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KR102305387B1 - Nystagmus test device and test method for the diagnosis of benign paroxysmal positional vertigo - Google Patents

Nystagmus test device and test method for the diagnosis of benign paroxysmal positional vertigo Download PDF

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KR102305387B1
KR102305387B1 KR1020190081367A KR20190081367A KR102305387B1 KR 102305387 B1 KR102305387 B1 KR 102305387B1 KR 1020190081367 A KR1020190081367 A KR 1020190081367A KR 20190081367 A KR20190081367 A KR 20190081367A KR 102305387 B1 KR102305387 B1 KR 102305387B1
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nystagmus
user
head
image
head position
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남윤영
최성준
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순천향대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치 및 검사 방법을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치는, 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득하는 안구 촬영부; 상기 안구 영상에서 동공을 검출하는 동공 검출부; 사용자의 두위 자세를 판별하는 두위 자세 판별부; 및 상기 동공 검출부 및 두위 자세 판별부에서 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 이상 유무 판단부;를 포함한다. The present invention discloses a nystagmus test apparatus and test method for the diagnosis of benign paroxysmal head vertigo. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for testing nystagmus for diagnosing benign sudden head position vertigo, comprising: an eyeball photographing unit configured to acquire an eyeball image by photographing a user's eyeball; a pupil detection unit for detecting a pupil from the eye image; Head position determination unit for determining the user's head posture; and an abnormality determination unit that determines whether the user is abnormal based on the data collected by the pupil detection unit and the head position determination unit.

Description

양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치 및 검사 방법{Nystagmus test device and test method for the diagnosis of benign paroxysmal positional vertigo}Nystagmus test device and test method for the diagnosis of benign paroxysmal positional vertigo

본 발명은 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 보다 저렴한 안진 검사 장치를 이용하여 장소에 구애받지 않고 양성돌발성 두위 현훈 진단을 할 수 있는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nystagmus test apparatus and test method for diagnosing benign sudden head position vertigo, and more particularly, to a benign sudden head position vertigo diagnosis that a user can use regardless of location by using a cheaper nystagmus test apparatus. To a nystagmus test apparatus and test method for diagnosing head-to-head vertigo.

국내에서 흔히 이석증이라고 불리는 양성돌발성 두위 현훈(Benign Paraxysmal Positional Vertigo, BPPV)은 난형낭에서 유리된 이석이 반고리관에 생리적인 변화를 유발하여 자세의 변화에 따라 어지럼을 유발하는 질환을 말한다. Benign Paraxysmal Positional Vertigo (BPPV), commonly called otolithiasis in Korea, is a disease in which otoliths released from the oocytes cause physiological changes in the semicircular canals and cause dizziness according to posture changes.

이러한 양성돌발성 두위 현훈은 특징적인 임상증상과 비디오 안진 검사 장비(Video-oculography)를 이용하여 딕스-홀파이크(Dix-hallpike)와 같은 두위 변환 검사를 시행하여 특징적인 체위성 안진을 통해 정확한 진단이 가능하다. 이때, 두위 변환 검사는 환자의 머리를 좌우 변병측으로 회전시키는 검사로 이때, 환자의 안진 유무를 확인하며, 안진의 방향에 따라 전, 후, 수평 반고리관 내 이석의 유무를 진단한다.Such benign sudden head position vertigo can be diagnosed accurately through characteristic positional nystagmus by performing a head position conversion test such as Dix-hallpike using characteristic clinical symptoms and video-oculography. possible. At this time, the head position conversion test is a test in which the patient's head is rotated to the left and right side.

한편, 이석증이 의심되는 환자는 상술한 바에 따른 이석증 진단을 위해 비디오 안진 검사 장비를 갖춘 전문 기관이나 병원에 내원하여 검사를 실시해야 하는데, 상기 비디오 안진 검사 장비는 값이 비싸 장비를 구비한 전문 기관이나 병원이 많지는 않으며, 또한 장비를 갖춘 전문 기관이나 병원을 내원해야만 검사를 진행할 수 있어 장소에 따른 제약이 발생하는 문제점이 있다.On the other hand, a patient suspected of having otolithiasis should visit a specialized institution or hospital equipped with video nystagmus test equipment to diagnose otolithiasis as described above, and the video nystagmus test equipment is expensive and is equipped with equipment. There are not many specialized institutions or hospitals, and there is a problem in that the examination can be performed only by visiting a specialized institution or hospital equipped with equipment, so there is a problem that there is a limitation according to the place.

한국공개특허 제2017-0055589호(2017.05.22 공개)Korea Patent Publication No. 2017-0055589 (published on May 22, 2017)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 값이 비교적 저렴한 장비를 이용해 장소에 구애받지 않고 양성돌발성 두위 현훈 진단을 할 수 있는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems, and a nystagmus test apparatus and test method for diagnosing benign sudden head position vertigo that can diagnose benign sudden head position vertigo regardless of location using relatively inexpensive equipment Its purpose is to provide

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention may be understood by the following description, and will be more clearly understood by an embodiment of the present invention. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 사용자의 머리에 착용되어 암전 환경을 구성하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치는, 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득하는 안구 촬영부; 상기 안구 영상에서 동공을 검출하는 동공 검출부; 사용자의 두위 자세를 판별하는 두위 자세 판별부; 및 상기 동공 검출부 및 두위 자세 판별부에서 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 이상 유무 판단부;를 포함한다. In accordance with an aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head position vertigo that is worn on a user's head and constitutes a blackout environment, and obtains an eyeball image by photographing the user's eyeball. filming department; a pupil detection unit for detecting a pupil from the eye image; Head position determination unit for determining the user's head posture; and an abnormality determination unit that determines whether the user is abnormal based on the data collected by the pupil detection unit and the head position determination unit.

상기 안구 촬영부는, 적외선 LED, 접사 렌즈 및 적외선 필터가 제거된 센서를 포함하는 적외선 카메라를 포함하여 사용자의 안구를 촬영하는 것을 특징으로 한다. The eyeball photographing unit includes an infrared camera including an infrared LED, a macro lens, and a sensor from which the infrared filter is removed to photograph the user's eyeball.

상기 동공 검출부는, 획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하고, 상기 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하고, 상기 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하고, 상기 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우고, 상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 것을 특징으로 한다. The pupil detection unit designates a region of interest in the acquired eye image, extracts a gray channel from the region of interest, extracts a binarized image from the gray channel, and morphology from the binarized image It is characterized in that noise is removed through operation, an outline is detected in the binarized image from which the noise is removed, an inside of the outline is filled, and a circle is detected in the image in which the outline is formed.

