KR101432044B1 - Apparatus and method for measuring visual fatigue based on brain wave - Google Patents

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KR101432044B1 KR1020130009444A KR20130009444A KR101432044B1 KR 101432044 B1 KR101432044 B1 KR 101432044B1 KR 1020130009444 A KR1020130009444 A KR 1020130009444A KR 20130009444 A KR20130009444 A KR 20130009444A KR 101432044 B1 KR101432044 B1 KR 101432044B1
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Abstract

두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득하는 뇌파 정보 획득부; 및 상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하고, 상기 인과관계 정보에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득하는 제어부를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치 및 측정방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 3D 콘텐츠의 시청에 의하여 유발되는 시각피로에 대한 객관적 지표를 제공할 수 있다.
An EEG information acquiring unit for acquiring EEG information at different positions on the scalp; And a controller for acquiring causal relationship information between brain wave information at different positions on the scalp and acquiring visual fatigue information based on the causal relationship information, and an apparatus and method for measuring visual fatigue based on brain waves are provided .
According to the present invention, it is possible to provide an objective index of visual fatigue caused by watching 3D contents.

Description

뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치 및 측정방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VISUAL FATIGUE BASED ON BRAIN WAVE}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VISUAL FATIGUE BASED ON BRAIN WAVE [0002]

본 발명은 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. 상세하게는 뇌의 특정 부위별 뇌파 정보 간의 상호 작용 정도를 계량화하여 시각 피로도를 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring visual fatigue based on brain waves. And more particularly, to a device and a method for measuring visual fatigue by quantifying the degree of interaction between EEG information of a specific part of the brain.

3D 산업의 급부상에 따라 영화 게임 방송 등의 콘텐츠 제작에서 인체 안전성 기준을 마련하려는 움직임이 매우 활발하다. 따라서, 과도한 입체시로 인한 시각피로의 발생이 없는 제작기준이 마련되어야 한다.
As the 3D industry is emerging, there is a very active movement to establish human safety standards in the production of contents such as movie game broadcasts. Therefore, manufacturing standards that do not cause visual fatigue due to excessive stereoscopic vision should be prepared.

특허문헌 1에 따르면, 3차원 영상의 시청 전후에 피시험자의 주관적 보고나 사용자의 눈의 폭주거리와 초점거리와의 상관관계 등을 파악함으로써 시각적 피로도를 측정하고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1의 측정 방법에 의할 경우 객관적이고 신뢰성 있는 피로도를 얻기 어려우므로, 측정된 데이터를 영상산업이나 의료산업에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
According to Patent Document 1, the visual fatigue is measured by perceiving the subjective report of the subject before and after viewing of the three-dimensional image or the correlation between the congestion distance of the user's eyes and the focal distance. However, there is a problem in that the measured data can not be applied to the video industry or the medical industry because it is difficult to obtain objective and reliable fatigue by the measurement method of Patent Document 1.

특허문헌 2에 따르면 oddball 패러다임에 의한 ERP(Event Related Potential) 반응을 이용하여 시각피로를 측정하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이는 3D 컨텐츠의 시청과 동시에 시각피로를 측정되지 못하는 한계가 있으며, 컨텐츠 시청 후 추가적인 ERP 측정 자체가 피로감을 추가로 유발할 수 있고, ERP의 측정에 소요되는 시간이 3D 컨텐츠의 시청시간과 대등할 정도로 길어서 실질적인 피로 측정방법으로 한계가 있다.
According to Patent Document 2, a method of measuring visual fatigue using an ERP (Event Related Potential) reaction based on the oddball paradigm is proposed. However, there is a limitation that the visual fatigue can not be measured at the same time as viewing the 3D contents. Further, since the additional ERP measurement itself may cause fatigue after the content is viewed, the time required for the ERP measurement is equal to the viewing time of the 3D content But there is a limit to the practical fatigue measurement method.

특허문헌 3은 VEP(Visual Evoked Potential) 측정을 통하여 시각 피로도를 정량화하는 시도를 하고 있으나, 상기 특허문헌 2와 비슷한 한계점을 지니고 있다.Patent Document 3 attempts to quantify visual fatigue through VEP (Visual Evoked Potential) measurement, but has a limit similar to that of Patent Document 2 above.

한국 공개특허번호 제2012-0125701호Korean Laid-Open Patent No. 2012-0125701 한국 공개특허번호 제2010-0104330호Korean Patent Publication No. 2010-0104330 일본 공개특허번호 특개평10-52402호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-52402

본 발명의 일 측면은 뇌의 주요부위별 뇌파 파형 간의 상호 작용 정도를 계량화하여 시각 피로도를 측정하여 3D 콘텐츠 시청에 의하여 유발되는 사용자의 시각피로를 객관적이고도 신뢰성 있게 평가할 수 있는 시각 피로도 측정장치 및 방법을 제안하고자 한다.
One aspect of the present invention relates to a visual fatigue measuring device that can estimate visual fatigue of a user caused by viewing 3D contents by objectively and reliably measuring the degree of interaction between brain wave waveforms of major parts of the brain, .

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득하는 뇌파 정보 획득부; 및 상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하고 상기 인과관계 정보에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득하는 제어부를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an EEG information acquiring unit for acquiring EEG information at different positions on a scalp; And a controller for acquiring causal relationship information between brain wave information at different positions on the scalp and acquiring visual fatigue information based on the causal relationship information.

본 발명의 다른 측면은, 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득하는 단계; 상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하는 단계; 및 상기 인과관계에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득하는 단계를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for generating EEG information, the method comprising: acquiring brain wave information at different positions on a scalp; Obtaining causal relationship information of mutual EEG information at different positions on the scalp; And acquiring visual fatigue information based on the causal relationship.

