KR102052263B1 - Standard image data filming-obtaining apparatus for determining inflammatory skin diseases - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 영상 촬영을 효율적으로 수행할 수 있고 또한 표준화된 영상 데이터로 가공하여 제공할 수 있도록 한 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 피부질환 진단을 촬영장치로서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암; 상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단; 상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛; 상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 및, 상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하며, 상기 촬영 유닛으로부터의 촬영 이미지에 기초하여 병변 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity. More particularly, the present invention can efficiently perform imaging for diagnosing inflammatory skin diseases such as atopic skin disease. The present invention relates to a photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing severity of an inflammatory skin disease that can be processed into data and provided.
According to the present invention, the skin disease diagnosis as an imaging device, the base plate; A main frame installed to stand on an upper surface of the base plate; A photographing unit support arm installed to be perpendicular to the main frame in a lateral direction; Support arm driving means configured to drive the photographing unit support arm in a liftable manner on the main frame; A plurality of photographing units installed on the photographing unit support arms; A display unit provided at one side of the main frame to display a predetermined screen under control of a controller; And a control unit provided in the main frame to control operations of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit, and to process the image into standard image data for diagnosing a lesion based on the photographed image from the photographing unit. Characterized in that it comprises a.

Description

염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치{STANDARD IMAGE DATA FILMING-OBTAINING APPARATUS FOR DETERMINING INFLAMMATORY SKIN DISEASES}IMAGE STANDARD IMAGE DATA FILMING-OBTAINING APPARATUS FOR DETERMINING INFLAMMATORY SKIN DISEASES}

본 발명은 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 영상 촬영을 효율적으로 수행할 수 있고 또한 표준화된 영상 데이터로 가공하여 제공할 수 있도록 한 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity. More particularly, the present invention can efficiently perform imaging for diagnosing inflammatory skin diseases such as atopic skin disease. The present invention relates to a photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing severity of an inflammatory skin disease that can be processed into data and provided.

염증성 피부질환(炎症性皮膚疾患, inflammatory skin skin problem)이란 피부 상피(上皮, epithelium) 내에 일련의 염증 반응을 일으키는 다양한 자극 요인들로 인해 가려움(소양증), 부종, 홍반, 벗겨짐 등과 같은 염증반응이 동반된 피부질환을 말한다.Inflammatory skin skin problem is an inflammatory reaction such as itching, swelling, erythema and peeling due to various irritating factors that cause a series of inflammatory reactions in the epithelium of the skin. It refers to the accompanying skin disease.

이러한 염증성 피부질환에는 다양한 원인에 의한 알레르기성 피부염, 동물또는 곤충에 의해 물려서 발생된 교상, 피부 진균증, 여드름 등이 알려져 있다. 그 중에서도 알레르기성 피부염은 다양한 알레르기 원인 물질에 의해 발생되는 피부염을 통칭하는데, 아토피성 피부염, 접촉성 피부염, 두드러기, 식품 알레르기, 약품 알레르기 등이 있다.Such inflammatory skin diseases include allergic dermatitis caused by various causes, bites caused by animals or insects, skin fungus, acne and the like. Among them, allergic dermatitis collectively refers to dermatitis caused by various allergens, including atopic dermatitis, contact dermatitis, urticaria, food allergy, and drug allergy.

알레르기성 피부염 중에서도 아토피성 피부염은 식생활의 서구화, 주택환경, 스트레스의 증가, 산업발달에 따른 오염물질 증가 등의 원인으로 최근 급증하고 있어 심각한 문제가 되고 있다.Among allergic dermatitis, atopic dermatitis is a serious problem due to the recent increase in the westernization of the diet, housing environment, increased stress, and contaminants due to industrial development.

이러한 아토피성 피부염(atopic dermatitis)은 아토피 체질이 있는 사람에게 발생되는 가려움증이 강한 습진성 피부질환이며, 알레르기성 피부염의 일종인 아토피성 피부염은 소아습진의 80-90%가 이에 해당되며 최근 들어 성인에게도 많이 발생한다. 아토피성 피부염과 같은 염증성피부염 환자는 연 100만명으로 치료비만 1조원이 넘는 만성질환이다. 소아 100명당 13.5명, 성인 100명당 5명이 아토피를 경험하였으며 최근 5년간 아토피성 피부질환 진료 인원은연평균 104만명이다. 아토피성 피부염 환자 1인당 직/간적미용은 총 499만 2,000원으로 연간 유병율 10% 기준, 사회적 비용 5조 8천억(Ann Dermtol 2015)이 발생한다.This atopic dermatitis is a highly itchy eczema that occurs in people with atopic dermatitis. Atopic dermatitis, a type of allergic dermatitis, corresponds to 80-90% of pediatric eczema. It also happens a lot. Inflammatory dermatitis, such as atopic dermatitis, is a chronic disease of more than 1 trillion won per year. Atopic dermatitis was observed in 13.5 children per 100 children and 5 adults per 100 years. The average number of patients treated for atopic dermatitis in the past 5 years is 1.44 million. Direct / hepatic beauty per person with atopic dermatitis totals 4,992,000 won, resulting in an annual prevalence rate of 10% and social expenses of 5.8 trillion (Ann Dermtol 2015).

아토피성 피부질환에 대한 중증도 판단은 임상의사의 시진에 의해서 결정되고 있으며, 중증도 판독 결과와 환자 환부에 대한 사진 촬영 데이터를 그 근거로 남겨 후속 대응을 진행한다.The severity of atopic dermatitis is determined by the clinician's examination, and the follow-up is based on the severity readings and the photographic data of the patient's lesion.

그러나, 이러한 아토피성 피부질환에 대한 중증도 판단에 있어 시진의 결과는 임상의사마다 다르고, 동일한 임상의사가 시진을 하더라도 컨디션과 같은 외부 환경에 의해서 그 결과가 달라질 수 있는 문제점이 있었다.However, in determining the severity of the atopic dermatological disease, the results of the examination differ from clinician, and even if the same clinician performs the examination, the results may vary depending on the external environment such as physical condition.

다시 말해, 현재 아토피성 피부질환은 전적으로 육안적 소견으로 진단되고 있어, 임상의사에 의한 주관이 개입되므로 객관성이 부족하며, 특히 아토피성 피부질환 중에서도 치료법을 결정하는 피진(皮疹)의 중증도를 판단하는 것은 어려운 과제로 되어 있다.In other words, atopic dermatitis is currently diagnosed entirely with gross findings, and subjectivity by the clinician is involved, which leads to lack of objectivity. In particular, atopic dermatitis is used to determine the severity of pidgin that determines treatment. It is a difficult task.

이러한 문제점의 근본적인 이유는 일반적인 내과 진료에 따르는 영상의학과를 통한 영상 촬영과 분석이라는 단계가 피부과에는 존재하지 않기 때문이다. 따라서, 피부과에서 염증성 피부염에 대한 체계적인 중증도 측정을 위해서는 영상의학에서 확립 중인 표준화된 영상촬영을 제공할 수 있는 장치에 대한 연구가 절실한 실정이다.The fundamental reason for this problem is that there is no stage in dermatology, imaging and analysis through radiology, which is a general medical practice. Therefore, in order to systematically measure the severity of inflammatory dermatitis in dermatology, there is an urgent need for a device capable of providing standardized imaging, which is being established in radiology.

(문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 제10-1623431호(등록일자 : 2016. 05. 17.)(Document 0001) Republic of Korea Patent Publication No. 10-1623431 (Registration Date: 2016. 05. 17.) (문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 제10-1015369호(등록일자 : 2011. 02. 10.)(Document 0002) Republic of Korea Patent Publication No. 10-1015369 (Registration Date: February 10, 2011) (문헌 0003) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0059689호(공개일자 : 2015. 06. 02.)(Patent 0003) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0059689 (published date: 2015. 06. 02.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영상진단 영역을 피부과 분야에 새롭게 도입하여 피부질환에 대한 객관적인 연구와 진단 환경을 향상시킬 수 있도록 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, a standard image for the severity of inflammatory skin disease to improve the objective research and diagnostic environment for skin diseases by introducing a new image diagnosis area in the dermatology field A photographing apparatus for acquiring data is provided.

