KR20140104688A - 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법 - Google Patents

트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140104688A
KR20140104688A KR1020130018469A KR20130018469A KR20140104688A KR 20140104688 A KR20140104688 A KR 20140104688A KR 1020130018469 A KR1020130018469 A KR 1020130018469A KR 20130018469 A KR20130018469 A KR 20130018469A KR 20140104688 A KR20140104688 A KR 20140104688A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
markers
light
marker
pair
image forming
Prior art date
Application number
KR1020130018469A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101446173B1 (ko
Inventor
홍종규
이현기
정재헌
김민영
Original Assignee
주식회사 고영테크놀러지
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 고영테크놀러지, 경북대학교 산학협력단 filed Critical 주식회사 고영테크놀러지
Priority to KR1020130018469A priority Critical patent/KR101446173B1/ko
Priority to JP2015559174A priority patent/JP5998294B2/ja
Priority to EP14753937.3A priority patent/EP2959857A4/en
Priority to PCT/KR2014/000979 priority patent/WO2014129760A1/ko
Priority to US14/376,712 priority patent/US20160228198A1/en
Priority to CN201480008932.9A priority patent/CN105073056A/zh
Publication of KR20140104688A publication Critical patent/KR20140104688A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101446173B1 publication Critical patent/KR101446173B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

한 대의 결상 유닛만으로도 각각의 마커들의 3차원 좌표를 산출할 수 있도록 하여 제작비용의 감소와 더불어 장비의 컴팩트화를 실현하여 수술 공간의 제약을 최소화할 수 있는 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법이 개시된다. 상기 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법은 서로 다른 위치에 배치된 한 쌍의 광원에 의해 각 마커 당 결상유닛의 서로 다른 위치에 한 쌍의 마커 영상을 결상시킬 수 있으므로, 한 대의 결상유닛만으로도 삼각법을 통해 상기 각 마커들의 3차원 좌표를 산출하여 목적물에 부착된 마커들의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하여 확인할 수 있으므로, 트랙킹 시스템의 제작비용의 절감과 더불어 소형 경량화를 이룰 수 있으므로 종래의 트랙킹 시스템에 비하여 수술 공간의 제약을 상대적으로 덜 받는다는 효과가 있다.

Description

트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법{TRACKING SYSTEM AND METHOD FOR TRACKING USING THE SAME}
본 발명은 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 환부나 수술도구와 같은 목적물에 부착된 마커들의 좌표를 추적하여 목적물의 공간 위치 정보와 방향 정보를 검출하는 수술용 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법에 관한 것이다.
최근에는 복강경 수술이나 이비인후과 수술을 할 시 보다 환자의 고통을 덜어주고 보다 빠르게 환자가 회복할 수 있도록 하기 위한 로봇 수술이 연구 및 도입되고 있는 실정이다.
이러한, 로봇 수술 시에는 수술의 위험을 최소화하고 보다 정밀한 수술을 진행할 수 있도록 하기 위하여 환부나 수술도구와 같은 목적물의 공간 위치와 방향을 정확히 추적하여 검출한 후, 상기 수술도구를 환자의 환부로 정확히 조종(NAVIGATE)할 수 있는 내비게이션이 사용된다.
상기와 같은 수술용 내비게이션에는 상술한 바와 같이 환부나 수술도구와 같은 목적물의 공간 위치와 방향을 정확히 추적하여 검출할 수 있는 트랙킹 시스템이 포함된다.
상기와 같은 트랙킹 시스템은 통상 환부나 수술도구와 같은 목적물에 부착되는 마커들과, 상기 마커들에 의해 방출되는 광을 결상시키는 제1, 2 결상 유닛과, 상기 제1, 2 결상 유닛과 연결되어 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출한 후, 기 저장된 상기 서로 이웃하는 마커들을 연결하는 직선들의 정보와 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도 정보를 상기 마커들의 3차원 좌표와 비교하여 상기 목적물의 공간 위치와 방향을 산출하는 프로세서를 포함한다.
여기서, 상기 마커들의 3차원 좌표를 프로세서를 통해 산출하기 위해서는 통상적으로 하나의 마커로부터 방출되어 제1 결상 유닛에 결상된 상기 마커의 좌표와 상기 제2 결상 유닛에 결상된 상기 마커의 좌표가 동일하다고 가정하여 삼각법을 통해 검출됨으로써 반드시 2대의 디텍터가 필요하였다.
따라서, 종래의 일반적인 트랙킹 시스템은 서로 다른 위치에서 각각의 마커들로부터 방출되는 광을 결상시키기 위한 2대의 결상 유닛을 구비해야만 함으로써 제작비용의 상승과 더불어 시스템 전체 사이즈가 커지게 됨으로써 수술 공간의 제약을 많이 받는다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 한 대의 결상유닛만으로도 각각의 마커들의 3차원 좌표를 산출할 수 있도록 하여 제작비용의 감소와 더불어 장비의 컴팩트화를 실현하여 수술 공간의 제약을 최소화할 수 있는 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템은 목적물에 부착되어 광을 반사시키는 적어도 3개의 마커와, 상기 마커들을 향해 서로 다른 위치에서 광을 방출하는 한 쌍의 광원과, 상기 한 쌍의 광원으로부터 방출되어 상기 마커들에 의해 반사된 광을 통과시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 통과한 광을 받아들여 마커 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시키는 결상유닛 및, 상기 결상유닛에 마커 당 결상된 한 쌍의 마커 영상들을 이용하여 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출한 후 상기 마커들의 3차원 좌표와 기 저장된 서로 이웃하는 마커들 간의 기하학적 정보를 비교하여 목적물의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하는 프로세서를 포함한다.
