KR101527273B1 - Method and Apparatus for Brainwave Detection Device Attached onto Frontal Lobe and Concentration Analysis Method based on Brainwave - Google Patents
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Abstract
전두엽 위치에서 생체 신호(뇌파)를 획득하여 이로부터 데이터 정제 과정 및 분류 과정을 거쳐 사용자에게 현재 집중력 상태를 제공하는 집중력 분석 방법 및 장치를 제시한다. 본 발명에서 제안하는 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법은 사용자의 생체신호를 측정하기 위한 전극을 사용자의 전두엽 위치에 부착하여 사용자의 뇌파 데이터를 획득하고, 획득된 뇌파 데이터를 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치로 전송한다. 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치는 뇌파 데이터를 수신하여 노이즈 제거 및 신호의 증폭을 수행하는 전처리과정을 통해 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 변환된 주파수의 대역에 따라 뇌파 데이터를 분류한다. 분류된 뇌파 데이터를 분석하여 집중력을 검출한다. 집중력을 검출하는 과정에서 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하므로, 집중력을 검출하는 단계 후, 다시 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 단계부터 반복 수행한다.We propose a concentration analysis method and apparatus that acquires bio-signals (brain wave) from the frontal lobe position and then provides the current concentration state to the user through data refining process and classification process. The method of detecting the frontal lobe-based EEG signal and analyzing the brain-based concentration of loudspeakers proposed in the present invention is a method of analyzing a frontal lobe-based EEG signal and an EEG-based concentration signal by applying an electrode for measuring a user's biomedical signal to a frontal lobe position of a user, And transmits it to a device for detection and concentration analysis. The device for detecting and analyzing the brain wave signal receives the brain wave data, preprocesses the pre-processed brain wave data through a preprocessing process of removing noise and amplifying the signal, converts the brain wave data of the time series signal into a frequency signal , And classifies brain wave data according to the band of the converted frequency. Detection of concentration is performed by analyzing classified EEG data. Since the result of the concentration force detected in the process of detecting the concentration is changed in real time, the process of detecting the concentration is repeated from the step of acquiring the user's brain wave data again.
Description
전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법 및 장치{Method and Apparatus for Brainwave Detection Device Attached onto Frontal Lobe and Concentration Analysis Method based on Brainwave}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for detecting frontal lobe-based EEG signals and analyzing brain waves based on Brainwave Detection Device Attachment to Frontal Lobe and Concentration Analysis Method based on Brainwave
오늘날 사회가 고도로 산업화됨에 따라 인간의 뇌와 컴퓨터 또는 단말기 사이의 인터페이스(Brain-Computer Interface, BCI)에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 뇌파를 매개로 한 뇌-컴퓨터인터페이스(BCI)는 주의 집중 감시 연구(Attention Monitoring)나 이미지 파악 분류 연구(Classifying Image)를 통하여 실현된다. 한국공개특허 10-20110072730는 이러한 적응형 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치에 관한 것으로, 최대한 빠른 시간 안에 정확하게 사용자가 원하는 명령어를 찾아낼 수 있도록 상황에 맞추어 적응적으로 자극의 순서를 결정할 수 있는 적응형 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치에 대해 제시하고 있다. As society becomes more and more industrialized, research on the interface between human brain and computer or terminal (Brain-Computer Interface, BCI) is actively underway. The brain-computer interface (BCI) mediated by EEG is realized through Attention Monitoring or Classifying Image. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-20110072730 discloses an adaptive brain-computer interface apparatus capable of determining an order of stimulation adaptively according to a situation so that a user can find a desired command precisely as quickly as possible. Computer interface device.
뇌파를 매개로 하는 연구로, 바이오피드백(Bio-Feedback)기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 이는 피험자의 뇌파를 분석한 다음, 그 결과를 피험자에게 음향 및 진동 등으로 알려주며, 분석 결과에 따라 요구되는 적절한 정신 치료법의 한 종류로 연구개발 되었으며, 이 원리를 기초로 게임을 비롯한 가상현실, 착용형 컴퓨터나 지체 장애인용 인터페이스로 활용이 가능하다. Research on bio-feedback technology has been under way as a research based on EEG. It analyzes the brain waves of the subjects and then informs the subjects of the results by sound and vibration, and has been researched and developed as a kind of appropriate psychotherapy required according to the result of analysis. Based on this principle, It can be used as an interface for computers or people with physical disabilities.
이러한 뇌-인터페이스를 중심으로 진행된 연구는 Emotive System의 Emotive EPOC, 뉴로스카이의 MindSet, 사이버 키넥티스의 BrainGate 등이 있다.Studies focusing on these brain-interfaces include the Emotive System's Emotive EPOC, NeuroSky's MindSet, and Cyberkynetics's BrainGate.