상기 동공 검출부는, 상기 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정하는 것을 특징으로 한다. The pupil detection unit corrects a threshold value in binarization so that the circle is accurately detected.

상기 두위 자세 판별부는, 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 것을 특징으로 한다. The head position determination unit measures an angle using a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor, and collects data by determining the head posture based on the degree of conversion of the angle.

상기 두위 자세 판별부는, 드리프트 현상을 감소시키기 위해 상보 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 한다. The head position determination unit is characterized in that the noise is removed by using a complementary filter in order to reduce the drift phenomenon.

상기 이상 유무 판단부는, 상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 한다. The abnormality determination unit is characterized in that the abnormality of the user is determined by applying a benign sudden head vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data.

상기 이상 유무 판단부는, 상기 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용한 신호의 파형에 따라 이석의 위치를 판단하되, 상기 두위의 위치에 따라 상기 신호의 파형을 기초로 하여 이석의 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다. The abnormality determination unit determines the position of the otolith according to the waveform of the signal to which the benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm is applied, and determines the position of the otolith based on the waveform of the signal according to the position of the head position. do.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 사용자의 머리에 착용되어 암전 환경을 구성하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치에서의 검사 방법은, 사용자의 안구 영상을 획득하는 단계; 상기 안구 영상에서 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집하는 단계; 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계; 및 상기 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a test method in a nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head position vertigo that is worn on a user's head and constitutes a dark pre-cancer environment comprises the steps of: acquiring an eye image of the user ; detecting a pupil in the eyeball image, and collecting central coordinate data of the pupil; collecting data by determining the user's head position; and determining whether there is an abnormality in the user based on the collected data.

상기 안구 영상에서 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집하는 단계는, 획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하는 단계; 상기 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하는 단계; 상기 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하는 단계; 상기 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하는 단계; 상기 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우는 단계; 및 상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Detecting the pupil in the eyeball image and collecting the central coordinate data of the pupil may include: designating a region of interest in the obtained eyeball image; extracting a gray channel from the region of interest; extracting a binarized image from the gray channel; removing noise from the binarized image through a morphology operation; detecting an outline in the binarized image from which the noise has been removed and filling the inside of the outline; and detecting a circle in the image in which the outline is formed.

상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 단계는, 상기 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The detecting of the circle in the image in which the outline is formed may include correcting a threshold value in binarization so that the circle is accurately detected.

상기 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계는, 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of collecting data by determining the head position of the user includes measuring an angle using a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor, and collecting data by determining the head position based on the degree of conversion of the angle It is characterized in that it includes.

상기 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계는, 드리프트 현상을 감소시키기 위해 상보 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of collecting data by determining the head posture of the user may include removing noise using a complementary filter in order to reduce a drift phenomenon.

상기 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계는, 상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of determining whether the user has an abnormality based on the collected data includes applying a benign sudden head vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data to determine whether the user is abnormal It is characterized in that it comprises a step.

상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계는, 상기 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용한 신호의 파형에 따라 이석의 위치를 판단하되, 상기 두위의 위치에 따라 상기 신호의 파형을 기초로 하여 이석의 위치를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of determining whether the user has an abnormality by applying the benign sudden head vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data is performed according to the waveform of the signal to which the benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm is applied. Determining the position of the otolith, characterized in that it comprises the step of determining the position of the otolith based on the waveform of the signal according to the position of the head.

본 발명의 일 측면에 따르면, 값이 비교적 저렴한 장비를 이용해 장소에 구애받지 않고 양성돌발성 두위 현훈 진단을 할 수 있는 효과가 있다.According to one aspect of the present invention, there is an effect of diagnosing benign sudden head vertigo regardless of location using relatively inexpensive equipment.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. .

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용들과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동공 검출 과정의 흐름도,
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동공 검출 과정에서의 도면,
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호분석 그래프,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 안진에 따른 파형의 특징을 나타낸 그래프,
도 15는 양성돌발성 두위 현훈 환자에서 검출된 최고점과 최저점을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 방법의 개략적인 흐름도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with specific contents for carrying out the invention, so the present invention is in such drawings It should not be construed as being limited only to the stated matters.
1 is a schematic configuration diagram of a nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart of a pupil detection process according to an embodiment of the present invention;
3 to 9 are views in the pupil detection process according to an embodiment of the present invention;
10 to 13 are signal analysis graphs according to an embodiment of the present invention;
14 is a graph showing the characteristics of a waveform according to nystagmus according to an embodiment of the present invention;
15 is a view showing the highest and lowest points detected in a patient with benign sudden head vertigo;
16 is a schematic flowchart of an inspection method according to an embodiment of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above-described objects, features and advantages will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, the “… The term “unit” means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치(100)는 웨어러블 디바이스 형태일 수 있다. 웨어러블 디바이스는 사람의 몸에 착용하거나 부착하여 사용하는 전자 기기로서 손, 팔, 목, 발목, 목, 몸통 등 여러 신체 부위에 착용할 수 있는 디바이스를 말한다. 이때, 본 실시예에 따르면 웨어러블 디바이스는 사용자에게 발생하는 안진 현상을 파악하여야 하기 때문에 눈을 포함하는 얼굴 부위에 사용할 수 있는 고글 형태인 것이 바람직하다.The nystagmus testing apparatus 100 for diagnosing benign sudden head vertigo according to the present embodiment may be in the form of a wearable device. A wearable device is an electronic device that is worn or attached to a person's body, and refers to a device that can be worn on various body parts, such as a hand, arm, neck, ankle, neck, and torso. At this time, according to the present embodiment, the wearable device is preferably in the form of goggles that can be used on the face including the eyes because the wearable device needs to understand the nystagmus phenomenon occurring in the user.

안진 검사 장치(100)는 웨어러블 디바이스인 경우, 사용자 눈동자의 움직임을 보다 정확하게 파악하기 위해 오목렌즈와 카메라를 포함할 수 있다. 이때, 카메라는 적외선 카메라일 수 있다. 한편, 안진 검사 장치(100)는 적외선 LED를 이용하여 빛을 방출하되, 눈에 직접적으로 빛을 쏘지 않고 반사판을 이용하여 적외선을 방출한다.In the case of a wearable device, the nystagmus examination apparatus 100 may include a concave lens and a camera to more accurately detect the movement of the user's pupil. In this case, the camera may be an infrared camera. On the other hand, the nystagmus examination apparatus 100 emits light using an infrared LED, but emits infrared light using a reflector without emitting light directly to the eye.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치(100)는 안구 촬영부(110), 동공 검출부(120), 두위 자세 판별부(130) 및 이상 유무 판단부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the nystagmus examination apparatus 100 for diagnosing benign sudden head vertigo according to the present embodiment includes an eye photographing unit 110 , a pupil detection unit 120 , a head position determination unit 130 , and an abnormality determination unit. (140).

