KR20080005798A - A cognitive and conduct disorder rehabilitation therapy systems using mothion tracking technologies and augmented reality - Google Patents

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KR20080005798A
KR20080005798A KR1020060064601A KR20060064601A KR20080005798A KR 20080005798 A KR20080005798 A KR 20080005798A KR 1020060064601 A KR1020060064601 A KR 1020060064601A KR 20060064601 A KR20060064601 A KR 20060064601A KR 20080005798 A KR20080005798 A KR 20080005798A
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최광남
김돈규
황인택
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(주)유리시스
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Abstract

A system for supporting cognitive and conduct disorder rehabilitation is provided to offer an interactive rehabilitation support system by using interactive HCI(Human Computer Interface) technique and game technique through moving pictures. A system for supporting cognitive and conduct disorder rehabilitation comprises an input part(1), an image process part(2) and an output part(3). The system is composed of a cognitive disorder rehabilitation support system for measuring concentration power, reactive speed, and accuracy of cognitive-disorder patients, and a conduct disorder rehabilitation support system for measuring concentration power and hand motion of conduct-disorder patients. The cognitive disorder rehabilitation support system consists of a visual reaction function module, a visual differential reaction function module, and a visual reaction and move function module. The conduct disorder rehabilitation support system consists of a visual track and target function module and a visual spatial and motor function module.

Description

모션트랙킹 기술과 증강현실 기법을 활용한 인지 및 행동장애 재활 지원시스템{A Cognitive and Conduct Disorder Rehabilitation Therapy Systems using Mothion Tracking Technologies and Augmented Reality}A Cognitive and Conduct Disorder Rehabilitation Therapy Systems using Mothion Tracking Technologies and Augmented Reality}

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 재활 지원시스템의 개념 및 실제 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면,1 (a) and (b) is a view for explaining the concept and actual hardware configuration of the rehabilitation support system according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 재활 지원시스템의 처리과정을 개략적으로 나타낸 흐름도,2 is a flowchart schematically showing a process of a rehabilitation support system according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 재활 지원시스템의 처리과정을 상세히 나타낸 흐름도,3 is a flow chart showing in detail the processing of the rehabilitation support system according to the present invention;

도 4의 (a)는 본 발명에 사용된 CAMSHIFT를 실행한 결과를 나타내고, (b)는 MeanShift의 실행결과를 나타낸 도면,Figure 4 (a) shows the result of executing the CAMSHIFT used in the present invention, (b) shows the execution result of MeanShift,

도 5는 CAMSHIFT 알고리즘을 나타낸 흐름도,5 is a flowchart illustrating a CAMSHIFT algorithm;

도 6은 물체의 칼라 분포를 이용하여 물체의 방향과 X, Y 좌표와 물체의 가로와 세로 크기의 추적 결과를 나타낸 도면,6 is a view showing the tracking results of the direction and X, Y coordinates and the horizontal and vertical size of the object using the color distribution of the object,

도 7의 (a) 및 (b)와 (c) 및 (d)는 물체가 카메라를 향하여 가까이 오거나 멀어질 때 화면에 보이는 물체의 크기 변화에 대한 MeanShift와 CAMSHIFT의 비교를 나타낸 도면,(A) and (b) and (c) and (d) of FIG. 7 illustrate a comparison between MeanShift and CAMSHIFT for changes in the size of an object seen on the screen when the object moves toward or away from the camera.

도 8은 본 발명에 따른 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하여 구현된 재활 지원시스템의 구성 및 흐름을 나타낸 도면,8 is a view showing the configuration and flow of the rehabilitation support system implemented using the CAMSHIFT algorithm according to the present invention,

도 9는 Visual Reaction 시스템에 의한 Visual Reaction 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도,9 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Reaction function by the Visual Reaction system;

도 10은 Visual Reaction 시스템에 의해 Visual Reaction 기능을 실행하여 나타난 화면,10 is a screen shown by executing the Visual Reaction function by the Visual Reaction system,

도 11은 환자가 사각형 영역을 선택하여 나타난 화면,11 is a screen in which a patient selects a rectangular area,

도 12는 두 번째 버튼을 선택한 후의 상황을 보여주는 화면,12 is a screen showing the situation after selecting the second button,

도 13은 Visual Reaction 측정 데이터를 나타낸 화면,13 is a screen showing the Visual Reaction measurement data,

도 14는 Visual Differential Reaction 시스템에 의한 Visual Differential Reaction 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도,14 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Differential Reaction function by the Visual Differential Reaction system;

도 15는 Visual Differential Reaction 시스템에 의해 Visual Differential Reaction 기능을 실행하여 나타난 화면,15 is a screen shown by executing the Visual Differential Reaction function by the Visual Differential Reaction system;

도 16은 Visual Reaction and Move 시스템에 의한 Visual Reaction and Move 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도,16 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Reaction and Move function by the Visual Reaction and Move system;

도 17은 Visual Reaction and Move 시스템에 의해 Visual Reaction and Move 기능을 수행하여 나타난 화면,17 is a screen shown by performing the Visual Reaction and Move function by the Visual Reaction and Move system,

도 18은 Visual Track and Target 시스템에 의한 Visual Track and Target 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도,18 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Track and Target function by the Visual Track and Target system;

도 19는 Visual Track and Target 시스템의 경로 설정 및 이미지 버튼을 나 타낸 화면,19 is a screen showing a path setting and an image button of the Visual Track and Target system,

도 20은 도 19의 이미지 버튼으로 각 경로를 선택했을 때 나오는 Visual Track and Target 시스템의 화면의 경로와 버튼 배치를 나타낸 화면,FIG. 20 is a screen illustrating a path and a button layout of a screen of a visual track and target system that is displayed when each path is selected by the image button of FIG. 19;

도 21은 Visual Track and Target 시스템에서 전체경로를 보여준 상태와 보여주지 않은 상태, 그리고 부분경로를 표시한 상태를 나타내는 화면,FIG. 21 is a screen illustrating a state in which a full path is shown, a state in which no path is shown, and a state in which a partial path is displayed in the Visual Track and Target system;

도 22는 Visual Spatial and Motor 시스템에 의한 Visual Spatial and Motor 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도,22 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Spatial and Motor function by the Visual Spatial and Motor system;

도 23은 Visual Spatial and Motor 시스템에 의한 가시덤불의 폭과 속도 조절을 나타낸 도면,23 is a view showing the width and speed control of the visible bush by the Visual Spatial and Motor system,

도 24는 Visual Spatial and Motor 시스템의 실행에 의해 풍선과 가시덤불이 나타난 화면,24 is a screen showing a balloon and a thorn bush by the execution of the Visual Spatial and Motor system,

도 25는 패턴 영상의 인식 및 분석 프로세스를 나타낸 도면,25 is a view showing a process of recognizing and analyzing a pattern image;

도 26은 치료사 자신의 경험으로 평가한 결과를 도시한 그래프,26 is a graph showing the results of evaluation by the therapist's own experience,

도 27은 본 발명의 프로그램을 환자에게 적용한 후 치료사 의견을 도시한 그래프,27 is a graph showing the therapist opinion after applying the program of the present invention to a patient,

도 28은 CogReHab 프로그램과 본 발명에서 구현한 프로그램으로 환자가 숙달되기까지의 평균 시간에 대한 설문조사 결과 도시한 그래프,28 is a graph showing the results of a survey of the average time until the patient is mastered by the CogReHab program and the program implemented in the present invention;

도 29는 종래의 HCI의 Motor 부분에 대한 시스템적인 모델을 나타낸 도면,29 is a diagram showing a systemic model of a motor portion of a conventional HCI;

도 30은 도 29의 모델이 적용된 재활훈련을 위한 상호작용을 나타낸 도면,30 is a view showing the interaction for rehabilitation training applied to the model of FIG. 29,

도 31은 종래의 PSS CoReHab - Foundations Ⅰ의 초기화면 및 실행 화면이 다.31 is an initial screen and execution screen of a conventional PSS CoReHab-Foundations I.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1 : 입력부(카메라), 2 : 영상 처리부(컴퓨터),1: input unit (camera), 2: image processing unit (computer),

3 : 출력부(표시장치).3: Output part (display device).

본 발명은 CAMSHIFT 알고리즘을 활용한 실시간 인지 및 행동장애 재활 지원시스템에 관한 것으로, 특히 인지 및 운동장애를 가진 환자의 재활치료에 제스처 인식이나 모션트래킹 등의 인터액티브 HCI(Human Computer Interface) 기술을 활용함과 더불어 동영상을 통한 게임기법을 도입한 인터액티브 재활 지원시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time cognitive and behavioral rehabilitation support system using the CAMSHIFT algorithm, in particular the use of interactive human computer interface (HCI) technology, such as gesture recognition and motion tracking in the rehabilitation treatment of patients with cognitive and motor disorders In addition, the present invention relates to an interactive rehabilitation support system using video game techniques.

최근, 의료 관리를 위한 과학 기술의 발전으로 환자의 사망률은 낮아진 반면에 생존율은 크게 증가하였다. 그러나 환자의 생존율이 증가되었다는 것은 전 생애에 걸쳐 인지장애를 가지고 살아가야 하는 대상자들이 많아 졌음을 의미하기도 한다. 왜냐하면 생존한 환자들 중 대다수가 인지장애와 같은 후유증으로 인해 독립적으로 생활하는데 큰 어려움이 있으며, 정상적인 사회의 일원으로 돌아가는데 제한점을 갖게 되기 때문이다.In recent years, advances in science and technology for medical care have resulted in lower mortality rates while significantly increasing survival rates. However, increased survival rates also mean that more people have to live with cognitive impairments throughout their lives. This is because most of the surviving patients have great difficulty living independently due to sequelae such as cognitive impairment and have limitations in returning to normal society.

현대 의학에 있어서 재활의학의 역할은 시간이 흐를수록 그 중요성이 커지고 있다. 과거 의사들은 환자를 치료하는데 있어 단지 병리과정을 진단하고, 그 병소 의 제거에 필요한 수술을 하거나 투약하는 것으로 책임을 다한 것이라 생각하였지만, 현재의 의사는 이러한 접근을 버리고 깊은 인간적 관심으로 보다 넒은 관찰을 시도하여 환자가 갖고 있는 질환 뿐 아니라 인간으로서 신체적 병이나 장애와 더불어 심리적 사회적면까지도 고려하여 환자의 문제를 해결해 주는 능동적인 노력이 필요하다는 사실을 알게 되었다.The role of rehabilitation medicine in modern medicine is growing in importance over time. In the past, physicians thought they were responsible for treating patients only by diagnosing the pathology and performing or administering the surgery needed to remove the lesion, but current physicians have abandoned this approach and have made more observations with deep human attention. Attempts have been made to find that active efforts to solve patients' problems are needed, taking into consideration not only the diseases that patients have but also the physical illnesses and disabilities as well as psychological and social aspects.

오늘날 전 세계 인구의 약 10%가 여러 형태의 장애를 가지고 있는 장애자들로 구성되어 있으며, 이러한 장애 인구 집단은 그들이 생활하고 있는 지역 사회 내에서 제한된 활동을 하고 있다. 이로 인하여 장애 인구에 대한 재활의 문제가 제기되기 시작하였고, 재활의학의 발전이 이루어졌다. 장애자 재활은 포괄적인 의료의 일부로서 국민의료의 목표이기도 한 중요한 사항으로 인식되기 시작하였다.Today, about 10% of the world's population consists of people with disabilities with many forms of disability, and these disability populations have limited activities in the communities in which they live. This started to raise the issue of rehabilitation for the disabled population and the development of rehabilitation medicine. Rehabilitation of the disabled has begun to be recognized as an important part of public health as part of comprehensive care.

인지 기능은 적절한 정보를 구별하여 선택·수용하고 이해·보유하며, 그 정보가 필요로 되는 상황과 만났을 때 관련된 정보를 검색하여 적절하게 적용하는 능력을 말한다. 따라서 인지장애가 발생하게 되면 이러한 정보 처리의 효율성이 떨어지며 인지 기능의 속도 및 지속성이 떨어져 일상생활을 위한 기능이 저하됨은 물론 문제가 발생하였을 때 이에 대한 적절한 대응이 어렵게 된다.Cognitive function refers to the ability to distinguish, select, accept, understand, and retain appropriate information, and to search for and apply information relevant to the situation in which it is needed. Therefore, when cognitive impairment occurs, the efficiency of such information processing decreases, the speed and continuity of cognitive function decreases, and the function for daily life decreases, and when a problem occurs, it is difficult to properly respond to it.

컴퓨터 정보 기술은 의학 분야에 점점 더 스며들고 있다. 재활 환자들은 물리적 세계로부터 입력을 받아들이는 능력이 줄어들고, 물리적 세계로 출력 즉 음성이나 움직임을 나타내는 능력이 줄어들어 있으며, 또한 초보 사용자들의 편의를 도모하기 위하여 초보 사용자들이 컴퓨터 화면에서 다양한 기능을 조절할 수 있도록 하기 위하여 과거 수십 년 동안 컴퓨터에 대한 입력의 대안적인 장치로 개발되어 상호 작용에 근거를 둔 포인트와 클릭이라는 기능을 하는 그래픽 유저 인터페이스인 마우스와 키보드처럼 인간과 컴퓨터가 상호작용을 할 수 도구가 사용되어 왔다. 소프트웨어 디자이너들은 몇 가지 목적을 위하여 이 기술을 사용하여 프로그램을 만들어 냈다. 하지만 키보드나 마우스를 함께 사용할 수 없는 사람들은 이 프로그램을 사용할 수 없었다.Computer information technology is increasingly penetrating the medical field. Rehabilitation patients have less ability to accept input from the physical world, less output to the physical world, ie voice or movement, and also allow novice users to control various functions on the computer screen for the convenience of novice users. In the past decades, tools have been used by humans and computers to interact with each other, such as the mouse and keyboard, a graphical user interface that has been developed as an alternative device for input to the computer and functions as interactive point-and-click functions. Has been. Software designers used the technology to create programs for several purposes. But people who couldn't use a keyboard or mouse could not use this program.

FAce MOUSe[Nishikawa et al., 2003]에서 외과의사는 손이나 발 스위치 혹은 음성 입력 없이 적절한 얼굴 제스처를 만들어 냄으로써 복강경의 움직임을 조절할 수 있다. 초점은 눈의 움직임에 의해서 CT 사진을 선택하기 위한 진단 이미지 기술의 하나로서 사용되고 있다[Yanagihara et al., 2000]. 그래픽 유저 인터페이스 하에서 윈도우와 오브젝트를 조절하기 위한 비전 기반의 제스처 캡처 시스템이 제안되고 있다. 현재 의사와 컴퓨터 간의 인터페이스로 손의 제스처를 반영하는 연구가 Graetzel et al에 의해서 이루어졌다[Graetzel et al., 2004]. 그들은 손의 제스처를 이용하여 외과 의사가 마우스의 표준 기능인 포인터의 움직임과 버튼 클릭을 할 수 있도록 하는 컴퓨터 비전 시스템을 개발하였다.In FAce MOUSe [Nishikawa et al., 2003], surgeons can control laparoscopic movements by creating appropriate facial gestures without hand or foot switches or voice input. Focus is used as one of the diagnostic imaging techniques for selecting CT images by eye movement [Yanagihara et al., 2000]. Vision-based gesture capture systems have been proposed for manipulating windows and objects under a graphical user interface. Currently, a study by Graetzel et al. (Graetzel et al., 2004) has been conducted to reflect hand gestures as an interface between doctors and computers. They developed a computer vision system that uses hand gestures to allow the surgeon to move the pointer and click a button, a standard function of the mouse.

