visual device of the present invention,
공지의 2차원 초음파 가시장치로 부터 영상출력신호를 입력받는 영상 입력수단과;Image input means for receiving an image output signal from a known two-dimensional ultrasonic visual device;
상기 영상의 저장 및 3차원 영상처리가 이루어지는 영상처리 수단;Image processing means for storing the image and performing three-dimensional image processing;
상기 영상처리수단에 의해 생성된 3차원 영상정보의 출력을 위한 영상출력수단으로 구성되며, TV신호 또는 RGB(RED, GREEN AND BLUE) 영상신호로 출력하여 통상의 2차원 초음파 가시장치 또는 별도의 디스플레이 장치에 연결하여 3차원 영상정보를 제공한다.It consists of image output means for outputting the 3D image information generated by the image processing means, and outputs as a TV signal or RGB (RED, GREEN AND BLUE) image signal, a conventional two-dimensional ultrasonic visual device or a separate display Connect to the device to provide 3D image information.
상기 본 발명의 구성을 도1을 참고하여 설명한다.The configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
영상입력수단(10)은 프레임 그래버(Frame Grabber)로 초음파 장비에서 나오는 TV신호(NTSC,PAL,SECAM) 및 RGB신호를 입력받아 영상정보를 화면에 출력하며,영상처리수단(11)의 제어신호에 따라 각각의 영상정보를 영상처리수단(11)의 주기억장치(RAM: Random Access Memory) 또는 보조기억장치인 하드디스크에 저장하는 기능을 담당한다The image input means 10 receives a TV signal (NTSC, PAL, SECAM) and RGB signals from the ultrasonic apparatus as a frame grabber, and outputs image information to the screen, and a control signal of the image processing means 11. And store the respective image information in a main memory device (RAM) of the image processing means 11 or a hard disk which is an auxiliary memory device.
영상처리수단(11)은 상기 설명한 3차원영상의 재구성을 위한 개인용 컴퓨터로서 중앙처리장치(CPU), 주기억장치(RAM), 보조기억장치(Hard Disk, CD-ROM) 및 상기 장치들의 제어를 위한 전자회로기판을 포함한다.The image processing means 11 is a personal computer for reconstructing the above-described three-dimensional image, the central processing unit (CPU), the main memory (RAM), the auxiliary storage device (Hard Disk, CD-ROM) and for controlling the devices It includes an electronic circuit board.
또한 키보드(11b), 마우스(11c), 모니터(CRT) 등의 보조장치도 포함 할 수 있으며 본 발명에선 영상입력수단(10)의 영상입력의 시작과 종료를 제어하기 위해 자판이나 마우스 등의 장치를 사용할 수 있으나, 사용자의 편의를 고려하여 특별히 고안된 풋스위치를 부가적으로 구비할 수 있다.In addition, an auxiliary device such as a keyboard 11b, a mouse 11c, a monitor (CRT), and the like may also be included. It may be used, but may be additionally provided with a specially designed foot switch in consideration of the user's convenience.
영상처리수단(11)은 상기 설명한 장치에 의해 영상입력수단(10)을 제어하여 획득된 2차원영상정보를 3차원영상정보로 재구성하는 역할을 담당한다.The image processing means 11 is responsible for reconstructing the 2D image information obtained by controlling the image input means 10 by the above-described apparatus into 3D image information.
본 발명의 한 구현 예를 도2와 도3을 참조하여 설명한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
영상입력수단(10)의 작동 시작과 끝은 키보드(11b), 마우스(11c) 등 개인용 컴퓨터에서 통상적으로 사용되는 입력수단이나, 본 발명에서는 특별히 풋스위치(Foot Switch:11a)로써 USB(Universal Serial Bus)방식으로 연결 할 수 있음이 특징이다.The start and end of the operation of the image input means 10 are input means commonly used in personal computers such as a keyboard 11b and a mouse 11c, but in the present invention, a USB (Universal Serial) is specifically used as a foot switch (11a). It can be connected by Bus method.
