KR20190118368A - Standard image information service method and service system for determining inflammatory skin diseases - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법 및 서비스 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 표준화된 영상 정보를 서비스하여 임상의사의 시진을 지원하며, 환자에게는 신속하고 신뢰성 있는 치료가 실행될 수 있도록 한 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법 및 서비스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a standard image information service method and service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease, and more particularly, to standardized image information for diagnosis of inflammatory skin disease such as atopic skin disease. The present invention relates to a standard imaging information service method and service system for diagnosing the severity of inflammatory skin disease, which supports and enables patients to carry out prompt and reliable treatment.
염증성 피부질환(炎症性皮膚疾患, inflammatory skin skin problem)이란 피부 상피(上皮, epithelium) 내에 일련의 염증 반응을 일으키는 다양한 자극 요인들로 인해 가려움(소양증), 부종, 홍반, 벗겨짐 등과 같은 염증반응이 동반된 피부질환을 말한다.Inflammatory skin skin problem is an inflammatory reaction such as itching, swelling, erythema, or peeling due to various stimulating factors that cause a series of inflammatory reactions in the epithelium of the skin. It refers to the accompanying skin disease.
이러한 염증성 피부질환에는 다양한 원인에 의한 알레르기성 피부염, 동물또는 곤충에 의해 물려서 발생된 교상, 피부 진균증, 여드름 등이 알려져 있다. 그 중에서도 알레르기성 피부염은 다양한 알레르기 원인 물질에 의해 발생되는 피부염을 통칭하는데, 아토피성 피부염, 접촉성 피부염, 두드러기, 식품 알레르기, 약품 알레르기 등이 있다.Such inflammatory skin diseases include allergic dermatitis caused by various causes, bites caused by animals or insects, skin fungus, acne and the like. Among them, allergic dermatitis collectively refers to dermatitis caused by various allergens, including atopic dermatitis, contact dermatitis, urticaria, food allergy, and drug allergy.
알레르기성 피부염 중에서도 아토피성 피부염은 식생활의 서구화, 주택환경, 스트레스의 증가, 산업발달에 따른 오염물질 증가 등의 원인으로 최근 급증하고 있어 심각한 문제가 되고 있다.Among allergic dermatitis, atopic dermatitis is a serious problem due to the recent increase in the westernization of the diet, housing environment, increased stress, and contaminants due to industrial development.
이러한 아토피성 피부염(atopic dermatitis)은 아토피 체질이 있는 사람에게 발생되는 가려움증이 강한 습진성 피부질환이며, 알레르기성 피부염의 일종인 아토피성 피부염은 소아습진의 80-90%가 이에 해당되며 최근 들어 성인에게도 많이 발생한다. 아토피성 피부염과 같은 염증성피부염 환자는 연 100만명으로 치료비만 1조원이 넘는 만성질환이다. 소아 100명당 13.5명, 성인 100명당 5명이 아토피를 경험하였으며 최근 5년간 아토피성 피부질환 진료 인원은연평균 104만명이다. 아토피성 피부염 환자 1인당 직/간적미용은 총 499만 2,000원으로 연간 유병율 10% 기준, 사회적 비용 5조 8천억(Ann Dermtol 2015)이 발생한다.This atopic dermatitis is an itchy eczema caused by people with atopic dermatitis, and atopic dermatitis, a type of allergic dermatitis, corresponds to 80-90% of pediatric eczema. It also happens a lot. Inflammatory dermatitis, such as atopic dermatitis, is a chronic disease of more than 1 trillion won per year. Atopic dermatitis was observed in 13.5 children per 100 children and 5 adults per 100 years. The average number of patients treated for atopic dermatitis in the past 5 years is 1.44 million. Direct / hepatic beauty per person with atopic dermatitis totals 4,992,000 won, resulting in an annual prevalence rate of 10% and social expenses of 5.8 trillion (Ann Dermtol 2015).
아토피성 피부질환에 대한 중증도 판단은 임상의사의 시진에 의해서 결정되고 있으며, 중증도 판독 결과와 환자 환부에 대한 사진 촬영 데이터를 그 근거로 남겨 후속 대응을 진행한다.The severity of atopic dermatitis is determined by the clinician's examination, and the follow-up is based on the severity readings and the photographic data of the patient's lesion.
그러나, 이러한 아토피성 피부질환에 대한 중증도 판단에 있어 시진의 결과는 임상의사마다 다르고, 동일한 임상의사가 시진을 하더라도 컨디션과 같은 외부 환경에 의해서 그 결과가 달라질 수 있는 문제점이 있었다.However, in determining the severity of the atopic dermatological disease, the results of the examination differ from clinician, and even if the same clinician performs the examination, the results may vary depending on the external environment such as physical condition.
다시 말해, 현재 아토피성 피부질환은 전적으로 육안적 소견으로 진단되고 있어, 임상의사에 의한 주관이 개입되므로 객관성이 부족하며, 특히 아토피성 피부질환 중에서도 치료법을 결정하는 피진(皮疹)의 중증도를 판단하는 것은 어려운 과제로 되어 있다.In other words, atopic dermatitis is currently diagnosed entirely with gross findings, and subjectivity by the clinician is involved, which leads to lack of objectivity. In particular, atopic dermatitis is used to determine the severity of pidgin that determines treatment. It is a difficult task.
이러한 문제점의 근본적인 이유는 일반적인 내과 진료에 따르는 영상의학과를 통한 영상 촬영과 분석이라는 단계가 피부과에는 존재하지 않기 때문이다. 따라서, 피부과에서 염증성 피부염에 대한 체계적인 중증도 측정을 위해서는 영상의학에서 확립 중인 표준화된 영상촬영을 제공할 수 있는 장치에 대한 연구가 절실한 실정이다.The fundamental reason for this problem is that there is no stage in dermatology, imaging and analysis through radiology, which is a general medical practice. Therefore, in order to systematically measure the severity of inflammatory dermatitis in dermatology, there is an urgent need for a device capable of providing standardized imaging, which is being established in radiology.
본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영상진단 영역을 피부과 분야에 새롭게 도입하여 피부질환에 대한 객관적인 연구와 진단 환경을 향상시킬 수 있도록 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법 및 서비스 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, a standard image for the severity of inflammatory skin disease to improve the objective research and diagnostic environment for skin diseases by introducing a new image diagnosis area in the dermatology field An information service method and service system are provided.
본 발명의 다른 목적은, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 효율적인 영상 촬영 여건을 구축하고, 표준화된 영상 데이터로 가공하여 제공할 수 있도록 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법 및 서비스 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to establish an efficient imaging condition for the diagnosis of inflammatory skin diseases, such as atopic skin disease, standard image information service for diagnosing the severity of inflammatory skin disease to be processed and provided as standardized image data The present invention provides a method and a service system.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 환자의 병변 환부를 촬영하여 촬영 이미지를 취득하는 촬영 이미지 취득 단계; 상기 취득된 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 가공 처리 단계; 및, 상기 가공 처리된 표준화된 정보를 등록된 각 병원으로 전송하는 정보 전송 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a photographed image acquisition step of acquiring a photographed image by photographing the lesion lesion of the patient; A processing step for processing the received captured image into standardized information for diagnosing a lesion; And an information transmitting step of transmitting the processed standardized information to each registered hospital.
또한, 상기 촬영 이미지 취득 단계는, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암과, 상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단과, 상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛과, 상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛, 상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부를 포함하는 병변촬영 장치에 의해 촬영 이미지를 취득한다.The photographing image acquiring step may include a base plate, a main frame erected on an upper surface of the base plate, a photographing unit support arm installed at right angles to the main frame, and a photographing on the main frame. A support arm driving means configured to drive the unit support arm in a liftable manner; a plurality of photographing units provided on the photographing unit support arm; and provided on one side of the main frame to display a predetermined screen under the control of the following controller. And a photographing image obtained by the lesion photographing apparatus including a display unit and a control unit provided in the main frame to control the operation of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit.
더하여, 상기 서포트암 구동수단은 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고, 상기 촬영유닛 서포트 암은 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임과, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단과, 상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과, 상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과, 상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함하고, 상기 접철 수단은 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성된다.In addition, the support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to linearly move the moving frame, the photographing unit support arm A moving frame interlocked with the support arm driving means and extending to both sides with respect to the main frame, a shooting unit mounting frame coupled to both ends of the moving frame, and the shooting unit mounting frame with respect to the moving frame. A folding means configured to be foldably coupled, a moving guide slot formed in the longitudinal direction of the photographing unit installation frame, a moving block moved along the moving guide slot and installed with the shooting unit, the main frame or the The photographing unit is provided on the support arm. And a driving motor for receiving a negative control signal and rotating the drive motor, and a driving force transmitting member for converting the rotational driving force of the driving motor into a linear moving driving force and transmitting the rotational driving force to the moving block. The photographing unit installation frame is rotatably coupled to the shaft, and the shaft is configured to be connected to a drive motor that rotates forward and backward and receives the control signal of the controller.
또한, 상기 가공 처리 단계는, 상기 촬영 단계에서 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 제공받아 상기 촬영 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징정보 산출 단계; 상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 관심영역을 검출 하는 관심영역 검출 단계; 상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 촬영 이미지로부터 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성 단계; 및, 상기 진단정보 생성 단계에서 생성된 정보를 서버에 저장하는 저장 단계;를 포함한다.The processing step may include: a feature information calculating step of receiving a captured image of a diagnosis target lesion in the photographing step and calculating feature information for determining a region of interest in the captured image; A region of interest detection step of detecting the region of interest in the photographed image by using the calculated feature information; Information of diagnosing a target lesion from the photographed image using a first neural network using the detected ROI as an input and outputting at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. Generating diagnostic information; And a storing step of storing the information generated in the diagnosis information generating step in a server.
