KR102290233B1 - System and Method for Analyzing Vocal Cord Condition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성대 상태 분석 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 사용자의 생체 정보를 기초로 사용자의 성대 상태를 분석하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
개시된 성대 상태 분석 방법은 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하는 동작, 상기 획득한 생체 정보 및 사용자 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 동작, 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 성대 사용 상태를 분석하여 성대를 많이 사용하는 경우 사용자에게 알림을 제공하여, 사용자의 성대 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method and system for analyzing the state of the vocal cords, and more particularly, to a method and system for analyzing the state of the user's vocal cords based on the user's biometric information.
The disclosed vocal cord state analysis method includes an operation of obtaining the user's biometric information and user information, an operation of storing the obtained biometric information and user information into a database, and determining the user's vocal cord state based on the obtained biometric information It can include actions.
According to the present invention, it is possible to reduce the user's use of the vocal cords by providing a notification to the user when the vocal cords are used a lot by analyzing the user's vocal cord use state.
Description
본 발명은 성대 상태 분석 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for analyzing vocal cord condition.
직업적으로 성대를 많이 사용하는 교사, 강사, 가수 등은 음성 남용이나 무리한 발성으로 인하여 성대에 결절이 생기는 성대결절이라는 질환을 가질 수 있다. Teachers, instructors, singers, etc. who use the vocal cords professionally may have a disease called vocal cord nodules in which the vocal cords are formed due to voice abuse or excessive vocalization.
그리고 직업적으로 성대를 사용하는 사람들에게 있어 성대 문제를 겪는 것은 직업에 영향을 미칠 뿐만 아니라 스트레스의 원인이 될 수 있다는 연구 보고가 있다. And for people who use their vocal cords professionally, there are studies that show that experiencing vocal cord problems not only affects their jobs, but can also be a source of stress.
이러한 성대에 관련된 문제는 말을 하지 않거나 속삭이는 등으로 성대의 사용을 줄이고 안정을 취함으로써 예방을 할 수 있다.These vocal cord-related problems can be prevented by reducing the use of the vocal cords by not speaking or whispering, and by taking rest.
하지만 직업적으로 성대를 사용하는 사람들에게 있어서는 성대의 사용을 줄이거나 안정을 취하라는 예방 조치가 쉽지 않고 무의식적으로 성대 사용을 많이 하게 되는 경우가 있다.However, for those who use vocal cords professionally, it is not easy to take preventive measures to reduce the use of the vocal cords or to take rest, and there are cases where they unconsciously use the vocal cords a lot.
따라서, 직업적인 성대 사용자에게 성대 사용을 줄이도록 할 수 있는 방안을 제시할 필요가 있다.Therefore, there is a need to suggest a way to reduce the use of vocal cords to professional vocal cord users.
본 발명의 목적은, 성대를 많이 사용하는 사용자들에게 지속적으로 성대 상태를 파악하여 자신의 성대 상태를 파악하고 관리할 수 있도록 하는 성대의 사용 상태를 분석하는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for analyzing the use of the vocal cords so that users who use the vocal cords can continuously grasp the state of their vocal cords and manage them.
다양한 실시예들에 따라 본 발명에서 제시하는 성대 상태 분석 장치는 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하는 통신 모듈, 상기 획득한 생체 정보 및 사용자 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 데이터 획득 모듈 및 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 성대 상태 판단 모듈을 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the apparatus for analyzing a vocal cord state proposed by the present invention includes a communication module for acquiring biometric information and user information of a user, a data acquisition module for storing the acquired biometric information and user information into a database, and the acquired biometric information and user information. and a vocal cord state determination module configured to determine the user's vocal cord state based on biometric information.
다양한 실시예들에 따라 상기 성대 상태 판단 모듈은 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하고, 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state determination module may determine whether the user uses the vocal cords based on the biometric information, and determine the user's vocal cord state based on a result of determining whether or not to use the vocal cords a plurality of times.
다양한 실시예들에 따라, 상기 성대 상태 판단 모듈은 제1 시간 간격으로 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하고, 상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state determination module determines whether the user's vocal cords are used based on the biometric information at a first time interval, and at a second time interval longer than the first time interval, the user's vocal cords A state parameter indicating the state of the user's vocal cords may be updated based on the results of determining whether or not to use the user.
다양한 실시예들에 따라, 상기 성대 상태 판단 모듈은 상기 제2 시간 간격동안 판단된 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3 이상이 성대를 사용한 것으로 나타나면 상기 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상기 상태 파라미터를 0으로 리셋할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state determination module adds 1 to the state parameter if more than 2/3 of the results of determining whether or not to use the vocal cords determined during the second time interval indicate that the vocal cords are used, and 2/3 or less In this case, the state parameter may be reset to 0.
다양한 실시예들에 따라, 상기 성대 상태 판단 모듈은 상기 상태 파라미터가 미리 설정된 값이상이면 상기 사용자의 성대를 장시간 사용하였다고 판단하고, 상기 사용자에게 알림 메시지를 표시할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state determination module may determine that the user's vocal cords have been used for a long time if the state parameter is greater than or equal to a preset value, and display a notification message to the user.
다양한 실시예들에 따라, 상기 성대 상태 판단 모듈은, 상기 생체 정보를 학습 자료로 하는 기계학습 알고리즘을 이용하여 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state determination module may determine whether the user uses the vocal cords by using a machine learning algorithm using the biometric information as learning data.
다양한 실시예들에 따라, 상기 기계학습 알고리즘은 GNB(Gaussian Naive Bayes), SVM(Support Vector Machine), DT(Decision Tree), KNN(K-Nearest Neighbors) 중의 적어도 하나일 수 있다.According to various embodiments, the machine learning algorithm may be at least one of Gaussian Naive Bayes (GNB), Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), and K-Nearest Neighbors (KNN).
다양한 실시예들에 따라, 상기 사용자의 생체 정보는 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서, 상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서, 상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서 및 음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 사용자의 생체 정보를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the user's biometric information includes a photoplethysmography (PPG) sensor for measuring heartbeat, an electromyogram (EMG) sensor for measuring the user's electromyography, and a galvanic skin response (GSR) sensor for measuring the user's skin conductivity. ) sensor and the user's biometric information obtained by using at least one of a MIC sensor for measuring voice.
다양한 실시예들에 따라, 성대 상태 분석 방법은 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하는 동작, 상기 획득한 생체 정보 및 사용자 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 동작, 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method for analyzing a vocal cord state includes an operation of acquiring the user's biometric information and user information, an operation of storing the acquired biometric information and user information into a database, and the user based on the acquired biometric information It may include an operation of determining the state of the vocal cords.
