KR20230093128A

KR20230093128A - 캡슐내시경 위치 예측 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20230093128A
Application number: KR1020210182124A
Authority: KR
Inventors: 손영돈; 김행근; 강창기; 정봉혁; 이기범
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-27
Also published as: KR102622758B1; WO2023113491A1

Abstract

본 기술은 캡슐내시경의 위치 예측 시스템 및 방법이 개시된다. 이러한 본 기술에 대한 구체적인 구현 예는 캡슐 위치 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대한 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치를 추정함에 따라, 내시경용 캡슐로부터 전송한 작은 크기의 원신호에 대해 안정적인 위상차 신호를 도출할 수 있고, 실시간으로 캡슐 위치를 도출할 수 있으며, 이에 병변 위치의 정확도 및 병변 진단율을 높일 수 있다.

Description

캡슐내시경 위치 예측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREDICATING POSITION OF CAPSULE ENDOSCOPE}

본 발명은 캡슐내시경 위치 예측 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대해 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치 및 각도를 추정할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

캡슐 내시경은 위장 및 대장의 병변 검사를 수행하는 장비로서, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방식으로 캡슐 내 소정 수의 안테나를 통해 전송되는 영상신호인 RF신호의 크기 및 캡슐의 위치를 측정한다.

그러나, 전송되는 RF신호의 세기가 작기 때문에 RSSI 신호가 작고 이러한 RSSI 신호는 환경의 영향을 크게 받기 때문에 안정적인 크기와 위치에 대한 패턴 획득이 어려운 한계에 도달하였다.

이에 본 출원인은 내시경용 캡슐로부터 전달되는 원신호의 위상차를 토대로 캡슐의 위치 변동에 따른 위상차에 대한 패턴을 생성하여 저장하고 입력된 원신호를 기 저장된 패턴으로 캡슐 위치를 추정하는 방안을 제안하고자 한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 캡슐 위치 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대한 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치 및 각도를 추정함에 따라 원신호로부터 안정적인 위상차를 도출할 수 있고, 캡슐 위치의 정확도를 근본적으로 향상시킬 수 있으며, 병변 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 이에 병변 진단율을 높이기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐내시경의 위치 예측 시스템은,

캡슐내시경으로부터 송출된 특정 주파수의 캐리어 신호가 포함된 원신호를 다수의 안테나를 통해 수신한 다음 수신된 원신호의 위상차를 도출하여 도출된 위상차를 디지털 형태로 변환하는 외부장비;

상기 외부장비로부터 전달받은 디지털형태의 위상차 신호를 특정 길이의 세그먼트로 분할하여 시간에 따른 캐리어 신호의 위상차를 추출하는 신호처리장치;

상기 외부장비와 상기 신호처리장치를 거쳐 획득한 채널 별 위상차 신호를 캡슐의 여러 위치와 여러 각도의 변화에 따른 채널별 위상차 신호의 패턴을 미리 측정하여 기 저장하는 패턴 저장장치; 및

상기 외부장비와 상기 신호처리장치를 통해 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 상기 패턴저장장치에 저장된 패턴과 비교하여 실시간으로 캡슐의 위치와 각도를 추정하는 위치 추정장치로 구비되는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게 상기 외부장비는,

다수의 안테나;

상기 안테나를 통해 수신된 원신호 중 소정 주파수 대역의 원신호를 통과시키는 BPF(Band Pass Filter);

상기 소정 주파수 대역의 원신호의 위상차 신호를 검출하는 위상 검출기(PD: Phase Detector); 및

상기 원신호의 위상차 신호를 디지털 형태로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 신호처리장치는,

상기 외부 장치를 통해 수신된 특정 길이의 세그먼트 신호 내에서 캐리어 신호가 포함된 구간의 패턴을 커널로 생성 및 저장하는 커널모듈; 및

상기 커널과 상기 위상차 신호를 컨볼루션하여 세그먼트 내의 캐리어 신호 구간의 위치를 추출하여 캐리어 신호의 위상차만의 평균을 구하여 양자화하는 양자화모듈로 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 위치 추정장치는,

하나의 캡슐 위치 및 각도에서 상기 신호처리장치의 양자화 모듈을 통해 얻어진 특정 시간에서의 채널 별 위상차 신호와 상기 패턴 저장장치에 기 저장된 특정 위치와 각도에서의 채널 별 위상차 패턴에 대한 유사도를 토대로 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 위치 추정장치는,

