KR101242755B1 - Infant monitoring system using for thermography image camera - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비접촉식으로 인큐베이터에 있는 신생아의 생체신호를 측정하여 모니터링하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 열화상 카메라에 의해 신생아의 얼굴에서 ROI (Region Of Interest)를 설정하여 신생아의 호흡을 측정하고, 열바디 추출을 통해 신생아의 체온을 측정함으로써, 신생아의 건강상태에 대한 원격 모니터링이 가능하도록 구현된 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템에 관한 것이다.
종래에는 인큐베이터에서 일정기간 이상 집중적인 관리 및 치료를 받는 신생아에 직접 측정장치를 부착하여 건강상태를 관리해야 하는 문제점이 있었으나, 이를 이를 개선하기 위해 본 발명에서는 인큐베이터에 있는 신생아의 열 영상을 촬영하는 열화상 카메라와, 상기 열화상카메라에서 촬영된 정보를 실시간으로 전달하는 고속영상전송 인터페이스와, 상기 고속영상전송 인터페이스에서 전달된 정보의 열화상 데이터를 안정화시키는 비디오신호 전처리부와, 상기 비디오신호 전처리부에서 안정된 데이터에서 필요한 데이터를 추출하는 데이터 추출부와, 상기 데이터 추출부에서 전달된 데이터에 따라 현재 상태를 표시하는 감시장치를 포함하여 구성되되, 상기 비디오신호 전처리부에서는 고속영상 전송 인터페이스에서 전달된 영상신호에 대하여 비디오신호 전처리과정을 수행하고, 카메라 내부온도 드리프트 보상과정를 거쳐 온도 측정용 히스토그램 균등화과정을 수행하며, 상기 데이터 추출부에서는 관심영역설정(ROI) 과정을 거쳐 광학소스 에러보상과정을 거쳐 노이즈 제거 과정을 수행한 후, 감시장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템을 제안한다.
본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템은 인큐베이터에 있는 신생아에 대하여 비접촉식으로 생체정보를 체크하고, 그 측정결과를 서버에서 원격 모니터링할 수 있으므로 효율적인 관리가 가능한 효과가 있다. 또한, 상기 서버에서는 데이터 추출부로부터 전달된 신생아의 건강정보를 일정기간 이상 데이터로 저장하여 장기간의 심박, 호흡, 체온 및 자세 등의 변이 동향을 진단의 보조 데이터로 활용할 수 있는 장점이 있다. 특히, 관리가 소홀한 야간에도 신생아의 호흡수 및 체온을 체크하여 갑작스런 무호흡증세 또는 저체온증 및 고체온증에 대한 경보를 발생함으로서 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a system for non-contact measurement and monitoring of the biological signal of the newborn in the incubator, in particular by setting the ROI (Region Of Interest) in the newborn's face by a thermal imaging camera to measure the breathing of the newborn, heat body The present invention relates to a newborn monitoring system using a thermal imaging camera implemented to enable remote monitoring of a newborn's health by measuring the temperature of the newborn through extraction.
Conventionally, there has been a problem in that the health device is attached to a newborn baby which is subjected to intensive care and treatment for a certain period of time in the incubator to manage a health condition. A thermal image camera, a high speed image transmission interface for transmitting information captured by the thermal camera in real time, a video signal preprocessor for stabilizing thermal image data of information transmitted from the high speed image transmission interface, and the video signal preprocessing And a data extraction unit for extracting necessary data from the stable data in the unit, and a monitoring device for displaying a current state according to the data transmitted from the data extraction unit, wherein the video signal preprocessing unit transmits the data from the high speed image transmission interface. The video signal Performs the video signal preprocessing process, performs the internal temperature drift compensation process, and performs the histogram equalization process for temperature measurement, and the data extracting unit performs the ROI process, the optical source error compensation process, and the noise removal process. After the implementation, we propose a newborn monitoring system using a thermal imaging camera, characterized in that the transfer to the monitoring device.
