KR20180058293A - 열화상 데이터 보정 장치 및 방법 - Google Patents

열화상 데이터 보정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

측정 대상자의 열화상 데이터를 접촉식 온도센서로부터 측정된 데이터에 기초하여 보정하는 열화상 보정 장치가 제공된다. 상기 장치는: 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도분포 상태를 포함하는 열화상을 획득하는 획득부와, 적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여, 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정하는 측정부, 및 상기 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 열화상을 보정하는 보정부를 포함하며, 상기 보정부는 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정할 수 있다.

Description

열화상 데이터 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING THERMAL IMAGE DATA}
접촉식 센서를 이용하여 열화상 데이터를 보정하는 기술에 연관되며, 보다 상세하게는 적외선 카메라로부터 획득한 열화상 데이터를 접촉식 온도센서로부터 측정된 데이터를 기초로 보정하는 장치 및 방법에 연관된다.
인체의 복부에는 소화기능을 관장하는 여러 주요 장기들이 들어있고, 복부의 온도 분포를 통해 내부 장기들의 상태를 추정할 수 있다. 복부에 대한 온도 분포 데이터의 경우 미세한 차이에 의해서도 내부 장기에 대해 추정 가능한 상태 범위가 확연히 달라질 수 있어, 정확한 온도 측정이 필요하다.
일반적으로, 온도 분포 데이터는 적외선 카메라를 이용하여 대상체를 촬영한 열화상으로부터 획득하지만, 열화상은 대상체의 온도 분포 패턴을 제공하는 데 불과하여 부위별 정확한 온도 측정이나 미세한 발열 정보 측정에는 한계가 있다.
일측에 따르면, 측정 대상자의 열화상 데이터를 접촉식 온도센서로부터 측정된 데이터에 기초하여 보정하는 열화상 보정 장치가 제공된다. 상기 장치는: 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도분포 상태를 포함하는 열화상을 획득하는 획득부와, 적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여, 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정하는 측정부, 및 상기 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 열화상을 보정하는 보정부를 포함하며, 상기 보정부는 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 보정부는: 상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자에 상기 접촉식 온도 센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별하고, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정할 수 있다.
여기서, 상기 보정부는: 상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정한다.
일실시예에 따르면, 상기 보정부는: 상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여, 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다.
또한, 상기 보정부는: 상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수도 있다.
다른 일측에 따르면, 측정 대상자의 열화상 데이터를 접촉식 온도센서로부터 측정된 데이터에 기초하여 보정하는 열화상 보정 방법이 제공된다. 상기 방법은: 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도분포 상태를 포함하는 열화상을 획득하는 단계와, 적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여, 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 열화상을 보정하는 단계를 포함하며, 상기 열화상을 보정하는 단계는, 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 열화상을 보정하는 단계는: 상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자에 상기 접촉식 온도 센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별하고, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정할 수 있다.
이 때, 상기 열화상을 보정하는 단계는: 상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 열화상을 보정하는 단계는: 상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여, 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다.
또한, 상기 열화상을 보정하는 단계는: 상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수도 있다.
도 1은 일실시예에 따라 측정 대상자의 열화상 데이터 및 체온 데이터를 동시에 획득하는 방식을 설명하는 개념도이다.
도 2는 일실시예에 따른 열화상 보정 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따라 접촉식 온도센서를 이용하여 열화상을 보정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 센서가 부착되지 않은 위치에 대한 보정 방식을 설명하는 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 열화상 보정 과정 및 보정 전후 결과를 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 열화상 보정 방법을 도시하는 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
온도 측정을 위해 열화상과 접촉식 센서를 함께 이용하는 선행연구는 비교적 쉽게 찾을 수 있다. 이들 선행연구에 따르면, 접촉센서가 정확한 측정법이기는 하나 부착되는 접촉센서의 수가 증가할수록 열손실이 커지므로 전체 분포를 위해 열화상을 이용하는 내용("A comparison of thermocouple and infrared thermographic analysis of temperature rise on the root surface during the continuous wave of condensation technique", International Endodontic Jounal 33, 2000), 운동 전후에 열화상과 접촉식 센서를 동시 사용하여 측정하였을 때 운동 중 열화상 온도 감소로 인해 오차가 발생할 수 있다는 내용("Measuring skin temperature before, during and after exercise: a comparison of thermocouples and infrared thermography", Physiol Meas 2014), 열화상과 접촉식 센서를 함께 사용하는 경우 접촉식 센서를 기준으로 정확성을 판단하는 내용("적외선열화상장치를 이용한 Buchanan plugger 표면의 온도상승 분석", 대한치과보존학회지 vol. 27, no. 4, 2002) 등을 확인할 수 있다. 이와 같이, 열화상은 전체 온도 분포 상태를 측정하기에 적합하지만 여러 변수에 의해 측정 오차가 발생될 여지가 있고, 접촉식 센서는 측정 데이터의 정확성이 높지만 많이 사용할 경우 열손실이 발생하는 단점이 있다. 이러한 열화상 및 접촉식 센서의 한계를 보완할 수 있도록, 본원발명에서는 열화상을 기초로 온도분포 상태를 측정하면서 접촉식 센서를 이용하여 부분별 온도 데이터를 보정함으로써, 정확성을 보다 향상시키고자 한다.
