KR102684318B1 - 반투명 영상을 표시하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

반투명 영상을 표시하는 방법 및 그 장치가 개시된다. 영상표시장치는 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악하고, 제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정하고, 제1 합성비에 따라 제1 복셀의 색상과 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성하고, 혼합된 색상을 화면에 표시한다.

Description

반투명 영상을 표시하는 방법 및 그 장치{Translucent image display method and apparatus therefor}

본 발명의 실시 예는 3차원 영상의 객체를 반투명하게 표시하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

3차원 영상의 복수의 객체를 컴퓨터 그래픽으로 표현할 때 사용자는 각 객체의 투명도를 조절하여 객체의 내부 또는 객체의 뒷부분을 반투명한 상태로 관찰할 수 있다. 3차원 영상을 2차원의 픽셀로 구성되는 화면에 출력할 때 여러 객체가 반투명하게 중첩되는 영역의 픽셀 색상이나 투과도 등에 따라 반투명 영상의 선명도 등에 차이가 발생한다. 예를 들어, 복수의 객체를 반투명하게 중첩하여 표시할 때 각 객체의 투과도에 따라 앞쪽 객체는 잘 보이는 반면 가장 뒤쪽의 객체는 잘 보이지 않거나, 그 반대의 경우가 발생할 수 있다. 또는 여러 객체가 반투명 상태로 중첩되므로 전체 투과도가 낮아져 중첩되는 각 객체가 잘 보이지는 않는 경우가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 3차원 영상의 객체를 반투명하게 표시할 때 중첩되는 객체가 모두 잘 보일 수 있도록 반투명 영역의 색상이나 투과도 등을 최적으로 표시할 수 있는 영상표시방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시방법의 일 예는, 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악하는 단계; 제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정하는 단계; 상기 제1 합성비에 따라 상기 제1 복셀의 색상과 상기 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성하는 단계; 및 혼합된 색상을 화면에 표시하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 합성비를 결정하는 단계는, 투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 상기 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악하는 단계; 완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 상기 완전투명값에서 상기 변곡지점까지는 증가하고 상기 변곡지점부터 상기 완전불투명값까지는 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 상기 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 파악하는 단계; 및 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 비를 기초로 상기 제1 합성비를 결정하는 단계;를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시장치의 일 예는, 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악하는 중첩파악부; 제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정하는 합성비결정부; 상기 제1 합성비에 따라 상기 제1 복셀의 색상과 상기 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성하는 색상결정부; 및 혼합된 색상을 화면에 표시하는 표시부;를 포함하고, 상기 합성비결정부는, 투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 상기 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악하는 제1가중치파악부; 완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 상기 완전투명값에서 상기 변곡지점까지는 증가하고 상기 변곡지점부터 상기 완전불투명값까지는 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 상기 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 제2가중치파악부; 및 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 비를 기초로 상기 제1 합성비를 파악하는 합성비파악부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 3차원 영상의 객체를 반투명으로 중첩 표시할 때 중첩되는 모든 객체가 잘 보일 수 있는 최적의 혼합 색상을 파악할 수 있다. 또 다른 예로, 복수의 객체가 반투명으로 중첩되어 표시될 때 투과도를 최적으로 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터를 반투명하게 표시하는 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반투명 영상을 표시하는 방법의 일 예를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복셀의 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터의 반투명 표시를 위한 혼합색을 결정하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 색상 혼합을 위한 가중치함수를 그래프로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 복셀의 색상을 혼합하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 혼합색의 투명도를 조절하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투명도조절함수의 적용 전후의 혼합색 투명도를 비교한 그래프,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 반투명 영상의 선명도 및 투과도를 조정하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시장치의 일 예의 구성을 도시한 도면, 그리고,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 반투명 영상의 표시방법을 3차원 의료영상에 적용한 예를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반투명 영상을 표시하는 방법 및 그 장치에 대해 상세히 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터를 반투명하게 표시하는 일 예를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 3차원 영상데이터에 존재하는 각 객체의 투명도를 조절하여 사용자가 객체의 내부 또는 객체의 뒷부분을 관찰하도록 할 수 있다. 본 실시 예는 불투명한 3차원 영상데이터를 표시한 화면(100)과 일부 객체의 투과도를 조절하여 반투명 상태로 3차원 영상데이터를 표시한 화면(110)의 일 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 3차원 영상데이터에서 구 모양의 제1 객체의 투과도를 조절하면, 제1 객체에 의해 가려진 제2 객체의 일부 영역(130)와 배경의 일부 영역(120) 등을 반투명 상태로 볼 수 있다.

