클라이언트 서버 기반 볼륨 가시화 시스템

Abstract

최근 유지보수와 설치비용과 같은 비용 편익 관점에서 클라이언트 서버 모델의 가시화 시스템이 주목받고 있다. 클라이언트 서버 모델은 서버에서 다수의 클라이언트 요청에 대해 연산이나 서비스를 제공하는 방법이다. 하나의 서버에 수 백 명 이상의 사용자가 동시에 접속하는 컴퓨터 게임과 다르게, 의료 정보 가시화 시스템에서는 하나의 가시화 서버를 보통 2명에서 6명 이하의 의사 또는 방사선사가 동시에 사용하게 된다. 각 사용자에게 별도의 완성 시스템을 제공하면, 하드웨어 비용 외에도 업그레이드와 시스템 유지보수에 비용이 발생하기 때문에, 한 대의 가시화 서버와 다수의 클라이언트를 운영하는 방법이 비용 측면에서 효율적이 되는 것이다. 볼륨 가시화에 사용되는 서버 프로세서는 CPU(central processing unit)와 GPU(graphic processing unit)가 있다. 본 연구는 클라이언트 서버 모델의 볼륨 가시화 시스템을 구현하고 CPU 서버 환경과, GPU 서버 환경에서의 다중 사용자 접속 시 효율적인 방법을 제안한다. 다중 CPU 서버 환경의 경우 다중 사용자 접속 시 특정 사용자 한명이 CPU 자원을 독점하여 가시화 연산을 수행 한다. 이 방법은 전체적인 작업 효율은 좋으나 신규 사용자의 반응 속도가 느리다는 단점이 있다. 본 연구는 전체적인 작업 효율을 다소 저하시키지 않으면서 반응 속도를 향상 시키는 방법을 제시한다. 반응 속도 향상을 위해, 본 연구는 다중 프로세서 CPU의 자원을 시스템에 접속한 사용자 수에 따라 동적으로 분배한다. 그리고 동적 분배 과정에서 발생하는 비효율에 대한 최적화 방안을 제안한다. 제안 방법을 통해, 각 사용자들의 반응 속도를 향상 시킬 수 있다. GPU 서버 환경의 경우 소형 병원에서의 볼륨 가시화 시스템은 소수의 사용자만이 동시에 사용한다는 점에 착안하여, 단일 GPU를 장착한 PC를 렌더링 서버로 사용하고 클라이언트는 현재 대중적으로 사용하는 스마트 폰과 같은 안드로이드 기반의 모바일 장비와 웹 브라우저를 이용하였다. 사용자가 클라이언트 응용 프로그램을 이용하여 렌더링 요청을 하면, 서버는 GPU를 사용하여 볼륨 가시화를 수행한다. 렌더링 영상은 서버에서 JPEG나 PNG형식으로 압축하는데, 네트워크 전송량을 감소시켜 가시화 속도를 향상시킬 수 있다. 추가적으로 사용자가 터치스크린을 드래그하는 경우 반응시간을 향상하기 위해, 사용자가 발생하는 일부의 이벤트를 제거하며 서버는 제거된 이벤트를 보간을 통해 보상하는 방법을 제안한다. 그 결과 제안 시스템은 5명의 동시 사용자에 대해 GPU를 장착한 단일 상용 하드웨어로 실시간 볼륨 가시화가 가능하다.