EPOC, MindSet은 헤드셋 형태의 비침습형 뇌 인터페이스를 구현하여 게임 컨텐츠를 이용한 개발을 중점적으로 하였고, BrainGate는 센서칩을 이용하여 사용자의 의도 분석하여 TV나 컴퓨터와 같은 단말기의 조작을 초점으로 맞추어져 있다. 하지만 사용자의 집중력을 산출하고 그 관리에 관한 내용은 담고 있지 않다. 즉, 종래에 사람의 뇌파를 이용한 인터페이스를 개발하여 현재 뇌파의 상태를 측정하거나 정신적인 장애 치료 및 신체가 불편한 환자의 편의를 위한 연구가 있었으나, 사용자의 전두엽 뇌파를 바탕으로 집중력을 측정하는 것에 관한 연구는 미비하였고, 안전도(Electroculogram) 및 부착위치와 피부사이의 이물질(머리카락)로 인한 신호의 왜곡으로 정확도 또한 높지 않았다.EPOC and MindSet have focused on development using game contents by implementing headless non-invasive brain interface. BrainGate uses sensor chip to analyze user's intention and focuses on manipulation of terminal such as TV or computer. have. However, it does not contain information about the user's concentration and management. That is, conventionally, there have been studies for developing the interface using the human brain waves to measure the current state of the brain waves, treating the mental disorder, and for the convenience of the physically uncomfortable patient. However, The research was insufficient and the accuracy was not high due to the signal distortion due to the electrocardiogram and the foreign body (hair) between the attachment site and the skin.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 바이오 피드백의 효과를 증대시키기 위해서는 사용기간이 길고 사용 빈도가 높을수록 커지므로 이를 휴대용 시스템으로 개발하여 사용자가 장소에 구애 받지 않고 사용할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 뇌파측정을 위한 탈부착이 간편해야 하며, 사용하는 전극의 수도 최소화되어야 한다. 또한, 전극의 위치에 따라 신호의 왜곡이 발생되므로 머리카락의 영향을 작게 받는 전두엽에 전극이 위치해야 한다. 그러나 사용자의 전두엽에서 안구의 움직임으로 발생되는 안전도(Electroculogram)에 의해 왜곡된 뇌파를 측정하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상술한 왜곡된 신호를 최소화하여 정확도 높은 뇌파의 파형을 분석하고 집중력 지표를 이용한 산출 단계를 거쳐 사용자의 현재 집중력을 측정하는 방법 및 장치를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a portable system that can be used regardless of a place, because the use period is increased and the frequency of use is increased. For this purpose, detachment for EEG measurement should be easy, and the number of electrodes used should be minimized. In addition, since the signal is distorted according to the position of the electrode, the electrode must be positioned at the frontal lobe which is less influenced by the hair. However, the electroencephalogram (EEG) generated by the movement of the eyeball at the user's frontal lobe measures the distorted EEG. Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for analyzing a waveform of an EEG having a high accuracy by minimizing the above-mentioned distorted signal, and measuring the current concentration of the user through a calculation step using a concentration index.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법은 사용자의 생체신호를 측정하기 위한 전극을 사용자의 전두엽 위치에 부착하여 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 뇌파 데이터를 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치로 전송하는 단계와, 뇌파 데이터를 수신하여 노이즈 제거 및 신호의 증폭을 수행하는 전처리하는 단계와, 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 상기 변환된 주파수의 대역에 따라 뇌파 데이터를 분류하는 단계 및 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting frontal lobe-based EEG signals and analyzing brain waves based on concentration of a user, the method comprising the steps of: acquiring user's brain wave data by attaching an electrode for measuring a user's bio- A step of transmitting the acquired EEG data to an apparatus for EEG detection and concentration analysis, a step of pre-processing to receive EEG data to remove noise and amplify a signal, and inputting pre-processed EEG data into a preset algorithm Converting the EEG data of the time series signal into a frequency signal, classifying the EEG data according to the band of the converted frequency, and detecting the concentration of the EEG data by analyzing the classified EEG data.
집중력을 검출하는 단계에서 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하고, 상기 집중력을 검출하는 단계 후, 다시 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 단계부터 반복 수행하는 단계를 더 포함한다. The result of the concentration power detected in the step of detecting the concentration is changed in real time and the step of repeatedly performing the step of acquiring the user's brain wave data again after the step of detecting the concentration power.
사용자의 뇌파 데이터의 획득은 두 채널의 신호를 사용하고, 독립성분분석법을 적용하여 획득된다. Acquisition of user EEG data is obtained by using the signals of two channels and applying the independent component analysis method.
전극이 부착되는 사용자의 전두엽 위치는 기 설정된 안전도에 따른 뇌파 신호의 왜곡을 줄이는 위치이다. The frontal position of the user to which the electrode is attached is a position to reduce the distortion of the EEG signal according to predetermined safety.
안전도는 사용자의 눈동자의 좌우 움직임에 따라 다른 극성을 가지는 제1 수평안전도와 제2 수평안전도를 포함하고, 사용자의 눈 깜빡임에 의한 수직안전도를 포함한다. The degree of safety includes first and second horizontal safety degrees having different polarities according to the left and right movement of the user's eyes, and includes vertical safety due to the user's blinking of eyes.
뇌파 데이터의 분석은 신경 생리학적 뇌파 집중 지표에 의해 만들어진 규칙을 이용한다. Analysis of EEG data uses the rules created by neurophysiological EEG concentration indicators.
뇌파 데이터는 SMR(low Beta)파, Mid-Beta파, Theta파에 대한 정보를 포함한다. EEG data includes information on SMR (low beta) wave, Mid-Beta wave, and Theta wave.
신경 생리학적 뇌파 집중 지표는 상기 SMR(low Beta)파와 Mid-Beta파를 합산한 데이터를 Theta파의 수치로 나눈 값을 포함한다. The neurophysiological EEG concentration index includes data obtained by summing the SMR (low beta) wave and the Mid-Beta wave divided by the Theta wave number.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치는 사용자의 뇌파 데이터를 수신하는 수신부와, 획득된 뇌파 데이터에서 노이즈 제거 및 신호를 증폭하는 전처리부와, 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 변환된 주파수의 대역에 따라 뇌파를 분류하는 식별부와, 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출하는 검출부 및 검출된 집중력을 표시하는 표시부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for analyzing frontal lobe-based EEG signals and analyzing an EEG-based concentration, which comprises a receiver for receiving EEG data of a user, a preprocessor for removing noise and amplifying signals from the obtained EEG data, An identification unit for inputting EEG data into a predetermined algorithm to convert the EEG data of the time series signal into a frequency signal and classifying the EEG according to the band of the converted frequency, And a display unit for displaying the detected concentration.
