KR20140001425A - 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치 - Google Patents
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Abstract
특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치가 제공된다. 상기 혀 영상 획득장치는 인쇄회로기판을 구비하는 메인 바디, 상기 메인 바디 상에 위치하여 측정 대상물이 접촉하는 접안부, 상기 접안부의 내측에서 빛의 파장을 변화시켜 상기 측정 대상물에 조사할 수 있는 가변 광원부, 상기 접안부의 내측에서 상기 가변 광원부가 장착되고 상기 측정 대상물을 촬영하기 위한 카메라를 구비하는 영상 촬영부, 상기 영상 촬영부를 지지하도록 상기 메인 바디에 장착되고, 상기 측정 대상물에 대한 상기 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부 및 상기 영상 메인 바디에 장착되어 색상별로 분리된 상기 측정 대상물의 영상으로부터 추출 대상물을 분리하여 출력할 수 있는 영상 표시부를 구비한다.
Description
본 발명은 혀 영상 획득장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 대상자의 안면을 획득장치에 밀착시켜 외부에서 획득장치의 내부로 입사하는 빛을 차단하고, 특정 대역의 파장을 갖는 빛을 혀에 조사하여 획득된 혀 영상의 품질을 향상시킴으로써 혀의 영상으로부터 설체 및 설태의 영상을 용이하게 분리할 수 있는 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 설진은 시각 정보에 근거하여 진단하는 한의학의 한 분야로서, 피검사자의 혀와 설태의 색상과 형태 등을 관찰하여 비교적 간단하고 저렴하게 피검사자의 건강상태를 진단할 수 있는 진단 방법 중 하나이다. 이러한 설진은 맥진과 함께 한의학의 대표적인 진단 방법으로 지금까지는 숙련된 한의사들의 육안 관찰에 의존하여 이루어져 왔다.
한의사는 환자의 질병 진단이나 환자의 건강 상태를 판별하기 위해 설태의 유무, 두께, 색, 습윤도를 먼저 살피고, 설체의 색, 반점, 두께, 부드러움과 활동 정도를 설첨부에서 설근부 순서로 살핀다. 설태라고 불리는 혓바닥에 이끼처럼 덮힌 물질인 설태는 그것의 색깔, 습윤 정도, 두께, 형태와 설태가 낀 범위 등을 통해 사기의 성질과 침입한 부위, 진액의 유무를 가려볼 수 있다. 이처럼 한의학에서는 환자의 혀 정보가 환자의 건강 상태 판별에 있어서 중요하다. 최근에는 설태가 구취의 큰 원인임이 밝혀지면서 설태의 다소를 정량적으로 평가하고자 하는 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.
그러나, 설진은 비침습적이고 안전하며 간단한 진단 방법임에도 불구하고, 기존의 한방진료에서 육안검사법인 설진의 활용은 검사자의 주관에 따라 차이가 있을 수 있어 객관적이지 않다는 단점을 갖는다. 또한, 설진은 광원이나 환자의 자세, 의사의 건강조건과 같은 검사 환경에 따라 영향을 받으며, 정량화 및 표준화의 한계로 임상자료 축적이 이루어지지 못했다는 단점을 갖는다.
설진 영상의 정보화를 통해 설진을 정량화, 표준화를 도모하기 위해 2000년대 이후 한국, 중국, 일본 등에서 정책적 지원을 통해 꾸준한 연구가 진행되어 왔다. 현재 국내에서도 몇 종류의 설진기의 시제품이 개발되어 상용화를 위한 노력이 계속되고 있다.
한편, 종래 설태량을 평가하는 방법은 혀 위를 이끼처럼 덮고 있는 설태를 혀 스크레이퍼(tongue scraper)로 긁어서 획득한 후 정밀한 저울을 이용하여 그 무게를 측정하거나, 설태의 량을 육안으로 평가하거나, 디지털 영상장비로 촬영된 혀 이미지로부터 설태의 분포 면적을 평가하는 것 등이 있다.
