• 제목/요약/키워드: Virtual reality rehabilitation system

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Progression-Preserving Dimension Reduction for High-Dimensional Sensor Data Visualization

  • Yoon, Hyunjin;Shahabi, Cyrus;Winstein, Carolee J.;Jang, Jong-Hyun
    • ETRI Journal
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    • 제35권5호
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    • pp.911-914
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    • 2013
  • This letter presents Progression-Preserving Projection, a dimension reduction technique that finds a linear projection that maps a high-dimensional sensor dataset into a two- or three-dimensional subspace with a particularly useful property for visual exploration. As a demonstration of its effectiveness as a visual exploration and diagnostic means, we empirically evaluate the proposed technique over a dataset acquired from our own virtual-reality-enhanced ball-intercepting training system designed to promote the upper extremity movement skills of individuals recovering from stroke-related hemiparesis.

뇌졸중 환자를 위한 가상현실 기반의 원격재활 효과에 관한 체계적 고찰 (A Systematic Review on the Effects of Virtual reality-based Telerehabilitation for Stroke Patients)

  • 임영명;이지용;조성준;안예슬;유두한
    • 대한지역사회작업치료학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.59-70
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    • 2017
  • 목적 : 본 연구의 목적은 뇌졸중 환자를 대상으로 가상 현실 기반의 원격재활 효과를 체계적으로 고찰하여 그 효과와 국내 적용방법을 알아보고자 하였다. 연구방법 : 자료의 검색을 위해 EMBASE, CINAHL의 데이터베이스를 이용하였다. 주요 용어는 "Virtual Reality", "Telerehabilitation", "Stroke"으로 관련 연구를 검색하였다. 선정기준에 적합한 총 7편의 연구를 대상으로 질적 수준, 일반적 특성, PICO를 사용하여 연구 주제에 따른 자료를 분석하였다. 결과 : 선정된 7편의 연구는 가상현실 기반으로 한 원격재활 시스템으로 중재를 실시하였으며, 가상현실은 게임 프로그램과 수동적인 팔 보조 그리고 Balance Trainer등을 활용하여 원격재활 중재를 실시하였다. 주된 결과 측정도구는 상지기능, 균형 및 보행, 일상생활 등을 평가하기 위한 도구가 사용되었다. 가상현실 기반의 원격재활 중재방법은 모든 연구에서 상지기능, 균형감각능력에서 효과를 보였으며, 일상생활 활동에서의 부분적인 효과를 확인하였다. 환경적 특이성을 보완하기 위한 원격재활 서비스는 클라이언트의 만족감을 향상시키고 기능의 유지를 위한 중재법으로 그 효과를 확인할 수 있었다. 결론 : 가상현실 기반의 원격재활 시스템은 대부분 상지기능과 균형감각, 일상생활 활동을 위한 중재가 적용되었으며, 가정환경에서도 치료사의 중재, 감독, 교육 등을 통해 기능향상에 도움이 되는 것으로 나타났다. 본 연구는 가상현실 기반의 원격재활의 임상적 적용에 대한 근거와 가능성을 제시하고자 한다. 향후 연구에서 다양한 가상현실의 중재방법과 원격재활을 활용한 재활 프로그램 개발과 같은 추가적인 연구가 필요할 것이다.

시 공간 정규화를 통한 딥 러닝 기반의 3D 제스처 인식 (Deep Learning Based 3D Gesture Recognition Using Spatio-Temporal Normalization)

  • 채지훈;강수명;김해성;이준재
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.626-637
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    • 2018
  • Human exchanges information not only through words, but also through body gesture or hand gesture. And they can be used to build effective interfaces in mobile, virtual reality, and augmented reality. The past 2D gesture recognition research had information loss caused by projecting 3D information in 2D. Since the recognition of the gesture in 3D is higher than 2D space in terms of recognition range, the complexity of gesture recognition increases. In this paper, we proposed a real-time gesture recognition deep learning model and application in 3D space using deep learning technique. First, in order to recognize the gesture in the 3D space, the data collection is performed using the unity game engine to construct and acquire data. Second, input vector normalization for learning 3D gesture recognition model is processed based on deep learning. Thirdly, the SELU(Scaled Exponential Linear Unit) function is applied to the neural network's active function for faster learning and better recognition performance. The proposed system is expected to be applicable to various fields such as rehabilitation cares, game applications, and virtual reality.