다양한 실시예들에 따라, 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작은 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 동작 및 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the operation of determining the state of the user's vocal cords based on the obtained biometric information includes the operation of determining whether the user uses the vocal cords based on the biometric information and the result of determining whether the vocal cords are used a plurality of times. It may include an operation of determining the state of the user's vocal cords based on the.
다양한 실시예들에 따라, 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작은 제1 시간 간격으로 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 동작을 포함하고, 상기 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 동작은 상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the operation of determining the state of the user's vocal cords based on the obtained biometric information includes determining whether the user uses the vocal cords based on the biometric information at a first time interval, The operation of determining the state of the user's vocal cords based on the result of determining whether or not to use the vocal cords a plurality of times includes determining the state of the user's vocal cords based on the results of determining whether the user uses the vocal cords at every second time interval longer than the first time interval. It may include an operation of updating a state parameter indicating
다양한 실시예들에 따라, 상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트하는 동작은 상기 제2 시간 간격동안 판단된 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3 이상이 성대를 사용한 것으로 나타나면 상기 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상기 상태 파라미터를 0으로 리셋하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the updating of the state parameter indicating the state of the user's vocal cords based on the results of determining whether the user has used the vocal cords at each second time interval longer than the first time interval may include the second time interval. The method may include an operation of adding 1 to the state parameter if more than 2/3 of the results of determining whether or not to use the vocal cords have been used, and resetting the state parameter to 0 if it is less than 2/3 of the results of determining whether or not to use the vocal cords.
다양한 실시예들에 따라, 상기 방법은 상기 상태 파라미터가 미리 설정된 값이상이면 상기 사용자의 성대를 장시간 사용하였다고 판단하고, 상기 사용자에게 알림 메시지를 표시하는 동작을 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method may further include determining that the user's vocal cords have been used for a long time if the state parameter is equal to or greater than a preset value, and displaying a notification message to the user.
다양한 실시예들에 따라, 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 동작은 상기 생체 정보를 학습 자료로 하는 기계학습 알고리즘을 이용하여 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, determining whether the user uses the vocal cords based on the biometric information includes determining whether the user uses the vocal cords using a machine learning algorithm using the biometric information as learning data can do.
다양한 실시예들에 따라, 상기 기계학습 알고리즘은 GNB(Gaussian Naive Bayes), SVM(Support Vector Machine), DT(Decision Tree), KNN(K-Nearest Neighbors) 중의 적어도 하나일 수 있다.According to various embodiments, the machine learning algorithm may be at least one of Gaussian Naive Bayes (GNB), Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), and K-Nearest Neighbors (KNN).
다양한 실시예들에 따라, 상기 사용자의 생체 정보는 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서, 상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서, 상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서 및 음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 사용자의 생체 정보를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the user's biometric information includes a photoplethysmography (PPG) sensor for measuring heartbeat, an electromyogram (EMG) sensor for measuring the user's electromyography, and a galvanic skin response (GSR) sensor for measuring the user's skin conductivity. ) sensor and the user's biometric information obtained by using at least one of a MIC sensor for measuring voice.
다양한 실시예들에 따라, 성대 상태 분석 시스템은 사용자의 생체 정보를 획득하는 센싱 장치, 상기 센싱 장치로부터 획득한 생체 정보 및 상기 사용자의 사용자 정보를 결합한 온톨로지를 생성하는 앱 장치 및 상기 앱 장치로부터 수신한 온톨로지로부터 상기 생체 정보 및 상기 사용자 정보를 추출하여 데이터 베이스에 저장하고, 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 서버를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the vocal cord state analysis system receives from the sensing device for obtaining the user's biometric information, the app device for generating an ontology combining the biometric information obtained from the sensing device and the user information of the user, and the app device It may include a server that extracts the biometric information and the user information from one ontology, stores it in a database, and determines the user's vocal cord state based on the biometric information.
다양한 실시예들에 따라, 상기 센싱 장치는 상기 사용자의 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서, 상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서, 상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서 및 음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 모듈 및 상기 앱 장치와 통신하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the sensing device includes a photoplethysmography (PPG) sensor for measuring the user's heartbeat, an electromyogram (EMG) sensor for measuring the user's electromyography, and galvanic skin (GSR) for measuring the user's skin conductance. response) a sensor module including at least one of a sensor and a MIC sensor for measuring voice, and a communication module for communicating with the app device.
다양한 실시예들에 따라, 상기 앱 장치는 상기 센싱 장치 및 상기 서버와 통신하기 위한 통신 모듈, 상기 센싱 장치로부터 수신한 생체 정보 및 상기 앱 장치에서 생성한 사용자 정보를 결합하여 온톨리지를 생성하는 온톨리지 생성 모듈 및 상기 사용자의 성대 상태를 상기 통신 모듈을 통해 상기 서버로부터 수신하여 상기 사용자에게 알려주는 상태 알림 모듈을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the app device generates an ontology by combining a communication module for communicating with the sensing device and the server, biometric information received from the sensing device, and user information generated by the app device. It may include a ridge generation module and a state notification module for notifying the user by receiving the state of the vocal cords of the user from the server through the communication module.
다양한 실시예들에 따라, 상기 서버는 상기 앱 장치와 통신하기 위한 통신 모듈, 상기 통신 모듈을 통해 상기 앱 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하고, 데이터베이스화하여 저장하는 데이터 획득 모듈 및 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 성대 상태 판단 모듈을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the server includes a communication module for communicating with the app device, a data acquisition module for acquiring the biometric information and user information of the user from the app device through the communication module, and a database for storing it; and a vocal cord state determination module configured to determine the user's vocal cord state based on the obtained biometric information.
본 발명에 의하면, 사용자의 성대 사용 상태를 분석하여 성대를 많이 사용하는 경우 사용자에게 알림을 제공하여 줄 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a notification to the user when the vocal cords are used a lot by analyzing the user's vocal cord usage state.
본 발명에 의하면 성대 사용이 많은 사용자에게 알림을 제공함으로써 사용자의 성대 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to reduce the user's use of the vocal cords by providing a notification to users who use the vocal cords a lot.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 성대 상태 분석 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 센싱 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른, 앱 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 서버의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예들에 따른, 데이터 획득 모듈(120)의 데이터 베이스에 저장하는 데이터 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 성대 상태 분석 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a vocal cord condition analysis system according to various embodiments.