또한, 뇌파 측정 장치를 더 포함하고, 뇌파 측정 장치의 전극은 기 설정된 안전도에 따른 뇌파 신호의 왜곡을 줄이는 사용자의 전두엽 위치에 부착되고, 전극을 이용하여 사용자의 뇌파 데이터를 획득한다. The electroencephalogram measuring apparatus further includes an electroencephalogram measuring apparatus. The electrode of the electroencephalogram measuring apparatus is attached to a frontal position of a user who reduces distortion of an EEG signal according to predetermined safety, and obtains user's EEG data using the electrode.
뇌파 측정 장치는 5개의 센서를 통해 사용자의 뇌파를 획득하고, 5개의 센서는 2개의 채널을 사용하여 사용자의 뇌파를 획득하고, 수신부로 획득된 사용자의 뇌파를 전송한다. The EEG acquires the user's brain waves through five sensors, the five sensors acquires the user's brain waves using the two channels, and transmits the user's brain waves acquired by the receiver.
검출부는 뇌파 데이터의 분석을 위해 신경 생리학적 뇌파 집중 지표에 의해 만들어진 규칙을 이용한다.The detection unit uses the rules created by neurophysiological EEG concentration indicators for analysis of EEG data.
본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자의 뇌파 획득에 용이하고 신호의 왜곡을 줄여 집중력 측정의 정확도를 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자의 현재 집중력 상태를 바탕으로 별도의 소프트웨어와 결합하여 게임을 비롯한 교육이나 훈련을 할 수 있다는 장점이 있다.According to embodiments of the present invention, there is an advantage that it is easy to acquire brain waves of a user, and distortion of a signal can be reduced, and accuracy of concentration measurement can be enhanced. In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to perform education or training including a game by combining with other software based on the current concentration state of the user.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치의 전극 부착 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정시의 각 전극과 사용자가 주시하는 방향에 따른 눈동자의 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치와 연동하는 장치 사이의 정의된 프로토콜을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a frontal lobe-based EEG signal detection and brain-wave-based concentration analysis method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an electrode attaching position of an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing positions of the eyeballs according to directions of the electrodes and the user in the EEG measurement according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for analyzing frontal lobe-based EEG signals and analyzing brain waves based on an EEG according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a defined protocol between an apparatus for interrogating an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전두엽 뇌파를 활용한 집중력 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a concentration method and apparatus using frontal brain EEG in accordance with embodiments of the present invention.
설명에 앞서 용어를 정의하면, 전두엽(Prefrontal Lobe)은 앞쪽(이마부분)에 위치한 대뇌피질로 정의된다. 전두엽(Prefrontal Lobe)은 다음 행동에 대한 예측이나 판단을 하는 부위로 중요한 기억과 그렇지 않은 기억을 구별하여 저장하고 사람의 각성상태 유지 및 쾌락과 고통, 걱정과 분노, 공포와 공격성 등의 감정적인 반응을 담당하고 있다.Defining the term before the description, the frontal lobe is defined as the cerebral cortex located in the anterior (forehead) part. Prefrontal Lobe is a place to predict or judge the following behaviors. It distinguishes between important memory and non-essential memory, stores it, and maintains a person's alertness and emotional response such as pleasure and pain, anxiety, anger, fear and aggression .
집중력이란 “어떤 사물에 대한 정신을 집중하는 힘이나 집중시킬 수 있는 힘” 이며, 의학적으로 집중력이나 주의력은 각성, 집중, 연상의 과정을 포함한 형태를 말한다.
Concentration refers to the ability to concentrate or concentrate the mind on an object. Medically, concentration or attention refers to a form that includes a process of arousal, concentration, and association.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법의 순서도이다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a frontal lobe-based EEG signal detection and brain-wave-based concentration analysis method according to an embodiment of the present invention.
전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법은 뇌파 데이터 획득 단계(110), 뇌파 데이터 전송 단계(120), 전처리 단계(130), 주파수에 따라 뇌파 데이터를 분류하는 단계(140), 뇌파 데이터 분석 및 집중력 검출 단계(150)를 포함한다. The frontal lobe-based EEG detection and EEG-based concentration analysis method includes an EEG
먼저, 사용자의 생체신호를 측정하기 위한 전극을 사용자의 전두엽 위치에 부착하여 사용자의 뇌파 데이터를 획득한다(110). First, an electrode for measuring a user's bio-signal is attached to a frontal position of a user to obtain user's brain wave data (110).
획득된 뇌파 데이터는 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치로 전송된다(120).The obtained EEG data is transmitted to an apparatus for EEG signal detection and concentration analysis (120).
전송된 뇌파 데이터를 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치에서 수신하여 노이즈 제거 및 신호를 증폭을 수행한다(130). 노이즈 제거 및 신호의 증폭을 수행함으로써 뇌파 데이터 분석에 필요한 신호를 추출하는 전처리 과정을 수행할 수 있다. The transmitted EEG data is received by an apparatus for EEG detection and concentration analysis to perform noise removal and signal amplification (130). Noise removal and signal amplification are performed to perform a preprocessing process for extracting signals necessary for analyzing EEG data.
