KR20200063337A - Apparatus and method for learning user's operation intention using artificial neural network - Google Patents

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Abstract

A method for learning a user′s intention to use an artificial neural network includes the steps of: receiving information on a signal measuring a user′s motion from a motion sensor unit; outputting a user′s motion intention corresponding to information on a signal measuring the user′s movement using a pre-trained artificial neural network; receiving information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit; and modifying, when the user′s operating intention corresponding to the information on the EEG signal does not match the output user′s operating intention, the label of the output intention of the user to the motion intention of the user corresponding to the information on the EEG signal and inputting it into the pre-trained artificial neural network.

Description

인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법 및 장치{Apparatus and method for learning user's operation intention using artificial neural network}Apparatus and method for learning user's operation intention using artificial neural network}

본 발명은 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for learning a user's intention to operate using an artificial neural network.

인공지능 사물(예를 들어, 자율주행 자동차) 시장이 성장함에 따라, 기존에 운전할 수 없었던 장애인이나 노인들도 자동차를 이용할 수 있을 것으로 전망된다. 그러나, 이러한 장애인의 경우, 신체가 자유롭지 않아 자동차 내부기능을 조작하고 싶어도 마음대로 조작할 수 없다는 어려움이 있다. 장애인이나 노인의 경우 신체적 부자연스러움으로 인해 따라 움직임에 따른 노이즈가 클 것으로 예상된다.As the market for artificial intelligence (e.g., self-driving cars) grows, it is expected that the disabled and the elderly who could not drive will be able to use the cars. However, in the case of such a handicapped person, the body is not free, and there is a difficulty in that it is not possible to operate the vehicle internal functions freely. In the case of the disabled or the elderly, noise due to movement is expected to be large due to physical unnaturalness.

이런 노이즈로 인해 종래의 학습된 모델의 성능이 떨어질 것으로 예상된다. 본 발명에서는 신체가 자유롭지 않은 사용자가 디바이스(예를 들어, 자동차) 내부기능을 마음대로 조작하여 사용하는데 어려움이 없도록 하기 위해 학습된 모델의 성능을 지속적으로 시스템을 학습시켜주는 장치를 제안하고자 한다.It is expected that the performance of the conventional trained model will deteriorate due to such noise. In the present invention, an apparatus for continuously learning the performance of a trained model is proposed to prevent a user who is not free of body from having difficulty in manipulating and using a device (for example, a vehicle) internal functions at will.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved in the present invention is to provide a method for learning a user's motion intention using an artificial neural network.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치를 제공하는 데 있다.Another technical object to be achieved in the present invention is to provide a device for learning a user's motion intention using an artificial neural network.

본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another technical object to be achieved in the present invention is to provide a computer-readable recording medium that records a program for executing a method for learning a user's operating intention using an artificial neural network.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법은 움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보를 수신하는 단계; 기 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력하는 단계; 뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하지 않는 경우, 상기 출력된 사용자의 동작 의도에 대한 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, a method of learning a user's motion intention using an artificial neural network includes receiving information on a signal measuring a user's motion from a motion sensor unit; Outputting a user's operating intention corresponding to information on a signal measuring the user's movement using a pre-trained artificial neural network; Receiving information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit; And if the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal does not match the user's intention to output, the label for the user's intention to operate corresponds to the information on the EEG signal. It may include the step of inputting the pre-trained artificial neural network by modifying it with an intention to operate.

상기 방법은, 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include learning to recognize the label of the output intention of the user as the user's intention corresponding to information on the EEG signal.

상기 방법은, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도, 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 출력된 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 미리 정의된 맵핑 관계는 다음 표에서의 각 행 별로 대응되는 관계를 포함할 수 있다.In the method, the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal and the information on the EEG signal indicates whether the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal corresponds to the output intention of the user. The method may further include determining based on a predefined mapping relationship between a user's motion intention corresponding to information on a signal measuring the user's motion and the output user's motion intention. The predefined mapping relationship may include a relationship corresponding to each row in the following table.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 주파수는 서로 간에 배수 관계가 아닌 특징으로 한다. 상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당할 수 있다.Here, the first, second, and third frequencies are characterized not in multiple relations with each other. The measured EEG signal may correspond to a signal caused by a flashing stimulus.

상기 사용자의 동작 의도를 출력하는 단계는 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 수행되고, 상기 미리 정의한 특징 값은 근전도 신호의 평균 신호 세기를 포함할 수 있다. 상기 인공신경망은 심층신경망(Deep Neural Networks, DNN)을 포함할 수 있다. 상기 움직임 센서부 및 상기 뇌파 센서부는 상기 사용자가 휴대착용 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.The step of outputting the user's motion intention is performed when the signal measured for the user's movement is determined to be greater than or equal to a predefined feature value, and the predefined feature value may include an average signal strength of the EMG signal. . The artificial neural network may include deep neural networks (DNN). The motion sensor unit and the EEG sensor unit may be characterized in that the user is portable.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치는 움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보를 수신하는 통신부; 및 기 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력하는 프로세서를 포함하되, 상기 통신부는 뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신하고, 상기 프로세서는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하지 않는 경우, 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력한다.In order to achieve the above other technical problems, an apparatus for learning a user's motion intention using an artificial neural network includes a communication unit that receives information on a signal measuring a user's movement from a motion sensor unit; And a processor that outputs a user's intention to operate corresponding to information on a signal measuring the movement of the user using a pre-trained artificial neural network, wherein the communication unit measures the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit. When the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal does not match the output user's operating intention, the processor receives the label of the output user's operating intention in the EEG signal. It is modified to the user's intention to operate corresponding to the information on and input to the previously learned artificial neural network.

상기 프로세서는 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습할 수 있다.The processor may learn to recognize the label of the output intention of the user as the user's intention corresponding to the information on the EEG signal.

상기 프로세서는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단할 수 있다.The processor determines whether the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal coincides with the output user's operating intention, the information on the EEG signal, and the user's operating intention on the EEG signal. The user's motion may be determined based on a predefined mapping relationship between the user's intentions to operate corresponding to information on the measured signal.

상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력한다. 상기 미리 정의한 특징 값은 근전도 신호의 평균 신호 세기를 포함한다. 상기 인공신경망은 심층신경망(Deep Neural Networks, DNN)을 포함한다.The measured EEG signal may correspond to a signal caused by a flashing stimulus. The processor outputs a user's intention to operate corresponding to the signal measured for the user's movement when the signal measured for the user's movement is determined to be greater than or equal to a predefined feature value. The predefined feature value includes the average signal strength of the EMG signal. The artificial neural network includes Deep Neural Networks (DNN).

상기 움직임 센서부 및 상기 뇌파 센서부는 상기 사용자가 휴대착용 가능한 것을 특징으로 한다. 뇌파 센서부는 Electroencephalography (EEG) 센서를 포함한다. 상기 움직임 센서부는 근전도 센서부 또는 가속도 센서부를 포함한다. 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호는 상기 사용자의 근전도 신호 또는 가속도 신호를 포함한다.The motion sensor unit and the EEG sensor unit are characterized in that the user can wear the portable. The EEG sensor part includes an Electroencephalography (EEG) sensor. The motion sensor unit includes an EMG sensor unit or an acceleration sensor unit. The signal measured for the user's movement includes the user's EMG signal or acceleration signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법은 사용자의 동작 의도 인식을 머신러닝 알고리즘을 모델을 사용하여 디바이스를 조작할 때 발생하는 오류를 줄일 수 있다.A method of learning a user's motion intention according to an embodiment of the present invention can reduce an error occurring when a device is operated using a machine learning algorithm model for recognizing a user's motion intention.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 뇌파 센서 시스템의 일 예로서 10-20 EEG 시스템를 나타낸 도면이다.
도 2는 인공신경망의 계층 구조(layer structure)를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 학습 장치의 블록도를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 간략히 설명한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)를 포함하는 시스템을 예시한 도면이다.
도 6은 사용자(500)가 15Hz의 자극 영상을 시청하는 경우에 EEG 센서(520)에서 검출되는 뇌파에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 구체적으로 예시한 흐름도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention and describe the technical spirit of the present invention together with the detailed description.
1 is a view showing a 10-20 EEG system as an example of an EEG sensor system.
2 is a diagram illustrating a layer structure of an artificial neural network.
3 is a diagram illustrating a block diagram of a learning device for learning a user's intention to operate using an artificial neural network according to the present invention.
4 is a flowchart briefly illustrating a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a system including an apparatus 300 for learning a user's intention to operate using an artificial neural network according to the present invention.
6 shows a graph of the EEG detected by the EEG sensor 520 when the user 500 watches a 15 Hz stimulus image.
7 is a flowchart specifically illustrating a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to describe exemplary embodiments of the present invention, and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, one skilled in the art knows that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.In some cases, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, well-known structures and devices may be omitted, or block diagrams centered on the core functions of each structure and device may be illustrated. In addition, the same components throughout the specification will be described using the same reference numerals.

