KR20200108721A - Apparatus and method for measuring angle of strabismus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 사시각 측정 기술과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to a deviation angle measurement technique.
사시는 양쪽 눈의 시선이 똑바로 한 물체를 향하지 못하는 질환으로 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않고 있다. 사시는 소아기에 흔히 나타나는 질환으로 약 100명당 4명의 비율로 나타나고 있으며, 동공이 안쪽으로 돌아가는 내사시, 바깥쪽으로 돌아가는 외사시, 동공이 위로 올라가는 상사시, 동공이 아래로 내려가는 하사시 등으로 구분된다. Strabismus is a disease in which the eyes of both eyes cannot point straight at an object, and the exact cause has not yet been identified. Strabismus is a common disease in childhood and appears at a rate of about 4 people per 100 people, and is divided into esotropia in which the pupil returns to the inside, exotropia that returns to the outside, superior strabismus in which the pupil rises, and inferior strabismus in which the pupil descends.
한편, 사시는 조기에 치료되지 않으면, 사시인 눈이 거의 쓰이지 않는 약시 상태가 될 수 있으므로 사시를 조기에 진단하고 교정하는 것은 매우 중요하다. 사시 수술에 있어서, 정확한 사시각 측정이 수술의 성패를 좌우하므로 안구의 움직임을 분석하여 객관적이고 정확한 사시각 도출이 필수적이다. On the other hand, if strabismus is not treated early, it is very important to diagnose and correct strabismus early because it can lead to amblyopia in which strabismus eyes are rarely used. In strabismus surgery, since accurate measurement of the deviation angle determines the success or failure of the operation, it is essential to derive an objective and accurate deviation angle by analyzing the movement of the eyeball.
본 발명의 실시예들은 가상의 표적을 표시하는 3차원 입체 영상을 이용한 사시각 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are to provide an apparatus and method for measuring a perspective angle using a 3D stereoscopic image displaying a virtual target.
본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 장치는, 표적을 포함하는 3차원 표적 영상을 표시하는 영상 표시부; 상기 3차원 표적 영상을 응시하는 피 검사자의 안구를 촬영하는 안구 촬영부; 상기 3차원 표적 영상 중 상기 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 제2 영상을 차단한 상태에서 상기 피 검사자의 제1 안구를 촬영한 기준 영상 및 상기 3차원 표적 영상 중 상기 제1 안구에 대해 표시되는 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 비교 영상 각각에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 시선 추적부; 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 판단하고, 일치하지 않는 경우 상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치와 일치할 때까지 상기 표적의 위치를 이동시키는 영상 제어부; 및 상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치와 일치된 경우, 상기 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정하는 사시각 결정부를 포함한다.An apparatus for measuring a deviation angle according to an embodiment of the present invention includes: an image display unit that displays a 3D target image including a target; An eye photographing unit for photographing an eyeball of a subject gazing at the 3D target image; The first eyeball of the 3D target image and a reference image photographing the first eye of the test subject while blocking the second image displayed for the second eye of the test subject among the 3D target images A gaze tracking unit configured to determine a gaze position of the first eyeball in each of the comparison images taken of the first eyeball while blocking the displayed first image; It is determined whether the gaze position of the first eyeball in the comparison image and the reference image coincide, and if not, the gaze position of the first eyeball in the comparison image is the gaze position of the first eyeball in the reference image An image control unit for moving the position of the target until it coincides with; And a deviation angle determining unit for determining a deviation angle based on an initial position and a final position of the target when the position of the first eyeball in the comparison image coincides with the position of the first eyeball in the reference image. do.
상기 제1 안구의 시선 위치는, 상기 제1 안구의 동공 중심 위치일 수 있다.The gaze position of the first eyeball may be a pupil center position of the first eyeball.
상기 시선 추적부는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 영상 중 기 설정된 크기 이상 눈을 뜨고 있는 영상을 상기 비교 영상으로 결정할 수 있다.The gaze tracker may determine an image of the first eyeball photographed while the first image is blocked as the comparison image.
상기 시선 추적부는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 각 영상과 상기 기준 영상 사이의 차이에 기초하여 상기 비교 영상을 결정할 수 있다.The gaze tracker may determine the comparison image based on a difference between each image of the first eyeball and the reference image in a state in which the first image is blocked.