외상성 뇌손상과, 뇌졸증 및 뇌성마비 등의 뇌의 구조적 손상을 입은 환자들은 각종 뇌기능의 장해를 필히 동반하게 되는데, 이들 재활 환자들 가운데는 운동기능의 장애뿐만 아니라 주의 집중력, 기억력, 판단력, 문제 해결능력, 계획능력 등의 인지 능력의 장애, 특히 감각기관으로부터의 정보를 뇌에서 처리하고 받아들이는 능력인 지각능력의 장애 등을 동반하게 된다.Patients with traumatic brain injury, structural damage to the brain, such as stroke and cerebral palsy, are accompanied by various brain disorders. Among these rehabilitation patients, not only motor impairment but also attention concentration, memory, judgment, problem Cognitive impairment, such as solving ability and planning ability, especially perceptual impairment, which is the ability to process and receive information from sensory organs.

이러한 인지 기능 및 지각 능력의 장해는 뇌손상 후 재활 및 사회 복귀 능력 에 심각한 장애를 미치게 되며, 이들 환자의 치료를 위해서는 정확하고 포괄적인 평가가 우선이 되어야 하며, 이러한 정확한 평가를 통해 문제점이 발견된 부분에 대하여 집중적인 치료를 실시하게 된다. 기본적으로는 각종 약물 치료, 물리 치료, 작업 치료, 심리 치료, 언어 치료 등을 시행하게 되는 데 최근에는 인지장애와 지각 능력의 장애에 대하여 발달된 컴퓨터 기술을 이용한 여러 진단 및 치료 프로그램들이 개발되어 실용화 단계에 이르렀다. 그러나 지금까지 개발 보급된 컴퓨터 인지 치료 프로그램들이 상당수는 영어로 이루어져 있어 언어적 이해력이나 소통의 문제로 적용이 어려운 경우가 많았으며, 최근에야 국산 프로그램들이 보급되기 시작하고 있으나 아직은 임상적 활용도가 낮은 편이다.This impairment of cognitive function and perceptual ability seriously impairs rehabilitation and rehabilitation ability after brain injury, and accurate and comprehensive evaluation should be prioritized for the treatment of these patients. Intensive treatment will be performed on the part. Basically, various medications, physical therapy, occupational therapy, psychotherapy, speech therapy, etc. are implemented. Recently, various diagnostic and treatment programs using advanced computer technology for cognitive and perceptual impairment have been developed and put into practical use. I have reached the stage. However, many computer cognitive therapy programs developed and distributed in English are difficult to apply due to language comprehension or communication problems, and domestic programs have recently been spreading but are still in low clinical utilization. to be.

이와 관련하여, 기술적으로 가상현실 체계를 이용하여 환자들의 수행능력 평가와 치료환경을 제공하는 방법이 있다. 특히, 제한된 운동능력을 가진 경우 안전하게 3차원의 가상현실 공간에서 각종 제한을 제거하고 안전하게 치료를 받을 수 있다.In this regard, there is a method of technically using a virtual reality system to evaluate the performance of patients and provide a treatment environment. In particular, in the case of limited athletic ability, it is possible to safely remove various restrictions from the virtual reality space in 3D and receive treatment safely.

이러한 예는 3차원 가상공간에서의 장애인 운전훈련 및 전동휠체어 조정 훈련 등에서 널리 알려져 있으며, 이러한 가상현실 공간에서 학습된 부분은 실제의 환경 내에서도 적용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 운동 능력향상이나 훈련 프로그램 외에도 각종 인지장애의 평가 및 일상생활동작 평가 등에 있어 기존의 2차원적인 평가에서 3차원 가상현실 공간에서의 평가를 통해 좀더 실질적이고 구체적인 부분까지 평가 및 치료해 볼 수 있는 부분까지 확대되고 있다. 즉, 전통적인 신경심리검사에 비해 가상현실 접근법의 장점은 일상생활에서 이루어지는 기능을 재현하고 재생할 수 있다는 것이다.Such an example is widely known in the handicapped driving training and electric wheelchair adjustment training in 3D virtual space, and the part learned in the virtual reality space is known to be applicable in the real environment. In addition to the improvement of athletic ability and training program, the evaluation of various cognitive disorders and daily living behaviors can be evaluated and treated to more practical and specific parts through evaluation in the three-dimensional virtual reality space. It is expanding to. In other words, the advantage of the virtual reality approach over traditional neuropsychological tests is the ability to reproduce and reproduce the functions of everyday life.

그리고, 작업을 다양하고 조정 가능한 수준에서 난이도를 조정할 수 있으면서 반복할 수 있으며, 검사시의 에러나 변이성(variability)도 작은 것으로 나타났다. 앞에서도 언급한 바와 같이 안전성에 대한 부분도 장점 가운데 하나이다. 그러나, 이러한 가상현실의 부작용도 있어 초기의 연구에서는 안구통, 지남력 상실, 균형감각 소실 등을 보고하였으며, 이는 컴퓨터 디스플레이의 지연 또는 왜곡된 영상으로 인한 것을 생각되었다. 최근에는 영상기술의 발달로 이러한 점은 보완되고 있는 중이다.In addition, the task can be repeated while adjusting the degree of difficulty at various and adjustable levels, and the errors and variability at the time of inspection are small. As mentioned earlier, safety is one of the advantages. However, there are also side effects of virtual reality, and early studies reported eye pain, loss of strength, loss of balance, etc., which was thought to be caused by delayed or distorted images on the computer display. Recently, this point is being supplemented by the development of image technology.

최근에 각종 게임산업에서 도입된 모션 트래킹(motion tracking) 체계를 이용한 프로그램은 카메라를 통해 투영된 피검사자 내지 피치료자의 신체를 이용하여 직접 작업을 수행한다. 장점으로는 특히 각종 지각능력의 장애, 예컨대 편측 무시나 신체에 대한 인식장애가 있는 환자의 경우 자신의 신체 부위에 대한 시각적 정보를 이용함과 동시에 이를 이용하여 특정한 작업을 수행함으로써, 동작 자체의 수행능력을 향상시킴은 물론 시각-동작간의 협응능력의 검사 및 치료에 바로 적용할 수 있다. 나아가 각종 인지치료 프로그램에서 기존의 2차원적인 치료나 가상현실에서의 치료와는 다른 새로운 개념의 치료를 시도할 수 있으며, 특히 동작성 지능의 향상과 지각능력 장애의 치료에 탁월한 효과가 있을 것으로 판단된다.Recently, a program using a motion tracking system introduced in various game industries directly performs work using a subject or a body of a subject projected through a camera. In particular, in the case of patients with various perceptual impairments, such as unilateral disregard or cognitive impairment of the body, visual information about their body parts is used, and at the same time, specific tasks are used to improve the performance of the motion itself. It can be applied directly to the examination and treatment of visual-movement coordination. In addition, various cognitive therapy programs can attempt to treat new concepts that are different from existing two-dimensional or virtual reality treatments. do.

이하, 다양한 인지 재활 훈련 프로그램을 설명하기 전에 인지의 개념에 대해 간략하게 설명한다.Hereinafter, the concept of cognition will be briefly described before explaining various cognitive rehabilitation training programs.

즉, 인지라는 것은 지식, 이해, 학습, 지각, 기억, 판단 그리고 생각에 포함 된 일련의 과정으로 언급된다.In other words, cognition refers to a series of processes included in knowledge, understanding, learning, perception, memory, judgment, and thought.

상기와 같은 인지 과정은, 어떠한 상황에서 완벽하게 분리하는게 쉽지 않지만 물리적, 행동적 또는 감정적 과정과는 정반대 일 수 있다. 단순히 행동을 관찰함에 의해서 한 사람이 인지 과정이나 혹은 다른 어떤 과정을 훈련시키고 있는지 판단하는 것은 쉽지가 않다.Such cognitive processes are not easy to separate completely in any situation, but may be the opposite of physical, behavioral or emotional processes. It is not easy to determine whether a person is training a cognitive process or some other process by simply observing behavior.

기존에 사용해 온 많은 검사법들은 심리학자들에 의해서 인지장애의 종류별로 개발되어 객관화, 표준화가 되어 있으나, 한 가지 종류의 인지 상태를 검사하는데 많은 시간이 걸리며, 검사 결과의 해석과 정상성 판단에 있어서 상당히 복잡한 구조를 갖고 있다.Many existing tests have been developed by psychologists for each type of cognitive impairment and have been objectiveized and standardized. However, it takes a lot of time to test one type of cognitive state, and it is very difficult to interpret test results and judge normality. It has a complicated structure.

환자들의 인지 기능 평가는 적절한 재활 치료 계획을 수립하기 위하여 간단하게 인지장애의 종류를 알아내고 그 정도를 평가할 수 있는 간략한 검사가 필요하며, 신경학적 문제와 신체적 문제가 정신 기능 검사 결과에 미치는 영향에 비중을 두고 해석할 수 있어야 한다.The assessment of patients' cognitive function requires a brief examination to identify the type of cognitive impairment and assess the extent of it in order to develop an appropriate rehabilitation treatment plan, and to evaluate the effects of neurological and physical problems on the results of mental function tests. It should be able to interpret with emphasis.

재활 의학의 발달과 더불어 필요로 되는 인지 기능의 평가 방법은 인지 증상과 개인적인 정신과적, 심리적, 정서적 문제를 구분할 수 있어야 하며, 인지 기능 장애가 기능적 장애에 미치는 영향을 파악할 수 있어야 하고, 치료 결과와 인지장애에 대한 치료 효과를 추적 관찰할 수 있어야 한다.The assessment of cognitive function required with the development of rehabilitation medicine should be able to distinguish between cognitive symptoms and personal psychiatric, psychological and emotional problems, identify the effects of cognitive dysfunction on functional disorders, treatment outcomes and cognition. The effect of treatment on the disorder should be followed.

이상의 목적을 충족시키기 위하여 정신, 인지, 행동, 심리적 문제에 대한 다양한 인지 기능 측정 방법이 재활 의학적으로 개발되고 있으며, 임상적 요구에 따라 새로이 개발되는 측정 방법들은 한 번의 검사로 여러 인지 기능 장애 중에 어떤 장애가 어느 정도 있는지를 구분하고, 빠른시간 내에 정량적으로 측정할 수 있는 검사 방법을 추구하고 있다.In order to meet the above objectives, various methods of measuring cognitive function on mental, cognitive, behavioral and psychological problems are being developed in rehabilitation medically. Newly developed measuring methods according to clinical needs are a single test. We are searching for a test method that can distinguish the extent of impairment and measure quantitatively in a short time.

또한, 인지 기능에 대한 다양한 측정 방법이 기술적으로 발달되면서 재활 의학적 인지 기능 평가의 활성화 외에도 평가된 인지 기능에 대한 치료를 더 적극적으로 시행하게 되면서 약물 치료, 인지 기능 훈련, 보상 기술(Compensatory Technique)훈련 등의 포괄적인 인지 기능 장애의 치료가 활발해졌다.In addition, as the technological development of various measurement methods for cognitive function, in addition to the activation of rehabilitation medical cognitive function evaluation, treatment of the evaluated cognitive function is more actively performed, and thus, drug treatment, cognitive function training, and compensatory technique training. Treatment of comprehensive cognitive impairment such as

인지 기능 장애는 크게 두 가지 관점에서 관찰된다. 하나는 정신 기능의 관점에서 인지 기능 장애를 증상 중심으로 구분하여 그 정도를 측정하는 것이며, 다른 하나는 신경학적 관점으로 신경계 병변의 특정 부위에 해당하는 국한적 인지 기능 장애를 진단적 관점에서 관찰하는 것이다. 후자는 손가락 인지장애, Gerstmann 증후군, 얼굴이나 길, 장소 등의 인지장애, 언어학적으로 다른 기술은 가능하면서 읽기만 안 되거나, 음을 인식하지 못하는 장애, 정확한 언어학적 기능이 안 되는 장애처럼 특정 인지 기능 장애 등을 관찰하는 것으로 상당히 이론적이면서 학문적인 관심만 쏠려 있었고 임상적인 가치는 제한적이었다.Cognitive dysfunction is largely observed from two perspectives. One is to measure the degree of cognitive dysfunction in terms of psychiatric function and to measure the extent of cognitive dysfunction. will be. The latter are specific cognitive functions such as finger cognitive impairment, Gerstmann syndrome, cognitive impairment such as face, road, or place, linguistic other skills that can be read but not read, speech impairment, or impaired linguistic function Observations of disability, etc., were of considerable theoretical and academic interest, with limited clinical value.

다음에, 현재의 다양한 인지 재활 훈련 프로그램을 분류하여 간략히 설명한다.Next, a brief description of the various cognitive rehabilitation training programs is presented.

우선, 인지 재활 프로그램중 하나인 집중력 재활 프로그램에 대해서 설명한다.First, the concentration rehabilitation program which is one of the cognitive rehabilitation programs will be described.

인지 재활 프로그램은 단순한 과제를 사용하여 환자의 정보처리 속도 및 반응 속도가 향상되도록 훈련하는 것을 말하는데 대체로 컴퓨터 프로그램으로 개발하 여 적용하였다. 예를 들면 컴퓨터 화면에 숫자가 나타날 때마다 특정한 키를 눌러 반응을 보이도록 하거나(이때 숫자는 화면의 중앙, 오른쪽, 왼쪽에서 무작위로 나타남)[Ponsford et al., 1988] 컴퓨터 화면에 빨간색의 원이 나타날 때마다 최대한 빠르게 특정한 키를 누르도록 하는 훈련이 해당된다[Gray et al., 1992]. 두 번째는 집중력의 4가지 구성요소(주의 집중, 선택적 집중, 교차 집중, 분할 집중) 모형을 적용하여 단계적으로 훈련의 내용을 높여가는 방식으로 진행되는 재활 프로그램을 들 수 있는데 최근 들어서는 이러한 모형에 입각하여 개발된 프로그램을 적용한 연구들이 증가되었다[Gansler et al., 1991; Sturm et al., 1997; Novack et al., 1996].Cognitive rehabilitation program refers to training to improve patient's information processing speed and response speed by using simple tasks. It is usually developed and applied as a computer program. For example, whenever a number appears on the computer screen, press a specific key to make it respond (the numbers appear randomly in the center, right, and left of the screen) [Ponsford et al., 1988] Each time this occurs, training involves pressing a specific key as quickly as possible (Gray et al., 1992). The second is a rehabilitation program in which the four components of concentration (attention, selective concentration, cross concentration, split concentration) are applied in a step-by-step manner to increase the contents of the training. There has been an increase in studies applying programs developed in the field [Gansler et al., 1991; Sturm et al., 1997; Novack et al., 1996.

가장 낮은 단계의 집중력은 주의 집중으로 환자의 주의를 한 곳에 집중할 수 있도록 훈련하는 것을 말한다. Gansler[Gansler et al., 1991]는 주의 집중 재활을 위해 환자로 하여금 시간의 흐름에 집중하여 환자 자신이 30초 또는 1분이 지났다고 생각되는 시점에 손을 들어 표시하도록 하는 훈련을 적용하였다. 그 외 Gray 와 Robertson[Gray et al., 1992]이 사용한 훈련, 즉 컴퓨터 화면에 빨간색의 원이 나타날 때마다 최대한 빠르게 스페이스 바를 누르게 하는 것도 주의 집중 훈련에 해당된다.At the lowest level of concentration, attention is focused on training the patient's attention in one place. Gansler [Gansler et al., 1991] applied training for attention-based rehabilitation, in which the patient concentrates on the passage of time and raises his hand when he or she thinks he or she has passed 30 seconds or 1 minute. Other training exercises used by Gray and Robertson [Gray et al., 1992], which include pressing the space bar as quickly as possible whenever a red circle appears on a computer screen, is also an exercise of attention.

