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KR101541267B1 - Method and Apparatus for modeling blood vessels, and Method for segmenting heart muscle region area using the same - Google Patents

Method and Apparatus for modeling blood vessels, and Method for segmenting heart muscle region area using the same Download PDF

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KR101541267B1
KR101541267B1 KR1020150046799A KR20150046799A KR101541267B1 KR 101541267 B1 KR101541267 B1 KR 101541267B1 KR 1020150046799 A KR1020150046799 A KR 1020150046799A KR 20150046799 A KR20150046799 A KR 20150046799A KR 101541267 B1 KR101541267 B1 KR 101541267B1
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KR
South Korea
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leaf
generating
tetrahedrons
edge
mapping graph
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KR1020150046799A
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Korean (ko)
Inventor
김덕수
차제현
김재관
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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Abstract

들로네 삼각분할을 이용한 혈관의 모델링 방법 및 장치와, 이를 이용한 심근 영역의 분할 방법이 개시된다. 개시된 혈관의 모델링 방법은 혈관과 대응되는 객체의 외곽면을 생성하는 단계; 상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 단계; 상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계; 상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계; 및 상기 외곽면과 상기 중심축을 이용하여 상기 혈관을 모델링하는 단계;를 포함한다.A method and an apparatus for modeling a blood vessel using a Trane triangulation and a method for segmenting a myocardial region using the same. The method of modeling a blood vessel includes generating an outer surface of an object corresponding to the blood vessel; Sampling a plurality of outer points included in the outer surface; Generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation; Generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And modeling the blood vessel using the outer surface and the central axis.

Description

들로네 삼각분할을 이용한 혈관의 모델링 방법 및 장치와, 이를 이용한 심근 영역의 분할 방법{Method and Apparatus for modeling blood vessels, and Method for segmenting heart muscle region area using the same}Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for modeling blood vessels using triangulation,

본 발명의 실시예들은 들로네 삼각분할을 이용한 혈관의 모델링 방법 및 장치와, 이를 이용한 심근 영역의 분할 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for modeling blood vessels using a Thorne triangulation and a method for segmenting a myocardial region using the same.

심장은 몸 속 구석구석에 혈액을 통해 산소와 영양분을 공급하는 펌프 역할을 하는 장기이다. 이 펌프 기능을 하기 위해서는 지속적인 산소와 영양분 공급이 필요한데, 관상 동맥(coronary artery)은 심장의 근육층과 심장 바깥막에 혈액을 공급한다. 즉, 관상 동맥은 심장의 근육, 즉 심근에 산소와 영양을 공급하는 동맥이다. The heart is an organ that acts as a pump to supply oxygen and nutrients through the blood to every corner of the body. This pump function requires continuous oxygen and nutrient supply, the coronary artery supplying blood to the muscular layer of the heart and the outer membrane of the heart. That is, the coronary artery is an artery that supplies oxygen and nutrients to the heart muscle, that is, the myocardium.

도 1은 심장 및 관상 동맥을 도시한 도면으로, 도 1의 (a)는 심장을 도시하고 있고, 도 1의 (b)는 관상 동맥을 도시하고 있으며, 도 1의 (c)는 심장과 관상 동맥을 함께 도시하고 있다. Fig. 1 (a) shows a heart, Fig. 1 (b) shows a coronary artery, Fig. 1 (c) shows a heart and a coronary artery Arteries are shown together.

한편, 종래에 심장 및 관상 동맥을 모델링하는 방법이 제안되었다. 특히, M.A.Termeer 등은 관상 동맥 가지(branch)에 대응되는 심장 영역을 분할하기 위해 심장과 관상 동맥을 2차원으로 매핑시키는 방법을 제안하였다. Meanwhile, a method of modeling heart and coronary arteries has been proposed in the past. In particular, M. A. Termeer et al. Proposed a method of two-dimensionally mapping the heart and coronary arteries to divide the heart region corresponding to the coronary branch.

그러나, 상기의 종래기술은 3차원의 모델을 2차원으로 사영시킨 뒤 심근 영역을 분할하기 때문에, 사영 과정에서 많은 정보가 손실된다. 따라서 분할 결과가 부정확해지는 단점이 있다. 또한 이미 정해져 있는 템플릿에 사영된 모델을 끼워 맞추게 되므로 모델이 부정확할 경우 결과에 큰 오차가 생길 수도 있다.However, since the above-mentioned conventional technique divides the myocardial region after projecting the three-dimensional model in two dimensions, much information is lost in the projection process. Therefore, there is a disadvantage that the division result becomes inaccurate. In addition, since the projected model is fitted to a predetermined template, if the model is inaccurate, a large error may be caused in the result.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 심장의 3차원 모델을 직접 분할함으로써 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있는 심근 영역의 분할 방법 및 이를 위한 혈관의 모델링 방법 및 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a method of dividing a myocardial region that can obtain accurate modeling results by directly dividing a three-dimensional model of a heart, and a method and apparatus for modeling a blood vessel therefor .

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 혈관과 대응되는 객체의 외곽면을 생성하는 단계; 상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 단계; 상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계; 상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계; 및 상기 외곽면과 상기 중심축을 이용하여 상기 혈관을 모델링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법이 개시된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of creating a contour of an object corresponding to a blood vessel, Sampling a plurality of outer points included in the outer surface; Generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation; Generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And modeling the blood vessel using the outer surface and the central axis.

상기 혈관은 관상동맥을 포함할 수 있다. The blood vessel may include a coronary artery.

상기 객체는 3차원 객체이고, 상기 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계는, 들로네 삼각분할에 기초하여 상기 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하여 다수의 사면체를 생성하고, 상기 다수의 사면체 각각에 대한 외심을 산출하되, 상기 듀얼매핑 그래프의 버텍스는 상기 외심과 대응되고, 상기 듀얼매핑 그래프의 에지는 한 면을 공유하는 두 사면체의 외심을 연결한 선분과 대응될 수 있다. Wherein the object is a three-dimensional object, and the generating of the dual mapping graph includes generating a plurality of tetrahedrons with vertices of the plurality of outer points based on the Trine triangulation, The vertex of the dual mapping graph corresponds to the outer center, and the edge of the dual mapping graph corresponds to a line segment connecting the outer edges of the two tetrahedrons sharing one plane.

상기 객체의 중심축을 생성하는 단계는 상기 다수의 사면체의 외심과 대응된 버텍스들을 포함하는 에지들을 이용하여 상기 중심축을 생성할 수 있다. The generating of the central axis of the object may generate the central axis using edges including vertices corresponding to the outer edges of the plurality of tetrahedrons.

