KR100652010B1 - 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구강내 치아를 깨무는 이물기 동작시 활성화되는 근육의 근전도 신호를 양측 근전도센서에서 감지하여 근전도 신호를 소정의 시간만큼 블록화하고, 특징을 추출한 후, 추출된 특징값을 소정의 역치와 비교하여 역치값 이상이면 활성(on)신호로, 역치값 미만이면 비활성(off)신호로 분류한 후, 그 분류 결과를 쉼, 좌측, 우측 및 양측 중 하나의 값을 갖는 기본 이물기 패턴을 기본패턴 인식부에서 인식하고, 상기 각 블록별 기본패턴 배열로부터 이물기를 통해 자판상의 할당된 문자정보를 도안한 키 위치를 선택하고, 선택된 키에서 이물기를 통해 해당 문자 입력을 명령어 생성부에서 완료하여 상기 선택 입력된 해당 문자를 문자 출력부에서 출력함으로써, 사지마비 장애인이나, 손을 사용하지 못하는 상황에서 정보 단말기에서의 해당 문자 선택을 기억하기 쉽고 입력이 빠르다는 장점이 있다.
문자입력, 키보드, 사지마비 장애인, 인터페이스, 근전도, 관자근
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 문자 형성 장치를 포함한 전체 시스템을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 문자 형성 장치의 사용 상태도,
도 3은 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 방법의 전체 개념도,
도 4a 내지 도 4c는 4 x 3 배열로 구성된 자판 배열의 예를 나타낸 표,
도 5는 본 발명의 일실시예로서, 이물기에 의한 문자 형성 과정을 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예로서, 키의 배열 및 이름과 각 키를 선택하는 방법을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예로서, 자판을 변경하기 위한 자판 선택 메뉴의 예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 근전도 신호 획득 및 송신부
100 : 근전도센서
110 : 접지전극
120 : 신호 증폭 및 송신부
130 : 헤어밴드
20 : 근전도 신호 처리부
200 : 신호 수신부
210 : 기본패턴 인식부
220 : 명령어 생성부
230 : 문자 출력부
본 발명은 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사지마비 장애인의 이물기를 통해 발생된 근전도를 기반으로 문자를 형성하여 출력시키는 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
장애는 다양한 형태로 존재하며, 사지마비 장애의 경우에는 척수 손상으로 인해 목 이하의 신체, 특히 손과 발을 모두 사용할 수 없는 경우가 대부분이다.
기존의 사지마비 장애인을 위한 문자 입력 방법에는 음성 인식을 이용하거나, 긴 막대를 입에 물고 직접 키보드 자판을 조작하거나, 고개의 움직임을 센서로 측정하여 마우스를 동작하게 하고 화면상의 자판을 마우스로 선택하여 입력하는 등의 방법이 제안된 바 있다.
그런데, 이와 같은 기본 방식은 문제점들을 안고 있는데, 먼저 음성 인식을 이용하는 방법은 말을 하지 못하는 상황이나 소음이 심한 경우에는 사용하기 어려우며, 긴 막대기를 입에 물고 키보드를 조작하는 방법은 사용이 불편하고 오래 이용할 경우 목이나 턱 근육에 무리를 줄 수 있고, 고개의 움직임을 센서로 측정하여 마우스를 동작하게 하고 화면상의 자판을 마우스로 선택하는 방법은 고개의 움직임에 마우스가 민감하게 반응하고 키의 선택에 있어서 많은 집중이 요구되는 단점을 안고 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 이물기 동작에 의해 활성화되는 근육중 근전도 신호의 센싱이 용이한 관자근(temporalis muscle)의 근전도 신호를 센싱할 수 있도록 모자나 헤드밴드 형태로 제작함으로써 장애인 신체에 착용시 사용자의 거부감을 최소화하면서 탈부착이 용이하도록 함과 아울러, 머리 아래의 움직임이 부자연스러운 