한편, 상기 트랙킹 시스템은 상기 렌즈부와 결상유닛 사이에 배치되어 상기 한 쌍의 광원 중 어느 하나의 광원으로부터 방출된 광의 일부를 상기 렌즈부를 통해 상기 마커들의 주심방향으로 방출시키도록 반사시키며, 상기 마커들의 주심방향으로 방출되어 상기 마커들에 의해 재 반사되어 상기 렌즈부를 통해 유입되는 광의 일부를 상기 결상 유닛으로 통과시키는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 트랙킹 시스템은 상기 빔 스플리터 측으로 광을 방출하는 광원과 상기 빔 스플리터 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 방출된 광을 확산시키는 디퓨져를 더 포함할 수 있다.
일예를 들면, 상기 결상유닛은 상기 마커들로부터 반사되어 상기 렌즈부와 빔 스플리터를 순차적으로 통과한 광을 받아 들여 마커 당 한 쌍의 영상을 결상시키는 카메라일 수 있다.
일예를 들면, 상기 마커들 간의 기하학적 정보는 상기 서로 이웃하는 마커들을 연결하는 직선들의 길이 정보와, 상기 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도 정보일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 방법은 서로 다른 위치에 배치된 한 쌍의 광원으로부터 적어도 3개의 마커들을 향해 광을 방출하는 단계와, 상기 한 쌍의 광원으로부터 방출되는 광이 상기 마커들에 의해 렌즈부 측으로 반사되는 단계와, 상기 마커들에 의해 반사된 광이 상기 렌즈부를 통과하여 결상유닛에 마커 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시키는 단계와, 상기 결상유닛에 마커 당 한 쌍씩 결상된 마커 영상들을 이용하여 프로세서를 통해 상기 각각의 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계 및, 상기 각각의 마커들의 3차원 좌표와 상기 프로세서에 기 저장된 서로 이웃하는 마커들 간의 기하학적 정보를 비교하여 상기 목적물의 공간 위치와 방향을 산출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 한 쌍의 광원 중 어느 하나의 광원은 상기 렌즈부와 결상 유닛 사이에 배치된 빔 스플리터 방향으로 광을 방출한 후 상기 빔 스플리터에 의해 광의 일부를 반사시켜 상기 렌즈부를 통해 상기 마커들의 주심방향으로 방출하며, 다른 하나의 광원은 상기 마커들로 직접적으로 광을 방출할 수 있다.
한편, 상기 빔 스플리터 방향으로 방출되는 광은, 상기 빔 스플리터 사이에 배치된 디퓨저에 의해 확산되어 상기 빔 스플리터 측으로 방출될 수 있다.
일예를 들면, 상기 마커들 간의 기하학적 정보는 상기 서로 이웃하는 마커들을 연결하는 직선들의 길이 정보와, 상기 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도 정보일 수 있다.
일예를 들면, 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계는 상기 프로세서를 통해 상기 결상 유닛에 결상된 마커 당 한 쌍의 마커 영상의 결상 위치 정보를 이용하여 상기 각 마커들의 2차원 중심 좌표를 산출하는 단계 및, 상기 각 마커의 2차원 중심 좌표를 이용하여 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법은, 서로 다른 위치에 배치된 한 쌍의 광원에 의해 각 마커 당 결상유닛의 서로 다른 위치에 한 쌍의 마커 영상을 결상시킬 수 있으므로, 한 대의 결상유닛만으로도 삼각법을 통해 상기 각 마커들의 3차원 좌표를 산출하여 목적물에 부착된 마커들의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하여 확인할 수 있다.
그러므로, 트랙킹 시스템의 제작비용의 절감과 더불어 소형 경량화를 이룰 수 있으므로 종래의 트랙킹 시스템에 비하여 수술 공간의 제약을 상대적으로 덜 받는다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템의 개략도
도 2는 마커들이 목적물에 부착된 예시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 방법을 설명하기 위한 블록도
도 4는 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 블록도
도 5는 3개의 마커들이 렌즈와 수평하게 배열된 상태에서 결상유닛에 마커들의 영상이 결상되는 상태를 설명하기 위한 예시도
도 6은 마커들과 렌즈부와의 거리에 따른 마커 영상의 결상 위치 변화를 설명하기 위한 확대 예시도
도 7은 제1 마커의 2차원 중심 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도
도 8은 광이 마커의 표면에서 반사되는 지점과 마커의 중심과의 관계를 설명하기 위한 예시도
도 9는 마커의 표면에서 광이 반사되는 지점의 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법은 환부나 수술도구와 같은 목적물에 적어도 3개의 마커들을 부착한 후 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출하여 프로세서에 기 저장된 서로 이웃하는 마커들 간의 기하학적 정보와 상기 마커들의 3차원 좌표를 프로세서를 통해 비교하여 상기 환부나 수술도구와 같은 목적물의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출할 수 있도록 하는 것으로서, 그 상세한 구성에 대해서는 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템의 개략도이며, 도 2는 마커들이 목적물에 부착된 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템은 적어도 3개의 마커들(110)(111)(112), 적어도 2개의 제1 광원(150) 및, 제2 광원(151), 렌즈부(120), 빔 스플리터(beam splitter : 160), 결상유닛(130) 및 프로세서(140) 등을 포함할 수 있다.
