KR20230156868A - Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system - Google Patents

Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system Download PDF

Info

Publication number
KR20230156868A
KR20230156868A KR1020220056227A KR20220056227A KR20230156868A KR 20230156868 A KR20230156868 A KR 20230156868A KR 1020220056227 A KR1020220056227 A KR 1020220056227A KR 20220056227 A KR20220056227 A KR 20220056227A KR 20230156868 A KR20230156868 A KR 20230156868A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
data
biometric
contact
machine learning
Prior art date
Application number
KR1020220056227A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
진용식
김범휘
김규형
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020220056227A priority Critical patent/KR20230156868A/en
Publication of KR20230156868A publication Critical patent/KR20230156868A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816Measuring devices for examining respiratory frequency
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116Determining posture transitions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/332Portable devices specially adapted therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00Machine learning
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

본 발명은 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 비접촉 생체 신호 센서를 통해 촬영되는 영상에서 사용자의 생체 검출 데이터를 획득하는 데이터 취득부; 상기 데이터 취득부를 통해 획득한 상기 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및 상기 데이터 변환부를 통해 변환된 사용자의 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 건상 위험 상태를 감지하는 사용자 위험 감지부를 포함한다.
The present invention relates to a machine learning-based non-contact user health abnormality detection system.
The present invention includes a data acquisition unit that acquires user's biometric detection data from an image captured through a non-contact biometric signal sensor; a data conversion unit that converts the biometric detection data acquired through the data acquisition unit into biosignal data; and a user risk detection unit that detects the user's health risk state using the user's biosignal data converted through the data conversion unit.

Description

머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템 및 방법{Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system}Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system}

본 발명은 자율적인 데이터 수집 기능을 가지는 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 웨어러블 디바이스 생체 신호 측정 센서와 카메라, IR-UWB 라이다 등의 비접촉식 센싱 시스템을 이용하여 환자의 생체 신호를 자동적으로 측정, 수집하고 딥러닝 모델을 활용하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a non-contact user health abnormality detection system and method with autonomous data collection function, which detects a patient's bio signals using a non-contact sensing system such as a wearable device bio signal measurement sensor, camera, and IR-UWB lidar. It is about technology that automatically measures, collects, and uses deep learning models to detect the user's health risk status.

생체 신호 측정 및 신호처리 기술의 발달로 사람의 건강 상태를 파악하기 위한 전자기술들이 많이 개발되고 있다. 특히 최근 딥러닝 기반의 신호처리 방법은 사람의 성능을 뛰어넘는 많은 발전이 있었다. 의료 및 헬스케어 분야에도 적용되어 성능을 향상시키고 있다. With the development of biosignal measurement and signal processing technology, many electronic technologies are being developed to determine a person's health status. In particular, there have been recent advances in deep learning-based signal processing methods that surpass human performance. It is also being applied to the medical and healthcare fields to improve performance.

또한 사용자의 편의 개선을 위해 비접촉식 센서 기반의 생체 신호 측정 방법들이 제안되고 있다. Additionally, non-contact sensor-based biological signal measurement methods are being proposed to improve user convenience.

대표적으로 IR-UWB 라이다는 사용자의 맥박 수나 호흡률을 측정하기 위해 연구되고 있지만 높은 정확도를 보장하기 위한 신호처리 기법에 한계가 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위하여 딥러닝 기반의 기술들이 사용될 수 있다.Typically, IR-UWB LiDAR is being studied to measure the user's pulse or breathing rate, but there are limitations in signal processing techniques to ensure high accuracy. Deep learning-based technologies can be used to solve these limitations.

딥러닝 기반의 생체 신호처리 기법들의 구축에 있어서 데이터 획득과 획득된 데이터에 대한 주석/라벨을 추가하는 작업에는 많은 어려움이 있다. In constructing deep learning-based biosignal processing techniques, there are many difficulties in acquiring data and adding annotations/labels to the acquired data.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 기존의 지도학습 방법의 시스템을 구축하는 방법 외의 다른 접근법이 필요하다. To solve this problem, an approach other than building a system using existing supervised learning methods is needed.

비지도 학습은 입력되는 데이터의 주석/라벨 없이 데이터의 분포를 학습하거나 특징들을 학습하여 데이터를 분석하는 기술이다. Unsupervised learning is a technology that analyzes data by learning the distribution of data or learning features without annotations/labels of the input data.

따라서 기존의 지도 학습을 위한 주석/라벨을 추가하는 작업을 하지 않아도 된다는 장점이 있다.Therefore, there is an advantage that there is no need to add annotations/labels for existing supervised learning.

건강 상태를 파악하기 위해 체온, 혈압 등의 생체 신호의 정보들이 활용된다. 생체 신호의 변화는 건강 상태의 변화를 반영할 수 있다. Information on vital signs such as body temperature and blood pressure is used to determine health status. Changes in vital signs may reflect changes in health status.

따라서 생체 신호를 관측함으로써 사람의 건강 상태를 유추하고 위험에 대비할 수 있다. Therefore, by observing vital signs, one can infer a person's health status and prepare for danger.

그러나 사람의 데이터를 수집하는 것은 의료 및 헬스케어 분야에서 해결하기 힘든 문제로 인공지능 기반의 자율적인 환자 모니터링 시스템 개발에 많은 어려움을 주고 있다.However, collecting human data is a difficult problem to solve in the medical and healthcare fields, making it difficult to develop autonomous patient monitoring systems based on artificial intelligence.

자동적으로 비접촉식 생체신호 센싱 시스템의 학습 데이터를 구축하기 위해 제안된 방법에서는 웨어러블 디바이스를 활용한다. The proposed method utilizes a wearable device to automatically build learning data for a non-contact biosignal sensing system.