본 발명에 의하면, 3D 콘텐츠의 시청에 의하여 유발되는 시각피로에 대한 객관적 지표를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an objective index of visual fatigue caused by watching 3D contents.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 피로도 측정장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 피로도 측정방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 피로도 측정방법의 통계적 유효성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정을 위한 두피 상의 표준 측정위치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 두피상 복수의 뇌파 측정위치에서의 뇌파 파형간의 인과관계를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 파형간의 인과관계를 도출하기 위해 사용되는 뇌파 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 파형간의 인과관계에 근거하여 예측되는 시각 피로도를 시간에 따라 표현한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치의 일례를 도시한 도면이다.
1 is a block diagram showing an apparatus for measuring visual fatigue according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of measuring visual fatigue according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing statistical validity of a visual fatigue measurement method according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a standard measurement position on the scalp for EEG measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a causal relationship between EEG waveforms at a plurality of EEG measurement positions on a scalp according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of an EEG waveform used to derive a cause-and-effect relationship between EEG waveforms according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating temporal fatigue predicted based on causality between EEG waveforms according to an embodiment of the present invention with time.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an apparatus for measuring visual fatigue based on an EEG according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Further, the suffix "module" and "part" for the components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of description, and do not have their own meaning or role.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치 및 측정방법을 상세히 설명한다.
Hereinafter, an apparatus and method for measuring visual fatigue based on the brain waves of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 시각 피로도 측정장치(100)를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus 100 for measuring visual fatigue according to an embodiment disclosed herein.

상기 시각 피로도 측정장치(100)는 생체 정보 획득부(140), 제어부(180)를 포함한다. 이 외에도, 통신부(110), 뇌파 측정부(121), 사용자 입력부(130), 출력부(150), 메모리(160) 및 인터페이스부(170) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 구성요소들은 예시적인 것으로서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 시각 피로도 측정장치가 구현될 수도 있다.
The visual fatigue measuring apparatus 100 includes a biometric information acquiring unit 140 and a control unit 180. And may include at least one of a communication unit 110, an EEG measuring unit 121, a user input unit 130, an output unit 150, a memory 160, and an interface unit 170. However, no. The components shown in FIG. 1 are illustrative, and a visual fatigue measurement device having more or fewer components may be implemented.

통신부(110)는 시각 피로도 측정장치(100)와 통신 시스템 사이, 시각 피로도 측정장치(100)와 뇌파 측정부 사이의 네트워크 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The communication unit 110 may include one or more modules that enable network communication between the visual fatigue measurement apparatus 100 and the communication system, and between the visual fatigue measurement apparatus 100 and the EEG measurement unit.

통신부(110)는 시각 피로도 측정장치가 네트워크에 접속하게 하기 위한 기능을 포함하는 것으로서, 시각 피로도 측정장치(100)와 통신 시스템, 시각 피로도 측정장치(100)와 출력장치, 또는 시각 피로도 측정장치(100)와 뇌파 측정부 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The communication unit 110 includes a function for allowing the visual fatigue measuring apparatus to connect to the network and includes a visual fatigue measuring apparatus 100, a communication system, a visual fatigue measuring apparatus 100 and an output apparatus or a visual fatigue measuring apparatus 100) and the EEG measurement unit.

예컨대, 상기 시각 피로도 측정장치(100)는 통신부(110)에 의하여 출력장치, 또는 뇌파 측정기와 같은 별도의 장치와 접속할 수 있다. 또, 통신부(110)는 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 기타 통신 수단 등을 포함할 수 있다.
For example, the visual fatigue measuring apparatus 100 may be connected to an output device, or a separate device such as an EEPROM, by the communication unit 110. The communication unit 110 may include an Internet module 113, a short distance communication module 114, and other communication means.

인터넷 모듈(113)은 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 시각 피로도 측정장치(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. The Internet module 113 refers to a module for accessing the Internet and may be built in or enclosed in the visual fatigue measurement apparatus 100. WLAN (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and the like can be used as Internet technologies.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like can be used as a short range communication technology.

뇌파 측정부(121)는 예를 들어, 도 4에서 도시한 바와 같은 두피 상의 Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1, O2와 같은 표준 측정 위치에서의 뇌파 정보를 측정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 각각의 표준 측정 위치와 양쪽 귓볼을 연결하는 기준 전극과의 전압 차이를 측정하여 뇌파 정보로 활용할 수 있다. 이는 하나의 예시이며, 뇌파정보의 추출에 사용하는 기준전극과 측정전극의 다양한 조합에 기반하여 보다 다양한 시각 피로도 측정장치가 구현될 수 있다.
The EEG measuring unit 121 may measure the EEG on the scalp as shown in FIG. 4, for example, Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, P4, T6, O1, and O2, but the present invention is not limited thereto. At this time, the voltage difference between each standard measurement position and the reference electrode connecting both earbuds can be measured and utilized as brain wave information. This is an example, and a more various apparatus for measuring visual fatigue can be implemented based on various combinations of reference electrodes and measurement electrodes used for extracting EEG information.

사용자 입력부(130)는 사용자가 시각 피로도 측정장치(100)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
The user input unit 130 generates input data for controlling the operation of the visual fatigue measurement apparatus 100 by a user. The user input unit 130 may include a key pad, a dome switch, a touch pad (static / static), a jog wheel, a jog switch, and the like.

생체 정보 획득부(140)는 뇌파 정보 획득부(141)를 포함할 수 있다.
The bio-information acquiring unit 140 may include an EEG information acquiring unit 141.

