뇌파 집중 지표와 신체적 특징을 이용한 가상 모니터 기반의 핸드 마우스 인터페이스 연구 = A Study on Hand-mouse Interface based on Virtual Monitor using Physical Features and EEG Concentration Indicator
저자
발행사항
서울 : 세종대학교 대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 세종대학교 대학원 : 컴퓨터공학과 2016. 2
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
; 26 cm
일반주기명
지도교수: 신동규
UCI식별코드
I804:11042-000002226964
소장기관
사용자의 신체적 특징과 뇌파 집중도를 이용하여 손으로 마우스를 제어할 수 있는 핸드 마우스 인터페이스에 대한 연구로써, 사용 방법이 직관적이며 우수한 정확성을 보이는 핸드 마우스 인터페이스를 연구하고 구현한다.
사람과 컴퓨터 사이의 상호작용을 의미하는 HCI(Human-Computer Interface)에 대한 사람들의 관심도가 증가하면서 사용자의 자연스러운 몸짓이나 음성을 이용하는 NUI/NUX(Natural User Interface/Natural User eXperience)에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 공상과학 영화에서 사용자의 제스처나 음성을 이용하여 시스템을 제어하는 장면처럼 미래에 시스템을 제어하는 방법으로 NUI/NUX에 대한 가치가 급상승하고 있다. 하지만 NUI/NUX를 구현하기 위해서는 제스처 인식이나 음성 인식 알고리즘을 구현해야 한다. 인식 알고리즘은 특징 추출, 정규화, 트레이닝 등의 복잡한 단계를 거쳐야할 뿐 아니라 트레이닝에 많은 시간을 투자해야한다는 단점이 있다.
본 논문에서는 NUI/NUX의 개발도구로 각광받고 있는 Kinect를 사용하여 사용자의 신체적 특징(어깨너비, 얼굴과 척추 위치 등)을 실시간으로 추출하고, 이를 이용하여 손으로 마우스를 제어할 수 있는 공간인 ‘가상 모니터’라는 개념을 도입한 핸드 마우스 인터페이스를 설계하고 구현하였다. 또한 손으로 마우스를 제어할 때 생기는 사용자의 불필요한 행동을 제거하기 위하여 뇌파 집중도를 이용하였다. 10대부터 50대 남녀 50명을 대상으로 제안하는 핸드 마우스 인터페이스로 직관성과 정확성 실험을 한 결과, 직관성 실험에서는 84%의 피험자가 1분 이내로 사용법을 터득하였고, 마우스의 기본 기능(드래그, 클릭, 더블 클릭)에 대한 정확성 실험을 한 결과로 각각 80.9%, 80%, 76.7%의 정확도를 보여주었다. 또한 기존의 핸드 마우스 인터페이스와 비교하여 더 우수한 성능을 보여주었다.
다가올 미래에 손으로 마우스를 제어하는 시스템은 무수히 많을 것으로 예상되며, 본 연구에서 제안하는 핸드 마우스 인터페이스는 그러한 시스템에 좋은 예시가 될 것으로 기대되며, 다른 인터페이스와 결합하는 등 추가적인 인터페이스로 거듭날 가능성이 높다
As a study of the hand-mouse interface to control a mouse pointer in the hand by User’s physical features and EEG concentration, this hand-mouse interface that has the intuitiveness and excellent accuracy is researched and implemented.
As growing interest in HCI(Human-Computer Interaction), research on HCI has been actively carried out. Also with that, research on NUI/NUX that uses user’s gesture and voice has been actively conducted. There are soaring value of the NUI / NUX as a way to control the system in the future, like the scene to control the system using my voice and your gestures in a science fiction movie. However, in case of NUI/NUX, it needs gesture recognition or voice recognition algorithm. The recognition algorithm have a complex step such as feature extraction, normalization, training. Also, it have a disadvantage that invest a lot of time in training.
In this paper, we extract the user’s physical features(ex. shoulder width, position of face and spine) using Kinect in the spotlight as a development tool in the NUI/NUX in real-time. Hand-mouse interface introducing new concept called “a virtual monitor” using extracted physical features was designed and implemented. Further, by using the user’s EEG concentration indicator improve the accuracy to remove unwanted action that occurs to control the mouse in hand. As a result of the intuitive and accuracy experimental for men and women from teenage to fifties with the proposed hand mouse interface, 84% of subjects had learned to use hand mouse interface less than 1 minute in intuitive experimental. Also the mouse accuracy experimental for each of the basic functions(drag, click, double click) showed accuracy of 80.9%, 80%, 76.7%.
Multitudinous system to control the mouse in the hand is expected in the coming future, proposed hand-mouse interface in this study is expected to be a good example for such a system.
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