상기 영상 제어부는, 퍼지 논리(Fuzzy logic)에 기초하여 상기 표적의 위치를 이동시킬 수 있다.The image controller may move the position of the target based on fuzzy logic.
상기 사시각 결정부는, 상기 초기 위치 및 상기 최종 위치에 기초하여 상기 표적의 이동 거리를 산출하고, 상기 이동 거리를 이용하여 상기 사시각을 결정할 수 있다.The deviation angle determination unit may calculate a movement distance of the target based on the initial position and the final position, and determine the deviation angle using the movement distance.
본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 방법은, (a) 표적을 포함하는 3차원 표적 영상을 표시하는 단계; (b) 상기 3차원 표적 영상 중 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 상기 제2 영상을 차단한 상태에서 상기 피 검사자의 제1 안구를 촬영한 기준 영상을 획득하는 단계; (c) 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 단계; (d) 상기 제2 영상에 대한 차단을 해제하고, 상기 3차원 표적 영상 중 상기 제1 안구에 대해 표시되는 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 비교 영상을 획득하는 단계; (e) 상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 단계; (f) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 판단하는 단계; (g) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하지 않는 경우, 상기 표적의 위치를 이동시키는 단계; 및 (h) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치된 경우, 상기 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계는 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치할 때까지 반복 수행된다.A method for measuring a deviation angle according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) displaying a 3D target image including a target; (b) acquiring a reference image photographing the first eye of the test subject while blocking the second image displayed for the second eye of the test subject among the 3D target images; (c) determining a gaze position of the first eyeball in the reference image; (d) releasing the blocking of the second image and obtaining a comparison image of the first eyeball while blocking the first image displayed for the first eyeball among the 3D target images; (e) determining a gaze position of the first eyeball in the comparison image; (f) determining whether the line of sight positions of the first eyeball in the comparison image and the reference image coincide; (g) moving the position of the target when the position of the first eyeball gaze does not match in the comparison image and the reference image; And (h) determining a bevel angle based on an initial position and a final position of the target when the position of the eyeball of the first eyeball in the comparison image and the reference image match, wherein step (d) To the step (g) is repeatedly performed until the position of the first eyeball in the comparison image and the reference image coincide.
상기 제1 안구의 시선 위치는, 상기 제1 안구의 동공 중심 위치일 수 있다.The gaze position of the first eyeball may be a pupil center position of the first eyeball.
상기 (d) 단계는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 영상 중 기 설정된 크기 이상 눈을 뜨고 있는 영상을 상기 비교 영상으로 결정할 수 있다.In the step (d), an image of the first eyeball being photographed while the first image is blocked may be determined as the comparison image.
상기 (d) 단계는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 각 영상과 상기 기준 영상 사이의 차이에 기초하여 상기 비교 영상을 결정할 수 있다.In the step (d), the comparison image may be determined based on a difference between each image of the first eyeball and the reference image in a state in which the first image is blocked.
상기 (g) 단계는, 퍼지 논리(Fuzzy logic)에 기초하여 상기 표적의 위치를 이동시킬 수 있다.In the step (g), the position of the target may be moved based on a fuzzy logic.
상기 (h) 단계는, 상기 초기 위치 및 상기 최종 위치에 기초하여 상기 표적의 이동 거리를 산출하는 단계; 및 상기 이동 거리를 이용하여 상기 사시각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (h) may include calculating a moving distance of the target based on the initial position and the final position; And determining the bevel angle using the moving distance.
