Research Area

• 깊이 카메라를 이용한 앉은 상태에서의 호흡률 탐지





• 앉은 상태에서 비침습적인 방법으로 사람의 분당 호흡수를 탐지함
• 깊이 카메라로부터 얻은 깊이 값에 필터링을 통해 노이즈를 제거하였고, PSD를 통해 분당 호흡 수를 계산했음
• 10명을 대상으로 실험을 진행하였고 호흡 센서와 비교했을 때 1.6980%의 평균 에러율을 보였음




• 스마트폰의 내장 마이크를 이용한 호흡률 탐지




• 스마트폰 내장 카메라를 통해 숨쉬는 소리를 녹음함
• 비 침습적인 방법으로 신호를 얻는 것은 선명한 신호를 제공하지 않으나, 신호처리를 통해 이를 달성하였음
• 실험 결과 4.19%, 4.01%의 오차율을 보였음




• 스마트폰의 듀얼 카메라를 이용한 호흡률 모니터링




• 스마트폰의 듀얼 카메라를 통해 가슴, 복부 움직임을 녹화하고 이 영상을 처리하여 호흡률을 계산함
• 11명의 건강한 실험자를 대상으로 실험했으며 6-60breath/min의 높고 낮은 주기의 호흡을 기록함
• 그 결과 1.43%, 1.62%의 오차율을 보였음




• 스마트폰 카메라를 이용한 동공 반응 검사




실험 대상	검출률 (검출 프레임/총 프레임)
A	71% (140 / 197)
B	90% (221 / 244)
C	76% (137 / 180)
D	72% (93 / 128)
E	47% (93 / 194)


• 접사렌즈를 부착한 스마트폰의 카메라를 이용해서 안구 영상을 녹화한 후, 동공의 크기를 계산함으로써 동공 변화 유무 검출함
• 아이폰 6 플러스(30fps), LG G2(24fps), 갤럭시 노트3(24fps)의 기기를 사용해서 실험하였으며 아이폰 6 플러스를 사용했을 때,
  평균 71.2%의 동공 검출률을 얻음




• 적외선 카메라를 이용한 회전 자극 안진 검사 기기 개발





• 라즈베리파이, 라즈베리파이 카메라를 이용해서 머리가 움직이는 동안 안구의 움직임을 추적하였음
• 실험을 위해 실제 병원에서 사용되는 안진 검사 장비, 집에서 일반적으로 앉는 의자에서 실험하였음
• 안구의 수직 움직임, 수평 움직임을 계산하였고 영상 처리를 사용하여 노이즈를 줄였음




• 성대결절 환자를 위한 Vocal Function Exercise 어플리케이션 개발





• 구글 API 중 STT(Speech to Text)를 사용하여 성대결절 환자가 음성 훈련을 자택에서 할 수 있도록 도와주는 어플리케이션을 개발함
• 임상의 언어치료사는 환자의 연습 정도를 모니터링 하고, 피드백 할 수 있음




• 음성 장애 진단을 위한 스마트폰을 이용한 음성 평가 어플리케이션





• 음성 장애를 진단하기 위해 스마트폰에 연결된 이어폰 마이크를 이용하여 음성을 녹음하였고 Jitter, Shimmer, NHR을 측정하였음
• Jitter는 0.2056, Shimmer는 0.8377, HNR은 0.7289의 상관계수를 보임
• 피크가 일정하게 잡히지 않는 문제, 상관계수가 낮게 나오는 문제가 있으며 이를 보완중임




• 스마트폰을 이용한 폐쇄성 비음 검출 어플리케이션





• 비염 진단에 도움이 되는 폐쇄성 비음의 진단을 위한 어플리케이션을 개발
• 스마트폰에 내장된 통화용 마이크, 이어폰 마이크를 통해 음성을 녹음하였고 피크 탐지, FFT, PSD, 필터링을 통해 분석 효율을 높임




