KR101138740B1 - Brain wave detecting headset and method for judging whether brain wave detecting headset is worn - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 뇌파 검출 헤드셋 및 그 착용 여부 판단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 정확히 판단할 수 있는 뇌파 검출 헤드셋 및 그 착용 여부 판단 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an EEG headset and a method of determining whether to wear the same, and more particularly, to an EEG headset and a method of determining whether the EEG detection headset is worn correctly.
인간의 두뇌는 감성이나 인식, 사고, 행동 등이 자연에서 가장 탄력이 있고 적응력이 뛰어나다. 인간의 뇌는 수천억 개의 신경세포로 구성되어 있고, 각 신경세포는 다른 신경세포와 여러 가지 상호관계를 이루며 연결되어 있는데, 이러한 현상을 시냅스(Synapse)라고 한다.The human brain is the most resilient and adaptable in nature with emotions, perceptions, thoughts, and actions. The human brain is made up of hundreds of billions of neurons, each of which is connected in a number of interrelated ways with other neurons, a phenomenon known as synapses.
이들 상호작용은 학습, 기억, 인식, 행동, 결정 등 모든 인간의 정신적 활동의 열쇠이며, 또한 건강 유지를 위한 신체의 육체적인 컨트롤 기능을 책임지고 있다. 이들 시냅스의 형성은 화학작용에 의해서 이루어지며, 이러한 화학작용은 두피의 전기적 흐름으로 바뀌어 뇌파를 형성하게 된다. 즉, 수천억 개의 신경세포들은 주변의 다른 신경세포와 상호작용하며 정보를 전달하는데, 이러한 과정에서 전기신호가 발생하게 된다. 따라서 두피에 전극을 꽂고 전기 변화를 측정하게 되면, 전기의 변화가 파동처럼 표시되는데, 이것이 뇌파이다.These interactions are the key to all human mental activities such as learning, memory, perception, behavior, and decision making, and are also responsible for the physical control of the body to maintain good health. These synapses are formed by chemical reactions, which are converted into electrical flow to the scalp to form brain waves. In other words, hundreds of billions of nerve cells interact with other nerve cells around them to transmit information. In the process, electrical signals are generated. So when you plug an electrode into your scalp and measure the change in electricity, the change in electricity is displayed as a wave, which is an EEG.
이러한 뇌파는 뇌의 활동 정도에 따라 다양한 모양을 가지게 되고, 뇌가 활발하게 활동할수록 뇌파의 진동수가 높아지고, 뇌가 편할수록 진동수가 낮아지는 현상을 보인다. 이러한 뇌파로는 감마파, 베타파, 알파파, 세타파, 델타파가 있다.These brain waves have a variety of shapes according to the degree of brain activity, the more active the brain, the higher the frequency of the brain waves, the more comfortable the brain shows a phenomenon that the frequency is lower. Such brain waves include gamma waves, beta waves, alpha waves, theta waves, and delta waves.
감마파는 중심 주파수가 40Hz이고 그 범위는 38~45Hz 정도로, 두뇌 활동파중에서 가장 속파이며, 긴장과 능동적인 고도의 복합정신기능 수행시에 나타난다. 그리고, 베타파는 중심 주파수가 17.3Hz로 그 범위가 15~38Hz이며, 능동적 뇌기능의 수행시에 대뇌에서 나타나며, 또한 긴장, 스트레스를 받을 때 나타난다.Gamma waves have a center frequency of 40 Hz and range from 38 to 45 Hz, the fastest of the brain active waves, and appear when nervous and active complex mental functions are performed. In addition, the beta wave has a center frequency of 17.3 Hz and a range of 15 to 38 Hz. The beta wave appears in the cerebrum when active brain function is performed, and also appears when the brain is under tension or stress.
알파파는 중심주파수가 약 10.3Hz로 그 범위가 8~12Hz이며, 의식상태도 잠재나 무의식 상태도 아닌 각성 상태에서 폐안시 후두엽에 지배적으로 발생되며, 주로 긴장이완시에 나타나고, 과중한 스트레스 전후에 종종 나타난다.Alpha waves have a central frequency of about 10.3 Hz, ranging from 8 to 12 Hz, and predominantly occur in the occipital lobe of the occipital eye in awake state, not in consciousness or in the latent or unconscious state, mainly during relaxation and often before and after stress. appear.
그리고, 세타파는 중심주파수가 약 6.3Hz로 그 범위가 4~8Hz이며, 두뇌 영역 중에서 감정, 감성에 관여하는 구피질 부위에서 지배적으로 나타난다. 즉, 감정, 감성 영역에서 주로 지배적으로 관여하기 때문에 예술적인 노력을 기울일 때나 마음의 상처가 있거나, 즐겁고 기쁜 업무나 놀이 시에 크게 나타난다.Theta waves have a central frequency of about 6.3 Hz, ranging from 4 to 8 Hz, and predominantly in the cortical region of the brain. In other words, because they are dominantly involved in the emotional and emotional areas, they appear largely when making artistic efforts, when there are hurts in the mind, or when they are happy and happy at work or play.
델타파는 중심주파수가 약 1.3Hz로 그 범위가 0.5~4Hz이며, 뇌파 중 진폭이 가장 크기 때문에 침투력이 가장 강하여 멀리 이동 가능하다. 두되영역 중에서 생명에 직접 관계된 연수, 뇌교, 중뇌 부위에서 주로 발생하며, 감정에 관여하는 구피질 영역과 정보의 입출력과 사고판단에 관여하는 신피질(대뇌)의 활동을 멈추는 김픈 수면 시에 지배적으로 크게 나타난다.The delta wave has a center frequency of about 1.3 Hz and its range is 0.5 to 4 Hz. The delta wave has the largest amplitude among the brain waves, so it has the strongest penetration and can move farther. It occurs mainly in the training, pons, and midbrain areas that are directly related to life, and appears predominantly during sleepy glands that stop the activities of the cortical areas that are involved in emotions and the neocortex (cerebral) that are involved in information input and output and thinking. .
한편, 근래에는 베타파와 알파파 사이에 SMR(Sensory Motor Rhythm) 파라는 새로운 형태의 중요한 뇌파에 대한 연구가 활발해지고 있다. SMR 파는 중심 주파수가 12.7Hz로, 그 범위가 12~15Hz이다. 귀 아래에서 두뇌우 중심까지의 대뇌(신피질) 영역에서 지배적으로 발생된다.In recent years, SMR (Sensory Motor Rhythm) para between beta and alpha waves has been actively studied for a new type of important EEG. SMR waves have a center frequency of 12.7 Hz and range from 12 to 15 Hz. It occurs predominantly in the cerebral (neocortical) region from below the ear to the center of the thunderstorm.