2단계의 집중력 훈련은 선택적 집중 훈련이다. 선택적 집중은 과제의 한 가지 특성에 집중하는 한편, 관련이 없는 다른 특성에 대한 자발적 반응은 억제하는 집중력을 말한다. 선택적 집중 재활에서는 선택적으로 반응을 하도록 훈련할 수 있는 과제들이 적용되는데 비교적 정신적인 부담이 낮은 수준의 과제들이 훈련을 위 해 사용된다. 선택적 집중 훈련을 위해 Gansler[Gansler et al., 1991]가 사용한 훈련은 무작위로 나열된 알파벳 문자들 중 수직 또는 수평으로 순서가 맞게 정렬된 부분이 있는가를 찾아서 그 부위의 글자를 말하게 하는 것이었으며, 그 외에는 Ponsford와 Kinsella[Ponsford et al., 1988]가 사용한 훈련으로 화면의 왼쪽 또는 오른쪽에 나타나는 도형과 일치하는 도형을 화면의 중앙에서 찾도록 하는 훈련도 이에 해당된다.Level 2 concentration training is selective intensive training. Selective concentration refers to the ability to focus on one characteristic of a task while suppressing spontaneous responses to other unrelated characteristics. In selective intensive rehabilitation, tasks that can be trained to respond selectively are applied, and tasks with a relatively low mental burden are used for training. The training used by Gansler [Gansler et al., 1991] for selective intensive training was to find out whether any of the randomly-ordered alphabetic letters were vertically or horizontally ordered and to speak the letters in those areas. This includes training used by Ponsford and Kinsella [Ponsford et al., 1988] to find a figure in the center of the screen that matches a figure that appears on the left or right side of the screen.

다음 단계는 교차 집중 훈련이다. 교차 집중은 상황을 파악하기 위해 필요한 정보들이 모두 수집될 때까지 자신의 반응을 유보할 수 있는 집중력을 말하며, Gansler[Gansler et al., 1991]가 사용한 훈련 방식은 수직으로 정렬된 숫자를 읽어 나가된 홀수는 빼고 짝수만 읽어 나가다가 중간에 규칙을 바꿔 짝수는 무시하고 홀수만 읽어 나가도록 하는 훈련이다. 그 외 Ponsford와 Kinsella[Ponsford et al., 1988]가 사용한 훈련, 즉 컴퓨터 화면에 빨간색 사각형이 나오면 오른쪽 버튼을 누르고 초록색 사각형이 나오면 왼쪽 버튼을 누르는 훈련도 교차 집중에 해당되며 Gray와 Robertson[Gray et al., 1992]이 사용한 훈련으로 화면에 길이가 같은 숫자들 4개를 잠깐 보여준 후 사라지게 한 다음 다른 숫자 4개를 보여주고 앞서 보여주었던 숫자와 같은 것을 고르게 하는 훈련이 이에 해당된다.The next step is cross-intensive training. Cross concentration is the ability to withhold one's response until all the information needed to understand the situation is gathered. The training method used by Gansler [Gansler et al., 1991] reads vertically aligned numbers. It is a drill that reads only even numbers without subtracting odd numbers and changes the rules in the middle to ignore even numbers. Other trainings used by Ponsford and Kinsella [Ponsford et al., 1988], such as pressing the right button when the red rectangle appears on the computer screen and pressing the left button when the green rectangle appears, are also cross-focused. Gray and Robertson [Gray et al., 1992], which involves briefly showing four numbers of the same length on the screen and then disappearing them, then showing the other four numbers and choosing the same number as the one shown earlier.

다음 단계는 분할 집중이다. 분할 집중은 가장 높은 단계의 집중력으로 흔히 이중 과제 패러다임이라 불리는데 둘 이상의 감각기관(예컨대 시각 - 청각)을 통해 정보가 동시에 유입되는 상황, 또는 한 감각기관을 통해 서로 다른 유형의 정보들이 동시에 유입되는 상황(시각 A - 시각 B)에서 각 자극에 대해 독립적으로 집중을 유지할 수 있는 능력을 말한다. 분할 집중을 위해 Gansler[Gansler et al., 1991]가 사용한 훈련은 환자에게 책을 읽도록 하면서 동시에 훈련자가 단어들의 목록을 불러주고 훈련자가 부른 단어들을 알아맞히게 하는 훈련이었으며, Gray와 Robertson[Gray et al., 1992]이 사용한 훈련은 화면에 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 글자를 색깔을 맞춰 한 자씩 보여 준 다음 글자의 의미와 색이 서로 일치하는 글자와 그렇지 않은 글자를 무작위로 나열하고 글자의 뜻과 색이 일치하는 것을 찾아내도록 한 훈련도 이에 해당한다.The next step is split concentration. Segmentation is the highest level of concentration, often referred to as the dual task paradigm, where information flows simultaneously through two or more sensory organs (e.g., visual-hearing), or where different types of information flow simultaneously through one sensory organ. Refers to the ability to stay focused on each stimulus independently at time A-time B. The training used by Gansler [Gansler et al., 1991] for segmentation concentration was to train the patient to read a book, while at the same time allowing the trainer to call up a list of words and guess the words the trainer called, Gray and Robertson [Gray]. et al., 1992] used the red, yellow, green, and blue letters on the screen to show the letters one by one and then randomly list the letters that match the meaning and color of the letters and the letters that do not. This includes training to find a match between meaning and color.

집중력 재활 프로그램을 제공한 결과 일부의 연구에서는 프로그램의 중재가 집중력의 정도를 향상시키는데 효과가 있었다고 보고한 반면 일부의 연구에서는 그 효과가 유의하지 않았다. 즉 체계적인 연구 설계를 통해 반복적인 연구가 필요한 것으로 제시되었다.As a result of providing a concentration rehabilitation program, some studies have reported that the intervention of the program was effective in improving the degree of concentration, while in some studies the effect was not significant. In other words, it was suggested that repetitive research is necessary through systematic research design.

다음에, 인지 재활 프로그램중 하나인 기억력 재활 프로그램에 대해 설명한다.Next, a memory rehabilitation program which is one of cognitive rehabilitation programs will be described.

기억력 장애는 결국 학습 장애를 초래하게 된다. 환자들이 일상생활 중에서 가장 어려움을 겪는 문제들 중 하나는 기억력 장애로 인해 새로운 지식을 습득할 수 없다는 점이다. 이러한 이유로 기억력 재활과 관련된 연구가 다른 인지장애에 비해 많았다. 예컨대, 연구들에서 적용한 기억력 재활 프로그램들은 기억술(Mnemonic Technique)을 습득하여 저하된 기억력을 직접적으로 재훈련하는 방식과, 기억력 수첩이나 신경페이지와 같은 외부적 보상체계의 사용을 생활화하여 일상생활에서의 장애를 감소시키도록 훈련하는 방식과 같이 2가지 유형으로 구분되어 사용되어 왔다.Memory impairments eventually lead to learning disabilities. One of the most difficult problems patients suffer from in their daily lives is that they are unable to acquire new knowledge because of memory impairment. For this reason, more studies on memory rehabilitation were available than other cognitive disorders. For example, the memory rehabilitation programs applied in the studies have acquired the Mnemonic Technique to directly retrain the degraded memory, and the use of external compensation systems such as the Memory Diary and Neuro Pages in daily life. It has been used in two types, such as training to reduce disability.

다음에, HCI(Human Computer Interaction)에 대해 설명한다.Next, Human Computer Interaction (HCI) will be described.

가장 직관적인 HCI 모델중의 하나는 Model Human Processor(MHP)[Card et al., 1983]이다. 이것은 상호작용을 처리하기 위하여 Perceptual, Cognitive 및 Motor의 세 부분으로 나눠 있다. 처음 두 부분은 정보를 처리하고 결정을 하기 위한 부분이고, 세 번째 부분은 실제 물리적 세계와 상호작용하도록 처리하는 부분으로 구성되어 있다.One of the most intuitive HCI models is the Model Human Processor (MHP) [Card et al., 1983]. It is divided into three parts to handle the interaction: Perceptual, Cognitive and Motor. The first two are for processing information and making decisions, and the third is for interacting with the physical world.

도 29는 종래의 HCI의 Motor 부분에 대한 시스템적인 모델을 나타내며, 이 모델은 다른 전통적인 모델[Chapanis, 1965; MacKenzie et al., 1995]과 닮았고, 인간(Human), 입력 장치들(Set of Input Devices), 컴퓨터(Computer)로 구성되어 있다.FIG. 29 shows a systematic model of the motor portion of a conventional HCI, which is another traditional model [Chapanis, 1965; MacKenzie et al., 1995, which is composed of human, set of input devices, and computer.

여기서 인간은 출력 신호, 즉 제스처를 생산하는 시스템으로 간주하였다. 이러한 제스처들은 상호 작용을 하기 위해 유용하다. 전통적으로 쓸모 있는 신호는 다리나 팔 또는 손가락의 움직임에 의해서 생산되거나 터치 패널을 누르는 압력에 의해서 생산된다. 좀 더 세련된 다른 방식은 눈의 움직임, 소리 등이 있다. 인간에 의해 만들어진 신호로부터 입력 장치들의 입력으로 사용될 S(t)를 만들어 내고, 그것은 0과 1의 바이너리 요소를 가지는 A(t)의 형태로 변한다. A(t)요소는 입력 장치들의 상태를 묘사하고 있으며, Port나 Driver로부터 컴퓨터에 의해서 샘플링 된다. A(t)의 상태가 변하게 되면 이벤트가 컴퓨터에 의해서 일어나게 된다. 도 30은 도 29의 모델을 재활 훈련 분야에 적용한 것을 묘사하였다.Here, humans regarded the system as producing an output signal, i.e. a gesture. These gestures are useful for interacting. Traditionally useful signals are produced by the movement of the legs, arms, or fingers, or by the pressure on the touch panel. Other more sophisticated methods are eye movements and sounds. From the signal produced by humans, we create S (t) to be used as the input to the input devices, which change into the form of A (t) with binary elements of zeros and ones. The A (t) element describes the state of the input devices and is sampled by the computer from the port or driver. When the state of A (t) changes, an event is triggered by the computer. 30 depicts the application of the model of FIG. 29 to the field of rehabilitation training.

하나의 스위치를 가지는 입력 장치(Single-switch input device)의 상태를 나타내는 정보는 한 Bit로 나타내어진다. 그래서 a(t)는 한 Bit의 크기이다. 여기서 중요한 점은 사용자의 입력을 받아들이기 위해 설치될 입력 장치의 특징이다. 입력 장치는 버튼 클릭과 같이 한 Bit로 표현된 인간의 반응을 감지해야 한다. 또한 최소한의 노력으로 환자들에게 불편함을 느끼지 않도록 하면서 신호를 받아들여야한다. 예를 들어, 버튼 클릭을 하는 방식을 사용자를 피곤하게 할 수 있으며, 사용자의 머리에 태그로 붙인 센서들은 사용자에게 불편함을 느끼게 할 수 있다.Information representing the state of a single-switch input device having one switch is represented by one bit. So a (t) is the size of one bit. The key here is the features of the input device that will be installed to accept user input. The input device must detect the human response expressed as a bit, such as a button click. They should also accept the signal with minimal effort to avoid discomfort to the patient. For example, the way of clicking a button can be tiring for the user, and the sensors tagged on the user's head can make the user feel uncomfortable.

역사적으로 컴퓨터 기반의 생물 역학적 장치는 재활과정을 모니터링하기 위하여 사용되었다. Greenleaf Medical Company는 정형외과적인 평가를 하기 위하여 "Eval" 시스템을 개발하였다.Historically, computer-based biomechanical devices have been used to monitor the rehabilitation process. Greenleaf Medical Company has developed an "Eval" system for orthopedic evaluation.

이 시스템은 쉽게 데이터를 모으고 저장하는 기능과 데이터베이스에 저장된 환자 정보를 분석하기 위한 도구를 제공한다. Lafayette Instrument Company는 환자를 모니터하고 평가하기 위한 소프트웨어를 제공한다. 이 회사의 제품은 데이터를 저장하고 환자의 리포트를 보여준다.The system provides the ability to easily collect and store data and tools to analyze patient information stored in a database. Lafayette Instrument Company provides software for monitoring and evaluating patients. The company's products store data and display patient reports.

이런 종류의 시스템이 다양하게 개발되어 병원에서 사용되고 있는데, 예를 들어, MIT에서 개발한 시스템은 환자가 로봇을 가지고 운동하여 상체의 기력을 회복할 수 있도록 도움을 주었고, Nagasaki 시스템은 공기가 든 근육 작동기를 가진 시스템이고, Milano Politechnic 시스템은 휴대할 수 있어 파킨스씨 병을 가지고 있는 환자들을 위하여 개발되었다. 하지만 위에서 언급한 시스템들은 로봇을 조작해야 한다는 어려움과 복잡성의 결점을 가지고 있어 환자들이 쉽게 사용하기가 어 렵다.Various systems of this kind have been developed and used in hospitals. For example, the system developed by MIT helped the patient to work out with the robot and restore the upper body's energy. The system has an actuator, and the Milano Politechnic system is portable and has been developed for patients with Parkinson's disease. However, the above mentioned systems have the difficulty and complexity of manipulating the robot, making it difficult for patients to use.

한편, 컴퓨터를 이용한 인지치료는 1986년 Glisky 등이 처음으로 컴퓨터를 이용한 기억된 훈련을 시작한 이래로, 1997년 Chen 등은 컴퓨터 인지 재활 프로그램을 외상성 뇌손상 환자 20명에게 적용하여 인지능력 향상을 보고하였고, 2000년 Palmese와 Raskin은 APT-Ⅱ(Attention Process Training-Ⅱ) 프로그램을 3명의 강한 외상성 뇌손상 환자에게 10주간 적용하여 집중력과 성취력의 속도가 호전되었슴을 보고했다.On the other hand, computer-based cognitive therapy was first reported in 1986 by Glisky et al. When computer-based memory training began.In 1997, Chen et al. Applied computer cognitive rehabilitation programs to 20 patients with traumatic brain injury. In 2000, Palmese and Raskin reported a 10-week application of Attention Process Training-II (APT-II) to three patients with strong traumatic brain injury, resulting in improved concentration and performance.

국내에도 많이 도입된 기존의 미국 Psychological Software Services사의 PSS CogReHab 프로그램은 주의 집중력을 훈련하는 Foundation, 기억력을 훈련하는 Memory, 시공간 지각력을 훈련하는 Visual Spatial 및 문제 해결능력을 훈련시키는 Problem solving의 4가지 항목과 45개의 개별 프로그램으로 구성되어 있으며, 상기 PSS CogReHab 프로그램에서는 상기와 같은 Foundations라는 여러 레벨의 단계를 두어 환자의 집중력과 활동 능력을 증진하려 하였다.The PSS CogReHab program of the US Psychological Software Services, which has been widely introduced in Korea, is divided into four categories: Foundation to train attention, memory to train memory, visual spatial to train space-time perception, and problem solving to train problem solving. It consists of 45 individual programs, and the PSS CogReHab program attempts to increase the concentration and activity of the patient by taking several levels of foundations.

