KR20220122047A - 시각능력 측정 및 평가 방법 - Google Patents

시각능력 측정 및 평가 방법 Download PDF

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KR20220122047A KR1020210026174A KR20210026174A KR20220122047A KR 20220122047 A KR20220122047 A KR 20220122047A KR 1020210026174 A KR1020210026174 A KR 1020210026174A KR 20210026174 A KR20210026174 A KR 20210026174A KR 20220122047 A KR20220122047 A KR 20220122047A
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Abstract

본 발명은 시각능력 측정 및 평가 방법에 관한 것으로, 시각능력에 관한 측정이 개시되면 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면을 통해 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 제공하는 단계; 상기 측정 동안 상기 전방 인근에서 동작하는 카메라 센서를 통해 상기 사용자가 상기 시각적 검사 영상을 바라보는 시선 영상을 획득하는 단계; 및 상기 청각적 지시 명령 및 상기 시각적 검사 영상에 반응하는 상기 시선 영상을 분석하여 상기 사용자의 시각능력을 평가하는 단계를 포함한다.

Description

시각능력 측정 및 평가 방법{VISUAL ABILITY MEASUREMENT AND EVALUATION METHOD}
본 발명은 시각능력 측정 및 평가 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청각 및 시각 명령에 반응하는 사용자의 시선 영상을 기초로 시각능력을 측정하여 뇌 인지능력을 모니터링 할 수 있는 시각능력 측정 및 평가 방법에 관한 것이다.
인간의 시각능력은 중요한 신체능력 중 하나이다. 다만, 인간의 노화에 따라 시각능력도 자연스럽게 퇴화될 수 있다. 특히, 인간의 뇌 인지능력은 시각능력과 큰 상관관계를 가질 수 있다. 따라서, 인간의 시각능력을 통해 뇌 인지능력의 변화를 효과적으로 감지할 수 있다.
한편, 인간의 시각능력을 측정하기 위한 다양한 검사 방법이 존재한다. 다만, 별도의 측정 장치를 통해 검사하는 경우 사용자의 숙련도 등에 따라 시각능력의 측정 결과가 상이할 수 있어 정확한 측정을 방해할 수 있다.
최근에는 다양한 디바이스들이 개발되어 시각능력 측정을 위한 다양한 방법이 소개되고 있다. 따라서, 정확하고 공정한 시각능력 측정 결과를 확보할 수 있다면 인간의 뇌 인지능력 변화를 효과적으로 검출할 수 있다.
한국공개특허 제10-2005-0034974호 (2005.04.15)
본 발명의 일 실시예는 청각 및 시각 명령에 반응하는 사용자의 시선 영상을 기초로 시각능력을 측정하여 뇌 인지능력을 모니터링 할 수 있는 시각능력 측정 및 평가 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 사용자의 안구 근력, 근지구력, 동체시력 및 색상 인지력에 관한 시각능력을 다양한 관점에서 평가할 수 있으며, 이를 수집하여 사용자의 뇌 인지능력 변화를 효과적으로 검출할 수 있는 시각능력 측정 및 평가 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 시각능력 측정 및 평가 방법은 시각능력에 관한 측정이 개시되면 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면을 통해 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 제공하는 단계; 상기 측정 동안 상기 전방 인근에서 동작하는 카메라 센서를 통해 상기 사용자가 상기 시각적 검사 영상을 바라보는 시선 영상을 획득하는 단계; 및 상기 청각적 지시 명령 및 상기 시각적 검사 영상에 반응하는 상기 시선 영상을 분석하여 상기 사용자의 시각능력을 평가하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 시각능력에 관한 평가 결과를 기초로 상기 사용자의 뇌 인지능력을 지표화하고 지표화된 뇌 인지능력의 변화를 모니터링하여 기 설정된 기준에 따라 뇌 인지능력의 저하를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제공하는 단계는 상기 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 근력 또는 근지구력인 경우 상기 시각적 검사 영상으로서 상기 시선 영상에 오버레이(overlay) 되는 가이드 라인을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 평가하는 단계는 상기 시선 영상에서 동공이 검출되면 해당 동공의 크기를 기초로 상기 가이드 라인의 크기를 조절하고 상기 해당 동공의 위치 및 경계가 상기 가이드 라인이 형성하는 조건에 충족된 경우 해당 시점으로부터의 경과 시간을 상기 가이드 라인의 인근에 함께 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제공하는 단계는 상기 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 순발력 또는 인지력인 경우 상기 시각적 검사 영상으로서 상기 디스플레이 화면을 소정의 방향으로 통과하여 움직이는 적어도 하나의 오브젝트- 상기 디스플레이 화면 내에 동시에 표시되는 오브젝트의 개수 및 색상은 상기 측정의 난이도에 따라 동적으로 결정됨 -를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 