도 1은 일실시예에 따라 측정 대상자의 열화상 데이터 및 체온 측정 데이터를 동시에 획득하는 방식을 설명하는 개념도이다.
도 1에서, 측정 대상자(100)의 열화상 및 체온 측정 데이터를 획득하기 위해서는 열화상 촬영이 가능한 적외선 카메라(110)와 특정 부위에 대한 체온 측정을 위한 접촉식 온도센서(120)가 필요하다. 측정 대상자(100)가 일정 거리를 두고 적외선 카메라(110)를 마주한 위치에서 측정 대상자의 특정 부위에 대한 온도 분포 상태를 확인하기 위한 열화상을 촬영할 수 있다. 동시에, 상기 측정 대상자(100)의 특정 부위에 부착된 접촉식 온도센서(120)를 이용하여, 상기 특정 부위에 대해 보다 정확한 체온 데이터를 측정할 수 있다. 상기 접촉식 온도센서의 경우, 상기 측정 대상자(100)의 신체에 대한 접촉상태가 일정하게 유지되어야 하므로, 표면에 부착 처리가 잘 되어있는 것이어야 한다. 도 1에서는, 온도 분포 차이에 의한 내부 장기 상태 추정을 위해, 측정 대상자(100)의 복부를 적외선 카메라(110)로 촬영하면서 복부에 부착된 접촉식 온도센서(120)를 이용하여 보다 정확한 체온 데이터를 측정하는 방식을 제시하고 있으나, 실시예에 따라 복부 외에 다양한 신체 부위에 대해서도 적용 가능하다.
도 2는 일실시예에 따른 열화상 보정 장치(200)를 도시하는 블록도이다.
열화상 보정 장치(200)는 적외선 카메라를 이용하여 측정 대상자의 온도 분포 상태를 촬영한 열화상 데이터를 접촉식 온도센서의 체온 측정 데이터에 기초하여 보정하는 수단으로, 측정 대상자의 복부 내부의 장기 상태 판단 과정에 대한 정확도를 향상시킨다. 상기 열화상 보정 장치(200)는 획득부(210), 측정부(220) 및 보정부(230)를 포함할 수 있다.
먼저, 획득부(210)는 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도 분포 상태를 포함하는 열화상을 획득할 수 있다. 열화상은 상기 측정 대상자의 특정 신체부위(이를 테면, 복부나 팔/다리 등)에 대한 온도 분포 상태를 온도 범위에 따른 색상이나 패턴으로 나타낸 것으로, 관찰하고자 하는 대상에 대한 온도 분포 상태를 한눈에 파악하기에 용이하며, 열화상에서 주변 온도에 비해 현저하게 높은 것으로 나타나는 부위에 이상이 있는 것으로 확인할 수 있다.
측정부(220)는 적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정할 수 있다. 접촉식 온도 센서의 경우, 적외선 카메라를 이용하여 획득한 열화상에 비해 정확한 데이터를 측정 가능하다는 장점이 있다.
