KR101267637B1 - 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치 및 유발 요인 추출 장치, 그리고 그 방법 - Google Patents

3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치 및 유발 요인 추출 장치, 그리고 그 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부, 제공된 비디오 영상을 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경, 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부, 단위 시간에서의 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부, 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스 및 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치가 개시된다.

Description

3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치 및 유발 요인 추출 장치, 그리고 그 방법{Apparatus for measuring 3D display-induced visual discomfort, Apparatus for extracting 3D visual discomfort-inducing components automatically, and Method thereof}
본 발명은 3차원 영상에서 시각 피로감을 측정할 수 있는 장치 및 이를 이용하여 시각 피로감 유발하는 영상요인을 자동 추출할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 영상의 시청 전후의 비교를 통해 시각 피로감을 오프라인으로 측정하던 종래 기술과 달리, 3차원 영상의 각 단위 구간을 시청하는 동안에 발생되는 시각 피로감을 실시간으로 측정하며 해당 구간에서의 3차원 영상 화면에서 시각 피로감 유발 요인을 자동으로 추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 상용화되어 일반 사용자에게 제공되고 있는 3차원 영상은 깊이 정보를 포함함으로써 공간적인 정보를 제공하여 보다 사실적으로 표현된 영상을 말한다. 3차원 영상 기술은 양안시차효과(Binocular Disparity Effect)의 원리를 이용하여, 두 눈에 각각 다른 각도에서 본 영상을 보여주어 깊이의 정보를 포함시키고 공간감이 느껴지도록 만드는 기술이다.
현재 3차원 영상을 보여주는 다양한 방법이 개발되어 있으나 3차원 영상으로 현실과 완전히 똑같은 모습을 보여주기는 쉽지 않아서 실제 시청자들은 시각 피로감을 많이 느끼게 된다. 3차원 영상이 점차 보편적으로 보급되어 가고 있기 때문에 이러한 3차원 영상에 의한 시각 피로감 발생 문제를 빨리 해결할 필요가 있다. 3차원 영상이 주는 시각 피로감의 원인을 파악할 수 있다면 시각적으로 보다 편안한 3차원 영상의 개발 연구에 있어서 많은 도움이 될 것이다.
시각 피로감을 발생시키는 3차원 영상의 조건 변수로는 양안시차, 시청시간, 초점거리, 샤프니스, 물체의 크기, 물체의 속도 등이 있으며 변수들의 조건에 따라서 시청자가 느끼는 시각 피로감의 정도의 차이가 나게 된다. 이러한 3차원 영상을 구성하는 변수들과 시각 피로감 사이의 정량적인 관계를 밝혀낼 수 있다면 시각적으로 편안한 3차원 영상의 개발에 있어서 핵심적인 역할을 할 수 있다.
이와 같은 3차원 영상의 피로감을 해소하기 위한 연구에 있어서 우선적으로 해결되어야 하는 문제는 3차원 영상을 시청함에 있어 발생하는 시각 피로감의 적절한 측정법의 개발이다. 시각 피로감이라는 것은 결국 사람이 느끼는 불편함이므로, 그 자체를 정량적으로 측정하기에는 모호함이 따른다. 이러한 모호함을 없애기 위한 현재의 객관적 시각 피로 측정 기술들은 모두 3차원 영상 시청 전후의 측정값을 비교하여 시각적 피로도를 제시한다. 그러나 실제 연구에 있어서는 이러한 전체적인 피로감보다는 영상을 시청함에 있어서 실시간으로 느끼는 시각 피로감을 시간에 따른 함수로 나타낼 필요성이 있다.
본 발명은 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치 및 시각 피로감 유발 요인 추출 장치와 그 방법을 제안한다.