본 발명은 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법과 이를 위한 학습 장치를 제안하고자 한다. 학습 장치는 사용자가 착용하고 있는 뇌파 센서부 및 움직임 센서부(예를 들어, 근전도 센서부 혹은 가속도 센서부 등이 있고, 이하에서는 설명의 편의를 위해 근전도 센서부로 예시하여 설명한다)로부터의 각각 뇌파 신호 및 근전도 신호를 수신하여 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 뇌파 센서부 및 움직임 센서부에 대해 간략히 설명한다.The present invention is to propose a method for learning a user's motion intention using an artificial neural network and a learning device therefor. The learning device is an EEG from the EEG sensor unit and the motion sensor unit (for example, an EMG sensor unit or an acceleration sensor unit, etc., which are exemplarily described as EMG sensor units for convenience of explanation). By receiving signals and EMG signals, the user's operating intention is learned using an artificial neural network. Before explaining the present invention, the EEG sensor unit and the motion sensor unit will be briefly described.

뇌파 센서부(일 예로서 electroencephalography (EEG) 센서)는 신경계에서 뇌신경 사이에 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름을 측정한다. 뇌의 전기적 활동에 대한 신경생리학적 측정 방법에는 두피에 부착한 전극을 통해 기록하는 방법이 있다. The EEG sensor unit (eg, an electroencephalography (EEG) sensor) measures the flow of electricity generated when a signal is transmitted from the nervous system to the brain nerve. A neurophysiological measurement method for electrical activity of the brain is a method of recording through an electrode attached to the scalp.

도 1은 뇌파 센서 시스템의 일 예로서 10-20 EEG 시스템를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a 10-20 EEG system as an example of an EEG sensor system.

EEG를 측정하기 위해서는 두피 위의 전극 위치가 필요한데, 그 측정 방법을 위한 시스템으로 10-20 EEG 시스템을 사용할 수 있다. 10-20 EEG 시스템은 도 1에 도시한 것과 같고 이름은 기술적(descriptive)으로 붙여진 것이다. "10-20"의 10과 20은 NASION(anterior)과 INION(posterior) 사이의 거리의 10%와 20%를 참고한 것이다. In order to measure EEG, the electrode position on the scalp is required. As a system for the measurement method, a 10-20 EEG system can be used. The 10-20 EEG system is the same as that shown in FIG. 1 and is named descriptive. 10 and 20 of "10-20" refer to 10% and 20% of the distance between NASION (anterior) and INION (posterior).

도 1에서 표시한 채널 명칭에서 홀수는 항상 머리의 왼쪽 편의 전극위치를 말하며, 짝수는 머리의 오른쪽 편의 전극 위치를 말한다. "z"라는 글자는 NASION(Nz)와 INION(Iz)간의 중심 혹인 중앙선 사이의 어떤 점을 표시할 때 사용된다. F, C, P, O, T는 뇌 영역을 뜻하는 머리글자로서, F는 전두엽(Frontal), C는 중추신경(Central), P는 측두엽(Parietal), O는 후두엽(Occipital), T는 두정엽(Temporal)을 나타낸다.In the channel name shown in FIG. 1, the odd number always refers to the electrode position on the left side of the head, and the even number refers to the electrode position on the right side of the head. The letter "z" is used to indicate a point between the center or the centerline between NASION (Nz) and INION (Iz). F, C, P, O, and T are initials for the brain region, F is the frontal lobe, C is the central nerve, P is the temporal lobe, O is the occipital lobe, and T is the Temporal lobe.

도 1에서 NASION은 이마 아래, 코 위에 있는 작은 notch를 말하고, INION은 목 위, 후두부(occiput) 기저의 작은 bump 혹은 융기를 말한다. 이 두 점의 거리는 줄자 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 센티미터로 측정하는 것이 정확하고 전형적인 측정치는 36 센치미터이다. In FIG. 1, NASION refers to a small notch under the forehead and above the nose, and INION refers to a small bump or bump on the base of the neck and occiput. The distance between these two points can be measured using a tape measure, etc. It is accurate to measure in centimeters, and a typical measurement is 36 cm.

NASION에서 이 거리의 10% 위가 FP1과 FP2라고 불리는 두 개의 prefrontal lobe site 간의 중간점이다. 또한, NASION과 INION 간 거리의 20%를 더 간 곳이 Fz이다. Fz에서 NASION과 INION이 20%를 더 움직이면 NASION과 INION의 중간 지점인 Cz이다. In NASION, 10% above this distance is the midpoint between two prefrontal lobe sites called FP1 and FP2. In addition, Fz is the place that went 20% more between NASION and INION. If NASION and INION move 20% more in Fz, it is Cz, the middle point between NASION and INION.

일 예로서, 뇌파는 진동하는 주파수의 범위에 따라 인위적으로 델타 (δ)파(0.2 ~ 3.99 Hz), 쎄타(θ)파(4 ~ 7.99 Hz), 알파(α) 파(8 ~ 12.99 Hz), 베타 β파(13 ~ 29.99 Hz), 감마 g파(30~50 Hz)로 구분한다. 델타파는 주로 정상인의 깊은 수면 시나 신생아의 경우 두드러지게 나타난다. 쎄타파는 정서 안정 또는 수면으로 이어지는 과정에서 주로 나타나는 파이며 기억력, 창의력, 집중도 등의 다양한 상태와 관련되어 있다. 알파파는 긴장이완과 같은 편안한 상태에서 주로 나타나며, 안정되고 편안한 상태일수록 진폭이 증가한다. 베타파는 주로 전두부에서 많이 나타나며, 깨어 있을 때, 말할 때와 같이 모든 의식적인 활동을 할 때 나타난다. 특히 불안한 상태나 긴장시, 복잡한 계산처리 시에 우세하게 나타난다. 감마파는 베타파보다 더 빠르게 진동하는 형태로 정서적으로 더욱 초조한 상태이거나, 추리, 판단 등의 고도의 인지정보처리와 관련된다. As an example, the brain waves are artificially delta (δ) waves (0.2 to 3.99 Hz), theta (θ) waves (4 to 7.99 Hz), and alpha (α) waves (8 to 12.99 Hz) depending on the range of oscillating frequencies. , Beta β wave (13 ~ 29.99 Hz), gamma g wave (30 ~ 50 Hz). Delta waves are predominant in deep sleep of normal people or in newborns. Theta waves are waves that appear mainly in the process of emotional stability or sleep, and are related to various states such as memory, creativity, and concentration. Alpha waves appear mainly in a relaxed state, such as tension relaxation, and the amplitude increases as they become stable and comfortable. Beta waves are common in the frontal tofu, and appear in all conscious activities, such as when awake and speaking. In particular, it appears predominantly in anxiety, tension, and complicated calculations. Gamma waves vibrate faster than beta waves, and are more emotionally irritated, or are associated with advanced cognitive information processing such as reasoning and judgment.

도 1에서는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 뇌파 센서가 측정하는 뇌파 측정 채널을 예시하고 있다. 뇌파 채널로서 Fp1, A1, A2, Cz 총 4개가 사용될 수 있고, 뇌파 센서 중 EEG1은 Fp1 채널에서 졸음과 집중도를 측정하며, EEG 2는 Cz 채널 (EEG2) 에서 졸음을 측정한다. A1 채널은 REF (Reference)로 사용되며 A2 채널은 GND(Ground)로 사용된다.1 illustrates an EEG measurement channel measured by the EEG sensor of the wearable device according to the present invention. Four Ep1, A1, A2, and Cz can be used as EEG channels, EEG1 among the EEG sensors measures sleepiness and concentration in the Fp1 channel, and EEG 2 measures sleepiness in the Cz channel (EEG2). A1 channel is used as REF (Reference) and A2 channel is used as GND (Ground).

