KR20150128916A - Estimating bilirubin levels - Google Patents

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Abstract

빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 시스템, 방법 및 디바이스가 제공된다. 일 양상에서, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법은 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대한 이미지 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여 생성된다. 환자의 빌리루빈 레벨은 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 추정된다.Systems, methods and devices for estimating bilirubin levels are provided. In an aspect, a method for estimating a level of a patient's bilirubin comprises receiving image data for at least one image comprising a color correction target and a region of the skin of a patient. The color-balanced image data for the skin region is generated based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target. The patient's bilirubin level is estimated based on color-balanced image data for the skin area.

Description

빌리부린 레벨의 추정{ESTIMATING BILIRUBIN LEVELS}ESTIMATING BILIRUBIN LEVELS < RTI ID = 0.0 >

본 출원은 2013년 3월 12일에 출원된 미국 가출원번호 제61/777,097호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 인용에 의해 본원에 통합된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 61 / 777,097, filed March 12, 2013, which is incorporated herein by reference.

신생아의 추정된 60-84%는 과다 빌리루빈(고빌리루빈혈증), 즉 적혈구가 파괴되면서 생기게 된 천연 화합물의 축적에 의해 유발된 피부의 황변을 띠게 되는 신생아 황달을 보인다. 비록 이러한 상태가 전형적으로 무해하며 몇일내에 자연 치유되지만, 매우 상승된 빌리루빈 레벨은 핵황달, 즉 청각 장애, 뇌성 마비, 깊은 발육 지연, 또는 심지어 사망에 이르게 하는, 엄청난 손상을 가하여 돌의킬 수 없는 신경학적 병변을 초래할 수 있다. An estimated 60-84% of newborn babies have neonatal jaundice, which causes yellowing of the skin caused by the accumulation of excess bilirubin (hyperbilirubinemia), a natural compound that is produced by the destruction of red blood cells. Although these conditions are typically harmless and naturally healed within days, highly elevated levels of bilirubin can cause tremendous damage to the nucleus jaundice, which leads to hearing loss, cerebral palsy, deep developmental delay, or even death, It can lead to neurological lesions.

유아의 빌리루빈 레벨을 모니터링하기 위한 현재의 접근법은 전형적으로 병원 환경에서 반복 테스팅을 필요로 한다. 빌리루빈의 혈중 농도는 비침습적이나 고가 도구를 사용하여 달성되는 TcB(transcutaneous bilirubinometer) 측정을 통해 또는 혈액 샘플로부터 측정된 TSB(total serum bilirubin)에 의해 결정될 수 있다. 이들 테스트는 종종 자원-부족 현장(resource-poor setting)에서는 이용가능하지 않으며, 따라서 핵황달의 조기 검출 및 치료를 지연시킨다. 이들 테스트에 대한 대안으로서 자주 사용되는 육안측정법(visual assessment)은 종종 부정확하며, 라이팅(lighting) 또는 피부색과 같은 요인에 의해 혼동될 수 있다. 따라서, 과다 빌리루빈 레벨에 대하여 비침습적이며 비용-효율적인 스크리닝(screening)을 제공하기 위한 개선된 접근법이 요구된다.Current approaches to monitoring bilirubin levels in infants typically require repeated testing in hospital settings. The serum concentration of bilirubin may be determined by a transcutaneous bilirubinometer (TcB) measurement achieved using a noninvasive or expensive instrument, or by total serum bilirubin (TSB) measured from a blood sample. These tests are often not available in resource-poor settings, thus delaying early detection and treatment of nuclear jaundice. Frequently used visual assessments as an alternative to these tests are often inaccurate and can be confused by factors such as lighting or skin color. Thus, an improved approach is needed to provide non-invasive and cost-effective screening for excess bilirubin levels.

빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 시스템, 방법 및 디바이스가 제공된다. 다수의 실시예에서, 모바일 디바이스는 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 이미지 데이터를 캡처(capture)하기 위하여 사용된다. 이미지 데이터는 빌리루빈 레벨의 추정을 생성하기 위하여 사용된다. 이미지 프로세싱은 라이팅, 피부색 및 다른 잠재적 혼동 요인에 의해 유발된 색차를 보상하면서 피부의 전체 황색화(yellowness)의 평가를 용이하게 하기 위하여 이미지 데이터를 복수의 상이한 색 공간으로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 본원에서 설명된 스크리닝 기술은 전문 의학 장비를 필요로 하지 않고 외래환자 진료소(예를들어, 환자의 집)에서 사용자(예를들어, 환자, 전문 의료진, 지역사회 건강 요원)에 의해 실시될 수 있어서, 빌리루빈 모니터링의 편리성, 접근성 및 비용-효율성을 개선한다.Systems, methods and devices for estimating bilirubin levels are provided. In many embodiments, the mobile device is used to capture image data of a color correction target and a skin of a patient. Image data is used to generate an estimate of the bilirubin level. Image processing may include converting image data to a plurality of different color spaces to facilitate evaluation of the overall yellowness of the skin while compensating for color differences caused by lighting, skin color, and other potential confounding factors . The screening techniques described herein may be performed by a user (e.g., a patient, a professional medical staff, a community health worker) at an outpatient clinic (e.g., a patient's home) without the need for specialized medical equipment , Improving the convenience, accessibility and cost-effectiveness of bilirubin monitoring.

따라서, 제 1 양상에서, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대한 이미지 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터(color-balanced image data)는 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여 생성된다. 환자의 빌리루빈 레벨은 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 추정된다. 다수의 실시예에서, 이미지 데이터는 임의의 적절한 이미징 디바이스로 획득될 수 있다. 이미징 디바이스는 추가 부착물(attachment) 또는 장비, 예를들어 외부 렌즈, 필터 또는 다른 전문 하드웨어와 관계 없이 이미지 데이터를 수집할 수 있다.Thus, in a first aspect, a method is provided for estimating the level of bilirubin in a patient. The method includes receiving image data for at least one image comprising a color correction target and a region of the skin of a patient. Color-balanced image data for a skin region is generated based on a skin region and a subset of image data corresponding to the color correction target. The patient's bilirubin level is estimated based on color-balanced image data for the skin area. In many embodiments, the image data may be obtained with any suitable imaging device. The imaging device may acquire image data irrespective of additional attachments or equipment, such as external lenses, filters, or other specialized hardware.

빌리루빈 레벨은 특정 시점에서의 환자의 피부색의 이미지 데이터만을 사용하여 또는 기본 피부색 이미지 데이터와 피부색 이미지 데이터를 비교함으로써 추정될 수 있다. 예를들어, 방법은 환자가 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때에 대응하는 환자에 대한 기본 피부색 데이터(예를들어, 기본 데이터가 출생후 24시간 내에 획득될때 대략 0)를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 빌리루빈 레벨은 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터와 기본 피부색 데이터 간의 하나 이상의 차이에 기초하여 추정될 수 있다. 환자에 대한 기본 피부색 데이터는 환자가 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때 환자에 대한 기본 이미지 데이터를 캡처함으로써 생성될 수 있다. 기본 이미지 데이터는 기본 색 보정 타겟 및 피부 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대응할 수 있다. 피부 영역 및 기본 색 보정 타겟에 대응하는 기본 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터에 기초하여 기본 피부색 데이터가 생성될 수 있다.The bilirubin level can be estimated using only the image data of the patient's skin color at a specific point in time or by comparing the skin color image data with the basic skin color image data. For example, the method may further comprise receiving basic skin color data for the corresponding patient when the patient has a baseline bilirubin level (e.g., about 0 when basic data is acquired within 24 hours after birth) . The bilirubin level can be estimated based on one or more differences between the color-balanced image data for the skin region and the primary skin color data. Basic skin color data for a patient can be generated by capturing basic image data for a patient when the patient has a baseline bilirubin level. The basic image data may correspond to at least one image including a basic color correction target and a skin area. Based on the skin region and a subset of the base image data corresponding to the base color correction target, color-balanced basic image data for the skin region may be generated. Basic skin color data may be generated based on color-balanced basic image data for the skin region.

표준화된 색 보정 타겟은 색 밸런싱 프로세스를 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 색 보정 타겟은 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역을 포함할 수 있다. 표준화된 색 영역은 검은색 영역, 회색 영역, 연한 고동색 영역, 청록색 영역, 자홍색 영역, 황색 영역 및 짙은 갈색 영역을 포함할 수 있다. 색 보정 타겟은 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 캡처링을 가능하게 하기 위하여, 피부 영역을 노출시키도록 구성된 개구부를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 표준화된 색 영역은 개구부를 둘러싸는 알려진 배열로 배치될 수 있다. 따라서, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위한 프로세스는 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트 및 백색 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트를 식별하기 위하여, 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하는 단계를 포함할 수 있다. 백색 영역 데이터는 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 프로세싱될 수 있다. 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여 생성될 수 있다. 백색 영역에 대한 관찰된 색 값은 적색, 녹색 및 청색(RGB) 색 공간 값과 같은 임의의 적절한 색 공간 값을 포함할 수 있다.A standardized color correction target may be used to facilitate the color balancing process. The color correction target may include a plurality of normalized color areas including white areas. The normalized color gamut may include black, gray, light beige, cyan, magenta, yellow and dark brown. The color correction target may at least partially define an aperture configured to expose a skin region to enable capturing of image data for the skin region. The standardized gamut can be arranged in a known arrangement surrounding the opening. Thus, the process for generating color-balanced image data for the skin region may include the steps of: receiving the received image data to identify a subset of the image data corresponding to the exposed skin region and a subset of the image data corresponding to the white region; Processing the received signal. The white region data can be processed to determine the observed color values for the white region. Color-balanced image data for the exposed skin area may be generated based on the observed color values for the white areas. The observed color values for the white region may include any suitable color space values such as red, green, and blue (RGB) color space values.

이미지 데이터는 피부의 황색 변색(yellow discoloration)을 검출하기 위하여 복수의 상이한 색 공간으로 변환될 수 있다. 예를들어, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 RGB 색 공간 데이터를 포함할 수 있으며, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법은 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위하여, RGB 색 공간 데이터를 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 색 공간은 (a) 청록색, 자홍색, 황색 및 검은색(CMYK) 색 공간; (b) YCbCr 색 공간; 및/또는 (c) Lab 색 공간을 포함할 수 있다.The image data may be converted into a plurality of different color spaces to detect yellow discoloration of the skin. For example, the color-balanced image data for the skin region may include RGB color space data, and the method for estimating the level of bilirubin in the patient may include color- Converting the RGB color space data into at least one other color space to produce the balanced image data. The at least one color space comprises (a) cyan, magenta, yellow and black (CMYK) color spaces; (b) a YCbCr color space; And / or (c) a Lab color space.

복수의 무채색 및 유채색 특징(feature)은 이미지 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 일부 사례에서, 수신된 이미지 데이터는 플래시 조명을 사용하여 획득된 이미지 및 플래시 조명을 사용하지 않고 획득된 이미지를 포함할 수 있다. 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계는 복수의 상이한 빌리루빈 범위 중 하나의 범위로부터 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 프로세싱하는 단계를 포함할 수 있다. 특징은 빌리루빈 레벨의 최종 추정치를 생성하기 위하여, 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초한 접근법을 사용하여 프로세싱될 수 있다. 복수의 상이한 빌리루빈 범위는 낮은 범위, 중간 범위 및 높은 범위를 포함할 수 있다. 복수의 특징은 복수의 상이한 색 공간에 대한 피부 영역의 선택된 색 값을 포함할 수 있다. 일부 사례에서, 복수의 특징은 피부 영역에 걸친 색 그라디언트(color gradient)의 계산을 포함할 수 있다.A plurality of achromatic and chromatic features may be generated based on the image data. In some instances, the received image data may include images obtained using flash illumination and images obtained without using flash illumination. The step of estimating the bilirubin level may comprise processing a plurality of normalized achromatic and chromatic features to select a first estimated range of bilirubin levels from one of a plurality of different bilirubin ranges. The feature may be processed using an approach based on a selected first estimated range of bilirubin levels to produce a final estimate of the bilirubin level. The plurality of different bilirubin ranges may include a lower range, an intermediate range, and a higher range. The plurality of features may include selected color values of the skin region for a plurality of different color spaces. In some instances, the plurality of features may include a calculation of a color gradient across the skin region.

빌리루빈 레벨의 추정은 하나 이상의 회귀분석(regression)을 수행하는 단계를 수반할 수 있다. 예를들어, 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여 특징을 프로세싱하는 단계는 (a) 선형 회귀분석(linear regression), (b) 캡슐화된 k-근접 이웃 회귀분석(k-Nearest Neighbor regression), (c) 라쏘 회귀분석(lasso regression), (d) LARS 회귀분석, (e) 엘라스틱 넷 회귀분석(elastic net regression), (f) 선형 커널(kernel)을 사용하는 서포트 벡터 회귀분석(support vector regression), (g) 높은-등급(higher-rated) 빌리루빈 값에 높은 가중치를 할당하는 서포트 벡터 회귀분석 및 (h) 랜덤 포레스트(random forest) 회귀분석 중 적어도 하나를 포함하는 일련의 회귀분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여 특징을 프로세싱하는 단계는 (a) 선형 회귀분석, (b) 캡슐화된 k-근접 이웃 회귀분석, (c) 라쏘 회귀분석, (d) LARS 회귀분석, (e) 엘라스틱 넷 회귀분석, (f) 선형 커널을 사용하는 서포트 벡터 회귀분석, (g) 높은-등급 빌리루빈 값에 높은 가중치를 할당하는 서포트 벡터 회귀분석 및 (h) 랜덤 포레스트 회귀분석을 포함하는 일련의 회귀분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초하여 프로세싱 접근법을 사용하는 단계는 최종 랜덤 포레스트 회귀분석에 대한 특징으로서 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위 및 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 사용하는 최종 랜덤 포레스트 회귀분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 사례에서, 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계는 환자의 피부에 대한 색 공간 값을 결정하는 단계 및 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여, 결정된 색 공간 값에 기초하는 프로세싱 접근법을 사용하는 단계를 포함한다. 회귀분석 수식은 또한 기본 이미지로부터의 특징 (예를들어, 하나 이상의 색 공간으로부터의 색 공간 값) 포함할 수 있다.Estimation of the level of bilirubin may involve carrying out one or more regression steps. For example, processing features to select a first estimated range of bilirubin levels may include (a) linear regression, (b) encapsulated k-nearest neighbor regression ), (c) lasso regression, (d) LARS regression, (e) elastic net regression, (f) support vector regression using a linear kernel. vector regression), (g) support vector regression analysis that assigns high weights to higher-rated bilirubin values, and (h) random forest regression analysis. And < / RTI > Processing the features to select a first estimated range of bilirubin levels comprises the steps of: (a) linear regression analysis, (b) encapsulated k-near neighborhood regression analysis, (c) lacrosse regression analysis, (d) LARS regression analysis , support vector regression analysis using a linear kernel, (g) support vector regression analysis that assigns high weights to high-grade bilirubin values, and (h) random forest regression analysis. And performing a series of regression analyzes. Using the processing approach based on the selected first estimated range of bilirubin levels, the step of using a selected first estimated range of bilirubin levels and a final result using a plurality of normalized achromatic and chromatic features as features for a final random forest regression analysis And performing a random forest regression analysis. In some instances, estimating the bilirubin level comprises determining a color space value for the patient's skin and using a processing approach based on the determined color space value to estimate the bilirubin level. Regression analysis formulas may also include features from the base image (e.g., color space values from one or more color spaces).

다른 양상에서, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하도록 구성된 모바일 디바이스가 제공된다. 디바이스는 뷰의 필드(field of view)에 대한 이미지 데이터를 캡처하도록 동작가능한 카메라, 카메라와 동작가능하게 커플링된 프로세서, 및 프로세서와 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 디바이스를 포함한다. 데이터 저장 디바이스는 명령을 저장할 수 있으며, 명령은 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 카메라에 의해 캡처된 이미지에 대한 이미지 데이터를 수신하도록 하며, 이미지는 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함한다. 명령은 프로세서로 하여금 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하도록 하며 그리고 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하도록 할 수 있다. 다수의 실시예에서, 모바일 디바이스는 모바일 디바이스에 대한 임의의 외부 부착물(예를들어, 렌즈, 필터) 또는 임의의 다른 전문 모바일 디바이스 장비와 관계 없이 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여 사용될 수 있다.In another aspect, a mobile device configured to estimate a level of bilirubin in a patient is provided. The device includes a camera operable to capture image data for a field of view, a processor operatively coupled to the camera, and a data storage device operatively coupled to the processor. The data storage device may store instructions that when executed by the processor cause the processor to receive image data for an image captured by the camera, the image including a color correction target and a region of the skin of the subject . Command causes the processor to generate color-balanced image data for the skin region based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target and to generate color-balanced image data for the skin region based on the color- To estimate the patient's bilirubin level. In many embodiments, the mobile device may be used to estimate the bilirubin level regardless of any external attachment (e.g., a lens, filter) to the mobile device or any other specialized mobile device equipment.

