KR102537267B1 - 피부 이미지 처리 방법 및 이에 사용되는 피부 촬영 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부의 좁은 면적을 접사 촬영하되 촬영된 좁은 피부 면적의 이미지들을 넓은 하나의 이미지로 합성하기에 적합하도록 이미지들을 촬영을 할 수 있는 피부 촬영 장치와, 이러한 피부 촬영 장치를 통해 촬영된 피부 이미지를 큰 하나의 이미지로 합성하여 실제 피부와 매칭시키는 이미지 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 피부에 표시되는 마커; 선단부가 피부와 접촉하는 경통; 상기 경통 내에 설치되는 기판; 상기 기판 상에 실장되어 선단부에 접촉된 피부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED; 상기 경통의 선단부와 접촉하는 피부를 촬영하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에서 촬영된 복수 개의 이미지로서, 적어도 다른 하나의 이미지와 서로 인접하여 촬영된 이미지들을 합성하는 연산 장치;를 구비하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치이다.
또한 본 발명은 피부에 마커를 표시하는 단계; 상기 마커를 포함하는 피부의 영역을 서로 인접하는 다수의 촬영 영역으로 분할하여 촬영하는 단계; 및 상기 촬영된 이미지들을 합성하는 단계;를 포함하는 피부 촬영 및 이미지 처리 방법이다.

Description

피부 이미지 처리 방법 및 이에 사용되는 피부 촬영 모듈{A Skin Image Processing Method and Camera Module for the Same Method}

본 발명은 피부 촬영 장치 및 촬영 이미지 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피부의 좁은 면적을 접사 촬영하되 촬영된 좁은 피부 면적의 이미지들을 넓은 하나의 이미지로 합성하기에 적합하도록 이미지들을 촬영을 할 수 있는 피부 촬영 장치와, 이러한 피부 촬영 장치를 통해 촬영된 피부 이미지를 큰 하나의 이미지로 합성하여 실제 피부와 매칭시키는 이미지 처리 방법에 관한 것이다.

현재 기대 수명 증가에 따라, 건강 상태에 대한 진단 및 관리는 필수적으로 이루어져야 할 항목 중 하나이다. 피부는, 인체가 외부 환경과 마주하는 요소로서, 다양한 신진 대사 산물과 구성성분을 포함하고 있으며, 때때로, 건강 상태를 나타내는 지표가 되기도 한다. 구체적인 일 예로서, 혈색이 좋지 않은 경우, 혈액 순환 장애 또는 소화 장애를 의심해볼 수 있다. 다른 예로서, 피부에 트러블이 생기는 경우, 정신적 스트레스를 의심해볼 수도 있다.

종래의 경우, 이러한, 피부 상태의 진단은, 대체로 시각적 또는 촉각적인 방법을 통해 이루어졌다. 구체적으로, 피부의 탄력이 좋고 나쁨을 광학 현미경을 통해 시각적으로 판별할 수 있으며, 피부의 수화도(skin water content)를 촉각으로 판별할 수도 있다. 하지만 이러한 판별법은 정확도가 높지 않고 판별하는 주체의 경험에 의존하는 경우가 높다.

한편, 건강 상태의 진단을 위한 피부 모니터링은 지속적으로 이루어질 필요가 있다. 이에 따라, 진단 대상자에게 불쾌감을 주지 않으면서도 보다 간편 하게 모니터링 및 진단을 수행할 수 있는 피부 상태 진단 장치 및 방법이 요청되고 있다.

이에 최근 피부에 광을 조사하고 이를 촬영한 후 그 광 정보를 분석하여 피부의 상태를 검진하려는 시도가 이루어지고 있다. 피부 촬영을 통해 피부를 진단하기 위해서는 피부 진단에 필요한 파장대의 광은 피부에 조사하고, 그 외의 파장대의 광이 피부에 조사되는 것은 회피하여야 한다. 또한 피부를 촬영함에 있어서도, 피부에 조사된 광이 피부를 거쳐 되돌아오는 광 이외의 다른 광이 유입되면, 촬영 이미지가 피부에 관한 정보를 고스란히 담을 수 없어 진단이 어려워지는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 광원의 전방에 파장대 별로 광을 선택적으로 통과시키는 필터를 하나 이상 복수 개 설치하고, 또한 촬영용 카메라의 전방에도 파장대 별로 광을 선택적으로 통과시키는 필터를 하나 이상 복수 개 설치해야 하는데, 이는 장비의 가격 상승으로 이어지고, 장비의 부피가 커지는 원인이 된다.

이렇게 광을 조사하고 촬영하여 피부를 진단하는 장치들은 대부분 부피가 꽤 큰 고가의 장비들로 이루어지기 때문에, 피부 전문 관리샵이나 피부과 병원 등 이를 전문적으로 다루는 곳에서 주로 사용되고 있는 실정이다. 따라서, 일상적으로 피부를 관리해야 하는 사람들이 이와 같이 장비가 갖추어진 곳에 매번 방문하는 것도 여간 번거로운 일이 아니다.