특히 구체적으로, 본 발명은 종래기술에서 시청자의 주관적 보고에 기반하여 3차원 영상의 시각 피로감을 실시간으로 계측할 수 없었던 것과는 달리, 3차원 영상으로 유발된 시각 피로감을 EEG, EOG 등의 생체 신호를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있으며, 아울러 사용자의 시선 추적 분석을 통하여 3차원 시각 피로감 유발 요인을 자동으로 추출할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치의 일 실시예는 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 장치에 있어서, 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부; 상기 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경; 상기 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서; 상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부; 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부; 상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스; 및 상기 시간대에 있어서 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치를 제공한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 3차원 영상의 시각 피로감 측정 방법의 일 실시예는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계; 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계; 상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계; 상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계; 및 상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 실시간으로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 방법을 제공한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치의 일 실시예는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부; 상기 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경; 상기 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서; 상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부; 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부; 상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스; 상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하여 촬영하는 카메라부; 상기 카메라부에서 촬영된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 피로감 유발 요인 추출부; 및 상기 시간 정보 데이터베이스에 저장된 시간대에 있어서 상기 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 상기 추출부로부터 수신하여 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치를 제공한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 방법의 일 실시예는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계; 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계; 상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계; 상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계; 상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하는 단계; 상기 추적된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 단계; 및 상기 시간 정보에 기초하여 상기 추출된 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 3차원 영상의 시각 피로감 측정 방법 및 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공한다.
3차원 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 장치 및 방법에 따르면, 3차원 영상의 시청 전후에 피시험자의 주관적 보고나 검사를 통해 시각 피로감을 측정하는 종래의 기술과 달리 영상 시청 중의 시각 피로감의 변화 및 영상의 단위 구간별 시각 피로감 유발 정도를 측정할 수 있다.
또한 시선 이동 패턴 분석을 통하여 단위 구간의 3차원 영상에서 시각 피로감을 유발하는 영상 요인을 자동으로 추출할 수 있어서, 3차원 영상의 시청 중에 발생하는 시각 피로감의 누적 변화를 실시간으로 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 3차원 영상물에서 시각 피로감을 유발하는 구간 및 영상 요인을 추출하여 시각 피로감을 낮추도록 하는 재조정을 위한 정보를 제작자에게 제공할 수 있다.
도 1은 비디오 영상을 시청하는 사용자에게 EEG 및 EOG 전극을 부착하고 3차원 영상의 시각 피로감을 측정하는 과정을 설명하는 기능 블록도 도면이다.
도 2는 3차원 영상을 DSCQS(double-stimulus-continuous-quality-scale method)에 의해 단위 시간(T1)으로 분할하고 동일한 영상을 2차원 영상으로 변환하여 이를 번갈아가며 재생하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4는 3차원 영상의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하기 위하여 사용자의 시선을 추적하는 카메라부 및 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 피로감 유발 요인 추출부를 포함하는 추출 장치를 설명하는 기능 블록도 도면이다.
도 5는 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 비디오 영상을 시청하는 사용자에게 EEG 및 EOG 전극을 부착하고 3차원 영상의 시각 피로감을 측정하는 과정을 설명하는 기능 블록도 도면이다.
본 발명의 일 실시예에서는 사용자(피시험자)의 머리에 부착된 EEG 센서를 통해 3차원 영상을 보는 동안에 사람의 뇌에서 발생한 뇌파 신호를 아날로그 형태로 검출한다.
한편, 후술하겠지만 EOG 센서와 시선추적장치를 통하여 얻은 사용자의 눈에 대한 움직임 정보를 함께 검출할 수 있으며, 이를 통하여 3차원 영상을 시청함으로 인하여 피로감을 유발시키는 생체 신호를 검출하고 그 원인이 되는 3차원 화면 내의 영상요소를 자동 검출하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 사용자로부터 EEG 센서, EOG 센서를 통해 측정된 생체 신호를 이용한 시각 피로감 측정 장치를 제공한다.
도 1에서 이러한 시각 피로감 측정 장치는, 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부(110)와 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경(111), 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서(EOG 전극(130) 및 EEG 전극 캡(120)), 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부(140), 단위 시간에서의 디지털 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부(EEG/EOG 분석부, 150), 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스(160) 및 상기 시간대에 있어서 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 디스플레이하는 표시부(170)를 포함하는 것으로 나타난다.　　　　　
즉, 도 1에서 도시된 바와 같이 3차원 영상을 시청 중인 사용자로부터 발생한 생체 신호를 측정하는 생체 신호 센서는 시청 중인 사용자의 뇌에서 발생하는 뇌파 신호를 아날로그 형태로 검출하도록 사용자의 머리에 부착되는 복수개의 단위 EEG 센서가 구비된 EEG 전극 캡을 포함할 수 있다.
