KR20130022887A - 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 ｌｅｄ 감성조명 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 ｌｅｄ 감성조명 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석에 의해 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스(110)와; 조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보로부터 상기 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(120)와; 상기 제어부(120)로부터 출력되는 제어신호에 따라 조명을 수행하는 LED 조명수단(130);을 포함하여 구성되는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치 및 이에 의한 LED 감성조명 제어 방법을 제공한다.
따라서, 기능적 뇌활성화 데이터베이스를 이용하여 LED 조명수단을 제어하여 사용자에 의해 입력된 프로파일 혹은 스케쥴에 따라 사용자의 조명 환경에 최적화된 감성조명을 자동으로 수행할 수 있으며, LED 감성조명 평가를 통해 조명과 감성 변화에 대한 분석자료를 LED 감성조명 시스템에 피드백 입력하여 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 조정하고, 신경 퍼지에 의한 학습 기능에 의하여 LED 감성조명 제어를 최적화할 수 있다.

Description

기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 ＬＥＤ 감성조명 제어 방법 및 제어 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING LED EMOTIONAL LIGHTING BASED ON FUNCTIONAL MAGNETIC RESONANCE IMAGING ANALYSIS}
본 발명은 LED 감성조명 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상(fMRI) 분석에 의하여 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스를 활용하고, LED 감성조명 평가를 통한 학습 기능에 의하여 LED 감성조명 제어를 최적화할 수 있는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
과거의 조명기술은 단순히 어둠을 밝혀주는 기능조명에 의존하여 왔으나, 최근에 들어 인간 친화, 환경 친화 등과 같이 과거의 기능조명보다는 실내에서도 보다 인간 중심적인 자연조명의 변화를 연출할 수 있기를 원하는 사회적인 수요가 늘어나고 있다.
인간을 비롯한 모든 동·식물들은 태양빛의 스펙트럼 특성과 하루의 빛의 리듬, 계절적인 빛의 변화에 대해 다양한 생리적 반응을 일으키도록 되어 있는 만큼, 색온도의 심적인 효과를 조명계획에 의도적으로 사용하는 것은 공간을 한층 더 쾌적하게 만드는 수단이 될 수 있다. 이러한 이유로 현대인들이 가장 많은 시간을 보내는 실내 공간에는 감성조명(emotional lighting)이 필요하다.
감성조명이란 인간이 만들어낸 인공조명을 최대한 자연조명과 유사하게 만든 인간친화적인 조명을 지칭한다. 감성조명 기술은 조명의 색온도를 약 2,300 ~ 8,000K 범위에서 자유롭게 조정할 수 있는 조명 시스템으로, LED가 실내 조명에 직접적으로 사용되면서 그 의미는 차츰 넓어지고 있다.
기존 감성조명 기술은 대부분 형광등 및 전구 기반의 색온도 조절 위주로 이루어졌으나, 최근 LED를 사용해 색온도 조절이 가능한 LED 감성조명 기술이 대두되었다. LED 감성조명은 조명기기에서 나오는 색온도와 밝기를 사람의 심리 상태와 생체 리듬에 알맞게 적용시키면서 공간을 변화시키도록 하는 조명기술에 의해 구현될 수 있다.
예컨대, 감성조명을 적용하면 시간에 따라 조명이 밝아지기도 하고 조명의 색온도가 붉은색, 주황색 등으로 다양하게 바뀌는가 하면, 저녁이 되면 조도가 스스로 낮춰지는 등의 기능을 하게 된다.
그러나 종래의 감성조명 기술은 색온도와 밝기의 조절이 인간의 심리 상태와 생체 리듬에 실제로 미치는 영향에 대한 검증이 제대로 이루어져 있지 못한 실정이며, 뇌활성상태의 변화에 대한 연구 분야를 접목시키지 못하고 있는 등 다양화된 인류의 생활 패턴에 보다 최적화될 수 있도록 개선되어야 할 여지가 남아 있다
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상(fMRI) 분석에 의하여 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스를 활용하고, LED 감성조명 평가를 통한 학습 기능에 의하여 LED 감성조명 제어를 최적화할 수 있는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치는 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석에 의해 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스와; 조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보로부터 상기 뇌기능활성화 데이터베이스를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 조명을 수행하는 LED 조명수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 감성조명 제어 장치는 신경 퍼지(neuro fuzzy)에 의한 학습 기능을 구비한 퍼지부;를 더 포함하여 구성되는 것에도 그 특징이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법은 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스를 구축하는 과정과; 조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보를 LED 감성조명 제어 시스템에 입력하는 과정과; 뇌기능활성화 데이터베이스를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 과정; 및 상기 제어신호에 따라 감성조명을 수행하는 과정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 감성조명 제어 방법은 상기 감성조명을 수행하는 과정 후에, LED 감성조명에 대한 평가를 수행하는 과정과; 그 평가결과에 의해 신경 퍼지에 의한 학습 기능을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스를 조정하는 과정;을 더욱 수행하는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, fMRI(functional magnetic resonance imaging)를 이용한 뇌기능활성화 변화를 나타내는 알고리즘을 시스템으로 구현하여 fMRI를 이용한 뇌기능연구에 의해 구축되는 기능적 뇌활성화 데이터베이스를 이용하여 LED 조명수단을 제어함으로써 사용자에 의해 입력된 프로파일 혹은 스케쥴에 따라 사용자의 조명 환경에 최적화된 감성조명을 자동으로 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 LED 감성조명 평가를 토대로 조명과 감성 변화에 대한 분석 자료를 LED 감성조명 시스템에 피드백 입력하여 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 조정하며, 신경 퍼지에 의한 학습 기능에 의하여 LED 감성조명 제어를 최적화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법을 나타낸 순서도.