KR101310405B1 - 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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pulse sensor
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정창진
김재욱
김종열
이시우
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한국 한의학 연구원
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Abstract

본 발명은 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 맥동 위치에 부착된 랜드 마커의 형상을 획득하는 랜드 마커 형상 획득부, 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정하는 맥동 위치 추정부, 레이저포인터의 위치를 획득하는 레이저포인터 위치 획득부, 및 상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어하는 맥센서 위치 제어부를 포함할 수 있다.

Description

맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF ESTIMATING PULSATION POSITION AND CONTROLLING POSITION OF PULSATION SENSOR}
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 한의학에 기반한 맥파 측정을 위해 촌/관/척 맥동 위치에 정확히 맥파 센서를 위치시키는 기술적 사상에 관한 것이다.
촌관척 맥동지점을 검색하기 위해서, 손으로 눌러 촉각으로 검색하거나 측정센서를 통해 검색할 수 있다.
손으로 눌러 촉각으로 검색하는 방법은 전통적인 방법으로 촌, 관, 척 맥동지점이라고 생각되는 지점을 손을 눌러가며 맥이 탐지되는 지점을 검색하고, 검색된 위치를 피부에 펜으로 표시하여 맥동지점을 검색하여 표시할 수 있다.
이러한 손을 이용한 방법은 탐색시간이 비교적 짧고, 섬세하게 검색이 가능하나, 펜으로 표시된 마크가 수정하기가 힘들고 맥동지점을 찾은 위치와 펜으로 표시하는 위치 간에 오차가 발생할 수 있다.
측정센서를 통해 검색하는 방법은 피부에 센서를 여러 번 접촉시켜 맥동이 가장 잘 획득되는 영역을 검색하는 것이다. 측정센서를 통해 검색하는 방법을 이용하면, 자동으로 맥동지점을 탐색할 수 있으나, 검색시간이 비교적 많이 걸리는 문제가 있다. 또한, 측정센서를 통해 검색하는 방법은 탐색 후 촌관척 부위가 움직이지 못하도록 팔을 고정해야 하는 불편함이 있다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치는 맥동 위치에 부착된 랜드 마커의 형상을 획득하는 랜드 마커 형상 획득부, 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정하는 맥동 위치 추정부, 레이저포인터의 위치를 획득하는 레이저포인터 위치 획득부, 및 상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어하는 맥센서 위치 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 랜드 마커 형상 획득부는, 인텐시티 문턱값에 기초하여 영상을 이진화하고, 상기 이진화된 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하며, 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행하며, 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 사각형 피팅을 수행하여 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 랜드 마커 형상 획득부는, 상기 생성한 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀의 개수에 기초하여 상기 객체 영역의 넓이를 계산하고, 상기 계산된 넓이에 따라 상기 객체체 영역의 크기가 선정된 오차 범위 내에 해당하는지 여부를 확인하여 상기 필터링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 랜드 마커 형상 획득부는, 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀 중에서 영역의 경계면에 있는 엣지 픽셀들을 추출하고, 상기 추출된 엣지 픽셀들에 대한 좌표들의 평균을 산출하여 중심점을 계산하며, 상기 중심점과 상기 추출된 엣지 픽셀들의 거리를 고려하여 사각형 피팅을 수행하고, 상기 사각형 피팅에 기초하여 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 랜드 마커 형상 획득부는, 상기 선택된 랜드 마커 후보의 유효성을 판단하고, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 맥동 위치 추정부는, 상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치를 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 맥동 위치 추정부는, 상기 결정된 주요 포인트들 간에 생성되는 가상의 선의 중심점들을 결정하고, 상기 결정되는 중심점들이 중복되는 지점을 상기 맥동 위치로 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이저포인터 위치 획득부는, 영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환하고, 상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 이진화하며, 상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하고, 상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 특정 값들은, 하이 인텐시티 영역(High intensity area) 정보 및 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area) 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 랜드 마커 형상 획득부에서, 맥동 위치에 부착된 상기 랜드 마커의 형상을 획득하는 단계, 맥동 위치 추정부에서, 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정하는 단계, 레이저포인터 위치 획득부에서, 레이저포인터의 위치를 획득하는 단계, 및 맥센서 위치 제어부에서, 상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 랜드 마커의 형상을 획득하는 단계는, 인텐시티 문턱값에 기초하여 영상을 이진화하는 단계, 상기 이진화된 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하는 단계, 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행하는 단계, 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 사각형 피팅을 수행하여 랜드 마커 후보를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 랜드 마커 후보의 유효성을 판단하고, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 맥동 위치를 추정하는 단계는, 상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이저포인터의 위치를 획득하는 단계는, 영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환하는 단계, 상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 이진화하는 단계, 상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하는 단계, 및 상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 한의학에 기반해 정확한 맥파 측정을 위해서는 촌/관/척 맥동 위치에 정확히 맥파 센서를 위치시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 비침습적, 맥동 부위에 랜드 마크를 위치시켜 맥동위치를 추정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 맥센서를 추정된 맥동 위치에 정확히 위치시키기 위한 자동 추적 방법을 제공할 수 있다.
