KR20150092694A - 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치 - Google Patents

필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150092694A
KR20150092694A KR1020140095469A KR20140095469A KR20150092694A KR 20150092694 A KR20150092694 A KR 20150092694A KR 1020140095469 A KR1020140095469 A KR 1020140095469A KR 20140095469 A KR20140095469 A KR 20140095469A KR 20150092694 A KR20150092694 A KR 20150092694A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
filter
unit
light
light source
Prior art date
Application number
KR1020140095469A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101667917B1 (ko
Inventor
정병조
박지훈
Original Assignee
연세대학교 원주산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 원주산학협력단 filed Critical 연세대학교 원주산학협력단
Publication of KR20150092694A publication Critical patent/KR20150092694A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101667917B1 publication Critical patent/KR101667917B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 용도 및 목적에 보다 부합하는 피부 영상 및 피하 정보(혈관/혈류)관련 영상을 획득하는 것이 가능한, 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치에 관한 것이다.
본 발명의 다목적 피부 영상화장치는, 환형광원으로 이루어지며, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 각각에 대해 레이저다이오드 및 발광다이오드(LED)를 구비하며, 키조작부로부터 수신된 제어신호에 따라 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 중의 하나의 광에 대한 레이저다이오드와 발광다이오드(LED)를 동시에 점등하도록 이루어진, 광원부; 상기 광원부의 뒤에 위치되며, 중앙부를 중심으로 회전하도록 이루어지며, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터를 구비하고, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나가 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치되도록 이루어진, 필터변환부; 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈를 포함하는, 영상획득부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치{Multipurpose skin picturization apparatus using the filter converter}
본 발명은 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어짐으로써, 하나의 피부 영상화장치로, 다양한 용도 및 목적에 보다 부합하는, 피부 영상 및 피하 정보(혈관/혈류)관련 영상을 획득하는 것이 가능한, 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치에 관한 것이다.
피부의 미용목적으로 사용할 때와 피부의 다양한 치료의 목적으로 사용할 때 등, 다양한 목적에 따라, 그리고 부위에 따라, 획득하고자하는 의료영상은 달라진다. 특히, 같은 부위라 하더라도 획득하고자 하는 영상에 따라 사용되는 필터(광학필터)가 다를 수 있다.
일반적으로, 광학 필터는, 입사된 빛 중 소정의 성질을 가지는 빛(예를 들면, 특정의 파장 범위의 빛)만을 투과하고, 그 이외의 빛을 투과시키지 않는 광학 소자로, 고가이다.
광학 필터로, 단파장측의 광을 투과하고 장파장측의 광을 저지하는 필터인 단파장 투과필터(쇼트 패스 필터, SPF), 장파장측의 광을 투과하고 단파장측의 광을 저지하는 필터인 장파장투과필터(롱 패스 필터, LPF), 특정파장대의 광만을 선택적으로 투과하는 필터인 대역투과 필터(밴드패스필터, BPF) 등이 있다.
하나의 피부 영상화장치로 다양한 의료영상을 손쉽게 그리고 간단히 획득하기 위해서 다양한 필터를 선택적으로 사용할 수 있게 이루어진 필터변환 장치가 요망된다.
국내 등록특허 제10-1260288호 '입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 기반의 다기능 안면 영상장치'는 입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 기반의 다기능 안면 영상 장치에 관한 것으로, 단일 컬러 CCD카메라에 기반하여 기존 2차원 기반의 생리학적 변화에 대한 객관적인 진단 파라미터를 수반한 3차원 영상정보를 획득하기 위한 것이다. 국내 등록특허 제10-1260288호에서 0도 편광필터, 45도 편광필터, 90도 편광필터, 자외선 차단 필터를 구비한 필터부를 휠에 장착하여 사용하고 있다. 일반적으로, 편광필터는 여러 방향에서 들어오는 빛 중에서 일정 방향의 빛은 통과시키거나, 일정 방향의 빛은 차단시키는 빛의 특성인 편광(polarizing light)을 활용하는 필터로서, 국내 등록특허 제10-1260288호는 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있지 않다.
국내 공개특허공보 제10-2013-0137449호는 멀티 대역 필터 어레이 기반 카메라 시스템 및 그의 영상 처리 방법에 관한 것으로, RGB 컬러 필터와 근적외선(NIR) 필터를 포함하는 영상 센서를 구비하는 영상처리 장치로서, 영상처리 장치는 RGB 컬러 영상과 흑백 영상(NIR 영상)을 융합하여 컬러 정보와 근적외선 정보가 모두 포함된 융합 영상(fusion image)을 생성한다. 따라서, RGB 픽셀로 입력받는 영상의 주파수 특성과 NIR 픽셀로 입력받는 영상의 주파수특성을 모두 반영하여 최적의 영상을 출력할 수 있다. 국내 공개특허공보 제10-2013-0137449호의 경우도, 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있지 않다.
국내 등록특허 제10-0952853호는 다중 적외선 영상을 얻기 위한 시스템 및 영상화 방법에 관한 것으로, 조직에서 나오는 영상을 확대하거나 초점을 맞추기 위한 줌 렌즈, 상기 줌 렌즈를 통과한 광의 가시광선 영역은 반사하고 적외선 영역은 투과하는 색선별 거울, 상기 색선별 거울을 통해 반사된 가시광원 영역의 광을 전달받는 가시광선 카메라, 상기 색선별 거울을 통해 투과된 적외선영역의 광을 특정 파장영역으로 나누는 필터들이 포함된 필터 휠, 상기 필터 휠을 통과한 적외선 영역의 광을 전달받는 적외선 카메라를 포함하여 이루어지며, 가시광선 영역과 700-900㎚의 근적외선 파장영역에서의 혼합영상을 얻을 수 있으며, 소프트웨어를 이용하여 5가지 각기 다른 적외선 파장대역의 형광을 서로 다른 혼합 색상으로 첨가하여 다중 영상 이미지를 얻을 수 있다. 국내 등록특허 제10-0952853호의 경우도, 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있지 않다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져, 하나의 피부 영상화장치로 다양한 용도 및 목적에 보다 부합하는, 피부 영상 및 피하 정보(혈관/혈류)관련 영상을 획득하는 것이 가능한, 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 인체의 피하조직 내의 혈관 깊이까지 투과 가능한 800nm 이상의 근적외선 레이저를 이용하여 혈관의 분포와 혈류를 동시에 영상화할 수 있는 근적외선을 이용하는 다목적 피부 영상화장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 근적외선 LED(즉, 근적외선 LED array) 와 근적외선 레이저를 동시에 조사하여 피하의 혈관 분포와 혈류 신호를 동시에 획득하여, 근적외선 CCD 카메라를 이용하여 별도의 광학 필터 없이 간단하게 소형 광학계 구성하는, 다목적 피부 영상화장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, CCD카메라를 통하여 획득한 근적외선 영상은 실시간으로 영상처리과정을 거쳐 혈관패턴을 강조하게 되며, 강조된 혈관패턴 위에 레이저스펙클인덱스(LSI)를 적용하여 혈류가 빠른 부분과 느린 부분을 시각적으로 확인할 수 있도록 영상을 재구성한 후 영상출력장치(모니터 등)를 이용하여 실시간으로 결과 영상을 출력하는, 다목적 피부 영상화장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다목적 피부 영상화장치는, 환형광원으로 이루어지며, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원을 구비하며, 키조작부로부터 수신된 제어신호에 따라 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광 중의 하나를 제공하도록 이루어진, 광원부; 상기 광원부의 뒤에 위치되며, 중앙부를 중심으로 회전하도록 이루어지며, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터를 구비하고, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나가 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치되도록 이루어진, 필터변환부; 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈를 포함하는, 영상획득부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다목적 피부 영상화장치는, 환형광원으로 이루어지며, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 각각에 대해 레이저다이오드 및 발광다이오드(LED)를 구비하며, 키조작부로부터 수신된 제어신호에 따라 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 중의 하나의 광에 대한 레이저다이오드와 발광다이오드(LED)를 동시에 점등하도록 이루어진, 광원부; 상기 광원부의 뒤에 위치되며, 중앙부를 중심으로 회전하도록 이루어지며, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터를 구비하고, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나가 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치되도록 이루어진, 필터변환부; 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈를 포함하는, 영상획득부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다목적 피부 영상화장치는 영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하고, 강조된 혈관패턴 위에 레이저스펙클인덱스(LSI)를 적용하여 혈류가 빠른 부분과 느린 부분을 시각적으로 강조하여 영상을 재구성하는, 영상처리부; 영상처리부로부터 재구성된 영상을 수신하여 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하여 이루어진다.
