[논문]증강현실을 이용한 인지 판단 기술에 관한 연구

이철승; 김국세

doi:10.13067/jkiecs.2020.15.6.1075

[국내논문] 증강현실을 이용한 인지 판단 기술에 관한 연구
A study on Cognitive Judgment Technology using Augmented Reality 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.6, 2020년, pp.1075 - 1080

이철승 (광주여자대학교 교양과정부) , 김국세 ((주) 유오케이)

초록
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컴퓨팅 기술과 네트워킹의 발달은 4차 산업혁명의 근본이 되는 기술로 발달하고 있다. 이중 실감 미디어 분야인 AR과 VR 기술은 많은 응용영역으로 발달하고 있으며, 특히! 의료분야의 발전가능성은 매우 높다. 보건의료분야의 발전 가능성으로는 인구의 노령화에 따른 다양한 만성 질환의 증가와 이를 처리할 수 있는 기반시설의 제한, 전문 인력의 부족과 같은 문제점을 해결하기 위해, AR/VR과 같은 4차 산업혁명의 대표기술을 이용한 헬스케어 분야의 서비스를 채택하고 있다. 이에 따라, 헬스케어 분야의 AR/VR의 영역은 전체 산업 시장의 약 17%를 차지하고 있다. 이에 본 연구는 AR을 이용한 인지 판단 기술은 경도인지장애자 대상으로 컴퓨팅 시스템을 통한 인지 평가를 적용하고, 결과를 바탕으로 증강현실을 이용한 인지 재활 콘텐츠를 활용할 수 있도록 연구하고, 인지 판단 기술에 필요한 하드웨어와 소프트웨어 설계를 통해 AR을 이용한 인지 판단 기술과 헬스케어 분야에 도움을 주고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The development of computing technology and networking is developing as the fundamental technology of the 4th industrial revolution. AR and VR technologies, which are dual realistic media fields, are developing into many application areas, especially! The potential for development in the medical field is very high. As for the development potential of the health care field, the 4th industrial revolution such as AR/VR to solve problems, such as the increase of various chronic diseases due to the aging of the population, the limitation of infrastructure that can deal with them, and the lack of specialized personnel. It is adopting services in the healthcare field using representative technologies. Accordingly, AR/VR in the healthcare field occupies about 17% of the total industrial market. Therefore, in this study, cognitive judgment technology using AR applies cognitive evaluation through a computing system to the mild cognitive impairment, and based on the results, researches to utilize cognitive rehabilitation contents using augmented reality, and hardware necessary for cognitive judgment technology. Also, software design to help in the field of cognitive judgment technology and healthcare using AR.

주제어

표/그림 (8)

그림 그림 1. Otical see-through HMD(좌) Fig. 1 Otical see-through HMD(Left)
그림 그림 2. Video see-through(우) Fig. 2 Video see-through(Right)
그림 그림 3. SQL 분석 기반 빅데이터 플랫폼 Fig. 3 SQL analysis-based big data platform
그림 그림 4. 빅데이터 플랫폼과 Data 웨어 하우스 Fig. 4 Big data platform and data warehouse
그림 그림 5. 빅데이터 플랫폼 Serverless ETL Fig. 5 Big Data Platform Serverless ETL
그림 그림 6. Data Lake를 활용한 빅데이터 플랫폼 Fig. 6 Big data platform using Data Lake
그림 그림 7. 실시간 운영 데이터 통합 Fig. 7 Real-time operational data integration
그림 그림 8. 실시간 데이터 통합 가공처리 Fig. 8 Real-time data integration processing

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

[2][9]. 특히! AR을 이용한 인지 판단 기술은 경도 인지장애자 대상으로 컴퓨팅시스템을 통한 인지평가를 적용하고, 결과를 바탕으로 AR을 이용하여 인지 재활콘텐츠를 활용하여 재활에 도움을 주는데 연구의 목적이 있다.
본 연구 설계를 통해 향후 시스템 개발 시 구축하는 인지능력 평가와 유지 및 증진을 위한 서비스는 4 차 산업혁명 시대의 헬스케어(인지기술, 임상의학, 심리학, ICT, 사회복지) 분야의 신산업 창출의 기회를 제공 하고자 한다.