설태의 무게를 측정하는 방법에 의하면, Yaegaki와 Sanada는 작은 숟가락 모양의 혀 스크레이퍼를 이용하여 혀의 배면을 덮고 있는 설태를 제거한 후, mg 단위까지 측정할 수 있는 정밀 저울을 이용하여 획득한 설태의 무게를 측정하여 설태의 량을 측정하였다. 상기 방법은 설태의 량을 측정하는 가장 정확한 방법이지만, 스크레이퍼로 설태를 긁을 때 환자에게 불쾌감, 구역질(구역반사; gag reflex)을 유발할 수 있고, 너무 강한 힘을 주어서 설태를 긁을 경우 혀에 출혈을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
육안으로 평가하는 방법에 의하면, Gross 등은 설태가 낀 정도를 육안으로 관찰자의 주관적인 판단에 따라 0점에서 3점까지 점수를 부여하는 방법을 사용하였다. Bosy 등이나 De Boever 등도 역시 설태가 낀 정도를 heavy, medium, light or none, 이렇게 3단계로 나누어 평가하였다. Miyazaki 등은 혀의 배면 면적에 대비한 설태가 낀 면적이 차지하는 정도에 따라 0점에서 3점까지 점수를 부여하는 방법을 사용하였다.
설태의 분포 면적을 평가하는 방법에 의하면, Go'maz와 Lundgren 등은 설태의 색과 분포상태를 이용하여 설태의 량을 평가하였다. 혀를 9구역으로 나누고 육안으로 관찰되는 각 구역의 설태 두께에 따라 0점에서 2점 사이의 점수를 부여하고(0=no coating, 1=light-thin coating, 2=heavy-thick coating), 각 구역의 설태 색에 따라 0점에서 4점 사이의 점수를 부여한 후(0=pink, 1=white, 3=brown, 4=black), 각 구역의 점수를 모두 더 하여 설태의 량을 평가하였다. 그러나, 상기 방법은 그 사용이 너무 번거롭고 복잡하여 잘 사용되지 않고 있다.
현재, 가장 일반적으로 설태의 량을 평가하는 방법은 Winkel 등이 고안한 Winkel tongue coating index(WTCI) 방법이다. 이것은 혀의 배면부를 혀 끝쪽인 전면부와 혀 뿌리쪽인 후면부, 좌·우·중앙에 따라 총 6구역으로 나누고, 각 구역의 설태 두께(0=no coating, 1=light coating, 2=severe coating)와 설태 색(0=no discoloration, 1=light discoloration, 2=severe discoloration)을 육안으로 관찰하여 점수를 부여하는 방법이다. 상기 방법은 사용이 비교적 간편하기 때문에 현재 가장 널리 사용되고 있다.
그러나, WTCI 방법은 어느 정도의 두께까지를 유효한 설태분포영역으로 설정할 것인가에 대한 기준이 명확하지 않다는 문제점이 있다. 따라서 상기 WTCI 방법은 육안 평가 방법과 같이 관찰자의 주관적인 판단에 의존하기 때문에 높은 신뢰도를 기대하기 어렵다.
설태의 무게를 측정하는 방법과 육안으로 평가하는 방법의 한계점을 극복하기 위해, 김 등은 디지털 혀 이미지로부터 설태의 량을 평가하는 방법을 제시하였다. 김 등은 WTCI 방법을 보다 객관화하기 위해, 디지털 카메라로 혀를 촬영하여 얻은 혀 이미지로부터 혀의 배면 면적에 대비한 설태가 낀 면적 비율을 계산하여 백분율로 표시하였다. 그러나, 김 등의 방법은 단지 설태가 분포하는 면적을 계산하는 것이지, 설태의 두께나 양을 평가하는 방법이라고 볼 수 없다는 한계점을 가지고 있다. 또한, 외부에서 측정장치의 내부로 입사되는 빛을 차단하지 않은 상태에서 디지털 카메라로 혀의 영상을 촬영하는 방법은 측정 대상자에 따라 얼굴의 굴곡이 다름으로 인해 측정 대상자의 안면과 측정 장치와의 접촉 부위에서 빛이 측정 장치의 내부로 조사되어 정확한 혀의 영상을 획득하기 어렵다는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 설태에 존재하는 각종 미생물들의 형광특성을 이용함으로써 설태가 착색되거나 변색되더라도 설질 및 설태를 분리할 수 있는 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 설태와 설질을 디지털 값으로 변환한 후 설태와 설질을 분리하여 설진에 이용함으로써 설진의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 측정 대상자에 따라 얼굴의 굴곡이 다름으로 인해 측정 대상자의 안면과 획득장치 사이의 접촉 부위로부터 획득장치의 내부로 조사되는 빛을 차폐시킴으로써 정확한 혀의 영상을 획득할 수 있는 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치는 인쇄회로기판을 구비하는 메인 바디, 상기 메인 바디 상에 위치하여 측정 대상물이 접촉하는 접안부, 상기 접안부의 내측에서 빛의 파장을 변화시켜 상기 측정 대상물에 조사할 수 있는 가변 광원부, 상기 접안부의 내측에서 상기 가변 광원부가 장착되고 상기 측정 대상물을 촬영하기 위한 카메라를 구비하는 영상 촬영부, 상기 영상 촬영부를 지지하도록 상기 메인 바디에 장착되고, 상기 측정 대상물에 대한 상기 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부 및 상기 영상 메인 바디에 장착되어 색상별로 분리된 상기 측정 대상물의 영상으로부터 추출 대상물을 분리하여 출력할 수 있는 영상 