KR20210137307A - 오브젝트 크기 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 방법은, 이동 중인 내시경 장치에 의해 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 영상 데이터에서 특징점 기준으로 탐색대상영역을 결정하는 단계; 상기 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우(optical flow)를 추출하는 단계; 상기 옵티컬 플로우를 기초로 상기 제2 영상 데이터에서 탐색대상영역을 트래킹하는 단계; 및 상기 탐색대상영역의 스케일링(scaling)을 기초로 오프젝트 크기를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

오브젝트 크기 측정 방법 및 장치 {Method and Apparatus for Measuring Object Size}
본 출원은 오브젝트 크기 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
내시경 장치는 신체 내부를 직접 관찰할 수 있는 의료기구로서, 신체 내부 영상을 촬영하여 신체 내부의 병변 유무를 판별하기 위해 사용한다.
또한, 다양한 질환에서 병변의 크기는 예후를 예측할 수 있는 주요 인자이고, 이에 따라 치료 방법이 달라질 수도 있으므로, 내시경 검사를 통해 병변의 크기를 정확하게 측정할 필요가 있다.
종래에는 대부분 내시경용 생검 겸자를 이용하여 대략적으로 병변의 크기를 판단하였으나, 이 경우 측정 결과의 정확성이 크게 떨어진다는 문제가 있다.
따라서, 당해 기술분야에서는 내시경 검사를 통해 병변의 크기를 정확하게 측정하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 오브젝트 크기 측정 방법을 제공한다.
상기 오브젝트 크기 측정 방법은, 이동 중인 내시경 장치에 의해 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 영상 데이터에서 특징점 기준으로 탐색대상영역을 결정하는 단계; 상기 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우(optical flow)를 추출하는 단계; 상기 옵티컬 플로우를 기초로 상기 제2 영상 데이터에서 탐색대상영역을 트래킹하는 단계; 및 상기 탐색대상영역의 스케일링(scaling)을 기초로 오프젝트 크기를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 오브젝트 크기 측정 장치를 제공한다.
상기 오브젝트 크기 측정 장치는, 내시경 장치가 오브젝트와 기 설정된 기준 거리 또는 임의의 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 획득한 제1 영상 데이터와, 상기 내시경 장치가 타 위치로 이동한 후 획득한 제2 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부; 상기 제1 및 제2 영상 데이터로부터 상기 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우를 추출하는 옵티컬 플로우 추출부; 및 추출된 옵티컬 플로우를 기초로 상기 제2 영상 데이터에서 탐색대상영역을 트래킹하고, 트래킹한 탐색대상영역의 스케일링을 기초로 오브젝트 크기를 산출하는 크기 연산부를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내시경 검사를 통해 병변의 크기를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 오브젝트 크기 산출 단계의 상세 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 장치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4j는 내시경 장치가 이동하면서 획득한 영상으로부터 옵티컬 플로우를 추출한 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 기준 데이터를 생성하는 예를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 방법은, 이동 중인 내시경 장치에 의해 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계(S110), 제1 영상 데이터에서 특징점 기준으로 탐색대상영역을 결정하는 단계(S120), 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우(optical flow)를 추출하는 단계(S130), 옵티컬 플로우를 기초로 탐색대상영역을 트래킹하는 단계(S140) 및 탐색대상영역의 스케일링(scaling)을 기초로 오프젝트 크기를 산출하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
우선, 이동 중인 내시경 장치에 의해 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계(S110)에서는, 내시경 장치가 대상 오브젝트와 임의의 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 대상 오브젝트를 포함하는 제1 영상 데이터를 획득하고, 내시경 장치가 해당 위치에서 타 위치로 이동한 후 대상 오브젝트를 포함하는 제2 영상 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 내시경 장치는 대상 오브젝트로부터 기 설정된 기준 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 대상 오브젝트를 포함하는 제1 영상 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 내시경 카메라의 사양에서 near-focus가 동작하는 거리가 5mm라 가정하면, 내시경 카메라와 대상 오브젝트 사이의 거리에 따라 대상 오브젝트가 흐릿하거나 선명하게 보일 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 내시경 카메라가 기 설정된 기준 거리에 위치한 것을 확인할 수 있으며, 해당 위치에서 대상 오브젝트를 포함하는 제1 영상 데이터를 획득할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 내시경 장치는 대상 오브젝트로부터 임의의 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 대상 오브젝트를 포함하는 제1 영상 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우, 내시경 장치는 자동 초점(autofocus) 알고리즘에 따라 대상 오브젝트를 포함하는 제1 영상 데이터를 획득할 수 있으며, 내시경 장치와 대상 오브젝트 사이의 거리를 거리를 알 수 있다.
