WO2014168354A1 - Moving-image-based physiological signal detection method, and device using same - Google Patents

Moving-image-based physiological signal detection method, and device using same Download PDF

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WO2014168354A1
WO2014168354A1 PCT/KR2014/002322 KR2014002322W WO2014168354A1 WO 2014168354 A1 WO2014168354 A1 WO 2014168354A1 KR 2014002322 W KR2014002322 W KR 2014002322W WO 2014168354 A1 WO2014168354 A1 WO 2014168354A1
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vibration
subject
biosignal
frequency
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PCT/KR2014/002322
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최진관
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Choi Jin Kwan
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    • A61B5/165Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
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    • A61B5/1126Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1128Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using image analysis

Definitions

  • the present invention relates to a method for acquiring a biosignal used in biometrics, electronics, medicine, and the like, and an apparatus for applying the same. Specifically, a method for acquiring a physiological signal using a video obtained from a living body and its application It relates to a device to.
  • the most widely known system also known as a "lie detector,” is obtained through various channels to measure changes in psychophysiological (mental body) parameters when the body responds to certain external stimuli, especially horse stimuli. Using physiological information. Analyzing the condition of the human body in the above manner generally takes several hours, requires the sensor to be firmly attached to the subject's body and requires the participation of trained test personnel. Therefore, there are many practical limitations in using the above system extensively to make psychophysiological diagnosis of the human body.
  • the test subject does not notice, the user does not try to hide his or her condition, and thus the state of the human body can be controlled by using a non-contact sensor for knowing the state of the human body. As a result, additional problems and errors in the analysis and diagnosis of the human condition can be avoided.
  • This method converts an object into an image, and projects the image of the object, converts the image of the object into an electrical signal that is a series of images, measures the difference between the images in the consecutive images, and obtains the information between the images to obtain the information of the object. Iii) accumulate and use differences.
  • Such a contactless device provides information on the psychophysiological state of the human body in a contactless manner in real time without being noticed by the subject (human).
  • the information obtained does not always accurately reflect the change in state.
  • this relates to the difference between the accumulated images does not always accurately reflect the difference between changes in the position of the object. In other words, it is difficult to analyze an object with a small change of position in space, thereby reducing the accuracy and reliability of measuring the psychophysiological parameters of the object.
  • the present invention provides a method for measuring psychophysiological parameters of a subject having high reliability based on video and a device using the same.
  • the present invention provides a method for measuring a highly reliable psychophysiological signal from a subject or a video obtained from a subject, and a device for applying the same.
  • the present invention provides a method for quantifying a biosignal and visualizing it using psychophysiological parameters obtained based on a video, and a device for applying the same.
  • the method may further include generating and visualizing a corresponding image of the physiological signal of the subject using the physiological signal.
  • a photodetector for continuously capturing the image of the A, an A / D converter for converting the captured image into image data, and measuring the vibration parameter by analyzing the converted continuous image data, based on the measured vibration parameter.
  • a display unit for displaying the generated biosignal image and a processor for generating a biosignal image.
  • a portable device having a camera capable of easily detecting or recognizing a psychophysiological state of a human body by imaging a psychophysiological response parameter of the human body may be provided.
  • a device for obtaining biosignal information on a human body may be widely used in psychiatry by measuring a physiological state of a human body in a non-contact manner.
  • Portable devices using this method and device can also be used to measure, analyze, and manage human health by influencing humans using a number of factors.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of acquiring a biosignal according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram functionally classifying electronic devices implementing the method shown in FIG.
  • FIG. 3A is a block diagram of an electronic device implementing the method illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3B is a block diagram showing correlations between components in the electronic device shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of acquiring a biosignal according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A illustrates the emission of bioenergy (aura) around a subject's human body image formed by the amplitude component of the vibration image.
  • 5B shows bioenergetics radiated around the actual image of the human body.
  • FIG. 6A and 6B show the biological image radiation according to the state of the subject, and FIG. 6A shows a stable state and FIG. 6B shows an unstable stress state.
  • 7A is a distribution graph of frequency components (biosignal images) of a human body vibration image in a stable state.
  • FIG. 7B is a distribution graph of the frequency components (biosignal images) of the human body vibration image under stress.
  • FIG. 8A is a radial graph (chart) showing the emotional state of a subject according to the method of the present invention
  • FIG. 8B shows a result display screen on a smartphone, which is a kind of portable device implemented by the present invention.
  • the present invention captures images that continuously change by photographing a living body, for example, a subject undergoing psychophysiological changes (11), and processes (analyzes) each image to generate vibration parameters. (12) and extract the physiological signal using the parameter (13).
  • the physiological signals thus obtained are used for various purposes (14), in which the emotional state of the subject is evaluated and presented in the form of a text or an image, or various kinds of image contents are presented to the subject in response to the physiological signals. can do.
  • This method may be implemented by a device having a structure as shown in FIG. 2.
  • 2 is a functional block diagram of a physiological signal detection apparatus. Referring to FIG.
  • the physiological signal detecting apparatus includes a camera 21 for photographing a subject (or a subject 1), an image processor 22 for analyzing an image obtained from the camera 21, and an image processor.
  • the image processor 22 and the application unit 24 as described above are implemented by an application program based on a central processing unit (CPU) or an application processor (AP). This technical scope of the present invention is not limited to the type of application, and therefore, it is obvious that it includes any application using vibration parameters.
  • the frequency components of the biosignal images obtained have the most information on the bioenergy, or psychophysiological characteristics, of the observed organisms.
  • Analysis of the obtained biosignal image may be performed by a person or mathematically by processing at least one of the obtained digital biosignal image and its components by a program. In order to prepare and analyze algorithms for mathematical processing, it is good to make a biosignal image which is convenient for visual analysis such as pseudo-color image of monitor screen.
  • the frequency component of the biosignal image to be obtained allows to continuously and clearly specify the levels of psychophysiological and emotional states of the human body and to distinguish the changes in the human state when various stimuli occur in humans. do.
  • an image showing the human body's bioenergy field represented by an aura located around the human body can be used to evaluate the psychophysiological state of the human body faster and more accurately than other methods.
  • aura refers to an integral characteristic of the psychophysiological state of the human body. These auras appear around the human body and have specific relationships with the bioenergy components of the human body. The image of the human aura provides a lot of information when studying the psychophysiological parameters of the human body, and the following factors are considered. Human emotional state can literally change every second. The average person can not stay in one emotional state for a long time.
  • the topological relationship between the elements of the biosignal image and the elements of the real image is less effective than the frequency components of the vibration image represented by the aura located around the real image.
  • the elements of the biosignal image are topologically related to the elements of the actual image, the elements with the maximum vibration frequency are not visible in the entire background when the image is subjected to color-frequency adjustment.
  • the biosignal image to be obtained must be visually controlled in advance.
  • the proposed image of the frequency component of the biosignal image, in the form of an aura is consistent with the physical concept of bioenergy radiation and enables visual control and analysis of the device-generated image.
  • the use of amplitude components is more effective in topological relationships.
  • the amplitude component of the biosignal image which is topologically connected to the vibration point, can be used to evaluate the quality of the biosignal image obtained and to determine the exact parameters for tuning the system.
  • Acquiring information about the level of aggression of a creature consists of constructing a frequency distribution histogram and measuring the head vibration image parameters of the creature.
  • Aggregation of Aggression Levels consists of:
  • Fm maximum frequency of frequency distribution density in the histogram
  • n Aggregate amount including interframe differences over the limit in N frames
  • the biological head vibration image parameter is measured to obtain information about the stress level of the creature.
  • the stress level St is calculated by the following Equation 2.
  • n number of columns
  • Anxiety level (Tn) is measured by the following Eq.
  • the compatibility level (C) is counted as the following ⁇ Equation 4>.
  • vibration image parameters of the head of the organism are measured to obtain information about the integrated level of change in the psychophysiological state.
  • n number of parameters measured
  • cybernetics and information theory examines the applicability of operational methods and techniques to organisms and living systems.
  • Modern concepts of cognitive biology are usually related to the concepts and definitions of signal information and transfer theory, and enable the psychophysiological information of mathematical parameters established in information theory.
  • the author's long study and observation of the study of human head micromovement with the help of statistical parameters used in information theory shows that there is a statistically reliable dependence between the state of human psychophysiology and the head micromovement information statistics parameter.
  • the human head in a vertical, semi-balanced state can be seen as an overly sensitive mechanical indicator of all the energy processes in the body. From a biomechanical point of view, maintaining the vertical balance and equilibrium of the heads far above the center of gravity requires tremendous continuous effort and reduction of the neck-head bone muscles. Moreover, this movement is realized reflexively under vestibular system. All meaningful phenomena in the organs lead to changes in the ongoing physiological process. This is similar to other physiological process changes traditionally used for psychophysiological analysis, such as galvanic skin response (GSR), arterial pressure, and heart rate.
  • GSR galvanic skin response
  • the parameters of head movement vary with the amount of energy expression and the location of energy expression.
  • the spatial three-dimensional trajectory of head movements is very complicated because the shape of the head resembles a sphere.
  • the movement trajectory of each point can vary significantly in the movement of hundreds of neck muscles.
  • Statistical analysis of informative motion parameters enables reliable quantitative parameter differentiation of head movements. In other words, it is possible to measure and confirm the emotional state through the measurement of energy and vestibular response.
  • the laws of mechanics appear to be consistent, and behavior is always reactionary to maintain equality. Energy measurements in the body organs that naturally target a wide variety of people will result in consistent corresponding changes in head movement parameters through vestibular activity.
  • the overall emotional classification according to the informational / statistical parameters of the presented head movements confirms all emotional states.
  • Modern psychology mainly uses qualitative criteria in the evaluation of emotional state, which essentially makes it impossible to measure quantitatively, and the objective evaluation of human state is difficult.
  • the suggested method allows us to measure all emotional states.
  • head movement parameters are a general characteristic psychophysiological state of man.
  • the accuracy of agreement of the proposed formulas for counting emotional states according to existing assessment criteria is low compared to the emotional state assessment method through head micromovement.
  • the proposed method is characteristic in that an integrated approach is possible for all emotion measurements. All previous methods were also used to assess various emotional states. Adopting the proposed concept for measuring emotional state allows the inclusion of psychology in precision science and enables the same emotional measurement.
  • the movement speed of the head of the creature is measured as the average frequency of marker movement, determined in units of 10 seconds, which yields the maximum frequency of TV camera work.
  • the vibration image simultaneously represents the spatial and temporal distribution of the target motion energy
  • the number of factors having the same vibration frequency for a specific time is aggregated to obtain a frequency histogram. Histograms therefore exclude information about the spatial distribution of vibration frequencies. This apparent loss of spatial information actually increases the motion information, because in terms of physiological energy, it is not very important in which part of the head the movement is performed unlike the fine movement of the face.
  • the configuration of the frequency histogram is determined according to the following.
  • n Aggregate number of interframe differences higher than the threshold at 50 frames
  • Vibration Image 7.3 The left corner of the program (average histogram) continues to display the aggressor level calculated according to the frequency histogram and the formula presented for the operator's visual control.
  • the next step is to statistically identify meaningful vibration image information parameters that determine vibration image acquisition and subsequent aggression levels. This determines, among other things, vibration symmetry parameters for amplitude and frequency vibration images.
  • n number of columns occupied by the target
  • the formula presented allows us to measure the stress level (St) from 0 to 1, and above all, the minimum stress level corresponds to the minimum measurement, In people with stress levels close to one.
  • the following is a statistical analysis of meaningful vibration image information parameters that determine vibration image acquisition and subsequent anxiety levels. This relates, among other things, to the fast activity signal frequency spectrum construction of amplitude and frequency vibration images.
  • the presented formula allows us to measure the level of anxiety from 0 to 1.
  • the minimum level of anxiety meets the minimum measure, and those with high levels of anxiety have stress levels close to one.
  • the fast signal frequency spread spectrum of the vibration image appears for the operator's or system operator's control.
  • Another example is to find statistically meaningful informative parameters of the vibration image that determine the vibration image acquisition and then the level of compatibility between the people. Best of all, this consists of a vibration image histogram configuration at each individual frequency.
  • the proposed formula measures the level of compatibility from 0 to 1.
  • the minimum measure corresponds to the minimum compatibility (compatibility), and the high level of compatibility measure on both sides appears close to one.
  • the integrated level of change (L) of the psychophysiological state used in the false decision is calculated by the formula:
  • n Number of measurement parameters (may vary from the number of visual parameters)
  • the formula presented allows us to measure false levels from 0 to 1.
  • the minimum level of false matches the minimum measure, while the highest level of false has a measure close to one.
  • the present invention is utilized solely for the measurement of emotional and psychophysiological states of humans presented above.
  • the present invention allows us to describe all human conditions through the head micromovement parameters and / or the head vibration image parameters.
  • psychology it is an unclear principle to translate the traditional concept of motion into reflex micromovement of the human head using reliable statistical parameters.
  • thermodynamic entropy (S) calculation follows the following formula.
  • thermodynamic entropy is a state of anxiety in humans. It was found that there is a big connection with.
  • the human energy (E) can be known based on the difference between the mean square error and the maximum frequency.
  • the device shown in FIG. 2 that is functionally blocked can perform the method of the present invention as described above.
  • the camera 21 includes an imaging device such as a CCD or a CMOS and an A / D converter for digitizing an analog signal therefrom, and the image processor 22 includes an encoder for generating a moving picture of a specific format.
  • the signal analyzer 23 measures the vibration parameter by the method described above using the image, and generates or extracts psychophysiological information (signal or physiological signal) from the vibration parameter.
  • the vibration parameters include vibration frequency, amplitude, and phase according to the change of position of each part of the subject.
  • the psychophysiological information may include a psychological / emotional / emotional state such as a stable state, an excited state, and a stress state.
  • the physiological signal application unit 14 may include a physiological signal processing algorithm for evaluating the mental and emotional state of the subject using the physiological signal and a display for displaying the result.
  • the physiological signal processing algorithm may classify the subject's states into nine emotional states according to, for example, James Russell's two-dimensional emotional model.
  • the display provided in the application unit 24 displays the final result in the form of a text or an image as described above.
  • Such a device may be implemented through various types of systems.
  • a personal computer equipped with a camera a portable terminal with a built-in camera, for example, a tablet PC based on a system such as Windows mobile, Android, iOS, Symbian, BlackBerry, Bada, tablet pad, PDA, smartphone
  • OS-based digital cameras capable of executing internal applications are typical examples.
  • FIG. 3A is a hardware representation of the apparatus shown in FIG.
  • the physiological signal detecting apparatus 30 includes an image capturing unit having an image capturing element, that is, an A / D converter 32 for digitizing analog video signals from the camera 31 and the camera 31. And a processor 34 for performing image analysis, parameter extraction and physiological signal generation, and a display unit 35 for displaying the result.
  • the apparatus includes an input device for inputting information from the outside, for example, a key input unit 36 such as a keypad and the like, and a storage unit 33 including a memory used in the above-described image signal processing.
  • FIG. 3B is a block diagram illustrating a schematic configuration of a smartphone capable of implementing the device of FIG. 2 and illustrating an interaction relationship between the components.
  • reference numeral 1 is an electronic block including a wireless signal receiver, a transmitter, and an audio / video-signal and a signal-audio / video converter.
  • Reference numeral 42 denotes a digital camera that acquires an image from a subject (subject or subject) and includes an image pickup device, an objective lens, and the like.
  • Reference numeral 43 is a storage unit having a memory for storing the digital image, which is necessary for the operation of the entire smartphone.
  • Reference numeral 44 is a display device for visualizing the user interface and processing results in the form of text and images.
  • Reference numeral 45 is a processor that controls the electronic block, the digital camera, the storage unit, the display device, and the like and synchronizes each function.
  • reference numeral 46 denotes a main body including a keypad for power input and user input required for driving the entire system.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of acquiring a biological signal through a camera based on a video according to the present invention, and this process may be the smart phone of FIG. 3A, specifically, FIG. 3B.
  • an image of a subject is acquired by a camera 31 and converted into an analog electrical signal (S10 and S20).
  • the electrical signal obtained from the subject's image is an analog signal and is therefore converted into digital image data by the A / D converter 32 (S30).
  • the processor 34 calculates a vibration parameter by analyzing the change over time of each image data (S40).
  • the vibration parameter includes at least one of a vibration frequency, an amplitude, and a phase according to a change in position of each part of the subject. That is, the processor 34 analyzes the position change of each part of the subject to calculate the vibration frequency, the magnitude of the position change (the magnitude of vibration), the phase, and the like of each part. Subsequently, the processor 34 may analyze the difference between the images using a vibration image analysis program, measure a position change with respect to the center of gravity, or calculate (calculate) a vibration parameter (parameter) using a Fourier transform.
  • the vibration parameter calculation is described in more detail as follows.
  • the processor 34 grasps the motion or vibration of the contour according to the subject's movement from a plurality of successive images and separates the contour into two equal parts (left and right). Then, determine the point indicated by the maximum vibration frequency in two parts of the row divided in half. This frequency determines the color of the corresponding horizontal row of the biosignal image.
  • the average amplitude of the positional variation in each of the two sections of the row divided in half located on the separate contour section determines the size (length) of the biosignal image.
  • Vibration images obtained at each point have certain positive and static characteristics, but integrated biosignal images are associated with the psychophysiological parameters of the human body. This is the case in which the portable device with the camera is fixed to a non-moving support and is not affected by vibration from the outside.
  • the handheld device when vibration or movement by the user occurs, it is preferable to go through the process of removing (filtering) the natural vibration component transmitted from the subject's hand.
  • filtering may include some or all of the vibration components from the subject acting as noise as well as the subject's hand.
  • the processor 34 generates a biosignal image based on the calculated vibration parameter (S50).
  • the biosignal image may include an amplitude component and a frequency component.
  • the amplitude component is referred to as “internal biosignal image” and the frequency component is referred to as “external biosignal image”.
  • the concept of this term definition will be understood in the description of FIG. 5 below.
  • the processor 34 obtains psychophysiological information of the subject 1 from the calculated vibration parameter (S60). That is, the processor 34 may know the psychological state of the object 20 by analyzing the vibration parameter.
  • FIG. 5A illustrates that aura, a bioenergy, is radiated around an image of a human body formed of an amplitude component of a vibration image.
  • the internal biosignal image expresses the magnitude of the change in position of each part in color. Through this it is possible to visualize the magnitude of the position change of each part of the subject (1).
  • the external biosignal image appears around the internal biosignal image and modulates the average peak vibration frequency into color.
  • FIG. 5B shows that a biosignal image, which is bioenergy, is radiated around an actual image of the human body.
  • the internal biosignal image is not represented and only the biosignal image is displayed around the actual image.
  • FIG. 6A and 6B show biosignal images in a stable state and an unstable state, respectively.
  • FIG. 6A shows a biosignal image of a subject in a stable or finished state and FIG. 6B in a stress state.
  • the biosignal image is sufficiently symmetrical in shape and color, and the color of the biosignal image is about halfway between the selected color scale (overall color-green). It can be seen from the biosignal image that the subject is in a stable state.
  • the aura contains a lot of red components in the biosignal image. Therefore, it can be seen that the subject in this state is in an unstable state.
  • the subject When a person is stimulated, for example, exposed to a violent scene through the screen, the subject becomes stressed or aggressive and the color of the biosignal image changes to a reddish color.
  • FIG. 7A is a distribution graph of frequency components (biological signal images) of a human body vibration image in a stable state
  • FIG. 7B is a distribution graph of frequency components (biological signal images) of a human body vibration image in a stress state.
  • the graph shown in FIG. 6A shows a typical frequency distribution of a person in normal working condition.
  • the results show that the majority of people in a calm state generally have a distribution of distributions similar to a single-mode distribution rule.
  • the state of the subject changes as shown in FIG. 6B.
  • the mean (medium) value of the frequency distribution (M) shifts towards increasing.
  • the mean (middle) value of the frequency distribution value (M) is shifted toward decreasing.
  • the frequency axis (X) can be expressed not only in relative units, but also in real units or time (Hz or sec.). The distance between the readings is determined by the actual parameters of the camera's rapid processing and the settings of the software (time to accumulate images and the number of images in the processing sequence).
  • FIG. 8A is a radial graph (chart) showing the emotional state of a subject according to the method of the present invention
  • FIG. 8B shows a result display screen on a smartphone implemented by the present invention.
  • photographing a subject with a smartphone it is necessary to position it at a certain distance from the smartphone (camera) and to make the actual image of the subject large enough on the screen.
  • a smart phone that performs the above functions has a structure as shown in FIG. 9 as is well known, and the method of the present invention is executed after being installed in an application form, and the application is various as described above. It involves a variety of processes, including functions represented by expressions.

