KR101801882B1 - Electroencephalogram display apparatus and method - Google Patents
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Abstract
사용자의 뇌파를 측정하여 실시간으로 디스플레이하는 뇌파 디스플레이 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명은 디코딩(Decoding)과정 없이 뇌파 자체를 실시간으로 디스플레이함으로써 인간의 뇌파로부터 정보를 확인할 수 있고, 이를 이용해 실시간으로 의사전달이 가능하며, 시간의 변화에 따른 뇌파의 궤적이 급격히 변화하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Disclosed is an EEG display apparatus and method for measuring a user's brain wave and displaying it in real time.
The present invention can display information from a human brain wave by displaying the brain wave itself in real time without a decoding process, and can transmit information in real time using it, and prevents the trajectory of the brain wave from rapidly changing with time There is an effect that can be done.
Description
본 발명은 사용자의 뇌파(Electroencephalogram 'EEG')를 디스플레이하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 사용자의 뇌파를 측정하고, 필터링을 통한 전처리 과정을 수행하며, 디스플레이 모듈이 필터링된 뇌파를 정규화하고 가중치를 부여함으로써 뇌파에서 정보를 추출하는 디코딩 과정을 거치치 않고, 뇌파 자체를 실시간으로 디스플레이 할 수 있는 뇌파 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for displaying an electroencephalogram (EEG) of a user. More specifically, the present invention measures a brain wave of a user, performs a preprocessing process by filtering, normalizes the filtered brain waves To an EEG display device and method capable of displaying an EEG itself in real time without performing a decoding process of extracting information from the EEG by assigning weights.
감성공학이란, 인간의 감성을 정량적으로 측정, 평가, 산출하는 기술을 포함하며 연구 대상이 인간의 감성이므로 감성 발생과 관련 있는 생체 시스템에 관한 본질적의 이해와 더불어 감성에 대한 정량적/정성적 분석이 필요하다. 또한, 인간이 느끼는 감성적 자극과 이로부터 발생하는 생리적 신호들을 정확하게 분석하는 것도 매우 중요하다.Emotional engineering includes techniques for quantitatively measuring, evaluating, and calculating human emotions. Since the subject of research is human emotions, quantitative / qualitative analysis of emotions is needed along with an intrinsic understanding of biological systems related to emotional development. need. It is also important to accurately analyze the emotional stimuli felt by humans and the physiological signals that emerge from them.
지금까지 국내외 많은 연구자들이 이에 대한 연구 결과들을 발표하고 있으나, 인간의 감성을 정확하게 표현할 수 있는 뚜렷한 생리적 지표를 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이는 생체 시스템의 복잡성, 비선형성 등을 고려해 볼 때, 간단히 해결할 수 있는 문제가 아니기 때문이다.So far, many researchers in Korea and abroad have been presenting the results of this research, but they have not been able to present clear physiological indicators that can accurately express human emotions. This is not a problem that can be easily solved in consideration of the complexity and nonlinearity of the biological system.
인간의 감성에 대한 평가 방법에는 크게 생체 신호를 수집하여 그것을 분석하여 평가하는 객관적인 감성 평가 방법과 설문을 통해 조사하여 평가하는 주관적 평가 방법으로 구분할 수 있으며, 좀 더 정확한 평가 결과를 얻기 위해서 두 가지 방법을 함께 이용하는 경우도 있다.The evaluation method of human emotion can be roughly divided into an objective emotional evaluation method of collecting bio-signals, analyzing and evaluating them, and a subjective evaluation method of evaluating through questionnaires. In order to obtain a more accurate evaluation result, two methods May be used together.
인간의 감성을 연구할 때에는 자율신경계에 의한 신호와 더불어 뇌파를 많이 이용하고 있는데, 이는 뇌파가 감성 발생 기원인 두뇌 활동에 대한 정보를 직접적으로 전달할 수 있다고 알려져 있기 때문이다.When researching human emotions, we use brain waves in addition to signals from the autonomic nervous system, because brain waves are known to be able to directly convey information about brain activity, which is the origin of emotion.
