KR20210016948A - Apparatus and method for improving user's fatigue - Google Patents

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박종우
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for alleviating fatigue of a virtual reality device user. According to the present invention, the apparatus comprises: a measurement unit to measure a biosignal of a user of a virtual reality device and a device for augmented reality; a property extraction unit to extract a fatigue-related property of the user through analysis of the measured biosignal; a fatigue prediction unit to predict fatigue based on the extracted fatigue-related property; and a screen adjustment unit to adjust a screen of the device in accordance with a preset reference table and the predicted fatigue information. Therefore, a screen of a virtual reality device can be adjusted in real time in accordance with fatigue determined by measuring a biosignal of a user of the virtual reality device to alleviate fatigue of the user.

Description

가상현실의 사용자 피로도 개선장치 및 방법{Apparatus and method for improving user's fatigue}Apparatus and method for improving user's fatigue in virtual reality

본 발명은 가상현실에서의 사용자 피로도 개선에 관한 것으로, 특히 가상현실 디바이스 사용자의 생체신호를 측정하여 피로도를 판단하고, 피로도에 따라 가상현실 디바이스의 화면 조정을 통해 실시간으로 사용자의 피로도를 개선하도록 하는 피로도 개선장치에 관한 것이다.The present invention relates to improvement of user fatigue in virtual reality, and in particular, by measuring a bio-signal of a virtual reality device user to determine fatigue, and to improve user fatigue in real time through screen adjustment of a virtual reality device according to the fatigue level. It relates to a device for improving fatigue.

증강현실(AR: Augmented Reality), 가상현실(VR: virtual reality)은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황·환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다. 즉 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 그 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 해주는 것이다. Augmented Reality (AR) and VR (virtual reality) are humans that make a specific environment or situation into a computer and make it as if the person using it is interacting with the real surroundings and environments. It refers to the interface between computers. In other words, it allows people to show and manipulate environments that are difficult to experience on a daily basis as if they are in the environment without directly experiencing them.

본 발명은 이러한 증강현실, 가상현실에서의 사용자 피로도와 관련된 것이라 할 것이다. 따라서 증강현실 및 가상현실 모두에 적용 가능하며, 다만 이러한 증강현실 또는 가상현실을 지원하는 디바이스는 약간의 차이가 있으나, 이하에서는 기본적으로 가상현실용 디바이스 위주로 설명한다. 그러나 증강현실용 디바이스에도 적용될 수 있음은 당연하다.The present invention will be said to be related to user fatigue in such augmented reality and virtual reality. Therefore, it can be applied to both augmented reality and virtual reality. However, devices supporting such augmented reality or virtual reality have slight differences, but hereinafter, the description will be mainly focused on devices for virtual reality. However, it is natural that it can also be applied to devices for augmented reality.

가상현실은 헤드 마운티드 디스플레이(HWD: head mounted display)에 의해 최초로 구현되었고, 최근에는 스마트폰을 가상현실 기기로 이용할 수 있도록 하여 가상현실 기기의 대중화가 점점 진행되고 있는 추세이다. Virtual reality was first implemented by a head mounted display (HWD), and recently, a smartphone is available as a virtual reality device, and virtual reality devices are increasingly popularized.

기본적으로 가상현실 디바이스들은 헤드 트래킹(head tracking)을 지원한다. 헤드 트래킹은 사용자의 머리 움직임에 따라 VR 디바이스의 화면도 따라 움직이는 것을 의미한다. 그런데 가상현실 디바이스들은 일반적으로 입력시간과 연산시간, 출력시간 사이에 딜레이(delay)가 발생하게 되고, 이 과정에서 헤드 트래킹 딜레이로 인해 어지럼증이나 멀미, 시각피로를 유발하게 된다.Basically, virtual reality devices support head tracking. Head tracking means moving the screen of the VR device according to the movement of the user's head. However, in virtual reality devices, in general, a delay occurs between the input time, the operation time, and the output time, and in this process, a head tracking delay causes dizziness, motion sickness, and visual fatigue.

또 가상현실 디바이스를 지속적으로 사용하다 보면 시각적 피로도가 증가하여 사용성 및 편의성이 급감할 가능성이 커지고, 시각적 피로도가 증가함에 따라 뇌-컴퓨터 인터페이스의 성능저하가 생길 수 있다. In addition, if the virtual reality device is continuously used, the possibility of a sharp decrease in usability and convenience increases due to an increase in visual fatigue. As the visual fatigue increases, the performance of the brain-computer interface may deteriorate.

