수지골 경계 추출 영상 획득 방법 및 그 시스템

본 발명은 수지골 경계 추출 영상 획득 방법 및 그 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 손의 X선 영상을 이용하여 수지골의 경계를 추출하는 영상을 획득하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에서 개시하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법은 (a)손의 X선 영상으로부터 수지골의 경계 추출을 위한 관심영역을 설정하는 단계; (b)상기 관심영역에서 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거된 영상을 획득하는 단계; 및 (c)상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지골의 외곽 경계 영상을 도출하는 단계를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2008년08월20일
(11) 등록번호 10-0853187
(24) 등록일자 2008년08월13일
(51) Int. Cl.
A61B 6/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2006-0124129
(22) 출원일자 2006년12월07일
심사청구일자 2006년12월07일
(65) 공개번호 10-2008-0052090
(43) 공개일자 2008년06월11일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020060008849A
KR20-0415744Y1
(73) 특허권자
한국전자통신연구원
대전 유성구 가정동 161번지
(72) 발명자
이수열
대전 유성구 관평동 대덕테크노밸리 푸르지오아파
트 212-503
이정원
대전 유성구 신성동 대림두레아파트 103-1306
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
리앤목특허법인
전체 청구항 수 : 총 16 항 심사관 : 김태훈
(54) 수지골 경계 추출 영상 획득 방법 및 그 시스템
(57) 요 약
본 발명은 수지골 경계 추출 영상 획득 방법 및 그 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 손의 X선 영상을 이
용하여 수지골의 경계를 추출하는 영상을 획득하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서 개시하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법은 (a)손의 X선 영상으로부터 수지골의 경계 추출을 위
한 관심영역을 설정하는 단계; (b)상기 관심영역에서 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거된 영상을 획득하
는 단계; 및 (c)상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지골의 외곽 경계 영상을 도출하는 단계를 포함하여 본
발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.
대표도 - 도1a
- 1 -
등록특허 10-0853187
(72) 발명자
정지욱
대전 유성구 하기동 545번지 매봉마을1단지 아파트
110-1501
유돈식
대전 서구 월평동 주공아파트 202-1512
김승환
대전 유성구 신성동 하나아파트 105-402
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등록특허 10-0853187
특허청구의 범위
청구항 1
(a)손의 X선 영상으로부터 수지골의 경계 추출을 위한 관심영역을 설정하는 단계;
(b)상기 관심영역에서 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거된 영상을 획득하는 단계; 및
(c)상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지골의 외곽 경계 영상을 도출하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으
로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계는
(b1)상기 관심영역 내에서 손가락의 외곽 경계 영상을 추출하는 단계;
(b2)상기 외곽 경계 영상 중 상기 손가락의 연부조직 부분의 그레이 레벨을 수지골 영역으로 내삽하기 위해 피
팅하는 단계; 및
(b3)상기 외곽 경계 영상의 그레이 레벨에서 상기 피팅 결과로 얻어진 영상의 그레이 레벨을 차감하는 단계를
포함하여 이루어지는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 3
제 2 항에 있어서, 상기 (c)단계는
(c1)상기 배경 그레이 레벨이 제거된 영상에 문턱치를 설정하여 상기 그레이 레벨이 제거된 영상의 이진화 영상
을 획득하는 단계; 및
(c2)상기 이진화 영상의 상하좌우 픽셀의 그레이 레벨이 모두 1인 픽셀은 0으로, 그러하지 아니한 픽셀은 1로
지정하여 1로 지정된 픽셀을 수지골의 경계로 설정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 그 특징으로 하는 수
지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 4
제 2 항에 있어서, 상기 (b1)단계는
문턱치를 설정하여 이루어지되, 상기 관심영역의 히스토그램에서 가장 어두운 쪽 최초 피크의 그레이 레벨이 P
이고 상기 피크 이하의 히스토그램 표준편차가σ일 때, 상기 문턱치는 P 내지 P+5σ로 설정하는 것을 그 특징으
로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 5
제 2 항에 있어서, 상기 (b2)단계는
미분 가능한 다항 함수인 피팅 함수를 이용하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 6
제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 (b2)단계는
레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅법에 의해 수행되는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영
상 획득 방법.
