KR100863055B1 - 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자가 실전태권도 기술을 용이하게 학습할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 더욱 자세하게는 사용자가 입력한 영상을 분석하여 보완점을 제시해 줄 수 있는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템에 관한 것이다.

본 발명은 소정의 동작에 대한 사용자의 움직임이 촬영된 사용자영상을 입력받기 위한 영상입력부; 영상입력부를 통해 입력받은 사용자영상을 분석하여 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션으로 변환하는 영상변환부; 각종 태권도 동작에 대한 모범적인 3차원 애니메이션영상인 모범애니메이션을 저장하는 견본데이터DB; 변환애니메이션과 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션의 차이를 분석하여 분석된 데이터인 보정데이터를 출력하는 보정데이터산출부; 및 사용자영상, 영상변환부에서 변환된 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션, 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션 또는 보정데이터 중 선택된 하나 이상을 사용자가 인식 가능하도록 출력하는 영상출력부를 포함한다.

태권도, 영상, 분석, 실전, 학습

Description

영상분석에 기반한 태권도 학습시스템{Taekwondo learning system based on analysis of Image}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템의 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지정되는 사용자의 신체부위를 나타낸 예시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 사용자영상을 3차원 애니메이션영상으로 변환하는 과정을 나타낸 예시도,

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템의 구성도,

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따라 사용자의 움직임을 모션캡쳐하는 과정을 도시한 예시도,

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 사용자의 자가학습을 위해 화면표시장치로 출력되는 모범애니메이션을 도시한 예시도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 영상입력부 120 : 영상변환부

130 : 견본데이터DB 140 : 보정데이터산출부

150 : 영상출력부 152 : 화면표시장치

160 : 움직임기록부

본 발명은 사용자가 실전태권도 기술을 용이하게 학습할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 더욱 자세하게는 사용자가 입력한 영상을 분석하여 보완점을 제시해 줄 수 있는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템에 관한 것이다.

태권도는 우리나라의 국기이자, 한국을 대표하는 문화유산으로서, 2004년 현재 170여 개국에서 6천만 명 이상의 동호인이 수련하고 있으며, 1996년에는 한국문화를 대표하는 한국문화 CI(Coporate Identity) 대상 중 하나로 선정되기도 하였다.

이렇게 자랑스러운 우리나라의 문화유산인 태권도는 현재 몇몇의 이유로 퇴보하고 있는데. 그 중 한가지 이유가 바로 교재개발의 미흡이다.

현재 국내에서 발간되고 있는 태권도 교본은 10여종으로 파악되고 있는데, 이중 대부분이 사진과 글로 설명되어 있을 뿐이므로 지도자 없이 교재만으로 기술을 습득하는 것은 용이하지 않은 것이 현실이다.

미국 굴지의 온라인 서점인 아마존닷컴에서 판매되고 있는 무도관련 서적, 비디오 또는 DVD 중에서도 태권도 관련 콘텐츠가 하위권에 있는 것은 이러한 사정을 잘 말해주고 있다.

따라서, 태권도의 세계화를 위해서는 사용자가 혼자서도 쉽게 배울 수 있는 교재의 개발이 시급하다.

또한, 현재의 교재들은 대부분 품세 위주로 제작되었기 때문에 실제 대련이나 시합 등에서 활용되기 어려웠을 뿐만 아니라 딱딱한 느낌을 주기 때문에 사용자에게 흥미를 유발시키기 어려운 문제점이 있었다.

골프의 교습에 있어서도 근래에는 초심자에게 풀스윙을 먼저 가르친 후 자세를 교정하는 방식을 통해 사용자에게 골프의 재미를 느낄 수 있도록 하고 있으며 이러한 교습방법을 통해 사용자가 실제 시합에 응용할 수 있는 실전 기술을 쉽게 습득할 수 있도록 함으로써 흥미를 유발시킬 수 있는 교재의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 위와 같은 요구에 부응하기 위하여 창안된 것으로, 모범적인 모델과 비교하여 사용자의 움직임 중 보완되어야 할 부분을 지적해 줌으로써 사용자가 흥미를 갖고 실제 대련 등에 이용되는 기술을 연습하면서 용이하게 기술을 습득할 수 있는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정의 동작에 대한 사용자의 움직임이 촬영된 사용자영상을 입력받기 위한 영상입력부; 상기 영상입력부를 통해 입력받은 상기 사용자영상을 분석하여 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션으로 변환하는 영상변환부; 각종 태권도 동작에 대한 모범적인 3차원 애니메이션영상인 모범애니메이션을 저장하는 견본데이터DB; 상기 변환애니메이션과 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션의 차이를 분석하여 분석된 데이터인 보정데이터를 출력하는 보정데이터산출부; 및 상기 사용자영상, 상기 영상변환부에서 변환된 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션, 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션 또는 상기 보정데이터 중 선택된 하나 이상을 사용자가 인식 가능하도록 출력하는 영상출력부를 포함한다.

