급속도로 발달하는 현대사회의 기술과 의학의 발달은 사람들을 보다 윤택한 삶에 대한 관심으로 이끌었고, 건강에 대한 사람들의 욕구를 증가시켰다. 이러한 관심과 욕구를 충족시키기 위해 u-Healthcare와 의료 서비스에 대한 수요가 급증하고 있으며, 시장의 확대와 기술개발의 중요성이 대두되고 있다. 또한, 건강에 대한 사람들의 관심이 육체적 건강뿐만 아니라 정신적인 외로움, 우울증과 같은 정서 및 감성에 대한 관심으로 확대됨에 따라 종래의 기능 중심의 제품 개발보다는 사용자의 감성 기능을 고려한 감성 제품 개발이 불가피하게 되었다. 감성의 변화는 신경계 반응으로 나타나며, 외부의 자극에 대한 인간의 중추신경계와 자율신경계의 통합적 조절에 의해 나타난다. 특히, ...
급속도로 발달하는 현대사회의 기술과 의학의 발달은 사람들을 보다 윤택한 삶에 대한 관심으로 이끌었고, 건강에 대한 사람들의 욕구를 증가시켰다. 이러한 관심과 욕구를 충족시키기 위해 u-Healthcare와 의료 서비스에 대한 수요가 급증하고 있으며, 시장의 확대와 기술개발의 중요성이 대두되고 있다. 또한, 건강에 대한 사람들의 관심이 육체적 건강뿐만 아니라 정신적인 외로움, 우울증과 같은 정서 및 감성에 대한 관심으로 확대됨에 따라 종래의 기능 중심의 제품 개발보다는 사용자의 감성 기능을 고려한 감성 제품 개발이 불가피하게 되었다. 감성의 변화는 신경계 반응으로 나타나며, 외부의 자극에 대한 인간의 중추신경계와 자율신경계의 통합적 조절에 의해 나타난다. 특히, 심박변이도는 심전도를 이용하여 자율신경계의 상태를 측정하기 위한 비침습성의 도구로써, 특수한 생리학적 요소와 주파수 스펙트럼간의 일치를 보인다. 따라서, 생체의 신경․생리상태 등을 자극정보로 바꾸어서 그 생체에 전달하는 조작인 바이오피드백을 심박변이도에 적용한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나, 심전도를 이용한 측정은 정확성을 보장받을 수 있는 장점이 있긴 하지만, 가슴, 손, 발 등 여러 신체 부위에 측정 전극를 부착해야 하는 번거로움이 있기 때문에 감성의 제품 개발의 측면에서 보다 소형화되고 간편함을 추구하는 소비자의 욕구를 충족시키기에는 어려움이 따른다. 이에 비해 맥파는 심전도와 같이 자율신경계를 통해 생리적 반응을 측정하는 신호이지만, 손가락에 센서 하나만 부착시키면 되기 때문에 상대적으로 신호의 측정이 간편하다는 장점을 가지고 있어 u-Healthcare 분야에서의 응용이 용이하다. 하지만, 맥박주기를 결정함에 있어서 피크가 완만하게 나타나기 때문에 일반적으로 사용되고 있는 피크 검출 방법은 적합하지 않다. 때문에 비교적 피크가 날카롭게 나타나는 심전도보다 더 세심한 주기 검출 방법을 필요로 한다. 따라서, 본 논문에서는 심전도보다 측정이 간편한 맥파를 이용하여 피크의 전․후 기울기 정보를 통해 정확한 맥박주기를 검출하는 기술을 제안하고, 이를 이용하여 추출된 맥박변이도를 감성평가에 응용하는 기술을 제시하며, 감성평가 결과에 따라 감성을 조절할 수 있는 바이오피드백 소프트웨어를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 제안한 파형 기울기를 이용한 맥박주기 검출 방법의 성능을 평가하기 위해 기존의 주기 검출에 자주 사용되고 있는 피크-피킹 방법으로 검출된 맥박주기와 비교․분석하였으며, 제안한 방법의 정확도를 높이기 위해 피크 전․후 무시구간과 기울기 계산 구간을 변화시켜 표준편차를 비교함으로써 가장 정확한 맥박주기를 추정하는 구간들을 실험을 통해 확인하였다. 이후 맥파를 이용한 감성평가에서는 제안한 방법으로 얻어진 맥박주기로부터 맥박변이도를 추출하였으며, 이를 FFT 변환하여 주파수 영역에서의 분석을 통해 LF/HF의 비율을 비교하였다. LF/HF의 비율은 감성의 특징 파라미터로 사용되어 LF/HF의 비율이 높으면 부정적 상태로 판단하고, LF/HF의 비율이 낮으면 긍정적 상태로 보았다. 또한, 피검자가 부정적 상태에 있을 경우, 주관적 설문을 통해 미리 입수한 자신이 선호하는 영상이나 음악, 자연의 풍경, 사진 등을 보여주어 긍정적 상태로 유도하는 바이오피드백 알고리듬을 이용하였으며, 감성평가 실험을 통해 성능을 확인하였다.
