KR-20260061529-A - Non-contact Human State Estimation Using Spatial Signals
Abstract
본 발명은 공간 내에서 발생하는 물리적 변화 신호를 이용하여 인간의 생체 상태를 비접촉 방식으로 판단하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 공간 내 전기 신호 또는 물리적 변화 신호를 수집하고, 상기 신호의 시간적 변화 및 공간적 분포를 분석하여 상태 특징을 추출하며, 이를 기반으로 인간의 생리적 또는 심리적 상태를 판단한다. 또한 본 발명은 상태의 시간적 변화를 추적하고 이를 데이터로 기록함으로써, 단순한 생체 신호 측정을 넘어 상태 변화의 흐름을 분석할 수 있는 구조를 제공한다. 이에 따라 본 발명은 특정 센서에 종속되지 않고 공간 변화 패턴을 기반으로 상태를 추론할 수 있으며, 다양한 산업 환경에서 비접촉 방식의 상태 판단 및 모니터링 기술로 활용될 수 있다.
Inventors
- 구교선
- 구현우
Assignees
- 구교선
- 구현우
Dates
- Publication Date
- 20260506
- Application Date
- 20260417
Claims (5)
- 공간 내에서 발생하는 물리적 변화 신호를 이용하여 인간의 생체 상태를 비접촉 방식으로 판단하는 시스템에 있어서, 공간 내 전기 신호 또는 물리적 변화 신호를 수집하도록 구성된 공간 변화 신호 수집부; 상기 신호의 시간적 변화 및 공간적 분포를 분석하도록 구성된 신호 패턴 분석부; 상기 분석 결과로부터 상태 특징을 생성하도록 구성된 상태 특징 생성부; 상기 상태 특징을 이용하여 인간의 생리적 또는 심리적 상태를 판단하도록 구성된 상태 판단부; 상기 상태의 시간적 변화를 연속적으로 분석하도록 구성된 상태 전이 분석부; 상기 상태 특징, 상태 판단 결과 및 상태 변화 정보를 상호 연계하여 저장하도록 구성된 데이터 기록부; 를 포함하며, 상기 신호 패턴 분석부는 복수 위치에서 수집된 신호의 공간적 분포를 분석하도록 구성되고, 상기 상태 판단부는 직접적인 생체 신호 측정이 아닌 상기 상태 특징을 기반으로 상태를 추론하도록 구성되며, 상기 상태 전이 분석부는 상태의 지속시간 또는 변화 추이를 포함하여 상태 변화를 분석하도록 구성되고, 상기 상태 판단 결과는 상태전이 판단 또는 운영 제어를 위한 입력으로 사용되며, 상기 상태 전이 분석 결과에 따라 외부 장치 또는 시스템의 동작이 제어될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 변화 신호 기반 무접촉 생체 상태 판단 시스템.
- 상기 상태 특징 생성부는 신호의 변동성, 변화율 및 반복 패턴을 포함하는 특징을 생성하도록 구성된 시스템.
- 상기 상태 판단부는 스트레스, 집중도 및 활동 상태를 포함하는 상태를 분류하도록 구성된 시스템.
- 상기 상태 전이 분석부는 상태의 지속시간 및 변화 추이를 포함하여 분석하도록 구성된 시스템.
- 상기 신호 패턴 분석부는 복수 위치에서 수집된 신호를 기반으로 공간 분포를 분석하도록 구성된 시스템.