평가하는 단계는 상기 청각적 지시 명령의 제공 시점 이후 해당 청각적 지시 명령에 대응하는 오브젝트의 진행 경로와 상기 시선 영상에 따른 시선 방향을 각각 추적하여 상기 사용자의 시각능력을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 평가하는 단계는 상기 청각적 지시 명령에 반응하는 제1 반응 시간을 측정하는 단계; 상기 청각적 지시 명령에 따른 상기 시각적 검사 영상에 반응하는 제2 반응 시간을 측정하는 단계; 상기 제1 및 제2 반응 시간들을 기초로 상기 시각능력에 관한 평가 등급을 결정하는 단계; 및 상기 평가 등급을 소정의 횟수만큼 반복적으로 수집하여 평가 결과를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법은 청각 및 시각 명령에 반응하는 사용자의 시선 영상을 기초로 시각능력을 측정하여 뇌 인지능력을 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법은 사용자의 안구 근력, 근지구력, 동체시력 및 색상 인지력에 관한 시각능력을 다양한 관점에서 평가할 수 있으며, 이를 수집하여 사용자의 뇌 인지능력 변화를 효과적으로 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 시각능력 측정 및 평가 장치의 시스템 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 시각능력 측정 및 평가 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법을 설명하는 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 도 1을 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 시스템(100)은 평가 단말(110) 및 시각능력 측정 및 평가 장치(130)를 포함할 수 있다.
평가 단말(110)은 사용자의 시각능력을 평가하기 위해 사용되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있다. 즉, 평가자는 평가 단말(110)을 통해 자신의 시각능력을 측정하고 평가 결과를 확인할 수 있다. 평가 단말(110)은 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 특히, 평가 단말(110)은 시각능력 측정 및 평가를 위해 음성을 제공하는 스피커와 영상을 촬영하는 카메라 및 영상을 재생하는 디스플레이를 포함하여 구현될 수 있으며, 대표적으로 HMD(Head Mount Display)가 이에 해당할 수 있다.
또한, 평가 단말(110)은 시각능력 측정 및 평가 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 평가 단말(110)들은 시각능력 측정 및 평가 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다. 평가 단말(110)은 시각능력 측정 및 평가 장치(130)와 연동하기 위한 전용 프로그램 또는 어플리케이션을 설치하여 실행할 수 있다. 이를 통해, 평가 단말(110)은 시각능력 측정 및 평가 장치(130)와 연동하여 시각능력 측정 및 평가에 관한 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 평가 단말(110)에 의해 수집된 정보를 기초로 사용자의 시각능력을 분석하여 평가 결과를 생성할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 사용자 별로 시각능력에 관한 평가 결과를 지속적으로 수집하고 비교하여 뇌의 인지능력 저하 등을 측정하는 지표로 활용할 수 있으며, 뇌의 인지능력에 관한 변화를 모니터링 하여 사용자에게 다양한 방법을 통해 알릴 수 있다. 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 평가 단말(110)과 유선 네트워크 또는 블루투스, WiFi 등과 같은 무선 네트워크로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 평가 단말(110)과 통신을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1의 시각능력 측정 및 평가 장치의 시스템 구성을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 프로세서(210), 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)를 포함하여 구현될 수 있다.
프로세서(210)는 시각능력 측정 및 평가 장치(130)가 동작하는 과정에서의 각 단계들을 처리하는 프로시저를 실행할 수 있고, 그 과정 전반에서 읽혀지거나 작성되는 메모리(230)를 관리할 수 있으며, 메모리(230)에 있는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 간의 동기화 시간을 스케줄할 수 있다. 프로세서(210)는 시각능력 측정 및 평가 장치(130)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 시각능력 측정 및 평가 장치(130)의 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다.
메모리(230)는 SSD(Solid State Drive) 또는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현되어 시각능력 측정 및 평가 장치(130)에 필요한 데이터 전반을 저장하는데 사용되는 보조기억장치를 포함할 수 있고, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현된 주기억장치를 포함할 수 있다.