2 is a diagram illustrating a configuration of a sensing device according to various embodiments of the present disclosure;
3 is a diagram illustrating a configuration of an app device according to various embodiments of the present disclosure;
4 is a diagram illustrating a configuration of a server according to various embodiments of the present disclosure;
FIG. 5 is a diagram illustrating a data structure stored in a database of the
6 is a flowchart illustrating a vocal cord state analysis method according to various embodiments.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar elements 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 "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a part is referred to as being “above” another part, it may be directly on top of the other part, or the other part may be involved in between. In contrast, when a part refers to being "directly above" another part, no other part is involved in between.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component. It does not exclude additions.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating a relative space such as “below” and “above” may be used to more easily describe the relationship of one part shown in the drawings to another part. These terms, along with their intended meanings in the drawings, are intended to include other meanings or operations of the device in use. For example, if the device in the figures is turned over, some parts described as being "below" other parts are described as being "above" other parts. Thus, the exemplary term “down” includes both the up and down directions. The device may be rotated 90 degrees or at other angles, and terms denoting relative space are interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, they are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the embodiments of the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 성대 상태 분석 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a vocal cord condition analysis system according to various embodiments.
도 1을 참조하면, 성대 상태 분석 시스템은 서버(100), 앱 장치(200) 및 센싱 장치(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the vocal cord state analysis system may include a
센싱 장치(300)는 센싱 장치를 부착한 사용자로부터 생체 정보를 획득할 수 있다. 그리고 통신 모듈을 통해 앱 장치(200)로 획득한 복수의 생체 정보를 전송할 수 있다. The
앱 장치(200)는 센싱 장치(300)로부터 전달받은 복수의 생체 정보와 사용자정보를 기초로 HBT 온톨로지를 생성할 수 있다. 또한, 앱 장치(200)는 생성한 HBT 온톨로지를 서버(100)로 전달할 수 있다.The
서버(100)는 앱 장치(200)로부터 수신한 생체 정보를 기초로 사용자의 음성 사용 상태를 감지할 수 있다. 또한, 서버(100)는 사용자의 음성 사용 상태가 일정 시간 이상 지속되면 앱 장치(200)로 경고 알림을 전달할 수 있다. 이를 수신한 앱 장치(200)는 푸시(push) 메시지로 음성 사용을 중단하고 휴식을 취하라는 메시지를 사용자에게 제공할 수 있다.The
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 센싱 장치(300)의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a
센싱 장치(300)는 끈이나 밴드 형태일 수 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 사용자의 목에 부착되어 생체 정보를 획득할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 센싱 장치(300)는 사용자의 목에 맞게 크기를 조절할 수 있도록 벨크로를 구비할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 센싱 장치(300)는 PPG(photoplethysmography) 센서(311), EMG(electromyogram) 센서(313), GSR(galvanic skin response) 센서(315) 및 MIC 센서(317) 중 적어도 하나를 포함하는 센서 모듈(310), 앱 장치(200)와 통신을 위한 통신 모듈(320) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
PPG 센서(311)는 맥파 센서로서 칭해지며, 목 주변의 혈관에 적외선 또는 LED 녹색광을 조사하고, 포토다이오드를 통해 반사된 빛을 검출하여 사용자의 심박수를 측정할 수 있다.The PPG sensor 311 is referred to as a pulse wave sensor, and may measure a user's heart rate by irradiating infrared or LED green light to blood vessels around the neck and detecting light reflected through a photodiode.
EMG 센서(313)는 사용자 목 주위에서 음성을 사용할 때 발생하는 근육의 움직임을 측정할 수 있다.The EMG sensor 313 may measure a movement of a muscle that occurs when a voice is used around the user's neck.
GSR 센서(315)는 피부의 전도율을 측정하는 것으로 이를 이용하여 사용자의 땀 배출량과 체온 변화를 측정할 수 있다. GSR 센서(315)의 측정 결과는 사용자가 흥분 상태에 있는 지를 판단할 수 있다. The GSR sensor 315 measures the conductivity of the skin, and by using it, the user's sweat output and body temperature change can be measured. The measurement result of the GSR sensor 315 may determine whether the user is in an excited state.