이때, 상기 영상변환부는 상기 사용자영상에 투영되는 사용자의 신체 소정부위를 지정하여 상기 소정부위의 움직임을 분석한 후, 상기 소정부위에 대응하는 3차원 캐릭터의 신체부위를 상기 사용자의 신체 소정부위에 따라 움직이게 함으로써 3차원 애니메이션영상으로 변환하는 것일 수 있다.

또한, 상기 보정데이터산출부는 상기 지정된 사용자의 신체 소정부위에 대응하는 상기 변환애니메이션의 3차원 캐릭터 신체부위인 제1대응부위와 상기 제1대응부위에 대응하는 상기 모범애니메이션의 3차원 캐릭터 신체부위인 제2대응부위의 일정 시간 주기의 이동경로에 따른 위치정보를 그래프로 변환하여 비교함으로써 차이를 분석하여 보정데이터를 출력하는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명은 모션캡쳐를 이용하여 사용자의 움직임을 기록하는 움직임기록부를 더 포함하고, 상기 영상변환부는 상기 움직임기록부를 통해 기록된 사용 자의 움직임을 3차원 애니메이션영상으로 변환할 수 있다.

이와 더불어, 상기 영상변환부는 사용자의 체형에 비례하는 캐릭터를 설정하여 상기 사용자영상을 3차원 애니메이션영상으로 변환하고, 상기 보정데이터산출부는 상기 모범애니메이션의 캐릭터 체형과 상기 변환애니메이션의 캐릭터 체형의 차이를 보상할 수 있는 보상값을 적용하여 분석하는 것일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템에 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템(100)은 영상입력부(110), 영상변환부(120), 견본데이터DB(130), 보정데이터산출부(140) 및 영상출력부(150)를 포함한다.

영상입력부(110)는 소정의 태권도 동작에 대한 사용자의 움직임이 촬영된 사용자영상을 입력받는다.

여기서, 사용자영상은 일반적으로 촬영된 2차원적인 영상으로 그 규격이 제한되지는 않으나 영상변환부(120)에서 사용자의 움직임을 원활하게 분석하기 위해서는 사용자의 각 신체부위가 식별가능한 수준이 되어야 하며 나아가, 보다 면밀한 교정을 위해서는 하나의 움직임에 대해 다른 시점에서 촬영된 다수의 영상이 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 이때의 태권도 동작은 발차기나 정권찌르기 또는 품세 등 사용자가 교정이나 평가를 받기 원하는 동작들일 수 있다.

영상변환부(120)는 영상입력부(110)에서 입력받은 상기 사용자영상을 분석하여 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션으로 변환한다.

이러한 영상변환부(120)의 기능은 상기 사용자영상에 투영(投影)되는 사용자의 신체 소정부위를 지정하여 상기 지정된 소정부위의 움직임을 분석한 후, 미리 설정된 3차원 캐릭터의 신체부위 중 상기 지정된 소정부위를 상기 분석된 소정부위의 움직임을 따라 동작시킴으로써 수행되어 지며, 도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지정될 수 있는 사용자의 신체부위들이 예시되어 있다.

본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 움직임을 특징적으로 표현할 수 있도록 사용자의 신체 각 주요부위를 지정하도록 하는데, 정확한 움직임의 표현을 위해 신체의 말단 부위로 갈수록 지정가능한 부위가 세밀하게 배치되는 것이 바람직하다.

도 3에는 이러한 기술구성을 통해 사용자의 움직임(발차기)이 3차원 애니메이션영상으로 변환되는 예가 도시되어 있다. 도 3에서는 사용자영상(우측)의 소정부위, 즉 사용자의 머리, 손, 발과 발차기 회전의 중심이 되는 골반이 지정되어 3차원 캐릭터의 움직임을 규정한 예를 보여주고 있다.

도 3의 예에서는 한정된 몇몇의 지점을 이용하여 3차원 캐릭터를 움직였으나 이러한 지정되는 신체부위의 위치와 개수는 설계자의 의도에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면 2차원 영상인 사용자영상으로부터 사용자의 움직임을 분석하는 것은, 먼저 사용자영상에 투시된 사용자의 신체 소정부위를 지정하고 상기 지정된 소정신체부위의 움직임을 분석하게 되는데, 이는 사용자 영상 내에서의 사용자 신장과 같은 데이터를 이용하여 비례를 설정하고 그에 따른 상기 지정된 소정신체부위의 운동범위를 파악하여 이루어진다.