사용자 입출력부(250)는 사용자 입력을 수신하기 위한 환경 및 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 환경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입출력부(250)는 터치 패드, 터치 스크린, 화상 키보드 또는 포인팅 장치와 같은 어댑터를 포함하는 입력장치 및 모니터 또는 터치스크린과 같은 어댑터를 포함하는 출력장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입출력부(250)는 원격 접속을 통해 접속되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 그러한 경우, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 독립적인 서버로서 수행될 수 있다.
네트워크 입출력부(270)은 네트워크를 통해 외부 장치 또는 시스템과 연결하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 VAN(Value Added Network) 등의 통신을 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 시각능력 측정 및 평가 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 검사 영상 제공부(310), 시선 영상 획득부(330), 시각능력 평가부(350), 뇌 인지능력 분석부(370) 및 제어부(390)를 포함할 수 있다.
검사 영상 제공부(310)는 시각능력에 관한 측정이 개시되면 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면을 통해 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 제공할 수 있다. 검사 영상 제공부(310)는 사용자의 시각능력 평가를 위한 평가 컨텐츠를 제공할 수 있으며, 크게 시각적 정보와 청각적 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 시각적 정보는 디스플레이 화면을 통해 재생되는 시각적 이미지 또는 영상에 관한 시각적 검사 영상에 해당할 수 있다. 이를 위해, 디스플레이 화면은 평가자의 전방에서 제공될 수 있으며, HMD와 같이 평가자의 머리에 착용된 상태에서 디스플레이 화면이 전방에 자연스럽게 형성될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 모니터 등의 디스플레이 화면의 전방에 평가자가 착석한 상태에서 시각적 정보가 제공될 수도 있다.
또한, 청각적 정보는 시각적 정보와 연동되거나 또는 독립적으로 제공될 수 있으며 시각적 정보를 제공하기 위해 평가자의 좌 및/또는 우에 스피커 장치가 배치될 수 있다. 이때, 스피커 장치는 HMD에 포함되어 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 청각적 정보는 시각능력 평가를 위해 사전에 녹음된 청각적 지시 명령이나 가이드 정보에 해당할 수 있다.
즉, 검사 영상 제공부(310)는 제어부(390)의 제어에 따라 측정의 개시와 함께 청각적 지시 명령을 제공하면서 이에 대응하는 시각적검사 영상을 평가자에게 제공할 수 있다. 한편, 검사 영상 제공부(310)에 의해 제공되는 시각능력 평가 정보는 사전에 평가 시나리오 형태로 데이터화되어 구축될 수 있으며, 검사 영상 제공부(310)는 제어부(390)의 제어에 따라 특정 평가 시나리오를 선택하고 해당 평가 시나리오에 맞춰 시청각적 정보를 평가자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 검사 영상 제공부(310)는 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 근력 또는 근지구력인 경우 시각적 검사 영상으로서 시선 영상에 오버레이(overlay) 되는 가이드 라인을 제공할 수 있다. 즉, 검사 영상 제공부(310)는 시각능력 평가 유형에 따라 미리 구축된 영상을 그대로 재생하는 대신 평가자의 시선 영상을 디스플레이 화면을 통해 제공할 수 있다. 이때, 시각능력 평가 유형은 안구 근력 또는 안구 근지구력에 해당할 수 있으며, 평가자는 청각적 지시 명령 또는 안내에 따라 눈을 최대한 크게 뜬 상태를 가능한 길게 유지하도록 하는 평가를 수행할 수 있다.
이때, 검사 영상 제공부(310)는 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 정보로서 디스플레이 화면을 통해 평가자에게 평가 내용을 텍스트 형태로 안내할 수 있다. 또한, 검사 영상 제공부(310)는 안내 문구와 함께 카메라 센서를 통해 촬영된 평가자의 시선 영상을 그대로 디스플레이 화면을 통해 제공하여 사용자가 현재 자신의 눈 상태를 직접 확인하며 평가를 수행하도록 지원할 수 있다.
예를 들어, 검사 영상 제공부(310)는 평가자의 시선 영상에 오버레이(overlay) 되는 가이드 라인을 제공할 수 있으며, 평가자는 디스플레이 화면 상에 표시되는 가이드 라인에 맞춰 자신의 눈을 최대한 크게 유지하는 평가를 수행할 수 있다. 즉, 가이드 라인은 안구 근력 또는 근지구력을 평가하는 과정에서 평가자의 정확한 눈 동작을 유도하고 시각능력에 관해 보다 정확한 평가가 이루어지도록 지원하는 간접 정보에 해당할 수 있다. 이를 통해, 검사 영상 제공부(310)는 사용자의 평가 과정에서 적절한 정보를 제공하여 시각능력의 평가가 효과적으로 수행되도록 지원할 수 있다.