예컨대, 한국공개특허 제10-2007-0087787호에서는 인간의 뇌파, 심전도, 혈압, 피부전도도, 호흡 등과 같은 생체신호를 바탕으로 인간의 감성상태를 실시간으로 분류하는 기술이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0087787 discloses a technique of classifying human emotional states in real time based on biological signals such as human brain waves, electrocardiogram, blood pressure, skin conductivity, respiration, and the like.
그러나 뇌파는 다양한 뇌의 활동으로 인하여 매우 복잡하며, 성격, 성별 등에 따른 개인차는 물론이고 동일인일지라도 건강, 기분, 주위 환경 등 여러 가지 조건에 따라 그 특성이 급격히 변할 수 있다.However, EEG is very complicated due to various brain activities, and it can be drastically changed according to various conditions such as health, mood, and environment even if it is the same person as well as individual difference according to personality and sex.
그러므로 복잡한 뇌파에서 원하는 감성 정보를 정확하게 얻어내는 방법론의 부재는 뇌파를 이용한 감성공학 연구에서는 큰 장애물로 남아있다.Therefore, the lack of a methodology to accurately obtain desired emotional information in a complex EEG remains a major obstacle in emotion engineering research using EEG.
인위적이며 부정확한 뇌파 정보 추출 수단을 사용하지 않고 뇌파 자체를 실시간으로 자연스럽게 디스플레이함으로써 인간이 스스로 직접 디스플레이된 뇌파의 패턴을 감지하고 이에 따른 의사 정보를 추출하여, 실시간 의사전달이 가능한 기술은 존재하지 않고 있다.There is no technology capable of real-time communication by sensing the pattern of the EEG directly displayed by the human being and displaying the pseudo information according to the result by displaying the brain waves themselves in a natural manner without using an artificial and inaccurate EEG information extraction means have.
본 발명의 첫 번째 목적은 인위적이고 부정확한 뇌파 정보 추출 및 변환 수단을 사용하지 않고, 대신 뇌파 신호 자체를 실시간으로 디스플레이함으로써 디스플레이 된 뇌파의 패턴으로부터 인간이 직접 의사 정보를 추출하고, 이를 이용해 실시간으로 의사전달이 가능한 뇌파 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.The first object of the present invention is to extract the pseudo information directly from the displayed EEG pattern by displaying the EEG signal itself in real time instead of using artificial and inaccurate EEG information extraction and conversion means, And to provide an EEG display device capable of communicating.
또한, 두 번째 목적은 인간의 시각적 지각 기능과 부합하여 뇌파 패턴이 효과적으로 실시간 디스플레이될 수 있도록, 뇌파 궤적의 급격한 변화를 방지할 수 있는 뇌파 디스플레이 방법을 제공하는 것이다.The second object of the present invention is to provide an EEG display method capable of preventing sudden change of the EEG trajectory so that the EEG pattern can be effectively displayed in real time in accordance with the human visual perception function.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈, 상기 뇌파 측정 모듈이 측정한 뇌파를 필터링하는 전처리 모듈, 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 포함하되, 상기 필터링은 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 뇌파 디스플레이 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for analyzing brain waves, the apparatus comprising: a brain wave measuring module for measuring a brain wave of a user; a preprocessing module for filtering brain waves measured by the brain wave measuring module; and a display module for displaying brain waves filtered by the preprocessing module Wherein the filtering is one of low-pass filtering, high-pass filtering, and band-pass filtering.
상기 뇌파 측정 모듈은 사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 전극부 및 상기 전극부가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 앰프부를 포함할 수 있다.The EEG module may include an electrode unit for measuring an electrical signal of the brain received from the user's scalp and an amplifier unit for amplifying the electrical signal measured by the electrode unit.
상기 디스플레이 모듈은 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 주성분 분석(Principal component analysis,'PCA')을 이용하여 디스플레이할 수 있다.The display module can display the EEG filtered by the preprocessing module using Principal Component Analysis (PCA).
상기 디스플레이 모듈은 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이할 수 있다.The display module can display a change in the EEG filtered by the pre-processing module with a trajectory.
상기 디스플레이 모듈은 상기 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 정규화 과정을 수행할 수 있다.The display module may perform a normalization process so that an average of data values of the trajectory converges to zero.