대부분의 웨어러블 디바이스에는 PPG(photoplethysmogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서 등이 제공됨으로 맥박수, 혈압, 호흡 등의 데이터를 취득할 수 있다. 이러한 데이터들을 비접촉식 센서들의 데이터들과 동기화함으로써 학습데이터를 구성할 수 있다.Most wearable devices are provided with PPG (photoplethysmogram) sensors and ECG (electrocardiogram) sensors, allowing data such as pulse rate, blood pressure, and respiration to be acquired. Learning data can be constructed by synchronizing these data with data from non-contact sensors.

본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비접촉식 센서들을 활용하여 사용자의 생체 신호를 자율적으로 취득할 수 있는 방법과 취득된 데이터를 활용하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지하기 위한 시스템 구성 방법에 관한 것이다. The present invention was developed to solve conventional problems, and includes a method for autonomously acquiring a user's biosignals using non-contact sensors and a system configuration method for detecting a user's health risk using the acquired data. It's about.

본 발명은 비접촉 센서를 활용하여 사용자 생체 신호 데이터를 자동적으로 취득할 수 있는 방법과 취득된 생체 신호로부터 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템을 제공하는데 목적이 있다. The purpose of the present invention is to provide a method for automatically acquiring user biosignal data using a non-contact sensor and a machine learning-based non-contact user health abnormality detection system that detects the user's health risk status from the acquired biosignal. .

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템은 비접촉 생체 신호 센서를 통해 촬영되는 영상에서 사용자의 생체 검출 데이터를 획득하는 데이터 취득부; 상기 데이터 취득부를 통해 획득한 상기 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및 상기 데이터 변환부를 통해 변환된 사용자의 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 건상 위험 상태를 감지하는 사용자 위험 감지부를 포함한다. To achieve the above object, a non-contact user health abnormality detection system based on machine learning according to an embodiment of the present invention includes a data acquisition unit that acquires biometric detection data of the user from an image captured through a non-contact biometric signal sensor; a data conversion unit that converts the biometric detection data acquired through the data acquisition unit into biosignal data; and a user risk detection unit that detects the user's health risk state using the user's biosignal data converted through the data conversion unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법은 비접촉 생체 신호 센서로부터 사용자의 생체 검출 데이터를 취득하는 단계; 상기 취득된 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계를 포함한다. A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method according to an embodiment of the present invention includes the steps of acquiring user's biometric detection data from a non-contact biometric signal sensor; converting the acquired biometric detection data into biometric signal data; and detecting the user's health risk state using the converted biosignal data.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 접촉식 센서 및 비접촉 센서를 활용하여 사용자의 건강상태를 편리하게 모니터링 하게 해준다. 또한 제안된 방법을 통하여 쉽게 데이터를 수집할 수 있는 효과가 있다. According to one embodiment of the present invention, the user's health status can be conveniently monitored using a contact sensor and a non-contact sensor. Additionally, the proposed method has the effect of easily collecting data.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템을 설명하기 위한 구성블록도이다.
도 2는 도 1의 데이터 취득부의 구성을 설명하기 위한 구성블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 데이터 변환부에서 이용되는 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델의 데이터 변환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 데이터 변환부에서 이용되는 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델의 학습 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 사용자 위험 감지부에서 이용되는 딥러닝 기반의 복원 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템을 설명하기 위한 구성블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에서 사용자 위험 감지부에서 이용되는 딥러닝 기반의 복원 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에서 사용자 위험 감지부에서 이용되는 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating a non-contact user health abnormality detection system based on machine learning according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the data acquisition unit of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating the data conversion process of the deep learning-based biological signal calculation model used in the data conversion unit shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram illustrating the learning process of a deep learning-based biosignal calculation model used in the data conversion unit shown in FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram illustrating a deep learning-based restoration model used in the user risk detection unit shown in FIG. 1.
Figure 6 is a block diagram illustrating a machine learning-based non-contact user health abnormality detection system according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining a deep learning-based restoration model used in the user risk detection unit in another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram for explaining the determination method used in the user risk detection unit in another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flowchart illustrating a machine learning-based non-contact user health abnormality detection method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” means that a referenced element, step, operation and/or element precludes the presence of one or more other elements, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition.

도 1은 본 발명에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템을 설명하기 위한 구성블록도이다. Figure 1 is a block diagram illustrating a non-contact user health abnormality detection system based on machine learning according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템은 데이터 취득부(100), 사용자 위험 감지부(300) 및 감지 결과 알림 및 관리부(400)를 포함한다. As shown in Figure 1, the machine learning-based non-contact user health abnormality detection system according to an embodiment of the present invention includes a data acquisition unit 100, a user risk detection unit 300, and a detection result notification and management unit 400. Includes.

데이터 취득부(100)는 사용자의 생체 정보를 취득하는 비접촉 생체 신호 센서(110)로, 생체 정보를 취득하고자 하는 사용자를 촬영하고, 촬영된 영상에서 사용자의 생체 검출 데이터를 검출한다. 여기서, 비접촉 생체 신호 센서는 카메라, 뎁스(depth) 카메라, 열화상 카메라 및 IR-UWB 라이다 중 하나 또는 복수개가 복합적으로 이용될 수 있다. 그리고, 데이터 취득부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모델 학습을 위해 사용자가 직접 착용하여 사용자의 생체 측정 신호를 측정하는 접촉식 생체 신호 센서(120)를 더 포함할 수 있다. The data acquisition unit 100 is a non-contact biometric signal sensor 110 that acquires the user's biometric information. It photographs the user whose biometric information is to be acquired and detects the user's biometric detection data from the captured image. Here, the non-contact biosignal sensor may be one or a combination of a camera, a depth camera, a thermal imaging camera, and an IR-UWB lidar. And, as shown in FIG. 2, the data acquisition unit 100 may further include a contact-type biometric signal sensor 120 that is worn directly by the user and measures the user's biometric signal for model learning.

