KR20200006507A - Method and apparatus for extracting region of interest in ct image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CT 영상을 오랄 스캔 영상과 정합함에 있어서, CT 영상에서 치아가 포함된 영역을 관심 영역으로 자동으로 추출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for extracting a region of interest from a CT image, and more particularly, in matching a CT image with an oral scan image, automatically extracting a region including a tooth from the CT image as a region of interest. It relates to a method and an apparatus.
일반적으로, 임플란트는 본래의 인체 조직이 상실되었을 때, 인체 조직을 대신할 수 있는 대치물을 의미하지만, 치과에서는 인공으로 만든 치아를 이식하는 것을 말한다.In general, an implant means a substitute that can replace human tissue when the original human tissue is lost, but in the dentist, an implant of artificial teeth is implanted.
임플란트 시술은 드릴을 이용하여 치조골에 천공을 형성하고, 상기 천공에 픽스츄어를 식립하여 수행되는데, 천공을 형성하는 시술 및 픽스츄어를 식립하는 시술은 환자의 치아 상태나 임플란트 시술이 필요한 치아의 위치 및 환자의 치조골 상태 등에 따라 환자마다 많은 차이가 발생한다.The implant procedure is performed by forming a perforation in the alveolar bone using a drill and placing a fixture in the perforation. The procedure for forming a perforation and the implantation of the fixture are performed in a patient's dental condition or a position of a tooth requiring an implant procedure. And many differences occur from patient to patient according to the alveolar bone condition of the patient.
이처럼, 치조골 천공을 위한 드릴링 작업은 초심자뿐만 아니라 경험자에게도 작업 과정에서 깊이 및 방향을 정확하게 가늠하기가 상당히 어렵다는 난점이 있기 때문에, 시술 경험이 풍부하지 않은 초보자의 경우 별도의 측정단계 없이 시술 도중 드릴링될 깊이를 가늠하여 시술한다는 것은 매우 어렵다.As such, drilling for alveolar bone drilling is difficult for beginners as well as experienced users to accurately measure depth and direction during the process. It is very difficult to measure the depth.
또한, 천공 형성 시 시술자가 드릴에 힘을 가하여 드릴링 작업을 수행하면서 현재 어느 정도까지 깊이로 드릴링 작업이 이루어졌는지 판단하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 일정 깊이 이상으로 드릴이 삽입되면 치조골의 신경을 손상시킬 수 도 있다.In addition, it is not easy for the operator to apply the force to the drill during drilling to determine the depth to which the drilling is currently performed, and to damage the nerve of the alveolar bone when the drill is inserted beyond a certain depth. You can also.
그 반대로, 일정한 깊이에 도달하기 전에 드릴링 작업을 종료한 경우에는 드릴된 천공의 깊이가 얕아서 픽스츄어 고정에 과도한 힘이 소요될 뿐만 아니라 천공 주위의 나사산이 손상되거나 픽스츄어가 완벽하게 고정되지 못해 추후 재시술을 하게 되는 문제가 발생하기도 했다.On the contrary, if the drilling operation is terminated before reaching a certain depth, the drilled drilling depth is shallow, and excessive force is required to fix the fixture, and the thread around the drilling is damaged or the fixture is not completely secured. There was a problem with the procedure.
이에 따라, 천공 작업을 수행할 정확한 위치 및 방향을 파악할 수 있도록 가이드 스탠트(guide stent)라고 하는 보조 기구를 사용한다.Accordingly, an auxiliary device called a guide stent is used to identify the exact position and direction in which the drilling operation is to be performed.
가이드 스탠트를 제작하기 위해서는 3차원 영상 데이터가 필요한데, 상기 영상 데이터는 CT 촬영을 통해 획득된 3차원 구강 영상과 구강 스캐너 또는 구강 석고 모델을 통해 획득된 3차원 구강 영상의 정합을 통해 얻을 수 있다.Three-dimensional image data is required to produce the guide stent. The image data may be obtained by matching the three-dimensional oral image obtained through CT imaging with the three-dimensional oral image obtained through the oral scanner or the oral gypsum model. .
