점자를 판독하는 비전시스템 등장
제약 분야에 우선 적용 … 장애우에게 도움
맹인 및 시각장애우에게 도움을 줄 수 있는 비전시스템이 등장했다. 이 시스템은 약 상자에 새겨진 점자를 검사해 약을 눈으로 확인하지 않고서도 복약할 수 있도록 돕는다. 상자 위에 찍힌 점자를 여타 시스템보다 정확하게 검사함으로써 투약 오류나 약물 오남용을 방지한다. 머신비전 시스템이 인간의 건강에 직접적으로 도움을 주게 되는 것.
자료제공 | IDS Imaging Development(ids-imaging.com)
현재 미국에 거주하는 백만 명이 넘는 사람들이 글자를 읽지 못한다. 맹인이기 때문이다. 하지만 약 10분의 1 가량의 맹인들은 점자를 읽을 수 있다. 이들을 위해 약을 만들 때 점자 프린트 기능이 점차 중요한 역할을 차지한다.
미국의 한 회사가 약물에 점자를 안정적으로 새길 수 있는 시스템을 개발했다. 이 시스템에는 IDS Imaging Development에서 만든 고성능 USB 카메라 및 머신비전 시스템을 이용한다.
점자는 시각장애인이 가장 널리 읽고 쓰는 문자 체계다. 최대 여섯 개의 점을 조합하며 만드는 글자들은 알파벳 뿐 아니라 숫자나 악보를 비롯한 여러 기호들을 표현할 수 있다.
이런 가운데 유럽 연합은 2001년부터 모든 약물에 대한 중요한 정보를 점자로 제공해야 한다는 내용의 표준을 발표한 바 있다. 미국에서는 정부가 이와 관련한 표준을 만들지 않았기 때문에 International Association of Diecutting and Diemaking에서 새 표준을 만들었다. ‘Can-Am-Braille’라고 불리는 이 지침은 유럽 표준에서 파생된 것으로, 유럽 지침에 따라 약 상자에 약의 이름과 복용법 등을 양각으로 새기게 된다.
하지만 이 요구사항을 충족하는 것은 쉬운 일이 아니다. 접는 약 상자를 제조하는 것은 어려운 일이어서 작은 오류도 위험한 결과를 초래할 수 있기 때문이다. 예를 들어 단 하나의 점이라도 너무 작거나 평평하면 불분명하거나 잘못된 투약을 유발한다. 투약 사고로 이어지는 것.
이러한 오류를 예방하기 위해 포장업계에서는 철저하게 품질을 보증해야 한다. 하지만 어떻게 점자의 작은 점에 신뢰성 검사를 적용할 수 있을까? 0.1 내지 0.2㎜ 높이의 점자는 훈련을 받지 않은 손가락으로는 식별할 수조차 없다. 또한 육안 검사나 단일 비전 검사는 점자를 제대로 식별할 수 있는지의 여부가 불투명해 신뢰성이 떨어진다.
따라서 지금까지 이 분야를 검사할 때는 머신비전 검사 시스템을 사용해왔다. 이 시스템은 점자에 직접 접촉해 그 촉각 품질 검사를 실행한다. 마이크로미터 크기 나사의 높이를 측정해 점자를 검사한다. 하지만 이 검사 방법은 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 점자에 직접 접촉함으로써 점자를 상하게 할 가능성이 있다. 테스트 필름을 사용한 수동 검사나 블라인드 품질 검사 등의 대체 솔루션도 있지만, 이러한 측정법은 측정 결과를 문서화 및 수치화할 수 없다는 단점이 있다.
DotScan 검사 시스템 상용화
독일 뮌헨에 있는 비전·센서 시스템 전문가인 in-situ가 앞서 언급한 문제를 해결할 시스템을 개발했다. DotScan 검사 시스템이 그것이다. 이 시스템은 안정적으로 점자를 인식한 뒤 높은 정밀도로 촉각 품질을 평가할 수 있다.