도 31은 PSS CoReHab - Foundations Ⅰ의 초기화면(a: 위쪽 화면)과 실행화면(b: 아래쪽 화면)을 나타낸 것으로, 화면에 나타난 바와 같이, Foundations Ⅰ에서 화면상에 빨간색과 파란색 사각형이 화면의 임의의 지점에 나타나면 환자는 키보드를 이용하여 빨간색 사각형이면 왼쪽 화살표를 파란색이면 오른쪽 화살표를 누르고, 이에 대하여 프로그램은 환자의 반응에 따라서 소리를 들려줌으로 인해 환자의 주의력과 청각능력의 집중력을 향상하기 위하여 디자인되었다.31 shows an initial screen (a: top screen) and an execution screen (b: bottom screen) of PSS CoReHab-Foundations I. As shown on the screen, red and blue squares on the screen are displayed on the screen in Foundations I. At the point of, the patient uses the keyboard to press the left arrow if it is a red square and the right arrow if it is blue, and the program is designed to improve the attention and hearing ability of the patient by hearing the sound according to the patient's response. It became.

그러나, 이러한 프로그램은 재활치료에서 키보드나 마우스와 같은 행동 혹은 인지 및 인식에 장애가 있는 사람에게는 조작에 따른 불편을 가지고 있다.However, these programs have inconveniences in operation for people with disabilities such as keyboard or mouse in rehabilitation therapy or cognitive and cognitive impairment.

그리고, 재활치료가 단기간에 끝나는 것이 아니기 때문에, 환자가 재활치료를 하는 과정에서 지루함을 느끼게 되고, 지속적인 재활치료를 위한 환자의 의욕을 감소시켜 결과적으로 완치를 더디게 하는 단점이 있다.In addition, since the rehabilitation treatment does not end in a short period of time, the patient feels bored in the process of rehabilitation treatment, and there is a disadvantage of reducing the patient's motivation for continuous rehabilitation treatment and consequently slowing the cure.

이하, 본 발명과 관련된 기존의 기술인 트랙킹 알고리즘(Tracking Algorithm)에 대해 설명한다.Hereinafter, a tracking algorithm, which is an existing technology related to the present invention, will be described.

Tracking Algorithm Tracking Algorithm

비디오 영상에서 물체를 추적하는 것은 비디오 영상의 각 프레임에서 물체의 움직임을 추적하는 것이다. Tracking의 결과는 물체의 움직임을 분석하는데 있다. Tracking 기술은 3차원 공간상의 움직임 파라미터를 추정하는 2D Tracking과 3차원 공간상에서 물체의 위치와 방향을 추적하는 3D Tracking, 물체의 변형을 추적하는 고차원의 Tracking 기법이 있다. Tracking은 종종 특별한 마커들이나 색깔, 모양에 대한 제약조건을 이용한다. 움직이는 물체를 추적하기 위한 접근 방법은 크게 모션 기반의 방법과 모델 기반의 방법 등과 같이 2가지로 나뉜다. 모션 기반의 방법은 시간에 따라서 시각적 움직임을 그룹핑하기 위한 강건한 방법이다. 이러한 방법은 빠르지만 추적된 영역이 어떠한 의미를 가지고 있는지를 보장하지는 않는다. 다른 한편으로 모델 기반의 방법은 고차원 지식을 부여할 수 있으나 크기, 이동, 방향 그리고 변형에 대처해야할 필요가 있기 때문에 계산에 많은 어려움이 있다.Tracking an object in a video image tracks the movement of the object in each frame of the video image. The result of tracking is to analyze the motion of the object. Tracking technology includes 2D tracking that estimates motion parameters in three-dimensional space, 3D tracking that tracks the position and direction of objects in three-dimensional space, and high-level tracking that tracks object deformation. Tracking often uses special markers or constraints on color and shape. There are two main approaches to tracking moving objects: motion-based and model-based. The motion based method is a robust method for grouping visual movements over time. This method is fast but does not guarantee what the tracked area means. On the other hand, model-based methods can impart higher dimensional knowledge, but there are many difficulties in calculation because they need to cope with size, movement, direction, and deformation.

상기 2가지 방법 모두 추적되는 물체의 기하학적 또는 지역적 특성에 의해 제공되는 측정치를 사용하여 물체를 추적한다. 만약, 두 이미지 사이에 약간의 차 이점이 있다고 가정한다면, 이러한 접근 방법은 물체를 추정하는데 매우 정확한 결과를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 가정이 유지되지 않는다면 물체를 추적하기 위하여 다른 방법에 의존해야만 한다. Edge 기반의 방법과 Region 기반의 방법은 일반적으로 계산하는데 많은 리소스가 들어 실시간 응용 프로그램에서 물체를 알아내기 어렵다. Blob 기반의 Tracking Algorithm은 edge나 Region 같은 지역적 이미지 정보를 사용하는 것이 아니라, 배경으로부터 물체를 분할하기 위하여 색깔, 움직임, 대략적 모양을 사용한다. 이러한 것들은 계산에 효율적이며 강건하다.Both of these methods track an object using measurements provided by the geometric or local characteristics of the object being tracked. If we assume that there are some differences between the two images, this approach can yield very accurate results for estimating the object. However, if these assumptions are not maintained, you must rely on other methods to track the object. Edge-based and region-based methods generally require a lot of resources to compute, making it difficult to identify objects in real-time applications. Blob-based tracking algorithms do not use local image information such as edges or regions, but use color, motion, and approximate shapes to segment objects from the background. These are efficient and robust in computation.

물체를 추적하기 위하여 시스템은 물체의 위치를 알아낼 필요가 있을 뿐만 아니라, 이어지는 영상에서 같은 물체를 찾아낼 필요가 있다. 일련의 영상에서 같은 물체를 찾아내는 것은 조명이나 물체의 움직임 또는 영상에 다른 물체가 들어오거나 나가거나하는 환경의 변화 때문에 어려울 수 있다.To track an object, the system needs not only to locate the object, but also to find the same object in subsequent images. Finding the same object in a series of images can be difficult because of changes in lighting, the movement of the object, or the environment in which other objects enter or exit the image.

이와 관련하여, Template, Active Contour Model, Active Shape Model, MeanShift 방법에 대해 알아본다.In this regard, we will look at the Template, Active Contour Model, Active Shape Model, and MeanShift method.

1. Template.1. Template.

비디오 영상에서 물체를 추적하기 위하여 사용되는 템플릿의 종류는 2D 템플릿과 변형 가능한 템플릿이 있다. 2D 템플릿은 강건하고 빠른지만 이러한 방법은 초기화와 학습이 필요하고 추적하는 물체의 움직임 범위가 제한되었다. The types of templates used to track an object in a video image include 2D templates and deformable templates. The 2D template is robust and fast, but this method requires initialization and learning and limits the range of motion of the tracking object.

물체의 모양이 프레임마다 변할지라도 물체의 전체적인구조는 일반적으로 변하지 않는다. 변형 가능한 템플릿 모델은 적절한 프로토 타입을 사용하여 물체의 전체적인 구조를 알아낼 수 있다.Although the shape of an object changes from frame to frame, the overall structure of the object does not generally change. A deformable template model can use the proper prototype to determine the overall structure of an object.

2. Active Contour Model2.Active Contour Model

Active Contour Model은 Snake라고도 부르는데 커브 그 자체 안에서부터 온 Internal Force와 Image Data로부터 계산된 External Force의 영향 하에 Internal Force는 Contour에 대한 부자연스러움을 부드럽게 하고, External Force는 중요한 이미지 특징 점들에 대해서 Contour를 끌어 들인다. Snake의 External Force는 칼라 특징 점을 사용하여 정의 될 수 있으며, 머리의 Contour는 세그먼트 방법을 사용하여 얻을 수 있고, Contour의 Boundary는 각 프레임의 영상에서 추적될 수 있다.The Active Contour Model is also known as Snake, where the internal force smooths the unnaturalness of the contour under the influence of the internal force from the curve itself and the external force calculated from the image data, while the external force draws the contour to important image features. It is. Snake's external force can be defined using color feature points, the contour of the head can be obtained using the segmentation method, and the contour's boundary can be tracked in the image of each frame.

이 Active Contour Model은 Edge Detection, Shape Modeling, Segmentation, Motion Tracking을 포함해서 많은 Application에 널리 사용되고 있다. 하지만 경계가 오목한 객체의 경우 진행하는데 어려움이 있으며, 복잡한 윤곽선을 가진 이미지의 경우 정확한 형태를 검색하는데 어려움이 있다. 또한 Active Contour Model은 실시간 영상에서 처리하는데 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.This Active Contour Model is widely used in many applications including Edge Detection, Shape Modeling, Segmentation, and Motion Tracking. However, in the case of an object with concave boundary, it is difficult to proceed, and in the case of an image having a complicated contour, it is difficult to search the exact shape. In addition, the Active Contour Model takes a long time to process in real-time video.

3. Active Shape Model3.Active Shape Model

연속적인 비디오 영상에서 비정형 객체를 추적하기 위해서는 기본적으로 객체의 형태와 위치를 추출하는 작업이 필요하다. 대부분의 2차원의 변형 가능한 모델은 객체를 표현하기 위해 경계의 정보를 이용한다. 변형 가능한 모델을 추적함에 있어, 추적하려는 객체에 대한 사전 정보가 적용 가능한 조건에서는 정확성이나 효율성면에서 Active Shape Model은 최적의 접근방법 중 하나이다. Active Shape Model은 찾고자 하는 객체 외곽 형태의 사전 정보를 이용한다. In order to track an unstructured object in a continuous video image, it is basically necessary to extract the shape and position of the object. Most two-dimensional deformable models use information from boundaries to represent objects. In tracking deformable models, the Active Shape Model is one of the best approaches in terms of accuracy and efficiency, provided that prior information about the object to be tracked is applicable. The Active Shape Model uses dictionary information of the shape of the object outline to find.

이 모델은 훈련 집합을 필요로 하는데 사용자가 직접 훈련 영상으로부터 객체의 외곽에 기준점들을 표시하여 여러 가지 형태 모델을 구축해야 한다. 기준점은 또한 객체의 외곽 특징을 잘 나타낼 수 있어야 한다. 예를 들면, 눈의 코너점 등이 좋은 기준점이 될 수 있다. 이 방법은 연산속도는 빠르지만, 새로운 이미지 내에서 물체를 찾을 때 물체의 외형이 되는 부분을 정확하게 찾아야 하기 때문에 Active Contour Model과 마찬가지로 윤곽선이 명확하지 않은 이미지의 경우 물체의 정확한 형태를 찾기가 어렵다는 단점이 있다.This model requires a training set, which requires the user to construct various shape models by marking the reference points on the outside of the object from the training images. The reference point should also be able to represent the outer features of the object. For example, the corner point of the eye may be a good reference point. This method is faster, but it is difficult to find the exact shape of an object in the case of an unclear image, like the Active Contour Model, because it needs to find the exact part of the object when looking for an object within a new image. There is this.

또한, 매 프레임마다 객체의 윤곽을 모델과 정합시키기 위하여 반복적인 계산이 필요하고, 다음 프레임의 객체의 윤곽의 이동정보를 예측하기 어렵기 때문에 Active Shape Model을 상용화된 시스템에서 사용하기에는 실시간 구현이 어렵다는 단점이 있다.In addition, iterative calculation is necessary to match the contour of the object to the model every frame, and it is difficult to realize the real shape for using the Active Shape Model in a commercialized system because it is difficult to predict the movement information of the contour of the object of the next frame. There are disadvantages.

4. MeanShift4. MeanShift

MeanShift 알고리즘은 이전 프레임에서 얻은 결과의 크기로 고정한 채, 칼라 정보에 기반으로 하여 추적 대상의 중심을 찾아 간다. 이러한 MeanShift 알고리즘을 이용한 추적 기법은 구현이 간단하고, 단일 후보를 이용하기 때문에 상대적으로 적은 계산 복잡도를 가지고 있다는 장점이 있다. 하지만 지역 모드로 수렴하는 특성으로 인해 객체 사이의 겹침과 같은 상황에서는 추적을 실패할 수 있다는 단점이 있다.The MeanShift algorithm finds the center of the tracking target based on the color information while fixing the size of the result obtained in the previous frame. The tracking method using the MeanShift algorithm is simple to implement and has a relatively small computational complexity because it uses a single candidate. However, due to the convergence characteristic in local mode, tracking may fail in situations such as overlap between objects.

이에 따라, 본 발명에서는 카메라를 통해 획득한 영상 정보를 이용해 사람의 동작을 인지 및 인식하고, 그에 대응하는 반응을 TV 등의 모니터를 통하여 나타내 는 컴퓨터 시스템을 개발하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to develop a computer system that recognizes and recognizes a human motion using image information acquired through a camera, and displays a corresponding response through a monitor such as a TV.

즉, 모션 캡처 센서의 신체 부착 등 기존의 접촉 입력 방식을 통한 번거롭고 복잡한 데이터 입력 방식을 탈피하여 카메라를 통한 동영상 입력으로 컴퓨터와 사용자가 상호 작용하는 컴퓨터 시스템을 개발하고자 한다.In other words, the company intends to develop a computer system in which a computer and a user interact with a video input through a camera by avoiding cumbersome and complicated data input methods using a conventional touch input method such as a body capture of a motion capture sensor.

또한, 재활 환자의 반복적이고 장기적 치료 활동에 인터액티브한 게임요소를 접목하여 환자의 흥미와 재미를 유발하여 능동적인 참여로 재활 치료에 대한 심리적, 물리적 동기 부여 효과를 거두어 환자의 운동 장애와 인지장애, 지각 능력을 향상시키고자 한다.In addition, by incorporating interactive game elements into repetitive and long-term treatment activities of rehabilitation patients, the patient's interests and fun are stimulated, resulting in psychological and physical motivational effects on rehabilitation treatment. To improve the ability of perception.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 환자의 흥미와 재미를 유발할 수 있는 동영상을 통한 비접촉식의 게임기법을 도입함으로써 치료효과를 증진시킴과 더불어 각 환자의 치료상황에 대한 데이터 수집 및 분석으로 보다 체계적인 재활치료를 가능하게 하는 증강현실 기법과 CAMSHIFT 알고리즘을 이용한 인터액티브 재활 지원시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above, by introducing a non-contact game technique through video that can cause the interest and fun of the patient to enhance the treatment effect and to collect and analyze the data on the treatment status of each patient The purpose of the present invention is to provide an interactive rehabilitation support system using augmented reality technique and CAMSHIFT algorithm to enable more systematic rehabilitation treatment.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시간 인지 및 행동장애 재활 지원시스템은 입력부와, 영상 처리부 및, 출력부를 구비하고, 증강현실 기법과 CAMSHIFT 알고리즘을 이용하며, 인지장애 환자를 위하여 화면에 나타나는 사각형 영역을 선택하는 것과 사각형 영역과 같은 색깔의 것을 선택하게 하여 환자의 주의 집중력과 반응 속도, 그리고 정확도를 측정하는 시각 구별 기능을 훈련하는 Visual Reaction 기능과, Visual Differential Reaction 기능 및, Visual Reaction and Move 기능 모듈로 이루어진 인지장애 재활 지원시스템과, 행동장애 환자를 위하여 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하는 Visual Track and Target 기능과 Visual Spatial and Motor 기능 모듈로 이루어진 행동장애 재활 지원시스템을 구비하여 구성된다.The real-time cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system of the present invention for solving the above problems has an input unit, an image processing unit, and an output unit, using an augmented reality technique and a CAMSHIFT algorithm, and a square that appears on the screen for the cognitive disorder patient Visual Reaction function, Visual Differential Reaction function, and Visual Reaction and Move function to train the visual discrimination function to measure the patient's attention, reaction speed and accuracy by selecting the area and the same color as the rectangular area. It consists of a modular cognitive rehabilitation support system and a behavioral disorder rehabilitation support system consisting of a Visual Track and Target function and a Visual Spatial and Motor function module that measure the attention and hand movement of a patient for a behavioral disorder patient.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 재활 지원시스템의 개념 및 실제 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면으로, 도시한 바와 같이 재활 지원시스템은 환자의 몸 전체나 일부 등 재활치료의 대상에 초점을 맞추고 있는 입력부인 카메라(1)와, 각 장애의 유형(인지장애, 운동장애 등)에 따른 프로그램과 인터액티브한 게임요소가 포함된 영상 처리부인 컴퓨터(2) 및, 영상 처리부에서 처리된 결과를 표시하기 위한 출력부인 표시장치(3)를 구비하여 구성된다.1 (a) and (b) is a view for explaining the concept and the actual hardware configuration of the rehabilitation support system according to the present invention, as shown in the rehabilitation support system is the subject of rehabilitation treatment, such as the entire body or part of the patient The image processing unit includes a camera 1, which is an input unit focused on an image processing unit, an image processing unit 2 that includes a program and interactive game elements according to each type of disorder (cognitive impairment, motor impairment, etc.), and an image processing unit. And a display device 3 which is an output unit for displaying the result.