가령 여드름은 꾸준한 관리가 요구되는 피부질환인데, 바쁜 학생이나 현대인들은 매일 피부과 병원을 다닐 여유도 없을 뿐만 아니라, 그 비용도 만만치 않다. 게다가 여드름은 이미 염증이 생긴 후에 치료하는 방향으로 진료가 이루어지는 것이 대부분이고, 예방에 대해서는 특별한 대책이 없는 실정이다. 이에, 여드름이 잘 나는 사람들은 지속적으로 여드름 예방약을 먹게 되는데, 여드름 예방약을 지속적으로 복용할 경우, 비용은 차치하고라도 각종 부작용, 장기 복용이 건강에 미치는 영향도 무시할 수 없다. 따라서 비 접촉식으로 여드름이 발병할 가능성이 높은 피부 위치를 미리 진단할 수 있으면서도, 병원이나 전문적인 피부 관리샵이 아닌 곳에서도 이를 간단하게 진단할 수 있는 장치가 요구된다.

한편 피부의 상태를 진단하기 위해 필요한 이미지는 피부를 최대한 크게 확대하여 촬영한 이미지이다. 그런데 이렇게 피부를 확대하여 촬영하면 좁은 면적의 피부를 촬영할 수밖에 없다. 따라서 가령, 얼굴의 전체를 진단하고자 할 때에는, 서로 다른 영역을 촬영한 복수의 이미지들을 서로 연결하여 하나의 큰 이미지로 합성할 필요가 있다. 하지만 사람의 피부는 곡면으로 이루어져 있기 때문에, 곡면으로 이루어진 피부를 동일한 축척으로 촬영하여 이미지를 얻는 프로세스는 매우 복잡해지고, 또한 합성된 이미지가 실제 피부와 달리 왜곡될 가능성도 높다. 그리고 합성을 하여 크게 확대된 합성 이미지는, 실제 피부와 매칭시켜 디스플레이하기가 쉽지 않다. 즉 복수 개의 촬영 이미지를 서로 합성하여 생성된 이미지는 그 크기가 상당하기 때문에, 디스플레이를 보는 사람이 디스플레이된 피부와 실제 피부를 매칭시키기가 매우 어렵다.

(특허문헌 1) KR 10-2001-0110838 A
(특허문헌 2) KR 20-0342817 B

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 서로 이어지는 피부의 복수 개소를 확대 촬영할 때 각 촬영 이미지의 축척을 모두 동일하게 하여 촬영할 수 있고, 촬영에 사용되는 광원 외의 다른 광원에서 피부에 광이 조사되는 것을 차단하여 모든 촬영 이미지가 동일한 광원과 동일한 조도 하에서 촬영되도록 함으로써, 피부를 확대 촬영한 복수 개의 확대 이미지를 합성할 때 오류가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 피부 촬영 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 피부에 특정한 마커를 표시한 후 피부의 복수 개소를 확대 촬영함으로써, 복수 개의 촬영 이미지를 합성하여 하나의 합성 이미지를 생성함에 있어서 오류의 발생을 최소화하고, 합성된 이미지를 실제 피부와 쉽게 매칭하여 표현할 수 있는 피부 이미지 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 선단부가 피부와 접촉하는 경통; 상기 경통 내에 설치되는 기판; 상기 기판 상에 실장되어 선단부에 접촉된 피부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED; 상기 경통의 선단부와 접촉하는 피부를 촬영하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에서 촬영된 복수 개의 이미지로서, 적어도 다른 하나의 이미지와 서로 인접하여 촬영된 이미지들을 합성하는 연산 장치;를 구비하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치를 제공한다.

상기 경통 내에 설치되며 상기 피부로부터 나오는 광이 이미지 센서로 입사되는 경로에 위치하여 경통의 선단부에 접촉한 피부의 초점 거리를 상기 이미지 센서에 맞추는 렌즈;를 더 포함할 수 있다.

상기 경통 내에 설치되며 상기 피부로부터 나오는 광이 이미지 센서로 입사되는 경로에 위치하여 상기 LED에서 조사되는 파장인 제1파장대의 광은 차단하고 상기 제1파장대의 광 보다는 파장이 긴 제2파장대의 광은 투과시키는 롱 패스 필터;를 더 포함할 수 있다.

상기 렌즈는 상기 LED에서 조사되는 파장인 제1파장대의 광은 차단하고 상기 제1파장대의 광 보다는 파장이 긴 제2파장대의 광은 투과시키는 롱 패스 필터의 기능을 가질 수 있다.

상기 렌즈는 PMMA로 제작되되 제1파장대의 광을 흡수하는 안료와 혼합된 상태로 제작될 수 있다.

상기 기판에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍은 경통 내에서 경통의 길이방향의 중심축에 배치되며, 상기 LED는 상기 구멍 주변에 실장되되, 상기 경통의 길이방향의 중심축에 대해 등 간격으로 방사상으로 배치될 수 있다.

상기 기판에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍은 경통 내에서 경통의 길이방향의 중심축에 배치되며, 상기 렌즈는 상기 기판보다 상기 이미지 센서에 더 가까이 배치되며, 그 중심이 상기 경통의 길이방향의 중심축에 정렬될 수 있다.

상기 기판에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍은 경통 내에서 경통의 길이방향의 중심축에 배치되며, 상기 롱 패스 필터는 상기 기판보다 상기 이미지 센서에 더 가까이 배치될 수 있다.