제안 방법

본 연구에 필요한 시스템은 AR 인텔리전트 서버와 실시간 통신을 통해 훈련과 관리를 할 수 있는 시스템과, 빅데이터 기반의 지능형 서버로 구성되며, 스마트 기기를 통한 시·공간의 제약 없이 인지 재활을 가능하게 할 수 있는 시스템 설계에 목적이 있으며, 필요 하드웨어 와 소프트웨어 시스템은 동작인식 센서와 스마트 태블릿 또는 AR Glasses, 데이터 서버 및 인텔리젼트 서버로 하드웨어를 설계하며, 동작인식 센서는 이용자의 동작을 인식하고 인지재활훈련을 진행하도록 유도하는 기능을 담당. 인지재활 콘텐츠를 통한 평가·훈련 시스템을 통해 정확한 데이터 저장, 분석 및 훈련 이력사항을 관리하는 시스템으로 설계한다.
유도하는 기능을 담당. 인지재활 콘텐츠를 통한 평가·훈련 시스템을 통해 정확한 데이터 저장, 분석 및 훈련 이력사항을 관리하는 시스템으로 설계한다.
연구이다. AR을 이용한 인지 판단 기술에 관한연구를 위해 인지재활 통합 서비스 플랫폼을 설계하여, 인지재활 평가·훈련 사용자 데이터 저장·분석 데이터베이스 구축을 통하여 Big data 시스템을 활용하고, 사용자의 인지재활 평가·훈련 실시간 데이터 분석및 피드백 인텔리젼트 응용 서버를 개발 구축을 위해설계한다. 지능형 시스템 구축을 위해 사용자 실행능력(executive function) 정도 평가 시·지각 실행능력평가 도구 적용하고, 그룹형 인지재활 평가·훈련 및지능형 난이도 조절 알고리즘을 설계하여 향후 개발에 적용하고 환자 재활 훈련, 이력, 결과분석 및 출력관리 시스템을 연구한다.
AR을 이용한 인지 판단 기술에 관한연구를 위해 인지재활 통합 서비스 플랫폼을 설계하여, 인지재활 평가·훈련 사용자 데이터 저장·분석 데이터베이스 구축을 통하여 Big data 시스템을 활용하고, 사용자의 인지재활 평가·훈련 실시간 데이터 분석및 피드백 인텔리젼트 응용 서버를 개발 구축을 위해설계한다. 지능형 시스템 구축을 위해 사용자 실행능력(executive function) 정도 평가 시·지각 실행능력평가 도구 적용하고, 그룹형 인지재활 평가·훈련 및지능형 난이도 조절 알고리즘을 설계하여 향후 개발에 적용하고 환자 재활 훈련, 이력, 결과분석 및 출력관리 시스템을 연구한다.
다음과 같은 시스템을 먼저 설계해야 한다. 첫 번째 통합 인지재활 평가·훈련 서버 시스템 설계, 두 번째 인지재활 훈련·평가 환자 데이터 저장·분석 데이터베이스 구축(Bigdata) 처리, 세 번째 인지재활 훈련·평가 실시간 데이터 분석 및 피드백 인텔리전트 응용 서버 설계, 네 번째 실시간 모니터링을 위한 중앙 모니터링 스테이션 설계, 다섯 번째 MS Azure를 활용한 빅 데이터 서버 시스템을 설계한다.
BigData 플랫폼 Serverless ETLe Data 이동을위한 ETL 기능을 Serverless로 구현하며, 간단한 타입 변환 또는 필터링(signal processing)기능을 설계한다.
Data Lake를 활용한 빅데이터 플랫폼은 BLOB Storage보다 큰 규모의 Data Lake Store를 구성하고, HDInsight 대신하여 Data Lake Analytics를 사용하도록 설계한다.
실시간 데이터 통합 및 가공처리를 위해서는 Azure IoT(: Internet of Things) Hub, Azure Event Hub, Kafka, 실시간 처리를 위해 Azure HDInsight 또는 Azure Stream Analytics로 연계되는 실시간 프로세싱 처리가 될 수 있도록 설계한다.

후속연구

50대 이상의 장·노년층들은 인지기능의 손상으로 노인성 치매에 대한 불안감과 이로인해 삶의 질이저하되고 있다[7]. 그러므로 이러한 장·노년층을 대상으로 인지기능을 유지하고, 향상시킬 수 있는 인지재활 프로그램과 훈련장비에 대한 지속적인 연구 개발이 필요하다.
뇌 과학에 대한 연구 및 관심의 증가로 인지능력은보건의료, 헬스케어, 교육, 재활등과 융합한 서비스 산업이 출현이 시작되고 있지만, 초기 도입기 이므로 향후 증강현실, 가상현실 그리고 혼합현실을 활용한 인지·재활 프로그램의 해외 진출 시, 국제경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (10)

K. Choi, "Image Recognition and Clustering for Virtual Reality based on Cognitive Rehabilitation Contents," J. of the Korea Digital Contents Society, vol. 18, no. 7, 2017, pp. 1249-1257.
M. Jeon, "A Study on the Effects of an Integrative Cognitive Training Program on the Aged with Mild Dementia: Targeting Elders in Day-care," J. of the Korea Gerontological Social Welfare, vol. 72, no. 1, 2017, pp. 209-232.
Y. Song, "Rehabilitation application of virtual reality technology," J. of the Korea Robotics Society, vol. 15, no. 4, pp. 8-14.
S. Choi, "Haptic Augmented Reality," J. of the Korea Society of Broad Engineers, vol. 16, no. 3, 2011, pp. 31-35.
J. Park, "Medical Simulation : Virtual Surgery," J. of the Korea Information Scientists and Engineers, vol. 23, no. 10, 2005, pp. 49-52.
B. Kang, J. Kim, and H. Kim, "Study for Operation Teaching Machine Using 3D Vir tual Reality System," J. of the Korea Digital Contents Society, vol. 17, no. 4, 2016, pp. 287-293.

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Y. Min, "Cognitive ability measurement technology latest technology trend," Korea Institute of Science and Technology Information, 2016.
U. Kim and C. Lee, "A Study on User - centered Usability Elements of User Interface Designs in an Augmented Reality Environment," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 13, no. 6, Dec. 2018, pp. 1317-1322.

원문보기 상세보기
H. Park and T. Hwang, "A Study on the Heart Rate Variability for Improvement of AR / VR Service," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 15, no. 1, Feb. 2020, pp. 191-198.

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S. Hong, "Design and implementation of healthcare system based on non-contact biosignal measurement," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 15, no. 1, Feb. 2020, pp. 185-190.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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