색 보정 타겟은 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 캡처링을 가능하게 하기 위하여, 피부 영역을 노출시키도록 구성된 개구부를 적어도 부분적으로 정의하며, 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역을 포함할 수 있다. 명령은, 프로세서로 하여금, 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트 및 백색 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트를 식별하기 위하여, 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하도록 할 수 있다. 백색 영역 데이터는 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 프로세싱될 수 있다. 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여, 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 색 밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환시킴으로써, 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 복수의 상이한 빌리루빈 범위 중 하나로부터 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징이 프로세싱될 수 있다. 특징은 빌리루빈 레벨의 최종 추정치를 생성하기 위하여, 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초하는 접근법을 사용하여 프로세싱될 수 있다.The color correction target may at least partially define an aperture configured to expose a skin region and may include a plurality of normalized color regions including a white region to enable capturing of image data for the skin region . The instructions may cause the processor to process the received image data to identify a subset of the image data corresponding to the exposed skin region and a subset of the image data corresponding to the white region. The white region data can be processed to determine the observed color values for the white region. Based on the observed color values for the white region, color-balanced RGB image data for the exposed skin region may be generated. By converting the color balanced RGB image data into at least one other color space, color-balanced image data of the exposed skin region for at least one other color space can be generated. To select a first estimated range of bilirubin levels from one of a plurality of different bilirubin ranges, a plurality of normalized achromatic and chromatic features may be processed. The feature may be processed using an approach based on a selected first estimated range of bilirubin levels to produce a final estimate of the bilirubin level.

대안적으로 또는 부가적으로, 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 환자의 피부에 대한 색 공간 값을 결정하기 위하여 프로세싱될 수 있다. 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징은 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여, 결정된 환자의 피부색 공간 값에 기초한 접근법을 사용하여 프로세싱될 수 있다.Alternatively or additionally, color-balanced image data for the exposed skin region may be processed to determine a color space value for the patient's skin. The plurality of normalized achromatic and chromatic features may be processed using an approach based on the determined patient's skin color space value to estimate the bilirubin level.

본원에서 설명된 모바일 디바이스는 뷰의 필드를 선택적으로 조명하도록 동작가능한 플래시 유닛을 더 포함할 수 있다. 빌리루빈 레벨을 추정하도록 프로세싱된 수신된 이미지 데이터는 플래시 유닛에 의해 조명되는 뷰의 필드와 함께 캡처된 이미지 및 플래시 유닛에 의해 조명되지 않는 뷰의 필드와 함께 캡처된 이미지를 포함할 수 있다. The mobile device described herein may further comprise a flash unit operable to selectively illuminate a field of view. The received image data processed to estimate the bilirubin level may include the captured image with the field of view illuminated by the flash unit and the captured image with the field of view not illuminated by the flash unit.

또 다른 양상에서, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 색 보정 타겟 및 환자의 피부 영역을 포함하는 이미지에 대한 이미지 데이터를 모바일 디바이스로부터 수신하는 단계를 포함한다. 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 하나 이상의 프로세서를 통해, 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여 생성될 수 있다. 환자의 빌리루빈 레벨은 하나 이상의 프로세서를 통해, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 추정될 수 있다. 추정된 빌리루빈 레벨은 모바일 디바이스에 전송될 수 있다. 다수의 실시예에서, 이미지 데이터를 수신하는 단계 및 추정된 빌리루빈 레벨을 전송하는 단계 중 적어도 하나는 문자 메시지 서비스(SMS) 텍스트 메시징을 사용하여 수행된다. 이미지 데이터는 외부 부착물, 하드웨어 애드-온(hardware add-on), 또는 임의의 다른 전문 장비를 사용하지 않고 모바일 디바이스에 의해 획득될 수 있다.In yet another aspect, a method is provided for estimating a level of bilirubin in a patient. The method includes receiving image data from a mobile device for an image including a color correction target and a skin area of a patient. The color-balanced image data for the skin region may be generated via one or more processors based on a skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target. The patient ' s bilirubin level can be estimated based on color-balanced image data for the skin region, via one or more processors. The estimated bilirubin level may be transmitted to the mobile device. In many embodiments, at least one of receiving the image data and transmitting the estimated bilirubin level is performed using text messaging service (SMS) text messaging. The image data may be obtained by the mobile device without using external attachments, hardware add-ons, or any other specialized equipment.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 명세서, 청구범위, 및 첨부 도면의 검토에 의해 명백해질 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from a review of the specification, the claims, and the accompanying drawings.

본 발명의 신규한 특징은 특히 첨부된 청구범위에서 제시된다. 본 발명의 특징 및 장점은 본 발명의 원리가 활용되는 예시적인 실시예를 제시하는 이하의 상세한 설명과 첨부 도면을 참조할 때 더 용이하게 이해될 것이다.The novel features of the invention are set forth with particularity in the appended claims. The features and advantages of the present invention will be more readily understood with reference to the following detailed description and the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments in which the principles of the invention may be utilized.

도 1a는 실시예에 따라, 신생아 황달을 치료하기 위해 광선 치료법을 사용하기 위한 가이드라인을 도시한다;Figure la shows a guideline for using phototherapy to treat neonatal jaundice, according to an embodiment;

도 1b는 실시예에 따라, 신생아 황달을 치료하기 위해 교환 수혈을 사용하기 위한 가이드라인을 도시한다;Figure IB shows a guideline for using transfusion transfusions to treat neonatal jaundice, according to an embodiment;

도 1c는 신생아 황달과 연관된 위험을 평가하기 위한 부타니 노모그램(Bhutani nomogram)을 도시한다; Figure 1c shows a Bhutani nomogram for assessing the risk associated with neonatal jaundice;

도 2는 다수의 실시예에 따라, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하는데 사용되는 이미지 데이터를 캡처하기 위하여 모바일 디바이스를 사용하는 것을 도시한다;Figure 2 illustrates the use of a mobile device to capture image data used to estimate a patient's bilirubin level, according to many embodiments;

도 3a 내지 도 3d는 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하는데 사용되는 이미지 데이터를 캡처하기 위하여 모바일 디바이스와 함께 사용되는 색 보정 타겟을 도시한다;Figures 3A-3D illustrate a color correction target for use with a mobile device to capture image data used to estimate a bilirubin level, in accordance with multiple embodiments;

도 4a 내지 도 4c는 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 애플리케이션의 예시적인 사용자 인터페이스를 도시한다;Figures 4A-4C illustrate an exemplary user interface of a mobile application for estimating a bilirubin level, in accordance with multiple embodiments;

도 5a 내지 도 5f는 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하는데 사용하기 위하여 수집되는 예시적인 이미지 데이터를 도시한다;Figures 5A-5F illustrate exemplary image data collected for use in estimating a bilirubin level, in accordance with multiple embodiments;

도 6은 다수의 실시예에 따라, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법을 도시한다;Figure 6 illustrates a method for estimating the bilirubin level of a patient, according to many embodiments;

도 7은 다수의 실시예에 따라, 환자의 피부에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위한 방법을 도시한다;Figure 7 illustrates a method for generating color-balanced image data for a skin of a patient, in accordance with multiple embodiments;

도 8은 다수의 실시예에 따라, 이미지에서의 표준화된 색 영역의 식별을 도시한다;Figure 8 shows the identification of a normalized color gamut in an image, according to many embodiments;

도 9a는 다수의 실시예에 따라, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법을 도시한다;9A illustrates a method for estimating a patient's bilirubin level, according to many embodiments;

도 9b는 다수의 실시예에 따라, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법의 다른 예를 도시한다;Figure 9B illustrates another example of a method for estimating the bilirubin level of a patient, according to many embodiments;

도 10은 다수의 실시예에 따라, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법을 도시한다;10 illustrates a method for estimating a patient's bilirubin level, in accordance with multiple embodiments;

도 11a는 다수의 실시예에 따라, 기본 피부색 데이터를 사용하여 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법을 도시한다;11A illustrates a method for estimating a bilirubin level using basic skin color data, according to many embodiments;

도 11b는 다수의 실시예에 따라, 기본 피부색 데이터를 생성하기 위한 방법을 도시한다;11B illustrates a method for generating basic skin color data, in accordance with multiple embodiments;

도 12는 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 디바이스를 도시한다;12 illustrates a mobile device for estimating a bilirubin level, according to many embodiments;

도 13은 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 데이터 프로세싱 시스템과 통신하는 모바일 디바이스를 도시한다.Figure 13 illustrates a mobile device in communication with a data processing system for estimating a bilirubin level, in accordance with multiple embodiments.

본원에서 설명된 시스템, 디바이스 및 방법은 환자(예를들어, 유아 또는 성인)의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 개선된 접근법을 제공한다. 적절한 소프트웨어로 구성된 모바일 디바이스는 표준화된 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 이미지를 캡처하기 위하여 사용될 수 있다. 피부 및 타겟의 이미지 데이터는 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여 분석되는 색-밸런싱된 이미지 데이터(color-balanced image data)를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 예를들어, 색-밸런싱된 이미지 데이터는 피부의 황색화를 나타내는 특징을 추출하기 위하여 복수의 상이한 색 공간으로 변환될 수 있으며, 이들 특징은 빌리루빈 추정치를 생성하기 위하여 복수의 회귀분석에서 사용될 수 있다. 침습적 혈액(invasive blood) 테스트에 의존하거나 또는 고가의 계기 장비를 활용하는 기존 빌리루빈 레벨 측정법과 대조적으로, 본원에서 설명되는 시스템, 디바이스 및 방법은 개인 모바일 디바이스를 사용하여 비-의료인에 의해 용이하게 수행될 수 있는, 편리하고 휴대가능하며 그리고 저가인 빌리루빈 레벨 추정을 가능하게 하며, 따라서 빌리루빈 모니터링의 접근성(accessibility) 및 비용-효율성(cost-effectiveness)을 개선한다. 유리하게, 본원에서 설명된 방법은 외부 부착물, 하드웨어 애드-온(add-on), 또는 임의의 다른 전문 모바일 디바이스 장비의 사용을 필요로 하지 않고 모바일 디바이스상에서 수행될 수 있다. 특히, 개시된 기술은 높은 빌리루빈 레벨에서 정확성이 떨어지는 TcB 측정법과 대조적으로, 빌리루빈 농도의 넓은 범위에 걸쳐 정확한 빌리루빈 레벨 추정을 제공한다. 부가적으로, 본원에서 설명된 방법은 피부색 뿐만아니라 상이한 라이팅 상태의 다양성(diversity)을 고려하여, 비-침습적 빌리루빈 레벨 추정의 정확성 및 융통성을 개선한다. 게다가, 모바일 디바이스 소프트웨어 플랫폼의 사용은 본원에서 설명된 추정 방법 및 알고리즘의 용이하고 빠른 업데이팅을 가능하게 하며, 따라서 필요에 따라 개선 및 업그레이드가 이루어지도록 한다.The systems, devices and methods described herein provide an improved approach for estimating the level of bilirubin in a patient (e. G., Infant or adult). A mobile device configured with appropriate software may be used to capture a standardized color correction target and an image of the patient ' s skin. Skin and target image data may be used to generate color-balanced image data that is analyzed to estimate a patient's bilirubin level. For example, color-balanced image data can be transformed into a plurality of different color spaces to extract features indicative of skin yellowing, and these features can be used in multiple regression analyzes to generate bilirubin estimates . In contrast to conventional bilirubin level measurements that rely on invasive blood testing or utilize expensive instrument equipment, the systems, devices, and methods described herein are readily performed by non-medical personnel using personal mobile devices Which is convenient, portable, and inexpensive, which can be achieved, and thus improves the accessibility and cost-effectiveness of bilirubin monitoring. Advantageously, the method described herein can be performed on a mobile device without requiring the use of external attachments, hardware add-ons, or any other specialized mobile device equipment. In particular, the disclosed technique provides an accurate bilirubin level estimate over a wide range of bilirubin concentrations, in contrast to the less accurate TcB measurement at high bilirubin levels. Additionally, the method described herein improves the accuracy and flexibility of non-invasive bilirubin level estimation, taking into account the diversity of different lighting states as well as skin color. In addition, the use of a mobile device software platform enables easy and rapid updating of the estimation methods and algorithms described herein, thus allowing improvements and upgrades to be made as needed.

도면을 지금 참조하면, 도 1a는 신생아 황달을 치료하기 위하여 광선 치료법을 사용하기 위한 가이드라인을 예시한다. 유사하게, 도 1b는 신생아 황달을 치료하기 위하여 교환 수혈을 사용하기 위한 가이드라인을 예시한다. 이 가이드라인은 유아의 연령, TSB(total serum bilirubin), 임신 주의 수(예를들어, 35주 이상) 및 다른 위험 요인에 기초하여 적절한 치료 과정을 결정하기 위하여 전문 의료진에 의해 사용될 수 있다. 위험 요인은 동종면역성 용혈성 질환, G6PD 결핍, 질식, 현저한 기면, 체온 불안정, 패혈증, 산성증, 또는 데시리터 당 3.0 그램 보다 낮은 알부민 레벨을 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 곡선은 저위험, 중간 위험 및 고위섬 유아에 대한 예시적인 치료 임계치를 표시한다.Referring now to the drawings, FIG. 1A illustrates a guideline for using phototherapy to treat neonatal jaundice. Similarly, Figure IB illustrates a guideline for using exchange transfusions to treat neonatal jaundice. These guidelines may be used by specialists to determine the appropriate course of treatment based on the age of the infant, total serum bilirubin (TSB), number of pregnancies (eg, over 35 weeks), and other risk factors. Risk factors may include allograft hemolytic disease, G6PD deficiency, asphyxia, significant nausea, body temperature instability, sepsis, acidosis, or albumin levels below 3.0 grams per deciliter. The curves shown in FIGS. 1A and 1B indicate exemplary treatment thresholds for low-risk, medium-risk, and high-risk child.

도 1c는 신행아 황달과 연관된 위험을 평가하기 위한 부타니 노모그램(Bhutani nomogram)(110)을 예시한다. 부타니 노모그램(110)은 유아의 출생후 연령 및 빌리루빈 레벨에 기초하여 고빌리루빈혈증을 발병시키기 위한 유아의 위험을 평가하기 위하여 전문 의료진에 의해 사용될 수 있다. 예를들어, 부타니 노모그램(110)은 저위험 존(zone)(114), 낮은 중간 위험 존(116), 높은 중간 위험 존(118) 및 고위험 존(120)을 정의하기 위하여 사용되는 복수의 백분위수 곡선(112)을 포함할 수 있다.Figure 1c illustrates a Bhutani nomogram 110 for assessing the risk associated with newborn jaundice. Butaninomogram (110) can be used by professional medical personnel to assess the risk of infants to develop hyperbilirubinemia based on the age of the infant and the bilirubin level. For example, the Butanomyogram 110 may be used to define a low risk zone 114, a low intermediate risk zone 116, a high intermediate risk zone 118 and a high risk zone 120 The percentile curve 112 of FIG.