MIC 센서(317)는 사용자가 내는 소리를 측정할 수 있다. The MIC sensor 317 may measure a user's sound.
프로세서(330)는 센서 모듈(310)에 구비된 적어도 하나의 센서를 제어하여 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있도록 하며, 센서 모듈(310)로부터 획득한 생체 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 프로세서(330)는 수집한 생체 정보를 통신 모듈(320)을 통하여 앱 장치(200)로 전달할 수 있다. 프로세서(330)는 생체 정보를 일시적으로 저장하기 위하여 부가적으로 메모리를 포함할 수 있다.The
통신 모듈(320)는 앱 장치(200)와 통신 연결을 설정하고, 프로세서(330)의 제어에 따라 생체 정보를 앱 장치(200)로 전달할 수 있다. 통신 모듈(320)은 블루투스 통신 방식, 지그비 통신 방식, WiFi 통신 방식과 같은 무선 통신 방식뿐만 아니라 USB 통신 방식, UART 통신 방식, I2C 통신 방식 등 다양한 유선 통신 방식 중의 하나의 통신 방식으로 구현될 수 있다.The
도 3은 다양한 실시예들에 따른, 앱 장치(200)의 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration of an
도 3을 참조하면, 앱 장치(200)는 통신 모듈(210), 온톨로지 생성 모듈(220), 상태 알림 모듈(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
통신 모듈(210)은 센싱 장치(300)와 통신하기 위한 제1 통신 모듈(211)과 서버(100)와 통신하기 위한 제2 통신 모듈(213)을 포함할 수 있다. The
제1 통신 모듈(211)은 센싱 장치(300)에 구비된 통신 방식과 동일한 통신 방식을 지원할 수 있어, 블루투스 통신 방식, 지그비 통신 방식, WiFi 통신 방식과 같은 무선 통신 방식뿐만 아니라 USB 통신 방식, UART 통신 방식, I2C 통신 방식 등 다양한 유선 통신 방식 중의 하나의 통신 방식을 사용할 수 있다.The first communication module 211 may support the same communication method as the communication method provided in the
제2 통신 모듈(213)은 서버(100)와 통신하기 위하여 LTE(long-term evolution) 통신 방식, 와이파이 통신 방식, 이더넷 통신 방식 중의 적어도 하나를 사용할 수 있다. The second communication module 213 may use at least one of a long-term evolution (LTE) communication method, a Wi-Fi communication method, and an Ethernet communication method to communicate with the
제1 통신 모듈(211)은 센싱 장치(300)와 통신 연결을 수행하고, 센싱 장치(300)로부터 사용자의 생체 정보를 전달받을 수 있다. 제1 통신 모듈(211)은 전달받은 생체 정보를 온톨로지 생성 모듈(220)으로 전달할 수 있다.The first communication module 211 may communicate with the
온톨로지 생성 모듈(220)은 제1 통신 모듈(211)을 통해 센싱 장치(300)로부터 받은 생체 정보를 사용자 정보와 통합하여 HBT 형태로 만들 수 있다. 이때, 사용자 정보는 사용자의 위치 정보를 포함할 수 있다. 위치 정보는 앱 장치(200)에 부가적으로 포함되어 있는 GPS를 이용하여 획득할 수 있다. 또한, 온톨로지 생성 모듈(220)은 HBT 형태로 생성한 온톨로지를 서버(100)로 전송하기 위하여 제2 통신 모듈(212)로 전달할 수 있다. 제2 통신 모듈(212)은 수신한 온톨로지를 서버(100)와 연결된 통신 방식에 따라 서버(100)로 전달할 수 있다.The
상태 알림 모듈(230)은 제2 통신 모듈(212)을 통해 서버(100)로부터 수신한 사용자의 현재 상태를 사용자에게 인지시키기 위하여 시각적 또는 청각적으로 출력할 수 있다. 일 실시예로 상태 알림 모듈(230)은 그림을 이용하여 사용자의 성대 상태를 사용자가 직관적으로 알 수 있도록 표현할 수 있다. 즉, 상태 알림 모듈(230)은 상태가 좋은 경우에는 파란색으로 표시하고, 상태가 나쁜 경우에는 검은색 또는 빨간색으로 표시하여 사용자가 현재의 성대 상태를 직관적으로 알 수 있도록 할 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 상태 알림 모듈(230)은 사용자에게 “말하기를 멈추고 물을 섭취하세요”와 같은 푸시 메시지를 앱 장치(200)의 화면에 띄워 사용자가 성대 상태가 나빠졌음을 인지할 수 있도록 할 수 있다. 또 다른 일 실시예로 상태 알림 모듈(230)은 사용자에게 “말하기를 멈추고 물을 섭취하세요”와 같은 음성 메시지, 비트 음, 또는 미리 설정된 소리를 제공함으로써 사용자에게 현재의 성태 상태를 알려줄 수 있다. The
앱 장치(200)는 통상의 스마트폰에 본 발명에 따른 어플리케이션 앱을 설치함으로써 앱 장치로서 동작할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 상술한 기능을 수행할 수 있는 노트북, PDA, 태블릿, PC 등도 앱 장치(200)로 동작할 수 있다.The
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 서버(100)의 구성을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
도 4를 참조하면, 서버(100)는 통신 모듈(110), 데이터 획득 모듈(120), 성대상태 판단 모듈(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
통신 모듈(110)은 앱 장치(200)와 통신하기 위한 것이다. 통신 모듈(110)은 앱 장치(200)에 구비된 제2 통신 모듈(213)의 카운터파트로서, 하위 계층 프로토콜로 LAN(local area network), 이더넷 통신 방식 등의 유선 통신 방식을 사용할 수 있다. The
통신 모듈(110)은 상위 계층 프로토콜로 HTTP(hypertext transfer protocol)를 사용할 수 있으며, POST 형태로 앱 장치(200)에서 생성한 HBT 온톨로지를 수신할 수 있다. 통신 모듈(110)은 수신한 HBT 온톨로지를 데이터 획득 모듈로 전달할 수 있다.The
데이터 획득 모듈(120)은 통신 모듈(110)을 통해 전달받은 HBT 온톨로지 정보를 데이터베이스로 저장할 수 있다. 그리고 데이터 획득 모듈(120)은 성대 상태 판단 모듈(130)의 요청에 따라 HBT 온톨로지에 포함된 생체 정보를 전달할 수 있다.The
성대 상태 판단 모듈(130)은 전달받은 생체 정보를 기초로 사용자의 성대 사용 유무를 판단할 수 있다. 일 실시예로 성대 상태 판단 모듈(130)은 학습 알고리즘을 사용하여 사용자의 성대 사용 유무를 판단할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 성대를 사용했을 때의 데이터와 성대를 사용하지 않았을 때의 데이터를 수집하고, 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 수집한 데이터를 기초로 한 학습을 통해 성대 사용 여부를 판단할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 판단 결과를 데이터 획득 모듈(120)의 데이터 베이스에 저장할 수 있다. The vocal cord
