KR102123121B1 - Blood pressure monitoring method that can identify the user and blood pressure monitoring system that can identify the user - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혈압 모니터링 방법으로서, (1) 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 단계; (2) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 상기 사용자의 신원을 인증하는 단계; (3) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계; (4) 상기 단계 (3)에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계; (5) 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계; 및 (6) 상기 단계 (4)에서 측정된 안면 심박동수와 상기 단계 (5)에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혈압 모니터링 시스템으로서, 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 안면 인지부; 상기 안면 인지부에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 상기 사용자의 신원을 인증하는 신원 인증부; 상기 안면 인지부에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 좌표 생성부; 상기 좌표 생성부에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 안면 심박동수 측정부; 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 신체말단 심박동수 측정부; 및 상기 안면 심박동수 측정부에서 측정된 안면 심박동수와 상기 신체말단 심박동수 측정부에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 혈압 측정부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법 및 시스템에 따르면, 사용자의 신원을 파악할 수 있도록 하며, 커프 또는 ECG센서 없이 카메라를 통하여 혈압을 측정함으로써, 보다 쉽고 간편하게 사용자의 혈압 수치를 수집하고 처리할 수 있도록 한다.The present invention relates to a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity, and more specifically, as a blood pressure monitoring method, (1) recognizing a user's face in an image sequence collected through a camera; (2) authenticating the user's identity by comparing the face recognized in step (1) with a server database; (3) generating coordinates for measuring heart rate based on the feature points of the face from the facial data recognized in step (1); (4) tracking the coordinates generated in step (3), and measuring the heart rate in the user's face; (5) measuring a user's heart rate at the body terminal; And (6) calculating blood pressure using a time difference between the facial heart rate measured in step (4) and the body-end heart rate measured in step (5).
In addition, the present invention relates to a blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity, and more specifically, as a blood pressure monitoring system, a facial recognition unit for recognizing a user's face in an image sequence collected through a camera; An identity authentication unit authenticating the user's identity by comparing the face recognized by the facial recognition unit with a database of a server; A coordinate generator for generating coordinates for measuring a heart rate based on the facial feature points from the facial data recognized by the facial recognition unit; A facial heart rate measuring unit tracking the coordinates generated by the coordinate generating unit and measuring a heart rate in the user's facial unit; A body-end heart rate measuring unit measuring a user's heart rate at the body end; And a blood pressure measuring unit that calculates blood pressure using a time difference between the facial heart rate measured by the facial heart rate measuring unit and the body terminal heart rate measured by the body terminal heart rate measuring unit.
According to the blood pressure monitoring method and system capable of identifying the user's identity proposed in the present invention, the user's identity can be identified, and blood pressure is measured through the camera without a cuff or ECG sensor, making it easier and simpler to measure the user's blood pressure. Collect and process them.
Description
본 발명은 혈압 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 사용자의 신원 파악이 가능한 실시간 혈압 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a blood pressure monitoring method and system, and more particularly, to a real-time blood pressure monitoring method and system capable of identifying a user's identity.
환자 모니터링 시스템은, 환자의 건강 상태에 대한 연속적이고 집중적인 모니터링을 위한 시스템으로서, 이를 위해 환자 감시 모니터(bedside monitor)가 주요한 의료 장비로 활용되고 있다. 환자 모니터링 시스템은 환자의 감시에 수반되는 인력과 노력 및 부담의 절감이라는 효과를 가지며, 신속한 환자 상태 파악을 통해 의료진의 적절한 대처를 가능하게 한다. 환자 감시 모니터링 시스템의 기본적인 기능은 환자에 부착된 각종 센서들로부터 환자의 생체 신호들을 수집하고 처리하여 분석하는 기능을 한다.
The patient monitoring system is a system for continuous and intensive monitoring of a patient's health condition, and a patient side monitor is used as a main medical device for this purpose. The patient monitoring system has the effect of reducing the manpower, effort, and burden involved in monitoring the patient, and enables quick response of medical personnel through quick patient status identification. The basic function of the patient monitoring and monitoring system is to collect, process, and analyze the bio signals of the patient from various sensors attached to the patient.
도 1은 기존의 환자 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 환자 모니터링 시스템의 경우 병원 내 입원한 환자들을 대상으로 한다. 이러한 모니터링 시스템의 경우, 퇴원한 환자를 위한 건강관리나 병원을 방문한 적 없는 일반인을 위한 시스템으로는 부적합하다.
1 is a view showing a conventional patient monitoring system. As illustrated in FIG. 1, in general, in the case of a patient monitoring system, it is targeted at patients hospitalized. In the case of such a monitoring system, it is not suitable for health care for a discharged patient or a system for a general public who has never visited a hospital.
현재의 의료시스템은 질병의 치료보다는 예방에 중점을 두고 있으며, 질병 예방을 위해서는 환자의 정확한 생체데이터 측정과 그 생체데이터를 기반으로 한 신속한 케어가 필요하다. 이러한 의료 시스템의 변화에 따라, 환자의 정확한 생체데이터 측정을 위하여, 의료기기들이 점점 소형화와 간소화 되고 있으며, 착용형 기기나 체내 삽입형 기기들이 많이 개발되고 있다.
The current medical system focuses on prevention rather than treatment of diseases. To prevent diseases, accurate biodata measurement of patients and rapid care based on the biodata are required. In accordance with the changes in the medical system, medical devices are increasingly miniaturized and simplified for accurate biodata measurement of patients, and wearable devices or implantable devices are being developed.
도 2는 소형화와 간소화된 착용형 생체신호 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 소형화 간소화된 모니터링 기기들은 환자가 병원을 방문 하지 않아도 쉽게 환자의 데이터를 측정할 수 있는 장점을 가지며 거의 24시간 동안 데이터를 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현재 개발되고 있는 착용형 기기나 체내 삽입형 기기 또한 보완해야 할 점이 있다.
2 is a view showing a miniaturized and simplified wearable biosignal monitoring system. As shown in FIG. 2, the miniaturized and simplified monitoring devices have the advantage of easily measuring patient data without the patient having to visit the hospital, and have the advantage of measuring data for almost 24 hours. However, there is also a need to supplement wearable devices or implantable devices currently being developed.
착용형 생체신호 모니터링 기기의 경우 간소화 되고 소형화 되었다고는 하지만 착용한 상태에서 일상생활을 하는 것에 아직 어려움이 있으며, 또한 기기를 착용하여 측정한 데이터의 신원을 정확히 파악하기 어려운 단점을 가지고 있다. 체내 삽입형 기기의 경우, 신체 내부에 삽입을 하여야 하는 만큼 소재선택에 어려움이 있으며 인체와의 적합성을 고려하여야 하는 문제점이 있다. 또한 배터리 문제로 인하여 주기적으로 교체해주어야 하는 번거로움이 있다.
Wearable biosignal monitoring devices are said to have been simplified and miniaturized, but they still have difficulty in daily life while wearing them, and also have the disadvantage that it is difficult to accurately identify the identity of the data measured by wearing the devices. In the case of an implantable device in the body, it is difficult to select a material as it needs to be inserted into the body, and there is a problem in consideration of compatibility with the human body. In addition, there is a hassle that needs to be replaced periodically due to battery problems.
이러한 문제점들로 인하여 요즘은 신체에 부착하거나 삽입하는 것보다 환자가 편히 느낄 수 있도록 아무런 조작 없이 생체 신호를 측정하는 방법에 대해서 연구가 진행 되고 있다. 대표적인 예로 스마트폰 카메라를 이용한 심박동수 측정이나 산소포화도 측정이 있다. 카메라 영상을 이용한 생체데이터 측정은 환자로 하여금 별다른 조작 없이 생체 데이터를 측정할 수 있도록 한다. 이를 이용하여 실시간으로 환자를 감시할 수 있으며 환자의 급성질환에 대해서 즉각적으로 반응을 할 수 있다. 또한 지속적이고 꾸준한 생체데이터 측정이 가능한 바, 이는 환자의 상태에 대해 좀 더 정확하게 파악할 수 있도록 하며 환자에게 발생할 수 있는 질병의 예방에 큰 도움이 될 수 있다.
Due to these problems, research is currently being conducted on a method of measuring a biosignal without any manipulation so that a patient feels comfortable rather than attaching or inserting it on the body. Typical examples are a heart rate measurement using a smartphone camera or an oxygen saturation measurement. Biometric data measurement using a camera image allows a patient to measure biometric data without any manipulation. Using this, the patient can be monitored in real time and can respond immediately to the patient's acute disease. In addition, it is possible to continuously and continuously measure biometric data, which enables a more accurate understanding of the patient's condition and can be a great help in preventing diseases that may occur to the patient.
이러한 상황을 나타내는 것으로서, U-헬스케어 시스템이라는 이름으로 인터넷이나 모바일 등의 통신기술과 융합하여 시간과 장소에 제약 없이 이용자에게 건강에 대한 정보를 제공하는 시스템이 있다. 과거의 헬스케어 시스템은 특정 환자에 대한 치료를 목적으로 하였다면 이제는 개개인의 상태에 따라 일상적으로 이용자의 건강을 관리하는 영역으로 확대되고 있다. 이처럼 사용자의 확대에 따라서 U-헬스케어 시장은 매년 급속도로 성장하였으며, 헬스케어 시스템은 스마트폰과 함께 사물간 인터넷이 연결되어 정보를 교환하는 IoT 기술과 함께 실생활에 깊게 스며들고 있다.
In order to represent such a situation, there is a system that provides information about health to users without limitation in time and place by fusion with communication technology such as the Internet or mobile under the name of U-healthcare system. In the past, the healthcare system was expanded to the area of managing the health of users on a daily basis depending on the individual's condition, if it was intended to treat a specific patient. As such, the U-Healthcare market has grown rapidly every year as the number of users expands, and the healthcare system penetrates deeply into real life with IoT technology that exchanges information by connecting the Internet between objects together with a smartphone.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0118512호(발명의 명칭: 얼굴 인식을 통한 환자 상태 모니터링 시스템 및 이를 이용한 환자 상태 모니터링 서비스 제공 방법) 및 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0039113호(발명의 명칭: 생체 신호에 기초하여 컨텐츠를 처리하는 방법, 및 그에 따른 디바이스) 등이 개시된 바 있다.On the other hand, as prior art related to the present invention, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0118512 (invention name: patient condition monitoring system through face recognition and a method for providing a patient condition monitoring service using the same) and Republic of Korea Patent Publication 10-2015-0039113 (invention name: a method for processing content based on a biosignal, and a device accordingly) has been disclosed.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 신원을 파악할 수 있도록 하며, 커프 또는 ECG센서 없이 카메라를 통하여 혈압을 측정함으로써, 보다 쉽고 간편하게 사용자의 혈압 수치를 수집하고 처리할 수 있도록 하는 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the previously proposed methods, so that the user's identity can be identified, and by measuring blood pressure through the camera without a cuff or ECG sensor, the user's blood pressure value is more easily and conveniently It is an object of the present invention to provide a blood pressure monitoring method and system capable of identifying a user's identity to collect and process data.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법은,A blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to the features of the present invention for achieving the above object,
혈압 모니터링 방법으로서,As a blood pressure monitoring method,
(1) 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 단계;(1) recognizing a user's face in an image sequence collected through a camera;
(2) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 상기 사용자의 신원을 인증하는 단계;(2) authenticating the user's identity by comparing the face recognized in step (1) with a server database;
(3) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계;(3) generating coordinates for measuring heart rate based on the feature points of the face from the facial data recognized in step (1);
(4) 상기 단계 (3)에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계;(4) tracking the coordinates generated in step (3), and measuring the heart rate in the user's face;
(5) 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계; 및(5) measuring a user's heart rate at the body terminal; And
(6) 상기 단계 (4)에서 측정된 안면 심박동수와 상기 단계 (5)에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And (6) calculating the blood pressure using the time difference between the facial heart rate measured in step (4) and the body-end heart rate measured in step (5).