상기 다수의 사면체의 외심은 상기 객체의 외부에 존재하는 제1 외심 및 상기 객체의 내부에 위치하는 제2 외심을 포함하고, 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계는, 상기 다수의 사면체의 외심과 대응되는 버텍스들을 포함하는 에지들을 연결하여 다수의 브랜치를 포함하는 트리를 생성하는 제1 단계; 상기 다수의 브랜치 중에서, 상기 제1 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 적어도 하나의 제1 브랜치를 제거하는 제2 단계; 상기 제1 브랜치가 제거된 트리에서, 상기 제2 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 n개의 제2 브랜치 중 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치를 제거하는 제3 단계; 및 상기 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치가 제거된 트리를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 제4 단계;를 포함할 수 있다. Wherein the outer radius of the plurality of tetrahedrons includes a first outer radius existing outside the object and a second outer radius located inside the object and the step of creating the central axis of the object comprises: A first step of creating a tree including a plurality of branches by connecting edges including vertices to be vertically arranged; A second step of removing at least one first branch corresponding to the edges including the first outer center among the plurality of branches; A third step of removing, in a tree from which the first branch has been removed, a second branch having a length less than a threshold value among n second branches corresponding to edges including the second outer core; And a fourth step of generating a center axis of the object using a tree from which a second branch having a length equal to or shorter than the threshold value is removed.

상기 n개의 제2 브랜치 각각은 리프(leaf)를 포함하고, 상기 리프는 상기 제2 외심과 대응되며, 상기 n개의 리프는 우선순위를 가지되, 상기 제1 브랜치가 제거된 트리의 루트와 상기 리프 사이의 거리가 먼 순서대로 빠른 우선순위를 가질 수 있다. Wherein each of the n second branches includes a leaf, the leaf corresponds to the second outer core, the n leaves have a priority, and the root of the tree from which the first branch is removed, The distances between the riffs can have a high priority in the far order.

상기 제3 단계는, 상기 n개의 리프 각각에 대한 리프값을 산출하고, 상기 리프값이 상기 임계값 이하의 길이에 대응되는 임계 리프값보다 작은 리프값을 가지는 리프값을 선택하며, 상기 선택된 리프값을 가지는 리프와 대응되는 제2 브랜치를 제거할 수 있다. The third step may include calculating a leaf value for each of the n leaves and selecting a leaf value having a leaf value whose leaf value is less than a threshold leaf value corresponding to a length equal to or shorter than the threshold value, And the second branch corresponding to the leaf having the value can be removed.

상기 n개의 리프 중 a번째 리프의 리프값은, a-1번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a-1번째 트리와 상기 a번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 da -1과, a번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a번째 트리와 상기 a+1번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 da의 차와 대응될 수 있다. Wherein a leaf value of an a-th leaf among the n leaves is a distance between an a-1 < th > tree formed of branches including leaves having a priority lower than an a- the sum of d and a -1, a second branch consisting of a leaf that includes the leaf having a priority below a first tree with the a + 1 a sum of the distance between the first leaf has a priority over the leaf tea with a d .

상기 n개의 리프 중 첫번째 리프의 리프값은, 상기 루트와 상기 n개의 리프 사이의 거리의 합인 d0과, 상기 첫번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 첫번째 트리와 두번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d1의 차와 대응되고, 상기 n개의 리프 중 마지막 리프의 리프값은, dn -1과 0의 차와 대응될 수 있다. Wherein a leaf value of a first leaf among the n leaves is a sum of a distance d 0 that is a sum of a distance between the root and the n leaves, a leaf between the leaf having the first leaf composed of the branch including the first leaf, and corresponds to the difference between the sum of the distances d 1, the leaf of the last leaf of the n is a leaf, may correspond to the difference d n -1 and 0.

상기 제4 단계는 상기 제2 브랜치가 제거된 트리를 스무딩하여 상기 객체의 중심축을 생성하되, 상기 스무딩은, 제1 버텍스 및 제2 버텍스로 구성된 에지 A와 상기 제2 버텍스 및 제3 버텍스로 구성된 에지 B를 상기 제1 버텍스와 상기 제3 버텍스로 구성된 에지 Z로 변환하는 것과 대응될 수 있다. The fourth step includes smoothing the tree from which the second branch has been removed to generate the center axis of the object, wherein the smoothing is performed on the edge A composed of the first vertex and the second vertex and the second vertex and the third vertex And converting the edge B to the edge Z composed of the first vertex and the third vertex.

상기 에지 B의 시작과 끝 버텍스로 정의되는 벡터의 단위벡터인

Figure 112015068619077-pat00001
및 상기 에지 A와 대응되는 단위벡터인
Figure 112015068619077-pat00002
의 차인
Figure 112015068619077-pat00003
의 크기가 기 설정된 제1 값 이상이고, 상기 제3 버텍스와 제4 버텍스로 구성된 에지 C와 대응되는
Figure 112015068619077-pat00004
Figure 112015068619077-pat00005
의 차인
Figure 112015068619077-pat00006
Figure 112015068619077-pat00007
의 차의 크기가 기 설정된 제2 값 이상인 경우, 상기 에지 A 및 상기 에지 B를 상기 에지 Z로 변환할 수 있다. The unit vector of the vector defined by the start and end vertices of the edge B
Figure 112015068619077-pat00001
And a unit vector corresponding to the edge A
Figure 112015068619077-pat00002
Car of
Figure 112015068619077-pat00003
Is equal to or larger than a predetermined first value, and corresponds to the edge C composed of the third vertex and the fourth vertex
Figure 112015068619077-pat00004
And
Figure 112015068619077-pat00005
Car of
Figure 112015068619077-pat00006
Wow
Figure 112015068619077-pat00007
It is possible to convert the edge A and the edge B into the edge Z. When the difference between the edge A and the edge B is equal to or larger than the predetermined second value,

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 혈관과 대응되는 객체의 외곽면을 생성하는 외곽면 생성부; 상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 샘플링부; 상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 듀얼매핑 그래프 생성부; 상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 중심축 생성부; 및 상기 외곽면과 상기 중심축을 이용하여 상기 혈관을 모델링하는 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a blood vessel management system comprising: an outer surface generating unit for generating an outer surface of an object corresponding to a blood vessel; A sampling unit for sampling a plurality of outer points included in the outer surface; A dual mapping graph generating unit for generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation; A center axis generating unit for generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And a modeling unit for modeling the blood vessel using the outer surface and the central axis.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 관상 동맥과 대응되는 제1 객체의 외곽면을 생성하는 단계; 상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 단계; 상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계; 상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계; 및 상기 중심축을 이용하여 상기 심근 영역을 분할하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심근 영역의 분할 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is also provided a method of generating a coronary artery, the method comprising: generating an outer surface of a first object corresponding to a coronary artery; Sampling a plurality of outer points included in the outer surface; Generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation; Generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And dividing the myocardial region using the central axis. The present invention also provides a method for segmenting a myocardial region.

본 발명에 따르면, 심장의 3차원 모델을 직접 분할함으로써 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, an accurate modeling result can be obtained by directly dividing the three-dimensional model of the heart.