실시 예에 따라, 3차원 영상데이터의 배경을 제외한 모든 객체의 투과도를 반투명 상태로 설정하거나, 일부 객체(예를 들어, 본 실시 예와 같이 제1 객체)의 투과도만을 반투명상태로 설정하고 제2 객체는 불투명상태를 그대로 유지할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 3차원 영상데이터의 전체 또는 각 객체에 적용한 투명도값을 사용자로부터 입력받을 수 있는 사용자인터페이스를 포함할 수 있다. 각 객체별 투명도값의 설정을 위하여 3차원 영상데이터 내 각 객체를 구별하는 종래의 다양한 객체식별알고리즘이 본 실시 예에 적용될 수 있다. 또 다른 예로, 영상표시장치는 일정 영역(객체와 무관하게 설정)에 대해서만 투명도값을 조절할 수 있다. 즉, 영상표시장치는 사용자가 설정된 특정 영역에 대해서만 내부가 보이도록 투명도값을 조절할 수 있다.

영상표시장치는 각 객체의 투명도값과 객체 사이의 전후 관계를 고려하여 3차원 영상데이터를 반투명상태로 디스플레이장치(예를 들어, 일반 모니터, 3D 표시장치(헤드업디스플레이 등))에 표시하기 위한 픽셀의 색상을 결정할 수 있다. 반투명상태로 중첩되어 표시되는 영역의 색상을 투명도값에 따라 단순히 혼합하여 표시하는 경우에 앞쪽 객체 또는 뒷쪽 객체가 잘 표현되지 않거나 혼합색의 투명도가 낮아져 잘 보이지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 반투명상태로 중첩되는 영역의 색상을 혼합할 때 화면에서 깊이방향으로의 전후 위치 관계에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 혼합할 필요가 있으며, 이때 최적의 가중치를 찾는 과정이 필요하다. 최적의 가중치로 반투명 영역의 색상을 혼합하는 방법에 대해서는 도 2 이하에서 구체적으로 살펴본다.

본 실시 예에서, 3차원 영상데이터는 가상현실이나 증강현실을 위한 가상객체에 대한 데이터이거나 깊이카메라 등으로 실물을 촬영하여 생성한 데이터일 수 있다. 또는 3차원 영상데이터는 CT(Computed Tomography) 또는 MRI(Magnetic Resonance Imaging)의 3차원 의료영상일 수 있다. 이 외에도 다양한 종류의 3차원 영상데이터가 본 실시 예에 적용될 수 있으며 특정의 예로 한정되지 않는다.

이하에서는, 3차원 영상데이터를 구성하는 각 복셀의 투명도값은 미리 정의되어 있다고 가정한다. 예를 들어, 종래의 반투명 영상 표시 방법 또는 본 실시 예의 영상표시장치를 통해 3차원 영상데이터의 전체나 일부 객체 또는 일부 영역에 적용할 투명도값을 사용자로부터 입력받아 미리 설정되어 있다고 가정한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반투명 영상을 표시하는 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 영상표시장치는 3차원 영상을 바라보는 시점의 깊이방향으로 중첩되는 복셀을 파악한다(S200). 여기서, 복셀은 3차원 영상데이터의 3차원 위치값과 색상정보(예를 들어, RGB값, 투명도값 등)를 포함할 수 있다. 영상표시장치는 중첩되는 두 개의 복셀을 선택할 수 있다.

