KR101438714B1 - 척추 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
자세 평가 시스템은 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호 및 제 1 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 것인, 제 1 신호 수신부, 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호 및 제 2 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 것인, 제 2 신호 수신부, 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 각도 계산부, 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 평가 데이터 생성부 및 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 표시부를 포함한다.
Description
척추 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법에 관한 것이다.
척추질환이란 등과 허리의 뼈 혹은 신경 및 조직들의 이상이나 손상으로 인하여 요통과 하지 방사통 혹은 마비를 나타내는 질환을 의미한다. 척추질환은 주로 퇴행성으로 오는 경우가 50~70%를 차지하며, 외상이나 종양에 의한 경우가 각각 10~20%정도를 차지한다.
최근에는 나이를 먹어감에 따라 발생되던 척추질환이 젊은 사람들에게도 많이 발병되고 있다. 이는 주로 일상생활에서 취하는 나쁜 자세로 인해 발생된다. 초기에 자세를 바로잡지 않으면, 점차 척추질환으로 발전되어 척추관절의 변형, 척추기립근의 비대칭으로 인한 척추의 불균형 등을 야기시키고, 최악의 경우 척추측만증으로까지 이어지게 된다.
따라서, 잘못된 자세로부터 발병되는 척추질환을 바로잡기 위해 척추질환의 정도를 평가하고, 이를 교정하기 위해 척추 자세를 측정하는 장치와 척추기립근을 강화시키는 장치가 요구되고 있다. 이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-1124144호에는 척추의 변형정도와 관련하여 데이터를 얻는 척추변형 측정시스템이 개시되어 있다.
관성 센서의 조합을 통해 척추 분절(segment)의 3차원 각도를 측정함으로써, 척추 관절 각도를 정적 및 동적 상황에서도 측정할 수 있는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공하고자 한다. 또한, 척추 관절의 측정된 각도를 통해 척추 좌우 대칭성을 분석하여 자세에 따른 척추 정렬 상태를 평가함으로써, 척추 질환 정도를 미리 진단하여 척추 정렬 상태가 악화되는 것을 예방하는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공하고자 한다. 또한, 계산된 3축 각도를 보정하여 정확도를 평가함으로써, 자세 평가 시스템의 결과의 신뢰도를 향상시키는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호 및 제 1 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 것인, 제 1 신호 수신부, 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호 및 제 2 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 것인, 제 2 신호 수신부, 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 각도 계산부, 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 평가 데이터 생성부 및 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 표시부를 포함하는 자세 평가 시스템을 제공한다.
본 실시예의 일례에 따르면, 제 1 센서 및 제 2 센서 각각은 3축 자이로센서 및 3축 가속도센서를 포함하되, 제 1 센서의 자이로센서 신호는 제 1 센서의 3축 자이로센서 신호이고, 제 1 센서의 가속도센서 신호는 제 1 센서의 3축 가속도센서 신호이되, 제 2 센서의 자이로센서 신호는 제 2 센서의 3축 자이로센서 신호이고, 제 2 센서의 가속도센서 신호는 제 2 센서의 3축 가속도센서 신호일 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 제 1 센서 및 제 2 센서 각각은 3축 자이로센서, 3축 가속도센서 및 3축 지자계센서를 포함하되, 제 1 신호는 제 1 센서의 3축 지자계센서 신호를 더 포함하고, 제 2 신호는 제 2 센서의 3축 지자계센서 신호를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 제 1 센서의 3축 지자계센서 신호는 x축의 각속도 신호, y축의 각속도 신호 및 z축의 각속도 신호를 포함하되, 제 1 센서의 3축 가속도센서 신호는 x축의 가속도 신호, y축의 가속도 신호 및 z축의 가속도 신호를 포함하되, 제 1 센서의 3축 지자계센서 신호는 x축의 지자계 신호, y축의 지자계 신호 및 z축의 지자계 신호를 포함할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 각도 계산부는 제 1 신호에 기초하여 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하고, 제 2 신호에 기초하여 제 2 센서의 롤 각도, 제 2 센서의 피치 각도 및 제 2 센서의 요 각도를 계산하고, 제 1 센서의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도와 제 2 센서의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 각도 계산부는 제 1 센서의 x축의 각속도 신호, 제 1 센서의 y축의 각속도 신호 및 제 1 센서의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하는 계산부, 제 1 센서의 x축의 가속도 신호, 제 1 센서의 y축의 가속도 신호 및 제 1 센서의 z축의 가속도 신호를 이용하여 제 1 센서의 롤 각도 및 제 1 센서의 피치 각도를 보정하는 롤 피치 보정부, 제 1 센서의 x축의 지자계 신호, 제 1 센서의 y축의 지자계 신호 및 제 1 센서의 z축의 지자계 신호를 이용하여 제 1 센서의 요 각도를 보정하는 요 보정부, 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 보정한 제 1 센서의 피치 각도 및 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 제 1 센서에 대응하는 제 1 오리엔테이션(Orientation)을 결정하는 오리엔테이션 결정부 및 제 1 오리엔테이션 및 제 2 센서에 대응하는 제 2 오리엔테이션에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 계산부는 제 1 센서의 x축의 가속도 신호, 제 1 센서의 y축의 가속도 신호 및 제 1 센서의 z축의 가속도 신호를 이용하여 제 1 센서의 롤 각도의 초기값 및 제 1 센서의 피치 각도의 초기값을 결정하고, 제 1 센서의 x축의 지자계 신호, 제 1 센서의 y축의 지자계 신호 및 제 1 센서의 z축의 지자계 신호를 이용하여 제 1 센서의 요 각도의 초기값을 결정하고, 제 1 센서의 롤 각도의 초기값, 제 1 센서의 피치 각도의 초기값 및 제 1 센서의 요 각도의 초기값에 기초하여 적분을 수행할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 제 1 오리엔테이션은 쿼터니언이고, 신체의 기관에 대한 각도는 오일러 각일 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 신체의 기관에 대한 각도는 제 1 센서의 제 1 오리엔테이션의 역과 제 2 센서의 제 2 오리엔테이션 사이의 곱에 기초하여 결정될 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 신체에 부착된 적어도 하나 이상의 센서 각각으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호와 다른 적어도 하나 이상의 다른 신호 각각을 수신하는 적어도 하나 이상의 다른 센서를 더 포함하되, 각도 계산부는 제 1 신호, 제 2 신호 및 적어도 하나 이상의 다른 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산할 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 기관은 골격기관일 수 있다.