이러한 시각적 피로도로 인해 장시간 가상현실 디바이스 사용하는 것이 어려웠다. 따라서, VR 콘텐츠로부터 유발되는 시청 피로도 정도 및 시청 피로도의 유발요소에 대한 정보를 실시간으로 모니터링하는 시스템이 제안되기도 했다.Due to this visual fatigue, it was difficult to use a virtual reality device for a long time. Therefore, a system for monitoring information on the degree of viewing fatigue caused by VR content and the inducing factor of viewing fatigue in real time has been proposed.

그러나 이러한 방안들은 가상현실 디바이스 사용자의 피로도를 정확하게 측정하지 못하였다. 예를 들면 가상현실 사용을 위해 장착하는 헤드 마운티드 디스플레이는 영상의 시각 피로감을 실시간으로 계측하지 못하였다.However, these measures did not accurately measure the fatigue level of virtual reality device users. For example, a head-mounted display mounted for use in virtual reality could not measure visual fatigue in real time.

그리고 종래에는 사용자의 피로도에 따른 가상현실 디바이스의 어떠한 조정작업도 없었다. And in the past, there was no adjustment work of the virtual reality device according to the user's fatigue.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상현실 디바이스 사용자의 피로도를 측정하고, 측정된 값에 따라 가상현실 디바이스의 화면 조정과 같은 방법을 통해서 실시간으로 사용자의 피로도를 감소할 수 있도록 한 가상현실의 사용자 피로도 개선장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and it is possible to reduce the user's fatigue in real time through a method such as measuring the fatigue level of the virtual reality device user and adjusting the screen of the virtual reality device according to the measured value. It is to provide an apparatus and method for improving user fatigue in virtual reality.

본 발명의 다른 목적은, 헬멧 전면에 디스플레이가 장착된 헤드 마운티드 디스플레이 장치가 사용자의 피로도를 측정할 수 있는 생체신호 측정수단을 구비함으로써, 별도로 생체신호 측정수단을 구비하지 않더라도 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 착용하여 이용하는 것만으로 피로도 측정 및 그에 따른 화면 조정이 가능하도록 하는 것이다.Another object of the present invention is that a head-mounted display device equipped with a display on the front of a helmet includes a bio-signal measuring means capable of measuring a user's fatigue level, so that a head-mounted display device is worn even if a separate bio-signal measuring means is not provided. It is possible to measure the fatigue level and adjust the screen accordingly.

즉 이러한 목적들은 사용자가 가상현실 디바이스를 이용한 가상 체험을 하는 경우, 시각적 피로를 줄여 높은 성능을 유지는 장시간 뇌-컴퓨터 인터페이스 사용할 수 있는 새로운 기술을 제안한 것이라 할 것이다. In other words, these objectives would be to propose a new technology that can use a brain-computer interface for a long time to maintain high performance by reducing visual fatigue when a user experiences a virtual experience using a virtual reality device.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가상현실 디바이스 및 증강현실용 디바이스 사용자의 생체신호를 측정하는 측정부; 상기 측정된 생체신호의 분석을 통해 사용자의 피로도 관련 특성을 추출하는 특성 추출부; 상기 추출된 피로도 관련특성을 기초로 피로도를 예측하는 피로도 예측부; 그리고 상기 예측된 피로도 정보와 미리 설정된 레퍼런스 테이블에 따라 상기 디바이스의 화면을 조정하는 화면 조정부를 포함하여 구성되는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object, a measuring unit for measuring a bio-signal of a user of a virtual reality device and augmented reality device; A characteristic extraction unit for extracting a user's fatigue-related characteristic through the analysis of the measured bio-signal; A fatigue level prediction unit for predicting a fatigue level based on the extracted fatigue level related characteristics; In addition, there is provided an apparatus for improving user fatigue in virtual reality, including a screen adjustment unit for adjusting a screen of the device according to the predicted fatigue information and a preset reference table.

상기 생체신호는 뇌파 신호이고, 상기 특성 추출부는 시간-주파수 도메인(time- frequency domain)을 통해 추출과정을 수행한다.The biosignal is an EEG signal, and the feature extraction unit performs an extraction process through a time-frequency domain.

상기 레퍼런스 테이블은, 현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식의 3가지 기능을 제공하며, 상기 예측된 피로도 정보에 기초하여 어느 하나의 기능이 수행되게 한다.The reference table provides three functions of maintaining current content playback, playback after converting content to 2D, stopping content playback, and rest, and allows any one of the functions to be performed based on the predicted fatigue information.

