KR20100040557A - 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
태아의 3차원 초음파 영상을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템 및 방법은, 제1 영상 획득부가 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상을 획득하고, 제2 영상 획득부가 초음파 신호를 태아에 송신하고 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 태아의 3차원 초음파 영상을 획득하고, 저장부가 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 저장하고, 프로세서가 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상, 태아의 3차원 초음파 영상 및 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하며, 디스플레이부가 태아의 미래 얼굴 영상을 디스플레이한다.
초음파, 태아, 미래 얼굴 예측, 3차원 얼굴 모델링
Description
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로, 특히 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3차원 얼굴 모델링 기술은 포토 스티커, 아바타 등 다양한 분야에서 연구 및 응용되고 있다. 특히, 3차원 얼굴 모델링 기술은 미래의 자녀 얼굴을 예측하는데 이용되고 있다.
한편, 초음파 진단장치의 성능이 점차 향상됨에 따라, 초음파 진단장치는 태아의 3차원 초음파 영상을 고해상도로 제공하고 있다. 이에 태아의 3차원 초음파 영상과 부모의 얼굴 영상을 3차원 얼굴 모델링을 수행하여 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템 및 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 태아의 3차원 초음파 영상에 3차원 얼굴 모델링 기법을 적용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 태아의 미래 얼굴 영상 제공 시스템은, 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상을 획득하도록 동작하는 제1 영상 획득부; 초음파 신호를 상기 태아에 송신하고 상기 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 상기 태아의 3차원 초음파 영상을 획득하도록 동작하는 제2 영상 획득부; 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 저장하는 저장부; 상기 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상, 상기 태아의 3차원 초음파 영상 및 상기 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하도록 동작하는 프로세서; 및 상기 태아의 미래 얼굴 영상을 디스플레이하도록 동작하는 디스플레이부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 태아의 미래 얼굴 영상 제공방법은, a) 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 마련하는 단계; b) 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상을 획득하는 단계; c) 초음파 신호를 상기 태아에 송신하고 상기 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 상기 태아의 3차원 초음파 영상을 획득하는 단계; d) 상기 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상, 상기 태아의 3차원 초음파 영상 및 상기 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하는 단계; 및 e) 상기 태아의 미래 얼굴 영상을 디스플레이부를 통해 디스플레이하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 태아의 3차원 초음파 영상을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)의 구성을 보이는 블록도이다. 제1 영상 획득부(110)는 디지털 카메라, 스캐너(scanner) 등으로 구현되어, 부모의 얼굴 영상을 획득한다. 본 실시예에서 얼굴 영상은 얼굴 정면 영상 및 측면 영상을 포함한다.
제2 영상 획득부(120)는 초음파 진단장치 등으로 구현되어, 초음파 신호를 대상체(즉, 태아)에 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 태아의 3차원 초음파 영상을 획득한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 영상 획득부(120)의 구성을 보이는 블록도이다. 제2 영상 획득부(120)는 송신신호 형성부(121), 다수의 변환소자(transducer element)를 포함하는 초음파 프로브(122), 빔 포머(123), 초음파 데이터 형성부(124), 볼륨 데이터 형성부(125) 및 렌더링부(126)를 포함한다.
송신신호 형성부(121)는 초음파 프로브(122)의 변환소자 위치 및 집속점을 고려하여, 다수의 프레임 각각의 송신신호를 형성한다. 본 실시예에서 프레임은 B-모드(brightness mode) 영상의 프레임을 포함한다.
초음파 프로브(122)는 다수의 변환소자를 포함하는 3차원 프로브 등으로 구현되어, 송신신호 형성부(121)로부터 제공되는 송신신호를 초음파 신호로 변환하여 태아에 송신하고 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 다수의 프레임 각각에 해당하는 다수의 수신신호를 형성한다.
빔 포머(123)는 초음파 프로브(122)로부터 제공되는 다수의 수신신호를 아날로그/디지털 변환한다. 아울러, 빔 포머(123)는 초음파 프로브(122)의 변환소자 위치 및 집속점을 고려하여, 디지털 변환된 다수의 수신신호에 대해 각각 수신 집속하여 다수의 프레임 각각에 해당하는 다수의 디지털 수신 집속빔을 형성한다.