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치의 개략도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치는 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석에 의해 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스(110)와, 조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보로부터 상기 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(120)와, 상기 제어부(120)로부터 출력되는 제어신호에 따라 조명을 수행하는 LED 조명수단(130)을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 감성조명 제어 장치는 fMRI(functional magnetic resonance imaging)를 이용한 뇌기능활성화 변화를 나타내는 알고리즘을 구현한 시스템으로서, fMRI를 이용한 뇌기능연구에 의해 구축되는 기능적 뇌활성화 데이터베이스(110)를 이용하여 LED 감성조명을 제어함으로써 뇌기능활성화를 향상시킨 것에 특징이 있는 것이다. 여기서, fMRI를 이용한 뇌기능 연구 영역은 언어, 시지각, 기억, 감성과 감정 및 동기의 신경영역 등 뇌기능과의 인과관계에 대한 다양한 분야를 포함할 수 있다.
상기 제어부(120)는 색온도 변화와 뇌감응 기술(fMRI 및 뇌활성화 분석 데이터)을 적용하여 감성모델링 알고리즘에 따라 LED 감성조명 계측 및 제어를 수행하게 된다.
이러한 제어부(120)는 프로파일/스케쥴 정보 입력수단을 통해 사용자에 의하여 입력된 시간표 등의 조명환경 정보를 입력받고, 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 참조하여 LED 조명의 색온도 및 RGB밝기를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하는 제어신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
LED 조명수단(130)은 제어부(120)로부터 출력된 제어신호에 따라 적정 색온도 및 RGB 밝기로 감성조명을 수행한다.
따라서 아파트와 같은 거주환경이나, 상담실, 강의실, 연구소 등의 다양한 조명 환경에서 뇌기능이 가장 활성화되는 조명 환경을 설정할 수 있고, 사용자의 프로파일/스케쥴에 따라 그러한 조명 환경을 자동으로 제어함으로써 감성조명 제어에 의한 효과를 극대화할 수 있다.
상기 LED 조명 평가수단(140)은 몇 가지 항목의 설문 평가를 수행하여 LED 감성조명 시스템으로 입력되도록 구성될 수 있다.
LED 조명 평가수단(140)을 통해 입력되어 전송된 평가 결과는 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 퍼지 이론에 의하여 조정하는데 활용될 수 있다.
즉 본 발명의 LED 감성조명 제어 장치는 신경 퍼지에 의한 학습 기능을 구비한 퍼지부(111)를 포함하고, 이러한 퍼지부는 fMRI 정보를 LED 조명 평가수단(140)을 통해 입력되어 전송된 평가 결과에 의해 퍼지 이론에 따라 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 조정하기 위한 출력을 산출하는 조정부(112)로 구성될 수 있다. 따라서 조정부(112)에 의하여 출력된 정보로부터 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 조정하여 업데이트함으로써 최적의 LED 감성조명 제어를 수행할 수 있다.
뇌기능활성화 데이터베이스(110)는 LED 감성조명 시스템 서버의 데이터베이스로서 구축된 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법 수행을 위해, 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 구축하는 과정(S1)이 선행되어야 한다.
뇌기능활성화 데이터베이스(110)가 구축되면, 사용자는 프로파일/스케쥴 정보 입력수단을 통해 조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보를 LED 감성조명 제어 시스템에 입력한다(S2).
프로파일/스케쥴 정보가 LED 감성조명 제어 시스템에 입력되면, 제어부(120)는 서버로부터 다운로드 되고 업데이트 된 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력한다(S3).
일 예로, 단계 S2에서 사용자가 학교 또는 학원 등의 학습 시간표를 입력하게 되면, 단계 S3에서 제어부(120)는 입력된 시간표의 해당 과목에서 뇌기능이 최대로 활성화되는 분석 정보를 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 참조하여 산출하게 된다.
제어부(120)에서 산출한 제어신호는 LED 조명수단(130)으로 전송되어 해당 제어신호에 따라 감성조명이 수행된다(S4).
이와 같이 감성조명을 수행하는 과정 후에, 사용자는 LED 조명평가수단(140)을 통하여 LED 감성조명에 대한 평가를 수행할 수 있다(S5). 사용자의 LED 감성조명 평가 결과는 LED 감성조명 제어 시스템에 피드백 입력되어(S6), LED 감성조명 평가 결과에 따라서 신경 퍼지에 의한 학습 기능을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스(110)를 조정할 수 있다(S7).
일 예로, 단계 S3 및 S4에서 사용자가 입력한 학습 시간표에 따라 LED 감성조명 제어를 수행한 경우, 사용자는 각 과목(언어, 수학, 과학, 미술, 음악 등)별로 집중의 정도, 자신의 결과에 대한 만족도를 평가하는 등에 의하여 LED 감성조명에 대한 평가를 수행할 수 있으며, 그 평가 결과에 따라 기적용된 감성조명 모델링을 수정하여 LED 감성조명 제어를 최적화함으로써 각 교과별 학습능률을 극대화할 수 있다.
이와 같이 사용자가 LED 감성조명 평가 결과를 반영하여 학습에 의하여 감성조명 제어 시스템을 최적화할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명의 LED 감성조명 제어 방법은, 사용자의 시간표 등 프로파일 및 스케줄에 따라 LED 조명을 자동적으로 제어하는 것이 가능하며, LED 감성조명 제어에 의한 조명(빛)과 감성에 따른 변화에 대한 분석자료를 정밀 분석함으로써 LED 감성조명을 측정 및 평가하고, 뇌활성화에 대한 기술을 축적할 수 있다.
또한 본 발명의 LED 감성조명 제어방법은 조명(빛)과 감성에 따른 변화에 대한 분석자료를 피드백(feedback)하고, 각 교실, 학교, 지역, 교육청 등에 활용될 수 있는 자료를 축적함으로써 상호 유기적이면서 전체 시스템 자체가 최적의 학습이 되도록 LED 감성조명 제어를 수행할 수 있다.
110: 뇌기능활성화 데이터베이스 120: 제어부 130: LED 조명수단

