KR20240081765A - 마커를 이용해 안운동 이상 질환의 정도를 측정할 수 있는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
마커를 이용해 안운동 이상 질환의 정도를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 시표를 출력하는 시표 출력부와 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부 및 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 시표를 출력하는 시표 출력부와 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부 및 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
Description
본 발명은 마커를 이용해 안운동 이상 질환의 정도를 측정할 수 있는 편위각 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
안운동 이상 질환은 양안의 시선 방향이 불일치하게 되는 질환을 총칭하며, 외안근의 기능 이상, 뇌병변, 뇌신경 이상, 시기능 이상(시력저하, 융합력저하, 원시 등), 갑상선 질환, 중증근무력증 또는 선천이상 등 다양한 원인에 의해 발생한다.
성인에게 안운동 이상 질환이 발생하는 경우, 사물이 이중으로 보이는 복시가 발생하여 생활하는데 큰 어려움이 유발한다. 특히, 중심 복시의 경우에는 시각장애 6급 판정의 기준이 된다. 소아에게 안운동 이상이 발생하는 경우 한쪽 눈의 시력이 잘 발달 되지 않아, 약시, 양안을 동시에 쓰지 못하는 양안시 저하 또는 입체시 저하가 발생할 수 있음. 따라서, 안운동 이상 질환이 발생할 경우, 이를 조기에 진단하여 (수술적·비수술적 치료를 토대로) 복시 및 양안시 이상 등을 치료하는 것이 바람직하다.
국민건강심사평가원 자료에 따르면, 국내 안운동 이상 질환 환자 수는 2010년 14만7천명이었으며, 지속적으로 증가하여 2019년에는 18만명을 넘어선 것으로 파악됐다. 또한, 2019년 안구운동 이상 질환으로 발생한 의료비는 409억을 초과한 것으로 나타났다. 소아들에게는 시력 저하 및 굴절 이상 발생의 증가로 인해, 안운동 이상질환의 발생이 증가한 것으로 추정된다. 성인의 경우, 대사이상 질환 등으로 뇌허혈 및 뇌경색 등이 증가하면서, 뇌신경이상에 의한 안운동 이상 질환이 증가한 것으로 추정된다.
안운동 이상 질환 환자의 진단은 주로 안구 편위각 측정을 통해 이루어진다. 종래의 안구 편위각의 측정은 도 9 및 10의 방법으로 진행되어 왔다.
도 9 및 10은 종래의 안구 편위각을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 피측정자가 특정 시편을 바라보고 있을 경우, 종래의 편위각 측정장치는 피측정자의 안구를 촬영한다. 종래의 편위각 측정장치는 촬영된 영상 내에서 피측정자의 동공(910)의 중심을 추출한다. 이때, 추출한 동공(910) 중심의 좌표는 동공(910)의 중심을 나타낼 뿐 피측정자의 시선을 가리키는 것은 아니며, 시선 추척을 위해서는 변하지 않는 기준점이 필요하다. 이에, 촬영을 위해 피측정자의 안구로 조명을 이용해 광을 조사하는데, 종래의 편위각 측정장치는 기준점으로서 안구에 반사되는 조명의 반사점(920)을 기준점으로 활용한다. 동공이 어떠한 좌표에 위치하더라도 조명의 위치가 변하지 않는 한, 반사점(920)의 좌표는 변하지 않기 때문이다. 종래의 편위각 측정장치는 기준점(920) 및 동공(910)의 중심을 이용하여, 피측정자의 시선을 계산하여 안구의 편위각을 측정한다.
전술한 측정방법은 안운동 이상 질환을 갖지 않는 피측정자들에게는 간편하면서도 정확한 측정값을 도출할 수 있다. 그러나 안운동 이상 질환자에게는 달라진다. 안운동 이상 질환자의 동공의 움직임은 그렇지 않은 피측정자들의 움직임과는 다르기 때문에, 도 10(a)에 도시된 것처럼 동공(910) 내에 존재해야 하는 기준점(920) 모두가 나타나지 않는 경우가 발생하고, 심하게는 도 10(b)에 도시된 것처럼 동공(910) 내 기준점(920)이 아예 보이지 않는 경우도 존재한다.
이러한 문제로 인해, 종래의 편위각 측정장치는 안운동 이상 질환자들의 안구 편위각은 정확히 측정하지 못하는 문제를 가져왔다.