뇌파는 뇌의 활동에 따라 일어나는 전류 또는 그것을 도출, 증폭하여 기록한 파형이다. 인간의 뇌에서 발생하는 뇌파의 종류는 주파수 대역에 따라서 크게 감마파, 알파파, 베타파, 세타파, 델타파, ILF(Infra Low fluctuation), DC로 나뉘어진다. 감마파는 30 Hz 이상의 주파수를 가질 수 있다. 알파파(Alpha wave)는 인간이 눈을 감고 몸을 이완시키면 발생하는 뇌파이며 8 Hz ~ 12 Hz 사이의 주파수를 가질 수 있다. 베타파(Beta wave)는 의식이 깨어있을 때 발생하는 대부분의 뇌파로 13 Hz ~ 32 Hz 사이의 주파수를 가질 수 있다. 세타파(Theta wave)는 얕은 수면 상태에서 발생하며 알파파보다 더욱 낮은(4 Hz ~ 8 Hz) 주파수를 가질 수 있으며 지각과 꿈의 경계상태에서 생성된다. 델타파(Delta wave)는 세타파보다 더 낮은 4 Hz 이하의 주파수를 가질 수 있으며 잠들어 있거나 무의식 상태에서 가장 많이 측정되는 뇌파이다. SCP(Slow cortical potential)는 1 Hz 미만의 주파수를 가질 수 있다.
EEG is a waveform that draws or amplifies the current that occurs in response to brain activity. The types of brain waves that occur in the human brain are divided into gamma, alpha, beta, cetapha, delta, ILF (infra low fluctuation), and DC depending on the frequency band. Gamma waves can have frequencies above 30 Hz. Alpha waves are brain waves that occur when a person closes his or her eyes and relaxes, and can have frequencies between 8 Hz and 12 Hz. Beta waves can have frequencies between 13 Hz and 32 Hz, most of which occur when consciousness is awake. Theta waves occur in shallow sleep and can have frequencies lower than that of alpha waves (4 Hz to 8 Hz) and are produced at the boundary between the perception and the dream. Delta waves are frequencies of frequencies below 4 Hz that are lower than those of theta waves and are the most commonly measured EEGs in the sleep or unconscious state. The SCP (slow cortical potential) may have a frequency of less than 1 Hz.

상기 뇌파 정보 획득부(141)는 뇌파측정부(121)를 통하여 측정된 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득할 수 있다. 상기 뇌파 정보는 예를 들어, 뇌파 파형의 진폭 정보, 뇌파 파형의 주파수 정보, 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 진폭 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 주파수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The EEG information obtaining unit 141 may obtain EEG information at different positions on the scalp measured through the EEG measuring unit 121. [ The EEG information may include at least one of amplitude information of the EEG waveform, frequency information of the EEG waveform, amplitude information of the EEG waveform of the specific frequency band, and frequency information of the EEG waveform of the specific frequency band.

상기 뇌파 측정부(121)는 상기 시각 피로도 측정장치(100) 내에 구비될 수도 있고, 상기 시각 피로도 측정장치(100)와 별도로 구비될 수도 있다. 상기 뇌파 측정부(121)는 상기 시각 피로도 측정장치(100) 내에 구비된 경우는 상기 뇌파 정보 획득부(141)는 상기 뇌파 측정부(121)에서 측정된 뇌파 정보를 직접 획득할 수 있으나, 상기 시각 피로도 측정장치(100)와 별도로 구비된 경우는 뇌파 측정기와 같은 뇌파 측정부에서 측정된 뇌파 정보를 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 기타 통신 수단을 이용하여 수신할 수도 있다.
The EEG measuring unit 121 may be provided in the visual fatigue measuring apparatus 100 or may be provided separately from the visual fatigue measuring apparatus 100. When the brain wave measuring unit 121 is provided in the visual fatigue measuring apparatus 100, the brain wave information obtaining unit 141 can directly obtain brain wave information measured by the brain wave measuring unit 121, In the case where it is provided separately from the visual fatigue measuring apparatus 100, the brain wave information measured by an EEG measuring unit such as an EEG may be received using the Internet module 113, the short distance communication module 114, and other communication means.

출력부(150)는 시각, 청각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 여기에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 햅틱 모듈(154) 등이 포함될 수 있다.The display unit 151, the sound output module 152, the haptic module 154, and the like may be included in the output unit 150.

상기 출력부(150)는 상기 시각 피로도 측정장치(100) 내에 구비될 수 있다.The output unit 150 may be provided in the visual fatigue measurement apparatus 100.

또는, 상기 출력부(150)가 상기 시각 피로도 측정장치(100)와 별도로 구비될 수도 있다.Alternatively, the output unit 150 may be provided separately from the visual fatigue measurement apparatus 100.

예컨대, 상기 시각 피로도 측정장치(100)는 시각 피로도 측정장치에서 처리된 정보를 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 기타 통신 수단을 이용하여 별도의 출력부를 통해 출력할 수도 있다.
For example, the visual fatigue measuring apparatus 100 may output information processed by the visual fatigue measuring apparatus through a separate output unit using the Internet module 113, the short-range communication module 114, and other communication means.

디스플레이부(151)는 시각 피로도 측정장치(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 시각 피로도 측정장치가 획득한 뇌파 정보를 표시할 수 있다. 또, 유효 뇌파 정보를 조합하여 도출한 사용자의 시각 피로도 정보를 표시할 수 있다.
The display unit 151 displays (outputs) information processed by the visual fatigue measurement apparatus 100. [ For example, it is possible to display brain wave information acquired by the visual fatigue measuring apparatus. In addition, visual fatigue information of a user derived by combining effective brain wave information can be displayed.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The display unit 151 may be a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display display, a 3D display, and an e-ink display.

음향 출력 모듈(152)은 시각 피로도 측정장치(100)에서 처리되는 정보(예를 들어, 뇌파 정보, 시각 피로도 정보 등)와 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
The sound output module 152 also outputs an acoustic signal related to information (for example, brain wave information, visual fatigue information, etc.) processed by the visual fatigue measuring apparatus 100. [ The audio output module 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생시키는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.The haptic module 154 generates various tactile effects that the user can feel. A typical example of the haptic effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of the vibration generated by the tactile module 154 are controllable. For example, different vibrations may be synthesized and output or sequentially output.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.In addition to the vibration, the haptic module 154 may include a pin arrangement vertically moving with respect to the contact skin surface, a spraying force or suction force of the air through the injection port or the suction port, a touch on the skin surface, contact with an electrode, And various tactile effects such as an effect of reproducing a cold sensation using an endothermic or exothermic element can be generated.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 시각 피로도 측정장치의 구성 양태에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.The haptic module 154 can transmit the tactile effect through direct contact, and can be implemented so that the user can feel the tactile effect through the muscular sense of the finger or arm. The haptic module 154 may include two or more haptic modules 154 according to the configuration of the visual fatigue measurement device.