SMR 파는 간단한 집중력이 요구되는 문제를 해결할 때 관계가 되며, 의식 상태에서 긴장이완 요구 시에도 나타난다. 즉, 긴장하지 않은 상태에서 집중이 이루어져 스트레스를 받지 않고 쉽고도 간단하면서도 정확히 수행을 할 수 있는 상태에 나타난다. SMR 파는 베타파에 비해서 아주 적은 에너지로 모든 일을 쉽게 해결하는 능력을 발휘한다는 점에서, 주의집중한 상태의 뇌파임이 확인되었다.SMR waves are relevant when solving problems that require simple concentration, and appear when tension is required in consciousness. In other words, it is possible to concentrate in a state of being relaxed and to be able to perform easily, simply and accurately without being stressed. SMR waves have been shown to be more focused brain brains in that they have the ability to solve everything easily with less energy than beta waves.
SMR 파를 활용하는 분야는 단순한 뇌파 연구 분야에서 벗어나, 사람의 SMR 파를 검출하여 집중력 테스트를 진행하거나, 집중력의 정도를 게임에 접목시키려는 다양한 시도가 진행되고 있다.In the field of using SMR waves, a variety of attempts are being made to detect concentration of human SMR waves and to concentrate concentration tests on games.
이와 같은 집중력 테스트나 게임 등과 같이 SMR 파와 같은 뇌파를 활용하는 분야에서는 모두 SMR 파를 계측하는 장비가 필요하게 되는데, 게임과 같이 일반적인 사용자가 사용하는 경우에는 헤드셋 형태의 뇌파 측정 장치가 활용될 수 있다.
In the field of utilizing EEG such as SMR wave, such as concentration test or game, equipment for measuring SMR wave is required. In the case of general users such as games, a brainwave measuring device in the form of a headset may be utilized. .
SMR 파를 집중력의 지표로 게임에 활용하는 경우, 예를 들어 헤드셋 형태의 뇌파 계측 장치가 게임의 입력 장치로 사용되는 경우, 사용자는 헤드셋을 자신의 머리에 착용하여 게임을 진행하게 된다.When the SMR wave is used for the game as an index of concentration, for example, when a brainwave measuring device in the form of a headset is used as an input device of the game, the user wears the headset on his head to proceed with the game.
그런데, 뇌파 계측 장치의 경우 실제 사람의 머리 부분과 접촉되는 전극이 설치되고, 전극을 통해 전달되는 뇌파가 계측되는 방식을 사용하게 되는데, 이러한 전극의 경우 실제 사람의 머리와 접촉되지 않더라도 뇌파가 아닌 외부로부터의 노이즈를 계측하여 작동하는 경우가 발생한다. 특히, 전자기기가 사용하는 상용 교류전원의 주파수 부근의 노이즈가 뇌파 계측 장치의 전극을 통해 유입되는 경우가 발생할 수 있다.By the way, in the case of EEG measuring device, an electrode is installed in contact with the head of the real person, and the method of measuring the EEG transmitted through the electrode is used. Occasionally, noise from the outside is measured and operated. In particular, noise in the vicinity of the frequency of the commercial AC power used by the electronic device may be introduced through the electrode of the EEG measurement device.
이와 같은 노이즈를 계측하게 되는 경우에도 뇌파 계측 장치는 뇌파의 측정값으로 잘못 인식하게 되고, 이를 게임 등에 반영하게 되면 실제 뇌파 계측 상태가 아닌 경우에도 게임이 작동하게 되어 뇌파 계측을 통한 게임의 진행이라는 게임 형태 자체에 대한 신뢰도가 떨어지게 된다.Even when the noise is measured, the EEG measuring device incorrectly recognizes the measured value of the EEG, and if it is reflected in the game, the game is operated even when the EEG measurement is not performed. The credibility of the game form itself is reduced.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 뇌파 계측을 위한 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 정확히 판단할 수 있는 뇌파 검출 헤드셋 및 그 착용 여부 판단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an EEG detecting headset and a method of determining whether the EEG detection headset can be accurately determined whether the EEG detecting headset for EEG measurement is worn.
상기 목적은 본 발명에 따라, 사람의 머리 둘레를 감싸도록 착용 가능한 헤드 밴드부와, 상기 헤드 밴드부 내측에 설치되어 사람의 머리에 접촉하는 뇌파 검출 전극을 갖는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법에 있어서, (a) 착용 기준 범위값을 설정하는 단계와; (b) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 기 설정된 측정 시간 단위로 뇌파 측정값을 검출하는 단계와; (c) 상기 뇌파 측정값 중 판단 대상이 되는 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균을 기준 평균값으로 산출하는 단계와; (d) 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n-1개의 뇌파 측정값의 평균을 대상 평균값으로 산출하는 단계와; (e) 상기 기준 평균값을 중심으로 상기 착용 기준 범위값이 범위로 설정되는 착용 기준 범위를 설정하는 단계와; (f) 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위 내에 포함되는지 여부에 따라 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법에 의해서 달성된다.According to the present invention, in the method for determining whether to wear a brain wave detection headset having a head band portion that can be worn to wrap around the head of the person, and the brain wave detection electrode installed inside the head band portion in contact with the human head, (a) setting a wearing reference range value; (b) detecting an EEG measurement value at a predetermined measurement time unit based on a signal detected through the EEG detection electrode; (c) calculating an average of the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value to be determined among the EEG measurement values as a reference average value; (d) calculating an average of the target EEG measurement value and n-1 EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value as a target mean value; (e) setting a wearing reference range in which the wearing reference range value is set as a range based on the reference average value; (f) determining whether to wear the brainwave detection headset according to whether the target mean value is within the wearing reference range.
여기서, 상기 (a) 단계는 (a1) 상기 뇌파 검출 헤드셋을 머리에 착용하는 단계와; (a2) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 상기 측정 시간 단위로 기 설정된 초기 측정 시간 동안 뇌파 측정값들 검출하는 단계와; (a3) 상기 (a2) 단계에서 검출된 뇌파 측정값들 중 최대값과 최소값을 추출하는 단계와; (a4) 상기 최대값과 상기 최소값 간의 편차를 상기 착용 기준 범위값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step (a) comprises the steps of (a1) wearing the brain wave detection headset on the head; (a2) detecting EEG measurement values during an initial measurement time set in units of the measurement time based on the signal detected by the EEG detection electrode; (a3) extracting a maximum value and a minimum value among the EEG measurement values detected in the step (a2); (a4) setting the deviation between the maximum value and the minimum value to the wearing reference range value.