여기서, CT 촬영을 통해 획득된 3차원 구강 영상은 구강 내부의 치관(잇몸 외측으로 드러난 치아의 일부분) 및 치근(잇몸 내부에서 치조골과 결합된 부분), 그리고 치조골의 형상 및 치관, 치근, 치조골의 골밀도에 대한 정보를 포함하며, 구강 스캐너 또는 구강 석고 모델을 통해 획득된 3차원 구강 영상은 구강 조직의 외형 정보를 포함한다.Here, the three-dimensional oral image obtained through the CT scan is a crown (part of the teeth exposed to the outside of the gum) and the root (parts combined with the alveolar bone inside the gum), and the shape of the alveolar bone and the crown, root, alveolar bone It includes information on bone density, and the 3D oral image obtained through the oral scanner or the oral gypsum model includes the appearance information of the oral tissue.
이와 같은 정합을 자동으로 처리하기 위해서는 3차원 CT 영상에서 치아를 포함하는 영역을 자동으로 추출할 수 있는 방법이 요구된다.In order to automatically process such registration, a method for automatically extracting a region including a tooth from a 3D CT image is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 3차원 CT 영상에서 치아 영역을 관심 영역으로 자동으로 추출할 수 있는 3차원 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for extracting the region of interest in the three-dimensional CT image that can automatically extract the tooth region as the region of interest in the three-dimensional CT image.
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.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 복수의 CT 영상에 포함된 각 픽셀 마다 HU값을 평균하여 평균 HU값을 산출하고, 평균 HU값이 각 픽셀에 맵핑되는 에버리지맵을 생성하는 단계와, 영역 별로 가중치가 설정되는 가중 마스크를 생성하는 단계와, 에버리지맵 상에서 가중 마스크를 이동하면서, 평균 HU값 및 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 추출하는 단계와, 가중 마스크에 임계치가 적용되는 이진 마스크를 생성하는 단계와, 치아 후보 영역에 대하여 이진 마스크를 적용하여 치아 관심 영역을 추출하는 단계를 포함하는 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention, the average HU value for each pixel included in the plurality of CT images to calculate the average HU value, and generating an average map in which the average HU value is mapped to each pixel and Generating a weighted mask having weights set for each region, extracting a tooth candidate region having a maximum weighted sum sum of a product of average HU values and weights while moving the weighted mask on an average map; A method of extracting a tooth region of interest from a CT image includes generating a binary mask to which a threshold is applied and extracting a tooth region of interest by applying a binary mask to a tooth candidate region.
여기서, 가중 마스크 및 상기 이진 마스크는 말굽형인 것을 특징으로 한다.Here, the weighting mask and the binary mask is characterized in that the horseshoe type.
또한, 가중 마스크를 생성하는 단계에서, 가중 마스크는 말굽형의 중심부에 가까울수록 더 큰 가중치가 설정될 수 있다.Further, in the step of generating the weighting mask, the weighting mask may be set to a greater weight as the weighting mask is closer to the center of the horseshoe type.
또한, 가중 마스크를 생성하는 단계에서, 가중 마스크는 말굽형의 상부 보다 하부에 더 큰 가중치가 설정될 수 있다.In addition, in the step of generating the weighting mask, the weighting mask may be set to a greater weight in the lower portion than the top of the horseshoe type.
또한, 이진 마스크를 생성하는 단계에서, 가중치가 임계치 이상인 픽셀은 이진값 1로 설정되고, 가중치가 임계치 미만인 픽셀은 이진값 0으로 설정될 수 있다.Further, in the step of generating the binary mask, pixels having a weight greater than or equal to the threshold may be set to binary value 1 and pixels having a weight less than or equal to the threshold may be set to binary value 0.
또한, 치아 관심 영역을 추출하는 단계는, 이진값이 1인 픽셀들을 포함하는 영역을 치아 관심 영역으로 추출하는 단계일 수 있다.In addition, the extracting of the tooth region of interest may include extracting a region including the pixels having a binary value of 1 as the tooth region of interest.
또한, 이진 마스크를 생성하는 단계에서, 치아 후보 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 0으로 설정될 수 있다.In addition, in the generating of the binary mask, the pixels included in the tooth candidate region may be set to the binary value 1, and the pixels included in the remaining regions may be set to the binary value 0.
또한, 이진 마스크를 생성하는 단계에서, 치아 후보 영역 및 그 주변 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 0으로 설정될 수 있다.In addition, in the generating of the binary mask, the pixels included in the tooth candidate region and the peripheral region may be set to the binary value 1, and the pixels included in the remaining regions may be set to the binary value 0.