또한, 성대 상태 판단 모듈(130)은 판단 결과를 분석하여 성대 상태를 판단할 수 있다. 일 실시예로 성대 상태 판단 모듈(130)은 사용자가 일정 시간 이상 지속적으로 성대를 사용하고 있는 것으로 나타나면 성대 상태를 관리하여야 한다고 판단할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 이 결과에 기초하여 사용자에게 알릴 수 있도록 앱 장치(200)로 알림 메시지를 전달할 수 있다. In addition, the vocal cord
도 5는 일 실시예들에 따른, 데이터 획득 모듈(120)의 데이터 베이스에 저장하는 데이터 구조를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a data structure stored in a database of the
도 5를 참조하면, 데이터 획득 모듈(120)의 데이터 베이스에 저장하는 데이터구조는 아이디 필드(510), 획득 시간 필드(520), 획득 위치 필드(530), 수집 유형 필드(540), 생체 정보 필드(550), 결과 필드(560), 정확도 필드(570)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the data structure stored in the database of the
데이터 획득 모듈(120)은 앱 장치(200)로부터 수신한 HBT 온톨로지로부터 아이디 필드(510), 획득 시간 필드(520), 획득 위치 필드(530), 수집 유형 필드(540), 및 생체 정보 필드(550)에 해당하는 데이터를 추출하여 저장할 수 있다.The
아이디 필드(510)는 생체 정보를 전송한 앱 장치(200)를 식별하기 위해 사용할 수 있다. 서버(100)에 다수의 앱 장치(200)가 연결되어 사용자의 성대 사용을 트래킹하는 경우, 각 앱 장치(200)로부터 오는 데이터를 구분할 필요가 있다. 이를 위하여, 아이디 필드(510)의 값은 해당 라인의 데이터가 어느 앱 장치(200)로부터 온 것인지를 성대 상태 판단 모듈(130)이 인식하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 아이디 필드(510)에 기록되는 아이디는 앱 장치(200)와 대응되며, 또한 앱 장치(200)와 연결된 센싱 장치(300)를 부착한 사용자와 대응할 수 있다. 아이디 필드(510)에 기록되는 아이디는 전송한 앱 장치(200)를 인식하도록 하기 위하여 HBT 온톨로지에 포함되어 수신될 수 있으며, 동일한 앱 장치(200)로부터 온 HBT 온톨로지는 동일한 아이디를 포함할 수 있다. The
획득 시간 필드(520)에는 센서에서 생체 정보를 획득한 시간이 기록될 수 있다. 일 실시예로, 생체 정보의 획득은 일정한 시간 간격을 두고 주기적으로 이루어지기 때문에 동일한 아이디를 가진 생체 정보의 생체 정보 획득 시간은 일정한 시간 간격으로 증가할 수 있고, 생체 정보 획득 시간은 획득 시간 필드(520)에 기록될 수 있다.In the
획득 위치 필드(530)는 생체 정보를 획득한 위치가 기록된다. 일실시예에 따라 위치는 앱 장치(200)에 구비된 GPS를 사용하여 획득할 수 있다. In the
수집 유형 필드(540)는 획득한 생체 정보의 유형을 나타낼 수 있다. 일 실시예로 획득한 생체 정보가 어떤 센서를 이용하여 획득한 생체 정보인지를 나타낼 수 있다. 도 2의 센싱 장치(100)는 일 실시예로 4개의 센서를 포함하고 있는데, 4개의 센서 모두가 생체 정보를 획득하여 전달할 수도 있고, 또는 4개의 센서 중 3개의 센서, 2개의 센서, 또는 하나의 센서에서 획득한 생체 정보를 전달할 수도 있다. 따라서, 수집 유형 필드(540)은 획득한 생체 정보(550)가 PPG 센서(311)에서 수집한 생체 정보인지, EMG 센서(313)에서 수집한 생체 정보인지, GSR 센서(315)에서 수집한 생체 정보인지, MIC 센서(317)에서 수집한 생체 정보인지를 나타내며, 또는 4개의 센서 모두에서 수집한 생체 정보인지를 나타낼 수 있다.The collection type field 540 may indicate the type of acquired biometric information. According to an embodiment, it may indicate which sensor the acquired biometric information is obtained by using. The
생체 정보 필드(550)는 센싱 장치(300)에 구비된 센서들에 의해 수집된 생체 정보를 기록한다. 생체 정보 필드(550)의 길이는 얼마나 많은 센서를 사용하였느냐에 따라 달라질 수 있다. 생체 정보 필드(550)가 복수의 센서에서 수집한 생체 정보를 포함하고 있는 경우, 생체 정보 필드(550)에는 센서 이름 또는 센서의 측정 결과로부터 획득한 생체 정보 이름(예를 들면 심박)과 획득한 센서 값이 도 5에 도시된 것처럼 ‘이름’‘값’‘이름’‘값’형태로 기록될 수 있다. The biometric information field 550 records biometric information collected by sensors provided in the
데이터 획득 모듈(120)은 생체 정보 필드(550)에 기록된 생체 정보를 기초로 성대 상태 판단 모듈(130)이 판단한 성대가 사용되고 있는 지를 나타내는 결과를 수신 받아 결과 필드(560)에 저장할 수 있다. 일 실시예로 성대가 사용되고 있는 경우 1로 성대가 사용되고 있지 않은 경우 0으로 기록할 수 있다. 그리고, 결과 필드(560)에 있는 결과의 정확도를 나타내는 값이 정확도 필드(570)에 기록될 수 있다. 일 실시예로 결과 필드(560)의 값이 1이고 정확도 필드(570)의 값이 89인 경우 사용자가 성대를 사용하고 있을 확률이 89%임을 나타낸다. 또 다른 일 실시예로 결과 필드(560)의 값이 0이고 정확도 필드(570)의 값이 96인 경우 사용자가 성대를 사용하고 있지 않을 확률이 96%임을 나타낸다.The
성대 상태 판단 모듈(130)은 결과 필드(560)에 있는 결과 값을 트래킹하여 성대 상태를 판단할 수 있다. 일 실시예로 결과 값을 기초로 사용자가 일정 시간 이상 지속적으로 성대를 사용하고 있다고 나타나면 성대 상태를 관리하여야 한다고 판단할 수 있다. 일 실시예로 성대 상태 판단 모듈(130)은 데이터 획득 모듈(120)에 5분마다 결과 필드(560)의 값을 요청할 수 있다. 그러면, 데이터 획득 모듈(120)은 요청 시간 전 5분 이내의 결과 필드(560)의 값을 성대 상태 판단 모듈(130)로 전달할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 수신한 결과 필드(560)의 값 중 성대를 사용한 것으로 나타나는 결과(즉, 일 실시예에 따르면, 1의 값을 가짐)가 2/3이상이면 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상태 파라미터를 0으로 리셋할 수 있다. 또는 또 다른 실시예에 따라, 성대 상태 판단 모듈(130)은 성대를 사용한 것으로 나타나는 결과가 2/3이상이면 상태 파라미터에 1을 더하고, 1/3이하이면 상태 파라미터를 0으로 리셋하고, 그 중간이면 상태 파라미터를 그대로 유지할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 매 5분마다 결과 필드(560)의 값을 요청하여 상술한 상태 파라미터에 대한 값을 업데이트할 수 있다. The vocal cord
성대 상태 판단 모듈(130)은 상태 파라미터가 N(일 실시예 5)보다 크거나 같다면 성대 상태가 좋지 않다고 판단할 수 있다. 일 실시예에 따라 사용자가 5N분 (일 실시예: 25분)이상 연속적으로 말한 것으로 판단되면 성대 상태가 좋지 않다고 판단할 수 있다. 성대 상태 판단 모듈(130)은 성대 상태가 좋지 않다고 판단한 경우, 앱 장치(200)로 알림 메시지를 전달할 수 있다. 그러면 앱 장치(200)는 사용자에게 성대 상태가 좋지 않음을 시각적 및/또는 청각적 효과를 이용하여 알려줄 수 있다.The vocal cord
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 성대 상태 분석 방법을 도시한 흐름도(600)이다.6 is a
