KR102276425B1 - 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템과 이러한 시스템을 이용하여 물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하는데 적절한 방법을 개시한다. 개시된 시스템은 스펙클 패턴을 검출하는 데이터 입력부와, 보정 파라미터의 측정 결과와, 스펙클 패턴을 처리한 결과와 물체의 파라미터를 연결하는 하나 이상의 모델을 저장하기 위한 메모리부와, 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건을 실시간으로 제어함으로써 검출하는 스펙클 패턴을 안정화하고, 스펙클 패턴과 물체의 파라미터로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시변 함수를 처리하고, 하나 이상의 테스트된 파라미터를 나타내는 데이터를 형성하는 프로세서부를 포함한다.

Description

모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템 및 방법{Laser speckle interferometric system and method for mobile devices}
본 개시는 레이저 스펙클 간섭계 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 모바일 장치를 사용하여 생물학적 물체의 파라미터를 모니터링하는 데 사용되는 레이저 스펙클 간섭계 시스템 및 방법에 관한 것이다.
레이저 스펙클 간섭법(laser speckle interferometry)은 거친 표면으로부터의 가간섭성 방사선의 산란에 의해 형성되는 2차 간섭 (“스펙클”) 패턴을 검출하고 이를 처리하는 것에 기초한다. 이러한 레이저 스펙클 간섭법은 엔지니어링 및 생물학적 물체의 다양한 파라미터들을 모니터링하는 데 널리 사용되는데, 생물학적 물체의 다양한 파라미터들에는 인체의 혈압, 맥박수, 혈액 유량, 피부 등과 같은 변수들이 있다. 레이저 스펙클 간섭법의 가장 중요한 장점 중 하나는 비접촉, 비침습적, 고감도 및 구현의 용이성이다.
그러나, 현존하는 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 시스템이 진동의 영향에 노출됨에 따라 생물학적 파라미터들을 연구하는 데에 한계가 있었다. 실험실 조건에서, 진동은 물체를 견고하게 고정함으로써 극복될 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은 인체의 파라미터들을 모니터링하는 것이 필요한 경우에 적용할 수 없는 경우가 종종 있다. 근래에, 맥박 및 맥압에 대한 정보를 추출하기 위해 레이저 스펙클 간섭법을 사용한 예가 있으나(하기의 비특허문헌 1 참조), 이 방법을 구현하기 위해서는 측정에 요구되는 시간 동안에 환자의 팔을 견고하게 고정시키는 것이 요구된다.
특허문헌 1은 인체의 하나 이상의 파라미터를 추적하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 이 시스템은 이미지 데이터를 수신하기 위한 입력 포트, 메모리부, 및 프로세서를 포함하는 제어부를 포함한다. 그래픽 데이터는 개별 픽셀들의 배열로 이루어진 검출기에 의해 수집된 정보를 나타내고, 소정 간격으로 조사되는 가간섭성 방사선의 인체의 일 영역에서의 산란에 의해 형성되는 스펙클 패턴의 시퀀스로 주어진다. 메모리부는 하나 이상의 기설정된 모델을 저장하며, 모델은 하나 이상의 측정 가능한 파라미터와 인체의 하나 이상의 파라미터 사이의 관계를 나타내는 데이터를 포함한다. 프로세서는 이미지 데이터를 처리하고, 상관 함수의 적어도 하나의 파라미터의 시변 함수의 형태로 공간적 상관 함수에 대한 일련의 시간순차적인 계산을 통하여 이웃하는 스펙클 패턴 사이의 공간적 상관 함수를 계산하는 단계;와 여기서 시변 공간적 상관 함수는 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낸다; 인체의 하나 이상의 대응되는 파라미터를 결정하고 인간 유기체의 하나 이상의 연구하고자 하는 파라미터에 대응하는 출력 데이터를 생성하기 위하여 시변 공간적 상관 함수의 적어도 하나의 파라미터를 선택하고 , 하나 이상의 예비 모델에 상기 파라미터를 적용하는 단계;의 동작들을 수행하도록 구성된다. 특허문헌 1에 따른 시스템 및 방법은 진동 감소 기구의 부재로 말미암아, 모바일 장치에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.
특허문헌 2는 생물학적 조직 관류(perfusion) 측정을 위한 시스템 및 방법에 대해 설명한다. 이 방법은, 레이저 빔에 의해 조명된 조직의 이미지를 기록하는 단계; 조직의 복수의 콘트라스트 이미지를 제공하는 단계; 복수의 콘트라스트 이미지들로부터 조직에서 산란된 방사선의 파워 스펙트럼을 결정하는 단계; 및 파워 스펙트럼의 관류를 결정하는 단계;를 포함한다. 시스템은 디지털 비디오 카메라, 레이저 광원, 및 카메라를 제어하며 상이한 노출 시간을 갖는 복수의 이미지들을 형성하며, 카메라로부터 복수의 이미지들을 얻고, 방사선의 파워 스펙트럼을 결정하기 위해 이미지 데이터를 처리하고, 상기 스펙트럼의 관류 값들을 결정하기 위한 프로세서를 포함한다. 이러한 방법은 인체의 조직 혈류를 측정하기 위한 것인데, 정확한 압력 측정을 하기에 불충분하다. 또 다른 단점은 진동 감소 기구의 부재로 말미암아, 모바일 장치에 이 방법을 적용하기 어렵다는 것이다.