일 실시예에서, 검사 영상 제공부(310)는 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 순발력 또는 인지력인 경우 시각적 검사 영상으로서 디스플레이 화면을 소정의 방향으로 통과하여 움직이는 적어도 하나의 오브젝트를 제공할 수 있다. 이때, 디스플레이 화면 내에 동시에 표시되는 오브젝트의 개수 및 색상은 측정의 난이도에 따라 동적으로 결정될 수 있다.
즉, 안구의 순발력 또는 인지력에 관한 테스트의 경우 화면을 통해 제공되는 특정 오브젝트의 움직임에 따라 시선을 움직이는 동작 또는 특정 색상을 가진 오브젝트를 식별하여 바라보는 동작 등을 얼마나 빠르고 정확하게 수행하는지를 평가하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 검사 영상 제공부(310)는 디스플레이 화면을 통해 다양하게 움직이는 적어도 하나의 오브젝트들을 시각적 검사 영상으로서 제공할 수 있다.
이때, 시각적 검사 영상은 다양한 평가 시나리오에 따라 사전에 구축될 수 있으며, 측정 난이도에 따라 화면 상에 출현하는 오브젝트의 개수, 모양, 크기 및 색상 등이 다양하게 설정될 수 있다. 검사 영상 제공부(310)는 평가 시나리오에 따른 시각적 평가 영상을 그대로 재생할 수 있으며, 측정 난이도에 따라 오브젝트의 움직임을 동적으로 생성하여 제공할 수도 있다. 이 경우, 오브젝트의 움직임에 관한 정보는 평가를 위해 별도로 생성되어 관리될 수 있다.
예를 들어, 측정 난이도가 '1'로 설정된 시각적 검사 영상은 디스플레이 화면을 통해 특정 색상을 가진 오브젝트를 하나만 출력할 수 있다. 측정 난이도가 '2'로 설정된 시각적 검사 영상은 서로 다른 색상을 가진 오브젝트 2개를 동시에 디스플레이 화면을 통해 출력할 수 있으며, 각 오브젝트의 진행 방향은 서로 다르게 설정될 수 있다. 이 경우, 평가자는 청각적 지시 명령에 따라 특정 색상을 가진 오브젝트를 식별해야 하며, 해당 오브젝트의 움직임을 추적하여 시선 방향을 해당 오브젝트에 고정시킨 상태를 길게 유지할수록 높은 평가를 획득할 수 있다.
시선 영상 획득부(330)는 측정 동안 전방 인근에서 동작하는 카메라 센서를 통해 사용자가 시각적 검사 영상을 바라보는 시선 영상을 획득할 수 있다. 시선 영상 획득부(330)는 카메라 센서는 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면과 동일한 장치에 포함되어 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 각각 독립적 장치로서 구현되어 평가 과정에 사용될 수 있다.
예를 들어, 평가 단말(110)이 HMD에 해당하는 경우 디스플레이 화면과 함께 내부 카메라 센서를 통해 사용자의 시선 영상을 획득할 수 있다. 또한, 평가 단말(110)이 스마트폰에 해당하는 경우 디스플레이 화면의 상단에 설치된 전방 카메라를 통해 사용자의 시선 영상을 획득할 수도 있다. 즉, 시선 영상 획득부(330)는 평가 단말(110)과 연동하여 시선 영상을 획득할 수 있으며, 이와 달리 독립된 카메라 센서와 직접 연동하여 평가 단말(110)과 별개로 시선 영상을 획득할 수도 있다.
시각능력 평가부(350)는 청각적 지시 명령 및 시각적 검사 영상에 반응하는 시선 영상을 분석하여 사용자의 시각능력을 평가할 수 있다. 시각능력 평가부(350)는 평가자의 시선 영상을 통해 평가자의 동공 움직임에 관한 정보를 추출할 수 있다. 이를 위해, 시각능력 평가부(350)는 다양한 영상 분석 알고리즘을 활용할 수 있다. 시각능력 평가부(350)는 시선 영상을 분석하여 동공의 크기, 위치에 관한 정보를 획득할 수 있고, 카메라 센서와 사용자의 눈까지의 거리 정보에 기초하여 사용자의 시선 방향에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이때, 동공의 크기는 동공의 지름의 길이로 표현될 수 있고, 동공의 위치는 카메라 센서의 위치를 중심으로 정의된 3차원 공간 상에서의 공간좌표로 표현될 수 있다.