즉, 발차기 모션의 경우 사용자의 신장데이터에 비례하여 발이 아래에서 위방향으로 몇 % 상승했는지 또는 사용자의 팔이 몇 도(°) 회전했는지와 같은 데이터를 분석하게 되는 것이다.

따라서, 상기 사용자영상은 하나의 움직임에 대해 다각도에서 촬영된 것이 바람직하고 이 경우 사용자의 움직임을 더욱 명확히 분석할 수 있게 된다.

견본데이터DB(130)는 각종 태권도 동작에 대한 모범적인 3차원 애니메이션영상인 모범애니메이션을 저장한다.

이러한 모범애니메이션은 사용자의 태권도 동작에 대한 교정을 목적으로 사 용자영상과 대조되기 위한 것으로 품세, 발차기, 정권찌르기 뿐만 아니라 사용자가 참조할 수 있는 시합의 명장면이나, 기타 대련장면 등이 저장될 수 있다.

보정데이터산출부(140)는 영상변환부(120)가 상기 사용자영상을 상기 변환애니메이션으로 변환할 때 지정되었던 상기 사용자의 신체 소정부위(도 3의 경우 손, 발, 머리, 골반)에 대응되는 상기 변환애니메이션의 3차원 캐릭터의 신체부위인 제1대응부위(손, 발, 머리, 골반)와 상기 제1대응부위와 대응되는 견본데이터DB(130)에서 선택된 모범애니메이션 캐릭터의 신체부위인 제2대응부위(손, 발, 머리, 골반)의 동작을 비교하여 분석하고 비교분석된 데이터인 보정데이터를 출력한다.

즉, 특정 신체부위를 기준으로 사용자영상을 변환한 변환애니메이션과 모범애니메이션의 차이를 비교분석하는 것이다.

이때, 상기 보정데이터는 사용자가 지정한 일정 시간 주기동안 제1대응부위 및 제2대응부위의 이동경로에 따른 위치정보(3차원적인)를 그래프로 변환하여 비교함으로써 사용자가 보정하여야할 움직임을 용이하게 인식할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변환애니메이션과 상기 모범애니메이션의 동기화를 위해 둘 중 하나를 배속화하여 비교하는 구성도 얼마든지 가능하다.

여기서, 변환애니메이션과 모범애니메이션이 동일한 태권도 동작에 관한 것을 전제로 함은 물론이다.

영상출력부(150)는 상기 사용자영상, 상기 변환애니메이션, 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션 또는 상기 보정데이터 중 선택된 하나 이상을 사용 자가 인식 가능하도록 화면표시장치(152)를 통해 출력한다.

이러한 영상출력부(150)를 통해 사용자는 실제적으로 자신의 동작이 보정되어야 할 바를 인지할 수 있다.

덧붙여, 영상출력부(150)는 상기 사용자영상, 상기 변환애니메이션 또는 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션을 개별적인 화면으로 분할하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라 이들 중 둘 이상을 서로 오버랩하여 출력함으로써 사용자가 각각의 차이를 용이하게 인지할 수 있도록 할 수도 있다.

나아가, 영상출력부(150)는 배속조절이나, 순간 멈춤 등과 같은 기능을 통해 사용자가 출력되는 영상을 면밀히 검토할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 출력되는 영상이 3차원 영상일 경우 시점변환과 같은 기능을 제공하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 더불어 영상출력부(150)는 영상을 출력하면서 사용자의 입력에 따라 배경이미지나 음악 등을 선별적으로 출력하도록 함으로써 사용자의 흥미를 유발할 수도 있다.

이러한 구성을 통해 사용자는 자신의 동작을 모범적인 동작과 비교할 수 있을 뿐 아니라, 사용자의 선택에 따라 견본데이터DB(130)에 저장된 각종 태권도 동작이나 대련장면 등과 같은 영상을 통해 사용자가 별도의 지도자 없이도 실전 태권도 기술을 습득할 수 있도록 한다.

도 6에는 상기한 바와 같이 견본데이터DB(130)에 저장된 각종 태권도 동작이나 대련장면 등과 같은 영상을 통해 사용자가 실전 태권도 기술을 습득할 수 있도 록 화면표시장치(152)로 출력되는 모범애니메이션의 일 예가 도시되어 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 영상변환부(120)가 상기 사용자영상을 상기 변환애니메이션으로 변환할 때, 사용자의 체형비율과 동일한 캐릭터를 설정하여 변환하고, 보정데이터산출부(140)는 상기 모범애니메이션의 캐릭터와 상기 변환애니메이션의 캐릭터 체형을 보상할 수 있는 보상값을 적용하여 상기 보정데이터를 산출하도록 할 수 있다.