본 발명의 일 실시예는, 마커를 이용해 안운동 이상 질환의 정도를 정확히 측정할 수 있는 편위각 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 시표를 출력하는 시표 출력부와 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부 및 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 시표 출력부는 좌표값을 이미 알고 있는 하나 이상의 시표를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 시표 출력부는 이미 좌표값을 알고 있는 각 시표들을 순차적으로 또는 랜덤하게 하나씩 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 카메라는 근적외선 파장대역의 광을 이용해 피측정자의 안구를 촬영하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서, 임의의 좌표를 바라보는 상황의 피측정자의 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부와 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 시선좌표 획득부와 획득한 시선좌표를 이용하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 편위각 연산부 및 좌표값을 알고 있는 시표 및 상기 좌표에 대해 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값을 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상대벡터 연산부는 피측정자의 좌안 및 우안 각각에 대한 상대 벡터를 연산하고, 상기 시선좌표 획득부도 피측정자의 좌안 및 우안 각각에 대한 시선좌표를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 시선좌표 획득부는 상기 메모리부에 저장된 데이터를 이용하여 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 편위각 연산부는 상기 상대벡터 연산부가 추출한 동공 중심의 좌표 및 상기 시선좌표 획득부가 획득한 시선좌표를 이용하여 양안에 대한 직선의 방정식을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 편위각 연산부는 양안의 직선의 방정식 사이의 각도를 연산하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 피측정자의 안구 주변에 부착되는 하나 이상의 마커와 시표를 출력하는 시표 출력부와 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부 및 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상대벡터 연산부는 상기 마커 중 어느 하나를 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상대벡터 연산부는 존재하는 각 마커 좌표의 평균값을 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상대벡터 연산부는 마커들이 형성하는 도형의 중심점을 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 피측정자의 안구 주변에 부착되는 하나 이상의 마커와 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 촬영한 영상 내에서, 임의의 좌표를 바라보는 상황의 피측정자의 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부와 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 시선좌표 획득부와 획득한 시선좌표를 이용하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 편위각 연산부 및 좌표값을 알고 있는 시표 및 상기 시표에 대해 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값을 매칭하여 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 편위각 측정장치가 편위각을 측정하는 방법에 있어서, 시표를 출력하는 출력과정과 피측정자의 안구를 촬영하는 촬영과정과 상기 촬영과정에서 촬영한 영상 내에서 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출하는 추출과정과 상기 추출과정에서 추출한 좌표들을 이용하여 피측정자의 양안에 대한 상대 벡터를 연산하는 연산과정 및 상기 연산과정에서 연산된 상대 벡터와 상기 출력과정에서 출력된 시표를 매핑하여 저장하는 저장과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 편위각 측정장치가 편위각을 측정하는 방법에 있어서, 임의의 시표를 바라보는 피측정자의 안구를 촬영하는 촬영과정과 상기 촬영과정에서 촬영한 영상 내에서 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출하는 추출과정과 상기 추출과정에서 추출한 좌표들을 이용하여 피측정자의 양안에 대한 상대 벡터를 연산하는 연산과정과 연산된 상대 벡터값을 토대로, 양안 각각의 시선좌표를 획득하는 획득과정 및 상기 추출과정에서 추출된 동공 중심좌표 및 상기 획득과정에서 획득한 시선좌표를 토대로 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 연산과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 마커를 이용해 안운동 이상 질환의 정도를 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치의 일 구현예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커가 피측정자의 안구 주변에 부착된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 마커의 대표좌표를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 상대 벡터를 연산하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 시표와 상대 벡터 등을 매핑하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 시표와 상대 벡터 등을 매핑하여 저장하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 피측정자의 양 안의 편위각을 연산하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9 및 10은 종래의 안구 편위각을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커가 피측정자의 안구 주변에 부착된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 마커의 대표좌표를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 상대 벡터를 연산하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 시표와 상대 벡터 등을 매핑하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 시표와 상대 벡터 등을 매핑하여 저장하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 피측정자의 양 안의 편위각을 연산하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9 및 10은 종래의 안구 편위각을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치의 일 구현예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1a 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치(100)는 시표 출력부(210), 카메라(220), 상대벡터 연산부(230), 시선좌표 획득부(240), 편위각 연산부(250) 및 메모리부(260)를 포함한다.
편위각 측정장치(100)는 피측정자의 양안 각각의 편위각을 연산하여 제공함으로써, 피측정자의 안운동 이상 질환의 정도를 검사자가 객관적으로 파악할 수 있도록 한다.