장파장투과필터는 750nm의 파장 이상인 근적외선 내지 적외선 영역의 파장을 투과시키며, 단파장투과필터는 400nm의 파장 이하인 자외선 영역을 투과시킨다.
대역투과필터는 제1대역투과필터, 제2대역투과필터, 제3대역투과필터를 포함하며, 제1대역투과필터는 650nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이며,제2대역투과필터는 510nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이며, 제3대역투과필터는 475nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이다.
자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원은 레이저다이오드 또는 발광다이오드(LED)로 이루어질 수 있으며, 영상처리부는 컴퓨터로 이루어지며, 영상획득부에서 수신된 영상을 영상처리하여 디스플레이부로 출력한다.
영상처리부는 영상획득부에서 수신된 영상으로부터 레이저 스펙클을 획득하여, 혈류 정보를 분석하도록 이루어진다.
영상처리부는, 영상획득부로부터 수신된 영상인 원 영상을 고역통과 필터링하여 고역통과 필터링된 영상을 획득하고, 상기 고역통과 필터링된 영상을 이용하여 원 영상의 고주파 성분을 선명화하는 고주파 지원 필터링을 행한다.
영상처리부는 고주파 지원 필터링된 영상을
Figure pat00001
(단, fhighboost(x,y)는 고주파 지원 필터링된 영상을 나타내며, f(x,y)는 원 영상을 나타내며, A는 0 보다 크고 1 보다 작은 실수임)
에 의해 구한다.
영상처리부는 상기 고주파 지원 필터링을 행한 영상을 히스토그램 균등화 처리를 행하고, 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 가우시안 스무딩 필터링을 행한다.
또한, 본 발명은, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원 중 하나를 선택적으로 제공하도록 이루어진 환형광원, 상기 환형광원의 뒤에 위치되어 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나를 선택적으로 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치시키도록 이루어진 필터변환부, 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 영상획득부, 영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하는 영상처리부를 포함하여 이루어진 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법에 있어서, 영상처리부는 영상획득부로부터 수신된 영상인 원 영상(original image)을 저역 통과 필터링하여, 저역 통과 필터링된 영상을 얻는, 저역통과 필터링된 영상획득단계; 상기 원 영상에서, 저역 통과 필터링 된 영상을 차감하여, 고역통과 필터링된 영상을 획득하는, 고역통과 필터링된 영상획득단계; 상기 고역통과 필터링된 영상을 이용하여 원 영상의 고주파 성분을 선명화하는 고주파 지원 필터링단계; 상기 고주파 지원 필터링을 행한 영상을 히스토그램 균등화 처리를 행하는 히스토그램 균등화단계; 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 가우시안 스무딩 필터링을 행하는 가우시안 스무딩 필터링단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
저역통과 필터링된 영상획득단계에서, 저역 통과 필터의 마스크는,
Figure pat00002
이거나,
Figure pat00003
일 수 있다.
고주파 지원 필터링단계에서, 고주파 지원 필터링된 영상은
Figure pat00004
(단, fhighboost(x,y)는 고주파 지원 필터링된 영상을 나타내며, f(x,y)는 원 영상을 나타내며, A는 0 보다 크고 1 보다 작은 실수임)
에 의해 구하여 진다.
히스토그램 균등화단계는, 명암값의 빈도수를 계산하여 히스토그램을 구하고, 각 명암값의 누적 빈도수를 계산하고, 각 명암값의 누적 빈도수를 정규화하며, 정규화된 명암값의 누적 빈도수를 히스토그램 값으로 하여 영상을 재 구성한다.
가우시안 스무딩 필터링단계는, 기 설정된 표준편차에 따라, 가우시안 함수로부터 커넬(kernel)을 구하며, 상기 커넬과 상기 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 콘볼루션(convolution)을 취하여 가우시안 스무딩 필터링된 영상을 획득한다.
또한, 본 발명은, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원 중 하나를 선택적으로 제공하도록 이루어진 환형광원, 상기 환형광원의 뒤에 위치되어 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나를 선택적으로 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치시키도록 이루어진 필터변환부, 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 영상획득부, 영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하는 영상처리부를 포함하여 이루어진 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법에 있어서, 영상처리부는 영상획득부로부터 수신된 영상으로부터 역치(Thresholding) 기법을 이용하여 관심영역을 추출하고, 추출된 관심영역의 영상의 크기를 조정하는, 영상추출단계; 영상추출단계에서 출력된 영상에 가우시안 로우패스필터를 적용하는, 가우시안 로우패스 필터링단계; 가우시안 로우패스 필터링단계에서 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 픽셀의 영상 밝기를 정규화하여 영상을 재구성하는, 정규화단계; 정규화단계에서 출력된 영상을 팽창(dilation) 기법을 통해 팽창시키고, 정규화단계에서 출력된 영상을 침식(erosion) 기법을 통해 침식시키고, 팽창된 영상의 픽셀값과 침식된 영상의 픽셀값의 평균을 행하여, 영상을 재구성하는, 팽창된 픽셀과 및 침식된 픽셀의 평균연산단계; 팽창된 픽셀과 및 침식된 픽셀의 평균연산단계에서 출력된 영상의 픽셀값을, 기설정된 역치값을 기준으로, 혈관과 피부 영역으로 이분하여, 이진화 영상을 검출하는, 영상의 이진화 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
가우시안 로우패스필터는 5×5 크기와, 표준편차(sigma) 값을 0.8로 하는 가우시안 로우패스 필터이다.