한편, 이러한 생체 신호 센서는 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 눈에 대한 정보인 눈 깜빡임 및 수직, 수평 방향의 눈 움직임을 검출하는 적어도 두 개의 단위 EOG 센서를 구비한 EOG 전극을 포함할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 사용자로부터 EEG 센서, EOG 센서를 통해 측정된 생체 신호를 이용하여 시각 피로감을 측정할 수 있게 된다.
영상 제공부(110)는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 제공하는데, 이때 영상 제공부는 3차원 영상을 DSCQS(double-stimulus-continuous-quality-scale method)에 의해 단위 시간(T1)으로 분할하고 동일한 영상을 2차원 영상으로 변환하여 이를 번갈아가면서 사용자에게 제공할 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
3차원 안경(111)은 영상 제공부(110)를 통해 사용자에게 3차원 입체 영상의 깊이감을 느낄 수 있게 하며, 이때 패시브 FPR 편광글라스(Film Patterned Retarder, 필름패턴 편광안경) 방식과 액티브 셔터글라스(SG: Shuttered Glasses) 방식에 구애 받지는 않는다.
디코딩부(140)는 아날로그 형태의 EEG 및 EOG 신호를 디지털 신호로 변환함으로써 3차원 영상을 보는 동안의 사용자의 뇌파가 2차원 변환 영상을 볼 때의 뇌파와 어떻게 상이한지를 분석하기 위한 기반 데이터를 제공하게 된다.
생체 신호 분석부(EEG/EOG 분석부, 150)는 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간으로 분할된 각각의 3차원 및 2차원 영상을 시청함에 있어서 사용자가 느끼는 시각 피로감의 시간대를 찾아내기 위하여 상기 3차원 및 2차원 영상의 시작점으로부터 소정의 시간(time window) 동안에 각각의 신호를 서로 비교한다.
이때 시간-주파수 변환을 이용하여 3차원 영상 및 2차원 영상의 시청시에 나타나는 신호의 통계적 차이를 분석하거나 사용자의 눈 움직임의 변화의 정도를 분석함으로써 시각 피로감의 발생 여부에 대한 판단에 이용할 수 있다.
시간 정보 데이터베이스(160)는 생체 신호 분석부(EEG/EOG 분석부, 150)에서 분석한 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 기록한다.
표시부(170)는 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대에 있어서 발생한 시각 피로감을 실시간으로 표시한다.
도 2는 3차원 영상을 DSCQS(double-stimulus-continuous-quality-scale method)에 의해 단위 시간(T1)으로 분할하고 동일한 영상을 2차원 영상으로 변환하여 이를 번갈아가며 재생하는 과정을 설명하는 도면이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 영상 제공부는 단위 시간인 T1 구간으로 분할된 3차원 영상과 같은 단위 구간마다 2차원으로 변환된 영상을 번갈아 제시한다.
이러한 2차원 변환 영상은 3차원 영상에서 한쪽 눈에 주어지는 영상을 양안에 동일하게 제시하는 과정 등을 통해 3차원 영상의 깊이감을 0(zero)로 만들어 제공할 수 있다.
한편, T1의 단위 영상 구간 사이에는 T3 가량의 휴지(idle) 기간을 삽입할 수 있다. 휴지 기간 동안에는 빈 화면을 제공하여 3차원 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로를 회복하며 상이한 영상조건에 적응할 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있다.
도 3은 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, 시각 피로감을 측정하는 방법의 일 실시예는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계(310), 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계(320), 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계(330), 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계(340), 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계(350) 및 3차원 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 실시간으로 표시하는 단계(360)를 포함한다.
단계 310에서는 3차원 및 2차원 영상이 포함된 비디오 영상을 제공하는데, 이때 제공되는 비디오 영상은 3차원 원본 영상을 double-stimulus-continuous-quality-scale method에 의해 단위 시간(T1)으로 분할한 3차원 영상과, 동일한 영상을 2차원으로 변환한 2차원 변환 영상을 서로 번갈아가면서 재생시키는 3차원 비디오 영상이다.