상기 이미지 센서와 연산 장치는 휴대용 단말기에 내장된 것이며, 상기 경통과 기판과 LED는 촬영 모듈로서 상기 휴대용 단말기에 착탈 가능하게 결합되고, 이미지 합성은 상기 휴대용 단말기에 설치된 애플리케이션에 의해 수행될 수 있다.

상기 촬영된 이미지들은, 피부에 있는 주름과 모공의 형태와 배열을 기준으로 합성될 수 있다.

피부에 표시되는 마커를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 피부에 표시되는 마커; 기판; 상기 기판 상에 실장되어 피부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED; 상기 피부를 촬영하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에서 촬영된 복수 개의 이미지로서, 적어도 다른 하나의 이미지와 서로 인접하여 촬영된 이미지들을 합성하는 연산 장치;를 구비하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치를 제공한다.

상기 촬영된 이미지들은, 피부에 있는 주름과 모공의 형태와 배열과 함께, 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성될 수 있다.

상기 마커는 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되며, 두 지점에 표시된 마커의 크기, 모양 및 색채 중 적어도 어느 하나가 서로 상이할 수 있다.

상기 마커는 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되며, 상기 두 지점에 표시된 각각의 마커는 방향성을 구분할 수 있는 모양일 수 있다.

또한 본 발명은, 피부에 마커를 표시하는 단계; 상기 마커를 포함하는 피부의 영역을 서로 인접하는 다수의 촬영 영역으로 분할하여 촬영하는 단계; 및 상기 촬영된 이미지들을 합성하는 단계;를 포함하는 피부 촬영 및 이미지 처리 방법을 제공한다.

상기 마커는 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되며, 두 지점에 표시된 두 마커의 크기, 모양 및 색채 중 적어도 어느 하나가 서로 상이할 수 있다.

상기 마커는 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되며, 상기 두 지점에 표시된 각각의 마커는 방향성을 구분할 수 있는 모양일 수 있다.

상기 촬영은 경통의 선단부를 피부에 접촉시킨 상태에서 이루어지되, 상기 경통에는 선단부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED가 구비되어 있어서, 상기 제1파장대의 광 외의 다른 광은 피부에 조사되지 않도록 할 수 있다.

상기 피부를 촬영할 때에는 상기 제1파장대의 광을 필터링하여 제외한 광을 촬영할 수 있다.

상기 촬영된 이미지들은, 적어도 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 확대 촬영된 복수의 이미지를 합성하더라도 한번에 촬영한 것과 같은 합성 이미지를 얻을 수 있어 이미지 합성에 따른 왜곡을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 합성된 이미지와 실제 피부를 쉽고 정확하게 매칭시킬 수 있어 피부 진단과 치료를 용이하게 할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 코프로포르피린 3의 흡수 스펙트럼이다.
도 2는 피부의 여드름 진단 방법을 거친 후 디스플레이되는 촬영 이미지를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 피부 이미지 처리 방법에 사용되는 피부 촬영 장치의 일실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 피부 촬영 장치의 측면 단면도이다.
도 5는 피부에 마커를 하고 이 마커 주위를 확대 촬영하는 영역과, 합성되어 하나로 표시되는 영역을 도시한 도면이다.
도 6은 마커를 포함하여 합성된 이미지를 나타낸 사진이다.
도 7과 도 8은 마커의 다른 실시 예들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

인체에는 다양한 광 흡수 화합물이 존재하며, 이는 피부의 경우에도 마찬가지이다. 광 흡수 화합물(chromophore)이란 광의 스펙트럼 중 특정 파장을 주로 흡수하는 물질을 의미하는데, 광 흡수 화합물은 그 종류마다 흡수하는 파장대가 서로 다르다. 모든 생체 물질들은 광의 파장 범위 내에서 적어도 최소한 한 파장 영역 이상에서 높은 흡수율을 보이며, 이는 물질의 원자나 분자의 물리학적 특성과 관련되어 있기 때문에, 생체 물질 별로 이러한 원자나 분자의 물리학적 특성이 다른 이상 흡수되는 광의 파장대가 서로 다르다.

가령 도 1에 도시된 바와 같이 여드름(acne vulgaris)의 원인 유발 세균(Propionibacterium acne; P. acne)이 피부 내에서 생성하는 포르피린 중의 하나인 코프로포르피린 3(coproporphyrin 3)의 경우 407 nm 를 피크로 하는 흡수 스펙트럼을 가진다.

한편, 형광(fluorescence)이란, 특정 물질이 반응하는 소정 파장대(제1파장대)의 빛을 흡수하여 그보다는 파장이 긴 고유의 파장대(제2파장대)의 빛을 방출하는 현상을 말하는데, 이는 의료적으로 생체정보를 구분할 수 있도록 해 준다. 피부에도 이렇게 형광을 하는 특정 물질이 다수 존재한다. 따라서 피부의 형광을 분석하면, 어떠한 물질이 어디에 얼마나 분포하는지, 또한 피부의 상태가 어떠한지 파악할 수 있게 된다.