The newborn monitoring system using the thermal imaging camera according to the present invention can check the biometric information in a non-contact manner with respect to the newborn in the incubator, and can remotely monitor the measurement results from the server has the effect that can be efficiently managed. In addition, the server has a merit that can store the health information of the newborn baby delivered from the data extraction unit as a data for a predetermined period or more to utilize the long-term variation of heart rate, breathing, body temperature and posture as auxiliary data for diagnosis. In particular, by checking the respiratory rate and body temperature of the newborn even in the neglected night management is an alarm for sudden apnea or hypothermia and hyperthermia has the effect of preventing safety accidents.
Description
본 발명은 비접촉식으로 인큐베이터에 있는 신생아의 생체신호를 측정하여 모니터링하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 열화상 카메라에 의해 신생아의 얼굴에서 ROI (Region Of Interest)를 설정하여 신생아의 호흡을 측정하고, 열바디 추출을 통해 신생아의 체온을 측정함으로써, 신생아의 건강상태에 대한 원격 모니터링이 가능하도록 구현된 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a system for non-contact measurement and monitoring of the biological signal of the newborn in the incubator, in particular by setting the ROI (Region Of Interest) in the newborn's face by a thermal imaging camera to measure the breathing of the newborn, heat body The present invention relates to a newborn monitoring system using a thermal imaging camera implemented to enable remote monitoring of a newborn's health by measuring the temperature of the newborn through extraction.
의학 기술이 발달함에 따라 원격지에서 환자의 생체신호를 모니터링하기 위한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 심장에 관계된 질병과 상태를 진단하기 위한 심전도 모니터링 시스템은 단시간 동안의 심전도 파형을 안내하므로, 간헐적으로 발생하는 부정맥 등과 같은 심장 이상을 관찰하기 위해서는 이를 연속적으로 장기간 기록하여 분석할 필요성이 요구되었다.Efforts continue to monitor the patient's vital signs at remote sites as medical technology develops. For example, an electrocardiogram monitoring system for diagnosing heart-related diseases and conditions guides electrocardiographic waveforms over a short period of time. Therefore, in order to observe cardiac abnormalities such as intermittent arrhythmias, it is necessary to continuously record them for a long period of time Required.
특히, 인큐베이터에서 일정기간 이상 집중적인 관리 및 치료를 받는 신생아의 경우, 수시로 신생아의 상태를 모니터링하고, 현재 상태에 맞는 집중 치료가 필요했다. In particular, newborns who receive intensive care and treatment for more than a certain period of time in an incubator needed to monitor the condition of their newborns from time to time and to focus on the current condition.
그러나, 신생아의 경우 피부가 연약하고, 면역기능이 떨어져 측정장치를 직접 몸에 부착하기 어려운 문제점이 있으므로 이를 보완하기 위해 다른 측정 및 관리시스템이 요구되었다.
However, in the case of newborns, there is a problem that the skin is weak and the immune function is low, so that it is difficult to attach the measuring device directly to the body.
본 발명은 비접촉식으로 인큐베이터에 있는 신생아의 생체신호를 측정하여 모니터링하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 열화상 카메라에 의해 신생아의 얼굴에서 ROI (Region Of Interest)를 설정하여 신생아의 호흡을 측정하고, 열바디 추출을 통해 신생아의 체온을 측정함으로써, 신생아의 건강상태에 대한 원격 모니터링이 가능하도록 구현된 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention relates to a system for non-contact measurement and monitoring of the biological signal of the newborn in the incubator, in particular by setting the ROI (Region Of Interest) in the newborn's face by a thermal imaging camera to measure the breathing of the newborn, heat body The purpose of the present invention is to provide a newborn monitoring system using a thermal imaging camera implemented to enable remote monitoring of the newborn's health by measuring the temperature of the newborn through extraction.