청구항 7
제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 (b2)단계는
상기 손가락의 외곽 경계에서 상기 손가락의 연부조직 부분의 좌측 또는 우측 영역의 두께로 가정한 거리 내에
있는 픽셀은 상기 연부조직 부분의 그레이 레벨의 표준편차(SD1)를 이용하여 피팅하고, 나머지 픽셀은 상기 연
부조직 이외의 그레이 레벨의 표준편차(SD2)를 이용하여 피팅하되, 상기 SD2가 상기 SD1보다 크게 설정하여 이
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등록특허 10-0853187
루어지는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법.
청구항 8
제 3 항에 있어서, 상기 (c1)단계에서의 문턱치는
상기 배경 그레이 레벨이 제거된 영상의 히스토그램에서 가장 어두운 쪽 최초 피크의 그레이 레벨이 P이고 상기
피크 이하의 히스토그램 표준편차가σ일 때, P 내지 P+5σ로 설정하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출
영상 획득 방법.
청구항 9
수지골의 경계 추출을 위한 손의 X선 영상의 관심영역에서 손가락의 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거
된 영상을 획득하는 그레이 레벨 제거 영상 획득부; 및
상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지골의 외곽 경계 영상을 도출하는 외곽 경계 영상 도출부를 포함하는
것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 시스템.
청구항 10
제 9 항에 있어서, 상기 그레이 레벨 제거 영상 획득부는
상기 관심영역 내에서 손가락의 외곽 경계 영상을 추출하는 손가락 외곽 경계 영상 추출부;
상기 외곽 경계 영상 중 상기 손가락의 연부조직 부분의 그레이 레벨을 수지골 영역으로 내삽하기 위해 피팅하
는 피팅부; 및
상기 외곽 경계 영상의 그레이 레벨에서 상기 피팅의 결과로 얻어진 영상의 그레이 레벨을 차감하는 차감부를
포함하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 시스템.
청구항 11
제 10 항에 있어서, 상기 외곽 경계 영상 도출부는
상기 배경 그레이 레벨이 제거된 영상에 문턱치를 설정하여 상기 그레이 레벨이 제거된 영상의 이진화 영상을
획득하는 이진화부; 및
상기 이진화 영상의 상하좌우 픽셀의 그레이 레벨이 모두 1인 픽셀은 0으로, 그러하지 아니한 픽셀은 1로 지정
하여, 1로 지정된 픽셀을 수지골의 경계로 설정하는 수지골 경계 설정부를 포함하는 것을 그 특징으로 하는 수
지골 경계 추출 영상 획득 시스템.
청구항 12
제 10 항에 있어서, 상기 손가락 외곽 경계 영상 추출부는
문턱치를 설정하여 상기 외곽 경계 영상을 추출하되, 상기 관심영역의 히스토그램에서 가장 어두운 쪽 최초 피
크의 그레이 레벨이 P이고 상기 피크 이하의 히스토그램 표준편차가σ일 때, 상기 문턱치는 P 내지 P+5σ로 설
정하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 시스템.
청구항 13
제 10 항에 있어서, 상기 피팅부는
미분 가능한 다항 함수인 피팅 함수를 이용하여 상기 피팅을 수행하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출
영상 획득 시스템.
청구항 14
제 10 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 피팅은
레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅법에 의해 수행되는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영
상 획득 시스템.
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청구항 15
제 10 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 피팅부는
상기 손가락의 외곽 경계에서 상기 손가락의 연부조직 부분의 좌측 또는 우측 영역의 두께로 가정한 거리 내에
있는 픽셀은 상기 연부조직 부분의 그레이 레벨의 표준편차(SD1)를 이용하여 피팅하고, 나머지 픽셀은 상기 연
부조직 이외의 그레이 레벨의 표준편차(SD2)를 이용하여 피팅하되, 상기 SD2가 상기 SD1보다 크게 설정하는 것
을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출 영상 획득 시스템.