본 발명의 다른 목적은, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 효율적인 영상 촬영 여건을 구축하고, 표준화된 영상 데이터로 가공하여 제공할 수 있도록 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to establish an efficient imaging condition for the diagnosis of inflammatory skin diseases such as atopic skin disease, and to obtain standard image data for diagnosing the severity of inflammatory skin disease to be processed and provided with standardized image data. The present invention provides a photographing apparatus.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피부질환 진단을 촬영장치로서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암; 상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단; 상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛; 상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 및, 상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하며, 상기 촬영 유닛으로부터의 촬영 이미지에 기초하여 병변 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a diagnostic apparatus for diagnosing skin diseases, comprising: a base plate; A main frame installed to stand on an upper surface of the base plate; A photographing unit support arm installed to be perpendicular to the main frame in a lateral direction; Support arm driving means configured to drive the photographing unit support arm in a liftable manner on the main frame; A plurality of photographing units installed on the photographing unit support arms; A display unit provided at one side of the main frame to display a predetermined screen under control of a controller; And a control unit provided in the main frame to control operations of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit, and to process the image into standard image data for diagnosing a lesion based on the photographed image from the photographing unit. Characterized in that it comprises a.

또한, 상기 촬영유닛 서포트 암은, 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임을 포함한다.The photographing unit support arm may include a moving frame interlocked with the support arm driving means and extended to both sides with respect to the main frame, and a photographing unit mounting frame coupled to both ends of the moving frame.

더하여, 상기 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고, 상기 촬영유닛 서포트 암은, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단을 더 포함하며, 상기 접철 수단은, 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성된다.In addition, the support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to drive the moving frame to be linearly movable. The arm further includes folding means configured to be foldably coupled to the photographing unit mounting frame with respect to the moving frame, wherein the folding means is axially rotatably coupled to an end of the moving frame and the photographing unit mounting frame. The shaft is configured to be connected to a drive motor capable of rotating forward and backward and receiving the control signal of the controller to rotate the drive.

또한, 상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과, 상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과, 상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 더 포함한다.In addition, the movement guide slot is formed in the longitudinal direction of the shooting unit installation frame, the movement block is moved along the movement guide slot and the shooting unit is installed, the main frame or the shooting unit support arm is provided in the A drive motor for receiving the control signal of the control unit for rotational driving and a drive force transmission member for converting the rotational driving force of the drive motor to a linear movement driving force to transmit to the moving block.

더하여, 상기 제어부는, 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부와, 상기 촬영유닛의 촬영을 제어하는 촬영 제어부와, 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부와, 상기 촬영 유닛에 의해 촬영된 영상에 근거하여 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 가공부와, 상기 가공부에서 가공 처리된 표준영상 데이터를 저장하는 저장부를 포함한다.In addition, the control unit may include: a support arm driving control unit for controlling the support arm driving unit to raise and lower the photographing unit support arm; a photographing control unit for controlling photographing of the photographing unit; and control logic of preset setting conditions. A display controller for displaying and guiding a photographing environment to be photographed according to the present invention, a processing unit for processing standard image data for diagnosing severity of skin disease based on the image photographed by the photographing unit, and a standard processed by the processing unit. It includes a storage unit for storing the image data.

또한, 상기 가공부는, 상기 촬영 유닛에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력 받아 상기 촬영 이미지에서 관심 영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하고, 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 관심 영역을 검출하며, 상기 검출된 관심 영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 대상 병변을 진단한 정보를 포함하는 표준영상 데이터를 생성하도록 이루어진다.The processing unit may receive the captured image of the diagnosis target lesion by the photographing unit, calculate feature information for determining a region of interest in the photographed image, and calculate the feature information in the photographed image using the calculated feature information. From the input image using a first neural network that detects a region of interest, takes the detected region of interest as an input, and outputs at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. Standard image data including information for diagnosing a target lesion is generated.

더하여, 상기 관심 영역은, 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고, 상기 특징 정보는, 상기 이미지에서 상기 관심 영역의 중심 좌표를 포함하며, 상기 특징 정보의 산출은, 상기 촬영 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하며, 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 생성하여 상기 생성된 격자셀 및 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어지되, 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하며, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어지고, 상기 관심 영역의 검출은, 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하여 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 관심 영역을 검출하도록 이루어지며, 상기 표준영상 데이터의 생성은, 상기 관심 영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하며, 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 제1 신경망을 학습하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단한 정보를 포함하는 표준영상 데이터를 생성하도록 이루어진다.In addition, the ROI includes at least a part of an image corresponding to the lesion in the photographed image of the lesion, and the feature information includes a center coordinate of the ROI in the image, and the feature information. The calculation may include resizing the photographed image to a predefined size, dividing the resized image to generate a grid cell having a predetermined size, and having a center inside the generated grid cell and a target lesion of the captured image. Generating a plurality of boundary cells indicating the probability of the lesion including at least a part thereof, and calculating the feature information using the generated grid cells and boundary cells, wherein the captured image is input, and the boundary The center coordinate of the cell or the lesion in the boundary cell Calculates a probability of the existence of the center coordinates of each of the generated boundary cells and the lesion in the boundary cells using a second neural network outputting a probability, and the probability and the boundary coordinates of which the center coordinates are calculated. The feature information may be calculated using a cell, and the detection of the ROI may include determining whether a probability that the lesion is present in the boundary cell is greater than or equal to a preset threshold among boundary cells including the image of the lesion. Considering whether the lesion is removed by removing a part of boundary cells including overlapped images of the photographed image, the ROI is detected by using the remaining boundary cells, and the generation of the standard image data includes: The detected plurality of shot images are stored in one or more pieces according to preset criteria. Classify the lesion by the lesions, label the severity of the lesions included in the classified photographed images, set some of the plurality of photographed images labeled with the severity as training data, and set the rest as verification data; And generating standard image data including information for diagnosing the lesion in the photographed image by using the first neural network trained by learning the first neural network based on verification data.

또한, 상기 제1 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지고, 상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어진다.The first neural network may include at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion. It is learned in advance by determining the weight of the connection strength between the layer and the neurons inside the pulley connected layer, and the arrangement structure and the number of placement of the convolutional layer and the pulley connected layer are mutually dependent on the type of the lesion to be diagnosed. The second neural network is configured to be provided differently, and the second neural network is connected to at least one convolutional layer extracting a convolutional feature through a convolutional operation and one end of the convolutional layer, in which a center coordinate of the boundary cell and the lesion in the boundary cell exist. Calculate probability Includes at least one pulley connected layer, and pre-learns by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell. And a residual block including a path connecting adjacent convolution layers and a residual path crossing at least one of the adjacent convolution layers to be connected to another convolution layer, wherein the residual block receives an input of the residual block. Reference is made to the input of another adjacent residual block.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치는, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 표준화된 영상 데이터를 제공할 수 있어 임상의사의 시진을 지원하며, 환자에게는 정확하고 신뢰성신속한 치료가 수반될 수 있도록 하는 효과가 있다.As apparent from the above description, the imaging device for obtaining standard image data for severity diagnosis of inflammatory skin disease of the present invention can provide standardized image data for diagnosis of inflammatory skin disease such as atopic skin disease. It is effective in supporting the medical examination of patients and in ensuring that patients are accompanied by accurate and reliable treatment.

이와 함께, 연간 100만명 이상의 환자가 1조원 이상의 치료비를 지출하는 아토피 피부염 진단기기의 시장을 선점할 수 있고, 나아가 세계 시장에서의 기술적 우위를 확보하여 의료분야에서의 국가경쟁력 제고에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.At the same time, it is possible to preoccupy the market of atopic dermatitis diagnostic devices, in which more than 1 million patients spend more than 1 trillion won per year. Furthermore, it can contribute to the national competitiveness in the medical field by securing technological advantage in the global market. It is a very useful invention.

