WO2012067282A1 - 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법 - Google Patents

체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a portable thermal image temperature measuring apparatus and method including a body temperature for receiving a fine infrared ray (Infra Red Ray) generated from an object such as an object or a human body and measuring a corresponding thermal picture. It is about.
  • a body temperature for receiving a fine infrared ray (Infra Red Ray) generated from an object such as an object or a human body and measuring a corresponding thermal picture. It is about.
  • a thermal sensing device for detecting heat by receiving fine infrared (IR) generated from an object or a human body is widely used and used in various technical fields.
  • IR infrared
  • a heat sensing device installed in a dark place or the like to automatically turn on / off a lamp, as shown in FIG. 1, the pyroelectric infrared sensor 10, the amplifier 11, and the low pass filter ( 12), comparator 13, timer 14, driver 15, lamp 16, photosensitive sensor 17, and the like.
  • the pyroelectric infrared sensor 10 for example, when minute infrared rays generated in the human body are received, an electric signal having a low voltage corresponding thereto is generated, and in the amplifier 11, the low voltage electric signal is generated.
  • the signal is amplified by an electrical signal above a predetermined voltage.
  • the low pass filter 12 removes a noise component, for example, a high frequency component, which is introduced during amplification into an electrical signal of a predetermined voltage or more.
  • the comparator 13 compares an electrical signal of a predetermined voltage or more from which the noise of the high frequency component is removed with a reference voltage V_Ref (for example, 0.7 V) that is higher than the reference voltage. 14).
  • V_Ref for example, 0.7 V
  • the driver 15 supplies power to the lamp 16 for a predetermined time (eg, 10 seconds) during which the timer 14 is driven, and turns on the lamp, and the photosensitive sensor ( In 17), an electric signal corresponding to the incident light is generated according to the ambient brightness to enable or disable the operation of the comparator 13.
  • the pyroelectric infrared sensor 10 operates to automatically turn on the lamp 16.
  • the pyroelectric infrared sensor 10 since a dielectric exhibiting a pyroelectric effect is used, when infrared rays are continuously received, an electric signal is no longer generated, and thus there is a disadvantage in that an object or a human body in a stationary state cannot be detected.
  • thermopile thermopile
  • thermopile sensors are disposed in square (eg, 32 ⁇ 32) pixels, and manufactured in one module.
  • a file array sensor (TAS) is being developed.
  • thermopile array sensor for measuring a thermal image such as an object or a human body using the thermopile array sensor (TAS) has been developed.
  • the thermal image measuring apparatus is, for example, shown in FIG.
  • thermopile array sensor 30 may include, for example, a plurality of thermopile sensors arranged in square (eg, 32 ⁇ 32) pixels, for each partial region of a specific object (eg, 32). x 32)
  • a temperature sensor (TS) for measuring the temperature inside the module such as a thermistor or the like, is manufactured as a module for measuring temperature. Consist of included.
  • the temperature sensor TS outputs an electric signal corresponding to a temperature inside the module
  • the thermopile array sensor 30 receives infrared rays generated in respective partial regions of a specific object for each pixel. Received in units, and outputs the corresponding electrical signals.
  • the amplifier 31 amplifies an electric signal output from the thermopile array sensor 30, and the low pass filter 32 removes noise of a high frequency component introduced into the electric signal.
  • the first A / D converter 33 converts the electric signal whose noise is controlled from an analog to a digital signal.
  • the second A / D converter 34 converts the electrical signal output from the temperature sensor TS into an analog to digital signal
  • the digital signal processor 35 converts the first A / D signal to the first A / D converter 34. After comparing the digital signal converted by the D converter 33 and the digital signal converted by the second A / D converter 34, the difference value is calculated and the temperature for each partial region of the specific object is calculated. Will be measured.
  • the temperature inside the module measured by the temperature sensor TS is 10 degrees, and the temperature of the specific object measured by the first pixel P (1,1) in the thermopile array sensor 30.
  • the temperature difference value is calculated, and the temperature of the first partial region is measured as 35 ° C., and the second pixel P (1, 1 ) in the thermopile array sensor 30 is measured .
  • the temperature difference value is calculated, and the temperature of the second partial region is measured to be 36 ° C.
  • the image is displayed on the display unit 36 such as a monitor. Through the thermal image displayed on the back, it is possible to identify the heat distribution state of the specific object.
  • the user may select the specific part and the heat. Since the measurement distance between the image measuring device and the measurement angle must be carefully adjusted, there is inconvenience in use, and if the measurement distance and the measurement angle are improperly adjusted, a fatal error in temperature measurement and heat distribution measurement is caused. Will occur.
  • thermopile sensor In order for a typical thermopile sensor for infrared temperature measurement to have a meaningful temperature value, it is necessary to measure the temperature of the thermopile sensor itself before measuring the voltage output to the target temperature, and the thermopile sensor itself is the ambient temperature of the environment where the thermometer is used. It is the same as (ambient temperature), so measure this ambient temperature and use it as the thermopile sensor temperature.
  • the Exergen US patent which is a conventional invention, reflects the Ta value, which is the ambient temperature value, in the conversion formula of the core temperature (Tc), which is the final body temperature value, to correct the actual body temperature value according to the change of the ambient temperature.
  • Tc the core temperature
  • the ambient temperature drops below 18 ° C, not only the temperature of the sensor itself but also the optical part around the sensor decreases in temperature and the temperature coefficient of the operational amplifier inside the system changes. Part of the lowering of the temperature value of the skin surface to be additionally considered and corrected.
  • Exergen US patent which is a conventional invention, accepts only one channel (or one pixel) of information by using only one thermopile sensor, not a thermopile array type.
  • thermopile sensor accepts only one channel (or one pixel) of information by using only one thermopile sensor, not a thermopile array type.
  • thermopile sensor itself by using only one pixel of information, and separates it by focusing with two LEDs as in the prior art of PCT / IB2006 / 003859. This is because it requires a supplementary means.
  • thermometer or the subject there was a disadvantage in that it was impossible to detect or correct the shaking or movement of the thermometer or the subject, which may occur in the non-contact measurement method, which can distinguish the subject itself from the movement of the subject by changing only one pixel of temperature data. Because you can't.
  • the present invention by selecting only a specific part of the object or a specific part of the human body, for example, the forehead, ears, hands, etc. of the human face, body temperature for more convenient and accurate, to measure the body temperature through thermal imaging It is to provide a portable thermal imaging temperature measuring apparatus and method comprising a.
  • the portable thermal imaging temperature measuring apparatus including a body temperature includes a camera module for photographing a subject image and a thermopile array sensor module for measuring a thermal image, wherein the image of the subject photographed by the camera module is provided. And a display for displaying at least one of the thermal images measured by the thermopile array sensor module.
  • An OSD generation unit for generating an indicator of any shape corresponding to a specific portion of the subject; And a controller for controlling the thermopile array sensor module to perform a thermal image measuring operation in a state where the generated indicator is superimposed on a specific portion of the subject.
  • thermopile array sensor module is installed to face in the same direction, characterized in that the fixed installation in the opposite direction to the display,
  • the camera module and the thermopile array sensor module is installed to face in the same direction, it is characterized in that rotated more than a certain angle by the rotating member to face in the same direction or the opposite direction to the display,
  • the display may be configured to selectively display one of an image of a subject photographed by the camera module and a thermal image measured by the thermopile array sensor module, or to superimpose the image and the thermal image of the subject.
  • the indicator is an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body, and is displayed superimposed on an image or a thermal image of the subject, and is set in advance based on a thermal imaging measurement result.
  • thermopile array sensor module is characterized in that a plurality of PTAT (Proportional to Absolute Temperature) sensor is installed to compensate for the ambient temperature of the thermopile array sensor,
  • PTAT Proportional to Absolute Temperature
  • the controller measures the ambient temperature value using a plurality of PTAT sensors, but using the average temperature value of the plurality of PTAT sensors to measure the temperature distribution range of each PTAT sensor before taking the average value of the plurality of PTAT sensors Is within ⁇ 0.2 °C, the temperature distribution range is determined as a stable state to obtain the average temperature value, characterized in that measured by the ambient temperature value,
  • the controller when performing the thermal image measuring operation in a state in which the generated indicator is displayed superimposed on a specific portion of the subject, the pixel corresponding to the indicator among the pixels in the thermopile array sensor module To screen only the pixels as effective pixels, and perform thermal image measurement and temperature measurement operations.
  • the controller determines the effective pixel selection as the measurement reference distance of the subject, and recognizes the selection as a valid pixel within the reference distance with the subject when the pixel temperature is 30 to 40 ° C, and the temperature of the pixel is 30 to When the temperature is out of 40 ° C, it is determined that the subject is located outside the reference distance, and the measurement is not performed.
  • the controller determines the selection of effective pixels in consideration of the movement of the subject, and determines the movement through the signal comparison in the unit of frame of the pixel which appears differently according to the movement of the subject measured by the thermopile array sensor. If the peak values of x (i) and y (i) of the cross-correlation values calculated by the P1 are within the set measurement time, the pixels are recognized and selected as valid pixels. Characterized in that,
  • the controller calculates the average temperature of the effective pixels, it is characterized in that it excludes the pixel of the highest temperature and the pixel of the lowest temperature,
  • the controller when calculating the average temperature of the effective pixels, gives high weights to pixels located in the center of the indicator, and gives low weights to pixels located around the indicator.
  • the controller controls the operation of the OSD generation unit so that the average temperature is displayed on a specific portion of the subject.
  • the controller compares a preset reference temperature range, and when the controller exceeds the reference temperature range, at least one of an image, a thermal image, and a measurement temperature of the subject. It is characterized in that stored in the storage, or transferred to an external device,
  • the portable thermal image temperature measuring method including the body temperature of the present invention comprises the steps of: displaying an indicator of any one shape on the display corresponding to a specific portion of the subject for measuring the thermal image; Operating the thermopile array sensor module when the image of a specific part of the subject photographed by the camera module is superimposed on the indicator while the indicator is displayed; Performing a thermal image measurement and a temperature measurement operation by selecting only pixels corresponding to the indicator among all the pixels in the thermopile array sensor module as valid pixels; And four steps of displaying the temperature by applying a correction table for converting the surface temperature of the specific part of the subject into the temperature of the subject.
  • the correction table is characterized in that the look-up table (LUT) consisting of a comparison table of the measured facial surface temperature value and the clinical data temperature value,
  • thermopile array sensor module is installed to face in the same direction, characterized in that the fixed installation in the opposite direction to the display,
  • the camera module and the thermopile array sensor module is installed so as to face in the same direction, it is characterized in that rotated more than a certain angle by the rotating member so as to face the opposite direction or the same direction as the display,
  • the display may be configured to selectively display one of an image of a subject photographed by the camera module and a thermal image measured by the thermopile array sensor module, or to superimpose the image and the thermal image of the subject.