상기 적어도 3개의 마커들(110)(111)(112)은 환자의 환부나 수술도구와 같은 목적물(200)에 부착된다. 여기서, 상기 적어도 3개의 마커들(110)(111)(112)은 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간에 일정 간격 이격되며, 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 가상으로 연결하여 각 마커(110)(111)(112)마다 이웃하는 가상의 한 쌍의 직선들(L1)(L2)(L3)이 일정한 각도(A1)(A2)(A3)를 이루도록 배치되어 상기 환부나 수술도구와 같은 목적물(200)에 부착된다.
여기서, 상기 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간의 기하학적 정보, 즉 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 직선들(L1)(L2)(L3)의 길이 정보와 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 이웃하는 한 쌍의 직선들이 이루는 각도(A1)(A2)(A3) 정보는 상기 프로세서(140)에 실장된 메모리(memory : 141)에 기 저장된다.
예를 들면, 상기 마커들(110)(111)(112)은 3개가 환부나 수술도구와 같은 목적물(200)에 삼각형 형태로 부착될 수 있으며, 상기 3개의 마커들(110)(111)(112)을 꼭지점으로 하는 삼각형의 변을 이루는 각각의 직선(L1)(L2)(L3)의 길이 정보와, 상기 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 가상의 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도(A1)(A2)(A3) 정보는 상기 프로세서(140)에 포함된 메모리(141)에 기 저장될 수 있다.
한편, 상기 마커들(110)(111)(112)은 적어도 상기 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 패시브(passive) 마커일 수 있다.
상기 제1, 2 광원(150)(151)은 상기 마커들(110)(111)(112)을 향해 서로 다른 위치에서 광을 방출한다. 예를 들면, 상기 제1 광원(150)은 상기 마커들(110)(111)(112)을 향해 직접적으로 광을 방출할 수 있으며, 상기 제2 광원(151)은 상기 렌즈부(120)와 상기 결상유닛(130) 사이에 위치하도록 배치되어 상기 렌즈부(120)와 상기 결상유닛(130) 사이에 배치되는 빔 스플리터(160)를 향하도록 광을 방출할 수 있다. 상기 제 2 광원(151)으로부터 방출된 광은 빔 스플리터(160)에 의해 광의 일부가 반사되어 상기 렌즈부(120)를 통과한 후 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향으로 광을 방출할 수 있도록 한다.
즉, 제2 광원(151)으로부터 방출된 광의 그 일부는 상기 빔 스플리터(160)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통해 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향으로 방출되고 나머지는 상기 빔 스플리터(160)를 통과하게 된다.
이와는 다르게, 상기 제2 광원(151)이 상기 마커들(110)(111)(112)에 직접적으로 방출될 수 있으며, 제1 광원(150)이 빔 스플리터(160)로 광을 방출하여 상기 렌즈부(130)를 통해 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향으로 광을 방출할 수도 있다.
예를 들면, 상기 제1, 2 광원(150)(151)으로는 상기 마커들(110)(111)(112)의 전체 표면 중에서 단 한 점에서 반사되는 점 조명을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈부(120)는 상기 제1 광원(150)과 제2 광원(151) 중 선택된 어느 하나의 광원으로부터 상기 마커들(110)(111)(112)에 직접적으로 방출되어 반사되는 광과, 다른 하나의 광원으로부터 방출된 후 상기 빔 스플리터(160)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통해 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향으로 방출되어 재 반사되는 광을 통과시킨다.
상기 빔 스플리터(160)는 상기 렌즈부(120)의 후방부에 배치된다. 상기 빔 스플리터(160)는 상기 제1 광원(150)과 제2 광원(151) 중 선택된 어느 하나의 광원으로부터 방출되는 광의 일부는 통과시키고 나머지는 반사시켜 렌즈부(120)를 통과한 후 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심방향으로 방출되도록 한다.
상기 결상유닛(130)은 상기 빔 스플리터(160)의 후방부에 배치되어 상기 렌즈부(120)와 빔 스플리터(160)를 순차적으로 통과한 광을 받아들여 상기 각 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시킨다.
즉, 상기 결상유닛(130)은 상기 빔 스플리터(160)의 후방부에 배치되어 상기 제1 광원(150)과 제2 광원(152) 중 선택된 어느 하나의 광원으로부터 상기 마커들(110)(111)(112)에 직접적으로 방출되어 반사된 후 상기 렌즈부(120)와 빔 스플리터(160)를 순차적으로 통과한 광과, 다른 하나의 광원으로부터 빔 스플리터(160)로 방출되고 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 후 상기 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향으로 방출되어 재 반사된 다음 상기 렌즈부(120)와 빔 스플리터(160)를 순차적으로 통과한 광을 받아들임으로써 각 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시킨다.
여기서, 상기 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 방출된 후 상기 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과하여 상기 빔 스플리터(160)에 유입되는 광은, 상기 빔 스플리터(160)에 의해 일부는 반사되고, 나머지는 상기 빔 스플리터(160)를 통과한 후 상기 결상유닛(130)으로 유입되어 각 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시키게 된다.