다음은 뇌파 신호의 특징 값들이 될 수 있는 예시이다.The following are examples that can be characteristic values of EEG signals.

1. Mean: 뇌파 신호의 평균 신호 세기를 나타낸다.1. Mean: Indicates the average signal strength of the EEG signal.

2. Standard deviation: 뇌파 신호 세기의 표준 편차를 나타낸다.2. Standard deviation: It shows the standard deviation of EEG signal strength.

3. Zero Crossing: 뇌파 신호를 2차 미분하였을 때 zero crossing의 개수를 나타낸다.3. Zero Crossing: It shows the number of zero crossings when the EEG signal is secondly differentiated.

4. Kurtosis: 신호의 4차 모멘텀을 표준 편차의 제곱으로 정규화한 값으로, 신호 세기의 확률 분포의 peakedness를 판별하는 수치를 나타낸다.4. Kurtosis: This is a value obtained by normalizing the fourth-order momentum of the signal to the square of the standard deviation, and represents a value for determining the peakedness of the probability distribution of signal strength.

5. Crest factor: 신호의 peak값의 비율. Kurtosis와 유사하며 신호의 Impluseness를 기술하는 특징값이다. 5. Crest factor: The ratio of the peak value of the signal. It is similar to Kurtosis and is a characteristic value that describes the signal's Impluseness.

6. Power Spectrum Density: 뇌파 신호의 푸리에 변환을 통해 생성된 power spectrum density를 나타낸다.6. Power Spectrum Density: Shows the power spectrum density generated through Fourier transform of EEG signal.

7. Correlation: 뇌파 신호의 자기상관(auto-correlation)을 나타낸다.7. Correlation: It represents auto-correlation of EEG signal.

8. Threshold Crossing: 1개의 Epoch에서 특정 임계(Threshold)를 넘는 필터링된 Raw Data의 개수를 나타낸다.8. Threshold Crossing: Shows the number of filtered raw data exceeding a certain threshold in one epoch.

9. Skewness: 뇌파 신호의 3차 모멘텀으로서, 신호 세기의 분포가 bias된 정도를 나타낸다.9. Skewness: As the third momentum of the EEG signal, it indicates the degree to which the distribution of signal strength is biased.

10. Entropy: 신호의 predictability를 측정한 것을 나타낸다.10. Entropy: indicates the predictability of the signal.

11. Band Energy: 스트레스와 관련된 주파수 영역의 에너지를 나타낸다.11. Band Energy: Represents the energy in the frequency domain related to stress.

12. Spectral Flux: 신호의 시주파수 분석 시 파워 스펙트럼(power spectrum)의 시간에 따른 변화율을 의미(PSD(t)/PSD(t-1))12. Spectral Flux: means the rate of change of the power spectrum over time when analyzing the frequency of a signal (PSD(t)/PSD(t-1))

다음으로 근전도 센서부에 대해 설명한다.Next, the EMG sensor unit will be described.

근전도 센서부는 웨어러블 디바이스로서 사용자의 손목 혹은 팔 등에 착용 가능한 가능한 형태 일 수 있다. 근전도 센서부는 각각 사용자의 생체 신호를 센싱하여 근전도 신호에 대한 데이터를 추출 혹은 획득할 수 있다. 근전도 센서부는 EMG(electromyography) 센서 등이 있을 수 있다. 이때, 바람직하게는 EMG의 경우 최소 초당 400Hz의 샘플링으로 값을 받아와 진행하도록 할 수 있다. 근전도 센서부는 산출한 혹은 추출한 근전도 신호에 대한 데이터 혹은 정보를 본 발명의 학습 장치로 전달할 수 있다. 이때, 근전도 센서부는 추출한 근전도 신호에 대한 데이터를 디지털 신호의 데이터로 변환하여 본 발명의 학습 장치로 전달할 수 있다.The EMG sensor unit may be a wearable device and may be worn on a user's wrist or arm. The EMG sensor unit may sense the user's biosignal and extract or obtain data on the EMG signal. The EMG sensor unit may include an electromyography (EMG) sensor. At this time, preferably, in the case of EMG, it is possible to receive and proceed with sampling at a minimum of 400 Hz per second. The EMG sensor unit may transmit the calculated or extracted EMG signal data or information to the learning apparatus of the present invention. At this time, the EMG sensor unit may convert the extracted EMG signal data into digital signal data and transmit the converted EMG signal to the learning device of the present invention.

EMGEMG 신호에서의 추출 값 혹은 The extraction value from the signal or 특징 값Feature value

1. Mean: 근전도 신호의 평균 신호 세기를 나타낸다.1. Mean: Indicates the average signal strength of the EMG signal.

2. Standard deviation: 근전도 신호 세기의 표준 편차를 나타낸다.2. Standard deviation: The standard deviation of the EMG signal strength.

3. Zero Crossing: 근전도 신호를 2차 미분하였을 때 zero crossing의 개수를 나타낸다.3. Zero Crossing: This is the number of zero crossings when the EMG signal is secondly differentiated.

4. Kurtosis: 신호의 4차 모멘텀을 표준 편차의 제곱으로 정규화한 값으로, 신호 세기의 확률 분포의 peakedness를 판별하는 수치를 나타낸다.4. Kurtosis: This is the value obtained by normalizing the fourth order momentum of the signal to the square of the standard deviation.

5. Crest factor: 신호의 peak값의 비율. Kurtosis와 유사하며 신호의 Impluseness를 기술하는 특징값이다. 5. Crest factor: The ratio of the peak value of the signal. It is similar to Kurtosis and is a characteristic value that describes the signal's Impluseness.

6. Power Spectrum Density: 근전도 신호의 푸리에 변환을 통해 생성된 power spectrum density를 나타낸다.6. Power Spectrum Density: Shows the power spectrum density generated through the Fourier transform of the EMG signal.

7. Correlation: 근전도 신호의 자기상관(auto-correlation)을 나타낸다.7. Correlation: It represents the auto-correlation of the EMG signal.

8. Threshold Crossing: 1개의 Epoch에서 특정 임계(Threshold)를 넘는 필터링된 Raw Data의 개수를 나타낸다.8. Threshold Crossing: Shows the number of filtered raw data exceeding a certain threshold in one epoch.

9. Skewness: 근전도 신호의 3차 모멘텀으로서, 신호 세기의 분포가 bias된 정도를 나타낸다.9. Skewness: As the third momentum of the EMG signal, it indicates the degree to which the distribution of signal strength is biased.

10. Entropy: 신호의 predictability를 측정한 것을 나타낸다.10. Entropy: indicates the predictability of the signal.

11. Band Energy: 집중력과 관련된 주파수 영역의 에너지를 나타낸다.11. Band Energy: It represents the energy in the frequency domain related to concentration.

12. Spectral Flux: 신호의 시주파수 분석 시 power spectrum의 시간에 따른 변화율을 의미(PSD(t)/PSD(t-1))12. Spectral Flux: means the rate of change of the power spectrum over time when analyzing the signal's frequency (PSD(t)/PSD(t-1))

이하, 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법에 대해 전제 사항에 해당하는 딥러닝(Deep Learning), 인공신경망, 심층신경망 등에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, a method of learning a user's intention to operate using the artificial neural network according to the present invention will be briefly described in terms of deep learning, artificial neural network, and deep neural network.

딥러닝이란 인간의 신경망(Neural Network) 이론을 이용한 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)의 일종으로, 계층 구조(Layer Structure)로 구성하면서 입력층(Input layer)과 출력층(Output layer) 사이에 하나 이상의 숨겨진 층(Hidden layer)(이하, 중간층이라 지칭함)을 갖고 있는 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)을 지칭하는 기계학습(Machine Learning) 모델 또는 알고리즘의 집합입니다. 간단히 말하면, 딥러닝(Deep Learning)은 심층 계층을 가진 인공신경망이라 할 수 있다.Deep learning is a type of artificial neural network (ANN) using the theory of the human neural network (Neural Network).It is composed of a layer structure, and it is one between the input layer and the output layer. It is a set of machine learning models or algorithms that refer to Deep Neural Networks (DNNs) that have the above hidden layer (hereinafter referred to as the middle layer). In short, deep learning is an artificial neural network with deep layers.

