KR100620073B1

KR100620073B1 - Human body image acquisition system and method

Info

Publication number: KR100620073B1
Application number: KR1020040067172A
Authority: KR
Inventors: 박선라; 박종오
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-09-08
Also published as: KR20060018679A

Abstract

본 발명은 인체 내 이미지 획득 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 반사장치를 이용하여 인체 내부의 한 지점을 둘러싼 주위 영역까지 영상화하여 인체 내부를 빠르고 간편하게 검사할 수 있는 인체 내 이미지 획득 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 반사장치의 반사면을 통해 반사되는 반사광으로부터 이미지를 획득하는 캡슐형 내시경과, 상기 캡슐형 내시경이 획득한 이미지를 수신하여 평면 이미지로 영상 처리하는 외부 수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 여기서 캡슐형 내시경은 전부 또는 일부가 반사성을 띄는 반사면을 갖는 적어도 하나의 반사장치를 포함한다.The present invention relates to an image acquisition system and method in the human body, and more particularly to an image acquisition system and method in the human body that can quickly and easily examine the human body by imaging the surrounding area surrounding a point inside the human body using a reflector will be. To this end, the present invention comprises a capsule endoscope for obtaining an image from the reflected light reflected through the reflecting surface of the reflector, and an external receiver for receiving the image obtained by the capsule endoscope to process the image into a planar image It is characterized by. Here, the capsule endoscope includes at least one reflector having a reflective surface in which all or part thereof is reflective.

Description

INSIDE HUMAN BODY IMAGE AQUSITION SYSTEM AND METHOD}

도 1은 본 발명에 의한 캡슐형 내시경의 내부 구성도.1 is an internal configuration of the capsule endoscope according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 이미지 획득장치의 구성도.2 is a block diagram of an image acquisition device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 인체 내 이미지 획득 시스템의 개략도.3 is a schematic diagram of an intra-body image acquisition system according to the present invention;

도 4는 원형의 이미지를 평면 이미지로 변환하는 과정을 설명하는 예시도. 4 is an exemplary diagram illustrating a process of converting a circular image into a planar image.

도 5는 캡슐형 내시경에 의해 획득된 이미지의 예시도.5 is an illustration of an image obtained by a capsule endoscope.

도 6은 도 5의 이미지를 영상처리하여 얻은 평면 이미지의 예시도.6 is an exemplary view of a planar image obtained by image processing the image of FIG.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **** Explanation of symbols on the main parts of the drawing **

10 : 캡슐형 내시경 11 : 광창10: capsule endoscope 11: light window

12 : 수납체 13 : 반사장치12: housing 13: reflector

14 : 이미지 센서 15 : 광원14: image sensor 15: light source

16 : 전원공급부 17 : 데이터 송신부16: power supply unit 17: data transmission unit

20 : 외부 수신장치 21 : 데이터 수신부20: external receiver 21: data receiver

22 : 영상 처리부 23 : 디스플레이부 22: image processing unit 23: display unit

본 발명은 인체 내 이미지 획득 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 반사장치를 이용하여 인체 내부의 한 지점을 둘러싼 주위 영역까지 영상화하여 인체 내부를 빠르고 간편하게 검사할 수 있는 인체 내 이미지 획득 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image acquisition system and method in the human body, and more particularly to an image acquisition system and method in the human body that can quickly and easily examine the human body by imaging the surrounding area surrounding a point inside the human body using a reflector will be.

