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Know Drug

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Know Drug

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이화여자대학교 데이터사이언스학과 서은영, 조유정

To Be continue

Know Drug

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목차

프로젝트 개요

01

연구 방법

02

연구 결과

03

어플리케이션 기획

04

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목차

프로젝트 개요

01

연구 방법

02

연구 결과

03

어플리케이션 기획

04

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Know Drug 01

프로젝트 개요

01

1_연구 배경

2_연구 목표

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연구 배경

PROJECT

의약품 복용 여부

약의 이상반응 및

주의사항 인지 여부

의약품 복용 시

궁금한 사항

프로젝트 개요

01

일반인 100을 대상으로 한 의약품 복용 관련 설문조사

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의료진

소비자

프로젝트 개요

01

기존 업무 환경은 약사가 육안으로 알약을 사진과 비교해 의약품 종류를 파악해야 하여 약의 종류가 많아질수록 단순 노동 증가 및 업무 효율성 감소

현재 소비자는 약사의 복약지도나 약봉지에 적힌 정보에 의존해 의약품의 종류 및 주의사항 확인 가능

연구 배경

PROJECT

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2. 오분류를 방지할 수 있는 분류 모식도 구축

1. 알약 사진으로 의약품 식별하는 모델 개발

연구 목표

PROJECT

프로젝트 개요

01

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목차

프로젝트 개요

01

연구 방법

02

연구 결과

03

어플리케이션 기획

04

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Know Drug 02

연구 방법

02

1_사용 데이터

2_연구 설계

3_모델링

4_모식도

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사용 데이터

AI Hub 경구약제 이미지 데이터셋

연구 방법

02

PROJECT

직접 촬영한 알약 휴대폰 사진

  • 국내 유통되는 다빈도(처방 및 판매) 경구약제 5,000종의 다양한 각도, 조명, 배경에서 촬영한 이미지 데이터셋 및 알약에 대한 약제 메타정보를 담은 라벨링 데이터셋
  • 500 종류의 약에 대한 이미지 데이터셋과 라벨링 데이터셋을 받아 훈련에 사용

  • 휴대폰으로 직접 촬영한 13종류의 알약 사진 760장

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연구 설계

  • 사전 훈련 된 VGG16 모델 이용해 500종 알약

이미지 분류 모델 훈련

  • AI Hub 이미지 500장 + 폰 사진 이미지 574장으로 훈련 했을 때

테스트 데이터셋에 대한 분류 정확도가 76.76%정도 나옴

PROJECT

연구 방법

02

평균 정확도 76.76

이미지만으로 알약을 구분하는 것은 한계가 있음

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연구 방법

02

연구 설계

PROJECT

NAME

TYPE

LABEL

COLOR_1

COLOR_2

SHAPE

미래트리메부틴정 100mg

정제

TM

연두

원형

모푸렌정

정제

MP5

하양

장방형

심발타캡슐 30mg

경질 캡슐

9543 30mg

파랑

하양

장방형

  • 라벨링 데이터셋의 알약 정보를 표로 만들어 랜덤 포레스트 모델 훈련
  • 500종류의 알약 30,000개 분류 모델의 정확도 92% 나옴

정확도 92%

이미지에서 개별 특성을 추출해 분류할 때 오분류를 방지하는 효과가 클 것이라 판단

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정제

정확도 91%

연구 방법

02

연구 설계

PROJECT

경질 캡슐

연질 캡슐

정확도 100%

정확도 100%

  • 약은 제형에 따라 형태의 특성이 달라짐
  • 약을 제형별로 3가지로 나눈 후 각각 랜덤 포레스트 모델을 돌리고, 특징 중요도(feature importance)를 추출해 분류에 중요한 특징 파악
  1. 각인 형태의 라벨이 많음
  2. 문자와 마크, 분할선이 혼재
  3. 형태와 색이 다양
  1. 모두 프린트 형태의 라벨
  2. 단일 형태
  3. 캡슐의 색이 중요
  1. 모두 프린트 형태의 라벨
  2. 라벨은 모두 문자형태
  3. 장방형, 타원형 두가지 형태

