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중소기업 기술혁신개발사업

최종 보고서

세극등 부착형 안저 카메라 개발

Development of Fundus Camera attached to Slit-lamp

2003 년 7 월 31 일

주관기업 : 망막제일

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중소기업 기술혁신개발사업 최종보고서

업체명(주)망 막 제 일

(Tel: 063-850-1309)주소

570-711

전북 익산시 신용동 344-1원광의료원

안과내기술개발

과 제 명

분야 : 의료기기

세극등 부착형 안저 카메라 개발

대 표 자 양연식

과제책임자 양연식

개발기간 2002. 4 ～ 2003.5 위탁기관 망막제일

계획대비목표달성도(%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

개 발 완 료 시 기 2003 년 5 월

중소기업기술혁신개발사업운용요령 제21조의 규정에 의하여 최종보고서를 제출

합니다.

붙임 1. 중소기업 기술혁신개발사업 최종보고서 8부.2. 개발사업비 집행내역서 8부.3. 기술료 납부 동의서 2부.

2003 년 7 월 31 일

주관기업 : 망막제일

대 표 자 : 양 연 식 (인)

중소기업청장 귀하

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요 약 서 (초 록)

과 제 명 세극등 부착형 안저 카메라 개발

주 관 기 업 (주)망막제일 과제책임자 양연식

개 발 기 간 2002 .3. ~ 2003 . 5.( 14개월)

총개발사업비

(천원)

정부출연금 70,000천원총개발

사업비93,500 천원

기업부담금현금 14,100 천원

현물 9,400 천원

위탁연구기관

개발참여기업망막제일

주요기술용어

(6~10개)슬릿램프현미경, 디지털카메라, 안저사진, 영상처리

1. 기술개발목표

2. 기술개발의 목적 및 중요성

3. 기술개발의 내용 및 범위

4. 기술개발 결과

- 인증획득, 특허출원 현황 포함

5. 기대효과

※ 본 요약서는 2쪽 이내로 작성합니다.

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요 약 서

1. 기술개발목표

세극등에 탈 장착이 가능한 Digital카메라와 영상처리 및 합성 프로그램을 개발하여

안저사진을 얻을 수 있는 스캔닝 카메라 및 소프트웨어 개발을 목표로 하고 있다.

2. 기술개발의 목적 및 중요성

본 과제에서 개발하려는 비구면 렌즈와 스캔닝 방법을 이용한 세극등 부착형 디지

털 안저카메라는 아직 시장에 나와 있지 않으며 선진국 등 여러 나라에서도 아직

시도되지 않았다. 세극등 부착형의 여러 기구들로는 많은 레이저 장치 등과 안압검

사 등이 있으나 망막 검사를 하여 환자가 불편하지 않고 동공을 확대하지 않은 상

태에서 광각의 망막의 영상을 얻는 장치는 아직 없다.

현재 안과 외래진료실에서 기본적인 안과적 검사는 세극등을 이용한 안구전반부 검

사와 검안경을 이용한 안저검사가 있다. 그러나 최근에는 비구면 렌즈를 이용한 세

극등 검사로 안저검사까지 시행하나 안저 사진이 필요할 때에는 따로 안저카메라를

이용하고 있다. 비구면 렌즈를 통하여 안저를 검사할 경우 환자의 협조가 절대적으

로 필요하다. 그러나 망막에 직접 slit beam을 비추기 때문에 눈이 부셔서 환자가

제대로 협조할 수 없으며 이를 극복하고자 slit beam을 최소화하면 환자에게는 편

하나 아주 좁은 선상의 beam이 비추는 부위만 보이기 때문에 안저소견을 제대로

파악할 수가 없을 뿐만 아니라 이를 한 장의 망막영상으로 표현할 수가 없다. 따라

서 본 과제에서는 이러한 단점을 극복하고 좁은 선상의 slit beam을 모아서 광각의

안저영상을 얻는 새로운 기술을 말한다.

3 기술개발의 내용 및 범위

기존의 세극등의 앙쪽 beam splitter 에 디지털 카메라를 부착하여 세극등이 스캔

하면서 비추는 slit beam이 비구면 렌즈를 통하여 망막에 반사되어 나오는 slit의

영상을 모아서 모니터에 망막의 전체 영상을 구성한다.