본 실시예의 일례에 따르면, 제 1 신호 수신부 및 제 2 신호 수신부 각각은 무선 통신을 통해 제 1 신호 및 제 2 신호 각각을 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호 및 제 1 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 단계, 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호 및 제 2 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 단계, 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 단계, 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 단계 및 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 단계를 포함하는 평가 데이터 생성 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 자이로센서 및 가속도센서를 포함하며, 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서, 자이로센서 및 가속도센서를 포함하며, 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서 및 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하고, 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하고, 제 1 신호 및 제 2 신호에 기초하여 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 표시하는 제어 장치를 포함하되, 제어 장치는 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호 및 제 1 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 제 1 신호 수신부, 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호 및 제 2 센서의 가속도센서 신호를 포함하는 제 2 신호 수신부, 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 각도 계산부, 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 평가 데이터 생성부 및 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 표시부를 포함하는 자세 평가 시스템을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 관성 센서의 조합을 통해 척추 분절(segment)의 3차원 각도를 측정함으로써, 척추 관절 각도를 정적 및 동적 상황에서도 측정할 수 있는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 척추 관절의 측정된 각도를 통해 척추 좌우 대칭성을 분석하여 자세에 따른 척추 정렬 상태를 평가함으로써, 척추 질환 정도를 미리 진단하여 척추 정렬 상태가 악화되는 것을 예방하는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 계산된 3축 각도를 보정하여 정확도를 평가함으로써, 자세 평가 시스템의 결과의 신뢰도를 향상시키는 자세 평가 시스템 및 평가 데이터 생성 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템의 제어 장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 계산부에서 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 센서에 대응하는 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 자세 교정 시스템(1)의 착용을 통해 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평가 데이터 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템의 제어 장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 계산부에서 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 센서에 대응하는 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 자세 교정 시스템(1)의 착용을 통해 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평가 데이터 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템(1)의 구성도를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템(1)은 제 1 센서(110), 제 2 센서(120) 및 제어 장치(200)를 포함한다. 다만, 본 발명의 일부 실시예에서는 자세 평가 시스템(1)이 도 1과 다르게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 자세 평가 시스템(1)은 복수의 센서들을 더 포함할 수도 있고, 별도의 통신 모듈(미도시)을 포함할 수도 있다.
제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120) 각각은 3축 자이로센서 및 3축 가속도센서를 포함한다. 이 때, 제 1 센서(110)는 신체의 제 1 위치에 부착되며, 제 2 센서(120)는 신체의 제 2 위치에 부착될 수 있다. 자이로센서는 자이로스코프라고도 하며, 각속도를 검출하여 회전 관성을 감지하는 센서를 말한다. 3축 자이로센서는 3 방향의 x, y, z 축의 각 방향으로 자이로센서가 위치하여 단위시간에 물체가 회전한 각속도값을 획득할 수 있다. 이 때, x축에 대한 회전은 롤(Roll), y축에 대한 회전은 피치(Pitch), z축에 대한 회전은 요(Yaw)라고 한다. 가속도센서는 단위 시간당 속도의 변화를 검출하는 센서를 말하며, 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지한다. 3축 가속도센서는 3 방향의 x, y, z 축의 각 방향으로 가속도센서가 위치하며, 중력 가속도를 기준으로 x, y, z 축으로 발생되는 가속도의 값을 이용하여 센서의 절대적인 방향을 측정할 수 있다.
제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120) 각각은 지자계센서 및 무선 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 지자계센서는 지자계(Earth Magnetic Field)로 방위각(Magnetic Declination)을 측정하는데 사용하며, 지자계센서를 이용하여 xy축에 대한 보정 또는 z축에 대한 보정을 수행할 수 있다. 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)는 무선 통신 모듈을 통해 제 1 신호 수신부 및 제 2 신호 수신부와 무선 통신을 수행하여 데이터를 송수신할 수 있다. 이러한 무선 통신이 가능한 네트워크의 일 예는, Wi-Fi, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, LTE 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
제어 장치(200)는 제 1 센서(110)로부터 제 1 신호를 수신하고, 제 2 센서(120)로부터 제 2 신호를 수신하고, 제 1 신호 및 제 2 신호에 기초하여 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 표시한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면 제어장치(200)는 다양한 형태의 단말일 수 있다. 예를 들어, 제어장치(200)는 네트워크를 통해 원격지의 서버에 접속할 수 있는 TV 장치, 컴퓨터 또는 휴대용 단말일 수 있다. 여기서, TV 장치의 일 예에는 스마트 TV, IPTV 셋톱박스 등이 포함되고, 컴퓨터의 일 예에는 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등이 포함되고, 휴대용 단말의 일 예에는 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치가 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 평가 시스템의 제어 장치의 구성도를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 제어 장치(200)는 제 1 신호 수신부(210), 제 2 신호 수신부(220), 각도 계산부(230), 평가 데이터 생성부(240) 및 표시부(250)를 포함할 수 있다.
다만, 도 2에 도시된 제어 장치(200)는 본원의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 2에 도시된 구성 요소들을 기초로 하여 여러 형태로 변형이 가능함은 본원의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들어, 구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
제 1 신호 수신부(210)는 무선 통신을 통해 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서(110)로부터 제 1 신호를 수신한다. 제 1 신호는 제 1 센서(110)의 자이로센서 신호 및 제 1 센서(110)의 가속도센서 신호를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 센서(110)의 자이로센서 신호는 제 1 센서(110)의 3축 자이로센서 신호이고, 3축 자이로센서 신호는 x축의 각속도 신호, y축의 각속도 신호 및 z축의 각속도 신호를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 센서(110)의 가속도센서 신호는 제 1 센서(110)의 3축 가속도센서 신호이고, 3축 가속도센서 신호는 x축의 가속도 신호, y축의 가속도 신호 및 z축의 가속도 신호를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 신호는 제 1 센서(110)의 3축 지자계센서 신호를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 센서(110)의 3축 지자계센서 신호는 x축의 지자계 신호, y축의 지자계 신호 및 z축의 지자계 신호를 포함할 수 있다.