시표 출력부(210)는 피측정자가 동공으로 바라보도록 하기 위한 시표를 출력한다. 예를 들어, 시표 출력부(210)는 영상 출력장치 등으로 구현될 수 있으며, 이미 좌표값을 알고 있는 하나 이상의 시표를 출력한다. 시표 출력부(210)는 복수의 시표를 출력함에 있어, 순차적으로 또는 랜덤하게 출력할 수 있다. 시표 출력부(210)가 하나 이상의 시표를 출력하며, 피측정자가 출력된 시표를 쳐다볼 수 있도록 한다.
카메라(220)는 시표 등을 바라보는 피측정자의 안구를 촬영한다. 카메라(220)는 근적외선 파장대역의 광을 이용해 촬영하는 NIR(Near Infrared) 카메라로 구현될 수 있다. 카메라(220)는 상대벡터 연산부(230)가 상대벡터를 연산할 수 있도록 피측정자의 안구를 촬영한다. 카메라(220)는 피측정자 양안 모두를 동시에 또는 각각 촬영한다.
상대벡터 연산부(230)는 카메라(220)가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표 좌표를 추출하여 상대벡터를 연산한다. 이때, 마커는 도 3에 도시된 바와 같이 위치한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커가 피측정자의 안구 주변에 부착된 모습을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 마커(310)는 피측정자의 안구 주변에 실제 부착되는 구성으로서, 도 3a와 같이 하나만이 부착될 수도 있으나, 보다 바람직하게 도 3b 내지 도 3d와 같이 복수 개가 부착될 수 있다. 이처럼 피측정자의 안구 주변에 부착되는 마커(310)는 종래의 조명의 반사점과 같이 기준점의 역할을 한다. 다만, 종래의 조명의 반사점과는 달리 피측정자의 동공이 어느 방향을 향하더라도, 그와 무관하게 언제나 카메라(220)가 촬영하는 영상 내에 촬영되어 나타날 수 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 상대벡터 연산부(230)는 카메라(220)가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표를 추출한다. 상대벡터 연산부(230)는 카메라(220)가 촬영한 영상 내에서 동공을 추출한다. 카메라(220)가 근적외선 파장대역의 광을 이용하여 촬영을 진행하기 때문에, 영상 내에서 특정 타원 또는 원(圓)만이 두드러지게 추출될 수 있다. 해당 부위가 동공이 되며, 상대벡터 연산부(230)는 추출한 타원 또는 원의 중심좌표를 확인함으로써 동공의 중심 좌표를 추출한다.
한편, 상대벡터 연산부(230)는 영상 내 마커의 대표좌표 역시 추출한다. 마커의 대표좌표는 어느 하나의 마커의 좌표, 각 마커 좌표의 평균값 또는 마커들이 형성하는 도형의 중심점일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 마커가 하나만이 존재할 경우, 해당 마커의 좌표가 바로 마커의 대표좌표가 될 수 있다. 반면, 도 3b 내지 3d와 같이 복수 개의 마커가 존재하는 경우, 그 중 어느 하나의 마커의 좌표, 존재하는 마커의 좌표의 평균값 또는 마커들이 형성하는 도형의 중심점이 마커의 대표좌표가 될 수 있다.
이때, 피측정자의 안면, 특히, 안구의 윤곽, 피측정자의 안구의 움직임 등에 따라, 개개의 마커의 좌표들의 위치는 피측정자마다 달라질 수 있다. 이에 따라, 상대벡터 연산부(230)는 서로 다른 피측정자에 부착되더라도 변화율이 가장 적을 수 있는 마커들이 형성하는 도형의 중심점을 마커의 대표좌표로 선정할 수 있다. 상대벡터 연산부(230)는 전술한 바와 같이 마커의 대표좌표를 선정한 경우, 마커의 대표좌표를 도 4에 도시된 바와 같이 추출한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 마커의 대표좌표를 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
상대벡터 연산부(230)는 마커가 적어도 3개 이상 존재할 경우, 마커들이 형성하는 도형의 중심점을 마커의 대표좌표(410)로 선정한다. 상대벡터 연산부(230)는 마커(310)들이 형성하는 도형의 중심점을 다음과 같이 연산할 수 있다. 먼저, 상대벡터 연산부(230)는 인접한 각 2개의 마커를 지나는 직선의 수직 이등분선을 각각 연산한다, 수직 이등분선이 연산되면, 각 수직 이등분선들의 교점이 전술한 중심점이 된다. 이를 위해, 상대벡터 연산부(230)는 다음의 연산과정과 같이 연산을 진행한다.