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세극등의 스캔방법은 기존의 방법인 레버를 좌우로 이동하면서 망막의 상을 진단하

였다. 이러할 경우, 세극등의 가는 실선이 비추어진 면만을 확인 할 수 있어서 일부

분만을 보고 진단한다.

세극등의 beam splitter에 부착할 디지털 카메라를 이용하고 그 데이터를 바로 입

력시켜 해당 slit에 display 시킴으로 화면을 구성하며 좌에서 우로 스캔시 동공을

벗어나서 좌측 스캔시 망막의 우측만 나오고 우측 스캔시 망막의 좌측만 나오므로

이를 합성하여 완전한 안저 영상을 얻을 수 있다.

프로그램 개발에서는 안과의가 수동레버를 좌에서 우로 이동시에 영상 합성을 위한

영상 프레임의 수와 일치하는 위치 검출 센서를 세극등의 하단부에 설치하여 정확

한 위치에 동기 하는 영상 취득 펄스를 발생하게한다. 영상 취득 펄스에 동기하여

각각의 저장된 프레임은 영상 처리 알고리즘의 개발과 합성에 의하여 광각의 안저

영상을 얻을 수 있다.

4. 기술개발 결과

본 시스템의 개발을 통하여 기존의 방식이 가지고 있는 문제점들을 크게 개선할 수

있었으며 이는 국내에서는 아직 시도되지 않았고 고가의 안저 카메라가 필요 없이

간단한 조작만으로도 고해상도의 칼라 안저 영상을 얻어서 컴퓨터에 저장할 수 있

다. 안과의 기본 장비인 세극등에 부착해 부착형이고 안과를 방문한 모든 환자에게

안저검사라 필수적인 바 국내 4천여 대의 세극등에 모두 필요하며, 해외 수출을 한

다면 엄청난 경제적인 효과가 기대된다.

5. 기대효과

본과제의 기술이 개발되면 1년의 임상시험과 의료기기 허가를 취득하여 2004년 5

월이면 상품화를 하여 판매가 가능하고 현재 국내에서 이용되고 있는 4천여대의 세

극등 모두에게 필요하며 500여대의 신규 구매 세극등에 장착을 할 수 있으며 경쟁

상대가 없으므로 마켓팅 결과에 따라 첫해 5%에 장착한다면 200여대에 장착할 수

있다. 1대당 가격이 150만원이면 총 매출액이 3억에 이르고 원가가 70만원정도면

순익이 대당 80만원으로 총 1억6천만원 정도가 된다. 다음해에 10%이면 6억의 시

장 규모가 되고 외국에도 경쟁 상대가 없으므로 시장은 가히 수백억에 이를 수 있

다.

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목 차

제 1 장. 과제 사업의 배경 및 개요

가. 서론

나. 국내외 기술 동향

다. 향후의 전망

제 2 장. 세극등 부착형 안저 카메라 개발

가. 전체 개발 내용

나. 카메라 마운트 부 개발

다. 안저카메라 프로그래밍

라. 망막영상 합성프로그래밍

제 3 장. 망막 영상 합성 프로그래밍

가. 망막영상 합성프로그래밍

나. 망막이미지 추출

다. 매칭알고리즘

제 4장. 결과

가. 카메라 마운트 개발 결과

나. 안저 카메라 소프트웨어

라. 실험장치

다. 망막 영상 합성 프로그래밍

제 5 장. 결론

제 6 장. 참고문헌

부록 A. 영상합성 프로그램(VC)

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제 1 장. 과제 사업의 배경 및 개요

가. 서론

세극등은 임상에서 사용되는 현미경과 조명장치기구이다. 세극등 현미경검사는

Optometry 임상에서 가장 빈번히 사용되는 과정 중 하나이다. 이 검사는 진단과

처치 둘 다를 위해 사용 되는데 입체시를 유지하는 동안 안구 전방구조를 시각적으

로 볼 수 있고, 다양한 확대가 가능 하다. 다양한 확대와 입체시의 결합은 전면부

손상의 존래와 위치를 평가할 때 결정적으로 중요하다. 일반적으로 다른 어떤 과정

에서도 얻을 수 없었던 정보가 이 검사에 의해 제공된다.