본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템은 인큐베이터에 있는 신생아의 열 영상을 촬영하는 열화상 카메라와, 상기 열화상 카메라에서 촬영된 정보를 실시간으로 전달하는 고속영상전송 인터페이스와, 상기 고속영상전송 인터페이스에서 전달된 정보의 열화상 데이터를 안정화시키는 비디오신호 전처리부와, 상기 비디오신호 전처리부에서 안정된 데이터에서 필요한 데이터를 추출하는 데이터 추출부와, 상기 데이터 추출부에서 전달된 데이터에 따라 현재 상태를 표시하는 감시장치를 포함하여 구성되되, 상기 비디오신호 전처리부에서는 고속영상 전송 인터페이스에서 전달된 영상신호에 대하여 비디오신호 전처리과정을 수행하고, 카메라 내부온도 드리프트 보상과정를 거쳐 온도 측정용 히스토그램 균등화과정을 수행하며, 상기 데이터 추출부에서는 관심영역설정(ROI) 과정을 거쳐 광학소스 에러보상과정을 거쳐 노이즈 제거 과정을 수행한 후, 감시장치로 전달하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
The newborn monitoring system using a thermal imaging camera according to the present invention includes a thermal imaging camera for photographing a thermal image of a newborn baby in an incubator, a high speed image transmission interface for transmitting information captured by the thermal imaging camera in real time, and the high speed image. A video signal preprocessor for stabilizing thermal image data of information transmitted from a transmission interface, a data extractor for extracting necessary data from the stable data in the video signal preprocessor, and a current state according to the data transmitted from the data extractor The video signal preprocessing unit performs a video signal preprocessing process on the video signal transmitted from the high speed image transmission interface, and performs a histogram equalization process for temperature measurement through a camera internal temperature drift compensation process. Undertake In addition, the data extracting unit performs a noise elimination process through an ROI process and an optical source error compensation process, and then transfers the data to a monitoring device.
본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템은 인큐베이터에 있는 신생아에 대하여 비접촉식으로 생체정보를 체크하고, 그 측정결과를 서버에서 원격 모니터링할 수 있으므로 신생아에 대한 효율적인 관리가 가능한 효과가 있다. The neonatal monitoring system using the thermal imaging camera according to the present invention can check the biometric information in a non-contact manner for the newborn in the incubator, and can remotely monitor the measurement results from the server, it is possible to efficiently manage the newborn.
또한, 서버에서는 데이터 추출부로부터 전달된 신생아의 건강정보를 일정기간 이상 데이터로 저장하여 장기간의 심박, 호흡, 체온 및 자세등의 변이 동향을 진단의 보조 데이터로 활용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the server has a merit that can store the health information of the newborn baby delivered from the data extraction unit as a data for a certain period or more to utilize the long-term variation of heart rate, breathing, body temperature and posture as auxiliary data for diagnosis.
특히, 관리가 소홀한 야간에도 신생아의 호흡수 및 체온을 체크하여 갑작스런 무호흡증세 또는 저체온증 및 고체온증에 대한 경보를 발생함으로서 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다. In particular, by checking the respiratory rate and body temperature of the newborn even in the neglected night management is an alarm for sudden apnea or hypothermia and hyperthermia has the effect of preventing safety accidents.
도 1은 본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템의 모식도,
도 2는 본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에서 신생아의 호흡수를 측정하기 위해 관심영역 설정하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명에서 신생아의 콧구멍을 기준으로 관심영역 설정을 진행하는 것을 나타낸 사진,
도 5는 본 발명에서 열화상 카메라에서 체온이 측정되는 과정을 나타낸 사진,
도 6은 본 발명에서 신생아의 열바디 추출의 위치를 개략적으로 나타낸 모식도.1 is a schematic diagram of a newborn monitoring system using a thermal imaging camera according to the present invention,
2 is a block diagram of a newborn monitoring system using a thermal imaging camera according to the present invention,
Figure 3 is a schematic diagram showing a process of setting a region of interest to measure the respiratory rate of the newborn in the present invention,
Figure 4 is a photograph showing that the process of setting the region of interest based on the nostrils of the newborn in the present invention,
Figure 5 is a photograph showing the process of measuring the body temperature in the thermal imaging camera in the present invention,
Figure 6 is a schematic diagram showing the position of the hot body extraction of the newborn in the present invention.