제 2 신호 수신부(220)는 무선 통신을 통해 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서(120)로부터 제 2 신호를 수신한다. 제 2 신호는 제 2 센서(120)의 자이로센서 신호 및 제 2 센서(120)의 가속도센서 신호를 포함할 수 있다. 이 때, 제 2 센서(120)의 자이로센서 신호는 제 2 센서(120)의 3축 자이로센서 신호이고, 3축 자이로센서 신호는 x축의 각속도 신호, y축의 각속도 신호 및 z축의 각속도 신호를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 센서(120)의 가속도센서 신호는 제 2 센서(120)의 3축 가속도센서 신호이고, 3축 가속도센서 신호는 x축의 가속도 신호, y축의 가속도 신호 및 z축의 가속도 신호를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 신호는 제 2 센서(120)의 3축 지자계센서 신호를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제 2 센서(120)의 3축 지자계센서 신호는 x축의 지자계 신호, y축의 지자계 신호 및 z축의 지자계 신호를 포함할 수 있다.
각도 계산부(230)는 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산한다. 이 때, 기관은 신체의 골격기관일 수 있으며, 예를 들어, 척추이다. 각도 계산부(230)는 제 1 신호에 기초하여 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 피치 각도 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 요 각도를 계산할 수 있다. 이 때, 롤은 x축에 대한 회전, 피치는 y축에 대한 회전, 요는 z축에 대한 회전을 의미한다. 또한, 각도 계산부(230)는 제 2 신호에 기초하여 제 2 센서(120)의 롤 각도, 제 2 센서(120)의 피치 각도 및 제 2 센서(120)의 요 각도를 계산할 수 있다. 이를 통해, 각도 계산부(230)는 제 1 센서(11)의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도와 제 2 센서(120)의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산할 수 있다.
평가 데이터 생성부(240)는 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성한다. 이 때, 평가 데이터 생성부(240)는 척추 정렬 형상을 그래픽화하여 평가 데이터를 생성할 수 있다. 평가 데이터는 자세 평가 시스템의 이용자의 척추의 좌우대칭성을 정상인과 비교함으로써, 보다 정량적으로 분석하여 자세 평가 시스템의 이용자에게 평가 데이터의 결과를 제공할 수 있다. 또한, 평가 데이터 생성부(240)는 정량적 데이터뿐만 아니라 전문가 단말로부터 입력된 정성적 데이터를 평가 데이터의 일부로서 더 생성할 수 있다. 또한, 평가 데이터 중 정량적 데이터의 일례는 정상인의 신체 각도의 평균과 측정자의 측정된 신체 각도의 값일 수 있다.
표시부(250)는 평가 데이터를 디스플레이에 표시한다. 이와 같은 디스플레이는 LCD, LED 등 화상을 표시하는 부분뿐만 아니라 사용자의 터치 입력을 처리하는 터치 패널을 더 포함할 수도 있다. 또한, 디스플레이는 제어 장치(200) 외부에 위치할 수 있으며, 이 경우 디스플레이의 일례는 모바일 디바이스, 웨어러블 디바이스, TV 등의 디스플레이를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 계산부에서 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 각도 계산부(230)는 계산부(231), 롤 피치 보정부(232), 요 보정부(233), 오리엔테이션 결정부(234) 및 각도 결정부(235)를 포함할 수 있다.
계산부(231)는 제 1 센서(110)의 x축의 각속도 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 각속도 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 피치 각도 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 요 각도를 계산한다. 예를 들어, 제 1 센서(110)의 x축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 제 1 센서(110)의 롤 각도를 계산하고, 제 1 센서(110)의 y축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 제 1 센서(110)의 피치 각도를 계산하고, 제 1 센서(110)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 제 1 센서(110)의 요 각도를 계산한다.
또한, 계산부(231)는 제 2 센서(120)의 x축의 각속도 신호, 제 2 센서(120)의 y축의 각속도 신호 및 제 2 센서(120)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 피치 각도 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 요 각도를 계산할 수 있다.
계산부(231)는 제 1 센서(110)의 x축의 가속도 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 가속도 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 가속도 신호를 이용하여 제 1 센서(110)의 롤 각도의 초기값 및 제 1 센서(110)의 피치 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 이하에서, 수학식 1 및 2를 통해 계산부(231)에 의해 롤 각도의 초기값 및 피치 각도의 초기값을 결정하는 것의 일례를 설명한다.
수학식 1을 참조하면, 계산부(231)는 롤 각도인 파이(
), 피치 각도인 쎄타(
)를 구하기 위해, 제 1 센서(110)의 x축의 가속도 신호인 ax, 제 1 센서(110)의 y축의 가속도 신호인 ay 및 제 1 센서(110)의 z축의 가속도 신호인 az와 중력 가속도 벡터인 g를 이용할 수 있다. 이 때, 
는 변환행렬을 의미할 수 있으며, 이러한 
은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2를 참조하면, 변환행렬인 
은 기준 좌표계에서 동체 좌표계로의 변환을 나타내는 항법 좌표계를 의미할 수 있다. 수학식 2에 나타난 바와 같이, 변환행렬 
은 롤 각도의 변환, 피치 각도의 변환 및 요 각도의 변환을 요소들로 가질 수 있으며, 롤 각도의 변환, 피치 각도의 변환 및 요 각도 각각은 
, 
, 
로 표현될 수 있다.
수학식 1과 수학식 2를 참조하면, 계산부(231)는 x축, y축 및 z축의 3축 중 z 축이 중렬 가속도 방향과 일치하여, 그 축의 값을 1(g: 중력 가속도)로 결정하고, 나머지 두 축인 x축, y축 각각은 0으로 결정함으로써, 롤 각도인 파이(
), 피치 각도인 쎄타(
)의 값을 계산할 수 있다. 계산부(231)는 계산한 롤 각도인 파이(
), 피치 각도인 쎄타(
) 각각을 롤 각도의 초기값 및 피치 각도의 초기값으로 결정할 수 있다. 한편, 요 각도는 프사이(
)로 표현될 수 있다.
계산부(231)는 제 1 센서(110)의 x축의 지자계 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 지자계 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 지자계 신호를 이용하여 제 1 센서(110)의 요 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 이하에서, 수학식 3 내지 8을 통해, 계산부(231)에 의해 요 각도의 초기값을 결정하는 것의 일례를 설명한다.
수학식 3을 참조하면, 계산부(231)는 제 1 센서(110)의 x축의 지자계 신호인 mx, 제 1 센서(110)의 y축의 지자계 신호인 my 및 제 1 센서(110)의 z축의 지자계 신호인 mz, 변환행렬 
및 지구의 지자계 벡터인 
를 이용하여 요 각도인 프사이(
)의 초기값을 계산할 수 있다.
한편, 
(
)은 수학식 4와 같이 롤 각도와 피치 각도와 연관된 C1과 요 각도와 연관된 C2로 표현될 수 있으며, 수학식 1은 수학식 5 및 수학식 6으로 변환된다.
