전극 개수에 따른 근전도 기반 휴먼-컴퓨터 인터페이스의 정확도에 대한 연구

이슬비; 지영준

doi:10.17210/jhsk.2015.11.10.2.21

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이슬비 (울산대학교) 지영준 (울산대학교)

저널정보: 한국HCI학회 한국HCI학회 논문지 한국HCI학회 논문지 2015 Vol.10 No.2

발행연도: 2015.11

수록면: 21 - 26 (6page)

DOI: 10.17210/jhsk.2015.11.10.2.21

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NUI(Natural User Interface)는 사용자의 자연스러운 동작이나 동작 시 발생하는 생체 신호를 해석하여 기계에 명령을 내리는 것을 말한다. 물리적인 변화가 있어야 사용이 가능한 가속도 센서나 영상 기반의 NUI와는 달리 특정 동작과 관련된 근육의 표면 근전도(surface Electromyogram, sEMG)를 측정하면 실제 움직임이 발생하지 않아도(isometric contraction) 동작 의도를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 근전도 기반으로 손목 동작 의도를 분류할때 전극 개수에 따른 정확도를 확인하고, 키보드 등에 적용 가능한 인터페이스 기술을 제안한다. 손목의 동작 중 신전(extension, up), 굴곡(flexion, down), 외전(abduction, right), 내전(adduction, left)의 네 가지 동작 의도를 분류하는 실험을 진행하였다. 50ms 간격으로 계산된 제곱평균제곱근(Root Mean Square, RMS)을 특징으로 사용하였고, 동작 의도 인식을 위해 역전파 알고리즘으로 학습한 다층 퍼셉트론 분류기를 사용하였다. 전극 쌍의 개수를 네개(91.9%), 세 개(87.0%), 두 개(78.9%)로 줄여가며 정확도를 확인했다. 전극 쌍의 개수가 네 개에서 두 개로 줄었을 때 정확도는 약 13% 감소하였다. 두 쌍의 전극만 사용하는 경우의 분류 정확도를 높이기 위하여 직전의 RMS를 특징에 추가하였다. 150 ms 이전까지의 정보를 사용하였을 때, 분류 정확도가 78.9%에서 83.6%로 4.6% 증가하였다. 전극 쌍의 개수가 감소함에 따라 정확도는 감소하였지만, 이전 데이터를 함께 사용한 경우 부분적으로 증가 시킬 수 있음을 확인하였다.

#휴먼-컴퓨터 인터페이스 #내츄럴 유저 인터페이스 #표면 근전도 #동작 의도 #패턴 분류 #Human Computer Interface(HCI) #Natural User Interface(NUI) #surface Electromyogram(sEMG) #Moving intention, Pattern recognition

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[학술지(정기간행물)] - Dardas, N. H. / 2011 / Hand Gesture Interaction with a 3D Virtual Environment / The Research Bulletin of Jordan ACM 2 (3) : 86 ~ 94

[학술지(정기간행물)] - Shenoy, P. / 1135 / Online Electromyographic Control of a Robotic Prosthesis / IEEE Transactions on Biomedical Engineering 55 (3) : 1128 ~ 1135

[학술지(정기간행물)] - Fougner, A. / 2011 / Resolving the Limb Position Effect in Myoelectric Pattern Recognition / IEEE Transactions on Neural System and Rehabilitation Engineering 19 (6) : 644 ~ 651

[학술지(정기간행물)] - Choi, C. / 2009 / Development and Quantitative Performance Evaluation of a Noninvasive EMG Computer Interface / IEEE Transactions on Biomedical Engineering 56 (1) : 188 ~ 191

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