여기서 상기 보상값은 캐릭터의 신장차이, 팔다리 길이차이, 어깨 넓이나 머리크기 등 여러 기준으로 규정될 수 있는 변수를 뜻한다.

이러한 구성을 통해 사용자는 좀 더 자신에게 적합한 보정데이터를 제공받을 수 있다.

이때, 상기 변환애니메이션의 캐릭터체형 또한 위와 마찬가지로 일정의 보상값을 적용하여 사용자의 체형과 다르게 표현될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템을 설명하기로 한다. 설명에 있어서 도 1 내지 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성을 지칭한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템(200)은 영상기록부(160)를 더 포함한다.

영상기록부(160)는 모션캡쳐기술을 통해 소정의 센서를 부착한 사용자(162)의 움직임을 기록하며, 이렇게 기록된 사용자의 움직임은 상기 사용자영상과 유사하게 영상변환부(120)에 의해 3차원 애니매이션영상으로 변환된다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 사용자영상을 입력받을 필요없이 사용자의 움직임을 3차원 애니메이션영상을 실시간 변환하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들어, 설명에 있어서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 구성인 영상입력부(110), 영상변환부(120), 견본데이터DB(130), 보정데이터산출부(140) 및 영상출력부(150)가 하나의 장치에 구비되는 일원화된 시스템과 같이 설명되어 졌으나 네트워크(미도시)를 기반으로 영상변환부(120)나 견본데이터DB(130) 또는 보정데이터산출부(140)를 서버 측에 구비하고 영상입력부(110)와 영상출력부(150)만이 클라이언트측에 구비되는 이원화된 시스템도 얼마든지 구현 가능하다.

나아가, 본 발명이 태권도뿐만 아니라, 다른 격투스포츠, 나아가 사용자의 움직임을 촬영하거나 기록할 수 있는 다른 어떤 스포츠에도 적용이 가능한 것은 두말할 나위 없음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 사용자의 움직임을 모범적인 모델과 비교하여 보완되어야 할 부분을 지적해 줌으로써 사용자가 흥미를 갖고 실제 대련 등에 이용되는 기술을 연습하면서 용이하게 기술을 습득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 품세 뿐만 아니라 대련이나 시합 등의 실전 기술을 보고 습득할 수 있 도록 함으로써 별도의 지도자 없이도 사용자가 기술을 용이하게 습득할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 소정의 동작에 대한 사용자의 움직임이 촬영된 사용자영상을 입력받기 위한 영상입력부;

   상기 영상입력부를 통해 입력받은 상기 사용자영상을 분석하여 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션으로 변환하는 영상변환부;

   각종 태권도 동작에 대한 모범적인 3차원 애니메이션영상인 모범애니메이션을 저장하는 견본데이터DB;

   상기 변환애니메이션과 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션의 차이를 분석하여 분석된 데이터인 보정데이터를 출력하는 보정데이터산출부; 및

   상기 사용자영상, 상기 영상변환부에서 변환된 3차원 애니메이션영상인 변환애니메이션, 상기 견본데이터DB에서 선택된 모범애니메이션 또는 상기 보정데이터 중 선택된 하나 이상을 사용자가 인식 가능하도록 출력하는 영상출력부를 포함하며,

   상기 영상변환부는, 상기 사용자영상에 투영되는 사용자의 신체 소정부위를 지정하여 상기 소정부위의 움직임을 분석한 후, 상기 소정부위에 대응하는 3차원 캐릭터의 신체부위를 상기 사용자의 신체 소정부위에 따라 움직이게 함으로써 3차원 애니메이션영상으로 변환하는 것을 특징으로 하며,

   또한, 상기 보정데이터산출부는, 상기 지정된 사용자의 신체 소정부위에 대응하는 상기 변환애니메이션의 3차원 캐릭터 신체부위인 제1대응부위와 상기 제1대응부위에 대응하는 상기 모범애니메이션의 3차원 캐릭터 신체부위인 제2대응부위의 일정 시간 주기의 이동경로에 따른 위치정보를 그래프로 변환하여 비교함으로써 차이를 분석하여 보정데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   모션캡쳐를 이용하여 사용자의 움직임을 기록하는 움직임기록부를 더 포함하고,

   상기 영상변환부는 상기 움직임기록부를 통해 기록된 사용자의 움직임을 3차원 애니메이션영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 영상변환부는,

   사용자의 체형에 비례하는 캐릭터를 설정하여 상기 사용자영상을 3차원 애니메이션영상으로 변환하고,

   상기 보정데이터산출부는 상기 모범애니메이션의 캐릭터 체형과 상기 변환애니메이션의 캐릭터 체형의 차이를 보상할 수 있는 보상값을 적용하여 분석하는 것 을 특징으로 하는 영상분석에 기반한 태권도 학습시스템.

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