표시부를 구비한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 촬영위치 조절부는 상기 카메라가 장착되고, 상기 카메라와 상기 측정 대상물 사이의 거리를 조절하는 카메라 장착부, 상기 카메라 장착부를 지지하고, 상기 측정 대상물에 대해 상기 카메라의 각도를 조절하는 각도조절 케이스 및 상기 메인 바디에 장착되어 상기 각도조절 케이스를 지지하는 케이스 고정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 카메라 장착부의 일 측에 직선운동 기어를 구비하고, 상기 각도조절 케이스의 일 측에 각도조절 기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 케이스 고정부는 상기 각도조절 케이스와 연결되어 상기 각도조절 케이스를 회전 운동시키기 위한 힌지부, 상기 직선운동 기어에 맞물려 상기 카메라와 상기 측정 대상물 사이의 거리를 조절하기 위한 직선운동 제어수단, 및 상기 각도조절 기어에 맞물려 상기 케이스 고정부에 상대적으로 회전하여 상기 측정 대상물에 대한 상기 카메라의 각도를 조절하는 각운동 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 영상 촬영부는 상기 카메라 장착부의 전면에 장착된 램프 브래킷, 상기 램프 브래킷 및 상기 카메라 장착부 사이에 위치하여 상기 카메라를 관통시키고, 상기 관통된 카메라의 주변 영역에 상기 가변 광원부를 장착하기 위한 광원 장착부 및 상기 램프 브래킷의 전면에 장착되어 상기 가변 광원부로부터 상기 측정 대상물에 조사되는 빛을 안내하기 위한 확장관을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 접안부는 상기 확장관을 내장하여 상기 메인 바디에 장착되는 접촉부 케이스 및 상기 접촉부 케이스의 전면에 장착되어 상기 접촉부 케이스의 외부로부터 입사되는 빛을 차단하기 위한 안면 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 가변 광원부는 가시광선, 적외선 및 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 상기 측정 대상물에 조사할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 측정 대상물을 감지하는 감지 센서부, 상기 영상 촬영부로부터 촬영된 영상을 저장하는 영상 저장부, 상기 저장된 영상을 색상별로 분리하여 분석하는 영상 처리부 및 상기 감지 센서부, 상기 영상 저장부, 상기 영상 처리부 및 상기 영상 표시부를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 영상 처리부는 상기 저장된 영상을 색상별로 분리하는 채널 분리부 및 상기 색상별로 분리된 영상에 대한 농도를 측정함으로써 상기 분리된 영상을 분석하는 영상 분석부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 채널 분리부는 상기 영상을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 채널로 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 영상 표시부는 상기 추출 대상물의 영상을 디지털 값으로 획득하는 영상 획득부, 상기 제어부에 미리 설정된 값을 이용하여 상기 영상 획득부로부터 획득된 상기 추출 대상물의 윤곽을 한정하는 윤곽 검출부 및 상기 측정 대상물의 영상에 상기 윤곽 검출부에서 한정된 상기 추출 대상물의 영상을 합성하는 영상 합성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 상기 영상 표시부는 상기 측정 대상물인 혀 영상으로부터 상기 추출 대상물인 설태의 영상을 합성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 설태에 존재하는 각종 미생물들의 형광특성을 이용함으로써 설태가 착색되거나 변색되더라도 설질 및 설태를 분리할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 설태와 설질을 디지털 값으로 변환한 후 설태와 설질을 분리하여 설진에 이용함으로써 설진의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치에 의하면, 측정 대상자에 따라 얼굴의 굴곡이 다름으로 인해 측정 대상자의 안면과 획득장치 사이의 접촉 부위로부터 획득장치의 내부로 조사되는 빛을 차폐시킴으로써 정확한 혀의 영상을 획득할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치의 사용 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 분해하여 보여주는 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 추출된 혀 이미지의 이진화 사진을 보여주는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 혀 영상 획득장치를 이용하여 이진화된 녹색(Green) 채널 이미지를 구성하는 화소의 색 강도를 0에서 255 사이의 값으로 표현한 데이터를 보여주는 도면이다.