본 발명은 열화상 카메라 및 복합센서(이미지센서, 온도센서, 가속도센서 등)에서 비접촉 방식으로 검출되는 신생아의 생체신호를 비디오신호 전처리부와 데이터 추출부에서 일괄적으로 신호 처리하여 서버와 감시장치로 전달함으로써, 신생아의 건강 상태를 관리하는 시스템을 제공하기 위해 제안된 것이다.
The present invention is a server and surveillance apparatus by processing the signal of the newborn baby signal detected by the thermal imaging camera and the composite sensor (image sensor, temperature sensor, acceleration sensor, etc.) in a non-contact manner collectively in the video signal pre-processing unit and the data extraction unit By delivering to, it is proposed to provide a system for managing the health status of newborns.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 인큐베이터(3) 내부에서 치료중인 신생아(6)를 열화상 카메라(4)를 통해 촬영하고, 상기 촬영된 열화상 신호를 컴퓨터(5)를 통해 신호처리하여 신생아의 호흡수 및 체온을 정확하게 측정하기 위해 제안된 것이다. In the newborn monitoring system using the thermal imaging camera of the present invention, as shown in FIG. 1, the
이때, 인큐베이터의 상측에는 상기 컴퓨터(5)의 제어신호에 따라 인큐베이터(3)의 온도를 조절하기 위한 보온장치(1)가 구비되고, 인큐베이터(3)의 일측에는 측정된 신생아의 호흡수, 체온을 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록 감시장치(2)가 구비된다.
At this time, the upper side of the incubator is provided with a thermostat (1) for adjusting the temperature of the incubator (3) in accordance with the control signal of the computer (5), one side of the incubator (3) measured the respiratory rate, body temperature of the newborn The
종래에는 직접 신생아의 몸에 유선케이블로 연결된 측정장치를 부착해야 했으나, 본 발명은 비접촉식으로 신생아의 체온 및 호흡 등을 측정하기 위해 열화상 카메라(4)와 상기 열화상 카메라(4)에서 전달된 데이터를 처리하기 위해 별도의 구성요소가 추가된다. Conventionally, the measurement device connected to the body of the newborn should be attached directly to the body of the newborn, but the present invention is a non-contact method for measuring the temperature and respiration of the newborn, such as from the
즉, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열화상 카메라(4)에서 촬영된 정보를 실시간으로 전달하는 고속영상전송 인터페이스(10)와, 상기 고속영상전송 인터페이스(10)에서 전달된 정보의 열화상 데이터를 안정화시키는 비디오신호 전처리부(20)와, 상기 비디오신호 전처리부(20)에서 안정된 데이터에서 필요한 데이터를 추출하는 데이터 추출부(30)를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 추출부(30)에서 전달된 데이터는 감시장치(2)에 전달되어 신생아의 현재 상태를 실시간으로 표시하게 된다. That is, the present invention, as shown in Figure 2, the high-speed
상기 고속영상전송 인터페이스(10)란, 열화상 카메라(4)에서 촬영된 실시간 열화상 정보를 고속으로 전달하기 위한 하드웨어 구성으로서, 본 발명의 일 실시예로 아이이트리플 1394 화이어와이어 인터페이스(IEEE 1394 firewire interface)를 사용한다. The high-speed
상기 아이이트리플 1394 화이어화이어 인터페이스란, 애플사와 텍사스 인스트루먼트사가 공동으로 제창하고, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers : 국제전기전자기술자협회)의 인증을 받은 새로운 직렬 버스 인터페이스(Serial Bus Interface)규격으로서, 모드에 따라 100Mbps, 200Mbps, 400Mbps 등 세가지의 속도를 낼수 있으므로 고속의 주변기기를 하나의 케이블에 연결하기 위한 많이 사용되고 있다.
The Eye Triple 1394 Firewire interface is a new serial bus interface standard jointly proposed by Apple and Texas Instruments and certified by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). According to the mode, three speeds such as 100Mbps, 200Mbps, and 400Mbps can be achieved. Therefore, it is widely used to connect high-speed peripherals to one cable.