도 2는 본 발명에 따른 재활 지원시스템의 운용을 설명하기 위한 흐름도로, 입력부인 카메라(1)로부터 취득된 영상을 분석하여 움직이는 물체에 대한 모션을 인지하고, 해당 제스쳐를 인식하여 영상 처리부인 컴퓨터(2)에서 응용 프로그램으로 만들어져 있는 상호 작용되는 게임에 의한 대응을 TV 등과 같은 출력부인 출력부인 표시장치(3)의 화면을 통해 보여주게 된다. 이러한 흐름은 상호 작용되어 반응에 해당되는 행동으로 반복되어 진행된다.2 is a flowchart illustrating an operation of a rehabilitation support system according to the present invention. A computer which is an image processing unit by recognizing a motion of a moving object by analyzing an image acquired from the camera 1 as an input unit and recognizing a corresponding gesture. In (2), the correspondence by the interactive game made by the application program is shown on the screen of the display unit 3, which is an output unit such as a TV. These flows interact with each other and repeat in response to actions.

도 3은 본 발명에 따른 재활 지원시스템을 구성하는 입력부(1), 처리부(2) 및 출력부(2)에 의해 환자의 유형(즉, 인지장애, 운동장애 및 지각능력장애 등)에 따라 각 단계별로 환자의 재활을 수행하는 과정이 나타나 있다.Figure 3 is the input unit 1, the processing unit 2 and the output unit 2 constituting the rehabilitation support system according to the present invention according to the type of patient (ie, cognitive impairment, motor impairment and perceptual impairment, etc.) The process of rehabilitation of the patient is shown step by step.

한편, 상기와 같은 본 발명의 재활 지원시스템을 구현하기 위해 사용된 알고리즘은 각 비디오 프레임으로부터 역동적으로 변하는 칼라 확률 분포를 처리하기 위해 Continuously Adaptive Mean Shift(CAMSHIFT) 알고리즘을 사용하였다.On the other hand, the algorithm used to implement the rehabilitation support system of the present invention used a Continuously Adaptive Mean Shift (CAMSHIFT) algorithm to process the color probability distribution dynamically changing from each video frame.

앞서 기술한 바와 같이, MeanShift 알고리즘이 가진 단점은 탐색 윈도우의 크기를 업데이트 하지 못하고 Local Maximum에 수렴되기 쉽다는 것이다.As described above, the disadvantage of the MeanShift algorithm is that it does not update the size of the search window and tends to converge to the Local Maximum.

이러한 단점은 본 발명에 사용되는 CAMSHIFT 알고리즘에서 다음과 같은 과정으로 개선되었다.This disadvantage has been improved by the following procedure in the CAMSHIFT algorithm used in the present invention.

예컨대, 초기 탐색 윈도우의 크기와 위치를 지정하고, 이 윈도우로 MeanShift 알고리즘을 실행한 후, 2차 모우멘트를 가지고 탐색 윈도우의 가로와 세로의 크기, 회전 각도를 새로이 설정한다.For example, the size and position of the initial search window are specified, the MeanShift algorithm is executed, and the horizontal and vertical size and rotation angle of the search window are newly set with the second moment.

본 발명에 사용된 CAMSHIFT 알고리즘의 빠른 계산 능력은 다수의 가정들을 유지하면서 물체의 윤곽을 표시하는 사후분포를 얻기 위한 확률적 모션 모델을 찾는 Particle Filter가 계산에 많은 시간이 걸린다는 단점을 해결했다.The fast computational power of the CAMSHIFT algorithm used in the present invention solves the drawback that Particle Filter takes a lot of time to find a probabilistic motion model to obtain a post-distribution that outlines an object while maintaining a number of assumptions.

도 4의 (a)는 본 발명에 사용된 CAMSHIFT를 실행한 결과를 나타내고, (b)는 상기 기술한 MeanShift의 실행결과를 나타낸다.4 (a) shows the result of executing the CAMSHIFT used in the present invention, and (b) shows the result of executing the MeanShift described above.

도 4의 (b)에 나타난 바와 같이 MeanShift에서는 물체의 회전 각도를 알 수 없고 탐색 윈도우의 크기를 변화 시키지 못하고 있다.As shown in (b) of FIG. 4, MeanShift does not know the rotation angle of the object and does not change the size of the search window.

반면, 도 4의 (a)에 나타난 바와 같이 CAMSHIFT에서는 물체의 위치뿐만 아니 라 회전 각도까지 알 수 있다.On the other hand, as shown in (a) of Figure 4 in the CAMSHIFT can be known not only the position of the object but also the rotation angle.

도 5는 CAMSHIFT 알고리즘을 나타내고 있으며, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이 이 CAMSHIFT 알고리즘은 빠른 학습을 통해서 물체를 파악하고, 계속적으로 그 물체의 위치를 입력받은 영상에서 예측하고 탐지한 후 물체의 중심을 찾아낸다.5 shows a CAMSHIFT algorithm. As can be seen from FIG. 5, the CAMSHIFT algorithm detects an object through rapid learning, continuously predicts and detects the position of the object in an input image, and then detects the center of the object. Find out.

상기의 CAMSHIFT 알고리즘의 결과로 사용자가 추적하고자 하는 물체가 영상에 나타나면, 도 6에 나타낸 바와 같이 그 물체의 칼라 분포를 이용하여 물체의 방향과 X, Y 좌표와 물체의 가로와 세로 크기를 알아낸다.As the result of the CAMSHIFT algorithm, the object to be tracked by the user appears on the image, and as shown in FIG. 6, the direction of the object, the X and Y coordinates, and the horizontal and vertical size of the object are determined using the color distribution of the object. .

상기 알고리즘은 칼라에 근거를 둔 확률 모델을 이용하여 추적하는 부분에 초점을 맞추고, 그 부분이 어떻게 전체 이미지에서 변화되는지를 계속적으로 추적함으로 인해 실시간으로 사용자가 원하는 물체를 추적할 때 최소한의 사전 지식을 사용하기 때문에 HCI 응용 프로그램에서 사용하기에 적합하다.The algorithm focuses on the part to be tracked using a color-based probabilistic model and keeps track of how that part changes in the entire image, thus minimizing prior knowledge when tracking a user's desired object in real time. Because it is suitable for use in HCI applications.

본 발명에 사용된 CAMSHIFT 알고리즘과 그 외의 알고리즘을 비교 및 분석하면 다음과 같다.Comparing and analyzing the CAMSHIFT algorithm and other algorithms used in the present invention are as follows.

컴퓨터 비전 분야에서 Snake를 이용하여 Contour를 추적하거나 Active Shape Model을 이용하여 물체를 추적하는데, 이러한 방법들은 윤곽선이 명확하지 않은 이미지의 경우 물체의 정확한 형태를 찾기가 어렵다는 단점이 있으며, 크기나 위치가 계속 변하는 동영상에서 물체 추적을 위한 계산에 오랜 시간이 걸려서 초당 30프레임의 영상을 처리해야 하는 실시간 처리 분야에서는 사용하기가 상당히 어렵다.In the field of computer vision, Snake is used to track the contours or objects using the Active Shape Model. These methods have the disadvantage that it is difficult to find the exact shape of the object in the case of an image whose contour is not clear. It is very difficult to use in real-time processing where it takes a long time to calculate the tracking of an object in a constantly changing video and needs to process 30 frames per second.

또한, 알고리즘의 복잡도 뿐만 아니라 입력 받은 영상으로부터 잡음을 제거하거나 Contour를 계산하는 것에도 오랜 시간이 걸려 실시간 처리가 어렵다.In addition, it takes a long time to remove the noise from the input image or calculate the contour as well as the complexity of the algorithm, making it difficult to process in real time.

더욱이, 초기화와 학습이 필요한 Template은 추적하는 물체의 움직임에 제한이 있다.Moreover, templates that require initialization and learning have limitations on the movement of the tracking object.

한편, 칼라 정보는 얼굴을 탐지하거나 손을 추적하는 여러 응용프로그램에서 효율적인 특징 정보가 될 수 있다.On the other hand, color information may be efficient feature information in various applications for detecting a face or tracking a hand.

따라서, 칼라 정보는 칼라 모델이 여러 다른 조명 환경 상황에 적절히 조절된다면 특징 부분을 확인하기 위한 효율적인 도구가 될 것이다.Thus, color information will be an efficient tool for identifying features if the color model is properly adjusted to different lighting environments.

이러한 칼라 정보를 이용하는 알고리즘인 상술한 MeanShift와 CAMSHIFT 알고리즘은 상대적으로 적은 계산 복잡도에 의해 실시간 처리를 할 수 있다.The above-described MeanShift and CAMSHIFT algorithms, which use such color information, can perform real-time processing with relatively low computational complexity.

한편, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, MeanShift 알고리즘은 물체를 추적하는 탐색 윈도우를 업데이트하지 못하는 단점이 있다.On the other hand, as shown in (a) and (b) of Figure 7, the MeanShift algorithm has a disadvantage that it does not update the search window for tracking the object.

예컨대, (a)와 같이 물체가 카메라를 향하여 가까이 오거나 (b)와 같이 멀어질 때 화면에 보이는 물체의 크기가 변하는데 탐색 윈도우를 업데이트 하지 못하여 물체의 중심을 찾을 수 없게 된다.For example, when the object moves toward the camera as shown in (a) or moves away as shown in (b), the size of the object shown on the screen changes, but the search window cannot be updated, so that the center of the object cannot be found.

그러나, 도 7의 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 사용된 CAMSHIFT 알고리즘은 탐색 윈도우를 실시간으로 업데이트하여 불규칙한 물체의 움직임을 추적할 수 있으며, 다른 물체가 현재 추적하는 물체에 100% 겹치지 않는 한 추적하던 물체를 계속 추적할 수 있다.However, as shown in (c) and (d) of FIG. 7, the CAMSHIFT algorithm used in the present invention can update the search window in real time to track the movement of irregular objects. You can keep track of the object you were tracking unless it overlaps 100%.

또한, HSV 모델에서 Hue를 사용하기 때문에 너무 높거나 낮은 밝기의 픽셀은 무시하여 빛의 변화에도 강건하다.In addition, because the HSV model uses Hue, it is robust to light changes by ignoring too high or low brightness pixels.

상술한 바와 같이, 본 시스템에서는 빠른 처리와 불규칙한 물체의 움직임을 추적하기 위하여 칼라 정보 사용하여 물체를 추적하는 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하여 인지 재활시스템을 설계하였다.As described above, in the present system, the cognitive rehabilitation system is designed using the CAMSHIFT algorithm which tracks the object using color information for fast processing and irregular object movement.

즉, 본 발명의 시스템에 사용된 CAMSHIFT 알고리즘은 MeanShift 알고리즘을 사용하여 실시간으로 물체를 추적하고, 2차 모우멘트를 사용하여 추적된 물체의 크기와 회전 각도를 업데이트한다.That is, the CAMSHIFT algorithm used in the system of the present invention uses the MeanShift algorithm to track the object in real time, and updates the size and rotation angle of the tracked object using the secondary moment.

또한, 본 발명의 시스템은 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하여 카메라로부터 취득된 영상을 분석하여 움직이는 물체에 대한 모션을 인지하고, 해당 제스처를 인식하여 응용 프로그램으로 환자와의 상호작용을 위하여 모니터나 TV 등의 화면을 통해 보여주게 된다.In addition, the system of the present invention analyzes the image acquired from the camera using the CAMSHIFT algorithm to recognize the motion of the moving object, and recognizes the corresponding gesture to screen the screen of a monitor or TV for application interaction with the patient. Is shown through.

상기와 같은 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하여 재활 훈련을 위해 본 발명에서 구현한 인지 및 행동장애 재활 지원시스템이 도 8에 도시되어 있다.The cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system implemented in the present invention for rehabilitation training using the CAMSHIFT algorithm as described above is shown in FIG. 8.

한편, 본 발명의 시스템은, 환자의 행동을 추적하는 기능과, 재활 데이터를 관리하는 기능, 환자의 정보를 관리하는 기능 및, 환자의 행동에 따른 시스템의 반응과 같은 요구사항을 만족시켜야만 한다.On the other hand, the system of the present invention must satisfy requirements such as the function of tracking the behavior of the patient, the function of managing the rehabilitation data, the function of managing the information of the patient, and the system's response to the patient's behavior.

이러한 요구사항을 만족시키기 위해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 인지 및 행동장애 재활 지원시스템(2; Computer)은 환자의 행동에 대한 신호(S(t))를 화상카메라(1; Vision Camera)를 통해 수신하여 CAMSHIFT 알고리즘을 이용해 영상을 분석하여 환자의 행동에 대한 시스템의 반응(A(t))을 컴퓨터의 모니터나 TV 화면에 표시하도록 구성된다.In order to satisfy this requirement, as shown in Fig. 8, the cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system 2 of the present invention transmits a signal S (t) on the behavior of the patient to the image camera 1; It is configured to display the system's response (A (t)) on a computer monitor or TV screen by analyzing the image using the CAMSHIFT algorithm.

또한, 환자의 정보를 개별적으로 관리하고, 환자가 각 과제를 수행하는 시간 을 측정하고, 재활 데이터를 유지하여 재활정도를 판단할 수 있도록 이루어진다.In addition, the patient's information can be managed individually, the time the patient performs each task, and the rehabilitation data can be maintained to determine the degree of rehabilitation.

또한, 본 발명은 칼라 확률분포를 이용하는 MeanShift 알고리즘을 발전시킨 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하여 1) 초기 탐색 윈도우의 크기와 위치를 선택하고, 2) MeanShift 알고리즘을 적용하고, 3) 모우멘트(Moment)를 계산하고, 4) 탐색 윈도우의 위치와 크기를 계산하고, 5) 수렴할 때까지 상기 2) 및 3)단계를 반복한다.In addition, the present invention uses the CAMSHIFT algorithm, which is an evolution of the MeanShift algorithm using the color probability distribution, 1) selecting the size and position of the initial search window, 2) applying the MeanShift algorithm, and 3) calculating the moment. 4) calculate the position and size of the search window, and 5) repeat steps 2) and 3) until they converge.

따라서, 본 발명에서는 이를 통해 빠른 처리와 불규칙한 물체의 움직임을 실시간으로 추적함과 더불어 모우멘트를 사용하여 추적 대상의 크기와 회전각도를 알아낼 수 있다.Therefore, in the present invention, it is possible to determine the size and rotation angle of the tracking target by using the moment as well as tracking the rapid processing and the movement of irregular objects in real time.