이에, 데이터 취득부(100)는 촬영된 영상을 통해 생체 검출 데이터를 취득하고, 취득된 생체 측정 데이터는 측정된 순서에 따라 저장되어 순차 정보를 가지도록 생성된다. 여기서, 생체 검출 데이터는 사용자의 식별 정보, 측정 상태 감지 정보 및 생체 측정 정보를 포함할 수 있다. 일 예로, 데이터 취득부(100)는 촬영된 영상에서 사용자의 혈관을 검출하고 해당 혈관의 움직임을 감지하여 생체 검출 데이터 중 사용자의 맥박수를 검출할 수 있다. 그리고, 적외선 카메라를 이용하는 경우 생체 검출 데이터 중 사용자의 체온을 검출할 수 있다. Accordingly, the data acquisition unit 100 acquires biometric detection data through the captured image, and the acquired biometric measurement data is stored according to the order in which it was measured and generated to have sequential information. Here, biometric detection data may include user identification information, measurement state detection information, and biometric measurement information. As an example, the data acquisition unit 100 may detect the user's blood vessel in a captured image, detect the movement of the blood vessel, and detect the user's pulse rate among the biometric detection data. Additionally, when using an infrared camera, the user's body temperature can be detected among biometric detection data.

데이터 변환부(200)는 도 3에서와 같이, 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 이용하여, 데이터 취득부(100)를 통해 획득한 상기 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환한다. 그리고 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델은 Convolutional networks, Long short-term memory, autoencoder 등의 딥러닝 모델들이 사용될 수 있다. As shown in FIG. 3, the data conversion unit 200 converts the biometric detection data acquired through the data acquisition unit 100 into biosignal data using a deep learning-based biosignal calculation model. And deep learning-based biosignal calculation models can be used such as convolutional networks, long short-term memory, and autoencoder.

여기서, 생체 신호 데이터는 비접촉 생체 신호 센서(110)를 통해 획득한 생체 검출 데이터를 입력값으로 하고, 접촉식 생체 신호 센서(120)를 통해 측정된 생체 측정 데이터를 결과값으로 하여, 입력과 출력이 같아지도록 학습된 딥러닝 모델인 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 이용하여 생체 검출 데이터를 변환한 데이터이다. Here, the biometric signal data uses biometric detection data acquired through the non-contact biosignal sensor 110 as an input value and biometric measurement data measured through the contact type biosignal sensor 120 as a result value, and input and output This is data converted from biometric detection data using a deep learning-based biosignal calculation model, which is a deep learning model learned to be the same.

도 4에 도시된 바와 같이, 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델은 데이터 취득부(100)의 비접촉식 생체 신호 센서(100)를 통해 취득하는 생체 검출 데이터를 입력으로 하고, 접촉식 생체 신호 센서(120)를 통해 측정되는 센서 측정 데이터를 출력으로 하여 학습한다. As shown in FIG. 4, the deep learning-based biometric signal calculation model uses biometric detection data acquired through the non-contact biometric signal sensor 100 of the data acquisition unit 100 as input, and the contact biosignal sensor 120 ) is learned using the sensor measurement data measured through ) as output.

여기서, 접촉식 생체 신호 센서(120)는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스로, PPG(photoplethysmogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서 등이 설치되어 있다. 이에, 접촉식 생체 신호 센서(120)는 PPG(photoplethysmogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서를 통해 맥박수, 호흡률, 체온 등과 같은 생체 측정 데이터를 획득할 수 있다. Here, the contact-type biological signal sensor 120 is a wearable device such as a smart watch, and is equipped with a photoplethysmogram (PPG) sensor, an electrocardiogram (ECG) sensor, etc. Accordingly, the contact-type biosignal sensor 120 can acquire biometric data such as pulse rate, respiratory rate, body temperature, etc. through a photoplethysmogram (PPG) sensor and an electrocardiogram (ECG) sensor.

이에, 사용자 위험 감지부(300)는 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 통해, 획득한 생체 검출 데이터를 접촉식 생체 신호 센서(110)를 통해 측정한 생체 측정 데이터에 대응되는 생체 신호 데이터로 변환할 수 있다. 그리고, 데이터 변환부(200)를 통해 변환된 생체 신호 데이터는 장치 내에 저장하거나 외부 단말에 전송될 수 있다. 여기서, 생체 신호 데이터는 맥박수, 호흡률, 체온, 혈압일 수 있다. Accordingly, the user risk detection unit 300 converts the acquired biometric detection data into biometric signal data corresponding to the biometric measurement data measured through the contact-type biosignal sensor 110 through a deep learning-based biosignal calculation model. can do. And, the biosignal data converted through the data conversion unit 200 can be stored in the device or transmitted to an external terminal. Here, the biosignal data may be pulse rate, respiratory rate, body temperature, and blood pressure.