예를 들면, 상기 결상유닛(130)은 상기 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 방출된 후 상기 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 상기 렌즈부(120)와 빔 스플리터(160)를 순차적으로 통과한 광을 받아 들여 각 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상을 결상시키는 이미지 센서(131)가 실장된 카메라일 수 있다.
한편, 상기 제1, 2 광원(150)(151) 중 상기 빔 스플리터(160)로 광을 방출하는 어느 하나의 광원과 상기 빔 스플리터(160) 사이에는 디퓨져(diffuser : 170)가 배치되어 상기 빔 스플리터(160) 측으로 방출되는 광을 확산시킬 수도 있다.
상기 프로세서(140)는 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 방출되어 각각 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 상기 결상유닛(130)에 결상된 각 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상을 이용하여 상기 각 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출하며, 상기 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 기 저장된 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간의 기하학적 정보와 비교함으로써 마커들(110)(111)(112)이 부착된 환부나 수술도구와 같은 상기 목적물(200)의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 프로세서(140)에는 메모리(141)가 실장된다. 한편, 상기 프로세서(140)에 실장된 메모리(141)에는 상기 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간의 기하학적 정보, 즉 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 직선들(L1)(L2)(L3)의 길이 정보와 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 이웃하는 한 쌍의 직선들이 이루는 각도(A1)(A2)(A3) 정보가 기 저장될 수 있다.
이에 더하여, 상기 프로세서(140)에 실장된 메모리(141)에는 상기 제1, 2 광원(150)(151)의 공간 위치 정보와 방향 정보가 기 저장될 수 있다.
하기에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템을 이용하여 목적물의 공간 위치와 방향을 트랙킹하는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 방법을 설명하기 위한 블록도이며, 도 4는 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 3개의 마커들이 렌즈와 수평하게 배열된 상태에서 결상유닛에 마커들의 영상이 결상되는 상태를 설명하기 위한 예시도이며, 도 6은 마커들과 렌즈부와의 거리에 따른 마커 영상의 결상 위치 변화를 설명하기 위한 확대 예시도이고, 도 7은 제1 마커의 2차원 중심 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이며, 도 8은 광이 마커의 표면에서 반사되는 지점과 마커의 중심과의 관계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 9는 마커의 표면에서 광이 반사되는 지점의 좌표를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일실시예에서는 설명의 편의를 위하여 제1 광원은 마커들에 직접적으로 광을 방출하도록 배치되며, 제2 광원은 빔 스플리터를 통해 상기 마커들에 광을 방출하도록 배치된 상태를 예를 들어 설명한다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템을 이용하여 목적물의 공간 위치 정보와 방향 정보를 트랙킹 하기 위해서는, 먼저, 서로 다른 위치에 배치된 제1, 2 광원(150)(151)을 작동시켜 상기 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)을 향해 광을 방출한다.(S110)
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 광원(150)이 작동되어 방출되는 점 조명은 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)에 직접적으로 조사되며, 상기 제2 광원(151)이 작동되어 방출되는 점 조명은 빔 스플리터(160)에 조사되어 일부는 상기 빔 스플리터(160)를 통과하고 나머지는 상기 빔 스플리터(160)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 후 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 주심방향을 향해 방출된다.
상기 제1, 2 광원(150)(151)으로부터 점 조명 형태로 상기 마커들(110)(111)(112)을 향해 방출된 광은 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 렌즈부(120) 측으로 반사된다.(S120)
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출된 광은 직접적으로 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 표면 중 한 지점에 의해 반사되어 제1 내지 제3 광 경로(AX1)(AX2)(AX3)를 통해 렌즈부(120) 측으로 반사되며, 상기 제2 광원(151)으로부터 방출된 광은 상기 빔 스플리터(160)에 조사되어 일부는 상기 빔 스플리터(160)를 통과하고 나머지는 상기 빔 스플리터(160)에 의해 반사되어 제4 내지 제6 광 경로(AX4)(AX5)(AX6)를 통해 상기 렌즈부(120)를 통과한 후 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 주심방향을 향해 방출된다.
상기 제1 내지 제6 광 경로(AX1)(AX2)(AX3)(AX4)(AX5)(AX6)를 통해 상기 렌즈부(120)를 통과한 광들은 결상유닛(130)에 마커(110)(111)(112) 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시킨다.(S130)
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출되어 제1 광 경로(AX1)를 통해 상기 제1 마커(110)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 제1 마커(110)의 제1 마커 영상을 결상시키고, 상기 제2 광원(151)으로부터 방출되어 제4 광 경로(AX4)를 통해 상기 제1 마커(110)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 상기 제1 마커(110)의 제2 마커 영상을 결상시킨다. 또한, 상기 제1 광원(151)으로부터 방출되어 제2 광 경로(AX2)를 통해 상기 제2 마커(111)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 제2 마커(111)의 제1 마커 영상을 결상시키고, 상기 제2 광원(151)으로부터 방출되어 제5 경로(AX5)를 통해 상기 제2 마커(111)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 상기 제2 마커(111)의 제2 마커 영상을 결상시킨다. 또한, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출되어 제3 광 경로(AX3)를 통해 상기 제3 마커(112)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 제3 마커(112)의 제1 마커 영상을 결상시키고, 상기 제2 광원(151)으로부터 방출되어 제6 광 경로(AX6)를 통해 상기 제3 마커(112)에 의해 반사되어 렌즈부(120)를 통과한 광은 상기 결상유닛(130)에 상기 제3 마커(112)의 제2 마커 영상을 결상시킨다.
