3차원 의료영상의 증강현실 표현에서 시청감 최적화 연구

Abstract

의료 환경에서 사용되는 의료영상 촬영장비 (CT, PET, MRI)는 촬영 결과가 체적 영상으로 생성된다. 이러한 영상을 현재는 일반적으로 사용되고 있는 2D 모니터를 통하여 결과를 관찰되고 있다. 그러나 2D 모니터가 아닌 입체 표시장치를 적용하면 관찰자가 깊이감을 인지할 수 있게 되어 효과적인 정보를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 입체 표시장치를 이용한 증강현실을 의료분야에 적용 할 경우, 입체 영상을 제작할 때 고려해야 하는 요소를 검증하고, 입체 표시장치를 적용할 때 깊이감 인지 형성에 중요한 역할을 하는 구성 요소를 조사하여 관찰자에게 효과적인 깊이감을 제공하는 조건을 찾기 위한 연구를 진행하였다. 관찰자가 사물을 바라볼 때 깊이감을 인지하는 구성 요소 중 본 연구에서는 양안의 수렴, 조절, 관찰 물체의 크기변화에 대하여 진행 하였으며, 실험에 적용된 입체 표시장치는 23 인치 3D 모니터 (안경 방식-shutter system)를 사용하였다. 양안의 수렴 위치변화에 대한 실험은 입체 표시장치의 화면을 기준 으로 좌/우 영상의 수평방향으로 거리 차이값을 -120픽셀(입체 표시 장치 화면 기준에서 뒤로 673mm)에서 +120픽셀(입체 표시장치 화면 기준 관찰자 방향으로 앞으로 230mm)까지 12픽셀 간격으로 20가지 패턴을 제작하였으며, 조절은 입체 표시장치의 화면 중심부를 기준으로 거리에 비례하여 4가지 영역으로 구분하여 중심 영역을 제외한 나머지 3가지 영역에 조건이 다른 흐린 효과를 인가하였다. 마지막으로 관찰 물체의 크기변화는 같은 좌우 영상의 수평방향 거리 차이 조건에서 패턴 (circle type)의 지름을 200픽셀 (53.1mm)에서 800픽셀 (212.4mm) 까지 50픽셀 (13.3mm) 단위로 13개의 실험영상을 제작하여 크기 변화에 따라 인지되는 깊이감의 차이를 검증하는 실험으로 진행하였다. 실험결과 관찰자가 인지하는 깊이감은 양안의 수렴 위치변화는 입체 표시장치 화면 기준 앞에 상이 형성되는 것이 뒤에 형성되는 것 대비 관찰 만족도가 24.4% (평가 결과 평균- 앞에 위치: 83.5%, 뒤에 위치: 59.1%) 높게 나타났으며, 화면의 앞으로 138mm~159mm구간에 상이 형성될 때 효과적이고, 조절은 입체 표시장치 화면의 중앙에서 주변부로 차례대로 흐린 효과를 인가했을 때 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 관찰 물체의 크기변화는 깊이감 인지와는 관계가 없는 것으로 나타났다. 본 연구의 실험결과 입체 표시장치를 이용하여 깊이감 효과를 형성 할 때 입체 표시장치의 크기와 관찰자의 시청 거리를 고려하여 좌/우 영상을 제작하여야 함을 나타내고 있으며, 관찰자에게 더욱 효과적인 깊이감을 제공하기 위해서는 관찰자가 바라보는 주시야 영역 외는 흐린 효과를 인가하는 것이 효과적인 것으로 판단할 수 있었다.