KR20210067830A

KR20210067830A - 얼굴 피부 진단기기 및 이를 이용하는 얼굴 피부 진단 방법

Info

Publication number: KR20210067830A
Application number: KR1020200034598A
Authority: KR
Inventors: 문명일
Original assignee: 문명일
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-06-08
Also published as: KR102578122B1

Abstract

본 발명은 얼굴과 내면과의 거리를 균일하게 유지하면서 정밀한 3D 얼굴 모델과 주요 부분에 대한 영상을 얻을 수 있도록 함으로써, 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대해 정확한 분석 및 진단이 이루어질 수 있는 얼굴 피부 진단기기를 개시한다. 얼굴 피부 진단기기는 얼굴이 삽입될 수 있도록 일면이 개방되고, 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸는 내부 공간을 갖으며, 상기 얼굴 윤곽에 따라 종횡으로 이루어진 여러 단이 기하학적 돌출 구조를 갖도록 내면이 형성되어 이루어진 헤드프레임, 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 배열되어 입체적인 얼굴 형상을 촬영하기 위한 복수의 카메라 모듈, 및 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 배열되어 서로 다른 종류의 광을 조사하기 위한 복수의 조명 모듈을 포함한다.

Description

얼굴 피부 진단기기 및 이를 이용하는 얼굴 피부 진단 방법{FACIAL SKIN DIAGNOSTIC APPARATUS AND FACIAL SKIN DIAGNOSTIC METHOD USING THE SAME}

본 발명은 얼굴 피부 진단기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 파장의 빛을 얼굴에 조사한 후 카메라로 촬영하고 3차원(3D) 이미지로 형성하는 얼굴 피부 진단기기 및 이를 이용하는 얼굴 피부 진단 방법에 관한 것이다.

최근 얼굴 피부의 미용 관리에 대한 관심이 폭넓게 증가하고 있다. 사람들은 피부관리실이나 마사지샵, 피부과의원 등 다양한 경로를 통하여 얼굴 피부의 상태를 확인하고, 적절한 화장품이나 약품 등을 사용하며, 이를 통해 얼굴 피부에 대한 관리 및 치료를 하고 있다.

얼굴 피부 상태는 계절에 따라서도 변화되고 개인마다 차이가 있기 때문에 적절한 관리 및 치료를 위해서는 얼굴 피부 상태를 정확하게 진단하는 것이 매우 중요하다.

얼굴 피부 상태를 진단하기 위한 종래의 얼굴 영상 촬영장치는 얼굴 피부에 대한 영상을 획득하는 장치로서 피부 질환 및 피부 상태에 따라 의사가 환자의 피부치료 및 진단에 도움을 주는 역할을 수행하며, 형광과 편광을 이용하여 관찰하고자 하는 피부 상태를 분석하는 피부 영상 분석 시스템의 적어도 일부 구성부로 포함되기도 한다.

그러나 종래의 얼굴 영상 촬영장치에 있어서 일반 광 분위기에서 촬영된 영상만으로는 다양한 피부 문제에 대한 분석이 어렵다. 따라서 최근에는 비디오 스코프와 같은 일반 피부 영상장비와 형광 및 편광 영상 장비와 같은 기능성 영상 장비를 더 사용하나, 기존의 피부 진단 장치용 얼굴 영상 촬영장치는 단순 작동 모드로 구성되어 있어, 진단 가능한 피부 상태의 개수가 제한되고, 접촉식 측정으로 인하여 진단자의 장치 사용 능력이나 피진단자의 서로 다른 피부 상태에 따라 재현성이 크게 떨어지는 한계가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 진단 장치로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0853655호(이하, '종래기술 1'이라 함.)에 개시된 바와 같이 형광과 편광이 따로 분리되어있는 단일 모드의 영상진단 시스템이 주류를 이루었으며, 최근 들어, 백색광과 자외선을 이용한 컬러 영상과 형광 영상을 진단하는 영상 시스템이 출시되었기는 하지만, 백색광을 사용하여 피부 영상을 획득하는 경우 피부 표면의 정반사를 고려하지 않았으며, 형광영상의 경우 광원의 안정성과 조사도가 일정하지 않아 신뢰성이 떨어지는 문제가 예상된다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0028415호(이하, '종래기술 2'이라 함.)의 피부분석을 위한 3차원 얼굴 모델 생성 장치 및 그 방법은, 복수개의 카메라를 이용하여 촬영 대상자의 얼굴을 다 각도로 촬영함으로써, 피부 분석을 위한 3차원의 사실감 있는 얼굴 모델을 생성할 수 있도록 하고, 촬영 대상자의 얼굴 촬영시 서로 다른 종류의 조명을 순차적으로 변경하여 제공함으로써, 조명별 특성을 이용한 피부 텍스쳐를 생성할 수 있는 기술을 개시하고 있다.