상기 예측된 피로도 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 피드백하는 정보 제공부를 더 포함하고, 피드백된 정보의 선택에 따라 현재 재생된 컨텐츠의 계속 재생 또는 상기 3가지 기능 중 어느 하나로 전환되어 수행된다. Further, an information providing unit for feeding back the predicted fatigue information so that the user can check the predicted fatigue level information, and is performed by continuously playing the currently played content or switching to one of the three functions according to the selection of the feedback information.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 가상현실의 사용자 피로도 개선장치는, 사용자가 착용하는 고글 형태의 헤드 마운티드 디스플레이 장치일 수 있다.According to another feature of the present invention, the apparatus for improving user fatigue in virtual reality may be a head-mounted display apparatus in the form of goggles worn by the user.

그리고 상기 헤드 마운티드 디스플레이 장치는, 사용자의 뇌파신호를 측정하는 뇌파 측정부; 상기 측정된 뇌파 분석을 통해 피로도 관련 특성을 추출하는 특성 추출부; 상기 추출된 피로도 관련특성을 기초로 피로도를 예측하는 피로도 예측부; 상기 예측된 피로도 정보와 미리 설정된 레퍼런스 범위에 따라 상기 디바이스의 화면을 조정하는 화면 조정부; 상기 예측된 피로도 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 피드백하는 정보 제공부를 포함하고, 현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식 기능 중 어느 하나가 선택되어 동작하는 것을 특징으로 한다.In addition, the head-mounted display device includes: an EEG measurement unit for measuring a user's EEG signal; A characteristic extracting unit for extracting fatigue-related characteristics through the measured EEG analysis; A fatigue level prediction unit for predicting a fatigue level based on the extracted fatigue level related characteristics; A screen adjustment unit for adjusting a screen of the device according to the predicted fatigue information and a preset reference range; Including an information providing unit that provides feedback so that the user can check the predicted fatigue information, and any one of a function of maintaining current content playback, playing after converting the content to 2D, stopping content playback, and operating a rest function is selected and operated. .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가상현실 또는 증강현실을 기반으로 한 뇌-컴퓨터 인터페이스의 사용자 뇌파 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 뇌파 신호의 분석을 통한 피로도 관련 특성을 추출하는 단계; 상기 추출된 뇌파 특성을 바탕으로 기계학습을 이용하여 사용자의 피로도를 정량적으로 예측하는 단계; 상기 예측된 피로도 정보를 사용자에게 피드백하면서 디바이스의 화면 상태를 계속 유지 또는 조정하는 단계를 포함하여 구성되는 가상현실의 사용자 피로도 개선방법을 제공한다. According to another feature of the present invention, the step of measuring a user EEG signal of a brain-computer interface based on virtual reality or augmented reality; Extracting fatigue-related characteristics through analysis of the measured EEG signals; Quantitatively predicting a user's fatigue level using machine learning based on the extracted brainwave characteristics; It provides a method for improving user fatigue in virtual reality, comprising the step of continuously maintaining or adjusting a screen state of a device while feeding back the predicted fatigue information to a user.

여기서 상기 피로도 정보의 피드백시, 현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식 기능 중 어느 하나의 선택이 가능한 정보를 제공하는 단계를 더 포함하고, 선택된 어느 하나의 기능에 따라 디바이스 화면이 동작한다. Here, when the fatigue information is fed back, the step of providing information capable of selecting any one of a current content playback maintenance, a content playback after switching to 2D, a content playback stop, and a break function is further included, and the selected one of the functions The device screen operates accordingly.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 가상현실 사용자의 뇌파를 측정하고, 측정된 뇌파로부터 피로도 관련 특성을 추출한 다음 피로도를 예측하고, 예측된 피로도에 따라 가상현실 디바이스의 화면을 조정하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 제공한다. According to another feature of the present invention, as a computer-readable storage medium including a computer program, the computer program measures an EEG of a virtual reality user, extracts fatigue-related characteristics from the measured EEG, and predicts fatigue, and predicts It provides a computer-readable storage medium for adjusting the screen of the virtual reality device according to the fatigue level.

이상과 같은 본 발명의 가상현실의 사용자 피로도 개선장치 및 방법에 따르면, 가상현실 또는 증강현실용 디바이스의 사용자 생체신호를 측정하여 피로도를 예측하고, 이를 사용자가 확인할 수 있도록 하면서 디바이스의 화면 조정이 가능하게 한다. According to the apparatus and method for improving user fatigue in virtual reality of the present invention as described above, the fatigue level is predicted by measuring a user's bio-signal of a device for virtual reality or augmented reality, and the screen of the device can be adjusted while allowing the user to check it. Let it be.

그리고 디바이스의 화면 조정은 피로도에 따라 현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식 기능 중 어느 하나의 선택이 가능하다. 따라서 사용자의 피로도를 정확하게 예측할 수 있음은 물론 피로도에 따라 적정한 기능이 수행될 수 있어 피로도로 인한 문제를 해결할 수 있다.In addition, according to the screen adjustment of the device, it is possible to select any one of the functions of maintaining the current content playback, playing after converting the content to 2D, stopping content playback, and rest according to fatigue. Therefore, not only can the user's fatigue level be accurately predicted, but also an appropriate function can be performed according to the fatigue level, thereby solving the problem caused by fatigue.