안구 촬영부(110)는 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득한다. 안구 촬영부(110)는 적외선 LED, 접사 렌즈 및 적외선 필터가 제거된 센서를 포함하는 적외선 카메라를 포함한다. 안구 촬영부(110)는 상술한 구성요소의 유기적인 동작에 의해 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득할 수 있다. The eyeball photographing unit 110 acquires an eyeball image by photographing the user's eyeball. The eye photographing unit 110 includes an infrared camera including an infrared LED, a macro lens, and a sensor from which an infrared filter is removed. The eyeball photographing unit 110 may acquire an eyeball image by photographing the user's eyeball by the organic operation of the above-described components.

동공 검출부(120)는 안구 촬영부(110)에서 촬영된 안구 영상에서 동공을 검출한다. 동공 검출부(120)는 획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하고, 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하고, 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하고, 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우고, 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출할 수 있다. 또한, 동공 검출부(120)는 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정할 수 있다. 동공 검출부(120)가 동공을 검출하는 보다 상세한 과정에 대한 설명은 도 2를 통해 후술하기로 한다.The pupil detection unit 120 detects a pupil in the eyeball image captured by the eyeball photographing unit 110 . The pupil detection unit 120 designates a region of interest in the acquired eye image, extracts a gray channel from the region of interest, extracts a binarized image from the gray channel, and performs a morphology operation from the binarized image. Through this method, noise may be removed, an outline may be detected from the noise-removed binarized image, and the inside of the outline may be filled, and a circle may be detected from an image in which an outline is formed. Also, the pupil detection unit 120 may correct a threshold value in binarization so that a circle is accurately detected. A more detailed process for the pupil detection unit 120 to detect the pupil will be described later with reference to FIG. 2 .

두위 자세 판별부(130)는 안진 검사 장치(100)를 착용하고 안진 검사를 수행하고 있는 사용자의 두위 자세를 판별한다. 두위 자세 판별부(130)는 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집할 수 있다. 본 실시예에 따르면 두위 자세 판별부(130)는 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 X, Y, Z 축 상에서 -180도 내지 180도의 각도를 측정할 수 있다. 예컨대, 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 측정된 각도는 아래의 표 1과 같을 수 있으며, 이때, 두위 자세 판별부(130)는 표 1을 적용하여 Y축 각도를 이용하여 누워 있을 경우를 판별하고 X축을 이용하여 좌, 우 두위 변환을 판별할 수 있다. 판별 결과 누워 있을 경우 좌, 우측 두위 판별과 앉아 있을 경우와 누워서 좌, 우측 두위 변환을 하지 않을 경우 총 3가지 자세를 판별할 수 있다. The head position determining unit 130 determines the head position of the user wearing the nystagmus test apparatus 100 and performing the nystagmus test. The head position determination unit 130 may measure an angle using a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor, determine the head posture based on the degree of conversion of the angle, and collect data. According to the present embodiment, the head position determination unit 130 may measure an angle of -180 degrees to 180 degrees on the X, Y, and Z axes by using the 3-axis gyro sensor and the 3-axis acceleration sensor. For example, the angle measured using the 3-axis gyro sensor and the 3-axis acceleration sensor may be as shown in Table 1 below. It is possible to determine the case and use the X-axis to determine the left and right head position transformation. As a result of the determination, a total of three postures can be distinguished: left and right head position when lying down, sitting, and when lying down and left and right head position is not converted.

Figure 112019069192786-pat00001
Figure 112019069192786-pat00001

이상 유무 판단부(140)는 동공 검출부(120) 및/또는 두위 자세 판별부(130)에서 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단한다. 이상 유무 판단부(140)는 동공 검출부(120)는 두위 자세 판별부(130)를 통해 수집된 데이터에 딕스-홀파이크(Dix-hallpike) 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단할 수 있다. 딕스-홀파이크(Dix-hallpike) 검사는 앞반고리관과 뒷반고리관의 이석 유무를 검사하는 방법으로 병적 증상이 발생한 쪽에서 홀파이크 자세(머리를 침대 아래로 떨어뜨린 자세)로 머리 위치를 유지하면 반고리관 내에 있는 석회 부유물이 중력 방향으로 떨어지면서 반고리관 내에 반 팽대부성(Ampulofugal) 내 림프 흐름이 발생하여 안진을 탐지하여 진단하는 검사법이다. 이상 유무 판단부(140)는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용한 신호의 파형에 따라 이석의 위치를 판단하되, 상기 두위의 위치에 따라 상기 신호의 파형을 기초로 하여 이석의 위치를 판단할 수 있다. 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘과 관련한 보다 상세한 설명은 도 15을 통해 후술하기로 한다. The abnormality determination unit 140 determines whether the user is abnormal based on the data collected by the pupil detection unit 120 and/or the head position determination unit 130 . The abnormality determination unit 140 includes the pupil detection unit 120 and the nystagmus theory according to the Dix-hallpike test in the data collected through the head position determination unit 130. Benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm can be applied to determine whether the user has an abnormality. The Dix-hallpike test is a method of examining the presence or absence of otoliths in the anterior and posterior semicircular canals. This is a test method for detecting and diagnosing nystagmus due to the occurrence of lymph flow in the semicircular canal as the lime float in the sediment falls in the direction of gravity. The abnormality determination unit 140 determines the position of the otolith according to the waveform of the signal to which the benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm is applied, and the position of the otolith can be determined based on the waveform of the signal according to the position of the head. . A more detailed description of the algorithm for diagnosing benign sudden head vertigo will be described later with reference to FIG. 15 .

