KR20000006606A - Real-time brain wave analysis system using FFT and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A real-time brain wave analyzing method and a device thereof are provided to display various graphs for brain wave data being measured by a brain wave measuring device for a user to read easily. CONSTITUTION: A method for a real-time analysis of brain wave data includes:a step for storing the received brain wave data in a memory of a computer; a step for high speed Fourier transforming the brain wave data being stored in the memory of the computer; a step for obtaining an average value per time and per frequency band for the high speed Fourier transformed brain wave; and a step for generating a real time graph by using the average value per time and per frequency band. This method can display an analysis of the frequency, the average value per frequency band as well as the brain wave signal of a time area as a frequency/time/brain wave three dimensional graph, an average value/time per frequency band two dimensional graph, and a bar graph per frequency band at the same time.

Description

고속 퓨리에 변환기법을 사용한 실시간 뇌파분석시스템 및 그 방법{Real-time brain wave analysis system using FFT and method thereof}Real-time brain wave analysis system using FFT and method

본 발명은 뇌파분석장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 뇌파측정장치에 의해 측정된 실시간 뇌파 데이터를 실시간으로 분석하여 사용자에게 제공하는 실시간 뇌파분석장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an EEG analysis device and a method thereof, and more particularly, to a real-time EEG analysis device and method for analyzing the real-time EEG data measured by the EEG in real time to provide to the user.

뇌파는 인간의 두피에서 측정되며, 수십 마이크로 볼트의 전위차와 주로 30㎐ 이하의 주파수를 지닌 파장으로서, 인간의 의식상태를 반영하는 물리값이다. 뇌파에는 알파파, 베타파, 쎄타파 및 델타파 등 4가지 종류가 있다. 베타파는 13㎐ 이상의 주파수를 지닌 뇌파로서, 보통 인간의 오감이 기능할 때의 일상활동에 관련되어 있다. 알파파는 8 ~ 13㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 이완된 창조적 상태에 관련되어 있다. 쎄타파는 4 ~ 8㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 학습장애를 지닌 청소년에게서 종종 발견된다. 델타파는 0.5 ~ 4㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 정상 수면 상태에서 전형적이다. 현재까지, 뇌파에 관한 많은 연구가 이루어지고 있으나 뇌파에 담겨있는 정보를 충분히 해석하지는 못하여, 그 판독은 아직 난해한 문제로 남아있다.EEG is measured on the human scalp and is a wavelength with a potential difference of several tens of microvolts and a frequency of less than 30 Hz, a physical value that reflects the state of consciousness of the human being. There are four types of brain waves: alpha waves, beta waves, theta waves, and delta waves. A beta wave is a brain wave with a frequency of 13 kHz or higher and is usually related to daily activities when the five senses of humans function. Alpha waves are brain waves with a frequency of 8 to 13 kHz and are associated with relaxed creative states. Theta waves are brain waves with a frequency of 4 to 8 Hz and are often found in adolescents with learning disabilities. Delta waves are brain waves with a frequency of 0.5-4 kHz and are typical in normal sleep. To date, a great deal of research has been done on EEG, but the information contained in EEG has not been sufficiently interpreted, and the reading remains a difficult problem.

뇌파를 판독하는 방법으로는 시간 영역에서의 판독 방법과 주파수 영역에서의 분석 방법이 있다. 시간 영역에서의 뇌파를 판독하는 것은 많은 경험과 숙련이 요구되는 것이며, 미세한 차이를 구분하기 어렵다. 현재 널리 사용되는 주파수 분석 방법에서는 실시간으로 피험자의 상태를 쉽게 판독할 수 있도록 측정된 신호를 처리하는 것이 필요하다.EEG reading methods include a reading method in the time domain and an analysis method in the frequency domain. Reading brain waves in the time domain requires much experience and skill, and it is difficult to distinguish minute differences. Current widely used frequency analysis methods require processing of the measured signal so that the subject's condition can be easily read in real time.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 뇌파측정장치에 의해 측정된 뇌파데이터에 대하여 사용자가 판독하기 용이한 다양한 그래프들을 표현하는 실시간 뇌파분석방법 및 그 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention was made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a real-time EEG analysis method and apparatus for expressing various graphs that are easy for a user to read with respect to EEG data measured by an EEG measurement device. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 뇌파분석장치의 사용 환경을 개념적으로 도시한 것이다.1 conceptually illustrates a usage environment of a real-time EEG analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 뇌파분석장치에서 사용하는 뇌파데이터를 측정하는 뇌파측정장치의 일실시예에 대한 구성을 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of an EEG measuring apparatus for measuring EEG data used in the EEG analysis apparatus of the present invention.