마커(310a)와 마커(310b)를 잇는 직선의 법선의 기울기(d1) 및 마커(310b)와 마커(310c)를 잇는 직선의 법선의 기울기(d2)는 다음이 연산된다.
이에, 마커(310a)와 마커(310b)의 수직 이등분선 방정식(y1)과 마커(310b) 및 마커(310c)의 수직 이등분선 방정식(y2)는 다음과 같이 연산된다.
이에 따라, 최종적으로 대표 마커의 좌표(각 수직 이등분선 방정식의 교점)는 다음과 같이 연산된다.
상대벡터 연산부(230)는 전술한 과정을 거치며 마커의 대표좌표(410)를 추출한다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 상대벡터 연산부(230)는 동공 중심의 좌표와 마커의 대표좌표를 토대로 도 5에 도시된 바와 같이 상대 벡터를 추출한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 상대 벡터를 연산하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상대벡터 연산부(230)는 동공 중심(510)의 좌표와 마커의 대표좌표(410)를 이용하여 상대 벡터(520)를 연산한다. 상대 벡터(520)는 마커의 대표좌표(410)가 시작점일 수 있으며, 동공 중심(510)의 좌표가 끝점일 수 있다. 영상 내에서 항상 마커의 대표좌표는 동일한 지점으로 추출될 수 있으며, 그에 따라 피측정자의 동공이 어떠한 방향으로 움직이더라도 항상 상대벡터는 연산될 수 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 상대벡터 연산부(230)는 시표 출력부(210)에서 출력되는 모든 시표에 대해 상대벡터를 연산하고, 출력된 시표와 상대벡터를 메모리부(260)에 매칭하여 저장한다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이 진행된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 시표와 상대 벡터 등을 매핑하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 시표 출력부(210)는 디스플레이 장치로 구현될 수 있으며, 이미 좌표값을 알고 있는 각 시표들을 순차적으로 또는 랜덤하게 하나씩 출력한다. 피측정자는 시표 출력부(210)로부터 출력되는 시표를 바라보며, 카메라(220)는 그러한 피측정자의 양안을 촬영한다. 상대벡터 연산부(230)는 전술한 과정으로 마커의 대표좌표와 동공 중심의 좌표를 양안 모두에 대해 각각 진행하며, 시표 출력부(210)에 의해 출력된 시표와 해당 시표가 출력될 때 피측정자 양안 각각의 상대벡터를 매칭하여 메모리부(260)에 저장한다. 경우에 따라서는 시표 출력부(210)에 의해 출력된 시표와 상대벡터가 아닌, 시표 출력부(210)에 의해 출력된 시표, 양안 각각의 마커의 대표좌표 및 양안 각각의 동공 중심의 좌표가 각각 매칭되어 저장될 수 있다.
상대벡터 연산부(230)가 이처럼 시표 출력부(210)에서 출력되는 시표와 상대 벡터를 매칭하여 저장하기 때문에, 피측정자의 동공의 움직임에 따라 어떠한 상대벡터가 연산될 경우, 해당 상대 벡터에 따라 피측정자의 동공이 최종적으로 바라보는 시선의 좌표가 어느 좌표(시표 출력부가 출력한 좌표 중 하나)인지를 알 수 있다. 이처럼, 피측정자의 동공의 위치에 따라 어디를 바라보는 것인지(시선 좌표)를 알 수 있도록, 상대벡터 연산부(230)는 상대 벡터와 시표 출력부(210)에 의해 출력된 시표를 매칭하여 메모리부(260)에 저장한다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 한편, 상대벡터 연산부(230)는 임의의 시표를 바라보는 상황의 피측정자의 상대 벡터를 연산한다. 상대벡터 연산부(230)는 전술한 바와 같이 시표 출력부(210)가 이미 좌표값을 알고 있는 시표를 피측정자가 바라보는 상황이 아닌, 피측정자가 검사를 위한 임의의 좌표(예를 들어, 임의의 시편일 수 있고, 시표 출력부에 의해 출력되는 임의의 시표일 수 있음)를 바라보는 상황에서 피측정자의 상대벡터를 전술한 과정과 동일하게 연산한다.