또한, 상기 인큐베이터의 일측에는 신생아의 움직임을 촬영하는 이미지센서(7a)와, 신생아의 갑작스러운 움직임을 감지하는 가속도센서(7b)와, 인큐베이터(3) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(7c)를 포함하는 복합센서(7)가 더 구비되고, 상기 복합센서(7)에서 감지된 검출신호는 고속영상 전송 인터페이스(10)를 통해 서버(40) 및 감시장치(2)에 전달된다. In addition, one side of the incubator is an image sensor (7a) for photographing the movement of the newborn, an acceleration sensor (7b) for detecting the sudden movement of the newborn, and a temperature sensor (7c) for measuring the temperature inside the incubator (3) A
이때, 상기 이미지센서(7a)는 별도의 CCD카메라로 구현될 수 있으며, 상기 이미지센서(7a)로부터 전달되는 움직임의 변환에 따라 ROI(Region Of Interest)를 실시간으로 재설정하고, 가속도센서(7b)를 통해 신생아(6)가 급격하게 움직이는 것이 감지되는 경우 비상신호를 발생하여 관리자의 주의를 환기시킬 수 있게 된다.
At this time, the image sensor 7a may be implemented as a separate CCD camera, and resets the ROI (Region Of Interest) in real time according to the conversion of the movement transmitted from the image sensor 7a, and the
한편, 본 발명에서는 신생아의 호흡을 측정하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 몇가지 과정을 거치게 된다. On the other hand, the present invention undergoes several processes as shown in Figure 3 to measure the respiration of the newborn.
먼저, 열화상 카메라(4)에서 촬영된 영상 이미지에서 먼저, '코영역' 추출, '콧구멍' 추출에 의해 코밑 온도의 변화를 통해 신생아의 호흡수를 검출할 수 있도록 관심영역(ROI; Region Of Interest) 설정을 진행하게 된다. First, a region of interest (ROI) may be detected in the image of the image captured by the
상기 관심영역 설정이란, 신생아의 얼굴에서 시스템에서 요구되는 검출 영역의 안정적인 선택을 위한 방법이다. 즉, 일반적으로 디지털 카메라에 포함되는 ISP(Image Signal Processor)에서 실시간으로 처리되는 프로그레시브 입력 영상에서 얼굴 영역을 관심영역으로 간주하고 자동 초점(Auto-focus)하는 것이다. 이때, 관심영역 설정의 안정화를 위해 공지의 에이다부스트 알고리즘 등 다양한 안정화 알고리즘이 적용되며, 이에 대한 추가설명은 생략한다. 본 발명은 항상 일정한 자세를 유지하는 신생아에 대하여 관심영역을 설정하는 것이므로, 관심영역의 안정화 알고리즘은 간단하게 적용해도 무방하다.
The region of interest setting is a method for stable selection of a detection region required by the system in the face of a newborn baby. In other words, in a progressive input image processed in real time by an ISP (Image Signal Processor) included in a digital camera, a face region is regarded as a region of interest and autofocused. In this case, various stabilization algorithms, such as a well-known Ada Boost algorithm, are applied to stabilize the ROI setting, and further description thereof will be omitted. Since the present invention is to set a region of interest for a newborn who always maintains a certain posture, the stabilization algorithm of the region of interest may be simply applied.
도 4는 관심영역 설정을 진행하는 것을 표현하기 위한 사진이며, 도 5는 실제 열화상 카메라(4)에서 체온이 측정되는 과정을 나타낸 사진이다.
4 is a photograph for expressing a process of setting a region of interest, and FIG. 5 is a photograph showing a process of measuring body temperature in an actual
또한, 본 발명에서는 상기 열화상 카메라(4)를 통해 인큐베이터(3) 내부에 있는 신생아(6)의 열화상 바디(body)를 추출하게 되는데, 상기 열화상 바디 추출이란 열화상 카메라(4)에서 촬영된 영상의 국부 열원분포 해석을 통해 몸체 형상 맞춤(Body Shape Matching) 기반의 사용자 자세인식 알고리즘이 적용되는 공지의 기술로서, 본 발명에서는 이를 응용하여 신생아의 체온을 측정하게 된다. In addition, in the present invention, the thermal imaging body (4) of the newborn (6) in the incubator (3) is extracted through the thermal imaging camera (4), the thermal imaging body extraction in the thermal imaging camera (4) As a known technique to which a user's posture recognition algorithm based on body shape matching is applied through a local heat source distribution analysis of a captured image, the body temperature of the newborn is measured by applying the same.