도 1은 심장 및 관상 동맥을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 장치 및 방법의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 영역의 분할 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 영역의 분할 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 영역의 분할 장치 및 방법의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing a heart and a coronary artery.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an overall flow of a method of modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3 and 4 are flowcharts illustrating an overall flow of a method for modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.
5 to 9 are views for explaining operation concepts of an apparatus and method for modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a schematic configuration of a device for dividing a myocardial region according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are flowcharts showing a general flow of a method of dividing a myocardial region according to an embodiment of the present invention
FIG. 13 is a view for explaining operation concepts of an apparatus and a method for dividing a myocardial region according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms "first "," second ", and the like can be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 혈관의 모델링 장치(200)는 중심축을 생성하여 혈관의 모델링을 수행하는 것으로서, 외곽면 생성부(210), 샘플링부(220), 듀얼매핑 그래프 생성부(230), 중심축 생성부(240) 및 모델링부(250)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the blood vessel modeling device 200 generates a central axis to perform a modeling of a blood vessel. The modeling device 200 includes an outer surface generating unit 210, a sampling unit 220, a dual mapping graph generating unit 230, Axis generating unit 240 and a modeling unit 250. [

또한, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating an overall flow of a method of modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 2 내지 도 3를 참조하여, 각 구성 요소 별 기능 및 각 단계별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the function of each component and the process performed for each step will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.

먼저, 단계(310)에서, 외곽면 생성부(210)는 혈관과 대응되는 객체의 외곽면을 생성한다. First, in step 310, the outer surface generating unit 210 generates an outer surface of an object corresponding to a blood vessel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 혈관은 관상 동맥일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 관상 동맥을 중심으로 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present invention, the blood vessel may be a coronary artery. Hereinafter, for convenience of explanation, embodiments of the present invention will be described focusing on a coronary artery. However, the present invention is not limited thereto.

도 5에서는 관상 동맥과 대응되는 객체의 외곽면(510)을 도시하고 있다. 여기서, 관상 동맥과 대응되는 객체는 바람직하게는 3차원일 수 있지만, 설명의 편의를 위해 3차원 객체(도 5의 (a))와 2차원 객체(도 5의 (b))를 혼합하여 본 발명을 설명하기로 한다. FIG. 5 shows an outer surface 510 of an object corresponding to a coronary artery. Here, the object corresponding to the coronary artery may preferably be three-dimensional, but for convenience of explanation, a three-dimensional object (FIG. 5A) and a two-dimensional object (FIG. 5B) The invention will now be described.

다음으로, 단계(320)에서, 샘플링부(220)는 객체의 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링한다. 일례로, 도 5의 (a)에서, 하늘색으로 표시된 점이 외곽점을 나타내고, 도 5의 (b)에서, 도면부호 520가 외곽점을 나타낸다. 여기서, 외곽점은 랜덤하게 샘플링될 수 있다. Next, in step 320, the sampling unit 220 samples a plurality of contour points included in the outer surface of the object. For example, in FIG. 5A, a point indicated by a light blue color represents an outline point, and in FIG. 5B, a reference numeral 520 represents an outline point. Here, the outline points can be randomly sampled.

계속하여, 단계(330)에서, 듀얼매핑 그래프 생성부(230)는 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할(Delaunay triangulation)을 생성하고, 단계(340)에서 듀얼매핑 그래프 생성부(230)는 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성한다. In step 330, the dual mapping graph generator 230 generates Delaunay triangulation for a plurality of outer points, and in step 340, the dual mapping graph generator 230 generates a Delaunay triangulation Create a dual mapping graph of triangulation.

여기서, 들로네 삼각분할은 평면 위의 점들을 삼각형으로 연결하여 공간을 분할할 때, 삼각형의 외접원 내에 다른 점이 포함되지 않도록 하는 분할을 의미하는 것으로서, 다수의 점들을 이용하여 들로네 삼각분할을 구한 후, 구해진 삼각형들의 외접원들의 중심을 연결하면 듀얼매핑 그래프를 산출할 수 있다. 이 때, 듀얼매핑 그래프는 선분인 에지(edge) 및 꼭지점인 버텍스(vertex)를 포함할 수 있다. Herein, the trine triangulation refers to a division that connects different points in the circumscribed circle of the triangle when the space is divided by connecting the points on the plane with triangles. The triangulation is performed using a plurality of points, By connecting the centers of the circumscribed circles of the obtained triangles, a dual mapping graph can be calculated. At this time, the dual mapping graph may include an edge, which is a line segment, and a vertex, which is a vertex.

따라서, 본 발명이 일 실시예에 따르면, 객체가 3차원 객체인 경우, 단계(330)에서 듀얼매핑 그래프 생성부(230)는 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하여 다수의 사면체를 생성하고, 다수의 사면체 각각에 대한 외심을 산출하는 과정을 수행할 수 있다. 이 경우, 듀얼매핑 그래프의 버텍스는 상기 외심과 대응되고, 듀얼매핑 그래프의 에지는 한 면을 공유하는 두 사면체의 외심을 연결한 선분과 대응된다. 또한, 다수의 사면체의 외심은, 객체의 외부에 존재하는 제1 외심 및 객체의 내부에 위치하는 제2 외심을 포함한다. Accordingly, if the object is a three-dimensional object, the dual mapping graph generator 230 generates a plurality of tetrahedrons using vertices as a vertex of each of the plurality of outer points in step 330, And the outer diameter of each of the tetrahedrons. In this case, the vertex of the dual mapping graph corresponds to the outer center, and the edge of the dual mapping graph corresponds to a line segment connecting the outer edges of the two tetrahedrons sharing one plane. Further, the outer radius of the plurality of tetrahedrons includes a first outer radius existing outside the object and a second outer radius located inside the object.

일례로서, 설명의 편의를 위해 2차원 객체를 기준으로 설명하면, 도 5의 (b)에서, 파란색 선은 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하는 삼각형(3차원의 "사면체"와 대응), 빨간색 선은 듀얼매핑 그래프의 에지, 빨간색 점은 삼각형의 외심과 대응되는 듀얼매핑 그래프의 버텍스를 각각 의미한다. 이 때, 외심은 삼각형 내부에 존재할 수도 있고, 삼각형 외부에 존재할 수도 있다. For example, in FIG. 5 (b), a blue line represents a triangle (corresponding to a three-dimensional "tetrahedron") having vertices of a plurality of outer points as a reference, a red The line represents the edge of the dual mapping graph, and the red dot represents the vertex of the dual mapping graph corresponding to the outer edge of the triangle. At this time, the outer core may be inside the triangle or outside the triangle.

이 후, 단계(340)에서, 중심축 생성부(240)는 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 객체의 중심축(530)을 생성한다. Thereafter, in step 340, the center axis generator 240 generates the center axis 530 of the object using edges of some of the plurality of edges constituting the dual mapping graph.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(340)에서는 다수의 사면체의 외심과 대응된 버텍스들을 포함하는 에지들을 이용하여 중심축을 생성할 수 있다. 일례로서, 다수의 사면체의 외심과 대응된 버텍스들을 포함하는 에지들은 도 5의 (b)에 도시된 선(540)일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in step 340, a center axis may be created using edges comprising vertices of corresponding quadrants and corresponding vertices. As an example, the edges including vertices corresponding to the outer diameters of a plurality of tetrahedrons may be line 540 shown in Figure 5 (b).