도 6을 참조하면, 성대 상태 분석 방법은 동작 610에서, 센싱 장치(300)에 의한 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다. 센싱 장치(300)는 PPG 센서(311), EMG 센서(313), GSR 센서(315) 및 MIC 센서(317) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이를 센서들을 이용하여 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in
다양한 실시예들에 따르면, 동작 630에서, 성대 상태 분석 방법은 획득한 사용자의 생체 정보를 기초로 사용자의 성대 사용 유무를 판단할 수 있다. 일 실시예로, 사용자의 성대 사용 유무는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 판단할 수 있다. 이를 위하여, 기계 학습 알고리즘은 성대를 사용했을 때의 생체 정보와 성대를 사용하지 않았을 때의 생체 정보를 수집하여 학습을 하고, 학습 결과 및 현재의 생체 정보를 기초로 사용자의 성대 사용 유무를 판단할 수 있다.According to various embodiments, in
다양한 실시예들에 따르면, 동작 650에서, 성대 상태 분석 방법은 사용자의 생체 정보를 기초로 판단한 성대 사용 유무를 기초로 성대 상태를 판단할 수 있다. 일 실시예로 사용자가 일정 시간 이상 지속적으로 성대를 사용하고 있는 것으로 나타나면 성대 상태가 관리가 필요한 상태임을 판단할 수 있다. 구체적으로, 일정한 제1 시간 간격(가령 10초)으로 사용자의 생체 정보를 기초로 성대 사용 유무를 판단한 결과를 저장하고 있을 수 있다. 그리고 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격(가령 5분)마다 저장된 성대 사용 유무 판단 결과들을 기초로 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트할 수 있다. 일 실시예로 제2 시간 간격 동안의 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3이상이 성대를 사용한 것으로 나타내면 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상태 파라미터를 0으로 리셋할 수 있다. 또 다른 실시예로 제2 시간 간격 동안의 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3이상이 성대를 사용한 것으로 나타내면 상태 파라미터에 1을 더하고, 1/3이하가 성대를 사용한 것으로 나타내면 상태 파라미터를 0으로 리셋하고, 그 중간이면 상태 파라미터를 그대로 유지할 수 있다. 그리고 상태 파라미터가 특정 값(가령 5)이 되면 성대 상태가 관리가 필요한 상태임을 판단할 수 있다. According to various embodiments, in
다양한 실시예들에 따르면, 동작 670에서, 성대 상태 분석 방법은 추가적으로 성대가 관리가 필요한 상태로 판단한 경우, 사용자에서 성대 상태가 관리가 필요한 상태임을 알리는 알림 메시지를 생성할 수 있다. 이 알림 메시지는 서버(100)에서 생성하여 앱 장치(200)로 전달하여 앱 장치(200)가 사용자에게 표시할 수 있다.According to various embodiments, in
다음 표 1은 본 발명에서 제시하는 시스템을 이용하여 다양한 기계 학습 이론을 적용하여 성대 사용 유무를 판단한 실험에서 판단 결과의 정확도를 나타낸다.Table 1 below shows the accuracy of the judgment results in an experiment in which the use of vocal cords was determined by applying various machine learning theories using the system presented in the present invention.
표 1의 결과는 성대 사용 유무를 판단하는 성대 상태 판단 모듈(130)이 센싱 장치(300)에서 획득한 PPG 센서(311), EMG 센서(313), GSR 센서(315), MIC 센서(317)에서 획득한 생체 정보를 모두 학습 데이터로 사용하고, GNB(Gaussian Naive Bayes), SVM(Support Vector Machine), DT(Decision Tree), KNN(K-Nearest Neighbors)의 4개의 기계 학습 알고리즘을 이용하여 성대 사용 유무를 판단한 결과의 정확도에 대한 평균과 표준편차이다.The results in Table 1 show the PPG sensor 311, EMG sensor 313, GSR sensor 315, and MIC sensor 317 obtained by the vocal cord
표 1의 결과를 참조하면, SVM 학습 알고리즘을 제외하고 다른 3가지의 학습 알고리즘을 적용한 경우의 성대 사용 유무 판단 결과의 정확도가 매우 높게 나타났다. 특히 교차 검증을 수행하면서 훈련 데이터와 학습 데이터가 바뀜에도 불구하고 정확도가 고르게 나타났다. 특히, KNN 학습 알고리즘은 정확도가 94%로 가장 높게 나타났고, 표준 편차가 0.02로 정확도가 가장 일정하게 나타났다. Referring to the results in Table 1, when the other three learning algorithms except for the SVM learning algorithm were applied, the accuracy of the result of determining whether or not to use the vocal cords was very high. In particular, while performing cross-validation, the accuracy was uniform even though the training data and the training data were changed. In particular, the KNN learning algorithm showed the highest accuracy with 94%, and the standard deviation was the most consistent with 0.02.
따라서 PPG 센서(311), EMG 센서(313), GSR 센서(315), MIC 센서(317)에서 획득한 생체 정보를 모두 사용하여 성대 상태 판단 모듈(130)을 설계했을 때 정확도가 높았다. 특히 GNN, DT, KNN 모두 정확도가 고르게 높았다. 사용 알고리즘 별로 정확도를 비교했을 때 KNN 알고리즘을 사용하였을 경우 가장 정확하였다. Therefore, the accuracy was high when the vocal cord
기타 실험 결과에서 3가지 센서를 사용하는 경우, PPG 센서(311), EMG 센서(313), MIC 센서(317)에서 획득한 생체 정보를 사용하고, GNN 학습 알고리즘을 적용한 경우가 학습의 정확도는 95%로 가장 높았으며, 다른 알고리즘은 정확도가 낮고 각 알고리즘의 표준 편차가 크기 때문에 3가지 센서를 사용하는 것을 적절하지 못하다는 것이 나타났다. 따라서, 3가지 센서만 사용하는 것보다 4가지 센서를 모두 사용하는 것이 더 적절하다. In other experimental results, when using three sensors, using biometric information obtained from the PPG sensor 311, EMG sensor 313, and MIC sensor 317, and applying the GNN learning algorithm, the learning accuracy is 95 %, indicating that it is not appropriate to use three sensors because other algorithms have low accuracy and the standard deviation of each algorithm is large. Therefore, it is more appropriate to use all four sensors than to use only three sensors.