도 1은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 촬영유닛 서포트암이 접혀진 상태를 나타낸 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 구성을 블록화하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 가공부에서 데이터 처리 과정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 특징 정보 산출부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 가공부가 컨벌루션 신경망을 이용하여 생성한 격자셀과 바운더리 셀을 나타낸 도면.
도 9는 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도.
도 10은 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 진단부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타낸 도면.
1 is a perspective view showing a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 2 is a front view showing a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 3 is a side view showing a photographing device for obtaining standard image data for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 4 is a side view showing the folded state of the recording unit support arm constituting the imaging device for obtaining standard image data for severity diagnosis of inflammatory skin disease according to the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of a control unit constituting a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a data processing process in a processing unit of a control unit constituting a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
7 is a view showing the structure of a convolutional neural network used by the feature information calculation unit of the control unit constituting the photographing apparatus for acquiring standard image data for severity diagnosis of inflammatory skin disease according to the present invention.
8 is a view showing the lattice cell and the boundary cell generated by the processing unit of the control unit constituting the photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention.
9 is an exemplary view of the image taken by the lesion, severity of atopic dermatitis.
Figure 10 is an illustration of the images taken by the lesion, severity of atopic dermatitis.
11 is a view showing the structure of a convolutional neural network used by the diagnostic unit of the control unit constituting the photographing apparatus for obtaining standard image data for severity diagnosis of inflammatory skin disease according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.First of all, in adding reference numerals to the components of the drawings, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 촬영유닛 서포트암이 접혀진 상태를 나타낸 측면도이다.1 is a perspective view of a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, and FIG. 2 is a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention. 3 is a side view illustrating a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, and FIG. 4 is for obtaining standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention. A side view showing a folded state of the photographing unit support arm constituting the photographing apparatus.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치는, 소정 크기의 베이스 플레이트(100); 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임(200); 상기 메인 프레임(200)에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암(300); 상기 촬영유닛 서포트 암(300)을 메인 프레임(200)에서 상하 이동가능하게 작동시키는 서포트암 구동수단; 상기 촬영유닛 서포트 암(300)에 설치되는 복수의 촬영유닛(400); 상기 메인 프레임(100)의 전면 일측에 구비되는 디스플레이 유닛(500); 및 상기 메인 프레임(100)에 구비되어 상기 서포트암 구동수단 및 촬영유닛(400) 그리고 디스플레이 유닛(500)의 작동을 제어하며, 상기 촬영 유닛으로부터의 촬영 이미지에 기초하여 병변 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 제어부(600)(도 5 참조)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 4, the imaging device for obtaining standard image data for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention, the base plate 100 of a predetermined size; A main frame 200 installed to stand on an upper surface of the base plate 100; A photographing unit support arm 300 installed at right angles to the main frame 200 in a lateral direction; Support arm driving means for operating the photographing unit support arm 300 to be movable up and down in the main frame 200; A plurality of photographing units 400 installed on the photographing unit support arms 300; A display unit 500 provided on one side of the front surface of the main frame 100; And provided in the main frame 100 to control operations of the support arm driving means, the photographing unit 400, and the display unit 500, and standard image data for diagnosing a lesion based on a photographed image from the photographing unit. And a control unit 600 (see FIG. 5) for processing into a furnace.

상기 베이스 플레이트(100)는 메인 프레임(200)을 지지 고정시킬 수 있는 형상 또는 형태라면 특별히 한정되는 것은 아니다.The base plate 100 is not particularly limited as long as it is a shape or a shape capable of supporting and fixing the main frame 200.

바람직하게, 상기 베이스 플레이트(100)의 하면에는 표준영상 데이터 취득용 촬영장치의 이동성을 확보하기 위하여 구름 바퀴가 구성될 수 있고, 설치 위치에서의 고정을 위하여 표준영상 데이터 취득용 촬영장치의 이동 시에는 접혀 있는 상태또는 인입되어 있는 상태에서 설치 위치에서 접힌상태를 해제하거나 인출되도록 하여 고정시킬 수 있는 고정 부재를 더 포함할 수 있다.Preferably, the lower surface of the base plate 100 may be configured with a rolling wheel to secure the mobility of the image capturing apparatus for obtaining the standard image data, when moving the image capturing apparatus for obtaining the standard image data for fixing at the installation position It may further include a fixing member which can be fixed by releasing or withdrawing the folded state at the installation position in the folded state or the retracted state.

계속해서, 상기 메인 프레임(200)은 베이스 플레이트(100)에 소정 길이 기립하여 설치되고, 다른 구성요소들이 수용되거나 슬라이딩 가능하게 결합되는 하우징형 프레임으로 구성될 수 있다.Subsequently, the main frame 200 may be installed in the base plate 100 in a predetermined length, and may be configured as a housing-type frame in which other components are accommodated or slidably coupled.

다음으로, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)은 후술하는 서포트암 구동수단에 결합되고 메인 프레임(200)에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임(310)과, 상기 이동 프레임(310)의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임(320), 및 상기 촬영유닛 설치 프레임(320)이 이동 프레임(310)에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단을 포함한다.Next, the photographing unit support arm 300 is coupled to the support arm driving means to be described later and the moving frame 310 is provided to extend to both sides with respect to the main frame 200, and both ends of the moving frame 310 The photographing unit installation frame 320 is coupled to each other, and the photographing unit installation frame 320 includes a folding means configured to be foldably coupled to the moving frame (310).

상기 접철 수단은 상기 촬영유닛 설치 프레임(320)이 이동 프레임(310)에 대하여 수동 조작으로 접혀지고 펼쳐지거나 모터 등의 구동으로 자동으로 접혀지고 펼쳐질 수 있게 구성되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.The folding means is not particularly limited as long as the photographing unit mounting frame 320 is configured to be folded and unfolded by manual operation with respect to the moving frame 310 or to be automatically folded and unfolded by driving of a motor or the like.

예를 들면, 상기 접철 수단은 이동 프레임(310))의 단부에 촬영유닛 설치 프레임(320)이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기한 제어부(600)의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자 명령 또는 소정의 제어 로직(예를 들면, 촬영 스타트 및 종료 시)에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.For example, the folding means is rotatably coupled to the recording unit mounting frame 320 to the end of the moving frame 310, the axis is forward and reverse rotation and transmits the control signal of the control unit 600 It may be configured to be connected to a drive motor that receives rotational drive. Accordingly, the controller 600 may be automatically operated based on a manager command input through a control panel constituting the controller 600 or a predetermined control logic (for example, at the start and end of photographing).

또한, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)의 설치 프레임(320)에는 촬영 유닛(400)을 그의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있는 촬영유닛 이동수단이 더 형성된다.In addition, the installation frame 320 of the photographing unit support arm 300 is further provided with a recording unit moving means for moving the photographing unit 400 along its longitudinal direction.

구체적으로, 상기 촬영유닛 이동수단은 설치 프레임(320)의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯(321)과, 상기 이동 가이드 슬롯(331)을 따라 이동되며 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록, 및 상기 이동 블록을 구동시키는 설치프레임 구동수단을 포함한다.Specifically, the photographing unit moving means is a movement guide slot 321 formed in the longitudinal direction of the installation frame 320, the movement block is moved along the movement guide slot 331 and the shooting unit is installed, and the movement And mounting frame driving means for driving the block.

상기 설치프레임 구동수단은 상기 메인 프레임(200) 또는 촬영유닛 서프트 암(300)에 구비되며 상기 제어부(600)의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함한다. 상기 구동력 전달부재는 랙기어 구동 방식 또는 풀리 연동 구동 방식의 것으로 채용될 수 있다.The installation frame driving means is provided in the main frame 200 or the photographing unit support arm 300, the drive motor for driving the rotation by receiving the control signal of the control unit 600, and linearly rotates the driving force of the drive motor And a driving force transmitting member for converting the moving driving force to the moving block. The driving force transmitting member may be adopted as a rack gear driving method or a pulley interlock driving method.

상기 구동 모터의 제어는 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자 명령 또는 소정의 제어 로직에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.The control of the driving motor may be automatically performed based on a manager command or a predetermined control logic input through a control panel constituting the controller 600.

물론, 상기 설치프레임 구동수단을 생략하고 이동 블록을 수동으로 이동시킨 후 고정시킬 수 있는 구성을 채용할 수 있지만, 좌우 촬영유닛에서의 정확하고 신뢰성 있는 촬영을 위해서는 자동 이동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.Of course, it is possible to employ a configuration that can omit the installation frame driving means and manually move the moving block and then fix it, but it is preferably configured to be automatically moved for accurate and reliable shooting in the left and right photographing unit. Do.