도 2는 다수의 실시예에 따른, 빌리루빈 레벨의 모바일 디바이스-기반 추정을 예시한다. 모바일 디바이스(202)(예를들어, 스마트폰, 태블릿)와 같은 이미징 디바이스는 색 보정 타겟(208) 및 환자(206)의 피부 영역(204)의 이미지를 캡처하기 위하여 사용된다. 본원에서 설명된 접근법에 대해 적합한 피부 영역은 이마 및 흉골 뿐만아니라 균일하게 조명될 가능성이 있는 피부의 임의의 다른 현저하게 편평한 영역을 포함한다. 부가적으로, 황달은 전형적으로 먼저 이마에서 나타나 몸 아래쪽으로 느리게 진행하기 때문에, 이마에 더 근접한 영역은 잠재적으로 진단을 위해 더 유익할 수 있다. 따라서, 다수의 실시예에서, 색 보정 타겟(208)은 흉골 근처의 환자(206)의 복부상에 있다. 모바일 디바이스(202)는 이미지 데이터를 기록하기 위한 카메라(도시안됨) 뿐만아니라 이미지 데이터에 기초하여 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 소프트웨어 애플리케이션("모바일 앱(mobile app)" 또는 "앱(app)")의 사용자 인터페이스(UI)를 보여주기 위하여 사용되는 디스플레이(210)을 포함한다. 모바일 디바이스(202)는 사용자(예를들어, 부모, 전문 의료진, 지역사회 건강 요원 등)의 개인 디바이스일 수 있으며, 따라서 사용자는, 여기에서 설명된 방법을 수행하기 위하여, 색 보정 타겟(208) 외의 다른 계기 장비 또는 하드웨어를 필요로 하지 않고, 자신의 개인 디바이스상에 단지 모바일 앱만을 설치할 필요가 있다. 특히, 모바일 디바이스(202)는 모바일 디바이스의 임의의 추가 부착물 또는 액세서리, 예를들어 외부 렌즈, 필터 또는 다른 전문 모바일 디바이스 장비와 관계 없이 본원에서 설명된 방법을 실시하기 위하여 사용될 수 있다. 모바일 디바이스(202)에 적합한 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트에 대한 추가 세부사항은 이하에서 더 상세히 제공된다. Figure 2 illustrates a mobile device-based estimate of bilirubin level, in accordance with multiple embodiments. An imaging device, such as a mobile device 202 (e.g., a smartphone, tablet) is used to capture images of the color correction target 208 and the skin area 204 of the patient 206. Suitable skin areas for the approaches described herein include forehead and sternum as well as any other significantly flat areas of the skin that are likely to be uniformly illuminated. Additionally, since jaundice typically appears first in the forehead and proceeds slowly down the body, a region closer to the forehead may potentially be more beneficial for diagnosis. Thus, in many embodiments, the color correction target 208 is on the abdomen of the patient 206 near the sternum. Mobile device 202 may include a mobile software application ("mobile app" or "app") for estimating bilirubin levels based on image data as well as a camera (not shown) And a display 210 used to display a user interface (UI) The mobile device 202 may be a personal device of a user (e.g., a parent, a professional medical staff, a community health worker, etc.), and thus a user may select a color correction target 208, It is necessary to install only the mobile app on its own personal device without requiring any other instrument or hardware. In particular, the mobile device 202 may be used to implement the methods described herein regardless of any additional attachments or accessories of the mobile device, for example, external lenses, filters, or other specialized mobile device equipment. Additional details of software and hardware components suitable for mobile device 202 are provided in more detail below.

도 3a 내지 도 3d는 다수의 실시예에 따라, 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여 모바일 디바이스와 함께 사용될 수 있는 색 보정 타겟을 예시한다. 본원에서 설명된 색 보정 타겟(또한, "색 보정 카드(color calibration card) 또는 "색 카드(color card)"로서 지칭됨)은 피부 이미지 데이터의 결과적인 색 밸런스(color balance)에 영향을 미치는 라이팅 또는 다른 환경 상태의 차이를 고려하기 위하여 사용될 수 있다. 도 3a를 참조하면, 색 보정 타겟(300)은 직사각형 카드(302)상에 제공될 수 있다. 카드(302)는 환자(예를들어, 유아)의 피부상에 놓기에 적합한 임의의 크기, 예를들어 대략 명암의 크기의 카드스탁(cardstock)일 수 있다. 일부 사례에서, 카드(302)는 환자들 사이에서의 병원균의 확산을 막기 위하여, 살균가능하거나 또는 일회용일 수 있다. 색 보정 타겟(300)은 카드(302)상에 인쇄될 수 있는 복수의 표준화된 색 영역(standardized colored region)(304)을 포함할 수 있다. 색 영역(304)은 임의의 적절한 크기, 갯수 또는 형상(예를들어, 정사각형, 직사각형, 다각형, 원형 타원등 등)일 수 있다. 예를들어, 색 보정 타겟(300)은 8개의 동일한 크기를 가진 정사각형 색 영역(304a-h)을 포함하는 것으로 도시된다. 표준화된 색 영역(304) 각각은 상이한 색(예를들어, 검은색, 회색, 백색, 청록색, 자홍색, 황색, 연한 고동색, 짙은 갈색)을 가질 수 있으며, 카드(302)상에 알려진 배열로 포지셔닝될 수 있다(positioned). 예를들어, 도 3a의 실시예에서, 304a는 검은색 영역이며, 304b는 회색 영역(예를들어, 50% 회색)이며, 304c는 백색 영역이며, 304d는 연한 고동색(예를들어, 제 1 피부색)이며, 304e는 청록색 영역이며, 304f는 자홍색 영역이며, 304g는 황색 영역이며, 그리고 304h는 짙은 갈색 영역(예를들어, 제 2 피부색)이다. 색의 다른 배열 및 조합이 또한 사용될 수 있다. 게다가, 카드(302)의 배면(도시안됨)은 카드(302)가 환자의 피부에 제거가능하게 부착되도록 하는 하나 이상의 접착 영역을 포함할 수 있다. 배면은 또한 사용자의 개인 모바일 디바이스상에 첨부 모바일 앱을 다운로드하는 방법에 대한 사용자용 명령과 같은 관련 명령을 포함할 수 있다.Figures 3A-3D illustrate a color correction target that may be used with a mobile device to estimate a bilirubin level, in accordance with multiple embodiments. The color correction target (also referred to as a "color calibration card " or" color card ") described herein may be used to determine the color balance 3A, a color correction target 300 may be provided on a rectangular card 302. The card 302 may be provided to a patient (e. G., ≪ RTI ID = 0.0 > For example, approximately the size of light, suitable for placement on the skin of a child (such as a child). In some instances, the card 302 may be used to prevent the spread of pathogens among patients Germicidal or disposable. The color correction target 300 may include a plurality of standardized colored regions 304 that may be printed on the card 302. The color region 304 may be of any suitable size, number or type (E.g., square, rectangular, polygonal, circular ellipse, etc.). For example, the color correction target 300 includes eight equal-sized square color areas 304a-h, Each of the standardized color gamuts 304 may have a different color (e.g., black, gray, white, cyan, magenta, yellow, light beige, dark brown) 3A, 304a is a black region, 304b is a gray region (e.g., 50% gray), 304c is a white region, and 304d is a white region 304e is a cyan area, 304f is a magenta area, 304g is a yellow area, and 304h is a dark brown area (for example, a second skin color). Other arrangements and combinations may also be used. [0064] In addition, the back side of the card 302 Search) can include at least one adhesive region in which a card 302 is to be removably attached to the patient's skin. The backplane may also include related commands, such as user instructions, on how to download the attached mobile app on the user's personal mobile device.

도 3b는 색 보정 타겟(320)의 대안 실시예를 예시한다. 색 보정 타겟(320)은, 색 보정 타겟(320)이 또한 개구부(322)를 정의하는 것을 제외하고, 색 보정 타겟(300)과 실질적으로 유사하다. 개구부(322)는 색 보정 타겟(300)이 환자위에 놓일 때 관심 피부 영역이 개구부(322)를 통해 노출되도록 포지셔닝될 수 있다. 개구부(322)는 타겟(320)에 의해 전체적으로 정의되거나(예를들어, 완전히 둘러싸여지거나) 또는 부분적으로 정의된다(예를들어, 부분적으로 둘러싸여진다). 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역(324)은 알려진 배열로 개구부(322) 둘레에 포지셔닝될 수 있다. 도 3b의 실시예는 총 10개의 상이한 표준화된 색 영역에 대해 밝은 회색, 중간 밝기 회색, 및 짙은 회색 영역을 더 포함한다. 도 3c는 복수의 표준화된 색 영역(344)이 정사각형 개구부(346)를 둘러싸는, 정사각형 카드(342)상에 제공된 색 보정 타겟(340)을 예시한다. 색 영역(344) 중 일부는 백색이 경계를 이루는 중심 검은색 정사각형을 포함하는 색 영역(348)과 같이 2개 이상의 색을 포함할 수 있다. 도 3d는 개구부(364)를 둘러싸는 복수의 표준화된 색 영역(362)을 가진 색 보정 타겟(360)을 예시한다. 개구부(364)는 색 영역(362)의 일부 또는 모두에 인접할 수 있다. 색 영역(362)은 상이한 에스펙트 비(aspect ratio)를 가진 일련의 직사각형 영역으로서 도 3d에 도시된다. 본원에서 설명된 색 보정 타겟의 색 영역의 색, 기하학적 형상 및 배열은 이하에서 논의되는 실시예와 같이 사용될 이미지 프로세싱 및 분석 방법에 기초하여 선택될 수 있다. FIG. 3B illustrates an alternative embodiment of the color correction target 320. FIG. The color correction target 320 is substantially similar to the color correction target 300 except that the color correction target 320 also defines an aperture 322. [ The opening 322 can be positioned such that the area of interest skin is exposed through the opening 322 when the color correction target 300 is placed on the patient. The opening 322 is defined (e.g., completely enclosed) or partially defined (e.g., partially surrounded) by the target 320. A plurality of normalized color regions 324 including white regions may be positioned around openings 322 in a known arrangement. The embodiment of FIG. 3b further includes light gray, medium brightness gray, and dark gray areas for a total of ten different normalized color areas. FIG. 3C illustrates a color correction target 340 provided on a square card 342, in which a plurality of normalized color areas 344 surround square openings 346. FIG. Some of the color regions 344 may include two or more colors, such as a color region 348 including a center black square with white boundaries. FIG. 3D illustrates a color correction target 360 having a plurality of normalized color gamut 362 surrounding aperture 364. FIG. The opening 364 may be adjacent to some or all of the gamut 362. Color gamut 362 is shown in Figure 3d as a series of rectangular regions with different aspect ratios. The color, geometry, and arrangement of the color gamut of the color correction target described herein may be selected based on the image processing and analysis method to be used, as in the embodiments discussed below.

도 4a 내지 도 4c는 다수의 실시예에 따른, 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 앱의 예시적인 사용자 인터페이스(UI)를 예시한다. 도 4a는 환자에 관한 다양한 통계 및 메트릭을 디스플레이하기 위한 요약 UI(400)을 예시한다. UI(400)는 환자 식별 정보(402)(예를들어, 환자 이름, 연구 ID 번호), 출생 시간(404) 및 임의의 이용가능한 빌리루빈 레벨 결과(406)(예를들어, TSB 및/또는 TcB 결과)을 포함할 수 있다. UI(400)는 또한 사용자가 환자의 이미지 데이터(예를들어, 비디오 샘플 또는 사진 샘플)를 수집하도록 하는 버튼(408) 또는 다른 대화식 엘리먼트를 포함할 수 있다. 일부 사례에서, 비디오 샘플은 모션 블러(motion blur) 문제를 제거하는데 유리할 수 있다. 도 4b는 사용자가 환자의 이미 데이터를 캡처하는 것을 돕기 위한 명령 UI(420)를 예시한다. UI(420)는 사용자가 적절한 단계를 수행하도록 지시하는 그래픽 및/또는 문자 명령(422)을 포함할 수 있다. 예를들어, 명령(422)은 흉골 아래의 환자의 복부에 색 보정 타겟을 놓을 것을 사용자에게 명령할 수 있다. 다수의 실시예에서, 명령(422)은 의료 교육을 받지 않은 개인도 용이하게 이해할 수 있도록 적응되어, 비-의료 전문가가 모바일 앱을 동작하도록 한다. 도 4c는 이미지 캡처 프로세스 동안 사용자에게 디스플레이되는 라이브 프리뷰(live preview)(440)를 예시한다. UI(440)는 모바일 디바이스의 카메라의 현재 뷰 필드의 비디오 프리뷰(442)를 포함할 수 있다. UI(440)는 사용자가 모바일 디바이스를 포지셔닝하는 것을 돕는 하나 이상의 포지셔닝 타겟(444)을 포함할 수 있다. 예를들어, 포지셔닝 타겟(444)은 색 보정 타겟을 적절한 위치에 놓는 것을 표시하기 위하여 비디오 프리뷰(422)에 오버레이(overlay)된 박스, 프레임 또는 색 영역일 수 있다. 포지셔닝 타겟(444)의 크기 및 위치는 환자로부터의 모바일 디바이스의 거리를 최적 범위 내로 제한하도록 그리고 또한 뷰의 필드가 적절한 피부 영역 및 색 보정 타겟을 충분히 포착하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 일단 뷰의 필드가 정확하게 정렬되면, 사용자는 레코드 버튼(446)을 태핑(tapping)함으로써 이미지 데이터를 기록할 수 있다. 이미지 수집 및 분석 프로세스에 관한 추가 세부사항은 이하에서 제공된다. Figures 4A-4C illustrate an exemplary user interface (UI) of a mobile app for estimating bilirubin levels, in accordance with many embodiments. 4A illustrates a summary UI 400 for displaying various statistics and metrics relating to a patient. The UI 400 may include patient identification information 402 (e.g., patient name, study ID number), birth time 404 and any available bilirubin level results 406 (e.g., TSB and / or TcB Results). UI 400 may also include a button 408 or other interactive element that allows a user to acquire patient image data (e.g., a video sample or a photo sample). In some instances, a video sample may be advantageous to eliminate the motion blur problem. 4B illustrates a command UI 420 for helping the user to capture data already in the patient. UI 420 may include a graphical and / or textual instruction 422 that directs the user to perform the appropriate steps. For example, the command 422 may instruct the user to place a color correction target on the abdomen of the patient below the sternum. In many embodiments, the instructions 422 are adapted to be easily understood by an untrained individual, allowing non-medical professionals to operate the mobile app. 4C illustrates a live preview 440 that is displayed to the user during the image capture process. UI 440 may include a video preview 442 of the current view field of the camera of the mobile device. The UI 440 may include one or more positioning targets 444 that help the user position the mobile device. For example, the positioning target 444 may be a box, frame, or gamut overlaid on the video preview 422 to indicate that the color correction target is placed at the proper position. The size and position of the positioning target 444 may be selected to limit the distance of the mobile device from the patient to within an optimal range and also to ensure that the field of view adequately captures the appropriate skin area and color correction target. Once the fields of the view are correctly aligned, the user can record the image data by tapping the Record button 446. Additional details regarding the image acquisition and analysis process are provided below.

도 5a 내지 도 5f는 다수의 실시예에 따라 모바일 앱에 의해 수집되는 예시적인 이미지 데이터를 예시한다. 기록 프로세스 이후에, 모바일 앱은 검토 및 승인을 위해 사용자에게 이미지 데이터를 디스플레이할 수 있다. 게다가, 캡처된 이미지가 프로세싱 및 분석을 위해 충분한 품질을 가지도록 보장하기 위하여, 모바일 앱은 이미지 품질을 검출하기 위한 기능을 포함할 수 있고, 품질 임계치를 만족하지 못하여 재촬영을 필요로 하는 이미지를 사용자에게 알릴 수 있다. 도 5a는 라이팅이 만족스럽고 환자 및 색 보정 타겟 둘다를 명확하게 볼 수 있는 충분한 품질의 이미지(500)를 예시한다. 도 5b는 이미지의 부분이 섬광에 의해 방해받는 결함있는 이미지(502)를 예시한다. 도 5c는 이미지가 너무 밝은 결함있는 이미지(504)를 예시한다. 도 5d는 색 보정 타겟이 부분적으로 방해받는 결함있는 이미지(506)를 예시한다. 도 5e는 이미지가 그림자에 의해 부분적으로 흐리게 된 결함있는 이미지(508)를 예시한다. 도 5f는 이미지가 너무 어두운 결함있는 이미지(510)를 예시한다.Figures 5A-5F illustrate exemplary image data collected by a mobile app according to a number of embodiments. After the recording process, the mobile app can display image data to the user for review and approval. In addition, in order to ensure that the captured image has sufficient quality for processing and analysis, the mobile app may include a function for detecting image quality, and may include an image that does not satisfy the quality threshold and needs re- The user can be notified. Figure 5A illustrates an image 500 of sufficient quality that the lighting is satisfactory and clearly visible to both the patient and the color correction target. FIG. 5B illustrates a defective image 502 where a portion of the image is interrupted by flashing light. FIG. 5C illustrates a defective image 504 where the image is too bright. 5D illustrates a defective image 506 in which the color correction target is partially obstructed. FIG. 5E illustrates a defective image 508 in which the image is partially blurred by shadows. FIG. 5F illustrates a defective image 510 where the image is too dark.