전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 뇌파 데이터가 속하는 집단을 분류한다(140). 이때 뇌파 데이터는 기 설정된 알고리즘에 입력되어 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 변환된 성분을 뇌파 파장 영역에 따라 변환시키는 과정을 수행할 수 있다. 따라서, 변환된 주파수의 대역에 따라 추출된 뇌파 데이터를 분류할 수 있다. The preprocessed EEG data is input to a preset algorithm to classify the group to which EEG data belongs (140). At this time, the brain wave data is input to a preset algorithm, and the brain wave data of the time series signal is converted into a frequency signal, and the converted component is transformed according to the EEG wavelength region. Therefore, the extracted EEG data can be classified according to the band of the converted frequency.
알고리즘을 이용하여 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출한다(150). 이때, 뇌파 데이터의 분석은 집중력 지표에 따른 기 설정된 규칙을 이용할 수 있다. 예를 들어, 분류된 뇌파 데이터를 수치화하여 SMR파(12~15Hz) 와 Mid-Beta(15~20Hz)파의 합을 구한 후, Theta파(4~8Hz)로 나누어 줄 수 있다. 이러한 방법을 통해 구한 값을 일련의 규칙에 따라 정리함으로써 집중력 수치를 표기할 수 있다. The concentration is detected 150 by analyzing the EEG data classified using the algorithm. At this time, the analysis of EEG data can use predetermined rules according to the concentration index. For example, the classified EEG data can be quantified to obtain the sum of SMR wave (12 ~ 15Hz) and Mid-Beta (15 ~ 20Hz), and then divided by theta wave (4 ~ 8Hz). The concentration value can be expressed by sorting the values obtained through this method according to a series of rules.
또한, 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하기 때문에 필요에 따라 처음단계(110)로 돌아가 뇌파 데이터를 다시 입력 받을 수 있다(160). 이후, 다시 집중력을 검출하는 과정을 반복할 수 있다.
In addition, since the result of the detected concentration is changed in real time, the user can return to the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치의 전극 부착 위치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining an electrode attaching position of an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention.
사용자의 전두엽에 전극을 부착하여 뇌파 데이터를 측정하게 되면 측정된 뇌파 데이터는 사용자의 눈동자 움직임에 의한 영향을 받을 수 있다. 종래기술에 따르면, 뇌파를 측정하기 위한 방법으로 국제 기준의 10 ~ 20 전극시스템에 따른 두피의 21개의 전극 부착지점을 선택적으로 사영하여 뇌파를 측정할 수 있다. 10 ~ 20 전극시스템에 따라 전두엽에 해당되는 FP1과 FP2 (입력정보의 인식, 분석, 추리, 결정을 주로 담당하는 영역) 위치에 전극을 부착하여 뇌파를 측정할 경우, 사용자가 눈동자를 좌우로 움직이거나 깜박이면 뇌파의 왜곡이 증가할 수 있다. 뇌파 바이오 피드백을 일상에서 사용할 경우, 사용자가 정면을 주시하는 경우 외에도 주변 사물을 응시하기 위하여 눈동자를 여러 각도로 움직일 수 있다. 이때, 눈 깜박임에 의한 수직 안전도뿐만 아니라 눈동자의 좌우 움직임에 의해 유발되는 수평 안전도가 발생할 수 있다. 따라서 두 채널의 신호를 사용하여 독립성분 분석법(Independent Component Analysis, ICA)을 적용할 수 있다. 하지만 사용 센서의 수보다 신호의 수가 많으므로 순수 뇌파를 획득하지 못할 수 있다. 따라서 수직 안전도와 수평 안전도를 고려하여 뇌파를 획득하기 위한 새로운 전극 배치 방법을 이용할 수 있다. When the electrode is attached to the frontal lobe of the user and the brain wave data is measured, the measured brain wave data may be affected by the movement of the user's eyes. According to the conventional art, as a method for measuring EEG, it is possible to measure EEG by selectively projecting 21 electrode attachment points of the scalp according to an international standard 10-20 electrode system. 10 to 20 According to the electrode system, when the electrodes are attached to the positions of F P1 and F P2 (the area mainly responsible for recognition, analysis, reasoning, and determination of input information) corresponding to the frontal lobe, Movement or blinking may increase the distortion of the EEG. When EEG biofeedback is used in daily life, the user can move the pupil at various angles to gaze around objects in addition to gazing at the front. At this time, not only the vertical safety due to blinking but also the horizontal safety caused by the left and right movement of the pupil may occur. Therefore, independent component analysis (ICA) can be applied using signals of two channels. However, since the number of signals is larger than the number of sensors used, pure brain waves may not be obtained. Therefore, it is possible to use a new electrode arrangement method for acquiring brain waves in consideration of vertical safety and horizontal safety.
눈동자를 하나의 신호원으로 가정하였을 때 눈동자는 같은 방향으로 움직이므로 양쪽 눈의 끝 부분(210, 220)에서 신호를 측정하는 경우, 눈동자의 움직임 방향과 반대인 한쪽 끝 부분은 신호원과 멀어지게 되고 다른 한쪽 끝 부분은 신호원과 가까워지게 된다. 예를 들어, 사용자의 눈동자가 사용자의 오른쪽으로 움직일 경우, 사용자의 오른쪽 눈동자는 오른쪽 눈의 끝부분(210)과 가까워지고, 사용자의 왼쪽 눈동자는 왼쪽 눈의 끝부분(220)과 멀어질 수 있다. 이때, 움직인 거리는 동일하므로 눈동자의 중심을 영점으로 하면 멀어진 쪽은 ( - ) 부호를, 가까워진 쪽은 ( + ) 부호를 가지는 같은 진폭의 신호가 측정될 수 있다. 전극 B와 전극 C는 종래기술의 10 ~ 20 전극시스템에 따른 FP1과 FP2위에 부착될 수 있다. 그리고 전극 A와 전극 D는 눈의 양쪽 끝(210, 220)에 해당하는 수직선과 FP1과 FP2 의 수평연장선(230)이 교차하는 위치에 부착될 수 있다.