일실시예에 따르면, 레이저 포인터와 이미지 센서를 이용한 저가형 맥동 위치 이송 방법을 제공할 수 있다.
일실시예에 따르면, 맥동 위치가 환자의 움직임으로 이동했을 때 그 위치를 추적하여 맥센서가 올바른 위치에 놓이도록 제어할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 맥동 위치에 부착되는 랜드 마커를 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 랜드 마커의 형상을 획득하는 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 5는 이진화 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6은 랜드 마커와 가장 유사한 후보를 선택하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 7은 선택된 후보의 유효성 판단하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 8은 랜드 마커에서 검출된 중요 표인트들로부터 맥동 위치를 계산하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 9는 레이저 포인터의 위치를 검출하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 10은 레이저 포인터 위치 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 레이저포인터의 위치를 획득하기 위해서 모폴로지를 수행하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 12는 레이저 포인트 영역 검출하는 실시예를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치(100)를 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치(100)는 손으로 찾은 맥동 위치 주변에 붙여진 랜드 마커에 대해서, 카메라를 이용해 마커 위치를 인식하여 맥동 위치를 추적할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치(100)는 랜드 마커 형상 획득부(110), 맥동 위치 추정부(120), 레이저포인터 위치 획득부(130), 및 맥센서 위치 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 맥동 위치에 부착된 랜드 마커의 형상을 획득할 수 있다.
상기 랜드 마커는 도 2에서 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 랜드 마커는 도면부호 201과 같이 시계 모양의 스티커의 형태로 구현될 수 있다.
일실시예에 따른 랜드 마커는 피부에 펜으로 측정지점을 표시할 경우 측정지점을 수정하기가 힘든 점을 고려해 피부에 스티커와 같이 부착될 수 있다.
이때, 사용자는 도면부호 202와 같이 검지 손가락을 이용하여 맥동 위치를 찾고, 해당 위치에 검지를 이용하여 랜드 마커를 부착할 수 있다.
검지 손가락이 닿는 랜드 마커의 부분은 손가락과 맥동 위치의 피부가 접촉할 수 있도록 일정 크기의 면적으로 천공되어 있을 수 있다.
또한, 검지 손가락이 닿고, 맥동 위치에 직접적으로 닿는 상기 랜드 마커의 부분에는 접착물질이 없어, 탈착될 수 있다.
사용자는 도면부호 203과 같이 검지 손가락을 맥동 위치에 고정시키고, 도면부호 204와 접착물질이 도포되어 있는 부분을 피부에 접착시킬 수 있다.
다음으로, 사용자는 도면부호 204와 같이 접착 물질이 없어 탈착될 수 있는 부분에 대해서 탈착하여, 맥동 위치를 중심으로 좌우로 직사각형 모양의 랜드 마커만을 남길 수 있다.
이때, 직사각형 모양으로 남겨진 랜드 마커는 영상 처리를 고려하여 반사율이 좋은 재질이 사용될 수 있다.
인간의 피부 색상의 밝기 범위는 평균적으로 34~73.8 (L*) 이므로 랜드 마커의 휘도(Luminance, Lab color space)는 최소 90이상의 밝기를 가지는 재질로 가공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 인텐시티 문턱값에 기초하여 영상을 이진화하고, 상기 이진화된 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하며, 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행하며, 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 사각형 피팅을 수행하여 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 선택된 랜드 마커 후보의 유효성을 판단하고, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득할 수 있다.