도 6은 다수의 실시예에 따라 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법(600)을 예시한다. 방법(600)은, 본원에서 설명된 모든 다른 방법과 마찬가지로, 본원에서 개시된 디바이스 및 시스템중 임의의 것, 예를들어 모바일 디바이스 또는 모바일 디바이스와 통신하는 개별 컴퓨팅 시스템(예를들어, 원격 서버)을 사용하여 실시될 수 있다. 방법(600)의 특정 단계는, 본원에서 설명된 모든 다른 방법과 마찬가지로, 선택적일 수 있거나 또는 본원에 개시된 다른 방법의 적절한 단계들과 결합되거나 또는 이 단계들 대신에 사용될 수 있다.FIG. 6 illustrates a method 600 for estimating a patient's bilirubin level in accordance with multiple embodiments. Method 600, as with all of the other methods described herein, may be performed by any of the devices and systems described herein, e.g., a mobile computing device (e.g., a remote server) ≪ / RTI > The specific steps of method 600, like all other methods described herein, may be optional or may be combined with or used in place of appropriate steps of other methods described herein.

동작(610)에서, 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대한 이미지 데이터가 수신된다. 이미지 데이터는 본원에서 이전에 설명된 바와같이 모바일 디바이스의 카메라를 사용하여 수집될 수 있다. 이미지 데이터는 사진 데이터, 비디오 데이터 또는 이의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 사진 데이터 및 비디오 데이터는 순차적으로 또는 동시에 캡처될 수 있다(예를들어, 이미지는 비디오 기록 동안 찍혀진다). 이미지 데이터는 플래시 조명을 사용하여 그리고/또는 플래시 조명을 사용하지 않고 획득될 수 있다. 일부 사례에서, 플래시 조명은 환경 라이팅을 상쇄시키기 위하여 사용될 수 있으며, 따라서 결과적인 이미지의 라이팅은 플래시 조명의 기여에 의해서만 결정된다. 이는 더 일관적인 라이팅을 생성하는데 유리하거나 또는 환경 라이팅이 차선인 상황(예를들어, 너무 어둡고, 색이 강한 등의 상황)에서 유리할 수 있다. At operation 610, image data for at least one image including a color correction target and a region of the skin of the patient is received. The image data may be collected using the camera of the mobile device as previously described herein. The image data may comprise photographic data, video data or any suitable combination thereof. The photo data and video data may be captured sequentially or simultaneously (e.g., the image is captured during video recording). Image data may be obtained using flash illumination and / or without using flash illumination. In some cases, the flash illumination may be used to offset the ambient illumination, and thus the resulting image illumination is determined only by the contribution of the flash illumination. This may be advantageous in situations where it is advantageous to create more consistent lighting or where the environment lighting is lane (e.g., too dark, color intensive, etc.).

다수의 실시예에서, 이미지 데이터는 모바일 디바이스의 플래시 유닛 뿐만아니라 찍힌 이미지의 수 및 시퀀스를 제어하는 모바일 앱을 사용하여 수집된다. 예를들어, 앱은 모바일 디바이스의 초기 포지셔닝 동안 플래시 유닛을 턴온(turn on)할 수 있으며, 따라서 사용자는 (예를들어, 비디오 프리뷰를 통해) 이미지의 섬광량을 평가하여 섬광을 감소시키거나 또는 제거하기 위하여 필요에 따라 디바이스를 리포지셔닝(reposition)할 수 있다. 기록 프로세스 동안, 앱은 플래시 유닛을 온(on)하여 이미지 데이터를 먼저 획득하고 이후 플래시 유닛을 오프(off)하여 이미지 데이터를 획득하여 각각이 플래시 조명을 갖고 플래시 조명이 없는 2개의 이미지 세트를 생성하도록 모바일 디바이스를 제어할 수 있다. 예를들어, 사용자가 (기록 버튼을 눌러서) 이미지 캡처 프로세서를 개시할 때, 앱은 제 1 절반 동안 플래시 유닛을 온시키고 제 2 절반 동안 플래시 유닛을 오프시켜서 환자 및 보정 타겟의 비디오를 기록하도록 구성될 수 있다. 앱은 또한 각각 비디오 기록의 제 1 절반 및 제 2 절반 동안 찍힌 2개의 사진을 캡처할 수 있다. 비디오의 전체 길이는 임의의 적절한 시간, 예를들어 대략 10초일 수 있다. 이미지 캡처 프로세스의 타이밍은 다음 이미지가 찍히기 전에 모바일 디바이스의 이미지 센서(예를들어, 전하-결합 디바이스(CCD: charge-coupled device) 어레이)가 안정화하는 것을 보장하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를들어, 앱은 각각의 이미지 세트를 기록하기 전에 특정 지연 시간량(예를들어, 3 내지 4 초)을 포함할 수 있다.In many embodiments, the image data is collected using a mobile app that controls the number and sequence of captured images as well as the flash unit of the mobile device. For example, the app may turn on the flash unit during initial positioning of the mobile device so that the user may evaluate the amount of light in the image (e.g., via video preview) to reduce flashing, or The device can be repositioned as needed to remove it. During the writing process, the app turns on the flash unit to acquire the image data first, then turns off the flash unit to acquire the image data to create two sets of images each having flash illumination and no flash illumination The mobile device can be controlled. For example, when the user initiates the image capture processor (by pressing the write button), the app is configured to turn on the flash unit during the first half and turn off the flash unit during the second half to record the video of the patient and calibration target . The app can also capture two photos taken during the first and second half of the video record, respectively. The overall length of the video may be any suitable time, for example approximately 10 seconds. The timing of the image capture process may be further configured to ensure that the image sensor (e.g., a charge-coupled device (CCD) array) of the mobile device stabilizes before the next image is captured. For example, an app may include a certain amount of delay time (e.g., 3 to 4 seconds) before recording each set of images.

이전에 논의된 바와같이, 일단 이미지 캡처 시퀀스가 완성되면, 모바일 앱은 이미지 데이터가 후속 사용을 위해 충분한 품질을 가지는지의 여부를 결정하기 위하여 이미 데이터를 분석할 수 있다. 예를들어, 앱은 이미지 품질을 평가하기에 적합한 이미지 분석 기술(예를들어, 컴퓨터 비전(computer vision))을 구현할 수 있다. 예시적인 절차는 캡처된 이미지 데이터로부터 색 보정 타겟을 추출하는 것, (예를들어, 각각의 색 영역에 대한 픽셀 값의 표준 편차가 미리 결정된 임계치 미만으로 떨어지는 지의 여부를 결정하기 위하여) 보정 타겟의 각각의 색 영역에 걸쳐 색 일관성(color consistency)을 체크(check)하는 것, 및 사용자가 이러한 테스트를 통과하지 못한 임의의 이미지를 재촬영하는 것을 추천하는 것을 수반한다. 일부 사례에서, 앱은 이미지 데이터의 적어도 일부가 품질 표준에 만족할 가능성을 최대화하기 위하여 세션 당 이미지 데이터의 다수의 세트를 캡처하도록 구성될 수 있다. 이후, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와같이, 승인된 이미지는 모바일 디바이스상에서 프로세싱될 수 있거나 또는 프로세싱을 위해 개별 컴퓨팅 시스템에 전송될 수 있다.As previously discussed, once the image capture sequence is complete, the mobile app can already analyze the data to determine if the image data has sufficient quality for subsequent use. For example, an app may implement image analysis techniques (e.g., computer vision) suitable for evaluating image quality. The exemplary procedure may include extracting a color correction target from the captured image data (e.g., to determine whether the standard deviation of pixel values for each gamut falls below a predetermined threshold) Checking color consistency across each color gamut, and recommending that the user retake any image that does not pass such a test. In some instances, an app may be configured to capture multiple sets of image data per session to maximize the likelihood that at least a portion of the image data will meet quality standards. Thereafter, as will be described in greater detail below, the authorized image may be processed on the mobile device or transmitted to the separate computing system for processing.

동작(620)에서, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여 생성된다. 색 밸런싱(color balancing)은 이미지 데이터의 색 콘텐츠가 환경 라이팅(예를들어, 강도, 색, 타입(할로겐 형광 라이팅, 자연 라이팅 등))에 따라 상당히 변화할 수 있기 때문에 상이한 라이팅 상태를 보상하기 위하여 수행될 수 있다. 다수의 실시예에서, 이미지 데이터는 3개의 적색, 녹색, 청색(RGB) 색 채널을 이미지의 전체 루미네선스(luminescence)로 나눔으로써 초기에 정규화된다. 게다가, 이하에서 논의된 바와같이, 색 보정 타겟의 표준화된 색 영역 중 하나 이상의 영역에 대한 관찰된 픽셀 색 값은 이미지 데이터에서 피부 영역에 적용될 색 밸런싱 조절을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.In operation 620, color-balanced image data for the skin region is generated based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target. Color balancing can be used to compensate for different lighting conditions because the color content of the image data can vary significantly depending on the environmental lighting (e.g. intensity, color, type (halogen fluorescent lighting, natural lighting, etc.) . In many embodiments, the image data is initially normalized by dividing the three red, green, and blue (RGB) color channels into the full luminescence of the image. In addition, as discussed below, the observed pixel color values for one or more of the normalized color gamuts of the color correction target can be used to determine the color balancing adjustment to be applied to the skin region in the image data.

동작(630)에서, 환자의 빌리루빈 레벨은 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 추정된다. 고빌리루빈혈증이 피부의 황색 변색을 초래하기 때문에, 빌리루빈 레벨은 색-밸런싱된 피부 영역 이미지 데이터에서의 황색량에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 결정은 임의의 적절한 기술을 사용하여, 예를들어 피부의 전체 황색화를 정량화하는 것을 용이하게 하기 위하여 선택된 복수의 상이한 색 공간으로, 색-밸런싱된 이미지 데이터를 변환함으로써 수행될 수 있다. 변환된 이미지 데이터로부터 생성된 이미지 특징은 환자의 몸에서 빌리루빈의 농도를 추정하도록 설계된 일련의 기계 학습 회귀분석(machine learning regression)에 입력될 수 있다. 이 접근법은 이하에서 더 상세히 논의된다.At act 630, the patient's bilirubin level is estimated based on color-balanced image data for the skin region. Because hyperbilirubinemia results in yellow discoloration of the skin, the bilirubin level can be determined based on the amount of yellow color in color-balanced skin area image data. This determination can be performed using any suitable technique, for example, by converting the color-balanced image data into a plurality of different color spaces selected to facilitate quantifying the total yellowing of the skin. Image features generated from the transformed image data can be entered into a series of machine learning regression designed to estimate the concentration of bilirubin in the patient's body. This approach is discussed in more detail below.

도 7은 다수의 실시예에 따라 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위한 방법(700)을 예시한다. 방법(700)은, 이전에 논의된 바와같이, 환자의 피부 영역 및 색 보정 타겟으로부터 획득된 사진 및/또는 비디오 데이터에 적용될 수 있다. 동작(710)에서, 수신된 이미지 데이터는 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터 및 백색 영역에 대응하는 이미지 데이터를 식별하도록 프로세싱된다. 예를들어, 이미지 데이터는 관심 피부 영역(흉골, 이마) 및 색 보정 타겟의 색 영역의 픽셀 값을 추출하도록 세그먼트(segment)화될 수 있다. 색 보정 타겟에 대하여, 만일 모바일 앱 UI가 보정 타겟을 정렬시키기 위한 포지셔닝 타겟(예를들어, 도 4c의 포지셔닝 타겟(444))을 포함하면, 이미지 데이터에서 색 보정 타겟의 근사 픽셀 좌표는 사전에 알려져 있으며, 따라서 색 영역에 대한 탐색 공간은 제한될 수 있다. 색 영역의 포지셔닝은 보정 타겟상에서 적어도 2개의 색 영역을 식별함으로써 결정될 수 있다.FIG. 7 illustrates a method 700 for generating color-balanced image data in accordance with a number of embodiments. The method 700 may be applied to photographic and / or video data obtained from a skin area of a patient and a color correction target, as discussed previously. In operation 710, the received image data is processed to identify image data corresponding to the exposed skin area and image data corresponding to the white area. For example, the image data may be segmented to extract pixel values of the skin region of interest (sternum, forehead) and the color gamut of the color correction target. For the color correction target, if the mobile app UI includes a positioning target (e.g., the positioning target 444 in FIG. 4C) for aligning the correction target, the approximate pixel coordinates of the color correction target in the image data are pre- So that the search space for the color gamut can be limited. The positioning of the gamut can be determined by identifying at least two gamut regions on the correction target.

도 8은 다수의 실시예에 따른, 이미지에서 표준화된 색 영역의 식별을 예시한다. 색 영역 세그먼트화 프로세스는 미리 결정된 임계치를 이미지에 적용하도록 구성된 적절한 알고리즘을 통해 구현될 수 있다. 다수의 실시예에서, 청록색, 자홍색 및 황색 영역이 개별 색상 및 상대적으로 높은 포화도를 가지기 때문에, 알고리즘은 초기에 이들 영역 중 적어도 2개를 식별하는 것을 시도한다. 알고리즘은 이미지 데이터를 색상, 포화도, 값(HSV) 색 공간으로 변환하며, 경험적으로 결정된 임계치를 색상 및 포화도 채널에 적용하여, 임계치 색상 이미지(800) 및 임계치 포화도 이미지(802)를 획득할 수 있다. "AND" 동작은 이미지의 나머지로부터 특정 색 영역을 분리하기 위하여 2개의 임계치 이미지에 대하여 수행될 수 있어서, 세그먼트화된 이미지(804)를 생성할 수 있다. 게다가, 각각의 색 영역의 근사 크기가 미리 결정되기 때문에, 이러한 정보는 (예를들어, 에지(edge) 검출, 모폴로지 연산(morphological operation) 등을 사용하여) 이미지 데이터의 잡음으로부터 색 영역을 구별하기 위하여 사용될 수 있다. 이후, 알고리즘은 윤곽 평활화(contour smoothing)가 더글라스-퍼커(Douglas-Peuker) 알고리즘과 같은 적절한 기술을 사용하여 수행되는 경우에 색 영역의 경계를 식별하기 위하여 윤곽 검출(contour detection)을 사용할 수 있다. 색 영역의 전체 배열이 알려져 있기 때문에, 일단 2개의 색 영역의 포지션이 결정되면, 보정 타겟의 전체 배향이 백색 영역을 포함하는 다른 영역의 포지션을 외삽(extrapolate)하기 위하여 계산되어 사용될 수 있다. Figure 8 illustrates the identification of a normalized color gamut in an image, according to many embodiments. The gamut segmentation process may be implemented through an appropriate algorithm configured to apply a predetermined threshold to an image. In many embodiments, the algorithm initially attempts to identify at least two of these regions because the cyan, magenta, and yellow regions have distinct colors and relatively high saturation. The algorithm may convert the image data to color, saturation, value (HSV) color space and apply an empirically determined threshold to the color and saturation channel to obtain a threshold color image 800 and a threshold saturation image 802 . An "AND" operation may be performed on the two threshold images to separate the specific color gamut from the rest of the image, thereby creating a segmented image 804. In addition, since the approximate size of each gamut is predetermined, this information can be used to distinguish the gamut from the noise of the image data (e.g., using edge detection, morphological operation, etc.) Can be used. The algorithm may then use contour detection to identify boundaries of the gamut when contour smoothing is performed using an appropriate technique such as the Douglas-Peuker algorithm. Since the entire arrangement of the gamut is known, once the position of the two gamut is determined, the overall orientation of the correction target can be calculated and used to extrapolate the position of the other gamut including the white gamut.

동작(720)에서, 백색 영역 데이터는 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 프로세싱된다. 동작(730)에서, 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여 생성된다. 백색 영역에 대한 관찰된 색 값은 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 RGB 값을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 RGB 색 값을 포함할 수 있다. 예를들어, 백색 영역에 대한 관찰된 색 값

Figure pct00001
에 대하여, 피부 영역에 대한 조절된 색 값(R, G, B)는 하기의 식에 의해 획득될 수 있으며, At operation 720, the white area data is processed to determine the observed color value for the white area. At operation 730, color-balanced image data for the exposed skin area is generated based on the observed color values for the white areas. The observed color values for the white region may include RGB color values that can be used to adjust the RGB values of the image data for the skin region. For example, the observed color value for the white region
Figure pct00001
, The adjusted color values (R, G, B) for the skin region can be obtained by the following equation,

Figure pct00002
Figure pct00002

여기서,

Figure pct00003
는 색 보정 타겟상의 백색 영역의 미가공의 관찰된 색 값이다. here,
Figure pct00003
Is the raw observed color value of the white region on the color correction target.