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in step (1),
이미지 시퀀스를 수집하기 위한 상기 카메라로서 웹캠(Webcam)을 사용할 수 있다.
A webcam (Webcam) can be used as the camera for collecting an image sequence.
바람직하게는, 상기 단계 (1)은,Preferably, the step (1),
(1-1) 카메라를 통하여 이미지를 수집하는 단계; 및(1-1) collecting images through a camera; And
(1-2) 상기 단계 (1-1)에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계를 포함할 수 있다.
(1-2) may include the step of selecting an image of the face portion from the image collected in step (1-1).
더 바람직하게는, 상기 단계 (1-2)에서는,More preferably, in step (1-2),
PCA(Principal Component Analysis)를 이용해서 얼굴 공통의 형태정보(Eigen face)를 형성하여, 상기 단계 (1-1)에서 수집된 이미지 중에서, 상기 형성된 얼굴 공통의 형태정보와 유사한 형태를 가지고 있는 부분을 사람의 안면 부분 이미지로 선별할 수 있다.
The face common shape information (Eigen face) is formed using PCA (Principal Component Analysis), and among the images collected in step (1-1), a portion having a shape similar to the common face shape information is formed. It can be selected as an image of the human face.
바람직하게는, 상기 단계 (2)는,Preferably, the step (2),
(2-1) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 단계;(2-1) extracting the feature points of the face recognized in step (1);
(2-2) EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 상기 단계 (2-1)에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 단계; 및(2-2) generating a bunch graph from geometric information of the feature points extracted in step (2-1) through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method; And
(2-3) 상기 단계 (2-2)에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 단계를 포함할 수 있다.
(2-3) Using the bunch graph generated in step (2-2), it may include the step of authenticating the user's identity.
더 바람직하게는, 상기 단계 (2-2)에서는,More preferably, in step (2-2),
가버(Gabor) 웨이블렛 함수를 통해 상기 특징점들의 가버(Gabor) 계수를 구하며, 각각의 특징점의 가버(Gabor) 계수들을 묶어 번치를 생성하고, 전체 안면의 특징점들의 번치를 모아 상기 번치 그래프를 생성할 수 있다.
The Gabor coefficients of the feature points are obtained through a Gabor wavelet function, the Gabor coefficients of each feature point are grouped to generate a bunch, and the bunch graphs of the entire facial feature points are collected to generate the bunch graph. have.
더 바람직하게는, 상기 단계 (2-3)에서는,More preferably, in step (2-3),
인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증할 수 있다.
A user's identity can be authenticated as a person corresponding to the most similar batch graph by comparing the similarity between the recognized batch graph of the user's face and the batch graphs existing in the database (DB).
더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2-3)에서는,Even more preferably, in step (2-3),
Point matching 기법 중에서 Non-rigid matching 기법을 이용하여 유사도를 비교할 수 있다.
Similarity can be compared using non-rigid matching among point matching techniques.
더더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2-3)에서는,Even more preferably, in step (2-3) above,
상기 Non-rigid matching 기법을 이용하기 위하여 Topology Preserving Relaxation Labeling(TPRL) 알고리즘을 사용할 수 있다.
To use the non-rigid matching technique, a Topology Preserving Relaxation Labeling (TPRL) algorithm can be used.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in step (3),
상기 추출된 특징점을 기반으로 사용자의 뺨에 해당하는 부분에 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성할 수 있다.
Based on the extracted feature points, coordinates for measuring heart rate may be generated in a portion corresponding to a user's cheek.
바람직하게는, 상기 단계 (4)는,Preferably, the step (4),
(4-1) BSS(Blind Source Separation)를 사용하여 상기 단계 (1)에서 선별된 안면 부분의 이미지로부터 독립인자분석(Independent Component Analysis: ICA) 알고리즘을 이용하여 독립인자를 추출하는 단계;(4-1) extracting independent factors using an independent component analysis (ICA) algorithm from the image of the facial part selected in step (1) using BSS (Blind Source Separation);
(4-2) 상기 단계 (4-1)에서 추출된 독립인자로부터, 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박동 상태를 측정하도록 하는 신호인 광용적맥파(Photoplethysmography: PPG) 신호를 추출하는 단계; 및(4-2) From the independent factor extracted in the step (4-1), the optical volume pulse wave (Photoplethysmography: PPG) which is a signal to measure the heart rate state by measuring the blood flow rate in the blood vessel using the optical properties of the biological tissue Extracting a signal; And
(4-3) 상기 단계 (4-2)에서 추출된 광용적맥파(PPG) 신호로부터 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
(4-3) measuring the heart rate of the user's face from the light volume pulse wave (PPG) signal extracted in step (4-2).
더 바람직하게는, 상기 단계 (4-1)에서는,More preferably, in step (4-1),
상기 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출할 수 있다.
Three independent factors can be extracted from the RGB channel of the camera.
더 바람직하게는, 상기 단계 (4-1)에서는,More preferably, in step (4-1),
상기 카메라의 COG(Cyan, Orange, Green) 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출할 수 있다.
Three independent factors can be extracted from the camera's COG (Cyan, Orange, Green) channels.
바람직하게는,Preferably,
상기 단계 (4)는,The step (4),
상기 단계 (3)에서 생성된 심박동수 측정을 위한 좌표의, 광학적 특성에 따른 색상변화를 이용하여 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정할 수 있다.
It is possible to measure the heart rate at the user's face using the color change according to the optical characteristics of the coordinates for measuring the heart rate generated in step (3).
바람직하게는, 상기 단계 (5)에서는,Preferably, in step (5),
상기 사용자의 신체말단부에 착용된 웨어러블 디바이스(Wearable device)를 통하여 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정할 수 있다.
The user's heart rate may be measured at the body terminal through a wearable device worn on the user's body terminal.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템은,In addition, according to the features of the present invention for achieving the above object, the blood pressure monitoring system capable of identifying the user's identity,
혈압 모니터링 시스템으로서,Blood pressure monitoring system,
카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 안면 인지부;A facial recognition unit that recognizes a user's face from the image sequence collected through the camera;
상기 안면 인지부에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 상기 사용자의 신원을 인증하는 신원 인증부;An identity authentication unit authenticating the user's identity by comparing the face recognized by the facial recognition unit with a database of a server;
상기 안면 인지부에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 좌표 생성부;A coordinate generator for generating coordinates for measuring heart rate based on facial feature points recognized from the facial data recognized by the facial recognition unit;
상기 좌표 생성부에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 안면 심박동수 측정부;A facial heart rate measuring unit tracking the coordinates generated by the coordinate generating unit and measuring a heart rate in the user's facial unit;
신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 신체말단 심박동수 측정부; 및A body-end heart rate measuring unit measuring a user's heart rate at the body end; And
상기 안면 심박동수 측정부에서 측정된 안면 심박동수와 상기 신체말단 심박동수 측정부에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 혈압 측정부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
It comprises a blood pressure measuring unit for calculating blood pressure by using the time difference between the facial heart rate measured by the facial heart rate measuring unit and the body terminal heart rate measured by the body terminal heart rate measuring unit.
바람직하게는, 상기 안면 인지부는,Preferably, the facial recognition unit,
카메라를 통하여 이미지를 수집하는 이미지 수집 모듈; 및An image collection module for collecting images through a camera; And
상기 이미지 수집 모듈에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 안면 이미지 선별 모듈을 포함할 수 있다.
It may include a facial image sorting module for sorting the image of the face portion from the image collected in the image collection module.
바람직하게는, 상기 신원 인증부는,Preferably, the identity authentication unit,
상기 안면 인지부에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 특징점 추출 모듈;A feature extraction module that extracts feature points of the face recognized by the face recognition unit;
EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 상기 특징점 추출 모듈에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 번치 그래프 생성 모듈; 및A bunch graph generation module that generates a bunch graph from geometric information of feature points extracted from the feature point extraction module through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method; And
상기 번치 그래프 생성 모듈에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 인증 모듈을 포함할 수 있다.
It may include an authentication module for authenticating the user's identity using the batch graph generated by the batch graph generation module.
더 바람직하게는, 상기 인증 모듈은,More preferably, the authentication module,
인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증하되,By comparing the similarity between the recognized batch graph of the user's face and the batch graphs existing in the database (DB), the user's identity is authenticated as the person corresponding to the highest similarity batch graph.
Point matching 기법 중에서 Non-rigid matching 기법을 이용하여 유사도를 비교할 수 있다.
Similarity can be compared using non-rigid matching among point matching techniques.
더더욱 바람직하게는, 상기 인증 모듈은,Even more preferably, the authentication module,
상기 Non-rigid matching 기법을 이용하기 위하여 Topology Preserving Relaxation Labeling(TPRL) 알고리즘을 사용할 수 있다.To use the non-rigid matching technique, a Topology Preserving Relaxation Labeling (TPRL) algorithm can be used.
본 발명에서 제안하고 있는 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법 및 시스템에 따르면, 사용자의 신원을 파악할 수 있도록 하며, 커프 또는 ECG센서 없이 카메라를 통하여 혈압을 측정함으로써, 보다 쉽고 간편하게 사용자의 혈압 수치를 수집하고 처리할 수 있도록 한다.According to the blood pressure monitoring method and system capable of identifying the user's identity proposed in the present invention, the user's identity can be identified, and blood pressure is measured through the camera without a cuff or ECG sensor, making it easier and simpler to measure the user's blood pressure. Collect and process them.
도 1은 기존의 환자 모니터링 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 소형화와 간소화된 착용형 생체신호 모니터링 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법을 도식화한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서, 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 단계 S200을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서, 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 안면 부위에 따른 안면부에서의 심박동수 측정 과정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 단계 S600을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템의 블럭도를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템에서, 안면 인지부의 블럭도를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템에서, 신원 인증부의 블럭도를 도시한 도면.1 is a view showing a conventional patient monitoring system.
2 is a view showing a miniaturized and simplified wearable biosignal monitoring system.
