KR20090087229A - 적외선 체열영상 진단장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정 영역의 체열 측정을 위해 단일 적외선 센서를 이용하는 체열 진단장치 및 제어방법이다. 본 발명은 단일 적외선 센서로 측정한 온도 데이터를 영상 처리하여 체열 영상을 형성하고, 표시부에 체열 영상을 디스플레이 하여 시각적으로 인식한다.
적외선 센서, 체열 영상, 진단

Description

적외선 체열영상 진단장치 및 그 제어방법{Infrared Thermographic Imaging System And Control Method Thereof}
본 발명은 적외선 체열영상 진단장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 적외선 센서를 이용하여 체열 영상을 형성하는 적외선 체열영상 진단장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
인체의 질환을 검사하기 위한 장비로서 적외선 체열 측정을 이용하는 체열 진단장치가 개발되었다.
일반적으로 적외선 체열영상 진단장치는 신체에 접촉하지 않고 편안한 자세로 촬영하고 인체의 모든 부위의 미세한 체열 변화도 정량적으로 측정할 수 있다.
기존의 적외선 체열영상 진단장치는 적외선 카메라를 이용하여 체열 영상을 얻고, 이렇게 얻은 체열 영상을 표시기에 디스플레이 하여 검사자로 하여금 체열 분포와 온도를 시각적으로 확인할 수 있게 한다. 적외선 카메라를 이용하면 고해상도의 2차원 체열 영상을 직접 얻을 수 있다.
그러나 적외선 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터를 체열 영상으로 변환하여 처리하는 과정이 복잡하고 적외선 진단 장치의 사용으로 인해 장비 전체의 크기가 커지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 단일 적외선 센서로 측정한 온도 데이터를 이용하여 체열 영상을 제공함으로서 장치 크기를 줄이고 체열 영상을 형성하기 위한 처리 과정을 단순화시키는데 있다.
본 발명은 다음의 해결 수단에 의하여, 상술한 과제를 해결한다.
본 발명은 적외선 센서로 측정한 데이터를 출력하는 체열 측정부; 상기 측정된 데이터를 영상 처리하여 체열 영상을 형성하는 체열영상 처리부; 및 상기 체열 영상을 표시하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 체열 측정부는 하나의 측정 영역에 하나의 적외선 센서를 대응시키는 것을 특징으로 한다.
상기 체열영상 처리부는 온도 정보를 가지는 1차원 데이터를 온도 및 위치 정보를 모두 가지는 2차원 데이터로 재정렬하는 데이터 재정렬부; 상기 재정렬된 데이터에 대하여 보간하고 온도 차이에 대응하여 색상을 할당하여 색보정하는 보간 및 색보정부; 및 보간 및 색보정된 데이터와 마스크 이미지를 합성하는 이미지 병합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 적외선 센서로 측정한 데이터를 출력하는 단계; 상기 측정된 데이터를 이용하여 체열 영상을 형성하는 단계; 및 상기 체열 영상을 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 측정 데이터를 출력하는 단계는 하나의 측정 영역에 대응되는 하나의 적외선 센서로부터 얻은 측정 신호를 증폭 및 필터링하고, 디지털 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 체열 영상을 형성하는 단계는 온도 정보를 가지는 1차원 데이터를 온도 및 위치 정보를 모두 가지는 2차원 데이터로 재정렬하는 단계; 상기 재정렬된 데이터에 대하여 보간하고 온도 차이에 대응하여 색상을 할당하여 색보정하는 단계; 및 상기 보간 및 색보정된 데이터와 미리 설정된 마스크 이미지를 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명은 단일 적외선 센서를 이용하여 체열 영상을 제공할 수 있어서 장치를 소형화하고 경제적 부담을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 적외선 체열영상 진단장치는 하드웨어를 간단하게 구성하기 위하여 단일 적외선 센서로 체열을 측정한다. 본 발명은 단일 적외선 센서로부터 1차원 온도 데이터를 입력받는데, 1차원 온도 데이터는 체열의 온도 정보만을 가지고 있으므로, 진단학적으로 의미 있는 2차원 체열 영상으로 변환하기 위한 영상 처리 과정이 요구된다.
즉, 기존의 적외선 카메라를 통하여 2차원 영상을 획득하는 방식과 다르게, 본 발명은 점 측정 방식으로 측정 대상의 온도 데이터를 취한다. 점 측정 방식은 측정 영역 중 표본이 되는 점원에 대응하여 온도 데이터를 선별적으로 입력받고, 이렇게 선별적으로 입력받은 점원의 온도 데이터로부터 미리 저장된 프로그램을 이용하여 영상 처리하는 과정을 통하여 2차원 체열 영상을 형성한다.