그리고, 상기 (a2) 단계는 상기 뇌파 검출 헤드셋이 머리에 착용된 후 기 설정된 대기 시간 이후에 검출된 신호에 대해서 수행될 수 있다.In addition, step (a2) may be performed on a signal detected after a preset waiting time after the EEG headset is worn on the head.
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그리고, 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값은 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 및 RRMin = AR - Rd/2 (여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이다)에 의해 산출될 수 있다.In addition, in step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range may be represented by equations RR Max = A R + R d / 2 and RR Min = A R -R d / 2, where RR Max Is the upper limit threshold value, RR Min is the lower limit threshold value, A R is the reference average value, and R d is the wearing reference range value.
또한, 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위는 기준 보정값에 기초하여 보정되며; 상기 기준 보정값은 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균에 의해 산출될 수 있다.Further, in the step (e), the wearing reference range is corrected based on a reference correction value; The reference correction value may be calculated by an average of the target EEG measurement value and n EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value.
여기서, 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값은 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 + α×Ac 및 RRMin = AR - Rd/2 - β×Ac(여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이고, Ac는 상기 기준 보정값이고, α 및 β는 기 설정되는 가중치 상수이다)에 의해 산출될 수 있다.Here, in the step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range may be represented by the formulas RR Max = A R + R d / 2 + α × Ac and RR Min = A R -R d / 2- β × Ac (wherein RR Max is the upper threshold, RR Min is the lower threshold, A R is the reference average, R d is the wearing reference range, Ac is the reference correction value, α and β are predetermined weight constants).
그리고, 상기 (f) 단계에서는 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위를 연속하여 기 설정된 횟수 이상 벗어나는 경우 상기 뇌파 검출 헤드셋의 미착용으로 판단할 수 있다.In the step (f), when the target average value deviates by more than a predetermined number of times continuously from the wearing reference range, it may be determined that the EEG headset is not worn.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋에 있어서, 사람의 머리 둘레를 감싸도록 착용 가능한 헤드 밴드부와, 상기 헤드 밴드부 내측에 설치되어 사람의 머리에 접촉하는 뇌파 검출 전극과, 상기 뇌파 검출 전극에 의해 감지된 아날로그 신호를 처리하는 아날로그 처리 모듈과, 상기 아날로그 처리 모듈에 의해 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 처리하는 디지털 처리 모듈과, 상기 디지털 처리 모듈에 의해 변환 처리된 디지털 신호에 기초하여 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 판단하는 착용 판단부를 포함하며; 상기 착용 판단부는 (a) 착용 기준 범위값을 설정하는 단계와; (b) 상기 디지털 신호에 기초하여 기 설정된 측정 시간 단위로 뇌파 측정값을 검출하는 단계와; (c) 상기 뇌파 측정값 중 판단 대상이 되는 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균을 기준 평균값으로 산출하는 단계와; (d) 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n-1개의 뇌파 측정값의 평균을 대상 평균값으로 산출하는 단계와; (e) 상기 기준 평균값을 중심으로 상기 착용 기준 범위값이 범위로 설정되는 착용 기준 범위를 설정하는 단계와; (f) 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위 내에 포함되는지 여부에 따라 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 결정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋에 의해서 달성될 수 있다.On the other hand, the above object is, according to another embodiment of the present invention, in the brain wave detection headset for detecting human brain waves, the head band portion which can be worn so as to wrap around the head of the person, and is provided inside the head band portion to the human head An EEG detecting electrode in contact, an analog processing module for processing an analog signal sensed by the EEG detecting electrode, a digital processing module for converting and processing an analog signal processed by the analog processing module into a digital signal, and the digital A wearing determination unit determining whether the brain wave detection headset is worn based on a digital signal converted by the processing module; (A) setting a wearing reference range value; (b) detecting an EEG measurement value in units of a predetermined measurement time based on the digital signal; (c) calculating an average of the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value to be determined among the EEG measurement values as a reference average value; (d) calculating an average of the target EEG measurement value and n-1 EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value as a target mean value; (e) setting a wearing reference range in which the wearing reference range value is set as a range based on the reference average value; (f) determining whether the brainwave detection headset is worn according to whether the average value of the subject falls within the wearing reference range. .
여기서, 상기 착용 판단부는 상기 (a) 단계에서 (a1) 상기 뇌파 검출 헤드셋을 머리에 착용하는 단계와; (a2) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 상기 측정 시간 단위로 기 설정된 초기 측정 시간 동안 뇌파 측정값들 검출하는 단계와; (a3) 상기 (a2) 단계에서 검출된 뇌파 측정값들 중 최대값과 최소값을 추출하는 단계와; (a4) 상기 최대값과 상기 최소값 간의 편차를 상기 착용 기준 범위값으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다.Here, the wearing determination unit in the step (a) (a1) wearing the brain wave detection headset on the head; (a2) detecting EEG measurement values during an initial measurement time set in units of the measurement time based on the signal detected by the EEG detection electrode; (a3) extracting a maximum value and a minimum value among the EEG measurement values detected in the step (a2); (a4) setting the deviation between the maximum value and the minimum value to the wearing reference range value.
그리고, 상기 착용 판단부는 상기 (a2) 단계에서 상기 뇌파 검출 헤드셋이 머리에 착용된 후 기 설정된 대기 시간 이후에 검출된 신호에 대해서 수행할 수 있다.In addition, the wearing determination unit may perform a signal detected after a preset waiting time after the EEG headset is worn on the head in the step (a2).
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그리고, 상기 착용 판단부는 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값을 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 및 RRMin = AR - Rd/2 (여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이다)에 의해 산출할 수 있다.In addition, the wear determining unit may determine the upper and lower threshold values of the wearing reference range in the step (e), respectively, in equations RR Max = A R + R d / 2 and RR Min = A R -R d / 2 ( Here, RR Max is the upper limit threshold, RR Min is the lower limit, A R is the reference average value, and R d is the wearing reference range value.
또한, 상기 착용 판단부는 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위를 기준 보정값에 기초하여 보정하며; 상기 기준 보정값을 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균에 의해 산출할 수 있다.The wearing determining unit may further correct the wearing reference range based on a reference correction value in the step (e); The reference correction value can be calculated by the average of the target EEG measurement value and the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value.