풋스위치(11a) 또는 키보드(11b), 마우스(11c) 등에 의해 입력시작 신호가 내려지면 영상입력수단(10)은 입력종료신호가 발생하기 전까지 2차원초음파영상정보를 영상처리수단(11)에 저장하게 되며, 영상처리수단(11)에 저장된 2차원초음파영상정보를 분석하여 3차원영상정보를 재구성하게 된다.When the input start signal is issued by the foot switch 11a or the keyboard 11b, the mouse 11c, or the like, the image input means 10 transmits the 2D ultrasonic image information to the image processing means 11 until the input end signal is generated. The 3D image information is reconstructed by analyzing the 2D ultrasonic image information stored in the image processing means 11.
재구성된 3차원영상정보는 영상출력수단(12)에 의해 출력된다.The reconstructed three-dimensional image information is output by the image output means 12.
일반적으로 개인용 컴퓨터에서 나오는 영상정보는 컴퓨터용 모니터를 통해서만 볼 수 있지만, 본 발명의 영상출력수단(12)은 영상처리수단(11)의 영상출력신호를 입력으로 받아 일반적인 컴퓨터 모니터로 볼 수 있는 영상신호(RGB) 뿐만 아니라 2차원 초음파에서 입력받을 수 있는 TV신호(NTSC,PAL,SECAM)로도 영상정보를 출력하는 기능을 담당한다.In general, image information from a personal computer can be viewed only through a computer monitor, but the image output means 12 of the present invention receives an image output signal from the image processing means 11 and can be viewed with a general computer monitor. Not only the signal RGB but also the TV signal (NTSC, PAL, SECAM) that can be received from the two-dimensional ultrasound is responsible for outputting the image information.
따라서 부가적인 모니터 등의 영상 디스플레이장치 없이 초음파장비에 부착된 디스플레이 장치를 그대로 이용할 수 있다.Therefore, the display device attached to the ultrasonic apparatus can be used as it is without an image display device such as an additional monitor.
또한, 영상 입력수단(10)과 영상출력수단(12)은 영상처리수단(11)을 담당하는 개인용 컴퓨터내부에 장착될 수 있으며 필요에 따라 외부로 분리될 수 도 있다In addition, the image input means 10 and the image output means 12 may be mounted inside the personal computer in charge of the image processing means 11 and may be separated to the outside as necessary.
상기 본 발명 영상처리수단(11)은 3차원영상처리 및 처리 가속화를 위하여 자동영상설정(자동VOI:Value of Interest, 관심값)기능, 가속좌표계산법, 네비게이션기능 등을 적용할 수 있다.The image processing means 11 of the present invention may apply an automatic image setting (automatic value of interest (VOI) function, an acceleration coordinate calculation method, a navigation function, etc.) to accelerate the 3D image processing and processing.
본 발명에서 자동영상설정(자동 VOI:Value of Interest)기능은 2차원영상을 3차원영상으로 재구성하는 과정을 자동화하기 위한 기능이다. 일반적으로 2차원영상을 3차원영상으로 재구성함에 있어, 사용자나 시스템의 특성 그리고 피측정자의 상태에 따라 획득된 영상의 밝기 분포가 달라짐으로써 사용자가 영상의 밝기 값을 직접 변경하여야 한다.In the present invention, the automatic image setting (automatic value of interest) function is a function for automating the process of reconstructing a two-dimensional image into a three-dimensional image. In general, in reconstructing a 2D image into a 3D image, the brightness distribution of the acquired image varies according to the characteristics of the user or the system and the state of the subject, so that the user must directly change the brightness value of the image.
이러한 불편을 없애기 위하여 본 발명에서는 2차원 영상정보를 분석할 때 히스토그램상의 밝기 빈도와 영역크기비교로서 사용자의 가장 적합한 밝기 값으로 영상을 자동 조정한다.In order to eliminate this inconvenience, the present invention automatically adjusts the image to the most suitable brightness value of the user as a comparison of brightness frequency and area size on the histogram when analyzing two-dimensional image information.
따라서, 초음파의 장비적 특성이나 피측정자의 상태 등의 개별 요소에도 불구하고 사용자가 별도의 조정작업을 할 필요 없이 자동영상조정된다.Therefore, despite the individual characteristics such as the mechanical characteristics of the ultrasonic wave or the condition of the subject to be measured, the automatic image adjustment is performed without the user having to perform separate adjustment work.