도 4는 단계(340)의 세부적인 단계를 도시한 도면이다. 이하, 도 4를 참조하여, 단계(340)의 과정 즉, 중심축 생성부(240)의 동작을 상세하게 설명한다. FIG. 4 is a diagram illustrating the detailed steps of step 340. Hereinafter, referring to FIG. 4, the operation of step 340, that is, the operation of the central axis generating unit 240, will be described in detail.

단계(341)에서는, 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 사이클을 제거하여 한 방향으로 에지가 연결되도록 대략적인 중심축을 생성한다. In step 341, a cycle is removed from a plurality of edges constituting the dual mapping graph to generate an approximate center axis so that the edges are connected in one direction.

즉, 도 6의 (a)를 참조하면, 듀얼매핑 그래프에서는 사이클이 존재하며, 이는 중심축을 생성하기 위해 제거되어야 한다. 따라서, 단계(341)에서는, 단계(330)에서 생성된 듀얼매핑 그래프의 다수의 에지(도 6의 (a))에서, 에지 간 사이클을 제거하여 사이클이 제거된 대략적인 중심축(도 6의 (b))를 생성한다. That is, referring to Figure 6 (a), there is a cycle in the dual mapping graph, which must be eliminated to create the central axis. 6 (a)) of the dual mapping graph generated in step 330, the edge-to-edge cycle is removed so that the approximate center axis from which the cycle has been removed (b)).

단계(342)에서는, 대략적인 중심축을 기반으로, 다수의 사면체의 외심과 대응되는 버텍스들을 포함하는 에지들을 연결하여 다수의 브랜치를 포함하는 트리를 생성한다. At step 342, based on the approximate center axis, edges including vertices of corresponding quadrants and corresponding vertices are concatenated to create a tree containing a plurality of branches.

그리고, 단계(343)에서는, 다수의 브랜치 중에서, 객체의 외부에 존재하는 제1 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 적어도 하나의 제1 브랜치를 제거한다. 이는 객체의 외부에 존재하는 제1 외심은 중심축에 포함될 수 없게 때문이다. 이 때, 다수의 사면체 중 납작한 사면체의 외심이 객체의 외부에 존재하는 제1 외심일 수 있다. Then, in step 343, among the plurality of branches, at least one first branch corresponding to the edges including the first outer circumference existing outside the object is removed. This is because the first outer circumference existing outside the object can not be included in the central axis. At this time, the outer circumference of the flat tetrahedron among the plurality of tetrahedrons may be the first outer circumference existing outside the object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(343)에서는 도 7에 도시된 입체각(solid angle) 기법을 이용하여 제1 외심과 대응되는 제1 브랜치를 제거할 수 있다. 즉, 다수의 사면체 각각에 대해, 사면체의 중심으로부터 반지름이 1인 구를 생성하고, 사면체의 한 면을 상기 구 위로 프로젝션(projection)시킨다(도 7의 (a)). 이 때, 어떤 면은 작게 프로젝션이 되고, 다른 면은 크게 프로젝션이 되는데, 단계(343)에서는 사면체의 모든 면에 대해 프로젝션된 것들의 비가 기 설정된 값 이상으로 크면 납작한 사면체(도 7의 (b)의 빨간색 사면체)로 판단하여 상기 납작한 사면체를 제거하고, 이에 따라 상기 납작한 사면체의 외심, 즉 제1 외심이 제거된다. According to an embodiment of the present invention, in step 343, the first branch corresponding to the first outer circumference can be removed using the solid angle technique shown in FIG. That is, for each of the plurality of tetrahedrons, a sphere having a radius of 1 from the center of the tetrahedron is generated, and one side of the tetrahedron is projected onto the sphere (Fig. 7 (a)). At this time, if the ratio of those projected to all the planes of the tetrahedron is greater than the predetermined value in step 343, the flat quadrangle (Fig. 7 (b) , The flat tetrahedron is removed, and thus the outer center of the flat tetrahedron, i.e., the first outer center, is removed.

이 후, 단계(344)에서는, 제1 브랜치가 제거된 트리에서, 제2 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 n개의 제2 브랜치 중 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치를 제거한다. Thereafter, in step 344, in the tree from which the first branch is removed, the second branch having a length less than the threshold value among the n second branches corresponding to the edges including the second outer center is removed.

이 때, n개의 제2 브랜치 각각은 리프(leaf)를 포함하고, 리프는 제2 외심과 대응되며, n개의 리프는 우선순위를 가지되, 제1 브랜치가 제거된 트리의 루트와 리프 사이의 거리가 먼 순서대로 빠른 우선순위를 가진다. At this time, each of the n second branches includes a leaf, the leaf corresponds to a second outer core, n leaves have a priority, and a leaf between the root of the tree in which the first branch is removed and the leaf They have a fast priority in order of distance.

도 8은 제1 브랜치가 제거된 트리를 도시한 도면으로, 도 8를 참조하여 단계(344)의 과정을 보다 상세하게 설명한다.
8 shows a tree in which the first branch is removed, and the process of step 344 will be described in more detail with reference to FIG.

가. 제1 브랜치가 제거된 트리의 루트(뿌리)인 R이 검색된다. end. The root (root) of the tree from which the first branch is removed is retrieved.

나. 루트로부터 5개의 리프(①, ②, ③, ④, ⑤) 사이의 길이를 계산하여 리프의 우선순위를 결정한다. 따라서, 리프 ① > 리프 ② > 리프 ③ > 리프 ④ > 리프 ⑤ 순서로 우선순위가 부여된다. I. Determine the priority of the leaf by calculating the length between the five leaves from the root (①, ②, ③, ④, ⑤). Therefore, the priority is given in the order of leaf 1> leaf 2> leaf 3> leaf 4> leaf 5.

다. 루트로부터 5개의 리프(①, ②, ③, ④, ⑤) 사이의 길이의 합인 d0를 산출한다(도 8의 (b)의 두번째 줄). All. It calculates the five leaf (①, ②, ③, ④ , ⑤) the sum of the length between d 0 from the root (the second line of (b) in Fig. 8).

라. 첫번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 첫번째 트리(

Figure 112015032416400-pat00008
)를 생성하고, 첫번째 트리와 두번째 리프 이상의 우선순위(즉, 리프 ②, ③, ④, ⑤)를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d1를 산출하며, d0와 d1의 차를 첫번째 리프의 리프값으로 산출한다(도 8의 (b)의 세번째 줄). la. The first tree consisting of branches containing the first leaf (
Figure 112015032416400-pat00008
), And calculates a sum d 1 that is the sum of the distances between the leaves having the first tree and the leaves having the priority higher than the second leaf (i.e., leaves 2, 3, 4, 5), and calculates the difference between d 0 and d 1 as (The third line of FIG. 8 (b)).