한편, 안진이란 말초전정계 이상뿐만 아니라 대뇌에 이르는 다양한 안구 운동계의 이상에 의하여 물체의 상이 망막의 중심으로부터 벗어나게 되어 이를 교정하기 위해 나타나는 교정성 안구운동이다. 다시 말해, 안구운동계에 이상이 생기면 안구는 원하는 위치에 머물러 있지 못하고 물체의 상이 중심 오목으로부터 벗어나게 되는데, 이를 교정하기 위해 발생하는 안구운동을 안진이라 한다. 이때, 안진 현상으로부터 사용자에게 발생하는 어지럼증의 원인을 파악할 수 있다. 이러한 안진은 매우 다양한 양상으로 나타날 수 있으나, 주시점으로부터 벗어나는 안구운동이 느린 안구운동(Slow Eye Movement)인지 아니면 단속운동(Saccade)인지에 따라 안진과 속진(Saccadic Oscillation)으로 분류한다. 생리적인 안진에는 몸이 회전하는 동안에 물체의 상을 일정하게 유지하기 위해 작동하는 회전안진(Per-Rotatory Nystagmus)과 시운동성 안진(Optokinetic Nystagmus)이 있으며, 임상적으로 발생 양상에 따라 크게 자발 안진(Spontaneous Nystagmus)과 유발 안진(Induced Nystagmus)로 구별할 수 있다. 각각의 안진은 병변 부위에 따라 중추성과 말초성으로 분류한다. 한편, 안진 신호 검출법으로는 전기안진도(Electro-Nystagmogmography, ENG), 공막 탐색 코일 시스템(Scleral Search Coil System, SSCS), 비디오 안진 검사(Video-Oculography, VOG) 등이 있다. On the other hand, nystagmus is a corrective eye movement that appears to correct the image of an object deviating from the center of the retina due to abnormalities in various eye movement systems up to the cerebrum as well as peripheral vestibular abnormalities. In other words, when there is an abnormality in the eye movement system, the eyeball does not stay in the desired position and the image of the object deviates from the central concave. The eye movement that occurs to correct this is called nystagmus. At this time, it is possible to determine the cause of dizziness occurring in the user from the nystagmus phenomenon. Such nystagmus can appear in many different ways, but it is classified into nystagmus and saccadic oscillation depending on whether the eye movement deviating from the gaze point is a slow eye movement or a saccade. Physiological nystagmus includes Per-Rotatory Nystagmus and Optokinetic Nystagmus, which operate to keep the image of an object constant while the body rotates, and clinically, depending on the type of occurrence, largely spontaneous nystagmus ( It can be divided into spontaneous nystagmus and induced nystagmus. Each nystagmus is classified into central and peripheral according to the lesion site. On the other hand, methods for detecting nystagmus signals include Electro-Nystagmogmography (ENG), Scleral Search Coil System (SSCS), and Video-Oculography (VOG).

한편, 본 실시예에 따른 안진 검사 장치(100)는 배터리부(150), 전원 스위치부(160) 및 포트부(170)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the nystagmus examination apparatus 100 according to the present embodiment may further include a battery unit 150 , a power switch unit 160 , and a port unit 170 .

배터리부(150)는 장치 내에 전원을 공급할 수 있으며, 5,000mAh 리튬이온 배터리로 구성될 수 있다.The battery unit 150 may supply power to the device, and may consist of a 5,000mAh lithium-ion battery.

전원 스위치부(160)는 장치의 외부 일측에 설치되어 장치의 전원을 온/오프(ON/OFF)하는 기능을 수행할 수 있다.The power switch unit 160 may be installed on an external side of the device to perform a function of turning on/off the power of the device.

포트부(170)는 장치의 외부 일측에 구비되어 장치와 외부 기기와의 연결을 위한 것으로, USB, HDMI, Micro 5PIN(IN) 포트 등으로 구성될 수 있다. 또한, 포트부(170)가 충전 기능을 포함하는 경우, 외부의 전원 단자와 연결하여 배터리부(150)를 충전할 수도 있다. The port unit 170 is provided on an external side of the device for connection between the device and an external device, and may be configured as a USB, HDMI, Micro 5PIN (IN) port, or the like. In addition, when the port unit 170 includes a charging function, it may be connected to an external power terminal to charge the battery unit 150 .

본 실시예에 따르면, 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위해 사용자는 고글 형태의 안진 검사 장치(100)를 머리에 착용하며, 안진 검사 장치(100)는 안구 영상을 촬영하고, 촬영된 안구 영상을 OpenCV 영상처리 라이브러리를 이용하여 RGB 채널로부터 Gray 채널로 변환을 통해 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집한다. 또한, 3축 자이로 및/또는 가속도 센서를 이용하여 상보필터를 통해 각도로 변환하고, 변환된 각도를 통해 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집한다. 이후, 수집된 데이터를 이용하여 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 이용하여 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘 적용을 통해 사용자의 이상 유무를 판단한다. 한편, 상보필터의 상보는 상호보완, Complementary의 의미로 자이로와 가속도의 서로 모자란 부분을 보충하여 더 좋은 결과를 얻어내기 위한 필터이다. 상보필터를 사용하기 이전에 각도는 자이로 데이터를 적분하여 초기에 데이터와 움직인 정도를 가지고 얻을 수 있는데, 이는 소수점 아래의 데이터가 버려져 적분을 해서 값이 축적될수록 실제 값과 틀어지는 Drift 현상이 발생한다. 상보필터는 매 순간 데이터는 확신할 수 없지만 평균적인 값을 믿을 수 있는 자이로센서와 매 순간 값은 정확하지만 평균적인 값은 믿을 수 없는 가속도센서를 합쳐 이상적인 결과를 얻어내기 위한 필터이다According to the present embodiment, for the diagnosis of benign sudden head position vertigo, the user wears the goggles-type nystagmus test apparatus 100 on the head, the nystagmus test apparatus 100 captures an eyeball image, and converts the captured eyeball image into an OpenCV image. Using a processing library, the pupil is detected through conversion from the RGB channel to the Gray channel, and the central coordinate data of the pupil is collected. In addition, using a 3-axis gyro and/or an acceleration sensor, it is converted into an angle through a complementary filter, and the head posture is determined through the converted angle to collect data. Thereafter, using the collected data, using the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test, the user's abnormality is determined by applying the benign sudden head vertigo diagnosis algorithm. On the other hand, the complement of the complementary filter is a filter to obtain better results by supplementing the gaps between the gyro and the acceleration in the meaning of complementary and complementary. Before using the complementary filter, the angle can be obtained with the initial data and the degree of movement by integrating the gyro data. This is because the data below the decimal point is discarded and as the value accumulates through integration, the drift phenomenon that diverges from the actual value occurs. . Complementary filter is a filter to obtain an ideal result by combining a gyro sensor that cannot be sure of the data at every moment but can trust the average value and an accelerometer sensor that is accurate at every moment but cannot trust the average value.