정규화단계에서, 가우시안 로우패스 필터링단계에서 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 픽셀의 영상 밝기를 기준 값(m)과 비교하여, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 작을 경우, 픽셀의 영상 밝기를,
Figure pat00005
에 의해 정규화하고, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 클 경우, 픽셀의 영상 밝기를,
Figure pat00006
(단, Inormalized(x,y)는 정규화된 픽셀의 영상 밝기이며, Ioriginal(x,y)는 정규화하기 전의 픽셀의 영상 밝기이며, var은 영상에서 픽셀의 영상밝기의 분산임)
에 의해 정규화한다.
본 발명의 다목적 피부 영상화장치는 장파장 투과필터(LPF), 단파장 투과필터(SPF), 대역투과 필터(BPF)를 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 용도 및 목적에 보다 부합하는 피부 영상 및 피하 정보(혈관/혈류)관련 영상을 획득 가능하다.
또한, 본 발명을 따르면, 실시간으로 환부의 혈관상태를 분석할 수 있으며 혈액 채취 등의 간단한 의료행위부터 진단 및 수술 등의 중요 의료행위에 적용 가능하며 의료기술의 정확도 및 안전성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 다목적 피부 영상화장치의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도이다.
도 3은 도 2의 광원부(110)를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 필터변환부(130)를 나타내는 도면이다.
도 5는 장파장투과필터의 파장투과 특성을 나타낸다.
도 6은 단파장투과필터의 파장투과특성을 나타낸다.
도 7은 제1대역투과필터(R), 제2대역투과필터(G), 제3대역투과필터(B)의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다목적 피부 영상화장치의 GUI의 화면의 일예이다.
도 9는 도 1의 영상처리부에서의 일실시예에 의한 혈관검출 알고리즘을 설명하기위한 흐름도이다.
도 10은 도 1의 영상처리부에서의 다른 실시예에 의한 혈관검출 알고리즘을 설명하기위한 흐름도이다.
도 11은 5×5 크기의 가우시안 마스크의 일예이다.
도 12는 그레이스케일 팽창연산 수행과정을 설명하기위한 설명도이다.
도 13은 그레이스케일 침식연산 수행과정을 설명하기위한 설명도이다.
이하, 본 발명의 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명의 다목적 피부 영상화장치는, 광원부(110), 필터변환부(130), 영상획득부(150), 영상처리부(200), 디스플레이부(250)을 포함하여 이루어진다.
광원부(110)는 환형광원으로 이루어지며, 자외선(UV) 가시광선(VIS) 적외선(IR)의 광을 선택적으로 제공할 수 있다. 즉, 촬상을 원하는 피부 부위에 소정의 조명광을 제공한다. 이때 환형 광원(115)에서 소정 파장대의 LED(예로, 근적외선 LED array)와 소정 파장대의 레이저(예로, 근적외선 레이저)를 동시에 조사하도록 할 수 있다. 이렇게 함에 의해 레이저 스펙클을 획득, 혈류 정보 분석이 가능하다.
레이저 스펙클이란 레이저가 조사된 물체에 의해 반사되는 빛의 간섭현상에 의해 발생되는 불규칙한 무늬를 말하며,레이저 스펙클 대조 이미지(Laser Speckle Contrast Image, LSCI)는 동물 모델에서의 특정 부위 미세혈관의 혈류를 영상화하는데 사용되어왔다.
필터변환부(130)는 광원부(110)의 뒤에 설치되며, 장파장투과필터(LPF), 단파장투과필터(SPF), 대역투과필터(BPF)를 포함하여, 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있다.
영상획득부(150)은 필터변환부(130)의 소정 필터를 통해 피부로부터 반사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라(155)와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈(미도시)를 포함하여 이루어진다.
영상처리부(200)는 컴퓨터로 이루어져, 영상획득부(150)에서 생성된 영상을 영상처리 과정을 거쳐 얻어진 영상 정보를 디스플레이부(250)로 출력한다. 즉, 영상획득부(150)를 통하여 획득한 영상을 실시간으로 영상처리과정을 거쳐 소정패턴, 예를들어 혈관패턴을 강조하게 되며, 강조된 혈관패턴 위에 레이저스펙클인덱스(LSI)를 적용하여 혈류가 빠른 부분과 느린 부분을 시각적으로 확인할 수 있도록 영상을 재구성한 후 디스플레이부(250)를 이용하여 실시간으로 결과를 영상 출력할 수 있다.
영상처리부(200)는 GUI를 통해 사용자가 실시간으로 CCD카메라(155)를 제어할 수 있게 하며, CCD카메라(155)를 통해 획득한 영상을 실시간으로 영상처리하여 디스플레이부(250)로 출력하도록 이루어진다.
도 2는 도 1의 다목적 피부 영상화장치의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 3은 도 2의 광원부(110)를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2의 필터변환부(130)를 나타내는 도면이다.
다목적 피부 영상화장치는, 도 2에서와 같이, CCD 카메라(155), 회전형 필터변환장치(135), 환형 광원(115)를 포함하며, 환형 광원(115)에서 소정 광이 피부에 조사되고, 피부에서 반사된 광원은 회전형 필터변환장치(135)의 소정 필터를 통해 CCD 카메라(155)의 수렴렌즈로 입사된다.
환형 광원(115)은, 도 3에서와 같이, 링형태의 광원 하우징부(113)에 자외선(UV), 가시광선(VIS), 적외선(IR)의 광원( LED 또는 레이저 다이오드)이 각각 다수개 구비되며, 키 조작부(120)에서 자외선(UV), 가시광선(VIS), 적외선(IR), 근적외선(NIR) 중 하나를 선택함에 의해 선택된 광원이 점등되도록 이루어져 있다. 즉, 환형 광원(115)은 총 100여개의 UV, VIS, NIR의 LED가 환형형태로 배열되어 있을 수 있으며, 스위치를 통해 소정 광원의 선택이 가능하다. 경우에 따라서는 키 조작부(120) 대신 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 통해 자외선(UV), 가시광선(VIS), 적외선(IR), 근적외선(NIR) 중 하나를 선택하여 점등할 수 있다.