영상표시장치는 깊이방향으로 중첩되는 제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정한다(S210). 좀 더 구체적으로, 영상표시장치는 투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악한다. 또한 영상표시장치는 완전투명값(예를 들어, 투명도값=0)과 완전불투명값(예를 들어, 투명도값=1) 사이의 기 정의된 변곡지점(예를 들어, 투명도값=0.5)을 기준으로 완전투명값에서 변곡지점까지는 증가하고 변곡지점부터 완전불투명값까지는 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 파악한다. 그리고 영상표시장치는 제1 가중치와 제2 가중치의 비를 기초로 색상 혼합을 위한 제1 합성비를 결정할 수 있다. 제1 가중치함수와 제2 가중치함수를 이용한 합성비의 결정방법에 대해서는 도 4에서 다시 살펴본다.

영상표시장치는 제1 합성비에 따라 제1 복셀의 색상과 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성한다(S230). 그리고, 영상표시장치는 혼합된 색상을 화면에 표시한다(S240).

도 2의 실시 예는 설명의 편의를 위하여 두 복셀의 색상을 혼합하여 표시할 때의 예를 도시하고 있으나, 3차원 영상을 반투명으로 표시할 때 깊이방향으로 복수의 객체가 존재할 수 있고 이 경우 세 개 이상의 복셀의 색상을 혼합하여 표시할 수 있다. 3개 이상 중첩되는 복수의 복셀의 색상을 혼합하는 경우는 도 2의 방법을 반복 수행하여 되며, 이에 대해서는 도 6에서 다시 살펴본다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복셀의 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 3차원 영상데이터는 공간의 각 위치를 나타내는 복수의 복셀(300,302,304)로 구성될 수 있다. 3차원 영상데이터의 복셀은 시청방향(즉, 사용자 또는 카메라의 시점)의 깊이방향으로 복수 개의 복셀(300,302,304)이 중첩될 수 있다.

영상표시장치는 깊이방향으로 중첩되는 복수의 복셀(300,302,304)의 색상을 혼합하여 사용자에게 보여지는 화면(310)의 픽셀(320)의 색상을 생성한다. 세 개 이상의 복셀의 색상을 혼합하는 방법은 도 6의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 도 2의 방법으로 첫 번째 복셀(300)과 두 번째 복셀(302)의 색상을 혼합하여 제1 혼합색을 생성한다. 그리고 제1 혼합색과 세 번째 복셀(304)의 색상을 다시 도 2의 방법으로 혼합하여 제2 혼합색을 생성한다. 즉, 도 2의 예에서 제1 복셀의 색상을 제1 혼합색으로 대체하여 도 2의 방법을 적용하여 제2 혼합색을 생성할 수 있다. 이때 제1 혼합색의 투명도값은 두 복셀의 투명도값의 가중평균 등 기 정의된 다양한 방법으로 구살 수 있다. 또는 투명도값은 도 7과 같은 방법으로 구할 수 있다.

다른 실시 예로, 영상표시장치는 중첩되는 모든 복셀의 색상을 혼합할 필요없이 색상을 가진 복셀에 대해서는 혼합을 수행할 수 있다. 3차원 영상데이터에는 빈 공간을 나타내는 복셀이 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 복셀(300)은 제1 객체에 속하는 복셀로 제1 색상을 가지고 있고, 제3 복셀(304)은 제2 객체에 속하는 복셀로 제2 색상을 가지고 있으나, 제1 복셀(300)과 제3 복셀(304) 사이에 위치한 제2 복셀(302)은 빈 공간을 나타내는 복셀로 색상이 없을 수 있다. 이 경우에 영상표시장치는 색상이 존재하지 않는 제2 복셀을 제외하고 제1 복셀(300)과 제3 복셀(304) 사이의 색상 혼합을 도 2의 방법으로 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상데이터의 반투명 표시를 위한 혼합색을 결정하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 영상표시장치는 제1 가중치함수(400)와 제2 가중치함수(405)를 포함한다. 제1 가중치함수(400)는 색상의 투명도값에 비례하는 가중치를 출력하는 함수이다. 예를 들어, 제1 가중치함수(400)는 1차 비례 함수 형태(도 5 참조)일 수 있다.

