KR102112699B1 - Method for visualizing time series signal and apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시서는 시계열적 신호를 시각화하는 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for visualizing a time-series signal and an apparatus using the same.
최근 들어 공학분야에서 빈번하게 접하게 되는 입력 패턴을 특정 그룹으로 분류하는 문제를 해결하는 방안으로써, 인간이 지니고 있는 효율적인 패턴 인식 방법을 실제 컴퓨터에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 가지 컴퓨터 적용 연구들 중에는 효율적인 패턴 인식 작용이 일어나는 인간두뇌 세포구조를 공학적으로 모델링한 인공신경망(Artificial Neural Network)에 대한 연구가 있다.Recently, as a method of solving the problem of classifying an input pattern that is frequently encountered in the engineering field into a specific group, studies have been actively conducted to apply an efficient pattern recognition method possessed by humans to a real computer. Among the various computer application studies, there is a study on the artificial neural network, which is an engineering model of the human brain cell structure in which efficient pattern recognition is performed.
인공신경망은 생체 신호에 대한 판독을 통해 피검자의 건강 정보를 생성하는 과정에서도 이용될 수 있다. 예를 들어 심전도(electrocardiography), 뇌파(brain wave), 근전도(electromyogram) 등을 측정하고, 측정된 생체 신호의 패턴을 인공 신경망을 통해 분류하여 피검자의 질병을 판단할 수 있다.The artificial neural network may also be used in a process of generating health information of a subject through reading a biosignal. For example, an electrocardiography, brain wave, electromyogram, etc. may be measured, and the pattern of the measured biosignal may be classified through an artificial neural network to determine the disease of the subject.
인공 신경망을 이용한 생체 신호 판독과 관련하여, 판단 근거를 시각화할 수 있는 수단을 통해 인공 신경망을 통한 판독에 대한 신뢰성을 높일 필요성이 대두되고 있다.With regard to the reading of a biosignal using an artificial neural network, there is a need to increase the reliability of reading through an artificial neural network through a means capable of visualizing the basis of judgment.
본 개시서에서 설명되는 발명, 즉 본 발명은 시계열적 신호의 형태로 수집되는 생체 신호에 기초하여 건강 정보를 생성하는 인공 신경망이, 판독 결과를 생성하는 근거가 되는 생체 신호의 영역을 시각화하는 수단을 제공하는 것을 목표로 한다.The invention described in the present disclosure, that is, the present invention is a means for visualizing an area of a biosignal on which an artificial neural network generating health information based on a biosignal collected in the form of a time series signal is a basis for generating a read result. It aims to provide.
구체적으로, 본 발명은 인공 신경망의 판단의 근거가 되는 생체 신호가 어느 계측 장치(예를 들어, 리드(lead))를 통해 획득한 생체 신호에 해당하는 지, 해당 생체 신호에서 어느 시점에 대응되는 생체 신호가 고려되었는지를 시각화한 시각화 정보를 출력하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.Specifically, according to the present invention, the biosignal that is the basis of the judgment of the artificial neural network corresponds to the biosignal obtained through which measurement device (for example, a lead), and at which point in the biosignal It is an object to provide a means for outputting visualization information visualizing whether a biosignal is considered.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.The characteristic configuration of the present invention for achieving the objects of the present invention as described above and realizing the characteristic effects of the present invention described below is as follows.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따르면, 판독 모델을 통해 시계열적 신호를 판독하는 과정에서 상기 시계열적 신호에서 참조되는 참조 영역을 시각화하는 시계열적 신호 시각화 방법이 개시되는 바, 상기 방법에 따르면, 상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 상기 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성하는 단계; 상기 제1 맵에 기초하여 상기 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 상기 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성하는 단계; 및 상기 시각화 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a time-series signal visualization method for visualizing a reference region referenced in the time-series signal in the process of reading a time-series signal through a reading model is disclosed. According to the method, Generating a first map for applying attention to the time-series signal through back propagation of the reading result of the reading model; Generating visualization information in which the reference area is visualized by applying an attention to the time-series signal based on the first map; And outputting the visualization information.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따르면, 상기 시각화 정보를 생성하는 단계는 상기 어텐션 적용 결과에 기초하여 상기 참조 영역에 대응되는 식별 정보를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 식별 정보에 기초하여 상기 시각화 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, generating the visualization information may include determining identification information corresponding to the reference area based on a result of applying the attention; And generating the visualization information based on the determined identification information.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따르면, 상기 제1 맵을 생성하는 단계는 주파수 영역의 신호로 변환된 상기 시계열적 신호에 기초하여, 상기 판독 모델에 포함된 분류기의 출력에 대한 제1 그레이디언트(gradient)를 산출하는 단계; 상기 제1 그레이디언트에 기초하여 제2 맵을 생성하는 단계; 상기 판독 모델에 포함된 콘볼루션 뉴럴 네트워크(convolutional neural network)를 통해 출력되는 특징 맵에 기초하여, 상기 분류기의 출력에 대한 제2 그레이디언트를 산출하는 단계; 상기 제2 그레이디언트에 기초하여 제3 맵을 생성하는 단계; 및 상기 제2 맵 및 상기 제3 맵에 기초하여 상기 제1 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of generating the first map is based on the time-series signal converted into a signal in the frequency domain, and a first grade for the output of the classifier included in the readout model. Calculating a gradient; Generating a second map based on the first gradient; Calculating a second gradient for the output of the classifier based on a feature map output through a convolutional neural network included in the reading model; Generating a third map based on the second gradient; And generating the first map based on the second map and the third map.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따르면, 판독 모델을 통해 시계열적 신호를 판독하는 과정에서, 상기 시계열적 신호 중 참조 영역을 시각화하는 컴퓨팅 장치는, 시계열적 신호를 수신하는 통신부; 및 상기 참조 영역을 시각화하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 상기 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성하고, 상기 맵에 기초하여 상기 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 상기 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성하고, 상기 시각화 정보를 디스플레이를 통해 출력할 수 있다.According to an aspect of the present invention, in a process of reading a time-series signal through a reading model, a computing device that visualizes a reference area among the time-series signals includes: a communication unit that receives a time-series signal; And a processor for visualizing the reference area, wherein the processor generates a first map for applying attention to the time-series signal through back propagation of the reading result of the reading model, and based on the map, By applying the attention to the time-series signal, visualization information in which the reference region is visualized may be generated, and the visualization information may be output through a display.