Assuming that the pupil is a signal source, the pupils move in the same direction. Therefore, when measuring signals at the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정시의 각 전극과 사용자가 주시하는 방향에 따른 눈동자의 위치를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a view showing positions of the eyeballs according to directions of the electrodes and the user in the EEG measurement according to the embodiment of the present invention.
도 3a는 사용자가 정면을 주시할 때 부착된 전극 Aa ~ Da 의 위치, 도 3b는 사용자가 사용자의 오른쪽을 주시할 때 부착된 전극 Ab ~ Db 의 위치, 도 3c는 사용자가 사용자의 왼쪽을 주시할 때 부착된 전극 Ac ~ Dc의 위치와 이때, 눈동자의 위치를 나타낸다. 사용자의 사물 주시 방향에 따른 눈동자의 위치에서 뇌파를 측정하는 경우, 눈동자를 하나의 신호원으로 가정하여 아래에서 설명한다. Figure 3a of the electrode A a ~ D a mounting when the user notice the front position, Figure 3b is an electrode A b ~ D b attached to the user and give the user's right hand position, Figure 3c is a user-user The position of the attached electrode A c ~ D c and the position of the pupil at this time. When the EEG is measured at the position of the pupil according to the subject's gaze direction, the pupil is assumed to be one of the signal sources and will be described below.
예를 들어, 도 3b와 같이 눈동자를 사용자의 오른쪽으로 움직이면 전극 Ab 위치에서 신호원이 중심을 기준으로 전극 Ab 와 반대쪽으로 이동한다. 따라서, ( - ) 극성을 가지는 신호가 측정된다. 전극 Db 위치에서는 신호원이 중심을 기준으로 전극 Db 쪽으로 이동하므로 ( + ) 극성을 가지는 신호가 측정된다. 반면에 신호원의 이동거리가 동일하기 때문에 유발 신호의 진폭은 같다. 그리고 전극 Bb 와 전극 Cb 위치에서 측정한 뇌파의 경우는 각각 가까운 위치의 신호원의 영향을 받지만 생체 감쇠의 영향으로 진폭이 작은 신호가 측정될 수 있다. 즉, 전극 Bb 에서는 전극 Ab 와 같은 극성을 가지고 전극 Ab 보다 진폭이 작은 파형이 측정될 수 있다. 또한, 전극 Cb 에서는 전극 Db 와 같은 극성을 가지고 전극 Db 보다 진폭이 작은 파형이 측정될 수 있다. For example, to move the eyes as shown in Fig. 3b as the electrodes A and b based on the opposite side of the signal source at the center of the electrode A where b move to the user's right side. Therefore, a signal having a (-) polarity is measured. The electrode D b where the signal source a signal having a (+) polarity it moves toward the electrode D b on the basis of the center is measured. On the other hand, since the moving distance of the signal source is the same, the amplitude of the induced signal is the same. In the case of the EEG measured at the electrode B b and the electrode C b , a signal having a small amplitude can be measured due to the influence of the nearby signal source but due to the biological attenuation. That is, in the electrode B b , a waveform having the same polarity as the electrode A b and having a smaller amplitude than the electrode A b can be measured. Further, the electrode may have a C b in the polarized electrode is smaller than the amplitude D b D b waveform, such as the electrode can be measured.
눈동자 움직임 신호는 눈동자의 좌우 움직임에 따라 다른 극성을 가지는 제1 수평안전도 및 제2 수평안전도를 포함할 수 있다. 또한, 눈 깜박임에 의해 유도되는 수직안전도를 더 포함할 수 있다. 따라서 도 2의 A, B, C 및 D에서 측정한 제1 수평안전도, 제2 수평안전도 및 수직안전도에 의해 왜곡된 4개의 채널의 뇌파 데이터의 신호를 독립성분 분석법(Independent Component Analysis, ICA)을 이용하여 분리할 수 있다. 뇌파 데이터의 신호를 분리하면, 신호는 측정 채널의 수와 같은 수의 독립성분으로 분류된다. 그러므로 눈 깜박임에 의한 수직안전도, 눈동자의 좌우 움직임에 의한 극성에 따른 제1 수평안전도와 제2 수평안전도 및 순수 뇌파 데이터로 분류될 수 있다. The pupil motion signal may include a first horizontal safety degree and a second horizontal safety degree having different polarities depending on the left and right movement of the pupil. It may further include vertical safety induced by eye flicker. Therefore, signals of four channels of EEG data distorted by the first horizontal safety degree, the second horizontal safety degree and the vertical safety degree measured in A, B, C and D of FIG. 2 are subjected to Independent Component Analysis (ICA ). ≪ / RTI > When the signals of the EEG data are separated, the signals are classified into the same number of independent components as the number of measurement channels. Therefore, it can be categorized as vertical safety due to eye flicker, first horizontal safety, second horizontal safety, and pure EEG data according to the polarity of the left and right movement of the pupil.
눈을 깜박일 경우, 네 개의 전극에 대하여 신호원이 동일한 방향으로 이동하므로 유발되는 신호는 같은 극성을 갖는 파형으로 측정될 수 있다. 또한, 생체 감쇠에 따라 다른 크기를 갖는 파형으로 측정될 수 있다.
When the eye blinks, the signal source moves in the same direction with respect to the four electrodes, so that the induced signal can be measured with a waveform having the same polarity. Further, it can be measured with a waveform having a different size according to the biological attenuation.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치의 구성을 나타내는 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for analyzing frontal lobe-based EEG signals and analyzing brain waves based on an EEG according to an embodiment of the present invention.