인체 내부에서 의학적 정보를 수집하기 위한 여러 가지 이미지 획득 시스템이 개발되어 사용되고 있다. 인체 내부의 이미지 획득 시스템으로서 대표적인 것은 내시경이다. 일반적으로, 케이블에 연결된 내시경을 환자의 목구멍이나 항문을 통해 인체 내부로 삽입하여, 위나 대장 등 인체 내부의 이미지를 획득한다. 내시경은 신뢰성이 높고 인체 내부에서 수집한 데이터의 품질이 우수하다는 장점이 있지만, 내시경 시술을 받는 환자에게 큰 고통을 줄 수 있다. 따라서 현재 케이블 삽입이 필요없는 캡슐형 내시경이 개발되어 상용화되고 있다. 이 캡슐형 내시경은 알약과 같이 환자가 삼키기만 하면 내시경의 카메라에서 포착된 인체 내부의 이미지가 외부의 수신기로 전송되어 모니터에서 이를 재현할 수 있다. Various image acquisition systems have been developed and used to collect medical information inside the human body. An endoscope is an exemplary image acquisition system inside the human body. In general, an endoscope connected to a cable is inserted into the human body through the throat or anus of the patient, thereby obtaining an image of the human body such as the stomach or the large intestine. Endoscopy has the advantages of high reliability and good quality of data collected inside the human body, but it can be very painful for patients undergoing endoscopy. Therefore, a capsule endoscope that does not require cable insertion is currently being developed and commercialized. The capsule endoscope, like a pill, swallows the patient's internal image captured by the endoscope's camera to an external receiver that can be reproduced on a monitor.

캡슐형 내시경의 동작을 살펴 보면, 전방에 장착된 백색광원에서 발산된 백색광을 인체 내부에 조사하고 반사되어 나오는 반사광을 렌즈를 통해 집중시켜 이미지 센서로 보낸다. 이미지 센서에 입력된 반사광은 전기적 신호로 변환되고 내부의 각종 회로를 통해 처리되어 외부의 수신장치로 전송된다.Looking at the operation of the capsule endoscope, the white light emitted from the front mounted white light source is irradiated to the inside of the human body and the reflected light reflected through the lens is sent to the image sensor. The reflected light input to the image sensor is converted into an electrical signal, processed through various internal circuits, and transmitted to an external receiver.

인체 내부에 투입된 캡슐형 내시경이 인체 내부의 다른 부분의 이미지를 획득하기 위해서는, 캡슐형 내시경에 이미지 획득 방향으로 조준될 수 있는 부가적인 광학장치 또는 캡슐형 내시경의 방향 전환을 위한 회전장치가 필요하다. In order for the capsule endoscope inserted into the human body to acquire an image of another part of the human body, the capsule endoscope needs an additional optical device that can be aimed in the direction of image acquisition or a rotation device for reorienting the capsule endoscope. .

그러나 전방위 영상화를 위해 별도의 광학장치나 회전장치를 사용하기 때문에, 캡슐형 내시경의 단가가 증가하고 전력 소모가 많아진다는 문제점이 있다. However, since a separate optical device or a rotating device is used for omnidirectional imaging, there is a problem in that the cost of the capsule endoscope increases and power consumption increases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전방위 영상화를 위한 별도의 장치가 없어도 간편하고 신속하게 인체 내부의 360도 전방위 이미지를 획득할 수 있는 인체 내 이미지 획득 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above problems, and provides an image acquisition system and method in the human body that can easily and quickly obtain a 360-degree omnidirectional image inside the human body without a separate device for omnidirectional imaging For the purpose of

이를 위해, 본 발명에 의한 인체 내 이미지 획득 시스템은 반사장치의 반사면을 통해 반사되는 반사광으로부터 이미지를 획득하는 캡슐형 내시경과, 상기 캡슐형 내시경이 획득한 이미지를 수신하여 평면 이미지로 영상 처리하는 외부 수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.To this end, the intra-body image acquisition system according to the present invention receives an image obtained by the capsule endoscope to obtain an image from the reflected light reflected through the reflecting surface of the reflector, and receives the image obtained by the capsule endoscope to process the image into a planar image Characterized in that it comprises an external receiver.

또한, 본 발명에 의한 캡슐형 내시경은 전부 또는 일부가 반사성을 띄는 반사면을 갖는 적어도 하나의 반사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다In addition, the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that it comprises at least one reflector having a reflective surface in which all or part of the reflective endoscope is reflective