예를 들어, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 다음과 같이 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 생성한 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀의 개수에 기초하여 상기 객체 영역의 넓이를 계산할 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 계산된 넓이에 따라 상기 객체체 영역의 크기가 선정된 오차 범위 내에 해당하는지 여부를 확인하여 상기 필터링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀 중에서 영역의 경계면에 있는 엣지 픽셀들을 추출하여 상기 랜드 마커 후보를 선택하는데 이용할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 엣지 픽셀들을 추출하고, 상기 추출된 엣지 픽셀들에 대한 좌표들의 평균을 산출하여 중심점을 계산할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 랜드 마커 형상 획득부(110)는 상기 중심점과 상기 추출된 엣지 픽셀들의 거리를 고려하여 사각형 피팅을 수행하고, 상기 사각형 피팅에 기초하여 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정부(120)는 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정부(120)는 상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정부(120)는 상기 결정된 주요 포인트들 간에 생성되는 가상의 선의 중심점들을 결정하고, 상기 결정되는 중심점들이 중복되는 지점을 상기 맥동 위치로 추정할 수 있다.
카메라로 획득한 영상에서 인텐시티(Intensity)가 높은 부분을 각각 두 개의 랜드 마커로써, 검출할 수 있다.
즉, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정부(120)는 두 개의 랜드 마커 사이의 중심영역을 맥동 위치로 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 레이저포인터 위치 획득부(130)는 레이저포인터의 위치를 획득할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 레이저포인터 위치 획득부(130)는 영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환하고, 상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 이진화하며, 상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하고, 상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 특정 값들은, 하이 인텐시티 영역(High intensity area) 정보 및 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area) 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 맥센서 위치 제어부(140)는 상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 맥동 위치에 부착된 상기 랜드 마커의 형상을 획득할 수 있다(단계 301).
다음으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치(p1)를 추정할 수 있다(단계 302).
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 레이저포인터 위치 획득부에서, 레이저포인터의 위치(p2, p3)를 획득할 수 있다(단계 303).
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 획득된 맥동 위치(p1) 및 상기 획득된 레이저포인터 위치(p2, p3)에 기초하여 맥센서의 위치를 제어할 수 있다.
맥센서의 위치를 제어하기 위해서, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 획득한 위치 p1, p2, p3를 참고하여 맥센서의 위치에 대한 x, y축을 이동시킬 수 있다(단계 304).
또한, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 맥동 위치에 대한 움직이 탐지되었는지 여부를 판단할 수 있다(단계 305). 만약, 맥동 위치에 대한 움직이 탐지된 경우에 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 다시 도면부호 302로 분기하여 새로운 맥동 위치를 추정할 수 있다.
만약, 맥동 위치에 대한 움직임이 탐지되지 않은 경우, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 맥센서의 z축을 이동하여 맥센서의 위치를 입체적으로 제어할 수 있다(단계 306).
도 4는 랜드 마커의 형상을 획득하는 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 다음과 같이 단계 401 내지 단계 407의 방법을 통해서 랜드 마커의 형상을 획득할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 인텐시티 문턱값을 통해 영상을 이진화시킬 수 있다(단계 401).
다음으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 이진화 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성할 수 있다(단계 402).
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 1차 필터링을 수행할 수 있다(단계 403).
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 생성한 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀의 개수에 기초하여 상기 객체 영역의 넓이를 계산하고, 상기 계산된 넓이에 따라 상기 객체체 영역의 크기가 선정된 오차 범위 내에 해당하는지 여부를 확인하여 상기 1차 필터링을 수행할 수 있다.
이에, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 가장 유사한 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다. 일례로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 사각형 피팅을 수행하여 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 가장 유사한 랜드 마커 후보를 선택할 수 있다.
사각형 피팅은 추후 도 6에서 상세히 설명하도록 한다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 선택된 랜드 마커 후보에 대해서 유효성을 판단하고(단계 405), 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득할 수 있다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득하기 위해서, 선택된 랜드 마커의 사각형 꼭지점을 검출하고 재배열시킬 수 있다(단계 406).
만약, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효하지 않은 경우에, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 입력 영상을 갱신하여(단계 407), 단계 401로 분기할 수 있다.
도 5는 이진화 영상(500)에서 랜드 마커 후보군(후보 1 내지 6)을 생성하는 실시예를 설명하는 도면이다.
이진화 된 영상에서 1 값을 가지는 픽셀들이 군집을 이루고 있을 경우 해당 픽셀들을 그룹핑하여 하나의 객체로 생성할 수 있다. 이때, 각 객체는 랜드 마커의 후보에 해당할 수 있다.
이렇게 후보로 결정된 랜드 마커 후보군은 객체 영역의 크기로 1차 필터링될 수 있다. 다시 말해, 각 객체의 픽셀의 개수를 계산하여 영역의 넓이를 계산하고, 각 후보가 랜드 마커의 크기의 오차 범위 내에 해당하는 지 판단하여 랜드 마커 후보를 필터링할 수 있다.