본 발명의 실시예들에 따르면, 가상의 표적을 표시하는 3차원 표적 영상의 좌안용 영상과 우안용 영상을 교대로 차단하면서 피 검사자의 안구를 촬영하여 시선 위치를 결정하되, 표적의 위치 변화에 따른 안구의 시선 위치 변화를 이용하여 사시각을 결정함으로써 정확하고 신속한 사시각 측정이 가능하게 된다.According to embodiments of the present invention, while alternately blocking the left-eye image and the right-eye image of a three-dimensional target image displaying a virtual target, the eyeball of the test subject is photographed to determine the gaze position, It is possible to accurately and quickly measure the angle of view by determining the angle of view using the change in the position of the eyeball's line of sight.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시부의 일 형태를 나타낸 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 영상 결정 과정을 설명하기 위한 도면
도 4 내지 도 7은 시선 위치에 따른 표적 이동 과정을 설명하기 위한 예시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 결정을 설명하기 위한 예시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 방법의 순서도
도 10은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도1 is a configuration diagram of a perspective angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention
2 is an exemplary view showing a form of an image display unit according to an embodiment of the present invention
3 is a diagram for explaining a comparison image determination process according to an embodiment of the present invention
4 to 7 are exemplary diagrams for explaining a process of moving a target according to a gaze position
8 is an exemplary view for explaining a deviation angle determination according to an embodiment of the present invention
9 is a flowchart of a method for measuring a bevel angle according to an embodiment of the present invention
10 is a block diagram illustrating and describing a computing environment including a computing device suitable for use in example embodiments.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to aid in a comprehensive understanding of the methods, devices, and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are only for describing embodiments of the present invention, and should not be limiting. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular form include the meaning of the plural form. In this description, expressions such as "comprising" or "feature" are intended to refer to certain features, numbers, steps, actions, elements, some or combination thereof, and one or more other than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, actions, elements, any part or combination thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring a perspective angle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 장치(100)는 영상 표시부(110), 안구 촬영부(120), 시선 추적부(130), 영상 제어부(140) 및 사시각 결정부(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a deviation
영상 표시부(110)는 표적을 포함하는 3차원 표적 영상을 표시한다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 표적 영상은 피 검사자의 좌안에 대해 표시되는 좌안용 영상과 피 검사자의 우안에 대해 표시되는 우안용 영상을 이용하여 피 검사자가 응시해야 할 가상의 표적을 3차원적으로 표시하도록 구성된 3차원 입체 영상일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the 3D target image uses an image for the left eye displayed for the left eye of the test subject and an image for the right eye displayed for the right eye of the test subject. It may be a 3D stereoscopic image configured to be displayed in 3D.
구체적으로, 영상 표시부(110)는 도 2에 도시된 예와 같이 좌안용 영상과 우안용 영상을 이용하여 3차원 입체 영상을 디스플레이하도록 구성된 HMD(Head Mounted Display)(210)의 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 영상 표시부(110)는 피 검사자의 좌안에 대해 좌안용 영상을 표시하는 디스플레이 화면(220)과 피 검사자의 우안에 대해 우안용 영상을 표시하는 디스플레이 화면(230)을 포함하는 2개의 디스플레이 화면을 통해 3차원 입체 영상을 디스플레이할 수 있다.Specifically, the
한편, 영상 표시부(110)의 형태는 반드시 도 2에 도시된 예에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 예 외에도 3차원 입체 영상을 표시할 수 있는 다양한 형태로 구현될 수 있다. Meanwhile, the shape of the
안구 촬영부(120)는 3차원 표적 영상을 응시하는 피 검사자의 안구를 촬영한다. The