본 발명에 의하면, 인공 신경망을 이용하여 생체 신호에 대한 판독을 진행하는 판독 모델의 판단의 근거가 되는 생체 신호의 근거 영역을 시각화한 시각화 정보를 통해 판독 모델의 신뢰성이 향상될 수 있다. 즉, 시각화 정보를 토대로 판독 모델의 판단 근거를 시각적으로 확인할 수 있고, 나아가 판독 모델의 판단의 정확성을 향상시키는 과정에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 판독 모델을 이용하는 판독자(예를 들어 의사)는 판독 결과와 관련된 세부 사항을 시각화 정보를 통해 획득할 수 있고, 이를 통해 추가적인 진단을 진행할 수 있다.According to the present invention, reliability of a readout model may be improved through visualization information visualizing a base region of a biosignal that is a basis for a determination of a readout model for reading a biosignal using an artificial neural network. That is, based on the visualization information, it is possible to visually confirm the basis of judgment of the reading model, and furthermore, it can be effectively used in a process of improving the accuracy of the judgment of the reading model. In addition, a reader (for example, a doctor) using a readout model can obtain details related to the readout result through visualization information, and through this, further diagnosis may be performed.
이외에도, 본원의 발명은 생체 신호를 통해 진행되는 판단 과정을 수련하는 수련의에게 효과적인 교육 도구로써 사용될 수 있다.In addition, the invention of the present application can be used as an effective educational tool for a practitioner who trains a judgment process proceeding through a biosignal.
이외에도 본원 발명은 생체 신호의 한 주기(예를 들어, 10초)를 단위로 참조 영역에 대한 시각화를 진행함으로써, 판단 결과에 대한 세부적인 정보를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide detailed information about the determination result by performing visualization of the reference region in units of one cycle (for example, 10 seconds) of a biosignal.
본 발명의 실시 예의 설명에 이용되기 위하여 첨부된 아래 도면들은 본 발명의 실시 예들 중 단지 일부일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 있어서는 별개의 발명에 이르는 노력 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있다.
도 1은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시서에 따라 시계열적 신호 시각화 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소를 도시한 예시적 블록도이다.
도 4은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 과정에서, 시계열적 신호에 적용되는 어텐션을 위해 사용되는 맵을 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시서에 따른 병변 시각화 방법이 적용된 일례를 도시하는 도면이다.The following drawings attached for use in the description of the embodiments of the present invention are only some of the embodiments of the present invention, and for those skilled in the art to which the present invention pertains, based on these drawings without efforts to reach a separate invention. Other drawings can be obtained.
1 is a view for schematically explaining a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
2 is a conceptual diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a computing device performing a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
3 is an exemplary block diagram illustrating hardware or software components of a computing device performing a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a method for visualizing a time series signal according to the present disclosure.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of generating a map used for attention applied to a time-series signal in a time-series signal visualization process according to the present disclosure.
6 is a diagram illustrating an example in which a method for visualizing a lesion according to the present disclosure is applied.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.For a detailed description of the present invention to be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced in order to clarify the objects, technical solutions and advantages of the invention. These embodiments are described in detail enough to enable a person skilled in the art to practice the present invention.
본 개시서의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 '학습' 혹은 '러닝'은 절차에 따른 컴퓨팅(computing)을 통하여 기계 학습(machine learning)을 수행함을 일컫는 용어인바, 인간의 교육 활동과 같은 정신적 작용을 지칭하도록 의도된 것이 아님을 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다.Throughout the detailed description and claims of this disclosure, 'learning' or 'learning' is a term referring to performing machine learning through procedural computing, which refers to a mental action such as human educational activity. Those skilled in the art will understand that it is not intended to be referred to.
그리고 본 개시서의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 또한, '하나' 또는 '한'은 하나 이상의 의미로 쓰인 것이며, '또 다른'은 적어도 두 번째 이상으로 한정된다.And throughout the detailed description and claims of this disclosure, the word 'include' and variations thereof are not intended to exclude other technical features, additions, components or steps. Also, 'one' or 'one' is used in more than one meaning, and 'another' is limited to at least a second or more.
통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 따라서, 특정 구조나 기능에 관하여 본 개시서에 개시된 상세 사항들은 한정하는 의미로 해석되어서는 아니되고, 단지 통상의 기술자가 실질적으로 적합한 임의의 상세 구조들로써 본 발명을 다양하게 실시하도록 지침을 제공하는 대표적인 기초 자료로 해석되어야 할 것이다.Other objects, advantages, and characteristics of the invention will be apparent to those skilled in the art, some of which will appear from this specification and some from the practice of the invention. The examples and drawings below are provided as examples and are not intended to limit the invention. Accordingly, the details disclosed in this disclosure with respect to a particular structure or function should not be construed in a limiting sense, but merely provide guidance for a person skilled in the art to implement the invention in a variety of practically suitable details. It should be interpreted as representative basic data.
더욱이 본 발명은 본 개시서에 나타난 실시 예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. Moreover, the present invention encompasses all possible combinations of the embodiments shown in this disclosure. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and properties described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions throughout several aspects.
본 개시서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 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.Unless otherwise indicated in the present disclosure or clearly contradicted the context, an item referred to as a singular encompasses plural, unless otherwise required in that context. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known structures or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable a person skilled in the art to easily implement the present invention.
도 1은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for schematically explaining a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
최근 심전도 신호(Electrocardiogram; ECG)와 같은 시계열적 신호 형태로 획득되는 생체 신호를, 미리 학습된 인공 신경망을 포함하는 판독 모델에 입력하여, 피검자의 건강 정보를 획득하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 판독 모델은 생체 신호의 패턴에 기초하여 다양한 건강 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 판독 모델은 심전도 신호의 패턴에 기초하여 피검자의 심혈관계 건강 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 판독 모델이 제공하는 건강 정보에 대한 신뢰도를 향상시키기 위해서는, 판독 모델의 판독의 근거가 되는 생체 신호의 참조 영역이 시각적으로 제공될 필요가 있다.Recently, research into a method for obtaining health information of a subject by actively inputting a biosignal obtained in the form of a time series signal such as an electrocardiogram signal (ECG) into a readout model including a pre-trained artificial neural network, have. The readout model can generate various health information based on the pattern of the biosignal. For example, the readout model can provide information about the cardiovascular health status of the subject based on the pattern of the electrocardiogram signal. In order to improve the reliability of the health information provided by the readout model, it is necessary to visually provide a reference region of the biosignal that is the basis of the readout of the readout model.