장애인 및 장애인이 아닐지라도 손과 팔을 사용하기 힘든 경우에 이물기 동작으로부터 발생되는 근전도 신호의 분석을 통해 왼쪽, 오른쪽, 양쪽 이물기 동작 및 이물기 지속 시간 등을 구분하여 문자를 형성시켜 출력시키는 이물기를 이용한 문자 형성 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이물기 동작과 관련된 근육 활성화에 의한 근전도 신호 센서로부터 획득하여 송신하는 신호 획득 및 송신 단계, 획득된 근전도 신호를 각 블록별로 이물기 패턴을 구분하는 이물기 패턴 인식 단계, 각 블록별 기본패턴 배열로부터 2차 패턴을 인식하여 키를 선택하고 문자 입력을 완료하는 명령어 생성 단계, 상기 명령어에 대응하여 문자를 출력시키는 문자 출력 단계로 진행되는 이물기를 이용한 문자 형성 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 장치는, 양측에 각각 마련되어 구강내 치아를 깨무는 이물기 동작시 근육의 활성화에 따라 근전도 신호를 발생시키는 근전도센서와, 상기 신체에 접촉되어 기준 전압을 제공하는 접지전극으로 이루어진 근전도 신호 획득부; 및 상기 근전도 신호 획득부로부터 전달된 근전도 신호에 대해 이물기 위치, 이물기 지속시간, 이물기 연속동작을 포함한 이물기 동작에 대응하여 각 블록별로 이물기 패턴을 인식하여 문자를 선택 입력함으로써 생성된 해당 문자를 출력하는 근전도 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 방법은, (a) 구강내 치아를 깨무는 이물기 동작시 활성화되는 근육의 근전도 신호를 양측 근전도센서에서 감지하는 단계; (b) 상기 근전도 신호를 소정의 시간만큼 블록화하고, 특징을 추출한 후, 추출된 특징값을 소정의 역치와 비교하여 역치값 이상이면 활성(on)신호로, 역치값 미만이면 비활성(off)신호로 분류한 후, 그 분류 결과를 쉼, 좌측, 우측 및 양측 중 하나의 값을 갖는 기본 이물기 패턴을 기본패턴 인식부에서 인식하고, 상기 각 블록별 기본패턴 배열로부터 이물기를 통해 자판상의 할당된 문자정보를 도안한 키 위치를 선택하고, 선택된 키에서 이물기를 통해 해당 문자 입력을 명령어 생성부에서 완료하는 단계; 및 (c) 상기 선택 입력된 해당 문자를 문자 출력부에서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명은 사용자의 이(치아)물기에 의해 문자 출력이 이루어지게 되는데, 이물기 동작은 장애가 심한 사용자의 경우에는 왼쪽, 오른쪽, 양쪽 등을 구분하여 수행할 수 있다. 한편, 사용자의 이물기 동작에 의해 활성화되는 근육은 양 턱에 위치한 깨물근(masseter muscle), 관자놀이 부근에 위치한 관자근(temporalis muscle) 등이 있다. 그런데, 깨물근은 양 턱에 위치하고 있기 때문에 근전도 신호를 획득하기 위해서는 양쪽 턱에 센서를 부착하여야 하므로 센서의 부착이 용이하지 않으며, 부착이 되었다고 하더라도 사용하기에는 불편하다. 그래서, 본 발명에서는 관자근으로부터 근전도 신호를 획득하기 위해 양 이마의 관자놀이 부근에 센서를 위치시키도록 하며, 상기 센서를 평상시 사용하는 소품인 모자나 헤드밴드에 부착하여 사용상의 거부감을 최소화할 뿐만 아니라 편리함을 제공한다.
이하, 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 문자 형성 장치를 포함한 전체 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 문자 형성 장치는 크게 근전도 신호를 획득하는 근전도 신호 획득 및 송신부(10)와 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호 처리부(20)로 이루어져 있다.
상기 근전도 신호 획득 및 송신부(10)는 이물기 수행 시 작용하는 관자근에서의 근전도 신호를 감지하기 위한 2개의 근전도센서(100)와, 기준 전압을 측정하기 위한 1개의 접지전극(110)과, 감지된 근전도 신호를 증폭하여 디지털로 변환하여 무선으로 전송하는 신호 증폭 및 송신부(120)로 이루어져 있다.