청구항 16
제 11 항에 있어서, 상기 이진화 부가 설정하는 문턱치는
상기 배경 그레이 레벨이 제거된 영상의 히스토그램에서 가장 어두운 쪽 최초 피크의 그레이 레벨이 P이고 상기
피크 이하의 히스토그램 표준편차가σ일 때, P 내지 P+5σ로 설정하는 것을 그 특징으로 하는 수지골 경계 추출
영상 획득 시스템.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 수지골 경계 추출 영상 획득 방법 및 그 시스템에 관한 것으로 보다 <10> 상세하게는, 손의 X선 영상을 이
용하여 수지골의 경계를 추출하는 영상을 획득하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 손의 X선 영상에 나타난 수
지골 경계 추출 영상의 획득은 특히 소아 성장연령(골 연령) 측정을 위하여 거쳐야 하는 중요한 과정이다.
<11> 전 세계적으로 어린이의 생활환경이 향상되면서 성인 신장이 보편적으로 상승하였다. 한편, 이러한 현상은 상대
적으로 신장이 작은 어린이나 부모가 느끼는 심리적 압박감을 증대시켰다. 따라서 어린이의 성인 신장을 예측할
수 있는 임상적 방법의 개발과 성인 신장을 증가시킬 수 있는 치료 방법의 개발은 소아 성장 연구 분야의 2대
관심사이다.
<12> 어린이의 성인 신장 예측은 해당 어린이의 골 연령 측정에 기반한다. 여기서 골 연령은 해당 어린이의 물리적
연령과 다른 생리학적인 골의 성숙 연령이다. 골 연령은 물리적 연령과 반드시 일치하는 것은 아니며, 골의 성
숙이 완료된 상태의 골 연령은 누구나 같도록 되어있다. 따라서 골 연령은 해당 어린이의 성장 잔여 시간에 대
한 척도이다. 일반적으로 골 연령이 물리적 연령보다 많으면 성장 잔여 시간이 짧아서 향후 해당 아동의 성장
여력은 줄여든다.
<13> 어린이 골 연령 예측 방법은 유럽에서 꾸준히 연구되었다. 현재 대표적으로 사용되는 골 연령의 측정 방법은 아
틀라스(atlas)에 기반한 Greulich-Pyle(GP) 방법과 골의 성숙도 정도를 점수로 표기하는 기법인 Tanner-
Whitehouse(TW) 방법이 있다. 이중에서 TW 방법이 좀더 객관적이어서 현재 널리 활용되고 있다. 한편, TW 방법
은 TW2로 개선되고, 2000년에는 TW3가 발표되었다. 골 연령 측정을 통하여 성인 신장이 작을 것으로 예측되는
어린이는 성장 치료를 통하여 성인 신장을 증가시킬 수 있다. 성장 치료는 크게 성장 호르몬을 주입하여 뼈의
성장을 촉진시키는 방법과 골의 성장이 끝나는 시기를 늦추어 충분한 성장 기간을 확보하는 방법이 있다.
<14> 한편, TW3 방법에서는 손 X선 영상에 나타난 골 성장점의 성숙 점수를 합하여 RUS(radius, ulna, short bones)
점수와 carpal 점수를 얻는다. 각 골 성장점 성숙 단계는 보통 A-I의 9단계로 이루어지며, 각 골의 성숙 단계에
는 상응하는 성숙 점수가 부여되어 있다. 임상 의사는 TW3 판정 방법에 기반하여 골의 성숙 단계를 판독하고,
이를 성숙 점수로 환산하고, 각 골의 성숙 점수를 합하여 RUS 점수나 carpal 점수를 계산한 후 해당 아동의 골
연령을 측정한다.
<15> 그런데 성숙 단계 판독 과정에서 임상 의사간 판독 오차가 발생할 수 있으며, 동일한 의사도 시간에 따라 상이
한 판독 결과를 제공할 수 있다. 따라서 컴퓨터 알고리즘을 통하여 골 성숙 단계를 객관적으로 계측하는 방법의
개발은 매우 중요하다. 현재까지 몇몇 컴퓨터 알고리즘을 이용한 골 성숙 단계 계측 장비가 개발되었고, 일부는
임상 현장에서 활용되고 있다.
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등록특허 10-0853187
현재 임상에서 활용되고 있는 골 연령 측정 관련 장비의 대부분은 획득된 X선 <16> 영상으로부터 의사가 TW3 골 연령
측정을 하는 과정을 용이하게 도와주는 도구만 제공할 뿐이고, 스스로 골 성숙 단계를 계측하는 기능은 없는 형
편이다. 골 성숙 단계를 계측하는 기능이 포함된 장비라도 계측 과정에서 의사의 개입이 필요한 경우가 대부분
이다. 또한, 골 성숙 계측 과정이 자동화된 장비가 있다 하여도 영상의 촬영 상태나 촬영된 손의 방향에 따라
계측 결과의 정확성을 보장할 수 없는 경우가 많다.