또 본 발명은 사용자 피로도 개선장치를 헤드 마운티드 디스플레이 장치로도 구현할 수 있고, 이 경우 헤드 마운티드 디스플레이 장치만 착용하더라도 피로도 측정 및 이에 따른 적정한 화면 구현이 가능하기 때문에, 사용자의 뇌파 측정을 위한 장치를 별도로 장착할 필요가 없다. 그만큼 더 편리하고 유용하게 가상현실을 체험할 수 있는 것이다. In addition, the present invention can implement the user fatigue improvement device as a head-mounted display device, and in this case, even if only wearing the head-mounted display device, since it is possible to measure the fatigue level and implement an appropriate screen accordingly, a device for measuring the user's EEG is separately There is no need to install it. That's why you can experience virtual reality more conveniently and usefully.

도 1은 본 발명의 가상현실의 사용자 피로도 개선장치의 개념도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상현실의 사용자 피로도 개선장치의 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가상현실의 사용자 피로도 개선방법을 나타낸 흐름도1 is a conceptual diagram of an apparatus for improving user fatigue in virtual reality of the present invention
2 is a block diagram of an apparatus for improving user fatigue in virtual reality according to an embodiment of the present invention
3 is a flow chart showing a method for improving user fatigue in virtual reality according to an embodiment of the present invention

본 발명은 가상현실 사용자의 피로도를 측정하고 그 피로도에 따라 가상현실 디바이스의 파라미터를 실시간 조정함으로써 디바이스의 조정된 화면이 표시되거나 구동 중지되게 함으로써, 사용자의 피로도를 개선하는 장치를 제안하는 것이고, 이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. The present invention proposes an apparatus for improving the user's fatigue by measuring the fatigue level of a virtual reality user and adjusting the parameters of the virtual reality device in real time according to the fatigue level so that the adjusted screen of the device is displayed or stopped. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiment shown in the drawings.

본 발명에서 피로도 측정을 위한 생체신호는 심박과 맥박 등 다양한 생체정보를 이용할 수 있으며, 실시 예에서는 사용자의 뇌파를 측정하는 것으로 설명한다. In the present invention, various biometric information, such as heart rate and pulse, can be used as a bio-signal for measuring fatigue, and in the embodiment, it will be described as measuring a user's brain wave.

따라서 본 발명이 제안하고 있는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치의 개념도를 보인 도 1을 보면, 가상현실 체험을 하는 사용자의 시각 자극 반응에 따라 발생하는 뇌파 신호를 기반으로 시각적 피로도를 예측하고 이를 전송하면, 디바이스(1)(즉, 헤드 마운티드 디스플레이 장치)는 전송된 시각적 피로도를 기초로 하여 디바이스(1)에 표시된 화면의 파라미터를 실시간 조정하기 위한 루프로 구현되고 있음을 알 수 있다. Therefore, referring to FIG. 1 showing a conceptual diagram of a device for improving user fatigue in virtual reality proposed by the present invention, if the visual fatigue level is predicted based on the brain wave signal generated according to the visual stimulus response of the user experiencing the virtual reality and transmitted. , It can be seen that the device 1 (that is, the head mounted display device) is implemented as a loop for real-time adjustment of parameters of the screen displayed on the device 1 based on the transmitted visual fatigue.

본 발명은 이러한 개념을 이용한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 가상현실 디바이스 및 증강현실용 디바이스 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 측정부(100)가 구비된다. The present invention uses such a concept, and as shown in FIG. 2, an EEG measurement unit 100 for measuring EEG signals of a user of a virtual reality device and augmented reality device is provided.

실시 예에서 뇌파 측정부(100)는 헤드 마운티드 디스플레이 장치(1)에 일체로 형성된다. 이 경우 뇌파 측정부(100)는 다수 개의 센서를 구비하는데, 이러한 센서들은 고글 형태의 헤드 마운티드 디스플레이 장치(1)에서 전면의 디스플레이를 둘러싸고 있는 브라켓의 내면, 그리고 머리를 감싸는 착용 브라켓의 내면에 설치될 수 있을 것이다. 그러기 때문에 뇌파 측정을 위한 별도의 센서를 머리 부분에 장착할 필요가 없다. In the embodiment, the EEG measurement unit 100 is integrally formed with the head mounted display device 1. In this case, the EEG measurement unit 100 includes a plurality of sensors, and these sensors are installed on the inner surface of the bracket surrounding the front display in the head mounted display device 1 in the form of a goggle, and the inner surface of the wearing bracket surrounding the head. Can be. Therefore, there is no need to install a separate sensor for EEG measurement on the head.

