적응 최적 임계화와 B-spline 적합을 사용한 CT영상열내 치아 분할

허훈,채옥삼,Heo, Hoon,Chae, Ok-Sam 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.41 No.4

In the dental field, the 3D tooth model in which each tooth can be manipulated individually is an essential component for the simulation of orthodontic surgery and treatment. To reconstruct such a tooth model from CT slices, we need to define the accurate boundary of each tooth from CT slices. However, the global threshold method, which is commonly used in most existing 3D reconstruction systems, is not effective for the tooth segmentation in the CT image. In tooth CT slices, some teeth touch with other teeth and some are located inside of alveolar bone whose intensity is similar to that of teeth. In this paper, we propose an image segmentation algorithm based on B-spline curve fitting to produce smooth tooth regions from such CT slices. The proposed algorithm prevents the malfitting problem of the B-spline algorithm by providing accurate initial tooth boundary for the fitting process. This paper proposes an optimal threshold scheme using the intensity and shape information passed by previous slice for the initial boundary generation and an efficient B-spline fitting method based on genetic algorithm. The test result shows that the proposed method detects contour of the individual tooth successfully and can produce a smooth and accurate 3D tooth model for the simulation of orthodontic surgery and treatment. 치과 분야에서 치아가 개별적으로 조작될 수 있는 3차원 치아 모델은 치과 치료와 시술 시뮬레이션을 위해 중요한 요소이다. CT영상으로부터 이러한 치아 모델을 재구성하기 위해서는 각 치아의 경계를 정확하게 분할할 수 있어야 한다. 그러나 기존의 3차원 재구성 시스템에서 사용되는 임계화 방법은 치아들과 치아와 비슷한 밝기의 치조골이 서로 인접해서 나타나는 CT 영상열에서 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 CT영상에서 부드러운 치아 경계를 추출하기 위해 B-spline 곡선 적합을 이용한 치아 분할 방법을 제안한다. 성공적인 적합을 위해서 이전 슬라이스의 분할정보와 적응 최적 임계화 방법을 기반으로 한 초기경계 생성방법을 제안한다. 그리고 적합과정에서 이웃한 유사한 물체에 적합되는 것을 줄일 수 있는 유전자 알고리즘을 이용한 B-spline 적합방법을 제안한다. 평가결과 제안된 알고리즘은 개별치아의 경계를 성공적으로 검출하였으며 이를 이용하여 시술과 치료 과정의 시뮬레이션을 위한 치아의 3차원 모델을 정확하고 부드럽게 생성할 수 있음을 보였다.

CT영상에서 개별 치아 분리를 위한 적응 최적 임계화 방안

허훈,채옥삼,Heo, Hoon,Chae, Ok-Sam 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.41 No.3

치과 분야에서는 치아교정이나 수술 시뮬레이션을 위해서 각 치아를 개별적으로 조작할 수 있는 3차원 치아모델이 필요하다. 치아 CT 영상으로부터 이러한 치아모델의 재구성을 위해서는 각 치아를 이웃한 치아나 치조골로부터 정확하게 분리할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 치아 영역을 효과적으로 분리하기 위한 영상정규화 방안과 최적임계화방안을 제안한다. 제안된 방법은 연속적인 CT 영상 슬라이스들에서 치아영역의 형태와 밝기는 점진적으로 변한다는 사실을 근거로 이전 슬라이스에서 추정된 임계치를 이용하여 현 슬라이스의 임시치아경계를 결정하고 이것을 바탕으로 보다 정확한 임계치를 계산한다. The 3D tooth model in which each tooth can be manipulated individualy is essential component for the orthodontic simulation and implant simulation in dental field. For the reconstruction of such a tooth model, we need an image segmentation algorithm capable of separating individual tooth from neighboring teeth and alveolar bone. In this paper we propose a CT image normalization method and adaptive optimal thresholding algorithm for the segmenation of tooth region in CT image slices. The proposed segmentation algorithm is based on the fact that the shape and intensity of tooth change gradually among CT image slices. It generates temporary boundary of a tooth by using the threshold value estimated in the previous imge slice, and compute histograms for the inner region and the outer region seperated by the temporary boundary. The optimal threshold value generating the finnal tooth region is computed based on these two histogram.