  • the indicator is an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body, and is displayed superimposed on an image or a thermal image of the subject, and is set in advance based on a thermal imaging measurement result.
  • step 3 when calculating the average temperature of the effective pixels, characterized in that to exclude the pixel of the highest temperature and the pixel of the lowest temperature,
  • step 3 when calculating the average temperature of the effective pixels, characterized in that the high weight to the pixel located in the center of the indicator, and to give a low weight to the pixels located around,
  • the average temperature of the effective pixels is calculated, the average temperature is displayed on a specific portion of the subject.
  • the third step when the average temperature of the valid pixels is calculated, when the average temperature is exceeded, the image temperature, the thermal image, and the measurement temperature of the subject are exceeded. It is characterized by storing the abnormality in the storage or transmitting to an external device,
  • the portable thermal imaging temperature measuring apparatus including the body temperature of the present invention is provided with a thermopile array sensor module for measuring the thermal image, the OSD for generating an indicator of any shape corresponding to a specific part of the subject (OSD) generation unit; A translucent display for displaying the generated indicator and allowing the user to visually see the shape of the subject; And a controller for controlling the thermopile array sensor module to perform the thermal image measuring operation in a state where the displayed indicator is superimposed on a specific portion of the object shape.
  • a thermopile array sensor module for measuring the thermal image
  • the OSD for generating an indicator of any shape corresponding to a specific part of the subject (OSD) generation unit
  • a translucent display for displaying the generated indicator and allowing the user to visually see the shape of the subject
  • a controller for controlling the thermopile array sensor module to perform the thermal image measuring operation in a state where the displayed indicator is superimposed on a specific portion of the object shape.
  • thermopile array sensor module is characterized in that a plurality of PTAT (Proportional to Absolute Temperature) sensor is installed to compensate for the ambient temperature of the thermopile array sensor,
  • PTAT Proportional to Absolute Temperature
  • the controller measures the ambient temperature value using a plurality of PTAT sensors, but using the average temperature value of the plurality of PTAT sensors to measure the temperature distribution range of each PTAT sensor before taking the average value of the plurality of PTAT sensors Is within ⁇ 0.2 °C, the temperature distribution range is determined as a stable state to obtain the average temperature value, characterized in that measured by the ambient temperature value,
  • the indicator is an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body, is displayed on the translucent display, and is set in advance based on a thermal imaging measurement result.
  • the controller selects only the pixels corresponding to the indicator among the pixels in the thermopile array sensor module as valid pixels, thereby performing thermal image measuring and temperature measuring operations. Characterized by performing,
  • the controller determines the effective pixel selection as the measurement reference distance of the subject, and recognizes the selection as a valid pixel within the reference distance with the subject when the pixel temperature is 30 to 40 ° C, and the temperature of the pixel is 30 to When the temperature is out of 40 ° C, it is determined that the subject is located outside the reference distance, and the measurement is not performed.
  • the controller determines the selection of effective pixels in consideration of the movement of the subject, and determines the movement through the signal comparison in the unit of frame of the pixel which appears differently according to the movement of the subject measured by the thermopile array sensor. If the peak values of x (i) and y (i) of the cross-correlation values calculated by the P1 are within the set measurement time, the pixels are recognized and selected as valid pixels. Characterized in that,
  • the controller when calculating the average temperature of the effective pixels, the controller operates to control the OSD generation unit so that the average temperature is displayed on a specific portion of a subject shape corresponding to the indicator.
  • the portable thermal image temperature measuring method including a body temperature includes the steps of: displaying an indicator of any one shape corresponding to a specific portion of a subject for measuring the thermal image on a translucent display; Operating the thermopile array sensor module when the specific portion of the object shape visible to the naked eye through the translucent display is superimposed on the indicator while the indicator is displayed; And selecting only the pixels corresponding to the indicator among the pixels in the thermopile array sensor module as valid pixels, and performing thermal image measurement and temperature measurement operations. And four steps of displaying the temperature by applying a correction table for converting the surface temperature of the specific part of the subject into the temperature of the subject.
  • the correction table is characterized in that the look-up table (LUT) consisting of a comparison table of the measured facial surface temperature value and the clinical data temperature value,
  • the indicator is an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body, is displayed on the translucent display, and is set in advance based on a thermal imaging measurement result.
  • the average temperature of the valid pixels is calculated, the average temperature is displayed on a specific portion of the object shape corresponding to the indicator.
  • the portable thermal imaging temperature measuring apparatus including a body temperature includes a thermopile array sensor module for measuring the thermal image; A transparent glass window on which an indicator of any shape corresponding to a specific portion of the subject is printed; And a controller for controlling the thermopile array sensor module so that a thermal image measuring operation is performed in a state where the printed indicator is superimposed on a specific portion of a subject shape visible to the naked eye through the transparent glass window.
  • thermopile array sensor module is characterized in that a plurality of PTAT (Proportional to Absolute Temperature) sensor is installed to compensate for the ambient temperature of the thermopile array sensor,
  • PTAT Proportional to Absolute Temperature
  • the controller measures the ambient temperature value using a plurality of PTAT sensors, but using the average temperature value of the plurality of PTAT sensors to measure the temperature distribution range of each PTAT sensor before taking the average value of the plurality of PTAT sensors Is within ⁇ 0.2 °C, the temperature distribution range is determined as a stable state to obtain the average temperature value, characterized in that measured by the ambient temperature value,
  • the indicator is printed with an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body on the transparent glass window, and the indicator is printed in advance on the basis of a thermal imaging measurement result,
  • the controller selects only the pixels corresponding to the indicator among the pixels in the thermopile array sensor module as valid pixels, thereby performing thermal image measuring and temperature measuring operations. Characterized by performing,
  • the controller determines the effective pixel selection as the measurement reference distance of the subject, and recognizes the selection as a valid pixel within the reference distance with the subject when the pixel temperature is 30 to 40 ° C, and the temperature of the pixel is 30 to When the temperature is out of 40 ° C, it is determined that the subject is located outside the reference distance, and the measurement is not performed.
  • the controller determines the selection of effective pixels in consideration of the movement of the subject, and determines the movement through the signal comparison in the unit of frame of the pixel which appears differently according to the movement of the subject measured by the thermopile array sensor. If the peak values of x (i) and y (i) of the cross-correlation values calculated by the P1 are within the set measurement time, the pixels are recognized and selected as valid pixels. Characterized in that,
  • the controller when calculating the average temperature of the effective pixels, characterized in that the average temperature is displayed on the small LCD installed around the transparent glass window,
  • the portable thermography temperature measurement method including the body temperature is a specific portion of the subject shape visible to the naked eye through the transparent glass window, which is printed an indicator of any one shape corresponding to the specific portion of the subject for measuring the thermal image, Superimposing the indicator, operation of controlling a thermopile array sensor module; And performing a thermal image measurement and a temperature measurement operation by selecting only pixels corresponding to the indicator among the pixels in the thermopile array sensor module as valid pixels. And three steps of displaying the temperature by applying a correction table for converting the surface temperature of the specific part of the subject into the temperature of the subject.
  • the correction table is characterized in that the look-up table (LUT) consisting of a comparison table of the measured facial surface temperature value and the clinical data temperature value,
  • the indicator is printed with an outline of a shape corresponding to a specific part of an object or a human body on the transparent glass window, and the indicator is printed in advance on the basis of a thermal imaging measurement result,
  • the average temperature of the effective pixels is calculated, the average temperature is displayed on a small LCD installed around the transparent glass window.
  • the portable thermographic temperature measuring apparatus and method including the body temperature according to the present invention may be displayed, for example, by displaying an indicator of any one shape corresponding to a specific part of a subject for measuring a thermal image,
  • the thermopile array sensor module operates to control the thermal image, and among the pixels in the thermopile array sensor module, the pixel corresponding to the indicator.
  • FIG. 1 illustrates a configuration of an embodiment of a thermal sensing device using a pyroelectric infrared sensor
  • thermopile sensor 2 shows a configuration of an embodiment of a heat sensing device using a thermopile sensor
  • thermopile array sensor module shows a configuration of an embodiment of a thermopile array sensor module
  • Figure 4 shows the configuration of an embodiment for a thermal image measuring apparatus using a thermopile array sensor module
  • FIG. 5 illustrates an embodiment of a portable terminal to which the present invention is applied
  • Figure 6 shows the configuration of an embodiment for a portable thermal image temperature measuring apparatus to which the present invention is applied
  • FIG. 7 illustrates an embodiment in which an indicator corresponding to a forehead portion of a face of a person is displayed according to the present invention
  • FIG. 8 illustrates an embodiment in which an indicator corresponding to a human ear part is displayed according to the present invention
  • FIG. 9 illustrates an embodiment in which an indicator corresponding to a hand part of a person is displayed according to the present invention
  • FIG. 10 illustrates an embodiment in which a temperature of a specific portion touched by a user is displayed according to the present invention.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment in which a camera image and a thermal image of a forehead part of a human face are overlaid according to the present invention
  • FIG. 12 shows another embodiment of a portable thermal image measuring apparatus to which the present invention is applied
  • FIG. 13 illustrates an embodiment in which an indicator corresponding to a forehead portion of a face of a person is displayed on a translucent LCD according to the present invention
  • FIG. 14 shows another embodiment of a portable thermal image measuring apparatus to which the present invention is applied
  • FIG. 16 illustrates an embodiment in which an indicator corresponding to a forehead portion of a face of a person is printed on a transparent glass window according to the present invention.
  • a portable thermal imaging temperature measuring apparatus and method including a body temperature includes, for example, a camera module, a thermopile array sensor (TSA) module, and a display as shown in FIG. 5.
  • TSA thermopile array sensor
  • the present invention can be applied to various types of portable devices provided with key buttons.
  • the camera module and the thermopile array sensor module may be, for example, fixedly installed side by side to face in a direction opposite to the display, or as shown in FIG. 5, in the same or opposite direction as the display. To be rotated, it may be rotated by 180 ° or more by a rotator.
  • the lens unit 40 for example, as shown in Figure 6, the lens unit 40, the CD 41, the automatic gain control unit 42, Digital signal processor 43, CCD driver 44, controller 45, detector 46, superposition 47, OSD generator 48, switching unit 49, display unit 50, storage (51), TAS driver (52), thermopile array sensor (53), amplifier (54), low pass filter (55), first A / D converter (56), second A / D converter (57), And a digital signal processing unit 58 or the like.