• visoClip를 이용한 홍채 건강 진단 어플리케이션

- 개발중






• visoClip으로 촬영한 홍채 이미지에서 패턴, 색 등 특징을 조사하고 홍체 변화에 따른 환자의 건강진단에 도움이 되고자 함
• 홍채 내의 특정 패턴 검출을 위한 알고리즘을 연구중에 있으며 질병의 조기 진단 및 전개과정 파악에 기여하고자 함

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HEART

• 스마트폰 카메라를 이용한 심박 모니터링





• 가슴의 움직임을 녹화하고 신호처리 과정을 통해 노이즈를 제거하고 1회 호흡수, 호흡률을 구하고자 함
• 사용자에 맞게 계산할 수 있도록 캘리브레이션을 진행하였고 그 결과 폐활량계와 비교했을 때 높은 상관관계(0.999±0.002)을 보임




• 광용적맥파 검사를 위한 최적 위치 선택 연구





• 스마트폰의 카메라를 통해 혈류량을 측정하는 PPG 측정 기법에서, 가장 우수한 신호를 제공하는 위치를 찾고자 함
• VEGA r3, G3 CAT.6, GALAXY a5를 이용하여 실험을 진행하였고 압력, 최적 위치를 계산
• 그 결과 플래시에 가장 근접했을 때 PPG 신호의 편차가 가장 크게 도출되었음




• ECG 스마트 밴드를 이용한 부정맥 진단





• ECG 측정이 가능한 스마트 밴드를 이용해서 신호를 수집하고, 부정맥을 진단하고자 함
• RR 인터벌, RMSD와 섀년 앤트로피를 이용해서 부정맥을 계산함




• 체중계로부터 PPG 신호 측정을 위한 최적 위치에 대한 연구





• 발바닥에서 PPG 신호를 측정할 때, 더 나은 신호를 수집하기 위해 여러 위치에서 데이터를 수집해 보고 결과를 계산
• PPG를 측정할 수 있는 장비와 체중계에 부착한 PPG 센서의 정확도를 비교한 결과 엄지, 부위 17, 20의 측정 결과가 가장 우수




• ECG와 PPG를 이용한 혈압 측정 장치 개발





• ECG와 PPG를 동시에 측정하여 혈압을 측정할 수 있는 혈압계를 개발함
• 측정이 편리하도록 ECG 신호는 손바닥에서, PPG 신호는 손가락에서 신호를 수집함
• 필터링 과정을 통해 노이즈를 제거하고 혈압, 심박수, 맥압수를 계산하였음




• 부정맥을 진단하는 스마트 체중계 개발





• 체중계로부터 체중 및 기타 정보를 입력받고, 이를 기반으로 BMI 체지방량, 제지방량을 계산하였고 신호를 수집하여 부정맥을 진단
• 체중계는 자체 제작하였고 스마트폰 어플리케이션을 통해 사용자에게 결과를 출력하였음

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HAND / FOOT

• 스마트 워치에 내장된 3축 가속도계와 스마트폰의 기압 센서를 이용한 행동 분석





• 모토로라의 스마트워치 Moto 360, 삼성의 Galaxy X5를 사용하여 데이터를 수집하였고 기압 센서 값, 가속도 값, 실행시간을 기록
• 3축 가속도 값에서 수직, 수평 성분을 추출하고 Weka의 Decision Tree 알고리즘을 이용하여 행동 분류



• 손목 밴드를 이용한 개인 맞춤형 오십견 재활 훈련 게임 개발





• 환자가 언제 어디서나 재활 훈련을 할 수 있는 portable rehabilitation system을 개발
• 손목밴드의 IMU에서 얻은 acceleration and angular velocity data를 이용하여 어깨의 움직임을 파악함
• ROM test 에 따라 환자 개인의 physical condition을 측정하여 게임 레벨을 조정
• 본 시스템을 통하여 오십견 환자가 어깨 재활훈련을 도와주어, 어깨 가동범위가 늘어나는데 도움을 주고자 함