시각 자극에 의한 신체자세 균형제어에 관한 연구 (Human Postural Balance Control by Visual Stimulation)

  • 김현석;김동욱
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.417-426
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    • 1996
  • In this paper, we report the effects of visual stimulation patterns in the postural balance control. We used the motor-driven cloth panel and HMD(Head Mounted Display) to evaluate the effect of visual stimulation patterns in the postural balance control. We also investigated the usefulness of HMD in the postural balance rehabilitation training system from the view of reducing the scale of experimental system. Our results showed that a vertical-strip visual pattern was more effective than the others in the postural balance control. It was also indicated that HMD might be applied to clinical use as a new postural balance training system.

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University Virtual Environment for Attention Enhancement

  • Kang, Dong-Ju;Kim, Sun-I.
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.155-163
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    • 2002
  • Attention Deficit Hyperactivity Disorder(ADHD) is a childhood syndrome characterized by short attention span. impulsiveness, and hyperactivity, which often leadㄴ to learning disabilities and various behavioral problems. For the treatment of ADHD, medication and cognitive-behavior therapy is applied in recent yearn Although psycho-stimulant medication has been widely used for many rears. current findings suggest that, as the sole treatment for ADHD, it is an inadequate form of intervention in that parents don't want their child to use drug and the effects are limited to the period in which the drugs are physiologically active. On the other hand, EEG biofeedback treatment studies for ADHD have reported promising results not only in significant reductions in hyperactive, inattentive, and disruptive behaviors, but also improvements in academic performance and IQ scores. However it is too boring for children to finish the whole treatment. The recent increase in computer usage in medicine and rehabilitation has changed the way health care is delivered. Virtual Reality technology provides specific stimuli that can be used in removing distractions and providing environments that get the subjects'attention and increasing their ability to concentrate. VR technology can hold a patient's attention for a longer period of time than other methods can, because VR is immersive, interactive and imaginal. Based on these aspects, we developed Attention Enhancement System (AES) using VR technology, EEG biofeedback, and cognitive training method for enhancing attention and made a clinical trial to people who have attention difficulty and behavioral problems.

가상현실 대화용 가상걸음 장치의 지능제어 (Intelligent Control of a Virtual Walking Machine for Virtual Reality Interface)

  • 윤정원;박장우;류제하
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제12권9호
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    • pp.926-934
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    • 2006
  • This paper proposes intelligent control of a virtual walking machine that can generate infinite floor for various surfaces and can provide proprioceptive feedback of walking to a user. This machine allows users to participate in a life-like walking experience in virtual environments with various terrains. The controller of the machine is implemented hierarchically, at low-level for robust actuator control, at mid-level fur platform control to compensate the external forces by foot contact, and at high-level control for generating walking trajectory. The high level controller is suggested to generate continuous walking on an infinite floor for various terrains. For the high level control, each independent platform follows a man foot during the swing phase, while the other platform moves back during single stance phase. During double limb support, two platforms manipulate neutral positions to compensate the offset errors generated by velocity changes. This control can, therefore, satisfy natural walking conditions in any direction. Transition phase between the swing and the stance phases is detected by using simple switch sensor system, while human foot motions are sensed by careful calibration with a magnetic motion tracker attached to the shoe. Experimental results of walking simulations at level ground, slope, and stairs, show that with the proposed machine, a general person can walk naturally on various terrains with safety and without any considerable disturbances. This interface can be applied to various areas such as VR navigations, rehabilitation, and gait analysis.

가상 자전거 시스템을 이용한 고령자의 평형감각 증진에 관한 연구 (Study on the Improvement of Equilibrium Sense of the Elderly Using Virtual Bicycle System)

  • 정성환;박용군;정우석;권대규;홍철운;김남균
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제42권6호
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    • pp.57-66
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    • 2005
  • 본 연구에서는 가상현실기술과 자전거를 이용하여 평형감각 실조환자의 진단 및 시각, 전정감각, 체성감각 등을 효율적으로 진단하고 자극, 훈련시킬 수 있는 자전거 시뮬레이터 시스템을 개발하였고, 이 시스템이 평형감각 훈련에 대한 효과를 고찰하였다. 실험 방법은 20대의 건강한 젊은 성인과 70대의 노인을 대상으로 자전거 주행 시에 나타나는 주행시간, 주행속도, 중앙선이탈도, 무게이동과 무게중심의 변화를 측정하여 가상 자전거 시스템이 평형감각 훈련에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 유용성을 분석 하였다. 실험결과, 20대의 젊은 성인과 70대의 노인이 훈련 후 주행속도와 주행시간 중앙선 이탈도가 감소하였고, 좌우 무게이동과 무게중심 면적이 모두 감소하였으며 시각적 피드백의 효과가 평형감각에 더욱 유용하다는 결론을 얻었고 시각적 피드백의 효과를 이용하여 복합 감성정보를 활용한 헬스기구나 평형감각 재활 훈련에 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