더하여, 상기 특징정보 산출 단계는, 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하는 단계, 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 생성하는 단계, 및 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 단계를 포함하여, 상기 생성된 격자셀 및 바운더리 셀을 이용하거나, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하고, 상기 관심영역 검출 단계는, 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하고, 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 관심영역을 검출하도록 이루어지며, 상기 진단정보 생성 단계는, 상기 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하고, 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 제1 신경망을 학습하여, 상기 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단한 정보를 생성하도록 이루어진다.In addition, the feature information calculating step, resizing the image to a predetermined size, dividing the resized image to generate a grid cell of a predetermined size, having a center inside the generated grid cell, Generating a plurality of boundary cells representing the probability of the lesion being included, including at least a portion of an image of the target lesion photographed, and receiving the captured image as an input, the coordinates of the center of the boundary cell or the boundary cells in the boundary cell; Calculating a center coordinate of each of the generated boundary cells and a probability of the lesion present in the boundary cell by using a second neural network outputting a probability of existence of the lesion. Grid cells and boundary cells are used, or the probability and the center coordinates are calculated The feature information is calculated using a boundary cell, and the ROI detecting step includes: whether or not the probability that the lesion is present in the boundary cell is greater than or equal to a predetermined threshold value among boundary cells including the captured image of the lesion. In consideration of this, a portion of a boundary cell including the overlapped image of the lesion is removed, and the region of interest is detected by using the removed boundary cell. The plurality of detected photographed images are classified by one or more lesions according to preset criteria, the severity of the lesions included in the classified photographed images is labeled, and some of the photographed images labeled with the severity are included in the training data, Set the rest of the data as verification data, The first neural network is trained on the basis of data and verification data, and the information for diagnosing the lesion in the photographed image is generated using the trained first neural network.
또한, 상기 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지며, 상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어진다.The first neural network may include at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer And pre-learned by determining weights of connection strengths between neurons within the pulley connected layer, and the arrangement structure and the number of placement of the convolutional layer and the pulley connected layer are different depending on the type of the lesion to be diagnosed. The second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolutional operation and one end of the convolutional layer, and has a probability that there is a center coordinate of the boundary cell and the lesion in the boundary cell. Calculate Includes at least one pulley connected layer, and pre-learns by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell. And a residual block including a path connecting adjacent convolution layers and a residual path crossing at least one of the adjacent convolution layers to be connected to another convolution layer, wherein the residual block receives an input of the residual block. Reference is made to the input of another adjacent residual block.
이와 함께, 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템으로서, 환자의 병변 환부를 촬영하여 촬영 이미지를 취득하는 병변 촬영 장치부; 상기 병변 촬영 장치부에서 취득된 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 이미지 가공 처리부; 상기 가공 처리부에서 가공 처리된 표준화된 정보를 저장하고 하기의 수요처 서버부로 전송하기 위한 저장 서버부; 및, 상기 저장 서버부와 연계되도록 등록되며, 수요처인 각 병원에 마련되어 상기 저장 서버부로부터 표준화된 정보를 제공받는 수요처 서버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease, comprising: a lesion photographing apparatus unit for capturing a lesion lesion of a patient and acquiring a captured image; An image processing processor configured to receive the captured image acquired by the lesion imaging apparatus and process the processed image into standardized information for diagnosing the lesion; A storage server unit for storing standardized information processed by the processing unit and transmitting the processed standardized information to a demand destination server unit; And a demand destination server unit registered to be associated with the storage server unit and provided to each hospital as a demand destination to receive standardized information from the storage server unit.
또한, 상기 병변 촬영 장치부는, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암; 상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단; 상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛; 상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부;를 포함한다.In addition, the lesion imaging device unit, the base plate; A main frame installed to stand on an upper surface of the base plate; A photographing unit support arm installed to be perpendicular to the main frame in a lateral direction; Support arm driving means configured to drive the photographing unit support arm in a liftable manner on the main frame; A plurality of photographing units installed on the photographing unit support arms; A display unit provided at one side of the main frame to display a predetermined screen under control of a controller; And a control unit provided in the main frame to control operations of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit.
더하여, 상기 서포트암 구동수단은 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고, 상기 촬영유닛 서포트 암은 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임과, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단과, 상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과, 상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과, 상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함하고, 상기 접철 수단은 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성되며, 상기 제어부는 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부와, 상기 촬영유닛의 촬영을 제어하는 촬영 제어부, 및 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부를 포함한다.In addition, the support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to linearly move the moving frame, the photographing unit support arm A moving frame interlocked with the support arm driving means and extending to both sides with respect to the main frame, a shooting unit mounting frame coupled to both ends of the moving frame, and the shooting unit mounting frame with respect to the moving frame. A folding means configured to be foldably coupled, a moving guide slot formed in the longitudinal direction of the photographing unit installation frame, a moving block moved along the moving guide slot and installed with the shooting unit, the main frame or the The photographing unit is provided on the support arm. And a driving motor for receiving a negative control signal and rotating the drive motor, and a driving force transmitting member for converting the rotational driving force of the driving motor into a linear moving driving force and transmitting the rotational driving force to the moving block. The photographing unit installation frame is rotatably coupled to the shaft, and the shaft is configured to be connected to a drive motor that is rotated forward and backward and rotated by receiving a control signal of the controller, and the controller controls the support arm driving means to photograph. And a support arm driving control unit for raising and lowering a unit support arm, a shooting control unit for controlling the shooting of the shooting unit, and a display control unit for displaying and guiding a shooting environment for shooting according to control logic of a preset setting condition. .
또한, 상기 이미지 가공 처리부는, 상기 병변 촬영 장치부에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력 받아 상기 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징 정보 산출부와, 상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 이미지에서 상기 관심영역을 검출하는 관심영역 검출부, 및 상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 상기 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 상기 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성부를 포함하고, 상기 특징 정보 산출부는 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하는 전처리부, 및 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 격자셀에 종속되는 상기 바운더리 셀을 생성하고, 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 계산부를 포함하고, 상기 특징 정보 산출부는 전처리된 상기 이미지 및 상기 확률과 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출한다.The image processing unit may include a feature information calculation unit configured to receive a captured image of a lesion to be diagnosed by the lesion imaging unit and calculate feature information for determining a region of interest in the image; A region of interest detection unit for detecting the region of interest in the image using information, and the detected region of interest as an input, and outputting at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion; And a diagnostic information generator for generating information for diagnosing the target lesion from the input image using a neural network, wherein the feature information calculator resizes the image to a predefined size, and resizes the resized image. A preprocessing unit for generating a grid cell having a predetermined size by dividing a by The boundary cell dependent on the grid cell is generated by using a second neural network that takes a photographed image as an input and outputs a center coordinate of the boundary cell or a probability that the lesion exists in the boundary cell. And a calculation unit configured to calculate a center coordinate of each generated boundary cell and a probability that the lesion exists in the boundary cell, wherein the feature information calculator includes a preprocessed image and a boundary cell from which the probability and the center coordinate are calculated. To calculate the feature information.
더하여, 상기 관심영역은 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고, 상기 특징 정보는 상기 이미지에서 상기 관심영역의 중심 좌표를 포함하고, 상기 특징정보 산출부는 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출한다.In addition, the ROI includes at least a part of an image corresponding to the lesion in the photographed image of the lesion, and the feature information includes a center coordinate of the ROI in the image, and the feature information calculator The feature information is calculated using a plurality of boundary cells having a center inside the generated grid cell and including at least a portion of an image in which the target lesion is photographed and indicating a probability of the lesion being present.
또한, 상기 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지며, 상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어진다.The first neural network may include at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer And pre-learned by determining weights of connection strengths between neurons within the pulley connected layer, and the arrangement structure and the number of placement of the convolutional layer and the pulley connected layer are different depending on the type of the lesion to be diagnosed. The second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolutional operation and one end of the convolutional layer, and has a probability that there is a center coordinate of the boundary cell and the lesion in the boundary cell. Calculate Includes at least one pulley connected layer, and pre-learns by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell. And a residual block including a path connecting adjacent convolution layers and a residual path crossing at least one of the adjacent convolution layers to be connected to another convolution layer, wherein the residual block receives an input of the residual block. Reference is made to the input of another adjacent residual block.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법 및 서비스 시스템은, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 표준화된 영상 데이터를 제공할 수 있어 임상의사의 시진을 지원하며, 환자에게는 정확하고 신뢰성 있는 치료가 수반될 수 있도록 하는 효과가 있다.As is clear from the above description, the standard image information service method and service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease of the present invention can provide standardized image data for diagnosis of inflammatory skin disease such as atopic skin disease. It supports physicians' visits and has the effect of ensuring that patients have accurate and reliable treatment.
또한, 본 발명에 의하면, 연간 100만명 이상의 환자가 1조원 이상의 치료비를 지출하는 아토피 피부염 진단기기의 시장을 선점할 수 있고, 나아가 세계 시장에서의 기술적 우위를 확보하여 의료분야에서의 국가경쟁력 제고에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.In addition, according to the present invention, it is possible to preoccupy the market of atopic dermatitis diagnostic equipment, in which more than 1 million patients spend 1 trillion won or more annually, and furthermore, to secure a technological advantage in the global market, thereby improving national competitiveness in the medical field. It is a very useful invention that can contribute greatly.
도 1은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법을 나타낸 플로차트.