도 7b는 도 7a의 색 강도 데이터에서 0의 값을 제외한 데이터를 보여주는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 적색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 녹색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 명도 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 분해하여 보여주는 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 추출된 혀 이미지의 이진화 사진을 보여주는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 혀 영상 획득장치를 이용하여 이진화된 녹색(Green) 채널 이미지를 구성하는 화소의 색 강도를 0에서 255 사이의 값으로 표현한 데이터를 보여주는 도면이다.
도 7b는 도 7a의 색 강도 데이터에서 0의 값을 제외한 데이터를 보여주는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 적색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 녹색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 명도 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5b을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치의 사용 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 보여주는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 분해하여 보여주는 분해 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부를 보여주는 도면들이다.
도 1 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 특정 파장 대역의 광원을 이용한 혀 영상 획득장치는 인쇄회로기판(11)을 구비하는 메인 바디(13), 상기 메인 바디(13) 상에 위치하여 측정 대상물이 접촉하고, 상기 측정 대상물의 인입 여부를 감지하기 위한 감지 센서부(15)가 내측에 장착된 접안부(17) 및 상기 접안부(17)의 내측에서 빛의 파장을 변화시켜 측정 대상물에 조사할 수 있는 가변 광원부(19)를 구비한다.
또한, 상기 획득장치는 접안부(17)의 내측에서 가변 광원부(19)가 장착되고 측정 대상물을 촬영하기 위한 카메라(21)를 구비하는 영상 촬영부(23), 상기 영상 촬영부(23)를 지지하도록 메인 바디(13)에 장착되고, 상기 측정 대상물에 대한 영상 촬영부(23)의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부(25) 및 상기 메인 바디(13)에 장착되어 색상별로 분리된 측정 대상물의 영상으로부터 추출 대상물을 분리하여 출력할 수 있는 영상 표시부(27)를 구비한다.
상기 메인 바디(13)는 인쇄회로기판(11)을 내장하기 위한 내부 공간을 구비하고, 상기 메인 바디(13)의 하부에는 메인 바디(13)를 지지하기 위한 베이스(29)가 장착된다. 상기 베이스(29)는 메인 바디(13)의 안정성을 향상시키기 위해 철괴(도시하지 않음) 등을 이용할 수 있다. 상기 메인 바디(13)의 전면에 촬영위치 조절부(25)가 장착되어 있고, 상기 메인 바디(13)의 후면에 인쇄회로기판(11)을 덮는 커버(31)가 장착되어 있다. 상기 커버(31)에는 영상 표시부(27)가 구비되어 있다.
상기 접안부(17)는 촬영위치 조절부(25) 및 영상 촬영부(23)를 내장하여 메인 바디(13)에 장착되는 접촉부 케이스(33)를 구비한다. 또한, 상기 접안부(17)는 접촉부 케이스(33)의 전면에 위치되어 접촉부 케이스(33)의 외부로부터 입사되는 빛을 차단하기 위한 안면 접촉부(35)를 구비한다. 상기 안면 접촉부(35)는 측정 대상물, 즉 혀의 영상을 획득하기 위해 측정 대상자의 안면과 직접 접촉한다. 상기 안면 접촉부(35)는 본 출원인에 의해 출원된 설진기의 차폐 장치(10-2012-0004320, 2012.01.13 출원)에 상세하게 기재되어 있어 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 감지 센서부(15)는 측정 대상물이 영상 획득장치의 접촉부 케이스(33)의 내측에서 촬영하기에 적합한 위치에 있는지 여부를 감지한다. 상기 감지 센서부(15)는 적외선 센서, 초음파 센서 또는 이미지 센서 등을 사용하여 혀의 인입 여부를 감지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 획득장치는 감지 센서부(15)를 이용하지 않고 영상 촬영부(23)를 이용하여 측정 대상물이 접촉부 케이스(33)의 내측에서 촬영하기에 적합한 위치에 있는지 여부를 감지할 수도 있다.
상기 가변 광원부(19)는 빛의 파장을 변화시켜 측정 대상물, 즉 혀에 조사할 수 있다. 상기 가변 광원부(19)는 가시광선, 적외선 및 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 조사하도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가변 광원부(19)는 근자외선, 예를 들어 300nm 내지 400nm 사이의 파장을 갖는 빛을 조사하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 가변 광원부(19)는 램프 형의 광원 또는 광원의 수명을 높일 수 있고, 소모전력 및 발열 특성을 향상시킬 수 있는 엘이디(LED)들로 형성될 수 있다.