상기 패턴 저장장치에 기 저장된 특정 위치와 각도에 대한 채널별 위상차 패턴을 입력으로 하고, 해당 위치 및 각도를 정답으로 하여 학습 모델을 구축하고, 각 입력에 대해 신경망에서 추정된 캡슐의 위치 및 각도와 정답 위치 및 각도 간의 오차로 훈련한 신경망을 사용하여 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비될 수 있다.본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐내시경의 위치 예측 시스템의 제어방법은,

캡슐내시경으로부터 송출된 특정 주파수의 캐리어 신호가 포함된 원신호를 다수의 안테나를 통해 수신한 다음 수신된 특정 주파수의 원신호 신호의 위상차를 도출하여 도출된 위상차를 디지털 형태로 변환하는 단계;

외부장비로부터 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 특정 길이의 세그먼트로 분할하여 시간에 따른 캐리어 신호에서의 위상차 신호를 추출하는 단계;

획득한 채널 별 위상차 신호를 캡슐의 여러 위치와 여러 각도의 변화에 따른 채널별 위상차 신호의 패턴을 미리 측정하여 기 저장하는 단계; 및

상기 외부장비로부터 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 기 저장된 패턴과 비교하여 실시간으로 캡슐의 위치와 각도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게 상기 캡슐의 위치를 추정하는 단계는,

하나의 캡슐 위치 및 각도에서 얻어진 특정 시간에서의 채널 별 위상차 신호와 기 저장된 특정 위치와 각도에서의 채널 별 위상차 패턴의 유사도를 토대로 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 캡슐의 위치를 추정하는 단계는,

상기 패턴 저장장치에 기 저장된 특정 위치와 각도에 대한 채널별 위상차 패턴을 입력으로 하고, 측정한 해당 위치 및 각도를 정답으로 하여 학습 모델을 구축하여, 각 입력에 대해 신경망에서 추정된 캡슐의 위치 및 각도와 정답 위치 및 각도 간의 오차로 훈련한 신경망을 사용하여 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비하도록 구비될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대해 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차를 토대로 캡슐 위치 및 각도를 추정함에 따라, 작은 원신호로부터 안정적인 위상차 신호를 도출할 수 있고, 캡슐 위치의 정확도를 근본적으로 향상시킬 수 있으며, 병변 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 이에 병변 진단율을 높일 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 위치 예측 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 외부장비의 세부 구성도이다.
도 3은 도 1의 외부장비의 안테나 설치 예시도이다.
도 4는 도 1의 신호처리장치의 세부 구성도이다
도 5는 도 4의 신호처리장치의 처리 알고리즘을 보인 도이다.
도 6은 도 4의 신호처리장치의 각 부의 출력 파형도이다.
도 7은 도 1의 패턴 저장장치의 처리 알고리즘을 보인 도이다.
도 8은 일 실시예에 의거한 캡슐 위치 변동에 따른 채널 별 위상차 신호 변화에 대한 패턴을 보인 예시도들이다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에 대한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다. 예를 들어, 본 명세서에서 의료영상신호는 혈관 내시경 또는 위 대장 내시경용 캡슐에서 획득하여 전송되는 신호이고, 원신호는 안테나를 통해 의료영상 중 소정 주파수 대역을 통과한 신호이다. 또한 명세서 전반에 걸쳐 있는 원신호 또는 의료영상은 RF 형태인 것을 일 례로 설명하고 있으나 이에 한정하지 아니한다.

이에 일 실시예는 내시경용 캡슐로부터 전달되는 원신호의 위상차를 토대로 캡슐의 위치 변동에 따른 위상차에 대한 패턴을 생성하여 저장하고 입력된 원신호를 기 저장된 패턴을 기반으로 캡슐 위치를 추정한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 내시경용 캡슐 위치 예측 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 외부 장비의 세부 구성도이며, 도 3은 도 2의 외부장비의 안테나 설치 예시도이고, 도 4는 도 1의 신호처리장치의 세부 구성도이고, 도 5는 도 4의 신호처리장치의 처리 알고리즘을 보인 도이며, 도 6은 도 1의 신호처리장치의 각 부의 출력 파형도이고, 도 7은 일 실시예에 의거한 캡슐 위치 변동에 따른 채널 별 위상차 신호 변화에 대한 패턴을 보인 예시도들이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 일 실시예의 캡슐내시경의 위치 예측 시스템은, 외부장비(1), 신호처리장치(2), 패턴 저장장치(3), 및 위치 추정장치(4)를 포함하여, 기 저장된 캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대한 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치를 추정하는 구성을 갖춘다.