3 is a diagram illustrating a flow of a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the detailed flow of step S100 in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a step of selecting an image of the face, in the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a detailed flow of step S200 in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating a step S200 in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a process of extracting three independent factors from an RGB channel of a camera in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating a process of measuring a heart rate in a face part according to a face part in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
11 is a view illustrating a step S600 of a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
12 is a block diagram of a blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
13 is a block diagram of a facial recognition unit in a blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
14 is a block diagram of an identity authentication unit in a blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the present invention. However, in the detailed description of a preferred embodiment of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same or similar reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' to another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in between. Includes. In addition, "including" a component means that other components may be further included instead of excluding other components, unless otherwise stated.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 흐름을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법을 도식화한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법은, 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 단계(S100), 단계 S100에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증하는 단계(S200), 단계 S100에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계(S300), 단계 S300에서 생성된 좌표를 추적하여, 같은 부위의 색상변화를 이용하여 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계(S400), 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계(S500), 및 단계 S400에서 측정된 안면 심박동수와 단계 S500에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 단계(S600)를 포함하여 구현될 수 있다.
3 is a diagram illustrating a flow of a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention It is one drawing. 3 and 4, a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention comprises: recognizing a user's face in an image sequence collected through a camera (S100); Authenticating the user's identity by comparing the face recognized in S100 with the database of the server (S200), and generating coordinates for measuring the heart rate based on the feature points of the face from the face data recognized in step S100 ( S300), tracking the coordinates generated in step S300, measuring the heart rate at the user's face using the color change of the same part (S400), and measuring the user's heart rate at the body end (S500) ), and calculating the blood pressure using the time difference between the facial heart rate measured in step S400 and the body-end heart rate measured in step S500 (S600 ).
실시예에 따라서, 단계 S100에서는 이미지 시퀀스를 수집하기 위한 카메라로서 웹캠(Webcam)을 사용할 수 있다. 웹캠을 이용하는 경우, 인지된 안면 데이터로부터 얼굴영역을 정의한 뒤 심박동수를 측정할 수 있는바, 사용자 혼자 있는 경우뿐만 아니라 다수의 사람이 있는 상황에서도 카메라를 통한 심박동수 측정이 가능할 수 있다.
According to an embodiment, in step S100, a webcam (Webcam) may be used as a camera for collecting an image sequence. In the case of using a webcam, the heart rate can be measured after defining the face area from the recognized facial data, and thus it is possible to measure the heart rate through the camera not only when the user is alone, but also when there are a large number of people.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 단계 S100은, 카메라를 통해 이미지를 수집하는 단계(S110), 및 단계 S110에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계(S120)를 포함하여 구현될 수 있다.
5 is a view showing a detailed flow of step S100 in the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, step S100 of a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention includes collecting an image through a camera (S110 ), and from the image collected in step S110 It may be implemented by including the step of selecting the image of the face (S120).
단계 S120은, PCA(Principal Component Analysis)를 이용해서 얼굴 공통의 형태정보(Eigen face)를 형성하여, 단계 S110에서 카메라를 통해 수집된 이미지 중에서, 앞서 형성된 얼굴 공통의 형태정보와 유사한 형태를 가지고 있는 부분을 사람의 안면 부분 이미지로 선별하는 단계일 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 단계 S120에서는, PCA를 이용해서 Eigen face(얼굴 공통의 형태 정보)를 형성하여 입력 영상 중에서 이와 유사한 형태를 가지고 있는 부분을 사람의 얼굴이라고 지정하여 추적할 수 있다.
In step S120, the face common shape information is formed using PCA (Principal Component Analysis), and among the images collected through the camera in step S110, the face common shape information is similar. It may be a step of selecting a part as an image of the face of a person. In more detail, in step S120, an Eigen face (common face shape information) is formed using PCA to designate and trace a portion of the input image having a similar shape as a human face.
단계 S120에서, 단계 S110에서 카메라를 통해 수집된 이미지 중에서, 형성된 얼굴 공통의 형태정보와 유사한 형태를 가지고 있는 부분을 사람의 안면 부분 이미지로 선별한다는 것은, 보다 구체적으로, 얼굴 공통의 형태정보로부터 눈, 코, 입과 같은 특징적 부위의 형태를 특정한 후, 수집된 이미지 중에서 특징적 부위에 대응하는 부분을 판별하여, 대응되는 유사도가 높은 영역을 사람의 얼굴(안면) 부분 이미지로 선별하는 것일 수 있다.
In step S120, in the step S110, among the images collected through the camera, selecting a part having a shape similar to the common face shape information formed as a face image of a person, more specifically, the eye from the face common shape information After determining the shape of the characteristic parts such as, nose and mouth, the part corresponding to the characteristic part among the collected images may be determined, and a corresponding high similarity area may be selected as a part image of the face of the person.
한편, PCA는 평균과 분산까지의 통계적 성질을 이용한 2차 통계적 기법이다. PCA는 입력 자료에 대하여 최대공분산의 각 방향을 가리키는 직교 정규화된 일련의 축들의 집합을 찾는다. 이는 입력 자료의 가장 중요한 축들을 찾아 효율적으로 자료의 차원을 줄일 수 있는 장점을 갖게 된다. 그러나 PCA는 2차 통계 자료만을 가용하기 때문에 영상에서 가장 기본적인 특징을 나타내기 어렵다.
On the other hand, PCA is a secondary statistical technique that uses statistical properties up to average and variance. The PCA finds a set of orthogonal normalized series of axes pointing in each direction of the maximum covariance to the input data. This has the advantage of finding the most important axes of the input data and efficiently reducing the dimension of the data. However, since PCA only uses secondary statistical data, it is difficult to display the most basic features in the image.
주어진 자료를 x라 놓고, n개의 관찰된 표본이 있다면 x를 x=[x1, x2, …, xn] 과 같이 정의 할 수 있다. 이 때 x의 각 표본 xi는 해당 표본을 구성하는 xi=[xi(1), xi(2), …, xi(m)]T와 같이 m개의 데이터로 구성되어 있고, 이때 T는 행렬의 전치를 나타내며 얼굴 영상의 경우에는 m 값은 해당 얼굴의 픽셀 수가 되며 1차원 벡터로 나타낼 수 있다.
Let x be the given data, and if there are n observed samples, x is x=[x 1 , x 2 ,… , x n ]. In this case, each sample x i of x is x i =[x i (1), x i (2), ... , x i (m)] is composed of m data, such as T , where T represents the transpose of the matrix, and in the case of a face image, the m value is the number of pixels of the face and can be represented as a one-dimensional vector.
PCA로 데이터를 표현하는 방법은 다음과 같다. PCA로 데이터가 표현되는 것을 R이라 놓으면, 이 때 각 행이 원래 데이터의 표본에 매칭된다. 고유벡터가 열로 들어 있는 행렬을 V라고 하였을 때, R=XTV로 R을 구할 수 있다. 고유벡터 V가 대칭적이고, 직교 정규화되어 있으므로 VVT=1의 성질을 가지며, 역으로 데이터를 변환하는 것은 XT=RVT와 같이 구할 수 있다.
The method of expressing data in PCA is as follows. If R is the one where the data is represented by PCA, then each row matches a sample of the original data. When V is a matrix containing eigenvectors as columns, R can be obtained by R=X T V. Since the eigenvector V is symmetric and orthogonally normalized, it has the property of VV T =1, and inversely transforming data can be obtained as X T =RV T.
PCA를 적용하여 얻은 특징 벡터 공간은 영상의 조명변화와 얼굴의 표정변화 등의 특징이 포함되어 있어 인식률이 떨어지게 된다. 이점을 고려하며 PCA를 통하여서는 얼굴의 대략적 위치만을 가져오며, 그 위치 안에서 특징점을 추출하여 특징점 비교를 이용하여 얼굴 인식을 함으로 인식률을 높일 수 있다.
The feature vector space obtained by applying PCA includes features such as changes in the lighting of the image and changes in the expression of the face, and thus the recognition rate decreases. Taking this into consideration, only the approximate location of the face is brought through the PCA, and the recognition rate can be increased by extracting the feature points within the location and performing facial recognition using feature point comparison.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계(S120)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 얼굴 이미지로부터 Eigen face(얼굴 공통의 형태정보)를 형성하며, 수집된 이미지 중에서, 앞서 형성된 얼굴 공통의 형태정보와 유사한 형태를 가진 부분을 안면으로 인지하여 안면 부분 이미지로 선별할 수 있다.
6 is a view for explaining a step (S120) of screening the image of the face portion in the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the Eigen face (common face shape information) is formed from various face images, and among the collected images, a face having a shape similar to the previously formed face common shape information is recognized as the face part. You can select by image.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 단계 S200은, 단계 S100에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증할 수 있다. 실시예에 따라서, 단계 S200은, 단계 S100에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 단계(S210), EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 단계 S210에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 단계(S220), 및 단계 S220에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 단계(S230)를 포함하여 구현될 수 있다.
7 is a view showing a detailed flow of step S200 in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, step S200 of the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention can authenticate the user's identity by comparing the face recognized in step S100 with the database of the server. have. According to an embodiment, step S200 extracts feature points of the face recognized in step S100 (S210 ), and generates a bunch graph from geometric information of feature points extracted in step S210 through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method. Step (S220), and using the batch graph generated in step S220 may be implemented, including the step of authenticating the user's identity (S230).
단계 S210에서는, 단계 S100에서 인지된 안면의 특징점을 추출할 수 있다. 얼굴 인식 방법은 보통 이미지의 전체 (픽셀) 정보를 이용하기 때문에, 얼굴 이미지의 한 국소부분의 조그마한 조명, 자세, 표정 변화라도 인식 알고리즘에 영향을 미치게 되어 조명, 자세, 표정 변화 등에 덜 강인하다. 반면에 모델 기반 얼굴 인식 방법은 조명, 자세, 표정 변화를 감안하여 모델을 구성할 수 있으므로, 인식 시에 이러한 요인에 의한 영향을 줄일 수 있다. 모델 구성 시에 이용되는 특징 벡터로는 가버(Gabor) 특징 벡터(얼굴 이미지 특징점에 대해 가버 웨이블렛 커널을 컨볼루션하여 얻어진 계수)가 조명, 자세, 표정 변화에 대해 영향을 적게 받는다.
In step S210, the feature points of the face recognized in step S100 may be extracted. Since the face recognition method usually uses the entire (pixel) information of the image, even small lighting, posture, and facial expression changes of one local part of the face image affect the recognition algorithm and are less robust to lighting, posture, and facial expression changes. On the other hand, the model-based face recognition method can construct a model in consideration of lighting, posture, and facial expression changes, so that the influence of these factors upon recognition can be reduced. As a feature vector used in constructing the model, a Gabor feature vector (coefficient obtained by convolution of the Gabor wavelet kernel with respect to the face image feature point) is less affected by lighting, posture, and facial expression changes.
가버(Gabor) 특징 벡터를 이용한 대표적인 얼굴 인식 방법에는 EBGM(Elastic Bunch graph matching)이 있다. EBGM에 의한 얼굴 인식 방법은 얼굴의 특징점들을 찾은 후 이 특징점들에서 가버 계수를 구하고 이를 이용하여 얼굴 인식을 수행한다. 이미지 기반 얼굴 인식 기법은 전체 이미지 정보를 사용하기 때문에 변화하는 환경에 대응하지 못하는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위해 지역 정보를 사용하는 특징 벡터 기반 기법인 EBGM을 사용할 수 있다. EBGM은 눈, 코, 입과 같은 얼굴의 기하학적인 정보인 특징점에서 Gabor 계수를 구하고, 이 Gabor 계수들 간의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 사람을 인증하는 방식으로 이루어진다.