이후, 제1 영상 데이터에서 특징점 기준으로 탐색대상영역을 결정하는 단계(S120)에서는, 제1 영상 데이터 내에 위치하는 복수의 특징점들을 기준으로 영상 데이터 내에서 탐색대상영역을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 4a는 제1 영상 데이터에서 복수의 특징점을 표시한 것으로, 복수의 특징점은 영상 데이터 내에서 임의의 위치로 결정될 수 있으며, 해당 특징점을 기준으로 탐색대상영역이 결정될 수 있다. 일 예로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 영상의 x축 및 y축 상의 1/4 지점 및 3/4 지점을 꼭지점으로 하는 직사각형 영역 내에서 기 설정된 간격으로 복수의 특징점을 설정할 수 있으며, 이에 따라 복수의 특징점을 포함하는 영역을 탐색대상영역으로 결정할 수 있다. 또한, 도 4a에서는 탐색대상영역 내부에 대상 오브젝트가 포함된 경우를 도시하였으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니며 영상 내에서 대상 오브젝트의 위치에 무관하게 복수의 특징점 및 이에 따른 탐색대상영역이 결정될 수 있다.
이후, 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우를 추출하는 단계(S130)에서는, 제1 영상 데이터와 제2 영상 데이터로부터 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우를 추출할 수 있다. 여기서, 옵티컬 플로우란 두 개의 연속된 영상 프레임 사이에서 오브젝트의 가시적인 동작 패턴을 말하는 것으로, 특징점의 벡터로 표시할 수 있다.
예를 들어, 도 4b 내지 도 4j는 내시경 장치가 임의의 거리에서 오브젝트와 멀어지는 방향으로 이동하면서 연속적으로 획득한 복수의 영상 데이터에서 옵티컬 플로우를 추출하고 이를 영상 프레임 상에 특징점의 벡터로 표시한 예를 도시하는 것이다.
이후, 옵티컬 플로우를 기초로 탐색대상영역을 트래킹하는 단계(S140)에서는, 특징점의 벡터로 표시되는 옵티컬 플로우를 이용하여 내시경 장치가 이동하면서 획득한 2 이상의 영상 데이터 내에서 탐색대상영역의 위치를 트래킹할 수 있다.
이후, 탐색대상영역의 스케일링을 기초로 오브젝트 크기를 산출하는 단계(S150)에서는, 영상 데이터 내에서 탐색대상영역의 스케일링, 즉 크기 변화를 기초로 오브젝트의 크기를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 탐색대상영역의 스케일링을 계산하고(S151), 이를 기초로 내시경 장치와 대상 오브젝트 사이의 거리를 산출한 후(S152), 산출된 내시경 장치의 거리를 기초로 기준 데이터를 이용하여 오브젝트 크기를 산출할 수 있다(S153).
구체적으로, 제1 영상 데이터에서의 탐색대상영역과 제2 영상 데이터에서의 탐색대상영역의 크기 비율(즉, 픽셀수)을 기초로 스케일링을 계산하고(S151), 이를 기초로 내시경 장치와 대상 오브젝트 사이의 거리를 추정할 수 있다(S152).
또한, 내시경 장치의 거리가 추정되면 기 저장된 복수의 기준 데이터를 활용하여 오브젝트의 크기를 산출할 수 있다(S153). 여기서, 기준 데이터는 기 설정된 복수의 거리(예를 들어, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm)에서 내시경 장치에 의해 기 정해진 패턴에 대한 영상을 획득한 것일 수 있다. 예를 들어, 기준 데이터로서 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 무늬에 대한 영상을 획득할 수 있다. 이 경우 렌즈 왜곡에 의해 크기가 비선형적으로 나타나므로, 이와 같은 비선형성을 선형적으로 보정하는 왜곡 보정 알고리즘에 따라 렌즈 왜곡을 제거하여 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 기준 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 추정된 내시경 장치의 거리에 따라 기 생성된 복수의 기준 데이터 중에서 해당 거리에 인접한 두 기준 데이터를 선택하고 이를 보간(Interpolation)하여 오브젝트의 크기를 연산할 수 있다. 예를 들어, 내시경 장치의 거리가 6.7mm로 추정된 경우 6mm 및 7mm에서 각각 획득한 기준 데이터를 선택 및 보간하여 오브젝트의 크기를 연산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트 크기 측정 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 오브젝트 크기 측정 장치(200)는 영상 입력부(210), 옵티컬 플로우 추출부(220) 및 크기 연산부(230)를 포함하여 구성될 수 있으며, 내시경 영상 처리 및 연산이 가능한 프로세싱 장치에 의해 구현될 수 있다.