<17> 골 성숙 단계 계측은 골 성장점을 형성하는 골단골(epiphysis)과 골간단(metaphysis)의 형상 변화와 두 골의 융
합 상태를 적절히 분류하고 평가하여 이루어진다. 컴퓨터 알고리즘을 이용한 골 성숙 단계 계측에서 완전한 자
동화가 어려운 것은 골 성장점을 형성하는 골단골과 골간단의 형상을 X선 영상에서 정확히 추출하기 어렵기 때
문이다.
<18> 일반적으로 X선 영상에서 골단골과 골간단의 형상을 추출하기 위해서는 손가락의 외곽선을 검출한 후, 다양한
경계 검출(edge detection)용 마스크 적용 방법, 그레이 레벨 문턱치(threshold) 설정 방법 등을 이용한다. 그
러나 골단골과 배경 연부조직 영상의 그레이 레벨 차이가 적기 때문에 경계 검출용 마스크를 골단골에 적용할
경우 경계 검출 성능이 현저히 저하된다. 그리고 문턱치 설정에 의한 경계 검출은 문턱치의 일의적인 설정이 주
변 연부조직의 밝기 변화 등으로 쉽지 않은 문제점이 있다.
<19> 따라서 손 X선 영상으로부터 골단골과 골간단의 형상을 정확히 추출하는 기술의 개발은 꾸준히 진행되고 있다.
일반적으로 손 엑스선 영상에서 연부조직에 의한 배경이 제거 되면 골단골과 골간단의 경계 추출이 보다 수월해
진다. 원리적으로, 이중 에너지 감산촬영을 이용하면 뼈나 연부 조직만의 X선 흡수 영상을 획득할 수 있다. 한
편, 단순 X선 영상에서는 뼈 또는 연부조직만의 X선 흡수 영상을 정확히 획득할 수는 없다. 그러나 단순 X선 영
상에서 뼈만의 X선 흡수 영상을 근사적으로 획득할 수 있다면 골단골과 골간단의 경계 추출이 보다 수월해 질
것으로 기대한다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
<20> 본 발명은 상기와 같은 배경에 부응하고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적
및 이루고자 하는 기술적 과제는 수지골 경계 추출의 세밀성과 정확성을 기할 수 있는 수지골 경계 추출 영상
획득 방법 및 그 시스템을 제공하는 것에 있다.
발명의 구성 및 작용
<21> 본 발명의 기술적 사상을 구체화하고 상기와 같은 목적 및 기술적 과제를 달성하기 위해 본 명세서에서 개시하
는 수지골 경계 추출 영상 획득 방법은
<22> (a)손의 X선 영상으로부터 수지골의 경계 추출을 위한 관심영역을 설정하는 단계; (b)상기 관심영역에서 연부조
직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거된 영상을 획득하는 단계; 및 (c)상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지
골의 외곽 경계 영상을 도출하는 단계를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.
<23> 본 발명의 기술적 사상을 구체화하고 상기와 같은 목적 및 기술적 과제를 달성하기 위해 본 명세서에서 개시하
는 수지골 경계 추출 영상 획득 시스템은
<24> 수지골의 경계 추출을 위한 손의 X선 영상의 관심영역에서 손가락의 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거
된 영상을 획득하는 그레이 레벨 제거 영상 획득부; 및 상기 그레이 레벨이 제거된 영상에서 수지골의 외곽 경
계 영상을 도출하는 외곽 경계 영상 도출부를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.
<25> 이하, 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조
하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른
도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소
를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
<26> 도 1a는 본 방법 발명의 바람직한 일 흐름예를 제시한 도면이고, 도 1b는 본 시스템 발명의 바람직한 일 실시예
의 구성을 제시한 도면이다.