가상현실 체험을 하는 사용자의 시각 자극 반응에 따라 발생하는 뇌파 신호를 분석하여 사용자의 피로도 관련 특성을 추출하는 특성 추출부(110)가 구비된다. 특성 추출 방법은 여러 가지가 있을 수 있지만, 실시 예는 시간-주파수 도메인(time- frequency domain) 방법을 이용한다. A feature extraction unit 110 is provided for extracting a user's fatigue-related characteristics by analyzing an EEG signal generated according to a visual stimulus response of a user experiencing virtual reality. There may be various methods of feature extraction, but the embodiment uses a time-frequency domain method.

상기 추출된 피로도 관련특성을 기초로 피로도를 예측하는 피로도 예측부(120)가 구비된다. 피로도 예측부(120)에 따른 피로도 결과는 다음 [표 1]에 주어진 레퍼런스 테이블과 같이 3가지 단계 중 하나일 수 있다. 그리고 상기 표 1에서 조정방안은 미리 셋팅되어 있다. 물론 표 1의 내용은 하나의 실시 예에 불과하며, 피로도의 점수 및 조정방안은 더 세부적으로 나눌 수 있거나 다르게 셋팅할 수 있음은 당연하다.A fatigue level prediction unit 120 for predicting the level of fatigue based on the extracted fatigue level-related characteristics is provided. The fatigue result according to the fatigue predicting unit 120 may be one of three steps as shown in the reference table given in Table 1 below. And in Table 1 above, the adjustment method is set in advance. Of course, the contents of Table 1 are only one example, and it is natural that the fatigue score and the adjustment plan can be further divided or set differently.

피로도 Fatigue 조정방안Adjustment plan 1 ~ 31 to 3 현재 컨텐츠 재생 유지Keep current content playing 4 ~ 74 to 7 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생Convert content to 2D and play 8 ~ 108 to 10 컨텐츠 재생 중지 및 휴식Stop and break content playback

상기 예측된 피로도 정보와 미리 설정된 레퍼런스 테이블에 따라 상기 디바이스의 화면을 조정하는 화면 조정부(130)가 구비된다. 즉 예측된 피로도 정보는 상기 3가지 범위 중 하나일 것이고, 따라서 화면 조정부(130)는 이와 대응되게 컨텐츠를 재생하거나 중지시키는 것이다. A screen adjustment unit 130 for adjusting the screen of the device according to the predicted fatigue information and a preset reference table is provided. That is, the predicted fatigue information will be one of the above three ranges, and therefore, the screen adjustment unit 130 plays or stops the content correspondingly.

이와 같은 구성에 따르면 뇌파 측정에 따라 피로도가 예측되기만 하면, 화면 조정부(130)는 미리 셋팅된 방안으로 컨텐츠를 재생할 수 있다. According to such a configuration, as long as the fatigue level is predicted according to the EEG measurement, the screen adjustment unit 130 can play the content in a preset manner.

한편, 본 발명의 실시 예는 사용자가 피로도 정보를 피드백 받고, 재생이나 중지 여부를 직접 선택할 수도 있다. 이를 위하여 상기 예측된 피로도 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 피드백하는 정보 제공부(140)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the user may receive feedback on fatigue level information and may directly select whether to play or stop. To this end, it may further include an information providing unit 140 that feeds back the predicted fatigue information so that a user can check it.

정보 제공부(140)는 상기 피로도 정보, 즉 1 내지 10 중 하나의 숫자를 사용자가 확인할 수 있도록 화면 표시하거나 음성 출력하며, 아울러 화면 전환이 필요한 경우에 이를 선택할 수 있는 사용메뉴도 제공한다. 사용메뉴는 재생과 관련된 메시지와 함께 '예' 또는 '아니오'의 정보를 포함한다. 상기 메뉴 선택에 따라 사용자는 피로도와 무관하게 현재 컨텐츠를 계속 이용할 수 있다.The information providing unit 140 displays the fatigue information, that is, one number from 1 to 10 on a screen so that the user can check it or outputs a voice, and also provides a use menu for selecting it when a screen change is required. The use menu includes information of'Yes' or'No' along with a message related to playback. According to the menu selection, the user can continue to use the current content regardless of fatigue.