도 3은 뇌파측정장치에서 사용되는 헤드밴드의 구조를 도시한 것이다.Figure 3 shows the structure of the headband used in the EEG.

도 4는 뇌파측정장치에 의한 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing an encoding process by an EEG apparatus.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 뇌파분석장치의 하드웨어적인 구성을 도시한 블록도이다.5 is a block diagram showing a hardware configuration of a real-time EEG analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 뇌파분석장치의 기능적인 구성을 도시한 블록도이다.Figure 6 is a block diagram showing the functional configuration of a real-time EEG analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 의한 뇌파분석장치의 모니터에 표시된 다중그래프의 일예를 도시한 것이다.Figure 7 shows an example of the multiple graph displayed on the monitor of the EEG analysis apparatus according to the present invention.

도 8은 본 발명에 의한 뇌파분석장치의 모니터에 표시된 다중그래프의 다른 일예를 도시한 것이다.Figure 8 shows another example of the multiple graph displayed on the monitor of the EEG analyzing apparatus according to the present invention.

도 9는 도 6의 다중그래프생성부에 의해 생성된 시간축상의 뇌파신호를 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates EEG signals on a time axis generated by the multigraph generator of FIG. 6.

도 10는 도 6의 다중그래프생성부에 의해 생성된 주파수영역별 막대그래프를 도시한 것이다.FIG. 10 illustrates a bar graph for each frequency domain generated by the multigraph generator of FIG. 6.

도 11은 도 6의 다중그래프생성부에 의해 생성된 주파수,시간 평면에서의 뇌파진폭의 입체그래프를 도시한 것이다.FIG. 11 illustrates a three-dimensional graph of EEG amplitudes in the frequency and time planes generated by the multigraph generator of FIG. 6.

도 12는 도 6의 다중그래프생성부에 의해 생성된 주파수 영역별, 임의시간 동안의 뇌파평균값의 2차원그래프를 도시한 것이다.FIG. 12 illustrates a two-dimensional graph of EEG average values for an arbitrary time for each frequency region generated by the multigraph generator of FIG. 6.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 뇌파데이터의 실시간 분석방법은 수신된 뇌파데이터를 컴퓨터의 메모리에 저장하는 단계; 상기 컴퓨터의 메모리에 저장된 뇌파데이터를 고속퓨리에 변환하는 단계; 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 및 주파수대역별 평균값을 구하는 단계; 및 상기 시간별 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 실시간 그래프를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the real-time analysis method of the EEG data according to the present invention comprises the steps of storing the received EEG data in the memory of the computer; Converting the EEG data stored in the memory of the computer into Fast Fourier; Obtaining an average value for each time and frequency band of the fast Fourier transformed EEG data; And generating a real-time graph by using the average value for each time and frequency band.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 뇌파데이터의 실시간 분석장치는 외부의 뇌파측정장치에 의해 측정되어 부호화된 뇌파데이터를 수신하는 뇌파데이터수신부; 상기 뇌파데이터수신부에 의해 수신된 부호화된 뇌파데이터를 복호화하고, 복호화된 뇌파데이터를 고속퓨리에 변환하는 뇌파데이터변환부; 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 구하는 통계데이터생성부; 상기 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터, 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 실시간 다중그래프를 생성하는 다중그래프생성부; 및 상기 실시간 다중그래프를 디스플레이 화면에 출력하는 다중그래프출력부를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above another object, the real-time analysis device of the EEG data according to the present invention EEG data receiving unit for receiving the EEG data measured and encoded by an external EEG measurement device; An EEG data conversion unit for decoding the encoded EEG data received by the EEG data receiving unit and converting the decoded EEG data into a fast Fourier; Statistical data generation unit for obtaining the average time value and the average value for each frequency band for the Fast Fourier transformed EEG data; A multigraph generator configured to generate a real-time multigraph using the fast Fourier transformed EEG data, an average value of time, and an average value of frequency bands; And a multigraph output unit for outputting the real-time multigraph on a display screen.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 뇌파분석장치의 사용 환경을 개념적으로 도시한 것이다. 도 1에 의하면 피험자가 전극이 부착된 헤드밴드(1)를 착용하거나 피험자의 두피에 컵전극(2)을 부착하거나 헤드밴드(1) 및 컵전극을 모두 사용하게 되면, 이 전극들과 유선으로 연결된 인터페이스부(3)는 두피에 나타나는 수십 마이크로 볼트의 전압을 수 볼트의 전압으로 증폭한 다음 디지털 값으로 변환하고 뇌파분석장치(4)가 직렬포트를 통해 읽을 수 있도록 부호화한다. 뇌파분석장치(4)는 뇌파신호를 고속 푸리에변환하여 각 주파수 대역별로 뇌파의 강도를 구한다.1 conceptually illustrates a usage environment of a real-time EEG analysis apparatus according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, when a subject wears the headband 1 with an electrode attached thereto or attaches the cup electrode 2 to the scalp of the subject, or uses both the headband 1 and the cup electrode, the subjects have a wired line with the electrodes. The connected interface unit 3 amplifies a voltage of several tens of microvolts appearing on the scalp to a voltage of several volts, converts it into a digital value, and encodes the EEG analyzer 4 to read it through the serial port. The EEG analyzing unit 4 obtains the intensity of the EEG for each frequency band by converting the EEG signal into a fast Fourier transform.