보정부(230)는 상기 측정부(220)를 통해 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 획득부(210)를 통해 획득한 열화상을 보정할 수 있다. 이 때, 상기 보정부(230)는 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정 방식을 달리 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 보정부(230)는 상기 열화상을 복수 개의 영역으로 분할하고, 상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자의 신체 표면에 상기 접촉식 온도센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별한 후, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 추출된 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정한다. 이 과정에서, 상기 보정부(230)는 상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서의 체온 데이터에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다. 이는, 여러 센서에 의해 계산되는 보정값들에 전부 평균을 취하여 접촉 상태에 따른 변수를 줄이는 것으로, 전체 열화상을 하나의 값으로 오프셋 보정하는 방식으로 수행될 수 있다. 다만, 일부 실시예에 따라, 상기 보정부(230)는 상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수도 있다. 이 경우, 측정 대상자에 부착된 복수 개의 센서들 중 가장 가까운 위치에 부착된 센서에 의한 보정값에 더 영향을 받도록 보정하게 되며, 열화상의 각 영역별 위치에 따라 서로 다른 값으로 오프셋 보정하는 방식으로 수행된다.
또한, 상기 보정부(230)는 상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다. 접촉식 온도센서의 경우, 측정 대상자에 직접 열적으로 접촉시켜 열평형 상태에 도달한 후 온도를 측정하는 방식이어서, 측정 대상자의 열 에너지가 온도센서로 이동하면서 측정 대상자의 온도 변화가 발생할 수 있다. 이러한 특징을 고려하여, 접촉식 센서의 부착위치에 대응하는 제1 영역에 대해서는 직접 센서에 의한 보정값을 이용하지 않고, 주변영역의 보정 결과에 대한 평균값을 이용하여 보정값을 추정할 수 있다.
열화상 보정 장치(200)는 접촉식 온도센서를 이용하여 측정된 대상자의 온도 데이터에 기초하여 열화상 데이터를 보정하는 과정에서, 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역에 대해 별도의 보정 방식을 적용함으로써, 접촉식 센서에 의해 발생할 수 있는 오차 변수를 최소화하여 데이터 신뢰도를 높일 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 접촉식 온도센서를 이용하여 열화상을 보정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 복부에 부착된 온도센서(310)를 이용하여 측정한 체온 측정 데이터에 기초하여 측정 대상자의 복부를 촬영한 열화상을 보정할 수 있다. 적외선 카메라로 촬영한 열화상(300)은 측정 대상자의 복부에 대한 온도 분포 상태를 온도 범위에 따른 패턴으로 나타내는데, 이러한 온도 분포 상태 데이터만으로는 미세한 온도 차이를 검출해내기 어렵다. 보다 정확한 온도 측정을 위해, 측정 대상자의 복부에 부착된 온도센서(310)로부터 측정된 체온 측정 데이터를 이용하여 열화상을 보정할 수 있다.
이를 위해, 측정 대상자의 복부에 대한 열화상(300)을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 복수 개의 영역 중 온도센서(310)가 부착된 위치에 대응하는 제1 영역(311)을 식별한다. 열화상의 복수 개의 영역 중 제1 영역(311)에 인접한 적어도 하나의 주변영역(312)의 온도 데이터는, 온도센서(310)에 의해 측정된 체온 데이터와 비교하여 보정될 수 있다. 다만, 측정 대상자에 접촉식 온도센서가(310) 부착된 위치에 대응하는 제1 영역(311)의 경우, 센서 부착부위의 온도 변화를 고려하여, 체온 측정 데이터를 이용하여 보정하지 않고, 앞서 보정된 주변영역(312)의 온도 데이터의 평균값을 구하여 해당 영역의 온도 데이터를 추정할 수 있다. 이는, 접촉식 온도센서를 이용하여 온도 데이터를 측정하는 과정에서 접촉 부위의 온도 변화로 인해 측정 결과가 부정확해지는 것을 방지하기 위한 것으로 이해될 수 있다. 이와 같이, 측정 대상자의 복부에 대한 온도 분포 상태를 나타내는 열화상에, 센서를 이용하여 직접 측정한 체온 측정 데이터를 반영함으로써, 보다 정확한 온도 측정 및 미세한 온도 차이 검출이 가능해져 내부 장기 상태 추정 결과에 대한 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 접촉식 온도센서(411)로부터 측정된 체온 측정 데이터를 기초로 열화상을 보정하는 과정에서, 센서가 부착되지 않은 위치에 대한 구체적 보정 방식을 설명하는 블록도이다.
센서가 부착되지 않은 위치에 대한 보정 방식은 2가지 방식으로 수행 가능하다. 먼저, 복수 개의 센서 보정값을 전부 평균하여 접촉상태에 따른 변수를 줄이는 방식이 있다. 이 경우, 전체 열화상을 하나의 값으로 오프셋 보정하는데, 아래 수학식 1을 이용하여 보정 가능하다.
