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문제 정의
- 본 연구에서는 국내와 국외의 특허를 분석하여 설진 시스템의 핵심 기술을 파악하고 주요 설진 시스템 연구 그룹의 연구 동향을 분석하였다. 이 과정에서, 특허의 검색 범위를 설진 시스템에 국한하지 않고 핵심기술이 다른 분야에도 적용되는 경우를 포함하여 넓은 범위에서 설진 시스템 관련 기술의 특허 동향을 분석하였다.
- 가능한 일반적인 항목으로 기술을 분류하여 검색의 범위를 설진에 한정하지 않고, 설진 시스템에 사용되는 기술이 다른 분야에서 유사하게 사용되는 경우도 포함이 되도록 하였다. 특히, 대분류 항목을 진단 목적과 보안 목적으로 하여, 인체의 영상정보가 통계적으로 활용되는 경우가 많은 보안 분야에서 설진 시스템의 기술이 유사하게 활용되는 경우를 포함하고자 하였다. 중분류 항목은 설진 시스템에서 요구되는 주요 기능을 고려하여, 혀 정보를 디지털 영상으로 재현하는 촬영기술(A), 획득한 영상에서 혀 영역을 검출하는 대상 영역 검출 기술(B), 색상정보를 활용하여 진단 결과를 통계적으로 도출하는 색상을 이용한 분류 기술(C)로 정하였다.
제안 방법
- 본 특허분석에서는 설진 시스템의 구성을 고려하여 표 1과 같이 기술을 분류하였다. 가능한 일반적인 항목으로 기술을 분류하여 검색의 범위를 설진에 한정하지 않고, 설진 시스템에 사용되는 기술이 다른 분야에서 유사하게 사용되는 경우도 포함이 되도록 하였다. 특히, 대분류 항목을 진단 목적과 보안 목적으로 하여, 인체의 영상정보가 통계적으로 활용되는 경우가 많은 보안 분야에서 설진 시스템의 기술이 유사하게 활용되는 경우를 포함하고자 하였다.
- 최종검색 된 특허는 각 기술 분류와의 관련 정도에 따라 A, B, C 등급으로 분류하였고, A급 및 B급으로 판단된 특허를 중점적으로 분석하였다. 기술 범위를 한정하기위해 둔 대분류(진단 목적, 보안 목적)는 특허의 분석과정에서는 의미를 가지지 못하므로, 특허 분석에서는 두 개의 대분류를 해당 중분류 항목으로 통합하여 분석을 진행하였다.
- 특허 검색 결과 기술 분류 및 응용 방법과 관련도가 낮은 특허는 노이즈로 제거하였고, 공개공보와 등록공보가 중복된 경우 공개공보를 결과에서 삭제하였다. 또한, 특허동향이 파악 가능한 한국한의학연구원을 제외한 주요 설진 시스템 개발 연구그룹의 특허를 표3과 같이 검색하고, 결과에 추가하여 설진 시스템 관련 특허가 검색 결과에 모두 포함될 수 있도록 고려하였다.
- ACC와 ACD는 각각 색상정보를 통해 설태와 피부특성을 진단하는 기술로 설진 시스템의 진단 기술과 밀접한 관계가 있는 항목은 따로 정의하였다. 보안목적(B)의 중분류 및 소분류 항목은 진단목적(A) 항목 중 진단과 관련 부분을 제외한 나머지에 대해서 동일하게 정의하여 기술 분류를 수행하였다.
- 본 특허분석에서는 설진 시스템의 구성을 고려하여 표 1과 같이 기술을 분류하였다. 가능한 일반적인 항목으로 기술을 분류하여 검색의 범위를 설진에 한정하지 않고, 설진 시스템에 사용되는 기술이 다른 분야에서 유사하게 사용되는 경우도 포함이 되도록 하였다.
- 설진 시스템의 기술 분류를 바탕으로 표2와 같이 특허 검색 키워드를 생성하였다. 검색 키워드는 국내와 국외 검색을 모두 고려하여 한글과 영어로 생성되었고, 각 기술 분류에 해당하는 검색식은 기술의 주요 특성을 효과적으로 나타낼 수 있도록 고려하여 상세히 도출되었다.