여기서, 상기 착용 판단부는 상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값을 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 + α×Ac 및 RRMin = AR - Rd/2 - β×Ac(여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이고, Ac는 상기 기준 보정값이고, α 및 β는 기 설정되는 가중치 상수이다)에 의해 산출할 수 있다.Here, the wear determination unit in the step (e) in the upper and lower threshold value of the wearing reference range, respectively, RR Max = A R + R d / 2 + α × Ac and RR Min = A R -R d / 2-β x Ac (wherein RR Max is the upper threshold, RR Min is the lower threshold, A R is the reference mean, R d is the wearing reference range, and Ac is the reference) A correction value and α and β are preset weight constants).
그리고, 상기 (f) 단계에서는 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위를 연속하여 기 설정된 횟수 이상 벗어나는 경우 상기 뇌파 검출 헤드셋의 미착용으로 판단할 수 있다.
In the step (f), when the target average value deviates by more than a predetermined number of times continuously from the wearing reference range, it may be determined that the EEG headset is not worn.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 따르면, 뇌파 계측을 위한 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 정확히 판단할 수 있는 뇌파 검출 헤드셋 및 그 착용 여부 판단 방법이 제공된다.
According to the present invention by the configuration as described above, there is provided an EEG detecting headset and a method of determining whether or not wearing the EEG detecting headset for EEG measurement.
도 1은 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋 및 게임 장치의 사용 상태의 예를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋 및 게임 장치의 제어 블럭도이고,
도 3은 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋의 구성을 도시한 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an example of the use state of the brain wave detection headset and the game device according to the present invention,
2 is a control block diagram of an EEG headset and a game device according to the present invention;
3 is a view showing the configuration of an EEG headset according to the present invention,
4 and 5 are views for explaining a method for determining whether to wear the brain wave detection headset according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)과 이를 이용한 게임 장치(30)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10) 및 게임 장치(30)의 제어블럭도이다.1 is a view showing the configuration of the brain
본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)은 사용자가 머리에 착용 가능하도록 마련되며, 사용자가 머리에 착용시 사용자의 뇌파를 검출한다. 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c), 아날로그 처리 모듈(12), 디지털 처리 모듈(13), 착용 판단부(17) 및 헤드셋 인터페이스부(16)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 외형적으로 헤드 밴드부(19) 및 모듈 수용부(18)를 포함할 수 있다.The brain
외형적인 구성으로의 헤드 밴드부(19)는 사용자의 머리 둘레를 감싸도록 착용 가능하게 마련되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 뇌파의 검출이 용이한 사람의 이마 둘레를 감싸도록 띠 형태로 마련되는 것을 예로 한다.
뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 헤드 밴드부(19)의 내측에 설치되어 사용자가 헤드 밴드부(19)를 착용할 때 사람의 머리, 즉 이마 둘레에 접촉되도록 마련된다. 여기서, 도 2에서는 4개의 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)이 헤드 밴드부(19)에 일정 간격으로 설치되는 것을 예로 하며, 사람의 뇌파가 감지 가능하다면 그 개수에 제약을 받지 않는다. 그리고, 4개의 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c) 중 2개의 전극은 그라운드로 작용하며, 본 발명에서는 뇌파 검출이 2개의 전극을 통해 뇌파가 검출되는 2채널 형태로 마련되는 것을 예로 한다.As illustrated in FIG. 2, the
아날로그 처리 모듈(12)은 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)에 의해 감지된 뇌파, 즉 아날로그 신호 형태의 검출된 뇌파 신호를 처리한다. 여기서, 아날로그 처리 모듈(12)은 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)에 의해 감지된 아날로그 신호를 증폭하거나 일정 노이즈를 제거하는 등과 같이 아날로그 신호 형태의 뇌파 신호를 디지털 처리 모듈(13)이 처리 가능한 형태로 가공한다.The
디지털 처리 모듈(13)은 아날로그 처리 모듈(12)에 의해 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 여기서, 본 발명에 따른 디지털 처리 모듈(13)은 아날로그 처리 모듈(12)로부터 전달되는 아날로그 신호, 예를 들어 뇌파의 전체 영역에 대한 아날로그 신호를 이용하여 게임 장치(30)의 실행시 필요한 뇌파 신호, 예컨대 집중력에 해당하는 SMR 파의 레벨 신호(이하, '집중력 레벨값'이라 함)를 생성한다.The
도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 디지털 처리 모듈(13)은 A/D 변환부(14) 및 집중력 레벨 결정부(15)를 포함할 수 있다. A/D 변환부(14)는 아날로그 처리 모듈(12)로부터 전달되는 아날로그 신호, 예를 들어 뇌파의 전체 영역에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.In more detail with reference to FIG. 3, the
그리고, 집중력 레벨 결정부(15)는 A/D 변환부(14)에 의해 변환된 디지털 신호에 기초하여 집중력 레벨값을 생성한다. 여기서, 집중력 레벨 결정부(15)는 A/D 변환부(14)에 의해 변환된 디지털 신호로부터 집중력의 지표로 인식되는 SMR 파를 추출하고, 추출된 SMR 파의 세기에 따라 집중력 레벨값을 생성하는 것을 예로 한다. 이외에도, 집중력 레벨 결정부(15)는 SMR 파와, 게임이나 놀이와 관련된 세터파의 조합을 통해 집중력 레벨값을 생성하도록 마련될 수 있음은 물론이다.The
한편, 헤드셋 인터페이스부(16)는 게임 장치(30)의 후술할 본체 인터페이스부와 연결되어 디지털 처리 모듈(13)에 의해 처리된 디지털 신호, 예컨대, 상술한 바와 같이, 디지털 신호 형태의 집중력 레벨값을 게임 장치(30)로 전송한다. 여기서, 본 발명에 따른 헤드셋 인터페이스부(16)는 비동기 직렬 통신 방식의 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 방식으로 디지털 신호를 게임 장치(30)로 전송하는 것을 예로 하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 뇌파 검출 헤드셋(10)에 UART 통신을 위한 직렬 포트가 설치된다.On the other hand, the
그리고, 모듈 수용부(18)는 헤드 밴드에 설치되어 아날로그 처리 모듈(12), 디지털 처리 모듈(13) 및 헤드셋 인터페이스부(16), 그리고 착용 판단부(17)를 수용 지지한다. 도 2에서는 모듈 수용부(18)가 헤드 밴드부(19)의 전방에 모자의 창 형태로 마련되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 아날로그 처리 모듈(12), 디지털 처리 모듈(13), 착용 판단부(17) 및 헤드셋 인터페이스부(16)가 하나의 인쇄회로기판(20) 상에 실장되어 모듈 수용부(18)에 수용 지지되는 것을 예로 하고 있다.The
한편, 착용 판단부(17)는 디지털 처리 모듈(13)에 의해 변환된 디지털 신호에 기초하여 뇌파 검출 헤드셋(10)의 착용 여부를 판단한다. 이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 착용 판단부(17)가 뇌파 검출 헤드셋(10)을 사용자가 착용한 상태인지 여부를 판단하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.On the other hand, the