마. 첫번째 리프 및 두번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 두번째 트리(

Figure 112015032416400-pat00009
)를 생성하고, 두번째 트리와 세번째 리프 이상의 우선순위(즉, 리프 ③, ④, ⑤)를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d2를 산출하며, d1와 d2의 차를 두번째 리프의 리프값으로 산출한다(도 8의 (b)의 네번째 줄). hemp. A second tree consisting of a branch containing the first leaf and the second leaf
Figure 112015032416400-pat00009
) To create and, at first more than the second tree, and the third leaf rank (i. E., Leaf ③, ④, ⑤) for having calculates the sum d 2 the distance between the leaf, leaf values of d 1 and d 2 of the car the second leaf of the (Fourth line in Fig. 8 (b)).

바. 첫번째 리프, 두번째 리프 및 세번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 세번째 트리(

Figure 112015032416400-pat00010
)를 생성하고, 세번째 트리와 네번째 리프 이상의 우선순위(즉, 리프 ④, ⑤)를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d3를 산출하며, d2와 d3의 차를 세번째 리프의 리프값으로 산출한다(도 8의 (b)의 다섯번째 줄).bar. The third tree, consisting of the first leaf, the second leaf, and the branch containing the third leaf (
Figure 112015032416400-pat00010
) To create and, at first more than the third tree and fourth leaf rank (i. E., Leaf ④, ⑤) for having calculates the sum d 3 of the distance between the leaf, calculating the difference between d 2 and d 3 to the leaf value of the third leaf (Line 5 of FIG. 8 (b)).

사. 첫번째 리프, 두번째 리프, 세번째 리프 및 네번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 네번째 트리(

Figure 112015032416400-pat00011
)를 생성하고, 네번째 트리와 다섯번째 리프 이상의 우선순위(즉, 리프 ⑤)를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d4를 산출하며, d3와 d4의 차를 네번째 리프의 리프값으로 산출한다(도 8의 (b)의 여섯번째 줄).four. A fourth tree consisting of the first leaf, the second leaf, the third leaf, and the branch containing the fourth leaf (
Figure 112015032416400-pat00011
) To produce, and has priority over the fourth tree and the fifth leaf rank (i. E., Leaf ⑤) calculates the distance sum d 4 in between a having a leaf, and calculates a difference between d 3 and d 4 to the leaf value of the fourth leaf (Sixth line in Fig. 8 (b)).

아. 더 이상 남은 리프가 없으므로(

Figure 112015032416400-pat00012
), d5를 0으로 산출하며, d4와 d5의 차를 다섯번째 리프의 리프값으로 산출한다(도 8의 (b)의 일곱번째 줄).Ah. There are no leaves left (
Figure 112015032416400-pat00012
), And it calculates a d 5 to 0, and calculates the difference between the d 4 and d 5 by five leaf value of the second leaf of a seventh line ((b in FIG. 8)).

자. 5개의 리프값 중 임계 리프값인 "2"보다 작은 리프값을 가지는 리프 C 및 E와 대응되는 제2 브랜치를 제거한다(

Figure 112015032416400-pat00013
).
character. The second branch corresponding to the leaves C and E having the leaf value smaller than the critical leaf value "2 " among the five leaf values is removed (
Figure 112015032416400-pat00013
).

요컨대, 단계(344)에서는, n개의 리프 각각에 대한 리프값을 산출하고, 리프값이 임계값 이하의 길이에 대응되는 임계 리프값보다 작은 리프값을 가지는 리프값을 선택하며, 상기 선택된 리프값을 가지는 리프와 대응되는 제2 브랜치를 제거할 수 있다. In short, in step 344, a leaf value for each of the n leaves is calculated, a leaf value having a leaf value whose leaf value is smaller than a threshold leaf value corresponding to a length equal to or less than a threshold value is selected, The second branch corresponding to the leaf having the first branch can be removed.

이 때, n개의 리프 중 a번째 리프의 리프값은 da -1과 da의 차와 대응될 수 있다. 여기서, da - 1는 a-1번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a-1번째 트리와 a번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합이다. 또한, da은 a번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a번째 트리와 a+1번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합이다. At this time, the leaf value of the a-th leaf among the n leaves can correspond to the difference between d a -1 and d a . Here, d a - 1 is the sum of the distances between the a-1 th tree constituted by the branches including the leaf having the priority lower than the a-1 th leaf and the leaf having the priority higher than the a th leaf. Also, d a is the sum of the distances between the a-th tree constituted by the branches including the leaf having the priority of the a-th leaf or less and the leaf having the priority higher than the a + 1-th leaf.

그리고, n개의 리프 중 첫번째 리프의 리프값은, 루트와 n개의 리프 사이의 거리의 합인 d0과, 첫번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 첫번째 트리와 두번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d1의 차와 대응되고, n개의 리프 중 마지막 리프의 리프값은, dn -1과 0의 차와 대응될 수 있다. The leaf value of the first leaf among the n leaves is the sum of the distances between the root and n leaves, d 0 , the distance between the first tree constituted by the branch including the first leaf and the leaf having the priority higher than the second leaf The leaf value of the last leaf of n leaves, corresponding to the difference of the sum d 1 , can be matched with the difference between d n -1 and 0.

한편, 단계(342) 내지 단계(344)를 통해 도 6의 (b)의 트리에서 제1 브랜치 및 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치를 제거한 트리(중심축)가 도 6의 (c)와 같이 생성된다.On the other hand, a tree (central axis) obtained by removing the first branch and the second branch having a length equal to or less than the threshold value in the tree of (b) of FIG. 6 through steps (342) .

다시, 도 4를 참조하면, 단계(345)에서는, 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치가 제거된 트리를 이용하여 객체의 중심축을 생성한다. Referring again to FIG. 4, in step 345, the center axis of the object is created using the tree from which the second branch having a length equal to or less than the threshold value is removed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(345)에서는 제2 브랜치가 제거된 트리를 스무딩하여 객체의 중심축을 생성할 수 있으며, 이는 도 6의 (d)와 같다. 이 때, 스무딩은, 제1 버텍스 및 제2 버텍스로 구성된 에지 A와 제2 버텍스 및 제3 버텍스로 구성된 에지 B를 제1 버텍스와 제3 버텍스로 구성된 에지 Z로 변환하는 것과 대응될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in step 345, the center axis of the object may be created by smoothing the tree from which the second branch has been removed, as shown in (d) of FIG. At this time, the smoothing may correspond to converting the edge A composed of the first vertex and the second vertex and the edge B composed of the second vertex and the third vertex into the edge Z composed of the first vertex and the third vertex.