특히 학습 인자로 각 센서에서 측정한 생체 정보를 변인으로 설정하여 실험한 결과 MIC 센서(317)와 PPG 센서(311)가 음성 사용 유무를 정확하게 분류하는데 중요한 요인임을 알 수 있었다. 다만 음성 사용 유무를 판단하는 데 있어 MIC 센서는 중요한 인자이지만, 주변 환경이 시끄럽거나 화자가 2명 이상일 경우 MIC 센서에서 측정한 생체 정보만으로 사용자가 말했다고 판단하는 것이 정확하지 않을 수 있기 때문에 MIC 센서의 생체 정보만을 사용하는 것은 타당하지 않을 수 있다.In particular, it was found that the MIC sensor 317 and the PPG sensor 311 are important factors in accurately classifying whether or not voice is used as a learning factor by setting the biometric information measured by each sensor as a variable. However, although the MIC sensor is an important factor in determining whether or not voice is used, if the surrounding environment is noisy or there are two or more speakers, it may not be accurate to determine that the user spoke only with the biometric information measured by the MIC sensor. It may not be reasonable to use only biometric information of
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof, so the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .
Claims (20)
사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하는 통신 모듈;
상기 획득한 생체 정보 및 사용자 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 데이터 획득 모듈; 및
상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 성대 상태 판단 모듈을 포함하되,
상기 성대 상태 판단 모듈은,
상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하고, 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는, 성대 상태 분석 장치.In the vocal cord condition analysis device,
a communication module for acquiring the user's biometric information and user information;
a data acquisition module for storing the acquired biometric information and user information into a database; and
Comprising a vocal cord state determination module for determining the user's vocal cord state based on the obtained biometric information,
The vocal cord state determination module,
A vocal cord condition analysis apparatus for determining whether or not the user uses the vocal cords based on the biometric information, and determining the user's vocal cord condition based on a result of determining whether or not to use the vocal cords a plurality of times.
제1 시간 간격으로 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하고,
상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트하는, 성대 상태 분석 장치.According to claim 1, wherein the vocal cord state determination module,
Determining whether or not the user uses the vocal cords based on the biometric information at a first time interval,
For each second time interval longer than the first time interval, the vocal cord state analysis apparatus for updating the state parameter indicating the user's vocal cord state based on the results of determining whether the user uses the vocal cords.
상기 제2 시간 간격동안 판단된 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3 이상이 성대를 사용한 것으로 나타나면 상기 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상기 상태 파라미터를 0으로 리셋하는, 성대 상태 분석 장치.According to claim 3, wherein the vocal cord state determination module,
Vocal cord condition analysis, wherein, among the results of determining whether or not to use the vocal cords determined during the second time interval, if 2/3 or more of the vocal cords are used, 1 is added to the state parameter, and if it is less than 2/3, the state parameter is reset to 0. Device.
상기 상태 파라미터가 미리 설정된 값이상이면 상기 사용자의 성대를 장시간 사용하였다고 판단하고, 상기 사용자에게 알림 메시지를 표시하는, 성대 상태 분석 장치. According to claim 4, wherein the vocal cord state determination module,
If the state parameter is greater than or equal to a preset value, it is determined that the user's vocal cords have been used for a long time, and a notification message is displayed to the user.
상기 생체 정보를 학습 자료로 하는 기계학습 알고리즘을 이용하여 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는, 성대 상태 분석 장치.According to claim 1, wherein the vocal cord state determination module,
Vocal cord state analysis apparatus for determining whether the user uses the vocal cords by using a machine learning algorithm using the biometric information as learning data.
GNB(Gaussian Naive Bayes), SVM(Support Vector Machine), DT(Decision Tree), KNN(K-Nearest Neighbors) 중의 적어도 하나인, 성대 상태 분석 장치. 7. The method of claim 6, wherein the machine learning algorithm comprises:
At least one of Gaussian Naive Bayes (GNB), Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), and K-Nearest Neighbors (KNN).
상기 사용자의 생체 정보는 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서, 상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서, 상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서 및 음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 사용자의 생체 정보를 포함하는, 성대 상태 분석 장치.The method of claim 1,
The user's biometric information includes a PPG (photoplethysmography) sensor for measuring heartbeat, an EMG (electromyogram) sensor for measuring the user's EMG, a GSR (galvanic skin response) sensor for measuring the user's skin conductance and voice A vocal cord state analysis device comprising the user's biometric information obtained by using at least one of the MIC sensors.
통신 모듈이 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하는 단계;
데이터 획득 모듈이 상기 획득한 생체 정보 및 사용자 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 단계;
성대 상태 판단 모듈이 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 단계를 포함하되,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 단계는,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 단계; 및
상기 성대 상태 판단 모듈이 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.In the vocal cord condition analysis method for analyzing the vocal cord condition using the vocal cord condition analysis device,
obtaining, by the communication module, biometric information and user information of the user;
storing, by a data acquisition module, the acquired biometric information and user information into a database;
Comprising the step of determining, by the vocal cord state determination module, the state of the user's vocal cords based on the obtained biometric information,
The step of determining, by the vocal cord state determination module, the state of the user's vocal cords based on the obtained biometric information,
determining, by the vocal cord state determination module, whether the user uses the vocal cords based on the biometric information; and
and determining, by the vocal cord state determination module, the state of the user's vocal cords based on a result of determining whether or not to use the vocal cords a plurality of times.
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 단계는,
상기 성대 상태 판단 모듈이 제1 시간 간격으로 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 단계는,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트하는 단계를 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.10. The method of claim 9,
The step of determining, by the vocal cord state determination module, the state of the user's vocal cords based on the obtained biometric information,
and determining, by the vocal cord state determination module, whether or not the user uses the vocal cords based on the biometric information at first time intervals,
The step of determining, by the vocal cord state determination module, the state of the user's vocal cords based on a result of determining whether to use the vocal cords a plurality of times,
Including the step of updating, by the vocal cord state determination module, a state parameter indicating the state of the user's vocal cords based on the results of determining whether the user has used the vocal cords every second time interval that is longer than the first time interval, the vocal cord state analysis A vocal cord condition analysis method for analyzing the condition of the vocal cords using a device.
