Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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Robust Influenza Analysis Algorithm Based on Image Processing under Varying Radiometric Conditions

광원 환경에 강인한 영상 기반 인플루엔자 판독 기법

  • Lee, Ji Eun (Defense Agency for Technology and Quality)
  • Received : 2019.05.15
  • Accepted : 2019.07.05
  • Published : 2019.07.31
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Abstract

Influenza is an infectious disease caused by an influenza virus with symptoms of high fever and headache. Since influenza especially mutates into multiple subtypes in the carrier's body, it is a serious threat for mankind such as Spanish influenza. The treatment of influenza infection mandates the use of antiviral drugs through rapid diagnostic test. Generally, immunochromatography-based rapid influenza diagnostic tests are used for rapid diagnosis in an emergency. In this paper, we propose an influenza analysis algorithm based on image processing to examine a large number of patients suspected of being infected with influenza. Also, we propose a robust influenza analysis algorithm based on the joint cumulative mass function under varying radiometric conditions such as illuminant and exposure differences. Simulation results show that the proposed algorithm significantly reduces the error of influenza diagnosis under different radiometric conditions.

인플루엔자는 인플루엔자 바이러스에 의해 발생하는 급성 호흡기 질환으로 고열, 두통 등을 유발하는 질병이다. 인플루엔자는 특히 변이를 통하여 다 종의 아형을 만들어, 스페인 독감과 같이 수천만 명의 사망자를 내는 등 인류에 심각한 위협을 미치고 있다. 이러한 인플루엔자는 감염 이후에 신속한 진단 검사를 통하여 항바이러스 사용이 필수적인데, 이를 위하여 일반적으로 응급 상황에서 신속하게 진단을 할 수 있는 면역크로마토그래피 기반의 인플루엔자 간이 진단 키트를 사용한다. 본 논문에서는 응급상황에서 준 의료인 등이 인플루엔자 감염이 의심되는 다수의 환자 검진을 가능하게 할 수 있도록 영상 기반의 인플루엔자 판독 기법을 개발한다. 특히 영상 기반의 인플루엔자 판독 시, 판독하는 광원 환경에 따라 발생하는 오류를 최소화하기 위하여 결합 누적 분포 함수 기반의 색상 변환을 통하여 광원의 영향을 최소화하는 알고리즘을 제안한다. 다양한 밝기 변환, 색 온도 등의 환경 조건을 가지는 90개의 실험군에 대하여 본 연구에서 제안하는 알고리즘이 다양한 광원 환경에서 강인함을 확인한다.

Keywords

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Fig. 1. Rapid Influenza Diagnostic Test (RIDT)

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Fig. 2. Images of Rapid Influenza Diagnostic Test under Varying Radiometric Conditions

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Fig. 3. Procedure of Influenza Analysis Algorithm Based on Image Processing

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Fig. 4. Images and Histograms of Rapid Influenza Diagnostic Test under Varying Radiometric Conditions: (Top-Left) Image of RIDT test under luminant 1, (Top-Right) Histogram of RIDT test under luminant 1, (Bottom-Left) Image of RIDT test under luminant 2, (Bottom-Right) Histogram of RIDT test under luminant 2

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Fig. 5. Procedure of the Proposed Influenza Analysis Algorithm Based on Image Processing

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Fig. 6. Experimetal Group of Influenza Kit 1 under varying Radiometric Conditions

Table 1. Comparison of methods for compensating radiometric variations

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Table 2. Experimental Results under varying Radiometric Conditions

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