가상현실 환경에서의 동공 크기 기반 시각 피로 측정

Measurement of pupil size-based visual fatigue in a virtual reality environment

HDM(Head Mounted Display)장비를 사용해 가상현실 콘텐츠를 이용하는 분야는 게임, 의료, 교육 등으로 늘어났다. 사용하는 분야가 늘어남에 따라 사용하는 연령대도 아이부터 노인까지 다양해졌다. 의료분야에서 사용되고 사용하는 연령대가 다양하면서 3D 멀미에 대한 위험성이 높아졌다. 3D 멀미는 가상현실 콘텐츠를 이용할 때 피로감, 두통, 심하면 구역질 등을 일으킬 수 있어서 어린이나 노인에게는 큰 위험이 될 수 도 있다. 우리는 앞에서 얘기한 문제를 해결하기 위해 동공을 이용한 시각 피로도 측정 방법을 제안한다. 피로도 측정을 위해 HMD 장비 내부에 부착된 적외선 카메라를 이용해 동공 영상을 촬영했다. 촬영한 동공 영상에 Adaboost 알고리즘과 영상처리 알고리즘을 적용해 동공 영역과 동공 크기 값을 추출하고, 후처리를 통해 잡음을 제거한 후 피로도 측정을 했다. 동공 크기 그래프 상에서 기울기가 변하는 지점을 기준으로 동공 크기의 변화 속도를 계산해 피로도 측정에 사용했다. 실험결과로 시간의 흐름에 따라서 동공 크기 변화 속도가 느려지는 것을 확인할 수 있었다.

The use of VR(Virtual Reality) content with HMD(Head Mounted Display) equipment has increased to games, health care, and education. As the number of fields used increases, the age range used varies from children to the elderly. The risk of 3D nausea has increased because many different age groups are used in the medical field. 3D nausea can cause fatigue, headache when using virtual reality content, which can be a great risk to children and the elderly. We Propose a method to measure visual fatigue using a pupil to solve the above problem. To measure fatigue, a pupil was shooted using an infrared camera attached inside the HMD. We applied the Adaboost algorithm and image processing algorithm on the extracted pupil images to extract pupil area and pupil size values, and then remove noise through post-processing to measure fatigue. The change in pupil size was calculated based on the point which the gradient was changed on the pupil size graph, and used for fatigue measurement. As a result of the experiment, we confirmed that the pupil size change rate slows down with time.