Figure pat00001
여기서, t는 열화상 측정 온도, t'은 보정된 온도, x는 보정 값을 각각 의미한다. 또한, 이 과정에서 사용되는 개별 센서의 보정 값 평균은 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00002
여기서,
txy는 x, y 좌표의 열화상 온도 값이고, sx, sy는 센서 좌표를, m은 센서 위치로부터 주변위치까지의 거리를 나타낸다. 또한, n은 평균 취할 블록의 개수(크기)이고, t'sx,sy는 추정된 센서 위치의 열화상 온도를 의미한다. 이 때, 곡면이 영상에서 차지하는 비중이 적으므로, 곡면에서의 온도 측정 차이는 없다고 가정한다.
다른 하나는, 대상자에 부착된 복수 개의 센서들 중 센서로부터의 거리에 따라 가장 가까운 센서의 보정 값에 더 영향을 받도록 보정하는 방식이다. 도 4를 참조하면, 열화상으로부터 분할된 복수 개의 블록(410, 420, ...)마다 각기 다른 값을 이용하여 오프셋 보정할 수 있다. 이를 테면, 열화상에서 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 블록에 대해, 가장 가까운 위치에 있는 센서(411)로부터 획득한 체온 데이터 및 상기 블록의 열화상 온도 데이터(412)를 기초로 해당 블록의 오프셋 보정 값을 계산(413)하게 된다. 이 경우, 열화상을 블록별 위치에 따라 다른 값으로 오프셋 보정한 후, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 계산된 화면 전체의 보정값을 이용하여 열화상 온도 보정(430)할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일실시예에 따른 열화상 보정 과정 및 보정 전후 결과를 설명하는 도면으로, 도 5a는 열화상의 영역별 보정 과정을, 도 5b는 보정 전후 결과를 비교하여 설명하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 열화상(510)에서 센서 접촉부위에 대응하는 위치(511, 512, 513, 514)를 기준으로 상/하/좌/우 지점을 주변영역으로 정의할 수 있다. 상기 센서 접촉부위에 대응하는 위치(511, 512, 513, 514)에서의 센서 측정값을 획득하면, 해당 센서 부위를 중심으로 상/하/좌/우 지점의 주변영역에서 측정된 값들을 평균한 후, 각 영역별 센서 측정값과 주변영역 평균값 사이의 차이를 이용하여 표 1과 같이 보정 값을 산출할 수 있다.
Figure pat00003
이러한 작업을 여러 번 수행하면서 계산된 보정값들을 평균내어 열화상에 대한 최종 보정값을 산출할 수 있으며, 이로 인해 열화상 보정 과정이 보다 안정화되고 정확성이 향상된다.
도 5b에서는 열영상을 각 영역별 온도 데이터에 기초하여 보정하고, 보정 전과 보정 후의 측정 결과를 비교해볼 수 있다. 이 때, 측정 환경 온도를 일정하게(26℃) 유지시키고, 복부를 30분 동안 노출시킨 상태로 유지하여 온도가 안정상태가 된 이후에 4분 간격 반복 측정하여 보정 전과 후를 비교하였으며, 2명의 대상자에 대해 각각 5회씩 측정하였다. 바닥, 침대, 바지, 복부영역의 평균온도를 이용하여 측정 재현성과 편차를 계산해본 결과, 보정 전의 재현성(ICC)은 0.99839 이었고, 각 영역의 평균과 편차는 표 2와 같다.
Figure pat00004
또한, 보정 후의 재현성은 0.999566 이었으며, 각 영역의 평균과 편차는 표 3과 같다.
Figure pat00005
표 2의 보정 전 결과와 표 3의 보정 후 결과를 비교할 때, 보정 후의 재현성이 좋아지고 편차가 감소하여 보다 정확하게 온도를 측정할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 열화상 보정 방법을 도시하는 흐름도이다.
열화상 보정 장치는 적외선 카메라를 이용하여 측정 대상자의 온도 분포 상태를 촬영한 열화상 데이터를 접촉식 온도센서의 체온 측정 데이터에 기초하여 보정하는 수단으로, 측정 대상자의 복부 내부의 장기 상태 판단 과정에 대한 정확도를 높이는 방법을 제공한다.