Description
공간 변화 신호 기반 무접촉 생체 상태 판단 시스템{Non-contact Human State Estimation Using Spatial Signals} 본 발명은 공간 내에서 발생하는 물리적 신호 변화를 분석하여 인간의 생체 상태를 비접촉 방식으로 판단하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 신호, 공간 신호, 환경 신호 및 시간 정보를 포함하는 다양한 간접 신호를 통합적으로 분석하여 인간의 생리적 또는 심리적 상태를 추정하는 기술에 관한 것이다. 종래의 생체 상태 측정 기술은 대부분 웨어러블 장치, 접촉식 센서 또는 영상 기반 분석 기술에 의존하고 있다. 그러나 이러한 방식은 다음과 같은 문제점을 가진다. 접촉식 센서는 사용자 불편 및 지속 사용의 어려움이 존재한다. 웨어러블 장치는 착용 여부에 따라 데이터의 연속성이 제한된다. 영상 기반 기술은 개인정보 문제 및 설치 환경 제약이 존재한다. 대부분의 기술이 특정 센서에 종속되어 환경 변화에 대한 적응성이 낮다. 또한 기존 기술은 인간의 상태를 직접 측정하는 방식에 집중되어 있어, 공간 환경의 변화와 인간 상태 간의 관계를 활용한 간접적 판단 구조는 충분히 활용되지 못하고 있다. 따라서 공간 내 물리적 변화 패턴을 기반으로 인간의 상태를 비접촉으로 판단할 수 있는 새로운 기술이 요구된다. 도 1: 공간 변화 신호 기반 무접촉 생체 상태 판단 전체 시스템 구성도 도 2: 신호 분석 및 패턴 분석 흐름도 도 3: 상태 판단 및 상태 전이 분석 구조도 도 4 상태전이 구성도 도 5 증거 데이터 기록 구조도 도6 원인 추적도 상기 상태는 적어도 다음을 포함한다: - 안정 상태: 신호 변동성이 기준 이하로 유지되는 상태 - 집중 상태: 특정 패턴의 반복성과 안정성이 동시에 증가하는 상태 - 긴장 상태: 변동성 및 변화율이 증가하는 상태 - 이상 상태: 기준 범위를 벗어난 패턴이 지속되는 상태 상기 상태는 시간적 변화에 따라 상태전이 구조로 분석된다. 실시예 1: 실내 사무공간 복수 위치에서 전기장/공간 변화 신호 수집 시간대별 점유 및 활동 변화 반영 집중도/안정 상태/긴장 상태 판단 공조나 조명 제어와 연계 가능 실시예 2: 병원 또는 요양공간 환자 주변 공간 변화 패턴 수집 안정/불안/이상 상태 추론 상태 변화의 장기 추적 수행 비접촉 모니터링 가능 본 발명은 공간 내에서 발생하는 물리적 변화 신호를 기반으로 인간의 생체 상태를 비접촉 방식으로 판단하는 기술로서, 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 특정 센서나 장치에 종속되지 않고 공간 변화 패턴을 이용하여 상태를 판단하는 구조를 가지므로, 적용 대상 환경에 따라 다양한 형태로 확장 가능하다. 1. 건물 및 스마트빌딩 분야 본 발명은 다양한 산업 환경에서 인간 상태와 공간 변화를 연계하여 운영 제어 및 안전 관리를 수행할 수 있는 범용 플랫폼 기술로 활용될 수 있다. 본 발명은 사무실, 상업시설, 공공건물 등의 공간에서 사람의 상태를 비접촉으로 판단하여, 공조 시스템, 조명 시스템 및 에너지 사용을 상태 기반으로 제어하는 스마트빌딩 운영 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 공간 내 사용자 집중도 또는 활동 상태를 기반으로 공조 및 조명 조건을 자동으로 조정함으로써 에너지 절감 및 쾌적성 향상을 동시에 달성할 수 있다. 2. 에너지 및 전력 관리 분야 본 발명은 전력 사용 환경에서 발생하는 공간 변화 신호와 인간 상태를 연계하여 분석함으로써, 에너지 사용 패턴과 사용자 상태 간의 관계를 기반으로 전력 사용을 최적화하는 에너지 관리 시스템에 적용될 수 있다. 특히 건물, 산업 설비 및 태양광 발전 시스템 등에서 상태 기반 운영 제어를 수행함으로써 에너지 절감 및 운영 효율 향상이 가능하다. 3. 산업 설비 및 공장 자동화 분야 본 발명은 작업자의 상태를 비접촉 방식으로 판단하여 작업 환경의 안전성 및 생산성을 향상시키는 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 작업자의 집중도 저하 또는 스트레스 상태를 감지하여 설비 속도를 조절하거나 경고를 발생시키는 등, 상태 기반 안전관리 및 운영 제어가 가능하다. 4. 헬스케어 및 복지 분야 본 발명은 병원, 요양시설 및 재택 환경에서 사용자의 상태를 지속적으로 모니터링하는 비접촉 헬스케어 시스템에 적용될 수 있다. 특히 고령자 또는 환자의 상태 변화를 지속적으로 추적함으로써 이상 상태를 조기에 감지할 수 있으며, 접촉 장치 없이도 상태 모니터링이 가능하다는 장점이 있다. 5. 스마트시티 및 공공 인프라 분야 본 발명은 공공시설, 교통시설 및 도시 인프라 환경에서 다수의 사람 상태를 분석하여 안전 및 운영 효율을 향상시키는 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 혼잡도, 활동 상태 및 이상 행동 패턴을 분석하여 공공 안전 관리 및 도시 운영 최적화에 활용할 수 있다. 6. 보안 및 안전 관리 분야 본 발명은 특정 공간에서의 상태 변화를 감지하여 이상 상태 또는 위험 상황을 판단하는 보안 시스템에 적용될 수 있다. 비접촉 방식으로 상태를 감지할 수 있기 때문에 기존의 CCTV 기반 감시 시스템과 결합하여 보다 고도화된 보안 시스템을 구축할 수 있다.