도 2에 의하면, 본 발명에 의한 뇌파분석장치에서 사용하는 뇌파데이터를 측정하는 뇌파측정장치의 일실시예는 뇌파감지부(20), 인터페이스부(30) 및 직렬포트접속부(40)를 포함하여 구성된다.According to Figure 2, one embodiment of the EEG measuring device for measuring the EEG data used in the EEG analysis apparatus according to the present invention includes an EEG detecting unit 20, the interface unit 30 and the serial port connection unit 40 It is composed.

뇌파감지부(20)는 다수의 전극들을 사용하여 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 4개의 채널의 뇌파신호들을 감지한다. 본 발명의 일실시예에서 뇌파감지부(20)는 2채널의 헤드밴드와 2채널의 컵전극들을 구비한다. 2채널의 헤드밴드는 전두엽에서의 뇌파를 간편하게 측정하기 위한 것이고, 2채널의 컵전극들은 전두엽 이외의 위치, 즉 두정엽, 측두엽 또는 후두엽 부분 중 측정하고자 하는 부위에서의 뇌파를 선택적으로 측정하기 위한 것이다.The EEG 20 detects EEG signals of four channels at predetermined positions of the subject's scalp using a plurality of electrodes. In an embodiment of the present invention, the EEG 20 includes a head channel of two channels and cup electrodes of two channels. The two-channel headband is for easy measurement of the EEG in the frontal lobe, and the two-channel cup electrodes are for selectively measuring the EEG at a location other than the frontal lobe, that is, the part of the parietal, temporal or occipital lobe to be measured. .

인터페이스부(30)는 뇌파감지부와 유선으로 접속되는데, 잡음방지를 위해 실드선이 사용되는 것이 바람직하다. 인터페이스부(30)는 증폭부(31), 아날로그/디지털변환부(32), 부호화부(33) 및 컴퓨터인터페이스부(34)를 구비한다. 증폭부(31)는 뇌파감지부(20)에서 감지된 미약한 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는데, 먼저 잡음제거를 위해 뇌파신호들을 필터링한 후, 대략 50,000배 증폭한다. 아날로그/디지털변환부(32)는 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각각 1초에 120번 샘플링하여, 디지털값으로 변환한다. 부호화부(33)는 각 채널의 식별자와 각 채널별 1바이트의 디지털값을 순차적으로 실시간 부호화한다. 컴퓨터인터페이스부(34)는 부호화부(33)에 의해 부호화된 디지털신호를 컴퓨터의 직렬포트로 전송한다.The interface unit 30 is connected to the brain wave detection unit in a wired manner, and a shield wire is preferably used to prevent noise. The interface unit 30 includes an amplifier 31, an analog / digital converter 32, an encoder 33, and a computer interface 34. The amplifier 31 amplifies the amplitude of the weak EEG signals detected by the EEG sensor 20, first filter the EEG signals to remove noise, and then amplify approximately 50,000 times. The analog / digital converter 32 samples the amplified multiple channel EEG signals 120 times per second and converts them into digital values. The encoder 33 sequentially encodes the identifier of each channel and the digital value of 1 byte for each channel in real time. The computer interface unit 34 transmits the digital signal encoded by the encoding unit 33 to the serial port of the computer.