또한 세극등 검사는 고배율로 보여지는 안검, 결막, 각막, 전안방, 동공, 수정체 등

이 포함되는 눈의 전면부의 건강상태를 평가하기 위한 검사이다. 부수적인 렌즈를

결합시켜 전방각과 망막을 관찰 할 수 있다. 콘택트렌즈의 평가와 정기검사의 본질

적인 검사이다.

그림 1 세극등 현미경

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그러나 이러한 세극등을 이용한 안저검사는 비구면 렌즈를 이용하여 silt 모양의 기

다란 영상을 보면서 스캔닝하여 일반 안저검사를 하고 있고 사진을 얻기 위해서는

고가의 안저 카메라가 필요하고 환자에게는 큰 불편과 공포심을 주었으나, 본 과제

의 장치가 개발되면 세극등 검사를 받는 그 자리에서 안저 검사와 안저 사진을 얻

을 수 있고 동공을 확대시키지 않고도 90도 이상의 광각의 높은 해상력을 가진 안

저촬영이 가능하다. 이 세극등에 부착하여 안저 촬영이 가능하다면 거의 모든 안과

의원 등에서 수요가 있을 것이며 , 해외 수출도 가능할 것이다. 장차 국산 세극등이

개발되어 이 부착장비와 같이 세팅된다면 외국의 안과장비와 경쟁에서 우위를 점할

수 있어 국내 의료 장비 산업 발전에 기여할 것이다.

안구는 외막, 중막, 내막 및 안내용물로 이루어진다. 외막 outer coat은 앞쪽 1/6을

차지하는 투명한 각막과 뒤쪽 5/6을 차지하는 흰색의 공막으로 구성된다. 중막

middle coat은 외막의 내면에 있는 혈관성 조직으로서 포도막이라고 하며 홍채, 모

양체, 맥락막으로 구성된다. 내막 inner coat 은 안구의 가장 안쪽에 있는 막으로

망막이라 하며 이 망막은 시각 visual sense에 가장 중요한 구실을 하는 투명한 신

경조직이다. 안내용물에는 수정체 렌즈, 유리체 vitreous body, 방수 aqueous

humor가 있다.

안과 실명 질환의 가장 많은 부분을 차지하는 부분은 망막의 손실에서 발생한다.

망막의 주요 기능은 동공을 통하여 들어온 빛을 망막의 각층을 통하여 전기적인 신

호로 변환하여 시신경으로 전달하는 것이다. 이러한 망막의 손상의 주요 원인 중에

하나는 당뇨병으로 인한 것이다. 다행스럽게도 약 90% 이상이 병을 조기에 발견하

여, 적절한 치료를 하였을 경우에는 실명을 예방할 수 있다. 당뇨로 인한 망막질환

인 Diabetic Retionopathy는 통증을 유발하지 않고, 시력손실도 늦게 발병하는 경

향이 있어서, 질병이 심각하게 진행이 되고서야 비로소 환자들은 병원을 찾는 경우

가 많다. 그래서 조기에 당뇨로 인한 망막 질환을 진단하는 것이 실명을 방지하는

중요하게 대두되고 있다. 실제 임상에서는 Fundus 카메라를 이용하여 망막사진을

찍고 그 결과를 분석하는 것이 조기에 당뇨로 인한 망막 질환을 검사하는 중요한

하나의 방법이다.

나. 국내외 기술 동향

본 과제에서 개발하려는 스캔닝 방법을 이용한 세극등 부착형 디지털 안저 카메라

는 아직 시장에 나와 있지 않으며 선진국 등의 여러 나라에서도 아직 시도되지 않

았다. 세극등 부착형의 여러 기구들로는 많은 레이저 장치 등과 안압검사등이 있지

만 환자가 불편하지 않고 동공을 확대하지 않은 상태에서 광각의 망막의 영상을 얻

는 장치는 없다.

