가속도계와 자이로 센서를 이용한 실시간 내시경 영상 방향 보정 시스템

Abstract

연구배경: 비디오 내시경 장비에서 획득한 영상에서 중력 방향은 작업 공간상의 중력 방향과 일치하지 않아 해석을 어렵게 한다. 본 연구에서는 가속도계와 자이로 센서를 이용하여 내시경 영상의 중력 방향을 항상 아래로 오도록 보정하는 장비를 개발하여 평가하여 보았다. 대상 및 방법: 비디오 내시경 장비의 영상 보정 장치는 내시경 핸들 부위에 부착된 가속도계와 자이로 센서로부터 가속도 및 각속도를 받아와 칼만 필터 및 후처리 과정을 통해 회전각을 계산하도록 개발하였다. 기술적 성능 평가를 위해 장비를 카메라에 부착한 후 촬영 된 이미지의 회전각과 비교하였다. 임상적 유용성에 대한 평가는 경험 있는 마취과 의사를 대상으로 내시경 영상의 중력방향 보정을 한 경우와 보정하지 않은 경우를 무작위 순서로 배정하여 기관지 모형의 좌측 주기관지, 우측 주기관지, 우상엽 기관지에 쓰여진 숫자를 차례로 읽도록 하고 소요된 시간을 측정하였다. 결과: 촬영된 이미지의 회전각과 비디오 내시경 영상 보정 장치에서 계산된 회전각의 비교 시 가속도계나 자이로 센서만을 사용한 경우보다 두 센서를 모두 사용하여 칼만 필터 후 후처리한 결과 값이 더 좋은 성능을 보였다. 임상적 유용성 평가에서는 15명의 지원자에서 영상 보정을 사용 한 경우 (65.3초)가 사용하지 않은 경우 (93.3초)에 비해 더 빠른 시간 내에 작업을 완료하였다. (P = 0.012) 결론: 본 연구에서 내시경 회전에 따른 영상 회전을 보정할 수 있는 내시경 영상 보정 장치를 개발하였으며 이 장비를 사용하였을 때 기관지 모형을 사용한 내시경 검사에서 목표를 찾는 시간을 단축시킬 수 있었다.