상기와 같이 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 제1, 2 마커 영상들이 상기 결상유닛(130)에 결상된 다음에는, 상기 결상유닛(130)에 결상된 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 제1, 2 마커 영상들을 이용하여 프로세서(140)를 통해 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출하게 된다.(S140)
상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출하는 단계에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 각 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출하기 위해서는, 먼저 상기 프로세서(140)를 통해 상기 결상유닛(130)에 결상된 각 마커들(110)(111)(112)의 제1, 2 마커 영상의 결상 위치 정보를 이용하여 상기 각 마커들(110)(111)(112)의 2차원 중심 좌표를 산출한다.(S141)
상기 각 마커들(110)(111)(112)의 2차원 중심 좌표를 산출하는 과정에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 5 및 도 6에서는 제1 내지 제3 마커가 렌즈부와 수평하게 일렬로 배치된 경우를 일예를 들어 설명한다. 그리고, 상기 마커들이 렌즈부와 수평하게 일렬로 배치된 상태에 대하여 설명함으로써 도면에서 빔 스플리터는 생략 하였다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 제2 광원(151)으로부터 각 마커들(110)(111)(112)의 주심방향으로 방출 후 상기 각 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 제4 내지 제6 광 경로(AX4)(AX5)(AX6)를 통해 결상유닛(130)으로 유입되어 결상된 제1 내지 제3 마커(110)(111)(112)의 제2 마커 영상들의 결상위치에 대해 도 5 및 도 6에서는 렌즈부(120)의 센터라인(CL)과 일츠하게 되므로 생략하였다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 광원(150)으로부터 방출된 광원은 제1 내지 제3 광 경로(AX1)(AX2)(AX3)를 통해 각 마커들(110)(111)(112)의 서로 다른 지점의 표면에서 반사되어 상기 결상유닛(130)에 결상된다. 그러므로, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출된 후 상기 각 마커들(110)(111)(112)에 의해 반사되어 제1 내지 제3 광 경로(AX1)(AX2)(AX3)를 통해 렌즈부(120)를 통과한 후 결상유닛(130)으로 유입되어 결상된 제1 내지 제3 마커(110)(111)(112)의 제1 마커 영상들은 상기 결상유닛(130) 내에서 서로 다른 위치에 결상된다.
따라서, 상기 프로세서(140)는 상기 각 마커들(110)(111)(112)의 제1 마커 영상의 결상 위치 정보, 상기 제2 마커 영상의 결상 위치 정보, 상기 프로세서(140)에 기 저장된 상기 제1, 2 광원(150)(151)의 위치 정보 및, 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 반경 정보를 이용하여 상기 각 마커들(110)(111)(112)의 2차원 중심 좌표를 산출할 수 있다.
상기 프로세서에 의해 마커들의 2차원 중심 좌표가 산출되는 과정에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이 마커들(110)(111)(112)의 2차원 중심 좌표를 x, y라 하고, 제1 광원(150)의 좌표를 I1, J1이라 하며, 제2 광원(151)의 좌표를 I2, J2라고 하며, 제1 광원(150)에 의해 방출된 후 제1 마커(110)에 의해 반사되어 결상유닛(130)에 결상된 상기 제1 마커 영상의 좌표를 U1, V1이라하고, 제2 광원(151)에 의해 방출된 후 상기 제1 마커(110)에 의해 반사되어 결상유닛(130)에 결상된 제2 마커 영상의 좌표를 U2, V2라 하며, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출된 광원이 제1 마커(110)에 의해 반사되는 지점의 좌표를 x1, y1이라 하고, 제2 광원(151)으로부터 방출된 광원이 상기 제1 마커(110)에 의해 반사되는 지점의 좌표를 X2, Y2라 하면, U1, V1에서 x1, y1을 향하는 벡터인
Figure pat00001
, U2, V2에서 X2, Y2를 향하는 벡터인
Figure pat00002
, I1, J1에서 x1, y1을 향하는 벡터인
Figure pat00003
, I2, J2에서 X2, Y2를 향하는 벡터인
Figure pat00004
는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00005
한편, U1, V1과 x1, y1을 포함하는 직선
Figure pat00006
, U2, V2와 X2, Y2를 포함하는 직선
Figure pat00007
, 점 I1, J1과 x1, y1을 포함하는 직선
Figure pat00008
, I2, J2와 X2, Y2를 포함하는 직선
Figure pat00009
는 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00010
여기서, t1, t2는 그 직선의 길이를 결정하는 값이다.
한편,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
는 <수학식 3>과 같이 표현될 수도 있다.