다음으로, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)을 메인 프레임(200)에서 상하 이동가능하게 작동시키는 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임(310)에 구성되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임(200)에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함한다. 여기서 리니어 모터의 구성은 공지의 것을 채용할 수 있으므로, 본 발명의 명확화 및 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Next, the support arm driving means for operating the recording unit support arm 300 to move up and down in the main frame 200, the coupling block is configured in the moving frame 310, and the main frame 200 And a linear motor coupled to the coupling block and configured to linearly move the moving frame. Here, since the configuration of the linear motor can adopt a known one, a detailed description thereof will be omitted for clarity and simplification of the present invention.

또한, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)에 설치되는 복수의 촬영유닛(400)은 매크로 촬영이 가능한 카메라를 채용할 수 있다.In addition, the plurality of photographing units 400 installed in the photographing unit support arm 300 may employ a camera capable of macro photographing.

이러한 촬영유닛(400)은 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자(운용자) 명령 또는 소정의 제어 로직에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.The photographing unit 400 may be configured to automatically operate based on a manager (operator) command or a predetermined control logic input through a control panel constituting the controller 600.

계속해서, 상기 디스플레이 유닛(500)은 환자로 하여금 촬영을 위하여 취해야할 자세 및 촬영하고 있는 촬영 상황 등, 예를 들면 촬영 시 관리자의 음성으로 안내할 수 있지만, 디스플레이 유닛(500)에서 인체의 형상을 통해 어떠한 자세를 취해야 하는지, 촬영유닛(400)이 현재 어떠한 위치에서 무엇을 촬영하고 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있게 이루어질 수 있다.Subsequently, the display unit 500 may guide the patient to a posture to be taken for shooting and a shooting situation such as a shooting situation, for example, by a manager's voice during shooting, but the shape of the human body in the display unit 500. Through what position to take through, the recording unit 400 can be made to provide information about what is currently shooting at what position.

다음으로, 상기 제어부(600)에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 가공부에서 데이터 처리 과정을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 특징 정보 산출부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타내는 도면이다.Next, the controller 600 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7. 5 is a block diagram showing the configuration of a control unit constituting a photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, and FIG. 6 is a standard image for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a data processing process in a processing unit of a control unit constituting an image capturing apparatus, and FIG. 7 shows feature information of a control unit constituting a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention. It is a figure which shows the structure of the convolutional neural network which additionally uses.

이러한 제어부의 설명에 앞서 제어부의 구성은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치에 의해 실행됨으로써 구현될 수 있는 것으로 메인 프레임(200)과 일체로 또는 별개로 구성될 수 있다.Prior to the description of the control unit, the configuration of the control unit may be implemented by executing a computer program by the computing device, and may be configured integrally or separately from the main frame 200.

상기 제어부(600)는 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암(300)을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부(610)와, 상기 촬영유닛(400)의 촬영을 제어하는 촬영 제어부(620)와, 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경(촬영될 자세와 부위 등)을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부(630), 상기 촬영 유닛(400)에 의해 촬영된 영상에 근거하여 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 데이터 가공부(640), 및 상기 데이터 가공부(640)에서 가공 처리된 표준영상 데이터를 저장하는 저장부(650)를 포함한다.The control unit 600 controls the support arm driving means to support the driving unit support arm 300 to move up and down the support arm driving control unit 610, and the shooting control unit for controlling the shooting of the recording unit 400 ( 620, a display controller 630 for displaying and guiding a photographing environment (a posture and a part to be photographed, etc.) photographed according to a control logic of a preset setting condition, based on an image photographed by the photographing unit 400. And a data processing unit 640 for processing standard image data for diagnosing severity of skin disease, and a storage unit 650 for storing standard image data processed by the data processing unit 640.

상기 서포트암 구동 제어부(610)와 촬영 제어부(620)는 이격된 관리자 제어반에서 관리자의 제어에 의해 제어되고, 상기 디스플레이부 제어부(630)는 관리자의 선택 조작을 미리 설정된 프로그램에 따라 디스플레이 환경으로 나타내도록 이루어진다.The support arm driving control unit 610 and the photographing control unit 620 are controlled by a manager's control in a spaced apart manager control panel, and the display unit control unit 630 displays a manager's selection operation as a display environment according to a preset program. Is made.

그리고 상기 데이터 가공부(640)는 크게 특정 정보 산출부(641)와, 관심 영역 검출부(642) 및 진단부(643)를 포함한다.The data processing unit 640 largely includes a specific information calculating unit 641, an ROI detection unit 642, and a diagnosis unit 643.

상기 특징 정보 산출부(641)는 전처리부 및 계산부를 포함한다.The feature information calculator 641 includes a preprocessor and a calculator.

상기 특정 정보 산출부(641)는 촬영유닛(400)에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력받아 이미지에서 관심 영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하도록 이루어진다.The specific information calculating unit 641 receives the captured image of the diagnosis target lesion by the photographing unit 400 and calculates feature information for determining a region of interest in the image.

이러한 특징 정보 산출부(641)는 진단 대상 병변이 촬영된 이미지에서 병변이 주로 포함된 관심 영역을 부분을 자동으로 추출하기 위한 정보로서, 이미지상에서 관심 영역의 중심 좌표를 포함하는 특정 정보를 산출하도록 이루어진다.The feature information calculator 641 is information for automatically extracting a region of interest including a lesion mainly from an image of a diagnosis target lesion, and calculates specific information including a center coordinate of the region of interest on the image. Is done.

구체적으로, 상기 특징 정보 산출부(641)는 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지에서 관심 영역을 설정하기 위한 특징 정보를 산출하기 위하여 신경망에 기반한 이미지 인식 알고리즘을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 특징 정보 산출부(641)가 이용하는 이미지 인식 알고리즘은 YOLO(You Only Look Once) 구조가 적용된 신경망에서 구현될 수 있다. YOLO(You Only Look Once) 신경망은 종래의 Fast R-CNN 구조가 적용된 신경망과는 달리, 신경망의 최종 출력단에서 이미지상의 바운더리 셀의 위치와 바운더리 셀의 클래스 분류가 동시에 이루어지는 장점이 있다.In detail, the feature information calculator 641 may use an image recognition algorithm based on a neural network to calculate feature information for setting a region of interest in a captured image of a target lesion. For example, the image recognition algorithm used by the feature information calculator 641 may be implemented in a neural network to which a YOLO (You Only Look Once) structure is applied. Unlike the neural network to which the YOLO (You Only Look Once) neural network is applied to the conventional Fast R-CNN structure, the YOLO neural network has the advantage of simultaneously classifying the boundary cell position and the boundary cell class at the final output of the neural network.

예를 들어, 상기 특징 정보 산출부(641)가 이용하는 제2 신경망은 YOLO 구조가 적용된 신경망을 포함하고, 이에 더하여 레지듀얼 연결(Residual Connection)이 마련된 레지듀얼 블록(Residual Block)을 포함하여 기울기 소실 문제를 해결함으로서, 종래 YOLO 구조가 적용된 신경망을 이용하는 알고리즘보다 향상된 이미지 인식 성능을 달성할 수 있다.For example, the second neural network used by the feature information calculating unit 641 includes a neural network to which a YOLO structure is applied, and in addition, a gradient block including a residual block provided with a residual connection. By solving the problem, it is possible to achieve improved image recognition performance over an algorithm using a neural network to which the conventional YOLO structure is applied.

또한, 상기 특징 정보 산출부(641)는 후술하는 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 이용하여 상기한 특징 정보를 산출할 수 있다.In addition, the feature information calculator 641 has a center inside a grid cell, which will be described later, and includes the plurality of boundary cells indicating the probability of the lesion including at least a part of the captured image of the target lesion. Feature information can be calculated.

상기 특징 정보 산출부(641)의 전처리부는 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하여 촬영된이미지를 전처리하도록 이루어진다.The preprocessor of the feature information calculator 641 resizes the image to a predetermined size, divides the resized image, generates a grid cell having a predetermined size, and preprocesses the photographed image.