도 2는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 과정에서 병변 촬영 이미지를 표준화된 정보로 가공 처리하는 과정을 나타낸 플로차트.
도 3은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 구성하는 촬영유닛 서포트암이 접혀진 상태를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 구성하는 제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타낸 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부에서 데이터 처리 과정을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 계산부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부가 컨벌루션 신경망을 이용하여 생성한 격자셀과 바운더리 셀을 나타낸 도면.
도 13은 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도,
도 14는 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도,
도 15는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 진단정보 생성부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타내는 도면. 1 is a flowchart illustrating a standard image information service method for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a process of processing the lesion image taken in the standardized image information service process for the diagnosis of inflammatory skin disease severity according to the present invention.
Figure 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the standard image information service system for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing an embodiment of the lesion imaging device unit constituting a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
5 is a front view showing an embodiment of a lesion photographing apparatus unit constituting a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention;
Figure 6 is a side view showing an embodiment of a lesion photographing device unit constituting a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 7 is a side view showing a folded state of the imaging unit support arm constituting an embodiment of the lesion imaging apparatus unit constituting a standard image information service system for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention.
Figure 8 is a block diagram showing the configuration of a control unit constituting an embodiment of the lesion imaging apparatus unit constituting a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 9 is a block diagram schematically showing a block diagram of the configuration of the image processing unit constituting the standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
10 is a diagram illustrating a data processing process in an image processing processor constituting a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
11 is a view showing the structure of the convolutional neural network used by the calculation unit of the image processing unit constituting the standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention;
12 is a view showing a grid cell and a boundary cell generated by the image processing unit using a convolutional neural network, which constitutes a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
Figure 13 is an illustration of the image taken by lesion, severity of atopic dermatitis,
14 is an exemplary view of the image taken by lesion, severity of atopic dermatitis,
15 is a view showing the structure of a convolutional neural network used by the diagnostic information generation unit of the image processing unit constituting the standard image information service system for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.First of all, in adding reference numerals to the components of the drawings, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법을 나타낸 플로차트이고, 도 2는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 과정에서 병변 촬영 이미지를 표준화된 정보로 가공 처리하는 과정을 나타낸 플로차트이다.1 is a flowchart showing a standard image information service method for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, and FIG. 2 is a lesion photographed image in a standard image information service process for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention. This is a flow chart showing the process of processing to standardized information.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법은, 환자의 병변 환부를 촬영하여 촬영 이미지를 취득하는 촬영 이미지 취득 단계(S100); 상기 촬영 이미지 취득 단계(S100)에서 취득되는 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 가공 처리 단계(S200); 및 상기 가공 처리 단계(S200)에서 가공 처리된 표준화된 정보를 등록된 각 병원으로 전송하는 정보 전송 단계(S300);를 포함한다.As shown in Figures 1 and 2, the standard image information service method for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention, the photographed image acquisition step of capturing the lesion lesion of the patient to obtain a photographed image (S100); A processing step (S200) of receiving the captured image acquired in the captured image obtaining step (S100) and processing the processed image into standardized information for diagnosing a lesion; And an information transmission step (S300) of transmitting the standardized information processed in the processing step (S200) to each registered hospital.
상기 촬영 이미지 취득 단계(S100)는 환부의 병변을 매크로 촬영이 가능한 카메라를 채용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 촬영 이미지 취득 단계(S100)는 후술하는 병변 촬영 장치부를 통해 취득할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.The photographing image acquiring step S100 may employ a camera capable of macro photographing lesions of the affected part. Preferably, the photographing image acquisition step S100 may be acquired through a lesion photographing apparatus unit described later. This will be described in detail below.
다음으로, 상기 가공 처리 단계(S200)는 상기 촬영 단계(S100)에서 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 제공받아 상기 촬영 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징정보 산출 단계(S210); 상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 관심영역을 검출 하는 관심영역 검출 단계(S220); 상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 촬영 이미지(입력 이미지)로부터 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성 단계(S230); 및 상기 진단정보 생성 단계(S230)에서 생성된 정보를 서버에 저장하는 저장 단계(S230)를 포함한다.Next, the processing step (S200) is a feature information calculation step of calculating the feature information for determining a region of interest in the photographed image by receiving a photographed image of the diagnosis target lesion in the photographing step (S100) (S210) ); A region of interest detection step (S220) of detecting the region of interest in the photographed image by using the calculated feature information; A target lesion from the photographed image (input image) by using the first neural network that uses the detected ROI as an input and outputs at least one numerical value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. Diagnostic information generating step (S230) of generating the diagnostic information; And a storage step (S230) of storing the information generated in the diagnosis information generation step (S230) in a server.
상기 특징정보 산출 단계(S210)에서 상기 관심영역은 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고, 상기 특징 정보는 상기 이미지에서 상기 관심영역의 중심 좌표를 포함하도록 이루어진다.In the feature information calculating step (S210), the ROI includes at least a part of an image corresponding to the lesion in the photographed image of the lesion, and the feature information includes a center coordinate of the ROI in the image. Is done.
구체적으로, 상기 특징정보 산출 단계(S210)는, 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하고, 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 생성하여 상기 생성된 격자셀 및 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어진다.In detail, the feature information calculating step (S210) may resize the image to a predetermined size, divide the resized image to generate a grid cell having a predetermined size, and center the inside of the generated grid cell. And generate a plurality of boundary cells including at least a portion of an image of the target lesion photographed to represent the existence of the lesion, and calculate the feature information using the generated grid cells and boundary cells.
또한, 상기 특징정보 산출 단계(S210)는 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하여, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어질 수 있다.In addition, the feature information calculating step (S210) uses the second neural network as an input of the photographed image and outputs a center coordinate of the boundary cell or a probability that the lesion is present in the boundary cell. By calculating the center coordinates of each of the generated boundary cells and the probability that the lesion is present in the boundary cells, it is possible to calculate the feature information using the probability and the boundary cells calculated from the center coordinates.
여기서, 상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되는 것으로 이루어진다.Here, the second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolutional operation and one end of the convolutional layer to calculate a center coordinate of the boundary cell and a probability that the lesion exists in the boundary cell. It includes at least one pulley connected layer, and is pre-learned by determining the weight of the connection strength between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data for the predetermined boundary cell It consists of
또한, 상기 제2 신경망은 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 할 수 있다.The second neural network may further include a residual block provided with a path connecting adjacent convolution layers and a residual path crossing at least one or more adjacent convolution layers and connected to another convolution layer, wherein the residual block includes the residual block. The input of the dual block can be referred to as the input of another adjacent residual block.
계속해서, 상기 관심영역 검출 단계(S220)는 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하고, 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 관심영역을 검출하도록 이루어진다.Subsequently, in the detection of the ROI (S220), the lesion is photographed in consideration of whether the probability of the lesion being present in the boundary cell among the boundary cells including the image of the lesion being overlapped is greater than or equal to a preset threshold. A portion of the boundary cell including the overlapped image may be removed, and the region of interest may be detected using the remaining boundary cell.
다음으로, 상기 진단정보 생성 단계(S230)는, 상기 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하고, 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 제1 신경망을 학습하며, 상기 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단한 정보를 생성하도록 이루어진다.Next, in the generating of the diagnostic information (S230), the plurality of captured images from which the ROI is detected are classified by one or more lesions according to preset criteria, and the severity of the lesions included in the classified captured images is labeled. And setting some of the plurality of photographed images labeled with the severity as learning data and the other as verification data, learning the first neural network based on the learning data and verification data, and learning the first The neural network is used to generate information for diagnosing the lesion in the photographed image.
여기서, 진단한 정보는 병변과 중증도 및 이미지를 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the diagnosed information may include a lesion, severity, and an image.
또한, 진단정보 생성 단계(S230)에서 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되는 것으로 이루어진다.In operation S230, the first neural network may be connected to at least one convolutional layer extracting a convolutional feature through a convolution operation and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion. It includes, and is learned in advance by determining the weight on the connection strength between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer, the arrangement structure and the number of arrangement of the convolutional layer and the pulley connected layer is to be diagnosed It is made of differently provided according to the type of lesion.
다음으로, 상기 가공 처리 단계(S200)에서 가공 처리된 표준화된 정보를 전송하는 정보 전송 단계(S300)는 상기 생성된 진단정보를 저장하는 저장 서버로부터 그 저장 서버와 연계되도록 등록된 각 수요처(병원)의 수요처 서버로 진단정보를 유무선 통신을 통해 전송하게 된다.Next, the information transmission step (S300) of transmitting the standardized information processed in the processing step (S200) is each of the demand destination (hospital) registered to be associated with the storage server from the storage server for storing the generated diagnostic information The diagnostics information is transmitted to wires and wireless communication to the demand server.
한편, 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타낸 블록도이다.Meanwhile, a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention will be described with reference to FIG. 3. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of a standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템은, 도 3에 나타낸 바와 같이 크게 환자의 병변 환부를 촬영하여 촬영 이미지를 취득하는 병변 촬영 장치부(A); 상기 병변 촬영 장치부(A)에서 취득된 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 이미지 가공 처리부(B); 상기 가공 처리부(B)에서 가공 처리된 표준화된 정보를 저장하고 하기의 수요처 서버부(D)로 전송하기 위한 저장 서버부(C); 및 상기 저장 서버부(C)와 연계되도록 등록되며, 수요처인 각 병원에 마련되어 상기 저장 서버부(C)로부터 표준화된 정보를 제공받는 수요처 서버부(D);를 포함한다.Standard image information service system for diagnosing the severity of inflammatory skin disease according to the present invention, as shown in Figure 3, the lesion imaging device unit (A) for capturing the lesion lesion of the patient to obtain a photographed image; An image processing unit (B) for receiving the captured image acquired by the lesion imaging unit (A) and processing the image into standardized information for diagnosing the lesion; A storage server unit (C) for storing the standardized information processed by the processing unit (B) and transmitting the standardized information to the demand destination server unit (D) below; And a demand destination server unit (D) registered to be associated with the storage server unit (C) and provided to each hospital as a demand destination to receive standardized information from the storage server unit (C).