도 6은 랜드 마커와 가장 유사한 후보를 선택하는 실시예를 설명하는 도면이다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 이진화 영상(600)에서 각 후보 객체의 픽셀 중에서 영역의 경계면에 있는 픽셀(엣지 픽셀)들을 추출할 수 있다.
또한, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 추출된 엣지 픽셀 좌표들의 평균을 구하여 중심점을 계산할 수 있다. 중심점에서 가장 떨어진 엣지 픽셀을 꼭지점1로 정의하고 꼭지점1과 가장 거리가 먼 엣지 픽셀을 꼭지점 3으로 정의할 수 있다.
이때, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 꼭지점1과 꼭지점3을 잇는 직선으로 분리되는 픽셀들의 두 무리에서 각각 중심점에서 가장 멀리 떨어진 엣지 픽셀을 결정하여 각각 꼭지점 2, 꼭지점 4로 정의할 수 있다.
다음으로, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 4개의 꼭지점 사이의 엣지 픽셀의 좌표들을 선형 피팅하여 사각형 형태의 픽셀집합을 생성할 수 있다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 엣지 픽셀 좌표들과 생성된 픽셀좌표를 간의 각각의 거리를 계산하여 오차를 계산할 수 있다.
이때, 후보 객체 중 오차가 가장 적은 두 개의 객체를 랜드 마커로 선택할 수 있다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 [수학식 1]을 이용하여, 상기 오차를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112012053756485-pat00001

[수학식 1]에서,
Figure 112012053756485-pat00002
는 엣지 픽셀을 의미하고,
Figure 112012053756485-pat00003
는 사각형 피팅 픽셀을 의미할 수 있다.
도 7은 선택된 후보의 유효성 판단하는 실시예를 설명하는 도면이다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 선택된 후보의 유효성을 판단하기 위해서, 켄벡스헐(convex hull)을 이용할 수 있다.
구체적으로, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 8개의 두 개의 랜드 마커의 꼭지점 좌표들을 포함하는 사각형 형태의 최소크기의 켄벡스헐(convex hull)을 생성한다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 생성한 convex hull의 면적과 두 개의 랜드 마커의 면적 합의 비율을 계산하여 두 랜드 마커의 위치 오차를 평가할 수 있다.
예를 들어, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 [수학식 2]를 이용해서 두 랜드 마커의 위치 오차를 평가할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112012053756485-pat00004

여기서 마커1은 랜드 마커 중에서 맥동 위치의 일측에서 피부에 부착된 부분을 의미하고, 마커2는 상기 맥동 위치를 기준으로 상기 마커1의 다른 일측에서 상기 피부에 부착된 부분을 의미한다. 또한, Ratio의 값이 클수록 오차가 작은 것으로 이해할 수 있다.
도면부호 710과 도면부호 720을 비교하여 설명하면, 도면부호 710과 도면부호 720에서의 마커1 및 마커2의 면적은 동일하다. 따라서, [수학식 2]에서의 분자 부분은 도면부호 710과 도면부호 720가 동일하다.
다만, [수학식 2]에서의 분모 부분은 도면부호 710이 도면부호 720에서 보다 작기 때문에, Ratio가 도면부호 710에서 더 크게 산출된다. 따라서, 도면부호 710이 도면부호 720에 비해서 오차가 작은 것으로 설명될 수 있다.
도 8은 랜드 마커에서 검출된 중요 표인트들로부터 맥동 위치를 계산하는 실시예(800)를 설명하는 도면이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 랜드 마커에서 검출된 중요 포인트들로부터 맥동 위치(810)를 계산할 수 있다.
즉, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치(810)를 추정할 수 있다. 다시 말해, 상기 결정된 주요 포인트들 간에 생성되는 가상의 선의 중심점들을 결정하고, 상기 결정되는 중심점들이 중복되는 지점을 상기 맥동 위치(810)로 추정할 수 있다.
보다 구체적으로, 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 [수학식 3]을 이용해서, 상기 맥동 위치(810)로 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112012053756485-pat00005

이때, (Cx, Cy)는 맥동 위치(810)에 대한 좌표(x,y)로 해석될 수 있다.