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안구 촬영부(120)는 피 검사자의 좌안을 연속적으로 촬영하기 위한 하나 이상의 카메라 및 피 검사자의 우안을 연속적으로 촬영하기 위한 하나 이상의 카메라를 포함할 수 있다. 이때, 각 카메라는 예를 들어, 적외선 카메라일 수 있으나, 반드시 특정한 형태의 카메라로 한정되는 것은 아니다.Specifically, according to an embodiment of the present invention, the
한편, 각 카메라는 좌안 또는 우안의 전방에 배치되어 각 안구에 대한 안구 촬영 영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 표시부(110)가 예를 들어, 도 2에 도시된 HMD(210)의 형태로 구현된 경우, 우안을 촬영하기 위한 카메라는 HMD(210) 내에서 우안용 영상을 표시하는 디스플레이 화면(220)과 피 검자자의 우안 사이에 배치될 수 있으며, 좌안을 촬영하기 위한 카메라는 HMD(210) 내에서 좌안용 영상을 표시하는 디스플레이 화면(230)과 피 검사자의 좌안 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 있어서, 카메라의 위치는 반드시 특정한 위치로 한정되는 것은 아니며, 영상 표시부(110)의 형태 등을 고려하여 실시예에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.Meanwhile, each camera may be disposed in front of the left eye or the right eye to generate an eye photographing image for each eye. Specifically, according to an embodiment of the present invention, when the
시선 추적부(130)는 영상 표시부(110)에 의해 표시되는 3차원 표적 영상의 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 하나를 교대로 차단하면서 연속적으로 촬영된 각 안구에 대한 안구 촬영 영상에서 안구의 시선 위치를 결정한다. The
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 하나에 대한 차단은 예를 들어, 차단할 영상 대신 검정색 영상을 표시함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 좌안용 영상에 대한 차단은 좌안용 영상 대신 검정색 영상을 표시함으로써 수행될 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, blocking of one of the left-eye image and the right-eye image may be performed by, for example, displaying a black image instead of an image to be blocked. For example, blocking of the left-eye image may be performed by displaying a black image instead of the left-eye image.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 하나에 대한 차단은 차단할 영상을 표시하는 디스플레이 화면과 피 검사자의 안구 사이에서 개폐되는 별도의 차폐막을 통해 수행될 수 잇다. 예를 들어, 좌안용 영상에 대한 차단은 좌안용 영상을 표시하는 디스플레이 화면과 피 검사자의 좌안 사이에서 피 검사자의 좌안의 시선을 차단하는 차폐막을 통해 수행될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, blocking of one of the left-eye image and the right-eye image may be performed through a separate shielding film that opens and closes between a display screen displaying an image to be blocked and an eye of a subject. For example, blocking of the left eye image may be performed through a shielding film that blocks the gaze of the left eye of the examinee between the display screen displaying the left eye image and the left eye of the examinee.
한편, 좌안용 영상 및 우안용 영상에 대한 차단 방식은 상술한 예 외에도 실시예에 따라 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 반드시 특정한 방식으로 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the blocking method for the left-eye image and the right-eye image may be performed in various ways according to embodiments in addition to the above-described examples, and is not necessarily limited to a specific method.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시선 추적부(130)는 3차원 표적 영상을 구성하는 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 영상들 중에서 기준 영상을 결정하고, 결정된 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치를 결정할 수 있다. 이후, 시선 추적부(130)는 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 제1 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 영상들 중 하나 이상을 비교 영상으로 결정하고, 결정된 각 비교 영상에서 제1 안구의 시선 위치를 결정할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the
이때, 시선 추적부(130)는 예를 들어, 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 제2 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 영상들 중 제1 안구의 크기가 최대(즉, 눈을 완전히 뜬 상태)인 영상을 기준 영상으로 결정할 수 있다. At this time, the
또한, 시선 추적부(130)는 좌안용 영상 및 우안용 영상 중 제1 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 영상들 중 기 설정된 크기 이상 눈을 뜨고 있는 하나 이상의 영상을 비교 영상으로 결정할 수 있다. 구체적으로, 시선 추적부(130)는 제1 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 영상들 각각과 기준 영상 사이의 차이에 기초하여 비교 영상을 결정할 수 있다.In addition, the