상기 병변 촬영 장치부(A)에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 나타낸 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 구성하는 촬영유닛 서포트암이 접혀진 상태를 나타낸 측면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 병변 촬영 장치부의 일 실시 형태를 구성하는 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.The lesion imaging apparatus unit A will be described with reference to FIGS. 4 to 7. Figure 4 is a perspective view showing an embodiment of the lesion imaging device portion constituting a standard image information service system for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, Figure 5 is a standard image for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention FIG. 6 is a front view showing an embodiment of the lesion imaging apparatus unit constituting the information service system, and FIG. 6 is a side view illustrating an embodiment of the lesion imaging apparatus unit constituting the standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention. 7 is a side view showing a folded state of the imaging unit support arm constituting an embodiment of the lesion imaging apparatus unit constituting a standard image information service system for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, Figure 8 Standardized image for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the invention Beam Services is a block diagram showing a configuration of a control unit which constitutes one embodiment lesions up device unit in this system.
상기 병변 촬영 장치부(A)는 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 소정 크기의 베이스 플레이트(100); 상기 베이스 플레이트(100)의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임(200); 상기 메인 프레임(200)에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암(300); 상기 촬영유닛 서포트 암(300)을 메인 프레임(200)에서 상하 이동가능하게 작동시키는 서포트암 구동수단; 상기 촬영유닛 서포트 암(300)에 설치되는 복수의 촬영유닛(400); 상기 메인 프레임(100)의 전면 일측에 구비되는 디스플레이 유닛(500); 및 상기 메인 프레임(100)에 구비되어 상기 서포트암 구동수단 및 촬영유닛(400) 그리고 디스플레이 유닛(500)의 작동을 제어하기 위한 제어부(600)를 포함한다.The lesion photographing unit A includes a
상기 베이스 플레이트(100)는 메인 프레임(200)을 지지 고정시킬 수 있는 형상 또는 형태라면 특별히 한정되는 것은 아니다.The
바람직하게, 상기 베이스 플레이트(100)의 하면에는 표준영상 데이터 취득용 촬영장치의 이동성을 확보하기 위하여 구름 바퀴가 구성될 수 있고, 설치 위치에서의 고정을 위하여 표준영상 데이터 취득용 촬영장치의 이동 시에는 접혀 있는 상태또는 인입되어 있는 상태에서 설치 위치에서 접힌상태를 해제하거나 인출되도록 하여 고정시킬 수 있는 고정 부재를 더 포함할 수 있다.Preferably, the lower surface of the
계속해서, 상기 메인 프레임(200)은 베이스 플레이트(100)에 소정 길이 기립하여 설치되고, 다른 구성요소들이 수용되거나 슬라이딩 가능하게 결합되는 하우징형 프레임으로 구성될 수 있다.Subsequently, the
다음으로, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)은 후술하는 서포트암 구동수단에 결합되고 메인 프레임(200)에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임(310)과, 상기 이동 프레임(310)의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임(320), 및 상기 촬영유닛 설치 프레임(320)이 이동 프레임(310)에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단을 포함한다.Next, the photographing
상기 접철 수단은 상기 촬영유닛 설치 프레임(320)이 이동 프레임(310)에 대하여 수동 조작으로 접혀지고 펼쳐지거나 모터 등의 구동으로 자동으로 접혀지고 펼쳐질 수 있게 구성되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.The folding means is not particularly limited as long as the photographing
예를 들면, 상기 접철 수단은 이동 프레임(310))의 단부에 촬영유닛 설치 프레임(320)이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기한 제어부(600)의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자 명령 또는 소정의 제어 로직(예를 들면, 촬영 스타트 및 종료 시)에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.For example, the folding means is rotatably coupled to the recording
또한, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)의 설치 프레임(320)에는 촬영 유닛(400)을 그의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있는 촬영유닛 이동수단이 더 형성된다.In addition, the
구체적으로, 상기 촬영유닛 이동수단은 설치 프레임(320)의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯(321)과, 상기 이동 가이드 슬롯(331)을 따라 이동되며 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록, 및 상기 이동 블록을 구동시키는 설치프레임 구동수단을 포함한다.Specifically, the photographing unit moving means is a
상기 설치프레임 구동수단은 상기 메인 프레임(200) 또는 촬영유닛 서프트 암(300)에 구비되며 상기 제어부(600)의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함한다. 상기 구동력 전달부재는 랙기어 구동 방식 또는 풀리 연동 구동 방식의 것으로 채용될 수 있다.The installation frame driving means is provided in the
상기 구동 모터의 제어는 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자 명령 또는 소정의 제어 로직에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.The control of the driving motor may be automatically performed based on a manager command or a predetermined control logic input through a control panel constituting the
물론, 상기 설치프레임 구동수단을 생략하고 이동 블록을 수동으로 이동시킨 후 고정시킬 수 있는 구성을 채용할 수 있지만, 좌우 촬영유닛에서의 정확하고 신뢰성 있는 촬영을 위해서는 자동 이동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.Of course, it is possible to employ a configuration that can omit the installation frame driving means and manually move the moving block and then fix it, but it is preferably configured to be automatically moved for accurate and reliable shooting in the left and right photographing unit. Do.
다음으로, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)을 메인 프레임(200)에서 상하 이동가능하게 작동시키는 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임(310)에 구성되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임(200)에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함한다. 여기서 리니어 모터의 구성은 공지의 것을 채용할 수 있으므로, 본 발명의 명확화 및 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Next, the support arm driving means for operating the recording
또한, 상기 촬영유닛 서포트 암(300)에 설치되는 복수의 촬영유닛(400)은 매크로 촬영이 가능한 카메라를 채용할 수 있다.In addition, the plurality of photographing
이러한 촬영유닛(400)은 상기 제어부(600)를 구성하는 제어반을 통해 입력되는 관리자(운용자) 명령 또는 소정의 제어 로직에 기초하여 자동으로 동작하도록 이루어질 수 있다.The photographing
계속해서, 상기 디스플레이 유닛(500)은 환자로 하여금 촬영을 위하여 취해야할 자세 및 촬영하고 있는 촬영 상황 등, 예를 들면 촬영 시 관리자의 음성으로 안내할 수 있지만, 디스플레이 유닛(500)에서 인체의 형상을 통해 어떠한 자세를 취해야 하는지, 촬영유닛(400)이 현재 어떠한 위치에서 무엇을 촬영하고 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있게 이루어질 수 있다.Subsequently, the
다음으로, 상기 제어부(600)는 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암(300)을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부(610)와, 상기 촬영유닛(400)의 촬영을 제어하는 촬영 제어부(620), 및 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경(촬영될 자세와 부위 등)을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부(630)를 포함한다.Next, the
상기 서포트암 구동 제어부(610)와 촬영 제어부(620)는 이격된 관리자 제어반에서 관리자의 제어에 의해 제어되고, 상기 디스플레이부 제어부(630)는 관리자의 선택 조작을 미리 설정된 프로그램에 따라 디스플레이 환경으로 나타내도록 이루어진다.The support arm driving
여기서, 상기 제어부(600)는 후술하는 이미지 가공 처리부(B)와 일체로 이루어질 수 있다. 또한, 하기의 이미지 가공 처리부(B)는 저장 서버부(C)와 일체로 이루어질 수 있다.Here, the
다음으로, 상기 이미지 가공 처리부(B)에 대하여 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 10은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부에서 데이터 처리 과정을 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 계산부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타낸 도면이다.Next, the image processing unit B will be described with reference to FIGS. 9 to 11. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of an image processing unit constituting a standard image information service system for diagnosing inflammatory skin disease severity according to the present invention, Figure 10 is a diagnosis of inflammatory skin disease severity according to the present invention FIG. 11 is a diagram illustrating a data processing process in an image processing unit configuring a standard video information service system for a system. 11 is a view showing the structure of a convolutional neural network used by the calculation unit of the image processing unit constituting the standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease according to the present invention.
상기 이미지 가공 처리부(B)는, 상기 병변 촬영 장치부(A)에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력 받아 상기 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징 정보 산출부(710), 상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 이미지에서 상기 관심영역을 검출하는 관심영역 검출부(720), 및 상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 상기 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 상기 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성부(730)를 포함한다.The image processing unit (B) receives a captured image of a lesion to be diagnosed by the lesion imaging unit (A), and calculates feature information for determining feature information for determining a region of interest in the image (710). ), The
상기 특징 정보 산출부(710)에서 상기 관심영역은 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고, 상기 특징 정보는 상기 이미지에서 상기 관심영역의 중심 좌표를 포함한다.In the feature
상기 특징 정보 산출부(710)는 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하는 전처리부(711)를 포함하여 상기 전처리된 상기 이미지를 이용하여 상기 특징 정보를 산출하게 된다.The
구체적으로, 상기 전처리부(711)는 병변이 포함된 관심영역을 추출하기 위한 특징 정보를 산출하기 위하여, 병변이 촬영된 촬영 이미지의 크기를 제2 신경망에 필요한 크기로 리사이징할 수 있다. 또한, 상기 전처리부는 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 격자셀을 생성할 수 있고, 일 실시 예로 7*7 과 같이 총 49개의 격자셀을 생성할 수 있다.In detail, the
또한, 상기 특징 정보 산출부(710)에서 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타낸 복수개의 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어질 수 있다.In addition, the
또한, 상기 특징 정보 산출부(710)는 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 격자셀에 종속되는 상기 바운더리 셀을 생성하고, 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 계산부(712)를 더 포함하고, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어질 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되는 것으로 이루어진다.Here, the first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer And pre-learned by determining weights of connection strengths between neurons within the pulley connected layer, and the arrangement structure and the number of placement of the convolutional layer and the pulley connected layer are different depending on the type of the lesion to be diagnosed. It consists of being prepared.