상기 근전도센서(100), 접지전극(110), 신호 증폭 및 송신부(120)는 헤어밴드(130)에 부착되며, 사용자의 신체 조건에 적용할 수 있도록 그 착탈이 용이한 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 벨크로를 헤어밴드(130) 내측 또는 내측 전체에 적용함으로써 사용자의 신체 조건에 대응하여 근전도센서(100)로부터의 센싱이 용이하게 한다. 본 실시예에서는 헤어밴드(130)에 근전도 신호 획득 및 송신부(10)를 적용한 경우를 설명하고 있으나, 사람의 머리에 부착 및 착용되는 다양한 형태(모자 등)로 근전도 신호 획득 및 송신부(10)가 적용될 수 있음은 주지의 사실이다.
그리고, 상기 근전도센서(100)는 눈깜빡임에 의한 안전도, 두뇌로부터 전달되는 뇌파의 영향을 최소화하고 깨무는 동작에 의한 근전도만을 주로 획득하기 위하여 2쌍의 전극의 전압 차이를 이용하는 차등 방식의 증폭이 이용된다. 또한, 본 실시예에서 근전도센서(100)를 양측에 적용한 경우에 대해 설명하고 있으나 그 개 수는 한정되지 않는다.
한편, 상기 근전도 신호 처리부(20)는 신호 수신부(200), 기본패턴 인식부(210), 명령어 생성부(220), 문자 출력부(230)로 이루어져 있다.
상기 신호 수신부(200)는 신호 증폭 및 송신부(120)로부터 전송된 신호를 수신하여 디지털 신호를 출력시키는 기능을 수행한다.
상기 기본패턴 인식부(210)는 신호 수신부로부터 출력되는 디지털 신호에 대해 시간 블록으로 나누고, 각 블록별로 기본 이물기 패턴(쉼, 좌측, 우측 및 양측)을 인식하는 기능을 수행한다.
상기 명령어 생성부(220)는 각 블록별 기본패턴 배열로부터 2차 패턴을 인식하고, 이에 따라 문자를 선택하거나 입력하는 기능을 수행한다.
상기 문자 출력부(230)는 통상의 디스플레이장치로서, 사용자에게 이물기와 자판과의 관계정보를 포함한 숫자, 영문, 한글 자판을 표시하고, 사용자의 이물기에 대응한 문자를 출력시키는 기능을 수행한다. 즉, 사용자는 상기 문자 출력부(230)에 표시된 자판을 보면서 문자를 입력하게 되는 것이다.
본 실시예에서는 상기 근전도 신호 획득 및 송신부(10) 및 근전도 신호 처리부(20)간 무선 송수신을 제시하고 있으나, 이들을 유선으로 연결시킬 수도 있다. 또한, 상기 신호 수신부(200), 기본패턴 인식부(210) 및 명령어 생성부(220)를 근전도 신호 획득 및 송신부(10), 특히 신호 증폭 및 송신부(120)에 포함시켜 구성시키고, 문자 출력부(230)만을 별도로 분리시켜 구성할 수 있으며, 이 경우에 문자 출력부(230)로의 데이터 전달을 위한 유무선송수신장치 또는 인터페이스가 각각 양측 장비에 더 마련됨은 주지의 사실이다.
도 2는 본 발명의 문자 형성 장치의 사용 상태도이다.
도 2를 참조하면, 근전도센서(100)는 헤드밴드(130)의 방향과 평행이 되도록 위치시키며, 접지전극(110)은 이마의 정 중앙에 위치하도록 한다. 또한, 이물기에 의한 근전도 신호는 관자근이 위치한 눈썹끝부분에서 위쪽으로 1cm 정도 떨어진 지점에서 쉽게 감지되기 때문에 근전도센서(100)의 위치를 이에 맞도록 조정한다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 장치를 이용한 문자 형성 방법에 대해 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 이물기를 이용한 문자 형성 방법의 전체 개념도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 사용자가 이물기를 수행하면 관자근의 활성화에 따라 근전도센서(100)로부터 센싱이 이루어진다. 이어서 상기 센싱, 즉 감지된 근전도 신호를 증폭 및 송신부(120)에서 증폭 및 디지털로 변환하여 무선 전송이 이루어지게 된다. 근전도 신호 획득 및 송신부(10)로부터 전송된 근전도 신호를 근전도 신호 처리부(20)에서 이물기 패턴을 인식하여 이를 문자로 출력시키게 된다. 상기 근전도 신호 처리부(20)에서의 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
근전도 신호 획득 및 송신부(10)로부터 전송된 근전도 신호를 수신한다 (S201). 이 때, 상기 근전도 신호 획득 및 송신부(10)와 근전도 신호 처리부(20)간 무선 송수신 방법은 근거리 내에서 무선 통신이 이루어지기 때문에 전력 소모가 상대적으로 적은 블루투스 프로토콜이 적합하다.