  • the lens unit 40 for example, as shown in Figure 6, the lens unit 40, the CD 41, the automatic gain control unit 42, Digital signal processor 43, CCD driver 44, controller 45, detector 46, superposition 47, OSD generator 48, switching unit 49, display unit 50, storage (51), TAS driver (52), thermopile array sensor (53), amplifier (54), low pass filter (55), first A / D converter (56), second A / D converter (57), And a digital signal processing unit 58 or the like.
  • the display unit 50 a small size LCD (LCD), etc. suitable for a portable terminal is used, for example, in consideration of the simplicity of the key button and the user convenience, the touch screen (Touch Screen) An LCD with function can be used.
  • LCD liquid crystal display
  • the display unit 50 selectively displays a camera image photographed by the charge coupled device (CCD) 41 or a thermal image measured by the thermopile array sensor 53.
  • the camera image and the thermal image are overlaid.
  • the controller 45 controls the operation of the On Screen Display (OSD) generation unit 48 according to a user key input, etc., so that various menus and OSD images are displayed on the display unit. (50).
  • OSD On Screen Display
  • the OSD generator 48 is controlled by operation. As shown in FIG. 7, an indicator of an edge line corresponding to the forehead shape of a person is displayed on the display unit 50.
  • the controller 45 controls the switching unit 49 so that the camera image photographed by the CD 41 is displayed on the display unit 50 while the indicator is displayed.
  • the user may appropriately adjust the measurement distance, the measurement angle, and the like so that the forehead portion of the person represented by the camera image is displayed according to the outline of the indicator.
  • the controller 45 causes the TAS driver ( 52 is operated to enable the thermopile array sensor 53 to be enabled.
  • thermopile array sensor 53 passes through the amplifier 54, the low pass filter 55, the A / D converter 56, the digital signal processor 58, and the like.
  • the thermopile array sensor itself before each pixel measures the voltage output for the target temperature In the context of ambient temperature compensation, in order to ensure that each pixel value of the thermopile array sensor has a meaningful temperature value, the thermopile array sensor itself before each pixel measures the voltage output for the target temperature.
  • the temperature of the thermopile array sensor itself is equal to the ambient temperature of the environment where the thermometer is used. Therefore, the thermopile array sensor should be used as the thermopile array sensor temperature by measuring the ambient temperature to compensate for the ambient temperature.
  • the present invention uses the PTAT (Propotional to Absolute Temperature) sensor that exhibits a linear characteristic of the primary functional form, the ambient temperature The accuracy of the measurement is high and the calibration process is simple.
  • PTAT Propotional to Absolute Temperature
  • Thermopile array sensors such as the present invention, use more ambient temperature monitoring sensors than conventional one-channel (or one-pixel) thermopile sensors in the Exergen US patent to increase the accuracy of temperature measurements.
  • the average temperature value of four PTAT sensors is taken and used, but before taking the average value, the temperature distribution range of each PTAT sensor is measured, and all four PTAT sensors must be within ⁇ 0.2 °C to determine the stable state. Use as ambient temperature value.
  • the prior art has a limitation in the correction of the actual body temperature value according to the change of the ambient temperature due to the decrease in the measured skin surface temperature value by the disadvantages of the prior art (2), the present invention first before the conversion to the body temperature skin surface In the step for temperature measurement, four preliminary pre-processing steps are performed by four PTAT sensors to measure the skin surface temperature value by giving a weight at an ambient temperature of 16 ° C. or lower.
  • pixels that are meant to be used are defined as 'valid pixels' and valid pixels are determined in the following manner.
  • thermometer is measured farther than the reference distance from the subject's face during measurement, the pixel area that the thermopile array sensor can cover is too wided by the field of view (FOV) to provide the desired temperature distribution. It cannot be obtained. Therefore, effective pixels can be obtained only when the face of the subject is positioned within the reference distance, and the proper distance is determined in the following manner.
  • FOV field of view
  • Pixel data recognizes 30 ⁇ 40 °C as an effective pixel (pixel having human body temperature distribution), and pixels outside this human body are not human body and are excluded from temperature calculation.
  • one of the (32 x 32) pixels of the thermopile array sensor 53 corresponds to the forehead portion of the face of the person. Pixels (e.g. P (5,3) , P (5,4) , P (5,5) , P (5,6) , P (6,3) , P (6,4) , P (6 , 5) , P (6,6) ) are selected as valid pixels and used for body temperature calculation.
  • the distance is adjusted through the mounted concave lens and the human body shape.
  • an additional discrimination method using effective pixels can be used to more accurately adjust the distance.
  • the prior art is unable to correct the error of the distance measurement with the subject due to the disadvantages of the conventional (3) or required an auxiliary means.
  • the present invention can measure temperature data of 64 (8 x 8) pixels or 256 (16 x 16) pixels or 1024 (32 x 32) pixels, so that the effective distance for temperature measurement by analyzing the pixel data. It is possible to limit the range and does not require any supplementary distance indicating means such as LEDs as conventionally.
  • the present invention provides accurate values when the subject moves severely with respect to the subject's movement when measuring the temperature. Since it is difficult to obtain, the effective pixel is determined in the following manner to determine the motion state and to start the measurement in a stable state.
  • 64 pixel temperature values are acquired in one frame in case of 8x8 sensor.
  • Each frame can be viewed as a set of 64 pixel data, and movement can be determined by comparing signals in units of frames instead of pixels.
  • cross-correlation if two frame signals are x (i) and y (i), respectively, the cross-correlation value r is defined by the following equation for d, the delay value between frames. .
  • mx and my are mean values of two frames.
  • the pixel value which is the x-axis value of the portion where the peak appears, represents the movement distance, which is the delay value of the two frames.
  • the moving speed of the subject can be obtained by simple calculation.
  • the movement of the subject when the measurement time is set to 2 seconds, the movement of the subject should be limited to the minimum for 2 seconds during the measurement, and by the cross-correlation method mentioned above, the moving distance is limited to within 2 pixels, so that the cross-correlation values x and y Normal temperature measurement results are indicated only when the peak values are all less than ⁇ 2.
  • the OSD generating unit 47 by operating the OSD generating unit 47, by displaying a character corresponding to the average temperature (for example, 36.7 °C) calculated when the subject is located within the reference distance, by displaying on the display unit 50
  • the user can more conveniently select only the forehead portion of the face of the person to measure the thermal image and measure the temperature corresponding to the face of the person.
  • the data measured by the thermopile array sensor is the temperature value of the subject's face surface. Therefore, it is distributed lower than the actual human body temperature value, and a process of converting the actual temperature value is required.
  • the thermopile array sensor in order to derive the relationship between the pixel temperature value collected by the thermopile array sensor and the actual body temperature of the subject, Clinical trials were conducted on 100 normal patients and 100 fever patients. The experimental method first collected pixel temperature values through a thermopile array sensor using the device, and at the same time, collected the intraoral temperature using a hospital touch type electronic thermometer. At this time, the measurement was performed five times in total to collect clinical data.
  • the data of the thermopile array sensor is 64 in total for 8x8.
  • the maximum value indicating the highest temperature value is extracted from the effective pixels and the subject's face (e.g., For example, it is used as the forehead) surface temperature value of FIG.
  • the average value of the maximum values of the five thermopile array sensor data collected for each subject is obtained, and similarly, the average value of the five intraoral temperature values and the comparison table are constructed.
  • the X axis is set to the face surface temperature value (the maximum value of the pixel data) and the Y axis is set to the intraoral temperature value
  • a final conversion table is obtained.
  • the obtained conversion table is configured in the form of a look-up table (LUT), which is programmed in the internal ROM memory of the controller, and the actual body temperature is reduced by converting the Y-axis values by linear regression by inserting the measured values into the X-axis. Is calculated.
  • LUT look-up table
  • This temperature conversion process is applied to the ear, hand, and the like, including the forehead of the human face below.
  • the above-described ambient temperature compensation, effective pixel determination, and temperature conversion based on the lookup table are equally applicable to other and other embodiments of the present invention described below.
  • the present invention has 64 to 1024 array pixels capable of measuring individual temperatures, so that even if the thermometer is not moved and scanned, the maximum temperature among pixels obtained by capturing a thermal image at once is obtained.
  • the value can be selected to obtain the highest temperature value not only forehead area but also for the entire face, enabling more accurate body temperature measurement.Measurement time is shortened because the operator does not scan the forehead or face of the subject and does not scan. It is simpler and has the advantage of reducing the objectionability of the subject.
  • the controller 45 operates the detection unit 46 to scan the image of the camera image processed digital signal, and then detects the contour of the forehead portion of the face of the person. In comparison with the indicator, if a match is found, the thermal image measuring operation may be automatically started at that time.
  • the display unit 50 may include a menu item (eg, Camera) for displaying a camera image and a menu item (eg, superimposed) on the camera image and a thermal image. Overlay), a menu item (eg, Temp.) For displaying a temperature measurement result, and a menu item (eg, TAS) for displaying a thermal image measured by a thermopile array sensor may be displayed.
  • a menu item eg, Camera
  • a menu item eg, superimposed
  • the display unit 50 indicates the type of indicator (for example, Forehead) that is currently displayed, and a selection item (for example, left and right) for changing and displaying other types of indicators (for example, Ear and Hand). Arrow), and a selection item (eg, Enter) for starting the thermographic measurement operation may be displayed in various ways.
  • the controller 45 for example, when the user pushes a selection item displayed on the display unit 50 or an arbitrary key button to request display of another type of indicator, the OSD is generated. Operation 48 is controlled so that an indicator corresponding thereto is displayed.
  • the controller 45 when a user wants to measure a thermal image of an ear of a person, the controller 45 operates to control the OSD generator 48. In addition, an ear-shaped indicator is displayed on the display unit 50.
  • pixels corresponding to a human ear part for example, P (2) , (4) , P (2,5) , P (3,4) , P (3,5) , P (4,4) , P (4,5) , P (5,4) , P (5, 5) Only P (6,4) , P (6,5) , P (7,4) , P (7,5) ) are selected as valid pixels to calculate the temperature.
  • the controller 45 controls the operation of the OSD generator 48.
  • a hand-shaped indicator is displayed on the display unit 50, and pixels (eg, P (2,) corresponding to the human hand part of the (32 x 32) pixels of the thermopile array sensor are displayed .
  • the controller 45 calculates and displays the average temperature (eg, 36.7 ° C.) of the effective pixels as shown in FIG. 10, at the request of the user, and the valid pixels. Among them, the highest temperature (eg 36.9 ° C) and the lowest temperature (eg 36.5 ° C) can be selected and displayed simultaneously.
  • the highest temperature eg 36.9 ° C
  • the lowest temperature eg 36.5 ° C
  • the controller 45 excludes the highest temperature and the lowest temperature so that the average temperature is more stabilized, or the temperature of the pixel disposed in the middle of the valid pixels. For example, a high weight value (eg, 120%) may be given, and a low weight value (eg, 80%) may be given to a temperature of pixels arranged in the vicinity.