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Abstract

The present invention relates to a method and device for reliably and accurately measuring psychophysiological parameters in subjects. The measurement method comprises the steps of: acquiring moving images from psychophysiological test subjects via moving images; measuring vibration parameters of the test subjects from the moving images; generating biological signal images on the basis of the vibration parameters; and generating psychophysiological reaction parameters of the test subjects by processing the biological signal images.

Description

동영상 기반 생리 신호 검출 방법 및 이를 적용하는 장치Video-based physiological signal detection method and apparatus applying same
본 발명은 생물 측정학, 전자공학, 의학 분야 등에 이용되는 생체신호를 획득하기 방법 및 이를 적용하는 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 생체로부터 획득한 동영상을 이용하여 생리 신호를 획득하는 방법 및 이를 적용하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for acquiring a biosignal used in biometrics, electronics, medicine, and the like, and an apparatus for applying the same. Specifically, a method for acquiring a physiological signal using a video obtained from a living body and its application It relates to a device to.
인간의 심리와 생리학 사이에 존재하는 불가분의 관계에 대해 최초로 과학적 지식에 근거한 가설은 분석 심리학의 창설자인 지그문트 프로이드에 의해 1890~1895년 사이에 제시되었다. 인간 심리에서 일어나는 어떠한 변화도 이에 대한 인체의 생리학적 반응과 관련이 있다는 가설은 오늘날 널리 받아들여지고 있다. 물론 이 상관 관계 사이의 인터페이스는 아직 정의를 내리지 못하고 있으며 이 정의에 대한 여러 가지 다양한 접근법이 존재하고 있다는 것도 사실이다.The first scientifically based hypothesis of the inseparable relationship between human psychology and physiology was proposed between 1890 and 1895 by Sigmund Freud, the founder of analytical psychology. The hypothesis that any change in human psychology is related to the body's physiological response is widely accepted today. Of course, the interface between these correlations has not yet been defined, and it is true that there are many different approaches to this definition.
따라서, 이러한 인체에 관한 정신 생리학적 통합 정보를 구하기 위한 많은 연구가 있어 왔으며, 현재까지 구체적인 접촉식 방법, 장치 및 시스템이 몇 가지 알려져 있다. 이들은 인간의 감정적 및 심리적 상태를 평가하고 의학적 진단을 내리기 위해 잘 알려져 있는 인체의 생리학적 매개변수를 사용한다Therefore, there have been many studies to obtain such psychophysiologically integrated information about the human body, and some specific contact methods, devices, and systems have been known to date. They use well-known physiological parameters of the human body to assess human emotional and psychological conditions and to make medical diagnoses.
가장 널리 알려진 시스템으로는 일명 "거짓말 탐지기"로 알려진 것으로, 특정한 외부 자극 특히 말에 의한 자극에 인체가 반응할 때 정신생리학적(정신 신체의) 매개변수의 변화를 측정하기 위해 다양한 채널을 통해 얻은 생리학적 정보를 이용하는 것이다. 위와 같은 방법으로 인체의 상태를 분석하는 작업은 일반적으로 몇 시간이 소요될 뿐 아니라 피검자의 몸에 센서를 단단하게 부착해야 하며 숙련된 테스트 진행 요원의 참여가 필요하다. 따라서 인체의 정신생리학적 진단을 내리기 위해 위와 같은 시스템을 광범위하게 활용하기에는 현실적인 제약이 많다.The most widely known system, also known as a "lie detector," is obtained through various channels to measure changes in psychophysiological (mental body) parameters when the body responds to certain external stimuli, especially horse stimuli. Using physiological information. Analyzing the condition of the human body in the above manner generally takes several hours, requires the sensor to be firmly attached to the subject's body and requires the participation of trained test personnel. Therefore, there are many practical limitations in using the above system extensively to make psychophysiological diagnosis of the human body.
고대로부터 동양에서 인체의 여러 부위의 맥박의 변동 결과에 따라 의학적 진단을 내리기 위해 사용한, 고도의 정보를 내포하고 있는 파동 시스템(WO 02/065902, 맥박 측정법과 장치 및 생물측정 시스템)도 잘 알려져 있다. 현대적인 입체 맥박 측정 시스템을 이용하면 인체의 손가락 끝 부분에서 수십만 회에 걸쳐 맥박을 측정할 수 있으며 이를 바탕으로 인체에서 발생하는 정신생리학적 변화를 정확하게 측정할 수 있다.Well-known wave systems (WO 02/065902, pulse measuring methods and devices and biometric systems), which have been used since ancient times in the East to make medical diagnoses as a result of fluctuations in the pulses of various parts of the human body. . With modern stereoscopic pulse measuring systems, pulses can be measured hundreds of thousands of times at the fingertips of the human body, which can accurately measure the psychophysiological changes occurring in the human body.
이런 시스템들은 종합적인 인체의 상태를 분석한다는 관점에서는 충분한 정보를 제공해 주지만 센서를 인체에 부착해야 한다는 점에서 사용에 제약이 있으며, 게다가 국소 부위에서 얻은 통합 정보는 분석이 용이하지 않다는 문제점이 있다.These systems provide sufficient information from the point of view of analyzing the overall condition of the human body, but they are limited in their use due to the attachment of sensors to the human body, and the integrated information obtained from the local area is not easy to analyze.
또 다른 그룹에 속하는 접촉식 방법, 장치 및 시스템으로 일명 ≪aura viewer≫라고 부르는 시스템(US 5132714, RU2110824, RU 2217047)은 환자 주위의 아우라를 조건적으로 만들기 위해 환자의 손이나 손가락에서 얻은 생리학적 정보를 이용한다. 그러나, 손바닥 피부의 전기물리학적 매개변수나 키를리안 효과에서 나타나는 손가락 주변의 가스 방전 발광 등이 인체 전체의 생체 에너지 방사(아우라)와 직접적으로 관계를 가지지는 않는다.Another group of contact methods, devices and systems, aka `` aura viewer '' (US 5132714, RU2110824, RU 2217047), is a physiological technique obtained from a patient's hand or finger to conditionally aura around the patient. Use information. However, the electrophysical parameters of the palm skin or the gas discharge luminescence around the finger, which is manifested by the Kirlian effect, are not directly related to the bioenergy radiation (aura) of the entire human body.
이러한 접촉식 방법의 또 다른 문제점은 접촉식 센서를 사용하기 때문에 기술적으로 피실험자 몰래 실험을 진행하기 불가능하다는 것이다. 접촉식 정신생리학적 테스트를 받는 사람은 그 사실을 항상 인지하고 있으며 이는 테스트 결과 분석에 또 다른 어려움을 가중한다. 왜냐하면 무엇인가를 숨기려고 하는 사람들은 정보를 감추기 위해 노력하며 아무런 잘못을 저지르지 않은 사람도 테스트 내내 스트레스와 불안감을 느끼기는 마찬가지이기 때문이다. 거짓말 탐지기를 다루고 있는 인터넷 사이트의 반수 정도가 거짓말 탐지기를 속이는 방법을 알려주고 있으며 이 방법이 성공했다는 사례도 다수 알려져 있다.Another problem with this contact method is that it is technically impossible to conduct the experiment without the subject's knowledge because the contact sensor is used. Persons undergoing contact psychophysiological tests are always aware of this fact, which adds another challenge to the analysis of test results. Because people who try to hide something try to hide information, and people who do nothing wrong feel the same stress and anxiety throughout the test. About half of the Internet sites dealing with polygraphs tell you how to trick them, and there are many examples of how this has been successful.
피실험자가 눈치를 채지 못하기 때문에 자신의 상태를 숨기려는 노력을 하지 않으므로 인체의 상태를 알기 위한 비접촉식 센서를 이용하면 인체의 상태를 제어할 수 있다. 결과적으로 인체 상태의 분석과 진단 과정에서 발생하는 추가적인 문제와 오차를 피할 수 있다.Since the test subject does not notice, the user does not try to hide his or her condition, and thus the state of the human body can be controlled by using a non-contact sensor for knowing the state of the human body. As a result, additional problems and errors in the analysis and diagnosis of the human condition can be avoided.
대상에 대한 정보를 비접촉식으로 얻는 방법과 장치(WO 02/51154) 또한 알려져 있다. 이 방법은 대상을 영상 변환하는 것으로서, 대상의 영상 투영, 대상의 영상을 이미지의 연속인 전기 시그널로 전환, 연속되는 이미지들에서 이미지간(間) 차이 측정 및 대상의 정보를 얻기 위해 이미지간(間) 차이를 축적하여 이용하는 것 등을 포함하고 있다.Methods and devices for contactlessly obtaining information about a subject (WO 02/51154) are also known. This method converts an object into an image, and projects the image of the object, converts the image of the object into an electrical signal that is a series of images, measures the difference between the images in the consecutive images, and obtains the information between the images to obtain the information of the object. Iii) accumulate and use differences.
이러한 비접촉식 장치는 피실험 대상(인간)에게 들키지 않고 실시간으로 비접촉식으로 인체의 정신생리학적인 상태에 대한 정보를 제공한다. 그러나 얻은 정보가 항상 상태의 변화를 정확하게 반영하지는 않는다. 무엇보다도 이것은 축적된 이미지간(間) 차이가 항상 정확하게 대상의 위치 변화 사이의 차이를 반영하지 않는 것과 관련이 있다. 즉 공간 내에서 위치 변화가 미미한 대상의 분석을 어렵게 함으로써 이 대상의 정신생리학적 매개변수 측정의 정확도와 신뢰도를 떨어뜨린다.Such a contactless device provides information on the psychophysiological state of the human body in a contactless manner in real time without being noticed by the subject (human). However, the information obtained does not always accurately reflect the change in state. Above all, this relates to the difference between the accumulated images does not always accurately reflect the difference between changes in the position of the object. In other words, it is difficult to analyze an object with a small change of position in space, thereby reducing the accuracy and reliability of measuring the psychophysiological parameters of the object.
따라서, 이러한 종래 정신생리학적 정보를 제공하기 위한 장치의 불합리한 점을 극복하고 비접촉식에 의하면서도 보다 민감성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 대상의 생체신호를 획득 방법에 대한 요구가 높아지고 있다. 또한 스마트 폰과 같은 휴대형 장치가 일상 생활에 깊숙이 들어와 스마트 폰과 연동하는 수많은 솔루션들이 개발되고 있어 생체신호에 의한 정신생리학적인 감정 매개변수나 의학적인 질병에 대한 진단 등 스마트폰과 같은 휴대형 장치를 통해서 획득할 수 있는 기술과 제품의 요구가 급격히 증가하고 있다.Therefore, there is an increasing demand for a method of acquiring a biosignal of a subject that can overcome the unreasonable points of the conventional apparatus for providing psychophysiological information and improve sensitivity and reliability by being contactless. In addition, as portable devices such as smartphones are deeply introduced into daily life, numerous solutions are being developed that interoperate with smartphones, and thus, through portable devices such as smartphones, such as psychophysiological emotional parameters by bio-signals or diagnosis of medical diseases. The demand for available technologies and products is growing rapidly.
본 발명은 동영상을 기반으로 신뢰도가 높은 피험자의 정신생리학적 매개변수를 측정하는 방법 및 이를 적용하는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a method for measuring psychophysiological parameters of a subject having high reliability based on video and a device using the same.
본 발명은 신뢰성이 높은 정신생리학적 매개변수를 피험대상자 또는 피험자로부터 획득한 동영상으로부터 신뢰도가 높은 정신생리학적 신호의 측정 방법 및 이를 적용하는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a method for measuring a highly reliable psychophysiological signal from a subject or a video obtained from a subject, and a device for applying the same.
또한, 본 발명은 동영상을 기반으로 획득한 정신생리학적인 매개변수로 생체신호를 정량화 하고 이를 가시화하는 방법 및 이를 적용하는 디바이스를 제공한다.In addition, the present invention provides a method for quantifying a biosignal and visualizing it using psychophysiological parameters obtained based on a video, and a device for applying the same.
본 발명에 따른 생체 신호 획득 방법:은Biological signal acquisition method according to the present invention:
피험자를 촬영하여 복수의 연속적인 영상 정보를 획득하는 단계;Photographing the subject to obtain a plurality of continuous image information;
상기 영상 정보를 분석하여 상기 피험 대상의 진동 파라미터를 추출하는 단계; 그리고Analyzing the image information to extract the vibration parameter of the subject; And
상기 진동 파라미터에 기초하여 정신생리학적인 매개변수를 생성하는 단계;Generating psychophysiological parameters based on the vibration parameters;
상기 매개 변수로부터 상기 피험자의 생리학적 신호를 추출하는 단계;를 포함한다.Extracting the physiological signal of the subject from the parameter.
상기 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 상기 생리학적 신호를 이용하여 상기 피험자의 생리적 신호를 상응하는 이미지를 생성하여 가시화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the method may further include generating and visualizing a corresponding image of the physiological signal of the subject using the physiological signal.
본 발명에 따른 생리 신호 검출 장치:는Physiological signal detection device according to the present invention:
피험대상를 촬영하여 연속된 영상을 획득하는 영상 획득부;An image acquisition unit for photographing a subject and obtaining a continuous image;
상기 의 영상을 연속적으로 촬상하는 광검출부, 상기 촬상된 영상을 영상 데이터로 변환하는 A/D 변환부, 상기 변환된 연속적인 영상 데이터를 분석하여 진동 파라미터를 측정하고, 상기 측정된 진동 파라미터에 기초하여 생체신호 이미지를 생성하는 프로세서 및 상기 생성된 생체신호이미지를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라가 내장된 전자 장치가 제공된다.A photodetector for continuously capturing the image of the A, an A / D converter for converting the captured image into image data, and measuring the vibration parameter by analyzing the converted continuous image data, based on the measured vibration parameter. And a display unit for displaying the generated biosignal image and a processor for generating a biosignal image.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 대상의 정신생리학적 매개변수를 신뢰할 수 있고 정확하게 측정할 수 있는 카메라를 갖는 휴대형 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that can provide a portable device having a camera that can reliably and accurately measure the psychophysiological parameters of the subject.
또한, 인체의 정신생리학적인 반응 매개변수를 이미지화하여 인체의 정신생리학적 상태를 용이하게 검출 또는 인식할 수 있는 카메라를 갖는 휴대형 장치를 제공할 수 있다.In addition, a portable device having a camera capable of easily detecting or recognizing a psychophysiological state of a human body by imaging a psychophysiological response parameter of the human body may be provided.
대상에 대한 정보를 얻기 위해 여기서 제안하는 방법, 장치를 다양하게 활용할 수 있다. 인체에 대한 생체신호 정보를 얻는 장치는 인체의 정신생리학적 상태를 비접촉식으로 측정하여 정신의료 분야에 널리 사용할 수 있다.In order to obtain information about the object, various methods and devices proposed here may be utilized. A device for obtaining biosignal information on a human body may be widely used in psychiatry by measuring a physiological state of a human body in a non-contact manner.
이 방법과 장치를 이용한 휴대형 장치는 여러 요소를 이용하여 인간에게 영향을 미침으로써 인간의 건강상태를 측정, 분석, 관리하기 위해 사용할 수도 있다. Portable devices using this method and device can also be used to measure, analyze, and manage human health by influencing humans using a number of factors.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 신호 획득 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of acquiring a biosignal according to an exemplary embodiment.
도2는 도1에 도시된 방법을 구현하는 전자장치를 기능적으로 분류한 개략적 블록 다이어그램이다.FIG. 2 is a schematic block diagram functionally classifying electronic devices implementing the method shown in FIG.
도3a는 도1에 도시된 방법을 구현하는 전자 장치의 구성도이다.3A is a block diagram of an electronic device implementing the method illustrated in FIG. 1.
도3b는 도3에 도시된 전자 장치에서 구성 요소간의 상관 관계를 보이는 블록다이어그램이다.FIG. 3B is a block diagram showing correlations between components in the electronic device shown in FIG. 3.
도4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체 신호 획득 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of acquiring a biosignal according to another exemplary embodiment of the present invention.