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현재 안과 외래 진료실에서 기본적인 안과적 검사는 세극등을 이용한 안구 전반부

검사와 검안경을 이용한 안저검사가 있다. 그러나 최근에는 비구면 렌즈를 이용한

세극등 검사로 안저검사까지 시행하나 안저 사진이 필요할때에는 따로 안저 카메라

를 이용하고 있다, 비구면 렌즈를 통하여 안저 검사를 할 경우 환자의 협조가 절대

적으로 필요하다. 그러나 망막에서 직접 Slit Beam을 비추기 때문에 눈이 부셔서

환자가 제대로 협조가 절대적으로 필요하다. 그러나 망막에 직접 SIit beam을 비추

기 때문에 눈이 부셔서 환자가 제대로 협조할 수 없으며, 이를 극복하자고 SIit

beam을 최소화하면 환자에게는 편하나 이주 좁은 선상의 Beam이 비추는 부위만

보이기 때문에 안저소견을 제대로 파악할 수가 없다. 따라서 본 과제에서는 이러한

단점을 극복하고 좁은 선상의 SIit beam을 모아서 광각의 안저 영상을 얻는 새로운

기술을 말한다.

국내에서도 아직 시도되지 않았고 고가의 안저카메라가 필요없이 간단한 조작만으

로 고해상도의 칼라의 안저영상을 얻어서 컴퓨터에 저장할 수 있다. 안과의 기본

장비인 세극등에 부탁형이고 안과를 방문한 모든 환자에게 안저검사가 필수적인 바

국내 4천여대의 세극등에 모두 필요하며 해외 수술을 한다면 경제적인 효과가 기대

된다.

다 향후의 전망

본 연구를 통하여 개발된 장비를 실제 제품화시키기 위하여, 선행적으로 임상시험

을 거쳐야 한다. 약 1년 정도의 임상실험이 마무리 된 후에는 (주) 망막제일에서 직

접적으로 제품을 생산하든, 기존의 마케팅능력을 가지고 있는 회사와 연계를 하든

지, 실 제품을 만들 생각을 가지고 있다. 또한 국내에 판매와 동시에 외국 회사에도

좋은 호응을 얻을 것이라고 사료된다.

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제 2 장. 세극등 부착형 안저 카메라 개발

가. 전체 개발 내용

그림 2는 세극등을 이용한 피검자의 안저 촬영 경로와 본 연구에서 개발할 디지털

카메라와의 시스템 구성도이다. 세극등의 원리는 발광램프에서부터 조사된 광원(굵

은 실선)이 비구면 렌즈를 통하여 피검안자의 동공을 통하여 안저면에 비추게 된

다. 안저면에서 반사된 망막의 영상은 화살표와 같이 표시한 경로를 통하여 안과전

문의가 망막 영상을 볼 수 있다. 한편, 세극등에 의하여 조사된 망막의 영상은 그림

3과 같이 망막전체를 볼 수 있는 영상이 아닌 망막에 비추어진 세극등의 조사면적

만큼만 관찰 할 수 있어, 빗금처진 부분은 볼 수 없다. 이렇듯 조사되는 광랑의 위

치를 세극등에 부착된 수동레버를 좌에서 우로 움직이면 망막의 면에 스캔하여 안

과 전문의 판단에 의하여 이상유무를 관찰 할 수 있다. 세극등에 의하여 빛이 비추

어진 부분만을 관찰하기 때문에 전체 망막을 관찰 할 수 없어 정확한 검진이 어려

운 형편이다.

그럼 2 광학적인 배열 (평면도)

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그림 3 세극등에 의해 조사된 망막의 영상

이러한 문제점을 해결하고자 디지털 카메라를 세극등의 좌우에 설치하여 세극등에

의하여 조사된 영상을 일차적으로 저장한 후, 1차 좌표축을 이동함에 따라 세극등

의 조사영상이 겹쳐지지 않는 부분에서 각각 영상을 저장하여 스캔시간 동안 계산

된 망막 영상의 수가 저장 되도록 프로그래밍 한다. 그림 4는 본 세극등의 측면도

이며, 1축 이동이 가능한 스캔닝 이동 제어 부분과 구동부의 위치를 보이고 있다.

그림에서와 같이 수동레버에 의하여 동공의 위치를 선택한 후 수동레버의 조작에

의한 위치 검출센서의 ON동작에 의하여 1축상의 영상 동기 신호를 발생하는 시스

템이다.