사람의 뇌는 250억 개의 신경세포로 구성되어 있다고 추정됩니다. 뇌는 신경세포로 이루어지며, 각각의 신경세포(뉴런, Neuron)는 신경망을 구성하는 신경세포 1개를 지칭한다. 신경세포는 1개의 세포체(cell body)와 세포체의 돌기인 1개의 축삭(Axon or nurite) 및 보통 여러 개의 수상돌기(dendrite or protoplasmic process)를 포함하고 있다. 이러한 신경세포들 간의 정보 교환은 시냅스라고 부르는 신경세포 간의 접합부를 통하여 전달됩니다. 신경세포 하나만 떼어 놓고 보면 매우 단순하지만, 이러한 신경세포들이 모이면 인간의 지능을 지닐 수 있다. 수상돌기에서 다른 신경세포들이 보내는 신호를 전달받는 부분(Input)이고 축색돌기는 세포체로부터 아주 길게 뻗어가는 부분으로 다른 신경세포에 신호를 전달하는 부분(Output)이다. 신경세포들 사이의 신호를 전달해주는 축색돌기와 수상돌기 간을 연결해주는 시냅스라는 연결부가 있는데, 신경세포의 신호를 무조건 전달하는 것이 아니라, 신호 강도가 일정한 값(임계치, Threshold) 이상이 되어야 신호를 전달하는 것이다. 즉, 각 시냅스마다 연결강도가 다를 뿐만 아니라 신호를 전달할지 말지를 결정하게 되는 것이다.It is estimated that the human brain is composed of 25 billion neurons. The brain is composed of neurons, and each neuron (neuron) refers to one neuron constituting a neural network. Neurons contain one cell body and one axon (axon or nurite), which is a process of the cell body, and usually several dendrite or protoplasmic processes. The exchange of information between these neurons is transmitted through a junction between neurons called synapses. It is very simple to separate only one nerve cell, but when these nerve cells are gathered, they can have human intelligence. The dendrites are the parts that receive signals from other neurons (Input), and the axons are the parts that extend very long from the cell body (Output). There is a connection called a synapse that connects between the axons that transmit signals between neurons and the dendrite, but does not transmit signals from nerve cells unconditionally, but only when the signal strength is above a certain value (threshold). Is to do. That is, not only is the connection strength different for each synapse, but it is also determined whether or not to transmit a signal.

인공지능의 한 분야인 인공신경망(ANN)은 생물학(통상 인간)의 뇌 구조(신경망)를 모방하여 모델링한 수학적 모델이다. 즉, 인공신경망은 이러한 생물학적 신경세포의 정보처리 및 전달 과정을 모방하여 구현한 것이다. 인간의 뇌가 문제를 해결하는 방식과 유사하게 구현한 것으로서 신경망은 각 신경세포가 독립적으로 동작하는 하기 때문에 병렬성이 뛰어나다. 또한, 많은 연결선에 정보가 분산되어 있어서 몇몇 신경세포에 문제가 발생해도 전체에 큰 영향을 주지 않으므로 일정 수준의 오류에 강하고 주어진 환경에 대한 학습 능력을 갖고 있다. An artificial neural network (ANN), an area of artificial intelligence, is a mathematical model modeled after mimicking the brain structure (neural network) of biology (usually human). That is, the artificial neural network is implemented by imitating the information processing and delivery process of these biological neurons. It is implemented similarly to the way the human brain solves problems, and the neural network has excellent parallelism because each neuron operates independently. In addition, because information is distributed over many connecting lines, even if a problem occurs in some neurons, it does not affect the whole, so it is resistant to certain levels of errors and has the ability to learn about a given environment.

심층신경망(Deep neural network)는 인공신경망의 후손이라 볼 수 있으며, 기존의 한계를 뛰어넘어서 과거에 수많은 인공 지능 기술이 실패를 겪었던 영역에 성공 사례를 거두고 인공신경망의 최신 버전이다. 생물학적 신경망을 모방하여 인공신경망을 모델링한 내용을 살펴보면 처리 단위(Processing unit) 측면에서는 생물적인 뉴런(neurons)이 노드(nodes)로, 연결성(Connections)은 시냅스(Synapse)가 가중치(weights)로 다음 표 1과 같이 모델링 되었다. Deep neural networks are considered to be descendants of artificial neural networks, and are the latest version of artificial neural networks, with success stories in areas where many artificial intelligence technologies have failed in the past beyond the existing limits. Looking at the modeling of an artificial neural network by imitating a biological neural network, in terms of processing unit, biological neurons are nodes, connections are synapse, and weights are next. Modeled as in Table 1.

생물학적 신경망Biological neural network 인공신경망Artificial neural network 세포체Cell body 노드(node)Node 수상돌기Dendrites 입력(input)Input 축삭(Axon)Axon 출력(output)Output 시냅스Synapse 가중치(weight)Weight

도 2는 인공신경망의 계층 구조(layer structure)를 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a layer structure of an artificial neural network.

인간의 생물학적 신경세포가 하나가 아닌 다수가 연결되어 의미 있는 작업을 하듯, 인공신경망의 경우도 개별 뉴런들을 서로 시냅스를 통해 서로 연결시켜서 복수개의 계층(layer)이 서로 연결되어 각 층간의 연결 강도는 가중치로 수정(update) 가능합니다. 이와 같이 다층 구조와 연결강도로 학습과 인지를 위한 분야에 활용됩니다.As in the case of artificial neural networks, individual neurons are connected to each other through synapses so that multiple layers are connected to each other. It can be updated by weight. As such, it is used in fields for learning and cognition due to its multi-layer structure and connection strength.

각 노드들은 가중치가 있는 링크들로 연결되어 있고, 전체 모델은 가중치를 반복적으로 조정하면서 학습을 한다. 가중치는 장기 기억을 위한 기본 수단으로서 각 노드들의 중요도를 표현한다. 간단히 이야기하면, 인공신경망은 이들 가중치를 초기하고 훈련시킬 데이터 세트로 가중치를 갱신하여 조정하여 전체 모델을 훈련시키는 것입니다. 훈련이 완료된 후에 새로운 입력값이 들어오면 적절한 출력값을 추론해 내게 된다. 인공신경망의 학습원리는 경험의 일반화로부터 지능이 형성되는 과정이라고 보면 되고 bottom-up 방식으로 이루어지게 된다. 도 2에서 중간층이 2개 이상(즉 5~10개)일 경우를 층이 깊어진다고 보고 심층신경망(Deep Neural Netowkr)이라 하며, 이러한 심층신경망을 통해서 이루어진 학습과 추론 모델을 딥러닝이라고 지칭할 수 있다.Each node is connected by weighted links, and the whole model learns by repeatedly adjusting the weights. The weight represents the importance of each node as a basic means for long-term memory. Simply put, the artificial neural network trains the entire model by initializing these weights and updating and adjusting the weights with a set of data to train. After the training is completed, if a new input value comes in, the proper output value is inferred. The learning principle of the artificial neural network can be regarded as a process in which intelligence is formed from the generalization of experience and is done in a bottom-up manner. In FIG. 2, when the number of intermediate layers is 2 or more (ie, 5 to 10), the layer is considered to be deep and is referred to as a deep neural netowkr. have.

인공신경망은 입력과 출력을 제외하고 하나의 중간계층(통상적으로 은닉계층, 'hidden layer'라 지칭함)을 가지고 있어도 어느 정도의 역할을 수행할 수 있지만, 문제의 복잡도가 커지면 노드의 수 또는 계층의 수를 증가시켜야 한다. 이 중에서 계층의 수를 증가시켜 다층구조 모델을 가져가는 것이 효과적인데, 효율적인 학습이 불가능하고 네트워크를 학습하기 위한 계산량이 많다는 한계로 인해 활용 범위가 제한적이다. Artificial neural networks can play a certain role even if they have one intermediate layer (usually referred to as a'hidden layer') except for input and output, but if the complexity of the problem increases, the number or number of nodes The number should be increased. Among them, it is effective to increase the number of layers to take a multi-layered structure model, but the effective range is limited due to the limitation that efficient learning is impossible and there is a large amount of computation to train the network.