상기 디스플레이 모듈은 상기 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여할 수 있다.The display module may weight a data value of the trajectory according to a user's intention.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계, 전처리 모듈이 상기 뇌파 측정 모듈이 측정한 뇌파를 필터링하는 단계 및 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계를 포함하되, 상기 필터링은 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 뇌파 디스플레이 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing brain waves, comprising the steps of: measuring a brain wave of a user; filtering a brain wave measured by the brain wave measuring module of a preprocessing module; Wherein the filtering is one of low-pass filtering, high-pass filtering, and band-pass filtering.
상기 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계는 전극부가 사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 단계 및 앰프부가 상기 전극부가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of measuring the EEG by the EEG module may include measuring an electrical signal of the brain received from the user's scalp portion of the electrode unit and amplifying the electrical signal measured by the electrode unit.
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 주성분 분석(Principal component analysis,'PCA')을 이용하여 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the pre-processing module of the display module may include displaying the EEG filtered by the pre-processing module using Principal Component Analysis (PCA) .
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the pre-processing module of the display module may include a step of displaying the change of the EEG filtered by the pre-processing module on the trajectory of the display module.
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 상기 디스플레이 모듈이 상기 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 정규화 과정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the pre-processing module may include performing a normalization process so that the display module converges the average of the data values of the trajectory to zero.
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 상기 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the pre-processing module of the display module may include weighting the data value of the trajectory according to the user's intention.
상기에서 설명한 본 발명의 뇌파 디스플레이 장치 및 방법에 의하면, 뇌파로부터 정보 추출 및 변환 수단을 포함하는 디코딩(Decoding) 과정 없이 뇌파 자체를 실시간으로 디스플레이함으로써 인간의 뇌파로부터 정보를 확인할 수 있고, 이를 이용해 실시간으로 의사전달이 가능하며, 시간의 변화에 따른 뇌파의 궤적이 급격히 변화하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the EEG display apparatus and method of the present invention described above, information can be confirmed from the human brain waves by displaying the EEG itself in real time without a decoding process including information extraction and conversion means from EEG, And it is possible to prevent the trajectory of the brain wave from rapidly changing with time.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치가 측정된 뇌파에 대하여 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이한 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 뇌파를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 방법의 흐름을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an EEG display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a change in EEG of a brain wave measured over time according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a diagram illustrating an EEG displayed by an EEG display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an EEG display method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 사용자의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to best describe the user's invention And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 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 section includes a constituent element, it is understood that it can include other constituents, not excluding the other constituent elements unless specifically stated otherwise.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a section includes a constituent element, it is understood that it can include other constituents, not excluding the other constituent elements unless specifically stated otherwise. It should be noted that the terms such as " part, "" module, " .
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an EEG display device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 뇌파 디스플레이 장치는 뇌파 측정 모듈(100), 전처리 모듈(200) 및 디스플레이 모듈(300)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the EEG display device includes an
뇌파 측정 모듈(100)은 사용자의 뇌파(Electroencephalogram 'EEG')를 측정한다.The
보다 구체적으로, 뇌파 측정 모듈(100)은 사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 전극부(110), 전극부(110)가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 앰프부(120)를 포함할 수 있다.More specifically, the brain
아래 표 1은 각 뇌파에 따른 주파수 값 및 의식 상태를 나타낸다.Table 1 below shows frequency values and conscious state according to each EEG.
이러한 사용자의 뇌파는 사용자가 시각, 촉각, 청각, 후각 또는 미각으로 느끼는 감정에 의해 생기는 것이며, 이러한 사용자의 뇌파를 측정하여 디스플레이함으로써, 사용자의 감정 및 의도를 파악할 수 있는 효과가 있다.The user's brain waves are caused by emotions felt by the user in terms of visual, tactile, auditory, olfactory, or tasting. By measuring and displaying the user's brain waves, the user's emotions and intentions can be grasped.
전처리 모듈(200)은 뇌파 측정 모듈(100)이 측정한 뇌파를 필터링한다.The
여기서 필터링은 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나를 의미한다.Here, the filtering means either low pass filtering, high pass filtering or band pass filtering.
이러한 필터링 방법은 사용자의 의도에 따라 선택될 수 있다.Such a filtering method can be selected according to the intention of the user.
즉 사용자의 의도에 따라 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나를 이용하여 특정 주파수를 가지는 뇌파만을 이용할 수 있는 효과가 있다.That is, according to the intention of the user, only an EEG having a specific frequency can be used by using any one of low pass filtering, high pass filtering and band pass filtering.
