KR20200114370A - 치아 영상 정합 장치 및 방법 - Google Patents

치아 영상 정합 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역을 검출하고, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역을 검출하는 최대 외곽 검출부와, 제1 최대 외곽 영역에 내접하는 제1 내접원을 검출하고, 제2 최대 외곽 영역에 내접하는 제2 내접원을 검출하는 내접원 검출부와, 제1 내접원의 회전체인 제1 내접구를 검출하고, 제2 내접원의 회전체인 제2 내접구를 검출하는 내접구 검출부와, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 영상 정합부를 포함하는 치아 영상 정합 장치를 제공한다.

Description

치아 영상 정합 장치 및 방법{Apparatus And Method For Dental Image Registration}
본 발명은 치아 영상 정합 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 비교적 높은 정확도 및 빠른 속도로 치아 영상을 정합할 수 있는 치아 영상 정합 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 비전에서 하나의 장면이나 대상을 다른 시간이나 관점에서 촬영할 경우, 서로 다른 좌표계에 따른 영상이 얻어지게 된다. 영상 정합은 이와 같은 서로 다른 영상을 변형하여 하나의 좌표계에 나타내기 위한 처리를 의미한다.
이와 같은 영상 정합을 통하여 서로 다른 측정 방식을 통해 얻은 영상의 대응 관계를 확인할 수 있다.
치과용 수술 가이드(surgical guide) 소프트웨어에서는 임플란트(dental implant) 계획 단계로 진입하기 전에 일반적으로 CT(Computed Tomography) 영상 데이터와 구강 스캔(Oral Scan) 영상 데이터 간의 영상 정합 과정을 거치게 된다.
이러한 영상 정합 과정을 거쳐 정합된 영상은 골조직과 신경관 위치 등을 파악하여 안전하고 최적의 임플란트 식립 위치를 결정하는 임플란트 계획 작업의 기초가 되므로 영상 정합의 정확성은 그 이후 절차 진행에 있어 매우 중요한 의미를 가진다.
종래의 의료용 소프트웨어에서 제공하는 영상 정합 방법은 사용자가 영상 정합의 기준이 되는 포인트를 수동으로 입력하고, 이를 기초로 영상 정합이 이루어지게 된다. 이와 같은 종래의 영상 정합 방법에 따르면, 사용자가 눈으로 대략 판단하여 기준 포인트를 선택하므로 그 결과가 매우 부정확하여 영상 정합 후 사용자의 수동 조작 과정이 필연적으로 따르게 된다. 즉, 사용자는 포인트의 위치를 변경하거나 포인트를 재선택하여 정합 결과를 수정하게 된다. 이와 같이, 종래 기술에 따르면 정합 및 수정의 계속되는 반복 과정으로 인하여 영상 정합에 사용자가 많은 시간을 소비하게 되며, 소비된 시간만큼 만족하는 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
또 다른 종래의 방법으로서, 구강 내 정합 기준으로 활용하기 위한 마커가 포함된 영상을 획득하고, 영상 내의 마커를 기준으로 이종 영상 촬영 장치로부터 획득된 영상을 정합하는 방법을 들 수 있으나, 이는 영상 획득시 환자의 구강 내에 정합을 위한 마킹을 수행하는 과정이 전제되어야 하므로 번거롭고, 환자에게도 불편함을 초래하는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 방법들은 영상에 포함되는 모든 버텍스들 간 거리를 비교하여 영상을 정합하기 때문에 영상 정합 속도를 저하시킬 뿐만 아니라, 버텍스들 간 거리를 비교하기 위한 시스템 부하가 커지는 문제점이 있다.
따라서, 별도의 마커의 이용이나 수동 조작의 번거로움 없이 빠른 속도 및 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행할 수 있는 방안이 요구된다.