특허문헌 3은 산란 매질인 신체의 특정 영역에 생체 내에서 적어도 하나의 파라미터 또는 인체의 상태를 비침습적으로 측정하는 의료기구를 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 측정 시스템은 조명 시스템, 검출 시스템, 및 제어 시스템을 포함한다. 조명 시스템은 조명 영역으로부터 광 신호의 형태로 응답을 생성하기 위해 인체의 일 영역을 조명하는 부분적 또는 온전한 가간섭성 광을 형성할 수 있는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 기록 시스템은 광 응답의 시변 강도 변동을 기록하기 위한 적어도 하나의 방사선 검출기를 포함하며, 동적 광산란의 측정 결과에 대한 데이터를 생성한다. 제어 시스템은 ??적어도 하나의 원하는 파라미터를 결정하기 위해 동적 광산란의 측정 결과를 수신하고 분석하고, 출력 데이터를 생성할 수 있도록 설계된다. 이 방법의 단점은 진동 감소 기구의 부재로 말미암아, 모바일 장치에 이 방법을 적용하기 어렵다는 것이다.
1. 미국 특허공개공보 제20130144137호 "개인의 생물학적 또는 생화학적 파라미터를 비침습적으로 모니터링하는 방법 및 시스템(METHOD AND SYSTEM FOR NON-INVASIVELY MONITORING BIOLOGICAL OR BIOCHEMICAL PARAMETERS OF INDIVIDUAL)", 바 일란 대학, 발렌시아 대학 (2012) 2. 미국 특허 공개 제20110013002호 "레이저 스펙클 이미징 시스템 및 방법(LASER SPECKLE IMAGING SYSTEMS AND METHODS)", 인더스트리얼 리서치사(Industrial Research Ltd., 올리버 벤딕스 톰슨, 마이클 케네스 앤드루스 (2009) 3. 미국 특허공보 제7,925,056호 "광학적 스펙클 패턴 조사(OPTICAL SPECKLE PATTERN INVESTIGATION) ", 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔비 (2011)
1. Yevgeny Beiderman, Israel Horovitz et al., Remote estimation of blood pulse pressure via temporal tracking of reflected secondary speckles pattern/Journal of Biomedical Optics , 2010, 15(6) 061707
본 개시는 당 업계에 있어서 상술한 문제점을 해결하는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법을 제공한다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 측면에 따른 모바일 디바이스용 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하기 위한 것으로서,
레이저 광원과 물체로부터 레이저 방사선을 산란시켜 형성된 스펙클 패턴을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 입력부;
보정 파라미터의 측정 결과와, 스펙클 패턴의 처리 결과를 물체의 파라미터와 연결시키기 위한 하나 이상의 기설정된 패턴을 저장하는 메모리부; 및
스펙클 패턴을 처리하는 것으로서, 스펙클 패턴의 검출의 최적의 조건을 실시간으로 제어함으로써 검출하는 스펙클 패턴을 안정화하고, 안정된 스펙클 패턴을 처리하고 물체의 파라미터 변화로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시변 함수를 결정하고, 하나 이상의 테스트된 파라미터를 나타내는 데이터를 형성하는 프로세서부;를 포함한다.
상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출된 스펙클 패턴에서의 광 강도의 통계적인 파라미터 분포가 Iav/Imax >0,15를 만족하는 것일 수 있다. 여기서, Imax는 검출된 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출된 광 강도의 평균값을 나타낸다. 상기 광 강도의 분포는 상기 레이저 광원과 상기 검출기 사이에 피드백과 후속하는 레이저 광원의 출력 전력을 조절을 통해 제어될 수 있다.
상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출된 스펙클의 반경이 R0/3<R<R0를 만족하는 것일 수 있다. 여기서, R0는 검출된 광 강도 전체에서 80% 이내에 해당되는 검출된 스펙클의 반경을 의미한다.
검출된 스펙클 패턴의 최적 크기는 검출된 스펙클 패턴의 중심 (xc, yc)을 모니터링함으로써 제어될 수 있다. 여기서, 스펙클 패턴의 중심 좌표인 xc 및 yc는 하기의 수학식
Figure 112014121707546-pat00001
및
Figure 112014121707546-pat00002
으로 계산되며, 여기서 x 및 y는 상기 검출기의 검출면에서의 좌표이며, n은 상기 검출기의 검출면의 화소의 총 갯수이며, I는 광 강도의 값을 나타낸다.
일 측면에 따른 모바일 디바이스용 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 프로세서부에서 생성된 데이터를 디스플레이로 출력하는 기능과 상기 데이터를 다른 장치로 전송하는 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하는 출력부를 더 포함할 수 있다. 다른 장치는 디스플레이 장치이거나 추가 처리를 위한 장치일 수 있다.