여기서, 외부장비(1)는 캡슐내시경으로부터 송출된 특정 주파수의 캐리어 신호가 포함된 원신호를 다수의 안테나를 통해 수신한 다음 수신된 원신호의 위상차를 도출하여 도출된 위상차를 디지털 형태로 변환하는 구성을 갖추며, 이에 도 2를 참조하면, 다수의 안테나(11), BPF(Band Pass Filter 12), PD(Phase Detector)(13), 및 ADC(Analog to Digital Converter)(14)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 특정 주파수는 RF 주파수로 캡슐 내시경에서 사용 가능한 주파수이며, 일 례로 915MHz 대역이다.

일 례로, 도 3을 참조하면, 외부장비(1)는 인체 크기 비율을 고려하여 제작되며, RF신호의 감쇠를 최소화하기 위해 아크릴로 제작되며 2층 구조로 구비될 수 있다. 그리고, 제작된 외부장비(1)는 8개의 세라믹 안테나가 고정 설치되며, 각 안테나를 통해 수신되는 RF신호는 0~1.8V 범위를 가지며, 각 안테나는 0.1V 당 10의 RF신호 차가 발생되며, 각 안테나의 8 개의 RF 형태의 원신호는 분배 어댑터를 이용하여 16개의 신호선으로 분리한 다음 16개의 신호선에서 획득된다.

그리고 BPF(12)는 획득된 각 안테나의 RF 형태의 원신호를 입력으로 소정 주파수 대역의 RF형태의 원신호를 통과하고 통과된 원신호는 PD(13)에 전달되며, PD(13)는 일정한 주기성을 가지는 위상신호의 주기로 획득된 위상신호를 샘플링한 다음 샘플링된 원신호의 위상차를 검출한다. 검출된 위상차는 ADC(14)에 의거 디지털 형태로 변환된다. 디지털 형태로 변환된 위상차는 신호처리장치(2)로 전달된다. 이때 원신호는 특정주파수의 캐리어신호가 포함된다.

이에 신호처리장치(2)는 상기 외부장비로부터 전달받은 디지털형태의 위상차 신호를 특정 길이의 세그먼트로 분할하여 시간에 따른 캐리어 신호의 위상차를 추출하는 구성을 갖춘다. 여기서, 특정 길이는 캐리어 주파수가 검츨 가능한 시간 단위이다.

즉, 신호처리장치(2)는 도 4에 도시된 바와 같이, 커널모듈(21), 양자화모듈(22)을 포함할 수 있다. 이에 신호처리장치(2)는 외부장비(1)를 통해 수신된 특정 길이의 세그먼트 신호 내에서 캐리어 신호가 포함된 구간의 패턴을 커널로 생성 및 저장하고, 커널과 상기 위상차 신호를 컨볼루션하여 세그먼트 내의 캐리어 신호 구간의 위치를 추출하여 캐리어 신호의 위상차만의 평균을 구하여 양자화한다. 이하 신호처리장치(2)의 동작 과정을 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 커널모듈(21)은 외부장비(1)를 통해 수신된 특정 길이의 세그먼트 신호 내에서 캐리어 신호가 포함된 구간의 패턴을 커널로 생성 및 저장하고, , 양자화모듈(22)은 커널과 상기 위상차 신호를 컨볼루션하여 세그먼트 내의 캐리어 신호 구간의 위치를 추출하여 캐리어 신호의 위상차만의 평균을 구하여 양자화한다..

이에 양자화모듈(22)의 캐리어신호의 위상차는 작은 크기의 원신호로부터 획득된 PD(13)의 위상차 신호보다 안정적인 신호이다.

도 6을 참조하면, 일정한 주기성을 가지는 원신호(raw data)는 (a)에 도시된 바와 같고, 원신호의 한 주기로 제작된 커널은 (b)에 도시된 바와 같다. 또한, 제작된 커널과 원신호의 컨볼루션(Convolution)의 결과값은 (c)에 도시된 바와 같고, 도출된 컨볼루션 결과신호와 원신호를 결합한 위상차 신호는 (d)에 도시된 바와 같다.