한편, 사용자 위험 감지부(300)는 딥러닝 기반의 복원 모델을 이용하여 사용자의 건강 위험 상태를 판단한다. 여기서, 딥러닝 기반의 복원 모델은 도 5에 도시된 바와 같이, 평상시 입력되는 생체 신호 데이터를 입력 받아 평상시의 생체 측정 데이터들로 복원하는 모델이다. 이러한, 딥러닝 기반의 복원 모델은 Convolutional networks, Long short-term memory, autoencoder, Generative adversarial networks 등의 딥러닝 모델들이 사용될 수 있다.Meanwhile, the user risk detection unit 300 determines the user's health risk status using a deep learning-based restoration model. Here, the deep learning-based restoration model is a model that receives normally input biometric signal data and restores it to usual biometric measurement data, as shown in FIG. 5. These deep learning-based restoration models can be used as deep learning models such as convolutional networks, long short-term memory, autoencoder, and generative adversarial networks.

따라서, 사용자 위험 감지부(300)에서 이용하는 딥러닝 기반의 복원 모델은 입력 값의 경우 변경되더라도, 출력값의 경우 정상 상태의 사용자 생체 신호 데이터로 고정되는 것이 바람직하다. Therefore, it is desirable that the deep learning-based restoration model used by the user risk detection unit 300 is fixed to the user's biosignal data in a normal state for the output value, even if the input value changes.

따라서, 비정상 상태의 사용자 생체 신호 데이터들이 들어오면 딥러닝 기반의 복원 모델은 비정상 상태의 사용자 생체 신호 데이터를 정상 상태의 사용자 생체 신호 데이터로 복원하는 딥러닝이 수행된다. 이때, 딥러닝 기반의 복원 모델은 데이터 복원 시 발생되는 입력과 오차를 이용하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지할 수 있다. Therefore, when user biosignal data in an abnormal state comes in, a deep learning-based restoration model performs deep learning to restore user biosignal data in an abnormal state to user biosignal data in a normal state. At this time, the deep learning-based restoration model can detect the user's health risk status using input and errors generated during data restoration.

감지 결과 알림 및 관리부(400)는 딥러닝 기반의 복원 모델을 통해 판단된 사용자 건강 위험 결과를 사용자 단말이나 사용자 외의 지정된 사람의 단말에게 전달할 수 있다. 감지 결과 알림 및 관리부(400)는 사용자 건강 위험 결과를 사용자의 단말이나 서버에 저장될 수 있다. The detection result notification and management unit 400 can deliver the user health risk results determined through a deep learning-based restoration model to the user terminal or the terminal of a designated person other than the user. The detection result notification and management unit 400 may store the user health risk results in the user's terminal or server.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬영되는 영상을 통해 사용자의 생체 신호를 검출하고, 그 사용자의 생체 신호를 활용하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to detect a user's biosignal through a captured image and detect a user's health risk using the user's biosignal.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬영되는 영상을 통해 사용자의 건강 위험 상태를 감지할 수 있게 됨에 따라 엘리베이터, 화장실, 거울, 냉장고 등과 같이, 사용자가 마주보거나 지나치는 위치에 설치할 수 있는 효과가 있다. According to one embodiment of the present invention, it is possible to detect the user's health risk through the captured image, so that it can be installed in a location where the user faces or passes by, such as an elevator, restroom, mirror, refrigerator, etc. there is.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위험 감지 결과 및 사용되는 데이터들을 모니터링 디바이스를 통해 확인 및 관찰할 수 있고, 비접촉 센서 데이터를 생체 정보 값으로 변환하는 모델의 학습 데이터를 구성하는 단계에서 웨어러블 디바이스를 착용한 경우 데이터 수집 모드, 웨어러블 디바이스를 착용하지 않는 경우를 사용 모드로 지정하여 점진적으로 데이터를 수집할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, risk detection results and used data can be confirmed and observed through a monitoring device, and in the step of configuring learning data for a model that converts non-contact sensor data into biometric information values, a wearable device is used. This has the effect of allowing data to be collected gradually by setting the data collection mode when the wearable device is worn and the use mode when the wearable device is not worn.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 학습 후 웨어러블 디바이스의 생체 정보 값과 비접촉 센서로부터 추정된 생체 정보 값을 비교하여 추가적인 학습 필요 여부를 확인할 수도 있는 효과가 있다.And according to an embodiment of the present invention, there is an effect of checking whether additional learning is necessary by comparing the biometric information value of the wearable device after learning with the biometric information value estimated from the non-contact sensor.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 비접촉 센서의 데이터를 생체 정보로 변환하기 위한 데이터 수집 과정에서 접촉 생체 신호 측정 센서들을 사용할 수 있고, 비접촉 센서의 값들을 입력으로 생체 신호 측정 센서들의 값을 학습 목표로 하여 학습할 수 있는 효과가 있다. And, according to an embodiment of the present invention, contact biological signal measurement sensors can be used in the data collection process to convert data from a non-contact sensor into biometric information, and the values of the biometric signal measurement sensors can be inputted using the values of the non-contact sensor. There is an effect of learning by setting learning goals.

또한, 본 발명은 사용자의 위험 감지 알고리즘의 입력으로 진단 결과 등이 같이 사용될 수 있다.Additionally, the present invention can be used together with diagnosis results as input to the user's risk detection algorithm.

