자가 진단을 위한 스마트폰 적용 LED 홍채 렌즈 연구 / 서경득·박교식·김병직·정국영

  디지털 헬스 서비스는 단순 건강관리 및 보조 수단을 넘어 질병 모니터링 등으로 고도화되는 경향을 보이고 있다. 당뇨, 순환계 등 특정 질병 관련 앱 이용률은 매년 급증하고 있다. 특히 홍채는 뇌와 신경계 조직에 연결되어 홍채 상에 나타난 모든 변화로부터 연관된 조직의 질병 상태를 진단할 수 있다. 선행 연구에서 홍채 안경 카메라 모듈을 개발하였지만 USB 통신방식을 이용하여 영상을 획득하는 방식으로 사용자 편의성에 한계가 있었다. 또한 스마트폰으로 홍채 촬영 시 불투명한 홍채 이미지로 질병을 판독할 경우 질병이 없다는 결과로 환자 질환을 놓칠 수 있어 선명한 홍채 이미지 획득이 중요하다. 이에 따라 본 논문에서는 고화질 홍채 이미지 Capture로 환자의 안전성 확보와 더불어 소형으로 손쉽게 들고 다니며 디자인도 고려한 홍채인식 렌즈 개발을 목표로 한다. 

  본 연구에서 선명한 홍채 인식을 위해 LED 홍채 렌즈를 설계 구현하였다. 개발된 LED 홍채 렌즈가 선명한 홍채 인식을 할 수 있는지 검증이 필요하다. 측정은 두 가지 방법으로 분류되는데, 스마트폰을 통한 홍채 선명도와 Test Tool을    통한 홍채 선명도 및 선명한 홍채 이미지 확보를 위한 촬영 시도 횟수가 되겠다. Test Tool의 개발언어는 Python이며 홍채의 자율신경환 검출을 위해 Average Square Shrinking 알고리즘을 적용하였다. 홍채 검증 시 CASIA(중국의 생체연구소)에서 제공하는 홍채 데이터 셋을 기준 Data로 활용하였다.

  테스트 결과, 기존의 홍채질병 진단 앱은 홍채 선명도가 12% 미만으로 이것만으로는 질병 진단에 필요한 이미지 확보가 어려웠으나, 스마트폰에 LED 홍채 렌즈를 장착 후 홍채를 촬영한 결과 질병 진단에 필요한 홍채 선명도 91%를 보였다. 또한 홍채인식 소요 횟수도 종전의 방법으로는 8번의 시도가 필요했으나 본 렌즈 활용 시 1번으로 선명한 홍채를 촬영할 수 있었다. 

  본 연구를 통해서 LED 홍채 렌즈를 개발하여 홍채 이미지를 검증한 결과, 질병 진단 수준의 선명한 홍채 이미지를 확보할 수 있었다. 선명한 홍채는 진단 오류를 감소시켜 환자 안전에 충분히 기여할 수 있으리라 본다. 자가 진단을 위한 모바일 건강 앱에 대한 관심은 많이 있다. 그러나 실제로 자가 진단에 실효성이 있는 것은 찾기 힘들다. 본 연구를 통해 개발된 LED 홍채 렌즈 적용 후 주기적으로 정확한 홍채 건강 상태를 확인해 간다면 질병 예방에 실질적인 도움이 될 것으로 판단된다.