수학식 6에 수학식 4에 나타난 C1과 C2를 대입하면, 수학식 7 및 수학식 8이 도출된다. 계산부(231)는 수학식 8에 롤 각도인 파이(
) 및 피치 각도인 쎄타(
) 각각이 0일 때의 지자계 신호인 mx, my 및 mz와 지구의 지자계 벡터의 값인 m1, m2 및 m3를 대입하여, 요 각도의 초기값을 구할 수 있다.
계산부(231)는 결정된 제 1 센서(110)의 롤 각도의 초기값, 제 1 센서(110)의 피치 각도의 초기값 및 제 1 센서(110)의 요 각도의 초기값에 기초하여 제 1 센서(110)의 x축의 각속도 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 각속도 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행할 수 있다. 예를 들어, 계산부(231)는 결정된 제 1 센서(110)의 롤 각도의 초기값에 기초하여 제 1 센서(110)의 x축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행하고, 결정된 제 1 센서(110)의 피치 각도의 초기값에 기초하여 제 1 센서(110)의 y축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행하고, 결정된 제 1 센서(110)의 요 각도의 초기값에 기초하여 제 1 센서(110)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행한다.
계산부(231)는 제 2 센서(120)의 x축의 지자계 신호, 제 2 센서(120)의 y축의 지자계 신호 및 제 2 센서(120)의 z축의 지자계 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 요 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 또한, 계산부(231)는 제 2 센서(120)의 x 축의 가속도 신호, 제 2 센서(120)의 y축의 가속도 신호 및 제 2 센서(120)의 z축의 가속도 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 롤 각도의 초기값 및 제 2 센서(120)의 피치 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 또한, 계산부(231)는 결정된 제 2 센서(120)의 롤 각도의 초기값에 기초하여 제 2 센서(120)의 x축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행하고, 결정된 제 2 센서(120)의 피치 각도의 초기값에 기초하여 제 2 센서(120)의 y축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행하고, 결정된 제 2 센서(120)의 요 각도의 초기값에 기초하여 제 2 센서(120)의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 수행할 수 있다.
한편, 자이로센서를 이용하여 각속도를 측정하고, 측정된 각속도를 적분하여 각도를 계산하는 방법은 누적 오류로 인하여 드리프트(drift) 현상이 발생할 수 있다. 드리프트 현상이란, 물체가 가만히 있어도 물체의 각도가 중심축으로부터 점점 증가하거나 감소하는 것을 의미한다. 따라서, 이를 보정하기 위해 가속도센서를 이용할 수 있다. 가속도센서는 기울기 센서로도 활용이 가능한데, 그 이유는 중력 가속도가 항상 존재하기 때문이다.
롤 피치 보정부(232)는 가속도 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 롤 각도 및 피치 각도를 보정할 수 있다. 이 때, 롤 피치 보정부(232)는 제 1 센서(110)의 x축의 가속도 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 가속도 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 가속도 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 제 1 센서(110)의 롤 각도 및 제 1 센서(110)의 피치 각도를 보정할 수 있다.
또한, 롤 피치 보정부(232)는 제 1 센서(110)의 x축의 가속도 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 가속도 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 가속도 신호 중 하나 이상을 이용하여 롤 각도 및 피치 각도를 먼저 구하고, 구해진 롤 각도 및 피치 각도를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 제 1 센서(110)의 롤 각도 및 제 1 센서(110)의 피치 각도를 보정할 수 있다.
예를 들어, 롤 피치 보정부(232)는 제 1 센서(110)에서 발생한 시간에 따른 드리프트(drift)를 보정하기 위해 가속도 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 롤 각도 및 피치 각도를 보정할 수 있다. 예를 들어, 롤 피치 보정부(232)는 중력가속도 벡터가 
이고, 가속도 신호가 
인 경우, 중력가속도 벡터를 이용한 보정식을 수학식 9와 같이 도출할 수 있다.
이 때, 보정식의 
는 실제 가속도센서의 값을 나타내고, 
는 현재 각도의 쿼터니언 값을 의미할 수 있다. 또한, 
의 
, 
, 
는 현재 각도에서 예상되는 가속도센서의 값을 의미할 수 있다.
한편, 롤 피치 보정부(232)는 제 2 센서(120)의 x축의 가속도 신호, 제 2 센서(120)의 y축의 가속도 신호 및 제 2 센서(120)의 z축의 가속도 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 롤 각도 및 제 2 센서(120)의 피치 각도를 보정할 수 있다.
요 보정부(233)는 지자계 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 요 각도를 보정할 수 있다. 이 때, 요 보정부(233)는 제 1 센서(110)의 x축의 지자계 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 지자계 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 지자계 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 제 1 센서(110)의 요 각도를 보정할 수 있다.
또한, 요 보정부(233)는 제 1 센서(110)의 x축의 지자계 신호, 제 1 센서(110)의 y축의 지자계 신호 및 제 1 센서(110)의 z축의 지자계 신호 중 하나 이상을 이용하여 요 각도를 먼저 구하고, 구해진 요 각도를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 제 1 센서(110)의 요 각도를 보정할 수 있다.
예를 들어, 요 보정부(233)는 제 1 센서(110)에서 발생한 시간에 따른 드리프트(drift)를 보정하기 위해 가속도 신호를 이용하여 계산부(231)에 의해 계산된 요 각도를 보정할 수 있다. 예를 들어, 요 보정부(233)는 지자계 벡터가 
이고, 지자계 신호가 
인 경우, 지자계 벡터를 이용한 보정식을 수학식 10과 같이 도출할 수 있다.
수학식 10을 참조하면, 보정식의 
는 실제 지자계센서의 값을 나타내고, 
는 현재 각도의 쿼터니언 값을 나타낸다. 이 때, 
의 
, 
, 
는 현재 각도에서 예상되는 지자계센서의 값을 나타낸다.
이 때, 롤 피치 보정부(232) 및 요 보정부(233)를 통해서 얻은 현재 각도에서 예상되는 가속도센서 값 및 지자계센서 값을 이용하여 수학식 11과 같은 최종 보정식이 도출될 수 있다.
또한, 요 보정부(233)는 제 2 센서(120)의 x축의 지자계 신호, 제 2 센서(120)의 y축의 지자계 신호 및 제 2 센서(120)의 z축의 지자계 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 요 각도를 보정할 수 있다.