- 본 연구에서는 국내와 국외의 특허를 분석하여 설진 시스템의 핵심 기술을 파악하고 주요 설진 시스템 연구 그룹의 연구 동향을 분석하였다. 이 과정에서, 특허의 검색 범위를 설진 시스템에 국한하지 않고 핵심기술이 다른 분야에도 적용되는 경우를 포함하여 넓은 범위에서 설진 시스템 관련 기술의 특허 동향을 분석하였다.
- 최종 검색된 특허 중 A, B 등급 특허에 대해서 정량분석을 수행하였고, 관련이 높은 A 등급의 특허에 대해서는 상세분석을 수행하여 특허의 구체적 내용을 파악하였다. 정량분석 과정에서는 특허의 출원연도, 출원인, 기술 분류, 특허건수를 바탕으로 연도별 출원수, 기술수명주기 분석, 기술별 출원동향, 상위 출원인 출원 동향, 특허 포트폴리오 분석을 수행하였다.
- 특히, 대분류 항목을 진단 목적과 보안 목적으로 하여, 인체의 영상정보가 통계적으로 활용되는 경우가 많은 보안 분야에서 설진 시스템의 기술이 유사하게 활용되는 경우를 포함하고자 하였다. 중분류 항목은 설진 시스템에서 요구되는 주요 기능을 고려하여, 혀 정보를 디지털 영상으로 재현하는 촬영기술(A), 획득한 영상에서 혀 영역을 검출하는 대상 영역 검출 기술(B), 색상정보를 활용하여 진단 결과를 통계적으로 도출하는 색상을 이용한 분류 기술(C)로 정하였다. 소분류의 항목은 중분류 항목을 구현하는데 적용이 가능한 구체적인 기술로 정의하였다.
- 최종 검색된 특허 중 A, B 등급 특허에 대해서 정량분석을 수행하였고, 관련이 높은 A 등급의 특허에 대해서는 상세분석을 수행하여 특허의 구체적 내용을 파악하였다. 정량분석 과정에서는 특허의 출원연도, 출원인, 기술 분류, 특허건수를 바탕으로 연도별 출원수, 기술수명주기 분석, 기술별 출원동향, 상위 출원인 출원 동향, 특허 포트폴리오 분석을 수행하였다.
- 최종검색 된 특허는 각 기술 분류와의 관련 정도에 따라 A, B, C 등급으로 분류하였고, A급 및 B급으로 판단된 특허를 중점적으로 분석하였다. 기술 범위를 한정하기위해 둔 대분류(진단 목적, 보안 목적)는 특허의 분석과정에서는 의미를 가지지 못하므로, 특허 분석에서는 두 개의 대분류를 해당 중분류 항목으로 통합하여 분석을 진행하였다.
- 검색 키워드는 국내와 국외 검색을 모두 고려하여 한글과 영어로 생성되었고, 각 기술 분류에 해당하는 검색식은 기술의 주요 특성을 효과적으로 나타낼 수 있도록 고려하여 상세히 도출되었다. 특허 검색은 WIPS 검색엔진을 통해 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국의 5개의 국가에 대해 도출된 검색식을 사용하여 수행하였다. 검색범위는 공개공보와 등록공보를 대상으로 하여 WIPS 데이터(www.
- 특허를 검색하기 위해 설진 시스템이 포함하는 기술을 세부적으로 분류하여 관련 기술의 검색 범위를 정의하였다. 설진 시스템은 크게 혀 영상을 획 하는 하드웨어 모듈과 획득한 영상을 분석하여 진단 결과를 도출하는 소프트웨어 모듈로 구성 된다3) .
대상 데이터
- Figure 4. Number of patents according to technology categories with respect to the most active 11 applicants.