• 발목 착용 가속도계를 이용한 걸음걸이 분석 시스템





• 걸음걸이에 불편함을 느끼는 신경계질환 환자들을 대상으로 그들의 걸음걸이를 수술 전 후로 분석하여 회복 과정을 수치화 하려고 함
• 가속도 신호의 가공을 통해 Time Domain, Frequency Domain feature을 추출하여 환자의 왼발과 오른발의 유사도를 상관관계 분석
• 본 시스템을 통하여 임상 연구진이나 걸음걸이가 불편한 환자들을 위해 비교적 저렴하면서도 성능이 뛰어난 걸음걸이 분석 시스템을 개발하고자 함



• VR을 이용한 전정 재활 운동 게임 개발

- 개발중






• 어지럼증에 대한 진정 재활 운동을 목적으로 VR 게임을 개발하고 있음
• HTC 바이브와 베이스스테이션을 이용한 적응 훈련을 만들고자 함
• 신경계의 안정화를 빠르게 할 수 있도록 눈 운동만으로 재활운동이 가능하게 하는 것이 목적

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ANOTHER

• 열화상, 가시광선 카메라 영상의 이동 객체 탐지에 대한 비교 연구





• 가시광선 대역 카메라와 열화상 카메라로 촬영한 영상에서의 객체 추적률을 비교
• 가시광선 카메라는 환경에 변화에 민감하지만 열화상 카메라는 환경에 구애 받지 않음
• 실험 결과 객체 열화상 카메라가 가시광선 카메라보다 높은 검출율을 보였고 가시광선 카메라의 단점을 보완할 수 있음을 확인



• 열화상 카메라를 이용한 유방암 진단





• 열화상 카메라를 이용하여 흉부 이미지를 촬영한 후 분석하여 유방암을 진단하고자 함
• 이미지의 특징 벡터 값을 추출하고 신경망 알고리즘에서 정상인과 환자를 분류
• 좌측 유방, 우측 유방의 엔트로피를 계산하는 방법을 제안하였고 환자와 정상인의 엔트로피를 비교하는 방법을 제안
• 그 결과 92.2%의 재현율, 정밀율을 보임



• 카메라 영상을 이용한 차량 모델 분류





• 열화상 카메라와 가시광선 카메라를 사용하여 차량 영상을 획득
• 차량 영역을 헤드라이트, 그릴 영역으로 분류한 후 질감 특성을 추출하여 모델을 분류하기 위한 특징으로 사용
• 분류하기 위해 Weka 를 사용하였고 가시 광선은 95%, 열화상은 64%의 분류율을 보였으나 차량 모델이 부족하다는 점, 데이터 수가 부족하다는 점을 보완해야 함



• 키넥트의 깊이 카메라를 이용한 태권도 동작 분류





• 키넥트의 깊이 카메라, Skeleton Tracking을 사용하여 관절 데이터를 획득하였고 DTW 알고리즘을 통해 행동을 분류
• 신체의 관절 전부가 카메라에 나오는 상태에서는 어느정도의 인식률을 보였으나 신체가 가려진 상태에서는 인식률이 낮게 나타났음
• 두대 이상의 깊이 카메라를 이용하여 위의 문제점을 해결해야 한다는 문제가 존재함



• 깊이 카메라를 이용한 수면 무호흡 탐지





• 침대에 누운 상태에서 흉부의 움직임을 깊이 카메라로 녹화하여 영상을 획득하였음
• 획득한 영상에서 흉부의 변화를 감지하고 노이즈를 제거한 후 PSD를 통해 호흡률을 계산하였음
• 만약 호흡률이 낮은 상태로 1분 이상 유지된다면 이를 수면 무호흡으로 판단함



• 사진 분류 어플리케이션 개발

- 개발중






• 사진을 찍으면 눈을 감거나 표정을 찌푸린 사진이 찍히는 경우가 많은데 이를 필터링해주고자 함
• 만약 웃는 얼굴이 없거나, 눈을 감았다면 이를 사용자에게 보여주지 않음
• 현재 웃는 얼굴을 찾아내고 눈 감은 사진을 구별하는 작업을 진행하고 있음