한편, 본 실시예를 설명함에 있어서 상술한 구성요소들은 개별적으로 동작하는 것으로 설명하지만 이에 한하지 않으며, 제어부(미도시)에 의해 제어되어 유기적으로 동작할 수도 있다.Meanwhile, in the description of the present embodiment, the above-described components are described as operating individually, but the present invention is not limited thereto, and may be controlled by a control unit (not shown) to operate organically.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동공 검출 과정의 흐름도, 도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동공 검출 과정에의 도면이다. 2 is a flowchart of a pupil detection process according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 9 are diagrams of a pupil detection process according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 안진 검사 장치(100)는 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득한다. 전안부 영상에서 안구영역은 크게 동공과 홍채, 공막 그리고 눈꺼풀로 구성될 수 있다. 이때, 동양인의 경우 홍채의 색상과 동공의 색상이 비슷하기 때문에 구분하기 힘드므로, 이러한 문제의 해결을 위해 적외선 카메라를 사용하여 도 3과 같은 영상을 획득한다.Referring to FIG. 2 , first, the nystagmus examination apparatus 100 acquires an eyeball image by photographing the user's eyeball. In the anterior segment image, the ocular region can be largely composed of the pupil, iris, sclera, and eyelid. At this time, in the case of Asians, since the color of the iris and the color of the pupil are similar, it is difficult to distinguish them. In order to solve this problem, an image as shown in FIG. 3 is acquired using an infrared camera.

이후, 적외선 이미지로 획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정한다. 동영상 전체를 영상처리하는 것은 비효율적이고, 영상처리가 느려지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 영상에서 전안부 부위만을 관심영역으로 설정하여 영상처리 범위를 줄이고 보다 효율적으로 동공을 검출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도 4는 관심영역이 지정된 일 예를 도시한 도면이다.Thereafter, a region of interest is designated in the eyeball image acquired as an infrared image. Image processing of the entire video is inefficient, and image processing may become slow. Therefore, it is desirable to set only the anterior segment in the image as the region of interest to reduce the image processing range and detect the pupil more efficiently. 4 is a diagram illustrating an example in which a region of interest is designated.

그리고, 지정된 관심 영역에서 Gray 채널을 추출하고, Gray 채널에서 이진화 이미지를 추출한다. 획득한 RGB 영상에서 이진화를 하기 위해 Gray 채널로 변환한다. Gray채널로 변환된 영상은 이진화한다. 도 5는 관심 영역이 지정된 영상에서 이진화한 결과이다. 이진화만 실행했을 경우 많은 노이즈들이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이미지 이진화 후, 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거한다. 모폴로지(Morphology) 연산은 영상 내에 존재하는 특정 객체의 형태를 변형시키는 용도로 사용되는 영상처리 기법으로, 영상을 형태학적 관점에서 보고 접근하는 방법이다. 영상에서 노이즈를 제거할 때 주로 사용된다. 모폴로지(Morphology) 연산으로 침식(erode)과 팽창(dilate)을 사용한다. 침식은 이웃한 화소들 중 최소 화소값을 현재 화소값으로 대체하는 것이며, 작은 노이즈의 객체를 사라지게 할 수 있다. 팽창은 이웃한 화소들 중 최대 화소값을 현재 화소값으로 대체하는 것이며, 객체 내부에 있는 작은 구멍들을 사라지게 할 수 있다. 한마디로, 침식연산을 통해 노이즈를 제거하고, 팽창연산을 통해 객체 내의 빈 공간을 제거해주며 줄어든 객체의 크기를 복구하고자 할 때 모폴로지(Morphology) 연산을 사용할 수 있다. 이때, 도 6의 (a)는 영상처리 이전의 원본영상, 도 6의 (b)는 침식연산 후 영상, 도 6의 (c)는 팽창연산 후 영상 그리고, 도 6의 (d)는 침식과 팽창 연산 후의 영상을 도시화한 것이다. Then, a gray channel is extracted from the designated region of interest, and a binarized image is extracted from the gray channel. Convert the obtained RGB image to gray channel for binarization. The image converted to the gray channel is binarized. 5 is a result of binarization of an image in which a region of interest is designated. When only binarization is performed, it can be seen that many noises exist. Therefore, after image binarization, noise is removed through a morphology operation. Morphology operation is an image processing technique used to transform the shape of a specific object existing in an image, and is a method to view and access an image from a morphological point of view. It is mainly used to remove noise from images. Morphology operations use erode and dilate. Erosion is to replace the minimum pixel value among the neighboring pixels with the current pixel value, and may cause the object of small noise to disappear. Dilation is to replace the maximum pixel value among neighboring pixels with the current pixel value, and can make small holes inside the object disappear. In a word, morphology operation can be used to remove noise through erosion operation, remove empty space within an object through expansion operation, and restore the reduced size of an object. At this time, Fig. 6 (a) is the original image before image processing, Fig. 6 (b) is the image after the erosion operation, Fig. 6 (c) is the image after the dilation operation, and Fig. 6 (d) is the erosion and The image after the dilation operation is illustrated.

이후, 노이즈를 제거한 영상으로부터 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채운다. 도 7의 (a)와 같이 채워지지 않은 원은 원 검출 알고리즘에 잡히지 않기 때문에 이진화 영상에서 외곽선을 검출하여 빈 공간을 1값(255,255,255)으로 채워준다. 이후 도 7의 (b)와 같이 여상의 빈공간이 채워지는 것을 확인할 수 있다. Then, an outline is detected from the image from which the noise has been removed and the inside of the outline is filled. Since an unfilled circle is not captured by the circle detection algorithm as shown in (a) of FIG. 7 , an outline is detected in the binarized image and the empty space is filled with 1 values (255, 255, 255). Thereafter, it can be seen that the empty space of the female image is filled as shown in (b) of FIG. 7 .