그러나, 위와 같이 기존의 한계점이 극복됨으로써, 인공신경망은 깊은 구조(Deep Structure)를 가져갈 수 있게 되었습니다. 이로 인해 복잡하고 표현력 높은 모델을 구축할 수 있게 되어 음성인식, 얼굴인식, 물체인식, 문자인식 등 다양한 분야에서 획기적인 결과들이 발표되고 있다.However, as the above limitations were overcome, the artificial neural network was able to take a deep structure. As a result, it is possible to build a complex and highly expressive model, resulting in breakthrough results in various fields such as voice recognition, face recognition, object recognition, and text recognition.

심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)은 입력층(input layer)과 출력층(output layer) 사이에 여러 개의 은닉층(hidden layer)들로 이뤄진 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)이다. 심층 신경망은 일반적인 인공신경망과 마찬가지로 복잡한 비선형 관계(non-linear relationship)들을 모델링할 수 있다. 예를 들어, 물체 식별 모델을 위한 심층 신경망 구조에서는 각 물체가 영상의 기본적 요소들의 계층적 구성으로 표현될 수 있다. 이때, 추가 계층들은 점진적으로 모인 하위 계층들의 특징들을 규합시킬 수 있다. 심층 신경망의 이러한 특징은, 비슷하게 수행된 인공신경망에 비해 더 적은 수의 유닛(unit, node)들 만으로도 복잡한 데이터를 모델링할 수 있게 해준다. Deep Neural Network (DNN) is an artificial neural network (ANN) composed of several hidden layers between an input layer and an output layer. Deep neural networks can model complex non-linear relationships just like a normal artificial neural network. For example, in a deep neural network structure for an object identification model, each object may be represented by a hierarchical configuration of basic elements of an image. At this time, the additional layers can aggregate features of the lower layers that are gradually collected. This feature of the deep neural network allows modeling of complex data with fewer units (nodes) than a similarly performed artificial neural network.

이전의 심층 신경망들은 보통 앞먹임 신경망으로 설계되어 왔지만, 최근의 연구들은 심층 학습 구조들을 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN)에 성공적으로 적용했다. 일례로 언어 모델링(language modeling) 분야에 심층 신경망 구조를 적용한 사례 등이 있다. 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)의 경우에는 컴퓨터 비전(computer vision) 분야에서 잘 적용되었을 뿐만 아니라, 각각의 성공적인 적용 사례에 대한 문서화 또한 잘 되어 있다. 더욱 최근에는 합성곱 신경망이 자동음성인식(Automatic Speech Recognition, ASR)을 위한 음향 모델링(acoustic modeling) 분야에 적용되었으며, 기존의 모델들 보다 더욱 성공적으로 적용되었다는 평가를 받고 있다. 심층 신경망은 표준 오류역전파 알고리즘으로 학습될 수 있다. 이때, 가중치(weight)들은 아래의 등식을 이용한 확률적 경사 하강법(stochastic gradient descent)을 통하여 갱신될 수 있다.Previous deep neural networks have usually been designed as forward-feeding neural networks, but recent studies have successfully applied deep learning structures to recurrent neural networks (RNNs). One example is the application of deep neural network structures to the field of language modeling. The Convolutional Neural Network (CNN) has not only been well applied in the field of computer vision, but has also been well documented for each successful application. More recently, the convolutional neural network has been applied to the field of acoustic modeling for Automatic Speech Recognition (ASR), and is evaluated to have been applied more successfully than existing models. Deep neural networks can be trained using standard error back propagation algorithms. At this time, the weights can be updated through stochastic gradient descent using the following equation.

도 3은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 학습 장치의 블록도를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a block diagram of a learning device for learning a user's intention to operate using an artificial neural network according to the present invention.

도 3을 참조하면, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 학습 장치(300)는 통신부(310) 및 프로세서(320)를 포함할 수 있다. 사용자의 동작 의도를 학습하는 학습 장치(300) 내에서 통신부(310) 및 프로세서(320)는 전기적으로 연결되어 있다.Referring to FIG. 3, a learning device 300 that learns a user's intention using an artificial neural network may include a communication unit 310 and a processor 320. The communication unit 310 and the processor 320 are electrically connected in the learning device 300 for learning the user's intention to operate.

통신부(310)는 움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호를 무선통신 등의 방식으로 수신한다. 프로세서(320)는 기 학습된 인공신경망을 이용하여 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력(혹은 추정, 결정)할 수 있다. 그리고, 통신부(310)가 뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신하면, 프로세서(320)는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하지 않는지 여부를 판단한다. 만약 일치하는 않는 경우, 프로세서(320)는 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블(혹은 정답)을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 기 학습된 인공신경망에 입력한다. The communication unit 310 receives a signal measuring a user's movement from the motion sensor unit through a wireless communication method. The processor 320 may output (or estimate, determine) a user's operating intention corresponding to a signal measuring a user's movement using a pre-trained artificial neural network. In addition, when the communication unit 310 receives information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit, the processor 320 displays a user's intention to operate corresponding to the EEG signal information of the output user. It is determined whether it does not match the intention of operation. If they do not match, the processor 320 corrects the output user's action intention label (or correct answer) to the user's action intention corresponding to the information on the EEG signal and inputs it to the pre-trained artificial neural network.

상기 프로세서(320)는 기 학습된 인공신경망에서 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블(혹은 정답)을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 인식하도록 학습한다. 프로세서(320)는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도, 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 출력된 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단할 수 있다. 여기서, 미리 정의된 맵핑 관계는 다음 표 2에서의 각 행 별로 대응되는 관계를 포함할 수 있다.The processor 320 learns to modify and recognize a label (or a correct answer) of a user's operating intention output from a pre-trained artificial neural network as a user's operating intention corresponding to information on the EEG signal. The processor 320 determines whether the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal coincides with the output user's intention to operate, the user's operation corresponding to the EEG signal information, and the EEG signal information. It can be determined based on a predefined mapping relationship between an intention, a user's motion intention corresponding to information on a signal measuring the user's motion, and the output user's motion intention. Here, the predefined mapping relationship may include a relationship corresponding to each row in Table 2 below.

뇌파 센서부에서 수신된 뇌파 신호의 주파수Frequency of the EEG signal received from the EEG sensor 뇌파 신호로부터 추정된 사용자의 동작 의도User's motion intention estimated from EEG signal 움직임 센서부(예를 들어, 근저도 센서부, 가속도 센서부 등)로부터 수신한 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보Information about a signal that measures the movement of the user received from a motion sensor unit (eg, a near-low sensor unit, an acceleration sensor unit, etc.) 기 학습된 인공신경망을 통해 출력된 사용자의 동작 의도User's intention to output through the already learned artificial neural network 제 1 주파수1st frequency A 동작을 의도A intended operation 제 1 움직임 반응First movement reaction A 동작을 의도A intended operation 제 2 주파수2nd frequency B 동작을 의도Intended to move B 제 2 움직임 반응2nd movement reaction B 동작을 의도Intended to move B 제 3 주파수3rd frequency C 동작을 의도C intended operation 제 3 움직임 반응Third movement reaction C 동작을 의도C intended operation