작동레버의 1축 운동에 의하여 저장되어진 영상은 영상 합성 프로그램(summation

& subtraction 등)에 의하여 전체 망막영상을 데스크탑 PC에 나타낸다(그림 4). 이

렇게 획득된 영상의 확대 및 축소기능을 추가하여 망막영상의 이상부문에 대한 검

진 속도와 정확성을 배가한다.

그림 4. 본과제의 측면도와 slit beam

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그림 5 안저 스캔 방향 과 획득된 영상화면 도출 경로

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나. 카메라 마운트 부 개발

본 연구에서 세극등 검사 장비에 디지털 카메라를 장착하기 위하여 카메라 마운트

를 제작하였다. 그림 6에서 보는 봐와 같이 3가지 형태로 제작하였으며, 디지털 카

메라와 세극등 장비에 따라 3가지 종류로 세극등 장비에 마운트 할 수 있도록 하였

다.

그림 6 카메라 마운틴부의 CAD 모습

다. 디지털 카메라 선정

본 연구에서 디지털 카메라의 선정은 매우 중요하다. 특히 좋은 망막의 상을 얻기

위해서는 기존의 디지털 카메라보다 더 많은 화소수를 가져야 하며 동시에 초당 프

레임수를 빠르게 가져갈 수 있는 Subwindow 기능을 가져야 한다. 본 연구에서 사

용한 카메라는 픽셀링크사의 PL-A641이며, 이는 IEEE 1394 펌웨어를 기반으로 하

고 있으면서, Plug & Play 기능, 400㎒ 에서 작동하는 고성능 카메라이다. 또한 이

카메라는 의료용으로써 현미경에 바로 연결하여 쓸 수 있도록 개발된 것이며,

Subwindow 기능이 있어서 본 연구에서의 가늘고 긴 망막의 영역만을 설정하여 저

장할 수 있어 이미지 획득 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

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제 3 장. 안저카메라 소프톤웨어 개발

가. 안저카메라 프로그래밍

아래 그림 7은 본 연구에서 적용된 망막 영상 합성 프로그램의 영상처리 알고리즘

을 나타내고 있다. 먼저 사용자의 조작을 통하여 얻어진 단일 영상은 먼저 이미지

의 질을 판단하는 알고리즘에 적용되어 그 얻은 이미지가 좋은 영상이면 다음단계

로 넘어간다. 세극등의 이미지는 가는 형상을 하고 있으며, PC 카메라의 최대 이미

지는 1280 x 1024이므로 관찰 영역을 확대하려면 카메라를 90도 회전시켜 설치해

야 한다. 따라서, 회전된 이미지를 제대로 보기 위한 회전 알고리즘이 필요하다. 또

한 이렇게 획득한 망막 이미지에는 필요 없는 이미지 영역도 같이 얻어진다. 따라

서, 필요한 부분만을 오려내기 위한 영역 망막 이미지 영역 추출 알고리즘이 필요

하다. 즉 이러한 세로의 긴 이미지에서 외곽의 어두운 부분을 제거해야 한다. 본 연

구에서 적용한 알고리즘은 이미지의 수평에서 수직 에지 값을 누적하여 에지의 차

이가 가장 큰 값이 발생하는 곳을 영역으로 한다. 이렇게 하여 한 프레임의 영상이

얻어지면 본 연구에서 제안된 영상 알고리즘을 통하여 영상합성을 해서 하나의 합

성된 완전한 망막영상 프레임을 얻는 것이다. 알고리즘에 대한 전체적인 내용은 아

래와 같다.

그림 7 망막 이미지 영상처리 알고리즘

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나. 망막 이미지 영역 추출

세극등의 이미지는 가는 형상을 하고 있으며, PC 카메라의 최대 이미지는 1280 x

1024 이므로 관찰 영역을 확대하려면 카메라를 90도 회전시켜 설치해야 한다. 따

라서, 회전된 이미지를 제대로 보기 위한 회전 알고리즘이 필요하다. 또한 이렇게

획득한 망막 이미지에는 필요 없는 이미지 영역도 같이 얻어진다. 즉 세극등 장비

는 세로의 슬릿 빔으로 조명을 하기 때문에 이 장비에서 보여지는 망막의 영역은

세로로 긴 형상을 하고 있다. 이러한 세로로 가는 영상을 캡쳐할 때에는 좌우로 더

넓은 영역을 캡쳐 해야한다. 또한, 좁은 영역의 이미지들을 합성하기 위해서는 좌우

의 조명이 비치지 않는 부분을 제거해야 망막 이미지 합성에 사용할 수 있다. 그림

1은 이러한 상황을 직관적으로 보여준다.