본원 발명은 판독 모델이 시계열적 신호로 수집되는 생체 신호를 토대로 피검자의 건강 정보를 생성하는 과정에서, 판독의 근거가 되는 생체 신호의 참조 영역을 시각화하는 방법을 제공할 수 있다. 이를 통해 본원 발명은 인공 신경망을 이용하여 건강 정보를 제공하는 판독 모델에 대한 신뢰도를 높일 수 있으며, 나아가, 본원의 발명은 생체 신호에 기반하여 진단을 수행하는 수련의 수련 과정에서도 효과적인 교육 도구로 사용될 수 있다.The present invention can provide a method of visualizing a reference region of a biosignal, which is the basis of the readout, in the process of generating health information of a subject based on the biosignal in which the readout model is collected as a time-series signal. Through this, the present invention can increase the reliability of a readout model that provides health information using an artificial neural network, and furthermore, the present invention can be used as an effective educational tool in the training process of training to perform diagnosis based on a biosignal. Can be.
도 1을 참조하면, 본 개시서에 따른 컴퓨팅 장치는 피검자로부터 획득한 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N) 및 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N)에 대한 어텐션을 적용하는 맵(120-1, ..., 120-N)을 토대로, 판독 모델이 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N)를 판독하여 피검자의 건강 정보를 생성하는 과정에서 참조한 시계열적 신호의 참조 영역이 시각화된 시각화 정보(130-1, ..., 130-N)를 생성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 어텐션이라는 용어는 입력에 포함된 각 영역이 출력 값에 영향을 미치는 정도를 결정하는 프로세스를 의미할 수 있고, 맵을 통해 시계열적 신호에 어텐션을 적용한다는 것의 의미는, 맵에 포함된 각 요소 값에 기초하여 시계열적 신호의 각 영역이 출력(건강 정보)에 영향의 미치는 정도를 결정하는 것을 의미할 수 있다. 시각화 정보(130-1, ..., 130-N)는 어텐션을 통해 결정된, 입력에 포함된 각 영역이 출력에 영향을 미치는 정도가 다양한 식별 정보를 통해 시각화된 정보를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 1, the computing device according to the present disclosure includes time series signals 110-1, ..., 110-N and time series signals 110-1, ..., 110-N acquired from a subject. Based on the maps (120-1, ..., 120-N) applying the attention to), the reading model reads the time series signals (110-1, ..., 110-N), and the health information of the subject In the process of generating, visualization information (130-1, ..., 130-N) in which the reference region of the time-series signal referenced is visualized may be generated. The term "attention" as used herein may mean a process of determining the degree to which each region included in an input affects an output value, and the meaning of applying attention to a time-series signal through a map means a map. It may mean determining the degree of influence of each region of the time series signal on the output (health information) based on the value of each element included. The visualization information 130-1, ..., 130-N may refer to information visualized through identification information in which the extent to which each region included in the input affects the output determined through the attention.
시계열적 신호(110-1, ..., 110-N)는 복수의 측정용 리드(lead)를 통해 획득하는 복수의 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N)를 포함할 수 있고, 맵(120-1, ..., 120-N)은 각각의 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N)에 대응하여 생성될 수 있다.The time series signals 110-1, ..., 110-N may include a plurality of time series signals 110-1, ..., 110-N acquired through a plurality of measurement leads. The maps 120-1, ..., 120-N may be generated corresponding to the respective time-series signals 110-1, ..., 110-N.
시각화 정보(130-1, ..., 130-N)는 시계열적 신호(110-1, ..., 110-N) 중 판독 모델이 참조한 영역과 참조하지 않은 영역을 서로 다른 식별 정보를 통해 시각화할 수 있다. 예를 들어, 시각 정보(130-1)에서 영역(130-1a)은 시계열적 신호(110-1)의 파형을 나타내고, 영역(130-1b)은 밝기 변화를 통해 시계열적 신호가 참조되었는지 여부, 참조된 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 높은 밝기로 표현된 영역은 판독 모델이 판독 과정에서 참조한 정도가 큰 영역에 해당하고, 어두운 형태로 표현된 영역은 판독 과정에서 참조된 정도가 적은 영역에 해당할 수 있다. 식별 정보를 통해 참조 영역을 시각화하는 방식은 제시된 밝기 변화를 이용하는 방식에 한정되지 않고, 색상 변화, 대응되는 숫자 정보 등 임의의 식별 정보를 통해 판독 모델이 판독한 정보를 시각화하는 방식을 포함할 수 있다.The visualization information (130-1, ..., 130-N) is a time series signal (110-1, ..., 110-N) of the reading model reference area and the non-referenced area through different identification information You can visualize. For example, in the time information 130-1, the area 130-1a represents the waveform of the time-series signal 110-1, and the area 130-1b indicates whether the time-series signal was referenced through a change in brightness. , It can indicate the degree of reference. For example, an area expressed in high brightness may correspond to an area having a high degree of reference by the reading model in the reading process, and an area expressed in dark form may correspond to an area having a low reference level in the reading process. The method of visualizing the reference area through the identification information is not limited to a method using the proposed brightness change, and may include a method of visualizing information read by the reading model through arbitrary identification information such as color change and corresponding numeric information. have.
이에 따라, 첫번째 리드를 통해 획득한 시계열적 신호에 대응되는 시각화 정보(130-1)는 두번째 리드를 통해 획득한 시계열적 신호에 대응되는 시각화 정보(130-2)보다 전반적으로 더 밝은 것으로 표현되어 있는 바, 판독 모델이 판독 과정에서 보다 비중 있게 참조한 것으로 판단될 수 있다.Accordingly, the visualization information 130-1 corresponding to the time-series signal obtained through the first lead is generally expressed as brighter than the visualization information 130-2 corresponding to the time-series signal obtained through the second lead. As can be seen, it can be determined that the reading model refers more heavily to the reading process.
또한, 시각화 정보(130-1)에서도 시간별로 시계열적 신호가 서로 다른 밝기에 대응되는 것으로 도시되어 있는 바, 참조 모델이 시간대별로 시계열적 신호(110-1)를 참조하는 정도가 상이한 것으로 판단될 수 있다.In addition, the visualization information 130-1 also shows that the time-series signals for each time correspond to different brightnesses, so it is determined that the degree to which the reference model refers to the time-series signals 110-1 for each time zone is different. Can be.
시각화 정보(130-1, ..., 130-N)의 형태에 기초하여, 판독 모델이 어느 시간대에, 어느 리드에서 추출된 신호를 참조하여 피검자의 건강 정보를 생성하였는 지 여부가 효과적으로 파악될 수 있다.Based on the form of the visualization information (130-1, ..., 130-N), it can be effectively identified whether the readout model generated the health information of the subject by referring to the signal extracted from which lead and at what time. Can be.
이하 첨부되는 도면을 통해, 시각화 정보(130-1, ..., 130-N)를 생성하는 방식이 보다 구체적으로 설명된다.Hereinafter, a method of generating visualization information 130-1, ..., 130-N is described in more detail through the accompanying drawings.