직렬포트접속부(40)는 인터페이스부(30)와 유선으로 접속되고, 컴퓨터의 직렬포트에 접속하기 위한 RS232-C 방식의 9핀 커넥터 또는 25핀 커넥터가 사용될 수 있다.The serial port connection unit 40 is connected to the interface unit 30 by wire, and an RS232-C type 9 pin connector or 25 pin connector for connecting to the serial port of a computer may be used.

도 3은 뇌파측정장치에서 사용되는 헤드밴드의 구조를 도시한 것이다. 밴드에 부착된 5개의 금도금 전극은 헤드밴드를 착용함으로써 앞이마(즉, 전두엽 부위)에 밀착된다. 5개의 전극들 중, 중앙 전극은 접지전극, 왼쪽 2개 전극들은 좌뇌 전두엽 부위의 뇌파를 측정하기 위한 전극들, 오른쪽 2개의 전극들은 우뇌 전두엽 부위의 뇌파를 측정하기 위한 전극들로 사용된다. 전극들에 연결된 5개의 도선들은 증폭부(31)로 연결되며 잡음방지를 위하여 모두 실드선이 사용된다. 증폭부(31)는 왼쪽 2전극 사이의 전위차를 증폭하여 하나의 채널의 뇌파신호를 산출하고, 오른쪽 2전극 사이의 전위차를 증폭하여 또 다른 하나의 채널의 뇌파신호를 산출한다.Figure 3 shows the structure of the headband used in the EEG. Five gold-plated electrodes attached to the band adhere to the forehead (ie, the frontal lobe) by wearing a headband. Among the five electrodes, the center electrode is used as the ground electrode, the left two electrodes are the electrodes for measuring the EEG of the frontal lobe of the left brain, and the right two electrodes are used as the electrodes for measuring the EEG of the frontal lobe of the right brain. Five wires connected to the electrodes are connected to the amplifier 31 and shield wires are used to prevent noise. The amplifier 31 amplifies the potential difference between the left two electrodes to calculate an EEG signal of one channel, and amplifies the potential difference between the two right electrodes to calculate an EEG signal of another channel.

도 4는 뇌파측정장치에 의한 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다. 문자 "A" 다음에는 채널1의 1바이트의 데이터가, 문자 "B" 다음에는 채널2의 1바이트의 데이터가, 문자 "C" 다음에는 채널3의 1바이트의 데이터가, 문자 "D" 다음에는 채널4의 1바이트의 데이터가 위치하도록 한다. 여기서, 각 채널별로 식별자를 둔 것은 전송 오류를 최소화하기 위함이다. 수신단에서는 각 채널별 식별자가 확인되지 않은 데이터는 버리게 된다. 이와 같이 부호화된 뇌파신호는 1초에 120번 전송됨으로써, 컴퓨터의 하나의 직렬포트로 여러 개의 뇌파채널을 실시간으로 송신할 수 있다.4 is a diagram for describing an encoding process by an EEG apparatus. After the letter "A", one byte of channel 1 data, after the letter "B", one byte of channel 2 data, after the letter "C", one byte of channel 3 data, and after the letter "D" Causes 1 byte of channel 4 to be located. Here, the identifier for each channel is to minimize the transmission error. The receiver discards data for which the identifier of each channel is not confirmed. The EEG signals encoded as described above are transmitted 120 times per second, and thus, several EEG channels may be transmitted in real time to one serial port of the computer.