제2 가중치함수(405)는 완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 완전투명값에서 변곡지점까지는 증가하고 변곡지점부터 완전불투명값까지는 감소하도록 정의된 함수이다. 예를 들어, 투명도값이 0(완전투명)~1(완전불투명) 사이의 값을 가진다고 할 때, 변곡지점은 투명도값=0.5인 중간지점일 수 있다. 이 외에도 변곡지점은 실시 예에 따라 그 위치가 다양하게 변형될 수 있다.

제2 가중치함수(405)는 완전투명값(즉, 0)에서 변곡지점까지는 선형 또는 곡선 형태 등 다양한 형태로 증가하는 형태일 수 있고, 변곡지점부터 완전불투명값(즉, 1)까지는 선형 또는 곡선 형태 등 다양한 형태로 감소하는 형태일 수 있다. 제2 가중치함수(405)의 일 예를 그래프로 표시한 예가 도 5에 도시되어 있다.

일 실시 예로, 동일한 투명도값에 대하여 제1 가중치함수(400)의 값은 항상 제2 가중치함수(405)의 값보다 클 수 있다. 다시 말해, 깊이방향에서 앞쪽에 위치한 복셀의 색상 반영비율이 뒤쪽에 위치한 복셀의 색상 반영비율보다 항상 높게 하여 반투명 상태로 중첩되는 객체의 전후 관계가 혼합색을 통해 나타나도록 표시할 수 있다. 다른 실시 예로, 제2 가중치함수(405)는 변곡지점을 기준으로 양쪽이 대칭인 형태일 수 있다.

영상표시장치는 깊이방향에서 앞쪽에 위치한 제1 복셀의 투명도값(410)을 제1 가중치함수(400)에 입력하여 제1 가중치(420)를 파악하고, 깊이방향에서 제1 복셀보다 뒤쪽에 위치한 제2 복셀의 투명도값(415)을 제2 가중치함수(405)에 입력하여 제2 가중치(425)를 파악한다.

영상표시장치는 제1 가중치(420)와 제2 가중치(425)의 비를 이용하여 제1 복셀의 색상(430)과 제2 복셀의 색상(435)의 반영비율을 결정하여 혼합색(440)을 생성한다. 예를 들어, 영상표시장치는 다음 수학식과 같이 혼합색을 생성할 수 있다.

여기서, 제1 색상값은 제1 복셀의 색상값(즉, RGB 값), 제2 색상값은 제2 복셀의 색상값(즉, RGB 값)을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 색상 혼합을 위한 가중치함수를 그래프로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 그래프(500)의 가로축은 투명도값(510)을 나타내고 세로축은 가중치(520)를 나타낸다. 제1 가중치함수(530)는 투명도값(510)에 비례하여 증가하는 선형함수일 수 있다. 본 실시 예에서 제1 가중치함수(530)는 투명도값(510)과 가중치(520)가 1:1 대응되는 1차 함수이나 이는 하나의 예일 뿐 투명도값과 가중치가 비례하는 다양한 형태의 함수로 변형될 수 있다.

제2 가중치함수(540,542,546)는 변곡지점(535)(예를 들어, 투명도값=0.5)을 기준으로 양쪽이 대칭하는 함수일 수 있다. 제2 가중치함수(540,542,546)의 그래프는 항상 제1 가중치함수(530)의 그래프의 아래에 위치할 수 있다. 제2 가중치함수(540,542,546)는 변곡지점(535)까지는 투명도값(510)이 증가함에 따라 제1 가중치함수(530)와 그 간격이 완만하게 벌어지지지만, 변곡지점(535) 이후에는 제1 가중치함수(530)와 그 간격이 급격히 벌어지는 형태이다.