일 예에서 시변 함수는 2개의 이웃하는 스펙클 패턴의 각각의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
다른 예에서 시변 함수는 레퍼런스와 스펙클 패턴에서의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예에서 시변 함수는 각 스펙클 패턴의 푸리에 급수 전개의 합의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예에서 시변 함수는 각 스펙클 패턴에 적용되는 웨이브렛(wavelet) 변환 계수 값들의 시퀴스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
일 측면에 따른 레이저 스펙클 간섭계 시스템을 구현하는 모바일 장치는, 이동 전화 또는 스마트 폰, 또는 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 또는 랩탑 컴퓨터가 될 수 있다. 일 실시예에서, 모바일 장치는 손목 시계 또는 머리 장착형 디스플레이, 또는 휴대용 미디어 플레이어일 수 있다.
레이저 광원 및 검출기는 모바일 장치의 하나의 하우징에 통합될 수 있다. 또는, 검출기는 모바일 장치의 본체에 탑재되고 레이저 광원은 분리형 하우징에 위치된 상태로, 모바일 장치와 연결될 수 있다.
출력부는 모바일 장치의 디스플레이에 데이터를 표시할 수 있다. 출력부는 모바일 장치의 음향 장치에 데이터를 출력할 수도 있다.
다른 측면에 따른 물체의 하나 이상의 파라미터를 추적하는 방법은 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템을 이용한 방법으로서,
연구 대상 물체가 레이저 광을 조사하고, 연구 대상 물체에 레이저 광을 산란시켜 형성된 스펙클 패턴을 영상으로 기록하는 단계; 및
스펙클 패턴을 처리하는 단계;를 포함하며,
스펙클 패턴을 처리하는 단계는,
스펙클 패턴의 검출의 최적 조건을 실시간으로 제어하여 검출된 스펙클 패턴을 안정화하는 단계와;
안정된 스펙클 패턴을 처리하고 물체의 파라미터의 변화로 스펙클 패턴에서의 시간적 변화를 나타내는 시변 함수를 결정하는 단계와;
하나 이상의 테스트된 파라미터를 나타내는 데이터를 형성하는 단계;를 포함한다.
스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출된 스펙클 패턴에서의 광 강도의 통계적인 파라미터를 Iav/Imax >0,15로 하는 것일 수 있으며, 여기서 Imax는 검출된 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출된 광 강도의 평균값이다. 상기 광 강도의 분포는 상기 레이저 광원과 상기 검출기 사이에 피드백과 후속하는 레이저 광원의 출력 전력의 조절을 통해 제어할 수 있다.
상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출된 스펙클의 반경을 R0/3<R<R0로 하는 것일 수 있으며, 여기서 R0는 검출된 광 강도 전체에서 80% 이내에 해당되는 검출된 스펙클의 반경을 의미한다.
검출된 스펙클 패턴의 최적 크기는 검출된 스펙클 패턴의 중심을 모니터링함으로써 제어될 수 있으며, 스펙클 패턴의 중심 좌표인 xc 및 yc는 하기의 수학식
Figure 112014121707546-pat00003
, 및
Figure 112014121707546-pat00004
으로 계산되며, 여기서 x 및 y는 상기 검출기의 검출면에서의 좌표이며, n은 상기 검출기의 검출면의 화소의 총 갯수이며, I는 광 강도의 값을 나타낸다.
상기 방법은 처리된 스펙클 패턴으로 받은 데이터를 디스플레이로 출력하는 단계와 다른 장치로 상기 데이터를 전송하는 단계 중 적어도 어느 한 단계를 더 포함할 수 있다.
스펙클 패턴을 검출하는 단계에 있어서, 검출된 스펙클 패턴은 데이터 파일에 저장될 수 있다.
검출된 스펙클 패턴을 안정화하는 단계는, 모바일 장치에서 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 연구 대상 물체에 대한 모바일 장치의 최적화되지 않은 위치에서 얻어진 스펙클 패턴을 처리에서 제외하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 예에서 시변 함수는 2개의 이웃하는 스펙클 패턴의 각각의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
다른 예에서 시변 함수는 레퍼런스와 스펙클 패턴에서의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예에서 시변 함수는 각 스펙클 패턴의 푸리에 급수 전개의 합의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예에서 시변 함수는 각 스펙클 패턴에 적용되는 웨이브렛(wavelet) 변환 계수 값들의 시퀴스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.
상술한 바에 따르면, 본 개시는 휴대용 및 모바일 장치를 가지고 레이저 스펙클 간섭법의 방법을 이용하여 물체의 다양한 파라미터들, 예를 들어 심박수 및 혈압과 같은 인체의 상태 변수를 모니터링할 수 있다. 여기서, 휴대용 및 모바일 장치는, 예를 들어 휴대용 전화기, 스마트 폰, 손목 시계, 개인 정보 단말기(PDA), 태블릿 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터(넷북, 노트북) 및 기타 장치일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시는 모바일 장치에 기반하여 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 실현할 수 있도록 진동 문제를 해결하는 것으로서, 하드웨어의 수단을 이용하여, 즉 레이저 광원과 검출기 사이에 피드백을 구성하거나, 소프트웨어의 수단을 이용하여, 즉 검출기 평면에서 스펙클 패턴을 검출하는 스펙클 패턴의 크기, 형상 및 위치를 일정하게 제어하는 것을 확보함으로써, 검출기 평면에서 스펙클 패턴을 안정화함으로써 해결한다.