본 발명에 의한 뇌파분석장치의 일실시예는 도 5에 도시된 컴퓨터(4)와 같은 범용 컴퓨터에서 실행되는 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드의 형태로 된 컴퓨터 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 키보드(50)와 마우스(51)는 양방향 시스템 버스(60)에 접속된다. 키보드와 마우스는 사용자 입력을 컴퓨터 시스템에 도입하여 그 사용자 입력을 중앙 처리 장치(CPU)(53)에 전송하기 위한 것이다. 다른 적당한 입력 장치들이 마우스(51)와 키보드(50)에 더하여 또는 대치하여 사용될 수 있다. 양방향 시스템 버스(60)에 접속된 I/O(입력/출력) 장치(58)는 직렬/병렬 포트 등과 같은 입출력 구성요소들을 나타낸다.One embodiment of the EEG apparatus according to the present invention may be implemented as computer software in the form of computer readable program code executed on a general purpose computer such as the computer 4 shown in FIG. The keyboard 50 and the mouse 51 are connected to the bidirectional system bus 60. The keyboard and mouse are for introducing user input into a computer system and for transmitting the user input to the central processing unit (CPU) 53. Other suitable input devices may be used in addition to or in place of the mouse 51 and the keyboard 50. I / O (input / output) device 58 connected to the bidirectional system bus 60 represents input / output components such as serial / parallel ports and the like.

컴퓨터(3)는 비디오 메모리(54), 메인 메모리(55) 및 대량 저장장치(52)를 포함하고, 이들 모두는 키보드(50), 마우스(51) 및 CPU(53)와 함께 양방향 시스템 버스(60)에 접속된다. 대량 저장장치(52)는 자기, 광 또는 광자기 저장시스템과 같은 고정 및 제거가능한 매체 또는 어떤 다른 이용가능한 대량 저장 장치 기술을 구비할 수 있다. 버스(60)는 비디오 메모리(54) 또는 메인 메모리(55)에 주소지정을 위해, 예를들면 32 주소선들을 구비할 수 있다. 또한, 시스템 버스(60)는 CPU(53), 메인 메모리(55), 비디오 메모리(54) 및 대량 저장장치(52)와 같은 구성요소들 간의 데이터 전송을 위하여, 예를들면 32비트 데이터 버스를 구비할 수 있다. 선택적으로, 멀티플렉스 데이터/주소선들이 개별적인 데이터선들 및 주소선들 대신 사용될 수 있다.Computer 3 includes video memory 54, main memory 55, and mass storage 52, all of which, together with keyboard 50, mouse 51, and CPU 53, have a bidirectional system bus ( 60). Mass storage 52 may include fixed and removable media such as magnetic, optical or magneto-optical storage systems or any other available mass storage technology. Bus 60 may have, for example, 32 address lines for addressing video memory 54 or main memory 55. The system bus 60 also uses a 32-bit data bus, for example, for data transfer between components such as the CPU 53, main memory 55, video memory 54 and mass storage 52. It can be provided. Alternatively, multiplex data / address lines can be used instead of individual data lines and address lines.

본 발명의 일실시예에서, CPU(53)는 680x0와 같은 Motorola??에 의해 제조된 마이크로프로세서 또는 80x86 또는 Pentium?? 프로세서와 같은 Intel??에 의해 제조된 마이크로프로세서 또는 Sun Microsystems??로부터의 SPARC?? 마이크로프로세서이다. 그러나, 어떠한 다른 적당한 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터도 이용될 수 있다. 메인 메모리(55)는 동적 임의 접근 기억장치(DRAM)로 구성된다. 비디오 메모리(54)는 이중 포트 임의 접근 기억장치이다. 비디오 메모리(54)의 한쪽 포트는 비디오 증폭기(56)에 연결된다. 비디오 증폭기(56)는 컴퓨터의 기술분야에서 잘 알려진 것이고, 어떠한 적당한 장치에 의해 구현될 수 있을 것이다. 이 회로는 비디오 메모리(54)에 저장된 픽셀 데이터를 모니터(57)에 의해 사용되기 적당한 래스터(raster) 신호로 변환한다. 모니터(57)는 그래픽 이미지들을 디스플레이하기에 적당한 형태의 모니터이다.In one embodiment of the invention, the CPU 53 is a microprocessor or 80x86 or Pentium® manufactured by Motorola®, such as 680x0. Microprocessors manufactured by Intel, such as processors, or SPARC from Sun Microsystems. It is a microprocessor. However, any other suitable microprocessor or microcomputer may be used. The main memory 55 is composed of dynamic random access memory (DRAM). Video memory 54 is dual port random access storage. One port of video memory 54 is connected to video amplifier 56. Video amplifier 56 is well known in the art of computers and may be implemented by any suitable device. This circuit converts the pixel data stored in the video memory 54 into a raster signal suitable for use by the monitor 57. Monitor 57 is a type of monitor suitable for displaying graphical images.