변곡지점(535)의 제2 가중치함수(540,542,546)의 값의 크기에 따라 제1 가중치함수(530)와 제2 가중치함수(540,542,546) 간격 변화가 달라진다. 예를 들어, 변곡지점(535)의 값이 서로 다른 두 개의 제2 가중치함수(540,546)를 비교하면, 변곡지점(535)의 값이 더 클수록 변곡지점(535)까지 제1 가중치함수(530)와 제2 가중치함수(540,546) 사이의 간격 변화는 작으나 변곡지점(535) 이후부터는 그 간격의 변화가 더 커진다. 즉, 영상표시장치는 변곡지점(305)를 기준으로 두 색상을 혼합할 때의 가중치의 차이를 크기를 급격시 변화시켜 반투명 영상에서 중첩되는 객체를 보다 잘 표현할 수 있으며, 이때 변곡지점(535)의 값의 크기를 조정하여 보다 정밀하게 혼합색의 색상을 조정할 수 있다. 다만, 변곡지점(535)의 제2 가중치함수((540,542,546)의 값은 항상 제1 가중치함수(530)의 그래프 아래에 존재한다. 제2 가중치함수(540,542,546)는 다양한 수학식 형태로 표현될 수 있다.

또 다른 실시 예로, 영상표시장치는 투명도값의 구간을 복수의 구간(550,555,560,565,570)으로 구분한 후 각 구간별 제1 가중치와 제2 가중치의 크기 차이를 서로 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 투명도값이 낮은 제1 구간(550)에서는 제1 가중치와 제2 가중치를 동일 또는 그 차이를 기 정의된 좁은 범위 내에서 미리 정의된 간격값에 따라 결정하고, 변곡지점(535)을 포함하는 제3 구간(560)에서는 변곡지점(535)를 기준으로 그 차이 변화가 급격히 변화하도록 정의하고, 투명도값이 높은 제5 구간(570)에서는 가중치의 차이가 급격시 변화하도록 정의할 수 있다. 이 외에도, 각 구간(550,555,560,565,570)에서 제1 가중치와 제2 가중치 값은 다양한 방법으로 정의될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 복셀의 색상을 혼합하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 영상표시장치는 깊이방향으로 중첩되는 복셀의 색상을 두 개씩 순차적으로 혼합하여 최종 혼합색을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 제1 복셀(600)과 제2 복셀(602)의 색상을 도 2의 방법으로 혼합하여 제1 혼합색(610)을 생성한다. 그 다음, 영상표시장치는 제1 혼합색(610)과 제3 복셀(604)의 색상을 도 2의 방법으로 혼합하여 제2 혼합색(612)을 생성한다. 이와 같은 방법으로 마지막 복셀(606)의 색상까지 혼합한 최종 혼합색(620)을 생성할 수 있다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 영상표시장치는 제n 혼합색(n은 1이상의 자연수)의 투명도값과 제(n+2) 복셀의 투명도값에 따라 제(n+1) 합성비를 결정하고, 제(n+1) 합성비로 제n 혼합색과 제(n+2) 복셀의 색상을 합성하여 제(n+2) 혼합색을 생성한다. 영상표시장치는 제(n+1) 합성비를 결정하고, 제(n+2) 혼합색을 생성하는 과정을 깊이방향의 마지막 복셀까지 반복 수행하여 최종 혼합색을 생성한다. 최종 혼합색(620)이 도 3에서 사용자가 실제 보는 2차원 평면에 표시되는 픽셀의 색상이 된다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 혼합색의 투명도를 조절하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 영상표시장치는 혼합색의 투명도 조절을 위한 투명도조절함수(700)를 포함할 수 있다. 도 6에서 살핀 바와 같이 복수의 복셀의 색상이 중첩되면 최종 생성되는 혼합색의 투명도가 낮아져 어둡게 보일 수 있다. 단순히 혼합색의 투명도를 일률적으로 조정하면 여러 객체가 반투명상태로 보이는 화면에서 어느 부분은 너무 밝고 어느 부분은 너무 어두워져 전체적인 이미지가 이상해 보일 수 있다.

반투명 영상의 품질을 향상시키기 위하여 영상표시장치는 혼합색의 투명도를 투명도조절함수(700)를 이용하여 조절한다. 일 예로, 투명도조절함수(700)는 투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 정의한 함수일 수 있다. 예를 들어, 투명도조절함수(700)는 도 8과 같이 투명도값이 낮은 구간에서는 감소비율을 높게 하여, 투명도값이 작은 여러 객체가 반투명하게 중첩되었을 때 어둡게 표시되는 것을 방지할 수 있다.