구체적으로, 상기 전처리부는 병변이 포함된 관심 영역을 추출하기 위한 특징 정보를 산출하기 위하여, 병변이 촬영된 촬영 이미지의 크기를 제2 신경망에 필요한 크기로 리사이징할 수 있다. 또한, 상기 전처리부는 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 격자셀을 생성할 수 있고, 일 실시 예로 7*7 과 같이 총 49개의 격자셀을 생성할 수 있다.In detail, the preprocessor may resize the size of the photographed image of the lesion to the size necessary for the second neural network, in order to calculate feature information for extracting the ROI including the lesion. In addition, the preprocessor may generate a predetermined grid cell by dividing the resized image, and may generate a total of 49 grid cells, such as 7 * 7.

다음으로, 상기 특징 정보 산출부(641)의 계산부는 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 격자셀에 종속되는 상기 바운더리 셀을 생성하고, 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산한다.Next, the calculation unit of the feature information calculator 641 receives a photographed image, and generates a second neural network outputting a center coordinate of the boundary cell or a probability that the lesion is present in the boundary cell. Generate the boundary cells dependent on the grid cells, and calculate the center coordinates of each of the generated boundary cells and the probability that the lesion exists in the boundary cells.

구체적으로, 상기 계산부가 이용하는 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어(643a), 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어 (643b)를 포함할 수 있다.Specifically, the second neural network used by the calculation unit is connected to at least one convolutional layer 643a for extracting a convolutional feature through a convolutional operation, and one end of the convolutional layer and the center coordinates of the boundary cell and the boundary within the boundary cell. It may include at least one pulley connected layer 643b that calculates the probability that the lesion is present.

또한, 상기 계산부가 이용하는 제2 신경망은 컨벌루션 레이어(643a) 및 풀리 커넥티드 레이어(643b)에 더하여 컨벌루션 레이어(643a)와 교대로 반복 배치되는 풀링 레이어(643c)를 더 포함할 수 있다.In addition, the second neural network used by the calculator may further include a pooling layer 643c that is alternately disposed with the convolutional layer 643a in addition to the convolutional layer 643a and the pulley connected layer 643b.

이러한 계산부가 이용하는 제2 신경망은 YOLO 구조가 적용된 합성곱 신경망으로서, 신경망 내에 포함된 컨벌루션 레이어(643a)의 적어도 일부에 레지듀얼 연결이 마련된 레지듀얼 블록을 포함하여 향상된 이미지 인식 성능을 달성할 수 있다. 즉, 상기 계산부가 이용하는 제2 신경망은 YOLO 알고리즘에 더하여 레지듀얼 연결(Residual Connection)이 적용된 ARD(Atopic Region Detection) 알고리즘을 이용하여 구현될 수 있다.The second neural network used by the calculation unit is a composite product neural network to which the YOLO structure is applied, and includes a residual block provided with a residual connection to at least a part of the convolutional layer 643a included in the neural network, thereby achieving improved image recognition performance. . That is, the second neural network used by the calculator may be implemented using an Atopic Region Detection (ARD) algorithm in which a residual connection is applied in addition to the YOLO algorithm.

상기 제2 신경망의 컨벌루션 레이어(643a)의 적어도 일부는 인접한 컨벌루션 레이어(643a)를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어(643a)를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어(643a)로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록의 입력은 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조될 수 있다.At least a portion of the convolutional layer 643a of the second neural network is a path connecting the adjacent convolutional layer 643a and a residual path connected to another convolutional layer 643a by skipping at least one adjacent convolutional layer 643a. It includes a residual block is provided, the input of the residual block may be referred to as the input of another adjacent residual block.

또한, 상기 계산부가 이용하는 제2 신경망은 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습될 수 있다.In addition, the second neural network used by the calculator may be pre-learned by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell. have.

상기한 제어부(600)를 구성하는 데이터 가공부(640)의 특징 정보 산출부(641)가 제2 신경망을 이용하여 특징 정보를 산출하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 8은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 가공부가 컨벌루션 신경망을 이용하여 생성한 격자셀과 바운더리 셀을 나타낸다.When the feature information calculating unit 641 of the data processing unit 640 constituting the control unit 600 calculates the feature information using the second neural network will be described. FIG. 8 illustrates lattice cells and boundary cells generated by a processing unit of a control unit constituting a photographing apparatus for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.

특징 정보 산출부(641)는 진단 대상 병변이 촬영된 이미지를 입력 받고, 전처리부(642)는 입력된 촬영 이미지를 리사이징하고 기 설정된 간격의 격자셀을 생성한다.The feature information calculator 641 receives an image of a diagnosis target lesion, and the preprocessor 642 resizes the input image and generates a grid cell at a predetermined interval.

상기 특징 정보 산출부(641)의 계산부는 제2 신경망을 이용하여 격자셀 내부에 중심 좌표를 가지고, 격자셀에 종속되는 임의의 수의 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)을 생성함과 동시에, 바운더리 셀 내부에 포함되는 이미지의 클래스를 분류할 수 있다.The calculation unit of the feature information calculator 641 has a center coordinate inside the grid cell using a second neural network, and generates any number of boundary cells S1, S2, S3, S4, and S5 that are dependent on the grid cell. At the same time, the class of the image included in the boundary cell can be classified.

상기 계산부가 제2 신경망을 이용하여 생성한 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)은 바운더리 셀들의 중심 좌표 또는 전체 리사이징된 이미지에서 바운더리 셀들이 가지는 상대적인 크기로 특정될 수 있다. 또한, 계산부가 제2 신경망을 이용하여 생성한 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)은 각각 바운더리 셀 내부에 병변 이미지가 존재할 확률에 대한 정보 또는 병변 이미지가 존재하는 경우에 해당 병변의 종류가 무엇인지에 대한 확률 정보를 가질 수 있다.The boundary cells S1, S2, S3, S4, and S5 generated by the calculation unit using the second neural network may be specified by the relative coordinates of the boundary cells in the center coordinates of the boundary cells or the entire resized image. In addition, boundary cells S1, S2, S3, S4, and S5 generated by the calculation unit using the second neural network, respectively, have information on the probability that the lesion image exists inside the boundary cell, or when the lesion image exists. It can have probability information about what kind it is.

예를 들어, 상기 특징 정보 산출부(641)의 전처리부에서 리사이징된 이미지에서 가로*세로 7*7의 격자셀을 생성하고, 각 격자셀에 종속되는 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)의 수를 2라고 하면, 계산부에서 생성하는 총 바운더리 셀은 7*7*2로 총 98개 생성될 수 있다.For example, the preprocessing unit of the feature information calculating unit 641 generates a grid cell of width * length 7 * 7 from the resized image, and boundary cells S1, S2, S3, S4, If the number of S5) is 2, a total of boundary cells generated by the calculation unit may be generated in total of 7 * 7 * 2.

다음으로, 상기 데이터 가공부(640)의 관심 영역 검출부(642)는 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 이미지에서 상기 관심 영역을 검출한다. 관심 영역은 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하는 영역으로서, 상기 특징 정보 검출부(641)의 계산부에서 생성된 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5) 중 적어도 하나로 마련될 수 있다.Next, the ROI detector 642 of the data processor 640 detects the ROI in the image by using the calculated feature information. The ROI includes at least a part of an image corresponding to the lesion among the photographed images of the lesion, and boundary cells S1, S2, S3, S4, and the like generated by the calculator of the feature information detector 641. At least one of S5) may be provided.

예를 들어, 상기 관심 영역 검출부(642)는 상기 특징 정보 산출부(641)의 계산부가 생성한 바운더리 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 모두 다른 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5) 중 내부에 병변이 존재할 확률이 가장 높은 바운더리 셀(S1, S2)을 관심 영역으로 검출할 수 있다. 이를 위하여 촬영 이미지에서 존재하는 임의의 하나의 병변이 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀(S1, S2) 중, 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀(S2)의 일부를 제거할 수 있다.For example, the ROI detection unit 642 may include boundary cells S1, S2, S3, S4, and S5 having a different probability that a lesion exists in the boundary cell generated by the calculation unit of the feature information calculator 641. The boundary cells S1 and S2 having the highest probability of having a lesion therein may be detected as the ROI. For this purpose, among the boundary cells S1 and S2 in which any one lesion existing in the photographed image overlaps the image, the lesion is considered in consideration of whether or not the probability that the lesion exists in the boundary cell is greater than or equal to a preset threshold. A part of the boundary cell S2 including the captured image may be removed.