나아가, 본 개시는 기존의 해결수단보다 높은 신호 대 잡음비를 가져오는 스펙클 패턴의 처리 방법을 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법의 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 혈압과 심박수를 측정하도록 구성된 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 개략도이다.
도 4는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 사용하기 위해 검출하는 예시적인 스펙클 패턴을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 방법에 따라 모바일 장치에 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 의해 검출된 맥동을 도시한 그래프이다.
도 6은 레이저 스펙클 패턴 콘트라스트 분석(Laser Speckle Contrast Analysis: LASCA) 방법을 사용하여 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 의해 검출된 맥동을 도시한 그래프이다.
도 7은 푸리에 변환을 이용하여 레이저 스펙클 간섭법 시스템에서 검출된 맥동을 도시한 그래프이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 11은 도 10의 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 측면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
개시된 레이저 스펙클 간섭법의 시스템은 레이저 광원과 검출기를 포함하는 정보 입력부, 연구 모델 데이터, 보정 데이터 및 측정 결과를 포함하는 메모리부, 및 스펙클 안정화 및 스펙클 처리를 수행하는 프로세서부를 포함한다. 또한 일 실시예에서 사용자에게 측정 결과를 디스플레이하고 및/또는 다른 장치로 수신된 데이터를 전송하는 출력부가 더 마련될 수 있다. 사람의 혈압 및 맥박수는 다음과 같이 레이저 스펙클 간섭법의 방법을 사용하여 획득될 수 있다.
레이저 광원에 의해 생성된 레이저 빔은 인체의 손목 영역의 피부의 표면에서 산란하고, 가간섭성의 광빔의 산란에 의해 형성된 스펙클 패턴은 검출기에 의해 검출되어 기록된다. 동맥 내의 혈액의 맥동은, 검출된 스펙클 패턴에 영향을 미치는, 피부의 움직임을 야기한다. 정확한 측정을 구현하기에 충분한 신호/잡음비를 갖는 맥동을 검출하기 위해서는 모바일 장치와 조사 대상인 물체 사이의 상대적인 이동(displacement)에 의한 진동의 영향을 제거할 필요가 있다. 이것은 소위 최적 조건 검출을 관찰할 수 있는 파라미터들을 실시간으로 모니터링함으로써 달성될 수 있다 [쿨친 유. 엔(Kulchin Yu. N.), 비트릭 오.비.(Vitrik O.B.), 란트소프 에이.디.(Lantsov A.D.), 전하결합소자들을 이용한 단섬유 멀티모드 간섭계로부터의 신호들의 스펙클 처리를 위한 상관관계법(Correlation method for processing speckles of signals from single-fibre multimode interferometers by using charge-coupled devices), 퀀텀 일렉트론(Quantum Electron), (2006), 36(4), 339-342]. 이러한 파라미터는 다음과 같을 수 있다: Iav/Imax >0,15를 만족하는 검출된 스펙클 패턴의 광 강도의 통계적인 파라미터 분포(여기서, Imax는 검출된 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출된 광 강도의 평균값임); R0/3<R<R0의 범위 내에 있는 검출된 스펙클의 반경(여기서, R0는 검출된 광 강도 전체에서 80% 이내에 해당되는 검출된 스펙클의 반경을 의미함); 광 강도의 분포는 상기 레이저 광원과 상기 검출기 사이에 피드백과 후속하는 레이저 광원의 출력 조절을 통해 제어된다; 검출된 스펙클 패턴의 최적 크기는 검출된 스펙클 패턴의 중심 (xc, yc)을 모니터링함으로써 제어되며, 스펙클 패턴의 중심 좌표인 xc 및 yc는 하기의 수학식 1 및 2로 계산된다.
Figure 112014121707546-pat00005
Figure 112014121707546-pat00006
여기서, 여기서 x 및 y는 상기 검출기의 검출면에서의 좌표이며, n은 상기 검출기의 검출면의 화소의 총 갯수이며, I는 광 강도의 값을 나타낸다.
안정화된 스펙클 패턴은 검출된 스펙클 패턴 이미지 각각에 적용되는 푸리에 급수 전개로부터 얻어지는 모든 성분들의 합으로 표시되는 시변 함수를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이 시변 함수는 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내며, 이는 물체의 파라미터들에 대한 유용한 정보일 수 있다.
측정된 시변 함수는 동맥 벽에서의 혈압의 시간 의존성에 대응하고, 이 함수의 최대 값의 반복 주파수는 사람의 심장 박동에 대응하며, 이 시변 함수의 포락선의 형상은 다른 생리학적 파라미터들 중에서, 혈압의 시간적 태양에 의해 결정될 수 있다. 맥동의 크기를 결정하기 위해 소정 시간, 일 예로 일 분, 동안에 상기 시변 함수의 검출된 피크의 수를 카운팅할 필요가 있다. 혈압의 값을 결정하기 위해, 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법을 사용하기 전에 수 개 주기의 맥파를 기록함으로써, 전체 시스템을 보정, 즉 캘리브레이션하고, 이 데이터를 메모리부에 저장하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 절차 직전 혹은 직후에 종래의 혈압계를 사용하여 혈압을 측정하고 메모리부에 결과를 기록하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 메모리부는 맥파의 형상과 이에 대응하는 혈압 값을 보유할 수 있다. 보정 과정 후에 전통적인 혈압계를 사용할 필요성은 사라지고, 혈압은 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법에 의해 임의의 시간에 측정할 수 있다.
