KR100998805B1

KR100998805B1 - 화상 합성 장치

Info

Publication number: KR100998805B1
Application number: KR1020087014698A
Authority: KR
Inventors: 마사야 가쯔마따; 오사무 곤노
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2010-12-06
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: KR20080077209A; US20070140539A1; CN101331519B; CN101331519A; WO2007072954A1; US8050519B2; EP1964061A1

Abstract

생활 치아와 같은 측정 대상의 색과, 측정 대상과 비교할 비교 대상의 색을 비교하기 쉬운 형태로 사용자에게 표시한다. 본 발명은 생활 치아의 컬러 화상으로부터 생활 치아의 화상(이하, "측정 대상 화상"이라 함)을 추출하고, 쉐이드 가이드의 컬러 화상으로부터 쉐이드 가이드의 화상(이하, "비교 대상 화상"이라 함)을 추출하기 위한 화상 추출부, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상에 합성 기준선을 설정하기 위한 합성 기준선 설정부, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 합성하여 합성 화상을 형성하기 위한 합성부, 그리고 합성 화상에서 합성 기준선에서의 윤곽이 일치하지 않은 경우에 윤곽이 일치하도록 측정 대상 화상과 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 보정하기 위한 보정부를 포함하는 화상 합성 장치를 제공한다.

측정, 비교, 기준선, 생활 치아, 쉐이드 가이드, 합성, 보정, 색도

Description

화상 합성 장치{IMAGE COMBINING APPARATUS}

본 발명은 복수의 화상을 합성하기 위한 화상 합성 장치(image combining apparatus)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 치아, 피부 등의 측색(colorimetry)을 수행하기 위한 측색 장치에 사용하기에 적합한 화상 합성 장치, 화상 합성 방법 및 화상 합성 프로그램에 관한 것이다.

본 출원은 일본 특허 출원 제2005-365215호에 기초한 것으로, 그 내용을 참조로서 원용한다.

최근에 미용과 건강에 대한 관심이 증가되고 있다. 예를 들면 미용 산업에 있어서는 피부의 멜라닌 색소를 억제하기 위한 미백 기능(whitening)이 미를 추구하는 유행 분야가 되고 있다.

종래의 피부 진단시에는, 모니터 상에서 피부 표면의 확대 화상을 관찰할 수 있도록 설계된 피부 진단 카메라 시스템을 사용해 왔다. 이들 시스템은 예를 들면 피부과, 에스테틱 살롱(aesthetic salon), 미용 상담 등에 사용된다. 피부과의 경우에는 예를 들면 피부의 고랑(groove)이나 범프(bump)의 화상을 관찰함으로써, 피부 표면의 특징을 진단하여 상담할 수 있다.

치과 분야에서는, 세라믹 크라운(ceramic crown)과 같은 치과 치료는 미를 추구하는 또 다른 양상이다. 세라믹 크라운을 적용하는 절차는 먼저, 환자의 원 치아색에 근접한 색을 가진 크라운(세라믹으로 만들어진 치관 보철물)을 제작하는 단계와, 그 다음에 이 크라운을 환자의 치아에 씌우는 단계를 포함한다.

통상적으로, 크라운은 후술되는 다음의 처리에 의해 제작된다.

먼저, 치과에서, 치과 의사 등은 환자의 구강의 화상을 취득한다. 구체적으로, 복수의 치아를 포함하는 구강 전체의 화상, 크라운 제작의 대상이 되는 환자의 생활 치아(vital tooth)의 표면의 화상 등을 취득한다.

이어서, 치과 의사는 상이한 색을 가진 복수의 치아 샘플(이하, "쉐이드 가이드(shade guide)"라 함)로부터 환자의 생활 치아의 색에 가장 근접한 쉐이드 가이드를 선택한다(이하, 이 절차를 "쉐이드 테이크(shade take)"라 함). 쉐이드 가이드는 예를 들면 복수의 상이한 색의 세라믹으로 만들어진 치아 형태의 샘플이다.

전술한 절차를 완료시에, 치과 의사는 취득한 화상과, 쉐이드 테이크시에 선택한 쉐이드 가이드와 관련된 특정 식별 번호를 크라운을 만드는 치과 기공소로 보낸다. 그 후, 치과 기공소는 이 정보를 기반으로 크라운을 제조한다.

그러나 전술한 쉐이드 테이크는 치과 의사의 주관적인 판단에 의존하기 때문에 전적으로 정량적이지(quanitative) 못하다는 문제를 가진다. 또한 쉐이드 가이드 및 환자의 치색의 외관은 잇몸의 색조, 환경 조건, 조명(예를 들면 조명 방향 및 색), 치과 의사의 피로도 등과 같은 다양한 요인에 따라 다를 수 있다. 따라서 최적의 쉐이드 가이드를 선택하는 것은 상당히 어려우며, 치과 의사는 상당한 부담을 안게 된다.

따라서, 전술한 치과 의사 등의 부담을 감소시키기 위하여, 쉐이드 테이크와 같은 절차를 지원하는 장치, 예를 들면 환자의 생활 치아의 색에 가장 근접한 쉐이드 가이드를 자동적으로 선택하는 장치가 제안되어 있다.

예를 들면 일본 특허 제3710802호 공보에는, 복수의 치아 기준색의 식별 정보 데이터가 그 치아 기준색의 L*a*b* 표색계(colorimetric system)에서의 색 정보 데이터에 대응하는 데이터 테이블을 컴퓨터에 미리 저장하는 단계, 생활 치아와 치아 기준색을 가진 (상기 "쉐이드 가이드"에 대응한) 기준 샘플을 동시에 취득함으로써 준비된 화상 데이터를 입력하는 단계, 화상 데이터에서 분석된 기준 샘플의 치아 기준색의 L*a*b* 표색계에서의 색 정보 데이터를 치아 기준색의 식별 정보 데이터에 대응하는 데이터 테이블의 치아 기준색의 색 정보 데이터와 실질적으로 일치시키는 색 보정값을 산출하여 생활 치아의 색을 보정하는 단계, 그리고 보정된 생활 치아의 색의 색 정보 데이터에 대응 또는 유사한 색 정보 데이터의 치아 기준색의 식별 정보 데이터를 데이터 테이블로부터 추출하고 이 추출된 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 일본 특허 제3710802호 공보에 개시된 발명에서, 생활 치아의 색과 기준색의 비교 결과 등이 수치로 표현되므로, 사용자가 색차 정도를 직관적으로 알기는 어렵다.

본 발명의 목적은 생활 치아와 같은 측정 대상의 색과, 측정 대상과 비교되는 비교 대상의 색을 비교하기 쉬운 형태로 사용자에게 표시할 수 있는 화상 합성 장치, 화상 합성 방법 및 화상 합성 프로그램을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1 양상에 따라서, 측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상과, 상기 측정 대상과 비교할 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상을 합성하여 화상을 형성하기 위한 화상 합성 장치는, 상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하기 위한 화상 추출부와, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상의 각각에 합성 기준선을 설정하기 위한 합성 기준선 설정부와, 상기 합성 기준선을 따라 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성하여 합성 화상을 형성하기 위한 합성부와, 상기 합성 화상에서 상기 합성 기준선에서의 윤곽이 일치하지 않은 경우에 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 보정하기 위한 보정부를 포함한다.

이 구성에 따르면, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상은 예를 들어 단일 화상으로 결합되어 표시된다. 따라서 사용자는 결합 영역(joined area)의 경계 부분을 보면서 두 화상의 색을 직접 비교할 수 있다. 결과적으로, 사용자는 미소한 색의 차이를 인식할 수 있다. 이 경우에, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상의 크기가 다르고, 합성부에 의해 합성된 합성 화상에서 윤곽이 일치하지 않을 때에도, 보정부에 의해 합성 기준선에서 윤곽을 일치하도록 보정이 행해진다. 따라서 자연적인 합성 화상을 사용자에게 제공할 수 있다.

상기 추출부에서의 용어 "추출"은 측정 대상 화상을 제1 취득 화상으로부터 개별 화상으로서 추출한다는 개념을 포함할 뿐만 아니라, 제1 취득 화상에서 측정 대상 화상의 윤곽을 특정한다는 개념을 포함한다. 비교 대상 화상에 관한 용어 "추출"도 동일한 개념을 포함한다.

전술한 "합성" 방법은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 합성 기준선을 따라 자른 화상 조각들을 결합함으로써 합성을 행할 수 있다. 대안적으로, 각 화상에 설정된 합성 기준선이 서로 일치하도록 각 화상을 오버랩하고, 합성 기준선의 경계의 어느 한쪽에서 상호 투과율을 다르게 함으로써 화상을 합성할 수 있다.

상기 측정 대상은 상이한 색을 가지며 미리 준비된 복수의 색 샘플과 비교해야 할 색을 가진 대상을 말한다. 예를 들면 생활 치아, 피부 등과 같은 인체의 일부 이외에도, 측정 대상의 다른 예로는 커튼, 카펫 등의 인테리어 비품, 가방 및 소파 등의 가죽 제품, 전자 부품, 도장된 차, 벽 등이 있다.

상기 화상 합성 장치에서, 상기 합성 기준선 설정부는 상기 측정 대상 화상의 중심을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로 상기 측정 대상 화상상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 중심을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로서 상기 비교 대상 화상상에 설정할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상에서, 화상의 중심을 통과하는 선이 합성 기준선으로서 설정된다. 따라서, 합성 화상에서 두 화상의 면적비를 실질적으로 동일하게 유지할 수 있어, 균형잡힌 합성 화상을 제공할 수 있다.

상기 화상 합성 장치에서, 상기 합성 기준선 설정부는 상기 측정 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 측정 대상 화상상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 비교 대상 화상상에 설정할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상에서, 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에 수직축 방향을 따라 각 합성 기준선이 설정된다. 따라서 합성 기준선이 후술되는 합성 기준선 시프트부에 의해 시프트되는 경우에, 화상 합성 장치가 그 시프트를 추종할 수 있어, 시프트된 합성 화상을 바로 형성할 수 있다.

상기 화상 합성 장치는 외부 장치를 사용하여 상기 합성 화상에서 상기 합성 기준선을 시프트하기 위한 합성 기준선 시프트부를 더 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 사용자는 합성 기준선을 원하는 위치로 시프트할 수 있다. 따라서 합성 화상에서 측정 대상 화상과 비교 대상 화상의 면적비를 변경할 수 있어, 색을 비교할 위치를 자유롭게 변경할 수 있다.