또한, 상기 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되는 것으로 이루어진다.In addition, the second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolutional operation and one end of the convolutional layer to calculate a center coordinate of the boundary cell and a probability of existence of the lesion in the boundary cell. It includes at least one pulley connected layer, and is pre-learned by determining the weight of the connection strength between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data for the predetermined boundary cell It consists of
또한, 상기 제2 신경망은 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 할 수 있다.The second neural network may further include a residual block provided with a path connecting adjacent convolution layers and a residual path crossing at least one or more adjacent convolution layers and connected to another convolution layer, wherein the residual block includes the residual block. The input of the dual block can be referred to as the input of another adjacent residual block.
이러한 제1 및 제2 신경망은 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지에서 관심영역을 설정하기 위한 특징 정보를 산출하기 위하여 신경망에 기반한 이미지 인식 알고리즘을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 특징 정보 산출부(710)가 이용하는 이미지 인식 알고리즘은 YOLO(You Only Look Once) 구조가 적용된 신경망에서 구현될 수 있다. YOLO(You Only Look Once) 신경망은 종래의 Fast R-CNN 구조가 적용된 신경망과는 달리, 신경망의 최종 출력단에서 이미지상의 바운더리 셀의 위치와 바운더리 셀의 클래스 분류가 동시에 이루어지는 장점이 있다.The first and second neural networks may use an image recognition algorithm based on neural networks to calculate feature information for setting a region of interest in the photographed image of the target lesion. For example, the image recognition algorithm used by the
예를 들어, 제2 신경망은 YOLO 구조가 적용된 신경망을 포함하고, 이에 더하여 레지듀얼 연결(Residual Connection)이 마련된 레지듀얼 블록(Residual Block)을 포함하여 기울기 소실 문제를 해결함으로서, 종래 YOLO 구조가 적용된 신경망을 이용하는 알고리즘보다 향상된 이미지 인식 성능을 달성할 수 있다.For example, the second neural network includes a neural network to which the YOLO structure is applied, and further includes a residual block provided with a residual connection, thereby solving the problem of loss of slope, thereby applying the conventional YOLO structure. Improved image recognition performance can be achieved over algorithms using neural networks.
구체적으로, 상기 계산부(712)가 이용하는 제2 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어(643a), 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어 (643b)를 포함할 수 있다.Specifically, the second neural network used by the
또한, 상기 계산부(712)가 이용하는 제2 신경망은 컨벌루션 레이어(643a) 및 풀리 커넥티드 레이어(643b)에 더하여 컨벌루션 레이어(643a)와 교대로 반복 배치되는 풀링 레이어(643c)를 더 포함할 수 있다.In addition, the second neural network used by the
이러한 계산부(712)가 이용하는 제2 신경망은 YOLO 구조가 적용된 합성곱 신경망으로서, 신경망 내에 포함된 컨벌루션 레이어(643a)의 적어도 일부에 레지듀얼 연결이 마련된 레지듀얼 블록을 포함하여 향상된 이미지 인식 성능을 달성할 수 있다. 즉, 상기 계산부가 이용하는 제2 신경망은 YOLO 알고리즘에 더하여 레지듀얼 연결(Residual Connection)이 적용된 ARD(Atopic Region Detection) 알고리즘을 이용하여 구현될 수 있다.The second neural network used by the
상기 제2 신경망의 컨벌루션 레이어(643a)의 적어도 일부는 인접한 컨벌루션 레이어(643a)를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어(643a)를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어(643a)로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록의 입력은 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조될 수 있다.At least a portion of the convolutional layer 643a of the second neural network is a path connecting the adjacent convolutional layer 643a and a residual path connected to another convolutional layer 643a by skipping at least one adjacent convolutional layer 643a. It includes a residual block is provided, the input of the residual block may be referred to as the input of another adjacent residual block.
또한, 상기 계산부(712)가 이용하는 제2 신경망은 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습될 수 있다.In addition, the second neural network used by the
다음으로, 상기 이미지 가공 처리부의 특정 정보 산출부(710)가 제2 신경망을 이용하여 특징 정보를 산출하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 12는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부가 컨벌루션 신경망을 이용하여 생성한 격자셀과 바운더리 셀을 나타낸 도면이다.Next, a process in which the specific
상기 특징 정보 산출부(710)의 전처리부(711)는 진단 대상 병변이 촬영된 이미지를 입력 받고, 전처리부(720)는 입력된 촬영 이미지를 리사이징하고 기 설정된 간격의 격자셀을 생성한다.The
그리고 상기 특징 정보 산출부(710)의 계산부(712)는 제2 신경망을 이용하여 격자셀 내부에 중심 좌표를 가지고, 격자셀에 종속되는 임의의 수의 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)을 생성함과 동시에, 바운더리 셀 내부에 포함되는 이미지의 클래스를 분류할 수 있다.The
상기 계산부(712)가 제2 신경망을 이용하여 생성한 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)은 바운더리 셀들의 중심 좌표 또는 전체 리사이징된 이미지에서 바운더리 셀들이 가지는 상대적인 크기로 특정될 수 있다. 또한, 계산부(712)가 제2 신경망을 이용하여 생성한 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)은 각각 바운더리 셀 내부에 병변 이미지가 존재할 확률에 대한 정보 또는 병변 이미지가 존재하는 경우에 해당 병변의 종류가 무엇인지에 대한 확률 정보를 가질 수 있다.The boundary cells S1, S2, S3, S4, and S5 generated by the
예를 들어, 상기 특징 정보 산출부(710)의 전처리부(711)에서 리사이징된 이미지에서 가로*세로 7*7의 격자셀을 생성하고, 각 격자셀에 종속되는 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5)의 수를 2라고 하면, 계산부(712)에서 생성하는 총 바운더리 셀은 7*7*2로 총 98개 생성될 수 있다.For example, the
다음으로, 상기 상기 이미지 가공 처리부(B)의 관심영역 검출부(720)는 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하고, 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하도록 이루어진다.Next, the
구체적으로, 상기 관심영역 검출부(720)는 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 이미지에서 상기 관심영역을 검출한다. 관심영역은 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하는 영역으로서, 상기 특징 정보 검출부(710)의 계산부(712)에서 생성된 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5) 중 적어도 하나로 마련될 수 있다.In detail, the region of
예를 들어, 상기 관심영역 검출부(720)는 상기 특징 정보 산출부(710)의 계산부가 생성한 바운더리 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 모두 다른 바운더리 셀들(S1, S2, S3, S4, S5) 중 내부에 병변이 존재할 확률이 가장 높은 바운더리 셀(S1, S2)을 관심영역으로 검출할 수 있다. 이를 위하여 촬영 이미지에서 존재하는 임의의 하나의 병변이 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀(S1, S2) 중, 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀(S2)의 일부를 제거할 수 있다.For example, the
예를 들어, 상기 관심영역 검출부(720)는 도 12에 도시된 우측 하단의 병변 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 S2, S3 중에서, 바운더리 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 기 설정된 임계치 이상이 아닌 경우 제거(여기서는 바운더리 셀 S3을 제거)할 수 있다. 따라서, 관심영역 검출부(720)는 도 12에 우측 하단에 도시된 병변 이미지를 포함하는 하나의 바운더리 셀(S1)을 관심영역으로써 검출할 수 있다.For example, the
또한, 상기 관심영역 검출부(720)는 셀 내부에 병변이 존재할 확률이 상기 설정된 임계치 이하인 바운더리 셀을 제거하기 위하여 NMS(Nom-maximal Suppression 비-최대값 억제) 알고리즘을 사용하여 오직 하나의 바운더리 셀만을 남길 수 있다. 즉, 관심영역 검출부(720)는 계산부에서 생성된 복수의 바운더리 셀들 중 촬영 이미지상 병변이 중복되어 존재하는 바운더리 셀들이 존재하는 경우, NMS 알고리즘을 사용하여 병변이 촬영된 이미지 상에서 임의의 병변 이미지당 하나의 바운더리 셀만을 남기도록 할 수 있다. 관심영역 검출부(720)는 병변 이미지당 남은 하나의 바운더리 셀을 관심영역으로 검출할 수 있다.In addition, the
다음으로, 상기 진단정보 생성부(730)는, 상기 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하고, 상기 라벨링된 상기 촬영 이미지를 기반으로 학습된 상기 제1 신경망을 이용하여 상기 병변을 진단하도록 이루어진다. 도 13은 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도이며, 도 14는 아토피 피부염의 병변별, 중증도별 촬영 이미지의 예시도이며, 도 15는 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템을 구성하는 이미지 가공 처리부의 진단정보 생성부가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 나타낸 도면이다.Next, the
상기 진단정보 생성부(730)는 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 상기 제1 신경망을 학습하며, 상기 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단하도록 이루어질 수 있다.The
여기서, 상기 진단정보 생성부(730)가 상기 1 신경망을 학습하는 것은 상기 가중치를 입력으로 하며 상기 가중치에 따른 상기 제1 신경망의 출력과 상기 검증용 데이터를 기반으로 도출되는 상기 제1 신경망의 실제 출력의 차이를 정의하는 손실 함수를 최소화하는 러닝 레이트 및 학습 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 신경망을 학습하도록 이루어지게 된다.Here, the
계속해서, 상기 진단정보 생성부(730)는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 학습된 상기 제1신경망을 진단하고자 하는 병변의 종류를 고려하여 조합하고, 상기 병변의 종류를 고려하여 조합된 상기 제1 신경망을 이용하여 상기 병변을 진단한 정보를 생성하게 된다.Subsequently, the
구체적으로, 아토피 피부염 질환에 따른 병변은 홍반(Erythema), 구진(Papulation), 긁은 상처(Excoriation) 및 태선화(Lichenification)를 포함한다.Specifically, the lesions associated with atopic dermatitis diseases include erythema, papulation, scraping, excoriation and lichenification.