도 9는 레이저 포인터의 위치를 검출하는 실시예를 설명하는 도면이다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 피부의 특성에 의해 레이저(laser) 상이 산란된 도넛(donut) 영역(Laser light color area)에서 레이저의 색상 정보(RGB 평균값)로부터 P2, P3을 구분할 수 있다.
맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 이미지 상에서 p2, p3의 2차원 픽셀 포인트 위치를 검출할 수 있다.
이때, 레이져 포인터에 의해 피부에 직접적으로 상이 맺히는 영역을 하이 인텐시티 영역(High intensity area)으로 해석할 수 있고, 직접적으로 상이 맺히지 않는 영역을 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area)으로 해석할 수 있다.
하이 인텐시티 영역(High intensity area)은 CCD 센서로 입력되면서 포화되는 특성이 있고, 작은 영역에 해당되기 때문에 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법은 다른 높은 인텐시티를 가지는 픽셀이 노이즈로 작용할 경우를 대비해 하이 인텐시티 영역(High intensity area)과 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area)을 모두 활용하여 검출할 수 있다.
도 10은 레이저 포인터 위치 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 레이저 포인터 위치를 검출하기 위해서, 영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환할 수 있다(단계 1001).
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 상기 영상을 이진화시킬 수 있다.
예를 들어, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 하이 인텐시티 영역(High intensity area)의 정보(L*)를 문턱값으로 하여 상기 영상을 이진화시킬 수 있다(단계 1002). 또한, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area) 정보(a*)을 문턱값으로 하여 상기 영상을 이진화시킬 수 있다(단계 1003).
다음으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하고(단계 1004), 상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출할 수 있다(단계 1005).
결국, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 상기 검출한 레이저포인트 영역에 따라, RGB 색상정보로부터 P2 및 P3를 구별할 수 있다(단계 1006).
도 11은 레이저포인터의 위치를 획득하기 위해서 모폴로지를 수행하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 11은 도 10의 단계 1004에서 수행하는 모폴로지(Morphology)에 대해서 설명한다.
모폴로지(Morphology) 연산이라 함은 이진화된 픽셀의 형태를 명확히 하기 위해 떨어져있는 픽셀을 연결하고 지우는 과정을 수행하는 연산으로 해석될 수 있다.
도 11에서 보는 바와 같이, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 이진화 영상(1110)에 대해서 모폴로지(Morphology) 연산을 수행하여 새로운 이진화 영상(1120)을 생성할 수 있다.
도 12는 레이저 포인트 영역 검출하는 실시예를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 하이 인텐시티 영역(High intensity area)의 정보(L*)를 문턱값으로 하여 생성한 이진화 영상(1210)과, 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area) 정보(a*)을 문턱값으로 하여 생성한 이진화 영상(1230)을 이용하여 레이저 포인트 영역 검출할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 이진화 영상(1210)에 대해서 채우기 과정을 거쳐 생성된 이진화 영상(1220)과 이진화 영상(1230)에서 동시에 1 값을 가지는 픽셀이 나타나는 지점을 검색하여 레이저 포인트 영역(1240)으로 결정할 수 있다.
즉, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 픽셀 그룹에서 픽셀들에 1값과 2값이 모두 존재할 경우 픽셀들의 중심점을 구하여 레이저 포인트 영역(1240)의 좌표를 산출할 수 있다.
결국, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 레이저 포인트 영역(1240), 즉 2개의 레이저 광 포인터 위치 정보를 통해 맥 센서의 3차원 위치를 추정할 수 있다. 또한, 레이저 포인트 영역(1240)의 점들과 맥동 추정점의 위치로부터 맥센서의 목표 위치를 계산할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법은 [수학식 4]를 이용해서, 2개의 레이저 광 포인터 위치 정보(P2, P3)의 중심점이 맥동 위치(P1)와 일치하도록 x, y 축의 이동 좌표를 계산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112012053756485-pat00006

[수학식 4]에서, P1은 맥동 위치, P2 및 P3는 2개의 레이저 광 포인터 위치 정보로 해석될 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 일실시예에 따른 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치 및 방법을 이용하면, 한의학에 기반해 정확한 맥파 측정을 위해서는 촌/관/척 맥동 위치에 정확히 맥파 센서를 위치시킬 수 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 비침습적, 맥동 부위에 랜드 마크를 위치시켜 맥동위치를 추정할 수 있고, 맥센서를 추정된 맥동 위치에 정확히 위치시키기 위한 자동 추적 방법을 제공할 수 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 레이저 포인터와 이미지 센서를 이용한 저가형 맥동 위치 이송 방법을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 위치가 환자의 움직임으로 이동했을 때 그 위치를 추적하여 맥센서가 올바른 위치에 놓이도록 제어할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.　