단계 320에서는 시청 중에 발생되는 생체 아날로그 신호를 검출한다. 본 발명에 따른 시각 피로감 측정 장치에서 생체 신호를 측정하는 생체 신호 센서는 시청 중인 사용자의 뇌에서 발생하는 뇌파 신호를 아날로그 형태로 검출하도록 사용자의 머리에 부착되는 복수개의 단위 EEG 센서가 구비된 EEG 전극 캡(120)을 포함할 수 있다고 전술하였다. 상기 전극 캡(120)에 구비된 단위 EEG센서는 사용자의 뇌로부터 발생하는 뇌파를 아날로그 형태로 검출한다. 따라서, 만약 단위 EEG 센서의 수가 N개인 경우에는 한 사람의 사용자(피시험자)로부터 검출되는 EEG 신호 채널은 N개가 된다.
한편, 본 발명에 따른 시각 피로감 측정 장치는 각각 두 개의 단위 EOG 센서를 통해 피험자의 눈 깜빡임 및 수직, 수평 방향의 눈 움직임을 측정하는 EOG 전극(130)을 포함할 수 있는데, 이들 두 개의 단위 EOG 센서는 피시험자의 눈 위쪽과 아래쪽에 하나가 부착되고, 피시험자의 눈 왼쪽과 오른쪽에 또 다른 하나가 부착될 수 있다. 눈 위쪽과 아래쪽에 부착된 EOG 센서는 피시험자의 눈 깜빡임 및 수직 방향 움직임에 대응하는 수직 방향 EOG 신호를 검출할 수 있으며, 눈 왼쪽과 오른쪽에 부착된 EOG 센서는 피시험자의 수평 방향 움직임에 대응하는 수평 방향 EOG 신호를 아날로그 형태로 검출할 수 있다.
단계 330에서는 아날로그 형태의 EEG 및 EOG 신호를 디지털 신호로 변환함으로써 3차원 영상을 보는 동안의 사용자의 뇌파가 2차원 변환 영상을 볼 때의 뇌파와 어떻게 상이하고 시각 피로감을 언제 느끼는지를 분석하기 위한 기반 데이터를 제공할 수 있다.
단계 340에서는 단위 시간에서 3차원 영상 및 2차원 영상의 시청시에 나타나는 신호의 통계적 차이를 분석하거나 사용자의 눈 움직임의 변화의 정도를 분석함으로써 시각 피로감의 발생 여부를 판단할 수 있게 한다.
이러한 분석 단계는 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간으로 분할된 각각의 3차원 및 2차원 영상을 시청함에 있어서 사용자가 느끼는 시각 피로감의 시간대를 찾아내기 위하여 상기 3차원 및 2차원 영상의 시작점으로부터 소정의 시간(time window) 동안에 각각의 신호를 서로 비교할 수 있는데, 본 발명에 따른 시각 피로감 측정 방법은 변환된 디지털 신호에 기초하여 정해진 T2 시간의 시간창(time window)에 대해 시간-주파수(time-frequency) 분석을 실시간으로 시행한다.
영상 제공부(110)에서 제공되는 double-stimulus-continuous-quality-scale method로 분할된 각각의 영상을 보면서 사용자가 시각 피로감을 느끼는 부분을 찾아내기 위하여 동일한 3차원 및 2차원 영상의 시작점으로부터 T2씩 비교를 할 수 있다.
여기서 3차원 영상의 해당 시간창(time-window)에 있어서 단위 EEG 센서에서 얻은 뇌파를 x(t)라 하고, 2차원 변환 영상의 해당 시간창에 있어서 단위 EEG 센서에서 얻은 뇌파를 y(t)라고 했을 때, 각각의 신호를 퓨리에 변환(Fourier transform)을 통하여 전력 분포(power spectrum)인 X(f), Y(f)를 각각 구할 수 있다.
그런 다음 EEG 센서 N개에 대해서 해당 시간창에서 구해진 전력 분포를 각각 비교하여 통계적 차이를 보이는 시간-주파수의 정보를 찾을 수 있다.