Figure pat00015
그리고 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 광원(150 : 도 7 참조) 또는 제2 광원(151 : 도 7 참조)으로부터 방출되어 제1 마커(110)에 의해 반사되는 지점의 좌표 x1, y1는 x, y 중심을 가지는 반경 r위에 존재해야 하며, 상기 x1, y1에 입력되는 벡터의 합이 x1, y1과 제1 마커(110)의 중심 좌표 x, y를 연결하는 벡터와 방향이 일치해야 함으로써 반경 r제곱은 수학식 4와 같이 표현될 수 있으며, x, y에서 x1, y1을 향하는 벡터인
Figure pat00016
와, x, y에서 x2, y2를 향하는 벡터인
Figure pat00017
는 <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00018
Figure pat00019
한편, <수학식 4>와 <수학식 5>에 개시된 4개의 수학식을 이용하면, x, y, t1, t2에 대한 오차 E는 <수학식 6>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00020
상기 <수학식 6>에서 변수는 t1, t2, x, y 이므로 프로세서(140)에 의해 제1 마커(110)의 2차원 중심 좌표인 x, y가 산출된다.
상기 프로세서(140)는 상술한 바와 같은 과정을 반복하여 제2 마커(111)와 제3 마커(112)의 2차원 중심 좌표도 산출하게 된다.
한편, 상기 제1 광원(150) 또는 제2 광원(151)으로부터 방출된 광이 제1 마커(110)의 표면에서 반사되는 지점의 좌표를 산출하는 과정에 대하여 설명한다.
도 9에 도시된 바와 같이 제1 마커(110)의 반지름을 'r'이라고 하고, 렌즈부(120)의 중심 좌표를 (0, 0) 이라하며, 제1 광원(150)의 위치를 (0, d)라 하고, 제1 마커(110)의 중심을 (e, f)라 하며, 제1 광원(150)으로부터 방출된 광이 제1 마커(150)의 표면에서 반사되는 지점의 좌표를 (x, y)라 한다.
Figure pat00021
따라서, 제1 마커(150)의 반지름의 제곱은 수학식 7의 (1)과 같이 표현되며, 수학식 (1)은 다시 <수학식 7>의 (2) 내지 (4)와 같이 표현될 수 있고, <수학식 7>의 (4)의 해를 구하게 되면, 상기 제1 광원(150)으로부터 방출된 광이 제1 마커(110)의 표면에서 반사되는 지점의 y축 좌표가 산출된다.
한편, 상기 <수학식 7>의 (1)을 x에 대하여 정리하여 그 해를 구하게 되면 상기 제1 광원(150)으로부터 방출된 광이 제1 마커(110)의 표면에서 반사되는 지점의 x축 좌표가 산출된다.
따라서, 상기 프로세서(140)는 상술한 바와 같은 과정을 반복하여 제1 광원(150)과 제2 광원(151)에 의해 방출되어 제1 내지 제3 마커(110)(111)(112)의 표면에서 반사되는 지점의 좌표를 산출할 수 있다.
이후, 상기 제1 내지 제3 마커(110)(111)(112)의 2차원 좌표를 이용하여 상기 프로세서(140)를 통해 상기 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출하게 된다.(S142)
상술한 바와 같이 프로세서(140)에 의해 제1 내지 제3 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출한 다음에는, 상기 각각의 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표와 상기 프로세서(140)에 기 저장된 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간의 기하학적 정보를 프로세서(140)를 통해 비교하여 상기 마커들(110)(111)(112)이 부착된 목적물(200)의 공간 위치와 방향을 산출하게 된다.(S150)
여기서, 상기 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112) 간의 기하학적 정보는 상술한 바와 같이 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 가상으로 연결하는 직선들(L1)(L2)(L3)의 길이 정보와, 상기 마커들(110)(111)(112)을 연결하는 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도(A1)(A2)(A3) 정보일 수 있다.
즉, 상기 프로세서(140)를 통해 상기 각각의 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표와 상기 프로세서(140)에 기 저장된 서로 이웃하는 마커들(110)(111)(112)을 가상으로 연결하는 직선들(L1)(L2)(L3)의 길이 정보와, 각 마커들(110)(111)(112)을 서로 연결하는 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도(A1)(A2)(A3) 정보를 비교하여 상기 마커들(110)(111)(112)이 부착된 목적물(200)의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법은, 서로 다른 위치에 배치된 한 쌍의 광원(150)(151) 중 어느 하나의 광원은 각 마커들(110)(111)(112)의 표면상의 어느 한 지점에 직접적으로 광을 방출하여 렌즈부(120) 측으로 반사시켜 결상유닛(130)에 각 마커(110)(111)(112)의 제1 마커 영상이 결상되도록 하고, 다른 하나의 광원은 렌즈부(120)를 통해 각 마커들(110)(111)(112)의 주심 방향을 향하도록 광을 방출하여 다시 렌즈부(120) 측으로 재 반사시켜 상기 결상유닛(130)에 각 마커(110)(111)(112)의 제2 마커 영상이 결상되도록 함으로써 각 마커(110)(111)(112) 당 한 한 쌍의 마커 영상이 결상유닛에 결상되도록 한다.
즉, 하나의 마커(110)(111)(112) 당 결상유닛(130)의 서로 다른 위치에 한 쌍의 마커 영상이 결상됨으로써 한 대의 결상유닛(130)만으로도 삼각법을 통해 상기 각 마커들(110)(111)(112)의 3차원 좌표를 산출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법은 한 대의 결상유닛(130)만으로도 목적물(200)에 부착된 마커들(110)(111)(112)의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하여 확인할 수 있다.