보다 상세하게, 도 9를 참조하면, 에지 B의 시작과 끝 버텍스로 정의되는 벡터의 단위벡터인

Figure 112015068619077-pat00014
및 에지 A와 대응되는 단위벡터인
Figure 112015068619077-pat00015
의 차인
Figure 112015068619077-pat00016
의 크기가 기 설정된 제1 값 이상이고, 제3 버텍스와 제4 버텍스로 구성된 에지 C와 대응되는
Figure 112015068619077-pat00017
Figure 112015068619077-pat00018
의 차인
Figure 112015068619077-pat00019
Figure 112015068619077-pat00020
의 차(
Figure 112015068619077-pat00021
)의 크기가 기 설정된 제2 값 이상인 경우, 에지 A 및 에지 B를 에지 Z로 변환할 수 있다. 이는 수학식 1과 같이 표현된다.
More specifically, referring to FIG. 9, a unit vector of a vector defined by the start and end vertices of edge B
Figure 112015068619077-pat00014
And the unit vector corresponding to the edge A
Figure 112015068619077-pat00015
Car of
Figure 112015068619077-pat00016
Is equal to or larger than a predetermined first value, and corresponds to an edge C composed of a third vertex and a fourth vertex
Figure 112015068619077-pat00017
And
Figure 112015068619077-pat00018
Car of
Figure 112015068619077-pat00019
Wow
Figure 112015068619077-pat00020
Of cars
Figure 112015068619077-pat00021
) Is equal to or larger than a predetermined second value, the edge A and the edge B can be converted to the edge Z. [ This is expressed by Equation (1).

Figure 112015032416400-pat00022
Figure 112015032416400-pat00022

다시, 도 2 및 3를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 방법을 설명하면, 단계(350)에서, 모델링부(250)는 외곽면과 중심축을 이용하여 혈관, 즉 관상 동맥을 모델링한다. Referring again to FIGS. 2 and 3, a method for modeling a blood vessel according to an embodiment of the present invention will be described. In step 350, the modeling unit 250 uses a contour surface and a central axis to generate a blood vessel, .

요컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관의 모델링 장치(200) 및 방법은 객체의 중심축을 정교하게 산출하여 혈관, 특히 관상 동맥을 모델링할 수 있는 장점이 있다.
In short, the apparatus 200 for modeling a blood vessel and the method thereof according to an embodiment of the present invention have an advantage that the center axis of an object can be precisely calculated to model a blood vessel, in particular, a coronary artery.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 영역의 분할 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. FIG. 10 is a view showing a schematic configuration of a device for dividing a myocardial region according to an embodiment of the present invention.

도 10를 참조하면, 심근 영역의 분할 장치(1000)는 관상 동맥 모델링부(1010) 및 심근 영역 분할부(1020)를 포함한다. Referring to FIG. 10, a device 1000 for dividing a myocardial region includes a coronary artery modeling unit 1010 and a myocardial region dividing unit 1020.

또한, 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 영역의 분할 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 11 is a flowchart illustrating an overall flow of a method of dividing a myocardial region according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 10 및 도 11를 참조하여, 각 구성 요소 별 기능 및 각 단계별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the function of each component and the process performed for each step will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

먼저, 단계(1110)에서, 관상 동맥 모델링부(1010)는 관상 동맥의 외곽면 및 중심축을 포함하는 관상 동맥을 모델링한다. First, in step 1110, the coronary artery modeling unit 1010 models a coronary artery including an outer surface and a central axis of the coronary artery.

보다 상세하게, 단계(1110)에서, 관상 동맥 모델링부(1010)는 관상 동맥과 대응되는 제1 객체의 외곽면을 생성하고, 제1 객체의 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하고, 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할과 그 듀얼매핑 그래프를 생성하고, 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 객체의 중심축을 생성하며, 외곽면과 중심축을 이용하여 관상 동맥을 모델링한다. 이는 앞서 도 2 내지 도 9에 설명된 내용과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. More specifically, in step 1110, the coronary artery modeling unit 1010 generates an outer surface of the first object corresponding to the coronary artery, samples a plurality of outer points included in the outer surface of the first object, And the dual mapping graph is generated for a plurality of outer points and the center axis of the object is generated using edges of some of the plurality of edges constituting the dual mapping graph, and the coronary artery . This is the same as that described above with reference to Figs. 2 to 9, and therefore, detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 단계(1120)에서, 심근 영역 분할부(1020)는 단계(1110)에서 생성된 중심축을 이용하여 심근 영역을 분할한다. Next, in step 1120, the myocardial region dividing section 1020 divides the myocardial region using the central axis generated in the step 1110. Then,

이하, 도 12 및 도 13을 참조하여 단계(1120)를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, step 1120 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.

단계(1121)에서는, 심근 영역과 대응되는 제2 객체(1310)의 내부를 다수의 사면체로 채운다. 이는 도 13의 (a)와 같되, 삼각형은 사면체의 한쪽 면과 대응된다. In step 1121, the interior of the second object 1310 corresponding to the myocardial region is filled with a plurality of tetrahedrons. This is the same as in FIG. 13 (a), where the triangle corresponds to one side of the tetrahedron.

단계(1122)에서는, 다수의 사면체 중에서, 중심축(1320) 상의 제1 점(1321)과 대응되는 제1 사면체(1311) 및 중심축(1320) 상의 제2 점(1322)과 대응되는 제2 사면체(1312)을 선택한다. 이는 도 13의 (b)와 같다. 여기서, 제1 점 및 제2 점은 중심축을 구성하는 버텍스 즉, 외심과 대응된다. The second tetrahedron 1311 corresponding to the first point 1321 on the center axis 1320 and the second point 1322 on the center axis 1320 among the plurality of tetrahedrons, The tetrahedron 1312 is selected. This is shown in FIG. 13 (b). Here, the first point and the second point correspond to the vertices constituting the central axis, that is, the outer center.

단계(1123)에서는, 제1 사면체 및 제1 사면체을 기준으로 소정의 거리 이하에 위치하는 k1개의 사면체을 제1 점과 대응되는 제1 심근 영역으로 분할하고, 제2 사각형 및 제2 사각형을 기준으로 소정의 거리 이하에 위치하는 k2개의 사각형을 제2 점과 대응되는 제2 심근 영역으로 분할한다. 그리고, 이러한 단계(1123)는 중심축을 구성하는 모든 점에 대해 반복하여 수행될 수 있다. 이는 도 13의 (c)와 같다.In step 1123, the first to the tetrahedron and a first samyeoncheeul basis, based on the predetermined k 1 of samyeoncheeul which is located below the distance claim, and divided into a first myocardial region corresponding to a point a second rectangle and the second rectangle K 2 squares located below a predetermined distance are divided into second myocardial regions corresponding to the second point. And, this step 1123 may be performed repeatedly for all the points constituting the central axis. This is shown in Fig. 13 (c).

한편, 소정의 거리는 제1 사각형과 제2 사각형 사이의 거리에 기초하여 정의될 수 있다. 즉, 사각형(1313)의 경우, 제2 사각형보다 제1 사각형에 가까우므로, 제1 심근 영역에 속하게 된다. On the other hand, the predetermined distance may be defined based on the distance between the first rectangle and the second rectangle. That is, in the case of the rectangle 1313, since it is closer to the first rectangle than the second rectangle, it belongs to the first myocardial region.