구체적인 예로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 영상 결정 과정을 설명하기 위한 도면이다.As a specific example, FIG. 3 is a diagram illustrating a process of determining a comparison image according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 우선, 시선 추적부(130)는 기준 영상(310)과 제1 안구에 대해 표시되는 영상만을 차단한 상태에서 제1 안구를 연속적으로 촬영한 각 프레임의 영상들(320, 330) 사이의 차이 영상(340, 350)을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 3, first, the
이후, 시선 추적부(130)는 생성된 각 차이 영상(340, 350)에서 전체 픽셀의 강도 값의 합(또는 평균)을 산출하고, 산출된 값이 기 설정된 임계값 이하인 프레임의 영상을 비교 영상으로 결정할 수 있다. Thereafter, the
구체적으로, 도시된 예에서, 제1 안구가 완전히 감겨진 상태에서 촬영된 영상(320)과 기준 영상(310) 사이의 차이 영상(340)에서 산출된 전체 픽셀의 강도 값의 합이 임계 값을 초과하므로, 해당 영상(320)은 노이즈로서 제거될 수 있다. 반면, 제1 안구가 완전히 떠진 상태에서 촬영된 영상(330)과 기준 영상(310) 사이의 차이 영상(350)에서 산출된 전체 픽셀의 강도 값의 합이 임계 값 미만이므로, 해당 영상(330)은 비교 영상으로 결정될 수 있다.Specifically, in the illustrated example, the sum of the intensity values of all pixels calculated in the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시선 추적부(130)는 기준 영상 및 비교 영상 각각에서 동공의 중심을 시선 위치로 결정할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the
구체적으로, 시선 추적부(130)는 예를 들어, 고속 방사상 대칭 변환(Fast Radial Symmetry Transform) 기법을 이용하여 기준 영상 및 비교 영상 각각에서 홍채 후보 영역을 추정할 수 있다. 이후, 시선 추적부(130)는 예를 들어, 캐니 에지 검출기(Canny Edge Detector)와 같은 에지 검출 기법을 이용하여 각 영상의 외곽선을 추출한 후, 예를 들어, 들로네 삼각분할(Delaunay Triangulation) 기법을 통해 외곽선의 점들을 연결한 복수의 삼각형을 생성할 수 있다. 이후, 시선 추적부(130)는 생성된 각 삼각형을 이루는 선들 중 타원 형태를 지닌 부분을 검출하고, 검출된 부분을 홍채 위치로 추정할 수 있다. 한편, 홍채 위치가 추정된 경우, 시선 추적부(130)는 예를 들어, 추정된 홍채 위치를 중심으로 타원 정합(ellipse fitting) 기법을 적용하여 동공 영역을 결정하고, 결정된 동공 영역의 중심을 시선 위치로 결정할 수 있다.Specifically, the
다시 도 1을 참조하면, 영상 제어부(140)는 제1 안구에 대한 기준 영상과 비교 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 파단하고, 일치하지 않는 경우, 비교 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치와 일치할 때가지 표적의 위치를 이동시킨다.Referring back to FIG. 1, the
도 4 내지 도 7은 시선 위치에 따른 표적 이동 과정을 설명하기 위한 예시도이다.4 to 7 are exemplary diagrams for explaining a process of moving a target according to a gaze position.
도 4를 참조하면, 우선, 시선 추적부(130)는 3차원 표적 영상에서 표적(410)이 초기 위치(예를 들어, 피 검사자의 정면)에 위치한 상태에서 우안용 영상(420)을 차단한 후 획득된 좌안에 대한 기준 영상(440)에서 좌안의 시선 위치(441)를 결정한다.Referring to FIG. 4, first, the
이후, 시선 추정부(130)는 도 5에 도시된 예와 같이 표적(410)이 초기 위치에 위치한 상태에서 좌안용 영상(430)을 차단한 후 획득된 좌안에 대한 비교 영상(450)에서 좌안의 시선 위치(451)를 결정한다. 이때, 피 검사자가 사시 환자가 아닌 경우, 좌안용 영상(430)이 차단되더라도 좌안의 시선 위치가 변경되지 않으나, 사시 환자의 경우, 좌안용 영상(430)이 차단된 경우, 도 5에 도시된 비교 영상(450)의 시선 위치(451)와 같이 좌안의 시선 위치가 변경되어 안구 편위가 발생하게 된다.Thereafter, the
한편, 안구 편위가 발생한 경우, 영상 제어부(140)는 도 6에 도시된 예와 같이 표적(410)의 위치를 이동시킨다. 이때, 시선 추정부(130)는 표적(410)의 위치를 이동시킨 상태에서 획득된 좌안에 대한 비교 영상(460)에서 좌안의 시선 위치(461)를 결정한다. 또한, 영상 제어부(140)는 결정된 시선 위치(461)가 기준 영상(440)의 시선 위치(441)와 일치하지 않는 경우, 표적(410)의 위치를 추가적으로 이동시킨다.On the other hand, when an eyeball deviation occurs, the
이후, 영상 제어부(140)는 도 7에 도시된 예와 같이 비교 영상(470)에서 좌안의 시선 위치(471)와 기준 영상(440)의 시선 위치(441)가 일치할 때까지 표적(410)의 위치를 이동시킨다.Thereafter, as in the example shown in FIG. 7, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 제어부(140)는 퍼지 논리(Fuzzy logic)에 기초하여 비교 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치와 일치할 때가지 표적의 위치를 반복적으로 이동시킬 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the
구체적으로, 영상 제어부(140)는 우선 사전 설정된 안구 편위 정보(예를 들어, 남자 또는 영유아의 평균 안구 지름에 근거한 안구 편위 각도)에 기초하여 표적을 이동시킨 후, 기준 영상과 비교 영상에서 시선 위치의 차이(예를 들어, 동공 중심 사이의 거리)가 0으로 수렴할 때까지 이동거리를 줄여가면서 표적의 위치를 상하좌우로 변경하는 과정을 반복 수행할 수 있다. Specifically, the
다시 도 1을 참조하면, 사시각 측정부(150)는 제1 안구에 대한 비교 영상과 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 일치하는 경우, 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정한다.Referring to FIG. 1 again, the deviation