예를 들어, 청색광 대역(400~440nm)의 빛을 피부에 가하면, 피부에 있는 물질 중 P. acne가 생성하는 포르피린(Porphrins)은 청색 파장대의 광의 에너지를 강하게 흡수하며, 흡수한 파장과는 다른 고유한 파장대의 광을 형광하게 된다. 실험 결과 염증 반응이 없는 피지가 있는 모낭 부분은 520nm 부근과 600~630 nm 사이의 광을 형광하고, 여드름 즉 염증이 발생하였거나 발생하려는 모낭 부분에는 520 nm 부근의 파장대의 광을 형광함을 확인하였다. 따라서 407nm 부근의 청색광을 조사한 후 피부의 형광 이미지를 획득하면, 단순한 피지가 모여 있는 부분이나 여드름의 발생 (가능) 부분에 대한 위치나 분포, 크기 등을 확인하는 것이 가능하다. 즉 피부를 진단하기 위해 상술한 바와 같이 제1파장대의 광을 피부에 조사하고 피부에서 되돌아 나오는 광{후술하겠지만, 제1파장대의 광은 필터링되고, 제1파장대보다는 파장이 긴 파장대(제2파장대)를 포함하는 광}을 촬영한 이미지를 나타낸 도 2를 참조하면, 여드름 즉 염증이 발생하였거나 발생하려는 모낭 부분(점선으로 표시된 원 부분)에는 520 nm 부근의 파장대의 광을 형광하여 초록색과 하늘색의 중간 정도의 색채를 띄는 것을 확인할 수 있다.

하지만 도 2에 도시된 촬영 이미지는 좁은 영역의 피부가 확대되어 촬영된 결과물이기 때문에, 이를 실제 촬영이 이루어진 피부와 매칭시키기가 쉽지 않다.

도 3은 본 발명에 따른 피부 이미지 처리 방법에 사용되는 피부 촬영 장치의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 피부 촬영 장치의 측면 단면도이다.

본 발명의 피부 촬영 및 이미지 처리 장치는 개인마다 휴대하고 다니는 스마트폰이나 태블릿과 같은 휴대용 단말기(90)의 이미지 센서(94)와 연산장치(CPU), 메모리 등을 함께 활용하여 최소한의 구성으로 구현할 수 있다. 이미지 센서(94)의 일 예로서 본 발명에서는 CCD가 예시된다.

본 발명의 피부 촬영 및 이미지 처리 장치(1)는, 이러한 휴대용 단말기(90)와, 촬영 모듈(2)과, 촬영 모듈(2)을 휴대용 단말기(90)에 고정하기 위한 고정 모듈(8)로 구현할 수 있다.

고정 모듈(8)은 휴대용 단말기(90)와 촬영 모듈(2)을 서로 고정하는 기능을 한다. 이러한 고정 모듈(8)은 휴대용 단말기(90)에 고정되는 베이스(80)와, 촬영 모듈(2)을 고정하는 제1착탈구(81)를 포함한다. 일 예로서 베이스(80)는 휴대용 단말기를 충격 등으로부터 보호하기 위해 씌우는 케이스일 수 있다. 이러한 케이스에는 휴대용 단말기의 카메라 부분이 있는 부분과 대응하는 위치에 통공이 형성되어 있는데, 이러한 통공 주변에 후술할 촬영 모듈(2)과 체결되거나 분리되는 제1착탈구(81)가 형성된다. 이러한 제1착탈구(81)는 베이스(80)와 일체로 형성될 수 있다.

촬영 모듈(2)은, 내부에 각종 구성을 수용하는 경통을 포함한다. 경통은, 선단부가 촬영이 이루어질 피부 둘레에 접하여 LED(40)에서 조사되는 광 이외의 다른 광이 촬영하고자 하는 피부에 조사되는 것을 방지하며 상대적으로 큰 직경을 가지는 중공의 원통형 대경통부(22), 기단부가 상기 제1착탈구(81)와 체결되어 고정되며, 피부에서 나온 광이 휴대용 단말기(90)의 이미지 센서(94)로 입사되는 광 경로 상에서 상기 광에 대한 광학적인 조작을 가하는 광학 부품들이 설치되는 중공의 원통형 소경통부(26), 상기 대경통부와 소경통부가 서로 마주하는 단부를 연결하는 환형 평판 형상의 단턱부(23)로 구분된다.

경통은 합성수지로 일체로 제작 가능하다. 경통의 대경통부(22)의 직경은 대략 30mm이고 높이는 14mm 정도일 수 있고, 소경통부(26)의 직경과 높이는 함께 사용하는 휴대용 단말기의 광학렌즈(92)와 이미지 센서(94)에 대응하여 결정될 수 있다.

경통(20)의 내부에는 LED를 비롯한 각종 구성의 작동을 제어하기 위한 제어회로가 마련된 기판(30)이 설치된다. 본 발명에서 사용되는 기판은 앞서 언급한 단턱부(23)의 내면 쪽에 설치되며, 단턱부(23)와 마찬가지로 환형의 평판 형상으로 이루어져 있다. 기판(30)의 중앙에는 원형의 구멍(32)이 형성되어 있으며, 구멍의 직경은 소경통부(26)의 내경과 대응하는 치수로 이루어져 있다. 환형의 기판(30) 전면(front face)에는 개방된 대경통부(22)의 선단부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED(40)가 설치된다. LED(40)는 환형의 기판부 둘레에 등 간격으로 실장되어 있어서, 휴대용 단말기(90)에 촬영 모듈(2)을 고정할 때 방향성을 고려하지 않아도 무방하다.