표 2를 참조하면, 미리 정의된 맵핑 관계 혹은 규칙은 뇌파 센서부에서 수신된 뇌파 신호의 주파수가 제 1 주파수, 제 1 주파수에 대응되는 사용자의 동작 의도는 A 동작이고, 이 경우 움직임 센서부로부터 수신한 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보는 제 1 움직임 반응이며, 제 1 움직임에 대응되는 사용자의 동작 의도도 A 동작이라는 것이다. 예를 들어, 표 2를 참조하여 설명하면, 프로세서(320)는 기 학습된 인공신경망을 통해 사용자의 동작 의도가 B 동작을 의도한 것으로 출력한다고 가정하자. 이 경우 프로세서(320)가 통신부(310)로부터 수신한 뇌파 신호의 주파수가 제 1 주파수라고 한다면, 제 1 주파수에 대응하는 사용자의 동작 의도는 A 동작이므로 출력된 사용자의 동작 의도인 B 동작과 일치하지 않다고 판단할 수 있다. 그러면, 프로세서(320)는 기 학습된 인공신경망을 통해 출력된 사용자의 동작 의도에 오류가 있음을 파악하여, 사용자의 동작 의도의 레이블(혹은 정답)을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도(B 동작)로 수정하여 기 학습된 인공신경망에 입력한다. 이와 같이, 점멸 자극을 발생시켜 사용자가 자극을 바라봤을 때 사용자의 뇌에 생성되는 뇌파를 모니터링하여 학습 시스템에 대한 답을 제공하고 학습 시스템은 이 답을 이용해 증분 학습하는 것을 제안하고자 한다.Referring to Table 2, the predefined mapping relationship or rule is that the user's intention to operate is that the frequency of the EEG signal received from the EEG sensor unit corresponds to the first frequency and the first frequency is A operation, and in this case, from the motion sensor unit The information on the signal measuring the motion of the received user is the first motion response, and the motion intention of the user corresponding to the first motion is also the A motion. For example, referring to Table 2, it is assumed that the processor 320 outputs the B intention as the user's motion intention through a pre-trained artificial neural network. In this case, if the frequency of the EEG signal received from the communication unit 310 by the processor 320 is the first frequency, the operation intention of the user corresponding to the first frequency is the A operation, so it coincides with the output B operation intention of the user. You can judge not to. Then, the processor 320 determines that there is an error in the user's motion intention output through the pre-trained artificial neural network, and the user's label (or correct answer) of the motion intention corresponds to the information on the EEG signal. It is corrected to the operation intention (operation B) and input to the pre-trained artificial neural network. As described above, by generating a flashing stimulus, when the user looks at the stimulus, the brainwave generated in the user's brain is monitored to provide an answer to the learning system, and the learning system proposes incremental learning using this answer.

여기서, 상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당할 수 있다. 프로세서(320)는 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호에 대응하는 사용자의 동작 의도를 결정할 수 있다. 인공신경망은 심층신경망(Deep Neural Networks, DNN)을 포함할 수 있다. 그리고, 뇌파 센서부는 Electroencephalography (EEG) 센서를 포함할 수 있다. 움직임 센서부는 근전도 센서부 또는 가속도 센서부를 포함할 수 있다. 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호는 상기 사용자의 근전도 신호 또는 가속도 신호를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 움직임 센서부를 근전도 센서부로 가정하여 설명할 것이다.Here, the measured EEG signal may correspond to a signal caused by a flashing stimulus. The processor 320 may determine a user's intention to operate corresponding to the signal measured for the user's movement when the signal measured for the user's movement is determined to be greater than or equal to a predefined feature value. Artificial neural networks may include deep neural networks (DNNs). In addition, the EEG sensor unit may include an Electroencephalography (EEG) sensor. The motion sensor unit may include an EMG sensor unit or an acceleration sensor unit. The signal measured for the user's movement may include the user's EMG signal or acceleration signal. Hereinafter, for convenience of description, the motion sensor unit is assumed to be an EMG sensor unit.

도 4는 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 간략히 설명한 흐름도이다.4 is a flowchart briefly illustrating a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network according to the present invention.

도 4를 참조하면, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보를 수신한다. 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 기 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력한다. 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신한다. 그리고 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 판단한다.Referring to FIG. 4, an apparatus 300 for learning a user's intention using an artificial neural network receives information on a signal measuring a user's movement from a motion sensor unit. The apparatus 300 for learning the user's operating intention using the artificial neural network outputs the user's operating intention corresponding to information on the signal measured by the user's movement using the pre-trained artificial neural network. The apparatus 300 for learning a user's intention using an artificial neural network receives information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit. In addition, the apparatus 300 for learning the user's operating intention using an artificial neural network determines whether the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal matches the output user's operating intention.

일치하지 않는다고 판단되는 경우, 상기 출력된 사용자의 동작 의도에 대한 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력할 수 있다. If it is determined that they do not match, the label of the output intention of the user may be corrected to be the user's intention corresponding to the information on the EEG signal and input to the previously learned artificial neural network.

그리고, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습할 수 있다. 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도, 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 출력된 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단할 수 있다. 여기서 미리 정의된 맵핑 관계는 상기 표 2와 같다. Then, the apparatus 300 for learning the user's motion intention using the artificial neural network may learn to recognize the label of the output user's motion intention as the user's motion intention corresponding to the information on the EEG signal. The apparatus 300 for learning a user's operating intention using an artificial neural network determines whether the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal coincides with the output user's operating intention, Determine based on a predefined mapping relationship between a user's motion intention corresponding to the information on the EEG signal, a user's motion intention corresponding to information on the signal measuring the user's motion, and the output user's motion intention can do. Here, the predefined mapping relationship is shown in Table 2 above.

상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당할 수 있다. 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)는 상기 사용자의 동작 의도를 출력하는 단계는 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 수행한다. 상기 미리 정의한 특징 값은 근전도 신호의 평균 신호 세기를 포함할 수 있다. 상기 움직임 센서부 및 상기 뇌파 센서부는 상기 사용자가 휴대착용 가능한 것이다.The measured EEG signal may correspond to a signal caused by a flashing stimulus. The apparatus 300 for learning a user's motion intention using an artificial neural network performs the step of outputting the user's motion intention when a signal measured for the user's motion is determined to be greater than or equal to a predefined feature value. The predefined feature value may include the average signal strength of the EMG signal. The motion sensor unit and the EEG sensor unit are portable to the user.

도 5는 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치(300)를 포함하는 시스템을 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a system including an apparatus 300 for learning a user's intention to operate using an artificial neural network according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 사용자(500)(예를 들어, 신체장애인 혹은 노인)가 운전하고 있는 상황이라고 가정한다. 학습 장치(300)는 EMG 센서(510)로부터 근전도 반응에 대한 신호를 수신할 수 있다. 학습 장치(300)는 기 학습된 인공신경망을 이용하여 근전도 분류 알고리즘에 기초하여 사용자의 동작 의도를 추정 혹은 출력한다. 이때, 학습 장치(300)는 사용자의 EEG 센서(520)로부터 뇌파 신호에 대한 정보(사용자에 대해 측정된 뇌파 주파수에 대한 정보 등)를 수신한다. 학습 장치(300)는 출력된 사용자의 동작 의도와 상기 수신한 뇌파 주파수에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 일치하는지 여부를 판단한다. 만약, 일치하지 않는 경우 학습 장치(300)는 수신한 데이터를 이용해 증분 학습을 수행한다. 즉, 학습 장치(300)는 상기 출력된 사용자의 동작 의도에 대한 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력하고, 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, it is assumed that the user 500 (for example, the physically disabled or the elderly) is driving. The learning device 300 may receive a signal for the EMG response from the EMG sensor 510. The learning apparatus 300 estimates or outputs the user's intention to operate based on the EMG classification algorithm using the pre-trained artificial neural network. At this time, the learning device 300 receives information about the EEG signal from the user's EEG sensor 520 (such as information about the EEG frequency measured for the user). The learning device 300 determines whether the user's intention to operate matches the user's intention to correspond to the received EEG frequency information. If they do not match, the learning device 300 performs incremental learning using the received data. That is, the learning device 300 modifies the label of the output intention of the user to the operation intention of the user corresponding to the information on the EEG signal, inputs it to the pre-trained artificial neural network, and outputs the output of the user. It can be learned to recognize the label of the intention to operate as the user's intention to respond to the information on the EEG signal.