오리엔테이션 결정부(234)는 보정한 제 1 센서(110)의 롤 각도, 보정한 제 1 센서(110)의 피치 각도 및 보정한 제 1 센서(110)의 요 각도에 기초하여 제 1 센서(110)에 대응하는 제 1 오리엔테이션(Orientation)을 결정할 수 있다. 또한, 오리엔테이션 결정부(234)는 보정한 제 2 센서(120)의 롤 각도, 보정한 제 2 센서(120)의 피치 각도 및 보정한 제 2 센서(120)의 요 각도에 기초하여 제 2 센서(120)에 대응하는 제 2 오리엔테이션(Orientation)을 결정할 수 있다.
도 4는 센서에 대응하는 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 과정은 각도 계산부(230)에 포함된 계산부(231), 롤 피치 보정부(232), 요 보정부(233) 및 오리엔테이션 결정부(234) 각각의 동작 및 서로간의 협업으로 이루어지는 것이다. 따라서, 이하에서 설명의 편의를 위해 도 4의 과정이 각도 계산부(230)에 의해 수행되는 것으로 설명한다.
도 4의 도면부호 410을 참조하면, 각도 계산부(230)는 자이로 신호(
)를 적분한다. 이 때, 각도 계산부(230)는 자이로센서의 신호 값을 적분함으로써, 각도 변화를 측정할 수 있다. 도 4의 도면부호 420을 참조하면, 각도 계산부(230)는 지자계센서의 신호를 필터링하고, 도 4의 도면부호 430에 나타난 바와 같이, 실제 센서 데이터인 가속도 신호(
) 및 필터링된 지자계 신호(
)를 이용하여 현재 각도에서 예상되는 센서 값의 차이를 계산할 수 있다. 도 4를 참조하면, 각도 계산부(230)은 자이로 신호(
)이 적분 결과와, 현재 각도에서 예상되는 센서 값의 차이를 이용하여 센서에 대응하는 오리엔테이션 값(440)를 결정할 수 있다. 이러한 각도 계산부(230)의 동작에 의하여 자이로 신호(
)의 적분 값인 롤 각도, 피치 각도, 요 각도는 가속도 신호 및 지자계 신호에 의해 보정되고, 이로 인하여 센서에 대응하는 보정된 롤 각도, 피치 각도, 요 각도는 쿼터니언의 형태로 도출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리엔테이션을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 오리엔테이션 결정부(234)는 쿼터니언을 통해서 오리엔테이션을 결정할 수 있다. 오리엔테이션 결정부(234)는 제 1 센서에 대응하는 제 1 오리엔테이션을 4개의 쿼터니언 요소(
)로 표현할 수 있다.
수학식 12를 참조하면, 4개의 요소는 회전축의 x, y, z 값과 회전 각도로 구성될 수 있다.
각도 결정부(235)는 제 1 오리엔테이션 및 제 2 센서(120)에 대응하는 제 2 오리엔테이션에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 결정한다. 이 때, 제 1 오리엔테이션 및 제 2 오리엔테이션은 쿼터니언일 수 있다.
각도 결정부(235)는 제 1 센서(110)의 제 1 오리엔테이션과 제 2 센서(120)의 제 2 오리엔테이션 사이의 곱에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 결정할 수 있다. 예를 들어, C에서 A로 가는 쿼터니언(
)은 C에서 B로 가는 회전 쿼터니언(
)과 B에서 A로 가는 쿼터니언(
)의 곱으로 구할 수 있다. 이 때, 쿼터니언의 곱은 
과 같이 나타낼 수 있으며, 이를 전개하면 수학식 13과 같은 결과가 도출될 수 있다.
여기서, 제 1 오리엔테이션과 제 2 오리엔테이션이 B지점을 중심축으로 하여 신체 기관에 각도를 결정한다고 가정하면, C에서 A로 가는 쿼터니언(
)을 C에서 B로 가는 회전 쿼터니언(
)과 A에서 B로 가는 쿼터니언(
)의 곱으로 구할 수 있다.
수학식 14를 참조하면, 제 1 오리엔테이션의 쿼터니언과 제 2 오리엔테이션의 쿼터니언의 곱 중 제 1 오리엔테이션의 쿼터니언은 회전 방향의 반대 방향으로 나타내야 하므로, 제 1 오리엔테이션의 역(
)으로 곱해야 한다. 이 때, 제 1 오리엔테이션의 역은 
과 같이 나타낼 수 있다.
각도 결정부(235)는 제 1 오리엔테이션의 역과 제 2 오리엔테이션 사이의 곱을 통해 얻어진 결과를 쿼터니언에서 오일러 각으로 변환할 수 있다. 이 때, 신체의 기관에 대한 각도는 오일러 각일 수 있다.
수학식 15를 이용하여, 각도 결정부(235)는 사람이 알아 볼 수 있는 각도인 오일러 각으로 변환을 할 수 있으며, 이를 위해, 각도 결정부(235)는 쿼터니언을 회전 행렬(rotation matrix)로 변환할 수 있다. 이 때, 
으로 결정될 수 있고, 쎄타가 90
(
)이면, 
, 
로 계산되고, 쎄타가 -90
(
)이면, 
, 
로 계산되고, 쎄타가 90
또는 -90
가 아닌 경우에는, 
, 
로 계산될 수 있다.
자세 교정 시스템(1)은 신체에 부착된 적어도 하나 이상의 센서 각각으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호와 다른 적어도 하나 이상의 다른 신호 각각을 수신하는 적어도 하나 이상의 다른 센서를 더 포함할 수 있다. 이 때, 각도 계산부(230)는 제 1 신호, 제 2 신호 및 적어도 하나 이상의 다른 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 자세 교정 시스템(1)의 착용을 통해 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 자세 교정 시스템(1)을 실제 착용한 모습을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)는 축을 맞추어 인체 관절에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제 1 센서(110)는 척추 상단에 부착될 수 있으며, 제 2 센서(120)는 척추 하단에 부착될 수 있으며, 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)는 지정된 부위에 정확하게 부착될 수 있도록 지그(jig)형태로 제작될 수 있다. 이 때, 인체 관절은 척추일 수 있다. 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)는 척추를 따라 동일한 축에 부착되며, 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)가 서로 일직선 상에 놓이지 않으면, 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)의 사이의 벌어진 정도에 기초하여 상대 각도를 구하여 인체 관절의 각도를 측정할 수 있다.