도 9a는 다수의 실시예에 따라 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법(900)을 예시한다. 방법(900)은 본원에서 이전에 논의된 바와같이 획득된 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 사용하여 실시될 수 있다. 동작(910)에서, 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터는 적어도 하나의 다른 색 공간의 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위하여 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환된다. 앞서 논의된 바와같이, 색-밸런싱된 피부 영역 이미지 데이터의 황색화는 환자의 몸의 빌리루빈 레벨과 상관된다. 다수의 실시예에서, 모바일 디바이스의 이미지 센서(예를들어, CCD 또는 CMOS 센서)는 반사된 광을 적색, 녹색 및 청색 파장으로 보간하며, 이는 이미지 센서가 황색 파장 대역의 반사를 캡처하는 것을 명확하게 방지할 수 있다. 따라서, 색-밸런싱된 RGB 데이터는 복수의 상이한 색 공간, 예를들어 청록색, 자홍색 및 황색(CMY); 청록색, 자홍색, 황색 및 검정색(CMYK); YCbCr; 또는 Lab 색 공간으로 변환될 수 있다. 색 공간의 임의의 적절한 수 및 조합이 사용될 수 있다. 예를들어, 다수의 실시예에서, RGB 이미지 데이터는 CMYK, YCbCr 및 Lab 색 공간으로 변환될 수 있다. 대안적으로, RGB 이미지 데이터는 CMY, YCbCr 및 Lab 색 공간으로 변환될 수 있다.9A illustrates a method 900 for estimating a patient's bilirubin level in accordance with multiple embodiments. The method 900 may be practiced using color-balanced RGB image data obtained as discussed previously herein. In operation 910, the color-balanced RGB image data is converted to at least one other color space to produce color-balanced image data of the exposed skin region of at least one other color space. As discussed above, the yellowing of the color-balanced skin area image data correlates with the bilirubin level of the patient's body. In many embodiments, an image sensor (e.g., a CCD or CMOS sensor) of the mobile device interpolates the reflected light into red, green, and blue wavelengths, which clearly indicates that the image sensor captures the reflection of the yellow wavelength band . Thus, the color-balanced RGB data may include a plurality of different color spaces, for example, cyan, magenta and yellow (CMY); Cyan, magenta, yellow and black (CMYK); YCbCr; Or Lab color space. Any suitable number and combination of color spaces may be used. For example, in many embodiments, RGB image data may be converted to CMYK, YCbCr, and Lab color spaces. Alternatively, RGB image data may be converted to CMY, YCbCr, and Lab color spaces.

동작(920)에서, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징이 복수의 상이한 빌리루빈 범위로부터 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하도록 프로세싱된다. 특징은 피부 영역에 대한 무채색 및/또는 유채색(예를들어, 루미네선스) 값일 수 있으며, 각각의 특징은 사용된 색 공간의 색 공간 값에 대응한다. 일부 사례에서, 특징은 피부 영역에 걸친 하나 이상의 색 그라디언트의 계산을 포함할 수 있다. 특징의 임의의 적절한 수 및 조합이 사용될 수 있다. 예를들어, 3개의 특징은 12개의 무채색 및 유채색 특징을 획득하기 위하여 4개의 색 공간(예를들어, RGB, CMY, YCbCr, Lab; 또는 RGB, CMYK, YCbCr, Lab) 각각으로부터 추출될 수 있다. 게다가, 특징은 각각 플래시 조명으로 그리고 플래시 조명 없이 획득된 이미지 데이터로부터 개별적으로 추출되어, 총 24개의 유채색 및 무채색 특징이 초래될 수 있다. 특징은 방법(600)의 동작(620)과 관련하여 본원에서 이전에 설명된 바와같이 이미지의 전체 루미네선스에 기초하여 정규화될 수 있다. 추출된 특징은 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여 사용되는 기계 학습 회귀분석에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 회귀분석은 추출된 특징의 일부 또는 모두를 활용할 수 있으며, 사용될 특징의 최적 서브세트는 기계 학습 회귀분석에 기초하여 선택된다. 본원에서 설명되는 기계 학습 회귀분석은 임상 환자 데이터와 같은 적절한 데이터 세트에 대하여 트레이닝될 수 있으며(trained), 파라메트릭(parametric) 및 비-파라메트릭 회귀분석 모델의 임의의 적절한 수 및 조합을 통합할 수 있다. 본원에서 설명된 방법과 함께 사용하기에 적합한 예시적인 회귀분석은 이하에서 제공된다. 다수의 실시예에서, 초기에 계산된 특징 및 선택된 회귀분석의 출력은 추정된 빌리루빈 레벨을 복수의 상이한 빌리루빈 범위, 예를들어, 낮은, 중간 및 높은 범위 중 하나로 분류하기 위하여 사용된다. At operation 920, a plurality of normalized achromatic and chromatic features are processed to select a first estimated range of bilirubin levels from a plurality of different bilirubin ranges. The features may be achromatic and / or chromatic (e.g., luminescence) values for the skin region, and each feature corresponds to the color space value of the color space used. In some instances, the feature may include the calculation of one or more color gradients across the skin region. Any suitable number and combination of features may be used. For example, three features may be extracted from each of the four color spaces (e.g., RGB, CMY, YCbCr, Lab; or RGB, CMYK, YCbCr, Lab) to obtain twelve achromatic and chromatic features . In addition, the features can be individually extracted from the image data obtained with and without flash illumination, respectively, resulting in a total of 24 chromatic and achromatic features. The feature may be normalized based on the overall luminescence of the image as previously described herein with respect to operation 620 of method 600. [ The extracted features can be used as inputs to machine learning regression analysis used to estimate bilirubin levels. Regression analysis may utilize some or all of the extracted features and the optimal subset of features to be used is selected based on machine learning regression analysis. The machine learning regression analysis described herein may be trained for an appropriate set of data, such as clinical patient data, to incorporate any suitable number and combination of parametric and non-parametric regression models . An exemplary regression analysis suitable for use with the methods described herein is provided below. In many embodiments, the initially computed feature and the output of the selected regression analysis are used to classify the estimated bilirubin level into one of a plurality of different bilirubin ranges, e.g., one of low, middle, and high range.

동작(930)에서, 특징은 빌리루빈 레벨의 최종 추정을 생성하기 위하여 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초하는 프로세싱 접근법을 사용하여 프로세싱된다. 동작(920)과 유사하게, 정규화된 무채색 및 유채색 특징은 하나 이상의 기계 학습 회귀분석을 알리기 위하여 사용될 수 있다. 회귀분석에 대한 입력은 이하에서 더 상세히 제공되는 바와같이 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위가 낮은지, 중간인지 또는 높인지의 여부에 기초하여 다를 수 있다. 예를들어, 제 1 추정된 범위의 분류는 기계 학습 회귀분석에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 동작(920)에서 수행되는 초기 회귀분석의 결과는 또한 입력으로서 사용될 수 있다. 빌리루빈 추정에 대한 이러한 "투-티이어드(two-tiered)" 접근법은 직접 추정과 비교하여 더 정확한 추정 결과를 생성하기 위하여 사용될 수 있다.In operation 930, the feature is processed using a processing approach based on a selected first estimated range of bilirubin levels to produce a final estimate of the bilirubin level. Similar to operation 920, the normalized achromatic and chromatic features can be used to signal one or more machine learning regression analysis. The input to the regression analysis may be different based on whether the first estimated range of bilirubin levels is low, intermediate, or high, as provided in more detail below. For example, the classification of the first estimated range may be used as an input to machine learning regression analysis. The results of the initial regression analysis performed at operation 920 may also be used as input. This "two-tiered" approach to bilirubin estimation can be used to generate more accurate estimation results compared to direct estimates.

도 9b는 다수의 실시예에 따라 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법(950)을 예시한다. 방법(950)은 빌리루빈 레벨의 더 정확한 추정치를 획득하기 위하여 방법(900)과 조합하여 실시될 수 있다. 방법(900)과 유사하게, 방법(950)은 본원에서 이전에 설명된 바와같이 획득된 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 사용하여 실시될 수 있다. 동작(960)에서, 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터는 방법(900)의 동작(910)과 관련하여 앞서 논의된 바와같이 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위하여 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환된다.FIG. 9B illustrates a method 950 for estimating a patient's bilirubin level according to a number of embodiments. The method 950 may be implemented in combination with the method 900 to obtain a more accurate estimate of the bilirubin level. Similar to method 900, method 950 may be implemented using color-balanced RGB image data obtained as previously described herein. At operation 960, the color-balanced RGB image data is converted to color-balanced image data of at least one other skin space, as discussed above with respect to operation 910 of method 900, Lt; RTI ID = 0.0 > color space. ≪ / RTI >

동작(970)에서, 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 환자의 피부에 대한 색 공간 값을 결정하기 위하여 프로세싱된다. 환자의 피부에 대한 색 공간 값은 환자의 피부색을 복수의 상이한 피부색 타입, 예를들어 밝은 피부, 중간 피부 및 검은-피부 중 하나로 분류하기 위하여 사용될 수 있다. 피부색 타입은 환자의 인종 및/또는 민족색과 관련될 수 있다. 피부색 타입은 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터로부터 획득된 색 보정 타겟 및/또는 피부 영역의 색 값에 기초하여 결정될 수 있다. 예를들어, 피부 영역은 피부색 타입을 결정하기 위하여 색 보정 타겟의 하나 이상의 표준화된 색 영역(예를들어, 제 1 및 제 2 피부색 영역)과 비교될 수 있다. At operation 970, the color-balanced image data for the exposed skin region is processed to determine a color space value for the patient's skin. The color space value for the patient ' s skin can be used to classify the patient ' s skin color into one of a plurality of different skin color types, for example, bright skin, medium skin and black skin. The skin color type may be associated with the racial and / or ethnic color of the patient. The skin color type may be determined based on the color correction target and / or the skin color value obtained from the color-balanced RGB image data. For example, the skin region may be compared to one or more normalized color regions (e.g., first and second skin color regions) of the color correction target to determine the skin color type.

동작(980)에서, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징은 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여 결정된 피부색에 기초하는 접근법을 사용하여 프로세싱된다. 정규화된 무채색 및 유채색 특징은 방법(900)과 관련하여 앞서 설명된 바와같이 하나 이상의 상이한 색 공간에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터로부터 추출될 수 있다. 특징은 방법(900)의 동작(930)과 유사하게, 결정된 피부색과 함께 적절한 기계 학습 회귀분석에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.At operation 980, a plurality of normalized achromatic and chromatic features are processed using an approach based on the skin color determined to estimate the bilirubin level. The normalized achromatic and chromatic features may be extracted from the color-balanced image data for one or more different color spaces as described above in connection with the method 900. The feature may be used as an input to an appropriate machine learning regression analysis along with the determined skin color, similar to operation 930 of method 900.

도 10은 다수의 실시예에 따라 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법(1000)을 예시한다. 방법(1000)은 카메라로부터 이미지를 획득하는 것(1002), 이미지 데이터를 색 밸런싱하는 것(1004), 색-밸런싱된 이미지 데이터로부터 특징 추출을 수행하는 것(1006), 특징에 기초하여 기계 학습 회귀분석을 수행하는 것(1008), 및 빌리루빈 추정치를 생성하는 것(1010)을 포함한다.Figure 10 illustrates a method 1000 for estimating a patient's bilirubin level according to a number of embodiments. Method 1000 includes obtaining an image 1002 from a camera, color balancing image data 1004, performing feature extraction from color-balanced image data 1006, Performing a regression analysis (1008), and generating a bilirubin estimate (1010).

이미지 데이터는 적절한 모바일 앱의 제어하에서 모바일 디바이스의 카메라로부터 획득될 수 있다(동작(1002)). 이미지 데이터의 일부는 플래시 조명으로 획득될 수 있으며, 이미지 데이터의 일부는 플래시 조명 없이 획득될 수 있다. 일단 이미지가 프로세싱 및 분석을 위하여 충분한 품질을 가진다고 앱이 검증하였다면, 이미지 데이터는 색 밸런싱될 수 있다(동작(1004)). 색 밸런싱은 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터 서브세트를 식별하는 것과 본원에서 이전에 설명된 드레스홀딩 방법(thresholding method)을 사용하여 타겟의 표준화된 색 영역을 자동 세그먼트화하는 것(동작(1012))을 수반한다. 세그먼트화된 백색 영역은 이미지 데이터를 백색 밸런싱하여(동작(1014) 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 색-밸런싱된 이미지 데이터는 RGB 이미지 데이터일 수 있다. 하나 이상의 특징은 색-밸런싱된 이미지 데이터로부터 추출될 수 있다(동작(1006)). 특징 추출 프로세스는 본원에서 이전에 설명된 바와같이 이미지 데이터를 RGB 색 공간으로부터 복수의 상이한 색 공간으로 변환하는 것(동작(1016))을 수반할 수 있다. 이후, 변환된 이미지 데이터는 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 계산하기 위하여 사용될 수 있다(동작(1018)).Image data may be obtained from the mobile device's camera under the control of the appropriate mobile app (act 1002). Some of the image data may be acquired with flash illumination, and some of the image data may be acquired without flash illumination. Once the app has verified that the image is of sufficient quality for processing and analysis, the image data may be color balanced (act 1004). Color balancing is performed by identifying the subset of image data corresponding to the color correction target and automatically segmenting the standardized color gamut of the target using the previously described thresholding method (act 1012) ). The segmented white areas may be used to white balance the image data (operation 1014) to produce color-balanced image data. The color-balanced image data may be RGB image data. (Act 1006). The feature extraction process may include converting (1016) the image data from the RGB color space to a plurality of different color spaces as previously described herein, ). The transformed image data may then be used to calculate a plurality of normalized achromatic and chromatic features (act 1018).

추출된 특징의 일부 또는 모두는 기계 학습 회귀분석에 대한 입력으로서 사용될 수 있다(동작(1008)). 회귀분석의 임의의 적절한 수 및/또는 조합이 사용될 수 있다. 예를들어, 기계 학습 회귀분석의 초기 세트는 5개의 상이한 회귀분석(동작들(1020, 1022, 1024, 1026 및 1028))을 포함할 수 있다. 예를들어, 제 1 회귀분석은 하나 이상의 캡슐화된 k-근접 이웃(kNN: k-Nearest Neighbor) 회귀분석을 포함할 수 있다(동작(1020)). 이러한 회귀분석은 알려진 특징 및 빌리루빈 값의 데이터베이스를 활용할 수 있다. 알려지지 않은 테스트 벡터가 분석할 때, 특징의 데이터베이스의 테스트 벡터 주위에서 컨벡스 헐(convex hull)이 발견될 수 있다. 이후, 컨벡스 헐로부터의 특징 포인트는 선형 회귀분석에서 사용될 수 있다. 새로운 회귀분석은 새로운 테스트 포인트가 분석되는 시간 마다 구축될 수 있다. 컨벡스 헐을 생성하기 위한 파라미터는 (예를들어, YCbCr 색 공간 변환으로부터의) 광도의 정규화된 값 및 (예를들어, RGB 색 공간으로부터의) "녹색(green)" 채널일 수 있다. 이는 컨벡스 헐 계산이 단지 2차원으로 발생하는 것을 보장하기 위하여 사용될 수 있으며, 따라서 컨벡스 헐의 포인트의 수가 다루기 쉽도록 보장한다(예를들어, 대략 4개 내지 6개의 포인트).Some or all of the extracted features may be used as inputs to the machine learning regression analysis (act 1008). Any suitable number and / or combination of regression analysis may be used. For example, an initial set of machine learning regression analysis may include five different regression analyzes (operations 1020, 1022, 1024, 1026, and 1028). For example, the first regression analysis may include one or more encapsulated k-Nearest Neighbor (kNN) regression analysis (act 1020). This regression analysis can utilize a database of known characteristics and bilirubin values. When an unknown test vector is analyzed, a convex hull may be found around the test vector of the feature's database. The feature points from the convex hull can then be used in the linear regression analysis. A new regression analysis can be built every time a new test point is analyzed. The parameters for generating the convex hull may be a "green" channel (e.g., from the RGB color space) and a normalized value of the luminosity (e.g., from the YCbCr color space transformation). This can be used to ensure that the convex hull computation occurs only in two dimensions, thus ensuring that the number of convex hull points is manageable (e.g., approximately four to six points).