햅틱 모듈(154)은 시각 피로도 측정장치(100)에서 처리되는 정보(예를 들어, 실시간 뇌파 정보, 실시간 예측 시각피로도 정보 등)와 관련된 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
The haptic module 154 can generate a haptic effect associated with information (e.g., real-time brain wave information, real-time predicted visual fatigue information, and the like) processed in the visual fatigue measuring apparatus 100. [

메모리(160)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램(예를 들어, 뇌파 정보 간의 인과관계 산출 방법, 인과관계에 근거한 시각 피로도 산출 방법)을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 뇌파 정보, 시각 피로도 정보 등)을 임시 저장할 수도 있다. 메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
The memory 160 may store a program for the operation of the controller 180 (for example, a causal relation calculating method between brain wave information, a visual fatigue calculating method based on a causal relationship), and may store input / output data For example, brain wave information, visual fatigue information, etc.) may be temporarily stored. The memory 160 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), a RAM (Random Access Memory), a static random access memory (SRAM), a read-only memory (ROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a programmable read- A disk, and / or an optical disk.

인터페이스부(170)는 시각 피로도 측정장치(100)에 연결되는 외부 기기와의 통로 역할을 할 수 있다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 시각 피로도 측정장치(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 시각 피로도 측정장치(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.
The interface unit 170 may serve as a path to an external device connected to the visual fatigue measuring apparatus 100. The interface unit 170 receives data from an external device or supplies power to each component in the visual fatigue measurement device 100 or transmits data to the external device in the visual fatigue measurement device 100 do.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 시각 피로도 측정장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 그 중에서도 특히, 상기 제어부(180)는 상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하고, 상기 인과관계 정보에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득할 수 있다. The controller 180 typically controls the overall operation of the visual fatigue measuring apparatus 100. Particularly, the controller 180 can obtain causal relation information of mutual EEG information at different positions on the scalp, and obtain visual fatigue information based on the causal relationship information.

구체적으로, 상기 제어부(180)는 획득한 뇌파를 증폭하고, 증폭된 신호에서 불요파 성분을 제거하며, 불요파가 제거된 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 나서 증폭된 뇌파를 퓨리에 변환(fourier transform)하여 뇌파의 주파수별 출력값을 산출함으로써 뇌파를 분석한다. 또한, 두피 상의 특정 위치에서 발생하는 제 1 뇌파 신호가 다른 위치에서 발생하는 제 2 뇌파 신호에 영향을 미치는 정도를 산출하는 기능을 할 수 있다. 뇌파 정보 상호간의 인과관계에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득할 수 있다. Specifically, the control unit 180 amplifies the acquired EEG, removes a spurious component from the amplified signal, and converts the signal from which the spurious component is removed to a digital signal. Then, the amplified EEG is fourier transformed, and the EEG output value is calculated to analyze the EEG. Further, the first brain wave signal generated at a specific position on the scalp may function to calculate the degree of influence on the second brain wave signal generated at another position. Visual fatigue information can be obtained based on the causal relationship between brain wave information.

상기 뇌파 정보는 뇌파 파형의 진폭 정보, 뇌파 파형의 주파수 정보, 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 진폭 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 주파수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 인과관계 정보는 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The EEG information may include at least one of amplitude information of the EEG waveform, frequency information of the EEG waveform, amplitude information of the EEG waveform of the specific frequency band, and frequency information of the EEG waveform of the specific frequency band. The causal relationship information may include at least one of causal relationship information between EEG waves and causal relationship information between EEG waves of a specific frequency band.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 시각 피로도를 측정하는 방법의 구체적인 실시예를 살펴보기로 한다.
Hereinafter, a method of measuring the visual fatigue of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 피로도 측정방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of measuring visual fatigue according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 시각 피로도 측정장치는 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득할 수 있다(S210).According to an embodiment of the present invention, the visual fatigue measuring apparatus can acquire EEG information at different positions on the scalp (S210).

19 채널을 이용하는 경우, 도 4에서 도시한 바와 같은 두피 상의 Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1, O2 와 같은 표준 측정 위치에서의 뇌파 정보를 측정할 수 있다. 이때, 상기 각각의 표준 측정 위치와 양쪽 귓볼을 연결하는 기준 전극과의 전압 차이를 측정하여 뇌파 정보를 획득할 수 있다.
Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1 on the scalp as shown in Fig. , And O2, can be measured at standard measurement positions. At this time, it is possible to acquire brain wave information by measuring a voltage difference between each standard measurement position and a reference electrode connecting both earlobes.

본 발명의 일 실시예에 의하면 복수의 뇌파 정보를 획득할 수 있다. 상기 복수의 뇌파 정보란 동일한 시간대에서 두피 상 서로 다른 위치에서 측정된 복수의 뇌파 정보들을 의미한다. 동일한 시간대에서 일 위치에서 획득한 뇌파 정보를 제 1 뇌파 정보라고 정의하는 경우, 상기 일 위치와 다른 위치에서 획득한 뇌파 정보를 제 2 뇌파 정보라고 정의할 수 있다(도 6 참조).
According to an embodiment of the present invention, a plurality of brain wave information can be obtained. The plurality of EEG information refers to a plurality of EEG information measured at different positions on the scalp in the same time zone. When the brain wave information acquired at one position in the same time zone is defined as the first brain wave information, the brain wave information acquired at a position different from the one position can be defined as the second brain wave information (see FIG. 6).

뇌파 측정부(121)가 상기 시각 피로도 측정장치(100) 내에 구비되는 경우, 상기 시각 피로도 측정장치(100)는 뇌파 정보를 직접 획득할 수 있다.When the brain wave measuring unit 121 is provided in the visual fatigue measuring apparatus 100, the visual fatigue measuring apparatus 100 can directly acquire brain wave information.