물론 화면 전환이 필요한 경우, 화면 조정을 하지 않고 현재 컨텐츠를 계속 이용할 수는 없다. 이는 사용자의 피로도와 직접적으로 연관되기 때문에, 소정 시간 간격으로 화면 조정을 묻는 정보를 표시하거나, 소정 시간 이상 사용할 경우 자동을 컨텐츠 재생을 중지시킬 수 있다. Of course, if a screen change is required, the current content cannot be continuously used without screen adjustment. Since this is directly related to the user's fatigue, it is possible to display information asking for screen adjustment at predetermined time intervals, or automatically stop the content playback when used for a predetermined time or longer.

다음에는 이와 같이 구성된 가상현실의 사용자 피로도 개선장치의 사용 예를 설명한다. Next, an example of using the device for improving user fatigue in virtual reality configured as described above will be described.

가상현실 또는 증강현실 체험을 위하여 사용자가 고글 형태의 헤드 마운티드 디스플레이 장치(1)를 착용하고 온 구동시킨다. 이에 사용자는 가상현실 체험을 수행할 수 있다.In order to experience virtual reality or augmented reality, the user wears and drives the head-mounted display device 1 in the form of goggles. Accordingly, the user can experience virtual reality.

이러한 가상현실 체험이 수행되는 도중, 시각 자극에 의하여 사용자의 뇌파는 계속 변하게 되며, 뇌파 측정부(100)는 사용자의 뇌파(EGG) 신호를 측정한다(s100). While the virtual reality experience is being performed, the user's EEG continuously changes due to visual stimulation, and the EEG measurement unit 100 measures the user's EEG signal (S100).

측정된 뇌파 신호는 피로도 관련 특성 추출부(110)로 전달된다. 뇌파 신호의 전달은 가상현실 체험이 이루어지는 동안 계속 이루어진다. 그러면 특성 추출부(110)는 시간-주파수 도메인(time- frequency domain) 방법을 이용하여 피로도 관련 특성을 추출한다(s110). The measured EEG signal is transmitted to the fatigue-related characteristic extraction unit 110. The transmission of EEG signals continues during the virtual reality experience. Then, the feature extraction unit 110 extracts a fatigue-related feature using a time-frequency domain method (s110).

피로도 예측부(120)는 상기 추출된 뇌파 특성을 전달받고 기계학습을 통해 사용자의 피로도를 정량적으로 예측한다(s120). 예측된 결과는 숫자 1 내지 10중 어느 하나가 된다. The fatigue predicting unit 120 receives the extracted brainwave characteristics and quantitatively predicts the user's fatigue through machine learning (s120). The predicted result will be any one of numbers 1 to 10.

이렇게 예측된 피로도 정보는 화면 조정부(130)로 전달된다. 그러면 화면 조정부(130)는 상기 예측된 피로도 정보가 미리 설정된 범위 중 어디에 해당하는지를 판단한 다음 그에 맞는 조정방안이 수행되게 한다(s130). 예를 들어 현재 피로도 정보가 1 ~ 3 내에 포함된다면 현재 컨텐츠가 계속 재생되게 하고, 4 ~ 7 내에 포함된다면 현재 재생중인 3D 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생되게 하고, 8 ~ 10 내에 포함된다면 휴식을 위해 현재 재생중인 컨텐츠를 중지되게 한다.The predicted fatigue information is transmitted to the screen adjustment unit 130. Then, the screen adjustment unit 130 determines where the predicted fatigue information falls within a preset range, and then performs an adjustment plan accordingly (S130). For example, if the current fatigue information is included within 1 to 3, the current content is continuously played, if it is included within 4 to 7, the currently playing 3D content is converted to 2D and then played, and if it is included within 8 to 10, it is for rest. Stops the currently playing content.

그리고 화면 조정된 컨텐츠를 이용하거나 컨텐츠가 재생 중지된 상태에서 소정 시간이 경과하면 다시 컨텐츠를 이용할 수 있게 되고, 이러한 과정은 디바이스의 전원이 오프(off) 되기 전까지 반복적으로 수행된다(s140). In addition, when a predetermined time elapses while using the screen-adjusted content or when the content is stopped playing, the content can be used again, and this process is repeatedly performed until the device is powered off (s140).

한편, 본 발명은 상기 피로도 예측 단계에서 예측된 피로도 정보를 사용자에게 피드백할 수 있다. 따라서 사용자는 현재 자신의 피로도를 인지할 수 있을 것이다(s150). Meanwhile, according to the present invention, the fatigue level information predicted in the fatigue level prediction step may be fed back to the user. Therefore, the user will be able to recognize his or her current fatigue level (s150).

이렇게 피로도를 인지시킨 상태에서, 본 발명은 상술한 바와 같이 강제적으로 화면 조정이 이루어지게 하는 것 이외에 사용자가 직접 화면 조정기능을 선택할 수도 있다. In this state of recognizing the degree of fatigue, in the present invention, in addition to forcibly adjusting the screen as described above, the user may directly select the screen adjustment function.