또한, 본 발명에 의한 인체 내 이미지 획득 방법은 반사장치의 원형의 반사면을 통해 반사되는 반사광을 수광하는 단계와, 상기 반사광으로부터 원형의 이미지를 획득하는 단계와, 상기 원형의 이미지의 원둘레(θ) 및 반지름(r)을 xy 좌표축으로 하여 상기 원형의 이미지를 평면 이미지로 변환하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the image acquisition method according to the present invention comprises the steps of receiving the reflected light reflected through the circular reflecting surface of the reflecting apparatus, obtaining a circular image from the reflected light, and the circumference of the circular image (θ) And converting the circular image into a planar image using the radius r as the xy coordinate axis.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 인체 내 이미지 획득 시스템에서 사용되는 캡슐형 내시경(10)의 내부 구성도이다. 1 is an internal configuration of the capsule endoscope 10 used in the human body image acquisition system according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 캡슐형 내시경(10)의 외부는 빛이 통과할 수 있는 재질로 이루어진 돔 형태의 광창(11)과 캡슐형 내시경(10)의 각종 소자들을 수납 및 보호하는 장방형의 수납체(12)로 이루어져 있고, 캡슐형 내시경(10)의 내부는 광창(11)을 통해 들어오는 반사광을 이미지 센서(14)로 반사해 주는 반사장치(13), 반사장치(13)에서 반사된 반사광을 이미지로 변환하는 이미지 센서(14), 빛을 발산하는 복수 개의 광원(15)을 포함하는 광원장치, 캡슐형 내시경(10)에 전원을 공급하는 전원공급부(16) 및 외부 수신장치(20)(도 3 참조)에 데이터를 송신하는 데이터 송신부(17)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the outside of the capsule endoscope 10 is a rectangular shape for accommodating and protecting various elements of the dome-shaped light window 11 and the capsule endoscope 10 made of a material that can pass light. Comprising a receiving body 12, the inside of the capsule endoscope 10 is reflected by the reflector 13, reflecting device 13 for reflecting the reflected light coming through the light window 11 to the image sensor 14 An image sensor 14 for converting reflected light into an image, a light source device including a plurality of light sources 15 for emitting light, a power supply unit 16 for supplying power to the capsule endoscope 10, and an external receiver 20. (See FIG. 3) includes a data transmitter 17 for transmitting data.

캡슐형 내시경(10)의 내부 구조를 구체적으로 살펴 보면, 반사장치(13)가 광창(11)의 내면에 부착되고 반사장치(13) 뒤에 각종 회로가 집적되어 있는 이미지센서(13)가 배치된다. 반사장치(13)와 이미지센서(14) 사이의 거리는 반사장치(13)에 의해 반사된 빛이 이미지 센서(14)의 표면에 집속될 수 있도록 조정된다. 또한, 복수 개의 광원(15)이 이미지 센서(14)를 포위하면서 캡슐형 내시경(10)의 둘레를 따라 배치되어 광원장치를 구성한다. Looking at the internal structure of the capsule endoscope 10 in detail, the image sensor 13 is attached to the reflector 13 is attached to the inner surface of the light window 11, the various circuits are integrated behind the reflector 13 is disposed . The distance between the reflector 13 and the image sensor 14 is adjusted so that the light reflected by the reflector 13 can be focused on the surface of the image sensor 14. In addition, a plurality of light sources 15 are arranged along the circumference of the capsule endoscope 10 while surrounding the image sensor 14 to constitute a light source device.

도 2는 본 발명에 의한 이미지 획득장치의 구성을 나타낸다. 반사장치(13)는 전부 또는 일부가 반사성을 띠는 반사면을 가진 물체라면 어떤 것이라도 가능하다. 2 shows a configuration of an image acquisition device according to the present invention. The reflector 13 may be any object as long as the object has a reflective surface in which all or part thereof is reflective.

반사장치(13)의 형태에 따라 획득할 수 있는 이미지가 달라지는데, 본 발명의 실시예에서는 반사장치(13)로서 반원 또는 포물선 형태의 볼록 거울을 사용하고 있다. 본 발명의 실시예에서는, 캡슐형 내시경(10)이 반원 형태를 가진 하나의 반사장치(13)를 포함하고 있는 것으로 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반사장치의 구조, 형태 또는 배치에 따라 획득되는 이미지 연구를 통해 다른 형태 및 두 개 이상의 반사장치를 포함할 수 있다. The image that can be acquired varies depending on the shape of the reflector 13. In the embodiment of the present invention, a semicircular or parabolic convex mirror is used as the reflector 13. In the exemplary embodiment of the present invention, the capsule endoscope 10 includes one reflective device 13 having a semicircular shape, but is not limited thereto, and may be acquired according to the structure, shape, or arrangement of the reflective device. The resulting image studies may include different shapes and two or more reflectors.