먼저, 착용 기준 범위값이 설정된다(S40). 여기서, 착용 기준 범위값은 사용자가 뇌파 검출 헤드셋(10)을 최초 착용한 후 일정 기간 동안에 검출된 뇌파 측정값을 이용하여 산출된다. 이하에서는 도 5를 참조하여 착용 기준 범위값의 설정 과정에 대해 상세히 설명한다.First, the wearing reference range value is set (S40). Here, the wearing reference range value is calculated using the EEG measurement value detected for a certain period of time after the user first wears the
사용자가 뇌파 검출 헤드셋(10)을 착용하게 되면(S51), 뇌파 검출 헤드셋(10)의 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)을 통해 감지된 신호에 기초하여 뇌파 측정값이 검출된다(S51).When the user wears the EEG headset 10 (S51), the EEG measurement value is detected based on the signals detected through the
여기서, 뇌파 검출 측정값의 검출 과정은 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호가 아날로그 처리 모듈(12)에 의하 증폭 등의 처리 과정을 거친 후 디지털 처리 모듈(13)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 디지털 처리 모듈(13)에 의해 변환된 디지털 신호들이 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 과정 등을 거쳐 뇌파 측정값으로 검출된다. 여기서, 뇌파 측정값의 검출은 기 공지된 방법, 예를 들어 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)한 결과 중 파워 스펙트럼 값을 이용하여 검출될 수 있다.Here, in the detection process of the EEG detection value, the signal detected through the EEG detection electrode is converted into a digital signal by the
여기서, 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)을 통해 검출되는 신호는 파형의 형태를 갖게 되는데, 이와 같은 파형을 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 통해 특정 주파수의 값이 들어오는지를 분석하게 된다. 본 발명에서는 한국의 상용 전원이 60Hz의 주파수 대역을 사용하고 있으므로, 60Hz 부근, 예를 들어 58Hz ~ 62Hz 사이의 주파수를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 통해 분석하게 된다. 이 때, 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 과정을 거쳐 산출되는 뇌파 측정값은 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)의 저항값을 반영하게 된다.Here, the signal detected through the
본 발명에서는 뇌파 검출 전극에 의해 감지된 신호에 기초하여, 기 설정된 측정 시간 단위, 예컨대 1초 단위로 뇌파 측정값을 산출하는 것을 예로 한다. 예컨대, 본 발명에 따른 뇌파 검출 헤드셋(10)이 1초에 대략 256개의 디지털 신호를 생성하는 형태로 마련되는 경우, 1초를 측정 시간 단위로 설정하여 256개의 디지털 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 수행하여 1초에 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)에 대한 하나의 뇌파 측정값을 검출할 수 있다. 여기서, 측정 시간 단위는 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)의 처리 속도나 측정의 정확도 등을 고려하여 변경 가능함은 물론이다.In the present invention, based on the signal detected by the EEG detection electrode, the EEG measurement value is calculated in a predetermined measurement time unit, for example, 1 second unit. For example, when the brain
또한, 측정 시간 단위를 시간 단위가 아닌 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 수행하는 디지털 신호의 개수 단위로 설정할 수 있다. 예컨대, 6개 또는 10개의 디지털 신호 단위로 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 수행하도록 마련될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 뇌파 측정값이 기준 측정 시간이나 기준 측정 개수 등으로 설정된 측정 시간 단위 동안 변환된 디지털 신호들을 이용하여 측정될 수 있다.In addition, the measurement time unit may be set in units of the number of digital signals for performing a Fast Fourier Transform (FFT) instead of a time unit. For example, it may be provided to perform a Fast Fourier Transform (FFT) in units of six or ten digital signals. That is, in the present invention, the EEG measurement value may be measured using the digital signals converted during the measurement time unit set as the reference measurement time or the reference measurement number.
상기와 같은 방법으로 뇌파 측정값이 검출되면, 대기 시간(P1)이 경과하였는지 여부를 판단한다(S51). 도 6의 (a)는 뇌파 검출 헤드셋에서 측정 시간 단위로 검출된 뇌파 측정값의 예를 도시한 도면으로, 대기 시간(P1) 동안 검출된 뇌파 측정값은 착용 기준 범위값의 설정에 사용하지 않는다. 이를 통해, 뇌파 검출 헤드셋(10)의 착용 과정에서 발생하는 노이즈에 의해 착용 상태 기준 신호 범위가 영향을 받는 것을 최소화할 수 있으며, 본 발명에서는 대기 시간(P1)으로 3초가 설정되는 것을 예로 한다.When the EEG measurement value is detected by the above method, it is determined whether the waiting time P1 has elapsed (S51). FIG. 6A illustrates an example of EEG measurement values detected in units of measurement time in an EEG headset, and EEG measurement values detected during the waiting time P1 are not used for setting a wearing reference range value. . Through this, it is possible to minimize the influence of the wearing state reference signal range by the noise generated during the wearing process of the brain
한편, 대기 시간(P1)이 경과된 것으로 판단되면, 해당 뇌파 측정값은 저장되는데(S53), 기 설정된 초기 측정 시간(P2)으 동안의 뇌파 측정값들을 검출하는 과정이 진행된다. 도 5를 참조하여 설명하면, S51 단계 내지 S54 단계를 반복 수행하여 초기 측정 시간 동안의 뇌파 측정값들을 수집하게 된다. 도 6의 (a)에서는 초기 측정 시간을 뇌파 검출 헤드셋(10)이 착용된 이후로부터 10초, 대기 시간(P1)이 경과된 후 7초를 초기 측정 시간(P2)으로 설정하는 것을 예로 도시하고 있다.On the other hand, if it is determined that the waiting time (P1) has elapsed, the EEG measurement value is stored (S53), the process of detecting the EEG measurement values for the predetermined initial measurement time (P2) is in progress. Referring to FIG. 5, steps S51 to S54 are repeatedly performed to collect EEG measurement values during an initial measurement time. In FIG. 6A, the initial measurement time is set to 10 seconds after the
그런 다음, 상기 과정을 통해 초기 측정 시간(P2) 동안 검출된 뇌파 측정값들, 예컨대, 7개의 뇌파 측정값들 중 최대값과 최소값을 추출한다(S55). 그리고, 최대값 및 최소값의 편차를 산출하고, 산출된 편차와 기준 범위값(M)과 비교한다(S56).Then, the EEG measurement values detected during the initial measurement time P2 through the above process, for example, the maximum value and the minimum value of the seven EEG measurement values are extracted (S55). The deviation between the maximum value and the minimum value is calculated, and the calculated deviation is compared with the reference range value M (S56).