또한, 분석 단계를 수행하는 EEG/EOG 분석부(150)는 디코딩부(140)를 통해 디지털 신호로 변환된 수직 방향의 EOG 신호와 수평 방향의 EOG 신호를 수신하며, 측정된 신호로부터 단위 시간 동안의 사용자의 눈 깜박임 및 수직, 수평방향 움직임의 빈도와 강도를 추정할 수 있다.
한편, 피시험자 개인별로 사전에 눈을 감은 안정 상태에서 측정된 수직, 수평 방향의 EOG 신호로부터 각각 EOG에 의한 안구 운동의 역치를 계산해 둘 수 있는데, EEG/EOG 분석부(150)는 디지털화된 수직, 수평 방향 EOG 신호의 단위 시간당 변화율을 계산하고 이를 상기 계산된 역치와 비교하여 눈 깜빡임 및 수직/수평 방향의 안구 운동 여부를 분석할 수 있다.
안구 운동의 강도는 EOG 신호의 피크 투 피크 전압에 상응한다. 이를 통하여 분석 단계에서는 T1분의 단위 영상 구간에서 눈 깜빡임 및 수직, 수평 방향의 안구 운동의 빈도와 강도를 각각 분석하여 시각 피로감의 발생 여부에 대한 값을 시간 정보 데이터베이스에 전달한다.
단계 350에서는 신호 분석 단계에서 분석한 결과에 따라 생체 신호에서 통계적으로 이상신호가 나타난 시간창(time-window)에 대한 시간 정보, 즉 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장한다.
단계 360에서는 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대에 있어서 발생한 시각 피로감을 실시간으로 표시한다.
본 발명은 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 방법이 기록된 기록 매체를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치를 보다 발전시킨 형태로서, 3차원 영상을 시청하는 피시험자의 시각 피로감을 측정할 뿐만 아니라 3차원 영상의 화면 내에서 이를 유발하는 영상 요인을 자동 추출하는 장치를 제공한다.
도 4는 3차원 영상의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하기 위하여 사용자의 시선을 추적하는 카메라부(410) 및 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 피로감 유발 요인 추출부(420)를 포함하는 추출 장치를 설명하는 기능 블록도 도면이다.
본 발명의 다른 실시예인 3차원 영상의 화면 내에서 이를 유발하는 영상 요인을 자동 추출하는 장치는 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부(110), 상기 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경(111), 상기 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서(EEG 전극 캡(120) 및 EOG 전극(130)), 상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부(140), 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부(EEG/EOG 분석부, 150), 상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스(160), 상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하여 촬영하는 카메라부(410), 상기 카메라부에서 촬영된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 피로감 유발 요인 추출부(420) 및 시간 정보 데이터베이스에 저장된 시간대에 있어서 상기 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 상기 추출부로부터 수신하여 디스플레이하는 표시부(170)를 포함한다.
도 4을 참조하면 본 발명의 또 다른 일 실시예인 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치는 도 1의 시각 피로감 측정 장치의 구성요소를 모두 포함하므로 도 1에서 이미 설명된 각 구성요소(110 내지 170)의 기능과 기술적 의미에 대한 설명은 이하 생략하도록 한다.
3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치는 영상 제공부(110)로부터 제공되는 3차원 영상의 시청 중에 피시험자의 시선을 추적할 수 있는 카메라부(410)를 포함한다. 카메라부(410)는 시각 피로감 측정 장치를 통한 영상 시청 중에 피시험자의 시선을 실시간으로 추적한다.
본 발명의 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치는 카메라부(410)에서 측정된 사용자의 시선을 분석하여 피로감 유발 영상 요인을 예측하는 피로감 유발 요인 추출부(420)를 포함한다.
피로감 유발 요인 추출부(420)는 상기 카메라부(410)로부터 사용자의 시선 이동 정보 및 해당 시간 정보를 수신하여 시선 이동 패턴을 분석하며, 시선 이동 패턴은 영상 제공부(110)의 화면 좌표에 기준하여 저장된 패턴 정보로서, 피로감 유발 요인 추출부(420)는 2차원 영상에 비하여 3차원 영상을 시청 중에 화면 내에서 급격한 시선 이동 패턴을 보이는 영역 또는 짧은 시선 유지 시간을 보이는 영역을 시각 피로감 유발 요인으로 판단할 수 있다.