그림 8 클리핑 알고리즘

그림 8의 우측에 나타난 망막의 이미지를 추출하는 방법이 클리핑 알고리즘이다.

이미지의 수평에서의 기울기 값(수직 에지)을 누적하여 그 차이가 가장 큰 값이 발

생하는 곳을 영역으로 한다. 이러한 상황은 그림 8 좌측에 나타나는 위쪽의 곡선이

며 좌우의 두 정점이 찾고자 하는 위치이다. 이 결과를 얻기 위한 수직 기울기의

누적치는 아래쪽 곡선이며, 정점이 많은 것을 알 수 있다. 아래쪽 곡선의 정점들은

노이즈로 취급하여 제거해야 한다.

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그림 9 망막 이미지 영역 추출

망막 이미지 영역 클리핑을 위한 정점 찾기에 사용된 코드는 다음과 같다

1.1 수평에서의 기울기 값 누적

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1.2 평균을 이용한 노이즈 제거

1.3 블록의 합을 이용한 노이즈 제거

그림 1의 위쪽 곡선은 a_nDst 배열을 그래프로 표현한 것이다. 이 그래프의 양 정

점에서 약간 안으로 들인 값으로 클리핑을 수행한다.

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1.4 블록의 합에서 정점 추출

그림 1의 위쪽 곡선에서 정점을 찾기 위해 다음과 같은 함수가 사용되었다.

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이 함수를 개략도로 설명하면 아래 그림과 같이 ‘Summit’을 찾고 ‘Plateau Start’와

‘Plateau End'에서 ‘Center of Plateau’를 찾는다.

그림 10 정점 찾기 알고리즘의 도해

1.5 클리핑

앞에서 구한 두 정점이 좌우의 X축 좌표가 되며, 이를 이용하여 클리핑을 수행한

다.

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이러한 알고리즘으로 추출한 망막의 영상이 그림 8의 우측에 나타나 있다.

나. 혈관 추출 알고리즘

클리핑 된 망막의 영상은 세극등 장비의 특성상 밝기가 균일(가운데가 밝고 위/아

래로 갈수록 어두워진다)하지 못하고 흐릿한 면이 많아 일반적인 에지 추출 알고리

즘이나 이진화 알고리즘으로는 섬세한 혈관을 찾지 못하고 ‘1.4 블록의 합에서 정

점 추출’에 사용한 알고리즘의 역인 ‘계곡 추출’ 알고리즘을 사용하였다.

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그림 11 혈관 중심 추출 알고리즘

그림 11의 좌측은 이미지 중심에서의 그레이 분포를 나타낸 곡선과 그 곡선의 계곡

에 해당하는 위치를 이미지에 투영시킨 직선을 보이고 있다. 이러한 방법으로 이미

지의 좌측에서 우측으로 검사하면 그림 3의 중앙에 있는 결과를 얻을 수 있다. 혈

관의 연결(Chain Code)이 작은 것은 노이즈로 하여 제거한다. 일정 길이 이상의

점 배열의 노이즈를 제거하면 그림 11 우측의 결과를 얻을 수 있다.

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그림 12 혈관 추출

2.1 컬러에서 그레이 추출

그레이는 NTSC의 규약을 이용하여 추출하였다.

2.2 그레이의 노이즈 제거

미디언 필터와 평균을 이용한 필터를 사용하여 노이즈를 제거하였다.

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2.3 그레이에서 혈관중심 추출

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이 함수는 그림 11의 좌측에 있는 계곡을 찾기 위해 사용되었다.

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이 함수를 개략도로 설명하면 아래 그림과 같이 ‘Valley’를 찾고 ‘Valley Start’와

’Valley End'에서 ‘Center of Valley’를 찾는다.