요컨대, 본 발명에 심근 영역의 분할 장치(1000) 및 방법은 심장의 3차원 모델을 직접 분할함으로써 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 병원에서 심혈관질환 환자에 대한 의사결정, 병의 진행에 대한 시뮬레이션, 병태의 시각화 등에 사용하며, 환자의 혈관 분석을 필요로 하는 의료영상 관련 분야, 케이블 및 튜브 등의 형태 분석을 필요로 하는 산업분야에도 적용 가능하다. In other words, the apparatus for segmenting myocardial region 1000 and method according to the present invention can obtain accurate modeling results by directly dividing a three-dimensional model of a heart. Therefore, it is used in hospitals for decision making about cardiovascular disease patients, simulation of disease progression, visualization of conditions, and medical image related fields requiring analysis of blood vessels of patients, analysis of shapes such as cables and tubes It is also applicable to industrial fields.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같고 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Such as magneto-optical, and ROM, RAM, flash memory, and the like, and examples of program instructions may be executed by a computer using an interpreter, as well as machine code such as those produced by a compiler. Includes a high-level language code. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (16)

혈관과 대응되는 3차원 객체의 외곽면을 생성하는 단계;
상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 단계;
상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계;
상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계; 및
상기 외곽면과 상기 중심축을 이용하여 상기 혈관을 모델링하는 단계;를 포함하되,
상기 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계는, 들로네 삼각분할에 기초하여 상기 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하여 다수의 사면체를 생성하고, 상기 다수의 사면체 각각에 대한 외심을 산출하되, 상기 듀얼매핑 그래프의 버텍스는 상기 외심과 대응되고, 상기 듀얼매핑 그래프의 에지는 한 면을 공유하는 두 사면체의 외심을 연결한 선분과 대응되는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
Generating an outer surface of a three-dimensional object corresponding to a blood vessel;
Sampling a plurality of outer points included in the outer surface;
Generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation;
Generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And
Modeling the blood vessel using the outer surface and the central axis,
The generating of the dual mapping graph may include generating a plurality of tetrahedrons with vertices of each of the plurality of outer points based on the Trine triangulation and calculating an outer diameter of each of the plurality of tetrahedrons, Wherein the vertex corresponds to the outer center, and the edge of the dual mapping graph corresponds to a line segment connecting the outer edges of the two tetrahedrons sharing one plane.
제1항에 있어서,
상기 혈관은 관상동맥을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the blood vessel includes a coronary artery.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 객체의 중심축을 생성하는 단계는 상기 다수의 사면체의 외심과 대응된 버텍스들을 포함하는 에지들을 이용하여 상기 중심축을 생성하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the central axis of the object generates the central axis using edges comprising vertices corresponding to the outer centroids of the plurality of tetrahedrons.
제1항에 있어서,
상기 다수의 사면체의 외심은 상기 객체의 외부에 존재하는 제1 외심 및 상기 객체의 내부에 위치하는 제2 외심을 포함하고,
상기 객체의 중심축을 생성하는 단계는,
상기 다수의 사면체의 외심과 대응되는 버텍스들을 포함하는 에지들을 연결하여 다수의 브랜치를 포함하는 트리를 생성하는 제1 단계;
상기 다수의 브랜치 중에서, 상기 제1 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 적어도 하나의 제1 브랜치를 제거하는 제2 단계;
상기 제1 브랜치가 제거된 트리에서, 상기 제2 외심을 포함하는 에지들과 대응되는 n개의 제2 브랜치 중 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치를 제거하는 제3 단계; 및
상기 임계값 이하의 길이를 가지는 제2 브랜치가 제거된 트리를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method according to claim 1,
Wherein an outer radius of the plurality of tetrahedrons includes a first outer radius existing outside the object and a second outer radius located inside the object,
Wherein creating a central axis of the object comprises:
A first step of creating a tree including a plurality of branches by connecting edges including vertices of the plurality of tetrahedrons and corresponding vertices;
A second step of removing at least one first branch corresponding to the edges including the first outer center among the plurality of branches;
A third step of removing, in a tree from which the first branch has been removed, a second branch having a length less than a threshold value among n second branches corresponding to edges including the second outer core; And
And a fourth step of generating a center axis of the object using a tree from which a second branch having a length equal to or shorter than the threshold value is removed.
제5항에 있어서
상기 n개의 제2 브랜치 각각은 리프(leaf)를 포함하고, 상기 리프는 상기 제2 외심과 대응되며,
상기 n개의 리프는 우선순위를 가지되, 상기 제1 브랜치가 제거된 트리의 루트와 상기 리프 사이의 거리가 먼 순서대로 빠른 우선순위를 가지는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method of claim 5, wherein
Each of the n second branches includes a leaf, the leaf corresponds to the second outer core,
Wherein the n leaves have a priority and have a high priority in a descending order of the distance between the root of the tree from which the first branch is removed and the leaf.
제6항에 있어서
상기 제3 단계는,
상기 n개의 리프 각각에 대한 리프값을 산출하고, 상기 리프값이 상기 임계값 이하의 길이에 대응되는 임계 리프값보다 작은 리프값을 가지는 리프값을 선택하며, 상기 선택된 리프값을 가지는 리프와 대응되는 제2 브랜치를 제거하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method of claim 6, wherein
In the third step,
A leaf value for each of the n leaves is calculated and a leaf value having a leaf value whose leaf value is less than a threshold leaf value corresponding to a length equal to or less than the threshold value is selected and corresponding to a leaf having the selected leaf value And the second branch is removed.
제7항에 있어서
상기 n개의 리프 중 a번째 리프의 리프값은,
a-1번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a-1번째 트리와 상기 a번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 da-1과, a번째 리프 이하의 우선순위를 가지는 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 a번째 트리와 a+1번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 da의 차와 대응되는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
The method of claim 7, wherein
Wherein a leaf value of an a-th leaf among the n leaves,
a-1 th is configured to prioritize the leaf than to the branch containing the leaf having a-1 th tree and wherein a sum of a distance between the first leaf or more priorities having leaf d a-1 and, under a second leaf And a difference between an a-th tree constituted by the branches containing the leaf having the priority and a distance d a which is a sum of distances between the a-th tree and the leaf having a priority higher than the a + 1-th leaf.
제8항에 있어서,
