KR20130047920A - Method and apparatus for measuring eyestrain by analyzing brainwave - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Visual fatigue measurement device and method are provided to implement objective measurement by including a 3-D display. CONSTITUTION: A brain wave measurement unit(120) measures brain wave. A fast Fourier transform unit(130) transforms the brain wave from a time domain to a frequency domain. A main control unit(110) extracts α-wave and β-wave in a specific frequency range from brain wave of the frequency range. The main control unit extracts power of the α-wave and power of the β-wave. A visual fatigue index calculation unit calculates a VFI(Visual Fatigue Index). [Reference numerals] (100) Visual fatigue measurement device; (110) Main control unit; (120) Brain wave measurement unit; (130) Fast Fourier transform unit; (140) Α-wave rate calculating unit; (150) Β-wave rate calculating unit; (160) Visual fatigue index calculating unit; (170) Memory unit; (180) Display unit

Description

뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법{Method and Apparatus for Measuring Eyestrain by Analyzing Brainwave}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring visual fatigue,

본 발명은 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 시청 시에 사용자의 시각 피로도를 생리 신호 중의 하나인 뇌파 분석을 통해 시각 피로도를 판단하되, 뇌파의 채널 수에 대응되는 뇌파 센서 모듈을 이용해 디스플레이 이용시의 사용자 시각 피로도를 측정하고 분석하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring visual fatigue through analysis of EEG changes. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for measuring visual fatigue by analyzing EEG, which is one of physiological signals, The present invention relates to an apparatus and method for measuring visual fatigue through analysis of brain wave changes, which measures and analyzes user's visual fatigue at the time of using a display using an EEG sensor module corresponding to the EEG sensor module.

최근 LCD, PDP, AMOLED, 입체 디스플레이와 같이 다양한 형태의 대형 디스플레이 장치들이 등장하면서 소비자들은 더 좋은 장치를 선택하기 위한 기준으로 휴먼 팩터 관점에서의 시각적 피로도를 제품 선택의 기준으로 고려하고 있다.In recent years, various types of large display devices such as LCD, PDP, AMOLED, and stereoscopic display have appeared, and consumers are considering visual fatigue from a human factor point of view as a criterion for selecting a better device.

디스플레이 특성상 다른 신체부위보다 눈에 집약되어 정보를 제공하기 때문에, 유발되는 시각 피로도에 대해 민감하다. 이러한 시각적인 피로도를 측정할 수 있는 방법은 크게 2가지로 분류된다. Due to the nature of the display, it is more eye-intensive than other body parts and provides information, so it is sensitive to the visual fatigue caused. There are two main ways to measure this visual fatigue.

첫째, 주관적인 측정방법이다. 디스플레이를 통한 시청 후의 사용자의 느낌을 기반으로 설문지나 질문에 응답하는 형식으로 이루어진다. 이러한 방법은 간단하게 사용자의 시각 피로도를 측정할 수 있는 장점을 가진다. First, it is a subjective measurement method. And responds to the questionnaire or question based on the user's feeling after watching through the display. This method has an advantage that the user can easily measure the visual fatigue.

반면 사용자의 주관적인 느낌에 의존하기에, 개인적인 편차가 크므로 객관화하기에는 힘든 문제점을 가진다. On the other hand, since it relies on the subjective feeling of the user, it has a problem that it is difficult to objectify because it is large in personal variation.

두 번째는, 생체 신호 측정을 통한 피로도 측정방법이다. 기존에는 동공의 크기나 눈 깜박임 등의 눈 이미지를 통한 측정방법을 통해 시각 피로도를 산출하였다. The second is a method of measuring fatigue through bio-signal measurement. In the past, visual fatigue was calculated by measuring the size of the pupil or the eye image such as eye flicker.