또한, 본 발명은, 복수의 CT 영상에 포함된 각 픽셀 마다 HU값을 평균하여 평균 HU값을 산출하고, 평균 HU값이 각 픽셀에 맵핑되는 에버리지맵을 생성하는 에버리지맵 생성부와, 영역 별로 가중치가 설정되는 가중 마스크를 생성하는 가중 마스크 생성부와, 에버리지맵 상에서 가중 마스크를 이동하면서, 평균 HU값 및 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 추출하는 후보 영역 추출부와, 가중 마스크에 임계치가 적용되는 이진 마스크를 생성하는 이진 마스크 생성부와, 치아 후보 영역에 대하여 이진 마스크를 적용하여 치아 관심 영역을 추출하는 관심 영역 추출부를 포함하는 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치를 제공한다.In addition, the present invention, an average map generation unit for calculating the average HU value by averaging the HU value for each pixel included in the plurality of CT images, and generates an average map in which the average HU value is mapped to each pixel, and for each region A weighted mask generator for generating a weighted mask to which weights are set, a candidate region extracting unit for extracting a tooth candidate region having a maximum weighted sum of the product of average HU values and weights while moving the weighted mask on an average map; Provides a tooth region of interest extraction device in a CT image including a binary mask generator for generating a binary mask to which the threshold is applied to the weighted mask, and a region of interest extractor for extracting the region of interest by applying a binary mask to the tooth candidate region do.
본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법에 의하면, 3차원 CT 영상과 3차원 오랄 스캔 영상을 정합함에 있어서, 3차원 CT 영상에 포함된 목뼈와 같이 정합에 불필요한 부분이 자동으로 제거되고, 3차원 CT 영상 상에서 치아 영역이 관심영역으로 자동으로 추출되기 때문에 3차원 오랄 스캔 영상 정합 시에 정합의 정확성을 높이고, 처리 시간을 단축시킬 수 있다.According to the method for extracting the region of interest from the CT image according to the embodiment of the present invention, in registering the 3D CT image and the 3D oral scan image, a portion unnecessary for registration such as the neck bone included in the 3D CT image is automatically Since the tooth region is automatically extracted as the region of interest on the 3D CT image, the accuracy of registration and the processing time may be shortened during registration of the 3D oral scan image.
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.Effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법에 있어서 에버리지맵을 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 후보 영역을 추출하기 위한 가중 마스크의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출하기 위한 이진 마스크의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출 방법에 있어서 치아 후보 영역을 추출하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출 방법에 있어서 치아 관심 영역을 추출하는 예시도이다.1 is a block diagram of a tooth region of interest extraction apparatus in a CT image according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram for describing a method of generating an average map in a method for extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram of a weighting mask for extracting a tooth candidate region from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram of a binary mask for extracting a region of interest from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 illustrates an example of extracting a tooth candidate region in a method of extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary view of extracting a tooth region of interest in a method of extracting a tooth region of interest in a 3D CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 발명에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.The objects and effects of the present invention and the technical configurations for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described later in detail in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The terms to be described later are terms defined in consideration of structures, roles, functions, and the like in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. The present embodiments are merely provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and the present invention is only described in the claims. It is only defined by the scope of the claims. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.
한편, 본 발명의 실시 예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있으며, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, each of the components, functional blocks or means may be composed of one or more sub-components, the electrical, electronic, mechanical functions performed by each component is an electronic circuit, It may be implemented by various known elements or mechanical elements such as an integrated circuit, an application specific integrated circuit (ASIC), and may be implemented separately or two or more may be integrated into one.