<27> 우선 수지골의 경계 추출을 위해 손의 X선 촬영 영상이 필요하므로 그 X선 촬영 영상을 획득한다(S11). 손의 X
선 촬영 영상은 일반 아날로그 필름 방식의 X선 촬영 장치나 디지털 센서 방식의 X선 촬영 장치로 획득할 수 있
다. 본 발명에 따른 손의 X선 영상을 이용한 수지골 경계 추출 영상 획득 방법은 X선 영상에 나타난 손가락의
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연부조직 부분의 영상에 관해 소정의 처리가 필요하다. 따라서 손의 X선 촬영 영상은 약간 밝게 획득하여 손가
락의 연부조직과 골 조직이 모두 잘 보이도록 한다. 그리고 손의 X선 영상을 이용한 골 연령 측정에 적합하도록
다섯 손가락 사이가 약간 벌어진 상태에서 촬영한다.
도 2는 손의 X선 촬영 영상 및 수지골 경계 추출 영상의 획득을 위하여 설정한 <28> 관심영역의 일예를 제시한 도면
이다.
<29> 영상의 획득을 위해, 일반 아날로그 필름 방식의 엑스선 촬영 장치를 사용하였고, X선 촬영 조건은 45kVp 관전
압 및 3mAs의 관전류를 사용하였다. 또한, 획득한 X선 필름은 필름 스캐너를 이용하여 영상화하였다. 영상의 공
간 해상도는 200 PPI(pixels per inch)로 하였으며, 그레이 레벨은 256(8 bit) 레벨로 하였다.
<30> 도 2에 제시된 X선 영상의 각 픽셀은 연부조직과 골 조직에 의하여 흡수된 X선량에 관련된 그레이 레벨로 이루
어져 있다. 그런데 어린 아동의 손가락 X선 영상을 보면, 수지골(손가락의 골단골, 골간단 등)의 그레이 레벨이
인근 연부조직의 그레이 레벨과 차이가 별로 없는 경우가 많다.
<31> 따라서 일반적 경계 추출용 마스크를 활용하면 경계 추출이 어렵게 되고 배경 연부조직 부분의 영상의 그레이
레벨이 위치에 따라 상당히 변하기 때문에 단순히 문턱치 설정에 의해서 그 경계를 추출하기가 쉽지 않다. 따라
서 배경 연부조직의 영상의 이러한 효과를 제거할 필요성이 제기되는 것이며(본 발명의 기술적 과제를 실현하기
위한 출발 컨셉에도 해당한다), 이러한 효과를 제거하면 배경의 그레이 레벨이 거의 비슷해져 단순 문턱치 설정
방법에 의해서 수지골의 경계를 손쉽게 추출할 수 있다.
<32> 손의 X선 촬영 영상이 획득되면(S11), 그 X선 영상으로부터 수지골 경계 영상의 추출을 위한 관심영역을 설정한
다(S12). 관심영역의 크기는 손가락 좌우에 배경이 포함하는 정도의 크기로 하며, 손가락 관절에 관심영역의 중
심을 맞추는 것이 바람직하다. 관심영역의 일예를 도 2에 정사각형 영역으로 표시하였고, 그 크기는 200*200 픽
셀이다.
<33> 관심영역이 설정되면(S12), 그레이 레벨 제거 영상 획득부(11)에 의해 관심영역에서 연부조직에 의한 배경 그레
이 레벨이 제거된 영상을 획득하는 과정(S13)이 수행되는데, 본 과정은 본 발명의 핵심적 과정에 해당한다.
<34> 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨 제거의 필요성은 위에서 언급하였다. 그레이 레벨의 제거를 위해 관심영역에
서 손가락 외곽 경계의 영상을 추출하고(S131), 손가락의 연부조직의 그레이 레벨 트렌드를 피팅(fitting)하고
(S132), 그 피팅 결과를 원래 그레이 레벨 프로파일에서 차감하여(S133) 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이
제거된다. 이하 S131, S132, S133 각 단계에 대해 상세히 설명한다.
<35> 관심영역의 그레이 레벨 히스토그램의 일예가 도 3a에 제시되어 있다.
<36> 도 3a의 히스토그램을 보면 어두운 영역의 높은 피크는 배경에 의한 것이고, 중간의 낮은 피크는 손가락 연부조
직에 의한 것이고, 밝은 쪽의 낮은 피크는 골단골과 골간단 등의 수지골에 의한 것이다. 피험자에 따라서 중간
과 밝은 쪽의 피크는 서로 겹쳐 구분하기 어려운 경우가 있다.
