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광용적맥파를 이용한 개인인증 기술 개발 적용에 대한 연구
문효정(H. J. Moon),손재범(J. B. Son),서수원(S. W. Seo),정의성(E. S. Jung) 한국재활복지공학회 2018 재활복지공학회논문지 Vol.12 No.4
생체인증 기술 (biometrics)은 보안 및 개인인증의 측면에서 폭넓게 사용되고 있으나, 복제의 위험, 인식률 저하 등의 문제가 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하는 기술로 광용적맥파 (photoplethysmography, PPG)를 이용한 개인인증 방법을 제안한다. 제안하는 사용자 등록 알고리즘은 계측된 PPG 신호의 6개 특징값을 추출하여 데이터베이스에 저장하는 알고리즘이고, 이 계측된 데이터베이스와 새롭게 측정된 PPG 신호의 특징값을 비교분석하여 사용자를 식별하는 것이 개인인증 알고리즘이다. 이 방법의 타당성을 검증하기 위해 9명의 피험자를 모집하여 실험하였다. 9명의 피험자는 모두 사용자 등록 알고리즘을 시행하고, 그 중 같은 조건에서 참여 가능한 5명의 피험자에 대하여 개인인증을 구현하였다. 총 5명중 4명이 개인인증에 성공하였다. 연구결과를 바탕으로 PPG를 이용한 개인인증 기술이 기존의 생체인증 기술의 단점을 보완하는 방법이 되리라 기대된다. Biometrics are widely used in terms of the personal authentication and the security of personal data. However, there are several drawbacks of the biometric identification. In this study, we propose a personal authentication method using photoplethysmography (PPG) as biometric identification to solve this problem. The proposed method is consist of user registration algorithm and personal authentication algorithm. Six feature parameters extracted from measured PPG are stored in the database using the user registration algorithm. Subsequently, a comparative analysis of newly extracted features and the database to recognize the same person based the personal authentication algorithm. To test the validity of these algorithms, an experiment was performed on a group of 9 subjects for the user registration algorithm and on the only 5 subjects for the personal authentication algorithm. The result with a successful number of 4 out of the 5 subjects shows that the proposed personal authentication using PPG can be used as biometric method compensating the conventional methods’ drawbacks.
스마트 병실에서 카메라를 이용한 원격 Bird Eye View 변환
정유수(Y. Jeong),정의성(E. S. Jung),이호열(H. Lee),박영상(Y. S. Park),송찬호(C. Song),손재범(J. Son) 한국재활복지공학회 2021 재활복지공학회논문지 Vol.15 No.4
본 논문은 스마트 병실내에 설치된 카메라로부터 획득된 영상을 병실내 환자의 위치를 Bird Eye View(BEV)상에서 측정하기 위한 연구의 일환으로 기존 BEV변환 기법들과 달리 카메라 캘리브레이션을 위해 엔지니어의 현장방문이 요구되지 않는 원격 BEV변환 알고리즘을 제안한다. 카메라 캘리브레이션을 위해 체스보드마커를 직접 촬영하는 대신 영상과 구조도간 대응되는 점들을 마우스로 클릭함으로써 영상에서 구조도로의 매칭쌍을 생성하고 생성된 매칭쌍에 대해 들로네 삼각화를 적용하여 영상과 구조도 각각에 대응되는 삼각형 영역을 자동 생성한다. 이후 삼각형 매창쌍 별로 어파인 변환을 수행함으로써 BEV변환을 수행한다. 들로네 삼각형을 적용하여 자동으로 영역 분할을 수행할 수 있기 때문에 기존 호모그라피 방법에 비해 특징점 선택의 자유도가 높고, 하나의 변환을 전체 영상에 적용하는 호모그라피와 달리 분할된 들로네 삼각형 각각에 대해 어파인 변환을 수행하기 때문에 지역적 오차가 적다. 제안 알고리즘과 호모그라피 변환을 이용한 원격 BEV변환 결과를 비교하여 그 성능을 검증한다. In this paper, as part of a study to measure the patient"s position on the bird eye view(BEV) of the image obtained from the camera installed in the smart hospital room, unlike the existing BEV transformation techniques, an engineer"s on-site visit is not required for camera calibration. Instead of directly shooting a chessboard marker for camera calibration, by clicking the corresponding points between the image and the structure diagram with the mouse, a mapping matching pair are created from the image to the structure diagram, and the Delaunay triangulation is applied to the image and structure to the created matching pair. A corresponding triangular area in each image is automatically created. For each matching triangle, the affine transformation is conducted. Since the affine transformation is performed for each triangle, the degree of freedom in feature point selection is higher than that of the existing homography method, and the local error is small. The performance is verified by comparing the error of the result of remote BEV transformation using the proposed algorithm and homography transformation.