구체적으로, 상술한 바와 같이 안구 편위가 발생한 경우, 영상 제어부(140)는 기준 영상과 비교 영상에서 시선 위치가 일치할 때까지 표적의 위치를 반복적으로 이동시키게 된다. 이때, 표적의 초기 위치는 위치 이동을 시작하기 전 표적의 최초 위치를 의미하며, 최종 위치는 위치 이동을 시작한 이후 기준 영상과 비교 영상에서 시선 위치가 일치할 때 표적의 위치를 의미할 수 있다.Specifically, as described above, when an eyeball deviation occurs, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사시각 측정부(150)는 표적의 초기 위치와 최종 위치에 기초하여 표적의 이동 거리를 산출하고, 산출된 이동 거리에 기초하여 사시각을 결정할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the bevel
구체적으로, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 결정을 설명하기 위한 예시도이다.Specifically, FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining determination of a deviation angle according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 예에서, d1은 표적의 초기 위치와 최종 위치 사이의 좌우 이동 거리, d2는 두 눈 사이의 중심점과 표적의 초기 위치 사이의 거리, PD는 두 눈 사이의 거리, α는 사시각을 나타내며, 사시각은 예를 들어, 아래의 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.In the example shown in FIG. 8, d 1 is the left and right movement distance between the initial position and the final position of the target, d 2 is the distance between the center point between the two eyes and the initial position of the target, PD is the distance between the two eyes, α Denotes a deviation angle, and the deviation angle may be calculated using, for example, Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
한편, 수학식 1에서 d2는 및 PD는 미리 설정된 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, d2는 성인의 평균 수치로 설정될 수 있으며, PD는 보편적으로 수행되는 사시 진단 매뉴얼에 근거하여 6m 또는 0.33m로 설정될 수 있다.Meanwhile, in Equation 1, d 2 and PD may use preset values. For example, d 2 may be set as the average value of an adult, and PD may be set to 6 m or 0.33 m based on a commonly performed strabismus diagnosis manual.
한편, 도 8에 도시된 예는 좌우 사시에 대한 좌우 사시각의 예를 설명하기 위한 것이나, 좌우 사시 외에도 상사시 및 하사시에 대한 상하 사시각도 유사한 방식으로 결정될 수 있다.Meanwhile, the example shown in FIG. 8 is for explaining an example of the left and right strabismus angles for left and right strabismus, but in addition to the left and right strabismus, the vertical angles for upper and lower strabismus may be determined in a similar manner.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사시각 측정 방법의 순서도이다.9 is a flowchart of a method for measuring a deviation angle according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 방법은 예를 들어, 도 1에 도시된 사시각 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.The method shown in FIG. 9 may be performed, for example, by the perspective
도 9를 참조하면, 사시각 측정 장치(100)는 우선, 표적을 포함하는 3차원 표적 영상을 표시한다(910).Referring to FIG. 9, the
이후, 사시각 측정 장치(100)는 3차원 표적 영상 중 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 제2 영상을 차단한 상태에서 피 검사자의 제1 안구를 촬영한 기준 영상을 획득한다(920).Thereafter, the deviation
이후, 사시각 측정 장치(100)는 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치를 결정한다(930).Thereafter, the deviation
이후, 사시각 측정 장치(100)는 제2 영상에 대한 차단을 해제하고, 3차원 표적 영상 중 피 검사자의 제1 안구에 대해 표시되는 제1 영상을 차단한 상태에서 제1 안구를 촬영한 비교 영상을 획득한다(940).Thereafter, the deviation
이후, 사시각 측정 장치(100)는 획득된 비교 영상에서 제1 안구의 시선 위치를 결정한다(950).Thereafter, the deviation
이후, 사시각 측정 장치(100)는 비교 영상과 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 판단한다(960).Thereafter, the deviation
이때, 제1 안구의 시선 위치가 일치하지 않는 경우, 사시각 측정 장치(100)는 표적의 위치를 이동시키고(970), 시선 위치가 일치할 때까지 940 내지 970단계를 반복 수행한다. In this case, when the position of the first eyeball does not match, the deviation
이후, 사시각 측정 장치(100)는 비교 영상과 기준 영상에서 제1 안구의 시선 위치가 일치된 경우, 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정한다(980).Thereafter, when the position of the first eyeball is matched in the comparison image and the reference image, the deviation
한편, 도 9에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.Meanwhile, in the flowchart illustrated in FIG. 9, the method is described by dividing the method into a plurality of steps, but at least some of the steps are performed in a different order, combined with other steps, performed together, omitted, or divided into detailed steps. Or, one or more steps not shown may be added and performed.