한편, 상기 뇌파 측정부(121)가 상기 시각 피로도 측정장치(100)와 별도로 구비되는 경우, 상기 시각 피로도 측정장치(100)는 뇌파 측정부(121)에서 측정된 심장 정보를 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 등을 이용하여 수신할 수 있다.
When the EEG measuring unit 121 is provided separately from the visual fatigue measuring apparatus 100, the visual fatigue measuring apparatus 100 transmits the cardiac information measured by the EEG measuring unit 121 to the Internet module 113, , The short-range communication module 114, or the like.

이어서, 제어부(180)는 상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계를 획득할 수 있다(S220). 상기 인과관계 정보는 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Then, the controller 180 may obtain a causal relation between brain wave information at different positions on the scalp (S220). The causal relationship information may include at least one of causal relationship information between the EEG waveforms and causal relationship information between the EEG waveforms of the specific frequency band.

상기 뇌파 정보 상호간의 인과관계를 획득하는 방법의 일례는 다음과 같으며, 이에 한정하는 것은 아니다.An example of a method of acquiring the causal relationship between the EEG information is as follows, but is not limited thereto.

예컨대, 상기 제어부(180)는 제 1 뇌파 정보를 주파수 영역으로 변환하고 제2 뇌파 정보를 주파수 영역으로 변환할 수도 있다. 이 때, 상기 제어부(180)는 상기 제1 뇌파 정보와 상기 제2 뇌파 정보 간에 인과관계 계수를 산출할 수 있다.
For example, the controller 180 may convert the first brain wave information into a frequency domain and the second brain wave information into a frequency domain. At this time, the controller 180 may calculate a causal relation coefficient between the first EEG information and the second EEG information.

예를 들어, 두 개의 표준 측정 위치에서 뇌파 파형 X, Y를 획득한 것으로 가정할 경우, 각각의 파형에 대한 인과관계 계수를 획득하기 위한 과정은 다음 절차를 따라 수행될 수 있다. For example, assuming that EEG waveforms X and Y are obtained at two standard measurement positions, the procedure for obtaining the causality coefficient for each waveform can be performed according to the following procedure.

먼저, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 t 시점에의 X와 Y의 측정치와 예측치의 차이(

Figure 112013008201335-pat00001
,
Figure 112013008201335-pat00002
)를 획득할 수 있다. 이하, 별다른 언급이 없는 한, 파형의 측정치와 예측치의 단위는 전압으로 표시될 수 있다.
First, the difference between the measured value and the predicted value of X and Y at the time t according to the following equations (1) and (2)
Figure 112013008201335-pat00001
,
Figure 112013008201335-pat00002
Can be obtained. Hereinafter, unless otherwise specified, the measured values of the waveform and the unit of the predicted value may be expressed by a voltage.

(수학식 1)(1)

Figure 112013008201335-pat00003
,
Figure 112013008201335-pat00004
Figure 112013008201335-pat00003
,
Figure 112013008201335-pat00004

[

Figure 112013008201335-pat00005
: t시점에서의 X의 측정치,
Figure 112013008201335-pat00006
: t시점 이전의 모든 X 값으로부터 환산한 t시점에서의 X의 예측치,
Figure 112013008201335-pat00007
: 자기상관계수,
Figure 112013008201335-pat00008
: X의 측정치와 예측치의 차이]
[
Figure 112013008201335-pat00005
: a measurement value of X at time t,
Figure 112013008201335-pat00006
: predicted value of X at time t converted from all X values before time t,
Figure 112013008201335-pat00007
: Auto correlation coefficient,
Figure 112013008201335-pat00008
: Difference between measured and predicted value of X]

(수학식 2)(2)

Figure 112013008201335-pat00009
,
Figure 112013008201335-pat00010
Figure 112013008201335-pat00009
,
Figure 112013008201335-pat00010

[

Figure 112013008201335-pat00011
: t시점에서의 Y의 측정치,
Figure 112013008201335-pat00012
: t시점 이전의 모든 Y 값으로부터 환산한 t시점에서의 Y의 예측치,
Figure 112013008201335-pat00013
: 자기상관계수,
Figure 112013008201335-pat00014
: Y의 측정치와 예측치의 차이]
[
Figure 112013008201335-pat00011
: a measurement value of Y at time t,
Figure 112013008201335-pat00012
: predicted value of Y at time t converted from all Y values before time t,
Figure 112013008201335-pat00013
: Auto correlation coefficient,
Figure 112013008201335-pat00014
: Difference between measured and predicted value of Y]

상기 수학식 1에서는 X의 과거값으로부터 환산한 t시점에서의 X의 예측치와 실제 t 시점에서 측정한 X의 측정치와의 차이를 통해 오차

Figure 112013008201335-pat00015
를 얻을 수 있다. 또한, 상기 수학식 2에서는 Y의 과거값으로부터 환산한 t시점에서의 Y의 예측치와 실제 t 시점에서 측정한 Y의 측정치와의 차이를 통해 오차
Figure 112013008201335-pat00016
를 얻을 수 있다.
In Equation (1), the difference between the predicted value of X at the time t converted from the past value of X and the measured value of X measured at the actual time t,
Figure 112013008201335-pat00015
Can be obtained. In Equation (2), the difference between the predicted value of Y at time t converted from the past value of Y and the measured value of Y measured at actual time t,
Figure 112013008201335-pat00016
Can be obtained.