본 발명의 상기 자동영상조정이 구현되는 방법을 도4와 도5를 참조하여 상세히 설명한다.A method of implementing the automatic image adjustment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
자동영상조정에 사용된 알고리즘은 먼저 히스토그램을 분석하여 가장 많은 빈도수가 나타나는 밝기구간을 찾아낸다.The algorithm used for automatic image adjustment first analyzes the histogram to find the brightness interval that shows the highest frequency.
이 구간은 도 4와 같이 표현될 수 있는데,This interval can be expressed as shown in FIG.
X축은 밝기 값을 나타내며 Y축은 픽셀 개수를 나타낸다.The X axis represents the brightness value and the Y axis represents the number of pixels.
2차원영상을 3차원영상으로 재구성하려면 실제 구성하려는 영상정보만을 추출할 필요가 있다.In order to reconstruct a 2D image into a 3D image, it is necessary to extract only the image information to be actually constructed.
예컨대 뱃속의 태아를 촬영한 2차원초음파이미지는 태아의 단면영상만 나오는 것이 아니라 산모의 장기 또는 지방질 등 여러 가지 정보가 한꺼번에 보여진다.For example, a two-dimensional ultrasound image of a fetus in the stomach is not only a cross-sectional image of the fetus, but also various information such as maternal organs or fats are shown at once.
이중에서 필요한 정보만을 추출하기 위해선 다단계의 작업이 필요한데 그 작업을 설명하는 것이 도4와 도5 인데, 즉 영상정보에서 밝기값 x~y까지가 3차원 구성을 위한 정보인지를 판별하는 작업이다.In order to extract only the necessary information, a multi-stage operation is required, which is described with reference to FIGS. 4 and 5, that is, the operation of determining whether the brightness values x to y in the image information are information for three-dimensional configuration.
도4는 첫 번째 작업으로 2차원 이미지를 밝기에 따른 픽셀수로 분석하여 가장 많이 분포하는 밝기 값의 구간을 선별한다.4 is a first operation to analyze the two-dimensional image by the number of pixels according to the brightness to select the interval of the most distributed brightness value.
예컨대, 태아의 관찰에서 양수는 어둡게, 태아나 장기들은 밝게 보이므로 2차원초음파 영상에서 밝게 보이는 부분으로 나타나는 것이다.For example, in fetal observations, amniotic fluid is dark, and fetuses and organs are bright, so that they appear as bright-looking portions on two-dimensional ultrasound images.
다음은 상기 작업으로 얻어낸 밝기분포값(x~y)을 바탕으로 도 5에서 나타난 것과 같이 그 밝기 값이 존재하는 영역의 크기를 조사하게 된다. 왜냐하면 도4에서 나온 밝기 분포값에 포함된다고 하더라도 2차원영상에서 그것이 차지하는 영역이 미소하거나 군집되어 있지 않고 여러 군데로 흩어져 있다면 필요한 정보가 아니라고 판단되기 때문이다. 따라서 밝기분포값과 그 값이 차지하는 영역(군집도)을 종합적으로 조사하여 필요한 태아의 형상정보에 해당되는 밝기 값의 영상정보만을 획득하게 된다.Next, based on the brightness distribution values (x to y) obtained by the above operation, as shown in FIG. 5, the size of the region in which the brightness value exists is examined. This is because, even if included in the brightness distribution value shown in FIG. 4, if the area occupied in the 2D image is not minute or clustered and scattered in several places, it is not necessary information. Therefore, the brightness distribution value and the area occupied by the value are collectively investigated to obtain only image information of brightness values corresponding to the shape information of the fetus.
본 발명에 있어 또 다른 실시 예는 고속으로 3차원영상 구현을 위해 3차원 좌표계산기법을 사용하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to use a three-dimensional coordinate calculation technique to implement a three-dimensional image at high speed.
상기한 바와 같이, 3차원 영상표현 기법중의 하나인 볼륨렌더링(VOLUME RENDERING)법은 시선변화에 따라 변화된 영상을 표현하기 위해 4X4 행렬식을 계산한다. 즉 절점의 3차원 좌표변환 p(x0,y0,z0)→p(x1,y1,z1)를 얻기 위해 아래의 행렬식이 필요하다.As described above, the volume rendering method, which is one of three-dimensional image expression techniques, calculates a 4 × 4 determinant in order to express the changed image according to the line of sight change. In other words, the following determinant is required to obtain the three-dimensional coordinate transformation p (x0, y0, z0) → p (x1, y1, z1) of the node.