제1 투명도값을 가진 제1 색상과 제2 투명도값을 가진 제2 색상을 혼합하여 생성한 혼합색의 투명도는 두 투명도값의 평균 등 다양한 방법으로 구할 수 있다. 일 예로, 혼합색의 투명도값은 다음 수학식으로 구할 수 있다. 이 외에도 혼합색의 투명도값을 구하는 방법은 다양한 형태로 미리 정의될 수 있다.

여기서, a₁은 제1 색상의 투명도값, a₂는 제2 색상의 투명도값을 나타낸다.

동일한 투명도값을 가진 두 색상을 혼합한 경우에 혼합색의 투과도를 위 수학식 2의 방법으로 구할 때 혼합색의 투명도값의 변화의 예가 도 8에 도시되어 있다. 낮은 투명도값을 가진 두 색상을 혼합하는 경우에 혼합색의 투명도값은 원 색상의 투명도값보다 크며, 특히 투명도값이 낮은 두 색상을 혼합하였을 때 상대적으로 더 어둡게 보일 수 있다.

이에 영상표시장치는 투명도조절함수(700)를 이용하여 혼합색의 투명도값을 감소시키기 위한 감소비율을 투명도조절함수(700)를 통해 얻는다. 투명도조절함수(700)는 투명도값의 크기에 따라 감소하는 1차함수 또는 n(n=2 이상)차 함수의 형태 등 다양한 형태일 수 있다. 일 예로, 혼합색의 투명도값을 수학식2의 방법으로 구하는 경우에 투명도조절함수는 수학식2와 결합하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서, a₁ 및 a₂는 두 복셀의 투명도값을 나타낸다.

투명도조절함수(700)의 감소비율은 min(a₁,a₂)^k로 정해진다. 다시 말해, 투명도조절함수(700)는 혼합색의 투명도값을 구하는 위 수학식 2에서 두 색상의 투명도값 중 더 작은 값을 기준으로 반비례하는 감소비율을 적용하여 혼합색의 투명도값을 감소시킨다. 변수 k의 조절을 통해 감소비율을 다양하게 설정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투명도조절함수의 적용 전후의 혼합색 투명도를 비교한 그래프이다.

도 8을 참조하면, 왼쪽 그래프(800)는 투명도값이 동일한 두 색상을 혼합하였을 때 수학식 2로 혼합색 투명도값(810)을 구한 결과를 도시한 그래프이고, 오른쪽 그래프(850)는 수학식 3의 투명도조절함수를 적용하하여 혼합색의 투명도값(860)을 구한 결과를 도시한 그래프이다. x축은 두 색상의 투명도값을 나타내고, y축은 혼합색의 투명도값을 나타낸다.

혼합되는 두 색상의 투명도값이 낮을수록(즉, 투과도가 높을수록), 두 색상의 원래의 투명도값과 혼합색의 투명도값 사이의 변화비율이 크다. 따라서, 반투명하게 표시되는 영역의 혼합색이 주변보다 갑자기 더 어둡게 보이는 결과로 나타날 수 있다.

영상표시장치는 혼합색 투명도값을 혼합색의 투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 정의한 투명도조절함수로 혼합색의 투명도값을 조절할 수 있다. 혼합색의 투명도값을 수학식 2로 구하는 경우에, 영상표시장치는 투명도조절함수를 수학식 2와 결합하여 수학식 3의 형태로 정의할 수 있다.