급속도로 발달하는 현대사회의 기술과 의학의 발달은 사람들을 보다 윤택한 삶에 대한 관심으로 이끌었고, 건강에 대한 사람들의 욕구를 증가시켰다. 이러한 관심과 욕구를 충족시키기 위해 u-Healthcare와 의료 서비스에 대한 수요가 급증하고 있으며, 시장의 확대와 기술개발의 중요성이 대두되고 있다. 또한, 건강에 대한 사람들의 관심이 육체적 건강뿐만 아니라 정신적인 외로움, 우울증과 같은 정서 및 감성에 대한 관심으로 확대됨에 따라 종래의 기능 중심의 제품 개발보다는 사용자의 감성 기능을 고려한 감성 제품 개발이 불가피하게 되었다. 감성의 변화는 신경계 반응으로 나타나며, 외부의 자극에 대한 인간의 중추신경계와 자율신경계의 통합적 조절에 의해 나타난다. 특히, 심박변이도는 심전도를 이용하여 자율신경계의 상태를 측정하기 위한 비침습성의 도구로써, 특수한 생리학적 요소와 주파수 스펙트럼간의 일치를 보인다. 따라서, 생체의 신경․생리상태 등을 자극정보로 바꾸어서 그 생체에 전달하는 조작인 바이오피드백을 심박변이도에 적용한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나, 심전도를 이용한 측정은 정확성을 보장받을 수 있는 장점이 있긴 하지만, 가슴, 손, 발 등 여러 신체 부위에 측정 전극를 부착해야 하는 번거로움이 있기 때문에 감성의 제품 개발의 측면에서 보다 소형화되고 간편함을 추구하는 소비자의 욕구를 충족시키기에는 어려움이 따른다. 이에 비해 맥파는 심전도와 같이 자율신경계를 통해 생리적 반응을 측정하는 신호이지만, 손가락에 센서 하나만 부착시키면 되기 때문에 상대적으로 신호의 측정이 간편하다는 장점을 가지고 있어 u-Healthcare 분야에서의 응용이 용이하다. 하지만, 맥박주기를 결정함에 있어서 피크가 완만하게 나타나기 때문에 일반적으로 사용되고 있는 피크 검출 방법은 적합하지 않다. 때문에 비교적 피크가 날카롭게 나타나는 심전도보다 더 세심한 주기 검출 방법을 필요로 한다. 따라서, 본 논문에서는 심전도보다 측정이 간편한 맥파를 이용하여 피크의 전․후 기울기 정보를 통해 정확한 맥박주기를 검출하는 기술을 제안하고, 이를 이용하여 추출된 맥박변이도를 감성평가에 응용하는 기술을 제시하며, 감성평가 결과에 따라 감성을 조절할 수 있는 바이오피드백 소프트웨어를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 제안한 파형 기울기를 이용한 맥박주기 검출 방법의 성능을 평가하기 위해 기존의 주기 검출에 자주 사용되고 있는 피크-피킹 방법으로 검출된 맥박주기와 비교․분석하였으며, 제안한 방법의 정확도를 높이기 위해 피크 전․후 무시구간과 기울기 계산 구간을 변화시켜 표준편차를 비교함으로써 가장 정확한 맥박주기를 추정하는 구간들을 실험을 통해 확인하였다. 이후 맥파를 이용한 감성평가에서는 제안한 방법으로 얻어진 맥박주기로부터 맥박변이도를 추출하였으며, 이를 FFT 변환하여 주파수 영역에서의 분석을 통해 LF/HF의 비율을 비교하였다. LF/HF의 비율은 감성의 특징 파라미터로 사용되어 LF/HF의 비율이 높으면 부정적 상태로 판단하고, LF/HF의 비율이 낮으면 긍정적 상태로 보았다. 또한, 피검자가 부정적 상태에 있을 경우, 주관적 설문을 통해 미리 입수한 자신이 선호하는 영상이나 음악, 자연의 풍경, 사진 등을 보여주어 긍정적 상태로 유도하는 바이오피드백 알고리듬을 이용하였으며, 감성평가 실험을 통해 성능을 확인하였다.
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