예를 들어, 상기 관심 영역 검출부(642)는 도 8에 도시된 우측 하단의 병변 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 S2, S3 중에서, 바운더리 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 기 설정된 임계치 이상이 아닌 경우 제거(여기서는 바운더리 셀 S3을 제거)할 수 있다. 따라서, 관심 영역 검출부(642)는 도 8에 우측 하단에 도시된 병변 이미지를 포함하는 하나의 바운더리 셀(S1)을 관심 영역으로써 검출할 수 있다.For example, the ROI detection unit 642 may determine that the probability that the lesion is present in the boundary cell is not greater than or equal to a preset threshold value among boundary cells S2 and S3 including the lesion image at the lower right side shown in FIG. 8. It can remove (here, remove boundary cell S3). Accordingly, the ROI detection unit 642 may detect one boundary cell S1 including the lesion image shown in the lower right in FIG. 8 as the ROI.

또한, 상기 관심 영역 검출부(642)는 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 상기 설정된 임계치 이하인 바운더리 셀을 제거하기 위하여 NMS(Nom-maximal Suppression 비-최대값 억제) 알고리즘을 사용하여 오직 하나의 바운더리 셀만을 남길 수 있다. 즉, 관심 영역 검출부(642)는 계산부에서 생성된 복수의 바운더리 셀들 중 촬영 이미지상 병변이 중복되어 존재하는 바운더리 셀들이 존재하는 경우, NMS 알고리즘을 사용하여 병변이 촬영된 이미지 상에서 임의의 병변 이미지당 하나의 바운더리 셀만을 남기도록 할 수 있다. 관심 영역 검출부(642)는 병변 이미지당 남은 하나의 바운더리 셀을 관심 영역으로 검출할 수 있다.In addition, the ROI detection unit 642 uses only one boundary cell by using a Nom-maximal Suppression Non-Maximum Suppression (NMS) algorithm in order to remove a boundary cell having a probability that a lesion is present in the cell below the set threshold. I can leave it. That is, when the boundary cells in which the lesions overlap on the captured image exist among the plurality of boundary cells generated by the calculation unit, the ROI detection unit 642 uses the NMS algorithm to select an arbitrary lesion image on the image where the lesion was captured. Only one boundary cell can be left per. The ROI detector 642 may detect one boundary cell remaining per lesion image as the ROI.

다음으로, 상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 검출된 관심 영역을 입력으로 하고, 상기 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 상기 대상 병변을 진단한다. 도9는 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도이며, 도 10은 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치를 구성하는 제어부의 진단부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타내는 도면이다.Next, the diagnosis unit 643 of the data processing unit 640 receives the detected ROI, and outputs at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. (Neural Network) is used to diagnose the target lesion from the input image. 9 is an illustration of the image taken by the lesion, the severity of atopic dermatitis, Figure 10 is an illustration of the image taken by the lesion, severity of atopic dermatitis, Figure 11 is for the diagnosis of inflammatory skin disease severity according to the present invention It is a figure which shows the structure of the convolutional neural network which the diagnostic part of the control part which comprises the imaging device for acquiring standard image data uses.

아토피 피부염 질환에 따른 병변은 홍반(Erythema), 구진(Papulation), 긁은 상처(Excoriation) 및 태선화(Lichenification)를 포함한다.Lesions associated with atopic dermatitis diseases include Erythema, Papulation, Excoriation and Lichenification.

본 발명에서 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 아토피 피부염의 병변이 포함된 촬영 이미지에서 병변이 주로 포함되는 관심 영역을 자동으로 검출하고, 검출된 관심 영역내의 병변의 종류와, 병변 종류별 중증도를 객관적으로 진단할 수 있으며, 병변 별 중증도는 진단의 목적과 기준에 따라 중증도의 분류는 달라질 수 있다.In the present invention, the diagnosis unit 643 of the data processing unit 640 automatically detects a region of interest mainly containing the lesion in the captured image including the lesion of atopic dermatitis, and types of lesions in the detected region of interest and the lesion. The severity of each type can be diagnosed objectively, and the severity of each lesion can be classified according to the purpose and criteria of diagnosis.

상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 검출된 관심 영역을 입력 받고, 미리 학습된 제1 신경망을 이용하여 입력된 관심 영역에 포함된 병변의 종류와 중증도를 진단할 수 있다.The diagnosis unit 643 of the data processor 640 may receive the detected ROI, and may diagnose the type and severity of the lesion included in the ROI input using the pre-learned first neural network.

상기한 제1 신경망 및 제2 신경망은 합성곱신경망을 기반으로 하는 이미지 인식 알고리즘이 적용된 신경망으로 마련될 수 있다.The first neural network and the second neural network may be provided as neural networks to which an image recognition algorithm based on a synthetic multiplicative neural network is applied.

상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 생성할 수도 있지만, 병변 별로 구분하지 않고 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 생성하고, 생성된 진단 모델을 이용하여 병변을 진단할 수 있다. 상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)가 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 각각 생성하는 경우, 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 생성된 적어도 하나의 진단 모델을 조합하여 새로운 조합 진단 모델이 생성될 수 있다.Although the diagnosis unit 643 of the data processing unit 640 may generate a diagnostic model using the first neural network trained by dividing the lesions, the diagnostic model may be generated by using the trained first neural network without dividing each lesion. The lesions can be generated and generated using the generated diagnostic model. When the diagnostic unit 643 of the data processing unit 640 generates a diagnostic model using the first neural network trained by the lesions, the at least one generated by using the first neural network trained by the lesions. By combining the diagnostic models of the new combination diagnostic model can be generated.

또한, 상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 관심 영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링한다.In addition, the diagnosis unit 643 of the data processing unit 640 classifies the plurality of captured images from which the ROI is detected by one or more lesions according to preset criteria, and severity of the lesions included in the classified captured images. Label the.

예를 들어, 상기 진단부(643)는 제1 신경망을 학습하기 위한 학습용 데이터 및 학습된 제1 신경망을 검증하기 위한 검증용 데이터를 생성하기 위하여, 아토피 피부염 병변이 촬영된 복수개의 촬영 이미지에서 병변이 주로 포함된 관심 영역을 검출하고, 관심 영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 병변의 종류별로 3가지로 분류하고, 병변의 종류 별로 분류된 복수개의 관심 영역이 검출된 촬영 이미지에 나타난 병변의 중증도를 병변 없음 '0', 중증도 '1', 중증도 '2', 중증도'3'으로 라벨링하며, 라벨링된 촬영 이미지중 적어도 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 정답용 데이터로 설정하고, 학습용 데이터 및 정답용 데이터를 기반으로 제1 신경망을 학습할 수 있다.For example, the diagnosis unit 643 may generate a training data for learning the first neural network and verification data for verifying the trained first neural network. Detecting the region of interest included mainly, classifying the plurality of photographed images in which the region of interest is detected into three types of lesions, and the severity of the lesions in the photographed images in which the plurality of regions of interest classified by the type of lesions are detected. Are labeled with no lesion '0', severity '1', severity '2', and severity '3', and at least some of the labeled photographed images are set as learning data and the remaining parts as correct data, and the learning data and correct answer. The first neural network can be learned based on the usage data.

본 발명에서, 상기 데이터 가공부(640)의 진단부(643)는 라벨링된 촬영 이미지중 70%를 학습용 데이터, 30%를 검증용 데이터로 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 진단부(643)는 홍반(Erythema) 및 긁은 상처(Excoriation)를 학습하기 위하여 각각 1400개의 학습용 데이터를 이용하고, 태선화(Lichenification)의 경우 308개의 학습용 데이터를 이용하게 된다. 또한, 원할한 병변 별 모델 학습을 위하여 다양한 하드웨어 환경에서 인공신경망 모델을 쉽게 생성할 수 있는 텐서플로우(Tensorflow)를 활용 하여 신경망을 미리 학습할 수 있다.In the present invention, the diagnostic unit 643 of the data processing unit 640 may use 70% of the labeled photographed image as training data and 30% as verification data. For example, in the present invention, the diagnostic unit 643 uses 1400 learning data for learning erythema and scraping, and uses 308 learning data for lichenification. . In addition, the neural network can be trained in advance by utilizing Tensorflow, which can easily create an artificial neural network model in various hardware environments for smooth lesion-specific model learning.