도 2는 본 개시서에 따라 시계열적 신호 시각화 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a computing device performing a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(200)는, 통신부(210) 및 프로세서(220)를 포함하며, 상기 통신부(210)를 통하여 외부 컴퓨팅 장치(미도시)와 직간접적으로 통신할 수 있다.The
구체적으로, 상기 컴퓨팅 장치(200)는, 전형적인 컴퓨터 하드웨어(예컨대, 컴퓨터 프로세서, 메모리, 스토리지, 입력 장치 및 출력 장치, 기타 기존의 컴퓨팅 장치의 구성요소들을 포함할 수 있는 장치; 라우터, 스위치 등과 같은 전자 통신 장치; 네트워크 부착 스토리지(NAS; network-attached storage) 및 스토리지 영역 네트워크(SAN; storage area network)와 같은 전자 정보 스토리지 시스템)와 컴퓨터 소프트웨어(즉, 컴퓨팅 장치로 하여금 특정의 방식으로 기능하게 하는 명령어들)의 조합을 이용하여 원하는 시스템 성능을 달성하는 것일 수 있다.Specifically, the
이와 같은 컴퓨팅 장치의 통신부(210)는 연동되는 타 컴퓨팅 장치와 요청과 응답을 송수신할 수 있는 바, 일 예시로서 그러한 요청과 응답은 동일한 TCP(transmission control protocol) 세션(session)에 의하여 이루어질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는 바, 예컨대 UDP(user datagram protocol) 데이터그램(datagram)으로서 송수신될 수도 있을 것이다. 덧붙여, 넓은 의미에서 상기 통신부(210)는 명령어 또는 지시 등을 전달받기 위한 키보드, 마우스와 같은 포인팅 장치(pointing device), 기타 외부 입력장치, 프린터, 디스플레이, 기타 외부 출력장치를 포함할 수 있다.The
또한, 컴퓨팅 장치의 프로세서(220)는 MPU(micro processing unit), CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit) 또는 TPU(tensor processing unit), 캐시 메모리(cache memory), 데이터 버스(data bus) 등의 하드웨어 구성을 포함할 수 있다. 또한, 운영체제, 특정 목적을 수행하는 애플리케이션의 소프트웨어 구성을 더 포함할 수도 있다.In addition, the
도 3은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소를 도시한 예시적 블록도이다.3 is an exemplary block diagram illustrating hardware or software components of a computing device performing a time-series signal visualization method according to the present disclosure.
도 3을 참조하여 본 개시서에 따른 방법 및 장치의 구성을 간략히 개관하면, 컴퓨팅 장치(200)는 그 구성요소로서 시계열적 신호 획득 모듈(310)을 포함할 수 있다. 이 시계열적 신호 획득 모듈(310)은 본 개시서에 따른 방법이 적용되는 시계열적 신호를 획득하도록 구성되는 바, 도 3에 도시된 개별 모듈들은, 예컨대, 컴퓨팅 장치(200)에 포함된 통신부(210)나 프로세서(220), 또는 상기 통신부(210) 및 프로세서(220)의 연동에 의하여 구현될 수 있음은 통상의 기술자가 이해할 수 있을 것이다. 시계열적 신호는 시간 순서로 획득되는 생체 신호를 의미할 수 있고, 예를 들어, 복수의 측정용 리드를 통해 획득할 수 있는 심전도(electrocardiogram; ECG), 뇌전도(electroencephalograph; EEG), 광용적맥파(photoplethysmography; PPG)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는 시간 순서로 획득되는 임의의 생체 신호를 포함할 수 있다.Referring briefly to the configuration of the method and apparatus according to the present disclosure with reference to FIG. 3, the
시계열적 신호 획득 모듈(310)을 통해 획득한 시계열적 신호는 이하에서 설명되는 모듈들을 통해 생성된 맵을 이용하여 어텐션이 적용될 수 있고, 어텐션이 적용된 시계열적 신호를 통해 판독 모델이 판독 과정에서 참조한 영역 시각화될 수 있다.The time-series signal obtained through the time-series
맵 생성 모듈(330)을 통해 생성되는 맵은 시계열적 신호 판독 모듈(320)을 통해 생성되는 출력(예를 들어, 피검자의 건강 정보)에 대한 역전파에 기초하여 생성될 수 있다. 시계열적 신호 판독 모듈(320)은 시계열적 신호 입력에 기초하여 피검자의 건강 정보를 생성하는 판독 모델을 포함할 수 있다. 판독 모델은 생체 신호인 시계열적 신호에 기초하여 피검자의 건강 상태에 대한 건강 정보를 생성하도록 미리 학습된 인공 신경망을 포함할 수 있다. 예를 들어, 건강 정보는 심전도를 이용한 사용자의 심혈관 건강 상태에 대한 정보일 수 있다. 시계열적 신호 판독 모듈(320)은 입력된 시계열적 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호를 미리 학습된 콘볼루션 뉴럴 네트워크에 입력하여 얻은 특징 맵을 분류기를 통해 분류함으로써, 피검자의 건강 정보를 생성할 수 있다.The map generated through the
시각화 정보 생성 모듈(340)은 맵 생성 모듈(330)을 통해 생성된 맵을 통해 시계열적 신호 획득 모듈(310)을 통해 획득한 시계열적 신호에 어텐션을 적용하고, 어텐션 적용 결과에 기초하여, 판독 모델이 참조한 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성할 수 있다. 시각화 정보는 출력 모듈(350)을 통해 디스플레이될 수 있다.The visualization
보다 구체적으로, 출력 모듈(350)은 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 출력장치를 통해 외부 엔티티에 제공될 할 수 있다.More specifically, the
여기에서 외부 엔티티라고 함은, 상기 컴퓨팅 장치(200)의 사용자, 관리자, 상기 피검체를 담당하는 담당 의료 전문가 등을 포함하고, 참조 영역이 시각화된 시계열적 신호와 관련된 정보를 필요로 하는 주체라면 어느 주체라도 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.Here, the external entity includes a user, an administrator of the
도 3에 나타난 구성요소들은 설명의 편의상 하나의 컴퓨팅 장치에서 실현되는 것으로 예시되었으나, 본 발명의 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치(200)는 복수개의 장치들이 서로 연동되도록 구성될 수도 있다는 점이 이해될 것이다.Although the components shown in FIG. 3 are illustrated as being realized in one computing device for convenience of description, it will be understood that the
이제 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 도 4 내지 도 6을 참조하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.Now, a method for visualizing a time series signal according to the present disclosure will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 6.
도 4은 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for visualizing a time series signal according to the present disclosure.
