국내 연구진이 일반 카메라 센서만으로 생체 신호를 정확히 측정하는 알고리즘을 개발했다.

포스텍은 IT융합공학과 박성민 교수<사진>·베가 프라다나 라힘 연구조교수·시스템생명공학부 백진혁 연구팀이 삼성전자 종합기술원 김영수·김연호 전문연구원과의 공동연구를 통해 스마트폰 카메라를 활용한 광혈류측정 신호 획득 알고리즘을 개발했다고 15일 밝혔다.

본 알고리즘을 이용한 PPG 신호의 샘플링률은 일반 카메라 센서의 5배에 달해, 더욱 정확한 측정이 가능하다.

심박수 측정에 주로 활용되는 PPG는 빛을 이용해 동맥에서 일어나는 혈관의 부피 변화를 기록하는 측정 방식으로 전용 센서가 필요하다.

센서의 LED를 피부에 쐈을 때 심장박동에 의한 혈관의 수축과 이완에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용한다.

빛을 피부에 직접 쏘기 때문에 스마트워치처럼 몸에 맞닿아 있는 웨어러블 기기에서 주로 활용된다.

최근 스마트폰용 이미지 센서가 발전하면서 PPG 센서와 같은 생체 신호 측정 전용 센서를 대체할 가능성이 높아지며, 웨어러블 기기에서만 가능했던 건강 수치 측정을 스마트폰으로 확대하는 연구가 이어지고 있다. 작년에는 구글이 특정 스마트폰에 내장된 카메라로 심박수와 호흡수를 측정하는 기술을 선보이기도 했다.

다만, 대부분의 스마트폰 센서는 샘플링 속도가 초당 30프레임에 불과해 신호의 정확도가 높지 않았다.

단순한 맥박 모니터링 시스템에 적용할 수는 있지만, 혈압, 혈관 탄성 추정과 같은 PPG 신호에 기반한 다양한 생리학적 분석은 불가능했다.

연구팀은 스마트폰 카메라의 롤링 셔터 현상을 활용해 신호의 정확도를 높이는 데 성공했다.

샘플링률이 낮은 이미지 센서 픽셀행에서 샘플링률이 높은 신호를 추출하는 알고리즘을 개발한 것이다.

서로 다른 이미지 센서로 검증한 결과, 알고리즘을 활용한 PPG 신호의 샘플링률은 일관적으로 높게 나타났다.

이러한 기술을 활용하면 스마트폰 기반 의료 모니터링 시스템의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.