계속해서, 상기 진단부(643)는 진단 대상 병변이 촬영된 이미지 중 적어도 일부로 설정되는 학습용 데이터와 나머지 일부로 설정되는 검증용 데이터를 기반으로 컨벌루션 레이어 및 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 상기 제1 신경망을 학습한다.Subsequently, the diagnosis unit 643 may determine the strength of the connection between the neuron inside the convolutional layer and the pulley connected layer based on the training data set as at least a part of the captured image and the verification data set as the other part. The first neural network is trained by determining weights associated with the first neural network.

본 발명에서 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련될 수 있다.In the present invention, the first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer And the arrangement structure and the number of arrangements of the pulley connected layers may be provided differently according to the type of the lesion to be diagnosed.

예를 들어, 신경망 내부의 컨벌루션 레이어 및 풀리커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 조절하는 과정에는 'Gradient Descent' 방법이 사용될 수 있다.For example, the 'Gradient Descent' method may be used to adjust the weight of the connection strength between the convolutional layer in the neural network and the neuron in the fully connected layer.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018035591994-pat00001
Figure 112018035591994-pat00001

여기서,

Figure 112018035591994-pat00002
는 가중치,
Figure 112018035591994-pat00003
는 가중치를 입력으로 하는 손실 함수(Loss Function),
Figure 112018035591994-pat00004
는 손실 함수의 기울기(gradient),
Figure 112018035591994-pat00005
는 러닝 레이트(learning rate)를 의미한다 상기 수학식 1은 학습부(340)가 경사 하강법(gradient descent)을 이용하여 손실 함수를 최소화하는 가중치를 결정하는 과정을 나타낸다. 예를 들어, 진단부(643)는 현재 가중치에서 손실 함수의 기울기의 음수에 비례하는 만큼 이동하는 것을 반복하여 손실 함수 를 최소화 하는 가중치를 결정할 수 있다.here,
Figure 112018035591994-pat00002
Is the weight,
Figure 112018035591994-pat00003
Is a loss function with weights as input,
Figure 112018035591994-pat00004
Is the gradient of the loss function,
Figure 112018035591994-pat00005
Equation 1 represents a process in which the learner 340 determines a weight for minimizing a loss function by using a gradient descent. For example, the diagnosis unit 643 may determine a weight that minimizes the loss function by repeating the current weighting in proportion to the negative number of the slope of the loss function.

또한, 상기 진단부(643)는 가중치를 입력으로 하며 상기 가중치에 따른 상기 제 1 신경망의 출력과 상기 검증용 데이터를 기반으로 도출되는 상기 제1 신경망의 실제 출력의 차이를 정의하는 손실 함수를 최소화하는 러닝 레이트 및 학습 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 신경망을 학습할 수 있다 본 발명의 러닝 레이트는 손실함수를 최소화하도록 실험적으로 결정될 수 있고, 001~0001의 범위내의 값을 가질 수 있다 또한, 손실 함수는 러닝 레이트 외에도 학습 반복 횟수에 따른 다른 함수 출력을 가질 수 있는데, 학습부(340)는 손실 함수를 최소화 하기 위하여 학습 반복 횟수를 고려하여 가중치를 결정할 수 있다. 즉 본 발명의 진단부(643)는 손실함수를 최소화 하는 러닝 레이트 및 학습 반복 횟수를 고려하여 제1 신경망을 학습할 수 있다.In addition, the diagnosis unit 643 receives a weight and minimizes a loss function that defines a difference between an output of the first neural network according to the weight and an actual output of the first neural network derived based on the verification data. The first neural network may be trained in consideration of the running rate and the number of learning repetitions. The running rate of the present invention may be experimentally determined to minimize the loss function, and may have a value within the range of 001 to 0001. The function may have another function output according to the number of learning repetitions in addition to the running rate, and the learner 340 may determine the weight in consideration of the number of learning repetitions in order to minimize the loss function. That is, the diagnosis unit 643 may learn the first neural network in consideration of the running rate and the number of learning repetitions to minimize the loss function.

계속해서, 상기 진단부(643)는 병변 별로 마련된 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 하여 신경망을 학습하여, 병변 별로 진단 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 홍반과 관련된 학습용 데이터 및 진단용 데이터를 기반으로 홍반의 중증도만을 판단하는 홍반 진단 모델을 학습할 수 있고, 태선화(Lichenification)와 관련된 학습용 데이터 및 진단용 데이터를 기반으로 태선화의 중증도만을 판단하는 진단 모델을 학습할 수 있다. 본 발명에서 진단부(643)는 병변별 중증도만을 진단하는 진단 모델을 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 병변의 종류 및 중증도를 모두 진단하는 진단 모델을 학습할 수 있음은 물론이다.Subsequently, the diagnosis unit 643 may learn a neural network based on the training data and the verification data provided for each lesion, and generate a diagnostic model for each lesion. For example, the erythema diagnosis model may be trained to determine only the severity of the erythema based on the training data and diagnostic data related to the erythema, and only the severity of the thymus is determined based on the training data and the diagnostic data related to lichenification. You can train the diagnostic model. In the present invention, the diagnosis unit 643 may not only learn a diagnosis model for diagnosing the severity of each lesion, but also learn a diagnosis model for diagnosing both the type and the severity of the lesion.

또한, 상기 진단부(643)는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 학습된 상기 제1신경망을 진단하고자 하는 병변의 종류를 고려하여 조합한다. 예를 들어, 병변 별로 학습된 제1 신경망에 따른 진단 모델을 조합하여 조합 진단 모델을 생성할 수 있고, 조합된 진단 모델을 이용하여 병변을 진단할 수 있다.In addition, the diagnosis unit 643 combines the types of lesions to be diagnosed according to the types of the lesions to be diagnosed. For example, a combination diagnosis model may be generated by combining a diagnosis model according to the first neural network learned for each lesion, and the lesion may be diagnosed using the combined diagnosis model.

상기한 바와 같이 제어부(600)를 구성하며 촬영 영상에 근거하여 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 데이터 가공부(640)에 대하여 정리하자면 다음과 같다.The data processing unit 640 for configuring the control unit 600 and processing the standard image data for diagnosing skin disease severity based on the captured image is as follows.

상기 데이터 가공부(640)는 입력 받은 촬영 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성한다.The data processor 640 resizes the input photographed image to a predetermined size, and divides the resized image to generate a grid cell having a predetermined size.

그리고 상기 데이터 가공부(640)는 촬영 이미지를 입력으로 하고, 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 격자셀에 종속되는 바운더리 셀을 생성하고, 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 바운더리 셀 내의 병변이 존재하는 확률을 계산한다.The data processing unit 640 receives a captured image as an input, and is dependent on the grid cell using a second neural network outputting a center coordinate of a boundary cell or a probability that the lesion exists in the boundary cell. Boundary cells are generated, and the center coordinates of each of the generated boundary cells and the probability of the presence of lesions in the boundary cells are calculated.

계속해서, 상기 데이터 가공부(640)는 산출된 특징 정보를 이용하여 병변이 주로 포함된 영역인 관심 영역을 검출하고, 검출된 관심 영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 상기 대상 병변을 진단한다. 여기서, 데이터 가공부(640)는 상기 1 신경망을 이용하여 병변의 종류와 해당 병변 종류별 중증도를 포함하는 병변 수치를 출력하여 입력된 촬영 이미지와 함께 병변 진단용 표준영상 데이터를 생성하고, 생성된 표준영상 데이터는 저장부(650)에 저장된다.Subsequently, the data processing unit 640 detects an ROI that is a region mainly containing the lesion by using the calculated characteristic information, uses the detected ROI as an input, and an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. The target lesion is diagnosed from the input image by using a first neural network that outputs at least one lesion value. Here, the data processing unit 640 outputs a lesion value including the type of the lesion and the severity of the corresponding lesion type by using the neural network to generate standard image data for diagnosis of the lesion along with the input image, and generates the generated standard image. The data is stored in the storage 650.