디스플레이 모듈(300)은 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이한다.The
보다 구체적으로, 디스플레이 모듈(300)은 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 주성분 분석(Principal component analysis,'PCA')을 이용하여 디스플레이할 수 있다.More specifically, the
여기서 주성분 분석은 고차원의 데이터를 저차원의 데이터로 환원시키는 기법을 말한다. Here, principal component analysis refers to a technique of reducing high-dimensional data to low-dimensional data.
즉, 서로 연관 가능성이 있는 고차원 공간의 표본들을 선형 연관성이 없는 저차원 공간(주성분)의 표본으로 변환하기 위해 직교 변환을 사용하는 것으로 주성분의 차원 수는 원래 표본의 차원 수보다 작거나 같다.In other words, orthogonal transformation is used to transform the samples of high dimensional space, which are likely to be related to each other, into a sample of low dimensional space (principal component) having no linear relation. The number of dimensions of the principal component is smaller than or equal to the number of dimensions of the original sample.
주성분 분석은 데이터를 한 개의 축으로 사상시켰을 때 그 분산이 가장 커지는 축을 첫 번째 주성분(PC1), 두 번째로 커지는 축을 두 번째 주성분(PC2)으로 놓이도록 새로운 좌표계로 데이터를 선형 변환할 수 있다.Principal component analysis can linearly transform the data to a new coordinate system so that the axis with the largest variance is the first principal component (PC1) and the second largest component is the PC2 (PC2) when the data is mapped onto one axis.
따라서 첫 번째 주성분(PC1)과 두 번째 주성분(PC2)은 직교하는 성질을 가질 수 있다.Therefore, the first main component (PC1) and the second main component (PC2) may have orthogonal properties.
이러한 주성분 분석은 다채널의 뇌파를 2차원 공간으로 표현할 수 있는 효과가 있으며, 주성분 분석은 해당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로써, 특별한 제한을 두지 않는다.This principal component analysis has the effect of expressing multi-channel EEG as a two-dimensional space, and principal component analysis is a commonly used method in the field, and has no particular limitation.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치가 측정된 뇌파에 대하여 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이한 것을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a graph showing a change in EEG of a brain wave measured over time according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 2를 참고하면, 디스플레이 모듈(300)은 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
보다 구체적으로, 디스플레이 모듈(300)은 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 정규화 과정을 수행할 수 있다.More specifically, the
또한, 디스플레이 모듈(300)은 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여할 수 있다.Also, the
보다 구체적으로, 디스플레이 모듈(300)은 다채널의 뇌파로부터 첫 번째 주성분(PC1)과 두 번째 주성분(PC2)를 추출할 수 있다.More specifically, the
디스플레이 모듈(300)은 첫 번째 주성분(PC1) 및 두 번째 주성분(PC2)의 궤적에 대한 데이터 값에 대하여 평균이 0으로 수렴하도록 정규화 과정을 수행할 수 있다.The
이러한 디스플레이 모듈(300)의 정규화 과정은 아래의 수학식 1에 의하여 수행된다.The normalization process of the
여기서 yi 는 해당 궤적에 대한 데이터 값 중에서 한 점의 데이터 값을 의미한다.Where y i Means a data value of one point among the data values for the corresponding locus.
상기 수학식 1에 의하여 각 궤적의 데이터 값의 스케일 또는 분포 범위가 사용자에 따라 다름에도 불구하고, 모든 궤적의 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 하는 효과가 있다.There is an effect that the average of the data values of all the trajectories converge to zero although the scale or the distribution range of the data values of the trajectories is different according to the user.
또한, 디스플레이 모듈(300)이 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여하는 것은 아래의 수학식 2에 의하여 수행된다.In addition, the
여기서, a는 사용자의 의도에 따라 부여된 가중치를 의미하며, a는 0 이상 1 이하의 값을 갖는다.Here, a denotes a weight given according to a user's intention, and a has a value of 0 or more and 1 or less.