또한 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터, 휴대용 노트북 컴퓨터, 네트워크 컴퓨터 등 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 아래에서 설명할 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 장치에 이용 가능한 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조물을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되기 위한 프로세스를 생성하여 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the accompanying block diagram and in each step of the flowchart may also be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, a special purpose computer, a portable notebook computer, a network computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions executed by the processor of the computer device or other programmable data processing equipment may be used. It will create means for performing the functions described in each block of the block diagram or flow diagram described below. These computer program instructions may also be stored in memory or computer readable memory available to a computer device capable of directing the computer device or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, so that each block in the block diagram Alternatively, it is also possible to produce an article containing instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart. The computer program instructions may also be mounted on a computer device or other programmable data processing equipment, thereby creating a process for performing a series of operational steps on the computer device or other programmable data processing equipment, so that each block and flowchart in the block diagram. It is also possible to provide steps for executing the functions described in each step of.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or step may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하며, 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to the accompanying drawings, a method of extracting a region of interest from a CT image according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of an apparatus for extracting a tooth region of interest in a CT image according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a method for extracting a tooth region of interest in a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치는 에버리지맵 생성부(110), 가중 마스크 생성부(120), 후보 영역 추출부(130), 이진 마스크 생성부(140) 및 관심 영역 추출부(150)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for extracting a region of interest in a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention includes an
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법에 있어서 에버리지맵을 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary diagram for describing a method of generating an average map in a method for extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
일반적으로 3차원 CT 영상을 구성하는 복수의 2차원 CT 영상 중에는 치아의 굴곡으로 인하여 특정 2차원 CT 영상에서 치아의 일부분만 나타나는 현상이 발생할 수 있고 잡음에 의해 영향을 받는 경우가 있다.In general, among a plurality of 2D CT images constituting the 3D CT image, a phenomenon in which only a part of the tooth appears in a specific 2D CT image may occur due to the curvature of the tooth and may be affected by noise.
이를 해결하기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 에버리지맵 생성부(110)는 축(Axial) 방향에 대한 복수의 2차원 CT 영상에 포함된 각 픽셀 마다 HU(Hounsfield Unit)값을 평균하여 평균 HU값을 산출하고, 평균 HU값이 각 픽셀에 맵핑되는 에버리지맵을 생성한다(S100). 이와 같이 에버리지맵을 생성함으로써, 모든 치아의 형태를 이용하고 잡음에 의한 영향을 최소화할 수 있다.In order to solve this problem, as illustrated in FIG. 3, the
한편, 특정 CT 영상에 포함된 특정 픽셀의 높은 HU값으로 인해 HU값들을 단순 평균하게 되면 평균 HU값이 너무 높게 산출될 수 있기 때문에, 각 픽셀의 HU값들을 정규화한 후 평균하는 것이 바람직하다.On the other hand, if a simple average of the HU values due to the high HU value of a specific pixel included in a specific CT image, the average HU value may be calculated too high.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 후보 영역을 추출하기 위한 가중 마스크의 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출하기 위한 이진 마스크의 예시도이다.4 is an exemplary diagram of a weighted mask for extracting a tooth candidate region from a CT image according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram of a binary mask for extracting a tooth ROI from a CT image according to an embodiment of the present invention. It is an illustration.