의도적 이중 눈 깜빡임을 이용한 명령 실행시의 기준에 관한 연구 (A Criteria of Triggering by the Intentional Double Blinks)

  • 이경태;반영환;장필식;박경수
    • 대한인간공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.171-178
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    • 1999
  • Several studies of eye-slaved nonverbal communicators have been performed recently. By integrating the eye and head-position monitoring devices, the present authors had developed an eye-controlled human/computer interface based on the line-of-sight and an intentional blink to invoke commands in the preceeding study. As a successive study, this paper examines the characteristics of performing the intentional double blinks experimentally and proposes the double blinks as an alternative triggering method. The applications may extend to several domains such as rehabilitation and virtual reality system with head mounted display.

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시각 흐름 속도에 따른 가상현실 프로그램이 뇌졸중 환자의 보행에 미치는 영향 (The Effects of Visual Flow Speed's Modulation-Based Virtual Reality Program on Gait Function in Stroke Patients)

  • 강형규;정이정
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.247-253
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    • 2012
  • 본 연구는 시각흐름 속도에 따른 가상현실 프로그램이 뇌졸중 환자의 보행에 미치는 영향을 알아보고자 시행하였다. 연구 대상자는 서울시 소재 M재활전문병원에 입원 중인 뇌졸중 환자 중 무작위로 31명을 선정하였고 대상자는 가상현실 프로그램에 몰입하여 보행분석기 위에서 보행을 실시하였으며 가상현실 프로그램의 4가지 조건은 정상 보행과 0.25배, 1배, 2배의 시각흐름 속도변환 가상현실 프로그램으로 구성되었다. 중재동안 보행분석은 GaitRite보행분석시스템을 이용하여 보행 속도, 분속수, 활보장, 보장, 단하지지지 시간, 양하지지지 시간을 측정하였다. 그 결과 0.25배의 느린 시각흐름 가상현실 프로그램에서 연구 대상자는 보행속도, 분속수, 환측 활보장, 건측 활보장, 환측 보장, 건측 활보장이 통계적으로 유의하게 감소하였고(p<.05), 환측 단하지지지시간, 건측 단하지지지시간, 환측 양하 지지지시간, 건측 양하지지지시간이 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<.05). 또한 2배의 빠른 시각흐름 가상현실 프로그램에서 연구 대상자는 보행속도, 분속수, 환측 활보장, 건측 활보장, 환측 보장, 건측 활보장, 환측 단하지지지시간이 유의하게 증가하였고(p<.05), 건측 단하지지지시간, 환측 양하지지지시간, 건측 양하지지지시간이 유의하게 감소하였다(p<.05). 따라서 가상현실 보행 프로그램의 적용 속도에 따라서 뇌졸중 환자의 보행 능력이 유의하게 차이를 나타낸다는 것을 알았다. 그러므로 뇌졸중 환자의 운동 프로그램을 계획할 때 보행 훈련 프로그램을 증가시킬 수 있는 다양한 훈련 프로그램이 요구된다.

동작관찰 중 동작 수행 시 시점의 변화에 따른 뇌 활성의 변화 (Change of Brain Activation due to Change of Viewpoint in Action during Action Observation: an EEG Analysis Study)

  • 김외진;심지영;이세영;진현진
    • PNF and Movement
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    • 제14권3호
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    • pp.209-217
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    • 2016
  • Purpose: Treatments using a mirror neuron system, such as 3D virtual reality therapy, are used in stroke rehabilitation, but they need to be constructed according to a detailed procedure. The aims of this study were to analyze electroencephalograms (EEG) during relaxation and action while observing first person perspective (1AE) and third person perspective (3AE) videos of the right hand for 20's. Methods: Thirty participants (Male=4, Female=26) were recruited for this study. Participants were selected by a vividness of movement imagery questionnaire (VMIQ). EEG was measured during relaxxation and during action with 1AE and 3AE videos, focusing on the supination and pronation actions of participants' right hands. An absolute mu rhythm, a relatively high alpha power, and a relative beta power were identified. In each group, one-way repeated measures ANOVA was used for statistical analysis. Results: Measurement of absolute mu rhythms was significantly suppressed for both 1AE and 3AE compared with relaxation in C3 and C4 regions. High alpha wave measurements were significantly suppressed for both 1AE and 3AE in all regions, while beta wave measurements were significantly increased only for 3AE in F3 and F4 regions. Conclusion: Based on this study, we suggest that the mirror neuron system is activated during actions accompanied by action observation, especially actions with 3AE video observation, which can be a great therapeutic mathod in stroke rehabilitation.