도면을 통해 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자세 평가 시스템은 제어 장치(200)만을 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)은 자세 평가 제어 시스템과 구별되는 외부의 구성들일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자세 평가 시스템은 제 1 신호 수신부(210), 제 2 신호 수신부(220), 각도 계산부(230), 평가 데이터 생성부(240) 및 표시부(250)을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 평가 시스템에 대하여 설명되지 아니한 내용은 앞서 제어 장치(200)에 대하여 설명한 내용을 준용한다.
도 6b는 실제 척추의 구조를 도시한 도면이다. 도 6b를 참조하면, 척추는 척추뼈들이 관절하여 기둥을 이루고 있는 모양을 나타낸다. 총 길이는 70㎝에 이르며, 총 26개의 뼈들이 모여 척추를 구성하게 된다. 이 때, 척추는 크게 경추, 흉추, 요추, 천추, 미추로 구성된다. 경추(610)는 C1 내지 C7의 총 7개의 척추뼈가 모여 목을 구성한다. 흉추(620)는 목뼈와 허리뼈 사이에 위치하며, T1 내지 T12의 총 12개의 척추뼈가 모여 등을 구성한다. 요추(630)는 L1 내지 L5의 총 5개의 척추뼈가 모여 허리를 구성한다. 천추(640)는 S1 내지 S5의 총 5개의 척추뼈가 모여 엉덩이를 구성한다. 미추(미도시)는 척추의 가장 끝부분에 위치한 4~5개의 척추 분절로서 꼬리뼈를 의미한다.
도 6c는 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)를 이용하여 척추의 만곡 정도를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6c를 참조하면, 자세 교정 시스템(1)은 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)를 척추의 특정 위치에 부착하여 척추의 모양을 추정할 수 있다. 또한, 자세 교정 시스템(1)은 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)를 정해진 번호의 척추뼈 위치에 부착하여 해당 위치의 센서 각도를 측정함으로써, 해당 척추 뼈의 각도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 센서(110)는 요추(630)의 L2(631)에 부착되고, 제 2 센서(120)는 천추의 S1(640)에 부착되었다고 가정하자. 이 때, L2(631)에 위치한 제 1 센서(110)는 해당 위치의 센서 각도(632)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다. 또한, S1(640)에 위치한 제 2 센서(120)는 해당 위치의 센서 각도(641)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다.
제어장치(200)는 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)에서 측정된 각도를 이용하여 척추 전체의 모양을 추정할 수 있다. 또한, 제어장치(200)는 척추의 전/후 또는 좌/우 굴곡 시, 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 데이터베이스에 저장하고, 저장된 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 이용하여 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)가 부착된 위치 사이의 센서 상대 각도(642)를 통해 척추뼈 각도를 추정할 수 있다. 이 때, 제어장치(200)는 척추뼈 각각의 각도(633)를 기준으로 센서 상대 각도가 센서 사이의 복수의 척추뼈들에 대한 각각의 각도의 합이 되도록 척추뼈 개별 각도를 설정해야 한다. 제어장치(200)는 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)의 위치에 따른 척추뼈 각각의 각도의 비율을 계산하고, 척추뼈 각각의 각도를 이용하여 척추의 전체 모양을 추정하고, 하측에 위치한 척추뼈부터 순차적으로 위치를 계산하여 척추 전체의 모양을 형성할 수 있다. 이 때, 척추의 전체 모양은 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)의 신호 변화에 기초하여 실시간으로 추정될 수 있다.
도 6d는 복수의 센서를 이용하여 척추의 만곡 정도를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6d를 참조하면, 자세 교정 시스템(1)은 복수의 센서를 척추의 특정 위치에 부착하여 척추의 모양을 추정할 수 있다. 또한, 복수의 센서는 정해진 번호의 척추뼈 위치에 부착되어 해당 위치의 센서 각도를 측정함으로써, 해당 척추 뼈의 각도를 추정할 수 있다. 이 때, 센서는 4개를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 수량을 증감할 수도 있다.
예를 들어, 제 1 센서(110)는 경추의 C7(610)에 부착되고, 제 2 센서(120)는 흉추(620)의 T10에 부착되고, 제 3 센서(미도시)는 요추(630)의 L2에 부착되고, 제 4 센서(미도시)는 천추의 S1(640)에 부착되었다고 가정하자.
이 때, C7(610)에 위치한 제 1 센서(110)는 해당 위치의 센서 각도(611)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다. 또한, T10(621)에 위치한 제 2 센서(120)는 해당 위치의 센서 각도(622)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다. 또한, L2(631)에 위치한 제 3 센서(미도시)는 해당 위치의 센서 각도(632)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다. 또한, S1(640)에 위치한 제 4 센서(미도시)는 해당 위치의 센서 각도(641)를 측정하여 해당 척추뼈의 각도를 추정할 수 있다.
제어장치(200)는 제 1 센서(110), 제 2 센서(120), 제 3 센서(미도시) 및 제 4 센서(미도시)에서 측정된 각도를 이용하여 척추 전체의 모양을 추정할 수 있다. 또한, 제어장치(200)는 척추의 전/후 또는 좌/우 굴곡 시, 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 데이터베이스에 저장한다. 이 때, 제어장치(200)는 저장된 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 이용하여 제 1 센서(110) 및 제 2 센서(120)가 부착된 사이의 센서 상대 각도(623)를 통해 척추뼈 각도를 추정할 수 있다. 또한, 제어장치(200)는 저장된 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 이용하여 제 2 센서(120) 및 제 3 센서(미도시)가 부착된 사이의 센서 상대 각도(634)를 통해 척추뼈 각도를 추정할 수 있다. 또한, 제어장치(200)는 저장된 척추뼈 각각의 각도(633)의 변화를 이용하여 제 3 센서(미도시) 및 제 4 센서(미도시)가 부착된 사이의 센서 상대 각도(642)를 통해 척추뼈 각도를 추정할 수 있다.
이 때, 제어장치(200)는 척추뼈 각각의 각도(633)를 기준으로 센서 상대 각도가 센서 사이의 복수의 척추뼈들에 대한 각각의 각도의 합이 되도록 척추뼈 개별 각도를 설정해야 한다. 제어장치(200)는 제 1 센서(110), 제 2 센서(120), 제 3 센서(미도시) 및 제 4 센서(미도시)의 위치에 따른 척추뼈 각각의 각도의 비율을 계산하고, 척추뼈 각각의 각도를 이용하여 척추의 전체 모양을 추정하고, 하측에 위치한 척추뼈부터 순차적으로 위치를 계산하여 척추 전체의 모양을 형성할 수 있다. 이 때, 척추의 전체 모양은 제 1 센서(110), 제 2 센서(120), 제 3 센서(미도시) 및 제 4 센서(미도시)의 신호 변화에 기초하여 실시간으로 추정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평가 데이터 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7에 도시된 평가 데이터 생성 방법은 앞선 도 1 내지 6을 통해 설명된 제 1 센서(110), 제 2 센서(120) 및 제어장치(200) 중 적어도 하나 이상에 의하여 수행된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 6을 통해 제 1 센서(110), 제 2 센서(120) 및 제어 장치(200) 중 적어도 하나 이상에 대하여 설명된 내용은 도 7에도 적용된다.