을 보이는 블록다이어그램이다.This is a block diagram.
도5a는 진동 이미지의 진폭 성분으로 형성되는 피험자 인체 이미지 주위로 생체에너지(아우라)가 방사되는 것을 도시한다.FIG. 5A illustrates the emission of bioenergy (aura) around a subject's human body image formed by the amplitude component of the vibration image.
도5b는 인체의 실제 영상 주위로 방사되는 생체 에너지를 도시한다.5B shows bioenergetics radiated around the actual image of the human body.
도6a, 6b는 피험자의 상태에 따른 생체 이미지 방사를 도시하는 것으로, 도6a는 안정적인 상태, 도6b는 불안정한 스트레스 상태일 경우를 나타낸다.6A and 6B show the biological image radiation according to the state of the subject, and FIG. 6A shows a stable state and FIG. 6B shows an unstable stress state.
도 7a는 안정 상태에 있는 인체 진동이미지의 주파수 구성 요소(생체신호 이미지)에 대한 분포 그래프이다.7A is a distribution graph of frequency components (biosignal images) of a human body vibration image in a stable state.
도7b는 스트레스 상태에 있는 인체 진동이미지의 주파수 구성요소 (생체신호 이미지)에 대한 분포 그래프이다.FIG. 7B is a distribution graph of the frequency components (biosignal images) of the human body vibration image under stress.
도8a는 도 8a는 본 발명의 방법에 따라 피험자의 감성 상태를 나타내는 방사형 그래프(챠트)이며, 도8b는 본 발명에 의해 구현된 휴대형 장치의 일종인 스마트폰상의 결과 표시 화면을 보인다.FIG. 8A is a radial graph (chart) showing the emotional state of a subject according to the method of the present invention, and FIG. 8B shows a result display screen on a smartphone, which is a kind of portable device implemented by the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 생리신호 검출 방법 및 이를 적용하는 장치에 대해 살펴본다.Hereinafter, a method of detecting a physiological signal and an apparatus applying the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명의 개념을, 도1을 참조하면서 아래에서 살펴본다.First, the concept of the present invention will be described below with reference to FIG.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 정신생리적 변화를 겪는 생체, 예를 들어 피험자를 촬영하여 연속적으로 변화하는 영상을 획득하고(11), 각 영상을 처리(분석)하여 진동 매개 변수를 생성하고(12), 그리고 매개 변수를 이용해 생리 신호를 추출한다(13). 이렇게 얻어진 생리 신호는 다양한 용도로 사용되며(14), 여기에는 피험자의 감성상태를 평가하여 이를 문자 또는 영상의 형태로 제시하고, 또는 상기 생리 신호에 대응하여 상기 피험자에게 다양한 형태의 영상 콘텐츠를 제시할 수 있다. 이러한 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 장치에 의해 구현될 수 있다. 도2는 생리신호 검출 장치를 기능적으로 블록화한 도면이다. 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 생리 신호 검출 장치는, 피험자(또는 피촬자, 1)를 촬영하는 카메라(21), 카메라(21)로부터 얻어진 영상을 분석하는 영상 처리부(22), 영상 처리부(22)로부터의 신호를 이용하여 진동 파라미터(매개 변수)를 추출하고, 이것을 이용해 생리 신호를 생성하는 신호 분석부(23), 그리고 신호 분석부(23)로부터 얻어진 생리신호를 응용하는 응용부(24)를 포함하며, 여기에서 응용부(24)는, 예를 들어, 상기 생리신호를 이용해 문자 또는 영상을 생성하고 이를 표시하는 디스플레이를 포함할 수 있다. 상기와 같은 영상 처리부(22) 및 응용부(24)는 CPU(Central Processing Unit) 또는 어플리케이션 프로세서(AP)를 기반으로 하는 응용 프로그램 등에 의해 구현된다. 이러한 본 발명의 기술적 범위는 응용의 유형에 제한되지 않으며, 따라서, 진동 매개변수를 이용하는 어떠한 응용도 포함함은 명백하다.As illustrated in FIG. 1, the present invention captures images that continuously change by photographing a living body, for example, a subject undergoing psychophysiological changes (11), and processes (analyzes) each image to generate vibration parameters. (12) and extract the physiological signal using the parameter (13). The physiological signals thus obtained are used for various purposes (14), in which the emotional state of the subject is evaluated and presented in the form of a text or an image, or various kinds of image contents are presented to the subject in response to the physiological signals. can do. This method may be implemented by a device having a structure as shown in FIG. 2. 2 is a functional block diagram of a physiological signal detection apparatus. Referring to FIG. 2, the physiological signal detecting apparatus according to the present invention includes a camera 21 for photographing a subject (or a subject 1), an image processor 22 for analyzing an image obtained from the camera 21, and an image processor. A signal analyzer 23 for extracting vibration parameters (parameters) using the signals from 22 and generating the physiological signals, and an application unit for applying the physiological signals obtained from the signal analyzer 23 ( 24), wherein the application unit 24 may include, for example, a display for generating a character or an image using the physiological signal and displaying the same. The image processor 22 and the application unit 24 as described above are implemented by an application program based on a central processing unit (CPU) or an application processor (AP). This technical scope of the present invention is not limited to the type of application, and therefore, it is obvious that it includes any application using vibration parameters.
이하, 본 발명에서 이용하는 진동 매개변수에 관련하여, 생체 각 부위의 진동과 정신생리학적 매개변수와의 관계에 대해 설명 한다.Hereinafter, with reference to the vibration parameters used in the present invention, the relationship between the vibration of each part of the living body and the psychophysiological parameters will be described.
소립자 물리학에서는 물질의 파동 특성과 미립자 특성 사이의 명확한 경계가 존재하지 않으며 광자 에너지(ε)는 플랑크 상수를 통해 광자 에너지의 주파수(υ)와 연결되어 있다고 알려져 있다(ε =hυν). 생물체의 각 부위에서 발산되는 에너지는 공간 내부에서의 해당 부위의 진동 주파수와 비례한다는 가설이 나온다. 결과적으로 말해, 생물체에서 나오는 에너지를 기록하기 위해서는 생물체의 여러 부위에서 발생하는 진동을(공간 내에서 혹은 각 부위 사이의) 기록해야 한다. 이 과정은 충분한 해상력과 빠른 처리 능력을 보유하고 있는 비접촉식 텔레비전 시스템을 이용하면 가능하다. 게다가 구한 생체신호이미지의 주파수 구성요소는(즉, 각각의 부위에서 일어나는 진동(위치 변화, 파동) 주파수)는 피관찰 생물의 생체에너지 즉 정신생리학적 특성에 있어서 가장 많은 정보를 지니고 있다. 구한 생체신호이미지의 분석은 사람이 할 수도 있고 구한 디지털 생체신호이미지와 그 구성 요소들 중 적어도 어느 하나를 프로그램으로 처리하여 수학적으로도 할 수도 있다. 수학적 처리를 위한 알고리즘의 작성과 분석을 위해서는 모니터 스크린의 유사컬러 영상과 같은 시각적 분석에 편리한 생체신호이미지를 만드는 것이 좋다.In small particle physics, there is no clear boundary between the wave and particulate properties of matter, and the photon energy (ε) is known to be linked to the frequency of photon energy (υ) through Planck's constant (ε = hυν). It is hypothesized that the energy emitted from each part of the organism is proportional to the vibration frequency of that part in the space. As a result, in order to record the energy coming from a living thing, it is necessary to record the vibrations (in or between spaces) that occur at various parts of the living thing. This can be done by using a contactless television system with sufficient resolution and fast processing power. In addition, the frequency components of the biosignal images obtained (ie, the vibration (position shift, wave) frequency at each site) have the most information on the bioenergy, or psychophysiological characteristics, of the observed organisms. Analysis of the obtained biosignal image may be performed by a person or mathematically by processing at least one of the obtained digital biosignal image and its components by a program. In order to prepare and analyze algorithms for mathematical processing, it is good to make a biosignal image which is convenient for visual analysis such as pseudo-color image of monitor screen.
즉, 구해야 하는 생체신호이미지의 주파수 구성요소는 인체의 정신생리학적 상태와 감정 상태의 수준을 지속적이며 일목요연하게 특정 지을 수 있도록 하며 인간에게 다양한 자극이 미칠 때 나타나는 인체 상태의 변화를 구분 지을 수 있게 한다. 밝혀진 바에 의하면, 인체 주변에 위치한 아우라(Aura)로 나타나는 인체의 생체에너지 장(場)을 보여주는 영상을 이용하여 다른 방법에 비해 보다 빠르고 정확하게 인체의 정신생리학적 상태에 대한 평가를 내릴 수 있다.In other words, the frequency component of the biosignal image to be obtained allows to continuously and clearly specify the levels of psychophysiological and emotional states of the human body and to distinguish the changes in the human state when various stimuli occur in humans. do. As it turns out, an image showing the human body's bioenergy field represented by an aura located around the human body can be used to evaluate the psychophysiological state of the human body faster and more accurately than other methods.
아우라(Aura)라는 용어는 인체의 정신생리학적 상태에 대한 통합적인 특성을 나타낸다. 이러한 아우라는 인체 주변에 나타나며, 인체의 생체에너지 구성 요소들과 특정한 관계를 지니고 있다. 인체 아우라의 영상은 인체의 정신생리학적 매개변수를 연구할 때 많은 정보를 제공해 주며 이 연구에서는 다음 요소들이 고려 대상이 된다. 인간의 감성적 상태는 말 그대로 매초 변할 수 있다. 일반적인 사람은 오랜 시간 동안 한 가지 감정 상태로 머무를 수 없다.The term aura refers to an integral characteristic of the psychophysiological state of the human body. These auras appear around the human body and have specific relationships with the bioenergy components of the human body. The image of the human aura provides a lot of information when studying the psychophysiological parameters of the human body, and the following factors are considered. Human emotional state can literally change every second. The average person can not stay in one emotional state for a long time.
모든 생각과 동작 또는 어떤 상황에 대한 반응은 감정 상태의 순간적인 변화(각각의 생체신호 이미지)로 이어진다. 따라서 구한 생체신호이미지에 대한 정보의 수(무엇보다 카메라의 해상력)와 시스템의 신속한 처리 사이의 최적의 상관 관계를 찾아내는 것이 중요하다. Every thought and action or reaction to a situation leads to a momentary change in the emotional state (images of each biosignal). Therefore, it is important to find the optimal correlation between the number of information on the obtained biosignal image (above all, the resolution of the camera) and the rapid processing of the system.
아우라 크기의 진폭 조절(amplitude modulating)을 추가한, 대상의 최대 진동 주파수를 인체 특정 구역에서 일어나는 위치 변화의 주파수 또는 진폭의 평균 수치로 컬러 조절(modulating)을 함으로써 인체의 정신생리학적 상태에서 일어나는 어떠한 변화라도 일목요연하고 순간적으로 기록할 수 있다. 뇌의 차원 변동(fractal fluctuation)이 학습, 기억 및 다양한 과제 해결 과정 에서 핵심적인 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 실험으로 밝혀낸 바에 의하면, 인체에서 진동이 가장 집중적으로 발생하는 부분은 뇌이며 대부분의 경우 아우라(진동이미지의 빈도 구성 요소)가 사람의 머리 주변에만 존재할 수 도 있으며, 이는 몸 주변의 아우라보다 훨씬 크다. 인체에서 일어나는 변화는 아우라가 허물어 지거나 색과 형태가 비대칭으로 나타나는 것으로 표현된다. 이는 구한 생체신호이미지를 보면 확실하게 드러난다.Adds an amplitude modulating of the aura size, and modulates the subject's maximum vibrational frequency by color modulating the frequency of the positional change or average value of the amplitude in a specific region of the human body, Changes can be recorded at a glance and instantaneously. Frequent fluctuations in the brain are known to play a key role in learning, memory, and solving a variety of tasks. Experiments have shown that the most intensive part of vibration in the human body is the brain, and in most cases auras (frequency components of vibration images) may be present only around the human head, much larger than the auras around the body. . Changes that occur in the human body are represented by the collapse of the aura or the appearance of asymmetry in color and form. This is clearly seen in the obtained biosignal image.
생체신호 이미지의 요소들이 실제 영상의 요소들과 위상기하학적(topology)으로 연관되는 점에는 일장일단이 있다. 실험 결과에 따르면, 가장 많은 정보를 담고 있는 인간의 감정 상태는 최대 진동 주파수로 전달되며 주파수의 평균 수준이나 인접한 포인트 들의 배경 수준은 뭉개지거나 생체신호 이미지를 시각적으로 받아들일 때 일어나는 진정한 변화를 은폐할 수도 있다. There is one point in that the elements of the biosignal image are topologically associated with the elements of the real image. Experimental results show that the emotional state of the human body that contains the most information is transmitted at the maximum oscillation frequency, and the average level of the frequency or the background level of adjacent points can be shrouded or cover up the true changes that occur when visually accepting the biosignal image. It may be.
따라서 생체신호 이미지의 요소가 실제 영상의 요소에 위상기하학적으로 연관되는 것은 실제 영상 주변에 위치한 아우라로 표현되는 진동 이미지의 주파수 구성 요소보다 효과적이지 않은 것으로 나타났다. 생체신호 이미지의 요소가 실제 영상의 요소에 위상기하학적으로 연관되어 있을 때, 최대 진동 주파수를 가지는 요소들은 영상을 색-빈도 조절을 실시할 경우 전체적인 배경에서 보이지 않게 된다. 생체신호이미지를 다양한 형태로 수학적으로 분석하기 위해서는 구하는 생체신호이미지를 사전에 시각적으로 제어해야 한다. 제안되는 아우라 형태의, 생체신호이미지의 주파수 구성요소의 영상은 생체에너지 방사에 대한 물리적 개념에 일치하며 장치가 만들어낸 영상을 시각적으로 제어하고 분석할 수 있게 한다.Therefore, it is shown that the topological relationship between the elements of the biosignal image and the elements of the real image is less effective than the frequency components of the vibration image represented by the aura located around the real image. When the elements of the biosignal image are topologically related to the elements of the actual image, the elements with the maximum vibration frequency are not visible in the entire background when the image is subjected to color-frequency adjustment. In order to mathematically analyze the biosignal image in various forms, the biosignal image to be obtained must be visually controlled in advance. The proposed image of the frequency component of the biosignal image, in the form of an aura, is consistent with the physical concept of bioenergy radiation and enables visual control and analysis of the device-generated image.
주파수 구성요소와 달리 진폭 구성요소를 이용하면 위상기하학적 관계에서 더 효과적이다. 무엇보다도 진동 포인트에 대해 위상기하학적으로 연결되어 있는, 생체신호이미지의 진폭 구성요소를 이용하여 얻은 생체신호이미지의 질을 평가할 수 있으며 시스템을 조정하기 위한 정확한 파라미터를 정할 수 있다.Unlike frequency components, the use of amplitude components is more effective in topological relationships. First of all, the amplitude component of the biosignal image, which is topologically connected to the vibration point, can be used to evaluate the quality of the biosignal image obtained and to determine the exact parameters for tuning the system.
먼저 진동 이미지 매개 변수의 측정에 관하여 구체적으로 살펴본다.First, the measurement of the vibration image parameter will be described in detail.
생물체의 공격성 수준에 관한 정보획득은 주파수분포 히스토그램을 구성, 이에 따른 생물체의 머리 진동 이미지 매개변수를 측정하는 것이다.Acquiring information about the level of aggression of a creature consists of constructing a frequency distribution histogram and measuring the head vibration image parameters of the creature.
공격성 수준(Ag) 집계는 다음의 <수 1>으로 이루어진다. Aggregation of Aggression Levels (Ag) consists of:
Figure PCTKR2014002322-appb-M000001
Figure PCTKR2014002322-appb-M000001
Fm: 히스토그램에서 주파수 분포 밀도의 최대 주파수 Fm: maximum frequency of frequency distribution density in the histogram
Fi: 히스토그램에서 N 프레임 시간 동안 획득한 주파수 분포 밀도의 "I" 주파수 집계량Fi: "I" frequency aggregation of frequency distribution density acquired over N frame time in histogram
Fin: 진동 이미지 처리 주파수Fin: Vibration image processing frequency
n: N 프레임에서 한계치를 넘는 프레임간 차를 포함한 집계량n: Aggregate amount including interframe differences over the limit in N frames
그리고 생물체의 스트레스 수준에 관한 정보 획득을 위해 생물체 머리 진동 이미지 매개변수를 측정한다. 스트레스 수준(St)은 다음의 <수 2>에 의해 집계된다.The biological head vibration image parameter is measured to obtain information about the stress level of the creature. The stress level St is calculated by the following Equation 2.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000002
Figure PCTKR2014002322-appb-M000002