예를들어, 환형 광원(115)에서 근적외선 LED(즉, 근적외선 LED array) 와 근적외선 레이저를 동시에 조사하도록 하고, 근적외선 CCD 카메라를 이용하여, 피하의 혈관 분포와 혈류 신호를 동시에 획득하면, 별도의 광학 필터 없이 간단하게 소형 광학계 구성할 수 있다. 이렇게 CCD카메라를 통하여 획득한 근적외선 영상은 실시간으로 영상처리과정을 거쳐 혈관패턴을 강조하게 되며, 강조된 혈관패턴 위에 레이저스펙클인덱스(LSI)를 적용하여 혈류가 빠른 부분과 느린 부분을 시각적으로 확인할 수 있도록 영상을 재구성한 후 디스플레이부(250)를 이용하여 실시간으로 결과 영상을 출력한다.
광원 하우징부(113)에 구비된 소켓(S)을 통해서 광원을 추가할 수 있다. 환형 광원(115)의 앞단에는 확산렌즈(미도시)가 구비될 수 있다. 즉, 환형광원(115) 내부의 소켓(S)을 통해서 확산렌즈와 레이저 다이오드 결합이 가능하므로 추가 레이저 광원 확보 가능하다.
회전형 필터변환장치(135)는 환형 광원(115)의 뒤에 위치되며, 도 4에서와 같이, 장파장투과필터(LPF), 단파장투과필터(SPF), 3개의 대역투과필터(BPF)를 포함하여, 선택적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있다.
회전형 필터변환장치(135)는 원반 형의 모양으로 중심을 기준으로 회전이 가능하도록 이루어져 있어, 원하는 필터를 CCD 카메라(155)의 수렴렌즈 앞단에 위치시키면 된다.
장파장투과필터(LPF)는 750nm의 파장을 기준으로 그 이상인 근적외선 내지 적외선 영역을 투과시키며 도 5는 장파장투과필터의 파장투과 특성을 나타낸다.
장파장투과필터(LPF)를 투과한 근적외선은 혈관에서 대부분 흡수되어 단순히 혈관의 신호를 획득, 영상화하는데 적합하다. 즉, 키 조작부(120)에서 근적외선을 선택함에 의해 환형 광원(115)에서 근적외선 LED가 점등되고, 회전형 필터변환장치(135)에서 장파장투과필터(LPF)가 선택되면, 혈관 패턴을 획득하기 용이하다. 또한, 유사 파장의 레이저를 조사하여 레이저 스펙클을 획득, 혈류 정보 분석이 가능하다.
근적외선은 피부조직 내에서의 흡수율이 낮아 다른 파장대의 빛보다 비교적 깊게 투과가 가능하며, 혈관에서의 흡수율이 높기 때문에 영상의 대조도 분석을 통해 혈관 분포 영상 획득이 가능하다.
단파장투과필터(SPF)는 400nm의 파장을 기준으로 그 이하인 자외선 영역을 투과시키며, 도 6은 해당 필터의 파장투과특성을 나타낸다. 단파장투과필터(SPF)를 사용하여, 400nm의 자외선 영역의 형광 영상을 획득하여 피부 조직 내의 형광물질 존재여부를 확인할 수 있다.
대역투과필터(BPF)로서 400~750nm 사이의 가시광선 영역중 R, G, B 채널이 선택 가능하게 하기 위한 3개의 대역투과필터(BPF), 즉 제1대역투과필터(R), 제2대역투과필터(G), 제3대역투과필터(B)를 구비하며, 도 7은 제1대역투과필터(R), 제2대역투과필터(G), 제3대역투과필터(B)의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
제1대역투과필터는 R 채널을 나타내며, 650nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이다.
제2대역투과필터는 G 채널을 나타내며, 510nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이다.
제3대역투과필터는 B 채널을 나타내며, 475nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이다.
회전형 필터변환장치(135)를 회전시켜 획득하고자하는 파장영역 선택가능하다.
도 8은 본 발명의 다목적 피부 영상화장치의 GUI의 화면의 일예로, 영상출력부(251), 동작제어부(252), 모드설정 및 영상처리 파라미터 조절부(523)을 포함한다.
사용자는 모드설정 및 영상처리 파라미터 조절부(523)에서 컬러모드(RGB 모드) 또는 흑백모드(Gray 모드)를 설정하고, 사용하고자 하는 필터를 설정하며, 가우시안 필터의 마스크 크기 또는 표준편차(б, 시그마)를 설정하고, 역치(Threshold) 값을 설정한다.
사용자는 동작제어부(252)에서 시작(start) 버튼을 클릭하여 영상 처리를 실행하면, 영상출력부(251)에 영상이 출력되며, 영상처리를 종료하고자 할때는 종료(Exit)버튼을 클릭하여 종료하고, 영상을 설정한 이름으로 저장(save)한다.
CCD카메라(155)를 통해 획득된 영상은 우선적으로 영상출력부(251)를 통해 실시간으로 스트리밍되며, 사용자가 동작제어부(252), 모드설정 및 영상처리 파라미터 조절부(523)를 설정함에 따라 조절되어 영상처리부(200)에서 출력 방식을 변화시키거나 영상처리를 거쳐 새롭게 재구성된 영상을 영상출력부(251)로 출력한다.
시작(start) 버튼을 통해 CCD카메라(155) 영상의 실시간 스트리밍이 가능하며 저장(save) 버튼을 통해 원하는 프레임을 사진파일로 저장할 수 있다. 경우에 따라서 시작(start) 버튼은 토글 스위치로서 시작과 종료를 나타내는 버튼으로 사용할 수 있으며, 스트리밍이 됨과 동시에 Start 버튼은 Stop버튼으로 변하며 Stop과 Exit 버튼을 이용해 중단 및 프로그램 종료가 가능하다. 영상출력모드는 가시광선 CCD를 이용한 RGB 색상을 가진 영상을 출력하는 컬러모드(RGB 모드)와, 근적외선 영상을 위한 흑백영상을 출력하는 흑백모드(Gray 모드)의 2가지 모드를 구비하며, 여러가지의 혈관검출 알고리즘이 적용가능하다. 상기 알고리즘에 적용되는 일부 파라미터는 GUI내에서 실시간 조절이 가능하다.
도 9는 도 1의 영상처리부에서의 일실시예에 의한 혈관검출 알고리즘을 설명하기위한 흐름도이다.
저역통과 필터링된 영상획득단계로, 영상처리부(200)는 영상획득부(150)로부터 수신된 영상(즉, 원 영상(original image))을 저역 통과 필터링(low pass filter)하여, 저역 통과 필터링된 영상을 얻는다(S110).
일반적으로 저역 통과 필터링된 영상은, 수학식 1과 같이, 원 영상(original image)을 저역 통과 필터의 마스크(Wlowpass)와 콘볼루션(convolution)을 행하여 얻어진다.