다음은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 적외선 체열영상 진단장치의 블록도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 체열 측정부의 상세 구성도이며, 도 1c은 본 발명에 따른 체열영상 처리부의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 적외선 체열 영상 진단장치(100)는 전원부(10), 체열 측정부(20), 체열영상 처리부(30), 및 표시부(40)를 포함한다.
전원부(10)는 체열 측정부(20)와 체열영상 처리부(30), 및 표시부(40)에 필요한 전원을 공급한다.
체열 측정부(20)는 적외선 센서(21)(21a), 증폭 및 필터부(22), 컨트롤러(23), 데이터 드라이버24), 통신부(25), 및 시작 스위치(26)를 포함한다. 체열 측정부(20)는 체열 측정이 용이하게 건(Gun) 타입으로 제작된다.
체열 측정부(20)는 하나의 적외선 센서(21)를 이용하여 인체의 질환 부위에 대한 온도 데이터를 측정한다. 적외선 센서(21)는 적외선을 수신하기 위한 광학 렌즈를 이용하여 적외선을 집속하고, 집속한 측정 신호를 증폭 및 필터부(22)에 전송한다.
다른 적외선 센서(21a)는 앞서 설명한 적외선 센서(21)와 구조적으로 동일하지만, 척추 온도 분포를 측정하는 경우와 같이 서로 다른 영역의 온도차를 함께 측정할 필요가 있는 경우에 한하여 제한적으로 사용한다. 이렇게 2개 적외선 센서(21)(21a)를 사용해도 각 적외선 센서에 대응하는 영역의 온도 데이터를 개별적으로 영상 처리하여 체열 영상을 얻는다. 즉 측정 영역의 체열 영상은 단일 적외선 센서로부터 얻어진다,
증폭 및 필터부(22)는 적외선 센서(21)로부터 입력되는 신호를 증폭하고 필터회로를 이용하여 신호에 혼입된 노이즈를 제거한 후 컨트롤러(23)에 출력한다. 물론 증폭 및 필터부(22)는 다른 적외선 센서(21a)로부터의 입력 신호에 대해서도 동일한 처리를 한다.
시작 스위치(26)는 사용자의 조작에 의해 시작 신호를 컨트롤러(23)에 인가한다. 이때 컨트롤러(23)는 시작 스위치(26)로부터 시작 신호가 입력되면 측정 신호를 데이터로 변환하는 처리를 시작한다.
적외선 센서(21)는 연속적으로 측정 신호를 출력한다. 그렇더라도 컨트롤러(23)는 외부로부터 입력되는 인터럽트에 따라 선별적으로 입력 신호를 데이터로 변환하여 데이터 드라이버(24)로 출력한다.
데이터 드라이버(24)는 체열 영상을 형성할 수 있도록 변환된 데이터를 일정 포맷으로 만들어서 통신부(25)로 전달한다.
통신부(25)는 미리 설정된 통신 프로토콜에 따라 전달받은 데이터 포맷을 체열 영상 처리부(30)로 전송한다. 본 실시예는 통신 프로토콜로서 RS-232C를 사용하 고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 RS-485, UART 등을 사용할 수 있다.
체열영상 처리부(30)는 데이터 입력부(31), 데이터 재정렬부(32), 보간 및 색보정부(33), 및 이미지 병합부(34)를 포함한다.
데이터 입력부(31)는 통신부(25)로부터 전송되는 측정된 온도 데이터를 입력받아 데이터 재정렬부(32)로 출력한다.
도 2를 참고하면, 데이터 재정렬부(32)는 1차원 온도 데이터(D1)를 진단학적으로 의미 있는 2차원 온도 데이터(D2)로 재정렬한다. 재정렬된 온도 데이터(D2)는 측정 영역의 온도 정보와 위치 정보를 가진다. 이렇게 데이터를 재정렬하는데 있어서, 본 실시예는 MATLAB ver. 6.1을 사용한다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 이렇게 재정렬된 데이터를 이용하여 형성한 이미지(40)는 그 분해능이 높지 않다.
보간 및 색보정부(33)는 재정렬된 온도 데이터를 입력받고, 그 입력 데이터에 대하여 인접한 데이터를 이용하여 보간하여 분해능을 높인다. 본 실시예에서는 2-D Spline 보간법을 이용한다. 데이터를 보간하면, 도 3b와 같은 분해능이 향상된 이미지(41)를 얻는다.
데이터 보간에 의해 이미지의 분해능이 높아지더라도 단색의 음영 차이만으로는 온도 차이를 명확하게 구분하기 어렵다.