또한, 종래의 방법들은 잇몸 영역과 같은 불필요한 노이즈 성분들이 다수 포함되어 있어 영상 정합의 정확성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은, 영상 정합 속도를 향상시키고 시스템 부하를 최소화할 수 있는 치아 영상 정합 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있는 치아 영상 정합 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역을 검출하고, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역을 검출하는 최대 외곽 검출부와, 제1 최대 외곽 영역에 내접하는 제1 내접원을 검출하고, 제2 최대 외곽 영역에 내접하는 제2 내접원을 검출하는 내접원 검출부와, 제1 내접원의 회전체인 제1 내접구를 검출하고, 제2 내접원의 회전체인 제2 내접구를 검출하는 내접구 검출부와, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 영상 정합부를 포함하는 치아 영상 정합 장치를 제공한다.
여기서, 영상 정합부는 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합한다.
또한, 영상 정합부는 제1 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복할 수 있다.
또한, 영상 정합부는 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 해상도를 일치시키고, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 복셀 정보를 버텍스 정보로 변환하는 전처리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 최대 외곽 검출부는 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 각 모서리가 가장 돌출된 치아와 접하는 다각형 형상으로 검출할 수 있다.
또한, 내접원 검출부는 제1 및 제2 최대 외곽 영역의 좌우측 상단 모서리를 이루는 양변에 각각 접하며 제1 반경을 갖는 두 개의 원과, 두 개의 원 사이에서 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 이등분하는 이등분 선이 제1 및 제2 최대 외곽 영역의 하단을 이루는 변과 맞닿는 지점에 접하며 제1 반경을 갖는 하나의 원을 상기 제1 및 제2 내접원으로 검출할 수 있다.
또한, 최대 외곽 검출부는 제1 및 제2 치아 영상 데이터에서 x축, y축 및 z축을 기준으로 최소 위치값 및 최대 위치값을 갖는 버텍스들을 이용하여 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 검출할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터는 서로 다른 영상 데이터로서 각각 CT 영상 데이터, 구강 스캔 영상 데이터 및 자기 공명 영상 데이터 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역을 검출하는 단계와, 제1 최대 외곽 영역에 내접하는 제1 내접원을 검출하는 단계와, 제1 내접원의 회전체인 제1 내접구를 검출하는 단계와, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역을 검출하는 단계와, 제2 최대 외곽 영역에 내접하는 제2 내접원을 검출하는 단계와, 제2 내접원의 회전체인 제2 내접구를 검출하는 단계와, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계를 포함하는 치아 영상 정합 방법을 제공한다.
여기서, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는, 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계이다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는, 제1 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복하는 단계일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 내접구에 포함되는 버텍스들 간 거리만 비교하여 영상을 정합하기 때문에, 제1 및 제2 치아 영상 데이터에 포함된 모든 버텍스들 간 거리를 비교하여 영상을 정합하는 것 대비 영상 정합 속도를 향상시킬 뿐만 아니라, 버텍스들 간 거리를 비교하기 위한 시스템 부하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있는 효과가 있다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예로서 치아 영상 데이터에서 최대 외곽 영역을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예로서 치아 영상 데이터에서 최대 외곽 영역을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예로서 최대 외곽 영역에서 내접원을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예로서 최대 외곽 영역에서 내접원을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정합부가 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성 요소들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있으며, 각 구성 요소들이 수행하는 전기, 전자 및 기계적 기능들은 전자 회로, 집적 회로 및 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치의 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는 최대 외곽 검출부(110), 내접원 검출부(120), 내접구 검출부(130) 및 영상 정합부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는 제1 치아 영상 데이터와 제2 치아 영상 데이터를 정합한다.
여기서, 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터는, 서로 다른 영상 촬영 장치를 통하여 획득되거나 서로 다른 시점에서 획득되는 등의 원인으로 말미암아 서로 다른 좌표계 또는 해상도를 가지는 영상 데이터로서 각각 CT(Computed Tomography) 영상 데이터, 구강 스캔(Oral Scan) 영상 데이터 및 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Image; MRI) 데이터 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는 방향 정렬부(미도시) 및 전처리부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 방향 정렬부(미도시)는 영상 정합에 앞서 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터가 동일한 방향을 향하도록 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터를 정렬한다.