- 특허 검색은 WIPS 검색엔진을 통해 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국의 5개의 국가에 대해 도출된 검색식을 사용하여 수행하였다. 검색범위는 공개공보와 등록공보를 대상으로 하여 WIPS 데이터(www.wipsglobal.com) 업데이트 기준으로 2013년 7월 2일까지로 하였다.
성능/효과
- 90년대 이후 관련 특허 출원이 꾸준히 증가하였고, 2002년과 2006년에 전년도 대비 특허 출원이 급증한 것으로 나타났다. 2002년부터 BA (통계값을 이용한 영역 검출) 기술이 많이 출원되기 시작했고, BC(색상 보정) 기술도 상대적으로 많은 수의 출원이 이루어지는 것으로 나타났다. CD(피부 특성을 이용한 분류) 기술은 90년대 후반부터 소수 출원되기 시작한 것으로 나타났고, AC (격자 영상) 기술은 다른 기술 항목에 비해 적은 수로 나타났다.
- 설진 시스템 관련 특허 포트폴리오는 그림3과 같이 분석되었다. BA (통계값을 이용한 영역 검출) 및 BC (색상 보정) 분야는 상대적으로 많은 수의 출원이 이루어진 것으로 나타났다. CB (기계학습을 이용한 분류), BB (영역 확장방법을 이용한 영역 검출), AD (격자 영상) 분야에 대한 출원은 상대적으로 적은 수로 나타나 이들 기술을 위한 단독 출원은 많지 않은 것으로 확인 되었다.
- BA (통계값을 이용한 영역 검출) 및 BC (색상 보정) 분야는 상대적으로 많은 수의 출원이 이루어진 것으로 나타났다. CB (기계학습을 이용한 분류), BB (영역 확장방법을 이용한 영역 검출), AD (격자 영상) 분야에 대한 출원은 상대적으로 적은 수로 나타나 이들 기술을 위한 단독 출원은 많지 않은 것으로 확인 되었다. 설진의 진단 알고리즘과 밀접한 관련이 있는 CC (설태 종류 분류)와 CA (색상 관련 통계값을 이용한 분류) 분야는 각각 19, 36건으로 나타났다.
- BC (색상 보정) 분야는 다른 기술 분야에 비에 SAMSUNG ELEC, FUJIFILM. LG ELEC의 상위 출원인에서 출원 건수가 많이 분포하는 것으로 나타났고, AE (색 재현) 분야는 특허 출원이 OLYMPUS에 집중되어 나타났다. 설진 분야와 가장 관련성이 높은 C (색상을 이용한 분류) 분야에서는 KIOM과 HARBIN INST OF TECH가 주요 출원인으로 분석되었다.
- HARBIN INST OF TECH은 2002년부터 설진 분야와 직접적으로 관련된 기술에 대해서 출원을 하였고, AE (색 재현), BC (색상 보정), BD (액티브 컨투어를 이용한 영역 검출), CC (설태종류 분류) 분야에 대해서 출원한 것으로 나타났다. UNIV OF TIANJIN은 최근 설진 분야에 관해 연구개발을 많이 하고있는 것으로 보이는데, AA (빛 반사 억제), AB (간접 조명), BA (통계값을 이용한 영역 검출), BD (액티브 컨투어를 이용한 영역 검출) 분야에 대해서 출원한 것으로 나타났다.
- 설진 시스템의 기술 분류를 바탕으로 표2와 같이 특허 검색 키워드를 생성하였다. 검색 키워드는 국내와 국외 검색을 모두 고려하여 한글과 영어로 생성되었고, 각 기술 분류에 해당하는 검색식은 기술의 주요 특성을 효과적으로 나타낼 수 있도록 고려하여 상세히 도출되었다. 특허 검색은 WIPS 검색엔진을 통해 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국의 5개의 국가에 대해 도출된 검색식을 사용하여 수행하였다.
- 촬영 분야에서는 카메라를 개발하는 OLYMPUS가 출원을 가장 많이 하였으나, OLYMPUS의 촬영 분야와 관련된 출원 7건은 전체 건수에 해당하는 126건의 1/18 수준으로 나타났다. 대상 영역 검출 분야에서는 SAMSUNG ELEC가 출원을 가장 많이 하였으나, 출원 건수는 8건으로 152개의 전체 건수의 1/19 수준이었다. 색상을 이용한 분류 분야에서는 KIOM이 출원을 가장 많이 한 것으로 나타났다.