도 4를 참조하면, 가중 마스크 생성부(120)는 영역 별로 가중치가 설정되는 가중 마스크(weighted mask)(200)를 생성한다(S200). 그리고, 도 5를 참조하면, 이진 마스크 생성부(140)는 가중 마스크(200)에 임계치가 적용되는 이진 마스크(binary mask) (300)를 생성한다(S400).Referring to FIG. 4, the
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가중 마스크(200)와 이진 마스크(300)는 치아 영역의 축(Axial) 방향 형상에 대응되도록 말굽형으로 형성될 수 있다. As shown in FIGS. 4 and 5, the
여기서, 가중 마스크(200)의 말굽형 이외의 부분의 가중치는 0으로 설정되고, 말굽형 부분의 가중치는 0보다 큰 값으로서 영역별로 다르게 설정될 수 있다. 그리고, 이중 마스크(300)의 말굽형 부분의 이진값은 1로 설정되고, 말굽형 이외의 부분의 이진값은 0으로 설정될 수 있다.Here, the weight of the portion other than the horseshoe type of the
도 4를 참조하면, 가중 마스크(200)의 경우 말굽형의 중심부에 가까울수록 큰 가중치를 갖도록 설계될 수 있다. 이는 치아 후보 영역 내의 치아가 가중 마스크(200)의 중심에 위치하도록 하기 위함이다. 또한, 가중 마스크(200)는 중앙을 기준으로 상부 보다 하부에 더 많은 가중치를 갖도록 설계될 수 있으며, 이는 일반적으로 상부의 경우 치아가 추출되고, 하부의 경우 턱뼈가 추출되기 때문에 치아가 적은 환자의 경우에도 턱뼈의 정보를 활용할 수 있도록 하기 위함이다. Referring to FIG. 4, the
도 5를 참조하면, 이진 마스크(300)는 가중 마스크(200)에 특정 임계치를 적용하여 이진화함으로써 설계될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출 방법에 있어서 치아 후보 영역을 추출하는 예시도이다.6 illustrates an example of extracting a tooth candidate region in a method of extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
후보 영역 추출부(130)는, 에버리지맵 상에서 가중 마스크(200)를 이동하면서, 평균 HU값 및 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 추출한다(S300). 여기서, 후보 영역 추출부(130)는 CT 영상의 정보를 이용하여 가중 마스크(200) 및 이진 마스크(300)의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 원본 마스크는 1픽셀 당 0.4mm의 크기를 갖는 200x200 영상에 해당하며, 각 CT 영상 별 실제 크기를 고려하여 가중 마스크(200) 및 이진 마스크(300)의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 1픽셀 당 0.2mm의 크기를 갖는 CT 영상의 경우 가중 마스크(200) 및 이진 마스크(300)를 가로 및 세로로 각각 2배씩 늘려서 사용할 수 있다.The candidate
즉, 후보 영역 추출부(130)는, 가중 마스크(200)의 크기를 변환한 후 이를 에버리지맵 상에서 이동시키면서 각 픽셀에 대해 평균 HU값 및 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 탐색한다.That is, the candidate
애버리지맵 상에 가중 마스크(200)를 이동 시키는 과정에서는, 도 6과 같이 좌상단 모서리부터 시작하여 1픽셀 씩 가중 마스크(200)를 이동하고, 매 이동 시 마다 가중합을 계산한다. 이 과정은 가중 마스크(200)가 우하단 모서리에 도착할 때까지 계속된다. 그리고, 계산된 모든 가중합 중 가장 큰 값을 갖는 가중 마스크(200)의 위치를 치아 후보 영역으로 결정한다.In the process of moving the
구체적으로, 특정 픽셀의 평균 HU값 또는 특정 픽셀에 위치한 가중 마스크(200)의 가중치 중 적어도 어느 하나가 0이면 평균 HU값 및 가중치의 곱은 0이 되기 때문에, 평균 HU값 및 가중치의 곱이 0이 아닌 픽셀이 가장 많이 포함된 가중 마스크(200)의 위치에서 가중합이 최대가 되어 이 위치를 치아 후보 영영으로 결정할 수 있다.Specifically, when at least one of the average HU value of a specific pixel or the weight of the
한편, 전술한 가중 마스크(200)를 이용하여 치아 후보 영역을 추출하는 단계(S300)와, 이진 마스크(300)를 생성하는 단계(S400)는 그 순서에 상관없이 각각 개별적으로 진행해도 무방하다.On the other hand, the step of extracting the tooth candidate region (S300) and the step of generating the binary mask 300 (S400) by using the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출 방법에 있어서 치아 관심 영역을 추출하는 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary view of extracting a tooth ROI in a method of extracting a tooth ROI from a 3D CT image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 관심 영역 추출부(150)는 치아 후보 영역에 대하여 이진 마스크(300)를 적용하여 치아 관심 영역을 추출한다(S500).As shown in FIG. 7, the
여기서, 이진 마스크(300)는 가중 마스크(200)에 임계치를 적용하여 생성되며, 임계치는 사용자에 의해 미리 정해진 값일 수 있다.Here, the
그리고, 이진 마스크(300)의 이진값은 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.The binary value of the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, Mw는 가중 마스크의 가중치, Mb는 이중 마스크의 이진값, (x, y)는 픽셀의 X-Y평면 상의 위치 좌표, τ는 임계치이다.Where Mw is the weight of the weighted mask, Mb is the binary value of the double mask, (x, y) is the position coordinate on the X-Y plane of the pixel, and τ is the threshold.
상기 수학식 1을 참조하면, 가중치(Mw)가 임계치(τ) 이상인 픽셀은 이진값(Mb) 1로 설정되고, 가중치(Mw)가 임계치(τ) 미만인 픽셀은 이진값(Mb) 0으로 설정될 수 있다.Referring to Equation 1, a pixel whose weight Mw is greater than or equal to the threshold τ is set to a binary value Mb, and a pixel whose weight Mw is less than a threshold τ is set to a binary value Mb of 0. Can be.