영상처리 알고리즘 개발을 위한 소프트웨어형상관리시스템

이정헌,채옥삼,Lee Jeong-Heon,Chae Ok-Sam 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.1

디지털기기 개발에 있어서 소프트웨어의 중요성이 높아지고, 규모가 커짐에 따라 소프트웨어의 위기를 해결하기 위한 소프트웨어형상관리의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 일반적인 소프트웨어형상관리 시스템들은 영상처리 알고리즘 개발 환경의 특성 및 특징들을 수용하기에 부족하다. 영상처리 알고리즘 개발 환경은 컴파일러와 같은 기본적인 개발 도구 외에 컴포넌트(나 라이브러리)들을 인터액티브하게 조합하고 테스트 할 수 있는 시뮬레이션 환경을 통하여 테스트와 분석을 반복하면서 개발하는 특징을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 시뮬레이션 과정 중에는 유사한 기능을 가진 알고리즘 중에 적합한 알고리즘을 빠르고 효과적으로 찾기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 영상처리 알고리즘 개발 환경에서 사용하는 시뮬레이션 도구를 체계적으로 지원해줄 수 있는 비주얼 워크스페이스 기반의 소프트웨어형상관리 방법과 이를 수용할 수 있는 소프트웨어형상관리 시스템을 제안한다. 또한, 개발된 시스템을 실제 시뮬레이션 도구와 연계하여 소프트웨어형상관리 시스템으로써의 적합성을 확인한다. The importance of software is getting high in development of the digital device (digital camcoder, digital camera, mp3 player, ....). And because the sire of software becomes larger and complicated, the necessity of software configuration management (to solves a software crisis) is increased. The general software configuration management system shows lack of the property and features of software development environment for image processing algorithm due to its wide range to be covered. Image processing algorithm development environment has properties like repetitive analysis and simulation using visual programming environment where, beside support of elementary development functions. component(or library) can be combined and tested interactively. Moreover, the method to look fast and effectively for component having similar function is required. In this paper, we present the system which supports the software configuration management method for a simulation tool and the property in the visual programming environment. And we relate our system to real simulation tool so as to check its ability as the software configuration management system for image processing algorithm development environment.

구조적 분석을 이용한 치과용 디지털 X-ray 영상에서의 골조직 변화 검출에 관한 연구

안용학,채옥삼,Ahn, Yong-Hak,Chae, Ok-Sam 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지B Vol.11 No.3

본 논문은 디지털 방사선 영상에 영상처리기법을 이용하여 기존의 수동적인 방법으로 개인차를 유발했던 차영상 진단방법을 자동화하는 알고리즘 방법을 제안한다. 이를 위해 차영상 획득 이전에 수행될 투 영상의 정렬방법과 치과용 디지털 방사선영상내의 구조적 특징을 이용하여 관심영역을 선정할 수 있는 방법론을 제안하고, 이를 이용하여 영역에 대한 차정보 표시 및 이에 대한 수치적 근거를 제시함으로써 기존의 방법이 갖지 못한 결과의 일관성 및 객관성을 갖도록 하였다. 구현결과 인간의 시각으로 판별하기 어려운 미세한 차이의 표시 및 환부의 이상발생여부를 확연히 구분할 수 있었다. In this paper, we propose automatic subtraction radiography algorithms to overcome conventional subtraction radiography's defects by applying image processing technique. In order to reach these goals, this paper suggests the image alignment method that is necessary for getting subtraction image and ROI(Region Of Interest) focused on a selection method using the structure characteristics in target images. Therefore, we use these methods because they give accurary, consistency and objective information or data to results. According to the results, easily and visually we can identify fine difference int the affected parts wether they have problems or not.

치과 진료 시뮬레이션을 위한 3차원 치아의 재구성 시스템

허훈,최원준,채옥삼,Heo, Hoon,Choi, Won-Jun,Chae, Ok-Sam 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지B Vol.11 No.2