기판(30)에는 LED의 동작을 제어하기 위한 제어회로가 마련되어 있으며, 또한 촬영 모듈(2)을 온오프 하기 위한 스위치가 설치된다. 또한 기판(30)은, 경통(20) 내에 함께 수용되는 배터리(53)와 전기적으로 연결된다. 배터리(53)는 도시된 바와 같이 환형의 형상을 가지며 탄턱부(23)와 기판(30) 사이에 배치되도록 상기 기판(30)에 연결될 수 있다. 기판(30)에는 이러한 배터리의 충전이나 방전에 대한 제어를 하는 전원 제어부도 마련된다. 배터리(53)는 리튬 폴리머 전지와 같은 2차전지로서 충전과 방전이 가역적으로 일어날 수 있으며, 기판(30) 상에는 이를 충전하는 외부 전원을 연결하기 위한 충전단자가 설치되어 있다.

또한 기판에는 블루투스 칩셋이 설치되어 휴대용 단말기 본체와 제어 신호를 주고 받을 수 있다. 휴대용 단말기를 피부 진단 장치로 사용하기 위한 프로그램은 애플리케이션 형태로 휴대용 단말기에 설치될 수 있으며, 가령 사용자가 프로그램을 구동한 후 촬영 버튼을 누르면, 휴대용 단말기에서 생성된 LED(40)에 대한 제어 신호가 블루투스 프로토콜을 통해 기판(30)의 제어회로로 전달됨으로써 LED(40)가 점등되도록 할 수 있다. 그리고 프로그램은 LED(40)가 점등된 시간 내에 휴대용 단말기(90)의 이미지 센서(94)에서 촬영이 이루어지도록 할 수 있다.

이러한 제어 신호가 반드시 블루투스 방식으로 전송되어야 하는 것은 아니다. 가령 휴대용 단말기에 있는 USB 단자와 기판(30) 상의 충전단자가 연결되고, 충전단자는 USB 단자로부터 전원을 공급받아 LED 가동에 사용되도록 하거나 배터리를 충전할 수 있으며, USB 형태의 단자로부터 LED 제어신호를 전달받아 이를 LED 제어회로에 전달하도록 구성할 수도 있다. 이 외에도 휴대용 단말기의 이어폰이나 헤드폰 연결용 단자를 통해 제어신호를 전달받는 방식 또한 가능하다. 이처럼 본 발명에 의하면 다양한 유선 또는 무선(WiFi, NFC 등)의 근거리 통신 프로토콜을 적용하여 휴대용 단말기(90)와 촬영 모듈(2) 사이에 제어 신호를 주고 받을 수 있다.

이와 달리 LED(40)의 구동이 단순하게 스위치만으로 온오프 되도록 할 수도 있다. 즉 사용자는 피부 진단을 하고자 할 때 스위치를 켜고, 촬영이 끝난 후 스위치를 끄는 방식으로 LED를 제어할 수도 있다.

또한 촬영 모듈(2)은, 배터리(53)가 생략된 구조로서, 충전단자가 전원단자로 사용될 수도 있다. 가령 앞서 설명한 휴대용 단말기(90)의 USB 단자와 촬영 모듈(2)의 전원단자가 유선으로 연결되어 휴대용 단말기(90)의 전원을 공급받는 방식으로도 전원 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 물론 이때 앞서 설명한 바와 같이 USB 단자로부터 LED 제어신호를 전달받아 이를 LED 제어회로에 전달할 수도 있다.

소경통부(26) 부분에는, 광각 렌즈(62)와 롱 패스 필터(64)가 각각 순서대로 끼워져 고정된다. 실시예에서는 광각 렌즈(62)와 롱 패스 필터(64)가 소경통부의 내면에 억지 끼움 방식으로 고정되는 것이 예시되나, 이외에도 통상의 다른 고정 방식 역시 적용 가능함은 물론이다.

광각 렌즈(62)는 짧은 경통의 높이에도 초점거리를 휴대용 단말기(90)의 이미지 센서(94)에 맞추기 위한 구성이다. 따라서 피부의 이미지는 상기 광각 렌즈(62)와 휴대용 단말기(90)의 광학 렌즈(92)에 의해 이미지 센서(94)에서 초점이 잡히도록 할 수 있다.