Figure PCTKR2014002322-appb-I000001
: 대상의 왼쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 총 진폭
Figure PCTKR2014002322-appb-I000001
: Total Amplitude of "I" Thermal Vibration Image of Left Part of Subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000002
: 대상의 오른쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 총 진폭
Figure PCTKR2014002322-appb-I000002
: Total amplitude of "I" thermal vibration image in the right region of the subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000003
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000004
으로부터
Figure PCTKR2014002322-appb-I000005
간의 최대값
Figure PCTKR2014002322-appb-I000003
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000004
From
Figure PCTKR2014002322-appb-I000005
Maximum value of liver
Figure PCTKR2014002322-appb-I000006
: 대상의 왼쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 최대주파수
Figure PCTKR2014002322-appb-I000006
: Maximum frequency of "I" thermal vibration image in the left part of the object
Figure PCTKR2014002322-appb-I000007
: 대상의 오른쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 최대주파수
Figure PCTKR2014002322-appb-I000007
: Maximum frequency of "I" thermal vibration image on the right side of the subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000008
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000009
으로 부터
Figure PCTKR2014002322-appb-I000010
간의 최대값
Figure PCTKR2014002322-appb-I000008
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000009
From
Figure PCTKR2014002322-appb-I000010
Maximum value of liver
n: 대상관련 열 수n: number of columns
생물체의 불안감 수준에 관한 정보획득을 위해 생물체 머리 진동 이미지 매개변수를 측정한다. 불안감 수준(Tn)은 다음의 <수 3>으로 측정된다.To obtain information about the level of anxiety in the organism, the biological head vibration image parameters are measured. Anxiety level (Tn) is measured by the following Eq.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000003
Figure PCTKR2014002322-appb-M000003

Pi(f): 진동 이미지 주파수 분포 전력 스펙트럼 Pi (f): Vibration image frequency distribution power spectrum
fmax: 진동 이미지 주파수분포 스펙트럼의 최대 주파수fmax: maximum frequency of the vibration image frequency distribution spectrum