도 6에 의하면, 본 발명에 의한 실시간 뇌파분석장치는 뇌파데이터수신부(61), 뇌파데이터변환부(62), 통계데이터생성부(63), 다중그래프생성부(64) 및 다중그래프출력부(65)를 포함하여 구성된다.According to Figure 6, the real-time EEG analysis apparatus according to the present invention EEG data receiving unit 61, EEG data conversion unit 62, statistical data generating unit 63, multi-graph generating unit 64 and multi-graph output unit ( 65).

뇌파데이터수신부(61)는 도 2에 도시된 바와 같은 뇌파측정장치에 의해 측정되어 부호화된 뇌파데이터를 수신한다. 본 발명의 일실시예에서 뇌파데이터수신부는 RS232-C 방식의 직렬입출력장치로 구성됨이 바람직하다. 뇌파데이터수신부(61)에 의해 수신된 뇌파데이터는 컴퓨터의 메인메모리(55)에 일시적으로 저장되어 버퍼링된다. 뇌파데이터변환부(62)는 뇌파데이터수신부(61)에 의해 수신된 부호화된 뇌파데이터를 복호화하고, 복호화된 뇌파데이터를 고속퓨리에 변환한다. 통계데이터생성부(63)는 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 구한다. 다중그래프생성부(64)는 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터, 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 실시간 다중그래프를 생성한다.The EEG data receiver 61 receives EEG data measured and encoded by an EEG measuring apparatus as shown in FIG. 2. In one embodiment of the present invention, the EEG data receiver is preferably configured as a serial input and output device of the RS232-C method. The EEG data received by the EEG data receiver 61 is temporarily stored in the main memory 55 of the computer and buffered. The EEG data converter 62 decodes the encoded EEG data received by the EEG data receiver 61 and converts the decoded EEG data into a fast Fourier transform. The statistical data generation unit 63 calculates an average value for each time and an average value for each frequency band of the EEG data obtained from the fast Fourier transform. The multigraph generator 64 generates a real-time multigraph using the fast Fourier transformed EEG data, an average value for each time, and an average value for each frequency band.

다중그래프생성부(64)에서 생성하는 다중그래프는 도 7 및 도 8에 예시된다. 도 7의 참조번호 5의 그래프는 시간축상의 뇌파신호를 도시한 것으로서, 도 9에 별도로 표시된다. 즉, 도 9의 그래프는 뇌파데이터변환부(62)에 의해 복호화된 뇌파데이터를 이용하여 시간의 변화에 따른 뇌파의 진폭을 각 줄별로 x축은 시간을 표시하고 y축은 뇌파의 진폭을 표시한다.The multigraphs generated by the multigraph generator 64 are illustrated in FIGS. 7 and 8. A graph of reference numeral 5 of FIG. 7 shows an EEG signal on a time axis, and is separately shown in FIG. 9. That is, the graph of FIG. 9 uses the brain wave data decoded by the brain wave data converter 62 to show the amplitude of the brain wave according to the change of time for each line, and the y axis shows the amplitude of the brain wave.

도 7의 참조번호 6의 그래프는 주파수영역별 막대그래프를 도시한 것으로서, 도 10에 별도로 표시된다. 도 10의 그래프에 의하면, 통계데이터생성부(63)에 의해 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 델타파, 세타파, 알파파, 베타로우(β low)파, 베타하이(β high)파의 각 주파수 영역에서의 뇌파진폭값, 누적 평균값 또는 샘플링 단위의 평균값을 막대그래프의 높이로 표시한다. 매 측정시간마다 그때의 순시값을 표시하기도 하고, 사용자가 지정한 일정시간 동안의 평균값을 구하여 표시하기도 한다.7 is a bar graph for each frequency domain and is separately displayed in FIG. 10. According to the graph of FIG. 10, delta waves, theta waves, alpha waves, beta low waves, beta low waves, and beta waves using the hourly average values and the average values of the frequency bands of the EEG data transformed by the statistical data generator 63 using the fast Fourier transform. EEG amplitude, cumulative average value or average value of sampling unit in each frequency domain of high (β high) wave is indicated by the height of bar graph. The instantaneous value at that time may be displayed for each measurement time, or the average value for a predetermined time period designated by the user may be obtained.