정리하여, 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 의하면, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 표준화된 영상 데이터를 제공할 수 있어 임상의사의 시진을 지원하며, 아울러 환자에게는 정확하고 신속한 치료가 수반될 수 있도록 하는 이점을 가져다준다.In summary, the imaging device for acquiring standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention can provide standardized image data for diagnosing inflammatory skin diseases such as atopic skin disease. It also benefits patients with the need for accurate and prompt treatment.

또한, 연간 100만명 이상의 환자가 1조원 이상의 치료비를 지출하는 아토피 피부염 진단기기의 시장을 선점할 수 있고, 더 나아가서는 세계시장에서의 기술적 우위를 확보하여 의료산업은 물론 의료분야에서의 국가경쟁력을 제고할 수 있는 이점을 가져다준다.In addition, it is possible to preoccupy the market of atopic dermatitis diagnostic devices, in which more than 1 million patients spend more than 1 trillion won annually. It brings the benefits of improvement.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 베이스 플레이트, 200 : 메인 프레임
300 : 촬영유닛 서포트 암, 310 : 이동 프레임
320 : 촬영유닛 설치 프레임, 321 : 이동가이드 슬롯
400 : 촬영 유닛, 500 : 디스플레이 유닛
600 : 제어부, 610 : 서포트암 구동 제어부
620 : 촬영 제어부, 630 : 디스플레이 제어부
640 : 데이터 가공부, 650 : 저장부
100: base plate, 200: main frame
300: shooting unit support arm, 310: moving frame
320: shooting unit installation frame, 321: moving guide slot
400: shooting unit, 500: display unit
600: control unit, 610: support arm drive control unit
620: shooting control unit, 630: display control unit
640: data processing unit, 650: storage unit

Claims (8)

피부질환 진단을 촬영장치로서,
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암;
상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단;
상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛;
상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 및,
상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하며, 상기 촬영 유닛으로부터의 촬영 이미지에 기초하여 병변 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부와,
상기 촬영유닛의 촬영을 제어하는 촬영 제어부와, 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부와,
상기 촬영 유닛에 의해 촬영된 영상에 근거하여 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터로 가공하기 위한 가공부와,
상기 가공부에서 가공 처리된 표준영상 데이터를 저장하는 저장부를 포함하고,
상기 가공부는, 상기 촬영 유닛에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력 받아 상기 촬영 이미지에서 관심 영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하고, 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 관심 영역을 검출하며, 상기 검출된 관심 영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 대상 병변을 진단한 정보를 포함하며,
상기 관심 영역은, 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고,
상기 특징 정보는, 상기 이미지에서 상기 관심 영역의 중심 좌표를 포함하며,
상기 특징 정보의 산출은, 상기 촬영 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하며, 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 생성하여 상기 생성된 격자셀 및 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어지되, 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하며, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어지고,
상기 관심 영역의 검출은, 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하여 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 관심 영역을 검출하도록 이루어지며,
상기 표준영상 데이터의 생성은, 상기 관심 영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하며, 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 제1 신경망을 학습하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단한 정보를 포함하는 표준영상 데이터를 생성하도록 이루어짐을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치.
Skin disease diagnosis as an imaging device,
Base plate;
A main frame installed to stand on an upper surface of the base plate;
A photographing unit support arm installed to be perpendicular to the main frame in a lateral direction;
Support arm driving means configured to drive the photographing unit support arm in a liftable manner on the main frame;
A plurality of photographing units installed on the photographing unit support arms;
A display unit provided at one side of the main frame to display a predetermined screen under control of a controller; And,
A control unit provided in the main frame to control operations of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit, and to process the image into the standard image data for diagnosing the lesion based on the photographed image from the photographing unit; But
The control unit includes: a support arm driving control unit for controlling the support arm driving means to drive the photographing unit support arm up and down;
A photographing controller for controlling photographing of the photographing unit, a display controller for displaying and guiding a photographing environment to be photographed according to a control logic of a preset setting condition;
A processing unit for processing the standard image data for diagnosing severity of skin disease based on the image photographed by the photographing unit;
A storage unit for storing standard image data processed by the processing unit;
The processing unit may receive a captured image of a diagnosis target lesion by the photographing unit, calculate feature information for determining a region of interest in the photographed image, and use the calculated feature information to determine the region of interest in the photographed image. A target lesion from the input image by using a first neural network that detects the target region as an input and outputs at least one lesion value as an index for diagnosing the type or severity of the lesion. Contains diagnostic information,
The region of interest includes at least part of an image of a portion corresponding to the lesion among the photographed images of the lesion,
The feature information may include a center coordinate of the ROI in the image,
The feature information may be calculated by resizing the photographed image to a predetermined size, dividing the resized image to generate a grid cell having a predetermined size, and having a center inside the generated grid cell and photographing a target lesion. And generating a plurality of boundary cells representing the probability of the lesion including at least a portion of the extracted image to calculate the feature information using the generated grid cells and boundary cells, wherein the photographed image is input. The center coordinates of the boundary cells or the center coordinates of each of the generated boundary cells and the lesions in the boundary cells using a second neural network outputting a probability of the presence of the lesions in the boundary cells. Compute the probability of existence, the probability and the center coordinates are calculated Using a cell boundary is made to calculate the characteristic information,
The detection of the ROI may be performed by overlapping the photographed image of the lesion in consideration of whether a probability that the lesion is present in the boundary cell among the boundary cells including the image of the lesion is overlapped. Removing the part of the boundary cell including the detected boundary cell, and detecting the region of interest using the remaining boundary cell,
The generation of the standard image data may include classifying the plurality of photographed images from which the ROI is detected by one or more lesions according to preset criteria, labeling the severity of the lesions included in the classified photographed images, and the severity. Some of the plurality of labeled images are set as training data and others as verification data, and the first neural network is trained based on the training data and the verification data to learn the photographed image. The apparatus for acquiring standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized in that the standard image data including information for diagnosing the lesion is generated.
제1항에 있어서,
상기 촬영유닛 서포트 암은, 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과,
상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임을 포함함을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치.
The method of claim 1,
The photographing unit support arm may include: a moving frame interlocked with the support arm driving means and extended to both sides with respect to the main frame;
And a recording unit installation frame coupled to both ends of the moving frame, respectively. The photographing apparatus for acquiring standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease.
제2항에 있어서,
상기 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고,
상기 촬영유닛 서포트 암은, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단을 더 포함하며,
상기 접철 수단은, 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성됨을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치.
The method of claim 2,
The support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to linearly move the moving frame.
The photographing unit support arm further includes folding means configured to foldably couple the photographing unit installation frame to the moving frame,
The folding means, the end of the moving frame and the photographing unit installation frame is rotatably coupled to the shaft, the shaft is configured to be connected to a drive motor that is rotated forward and backward and rotated by receiving the control signal of the control unit Imaging device for obtaining standard image data for diagnosing severity of inflammatory skin disease.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과,
상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과,
상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와,
상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 더 포함함을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치.
The method according to claim 2 or 3,
A movement guide slot formed in the longitudinal direction of the photographing unit installation frame;
A moving block moved along the moving guide slot and installed with the shooting unit;
A driving motor provided in the main frame or the photographing unit support arm and rotating to receive the control signal of the controller;
And a driving force transmission member for converting the rotational driving force of the driving motor into a linear movement driving force and transferring the rotational driving force to the moving block.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지고,
상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어짐을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치.
The method of claim 1,
The first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer and The weight of the connection strength between neurons in the pulley connected layer is determined in advance, and the arrangement structure and the number of arrangements of the convolutional layer and the pulley connected layer are different from each other according to the type of the lesion to be diagnosed. If possible,
The second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolutional operation and at least one of the convolutional layers to calculate a center coordinate of the boundary cell and a probability that the lesion is present in the boundary cell. It includes a pulley connected layer of, and pre-learning by determining the weight of the connection strength between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell, And a residual block provided with a path connecting the convolutional layer and a residual path crossing at least one of the adjacent convolutional layers and connected to another convolutional layer, wherein the residual block is adjacent to an input of the residual block. Standard image data obtaining device for recording for inflammatory skin disease characterized by severe diagnosis yirueojim to see the type of residual blocks.
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