이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)는 아토피 피부염의 병변이 포함된 촬영 이미지에서 병변이 주로 포함되는 관심영역을 자동으로 검출하고, 검출된 관심영역내의 병변의 종류와, 병변 종류별 중증도를 객관적으로 진단할 수 있으며, 병변 별 중증도는 진단의 목적과 기준에 따라 중증도의 분류는 달라질 수 있다.The diagnostic
상기 이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)는 검출된 관심영역을 입력 받고, 미리 학습된 제1 신경망을 이용하여 입력된 관심영역에 포함된 병변의 종류와 중증도를 진단할 수 있다.The
상기한 제1 신경망 및 제2 신경망은 합성곱신경망을 기반으로 하는 이미지 인식 알고리즘이 적용된 신경망으로 마련될 수 있다.The first neural network and the second neural network may be provided as neural networks to which an image recognition algorithm based on a synthetic multiplicative neural network is applied.
상기 이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)는 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 생성할 수도 있지만, 병변 별로 구분하지 않고 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 생성하고, 생성된 진단 모델을 이용하여 병변을 진단할 수 있다. 상기 이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)가 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 진단 모델을 각각 생성하는 경우, 병변 별로 구분하여 학습된 제1 신경망을 이용하여 생성된 적어도 하나의 진단 모델을 조합하여 새로운 조합 진단 모델이 생성될 수 있다.Although the
또한, 상기 이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)는 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링한다.In addition, the diagnostic
예를 들어, 상기 진단정보 생성부(730)는 제1 신경망을 학습하기 위한 학습용 데이터 및 학습된 제1 신경망을 검증하기 위한 검증용 데이터를 생성하기 위하여, 아토피 피부염 병변이 촬영된 복수개의 촬영 이미지에서 병변이 주로 포함된 관심영역을 검출하고, 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 병변의 종류별로 3가지로 분류하고, 병변의 종류 별로 분류된 복수개의 관심영역이 검출된 촬영 이미지에 나타난 병변의 중증도를 병변 없음 '0', 중증도 '1', 중증도 '2', 중증도'3'으로 라벨링하며, 라벨링된 촬영 이미지중 적어도 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 정답용 데이터로 설정하고, 학습용 데이터 및 정답용 데이터를 기반으로 제1 신경망을 학습할 수 있다.For example, the
상기 이미지 가공 처리부(B)의 진단정보 생성부(730)는 라벨링된 촬영 이미지중 70%를 학습용 데이터, 30%를 검증용 데이터로 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 진단정보 생성부(730)는 홍반(Erythema) 및 긁은 상처(Excoriation)를 학습하기 위하여 각각 1400개의 학습용 데이터를 이용하고, 태선화(Lichenification)의 경우 308개의 학습용 데이터를 이용하게 된다. 또한, 원할한 병변 별 모델 학습을 위하여 다양한 하드웨어 환경에서 인공신경망 모델을 쉽게 생성할 수 있는 텐서플로우(Tensorflow)를 활용 하여 신경망을 미리 학습할 수 있다.The diagnostic
계속해서, 상기 진단정보 생성부(730)는 진단 대상 병변이 촬영된 이미지 중 적어도 일부로 설정되는 학습용 데이터와 나머지 일부로 설정되는 검증용 데이터를 기반으로 컨벌루션 레이어 및 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 상기 제1 신경망을 학습한다.Subsequently, the
본 발명에서 제1 신경망은 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련될 수 있다.In the present invention, the first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer And the arrangement structure and the number of arrangements of the pulley connected layers may be provided differently according to the type of the lesion to be diagnosed.
예를 들어, 신경망 내부의 컨벌루션 레이어 및 풀리커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 조절하는 과정에는 'Gradient Descent' 방법이 사용될 수 있다.For example, the 'Gradient Descent' method may be used to adjust the weight of the connection strength between the convolutional layer in the neural network and the neuron in the fully connected layer.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 가중치, 는 가중치를 입력으로 하는 손실 함수(Loss Function), 는 손실 함수의 기울기(gradient), 는 러닝 레이트(learning rate)를 의미한다 상기 수학식 1은 학습부(340)가 경사 하강법(gradient descent)을 이용하여 손실 함수를 최소화하는 가중치를 결정하는 과정을 나타낸다. 예를 들어, 진단정보 생성부(730)는 현재 가중치에서 손실 함수의 기울기의 음수에 비례하는 만큼 이동하는 것을 반복하여 손실 함수 를 최소화 하는 가중치를 결정할 수 있다.here, Is the weight, Is a loss function with weights as input, Is the gradient of the loss function,
또한, 상기 진단정보 생성부(730)는 가중치를 입력으로 하며 상기 가중치에 따른 상기 제 1 신경망의 출력과 상기 검증용 데이터를 기반으로 도출되는 상기 제1 신경망의 실제 출력의 차이를 정의하는 손실 함수를 최소화하는 러닝 레이트 및 학습 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 신경망을 학습할 수 있다 본 발명의 러닝 레이트는 손실함수를 최소화하도록 실험적으로 결정될 수 있고, 001~0001의 범위내의 값을 가질 수 있다 또한, 손실 함수는 러닝 레이트 외에도 학습 반복 횟수에 따른 다른 함수 출력을 가질 수 있는데, 학습부(340)는 손실 함수를 최소화 하기 위하여 학습 반복 횟수를 고려하여 가중치를 결정할 수 있다. 즉 본 발명의 진단정보 생성부(730)는 손실함수를 최소화 하는 러닝 레이트 및 학습 반복 횟수를 고려하여 제1 신경망을 학습할 수 있다.In addition, the diagnostic
계속해서, 상기 진단정보 생성부(730)는 병변 별로 마련된 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 하여 신경망을 학습하여, 병변 별로 진단 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 홍반과 관련된 학습용 데이터 및 진단용 데이터를 기반으로 홍반의 중증도만을 판단하는 홍반 진단 모델을 학습할 수 있고, 태선화(Lichenification)와 관련된 학습용 데이터 및 진단용 데이터를 기반으로 태선화의 중증도만을 판단하는 진단 모델을 학습할 수 있다. 본 발명에서 진단정보 생성부(730)는 병변별 중증도만을 진단하는 진단 모델을 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 병변의 종류 및 중증도를 모두 진단하는 진단 모델을 학습할 수 있음은 물론이다.Subsequently, the
또한, 상기 진단정보 생성부(730)는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 학습된 상기 제1신경망을 진단하고자 하는 병변의 종류를 고려하여 조합한다. 예를 들어, 병변 별로 학습된 제1 신경망에 따른 진단 모델을 조합하여 조합 진단 모델을 생성할 수 있고, 병변 진단 장치(10)는 조합된 진단 모델을 이용하여 병변을 진단할 수 있다.In addition, the diagnosis
한편, 상기 저장 서버부(C)와 수요처 서버부(D)는 유무선 통신을 통해 상호 정보를 송수신할 수 있는 송수신 모듈을 포함하여 구성된다.On the other hand, the storage server unit (C) and the customer destination server unit (D) is configured to include a transmission and reception module capable of transmitting and receiving mutual information through wired and wireless communication.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 데이터 취득용 촬영장치에 의하면, 아토피 피부질환과 같은 염증성 피부질환의 진단을 위한 표준화된 영상 데이터를 제공할 수 있어 임상의사의 시진을 지원하며, 환자에게는 정확하고 신속한 치료가 수반될 수 있도록 하는 이점이 있다.According to the imaging device for acquiring standard image data for diagnosing inflammatory skin disease severity as described above, it is possible to provide standardized image data for diagnosis of inflammatory skin disease such as atopic skin disease. There is an advantage in supporting vision and enabling patients to involve accurate and rapid treatment.