한편, t 시점 이전의 모든 X값과 모든 Y값을 함께 고려하는 경우는 하기 수학식 3 및 수학식 4에 의하여 t 시점에의 X 및 Y의 측정치와 예측치의 차이(

Figure 112013008201335-pat00017
,
Figure 112013008201335-pat00018
)를 획득할 수 있다
If all the X values and all the Y values before the time t are considered together, the difference between the measured values of X and Y at the time t and the predicted value (
Figure 112013008201335-pat00017
,
Figure 112013008201335-pat00018
) ≪ / RTI >

(수학식 3)(3)

Figure 112013008201335-pat00019
Figure 112013008201335-pat00019

[

Figure 112013008201335-pat00020
:t시점에서의 X의 측정치
Figure 112013008201335-pat00021
: t시점 이전의 모든 X 값으로부터 환산한 t시점에서의 X기반 X의 예측치 성분,
Figure 112013008201335-pat00022
: t시점 이전의 모든 Y 값으로부터 환산한 t시점에서의 Y기반 X의 예측치 성분,
Figure 112013008201335-pat00023
: X의 측정치와 예측치의 차이]
[
Figure 112013008201335-pat00020
: a measure of X at time t
Figure 112013008201335-pat00021
: predicted component of X-based X at time t converted from all X values before time t,
Figure 112013008201335-pat00022
: predicted component of Y-based X at time t converted from all Y values before time t,
Figure 112013008201335-pat00023
: Difference between measured and predicted value of X]

(수학식 4)(4)

Figure 112013008201335-pat00024
Figure 112013008201335-pat00024

[

Figure 112013008201335-pat00025
:t시점에서의 Y의 측정치
Figure 112013008201335-pat00026
: t시점 이전의 모든 X 값으로부터 환산한 t시점에서의 X기반 Y의 예측치 성분,
Figure 112013008201335-pat00027
: t시점 이전의 모든 Y 값으로부터 환산한 t시점에서의 Y기반 Y의 예측치 성분,
Figure 112013008201335-pat00028
: Y의 측정치와 예측치의 차이]
[
Figure 112013008201335-pat00025
: a measure of Y at time t
Figure 112013008201335-pat00026
: predicted component of X-based Y at time t converted from all X values before time t,
Figure 112013008201335-pat00027
: predicted component of Y-based Y at time t converted from all Y values before time t,
Figure 112013008201335-pat00028
: Difference between measured and predicted value of Y]

상기 수학식 1에서 얻은

Figure 112013008201335-pat00029
와 수학식 3에서 얻은
Figure 112013008201335-pat00030
사이에,
Figure 112013008201335-pat00031
>
Figure 112013008201335-pat00032
의 관계가 성립하면 Y가 X에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 또한, 상기 수학식 2에서 얻은
Figure 112013008201335-pat00033
와 수학식 4에서 얻은
Figure 112013008201335-pat00034
사이에,
Figure 112013008201335-pat00035
>
Figure 112013008201335-pat00036
의 관계가 성립하면 X가 Y에 영향을 미친다는 것을 의미한다.
In the formula (1)
Figure 112013008201335-pat00029
And the equation
Figure 112013008201335-pat00030
Between,
Figure 112013008201335-pat00031
>
Figure 112013008201335-pat00032
, Y implies that it affects X. In addition, the
Figure 112013008201335-pat00033
And the equation
Figure 112013008201335-pat00034
Between,
Figure 112013008201335-pat00035
>
Figure 112013008201335-pat00036
, It means that X affects Y. In other words,

이때 오차를 표현하는 항이 서로 시간에 따라 상관되어 있지 않을 경우에 Covariance matrix

Figure 112013008201335-pat00037
이며,
Figure 112013008201335-pat00038
,
Figure 112013008201335-pat00039
로 정의할 수 있다.
If the terms expressing the error are not correlated with each other over time, the Covariance matrix
Figure 112013008201335-pat00037
Lt;
Figure 112013008201335-pat00038
,
Figure 112013008201335-pat00039
.

이때 Yt는 Xt에 대하여 수학식 5와 같은 인과관계 계수를 갖게 된다.
At this time, Y t has a causal relation coefficient as shown in Equation (5) with respect to X t .

(수학식 5)(5)

Figure 112013008201335-pat00040
,
Figure 112013008201335-pat00041
Figure 112013008201335-pat00040
,
Figure 112013008201335-pat00041

[

Figure 112013008201335-pat00042
: Y에서 X로의 인과관계 계수 ,
Figure 112013008201335-pat00043
: X에서 Y로의 인과관계 계수][
Figure 112013008201335-pat00042
: Causality coefficient from Y to X,
Figure 112013008201335-pat00043
: Causality coefficient from X to Y]

상기 수학식 5에 의하여, 상기 제어부(180)는 상기 뇌파 정보에 근거하여 뇌파 인과관계 계수 FY →X 혹은 FX →Y를 획득할 수 있다.
According to Equation (5), the controller 180 can obtain the brain-wave causality coefficient F Y ? X or F X ? Y based on the brain wave information.

상기 인과관계 계수가 큰 값을 가질수록, 특정한 위치에서 발생하는 뇌파 신호가 다른 위치에서 발생하는 뇌파 신호에 영향을 미치는 정도가 크다는 것을 의미한다.
The greater the causality coefficient, the greater the degree to which the EEG signal occurring at a particular location affects the EEG signal occurring at another location.

도 5에서는 복수의 뇌파로 구성한 그랜저 인과관계(Granger causality)라는 인과성에 기반하여, 두피 상의 복수의 뇌파 측정위치에서의 뇌파 파형간의 인과관계의 일례를 시각적으로 도시하였다. 측정위치 상호간의 연결망의 조합 중에서도 특히, 시각 피로도와 밀접성이 상대적으로 큰 연결망의 조합을 도시하였다. 피로도에 미치는 영향의 정도는 연결선의 굵기에 비례하며, 연결도가 커질수록 피로도가 증가하면 내부가 완전히 채워진 선으로 표시하였고, 연결도가 낮을수록 피로도가 증가하면 내부가 일부 채워진 선으로 표시하였다. 즉, 도 5에서 도시한 바에 의하면 O1→F3, F3→C4, F3→P3, P3→O2, P4→O1의 경우 연결도가 커질수록 피로도가 증가하며, O2→F3, O2→F4의 경우 연결도가 낮을수록 피로도가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 이들 연결망에서 O1→F3의 경우 피로도에 미치는 영향의 정도가 상대적으로 큼을 알 수 있다.FIG. 5 shows an example of a causal relationship between EEG waveforms at a plurality of EEG measurement positions on the scalp, based on a causality called Granger causality composed of a plurality of EEG waves. Among the combinations of the interconnections between the measurement positions, the combination of the interconnections having a relatively high visibility and close fatigue is shown. The degree of influence on fatigue is proportional to the thickness of the connecting line. As the degree of fatigue increases as the degree of fatigue increases, the interior is marked as a fully filled line. When the fatigue increases as the degree of fatigue increases, 5, the degree of fatigue increases as the degree of connection increases in the case of O1? F3, F3? C4, F3? P3, P3? O2 and P4? O1. In the case of O2? F3 and O2? F4, It can be seen that fatigue increases as the temperature decreases. Also, in the case of O1 → F3 in these networks, the degree of influence on fatigue is relatively large.