제 2 회귀분석은 하나 이상의 라쏘 회귀분석(lasso regression) 및/또는 하나 이상의 LARS(Least Angle Regressions)를 포함할 수 있다(동작(1022)). LARS은 순방향 특징 선택의 변형을 사용하여 추출된 특징의 총 세트 중 어떤 특징이 가장 유용한지를 결정하는데 도움을 줄 수 있다. 예를들어, 특징 세트로부터의 최상의 예측자(들)는 각각의 특징으로부터 단일-특징 선형 회귀분석을 전개함으로써 선택될 수 있다. 가장 상관된 출력은 "제 1(first)" 특징으로서 선택될 수 있다. 이러한 예측은 잔차를 획득하기 위하여 출력으로부터 감산될 수 있다. 알고리즘은 그것이 출력에 대한 제 1 특징과 대략적으로 동일한 잔차에 대한 상관을 갖는 다른 특징을 찾으려고 시도한다는 점에서 다른 순방향 특징 선택 알고리즘과 차이가 날 수 있다. 이후, 알고리즘은 2개의 추정치 사이의 "등각(equiangular)" 방향을 찾을 수 있고, 등각 방향을 따라 새로운 잔차에 대한 상관을 최대화하는 제 3 특징을 찾을 수 있다. 이후, 새로운 각도가 이전 특징 및 세트에 추가된 새로운 특징으로부터 발견될 수 있다. 특징은 원하는 정확도가 만족될 때까지 이러한 방식으로 추가될 수 있다.The second regression analysis may include one or more lasso regression and / or one or more Least Angle Regressions (act 1022). LARS can help determine which features are most useful among the total set of extracted features using a variant of the forward feature selection. For example, the best predictor (s) from a feature set may be selected by developing a single-feature linear regression analysis from each feature. The most correlated output may be selected as a "first" feature. This prediction may be subtracted from the output to obtain the residual. The algorithm may differ from other forward feature selection algorithms in that it attempts to find other features that have a correlation to the residual that is roughly the same as the first characteristic for the output. The algorithm can then find an "equiangular" direction between the two estimates and find a third feature that maximizes the correlation to the new residual along the isochronous direction. A new angle can then be found from the new features added to the previous feature and set. The feature may be added in this manner until the desired accuracy is satisfied.

제 3 회귀분석은 엘라스틱 넷 알고리즘(elastic net algorithm)으로서 또한 알려진 하나 이상의 엘라스틱 넷 회귀분석을 포함할 수 있다(동작(1024)). 엘라스틱 넷 회귀분석은 라쏘 회귀분석 및 리지 회귀분석(ridge regression)의 조합이다. 그러나, 오직 순방향 특징 선택을 사용하는 것 대신에, 알고리즘은 또한 그의 목적 함수에서 L1 및 L2 놈(norm)을 사용할 수 있다. 이는 알고리즘이 LARS 및 라쏘와 관련되게 하나 알고리즘이 더 안정적으로 될 수 있도록 특정 "백오프(backoff)" 조정과 관련되게 한다. 파라미터는 단계적 전면 프로세스(stepwise exhaustive process)를 사용하여 교차-검증될 수 있다.The third regression analysis may include one or more Elastic Net regression analysis also known as an elastic net algorithm (act 1024). Elastic-net regression analysis is a combination of lasso regression and ridge regression. However, instead of using only forward feature selection, the algorithm may also use the L1 and L2 norms in its objective function. This allows the algorithm to be associated with LARS and Lasso but with a certain "backoff" adjustment so that the algorithm becomes more stable. The parameters can be cross-verified using a stepwise exhaustive process.

제 4 회귀분석은 하나 이상의 서포트 벡터(SV) 회귀분석을 포함할 수 있다(동작(1026)). 2개의 SV 회귀분석은 이미지 데이터와 빌리루빈 레벨 간의 가능한 비-선형 관계를 캡처하기 위하여 사용될 수 있다. SV 회귀분석은 고차원 특징 공간에서 선형 회귀분석 함수를 찾기 위하여 사용될 수 있다. 이후, 입력 데이터는 잠재적 비선형 함수를 사용하여 공간으로 매핑될 수 있다. 제 1 SV 회귀분석은 선형 커널을 사용할 수 있으며, 제 2 SV 회귀분석은 비선형 방사형 기저 함수(radial basis function)를 사용하여 높은-등급 빌리루빈 값에 높은 가중치를 할당할 수 있다. The fourth regression analysis may include one or more support vector (SV) regression analysis (act 1026). Two SV regression analyzes can be used to capture the possible non-linear relationship between the image data and the bilirubin level. SV regression analysis can be used to find a linear regression analysis function in a high dimensional feature space. The input data can then be mapped into space using a potentially non-linear function. The first SV regression analysis may use a linear kernel and the second SV regression analysis may assign a higher weight to the high-grade bilirubin value using a non-linear radial basis function.

제 5 회귀분석은 하나 이상의 랜덤 포레스트 회귀분석(random forest regression)을 포함할 수 있다(동작(1028)). 예를들어, 제 5 회귀분석은 500개의 트리를 가진 랜덤 포레스트 회귀분석을 사용할 수 있다. 랜덤 포레스트는 추정치의 수집이다. 이는 데이터세트의 다양한 서브-샘플에 대하여 많은 "분류(classifying)" 결정 트리를 사용할 수 있다. 이들 트리의 출력은 예측 정확성을 개선하고 오버-피팅(over-fitting)을 제어하기 위하여 평균화될 수 있다. 각각의 트리는 랜덤 서브-샘플을 사용하여 (교체하여) 생성될 수 있다. The fifth regression analysis may include one or more random forest regression (act 1028). For example, the fifth regression analysis can use random forest regression analysis with 500 trees. Random forest is a collection of estimates. This can use many "classifying" decision trees for various sub-samples of the data set. The output of these trees can be averaged to improve prediction accuracy and control over-fitting. Each tree can be generated (alternately) using a random sub-sample.

다수의 실시예에서, 본원에서 설명된 회귀분석 중 하나 이상의 회귀분석에 추가하여 또는 이 하나 이상의 회귀분석 대신에, 다른 타입의 회귀분석이 또한 사용될 수 있다. 예를들어, 하나 이상의 선형 회귀분석이 또한 사용될 수 있다. 방법(1000)은 선형 및 비-선형 회귀분석을 비롯하여 임의의 적절한 타입의 회귀분석을 사용하여 실시될 수 있다.In many embodiments, in addition to or in addition to one or more of the regression analyzes in the regression analysis described herein, other types of regression analysis may also be used. For example, one or more linear regression analysis may also be used. The method 1000 can be performed using any suitable type of regression analysis, including linear and non-linear regression analysis.

초기 회귀분석 이후에, 하나 이상의 멀티-계층 분류자가 사용될 수 있다(동작(1030)). 예를들어, 본원에서 이전에 설명된 바와같이, 초기에 계산된 특징은, 리그레서(regressor)의 초기 세트의 출력과 함께, 빌리루빈 레벨의 제 1 추정 범위를 복수의 상이한 빌리루빈 범위 중 하나로 분류하기 위하여 사용될 수 있다. 분류자는 랜덤 포레스트 분류자, 서포트 벡터 기계 및 k-근접 이웃(k-Nearest Neighbor)(k=3)을 포함할 수 있다. 각각의 클래스(class)에 대한 로그-우도(log-likelihood) 뿐만아니라 모든 분류자의 결과는 최종 랜덤 포레스트 회귀분석일 수 있는 최종 스택 회귀분석(final stacked regression)에 대한 특징으로서 사용될 수 있다(동작(1032)). 초기 회귀분석의 결과 및 원래의 추출된 특징은 또한 이러한 최종 스테이지 회귀분석에 대한 특징으로서 사용될 수 있다. 최종 리그레서는 AdaBoost와 같은 적절한 기계 학습 알고리즘을 사용하여 트레이닝될 수 있다. 최종 리그레서는 (예를들어, 데시리터 마다 밀리그램으로 측정되는) 빌리루빈 레벨의 최종 추정치(1010)로서 사용될 수 있다. 오버피팅을 방지하기 위하여, LOOCV(Leave-One-Out Cross-Validation)이 학습의 모든 레벨에서 사용될 수 있다.After the initial regression analysis, one or more multi-layer classifiers may be used (act 1030). For example, as previously described herein, an initially computed feature is to classify the first estimated range of bilirubin levels into one of a plurality of different bilirubin ranges, along with an output of an initial set of regressors Can be used. The classifier may include a random forest classifier, a support vector machine, and a k-Nearest Neighbor (k = 3). The results of all classifiers as well as the log-likelihood for each class can be used as a feature for final stacked regression which can be a final random forest regression analysis 1032). The results of the initial regression analysis and the original extracted features may also be used as features for this final stage regression analysis. The final regressor can be trained using an appropriate machine learning algorithm such as AdaBoost. The final regressor may be used as a final estimate 1010 of the bilirubin level (e.g., measured in milligrams per deciliter). To prevent overfitting, Leave-One-Out Cross-Validation (LOOCV) can be used at all levels of learning.

도 11a는 다수의 실시예에 따른, 기본 피부색 데이터를 사용하여 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 방법(1100)을 예시한다. 방법(1100)은 빌리루빈 추정치를 생성하기 위하여 환자의 현재의 피부색 데이터가 기본 피부색 데이터와 비교된다는 점을 제외하고, 방법(600)과 유사하다. 이러한 접근법은 이미지 분석을 틀리게 할 수 있는 요인, 예를들어 환자의 인종 또는 민족색으로 인한 상이한 피부색을 보상하기 위하여 사용될 수 있다.11A illustrates a method 1100 for estimating a patient's bilirubin level using primary skin color data, in accordance with various embodiments. Method 1100 is similar to method 600, except that the patient's current skin color data is compared to the primary skin color data to generate a bilirubin estimate. This approach can be used to compensate for factors that can make image analysis wrong, for example, different skin colors due to the patient's race or ethnic color.

동작(1110)에서, 환자에 대한 기본 피부색 데이터가 수신되며, 기본 피부색 데이터는 환자가 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때에 대응한다. 기준 빌리루빈 레벨은 (예를들어, TSB 또는 TcB 테스팅에 기초하여) 알려진 빌리루빈 레벨일 수 있다. 만일 환자가 유아이면, 기본 피부색 데이터는 빌리루빈 레벨이 전형적으로 매우 낮을 때, 예를 들어 빌리루빈 레벨이 대략 0일 때, 유아의 출생 후 24시간 내에 수집될 수 있다. 기본 피부색 데이터를 수집하여 생성하기 위한 적절한 방법이 이하에서 설명된다.In operation 1110, basic skin color data for the patient is received, and the primary skin color data corresponds when the patient has a baseline bilirubin level. The baseline bilirubin level may be a known bilirubin level (e.g., based on TSB or TcB testing). If the patient is an infant, basic skin color data may be collected within 24 hours after the infant's birth, typically when the bilirubin level is typically very low, for example, when the bilirubin level is approximately zero. A suitable method for collecting and generating basic skin color data is described below.

동작(1120)에서, 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대한 이미지 데이터가 수신된다. 동작(1130)에서, 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 피부 영역 및 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여 생성된다. 이미지 데이터 수집 및 색-밸런싱 프로세스는 방법(600)의 동작(610 및 620)과 관련하여 본원에서 이전에 각각 설명된 프로세스와 유사할 수 있다. 동작(1120 및 1130)은 기본 피부색 데이터가 수신된 이후 임의의 시간에 수행될 수 있으며, 피부가 더 노란색으로 되는지의 여부를 결정하는데 사용되는 순차 이미지 데이터 세트를 생성하기 위하여 임의의 적절한 시간 기간 (예를들어, 유아 시기의 처음 4 내지 5일) 동안 반복될 수 있다. In operation 1120, image data for at least one image including a color correction target and a region of the skin of the patient is received. In operation 1130, color-balanced image data for the skin region is generated based on a skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target. The image data collection and color-balancing process may be similar to the processes previously described herein in connection with operations 610 and 620 of method 600, respectively. Operations 1120 and 1130 may be performed at any time after the basic skin color data is received and may be performed in any suitable time period (e.g., 10 minutes) to generate a sequential image data set used to determine whether the skin is more yellow For example, the first 4 to 5 days of the infancy period).

도 11b는 다수의 실시예에 따라 기본 피부색 데이터를 생성하기 위한 방법(1150)을 예시한다. 동작(1160)에서, 환자에 대한 기본 이미지 데이터는 환자가 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때 캡처되며, 기본 이미지 데이터는 기본 색 보정 타겟 및 피부 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대응한다. 기본 이미지 데이터의 수집은 방법(600)의 동작(610)과 관련하여 본원에서 이전에 설명된 수집 절차와 유사할 수 있다. 기본 색 보정 타겟은 정상 이미지 데이터를 수집하기 위하여 사용되는 색 보정 타겟과 동일할 수 있거나 또는 상이한 색 보정 타겟일 수 있다. 유사하게, 기본 이미지 데이터는 정상 이미지 데이터와 동일한 피부 영역 또는 상이한 피부 영역을 포함할 수 있다. 앞서 설명된 바와같이, 기준 빌리루빈 레벨은 임의의 알려진 빌리루빈 레벨, 예를들어 테스팅에 의해 결정되거나 또는 출생후 24시간 내에 취해진 빌리루빈 레벨일 수 있다. FIG. 11B illustrates a method 1150 for generating basic skin color data in accordance with many embodiments. At act 1160, the base image data for the patient is captured when the patient has a baseline bilirubin level, and the base image data corresponds to at least one image comprising a base color correction target and a skin region. The collection of basic image data may be similar to the collection procedure previously described herein with respect to operation 610 of method 600. The basic color correction target may be the same as the color correction target used to collect normal image data or it may be a different color correction target. Similarly, the base image data may include the same skin region or different skin regions as the normal image data. As described above, the baseline bilirubin level may be any known bilirubin level, for example, a bilirubin level determined by testing or taken within 24 hours after birth.

동작(1170)에서, 기본 이미지 데이터에 기초하여 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터가 생성된다. 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터의 생성은 정상 이미지 데이터와 관련하여 본원에서 이전에 설명된 기술 중 임의의 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 동작(1180)에서, 기본 피부색 데이터는 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터에 기초하여 생성된다. 앞서 논의된 바와같이, 이러한 프로세스는 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터로부터 특징을 추출하고 기계 학습 회귀분석을 위해 특징을 사용하는 것을 수반한다. At act 1170, color-balanced basic image data for the skin region is generated based on the base image data. The generation of color-balanced basic image data may be performed using any of the techniques described herein previously in connection with normal image data. At act 1180, basic skin color data is generated based on color-balanced basic image data for the skin region. As discussed above, this process involves extracting features from color-balanced basic image data and using features for machine learning regression analysis.

도 12는 다수의 실시예에 따라 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 디바이스(1200)를 예시한다. 모바일 디바이스(1200)는 이미지 데이터를 캡처하기에 적합한 카메라(1202) 및 플래시 조명을 제공하기에 적합한 플래시 유닛(1204)을 포함한다. 카메라(1202) 및 플래시 유닛(1204)은 모바일 디바이스(1200)의 빌트-인 하드웨어(built-in hardware)일 수 있다. 대안적으로, 카메라(1202) 및 플래시 유닛(1204)은 모바일 디바이스(1200)로부터 분리되어 제공되고 그리고 (예를들어, 유선 또는 무선 통신을 통해) 모바일 디바이스(1200)에 커플링되어 제공될 수 있다. 일부 사례에서, 본원에서 설명된 모바일 앱은 카메라(1202)가 후속 이미지 분석을 위하여 충분히 높은 해상도를 가진 이미지를 캡처할 수 있는지의 여부를 검출하고, 이러한 기준이 만족되지 않은 경우에 사용자에게 알릴 수 있다.12 illustrates a mobile device 1200 for estimating a patient's bilirubin level in accordance with multiple embodiments. The mobile device 1200 includes a camera 1202 suitable for capturing image data and a flash unit 1204 suitable for providing flash illumination. The camera 1202 and the flash unit 1204 may be built-in hardware of the mobile device 1200. Alternatively, the camera 1202 and the flash unit 1204 may be provided separately from the mobile device 1200 and coupled to the mobile device 1200 (e.g., via wired or wireless communication) have. In some instances, the mobile app described herein may detect whether the camera 1202 is able to capture an image with a sufficiently high resolution for subsequent image analysis, and notify the user if such criteria are not met have.