A representative face recognition method using a Gabor feature vector is EBGM (Elastic Bunch graph matching). In the face recognition method by EBGM, after finding the feature points of the face, Gabor coefficients are obtained from these feature points and face recognition is performed using the feature points. The image-based face recognition technique has a disadvantage of not being able to cope with the changing environment because it uses the entire image information. To compensate for this, EBGM, a feature vector-based technique that uses local information, can be used. EBGM is achieved by obtaining Gabor coefficients from feature points that are geometric information of the face such as eyes, nose, and mouth, and comparing the similarities between the Gabor coefficients to authenticate the person with the highest similarity.
EBGM은 가버 웨이블렛 함수를 통해 이미지에서의 국부적인 주파수 특징만을 검출해 낼 수 있다. 가버 웨이블렛 필터를 이용하여 실수부와 허수부로 나누어 각각을 이산화하여, 가버 웨이블렛 마스크를 만들고 얼굴 영상에서의 특징점의 영역의 픽셀값들과 상승 적분하여 얻어진 계수들을 구한다.
The EBGM can detect only the local frequency characteristics in the image through the Gabor wavelet function. The Gabor wavelet filter is used to divide each into real parts and imaginary parts to discretize each, to make a Gabor wavelet mask, and to obtain coefficients obtained by ascending and integrating pixel values of regions of feature points in the face image.
단계 S220에서는, EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 단계 S210에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성할 수 있다. 여기서, 각 특징점에서 얻어진 계수들을 가버 젯이라고 하며, 가버 젯의 묶음을 번치라고 한다. 전체 얼굴 특징점들 각각의 번치의 모음이 번치 그래프이다. 보다 구체적으로, 단계 S220에서는, M개의 모델 이미지들에 대해서, 얼굴에 해당하는 부분을 찾은 다음 얼굴 자세를 똑바로 하여 얼굴 크기를 동일한 크기로 하는 정규화를 수행한 후, 정규화된 얼굴에서 각각의 특징점들을 검출하고 이 각각의 특징점들에 대한 가버 젯을 구할 수 있다. 이 때, M개의 모델 이미지 각각에서의 해당 특징점에서 얻어진 M개의 가버 젯, M개의 각 모델 이미지에서의 해당 특징점의 좌표 및 해당 특징점의 평균 위치를 묶은 것이 해당 특징점에서의 가버 번치(Gabor Bunch)가 되며, v개의 특징점들에서의 모든 가버 번치들의 집합을 모델 번치 그래프(Model Bunch Graph)라 한다. 모델 번치 그래프의 개념은 EBGM에서 도입되었다.
In step S220, a bunch graph may be generated from geometric information of feature points extracted in step S210 through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method. Here, the coefficients obtained at each feature point are called a Gabor jet, and a bundle of Gabor jets is called a bunch. The batch of each bunch of facial feature points is a bunch graph. More specifically, in step S220, after finding the part corresponding to the face for the M model images, and performing a normalization to make the face size the same size by straightening the face posture, each feature point in the normalized face It is possible to detect and obtain a Gabor jet for each of these feature points. At this time, the M Gabor jet obtained from the corresponding feature points in each of the M model images, the coordinates of the corresponding feature points in each of the M model images, and the average position of the corresponding feature points are combined to obtain Gabor Bunch at the corresponding feature points. The set of all Gabor bunches at v feature points is called the Model Bunch Graph. The concept of a model bunch graph was introduced in EBGM.
모델 번치 그래프는 사용자의 신원을 인증하는 단계 S230에서 사용될 수 있다. EBGM에서 사용되는 특징점 추출은 모델 번치 그래프의 수와 종류에 많은 영향을 받을 수 있다. 그렇기 때문에 모델 번치 그래프는 다양한 성별과 나이, 조명, 포즈, 표정을 고려하여 만들어야 한다. 즉, 모델 번치 그래프를 만드는데 사용되는 모델 이미지는, 다양한 포즈, 표정과 조명을 반영하여 고르게 선정하여야(randomly distributed) 각종 다양한 얼굴 이미지에 대해서 얼굴 특징점들의 검출이 잘될 수 있다.
The model bunch graph may be used in step S230 of authenticating the user's identity. Feature point extraction used in EBGM can be greatly influenced by the number and type of model batch graphs. For this reason, the model bunch graph should be made considering various genders and ages, lighting, poses, and facial expressions. That is, the model image used to create the model bunch graph must be selected evenly (randomly distributed) by reflecting various poses, expressions, and lighting, so that facial feature points can be well detected for various various face images.
단계 S230에서는, 단계 S220에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증할 수 있다. 보다 구체적으로는, 인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증할 수 있다.
In step S230, the identity of the user may be authenticated using the batch graph generated in step S220. More specifically, a user's identity may be authenticated as a person corresponding to the most similar batch graph by comparing the similarity between the recognized batch graph of the user's face and the batch graphs existing in the database DB.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 단계 S200을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 인지된 안면으로부터 특징점을 추출하게 되면, 가버 웨이블렛 함수를 통해 특징점들의 가버(Gabor) 계수를 구하며, 각각의 특징점에서 얻어진 계수들을 묶어 번치를 생성하고, 전체 안면의 특징점들의 번치를 모아 번치 그래프를 생성할 수 있다. 나아가, 사용자의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들을 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증할 수 있다.
8 is a diagram illustrating a step S200 in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 8, when the feature points are extracted from the recognized face, Gabor coefficients of the feature points are obtained through a Gabor wavelet function, bundles of coefficients obtained at each feature point are generated, and a feature point of the entire face You can create a bunch graph by collecting bunches of them. Furthermore, the user's identity can be authenticated as a person corresponding to the most similar batch graph by comparing the user's batch graph and the batch graphs existing in the database DB.
Point matching 기법은 컴퓨터비전과 패턴 인식 분야에서 가장 광범위하게 쓰이는 비교 기법이다. Point matching은 크게 두 가지로 분류 할 수 있는데, 이미지 시퀀스에서 추출한 목표 오브젝트의 변형도에 따라 rigid matching 과 non-rigid matching으로 나눌 수 있다. Non-rigid matching은 rigid matching 과 비교하였을 때 훨씬 복잡하다.
Point matching is the most widely used comparison technique in computer vision and pattern recognition. Point matching can be classified into two types, rigid matching and non-rigid matching depending on the degree of deformation of the target object extracted from the image sequence. Non-rigid matching is much more complicated than rigid matching.
Non-rigid matching의 경우 각 특징점 사이의 관계도가 목표 오브젝트의 변형도에 따라 변화폭이 심하여 비교하기에 어려움이 있다. 얼굴 특징점의 경우 표정이나 각도에 따라 변화폭이 심하여 매우 심한 non-rigid matching에 해당하며, 이를 해결하기 위해서는 효과적인 non-rigid matching 알고리즘이 필요하다.
In the case of non-rigid matching, it is difficult to compare the relationship between each feature point due to the large variation depending on the degree of deformation of the target object. In the case of facial feature points, it is very severe non-rigid matching due to a large variation depending on the expression or angle, and an effective non-rigid matching algorithm is needed to solve this.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는, 효과적인 신원 확인을 위해서 특징점 비교에 Robust Point Matching-preserving Local Neighborhood Structure(RPM-LNS) 알고리즘을 변형한 Topology Preserving Relaxation Labeling(TPRL) 알고리즘을 사용 하여 point matching을 할 수 있다.
In a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention, Topology Preserving Relaxation Labeling (TPRL) is a modified Robust Point Matching-preserving Local Neighborhood Structure (RPM-LNS) algorithm for feature point comparison for effective identification. ) You can do point matching using an algorithm.
단계 S300은, 단계 S100에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계이다. 단계 S300에서 심박동수 측정을 위한 좌표 생성을 위해 기반으로 삼는 안면의 특징점이란, 단계 S200에 의해 사용자의 신원을 인증하는 단계에서 추출된 특징점일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법은, 추출된 특징점을 기반으로 사용자의 뺨에 해당하는 부분에 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성할 수 있다.
Step S300 is a step of generating coordinates for measuring a heart rate based on the feature points of the face from the facial data recognized in step S100. The feature point of the face, which is used as the basis for generating coordinates for measuring the heart rate in step S300, may be a feature point extracted in the step of authenticating the user's identity in step S200. A blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention may generate coordinates for measuring a heart rate on a portion corresponding to a user's cheek based on the extracted feature points.
얼굴에서 모세혈관이 밀집하여 있는 부위로는 이마와 뺨이 있다. 이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는 측정부위로 이마와 뺨 두 부위가 바람직하나, 사람에 따라 머리카락이 이마를 가리는 경우가 발생하기 때문에 뺨에 해당하는 부분에 안면부에서의 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법은, 추출된 특징점을 기반으로 사용자의 뺨에 해당하는 부분에 안면부에서의 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성할 수 있다.
On the face, dense areas of capillaries include the forehead and cheeks. Accordingly, in the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, two areas of the forehead and cheeks are preferable as the measurement site, but according to a person, hair may cover the forehead. It is desirable to generate coordinates for measuring the heart rate at the face in the portion. That is, the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention may generate coordinates for measuring the heart rate at the facial part in a portion corresponding to the user's cheek based on the extracted feature points.
사용자의 뺨에 해당하는 부분에 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계를 보다 구체적으로 살펴보면, 얼굴의 특징점을 추출하였을 때 콧볼을 n(t), 귀를 e(t), 입가를 m(t)라 할 수 있다. 이 n(t), e(t), m(t) 세 점으로 이루어진 삼각형의 무게중심을 G(x,y)라 하며 이 점을 중심점으로 10×10 픽셀에서 값을 추출하여 평균을 취할 수 있다.Looking at the step of generating the coordinates for measuring the heart rate on the part corresponding to the user's cheek in more detail, when extracting the feature points of the face, n(t) for the nostrils, e(t) for the ears, m(t) for the mouth ). The center of gravity of a triangle consisting of three points, n(t), e(t), and m(t) is called G(x,y).At this point, the value can be extracted from 10×10 pixels and averaged. have.
단계 S400은, 단계 S300에서 생성된 좌표를 추적하여, 같은 부위의 색상변화를 이용하여 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법은, 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박동 상태를 측정하는 PPG(Photoplethysmography) 측정을 통하여, 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정할 수 있다. 즉, 실시예에 따라서, 단계 S400은, BSS(Blind Source Separation)를 사용하여 단계 S100에서 선별된 안면 부분의 이미지로부터 독립인자분석(Independent Component Analysis: ICA) 알고리즘을 이용하여 독립인자를 추출하는 단계, 추출된 독립인자로부터, 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박동 상태를 측정하도록 하는 신호인 광용적맥파(Photoplethysmography: PPG) 신호를 추출하는 단계, 및 추출된 광용적맥파(PPG) 신호로부터 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.