수신된 신호는 우선 전처리 단계를 거치게 된다. 전처리 단계에서는 입력된 2채널(양측 좌우채널)의 근전도 신호를 100ms 정도의 길이로 블록화한다(S202). 이 때, 블록의 길이는 100ms 이상에서의 근전도 신호는 대부분 ‘안정적’(stationary)로 가정할 수 있기 때문에 100ms로 설정하는데, 물론 상황에 따라 블록의 길이를 다소 조정할 수는 있다. 디지털 변환과정에서의 샘플링 주파수는 1kHz 정도이며, 이에 따라 각 블록에서의 각 채널 당 샘플 개수는 100개가 된다.
전처리 단계에서는 블록화된 근전도 신호로부터 근전도센서(100)나 접지전극(110)이 접촉 불량인 상태를 감지하여 이를 명령어 생성 단계에 반영하는 과정이 포함되어 있다. 근전도센서(100)이나 접지전극(110)이 접촉 불량인 경우에는 획득된 신호가 최대 진폭으로 사각파 모양으로 진동하게 된다. 이와 같이 최대 진폭이 설정값 이상 연속 발생하는지를 판별하여(S203) 최대 진폭이 설정값 이상 연속 발생한 경우에는 사용자에게 에러 메시지를 전달하거나 경보한다(S204). 이에 사용자는 헤어밴드를 재착용하는 과정으로 이어질 수 있다(S205).
이와 같이, 상기 전처리 단계를 완료하면 다음으로 특징추출 단계를 진행하게 된다(S206). 상기 근전도 신호의 특징추출에는 블록화된 2개 채널의 근전도 신호로부터 다음과 같은 식에 의해 각 채널의 DAMV(Difference of Absolute Mean Value) 값을 구한다.
여기서, N은 블록내 샘플 개수이며, x(i)는 인덱스 i에서의 디지털로 변환된 근전도 신호 값을 각각 의미한다. DAMV는 급격하게 변화하는 근전도 신호의 특성을 잘 반영할 수 있을 뿐만 아니라, 직류 성분은 무시하기 때문에 직류 성분을 제거하기 위한 별도의 과정이 필요 없게 된다.
이어서, DAMV 값을 이용하여 패턴분류 단계를 진행하게 된다(S207). 상기 패턴분류는 2개의 채널에서 획득된 근전도 신호의 특징 값의 크기와 특정한 역치 값을 비교하여 역치값 이상이면 ‘On’, 이하이면 ‘Off’로 구분한다. 즉, 2개의 채널로부터 다음과 같은 총 4가지의 상태를 구분할 수 있다 : 1) 두 채널 모두가 ‘Off’인 상태, 2) 첫번째 채널(좌측 관자놀이에 부착)이 ‘On’ 이고 나머지가 ‘Off’인 상태, 3) 두번째 채널(우측 관자놀이에 부착)이 ‘On’이고 나머지가 ‘Off’인 상태, 4) 두 채널 모두가 ‘On’ 인 상태. 이때 기본 인식 패턴을 각각 ‘쉼’, ‘좌측’, ‘우측’, ‘양측’으로 정의한다. 이로써 2개의 근전도 채널로부터 4가지 기본 명령 구현이 가능하다. 이 때, 각 블록별 패턴은 시간에 따라 1차 배열로 저장된다.
기본패턴의 배열이 생성되면 이를 근거로 하여 자판에 있는 문자를 선택하고(S208), 이를 입력할 수 있도록 명령어 생성부에서 명령어를 생성해야 한다(S209). 즉, 앞서 정의된 4가지의 기본패턴만으로는 20∼30개 정도의 영어 또는 한글 문자를 바로 입력할 수 없기 때문에 정보 단말기에 표시된 자판 내 키(key)를 선택하고 입력하기 위한 명령어가 필요하다. 이 때, 사용할 수 있는 명령어의 예로는 좌로 이동, 우로 이동, 앞으로 이동, 뒤로 이동, 버튼 누름 등이다. 그러나 이러한 명령어를 이용한다고 하더라도 108키를 갖는 기존의 컴퓨터용 키보드의 자판 배열은 문자의 선택에 시간이 많이 걸리기 때문에 본 발명에서는 4 x 3 형태로 배열되어 있는 전화기용 자판 배열을 이용한다.