합성 기준선 시프트부에 의해 합성 기준선이 시프트된 경우에는, 시프트된 합성 기준선을 추가의 처리 없이 이용하는 것은 아니고, 사용자에 의해 시프트된 합성 기준선에 기초하여 측정 대상 화상 및 비교 대상 화상에 합성 기준선을 재설정한다. 따라서 전체 균형을 고려한 적절한 위치에 합성 기준선을 설정할 수 있다. 결과적으로, 시프트된 합성 화상에서 두 화상의 면적비를 적절한 값으로 유지할 수 있어, 윤곽의 왜곡을 감소시킬 수 있다.

상기 화상 합성 장치에서, 상기 보정부는 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 축소 또는 확대할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 간단한 보정 처리에 의해 합성 화상에서의 윤곽을 일치시킬 수 있다.

상기 화상 합성 장치에서, 예를 들면, 상기 측정 대상은 생활 치아일 수 있고, 상기 비교 대상은 쉐이드 가이드일 수 있다.

본 발명에 따라서, 치과용 측색 시스템은, 본 발명의 제1 양상에 따른 화상 합성 장치와, 상기 측정 대상 화상에서 상기 합성 기준선 부근의 색도값을 연산하기 위한 색도값 연산부와, 상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값과, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 색도값 간의 차분을 산출하기 위한 차분 산출부와, 상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 및 상기 색도값의 차분 중 적어도 하나를 상기 합성 화상을 표시하는 화면상에 표시하기 위한 표시 제어부를 포함한다.

이러한 구성에 따르면, 사용자는 측정 대상과 비교 대상의 색을 직접적으로 보는 경우와 비교하여, 경계 부근의 측색 정보를 수치로서 이해할 수 있다. 따라서 시각적 관찰에 의한 주관적인 색 비교와 수치에 의한 객관적인 색 비교를 행할 수 있다.

상기 화상 합성 장치는 특히 치과용 측색 장치에 사용하기에 적합하다.

본 발명의 제2 양상에 따라서, 측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상과, 상기 측정 대상과 비교할 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상을 합성하여 화상을 형성하기 위한 화상 합성 방법은, 상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하는 화상 추출 단계와, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상의 각각에 합성 기준선을 설정하는 합성 기준선 설정 단계와, 상기 합성 기준선을 따라 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성하여 합성 화상을 형성하는 합성 단계와, 상기 합성 화상에서 상기 합성 기준선에서의 윤곽이 일치하지 않은 경우에 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양상에 따라서, 측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상과, 상기 측정 대상과 비교할 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상을 합성하여 화상을 형성하기 위한 화상 합성 프로그램으로서, 상기 화상 합성 프로그램은, 컴퓨터로 하여금, 상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하기 위한 화상 추출 처리와, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상의 각각에 합성 기준선을 설정하기 위한 합성 기준선 설정 처리와, 상기 합성 기준선을 따라 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성하여 합성 화상을 형성하기 위한 합성 처리와, 상기 합성 화상에서 상기 합성 기준선에서의 윤곽이 일치하지 않은 경우에 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 보정하기 위한 보정 처리를 실행하게 한다.

본 발명은, 생활 치아와 같은 측정 대상의 색과, 이 측정 대상과 비교할 비교 대상의 색을 비교하기 쉬운 형태로 사용자에게 표시할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 화상 취득 장치와 크래들의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 광원의 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.

도 3은 신호 보정을 설명하는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라서 치과용 측색 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도 5는 도 4에 도시된 스펙트럼 추정 연산부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 6A 및 도 6B는 입력 감마 보정을 설명하기 위한 그래프이다.

도 7은 화소 보간 연산에서 R 신호 및 B 신호에 적용되는 저역 필터의 예를 도시하는 도면이다.

도 8은 화소 보간 연산에서 G 신호에 적용되는 저역 필터의 예를 도시하는 도면이다.

도 9는 생활 치아의 반사 스펙트럼(샘플 개수 n=2)의 예를 도시하는 그래프이다.

도 10은 잇몸의 반사 스펙트럼(샘플 개수 n=5)의 예를 도시하는 그래프이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라서 생활 치아 영역을 특정하는 방법을 설명 하는 도면이다.

도 12는 측정 영역 설정 처리에서 설정된 측정 영역의 예를 도시하는 도면이다.

도 13은 표시 화면의 예를 도시하는 도면이다.

도 14는 표시 화면의 예를 도시하는 도면이다.

도 15는 도 4에 도시된 화상 합성부의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도 16은 합성 기준선을 설정하기 위한 절차를 설명하는 도면이다.

도 17은 합성부에 의해 준비된 합성 화상의 예를 도시하는 도면이다.

도 18은 보정부에 의한 보정 후의 합성 화상의 예를 도시하는 도면이다.

도 19는 사용자가 이전 합성 기준선을 이동시킨 경우에 합성 기준선을 재설정하기 위한 절차를 설명하는 도면이다.

도 20은 도 15에 도시된 합성 기준선 설정부의 동작을 설명하는 도면이다.

도 21은 수직 합성 기준선의 수가 하나이고 수평 합성 기준선의 수가 하나일 때 합성 화상을 도시하는 도면이다.

도 22는 수직 합성 기준선의 수가 둘이고 수평 합성 기준선의 수가 하나일 때 합성 화상을 도시하는 도면이다.

도 23은 수직 합성 기준선의 수가 셋이고 수평 합성 기준선의 수가 하나일 때 합성 화상을 도시하는 도면이다.

도 24는 수직 합성 기준선의 수가 넷이고 수평 합성 기준선의 수가 하나일 때 합성 화상을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 화상 합성 장치가 치과용 측색 시스템에 사용되는 경우의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 치과용 측색 시스템은 화상 취득 장치(1), 크래들(cradle)(2), 치과용 측색 장치(3) 및 표시 장치(4)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 취득 장치(1)는 광원(10), 화상 취득부(20), 화상 취득 제어부(30), 표시부(40), 그리고 조작부(50)를 주 구성 요소로서 포함한다.

광원(10)은 화상 취득 장치(1)의 선단부 부근에 배치되어, 피사체를 조명하기 위한 적어도 4개의 상이한 파장 대역을 가진 조명광을 발한다. 특히 광원(10)은 상이한 파장 대역의 광을 발하는 7개의 광원(10a 내지 10g)을 구비한다. 각 광원(10a 내지 10g)은 4개의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중심 파장은 다음과 같다: 광원(10a)-약 450 nm, 광원(10b)-약 465 nm, 광원(10c)-약 505 nm, 광원(10d)-약 525 nm, 광원(10e)-약 575 nm, 광원(10f)-약 605 nm, 광원(10g)-약 630 nm. 이들 LED에 대한 발광 스펙트럼 정보는 LED 메모리(11)에 저장되어, 후술하는 바와 같이 치과용 측색 장치(3)에서 사용된다.

이들 광원(10a 내지 10g)은 예를 들면 링(ring) 형태로 배치된다. 이들 배치는 특별히 제한되지 않는데, 예를 들면 4개의 LED가 파장 증가순, 이의 역순 또 는 임의순으로 배열될 수 있다. 모든 LED를 단일 링을 형성하도록 배치하는 것 이외에도, 이들 LED를 복수의 그룹으로 분할하여 각 그룹을 링을 형성하도록 배치할 수도 있다. LED의 구성은 전술한 링 형태로 제한되지 않으며, 후술되는 화상 취득부(20)에 의한 화상 취득을 방해하지 않는 한, 십자형 배치, 직사각형 배치 또는 임의 배치 등의 구성을 채용할 수 있다. 광원(10)의 발광 소자는 LED로 제한되지 않으며, 예를 들면 또 다른 유형의 발광 소자, 또는 LD(laser diode)와 같은 반도체 레이저를 사용할 수 있다.

화상 취득 장치(1)에서, 광원(10)의 피사체측에는 광원(10)으로부터의 조명광을 실질적으로 균일하게 피사체면에 조사하기 위한 조명 광학계를 설치되어 있다. LED의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(13)는 광원(10) 부근에 설치되어 있다.

화상 취득부(20)는 촬상 렌즈(21), RGB 컬러 화상 취득 장치(22), 신호 처리기(23), 그리고 아날로그-디지털(A/D) 변환기(24)를 포함한다. 촬상 렌즈(21)는 광원(10)이 조명한 피사체의 화상을 형성한다. RGB 컬러 화상 취득 장치(22)는 촬상 렌즈(21)에 의해 화상화된 피사체의 화상을 취득하여, 화상 신호를 출력한다. RGB 컬러 화상 취득 장치(22)는 예를 들면 CCD로 형성되고, 그의 센서 감도는 스펙트럼의 가시 광역(wide visible region)을 실질적으로 커버한다. CCD는 모노크롬 또는 컬러 디바이스일 수 있다. RGB 컬러 화상 취득 장치(22)는 CCD로 제한되지 않고, CMOS 화상 센서와 같은 다른 유형의 장치를 사용할 수 있다.

신호 처리기(23)는 RGB 컬러 화상 취득 장치(22)로부터 출력된 아날로그 신 호에 이득 보정, 오프셋 보정 등을 행한다. A/D 변환기(24)는 신호 처리기(23)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 포커스(focus)를 조정하기 위한 포커스 레버(25)가 촬상 렌즈(21)에 접속된다. 이 포커스 레버(25)는 수동으로 포커스를 조정하는 데 사용되고, 포커스 레버(25)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출기(26)가 설치되어 있다.

화상 취득 제어부(30)는 CPU(31), LED 드라이버(32), 데이터 인터페이스(33), 통신 인터페이스 제어기(34), 화상 메모리(35), 그리고 조작부 인터페이스(36)를 포함한다. 이들 각 구성 요소는 로컬 버스(37)에 접속되어, 로컬 버스(37)를 통해 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되어 있다.

CPU(31)는 화상 취득부(20)를 제어하여, 화상 취득부(20)에 의해 취득 및 처리된 피사체의 스펙트럼 화상을 로컬 버스(37)를 통해 화상 메모리(35)에 기록하고, 이 화상을 후술하는 LCD 제어기(41)로 출력한다. LED 드라이버(32)는 광원(10)에 설치된 각 LED의 발광을 제어한다. 데이터 인터페이스(33)는 광원(10)에 설치된, LED 메모리(11)의 내용과 온도 센서(13)로부터의 정보를 수신한다. 통신 인터페이스 제어기(34)는 외부 접속에 사용되는 통신 인터페이스 접점(61)에 접속되고, 예를 들면 USB 2.0 접속을 통해 통신을 수행하기 위한 기능을 가진다. 조작부 인터페이스(36)는 후술되는 조작부(50)상에 구비된 다양한 조작 버튼에 접속되고, 조작부(50)를 통해 입력된 지시를 로컬 버스(37)를 통해 CPU(31)로 보내기 위한 인터페이스로서 기능한다. 화상 메모리(35)는 화상 취득부(20)의 취득 화상 데이터를 일시 저장한다. 이 실시예에서, 화상 메모리(35)는 적어도 7개의 스펙트럼 화상 및 하나의 RGB 컬러 화상을 저장하기 위한 충분한 용량을 가진다.