그리고, 산출된 편차가 기 설정된 기준치(M) 이상인 경우 착용 기준 범위값을 기준치 M으로 설정하고(S57), 산출된 편차가 기준치(M) 미만인 경우는 산출된 편차를 착용 기준 범위값으로 설정한다(S58). 본 발명에서는 기준치(M)로 1이 설정되는 것을 예로 한다.If the calculated deviation is greater than or equal to the preset reference value M, the wearing reference range value is set to the reference value M (S57). If the calculated deviation is less than the reference value M, the calculated deviation is set to the wearing reference range value. (S58). In the present invention, it is assumed that 1 is set as the reference value M.
다시 도 4를 참조하여 설명하면, 상기와 같은 과정을 통해 착용 기준 범위값의 설정이 완료된 상태에서, 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)을 통해 감지된 신호에 기초하여 측정 시간 단위로 뇌파 측정값이 검출된다. 여기서, 뇌파 측정 검출값의 검출 과정은 도 5의 S51 단계에 대한 상술한 설명에 대응한다.Referring to FIG. 4 again, in the state where the setting of the wearing reference range value is completed through the above process, the EEG measurement is performed in units of measurement time based on the signal detected through the
상기와 같이 측정 시간 단위로 뇌파 측정값이 검출되는 과정, 예를 들어, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상술한 대기 시간과 초기 측정 시간이 경과된 이후에 뇌파 측정값들을 이용하여 뇌파 검출 헤드셋(10)의 착용 여부를 판단하게 된다.As described above, the EEG measurement value is detected in units of measurement time, for example, as shown in FIG. 6B, after the above-described waiting time and initial measurement time have elapsed. It is determined whether the
보다 구체적으로 설명하면, 도 6의 (b)에서 11번째 데이터가 판단 대상이 되는 대상 뇌파 측정값이 되는데, 대상 뇌파 측정값 직적에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균을 기준 평균값으로 산출한다(S43). 여기서, 본 발명에서는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 기준 평균값의 산출에 연속된 3개의 뇌파 측정값(P3)이 적용되는 것을 예로 한다.More specifically, in FIG. 6B, the eleventh data becomes a target EEG measurement value to be determined, and an average of n EEG measurement values detected directly on the target EEG measurement value is calculated as a reference average value ( S43). Here, in the present invention, as shown in Fig. 6 (b), it is taken as an example that three consecutive EEG measurement values (P3) are applied to the calculation of the reference average value.
상기와 같이, 기준 평균값이 산출되면, 기준 평균값과 착용 기준 범위값에 기초하여 착용 기준 범위가 산출되는데, 본 발명에서는 기준 평균값을 중심으로 착용 기준 범위값이 범위로 설정되는 것을 예로 한다.As described above, when the reference average value is calculated, the wearing reference range is calculated based on the reference average value and the wearing reference range value. In the present invention, a wearing reference range value is set as a range based on the reference average value.
보다 구체적으로 설명하면, 착용 기준 범위의 상한 문턱값과 하한 문턱값은 각각 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 산출된다.
More specifically, the upper and lower threshold values of the wearing reference range are calculated as shown in [Equation 1] and [Equation 2], respectively.
[수학식 1][Equation 1]
RRMax = AR + Rd/2 RR Max = A R + R d / 2
[수학식 2][Equation 2]
RRMin = AR - Rd/2
RR Min = A R -R d / 2
[수학식 1] 및 [수학식 2]에서, RRMax는 상한 문턱값이고, RRMin은 하한 문턱값이고, AR은 기준 평균값이고, Rd는 착용 기준 범위값이다.In
여기서, 본 발명에서는 착용 기준 범위의 설정에 있어, 기준 보정값을 이용한 보정이 수행될 수 있다. 기준 보정값은 대상 뇌파 측정값과, 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개, 예를 들어 상술한 3개의 뇌파 측정값의 평균, 즉 4개(P5)의 뇌파 측정값의 평균에 의해 산출될 수 있다. 보정된 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값은 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
In the present invention, in the setting of the wearing reference range, the correction using the reference correction value may be performed. The reference correction value is calculated from the target EEG measurement value and the average of n detected immediately before the target EEG measurement value, for example, the above-described three EEG measurement values, that is, the average of four (P5) EEG measurement values. Can be. The upper limit threshold value and the lower limit threshold value of the corrected wearing reference range may be expressed as in
[수학식 3]&Quot; (3) "
RRMax = AR + Rd/2 + α×AcRR Max = A R + R d / 2 + α × Ac
[수학식 4]&Quot; (4) "
RRMin = AR - Rd/2 - β×Ac
RR Min = A R -R d / 2-β × Ac
여기서, RRMax는 상한 문턱값이고, RRMin은 하한 문턱값이고, AR은 기준 평균값이고, Rd는 착용 기준 범위값이고, Ac는 기준 보정값이고, α 및 β는 기 설정되는 가중치 상수이다. 본 발명에서는 가중치 상수로 α=0.4, β=1.5가 적용되는 것을 예로 한다.Where RR Max is an upper limit threshold, RR Min is a lower limit threshold, A R is a reference mean value, R d is a wearing reference range value, Ac is a reference correction value, and α and β are preset weight constants. to be. In the present invention, as an example, α = 0.4 and β = 1.5 are applied as weighting constants.