Figure pat00007
여기서, Wlowpass(x,y)는 저역 통과 필터의 마스크이고, flowpass(x,y)는 저역 통과 필터링된 영상을 나타내며, foriginal(x,y)는 영상획득부(150)로부터 수신된 영상, 즉, 원 영상을 나타낸다.
본 발명에서, 저역 통과 필터의 마스크는
Figure pat00008
이거나,
Figure pat00009
일 수 있다.
고역통과 필터링된 영상획득단계로, 원 영상에서 저역 통과 필터링 된 영상을 차감하여 고역통과 필터링(high pass filter)된 영상을 획득한다(S120). 즉, 고역통과 필터링된 영상은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00010
여기서, fhighpass(x,y)는 고역 통과 필터링된 영상을 나타낸다.
고주파 지원 필터링단계로, 원 영상 중 고주파 성분을 더 강화하여 선명화하기 위해 고주파 지원 필터링(high-boost filter)을 행한다(S130). 즉, 원 영상을 계수 A와 콘볼루션(convolution)을 행하고 여기에 고역통과 필터링(high pass filter)된 영상을 합한다.
일반적으로, 고주파 지원 필터링(high-boost filter)은 수학식 3과 같이 행하여 질 수 있다.
Figure pat00011
여기서 fhighboost(x,y)는 고주파 지원 필터링된 영상을 나타내며, f(x,y)는 원 영상을 나타내며, A는 계수로 1.5 보다 크고 1.8보다 작은 실수일 수 있다.
수학식 3의 고주파 지원 필터링(high-boost filter)는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00012
단, A는 0 보다 크고 1 보다 작은 실수일 수 있다.
히스토그램 균등화단계로, 고주파 지원 필터링단계에서 고주파 지원 필터링(high-boost filter)을 행한 영상을 히스토그램 균등화(평활화)(histogram equalization) 처리를 행한다(S140).
디지탈 영상의 히스토그램은 가로축은 화소의 밝기를 나타내는 명도값(명암값)이고 세로축은 해당 명도값의 빈도수로, 히스토그램 균등화(평활화)는 어둡게 촬영된 영상의 히스토그램을 조절하여 명암분포가 빈약한 영상을 균일하게 만들어 주는 것이다. 일반적으로, 히스토그램 균등화(평활화)는 명암값의 빈도수를 계산하여 히스토그램을 구하고, 각 명암값의 누적 빈도수들을 계산하고, 각 명암값의 누적 빈도수들 중 최소 누적빈도수 값과 최대 누적빈도수 값을 구하고, 각 명암값의 누적 빈도수를, 최소누적값과 최대 누적값의 차(경우에 따라서 영상의 전체 화소수)로 정규화하며, 이렇게 정규화된 명암값의 누적 빈도수를 그 명암값(즉, 그 히스토그램 값)으로 하여 영상을 재 구성할 수 있다. 히스토그램 균등화(평활화) 방법에 대해서는 국내 등록특허 제10-0393071호로 공지된 것으로, 여기서 보다 상세한 설명은 생략한다.
가우시안 스무딩 필터링단계로, 히스토그램 균등화단계에서 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 가우시안 스무딩 필터링(Gaussian smoothing filter)을 행한다(S150). 즉, 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을, 차등 표준 편차(different standard deviation)를 가지는 가우시안 커넬(Gaussian kernels)과 콘볼루션(convolution)을 행하여, 가우시안 스무딩 필터링된 영상을 획득한다. 가우시안 함수(Gaussian function)(G(x,y))는 다음과 같다.
Figure pat00013
여기서, б는 표준편차이다.
가우시안 함수에서 표준편차가 주어지면, 커넬(kernel)이 구하여지게 되며, 이 커넬(kernel)과 상기 영상을 콘볼루션(convolution)을 행하여 가우시안 스무딩 필터링(블러드)된 영상을 획득한다. 가우시안 스무딩 필터는 가우시안 필터, 또는 가우시안 블러 라고도 불린다.
도 10은 도 1의 영상처리부에서의 다른 실시예에 의한 혈관검출 알고리즘을 설명하기위한 흐름도이다.
영상추출단계로, 영상처리부(200)는 영상획득부(150)로부터 영상을 수신하고, 수신된 영상으로부터 관심영역의 영상을 추출한다(S210). 관심영역의 추출은 그레이스케일(Grayscale) 영상에서 역치(Thresholding) 기법을 이용하여 배경과 관심영역을 분리할 수 있다. 예를들어, 영상획득부(150)에서 검출된 영상이 손(hand)의 영상일 경우, 역치(Thresholding) 기법을 이용하여 손의 쉐이프(shape)를 검출하여, 관심영역인 손 영상만을 잘라낸다.
여기서 영상획득부(150)에서 검출된 영상은 손의 영상일 수 있으며, 또한, 관심영역으로서 손등 또는 손목 또는 혈관을 검출하고자하는 대상으로 할 수 있다. 본 발명의 영상획득부(150)에서 검출된 영상이 손의 영상으로 한정된 것은 아니며, 손등, 손목, 허벅지, 목 등 혈관 검출이 필요한 부분의 영상을 적용할 수 있다.
영상크기 조정단계로, 영상추출단계에서 추출된 관심영역의 영상의 크기를 설정된 소정의 크기로 조절한다(S220).
가우시안 로우패스 필터링단계로, 영상크기 조정단계에서 출력된 영상(즉, 관심영역의 영상)을 광원에 의한 스펙클 노이즈를 제거하기 위하여 5×5 크기와, 표준편차(sigma) 값을 0.8로 하는 가우시안 로우패스(Gaussian low pass) 필터를 적용한다(S230). 즉, 영상 내의 점 성분의 노이즈를 제거하기 위하여 가우시안 로우패스필터를 적용하여 부드러운 영상 획득한다. 여기서, 표준편차(sigma) 값을 0.8인 5×5 크기의 가우시안 마스크, 즉 커넬은 도 11과 같다.
정규화(normalize)단계로, 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 픽셀의 영상 밝기를 그레이레벨 기준 값(m)과 비교하여, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 작을 경우, 픽셀의 영상 밝기를, 수학식 5를 이용하여 정규화하고, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 클 경우, 픽셀의 영상 밝기를, 수학식 6을 이용하여 정규화하여 영상을 재구성한다(S240).
Figure pat00014
Figure pat00015
수학식 5 및 수학식 6에서, Inormalized(x,y)는 정규화된 픽셀의 영상 밝기이며, Ioriginal(x,y)는 정규화하기 전의 픽셀의 영상 밝기이며, var은 영상에서 픽셀의 영상밝기의 분산이고, m은 픽셀의 영상 밝기의 그레이레벨 기준 값으로 영상에서 픽셀의 영상밝기의 평균일 수 있다.
수학식 5 및 수학식 6에 의해 재정의된 밝기 범위는 기준 값(m)을 기준으로 콘트라스트가 확장되므로 혈관 검출에 용이하다.