도 4를 참조하면, 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 방법의 단계(S100)에서 맵 생성 모듈(330)은 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 4, in step S100 of a method for visualizing a time-series signal according to the present disclosure, the
구체적으로, 맵 생성 모듈(330)은 판독 모델에 포함된 분류기의 출력(판독 결과)에 대한 그레이디언트(gradient)에 기초하여, 판독 모델이 참조한 참조 영역의 채널에 대한 정보(어떤 리드를 통해 획득한 시계열적 신호를 참조하였는지)와 관련된 제2 맵 및 참조 영역에 대한 시간 정보(시계열적 신호의 어느 시점의 영역이 참조되었는지)와 관련된 제3 맵을 생성할 수 있다. 맵 생성 모듈(330)은 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여 어텐션 적용을 위한 제1 맵을 생성할 수 있다. 제1 맵, 제2 맵 및 제3 맵을 생성하는 구체적인 방식은 이하 첨부될 도 5를 통해 보다 상세하게 설명된다.Specifically, the
단계(S200)에서 시각화 정보 생성 모듈(340)은 생성된 제1 맵에 기초하여 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 판독 과정에서 참조된 참조 영역을 시각화한 시각화 정보를 생성할 수 있다. 제1 맵은 채널(어떤 노드를 통해 획득한 시계열적 신호인지 여부) 및 시간(시계열적 신호의 어느 시점에 해당하는지 여부)에 따라 변화하는 요소 값을 포함하고 있고, 각각의 요소 값은 대응되는 영역이 참조 모델에 의해 참조된 정도를 나타낼 수 있다. 제1 맵에 기초하여 어텐션을 적용한다는 것의 의미는, 제1 맵에 포함된 요소 값들에 기초하여 시계열적 신호의 각 영역이 참조된 정도를 결정하는 것을 의미할 수 있다.In step S200, the visualization
시각화 정보 생성 모듈(340)은 제1 맵에 기초하여 어텐션이 적용된 결과에 기초하여, 시계열적 신호의 각 영역이 참조 모델에 의해 참조된 정도를 결정할 수 있고, 참조된 정도를 시각화함으로써 시각화 정보를 생성할 수 있다.The visualization
시각화 정보 생성 모듈(340)은 어텐션 적용 결과에 기초하여 참조 영역에 대응되는 식별 정보를 결정하고, 결정된 식별 정보에 기초하여 시각화 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 어텐션 결과에 기초하여, 시각화 정보 생성 모듈(340)은 시계열적 신호의 제1 영역이 참조된 정도가 높은 것으로 결정된 경우, 제1 영역에 높은 수준의 밝기 값을 부여하고, 참조된 정도가 낮은 것으로 결정된 제2 영역은 낮은 수준의 밝기 값을 제2 영역에 부여함으로써, 시각화 정보를 생성할 수 있다. 제시된 예시에서는 밝기 값을 식별 정보로 사용하는 것으로 제시되었으나, 본원 발명은 이에 한정되지 않고, 참조 정도에 따라 참조 영역에 서로 다른 색상을 부여하거나 서로 다른 수치를 기입하는 등 임의의 식별 정보를 통해 참조 영역을 식별하는 방식을 포함할 수 있다.The visualization
단계(S300)에서, 출력 모듈(350)은 시각화 정보 생성 모듈(340)을 통해 생성된 시각화 정보를 출력 장치를 통해 출력할 수 있다. 출력되는 시각화 정보의 일례는 도 6을 통해 제시된다.In step S300, the
도 5는 본 개시서에 따른 시계열적 신호 시각화 과정에서, 시계열적 신호에 적용되는 어텐션을 위해 사용되는 맵을 생성하는 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for exemplarily explaining a method of generating a map used for attention applied to a time-series signal in a time-series signal visualization process according to the present disclosure.
앞서 설명된 바와 같이, 본원 발명의 컴퓨팅 장치는 맵을 통해 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 판독 모델이 참조한 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성할 수 있다.As described above, the computing device of the present invention may generate visualization information in which an area referenced by a reading model is visualized by applying attention to a time-series signal through a map.
도 5를 참조하면, 판독 모델(520)은 시계열적 신호(510)에 기초하여 판독자의 건강 정보(530)를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
판독 모델(520)은 주파수 변환 모듈(521)을 통해 시계열적 신호(510)를 주파수 영역의 신호 (522)로 변환할 수 있다. 주파수 영역의 신호 (522)는 예시적으로 도시된 신호(523)와 같이, 각각의 리드 별로(채널 축), 시간 축 및 주파수 축에 따른 신호의 세기가 서로 다른 밝기 값을 통해 시각적으로 표현된 형태일 수 있다. 주파수 영역의 신호 (522)는 밝게 표현될수록 더 큰 세기 값에 대응될 수 있으며, 어둡게 표현될수록 0에 가까운 세기 값에 대응될 수 있다.The
판독 모델(520)은 미리 학습된 콘볼루션 뉴럴 네트워크(524)를 통해 주파수 영역의 신호 (522)에 기초하여 특징맵(525)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 미리 학습된 콘볼루션 뉴럴 네트워크(524)는 풀링(pooling) 방식을 이용하지 않고, 스트라이드(stride) 방식을 이용하는 콘볼루션 필터일 수 있다. 구체적으로, 미리 학습된 콘볼루션 뉴럴 네트워크(524)는 보틀넥(bottle neck)에 스트라이드 콘볼루션 필터를 포함할 수 있다.The
판독 모델(520)은 분류기(526)를 통해, 특징맵(525)에 기초하여 피검자의 건강 정보(530)를 출력할 수 있다. 분류기(526)은 특징맵(525)의 패턴에 기초하여 건강 정보(530)를 출력하도록 미리 학습된 인공 신경망일 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 건강 정보(530)에 대한 역전파를 통하여 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성할 수 있고, 생성된 제1 맵을 통해 시계열적 신호에 어텐션을 적용함으로써, 판독 모델(520)이 참조한 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the