  • a high weight value eg, 120%) may be given
  • a low weight value eg, 80%
  • the display unit 50 is an LCD having a touch screen function
  • the controller 45 for example, as illustrated in FIG. 10, the user may display the display unit 50.
  • the OSD generator 48 is controlled to control the temperature of the pixel (eg, T (6,5) ) corresponding to the position. (E.g., 36.8 °C) only.
  • the controller 45 controls the overlapping unit 47 and the switching unit 49.
  • the display unit 50 displays the camera image and the thermal image superimposed so that the user can easily identify the heat distribution corresponding to the forehead portion of the face of the person.
  • the controller 45 for example, when the temperature measured through the above process is an abnormal temperature outside the preset reference temperature range, the camera image, the thermal image, and the measured temperatures are included in the controller.
  • the data is stored in the storage 51 so that the user can play and view it later.
  • the portable thermal image measuring apparatus to which the present invention is applied may further include, for example, a wire communication module or a wireless communication module.
  • the controller 45 the controller 45, The camera image, the thermal image, and the measured temperatures stored in the storage 51 may be transmitted to a computer or server connected through wired or wireless communication.
  • thermopile array sensor (TAS) module is provided, and a high-priced camera module is deleted.
  • a low-cost translucent LCD may be used.
  • thermopile array sensor module faces the opposite direction of the translucent LCD without a separate rotation operation. To be fixed.
  • an indicator corresponding to a forehead portion of a face of a person (Indicator) ) Is projected and displayed on the translucent LCD, the user can appropriately adjust the measurement distance and the measurement angle while visually seeing the shape of the subject passing through the translucent LCD.
  • thermographic measurement key When the user pushes a thermographic measurement key or the like, as described above with reference to FIG. 7, only pixels corresponding to the forehead part of the face of the person are selected as valid pixels, and thermal image measurement and temperature measurement are performed. Operation and so on.
  • thermopile array sensor (TAS) module As another embodiment of a portable thermal image measuring apparatus to which the present invention is applied, for example, as shown in Figure 14, a thermopile array sensor (TAS) module is provided, the high-priced camera module is deleted and in addition, as a display, a transparent glass window may be used instead of the LCD.
  • TAS thermopile array sensor
  • the upper portion of the transparent glass window may be provided with a low-cost small LCD or translucent LCD for displaying a minimum message, the transparent glass window, any one indicator in the form of a label (Label) While printed, the transparent glass pane can be replaced with one printed with any other type of indicator as needed, for example, as shown in FIG. 15.
  • the user visually looks at the shape of the subject transmitted through the transparent glass window instead of the camera image, and adjusts the measurement distance and the measurement angle appropriately so that a specific portion of the subject matches the indicator printed on the transparent glass window. For example, as illustrated in FIG. 16, when an indicator corresponding to a forehead portion of a face of a person is printed on the transparent glass window, the user visually sees a shape of a subject passing through the transparent glass window. Looking, it is possible to adjust the measurement distance and the measurement angle suitable for the forehead portion of the human face.

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Abstract

본 발명은, 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 열화상을 측정하기 위한 피사체(물체 또는 인체)의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 표시한 후, 카메라 모듈에 의해 촬영되는 피사체의 특정 부위의 영상이, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하여, 열화상을 측정하되, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행함으로써, 사용자가, 예를 들어, 사람의 얼굴 중에서 이마, 귀, 손 등과 같은 특정 부위만을 선별하여, 보다 편리하고 정확하게, 열화상을 측정할 수 있게 되므로, 사용상의 편리성을 향상시킬 수 있게 되며, 또한, 온도 측정 및 열 분포 측정에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

Description

체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법
본 발명은, 물체 또는 인체 등의 피사체에서 발생하는 미세한 적외선(Infra Red Ray)을 수신하여, 그에 상응하는 열화상(Thermal Picture)을 측정하기 위한 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 물체 또는 인체 등에서 발생하는 미세한 적외선(IR)을 수신하여 열을 감지하는 열 감지 장치가, 널리 보급되어 여러 기술 분야에 사용되고 있다.
예를 들어, 어두운 장소 등에 설치되어 조명등(Lamp)을 자동으로 온/오프시키는 열 감지 장치에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 초전형 적외선 센서(10), 앰프(11), 로우 패스 필터(12), 비교기(13), 타이머(14), 드라이버(15), 램프(16), 그리고 감광 센서(17) 등이 포함 구성된다.
한편, 상기 초전형 적외선 센서(10)에서는, 예를 들어, 인체에서 발생하는 미세한 적외선이 수신되면, 그에 상응하는 저 전압의 전기 신호를 발생시키고, 상기 앰프(11)에서는, 상기 저 전압의 전기 신호를 소정 전압 이상의 전기 신호로 증폭시키게 된다.
또한, 상기 로우 패스 필터(12)에서는, 상기 소정 전압 이상의 전기 신호로 증폭하는 과정 등에서 유입된 노이즈(Noise) 성분, 예를 들어, 고주파 성분의 노이즈를 제거하게 된다.
그리고, 상기 비교기(13)에서는, 상기 고주파 성분의 노이즈가 제거된 소정 전압 이상의 전기 신호를, 사전에 설정된 기준 전압(V_Ref, 예: 0.7V)과 비교하여, 상기 기준 전압 보다 높으면, 상기 타이머(14)를 구동시키게 된다.
또한, 상기 드라이버(15)에서는, 상기 타이머(14)가 구동되는 일정 시간 동안(예: 10초), 상기 램프(16)에 전원을 공급하여, 램프를 온(On)시키며, 상기 감광 센서(17)에서는, 주변 밝기에 따라 입사되는 광에 상응하는 전기 신호를 발생시켜, 상기 비교기(13)의 동작을 인에이블(Enable)시키거나, 또는 디스에이블(Disable)시키게 된다.
이에 따라, 주변 밝기가 어두운 장소에서 사람이 접근하게 되면, 상기 초전형 적외선 센서(10)가 작동하여 램프(16)를 자동으로 온(On)시키게 되는 데, 상기 초전형 적외선 센서(10)는, 널리 알려진 바와 같이, 초전(Pyroelectric) 효과를 나타내는 유전체를 사용하기 때문에, 적외선이 지속적으로 수신되면, 더 이상 전기 신호를 발생시키지 않으므로, 정지 상태에서 있는 물체 또는 인체를 감지하지 못하는 단점이 있다.
한편, 이를 보완하기 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 초전형 적외선 센서(10)를 삭제하는 대신 써모파일(Themopile) 센서(20)를 사용하는 열 감지 장치가 보급되어 상용화되고 있는 데, 상기 써모파일 센서(20)는, 널리 알려진 바와 같이, 정지 상태에 있는 물체 또는 인체의 온도를 비접촉식으로 측정하는 데 주로 사용되는 열 감지 센서 중 하나이다.
그리고, 최근에는, 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 다수의 써모파일 센서들을 정방형(예: 32 x 32) 픽셀(Pixel)들로 배치하여, 하나의 모듈(Module)로 제작한 써모파일 어레이 센서(TAS: Themopile Array Sensor)가 개발되고 있다.
또한, 상기 써모파일 어레이 센서(TAS)를 이용하여, 물체 또는 인체 등의 열화상을 측정하는 열화상 측정 장치가 개발되고 있는 데, 상기 열화상 측정 장치에는, 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 써모파일 어레이 센서(30), 앰프(31), 로우 패스 필터(32), 제1 A/D 컨버터(33), 제2 A/D 컨버터(34), 디지털 신호 처리부(35), 그리고 디스플레이부(36) 등이 포함 구성된다.
한편, 상기 써모파일 어레이 센서(30)는, 예를 들어, 다수의 써모파일 센서들이 정방형(예: 32 x 32) 픽셀(Pixel)들로 배치되어, 특정 물체의 각 부분 영역별(예: 32 x 32) 온도를 측정하는 모듈(Module)로 제작되는 데, 상기 써모파일 어레이 센서(30)에는, 서미스터(Thermistor) 등과 같이, 모듈 내부의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(TS: Temperature Sensor)가 포함 구성된다.
그리고, 상기 온도 센서(TS)에서는, 모듈 내부의 온도에 상응하는 전기 신호를 출력하고, 상기 써모파일 어레이 센서(30)에는, 특정 물체의 각 부분 영역들에서 발생하는 적외선들을 각 픽셀(Pixel) 단위로 수신하여, 그에 상응하는 전기 신호들을 출력하게 된다.
또한, 상기 앰프(31)에서는, 상기 써모파일 어레이 센서(30)에서 출력되는 전기 신호를 증폭하고, 상기 로우 패스 필터(32)에서는, 상기 전기 신호에 유입된 고주파 성분의 노이즈를 제거하고, 상기 제1 A/D 컨버터(33)에서는, 상기 노이즈가 제어된 전기 신호를, 아날로그에서 디지털 신호로 변환하게 된다.
그리고, 상기 제2 A/D 컨버터(34)에서는, 상기 온도 센서(TS)에서 출력되는 전기 신호를, 아날로그에서 디지털 신호로 변환하게 되며, 상기 디지털 신호 처리부(35)에서는, 상기 제1 A/D 컨버터(33)에 의해 변환된 디지털 신호와, 상기 제2 A/D 컨버터(34)에 의해 변환된 디지털 신호를 비교한 후, 그 차 값을 산출하여, 상기 특정 물체의 각 부분 영역별 온도를 측정하게 된다.
예를 들어, 상기 온도 센서(TS)에 의해 측정된 모듈 내부의 온도가 10도 이고, 상기 써모파일 어레이 센서(30) 내의 제1 픽셀(P(1,1))에 의해 측정된 특정 물체의 제1 부분 영역의 온도가 45℃ 이면, 그 온도 차 값을 산출하여, 상기 제1 부분 영역의 온도를 35℃ 라고 측정하고, 상기 써모파일 어레이 센서(30) 내의 제2 픽셀(P(1,2))에 의해 측정된 특정 물체의 제2 부분 영역의 온도가 46℃ 이면, 그 온도 차 값을 산출하여, 상기 제2 부분 영역의 온도를 36℃ 라고 측정하게 된다.
그리고, 상기와 같이 측정된 각 부분 영역들의 온도 차 값에 상응하는 열화상 이미지를 생성한 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 모니터 등과 같은 디스플레이부(36)에 표시하게 되므로, 사용자가, 모니터 등에 표시된 열화상 이미지를 통해, 특정 물체의 열 분포 상태 등을 식별할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 열화상 측정 장치를 이용하여, 물체 또는 인체의 특정 부위, 예를 들어, 사람의 이마, 귀, 손 등과 같은 특정 부위만을 선별하여 측정하기 위해서는, 사용자가, 해당 특정 부위와 열화상 측정 장치 간의 측정 거리 및 측정 각도 등을 주의 깊게 조절해야만 하기 때문에, 사용상의 불편함이 있으며, 또한, 상기 측정 거리 및 측정 각도 등이 부적절하게 조절되면, 온도 측정 및 열 분포 측정에 치명적인 오류가 발생하게 된다.