다시말해, 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 시스템 노이즈 혹은 외부의 부정적인 영향 등에 의해 왜곡된 영상 정보을 개선하기 위하여 정규화(Normalize) 과정을 수행한다. 즉, 가우시안 로우패스 필터링단계 후, 아직 남아있는 영상 노이즈 혹은 영상촬영 환경에 의해 왜곡된 정보를 개선하기 위하여, 정규화하여, 어두운 부분(혈관이라고 예상되는 부분)은 더 어둡게, 밝은 부분(주변 피부조직이라고 예상되는 부분)은 더 밝게 표현한다.
팽창(dilation)된 픽셀과 및 침식(erosion)된 픽셀의 평균연산단계로, 정규화(normalize)단계를 통해 재구성된 영상을 그레이스케일 기반의 팽창(dilation) 기법을 통해 팽창시키고(S250), 또한 정규화(normalize)단계를 통해 재구성된 영상을 그레이스케일 기반의 침식(수축, erosion) 기법을 통해 수축시키고(S260), 팽창된 영상의 픽섹값의 0.5배한 픽셀값과 침식(수축)된 영상의 픽셀값의 0.5배한 픽셀값을 합하여, 다시말해, 팽창된 영상의 픽셀값과 침식(수축)된 영상의 픽셀값의 평균을 행하여, 영상을 재구성한다(S270). 즉, 그레이스케일 모폴로지(grayscale morphology) 기법 중의 하나인 팽창연산과 침식연산을 각각 수행한 후 두 영상의 픽셀 값의 평균을 행하여 선 영역(혈관)을 구분한다. 다시말해, 정규화(normalize)단계를 통해 재구성된 영상은 그레이스케일 기반의 팽창(dilation)과 침식(erosion) 기법을 통해 형태학적인 관점에서 혈관패턴에 접근하게 된다.
팽창단계(S250)에서, 팽창은 객체를 성장시키거나 두껍게 만드는 연산으로 도 12와 같이 구조요소(structuring element)라고 부르는 모형에 의해 구하여 질 수 있다. 여기서, 구조요소 대응값은 중앙의 값을 중심으로, 상, 하, 좌, 우, 중앙의 값들이 된다. 도 12의 (a)에서 '138'이 중앙일 때 구조요소의 대응 값들은 {0,67,124,138} 이며, 이중 최대값은 '138'이므로, 도 12의 (b)에서와 같이 중앙에 최댓값 '138'을 출력한다. 도 12의 (c)에서 '124'가 중앙일 때 구조요소의 대응 값들 {0,109,124,138,191}이며, 도 12의 (b)에서와 같이 중앙에 최댓값 '191'이 출력된다. 즉, 도 12의 (a)와 (c)에서와 같이 구조요소와 원본 영상이 겹치는 부분에서의 최댓값을 도출하여, 도 12의 (b)와 (d)에서와 같이, 원본영상의 형태를 유지하면서 크기가 확장됨과 동시에 밝기 역시 증가한다.
침식단계(S260)에서, 도 13의 (a)에서와 같이, '67'이 중앙일 때 구조요소의 대응 값들 {0,67,109,111,138}이며, 이중 최소값은 '0'로, 도 13의 (b)에서와 같이, 중앙에 최소값 '0'를 출력하며, 도 13의 (c)에서와 같이, '109'가 중앙일 때 구조요소와 대응되는 값들 {41,64,67,124,109}이며, 도 13의 (d)에서와 같이 중앙에 최소값 '41'이 출력된다. 즉, 도 13의 (a) 및 (c)에서 같이 구조요소가 이동을 하면서 해당 범위 내의 픽셀 값들의 최소값을 도출하여, 도 13의 (b)와(d)에서와 같이 축소된 형태로 밝기와 폭이 감소한다,
구조요소가 E 이고, 각각의 도메인이 DI, DE 라고 하면, 팽창 연산식은 수학식 7과 같이 정의되며, 침식 연산은 수학식 8과 같이 정의된다.
Figure pat00016
Figure pat00017
수학식 7 및 수학식8에 있어서, DI는 팽창연산 또는 침식연산 전의 도메인이고, DE는 팽창연산 또는 침식연산 후의 도메인이며, Ioriginal은 픽셀값을 나타낸다.
영상의 이진화 단계로, 팽창된 픽셀과 및 침식된 픽셀의 평균연산단계에서, 팽창된 영상의 픽셀값과 침식(수축)된 영상의 픽셀값의 평균을 행하여 재구성된 영상의 픽셀값을, 기설정된 역치값을 기준으로, 혈관과 피부 영역을 이분하여(S280), 이진화 영상을 검출한다(S290). 즉, 도출된 팽창과 침식 영상은 두 영상의 밝기에 대한 평균값으로 구성된 역치(Threshold) 영상을 도출한 후, 이진화 과정을 거쳐 최종영상을 획득한다. 이진화영상을 도출하기 위하여 Emgucv 라이브러리의 ThresholdBinary(Threshold=3)를 이용할 수 있으며, 역치(Threshold) 값을 실시간으로 변경 가능하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 광원부 113 : 광원 하우징부
115 : 환형 광원 120 : 키 조작부
130 : 필터변환부 135 : 회전형 필터변환장치
150 : 영상획득부 155 : CCD 카메라
200 : 영상처리부 250 : 디스플레이부

Claims (21)

  1. 환형광원으로 이루어지며, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원을 구비하며, 키조작부로부터 수신된 제어신호에 따라 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광 중의 하나를 제공하도록 이루어진, 광원부;
    상기 광원부의 뒤에 위치되며, 중앙부를 중심으로 회전하도록 이루어지며, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터를 구비하고, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나가 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치되도록 이루어진, 필터변환부;
    필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈를 포함하는, 영상획득부;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  2. 환형광원으로 이루어지며, 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 각각에 대해 레이저다이오드 및 발광다이오드(LED)를 구비하며, 키조작부로부터 수신된 제어신호에 따라 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선 중의 하나의 광에 대한 레이저다이오드와 발광다이오드(LED)를 동시에 점등하도록 이루어진, 광원부;
    상기 광원부의 뒤에 위치되며, 중앙부를 중심으로 회전하도록 이루어지며, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터를 구비하고, 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나가 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치되도록 이루어진, 필터변환부;
    필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 수단으로, CCD카메라와 가시광선부터 적외선이 투과 가능한 렌즈를 포함하는, 영상획득부;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하고, 강조된 혈관패턴 위에 레이저스펙클인덱스(LSI)를 적용하여 혈류가 빠른 부분과 느린 부분을 시각적으로 강조하여 영상을 재구성하는, 영상처리부;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    영상처리부로부터 재구성된 영상을 수신하여 출력하는 디스플레이부;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    장파장투과필터는 750nm의 파장 이상인 근적외선 내지 적외선 영역의 파장을 투과시키는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  6. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    단파장투과필터는 400nm의 파장 이하인 자외선 영역을 투과시키는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  7. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    대역투과필터는 제1대역투과필터, 제2대역투과필터, 제3대역투과필터를 포함하며,
    제1대역투과필터는 650nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이며,
    제2대역투과필터는 510nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터이며,
    제3대역투과필터는 475nm의 중심축을 갖는 파장대역을 투과시키는 필터인 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  8. 제1항에 있어서,
    자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원은 레이저다이오드 또는 발광다이오드(LED)로 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  9. 제8항에 있어서,
    컴퓨터로 이루어지며, 영상획득부에서 수신된 영상을 영상처리하여 디스플레이부로 출력하는, 영상처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  10. 제9항에 있어서,
    영상처리부는 영상획득부에서 수신된 영상으로부터 레이저 스펙클을 획득하여, 혈류 정보를 분석하도록 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  11. 제3항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 영상처리부는,
    영상획득부로부터 수신된 영상인 원 영상을 고역통과 필터링하여 고역통과 필터링된 영상을 획득하고, 상기 고역통과 필터링된 영상을 이용하여 원 영상의 고주파 성분을 선명화하는 고주파 지원 필터링을 행하는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  12. 제11항에 있어서, 영상처리부는
    고주파 지원 필터링된 영상을
    Figure pat00018

    (단, fhighboost(x,y)는 고주파 지원 필터링된 영상을 나타내며, f(x,y)는 원 영상을 나타내며, A는 0 보다 크고 1 보다 작은 실수임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  13. 제12항에 있어서, 영상처리부는
    상기 고주파 지원 필터링을 행한 영상을 히스토그램 균등화 처리를 행하고, 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 가우시안 스무딩 필터링을 행하는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치.