이하 컴퓨팅 장치(200)가 어텐션을 수행하기 위한 제1 맵을 생성하는 과정이 보다 구체적으로 설명된다.Hereinafter, a process in which the
컴퓨팅 장치(200)는 건강 정보(530)에 대한 제1 그레이디언트(540)를 산출하고, 제1 그레이디언트(540)에 기초하여 판독 모델(520)이 시계열적 신호(510)에서 참조한 채널(즉, 측정 리드를 통해 측정된 생체 신호를 참조한 것인지 여부)과 관련되는 제2 맵 (541)을 생성할 수 있다.The
구체적으로, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 1에 기초하여 제1 그레이디언트(540)를 생성할 수 있다.Specifically, the
는 판독 모델을 통해 출력된 건강 정보(530), 는 주파수 영역의 신호(522)를 의미할 수 있다. The
제1 그레이디언트(540)는 주파수 영역의 신호 (522)와 동일한 사이즈에 대응될 수 있다. 구체적으로, 주파수 영역의 신호 (522)는 ((시간 축 사이즈)*(주파수 축 사이즈)*(채널 축 사이즈(리드의 개수에 대응))) = (x_w*x_h*x_d)에 대응되는 사이즈를 가지는데, 주파수 영역의 신호 (522)에 기초하여 생성되는 제1 그레이디언트(540) 역시 주파수 영역의 신호 (522)와 동일한 사이즈를 가질 수 있다.The
컴퓨팅 장치(200)는 제1 그레이디언트(540)를 시간 축 방향 및 주파수 축 방향으로 각각의 그레이디언트 값에 대한 평균값을 산출하는 연산에 기초하여 제2 맵(541)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 2에 기초하여 제2 맵 (541)을 생성할 수 있다.The
는 제2 맵(541), 는 제1 그레이디언트(540)를 의미할 수 있다. 연산은 시간 축 및 주파수 축에 대해 평균 값을 산출하는 연산자를 의미할 수 있다. Is the
제2 맵 (541)은 수학식 2를 통한 연산에 기초하여 (1*1*x_d)의 사이즈에 대응될 수 있고, 채널의 변화에 따라 변화하는 요소 값을 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치(200)는 건강 정보(530)에 대한 제2 그레이디언트(550)를 산출하고, 제2 그레이디언트(550)에 기초하여 판독 모델(520)이 시계열적 신호(510)에서 참조한 영역에 대응되는 시간과 관련되는 제3 맵 (553)을 생성할 수 있다.The
구체적으로, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 3에 기초하여 제2 그레이디언트(550)를 생성할 수 있다.Specifically, the
는 판독 모델을 통해 출력된 건강 정보(530), 는 미리 학습된 콘볼루션 뉴럴 네트워크로부터 출력된 특징맵(525)을 의미할 수 있다. The
제2 그레이디언트(550)는 특징맵 (525)와 동일한 사이즈에 대응될 수 있다. 구체적으로, 특징맵 (525)는 ((시간 축 사이즈)*(주파수 축 사이즈)*(채널 축 사이즈(리드의 개수에 대응))) = (h(x)_w*h(x)_h*h(x)_d)에 대응되는 사이즈를 가지는데, 특징맵 (525)에 기초하여 생성되는 제2 그레이디언트(550) 역시 특징맵 (525)와 동일한 사이즈를 가질 수 있다.The
컴퓨팅 장치(200)는 제2 그레이디언트(550)를 주파수 축 방향 및 채널 축 방향으로 각각의 그레이디언트 값에 대한 평균 값을 산출하는 연산에 기초하여 제1 중간 맵 (551)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 4에 기초하여 제1 중간 맵 (551)을 생성할 수 있다.The
는 제1 중간 맵(551), 는 제2 그레이디언트(550)를 의미할 수 있다. 연산은 채널 축 및 주파수 축에 대해 평균 값을 산출하는 연산을 의미할 수 있다. Is the first
제1 중간 맵 (551)은 수학식 4를 통한 연산에 기초하여 (h(x)_w*1)의 사이즈에 대응될 수 있고, 시간의 변화에 따라 변화하는 요소 값을 포함할 수 있다.First
컴퓨팅 장치(200)는 수학식 5에 기초하여 제1 중간 맵 (551)에 포함되는 요소 값들의 평균 값보다 작은 값을 가지는 요소 값을 0으로 수정함으로써 제2 중간 맵 (552)를 생성할 수 있다.
는 제2 중간 맵(552), 는 제1 중간 맵(551), 는 signum 함수, 은 평균 함수를 의미할 수 있다. Is the second
제2 중간 맵 (552)의 사이즈는 (h(x)_w*1)에 대응되는 사이즈로 유지될 수 있다.Second intermediate map The size of 552 may be maintained at a size corresponding to (h (x) _w * 1).
컴퓨팅 장치(200)는 수학식 6에 기초하여 제2 중간 맵 (552)의 사이즈를 (x_w*1)로 변환함으로써, 제3 맵 (553)을 생성할 수 있다.
는 제3 맵(553), 는 제2 중간 맵(552), 는 제2 중간 맵 (552)의 사이즈를 (x_w*1)로 변환하는 임의의 선형함수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 선형 함수는 선형적으로 맵의 사이즈를 확대하는 함수일 수 있다. Is the third map (553), Is the second
본 개시서에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 제2 맵 (541)의 채널 별로 대응되는 요소 값을 제3 맵 (553)에 포함된 각각의 요소 값에 곱하는 연산을 통해, 제1 맵 (560)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 7에 기초하여 제1 맵 (560)을 생성할 수 있다.According to the present disclosure, the
는 제1 맵(560), 는 제3 맵(553), 는 제2 맵(541)을 의미할 수 있다. Is the
컴퓨팅 장치(200)는 채널 별로 단일의 요소값을 가지는 제2 맵 (541)에 포함되는 요소 값을 제3 맵 (553)에 포함되는 각각의 요소 값에 곱하는, 수학식 7의 연산을 통해 제1 맵 (560)을 생성할 수 있다.
도 6은 본 개시서에 따라 참조 영역이 시각화된 시계열적 신호의 일례를 도시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a time series signal in which a reference region is visualized according to the present disclosure.