<37> 손가락 외곽 경계 영상 추출부(111)는 손가락 외곽 경계 영상의 추출을 위하여(S131) 히스토그램의 어두운 쪽
최초 피크 그레이 레벨(도 3a의 P)을 검출하고, 피크 이하 히스토그램의 표준편차(σ)를 계산하고, 관심영역에
서 문턱치는 P 내지 P+5σ로 설정하여 이진 영상(binary image)을 얻는다. 본 실시예에서는 P+σ로 문턱치를 설
정하였다. 마지막으로 상하좌우 픽셀의 그레이 레벨이 모두 1인 픽셀은 레벨을 0으로 지정하고, 그러지 아니한
픽셀은 레벨을 1로 지정하여 레벨이 1로 지정된 픽셀을 손가락의 외곽 경계로 설정한다. 도 3b에 추출된 손가락
외곽 경계 영상의 일예를 제시하였다.
<38> 손가락의 외곽 경계 영상이 추출되면 피팅부(112)는 손가락의 연부조직의 그레이 레벨 트렌드를 피팅 함수를 이
용하여 피팅한다(S132). 피팅은 손가락 연부조직의 그레이 레벨 트렌드를 수지골 영역으로 내삽(interpolatio
n)하기 위한 과정이다.
<39> 피팅을 위하여, 관심영역에 횡단선을 설정하고 그 횡단선의 연부조직 영역의 그레이 레벨 트렌드를 피팅 함수를
이용하여 피팅한다. 도 3c에 상기 관심영역의 한 횡단선 l 에서의 그레이 레벨 프로파일을 제시하였다. 도 3c를
참조하면, 상기 한 횡단선 l 에서의 그레이 레벨 프로파일이 개략적으로 도시되어 있고, 상기 손가락 외곽 경계
영상의 추출 과정(S131)에서 획득한 좌우측 연부조직 경계점이 각각 픽셀좌표 LEl 및 REl로 표시되어 있다.
<40> 한편, 피팅은 LEl ~ REl 사이에 있는 연부조직의 그레이 레벨 프로파일만으로 실시하여야 한다. 그러나 사전에
연부조직 영역을 알지는 못하므로 좌우 연부조직의 영역 두께를 W로 가정한 후, LEl ~ LEl+W 및 REl-W ~ REl 사
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이의 데이터는 연부조직 그레이 레벨의 표준편차 SD1으로 피팅하고, LEl+W ~ REl-W 사이의 데이터는 연부조직
이외의 그레이 레벨의 표준편차 SD2로 피팅한다. 본 실시예에서는 연부조직에 의한 그레이 레벨 트렌드를 얻기
위하여 SD2를 SD1보다 큰 값으로 하여 연부조직 영역 데이터의 가중치를 높인다. SD2는 SD1의 2배 이상으로 설
정하는 것이 본 발명의 효과를 구현하기에 바람직하다.
이때 피팅 함수는 미분 가능한 다항 함수일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 <41> 상기 피팅 함수로서 4차
이하의 다항 함수 P(x) = C0 + C1x + C2x
2
+ C3x
3
+ C4x
4
를 사용한다. 이 다항식에서 C0, C1, C2, C3, C4는 피팅 파
라미터이며 x는 픽셀의 좌표값이다. 상기 피팅 함수 P(x)를 LEl ~ REl 사이의 그레이 레벨 데이터에 피팅하는 과
정은 레벤버그-마르쿼트(Levenberg-Marquardt) 피팅 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 피팅 결과의 일예가 도
3c에 점선으로 표시되어 있다. 이후 횡단선 l을 관심 영역 안의 모든 줄(row)로 이동하면서 피팅을 실시한다.
<42> 피팅이 마쳐지면, 차감부(113)는 피팅의 결과로 얻어진 영상의 그레이 레벨 P(x)를 상기 S131 단계에서 얻어진
영상의 그레이 레벨 프로파일에서 차감하여(S133) 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거된 영상이
획득된다. 도 3d에 상기 관심영역 안에서 연부조직 배경 그레이 레벨이 제거된 영상의 일예를 도시한 것이다.
상기 영상은 가시성을 향상시키기 위하여 대조도를 높여 도시한 것이다.