아울러 3차원 영상의 시선 이동 패턴은 2차원 영상의 시청 중의 시선 이동 패턴과 대조하여 두 시선 이동 패턴의 좌표 간의 편차로 교차 검증할 수도 있다.
한편 피로감 유발 요인 추출부(420)는 시간 정보 데이터베이스(160)로부터 3차원 영상의 시청 중 생체 신호에서 통계적 이상신호가 나타난 시간대 정보를 수신하여, 수신된 시간대에 있어서 사용자의 시선이 위치한 3차원 영상 내의 화면 영역을 시각 피로감 유발 영상요인으로 판단할 수 있으며, 이때 표시부(170)에서는 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대에 있어서 발생한 시각 피로감을 실시간으로 표시함과 동시에 피시험자의 시선이 위치한 피로감 유발 영상 요인을 함께 표시할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치가 적용 가능한 다양한 응용분야 중 하나는 2차원 영화를 3차원 영화로 변환, 제작하는데 있어서 지원 도구 및 평가 툴로 이용될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 3차원 영화 제작 지원 및 평가 툴은 2차원 영화를 자동화 툴킷을 이용하여 3차원 영화로 만들었을 경우에, 불특정 다수의 비전공자에게 시스템을 적용하고 그에 따른 시각 피로감을 측정하여 피로감 유도 영상을 자동으로 추출할 수 있게 한다.
따라서 비전공자에게도 실시간으로 적용할 수 있다는 장점이 있으므로 개개인의 시각 피로도 차이와 상관없이 대중적으로 볼 때 불편하게 제작된 부분을 추출하고 수정할 수 있는 가이드라인을 제시할 수 있다.
도 5는 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 방법은 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계(510), 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계(520), 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계(530), 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계(540), 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계(550), 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하는 단계(560), 추적된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하고, 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 실시간으로 표시하는 단계(570)를 포함한다.
본 발명은 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 방법이 기록된 기록 매체를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷 등의 네트워크를 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 장치에 있어서,
    3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부;
    상기 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경;
    상기 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서;
    상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부;
    상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부;
    상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스; 및
    상기 시간대에 있어서 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 디스플레이하는 표시부를 포함하며,
    상기 영상 제공부는,
    상기 3차원 영상을 DSCQS(double-stimulus-continuous-quality-scale method)에 의해 단위 시간으로 분할하고 동일한 영상을 2차원 영상으로 변환하여 이를 번갈아가며 재생하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서는,
    상기 비디오 영상을 시청하는 사용자의 뇌에서 발생하는 뇌파 신호를 아날로그 형태로 검출하도록 사용자의 머리에 부착되는 복수개의 단위 EEG 센서가 구비된 EEG 전극 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서는,
    상기 비디오 영상을 시청하는 사용자의 눈에 대한 정보인 눈 깜빡임 및 수직, 수평 방향의 눈 움직임을 검출하는 적어도 두 개의 단위 EOG 센서를 구비한 EOG 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
    　
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 제공부는,
    상기 단위 시간의 3차원 및 2차원 영상의 구간들 사이에 소정의 휴지 기간 동안 빈 화면을 제공하여 시청 중인 사용자의 시각 피로를 회복하고 사용자가 상이한 영상조건에 적응하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 아날로그 생체 신호는 EEG 및 EOG 신호이며,
    상기 디코딩부는,
    상기 아날로그 형태의 EEG 및 EOG 신호를 디지털 신호로 변환함으로써 3차원 영상을 보는 동안의 상기 사용자의 뇌파가 2차원 변환 영상을 볼 때의 뇌파와 상이함을 분석하기 위한 기반 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
    　
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호 분석부는,
    상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간으로 분할된 각각의 3차원 및 2차원 영상을 시청함에 있어 느끼는 시각 피로감의 시간대를 찾아내기 위하여 상기 3차원 및 2차원 영상의 시작점으로부터 소정의 시간 동안에 각각의 신호를 서로 비교하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
    　
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서는 복수개의 단위 EEG 센서이며,
    상기 생체 신호 분석부는,
    상기 단위 시간의 3차원 및 2차원 영상을 시청 중에 상기 복수개의 단위 EEG 센서에서 얻은 뇌파 신호의 퓨리에 변환(Fourier transform)된 전력 분포를 비교하여 통계적 차이를 보이는 시간-주파수의 정보를 검색하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
    　
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 생체 신호 분석부는,
    상기 EOG 전극으로부터 수직 및 수평 방향의 눈 움직임에 대한 EOG 신호를 수신하여 단위 시간 동안의 상기 사용자의 눈 깜박임 및 수직, 수평 방향의 눈 움직임의 빈도 및 강도를 측정하고 이를 사용자의 안정 상태에서의 안구 운동의 역치와 비교하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 장치.