다른 실시 예로, 영상표시장치는 투명도값을 기준으로 복수의 구간(870,880,890)을 설정하고, 각 구간별 감소비율을 정의한 투명도조절함수를 이용할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 투명도값이 낮은 제1 구간(870)은 혼합색의 투명도값에 비례하는 높은 감소비율을 적용하여 투명도값의 크기를 크게 낮추고, 투명도값이 높은 제3 구간(890)은 기존의 투명도값을 그대로 유지하고, 제2 구간(880)은 제1 구간보다 낮은 감소비율을 적용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 반투명 영상의 선명도 및 투과도를 조정하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 영상표시장치는 제2 가중치함수(405) 또는 투명도조절함수(700)의 변수의 값(900,920)을 조정하여 여러 객체가 중첩 표시되는 반투명 영역의 선명도(910)나 투과도(930) 등을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

제2 가중치함수(405)는 도 5에서 살핀 바와 같이 변곡지점에서의 제2 가중치함수의 값의 크기를 조절하여 제1 가중치함수와 제2 가중치함수 사이의 간격을 다양하게 변형할 수 있다. 제2 가중치함수는 변곡지점의 크기(즉, 제2 가중치함수의 값)를 조절할 수 있는 제1 변수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 사용자인터페이스를 통해 제1 변수의 값(900)을 사용자로부터 입력받아 색상의 혼합을 위한 제2 가중치의 값을 변형할 수 있으며, 그 결과 화면에 표시되는 반투명 영역의 여러 객체의 선명도(910)가 증가할 수 있다.

투명도조절함수(700)는 투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 정의한 함수로 그 감소비율을 다양하게 설정할 수 있는 제2 변수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명도조절함수(700)가 수학식 3의 형태인 경우에, 제2 변수는 k가 될 수 있다. 영상표시장치는 사용자인터페이스를 통해 제2 변수의 값(920)을 사용자로부터 입력받아 혼합색의 투과도를 최적으로 변형할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 영상표시장치(1000)는 중첩파악부(1010), 합성비결정부(1020), 색상결정부(1030), 투과도조정부(1040) 및 표시부(1050)를 포함한다. 합성비결정부(1020)는 제1 가중치파악부(1022), 제2 가중치파악부(1024) 및 합성비파악부(1026)를 포함할 수 있다. 영상표시장치는 메모리, 프로세서, 입출력장치 등을 포함하는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다. 이 경우 각 구성은 소프트웨어로 구현되어 메모리에 탑재된 후 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

중첩파악부는 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악한다. 복수 개의 중첩 복셀의 일 예가 도 3에 도시되어 있다.

합성비파악부는 제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정한다. 보다 구체적으로, 합성비파악부는 제1 가중치파악부, 제2 가중치파악부 및 합성비파악부를 포함한다. 제1 가중치파악부는 투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악한다. 제2 가중치파악부는 완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 완전투명값에서 변곡지점까지는 증가하고 변곡지점부터 완전불투명값까지는 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 파악한다. 합성비파악부는 제1 가중치와 제2 가중치의 비를 기초로 제1 합성비를 결정한다. 제1 가중치함수와 제2 가중치함수의 일 예가 도 5에 도시되어 있다.

색상결정부는 제1 합성비에 따라 상기 제1 복셀의 색상과 상기 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성한다. 제1 가중치와 제2 가중치를 이용하여 혼합색을 결정하는 방법의 예가 도 4에 도시되어 있다.

투과도조정부는 투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 나타내는 투명도조절함수를 이용하여 제1 혼합색의 투명도값을 조절한다. 투명도조절함수를 이용하여 혼합색의 투과도를 조절하는 예가 도 7 및 도 8에 도시되어 있다.