그러나 이러한 방법은 눈 이미지를 측정하기 위한 장치(예- 아이트래커)를 쓰고 측정하는 방식이라 기구 착용의 불편함이나 기구에서 발생하는 조명 등으로 인하여, 피로도 이외의 노이즈가 결과에 반영될 수 있다는 문제점이 존재한다. However, this method is problematic in that noise other than fatigue can be reflected in the result due to the inconvenience of wearing the apparatus or the illumination caused by the apparatus because the system for measuring the eye image (eg, eye tracker) Lt; / RTI >

특히, 3차원 디스플레이 유발 피로도 측정법에 관한 아래의 특허문헌 1은 유발뇌파를 통한 간접적인 시각 피로도를 측정하는 방법으로 다양한 자극을 측정하기에는 적합하지 않으며, 일정 트레이닝 시간이 요구되는 등, 실시간 자극에 대한 시각 피로도 측정을 목적으로 활용하기에는 다소 연관성이 부족하다는 문제점 있다.Particularly, the following Patent Document 1 concerning the three-dimensional display induced fatigue measurement method is a method of measuring indirect visual fatigue through triggered brain waves, and is not suitable for measuring various stimuli. It requires a constant training time, There is a problem in that it is somewhat lacking in relation to the purpose of measuring visual fatigue.

또한, 시각 피로도 측정 방법에 관한 아래의 특허문헌 2는 동공의 넓이 변화량을 측정하여 시각 피로도를 측정하는 방식으로, 눈 이미지를 통한 시간 피로도 추출 방법 중에서 조명이나 아이드래커 등 장비를 활용하므로, 직접적인 시각 피로도 검출의 정확도가 떨어지며 장비 사용으로 인한 노이즈가 발생하는 문제점이 있다.The following Patent Document 2 related to the visual fatigue measurement method is a method of measuring the visual fatigue by measuring the amount of change in the pupil's width. Utilizing equipment such as illumination and eyelashes among the time fatigue extraction methods using eye images, There is a problem that the accuracy of fatigue detection is low and noise due to use of the equipment is generated.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제 10-2010-0104330호 (2010. 09. 29)Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0104330 (2010. 09. 29) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제 10-0463345호 (2004. 12. 15)Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-0463345 (Dec. 15, 2004)

따라서, 본 발명의 목적은 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 시청 시에 사용자의 시각 피로도를 생리 신호 중의 하나인 뇌파 분석을 통해 시각 피로도를 판단하되, 뇌파의 채널 수에 대응되는 뇌파 센서 모듈을 이용해 디스플레이 이용시의 사용자 시각 피로도를 측정하고 분석하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for measuring visual fatigue through analysis of EEG changes, and more particularly, to an apparatus and method for measuring visual fatigue by analyzing electroencephalogram (EEG) To an apparatus and method for measuring visual fatigue through analysis of electroencephalogram (EEG) changes that measure and analyze user's visual fatigue when using a display using an electroencephalogram sensor module corresponding to the number of channels of brain waves.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치는 뇌파를 측정하는 뇌파 측정부, 뇌파를 시간영역에서 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환부, 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파를 추출하고, α파의 파워량(power(α))과 β파의 파워량(power(β))을 추출하는 주제어부, α파의 파워량과 β파의 파워량을 이용해 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 각각 산출하는 α파 비율 산출부(140)와 β파 비율 산출부(150) 및α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 이용해 시각 피로도 인덱스(Visdual Fatigue Index)를 산출하는 시각 피로도 인덱스 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring visual fatigue, the apparatus comprising: an EEG measuring unit for measuring an EEG; a fast Fourier transform unit for converting an EEG from a time domain to a frequency domain; A main controller for extracting the? And? Waves in the frequency band and extracting the power amount (?) Of the? Wave and the power amount (? (?)) Of the? Wave ratio calculating unit 140 and the? -Furnal-ratio calculating unit 150 that calculate the ratio of the power amount of the? -Frequency and the power of the? -Frequency using the amount of the? And a visual fatigue index calculating unit for calculating a visual fatigue index by using the ratio of the visual fatigue index.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 방법은 시각 피로도 측정 장치가 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파의 파워량을 추출하는 단계, 시각 피로도 측정 장치가α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 각각 산출하는 단계 및 시각 피로도 측정 장치가 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 통해 시각 피로도 인덱스(Visdual Fatigue Index)를 산출하는 단계를 포함하되, 특정 주파수 대역의 α파와 β파의 파워량을 추출하는 단계는 시각 피로도 측정 장치(100)의 뇌파 측정부가 뇌파를 측정하는 단계, 시각 피로도 측정 장치의 고속 푸리에 변환부가 뇌파를 주파수 영역으로 변환하는 단계 및 시각 피로도 측정 장치의 주제어부가 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파를 추출하고, α파의 파워량(power(α))과 β파의 파워량(power(β))을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for visual fatigue, the method comprising: extracting a power amount of an alpha wave and a beta wave of a specific frequency band in an EEG in a frequency domain; The measuring device calculates the ratio of the power amount of the? Wave and the power of the? Wave; and the step of measuring the visual fatigue index by the visual fatigue measuring device using the? Power ratio and the? The step of extracting the powers of the alpha wave and beta wave in a specific frequency band includes a step of measuring an EEG of the visual fatigue measuring apparatus 100, a step of measuring a brain wave of the visual fatigue measuring apparatus 100, The step of transforming EEG to frequency domain and the main word of EEG measurement device, And extracting a power amount (power ()) of the alpha wave and a power amount (power (beta)) of the beta wave.