표시부(40)는 액정 디스플레이(LCD) 제어기(41)와 LCD(42)를 포함한다. LCD 제어기(41)는 CPU(31)로부터 송신된 화상 신호를 기반으로 한 화상, 예를 들면 화상 취득부(20)에 의해 현재 취득되는 화상 또는 이전에 취득된 화상을 LCD(42)상에 표시한다. 필요에 따라, 오버레이 메모리(overlay memory)(43)에 저장된 화상 패턴을 CPU(31)로부터 얻은 화상에 중첩하여(superimpose) LCD(42)상에 표시할 수 있다. 오버레이 메모리(43)에 저장된 화상 패턴은 예를 들면, 수평으로 치아 전체의 화상을 취득하기 위한 수평선, 이에 수직한 교차선, 화상 취득 모드, 취득한 치아의 식별 번호 등이다.

조작부(50)에는 스펙트럼 화상 취득을 시작하기 위한 지시와, 동화상 취득을 시작 또는 종료하기 위한 지시를 사용자가 입력할 수 있도록 하기 위한 다양한 조작 스위치 및 조작 버튼이 설치되어 있다. 특히, 조작부(50)는 화상 취득 모드 스위치(51), 셔터 버튼(52), 뷰어 제어 버튼(53) 등을 포함한다. 화상 취득 모드 스위치(51)는 표준 RGB 화상 취득과 멀티스펙트럼 화상 취득 간의 전환을 위한 것이다. 뷰어 제어 버튼(53)은 LCD(42) 등에 표시된 화상을 변환하기 위한 스위치이다.

화상 취득 장치(1)는 저장 배터리로서 기능하는 내장형 리튬 배터리(60)를 가진다. 화상 취득 장치(1)의 각 구성 요소에 전력을 공급하는 이 리튬 배터리(60)는 충전을 위한 접속점(62)에 접속된다. 이 리튬 배터리의 충전 상태를 표시하기 위한 배터리 LED(63)가 설치되어 있다. 또한 카메라 상태를 표시하기 위한 전원 LED(64), 그리고 화상 취득 동안에 경고를 표시하기 위한 알람 부저(65)가 화상 취득 장치(1)에 더 설치되어 있다.

배터리 LED(63)에는 예를 들면 적색, 황색, 녹색 LED인 3개의 LED가 설치되어 있다. 배터리 LED(63)는 리튬 베터리(60)의 충전 용량이 충분한 경우에는 녹색으로 빛나고, 배터리 충전 용량이 적은 경우, 즉 충전이 필요한 경우에는 황색으로 빛나며, 배터리 충전 용량이 매우 적은 경우, 즉 충전이 긴급히 필요한 경우에는 적색으로 빛난다.

전원 LED(64)는 예를 들면 적색 및 녹색 LED인 2개의 LED가 설치되어 있다. 전원 LED는 화상 취득 준비가 끝난 경우에는 녹색으로 빛나고, 화상 취득 준비가 현재 진행중인 경우(초기 워밍업 등)에는 녹색을 깜빡거리며, 배터리가 현재 충전중인 경우에는 적색으로 빛난다.

알람 부저(65)는 알람 소리를 발생시켜 취득한 화상 데이터가 무효(invalid)임을 표시한다.

화상 취득 장치(1)를 지지하는 크래들(2)은 화상 취득부(20)를 교정하기 위한 색표(color chart)(100), 화상 취득 장치(1)가 올바른 위치에 설치되었는지의 여부를 판정하기 위한 마이크로스위치(101), 전원을 온 및 오프하기 위한 전원 스위치(102), 전원 스위치(102)의 온 및 오프 상태와 함께 온 및 오프되는 전원 램프(103), 화상 취득 장치(1)가 마이크로스위치(101)와 함께 온 및 오프됨으로써 올바른 위치에 장착되었는지의 여부를 나타내는 장착 램프(104)를 포함한다.

장착 램프(104)는 예를 들면 화상 취득 장치(1)가 올바른 위치에 장착된 경 우에는 녹색으로 빛나고, 장착되지 않은 경우에는 적색으로 빛난다. 전원 커넥터(105)가 크래들(2)에 설치되고, AC 어댑터(106)가 이에 접속된다. 화상 취득 장치(1)에 설치된 리튬 배터리(60)의 충전 용량이 감소되고, 배터리 LED(63)가 황색 또는 적색으로 빛나는 경우, 화상 취득 장치(1)가 크래들(2)에 배치될 때에 리튬 배터리의 충전이 시작되도록 크래들(2)을 설계한다.

이러한 구성을 가진 치과용 측색 시스템의 화상 취득 장치(1)는 멀티스펙트럼 화상 취득과 RGB 화상 취득의 모두를 수행할 수 있다. 멀티스펙트럼 화상 취득시에는, 7개의 파장 대역의 조명광(7원색의 조명광)이 순차적으로 피사체에 조사되어, 피사체의 7개의 스펙트럼 화상이 정지 화상으로서 취득된다. RGB 화상 취득 방법의 하나로는 표준 디지털 카메라와 같이 7원색의 조명광보다는 자연광 또는 실내광으로 조명된 피사체의 화상 취득을 장치에 설치된 RGB 컬러 CCD를 이용하여 행하는 것이다. 7원색의 조명빔으로부터 하나 이상의 조명빔을 3개의 RGB 조명빔으로 선택하고 이들을 순차적으로 조사함으로써, 프레임-순차식 정지 화상을 취득할 수 있다.

이들 화상 취득 모드 중에서, RGB 모드는 환자의 얼굴 전체의 화상, 턱 전체의 화상 등을 취득할 때와 같이 큰 영역의 화상을 취득할 경우에 사용된다. 반면에, 멀티스펙트럼 화상 취득은 환자의 하나 이상의 치아의 색을 정확히 측정할 시에, 즉 치아의 측색을 행할 경우에 사용된다.

이하, 본 발명의 주제인 멀티스펙트럼 화상 취득을 이용한 치아의 측색 처리를 설명한다.

<멀티스펙트럼 화상 취득>

먼저, 치과 의사는 크래들(2)로부터 화상 취득 장치를 들어올리고, 화상 취득 장치의 케이스의 발광측에 설치된 장착 구멍(도시 생략)에 접촉 캡을 부착한다. 이 접촉 캡은 유연성 부재로 만들어지고, 실질적으로 원통 형태이다.

이어서, 치과 의사는 화상 취득 모드를 "측색 모드"로 설정하는데, 여기서 피사체는 LCD(42)상에 동화상으로서 표시된다. 치과 의사는, LCD(42)상에 표시된 화상을 보면서, 측정 대상인 환자의 생활 치아를 화상 취득 영역의 적절한 위치에 배치하도록 장치를 위치시키고, 포커스 레버(25)를 사용하여 포커스를 조정한다. 접촉 캡은 특정 대상인 생활 치아를 적절한 화상 취득 위치로 안내하는 형태로 형성되며, 따라서 그러한 위치결정을 쉽게 수행할 수 있다.

일단 위치결정 및 포커스 조정이 완료되면, 치과 의사는 셔터 버튼(52)을 누르고, 그 결과에 대한 신호가 조작부 인터페이스(36)를 통해 CPU(31)로 전송되고, CPU(31)의 제어하에 멀티스펙트럼 화상 취득이 실행된다.

멀티스펙트럼 화상 취득시에, LED 드라이버(32)에 의해 광원(10a 내지 10g)을 순차적으로 구동함으로써, 상이한 파장 대역의 LED 조사광이 피사체에 순차적으로 조사된다. 피사체로부터의 반사광은 화상 취득부(20)의 RGB 컬러 화상 취득 장치(22)의 표면상에 화상을 형성하여, RGB 화상으로서 취득된다. 취득된 RGB 화상은 신호 처리기(23)로 전송된다. 신호 처리기(23)는 입력 RGB 화상 신호에 소정의 화상 처리를 행하고, 그리고 RGB 화상 신호로부터, 광원(10a 내지 10g)의 파장 대역에 따른 하나의 소정의 색의 화상 데이터를 선택한다. 특히, 신호 처리기(23)는 광원(10a 및 10b)에 대응한 화상 신호로부터 B 화상 데이터를 선택하고, 광원(10c 내지 10e)에 대응한 화상 신호로부터 G 화상 데이터를 선택하고, 그리고 광원(10f 및 10g)에 대응한 화상 신호로부터 R 화상 데이터를 선택한다. 따라서 신호 처리기(23)는 조명광의 중심 파장과 실질적으로 일치하는 파장의 화상 데이터를 선택한다.

신호 처리기(23)에 의해 선택된 화상 데이터는 A/D 변환기(24)로 전송되고, CPU(31)를 통해 화상 메모리(35)에 저장된다. 결과적으로, LED의 중심 파장에 대응한 RGB 화상으로부터 선택된 컬러 화상이 멀티스펙트럼 화상으로서 화상 메모리(35)에 저장된다. 화상 취득 동안에, CPU(31)는, 적절한 노광으로 각 파장의 화상 취득을 행하도록, LED의 조사 시간 및 조사 강도, 화상 취득 장치의 전자 셔터 속도 등을 제어하고, 화상 취득 동안에 심각한 온도 변화가 있는 경우에는 알람 부저(65)가 청취가능한 알람을 발생한다.

생활 치아의 또 다른 화상은 LED를 조사하지 않고 취득되어, 외부광 화상으로서 화상 메모리(35)에 저장된다.

그 후, 일단 화상 취득이 완료되고, 치과 의사가 화상 취득 장치(1)를 크래들(2)에 배치하면, 교정(calibration) 화상 측정이 수행된다.

교정 화상 측정은 전술한 멀티스펙트럼 화상 취득에 사용된 것과 동일한 절차를 이용하여 색표(100)의 화상을 취득하기 위한 것이다. 따라서 색표(100)의 멀티스펙트럼 화상은 색표 화상으로서 화상 메모리(35)에 저장된다.