모바일 디바이스(1200)는 또한 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 입력 유닛(1206) 및 사용자에게 콘텐츠를 디스플레이하기 위한 디스플레이(1208)를 포함한다. 입력 유닛(1206)은 키보드, 마우스, 터치스크린, 조이스틱 등을 포함할 수 있다. 입력 유닛(1206)은 또한 음성 커맨드 또는 제스처 커맨드를 받아들이도록 구성될 수 있다. 디스플레이(1208)는 모니터, 스크린, 터치스크린 등을 포함할 수 있다. 일부 사례에서, 입력 유닛(1206) 및 디스플레이(1208)는 공유된 하드웨어에 걸쳐 구현될 수 있다(예를들어, 동일한 터치스크린이 입력을 받아들여 출력을 디스플레이하기 위하여 사용된다). 이전에 설명된 바와같이, 디스플레이(1208)는 하나 이상의 적절한 UI, 예를들어 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 모바일 앱의 UI를 사용자에게 디스플레이할 수 있다.Mobile device 1200 also includes an input unit 1206 for receiving input from a user and a display 1208 for displaying content to a user. The input unit 1206 may include a keyboard, a mouse, a touch screen, a joystick, and the like. Input unit 1206 may also be configured to accept voice commands or gesture commands. Display 1208 may include a monitor, a screen, a touch screen, and the like. In some instances, input unit 1206 and display 1208 may be implemented across shared hardware (e.g., the same touch screen is used to accept input and display output). As previously described, the display 1208 may display to the user a UI of the mobile app for estimating one or more appropriate UIs, e.g., bilirubin levels.

모바일 디바이스(1200)는 하나 이상의 프로세서(1210), 이미지 데이터 뿐만아니라 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1214)을 저장하는 메모리 또는 다른 데이터 저장 디바이스(1212) 또는 통신 유닛(1216)을 포함한다. 프로세서(1210)는 하나 이상의 기능(예를들어, 기록 기능, 줌 기능, 플래시 조명 기능)을 제어하도록 카메라(1202) 및/또는 플래시 유닛(1204)에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 프로세서(1210)는 또한 프로세서(1210)가 소프트웨어 모듈(1214)에 의해 제공된 명령을 수신하여 실행할 수 있도록 메모리(1212)에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 소프트웨어 모듈(1214)은 본원에서 설명된 모바일 앱의 부분으로서 구현될 수 있으며, 이전에 논의된 방법의 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 명령을 제공할 수 있다. 예를들어, 소프트웨어 모듈(1214)은 모바일 디바이스(1200)가 환자 및 보정 타겟의 이미지 데이터를 캡처하도록 할 수 있다. 일부 사례에서, 소프트웨어 모듈(1214)은 앞서 개시된 이미지 프로세싱 및 분석 태스크(예를들어, 색 밸런싱, 특징 추출, 기계 학습 회귀분석) 중 일부 또는 모두를 수행할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1214)은 복수의 상이한 타입의 모바일 디바이스에 적응될 수 있다. 게다가, 모바일 디바이스(1200)는 소프트웨어 업데이트, 예를들어 하나 이상의 이미지 캡처, 프로세싱 및 분석 알고리즘을 개선하는 업데이트를 수신하여 설치하며, 따라서 모바일 앱이 필요에 따라 용이하고 빠르게 업그레이드되도록 구성될 수 있다.The mobile device 1200 includes one or more processors 1210, memory or other data storage device 1212 or communication unit 1216 that stores one or more software modules 1214 as well as image data. The processor 1210 may be operably coupled to the camera 1202 and / or the flash unit 1204 to control one or more functions (e.g., a write function, a zoom function, a flash illumination function). Processor 1210 may also be operably coupled to memory 1212 such that processor 1210 may receive and execute instructions provided by software module 1214. [ The software module 1214 may be implemented as part of the mobile app described herein and may provide instructions for performing one or more operations of the previously discussed method. For example, the software module 1214 may enable the mobile device 1200 to capture image data of the patient and the correction target. In some instances, the software module 1214 may perform some or all of the image processing and analysis tasks described above (e.g., color balancing, feature extraction, machine learning regression analysis). Software module 1214 may be adapted to a plurality of different types of mobile devices. In addition, the mobile device 1200 receives and installs software updates, e.g., updates to improve one or more image capture, processing and analysis algorithms, thus allowing the mobile apps to be configured to be easily and quickly upgraded as needed.

모바일 디바이스(1200)의 통신 유닛(1216)은 모바일 디바이스(1200)와 개별 디바이스 또는 시스템, 예를들어 원격 서버 또는 다른 컴퓨팅 시스템 사이에서 데이터(예를들어, 이미지 데이터, 빌리루빈 추정치, 소프트웨어 업데이트 등)를 수신하고 그리고/또는 전송하도록 구성될 수 있다. 통신 유닛은 Wi-Fi 통신을 포함하는 유선 또는 무선 통신 방법의 임의의 적절한 조합을 사용할 수 있다. 일부 사례에서, 모바일 디바이스(1200)와 개별 디바이스 간의 통신은 문자 메시지 서비스(SMS) 텍스트 메시징을 사용하여 수행될 수 있다. 통신 유닛(1216)은 또한 소프트웨어 모듈(1214)에 의해 제공된 명령에 기초하여 모바일 디바이스(1200)로의 그리고 모바일 디바이스(1200)로부터의 데이터 통신이 제어될 수 있도록 프로세서(1210)에 동작가능하게 커플링될 수 있다.The communication unit 1216 of the mobile device 1200 may communicate data (e.g., image data, bilirubin estimates, software updates, etc.) between the mobile device 1200 and an individual device or system, And / or < / RTI > The communication unit may use any suitable combination of wired or wireless communication methods including Wi-Fi communication. In some instances, communication between mobile device 1200 and an individual device may be performed using text messaging service (SMS) text messaging. The communication unit 1216 is also operably coupled to the processor 1210 so that data communication to and from the mobile device 1200 can be controlled based on commands provided by the software module 1214. [ .

도 13은 다수의 실시예에 따라 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 데이터 프로세싱 시스템(1302)과 통신하는 모바일 디바이스(1300)를 예시한다. 모바일 디바이스(1300)는 도 12의 모바일 디바이스(1200)와 관련하여 본원에서 이전에 설명된 컴포넌트 중 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(1302)의 컴포넌트는 ("클라우드(cloud)"의) 분산형 컴퓨팅 자원을 포함하는 물리 및/또는 가상 컴퓨팅 자원(예를들어, 가상 머신)의 임의의 적절한 조합에 걸쳐 구현될 수 있다. 다수의 실시예에서, 데이터 프로세싱 시스템(1302)은 모바일 디바이스(1300)를 포함하는 복수의 사용자 모바일 디바이스와 통신하도록 구성된 원격 서버이다. 통신은 앞서 설명된 바와같이 임의의 적절한 유선 또는 무선 통신 방법을 활용할 수 있다.13 illustrates a mobile device 1300 in communication with a data processing system 1302 for estimating a bilirubin level in accordance with multiple embodiments. Mobile device 1300 may include any of the components previously described herein in connection with mobile device 1200 of FIG. The components of data processing system 1302 may be implemented over any suitable combination of physical and / or virtual computing resources (e.g., virtual machines) including distributed computing resources (of the "cloud & have. In many embodiments, data processing system 1302 is a remote server configured to communicate with a plurality of user mobile devices, including mobile device 1300. The communication may utilize any suitable wired or wireless communication method as described above.

데이터 프로세싱 시스템(1302)은 하나 이상의 프로세서(1304), 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1308)을 저장하는 메모리 또는 다른 데이터 저장 디바이스(1306) 및 통신 유닛(1310)을 포함한다. 통신 유닛(1310)은 (예를들어, SMS 텍스트 메시징을 통해) 시스템(1302)과 모바일 디바이스(1300) 사이에서 데이터(예를들어, 이미지 데이터, 빌리루빈 추정치, 소프트웨어 업데이트 등)을 통신하기 위하여 사용될 수 있다. 예를들어, 통신 유닛(1310)은 모바일 디바이스(1300)에 의해 제공된 이미지 데이터, 예를들어 아직 색-밸런싱되지 않은 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 모바일 디바이스(1300)로부터 획득된 데이터는 메모리(1306)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 모듈(1308)은 예를들어 본원에서 설명된 방법의 하나 이상의 동작을 수행함으로써, 이미지 데이터를 프로세싱하고 분석하기 위하여 프로세서(1304)에 의해 실행가능한 명령(예를들어, 색 밸런싱, 특징 추출, 기계 학습 회귀분석)을 제공할 수 있다. 프로세서(1304)는 메모리(1306)에 저장되고 그리고/또는 모바일 디바이스(1300)에 전송될 수 있는 환자의 빌리루빈 레벨의 추정치를 출력할 수 있다. 일부 사례에서, 사용자 선호도에 따라, 결과는 또한 제 3자, 예를들어 그 결과를 검토하여 필요에 따라 추가 명령을 사용자에게 제공할 수 있는 전문 의료진에 전송될 수 있다.Data processing system 1302 includes one or more processors 1304, a memory or other data storage device 1306 that stores one or more software modules 1308, and a communications unit 1310. Communication unit 1310 may be used to communicate data (e.g., image data, bilirubin estimates, software updates, etc.) between system 1302 and mobile device 1300 (e.g., via SMS text messaging) . For example, the communication unit 1310 may receive image data provided by the mobile device 1300, e.g., image data that is not yet color-balanced. The data obtained from mobile device 1300 may be stored in memory 1306. [ The software module 1308 may include instructions executable by the processor 1304 to process and analyze image data (e. G., Color balancing, feature extraction, etc.) by performing one or more operations of, for example, Machine learning regression analysis). Processor 1304 may output an estimate of the patient ' s bilirubin level, which may be stored in memory 1306 and / or transmitted to mobile device 1300. [ In some cases, depending on user preferences, the results may also be sent to a third party, e.g., a professional medical staff who can review the results and provide additional instructions to the user as needed.

대안적인 실시예에서, 본원에서 설명된 모바일 디바이스는 상이한 파장(예를들어, 460nm, 540nm)의 광을 환자의 피부에 조명하고 카메라를 사용하여 조명된 피부의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 조명의 타이밍 및 시퀀스는 모바일 앱에 의해 제어될 수 있다. 모바일 앱은 피부 영역으로부터 반사된 상이한 파장의 광의 강도를 측정하기 위하여, 수집된 이미지 데이터를 분석할 수 있다. 다수의 실시예에서, 상이한 파장의 흡수는 황색 변색을 비롯하여 피부의 색에 따라 상이하다. 일부 파장은 빌리루빈 레벨에 의해 영향을 받을 수 있으며, 따라서 파장의 강도는 환자의 몸의 빌리루빈의 양을 표시한다. 따라서, 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하기 위한 입력으로서 파장 흡수가 사용되도록 하기 위하여, 적절한 기계 학습 회귀분석 및/또는 모델이 전개될 수 있다. 유리하게, 이러한 접근법은 상이한 환경적 및 상황적 상태에 대하여 더 강력할 수 있다.In an alternative embodiment, the mobile device described herein can be configured to illuminate the patient's skin with light of different wavelengths (e.g., 460 nm, 540 nm) and capture the image of the illuminated skin using the camera. The timing and sequence of the illumination can be controlled by the mobile app. The mobile app can analyze the collected image data to measure the intensity of light of different wavelengths reflected from the skin area. In many embodiments, absorption at different wavelengths will vary depending on the color of the skin, including yellow discoloration. Some wavelengths can be influenced by the level of bilirubin, so the intensity of the wavelength indicates the amount of bilirubin in the patient's body. Thus, an appropriate machine learning regression analysis and / or model can be developed to allow wavelength absorption to be used as an input to estimate the patient's bilirubin level. Advantageously, this approach can be more robust against different environmental and situational conditions.

다수의 실시예에서, 모바일 디바이스는 주변 라이팅 상태를 평가하기 위하여 사용되는 이미지 데이터(예를들어, 사진, 비디오)를 캡처하는데 사용될 수 있는 전방 대면 카메라(예를들어, 스크린과 동일한 모바일 디바이스 측에 배치된 카메라)를 포함한다. 이러한 데이터는 환자의 빌리루빈 레벨의 추정 동안 환자의 피부의 색 데이터를 정규화하기 위하여 사용될 수 있는 대안적인 및/또는 추가적인 주변 라이팅 정보를 제공한다.In many embodiments, the mobile device is a front-facing camera (e.g., on the same mobile device side as the screen) that can be used to capture image data (e.g., photos, video) Camera). This data provides alternative and / or additional ambient lighting information that can be used to normalize the patient ' s skin color data during estimation of the patient ' s bilirubin level.

본원에서 설명된 다양한 기술은 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 매체상에 저장가능하며 그리고 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 코드를 사용하여 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 코드 또는 코드의 일부분을 포함하기 위한 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital versatile disk), 또는 다른 광학 스토리지, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 디바이스, 고체상태 드라이브(SSD), 또는 다른 고체상태 저장 디바이스, 또는 원하는 정보를 저장하기 위하여 사용될 수 있고 시스템 디바이스에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 비롯하여, 컴퓨터 판독가능 명령, 데이터 명령, 프로그램 모듈, 또는 다른 데이터와 같은 정보를 저장 및/또는 전송하기 위하여 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비-휘발성, 제거가능 및 제거가능하지 않은 매체와 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 저장 매체 및 통신 매체를 포함하는, 당업계에서 공지된 또는 사용되는 임의의 적절한 매체를 포함할 수 있다. 본원에서 제고된 개시내용 및 교시에 기초하여, 당업자는 다양한 실시예를 구현하기 위한 다른 방식 및/또는 방법을 인식할 것이다.The various techniques described herein are stored on storage media and computer readable media and may be partially or fully implemented using code executable by one or more processors of the computer system. A storage medium and a computer readable medium for containing a code or a portion of a code may be embodied in a computer-readable medium such as RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital versatile disk (DVD) A tape, a magnetic disk storage or other magnetic storage device, a solid state drive (SSD), or other solid state storage device, or any other medium that can be used to store the desired information and which can be accessed by the system device, Such as volatile and non-volatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storing and / or transmitting information such as computer readable instructions, data instructions, program modules, or other data Including, but not limited to, storage media and communication media. That is known or used stand may include any suitable medium. Based on the teachings and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will recognize other ways and / or methods for implementing various embodiments.

본 발명의 바람직한 실시예가 본원에서 제시되고 설명되었지만, 이러한 실시예가 단지 예로서만 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다수의 변형, 변경 및 대체가 당업자에 의해 지금 이루어질 것이다. 본원에서 설명된 발명의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시할 때 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구항들은 본 발명의 범위를 정의하며, 이에 의해 이들 청구항들의 범위내의 방법 및 구조와 이의 균등물이 청구항들에 의해 커버되어야 한다는 것이 의도된다.While preferred embodiments of the present invention have been shown and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of example only. Numerous variations, changes and substitutions will now occur to those skilled in the art without departing from the invention. It should be understood that various alternatives to the embodiments of the invention described herein may be used in practicing the invention. It is intended that the following claims define the scope of the invention, thereby means that the methods and structures within the scope of these claims and their equivalents should be covered by the claims.