따라서, 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치 및 방법은 3차원 디스플레이를 포함하여, 사용자가 디스플레이를 시청할 시에 사용자의 시각적 피로도를 뇌파의 변화량을 추적함에 따라 객관적인 측정할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the apparatus and method for measuring visual fatigue through analysis of brain wave change according to the present invention include a three-dimensional display, and it is possible to measure the visual fatigue of the user when the user watches the display, .

도 1은 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치의 블록도 및
도 2는 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법의 흐름도 이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring visual fatigue through analysis of EEG changes according to the present invention;
2 is a flowchart of a method for measuring visual fatigue through analysis of brain wave change according to the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각피로도 측정장치의 블록도 이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring visual fatigue through analysis of EEG changes according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각피로도 측정장치는 주제어부(110), 뇌파 측정부(120), 고속 푸리에 변환부(130), α(알파)파 비율 산출부(140), β(베타)파 비율 산출부(150), 시각 피로도 인덱스 산출부(160), 메모리부(170) 및 표시부(180)를 포함한다.1, the apparatus for measuring visual fatigue through analysis of EEG changes according to the present invention includes a main control unit 110, an EEG measuring unit 120, a fast Fourier transform unit 130, an alpha (alpha) A beta (beta) wave ratio calculating unit 150, a visual fatigue index calculating unit 160, a memory unit 170, and a display unit 180.

상기 뇌파 측정부(120)는 다양한 형태의 디스플레이를 사용하는 사용자의 머리에 부착되어, 시간영역에서 상기 디스플레이를 주시하는 사용자의 뇌파 즉, 단위시간당 생성되는 뇌파를 측정한다.The EEG measuring unit 120 is attached to a head of a user who uses various types of displays, and measures an EEG generated per unit time of a user who watches the display in a time domain.

상기 주제어부(110)는 상기 뇌파 측정부(120)가 측정한 뇌파를 수신하여, 상기 고속 푸리에 변환부(130)에 전달한다.The main control unit 110 receives the EEG measured by the EEG measuring unit 120 and transmits the EEG signal to the FFT unit 130.

상기 고속 푸리에 변환부(130)는 상기 주제어부(110)로부터 전달받은 시간영역에서의 뇌파를 주파수 영역으로 변환한다.The fast Fourier transformer 130 transforms the EEG in the time domain received from the main control unit 110 into a frequency domain.

상기 주제어부(110)는 상기 고속 푸리에 변환부(130)에 의해 변환된 주파수 영역에서의 뇌파를 신호의 잡음이나, 신호의 차별성을 극대화시키는 방법으로 특정 주파수 대역과 해당 주파수의 파워량을 추출하고, 추출한 특정 주파수 대역의 파워량을 상기 메모리부(170)에 저장한다.The main control unit 110 extracts a specific frequency band and a power amount of the corresponding frequency by maximizing the signal noise or signal differentiation in the EEG in the frequency domain converted by the fast Fourier transform unit 130 , And stores the extracted amount of power of the specific frequency band in the memory unit 170.

즉, 상기 주제어부(110)가 추출하는 특정 주파수 대역의 파워량은 8Hz~13Hz 주파수 대역의 α파 파워량과 14Hz~25Hz 주파수 대역의 β파 파워량 이고, α파 파워량과 β파 파워량은 각각 power(α)와 power(β)로 정의된다.That is, the power amount of the specific frequency band extracted by the main control unit 110 is the amount of the? Power of the frequency band of 8 Hz to 13 Hz and the amount of the? Power of the frequency band of 14 Hz to 25 Hz, Are defined as power (α) and power (β), respectively.