적외선 온도 측정을 위한 일반적인 써모파일 센서가 의미 있는 온도 값을 가지기 위해서는 타겟온도에 대한 전압 출력값을 측정하기 전에 써모파일 센서 자체의 온도를 측정해야 하며 써모파일 센서 자체는 체온계를 사용하는 환경의 주변 온도(ambient temperature)와 같으므로 이 주변온도를 측정하여 써모파일 센서 온도로 사용한다.
(1) 그러나 종래의 발명인 US 5012813, US 6056435, US 6299347, US 6499877, US 7314309, US 7787938(이하,"Exergen 미국특허"라 함)에서는 센서 자체의 온도를 측정하는 센서가 비선형적인 로그(log) 함수 특성을 가진 써미스터 센서 방식이어서 응답 속도가 느리고 주변온도 측정의 정확도가 떨어졌으며, 이를 위해 단 한 개의 센서만을 사용하여 센서 자체의 온도 측정에 사용하여 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
(2) 또한 종래의 발명인 Exergen 미국특허에서는 주변 온도의 변화에 따른 실제 체온값을 보정하기 위해 최종 체온값인 core temperature(Tc)의 변환식에 주변온도값인 Ta값을 반영하였다. 그러나 실제로는 주변온도가 18℃도 이하로 낮아지는 경우 센서 자체의 온도뿐만 아니라 센서 주변의 광학부(optical part)도 온도가 낮아지고 시스템 내부의 연산증폭기(operation amplifier)의 온도 계수가 변화하여 측정되는 피부 표면의 온도값이 낮아지는 부분이 추가적으로 고려되고 보정되어야 한다.
(3) 또한 종래의 발명인 Exergen 미국특허에서는 써모파일 어레이 형태가 아닌 단 한 개의 써모파일 센서만을 사용함으로써 1채널(또는 1픽셀)의 정보만을 받아들일 수 있으므로 비접촉 측정 방식에서 발생할 수 있는 피험자와의 거리 측정에 대한 오차를 보정하기가 불가능한 단점이 있었다. 이는 한 픽셀의 정보만으로는 써모파일 센서 자체만으로는 실제 측정하고자 하는 피험자와의 거리 상태를 파악할 수 있는 방법이 없고, PCT/IB2006/003859의 종래 기술과 같이 두 개의 LED로 초점을 모으도록 하는 것과 같은 별도의 보조적인 수단을 필요로 하기 때문이다.
(4) 뿐만 아니라 비접촉 측정 방식에서 발생할 수 있는 체온계 또는 피험자의 흔들림이나 움직임에 대한 검출이나 보정이 불가능한 단점이 있었는데, 이는 한 픽셀의 온도 데이터만으로는 피험자 자체가 움직이는 것과 온도 자체가 변화하는 상황을 구분할 수 없기 때문이다.
(5) 또한, 종래의 발명인 Exergen 미국특허 중에서 US 7787938 및 PCT/IB2006/003859는 이마 부위에서 피부 표면의 피크값을 찾기 위해 체온계를 이마에 밀착시켜 스캔을 하거나 이마에서 5cm 가량 떨어뜨린 상태에서 스캔을 해야만 했다. 이는 센서가 단 하나의 픽셀만을 가지고 있기 때문에 온도가 가장 높은 부위를 찾기 위해서는 체온계 자체를 움직일 수 밖에 없는 것이다. 그러나 얼굴에 분포해 있는 측두동맥(temporal artery)의 분포가 개인마다 편차가 있어서 이마 부위가 가장 온도가 높은 경우도 있고 이마보다는 입 주위나 관자놀이 부위가 더 온도가 높은 경우도 있다. 따라서 종래의 기술로는 얼굴 전체를 스캔하며 측정하기 어렵기 때문에 대표적으로 이마 부위만을 스캔하도록 되어 있어서 이마가 아니라 얼굴 부위의 온도가 더 높은 피험자의 경우에는 정확한 체온의 측정이 어려운 단점이 있다.
본 발명은, 물체 또는 인체의 특정 부위, 예를 들어, 사람의 얼굴 중에서 이마, 귀, 손 등과 같은 특정 부위만을 선별하여, 보다 편리하고 정확하게, 열화상을 통해 체온을 측정할 수 있도록 하기 위한 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치는, 피사체 영상을 촬영하기 위한 카메라 모듈과 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈이 구비되되, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하기 위한 디스플레이; 상기 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 생성하기 위한 오에스디(OSD) 생성부; 및 상기 생성된 인디케이터가, 상기 피사체의 특정 부위에 중첩 표시된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 상기 디스플레이와 반대되는 방향에 고정설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 상기 디스플레이와 반대되는 방향 또는 같은 방향을 향하도록, 회전 부재에 의해 임의의 각도 이상 회전되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 디스플레이는, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 어느 하나가 선택적으로 표시되거나, 상기 피사체의 영상 및 열화상이 중첩 표시되는 엘씨디(LCD)인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 피사체의 영상 또는 열화상에 중첩 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하며,
또한, 써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 생성된 인디케이터가, 상기 피사체의 특정 부위에 중첩 표시된 상태에서, 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
Figure PCTKR2010008119-appb-I000001
(여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 가장 높은 온도의 픽셀과 가장 낮은 온도의 픽셀을 제외시키는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터의 중앙에 위치한 픽셀에 높은 가중치를 부여하고, 주변에 위치한 픽셀에 낮은 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 오에스디(OSD) 생성부를 동작 제어하여, 상기 피사체의 특정 부위에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 사전에 설정된 기준 온도 범위와 비교하여, 상기 기준 온도 범위를 초과하면, 상기 피사체의 영상과 열화상, 그리고 측정 온도 중 어느 하나 이상을 스토리지 내에 저장하거나, 외부 기기로 전송하는 것을 특징으로 하며,
또한, 본 발명의 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법은 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 디스플레이에 표시하는 1단계; 상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 카메라 모듈에 의해 촬영되는 피사체의 특정 부위의 영상이, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 2단계; 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 3단계; 및 피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 4단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 디스플레이와 반대되는 방향에 고정 설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 디스플레이와 반대되는 방향 또는 같은 방향을 향하도록, 회전부재에 의해 임의의 각도 이상 회전되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 디스플레이는, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 어느 하나가 선택적으로 표시되거나, 상기 피사체의 영상 및 열화상이 중첩 표시되는 엘씨디(LCD)인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 피사체의 영상 또는 열화상에 중첩 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 가장 높은 온도의 픽셀과 가장 낮은 온도의 픽셀을 제외시키는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터의 중앙에 위치한 픽셀에 높은 가중치를 부여하고, 주변에 위치한 픽셀에 낮은 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 피사체의 특정 부위에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 사전에 설정된 기준 온도 범위와 비교하여, 상기 기준 온도 범위를 초과하면, 상기 피사체의 영상과 열화상, 그리고 측정 온도 중 어느 하나 이상을 스토리지 내에 저장하거나, 외부 기기로 전송하는 것을 특징으로 하며,
또한, 본 발명의 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치는 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈이 구비되되, 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 생성하기 위한 오에스디(OSD) 생성부; 상기 생성된 인디케이터를 표시함과 아울러, 피사체 형상을 사용자가 육안으로 볼 수 있도록 하기 위한 반투명 디스플레이; 및 상기 표시된 인디케이터가, 상기 피사체 형상의 특정 부위에 중첩된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 반투명 디스플레이에 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
Figure PCTKR2010008119-appb-I000002
(여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 오에스디(OSD) 생성부를 동작 제어하여, 상기 인디케이터에 대응되는 피사체 형상의 특정 부위에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하며,
또한, 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법은 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를, 반투명 디스플레이에 표시하는 1단계; 상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 상기 반투명 디스플레이를 통해 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위가, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 2단계; 및 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 3단계; 및 피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 4단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 반투명 디스플레이에 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터에 대응되는 피사체 형상의 특정 부위에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 하며,
또한, 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치는 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈; 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터가 인쇄되어 있는 투명 유리창; 및 상기 인쇄되어 있는 인디케이터가, 상기 투명 유리창을 통해 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위에 중첩된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 투명 유리창에는, 상기 인디케이터가, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로 인쇄되어 있으며, 상기 인디케이터는, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 인쇄되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하며,
Figure PCTKR2010008119-appb-I000003
(여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 투명 유리창의 주변에 설치된 소형의 엘씨디에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하며,
또한, 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법은 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터가 인쇄된 투명 유리창을 통해, 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위가, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 1단계; 및 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 2단계; 및 피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 3단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 투명 유리창에는, 상기 인디케이터가, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로 인쇄되어 있으며, 상기 인디케이터는, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 인쇄되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 투명 유리창의 주변에 설치된 소형의 엘씨디에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법은, 예를 들어, 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 표시한 후, 카메라 모듈에 의해 촬영되는 피사체의 특정 부위의 영상이, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하여, 열화상을 측정하되, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행함으로써, 사용자가, 예를 들어, 사람의 이마, 귀, 손 등과 같은 특정 부위만을 선별하여, 보다 편리하고 정확하게, 열화상을 측정할 수 있게 되므로, 사용상의 편리성을 향상시킬 수 있게 되며, 또한, 온도 측정 및 열 분포 측정에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 초전형 적외선 센서를 이용하는 열 감지 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 2는 써모파일 센서를 이용하는 열 감지 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 3은 써모파일 어레이 센서 모듈에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 4는 써모파일 어레이 센서 모듈을 이용한 열화상 측정 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명이 적용되는 휴대용 단말기에 대한 실시예를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 온도측정 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명에 따라 사람의 얼굴중에서 이마 부분에 해당하는 인디케이터가 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명에 따라 사람의 귀 부분에 해당하는 인디케이터가 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 9는 본 발명에 따라 사람의 손 부분에 해당하는 인디케이터가 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명에 따라 사용자에 의해 터치된 특정 부분의 온도가 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 11은 본 발명에 따라 사람의 얼굴 중에서 이마 부분의 카메라 영상과 열화상이 중첩 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 12는 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 온도측정 장치에 대한 다른 실시예를 도시한 것이고,
도 13은 본 발명에 따라 반투명 엘씨디에 사람의 얼굴 중에서 이마 부분에 해당하는 인디케이터가 표시된 실시예를 도시한 것이고,
도 14는 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 온도측정 장치에 대한 또다른 실시예를 도시한 것이고,
도 15는 본 발명에 따라 다양한 인디케이터들이 각기 다른 투명 유리창에 인쇄된 실시예를 도시한 것이고,
도 16은 본 발명에 따라 투명 유리창에 사람의 얼굴 중에서 이마 부분에 해당하는 인디케이터가 인쇄된 실시예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법은, 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 카메라(Camera) 모듈과, 써모파일 어레이 센서(TSA) 모듈과, 디스플레이(Display), 그리고 키 버튼(Key Button) 등이 구비된 다양한 유형의 휴대용 단말기(Portable Device)에 적용될 수 있다.