다음, 색표(100)의 화상 취득은 어떠한 LED도 조사하지 않고(암흑하에서) 수 행되고, 이 화상은 암전류 화상(dark-current image)으로서 화상 메모리(35)에 저장된다. 이 암전류 화상은 복수회 화상 취득을 수행하여 얻은 화상을 평균화함으로써 형성될 수 있다.

다음, 화상 메모리(35)에 저장된 전술한 암전류 화상 및 외부광 화상을 이용한 신호 보정이 멀티스펙트럼 화상 및 색표 화상의 각각에 대해 수행된다. 멀티스펙트럼 화상에 대한 신호 보정은 예를 들면 멀티스펙트럼 화상의 화상 데이터로부터 각 화소의 외부광 화상 데이터의 신호값을 감산함으로써 수행되어, 화상 취득 동안의 외부광의 영향을 제거할 수 있다. 마찬가지로, 색표 화상에 대한 신호 보정은 예를 들면 색표 화상의 화상 데이터로부터 각 화소의 암전류 화상 데이터의 신호값을 감산함으로써 수행되어, 온도에 따라 변화하는 CCD의 암전류 노이즈를 제거할 수 있다.

도 3은 색표 화상에 대한 신호 보정 결과의 예를 도시한다. 도 3에서, 수직축은 센서 신호값을 나타내고, 수평축은 입력 광강도를 나타낸다. 실선은 보정 전의 원 신호를 나타내고, 점선은 보정 후의 신호를 나타낸다.

신호 보정 후에, 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상은 로컬 버스(37), 통신 인터페이스 제어기(34), 통신 인터페이스 접속점(61)을 통해 치과용 측색 장치(3)로 송신되고, 도 4에 도시된 바와 같이 치과용 측색 장치(3)의 멀티스펙트럼 화상 메모리(110)에 저장된다.

또한 시스템은, 전술한 색표(100)의 멀티스펙트럼 화상과 암전류 화상이 화상 취득 장치(1)의 화상 메모리(35)에 저장되지 않고 로컬 버스(37), 통신 인터페 이스 제어기(34) 및 통신 인터페이스 접속점(61)을 통하여 치과용 측색 장치(3)로 직접 전송되고, 치과용 측색 장치(3)의 멀티스펙트럼 화상 메모리(110)에 저장되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 전술한 신호 보정은 치과용 측색 장치(3)에서 수행된다.

예를 들면 퍼스널 컴퓨터로 형성된 치과용 측색 장치(3)는 화상 취득 장치(1)의 통신 인터페이스 접속점(61)을 통해 출력되는 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상을 수신하고, 이 멀티스펙트럼 화상에 다양한 유형의 처리를 행한다. 이렇게 함으로써, 높은 수준의 색 재현성을 가진 치아(피사체)의 화상을 형성하고, 치아에 대한 적절한 쉐이드 가이드 번호를 선택하여, 이 정보를 표시 장치(4)상에 표시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들면 치과용 측색 장치(3)는 색도 산출부(70), 쉐이드 가이드 번호 판정부(80), 멀티스펙트럼 화상 메모리(110), RGB 화상 메모리(111), 컬러 화상 작성 처리기(112), 화상 필링부(image filling unit)(113), 쉐이드 가이드 색도 데이터 저장부(114), 화상 표시 GUI부(표시 제어부)(115), 화상 합성부(화상 합성 장치)(116), 그리고 차분 산출부(130)를 포함한다.

색도 산출부(70)는 스펙트럼 추정 연산부(71), 관찰 스펙트럼 연산부(72), 색도값 연산부(73)를 포함한다. 쉐이드 가이드 번호 판정부(80)는 판정 연산부(81)와 쉐이드 가이드 기준 화상 데이터 저장부(82)를 포함한다. 이 쉐이드 가이드 기준 화상 데이터 저장부(82)는 예를 들면, 색 샘플이 일렬로 배치되어 있는 쉐이드 가이드를 제작하는 제작자마다, 쉐이드 가이드 번호와 관련지어, 쉐이드 가이드 화상 데이터를 저장하고, 또한 이들 쉐이드 가이드의 소정의 영역의 스펙트럼 반사율 곡선과 잇몸과 관련된 쉐이드 가이드 화상을 저장한다.

이러한 구성을 가진 치과용 측색 장치(3)에서, 화상 취득 장치(1)로부터 전송된 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상은 먼저 멀티스펙트럼 화상 메모리(110)에 저장되고, 그 후에 색도 산출부(70)로 송신된다. 색도 산출부(70)에서, 먼저 스펙트럼(이 실시예에서는, 스펙트럼 반사율 곡선) 추정 처리 등이 스펙트럼 추정 연산부(71)에 의해 수행된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 추정 연산부(71)는 변환 테이블 작성부(711), 변환 테이블(712), 입력 감마 보정부(input-gamma correction unit)(713), 화소 보간부(714), 화상내 불균일성(intraimage nonuniformity) 보정부(715), 매트릭스 연산부(716), 그리고 스펙트럼 추정 매트릭스 작성부(717)를 포함한다. 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상의 각각에 대하여 개별적으로 입력 감마 보정부(713)와 화소 보간부(714)가 설치되는데, 즉 입력 감마 보정부(713a)와 화소 보간부(714a)는 멀티스펙트럼 화상에 대하여 설치되고, 입력 감마 보정부(713b)와 화소 보간부(714b)는 색표 화상에 대하여 설치된다.

이러한 구성을 가진 스펙트럼 추정 연산부(71)에서, 먼저 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상은 개별적인 입력 감마 보정부(713a, 713b)로 각각 송신되고, 그리고 입력 감마 보정이 수행된 후에, 대응하는 화소 보간부(714a, 714b)에 의한 화소 보간 처리가 행해진다. 이 처리 후에 얻은 신호는 불균일성 보정부(715)로 송신되는 데, 여기서 색표 화상을 사용하여 멀티스펙트럼 화상에 화상내 불균일성 보정 처리가 수행된다. 그 후, 멀티스펙트럼 화상은 매트릭스 연산부(716)로 송신되고, 스펙트럼 추정 매트릭스 작성부(717)에 의해 작성된 매트릭스를 사용하여 스펙트럼 반사율이 산출된다.

이하, 각 부에서 수행되는 화상 처리를 보다 상세히 설명한다.

먼저, 입력 감마 보정 전에, 변환 테이블 작성부(711)가 변환 테이블(712)을 작성한다. 특히 변환 테이블 작성부(711)는 입력 광강도와 센서 신호값을 관련지은 데이터를 포함하고, 이 데이터를 기반으로 변환 테이블(712)을 작성한다. 입력 광강도와 출력 신호값 간의 관계로부터 변환 테이블(712)을 작성하는데, 도 6A에 실선으로 도시된 바와 같이, 예를 들면 이것은 입력 광강도와 센서 신호값이 실질적으로 선형 비례하도록 작성된다.

입력 감마 보정부(713a, 713b)는 이 변환 테이블(712)을 참조함으로써, 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상에 대하여 각각 입력 감마 보정을 수행한다. 이 변환 테이블(712)은 현 센서값 A에 대응한 입력 광강도 D를 구하고, 이 입력 광강도 D에 대응한 출력 센서값 B를 출력하도록 작성되는데, 이 결과는 도 6B에 도시된다. 따라서 입력 감마 보정이 멀티스펙트럼 화상과 색표 화상에 수행될 때, 보정된 화상 데이터는 화소 보간부(714a, 714b)로 각각 송신된다.

화소 보간부(714a, 714b)에서, 화소 보간은 화소 보간을 위한 저역 필터에 의해 입력 감마 보정을 행한 멀티스펙트럼 화상 데이터와 색표 화상 데이터의 각각을 승산함으로써 수행된다. 도 7은 R 신호와 B 신호에 적용되는 저역 필터의 예를 도시한다. 도 8은 G 신호에 적용되는 저역 필터를 도시한다. 이러한 화소 보간을 위한 저역 필터에 의해 각 멀티스펙트럼 화상 데이터값을 승산함으로써, 예를 들면 144x144 화소 화상은 288x288 화소 화상이 된다.

그 후, 화상 보간을 행한 화상 데이터 g_k(x,y)는 화상내 불균일성 보정부(715)로 전송된다.

화상내 불균일성 보정부(715)는 후술되는 수학식 1을 사용하여 멀티스펙트럼 화상 데이터의 화면 중심에서의 휘도를 보정한다.

수학식 1에서, C_k(x,y)는 색표의 취득 화상 데이터, g_k(x,y)는 입력 감마 보정 후의 멀티스펙트럼 화상 데이터, (x₀,y₀)는 중심 화소 위치, δ(=5)는 영역 평균 크기이고, g'_k(x,y)는 화상내 불균일성 보정 후의 화상 데이터이다(여기서 k=1,...,N(파장 대역의 수)).

전술한 화상내 불균일성 보정은 멀티스펙트럼 화상 데이터의 각 데이터값에 대하여 수행된다.

화상내 불균일성 보정 후의 멀티스펙트럼 화상 데이터 g'_k(x,y)는 매트릭스 연산부로 전송된다. 매트릭스 연산부(716)는 화상내 불균일성 보정부(715)로부터의 멀티스펙트럼 화상 데이터 g'_k(x,y)를 사용하여 스펙트럼(스펙트럼 반사율) 추정처리를 수행한다. 이 스펙트럼(스펙트럼 반사율) 추정 처리에서, 380 nm 내지 780 nm의 파장 대역에서의 스펙트럼 반사율의 추정은 1 nm 간격으로 수행된다. 즉 본 실시예에서, 401 차원 스펙트럼 반사율 데이터가 추정된다.

통상, 각 단일 파장에 대한 스펙트럼 반사율을 얻기 위하여, 고가의 커다란 분광계 등을 사용한다. 그러나 본 실시예에서는 피사체가 치아로 한정되므로, 이들 피사체의 소정의 특징을 이용함으로써, 작은 수의 대역으로 401 차원 스펙트럼 반사율 데이터를 추정할 수 있다.

특히, 401 차원 스펙트럼 신호는 멀티스펙트럼 화상 데이터 g'_k(x,y) 및 스펙트럼 추정 매트릭스 Mspe를 이용하여 매트릭스 연산을 수행함으로써 산출된다.

전술한 스펙트럼 추정 매트릭스 Mspe는 카메라의 스펙트럼 감도 데이터, LED의 스펙트럼 데이터, 피사체(치아)의 통계 데이터를 기반으로 스펙트럼 추정 매트릭스 작성부(717)에서 작성된다. 이 스펙트럼 추정 매트릭스의 작성은 특별히 제한되지는 않으며 알려진 방법이 사용된다. 일 예는 S. K. Park and F.O. Huck "Estimation of spectral reflectance curves from multispectrum image data", Applied optics, Vol. 16, pp. 3107-3114(1977)에 상세히 기술되어 있다.