이후, 외곽선이 채워진 영상으로부터 원을 검출하고 마지막으로, 이진화의 임계값(threshold)을 수정하며 정확한 원이 검출되도록 조정한다. 최종적으로 상술한 바와 같은 전처리가 모두 끝나면 동공의 중앙점을 찾기 위해 원 검출 알고리즘을 적용한다. 원 검출 알고리즘으로는 허프 변환(Hough Transform)을 사용한다. 허프 변환은 점들의 분포를 보아 영상에 원이 있는지 검출해 주는 기능을 한다. 도 8은 동공에서 원을 검출한 이미지를 도시화한 것이다. 한편, 영상처리는 주변의 빛(노이즈)과 영상의 위치, 사용자의 얼굴형에 따른 그림자 위치 등과 같이 변수가 많기 때문에 항상 일정한 영상처리 과정을 거친다고 하더라도 사람마다 다른 결과가 나올 수 있다. 따라서, 이진화 처리에서의 임계값(Threshold)을 수정하여 정확한 원을 추출해내는 과정이 필요하다. 이진화 임계값을 기준으로 초과되는 값은 255로, 이하는 0으로 변환하게 되는데 이 값을 트랙바(Trackbar)를 통하여 실시간으로 변경할 수 있다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같이 임계값의 변화로 동공의 검출 유무가 달라지는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 9의 (a)는 임계값이 262, 도 9의 (b)는 임계값이 270, 도 9의 (c)는 임계값이 275 그리고, 도 9의 (d)는 임계값이 285인 경우이다. Thereafter, a circle is detected from the image filled with the outline, and finally, a threshold value of binarization is corrected and an accurate circle is detected. Finally, when all of the pre-processing as described above is completed, a circle detection algorithm is applied to find the central point of the pupil. A Hough Transform is used as the circle detection algorithm. The Hough transform functions to detect whether an image has a circle by looking at the distribution of points. 8 is a diagram illustrating an image in which a circle is detected in the pupil. On the other hand, since image processing has many variables such as ambient light (noise), the position of the image, and the position of the shadow according to the user's face shape, even if a certain image processing process is always performed, different results may be obtained for each person. Therefore, it is necessary to extract the correct circle by correcting the threshold in the binarization process. A value exceeding the binarization threshold is converted to 255, and a value below the binarization threshold is converted to 0. This value can be changed in real time through a trackbar. At this time, as shown in FIG. 9 , it can be confirmed that the presence or absence of detection of the pupil is changed due to a change in the threshold value. Meanwhile, in FIG. 9(a), the threshold value is 262, in FIG. 9(b), the threshold value is 270, in FIG. 9(c), the threshold value is 275, and in FIG. 9(d), the threshold value is 285 is the case

도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호분석 그래프이다.10 to 13 are signal analysis graphs according to an embodiment of the present invention.

본 실시예를 설명함에 앞서, 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치(100)에는 동공 검출 프로그램이 탑재되어, 이 프로그램의 구동에 의해 획득된 안구 영상에서 데이터를 획득할 수 있으며, 획득된 데이터를 이용하여 수치해석 소프트웨어를 통해 검출되지 않은 동공 노이즈 데이터를 제거 후, 데이터를 도출할 수 있다. 한편, 도 10 내지 도 14의 그래프는 모두 두위를 좌측으로 둔 상태에서 측정된 것이다. Prior to describing the present embodiment, the nystagmus test apparatus 100 for diagnosing benign sudden head vertigo is equipped with a pupil detection program, and data can be obtained from an eyeball image obtained by driving the program, and the obtained data After removing undetected pupil noise data through numerical analysis software, data can be derived. Meanwhile, the graphs of FIGS. 10 to 14 are all measured with the head placed to the left.

도 10은 우향 안진이 있는 환자의 신호 파형이다. Y축은 비교적 완만한 모습을 보인 반면에 X축은 느리게 상승하고 빠르게 하강하는 규칙적인 파형을 볼 수 있다. 도 11은 하향 안진이 있는 환자의 파형이다. X축은 불규칙한 파형을 그리는 반면에 Y축은 규칙적이고 빠르게 상승하고 느리게 하강하는 모습을 볼 수 있다. 아래와 같은 표 2의 이론에 따라 우측 앞반고리관의 이석 유무를 유추할 수 있다.10 is a signal waveform of a patient with right-sided nystagmus. The Y-axis shows a relatively gentle shape, while the X-axis shows a regular waveform with a slow rise and a fast fall. 11 is a waveform of a patient with downward nystagmus. The X-axis draws an irregular waveform, while the Y-axis shows regular, fast rising and slow falling. According to the theory in Table 2 below, the presence or absence of otoliths in the right anterior semicircular canal can be inferred.

Figure 112019069192786-pat00002
Figure 112019069192786-pat00002

도 12는 하향 안진과 좌향 안진이 동시에 있는 환자의 파형이다. 동공의 X축, Y축 모두 상승 벡터와 하향 벡터가 규칙적으로 빠르게 상승하고 느리게 하강하는 모습을 확인할 수 있다. 도 13은 일반인의 파형을 도시한 것으로, 도 10 내지 도 12에서 확인한 안진 환자의 파형과는 다르게 X좌표, Y좌표 모두에서 특징없이 완만한 모습을 확인할 수 있다. 도 10 내지 도 13에서 살펴본 바와 같은 일반인과 양성돌발성 두위 현훈 환자의 파형 분석 결과를 종합하면 도 14와 같다. 12 is a waveform of a patient having both downward nystagmus and left nystagmus. It can be seen that both the X-axis and Y-axis of the pupil regularly and rapidly ascend and slowly descend the ascending and descending vectors. 13 is a diagram showing the waveform of a normal person, and unlike the waveform of the nystagmus patient confirmed in FIGS. 10 to 12 , it can be seen that the waveform is smooth without any features in both the X-coordinate and the Y-coordinate. A summary of the waveform analysis results of the general public and patients with benign sudden head vertigo as shown in FIGS. 10 to 13 is shown in FIG. 14 .

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 안진에 따른 파형의 특징을 나타낸 그래프이다. 14 is a graph showing characteristics of a waveform according to nystagmus according to an embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 동공의 좌우를 나타내는 X좌표에서는 규칙적인 파형이 나타나면 좌, 우 안진이고, Y좌표에서 규칙적인 파형이 나타나면 상, 하 안진이다. 또한 상향 또는 우향 안진일 경우에는 상승 곡선의 기울기가 크고, 하향 또는 좌향 안진일 경우에는 하강 곡선의 기울기가 더 큼을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 14 , when regular waveforms appear in the X coordinate indicating the left and right sides of the pupil, it is left and right nystagmus, and when regular waveforms appear in the Y coordinate, it is upper and lower nystagmus. In addition, it can be confirmed that the slope of the ascending curve is large in the case of upward or right-facing nystagmus, and the slope of the descending curve is greater in the case of downward or left-oriented nystagmus.

도 15는 양성돌발성 두위 현훈 환자에서 검출된 최고점과 최저점을 도시한 도면이다. 15 is a diagram illustrating the highest and lowest points detected in a patient with benign sudden head vertigo.