<43> 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨이 제거되면, 외곽 경계 영상 도출부(12)는 그레이 레벨이 제거된 영상에서
수지골의 외곽 경계 영상을 도출하게 된다(S14).
<44> 도 3d를 참조하면, 관심영역 X선 영상은 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨 트렌드가 차감되었기 때문에 수지골
영역 이외의 영역은 비슷한 밝기의 어두운 영역이다. 따라서 수지골 영역은 적절한 문턱치를 설정하여 분리할
수 있다. 적절한 문턱치 설정을 위하여 이진화 부(121)는 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨 트렌드가 차감된
관심영역 영상에 손가락 외곽 경계 추출 과정(S131)에서 사용했던 방법으로 문턱치(threshold)를 설정한다. 다
만 히스토그램은 배경 그레이 레벨이 제거된 영상에 관한 것이 될 것이다.
<45> 이진화 부(121)는 문턱치에 따라 그레이 레벨이 제거된 영상을 이진화하고(S141), 잡신호 제거부(122)는 이렇게
이진화 처리된 영상에 영상처리 기법인 클로징(closing)과 오프닝(opening)을 실시하여 수지골 및 배경 영역에
존재하는 잡신호를 제거한다(S142). 도 4a에 상기 문턱치에 의하여 이진화되고, 클로징과 오프닝이 가해진 영상
이 제시되어 있다.
<46> 이후, 수지골 경계 설정부(123)는 클로징과 오프닝에 의해 잡신호가 제거된 영상에서 상하좌우 픽셀의 그레이
레벨이 모두 1인 픽셀은 레벨을 0으로 지정하고, 그러하지 아니한 픽셀은 레벨을 1로 지정하여 레벨이 1로 지정
된 픽셀을 수지골 경계로 설정한다(S143). 이진화 과정에서 수지골 내부에 그레이 레벨이 0인 어두운 영역이 생
길 수 있어 이에 의한 잘못된 경계선이 추출될 수 있다. 이런 경우 관심영역에서 횡단선을 따라 가장 멀리 떨어
진 좌우 경계를 최종 수지골 경계로 설정할 수 있다. 도 4b에 상기 수지골 경계 추출 영상의 일예를
제시하였다.
<47> 본 방법발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하
다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의
기록장치를 포함한다.
<48> 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치
등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨
터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있
는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
<49> 이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상
의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수
있음을 이해할 수 있을 것이다.
<50> 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전
술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함
된 것으로 해석되어야 할 것이다.
발명의 효과
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본 발명에 따르면 손의 X선 영상을 이용하여 수지골 경계를 추출하고자 할 <51> 때 손가락의 연부조직에 의한 배경
그레이 레벨 트렌드를 제거함으로써 수지골 경계 추출의 정확도를 높일 수 있다.
도면의 간단한 설명
<1> 도 1a는 본 방법 발명의 바람직한 일 흐름예를 제시한 도면이다.
<2> 도 1b는 본 시스템 발명의 바람직한 일 실시예의 구성을 제시한 도면이다.
<3> 도 2는 손의 X선 촬영 영상 및 수지골 경계 추출을 위하여 설정한 관심영역의 일예를 제시한 도면이다.
<4> 도 3a는 도 2에 제시된 관심영역의 그레이레벨 히스토그램의 일예를 제시한 도면이다.
<5> 도 3b는 도 2에 제시된 관심영역에서 손가락 외곽 경계 추출 영상의 일예를 제시한 도면이다.
<6> 도 3c는 도 2에 제시된 관심영역의 한 횡단선을 l 에서의 그레이 레벨 프로파일을 제시한 도면이다.
<7> 도 3d는 도 2에 제시된 관심영역에서 연부조직에 의한 배경 그레이 레벨 트렌드가 제거된 영상의 일예를 제시한
도면이다.
<8> 도 4a는 도 3d의 영상을 문턱치를 사용하여 이진화하고, 클로징과 오프닝을 실시한 영상의 일예를 제시한 도면
이다.
<9> 도 4b는 도 3a의 영상에서 경계를 추출 영상의 일예를 제시한 도면이다.
도면
도면1a
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도면1b
도면2
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도면3a
도면3b
도면3c
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도면3d
도면4a
도면4b
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