또한 롱 패스 필터(64)는, 가령 상기 진단 방법에 따라 여드름을 진단하고자 한다면, 제2파장대의 광을 포함하도록 500 nm가 넘는 파장의 광만 통과시키도록 구성할 수 있다. 즉 롱 패스 필터(64)는 피부에 조사되었던 제1파장대의 광인 청색 광을 배제하고, 제2파장대의 광이 포함되도록 녹색 광을 비롯하여 그보다 긴 파장을 가지는 광을 통과시키도록 하는 기능을 한다. 따라서 이미지 센서(94)의 RGB 센서가 각각 피부 표면에서 직접 반사된 제1파장대의 광인 407nm 부근의 강한 반사광에 반응하여 해당 픽셀이 하얗게 되어 버리는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 광각 렌즈(62)와 롱 패스 필터(64)가 별도의 구성으로 마련된 것이 예시되었다. 하지만 실제 제작에서는 이를 일체로 제작할 수도 있다. 가령 광 투과율이 우수한 PMMA 수지로 광각 렌즈(62)를 설계하여 사출 성형함으로써 렌즈를 제작하되, 사출 전의 수지에 제1파장대의 파장을 흡수하는 황색 계열의 안료를 섞어 롱 패스 필터의 기능까지 동시에 하도록 할 수 있다. 이러한 방식에 의하면 부품 조립수가 줄어들고 부품 수가 줄어들기 때문에, 제품의 부피를 줄이고, 제작 단가도 낮출 수 있는 이점이 있다. 즉 형상은 광각 렌즈(62)의 형상이되, 렌즈의 매질이 제1파장대의 광을 흡수하여 롱 패스 필터(64)의 기능도 동시에 하는 것이다.

상술한 각종 구성이 내장된 촬영 모듈(2)은 앞서 설명한 바와 같이 휴대용 단말기의 케이스인 베이스(80)에 고정됨으로써 휴대용 단말기(90)에 대해 고정된다.

촬영모듈을 휴대용 단말기(90)에 대해 고정하게 되면, 휴대용 단말기(90)의 이미지 센서(94), 광학렌즈(92)와 함께, 경통(20), 즉 상기 롱 패스 필터(64), 광각 렌즈(62) 및 기판의 원형 구멍(32)이 축 정렬된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 대경통부(22)의 선단부는 피부(S)와 밀착된 상태로 피부를 촬영할 수 있게 된다. 즉 대경통부(22)을 피부에 접촉시킴으로 인해, 이미지 센서(94)에 대한 초점거리는 이미지 센서(94)와 대경통부(22)의 선단부 사이의 거리로 고정된다. 또한 대경통부(22)은 불투명한 재질로 구성되고, 이에 따라 LED(40)를 제외한 다른 광원으로부터는 경통 내부의 공간으로 빛이 조사되지 않도록 할 수 있다. 즉 경통 내부는 LED(40) 외에 다른 광원이 없는 암실 조건이 만족된다.

따라서 본 발명의 피부 진단 장치의 피부 접촉식 대경통부(22)는 제1파장대의 광, 가령 407nm 부근의 청색광을 발광하는 LED에서 조사되는 광 외의 다른 광이 피부에 함께 조사되지 않도록 하는 조건을 만족시켜 주면서, 동시에 이미지 센서(94)에서 촬영되는 피부의 이미지의 축척이 모두 동일하게 할 수 있다.

그러므로 이와 같이 촬영된 확대 촬영 이미지들을 합성하게 되면, 합성 과정에서 발생할 수 있는 오류와 왜곡을 방지할 수 있다.

본 발명에서 경통부가 의미를 가지는 이유는, 본 발명에서 전제하고 있는 촬영이 접사를 염두에 둔 것이기 때문이다.

풍경을 여러 각도로 찍어 이를 파노라마 이미지로 합성하는 기술은 이미 널리 사용되고 있다. 이러한 합성의 원리는 두 이미지가 서로 중첩되는 패턴을 찾아 이를 기준으로 두 이미지를 하나의 이미지로 이어 붙이는 것이다. 그런데 풍경 이미지는 원거리 촬영이기 때문에 촬영하는 카메라와 피사체 사이의 거리가 상당히 또는 매우 멀기 때문에, 카메라가 피사체에 조금 가까워지거나 멀어지는 것이 축척에 영향을 미치지 않는다. 하지만 본 발명의 피부와 같이 불과 1~3cm 정도의 거리에서 촬영을 하는 경우에는 단 1mm의 거리 오차도 축척에 상당한 영향을 주게 된다.

따라서 본 발명에서는 촬영 모듈(2)의 경통을 사용하여 경통의 선단부를 촬영하고자 하는 피부에 접촉시키며 촬영을 함으로써, 촬영된 이미지와 피부 사이의 축척이 모두 동일하게 할 수 있다.

또한 본 발명에서 실시하는 접사 촬영은, 풍경 이미지와 달리, 조사되는 광의 조도나 색상이 피사체나 카메라의 위치나 방향에 따라 크게 달라지기 때문에, 각 촬영 이미지의 조도와 색상 등이 서로 일치하도록 하기 위해서는 피사체나 카메라의 위치나 방향이 모두 동일한 환경 하에 있어야 하는데, 상술한 경통은 동일한 LED(40) 위치에서 동일한 광을 조사하며, LED 외의 다른 광원이 피부에 조사되는 것을 차단하고, 지속적으로 동일한 촬영 거리를 유지함으로써, 모든 촬영 이미지의 조도와 색상이 균일하게 된다.

따라서 본 발명의 촬영 모듈(2)로 촬영을 하게 되면, 상술한 문제점을 모두 해결할 수 있다.