예를 들어, 치아 후보 영역에 포함된 픽셀들은 이진값(Mb) 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값(Mb) 0으로 설정될 수 있다.For example, the pixels included in the tooth candidate region may be set to the binary value Mb 1, and the pixels included in the remaining regions may be set to the binary value Mb 0.
경우에 따라, 치아 후보 영역 및 그 주변 영역에 포함된 픽셀들은 이진값(Mb) 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값(Mb) 0으로 설정될 수 있다.In some cases, the pixels included in the tooth candidate region and the peripheral region may be set to the binary value Mb 1, and the pixels included in the remaining areas may be set to the binary value Mb 0.
이에 따라, 관심 영역 추출부(150)는 이진값(Mb)이 1인 픽셀들을 포함하는 영역을 치아 관심 영역으로 추출할 수 있다.Accordingly, the
본 발명의 실시예에 따른 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법에 의하면, 3차원 CT 영상과 3차원 오랄 스캔 영상을 정합함에 있어서, 3차원 CT 영상에 포함된 목뼈와 같이 정합에 불필요한 부분이 자동으로 제거되고, 3차원 CT 영상 상에서 치아 영역이 관심 영역으로 자동으로 추출되기 때문에, 영상 정합 시에 정합의 정확성을 높이고, 처리 시간을 단축시킬 수 있다.According to the method of extracting a region of interest of a tooth from a CT image according to an embodiment of the present invention, in registering a 3D CT image and a 3D oral scan image, a portion unnecessary for registration such as a neck bone included in the 3D CT image is automatically Since the tooth region is removed and the tooth region is automatically extracted as the region of interest on the 3D CT image, the accuracy of registration can be improved and the processing time can be shortened at the time of image registration.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 CT 영상에서 치아 관심 영역을 추출 방법은, 컴퓨터 판독가능 저장매체에 컴퓨터가 판독 가능한 코드를 저장하여 구현하는 것이 가능하다. 상기 컴퓨터 판독가능 저장매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다.Meanwhile, the method of extracting a region of interest from a 3D CT image according to an embodiment of the present invention may be implemented by storing computer readable codes in a computer readable storage medium. The computer readable storage medium includes all kinds of storage devices for storing data that can be read by a computer system.
상기 컴퓨터가 판독 가능한 코드는, 상기 컴퓨터 판독가능 저장매체로부터 프로세서에 의하여 독출되어 실행될 때, 본 발명의 실시예에 따른 구강의 3차원 외부형상 이미지의 자동정렬방법의 단계들을 수행하도록 구성된다. 상기 컴퓨터가 판독 가능한 코드는 다양한 프로그래밍 언어들로 구현될 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에 의하여 용이하게 프로그래밍될 수 있다.The computer readable code is configured to perform the steps of the automatic alignment method of the three-dimensional external shape image of the oral cavity according to the embodiment of the present invention when read and executed by the processor from the computer readable storage medium. The computer readable code may be implemented in various programming languages. And the functional program, code and code segments for implementing the embodiments of the present invention can be easily programmed by those skilled in the art.
컴퓨터 판독가능 저장매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터 판독가능저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행되는 것도 가능하다.Examples of computer readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable storage medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, those of ordinary skill in the art should add, change, delete, add, etc. the component within the range which does not deviate from the idea of this invention described in the claim. It is to be understood that the present invention may be modified and changed in various ways, which are also included within the scope of the present invention.
110: 에버리지맵 생성부
120: 가중 마스크 생성부
130: 후보 영역 추출부
140: 이진 마스크 생성부
150: 관심 영역 추출부110: average map generation unit
120: weighted mask generator
130: candidate region extraction unit
140: binary mask generator
150: region of interest extraction unit
Claims (10)
영역 별로 가중치가 설정되는 가중 마스크를 생성하는 단계;
상기 에버리지맵 상에서 상기 가중 마스크를 이동하면서, 상기 평균 HU값 및 상기 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 추출하는 단계;
상기 가중 마스크에 임계치가 적용되는 이진 마스크를 생성하는 단계; 및
상기 치아 후보 영역에 대하여 상기 이진 마스크를 적용하여 치아 관심 영역을 추출하는 단계
를 포함하는 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
Calculating an average HU value by averaging HU values for each pixel included in a plurality of CT images, and generating an average map in which the average HU values are mapped to each pixel;
Generating a weighting mask in which weights are set for each region;
Extracting a tooth candidate region having a maximum weighted sum obtained by adding the product of the average HU value and the weight while moving the weighted mask on the average map;
Generating a binary mask to which a threshold is applied to the weighting mask; And
Extracting a region of interest of a tooth by applying the binary mask to the tooth candidate region;
Method of extracting the region of interest from the CT image comprising a.