도 4a 내지 도 4c는 4 x 3 배열로 구성된 자판 배열의 예를 나타낸 표이다.
도 4a는 기존 영문 자판 배열에는 PQRS와 같이 하나의 키에 4개의 문자가 있는 경우도 있다. 본 실시예에서는 하나의 키에 최대 3개의 문자가 있는 자판을 사용하는 것으로 한다. 도 4b 및 도 4c는 하나의 키에 최대 3개의 문자가 배열된 영문 및 한글 자판의 예이다. 이와 같이 하나의 키에 최대 3개의 문자만 배열된 4 x 3 자판을 이용하는 경우에, 숫자의 배열은 대부분 도 4a 내지 도 4c와 같이 정해지게 된다. 이를 기본으로 각 키의 이름을 K0∼K9, K*, K#라고 정의한다.
한편, 이러한 자판배열에서의 키 이동은 좌측, 우측 이물기로 이루어진다. 또한, 좌측 또는 우측 이물기의 길이에 의해 다음과 같이 4가지 동작을 정의한다.
1. 좌측이 짧게 물기(CLS : Clenching Left Teeth Shortly)
2. 우측이 짧게 물기(CRS : Clenching Right Teeth Shortly)
3. 좌측이 길게 물기(CLL : Clenching Left Teeth Long)
4. 우측이 길게 물기(CRL : Clenching Right Teeth Long)
또한 선택된 키에서 3가지 문자 중 하나를 선택하여 입력하기 위해 다음과 같이 정의된 3가지 양측 이물기를 이용한다.
5. 양측이를 짧게 한번 물기(CBS : Clenching Both Teeth Shortly)
6. 양측이를 두번 연속 물기(CBT : Clenching Both Teeth Shortly Twice)
7. 양측이를 길게 물기(CBL : Clenching Both Teeth Long)
이와 같은 총 7가지 동작을 이용하여 키를 선택하고 문자를 입력할 수 있으며, 그 과정은 다양하게 설계할 수 있지만 여기서는 사용 편이성을 고려하여 그 일례만을 기술하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예로서, 이물기에 의한 문자 형성 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 프로그램 또는 시스템이 시작되면 과거의 키(OldKey) 값과 현재의 키(Key) 값을 초기화한다. 그 다음 이물기에 의해 획득된 근전도 신호를 블록화하여 기본패턴(쉼, 좌측, 우측 또는 양측)을 인식한다. 이로부터 좌측 또는 우측일 경우에 이를 무는 길이에 따라 도 5의 순서도에 따라 12개의 키 중 하나를 선택한다. 키가 선택되면 양측 이물기에 의해 선택된 키에 최대 3개까지 있는 문자 중 하나를 선택하여 입력한다. 각 키의 첫번째, 두번째, 세번째 문자를 각각 C1, C2, C3라고 정의한다. 문자 입력이 완료되면 다시 초기상태로 돌아온다. 키의 선택 방법 및 문자 입력 방법을 나누어서 각각을 정리하면 다음과 같다.
* 키의 선택 방법
도 6은 본 발명의 일실시예로서, 키의 배열 및 이름과 각 키를 선택하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 문자입력 시스템 또는 프로그램이 가동되면 초기에는 키 K5로 위치한다. 조작의 간편성과 사용자가 익숙해지기 쉽도록 좌측 및 우측 이를 번갈아 물지 않고 한쪽 이만 짧게 또는 길게 물어 키를 선택하도록 설정하였다. 예를 들어, 4행 3열(4 x 3)으로 구성된 자판에서 1열로 이동시키기 위해서는 좌측이를 짧게 물고(CLS), 다시 위쪽으로 옮기기 위해서는 좌측이를 길게 물다(CLL). 만일 CLS한 상태에서 1열로 이동한 후 아래쪽으로 옮기기 위해서는 짧게 좌측이를 문다(CLS). 한칸 더 아래로 이동하려면 좌측이를 짧게 문다(CLS). 3열로 이동하기 위해서는 우측이를 짧게 문다(CRS). 그리고 위쪽으로 이동하려면 우측이를 길게 한번 더 문다(CRL). 만일 아래쪽으로 이동하려면 우측이를 짧게 문다(CRS). 2열에서는 우측이를 길게 물어서 위쪽 문자를 선택하거나(CRL), 아래쪽 문자를 선택하기 위해서는 좌측이를 길게 문다(CLL). 이와 같은 과정을 통해 총 12개의 키를 가진 자판에서 키를 선택할 수 있다.