한편, 패턴 저장장치(3)는 외부장비(1)와 상기 신호처리장치를 거쳐 획득한 채널 별 위상차 신호를 캡슐의 여러 위치와 여러 각도의 변화에 따른 채널별 위상차 신호의 패턴을 미리 측정하여 기 저장한다.

도 7을 참조하면, 패턴 저장장치(3)는 외부장비(1)를 통해 수신된 캡슐 내시경의 원신호를 수신하고, 신호 처리장치(2)를 통해 원신호에 대한 위상차 신호를 획득한 다음 패턴을 저장한 후 캡슐의 위치 및 각도를 변경하여 외부장비(1)를 통해 캡슐 내시경의 원신호를 수신한다. 전술한 패턴 생성 과정은 캡슐의 위치 및 각도를 순차적으로 변경한 다음 수신된 캡슐의 패턴을 생성하여 저장한다.

도 8을 참조하면, 패턴 저장장치(3)에 저장된 캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화를 나타낸 패턴으로, 각도 고정과 x, y 2차원으로 변동되는 캡슐 위치에 따른 채널 별 위상차의 변화를 나타낸 패턴은 (a)에 도시된 바와 같고 캡슐의 위치 고정 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화를 나타낸 패턴은 (b)에 도시된 바와 같다.

한편, 위치 추정장치(4)는 외부장비(1)와 상기 신호처리장치(2)를 통해 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 패턴저장장치(3)에 저장된 패턴과 비교하여 실시간으로 캡슐의 위치와 각도를 추정할 수 있다.

여기서, 위치 추정장치(4)는 일 례로, 하나의 캡슐 위치 및 각도에서 신호처리장치(2)의 양자화 모듈(22)을 통해 얻어진 특정 시간에서의 채널 별 위상차 신호와 패턴 저장장치(3)에 기 저장된 특정 위치와 각도에서의 채널 별 위상차 패턴에 대한 유사도를 토대로 캡슐 위치와 각도를 추정할 수 있다. 여기서 특정 시간은 하나의 캡슐 위치 및 각도에서 신호처리장치(2)의 양자화 모듈(22)을 통해 위상차 신호를 얻는 현재 시간이고 특정 위치는 상기 하나의 캡슐 위치 및 각도이다. 또 다른 례로 위치 추정장치(4)는 패턴 저장장치(3)에 기 저장된 특정 위치와 각도에 대한 채널별 위상차 패턴을 입력으로 하고, 해당 위치 및 각도를 정답으로 하여 학습 모델을 구축하고, 각 입력에 대해 신경망에서 추정된 캡슐의 위치 및 각도와 정답 위치 및 각도 간의 오차로 훈련한 신경망을 사용하여 캡슐 위치와 각도를 추정할 수 있다..

이에 일 실시예는 캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대한 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치 및 각도를 추정함에 따라, 내시경용 캡슐로부터 전송한 작은 크기의 원신호에 대해 안정적인 위상차 신호를 도출할 수 있고, 실시간으로 캡슐 위치를 도출할 수 있으며, 이에 병변 위치의 정확도 및 병변 진단율을 높일 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

캡슐 위치 및 각도 변동에 따른 채널 별 위상차 변화에 대한 기 저장된 위상차 패턴과 입력된 디지털 형태의 위상차 신호를 토대로 캡슐 위치 및 각도를 추정함에 따라, 내시경용 캡슐로부터 전송한 작은 크기의 원신호에 대해 안정적인 위상차 신호를 도출할 수 있고, 실시간으로 캡슐 위치를 도출할 수 있으며, 이에 병변 위치의 정확도 및 병변 진단율을 높일 수 있는 캡슐내시경 위치 예측 시스템 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 다양한 분야에서의 적용할 수 있고, 의료영상의 핵심 기술을 확보함에 따라 관련 산업분야의 진단 모니터링을 적극적으로 활용할 수 있고, 의료영상 진단 시스템의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

1 : 외부장비
11 : 다수의 안테나
12 : BPF
13 : PD
14 : ADC
2 : 신호처리장치
21 : 커널모듈
22 : 양자화모듈
3 : 패턴 저장장치
4 : 위치 추정장치