단계 S710에서 제어 장치(200)의 제 1 신호 수신부(210)는 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서(110)로부터 제 1 신호를 수신한다. 이 때, 제 1 신호는 제 1 센서(110)의 자이로센서 신호 및 제 1 센서(110)의 가속도센서 신호를 포함할 수 있다. 단계 S720에서 제어 장치(200)의 제 2 신호 수신부(220)는 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서(120)로부터 제 2 신호를 수신한다. 이 때, 제 2 신호는 제 2 센서(120)의 자이로센서 신호 및 제 2 센서(120)의 가속도센서 신호를 포함할 수 있다. 단계 S730에서 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 계산한다. 단계 S740에서 제어 장치(200)의 평가 데이터 생성부(240)는 각도와 기준값을 비교함으로써, 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성한다. 단계 S750에서 제어 장치(200)의 표시부(250)는 평가 데이터를 디스플레이에 표시한다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제 1 신호는 제 1 센서(110)의 지자계센서 신호를 더 포함하고, 제 2 신호는 제 2 센서(120)의 지자계센서 신호를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 1 센서(110)의 지자계센서 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서(110)의 요 각도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 2 센서(120)의 지자계센서 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 피치 각도 및 요 회전에 대응하는 제 2 센서(120)의 요 각도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 1 센서(110)의 가속도센서 신호를 이용하여 제 1 센서(110)의 롤 각도 및 제 1 센서(110)의 피치 각도를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 2 센서(120)의 가속도센서 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 롤 각도 및 제 2 센서(120)의 피치 각도를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 1 센서(110)의 지자계센서 신호를 이용하여 제 1 센서(110)의 요 각도를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 제 2 센서(120)의 지자계센서 신호를 이용하여 제 2 센서(120)의 요 각도를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제어 장치(200)의 각도 계산부(230)는 보정한 제 1 센서(110)의 롤 각도, 보정한 제 1 센서(110)의 피치 각도 및 보정한 제 1 센서(110)의 요 각도에 기초하여 제 1 센서(110)에 대응하는 제 1 오리엔테이션(Orientation)을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제 2 센서(120)의 지자계센서 신호, 제 2 센서의 가속도센서 신호 및 제 2 센서(120)의 지자계센서 신호에 기초하여 제 2센서(120)에 대응하는 제 2 오리엔테이션을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았으나, 제 1 오리엔테이션 및 제 2 오리엔테이션에 기초하여 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S710 내지 S750은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
앞서 설명된 평가 데이터 생성 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 자세 평가 시스템
110: 제 1 센서
120: 제 2 센서
200: 제어 장치
210: 제 1 신호 수신부
220: 제 2 신호 수신부
230: 각도 계산부
240: 평가 데이터 생성부
250: 표시부
110: 제 1 센서
120: 제 2 센서
200: 제어 장치
210: 제 1 신호 수신부
220: 제 2 신호 수신부
230: 각도 계산부
240: 평가 데이터 생성부
250: 표시부
Claims (17)
- 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 자세 평가 시스템에 있어서,
신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 상기 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호, 제 1 센서의 가속도센서 신호 및 제 1 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 제 1 신호 수신부;
상기 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 상기 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호, 제 2 센서의 가속도센서 신호 및 제 2 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 제 2 신호 수신부;
상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 각도 계산부;
상기 각도와 기준값을 비교함으로써, 상기 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 평가 데이터 생성부; 및
상기 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 표시부를 포함하되,
상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서 각각은 자이로센서, 가속도센서 및 지자계센서를 포함하되,
상기 각도 계산부는,
상기 제 1 센서의 자이로센서 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하는 계산부;
상기 제 1 센서의 가속도센서 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 롤 각도 및 상기 제 1 센서의 피치 각도를 보정하는 롤 피치 보정부;
상기 제 1 센서의 지자계센서 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 요 각도를 보정하는 요 보정부; 및
상기 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도는 상기 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 상기 보정한 제 1 센서의 피치 각도, 및 상기 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 결정되는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서 각각은 3축 자이로센서 및 3축 가속도센서를 포함하되,
상기 제 1 센서의 자이로센서 신호는 제 1 센서의 3축 자이로센서 신호이고, 상기 제 1 센서의 가속도센서 신호는 제 1 센서의 3축 가속도센서 신호이되,
상기 제 2 센서의 자이로센서 신호는 제 2 센서의 3축 자이로센서 신호이고, 상기 제 2 센서의 가속도센서 신호는 제 2 센서의 3축 가속도센서 신호인 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서 각각은 3축 자이로센서, 3축 가속도센서 및 3축 지자계센서를 포함하되,
상기 제 1 신호는 제 1 센서의 3축 지자계센서 신호를 더 포함하고, 상기 제 2 신호는 제 2 센서의 3축 지자계센서 신호를 더 포함하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 센서의 3축 자이로센서 신호는 x축의 각속도 신호, y축의 각속도 신호 및 z축의 각속도 신호를 포함하되,
상기 제 1 센서의 3축 가속도센서 신호는 x축의 가속도 신호, y축의 가속도 신호 및 z축의 가속도 신호를 포함하되,
상기 제 1 센서의 3축 지자계센서 신호는 x축의 지자계 신호, y축의 지자계 신호 및 z축의 지자계 신호를 포함하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 각도 계산부는 상기 제 1 신호에 기초하여 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하고,
상기 제 2 신호에 기초하여 제 2 센서의 롤 각도, 제 2 센서의 피치 각도 및 제 2 센서의 요 각도를 계산하고,
상기 제 1 센서의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도와 상기 제 2 센서의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 계산부는 상기 제 1 센서의 x축의 각속도 신호, 상기 제 1 센서의 y축의 각속도 신호 및 상기 제 1 센서의 z축의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하되,