이때, 상기 열화상 바디의 추출은 본 발명의 일 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이 신생아의 신체를 머리, 팔, 몸통, 다리의 4 영역으로 구분하여 신생아의 열분포를 T1 ∼ T9으로 특정하여 측정하고, 상기 T1 ∼ T9의 평균값을 통해 신생아(6)의 체온을 정확하게 측정할 수 있다.
At this time, the extraction of the thermal image body is an embodiment of the present invention, as shown in Figure 6, the body of the newborn is divided into four areas of the head, arms, torso, legs to identify the heat distribution of the newborn T1 ~ T9 By measuring the body temperature of the newborn (6) can be accurately measured through the average value of the T1 to T9.
한편, 상기 비디오신호 전처리부(20)에서는 고속영상 전송 인터페이스에서 전달된 비디오 신호를 카메라 내부온도 드리프트 보상과정(21)과 온도 측정용 히스토그램 균등화과정(22)에 의한 비디오신호의 전처리 과정을 거쳐 열화상 신호를 안정화시키게 된다. On the other hand, the
이때, 상기 카메라 내부온도 드리프트 보상과정(21)이란, 열화상 카메라(4)의 내부 온도에 의해 열화상 이미지가 변동되는 것을 방지하기 위해 카메라 내부온도에 따라 열화상 이미지를 보상하는 것이며, 상기 온도 측정용 히스토그램 균등화과정(22)이란, 정확한 온도를 측정하기 위해 열화상 이미지를 색상별로 균등화하는 것을 의미한다.
In this case, the camera internal temperature
또한, 상기 데이터 추출부(30)에서는 관심영역설정(ROI) 과정(31)과 광학소스 에러보상과정(32)을 거쳐 노이즈 제거 과정(33)을 수행한 후 감시장치로 전달하게 된다. In addition, the
상기 비디오신호 전처리부(20)와 데이터 추출부(30)에서 진행되는 일련의 과정은 종래 영상 신호처리에 관한 공지의 기술이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다. Since a series of processes performed by the
이때, 상기 비디오신호 전처리부(20)와 데이터 추출부(30)는 하드웨어적으로 하나의 융합보드에 같이 설치되도록 구성할 수 있으며, 컴퓨터(5)의 슬롯에 장착된 후 입력신호가 있으면 소프트웨어에 의해 자동적으로 구동되어 신호처리과정을 거친후 데이터를 출력하는 방식으로 구현할 수도 있다.
In this case, the video signal preprocessing
또한, 상기 데이터 추출부(30)에서 출력된 데이터는 감시장치(2)에 표시됨과 동시에 서버(40)로 실시간 저장되고, 상기 서버(40)에서는 전달된 데이터에 따라 신생아의 안전한 관리를 위한 긴급호출신호발생 또는 비상경보신호발생을 포함하는 일정한 제어동작을 수행하게 되며, 데이터 추출부(30)에서 출력되는 자료는 별도의 저장장치 또는 일별건강기록장치(DxR; Daily health Recorder)등에 저장되고, 이를 통해 정기적으로 신생아의 건강정보를 통합관리할 수도 있다.
In addition, the data output from the
한편, 상기 데이터 추출부(30)는 신생아의 피부 온도를 소프트웨어적으로 보상하여 중심 온도(심장이나 간 등의 장기 온도)를 계산하게 된다. On the other hand, the
즉, 일반적으로 피부는 혈액 및 근육 자체에 의해 온도가 상승하고, 공기에 의해 온도가 하강하게 되어 에너지의 평형점으로 수렴됨으로써 30 ~ 32℃ 정도가 정상이고, 중심온도는 36.5℃가 정상이다. 특히, 신생아의 경우 성인에 비해 체온이 다소 높아 중심 온도는 37.5 ℃ 이다.