수면중 호흡수 모니터링을 위한 광삼각 측량 기법을 이용한 비전기반 비접촉식 측정 시스템에서 환경변화에 강인한 레이저 영역 분할 영상처리 알고리즘
정유수(Y. S. Jeong),정의성(E. S. Jung),이호열(H. Lee),박영상(Y. S. Park),송찬호(C. Song),문효정(H. Moon),손재범(J. Son) 한국재활복지공학회 2020 재활복지공학회논문지 Vol.14 No.4
본 논문은 침대에 누워 있는 사람을 대상으로 광삼각 측량 기법에 기반한 비접촉, 무구속 호흡 측정을 위한 시스템을 연구함에 있어 환경변화에 강인한 레이저 영역 분할 영상처리 알고리즘을 제안한다. 해당 시스템은 하나의 침대와 카메라 및 라인레이저로 이루어져있으며 카메라와 라인레이저는 각각 침대의 상단부와 하단부에서 침대 중앙을 향해 조사된다. 사람의 상반신에 반사된 라인 레이저의 빛을 카메라에서 촬영하여 광삼각 측량 기법을 적용하였다. 이때 레이저는 사람의 상반신의 높이를 측정할 수 있는 측정자이며 상반신의 높이변화를 관측하여 호흡수를 측정한다. 본 논문에서는 정확한 호흡수를 측정하기 위해 영상 내 레이저 영역을 견실히 추출할 수 있는 환경변화에 강인한 레이저 영역 분할 영상처리 알고리즘을 제안한다. 시험을 통해 제안하는 알고리즘이 환경 변화에 강인한 알고리즘임을 검증한다. This paper proposes a laser segmented image processing algorithm that is robust against environmental changes in researching a system for measuring non-contact, non-constrained breathing based on optical triangulation techniques for people lying in bed. The system consists of a bed, a camera and a line laser, and the camera and line laser are irradiated from the upper and lower parts of the bed toward the center of the bed, respectively. The optical triangulation technique was applied by measuring the light of the line laser reflected on the upper body of a person with a camera. At this time, the laser is a measurer that can measure the height of a person"s upper body and measures the respiration rate by observing the height change of the upper body. In this paper, we propose a laser region segmentation image processing algorithm that is robust against environmental changes that can reliably extract the laser region in the image to measure the accurate respiration rate. Through clinical trial, we verify that the proposed algorithm is robust against environmental changes.
이식형 골전도 보청기 무선 데이터 전송을 위한 근거리 자기 유도 기술의 무선 링크 최적화에 대한 연구
정의성(E. S. Jung),박영상(Y. S. Park),정유수(Y. S. Jeong),김민욱(M. U. Kim),김영탁(Y. T. Kim),손재범(J. B. Son) 한국재활복지공학회 2020 재활복지공학회논문지 Vol.14 No.4
본 논문은 이식형 골전도(bone conduction implant, BCI) 보청기의 무선 데이터 전송용 제어기 구현을 위해 사용하는 근거리 자기 유도 기술(near-field magnetic induction, NFMI)의 무선 링크 최적화에 대한 연구이다. 보청기의 제어에 활용되는 무선통신 기술들 중 NFMI는 인체 전자파 흡수율이 낮아 안전하고 인체 친화적이며 동시에 저전력으로 장시간 사용이 가능하다는 장점으로 보청기와 같은 의료기기의 제어에 적합한 방식이다. 반면 NFMI의 통신 거리는 수십 cm 정도로 짧다는 단점이 존재하여 기술 채택여부의 실용성이 논란이 되어왔다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 LC 공진 이론과 SPICE 해석을 통해 최적화 된 안테나의 인덕턴스 값을 도출하고 무선 링크 최적화를 수행하였다. 실험 결과 구현된 BCI 체외기와 제어기 장치간 NFMI 통신거리가 평균 8.1㎝(35%) 향상되었음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 NFMI가 BCI 보청기 제어기에서 이상적인 통신기술이 될 수 있음을 입증하였다. This paper is a study on the wireless link optimization of near-field magnetic induction (NFMI) technology to implement a wireless control system for an bone conduction implant(BCI). The proposed (NFMI) communication technic between the audio processor and the controller device is implemented by a DSP with an NFMI transceiver. NFMI has the advantage of being safe and human-friendly because it has a low absorption rate of electromagnetic waves to the human body. And because it can be used for a long time with low power consumption, it is suitable for controlling medical devices such as hearing aids. Because of the short communication distance of NFMI, the issue of practicality for applying wireless communication technology in a general environment has always been controversial. As a result of the experiment, it was confirmed that the NFMI communication distance between the implemented BCI external device and the controller was improved by an average of 8.1㎝(35%). Therefore, this study proved that NFMI can be an ideal communication technology in BCI hearing aid controller.