본 발명의 촬영 모듈로 촬영된 이미지들은, 피부에 있는 주름과 모공의 형태와 배열을 기준으로 합성이 가능하다. 이러한 이미지 합성 프로그램은, 가령 휴대용 단말기에 설치된 애플리케이션일 수 있다.

본 발명은 이러한 촬영 조건을 만족하는 것에서 더 나아가, 피부에 일정한 형태의 마커를 표시하거나 부착함으로써, 합성된 이미지에 도시된 마커와 실제 피부에 표시된 마커의 위치를 대비함으로써, 합성된 이미지와 실제 촬영된 피부의 매칭이 매우 편하게 되도록 할 수 있다.

도 5는 피부에 마커를 하고 이 마커 주위를 확대 촬영하는 영역과, 합성되어 하나로 표시되는 영역을 도시한 도면이고, 도 6은 마커를 포함하여 합성된 이미지를 나타낸 사진이다.

도 5를 참조하면, 상술한 장치(1)를 이용하여 피부를 촬영할 때, 촬영하고자 하는 피부(S)에 마커(M)를 표시한 후, 마커를 포함하는 합성하고자 하는 촬영 영역(C)을 여러 구역(A)으로 나누어 조금씩 중첩하여 촬영을 한다. 본 발명의 실시예에서는 가로 세로 각각 4행 4열로 16번 촬영하는 것이 예시된다. 마커(M)는 피부에 직접 그려서 표시하거나, 스탬프 등으로 도장을 찍는 방식으로 표시하거나, 스티커 등을 임시로 붙이는 방식 등 다양한 방식으로 피부에 표시될 수 있다.

이렇게 마커를 표시하면, 촬영하면서 장치(1)가 조금씩 돌아간 상태에서 촬영이 되더라도, 마커의 표식으로부터 여러 이미지의 방위를 정렬하기가 훨씬 수월하다. 또한 마커가 표시됨으로 인해 이미지 합성도 더욱 정확해 짐은 물론이다.

도 6을 참조하면, 합성된 이미지에는 도시된 바와 같이 마커가 표시된다. 따라서 사용자는 이렇게 합성된 이미지가 디스플레이에 상당히 확대된 상태로 표시되더라도, 이를 촬영이 이루어졌던 피부와 정확히 대응시킬 수 있다.

도 7은 마커의 다른 실시 예이다. 이처럼 서로 다른 두 모양의 제1마커와 제2마커를 서로 다른 두 지점에 배치하게 되면, 거리와 방향이 모두 매칭된다. 뿐만 아니라 서로 다른 두 지점에 배치된 두 마커를 서로 구분할 수 있는 차이라면 그것이 반드시 동일한 모양일 필요는 없다. 가령 두 마커의 크기가 서로 다른 경우, 두 마커의 색상이 다른 경우도 적용 가능하다.

도 8도 마커의 다른 실시예이다. 서로 같은 모양이라 하더라도 모양에 방향성이 있고, 이러한 모양이 서로 다른 두 지점에 배치하게 되면, 역시 거리와 방향이 모두 매칭된다.

보다 바람직하게는, 촬영이 필요한 피부의 전체 영역을 확인할 수 있도록 그러한 영역의 가장자리에 마커를 표시할 수 있다.

이하 상술한 피부 촬영 장치와 이미지 처리 방법 및 이것이 구현된 장치에 의해 피부를 촬영하고 이를 실제 피부와 매칭하며 확인하기까지의 과정을 설명한다.

사용자는 자신의 휴대용 단말기(90)에 피부를 촬영하는 것을 제어하고 이러한 촬영 이미지들을 합성할 수 있는 프로그램을 설치한다. 그리고 휴대용 단말기(90)의 베이스(80)에 촬영 모듈(2)을 설치하여 촬영 모듈(2)과 휴대용 단말기(90)의 광학렌즈(92) 부분을 정렬 고정시킨다.

사용자는 촬영 모듈(2)의 스위치를 켜고, 휴대용 단말기(90)의 프로그램을 구동하며, 촬영 모듈(2)과 휴대용 단말기(90)를 블루투스로 연결한다. 그리고 사용자는 진단이 필요한 피부에 마커(M)를 표시한다.

다음으로, 마커(M)를 포함하는 피부(S)의 진단 영역(C)을 복수 개의 확대 촬영 영역(A)으로 분할하여 촬영한다.

모든 촬영을 마친 후 프로그램으로 합성을 지시하면, 모든 이미지들은 합성되어 하나의 커다란 이미지가 된다.