Step S400 may be a step of tracking the coordinates generated in step S300 and measuring the heart rate in the user's face using color change of the same area. According to an embodiment of the present invention, a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity is measured through a PPG (Photoplethysmography) that measures a heart rate by measuring blood flow through a blood vessel using optical characteristics of biological tissue, and the user's facial part. Heart rate in can be measured. That is, according to the embodiment, step S400, using a BSS (Blind Source Separation) using the independent factor analysis (Independent Component Analysis (ICA)) algorithm from the image of the face portion selected in step S100 to extract the independent factor , Extracting a photoplethysmography (PPG) signal, which is a signal to measure a heartbeat state by measuring the blood flow rate in blood vessels using the optical characteristics of biological tissues from the extracted independent factors, and the extracted optical volume pulse wave It may be implemented by including the step of measuring the heart rate in the face of the user from the (PPG) signal.
보다 구체적으로는, BSS(Blind Source Separation)를 사용하여 단계 S100에서 선별된 안면 부분의 이미지로부터 독립인자분석(Independent Component Analysis: ICA) 알고리즘을 이용하여 독립인자를 추출하는 단계에서는, 보다 구체적으로는, 카메라의 RGB 채널 또는 COG 채널 중 적어도 하나로부터 독립인자를 추출할 수 있다.
More specifically, in the step of extracting the independent factor using an independent component analysis (ICA) algorithm from the image of the face portion selected in step S100 using BSS (Blind Source Separation), more specifically , Independent factors can be extracted from at least one of a camera's RGB channel or COG channel.
심박동수, 호흡률과 같은 생체신호는 일반 카메라와 적절한 조명만으로 측정할 수 있다. 또한, 카메라를 통한 생체신호 측정에 있어서 얼굴은 광용적맥파(Photoplethysmography: PPG) 신호를 추출하기 좋은 부위이다. 이 때, RGB 채널을 통하여 측정할 경우 녹색 채널이 적색이나 청색 채널 보다 심박동수와 호흡률을 측정하기에 적합할 수 있다. 이는 혈액의 발색요인이 되는 헤모글로빈과 산화 헤모글로빈의 광 흡수 파장이 520~580 ㎚이며 이 주파수는 카메라의 녹색 필터의 주파수 대역폭에 속하기 때문이다.
Biological signals such as heart rate and breathing rate can be measured only with a normal camera and proper lighting. In addition, in biosignal measurement through a camera, the face is a good site for extracting a photoplethysmography (PPG) signal. At this time, when measuring through the RGB channel, the green channel may be more suitable for measuring the heart rate and respiratory rate than the red or blue channel. This is because the light absorption wavelengths of hemoglobin and oxidized hemoglobin, which are factors for the development of blood, are 520-580 nm, and this frequency belongs to the frequency bandwidth of the green filter of the camera.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는, Blind Source Separation(BSS)을 사용하여 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립 인자를 추출할 수 있다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, Blind Source Separation(BSS)을 사용하여 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립 인자를 추출할 수 있다. 또한, 이 과정에서 독립인자분석 (Independent component Analysis: ICA) 알고리즘을 이용할 수 있다. 이렇게 추출된 세 개의 독립 인자 중 하나로부터 PPG(Photoplethysmography)를 추출할 수 있다.
In a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention, three independent factors can be extracted from the RGB channel of the camera using Blind Source Separation (BSS). 9 is a diagram illustrating a process of extracting three independent factors from an RGB channel of a camera in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 9, three independent factors can be extracted from the RGB channel of the camera using Blind Source Separation (BSS). In addition, an independent component analysis (ICA) algorithm can be used in this process. PPG (Photoplethysmography) can be extracted from one of the three independent factors.
독립 성분 분석(Independent Component Analysis: ICA)은 다변량의 신호를 통계적으로 독립적인 하부 성분으로 분리하는 계산 방법이다. 각 성분은 비-가우스성(Non-Gaussianity) 신호로서 서로 통계적 독립을 이루는 성분으로 구성되어 있다. 독립 성분 분석은 블라인드 신호를 분리하는 특별한 방법일 수 있다.
Independent Component Analysis (ICA) is a computational method for separating multivariate signals into statistically independent subcomponents. Each component is a non-Gaussianity signal and is composed of components that are statistically independent from each other. Independent component analysis can be a special method of isolating blind signals.
독립성의 가정이 옳다면, 혼합 신호의 독립 성분 분석은 좋은 결과를 도출할 수 있다. 혼합 신호가 아닌 경우에도, 분석을 위해 동일한 방법을 사용할 수 있다. 전형적인 독립 성분 분석의 응용으로, 실내에서 녹음 된 여러 사람의 대화에서 특정 인물의 목소리를 빼내는 음원 분리가 있다. 일반적으로 지연이나 반응이 없다고 가정하면 문제가 단순화된다. 고려해야 할 중요한 점은 N개의 자원이 있는 경우 개별을 분리하려면 적어도 N개의 관측 장치(마이크 등)가 필요하다. 이 통계적 기법은 예측되는 성분의 통계적 독립성을 최대화하도록 그 독립 성분(요소, 잠재적 변수, 소스 등)을 찾아낼 수 있다. 중심 극한 정리에 따르면, 비-가우스성(Non-Gaussianity)은 성분의 독립성을 측정하는 하나의 방법이다. 또한, 상호 정보량도 신호 간의 독립성을 측정하는 척도가 된다. 독립 성분 분석의 전형적인 알고리즘은 복잡성을 줄이기 위한 전 단계로서 중심화(centering), 백색화(whitening), 차원 감소(dimensionality reduction) 등의 과정이 필요하다. 백색화와 차원 감소는 주 성분 분석(Principal Component Analysis)과 특이 값 분해(Singular value decomposition)로 한다. 독립 성분 분석의 알고리즘으로는 Infomax, FastICA, JADE 등이 있다. 독립 성분 분석은 블라인드 신호 분리에 중요하며 구체적인 응용이 얼마든지 있을 수 있다.
If the assumption of independence is correct, independent component analysis of the mixed signal can yield good results. Even for non-mixed signals, the same method can be used for analysis. As a typical independent component analysis application, there is a separation of sound sources that subtract the voice of a specific person from conversations of several people recorded indoors. In general, assuming there is no delay or response, the problem is simplified. An important point to consider is that if there are N resources, at least N observation devices (such as microphones) are needed to separate the individuals. This statistical technique can find the independent components (elements, potential variables, sources, etc.) to maximize the statistical independence of the predicted components. According to the central limit theorem, non-Gaussianity is one way to measure component independence. In addition, the amount of mutual information is also a measure of independence between signals. A typical algorithm for independent component analysis is a whole step to reduce complexity, and requires processes such as centering, whitening, and dimensionality reduction. Whitening and dimensionality reduction are performed by principal component analysis and singular value decomposition. Independent component analysis algorithms include Infomax, FastICA, and JADE. Independent component analysis is important for blind signal separation and may have any specific application.
카메라를 이용한 생체데이터 측정에는 RGB 채널을 사용하는 것보다 COG(cyan, orange and green) 채널을 이용하는 것이 더 적합할 수 있다. COG 채널의 경우, 각각의 채널이 Cyan(470~570㎚), Green(520~620㎚) 그리고 Orange(530~630㎚)로서, 이는 헤모글로빈과 산화 헤모글로빈의 광흡수 파장과 더 많이 겹치기 때문이다.
For bio data measurement using a camera, it may be more suitable to use a cyan, orange and green (COG) channel than an RGB channel. In the case of COG channels, each channel is Cyan (470-570 nm), Green (520-620 nm), and Orange (530-630 nm) because it overlaps more with the light absorption wavelengths of hemoglobin and oxidized hemoglobin.
최근 여러 연구가 진행됨에도 불구하고 생체 데이터 측정 시에는 여러 가지 문제점이 존재하는데, 그 중 가장 빈번하게 생기는 문제점은 조명상태와 측정대상의 움직임에 따라 측정값이 민감하게 변하는 것이다. 특히, 측정대상자의 회전의 경우 색을 측정하는 좌표가 크게 변경되므로 지속적인 측정에 어려움이 있다. 따라서 시스템을 개발하는데 있어 조도 변화를 상쇄할 수 있으며 측정대상의 움직임이 있더라도 지속적으로 측정이 가능한 시스템 개발이 필요하다.
Although several studies have been conducted in recent years, there are various problems in measuring bio-data, and the most frequently occurring problem is that the measured value is sensitively changed according to the lighting condition and the movement of the measurement object. In particular, in the case of rotation of the measurement object, since the coordinates for measuring the color are greatly changed, there is difficulty in continuous measurement. Therefore, in developing the system, it is necessary to develop a system that can compensate for changes in illuminance and continuously measure even if there is movement of the measurement object.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서 단계 S400은, 단계 S300에서 생성된 심박동수 측정을 위한 좌표의, 광학적 특성에 따른 색상변화를 이용하여 사용자의 심박동수를 측정하는 것일 수 있다. 이 때, 심박동수 측정을 위한 좌표는, 앞서 살펴본 것과 같은 방법으로 사용자의 뺨에 해당하는 부분에 생성된 좌표에 해당할 수 있다.
In a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention, step S400 measures a user's heart rate using color changes according to optical characteristics of coordinates for measuring the heart rate generated in step S300. It may be. At this time, the coordinates for measuring the heart rate may correspond to the coordinates generated in the portion corresponding to the user's cheek in the same manner as described above.
광학적 특성에 따른 색상변화를 이용하여 심박동수를 측정하는 것은, 기본적으로 카메라를 이용하여 심박동수를 측정하는 것이다. 감지된 얼굴 영역에서 카메라를 이용하여 심박동수를 측정하는 방법은 기본적으로 PPG 측정 원리와 같다.
Measuring the heart rate using color change according to the optical characteristics is basically to measure the heart rate using a camera. The method of measuring the heart rate using the camera in the detected face area is basically the same as the PPG measurement principle.
일반적으로, PPG측정에 사용되는 센서는 광센서 즉, 광을 전하로 변환시키는 소자로, 광전변환소자가 센서라 할 수 있으며, 포토 다이오드가 주로 사용될 수 있다. 렌즈를 통해서 들어온 광이 광전변환소자에 전달되면 여기서 광이 전하로 변환되며, 이 변환된 전하는 전하결합소자를 통해서 각 픽셀 위치의 광의 세기를 DSP을 통하여 중앙처리장치로 전달되어 화상을 구현한다. 과거에는 물체의 빛을 감지하는 방식이었으나, 지금은 기계에서 광원을 제공한 뒤, 빛이 부딪혀 반사되어 오는 것을 토대로 그 물체의 정보를 얻는 방식을 사용할 수 있다. 이러한 원리를 이용하는 광용적맥파는 특정 파장대역의 빛을 인체에 조사하고 반사 또는 투과된 광을 검출한 신호로 심장 박동에 따라 발생하는 맥동성분을 나타내는 신호이다.