이 경우, 혈압의 현재 값은 다음과 같이 계산될 수 있다: 프로세서부는 현재의 맥파 형상과 메모리부에 저장된 맥파 사이의 차이를 결정하는 비례 계수를 계산한다. 다음 단계는 얻어진 계수들과 메모리부에 보정된 혈압 값의 곱이다. 얻어진 혈압 값은 사용자에게 표시되고 선택적으로 다른 장치에 무선으로 송신될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 1에 도시된 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 레이저 광원(1), 검출기(2), 프로세서부(13), 및 메모리부(14)를 포함한다.
레이저 광원(1)은 가간섭성을 가지는 레이저 광을 조명한다. 이러한 레이저 광원(1)은 예를 들어 반도체 레이저 다이오드일 수 있다. 검출기(2)는 스펙클 패턴 이미지를 캡쳐할 수 있는 것으로서, 예를 들어 이미지 센서 내지 이미지 센서를 포함하는 카메라일 수 있다. 프로세서부(13) 및 메모리부(14)는 모바일 장치의 몸체(3) 내부에 집적된 형태로 있을 수 있다. 이러한 배치는 레이저 광원(1)과 검출기(2) 사이의 상대적 이동에 의해 야기되는 진동을 제거한다.
또한, 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 맥박수나 혈압을 표시하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다(도 3 참조). 이러한 디스플레이는 출력부의 일예이다. 다른 예로서, 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 출력부는 맥박수나 혈압을 음향 혹은 음성으로 출력을 하는 스피커나, 다른 장치에 데이터를 유선 및/또는 무선으로 통신하는 통신부를 포함할 수도 있다.
모바일 장치는 예를 들어 이동 전화 또는 스마트 폰일 수 있다. 또는 모바일 장치는 예를 들어 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 또는 랩탑 컴퓨터일 수 있다. 또는 모바일 장치는 휴대용 미디어 플레이어일 수도 있다. 또는 모바일 장치는 손목 시계나 머리 장착형 디스플레이일 수도 있다.
도 2는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법의 방법을 나타내는 흐름도이다. 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 도 2의 흐름도에서 설명되는 바와 같이, 레이저 스펙클 간섭법을 사용하여 프로세스를 수행하는 구성을 갖는다. 도 2 내지 도 7을 참조하여, 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법의 방법을 설명한다.
도 3은 혈압과 심박수를 측정하도록 구성된 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 개략도이다. 도 3은 인간의 몸의 파라미터들, 즉 혈압과 맥박을 측정하기 위한 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 초기 위치를 보여준다. 도 3에 도시된 바와 같이 측정 동안의 진동 영향을 최소화하기 위하여, 모바일 장치는 물체의 표면 상에 위치된다. 도 3에 도시된 연구 대상 물체는 사람의 손목이다.
먼저 레이저 광원(1)과, 검출기(2)의 제어를 초기화한다(S10). 초기화 이후, 상기 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 레이저 광원은 물체의 관심 영역을 조명하기 시작한다. 레이저 광은 이 영역에서 산란되어 검출기에 의해 검출된다.
도 4는 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 사용하기 위해 검출하는 예시적인 스펙클 패턴을 도시한다. 프로세서부(13)는 검출기 상의 조명 값을 해석하고 레이저 광을 검출하는데 최적의 조건으로 후속하는 출력 파워를 조절할 수 있도록 레이저 광원에 피드백을 준다. 검출을 위한 최적 조건은 다음과 같을 수 있다: Iav/Imax >0,15를 만족하는 검출된 스펙클 패턴의 광 강도의 통계적인 파라미터 분포(여기서, Imax는 검출된 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출된 광 강도의 평균값임), R0/3<R<R0의 범위 내에 있는 검출된 스펙클 패턴의 반경(여기서, R0는 검출된 광 강도 전체의 80%를 포함하는 영역을 경계 짓는 원의 반경에 해당되는 검출된 스펙클 패턴의 반경을 의미함). 이러한 최적 조건의 이행은 검출된 스펙클 패턴 필드의 선형성(linear regime)을 보장할 수 있다. 상기와 같이 검출조건들이 최적화되었는지를 판단하여(S11), 검출조건들이 최적화되지 않은 경우, 레이저 광원(1)의 출력과 모바일 장치의 위치를 조정한다(S12).