디스플레이 모듈(300)이 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이하는 때에 궤적의 형태가 급격하게 변화하는 문제가 발생할 수 있다.The shape of the trajectory may change rapidly when the
디스플레이 모듈(300)이 사용자의 의도에 따라 궤적에 대한 데이터 값에 상기 수학식 2를 통해 가중치를 부여함으로써, 시간적 평활화(Temporal smoothing)의 효과가 있으며, 궤적의 형태가 급격하게 변화하는 문제를 해결할 수 있다.According to the user's intention, the
도 3은 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 뇌파를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an EEG displayed by an EEG display device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 장치에 의해 뇌파가 시간에 따른 변화를 반영한 궤적형태로 디스플레이 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the brain waves are displayed in the form of a trajectory reflecting the change with time according to the EEG display device of one embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 뇌파 디스플레이 방법의 흐름을 나타낸 도면이다.4 is a flowchart illustrating an EEG display method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 뇌파 디스플레이 방법은 뇌파 측정 모듈(100)이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계(S460)을 수행한다.4, in the EEG display method, the
보다 구체적으로, 뇌파 디스플레이 방법은 뇌파 측정 모듈(100)이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계(S460)는 전극부(110)가 사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 단계 및 앰프부(120)가 전극부(110)가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, in the EEG display method, the
그리고 전처리 모듈(200)이 뇌파 측정 모듈(100)이 측정한 뇌파를 필터링하는 단계를 수행한다.(S461)Then, the
여기서 필터링은 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나를 의미한다.Here, the filtering means either low pass filtering, high pass filtering or band pass filtering.
이러한 필터링 방법은 사용자의 의도에 따라 선택될 수 있다.Such a filtering method can be selected according to the intention of the user.
즉 사용자의 의도에 따라 저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나를 이용하여 특정 주파수를 가지는 뇌파만을 이용할 수 있는 효과가 있다.That is, according to the intention of the user, only an EEG having a specific frequency can be used by using any one of low pass filtering, high pass filtering and band pass filtering.
디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계를 수행한다.(S462)The
보다 구체적으로, 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 주성분 분석을 이용하여 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, the step of displaying the EEG filtered by the
여기서 주성분 분석은 상술한 바와 같다.Herein, the principal component analysis is as described above.
또한, 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the
그리고 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 디스플레이 모듈(300)이 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 정규화 과정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step of displaying the EEG filtered by the
추가적으로 디스플레이 모듈(300)이 전처리 모듈(200)이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, displaying the EEG filtered by the
여기서 정규화 과정 및 사용자의 의도에 따라 가중치를 부여하는 것은 상기 수학식 1 및 상기 수학식 2를 기초하여 이루어지며, 이는 상술한 바와 같다.Here, weighting is performed according to the normalization process and the user's intention based on the above-described
이러한 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 디스플레이 장치 및 방법에 의해 디스플레이되는 사용자의 뇌파를 뉴로피드백 등의 다양한 방법으로 확인함으로써 뇌파의 패턴의 의미를 사용자 본인 스스로 확인할 수 있는 효과가 있다.According to the EEG display apparatus and method according to the embodiment of the present invention, the user can confirm the meaning of the EEG pattern by confirming the user's EEG displayed by various methods such as neurofeedback.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 뇌파 디스플레이 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한판 상기 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.As described above, the configuration and operation of the EEG display apparatus and method according to the embodiment of the present invention can be performed. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above description, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.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, and that various modifications and changes may be made by those skilled in the art.
100: 뇌파 측정 모듈 110: 전극부
120: 앰프부 200: 전처리 모듈
300: 디스플레이 모듈100: EEG measurement module 110: Electrode part
120: amplifier section 200: preprocessing module
300: display module
Claims (12)
상기 뇌파 측정 모듈이 측정한 뇌파를 필터링하는 전처리 모듈;및
상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 디스플레이 모듈;을 포함하되,
[수학식 1]
[수학식 2]
상기 디스플레이 모듈은
상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이하며, 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 주성분 분석(Principal component analysis,'PCA')을 이용하여 디스플레이하고, 상기 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 상기 수학식 1을 이용하여 정규화 과정을 수행하되, 상기 수학식 1에서 yi 는 해당 궤적에 대한 데이터 값 중에서 한 점의 데이터 값을 의미하고, 상기 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 상기 수학식 2를 이용하여 가중치를 부여하되, 상기 수학식 2에서 a는 사용자의 의도에 따라 부여된 가중치를 의미하며, a는 0 이상 1 이하의 값을 가지며,
상기 필터링은
저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 뇌파 디스플레이 장치.