양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘은 양성돌발성 두위현훈의 안진 방향을 유추하기 위해 동공의 Y좌표 데이터를 이용한다. 동공의 Y좌표 데이터에서 규칙성 있는 파형을 분류하고, 분류된 파형의 최저점(Low-peak)과 최고점(High-peak)를 검출한다. 이때, 검출된 분류 파형에서 안진의 파형인지 유추하기 위해 도 15에 도시된 a와 b의 길이를 비교한다. 안진의 동공 움직임은 느리게 이동하고 빠르게 돌아오는 특징이 있으므로, 두 길이의 차이가 적다면 안진의 파형으로 판별하기 어렵다. 즉, 상술한 두 길이의 차이가 큰 경우 안진의 파형으로 판별할 수 있다. 이때, 두 길이의 차이는 미리 설정된 임계값과 비교하여, 두 길이의 차이가 임계값을 초과하는 경우에 안진의 파형으로 판별할 수 있다. 한편, 상술한 두 길이의 차이는 아래의 수학식 1에 따라 계산할 수 있다. The benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm uses the Y-coordinate data of the pupil to infer the direction of nystagmus of benign sudden head position vertigo. The regular waveform is classified from the Y-coordinate data of the pupil, and the lowest point (Low-peak) and the highest point (High-peak) of the classified waveform are detected. At this time, in order to infer whether the detected classification waveform is a nystagmus waveform, the lengths of a and b shown in FIG. 15 are compared. Since the pupil movement of nystagmus moves slowly and returns quickly, if the difference between the two lengths is small, it is difficult to distinguish it as a nystagmus waveform. That is, when the difference between the above two lengths is large, it can be determined as a waveform of nystagmus. At this time, the difference between the two lengths may be compared with a preset threshold value, and when the difference between the two lengths exceeds the threshold value, it may be determined as a waveform of nystagmus. Meanwhile, the difference between the above two lengths can be calculated according to Equation 1 below.

Figure 112019069192786-pat00003
Figure 112019069192786-pat00003

또한, 안진으로 판별된 파형에서 안진의 방향을 유추하기 위해 아래의 수학식 2를 통해 a와 b의 기울기를 구할 수 있다. In addition, in order to infer the direction of nystagmus from the waveform determined as nystagmus, the slopes of a and b can be obtained through Equation 2 below.

Figure 112019069192786-pat00004
Figure 112019069192786-pat00004

이때, a의 기울기가 b의 기울기보다 크면 하향 안진, b의 기울기가 a보다 크면 상향 안진으로 유추할 수 있다. At this time, if the slope of a is greater than the slope of b, it can be inferred as downward nystagmus, and if the slope of b is greater than a, it can be inferred as upward nystagmus.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 방법의 개략적인 흐름도이다.16 is a schematic flowchart of an inspection method according to an embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 먼저 안진 검사 장치(100)는, 사용자의 안구 영상을 획득한다(S1610). 이때, 안진 검사 장치(100)는 적외선 LED, 접사 렌즈 및 적외선 필터가 제거된 센서를 포함하는 적외선 카메라를 포함하고, 이러한 구성요소의 유기적인 동작에 의해 사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득할 수 있다. Referring to FIG. 16 , first, the nystagmus examination apparatus 100 acquires an image of the user's eyeball ( S1610 ). At this time, the nystagmus examination apparatus 100 includes an infrared camera including an infrared LED, a macro lens, and a sensor from which the infrared filter is removed, and the user's eye is photographed by the organic operation of these components to obtain an eye image. can

다음으로, 안진 검사 장치(100)는, 안구 영상에서 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집한다(S1620). 안진 검사 장치(100)는, 획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하고, 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하고, 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하고, 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우고, 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출할 수 있다. 또한, 동공 검출부(120)는 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정할 수 있다. Next, the nystagmus examination apparatus 100 detects the pupil in the eyeball image, and collects the central coordinate data of the pupil (S1620). The nystagmus examination apparatus 100 specifies a region of interest from the acquired eye image, extracts a gray channel from the region of interest, extracts a binarized image from the gray channel, and morphology from the binarized image It is possible to remove noise through operation, detect an outline in the denoised binarized image, fill the inside of the outline, and detect a circle in the image in which the outline is formed. Also, the pupil detection unit 120 may correct a threshold value in binarization so that a circle is accurately detected.

다음으로, 안진 검사 장치(100)는, 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집한다(S1630). 안진 검사 장치(100)는, 3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집할 수 있다.Next, the nystagmus examination apparatus 100 collects data by determining the user's head position (S1630). The nystagmus test apparatus 100 may measure an angle using a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor, and may collect data by determining a head position based on the degree of conversion of the angle.

다음으로, 안진 검사 장치(100)는, 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단한다(S1640). 안진 검사 장치(100)는, 동공 검출부(120) 및/또는 두위 자세 판별부(130)에서 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단한다. 안진 검사 장치(100)는 동공 검출부(120)는 두위 자세 판별부(130)를 통해 수집된 데이터에 딕스-홀파이크(Dix-hallpike) 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단할 수 있다.Next, the nystagmus examination apparatus 100 determines whether there is an abnormality in the user based on the collected data (S1640). The nystagmus examination apparatus 100 determines whether there is an abnormality in the user based on the data collected by the pupil detection unit 120 and/or the head position determination unit 130 . The nystagmus test apparatus 100 is a benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-hallpike test in the data collected through the head position determination unit 130 in the pupil detection unit 120 It can be applied to determine whether there is an abnormality in the user.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는, 본 발명을 위한 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Methods according to an embodiment of the present invention may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium are specially designed and configured for the present invention, and may be known and used by those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as a CD-ROM, a DVD, and a magneto-optical medium such as a floppy disk. media) and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present invention, and vice versa.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서의 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.While this specification contains many features, such features should not be construed as limiting the scope of the invention or the claims. Also, features described in individual embodiments herein may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in a single embodiment herein may be implemented in various embodiments individually, or may be implemented in appropriate combination.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 앱 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.Although operations have been described in a particular order in the drawings, it should not be understood that such operations are performed in the specific order as illustrated, or that all described operations are performed in a continuous sequence, or to obtain a desired result. Multitasking and parallel processing can be advantageous in certain circumstances. In addition, it should be understood that the division of various system components in the above-described embodiments does not require such division in all embodiments. The app components and systems described above may generally be implemented as a package in a single software product or multiple software products.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The present invention described above, for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited by the drawings.