또한, 시각능력 평가부(350)는 사용자의 시선 방향을 기초로 디스플레이 화면 상에서 사용자가 바라보는 위치에 관한 좌표 정보를 수집할 수 있으며, 시선 방향의 움직임에 따른 정보를 추적하여 기록할 수 있다. 시각능력 평가부(350)는 사용자의 시선 방향의 움직임 정보를 기초로 청각적 지시 명령 및 시각적 검사 영상에 반응하는 사용자의 시선능력을 객관적으로 평가할 수 있다 예를 들어, 시각능력 평가부(350)는 시선 영상을 기초로 청각적 지시 명령에 따른 반응 시간 또는 시각적 검사 영상에 따른 반응 정확도를 각각 측정할 수 있고, 구체적인 수치값으로 변환하여 시각능력에 관한 평가 점수나 평가 등급으로 표현할 수 있다.
일 실시예에서, 시각능력 평가부(350)는 시선 영상에서 동공이 검출되면 해당 동공의 크기를 기초로 가이드 라인의 크기를 조절하고 해당 동공의 위치 및 경계가 가이드 라인이 형성하는 조건에 충족된 경우 해당 시점으로부터의 경과 시간을 가이드 라인의 인근에 함께 제공할 수 있다. 안구의 근력 또는 근지구력을 측정하기 위해 평가자는 자신의 눈을 최대한 크게 뜬 상태를 길게 유지하여야 하고, 시각능력 평가부(350)는 평가자의 시선 영상을 분석하여 이를 구체적으로 평가할 수 있다. 이를 위해, 시각능력 평가부(350)는 측정 개시와 함께 시선 영상으로부터 평가자의 동공을 검출하고 동공의 위치와 크기에 관한 정보를 수집할 수 있다.
또한, 시각능력 평가부(350)는 디스플레이 화면을 통해 평가자의 시선 영상이 제공되는 경우 해당 시선 영상에 가이드 라인을 함께 제공하는 과정에서 평가자의 동공의 위치와 크기에 따라 가이드 라인을 동적으로 갱신하여 제공할 수 있다. 예를 들어, 시각능력 평가부(350)는 평가자의 동공 크기를 기준으로 평상시의 눈동자의 크기를 추정할 수 있고, 해당 크기에 맞춰 가이드 라인을 표시할 수 있다. 즉, 평가자는 해당 가이드 라인에 맞춰 눈을 크게 뜰 수 있고, 평과가 진행되는 동안 자신의 눈 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
이때, 시각능력 평가부(350)는 가이드 라인이 제시한 조건을 평가자가 충족시킨 경우 해당 시점 이후 경과 시간을 가이드 라인 인근에 함께 표시하여 평가자가 평가가 진행 중임을 직관적으로 인지하도록 하는 기능을 제공할 수 있다. 경과 시간이 표시되는 위치는 가이드 라인의 인근에 해당할 수 있고, 바람직하게는 가인드 라인의 측면이 적절할 수 있다.
일 실시예에서, 시각능력 평가부(350)는 청각적 지시 명령의 제공 시점 이후 해당 청각적 지시 명령에 대응하는 오브젝트의 진행 경로와 시선 영상에 따른 시선 방향을 각각 추적하여 사용자의 시각능력을 평가할 수 있다. 시각능력 중 동체시력에 관한 순발력이나 특정 색상에 대한 인지력을 측정하기 위하여, 시각능력 평가부(350)는 디스플레이 화면에 표시되는 오브젝트의 움직임 정보를 이용할 수 있다. 즉, 시각능력 평가부(350)는 오브젝트의 움직임과 이에 대응하는 평가자의 시선 움직임을 비교하여 평가자의 시각능력을 구체적 수치로서 평가할 수 있다.
예를 들어, 시각능력 평가부(350)는 평가 동안 오브젝트의 위치 정보와 평가자의 시선 위치 정보 간의 차이를 수집하고 이를 기초로 평가자의 시각능력을 평가할 수 있다.