초음파 데이터 형성부(124)는 빔 포머(123)로부터 제공되는 다수의 디지털 수신 집속빔을 이용하여 다수의 프레임 각각에 해당하는 다수의 초음파 데이터를 형성한다.
볼륨 데이터 형성부(125)는 초음파 데이터 형성부(124)로부터 제공되는 다수의 초음파 데이터를 이용하여 다수의 복셀(voxel)로 이루어지는 볼륨 데이터(volume data)를 형성한다.
렌더링부(126)는 볼륨 데이터 형성부(125)로부터 제공되는 볼륨 데이터에 렌더링 처리를 수행하여 태아의 3차원 초음파 영상을 형성한다. 본 실시예에서 렌더링 처리는 레이 케스팅 투영(ray-casting projection), 최대 투영(maximum projection), 최소 투영(minimum projection) 및 평균 투영(average projection)을 포함한다.
다시 도 1을 참조하면, 저장부(130)는 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보(이하, 표준 얼굴 특징 정보라 함) 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 저장한다. 본 실시예에서 표준 얼굴 특징 정보는 표준 얼굴의 정면 및 측면에 대해 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 2차원 얼굴 특징 정보 및 3차원 얼굴 특징 정보를 포함한다. 일례로서, 표준 얼굴 특징 정보는 표준 얼굴의 정면 및 측면에 대해 눈의 모양 및 비율, 눈썹의 모양 및 비율, 코의 모양, 비율 및 각도, 입의 모양 및 비율, 귀의 모양 및 비율, 얼굴 윤곽의 모양 및 비율, 턱선의 기울기, 눈, 코 및 입 간의 거리 등에 관한 2차원 얼굴 특징 정보 및 3차원 얼굴 특징 정보를 포함한다. 또한, 3차원 얼굴 모델은 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 3차원 얼굴 특징 정보를 포함한다. 일례로서, 3차원 얼굴 모델은 눈의 모양 및 비율, 눈썹의 모양 및 비율, 코의 모양, 비율 및 각도, 입의 모양 및 비율, 귀의 모양 및 비율, 얼굴 윤곽의 모양 및 비율, 턱선의 기울기, 눈, 코 및 입 간의 거리 등에 관한 3차원 얼굴 특징 정보를 포함한다.
프로세서(140)는 제1 영상 획득부(110)로부터 제공되는 부모의 얼굴 영상(즉, 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상), 제2 영상 획득부(120)로부터 제공되는 태아의 3차원 초음파 영상 및 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서(140)의 구성을 보이는 블록도이다. 제1 영상 처리부(141)는 제1 영상 획득부(110)로부터 제공되는 부모의 얼굴 정면 영상에 대해 노이즈 제거를 위한노이즈 제거 처리를 수행하고, 부모의 얼굴 측면 영상에 대해 노이즈 제거 처리를 수행한다. 아울러, 제1 영상 처리부(141)는 노이즈가 제거된 부모의 얼굴 정면 영상에 대해 에지를 검출하여 에지 영상(이하, 제1 에지 영상이라 함)을 형성하고, 노이즈가 제거된 부모의 얼굴 측면 영상에 대해 에지를 검출하여 에지 영상(이하, 제2 에지 영상이라 함)을 형성한다.
제1 얼굴 특징 검출부(142)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여 제1 영상 처리부(141)로부터 제공되는 제1 에지 영상 및 제2 에지 영상 각각에서 얼굴의 기하학적 모양에 해당하는 다수의 영역, 즉 얼굴, 눈썹, 눈, 코, 입, 귀 등을 포함하는 얼굴 특징을 검출한다. 본 실시예에서 제1 얼굴 특징 검출부(142)는 제1 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출한다. 제1 얼굴 특징 검출부(142)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여, 검출된 다수의 영역에서 다수의 얼굴 특징(즉, 얼굴, 눈썹, 눈, 코, 입 및 귀) 각각에 해당하는 영역(이하, 제1 영역이라 함)을 검출한다. 이때, 제1 얼굴 특징 검출부(142)는 다수의 표준 얼굴 특징 정보에서 어느 하나의 표준 얼굴 특징 정보와 상관관계가 가장 유사한 영역을 제1 영역으로 검출한다. 제1 얼굴 특징 검출부(142)는 제2 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출한다. 제1 얼굴 특징 검출부(142)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여, 검출된 다수의 영역에서 다수의 얼굴 특징(즉, 얼굴, 눈썹, 눈, 코, 입 및 귀) 각각에 해당하는 영역(이하, 제2 영역이라 함)을 검출한다.