상기 α파 비율 산출부(140)와 상기 β파 비율 산출부(150)는 상기 주제어부(110)에 의해서 주파수 분석을 통한 대역별 분류과정을 통해 α파 대역과 β파 대역으로 분리되어 추출된 파워량을 각각 아래의 [수학식 1]과 [수학식 2]에 대입하여, α파 비율과 β파 비율을 산출한다.The α wave ratio calculator 140 and the β wave ratio calculator 150 extract the α waveband and the β waveband separately from each other through frequency analysis by the main controller 110, And the power amount are substituted into the following equations (1) and (2), respectively, to calculate the alpha wave ratio and the beta wave ratio.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

이때, 상기 주제어부((110)는 아래 표의 피로도 측정 규칙에 따라 전체 뇌파 파워량 중, α파 대역에서 파워 증가분(%)이 양수일 경우 피로도가 감소되는 것으로 판단하고, 반대로 β파 대역에서 파워 증가분(%)이 양수일 경우 피로도가 증가하는 것으로 판단한다.At this time, the main control unit (110) judges that the fatigue is reduced when the power increase (%) in the? -Wave band is positive among all the EEG power amounts according to the fatigue measurement rule of the table below. Conversely, (%) Is positive, it is judged that fatigue increases.

주파수 대역＼Power증가(%)Frequency band \ Power increase (%) 음의 증가(-)Increase in negative (-) 양의 증가(+)Increase in quantity (+) 알파(α)Alpha (α) 피로도 증가Increased fatigue 피로도 감소Reduced fatigue 베파(β)Befa (β) 피롤도 감소Reduction of pyrrole 피로도 증가Increased fatigue

상기 시각 피로도 인덱스 산출부(160)는 상기 뇌파에서 측정한 주파수 분석 결과값을 사용하여 시각 피로도 인덱스 값을 설정하고, 사용자가 느끼고 있는 시각적 피로도를 결정한다.The visual fatigue index calculating unit 160 sets the visual fatigue index value using the frequency analysis result measured by the EEG and determines the visual fatigue felt by the user.

즉, 상기 시각 피로도 인덱스 산출부(160)는 주파수 분석을 통한 β파의 증가 및 α파의 감소 등의 뇌파량 조합을 통해, 사용자의 개인별 시각 피로도를 측정하는데, 더욱 구체적으로 상기 α파 비율 산출부(140)와 상기 β파 비율 산출부(150)에 의해 산출된 α파 비율과 β파 비율 값을 아래의 [수학식 3]에 대입하여 시각 피로도 인덱스(Visdual Fatigue Index)를 통해 시각 피로도를 측정한다.That is, the visual fatigue index calculating unit 160 calculates the visual fatigue index of the user through the combination of the EEG amounts such as the increase of the? Wave and the decrease of the? More specifically, the alpha wave ratio and beta wave ratio value calculated by the alpha wave ratio calculating unit 140 and the beta wave ratio calculating unit 150 are substituted into the following formula (3) The visual fatigue is measured through the index (Visdual Fatigue Index).

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 주제어부(110)는 상기 시각 피로도 인덱스 값을 피로도로 판단하고, 피로도 인덱스 값이 커질수록 시각 피로도가 높은 것으로, 반대로 시각 피로도 인덱스 값이 작아질수록 시각 피로도가 낮은 것으로 상기 표시부(180)에 표시되도록 한다.The main control unit 110 determines that the visual fatigue index value is fatigue and the visual fatigue is higher as the fatigue index value is larger. In contrast, when the index of visual fatigue is smaller, the visual fatigue of the display unit 180 is lower Display.

상술한 구성을 가지는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치에 의한 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법에 대하여 설명한다.A method of measuring visual fatigue through analysis of EEG changes by a visual fatigue measuring apparatus through analysis of EEG changes having the above-described configuration will be described.

본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치는 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파의 파워량을 추출하는 단계(S100)를 수행한다.The apparatus for measuring visual fatigue through analysis of brain wave change according to the present invention performs a step S100 of extracting power amounts of? And? Waves in a specific frequency band in an EEG in a frequency domain.

더욱 구체적으로, 상기 시각 피로도 측정 장치(100)의 뇌파 측정부(120)는 다양한 형태의 디스플레이를 사용하는 사용자의 머리에 부착되어, 시간영역에서 상기 디스플레이를 주시하는 사용자의 뇌파 즉, 단위시간당 생성되는 뇌파를 측정하는 단계를 수행한다(S110).More specifically, the brain wave measuring unit 120 of the visual fatigue measuring apparatus 100 is attached to a head of a user using various types of displays, and generates a brain wave of a user watching the display in a time domain, (Step S110).