EEG 센서(520)는 사용자(500)가 자동차 내에 구비된 복수의 점멸 자극을 위한 디스플레이(헤드업 디스플레이)(530, 531, 532, 533) 중 어느 한 디스플레이를 시청함에 따라 사용자(500)의 뇌에서 측정된 뇌파 주파수를 산출할 수 있다. 각 디스플레이는 자동차 내에서 서로 다른 위치에 구비되어 있으며 각 디스플레이에서 점멸되는 신호의 주파수는 서로 배수 관계가 아니다. 그리고, 각 위치 별로 해당하는 디스플레이에 대응되는 사용자의 동작 의도가 다르게 매칭되어 있으며, 사용자(500)는 이 매칭 관계를 인식하고 있다고 가정한다. The EEG sensor 520 is the brain of the user 500 as the user 500 views any one of the displays (head-up displays) 530, 531, 532, 533 for stimulating multiple flashes provided in the vehicle. The measured EEG frequency can be calculated. Each display is provided at a different position in the vehicle, and the frequencies of the signals flashing on each display are not multiples of each other. In addition, it is assumed that the operation intention of the user corresponding to the corresponding display is matched differently for each location, and the user 500 recognizes this matching relationship.

예를 들어, 사용자(500)자 자동차 내부 기능 중에서 A 동작(예를 들어, 음악을 재생)을 의도하기 위해 팔을 위로 움직였다고 가정하자. 사용자(500)는 A 동작에 대응되는 해당 위치의 디스플레이에서의 점멸 자극을 쳐다본다. 그러나, 학습 장치(300)에서 사용자(500)의 팔을 위로 움직인 근전도 반응에 대한 정보를 입력받아 기 학습된 인공신경망(혹은 근전도 분류 알고리즘)을 이용하여 출력한 사용자의 동작 의도가 A 동작(예를 들어, 음악을 재생)이 아니라 다른 동작인 B 동작 (에어컨을 ON)이면, 학습 장치(300)는 이는 사용자(500)의 움직임에 대한 노이즈 등에 따른 잘못된 결과가 나온 것으로 처리한다. 학습 장치(300)는 수신한 뇌파 주파수에 대한 정보에 기초하여 사용자의 진정한 동작 의도인 A 동작(예를 들어, 음악을 재생)을 기 학습된 인공 신경망에 입력하여 증분 학습한다.For example, suppose that the user 500 moves his arm upward to intentional the action A (for example, playing music) among the functions inside the car. The user 500 looks at the blinking stimulus in the display at the corresponding location corresponding to the operation A. However, the user's intention to operate is output from the learning device 300 using the pre-trained artificial neural network (or EMG classification algorithm) after receiving information on the EMG response of the user 500's arm upward. For example, if it is a B operation (air conditioning is ON) that is other operation than playing music, the learning apparatus 300 processes this as an incorrect result due to noise of the movement of the user 500. The learning apparatus 300 incrementally learns by inputting a motion (eg, playing music) A, which is a user's true intention, into a pre-trained artificial neural network based on the received EEG frequency information.

도 6은 사용자(500)가 15Hz의 자극 영상을 시청하는 경우에 EEG 센서(520)에서 검출되는 뇌파에 대한 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows a graph of the EEG detected by the EEG sensor 520 when the user 500 watches a 15 Hz stimulus image.

사용자(500)가 15Hz의 자극 영상을 시청하는 경우 자극 영상의 주파수의 비례하는 주파수가 뇌에 관측된다. 예를 들어, EEG 센서(520)는 15Hz의 배수인 15Hz, 30Hz, 45Hz의 뇌파를 도 6에서와 같이 검출할 수 있다. 사용자(500)가 15Hz의 자극 영상을 시청하는 경우 자극 영상의 주파수의 비례하는 주파수가 뇌에 관측되기 때문에, 자동차 내에 구비된 복수의 점멸 자극을 위한 디스플레이(헤드업 디스플레이)(530, 531, 532, 533) 각각에서의 점멸 신호의 주파수는 서로 배수 관계가 아니어야 한다. 예를 들어, 디스플레이(헤드업 디스플레이)(530, 531, 532, 533) 각각에서의 점멸 신호의 주파수는 각각 15Hz, 17Hz, 18Hz, 19Hz 일 수 있다.When the user 500 watches a stimulus image of 15 Hz, a frequency proportional to the frequency of the stimulus image is observed in the brain. For example, the EEG sensor 520 may detect brain waves of 15 Hz, 30 Hz, and 45 Hz, which are multiples of 15 Hz, as shown in FIG. 6. When the user 500 watches a stimulus image of 15 Hz, since a frequency proportional to the frequency of the stimulus image is observed in the brain, a display (head-up display) 530, 531, 532 for a plurality of flashing stimuli provided in the vehicle , 533) The frequency of the flashing signal in each should not be a multiple of each other. For example, the frequency of the flashing signal in each of the display (head-up display) 530, 531, 532, 533 may be 15 Hz, 17 Hz, 18 Hz, 19 Hz, respectively.

도 7은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 구체적으로 예시한 흐름도이다.7 is a flowchart specifically illustrating a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network according to the present invention.

도 7을 참조하면, 사용자(500)(예를 들어, 지체 장애인)는 뇌파 측정을 위한 뇌파 측정 밴드(혹은 뇌파 센서부) 및 근전도 측정을 위한 근전도 센서부를 착용한 채 운전하고 있는 상황이라고 가정한다. 사용자가 착용한 뇌파 센서부와 근전도 센서부는 모니터링을 수행하고, 특징 값을 추출하여 특징 값이 소정의 임계값을 넘는지 여부를 판단한다. 근전도 센서부는 추출된 근전도 반응에 대한 특징 값이 소정의 임계값을 넘는다고 판단하면 학습 장치(300)의 통신부(300)으로 무선 방식 등으로 송신한다. 여기서 특징 값은 근전도 신호의 평균 세기일 수도 있다.Referring to FIG. 7, it is assumed that the user 500 (eg, a physically disabled person) is driving while wearing an EEG measuring band (or EEG sensor unit) for EEG measurement and an EMG sensor unit for EMG measurement. . The EEG sensor unit and the EMG sensor unit worn by the user perform monitoring and extract feature values to determine whether the feature values exceed a predetermined threshold. When it is determined that the characteristic value for the extracted EMG response exceeds a predetermined threshold, the EMG sensor unit transmits the wireless signal to the communication unit 300 of the learning device 300. Here, the feature value may be the average intensity of the EMG signal.

학습 장치(300)의 프로세서(320)는 근전도 센서부로부터 수신한 근전도에 대한 정보를 기 학습된 인공신경망의 근전도 분류 알고리즘을 이용하여 사용자의 동작 의도를 출력 혹은 추정한다.The processor 320 of the learning device 300 outputs or estimates a user's intention to operate using the EMG classification algorithm of the pre-trained artificial neural network using the EMG information received from the EMG sensor unit.

그리고, 학습 장치(300)의 통신부(310)는 뇌파 센서부로부터 동작 확인을 위한 SSVEP 자극 생성에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신한다. 이때, 학습 장치(300)의 프로세서(320)는 뇌파 분류 알고리즘 혹은 기 설정된 규칙에 의해 수신된 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 파악할 수 있다. 학습 장치(300)의 프로세서(320)는 근전도 알고리즘 분류기에 의해 출력된 사용자의 동작 의도와 뇌파 분류 알고리즘 (혹은 기설정된 규칙)에 의해 파악된 사용자의 동작 의도가 일치하는지 여부를 판단한다.Then, the communication unit 310 of the learning device 300 receives information on the EEG signal measured for SSVEP stimulation generation for operation verification from the EEG sensor unit. At this time, the processor 320 of the learning device 300 may grasp the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal received by the EEG classification algorithm or a predetermined rule. The processor 320 of the learning device 300 determines whether the user's operating intention output by the EMG algorithm classifier and the user's operating intention identified by the EEG classification algorithm (or a predetermined rule) match.

일치하지 않으면, 학습 장치(300)의 프로세서(320)는 해당 근전도 반응에 대한 정보의 레이블을 수정한다. 수정한 후, 학습 장치(300)의 프로세서(320)는 뇌파 알고리즘 기기 제어를 수행하고, 관찰된 근전도와 SSVEP 반응 뇌파를 증분 학습을 위한 데이터 세트에 저장하여 기학습된 인공신경망을 학습한다.If they do not match, the processor 320 of the learning device 300 modifies the label of the information on the EMG response. After correction, the processor 320 of the learning device 300 performs EEG algorithm device control, and stores the observed EMG and SSVEP-responsive EEG in a data set for incremental learning to learn a pre-trained artificial neural network.