전두엽 부착형 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치는 뇌파 측정 장치(410)와 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치(420)로 구성된다. The frontal lobe-based EEG signal detection and EEG-based concentration analyzing apparatus comprises an
뇌파 측정 장치(410)의 전극은 기 설정된 안전도에 따른 뇌파 신호의 왜곡을 줄이는 사용자의 전두엽 위치에 부착되고, 부착된 전극을 이용하여 사용자의 뇌파 데이터를 획득할 수 있다. 뇌파 측정 장치는 5개의 센서(a, b, c, d, e)를 통해 사용자의 뇌파를 획득한다. 5개의 센서(a, b, c, d, e)는 4개의 센서와 1개의 그라운드(접지)로 구성된다. 센서를 통해 획득된 뇌파 데이터는 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치(420)의 수신부(421)로 전송된다. 또한, 5개의 센서(a, b, c, d, e)는 하나의 채널만을 사용할 경우 전극의 접촉상태 불량 또는 예기치 않은 문제로 인하여 데이터가 누락될 수 있으므로 2개의 채널을 사용하여 사용자의 뇌파를 획득한다. The electrode of the
뇌파 측정 장치는 범용적으로 사용하기 위해 플랫폼에 독립적으로 동작할 수 있도록 설계함으로써 연동되는 장비의 운영체제나 하드웨어에 비종속적으로 구동될 수 있다. The EEG can be driven independently of the operating system or hardware of the interworking equipment by being designed to operate independently of the platform for general use.
뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치(420)는 수신부(421), 전처리부(422), 식별부(423), 검출부(424), 표시부(425)로 구성된다. The
수신부(421)는 뇌파 측정 장치의 센서(a, b, c, d, e)를 통해 획득된 뇌파 데이터를 수신한다. The receiving
전처리부(422)는 획득된 뇌파 데이터에서 노이즈 제거 및 신호의 증폭한다. 이 과정을 통해 뇌파 데이터 분석에 필요한 신호를 추출하는 전처리 과정을 수행할 수 있다. The
식별부(423)는 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환한다. 이때, 뇌파 데이터는 기 설정된 알고리즘에 입력되어 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 변환된 성분을 뇌파 파장 영역에 따라 변환시키는 과정을 수행할 수 있다. 따라서, 변환된 주파수의 대역에 따라 추출된 뇌파 데이터를 분류할 수 있다.The
검출부(424)는 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출한다. The
알고리즘을 이용하여 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출한다. 이때, 뇌파 데이터의 분석은 집중력 지표에 따른 기 설정된 규칙을 이용할 수 있다. 예를 들어, 분류된 뇌파 데이터를 수치화하여 SMR파(12~15Hz) 와 Mid-Beta(15~20Hz)파의 합을 구한 후, Theta파(4~8Hz)로 나누어 줄 수 있다. 이러한 방법을 통해 구한 값을 일련의 규칙에 따라 정리함으로써 집중력 수치를 표기할 수 있다.Algorithm is used to detect the concentration of brain waves by analyzing classified EEG data. At this time, the analysis of EEG data can use predetermined rules according to the concentration index. For example, the classified EEG data can be quantified to obtain the sum of SMR wave (12 ~ 15Hz) and Mid-Beta (15 ~ 20Hz), and then divided by theta wave (4 ~ 8Hz). The concentration value can be expressed by sorting the values obtained through this method according to a series of rules.
또한, 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하기 때문에 필요에 따라 수신부(421)로 피드백(Feedback)되어 뇌파 데이터를 다시 입력 받을 수 있다. 이후, 다시 집중력을 검출하는 과정을 반복할 수 있다.In addition, since the result of the detected concentration is changed in real time, it can be fed back to the receiving
표시부(425)는 뇌파 데이터의 분석을 통해 검출된 집중력을 사용자가 확인할 수 있도록 표시한다.
The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치와 연동하는 장치 사이의 정의된 프로토콜을 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a defined protocol between an apparatus for interrogating an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 센서 온(Sensor on) 및 센서 오프(Sensor off) 명령어에 따라 뇌파 측정 장치(410)는 파워 온(Power On) 및 파워 오프(Power Off)를 수행할 수 있다. 노멀 모드(Normal Mode) 명령어를 수신하면 노멀 모드(Normal Mode)로 셋업(Set up)되고, 스트림 모드(Stream Mode) 명령어를 수신하면 스트림 모드(Stream Mode)로 셋업(Set up)될 수 있다. 또한, 배터리 스테이터스(Battery Status) 명령어에 따라 뇌파 측정 장치(410)의 배터리 상태를 표시할 수 있다. Referring to FIG. 5, the
뇌파 측정 장치(410)는 사용자의 전두엽에서 발생되는 실시간 뇌파 데이터를 획득하여 블루투스를 포함하는 무선통신을 통해 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치(420)로 뇌파 데이터를 전송하는 역할을 담당한다. 뇌파 측정 장치(410)는 뇌파 데이터를 획득하여 집중력 분석을 위한 데이터 처리와 전처리 과정을 수행해야 한다. 또한 손실 없는 데이터 전송을 보장하기 위하여 TCP프로토콜을 적용할 수 있다. 뇌파 측정 장치(410)와 무선통신으로 연동된 뇌파신호 검출 및 집중력 분석을 위한 장치(420)는 부착형 뇌파 장비와 합의된 프로토콜을 이용하여 뇌파 데이터를 수신하고, 뇌파 측정 장치(410)의 상태정보를 파악할 수 있다.