즉, 정보 제공부(140)는 사용자에게 상기 피로도 정보를 제공하면서 화면 조정을 위한 사용메뉴도 함께 제공된다(s160). 상기 사용메뉴는, 예를 들면 '피로도 점수가 높습니다. 현재 화면을 2D 화면으로 전환하여 표시할까요?'의 메시지와 함께 상기 표시된 메시지를 확인한 후 사용자가 직접 선택할 수 있는 '예' '아니오'와 같은 메뉴일 수 있다. 따라서 사용자는 피로도가 높은 상태에서도 화면 전환 없이 계속 3D 화면으로 체험을 즐길 수 있다(s170). That is, the information providing unit 140 provides the user with the fatigue level information while also providing a use menu for screen adjustment (s160). In the above menu, for example,'Fatigue scores are high. It may be a menu such as'Yes' or'No' that the user can directly select after checking the displayed message along with the message of'Will the current screen be converted to a 2D screen?'. Therefore, the user can continue to enjoy the experience on the 3D screen without changing the screen even in a state of high fatigue (s170).

다만, 이러한 3D 화면의 계속 재생은 제약이 있다. 본 발명은 실질적으로 사용자의 피로도를 개선하기 위한 것이기 때문에, 일정 시간 3D 화면의 재생을 허용하지만, 피로도 누적에 따른 문제 발생을 예방하기 위하여 소정 시간 간격으로 상기 메뉴를 계속 제공하고, 그럼에도 계속 3D 화면 재생이 구동된다면 강제적으로 컨텐츠 재생을 중지시킬 수 있는 것이다. However, there is a limitation on continuing playback of such a 3D screen. Since the present invention is intended to substantially improve the user's fatigue, it allows the playback of the 3D screen for a certain period of time, but continues to provide the above menu at a predetermined time interval to prevent the occurrence of problems due to accumulation of fatigue. If playback is activated, content playback can be forcibly stopped.

이와 같이 본 발명은 사용자의 뇌파(생체신호)를 측정하여 피로도를 판단하고, 이 피로도의 정도에 따라 사용하는 가상현실 디바이스의 화면조정과 같은 방법을 통해서 실시간으로 피로도를 감소할 수 있도록 하는 것임을 알 수 있다.As described above, it is understood that the present invention measures the user's brain waves (bio signals) to determine the level of fatigue, and to reduce the level of fatigue in real time through a method such as screen adjustment of the virtual reality device used according to the level of the level of fatigue. I can.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although described with reference to the illustrated embodiments of the present invention as described above, these are only illustrative, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, without departing from the gist and scope of the present invention, various It will be apparent that variations, modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1: 헤드 마운티드 디스플레이 장치
100: 뇌파 측정부
110: 특성 추출부
120: 피로도 예측부
130: 화면 조정부
140: 정보 제공부1: head mounted display device
100: EEG measurement unit
110: feature extraction unit
120: fatigue prediction unit
130: screen adjustment unit
140: information providing unit

Claims (9)