그리고, 전처리부(미도시)는 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 볼륨 공간에서 물체를 표현하는 단위 거리를 동일하게 구성함으로써, 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 해상도를 일치시킨다. 그리고, 마칭 큐브 알고리즘(Marching Cube Algorithm)을 이용하여 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 복셀(Voxel) 정보를 버텍스(Vertex) 정보로 변환한다.
여기서, 마칭 큐브 알고리즘은 3차원 영상 데이터에서 등가면(isosurface)을 추출하기 위한 알고리즘으로서 해당 영상 기술 분야에서 널리 사용되고 있는 알고리즘이기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예로서 치아 영상 데이터에서 최대 외곽 영역을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예로서 치아 영상 데이터에서 최대 외곽 영역을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 최대 외곽 검출부(110)는 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역(A1)을 검출한다. 그리고, 도 3 및 도 5를 참조하면, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역(A2)을 검출한다.
여기서, 최대 외곽 영역(A1, A2)은 치열 내 치아를 모두 수용 가능한 도형의 형태를 취하면서, 도형의 각 모서리가 해당 모서리 방향으로 가장 돌출된 치아 부분과 접하도록 설정되는 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 최대 외곽 검출부(110)는 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)을 각 모서리가 가장 돌출된 치아와 접하는 다각형 형상으로 검출할 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 치열이 모든 치아를 구비하고 있고 바르게 정렬되어 있는 경우 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)은 직사각형으로 검출될 수 있고, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 치열에서 치아(예컨대, 어금니)가 일부 없는 경우 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)은 사다리꼴로 검출될 수 있다.
최대 외곽 검출부(110)는 x축 및 y축의 2차원 상에서뿐만 아니라 치관 길이 내에서 Z축 좌표인 깊이 좌표를 포함하여 3차원 상에서 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)을 검출할 수 있다.
최대 외곽 검출부(110)는 제1 및 제2 치아 영상 데이터에서 구조 및 형태 분석과, 그레이 스케일에 기반한 알고리즘을 통한 영상 분석 처리를 수행하여 치아 영역과 그 이외의 영역, 예컨대, 잇몸 등의 연조직과 뼈조직을 구분함으로써 다른 영역이 포함됨이 없이 치아 영역 내에서 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)을 검출할 수 있다.
여기서, 최대 외곽 검출부(110)는 제1 및 제2 치아 영상 데이터에서 x축, y축 및 z축을 기준으로 최소 위치값 및 최대 위치값을 갖는 버텍스들을 이용하여 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)을 검출할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)의 하변은 y축을 기준으로 최소 위치값을 갖는 버텍스를 검출하고 이 버텍스가 포함되도록 수평 연장선을 생성한다. 그리고, 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)의 좌우변은 x축을 기준으로 최소 위치값 및 최대 위치값을 각각 갖는 버텍스들을 검출하고 이 버텍스들이 포함되도록 각각 수직 연장선을 생성한다. 그리고, 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)의 상변은 x축에 대해 이등분되는 이등분선(L)을 기준으로 좌측 및 우측 영역에서 각각 최대 위치값을 각각 갖는 버텍스들을 검출하고 이 버텍스들이 포함되도록 연장선을 생성한다. 그리고, 생성된 연장선들을 교차하는 점을 꼭지점으로하는 제1 및 제2 최대 외곽 영역(A1, A2)을 생성한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예로서 최대 외곽 영역에서 내접원을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예로서 최대 외곽 영역에서 내접원을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 8를 참조하면, 내접원 검출부(120)는 제1 최대 외곽 영역(A1)에 내접하는 제1 내접원(S1)을 검출한다. 그리고, 도 7 및 도 9를 참조하면 제2 최대 외곽 영역(A2)에 내접하는 제2 내접원(S2)을 검출한다.