상기 시각 피로도 측정 장치의 고속 푸리에 변환부(130)는 상기 `S110`에서 측정된 뇌파를 주파수 영역으로 변환하는 단계를 수행한다(S120).The fast Fourier transform unit 130 of the visual fatigue measuring apparatus performs a step of converting the EEG measured in S110 into a frequency domain (S120).

이후, 본 발명에 따른 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치의 주제어부(110)는 상기 고속 푸리에 변환부(130)에 의해 변환된 주파수 영역에서의 뇌파를 신호의 잡음이나, 신호의 차별성을 극대화시키는 방법으로 특정 주파수 대역을 추출하고(S130), 해당 특정 주파수 대역의 파워량을 추출하는 단계를 수행하며(S130), 추출한 특정 주파수 대역의 파워량을 상기 메모리부(170)에 저장한다.The main controller 110 of the apparatus for measuring visual fatigue according to the present invention analyzes the EEG in the frequency domain converted by the fast Fourier transformer 130 to maximize the noise of the signal or the signal differentiation (S130), extracting the power amount of the specific frequency band (S130), and storing the extracted amount of power of the specific frequency band in the memory unit 170. [

즉, 상기 주제어부(110)는 특정 주파수 대역의 파워량으로, 8Hz~13Hz 주파수 대역의 α파 파워량과 14Hz~25Hz 주파수 대역의 β파 파워량를 추출한다.That is, the main control unit 110 extracts the? -Fold power amount in the frequency band of 8 Hz to 13 Hz and the? -Fopped power amount in the frequency band of 14 Hz to 25 Hz at the power amount of the specific frequency band.

상기 시각 피로도 측정 장치(100)는 상기 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 각각 산출하는 단계를 수행한다(S200).The visual fatigue measuring apparatus 100 calculates a ratio of the power amount of the? Wave and a power amount of the? Wave, respectively (S200).

즉, 상기 α파 비율 산출부(140)와 상기 β파 비율 산출부(150)는 상기 주제어부(110)에 의해서 주파수 분석을 통한 대역별 분류과정을 통해 α파 대역과 β파 대역으로 분리되어 추출된 파워량을 각각 상기 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하여, α의 파워량 비율과 β의 파워량 비율을 산출한다.That is, the alpha wave ratio calculating unit 140 and the beta wave ratio calculating unit 150 are divided into an alpha-wave band and a beta-wave band through a frequency band classification process by the main controller 110 The power amount ratio of? And the power amount ratio of? Are calculated by using the above-described expressions (1) and (2), respectively.

이때, 전체 뇌파 파워량 중, 이전에 측정된 파워량 비율과 대비하여 α파 대역에서 파워 증가분(%)이 양수일 경우 피로도가 감소되고, 반대로 β파 대역에서 파워 증가분(%)이 양수일 경우 피로도가 증가하는 피로도 측정룰이 적용되는 것이 바람직하다.In this case, the fatigue is reduced when the power increase (%) in the? Wave band is positive as compared with the previously measured power ratio, and when the power increase (%) is positive in the? It is preferable that an increasing fatigue measurement rule be applied.

상기 시각 피로도 인덱스 인덱스 산출부(160)는 상기 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 상기 [수학식 3]을 통해 시각 피로도 인덱스를 산출하는 단계를 수행한다(S300).The visual fatigue index index calculating unit 160 calculates a visual fatigue index using the ratio of the power amount of the? -Frequency and the power amount of the? -Frequency through Equation (3) (S300).

상기 주제어부(110)는 상기 `S300`단계에서 산출된 인덱스 값을 상기 표시부(180)에 표시하고, 동시에 인덱스 값이 증가한 경우 피로도가 높아졌음을 표시하고, 반대로 인덱스 값이 감소한 경우 피로도가 낮아졌음을 표시한다.The main control unit 110 displays the index value calculated in the step S300 on the display unit 180. When the index value increases simultaneously, it indicates that the fatigue is high. On the contrary, when the index value decreases, the fatigue is low .