Generally, a sensor used for PPG measurement is an optical sensor, that is, an element that converts light into electric charge, and a photoelectric conversion element may be referred to as a sensor, and a photodiode may be mainly used. When light entering through the lens is transmitted to the photoelectric conversion element, the light is converted into electric charge, and the converted charge transfers the intensity of light at each pixel position to the central processing unit through the DSP through the charge-coupled element to realize an image. In the past, it was a method of sensing the light of an object, but now it is possible to use a method of obtaining information about the object based on the light being hit and reflected after the light source is provided by the machine. The light volume pulse wave using this principle is a signal that irradiates light of a specific wavelength band to the human body and detects reflected or transmitted light, and is a signal representing a pulsating component generated according to a heartbeat.
PPG 측정은 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박동수를 추정하는 방법일 수 있다. PPG는 말초혈관으로 혈액이 흐를 때 심장의 이완기와 수축기 사이에 혈액의 흐름이 느려지는데, 이는 혈관 내 투명도의 변화를 일으키며 이 투명도 변화를 감지하는 것을 기본으로 한다. 이러한 형상은 신체의 말초조직 얼굴이나 손가락 귓볼 등에서 확실히 측정할 수 있으며 일반 PPG 측정의 경우 손가락을 이용하여 측정한다.
PPG measurement may be a method of estimating the heart rate by measuring the blood flow rate in a blood vessel using optical properties of biological tissue. PPG slows the flow of blood between the diastolic and systolic stages of the heart when blood flows to the peripheral blood vessels, which causes a change in the transparency of the blood vessels and is based on detecting this change in transparency. These shapes can be measured reliably on the face of the body's peripheral tissues or fingers, and in the case of general PPG measurement, they are measured using fingers.
이와 같은 원리를 얼굴에 적용할 경우, 심박동 상태에 따라 얼굴 피부의 혈관내 혈류량 또한 마찬가지로 변화할 것이며, 이를 카메라를 통하여 측정하여 분석함으로써 심박동 상태를 추정할 수 있다.
When this principle is applied to the face, the blood flow in the blood vessels of the facial skin will also change according to the heartbeat state, and the heartbeat state can be estimated by measuring and analyzing it through a camera.
카메라를 이용한 심박동수 측정에서는, 카메라를 향한 사람의 얼굴을 녹화하여 분석함으로써 PPG 신호 p(t)를 추출한다. 녹화한 영상은 신호의 세기에 따라 각 프레임별로 V(x,y,t)의 형태로 나타낸다. 각각의 비디오 프레임은 얼굴로부터 반사되어 나온 빛을 각각의 x,y 좌표에 픽셀값으로 저장하며, 카메라 센서가 여러 가지 색상을 측정하는 경우(e.g. red, green, blue) 한 프레임에 색상채널 별로 분리된 여러 개의 데이터 값을 얻을 수 있다(e.g. Vr(x,y,t), Vg(x,y,t), Vb(x,y,t)). 또한 녹화한 영상의 V(x,y,t) 또한 조명의 세기와 피부의 반사율의 두 가지 요소로 구성되어 있을 수 있다(V(x,y,t)=I(x,y,t)R(x,y,t)).
In the heart rate measurement using a camera, a PPG signal p(t) is extracted by recording and analyzing a person's face toward the camera. The recorded image is represented in the form of V(x,y,t) for each frame according to the signal strength. Each video frame stores the light reflected from the face as pixel values in each x and y coordinates, and when the camera sensor measures several colors (eg red, green, blue), it is separated into color channels in one frame. You can get multiple data values (eg V r (x,y,t), V g (x,y,t), V b (x,y,t)). In addition, V(x,y,t) of the recorded image may also be composed of two elements: the intensity of illumination and the reflectance of the skin (V(x,y,t)=I(x,y,t)R) (x,y,t)).
조명의 세기 I(x,y,t)는 얼굴에 비춰지는 모든 빛을 나타낸다. 카메라를 이용한 심박동수 측정 시에는 측정 부위에 일정한 조명의 세기가 필요하다. 피부의 반사율 R(x,y,t)은 피부로부터 반사된 빛의 세기를 나타내는데 이는 피부표면의 반사와 피하조직의 반사, 이 두 종류의 반사로 이루어져 있다.
The intensity of illumination I(x,y,t) represents all the light shining on the face. When measuring the heart rate using a camera, a constant intensity of illumination is required at the measurement site. The reflectance of the skin R(x,y,t) represents the intensity of light reflected from the skin, which consists of two types of reflection: reflection of the skin surface and reflection of the subcutaneous tissue.
추출된 신호의 세기 V(x,y,t)에서 혈류량이 일정하다고 할 수 있을 만큼 작은 영역(Regions of interests : ROIs)으로 나누어 주며 R로 나타내어 준다. 이때 yi(t)는 시간 t에 따른 ROI Ri의 픽셀값의 평균값이며, i는 R의 인덱스 값이다. 또한 ROI Ri의 빛의 세기 I(x,y)는 일정하며 Ii로 나타낼 경우 yi(t)는 yi(t)=Ii(ai×p(t)+bi)+qi(t)와 같이 나타낼 수 있다.
At the intensity V(x,y,t) of the extracted signal, it is divided into regions (regions of interests: ROIs) that are small enough to have a constant blood flow, and is represented by R. Here, y i (t) is an average value of pixel values of ROI R i over time t, and i is an index value of R. Also, the light intensity I(x,y) of ROI R i is constant, and when expressed as I i , y i (t) is y i (t)=I i (a i ×p(t)+b i )+q i (t).
위의 식에서 Ii는 ROI Ri의 빛의 세기를 나타내며, ai는 혈류의 세기를 말한다. 또한 bi는 얼굴 피부 표면에서의 반사율을 말하며 qi(t)는 카메라 양자화 노이즈를 나타낸다. ROI Ri에 Ii의 빛이 비춰질 때 많은 양의 반사(bi)가 피부표면에서 이루어진다. 이 값의 경우 혈류에 따른 변화가 전혀 영향을 미치지 못하는 값이다. 하지만 일부분의 빛이 피부표면을 뚫고 들어가서 혈류변화에 따라 반사량이 달라진다. 이 값을 p(t)로 나타낸다. 또한 ai는 피의 주요 발색요인인 헤모글로빈과 산화헤모글로빈의 빛의 흡수량과 조사하는 빛의 파장에 따라 변화를 보인다. 따라서 피부표면 아래의 빛의 반사에 기여하는 두 요인 ai와 p(t)로 피하 반사율을 구할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는, 두 발색요인인 헤모글로빈과 산화헤모글로빈의 빛 흡수율이 가장 높은 파장인 녹색채널을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
In the above equation, I i represents the intensity of light of ROI R i , and a i represents the intensity of blood flow. Also, b i refers to the reflectance at the skin surface of the face, and q i (t) represents the camera quantization noise. When the light of I i shines on the ROI R i , a large amount of reflection (b i ) occurs on the skin surface. In this case, the change according to blood flow has no effect at all. However, a portion of light penetrates the skin surface and the amount of reflection varies depending on the change in blood flow. This value is represented by p(t). In addition, a i shows a change depending on the absorption of light of the hemoglobin and hemoglobin oxidized, which are the main color development factors of blood, and the wavelength of light irradiated. Therefore, the subcutaneous reflectance can be obtained from two factors a i and p(t) that contribute to the reflection of light below the skin surface. In a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention, it may be desirable to use a green channel having a wavelength having the highest light absorption of two color factors, hemoglobin and hemoglobin oxide.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에 있어서, 안면 부위에 따른 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바에 따르면, 뺨에 해당하는 부분(y1(t))에서 그래프가 선명하게 나타나는 바, 안면 심박동수 측정이 효과적으로 일어날 수 있음을 알 수 있다.
10 is a view illustrating a step of measuring a heart rate in a face part according to a face part in a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, it can be seen that the graph is clearly displayed in the portion corresponding to the cheek (y 1 (t)), so that the facial heart rate measurement can be effectively performed.
단계 S500은, 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계일 수 있다. 실시예에 따라서, 단계 S500에서는 사용자의 신체말단부에 착용된 웨어러블 디바이스(Wearable device)를 통하여 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정할 수 있다. 종래에는 혈압 측정을 위하여 별도의 커프를 장착하여야 했다. 커프를 통한 혈압측정 방식의 경우, 연속적인 혈압측정이 불가능하며 또한 번거롭게 커프를 장착해야 하는 단점이 존재한다. 이에 따라, 최근에는 커프를 기반으로 하는 혈압 측정 방식을 대신하여 심장에서 발생한 맥박이 신체말단부인 손가락 까지 도달하는 시간을 ECG 센서(심전도 센서, Electrocardiogram Sensor)와 광용적맥파를 이용하여 측정한 뒤, 이 시간차를 이용하여 혈압을 예측하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는, ECG 센서와 광용적맥파를 이용하여 혈압을 측정하는 것뿐만 아니라, 카메라와 광용적맥파를 이용하여 ECG R Peak시간을 추정하여 혈압을 측정하는 방법을 통해 사용자의 혈압을 측정하고 모니터링 할 수 있다.
Step S500 may be a step of measuring the user's heart rate at the body terminal. According to an embodiment, in step S500, the heart rate of the user at the body terminal may be measured through a wearable device worn on the user's body terminal. Conventionally, a separate cuff has to be installed for blood pressure measurement. In the case of the blood pressure measurement method through the cuff, continuous blood pressure measurement is impossible, and there is a disadvantage in that the cuff must be mounted cumbersomely. Accordingly, recently, instead of the cuff-based blood pressure measurement method, the time at which the pulse generated from the heart reaches the finger, which is the body end, is measured using an ECG sensor (electrocardiogram sensor) and a light volume pulse wave. Research is being conducted on a method of predicting blood pressure using the time difference. In the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, the ECG R Peak time is estimated using the camera and the light volume pulse wave as well as measuring the blood pressure using the ECG sensor and the light volume pulse wave. By measuring the blood pressure, the user's blood pressure can be measured and monitored.
비 침습적인 혈압측정방법으로 가장 많이 쓰이는 방법은 커프 기반의 혈압측정방법이다. 하지만 이러한 커프 기반의 혈압측정방법은, 측정된 혈압의 오차를 줄이기 위해, 혈압을 측정하기까지 1~2분의 간격이 필요하여, 연속적인 혈압 데이터를 측정할 수 없는 단점이 있다. 이 때문에, 짧은 시간 내의 혈압 변화에 대해서는 측정할 수 없으며, 혈압 변화에 대한 즉각적인 반응을 할 수 없다. 이를 해결하기 위해, 손가락 끝의 맥박과 심장의 박동의 시간차를 이용하여 혈압을 측정하는 방법이 개발되었다.
