ㅇ (기술명-연속웨이블릿 변환 기반 원격광혈류 측정 및 심박변이도 분석 기술) 본 기술은 카메라 영상을 이용하여 사람의 심박 신호를 비접촉 방식으로 측정하고 분석하는 원격광혈류(rPPG, remote Photoplethysmography) 기술임. 피부의 미세한 색상 변화로부터 혈류의 주기적 변동을 추출하고, 이를 연속 웨이블릿 변환(Continuous Wavelet Transform, CWT)을 통해 시간에 따른 심박 리듬의 주파수 변화를 정밀하게 분석함. 이 과정을 통해 센서나 전극을 부착하지 않고도 심박수와 자율신경계의 변동성을 실시간으로 측정할 수 있음. 기존의 접촉식 광혈류측정(cPPG, contact PPG) 방식은 웨어러블 디바이스 착용의 불편함, 피부 접촉 불량, 위생적 제약 등의 한계가 있었으나, 본 기술은 카메라 하나로 비침습·비접촉 생체신호 측정이 가능함. 특히 영상 신호 내 잡음을 줄이기 위한 퍼센타일 기반 스크리닝, 연속 웨이블릿 기반 주파수 추적, 앵커 기반 이상치 보정 등 다단계 분석 구조를 적용하여, 일반 조명 환경에서도 안정적이고 일관된 신호 품질을 유지할 수 있음.
ㅇ (기술개념-1 : 원격광혈류 측정 모듈)
본 모듈은 카메라 영상을 이용하여 얼굴의 피부 밝기 변화를 분석함으로써, 혈류의 주기적 변동을 반영하는 원격광혈류(rPPG) 신호를 추출함. 얼굴을 자동으로 인식하고 뺨 영역을 설정한 뒤, 조명 반사나 그림자 등으로 인한 신호 왜곡을 최소화하기 위해 퍼센타일 기반 픽셀 스크리닝을 수행함. 이후 선택된 영역의 밝기 평균값을 시간축에 따라 누적하여 혈류의 주기적 파형(심박동 그래프)을 생성하며, 이 그래프는 이후 NN 간격 분석의 기초 데이터로 활용됨.
ㅇ (기술개념-2 : NN 간격 추출 모듈)
본 모듈은 rPPG 측정 모듈에서 생성된 심박동 그래프를 입력으로 받아, 연속 웨이블릿 변환(CWT)을 이용해 심박 리듬의 주기적 변화를 나타내는 NN 간격을 시간에 따라 분석함. 파형의 개별 피크를 직접 검출하지 않고 심박의 주기적 흐름을 연속적으로 추적하는 방식을 채택하며, 측정 중 발생하는 이상 간격은 앵커 기반 이상치 보정 기법을 통해 자동으로 보정함.
ㅇ (기술개념-3 : 심박변이도 측정 모듈)
본 모듈은 NN 간격 데이터를 이용하여 심박변이도(HRV)를 계산하고, 이를 통해 자율신경계의 변동성을 평가함. 시간, 주파수, 비선형 영역의 다양한 분석 방법을 통합하여 HRV 지표를 산출하고, 사용자의 생리적 상태를 정량적으로 표현함.
ㅇ (고령화, 시니어 케어)
- 고령 인구가 급격히 증가함에 따라 의료·돌봄 인력만으로는 모든 노인의 건강 상태를 관리하기 어려운 구조적 한계가 나타나고 있음. 요양병원과 장기요양시설 이용자 수도 매년 증가하고 있으며, 병상에 장기간 머무르는 고령자에 대한 상시 건강 모니터링이 필수적임. 심박이나 혈류 등 기초 생리 신호를 비접촉 방식으로 관찰할 수 있다면, 낙상·심혈관 이상·급성 질환 악화 등 응급 상황을 조기에 탐지하고 대응할 수 있음.
ㅇ (심혈관 질환)
- 심장질환이 더 이상 고령층만의 문제가 아니라, 스트레스·생활습관·과로 등으로 인해 전 세대에 걸쳐 확산되고 있음을 의미함. 그럼에도 불구하고 대부분의 심혈관 질환은 증상이 급격히 나타나기 전까지 감지하기 어렵고, 정기 검진 외에 별도 관리 수단이 부족함. 이로 인해 갑작스러운 심정지나 부정맥 등 예기치 못한 급성 증상 발생 시 대응이 늦어지는 사례가 지속적으로 보고되고 있음. 따라서 의료기관 이외의 환경에서도 심박·혈류 변화 등 주요 생리 신호를 비접촉 방식으로 모니터링하여 이상 징후를 조기에 확인할 수 있는 체계가 필요함. 이는 예방 중심의 심혈관 관리체계를 확립하고, 심장질환의 사회·경제적 부담을 완화하는 데 중요한 역할을 할 것임.
ㅇ (기술개념-1 : 원격광혈류 측정 모듈)
퍼센타일 기반 픽셀 스크리닝을 통해 안경, 점, 흉터 등으로 인한 노이즈 영역을 자동으로 배제하여 영상 내 반사광 영향을 최소화함. 이를 통해 측정 대상의 얼굴 피부에서만 안정적인 혈류 신호를 확보할 수 있으며, 조명 환경이 일정하지 않은 상황에서도 신호 왜곡이 적음. 센서를 부착할 필요가 없어 사용자가 편안하게 측정에 참여할 수 있고, 위생적이며 반복 측정이 용이함.