이러한 점을 고려하여, 보간 및 색보정부(33)는 온도의 차이에 따라 색상의 종류를 다르게 대응시키는 색보정(pseudocoloring)을 한다. 도 3c와 같이 색 보정된 이미지(42)는 측정된 온도에 대응하여 서로 다른 색상이 할당되어 나타난다.
이미지 병합부(34)는 보간 및 색보정된 데이터와 측정 영역에 대응하는 이미 지, 즉 도 3d와 같이 마스크 이미지(43)를 합쳐서 출력한다. 도 3e에 도시한 바와 같이, 합성된 이미지(44)는 마스크 이미지의 외곽선 안에 보간 및 색보정된 데이터가 나타나고, 그 외곽선 밖은 데이터를 삭제하는 방식으로 이미지가 합성된다.
도 4는 본 발명에 따른 적외선 체열영상 진단장치의 제어방법을 나타낸 플로우챠트이다.
체열 측정을 시작하는 경우, 건 타입의 체열 측정부(20)를 잡고 측정 영역을 지향시킨 상태로 시작 스위치(26)를 작동한다. 이에 따라 체열 측정부(20)는 측정 영역의 체열을 측정하고, 그 측정 신호를 처리한 후 통신 프로토콜에 따라 체열영상 처리부(30)로 전송한다. 체열 영상 처리부(30)의 데이터 입력부(31)는 측정된 온도 데이터를 입력받는다(100).
그런 다음 데이터 재정렬부(32)는 분해능을 높이기 위해 입력받은 1차원 온도 데이터를 2차원 온도 데이터로 재정렬한 후 보간 및 색보정부(33)로 전달한다(102).
보간 및 색보정부(33)는 2차원 온도 데이터에 대하여 주위 데이터를 이용하여 데이터를 보간하고, 그 보간된 데이터에 대하여 측정 온도의 차이에 대응하는 색상을 할당하는 색보정을 한다(104).
그런 다음 이미지 병합부(34)는 보간 및 색보정된 데이터와 미리 설정된 마스크 이미지를 합성하고, 합성된 이미지를 표시부(40)로 전달한다(106).
표시부(40)는 합성된 이미지를 디스플레이하여 검사자로 하여금 인체의 측정 영역에 대한 체열 분포와 온도를 시각적으로 인식할 수 있도록 한다(108).
도 1a는 본 발명에 따른 적외선 체열영상 진단장치의 블록도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 체열 측정부의 상세 구성도이다.
도 1c은 본 발명에 따른 체열영상 처리부의 상세 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터를 재정렬하는 동작의 예를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 재정렬된 데이터의 예시도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 보간된 데이터의 예시도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 색보정된 데이터의 예시도이다.
도 3d는 본 발명에 따른 마스크 이미지의 예시도이다.
도 3e는 본 발명에 따른 이미지 병합된 데이터의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 적외선 체열영상 진단장치의 제어방법을 보인 플로우차트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20 : 체열 측정부
30 : 체열영상 처리부

Claims (6)

  1. 적외선 센서로 측정한 데이터를 출력하는 체열 측정부;
    상기 측정된 데이터를 영상 처리하여 체열 영상을 형성하는 체열영상 처리부; 및
    상기 체열 영상을 표시하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체열 측정부는 하나의 측정 영역에 하나의 적외선 센서를 대응시키는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체열영상 처리부는 온도 정보를 가지는 1차원 데이터를 온도 및 위치 정보를 모두 가지는 2차원 데이터로 재정렬하는 데이터 재정렬부; 상기 재정렬된 데이터에 대하여 보간하고 온도 차이에 대응하여 색상을 할당하여 색보정하는 보간 및 색보정부; 및 보간 및 색보정된 데이터와 마스크 이미지를 합성하는 이미지 병합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치.
  4. 적외선 센서로 측정한 데이터를 출력하는 단계;
    상기 측정된 데이터를 이용하여 체열 영상을 형성하는 단계; 및
    상기 체열 영상을 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정 데이터를 출력하는 단계는 하나의 측정 영역에 대응되는 하나의 적외선 센서로부터 얻은 측정 신호를 증폭 및 필터링하고, 디지털 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치의 제어방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 체열 영상을 형성하는 단계는 온도 정보를 가지는 1차원 데이터를 온도 및 위치 정보를 모두 가지는 2차원 데이터로 재정렬하는 단계; 상기 재정렬된 데이터에 대하여 보간하고 온도 차이에 대응하여 색상을 할당하여 색보정하는 단계; 및 상기 보간 및 색보정된 데이터와 미리 설정된 마스크 이미지를 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 체열영상 진단장치의 제어방법.
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