내접원 검출부(120)는 제1 최대 외곽 영역(A1)에서 3개의 제1 내접원(S1)을 검출할 수 있다. 구체적으로, 내접원 검출부(120)는 제1 최대 외곽 영역(A1)의 좌우측 상단 모서리를 이루는 양변에 각각 접하며 제1 반경을 갖는 두 개의 원을 검출하고, 검출된 두 개의 원 사이에서 제1 최대 외곽 영역(A1)을 이등분하는 이등분 선(L)이 제1최대 외곽 영역(A1)의 하단을 이루는 변과 맞닿는 지점에 접하며 제1 반경을 갖는 하나의 원을 제1 내접원(S1)으로 검출할 수 있다.
마찬가지로, 내접원 검출부(120)는 제2 최대 외곽 영역(A2)에서 3개의 제2 내접원(S2)을 검출할 수 있다. 구체적으로, 내접원 검출부(120)는 제2 최대 외곽 영역(A2)의 좌우측 상단 모서리를 이루는 양변에 각각 접하며 제1 반경을 갖는 두 개의 원을 검출하고, 검출된 두 개의 원 사이에서 제2 최대 외곽 영역(A2)을 이등분하는 이등분 선(L)이 제2최대 외곽 영역(A2)의 하단을 이루는 변과 맞닿는 지점에 접하며 제1 반경을 갖는 하나의 원을 제2 내접원(S2)으로 검출할 수 있다.
내접구 검출부(130)는 제1 내접원(S1)의 회전체인 제1 내접구를 검출한다.
여기서, 제1 내접구의 x축 및 y축 중심 좌표는 제1 내접원(S1)의 x축 및 y축 중심 좌표와 일치하고, 제12 내접구의 x축 및 y축 중심 좌표는 제12 내접원(S12)의 x축 및 y축 중심 좌표와 일치한다.
그리고, 내접구 검출부(130)는 제1 내접원(S1)에 포함되는 제1 버텍스들의 깊이 정보인 z축 좌표의 평균 값을 제1 내접구의 중심의 z축 좌표로 산출하고, 제1 내접구의 중심을 기준으로 제1 반경을 갖는 제1 내접구를 검출할 수 있다.
마찬가지로, 내접구 검출부(130)는 제2 내접원(S2)의 회전체인 제2 내접구를 검출한다.
여기서, 제2 내접구의 x축 및 y축 중심 좌표는 제2 내접원(S2)의 x축 및 y축 중심 좌표와 일치하고, 제2 내접구의 x축 및 y축 중심 좌표는 제2 내접원(S2)의 x축 및 y축 중심 좌표와 일치한다.
그리고, 내접구 검출부(130)는 제2 내접원(S2)에 포함되는 제2 버텍스들의 깊이 정보인 z축 좌표의 평균 값을 제2 내접구의 중심의 z축 좌표로 산출하고, 제2 내접구의 중심을 기준으로 제1 반경을 갖는 제2 내접구를 검출할 수 있다.
한편, 이와 같이 검출된 제1 및 제2 내접구에는 치아가 포함될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정합부가 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
영상 정합부(140)는 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합한다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 영상 정합부(140)는, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 오버랩(over lap) 시킨 후, 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터를 정합한다.
영상 정합부(140)는 제1 버텍스들 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복할 수 있다.
여기서, 기준 값은 사용자에 의해 미리 설정될 수 있으며 목표로 하는 영상 정합 정확도에 따라 달라질 수 있다. 즉, 목표로 하는 영상 정합 정확도가 높을수록 기준 값은 작아지게 된다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 정합 과정이 반복되어 제1 버텍스들(s1, s2, s3) 및 제2 버텍스들(d1, d2, d3)간 거리가 충분히 작아지면, 제2 버텍스들(d1, d2, d3)에 접한 평면에서 제1 버텍스들(s1, s2, s3)까지 연장되는 연장선의 거리(l1, l2, l3)와, 상기 연장선 및 제2 버텍스들(d1, d2, d3)의 수직 벡터의 거리가 작아지도록 정합 과정을 반복할 수 있다.