초기 설정 후 스펙클 패턴의 안정화 절차와 동시에 수행하는 측정을 시작한다. 레이저 광원(1)에서 출사되어 연구 대상 물체에서 산란된 광의 이미지를 캡쳐한다(S13). 다음으로, 캡쳐된 이미지로부터 스펙클 패턴의 중심 위치를 추정한다(S14). 또한 최적의 처리 영역을 추정하고 선정한다(S15). 스펙클 패턴의 안정화는 상기 검출을 위한 최적 조건과 기록된 스펙클 패턴의 중심의 위치를 실시간으로 동시에 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 검출된 스펙클 패턴의 중심 위치의 좌표 (xc, yc)는 전술한 수학식 1로 계산된다.
프로세서부(13)는 실시간으로 영상 처리를 수행하도록 구성되며, 이로써 메모리부(14)에 각 프레임을 저장할 필요성을 제거할 수 있는데, 이러한 점은 전체 시스템 성능을 향상시키는데 중요할 수 있다. 프로세서부(13)는 각 프레임의 푸리에 변환을 수행하고 이미지에서 한 집합의 공간 주파수들을 가져온다(S16). 각 변환된 이미지는 공간 주파수의 집합으로 특징 지워지며, 임의의 주어진 시점에서 모든 성분들의 합은 시변 함수이다. 이러한 시변 함수는 푸리에 급수 전개의 합의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내게 된다. 시변 함수는 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 레퍼런스와 스펙클 패턴에서의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스나 각 스펙클 패턴에 적용되는 웨이브렛(wavelet) 변환 계수 값들의 시퀴스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타낼 수도 있다.
다음으로 노이즈를 제거하고 필터링한다(S19).
획득된 값들은 메모리부(14)에 저장한다(S17). 이러한 스펙클 패턴의 검출은 충분히 되지 않았다면 이미지 캡쳐 단계(S13)로 되돌아 동일한 작업을 반복한다(S18).
도 6은 레이저 스펙클 패턴 콘트라스트 분석(Laser Speckle Contrast Analysis: LASCA) 방법을 사용하여 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 의해 검출된 맥동을 도시한 그래프이다. 도 6을 참조하면, 손목 피부의 표면으로부터 산란되어 형성된 스펙클 패턴에서 얻어지는 대략적인 시간 의존성을 볼 수 있다. 도 7은 푸리에 변환에 기초한 알고리즘을 이용하여 레이저 스펙클 간섭법 시스템에서 검출된 맥동을 도시한 그래프이다. 도 6과 도 7을 비교하면, 푸리에 변환에 기초한 알고리즘을 이용하여 얻어진 결과는 스펙클 패턴 콘트라스트 분석(LASCA)의 방법을 이용해서 얻어진 시간 의존성과 유사한 시간 의존성을 볼 수 있다. 이러한 결과들로부터 알 수 있는 바와 같이, 개시된 방법은 큰 신호 대 잡음비를 갖는 사람의 맥박수에 대응하는 일련의 피크들을 획득할 수 있게 하는데, 이러한 큰 신호 대 잡음비는 배경 신호에 대하여 상대적으로 더욱 큰 콘트라스트 피크를 가져오게 한다.
다음 단계는 일 심장주기 동안에 획득되고 메모리부(14)에 저장된 단일 맥파와 당해 사람의 이러한 맥파에 대응하는 혈압과의 관계를 설명하는 하나 이상의 구체적인 모델의 사용을 포함한다(S20). 도 5는 일 실시예에 따른 방법에 따라 모바일 장치에 레이저 스펙클 간섭법 시스템에 의해 검출된 맥동을 도시한 그래프이다. 도 5에 도시된 예시적인 맥파는 일 심장주기 동안 획득하고 상기 모바일 장치의 메모리부(14)에 저장된다. 프로세서부(13)는 메모리부(14)에 저장된 맥파와 측정된 맥파를 비교함으로써 혈압의 현재 값을 복원할 수 있다. 획득된 혈압 값은 모바일 장치의 디스플레이에 표시될 수 있다(S21). 획득된 혈압 값은 모바일 장치의 메모리부(14)에 저장되거나, 예를 들어 무선이나 당해 분야에 공지된 다른 수단에 의해 다른 장치로 전송될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 8을 참조하면, 본 실시예의 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 레이저 광원(1), 검출기(2), 모바일 장치의 본체(3), 분리형 하우징(4), 및 조리개(5)를 포함한다. 레이저 광원(1)은 모바일 장치와 제거가능하게 연결되는 분리형 하우징(4)에 위치할 수 있다. 검출기(2)는 모바일 장치의 카메라일 수 있다. 다른 예로, 검출기(2)는 분리형 하우징(4)에 마련될 수도 있다. 조리개(5)는 분리형 하우징(4)에 위치한다. 검출기(2)는 조리개(5)를 통해 스펙클 패턴을 갖는 산란광을 검출한다. 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 분리형 하우징(4)에 연결될 수 있는 임의의 모바일 장치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치는 이동 전화, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 또는 휴대용 미디어 플레이어일 수 있다. 또는 모바일 장치는 손목 시계나 머리 장착형 디스플레이일 수도 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 9를 참조하면, 본 실시예의 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 레이저 광원(1), 검출기(2), 모바일 장치의 본체(3), 분리형 하우징(4), 조리개(5), 프리즘 미러(6), 전력 장치(7), 및 작동 버튼(8)을 포함한다. 레이저 광원(1)은 모바일 장치와 제거가능하게 연결되는 분리형 하우징(4)에 위치한다. 조리개(5)는 분리형 하우징(4)에 위치한다. 프리즘 미러(6)는 조리개(5)의 일측에 마련되어, 레이저 광원(1)에서 방출된 레이저 광이 연구 대상 물체로 향하도록 광경로를 변경한다. 검출기(2)는 조리개(5)를 통해 스펙클 패턴을 갖는 산란광을 검출한다. 작동 버튼(8)은 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 작동을 스위칭한다. 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭계 시스템은 분리형 하우징(4)에 연결될 수 있는 임의의 모바일 장치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치는 이동 전화, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 또는 휴대용 미디어 플레이어일 수 있다. 또는 모바일 장치는 손목 시계나 머리 장착형 디스플레이일 수도 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시하며, 도 11은 도 10의 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템의 측면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 레이저 광원(1), 검출기(2), 및 사용자의 팔에 고정하는 손목 스트랩(11)를 포함한다. 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 사용자의 손목에 착용되는 모바일 장치, 예를 들어 시계,를 사용하여 구현될 수 있으며, 전술한 맥박, 혈압 등과 같은 인체의 시간 파라미터를 추적하는 데 유용할 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭법 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 12를 참조하면, 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 레이저 광원(1), 검출기(2)와, 스트랩 고정 장치(12), 프로세서부(13) 및 메모리부(14)를 포함한다. 스트랩 고정 장치(12)는 팔에 감는 아암 스트랩(arm strap)일 수 있다. 이러한 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 팔에 감는 커프(cuff) 형태의 모바일 장치에 적용될 수 있다. 가령. 본 실시예의 레이저 스펙클 간섭법 시스템은 측정 및 보정에 상완 동맥이 필요할 때 사용될 수 있다.