검사 과정은 IDS의 uEye USB카메라를 비롯한 첨단 비전시스템을 통해 비접촉 방식으로 이루어진다. 흑백 CMOS 카메라가 2D 이미지를 캡처한다. 이후 Shape from shading 알고리즘을 통해 높이 정보를 계산한다. 이 과정에서 조명이 중요한 역할을 하는데, 텔레센트릭 조명이 상자 윗면의 네 방향에서 점자 부분을 조명한다. 텔레센트릭 조명은 점자의 3차원 형상을 정확히 검사할 수 있도록 돕는다.
in-situ는 DotScan 시스템에서 150×75mm 범위를 조명할 수 있는 사용자 정의 램프를 개발했다. 고전력 LED는 협대역 거르개(narrow band filter)를 사용해 푸른색 빛을 만든다. “푸른빛의 장점은 파장이 짧다는 것이고, 이는 반사가 적다는 이야기이므로 점자를 분석하기에 용이하다”는 것이 매니징 디렉터인 Rainer Obergrußberger의 설명이다.
점자를 양각한 후에는 상자를 조립하고 붙인다. 그 다음, 납작하게 접어 약품을 수납한다. 이때 상자 위에 USB 카메라를 배치한다. uEye카메라는 최대 해상도로 초당 25프레임을 캡처한다. 획득하는 이미지는 매우 높은 다이내믹레인지를 갖고 있지만 반사 영역을 과도하게 노출하지 않아 음영 영역을 명확히 식별한다.
점자가 검은 배경 위에 새겨져있다는 점이 검사를 더욱 어렵게 만든다. 이를 극복하기 위해 카메라는 일련의 이미지를 서로 다른 노출 시간으로 촬영하고 이를 중첩해 필요한 다이내믹레인지를 획득한다.
in-situ는 소프트웨어에 트리거를 장착한 이미지 획득 방식을 선택했다. 이를 통해 카메라는 독자적인 uEye API 프로그래밍 인터페이스로 통합되었다.
in-situ의 기술 매니저인 Sandra So··ll는 “API는 통합하기 쉽고 설명이 잘 되어있는 소프트웨어”라며, “많은 샘플 기능 및 구현 프로그램을 가지고 있는 것도 장점”이라고 설명했다.
시스템 개발의 주요 과제는 알고리즘 프로그래밍이었다. Shape from shading 과정은 긴 개발 단계를 거치고 나서야 크게 프로세스를 개선할 수 있었다. 처음에 한 장에 10초 내지 20초나 걸렸던 이미지 분석을 현재는 초당 20개까지 해낼 수 있게 된 것.
in-situ의 상무이사는 “많은 노력과 시간이 들었지만, 우리는 이 방법의 잠재력을 보았다”며, “Shape from shading이야말로 이 응용프로그램에서 가격대비 최상의 성능을 제공한다”고 말했다.
시스템에 내장된 CPU 집약적인 산업용 PC가 이미지를 처리하는데 거의 모든 산업용 PC는 USB 2.0 인터페이스를 가지고 있다. 이는 카메라를 연결하기 위한 합리적인 인터페이스다. Rainer Obergrußberger는 카메라를 선택할 때의 기준으로 비용 효율적인 면과 유연한 인터페이스를 꼽았다. USB는 프레임그래버와 같은 추가적 도구가 필요치 않아 카메라 통합에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있다. 뿐만 아니라 DotScan 시스템은 상자의 표면 특성에 따라 최대 ±0.2㎜의 정확도를 제공한다. 교정 방법 역시 특수한 교정 표준을 준수한다.
실제로 점자 검사는 표본(샘플링)에 의해 수행된다. 시스템은 점자가 올바른 모양인지뿐 아니라 점자 라벨 정보가 설명서와 일치하는지도 검사한다. 고객은 일반적으로 이 작업에 PDF 파일을 사용하는데, DotScan 소프트웨어는 인식한 점자에서 문자와 단어를 식별해 그 결과를 PDF와 비교한다.
점자는 지역마다 그리고 언어마다 상이하다. 이 시스템은 유럽 전역에 걸쳐 사용하고 있기 때문에 가장 일반적 알파벳 검사 시스템이 사전에 설치되어있다. 따라서 알파벳을 사용하는 포장업체는 비용을 절약할 수 있다. 또한 점자 라벨링 아래를 면밀히 조사하는 ‘Down to dot’ 기능으로 환자들이 안전하게 약을 복용할 수 있게 돕는다.