본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 취득부(100)를 통해 획득한 생체 검출 데이터(예를 들어, 얼굴 인식, 홍채 인식 등)를 통해 사용자를 인증하는 사용자 식별부(500)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 본 발명은 사용자 별로 데이터를 따로 저장하여 관리할 수 있고, 하나의 영상을 통해 복수 사용자의 건강 위험 상태를 판단하더라도 사용자별 사용자의 건강 위험 상태를 감지할 수 있는 효과가 있다. As shown in FIG. 6, the machine learning-based non-contact user health abnormality detection system according to an embodiment of the present invention uses biometric detection data (e.g., face recognition, iris recognition) acquired through the data acquisition unit 100. etc.) may further include a user identification unit 500 that authenticates the user. Through this, the present invention can store and manage data separately for each user, and has the effect of detecting the health risk status of each user even if the health risk status of multiple users is determined through one image.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 취득부(100)인 카메라 영상, 뎁스(depth) 카메라를 활용하여 생체 검출 데이터 중 사용자의 자세를 추정하고, 사용자가 현재 생체 신호 측정 센서를 올바르게 착용하거나 정상적인 자세를 취하고 있는지를 확인하는 측정 상태 감지부(600)를 더 포함할 수 있다. And, as shown in FIG. 6, the machine learning-based non-contact user health abnormality detection system according to an embodiment of the present invention uses the camera image and depth camera, which are the data acquisition unit 100, to collect biometric detection data. It may further include a measurement state detection unit 600 that estimates the user's posture and checks whether the user is currently wearing the biosignal measurement sensor correctly or is in a normal posture.

이러한 측정 상태 감지부(600)는 사용자가 정상적인 상태에서 측정한 생체 신호 정보만을 이용하여 사용자의 건강 이상을 판단함으로써 보다 정확한 판단을 가능하게 하는 효과가 있다. This measurement state detection unit 600 has the effect of enabling more accurate judgment by determining the user's health abnormality using only biosignal information measured by the user in a normal state.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 이벤트 데이터를 제공받는 이벤트 데이터 취득부(700)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이벤트 데이터 취득부(700)는 사용자가 직접 입력한 정보나 외부 의료 정보들을 수집한다. 사용의 예로 휴대폰 및 카드사와 연동하여 결제 기록을 통해 사용자가 오늘 병원이 갔는지 안 갔는지 여부를 확인하여 데이터를 수집할 수 있고, 또는 병원의 의료 기록 시스템과 연동하여 사용자가 병원 방문 시 의료 기록을 제공받아서 입력으로 사용할 수 있다. 다른 예로 사용자가 몸에 이상이 있다고 생각하는 경우 증상에 대해 사용자로부터 모바일 디바이스를 통해 직접 입력 받아 입력으로 사용할 수 있다. 이벤트 데이터는 다음단의 전처리된 데이터에 포함될 수 있다.Meanwhile, the machine learning-based non-contact user health abnormality detection system according to an embodiment of the present invention may further include an event data acquisition unit 700 that receives event data, as shown in FIG. 6. Here, the event data acquisition unit 700 collects information directly input by the user or external medical information. As an example of use, data can be collected by checking whether the user went to the hospital today or not through payment records by linking with mobile phone and credit card companies, or linking with the hospital's medical record system to provide medical records when the user visits the hospital. You can receive it and use it as input. As another example, if a user thinks there is something wrong with their body, symptoms can be received directly from the user through a mobile device and used as input. Event data may be included in the preprocessed data in the next step.

이에, 사용자 위험 감지부(300)는 이벤트 데이터 취득부(700)를 통해 수집되는 이벤트 데이터와 데이터 취득부(100)를 통해 취득한 사용자의 생체 신호 데이터를 하나의 생체 신호 데이터로 통합할 수 있다. Accordingly, the user risk detection unit 300 may integrate the event data collected through the event data acquisition unit 700 and the user's biosignal data acquired through the data acquisition unit 100 into one biosignal data.

그리고, 딥러닝 기반의 복원 모델에 입력되는 데이터의 구조는 데이터들의 종류와 측정된 시간 길이만큼의 크기를 가지는 다차원 배열이기 때문에 입력되는 데이터 중 오염된 데이터를 필터링하는 기능과 동기화하는 기능이 수행할 수 있다. In addition, since the structure of the data input to the deep learning-based restoration model is a multidimensional array with a size equal to the type of data and the measured time length, the function of filtering and synchronizing contaminated data among the input data is performed. You can.

또한 본 발명의 다른 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자 위험 감지부(300)는 비접촉 생체 신호 센서(110)를 통해 검출된 생체 검출 데이터와 접촉식 생체 신호 센서(120)를 통해 측정된 생체 측정 데이터를 동시에 딥러닝 기반의 복원 모델의 입력으로 사용할 수도 있다. In addition, in another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the user risk detection unit 300 measures biometric detection data detected through the non-contact biometric signal sensor 110 and the contact biosignal sensor 120. The biometric data can also be used as input to a deep learning-based restoration model.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 위험 감지부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이, 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 통해 산출한 오류 값인 생체 징후 값을 기설정한 위험 임계값(각 생체 신호의 임계값)과 비교하여 사용자의 위험 상태를 판단할 수도 있다. As shown in FIG. 8, the user risk detection unit 300 according to another embodiment of the present invention uses a preset risk threshold (each The user's risk status can also be determined by comparing it with the threshold value of the biosignal.

본 발명의 일 실시예에 따른 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9.

데이터 취득부(100)는 비접촉 생체 신호 센서를 통해 촬영된 영상에서 사용자의 생체 검출 데이터를 검출한다(S100). 여기서, 생체 검출 데이터는 비접촉 생체 신호 센서(110)에 의해 촬영된 영상으로부터 검출할 수 있다. 일 예로, 데이터 취득부(100)는 비접촉 생체 신호 센서를 통해 촬영된 영상에서 사용자의 혈관을 검출하고, 해당 혈관의 움직임을 감지하여 생체 검출 데이터 중 사용자의 생체 신호 데이터 중 하나인 맥박수를 검출할 수 있다. 그리고, 적외선 카메라를 이용하는 경우 생체 검출 데이터 중 사용자의 체온을 검출할 수 있다. The data acquisition unit 100 detects the user's biometric detection data from the image captured through the non-contact biometric signal sensor (S100). Here, biometric detection data can be detected from an image captured by the non-contact biometric signal sensor 110. As an example, the data acquisition unit 100 detects the user's blood vessels in an image captured through a non-contact biosignal sensor and detects the pulse rate, which is one of the user's biosignal data, among the biometric detection data by detecting the movement of the corresponding blood vessels. You can. Additionally, when using an infrared camera, the user's body temperature can be detected among biometric detection data.