이와 같은 보정을 통해, 뇌파 검출 헤드셋(10)의 뇌파 검출 전극(11a,11b,11c)을 통해 유입되는 노이즈값은 뇌파 검출 헤드셋(10)의 착용 이후에 지속적으로 감소되는 경향을 나타내는데, 착용 초기의 노이즈 하락 폭이 클 때, 착용 기준 범위값의 설정에 사용되는 최대값 및 최소값이 이와 같은 노이즈의 하락을 추종하지 못하는 현상을 방지할 수 있게 된다.Through such correction, the noise value introduced through the
한편, 상기와 같이 착용 기준 범위가 설정되면, 착용 여부 판단의 대상이 되는 대상 평균값(Ao)을 산출한다(S45). 여기서, 대상 평균값은 대상 뇌파 측정값과, 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n-1개, 즉 대상 뇌파 측정값을 포함하는 2개의 뇌파 측정값의 평균을 통해 산출된다.On the other hand, if the wearing reference range is set as described above, the target average value (Ao) that is the target of the wearing decision is calculated (S45). Here, the target mean value is calculated through the average of the target EEG measurement value and two EEG measurement values including n-1 detected immediately before the target EEG measurement value, that is, the target EEG measurement value.
그런 다음, 대상 평균값(Ao)의 산출이 완료되면, 대상 평균값(Ao)이 착용 기준 범위 내에 포함되는지 여부(S46)에 따라 뇌파 검출 헤드셋(10)의 착용 여부가 판단된다.Then, when the calculation of the target average value Ao is completed, it is determined whether the
즉, 대상 평균값(Ao)이 착용 기준 범위 내에 포함되는 경우, 현재 뇌파 검출 헤드셋(10)이 착용된 상태로 판단된다(S49). 반면, 대상 평균값(Ao)이 착용 기준 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우, 뇌파 검출 헤드셋(10)이 미착용된 상태로 파악할 수 있다.That is, when the target average value Ao is included in the wearing reference range, it is determined that the current brain
여기서, 본 발명에서는 대상 평균값(Ao)이 연속하여 K회 이상 착용 기준 범위를 벗어나는 경우, 즉 S46 단계에서 미착용으로 판단된 횟수가 연속적으로 K회 이상 나타난 경우를 뇌파 검출 헤드셋(10)이 미착용된 상태로 판단할 수 있다(S48).Here, in the present invention, the case where the target average value Ao is continuously out of the reference range of K times or more, that is, when the number of times determined as non-wearing in step S46 appears more than K consecutively, the
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
Although several embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art will appreciate that various modifications may be made without departing from the principles and spirit of the invention . It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
10 : 뇌파 검출 헤드셋 11a,11b,11c : 뇌파 검출 전극
12 : 아날로그 처리 모듈 13 : 디지털 처리 모듈
14 : A/D 변환부 15 : 집중력 레벨 결정부
16 : 헤드셋 인터페이스부 17 : 착용 판단부
30 : 게임 장치
31 : 본체 인터페이스부 32 : 그래픽 처리부
33 : 디스플레이부 34 : 게임 실행부
35 : 사용자 입력부10:
12: analog processing module 13: digital processing module
14: A / D conversion unit 15: concentration level determination unit
16: headset interface unit 17: wear determination unit
30: game device
31: main body interface unit 32: graphics processing unit
33: display unit 34: game execution unit
35: user input unit
Claims (16)
(a) 착용 기준 범위값을 설정하는 단계와;
(b) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 기 설정된 측정 시간 단위로 뇌파 측정값을 검출하는 단계와;
(c) 상기 뇌파 측정값 중 판단 대상이 되는 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균을 기준 평균값으로 산출하는 단계와;
(d) 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n-1개의 뇌파 측정값의 평균을 대상 평균값으로 산출하는 단계와;
(e) 상기 기준 평균값을 중심으로 상기 착용 기준 범위값이 범위로 설정되는 착용 기준 범위를 설정하는 단계와;
(f) 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위 내에 포함되는지 여부에 따라 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.In the method of determining whether to wear a brain wave detection headset having a head band portion that can be worn to wrap around the head of the person, and the brain wave detection electrode provided inside the head band portion in contact with the human head,
(a) setting a wearing reference range value;
(b) detecting an EEG measurement value at a predetermined measurement time unit based on a signal detected through the EEG detection electrode;
(c) calculating an average of the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value to be determined among the EEG measurement values as a reference average value;
(d) calculating an average of the target EEG measurement value and n-1 EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value as a target mean value;
(e) setting a wearing reference range in which the wearing reference range value is set as a range based on the reference average value;
(f) determining whether the brainwave detection headset is worn according to whether the target mean value is within the wearing reference range.
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 뇌파 검출 헤드셋을 머리에 착용하는 단계와;
(a2) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 상기 측정 시간 단위로 기 설정된 초기 측정 시간 동안 뇌파 측정값들 검출하는 단계와;
(a3) 상기 (a2) 단계에서 검출된 뇌파 측정값들 중 최대값과 최소값을 추출하는 단계와;
(a4) 상기 최대값과 상기 최소값 간의 편차를 상기 착용 기준 범위값으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method of claim 1,
In step (a),
(a1) wearing the brain wave detection headset on a head;
(a2) detecting EEG measurement values during an initial measurement time set in units of the measurement time based on the signal detected by the EEG detection electrode;
(a3) extracting a maximum value and a minimum value among the EEG measurement values detected in the step (a2);
and (a4) setting a deviation between the maximum value and the minimum value as the wearing reference range value.
상기 (a2) 단계는 상기 뇌파 검출 헤드셋이 머리에 착용된 후 기 설정된 대기 시간 이후에 검출된 신호에 대해서 수행되는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method of claim 2,
Wherein (a2) step is performed on the signal detected after a predetermined waiting time after the brain wave detection headset is worn on the head, the method of determining whether to wear the brain wave detection headset.
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값은 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 및 RRMin = AR - Rd/2 (여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method of claim 2,
In the step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range are represented by equations RR Max = A R + R d / 2 and RR Min = A R -R d / 2, where RR Max is the And RR Min is the lower threshold, A R is the reference average value, and R d is the wearing reference range value.
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위는 기준 보정값에 기초하여 보정되며;
상기 기준 보정값은 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method of claim 2,
In the step (e), the wearing reference range is corrected based on a reference correction value;
And the reference correction value is calculated by an average of the target EEG measurement value and n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value.
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값은 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 + α×Ac 및 RRMin = AR - Rd/2 - β×Ac(여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이고, Ac는 상기 기준 보정값이고, α 및 β는 기 설정되는 가중치 상수이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method of claim 6,
In the step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range are represented by equations RR Max = A R + R d / 2 + α × Ac and RR Min = A R -R d / 2-β × Ac (wherein RR Max is the upper threshold value, RR Min is the lower threshold value, A R is the reference average value, R d is the wearing reference range value, Ac is the reference correction value, α and β is a predetermined weight constant).