상기 영상 촬영부(23)는 감지 센서부(15)로부터 감지된 측정 대상물의 영상을 획득한다. 상기 영상 촬영부(23)는 혀의 영상을 촬영하기 위한 카메라(21)가 장착되는 카메라 장착부(37)의 전면에 장착된 램프 브래킷(39)을 구비한다. 또한, 상기 영상 촬영부(23)는 광원 장착부(41) 및 확장관(43)을 구비한다. 상기 광원 장착부(41)는 램프 브래킷(39) 및 카메라 장착부(37) 사이에 위치하여 카메라(21)를 관통시키고, 상기 관통된 카메라(21)의 주변 영역에 가변 광원부(19)를 장착한다. 상기 확장관(43)은 램프 브래킷(39)의 전면에 장착되어 가변 광원부(19)로부터 측정 대상물에 조사되는 빛을 안내한다.
상기 촬영위치 조절부(25)는 카메라 장착부(37), 각도조절 케이스(45) 및 케이스 고정부(47)를 구비한다. 상기 카메라 장착부(37)는 측정 대상물, 즉 혀의 영상을 획득하기 위한 카메라(21)를 장착하고, 상기 케이스 고정부(47)를 관통하여 각도조절 케이스(45)에 장착된다. 상기 카메라 장착부(37)는 일 측면에 직선운동 기어(49)를 구비함으로써 카메라(21)와 측정 대상물 사이의 거리를 조절한다.
이 경우, 상기 직선운동 기어(49)는 직선운동 기어(49)와 대응하는 위치에서 케이스 고정부(47)의 일 측면에 위치하는 직선운동 제어수단(51)과 맞물려 이동함으로써 카메라 장착부(37)를 측정 대상물에 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있다. 다시 말해, 사용자는 직선운동 제어수단(51)을 조작함으로써 영상 촬영부(23) 및 카메라 장착부(37)를 측정 대상물인 혀와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시킴으로써 카메라(21)와 혀 사이의 거리를 조절한다.
한편, 상기 각도조절 케이스(45)는 카메라 장착부(37)를 장착하고, 접촉부 케이스(33)의 내측에서 메인 바디(13)의 전면에 위치한다. 상기 각도조절 케이스(45)는 각도조절 케이스(45)의 측면에서 카메라 장착부(37)에 장착된 직선운동 기어(49)와는 대향하는 위치에 장착된 각도조절 기어(53)를 구비한다. 상기 각도조절 기어(53)는 케이스 고정부(47)의 타 측면에 위치하는 각운동 제어수단(55)과 맞물려 이동함으로써 혀의 영상을 획득하기 위한 카메라(21)의 각도를 조절한다.
다시 말해, 사용자는 각운동 제어수단(55)을 조작함으로써 측정 대상물에 대한 각도조절 케이스(45)의 각도를 조절한다. 또한, 상기 영상 촬영부(23) 및 카메라 장착부(37)는 각도조절 케이스(45)가 회전함으로써 각도조절 케이스(45)와 동일한 각도를 회전하고, 상기 카메라 장착부(37)에 장착된 카메라(21)는 측정 대상물의 위치에 따라 각도를 조절함으로써 측정 대상물의 정확한 영상을 획득할 수 있다.
이 경우, 상기 케이스 고정부(47)는 접촉부 케이스(33)의 내측에서 메인 바디(13)에 장착되고, 상기 각도조절 케이스(45)를 회동시키기 위한 힌지부(57)를 구비한다. 따라서, 상기 각도조절 케이스(45)는 접촉부 케이스(33)의 내측에서 힌지부(57)를 중심축으로 하여 측정 대상물의 영상을 획득하기 위한 카메라(21)의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 측정 대상자의 안면이 접촉하는 안면 접촉부(35)는 카메라(21) 렌즈의 면에 대해 수직인 축과 65도 내지 80의 범위 내에서 기울어져 형성된 것이 바람직하다.
상기 영상 표시부(27)는 메인 바디(13)의 후면에 위치하여 측정 대상물에 대한 영상을 표시한다. 상기 영상 표시부(27)는 측정 대상물의 영상 또는 측정 대상물인 혀의 영상으로부터 추출 대상물인 설태의 영상을 분리하여 출력할 수 있다. 상기 영상 표시부(27)는 영상 획득부(59), 윤곽 검출부(61) 및 영상 합성부(63)를 구비한다. 이 경우, 상기 영상 획득부(59), 윤곽 검출부(61) 및 영상 합성부(63)는 인쇄회로기판(11) 상에 구비될 수도 있다.