도 10은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.10 is a block diagram illustrating and describing a computing environment including a computing device suitable for use in example embodiments. In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities in addition to those described below, and may include additional components in addition to those described below.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 사시각 측정 장치(100)에 포함되는 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.The illustrated
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.The
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.The computer-
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.The
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through the exemplary embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains have found that various modifications can be made to the above embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, but also by those equivalents to the claims.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: 사시각 측정 장치
110: 영상 표시부
120: 안구 촬영부
130: 시선 추적부
140: 영상 제어부
150; 사시각 결정부10: computing environment
12: computing device
14: processor
16: computer readable storage medium
18: communication bus
20: program
22: input/output interface
24: input/output device
26: network communication interface
100: oblique angle measuring device
110: video display unit
120: eye photographing unit
130: gaze tracking unit
140: image control unit
150; Angle decision
Claims (12)
상기 3차원 표적 영상을 응시하는 피 검사자의 안구를 촬영하는 안구 촬영부;
상기 3차원 표적 영상 중 상기 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 제2 영상을 차단한 상태에서 상기 피 검사자의 제1 안구를 촬영한 기준 영상 및 상기 3차원 표적 영상 중 상기 제1 안구에 대해 표시되는 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 비교 영상 각각에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 시선 추적부;
상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 판단하고, 일치하지 않는 경우 상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치와 일치할 때까지 상기 표적의 위치를 이동시키는 영상 제어부; 및
상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치와 일치된 경우, 상기 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정하는 사시각 결정부를 포함하는 사시각 측정 장치.
An image display unit that displays a 3D target image including a target;
An eye photographing unit for photographing an eyeball of a subject gazing at the 3D target image;
The first eyeball of the 3D target image and a reference image photographing the first eye of the test subject while blocking the second image displayed for the second eye of the test subject among the 3D target images A gaze tracking unit configured to determine a gaze position of the first eyeball in each of the comparison images taken of the first eyeball while blocking the displayed first image;
It is determined whether the gaze position of the first eyeball in the comparison image and the reference image coincide, and if not, the gaze position of the first eyeball in the comparison image is the gaze position of the first eyeball in the reference image An image control unit for moving the position of the target until it matches with; And
In the case where the gaze position of the first eyeball in the comparison image coincides with the gaze position of the first eyeball in the reference image, including a bevel angle determining unit for determining a bevel angle based on an initial position and a final position of the target Oblique angle measuring device.
상기 제1 안구의 시선 위치는, 상기 제1 안구의 동공 중심 위치인 사시각 측정 장치.
The method according to claim 1,
The position of the eye line of the first eyeball is a strabismus angle measurement device that is the center of the pupil of the first eyeball.
상기 시선 추적부는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 영상 중 기 설정된 크기 이상 눈을 뜨고 있는 영상을 상기 비교 영상으로 결정하는 사시각 측정 장치.
The method according to claim 1,
The eye-gaze tracking unit determines, as the comparison image, an image of the first eyeball photographed while the first image is blocked, with an eye open greater than or equal to a preset size.
상기 시선 추적부는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 각 영상과 상기 기준 영상 사이의 차이에 기초하여 상기 비교 영상을 결정하는 사시각 측정 장치.
The method according to claim 1,
The eye-gaze tracking unit determines the comparison image based on a difference between each image of the first eyeball and the reference image in a state in which the first image is blocked.