Label>>color>shape

Label>>color_1>color_2

Label>>color>shape

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연구 방법

02

모델링

PROJECT

정제

연질 캡슐

경질 캡슐

제형 분류

라벨 분류

색상 분류

형태 분류

,

,

라벨 분류

색상 분류

형태 분류

,

,

라벨 분류

색상 분류

,

알약 이미지를 우선 제형별로 분류한 후,

각 제형 특성에 맞게 분류 모델 구성

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연구 방법

02

모델링

PROJECT

YOLOv5

VGG16

KMeans

라벨 탐지

제형 분류

라벨 분류

형태 분류

색상 분류

easyOCR

라벨 인식

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라벨 탐지

제형 분류

: 알약 제형별로 객체 인식

: 정제 식별자 영역 객체인식

정제 이미지에서 정제의 식별자 영역

인식하도록 훈련

알약을 tablet, soft capsule, hard capsule 세 클래스

구분해 알약 영역 인식하도록 훈련

연구 방법

02

모델링

PROJECT

YOLOv5

VGG16

라벨 분류

형태 분류

KMeans

색상 분류

easyOCR

라벨 인식

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연구 방법

02

모델링

PROJECT

YOLOv5

VGG16

라벨 탐지

제형 분류

라벨 분류

형태 분류

: 정제 식별자 분류

: 알약 모양 분류

정제 이미지 라벨 영역 YOLOv5 로 인식해 crop 한 후,

해당 식별자 이미지로 문자 및 마크 분류하도록 훈련

알약 모양이 두드러지게 전처리후,

모양 분류하도록 훈련

KMeans

색상 분류

easyOCR

라벨 인식

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연구 방법

02

모델링

PROJECT

YOLOv5

VGG16

KMeans

라벨 탐지

제형 분류

라벨 분류

형태 분류

색상 분류

: 알약 색깔 인식

알약 색깔별로 클러스터링한 후, 각 색의 RGB값에 따라

클러스터 중심에 색깔 라벨 부여

easyOCR

라벨 인식

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연구 방법

02

모델링

PROJECT

YOLOv5

VGG16

easyOCR

라벨 탐지

제형 분류

라벨 인식

라벨 분류

형태 분류

: 캡슐 식별자 인식

캡슐의 식별자는 모두 프린팅 된 문자이므로,

easy OCR로 문자 인식해서 출력

KMeans

색상 분류

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연구 방법

02

모식도

PROJECT

제형 인식

색깔 인식

모양 인식

식별자 영역 인식

식별자 분류

식별 문자 인식

YOLOv5

KMeans

VGG16

VGG16

easyOCR

정제

연질 캡슐

경질 캡슐

YOLOv5

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목차

프로젝트 개요

01

연구 방법

02

연구 결과

03

어플리케이션 기획

04

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Know Drug 03

연구 결과

03

1_YOLOv5

2_VGG16

3_KMeans

4_easyOCR

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연구 결과

03

YOLOv5

MODEL

YOLO : 물체 감지와 객체 인식(Object Detection)에 대한

딥러닝 기반 접근 방식

SXS grid on input

Bounding boxes + confidence

Class probability map

Final detections

출처: Joseph Redmon, YOLO: Real-Time Object Detection

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연구 결과

03

YOLOv5

MODEL

정확도

99.5%

Precision-Recall Curve

알약 객체 탐지 & 제형 구분

정제 식별자 영역 탐지

제형 탐지 YOLOv5 모델 검증 결과 이미지

식별자 영역 인식 YOLOv5 모델의 검증 결과 이미지-마크 및 문자 인식

분할선 인식

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연구 결과

03

VGG16

MODEL

VGG Net : 2014년 세계 이미지 분류 대회(ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge)에서 준우승한 CNN 모델

출처: minjoos.tistory.com/6

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연구 결과

03

VGG16

MODEL

정제 식별자 분류

알약 모양분류

모양 분류 모델 훈련을 위한 전처리 후 이미지

정제 식별자 분류 모델 훈련을 위한 전처리 후 이미지

    • 모양 특징 두드러지게 이미지 전처리
    • 5가지 클래스로 분류

(원형, 장방형, 타원형, 팔각형, 기타)

    • 테스트셋의 정확도 82.64%

정확도

82.64%

    • YOLOv5로 식별자 영역 인식해 crop
    • 500종류 알약의 식별자 433개 분류
    • 테스트셋의 정확도 91.52%

정확도

91.52%

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연구 결과

03

KMeans

MODEL

K-Means Clustering

출처: process-mining.tistory.com/122

Kmeans 모델로 구현한 색깔 인지 모델 결과

경질 캡슐

정제

연질 캡슐

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연구 결과

03

easyOCR

MODEL

문자 영역 인식(Detection) + 문자 인식(Recognition) 기능을 모두 하는 프레임워크

출처: minjoos.tistory.com/6

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연구 결과

03

easyOCR

MODEL

easyOCR 캡슐 문자 인식 결과

    • 이미지 흑백 전처리 후, 문자 영역 crop해서 easyOCR 돌림
    • 프린팅 된 문자에서 높은 인식률 보임

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목차

프로젝트 개요

01

연구 방법

02

연구 결과

03

어플리케이션 기획

04

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Know Drug 04

어플리케이션 기획

04

1_어플리케이션 시연

2_기대 효과 및 의의

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어플리케이션 기획

04

어플리케이션 시연

PROJECT

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어플리케이션 기획

04

기대효과 및 의의

PROJECT

    • 의약품 정보에 대한 쉬운 접근을 통한

안전한 의약품 사용 증진

    • 의료 현장의 효율성 및 정확성 증가
    • 알약 제형에 기반해 이미지를 분류하는

접근법으로 분류 정확도를 높인

새로운 모델 고안

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감사합니다

Know Drug