  10. 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 측정하는 방법에 있어서,
    3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계;
    상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계;
    상기 아날로그 생체 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계;
    상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계; 및
    상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시각 피로감을 실시간으로 표시하는 단계를 포함하며,
    상기 3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계는
    상기 3차원 영상을 DSCQS(double-stimulus-continuous-quality-scale method)에 의해 단위 시간으로 분할하고 동일한 영상을 2차원 영상으로 변환하여 이를 번갈아가며 재생하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 측정 방법.
  11. 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 장치에 있어서,
    3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 사용자에게 제공하는 영상 제공부;
    상기 제공된 비디오 영상을 상기 사용자가 3차원으로 인식할 있도록 변환시키는 3차원 안경;
    상기 3차원 안경을 착용한 상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 생체 신호 센서;
    상기 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디코딩부;
    상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 생체 신호 분석부;
    상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간대를 저장하는 시간 정보 데이터베이스;
    상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하여 촬영하는 카메라부;
    상기 카메라부에서 촬영된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 피로감 유발 요인 추출부; 및
    상기 시간 정보 데이터베이스에 저장된 시간대에 있어서 상기 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 상기 추출부로부터 수신하여 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피로감 유발 요인 추출부는,
    상기 카메라부로부터 사용자의 시선 이동 정보 및 해당 시간 정보를 수신하여 시선 이동 패턴을 분석하며,
    상기 시선 이동 패턴은 상기 영상 제공부의 화면 좌표에 기준하여 저장된 패턴 정보로서, 상기 피로감 유발 요인 추출부는 2차원 영상의 시청에 비하여 3차원 영상의 화면 내에서 급격한 시선 이동 패턴을 보이는 영역 또는 짧은 시선 유지 시간을 보이는 영역을 시각 피로감 유발 요인으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 3차원 영상의 시선 이동 패턴을 2차원 영상의 시청 중의 시선 이동 패턴과 대조하여 상기 두 시선 이동 패턴의 좌표 간의 편차로 교차 검증하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치.
    　
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 피로감 유발 요인 추출부는,
    상기 시간 정보 데이터베이스로부터 3차원 영상의 시청 중 생체 신호에서 통계적 이상신호가 나타난 시간대 정보를 수신하여, 상기 시간대에 있어서 사용자의 시선이 위치한 3차원 영상의 화면 영역을 시각 피로감 유발 영상요인으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 장치.
    　
  15. 3차원 비디오 영상을 시청하는 사용자의 시각 피로감을 유발하는 요인을 추출하는 방법에 있어서,
    3차원 영상이 포함된 비디오 영상을 3차원 안경을 착용한 사용자에게 제공하는 단계;
    상기 사용자로부터 발생한 아날로그 생체 신호를 검출하는 단계;
    상기 아날로그 생체 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 디지털 신호에 대하여 단위 시간에서의 상기 신호의 차이 또는 변화의 정도를 시간-주파수 변환을 통하여 실시간으로 분석하는 단계;
    상기 분석 결과에 따라 시각 피로감을 유발하는 영상이 위치한 시간 정보를 저장하는 단계;
    상기 비디오 영상을 시청 중인 사용자의 시선을 추적하는 단계;
    상기 추적된 사용자의 시선을 분석하여 3차원 영상의 화면 내에서 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 추출하는 단계; 및
    상기 시간 정보에 기초하여 상기 추출된 시각 피로감을 유발하는 공간적인 요인을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 시각 피로감 유발 요인 추출 방법.
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