또한, 본 발명에 의하면, 연간 100만명 이상의 환자가 1조원 이상의 치료비를 지출하는 아토피 피부염 진단기기의 시장을 선점할 수 있고, 나아가 세계 시장에서의 기술적 우위를 확보하여 의료분야에서의 국가경쟁력을 제고할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to preoccupy the market of atopic dermatitis diagnostic apparatus, in which more than 1 million patients spend 1 trillion won or more annually, and furthermore, by securing technological advantages in the global market, improving national competitiveness in the medical field. There is an advantage to this.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 베이스 플레이트, 200 : 메인 프레임
300 : 촬영유닛 서포트 암, 310 : 이동 프레임
320 : 촬영유닛 설치 프레임, 321 : 이동가이드 슬롯
400 : 촬영 유닛, 500 : 디스플레이 유닛
600 : 제어부, 610 : 서포트암 구동 제어부
620 : 촬영 제어부, 630 : 디스플레이 제어부
710 : 특정정보 산출부, 711 : 전처리부
712 : 계산부, 720 : 관심영역 검출부
730 : 진단정보 생성부, A : 병변촬영 장치부
B : 이미지 가공 처리부, C : 저장 서버부
D : 수요처 서버부, S100 : 병변부위 촬영 이미지 획득 단계
S200 : 표준화된 정보로 가공 처리 단계, S210 : 특정 정보 산출 단계
S220 : 관심영역 검출 단계, S230 : 대상병변 진단정보 생성 단계
S240 : 진단정보 저장 단계, S300 : 전송 단계100: base plate, 200: main frame
300: shooting unit support arm, 310: moving frame
320: shooting unit installation frame, 321: moving guide slot
400: shooting unit, 500: display unit
600: control unit, 610: support arm drive control unit
620: shooting control unit, 630: display control unit
710: specific information calculating unit, 711: preprocessing unit
712: calculator, 720: ROI detector
730: diagnostic information generation unit, A: lesion imaging unit
B: image processing unit, C: storage server unit
D: demand server unit, S100: lesion image acquisition step
S200: processing step with standardized information, S210: calculating specific information
S220: detection of region of interest, S230: generation of diagnosis information of target lesion
S240: diagnostic information storage step, S300: transmission step
Claims (12)
상기 취득된 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 가공 처리 단계; 및,
상기 가공 처리된 표준화된 정보를 등록된 각 병원으로 전송하는 정보 전송 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
A photographed image obtaining step of obtaining a photographed image by photographing a lesion lesion of a patient;
A processing step for processing the received captured image into standardized information for diagnosing a lesion; And,
Information transmission method for transmitting the processed standardized information to each registered hospital; Standard image information service method for diagnosing the severity of inflammatory skin disease comprising a.
상기 촬영 이미지 취득 단계는,
베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암과, 상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단과, 상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛과, 상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛, 상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부를 포함하는 병변촬영 장치에 의해 촬영 이미지를 취득하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
The method of claim 1,
The photographed image acquisition step,
A base plate, a main frame erected on an upper surface of the base plate, a photographing unit support arm installed at right angles to the main frame, and a photographing unit support arm driven on the main frame to be lifted and lowered. A support unit configured to support the arm, a plurality of photographing units installed on the photographing unit support arm, a display unit provided at one side of the main frame, and configured to display a predetermined screen under the control of the following controller; Standard image information service method for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized by acquiring a captured image by a lesion photographing apparatus including a control arm configured to control operations of the support arm driving means, the photographing unit, and the display unit. .
상기 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고,
상기 촬영유닛 서포트 암은 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임과, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단과, 상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과, 상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과, 상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함하고,
상기 접철 수단은 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
The method of claim 2,
The support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to linearly move the moving frame.
The photographing unit support arm includes a moving frame interlocked with the support arm driving means and extended to both sides with respect to the main frame, a photographing unit installation frame coupled to both ends of the moving frame, and the photographing unit installation frame. A folding means configured to be foldably coupled to the moving frame, a moving guide slot formed in the longitudinal direction of the photographing unit installation frame, a moving block moved along the moving guide slot, and the shooting unit installed; A driving motor provided in the main frame or the photographing unit support arm and rotating to receive the control signal of the controller, and a driving force transmitting member converting the rotation driving force of the driving motor into a linear moving driving force and transmitting the linear driving force to the moving block. Including,
The folding means is rotatably coupled to the end of the moving frame and the photographing unit installation frame, the shaft is configured to be connected to a drive motor that is rotated forward and backward and rotated by receiving the control signal of the control unit Standard image information service method for diagnosing severity of inflammatory skin disease.
상기 가공 처리 단계는,
상기 촬영 단계에서 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 제공받아 상기 촬영 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징정보 산출 단계;
상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 관심영역을 검출 하는 관심영역 검출 단계;
상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 촬영 이미지로부터 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성 단계; 및,
상기 진단정보 생성 단계에서 생성된 정보를 서버에 저장하는 저장 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
The method of claim 1,
The processing step is,
A feature information calculating step of receiving feature images of the lesion to be diagnosed in the photographing step and calculating feature information for determining a region of interest in the captured image;
A region of interest detection step of detecting the region of interest in the photographed image by using the calculated feature information;
Information of diagnosing a target lesion from the photographed image using a first neural network using the detected ROI as an input and outputting at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. Generating diagnostic information; And,
And a storage step of storing the information generated in the diagnosis information generation step in a server.
상기 특징정보 산출 단계는, 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하는 단계, 상기 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 생성하는 단계, 및 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 단계를 포함하여, 상기 생성된 격자셀 및 바운더리 셀을 이용하거나, 상기 확률 및 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하고,
상기 관심영역 검출 단계는, 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀 중 상기 바운더리 셀 내에 상기 병변이 존재하는 확률이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 고려하여 상기 병변이 촬영된 이미지를 중복하여 포함하는 바운더리 셀의 일부를 제거하고, 제거되고 남은 바운더리 셀을 이용하여 상기 관심영역을 검출하도록 이루어지며,
상기 진단정보 생성 단계는, 상기 관심영역이 검출된 복수개의 촬영 이미지를 미리 설정된 기준에 따라 하나 이상의 병변 별로 분류하고, 상기 분류된 촬영 이미지에 포함된 상기 병변의 중증도를 라벨링하고, 상기 중증도가 라벨링된 복수개의 촬영 이미지 중 일부를 학습용 데이터, 나머지 일부를 검증용 데이터로 설정하고, 상기 학습용 데이터 및 검증용 데이터를 기반으로 상기 제1 신경망을 학습하여, 상기 학습된 제1 신경망을 이용하여 상기 촬영 이미지에서 상기 병변을 진단한 정보를 생성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
The method of claim 3,
The calculating of the feature information may include resizing the image to a predefined size, dividing the resized image to generate a grid cell having a predetermined size, and having a center inside the generated grid cell, wherein the target lesion is present. Generating a plurality of boundary cells representing the probability of the lesion being included, including at least a portion of the captured image, and receiving the captured image as an input, wherein the center coordinates of the boundary cell or the lesion in the boundary cell Calculating a center coordinate of each of the generated boundary cells and a probability that the lesion is present in the boundary cell by using a second neural network outputting a probability of existence; And a boundary using a boundary cell or the probability and the center coordinates calculated. The feature information is calculated using a recell,
In the detecting of the ROI, the image of the lesion may be overlapped by considering whether the probability of the lesion being present in the boundary cell among the boundary cells including the image of the lesion overlapping is greater than or equal to a preset threshold. Removing a part of a boundary cell including the cell, and detecting the region of interest using the remaining boundary cell.
The generating of the diagnostic information may include classifying the plurality of photographed images from which the ROI is detected by one or more lesions according to preset criteria, labeling the severity of the lesions included in the classified photographed images, and labeling the severity. Some of the plurality of captured images are set as training data and the other part as verification data, and the first neural network is trained based on the learning data and the verification data, and the photographing is performed using the learned first neural network. Standard image information service method for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized in that to generate information for diagnosing the lesion in the image.
상기 제1 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지며,
상기 제2 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 방법.
The method of claim 5,
The first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer and The weight of the connection strength between neurons in the pulley connected layer is determined in advance, and the arrangement structure and the number of arrangements of the convolutional layer and the pulley connected layer are different from each other according to the type of the lesion to be diagnosed. Is made possible,
The second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation and at least one end of the convolutional layer to calculate a center coordinate of the boundary cell and a probability that the lesion exists in the boundary cell. A single pulley connected layer, and pre-learning by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell, And a residual block provided with a path connecting adjacent convolutional layers and a residual path crossing at least one of the adjacent convolutional layers to be connected to another convolutional layer, wherein the residual block is adjacent to an input of the residual block. Standard image information service method for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized in that it is referred to as an input of another residual block.
상기 병변 촬영 장치부에서 취득된 촬영 이미지를 제공받아 병변을 진단하기 위한 표준화된 정보로 가공 처리하기 위한 이미지 가공 처리부;
상기 가공 처리부에서 가공 처리된 표준화된 정보를 저장하고 하기의 수요처 서버부로 전송하기 위한 저장 서버부; 및,
상기 저장 서버부와 연계되도록 등록되며, 수요처인 각 병원에 마련되어 상기 저장 서버부로부터 표준화된 정보를 제공받는 수요처 서버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.
A lesion photographing apparatus unit which acquires a photographed image by photographing a lesion lesion of a patient;
An image processing processor configured to receive the captured image acquired by the lesion imaging apparatus and process the processed image into standardized information for diagnosing the lesion;
A storage server unit for storing standardized information processed by the processing unit and transmitting the processed standardized information to a demand destination server unit; And,
Standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease, comprising: a demand destination server unit registered to be associated with the storage server unit and provided in each hospital as a demand destination to receive standardized information from the storage server unit. .
상기 병변 촬영 장치부는,
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상면에 기립되게 설치되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임에 횡방향으로 직교되게 설치되는 촬영유닛 서포트 암;
상기 메인 프레임 상에서 상기 촬영유닛 서포트 암을 승강 가능하게 구동시키도록 구성되는 서포트암 구동수단;
상기 촬영유닛 서포트 암에 설치되는 복수의 촬영유닛;
상기 메인 프레임의 일측에 구비되어 하기 제어부의 제어에 의해 소정 화면을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 및,
상기 메인 프레임에 구비되어 상기 서포트암 구동수단과 상기 촬영유닛 및 상기 디스플레이 유닛의 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.