상기 (f) 단계에서는 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위를 연속하여 기 설정된 횟수 이상 벗어나는 경우 상기 뇌파 검출 헤드셋의 미착용으로 판단하는 것을 특징으로 하는 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부 판단 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
In the step (f), it is determined whether the brainwave detection headset is not worn when the target mean value deviates more than a predetermined number of times continuously from the wearing reference range.
사람의 머리 둘레를 감싸도록 착용 가능한 헤드 밴드부와,
상기 헤드 밴드부 내측에 설치되어 사람의 머리에 접촉하는 뇌파 검출 전극과,
상기 뇌파 검출 전극에 의해 감지된 아날로그 신호를 처리하는 아날로그 처리 모듈과,
상기 아날로그 처리 모듈에 의해 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 처리하는 디지털 처리 모듈과,
상기 디지털 처리 모듈에 의해 변환 처리된 디지털 신호에 기초하여 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 판단하는 착용 판단부를 포함하며;
상기 착용 판단부는,
(a) 착용 기준 범위값을 설정하는 단계와;
(b) 상기 디지털 신호에 기초하여 기 설정된 측정 시간 단위로 뇌파 측정값을 검출하는 단계와;
(c) 상기 뇌파 측정값 중 판단 대상이 되는 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균을 기준 평균값으로 산출하는 단계와;
(d) 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n-1개의 뇌파 측정값의 평균을 대상 평균값으로 산출하는 단계와;
(e) 상기 기준 평균값을 중심으로 상기 착용 기준 범위값이 범위로 설정되는 착용 기준 범위를 설정하는 단계와;
(f) 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위 내에 포함되는지 여부에 따라 상기 뇌파 검출 헤드셋의 착용 여부를 결정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.In the brain wave detection headset for detecting human brain waves,
Head band part which we can wear to surround the head circumference of person,
An electroencephalogram detection electrode provided inside the head band part and in contact with a human head;
An analog processing module for processing an analog signal sensed by the brain wave detection electrode;
A digital processing module for converting and processing analog signals processed by the analog processing module into digital signals;
A wearing determination unit determining whether the brain wave detection headset is worn based on the digital signal converted by the digital processing module;
The wear determination unit,
(a) setting a wearing reference range value;
(b) detecting an EEG measurement value in units of a predetermined measurement time based on the digital signal;
(c) calculating an average of the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value to be determined among the EEG measurement values as a reference average value;
(d) calculating an average of the target EEG measurement value and n-1 EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value as a target mean value;
(e) setting a wearing reference range in which the wearing reference range value is set as a range based on the reference average value;
and (f) determining whether to wear the brain wave detecting headset according to whether the target mean value is within the wearing reference range.
상기 착용 판단부는 상기 (a) 단계에서,
(a1) 상기 뇌파 검출 헤드셋을 머리에 착용하는 단계와;
(a2) 상기 뇌파 검출 전극을 통해 감지된 신호에 기초하여 상기 측정 시간 단위로 기 설정된 초기 측정 시간 동안 뇌파 측정값들 검출하는 단계와;
(a3) 상기 (a2) 단계에서 검출된 뇌파 측정값들 중 최대값과 최소값을 추출하는 단계와;
(a4) 상기 최대값과 상기 최소값 간의 편차를 상기 착용 기준 범위값으로 설정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.10. The method of claim 9,
The wearing determination unit in the step (a),
(a1) wearing the brain wave detection headset on a head;
(a2) detecting EEG measurement values during an initial measurement time set in units of the measurement time based on the signal detected by the EEG detection electrode;
(a3) extracting a maximum value and a minimum value among the EEG measurement values detected in the step (a2);
and (a4) setting a deviation between the maximum value and the minimum value as the wearing reference range value.
상기 착용 판단부는 상기 (a2) 단계에서 상기 뇌파 검출 헤드셋이 머리에 착용된 후 기 설정된 대기 시간 이후에 검출된 신호에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.The method of claim 10,
The wearing determining unit detects an EEG of a human, characterized in that for performing the signal detected after a predetermined waiting time after the EEG headset is worn on the head in the step (a2).
상기 착용 판단부는,
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값을 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 및 RRMin = AR - Rd/2 (여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이다)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.The method of claim 10,
The wear determination unit,
In the step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range are respectively represented by equations RR Max = A R + R d / 2 and RR Min = A R -R d / 2, where RR Max is And an upper limit threshold value, RR Min is the lower limit threshold value, A R is the reference average value, and R d is the wearing reference range value).
상기 착용 판단부는,
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위를 기준 보정값에 기초하여 보정하며;
상기 기준 보정값을 상기 대상 뇌파 측정값과, 상기 대상 뇌파 측정값 직전에 검출된 n개의 뇌파 측정값의 평균에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.The method of claim 10,
The wear determination unit,
In the step (e), correcting the wearing reference range based on a reference correction value;
And the reference correction value is calculated based on the average of the target EEG measurement value and the n number of EEG measurement values detected immediately before the target EEG measurement value.
상기 착용 판단부는,
상기 (e) 단계에서 상기 착용 기준 범위의 상한 문턱값 및 하한 문턱값을 각각 수학식 RRMax = AR + Rd/2 + α×Ac 및 RRMin = AR - Rd/2 - β×Ac(여기서, RRMax는 상기 상한 문턱값이고, RRMin은 상기 하한 문턱값이고, AR은 상기 기준 평균값이고, Rd는 상기 착용 기준 범위값이고, Ac는 상기 기준 보정값이고, α 및 β는 기 설정되는 가중치 상수이다)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.The method of claim 14,
The wear determination unit,
In the step (e), the upper and lower thresholds of the wearing reference range are respectively represented by equations RR Max = A R + R d / 2 + α × Ac and RR Min = A R -R d / 2-β × Ac (wherein RR Max is the upper threshold value, RR Min is the lower threshold value, A R is the reference average value, R d is the wearing reference range value, Ac is the reference correction value, α and β is a predetermined weight constant).
상기 (f) 단계에서는 상기 대상 평균값이 상기 착용 기준 범위를 연속하여 기 설정된 횟수 이상 벗어나는 경우 상기 뇌파 검출 헤드셋의 미착용으로 판단하는 것을 특징으로 하는 사람의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 헤드셋.16. The method according to any one of claims 9 to 15,
In the step (f), the brain wave detection headset for detecting brain waves of a human being characterized in that it is determined that the brain wave detection headset is not worn when the target average value deviates more than a predetermined number of times consecutively from the wearing reference range.
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