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.　
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 추천 서비스 시스템 110: 추천 알고리즘 저장부
120: 수집부 130: 분석부
140: 추천 처리부

Claims (14)

  1. 맥동 위치에 부착된 랜드 마커의 형상을 획득하는 랜드 마커 형상 획득부;
    상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정하는 맥동 위치 추정부;
    레이저포인터의 위치를 획득하는 레이저포인터 위치 획득부; 및
    상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어하는 맥센서 위치 제어부
    를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랜드 마커 형상 획득부는,
    인텐시티 문턱값에 기초하여 영상을 이진화하고, 상기 이진화된 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하며, 상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행하며, 상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 사각형 피팅을 수행하여 랜드 마커 후보를 선택하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 랜드 마커 형상 획득부는,
    상기 생성한 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀의 개수에 기초하여 상기 객체 영역의 넓이를 계산하고, 상기 계산된 넓이에 따라 상기 객체체 영역의 크기가 선정된 오차 범위 내에 해당하는지 여부를 확인하여 상기 필터링을 수행하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 랜드 마커 형상 획득부는,
    상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각 객체에 대한 픽셀 중에서 영역의 경계면에 있는 엣지 픽셀들을 추출하고, 상기 추출된 엣지 픽셀들에 대한 좌표들의 평균을 산출하여 중심점을 계산하며, 상기 중심점과 상기 추출된 엣지 픽셀들의 거리를 고려하여 사각형 피팅을 수행하고, 상기 사각형 피팅에 기초하여 랜드 마커 후보를 선택하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 랜드 마커 형상 획득부는,
    상기 선택된 랜드 마커 후보의 유효성을 판단하고, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 맥동 위치 추정부는,
    상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치를 추정하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 맥동 위치 추정부는,
    상기 결정된 주요 포인트들 간에 생성되는 가상의 선의 중심점들을 결정하고, 상기 결정되는 중심점들이 중복되는 지점을 상기 맥동 위치로 추정하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이저포인터 위치 획득부는,
    영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환하고, 상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 이진화하며, 상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하고, 상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특정 값들은,
    하이 인텐시티 영역(High intensity area) 정보 및 레이저 라이트 컬러 영역(Laser light color area) 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 장치.
  10. 랜드 마커 형상 획득부에서, 맥동 위치에 부착된 상기 랜드 마커의 형상을 획득하는 단계;
    맥동 위치 추정부에서, 상기 획득된 랜드 마커의 형상에 기초하여 상기 맥동 위치를 추정하는 단계;
    레이저포인터 위치 획득부에서, 레이저포인터의 위치를 획득하는 단계; 및
    맥센서 위치 제어부에서, 상기 획득된 맥동 위치 및 상기 획득된 레이저포인터 위치에 기초하여 맥센서의 위치를 제어하는 단계
    를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 랜드 마커의 형상을 획득하는 단계는,
    인텐시티 문턱값에 기초하여 영상을 이진화하는 단계;
    상기 이진화된 영상에서 랜드 마커 후보군을 생성하는 단계;
    상기 생성한 랜드 마커 후보군에 대해서 객체 영역의 넓이로 필터링을 수행하는 단계;
    상기 필터링된 랜드 마커 후보군의 각각에 대해서 사각형 피팅을 수행하여 랜드 마커 후보를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 랜드 마커 후보의 유효성을 판단하고, 상기 선택된 랜드 마커 후보가 유효한 경우에 상기 선택된 랜드 마커 후보를 상기 랜드 마커 형상으로 획득하는 단계
    를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 맥동 위치를 추정하는 단계는,
    상기 획득된 랜드 마커에서 주요 포인트들을 결정하고, 상기 결정된 주요 포인트들 간의 기하학적 관계를 고려하여 상기 맥동 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 레이저포인터의 위치를 획득하는 단계는,
    영상을 RGB 색상좌표에서 Lab 색상좌표로 변환하는 단계;
    상기 Lab 색상좌표의 특정 값들에 대한 문턱값을 이용하여 이진화하는 단계;
    상기 이진화된 결과를 모폴로지(Morphology) 수행하는 단계; 및
    상기 모폴로지를 수행한 특정 값들로부터 레이저포인트 영역을 검출하는 단계
    를 포함하는 맥동 위치 추정 및 맥센서 위치 제어 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중에서 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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