상기 영상 제어부는, 퍼지 논리(Fuzzy logic)에 기초하여 상기 표적의 위치를 이동시키는 사시각 측정 장치.
The method according to claim 1,
The image control unit is a deviation angle measuring device for moving the position of the target based on fuzzy logic.
상기 사시각 결정부는, 상기 초기 위치 및 상기 최종 위치에 기초하여 상기 표적의 이동 거리를 산출하고, 상기 이동 거리를 이용하여 상기 사시각을 결정하는 사시각 측정 장치.
The method according to claim 1,
The deviation angle determination unit calculates a moving distance of the target based on the initial position and the final position, and determines the deviation angle using the moving distance.
(b) 상기 3차원 표적 영상 중 피 검사자의 제2 안구에 대해 표시되는 상기 제2 영상을 차단한 상태에서 상기 피 검사자의 제1 안구를 촬영한 기준 영상을 획득하는 단계;
(c) 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 단계;
(d) 상기 제2 영상에 대한 차단을 해제하고, 상기 3차원 표적 영상 중 상기 제1 안구에 대해 표시되는 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 비교 영상을 획득하는 단계;
(e) 상기 비교 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치를 결정하는 단계;
(f) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하는지 여부를 판단하는 단계;
(g) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치하지 않는 경우, 상기 표적의 위치를 이동시키는 단계; 및
(h) 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치된 경우, 상기 표적의 초기 위치 및 최종 위치에 기초하여 사시각을 결정하는 단계를 포함하되,
상기 (d) 단계 내지 상기 (g) 단계는 상기 비교 영상과 상기 기준 영상에서 상기 제1 안구의 시선 위치가 일치할 때까지 반복 수행되는 사시각 측정 방법.
(a) displaying a 3D target image including a target;
(b) acquiring a reference image photographing the first eye of the test subject while blocking the second image displayed for the second eye of the test subject among the 3D target images;
(c) determining a gaze position of the first eyeball in the reference image;
(d) releasing the blocking of the second image and obtaining a comparison image of the first eyeball while blocking the first image displayed for the first eyeball among the 3D target images;
(e) determining a gaze position of the first eyeball in the comparison image;
(f) determining whether the position of the first eyeball in the comparison image and the reference image match;
(g) moving the position of the target when the position of the first eyeball gaze does not match in the comparison image and the reference image; And
(h) when the line of sight position of the first eyeball in the comparison image and the reference image match, determining a deviation angle based on the initial position and the final position of the target,
Steps (d) to (g) are repeatedly performed until the position of the first eyeball in the comparison image and the reference image coincide with each other.
상기 제1 안구의 시선 위치는, 상기 제1 안구의 동공 중심 위치인 사시각 측정 방법.
The method of claim 7,
The position of the eye line of the first eyeball is a position of the center of the pupil of the first eyeball.
상기 (d) 단계는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 영상 중 기 설정된 크기 이상 눈을 뜨고 있는 영상을 상기 비교 영상으로 결정하는 사시각 측정 방법.
The method of claim 7,
In the step (d), a deviation angle measurement method of determining, as the comparison image, an image of the first eyeball photographed while the first image is blocked, with the eyes open more than a preset size.
상기 (d) 단계는, 상기 제1 영상을 차단한 상태에서 상기 제1 안구를 촬영한 각 영상과 상기 기준 영상 사이의 차이에 기초하여 상기 비교 영상을 결정하는 사시각 측정 방법.
The method of claim 7,
In the step (d), the comparison image is determined based on a difference between each image of the first eyeball and the reference image in a state in which the first image is blocked.
상기 (g) 단계는, 퍼지 논리(Fuzzy logic)에 기초하여 상기 표적의 위치를 이동시키는 사시 진단 방법.
The method of claim 7,
The step (g) is a strabismus diagnosis method of moving the position of the target based on fuzzy logic.
상기 (h) 단계는, 상기 초기 위치 및 상기 최종 위치에 기초하여 상기 표적의 이동 거리를 산출하는 단계; 및
상기 이동 거리를 이용하여 상기 사시각을 결정하는 단계를 포함하는 사시 진단 방법.
The method of claim 7,
The step (h) may include calculating a moving distance of the target based on the initial position and the final position; And
And determining the deviation angle using the moving distance.
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GRNT | Written decision to grant |