단계 610에서는, 열화상 보정 장치의 획득부가 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도 분포 상태를 포함하는 열화상을 획득할 수 있다. 열화상은 상기 측정 대상자의 특정 신체부위(이를 테면, 복부나 팔/다리 등)에 대한 온도 분포 상태를 온도 범위에 따른 색상이나 패턴으로 나타낸 것으로, 관찰하고자 하는 대상에 대한 온도 분포 상태를 한눈에 파악하기에 용이하며, 열화상에서 주변 온도에 비해 현저하게 높은 것으로 나타나는 부위에 이상이 있는 것으로 확인할 수 있다.
단계 620에서는, 열화상 보정 장치의 측정부가 적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정할 수 있다. 접촉식 온도 센서의 경우, 적외선 카메라를 이용하여 획득한 열화상에 비해 정확한 데이터를 측정 가능하다는 장점이 있다.
단계 630에서는, 열화상 보정 장치의 보정부가 단계 620에서 측정된 체온 데이터에 기초하여 단계 610을 통해 획득한 열화상을 보정할 수 있다. 이 때, 상기 보정부는 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정 방식을 달리 적용할 수 있다.
단계 630에서, 상기 보정부는 상기 열화상을 복수 개의 영역으로 분할하고, 상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자의 신체 표면에 상기 접촉식 온도센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별한 후, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 추출된 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정한다. 이 과정에서, 상기 보정부는 상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서의 체온 데이터에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다. 이는, 여러 센서에 의해 계산되는 보정값들에 전부 평균을 취하여 접촉 상태에 따른 변수를 줄이는 것으로, 전체 열화상을 하나의 값으로 오프셋 보정하는 방식으로 수행될 수 있다. 다만, 일부 실시예에 따라, 단계 630에서 상기 보정부는 상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정할 수도 있다. 이 경우, 측정 대상자에 부착된 복수 개의 센서들 중 가장 가까운 위치에 부착된 센서에 의한 보정값에 더 영향을 받도록 보정하게 되며, 열화상의 각 영역별 위치에 따라 서로 다른 값으로 오프셋 보정하는 방식으로 수행된다.
또한, 단계 630에서 상기 보정부는 상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정할 수 있다. 접촉식 온도센서의 경우, 측정 대상자에 직접 열적으로 접촉시켜 열평형 상태에 도달한 후 온도를 측정하는 방식이어서, 측정 대상자의 열 에너지가 온도센서로 이동하면서 측정 대상자의 온도 변화가 발생할 수 있다. 이러한 특징을 고려하여, 접촉식 센서의 부착위치에 대응하는 제1 영역에 대해서는 직접 센서에 의한 보정값을 이용하지 않고, 주변영역의 보정 결과에 대한 평균값을 이용하여 보정값을 추정한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도분포 상태를 포함하는 열화상을 획득하는 획득부;
    적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여, 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 열화상을 보정하는 보정부
    를 포함하며,
    상기 보정부는, 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정하는 열화상 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자에 상기 접촉식 온도 센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별하고, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여, 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 장치.
  6. 적외선 카메라로부터 측정 대상자의 신체 온도분포 상태를 포함하는 열화상을 획득하는 단계;
    적어도 하나의 접촉식 온도센서를 이용하여, 상기 측정 대상자의 특정 부위에 대한 체온 데이터를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 체온 데이터에 기초하여 상기 열화상을 보정하는 단계
    를 포함하며,
    상기 열화상을 보정하는 단계는, 상기 접촉식 온도센서가 부착된 위치에 대응하는 열화상 영역과 상기 접촉식 온도센서가 부착되지 않은 위치에 대응하는 열화상 영역을 구분하여 보정하는 열화상 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열화상을 보정하는 단계는,
    상기 열화상으로부터 분할된 복수 개의 영역 중 상기 측정 대상자에 상기 접촉식 온도 센서가 부착된 제1 위치에 대응하는 제1 영역을 식별하고, 상기 복수 개의 영역 중 상기 제1 영역에 인접한 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 추출하며, 상기 체온 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변영역에 대한 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열화상을 보정하는 단계는,
    상기 보정된 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터에 대한 평균값에 기초하여 상기 제1 영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열화상을 보정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 접촉식 온도센서에 기초하여 계산된 적어도 하나의 보정값에 대한 평균값을 이용하여, 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 측정 대상자에 부착된 접촉식 온도센서로부터의 거리에 기초하여, 2차원 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 상기 적어도 하나의 주변영역의 온도 데이터를 보정하는 열화상 보정 방법.
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