그리고 이러한 이미지는 휴대용 단말기(90)의 디스플레이(96)에 표시될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 피부 촬영 및 이미지 처리 장치
2: 촬영 모듈
22: 대경통부
23: 단턱부
26: 소경통부
30: 기판
32: 원형구멍
40: LED
53: 배터리
62: 렌즈(광각)
64: 롱 패스 필터
71: 제2착탈구
8: 고정 모듈
80: 베이스
81: 제1착탈구
90: 휴대용 단말기
92: 광학렌즈
94: 이미지 센서
96: 디스플레이
S: 피부
M: 마커
A: 확대 촬영 영역
C: 이미지 합성 영역

Claims (21)

1. 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되는 마커;
   선단부가 피부와 접촉하는 경통;
   상기 경통 내에 설치되는 기판;
   상기 기판 상에 실장되어 선단부에 접촉된 피부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED;
   상기 경통의 선단부와 접촉하는 피부를 촬영하는 이미지 센서; 및
   상기 이미지 센서에서 촬영된 복수 개의 이미지로서, 적어도 다른 하나의 이미지와 서로 인접하여 촬영된 이미지들을 합성하는 연산 장치;를 구비하며,
   상기 촬영된 이미지들은, 상기 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성되며,
   상기 경통 내에 설치되며 상기 피부로부터 나오는 광이 이미지 센서로 입사되는 경로에 위치하여 경통의 선단부에 접촉한 피부의 초점 거리를 상기 이미지 센서에 맞추는 렌즈를 더 포함하며,
   상기 렌즈는 상기 LED에서 조사되는 파장인 제1파장대의 광은 차단하고 상기 제1파장대의 광 보다는 파장이 긴 제2파장대의 광은 투과시키는 롱 패스 필터의 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 렌즈는 PMMA로 제작되되 제1파장대의 광을 흡수하는 안료와 혼합된 상태로 제작되는 것을 특징으로 하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판에는 구멍이 형성되고,
   상기 구멍은 경통 내에서 경통의 길이방향의 중심축에 배치되며,
   상기 LED는 상기 구멍 주변에 실장되되, 상기 경통의 길이방향의 중심축에 대해 등 간격으로 방사상으로 배치되어 있는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판에는 구멍이 형성되고,
   상기 구멍은 경통 내에서 경통의 길이방향의 중심축에 배치되며,
   상기 렌즈는 상기 기판보다 상기 이미지 센서에 더 가까이 배치되며, 그 중심이 상기 경통의 길이방향의 중심축에 정렬되는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
   
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 이미지 센서와 연산 장치는 휴대용 단말기에 내장된 것이며,
   상기 경통과 기판과 LED는 촬영 모듈로서 상기 휴대용 단말기에 착탈 가능하게 결합되고,
   이미지 합성은 상기 휴대용 단말기에 설치된 애플리케이션에 의해 수행되는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영된 이미지들은, 피부에 있는 주름과 모공의 형태와 배열을 기준으로 합성되는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
    
11. 삭제
12. 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되는 마커;
    기판;
    상기 기판 상에 실장되어 피부를 향해 제1파장대의 광을 조사하는 LED;
    상기 피부를 촬영하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서에서 촬영된 복수 개의 이미지로서, 적어도 다른 하나의 이미지와 서로 인접하여 촬영된 이미지들을 합성하는 연산 장치;를 구비하며,
    상기 촬영된 이미지들은, 상기 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성되며,
    상기 피부로부터 나오는 광이 이미지 센서로 입사되는 경로에 위치하여 상기 피부의 초점 거리를 상기 이미지 센서에 맞추는 렌즈를 더 포함하며,
    상기 렌즈는 상기 LED에서 조사되는 파장인 제1파장대의 광은 차단하고 상기 제1파장대의 광 보다는 파장이 긴 제2파장대의 광은 투과시키는 롱 패스 필터의 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 촬영된 이미지들은, 피부에 있는 주름과 모공의 형태와 배열과 함께, 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성되는 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
    
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 마커는 피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되며,
    두 지점에 표시된 마커의 크기, 모양 및 색채 중 적어도 어느 하나가 서로 상이한 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
    
15. 청구항 12에 있어서,
    상기 두 지점에 표시된 각각의 마커는 방향성을 구분할 수 있는 모양인 피부 촬영 및 이미지 처리 장치.
    
16. 청구항 1, 청구항 5 내지 7, 청구항 9 내지 10, 및 청구항 12 내지 15 중 어느 하나의 항에 따른 피부 촬영 및 이미지 처리장치에서 수행되는 피부 촬영 및 이미지 처리 방법으로서,
    피부 상의 서로 다른 두 지점에 표시되는 마커를 표시하는 단계;
    상기 마커를 포함하는 피부의 영역을 서로 인접하는 다수의 촬영 영역으로 분할하여 촬영하는 단계; 및
    상기 촬영된 이미지들을 합성하는 단계;를 포함하며,
    상기 촬영된 이미지들은, 상기 피부에 표시된 마커를 기준으로 합성되는 피부 촬영 및 이미지 처리 방법.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 두 지점에 표시된 두 마커의 크기, 모양 및 색채 중 적어도 어느 하나가 서로 상이한 피부 촬영 및 이미지 처리 방법.
    
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 두 지점에 표시된 각각의 마커는 방향성을 구분할 수 있는 모양인 피부 촬영 및 이미지 처리 방법.
    
19. 청구항 16에 있어서,
    상기 촬영은 경통의 선단부를 피부에 접촉시킨 상태에서 이루어지되,
    상기 제1파장대의 광 외의 다른 광은 피부에 조사되지 않도록 한 피부 촬영 및 이미지 처리 방법.
    
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 피부를 촬영할 때에는 상기 제1파장대의 광을 필터링하여 제외한 광을 촬영하는 피부 촬영 및 이미지 처리 방법.
    
21. 삭제

Images