카메라의 스펙트럼 감도 데이터, LED의 스펙트럼 데이터, 피사체(치아)의 통계 데이터 등은 도 4에 도시된 화상 필링부(113)에 미리 저장된다. 카메라의 스펙 트럼 감도가 센서 위치에 따라 변하는 경우, 위치에 따른 스펙트럼 감도 데이터를 얻거나, 혹은 중심 위치의 데이터에 대하여 적절한 보정을 수행할 수 있다.

스펙트럼 추정 연산부(71)가 스펙트럼 감도를 연산할 때, 도 4에 도시된 바와 같이 연산 결과는 멀티스펙트럼 화상 데이터와 함께 쉐이드 가이드 번호 판정부(80), 그리고 색도 산출부(70)에 있는 관찰 스펙트럼 연산부(72)로 송신된다.

스펙트럼 추정 연산부(71)로부터의 정보는 쉐이드 가이드 번호 판정부(80)에 있는 판정 연산부(81)로 송신된다. 판정 연산부(81)는 먼저, 측정할 치아 영역을특정하기 위한 영역 특정 처리를 수행한다.

여기서, 측정할 생활 치아에 대한 정보뿐만 아니라 이웃 치아, 잇몸 등에 대한 정보가 또한 화상 취득 장치(1)에 의해 취득되는 멀티스펙트럼 화상 데이터에 포함된다. 따라서 이 구강내 화상 데이터로부터 측정할 생활 치아를 특정하기 위한 처리가 영역 특정 처리에서 수행된다.

치아의 반사율 스펙트럼(샘플 개수, n=2)의 예는 도 9에 도시되어 있고, 잇몸의 반사율 스펙트럼(샘플 개수, n=5)은 도 10에 도시된다. 도 9 및 도 10에서, 수평축은 파장을 나타내고, 수직축은 반사율을 나타낸다. 치아는 전체적으로 백색이고 잇몸은 적색이므로, 청 파장 대역(예를 들면 400 nm 내지 450 nm) 및 녹 파장 대역(예를 들면 530 nm 내지 580 nm)에서 두 스펙트럼 간에는 큰 차이가 있는데, 이는 도 9 및 도 10으로부터 분명히 알 수 있다. 따라서 본 실시예에서, 생활 치아가 특정 반사 스펙트럼을 가진다는 점에 착안하여, 이 특정 생활 치아 반사율 스펙트럼을 보여주는 화상 데이터 화소로부터 추출함으로써 생활 치아 영역을 특정한 다.

<생활 치아 영역 특정 방법 1>

본 방법에서, 취득한 멀티스펙트럼 화상 데이터(화소 또는 화소 그룹)에 의해 표현되는 화상의 영역에서, n개의 파장 대역의 각 신호값에 의해 결정된 파장 대역 특성값은 n 차원 공간을 형성한다. 따라서 이 차원 공간에서, 측정된 대상의 특성을 나타내는 평면이 규정된다. n 차원 공간에서 표현되는 파장 대역 특성값이 이 평면으로 투영될 때, 그 파장 대역 특성값을 가진 화상 내의 영역이 측정할 생활 치아 영역에 포함된다고 판정함으로써 측정할 영역(윤곽)을 특정한다.

도 11은 본 방법을 사용하여 측정할 생활 치아 영역을 특정하기 위한 방법을 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 7차원 공간은 7개의 파장(λ1 내지 λ7)에 의해 형성된다. 측정할 생활 치아를 최적으로 분리하기 위한 분류 평면은 7차원 공간으로 규정된다. 특히 평면 투영을 위한 분류 스펙트럼 d1(λ)와 d2(λ)을 판정한다. 그 후, 취득한 멀티스펙트럼 화상 데이터로부터 소정의 영역을 먼저 잘라내고, 7차원 공간에 표현되는 특징값을 파장 대역 특성값으로 연산한다. 이 특징값은 잘라내어진 영역에서 각 대역을 이 영역에서 평균화하여 7개의 신호값으로 변환한 때에 얻은 7개의 신호값들의 조합이다. 잘라내어진 영역의 크기는 예를 들면 2 화소 × 2 화소이지만, 이 크기로 제한되지 않으며, 1 화소 × 1 화소, 또는 3 화소 × 3 화소 또는 그보다 클 수 있다.

특징값은 도 11에서 7차원 공간에서 단일 점(single point)으로 표현된다. 이 특징값에 의해 표현되는 7차원 공간의 단일 점을 분류 평면상에 투영하여 분류 평면상의 한 점을 얻는다. 분류 평면상의 이 점의 좌표는 분류 스펙트럼 d1(λ) 및 d2(λ)의 내적(inner product)으로부터 얻을 수 있다. 분류 평면상의 점이 생활 치아의 특성 스펙트럼에 의해 결정되는 분류 평면상의 영역 T, 즉 측정 대상의 특성을 나타내는 평면 영역에 포함된다면, 잘라내어진 영역은 생활 치아의 윤곽에 포함되는 것으로 판정된다. 반면에, 분류 평면상의 점이 잇몸의 특성 스펙트럼에 의해 결정되는 영역 G에 포함된다면, 잘라내어진 영역은 잇몸의 윤곽에 포함되는 것으로 판정된다.

본 방법에서는, 잘라내어진 영역을 변경하는 동안에 이 판정을 순차적으로 수행함으로써 생활 치아 영역을 특정한다. 특히, 측정할 생활 치아 영역은 일반적으로, 취득한 멀티스펙트럼 화상 데이터에 의해 표현되는 화상의 중심 부근에 위치한다. 따라서 잘라내어진 영역을 화상의 중심 부근으로부터 주변을 향해 이동시키면서 그 잘라내어진 영역이 생활 치아 영역에 포함되는지의 여부에 대한 전술한 판정을 순차적을 수행함으로써 측정할 생활 치아 영역(즉, 측정할 생활 치아의 윤곽)을 특정한다. 특히 본 실시예는 특징값을 표준 RGB 화상에 의해 형성된 3차원 공간보다 더 많은 차원을 가진 7차원 공간으로 규정하기 때문에, 측정할 영역(윤곽)을 보다 정확히 특정할 수 있다는 이점이 있다.

<생활 치아 영역 특정 방법 2>

전술한 분류 스펙트럼을 기반으로 한 영역 특정 방법에 부가적으로, 본 방법은 생활 치아에 대해 고유한 신호값(스펙트럼)을 가진 영역을 생활 치아 영역으로서 특정한다. 이는 예를 들면 청 파장 대역과 녹 파장 대역에 대응한 신호값(스펙 트럼)만을 추출하고, 이들 신호값을 비교함으로써 성취된다. 본 방법에 따라서, 비교할 샘플 개수가 낮으므로, 단기간에 영역 특정를 쉽게 수행할 수 있다.

보다 구체적으로는, 분류 스펙트럼을 기반으로 영역 특정을 수행하는 전술한 경우와 유사하게, 화상 중심 부근으로부터 주변을 향해 위치를 이동시키면서 스펙트럼 특성값이 갑자기 변하는 변곡점(inflection point)의 위치를 검출함으로써, 이 위치를 측정할 생활 치아의 윤곽으로서 결정한다. 예를 들면 검출할 대상(생활 치아)과 분리할 대상(잇몸과 같은, 생활 치아와 다른 대상)을 비교하여, 특성 대역 λ1 및 λ2를 선택하고, 이들의 비를 스펙트럼 특성값으로 한다. 검출할 대상이 생활 치아일 때, 두 지점의 비를 예를 들면 λ1=450 nm, λ2= 550nm로서 산출하여 이 비의 변곡점을 얻는다. 따라서 이웃 생활 치아와의 경계를 판정하고, 측정할 생활 치아의 화소를 얻을 수 있다. 각 화소에 대한 특정 수행에 부가적으로, 복수의 화소를 포함하는 화소 그룹의 평균을 취하고, 이 평균을 기반으로 각 화소 그룹에 대한 특정을 수행할 수 있다.

전술한 생활 치아 영역 특정 방법 1 및 2의 어느 쪽을 사용하더라도, 본 실시예에서는 생활 치아에 대한 영역 특정를 수행한다. 그러나 또한 잇몸에 대한 영역 특정를 수행할 수 있다. 생활 치아 이외에도, 다른 용도, 예를 들면 피부과에서의 여드름, 주근깨 등의 영역 특정, 멀티컬러 채색 패턴내의 소정의 채색의 영역 특정 등에 사용될 수 있다. 이들 경우에, 잇몸, 여드름, 주근깨, 페인트 등과 같은 특정할 영역의 특정 스펙트럼이 사용될 수 있다. 예를 들면, 여드름 또는 주근깨의 영역 특정을 수행할 때, 양성 여드름 또는 주근깨의 특정 스펙트럼, 그리고 악성 여드름 또는 주근깨의 특정 스펙트럼이 미리 저장되고, 이들 스펙트럼에 근접한 영역을 특정함으로써, 측정 대상의 영역 특정을 쉽게 수행할 수 있다.

따라서 일단 측정할 생활 치아의 화소가 특정되면, 그 다음, 측정할 생활 치아 영역에서 측정 영역을 설정하기 위한 측정 영역 설정 처리를 수행한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 이들 측정 영역은 치아 표면의 상부, 중앙, 하부에서 직사각 영역으로서 설정된다. 예를 들면 생활 치아의 높이에 대하여 일정한 비율의 면적을 가진 영역을 설정한다. 즉, 생활 치아가 크든지 혹은 작든지, 그 측정 영역 및 위치는 일정한 비율로 설정된다. 측정 영역의 형태는 도 12에 도시된 직사각 형태로 제한되지 않으며, 예를 들면 형태가 원형, 타원 또는 비대칭일 수 있다.

다음, 전술한 바와 같이 설정된 각 측정 영역에 대해, 가장 근접한 쉐이드 가이드를 선택하기 위한 쉐이드 가이드 선택 처리(샘플 선택 처리)를 수행한다. 이 쉐이드 가이드 선택 처리에서, 측정할 생활 치아의 색과, 비교할 쉐이드 가이드의 색을 비교하여 일치하는지를 판정한다. 이 비교는 전술한 바와 같이 각 측정 영역에 대해 수행되는데, 이는 측정 영역의 스펙트럼(이 예에서는, 스펙트럼 반사율)과 쉐이드 가이드 기준 화상 데이터 저장부(82)에 미리 저장된 각 쉐이드 가이드의 스펙트럼(이 예에서는, 스펙트럼 반사율)을 비교하여 두 스펙트럼 간의 차분이 최소인 쉐이드 가이드를 판정함으로써 수행된다.