그러나 종래기술 2는, 촬영 대상자의 얼굴을 다각도로 촬영하여 3D 얼굴 모델을 생성하기 위한 복수개의 카메라와, 서로 다른 종류의 조명을 제공하기 위해, 백색광 또는 편광 또는 UV(ultraviolet)광을 조사하는 복수개의 광원을 촬영 박스의 일면에 배치한 구성으로, 얼굴과 카메라 및 광원의 거리가 배치위치에 따라 차이가 있어 정확한 3차원(3D) 얼굴 모델을 생성하기 어렵고, 얼굴의 정면과 측면에 조사되는 광원의 밝기가 균일하지 않아 양질의 영상을 얻기 어렵다. 따라서 모공, 색소침착, 주름, 유분, 수분, 탄력 피부톤 피부온도, 다크써클 등 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대하여 정확한 분석이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸는 헬멧 형태의 헤드프레임 내면으로 복수개의 카메라 모듈과 복수개의 조명 모듈을 일정 순서로 배열하고 얼굴과 내면과의 거리를 균일하게 유지하면서 정밀한 3D 얼굴 모델과 주요부분에 대한 영상을 얻을 수 있도록 함으로써, 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대해 정확한 분석 및 진단이 이루어질 수 있는 얼굴 피부 진단기기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 편광을 이용하여 피부의 표피나 진피에 있는 주근깨, 점, 흠 등에 대한 피부 속 정보를 포함하는 3차원 이미지를 신뢰성 있게 획득할 수 있는 얼굴 피부 진단기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 클라우드 서버 등의 네트워크 상의 서버에 얼굴 피부 이미지를 제공하고 서버로부터 얼굴 피부 이미지를 합성한 3차원 이미지를 받고 3차원 이미지를 미리 설정된 인터페이스를 통해 타겟 단말을 가진 의사 등의 피부 진단 전문가에게 제공할 수 있는 얼굴 피부 진단기기 및 이를 이용하는 얼굴 피부 진단 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 클라우드 서버 등의 네트워크 상의 서버와 결합하는 얼굴 피부 진단기기로서 얼굴 피부 이미지를 획득하고 얼굴 피부 이미지를 합성한 3차원 이미지를 생성하고 3차원 이미지를 미리 설정된 인터페이스를 통해 타겟 단말을 가진 의사 등의 피부 진단 전문가에게 분배할 수 있는 얼굴 피부 진단기기 및 이를 이용하는 얼굴 피부 진단 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 얼굴 피부 진단기기는 얼굴이 삽입될 수 있도록 일면이 개방되고, 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸는 내부 공간을 갖으며, 상기 얼굴 윤곽에 따라 종횡으로 이루어진 여러 단이 기하학적 평면 구조를 갖도록 내면이 형성되어 이루어진 헤드프레임, 상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 입체적인 얼굴 형상을 촬영하기 위한 복수개의 카메라 모듈, 상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 서로 다른 종류의 광을 조사하기 위한 복수개의 조명 모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임의 뒷면에서 일단이 체결되고, 타단이 책상의 모서리에 고정 거치 가능하도록 거치 수단을 더 포함하며, 상기 거치 수단은 일정 길이로 연장되어 상기 헤드프레임의 위치와 높낮이를 조절할 수 있는 다관절 거치기구를 포함하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임에 얼굴 삽입 시 머리 뒷부분을 덮어 내부를 밀폐시키면서 얼굴 피부 촬영 시 빛이 외부로 새어나가지 않도록 하며 얼굴을 삽입하는 일면을 덮는 막의 역할을 하는 커튼을 더 구비하는데 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임의 저면에서 양 손으로 거머쥐도록 일정 길이 돌출되어 촬영 자세를 지지하기 위한 두 개의 손잡이를 더 구비하는데 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임의 하단에서 피부와 닿는 부분의 보호 및 내부 밀폐를 위한 부드러운 재질의 고무 가드를 더 구비하는데 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임의 내측 상단에서 얼굴과 상기 헤드프레임의 내면과의 일정 거리 유지 및 일정 유격을 가지도록 이마 부위를 지지하기 위한 헤드 마운트를 더 구비하는데 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는 상기 헤드프레임의 내면 중앙 상부의 일정 위치에 일정 넓이로 배치되어 얼굴 위치를 파악하고 조정하기 위한 반사 거울을 더 구비하는데 특징이 있다.