상기 영상 획득부(59)는 설태의 영상을 디지털 값, 예를 들어 이진화 영상으로 획득한다. 상기 윤곽 검출부(61)는 인쇄회로기판(11)에 구비된 제어부(65)에 미리 설정된 값을 이용하여 영상 획득부(59)로부터 획득된 추출 대상물의 윤곽을 한정하고, 상기 영상 합성부(63)는 측정 대상물의 영상에 윤곽 검출부(61)에서 한정된 추출 대상물의 영상을 합성한다. 따라서, 상기 영상 표시부(27)는 측정 대상물의 영상으로부터 추출 대상물을 분리하여 표시할 수 있다.
한편, 상기 인쇄회로기판(11)에는 영상 촬영부(23)로부터 촬영된 영상을 저장하는 영상 저장부(67) 및 상기 저장된 영상을 색상별로 분리하여 분석하는 영상 처리부(69)가 구비되어 있다. 상기 영상 저장부(67)는 영상 촬영부(23)의 카메라(21)로부터 촬영된 영상 및 영상 표시부(27)로부터 가공된 영상을 저장한다.
상기 영상 처리부(69)는 영상 저장부(67)에 저장된 영상을 색상별, 즉 RGB의 채널별로 분리하여 분석한다. 이 경우, 상기 RGB는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)를 일컫는다. 상기 영상 처리부(69)는 저장된 영상을 색상별로 분리하는 채널 분리부(71) 및 색상별로 분리된 영상에 대한 농도를 측정함으로써 분리된 영상을 분석하는 영상 분석부(73)를 구비한다. 예를 들어, 상기 영상 분석부(73)는 저장된 영상을 RGB의 채널별로 파장에 대한 픽셀의 수(Number of pixels)를 보여주는 히스토그램(histogram)으로 분석할 수 있다. 상기 제어부(65)는 가변 광원부(19), 감지 센서부(15), 영상 촬영부(23), 영상 저장부(67), 영상 처리부(69) 및 영상 표시부(27)의 동작을 제어한다.
실시 예
본 발명은 혀 영역으로부터 설태 영역의 검출을 위해 종래의 설진기와는 다른 가정, 즉 설질과 설태는 형광특성에 차이가 있다라는 가정에서 출발한다. 상기 설태는 각종 구강 상재균의 집락 혼합체로서, 경우에 따라서는 연쇄상구균(streptococci)이나 포도상구균(staphylococci)이 이들 세균 구성의 90%까지 차지하기도 하고, 그 밖에 구강 점막으로부터 유리된 구강상피세포와 백혈구, 각종 혈액대사물과 음식물 찌거기 등의 혼합물로 구성되어 있다. 설태에 350 nm 전후의 근자외선을 조사하게 되면, 설태는 약한 녹색의 형광을 발산하게 된다.
이것은 설태에 포함된 각종 박테리아가 대사하는 과정에 형성되는 FAD와 같은 각종 효소나 아미노산이 형광 특성을 보이기 때문이며, 형광의 강도는 그 박테리아의 대사 상태나 양과 강하게 관련되어 있다. 그 밖에도 설태에 포함되어 있는 porphyrin 같은 혈액 대사물의 경우에는 오랜지 색이나 붉은 색의 형광을 발산한다. 그러나, 설질의 경우 이러한 형광특성을 거의 나타내지 않으므로 설질과 설태의 형광특성의 차이를 이용하면 혀 영역으로부터 설태 영역을 명확하게 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 추출된 혀 이미지의 이진화 사진을 보여주는 도면이다. 도 7a는 본 발명의 혀 영상 획득장치를 이용하여 이진화된 녹색(Green) 채널 이미지를 구성하는 화소의 색 강도를 0에서 255 사이의 값으로 표현한 데이터를 보여주는 도면이고, 도 7b는 도 7a의 색 강도 데이터에서 0의 값을 제외한 데이터를 보여주는 도면이다. 도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 적색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 녹색 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이며, 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 평균 명도 채널 색 강도와 설태 무게 사이의 산포도를 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, A는 영상 촬영부(23)의 카메라(21)로부터 획득된 측정 대상물, 즉 혀의 영상을 보여주는 사진이다. B는 획득한 혀의 영상으로부터 혀 영역만을 추출한 이미지를 보여주는 사진이다. C는 RGB 컬러모델을 이용해 채널을 분리하여 이진화된 적색 채널 이미지를 보여주는 사진이고, D는 RGB 컬러모델을 이용해 채널을 분리하여 이진화된 녹색 채널 이미지 보여주는 사진이다. E는 HSL 컬러모델을 이용해 채널을 분리하여 이진화된 명도 채널 이미지를 보여주는 사진이다.
