This paper describes a low-cost noninvasive brain computer interface (BCI) hybridized with eye tracking. It also discusses its feasibility through a Fitts’ law-based quantitative evaluation method. Noninvasive BCI has recently received a lot of attention. To bring the BCI applications into real life, user-friendly and easily porta-ble devices need to be provided. In this work, as an approach to realize a real-world BCI, EEG-based BCI combined with eye tracking is investigated. The two interfaces can be complementary to attain improved per-formance. Especially to consider public availability, a low-cost interface device is intentionally used for test. A low-cost commercial EEG recording device is integrated with an inexpensive custom-built eye tracker. The developed hybrid interface is evaluated through target pointing and selection experiments. Eye movement is interpreted as cursor movement and noninvasive BCI selects a cursor point with two selection confirmation schemes. Using Fitts’ law, the proposed interface scheme is compared with other interface schemes such as mouse, eye tracking with dwell time, and eye tracking with keyboard. In addition, the proposed hybrid BCI system is discussed with respect to practical interface scheme. Although further advancement is required, the proposed hybrid BCI system has the potential to be practically useful in a natural and intuitive manner.
본 논문은 뇌파도 측정 기반 인터페이스와 눈동자 추적 기술을 혼합해 개발한 저가형 비침습적 하이브리드형 인터페이스를 소개한다. 이렇게 새로이 개발된 인터페이스의 특징을 소개한 뒤 인간-컴퓨터 인터페이스 분야에서 2D 인터페이스 장비의 성능 측정을 위해 통상적으로 쓰이는 Fitts’ Law 방법을 통해 이 인터페이스의 성능을 정량적으로 평가한다. 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스는 그 동안 많은 주목을 받아왔지만 장비의 복잡도와 센서의 부정확성 또는 휴대성의 부재 등의 문제로 인해 실생활 어플리케이션에 많이 적용되지는 못하였다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 지닌 뇌-컴퓨터 인터페이스를 일상 생활의 범주로 끌어들이기 위해 뇌파도 측정과 눈동자 추적 기술을 혼합한 하이브리드형 인터페이스를 탐구하였다. 두 가지의 인터페이스 기술은 서로의 단점을 보완하여 새로운 휴대형 인터페이스에 기여한다. 또한 상용화를 염두에 두기 위하여 인터페이스는 저가형 장비를 이용하여 개발되었다. 인터페이스 테스트에 필요한 장비는 엔터테인먼트 용도로 출시된 저가형 뇌파도 측정 장비와 저가형 카메라를 이용해 직접 만든 눈동자 추적 장비를 하나로 합침으로써 개발되었다. 본 연구에서 개발된 인터페이스의 성능 측정을 위해 피실험자들이 앞서 개발된 휴대형 하이브리드형 인터페이스 장비를 착용하고 사용 방법을 터득한 뒤 2D 인터페이스 화면 상의 표적을 따라가고 선택하는 방식으로 테스트를 진행하였다. 사용자의 눈동자 시선은 인터페이스 상 커서의 움직임으로 연결되었고 사용자의 의도 변화에 따라 비침습적으로 측정된 뇌파도는 해석되어 커서의 선택 여부를 결정하게 하였다. 평가의 객관성을 위해 하이브리드형 인터페이스를 마우스, 눈동자 추적 기술 기반 인터페이스 등의 기존 인터페이스와 함께 테스트를 실시하고 그 결과를 Fitts’ Law 를 이용해 분석하였다. 또한 이 결과를 과거의 다른 연구로부터 알려진 기존 뇌-컴퓨터 인터페이스의 성능과 비교 분석하였다. 뇌-컴퓨터 인터페이스가 상용화에 이르기까지는 아직 더 많은 발전이 이루어져야 하지만 본 연구에서 제시하는 하이브리드형 인터페이스가 사용자 지향적인 측면에서 그 방향을 제시하는 기초가 될 수 있다는 점에 의의가 있다.