그리고, 상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 예를 들어, 상기 디스플레이와 반대되는 방향을 향하도록 나란히 고정 설치거나, 또는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 디스플레이와 반대되는 방향 또는 같은 방향을 향하도록, 회전부재(Rotator)에 의해 180°이상 회전될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치에는, 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 렌즈부(40), 씨씨디(41), 자동 이득 조절부(42), 디지털 신호 처리부(43), CCD 구동부(44), 컨트롤러(45), 검출부(46), 중첩부(47), 오에스디 생성부(48), 스위칭부(49), 디스플레이부(50), 스토리지(51), TAS 구동부(52), 써모파일 어레이 센서(53), 앰프(54), 로우 패스 필터(55), 제1 A/D 컨버터(56), 제2 A/D 컨버터(57), 그리고 디지털 신호 처리부(58) 등이 포함 구성된다.
또한, 상기 디스플레이부(50)는, 휴대용 단말기에 적합한 소형 크기의 엘씨디(LCD) 등이 사용되는 데, 예를 들어, 키 버튼의 간소화와 사용자의 편의성 등을 고려하여, 터치스크린(Touch Screen) 기능이 구비된 엘씨디가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 디스플레이부(50)에는, 상기 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device)(41)에 의해 촬영되는 카메라 영상, 또는 상기 써모파일 어레이 센서(53)에 의해 측정되는 열화상이 선택적으로 표시되거나, 또는 상기 카메라 영상과 열화상이 중첩(Overlay) 표시된다.
한편, 상기 컨트롤러(45)에서는, 사용자 키(User Key) 입력 등에 따라, 상기 오에스디(OSD: On Screen Display) 생성부(48)를 동작 제어하여, 다양한 메뉴 및 오에스디 영상이, 상기 디스플레이부(50)에 표시되도록 한다.
또한, 상기 컨트롤러(45)에서는, 예를 들어, 사용자가, 사람의 얼굴 중에서 이마(Forehead) 부위만을 선별하여 열화상을 측정하고자 하는 경우, 상기 오에스디 생성부(48)를 동작 제어하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 사람의 이마 형상에 해당하는 윤곽선(Edge Line)의 인디케이터(Indicator)를, 상기 디스플레이부(50)에 표시하게 된다.
한편, 상기와 같이 표시되는 인디케이터는, 상기 써모파일 어레이 센서(53)를 이용하여, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분을 측정하는 데 가장 적합한 측정 거리 및 측정 각도 등이 되도록, 사전에 실시된 실험 결과에 근거하여, 상기 스토리지 내에 미리 저장 관리된다.
그리고, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 상기 씨씨디(41)에 의해 촬영되는 카메라 영상이, 상기 디스플레이부(50)에 표시되도록, 상기 스위칭부(49)를 제어하게 되며, 사용자는, 카메라 영상으로 표시되는 사람의 이마 부분이, 상기 인디케이터의 윤곽선에 맞게 표시되도록, 측정 거리와 측정 각도 등을 적절히 조절하게 된다.
또한, 상기와 같은 과정을 거쳐, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분이 인디케이터에 적절히 매칭(Matching)된 상태에서, 사용자가 열화상 측정 키 버튼을 푸시하게 되면, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 TAS 구동부(52)를 동작 제어하여, 상기 써모파일 어레이 센서(53)를 인에이블(Enable)시키게 된다.
그리고, 상기 써모파일 어레이 센서(53)로부터 출력되는 전기 신호가, 상기 앰프(54), 로우 패스 필터(55), A/D 컨버터(56), 그리고 디지털 신호 처리부(58)등을 거쳐, 열화상으로 신호 처리되도록 하는 데, 먼저 주변온도 보상과 관련하여, 써머파일 어레이 센서의 각 픽셀값이 의미 있는 온도 값을 가지기 위해서는 각 픽셀이 타겟온도에 대한 전압 출력값을 측정하기 전에 써머파일 어레이 센서 자체의 온도를 측정해야 하며 써머파일 어레이 센서 자체는 체온계를 사용하는 환경의 주변 온도(ambient temperature)와 같으므로 이 주변온도를 측정하여 주변온도를 보상함으로써 써머파일 어레이 센서 온도로 사용해야 한다.
그러나 종래기술은 종래의 (1)과 같은 단점에 의해 주변온도의 보상에 한계가 있었으나, 본 발명은 1차 함수적인 형태의 선형적인 특성을 나타내는 PTAT(Propotional to Absolute Temperature) 센서를 사용하여 주변 온도값 측정에 대한 정확도가 높고 보정과정이 간단하며, 써머파일 어레이 센서 각 모서리부분에 총 4개의 PTAT 센서를 장착하여 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용한다.
본 발명과 같은 써모파일 어레이 센서는 종래의 Exergen 미국특허의 1채널(또는 1픽셀)의 써모파일 센서에 비해 더 많은 주변 온도 감시 센서를 사용하여 온도 계측의 정확도를 높였다. 상기와 같이 4개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 취하여 사용하지만 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포 범위를 측정하여 4개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어와야 안정된 상태로 판단하여 비로소 평균값을 구하고 최종적으로 주변 온도값으로 사용한다.
그리고 종래기술은 종래의 (2)와 같은 단점에 의해, 측정되는 피부 표면온도값이 낮아져 주변온도의 변화에 따른 실제 체온값의 보정에 한계가 있었지만, 본 발명은 체온으로 변환하기 전에 먼저 피부 표면 온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피부 표면 온도값을 측정할 수 있도록 4개의 PTAT 센서에 의해 1차적인 전처리 단계(pre-processing)를 거치게 된다.
인체의 체온측정에 사용되는 유효픽셀의 판단과 관련하여, 본 발명은 8x8 어레이 센서의 경우 총 64개의 온도 픽셀값이 측정이 되는데, 모든 픽셀 데이터가 의미 있는 값을 가지지는 않을 것이므로 이 중에서 체온측정에 사용될 의미가 있는 픽셀들을‘유효 픽셀(valid pixel)’로 정의하고 다음과 같은 방법으로 유효픽셀들을 판단한다.
먼저, 측정 시 체온계가 피험자의 얼굴에서 기준거리 이상으로 멀리 떨어진 채로 측정이 되면 써모파일 어레이 센서가 커버할 수 있는 픽셀 영역이 시야각(field of view, FOV)에 의해 너무 넓어져서 원하는 온도 분포값을 획득할 수 없다. 따라서 기준 거리 안으로 피험자의 얼굴이 위치하도록 해야 유효픽셀을 획득할 수 있으며 다음과 같은 방식으로 적정 거리를 판단한다.
① 픽셀 데이터가 30~40℃를 유효픽셀(인체범위 온도 분포를 가지는 픽셀)로 인식하고 이 인체 범위를 벗어난 픽셀은 인체가 아니므로 온도 계산에서 제외한다.
② 유효 픽셀수가 일정 범위 내에 만족하지 못하면 기준거리보다 멀리서 측정된 것으로 판단하여 온도 측정을 실시하지 않는다.
③ 피험자의 얼굴이 기준거리 이내에 위치할 경우, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 써모파일 어레이 센서(53)의 (32 x 32) 픽셀들 중, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분에 대응되는 픽셀들(예: P(5,3), P(5,4), P(5,5), P(5,6), P(6,3), P(6,4), P(6,5), P(6,6))만을 유효한 픽셀(Valid Pixel)로 선별하여 체온 계산에 사용한다.
일차적으로는 장착된 평면 오목렌즈와 인체 형상을 통해 거리를 맞추지만 위에서 언급한 바와 같이 유효 픽셀을 이용한 판별방식을 추가로 사용하면 보다 정확한 거리 조절이 가능하다.
그러나 종래기술은 종래의 (3)과 같은 단점에 의해 피험자와의 거리측정에 대한 오차를 보정하기가 불가능하거나 보조수단을 필요로 했다. 하지만, 상술한 바처럼 본 발명은 64(8 x 8)픽셀 또는 256(16 x 16)픽셀 또는 1024(32 x 32)픽셀의 온도 데이터를 측정할 수 있으므로 픽셀 데이터들을 분석하여 온도 측정에 유효한 거리 범위를 제한시킬 수 있으며 종래와 같이 LED와 같은 보조적인 거리 지시 수단을 별도로 필요로 하지 않는다.
그리고 종래기술은 종래의 (4)와 같은 단점에 의해 체온계의 흔들림이나 피험자의 움직임에 대한 검출이나 보정이 불가능하였지만, 본 발명은 체온 측정시 피험자의 움직임과 관련하여 피험자가 심하게 움직이게 되면 정확한 값을 획득하기 어려우므로 움직임 상태를 판단하여 안정된 상태에서 측정이 시작되도록 다음과 같은 방식으로 유효 픽셀을 판단한다.
① 어레이 센서는 측정이 진행되면 8x8 센서의 경우 한 프레임(frame)에 64개의 픽셀 온도값이 획득됨. 각 프레임은 64개의 픽셀 데이터의 집합으로 볼 수 있으며 픽셀단위가 아닌 프레임 단위의 신호 비교를 통해 움직임을 판별할 수 있다.
② 상호상관법(cross-correlation)에서 두 프레임 신호를 각각 x(i), y(i)라고 하면 프레임간의 지연(delay)값인 d에 대해 상호상관값 r은 다음과 같은 수학식에 의해 정의된다.
Figure PCTKR2010008119-appb-I000004
여기서 mx, my는 두 프레임에 대한 평균값을 의미한다. 이와 같이 산출된 상호상관값들 중에서 피크가 나타나는 부분의 x축값인 픽셀 값이 바로 두 프레임의 지연 값인 이동거리를 나타낸다.
예를 들어 두 프레임을 통해 산출된 프레임의 상호상관값의 피크가 나타난 부분의 x축값이 -2이라고 하면, 2픽셀수 만큼 이동했다는 것을 의미하며, 이때에 (-)부호는 프레임2에서의 영상이 위쪽으로 이동했다는 것을 의미한다. 또한 픽셀 크기와 각 프레임간의 데이터 획득 시간정보를 이용하면 간단한 연산으로 피사체의 이동속도도 구할 수 있다.
