Development of a Portable Optical Imaging System based on a Smartphone and Image Classification using a Learning Algorithm

최근 불규칙적인 생활습관 및 스트레스와 같은 환경적 또는 유전적 요인으로 인하여 지루성 피부염과 같은 감염성 피부질환 발병률이 증가하고 있다. 특히 지루성 피부염이 두피에 한정되어 발병할 시 일반적으로 병원에서는 고성능 두피 진단 기기를 이용해 두피 이미지를 획득 한 후, 의사들의 주관적 판단을 통해 발병여부에 대한 진단이 이루어 지고 있다. 따라서, 지루성 피부염을 건선으로부터 정량적으로 구별할 수 있고, 이와 더불어 피부 질환을 특징지을 수 있는 분광 지표를 제공하는 고성능의 피부 진단 기기가 개발되면 의사들이 진단 할 시에도 진단 정확도를 높일 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 지루성 피부염 및 건선에 대한 정량적인 수치를 통해 구별하여 진단 정확도를 높일 수 있는 휴대용 스마트폰 기반 다중 분광 이미징 시스템 개발 및 이미지 분석 기법에 대해 설명한다. 개발한 시스템을 이용해 두피에 발생한 지루성 피부염 부위의 다중 분광 이미징을 수행하였다. 각각의 파장대에서 획득한 지루성 피부염의 분광 이미지 큐브를 획득한 후 Logistic Regression 이미지 분류 방법 알고리즘을 활용하였다. 이 이미지 큐브는 (x, y) 그리고 파장(λ)의 3 차원으로 구성되어 있으며, 각 픽셀에 파장 특성(spectral signature)이 저장되어 있다. 그림 정상 피부(녹색), 모발(검정색), 지루성 피부염(빨강색) 부위의 분광 지표를 획득하고, 더 나아가 획득한 분광 지표를 이용해 이미지의 분광 분석을 수행하였다. 분광분석 결과는 RGB 가 혼합된 이미지에 비해 정상 피부와 병변 부위를 뚜렷하게 구분하였다. 본 논문에서는 지루성 피부염 및 건선 진단을 위한 스마트폰 기반 다중 분광 이미징 시스템을 개발 하였다. 개발된 시스템은 휴대성이 높고, 18nm 이상의 분광 분해능을 가지고 있다. 본 시스템을 통해 지루성 피부염과 건선의 분광 지표는 정상 피부 및 모발과 명확한 차이점을 보이는 것을 확인 할 수 있었다 ⓒ 2017 DGIST