이와 달리, 영상 정합부(140)는 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복할 수 있다.
여기서, 기준 횟수는 사용에 의해 미리 설정될 수 있으며 목표로 하는 영상 정합 정확도에 따라 달라질 수 있다. 즉, 영상 정합 횟수가 반복될수록 영상 정합 정확도는 향상되기 때문에, 목표로 하는 영상 정합 정확도가 높을수록 기준 횟수는 커지게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 내접구에 포함되는 버텍스들 간 거리만 비교하여 영상을 정합하기 때문에, 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터에 포함된 모든 버텍스들 간 거리를 비교하여 영상을 정합하는 것 대비 영상 정합 속도를 향상시킬 뿐만 아니라, 버텍스들 간 거리를 비교하기 위한 시스템 부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는, 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치(100)는 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터의 정합 결과를 표시하는 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.
표시부(150)는 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합 결과를 표시하여 사용자로 하여금 확인할 수 있도록 한다.
구체적으로, 표시부(150)는 정합 결과 표시시 정합 영상 내에서 정합이 어긋나거나 상대적으로 부정확한 부분을 색을 달리하여 표시하는 등으로 영상 정합 결과의 정확도를 정량적으로 파악할 수 있는 표식을 제공함으로써 사용자가 정합의 정확 정도를 객관적으로 파악하도록 할 수 있다.
이와 같은 표시부(150)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함한다. 여기서, 표시부(150)는 입력부(미도시)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법의 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법을 설명하되, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 장치와 동일한 내용에 대해서는 생략하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법은, 먼저, 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역(A1)을 검출한다(S11).
다음, 제1 최대 외곽 영역(A1)에 내접하는 제1 내접원(S1)을 검출하고(S21), 제1 내접원(S1)의 회전체인 제1 내접구를 검출한다(S31).
마찬가지로, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역(A2)을 검출한다(S12).
다음, 제2 최대 외곽 영역(A2)에 내접하는 제2 내접원(S2)을 검출하고(S22), 제2 내접원(S2)의 회전체인 제2 내접구를 검출한다(S32).
다음, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합한다(S40).
여기서, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계(S40)는, 제1 및 제2 내접구를 기준으로 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 오버랩(over lap) 시킨 후, 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계이다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계(S40)는, 제1 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복하는 단계일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계(S40)는, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복하는 단계일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법은, 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 내접구에 포함되는 버텍스들 간 거리만 비교하여 영상을 정합하기 때문에, 제1 치아 영상 데이터 및 제2 치아 영상 데이터에 포함된 모든 버텍스들 간 거리를 비교하여 영상을 정합하는 것 대비 영상 정합 속도를 향상시킬 뿐만 아니라, 버텍스들 간 거리를 비교하기 위한 시스템 부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법은, 높은 정확도로 영상 정합을 자동으로 수행하여 사용자의 편의성을 증진시키고, 이에 수반하여 임플란트 계획에 소요되는 시간 단축 및 임플란트 계획의 정확성을 제고할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 치아 영상 정합 방법은, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장 매체, 광학적 판독 매체 및 디지털 저장 매체 등 다양한 기록 매체에도 구현될 수 있을 것이다.