그림 13 계곡 찾기 알고리즘의 도해

2.4 체인 코드를 이용하여 혈관 중심의 점 배열 추출

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이 함수는 현재의 위치 n에서 오른쪽으로 진행할 때 중간에 끊어진( x와 3, 1, 0,

2, 4의 위치가 비어있을 때) a, 8, 6, 5, 7, 9, b에 점이 있으면 이어 주며 점 배열

을 추출한다.

2.5 점 배열의 노이즈 제거

평균을 이용하여 점 배열의 좌표 노이즈를 제거한다.

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다. 매칭 알고리즘

혈관의 중심을 나타내는 에지는 기울기 정보를 갖도록 설정을 한다. 이는 점 매칭

의 단순함 (그 위치에 일치하는 점이 있는가)을 피한다. 즉, 매칭 되는 점이 있더라

도 기울기가 다르면 매칭 비율을 떨어뜨린다. 기울기 정보는 블록이 커질수록 미세

하게 나뉘어 진다.

표 1 수평 기울기 정보를 갖는 에지.

그림 14 인접한 망막 영상의 매칭 접근 방향

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3.1 수평 기울기 정보를 갖는 혈관 중심

이 함수는 혈관 중심의 위치 배열을 이미지에서의 위치에 그 수평 기울기 정보로

값을 준다.

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3.2 기울기 정보를 이용한 매칭

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제 4 장. 결과

가. 카메라 마운트 개발 결과

본 연구에서 개발한 카메라 마운트 부의 3차원 모델링 결과를 보여주고 있다. 그림

15에서 보는 봐와 같이 카메라가 세극등에 부착하여 상이 정확히 맺는 곳에서 망막

의 이미지를 얻을 수 있도록 3가지 형태의 마운트를 제작하였다.

그림 15 카메라 마운트의 3차원 모델링(a)

그림 15 카메라 마운트의 사진(b)

나. 안저 카메라 소프트웨어

본 연구는 픽셀링크에서 제공하는 API를 이용하였으며 그림 16은 이를 통하여 개

발된 소프트웨어의 모습을 보여주고 있다. GUI 환경에 맞게, 원하는 영역을 설정하

여 이미지를 저장할 수 있으며, 각종 영상의 변수들, 가령 Auto Exposure, While

balancing, Gain Adjusting 등을 실시간으로 사용자가 바꿀 수 있도록 하였다.

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1.Mainframe

-설정된 화면을 Preview 할 수 있음

-화일경로를 입력하여 저장할 수 있음

-마우스의 X,Y위치 및 데이터 저장 거리 설정

-저장된 영상을 모두 보여주는 기능

-Test 하는 기능

2.Setting 1

- Auto Exposeure

- White Balancing

3.Setting 2

- Saturation 설정

- Gamma 보정값 설정

- R,G,B Gain 설정

- Exposure Time 설정

4.Setling 3

- Subwindow 크기 조정

- Subwindow 위치 조정

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그림 16 개발된 안저 카메라 소프트웨어

아래의 그림17은 개발된 소프트웨어를 통하여 영상 데이터를 받았을 때 모습을 보

여주고 있다. 그림에서 보는 봐와 같이 원하는 크기의 Preview영상을 얻을 수 있도

록 소프트웨어를 개발하였다.

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그림 17 안저카메라 소프트웨어와 그의 실행 모습

다. 실험장치

그림 18은 Slit-lamp 현미경의 모습을 보여주고 있는데 (a)는 환자의 안구를 고정

하기 위한 지지대 및 현미경의 모습이고 (b)는 의사가 손으로 조작하여 원하는 위

치에서 안구를 관찰하기 위한 모습을 보여주고 있다.