Recently, the dental information systems were rapidly developed in order to store and process the data of patients. But, these systems should serve a doctor a good quality information against disease for diagnostic and surgery purpose so as to success in this field. This function of the system it important to persuade patients to undergo proper surgical operation they needed. Hence, 3D teeth model capable of simulating the dental surgery and treatment is necessary Teeth manipulation of dentistry is performed on individual tooth in dental clinic. io, 3D teeth reconstruction system should have the techniques of segmentation and 3D reconstruction adequate for individual tooth. In this paper, we propose the techniques of adaptive optimal segmentation to segment the individual area of tooth, and reconstruction method of tooth based on contour-based method. Each tooth can be segmented from neighboring teeth and alveolar bone in CT images using adaptive optimal threshold computed differently on tooth. Reconstruction of individual tooth using results of segmentation can be manipulated according to user's input and make the simulation of dental surgery and treatment possible. 최근 치과 분야의 정보화는 환자자료와 진단영상의 취득과 관리 등을 포함하는 통합 정보화시스템으로써 급속히 발전되었다. 이러한 시스템이 성공하기 위해선 의사가 정확하게 질환을 진단하고 치료하도록 양질의 정보를 제공하며 환자들에게 필요한 고가의 치료를 효과적으로 설득할 수 있는 기능이 확보되어야 한다. 이러한 측면에서 치과분야 시뮬레이션이 가능한 3차원 재구성된 치아모델이 필요하다 치과분야의 치아조작은 대부분 개별 치아 단위로 이루어진다. 따라서 3차원 치아 재구성 시스템은 개변치아의 영역분할과 치아에 맞는 재구성기술이 요구된다. 본 논문에서 적응 최적 임계화를 사용한 치아단위 영역분할 방안과 분할된 경계를 사용한 윤곽선 기반방식의 치아 재구성방안을 제안한다. 즉, 연속된 CT영상에서 개별치아 영역을 정확히 분할하기 위해 슬라이스마다 적응적으로 결정된 최적의 임계치를 사용하여 각 치아를 인접한 이웃 치아와 치조골로부터 분리한다. 분할결과는 3차원 재구성되어 개별 치아를 조작하는 사용자의 입력에 따라 3차원 공간상에서 치아의 이동, 발거 동작을 바탕으로 치과 진료의 시뮬레이션을 가능하게 한다.

동적인 입력환경에서 신뢰성이 있는 이동 에지세그먼트 검출

안기옥,이준형,채옥삼,Ahn Ki-Ok,Lee June-Hyung,Chae Ok-Sam 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.5

이동물체를 추출하는 방법에 있어 대부분의 알고리즘이 화소 값을 이용하는 한계를 갖고 있어 조명 변화가 심한 실내 환경에서는 이용되지 못하고 있다. 화소 값을 이용하는 알고리즘은 대부분 이동 물체가 없다고 검증된 참조영상을 두고, 현재 영상과의 비교를 통해서 이루어진다. 하지만 조명 변화가 심할 경우 이동물체를 검출 할 수 있도록 참조 영상을 유지한다는 것은 거의 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 에지 정보를 이용한 시도가 있었으나 에지의 구조적인 해석을 통해 접근하지 않고, 화소의 위치 정보만 사용하여, 윤곽선 사용의 큰 의미를 부여 하지 못하였다. 본 논문에서는 실내 환경에서 효과적으로 이동물체를 검출할 수 있도록 구조화된 에지(Edge) 정합을 기반으로 하는 방안을 제안한다. 조명 변화가 심한 실내 환경에서 제안 된 방법을 평가한 결과, 이동 물체의 에지 세그먼트를 정확하고 일관되게 추출함을 보여 주었다. Recently, the IDS(Intrusion Detection System) using a video camera is an important part of the home security systems which start gaining popularity. However, the video intruder detection has not been widely used in the home surveillance systems due to its unreliable performance in the environment with abrupt illumination change. In this paper, we propose an effective moving edge extraction algerian from a sequence image. The proposed algorithm extracts edge segments from current image and eliminates the background edge segments by matching them with reference edge list, which is updated at every frame, to find the moving edge segments. The test results show that it can detect the contour of moving object in the noisy environment with abrupt illumination change.

치과용 CT영상의 3차원 Visualization을 위한 Segmentation에 관한 연구

민상기(Sang Ghy Min),채옥삼(Ok Sam Chae) 대한전자공학회 2000 대한전자공학회 학술대회 Vol.2000 No.11

컴퓨터비젼과 영상처리 알고리즘의 유지관리와 재사용을 위한 통합 개발 환경

이정헌(Jeong-Hun Lee),채옥삼(Ok-Sam Chae) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지(B) Vol.24 No.3