The most commonly used non-invasive blood pressure measurement method is the cuff-based blood pressure measurement method. However, this cuff-based blood pressure measurement method, in order to reduce the error of the measured blood pressure, requires an interval of 1 to 2 minutes to measure the blood pressure, there is a disadvantage that can not measure continuous blood pressure data. For this reason, it is not possible to measure the change in blood pressure within a short time, and an immediate response to the change in blood pressure is not possible. To solve this, a method of measuring blood pressure using a time difference between a fingertip pulse and a heartbeat has been developed.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법의 단계 S600을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 연속적이고 비 침습적인 혈압 측정은 Pulse wave velocity(PWV, 맥파전달속도)를 기반으로 한다. PWV는 압력 펄스의 속도를 나타내며, 도 11에 도시된 Pulse transit time(PTT, 맥파전달시간)를 이용하여 계산할 수 있다. 맥파전달시간(PTT)은 심장에서 출발한 맥동성 압력파가 대동맥 판막으로부터 몸의 말초 부위까지 전달되는데 걸리는 시간이며, PTT는 PWV와 반대의 개념으로서, 혈관의 유순도에 비례하며, 혈관의 길이, 단면적, 혈관 벽의 특성 등에 영향을 받는다. 도 11에 도시된 바와 같이, PTT는 ECG의 R파와 PPG의 최댓값 혹은 최젓값 사이의 시간을 측정하여 구하며, 심장박동이 빨라져 R-R 간의 시간차가 짧아질 경우 혈압이 상승하는 것을 이용하여 혈압의 변화를 측정할 수 있다. 하지만 혈압의 변화상태가 아닌 정확한 혈압 수치를 측정해야 하는 경우가 있다.
11 is a view illustrating a step S600 of a blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity according to an embodiment of the present invention. Continuous and non-invasive blood pressure measurement is based on pulse wave velocity (PWV). PWV represents the speed of the pressure pulse and can be calculated using the pulse transit time (PTT, pulse wave transfer time) shown in FIG. 11. Pulse wave propagation time (PTT) is the time it takes for a pulsating pressure wave from the heart to pass from the aortic valve to the peripheral part of the body, PTT is the opposite of PWV, proportional to the purity of the blood vessel, and the length of the blood vessel, It is affected by the cross-sectional area and the characteristics of the blood vessel wall. As shown in FIG. 11, PTT is obtained by measuring the time between the maximum value or the maximum value of the R wave of the ECG and the maximum value of the PPG, and when the time difference between the RR is shortened due to a faster heart rate, the blood pressure is increased to increase the blood pressure. Can be measured. However, there are cases where it is necessary to measure an accurate blood pressure level, not a change in blood pressure.
정확한 혈압 수치는, 심장과 신체말단 심박동 측정 부위와의 거리, 및 R peak의 시간차를 통해 계산된 혈류속도를 기반으로 계산할 수 있다. PWV는 아래와 같이 나타낼 수 있다.The exact blood pressure value can be calculated based on the distance between the heart and the body part heart rate measurement site and the blood flow rate calculated through the time difference of the R peak. PWV can be expressed as follows.
여기서, BDC는 body correlation factor이며 height는 신장을 나타낸다. BDC은 성인의 경우 0.5를 사용한다. 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는 안면부에서의 R peak와 신체말단부의 R peak와의 시간차이인 PTT를 이용하여 혈압을 측정할 수 있다. 하지만 ECG 센서를 부착하는 번거로움을 대신하여, 기존에 존재하는 다른 방법을 이용하여 혈압을 측정할 수도 있다.
Here, BDC is a body correlation factor and height represents height. BDC is 0.5 for adults. In the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, blood pressure may be measured using PTT, which is a time difference between the R peak at the face and the R peak at the body. However, instead of the hassle of attaching an ECG sensor, blood pressure can be measured using other existing methods.
먼저 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스(Wearable device)에는 광용적맥파의 원리를 통해 신체말단부에서 맥박을 측정하는 기능이 포함될 수 있다. 이를 이용하면 신체말단부에서 ECG 센서 없이도 맥박의 측정이 가능하다. 광용적맥파를 통해 측정한 신체말단부에서의 심박동수와 카메라를 통해 측정한 안면부에서의 심박동수 간의 시간차를 이용하면 사용자의 혈압을 계산할 수 있다.
First, a wearable device such as a smart watch may include a function of measuring a pulse at a body terminal through the principle of a light volume pulse wave. Using this, it is possible to measure the pulse without an ECG sensor at the body end. The user's blood pressure can be calculated by using a time difference between the heart rate at the body end measured by the light volume pulse wave and the heart rate at the face measured by the camera.
혈압을 계산하는 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, ECG R peak의 발생 시각을 tECG, 이를 기준으로 신체말단부에서 발생한 맥박의 peak 시각을 th, 얼굴에서 발생한 맥박의 peak 시각을 tf라고 하면, 맥파전달시간은 PTT=th-tECG와 같이 나타낼 수 있다.
Looking at the blood pressure calculation method in more detail, if the ECG R peak occurrence time is t ECG , based on this, the peak time of the pulse at the body end is t h , and the peak time of the pulse at the face is t f , The delivery time can be expressed as PTT=t h -t ECG .
하지만 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는 ECG를 사용하지 않으므로 ECG R peak 발생 시각을 알 수 없는 바, (th-tf):(th-tECG)=(sh-sf):sh와 같은 방법으로 PTT를 측정할 수 있다.
However, since the ECG is not used in the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, the time at which the ECG R peak occurs is unknown, (t h -t f ):(t h -t ECG ) PTT can be measured in the same way as =(s h -s f ):s h .
여기서, sh는 심장에서 신체말단부까지의 거리를 나타내며 sf는 심장에서 얼굴까지의 거리를 나타낸다. 이처럼 맥박의 도달시간에서 절대적으로 많은 영향을 끼치는 심장과의 거리 비를 이용하여 ECG 센서 없이 ECG R peak의 발생 시각을 추정할 수 있으며 추정한 R Peak 시각을 이용하여 아래와 같이 맥파전달시간을 측정할 수 있다.Here, s h represents the distance from the heart to the body end, and s f represents the distance from the heart to the face. As described above, it is possible to estimate the occurrence time of the ECG R peak without the ECG sensor using the distance ratio from the heart that has a great influence on the arrival time of the pulse, and use the estimated R Peak time to measure the pulse propagation time as follows. Can be.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법에서는 이와 같이 추정된 맥파전달시간을 이용하여 혈압을 측정할 수 있다.
In the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, blood pressure may be measured using the estimated pulse wave propagation time.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)의 블럭도를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)은, 안면 인지부(100), 신원 인증부(200), 좌표 생성부(300), 안면 심박동수 측정부(400), 신체말단 심박동수 측정부(500) 및 혈압 측정부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
12 is a block diagram of a blood
보다 구체적으로는, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)은, 혈압 모니터링 시스템으로서, 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 안면 인지부(100), 안면 인지부(100)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증하는 신원 인증부(200), 안면 인지부(100)에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 안면부에서의 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 좌표 생성부(300), 좌표 생성부(300)에서 생성된 좌표를 추적하여, 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 안면 심박동수 측정부(400), 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 신체말단 심박동수 측정부(500) 및 안면 심박동수 측정부(400)에서 측정된 안면 심박동수와 신체말단 심박동수 측정부(500)에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 혈압 측정부(600)를 포함할 수 있다.
More specifically, the blood
안면 인지부(100)는, 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지할 수 있다. 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)에서, 안면 인지부(100)의 블럭도를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)의 안면 인지부(100)는, 카메라를 통하여 이미지를 수집하는 이미지 수집 모듈(110), 및 이미지 수집 모듈(110)에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 안면 이미지 선별 모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
The
신원 인증부(200)는, 안면 인지부(100)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증할 수 있다. 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)에서, 신원 인증부(200)의 블럭도를 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10)의 신원 인증부(200)는, 안면 인지부(100)에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 특징점 추출 모듈(210), EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 특징점 추출 모듈(210)에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 번치 그래프 생성 모듈(220), 및 번치 그래프 생성 모듈(220)에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 인증 모듈(230)을 포함할 수 있다.
The
실시예에 따라서, 인증 모듈(230)은, 인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증할 수 있다.
According to an embodiment, the
각각의 구성들과 관련된 상세한 내용들은, 앞서 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법과 관련하여 충분히 설명되었으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
Since the detailed contents related to the respective components have been sufficiently described in connection with the blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention, a detailed description will be omitted.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법 및 시스템에 따르면, 사용자의 신원을 파악할 수 있도록 하며, 커프 또는 ECG센서 없이 카메라를 통하여 혈압을 측정함으로써, 보다 쉽고 간편하게 사용자의 혈압 수치를 수집하고 처리할 수 있도록 한다.
As described above, according to the blood pressure monitoring method and system capable of identifying the user's identity proposed in the present invention, the user's identity can be identified, and blood pressure is measured through the camera without a cuff or ECG sensor, making it easier and more convenient. Allow users to collect and process blood pressure readings.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above can be variously modified or applied by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.
10: 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템
100: 안면 인지부
110: 이미지 수집 모듈
120: 안면 이미지 선별 모듈
200: 신원 인증부
210: 특징점 추출 모듈
220: 번치 그래프 생성 모듈
230: 인증 모듈
300: 좌표 생성부
400: 안면 심박동수 측정부
500: 신체말단 심박동수 측정부
600: 혈압 측정부
S100: 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 단계
S110: 카메라를 통하여 이미지를 수집하는 단계
S120: 단계 S110에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계
S200: 단계 S100에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증하는 단계
S210: 단계 S100에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 단계
S220: EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 단계 S210에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 단계
S230: 단계 S220에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 단계
S300: 단계 S100에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계
S400: 단계 S300에서 생성된 좌표를 추적하여, 같은 부위의 색상변화를 이용하여 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계
S500: 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계
S600: 단계 S400에서 측정된 안면 심박동수와 단계 S500에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 단계10: blood pressure monitoring system capable of identifying the user's identity according to an embodiment of the present invention
100: facial recognition
110: image acquisition module
120: facial image sorting module
200: identity authentication department
210: feature point extraction module
220: Bunch graph generation module
230: authentication module
300: coordinate generation unit
400: facial heart rate measurement unit
500: body end heart rate measurement unit
600: blood pressure measuring unit
S100: Recognizing the user's face in the image sequence collected through the camera
S110: collecting images through the camera
S120: Step of selecting an image of the face portion from the image collected in step S110
S200: Step of authenticating the user's identity by comparing the face recognized in step S100 with the database of the server
S210: Extracting the feature points of the face recognized in step S100
S220: generating a bunch graph from geometric information of feature points extracted in step S210 through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method
S230: authenticating the user's identity using the bunch graph generated in step S220
S300: generating coordinates for measuring heart rate based on facial feature points recognized from the step S100.