Claims

캡슐내시경으로부터 송출된 특정 주파수의 캐리어 신호가 포함된 원신호를 다수의 안테나를 통해 수신한 다음 수신된 원신호의 위상차를 도출하여 도출된 위상차를 디지털 형태로 변환하는 외부장비;
상기 외부장비로부터 전달받은 디지털형태의 위상차 신호를 특정 길이의 세그먼트로 분할하여 시간에 따른 캐리어 신호의 위상차를 추출하는 신호처리장치;
상기 외부장비와 상기 신호처리장치를 거쳐 획득한 채널 별 위상차 신호를 캡슐의 여러 위치와 여러 각도의 변화에 따른 채널별 위상차 신호의 패턴을 미리 측정하여 기 저장하는 패턴 저장장치; 및
상기 외부장비와 상기 신호처리장치를 통해 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 상기 패턴저장장치에 저장된 패턴과 비교하여 실시간으로 캡슐의 위치와 각도를 추정하는 위치 추정장치로 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경의 위치 예측 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외부장비는,
다수의 안테나;
상기 안테나를 통해 수신된 원신호 중 소정 주파수 대역의 원신호를 통과시키는 BPF(Band Pass Filter);
상기 소정 주파수 대역의 원신호의 위상차 신호를 검출하는 위상 검출기(PD: Phase Detector); 및
상기 원신호의 위상차 신호를 디지털 형태로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경의 위치 예측 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호처리장치는,
상기 외부장비를 통해 수신된 특정 길이의 세그먼트 신호 내에서 캐리어 신호가 포함된 구간의 패턴을 커널로 생성 및 저장하는 커널모듈; 및
상기 커널과 상기 위상차 신호를 컨볼루션하여 세그먼트 내의 캐리어 신호 구간의 위치를 추출하여 캐리어 신호의 위상차만의 평균을 구하여 양자화하는 양자화모듈로 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경의 위치 예측 시스템.
제3항에 있어서, 상기 위치 추정장치는,
하나의 캡슐 위치 및 각도에서 상기 양자화 모듈을 통해 얻어진 특정 시간에서의 채널 별 위상차 신호와 상기 패턴 저장장치에 기 저장된 해당 위치와 각도에서의 채널 별 위상차 패턴에 대한 유사도를 토대로 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경의 위치 예측 시스템.
제3항에 있어서, 상기 위치 추정장치는,
상기 패턴 저장장치에 기 저장된 특정 위치와 각도에 대한 채널별 위상차 패턴을 입력으로 하고, 해당 위치 및 각도를 정답으로 하여 학습 모델을 구축하고, 각 입력에 대해 신경망에서 추정된 캡슐의 위치 및 각도와 정답 위치 및 각도 간의 오차로 훈련한 신경망을 사용하여 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐내시경의 위치 예측 시스템.
제1항의 캡슐내시경의 위치 예측 시스템에 의거 수행되는 캡슐내시경의 위치 예측 방법에 있어서,
캡슐내시경으로부터 송출된 특정 주파수의 캐리어 신호가 포함된 원신호를 다수의 안테나를 통해 수신한 다음 수신된 특정 주파수의 원신호 신호의 위상차를 도출하여 도출된 위상차를 디지털 형태로 변환하는 단계;
외부장비로부터 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 특정 길이의 세그먼트로 분할하여 시간에 따른 캐리어 신호에서의 위상차 신호를 추출하는 단계;
획득한 채널 별 위상차 신호를 캡슐의 여러 위치와 여러 각도의 변화에 따른 채널별 위상차 신호의 패턴을 미리 측정하여 기 저장하는 단계; 및
상기 외부장비로부터 전달받은 디지털 형태의 위상차 신호를 기 저장된 패턴과 비교하여 실시간으로 캡슐의 위치와 각도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 캡슐 위치 예측 방법.
제6항에 있어서, 상기 캡슐의 위치를 추정하는 단계는,
하나의 캡슐 위치 및 각도에서 얻어진 특정 시간에서의 채널 별 위상차 신호와 기 저장된 특정 위치와 각도에서의 채널 별 위상차 패턴의 유사도를 토대로 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 내시경 캡슐 위치 예측 방법.
제6항에 있어서, 상기 캡슐의 위치를 추정하는 단계는,
기 저장된 특정 위치와 각도에 대한 채널별 위상차 패턴을 입력으로 하고, 측정한 해당 위치 및 각도를 정답으로 하여 학습 모델을 구축하여, 각 입력에 대해 신경망에서 추정된 캡슐의 위치 및 각도와 정답 위치 및 각도 간의 오차로 훈련한 신경망을 사용하여 캡슐 위치와 각도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 내시경 캡슐 위치 예측 방법.