The
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (12)
상기 뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치는 뇌파 측정 장치, 수신부, 전처리부, 식별부, 및 검출부를 포함하고,
상기 뇌파 측정 장치에서, 기 설정된 안전도에 따른 뇌파 신호의 왜곡을 줄이는 사용자의 전두엽 위치에 부착된 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 단계;
상기 수신부에서, 상기 뇌파 측정 장치로부터 상기 획득된 뇌파 데이터를 수신하는 단계;
상기 전처리부에서, 상기 수신된 뇌파 데이터에 대하여 노이즈 제거 및 신호의 증폭을 수행함으로써 상기 사용자의 뇌파 데이터의 분석에 필요한 신호를 추출하는 전처리 과정을 수행하는 단계;
상기 식별부에서, 상기 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 상기 변환된 주파수의 대역에 따라 뇌파 데이터를 분류하는 단계; 및
상기 검출부에서, 상기 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출하는 단계
를 포함하고,
상기 뇌파 측정 장치는,
상기 사용자의 뇌파 데이터를 획득하기 위해 복수의 센서와 하나의 그라운드를 포함하고, 복수의 채널을 사용하여 상기 사용자의 뇌파 데이터를 획득하고,
상기 수신하는 단계는,
상기 뇌파 측정 장치와 무선 통신으로 연동하여 상기 뇌파 측정 장치에서 획득한 뇌파 데이터를 TCP(transmission control protocol)를 이용한 무선 통신을 통해 수신하고,
상기 뇌파 측정 장치와 연동되는 장치 사이의 정의된 프로토콜로서 상기 뇌파 측정 장치를 파워 온(power on)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 파워 오프(power off)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 노멀 모드(normal mode)로 셋 업(set up)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 스트림 모드(stream mode)로 셋 업하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치의 배터리 상태(battery status)를 표시하기 위한 명령어를 포함하고,
상기 뇌파 측정 장치는 상기 사용자의 전두엽에서 발생되는 뇌파 데이터를 실시간으로 측정하여 실시간 뇌파 데이터를 상기 수신부로 전달하고,
상기 집중력을 검출하는 단계에서 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하고, 상기 뇌파 측정 장치에서 실시간으로 뇌파 데이터를 측정함에 따라, 상기 집중력을 검출하는 단계 이후, 다시 상기 뇌파 측정 장치로부터 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 단계부터 반복 수행하는 단계를 더 포함하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법.A method for detecting an EEG signal and an EEG-based concentration in an EEG-based concentration detecting apparatus,
The EEG signal detection and brain-wave-based concentration-of-concentration analyzing apparatus includes an EEG measuring device, a receiving unit, a preprocessing unit, an identifying unit, and a detecting unit,
Acquiring brain wave data of the user through an electrode attached to a frontal lobe position of a user who reduces distortion of an EEG signal according to a predetermined safety level in the EEG instrument;
Receiving, by the receiving unit, the obtained brain wave data from the brain wave measuring apparatus;
Performing a preprocessing process of extracting a signal necessary for analyzing the brain wave data of the user by performing noise removal and signal amplification on the received brain wave data in the preprocessing unit;
Inputting the pre-processed EEG data into a preset algorithm, converting EEG data of a time series signal into a frequency signal, and classifying brain wave data according to the converted frequency band; And
Detecting, by the detecting unit, concentration power through analysis of the classified EEG data;
Lt; / RTI >
The EEG measuring device includes:
A plurality of sensors and a ground for acquiring brain wave data of the user, acquiring brain wave data of the user using a plurality of channels,
Wherein the receiving comprises:
Receiving EEG data acquired by the EEG measuring device in cooperation with the EEG through wireless communication through a transmission control protocol (TCP)
A command for powering on the EEG apparatus as a defined protocol between the EEG apparatus and an apparatus to be interlocked with the EEG apparatus, a command for powering off the EEG measurement apparatus, a command for powering off the EEG measurement apparatus, A command for setting up the EEG apparatus to a normal mode, a command for setting up the EEG measurement apparatus in a stream mode, a command for displaying a battery status of the EEPROM, Lt; / RTI >
The EEG device measures real-time EEG data generated in the frontal lobe of the user and transmits real-time EEG data to the receiver,
The result of the concentration of the detected concentration in the detection of the concentration is changed in real time and the EEG data is measured in real time by the EEG measurement device, Further comprising the step of repeating from the acquiring step
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 사용자의 뇌파 데이터의 획득은 두 채널의 신호를 사용하고, 독립성분분석법을 적용하여 획득되는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법.The method according to claim 1,
The acquisition of the brain wave data of the user uses signals of two channels and is obtained by applying an independent component analysis method
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 안전도는 사용자의 눈동자의 좌우 움직임에 따라 다른 극성을 가지는 제1 수평안전도와 제2 수평안전도를 포함하고, 사용자의 눈 깜빡임에 의한 수직안전도를 포함하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법.The method according to claim 1,
The safety degree includes a first horizontal safety degree and a second horizontal safety degree having different polarities according to the left and right movement of the user's pupil and includes a vertical safety degree due to blinking of the user's eyes
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 뇌파 데이터의 분석은 신경 생리학적 뇌파 집중 지표에 의해 만들어진 규칙을 이용하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법.The method according to claim 1,
The analysis of the EEG data uses a rule made by the neurophysiological EEG concentration indicator
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 뇌파 데이터는 SMR(low Beta)파, Mid-Beta파, Theta파에 대한 정보를 포함하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법. The method according to claim 6,
The EEG data includes information on SMR (low beta) wave, Mid-Beta wave, and Theta wave
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 신경 생리학적 뇌파 집중 지표는 상기 SMR(low Beta)파와 Mid-Beta파를 합산한 데이터를 Theta파의 수치로 나눈 값을 포함하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 방법. 8. The method of claim 7,
The neurophysiological EEG concentration indicator includes a value obtained by dividing the sum of the SMR (low Beta) wave and the Mid-Beta wave by the value of theta wave
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis method.