도 6을 참조하면, 시각화 정보(601, 602, ..., 611, 612) 각각은 제1 리드, ..., 제12 리드 각각에서 획득한 시계열적 신호가 참조 모델에 의해 참조된 정보를 시각화할 수 있다. 시각화 정보(601, 602, ..., 611, 612)에서 가로 축의 전체 크기는 2500 point로, 10초의 시간에 대응될 수 있다.Referring to FIG. 6, each of the
시각화 정보(602, 605, 606)는 비교적 작은 밝기 값으로 표현되어 있기 때문에, 시각화 정보(602, 605, 606)에 대응되는 2번, 5번, 6번 리드에서 획득한 시계열적 신호는 판독 모델의 판독 과정에서 거의 참조되지 않은 것으로 판단될 수 있다.Since the visualization information (602, 605, 606) is represented by a relatively small brightness value, the time-series signals obtained from
비교적 큰 밝은 값 계열의 영역을 높은 빈도로 포함하는 시각화 정보(604)에 대응되는 4번 리드의 시계열적 신호는 판독 모델이 참조하는 빈도가 높으며, 4번 리드에 대응되는 신호들 중에서도, 시각화 정보(604)에서 비교적 밝기 값이 크게 표현된 영역이 참조되는 경향이 높은 것으로 판단될 수 있다. 참조 영역이 시각화된 결과에 기초하여, 판독 모델이 판독을 수행한 근거를 시각적으로 확인할 수 있고, 판독 모델의 판독 결과의 신뢰성이 제공될 수 있다. 또한, 시각화된 결과를 토대로, 수련의는 효과적으로 수련을 수행할 수 있다.The time series signal of the 4th read corresponding to the
위 실시 예의 설명에 기초하여 해당 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 방법 및/또는 프로세스들, 그리고 그 단계들이 하드웨어, 소프트웨어 또는 특정 용례에 적합한 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합으로 실현될 수 있다는 점을 명확하게 이해할 수 있다. 상기 하드웨어는 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 장치 또는 특정 컴퓨팅 장치 또는 특정 컴퓨팅 장치의 특별한 모습 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 프로세스들은 내부 및/또는 외부 메모리를 가지는, 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 임베디드 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 디지털 신호 프로세서 또는 기타 프로그래머블 장치에 의하여 실현될 수 있다. 게다가, 혹은 대안으로서, 상기 프로세스들은 주문형 집적회로(application specific integrated circuit; ASIC), 프로그래머블 게이트 어레이(programmable gate array), 프로그래머블 어레이 로직(Programmable Array Logic; PAL) 또는 전자 신호들을 처리하기 위해 구성될 수 있는 임의의 다른 장치 또는 장치들의 조합으로 실시될 수 있다. 더욱이 본 발명의 기술적 해법의 대상물 또는 선행 기술들에 기여하는 부분들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 기계 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 기계 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 기계 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 기계 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD, Blu-ray와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 전술한 장치들 중 어느 하나뿐만 아니라 프로세서, 프로세서 아키텍처 또는 상이한 하드웨어 및 소프트웨어의 조합들의 이종 조합, 또는 다른 어떤 프로그램 명령어들을 실행할 수 있는 기계 상에서 실행되기 위하여 저장 및 컴파일 또는 인터프리트될 수 있는, C와 같은 구조적 프로그래밍 언어, C++ 같은 객체지향적 프로그래밍 언어 또는 고급 또는 저급 프로그래밍 언어(어셈블리어, 하드웨어 기술 언어들 및 데이터베이스 프로그래밍 언어 및 기술들)를 사용하여 만들어질 수 있는바, 기계어 코드, 바이트코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 이에 포함된다. Based on the description of the above embodiment, a person skilled in the art can realize that the method and / or processes of the present invention and the steps can be realized in hardware, software or any combination of hardware and software suitable for a specific application. I can understand the point clearly. The hardware may include general purpose computers and / or dedicated computing devices or specific computing devices or special features or components of a particular computing device. The processes can be realized by one or more microprocessors, microcontrollers, embedded microcontrollers, programmable digital signal processors or other programmable devices, having internal and / or external memory. Additionally, or alternatively, the processes may be configured to process application specific integrated circuit (ASIC), programmable gate array, programmable array logic (PAL) or electronic signals. Any other device or combination of devices. Moreover, the objects of the technical solution of the present invention or parts contributing to the prior art may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a machine-readable recording medium. The machine-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the machine-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable by those skilled in the computer software field. Examples of machine-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, and Blu-rays, and magnetic-optical media such as floptical 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 are stored and compiled or interpreted to be executed on a machine capable of executing a heterogeneous combination of processors, processor architectures, or combinations of different hardware and software, or any other program instructions, as well as any of the devices described above. Can be made using structured programming languages such as C, object-oriented programming languages like C ++, or advanced or low-level programming languages (assemblies, hardware description languages and database programming languages and techniques), machine code, This includes not only bytecode, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter.
따라서 본 개시서에 따른 일 태양에서는, 앞서 설명된 방법 및 그 조합들이 하나 이상의 컴퓨팅 장치들에 의하여 수행될 때, 그 방법 및 방법의 조합들이 각 단계들을 수행하는 실행 가능한 코드로서 실시될 수 있다. 다른 일 태양에서는, 상기 방법은 상기 단계들을 수행하는 시스템들로서 실시될 수 있고, 방법들은 장치들에 걸쳐 여러 가지 방법으로 분산되거나 모든 기능들이 하나의 전용, 독립형 장치 또는 다른 하드웨어에 통합될 수 있다. 또 다른 일 태양에서는, 위에서 설명한 프로세스들과 연관된 단계들을 수행하는 수단들은 앞서 설명한 임의의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 그러한 모든 순차 결합 및 조합들은 본 개시서의 범위 내에 속하도록 의도된 것이다.Thus, in one aspect according to the present disclosure, when the above-described method and combinations thereof are performed by one or more computing devices, the combination of the method and method may be implemented as executable code that performs each step. In another aspect, the method can be implemented as systems that perform the steps, and the methods can be distributed in various ways across devices or all functions can be integrated into one dedicated, standalone device or other hardware. In another aspect, means for performing the steps associated with the processes described above may include any hardware and / or software described above. All such sequential combinations and combinations are intended to fall within the scope of this disclosure.
예를 들어, 상기 하드웨어 장치는 본 개시서에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 상기 하드웨어 장치는, 프로그램 명령어를 저장하기 위한 ROM/RAM 등과 같은 메모리와 결합되고 상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하도록 구성되는 MPU, CPU, GPU, TPU와 같은 프로세서를 포함할 수 있으며, 외부 장치와 신호를 주고받을 수 있는 통신부를 포함할 수 있다. 덧붙여, 상기 하드웨어 장치는 개발자들에 의하여 작성된 명령어들을 전달받기 위한 키보드, 마우스, 기타 외부 입력장치를 포함할 수 있다.For example, the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present disclosure, and vice versa. The hardware device may include a processor such as an MPU, CPU, GPU, TPU, which is combined with a memory such as ROM / RAM for storing program instructions and is configured to execute instructions stored in the memory, and an external device and a signal. It may include a communication unit for sending and receiving. In addition, the hardware device may include a keyboard, a mouse, and other external input devices for receiving commands written by developers.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 사람이라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may seek various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and should not be determined, and all modifications that are equally or equivalent to the claims, as well as the claims to be described later, fall within the scope of the spirit of the present invention. Would say
그와 같이 균등하게 또는 등가적으로 변형된 것에는, 예컨대 본 개시서에 따른 방법을 실시한 것과 동일한 결과를 낼 수 있는, 논리적으로 동치(logically equivalent)인 방법이 포함될 것인바, 본 발명의 진의 및 범위는 전술한 예시들에 의하여 제한되어서는 아니되며, 법률에 의하여 허용 가능한 가장 넓은 의미로 이해되어야 한다.Such an equivalent or equivalent modification would include a method that is logically equivalent, which can produce, for example, the same results as implementing the method according to the present disclosure. The scope should not be limited by the examples described above, but should be understood in the broadest sense acceptable by law.