- 대상 영역 검출 분야에서는 핸드폰과 같은 소형전자기기 개발 회사인 SAMSUNG ELEC, LG ELEC와 영상 의료기기 개발 회사인 SIEMENS, FUJIFILM, PHILIPS에서 대체적으로 많은 출원을 하는 것으로 나타났다. 특허 내용을 상세 분석한 결과 영상 의료기기 개발 회사의 경우는 MRI와 CT영상에서 관심 영역을 분리하는 특허가 많이 분포하였고, 소형전자기기 개발 회사의 경우에는 얼굴 및 홍채 영역 검출 관련 특허가 많이 분포하는 것으로 나타났다.
- 하지만, 출원 건수가 두드러지는 출원인은 없는 것으로 나타나는 것으로 보아 영상 촬영 항목에서 색상의 재현과 관련되어 기술을 선도하는 연구그룹은 없는 것으로 파악된다. 또한, 산업 분야에서 적용되고 있는 색 재현의 핵심 기술이 전반적으로 유사하며, 설진 시스템을 목적으로 새로운 촬영 기술이 개발된 경우도 없는 것으로 분석되었다.
- 색상을 이용한 분석 기술에서는 안면, 피부 및 혀를 진단하는 것과 관련되어 한국과 중국의 연구그룹이 기술을 선도하고 있는 것으로 파악된다. 분석된 연구동향을 기준으로 판단하면, 설진 시스템의 하드웨어의 경우 향후 몇 년간 새로운 기술이 개발되기보다 기존의 기술을 설진 시스템에 적용하고 수정 보안하는 방향으로 특허가 출원될것으로 예상되고, 이에 따른 색상 재현 문제를 보완하기 위해 색상 보정 기술의 출원 비중이 꾸준히 높을 것으로 예상된다. 설진 시스템의 소프트웨어 기술의 경우 특허의 기술 항목이 영상전처리 단계에서 진단 분석 기술로 범위가 확대되고 있어, 관련 연구그룹에서 진행되고 있는 설진의 유의한 진단 지표를 발굴하는 연구의 성과가 특허 선점의 경쟁력이 될 것으로 예상된다.
- 설진 시스템의 기술 분류별 출원 수를 분석한 결과에 의하면, 다른 기술 항목에 비해 통계값을 이용한 영역 검출과 색상 보정 기술 항목의 특허가 상대적으로 많이 출원된 것으로 나타났다. 혀 영역 검출은 혀 영상으로부터 진단 정보를 분석하기 위해 반드시 거쳐야 하는 과정이고, 색상 보정은 정확한 색상 정보 획득을 위해 필요한 과정으로 두 기술은 진단 작업 이전에 수행되는 전처리기술에 해당한다.
- 세부기술별 상위 출원인 분석 결과는 그림 4, 5와 같다. 영상 촬영 분야 및 대상 영역 검출 분야에서 전자 분야 관련 출원인인 FUJIFILM, SAMSUNG ELEC, OLYMPUS, PANASONIC등이 출원을 한 반면에, 설진 진단 분야와 직접적으로 관련된 색상을 이용한 분류 기술에 대해서는 KIOM을 비롯하여 BEIJING UNIV OF TECH, HARBIN INST OF TECH, UNIV OF TIANJIN의 중국 대학교에서 출원을 두드러지게 한 것으로 나타났다. BC (색상 보정) 분야는 다른 기술 분야에 비에 SAMSUNG ELEC, FUJIFILM.