그러므로, 트랙킹 시스템의 제작비용의 절감과 더불어 소형 경량화를 이룰 수 있으므로 종래의 트랙킹 시스템에 비하여 수술 공간의 제약을 상대적으로 덜 받는다는 장점이 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
(110)(111)(112) : 마커 (120) : 렌즈부
(130) : 결상 유닛 (140) : 프로세서
(150)(151) : 광원 (160) : 빔 스플리터
(170) : 디퓨져

Claims (10)

  1. 목적물에 부착되어 광을 반사시키는 적어도 3개의 마커;
    상기 마커들을 향해 서로 다른 위치에서 광을 방출하는 한 쌍의 광원;
    상기 한 쌍의 광원으로부터 방출되어 상기 마커들에 의해 반사된 광을 통과시키는 렌즈부;
    상기 렌즈부를 통과한 광을 받아들여 마커 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시키는 결상유닛; 및
    상기 결상유닛에 마커 당 결상된 한 쌍의 마커 영상들을 이용하여 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출한 후 상기 마커들의 3차원 좌표와 기 저장된 서로 이웃하는 마커들 간의 기하학적 정보를 비교하여 목적물의 공간 위치 정보와 방향 정보를 산출하는 프로세서를 포함하는 트랙킹 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부와 결상유닛 사이에 배치되어,
    상기 한 쌍의 광원 중 어느 하나의 광원으로부터 방출된 광의 일부를 상기 렌즈부를 통해 상기 마커들의 주심방향으로 방출시키도록 반사시키며,
    상기 마커들의 주심방향으로 방출되어 상기 마커들에 의해 재 반사되어 상기 렌즈부를 통해 유입되는 광의 일부를 상기 결상 유닛으로 통과시키는 빔 스플리터를 더 포함하는 트랙킹 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터 측으로 광을 방출하는 광원과 상기 빔 스플리터 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 방출된 광을 확산시키는 디퓨져를 더 포함하는 트랙킹 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상유닛은,
    상기 마커들로부터 반사되어 상기 렌즈부와 빔 스플리터를 순차적으로 통과한 광을 받아 들여 마커 당 한 쌍의 영상을 결상시키는 카메라인 것을 특징으로 하는 트랙킹 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마커들 간의 기하학적 정보는,
    상기 서로 이웃하는 마커들을 연결하는 직선들의 길이 정보와,
    상기 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도 정보인 것을 특징으로 하는 트랙킹 시스템.
  6. 서로 다른 위치에 배치된 한 쌍의 광원으로부터 적어도 3개의 마커들을 향해 광을 방출하는 단계;
    상기 한 쌍의 광원으로부터 방출되는 광이 상기 마커들에 의해 렌즈부 측으로 반사되는 단계;
    상기 마커들에 의해 반사된 광이 상기 렌즈부를 통과하여 결상유닛에 마커 당 한 쌍의 마커 영상들을 결상시키는 단계;
    상기 결상유닛에 마커 당 한 쌍씩 결상된 마커 영상들을 이용하여 프로세서를 통해 상기 각각의 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계; 및
    상기 각각의 마커들의 3차원 좌표와 상기 프로세서에 기 저장된 서로 이웃하는 마커들 간의 기하학적 정보를 비교하여 상기 목적물의 공간 위치와 방향을 산출하는 단계를 포함하는 트랙킹 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 광원 중 어느 하나의 광원은 상기 렌즈부와 결상 유닛 사이에 배치된 빔 스플리터 방향으로 광을 방출한 후 상기 빔 스플리터에 의해 광의 일부를 반사시켜 상기 렌즈부를 통해 상기 마커들의 주심방향으로 방출하며,
    다른 하나의 광원은 상기 마커들로 직접적으로 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터 방향으로 방출되는 광은, 상기 빔 스플리터 사이에 배치된 디퓨저에 의해 확산되어 상기 빔 스플리터 측으로 방출되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 마커들 간의 기하학적 정보는,
    상기 서로 이웃하는 마커들을 연결하는 직선들의 길이 정보와,
    상기 서로 이웃하는 한 쌍의 직선이 이루는 각도 정보인 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계는,
    상기 프로세서를 통해 상기 결상 유닛에 결상된 마커 당 한 쌍의 마커 영상의 결상 위치 정보를 이용하여 상기 각 마커들의 2차원 중심 좌표를 산출하는 단계; 및
    상기 각 마커의 2차원 중심 좌표를 이용하여 상기 마커들의 3차원 좌표를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
KR1020130018469A 2013-02-21 2013-02-21 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법 KR101446173B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130018469A KR101446173B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
JP2015559174A JP5998294B2 (ja) 2013-02-21 2014-02-05 トラッキングシステム及びこれを用いたトラッキング方法
EP14753937.3A EP2959857A4 (en) 2013-02-21 2014-02-05 Tracking system and tracking method using same
PCT/KR2014/000979 WO2014129760A1 (ko) 2013-02-21 2014-02-05 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
US14/376,712 US20160228198A1 (en) 2013-02-21 2014-02-05 Tracking system and tracking method using the same
CN201480008932.9A CN105073056A (zh) 2013-02-21 2014-02-05 跟踪系统及利用其的跟踪方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130018469A KR101446173B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140104688A true KR20140104688A (ko) 2014-08-29
KR101446173B1 KR101446173B1 (ko) 2014-10-01

Family

ID=51391504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130018469A KR101446173B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160228198A1 (ko)
EP (1) EP2959857A4 (ko)
JP (1) JP5998294B2 (ko)
KR (1) KR101446173B1 (ko)
CN (1) CN105073056A (ko)