상기 그랜저 인과관계 원리에 근거하여 두피상의 제 1 위치에서 발생한 뇌파 신호가 제 2 위치에서 발생하는 뇌파 신호에 미치는 영향의 정도, 즉, 각 위치에서 발생하는 뇌파 상호간의 인과관계를 산출할 수 있다. 상기 인과관계는 정량화하여 수치화할 수 있으며, 가령 수학식 1 내지 수학식 5의 과정을 통해 산출한 인과관계 계수는 그 일례이다.
It is possible to calculate the degree of the influence of the EEG signal generated at the first position on the scalp on the EEG signal generated at the second position, that is, the causal relationship between EEGs occurring at each position based on the Granger causality principle. The cause and effect relationship can be quantified by quantification. For example, the causality coefficient calculated through the processes of Equations (1) to (5) is an example.

상기 인과관계에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득할 수 있다(S230).The visual fatigue information may be obtained based on the causal relationship (S230).

상기 인과관계 계수들 중에 시각 피로도를 반영하는 비중이 높은 계수들을 조합하여 시각 피로도 예측 함수를 도출할 수 있다. 이러한 함수는 사용자의 개인특성에 따라 다르게 나타날 수도 있고 일반적인 함수로 나타날 수도 있다. 예측 함수가 일반적인 함수에서 많이 벗어나는 개인의 경우는 그 개인에 최적화된 함수를 먼저 도출한 다음, 본 발명에서 제안된 절차에 의해서 실시간으로 뇌파기반 시각피로도를 제시할 수 있다.
A visual fatigue prediction function can be derived by combining coefficients having a high specific gravity reflecting the visual fatigue among the causal relation coefficients. These functions may appear differently depending on the user's personal characteristics or may appear as normal functions. In the case of a person whose prediction function deviates much from the general function, the function optimized for the individual can be derived first, and the visual fatigue based on the EEG can be presented in real time by the procedure proposed in the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 수학식 5의 결과를 사용하여 실제 뇌파 기반의 시각 피로도를 다음과 같이 도출할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the visual fatigue based on the actual EEG can be derived as follows using the result of Equation (5).

(수학식 6)(6)

Figure 112013008201335-pat00044
Figure 112013008201335-pat00044

여기서,

Figure 112013008201335-pat00045
,
Figure 112013008201335-pat00046
,
Figure 112013008201335-pat00047
은 각각 O1→F3, F3→P3, O2→F3의 인과관계 계수를 의미한다. O1은 좌측 후두엽의 표준 측정위치를, F3은 좌측 전두엽의 표준 측정위치를, P3는 좌측 두정엽의 표준 측정위치를, O2는 우측 후두엽의 표준 측정위치를 각각 나타낸다. here,
Figure 112013008201335-pat00045
,
Figure 112013008201335-pat00046
,
Figure 112013008201335-pat00047
Denote causality coefficients of O1? F3, F3? P3, and O2? F3, respectively. O1 is the standard measurement position of the left occipital lobe, F3 is the standard measurement position of the left frontal lobe, P3 is the standard measurement position of the left parietal lobe, and O2 is the standard measurement position of the right occipital lobe.

이때 시각 피로도는 0~10 사이의 값으로 표현되며, 통계적 유효성은 도 3에서와 같은 데이터 플롯을 통해 확인하였다. 도 3에 대하여 설명하자면, 20 명의 피시험자가 3D 컨텐츠를 1 시간 시청하는 동안 10 분 간격으로 보고한 주관적 피로도(VAS; Visual Analogue Scale)와 상기 수학식 6에 의거해 예측한 뇌파 기반의 예측 피로도(Predicted VAS)의 관계를 도시한 것이다. 이때 주관적 피로도와 예측 피로도의 정준상관계수는 R = 0.58이며, 통계적 유의성을 나타내는 p 수치는 p = 0.04이다.
The visual fatigue was expressed as a value between 0 and 10, and the statistical validity was confirmed through a data plot as shown in FIG. Referring to FIG. 3, a visual analogue scale (VAS) reported at intervals of 10 minutes during 20 hours of viewing of 3D contents by one of the subjects and a prediction fatigue based on the EEG predicted according to Equation (6) (Predicted VAS). The relationship between the subjective fatigue and the predicted fatigue is R = 0.58, and the p value indicating statistical significance is p = 0.04.

상기한 바와 같이 뇌파 인과관계 계수를 바탕으로 여러 쌍의 뇌파 정보간의 연결 정도를 조합하여 사용자가 주관적으로 느끼는 피로도를 가장 잘 예측하는 피로도 함수를 도출할 수 있다.
As described above, it is possible to derive the fatigue function that best predicts the fatigue that the user feels subjective by combining the degree of connection between the pairs of brain wave information based on the EEG and the correlation coefficient.

이러한 과정을 통하여 얻어진 시각 피로도 정보를 디스플레이부(151)를 통해 출력한다. 본 발명에서는 시각 피로도 정보를 획득한 후 이를 별도의 장비로 전송하여 상기 정보를 사용할 수도 있고 시각 피로도 정보를 바로 출력하여 확인할 수도 있으므로 시각 피로도를 출력하는 단계는 필수적인 구성이 아니고 선택적으로 추가될 수 있는 구성이다.
The visual fatigue information obtained through this process is output through the display unit 151. [ In the present invention, the visual fatigue information may be obtained and transmitted to a separate device so that the information may be used. Alternatively, the visual fatigue information may be directly outputted and confirmed, so that the step of outputting the visual fatigue may be selectively added .