  14. 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원 중 하나를 선택적으로 제공하도록 이루어진 환형광원, 상기 환형광원의 뒤에 위치되어 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나를 선택적으로 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치시키도록 이루어진 필터변환부, 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 영상획득부, 영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하는 영상처리부를 포함하여 이루어진 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법에 있어서,
    영상처리부는 영상획득부로부터 수신된 영상인 원 영상(original image)을 저역 통과 필터링하여, 저역 통과 필터링된 영상을 얻는, 저역통과 필터링된 영상획득단계;
    상기 원 영상에서, 저역 통과 필터링 된 영상을 차감하여, 고역통과 필터링된 영상을 획득하는, 고역통과 필터링된 영상획득단계;
    상기 고역통과 필터링된 영상을 이용하여 원 영상의 고주파 성분을 선명화하는 고주파 지원 필터링단계;
    상기 고주파 지원 필터링을 행한 영상을 히스토그램 균등화 처리를 행하는 히스토그램 균등화단계;
    히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 가우시안 스무딩 필터링을 행하는 가우시안 스무딩 필터링단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  15. 제14항에 있어서,
    저역통과 필터링된 영상획득단계에서, 저역 통과 필터의 마스크는,
    Figure pat00019
    이거나,
    Figure pat00020

    인 것을 특징으로 하는 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  16. 제14항에 있어서,
    고주파 지원 필터링단계에서, 고주파 지원 필터링된 영상은
    Figure pat00021

    (단, fhighboost(x,y)는 고주파 지원 필터링된 영상을 나타내며, f(x,y)는 원 영상을 나타내며, A는 0 보다 크고 1 보다 작은 실수임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  17. 제16항에 있어서, 히스토그램 균등화단계는,
    명암값의 빈도수를 계산하여 히스토그램을 구하고, 각 명암값의 누적 빈도수를 계산하고, 각 명암값의 누적 빈도수를 정규화하며, 정규화된 명암값의 누적 빈도수를 히스토그램 값으로 하여 영상을 재 구성하는 것을 특징으로 하는 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  18. 제17항에 있어서, 가우시안 스무딩 필터링단계는,
    기 설정된 표준편차에 따라, 가우시안 함수로부터 커넬(kernel)을 구하며, 상기 커넬과 상기 히스토그램 균등화 처리가 행하여진 영상을 콘볼루션(convolution)을 취하여 가우시안 스무딩 필터링된 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  19. 자외선, 가시광선, 적외선, 근적외선의 광원 중 하나를 선택적으로 제공하도록 이루어진 환형광원, 상기 환형광원의 뒤에 위치되어 장파장투과필터, 단파장투과필터, 대역투과필터 중의 하나를 선택적으로 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치시키도록 이루어진 필터변환부, 필터변환부를 통해 입사되는 광을 획득하는 영상획득부, 영상획득부를 통하여 획득한 영상에서 혈관패턴을 강조하는 영상처리를 행하는 영상처리부를 포함하여 이루어진 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법에 있어서,
    영상처리부는 영상획득부로부터 수신된 영상으로부터 역치(Thresholding) 기법을 이용하여 관심영역을 추출하고, 추출된 관심영역의 영상의 크기를 조정하는, 영상추출단계;
    영상추출단계에서 출력된 영상에 가우시안 로우패스필터를 적용하는, 가우시안 로우패스 필터링단계;
    가우시안 로우패스 필터링단계에서 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 픽셀의 영상 밝기를 정규화하여 영상을 재구성하는, 정규화단계;
    정규화단계에서 출력된 영상을 팽창(dilation) 기법을 통해 팽창시키고, 정규화단계에서 출력된 영상을 침식(erosion) 기법을 통해 침식시키고, 팽창된 영상의 픽셀값과 침식된 영상의 픽셀값의 평균을 행하여, 영상을 재구성하는, 팽창된 픽셀과 및 침식된 픽셀의 평균연산단계;
    팽창된 픽셀과 및 침식된 픽셀의 평균연산단계에서 출력된 영상의 픽셀값을, 기설정된 역치값을 기준으로, 혈관과 피부 영역으로 이분하여, 이진화 영상을 검출하는, 영상의 이진화 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  20. 제19항에 있어서,
    가우시안 로우패스필터는 5×5 크기와, 표준편차(sigma) 값을 0.8로 하는 가우시안 로우패스 필터인 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
  21. 제19항에 있어서, 정규화단계에서,
    가우시안 로우패스 필터링단계에서 가우시안 로우패스 필터링된 영상에서 픽셀의 영상 밝기를 기준 값(m)과 비교하여, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 작을 경우, 픽셀의 영상 밝기를,
    Figure pat00022

    에 의해 정규화하고, 픽셀의 영상 밝기가 기준 값(m)보다 클 경우, 픽셀의 영상 밝기를,
    Figure pat00023

    (단, Inormalized(x,y)는 정규화된 픽셀의 영상 밝기이며, Ioriginal(x,y)는 정규화하기 전의 픽셀의 영상 밝기이며, var은 영상에서 픽셀의 영상밝기의 분산임)
    에 의해 정규화하는 것을 특징으로 하는, 다목적 피부 영상화장치의 영상처리방법.