* 선택된 키를 취소하는 방법
만일 문자 선택을 취소하려면 1열에서는 우측이를 물고(CRS 또는 CRL), 3열에서는 좌측이를 문다(CLS 또는 CLL). 2열에서는 K5가 선택된 경우에는 좌측이를 물고(CLS 또는 CLL), K8 또는 K0이 선택된 경우는 우측이를 문다(CRS 또는 CRL). 취소된 경우에는 기본 위치인 K5로 옮겨진다.
* 선택된 키로부터 문자 입력을 완료하는 방법
키를 선택했으면 각 키에 있는 3개의 문자 중 하나를 선택해서 입력을 완료한다. 즉, 도 4b의 영문 자판의 경우 K1에는 E, W, Q가 있다. 이때 문자 E를 입력하기 위해서는 양측 이를 짧게 문다. 만일 두번째 문자 W를 입력하기 위해서는 양측 이를 두번 문다. 세번째 문자 Q의 선택은 양측 이를 길게 문다.
* 자판을 변경하는 방법
영문에서 한글로 또는 한글에서 영문으로 자판을 변경하기 위해서는 좌측이물기를 CLL을 판단하는 기준보다 길게 문다. 이때 선택할 자판리스트가 포함된 메뉴 화면이 뜨게 되는데 여기서 원하는 자판을 좌측 또는 우측 이물기를 통해 선택한다. 선택이 적용되기 위해서는 양측이를 물면 된다. 그 이후 다시 자판 표시로 돌아온다. 이와 같은 방식으로 구성된 메뉴의 예는 도 7에 잘 도시되어 있다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 이물기를 이용한 문자 형성 장치 및 방법은, 탈부착이 쉽게 고안된 헤드밴드형 근전도감지부를 착용하여 좌우 깨무는 동작을 수행함으로써 손, 발의 사용이 어려운 중증 장애인이 휴대폰, 컴퓨터 등의 정보 단말기에 문자를 입력하여 문자를 통한 정보교환이 가능하다.
Claims (14)
- 양측에 각각 마련되어 구강내 치아를 깨무는 이물기 동작시 근육의 활성화에 따라 근전도 신호를 발생시키는 근전도센서와, 상기 신체에 접촉되어 기준 전압을 제공하는 접지전극으로 이루어진 근전도 신호 획득부; 및상기 근전도 신호 획득부로부터 전달된 근전도 신호에 대해 이물기 위치, 이물기 지속시간, 이물기 연속동작을 포함한 이물기 동작에 대응하여 각 블록별로 이물기 패턴을 인식하여 문자를 선택 입력함으로써 생성된 해당 문자를 출력하는 근전도 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 근전도 신호 처리부는,상기 근전도 신호를 소정의 시간만큼 블록화하고, 특징을 추출한 후, 추출된 특징값을 소정의 역치와 비교하여 역치값 이상이면 활성(on)신호로, 역치값 미만이면 비활성(off)신호로 분류한 후, 그 분류 결과를 쉼, 좌측, 우측 및 양측 중 하나의 값을 갖는 기본 이물기 패턴을 인식하는 기본패턴 인식부;상기 각 블록별 기본패턴 배열로부터 좌측이 짧게 물기, 우측이 짧게 물기, 좌측이 길게 물기 및 우측이 길게 물기를 구분하여 자판상의 할당된 문자정보를 도안한 키 위치를 선택하고, 선택된 키에서 양측이 짧게 물기, 양측이 두번 물기, 양측이 길게 물기를 이용하여 해당 문자 입력을 완료하는 명령어 생성부; 및상기 자판을 표시하고, 상기 명령어 생성부로부터 출력되는 문자를 시각 또는 소리로 알려주는 문자 출력부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 명령어 생성부와 문자 출력부를 별도의 장비에 마련하고, 상기 명령어 생성부와 문자 출력부 사이에 무선 송수신을 위한 무선송수신장치 또는 인터페이스를 더 구성하는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 근전도 신호 획득부에는 감지된 근전도 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 송신하는 증폭/송신부를 더 마련하고, 상기 근전도 신호 처리부에는 근전도 신호 획득부로부터 전달된 근전도 신호를 수신 및 증폭하는 수신/증폭부를 더 마련한 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 근전도 신호 획득부는 헤어밴드, 모자를 포함한 고정수단에 부착되는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 근전도센서는 다수개인 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 근전도센서는 우측 근전도센서와 좌측 근전도센서로 이루어지며, 상기 우측 근전도센서와 좌측 근전도센서는 이물기에 의한 활성화시 뇌파 측정에서 표준 위치로 사용되는 양측 관자놀이 부근에 위치하고, 기준 전압 측정을 위한 상기 접지전극은 이마 중앙 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 장치.