또한, 본 발명의 시스템은 환자가 하나의 과제를 수행하는 시간을 측정하여 환자의 재활정도를 측정한다.In addition, the system of the present invention measures the rehabilitation of the patient by measuring the time the patient performs one task.

한편, 본 발명의 인지 및 행동장애 재활 지원시스템(2)은 크게 두 개로 인지장애와 행동장애 재활 지원 프로그램으로 나누어 실행할 수 있다.On the other hand, cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system (2) of the present invention can be divided into two large cognitive and behavioral disorder rehabilitation support program.

예컨대, 도 8에 도시한 바와 같이, 인지장애 환자를 위한 인지장애 프로그램으로는 화면에 나타나는 사각형 영역을 선택하는 것과 사각형 영역과 같은 색깔의 것을 선택하게 하여 환자의 주의 집중력과 반응 속도, 그리고 정확도를 측정하는 시각 구별 기능을 훈련하는 Visual Reaction 기능과, Visual Differential Reaction 기능 및, Visual Reaction and Move 기능 모듈로 이루어진다.For example, as shown in FIG. 8, the cognitive impairment program for the cognitive impairment program is to select a rectangular area appearing on the screen and the same color as the rectangular area so that the patient's attention, reaction speed, and accuracy are improved. It consists of Visual Reaction, Visual Differential Reaction, and Visual Reaction and Move functions that train visual discrimination.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 행동장애 환자를 위한 행동장애 프로그램으로는 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하는 Visual Track and Target 기능과 Visual Spatial and Motor 기능 모듈로 이루어진다.In addition, as shown in FIG. 8, the behavioral disorder program for the behavioral disorder patient includes a Visual Track and Target function and a Visual Spatial and Motor function module for measuring the attention and hand movement of the patient.

상기 각각의 프로그램은 환자의 기본 정보와 환자의 재활 데이터를 유지하고 있으며, 재활 데이터를 출력하기 위한 기능과 재활 정도를 나타내는 측정된 시간을 그래프의 형태로 제공해 주고 있다.Each program maintains the basic information of the patient and the rehabilitation data of the patient, and provides the function for outputting the rehabilitation data and the measured time indicating the degree of rehabilitation in the form of a graph.

이하, 본 발명에 따른 인지 및 행동장애 재활 지원시스템의 Visual Reaction 기능, Visual Differential Reaction 기능, Visual Reaction and Move 기능 수행과, Visual Track and Target 기능, Visual Spatial and Motor 기능 수행 및, 실험 및 평가에 대해 설명한다.Hereinafter, the Visual Reaction function, Visual Differential Reaction function, Visual Reaction and Move function, Visual Track and Target function, Visual Spatial and Motor function performance, experiment and evaluation of the cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system according to the present invention Explain.

우선, 인지장애 재활 지원시스템의 Visual Reaction 기능과, Visual Differential Reaction 기능 및, Visual Reaction and Move 기능 수행에 대해 설명한다.First, the Visual Reaction function, the Visual Differential Reaction function, and the Visual Reaction and Move function of the cognitive impairment rehabilitation support system will be described.

1. One. VisualVisual ReactionReaction

인지 기능의 가장 기본적인 사항인 각성은 주변에서 오는 자극에 대한 전반적인 반응 상태를 의미한다. 집중력은 각성의 한 형태이며, 환자의 주의를 한 곳에 집중할 수 있도록 훈련하는 것을 말한다.Awakening, the most basic aspect of cognitive function, refers to the state of overall response to stimuli from the surroundings. Concentration is a form of awakening and training to focus the patient's attention in one place.

도 9는 Visual Reaction 시스템에 의한 Visual Reaction 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 상기 Visual Reaction 시스템은 가장 낮은 단계의 집중력으로서 환자가 컴퓨터 화면에서 랜덤한 시간 안에 나타나는 다양한 색깔의 사각형 지점을 선택하도록 하는 훈련을 위한 시스템이다.9 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Reaction function by the Visual Reaction system. The Visual Reaction system is the lowest level of concentration to allow a patient to select various colored square points appearing at random times on a computer screen. It is a system for training.

처음 프로그램을 실행할 때 화면 중앙에 나타나는 흰 사각형은 환자가 프로그램을 실행하기 위해 어떠한 인터페이스를 사용할 것인지를 설정하기 위한 초기 측정 영역이다. 설정 버튼을 클릭하면 환자에 대한 세부사항을 설정할 수 있다.The white square that appears in the center of the screen the first time you run the program is the initial measurement area for setting which interface the patient will use to run the program. Click the Settings button to set up the details for the patient.

한편, 환자의 세부사항을 설정하는 것은 의사나 간호사가 등록을 하며, 기준 측정 횟수는 환자에게 몇 번의 실험을 하여 그것에 대한 결과를 낼 것인지를 설정하는 부분이다. 한 번 등록한 환자는 이름으로 검색을 하여 이전에 설정해 놓은 것을 데이터베이스에서 읽어 들일 수 있다.On the other hand, setting the details of the patient is registered by the doctor or nurse, and the reference measurement frequency is the part of setting the number of experiments to the patient to produce the results. Once enrolled, a patient can be searched by name to read previously set data from the database.

상기와 같이, 데이터베이스에서 검색을 하여 특정 환자가 이 프로그램을 몇 번 실행하였는지를 체크하여 현재 실행횟수를 보여주고, 기준 측정횟수로 그 환자가 이 프로그램을 총 몇 번했는지를 계산하여 총 측정횟수를 보여준다.As shown above, the database is searched to check how many times a particular patient has executed this program and shows the current number of executions, and the total number of measurements is shown by calculating how many times the patient has executed this program as a reference measurement. .

상기와 같이 설정이 끝나면 곧바로 훈련에 들어 갈 수 있다. 훈련을 실시하는 의사나 간호사는 환자에게 초기 흰 사각형에 손이나 다른 도구를 사용하여 훈련을 실시하도록 주의를 집중시킨 후 실행 버튼을 클릭하여 훈련을 실시한다.As soon as the setting is completed as above, you can enter training. The doctor or nurse conducting the training pays attention to the patient using the hand or other tool in the initial white square and then clicks the Run button to conduct the training.

도 10은 상기와 같이 Visual Reaction 기능을 실행하여 나타난 화면이며, 화면에 보이는 원이 CAMSHIFT 알고리즘으로부터 나온 결과를 표시한 것이다.10 is a screen shown by executing the Visual Reaction function as described above, the circle on the screen shows the result from the CAMSHIFT algorithm.

이후, 환자는 손을 이용하여 이 프로그램을 실행하였기 때문에, 손을 도 10의 화면 하단에 보이는 사각형 영역을 클릭하여 다음 과정으로 진행한다.Afterwards, since the patient has executed this program using his hand, he clicks on the rectangular area shown at the bottom of the screen of FIG. 10 to proceed to the next process.

예컨대, 환자가 사각형 영역을 선택하면 도 11과 같은 화면이 나온다. 이와 같이 환자가 사각형 버튼을 선택하게 되면, CAMSHIFT 알고리즘에서 추적하는 물체의 중심이 사각형 영역을 선택하였는지를 판단한다.For example, when the patient selects the rectangular area, a screen as shown in FIG. 11 is displayed. As described above, when the patient selects the rectangular button, the CAMSHIFT algorithm determines whether the center of the tracking object has selected the rectangular area.

상기와 같이 사각형 영역이 선택이 되었는지를 판단하는 방법은 두 가지로 나눠서 측정한다.As described above, the method for determining whether the rectangular area is selected is divided into two methods.

첫째로는, CAMSHIFT 알고리즘에서 추적하는 물체의 둘레가 사각형 영역에 걸치는지를 체크한다. 그 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다.First, the CAMSHIFT algorithm checks whether the perimeter of the object being tracked spans a rectangular area. The method proceeds in the following order.

① CAMSHIFT와 회전 정도를 이용하여 원둘레의 좌표를 구한다.① Use the CAMSHIFT and the degree of rotation to find the coordinates of the circumference.

원 둘레의 X 좌표 = 원의 중심 + 반지름 * cosθX coordinate around circle = center of circle + radius * cosθ

원 둘레의 Y 좌표 = 원의 중심 + 반지름 * sinθY coordinate around circle = center of circle + radius * sinθ

② 그 좌표들이 사각형 영역 안에 포함되었는지 체크한다.② Check that the coordinates are included in the rectangular area.

③ 포함되었다면 선택된 것으로 판단한다.③ If it is included, it is judged as selected.

두 번째로는, 갑작스러운 화면의 변화로 인해서 CAMSHIFT 영역이 커져버려서 사각형 영역이 CAMSHIFT 영역 안에 들어 올 때를 체크한다. 그 방법은 다음과 같다.Secondly, we check when the CAMSHIFT area grows due to the sudden change of the screen so that the rectangular area enters the CAMSHIFT area. The method is as follows.

① 사각형 영역 안을 채우는 원을 구한다.① Find the circle that fills the square area.

② 그 원과 CAMSHIFT의 폭으로 그린 원과의 거리를 구한다.② Find the distance between the circle and the circle drawn by the width of CAMSHIFT.

③ 위에서 구한 거리가 사각형 영역을 채우는 원의 반지름과 CAMSHIFT의 폭, 즉 반지름의 합보다 작으면 포함된 것으로 판단한다.③ If the distance obtained above is smaller than the sum of the radius of the circle filling the rectangular area and the width of the CAMSHIFT, that is, the radius, it is considered to be included.

도 11의 화면에서 생기는 안이 빈 사각형 영역은 화면 하단의 사각형 영역을 선택 한 후 랜덤한 시간이 흐른 후에 생기는 영역으로, 환자가 화면에 계속 집중을 하게 하여 언제 나올지 모르는 사각형 영역을 선택하기까지의 반응 시간을 측정함으로써 환자의 주의력과 집중력을 향상 시킬 수 있다.An empty square area generated in the screen of FIG. 11 is an area generated after a random time passes after selecting a rectangular area at the bottom of the screen. The reaction until the patient keeps focusing on the screen and selects a rectangular area that may not come out when By measuring the time, the patient's attention and concentration can be improved.

또한, 환자의 운동 능력도 향상시키기 위하여 환자는 입력 카메라로부터 3미터 정도 떨어진 거리에서 훈련을 하도록 하고, 화면 하단의 영역을 선택한 후 생기 는 사각형 영역은 화면 상단의 3분의 1이 되는 지점에서부터 위로 랜덤 하게 생기도록 하였다.In addition, to improve the patient's athletic performance, the patient should be trained at a distance of about 3 meters from the input camera, and the rectangular area created after selecting the area at the bottom of the screen should be upward from one third of the top of the screen. Randomly generated.

이렇게 두 개의 영역이 생기면 환자는 두 번째 사각형 영역이 생긴 것을 인지하여 그 영역을 선택한다. 도 12는 두 번째 사각형 영역(버튼)을 선택한 후의 상황을 보여주는 화면이다.When two areas are created, the patient selects the area by recognizing the occurrence of the second rectangular area. 12 is a screen illustrating a situation after selecting a second rectangular area (button).

이 Visual Reaction 프로그램은 환자가 두 번째 사각형 영역을 선택하면 2초정도 화면에 사용자가 선택한 상태를 보여준다.This Visual Reaction program shows the user's selection on the screen for about two seconds when the patient selects the second rectangular area.

두 번째 영역이 선택이 되면, 첫 번째 영역을 선택한 후 생기는 두 번째 사각형 영역부터 시간을 측정하기 시작하여 두 번째 영역을 선택할 때까지의 시간을 측정한다.When the second area is selected, it starts measuring the time from the second rectangular area after selecting the first area until the second area is selected.

이렇게 측정된 시간은 각 환자별로 관리가 되어 환자의 발달 정도를 살펴볼 수 있다. 의사나 간호사가 설정한 기준 횟수가 되면 환자가 기준 횟수를 하는데 걸린 총 시간과 평균 시간을 보여준다. 또한, 다시 이 과정을 하겠는지 묻는 대화상자를 보여주어 계속할 지를 결정하게 한다.The measured time is managed for each patient to see the development of the patient. When the reference number set by the doctor or nurse is reached, the patient shows the total time and average time taken for the reference number. It also shows a dialog box asking if you want to do this again so you can decide if you want to continue.

환자의 변화 상태를 보기 위해서는 통계 버튼을 클릭하여 검색 조건에 맞게 설정한 후 검색을 하여 환자의 데이터를 볼 수 있으며(도 13 참조), 환자의 재활 훈련 기록을 그래프로도 볼 수가 있다.In order to view the change state of the patient, click the statistics button to set the search conditions, and then search for the patient's data (see FIG. 13), and the patient's rehabilitation training record can also be viewed graphically.

2. 2. VisualVisual DifferentialDifferential ReactionReaction

도 14는 Visual Differential Reaction 시스템에 의한 Visual Differential Reaction 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도이며, Visual Differential Reaction 시스템은 화면에 색깔이 채워진 사각형이 나타날 때마다 이 사각형의 색깔이 화면 하단 부의 어느 사각형과 같은 지를 선택하게 하여 환자의 주의 집중력과 반응 속도, 그리고 정확도를 측정하기 위한 시스템이다.FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Differential Reaction function by the Visual Differential Reaction system. The Visual Differential Reaction system is used to identify which rectangle is the same color as the bottom of the screen whenever a colored rectangle appears on the screen. It is a system for measuring patient's attention, reaction speed and accuracy.

한편, 이 프로그램을 실행하기 전의 기본사항은 상술한 Visual Reaction 프로그램과 같으므로 설명을 생략한다.In addition, since the basics before executing this program are the same as the above-mentioned Visual Reaction program, it abbreviate | omits description.

본 시스템에서는, 프로그램이 시작되면 도 15에서 보는 것과 같이 화면에 우측 사각형과 좌측 사각형 두 가지 중 한 가지가 랜덤한 시간에 나타나게 되고, 환자는 화면의 중앙에서 대기하고 있다가 사각형이 나타나면 화면 하단에 나타나는 같은 색깔의 사각형을 선택하여 색깔로 채워진 사각형이 나타난 후부터 좌, 우 사각형을 선택하기까지 걸린 반응 시간을 측정한다.In this system, when the program starts, as shown in FIG. 15, one of the right square and the left square appears on the screen at random time, and the patient is waiting at the center of the screen, and when the square appears, Select the same colored square that appears and measure the response time from when the colored square appears to the left and right squares.

예컨대, 매번 훈련을 하면서 반응 시간을 측정하는 것과 더불어 환자가 화면에 보이는 사각형의 색깔과 같은 색의 사각형을 선택하는 것을 측정하여 같은 색의 사각형을 선택하면 성공, 그렇지 않으면 실패로 간주하여 성공/실패를 측정할 수 있다.For example, in addition to measuring the response time during each training session, the patient selects a square of the same color as the color of the square displayed on the screen. Can be measured.

이 때, 환자에게 성공과 실패를 일깨워 주기 위하여 성공과 실패에 따른 소리를 들려주어 환자의 주의를 집중시킨다.At this time, in order to remind the patient of success and failure, the sound of success and failure is heard and the patient's attention is focused.

3. 3. VisualVisual ReactionReaction andand MoveMove

도 16은 Visual Reaction and Move 시스템에 의한 Visual Reaction and Move 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 환자는 자신이 선택한 사각형을 처음 시작 위치의 사각형으로 이동시키면 시스템은 다시 환자의 재활을 측정할 준비가 된다.16 is a flowchart illustrating a process of performing the Visual Reaction and Move function by the Visual Reaction and Move system. When the patient moves his or her selected square to the square of the initial starting position, the system is ready to measure the patient's rehabilitation again. do.