이상에서 설명한 바와 같이, 사용자의 의도 인식을 머신러닝 알고리즘을 모델을 사용하여 디바이스를 조작할 때 발생하는 오류를 줄이기 위한 학습하는 방법과 이를 위한 학습 장치를 제안하였다.As described above, a method and a learning apparatus for learning to reduce an error occurring when a device is manipulated using a machine learning algorithm model are proposed.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.The embodiments described above are those in which the components and features of the present invention are combined in a predetermined form. Each component or feature should be considered optional unless stated otherwise. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to configure embodiments of the present invention by combining some components and/or features. The order of the operations described in the embodiments of the present invention can be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments. It is apparent that claims that do not have an explicit citation relationship in the claims can be combined to form an embodiment or included as a new claim by amendment after filing.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

Claims (24)

움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보를 수신하는 단계;
기 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력하는 단계;
뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하지 않는 경우, 상기 출력된 사용자의 동작 의도에 대한 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력하는 단계를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
Receiving information on a signal measuring a user's motion from a motion sensor unit;
Outputting a user's operating intention corresponding to information on a signal measuring the user's movement using a pre-trained artificial neural network;
Receiving information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit; And
When the user's intention to operate corresponding to the information on the EEG signal does not match the user's intention to output, a label for the user's intention to operate corresponds to the information on the EEG signal A method of learning a user's operating intention using an artificial neural network, including the step of modifying it with an intention and inputting the previously learned artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습하는 단계를 더 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
And learning to recognize the label of the output intention of the user as the user's motion intention corresponding to the information on the EEG signal, the method of learning the user's motion intention using an artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도, 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 출력된 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단하는 단계를 더 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
Whether the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal coincides with the output user's operating intention, information about the EEG signal, the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal, and the user's Further comprising the step of determining on the basis of a predefined mapping relationship between the user's motion intention corresponding to the information on the signal for measuring the motion and the motion intention of the output, the user's motion intention using the artificial neural network How to learn.
제 3항에 있어서,
상기 미리 정의된 맵핑 관계는 다음 표에서의 각 행 별로 대응되는 관계를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법:
Figure pat00002

.
According to claim 3,
The predefined mapping relationship includes a relationship corresponding to each row in the following table, and a method for learning a user's operating intention using an artificial neural network:
Figure pat00002

.
제 4항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 주파수는 서로 간에 배수 관계가 아닌 것을 특징으로 하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
The method of claim 4,
The first, second and third frequencies are characterized in that there is no multiple relationship between each other, a method of learning the user's operating intention using an artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
The measured EEG signal corresponds to a signal caused by a flashing stimulus, a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 사용자의 동작 의도를 출력하는 단계는 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 수행되는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
The step of outputting the user's motion intention is performed when a signal measured for the user's motion is determined to be greater than or equal to a predefined feature value, and a method of learning a user's motion intention using an artificial neural network.
제 7항에 있어서,
상기 미리 정의한 특징 값은 근전도 신호의 평균 신호 세기를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
The method of claim 7,
The predefined feature value includes an average signal strength of the EMG signal, and a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 인공신경망은 심층신경망(Deep Neural Networks, DNN)을 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
The artificial neural network includes deep neural networks (DNN), and a method of learning a user's operating intention using an artificial neural network.
제 1항에 있어서,
상기 움직임 센서부 및 상기 뇌파 센서부는 상기 사용자가 휴대착용 가능한 것을 특징으로 하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법.
According to claim 1,
The motion sensor unit and the EEG sensor unit, characterized in that the user can be worn by hand, a method of learning the user's operating intention using an artificial neural network.
움직임 센서부로부터 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보를 수신하는 통신부; 및
기 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력하는 프로세서를 포함하되,
상기 통신부는 뇌파 센서부로부터 상기 사용자에 대해 측정된 뇌파 신호에 대한 정보를 수신하고,
상기 프로세서는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하지 않는 경우, 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 수정하여 상기 기 학습된 인공신경망에 입력하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
A communication unit that receives information on a signal measuring a user's movement from the motion sensor unit; And
It includes a processor for outputting the user's intention to operate corresponding to the information on the signal measuring the movement of the user using a pre-trained artificial neural network,
The communication unit receives information on the EEG signal measured for the user from the EEG sensor unit,
When the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal does not coincide with the output user's operating intention, the processor sets a label of the output user's operating intention to the EEG signal information. A device for learning a user's intention by using an artificial neural network, which is modified into an intention of operation and input to the previously learned artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 출력된 사용자의 동작 의도의 레이블을 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도로 인식하도록 학습하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The processor learns to recognize the label of the user's motion intention as the user's motion intention corresponding to the information on the EEG signal, and an apparatus for learning the user's motion intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도가 상기 출력된 사용자의 동작 의도와 일치하는지 여부를 상기 뇌파 신호에 대한 정보, 상기 뇌파 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 및 상기 사용자의 움직임을 측정한 신호에 대한 정보에 대응하는 사용자의 동작 의도 간에 미리 정의된 맵핑 관계에 기초하여 판단하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The processor determines whether the user's operating intention corresponding to the information on the EEG signal coincides with the output user's operating intention, the information on the EEG signal, and the user's operating intention on the EEG signal. An apparatus for learning a user's operating intention using an artificial neural network, which is determined based on a predefined mapping relationship between the user's operating intention corresponding to information on a signal measuring the user's motion.
제 13항에 있어서,
상기 미리 정의된 맵핑 관계는 다음 표에서의 각 행 별로 대응되는 관계를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치:
Figure pat00003

.
The method of claim 13,
The predefined mapping relationship includes a relationship corresponding to each row in the following table, an apparatus for learning a user's operating intention using an artificial neural network:
Figure pat00003

.
제 14항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 주파수는 서로 간에 배수 관계가 아닌 것을 특징으로 하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 14,
The first, second and third frequencies are characterized in that there is no multiple relationship between each other, the apparatus for learning the user's operating intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 측정된 뇌파 신호는 점멸 자극에 의해 유발된 신호에 해당하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The measured EEG signal corresponds to a signal caused by a flashing stimulus, a device for learning a user's intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호가 미리 정의한 특징 값 이상으로 판단되는 경우에 상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호에 대응하는 사용자의 동작 의도를 출력하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The processor outputs a user's motion intention corresponding to a signal measured for the user's movement when the signal measured for the user's movement is determined to be greater than or equal to a predefined feature value. A device that learns the intent to act.
제 17항에 있어서,
상기 미리 정의한 특징 값은 근전도 신호의 평균 신호 세기를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 17,
The predefined feature value includes the average signal strength of the EMG signal, and a device for learning a user's operating intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 인공신경망은 심층신경망(Deep Neural Networks, DNN)을 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The artificial neural network includes deep neural networks (DNNs), and a device for learning a user's intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 움직임 센서부 및 상기 뇌파 센서부는 상기 사용자가 휴대착용 가능한 것을 특징으로 하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The motion sensor unit and the electroencephalography sensor unit, characterized in that the user can be worn by hand, a device for learning the user's operating intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 뇌파 센서부는 Electroencephalography (EEG) 센서를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The EEG sensor unit includes an electroencephalography (EEG) sensor, a device for learning a user's operating intention using an artificial neural network.
제 11항에 있어서,
상기 움직임 센서부는 근전도 센서부 또는 가속도 센서부를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 11,
The motion sensor unit includes an EMG sensor unit or an acceleration sensor unit, and a device for learning a user's intention using an artificial neural network.
제 22항에 있어서,
상기 사용자의 움직임에 대해 측정된 신호는 상기 사용자의 근전도 신호 또는 가속도 신호를 포함하는, 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 장치.
The method of claim 22,
A device for measuring the user's motion intention using an artificial neural network, wherein the signal measured for the user's movement includes the user's EMG signal or acceleration signal.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 인공신경망을 이용하여 사용자의 동작 의도를 학습하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having a program for executing a method for learning a user's intention to operate on a computer using the artificial neural network according to any one of claims 1 to 10.
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