- (a) 구강내 치아를 깨무는 이물기 동작시 활성화되는 근육의 근전도 신호를 양측 근전도센서에서 감지하는 단계;(b) 상기 근전도 신호를 소정의 시간만큼 블록화하고, 특징을 추출한 후, 추출된 특징값을 소정의 역치와 비교하여 역치값 이상이면 활성(on)신호로, 역치값 미만이면 비활성(off)신호로 분류한 후, 그 분류 결과를 쉼, 좌측, 우측 및 양측 중 하나의 값을 갖는 기본 이물기 패턴을 기본패턴 인식부에서 인식하고, 상기 각 블록별 기본패턴 배열로부터 이물기를 통해 자판상의 할당된 문자정보를 도안한 키 위치를 선택하고, 선택된 키에서 이물기를 통해 해당 문자 입력을 명령어 생성부에서 완료하는 단계; 및(c) 상기 선택 입력된 해당 문자를 문자 출력부에서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,상기 근전도 신호에 대해 설정시간 간격으로 블록화하는 전처리 단계;상기 블록화된 2개 채널의 근전도 신호로부터 아래식에 의해 각 채널의 DAMV(Difference of Absolute Mean Value) 값을 구하는 특징 추출 단계;상기 DAMV 값을 이용하여 2개의 채널에서 획득된 근전도 신호의 특징값의 크기와 특정한 역치값을 비교하여 역치값 이상이면 ‘On’, 역치값 이하이면 ‘Off’로 구분하여 4개의 기본 명령 패턴으로 분류하는 패턴 분류 단계; 및상기 각 블록별 기본패턴 배열로부터 좌측이 짧게 물기, 우측이 짧게 물기, 좌측이 길게 물기 및 우측이 길게 물기를 구분하여 자판상의 할당된 문자정보를 도안한 키 위치를 선택하고, 선택된 키에서 양측이 짧게 물기, 양측이 두번 물기, 양측이 길게 물기를 이용하여 해당 문자 입력을 명령어 생성부에서 완료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
(여기서, N은 블록내 샘플 개수이며, x(i)는 인덱스 i에서의 디지털 신호로 변환된 근전도 신호 값을 각각 의미) - 제 8 항에 있어서, 상기 자판은 4 x 3 배열의 12개 키로 구성되는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 자판에 설정된 중심점 키를 기준으로 좌측 이물기 또는 우측 이물기 수행에 대응하여 해당 방향으로의 이동이 이루어져 특정 키의 선택이 이루어지며, 상기 중심점 키를 기준으로 좌측에서 우측 이물기, 우측에서 좌측 이물기를 수행하여 선택된 키의 취소가 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 선택된 키에 도안된 문자 중 하나의 문자가 양측이 짧게 물기, 양측이 두번 물기, 양측이 길게 물기에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 키 선택이 취소되었을 경우에 상기 설정된 중심점 키로 선택이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
- 제 8 항에 있어서, 좌측 이물기 또는 우측 이물기를 매우 길게 수행하여 숫자, 영어, 한글을 포함한 특정 문자를 선택하기 위한 메뉴를 화면에 띄우고, 좌측 이물기 또는 우측 이물기를 수행하여 항목을 옮기고, 양측이를 물어 기존 자판 화면으로 돌아가는 것을 특징으로 하는 이물기를 이용한 문자 형성 방법.
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