Claims (7)
상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 상기 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성하는 단계;
상기 제1 맵에 기초하여 상기 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 상기 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성하는 단계; 및
상기 시각화 정보를 출력하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 맵을 생성하는 단계는,
상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 그레이디언트에 기초하여 상기 제1 맵을 생성하는, 시계열적 신호 시각화 방법.
In the process of reading the time-series signal through a reading model that reads the time-series signal using an artificial neural network, the reference area referenced by the artificial neural network in the time-series signal is visualized to be distinguished from other areas. A method for visualizing a time-series signal performed by a computing device, comprising:
Generating a first map for applying attention to the time-series signal through back propagation of the reading result of the reading model;
Generating visualization information in which the reference area is visualized by applying an attention to the time-series signal based on the first map; And
Outputting the visualization information
Including,
Generating the first map,
A method for visualizing a time series signal, wherein the first map is generated based on a gradient of a reading result of the reading model.
상기 시각화 정보를 생성하는 단계는,
상기 어텐션을 적용한 결과에 기초하여 상기 참조 영역에 대응되는 식별 정보를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 식별 정보에 기초하여 상기 시각화 정보를 생성하는 단계
를 포함하는, 시계열적 신호 시각화 방법.
According to claim 1,
The step of generating the visualization information,
Determining identification information corresponding to the reference area based on a result of applying the attention; And
Generating the visualization information based on the determined identification information
A time-series signal visualization method comprising a.
상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 상기 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성하는 단계;
상기 제1 맵에 기초하여 상기 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 상기 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성하는 단계; 및
상기 시각화 정보를 출력하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 맵을 생성하는 단계는,
주파수 영역의 신호로 변환된 상기 시계열적 신호에 기초하여, 상기 판독 모델에 포함된 분류기의 출력에 대한 제1 그레이디언트(gradient)를 산출하는 단계;
상기 제1 그레이디언트에 기초하여 제2 맵을 생성하는 단계;
상기 판독 모델에 포함된 콘볼루션 뉴럴 네트워크(convolutional neural network)를 통해 출력되는 특징 맵에 기초하여, 상기 분류기의 출력에 대한 제2 그레이디언트를 산출하는 단계;
상기 제2 그레이디언트에 기초하여 제3 맵을 생성하는 단계; 및
상기 제2 맵 및 상기 제3 맵에 기초하여 상기 제1 맵을 생성하는 단계
를 포함하는, 시계열적 신호 시각화 방법.
A method for visualizing a time-series signal performed by a computing device, which visualizes a reference region referred to in the time-series signal in the process of reading a time-series signal through a reading model,
Generating a first map for applying attention to the time-series signal through back propagation of the reading result of the reading model;
Generating visualization information in which the reference area is visualized by applying an attention to the time-series signal based on the first map; And
Outputting the visualization information
Including,
Generating the first map,
Calculating a first gradient for an output of a classifier included in the reading model based on the time-series signal converted into a frequency domain signal;
Generating a second map based on the first gradient;
Calculating a second gradient for the output of the classifier based on a feature map output through a convolutional neural network included in the reading model;
Generating a third map based on the second gradient; And
Generating the first map based on the second map and the third map
A time-series signal visualization method comprising a.
상기 제2 맵을 생성하는 단계는,
상기 제1 그레이디언트에 대하여, 시간 축 방향 및 주파수 축 방향으로 평균 값을 산출함으로써 제2 맵을 생성하고,
상기 제3 맵을 생성하는 단계는,
상기 제2 그레이디언트에 대하여, 주파수 축 방향 및 채널 축 방향으로 평균 값을 산출함으로써 제3 맵을 생성하고,
상기 제1 맵을 생성하는 단계는,
상기 제3 맵에 포함되는 각각의 요소들 중, 상기 요소들의 값의 평균보다 작은 값에 대응되는 요소들의 값을 ‘0’으로 수정함으로써 수정된 제3 맵을 생성하는 단계;
상기 제2 맵의 사이즈에 대응되도록, 상기 수정된 제3 맵을 리사이징(resizing)하는 단계; 및
상기 리사이징된 제3 맵에 포함된 각각의 요소의 값에, 상기 제2 맵의 각각의 요소의 값을 곱함으로써 상기 제1 맵을 생성하는 단계
를 포함하는, 시계열적 신호 시각화 방법.
According to claim 3,
Generating the second map,
With respect to the first gradient, a second map is generated by calculating an average value in a time axis direction and a frequency axis direction,
Generating the third map,
With respect to the second gradient, a third map is generated by calculating an average value in a frequency axis direction and a channel axis direction,
Generating the first map,
Generating a modified third map by modifying a value of elements corresponding to a value smaller than the average value of the elements among the elements included in the third map;
Resizing the modified third map to correspond to the size of the second map; And
Generating the first map by multiplying the value of each element included in the resized third map by the value of each element of the second map.
A time-series signal visualization method comprising a.
상기 특징 맵은,
상기 시계열적 신호의 한 주기에 대응되는 신호에 기초하여 생성되는, 시계열적 신호 시각화 방법.
According to claim 3,
The feature map,
A time-series signal visualization method generated based on a signal corresponding to one period of the time-series signal.
A computer program, stored on a machine-readable non-transitory recording medium, comprising instructions implemented to cause a computing device to perform the method of claim 1.
시계열적 신호를 수신하는 통신부; 및
상기 참조 영역을 시각화하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 역전파를 통해 상기 시계열적 신호에 어텐션을 적용하기 위한 제1 맵을 생성하고,
상기 제1 맵에 기초하여 상기 시계열적 신호에 대한 어텐션을 적용함으로써, 상기 참조 영역이 시각화된 시각화 정보를 생성하고,
상기 시각화 정보를 디스플레이를 통해 출력하고,
상기 프로세서는,
상기 판독 모델의 판독 결과에 대한 그레이디언트에 기초하여 상기 제1 맵을 생성하는, 컴퓨팅 장치.In the process of reading the time-series signal through a reading model that reads the time-series signal using an artificial neural network, the reference area referenced by the artificial neural network among the time-series signals is visualized to be distinguished from other areas. In the computing device,
A communication unit that receives a time series signal; And
Processor to visualize the reference area
Including,
The processor,
Generating a first map for applying attention to the time-series signal through back propagation of the reading result of the reading model,
By applying the attention to the time-series signal based on the first map, the visualization information in which the reference region is visualized is generated,
The visualization information is output through a display,
The processor,
And generate the first map based on the gradient of the reading result of the reading model.
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