생물체의 여타 생물체와의 호환성 수준에 관한 정보 획득을 위해 개별적인 모든 생물체의 진동 주파수 분포 히스토그램을 정하고, 각 히스토그램을 구성하고, 공동 주파수 분포를 획득하며, 분포의 일반 법칙과 기 획득한 공동 분포면적을 동일하게 만들며, 분포 일반 법칙과 주파수 히스토그램간 차이를 찾는다. 호환성 수준(C)은 다음의 <수 4>로 집계된다.To obtain information about the level of compatibility of living things with other organisms, determine histograms of vibration frequency distributions for all individual organisms, construct each histogram, obtain common frequency distributions, and obtain the general law of distribution and the previously obtained co-distribution area. Make the same and find the difference between the general law of distribution and the frequency histogram. The compatibility level (C) is counted as the following <Equation 4>.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000004
Figure PCTKR2014002322-appb-M000004
K: 획득한 주파수 히스토그램 일반화 상관계수K: Frequency histogram generalized correlation coefficient obtained
Figure PCTKR2014002322-appb-I000011
Figure PCTKR2014002322-appb-I000011
y’: 일반 분포 밀도 y ’: general distribution density
Figure PCTKR2014002322-appb-I000012
Figure PCTKR2014002322-appb-I000012

언어 혹은 비 언어적 거짓여부 결정 시, 정신생리학적 상태의 통합적인 변화수준에 관한 정보획득을 위해, 생물체 머리의 진동 이미지 매개변수를 측정한다.In determining verbal or nonverbal falsehoods, vibration image parameters of the head of the organism are measured to obtain information about the integrated level of change in the psychophysiological state.
거짓 결정 시 활용된 정신생리학적 상태의 통합적인 변화 수준(L)은 다음의 공식으로 집계된다. The integrated level of change (L) in the psychophysiological state used in the false decision is summed up by the formula:
Figure PCTKR2014002322-appb-M000005
Figure PCTKR2014002322-appb-M000005
Pм : 더 높게 설정된 한계치를 변화시키는 매개변수P м : parameter to change the higher set threshold
Pc : 거짓 수준 결정 시 측정되는 진동 이미지 매개변수Pc: Vibration image parameter measured when determining false level
K : 상관계수K: correlation coefficient
n : 측정되는 매개변수 수n: number of parameters measured
m : 변화된 매개변수 수m: number of parameters changed

잘 알려진 바와 같이, 인공두뇌학 및 정보 이론은 생물체와 생체계에 대한 운용방법 및 기술수단 적용 가능성을 검토하는 것이다. 인지생체학의 현대적인 개념은, 대게 신호정보 및 전달이론 개념 및 정의와 관련이 있으며, 정보이론에서 정립된 수학적 매개변수의 정신생리학적 정보성을 가능케 해준다. 정보이론에서 활용되는 통계 매개변수의 도움으로 인간의 머리 미세움직임을 연구한 저자의 오랜 연구와 관찰 결과, 인간의 정신생리학 상태와 머리 미세움직임 정보통계 매개변수간에 통계적으로 신빙성 있는 의존성이 있다는 사실을 알 수 있었다.As is well known, cybernetics and information theory examines the applicability of operational methods and techniques to organisms and living systems. Modern concepts of cognitive biology are usually related to the concepts and definitions of signal information and transfer theory, and enable the psychophysiological information of mathematical parameters established in information theory. The author's long study and observation of the study of human head micromovement with the help of statistical parameters used in information theory shows that there is a statistically reliable dependence between the state of human psychophysiology and the head micromovement information statistics parameter. Could know.
그리고 저자는 이러한 현상과 전정감정 반사에 관한 나름의 해석을 제시할 수 있게 되었다. 우선 정신생리학적 에너지조정(신진대사)간 상호관계를 정의해보겠다. 모든 전형적인 정서 상태는, 특정 에너지 소비와 개별 생리학적으로 필요한 에너지와 정서 에너지간 상관관계로 특징지을 수 있다. 이때 생리학적 에너지는 생리학적 과정 실현을 위해, 또 정서 에너지는 의식 혹은 비의식적인 과정의 결과 형성된다. 실례로 공격 상태는, 만약 정말 동일한 공격상태일 경우라면 다양한 인물에게서 이는 동일하지 않게 발현돼야 하는데, 이때 연령, 성별, 교육수준 등의 자연스러운 조정과정이 고려돼야 한다. 하지만 생리학적 측면에서 봤을 때, 이러한 차이는 신체기관 내 상대적 에너지 방출량 및 장소에 근본적인 의미가 있어서는 안 된다. 이 모든 것은 눈에 보이는 감정적 징후를 초래하는데, 실례로 얼굴의 홍조, 잦은 한숨, 빠른 심 박동, 특정 미세움직임 등을 들 수 있다. 감정적인 상태가 외부로 발현되는 주요 원인은 생리학적 에너지와 정서적 에너지간 상관관계를 변화시키는 신체기관 내 에너지의 추가적인 방출에 기인한다. 이때 강조해야 할 점은, 저자가 현대기술 발전 수준에서 잘 알려진 자연적인 신체적 과정의 신체-화학 에너지를 고려했다는 사실이다. 생리과정의 경과속도, 인간의 생각 및 움직임 과정을 위한 상호관계 중단 및 촉발 과정을 들 수 있다. The author is able to present his own interpretation of this phenomenon and vestibular emotion reflexes. First, we will define the interrelationship between psychophysiological energy coordination (metabolism). All typical emotional states can be characterized by a correlation between specific energy consumption and individual physiologically necessary energy and emotional energy. At this time, the physiological energy is formed to realize the physiological process, and the emotional energy is formed as a result of the conscious or unconscious process. For example, the attack state, if it is the same attack condition, should be expressed differently in various people, and natural adjustment process such as age, gender and education level should be considered. However, from a physiological point of view, these differences should not have a fundamental meaning in the relative amounts and locations of energy release within the body. All this leads to visible emotional signs, such as flushing of the face, frequent sighs, rapid heartbeats, and certain micromovements. The main reason for the external manifestation of the emotional state is due to the additional release of energy in the body organs which changes the correlation between physiological and emotional energy. It should be emphasized that the author took into account the body-chemical energy of natural physical processes, which are well known at the level of modern technology development. The progression of physiological processes, and the interruption and triggering processes for human thought and movement processes.
전정계의 주요과제는 무엇보다 역학적인 동등 혹은 균등 상태를 유지하는 것이다. 하지만 연구 시, 본 대상을 형성하는 역학ㆍ화학ㆍ에너지, 여타 계(시스템)의 균등상태 시에만 반폐쇄계의 평형상태가 가능하다는 사실이 입증됐다. 이들 계(시스템)들 중 하나라도 불균형이 발생할 경우 인접계의 균형상태 파괴가 초래되는데, 즉 역학적 균형 파괴가 에너지 균형 파괴를 초래한다는 것이다.The main challenge of the vestibular system is, above all, to maintain a dynamic equivalence or equality. However, the study proved that the equilibrium state of the semi-closed system is possible only if the dynamics, chemistry, energy, and other systems (systems) forming the subject are equal. Unbalance in any one of these systems results in the destruction of the equilibrium state of the adjacent system, i.e. the breakdown of mechanical balance results in the breakdown of energy balance.
수직적인 반 균형 상태에 있는 인간의 머리는 신체기관 내 발생하는 모든 에너지 과정의 지나치게 민감한 역학적 지표로 볼 수 있다. 생체역학적 측면에서 봤을 때, 무게중심보다 훨씬 높은 곳에 위치한 머리의 수직적 균형상태 및 동등한 상태 유지를 위해서는 목-머리 뼈 부분 근육의 엄청난 지속적 노력과 축소가 요구된다. 게다가 이러한 움직임은 전정계 운영 하에 반사적으로 실현되는 것이다. 신체기관 내 모든 의미 있는 현상(감정)은 지속적인 생리학적 과정의 변화를 가져온다. 이는 GSR(galvanic Skin Response, 피부전기 반사), 동맥압, 심박동과 같이 전통적으로 정신생리학적 분석에 활용되는 여타 생리학적 과정 변화와 유사하다. 게다가 에너지 발현량과 에너지 발현장소에 따라 머리 움직임 매개변수도 변한다. 머리 움직임의 공간적 입체 궤적은, 머리 모양이 구(球)와 비슷하기 때문에 매우 복잡하다. 또한 각 점의 움직임 궤적은 수백 개의 목 근육 움직임에 있어서 현저히 차이가 날 수 있다. 정보적 움직임 매개변수의 통계적 분석을 통해 머리 움직임의 신뢰할 수 있는 양적 매개변수 차별화가 가능하다. 즉, 에너지 및 전정계 반응 측정을 통한 정서상태 측정 및 확인이 가능하다는 것이다. 역학법칙은 일관되게 나타나며, 균등상태 유지를 위해 행동은 항상 반동작용을 하나는 것이다. 자연적으로 다양한 이들을 대상으로 하는 신체기관 내 에너지 측정은 전정계 활동을 통한 머리 움직임 매개변수의 일관된 상응하는 변화를 초래할 것이다. The human head in a vertical, semi-balanced state can be seen as an overly sensitive mechanical indicator of all the energy processes in the body. From a biomechanical point of view, maintaining the vertical balance and equilibrium of the heads far above the center of gravity requires tremendous continuous effort and reduction of the neck-head bone muscles. Moreover, this movement is realized reflexively under vestibular system. All meaningful phenomena in the organs lead to changes in the ongoing physiological process. This is similar to other physiological process changes traditionally used for psychophysiological analysis, such as galvanic skin response (GSR), arterial pressure, and heart rate. In addition, the parameters of head movement vary with the amount of energy expression and the location of energy expression. The spatial three-dimensional trajectory of head movements is very complicated because the shape of the head resembles a sphere. Also, the movement trajectory of each point can vary significantly in the movement of hundreds of neck muscles. Statistical analysis of informative motion parameters enables reliable quantitative parameter differentiation of head movements. In other words, it is possible to measure and confirm the emotional state through the measurement of energy and vestibular response. The laws of mechanics appear to be consistent, and behavior is always reactionary to maintain equality. Energy measurements in the body organs that naturally target a wide variety of people will result in consistent corresponding changes in head movement parameters through vestibular activity.
제시된 머리 움직임의 정보ㆍ통계적 매개변수에 따른 총체적인 감정 분류는, 모든 정서상태를 확인하게 해준다. 현재는 정서상태 측정을 위한 단일화된 총체적 접근법이 없는 만큼, 여타 정신생리학적 방법 혹은 독립 실험평가 비교 차원에서 최초의 측정을 위해 활용될 수 있을 것이다. 현대 심리학은 감정상태 평가에 있어서 주로 질적인 기준을 활용하는데, 이는 근본적으로 양적 측정을 불가능하게 하고, 인간 상태의 객관적인 평가가 힘들다. 하지만 기 제시된 방법은 모든 감정상태를 측정하게 해준다. 머리의 움직임 매개변수 변화가 기능적으로 에너지 교환 변화와 관련이 있다고 했을 때, 자연적으로 머리 움직임 매개변수가 인간의 총체적인 특징적 정신생리학 상태이기 때문이다. 현존하는 평가 기준에 따른 정서상태 집계를 위한 기 제시된 공식의 일치 정확성은, 머리 미세움직임을 통한 정서적인 상태평가 방법과 비교 시 낮게 나타난다. 현존하는 기술 수준에서는 정서상태 평가를 위한 총체적인 기준이 없기 때문이다. 기 제안된 방법은 모든 감정 측정에 있어서 통합적인 접근법이 가능하다는 점에서 특징적이다. 또한 모든 이전의 방법들은 다양한 정서상태 평가를 위해 활용됐다. 정서상태 측정을 위해 기 제안된 컨셉을 채택하는 것은 정밀과학에 심리학을 포함시키게끔 해주며, 동일한 감정 측정을 가능하게 해준다.The overall emotional classification according to the informational / statistical parameters of the presented head movements confirms all emotional states. Currently there is no single, holistic approach to measuring emotional state, so it can be used for initial measurements in terms of other psychophysiological methods or independent experimental evaluations. Modern psychology mainly uses qualitative criteria in the evaluation of emotional state, which essentially makes it impossible to measure quantitatively, and the objective evaluation of human state is difficult. However, the suggested method allows us to measure all emotional states. Given that a change in head movement parameters is functionally related to a change in energy exchange, naturally, head movement parameters are a general characteristic psychophysiological state of man. The accuracy of agreement of the proposed formulas for counting emotional states according to existing assessment criteria is low compared to the emotional state assessment method through head micromovement. This is because there is no overall standard for assessing emotional state at the current level of technology. The proposed method is characteristic in that an integrated approach is possible for all emotion measurements. All previous methods were also used to assess various emotional states. Adopting the proposed concept for measuring emotional state allows the inclusion of psychology in precision science and enables the same emotional measurement.
대상의 머리 움직임에 관한 신호 획득은 카메라에 의한 영상 비교를 통해서 이루어진다. 공간 및 시간 분포 정보통계 매개변수 차원에서 생물체 머리의 움직임 속도는 티비 카메라 작업의 최대 주파수를 가져오는 10초당 단위로 정해지는 마커 움직임 평균주파수로 측정된다. 이러한 특성은 인간의 정서적 불안감을 잘 반영하고, 불안감 수준을 특징지을 수 있다.Acquisition of the signal regarding the head movement of the subject is performed by comparing images by the camera. In terms of spatial and temporal distribution information statistics parameters, the movement speed of the head of the creature is measured as the average frequency of marker movement, determined in units of 10 seconds, which yields the maximum frequency of TV camera work. These characteristics can well reflect human emotional anxiety and can characterize anxiety levels.
진동 이미지가 대상 움직임 에너지의 공간ㆍ시간적 분포를 동시에 나타낼 경우, 주파수 히스토그램 획득을 위해 특정 시간 동안 동일진동 주파수를 가진 요인의 수가 총 집계된다. 따라서 히스토그램은 진동 주파수의 공간적 분포에 관한 정보를 배제시킨다. 이러한 명백한 공간정보 손실은 사실상 움직임 정보를 증대시켜준다고 할 수 있는데, 생리에너지 측면에서 봤을 때 얼굴의 미세움직임과는 다르게 머리의 어느 부위에서 움직임이 실행되는 지는 그다지 중요하지 않기 때문이다. 주파수 히스토그램의 구성은 이하의 내용에 따라 결정된다.When the vibration image simultaneously represents the spatial and temporal distribution of the target motion energy, the number of factors having the same vibration frequency for a specific time is aggregated to obtain a frequency histogram. Histograms therefore exclude information about the spatial distribution of vibration frequencies. This apparent loss of spatial information actually increases the motion information, because in terms of physiological energy, it is not very important in which part of the head the movement is performed unlike the fine movement of the face. The configuration of the frequency histogram is determined according to the following.
잘 알려진 바와 같이, 기존의 공격성 수준을 결정짓는 모순적인 현존 접근법과는 다른 두 가지 주요요인을 고려한 새로운 공식이 제시됐다. 두 가지 주요 요인은, 진동의 특징적인 확산을 가장 잘 보여주는 진동평균 주파수 혹은 인간의 Fm 미세움직임과 매개변수, 그리고 평균제곱편차다. 이렇듯 공격적인 사람은 머리 미세움직임의 높은 주파수 및 머리 부위의 다양한 점이 움직임에 있어서 확산 폭이 크다. 여타 공식 상관계수는 0에서 1까지의 수치에 대한 공격성 상관계수를 보여준다.As is well known, a new formula has been proposed that takes into account two main factors that differ from the existing contradictory approaches that determine the level of aggression. Two main factors are the average vibration frequency, or the Fm micromovement and parameters, and the mean square deviation, which best show the characteristic spread of the vibration. This aggressive person has a high spreading frequency in movement of high frequency of hair fine movement and various points of the head part. Other official correlation coefficients show aggressive correlation coefficients for values from 0 to 1.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000006
Figure PCTKR2014002322-appb-M000006
Fm: 주파수 분포 밀도 히스토그램의 최대 주파수Fm: Maximum frequency of the frequency distribution density histogram
Fi: 50프레임 시간 당 획득한 주파수 분포 밀도 히스토그램에서의 i 주파수 집계 수Fi: Number of i frequency aggregates in frequency distribution density histogram obtained per 50 frame time
Fin: 진동 이미지 처리 주파수Fin: Vibration image processing frequency
n: 50 프레임에서의 한계치보다 높은 프레임간 차의 집계 수n: Aggregate number of interframe differences higher than the threshold at 50 frames
이러한 등식은 모든 이들의 공격성 수준을 결정하게 해주는데, 자연히 더 낮은 공격성 상태는 0에 가까운 수준을 보인다. 높은 공격성 상태에 있는 사람의 경우 1에 근접한 수치를 보인다. 잠재적으로 위험한 이들을 밝혀내기 위한 진동 이미지 시스템의 보안 시스템 활용 시 공격적인 이들을 밝혀내기 위한 한계치는 0.75를 사용한다. 진동 이미지 7.3 프로그램의 왼쪽 구석부위(평균 히스토그램)에는 조작자의 비주얼 컨트롤을 위해 주파수 히스토그램과 제시된 공식에 따라 계산된 공격성 수준 치가 계속해서 나타낸다.This equation allows everyone to determine their level of aggression, with naturally lower aggression levels approaching zero. People with high aggression are close to one. The use of a vibrating imaging system's security system to identify potentially dangerous ones uses a threshold of 0.75 to identify aggressive ones. Vibration Image 7.3 The left corner of the program (average histogram) continues to display the aggressor level calculated according to the frequency histogram and the formula presented for the operator's visual control.
다음은 진동 이미지 획득 및 이후 공격성 수준을 결정짓는 의미 있는 진동 이미지 정보 매개변수를 통계적으로 찾아내는 것이다. 이는 무엇보다 진폭 및 주파수 진동 이미지에 대한 진동대칭 매개변수를 결정한다.The next step is to statistically identify meaningful vibration image information parameters that determine vibration image acquisition and subsequent aggression levels. This determines, among other things, vibration symmetry parameters for amplitude and frequency vibration images.
공격성 수준을 결정짓는, 잘 알려진 상반되는 현존하는 접근방법과는 달리, 인간의 머리부위를 스캔(scan)한 개별 열에 대한 움직임 진폭 및 주파수 대칭을 고려한 새로운 공식이 제시됐다. 이렇듯 공격성 수준이 최대치인 사람의 경우, 20초간 진폭 및 주파수 진동 이미지를 처리하기 위한 진동 및 미세움직임에 있어서 최대 대칭의 특성을 보인다. 동시에 스트레스와 불안감의 낮은 수준을 보인다.In contrast to the well-known and contradictory approaches that determine the level of aggression, a new formula has been proposed that takes into account the motion amplitude and frequency symmetry for individual columns that scan the human head. As such, the person with the highest level of aggression exhibits maximum symmetry in vibration and fine movement for processing amplitude and frequency vibration images for 20 seconds. At the same time it shows low levels of stress and anxiety.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000007
Figure PCTKR2014002322-appb-M000007