A brain wave measuring module for measuring a user's brain wave;
A pre-processing module for filtering the EEG measured by the EEG measurement module;
And a display module for displaying an EEG filtered by the preprocessing module,
[Equation 1]
&Quot; (2) "
The display module
Wherein the pre-processing module displays a time-dependent change of the EEG filtered by the pre-processing module, displays the EEG filtered by the preprocessing module using Principal Component Analysis (PCA) The normalization process is performed using Equation (1) so that the average converges to zero. In Equation (1), y i denotes a data value of one point among the data values for the corresponding trajectory, Wherein a is a weight given in accordance with a user's intention, a is a value of 0 or more and 1 or less,
The filtering
Wherein the low-pass filter is one of low pass filtering, high pass filtering and band pass filtering.
상기 뇌파 측정 모듈은
사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 전극부;및
상기 전극부가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 앰프부;
를 포함하는 뇌파 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The EEG measurement module
An electrode unit for measuring an electrical signal of the brain received from the scalp part of the user;
An amplifier unit for amplifying an electrical signal measured by the electrode unit;
And an electroencephalogram display device.
전처리 모듈이 상기 뇌파 측정 모듈이 측정한 뇌파를 필터링하는 단계;및
디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계;를 포함하되,
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 디스플레이하는 단계는
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파의 시간에 따른 변화를 궤적으로 디스플레이하는 단계;
상기 디스플레이 모듈이 상기 전처리 모듈이 필터링한 뇌파를 주성분 분석(Principal component analysis,'PCA')을 이용하여 디스플레이하는 단계;
[수학식 1]
상기 디스플레이 모듈이 상기 궤적에 대한 데이터 값의 평균이 0으로 수렴하도록 상기 수학식 1을 이용하여 정규화 과정을 수행하는 단계;및
[수학식 2]
상기 궤적에 대한 데이터 값에 사용자의 의도에 따라 상기 수학식 2를 이용하여 가중치를 부여하는 단계;
를 포함하되,
상기 수학식 1에서 yi 는 해당 궤적에 대한 데이터 값 중에서 한 점의 데이터 값을 의미하고, 상기 수학식 2에서 a는 사용자의 의도에 따라 부여된 가중치를 의미하며, a는 0 이상 1 이하의 값을 가지고,
상기 필터링은
저역 통과 필터링, 고역 통과 필터링 및 대역 통과 필터링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 뇌파 디스플레이 방법.
Measuring an EEG of the user;
The pre-processing module filtering EEG measured by the EEG measurement module;
And a display module displaying an EEG filtered by the preprocessing module,
Wherein the step of displaying the EEG filtered by the pre-processing module
Displaying the change of the EEG filtered by the pre-processing module with a trajectory over time;
Displaying the EEG filtered by the pre-processing module using Principal Component Analysis (PCA);
[Equation 1]
Performing a normalization process using the equation (1) so that the display module converges the average of the data values for the locus to 0;
&Quot; (2) "
Assigning a weight value to the data value of the locus using the equation (2) according to a user's intention;
, ≪ / RTI &
In Equation (1), y i denotes a data value of one point among the data values for the corresponding trajectory, and a in Equation (2) denotes a weight given according to the intention of the user. Value,
The filtering
Wherein the low-pass filter is one of low-pass filtering, high-pass filtering, and band-pass filtering.
상기 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계는
전극부가 사용자의 두피 부분으로부터 수신되는 뇌의 전기적 신호를 측정하는 단계;및
앰프부가 상기 전극부가 측정한 전기적 신호를 증폭시키는 단계;를 포함하는 뇌파 디스플레이 방법.The method of claim 3,
The step of the EEG measurement module measuring the EEG of the user
Measuring an electrical signal of the brain in which the electrode section is received from a portion of the user's scalp;
And amplifying the electric signal measured by the electrode unit by the amplifier unit.
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|---|---|---|---|
| KR1020160039992A KR101801882B1 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Electroencephalogram display apparatus and method |
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| KR20170112649A KR20170112649A (en) | 2017-10-12 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2010274035A (en) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Map displaying brain information, method of creating the same and usage of the map |
-
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