상기 n개의 리프 중 첫번째 리프의 리프값은, 상기 루트와 상기 n개의 리프 사이의 거리의 합인 d0과, 상기 첫번째 리프를 포함하는 브랜치로 구성된 첫번째 트리와 두번째 리프 이상의 우선순위를 가지는 리프 사이의 거리의 합인 d1의 차와 대응되고,
상기 n개의 리프 중 마지막 리프의 리프값은, dn -1과 0의 차와 대응되는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein a leaf value of a first leaf among the n leaves is a sum of a distance d 0 that is a sum of a distance between the root and the n leaves, a leaf between the leaf having the first leaf composed of the branch including the first leaf, Corresponds to the difference of the distance d 1 ,
Wherein a leaf value of a last leaf among the n leaves corresponds to a difference between d n -1 and 0.
제5항에 있어서,
상기 제4 단계는 상기 제2 브랜치가 제거된 트리를 스무딩하여 상기 객체의 중심축을 생성하되,
상기 스무딩은, 제1 버텍스 및 제2 버텍스로 구성된 에지 A와 상기 제2 버텍스 및 제3 버텍스로 구성된 에지 B를 상기 제1 버텍스와 상기 제3 버텍스로 구성된 에지 Z로 변환하는 것과 대응되는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
6. The method of claim 5,
The fourth step is to smoothen the tree from which the second branch is removed to generate the center axis of the object,
The smoothing is equivalent to converting an edge A composed of a first vertex and a second vertex and an edge B composed of the second vertex and a third vertex into an edge Z composed of the first vertex and the third vertex Of the blood vessel.
제10항에 있어서,
상기 에지 B의 시작과 끝 버텍스로 정의되는 벡터의 단위벡터인
Figure 112015068619077-pat00023
및 상기 에지 A와 대응되는 단위벡터인
Figure 112015068619077-pat00024
의 차인
Figure 112015068619077-pat00025
의 크기가 기 설정된 제1 값 이상이고, 상기 제3 버텍스와 제4 버텍스로 구성된 에지 C와 대응되는
Figure 112015068619077-pat00026
Figure 112015068619077-pat00027
의 차인
Figure 112015068619077-pat00028
Figure 112015068619077-pat00029
의 차의 크기가 기 설정된 제2 값 이상인 경우, 상기 에지 A 및 상기 에지 B를 상기 에지 Z로 변환하는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 방법.
11. The method of claim 10,
The unit vector of the vector defined by the start and end vertices of the edge B
Figure 112015068619077-pat00023
And a unit vector corresponding to the edge A
Figure 112015068619077-pat00024
Car of
Figure 112015068619077-pat00025
Is equal to or larger than a predetermined first value, and corresponds to the edge C composed of the third vertex and the fourth vertex
Figure 112015068619077-pat00026
And
Figure 112015068619077-pat00027
Car of
Figure 112015068619077-pat00028
Wow
Figure 112015068619077-pat00029
Wherein the edge A and the edge B are converted to the edge Z when the difference between the edge A and the edge B is equal to or larger than a predetermined second value.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for performing the method of any one of claims 1, 2, and 4 to 11. 혈관과 대응되는 3차원 객체의 외곽면을 생성하는 외곽면 생성부;
상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 샘플링부;
상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 듀얼매핑 그래프 생성부;
상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 중심축 생성부; 및
상기 외곽면과 상기 중심축을 이용하여 상기 혈관을 모델링하는 모델링부;를 포함하되,
상기 듀얼매핑 그래프 생성부는 들로네 삼각분할에 기초하여 상기 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하여 다수의 사면체를 생성하고, 상기 다수의 사면체 각각에 대한 외심을 산출하되, 상기 듀얼매핑 그래프의 버텍스는 상기 외심과 대응되고, 상기 듀얼매핑 그래프의 에지는 한 면을 공유하는 두 사면체의 외심을 연결한 선분과 대응되는 것을 특징으로 하는 혈관의 모델링 장치.
An outer surface generating unit for generating an outer surface of a three-dimensional object corresponding to a blood vessel;
A sampling unit for sampling a plurality of outer points included in the outer surface;
A dual mapping graph generating unit for generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation;
A center axis generating unit for generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And
And a modeling unit for modeling the blood vessel using the outer surface and the central axis,
Wherein the dual mapping graph generation unit generates a plurality of tetrahedrons with vertices of the plurality of outer points based on the Amore triangulation and calculates the outer centroid for each of the plurality of tetrahedrons, And the edge of the dual mapping graph corresponds to a line segment connecting the outer edges of the two tetrahedrons sharing one side.
관상 동맥과 대응되는 3차원의 제1 객체의 외곽면을 생성하는 단계;
상기 외곽면에 포함되는 다수의 외곽점을 샘플링하는 단계;
상기 다수의 외곽점에 대한 들로네 삼각분할을 생성하고, 상기 들로네 삼각분할의 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계;
상기 듀얼매핑 그래프를 구성하는 다수의 에지 중 일부의 에지를 이용하여 상기 객체의 중심축을 생성하는 단계; 및
상기 중심축을 이용하여 심근 영역을 분할하는 단계;를 포함하되,
상기 듀얼매핑 그래프를 생성하는 단계는, 들로네 삼각분할에 기초하여 상기 다수의 외곽점 각각을 꼭지점으로 하여 다수의 사면체를 생성하고, 상기 다수의 사면체 각각에 대한 외심을 산출하되, 상기 듀얼매핑 그래프의 버텍스는 상기 외심과 대응되고, 상기 듀얼매핑 그래프의 에지는 한 면을 공유하는 두 사면체의 외심을 연결한 선분과 대응되는 것을 특징으로 하는 심근 영역의 분할 방법.
Generating an outer surface of the first object corresponding to the coronary artery;
Sampling a plurality of outer points included in the outer surface;
Generating a Neuron triangulation for the plurality of outer points and generating a dual mapping graph of the Neuron triangulation;
Generating a center axis of the object using edges of a plurality of edges constituting the dual mapping graph; And
Dividing the myocardial region using the central axis,
The generating of the dual mapping graph may include generating a plurality of tetrahedrons with vertices of each of the plurality of outer points based on the Trine triangulation and calculating an outer diameter of each of the plurality of tetrahedrons, Wherein the vertex corresponds to the outer core and the edge of the dual mapping graph corresponds to a line segment connecting the outer edges of the two tetrahedrons sharing one face.
제14항에 있어서,
상기 분할하는 단계는,
상기 심근 영역과 대응되는 제2 객체를 다수의 사면체로 채우는 단계;
상기 다수의 사면체 중에서, 상기 중심축 상의 제1 점과 대응되는 제1 사면체를 선택하는 단계; 및
상기 제1 사면체 및 상기 제1 사면체를 기준으로 소정의 거리 이하에 위치하는 k1개의 사면체를 상기 제1 점과 대응되는 제1 심근 영역으로 분할하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심근 영역의 분할 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the dividing step comprises:
Filling a second object corresponding to the myocardial region with a plurality of tetrahedrons;
Selecting a first tetrahedron corresponding to a first point on the central axis among the plurality of tetrahedrons; And
And dividing the k 1 tetrahedrons located below a predetermined distance with respect to the first tetrahedron and the first tetrahedron into a first myocardial region corresponding to the first point. Split method.
제15항에 있어서,
상기 제1 점과 인접한 상기 중심축 상의 제2 점과 대응되는 제2 사면체와 상기 제1 사면체 사이의 거리에 기초하여 상기 소정의 거리가 정의되는 것을 특징으로 하는 심근 영역의 분할 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the predetermined distance is defined based on a distance between a second tetrahedron corresponding to a second point on the central axis adjacent to the first point and the first tetrahedron.
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