Figure PCTKR2014002322-appb-I000013
: 대상의 왼쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 총 진폭
Figure PCTKR2014002322-appb-I000013
: Total Amplitude of "I" Thermal Vibration Image of Left Part of Subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000014
: 대상의 오른쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 총 진폭
Figure PCTKR2014002322-appb-I000014
: Total amplitude of "I" thermal vibration image in the right region of the subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000015
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000016
으로 부터
Figure PCTKR2014002322-appb-I000017
간의 최대값
Figure PCTKR2014002322-appb-I000015
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000016
From
Figure PCTKR2014002322-appb-I000017
Maximum value of liver
Figure PCTKR2014002322-appb-I000018
: 대상의 왼쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 최대주파수
Figure PCTKR2014002322-appb-I000018
: Maximum frequency of "I" thermal vibration image in the left part of the object
Figure PCTKR2014002322-appb-I000019
: 대상의 오른쪽 부위 "I" 열 진동 이미지 최대주파수
Figure PCTKR2014002322-appb-I000019
: Maximum frequency of "I" thermal vibration image on the right side of the subject
Figure PCTKR2014002322-appb-I000020
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000021
으로부터
Figure PCTKR2014002322-appb-I000022
간의 최대값
Figure PCTKR2014002322-appb-I000020
:
Figure PCTKR2014002322-appb-I000021
From
Figure PCTKR2014002322-appb-I000022
Maximum value of the liver
n : 대상이 차지하는 열 수n: number of columns occupied by the target
이전에 제시한 정보통계 매개변수와 유사하게, 제시된 공식은 0에서 1까지의 스트레스 수준(St))을 측정하게 해주며, 무엇보다 최소 스트레스 수준은 최소 측정치에 부합하며, 높은 수준의 스트레스 상태에 있는 사람의 경우 스트레스 수치가 1에 근접하게 나타난다. Similar to the information statistics parameters presented previously, the formula presented allows us to measure the stress level (St) from 0 to 1, and above all, the minimum stress level corresponds to the minimum measurement, In people with stress levels close to one.
다음은 진동 이미지 획득 및 이후 불안감 수준을 결정짓는 의미 있는 진동 이미지 정보 매개변수를 통계적으로 찾아낸 것이다. 이는 무엇보다 진폭 및 주파수 진동 이미지의 빠른 활동 신호 주파수 스펙트럼 구성과 관련이 있다.The following is a statistical analysis of meaningful vibration image information parameters that determine vibration image acquisition and subsequent anxiety levels. This relates, among other things, to the fast activity signal frequency spectrum construction of amplitude and frequency vibration images.
불안감 수준을 결정짓는, 잘 알려진 상반된 현존하는 접근방법과는 다르게, 높은 불안감은 낮은 주파수 스펙트럼 밀도보다, 오히려 움직임이 높은 주파수 스펙트럼 밀도를 증대시킨다는 사실을 고려한 새로운 공식이 제시됐다.Unlike the well-known and contradictory existing approaches that determine the level of anxiety, a new formula has been proposed that takes into account the fact that high anxiety increases high frequency spectral density rather than low frequency spectral density.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000008
Figure PCTKR2014002322-appb-M000008
Tn : 불안감 수준Tn: level of anxiety
Pi(f) : 진동 이미지 주파수 확산 전력 스펙트럼Pi (f): Vibration image frequency spread power spectrum
fmax : 진동 이미지 주파수 확산 스펙트럼 최대 주파수 fmax: maximum frequency of the vibration image frequency spread spectrum
이전에 제시한 정보통계 매개변수와 유사한 제시된 공식은 0에서 1까지 불안감 수준을 측정하게 해준다. 또한 최소 수준의 불안감은 최소 측정치에 부합하고, 불안감 수준이 높은 이는 스트레스 수치가 1에 근접하게 나타난다. 진동 이미지의 빠른 신호 주파수 확산 스펙트럼은 조작자 혹은 시스템 활용자의 컨트롤을 위해 나타난다. The presented formula, similar to the previously presented information statistics parameters, allows us to measure the level of anxiety from 0 to 1. In addition, the minimum level of anxiety meets the minimum measure, and those with high levels of anxiety have stress levels close to one. The fast signal frequency spread spectrum of the vibration image appears for the operator's or system operator's control.
또 다른 실례는 진동 이미지 획득 및 이후 사람들간 호환성(화합) 수준을 결정짓는 진동 이미지의 통계적으로 의미 있는 정보적 매개변수를 찾는 것이다. 무엇보다 이는 각 개별자 주파수의 진동 이미지 히스토그램 구성으로 이루어진다.Another example is to find statistically meaningful informative parameters of the vibration image that determine the vibration image acquisition and then the level of compatibility between the people. Best of all, this consists of a vibration image histogram configuration at each individual frequency.
호환성(화합) 수준을 결정짓는, 잘 알려진 상반되는 현존하는 접근방법과는 다르게, 분포 정상법칙에 대한 양측 모두의 총 진동 주파수 히스토그램에 대한 부합 근접성으로 특징되는 호환성(화합)가능성을 고려한 새로운 공식이 제시된다.In contrast to the well-known and contradictory existing approaches that determine the level of compatibility, a new formula that considers the compatibility possibility characterized by a close proximity to the total oscillation frequency histogram of both sides of the distribution normal law Presented.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000009
Figure PCTKR2014002322-appb-M000009

K: 최초 히스토그램의 정상화 상관계수K: Normalized correlation coefficient of initial histogram
Figure PCTKR2014002322-appb-I000023
Figure PCTKR2014002322-appb-I000023