도 7a는 이진화된 녹색 채널 이미지를 구성하는 화소의 색 강도를 0 내지 255 사이의 값으로 나타낸 데이터를 엑셀 파일에서 보여주는 도면이고, 도 7b는 도 9a의 색 강도 데이터에서 0의 값을 제외하고 1 내지 255 사이의 색 강도 데이터를 보여주는 도면이다. 이 경우, 0의 값을 갖는 색 강도는 유효한 색 강도가 아닌 배경색이므로 제외되는 것이 바람직하다. 도 7b에서 제시한 색 강도 데이터를 이용하여 계산된 녹색 채널 색 강도의 평균값은 68.5977이었다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치를 이용하여 이진화된 적색, 녹색 및 명도 채널 이미지의 평균 색 강도와 설태 무게 사이의 상관관계가 표시되어 있다.
20-40대 건강한 한국인 성인 남녀를 31명을 대상으로 본 장치를 이용하여 근자외선 조명하에서 혀 이미지를 촬영하고, Yaegaki와 Sanada 방법(Biochimical and clinical factors influencing oral malodor in periodontal patients. J Periodontol 1992; 63: 783-9)을 이용하여 설태의 무게를 측정하였다. 그리고 위에서 제시한 혀 이미지로부터 설태량 추정방법을 이용하여, 이진화된 적색, 녹색 및 명도 채널 이미지를 구성하는 화소의 평균 색 강도를 구하였다. 다음으로, 각각의 이진화된 적색, 녹색 및 명도 채널 이미지의 평균 색 강도와 설태 무게 사이의 관계를 상관분석하였다.
| 상관계수 | 유의수준 | |
| 평균 적색 채널 색 강도 | 0.5558 | 0.0012 |
| 평균 녹색 채널 색 강도 | 0.6072 | 0.0003 |
| 평균 명도 채널 색 강도 | 0.5504 | 0.0013 |
위의 자료를 기반으로 적색, 녹색 및 명도 채널 이미지의 평균 색 강도를 독립변수로, 설태의 무게를 종속변수로 한 회귀분석을 통해 설태무게를 추정하는 회귀식을 구하였다.
y는 설태의 무게(mg), X1은 적색 채널 평균 색 강도, X2는 녹색 채널 평균 색 강도, X3을 명도 채널 평균 색 강도라 할 때,
y = -10.477X1 + 29.911X2 - 6.894X3 - 279.089이고, 피어슨 상관계수(r) = 0.650, 1종 오류(p) = 0.002이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 혀 영상 획득장치는 한의학 분야에서 육안으로 이루어지던 설진을 영상분석을 통해 객관화할 수 있도록 해준다. 또한, 구취를 유발하는 직접적인 원인이 구강 내 각종 세균의 대사과정에서 분비되는 휘발성 황화합물이며, 혀가 이러한 박테리아가 증식할 수 있는 보금자리 역할을 하고, 설태는 이러한 세균의 혼합체란 점을 고려했을 때, 구취의 평가에도 응용될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
11: 인쇄회로기판 13: 메인 바디
15: 감지 센서부 17: 접안부
19: 가변 광원부 21: 카메라
23: 영상 촬영부 25: 촬영위치 조절부
27: 영상 표시부 29: 베이스
31: 커버 33: 접촉부 케이스
35: 안면 접촉부 37: 카메라 장착부
39: 램프 브래킷 41: 광원 장착부
43: 확장관 45: 각도조절 케이스
47: 케이스 고정부 49: 직선운동 기어
51: 직선운동 제어수단 53: 각도조절 기어
55: 각운동 제어수단 57: 힌지부
59: 영상 획득부 61: 윤곽 검출부
63: 영상 합성부 65: 제어부
67: 영상 저장부 69: 영상 처리부
71: 채널 분리부 73: 영상 분석부
15: 감지 센서부 17: 접안부
19: 가변 광원부 21: 카메라
23: 영상 촬영부 25: 촬영위치 조절부
27: 영상 표시부 29: 베이스
31: 커버 33: 접촉부 케이스
35: 안면 접촉부 37: 카메라 장착부
39: 램프 브래킷 41: 광원 장착부
43: 확장관 45: 각도조절 케이스
47: 케이스 고정부 49: 직선운동 기어
51: 직선운동 제어수단 53: 각도조절 기어
55: 각운동 제어수단 57: 힌지부
59: 영상 획득부 61: 윤곽 검출부
63: 영상 합성부 65: 제어부
67: 영상 저장부 69: 영상 처리부
71: 채널 분리부 73: 영상 분석부
Claims (12)
- 인쇄회로기판을 구비하는 메인 바디;
상기 메인 바디 상에 위치하여 측정 대상물이 접촉하는 접안부;
상기 접안부의 내측에서 빛의 파장을 변화시켜 상기 측정 대상물에 조사할 수 있는 가변 광원부;
상기 접안부의 내측에서 상기 가변 광원부가 장착되고 상기 측정 대상물을 촬영하기 위한 카메라를 구비하는 영상 촬영부;