시선좌표 획득부(240)는 (임의의 좌표를 바라보는) 피측정자의 상대벡터값으로부터 시선좌표를 획득한다. 검사를 위한 임의의 좌표가 형성된 후 피측정자가 그를 바라보는 상황에서, 시선좌표 획득부(240)는 상대벡터 연산부(230)가 연산한 상대 벡터를 수신하여 시선좌표를 획득한다. 상대벡터를 수신할 경우, 시선좌표 획득부(240)는 메모리부(260) 내 저장된 데이터를 이용하여 그에 따른 시선좌표를 획득한다. 메모리부(260) 내에는 좌안 및 우안 각각에 대해 다양한 상대 벡터값에 따른 시표(의 좌표값)들이 매칭되어 저장되어 있다. 이에 따라, (특정 안구에서) 특정 상대 벡터값은 특정 좌표를 바라보는 것(시선 좌표)임을 확인할 수 있다. 이러한 점을 이용하여, 시선좌표 획득부(240)는 (피측정자가 임의의 좌표를 바라보는 상황에서) 연산한 상대 벡터값을 이용하여 피측정자의 좌안 및 우안의 시선 좌표를 획득한다.
편위각 연산부(250)는 획득한 좌안 및 우안의 시선좌표를 이용하여 피측정자의 편위각을 연산한다. (피측정자가 임의의 좌표를 바라보는 경우에 있어) 상대 벡터를 구하는 과정에서 양안 각각의 동공 중심의 좌표는 추출된다. 한편, 시선좌표 획득부(240)가 양안의 시선좌표를 연산하기 때문에, 좌안 및 우안의 시선에 대한 직선의 방정식이 연산될 수 있다. 편위각 연산부(250)는 양안의 직선의 방정식 사이의 각도를 연산하여 피측정자의 안구 편위각을 연산한다. 검사자는 편위각 연산부(250)가 연산한 안구 편위각 데이터를 보고, 피측정자의 안운동 이상 질환의 정도를 객관적으로 파악할 수 있다.
메모리부(260)는 상대벡터 연산부(230)가 연산한 상대벡터값(또는 양안 각각의 대표 마커의 좌표 및 양안 각각의 동공 중심의 좌표)과 시표 출력부(210)에 의해 출력된 시표(와 그의 좌표값)를 매칭하여 저장한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 좌표와 상대 벡터 등을 매핑하여 저장하는 방법을 도시한 순서도이다.
시표 출력부(210)는 시표를 출력한다(S710). 시표 출력부(210)는 하나 이상의 시표를 출력한다.
카메라(220)는 피측정자의 안구(양안)을 촬영한다(S720).
상대벡터 연산부(230)는 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출한다(S730). 상대벡터 연산부(230)는 피측정자의 양안 각각에 대해 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 검출한다.
상대벡터 연산부(230)는 피측정자의 양안 각각에 대해 상대 벡터를 연산한다(S740).
상대벡터 연산부(230)는 출력된 시표 및 연산된 상대 벡터를 매핑하여 메모리부(260)에 저장한다(S750).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편위각 측정장치가 피측정자의 양 안의 편위각을 연산하는 방법을 도시한 순서도이다.
카메라(220)는 임의의 좌표를 바라보는 피측정자의 안구를 촬영한다(S810).
상대벡터 연산부(230)는 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출한다(S820).
상대벡터 연산부(230)는 피측정자의 양안 각각에 대해 상대 벡터를 연산한다(S830).
시선좌표 획득부(240)는 연산된 상대 벡터 값을 토대로, 좌안 및 우안의 시선좌표를 획득한다(S840).
편위각 연산부(250)는 추출된 동공 중심좌표 및 획득한 시선좌표를 토대로 피측정자의 안구 편위각을 연산한다(S850).