본 발명에서 측정시간이 2초로 설정된 경우 측정이 실시되는 2초 동안에는 피험자의 움직임이 최소한으로 제한되어야 하며, 위에서 언급한 상호상관법에 의해 이동거리가 2픽셀 이내로 제한하여 상호상관값의 x 및 y 피크값이 모두 ± 2 이하인 경우에만 정상적인 온도측정 결과값을 지시한다.
한편, 상기 오에스디 생성부(47)를 동작 제어하여, 상기 피험자가 기준거리 이내에 위치한 경우에 산출된 평균 온도(예: 36.7℃)에 상응하는 문자가, 상기 디스플레이부(50)에 표시되도록 함으로써, 사용자는, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분만을 보다 편리하게 선별하여 열화상을 측정할 수 있게 됨과 아울러, 사람의 얼굴 부분에 해당하는 온도를 측정할 수 있게 된다.
이 때, 써모파일 어레이 센서를 통해 측정된 데이터는 피험자의 얼굴 표면의 온도값이다. 따라서 실제의 인체 체온값 보다는 낮게 분포하고 있고 실제의 체온값으로 변환해주는 과정이 필요한데, 본 발명에서는 써모파일 어레이 센서로 수집되는 픽셀 온도값과 피험자의 실제 체온과의 관계를 도출하기 위해 200명(정상 100명, 발열환자 100명)을 대상으로 임상 테스트를 진행하였다. 실험 방법은 먼저 본 장치를 이용하여 써모파일 어레이 센서를 통해 픽셀 온도값들을 수집하고 동시에 병원용 접촉식 전자온도계를 이용하여 구강내 온도를 회득하였다. 이때에 측정은 총 5회씩 실시하여 임상데이터를 수집하였다.
이와 같이 수집된 임상 데이터에 대해, 써모파일 어레이 센서의 데이터는 8x8의 경우 총 64개 인데, 앞서 언급한 대로 유효 픽셀들을 추출하고 그 중에서 가장 높은 온도값을 지시하는 최대값을 피험자의 얼굴(예를 들면 도 7의 이마)표면 온도값으로 사용한다. 각 피험자별로 수집된 5회의 써모파일 어레이 센서 데이터 최대값의 평균값을 구하여 마찬가지로 5회의 구강내 온도값의 평균값과 비교테이블을 구성한다. 즉, X축을 얼굴 표면 온도값(픽셀 데이터의 최대값)으로 설정하고 Y축을 구강내 온도값으로 설정하면 최종 변환 테이블이 얻어진다. 얻어진 변환 테이블은 룩업테이블(look-up table, LUT) 형태로 구성되어 컨트롤러의 내부 ROM메모리에 프로그래밍되며 측정된 값을 X축에 넣어서 선형보간법(linear regression)에 의해 Y축값을 변환하면 실제 체온이 계산된다.
이러한 체온값 변환과정은 사람의 얼굴 중에서 이마를 포함하여 이하에서 예를 드는 귀, 손 등에도 적용된다. 그리고 상술한 주변온도 보상, 유효픽셀 판단, 룩업 테이블에 의한 체온값 변환은 이하에 기술할 본 발명의 다른 실시예와 또 다른 실시예에서도 동일하게 적용된다.
상술한 바와 같은 체온 측정방식에 의해 본 발명은 개별적인 온도 측정이 가능한 64~1024개의 어레이 픽셀을 보유하고 있으므로 체온계를 이동시키며 스캔을 하지 않더라도 한 번에 열화상을 촬영하여 획득된 픽셀 온도값 중에서 최대값을 선택할 수 있으므로 이마 부위뿐만 아니라 얼굴 전체를 통틀어 가장 높은 온도값을 획득할 수 있어서 보다 정확한 체온 측정이 가능하며 측정자가 피험자의 이마나 얼굴을 훑으며 스캔하지 않아서 측정 시간이 단축되고 측정 방법이 보다 간편해지며 피측정자의 거부감을 줄일 수 있는 장점이 있다.
반면에, 종래기술은 종래의 (5)와 같은 단점에 의해 체온의 정확한 측정이 어렵다.
한편, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 상기 검출부(46)를 동작 제어하여, 디지털 신호 처리된 카메라 영상의 이미지를 스캔한 후, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분의 윤곽을 검출하고, 상기 인디케이터와 비교하여, 서로 매칭되는 경우, 그 시점에 자동으로 열화상 측정 동작을 시작할 수 있다.
그리고, 상기 디스플레이부(50)에는, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 카메라 영상을 표시하기 위한 메뉴 항목(예: Camera), 카메라 영상과 열화상을 중첩 표시하기 위한 메뉴 항목(예: Overlay), 온도 측정 결과를 표시하기 위한 메뉴 항목(예: Temp.), 그리고 써모파일 어레이 센서에 의해 측정된 열화상을 표시하기 위한 메뉴 항목(예: TAS) 등이 표시될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부(50)에는, 현재 표시된 인디케이터(Indicator)의 종류(예: Forehead)를 나타냄과 아울러, 다른 종류의 인디케이터(예: Ear, Hand)를 변경 표시하기 위한 선택 항목(예: 좌우 화살표), 그리고 열화상 측정 동작을 시작하기 위한 선택 항목(예: Enter) 등이 다양하게 표시될 수 있다.
한편, 상기 컨트롤러(45)에서는, 예를 들어, 사용자가, 상기 디스플레이부(50)에 표시된 선택 항목, 또는 임의의 키 버튼을 푸시하여, 다른 종류의 인디케이터 표시를 요청하는 경우, 상기 오에스디 생성부(48)를 동작 제어하여, 그에 상응하는 인디케이터가 표시되도록 한다.
예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 사용자가, 사람의 귀(Ear)에 대한 열화상을 측정하고자 하는 경우, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 오에스디 생성부(48)를 동작 제어하여, 상기 디스플레이부(50)에, 귀 형상의 인디케이터가 표시되도록 하는 데, 이때 상기 써모파일 어레이 센서의 (32 x 32) 픽셀들 중, 사람의 귀 부분에 대응되는 픽셀들(예: P(2,4),P(2,5),P(3,4),P(3,5),P(4,4),P(4,5),P(5,4),P(5,5),P(6,4), P(6,5),P(7,4),P(7,5))만을 유효한 픽셀(Valid Pixel)로 선별하여, 온도를 산출하게 된다.
또한, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 사용자가 사람의 손(Hand)에 대한 열화상을 측정하고자 하는 경우, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 오에스디 생성부(48)를 동작 제어하여, 상기 디스플레이부(50)에, 손 형상의 인디케이터가 표시되도록 하고, 상기 써모파일 어레이 센서의 (32 x 32) 픽셀들 중, 사람의 손 부분에 대응되는 픽셀들(예: P(2,3),P(2,3),P(2,5),P(3,3),P(3,4),P(3,5),P(3,6),P(4,3),P(4,4),P(4,5), P(4,6),P(5,2),P(5,3),P(5,4),P(5,5),P(5,6),P(6,2),P(6,3),P(6,4),P(6,5),P(6,6),P(7,3),P(7,4),P(7,5),P(7,6),)만을 유효한 픽셀(Valid Pixel)로 선별하여, 온도를 산출하게 된다.
한편, 상기 컨트롤러(45)는, 사용자의 요청에 따라, 예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도(예: 36.7℃)를 산출하여 표시함과 아울러, 상기 유효한 픽셀들 중 가장 높은 온도(예: 36.9℃)와, 가장 낮은 온도(예: 36.5℃)를 선별하여 동시에 표시할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(45)는, 상기 평균 온도를 산출하는 과정에서, 가장 높은 온도와 가장 낮은 온도를 제외시켜, 평균 온도가 보다 안정화되도록 하거나, 상기 유효한 픽셀들 중 가운데에 배치된 픽셀의 온도에 대해서는 높은 가중치(예: 120%)를 부여하고, 주변에 배치된 픽셀의 온도에 대해서는 낮은 가중치(예: 80%)를 부여할 수 있다.
그리고, 상기 디스플레이부(50)가, 터치스크린(Touch Screen) 기능이 있는 엘씨디인 경우, 상기 컨트롤러(45)에서는, 예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 사용자가, 디스플레이부(50)의 특정 위치에 손을 터치하게 되면, 그 위치 좌표 값을 검출한 후, 상기 오에스디 생성부(48)를 동작 제어하여, 그 위치에 해당하는 픽셀(예: T(6,5))의 온도(예: 36.8℃)만을 구분 표시하게 된다.
또한, 상기 컨트롤러(45)에서는, 예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 사용자가, 오버레이(Overlay) 메뉴 항목을 선택하게 되면, 상기 중첩부(47)와 스위칭부(49)를 동작 제어하여, 상기 디스플레이부(50)에, 카메라 영상과 열화상이 중첩 표시되도록 하여, 사용자가, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분에 해당하는 열 분포를 용이하게 식별할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 컨트롤러(45)에서는, 예를 들어, 상기와 같은 과정을 거쳐 측정된 온도가, 사전에 설정된 기준 온도 범위를 벗어나는 비정상적인 온도인 경우, 상기 카메라 영상과 열화상, 그리고 측정 온도들을, 상기 스토리지(51) 내에 저장하여, 사용자가 추후 재생하여 볼 수 있도록 한다.
한편, 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 측정 장치에는, 예를 들어, 유선(Wire) 통신 모듈 또는 무선(Wireless) 통신 모듈이 추가로 구비될 수 있는 데, 이 경우, 상기 컨트롤러(45)에서는, 상기 스토리지(51) 내에 저장된 카메라 영상과 열화상, 그리고 측정 온도들을, 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 연결 접속된 컴퓨터(Computer) 또는 서버(Server) 등으로 전송할 수도 있다.
그리고, 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 측정 장치의 다른 실시예로서, 예를 들어, 도 12에 도시한 바와 같이, 써모파일 어레이 센서(TAS) 모듈이 구비되되, 고가격의 카메라 모듈이 삭제됨과 아울러, 디스플레이로서, 저가격의 반투명 엘씨디 등이 사용될 수 있다.
한편, 이 경우, 사용자는, 카메라 영상 대신 반투명 엘씨디를 통해 투과되는 피사체의 형상을 육안으로 직접 보아야 하기 때문에, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈은, 별도의 회전 동작 없이, 상기 반투명 엘씨디의 반대 방향을 향하도록 고정 설치된다.
하지만, 상기 반투명 엘씨디에는, 본 발명에서 제시한 다양한 종류의 인디케이터들이 투영될 수 있기 때문에, 예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 사람의 얼굴 중에서 이마(Forehead) 부분에 해당하는 인디케이터(Indicator)가, 상기 반투명 엘씨디에 투영되어 표시되면, 사용자는, 반투명 엘씨디를 투과하는 피사체의 형상을 육안으로 직접 보면서, 측정 거리와 측정 각도를 적절히 조절할 수 있게 된다.