이는 예를 들면 후술되는 수학식 2를 기반으로 스펙트럼 판정값(J 값)을 구함으로써 성취된다.

수학식 2에서, J 값은 스펙트럼 판정값, C는 정규화 계수, n은 샘플 개수(연산에 사용되는 파장의 수), λ는 파장, f₁(λ)는 판정할 생활 치아의 스펙트럼 감도 곡선, f₂(λ)는 쉐이드 가이드의 스펙트럼 감도 곡선, E(λ)는 판정 감도 보정 곡선이다. 이 실시예에서, 파장 λ에 의존하는, 스펙트럼 감도와 관련된 가중치가 E(λ)를 사용하여 수행된다.

따라서 각 회사의 쉐이드 가이드의 스펙트럼 곡선을 전술한 수학식 2에서 f₂(λ)에 대입하여 각 스펙트럼 판정값 J 값을 산출한다. 최소 스펙트럼 판정값, J 값을 보이는 쉐이드 가이드를 치아에 가장 근접한 쉐이드 가이드 번호인 것으로 판정한다. 이 실시예에서는, 스펙트럼 판정값 J 값이 최소인 순으로 복수의 후보(예를 들면 3)를 추출한다. 물론, 추출할 후보 수가 하나일 수 있다. 전술한 수학식 2에서 판정 감도 보정 곡선 E(λ)은 다양한 가중치를 가질 수 있다.

이와 같이 쉐이드 가이드 번호가 선택된 경우, 이 번호는 판정 연산부(81)로부터 쉐이드 가이드 색도 데이터 저장부(114) 및 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다. 선택된 쉐이드 가이드 번호에 대응한 색도 데이터는 쉐이드 가이드 색도 데이터 저장부(114)로부터 화상 표시 GUI부(115) 및 차분 산출부(130)로 전송된다. 각 쉐이드 가이드 번호에 대한 스펙트럼 판정값(J 값)은 판정 연산부(81)로부터 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다.

반면에 색도 산출부(70)의 관찰 스펙트럼 연산부(72)에서, 관찰에 사용되는 조명광 하에서의 피사체의 스펙트럼 G(x,y,λ)은 관찰에 사용되는 조명광 스펙트럼 S(λ)을 스펙트럼 추정 연산부(71)에서 얻은 생활 치아의 스펙트럼과 승산함으로써 구해진다. S(λ)는 D65 또는 D55 광원, 형광성 광원 등과 같은 생활 치아의 색을 관찰하는 데 사용되는 광원의 스펙트럼이다. 이 데이터는 (도시되지 않은) 입력-프로파일 저장부에 미리 저장된다. 관찰 스펙트럼 연산부(72)에서 얻은, 관찰에 사용되는 조명광하의 피사체의 스펙트럼은 색도값 연산부(73)와 컬러 화상 작성 처리기(112)로 전송된다.

색도값 연산부(73)에서는, 관찰에 사용되는 조명광하에서의 피사체의 스펙트럼으로부터 각 화소에 대한 L*a*b* 색도값이 산출되고, 소정의 영역에서의 L*a*b* 색도값의 평균이 산출되어, 화상 표시 GUI부(115) 및 차분 산출부(130)에 모두 전송된다. 이들 소정의 영역은 예를 들면 생활 치아의 상부, 중앙 및 하부에 위치한 세 위치에서 설정된다.

반면에, 관찰에 사용되는 조명광하에서의 피사체의 스펙트럼 G(x,y,λ)은 관찰 스펙트럼 연산부(72)로부터 컬러 화상 작성 처리기(112)로 전송되고, 모니터상에 표시하기 위한 RGB 화상인 RGB2(x,y)가 생성되어, 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다. 이 RGB 화상에는 에지(edge) 강조 등을 행할 수 있다.

차분 산출부(130)는 색도값 연산부(73)로부터 전송된 소정의 영역에서의 L*a*b* 색도값과 쉐이드 가이드 색도 데이터 저장부(114)로부터 전송된 색도 데이터의 평균에 기초하여, 생활 치아의 색도값과 쉐이드 가이드의 색도값 간의 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*를 산출한다. 또한 차분 산출부(130)는 치아의 소정의 위치에 기초하여 각 화소에 대한 쉐이드 사이드의 색도값과 치아의 색도값 간의 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*를 연산한다. 여기서 "소정의 위치"의 예는 후술하는 바와 같이, 치아 화상과 쉐이드 가이드 화상의 각각에 표시되는 수직 스캐닝선 Y와 수평 스캐닝선 X의 교차점(intersection)이다. 소정의 영역에서 생활 치아와 쉐이드 가이드 간의 색도값 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*, 그리고 각 화소에 대해 산출된 색도값 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*는 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다.

화상 표시 GUI부(115)는 전술한 바와 같이 구해진 RGB 화상, 측정 영역의 L*a*b* 색도값, 쉐이드 가이드 번호 등을 각 부로부터 수신하면, 도 13에 도시된 바와 같이 표시 화면(4)상에 화상을 표시한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 화상 표시 GUI부(115)는 표시 화면의 상부 중앙부에 측정 대상의 컬러 화상 A를 표시하고, 컬러 화상 A의 우측에 측정 대상의 L*a*b* 색도 분포 화상 B를 표시한다. 특히 화상 표시 GUI부(115)는 상하로 이동할 수 있는 수직 스캐닝선 Y, 좌우로 이동할 수 있는 수평 스캐닝선 X를 분포 화상 B상에 표시하고, 그리고 이들 스캐닝선 Y 및 X의 교차점에서 특정되는 기준 위치에서의 색도를 기반으로 색차 분포를 분포 화상 B로서 표시한다.

또한 화상 표시 GUI부(115)는 수직 스캐닝선 Y 또는 수평 스캐닝선 X를 따른 색차의 변동을 화면의 상부 우측에서 선그래프 C로서 표시한다. 사용자가 분포 화 상 B에 표시된 스캐닝선 Y 및 X를 자유롭게 이동할 수 있도록 설계되었기 때문에, 스캐닝선 Y 또는 X를 스캐닝할 때마다, 화상 표시 GUI부(115)는 스캐닝 후의 이들 스캐닝선 Y 및 X의 위치 정보를 차분 산출부(130)로 전송하고, 각 화소에 대한 스캐닝선 Y 및 X의 교차점을 기반으로 치아의 색도값 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*를 다시 산출한다. 그 후, 화상 표시 GUI부(115)는 스캐닝 후의 기준 위치를 기반으로 차분 산출부(130)로부터 색차 분포를 얻고, 이 정보를 신속하게 표시한다.

컬러 화상 A상에, 화상 표시 GUI부(115)는 판정 연산부(81)(도 4를 참조)에서 수행된 측정 영역 설정 처리시에 설정된 복수의 측정 영역을 표시한다. 여기서 치과 의사와 같은 사용자가 복수의 측정 영역의 임의 한 영역 Q를 특정하면, 특정된 측정 영역 Q의 색에 가장 근접한 색으로 선택된 쉐이드 가이드의 컬러 화상 D가 화면의 하부 중심에 표시되고, 그의 L*a*b* 색도 분포 화상 E는 컬러 화상 D의 우측에 표시된다. 화상 표시 GUI부(115)는 차분 산출부(130)로 하여금, 분포 화상 B상에 표시되는 스캐닝선 X 및 Y의 교차점에서의 치아 색도를 기반으로 각 화소에 대한 쉐이드 가이드의 색도 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*를 산출할 수 있도록 해주며, 분포 화상 E상에 그 산출한 쉐이드 가이드의 색차 분포를 표시한다.

또한 분포 화상 E에도 분포 화상 B와 마찬가지로 수직 스캐닝선 Y 및 수평 스캐닝선 X가 도시되고, 화상 표시 GUI부(115)는 수직 스캐닝선 Y 또는 수평 스캐닝선 X를 따른 색차의 변동을 화면의 하부 우측에 선그래프 F로서 표시한다.

화면의 하부 좌측에, 화상 표시 GUI부(115)는 전술한 측정 영역 Q에 대응한 선택된 쉐이드 가이드에 대한 정보 G를 리스트 형태로 표시한다. 여기서, 도 4에 도시된 판정 연산부(81)에서 수행된 쉐이드 가이드 선택 처리에 의해 선택된 3개의 쉐이드 가이드 번호가 스펙트럼 판정값(J 값)의 증가순으로 표시된다. 또한 화상 표시 GUI부(115)는 스펙트럼 판정값(J 값), 그리고 치아의 색도값과 각 쉐이드 가이드 번호에 대한 쉐이드 가이드의 색도값 간의 차분 ΔE, ΔL*, Δa* 및 Δb*를 표시한다.

화면의 상부 좌측에, 화상 표시 GUI부(115)는 표시 모드의 변경을 허용하는 모드 전환 버튼 H를 표시한다. 이들 모드 전환 버튼 H를 선택시에, 화상 표시 GUI부(115)는 표시 화면을 도 14에 도시된 화면으로 변경한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 화상 표시 GUI부(115)는 화면의 상부 좌측에 근접하게 측정된 치아의 컬러 화상을 표시한다. 화면의 하부 중심에, 화상 표시 GUI부(115)는 소정의 조명광하에서 쉐이드 가이드의 컬러 화상을 리스트 형태로 표시하고, 아래에 쉐이드 가이드 번호를 표시한다.

도 14에서, 조명광원으로 "NONE", "D65", "A"가 선택된다. 여기서 "NONE"는 단순히 스펙트럼 반사율 그 자체가 표시되는 경우에 대응한다. 시스템은 풀다운 메뉴(pull-down menus)를 사용하여 조명광을 자유롭게 변경할 수 있도록 설계된다. 따라서 사용자는 원하는 조명광을 쉽게 선택할 수 있고, 원하는 조명광하에서 쉐이드 가이드와 색이 일치하는지를 체크할 수 있다. 도 4에 도시된 쉐이드 가이드 번호 판정부(80)에서 수행되는 쉐이드 가이드 선택 처리에서 사용가능한 쉐이드 가이드로부터 선택된 쉐이드 가이드 번호는 각 쉐이드 가이드 화상의 좌측에 "SG-No"로 표시된다.