상기 가중 마스크 및 상기 이진 마스크는 말굽형인 것을 특징으로 하는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 1,
The weighting mask and the binary mask is characterized in that the horseshoe type
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 가중 마스크를 생성하는 단계에서
상기 가중 마스크는 상기 말굽형의 중심부에 가까울수록 더 큰 가중치가 설정되는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 2,
In the step of generating the weighted mask
As the weighting mask is closer to the center of the horseshoe type, a larger weight is set.
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 가중 마스크를 생성하는 단계에서
상기 가중 마스크는 상기 말굽형의 상부 보다 하부에 더 큰 가중치가 설정되는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 2,
In the step of generating the weighted mask
The weighting mask has a greater weight at the bottom than the top of the horseshoe type.
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 이진 마스크를 생성하는 단계에서
상기 가중치가 상기 임계치 이상인 픽셀은 이진값 1로 설정되고, 상기 가중치가 상기 임계치 미만인 픽셀은 이진값 0으로 설정되는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 1,
In generating the binary mask
Pixels whose weight is greater than or equal to the threshold are set to binary value 1, and pixels whose weight are less than the threshold are set to binary value 0.
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 치아 관심 영역을 추출하는 단계는
상기 이진값이 1인 픽셀들을 포함하는 영역을 상기 치아 관심 영역으로 추출하는 단계인
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 5, wherein
Extracting the tooth region of interest
Extracting an area including the pixels having the binary value of 1 into the tooth region of interest;
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 이진 마스크를 생성하는 단계에서
상기 치아 후보 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 0으로 설정되는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 1,
In generating the binary mask
Pixels included in the tooth candidate region are set to binary value 1, and pixels included in the remaining region are set to binary value 0.
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
상기 이진 마스크를 생성하는 단계에서
상기 치아 후보 영역 및 그 주변 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 1로 설정되고, 그 나머지 영역에 포함된 픽셀들은 이진값 0으로 설정되는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 방법.
The method of claim 1,
In generating the binary mask
Pixels included in the tooth candidate region and its peripheral region are set to binary value 1, and pixels included in the remaining region are set to binary value 0.
Method of extracting tooth region of interest from CT images.
영역 별로 가중치가 설정되는 가중 마스크를 생성하는 가중 마스크 생성부;
상기 에버리지맵 상에서 상기 가중 마스크를 이동하면서, 상기 평균 HU값 및 상기 가중치의 곱을 합한 가중합이 최대가 되는 치아 후보 영역을 추출하는 후보 영역 추출부;
상기 가중 마스크에 임계치가 적용되는 이진 마스크를 생성하는 이진 마스크 생성부; 및
상기 치아 후보 영역에 대하여 상기 이진 마스크를 적용하여 치아 관심 영역을 추출하는 관심 영역 추출부
를 포함하는 CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치.
An average map generator for calculating an average HU value by averaging HU values for each pixel included in a plurality of CT images, and generating an average map in which the average HU values are mapped to each pixel;
A weighted mask generator configured to generate a weighted mask in which weights are set for each region;
A candidate region extracting unit extracting a tooth candidate region having a maximum weighted sum obtained by adding the product of the average HU value and the weight while moving the weight mask on the average map;
A binary mask generator configured to generate a binary mask to which a threshold is applied to the weighted mask; And
A region of interest extractor which extracts a region of interest of a tooth by applying the binary mask to the tooth candidate region.
Device for extracting the region of interest from the CT image comprising a.
상기 가중 마스크 및 상기 이진 마스크는 말굽형인 것을 특징으로 하는
CT 영상에서 치아 관심 영역 추출 장치.
The method of claim 9,
The weighting mask and the binary mask is characterized in that the horseshoe type
Device for extracting tooth region of interest from CT images.
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