상기 카메라 모듈은 사용자의 얼굴을 촬영하기 위한 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 앞단에 구비되어 빛의 난반사를 저감하고 컬러의 채도를 상승시키기 위한 광 편광필터가 한 쌍으로 이루어진 세트(Set) 모듈인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 카메라 모듈은 상기 헤드프레임의 내면에서 이마 부위의 최상 측 제 1단에 3세트가 그 아래 중간 부분의 제 2단에 7세트가 다음 아랫단인 제 3단에 5세트가 최하단인 제 4단에 3세트로 구분 배열되어 총 18세트가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조명 모듈은 LED와 교차 편광필터, LED와 병렬 편광필터 및 자외선 LED와 자외선 필터가 각각의 쌍으로 이루어진 것이 하나의 세트로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조명 모듈은 상기 헤드프레임의 내면에서 이마 부위의 최상 측 제 1단에서 상기 카메라 모듈의 위쪽으로 3세트가, 그 아래 제 2단에서 반사 거울의 양 옆으로 각각 2세트씩 4세트가, 다음 아래 부분의 제 3단에서 상기 카메라 모듈들 사이에서 5세트가 최하단인 제 4단에서 상기 카메라 모듈의 윗부분으로 4세트로 구분 배열되어 총 16세트가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 헤드프레임은 그 뒷면 일정 위치에서 전원 공급을 온/오프 할 수 있는 온오프 단자 및 얼굴 피부 진단기기 작동 상태에 대한 안내 및 음향을 배출하기 위한 복수의 미세 구멍으로 이루어진 스피커 홀을 구비하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 얼굴 피부 진단기기는, 상기 복수의 조명 모듈 각각에 결합하여 각 조명 모듈에서 나오는 광에서 제1 편광 광만을 통과시키는 제1 편광필터; 및 상기 복수의 카메라 모듈 각각에 결합하여 각 카메라 모듈로 들어가는 광 중 상기 제2 편광 광을 차단하고 상기 제1 편광 광 중 피부 속에서 광의 편광 방향이 변한 제2 편광 광을 통과시키는 제2 편광필터를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 얼굴 피부 진단 방법은, 네트워크를 통해 얼굴 피부 진단기기에 연결된 서버를 포함하는 얼굴 피부 진단시스템에서 수행되는 얼굴 피부 진단 방법으로서, 서버는 얼굴 피부 진단기기로부터 유선 또는 무선 네트워크를 통해 이미지를 획득하고, 획득한 이미지를 미리 설정된 기준이나 정책에 기초하여 합성하고, 합성 이미지를 네트워크를 통해 타겟 단말에 분배하며, 상기 얼굴 피부 진단기기는 전술한 실시예들 중 어느 하나의 구성을 구비하는 것을 특징으로 한다.

전술한 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸면서 얼굴 윤곽에 따라 종횡으로 이루어진 여러 단이 기하학적 평면 구조를 갖는 헤드프레임의 내면에 배열된 복수개의 카메라 모듈에 의하여 촬영 대상자의 얼굴을 다 각도로 촬영함으로써, 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 피부 진단을 위한 3차원의 사실감 있는 얼굴 모델을 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 촬영 대상자의 얼굴 촬영 시 LED와 교차 편광필터에 의한 일반모드, LED와 병렬 편광필터에 의한 차등조명모드 및 자외선 LED와 UV 필터에 의한 자외선 조사를 하는 UV모드로 구분하여 조명을 제공함으로서 광 별 특성을 이용한 3차원 이미지를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 얼굴과의 거리를 상대적으로 균일하게 유지한 정밀 3D 얼굴 이미지와 얼굴의 관심 부분에 대한 부분 이미지를 획득하여 사용함으로써 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대해 정확한 분석 및 진단할 수 있고, 네트워크를 통해 서버에서 이미지를 처리하고 합성된 이미지를 분배하도록 함으로써, 진단용 합성 이미지를 의사 등의 피부 전문가에게 효과적으로 전달하고 전문가의 얼굴 피부 진단에 대한 피드백을 통해 얼굴 피부 진단기기의 작동 환경을 최적화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 얼굴 피부 진단기기에 대한 정면도,
도 3은 도 1의 얼굴 피부 진단기기에 대한 우측면도,
도 4는 도 3의 얼굴 피부 진단기기에서 커튼 제거 상태를 나타낸 우측면도,
도 5는 도 4의 얼굴 피부 진단기기에 대한 정면도,
도 6 및 도 7은 도 4의 얼굴 피부 진단기기에서 A-A선을 따라 절단한 단면을 가진 정면도들,
도 8은 도 1의 얼굴 피부 진단기기에서 편광을 이용한 얼굴 피부 진단 원리를 설명하기 위한 개략도,
도 9는 도 1의 얼굴 피부 진단기기를 3차원 그래픽 이미지로 나타낸 책상 거치 상태의 좌측면 예시도,
도 10은 도 9의 얼굴 피부 진단기기에서 커튼을 제거한 상태를 나타낸 정면측 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기의 제어보드에 대한 블록도,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 얼굴 피부 진단 방법을 설명하기 위한 개략도,
도 13은 도 12의 얼굴 피부 진단 방법의 작동 원리를 나타낸 흐름도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1의 얼굴 피부 진단기기에 대한 정면도, 도 3은 도 1의 얼굴 피부 진단기기에 대한 우측면도이고, 그리고 도 4는 도 3의 얼굴 피부 진단기기에서 커튼 제거 상태를 나타낸 우측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)는, 외관상으로 보이는 구조로서 머리를 보호하기 위해 만들어진 공간을 형성하는 원형 헬멧(Helmet) 형태의 헤드프레임(50), 헤드프레임(50)의 전단에서 개구부를 개폐하기 위한 커튼(Curtain)(10), 헤드프레임(50)의 저면에서 촬영 자세를 지지하기 위한 손잡이(Handle, 11), 및 헤드프레임(50)의 위치를 조절하기 위한 다관절 거치기구(12)를 포함한다.

헤드프레임(50)은 머리(Head) 상부와 안면 얼굴(Face) 윤곽을 감쌀 수 있는 내부 공간을 가지는 원형 헬멧의 형상으로서, 전면에 개방된 개구부를 통하여 얼굴과 목의 일정부분이 삽입될 수 있는 구조를 갖는다.