(a)Slit-lamp의 환자 안구 검사대 (b)Slit-lamp의 손조작 부분

그림 18 세극등 검사 장치의 각 부분들의 모습

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아래 그림19의 (a-b)모습은 Slit-lamp 현미경을 이용하여 의사가 환자의 안구를 검

사하고 있는 모습이다. (a)는 비구면 렌즈를 사용하지 않고, 피검사자의 안구를 검

사하고 있는 모습이며, (b)는 비구면 렌즈를 이용하여 피검사자의 망막의 모습을

검사하고 있는 모습을 나타내고 있다. (c-d)는 검사자가 피검사자의 안구를 검사하

면서 동시에 조작자가 실시간으로 그 데이터를 저장하고 있는 모습을 보여주고 있

다. 즉 맨 뒤에 있는 조작자는 검사자가 안구를 보면서 얻는 데이터를 PC를 통하

여 영상을 받아서 합성 할 수 있도록 하고 있다.

(a)Slit-lamp를 이용한 환자 검사 (b)Slit-lamp를 이용한 환자 검사

(c)Slit-lamp를 이용한 환자 검사 (d)Slit-lamp를 이용한 환자 검사

그림 19 개발된 장치를 이용한 실험 장면

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(a)Slit-lamp를 이용한 환자 검사 (b)Slit-lamp를 이용한 환자 검사

그림 20 개발된 소프트웨어를 이용한 실험 장면

그림 20의 모습은 위에 제안한 시스템과 개발된 소프트웨어를 통하여 얻어진 실험

영상 데이터의 모습을 보여주고 있다. 그림에서 보는 봐와 같이 비교적 좋은 영상

이 실시간으로 얻어 지고 있음을 알 수 있다.

라. 망막 영상 합성

앞 절에서 기술한 알고리즘을 바탕으로 합성하였다. 그림 21은 합성 전후의 망막영

상을 보여주고 있다. 반사되는 빛이나 노이즈로 인하여 프레임간에 약간의 오차가

발생되고 있으나, 혈관인식을 통한 매칭 방법이 효과적임을 알 수 있다. 또한 그림

에서 보는 봐와 같이 비교적 좋은 이미지로 합성되고 있음을 알 수 있다.

그림 21 각각의 망막 이미지와 이에 대한 합성 모습

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아래 그림22는 정상인을 대상으로 제안된 세극등 안저카메라 시스템으로 얻은 영상

데이터를 보여주고 있다. 그림에서 보는 봐와 같이 세극등 안저카메라에서 본 상이

그대로 디지털 카메라고 잘 획득되어 저장되었으며, 약간의 빛의 반사나 잡음이 발

생되나 이들은 비교적 좋은 이미지로 합성되고 있음을 알 수 있다.

그림 22 최종적으로 합성된 망막 이미지의 모습

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제 5 장. 결론

본 연구를 통하여 세극등에 탈 장착이 가능한 Digital카메라와 영상처리 및 합성 프

로그램을 개발하였다. 이를 통하여 좁은 선상의 Slit beam의 이미지를 모아서 광각

의 안저 영상을 얻는 기술을 개발하였다. 이러한 영상을 모아 합성함으로써 진단을

쉽게 하고, 병증의 위치를 알아보기 쉽게 할 수 있었다.

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제 5 장. 참고문헌

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1999.

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[2]Hossain P.N., Manivannan A., Dick A., Forrester J.V., Sharp P.F. and

Liversidge J., Endothelial changes that enhance lymphocyte adhesion to

ocular vessels in EAU occur at time of disease onset: An in vivo study,

INVESTIGATIVE OPHTHALMOLOGY & VISUAL SCIENCE, 40, pp.2107 (1999)

[3]Cree M J. Olson J A, McHardy K C, Sharp P F, Forrester J V. A Fully

Automated Comparative Microaneurysm Digital Detection System. Eye 11

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[4]Vieira P., Manivannan A, Sharp P.F. and Forrester .J.V., True colour

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Measurement, 23. pp.1-10 (2002)

[5]Hipwell J.H., Strachan F., Olson J.A., McHlardy K.C., Sharp P.F. and

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998)

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[8]F.Zana and .J.C.Klein A Multi-Modal Registration Algorithm of Eye Fundus

Images Using Vessels Detection and Hough Transform. IEEE Transaction on

Medical Imaging 18(5). 1999

[9]F.Zana and .J.C. Klein. Segmentation of vessel-like patterns using

mathematical morphology and curvature evaluation. Accepted by IEEE

Transaction on Image Processing. 1999

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부록 A. 영상합성 프로그램 (VC++)

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