도 7 및 8에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7 및 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7 및 8에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 편위각 측정장치
210: 시표 출력부
220: 카메라
230: 상대벡터 연산부
240: 시선좌표 획득부
250: 편위각 연산부
260: 메모리부
310: 마커
410: 마커의 대표좌표
510, 910: 동공 중심
520: 상대 벡터
920: 기준점
210: 시표 출력부
220: 카메라
230: 상대벡터 연산부
240: 시선좌표 획득부
250: 편위각 연산부
260: 메모리부
310: 마커
410: 마커의 대표좌표
510, 910: 동공 중심
520: 상대 벡터
920: 기준점
Claims (16)
- 시표를 출력하는 시표 출력부;
피측정자의 안구를 촬영하는 카메라;
상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부; 및
상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 시표 출력부는,
좌표값을 이미 알고 있는 하나 이상의 시표를 출력하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제2항에 있어서,
상기 시표 출력부는,
이미 좌표값을 알고 있는 각 시표들을 순차적으로 또는 랜덤하게 하나씩 출력하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 카메라는,
근적외선 파장대역의 광을 이용해 피측정자의 안구를 촬영하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 피측정자의 안구를 촬영하는 카메라;
상기 카메라가 촬영한 영상 내에서, 임의의 좌표를 바라보는 상황의 피측정자의 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부;
상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 시선좌표 획득부;
획득한 시선좌표를 이용하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 편위각 연산부; 및
좌표값을 알고 있는 시표 및 상기 시표에 대해 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값을 매칭하여 저장하는 메모리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제5항에 있어서,
상기 상대벡터 연산부는 피측정자의 좌안 및 우안 각각에 대한 상대 벡터를 연산하고, 상기 시선좌표 획득부도 피측정자의 좌안 및 우안 각각에 대한 시선좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제5항에 있어서,
상기 시선좌표 획득부는,
상기 메모리부에 저장된 데이터를 이용하여 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제6항에 있어서,
상기 편위각 연산부는,
상기 상대벡터 연산부가 추출한 동공 중심의 좌표 및 상기 시선좌표 획득부가 획득한 시선좌표를 이용하여 양안에 대한 직선의 방정식을 연산하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제8항에 있어서,
상기 편위각 연산부는,
양안의 직선의 방정식 사이의 각도를 연산하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 피측정자의 안구 주변에 부착되는 하나 이상의 마커;
시표를 출력하는 시표 출력부;
피측정자의 안구를 촬영하는 카메라;
상기 카메라가 촬영한 영상 내에서 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부; 및
상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값과 상기 시표 출력부에 의해 출력된 시표를 매칭하여 저장하는 메모리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제10항에 있어서,
상기 상대벡터 연산부는,
상기 마커 중 어느 하나의 좌표를 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제10항에 있어서,
상기 상대벡터 연산부는,
존재하는 각 마커 좌표의 평균값을 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 제10항에 있어서,
상기 상대벡터 연산부는,
마커들이 형성하는 도형의 중심점을 마커의 대표좌표로 선정하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 피측정자의 안구 주변에 부착되는 하나 이상의 마커;
피측정자의 안구를 촬영하는 카메라;
상기 카메라가 촬영한 영상 내에서, 임의의 좌표를 바라보는 상황의 피측정자의 동공 중심의 좌표 및 마커의 대표좌표를 추출하여 상대 벡터를 연산하는 상대벡터 연산부;
상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값으로부터 피측정자의 시선좌표를 획득하는 시선좌표 획득부;
획득한 시선좌표를 이용하여 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 편위각 연산부; 및
좌표값을 알고 있는 시표 및 상기 시표에 대해 상기 상대벡터 연산부가 연산한 상대벡터값을 매칭하여 저장하는 메모리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정장치. - 편위각 측정장치가 편위각을 측정하는 방법에 있어서,
시표를 출력하는 출력과정;
피측정자의 안구를 촬영하는 촬영과정;
상기 촬영과정에서 촬영한 영상 내에서 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출하는 추출과정;
상기 추출과정에서 추출한 좌표들을 이용하여 피측정자의 양안에 대한 상대 벡터를 연산하는 연산과정; 및
상기 연산과정에서 연산된 상대 벡터와 상기 출력과정에서 출력된 시표를 매핑하여 저장하는 저장과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정방법. - 편위각 측정장치가 편위각을 측정하는 방법에 있어서,
임의의 좌표를 바라보는 피측정자의 안구를 촬영하는 촬영과정;
상기 촬영과정에서 촬영한 영상 내에서 마커의 대표좌표 및 동공 중심의 좌표를 추출하는 추출과정;
상기 추출과정에서 추출한 좌표들을 이용하여 피측정자의 양안에 대한 상대 벡터를 연산하는 연산과정;
연산된 상대 벡터값을 토대로, 양안 각각의 시선좌표를 획득하는 획득과정; 및
상기 추출과정에서 추출된 동공 중심좌표 및 상기 획득과정에서 획득한 시선좌표를 토대로 피측정자의 안구 편위각을 연산하는 연산과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 편위각 측정방법.
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