커튼(10)은 헤드프레임(50)에 얼굴 앞면의 삽입 시 머리 뒷부분을 덮어 내부를 밀폐시키면서 안면 피부 촬영 시 빛이 외부로 새어나가지 않도록 하는 기능 및 얼굴을 삽입하는 개구부를 덮고 있는 개폐 용도의 가림막 역할을 한다.

손잡이(11)는 헤드프레임(50)의 저면 하부에서 일정 길이로 돌출 구비되어 양 손으로 거머쥐도록 부드러운 재질로 감쌓인 두 개의 핸들(Handle) 형태로서, 얼굴 삽입 시 촬영 자세를 안정되게 지지하기 위한 역할한다.

그리고 다관절 거치기구(12)는 헤드프레임(50)의 뒷면에서 일단이 체결되고, 타단이 책상의 모서리에 고정 거치 가능하도록 거치 수단을 포함하며, 일정 길이로 연장되어 헤드프레임(50)의 위치와 높낮이를 조절할 수 있는 수단으로서 거치 암(Arm) 형태의 지지대의 구조를 갖는다.

전술한 구성에 의하면, 헤드프레임(50)은 다관절 거치기구(12)를 이용하여 테이블 또는 책상 등의 모서리에 고정 거치시켜 올려놓을 수 있으며, 사용자의 얼굴 위치에 맞추어 상하, 좌우 위치를 조절할 수 있도록 설치된다.

또한, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)는 헤드프레임(50)의 하단에서 피부와 닿는 부분의 보호 및 내부 밀폐를 위한 부드러운 재질의 고무 가드(13)를 구비할 수 있다.

또한, 헤드프레임(50)의 뒷단 일정 위치에는 전원 공급을 온/오프 할 수 있는 온오프 단자 또는 전원스위치(미도시)가 구비될 수 있다. 그리고 헤드프레임(50)의 뒷단 일정 위치에는 얼굴 피부 진단기기(100)의 작동 상태에 대한 안내 및 음향을 배출하기 위한 스피커가 내장 형태로 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)에 대한 상세 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 도 4의 얼굴 피부 진단기기에 대한 정면도, 도 6 및 도 7은 도 4의 얼굴 피부 진단기기에서 A-A선을 따라 절단한 단면을 가진 정면도들, 그리고 도 8은 도 1의 얼굴 피부 진단기기에서 편광을 이용한 얼굴 피부 진단 원리를 설명하기 위한 개략도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)는 헤드프레임(50) 내측에 얼굴 삽입 시 이마 부위를 지지하기 위한 헤드 마운트(Head Mount, 20), 사용자가 직접 내부에서의 얼굴 위치를 파악할 수 있는 반사 거울(21), 3차원(3D) 입체 촬영을 위해 헤드마운트 내표면 전면에 상하 좌우로 배열되는 복수의 카메라 모듈(22), 및 광 조사를 위한 복수의 조명 모듈(23)을 구비한다.

헤드 마운트(20)는 삽입된 얼굴의 위치를 고정하면서 헤드프레임(50) 내표면과 일정한 간격을 유지하도록 사용자 얼굴의 이마 부위를 지지하는 위치에 설치된다. 헤드 마운트(20)는 지지수단의 일종으로서 헤드프레임(50)의 내측 상단에서 일정 거리 돌출되어 피진단자 또는 사용자의 이마 부분에 탄성적으로 접촉할 수 있도록 약간의 유동이 가능한 탄성재질을 사용하여 제작될 수 있다.

또한, 헤드프레임(50)의 내면 중앙부의 일정 위치에는 일정 넓이로 배치되어 사용자가 얼굴 삽입 시 눈으로 확인하면서 얼굴 위치를 파악하고, 촬영 대상자가 얼굴의 정렬 조정을 용이하게 하기 위하여 반사 거울(21)이 구비될 수 있다.

카메라 모듈(22)은 사용자 안면 부위의 굴곡에 따른 기하학적 평면 구조에 따르는 헤드프레임(50)의 내표면에 매립된 형태로 설치된다. 카메라 모듈(22)은 헤드프레임(50)의 내표면에서 가로 방향과 세로 방향으로 다단 구조로 배열된다.

조명 모듈(23)은 발광다이오드 등으로 이루어지며, 카메라 모듈들(22) 사이사이에 배치될 수 있다. 즉, 조명 모듈(23) 또한 헤드프레임(50)의 내표면에 매립된 형태로 가로 방향과 세로 방향으로 다단 구조로 배열될 수 있다.

이러한 카메라 모듈(22)와 조명 모듈(23)의 배열은 피진단자의 얼굴을 3차원 이미지로 신뢰성 있게 재현하기 위한 것이다.