그리고, 사용자가, 열화상 측정 키 등을 푸시하게 되면, 도 7을 참조로 전술한 바와 같이, 사람의 얼굴 중에서 이마 부분에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀들로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작 등을 수행하게 된다.
한편, 본 발명이 적용되는 휴대용 열화상 측정 장치의 또다른 실시예로서, 예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같이, 써모파일 어레이 센서(TAS) 모듈이 구비되되, 고가격의 카메라 모듈이 삭제됨과 아울러, 디스플레이로서, 엘씨디 대신 투명 유리창(Glass)이 사용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 투명 유리창의 상단 부분에는, 최소한의 메시지를 표시하기 위한 저가격의 소형 엘씨디 또는 반투명 엘씨디가 구비될 수 있으며, 상기 투명 유리창에는, 임의의 한 인디케이터가 라벨(Label) 형태로 인쇄되어 있는 데, 상기 투명 유리창은, 예를 들어, 도 15에 도시한 바와 같이, 사용자가 필요에 따라 임의의 다른 종류의 인디케이터가 인쇄된 것으로 교체 가능하다.
그리고, 사용자는, 카메라 영상 대신 투명 유리창을 통해 투과되는 피사체의 형상을 육안으로 보면서, 피사체의 특정 부위가, 상기 투명 유리창에 인쇄된 인디케이터에 매칭되도록, 측정 거리 및 측정 각도를 적절히 조절하게 되는데, 예를 들어, 도 16에 도시한 바와 같이, 투명 유리창에 사람의 얼굴 중에서 이마(Forehead) 부분에 해당하는 인디케이터(Indicator)가, 인쇄되어 있는 경우, 사용자는 투명 유리창을 투과하는 피사체 형상을 육안으로 보면서, 사람의 얼굴 중에서이마 부분에 적합한 측정 거리와 측정 각도를 조절할 수 있게 된다.
이에 따라, 사람의 얼굴 중에서 이마, 귀, 손 등과 같은 특정 부위만을 선별하여, 보다 편리하고 정확하게, 열화상을 측정할 수 있게 되므로, 사용상의 편리성을 향상시킬 수 있게 되며, 또한, 온도 측정 및 열 분포 측정에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (51)

  1. 피사체 영상을 촬영하기 위한 카메라 모듈과 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈이 구비되되,
    상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하기 위한 디스플레이;
    상기 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 생성하기 위한 오에스디(OSD) 생성부; 및
    상기 생성된 인디케이터가, 상기 피사체의 특정 부위에 중첩 표시된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 상기 디스플레이와 반대되는 방향에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 상기 디스플레이와 반대되는 방향 또는 같은 방향을 향하도록, 회전 부재에 의해 임의의 각도 이상 회전되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 어느 하나가 선택적으로 표시되거나, 상기 피사체의 영상 및 열화상이 중첩 표시되는 엘씨디(LCD)인 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 피사체의 영상 또는 열화상에 중첩 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 생성된 인디케이터가, 상기 피사체의 특정 부위에 중첩 표시된 상태에서, 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
    Figure PCTKR2010008119-appb-I000005
    (여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 가장 높은 온도의 픽셀과 가장 낮은 온도의 픽셀을 제외시키는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터의 중앙에 위치한 픽셀에 높은 가중치를 부여하고, 주변에 위치한 픽셀에 낮은 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 오에스디(OSD) 생성부를 동작 제어하여, 상기 피사체의 특정 부위에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 사전에 설정된 기준 온도 범위와 비교하여, 상기 기준 온도 범위를 초과하면, 상기 피사체의 영상과 열화상, 그리고 측정 온도 중 어느 하나 이상을 스토리지 내에 저장하거나, 외부 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  15. 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 디스플레이에 표시하는 1단계;
    상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 카메라 모듈에 의해 촬영되는 피사체의 특정 부위의 영상이, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 2단계;
    상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 3단계; 및
    피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    4단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 디스플레이와 반대되는 방향에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 카메라 모듈과 써모파일 어레이 센서 모듈은, 같은 방향을 향하도록 설치되되, 디스플레이와 반대되는 방향 또는 같은 방향을 향하도록, 회전부재에 의해 임의의 각도 이상 회전되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 피사체의 영상과, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈에 의해 측정된 열화상 중 어느 하나가 선택적으로 표시되거나, 상기 피사체의 영상 및 열화상이 중첩 표시되는 엘씨디(LCD)인 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 피사체의 영상 또는 열화상에 중첩 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 가장 높은 온도의 픽셀과 가장 낮은 온도의 픽셀을 제외시키는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  23. 청구항 15에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터의 중앙에 위치한 픽셀에 높은 가중치를 부여하고, 주변에 위치한 픽셀에 낮은 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  24. 청구항 15에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 피사체의 특정 부위에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 사전에 설정된 기준 온도 범위와 비교하여, 상기 기준 온도 범위를 초과하면, 상기 피사체의 영상과 열화상, 그리고 측정 온도 중 어느 하나 이상을 스토리지 내에 저장하거나, 외부 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  26. 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈이 구비되되,
    피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를 생성하기 위한 오에스디(OSD) 생성부;
    상기 생성된 인디케이터를 표시함과 아울러, 피사체 형상을 사용자가 육안으로 볼 수 있도록 하기 위한 반투명 디스플레이; 및
    상기 표시된 인디케이터가, 상기 피사체 형상의 특정 부위에 중첩된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  27. 청구항 26에 있어서,
    써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  29. 청구항 26에 있어서,
    상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 반투명 디스플레이에 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  30. 청구항 26에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  32. 청구항 30에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
    Figure PCTKR2010008119-appb-I000006
    (여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
  33. 청구항 30에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 오에스디(OSD) 생성부를 동작 제어하여, 상기 인디케이터에 대응되는 피사체 형상의 특정 부위에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  34. 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터를, 반투명 디스플레이에 표시하는 1단계;
    상기 인디케이터가 표시된 상태에서, 상기 반투명 디스플레이를 통해 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위가, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 2단계; 및
    상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 3단계; 및
    피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    4단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  36. 청구항 34에 있어서,
    상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  37. 청구항 34에 있어서,
    상기 인디케이터는, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로, 상기 반투명 디스플레이에 표시되며, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  38. 청구항 34에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 인디케이터에 대응되는 피사체 형상의 특정 부위에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  39. 열화상을 측정하기 위한 써모파일 어레이 센서 모듈;
    피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터가 인쇄되어 있는 투명 유리창; 및
    상기 인쇄되어 있는 인디케이터가, 상기 투명 유리창을 통해 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위에 중첩된 상태에서, 열화상 측정 동작이 수행되도록, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  40. 청구항 39에 있어서,
    써머파일 어레이 센서 모듈에는 써머파일 어레이 센서의 주변온도를 보상하기 위한 복수개의 PTAT(Proportional to Absolute Temperature) 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  41. 청구항 40에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복수개의 PTAT 센서를 이용하여 주변 온도값을 측정하되, 복수개의 PTAT 센서의 평균 온도값을 사용하여 측정하는데 평균값을 취하기 전에 각 PTAT 센서들의 온도 분포범위를 측정하여 복수개의 PTAT 센서가 모두 ± 0.2℃이내에 들어오면 온도 분포범위를 안정된 상태로 판단하여 평균 온도값을 구하여 주변 온도값으로 측정하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  42. 청구항 39에 있어서,
    상기 투명 유리창에는, 상기 인디케이터가, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로 인쇄되어 있으며, 상기 인디케이터는, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  43. 청구항 39에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 열화상 측정 동작을 수행하는 경우, 상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  44. 청구항 43에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 측정 기준거리로 판단하되, 픽셀의 온도가 30~40℃인 경우에 피사체와 기준거리 이내의 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 픽셀의 온도가 30~40℃를 벗어난 경우에는 피사체가 기준거리 이외에 위치한 것으로 판단하여 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  45. 청구항 43에 있어서,
    상기 컨트롤러는 유효한 픽셀의 선별을 피사체의 움직임을 고려하여 판단하되, 써모파일 어레이 센서에 의해 측정되는 피사체의 움직임에 따라 달리 나타나는 픽셀의 프레임 단위의 신호비교를 통해 움직임을 판단하여 하기의 식에 의해 산출된 프레임간 상호상관값의 x(i)와 y(i)의 피크값이 설정된 측정시간 이내인 경우에 유효한 픽셀로 인식하여 선별하고, 설정된 측정시간을 벗어난 경우에는 측정을 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
    Figure PCTKR2010008119-appb-I000007
    (여기서 r은 상호상관값, d는 프레임간의 지연(delay)값, x(i),y(i)는 프레임 신호, mx와 my는 프레임간 평균값을 나타낸다.)
  46. 청구항 39에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 투명 유리창의 주변에 설치된 소형의 엘씨디에, 평균 온도가 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치.
  47. 열화상을 측정하기 위한 피사체의 특정 부위에 상응하는 임의의 한 형상의 인디케이터가 인쇄된 투명 유리창을 통해, 육안으로 보이는 피사체 형상의 특정 부위가, 상기 인디케이터에 중첩되면, 써모파일 어레이 센서 모듈을 동작 제어하는 1단계; 및
    상기 써모파일 어레이 센서 모듈 내의 전체 픽셀들 중, 상기 인디케이터에 대응되는 픽셀들만을 유효한 픽셀로 선별하여, 열화상 측정 및 온도 측정 동작을 수행하는 2단계; 및
    피사체의 특정 부위의 표면온도를 피사체의 온도로 변환할 수 있는 보정테이블을 적용하여 온도를 표시하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  48. 청구항 47에 있어서,
    3단계에서 피사체의 온도로 변환하기 전에, 먼저 피사체의 표면온도 측정을 위한 단계에서 16℃ 이하의 주변온도에서 가중치를 주어 정확한 피사체의 표면 온도값을 측정하는 전처리 단계(pre-processing)를 거치는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  49. 청구항 47에 있어서,
    상기 보정테이블은 측정되는 얼굴 표면 온도값과 임상데이터 온도값의 비교테이블로 구성되는 룩업테이블(look-up table, LUT)인 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  50. 청구항 47에 있어서,
    상기 투명 유리창에는, 상기 인디케이터가, 물체 또는 인체의 특정 부위에 대응되는 형상의 윤곽선으로 인쇄되어 있으며, 상기 인디케이터는, 열화상 측정 실험 결과에 근거하여, 사전에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
  51. 청구항 47에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 유효한 픽셀들의 평균 온도를 산출하는 경우, 상기 투명 유리창의 주변에 설치된 소형의 엘씨디에, 평균 온도를 표시하는 것을 특징으로 하는 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 방법.
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