일 실시예에서, 시각능력 평가부(350)는 청각적 지시 명령에 반응하는 제1 반응 시간을 측정하고, 청각적 지시 명령에 따른 시각적 검사 영상에 반응하는 제2 반응 시간을 측정하며, 제1 및 제2 반응 시간들을 기초로 시각능력에 관한 평가 등급을 결정하고, 평가 등급을 소정의 횟수만큼 반복적으로 수집하여 평가 결과를 생성할 수 있다.
보다 구체적으로, 시각능력 평가부(350)는 청각적 지시 명령에 반응하는 제1 반응 시간을 측정할 수 있다. 즉, 청각적 지시 명령이 평가자에게 제공된 이후 평가자가 1차적으로 반응하는 시간을 제1 반응 시간으로 정의하고, 시각능력 평가부(350)는 이를 수집하여 평가 결과에 반영할 수 있다.
또한, 시각능력 평가부(350)는 청각적 지시 명령에 따른 시각적 검사 영상에 반응하는 제2 반응 시간을 측정할 수 있다. 즉, 청각적 지시 명령과 연동하는 시각적 검사 영상이 제공된 이후 평가자가 청각적 지시 명령을 이해하고 시각적 검사 영상에 2차적으로 반응하는 시간을 제2 반응시간으로 정의하고, 시각능력 평가부(350)는 이를 수집하여 평가 결과에 반영할 수 있다.
또한, 시각능력 평가부(350)는 제1 및 제2 반응 시간들을 기초로 시각능력에 관한 평가 등급을 결정할 수 있다. 예를 들어, 시각능력 평가부(350)는 제1 및 제2 반응 시간들을 합하거나 또는 각각의 반응 시간에 가중치를 부여하는 방식으로 평가자의 시각적 반응 정도에 관한 구체적인 반응 점수를 도출할 수 있고, 반응 점수에 따라 평가 등급을 결정할 수 있다.
또한, 시각능력 평가부(350)는 평가 등급을 소정의 횟수만큼 반복적으로 수집하여 평가 결과를 생성할 수 있다. 시각능력 평가부(350)는 반복적인 평가를 통해 보다 정확하게 평가자의 시각능력을 평가할 수 있다. 즉, 시각능력 평가부(350)는 반복적인 평가 결과들의 평균, 표준편차 등 통계적 분석 방법을 통해 평가자의 시각능력에 관한 평가 오류를 줄일 수 있다.
뇌 인지능력 분석부(370)는 시각능력에 관한 평가 결과를 기초로 상기 사용자의 뇌 인지능력을 지표화하고 지표화된 뇌 인지능력의 변화를 모니터링하여 기 설정된 기준에 따라 뇌 인지능력의 저하를 검출할 수 있다. 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 단순히 평가자의 시각능력을 측정하는데 그치지 않고, 해당 데이터들을 지속적으로 수집하여 비교함으로써 해당 평가자의 뇌 인지능력에 관한 변화를 효과적으로 모니터링 할 수 있다. 이때, 평가자의 시각능력의 다양한 유형들을 다양한 차원으로 정의하여 각각 지표화함으로써 뇌 인지능력에 관한 다각적 분석의 토대를 마련할 수 있다.
즉, 뇌 인지능력 분석부(370)는 주기적으로 수집된 시각능력 평가 정보를 이용하여 사용자의 뇌 인지능력에 관한 분석 보고서를 생성할 수 있으며, 사용자 단말에게 제공하여 사용자가 인지하도록 동작할 수 있다. 또한, 뇌 인지능력 분석부(370)는 사용자의 뇌 인지능력의 변화를 관찰하여 뇌 인지능력의 저하가 기 설정된 기준을 초과하여 발생하는 경우 이를 사용자에게 신속히 알리도록 구현될 수 있다.
제어부(390)는 시각능력 측정 및 평가 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 검사 영상 제공부(310), 시선 영상 획득부(330), 시각능력 평가부(350) 및 뇌 인지능력 분석부(370) 간의 제어 흐름 또는 동작 흐름을 관리할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 검사 영상 제공부(310)를 통해 시각능력에 관한 측정이 개시되면 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면을 통해 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 제공할 수 있다(단계 S410). 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 시선 영상 획득부(330)를 통해 측정 동안 전방 인근에서 동작하는 카메라 센서를 통해 사용자가 시각적 검사 영상을 바라보는 시선 영상을 획득할 수 있다(단계 S430).