That is, in general, the skin temperature is increased by the blood and muscle itself, the temperature is lowered by the air and converged to the equilibrium point of energy, so that the normal temperature is about 30 to 32 ° C, and the center temperature is 36.5 ° C. In particular, the newborn body temperature is slightly higher than the adult body temperature is 37.5 ℃.
따라서, 종래에는 간호사가 피부중 중심온도와 유사한 겨드랑이, 항문 등에 직접 체온계를 삽입하여 환자의 중심온도를 측정하게 되는데, 본 발명은 비접촉 방식에 의해 신생아의 중심온도를 측정하는 것이므로, 열화상 카메라(4)를 통해 신생아 피부의 9개 지점의 온도를 측정하고, 위 데이터에 의해 신생아의 중심온도를 계산하게 된다. Therefore, in the related art, a nurse inserts a thermometer directly into the armpit, anus, and the like, which is similar to the center temperature in the skin, and measures the center temperature of the patient. Since the present invention measures the center temperature of a newborn baby by a non-contact method, a thermal imaging camera ( In 4), the temperature of 9 spots of newborn skin is measured, and the center temperature of newborn is calculated from the above data.
즉, 아래에 나타난 수식과 같이, 모든 센서 출력은 게인(gain)이 곱해지고 옵셋(offset)이 더해진 형태로 표현 가능하다. That is, as shown in the equation below, all sensor outputs can be expressed in the form of multiplying gain and adding offset.
Output = Input × Gain + Offset.Output = Input × Gain + Offset.
이때, 센서의 물리적 특성상 Input에 Gain 과 Offset 이 가해져 Output이 출력되는 것이며 신생아의 피부온도, 공기온도, 습도 세가지 파라미터를 실시간으로 측정하고 위의 수식에 의해 중심온도를 유추하게 된다. At this time, gain and offset are applied to the input due to the physical characteristics of the sensor, and the output is output. The three parameters of the newborn's skin temperature, air temperature and humidity are measured in real time and the center temperature is inferred by the above formula.
예를 들어, E.g,
T(중심온도) = T(피부온도) × Gain{T(공기온도), H(습도)} T (center temperature) = T (skin temperature) × Gain {T (air temperature), H (humidity)}
+ Offset{(T(공기), H(습도)}
+ Offset {(T (air), H (humidity)}
한편, 상기 컴퓨터(5)에는 서버(40) 이외에 별도의 중앙 관제 서버(도시되지 않음)로 신생아의 건강상태에 대한 정보를 전송할 수 있도록 이더넷(Ethernet)이 구비될 수 있으며, 상기 컴퓨터(5)에서는 열화상 카메라(4) 또는 복합센서(7)로부터 신생아의 무호흡이 감지되거나, 체온이 일정 임계치 이상 급변하는 경우(예를 들어, 기준치보다 20% 이상 상승 또는 하강)하는 경우 긴급구조신호를 발생하여 당직중인 의사에게 직접 전달되도록 이에 관한 긴급상황의 경보에 대한 기술적 사항은 종래 공지의 기술이므로 이하 구체적 설명은 생략한다. On the other hand, the
또한, 상기 서버(40)에서는 데이터 추출부(30)로 부터 전달된 신생아의 건강정보를 일정기간 이상 데이터로 저장하여 장기간의 심박, 호흡, 체온 및 자세등의 변이 동향을 진단의 보조 데이터로 활용할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the
이와 같이, 본 발명은 비접촉 방식으로 생체정보를 취득하는 것이므로, 신생아 뿐만 아니라 접촉식 측정기를 부착하기 어려운 전신 화상 환자, 전염병 환자 등에도 적용이 가능하다.
Thus, since the present invention acquires biometric information in a non-contact manner, the present invention can be applied not only to newborns but also to whole-body burn patients, infectious diseases patients, and the like, which are difficult to attach a touch measuring device.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
The present invention as described above is not limited to the above-described specific embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various changes without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. will be.