데이터 변환부(200)는 데이터 취득부(100)에서 검출되는 생체 검출 데이터를 딥러닝 모델을 이용하여 생체 검출 데이터로 변환한다. 즉, 검출된 생체 검출 데이터를 실제 접촉식 생체 신호 센서를 통해 측정되는 생체 측정 데이터와 동일한 구조 및 타입으로 변환한다. The data conversion unit 200 converts the biometric detection data detected by the data acquisition unit 100 into biometric detection data using a deep learning model. In other words, the detected biometric detection data is converted into the same structure and type as biometric data measured through an actual contact-type biometric signal sensor.

이를 위해, 데이터 변환부(200)는 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 이용한다. 여기서, 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델은 비접촉 생체 신호 센서(110)를 통해 획득한 생체 검출 데이터를 입력값으로 하고, 접촉식 생체 신호 센서(120)를 통해 측정된 생체 측정 데이터를 결과값으로 하여, 입력과 출력이 같아지도록 학습된 딥러닝 모델이다. 그리고 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델은 Convolutional networks, Long short-term memory, autoencoder 등의 딥러닝 모델들이 사용될 수 있다.For this purpose, the data conversion unit 200 uses a deep learning-based biosignal calculation model. Here, the deep learning-based biosignal calculation model uses biometric detection data acquired through the non-contact biosignal sensor 110 as input and biometric measurement data measured through the contact biosignal sensor 120 as the result. Therefore, it is a deep learning model that has been trained so that the input and output are the same. And deep learning-based biosignal calculation models can be used such as convolutional networks, long short-term memory, and autoencoder.

이어서, 사용자 위험 감지부(300)는 변환된 생체 신호를 딥러닝 기반의 복원 모델의 입력으로 하여 사용자 위험도인 사용자의 건강 위험 상태를 감지한다(S300). 딥러닝 기반의 복원 모델은 입력과 출력이 같은 값이 되도록 학습된다. 이때 입력되는 데이터의 구조는 데이터들의 종류와 측정된 시간 길이만큼의 크기를 가지는 다차원 배열이 된다. 그리고, 딥러닝 기반의 복원 모델은 Convolutional networks, Long short-term memory, autoencoder, Generative adversarial networks 등의 딥러닝 모델들이 사용될 수 있다.Next, the user risk detection unit 300 detects the user's health risk status, which is the user risk level, by using the converted biosignal as an input to a deep learning-based restoration model (S300). Deep learning-based restoration models are learned so that input and output are the same value. At this time, the structure of the input data is a multidimensional array with a size equal to the type of data and the measured time length. In addition, deep learning-based restoration models such as convolutional networks, long short-term memory, autoencoder, and generative adversarial networks can be used.

이후, 감지 결과 알림 및 관리부(400)는 딥러닝 기반의 복원 모델에 따른 사용자의 건강 위험 상태 결과를 제공한다(S400). 즉, 감지 결과 알림 및 관리부(400)는 위험 감지 결과에 따라 사용자나 사용자 외의 지정된 사람에게 사용자의 건강 위험 상태 결과를 알려준다. 사용된 입력 데이터와 사용자의 건강 위험 상태 결과들은 디바이스나 서버에 저장될 수 있다. Afterwards, the detection result notification and management unit 400 provides a result of the user's health risk status according to a deep learning-based restoration model (S400). That is, the detection result notification and management unit 400 notifies the user or a designated person other than the user of the user's health risk status according to the risk detection result. The input data used and the user's health risk status results can be stored on the device or server.

한편, 데이터 취득부(100)는 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 학습하기 위해, 사용자가 직접 착용하여 사용자의 생체 측정 신호를 측정하는 접촉식 생체 신호 센서(120)가 더 구비될 수 있다. Meanwhile, the data acquisition unit 100 may be further equipped with a contact-type biometric signal sensor 120 that is worn directly by the user and measures the user's biometric signal in order to learn a deep learning-based biometric signal calculation model.

본 발명의 다른 실시예에서 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 방법은 딥러닝 기반의 생체 신호에서 계산된 맥박 수, 호흡률, 체온, 혈압 등을 미리 정해진 위험 임계 값과 비교하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the method for detecting the user's health risk status is to compare the pulse rate, respiratory rate, body temperature, blood pressure, etc. calculated from deep learning-based biosignals with a predetermined risk threshold to determine the user's health risk status. You can also sense it.

딥러닝 기반의 복원 모델은 입력과 출력이 같은 값이 되도록 학습된다. 이때 입력되는 데이터의 구조는 데이터들의 종류와 측정된 시간 길이만큼의 크기를 가지는 다차원 배열이 된다. 딥러닝 기반의 복원 모델로 Convolutional networks, Long short-term memory, autoencoder, Generative adversarial networks 등의 딥러닝 모델들이 사용될 수 있다.Deep learning-based restoration models are learned so that input and output are the same value. At this time, the structure of the input data is a multidimensional array with a size equal to the type of data and the measured time length. Deep learning models such as convolutional networks, long short-term memory, autoencoder, and generative adversarial networks can be used as deep learning-based restoration models.