상기 영상 촬영부를 지지하도록 상기 메인 바디에 장착되고, 상기 측정 대상물에 대한 상기 영상 촬영부의 위치를 조절하기 위한 촬영위치 조절부; 및
상기 메인 바디에 장착되어 색상별로 분리된 상기 측정 대상물의 영상으로부터 추출 대상물을 분리하여 출력할 수 있는 영상 표시부를 구비하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서, 상기 촬영위치 조절부는
상기 카메라가 장착되고, 상기 카메라와 상기 측정 대상물 사이의 거리를 조절하는 카메라 장착부;
상기 카메라 장착부를 지지하고, 상기 측정 대상물에 대해 상기 카메라의 각도를 조절하는 각도조절 케이스; 및
상기 메인 바디에 장착되어 상기 각도조절 케이스를 지지하는 케이스 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제2항에 있어서,
상기 카메라 장착부의 일 측에 직선운동 기어를 구비하고,
상기 각도조절 케이스의 일 측에 각도조절 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제3항에 있어서, 상기 케이스 고정부는
상기 각도조절 케이스와 연결되어 상기 각도조절 케이스를 회전 운동시키기 위한 힌지부;
상기 직선운동 기어에 맞물려 상기 카메라와 상기 측정 대상물 사이의 거리를 조절하기 위한 직선운동 제어수단; 및
상기 각도조절 기어에 맞물려 상기 케이스 고정부에 상대적으로 회전하여 상기 측정 대상물에 대한 상기 카메라의 각도를 조절하는 각운동 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서, 상기 영상 촬영부는
상기 카메라 장착부의 전면에 장착된 램프 브래킷;
상기 램프 브래킷 및 상기 카메라 장착부 사이에 위치하여 상기 카메라를 관통시키고, 상기 관통된 카메라의 주변 영역에 상기 가변 광원부를 장착하기 위한 광원 장착부; 및
상기 램프 브래킷의 전면에 장착되어 상기 가변 광원부로부터 상기 측정 대상물에 조사되는 빛을 안내하기 위한 확장관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서, 상기 접안부는
상기 확장관을 내장하여 상기 메인 바디에 장착되는 접촉부 케이스; 및
상기 접촉부 케이스의 전면에 장착되어 상기 접촉부 케이스의 외부로부터 입사되는 빛을 차단하기 위한 안면 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서,
상기 가변 광원부는 가시광선, 적외선 및 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 상기 측정 대상물에 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물을 감지하는 감지 센서부;
상기 영상 촬영부로부터 촬영된 영상을 저장하는 영상 저장부;
상기 저장된 영상을 색상별로 분리하여 분석하는 영상 처리부; 및
상기 감지 센서부, 상기 영상 저장부, 상기 영상 처리부 및 상기 영상 표시부를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제8항에 있어서, 상기 영상 처리부는
상기 저장된 영상을 색상별로 분리하는 채널 분리부 및 상기 색상별로 분리된 영상에 대한 농도를 측정함으로써 상기 분리된 영상을 분석하는 영상 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제9항에 있어서,
상기 채널 분리부는 상기 영상을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 채널로 분리하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항에 있어서, 상기 영상 표시부는
상기 추출 대상물의 영상을 디지털 값으로 획득하는 영상 획득부;
상기 제어부에 미리 설정된 값을 이용하여 상기 영상 획득부로부터 획득된 상기 추출 대상물의 윤곽을 한정하는 윤곽 검출부; 및
상기 측정 대상물의 영상에 상기 윤곽 검출부에서 한정된 상기 추출 대상물의 영상을 합성하는 영상 합성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치. - 제1항 또는 제11항에 있어서,
상기 영상 표시부는 상기 측정 대상물인 혀 영상으로부터 상기 추출 대상물인 설태의 영상을 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 영상 획득장치.
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