Claims (4)

  1. 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석에 의해 구축된 뇌기능활성화 데이터베이스와;
    조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보로부터 상기 뇌기능활성화 데이터베이스를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 조명을 수행하는 LED 조명수단;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신경 퍼지에 의한 학습 기능을 구비한 퍼지부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 장치.
  3. 조명 변화에 따른 뇌활성상태의 변화를 나타내는 기능성 자기공명 영상 분석을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스를 구축하는 과정과;
    조명이 적용되는 환경에 관한 프로파일 혹은 스케쥴 정보를 LED 감성조명 제어 시스템에 입력하는 과정과;
    뇌기능활성화 데이터베이스를 참조하여 적어도 조명의 색온도와 밝기중의 어느 하나를 포함하는 조명 제어인자를 컨트롤하기 위한 제어신호를 출력하는 과정; 및
    상기 제어신호에 따라 감성조명을 수행하는 과정;
    을 포함하여 구성되는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 감성조명을 수행하는 과정 후에, LED 감성조명에 대한 평가를 수행하는 과정과; LED 감성조명 평가 결과를 LED 감성조명 제어 시스템에 피드백 입력하는 과정; 및 LED 감성조명 평가 결과가 LED 감성조명 제어 시스템에 피드백 입력되면, 신경 퍼지에 의한 학습 기능을 통해 뇌기능활성화 데이터베이스를 조정하는 과정;을 더욱 수행함을 특징으로 하는 기능성 자기공명 영상 분석에 기반한 LED 감성조명 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150053510A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 임구 교실 조명 제어 시스템
CN107505836A (zh) * 2017-08-31 2017-12-22 合肥京东方显示光源有限公司 一种基于模糊控制调节色温的方法及装置
KR20210100781A (ko) * 2020-02-06 2021-08-18 한국기술교육대학교 산학협력단 뇌파 분석을 이용한 상담환경 제어시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램을 기록한 기록 매체

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