개시된 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법은 인간 또는 동물 물체의 생물학적 파라미터를 모니터링하는 데 사용할 수 있는 모바일 장치에 적용될 수 있다. 당업자는 개시된 전술한 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법을 보안 및 의학 시스템 분야에 일반적으로 응용될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법은 인간의 다양한 파라미터들을 특별히 설계된 장비없이 추적할 수 있는 높은 이동성을 가질 수 있다.
개시된 레이저 스펙클 간섭법 시스템 및 방법은 하드웨어와 소프트웨어, 펌웨어, 집적 회로, 마이크로 프로세서, 메모리 장치, 컴퓨터 판독 가능 매체 등의 다양한 조합을 이용하여 구현될 수 있다.
상술한 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템을 이용하여 물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하는 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등), PC 인터페이스(PC Interface)(예를 들면, PCI, PCI-express, Wifi 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 개시에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.　
1: 레이저 광원 2: 검출기
3: 모바일 장치의 본체 4: 분리형 하우징
5: 조리개 6: 프리즘 미러
7: 전원 장치 8: 작동 버튼
10: 스트랩 11: 스트랩 고정 장치
13: 프로세서부 14: 메모리부

Claims (31)

  1. 물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하기 위한 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템에 있어서,
    레이저 광원과, 물체로부터 레이저 광을 산란시켜 형성된 스펙클 패턴을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 입력부;
    보정 파라미터의 측정 결과와, 스펙클 패턴의 처리 결과를 물체의 파라미터와 연결시키기 위한 하나 이상의 기설정된 패턴을 저장하는 메모리부;
    스펙클 패턴을 처리하는 것으로서, 스펙클 패턴의 중심 위치를 모니터링하고스펙클 패턴의 검출의 최적 조건을 실시간으로 제어함으로써 스펙클 패턴을 검출하는 동안 검출하는 스펙클 패턴을 안정화하고, 안정된 스펙클 패턴을 처리하고 물체의 파라미터 변화로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시변 함수를 결정하고, 하나 이상의 테스트된 파라미터를 나타내는 데이터를 형성하는 프로세서부;를 포함하는 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출하는 스펙클 패턴에서의 광 강도의 통계적인 파라미터 분포가 Iav/Imax >0,15를 만족하는 것이며, 여기서 Imax는 검출하는 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출하는 광 강도의 평균값인 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광 강도의 분포는 상기 레이저 광원과 상기 검출기 사이에 피드백과 후속하는 상기 레이저 광원의 출력 전력의 조절을 통해 제어되는 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출하는 스펙클의 반경이 R0/3<R<R0를 만족하는 것이며, 여기서 R0는 검출된 광 강도 전체에서 80% 이내에 해당되는 검출하는 스펙클의 반경을 의미하는 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    검출하는 스펙클 패턴의 최적 크기는 검출하는 스펙클 패턴의 중심 (xc, yc)을 모니터링함으로써 제어되며, 여기서 스펙클 패턴의 중심 좌표인 xc 및 yc는 하기의 수학식
    Figure 112014121707546-pat00007
    및
    Figure 112014121707546-pat00008

    으로 계산되며, 여기서 x 및 y는 상기 검출기의 검출면에서의 좌표이며, n은 상기 검출기의 검출면의 화소의 총 갯수이며, I는 광 강도의 값을 나타내는 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서부에서 생성된 데이터를 디스플레이로 출력하는 기능과 상기 데이터를 다른 장치로 전송하는 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하는 출력부를 더 포함하는 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 2개의 이웃하는 스펙클 패턴의 각각의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 레퍼런스와 스펙클 패턴에서의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 각 스펙클 패턴의 푸리에 급수 전개의 합의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 각 스펙클 패턴에 적용되는 웨이브렛(wavelet) 변환 계수 값들의 시퀴스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 모바일 장치는 이동 전화 또는 스마트 폰인 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 모바일 장치는 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 또는 랩탑 컴퓨터인 시스템.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 모바일 장치는 손목 시계인 시스템.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 모바일 장치는 머리 장착형 디스플레이인 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 모바일 장치는 휴대용 미디어 플레이어인 시스템.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 광원과 검출기는 모바일 장치의 하나의 하우징에 결합되는 시스템.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 검출기는 모바일 장치의 본체에 장착되고, 상기 레이저 광원은 상기 모바일 장치에 연결되는 분리형 하우징에 위치하는 시스템.