화면의 상부 중심에, 화상 표시 GUI부(115)는 측정되는 생활 치아의 색과 쉐이드 가이드의 색 비교가 용이하도록 측정되는 생활 치아와 소정의 쉐이드 가이드를 서로 인접하게 표시하기 위한 비교 영역 R을 표시한다. 생활 치아와 쉐이드 가이드를 비교시에, 화면상에 분리된 위치에 표시된다면 근접한 색 비교가 어려울 수 있으며, 이러한 문제를 제거하기 위해 비교 영역 R을 제공한다.

예를 들면, 화면상에 표시된 쉐이드 가이드들 중에 비교할 쉐이드 가이드를 드래그 앤 드롭(drag and drop)과 같은 사용자 입력 동작에 의해 비교 영역 R로 이동시킬 때, 화상 표시 GUI부(115)는 비교 영역 R로 이동한 쉐이드 가이드 번호를 화상 합성부(116)로 전송한다. 따라서 화상 합성부(116)는 생활 치아 부분과 쉐이드 가이드 부분이 서로 인접하도록 표시된 단일 합성 화상을 비교 영역 R상에 표시하기 위해 화상 합성 처리를 수행한다.

이하, 본 실시예에 따른 화상 합성부(116)를 상세히 기술할 것이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 화상 합성부(116)는 화상 취득부(117), 화상 추출부(118), 합성 기준선 설정부(119), 합성부(120) 및 보정부(121)를 포함한다.

이러한 구성을 가진 화상 합성부(116)에서, 화상 표시 GUI부(115)로부터의 쉐이드 가이드 번호는 화상 취득부(117)로 입력된다. 화상 취득부(117)는 쉐이드 가이드 번호 판정부(80)의 쉐이드 가이드 기준 화상 데이터 저장부(82)로부터 입력 쉐이드 가이드 번호에 의해 특정된 쉐이드 가이드의 컬러 화상(제2 취득 화상)을 취득한다.

또한 화상 취득부(117)는 컬러 화상 작성 처리기(112)로부터 측정할 생활 치 아의 컬러 화상(제1 취득 화상)을 취득한다. 전술한 바와 같이 취득한 쉐이드 가이드의 컬러 화상과 측정할 생활 치아의 컬러 화상은 화상 추출부(118)로 전송된다. 화상 추출부(118)는 측정할 생활 치아의 컬러 화상으로부터 생활 치아 영역(이하, "측정 대상 화상"이라 함)을 추출하고, 쉐이드 가이드의 컬러 화상으로부터 쉐이드 가이드 부분, 즉 생활 치아에 대응한 부분(이하, "비교 대상 화상"이라 함)을 추출한다.

여기서 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 추출하기 위한 방법으로서, 판정 연산부(81)에 사용된 전술한 방법, 즉 "생활 치아 영역 특정 방법 1", "생활 치아 영역 특정 방법 2" 등이 사용될 수 있다. 이 대신에, 예를 들면 두 화상을 모니터(표시 장치)상에 일시적으로 표시할 수 있고, 사용자는 이 영역을 특정할 수 있다. 화상 추출부(118)는 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 추출한 후에 이 정보를 합성 기준선 설정부(119)로 송신한다.

합성 기준선 설정부(119)는 화상 추출부(118)에 의해 추출된 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 합성할 때 기준으로 사용되는 합성 기준선을 설정한다. 합성 기준선 설정부(119)는 예를 들면 측정 대상 화상의 중심을 통과하고, 수직축 방향, 즉 길이 방향에 평행한 선을, 측정 대상 화상에서 합성 기준선으로 설정한다. 유사하게, 합성 기준선 설정부(119)는 비교 대상 화상의 중심을 통과하고, 수직축 방향에 평행한 선을, 비교 대상 화상에서 합성 기준선으로 설정한다. 특히 도 16에 도시된 바와 같이, 수직축 방향으로 최대 길이를 가진 선 Ymax가 설정되고, 선 Ymax의 중심점을 통과하며 선 Ymax에 수직한 선 Xref가 설정된다. 또한 이 선 Xref의 중심점이 판정되고, 이 중심점을 통과하며 선 Ymax에 평행한 선이 합성 기준선으로 설정된다.

합성 기준선 설정부(119)는 전술한 절차에 따라 합성 기준선을 설정한 후에, 합성 기준선이 설정된 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 합성부(120)로 송신한다.

합성부(120)는 합성 기준선을 따라 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 합성한다. 특히 측정 대상 화상을 합성 기준선을 따라 두 부분으로 분할하고, 비교 대상 화상을 합성 기준선을 따라 두 부분으로 분할한다. 그 후, 분할 후에 얻은 측정 대상 화상의 좌측 부분과 분할 후에 얻은 비교 대상 화상의 우측 부분을 결합(join)하여 합성 화상을 형성한다. 이 경우에, 합성 기준선의 중심점이 서로 일치하도록 이들 화상을 바람직하게 결합한다.

그 결과, 도 17에 도시된 바와 같이 측정 대상 화상의 좌측 절반부와 비교 대상 화상의 우측 절반부를 결합한 합성 화상을 형성한다. 합성부(120)는 이 합성 화상을 보정부(121)로 송신한다. 보정부(121)는 합성 기준선상의 윤곽이 합성 화상에서 일치하는 지의 여부를 판정한다. 윤곽이 일치하지 않으며, 측정 대상 화상과 비교 대상 화상 중 적어도 하나를 보정하여 윤곽을 일치시킨다.

예를 들면, 윤곽은 어느 한 화상 또는 두 화상을 축소 또는 확대함으로써 일치된다. 이러한 경우, 수직축 방향의 확대/축소 비가 바람직하게 수평축 방향의 비와 동일할 수도 있지만, 수평축 방향의 비와 다를 수도 있다. 이러한 보정을 수행함으로써, 도 18에 도시된 바와 같이 합성 기준선상의 윤곽이 일치되어 자연스런 합성 화상을 형성한다. 보정 후에 합성 화상은 보정부(121)로부터 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다.

화상 표시 GUI부(115)는 보정부(121)로부터의 합성 화상을 수신 후에 모니터(4)상에 이 합성 화상을 표시한다. 특히 화상 표시 GUI부(115)는 도 14에 도시된 비교 영역 R상에 합성 화상을 표시한다.

또한 화상 표시 GUI부(115)는 비교 영역 R상에 표시된 합성 화상에 합성 기준선(합성 기준선 시프트부)을 표시한다. 이 합성 기준선은 그 위치를 마우스 등에 의해 자유롭게 조정가능하도록 설계된다. 합성 기준선의 위치의 시프트가 지시되면, 합성 기준선 설정부(119)는 그 방향을 기반으로 시프트된 합성 기준선을 설정한다. 수평 방향으로 이 합성 기준선을 시프트함으로써, 사용자는 생활 치아 대 쉐이드 가이드의 표시 비를 자유롭게 변경할 수 있다.

이하, 사용자가 합성 기준선을 시프트하는 경우에서의 합성 화상의 갱신 처리를 상세히 설명할 것이다. 후술되는 설명에서, 비교 영역 R상에 표시되는 합성 화상은 초기 합성 화상으로 설정되고, 초기 합성 화상에서 합성 기준선은 초기 합성 기준선으로 설정된다.

예를 들면, 도 14에서 비교 영역 R상에 표시되는 초기 합성 화상에서, 도 19에 도시된 바와 같이 사용자가 합성 기준선을 우측으로 시프트할 때, 합성 기준선의 시프트량에 대한 정보가 화상 표시 GUI부(115)로부터 화상 합성부(116)로 전송된다. 따라서 합성 기준선 설정부(119)는 초기 합성 화상에 설정되는 갱신된 합성 기준선의 위치를 알 수 있다.

합성 기준선 설정부(119)는 먼저 초기 합성 화상의 윤곽의 우측 단부를 통과하며 초기 합성 기준선에 평행한 선 Xmax를 판정하고, 그 후에 우측 단부를 통과하며 초기 합성 기준선에 수직한 선 Yref를 판정한다. 그 다음, 합성 기준선 설정부(119)는 갱신된 합성 기준선에 의해 초기 합성 기준선과 선 Xmax 사이에 배치된 선 Yref의 길이를 분할함으로써 설정된 분할비 a:b를 판정한다.

전술한 분할비 a:b를 판정한 후에, 합성 기준선 설정부(119)는 전술한 바와 동일한 분할비로 초기 화상 합성 처리시에 화상 추출부(118)로부터 얻은 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 분할하는 새로운 합성 기준선을 설정하고, 그리고 새로운 합성 기준선이 설정된 측정 대상 화상과 비교 대상 화상을 합성부(120)로 출력한다. 그 후, 합성부(120)는 새로운 합성 기준선을 기반으로 합성을 수행하여 새로운 합성 화상을 형성한다. 또한 보정부(121)는 이 새로운 합성 화상을 보정한다. 그 다음, 보정된 합성 화상은 화상 표시 GUI부(115)로 전송된다. 화상 표시 GUI부(115)는 보정부(121)로부터 수신한 새로운 합성 화상을 모니터(4)상의 비교 영역 R에 표시한다. 따라서 갱신된 합성 기준선을 기반으로 한 새로운 합성 화상이 사용자에게 제시된다.

전술한 바와 같이 본 실시예의 치과용 측색 시스템에 따라서, 합성 화상은 합성 기준선을 따라 측정 대상 화상을 분할함으로써 준비된 분할된 측정 대상 화상과, 합성 기준선을 따라 비교 대상 화상을 분할함으로써 준비된 분할된 비교 대상 화상을 결합하여 형성되고, 이 합성 화상은 사용자에게 제시된다. 따라서 사용자는 생활 치아의 색과 쉐이드 가이드의 색을 상당히 쉽게 비교할 수 있다.

또한 사용자는 합성 화상에서 합성 기준선을 시프트할 수 있다. 따라서 사용자는 이 합성 기준선을 시프트함으로써 합성 화상에서 측정 대상 화상 대 합성 대상 화상의 면적비를 변경할 수 있고, 색을 비교할 위치를 자유롭게 변경할 수 있다.

더욱이 사용자는 색 비교에 사용되는 쉐이드 가이드를 또한 변경할 수 있으므로 비교 대상으로서 원하는 쉐이드 가이드 번호를 자유롭게 선택할 수 있다. 따라서 원하는 쉐이드 가이드 및 생활 치아를 기반으로 한 합성 화상을 표시할 수 있으므로, 생활 치아의 색과 다양한 쉐이드 가이드의 색을 비교할 수 있다.