3차원 부모 얼굴 모델링부(143)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블에서 제1 얼굴 특징 검출부(142)에서 검출된 다수의 제1 및 제2 영역에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 추출한다. 3차원 부모 얼굴 모델링부(143)는 추출된 3차원 얼굴 모델을 부모의 얼굴 정면 영상에 정합시켜, 3차원 부모 얼굴 모델을 형성한다.
제2 영상 처리부(144)는 제2 영상 획득부(120)로부터 제공되는 태아의 3차원 초음파 영상에 대해 노이즈 제거를 위한 노이즈 제거 처리를 수행한다. 아울러, 제 2 영상 처리부(144)는 노이즈 제거된 3차원 초음파 영상에 대해 에지를 검출하여 에지 영상(이하, 제3 에지 영상이라 함)을 형성한다.
제2 얼굴 특징 검출부(145)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여 제2 영상 처리부(144)로부터 제공되는 제3 에지 영상에서 얼굴의 기하학적 모양에 해당하는 다수의 영역, 즉 얼굴, 눈썹, 눈, 코, 입, 귀 등을 포함하는 얼굴 특징을 검출한다. 본 실시예에서 제2 얼굴 특징 검출부(145)는 제3 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출한다. 제2 얼굴 특징 검출부(145)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블을 이용하여, 검출된 다수의 영역에서 다수의 얼굴 특징(즉, 얼굴, 눈썹, 눈, 코, 입 및 귀) 각각에 해당하는 영역(이하, 제3 영역이라 함)을 검출한다.
3차원 태아 얼굴 모델 형성부(146)는 저장부(130)에 저장된 매핑 테이블에서 제2 얼굴 특징 검출부(145)에서 검출된 다수의 제3 영역에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 추출한다. 3차원 태아 얼굴 모델링부(146)는 추출된 3차원 얼굴 모델을 태아의 3차원 초음파 영상에 정합시켜 3차원 태아 얼굴 모델을 형성한다.
미래 얼굴 영상 형성부(147)는 3차원 부모 얼굴 모델 형성부(143)로부터 제공되는 3차원 부모 얼굴 모델과 3차원 태아 얼굴 모델 형성부(146)로부터 제공되는 3차원 태아 얼굴 모델에 3차원 얼굴 모델링을 수행하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성한다. 3차원 얼굴 모델링은 공지된 다양한 3차원 얼굴 모델링 기법을 이용할 수 있으므로 본 실시예에서 상세하게 설명하지 않는다.
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부 된 특허청구범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태아의 미래 얼굴 영상 제공 시스템의 구성을 보이는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 영상 획득부의 구성을 보이는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 구성을 보이는 블록도.