The method of claim 7, wherein
The lesion imaging device unit,
Base plate;
A main frame installed to stand on an upper surface of the base plate;
A photographing unit support arm installed to be perpendicular to the main frame in a lateral direction;
Support arm driving means configured to drive the photographing unit support arm in a liftable manner on the main frame;
A plurality of photographing units installed on the photographing unit support arms;
A display unit provided at one side of the main frame to display a predetermined screen under control of a controller; And,
And a control unit provided in the main frame to control operations of the support arm driving unit, the photographing unit, and the display unit.
상기 서포트암 구동수단은, 상기 이동 프레임에 구비되는 결합 블록, 및 상기 메인 프레임에 구비되고 상기 결합 블록에 결합되어 이동 프레임을 선형 이동가능하게 구동시키는 리니어 모터를 포함하고,
상기 촬영유닛 서포트 암은, 상기 서포트암 구동수단에 연동되고 상기 메인 프레임에 대하여 양측으로 연장되게 구비되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임의 양단부에 각각 결합되는 촬영유닛 설치 프레임과, 상기 촬영유닛 설치 프레임이 상기 이동 프레임에 대하여 접철가능하게 결합되도록 구성되는 접철 수단과, 상기 촬영유닛 설치 프레임의 길이방향으로 형성되는 이동 가이드 슬롯과, 상기 이동 가이드 슬롯을 따라 이동되며 상기 쵤영유닛이 설치되는 이동 블록과, 상기 메인 프레임 또는 상기 촬영유닛 서프트 암에 구비되며 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전 구동력을 선형 이동 구동력으로 전환하여 상기 이동 블록에 전달하는 구동력 전달부재를 포함하고,
상기 접철 수단은 상기 이동 프레임의 단부와 상기 촬영유닛 설치 프레임이 회전가능하게 축 결합되고, 상기 축에는 정역 회전가능하고 상기 제어부의 제어 신호를 전달받아 회전 구동하는 구동 모터에 연결되도록 구성되며,
상기 제어부는 상기 서포트암 구동수단을 제어하여 촬영유닛 서포트 암을 상승 및 하강 구동시키는 서포트암 구동 제어부와, 상기 촬영유닛의 촬영을 제어하는 촬영 제어부, 및 미리 설정된 설정 조건의 제어 로직에 따라 촬영하는 촬영 환경을 디스플레이하여 안내하는 디스플레이 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.
The method of claim 8,
The support arm driving means includes a coupling block provided in the moving frame, and a linear motor provided in the main frame and coupled to the coupling block to linearly move the moving frame.
The photographing unit support arm may include a moving frame interlocked with the support arm driving means and extended to both sides with respect to the main frame, a photographing unit installation frame coupled to both ends of the moving frame, and the photographing unit installation frame. A folding means configured to be foldably coupled to the moving frame, a moving guide slot formed in the longitudinal direction of the photographing unit installation frame, a moving block moved along the moving guide slot, and the shooting unit installed therein; And a driving motor provided in the main frame or the photographing unit support arm and configured to receive a control signal from the controller, and to rotate the driving motor, and convert the rotation driving force of the driving motor into a linear movement driving force and transmit the driving force to the moving block. Including members,
The folding means is rotatably coupled to the end of the moving frame and the photographing unit installation frame, the shaft is configured to be connected to a drive motor that is rotated forward and backward and rotated by receiving the control signal of the controller,
The control unit controls the support arm driving means for photographing according to a support arm driving control unit for driving the photographing unit support arm up and down, a photographing control unit for controlling photographing of the photographing unit, and control logic of a preset setting condition. Standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized in that it comprises a display control unit for displaying and guiding the shooting environment.
상기 이미지 가공 처리부는, 상기 병변 촬영 장치부에 의해 진단 대상 병변이 촬영된 촬영 이미지를 입력 받아 상기 이미지에서 관심영역을 결정하기 위한 특징 정보를 산출하는 특징 정보 산출부와, 상기 산출된 특징 정보를 이용하여 상기 이미지에서 상기 관심영역을 검출하는 관심영역 검출부, 및 상기 검출된 관심영역을 입력으로 하고, 상기 병변의 종류 또는 중증도를 진단하기 위한 지표로서 적어도 하나의 병변 수치를 출력으로 하는 제1 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 입력 이미지로부터 상기 대상 병변을 진단한 정보를 생성하는 진단정보 생성부를 포함하고,
상기 특징 정보 산출부는, 상기 이미지를 미리 정의된 사이즈로 리사이징하고, 상기 리사이징된 이미지를 분할하여 미리 결정된 크기의 격자셀을 생성하는 전처리부, 및 상기 촬영 이미지를 입력으로 하고, 상기 바운더리 셀의 중심 좌표 또는 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 출력으로 하는 제2 신경망(Neural Network)을 이용하여 상기 격자셀에 종속되는 상기 바운더리 셀을 생성하고, 상기 생성된 바운더리 셀 각각의 중심 좌표 및 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 계산부를 포함하며,
상기 특징 정보 산출부는 전처리된 상기 이미지 및 상기 확률과 상기 중심 좌표가 계산된 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.
The method of claim 7, wherein
The image processing unit may include a feature information calculation unit configured to receive a captured image of a diagnosis target lesion by the lesion photographing device unit, and to calculate feature information for determining a region of interest in the image; A first neural network using the ROI detector for detecting the ROI in the image and the detected ROI, and outputting at least one lesion value as an indicator for diagnosing the type or severity of the lesion. A diagnostic information generator for generating information for diagnosing the target lesion from the input image using a neural network;
The feature information calculator may be configured to: resize the image to a predetermined size, divide the resized image, and generate a grid cell having a predetermined size, and the photographed image as an input, and the center of the boundary cell. The boundary cell is dependent on the grid cell by using a second neural network outputting a coordinate or a probability that the lesion is present in the boundary cell, and the center coordinates of the generated boundary cells and the center coordinates of the boundary cells are generated. A calculation unit for calculating a probability that the lesion is present in a boundary cell,
And the feature information calculating unit calculates the feature information using the preprocessed image and the boundary cell from which the probability and the center coordinates are calculated.
상기 관심영역은, 상기 병변이 촬영된 촬영 이미지 중에서 상기 병변에 해당하는 부분의 이미지를 적어도 일부 포함하고, 상기 특징 정보는 상기 이미지에서 상기 관심영역의 중심 좌표를 포함하고,
상기 특징정보 산출부는, 생성된 격자셀 내부에 중심을 가지며, 상기 대상 병변이 촬영된 이미지의 적어도 일부를 포함하여 상기 병변이 존재하는 확률을 나타내는 복수개의 바운더리 셀을 이용하여 상기 특징 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.
The method of claim 10,
The region of interest includes at least a portion of an image corresponding to the lesion among the photographed images of the lesion, wherein the feature information includes a center coordinate of the region of interest in the image,
The feature information calculating unit may calculate the feature information by using a plurality of boundary cells having a center inside the generated grid cell and including at least a portion of an image in which the target lesion is photographed to indicate a probability of the lesion being present. Standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease.
상기 제1 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 병변의 종류 또는 정도를 분류하는 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습되며, 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어의 배치 구조와 배치수는 진단하고자 하는 상기 병변의 종류에 따라 서로 다르게 마련되도록 이루어지며,
상기 제2 신경망은, 컨벌루션 연산을 통한 컨벌루션 특징을 추출하는 적어도 하나의 컨벌루션 레이어 및 상기 컨벌루션 레이어의 일단에 연결되어 상기 바운더리 셀의 중심 좌표와 상기 바운더리 셀 내의 상기 병변이 존재하는 확률을 계산하는 적어도 하나의 풀리 커넥티드 레이어를 포함하고, 학습용 데이터 및 미리 결정된 바운더리 셀에 관한 정답 데이터를 기반으로 상기 컨벌루션 레이어 및 상기 풀리 커넥티드 레이어 내부의 뉴런 사이의 연결 강도에 관한 가중치를 결정하여 미리 학습하며, 인접한 컨벌루션 레이어를 연결하는 경로 및 상기 인접한 컨벌루션 레이어를 적어도 하나 이상 건너 뛰어 다른 컨벌루션 레이어로 연결되는 레지듀얼 경로가 마련된 레지듀얼 블록을 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 상기 레지듀얼 블록의 입력을 인접한 다른 레지듀얼 블록의 입력으로 참조되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 염증성 피부질환 중증도 진단을 위한 표준영상 정보 서비스 시스템.The method according to claim 10 or 11, wherein
The first neural network includes at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation, and a pulley connected layer connected to one end of the convolutional layer to classify the type or extent of the lesion, wherein the convolutional layer and The weight of the connection strength between neurons in the pulley connected layer is determined in advance, and the arrangement structure and the number of arrangements of the convolutional layer and the pulley connected layer are different from each other according to the type of the lesion to be diagnosed. Is made possible,
The second neural network is connected to at least one convolutional layer for extracting a convolutional feature through a convolution operation and at least one end of the convolutional layer to calculate a center coordinate of the boundary cell and a probability that the lesion exists in the boundary cell. A single pulley connected layer, and pre-learning by determining weights of connection strengths between the convolutional layer and the neurons inside the pulley connected layer based on the training data and the correct answer data about the predetermined boundary cell, And a residual block provided with a path connecting adjacent convolutional layers and a residual path crossing at least one of the adjacent convolutional layers to be connected to another convolutional layer, wherein the residual block is adjacent to an input of the residual block. Standard image information service system for diagnosing severity of inflammatory skin disease, characterized in that it is referred to as an input of another residual block.
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