가상현실 디바이스 및 증강현실용 디바이스 사용자의 생체신호를 측정하는 측정부;
상기 측정된 생체신호의 분석을 통해 사용자의 피로도 관련 특성을 추출하는 특성 추출부;
상기 추출된 피로도 관련특성을 기초로 피로도를 예측하는 피로도 예측부; 그리고
상기 예측된 피로도 정보와 미리 설정된 레퍼런스 테이블에 따라 상기 디바이스의 화면을 조정하는 화면 조정부를 포함하여 구성되는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치.A measuring unit for measuring a bio-signal of a user of a virtual reality device and an augmented reality device;
A characteristic extraction unit for extracting a user's fatigue-related characteristic through the analysis of the measured bio-signal;
A fatigue level prediction unit for predicting a fatigue level based on the extracted fatigue level related characteristics; And
An apparatus for improving user fatigue in virtual reality, comprising a screen adjustment unit for adjusting a screen of the device according to the predicted fatigue information and a preset reference table. 제 1 항에 있어서,
상기 생체신호는 뇌파 신호이고,
상기 특성 추출부는 시간-주파수 도메인(time- frequency domain)을 통해 추출과정을 수행하는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치.The method of claim 1,
The biological signal is an EEG signal,
The device for improving user fatigue in virtual reality for the feature extraction unit to perform an extraction process through a time-frequency domain. 제 1 항에 있어서,
상기 레퍼런스 테이블은,
현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식의 3가지 기능을 제공하며,
상기 예측된 피로도 정보에 기초하여 어느 하나의 기능이 수행되게 하는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치.The method of claim 1,
The reference table,
It provides three functions of maintaining current content playback, playing after converting content to 2D, stopping content playback, and rest.
An apparatus for improving user fatigue in virtual reality that allows any one function to be performed based on the predicted fatigue information. 제 3 항에 있어서,
상기 예측된 피로도 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 피드백하는 정보 제공부를 더 포함하고,
피드백된 정보의 선택에 따라 현재 재생된 컨텐츠의 계속 재생 또는 상기 3가지 기능 중 어느 하나로 전환되어 수행되는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치. The method of claim 3,
Further comprising an information providing unit for feedback so that the user can check the predicted fatigue information,
An apparatus for improving user fatigue in virtual reality that is performed by continuing playback of the currently played content or switching to one of the three functions according to selection of feedback information. 제 3 항에 있어서,
상기 가상현실의 사용자 피로도 개선장치는,
사용자가 착용하는 고글 형태의 헤드 마운티드 디스플레이 장치인 가상현실의 사용자 피로도 개선장치.The method of claim 3,
The apparatus for improving user fatigue of the virtual reality,
A device for improving user fatigue in virtual reality, which is a head-mounted display device in the form of goggles worn by users. 제 5 항에 있어서,
상기 헤드 마운티드 디스플레이 장치는,
사용자의 뇌파신호를 측정하는 뇌파 측정부;
상기 측정된 뇌파 분석을 통해 피로도 관련 특성을 추출하는 특성 추출부;
상기 추출된 피로도 관련특성을 기초로 피로도를 예측하는 피로도 예측부;
상기 예측된 피로도 정보와 미리 설정된 레퍼런스 테이블에 따라 상기 디바이스의 화면을 조정하는 화면 조정부;
상기 예측된 피로도 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 피드백하는 정보 제공부를 포함하고,
현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식 기능 중 어느 하나가 선택되어 동작하는 가상현실의 사용자 피로도 개선장치.The method of claim 5,
The head mounted display device,
EEG measurement unit for measuring the user's EEG signal;
A characteristic extracting unit for extracting fatigue-related characteristics through the measured EEG analysis;
A fatigue level prediction unit for predicting a fatigue level based on the extracted fatigue level related characteristics;
A screen adjustment unit for adjusting the screen of the device according to the predicted fatigue information and a preset reference table;
Including an information providing unit for feedback so that the user can check the predicted fatigue information,
A device for improving user fatigue in virtual reality in which one of the functions of maintaining current content playback, playback after converting content to 2D, stopping content playback, and rest is selected and operated. 가상현실 또는 증강현실을 기반으로 한 뇌-컴퓨터 인터페이스의 사용자 뇌파 신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 뇌파 신호의 분석을 통한 피로도 관련 특성을 추출하는 단계;
상기 추출된 뇌파 특성을 바탕으로 기계학습을 이용하여 사용자의 피로도를 정량적으로 예측하는 단계;
상기 예측된 피로도 정보를 사용자에게 피드백하면서 디바이스의 화면 상태를 계속 유지 또는 조정하는 단계를 포함하여 구성되는 가상현실의 사용자 피로도 개선방법.Measuring a user EEG signal of a brain-computer interface based on virtual reality or augmented reality;
Extracting fatigue-related characteristics through analysis of the measured EEG signals;
Quantitatively predicting a user's fatigue level using machine learning based on the extracted brainwave characteristics;
And continuously maintaining or adjusting the screen state of the device while feeding back the predicted fatigue information to the user. 제 7 항에 있어서,
상기 피로도 정보의 피드백시, 현재 컨텐츠 재생 유지, 컨텐츠를 2D로 전환 후 재생, 컨텐츠 재생 중지 및 휴식 기능 중 어느 하나의 선택이 가능한 정보를 제공하는 단계를 더 포함하고,
선택된 어느 하나의 기능에 따라 디바이스 화면이 동작하는 가상현실의 사용자 피로도 개선방법.The method of claim 7,
Upon feedback of the fatigue information, providing information capable of selecting any one of a current content playback maintenance, a content playback after switching to 2D, a content playback stop, and a break function,
A method of improving user fatigue in virtual reality in which the device screen operates according to any one selected function. 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은 가상현실 사용자의 뇌파를 측정하고, 측정된 뇌파로부터 피로도 관련 특성을 추출한 다음 피로도를 예측하고, 예측된 피로도에 따라 가상현실 디바이스의 화면을 조정하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
A computer-readable storage medium containing a computer program, comprising:
The computer program measures EEG of a virtual reality user, extracts fatigue-related characteristics from the measured EEG, predicts the degree of fatigue, and adjusts the screen of the virtual reality device according to the predicted fatigue degree. .
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