여기서 상기의 기하학적 평면 구조란, 헤드프레임(50)의 내면이 단지 원형의 형상으로 이루어지는 것이 아닌, 카메라 모듈(22) 및 조명 모듈(23)의 배치가 각각의 단마다 평면상에서 이루어질 수 있도록, 원형의 윤곽을 따라 기하학적 평면으로 처리된 구조를 의미한다. 기하학적 평면의 단위 평면은 피진단자의 얼굴에 대하여 미리 설정되는 주요 가상 평면들에 대응하는 헤드프레임의 내표면의 특정 부분이나 이에 대응하는 조명 모듈(23) 혹은 카메라 모듈(22)의 노출 표면에 대응할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 카메라 모듈(22) 및 조명 모듈(23)의 기하학적인 배치를 통해 피진단자의 얼굴 형상을 재현할 수 있고, 특히 얼굴 형상에 대한 원형의 윤곽을 따라 일정 거리를 유지하도록 복수의 거리 센서(미도시)의 동작 신호에 기초하여 복수의 조명 모듈들 각각이 돌출 길이나 삽입 길이를 개별적으로 자동 조절하거나, 얼굴 형상에 대한 원형의 윤곽을 따라 일정 거리를 유지하도록 복수의 거리 센서를 통한 측정값에 기초하여 복수의 카메라 모듈들 각각이 돌출 길이 혹은 삽입 길이를 개별적으로 자동 조절하도록 구현될 수 있다. 이러한 구성은 카메라 모듈(22)이나 조명 모듈(23)에 각각 결합하는 높이조절용 혹은 기울기조절용 액추에이터에 의해 간단히 구현될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 일정한 간격에 배치되는 조명 모듈과 카메라 모듈에 의해 피진단자의 얼굴 피부에 대한 이미지를 효과적으로 생성할 수 있다.

카메라 모듈과 조명 모듈에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 카메라 모듈(22)은 헤드프레임의 내면에서 구분된 가로 또는 세로 방향의 각 단마다 일정 위치에 배열되어 사용자의 안면을 3차원(3D)으로 스캔함으로써 사용자의 입체적인 얼굴 형상을 촬영하기 위한 것이다. 카메라 모듈(22)은 사용자의 안면을 촬영하기 위한 고해상도 이미지 센서와, 이미지 센서의 앞단에 구비되어 빛의 난반사를 저감하고 컬러의 채도(Saturation)를 상승시키기 위한 광 편광필터가 쌍으로 결합된 세트(Set) 모듈 형태를 구비할 수 있다.

그리고, 조명 모듈(23)은 도 7에 도시한 바와 같이 2개의 서로 다른 파장을 가진 일반 조명(23a, 23b)과 자외선 필터 조명(23c)을 포함할 수 있다. 일반 모드의 조명 모듈(23)의 작동 시에는 카메라 모듈(22)의 광 편광필터를 제거하여 사용할 수 있다. 그 경우, 즉, 카메라 모듈(22)은 헤드프레임(50)의 내면에서 얼굴 굴곡에 따라 구분되어 기하학적으로 평면으로 이루어진 각 단마다 횡으로 일정 위치에 일정 개수가 배열될 수 있다.

본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기에서는 도 6에 도시한 바와 같이 카메라 모듈(22)이 이마 부위의 최상측 제1단에 3세트가, 그 아래 중간 부분의 제2단에 7세트가, 다음 아랫단인 제3단에 5세트가, 그리고 최하단인 제4단에 3세트로 구분되어 총 18세트가 일정 위치에 배열될 수 있다.

다만, 카메라 모듈(22)의 각 단마다의 배열순서와 위치는 이에 한정되지는 않으며, 추가적으로 기하학적 평면 구조를 더 세분화하여 카메라 모듈(22)의 개수가 추가하거나, 평면 구조를 단순화하여 카메라 모듈(22)의 개수를 줄일 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기는 헤드프레임(50)의 내면 중앙부 일정 위치에 해상도 및 사이즈가 큰 중앙 카메라를 구비할 수 있다. 그 경우, 중앙 카메라는 구조광(structured light) 또는 TOF(time of flight)를 이용하는 3D 카메라일 수 있다.

여기서, 구조광을 이용하는 3D 카메라는 카메라와 프로젝터를 포함할 수 있다. 프로젝터는 수만개의 점으로 된 광 패턴을 사용자의 얼굴에 쏘고 즉, 카메라 영상과 프로젝터 영상에서 수만개의 점으로 이루어진 패턴을 사용자의 얼굴에 조사하고, 그런 다음 얼굴의 눈, 코, 입의 위치와 크기 그리고 굴곡에 따라 반사되는 패턴 왜곡의 변화를 읽어 사용자의 얼굴을 인식할 수 있다.

그리고, TOF를 이용하는 3D 카메라는, 사용자의 얼굴에 대응하는 공간을 수만개의 영역으로 나누고 그 공간의 영역에 광을 나노초(ns) 단위로 연속 조사하고, 광이 얼굴에 맞고 카메라에 도달하는 시간을 측정하여 거리를 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 사용자 얼굴에 대한 프로파일을 생성할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기는, 다른 구현 형태에서, 헤드프레임(50)의 내면 중앙부 일정 위치에서 해상도 및 사이즈가 큰 DLP(digital light processing) 방식 프로젝션 시스템을 구비할 수 있다.

다음으로, 조명 모듈(23)은, 카메라 모듈(22)을 통한 얼굴 형상의 재현을 위하여, 여러 가지 피부 상태의 진단을 위한 조명을 얼굴 피부에 조사하는데 있어서, LED와 교차 편광필터, LED와 병렬 편광필터 및 자외선(UV) LED와 자외선(UV) 필터가 각각의 쌍으로 이루어진 형태를 구비할 수 있다.