영상 입력부(210)는 내시경 장치에 의해 획득한 영상 데이터를 입력받기 위한 것이다.
일 실시예에 따르면, 영상 입력부(210)는 내시경 장치가 대상 오브젝트와 기 설정된 기준 거리 또는 임의의 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 획득한 제1 영상 데이터와, 내시경 장치가 해당 위치에서 타 위치로 이동한 후 획득한 제2 영상 데이터를 입력받을 수 있다.
옵티컬 플로우 추출부(220)는 영상 입력부(210)를 통해 입력된 영상 데이터로부터 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우를 추출하기 위한 것이다.
이를 위해, 옵티컬 플로우 추출부(220)는 제1 영상 데이터에서 복수의 특징점을 기준으로 탐색대상영역을 결정하고, 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터로부터 특징점의 벡터로 표시된 옵티컬 플로우를 추출할 수 있다.
크기 연산부(230)는 옵티컬 플로우 추출부(220)에 의해 추출된 옵티컬 플로우를 기초로 탐색대상영역을 트래킹하고, 트래킹한 탐색대상영역의 스케일링을 기초로 오브젝트 크기를 산출하기 위한 것이다.
이를 위해, 크기 연산부(230)는 탐색대상영역의 스케일링을 계산하고, 이를 기초로 내시경 장치와 대상 오브젝트 사이의 거리를 산출한 후, 산출된 내시경 장치의 거리를 기초로 기준 데이터를 이용하여 오브젝트 크기를 산출할 수 있다.
도 2에 도시된 오브젝트 크기 측정 장치(200)의 각 구성요소에 의해 수행되는 상세 기능은 도 1을 참조하여 상술한 바와 동일하므로, 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
200: 오브젝트 크기 측정 장치
210: 영상 입력부
220: 옵티컬 플로우 추출부
230: 크기 연산부

Claims (8)

  1. 이동 중인 내시경 장치에 의해 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제1 영상 데이터에서 특징점 기준으로 탐색대상영역을 결정하는 단계;
    상기 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우(optical flow)를 추출하는 단계;
    상기 옵티컬 플로우를 기초로 상기 제2 영상 데이터에서 탐색대상영역을 트래킹하는 단계; 및
    상기 탐색대상영역의 스케일링(scaling)을 기초로 오프젝트 크기를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 내시경 장치가 상기 오브젝트로부터 기 설정된 기준거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 상기 제1 영상 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 내시경 장치가 자동 초점 알고리즘에 따라 상기 제1 영상 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐색대상영역을 결정하는 단계는,
    상기 제1 영상 데이터에서 기 설정된 영역 내에 기 설정된 간격으로 위치한 복수의 특징점을 설정하고, 상기 복수의 특징점을 포함하는 영역을 상기 탐색대상영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 플로우는 상기 복수의 특징점의 벡터로 표시되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프젝트 크기를 산출하는 단계는,
    상기 탐색대상영역의 스케일링을 계산하는 단계;
    상기 스케일링을 기초로 상기 내시경 장치와 상기 오브젝트 사이의 거리를 산출하는 단계; 및
    산출된 내시경 장치의 거리를 기초로 기준 데이터를 이용하여 오브젝트 크기를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오브젝트 크기를 산출하는 단계는,
    상기 내시경 장치의 거리를 기초로 기 생성된 복수의 기준 데이터 중에서 인접한 두 데이터를 선택 및 보간하여 상기 오브젝트 크기를 산출하며, 상기 기준 데이터는 기 설정된 복수의 거리에서 상기 내시경 장치에 의해 기 정해진 패턴에 대한 영상을 획득 및 왜곡 보정하여 생성한 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 방법.
  8. 내시경 장치가 오브젝트와 기 설정된 기준 거리 또는 임의의 거리만큼 이격되어 위치한 상태에서 획득한 제1 영상 데이터와, 상기 내시경 장치가 타 위치로 이동한 후 획득한 제2 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부;
    상기 제1 및 제2 영상 데이터로부터 상기 내시경 장치의 위치 변화에 따라 발생한 옵티컬 플로우를 추출하는 옵티컬 플로우 추출부; 및
    추출된 옵티컬 플로우를 기초로 상기 제2 영상 데이터에서 탐색대상영역을 트래킹하고, 트래킹한 탐색대상영역의 스케일링을 기초로 오브젝트 크기를 산출하는 크기 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 크기 측정 장치.
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