도 7의 참조번호 7의 그래프는 주파수,시간 평면에서의 뇌파진폭의 입체그래프로서, 도 11에 별도로 표시된다. 이 그래프에서 x축은 시간, y축은 주파수, z축은 뇌파의 진폭이다. 도 11의 그래프는 통계데이터생성부(63)에 의해 고속퓨리에 변환된 실시간 뇌파데이터에 의해 업데이트되며, 이때의 업데이트 속도 및 샘플링 개수는 사용자에 의해 임의적으로 조정될 수 있도록 한다.7 is a stereoscopic graph of EEG amplitudes in the frequency and time planes, which are separately shown in FIG. In this graph, the x-axis is time, the y-axis is frequency, and the z-axis is amplitude of brain waves. The graph of FIG. 11 is updated by real-time EEG data converted by Fast Fourier by the statistical data generating unit 63, and the update rate and the number of sampling at this time can be arbitrarily adjusted by the user.

도 8의 참조번호 8의 그래프는 주파수 영역별, 임의시간 동안의 뇌파평균값의 2차원그래프로서 도 12에 의해 별도로 표시된다. 즉, 도 12의 그래프는 각 주파수 영역별 뇌파진폭을 사용자가 지정한 시간동안 평균한 값의 시간적 변화를 2차원그래프로 도시한 것으로서, x축은 시간, y축은 뇌파의 진폭을 나타내며, 꺽은선 그래프가 해당 대역의 진폭 변화를 나타낸다. 이 그래프는 각 주파수 대역별 평균값이 실시간으로 표시되어 시간에 따른 특정 주파수의 뇌파 변화를 추적하는데 용이하다. 이 그래프에 표시되는 주파수는 사용자의 선택에 의해 그 수와 종류가 결정된다.The graph of reference numeral 8 of FIG. 8 is separately indicated by FIG. 12 as a two-dimensional graph of the EEG average value for an arbitrary time for each frequency domain. That is, the graph of FIG. 12 shows the temporal change of the average value of the EEG amplitudes in each frequency domain for a user-specified time, with the x axis representing time and the y axis representing the amplitude of the EEG. The amplitude change of the band is shown. This graph displays the average value of each frequency band in real time, making it easy to track changes in EEG of a specific frequency over time. The number and type of frequencies displayed on this graph are determined by the user's choice.

다중그래프생성부(64)는 다음과 같은 특징으로 갖는다.The multigraph generator 64 has the following features.

1. 각 그래프의 표시 단위가 별도의 윈도우 단위로 되어, 사용자가 선택적으로 열거나 닫을 수 있다.1. The display unit of each graph is a separate window unit, and the user can selectively open or close it.

2. 최대 4채널의 모드를 지원하여, 각 채널별 뇌파 측정값을 실시간으로 비교 분석할 수 있다.2. Up to 4 channels are supported, so you can compare and analyze EEG measurement values of each channel in real time.

3. 각종 스케일 기능이 지원되어 그래프를 사용자가 보기 쉬운 형태로 조작하여 볼 수 있다.3. Various scale functions are supported so that users can operate the graph in a form that is easy to see.

4. 화면 출력 내용을 문서화일(.txt), 그림화일(.BMP), 16진수화일(.HEX) 등의 범용성있는 장치독립적인 형식으로 출력되거나 저장하여 일반 에디터나 그래픽 툴에 의해 재생하여 볼 수 있다.4. The screen output can be displayed or saved in general device-independent format such as document file (.txt), picture file (.BMP), hexadecimal file (.HEX), etc. Can be.

5. 데이터를 저장, 재생하므로 반복적인 그래프 출력이 가능하다.5. It saves and plays back data, so iterative graph output is possible.

본 발명에 의한 개인용 컴퓨터의 진단 시스템을 구성하는 뇌파데이터변환부(62), 통계데이터생성부(63) 및 다중그래프생성부(64)의 일실시예는 각각 컴퓨터 시스템에서 실행할 수 있는 프로그램으로 작성가능하다. 그리고 컴퓨터 시스템에서 사용되는 매체로부터 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다. 상기 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디-롬, 디.브이.디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.An embodiment of the EEG data conversion unit 62, the statistical data generation unit 63, and the multigraph generation unit 64 constituting the diagnostic system of the personal computer according to the present invention are each written as a program that can be executed in a computer system. It is possible. And it can be implemented in a general-purpose digital computer system for operating a program from a medium used in the computer system. The medium may be a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (e.g., CD-ROM, D.V.D, etc.) and a carrier wave (e.g. Storage medium).