S400: Tracking the coordinates generated in step S300, and measuring the heart rate in the user's face using color change of the same area
S500: Step of measuring the user's heart rate at the body end
S600: Calculating blood pressure using the time difference between the facial heart rate measured in step S400 and the body-end heart rate measured in step S500
Claims (20)
(1) 안면 인지부(100)가 카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 단계;
(2) 신원 인증부(200)가 상기 단계 (1)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 사용자의 신원을 인증하는 단계;
(3) 좌표 생성부(300)가 상기 단계 (1)에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 단계;
(4) 안면 심박동수 측정부(400)가 상기 단계 (3)에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계;
(5) 신체말단 심박동수 측정부(500)가 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 단계; 및
(6) 혈압 측정부(600)가 상기 단계 (4)에서 측정된 안면 심박동수와 상기 단계 (5)에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (2)는,
(2-1) 상기 단계 (1)에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 단계;
(2-2) EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 상기 단계 (2-1)에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 단계; 및
(2-3) 상기 단계 (2-2)에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
Blood pressure including facial recognition unit 100, identity authentication unit 200, coordinate generation unit 300, facial heart rate measurement unit 400, body-end heart rate measurement unit 500, and blood pressure measurement unit 600 As a blood pressure monitoring method using the monitoring system 10,
(1) the face recognition unit 100 recognizes the user's face in the image sequence collected through the camera;
(2) the identity authentication unit 200 authenticating the user's identity by comparing the face recognized in step (1) with the database of the server;
(3) the coordinate generating unit 300 generating coordinates for measuring a heart rate based on the facial feature points from the facial data recognized in the step (1);
(4) measuring the heart rate in the facial portion of the user by tracking the coordinates generated in the step (3) by the facial heart rate measuring unit 400;
(5) measuring the heart rate of the user at the body end heart rate measuring unit 500 at the body end; And
(6) the blood pressure measuring unit 600 includes the step of calculating the blood pressure using the time difference between the facial heart rate measured in step (4) and the body-end heart rate measured in step (5),
The step (2),
(2-1) extracting the feature points of the face recognized in step (1);
(2-2) generating a bunch graph from geometric information of the feature points extracted in step (2-1) through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method; And
(2-3) A blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity, comprising the step of authenticating the user's identity using the batch graph generated in step (2-2).
이미지 시퀀스를 수집하기 위한 상기 카메라로서 웹캠(Webcam)을 사용하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
According to claim 1, In the step (1),
Blood pressure monitoring method, characterized in that using a webcam (Webcam) as the camera for collecting the image sequence.
(1-1) 카메라를 통하여 이미지를 수집하는 단계; 및
(1-2) 상기 단계 (1-1)에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 1, wherein the step (1),
(1-1) collecting images through a camera; And
(1-2) characterized in that it comprises the step of selecting the image of the face portion from the image collected in the step (1-1), blood pressure monitoring method capable of identifying the user.
PCA(Principal Component Analysis)를 이용해서 얼굴 공통의 형태정보(Eigen face)를 형성하여, 상기 단계 (1-1)에서 수집된 이미지 중에서, 상기 형성된 얼굴 공통의 형태정보와 유사한 형태를 가지고 있는 부분을 사람의 안면 부분 이미지로 선별하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
According to claim 3, In the step (1-2),
The face common shape information (Eigen face) is formed using PCA (Principal Component Analysis), and among the images collected in step (1-1), a portion having a shape similar to the common face shape information is formed. A blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity, characterized in that it is screened by a facial image of a person.
가버(Gabor) 웨이블렛 함수를 통해 상기 특징점들의 가버(Gabor) 계수를 구하며, 각각의 특징점의 가버(Gabor) 계수들을 묶어 번치를 생성하고, 전체 안면의 특징점들의 번치를 모아 상기 번치 그래프를 생성하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
According to claim 1, In the step (2-2),
The Gabor coefficient of the feature points is obtained through a Gabor wavelet function, the Gabor coefficients of each feature point are grouped to generate a bunch, and the bunch graphs of the whole face feature points are collected to generate the bunch graph. Characterized, blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity.
인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
According to claim 1, In the step (2-3),
Comparing the similarity between the recognized batch graph of the user's face and the batch graphs existing in the database (DB), it is possible to identify the user's identity by authenticating the user's identity as the person corresponding to the most similar batch graph. How to monitor blood pressure.
Point matching 기법 중에서 Non-rigid matching 기법을 이용하여 유사도를 비교하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method according to claim 7, wherein in step (2-3),
A blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity, characterized by comparing similarities using a non-rigid matching technique among point matching techniques.
상기 Non-rigid matching 기법을 이용하기 위하여 Topology Preserving Relaxation Labeling(TPRL) 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 8, wherein in step (2-3),
A blood pressure monitoring method capable of identifying a user, characterized in that a Topology Preserving Relaxation Labeling (TPRL) algorithm is used to use the non-rigid matching technique.
상기 추출된 특징점을 기반으로 사용자의 뺨에 해당하는 부분에 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
According to claim 1, In the step (3),
Blood pressure monitoring method that can identify the user, characterized in that the coordinates for measuring the heart rate on the part corresponding to the user's cheeks based on the extracted feature points.
(4-1) BSS(Blind Source Separation)를 사용하여 상기 단계 (1)에서 선별된 안면 부분의 이미지로부터 독립인자분석(Independent Component Analysis: ICA) 알고리즘을 이용하여 독립인자를 추출하는 단계;
(4-2) 상기 단계 (4-1)에서 추출된 독립인자로부터, 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박동 상태를 측정하도록 하는 신호인 광용적맥파(Photoplethysmography: PPG) 신호를 추출하는 단계; 및
(4-3) 상기 단계 (4-2)에서 추출된 광용적맥파(PPG) 신호로부터 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 1, wherein the step (4),
(4-1) extracting independent factors using an independent component analysis (ICA) algorithm from the image of the facial part selected in step (1) using BSS (Blind Source Separation);
(4-2) Photoplethysmography (PPG), which is a signal to measure the heart rate by measuring the blood flow rate in blood vessels using the optical properties of biological tissues from the independent factors extracted in step (4-1). Extracting a signal; And
(4-3) characterized in that it comprises the step of measuring the heart rate in the user's face from the light volume pulse wave (PPG) signal extracted in the step (4-2), blood pressure monitoring capable of identifying the user Way.
상기 카메라의 RGB 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 11, wherein in step (4-1),
A blood pressure monitoring method capable of identifying a user's identity, characterized in that three independent factors are extracted from the RGB channel of the camera.
상기 카메라의 COG(Cyan, Orange, Green) 채널로부터 세 개의 독립인자를 추출하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 11, wherein in step (4-1),
A blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity, characterized in that three independent factors are extracted from the camera's COG (Cyan, Orange, Green) channels.
상기 단계 (3)에서 생성된 심박동수 측정을 위한 좌표의, 광학적 특성에 따른 색상변화를 이용하여 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 1, wherein the step (4),
A blood pressure monitoring method capable of identifying a user, characterized in that the heart rate in the user's face is measured using a color change according to optical characteristics of coordinates for measuring the heart rate generated in the step (3).
상기 사용자의 신체말단부에 착용된 웨어러블 디바이스(Wearable device)를 통하여 신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 방법.
The method of claim 1, wherein in step (5),
Blood pressure monitoring method capable of identifying the user's identity, characterized in that the user's heart rate is measured at the body terminal through a wearable device worn on the user's body terminal.
카메라를 통하여 수집한 이미지 시퀀스에서 사용자의 안면을 인지하는 안면 인지부(100);
상기 안면 인지부(100)에서 인지된 안면을 서버의 데이터베이스와 비교하여 상기 사용자의 신원을 인증하는 신원 인증부(200);
상기 안면 인지부(100)에서 인지된 안면 데이터로부터, 안면의 특징점을 기반으로, 심박동수 측정을 위한 좌표를 생성하는 좌표 생성부(300);
상기 좌표 생성부(300)에서 생성된 좌표를 추적하여, 상기 사용자의 안면부에서의 심박동수를 측정하는 안면 심박동수 측정부(400);
신체말단부에서의 사용자의 심박동수를 측정하는 신체말단 심박동수 측정부(500); 및
상기 안면 심박동수 측정부(400)에서 측정된 안면 심박동수와 상기 신체말단 심박동수 측정부(500)에서 측정된 신체말단 심박동수의 시간차를 이용해 혈압을 계산하는 혈압 측정부(600)를 포함하되,
상기 신원 인증부(200)는,
상기 안면 인지부(100)에서 인지된 안면의 특징점을 추출하는 특징점 추출 모듈(210);
EBGM(Elastic Bunch graph matching) 방법을 통하여 상기 특징점 추출 모듈(210)에서 추출된 특징점들의 기하학적 정보로부터 번치 그래프를 생성하는 번치 그래프 생성 모듈(220); 및
상기 번치 그래프 생성 모듈(220)에서 생성한 번치 그래프를 이용하여 사용자의 신원을 인증하는 인증 모듈(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10).
Blood pressure monitoring system,
A facial recognition unit 100 for recognizing a user's face in the image sequence collected through the camera;
An identity authentication unit 200 for authenticating the user's identity by comparing the face recognized by the facial recognition unit 100 with a database of a server;
A coordinate generator 300 for generating coordinates for measuring a heart rate based on the facial feature points from the facial data recognized by the facial recognition unit 100;
A facial heart rate measuring unit 400 tracking the coordinates generated by the coordinate generating unit 300 and measuring the heart rate in the user's facial unit;
A body-end heart rate measuring unit 500 which measures a user's heart rate at the body end unit; And
Includes a blood pressure measuring unit 600 for calculating blood pressure using a time difference between the facial heart rate measured by the facial heart rate measuring unit 400 and the body terminal heart rate measured by the body-end heart rate measuring unit 500, ,
The identity authentication unit 200,
A feature point extraction module 210 for extracting the feature points of the face recognized by the face recognition unit 100;
A bunch graph generation module 220 that generates a bunch graph from geometric information of feature points extracted from the feature point extraction module 210 through an EBGM (Elastic Bunch graph matching) method; And
And an authentication module 230 for authenticating the user's identity using the batch graph generated by the batch graph generation module 220.
카메라를 통하여 이미지를 수집하는 이미지 수집 모듈(110); 및
상기 이미지 수집 모듈(110)에서 수집된 이미지로부터 안면 부분의 이미지를 선별하는 안면 이미지 선별 모듈(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10).
The method of claim 16, wherein the facial recognition unit 100,
An image collection module 110 for collecting images through a camera; And
Blood pressure monitoring system (10), characterized in that it comprises a facial image sorting module (120) for sorting the image of the facial part from the image collected from the image collecting module (110).
인지된 사용자 안면의 번치 그래프와 데이터베이스(DB)에 존재하는 번치 그래프들의 유사도를 비교하여 가장 유사도가 높은 번치 그래프에 해당하는 사람으로 사용자의 신원을 인증하되,
Point matching 기법 중에서 Non-rigid matching 기법을 이용하여 유사도를 비교하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10).
The method of claim 16, wherein the authentication module 230,
By comparing the similarity between the recognized batch graph of the user's face and the batch graphs existing in the database (DB), the user's identity is authenticated as the person corresponding to the highest similarity batch graph.
A blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity, characterized in that the similarity is compared using a non-rigid matching technique among point matching techniques.
상기 Non-rigid matching 기법을 이용하기 위하여 Topology Preserving Relaxation Labeling(TPRL) 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는, 사용자의 신원 파악이 가능한 혈압 모니터링 시스템(10).The authentication module of claim 19,
A blood pressure monitoring system capable of identifying a user's identity (10), characterized by using a Topology Preserving Relaxation Labeling (TPRL) algorithm to use the non-rigid matching technique.
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