Claims (27)

환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법으로서,
색 보정 타겟 및 환자 피부의 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대한 이미지 데이터를 수신하는 단계;
상기 피부 영역 및 상기 색 보정 타겟에 대응하는 상기 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터(color-balanced image data)를 생성하는 단계; 및
상기 피부 영역에 대한 상기 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 상기 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method for estimating a level of bilirubin in a patient,
Receiving image data for at least one image including a color correction target and a region of a patient's skin;
Generating color-balanced image data for the skin region based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target; And
Estimating the patient's bilirubin level based on the color-balanced image data for the skin region.
청구항 1에 있어서,
상기 환자가 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때에 대응하는 상기 환자에 대한 기본 피부색 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하며;
상기 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계는 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터와 상기 기본 피부색 데이터 간의 하나 이상의 차이에 기초하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising receiving basic skin color data for the patient corresponding to when the patient has a baseline bilirubin level;
Wherein estimating the bilirubin level is based on at least one difference between color-balanced image data for the skin region and the primary skin color data.
청구항 2에 있어서,
상기 환자에 대한 기본 피부색 데이터는,
상기 환자가 상기 기준 빌리루빈 레벨을 가질 때 상기 환자에 대한 기본 색 보정 타겟 및 상기 피부 영역을 포함하는 적어도 하나의 이미지에 대응하는 기본 이미지 데이터를 캡처하고;
상기 피부 영역 및 상기 기본 색 보정 타겟에 대응하는 상기 기본 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터를 생성하며;
상기 피부 영역에 대한 상기 색-밸런싱된 기본 이미지 데이터에 기초하여 상기 기본 피부색 데이터를 생성함으로써,
생성되는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 2,
Wherein the basic skin color data for the patient includes:
Capture basic image data corresponding to at least one image comprising the basic color correction target and the skin region for the patient when the patient has the baseline bilirubin level;
Generate color-balanced basic image data for the skin region based on the skin region and a subset of the base image data corresponding to the basic color correction target;
And generating the basic skin color data based on the color-balanced basic image data for the skin area,
A method for estimating the level of bilirubin in a patient being generated.
청구항 1에 있어서,
상기 색 보정 타겟은 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the color correction target comprises a plurality of normalized color gamuts comprising a white region.
청구항 4에 있어서,
상기 표준화된 색 영역은 검은색 영역, 회색 영역, 연한 고동색 영역, 청록색 영역, 자홍색 영역, 황색 영역 및 짙은 갈색 영역을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 4,
Wherein the normalized color gamut includes a black region, a gray region, a light yellow region, a cyan region, a magenta region, a yellow region, and a dark brown region.
청구항 4에 있어서,
상기 색 보정 타겟은 상기 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 캡처링(capturing)을 가능하게 하기 위하여, 상기 피부 영역을 노출시키도록 구성된 개구부를 적어도 부분적으로 정의하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 4,
Wherein the color correction target at least partially defines an aperture configured to expose the skin region to enable capturing of image data for the skin region.
청구항 6에 있어서,
상기 표준화된 색 영역은 상기 개구부를 둘러싸는 알려진 배열로 배치되는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 6,
Wherein the normalized color gamut is disposed in a known array surrounding the aperture.
청구항 6에 있어서,
상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하는 상기 단계는,
상기 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트 및 상기 백색 영역에 대응하는 상기 이미지 데이터의 서브세트를 식별하기 위하여 상기 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하는 단계;
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 상기 백색 영역 데이터를 프로세싱하는 단계; 및
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여, 상기 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 6,
Wherein the step of generating color-balanced image data for the skin region comprises:
Processing the received image data to identify a subset of image data corresponding to the exposed skin region and a subset of the image data corresponding to the white region;
Processing the white area data to determine an observed color value for the white area; And
And generating color-balanced image data for the exposed skin region based on the observed color value for the white region.
청구항 8에 있어서,
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값은 적색, 녹색 및 청색(RGB) 색 공간 값을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 8,
Wherein the observed color values for the white region include red, green, and blue (RGB) color space values.
청구항 1에 있어서,
상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터는 RGB 색 공간 데이터를 포함하며;
상기 방법은 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하기 위하여, 상기 RGB 색 공간 데이터를 상기 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환하는 단계를 더 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
The color-balanced image data for the skin region comprises RGB color space data;
Wherein the method further comprises converting the RGB color space data to the at least one other color space to produce color-balanced image data of the exposed skin region for at least one other color space. A method for estimating the level of bilirubin in a subject.
청구항 10에 있어서,
상기 적어도 하나의 다른 색 공간은 (a) 청록색, 자홍색, 황색 및 검은색(CMYK) 색 공간; (b) YCbCr 색 공간; 또는 (c) Lab 색 공간을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 10,
Wherein the at least one other color space comprises: (a) a cyan, magenta, yellow and black (CMYK) color space; (b) a YCbCr color space; Or (c) the Lab color space.
청구항 10에 있어서,
상기 적어도 하나의 다른 색 공간은 (a) 청록색, 자홍색, 황색(CMY) 색 공간; (b) YCbCr 색 공간; 또는 (c) Lab 색 공간을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 10,
Said at least one other color space comprises (a) a cyan, magenta, yellow (CMY) color space; (b) a YCbCr color space; Or (c) the Lab color space.
청구항 11에 있어서,
수신된 이미지 데이터는 플래시 조명을 사용하여 획득된 이미지 및 플래시 조명을 사용하지 않고 획득된 이미지를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method of claim 11,
Wherein the received image data comprises an image obtained using flash illumination and an image obtained without using flash illumination.
청구항 13에 있어서,
상기 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계는,
복수의 상이한 빌리루빈 범위 중 하나의 범위로부터 상기 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징(feature)을 프로세싱하는 단계; 및
상기 빌리루빈 레벨의 최종 추정치를 생성하기 위하여, 상기 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초한 접근법을 사용하여 상기 특징을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the step of estimating the bilirubin level comprises:
Processing a plurality of normalized achromatic and chromatic features to select a first estimated range of the bilirubin level from a range of one of a plurality of different bilirubin ranges; And
And processing the feature using an approach based on a selected first estimated range of the bilirubin level to produce a final estimate of the bilirubin level.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 상이한 빌리루빈 범위는 낮은 범위, 중간 범위 및 높은 범위를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the plurality of different bilirubin ranges comprises a low range, an intermediate range, and a high range.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 특징은 복수의 상이한 색 공간에 대한 피부 영역의 선택된 색 값을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the plurality of features comprises a selected color value of a skin region for a plurality of different color spaces.
청구항 14에 있어서, 상기 복수의 특징은 상기 피부 영역에 걸친 색 그라디언트(color gradient)의 계산을 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.15. The method of claim 14, wherein the plurality of features comprises calculation of a color gradient across the skin region. 청구항 14에 있어서,
상기 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여 상기 특징을 프로세싱하는 상기 단계는 (a) 선형 회귀분석(linear regression), (b) 캡슐화된 k-근접 이웃 회귀분석(k-Nearest Neighbor regression), (c) 라쏘 회귀분석(lasso regression), (d) LARS 회귀분석, (e) 엘라스틱 넷 회귀분석(elastic net regression), (f) 선형 커널(kernel)을 사용하는 서포트 벡터 회귀분석(support vector regression), (g) 높은-등급(higher-rated) 빌리루빈 값에 높은 가중치를 할당하는 서포트 벡터 회귀분석 및 (h) 랜덤 포레스트(random forest) 회귀분석 중 적어도 하나를 포함하는 일련의 회귀분석을 수행하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the step of processing the feature to select a first estimated range of the bilirubin level comprises: (a) linear regression; (b) encapsulated k-nearest neighbor regression; (c) lasso regression, (d) LARS regression, (e) elastic net regression, (f) support vector regression using linear kernels, regression analysis that includes at least one of: (g) a support vector regression that assigns high weights to higher-rated bilirubin values, and (h) a random forest regression analysis. ≪ / RTI > wherein the level of bilirubin in the patient is measured.
청구항 14에 있어서,
상기 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여 상기 특징을 프로세싱하는 상기 단계는 (a) 선형 회귀분석, (b) 캡슐화된 k-근접 이웃 회귀분석, (c) 라쏘 회귀분석, (d) LARS 회귀분석, (e) 엘라스틱 넷 회귀분석, (f) 선형 커널을 사용하는 서포트 벡터 회귀분석, (g) 높은-등급 빌리루빈 값에 높은 가중치를 할당하는 서포트 벡터 회귀분석 및 (h) 랜덤 포레스트 회귀분석을 포함하는 일련의 회귀분석을 수행하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
15. The method of claim 14,
(B) encapsulated k-nearest neighbor regression analysis, (c) lacrosse regression analysis, (d) linear regression analysis, Support vector regression analysis using a linear kernel, (g) support vector regression analysis assigning high weights to high-grade bilirubin values, and (h) random forest regression. And performing a series of regression analyzes including analysis of the patient's serum bilirubin level.
청구항 14에 있어서,
상기 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초하는 프로세싱 접근법을 사용하는 상기 단계는 최종 랜덤 포레스트 회귀분석에 대한 특징으로서 상기 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위 및 상기 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 사용하는 상기 최종 랜덤 포레스트 회귀분석을 수행하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the step of using a processing approach based on a selected first estimated range of the bilirubin level comprises, as a feature for a final random forest regression analysis, the selected first estimated range of the bilirubin level and the plurality of normalized achromatic and chromatic characteristics And performing the final random forest regression analysis using the final random regression analysis.
청구항 1에 있어서,
상기 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계는 상기 환자의 피부에 대한 색 공간 값을 결정하는 단계 및 상기 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여, 결정된 환자의 피부색 공간 값에 기초하는 프로세싱 접근법을 사용하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein estimating the bilirubin level comprises determining a color space value for the skin of the patient and using a processing approach based on the determined patient's skin color space value to estimate the bilirubin level. A method for estimating the level of bilirubin in a subject.
환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하도록 구성된 모바일 디바이스로서,
뷰의 필드에 대한 이미지 데이터를 캡처하도록 동작가능한 카메라;
상기 카메라와 동작가능하게 커플링된 프로세서; 및
상기 프로세서와 동작가능하게 커플링되며 명령을 저장하는 데이터 저장 디바이스를 포함하며;
상기 명령은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
상기 카메라에 의해 캡처되는 색 보정 타겟 및 환자의 피부의 영역을 포함하는 이미지에 대한 이미지 데이터를 수신하도록 하며;
상기 피부 영역 및 상기 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하도록 하며;
상기 피부 영역에 대한 상기 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 상기 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하도록 하는, 모바일 디바이스.
A mobile device configured to estimate a level of bilirubin in a patient,
A camera operable to capture image data for a field of view;
A processor operatively coupled to the camera; And
A data storage device operably coupled to the processor and storing instructions;
Wherein the instructions, when executed by the processor, cause the processor to:
Receive image data for an image including a color correction target and an area of a skin of a patient captured by the camera;
Generate color-balanced image data for the skin region based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target;
And to estimate the patient's bilirubin level based on the color-balanced image data for the skin region.
청구항 22에 있어서,
상기 색 보정 타겟은 상기 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 캡처링을 가능하게 하기 위하여, 상기 피부 영역을 노출시키도록 구성된 개구부를 적어도 부분적으로 정의하며, 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역을 포함하며;
상기 명령은, 상기 프로세서로 하여금,
상기 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트 및 상기 백색 영역에 대응하는 상기 이미지 데이터의 서브세트를 식별하기 위하여 상기 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하도록 하며;
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 상기 백색 영역 데이터를 프로세싱하도록 하며;
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여, 상기 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 생성하도록 하며;
상기 색 밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 상기 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환시킴으로써, 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 상기 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하도록 하며;
복수의 상이한 빌리루빈 범위 중 하나로부터 상기 빌리루빈 레벨의 제 1 추정된 범위를 선택하기 위하여, 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 프로세싱하도록 하며;
상기 빌리루빈 레벨의 최종 추정치를 생성하기 위하여, 상기 빌리루빈 레벨의 선택된 제 1 추정된 범위에 기초하는 접근법을 사용하여 상기 특징을 프로세싱하도록 하는, 모바일 디바이스.
23. The method of claim 22,
Wherein the color correction target at least partially defines an aperture configured to expose the skin region to enable capturing of image data for the skin region and includes a plurality of normalized color regions including a white region ;
Wherein the instructions cause the processor to:
Processing the received image data to identify a subset of the image data corresponding to the exposed skin region and a subset of the image data corresponding to the white region;
To process the white area data to determine an observed color value for the white area;
To generate color-balanced RGB image data for the exposed skin region based on the observed color values for the white region;
To generate color-balanced image data of the exposed skin region for at least one other color space by converting the color balanced RGB image data to the at least one other color space;
To process a plurality of normalized achromatic and chromatic features to select a first estimated range of the bilirubin level from one of a plurality of different bilirubin ranges;
And to process the feature using an approach based on a selected first estimated range of the bilirubin level to produce a final estimate of the bilirubin level.
청구항 22에 있어서,
상기 색 보정 타겟은 상기 피부 영역에 대한 이미지 데이터의 캡처링을 가능하게 하기 위하여, 상기 피부 영역을 노출시키도록 구성된 개구부를 적어도 부분적으로 정의하며, 백색 영역을 포함하는 복수의 표준화된 색 영역을 포함하며;
상기 명령은, 상기 프로세서로 하여금,
상기 노출된 피부 영역에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트 및 상기 백색 영역에 대응하는 상기 이미지 데이터의 서브세트를 식별하기 위하여 상기 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하도록 하며;
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값을 결정하기 위하여 상기 백색 영역 데이터를 프로세싱하도록 하며;
상기 백색 영역에 대한 관찰된 색 값에 기초하여, 상기 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 생성하도록 하며;
상기 색 밸런싱된 RGB 이미지 데이터를 상기 적어도 하나의 다른 색 공간으로 변환시킴으로써, 적어도 하나의 다른 색 공간에 대한 상기 노출된 피부 영역의 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하도록 하며;
상기 환자에 대한 피부색을 결정하기 위하여, 상기 노출된 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 프로세싱하도록 하며;
상기 빌리루빈 레벨을 추정하기 위하여, 상기 결정된 피부색에 기초하는 접근법을 사용하여 복수의 정규화된 무채색 및 유채색 특징을 프로세싱하도록 하는, 모바일 디바이스.
23. The method of claim 22,
Wherein the color correction target at least partially defines an aperture configured to expose the skin region to enable capturing of image data for the skin region and includes a plurality of normalized color regions including a white region ;
Wherein the instructions cause the processor to:
Processing the received image data to identify a subset of the image data corresponding to the exposed skin region and a subset of the image data corresponding to the white region;
To process the white area data to determine an observed color value for the white area;
To generate color-balanced RGB image data for the exposed skin region based on the observed color values for the white region;
To generate color-balanced image data of the exposed skin region for at least one other color space by converting the color balanced RGB image data to the at least one other color space;
To process color-balanced image data for the exposed skin region to determine a skin color for the patient;
And to process the plurality of normalized achromatic and chromatic features using the determined skin color based approach to estimate the bilirubin level.
청구항 23 또는 청구항 24에 있어서,
상기 뷰의 필드를 선택적으로 조명하도록 동작 가능한 플래시 유닛을 더 포함하며;
상기 빌리루빈 레벨을 추정하도록 프로세싱된 수신된 이미지 데이터는 상기 플래시 유닛에 의해 조명되는 뷰의 필드와 함께 캡처된 이미지 및 플래시 유닛에 의해 조명되지 않는 뷰의 필드와 함께 캡처된 이미지를 포함하는, 모바일 디바이스.
The method of claim 23 or 24,
Further comprising a flash unit operable to selectively illuminate a field of view;
Wherein the received image data processed to estimate the bilirubin level comprises a captured image with a field of view illuminated by the flash unit and a captured image with a field of view not illuminated by a flash unit, .
환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법으로서,
색 보정 타겟 및 환자의 피부 영역을 포함하는 이미지에 대한 이미지 데이터를 모바일 디바이스로부터 수신하는 단계;
하나 이상의 프로세서를 통해, 상기 피부 영역 및 상기 색 보정 타겟에 대응하는 이미지 데이터의 서브세트에 기초하여, 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터를 생성하는 단계;
상기 하나 이상의 프로세서를 통해, 상기 피부 영역에 대한 색-밸런싱된 이미지 데이터에 기초하여 상기 환자의 빌리루빈 레벨을 추정하는 단계; 및
상기 추정된 빌리루빈 레벨을 상기 모바일 디바이스에 전송하는 단계를 포함하는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법.
CLAIMS 1. A method for estimating a level of bilirubin in a patient,
Receiving image data from a mobile device for an image including a color correction target and a skin area of a patient;
Generating, via the one or more processors, color-balanced image data for the skin region based on the skin region and a subset of the image data corresponding to the color correction target;
Estimating a bilirubin level of the patient based on color-balanced image data for the skin region, via the one or more processors; And
And transmitting the estimated bilirubin level to the mobile device.
청구항 25에 있어서,
상기 이미지 데이터를 수신하는 단계 및 상기 추정된 빌리루빈 레벨을 전송하는 단계 중 적어도 하나는 문자 메시지 서비스(SMS) 텍스트 메시징을 사용하여 수행되는, 환자의 빌리루빈의 레벨을 추정하기 위한 방법.
26. The method of claim 25,
Wherein at least one of receiving the image data and transmitting the estimated bilirubin level is performed using text messaging service (SMS) text messaging.
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