WO (1) WO2014129760A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210057724A (ko) * 2018-08-01 2021-05-21 브레인 나비 바이오테크놀러지 씨오., 엘티디. 수술 중 환자 위치를 추적하는 방법 및 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018206406B3 (de) 2018-04-25 2019-09-12 Carl Zeiss Meditec Ag Mikroskopiesystem und Verfahren zum Betrieb eines Mikroskopiesystems
DE102021104219A1 (de) * 2021-02-23 2022-08-25 Nano4Imaging Gmbh Erkennung einer in biologisches Gewebe eingeführten Vorrichtung mit medizinischer Bildgebung
DE102021202951A1 (de) 2021-03-25 2022-09-29 Carl Zeiss Meditec Ag Medizinisches Gerät zur Ermittlung der räumlichen Lage eines flächig ausgebildeten Markers

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735497A (en) * 1983-07-01 1988-04-05 Aoi Systems, Inc. Apparatus for viewing printed circuit boards having specular non-planar topography
JPH11160027A (ja) * 1997-11-25 1999-06-18 Todaka Seisakusho:Kk 球状物体の高さ測定装置、およびその測定方法
US6061644A (en) * 1997-12-05 2000-05-09 Northern Digital Incorporated System for determining the spatial position and orientation of a body
US6081371A (en) * 1998-01-06 2000-06-27 Olympus Optical Co., Ltd. Surgical microscope including a first image and a changing projection position of a second image
JP4141627B2 (ja) * 2000-09-11 2008-08-27 富士フイルム株式会社 情報獲得方法、画像撮像装置及び、画像処理装置
DE10252837B4 (de) * 2002-11-13 2005-03-24 Carl Zeiss Untersuchungssystem und Untersuchungsverfahren
WO2005000139A1 (en) * 2003-04-28 2005-01-06 Bracco Imaging Spa Surgical navigation imaging system
JP4226452B2 (ja) * 2003-12-10 2009-02-18 インフォコム株式会社 光学式手術用ナビゲーションシステム及び方法とそれに用いられる反射球マーカ
US9867669B2 (en) * 2008-12-31 2018-01-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Configuration marker design and detection for instrument tracking
JP4459155B2 (ja) * 2005-11-14 2010-04-28 株式会社東芝 光学式位置計測装置
DE112007000340T5 (de) * 2006-02-09 2008-12-18 Northern Digital Inc., Waterloo Retroreflektierende Markenverfolgungssysteme
EP1872735B1 (de) * 2006-06-23 2016-05-18 Brainlab AG Verfahren zum automatischen Identifizieren von Instrumenten bei der medizinischen Navigation
KR20100017234A (ko) * 2007-04-23 2010-02-16 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 편광 감지 센서와 연결된 편광 코드화 개구 마스크를 사용하는 단일-렌즈, 3-ｄ 영상화 장치
JP5208075B2 (ja) * 2008-10-20 2013-06-12 富士フイルム株式会社 光波干渉測定装置
CN201422889Y (zh) * 2009-05-22 2010-03-17 许杰 手术导航设备
EP2298223A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-23 Stryker Leibinger GmbH & Co. KG Technique for registering image data of an object
JP2012223363A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Tokyo Institute Of Technology 手術用撮像システム及び手術用ロボット
US20140378843A1 (en) * 2012-01-20 2014-12-25 The Trustees Of Dartmouth College Method And Apparatus For Quantitative Hyperspectral Fluorescence And Reflectance Imaging For Surgical Guidance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210057724A (ko) * 2018-08-01 2021-05-21 브레인 나비 바이오테크놀러지 씨오., 엘티디. 수술 중 환자 위치를 추적하는 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP2959857A1 (en) 2015-12-30
CN105073056A (zh) 2015-11-18
KR101446173B1 (ko) 2014-10-01
JP5998294B2 (ja) 2016-09-28
WO2014129760A1 (ko) 2014-08-28
JP2016507340A (ja) 2016-03-10
EP2959857A4 (en) 2017-01-18
US20160228198A1 (en) 2016-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8885177B2 (en) Medical wide field of view optical tracking system
KR101487248B1 (ko) 옵티컬 트랙킹 시스템
JP4644540B2 (ja) 撮像装置
JP6475311B1 (ja) オプティカルトラッキングシステム及びオプティカルトラッキング方法
KR101371387B1 (ko) 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
JP6800296B2 (ja) オプティカルトラッキングシステムの作動方法及びオプティカルトラッキングシステム
JP4530011B2 (ja) 位置計測システム
KR101446173B1 (ko) 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
US20220175464A1 (en) Tracker-Based Surgical Navigation
KR101371384B1 (ko) 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
KR20150018026A (ko) 3차원 카메라
KR20140139699A (ko) 옵티컬 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
JP6097123B2 (ja) 三次元測定システム
JP4784591B2 (ja) モーショントラッカ装置
TWI526708B (zh) Indoor positioning system
JP2007048329A (ja) 位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 4