만약, 환자가 처음 시작 위치로 선택된 사각형을 가져다 놓지 않는다면 시스템은 추적하던 물체인 환자의 손 위치에 선택된 사각형을 계속 그려 주게 된다. 즉, 시스템은 환자의 주의집중력과 반응 시간을 증진시키기 위한 시스템이다.If the patient does not bring the selected rectangle to the initial starting position, the system will continue to draw the selected rectangle at the position of the patient's hand, the object being tracked. In other words, the system is for improving the attention and response time of the patient.

도 17에 나타난 바와 같이, Visual Reaction and Move 시스템은 화면의 임의의 위치에 사각형이 나타날 때 환자는 화면에 나타난 사각형을 선택하고, 시스템은 환자의 반응시간을 측정한다.As shown in FIG. 17, when the rectangle appears at an arbitrary position on the screen, the patient selects the rectangle displayed on the screen, and the system measures the response time of the patient.

다음에, 본 발명에 따른 행동장애 재활시스템의 Visual Track and Target 기능과 Visual Spatial and Motor 기능 수행에 대해 설명한다.Next, the Visual Track and Target function and the Visual Spatial and Motor function of the behavioral disorder rehabilitation system according to the present invention will be described.

한편, 여러 운동 단위와 여러 근육들이 수축과 이완을 협동적으로 조화시켜 원하는 움직임을 매끄러운 동작으로 이루어내는 일련의 작용을 위하여 필요한 시스템인 Visual Track and Target, 그리고 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하고자하는 프로그램으로 환자가 가시덤불 안에 있는 풍선을 가시덤불이 이동함에 따라서 터지지 않고 얼마나 오랫동안 이동할 수 있는지를 측정하는 Visual Spatial and Motor 프로그램을 구현하였다.On the other hand, Visual Track and Target, a system that is necessary for a series of actions in which several movement units and several muscles cooperatively coordinate contraction and relaxation to achieve desired movement in smooth motion, and to measure the attention and hand movement of the patient We implemented a Visual Spatial and Motor program that measures how long a patient can move a balloon in a thorn bush without breaking as the thorn bush moves.

1. One. VisualVisual TrackTrack andand TargetTarget

도 18은 Visual Track and Target 시스템에 의한 Visual Track and Target 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 이러한 Visual Track and Target 시스템은 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하고자 하는 프로그램으로 시작을 하면 환자는 화면에 하나의 사각형이 나오는데 그곳에 트래킹 도구를 가져가면 환자가 따라갈 경로가 보이고, 그 경로를 따라서 나타나는 사각형을 차례로 클릭을 하여 마지막 사각형까지 도달을 하면 프로그램은 환자가 얼마나 빨리 경로를 따라갔는지에 대한 측정 시간을 기록하게 된다.18 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Track and Target function by the Visual Track and Target system. When the Visual Track and Target system starts with a program for measuring the attention of the patient and the movement of the hand, the screen is displayed. There is a square on the screen. If you take the tracking tool there, you can see the path the patient will follow, click on the squares along the path to reach the last square, and the program will measure how quickly the patient follows the path. Will be recorded.

상기 Visual Track and Target 시스템은 환자에게 여섯 개의 경로를 테스트 할 수 있도록 하였다. 사용자의 편리를 위하여 쉽게 경로를 구분하기 위하여 우측 편에 화면상에 나오는 경로와 사각형의 배치와 같은 이미지 버튼을 두어 각 경로를 선택 할 수 있게 하였다.The Visual Track and Target system allowed the patient to test six paths. For the convenience of users, in order to easily distinguish paths, each path can be selected by placing an image button such as a path on the screen and a rectangular layout on the right side.

또한, 환자의 기억력에 따라서 프로그램에 반응하는 시간이 얼마나 빨리 진행되는지를 알기 위하여 전체 경로 보기와 부분 경로 보기를 메뉴로 두어 측정이 가능하도록 하였다. 이 프로그램을 실행하기 전의 기본사항은 Visual Reaction 프로그램과 같으므로 설명을 생략한다.In addition, in order to know how fast the response time to the program is progressed according to the memory of the patient, a full path view and a partial path view are provided as menus for measurement. The basics before running this program are the same as the Visual Reaction program, so the explanation is omitted.

이러한 훈련한 예로는 100미터의 거리를 걷도록 한 다음 걸어 다닌 장소를 지도로 그리고 걸어 다니면서 보았던 물건이나 사람, 사건을 기억하여 그 대상들을 목격한 장소를 지도에 표시하도록 하는 훈련[Lawson et al., 1989] 등이 있다. Visual Track and Target 시스템은 사각형을 하나씩 따라감으로 인해서 경로를 기억할 수 있게 하는데, 이러한 기능은 환자들이 일상생활 중에서 가장 어려움을 겪는 문제가 바로 기억력 장애로 인해 새로운 지식을 습득할 수 없다는 사항에 도움이 될 수 있다고 판단된다.An example of this exercise is to walk 100 meters and then map the place you walked to, and to remember the objects, people, and events you saw while walking, and to mark the places where you witnessed them [Lawson et al. , 1989]. The Visual Track and Target system allows you to remember paths by following the squares one by one, which helps patients find that the most difficult problem in their daily lives is that they cannot acquire new knowledge due to memory impairment. I think it can be.

도 20은 도 19의 이미지 버튼으로 각 경로를 선택했을 때 나오는 화면의 경로와 버튼 배치 모습이다.20 is a view illustrating a path and button arrangement of a screen that is displayed when each path is selected by the image button of FIG. 19.

도 19에서 설정한 6가지의 경로는 처음 시스템을 만들 때 한 가지 경로만을 가지고 있었으나, 환자들이 이 시스템을 시행하면서 한 가지 경로만을 행하면 흥미를 쉽게 잃어버릴 수 있기 때문에 경로를 더 추가한 것이다.The six paths set in FIG. 19 had only one path when the system was first created, but the path was further added because the patient could easily lose interest when performing only one path while implementing the system.

도 21은 Visual Track and Target 시스템에서는 처음부터 끝까지 프로그램화된 동작을 하면서 정확한 동작을 반복하다 보면 그 동작이 학습되고 저장되어 처음보다 집중을 적게 하면서도 쉽게 실행을 할 수 있다.21 is a visual track and target system, if the correct operation is repeated while performing the programmed operation from the beginning to the end, the operation is learned and stored can be easily executed with less concentration than the first.

그래서, 환자의 반복된 훈련을 통하여 학습한 것을 테스트 해 볼 수 있도록 전체경로를 보여준 상태와 보여주지 않은 상태, 그리고 부분경로를 표시한 상태를 나타내는 화면이다.Thus, it is a screen showing the state showing the entire path, the state not shown, and the state displayed partial paths so that you can test what you have learned through repeated training of the patient.

상기와 같이 각각의 경로를 전부 보여주지 않고 실행함으로써 환자는 더욱 재활 프로그램에 집중할 수 있고, 환자의 재활 정도를 체크하는 의사나 간호사에게는 환자가 어느 경로까지 진행할 수 있는지에 대한 체크가 가능하며, 보여주지 않은 경로에 대한 환자의 기억이 늘어감에 따라서 환자의 의욕을 북돋아 주는 계기가 될 수 있다고 판단된다.By showing each path without showing all the paths as described above, the patient can concentrate on the rehabilitation program, and the doctor or nurse who checks the degree of rehabilitation of the patient can check the path to which the patient can proceed. As the memory of the patient about the path not given increases, it can be an opportunity to encourage the patient's motivation.

2. 2. VisualVisual SpatialSpatial andand MotorMotor

도 22는 Visual Spatial and Motor 시스템에 의한 Visual Spatial and Motor 기능 수행과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 이러한 Visual Spatial and Motor 시스템은 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하고자 하는 프로그램으로 환자가 가시덤불 안에 있는 풍선을 가시덤불이 이동함에 따라서 터지지 않고 얼마나 오랫동안 이동할 수 있는지를 측정한다.22 is a flowchart illustrating a process of performing a Visual Spatial and Motor function by the Visual Spatial and Motor system. The Visual Spatial and Motor system is a program for measuring the attention and hand movement of a patient. Measure how long you can move a balloon without bursting as the prickly bush moves.

본 Visual Spatial and Motor 시스템은 한 가지 과제에 집중하기 어려운 환자들이 많기 때문에 일정 기간 동안 과제에 몰두하도록 하기 위해서 환자들의 호기심을 자극하고 흥미를 유발할 수 있도록 놀이의 형태로 훈련을 구성하였다.In this Visual Spatial and Motor system, many patients have difficulty in concentrating on one task. Therefore, in order to be immersed in the task for a certain period of time, training is organized in the form of play to stimulate the curiosity and interest of the patients.

상기 Visual Spatial and Motor 시스템은 도 23에서 보는 것과 같이 환자의 재활 정도에 따라서 의사나 간호사는 풍선 주위의 가시덤불의 폭과 속도를 조절할 수 있다.In the Visual Spatial and Motor system, as shown in FIG. 23, the doctor or the nurse may adjust the width and speed of the thorn bush around the balloon according to the degree of rehabilitation of the patient.

본 Visual Spatial and Motor 프로그램을 시작하면 환자는 도 24에서 보는 것과 같이 환자가 사용하는 인터페이스 도구의 중심에 풍선이 생기고 풍선 주위로 가시로 간주되는 빨간색 삼각형이 생기게 된다.Starting with this Visual Spatial and Motor program, the patient will have a balloon in the center of the interface tool used by the patient, as shown in Figure 24, and a red triangle that is considered visible around the balloon.

환자는 프로그램 시작시 자신이 어떠한 것을 하고 있는지 파악할 수 있게 하기 위하여 약 3초 동안 풍선과 가시덤불이 같이 다니는 것을 볼 수 있다.The patient sees the balloon and the thorn bush go along for about three seconds to help him figure out what he is doing at the beginning of the program.

상기 Visual Spatial and Motor 프로그램은 환자가 풍선을 터트리지 않고 유지한 시간을 측정함으로써 환자의 재활 상태를 측정하여 환자의 데이터를 유지한다.The Visual Spatial and Motor program maintains the patient's data by measuring the patient's rehabilitation status by measuring the time the patient has maintained without popping the balloon.

한편, 본 발명에서는 기존의 이미 확보된 증강현실(Augmented Reality) 기반기술을 바탕으로 그동안 문제가 되어 왔던 패턴의 실시간 트래킹, 카메라 파라메터 보정의 부정확성 등의 시스템 개선과 3D 컨텐츠의 추가적인 개발을 수행했다.On the other hand, in the present invention, based on the existing augmented reality (Augmented Reality) based technology has been carried out to further improve the system, such as real-time tracking of the pattern that has been a problem, inaccuracy of camera parameter correction and further development of 3D content.

즉, 도 26에는 패턴의 정의 및 인식 과정이 도시되어 있다.That is, FIG. 26 illustrates a process of defining and recognizing a pattern.

도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 입력장치인 카메라를 통해서 입력된 영상은 샘플링을 통해 유효 영상을 선택하고, 양자화를 통해서 아날로그 영상 데이터를 디지털 데이터화 한다.As shown in FIG. 26, an image input through a camera, which is an input device, selects an effective image through sampling, and digitalizes analog image data through quantization.

이 후, 디지털화된 데이터를 분석하여 패턴의 위치 및 패턴의 모양을 분석하게 된다.Thereafter, the digitized data is analyzed to analyze the position of the pattern and the shape of the pattern.

한편, 영상 분석의 과정은 우선 획득된 영상의 2진화, 잡영(noise) 제거, 세선화 등의 전처리 과정을 수행한다.On the other hand, the image analysis process first performs a preprocessing process such as binarization, noise removal, thinning of the acquired image.

상기와 같이 전처리가 수행된 영상에서 특징 정보를 추출하여 하나의 모델로 정의하며, 이러한 모델의 구축은 다양하고 풍부한 영상정보의 분석과 테스트를 통해 반복적으로 수행되어 여러 모델로 분류되며, 이는 하나의 지식화된 모델(Knowledage based model)로 구축된다. 이 후, 입력되는 영상은 이러한 모델 정보에 따라 개체로서 인식된다.As described above, feature information is extracted from a preprocessed image and defined as a model. The construction of such a model is repeatedly performed through analysis and testing of various and rich image information, and classified into several models. Constructed as a knowledgeled model. Then, the input image is recognized as an object according to this model information.

다음에, 본 발명에 따른 인지 및 행동장애 재활 지원시스템에 대한 실험 및 평가에 대해 설명한다.Next, the experiment and evaluation of the cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system according to the present invention will be described.

한편, 본 발명자들과 재활의학과 교수 및 치료사들을 통하여 실제 환자들에게 적용하고, 재활의학과의 요청으로 환자정보와 데이터를 관리하기 위한 기능과 환자들에게 반응을 주기 위한 기능이 추가되었다.On the other hand, the present inventors and rehabilitation medicine professors and therapists applied to the actual patients, the request of rehabilitation medicine has been added to the function to manage the patient information and data and to give a response to the patients.

또한, 환자들의 재활 정도를 측정하기 위하여 본 시스템에서는 환자가 훈련한 시간을 측정하여 관리하고 단순 수치만을 보여주는데 불편함이 있어서 측정 데이터를 그래프로도 나타냈다.In addition, in order to measure the degree of rehabilitation of patients in the system, the measurement data is displayed in a graph because it is inconvenient to measure and manage the time trained by the patient and to show only a simple value.

본 발명의 시스템과 기존의 PSS CogRehab 프로그램과의 차이점을 알아보기 위하여 치료사와 환자들을 대상으로 치료사가 기존의 프로그램인 PSS CoRehab을 활 용하였던 경험과 비교하여 본 발명의 시스템의 차이점을 설문 조사하였고, 본 발명의 시스템을 환자의 치료에 적용한 후 11명의 치료사들에게 설문 조사하였으며, 치료사들이 환자에게 이 시스템을 사용하면서 환자들이 숙달되기까지의 평균시간을 측정하였다.In order to find out the difference between the system of the present invention and the existing PSS CogRehab program, a survey was conducted on the therapists and patients in comparison with the experience of the therapist utilizing the existing program PSS CoRehab, After applying the system of the present invention to the treatment of patients, 11 therapists were surveyed, and therapists measured the average time until the patients were mastered while using the system.

또한, 본 발명에 따른 인지 및 행동장애 재활 지원시스템에 대하여 소수의 환자에게 적용한 후 치료사의 만족도를 알아보기 위해 치료사를 대상으로 설문 조사를 실시하였다.In addition, after applying the cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system according to the present invention to a small number of patients, a questionnaire was conducted to examine the therapist's satisfaction.

또한, 설문조사는 Psychological Software Services Inc.의 PSS CogReHab 시스템과 본 발명에서 구현한 시스템을 환자의 일일 치료 시간인 20분내지 30분을 끝내고 편리성, 흥미도, 주의 집중 등 5개 부분에 대한 만족도를 5 단계로 매우 좋다(5점), 좋다(4점), 보통이다(3점), 나쁘다(2점), 매우 나쁘다(1점)로 구분하였다.In addition, the survey concluded that Psychological Software Services Inc.'s PSS CogReHab system and the system implemented in the present invention completed the patient's daily treatment time of 20 to 30 minutes and were satisfied with five parts such as convenience, interest, and attention. It was divided into 5 stages: very good (5 points), good (4 points), normal (3 points), bad (2 points), and very bad (1 point).