도 7은 뇌파 파형간의 인과관계에 근거하여 실시간으로 예측되는 시각 피로도를 표현한 도면의 일례이다. 상기 피로 지표가 상기 제어부(180)에 의하여 실시간으로 계산될 수 있으며, 이를 통하여 피로 지표가 과도하게 유발되는 환경, 조건을 파악할 수 있다. 이러한 정보는 시각 피로도 측정장치는 물론이고, 영상을 비롯한 3D 콘텐츠를 탑재할 수 있는 전자 기기, 3D 콘텐츠 감상 기기 또는 3D 콘텐츠 제작시에 유용하게 활용할 수 있을 것이다.
7 is an example of a diagram expressing visual fatigue predicted in real time on the basis of a causal relationship between EEG waveforms. The control unit 180 can calculate the fatigue index in real time, thereby enabling to grasp an environment and conditions in which the fatigue index is excessively induced. Such information can be useful not only for visual fatigue measurement devices but also for electronic devices, 3D content appreciation devices or 3D contents which can mount 3D contents including images.

도 8은 상기 방법으로 측정한 시각 피로도 정보를 디스플레이하는 시각 피로도 측정장치의 일례를 보여준다. 본 발명에 의하여 획득하는 뇌파기반 시각 피로도는 시간이 흐름에 따라 실시간으로 상기 디스플레이부(151)에 계속적으로 갱신되어 표시될 수 있다.FIG. 8 shows an example of a visual fatigue measuring apparatus for displaying visual fatigue information measured by the above method. The brain wave-based visual fatigue acquired by the present invention can be continuously updated and displayed on the display unit 151 in real time as time passes.

또, 음향 출력 모듈(152), 햅틱 모듈(154)은 상기 시각 피로도를 별도로 출력할 수 있다.In addition, the acoustic output module 152 and the haptic module 154 may separately output the visual fatigue.

이와 같이 출력되는 정보를 통하여, 사용자는 뇌파 기반의 객관적 피로 지표를 직관적으로 확인할 수 있다. 이와 같이, 실시간으로 생체신호에 기반한 피로도 정보를 확인할 수 있도록 함으로써, 피로 지표가 바람직한 범위를 초과하지 않도록 환경이나 몸의 상태를 개선할 수 있다.
Through the information thus output, the user can intuitively confirm the objective fatigue index based on the brain wave. In this manner, by enabling the fatigue information based on the bio-signal to be confirmed in real time, the state of the environment and the body can be improved so that the fatigue index does not exceed the preferable range.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 시각 피로도 측정방법은, 서로 개별적으로 또는 조합되어 이용할 수 있다. 또, 각 실시예를 구성하는 단계들은 다른 실시예를 구성하는 단계들과 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.The visual fatigue measurement method according to the embodiment of the present invention described above can be used individually or in combination with each other. Further, the steps constituting each embodiment can be used individually or in combination with the steps constituting the other embodiments.

또, 이상에서 설명한 방법은 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.In addition, the above-described method can be implemented in a recording medium readable by a computer or the like using, for example, software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 지금까지 설명한 방법들은 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. According to a hardware implementation, the methods described so far can be applied to various types of application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electronic units for performing other functions.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들은 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 코드로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
According to a software implementation, the procedures and functions described herein may be implemented in separate software modules. The software modules may be implemented in software code written in a suitable programming language. The software code may be stored in a memory and executed by a processor.

또한, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It falls within the scope of the invention.

Claims (8)

두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득하는 뇌파 정보 획득부; 및
상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하고, 상기 인과관계 정보에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득하는 제어부를 포함하며,
상기 인과관계 정보는 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 중 적어도 하나를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치.
An EEG information acquiring unit for acquiring EEG information at different positions on the scalp; And
And a control unit for acquiring causal relationship information of mutual EEG information at different positions on the scalp and acquiring visual fatigue information based on the causal relationship information,
Wherein the causal relationship information includes at least one of causal relationship information between the EEG waveforms and causal relationship information between EEG waves of a specific frequency band.
제 1항에 있어서, 상기 뇌파 정보는
뇌파 파형의 진폭 정보, 뇌파 파형의 주파수 정보, 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 진폭 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형의 주파수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치.
The method according to claim 1,
An amplitude information of an EEG waveform, frequency information of an EEG waveform, amplitude information of an EEG waveform of a specific frequency band, and frequency information of an EEG waveform of a specific frequency band.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 시각 피로도 측정장치는 상기 시각 피로도 정보를 출력하는 출력부, 상기 시각 피로도 정보를 외부 기기로 전송하는 인터페이스부, 네트워크 접속을 위한 통신부, 메모리, 사용자 입력부 및 뇌파 측정부 중 적어도 하나를 더 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정장치.
The method according to claim 1,
The visual fatigue measuring apparatus may further include at least one of an output unit for outputting the visual fatigue information, an interface unit for transmitting the visual fatigue information to an external device, a communication unit for network connection, a memory, a user input unit, Visual fatigue measuring device based on EEG.
두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보를 획득하는 단계;
상기 두피상 서로 다른 위치에서의 뇌파 정보 상호간의 인과관계 정보를 획득하는 단계; 및
상기 인과관계에 근거하여 시각 피로도 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
상기 인과관계 정보는 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 및 특정 주파수대역의 뇌파 파형 상호간의 인과관계 정보 중 적어도 하나를 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정방법.
Acquiring brain wave information at different positions on the scalp;
Obtaining causal relationship information of mutual EEG information at different positions on the scalp; And
And obtaining visual fatigue information based on the causal relationship,
Wherein the causal relationship information includes at least one of causal relationship information between EEG waveforms and causal relationship information between EEG waves of a specific frequency band.
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 시각 피로도 측정방법은 상기 시각 피로도 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the visual fatigue measuring method further includes outputting the visual fatigue information.
제 5항에 있어서,
상기 시각 피로도 측정방법은 상기 시각 피로도 정보를 별도의 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 뇌파 기반의 시각 피로도 측정방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the visual fatigue measurement method further comprises transmitting the visual fatigue information to a separate apparatus.
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