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 제1 시간 간격보다 긴 제2 시간 간격마다 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단한 결과들을 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 나타내는 상태 파라미터를 업데이트하는 단계는,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 제2 시간 간격동안 판단된 성대 사용 유무 판단 결과들 중 2/3 이상이 성대를 사용한 것으로 나타나면 상기 상태 파라미터에 1을 더하고, 2/3이하이면 상기 상태 파라미터를 0으로 리셋하는 단계를 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.12. The method of claim 11,
The step of updating, by the vocal cord state determination module, the state parameter indicating the user's vocal cord state, based on the results of determining whether the user has used the vocal cords at every second time interval longer than the first time interval,
If the vocal cord status determination module indicates that more than 2/3 of the vocal cords are used among the results of determining whether or not to use the vocal cords during the second time interval, 1 is added to the status parameter, and if it is 2/3 or less, the status parameter is set to 0 A vocal cord state analysis method for analyzing a vocal cord state using a vocal cord state analysis device, comprising the step of resetting.
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 상태 파라미터가 미리 설정된 값이상이면 상기 사용자의 성대를 장시간 사용하였다고 판단하고, 상기 사용자에게 알림 메시지를 표시하는 단계를 더 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.13. The method of claim 12, wherein the method comprises:
The vocal cord state determination module determines that the user's vocal cords have been used for a long time if the state parameter is greater than or equal to a preset value, and further comprising the step of displaying a notification message to the user. How to analyze vocal cord condition.
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 단계는,
상기 성대 상태 판단 모듈이 상기 생체 정보를 학습 자료로 하는 기계학습 알고리즘을 이용하여 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하는 단계를 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.10. The method of claim 9,
The step of determining, by the vocal cord state determination module, whether the user uses the vocal cords based on the biometric information,
Vocal cord condition analysis method for analyzing the condition of the vocal cords using a vocal cord condition analysis device, comprising the step of the vocal cord condition determination module determining whether or not the user uses the vocal cords using a machine learning algorithm using the biometric information as learning data .
GNB(Gaussian Naive Bayes), SVM(Support Vector Machine), DT(Decision Tree), KNN(K-Nearest Neighbors) 중의 적어도 하나인, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.15. The method of claim 14, wherein the machine learning algorithm,
A vocal cord state analysis method for analyzing the vocal cord state using a vocal cord state analyzer, which is at least one of Gaussian Naive Bayes (GNB), Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), and K-Nearest Neighbors (KNN).
상기 사용자의 생체 정보는 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서, 상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서, 상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서 및 음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 사용자의 생체 정보를 포함하는, 성대 상태 분석 장치를 이용하여 성대 상태를 분석하는 성대 상태 분석 방법.10. The method of claim 9,
The user's biometric information includes a PPG (photoplethysmography) sensor for measuring heartbeat, an EMG (electromyogram) sensor for measuring the user's EMG, a GSR (galvanic skin response) sensor for measuring the user's skin conductance and voice A vocal cord state analysis method for analyzing a vocal cord state using a vocal cord state analysis device, comprising the user's biometric information obtained using at least one of the MIC sensors.
사용자의 생체 정보를 획득하는 센싱 장치;
상기 센싱 장치로부터 획득한 생체 정보 및 상기 사용자의 사용자 정보를 결합한 온톨로지를 생성하는 앱 장치; 및
상기 앱 장치로부터 수신한 온톨로지로부터 상기 생체 정보 및 상기 사용자 정보를 추출하여 데이터 베이스에 저장하고, 상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 서버를 포함하되,
상기 서버는,
상기 앱 장치와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 통신 모듈을 통해 상기 앱 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보 및 사용자 정보를 획득하고, 데이터베이스화하여 저장하는 데이터 획득 모듈; 및
상기 획득한 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는 성대 상태 판단 모듈을 포함하며,
상기 성대 상태 판단 모듈은,
상기 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 성대 사용 유무를 판단하고, 복수 회의 성대 사용 유무 판단 결과를 기초로 상기 사용자의 성대 상태를 판단하는, 성대 상태 분석 시스템.As a vocal cord condition analysis system,
a sensing device for acquiring the user's biometric information;
an app device that generates an ontology combining the biometric information obtained from the sensing device and the user information of the user; and
A server that extracts the biometric information and the user information from the ontology received from the app device and stores it in a database, and determines the user's vocal cord status based on the biometric information,
The server is
a communication module for communicating with the app device;
a data acquisition module for acquiring the user's biometric information and user information from the app device through the communication module, converting it into a database, and storing it; and
and a vocal cord state determination module for determining the user's vocal cord state based on the obtained biometric information,
The vocal cord state determination module,
A vocal cord state analysis system for determining whether or not the user uses the vocal cords based on the biometric information, and determining the state of the user's vocal cords based on a result of determining whether to use the vocal cords a plurality of times.
상기 사용자의 심장 박동을 측정하는 PPG(photoplethysmography) 센서;
상기 사용자의 근전도를 측정하는 EMG(electromyogram) 센서;
상기 사용자의 피부전도도를 측정하는 GSR(galvanic skin response) 센서; 및
음성을 측정하는 MIC 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 모듈 및
상기 앱 장치와 통신하기 위한 통신 모듈을 포함하는, 성대 상태 분석 시스템. The method of claim 17, wherein the sensing device,
PPG (photoplethysmography) sensor for measuring the heart rate of the user;
an electromyogram (EMG) sensor for measuring the user's EMG;
a galvanic skin response (GSR) sensor for measuring the user's skin conductivity; and
A sensor module including at least one of the MIC sensors for measuring voice, and
Containing a communication module for communicating with the app device, vocal cord condition analysis system.
상기 센싱 장치 및 상기 서버와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 센싱 장치로부터 수신한 생체 정보 및 상기 앱 장치에서 생성한 사용자 정보를 결합하여 온톨리지를 생성하는 온톨리지 생성 모듈; 및
상기 사용자의 성대 상태를 상기 통신 모듈을 통해 상기 서버로부터 수신하여 상기 사용자에게 알려주는 상태 알림 모듈을 포함하는, 성대 상태 분석 시스템.The method of claim 17, wherein the app device,
a communication module for communicating with the sensing device and the server;
an ontology generation module for generating an ontology by combining the biometric information received from the sensing device and user information generated by the app device; and
and a state notification module for notifying the user by receiving the state of the vocal cords of the user from the server through the communication module.
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KR20140022215A (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-24 | 세종대학교산학협력단 | Portable terminal for acquiring biometric informaion and u-healthcare system using the same |
KR101547990B1 (en) | 2013-04-08 | 2015-08-27 | 신장섭 | Necklace fasteners detects folders with livestock |
KR20160109098A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-21 | 주식회사 유나이브 | Biological information measurement Necklace |
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Laura Verde 외 2인, "Voice Disorder Identification by using Machine Learning Techniques", IEEE Access Volume:6 (2018.05.15.)* |
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