한편, 치료사 자신의 경험에 비추어 환자에게 직접 이 프로그램을 가지고 재활 훈련을 실시하기 전에 이전 프로그램과 본 프로그램을 비교한 결과 그래프를 도 26에 도시하였다.On the other hand, in the light of the therapist's own experience, the graph of the result of comparing this program with the previous program before the rehabilitation training with this program directly to the patient is shown in FIG. 26.

본 프로그램은 환자가 화상 카메라 앞에서 재활 훈련을 실시함으로 인해서 기존의 키보드만을 이용하는 CogReHab 프로그램과 달리 공간을 차지하는 점에서 치료사들이 공간을 마련해주어야 한다는 점에서 나쁜 평가를 받았다. 하지만 치료사들에게 본 프로그램을 실행하면서 기존 프로그램과는 달리 편리성, 흥미도, 적용도, 주의 집중에서 높은 평가를 받았다.This program was badly evaluated because the therapist had to make room in that it occupies space, unlike the CogReHab program, which uses only a keyboard, because the patient performed rehabilitation training in front of the imaging camera. However, in implementing the program to the therapists, it was highly evaluated for convenience, interest, applicability, and attention.

환자에게 본 프로그램을 적용한 후 편리성과 주의 집중 항목에 대하여 치료사가 평가한 결과 그래프를 도 27에 도시하였다.After applying the program to the patient, the results of the therapist's evaluation on the convenience and attention items are shown in FIG. 27.

도 27에 도시한 바와 같이, 환자가 기존의 키보드를 이용한 프로그램보다 주의 집중에서 더 좋은 평가를 받았다.As shown in FIG. 27, the patient received a better evaluation of attention than a conventional keyboard program.

이것은 기존의 키보드를 이용한 프로그램이 지루하였지만 본 프로그램을 이용함으로 인해서 환자들이 주의 집중을 더 잘 하였음을 볼 수 있다.This can be seen that the existing keyboard program was boring, but the patient was better at paying attention to the program.

한편, CogReHab 프로그램과 본 발명에서 구현한 프로그램으로 환자가 숙달되기까지의 평균 시간에 대한 설문조사 결과 그래프를 도 28에 도시하였다.On the other hand, the graph of the survey results for the average time until the patient is mastered by the CogReHab program and the program implemented in the present invention is shown in Figure 28.

도 28에 도시한 바와 같이, 환자가 숙달되기까지의 평균 시간에 대한 설문조사 결과는 본 발명에서 구현한 프로그램이 CogReHab 프로그램보다 빠른 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 28, the results of the survey on the average time until the patient is mastered indicate that the program implemented in the present invention is faster than the CogReHab program.

이것은 환자가 직접 화상 카메라 앞에 앉아서 환자가 행하는 행동을 직접 눈으로 보면서 재활 훈련을 함으로 인해 환자의 프로그램 숙달 속도가 개선되어 프로그램에 적응하는 시간이 빨라진 것을 알 수 있다.This can be seen that the rehabilitation training improves the patient's program proficiency by allowing the patient to sit directly in front of the imaging camera and visually see the patient's actions.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명은 재활 치료 분야에서 키보드나 마우스 조작에 따른 불편을 해소하고 지루하지 않은 인지 및 행동장애 재활시스템을 구현하기 위해, 화상 카메라로 영상을 받아들이는 PC 기반의 재활 훈련 시스템을 개발하게 된 것이다.As described above, the present invention is a PC-based rehabilitation training system that accepts images with an image camera to solve the inconvenience of keyboard or mouse operation in the field of rehabilitation treatment and to implement a cognitive and behavioral disorder rehabilitation system that is not boring It was developed.

즉, 본 발명의 시스템은 화상 카메라로부터 영상을 취득해서 인지 재활 훈련 프로그램에서 환자의 모션과 제스처를 인식하여 그에 따라 대응을 하고 환자에게 화면을 통하여 응답을 준다.That is, the system of the present invention acquires an image from the image camera, recognizes the motion and gesture of the patient in the cognitive rehabilitation training program, responds accordingly, and gives the patient a response through the screen.

본 발명을 통해서 개발된 시스템은 직접적으로 인지 재활 및 동작 재활 치료에 활용되어 사용자는 단순하게 반복되는 재활 치료를 비전 기법을 활용한 시스템을 이용한 치료로 대체함으로써 재활 치료에 대한 심리적 물리적 동기 부여 효과를 거둘 수 있다.The system developed through the present invention is directly utilized for cognitive rehabilitation and motion rehabilitation treatment, and the user can replace the repetitive rehabilitation therapy with the treatment using the system using vision techniques, thereby improving the psychological and physical motivational effects on the rehabilitation therapy. You can reap.

또한, 본 발명에서 개발된 인지 및 행동장애 재활시스템은 환자의 손이나 환자가 사용하는 도구를 실시간으로 인식하기 위하여 CAMSHIFT 알고리즘을 사용하고 있는데, 이러한 CAMSHIFT 알고리즘은 불규칙한 물체의 움직임, 노이즈, 간섭, 빛의 변화에 강건하여 실시간 영상에서 관심 물체를 추적할 때 최소한의 사전 지식을 사용하기 때문에 HCI 응용 프로그램에서 사용하기가 적합하다.In addition, the cognitive and behavioral disorder rehabilitation system developed in the present invention uses a CAMSHIFT algorithm to recognize the hand of the patient or the tool used by the patient in real time, the CAMSHIFT algorithm is irregular object movement, noise, interference, light It is well suited for use in HCI applications because it is robust to changes in and uses minimal prior knowledge when tracking objects of interest in real-time images.

또한, 앞서 기술한 바와 같이, 본 발명에서는 인지장애나 행동장애가 있는 환자들을 위하여 신체적이나 심리적 성취감을 증진시키기 위하여 주의력, 반응시간, 손의 조절능력, 시·지각 능력의 개발을 위하여 4가지 프로그램을 개발하였으며, 이와 같이 개발된 인지 재활 프로그램은 주의력과 반응 시간을 측정하는 Visual Reaction, Visual Differential Reaction과 주의 집중력과 손 움직임의 조절력을 측정하는 Visual Track and Target 그리고 주의력과 시지각 운동 능력을 측정하는 Visual Spatial and Motor로 구성되어 있다.In addition, as described above, the present invention provides four programs for developing attention, reaction time, hand control, and visual perception to enhance physical or psychological achievement for patients with cognitive or behavioral disorders. The developed cognitive rehabilitation program includes Visual Reaction, which measures attention and reaction time, Visual Differential Reaction, Visual Track and Target, which measures attention and hand movement, and Visual, which measures attention and visual perception motor skills. It consists of Spatial and Motor.

더욱이, 본 발명에서 개발한 인지 재활시스템은 기존의 CogRehab 시스템과의 비교 설문조사를 실시한 결과 전통적인 치료법에 비해 흥미롭고 인지 및 행동장애 재활 치료에 유용한 도구가 될 수 있음을 증명하였다.Moreover, the cognitive rehabilitation system developed in the present invention has been proved to be an interesting tool and a useful tool for the rehabilitation of cognitive and behavioral disorders compared to the conventional treatments by conducting a comparative survey with the existing CogRehab system.

한편, 본 발명은 상기와 같은 실시예로 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 목적 및 배경을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above embodiments, of course, it can be carried out in a variety of modifications within the scope without departing from the object and background of the present invention.

예컨대, 현재 구현된 본 발명의 시스템은 최소한의 환경설정을 가짐으로써 많은 발전 가능성을 내포하고 있다. 따라서, 향후 현재의 시스템을 행동과 인지 능력에 문제를 가진 환자들에게 적용하고, CAMSHIFT와 같은 전통적인 비선형 모형의 최적화 알고리즘의 공통적인 문제는 Local Maximum이나 Local Minimum에 빠질 수 있는데 Global Maximum을 얻기 위하여 현재 주어진 상태와 그 다음의 후보가 되는 상태의 에너지의 양을 비교하여 에너지의 양에 따라서 새로운 상태를 채택할 것인가 채택하지 않을 것인가를 결정하게 되는 시뮬레이티드 어닐링 MeanShift 알고리즘(Simulated Annealing MeanShift Algorithm)을 적용하여 내외부적으로 실험 환경의 변화에 강건한 시스템으로 발전시킬 수 있다.For example, the presently implemented system of the present invention has many development possibilities by having a minimum configuration. Therefore, in the future, we apply the current system to patients with behavioral and cognitive problems, and the common problem of optimization algorithms of traditional nonlinear models such as CAMSHIFT can fall into Local Maximum or Local Minimum. Apply Simulated Annealing MeanShift Algorithm, which compares the amount of energy of a given state with the next candidate state to determine whether to adopt or not adopt a new state according to the amount of energy. It can be developed into a system that is robust to changes in the experimental environment both internally and externally.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 제스쳐나 모션의 이용으로 언어적 이해력이나 소통의 문제를 해결하고, 환자의 편리성, 흥미도, 이해 집중도 증가로 진단 및 치료의 효율을 크게 향상시키고, 인지장애 뿐만 아니라 행동장애에 대해 안전하면서도 저렴한 진단 및 치료가 가능하며, 컨텐츠의 내용에 따른 쉽고 광범위한 확장성을 가질 수 있다.As described above, according to the present invention, the problem of verbal comprehension or communication can be solved through the use of gestures or motion, and the efficiency of diagnosis and treatment can be greatly improved by increasing patient convenience, interest, and concentration of understanding, and perception. In addition to disability, it is possible to safely and cheaply diagnose and treat behavioral disorders and to have easy and extensive scalability according to contents of contents.

Claims (1)

입력부와, 영상 처리부 및, 출력부를 구비하고, 증강현실 기법과 CAMSHIFT 알고리즘을 이용한 실시간 인지 및 행동장애 재활 지원시스템에 있어서,In the real-time cognitive and behavioral disorder rehabilitation support system having an input unit, an image processing unit, and an output unit using augmented reality technique and CAMSHIFT algorithm, 인지장애 환자를 위하여 화면에 나타나는 사각형 영역을 선택하는 것과 사각형 영역과 같은 색깔의 것을 선택하게 하여 환자의 주의 집중력과 반응 속도, 그리고 정확도를 측정하는 시각 구별 기능을 훈련하는 Visual Reaction 기능과, Visual Differential Reaction 기능 및, Visual Reaction and Move 기능 모듈로 이루어진인지장애 재활 지원시스템과,Visual Reaction function that trains visual discrimination function to measure patient's attention, reaction speed and accuracy by selecting rectangular area on the screen for the cognitive impairment, and selecting the same color as the rectangular area. Cognitive disability rehabilitation support system composed of Reaction function and Visual Reaction and Move function module, 행동장애 환자를 위하여 환자의 주의력과 손의 움직임을 측정하는 Visual Track and Target 기능과 Visual Spatial and Motor 기능 모듈로 이루어진 행동장애 재활 지원시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 인지 및 행동장애 재활 지원시스템.Real-time cognitive and behavioral rehabilitation support system comprising a behavioral rehabilitation support system consisting of Visual Track and Target function and Visual Spatial and Motor function module for measuring the attention and hand movement of the patient for the behavioral disorder patients .
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110136028A (en) * 2010-06-14 2011-12-21 주식회사 비즈모델라인 Augmented reality device to recognize the object using virtual point
WO2013055024A1 (en) 2011-10-12 2013-04-18 한국과학기술연구원 Apparatus for training recognition capability using robot and method for same
KR101465896B1 (en) * 2013-09-26 2014-11-26 성균관대학교산학협력단 Mobile terminal for generating control commands using front side camera and rear side camera
KR20160061557A (en) 2014-11-21 2016-06-01 대한민국(국립재활원장) System and method for assisting ambulatory rehabilitation using projected image
RU2654767C1 (en) * 2016-12-02 2018-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "Нейроиконика-Нейромеханика" Method for rehabilitation of patients using virtual environment
KR20180078619A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 서울대학교산학협력단 Method, system and readable recording medium of creating visual stimulation using virtual model
KR20190050199A (en) 2017-11-02 2019-05-10 이화여자대학교 산학협력단 Method and apparatus for predicting behavior problems by exposure of trauma
KR20190076539A (en) 2017-12-22 2019-07-02 주식회사 이앤지테크 Communication system for the hearing impaired and drive method of the Same
KR102016676B1 (en) 2018-12-14 2019-08-30 주식회사 홀로웍스 Training system for developmentally disabled children based on Virtual Reality
RU192463U1 (en) * 2018-11-28 2019-09-17 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" BASIS OF REHABILITATION DEVICE
KR102062389B1 (en) 2018-12-28 2020-01-03 건양대학교 산학협력단 Virtual reality remote walking rehabilitation system capable of gait analysis
KR102117523B1 (en) 2018-12-28 2020-06-01 건양대학교 산학협력단 Sensor feedback based virtual reality / augmented reality knee rehabilitation training system for patients with knee joints
RU198065U1 (en) * 2018-04-12 2020-06-16 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" REHABILITATION DEVICE
KR102536409B1 (en) * 2021-12-08 2023-05-26 주식회사 에이블테라퓨틱스 Method and apparatus for providing cognitive-motor training to user
CN117243569A (en) * 2023-10-12 2023-12-19 国家康复辅具研究中心 Cognitive function assessment method and system based on multi-source information fusion

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110136028A (en) * 2010-06-14 2011-12-21 주식회사 비즈모델라인 Augmented reality device to recognize the object using virtual point
WO2013055024A1 (en) 2011-10-12 2013-04-18 한국과학기술연구원 Apparatus for training recognition capability using robot and method for same
KR101465896B1 (en) * 2013-09-26 2014-11-26 성균관대학교산학협력단 Mobile terminal for generating control commands using front side camera and rear side camera
KR20160061557A (en) 2014-11-21 2016-06-01 대한민국(국립재활원장) System and method for assisting ambulatory rehabilitation using projected image
RU2654767C1 (en) * 2016-12-02 2018-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "Нейроиконика-Нейромеханика" Method for rehabilitation of patients using virtual environment
KR20180078619A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 서울대학교산학협력단 Method, system and readable recording medium of creating visual stimulation using virtual model
KR20190050199A (en) 2017-11-02 2019-05-10 이화여자대학교 산학협력단 Method and apparatus for predicting behavior problems by exposure of trauma
KR20190076539A (en) 2017-12-22 2019-07-02 주식회사 이앤지테크 Communication system for the hearing impaired and drive method of the Same
RU198065U1 (en) * 2018-04-12 2020-06-16 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" REHABILITATION DEVICE
RU192463U1 (en) * 2018-11-28 2019-09-17 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" BASIS OF REHABILITATION DEVICE
KR102016676B1 (en) 2018-12-14 2019-08-30 주식회사 홀로웍스 Training system for developmentally disabled children based on Virtual Reality
KR102062389B1 (en) 2018-12-28 2020-01-03 건양대학교 산학협력단 Virtual reality remote walking rehabilitation system capable of gait analysis
KR102117523B1 (en) 2018-12-28 2020-06-01 건양대학교 산학협력단 Sensor feedback based virtual reality / augmented reality knee rehabilitation training system for patients with knee joints
KR102536409B1 (en) * 2021-12-08 2023-05-26 주식회사 에이블테라퓨틱스 Method and apparatus for providing cognitive-motor training to user
WO2023106634A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 주식회사 에이블테라퓨틱스 Method and device for providing cognitive-motor training
CN117243569A (en) * 2023-10-12 2023-12-19 国家康复辅具研究中心 Cognitive function assessment method and system based on multi-source information fusion

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