1 : 보온장치 2 : 감시장치
3 : 인큐베이터 4 : 열화상 카메라
5 : 컴퓨터 6 : 신생아
7 : 복합센서 7a : 이미지센서
7b : 가속도센서 7c : 온도센서
10 : 고속영상 전송 인터페이스 20 : 비디오신호 전처리부
30 : 데이터 추출부 40 : 서버1: thermostat 2: monitoring device
3: incubator 4: thermal imaging camera
5: computer 6: newborn
7: composite sensor 7a: image sensor
7b: acceleration sensor 7c: temperature sensor
10: high speed video transmission interface 20: video signal preprocessor
30: data extraction unit 40: server
Claims (3)
상기 열화상 카메라(4)에서 촬영된 열화상 이미지를 실시간으로 전달하는 고속영상전송 인터페이스(10)와;
상기 고속영상 전송 인터페이스(10)에서 전달된 열화상 이미지에서 열화상 카메라(4) 자체의 내부온도에 의해 변동되는 온도 오차를 보상하는 카메라 내부온도 드리프트 보상과정과, 열화상 이미지를 색상별로 균등화하는 온도 측정용 히스토그램 균등화과정을 통해 열화상 이미지를 구분되는 색상으로 표현하는 비디오신호 전처리부(20)와;
상기 온도 측정용 히스토그램 균등화과정을 통해 복수의 색상으로 나타나는 열화상 이미지에서 특정부위를 선택하는 관심영역설정(ROI) 과정과, 선택된 특정부위의 열화상 이미지 데이터에서 노이즈를 제거하는 광학소스 에러보상과정를 거쳐, 관심영역에 분포된 열화상 이미지의 색상 평균값을 연산하여 신생아의 체온 데이터를 추출하는 데이터 추출부(30)와;
상기 데이터 추출부(30)에서 전달된 체온 데이터에 따라 현재 상태를 표시하는 감시장치(2);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템.
A thermal imaging camera (4) for taking thermal images of newborns in the incubator (3);
A high speed image transmission interface 10 for delivering a thermal image captured by the thermal camera 4 in real time;
A camera internal temperature drift compensation process for compensating for a temperature error that is varied by the internal temperature of the thermal camera 4 itself in the thermal image transmitted from the high speed image transmission interface 10, and equalizing the thermal image by color. A video signal preprocessing unit 20 for expressing the thermal image in a distinct color through a histogram equalization process for measuring the temperature;
The region of interest setting (ROI) process of selecting a specific region from the thermal image represented by a plurality of colors through the histogram equalization process for temperature measurement, and the optical source error compensation process of removing noise from the thermal image data of the selected specific region A data extraction unit 30 for extracting body temperature data of a newborn by calculating a color average value of a thermal image distributed in a region of interest;
A monitoring device (2) displaying a current state according to body temperature data transmitted from the data extraction unit (30);
Neonatal monitoring system using a thermal imaging camera, characterized in that comprising a.
상기 인큐베이터(3)의 일측에는 신생아의 움직임을 촬영하는 이미지센서(7a)와, 신생아의 움직임을 감지하는 가속도센서(7b)와, 인큐베이터(3) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(7c)가 더 구비되고,
상기 센서(7a)(7b)(7c)에서 감지된 검출신호는 고속영상 전송 인터페이스(10)를 통해 감시장치(2) 및 서버(40)에 전달되는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
One side of the incubator (3) is an image sensor (7a) for photographing the movement of the newborn, an acceleration sensor (7b) for detecting the movement of the newborn, and a temperature sensor (7c) for measuring the temperature inside the incubator (3) More equipped,
The detection signal detected by the sensors 7a, 7b, and 7c is transmitted to the monitoring device 2 and the server 40 through the high speed image transmission interface 10. system.
상기 데이터 추출부(30)에서는 전달된 체온 데이터를 서버(40)에 실시간으로 저장하고,
상기 서버(40)에서는 전달된 데이터에 따라 긴급호출신호발생 또는 비상경보신호발생을 포함하는 일정한 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
The data extraction unit 30 stores the transmitted temperature data in real time in the server 40,
The server 40 is a newborn monitoring system using a thermal imaging camera, characterized in that for performing a certain control operation, including emergency call signal generation or emergency alarm signal generation in accordance with the transmitted data.
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