Claims (6)
- 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 시스템으로서,부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상을 획득하도록 동작하는 제1 영상 획득부;초음파 신호를 상기 태아에 송신하고 상기 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 상기 태아의 3차원 초음파 영상을 획득하도록 동작하는 제2 영상 획득부;다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 저장하는 저장부;상기 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상, 상기 태아의 3차원 초음파 영상 및 상기 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하도록 동작하는 프로세서; 및상기 태아의 미래 얼굴 영상을 디스플레이하도록 동작하는 디스플레이부를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보는 표준 얼굴의 정면 및 측면에 대해 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 2차원 얼굴 특징 정보 및 3차원 얼굴 특징 정보를 포함하고,상기 3차원 얼굴 모델은 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 3차원 얼굴 특징 정보를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 프로세서는상기 부모의 얼굴 정면 영상에 대해 에지를 검출하여 제1 에지 영상을 형성하고, 상기 부모의 얼굴 측면 영상에 대해 에지를 검출하여 제2 에지 영상을 형성하도록 동작하는 제1 영상 처리부;상기 제1 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 제1 영역을 검출하며, 상기 제2 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 제2 영역을 검출하도록 동작하는 제1 얼굴 특징 검출부;상기 매핑 테이블에서 상기 다수의 제1 및 제2 영역에 해당하는 제1의 3차원 얼굴 모델을 추출하고, 상기 추출된 제1의 3차원 얼굴 모델을 상기 부모의 얼굴 정면 영상에 정합시켜 3차원 부모 얼굴 모델을 형성하도록 동작하는 3차원 부모 얼굴 모델 형성부;상기 3차원 초음파 영상에 대해 에지를 검출하여 제3 에지 영상을 형성하도록 동작하는 제2 영상 처리부;상기 제3 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해 당하는 제3 영역을 검출하도록 동작하는 제2 얼굴 특징 검출부;상기 매핑 테이블에서 상기 다수의 제3 영역에 해당하는 제2의 3차원 얼굴 모델을 추출하고, 상기 추출된 제2의 3차원 얼굴 모델을 상기 3차원 초음파 영상에 정합시켜 3차원 태아 얼굴 모델을 형성하도록 동작하는 3차원 태아 얼굴 모델 형성부; 및상기 3차원 부모 얼굴 모델 및 상기 3차원 태아 얼굴 모델에 3차원 얼굴 모델링을 수행하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하도록 동작하는 미래 얼굴 영상 형성부를 포함하는 시스템.
- 태아의 미래 얼굴 영상을 제공하는 방법으로서,a) 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보 각각에 해당하는 3차원 얼굴 모델을 제공하는 매핑 테이블을 마련하는 단계;b) 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상을 획득하는 단계;c) 초음파 신호를 상기 태아에 송신하고 상기 태아로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 상기 태아의 3차원 초음파 영상을 획득하는 단계;d) 상기 부모의 얼굴 정면 영상 및 얼굴 측면 영상, 상기 태아의 3차원 초음파 영상 및 상기 매핑 테이블을 이용하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하는 단계; 및e) 상기 태아의 미래 얼굴 영상을 디스플레이부를 통해 디스플레이하는 단계를 포함하는 태아의 미래 얼굴 영상 제공 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 다수의 표준 얼굴 특징에 관한 정보는 표준 얼굴의 정면 및 측면에 대해 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 2차원 얼굴 특징 정보 및 3차원 얼굴 특징 정보를 포함하고,상기 3차원 얼굴 모델은 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 3차원 얼굴 특징 정보를 포함하는 태아의 미래 얼굴 영상 제공 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 단계 d)는,상기 부모의 얼굴 정면 영상에 대해 에지를 검출하여 제1 에지 영상을 형성하는 단계;상기 부모의 얼굴 측면 영상에 대해 에지를 검출하여 제2 에지 영상을 형성하는 단계;상기 제1 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 제1 영역을 검출하는 단계;상기 제2 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 제2 영역을 검출하는 단계;상기 매핑 테이블에서 상기 다수의 제1 및 제2 영역에 해당하는 제1의 3차원 얼굴 모델을 추출하고, 상기 추출된 제1의 3차원 얼굴 모델을 상기 부모의 얼굴 정면 영상에 정합시켜 3차원 부모 얼굴 모델을 형성하는 단계;상기 3차원 초음파 영상에 대해 에지를 검출하여 제3 에지 영상을 형성하는 단계;상기 제3 에지 영상에서 에지가 연결된 다수의 영역을 검출하고, 상기 매핑 테이블을 이용하여 상기 검출된 다수의 영역에서 상기 다수의 얼굴 특징 각각에 해당하는 제3 영역을 검출하는 단계;상기 매핑 테이블에서 상기 다수의 제3 영역에 해당하는 제2의 3차원 얼굴 모델을 추출하고, 상기 추출된 제2의 3차원 얼굴 모델을 상기 3차원 초음파 영상에 정합시켜 3차원 태아 얼굴 모델을 형성하는 단계; 및상기 3차원 부모 얼굴 모델 및 상기 3차원 태아 얼굴 모델에 3차원 얼굴 모델링을 수행하여 태아의 미래 얼굴 영상을 형성하는 단계를 포함하는 태아의 미래 얼굴 영상 제공 방법.
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