또한, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 시각능력 평가부(350)를 통해 청각적 지시 명령 및 시각적 검사 영상에 반응하는 시선 영상을 분석하여 사용자의 시각능력을 평가할 수 있다(단계 S450). 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 뇌 인지능력 분석부(370)를 통해 시각능력에 관한 평가 결과를 기초로 사용자의 뇌 인지능력을 지표화하고 지표화된 뇌 인지능력의 변화를 모니터링하여 기 설정된 기준에 따라 뇌 인지능력의 저하를 검출할 수 있다(단계 S470).
도 5 및 6은 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법을 설명하는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 안구에 관한 근력 또는 근지구력을 측정 및 평가하는 경우 시각적 검사 영상으로서 사용자의 시선 영상에 오버레이(overlay) 되는 가이드 라인을 제공할 수 있다. 이 경우, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 시선 영상에서 검출된 해당 동공의 크기를 기초로 가이드 라인의 크기를 조절하고 해당 동공의 위치 및 경계가 가이드 라인이 형성하는 조건에 충족된 경우 해당 시점으로부터의 경과 시간을 가이드 라인의 인근에 함께 제공할 수 있다.
도 5에서, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 사용자의 시선 영상을 시각적 검사 영상으로서 디스플레이 화면(510)을 통해 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 화면(510)은 HMD의 디스플레이로 구현될 수 있다. 따라서, 평가자는 자신의 실제 눈동자를 직접 확인하면서 시각능력에 관한 평가를 수행할 수 있다. 이때, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 사용자의 시선 영상에 오버레이 하여 가이드 라인(550)을 제공할 수 있다. 또한, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 사용자의 시선 영상에서 동공(530)의 크기를 도출하고 이를 기초로 가이드 라인(550)의 크기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 가이드 라인(550)은 동공(530)의 상하로 눈동자의 크기에 대응하여 표시될 수 있으며, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 동공(530)의 경계를 기준으로 상하로 소정의 간격만큼 이격된 거리에 가이드 라인(550)을 표시할 수 있다. 즉, 가이드 라인(550)은 동공(530)의 상하에 각각 표시될 수 있으며, 사용자는 해당 가이드 라인에 맞춰 자신의 동공(530) 및 눈동자를 맞춘 후 최대한 크게 뜬 상태를 계속 유지함으로써 안구의 근력 및 근지구력에 관한 평가를 수행할 수 있다.
한편, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 가이드 라인(550)의 인근에 동공(530)의 크기 및 측정 경과 시간에 대한 시각적 정보를 제공할 수 있다. 도 5의 경우, 가이드 라인(550)의 우측 하단부에 경과 시간(570b)이 표시되고, 가이드 라인(550)의 우측부에 동공(530)의 크기(570a)가 표시될 수 있다. 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 평가하는 시각능력의 유형에 따라 시각적 검사 영상으로서 사용자의 실제 시선 영상을 제공함으로써 사용자가 자신의 눈동작의 움직임을 확인하고 평가 과정에 적용하도록 하여 시각능력에 관한 평가가 보다 정확하게 수행되도록 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 디스플레이 화면(510)을 통해 제공할 수 있다. 이에 따라, 평가자는 청각적 지시 명령을 듣고 자신의 시선을 해당 지시 내용에 따라 움직임으로써 시각능력에 관한 평가를 수행할 수 있다. 도 6에서, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 청각적 지시 명령으로 “화면에 보이는 B를 추적하세요”를 출력할 수 있고, 평가자는 디스플레이 화면(510)의 중앙부분을 주시하고 있는 상태에서 청각적 지시 명령에 따라 디스플레이 화면(510)에 표시되는 오브젝트(610)(예를 들어, 도 6의 B)를 식별하고 자신의 시선 방향을 오브젝트(610)의 움직임에 맞춰 움직일 수 있다.
시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 청각적 지시 명령이 제공된 시점을 기준으로 평가자가 시선을 해당 지시 명령에 따라 움직이는데 소요되는 시간을 측정할 수 있고, 시선 영상으로부터 도출된 시선 방향과 지시 명령과 연관된 오브젝트(610)의 움직임에 관한 차이를 구체적인 수치로서 측정할 수 있다. 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 측정 시간 및 움직임 편차를 기초로 해당 평가자의 시각능력에 관한 평가 결과를 생성할 수 있다.