감지 결과 알림 및 관리부(400)는 딥러닝 기반의 복원 모델의 계산 결과와 데이터들을 처리한다. 위험 감지 결과에 따라 사용자나 사용자 외의 지정된 사람에게 결과를 알려준다. 사용된 입력 데이터와 감지 결과들은 디바이스나 서버에 저장된다.The detection result notification and management unit 400 processes calculation results and data of a deep learning-based restoration model. Depending on the risk detection results, the results are notified to the user or a designated person other than the user. The input data used and detection results are stored on the device or server.

본 발명의 일 실시예에서 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 방법으로, 사용자 위험 감지부(300)는 딥러닝 기반의 복원 모델을 이용하지 않고, 딥러닝 기반의 생체 신호 데이터(맥박 수, 호흡률, 체온, 혈압 등)를 미리 정해진 위험 임계 값과 비교하여 사용자의 위험 상태를 감지할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, as a method of detecting a user's health risk state, the user risk detection unit 300 does not use a deep learning-based restoration model, but uses deep learning-based biosignal data (pulse rate, respiratory rate, The user's risk status can also be detected by comparing body temperature, blood pressure, etc.) with a predetermined risk threshold.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다. Above, the configuration of the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, but this is merely an example, and those skilled in the art will be able to make various modifications and changes within the scope of the technical idea of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the claims below.

Claims (20)

비접촉 생체 신호 센서를 통해 촬영되는 영상에서 사용자의 생체 검출 데이터를 획득하는 데이터 취득부;
상기 데이터 취득부를 통해 획득한 상기 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및
상기 데이터 변환부를 통해 변환된 사용자의 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 건상 위험 상태를 감지하는 사용자 위험 감지부를 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
a data acquisition unit that acquires user's biometric detection data from an image captured through a non-contact biometric signal sensor;
a data conversion unit that converts the biometric detection data acquired through the data acquisition unit into biosignal data; and
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system including a user risk detection unit that detects the user's health risk status using the user's biosignal data converted through the data conversion unit.
제1항에 있어서,
상기 데이터 취득부는,
사용자가 직접 착용하여 사용자의 생체 측정 데이터를 측정하는 접촉식 생체 신호 센서를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
The data acquisition unit,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system further comprising a contact-type biosignal sensor that is worn directly by the user and measures the user's biometric data.
제1항에 있어서,
사용자가 직접 입력한 정보나 외부 의료 정보들을 수집하는 이벤트 데이터 취득부를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system that further includes an event data acquisition unit that collects information directly entered by the user or external medical information.
제1항에 있어서,
상기 사용자 위험 감지부는,
오염된 데이터를 필터링하는 전처리부와,
상기 이벤트 데이터와 센서들로부터 취득된 데이터를 하나의 생체 신호 데이터로 통합하는 동기화를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
The user risk detection unit,
A preprocessor that filters contaminated data,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system further comprising synchronization to integrate the event data and data acquired from sensors into one biosignal data.
제4항에 있어서,
상기 생체 검출 데이터는,
사용자의 체온, 맥박수 및 호흡률 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 4,
The biometric detection data is,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system characterized by one or more of the user's body temperature, pulse rate, and respiratory rate.
제2항에 있어서,
상기 데이터 변환부는,
비접촉 생체 신호 센서를 통해 획득한 생체 검출 데이터를 입력값으로 하고, 접촉식 생체 신호 센서를 통해 측정된 생체 측정 데이터를 결과값으로 하여, 입력과 출력이 같아지도록 학습된 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 이용하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 2,
The data conversion unit,
Calculate biometric signals based on deep learning, using biometric detection data acquired through a non-contact biosignal sensor as input and biometric measurement data measured through a contact biosignal sensor as result, so that the input and output are the same. A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system characterized by using a model.
제1항에 있어서,
상기 사용자 위험 상태 검출부는,
평상시 입력되는 사용자 생체 신호 데이터를 입력 받아 평상시의 생체 측정 데이터들로 복원하는 비지도 학습 기반의 딥러닝 기반의 복원 모델을 이용하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
The user risk state detection unit,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system characterized by using an unsupervised learning-based deep learning-based restoration model that receives user biosignal data input on a daily basis and restores the usual biometric data.
제1항에 있어서,
상기 사용자 위험 상태 검출부는,
상기 데이터 변환부를 통해 제공되는 생체 신호 데이터를 기설정된 임계 값과 비교하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
The user risk state detection unit,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system characterized in that the user's health risk status is detected by comparing the bio-signal data provided through the data conversion unit with a preset threshold.
제1항에 있어서,
상기 데이터 취득부를 통해 획득한 생체 검출 데이터를 이용하여 사용자를 인증하는 사용자 식별부를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system further comprising a user identification unit that authenticates the user using biometric detection data obtained through the data acquisition unit.
제1항에 있어서,
상기 생체 검출 데이터를 통해 사용자의 자세를 감지하는 측정 상태 감지부를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 시스템.
According to paragraph 1,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection system further comprising a measurement state detection unit that detects the user's posture through the biometric detection data.
비접촉 생체 신호 센서로부터 사용자의 생체 검출 데이터를 취득하는 단계;
상기 취득된 생체 검출 데이터를 생체 신호 데이터로 변환하는 단계; 및
상기 변환된 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계를 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
Acquiring biometric detection data of a user from a non-contact biometric signal sensor;
converting the acquired biometric detection data into biometric signal data; and
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method comprising detecting a user's health risk using the converted biosignal data.
제11항에 있어서,
접촉식 생체 신호 센서를 사용자가 직접 착용하고, 사용자의 생체 측정 데이터를 측정하는 단계를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method further comprising the step of having the user wear a contact biometric signal sensor and measuring the user's biometric data.
제11항에 있어서,
이벤트 데이터 취득부에 의해, 사용자가 직접 입력한 정보나 외부 의료 정보들을 수집하는 단계를 더 포함하고,
동기화부에 의해, 상기 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계에서 상기 이벤트 데이터와 센서들로부터 취득된 생체 신호 데이터를 하나의 생체 신호 데이터로 통합하는 단계를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
It further includes a step of collecting information directly entered by the user or external medical information by an event data acquisition unit,
A machine learning-based non-contact user health abnormality state further comprising integrating the event data and bio-signal data acquired from sensors into one bio-signal data in the step of detecting the user's health risk state by a synchronization unit. Detection method.
제11항에 있어서,
상기 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계는,
전처리부에 의해, 오염된 데이터를 필터링하는 단계를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
The step of detecting the user's health risk condition is,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method further comprising filtering contaminated data by a preprocessor.
제11항에 있어서,
상기 생체 검출 데이터는,
체온, 맥박수 및 호흡률 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
The biometric detection data is,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method characterized by one or more of body temperature, pulse rate, and respiratory rate.
제12항에 있어서,
상기 생체 신호 데이터로 변환하는 단계는,
비접촉 생체 신호 센서를 통해 획득한 생체 검출 데이터를 입력값으로 하고, 접촉식 생체 신호 센서를 통해 측정된 생체 측정 데이터를 결과값으로 하여, 입력과 출력이 같아지도록 학습된 딥러닝 기반의 생체 신호 계산 모델을 이용하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 12,
The step of converting into biosignal data is,
Calculate biometric signals based on deep learning, using biometric detection data acquired through a non-contact biosignal sensor as input and biometric measurement data measured through a contact biosignal sensor as result, so that the input and output are the same. A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method characterized by using a model.
제11항에 있어서,
상기 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계는,
평상시 입력되는 사용자 생체 신호 데이터를 입력 받아 평상시의 생체 측정 데이터들로 복원하는 비지도 학습 기반의 딥러닝 기반의 복원 모델을 이용하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
The step of detecting the user's health risk condition is,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method characterized by using an unsupervised learning-based deep learning-based restoration model that receives user biosignal data input on a daily basis and restores the user biometric data to usual biometric measurement data.
제17항에 있어서,
상기 사용자의 건강 위험 상태를 검출하는 단계는,
상기 제공되는 생체 신호 데이터를 기설정된 임계 값과 비교하여 사용자의 건강 위험 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 17,
The step of detecting the user's health risk condition is,
A non-contact user health abnormality detection method based on machine learning, characterized in that the user's health risk status is detected by comparing the provided bio-signal data with a preset threshold.
제11항에 있어서,
사용자 식별부에 의해, 상기 획득한 생체 검출 데이터를 이용하여 사용자를 인증하는 단계를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method further comprising authenticating the user using the obtained biometric detection data by a user identification unit.
제11항에 있어서,
측정 상태 감지부가 상기 생체 검출 데이터를 이용하여 사용자의 자세를 감지하는 단계를 더 포함하는 머신 러닝 기반 비접촉식 사용자 건강 이상 상태 탐지 방법.
According to clause 11,
A machine learning-based non-contact user health abnormality detection method further comprising the step of a measurement state detection unit detecting the user's posture using the biometric detection data.
KR1020220056227A 2022-05-06 2022-05-06 Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system KR20230156868A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056227A KR20230156868A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056227A KR20230156868A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230156868A true KR20230156868A (en) 2023-11-15