상기 뇌파 측정 장치로부터 상기 획득된 뇌파 데이터를 수신하는 수신부;
상기 수신된 뇌파 데이터에 대하여 노이즈 제거 및 신호의 증폭을 수행함으로써 상기 사용자의 뇌파 데이터의 분석에 필요한 신호를 추출하는 전처리 과정을 수행하는 전처리부;
상기 전처리된 뇌파 데이터를 기 설정된 알고리즘에 입력하여 시계열 신호의 뇌파데이터를 주파수 신호로 변환하고, 상기 변환된 주파수의 대역에 따라 뇌파를 분류하는 식별부;
상기 분류된 뇌파 데이터의 분석을 통해 집중력을 검출하는 검출부; 및
상기 검출된 집중력을 표시하는 표시부
를 포함하고,
상기 뇌파 측정 장치는,
상기 사용자의 뇌파 데이터를 획득하기 위해 복수의 센서와 하나의 그라운드를 포함하고, 복수의 채널을 사용하여 상기 사용자의 뇌파 데이터를 획득하고,
상기 수신부는,
상기 뇌파 측정 장치와 무선 통신으로 연동하여 상기 뇌파 측정 장치에서 획득한 뇌파 데이터를 TCP(transmission control protocol)를 이용한 무선 통신을 통해 수신하고,
상기 뇌파 측정 장치와 연동되는 장치 사이의 정의된 프로토콜로서 상기 뇌파 측정 장치를 파워 온(power on)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 파워 오프(power off)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 노멀 모드(normal mode)로 셋 업(set up)하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치를 스트림 모드(stream mode)로 셋 업하기 위한 명령어, 상기 뇌파 측정 장치의 배터리 상태(battery status)를 표시하기 위한 명령어를 포함하고,
상기 뇌파 측정 장치는 상기 사용자의 전두엽에서 발생되는 뇌파 데이터를 실시간으로 측정하여 실시간 뇌파 데이터를 상기 수신부로 전달하고,
상기 검출부에서 검출된 집중력의 결과는 실시간으로 변하고, 상기 뇌파 측정 장치에서 실시간으로 뇌파 데이터를 측정함에 따라, 집중력을 검출한 이후, 다시 상기 뇌파 측정 장치로부터 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 과정부터 반복 수행하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치.A brain wave measuring apparatus for acquiring brain wave data of the user through an electrode attached to a frontal position of a user who reduces distortion of an EEG signal according to a predetermined safety level;
A receiving unit for receiving the obtained brain wave data from the EEG device;
A preprocessing unit for performing a preprocessing process of extracting a signal necessary for analysis of brain wave data of the user by performing noise removal and signal amplification on the received brain wave data;
An identification unit for inputting the pre-processed EEG data into a predetermined algorithm to convert EEG data of a time series signal into a frequency signal, and classifying the EEG according to the band of the converted frequency;
A detection unit for detecting a concentration of the brain waves by analyzing the classified EEG data; And
And a display unit
Lt; / RTI >
The EEG measuring device includes:
A plurality of sensors and a ground for acquiring brain wave data of the user, acquiring brain wave data of the user using a plurality of channels,
The receiver may further comprise:
Receiving EEG data acquired by the EEG measuring device in cooperation with the EEG through wireless communication through a transmission control protocol (TCP)
A command for powering on the EEG apparatus as a defined protocol between the EEG apparatus and an apparatus to be interlocked with the EEG apparatus, a command for powering off the EEG measurement apparatus, a command for powering off the EEG measurement apparatus, A command for setting up the EEG apparatus to a normal mode, a command for setting up the EEG measurement apparatus in a stream mode, a command for displaying a battery status of the EEPROM, Lt; / RTI >
The EEG device measures real-time EEG data generated in the frontal lobe of the user and transmits real-time EEG data to the receiver,
The result of the concentration power detected by the detection unit is changed in real time, and the EEG data is measured in real time by the EEG measurement apparatus, and after the concentration is detected, the EEG data is acquired again from the EEG measurement apparatus, doing
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis apparatus.
상기 검출부는 상기 뇌파 데이터의 분석을 위해 신경 생리학적 뇌파 집중 지표에 의해 만들어진 규칙을 이용하는
뇌파신호 검출 및 뇌파기반 집중력 분석 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the detecting unit uses a rule created by a neurophysiological EEG concentration indicator for analyzing the brain wave data
Electroencephalogram signal detection and electroencephalogram - based concentration analysis apparatus.
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"잡파가 섞인 뇌파의 비선형 및 독립성분 분석".한국 퍼지 및 지능시스템 학회 2002 Vol.12 No.5, 2002. * |
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신수인 외 2명. "4채널 전두엽 전극 배치법의 제안과 측정된 뇌파에서의 안전도 제거에 관한 연구".멀티미디어학회 논문지 제6권 제1호, 2003.02. * |
신수인 외 2명. "4채널 전두엽 전극 배치법의 제안과 측정된 뇌파에서의 안전도 제거에 관한 연구".멀티미디어학회 논문지 제6권 제1호, 2003.02.* |
이충헌 외 5명. "뇌파기반 집중도 전송 및 BCI 적용에 관한 연구". 2009년 3월 전자공학회 논문지 제46권 SC편 제2호, 2009.03. * |
이충헌 외 5명. "뇌파기반 집중도 전송 및 BCI 적용에 관한 연구". 2009년 3월 전자공학회 논문지 제46권 SC편 제2호, 2009.03.* |
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