- 특허 내용을 상세 분석한 결과 영상 의료기기 개발 회사의 경우는 MRI와 CT영상에서 관심 영역을 분리하는 특허가 많이 분포하였고, 소형전자기기 개발 회사의 경우에는 얼굴 및 홍채 영역 검출 관련 특허가 많이 분포하는 것으로 나타났다. 이들 회사는 최신의 영상처리 기술을 개발 기기에 적용하는 것으로 분석되었는데, 그 중 통계값이나 엑티브 컨투어를 통한 영역 검출기술은 설진 시스템에서도 응용이 되어 상대적으로 대상 영역 검출 분야에서 많은 특허가 출원된 것으로 분석되었다. 설진 시스템에서는 혀 영역검출의 정확성이 낮을 경우 혀 영역이 아닌 부분이 진단에 활용되거나 특정 영역이 진단에 사용되지 않을 가능성이 있으므로, 영역검출 관련 기술력은 설진 시스템의 경쟁력에서 중요한 부분을 차지한다.
- 전체 기술 분야에서 상위 3개의 출원인에 해당하는 한국한의학연구원 (KIOM), FUJIFILM, SAMSUNG ELEC의 출원 건수 합은 34건으로 전체 출원 건수 362건의 1/10 수준인 것으로 분석이 되어 두드러지는 출원인은 없는 것으로 나타났다. 촬영 분야에서는 카메라를 개발하는 OLYMPUS가 출원을 가장 많이 하였으나, OLYMPUS의 촬영 분야와 관련된 출원 7건은 전체 건수에 해당하는 126건의 1/18 수준으로 나타났다.
- 특히, KIOM, BEIJING UNIV OF TECH, HARBIN INST OF TECH, UNIV OF TIANJIN에서는 색상을 이용한 분류 중 설진 시스템과 직접적인 관련이 있는 특허가 많이 출원되었다. 정성 분석 결과에 의하면 영상의 형상이나 명암 정보가 아닌 색상 정보가 분석에 활용되는 경우는 진단을 목적으로 안색이나, 혀의 색상을 분석하는 것이 대부분으로 나타났는데, 이러한 연구는 전통의학과 관련된 것으로 한국과 중국의 연구그룹에서 집중적으로 수행되고 있는 것으로 나타났다. 색상을 이용한 분류 항목의 기술은 한국과 중국에서 기술을 주도하고 있는 것으로 판단된다.
- 전체 기술 분야에서 상위 3개의 출원인에 해당하는 한국한의학연구원 (KIOM), FUJIFILM, SAMSUNG ELEC의 출원 건수 합은 34건으로 전체 출원 건수 362건의 1/10 수준인 것으로 분석이 되어 두드러지는 출원인은 없는 것으로 나타났다. 촬영 분야에서는 카메라를 개발하는 OLYMPUS가 출원을 가장 많이 하였으나, OLYMPUS의 촬영 분야와 관련된 출원 7건은 전체 건수에 해당하는 126건의 1/18 수준으로 나타났다. 대상 영역 검출 분야에서는 SAMSUNG ELEC가 출원을 가장 많이 하였으나, 출원 건수는 8건으로 152개의 전체 건수의 1/19 수준이었다.
- 대상 영역 검출 분야에서는 핸드폰과 같은 소형전자기기 개발 회사인 SAMSUNG ELEC, LG ELEC와 영상 의료기기 개발 회사인 SIEMENS, FUJIFILM, PHILIPS에서 대체적으로 많은 출원을 하는 것으로 나타났다. 특허 내용을 상세 분석한 결과 영상 의료기기 개발 회사의 경우는 MRI와 CT영상에서 관심 영역을 분리하는 특허가 많이 분포하였고, 소형전자기기 개발 회사의 경우에는 얼굴 및 홍채 영역 검출 관련 특허가 많이 분포하는 것으로 나타났다. 이들 회사는 최신의 영상처리 기술을 개발 기기에 적용하는 것으로 분석되었는데, 그 중 통계값이나 엑티브 컨투어를 통한 영역 검출기술은 설진 시스템에서도 응용이 되어 상대적으로 대상 영역 검출 분야에서 많은 특허가 출원된 것으로 분석되었다.