이러한 조명 모듈(23)은 복수의 조명 모듈(23)이 헤드프레임(50)의 내면에서 얼굴 굴곡에 따라 기하학적으로 구분된 각 단마다 횡으로 일정 위치에 일정 개수로 배열되도록 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 도 7에 도시한 바와 같이 얼굴 이마 부위의 최상측 제1단에서 카메라 모듈(22)의 위쪽으로 3세트가, 그 아래 제2단에서 반사 거울(21)의 양 옆으로 각각 2세트씩 4세트가, 다음 아래 부분의 제3단에서 카메라 모듈들(22) 사이에서 5세트가, 그리고 최하단인 제4단에서 해당 카메라 모듈(22)의 윗부분으로 4세트가 각각 구분되어 일정 위치에 배열된 형태로 설치될 수 있다.

한편, 조명 모듈(23)의 각 단마다의 배열순서와 위치는 이에 한정되지는 않으며, 추가적으로 기하학적 평면 구조를 더 세분화하여 조명 모듈(23)의 개수를 더 추가하거나, 평면 구조를 단순화하여 조명 모듈(23)의 개수를 줄일 수 있다.

이러한 본 실시예의 구성은 단순히 조명 모듈과 카메라 모듈과 조명 모듈 순으로 배치하여 얼굴 표면의 3D 입체 이미지를 획득하는 것과는 구별되며, 기하학적 돌출 평면 구조를 갖는 내면에 종횡으로 여러 단을 구성함으로서, 효과적으로 얼굴 피부의 3차원 이미지를 획득할 수 있다.

또한, 조명 모듈(23)의 조명 모드를 제어함으로써 서로 다른 파장의 광 조사를 통해 다양한 촬영 이미지를 효과적으로 획득할 수 있다. 여기서, 조명 모드는 LED와 교차 편광필터에 의한 일반모드(교차편광), LED와 병렬 편광필터에 의한 광 조사가 조합되는 차등조명모드(병렬 편광), 그리고 자외선(UV) LED와 자외선(UV) 필터에 의한 자외선 조사가 함께 수행되는 UV모드로 구분할 수 있다.

일반모드는 교차 편광촬영(Cross Polarization)으로서, 자연광 하의 피부 상태를 세부적으로 관찰할 수 있도록 18세트의 카메라 모듈(22)에 의하여 얼굴과 목의 18개 부위를 고해상도로 촬영하여 이미지를 획득할 수 있다.

이러한 자연광 하의 교차 편광촬영에서는 피부톤과 얼굴 굴곡을 입체적으로 교차 분석할 수 있으며, 그에 의해 기미, 오타모반 등과 같은 피부진피층에서의 진피성 색소나, 붉음증, 혈관질환 등을 진단하거나 평가할 수 있다.

차등조명모드는 도 8에 도시한 바와 같이 제1 편광필터(24a)와 제2 평광필터(24b)를 이용한 병렬편광촬영(Parallel Polarization) 방식을 이용하는 것으로서, 피부 표피층이나 진피층에 대한 피부 질감을 세부적으로 관찰할 수 있도록 18세트의 카메라 모듈(22)에 의하여 얼굴과 목의 18개 부위를 고해상도로 촬영하여 이미지 획득할 수 있다.

여기서, 차등조명모드에서 LED 등의 조명 모듈(23)에서 나오는 제1 광(B1)은 제1 편광필터(24a)에 의해 제1 편광 광으로서 사용자의 피부(2)의 조사되고, 그에 따라 제1 편광 광의 일부는 피부(2)의 표면에서 반사되고 다른 일부는 피부(2)이 표피층(2a)이나 진피층(2b)에서 반사된다. 그리고, 피부(2)의 표면에서 반사되는 제1 편광 광은 편광 방향으로 유지한 상태로 카메라 모듈(22)로 향하나, 사용자 피부(2)의 피하지방층(4) 상의 진피층(2b)에서 반사되는 제1 편광 광은 그 편광 방향이 변환되어 제2 편광 광(B2)으로 카메라 모듈(22)을 향해 진행할 수 있다. 이때, 제1 편광 광(B1)은 제2 편광필터(24b)에 의해 차단되어 카메라 모듈(22)에 전달되지 않고, 제2 편광 광(B2)의 일부는 표피층(2a)이나 진피층(2b) 내부의 다른 재질(주근깨, 점, 흠 등)을 경유하거나 다른 재질의 표면에서 반사되거나 굴절되어 진행할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 차등조명모드에서 획득한 제1 편광 광(B1)과 제2 편광 광(B2)에 기초한 이미지를 획득하여 사용함으로써, 모공과 주름, 흉터 등의 피부결 및 질감 상태를 입체적으로 고찰할 수 있으며, 피부 표피층에 대한 표피성 색소(주근깨 잡티) 및 여드름, 홍조 주름, 피부 거칠기 등을 효과적으로 진단 평가할 수 있다.

UV모드에서는 UV 광 하의 피부 상태를 세부적으로 관찰할 수 있도록 18세트의 카메라 모듈(22)에 의하여 얼굴과 목의 18개 부위를 고해상도로 촬영하여 이미지를 획득할 수 있다. UV모드에서는 카메라 모듈(22)의 앞단에 배치되는 광 편광필터를 제거하거나 비활성한 상태에서 이미지를 획득할 수 있다. UV모드에 의한 이미지를 사용하면, 색소 침착, 여드름균 등의 상태를 입체적으로 고찰할 수 있으며, 자외선(Ultraviolet Rays)에 반사되어 나오는 밝기의 차이나 색상을 통해 다양한 피부 상태를 분석, 피지상태, 멜라닌 상태, 피부 수화정도 등을 진단 평가할 수 있다.