KR1020140095469A 2014-02-03 2014-07-28 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치 KR101667917B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140012116 2014-02-03
KR20140012116 2014-02-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150092694A true KR20150092694A (ko) 2015-08-13
KR101667917B1 KR101667917B1 (ko) 2016-10-21

Family

ID=54056917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140095469A KR101667917B1 (ko) 2014-02-03 2014-07-28 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101667917B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192840A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 皇家飞利浦有限公司 获得用于确定对象的皮肤的一个或多个特性的图像
KR20200026135A (ko) * 2018-08-29 2020-03-10 연세대학교 원주산학협력단 달팽이관에서의 미세 혈류 측정 방법 및 장치
KR102123055B1 (ko) * 2019-08-19 2020-06-15 주식회사 하이앤텍 엘이디 광원과 레이저 광원을 갖는 cctv 카메라
KR20210028573A (ko) * 2019-09-04 2021-03-12 주식회사 엘지생활건강 컨테이너
CN114342349A (zh) * 2019-09-04 2022-04-12 株式会社Lg生活健康 容器
KR102453217B1 (ko) * 2022-08-11 2022-10-12 (주)글로벌시스템스 파노라마 영상을 이용한 다중 감시 표적 저장 및 탐색 기능을 갖는 감시 운용 및 통제 시스템
KR102454563B1 (ko) * 2022-08-11 2022-10-14 박승국 저시정 상황 개선 기능을 갖는 다기능 영상감시장치
CN117109734A (zh) * 2023-10-25 2023-11-24 中诚华隆计算机技术有限公司 一种用于红外测试的soc芯片

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220010890A (ko) 2020-07-20 2022-01-27 삼성전자주식회사 생체 이미징 시스템 및 생체 이미징 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823886B1 (ko) * 2006-12-08 2008-04-21 김성근 적외선 광학계를 이용한 피하 혈관 탐지 영상 장치
KR20110088676A (ko) * 2010-01-29 2011-08-04 한국전기연구원 생체로부터 발생하는 다중 분광 광 영상 검출 및 광치료를 위한 복합 장치
KR101180384B1 (ko) * 2010-11-29 2012-09-10 한국화학연구원 생체 내 ｕｃｎｐ 광학 이미징용 이중 영상장치
KR20120119523A (ko) * 2011-04-21 2012-10-31 방부복 혈관 위치 탐지용 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823886B1 (ko) * 2006-12-08 2008-04-21 김성근 적외선 광학계를 이용한 피하 혈관 탐지 영상 장치
KR20110088676A (ko) * 2010-01-29 2011-08-04 한국전기연구원 생체로부터 발생하는 다중 분광 광 영상 검출 및 광치료를 위한 복합 장치
KR101180384B1 (ko) * 2010-11-29 2012-09-10 한국화학연구원 생체 내 ｕｃｎｐ 광학 이미징용 이중 영상장치
KR20120119523A (ko) * 2011-04-21 2012-10-31 방부복 혈관 위치 탐지용 장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192840A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 皇家飞利浦有限公司 获得用于确定对象的皮肤的一个或多个特性的图像
CN110192840B (zh) * 2018-02-27 2023-12-22 皇家飞利浦有限公司 获得用于确定对象的皮肤的一个或多个特性的图像
KR20200026135A (ko) * 2018-08-29 2020-03-10 연세대학교 원주산학협력단 달팽이관에서의 미세 혈류 측정 방법 및 장치
KR102123055B1 (ko) * 2019-08-19 2020-06-15 주식회사 하이앤텍 엘이디 광원과 레이저 광원을 갖는 cctv 카메라
KR20210028573A (ko) * 2019-09-04 2021-03-12 주식회사 엘지생활건강 컨테이너
CN114342349A (zh) * 2019-09-04 2022-04-12 株式会社Lg生活健康 容器
CN114342349B (zh) * 2019-09-04 2024-05-24 株式会社Lg生活健康 容器
KR102453217B1 (ko) * 2022-08-11 2022-10-12 (주)글로벌시스템스 파노라마 영상을 이용한 다중 감시 표적 저장 및 탐색 기능을 갖는 감시 운용 및 통제 시스템
KR102454563B1 (ko) * 2022-08-11 2022-10-14 박승국 저시정 상황 개선 기능을 갖는 다기능 영상감시장치
CN117109734A (zh) * 2023-10-25 2023-11-24 中诚华隆计算机技术有限公司 一种用于红外测试的soc芯片
CN117109734B (zh) * 2023-10-25 2024-01-16 中诚华隆计算机技术有限公司 一种用于红外测试的soc芯片

Also Published As

Publication number Publication date
KR101667917B1 (ko) 2016-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101667917B1 (ko) 필터변환장치를 이용한 다목적 피부 영상화장치
Magdalena Nowara et al. SparsePPG: Towards driver monitoring using camera-based vital signs estimation in near-infrared
US20230190180A1 (en) Enhancing pigmentation in dermoscopy images
CN107837076B (zh) 一种近红外自配准静脉显像装置及方法
EP2485639B1 (en) Method and system for carrying out photoplethysmography
US10776667B2 (en) Speckle contrast analysis using machine learning for visualizing flow
JP5948831B2 (ja) 測定装置、測定方法、プログラム及び記録媒体
JP6210962B2 (ja) 内視鏡システム、プロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、及びプロセッサ装置の作動方法
JP6273640B2 (ja) 撮影画像表示装置
EP3572975B1 (en) A multispectral image processing system for face detection
JP7229676B2 (ja) 生体情報検出装置および生体情報検出方法
US20160089011A1 (en) Endoscope system, processor device, and method for operating endoscope system
Suman et al. Image enhancement using geometric mean filter and gamma correction for WCE images
US20190172180A1 (en) Apparatus, system and method for dynamic encoding of speckle reduction compensation
Ahmed et al. A real time vein detection system
Omid et al. Optic disc detection in high-resolution retinal fundus images by region growing
JP2009172077A (ja) 血管位置取得装置および血管位置取得方法
EP3038052B1 (en) Diagnosis support apparatus and image processing method in the same apparatus
WO2022014258A1 (ja) プロセッサ装置、プロセッサ装置の作動方法
Park et al. Direct-global separation for improved imaging photoplethysmography
JP6184928B2 (ja) 内視鏡システム、プロセッサ装置
Ahmed et al. Enhanced Vein Detection from Video Sequences
CA3130563A1 (en) System and method for enhanced imaging of biological tissue
JP6585623B2 (ja) 生体情報計測装置、生体情報計測方法および生体情報計測プログラム
Long et al. A Practical Dental Image Enhancement Network for Early Diagnosis of Oral Dental Disease

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right