이전에 제시된 매개변수와 유사하게 제안된 공식은 0에서 1까지의 호환(화합)가능성 수준을 측정한다. 또한 최소 측정치는 최소 호환(화합)가능성에 부합하며, 양 측의 높은 수준의 호환(화합)가능성 측정치는 1에 근접하게 나타난다.Similar to the parameters presented previously, the proposed formula measures the level of compatibility from 0 to 1. In addition, the minimum measure corresponds to the minimum compatibility (compatibility), and the high level of compatibility measure on both sides appears close to one.
다음은 진동 이미지 획득 및 인간의 거짓 수준을 결정짓는 진동 이미지의 통계적으로 의미 있는 정보 매개변수를 찾는 것이다. 무엇보다 상호간 최소한의 연관성을 가진 진동 이미지 매개변수 최대량의 일시적인 의존성 획득과 관련이 있다. Next is to find a statistically meaningful information parameter of the vibration image that determines the vibration image acquisition and human false level. First of all, it is related to the acquisition of temporary dependence of the maximum amount of vibration image parameters with the least correlation between them.
거짓말 탐지와 관련해 이미 잘 알려진 현존하는 정신생리학적 접근법과는 차이가 있는 새로운 공식이 제시됐다. 본 공식에서 거짓은, 보고시간과 비교한 진동 이미지 매개변수 측정치에서의 변화에 따라 결정된다. 제시된 공식은 언어 및 비언어적 거짓 여부를 정하게 해준다. 기본적으로 시간 차원에서의 언어적 거짓 결정은 실험 대상자의 대답 시작까지의 시간을 활용하는데, 비언어적인 거짓 분석의 경우 한 기간의 시간과 또 다른 기간의 시간 동안 매개변수와의 상호간 비교를 통해 이루어진다.A new formula has been proposed for the detection of lies that differs from the well-known existing psychophysiological approaches. False in this formula is determined by the change in vibration image parameter measurements compared to the reporting time. The formula presented allows us to determine whether we are verbal and nonverbal. Basically, the linguistic false decision in the time dimension utilizes the time to the start of the test subject's answer. In the case of non-verbal false analysis, it is made by comparing the parameters with one time period and another time period.
거짓 결정 시 활용되는 정신생리학적 상태의 통합적인 변화 수준(L)은 다음의 공식으로 계산된다. The integrated level of change (L) of the psychophysiological state used in the false decision is calculated by the formula:
Figure PCTKR2014002322-appb-M000010
Figure PCTKR2014002322-appb-M000010
Pм : 더욱 높게 설정된 한계치의 변화 매개변수Pм: change parameter of the higher set threshold
Pc : 거짓 수준 결정 시 변화하는 진동 이미지 매개변수Pc: Vibration image parameter changes when determining false level
K : 측정된 상관계수K: measured correlation coefficient
n : 측정 매개변수 수(비주얼 매개변수 수와는 차이가 있을 수 있음)n: Number of measurement parameters (may vary from the number of visual parameters)
m: 변화 매개변수 수m: change parameter number
이전에 제시된 매개변수와 유사하게, 제시된 공식은 0에서 1까지의 거짓 수준을 측정하게 해준다. 또한 최소 수준의 거짓에는 최소 측정치가 부합되는데, 거짓의 최고수준은 1에 근접한 측정치를 가진다.Similar to the parameters presented previously, the formula presented allows us to measure false levels from 0 to 1. In addition, the minimum level of false matches the minimum measure, while the highest level of false has a measure close to one.
그렇다고 해서 본 발명이 상기 제시된 인간의 감정 및 정신생리학적 상태 측정 실례에 한해서만 활용되는 것은 아니다. 참고로 인간의 상태특성은 다양한 분류 시스템에 따라 200개가 넘게 분류돼있다. 무엇보다 본 발명은 머리 미세움직임 매개변수와 /혹은 머리의 진동 이미지 매개변수를 통해 인간의 모든 상태를 묘사하게 해준다. 심리학에서 움직임에 관한 전통적인 개념이 신빙성 있는 통계 매개변수를 이용한 인간 머리의 반사 미세움직임으로 전환되는 것은 불명확한 원칙이라 생각할 수 있다. 하지만 제시된 접근법을 바탕으로 기술정보 시스템과 유사하게 인간의 상태를 결정지을 수 있으며, 인간 상태를 특징짓기 위한 정보 매개변수를 활용할 수 있다. 실례로, 공식에 따른 인간의 정보ㆍ열역학적 엔트로피 수준을 결정지을 수 있다는 것이다.This does not mean, however, that the present invention is utilized solely for the measurement of emotional and psychophysiological states of humans presented above. For reference, there are over 200 classifications of human state characteristics according to various classification systems. Above all, the present invention allows us to describe all human conditions through the head micromovement parameters and / or the head vibration image parameters. In psychology, it is an unclear principle to translate the traditional concept of motion into reflex micromovement of the human head using reliable statistical parameters. However, based on the proposed approach, it is possible to determine the human state similarly to the technical information system and to utilize the information parameters to characterize the human state. For example, it is possible to determine the level of human information and thermodynamic entropy according to the formula.
정보적 엔트로피 계산을 위한 근간으로써 머리 미세움직임 주파수 분포 히스토그램이 구성되며, 본 정보적 엔트로피 계산은 다음의 공식을 따른다. As a basis for the computation of information entropy, a head motion frequency distribution histogram is constructed. The computation of this information entropy follows the following formula.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000011
Figure PCTKR2014002322-appb-M000011
열역학적 엔트로피 계산을 위한 근간으로써 머리의 미세움직임 주파수 분포 히스토그램이 구성되며, 본 열역학적 엔트로피(S) 계산은 다음의 공식을 따른다. As a basis for the thermodynamic entropy calculation, a histogram of the frequency distribution of the micro-movement of the head is constructed. The thermodynamic entropy (S) calculation follows the following formula.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000012
Figure PCTKR2014002322-appb-M000012
이러한 개별 정보통계 매개변수는 인간의 어떠한 감정상태를 더 잘 밝혀내기 위해 적용되는데, 실례로 실험진행을 통해 거짓 수준에 대한 정보적 엔트로피간 연관성이 크다는 사실을 알게 됐고, 열역학 엔트로피는 인간의 불안감 상태와 큰 연관이 있다는 사실을 알 수 있었다. These individual information statistics parameters are applied to better identify any emotional state in humans. For example, experiments have shown that there is a high correlation between informational entropy on false levels, and thermodynamic entropy is a state of anxiety in humans. It was found that there is a big connection with.
신체ㆍ열역학적 매개변수를 바탕으로 인간의 행동과 에너지, 카리스마 적인 측면을 더 완벽히 특징 및 결정지을 수 있었다. 실례로 진동 이미지 7.1 버전 시스템을 이용해 진동 이미지 기록 최고 주파수를 나타낸 주파수 히스토그램을 바탕으로 평균제곱오차와 주파수 최고치간 차이를 바탕으로 인간의 에너지(E)를 알 수 있었다.Based on body and thermodynamic parameters, we were able to more fully characterize and determine human behavior, energy and charismatic aspects. For example, using the vibration image 7.1 version system, based on the frequency histogram representing the highest frequency of vibration image recording, the human energy (E) can be known based on the difference between the mean square error and the maximum frequency.
Figure PCTKR2014002322-appb-M000013
Figure PCTKR2014002322-appb-M000013
머리의 반사적인 미세움직임의 양적 분석은 인간의 정신생리학적 상태 측정을 더욱 객관ㆍ과학적으로 가능하게 해주며, 의학ㆍ심리학ㆍ정신의학적, 그리고 일상생활에서의 많은 문제들을 해결할 수 있게 해준다. 공격성, 스트레스, 불안감, 잠재적 위험성 수준에 따른 공항 내 승객들의 정신감정 상태의 양적 평가 및 개발된 시스템과 관련한 독립적인 실험을 통해, 본 발명이 전문가들의 전문 평가에 긍정적(90%이상)으로 부합한다는 사실을 알 수 있었다. 이는 본 발명의 실질적인 실현 가능성을 확인해주는 것이다.Quantitative analysis of the reflexive micromovement of the head makes it possible to measure the psychophysiological state of humans more objectively and scientifically and to solve many problems in medicine, psychology, psychology, and everyday life. Through independent experiments with the system developed and the quantitative assessment of the psychological status of passengers at the airport according to aggression, stress, anxiety and potential risk levels, the present invention is positive (more than 90%) to the expert's professional evaluation. I could tell the truth. This confirms the practical feasibility of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 상기와 같은 본 발명의 방법을 수행하는 휴대형 장치를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a portable device for performing the method of the present invention as described above.
기능적으로 블록화되어 있는 도 2에 도시된 장치는 상기와 같은 본 발명의 방법을 수행할 수 있다.The device shown in FIG. 2 that is functionally blocked can perform the method of the present invention as described above.
카메라(21)는 CCD나 CMOS 등의 촬상 소자 및 이로부터의 아날로그신호를 디지털화하는 A/D 컨버터를 포함하며, 영상 처리부(22)는 특정 포맷의 동영상을 생성하는 인코더 등을 포함한다.The camera 21 includes an imaging device such as a CCD or a CMOS and an A / D converter for digitizing an analog signal therefrom, and the image processor 22 includes an encoder for generating a moving picture of a specific format.
신호 분석부(23)는 상기 영상을 이용해 전술한 바와 같은 방법에 의해 진동 파라미터를 측정하고 이로부터 정신 생리학적 정보(신호, 또는 생리신호)를 생성 또는 추출한다. 여기에서 진동 파라미터는 피험자의 부위별 위치 변화에 따른 진동 주파수, 진폭 및 위상 등을 포함한다. 그리고 정신 생리학적 정보는 안정 상태, 흥분 상태, 스트레스 상태 등 심리/감정/감성상태를 포함할 수 있다.The signal analyzer 23 measures the vibration parameter by the method described above using the image, and generates or extracts psychophysiological information (signal or physiological signal) from the vibration parameter. Here, the vibration parameters include vibration frequency, amplitude, and phase according to the change of position of each part of the subject. The psychophysiological information may include a psychological / emotional / emotional state such as a stable state, an excited state, and a stress state.
한편, 생리신호 응용부(14)는 상기 생리 신호를 이용해 피험자의 정신적, 정서적 상태를 평가하는 생리 신호 처리 알고리즘 및 그 결과를 표시하는 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 예를 들어 생리 신호 처리 알고리즘은, 예를 들어 제임스 러셀의 2차원 감성모델에 따라 9가지 감성상태로 피험자의 상태를 분류할 수 있다. 상기 응용부(24)에 마련되는 디스플레이는 전술한 바와 같이, 최종 얻어진 결과를 문자 또는 이미지의 형태로 표시한다.Meanwhile, the physiological signal application unit 14 may include a physiological signal processing algorithm for evaluating the mental and emotional state of the subject using the physiological signal and a display for displaying the result. For example, the physiological signal processing algorithm may classify the subject's states into nine emotional states according to, for example, James Russell's two-dimensional emotional model. The display provided in the application unit 24 displays the final result in the form of a text or an image as described above.
상기와 같은 장치는 다양한 유형의 시스템을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어 카메라가 장착된 개인용 컴퓨터, 카메라가 내장된 휴대용 단말기, 예를 들어, Windows mobile, Android, iOs, Symbian, BlackBerry, Bada등의 시스템 기반의 테블릿PC, 테블릿 패드, PDA, 스마트폰, 나아가서는 내부 응용프로그램의 실행이 가능한 OS 기반 디지털 카메라가 그 대표적인 예이다.Such a device may be implemented through various types of systems. For example, a personal computer equipped with a camera, a portable terminal with a built-in camera, for example, a tablet PC based on a system such as Windows mobile, Android, iOS, Symbian, BlackBerry, Bada, tablet pad, PDA, smartphone In addition, OS-based digital cameras capable of executing internal applications are typical examples.
도3a은 도2에 도시된 장치를 하드웨어적으로 표현한 도면이다.FIG. 3A is a hardware representation of the apparatus shown in FIG.
도3을 참조하면, 생리신호 검출 장치(30)는 촬상 소자를 가지는 영상 촬영부, 즉 카메라(31), 카메라(31)로부터(32)의 아날로그 영상 신호를 디지털화하는 A/D 컨버터(32), 영상 분석 및 매개 변수 추출 및 생리 신호 발생 등을 수행하는 프로세서(34), 그리고 그 결과를 표시하는 표시부(35)를 구비한다. 이에 더하여 외부로부터의 정보 입력을 위한 입력장치, 예를 들어 키패드 등과 같은 키입력부(36), 그리고 상기와 같은 영상 신호 처리 등에서 사용되는 메모리를 포함하는 저장부(33)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the physiological signal detecting apparatus 30 includes an image capturing unit having an image capturing element, that is, an A / D converter 32 for digitizing analog video signals from the camera 31 and the camera 31. And a processor 34 for performing image analysis, parameter extraction and physiological signal generation, and a display unit 35 for displaying the result. In addition, the apparatus includes an input device for inputting information from the outside, for example, a key input unit 36 such as a keypad and the like, and a storage unit 33 including a memory used in the above-described image signal processing.
도3b는 도2의 장치를 구현할 수 있는 스마트폰의 개략적 구성을 도시하는 것으로 구성 요소간의 상호 작용 관계를 설명하는 블록 다이어그램이다.FIG. 3B is a block diagram illustrating a schematic configuration of a smartphone capable of implementing the device of FIG. 2 and illustrating an interaction relationship between the components.
도3b를 참조하면, 참조번호 1은 무선 신호 수신기와 트랜스미터 및 음성/영상-시그널, 시그널-음성/영상 변환기를 포함하는 전자 블럭(Electronic Block)이다. 그리고 참조번호 42는 피사체(피촬자 또는 피험자)로부터 영상을 획득하는 것으로 촬상소자와 대물렌즈 등을 포함하는 디지털 카메라이다. 참조번호 43은 스마트폰 전체의 운용에 필요한, 특히 디지털 이미지를 저장하기 위한 메모리를 가지는 저장부이다. 참조번호 44는 사용자 인터페이스 및 처리 결과등을 문자와 이미지의 형태로 시각화하는 디스플레이 장치이다. 참조번호 45는 상기 전자블록, 디지털 카메라, 저장부, 디스플레이 장치 등을 제어하고 각 기능을 동기화하는 프로세서이다. 한편, 참조 번호 46은 전체 시스템의 구동에 필요한 전원 및 사용자의 입력 등을 위한 키패드를 포함하는 본체를 나타낸다.Referring to FIG. 3B, reference numeral 1 is an electronic block including a wireless signal receiver, a transmitter, and an audio / video-signal and a signal-audio / video converter. Reference numeral 42 denotes a digital camera that acquires an image from a subject (subject or subject) and includes an image pickup device, an objective lens, and the like. Reference numeral 43 is a storage unit having a memory for storing the digital image, which is necessary for the operation of the entire smartphone. Reference numeral 44 is a display device for visualizing the user interface and processing results in the form of text and images. Reference numeral 45 is a processor that controls the electronic block, the digital camera, the storage unit, the display device, and the like and synchronizes each function. On the other hand, reference numeral 46 denotes a main body including a keypad for power input and user input required for driving the entire system.
도 4은 본 발명에 따른 생체신호를 동영상을 기반으로 카메라를 통해서 획득되는 과정을 도시한 흐름도이며, 이 과정은 도 3a, 구체적으로 도3b의 스마트폰이 이용될 수 있다.4 is a flowchart illustrating a process of acquiring a biological signal through a camera based on a video according to the present invention, and this process may be the smart phone of FIG. 3A, specifically, FIG. 3B.
도 4를 참조하면, 우선, 카메라(31)에서 피험자의 영상을 획득하여 아날로그 전기적 신호로 변환한다(S10, S20). 피험자의 영상으로부터 얻어진 전기적 신호는 아날로그 신호이며 따라서 A/D 컨버터(32)에 의해 디지털 영상 데이터로 변환된다(S30).Referring to FIG. 4, first, an image of a subject is acquired by a camera 31 and converted into an analog electrical signal (S10 and S20). The electrical signal obtained from the subject's image is an analog signal and is therefore converted into digital image data by the A / D converter 32 (S30).
다음 단계에서, 프로세서(34)는 각 영상 데이터들의 시간에 따른 변화를 분석하여 진동 파라미터를 산출한다 (S40). 진동 파라미터는 상기 피험자의 부위별 위치 변화에 따른 진동 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 즉, 프로세서(34)는 피험자의 각 부위의 위치 변화를 분석하여 각 부위의 진동 주파수, 위치 변화의 크기(진동의 크기) 및 위상 등을 산출한다. 이에 이어, 프로세서(34)는 진동이미지 해석 프로그램을 이용하여 이미지간의 차이를 분석하고 무게 중심에 대한 위치 변화를 측정하거나 푸리에 변환을 이용하여 진동 파라미터(매개변수)를 계산(산출)할 수 있다.In a next step, the processor 34 calculates a vibration parameter by analyzing the change over time of each image data (S40). The vibration parameter includes at least one of a vibration frequency, an amplitude, and a phase according to a change in position of each part of the subject. That is, the processor 34 analyzes the position change of each part of the subject to calculate the vibration frequency, the magnitude of the position change (the magnitude of vibration), the phase, and the like of each part. Subsequently, the processor 34 may analyze the difference between the images using a vibration image analysis program, measure a position change with respect to the center of gravity, or calculate (calculate) a vibration parameter (parameter) using a Fourier transform.
진동 파라미터 산출에 대해 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 프로세서(34)는 연속적인 여러 개의 영상들로부터 피험자의 움직임에 따른 윤곽의 움직임 또는 진동을 파악한 후 이 윤곽을 두 개의 균등한 부분으로(좌, 우측) 분리한다. 그 다음, 반으로 나뉘어진 행의 두 부분에서 최대 진동 주파수가 나타내는 지점을 결정한다. 이 주파수는 생체신호이미지의 해당 수평 행의 색을 결정한다. 분리된 윤곽 부분에 위치한 반으로 나뉘어진 행의 각각의 두 부분에서 위치 변동을 한 평균 진폭은 생체신호이미지의 크기(길이)를 결정한다. 각각의 지점에서 얻은 진동이미지는 확실하며 정적인 특징을 지니지만 통합적인 생체 신호이미지는 인체의 정신생리학적 매개변수와 관련이 있다. 이는 카메라를 갖는 휴대형 장치가 움직이지 않는 지지대에 고정이 되어 있어 외부로부터 진동의 영향을 받지 않은 경우이다. The vibration parameter calculation is described in more detail as follows. The processor 34 grasps the motion or vibration of the contour according to the subject's movement from a plurality of successive images and separates the contour into two equal parts (left and right). Then, determine the point indicated by the maximum vibration frequency in two parts of the row divided in half. This frequency determines the color of the corresponding horizontal row of the biosignal image. The average amplitude of the positional variation in each of the two sections of the row divided in half located on the separate contour section determines the size (length) of the biosignal image. Vibration images obtained at each point have certain positive and static characteristics, but integrated biosignal images are associated with the psychophysiological parameters of the human body. This is the case in which the portable device with the camera is fixed to a non-moving support and is not affected by vibration from the outside.
만약에 휴대형 장치를 손으로 잡고 있어서, 사용자에 의한 진동 또는 움직임이 발생하는 경우, 피험자의 손으로부터 전달되는 고유 진동 성분를 제거 (필터링) 하는 과정을 거치는 것이 바람직하다. 이러한 필터링에는 피험자의 손뿐 아니라 노이즈로서 작용하는 피험자로부터의 모든 진동 성분 중 일부 또는 전체가 포함될 수 있다.If the handheld device is held by hand, when vibration or movement by the user occurs, it is preferable to go through the process of removing (filtering) the natural vibration component transmitted from the subject's hand. Such filtering may include some or all of the vibration components from the subject acting as noise as well as the subject's hand.
이를 위해서는 전기 신호로 변환된 대상 이미지를 A/D 변환한 후에 진동 파라미터를 산출하기 전에 손으로부터 전달되는 진동을 노이즈로 받아들여 제거하도록 하는 과정을 수행하는 것이 필요하다(S40).To this end, after A / D conversion of the target image converted into an electrical signal, it is necessary to perform a process of receiving and removing vibration transmitted from the hand as noise before calculating the vibration parameter (S40).
프로세서(34)는 산출된 진동 파라미터에 기초하여 생체신호이미지를 생성한다(S50). 생체신호이미지는 진폭 구성요소와 주파수 구성요소를 포함할 수 있다. 이하에서는, 진폭 구성요소를 "내부 생체신호이미지"로, 주파수 구성요소를 "외부 생체신호이미지"라고 칭하기로 한다. 이러한 용어 정의의 개념은 이하의 도 5의 설명에서 이해될 것이다.The processor 34 generates a biosignal image based on the calculated vibration parameter (S50). The biosignal image may include an amplitude component and a frequency component. Hereinafter, the amplitude component is referred to as "internal biosignal image" and the frequency component is referred to as "external biosignal image". The concept of this term definition will be understood in the description of FIG. 5 below.
최종적으로, 프로세서(34)는 산출된 진동 파라미터로부터 피험자(1)의 정신생리학적 정보를 획득한다(S60). 즉, 프로세서(34)는 진동 파라미터를 분석함으로써 대상(20)의 심리적 상태를 알 수 있다.Finally, the processor 34 obtains psychophysiological information of the subject 1 from the calculated vibration parameter (S60). That is, the processor 34 may know the psychological state of the object 20 by analyzing the vibration parameter.
도 5a는 진동 이미지의 진폭 성분으로 형성되는 인체의 이미지 주위에 생체 에너지인 아우라가 방사되는 것을 도시한 것이다.FIG. 5A illustrates that aura, a bioenergy, is radiated around an image of a human body formed of an amplitude component of a vibration image.
내부 생체신호이미지는 상술한 바와 같이, 각 부위의 위치 변화 크기를 색상으로 표현한 것이다. 이를 통해 피험자(1) 각 부위의 위치 변화 크기를 시각화할 수 있게 된다. 외부 생체신호 이미지는 내부 생체신호이미지의 주변에 나타나며, 평균 최고 진동 주파수를 색상으로 변조하여 나타낸다.As described above, the internal biosignal image expresses the magnitude of the change in position of each part in color. Through this it is possible to visualize the magnitude of the position change of each part of the subject (1). The external biosignal image appears around the internal biosignal image and modulates the average peak vibration frequency into color.
도 5b는 인체의 실제 영상 주위에 생체 에너지인 생체신호이미지가 방사되는 것을 도시한다. 도 5b에서, 내부 생체신호이미지는 표현되지 않고 실제 영상 주위에 생체신호 이미지만이 표시되어 있다.5B shows that a biosignal image, which is bioenergy, is radiated around an actual image of the human body. In FIG. 5B, the internal biosignal image is not represented and only the biosignal image is displayed around the actual image.
도 6a, 6b는 안정 상태와 비안정 상태에서의 생체신호 이미지를 각각 나타내는데, 도6a는 안정적 또는 정삭적 상태, 그리고, 도 6b는 스트레스 상태에 있는 피험자의 생체신호 이미지이다.6A and 6B show biosignal images in a stable state and an unstable state, respectively. FIG. 6A shows a biosignal image of a subject in a stable or finished state and FIG. 6B in a stress state.
도6a를 살펴보면, 생체신호 이미지가 형태와 색깔 면에서 충분히 대칭을 이루고 있으며 생체신호이미지의 색이 선택한 색깔 눈금(전반적인 색-녹색)의 중간 정도로 나타나 있다. 이러한 생체 신호 이미지를 통해서 피험자가 안정적인 상태임을 알 수 있다.Referring to FIG. 6A, the biosignal image is sufficiently symmetrical in shape and color, and the color of the biosignal image is about halfway between the selected color scale (overall color-green). It can be seen from the biosignal image that the subject is in a stable state.
반면에 도6b를 살펴보면, 생체신호 이미지에서 아우라는 붉은 색 성분을 많이 포함하고 있다. 따라서, 이 상태에서의 피험자는 불안정한 상태임을 알 수 있다. 사람이 어떤 자극을 받게 되면, 예를 들어 화면을 통해 폭력 장면에 노출되게 되면, 피험자가 스트레스를 받거나 공격적인 상태가 되어 생체신호 이미지의 색깔은 보다 붉은 색으로 변화한다. On the other hand, referring to FIG. 6B, the aura contains a lot of red components in the biosignal image. Therefore, it can be seen that the subject in this state is in an unstable state. When a person is stimulated, for example, exposed to a violent scene through the screen, the subject becomes stressed or aggressive and the color of the biosignal image changes to a reddish color.
도 7a는 안정 상태에 있는 인체 진동이미지의 주파수 구성요소(생체신호이미지)에 대한 분포 그래프이고, 도 7b는 스트레스 상태에 있는 인체 진동이미지의 주파수 구성요소 (생체신호 이미지)에 대한 분포 그래프이다.FIG. 7A is a distribution graph of frequency components (biological signal images) of a human body vibration image in a stable state, and FIG. 7B is a distribution graph of frequency components (biological signal images) of a human body vibration image in a stress state.
도 6a에 나와 있는 그래프는 정상적인 노동 상태에 있는 사람의 전형적인 주파수 분포를 보여주고 있다. 연구 결과에 의하면, 대다수의 사람들은 평온한 상태에서 일반적으로 싱글 모드의 분포 규칙에 흡사한 분포수 분포를 보인다. 화면에서 폭력 장면을 보는 것과 같은 특정한 부정적인 영향을 받을 경우 피실험자의 상태는 도 6b처럼 변화한다. 만약 공포, 스트레스 및 공격적인 상태에서는 주파수 분포(M)의 평균(중간) 수치가 증가하는 쪽으로 이동한다. 안정적이고 편안한 상태에서는 주파수 분포 수치의(M) 평균(중간) 수치가 줄어드는 쪽으로 이동한다. 주파수 축(X)은 상대적인 단위뿐 아니라 실제 단위 혹은 시간(㎐나 sec.)로도 표현할 수 있다. 표시값 사이의 거리는 카메라의 신속한 처리에 대한 실제 매개변수들과 소프트웨어의 셋팅(처리하는 순서에서 이미지를 축적하는 시간과 이미지의 수)에 의해 결정된다.The graph shown in FIG. 6A shows a typical frequency distribution of a person in normal working condition. The results show that the majority of people in a calm state generally have a distribution of distributions similar to a single-mode distribution rule. If the subject is subjected to a certain negative effect such as watching a violence scene on the screen, the state of the subject changes as shown in FIG. 6B. If in fear, stress and aggressive conditions, the mean (medium) value of the frequency distribution (M) shifts towards increasing. In a stable and relaxed state, the mean (middle) value of the frequency distribution value (M) is shifted toward decreasing. The frequency axis (X) can be expressed not only in relative units, but also in real units or time (㎐ or sec.). The distance between the readings is determined by the actual parameters of the camera's rapid processing and the settings of the software (time to accumulate images and the number of images in the processing sequence).
도 8a는 본 발명의 방법에 따라 피험자의 감성 상태를 나타내는 방사형 그래프(챠트)이며, 도8b는 본 발명에 의해 구현된 스마트폰상의 결과 표시 화면을 보인다. 스마트폰으로 피험자를 촬영함에 있어서, 스마트폰(카메라)으로부터 일정 거리에 위치시키고, 피험자의 실제 영상이 화면에 충분히 크게 잡히도록 하는 것이 필요하다.8A is a radial graph (chart) showing the emotional state of a subject according to the method of the present invention, and FIG. 8B shows a result display screen on a smartphone implemented by the present invention. In photographing a subject with a smartphone, it is necessary to position it at a certain distance from the smartphone (camera) and to make the actual image of the subject large enough on the screen.
상기와 같은 기능을 수행하는 스마트폰은 잘 알려 진 바와 같이 도9에 도시된 바와 같은 구조를 가지며, 본 발명의 방법은 어플레케이션 형태로 인스톨된 후, 실행되며, 어플리케이션은 전술한 바와 같은 다양한 수식으로 표현된 함수를 포함하는 다양한 처리 과정을 포함한다.A smart phone that performs the above functions has a structure as shown in FIG. 9 as is well known, and the method of the present invention is executed after being installed in an application form, and the application is various as described above. It involves a variety of processes, including functions represented by expressions.
지금까지, 본원 다양한 모범적 실시 예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시 예는 단지 다양한 실시 예들의 일부임이 이해되어야 할 것이다. 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.To date, various exemplary embodiments of the present disclosure have been described and illustrated in the accompanying drawings. However, it should be understood that these embodiments are only part of the various embodiments. Various other modifications may occur to those skilled in the art.