  18. 제6 항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 모바일 장치의 디스플레이에 데이터를 출력하는 시스템.
  19. 제6 항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 모바일 장치의 음향 장치에 데이터를 출력하는 시스템.
  20. 모바일 장치용 레이저 스펙클 간섭계 시스템을 이용하여 물체의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하는 방법에 있어서,
    연구 대상 물체에 레이저 광원을 이용하여 레이저 광을 조사하고, 상기 연구 대상 물체에 레이저 광을 산란시켜 형성된 스펙클 패턴을 검출기를 이용하여 영상으로 검출하는 단계; 및
    스펙클 패턴을 처리하는 단계;를 포함하며,
    상기 스펙클 패턴을 처리하는 단계는,
    스펙클 패턴의 중심 위치를 모니터링하고 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건을 실시간으로 제어하여 스펙클 패턴을 검출하는 동안 검출하는 스펙클 패턴을 안정화하는 단계와;
    안정된 스펙클 패턴을 처리하고 물체의 파라미터의 변화로 스펙클 패턴에서의 시간적 변화를 나타내는 시변 함수를 결정하는 단계와;
    하나 이상의 테스트된 파라미터를 나타내는 데이터를 형성하는 단계;를 포함하는 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출된 스펙클 패턴에서의 광 강도의 통계적인 파라미터를 Iav/Imax >0,15로 하는 것이며, 여기서 Imax는 검출하는 광 강도의 최대값이고, Iav는 검출하는 광 강도의 평균값인 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 광 강도의 분포는 상기 레이저 광원과 상기 검출기 사이에 피드백과 후속하는 상기 레이저 광원의 출력 전력의 조절을 통해 제어하는 방법.
  23. 제20 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스펙클 패턴의 검출의 최적 조건은 검출하는 스펙클의 반경을 R0/3<R<R0로 하는 것이며, 여기서 R0는 검출하는 광 강도 전체에서 80% 이내에 해당되는 검출하는 스펙클의 반경을 의미하는 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    검출하는 스펙클 패턴의 최적 크기는 검출하는 스펙클 패턴의 중심을 모니터링함으로써 제어되며, 스펙클 패턴의 중심 좌표인 xc 및 yc는 하기의 수학식
    Figure 112014121707546-pat00009
    및
    Figure 112014121707546-pat00010

    으로 계산되며, 여기서 x 및 y는 상기 검출기의 검출면에서의 좌표이며, n은 상기 검출기의 검출면의 화소의 총 갯수이며, I는 광 강도의 값을 나타내는 방법.
  25. 제20 항에 있어서,
    처리된 스펙클 패턴으로 받은 데이터를 디스플레이로 출력하는 단계와 다른 장치로 상기 데이터를 전송하는 단계 중 적어도 어느 한 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제20 항에 있어서,
    상기 스펙클 패턴을 검출하는 단계에 있어서, 검출하는 스펙클 패턴은 데이터 파일로 저장하는 방법.
  27. 제20 항에 있어서,
    상기 검출하는 스펙클 패턴을 안정화하는 단계는,
    모바일 장치에서 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 연구 대상 물체에 대한 모바일 장치의 최적화되지 않은 위치에서 얻어진 스펙클 패턴을 처리에서 제외하는 단계;를 포함하는 방법.
  28. 제20 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 2개의 이웃이 스펙클 패턴의 각각의 광 강도 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 방법.
  29. 제20 항에 있어서,
    상기 시변 함수를 레퍼런스와 현재의 스펙클 패턴에서의 광 강도의 분포 사이의 상관 계수의 값의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 방법.
  30. 제20 항에 있어서,
    상기 함수는 각 스펙클 패턴의 푸리에 급수 전개의 합의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 방법.
  31. 제20 항에 있어서,
    상기 시변 함수는 각 스펙클 패턴에 적용되는 웨이브렛 변환 계수들의 값들의 시퀀스로 스펙클 패턴의 시간적 변화를 나타내는 방법.
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