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. As described above, although the present invention has been described by means of a limited embodiment and drawings, the present invention is not limited thereto and by those skilled in the art to which the present invention pertains, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

100 : 시각 피로도 측정 장치
110 : 주제어부
120 : 뇌파 측정부
130 : 고속 푸리에 변환부
140 : α파 비율 산출부
150 : β파 비율 산출부
160 : 시각 피로도 인덱스 산출부
170 : 메모리부
180 : 표시부100: Visual fatigue measuring device
110: subject fisherman
120: EEG measuring unit
130: Fast Fourier transform unit
140: alpha wave ratio calculating section
150:? Wave ratio calculating unit
160: Visual fatigue index calculation unit
170:
180:

Claims (9)

뇌파를 측정하는 뇌파 측정부(120);
상기 뇌파를 시간영역에서 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환부(130);
상기 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파를 추출하고, 상기 α파의 파워량(power(α))과 상기 β파의 파워량(power(β))을 추출하는 주제어부(110);
상기 α파의 파워량과 β파의 파워량을 이용해 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 각각 산출하는 α파 비율 산출부(140)와 β파 비율 산출부(150); 및
상기 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 이용해 시각 피로도 인덱스(Visdual Fatigue Index)를 산출하는 시각 피로도 인덱스 산출부(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치.
EEG measuring unit 120 for measuring the brain wave;
A fast Fourier transform unit 130 for transforming the EEG from a time domain to a frequency domain;
A main controller 110 for extracting alpha waves and beta waves in a specific frequency band from the EEG in the frequency domain and extracting a power amount (power ()) of the alpha wave and a power amount (power (beta) );
An? -Furnal ratio calculating unit 140 and a? -Furnal-ratio calculating unit 150 for calculating the ratio of the amount of power of the? -Frequency and the amount of power of the? -Furling using the power amount of? And
And a visual fatigue index calculating unit (160) for calculating a visual fatigue index by using a ratio of a power amount of the? Wave and a power amount ratio of? Waves. The visual fatigue index Measuring device.
제 1항에 있어서,
상기 주제어부(110)가 추출하는 특정 주파수 대역의 파워량은 8Hz~13Hz 주파수 대역의 α파 파워량과 14Hz~25Hz 주파수 대역의 β파 파워량인 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치.
The method of claim 1,
The power amount of the specific frequency band extracted by the main control unit 110 is the amount of the? Wave power in the frequency band of 8 Hz to 13 Hz and the amount of? Wave power in the frequency band of 14 Hz to 25 Hz. Device.
제 1항에 있어서,
시각 피로도는 상기 시각 피로도 인덱스 산출부(160)가 산출한 인덱스 값에 비례하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치.
The method of claim 1,
Wherein the visual fatigue is proportional to the index value calculated by the visual fatigue index calculating unit (160).
제 1항에 있어서,
상기 시각 피로도 인덱스 산출부(160)가 산출한 인덱스 값을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 장치.
The method of claim 1,
And a display unit for displaying the index value calculated by the visual fatigue index calculating unit (160).
(a) 시각 피로도 측정 장치(100)가 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파의 파워량을 추출하는 단계;
(b) 상기 시각 피로도 측정 장치(100)가 상기 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 각각 산출하는 단계; 및
(c) 상기 시각 피로도 측정 장치(100)가 상기 α파의 파워량 비율과 β파의 파워량 비율을 통해 시각 피로도 인덱스(Visdual Fatigue Index)를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법.
(a) the visual fatigue degree measuring apparatus 100 extracting the amount of power of the α wave and the β wave of a specific frequency band from the EEG in the frequency domain;
(b) calculating the power amount ratio of the? -wave and the? -wave power amount ratio of the visual fatigue measuring device (100); And
(c) calculating, by the apparatus 100 for visual fatigue, calculating a visual fatigue index through the ratio of the power amount of the α wave and the power amount ratio of the β wave; How to measure visual fatigue through analysis.
제 1항에 있어서,
상기 (a)단계는
(a-1) 상기 시각 피로도 측정 장치(100)의 뇌파 측정부(120)가 뇌파를 측정하는 단계;
(a-2) 상기 시각 피로도 측정 장치(100)의 고속 푸리에 변환부(130)가 상기 뇌파를 주파수 영역으로 변환하는 단계; 및
(a-3) 상기 시각 피로도 측정 장치(100)의 주제어부(110)가 주파수 영역의 뇌파에서 특정 주파수 대역의 α파와 β파를 추출하고, 상기 α파의 파워량(power(α))과 상기 β파의 파워량(power(β))을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (a)
(a-1) measuring the brain waves by the brain-wave measuring unit 120 of the visual-fatigue measuring apparatus 100;
(a-2) converting the brain waves into the frequency domain by the fast Fourier transform unit 130 of the visual fatigue measuring apparatus 100; And
(a-3) The main controller 110 of the visual fatigue measuring apparatus 100 extracts the alpha wave and beta wave of a specific frequency band from the EEG in the frequency domain, and calculates the power amount (power And extracting a power amount (? (?)) Of the? -Frequency wave.
제 6항에 있어서,
상기 주제어부(110)가 추출하는 특정 주파수 대역의 파워량은 8Hz~13Hz 주파수 대역의 α파 파워량과, 14Hz~25Hz 주파수 대역의 β파 파워량인 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the power amount of the specific frequency band extracted by the main control unit (110) is an amount of the? Power of 8 Hz to 13 Hz and an amount of? Power of the frequency band of 14 Hz to 25 Hz. How to measure.
제 5항에 있어서,
시각 피로도는 상기 시각 피로도 인덱스 산출부(160)가 산출한 인덱스 값에 비례하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the visual fatigue is proportional to the index value calculated by the visual fatigue index calculating unit (160).
제 1항에 있어서,
상기 (c)단계 이후,
(d) 상기 주제어부(110)가 산출된 인덱스 값을 표시부(180)에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 변화 분석을 통한 시각 피로도 측정 방법.The method of claim 1,
After the step (c)
and (d) displaying the index value calculated by the main controller 110 on the display unit 180.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015199344A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-30 (주)와이브레인 Electrical stimulation system and electrical stimulation method
CN105809155A (en) * 2016-05-17 2016-07-27 中山衡思健康科技有限公司 Meditation detection system based on electroencephalogram
CN105975943A (en) * 2016-05-17 2016-09-28 中山衡思健康科技有限公司 EEG-based meditation detection method
CN106175799A (en) * 2015-04-30 2016-12-07 深圳市前海览岳科技有限公司 Based on brain wave assessment human body emotion and the method and system of fatigue state
KR20180109571A (en) * 2017-03-28 2018-10-08 서울대학교산학협력단 Method and system for distinguishing optimal visual stimulation
CN112568915A (en) * 2019-09-11 2021-03-30 中国科学院自动化研究所 Stereo display visual fatigue evaluation method, system and device based on multi-task learning