ㅇ (기술개념-2 : 심박 간격 추출 모듈)
연속 웨이블릿 변환을 이용하여 심박 리듬의 주기적 흐름을 추적함으로써, 피크 검출 방식에서 발생하던 오검출 문제를 근본적으로 해소함. 개별 파형의 피크를 직접 찾지 않고 전체 파형의 주기적 패턴을 분석하기 때문에, 순간적인 잡음이나 미세한 움직임이 있더라도 안정적인 심박 주기를 계산할 수 있음. 또한 앵커 기반 이상치 보정 기법을 적용하여, 측정 중 조명 변화나 피부 반사 등에 의해 일시적으로 왜곡된 구간을 자동으로 탐지·보정함으로써, 연속적이고 신뢰도 높은 심박 간격 데이터를 생성함.
ㅇ (기술개념-3 : 심박변이도 분석 모듈)
NN 간격 데이터를 이용하여 시간, 주파수, 비선형 영역의 다양한 지표를 계산함으로써 자율신경계의 활동 변화를 종합적으로 분석함. 각 영역의 지표를 통합적으로 해석하여 스트레스, 피로, 정서적 안정성 등 사용자의 생리·심리적 상태를 정량적으로 표현할 수 있음. 또한 분석 결과를 시각적으로 제공함으로써 측정자가 자신의 상태 변화를 직관적으로 확인할 수 있으며, 이를 기반으로 정신건강 모니터링이나 실시간 피드백 시스템에 활용할 수 있음.
ㅇ 기술이전 내용
- 얼굴 영상에서 피부 밝기 변화를 분석해 심박동 신호를 추출하는 비접촉 측정 기술
- 심박동 신호의 주기 변화를 분석해 안정적 심박 간격을 산출하는 신호 처리 기술
- 심박 간격 데이터를 분석해 자율신경계 변동성을 분석하는 생리신호 해석 기술
ㅇ 기술이전 범위
- 요구사항정의서 1건
- 시험절차 및 결과서 1건
- 기술문서 총 11건
- 특허 1건
- 소프트웨어 3건
ㅇ (비접촉 생체신호 측정 인프라 확산) 원격광혈류 기술은 카메라 영상을 통해 혈류의 미세한 변화를 분석하여 심박과 자율신경계 변동을 추정하는 방식임. 기존 카메라 인프라를 활용할 수 있어 병원, 공공시설, 기업, 산업현장 등 다양한 공간으로의 적용 확장과 보급이 용이함. 이를 통해 일상 환경 전반에서 생체신호 기반 건강 관리가 가능한 비접촉 측정 인프라의 생태계 형성이 기대됨.
ㅇ (정신건강 관리의 접근성 향상) 원격광혈류 기술은 스마트폰, 노트북 등 개인 기기를 이용하여 개인의 심리·생리적 상태를 비대면으로 확인할 수 있는 환경을 제공함. 이를 통해 사용자는 병원이나 상담센터 방문 없이도 개인적인 공간에서 스스로의 정서적 변화를 점검하고 관리할 수 있는 멘탈헬스케어 환경을 조성할 수 있음.
ㅇ (심혈관 건강의 조기 관리 체계 구축) 심장이나 혈류의 이상은 일상에서 자각이 어렵고, 부정맥이나 혈류 불안정은 갑작스러운 위험으로 이어질 수 있음. 원격광혈류 기술은 평상시의 혈류 패턴 변화를 관찰함으로써 조기 이상 징후를 인지하고 일상 속 건강 모니터링 수단으로 활용할 수 있음. 이를 통해 심혈관 질환의 사전 예방과 지속적인 상태 관리가 가능함.
ㅇ (운전 및 산업 환경의 안전 강화) 운전 중 혹은 작업 중 발생하는 사고의 상당수가 졸음, 주시태만, 뇌·심혈관계 이상 등으로 인한 돌연 의식상실에서 비롯됨. 원격광혈류 기술을 활용하면 운전자나 작업자의 생리적 이상을 감지하여, 자율주행보조 및 안전제어 시스템과 연계된 조기 경보 체계를 구축할 수 있음. 이는 생리적 위험 요인을 실시간으로 파악하고 사고 발생 전 대응이 가능한 산업·교통 안전 인프라 강화로 이어짐.
ㅇ (고령층 돌봄 및 복지 서비스 고도화) 원격광혈류 측정은 병상에 있거나 거동이 불편한 고령자의 심박·혈류 변화를 비접촉으로 모니터링할 수 있음. 이를 통해 돌봄 인력의 부담을 줄이고, 요양병원·복지시설·가정 등 다양한 환경에서 고령층의 안전과 건강 상태를 지속적으로 확인할 수 있는 서비스 체계를 제공함.
ㅇ (의료·연구 데이터 생태계 확장) 원격광혈류 기술을 통해 축적되는 심박변이도 데이터는 자율신경계 반응, 스트레스, 피로도 등의 변화를 객관적으로 반영함. 이 데이터는 의료기관·연구기관에서 정량적 생리신호 기반 연구, 진단 알고리즘 검증, 질환 예측 모델 개발 등에 활용될 수 있음. 장기적으로는 인공지능 기반 개인 맞춤형 건강관리 서비스와 표준화된 비접촉 생리신호 데이터베이스 구축으로 이어질 것으로 기대됨.