도 2에 도시된 바와 같이, 인체 내부에서 반사된 광은 반사장치(13)에서 다시 한 번 반사되어 이미지 센서(14)로 들어가게 된다. 종래에는 인체 내부에서 반사된 광 중에서 일정 부분에 해당하는 반사광만이 렌즈를 통해 집속되어 이미지의 범위가 좁았으나, 본 발명에서는 상기 일정 부분을 둘러싼 360도 전방위로부터 반사광이 반사장치(13)에서 반사되어 이미지 센서(14)로 들어가기 때문에, 소위 파노라마 이미지를 획득할 수 있게 된다. As shown in FIG. 2, the light reflected from inside the human body is reflected by the reflector 13 and enters the image sensor 14. Conventionally, only the reflected light corresponding to a certain portion of the light reflected from the inside of the human body is focused through the lens, thereby narrowing the range of the image. However, in the present invention, the reflected light is reflected by the reflector 13 from 360 degrees around the predetermined portion. And enters the image sensor 14, so that a so-called panoramic image can be obtained.

파노라마 이미지란 2차원 이미지로 3차원 이미지 효과를 내면서 어떤 지점을 둘러싼 주위 환경을 시각화한 것을 말한다. 이러한 파노라마 이미지는 특수한 지점의 전경(全景)을 시각화하거나 내부 공간을 시각화하는데 유용하게 사용될 수 있다. A panoramic image is a visualization of the surrounding environment around a point while creating a three-dimensional image effect with a two-dimensional image. Such a panoramic image can be usefully used to visualize the foreground of a particular point or to visualize the internal space.

도 3은 본 발명에 의한 인체 내 이미지 획득 시스템의 개략도를 나타낸다. 3 shows a schematic diagram of an intra-body image acquisition system according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 인체 내 이미지 획득 시스템은 인체 내부에 투입되어 인체 내부의 이미지를 획득하는 캡슐형 내시경(10) 및 캡슐형 내시경(10)에서 전송된 이미지를 수신하여 영상화하는 외부 수신장치(20)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, the image acquisition system in the human body receives an image received from the capsule endoscope 10 and the capsule endoscope 10 that are input into the human body to obtain an image of the human body. It consists of the apparatus 20.

외부 수신장치(20)는 캡슐형 내시경(10)으로부터 이미지를 수신하는 데이터 수신부(21), 수신한 이미지를 평면 이미지로 영상 처리하는 영상 처리부(22) 및 변환된 평면 이미지를 화면에 영상으로 보여주는 디스플레이부(23)를 포함한다. The external receiver 20 displays the data receiver 21 for receiving an image from the capsule endoscope 10, the image processor 22 for image processing the received image as a planar image, and the converted planar image as an image. And a display unit 23.

이와 같이 구성된 인체 내 이미지 획득 시스템의 동작을 살펴 본다. It looks at the operation of the image acquisition system in the human body configured as described above.

우선, 캡슐형 내시경(10)의 반사장치(13)를 통해 반사된 반사광이 이미지 센서(14)로 들어간다. 이미지 센서(14)는 반사광을 이미지로 변환하고 변환된 이미지는 데이터 송신부(17)를 통해 외부 수신장치(20)로 전송된다. First, the reflected light reflected through the reflector 13 of the capsule endoscope 10 enters the image sensor 14. The image sensor 14 converts the reflected light into an image, and the converted image is transmitted to the external receiver 20 through the data transmitter 17.