도 9는 도 1의 얼굴 피부 진단기기를 3차원 그래픽 이미지로 나타낸 책상 거치 상태의 좌측면 예시도, 그리고 도 10은 도 9의 얼굴 피부 진단기기에서 커튼을 제거한 상태를 나타낸 정면측 사시도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)는 다관절 거치기구(12)의 고정 거치 수단을 사용하여 책상 또는 테이블의 모서리에 설치될 수 있다.

그 경우, 사용자는 의자에 앉은 상태에서 헤드프레임(50)에 얼굴을 삽입한 후 손잡이(11)를 사용하여 양 손으로 다관절 거치기구(12)를 상하좌우 방향으로 그 위치를 조절하면서 얼굴 위치에 맞추어 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 얼굴 피부 진단기기는 외부 컴퓨팅 장치와 연동하여, 18개 세트의 카메라 모듈(22)에서 촬영되는 이미지 영상을 전송할 수 있으며, 제어 신호에 의하여 16세트의 조명 모듈(23)의 광량 및 조명 모드의 동작이 제어될 수 있도록 하기 위한 PCB 회로가 설계되어 헤드프레임(50)의 내부에 구비된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기의 제어보드에 대한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기기(100)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 얼굴 피부 진단기기의 구성에 더하여 제어보드의 구성을 더 구비할 수 있다. 제어보드는 제어부(70), 저장부(80) 및 통신부(90)를 구비한다.

제어부(70)는 조명모듈 관리부(72), 카메라모듈 관리부(74), 이미지 관리부(76) 및 이미지 합성부(78)를 구비한다.

조명모듈 관리부(72)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 얼굴 피부 진단기기에서 복수의 조명모듈의 동작을 개별적으로 혹은 그룹지어 제어하거나 관리할 수 있다.

카메라모듈 관리부(72)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 얼굴 피부 진단기기에서 복수의 카메라 모듈의 동작을 개별적으로 혹은 그룹지어 제어하거나 관리할 수 있다.

또한, 제어부(70)는 조명모듈이나 카메라모듈의 돌출 위치나 표면 기울기를 개별적으로 혹은 그룹지어 조절하는 액추에이터 동작제어부를 더 구비할 수 있다.

이미지 관리부(76)는 카메라모듈에 의해 생성되는 이미지를 관리하고, 이미지 합성부(78)에서 생성된 합성 이미지를 저장 관리할 수 있다.

이미지 합성부(78)는 저장부(80) 등에 저장되고 이미지 관리부(76)에 의해 관리되는 이미지를 합성하고 합성 이미지에 대한 정보를 이미지 관리부(76)에 전달하도록 구현될 수 있다.

또한, 제어부(70)는 합성 이미지를 유선 또는 무선 네트워크에 연결되는 통신부(90)를 통해 타겟 단말에 제공할 수 있다. 제어부(70)는 미리 설정된 타겟 단말의 식별자나 주소 혹은 전화번호를 통해 합성 이미지를 제공할 수 있다. 또한, 타겟 단말은 미리 설정된 연동 프로그램에 의해 얼굴 피부 진단기기에 연결될 수 있다.

저장부(80)는 제어부(70)의 동작에 필요한 프로그램을 저장할 수 있으며, 제어부(70)에서 획득한 이미지 데이터, 제어부(70)에서 생성한 중간 데이터 혹은 결과 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(80)는 램(RAM), 롬(ROM) 등의 반도체 메모리, 플래쉬 메모리, 광디스크, 하드디스크 등의 물리적인 매체를 포함할 수 있다.

통신부(90)는 유선 또는 무선 네트워크에 연결되어 신호 및 데이터를 송수신할 수 있는 통신서브시스템을 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 얼굴 피부 진단 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 13은 도 12의 얼굴 피부 진단 방법의 작동 원리를 나타낸 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 얼굴 피부 진단 시스템은 전술한 얼굴 피부 진단기기와 서버(200)를 포함할 수 있다. 서버(200)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 앞서 설명한 얼굴 피부 진단기기로부터 유선 또는 무선 네트워크를 통해 이미지를 획득하고, 획득한 이미지를 미리 설정된 기준이나 정책에 기초하여 합성하고, 합성 이미지를 타겟 단말(300) 등에 분배하는 기능을 구비할 있다. 이를 위해, 서버(200)의 제어부(210)에는 이미지 획득부(211), 이미지 합성부(212) 및 이미지 분배부(213) 등이 탑재될 수 있다.