전술한 실시예에서, 합성 기준선 설정부(119)에 의한 합성 기준선을 설정하기 위한 절차는 단순히 예일 뿐이며, 합성 기준선을 설정하는 절차는 이 예로 제한되지 않는다. 예를 들면 합성 기준선은 수직축 방향으로 길이가 최대인 측정 대상 화상과 비교 대상 화상의 위치에서 수직축 방향을 따라 설정될 수 있다.

또한 합성 기준선 부근의 색도값은 생활 치아 및 쉐이드 가이드의 각각에서 산출될 수 있고, 산출 결과는 동일 화면상에 수치 데이터로서 표시될 수 있다. 특히 도 20에 도시된 바와 같이, 합성 기준선의 위치가 합성 기준선 설정부(119)에서 시프트될 때, 시프트된 합성 기준선에 대한 위치 정보가 합성 기준선 설정부(119)로부터 색도값 연산부(73)로 전송된다. 결과적으로, 소정의 영역은 시프트된 합성 기준선에 대응한 위치로 재설정된다. 후속하여, 색도값 연산부(73)는 시프트된 후에 소정의 영역에서 L*a*b* 색도값의 평균을 대상 스펙트럼으로부터 다시 연산하고, 이들을 화상 표시 GUI부(115)와 차분 산출부(130)로 출력한다.

또한 차분 산출부(130)는 시프트 후에 소정의 영역에서 L*a*b* 색도값의 평균을 기반으로 생활 치아의 색도값과 쉐이드 가이드의 색도값 간의 차분을 산출할 수 있고, 이 차이가 또한 표시될 수 있다.

전술한 실시예에서의 설명은 측정 대상 화상과 비교 대상 화상이 합성 기준선을 기반으로 분할되는 경우이지만, 분할은 전체 화상에서 수행될 수 있다. 예를 들면 측정 대상 화상에 설정된 합성 기준선을 연장함으로써, 합성 기준선은 측정 대상의 화상을 취득한 생활 치아의 전체 컬러 화상에 설정될 수 있고, 생활 치아의 컬러 화상은 이 합성 기준선을 따라 두 화상 조각으로 분할될 수 있다. 유사하게, 비교 대상 화상을 취득한 쉐이드 가이드 화상에 관하여, 전체 화상은 합성 기준선을 기반으로 두 화상 조각으로 분할될 수 있다. 이들 화상 조각들을 결합함으로써, 측정 대상인 생활 치아와 비교 대상인 쉐이드 가이드뿐만 아니라 잇몸과 같은 배경에 대한 정보를 포함한 합성 화상을 형성할 수 있다.

도 14에서는 수직축 방향으로 설정된 단일 합성 기준선의 경우를 설명하였다. 이 대신에, 합성 기준선은 수평축 방향으로 설정될 수 있고, 합성 기준선의 수는 수직축 방향 및 수평축 방향으로 자유롭게 설정될 수 있다.

예를 들면 도 21에 도시된 바와 같이, 수직 합성 기준선의 수가 1이고 수평 합성 기준선의 수가 1일 때, 합성 화상은 네 화상 조각을 결합함으로써 형성될 수 있다. 유사하게, 도 22는 수직 합성 기준선의 수가 2이고, 수평 합성 기준선의 수가 1인 합성 화상을 도시한다. 도 23은 수직 합성 기준선의 수가 3이고, 수평 합성 기준선의 수가 1인 합성 화상을 도시한다. 도 24는 수직 합성 기준선의 수가 4 이고, 수평 합성 기준선의 수가 1인 합성 화상을 도시한다.

또한 복수의 합성 기준선이 설정된 이들 합성 화상에서, 사용자는 각 합성 기준선을 시프트할 수 있다.

더욱이 동시에 생활 치아와 비교할 수 있는 쉐이드 가이드 수는 1로 제한되지 않는다. 복수의 쉐이드 가이드와 생활 치아를 동시에 비교할 수 있도록 시스템을 설계할 수 있고, 생활 치아에 인접하도록 다수 유형의 쉐이드 가이드를 표시할 수 있다. 예를 들면 도 16의 4 분할 영역에서, 쉐이드 가이드 부분은 상부 좌측에 표시될 수 있고, 상부 좌측 쉐이드 가이드와 상이한 또 다른 쉐이드 가이드를 하부 좌측에 표시될 수 있고, 생활 치아는 두 우측 영역에 표시될 수 있다. 유사하게, 쉐이드 가이드와 복수의 생활 치아를 동시에 비교할 수 있도록 시스템을 설계할 수 있다.

Claims

측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상의 일부(一部)와, 그 측정 대상과 비교되는 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상의 일부를 접합하여 합성함으로써 하나의 화상을 형성하는 화상 합성 장치로서,

상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하는 화상 추출부와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 각각 상에, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성할 때에 기준이 되는 합성 기준선을 설정하는 합성 기준선 설정부와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 상기 합성 기준선을 따라 합성함으로써, 합성 화상을 형성하는 합성부와,

상기 합성 화상의 상기 합성 기준선 상의 윤곽이 일치하지 않은 경우에, 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 어느 하나를 확대 또는 축소시킴으로써 보정하는 보정부

를 포함하는 화상 합성 장치.
제1항에 있어서,

상기 합성 기준선 설정부는, 상기 측정 대상 화상의 중심(center of gravity)을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로서 상기 측정 대상 화상 상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 중심을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로서 상기 비교 대상 화상 상에 설정하는 화상 합성 장치.
제1항에 있어서,

상기 합성 기준선 설정부는, 상기 측정 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에, 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 측정 대상 화상 상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에, 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 비교 대상 화상 상에 설정하는 화상 합성 장치.
제1항에 있어서,

외부 장치를 사용하여 상기 합성 화상의 상기 합성 기준선을 시프트하기 위한 합성 기준선 시프트부를 더 포함하는 화상 합성 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 측정 대상은 생활 치아이고, 상기 비교 대상은 쉐이드 가이드(shade guide)인 화상 합성 장치.
치과용 측색 시스템으로서,

제1항에 따른 화상 합성 장치와,

상기 측정 대상 화상에 있어서, 상기 합성 기준선 부근의 색도값을 연산하는 색도값 연산부와,

상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 색도값과, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 색도값 간의 차분을 산출하는 차분 산출부와,

상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 및 상기 색도값의 차분 중 적어도 어느 하나를 상기 합성 화상과 동일한 화면에 표시하는 표시 제어부

를 포함하는 치과용 측색 시스템.
치과용 측색 시스템으로서,

구강 내의 화상을 취득하는 화상 취득 장치와,

상기 화상 취득 장치에서 취득된 측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상의 일부와, 그 측정 대상과 비교되는 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상의 일부를 접합하여 합성함으로써 하나의 화상을 형성하는 화상 합성 장치를 포함하는 치과용 측색 장치

를 포함하며,

상기 화상 합성 장치는,

상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하는 화상 추출부와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 각각 상에, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성할 때에 기준이 되는 합성 기준선을 설정하는 합성 기준선 설정부와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 상기 합성 기준선을 따라 합성함으로써, 합성 화상을 형성하는 합성부와,

상기 합성 화상의 상기 합성 기준선 상의 윤곽이 일치하지 않은 경우에, 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 어느 하나를 확대 또는 축소시킴으로써 보정하는 보정부

를 포함하는 치과용 측색 시스템.
측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상의 일부와, 그 측정 대상과 비교되는 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상의 일부를 접합하여 합성함으로써 하나의 화상을 형성하는 화상 합성 방법으로서,

상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하는 화상 추출 단계와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 각각 상에, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성할 때에 기준이 되는 합성 기준선을 설정하는 합성 기준선 설정 단계와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 상기 합성 기준선을 따라 합성함으로써, 합성 화상을 형성하는 합성 단계와,

상기 합성 화상의 상기 합성 기준선 상의 윤곽이 일치하지 않은 경우에, 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 어느 하나를 확대 또는 축소시킴으로써 보정하는 보정 단계

를 포함하는 화상 합성 방법.
측정 대상의 화상을 포함한 제1 취득 화상의 일부와, 그 측정 대상과 비교되는 비교 대상의 화상을 포함한 제2 취득 화상의 일부를 접합하여 합성함으로써 하나의 화상을 형성하기 위한 화상 합성 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서,

상기 화상 합성 프로그램은, 컴퓨터로 하여금,

상기 제1 취득 화상으로부터 측정 대상 화상을 추출하고, 상기 제2 취득 화상으로부터 비교 대상 화상을 추출하는 화상 추출 처리와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 각각 상에, 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 합성할 때에 기준이 되는 합성 기준선을 설정하는 합성 기준선 설정 처리와,

상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상을 상기 합성 기준선을 따라 합성함으로써, 합성 화상을 형성하는 합성 처리와,

상기 합성 화상의 상기 합성 기준선 상의 윤곽이 일치하지 않은 경우에, 상기 윤곽이 일치하도록 상기 측정 대상 화상과 상기 비교 대상 화상 중 적어도 어느 하나를 확대 또는 축소시킴으로써 보정하는 보정 처리

를 실행하게 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
제10항에 있어서,

상기 합성 기준선 설정 처리는, 상기 측정 대상 화상의 중심을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로서 상기 측정 대상 화상 상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 중심을 통과하는 선을 상기 합성 기준선으로서 상기 비교 대상 화상 상에 설정하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
제10항에 있어서,

상기 합성 기준선 설정 처리는, 상기 측정 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에, 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 측정 대상 화상 상에 설정하고, 상기 비교 대상 화상의 수직축 방향의 길이가 최대인 위치에, 상기 수직축 방향을 따라 상기 합성 기준선을 상기 비교 대상 화상 상에 설정하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
제10항에 있어서,

외부 장치를 사용하여 상기 합성 화상의 상기 합성 기준선을 시프트하기 위한 합성 기준선 시프트 처리를 더 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
삭제
제10항에 있어서,

상기 측정 대상은 생활 치아이고, 상기 비교 대상은 쉐이드 가이드인 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
치과용 측색 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서,

상기 치과용 측색 프로그램은, 컴퓨터로 하여금,

제10항에 따른 화상 추출 처리, 합성 기준선 설정 처리, 합성 처리 및 보정 처리와,

상기 측정 대상 화상에 있어서, 상기 합성 기준선 부근의 색도값을 연산하는 색도값 연산 처리와,

상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 색도값과, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 색도값 간의 차분을 산출하는 차분 산출 처리와,

상기 측정 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 상기 비교 대상 화상의 상기 합성 기준선 부근의 상기 색도값, 및 상기 색도값의 차분 중 적어도 어느 하나를 상기 합성 화상과 동일한 화면에 표시하는 표시 제어 처리

를 실행하게 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.