In this paper, we present the computer vision and image processing(CVIP) algorithm development environment with which researchers can easily create new algorithms by making use of existing CVIP functions. The presented systems enable users to register their own algorithms and related help information to the systems without recompiling the systems. It supports standard data types necessary for reusable CVIP algorithm development. It also provides flexible programming environment with friendly user interface for efficient algorithm development and testing. We believe that this system will provide users an efficient environment for creating, managing, reusing, and teaching CVIP algorithms. This systems also will play an important role in creating an expert systems with which users with little knowledge about CVIP can develop their own application systems. 본 논문은 끊임없이 개발되는 CVIP(Computer & Image Processing) 알고리즘들을 체계적으로 관리하여 쉽게 알고리즘을 개발할 수 있고, 연구자들 사이의 연구 결과를 교환할 수 있어 연구의 생산성을 극대화시킬 수 있는 개발 환경을 제안한다. 제안된 개발 환경은 표준화된 자료 형식을 지원하는 기본 프레임(frame) 위에 쉽게 함수를 추가하여 사용할 수 있는 체계적인 함수 관리 기능, 개발된 다양한 알고리즘들을 직접 결합하고 테스트하여 새로운 알고리즘을 작성할 수 있는 프로그래밍 기능과 융통성 있는 사용자 인터페이스를 제공한다. 본 환경은 기존의 시스템보다 빠르게 숙지할 수 있고 신속하고 저렴하게 응용 시스템을 개발할 수 있을 뿐만이 아니라 공유와 객관적인 비교 평가를 가능하게 할 수 있어 실제적인 교육 측면에서도 전문가 양성 교육에 도움을 줄 수 있으리라 여겨진다. 또한 끊임 없이 개발되는 CVIP 알고리즘과 관련 지식을 체계적으로 관리하므로서 비전문가도 필요한 응용 시스템을 작성할 수 있는 전문가 시스템 개발에도 지대한 공헌을 할 것으로 기대된다.

영상의 윤곽정보에 기반한 하향식 Micro - BGA 검사 알고리즘에 대한 연구

박창범(Chang-Beom Park),채옥삼(Ok-Sam Chae) 한국정보과학회 1999 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1B

최근 반도체 패키징 분야에서 새로운 IC 패키지의 형태로 Micro-BGA(Ball Grid Array)가 각광받고 있다. Micro-BGA는 BGA를 더욱 발전시킨 형태로 기존의 BGA에 비해 크기와 집적도면에서 많은 장점이 있어 최근에 사용이 급격하게 증가하고 있는데, 주로 고성능, 고가의 IC에 사용되므로 결함이 발생할 경우 다른 IC 패키지를 사용하는 경우보다 상대적으로 큰 경제적 손실이 발생하게 되므로 경제성을 높이기 위해 검사를 통하여 생산라인에서 발생하는 불량품을 제거하는 검사 시스템이 필수적이다. 이러한 Micro-BGA는 회로가 매우 정밀하기 때문에 사람의 시각을 이용한 검사 방법이나 기존의 BGA 검사 방식으로는 제품에 요구되는 정밀도를 만족시키기 어렵다. 그리고 Micro-BGA 검사 시스템에서 또 하나의 중요한 요소는 검사소요시간인데 본 논문에서는 요구되는 정확도를 충족시키면서 제한시간 내에 모든 검사를 수행하기 위해 하향식(Top - down) 방법을 이용한 검사 알고리즘을 제시하였다.

치과 교정치료 계획을 위한 파노라마 영상을 이용한 자동 개별 치아 영역 분류 방법

이찬우(Chan-woo Lee),채옥삼(Ok-sam Chae) 한국컴퓨터정보학회 2018 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.23 No.4

In this paper, we propose the automatic detection method for individual region separation using panorama image. Finding areas that contain individual teeth is one of the most important tasks in automating 3D models through individual tooth separation. In the conventional method, the maxillary and mandibular teeth regions are separated using a straight line or a specific CT slide, and the tooth regions are separated using a straight line in the vertical direction. In the conventional method, since the teeth are arranged in a curved shape, there is a problem that each tooth region is incorrectly detected in order to generate an accurate tooth region. This is a major obstacle to automating the creation of individual tooth models. In this study, we propose a method to find the correct tooth curve by using the jawbone curve which is very similar to the tooth curve in order to overcome the problem of finding the area containing the existing tooth. We have proposed a new method to accurately set individual tooth regions using the feature that individual teeth are arranged in a direction similar to the normal direction of the tooth alignment curve. In the proposed method, the maxillary and mandibular teeth can be more precisely separated than the conventional method, and the area including the individual teeth can be accurately set. Experiments using real dental CT images demonstrate the superiority of the proposed method.