캡슐형 내시경(10)에서 획득된 이미지는 도 5에 도시된 바와 같이, 원형의 이미지가 된다. 이 원형의 이미지의 중앙에 이미지 센서(14)의 일부가 원형(30)으로 나타난다. 이것은 반사장치(13)에 반사된 이미지 센서(14)의 형상이 파노라마 이미지에 포함된 것이다. 상기 원형(30)의 이미지는, 도 1에 도시된 바와 같이 반사장치(13)에서 바라보았을 때 이미지 센서(14)가 중앙에 위치해 있으므로, 인체 내부에서 반사된 광이 상기 반사장치(13)에서 다시 반사되는 과정에서 상기 이미지 센서(14)의 형태도 반사되기 때문에 생성되는 것이다. 따라서 원형의 이미지 중앙에 나타난 원형(30)을 제거할 필요가 있으며, 이를 위해 원형의 이미지를 평면 이미지로 변환하는 과정이 필요하다.The image acquired by the capsule endoscope 10 becomes a circular image, as shown in FIG. 5. In the center of this circular image a portion of the image sensor 14 appears as a circular 30. This includes the shape of the image sensor 14 reflected by the reflector 13 in the panoramic image. As the image of the circle 30 is viewed from the reflector 13 as shown in FIG. 1, since the image sensor 14 is located at the center, the light reflected from the inside of the human body is reflected from the reflector 13. Since the shape of the image sensor 14 is also reflected in the process of being reflected again, it is generated. Therefore, it is necessary to remove the circle 30 appearing in the center of the circular image, and for this purpose, a process of converting the circular image into a planar image is necessary.

외부 수신장치(20)의 데이터 수신부(21)를 통해 수신된 원형의 이미지는 영상 처리부(22)에서 평면 이미지로 영상 처리된다. The circular image received through the data receiver 21 of the external receiver 20 is image processed by the image processor 22 into a planar image.

도 4는 원형의 이미지를 평면 이미지로 변환하는 과정을 설명하는 예시도를 나타낸다. 4 is an exemplary diagram illustrating a process of converting a circular image into a planar image.

우선, 도 2에서와 같이 반사장치(13)를 통해 반사된 광이 이미지 센서(14)에 들어가면, 도 4(a)에 도시된 바와 같은 원형의 이미지가 생성된다. 이 원형의 이미지의 원둘레(θ) 및 반지름(r)을 xy 좌표축으로 하여 영상 처리를 수행하게 되면 원형의 이미지가 도 4(b)와 같은 평면 이미지로 변환된다. First, as shown in FIG. 2, when light reflected through the reflector 13 enters the image sensor 14, a circular image as shown in FIG. 4A is generated. When image processing is performed using the circumference θ and the radius r of the circular image as the xy coordinate axes, the circular image is converted into a planar image as shown in FIG. 4 (b).

상기와 같은 방법으로 도 5에 도시된 이미지를 평면 이미지로 영상 처리하게 되면, 도 6과 같은 평면 이미지를 얻을 수 있다. When the image illustrated in FIG. 5 is processed into a planar image by the above method, the planar image as shown in FIG. 6 may be obtained.

상기 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 캡슐형 내시경에 반사장치를 장착함으로써 전방위 영상을 위한 별도의 광학장치나 회전장치 없이 360도 전방위 인체 내부의 파노라마 이미지를 획득할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of acquiring a panoramic image of a 360-degree omnidirectional human body without a separate optical device or a rotating device for an omnidirectional image by mounting a reflector to the capsule endoscope.

또한, 반사장치만을 이용하기 때문에 빠르고 간편하게 인체 내부의 파노라마 이미지를 획득할 수 있으며 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, since only the reflector is used, a panoramic image of the inside of the human body can be obtained quickly and easily, and power consumption can be reduced.

Claims

A capsule endoscope for obtaining an image from the reflected light reflected through the reflecting surface of the reflecting device,

And an external receiver configured to receive the image obtained by the capsule endoscope and process the image into a planar image.

The method of claim 1,

The reflection surface of the reflector is an image acquisition system in the human body, characterized in that the convex surface of the semi-circle or parabolic form.

A capsule endoscope, characterized in that it comprises at least one reflector having a reflecting surface which is partially or partially reflective.

The method of claim 3, wherein

The reflector is a capsule endoscope, characterized in that attached to the inner surface of the light window through which light passes.

The method of claim 3, wherein

The reflector is a capsule endoscope, characterized in that the convex mirror of the semi-circular or parabolic form.

Receiving reflected light reflected through the circular reflecting surface of the reflecting apparatus,

Obtaining a circular image from the reflected light;

And converting the circular image into a planar image using the circumference (θ) and radius (r) of the circular image as xy coordinate axes.