- 특허 분석결과 2000년대부터 설진 시스템 관련 출원 건수가 계속적으로 증가하고 있는데, 촬영 기술 항목에서는 OLYMPUS, FUJIFILM 등의 카메라 개발 회사들과 MORITA MFG, PLAMECA 등의 의료장비 개발 회사들이 특허를 출원하고 있는 것으로 나타났다. 영상 촬영 분야의 산업 규모를 기준으로 판단하면 관련 기술 항목에서 적은 수의 특허가 분석된 것으로 생각되어 지는데, 이는 설진 시스템의 경우 정확한 색상 재현과 관련되는 기술이 요구되는 것에 반해 상용 카메라 장비를 개발하는 회사에서는 소비자의 기호에 맞는 색상 재현 기술에 집중하기 때문으로 해석이 된다.
- 이러한 경향은 2006년 이후 설진 시스템의 하드웨어와 영상의 전처리 기술이 안정화에 들면서 진단과 관련된 연구 결과가 도출되고 있음을 간접적으로 말해주며, 영역 검출과 같은 전처리 기술 중심의 특허에서 진단에 유의미한 진단 분석 기술에 대한 특허로 출원의 대상이 확장되고 있음을 시사한다. 특히, BEIJING UNIV OF TECH와 HARBIN INST OF TECH와같이 색상을 통한 진단 기술과 관련하여 꾸준한 출원을 하고있는 연구그룹의 최근 출원된 중국 특허의 경우 혀 색상을 통한 장부 특성 진단, 혀 영상을 통한 건강 지수 분석, 설태 종류 분류와 같이 구체적인 수준의 진단 알고리즘이 높은 비중을 차지하는 것으로 분석되었다. 또한, 2012년에만 촬영 및 영역 검출관련 특허를 4건 출원한 UNIV OF TIANJIN은 설진 시스템의 관련 연구가 활발히 진행되는 것으로 파악되어 향우 진단관련 특허를 출원할 가능성이 높을 것으로 판단된다.
- 색상을 이용한 분류 항목에서는 KIOM과 HARBIN INST OF TECH가 주요 출원인으로 나타났다. 특히, KIOM, BEIJING UNIV OF TECH, HARBIN INST OF TECH, UNIV OF TIANJIN에서는 색상을 이용한 분류 중 설진 시스템과 직접적인 관련이 있는 특허가 많이 출원되었다. 정성 분석 결과에 의하면 영상의 형상이나 명암 정보가 아닌 색상 정보가 분석에 활용되는 경우는 진단을 목적으로 안색이나, 혀의 색상을 분석하는 것이 대부분으로 나타났는데, 이러한 연구는 전통의학과 관련된 것으로 한국과 중국의 연구그룹에서 집중적으로 수행되고 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 특히, BEIJING UNIV OF TECH와 HARBIN INST OF TECH와같이 색상을 통한 진단 기술과 관련하여 꾸준한 출원을 하고있는 연구그룹의 최근 출원된 중국 특허의 경우 혀 색상을 통한 장부 특성 진단, 혀 영상을 통한 건강 지수 분석, 설태 종류 분류와 같이 구체적인 수준의 진단 알고리즘이 높은 비중을 차지하는 것으로 분석되었다. 또한, 2012년에만 촬영 및 영역 검출관련 특허를 4건 출원한 UNIV OF TIANJIN은 설진 시스템의 관련 연구가 활발히 진행되는 것으로 파악되어 향우 진단관련 특허를 출원할 가능성이 높을 것으로 판단된다.
- 설진 시스템에서는 혀 영역검출의 정확성이 낮을 경우 혀 영역이 아닌 부분이 진단에 활용되거나 특정 영역이 진단에 사용되지 않을 가능성이 있으므로, 영역검출 관련 기술력은 설진 시스템의 경쟁력에서 중요한 부분을 차지한다. 현재의 영역 검출기술은 정밀한 검출의 정확성 향상을 위해 해결해야 할 문제가 남아있는데, 설진 시스템과 관련해서 고급 기술이 영역 검출에 응용되어 꾸준한 특허가 출원될 수 있을 것으로 예상된다.
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