상기 롤 피치 보정부는 상기 제 1 센서의 x축의 가속도 신호, 상기 제 1 센서의 y축의 가속도 신호 및 상기 제 1 센서의 z축의 가속도 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 롤 각도 및 상기 제 1 센서의 피치 각도를 보정하되,
상기 요 보정부는 상기 제 1 센서의 x축의 지자계 신호, 상기 제 1 센서의 y축의 지자계 신호 및 상기 제 1 센서의 z축의 지자계 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 요 각도를 보정하되,
상기 각도 계산부는, 상기 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 상기 보정한 제 1 센서의 피치 각도 및 상기 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 제 1 센서에 대응하는 제 1 오리엔테이션(Orientation)을 결정하는 오리엔테이션 결정부를 더 포함하되,
상기 각도 결정부는, 상기 제 1 오리엔테이션 및 제 2 센서에 대응하는 제 2 오리엔테이션에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 계산부는 상기 제 1 센서의 x축의 가속도 신호, 상기 제 1 센서의 y축의 가속도 신호 및 상기 제 1 센서의 z축의 가속도 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 롤 각도의 초기값 및 상기 제 1 센서의 피치 각도의 초기값을 결정하고, 상기 제 1 센서의 x축의 지자계 신호, 상기 제 1 센서의 y축의 지자계 신호 및 상기 제 1 센서의 z축의 지자계 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 요 각도의 초기값을 결정하고, 상기 제 1 센서의 롤 각도의 초기값, 상기 제 1 센서의 피치 각도의 초기값 및 상기 제 1 센서의 요 각도의 초기값에 기초하여 상기 적분을 수행하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 오리엔테이션은 쿼터니언이고,
상기 신체의 기관에 대한 각도는 오일러 각인 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 신체의 기관에 대한 각도는 상기 제 1 센서의 제 1 오리엔테이션의 역과 상기 제 2 센서의 제 2 오리엔테이션 사이의 곱에 기초하여 결정되는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 신체에 부착된 적어도 하나 이상의 센서 각각으로부터 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호와 다른 적어도 하나 이상의 다른 신호 각각을 수신하는 적어도 하나 이상의 다른 센서를 더 포함하되,
상기 각도 계산부는 상기 제 1 신호, 상기 제 2 신호 및 상기 적어도 하나 이상의 다른 신호에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기관은 골격기관인 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 신호 수신부 및 상기 제 2 신호 수신부 각각은 무선 통신을 통해 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 각각을 수신하는 것인, 자세 평가 시스템.
- 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하되, 상기 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호, 제 1 센서의 가속도센서 신호 및 제 1 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 단계;
상기 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하되, 상기 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호, 제 2 센서의 가속도센서 신호 및 제 2 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 단계;
상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 단계;
상기 각도와 기준값을 비교함으로써, 상기 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서 각각은 자이로센서, 가속도센서 및 지자계센서를 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 단계는,
상기 제 1 센서의 자이로센서 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하는 단계;
상기 제 1 센서의 가속도센서 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 롤 각도 및 상기 제 1 센서의 피치 각도를 보정하는 단계;
상기 제 1 센서의 지자계센서 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 요 각도를 보정하는 단계; 및
상기 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도는 상기 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 상기 보정한 제 1 센서의 피치 각도, 및 상기 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 결정되는 것인, 평가 데이터 생성 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 신호는 제 2 센서의 지자계센서 신호를 더 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 단계는,
상기 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 상기 보정한 제 1 센서의 피치 각도 및 상기 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 제 1 센서에 대응하는 제 1 오리엔테이션(Orientation)을 결정하는 단계; 및
상기 제 2 센서의 자이로센서 신호, 상기 제 2 센서의 가속도센서 신호 및 상기 제 2 센서의 지자계센서 신호에 기초하여 상기 제 2 센서에 대응하는 제 2 오리엔테이션을 결정하는 단계를 더 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 단계는 상기 제 1 오리엔테이션 및 상기 제 2 오리엔테이션에 기초하여 결정되는 것인, 포함하는 평가 데이터 생성 방법.
- 제 13 항 또는 제 14 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 자세 평가 시스템에 있어서,
자이로센서, 가속도센서 및 지자계센서를 포함하며, 신체의 제 1 위치에 부착된 제 1 센서;
자이로센서, 가속도센서 및 지자계센서를 포함하며, 상기 신체의 제 2 위치에 부착된 제 2 센서; 및
상기 제 1 센서로부터 제 1 신호를 수신하고, 상기 제 2 센서로부터 제 2 신호를 수신하고, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호에 기초하여 상기 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 표시하는 제어 장치를 포함하되,
상기 제어 장치는,
상기 제 1 센서로부터 상기 제 1 신호를 수신하되, 상기 제 1 신호는 제 1 센서의 자이로센서 신호, 제 1 센서의 가속도센서 신호 및 제 1 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 제 1 신호 수신부;
상기 제 2 센서로부터 상기 제 2 신호를 수신하되, 상기 제 2 신호는 제 2 센서의 자이로센서 신호, 제 2 센서의 가속도센서 신호 및 제 2 센서의 지자계센서 신호를 포함하는 것인, 제 2 신호 수신부;
상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 신체의 기관에 대한 각도를 계산하는 각도 계산부;
상기 각도와 기준값을 비교함으로써, 상기 신체의 자세와 연관된 평가 데이터를 생성하는 평가 데이터 생성부; 및
상기 평가 데이터를 디스플레이에 표시하는 표시부를 포함하되,
상기 각도 계산부는,
상기 제 1 센서의 각속도 신호에 대한 적분을 통해 롤(Roll) 회전에 대응하는 제 1 센서의 롤 각도, 피치(Pitch) 회전에 대응하는 제 1 센서의 피치 각도 및 요(yaw) 회전에 대응하는 제 1 센서의 요 각도를 계산하는 계산부;
상기 제 1 센서의 가속도 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 롤 각도 및 상기 제 1 센서의 피치 각도를 보정하는 롤 피치 보정부;
상기 제 1 센서의 지자계센서 신호를 이용하여 상기 제 1 센서의 요 각도를 보정하는 요 보정부; 및
상기 신체의 기관에 대한 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함하되,
상기 신체의 기관에 대한 각도는 상기 보정한 제 1 센서의 롤 각도, 상기 보정한 제 1 센서의 피치 각도, 및 상기 보정한 제 1 센서의 요 각도에 기초하여 결정되는 것인, 자세 평가 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서 각각은 무선 통신 모듈을 더 포함하는 것인, 자세 평가 시스템.
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