그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

본 발명에 의하면, 시간 영역의 뇌파신호 외에 주파수 분석과 주파수대역별 평균값을 구하여 주파수/시간/뇌파 3차원그래프, 주파수대역별 평균값/시간 2차원그래프, 주파수대역별 막대그래프 등으로 동시에 표시하여줌으로써 뇌파의 특성을 실시간으로 파악하기 용이하다.According to the present invention, in addition to the EEG signal in the time domain, the frequency analysis and the average value for each frequency band are obtained and simultaneously displayed in frequency / time / EEG 3-dimensional graph, average value / time 2-dimensional graph for each frequency band, bar graph for each frequency band, etc. It is easy to grasp in real time.

Claims (6)

수신된 뇌파데이터를 컴퓨터의 메모리에 저장하는 단계;Storing the received brain wave data in a memory of a computer; 상기 컴퓨터의 메모리에 저장된 뇌파데이터를 고속퓨리에 변환하는 단계;Converting the EEG data stored in the memory of the computer into Fast Fourier; 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 및 주파수대역별 평균값을 구하는 단계; 및Obtaining an average value for each time and frequency band of the fast Fourier transformed EEG data; And 상기 시간별 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 실시간 그래프를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석방법.And real-time graph generation using the average value for each time and frequency band. 외부의 뇌파측정장치에 의해 측정되어 부호화된 뇌파데이터를 수신하는 뇌파데이터수신부;EEG data receiving unit for receiving the EEG data measured and encoded by an external EEG measuring device; 상기 뇌파데이터수신부에 의해 수신된 부호화된 뇌파데이터를 복호화하고, 복호화된 뇌파데이터를 고속퓨리에 변환하는 뇌파데이터변환부;An EEG data conversion unit for decoding the encoded EEG data received by the EEG data receiving unit and converting the decoded EEG data into a fast Fourier; 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터에 대하여 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 구하는 통계데이터생성부;Statistical data generation unit for obtaining the average time value and the average value for each frequency band for the Fast Fourier transformed EEG data; 상기 고속퓨리에 변환된 뇌파데이터, 시간별 평균값 및 주파수대역별 평균값을 이용하여 실시간 다중그래프를 생성하는 다중그래프생성부; 및A multigraph generator configured to generate a real-time multigraph using the fast Fourier transformed EEG data, an average value of time, and an average value of frequency bands; And 상기 실시간 다중그래프를 디스플레이 화면에 출력하는 다중그래프출력부를 포함함을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석시스템.And a multigraph output unit for outputting the realtime multigraph on a display screen. 제2항에서, 상기 다중그래프는The method of claim 2, wherein the multigraph 주파수/시간 평면상에 뇌파의 진폭을 높이와 색깔로 구분하여 입체적으로 표현한 주파수/시간/뇌파 3차원그래프를 포함함을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석시스템.Real-time analysis system of EEG data, characterized in that it comprises a three-dimensional frequency / time / EEG wave in three-dimensional representation by dividing the amplitude of the EEG by height and color on the frequency / time plane. 제2항에서, 상기 다중그래프는The method of claim 2, wherein the multigraph 각 주파수대역별 뇌파진폭에 대하여 사용자가 지정한 시간동안의 평균값을 구하고, 상기 평균값의 시간적 변화를 도시하는 주파수대역별평균/시간 2차원그래프를 포함함을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석시스템.A real-time analysis system of the EEG data, characterized by obtaining an average value for a user-specified time for the EEG amplitudes for each frequency band, and a mean / time two-dimensional graph for each frequency band showing a temporal change of the average value. 제2항에서, 상기 다중그래프는The method of claim 2, wherein the multigraph 각 주파수대역별 뇌파진폭을 막대형으로 도시하는 막대그래프를 포함함을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석시스템.Real-time analysis system of the EEG data, characterized in that it comprises a bar graph showing the EEG amplitude of each frequency band in a bar shape. 제2항에서, 상기 뇌파데이터수신부는The method of claim 2, wherein the EEG data receiving unit RS232-C 방식의 직렬입출력장치임을 특징으로 하는 뇌파데이터의 실시간 분석시스템.Real-time analysis system of EEG data, characterized in that the serial input and output device of the RS232-C method.
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