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104720798A (en) * 2015-04-03 2015-06-24 上海帝仪科技有限公司 Fatigue detection method and system based on electroencephalogram frequency features
KR102072788B1 (en) 2015-04-30 2020-03-12 삼성전자주식회사 Portable apparatus and method for changing a screen of content
KR101999318B1 (en) * 2017-02-17 2019-07-12 상명대학교산학협력단 Method and System for detecting Frequency Domain Parameter in Heart by using Pupillary Variation
KR101996027B1 (en) * 2017-10-20 2019-07-04 상명대학교산학협력단 Method and system for extracting Heart Information of Frequency domain by using pupil size variation
KR102198294B1 (en) * 2018-08-28 2021-01-05 (주)마인드아이 Method and System of Brain-Fatigue Evaluation by using Noncontact Vision System

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1052402A (en) * 1996-08-09 1998-02-24 Agency Of Ind Science & Technol Visual fatigue testing method and stereoscopic target presenting device
KR100287549B1 (en) * 1999-07-24 2001-04-16 박병운 Brain development apparatus with brain wave biofeedback and method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015199344A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-30 (주)와이브레인 Electrical stimulation system and electrical stimulation method
CN106175799A (en) * 2015-04-30 2016-12-07 深圳市前海览岳科技有限公司 Based on brain wave assessment human body emotion and the method and system of fatigue state
CN105809155A (en) * 2016-05-17 2016-07-27 中山衡思健康科技有限公司 Meditation detection system based on electroencephalogram
CN105975943A (en) * 2016-05-17 2016-09-28 中山衡思健康科技有限公司 EEG-based meditation detection method
KR20180109571A (en) * 2017-03-28 2018-10-08 서울대학교산학협력단 Method and system for distinguishing optimal visual stimulation
CN112568915A (en) * 2019-09-11 2021-03-30 中国科学院自动化研究所 Stereo display visual fatigue evaluation method, system and device based on multi-task learning
CN112568915B (en) * 2019-09-11 2022-02-15 中国科学院自动化研究所 Stereo display visual fatigue evaluation method, system and device based on multi-task learning

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