표시부는 혼합된 색상을 화면에 표시한다. 예를 들어, 표시부는 도 6과 같이 복수의 복셀의 색상을 혼합하여 생성한 최종 혼합색으로 이루어진 화면을 표시할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 반투명 영상의 표시방법을 3차원 의료영상에 적용한 예를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 영상표시장치는 3차원 의료영상의 각 객체를 본 실시 예의 방법을 적용하여 반투명하게 표시할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치는 3차원 의료영상에 포함되는 각 객체(예를 들어, 각종 인체조직 등)을 서로 다른 색상으로 표시할 수 있다. 영상표시장치는 서로 다른 색상의 각 객체의 색상을 혼합하여 반투명하게 표시할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악하는 단계;
   제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정하는 단계;
   상기 제1 합성비에 따라 상기 제1 복셀의 색상과 상기 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성하는 단계; 및
   혼합된 색상을 화면에 표시하는 단계;를 포함하고,
   상기 제1 합성비를 결정하는 단계는,
   투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 상기 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악하는 단계;
   완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 상기 완전투명값에서 상기 변곡지점까지는 투명도값이 증가함에 따라 증가하고 상기 변곡지점부터 상기 완전불투명값까지는 투명도값이 증가함에 따라 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 상기 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 파악하는 단계; 및
   상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 비를 기초로 상기 제1 합성비를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
2. 제 1항에 있어서,
   동일 투명도값에 대하여 상기 제1 가중치함수의 값은 항상 제2 가중치함수의 값보다 크고,
   상기 제2 가중치함수는 상기 변곡지점을 기준으로 양쪽이 대칭인 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제2 가중치를 파악하는 단계는,
   상기 변곡지점에 대한 상기 제2 가중치함수의 값의 크기를 조절하는 변수의 값을 입력받는 단계;를 포함하고,
   상기 변수의 값에 따라 동일 투명도값에 대하여 상기 제2 가중치함수가 출력하는 제2 가중치는 서로 다른 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
4. 제 1항에 있어서,
   투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 나타내는 투명도조절함수를 이용하여 상기 제1 혼합색의 투명도값을 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 투명도값을 조절하는 단계는,
   상기 제1 복셀과 상기 제2 복셀의 투명도값 중 더 작은 값을 상기 투명도조절함수에 입력하여 얻은 감소비율로 상기 제1 혼합색의 투명도값을 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 합성비를 결정하는 단계는,
   제n 혼합색(n은 1이상의 자연수)의 투명도값과 제(n+2) 복셀의 투명도값에 따라 제(n+1) 합성비를 결정하는 단계;를 포함하고,
   상기 혼합색을 생성하는 단계는,
   상기 제(n+1) 합성비로 상기 제n 혼합색과 상기 제(n+2) 복셀의 색상을 합성하여 제(n+2) 혼합색을 생성하는 단계;를 포함하고,
   상기 제(n+1) 합성비를 결정하는 단계와 상기 제(n+2) 혼합색을 생성하는 단계를 깊이방향의 마지막 복셀까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 3차원영상데이터는 카메라에 의해 실시간 촬영되는 실영상과 상기 실영상에 중첩되는 가상객체에 대한 가상영상이 합성된 영상의 데이터인 것을 특징으로 하는 영상표시방법.
8. 3차원 영상데이터에서 깊이방향으로 중첩되는 복수 개의 복셀을 파악하는 중첩파악부;
   제1 복셀과 제2 복셀의 투명도값을 기준으로 두 색상에 대한 제1 합성비를 결정하는 합성비결정부;
   상기 제1 합성비에 따라 상기 제1 복셀의 색상과 상기 제2 복셀의 색상을 합성한 제1 혼합색을 생성하는 색상결정부; 및
   혼합된 색상을 화면에 표시하는 표시부;를 포함하고,
   상기 합성비결정부는,
   투명도값에 비례하는 제1 가중치함수를 이용하여 상기 제1 복셀의 투명도값에 해당하는 제1 가중치를 파악하는 제1가중치파악부;
   완전투명값과 완전불투명값 사이의 기 정의된 변곡지점을 기준으로 상기 완전투명값에서 상기 변곡지점까지는 투명도값이 증가함에 따라 증가하고 상기 변곡지점부터 상기 완전불투명값까지는 투명도값이 증가함에 따라 감소하도록 정의된 제2 가중치함수를 이용하여 상기 제2 복셀의 제2 투명도값에 해당하는 제2 가중치를 제2가중치파악부; 및
   상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 비를 기초로 상기 제1 합성비를 파악하는 합성비파악부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
9. 제 8항에 있어서,
   투명도값의 크기에 반비례하는 감소비율을 나타내는 투명도조절함수를 이용하여 상기 제1 혼합색의 투명도값을 조절하는 투명도조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
10. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.

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