100 : 안진 검사 장치
110 : 안구 촬영부
120 : 동공 검출부
130 : 두위 자세 판별부
140 : 이상 유무 판단부
150 : 배터리부
160 : 전원 스위치부
170 : 포트부
100: nystagmus test device
110: eye photographing unit
120: pupil detection unit
130: head position determination unit
140: abnormality determination unit
150: battery unit
160: power switch unit
170: port unit

Claims (15)

사용자의 머리에 착용되어 암전 환경을 구성하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치에 있어서,
사용자의 안구를 촬영하여 안구 영상을 획득하는 안구 촬영부;
상기 안구 영상에서 동공을 검출하는 동공 검출부;
사용자의 두위 자세를 판별하는 두위 자세 판별부; 및
상기 동공 검출부 및 두위 자세 판별부에서 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 이상 유무 판단부;를 포함하고,
상기 두위 자세 판별부는,
3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하고,
상기 두위 자세 판별부는,
드리프트 현상을 감소시키기 위해 상보 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
In the nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo that is worn on a user's head and constitutes a pre-cancer environment,
an eyeball photographing unit to obtain an eyeball image by photographing the user's eyeball;
a pupil detection unit for detecting a pupil from the eye image;
Head position determination unit for determining the user's head posture; and
Including;
The head position determination unit,
The angle is measured using a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor, and data is collected by determining the head position based on the degree of conversion of the angle,
The head position determination unit,
A nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo, characterized in that noise is removed by using a complementary filter to reduce the drift phenomenon.
제 1 항에 있어서,
상기 안구 촬영부는,
적외선 LED, 접사 렌즈 및 적외선 필터가 제거된 센서를 포함하는 적외선 카메라를 포함하여 사용자의 안구를 촬영하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
The method of claim 1,
The eye photographing unit,
A nystagmus test device for diagnosing benign head position vertigo, comprising an infrared camera including an infrared LED, a macro lens, and a sensor from which the infrared filter is removed to photograph the user's eyeball.
제 1 항에 있어서,
상기 동공 검출부는,
획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하고, 상기 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하고, 상기 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하고, 상기 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우고, 상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
The method of claim 1,
The pupil detection unit,
Designate a region of interest in the acquired eye image, extract a gray channel from the region of interest, extract a binarized image from the gray channel, and remove noise through a morphology operation from the binarized image A nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head-to-head vertigo, characterized by detecting an outline in the binarized image from which the noise is removed, and filling the inside of the outline, and detecting a circle in the image in which the outline is formed.
제 3 항에 있어서,
상기 동공 검출부는,
상기 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
4. The method of claim 3,
The pupil detection unit,
Nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo, characterized in that correcting a threshold value in binarization so that the circle is accurately detected.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 이상 유무 판단부는,
상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
The method of claim 1,
The abnormality determination unit,
A nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head position vertigo, characterized in that it determines the presence or absence of a user's abnormality by applying a benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data.
제 7 항에 있어서,
상기 이상 유무 판단부는,
상기 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용한 신호의 파형에 따라 이석의 위치를 판단하되, 상기 두위의 위치에 따라 상기 신호의 파형을 기초로 하여 이석의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치.
8. The method of claim 7,
The abnormality determination unit,
Diagnosis of benign sudden head position vertigo, characterized in that the position of the otolith is determined according to the waveform of the signal to which the benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm is applied, and the position of the otolith is determined based on the waveform of the signal according to the position of the head position nystagmus test device for
사용자의 머리에 착용되어 암전 환경을 구성하는 양성돌발성 두위 현훈 진단을 위한 안진 검사 장치에서의 검사 방법에 있어서,
안구 촬영부가, 사용자의 안구 영상을 획득하는 단계;
동공 검출부가, 상기 안구 영상에서 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집하는 단계;
두위 자세 판별부가, 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계; 및
이상 유무 판단부가, 상기 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계는,
3축 자이로 센서 및 3축 가속도 센서를 이용하여 각도를 측정하고, 상기 각도의 변환 정도를 기초로 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계를 포함하고,
상기 사용자의 두위 자세를 판별하여 데이터를 수집하는 단계는,
드리프트 현상을 감소시키기 위해 상보 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
A test method in a nystagmus test apparatus for diagnosing benign sudden head vertigo that is worn on a user's head and constitutes a pre-cancer environment, comprising:
obtaining, by the eyeball capturing unit, an image of the user's eyeballs;
detecting, by a pupil detection unit, a pupil in the eyeball image, and collecting central coordinate data of the pupil;
collecting, by the head position determination unit, data by determining the user's head position posture; and
Including, by the abnormality determination unit, whether the user is abnormal based on the collected data;
The step of collecting data by determining the head position of the user,
Measuring an angle using a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor, and collecting data by determining a head position based on the degree of conversion of the angle,
The step of collecting data by determining the head position of the user,
and removing the noise using a complementary filter to reduce the drift phenomenon.
제 9 항에 있어서,
상기 안구 영상에서 동공을 검출하고, 동공의 중앙 좌표 데이터를 수집하는 단계는,
획득된 안구 영상에서 관심 영역을 지정하는 단계;
상기 관심 영역에서 그레이(Gray) 채널을 추출하는 단계;
상기 그레이(Gray) 채널에서 이진화 이미지를 추출하는 단계;
상기 이진화 이미지에서 모폴로지(Morphology) 연산을 통해 노이즈를 제거하는 단계;
상기 노이즈가 제거된 이진화 이미지에서 외곽선을 검출하고 외곽선의 내부를 채우는 단계;
상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
10. The method of claim 9,
The step of detecting the pupil in the eye image and collecting the central coordinate data of the pupil comprises:
designating a region of interest in the acquired eye image;
extracting a gray channel from the region of interest;
extracting a binarized image from the gray channel;
removing noise from the binarized image through a morphology operation;
detecting an outline in the binarized image from which the noise has been removed and filling the inside of the outline;
and detecting a circle in the image in which the outline is formed.
제 10 항에 있어서,
상기 외곽선이 형성된 이미지에서 원을 검출하는 단계는,
상기 원이 정확하게 검출되도록 이진화에서의 임계값을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
11. The method of claim 10,
The step of detecting a circle in the image in which the outline is formed,
and modifying a threshold in binarization so that the circle is accurately detected.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 수집된 데이터를 기초로 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계는,
상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
10. The method of claim 9,
The step of determining whether there is an abnormality of the user based on the collected data,
and determining whether the user has an abnormality by applying a benign sudden head vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data.
제 14 항에 있어서,
상기 수집된 데이터에 딕스-홀파이크 검사에 따른 안진 이론을 포함하는 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용해 사용자의 이상 유무를 판단하는 단계는,
상기 양성돌발성 두위 현훈 진단 알고리즘을 적용한 신호의 파형에 따라 이석의 위치를 판단하되, 상기 두위의 위치에 따라 상기 신호의 파형을 기초로 하여 이석의 위치를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
15. The method of claim 14,
The step of determining whether the user has an abnormality by applying the benign sudden head vertigo diagnosis algorithm including the nystagmus theory according to the Dix-Hallpike test to the collected data,
and determining the position of the otolith according to the waveform of the signal to which the benign sudden head position vertigo diagnosis algorithm is applied, and determining the position of the otolith based on the waveform of the signal according to the position of the head position. Way.
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