전술한 서버(200)는, 얼굴 피부 진단기기의 일부 기능을 수행하는 장치로서, 도 13에 도시한 바와 같이 얼굴 피부에 대한 다면 카메라 영상을 획득하고(S131, 133), 다면 카메라 영상의 이미지들을 합성하고(S135), 합성된 이미지를 목적(target) 단말에 제공할 수 있다(S137). 여기서, 얼굴 피부에 대한 다면 카메라 영상을 획득하는 것은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 얼굴 피부 진단기기에서 얼굴 피부에 대한 단면 카메라 영상을 생성하고(S131), 다면 카메라 영상에 대한 이미지를 네트워크를 통해 서버에 전송하는(S132) 방식으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

전술한 구성에 의하면, 서버(100)는 합성 이미지(3차원 이미지)를 얼굴 피부 진단 전문가에게 제공하여 얼굴 피부 진단에 대한 검토나 진단에 이용하도록 하는 환경 조성에 기여할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

100: 헤드프레임 10: 커튼
11: 손잡이 12: 다관절 거치기구
13: 고무 가드 20: 헤드 마운트
21: 반사 거울 22: 카메라 모듈
23: 조명 모듈

Claims

얼굴이 삽입될 수 있도록 일면이 개방되고, 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸는 내부 공간을 갖으며, 상기 얼굴 윤곽에 따라 종횡으로 이루어진 여러 단이 기하학적 평면 구조를 갖도록 내면이 형성되어 이루어진 헤드프레임,
상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 입체적인 얼굴 형상을 촬영하기 위한 복수의 카메라 모듈, 및
상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 서로 다른 종류의 광을 조사하기 위한 복수의 조명 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드프레임에 얼굴 삽입 시 머리 뒷부분을 덮어 내부를 밀폐시키면서 얼굴 피부 촬영 시 빛이 외부로 새어나가지 않도록 하며 얼굴을 삽입하는 일면을 덮는 막의 역할을 하는 커튼이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드프레임의 저면에서 양 손으로 거머쥐도록 일정 길이 돌출되어 촬영 자세를 지지하기 위한 두 개의 손잡이가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드프레임의 하단에서 피부와 닿는 부분의 보호 및 내부 밀폐를 위한 부드러운 재질의 고무 가드가 구비되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드프레임의 내측 상단에서 얼굴과 상기 헤드프레임의 내면과의 일정 거리 유지 및 일정 유격을 가지도록 이마 부위를 지지하기 위한 헤드 마운트를 구비하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드프레임의 내면 중앙 상부의 일정 위치에 일정 넓이로 배치되어 얼굴 위치를 파악하고 조정하기 위한 반사 거울이 구비되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 카메라 모듈은 사용자의 얼굴을 촬영하기 위한 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 앞단에 구비되어 빛의 난반사를 저감하고 컬러의 채도를 상승시키기 위한 광 편광필터가 한 쌍으로 이루어진 세트(Set) 모듈인 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 카메라 모듈은 상기 헤드프레임의 내면에서 이마 부위의 최상 측 제 1단에 3세트가 그 아래 중간 부분의 제 2단에 7세트가 다음 아랫단인 제 3단에 5세트가 최하단인 제 4단에 3세트로 구분 배열되어 총 18세트가 배치되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 조명 모듈은 LED와 교차 편광필터, LED와 병렬 편광필터 및 자외선 LED와 자외선 필터가 각각의 쌍으로 이루어진 것이 하나의 세트로 구성되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 조명 모듈은 상기 헤드프레임의 내면에서 이마 부위의 최상 측 제 1단에서 상기 카메라 모듈의 위쪽으로 3세트가, 그 아래 제 2단에서 반사 거울의 양 옆으로 각각 2세트씩 4세트가, 다음 아래 부분의 제 3단에서 상기 카메라 모듈들 사이에서 5세트가 최하단인 제 4단에서 상기 카메라 모듈의 윗부분으로 4세트로 구분 배열되어 총 16세트가 배치되는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 조명 모듈 각각에 결합하여 각 조명 모듈에서 나오는 광에서 제1 편광 광만을 통과시키는 제1 편광필터; 및 상기 복수의 카메라 모듈 각각에 결합하여 각 카메라 모듈로 들어가는 광 중 상기 제2 편광 광을 차단하고 상기 제1 편광 광 중 피부 속에서 광의 편광 방향이 변한 제2 편광 광을 통과시키는 제2 편광필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기기.
네트워크를 통해 얼굴 피부 진단기기에 연결된 서버를 포함하는 얼굴 피부 진단시스템에서 수행되는 얼굴 피부 진단 방법으로서,
얼굴 피부 진단기기로부터 유선 또는 무선 네트워크를 통해 이미지를 획득하고, 획득한 이미지를 미리 설정된 기준이나 정책에 기초하여 합성하고, 합성 이미지를 네트워크를 통해 타겟 단말에 분배하며,
상기 얼굴 피부 진단기기는, 얼굴이 삽입될 수 있도록 일면이 개방되고, 머리 상부와 얼굴 윤곽 전체를 감싸는 내부 공간을 구비하며, 상기 얼굴 윤곽에 따라 종횡으로 이루어진 여러 단이 기하학적 평면 구조를 갖도록 내면이 형성되어 이루어진 헤드프레임과, 상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 입체적인 얼굴 형상을 촬영하기 위한 복수의 카메라 모듈과, 상기 헤드프레임의 내면에서 구분된 각 단마다 일정 위치에 일정 개수가 배열되어 서로 다른 종류의 광을 조사하기 위한 복수의 조명 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단 방법.