전술한 실시예에서는, CT 영상 데이터와 구강 스캔 영상 데이터의 영상 정합이 이루어지는 것을 일 예로 들어 설명하였지만, CT 영상 데이터 간, 구강 스캔 영상 데이터 간 및 자기 공명 영상 데이터 및 CT 영상 데이터 간 등과 같이 2차원 영상 데이터 간, 2차원 및 3차원 영상 데이터 간, 3차원 영상 데이터 간의 다양한 조합에 대해서 위와 동일하게 영상 데이터 내에서 치열의 최대 외곽 영역을 검출하고, 최대 외곽 영역 내에서 내접구를 검출하여 영상 정합이 수행될 수 있을 것이다. 이때, 3차원 영상 데이터에서 치아 최대 외곽 영역 검출시 X축 및 Y축 좌표뿐 아니라, 치열의 외곽이 치관 길이에 따라 달라짐을 고려하여 치관 길이 내에서 Z축 좌표인 깊이 좌표를 산출하여 최종적인 치아 최대 외곽 영역을 검출할 수 있음은 앞서 설명된 바와 같다. 또한, 전술된 3차원 영상 데이터 외에 4차원 영상 데이터를 포함한 다차원 영상에도 두루 적용 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 치아 영상 정합 장치
110: 최대 외곽 검출부
120: 내접원 검출부
130: 내접구 검출부
140: 영상 정합부
150: 표시부

Claims (14)

  1. 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역을 검출하고, 제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역을 검출하는 최대 외곽 검출부;
    상기 제1 최대 외곽 영역에 내접하는 제1 내접원을 검출하고, 상기 제2 최대 외곽 영역에 내접하는 제2 내접원을 검출하는 내접원 검출부;
    상기 제1 내접원의 회전체인 제1 내접구를 검출하고, 상기 제2 내접원의 회전체인 제2 내접구를 검출하는 내접구 검출부; 및
    상기 제1 및 제2 내접구를 기준으로 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 영상 정합부
    를 포함하는 치아 영상 정합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 정합부는
    상기 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 상기 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는
    치아 영상 정합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 정합부는
    상기 제1 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복하는
    치아 영상 정합 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 정합부는
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복하는
    치아 영상 정합 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 해상도를 일치시키고, 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 복셀 정보를 버텍스 정보로 변환하는 전처리부
    를 더 포함하는 치아 영상 정합 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 외곽 검출부는
    상기 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 각 모서리가 가장 돌출된 치아와 접하는 다각형 형상으로 검출하는
    치아 영상 정합 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내접원 검출부는
    상기 제1 및 제2 최대 외곽 영역의 좌우측 상단 모서리를 이루는 양변에 각각 접하며 제1 반경을 갖는 두 개의 원과, 상기 두 개의 원 사이에서 상기 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 이등분하는 이등분 선이 상기 제1 및 제2 최대 외곽 영역의 하단을 이루는 변과 맞닿는 지점에 접하며 상기 제1 반경을 갖는 하나의 원을 상기 제1 및 제2 내접원으로 검출하는
    치아 영상 정합 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 외곽 검출부는
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터에서 x축, y축 및 z축을 기준으로 최소 위치값 및 최대 위치값을 갖는 버텍스들을 이용하여 상기 제1 및 제2 최대 외곽 영역을 검출하는
    치아 영상 정합 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합 결과를 표시하는 표시부
    를 더 포함하는 치아 영상 정합 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터는 서로 다른 영상 데이터로서 각각 CT 영상 데이터, 구강 스캔 영상 데이터 및 자기 공명 영상 데이터 중 어느 하나인
    치아 영상 정합 장치.
  11. 제1 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제1 최대 외곽 영역을 검출하는 단계;
    상기 제1 최대 외곽 영역에 내접하는 제1 내접원을 검출하는 단계;
    상기 제1 내접원의 회전체인 제1 내접구를 검출하는 단계;
    제2 치아 영상 데이터에서 치열의 최대 외곽 영역인 제2 최대 외곽 영역을 검출하는 단계;
    상기 제2 최대 외곽 영역에 내접하는 제2 내접원을 검출하는 단계;
    상기 제2 내접원의 회전체인 제2 내접구를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 내접구를 기준으로 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계
    를 포함하는 치아 영상 정합 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는,
    상기 제1 내접구에 포함되는 제1 버텍스들과 상기 제2 내접구에 포함되는 제2 버텍스들 간 거리를 비교하여 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계인
    치아 영상 정합 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 버텍스들 간 모든 거리의 합이 기준 값 이하가 될 때까지 상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 반복하는 단계인
    치아 영상 정합 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터를 정합하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 치아 영상 데이터의 정합을 기준 횟수만큼 반복하는 단계인
    치아 영상 정합 방법.
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