일반적인 좌표변환 행렬식General transformation determinant
(P:절점, x0,y0,z0는 절점의 초기위치, x1,y1,z1 변환후의 좌표위치)(P: node, x0, y0, z0 is the initial position of the node, coordinate position after x1, y1, z1 conversion)
이 좌표계산은 곱셈연산 16번과 덧셈연산 12번이 적용된다.The multiplication operation 16 and the addition operation 12 are applied to this coordinate calculation.
보통 볼륨데이터는 백만개 정도이며 모든 절점에 대해 변환 행렬연산을 적용하므로 실시간 내지 고속의 3차원영상표현은 불가능해진다.Usually, there are about 1 million volume data, and the transformation matrix operation is applied to all nodes, so real-time or high speed 3D image representation is impossible.
따라서, 본 발명은 8개의 대표 절점을 추출하여 변환 좌표를 계산하고 내부의 절점은 8개의 대표 절점에 대해 상대적으로 고정되어 있다는 사실을 이용하여 보간 계산을 사용한다.Accordingly, the present invention uses interpolation calculation by extracting eight representative nodes to calculate the transformation coordinates and taking advantage of the fact that the internal nodes are fixed relative to the eight representative nodes.
* 보간에 의한 좌표변환* Coordinate transformation by interpolation
x1 = x0 + delta_xx1 = x0 + delta_x
y1 = y0 + delta_yy1 = y0 + delta_y
z1 = z0 + delta_zz1 = z0 + delta_z
도 6은 보간 계산을 사용하여 절점의 좌표를 얻어내는 것이다.Fig. 6 shows the coordinates of a node using interpolation calculations.
곱셈 연산 3번과 덧셈 연산 3번으로 모든 절점의 변화된 좌표를 얻을 수 있으며 초기에 3축(x, y, z)에 대한 단위 증가치를 계산하여 덧셈 연산 3번으로 모든 변화된 좌표를 얻을 수 있다. 상기와 같은 방법은 3차원데이터를 처리하는데 있어 종래에 비해 10배 이상의 속도증가를 가져오게 된다.The multiplication operation 3 and the addition operation 3 can be used to obtain the changed coordinates of all nodes. Initially, the unit increments for the three axes (x, y, z) can be calculated to obtain all the changed coordinates. Such a method brings about a 10 times increase in speed in processing three-dimensional data.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 네비게이션기능을 구현하는 것으로서 도 7은 네비게이션 기능을 개략적으로 나타낸 것이다.Another embodiment of the present invention implements a navigation function, and FIG. 7 schematically illustrates the navigation function.
네비게이션기능은 카메라 또는 사람 눈의 3차원 위치를 계산한 후, 시선 뒤쪽 장애물 데이터를 제거시키는 것이다. 그 구현 방법은 먼저 카메라 위치에서 시선 방향에 수직인 평면을 구성한다. 평면에 대한 방정식에 절점 좌표를 입력하면 앞쪽에 위치한 절점은 0보다 큰 값이 얻어지며 뒤쪽에 위치한 절점 좌표는 0보다작은 값을 가지게 된다. 이 평면 방정식을 이용하여 음의 값을 지니는 절점의 이미지 픽셀값을 0으로 설정한다.The navigation function calculates the three-dimensional position of the camera or human eye and then removes the obstruction data behind the line of sight. The implementation method first constructs a plane perpendicular to the eye direction at the camera position. If you enter the node coordinates in the equation for the plane, the node located in front of you gets a value greater than zero, and the node coordinates located behind it have a value less than zero. This planar equation is used to set the image pixel values of negative nodes to zero.
절점의 밝기 값이 0으로 설정되면 화면상에 투명하게 출력되므로 시야각과 같은 효과를 지닌다.If the brightness value of the node is set to 0, it is displayed on the screen transparently, and has the same effect as the viewing angle.