한편, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 측정 난이도에 따라 다양한 평가 시나리오로 구축된 시각적 검사 영상을 제공할 수 있다. 도 6에서, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 디스플레이 화면(510)에서 동시에 두개의 오브젝트(610)(예를 들어, A 및 B)가 표시되는 시각적 검사 영상을 제공하고 있으며, 각 오브젝트는 이동 방향이 상이하도록 설정되어 사용자가 오브젝트(610)를 식별한 후 해당 움직임을 추적하는 과정에서 시선 위치(630)의 움직임을 명확히 구분되도록 할 수 있다. 이를 통해, 시각능력 측정 및 평가 장치(130)는 평가자의 시각능력에 관한 평가 결과를 보다 정확하게 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법은 사용자의 안구 근력, 근지구력, 동체시력 및 색상 인지력에 관한 시각능력을 다양한 차원으로 정의하여 각각 평가할 수 있으며, 이를 수집하고 통합하여 지표화 함으로써 사용자의 뇌 인지능력에 관한 정보를 통계적 관점에서 분석할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 시각능력 측정 및 평가 방법은 뇌 인지능력에 관한 변화를 효과적으로 검출할 수 있으며, 정확도 높은 예측을 통해 사용자에게 해당 정보를 사전에 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 시각능력 측정 및 평가 시스템
110: 평가 단말 130: 시각능력 측정 및 평가 장치
210: 프로세서 230: 메모리
250: 사용자 입출력부 270: 네트워크 입출력부
310: 검사 영상 제공부 330: 시선 영상 획득부
350: 시각능력 평가부 370: 뇌 인지능력 분석부
390: 제어부
510: 디스플레이 화면 530: 동공
550: 가이드 라인
570a: 동공의 크기 570b: 경과 시간
610: 오브젝트 630: 시선 위치

Claims (5)

  1. 시각능력에 관한 측정이 개시되면 사용자의 전방에 제공되는 디스플레이 화면을 통해 청각적 지시 명령에 대응하는 시각적 검사 영상을 제공하는 단계;
    상기 측정 동안 상기 전방 인근에서 동작하는 카메라 센서를 통해 상기 사용자가 상기 시각적 검사 영상을 바라보는 시선 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 청각적 지시 명령 및 상기 시각적 검사 영상에 반응하는 상기 시선 영상을 분석하여 상기 사용자의 시각능력을 평가하는 단계를 포함하는 시각능력 측정 및 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시각능력에 관한 평가 결과를 기초로 상기 사용자의 뇌 인지능력을 지표화하고 지표화된 뇌 인지능력의 변화를 모니터링하여 기 설정된 기준에 따라 뇌 인지능력의 저하를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시각능력 측정 및 평가 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는
    상기 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 근력 또는 근지구력인 경우 상기 시각적 검사 영상으로서 상기 시선 영상에 오버레이(overlay) 되는 가이드 라인을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 평가하는 단계는
    상기 시선 영상에서 동공이 검출되면 해당 동공의 크기를 기초로 상기 가이드 라인의 크기를 조절하고 상기 해당 동공의 위치 및 경계가 상기 가이드 라인이 형성하는 조건에 충족된 경우 해당 시점으로부터의 경과 시간을 상기 가이드 라인의 인근에 함께 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각능력 측정 및 평가 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는
    상기 측정의 대상이 되는 시각능력이 안구에 관한 순발력 또는 인지력인 경우 상기 시각적 검사 영상으로서 상기 디스플레이 화면을 소정의 방향으로 통과하여 움직이는 적어도 하나의 오브젝트- 상기 디스플레이 화면 내에 동시에 표시되는 오브젝트의 개수 및 색상은 상기 측정의 난이도에 따라 동적으로 결정됨 -를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 평가하는 단계는
    상기 청각적 지시 명령의 제공 시점 이후 해당 청각적 지시 명령에 대응하는 오브젝트의 진행 경로와 상기 시선 영상에 따른 시선 방향을 각각 추적하여 상기 사용자의 시각능력을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각능력 측정 및 평가 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평가하는 단계는
    상기 청각적 지시 명령에 반응하는 제1 반응 시간을 측정하는 단계;
    상기 청각적 지시 명령에 따른 상기 시각적 검사 영상에 반응하는 제2 반응 시간을 측정하는 단계;
    상기 제1 및 제2 반응 시간들을 기초로 상기 시각능력에 관한 평가 등급을 결정하는 단계; 및
    상기 평가 등급을 소정의 횟수만큼 반복적으로 수집하여 평가 결과를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각능력 측정 및 평가 방법.
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