Family

ID=88742645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220056227A KR20230156868A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230156868A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2006325153B2 (en) Residual-based monitoring of human health
RU2336808C2 (en) Monitoring system of biological information
US7814324B2 (en) Method of making a patient monitor
KR102655739B1 (en) Apparatus and method for monitoring bio-signal measuring condition, and apparatus and method for measuring bio-information
WO2016034064A1 (en) Medical sensor as well as using method therefor and operating device thereof
CN108882853A (en) Measurement physiological parameter is triggered in time using visual context
TWM485701U (en) Wearable pieces with healthcare functions
Nagdeo et al. Wireless body area network sensor faults and anomalous data detection and classification using machine learning
CN206214100U (en) A kind of human body intelligent monitoring system
EP3160328B1 (en) Device, system and computer program for detecting a health condition of a subject
Poorani et al. Sensor based decision making inference system for remote health monitoring
Panagiotou et al. A multi: modal decision making system for an ambient assisted living environment
KR20230156868A (en) Machine learning-based non-contact user health anomaly detection method and system
AU2020239678A1 (en) System and method for analyzing a physiological condition of a user
KR20010019660A (en) Network for medical examination and apparatus for examinating patient
KR101646566B1 (en) User authentication method and system via the ecg signal acquisition in the bio-electrical signal measurement environment using wearable sensors
Sujin et al. Public e-health network system using arduino controller
Tan et al. Remote patient monitoring system
Deepa et al. Patient health monitoring based on ZigBee module
CN110507298A (en) Blood pressure monitor system and its monitoring method
CN111631696A (en) 5G network-based wearable device for hospital
O'Donoghue et al. Sensor validation within a pervasive medical environment
Masanam et al. Non-Contact Human Workload Assessment for Adaptive Intelligent Systems
Dusarlapudi et al. COVID-19 patient breath monitoring and assessment with MEMS accelerometer-based DAQ-a Machine Learning Approach
Rammo et al. Comatose patient monitoring system based on (IoT)