컴퓨터를 통한 입체 영상의 표현은 현실의 3차원 세계를 컴퓨터를 통해 구현한 것이므로 사용자가 컴퓨터 상에서 3차원의 시선이동이나 조작이 대단히 불편하다. 본 발명은 편리한 3차원 영상 조작을 위하여 실제 사용자가 카메라를 원하는 위치로 이동시키는 효과를 상기와 같이 소프트웨어적으로 구현한 것이다.Since the representation of the stereoscopic image through the computer is a realization of the three-dimensional world in reality through a computer, it is very inconvenient for the user to move or manipulate the 3D gaze on the computer. The present invention implements the software effect of moving a camera to a desired position by a real user for convenient three-dimensional image manipulation.
종래의 가시화장치는 카메라와 관찰대상 물체 사이에 장애물이 있는 경우에 원하는 입체 형상을 정확히 관찰하기 어려웠다. 본 발명에서는 카메라가 장애물을 통과하여 원하는 대상에 직접 접근할 수 있도록 함으로써 관심영역을 가로막는 장애물을 효과적으로 제거시킬 수 있다.Conventional visualization devices have been difficult to accurately observe the desired three-dimensional shape when there is an obstacle between the camera and the object to be observed. In the present invention, it is possible to effectively remove the obstacle blocking the region of interest by allowing the camera to directly approach the desired object through the obstacle.
이상과 같은 본 발명은,The present invention as described above,
첫째, 개인용 컴퓨터 기반의 3차원 가시장치(3차원초음파 영상 재구성)를 제공하여 기존의 2차원 초음파장비를 그대로 사용하면서 3차원초음파 영상의 획득을 가능하게 함으로써 장비교체가 필요 없으며, 의료용 초음파 제조회사와는 관계없이 모든 초음파장비에서 사용 가능한 3차원 가시화 장치를 제공한다.First, it provides personal computer-based 3D visual device (3D ultrasound image reconstruction), so that it is possible to acquire 3D ultrasound image while using existing 2D ultrasound equipment as it is. Irrespective of this, we provide a 3D visualization device that can be used in all ultrasonic equipment.
특히, 영상출력수단의 출력신호가 RGB 또는 TV출력신호로 출력됨으로써 일반적인 컴퓨터 모니터 뿐 아니라 초음파장비에 부착된 디스플레이 장치를 그대로 이용할 수 있어 비용이 크게 절감되고, 작업공간을 효과적으로 활용할 수 있다.In particular, since the output signal of the image output means is output as an RGB or TV output signal, it is possible to use a display device attached to an ultrasonic device as well as a general computer monitor as it is, and the cost is greatly reduced, and the working space can be effectively utilized.
현실적으로 3차원 영상장비를 구입하기 위해서는 2억~3억에 호가하는 고비용이 소요되지만, 본 발명의 적용으로 기존의 장치를 그대로 이용하므로 신규장비구입에 비해 10~20%정의 비용만이 소요된다.In reality, it takes a high cost of 200 million to 300 million to purchase a three-dimensional imaging equipment, but using the existing device as it is applied to the present invention only 10-20% cost compared to the purchase of new equipment.
둘째, 3차원영상화를 위해 가속좌표계산법과 자동VOI 기능을 적용으로 처리속도가 10~20배 정도 향상되고 3차원영상이 자동으로 재구성되어 사용자의 편의성과 작업성을 크게 향상시킨다.Second, the processing speed is improved by 10 ~ 20 times and the 3D image is automatically reconstructed by applying the acceleration coordinate calculation method and the automatic VOI function for 3D imaging, which greatly improves the user's convenience and workability.
셋째, 네비게이션 기능으로서 장애물이 앞을 막고 있더라도 장애물 뒤에 있는 물체에 접근할 수 있도록 함으로써 진단의 정확성이 높아지고 사용자의 업무수행이 용이하게 된다.Third, even if an obstacle is blocking the front of the navigation function, the object behind the obstacle can be accessed to increase the accuracy of diagnosis and facilitate the user's work.
또한, 입력장치에서 풋스위치를 도입하면, 3차원 가시장치와 USB방식으로 연결하여, 연결하는 즉시 바로 3차원 영상을 볼 수 있게 되어 작업시간을 단축되고 업무의 효율성을 높이게 하는 것이다.In addition, when the foot switch is introduced from the input device, the 3D visual device is connected to the USB system, and the 3D image can be viewed immediately after connecting, thereby reducing work time and increasing work efficiency.
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