Claims (7)

  1. 피험자로부터 동영상을 획득하는 단계;
    상기 동영상으로부터 피험자의 진동 파라미터를 측정하는 단계;
    상기 진동 파라미터에 기초하여 생체신호 이미지를 생성하는 단계; 그리고
    상기 생체신호 이미지를 처리하여 피험자의 정신생리학적인 반응 매개변수를 생성하는 단계; 를 포함하는 생체 신호 획득 방법.
    Obtaining a video from a subject;
    Measuring a vibration parameter of a subject from the video;
    Generating a biosignal image based on the vibration parameter; And
    Processing the biosignal image to generate psychophysiological response parameters of a subject; Biological signal acquisition method comprising a.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 파라미터는 상기 피험자의 부위별 위치 변화에 따른 진동 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 진폭의 측정값은 상기 각 부위의 위치 변화의 좌표 값으로 나타내는 것을 특징으로 하는 생체 신호 획득 방법.
    The method of claim 1,
    The vibration parameter includes at least one of vibration frequency, amplitude, and phase according to a change in position of each part of the subject,
    The measured value of the amplitude is represented by a coordinate value of the change in position of each part.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진동 파라미터에서 피험자로부터 전달되는 고유진동수를 제거하기 하는 단계;를 더 포함하는 생체 신호 획득 방법.
    The method of claim 2,
    And removing the natural frequency transmitted from the subject in the vibration parameter.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 생체신호이미지에 상기 피험자의 실제 영상 주위에 생체 에너지의 방사가 나타내는 것을 특징으로 하는 생체 신호 획득 방법.
    The method of claim 2,
    The biosignal obtaining method, characterized in that the radiation of the bioenergy is displayed around the actual image of the subject in the biosignal image.
  5. 제1항 내지 제4 항 중의 어느 하나의 항에 기재된 방법을 수행하는 것으로서,
    상기 피험자로부터 동영상 신호를 획득하는 촬상소자;
    상기 동영상 신호를 영상 데이터로 변환하는 A/D 변환부;
    상기 영상 데이터를 분석하여 상기 진동 파라미터를 측정하고, 상기 진동 파라미터로부터 생체신호이미지를 생성하는 프로세서; 그리고
    상기 생체신호이미지를 표시하는 표시부를 포함하는 생체 신호 획득용 전자 장치.
    By carrying out the method according to any one of claims 1 to 4,
    An imaging device for acquiring a video signal from the subject;
    An A / D converter converting the video signal into image data;
    A processor configured to analyze the image data to measure the vibration parameter and generate a biosignal image from the vibration parameter; And
    And a display unit for displaying the biosignal image.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 촬상 소자, A/D 변환부, 프로세서 그리고 표시부가 휴대형 장치에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 획득용 전자 장치.
    The method of claim 5,
    And the imaging device, the A / D conversion unit, the processor, and the display unit are provided by a portable device.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 휴대형 장치는 소프트웨어형 어플레이션의 설치 및 실행이 가능한 OS(Operating System) 기반의 장치인 것을 특징으로 하는 생체 신호 획득용 전자 장치.
    The method of claim 6,
    The portable device is an OS (Operating System) based device capable of installing and executing a software application.
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