KR101458931B1 - 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프와 같은 운동 자세에서 특히 사용자의 운동 동작에 따른 체중이동의 변화 분석이 필요한 경우에 사용자의 발에 걸리는 압력으로부터 발의 형상을 영상화하고 이에 사용자의 발에 걸리는 압력 분포를 함께 표시할 뿐만 아니라, 사용자의 동작에 따라 발에 걸리는 압력 분포가 변화하더라도 이를 추적하여 정확하게 발의 영상과 압력 분포를 표시할 수 있도록 함으로써 운동 자세 분석 정보를 상당히 직관적이고 시인성 높게 표현할 수 있도록 하는 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법{DEVICE FOR ANALYZING ATHLETIC POSTURE AND METHOD FOR GENERATING ANALYZING INFORMATION FOR ATHLETIC POSTURE}

본 발명은 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골프와 같은 운동 동작에 있어서 운동 자세를 분석하여 이에 대한 적절한 정보를 생성하여 사용자에게 제공하기 위한 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 관한 것이다.

최근 센서 관련 기술과 센싱 데이터의 분석 기술이 크게 발전함에 따라 운동 동작에 있어서도 첨단 센싱 기술 및 이에 대한 분석 기술을 적용하여 운동 자세를 센싱하고 분석함으로써 사용자의 운동 자세의 문제점을 정확하고 정밀하게 진단하여 운동 자세를 교정할 수 있는 유익한 정보들을 생성하여 사용자에게 제공하도록 하는 각종 분석 장치가 개발되고 있다.

운동 중에서도 특히 골프의 경우 골프 스윙 자세를 정확하게 구사하는 것이 매우 어렵고 많은 연습을 해도 항상 문제점이 발생하기 때문에 꾸준히 골프 전문가에게 레슨을 받으면서 골프 스윙 자세를 교정해 나가는 방식으로 골프 스윙 연습이 이루어지는 실정이다.

그러나, 골프 전문가에게 레슨을 받으면서 골프 스윙 자세를 교정하는 것은 비용적인 면이나 한정된 장소(골프 연습장 등)에서만 연습과 레슨을 받을 수 있다는 제약 때문에 장소에 크게 구애받지 않고 비용적으로도 장점이 있는 다양한 골프 스윙 자세 분석 장치가 개발되고 있다.

특히, 골프 스윙에 있어서 골프 스윙 동작 과정에서 양발에 걸리는 하중의 변화를 분석하는 체중이동 변화 분석 정보를 제공하는 분석 장치가 많이 이용되고 있는데, 이와 같은 골프 스윙시의 체중이동 변화를 분석하여 그 분석 정보를 제공하는 것에 관한 분석 장치에 관하여는 종래 한국등록특허 제10-0393352호, 일본공개특허 제1995-231968호 등의 많은 선행기술문헌에서 개시하고 있다.

도 1은 종래의 운동 자세 분석 장치에 의해 생성된 사용자의 골프 스윙에 따른 체중이동 변화 분석 정보의 일 예를 나타낸 것이다.

도 1에서 좌측과 우측에 각각 표시된 색구분 표시는 사용자가 압력센서가 구비된 발판 위에 올라서 있는 상태에서 스윙 동작을 할 때의 어떤 한 동작에서의 사용자의 체중에 따른 압력 분포 상태를 나타낸 것이다.

현재 종래 기술로서 공개되어 있거나 제품으로 판매되고 있는 골프 스윙 자세 분석 장치에서 제공하고 있는 체중이동 변화 분석 정보는 대부분 도 1에 도시된 바와 같은 형태이다.

도 1에 도시된 바와 같은 체중이동 변화에 따른 압력 분포 상태 정보는 사용자의 왼발과 오른발에 각각 어떤 식으로 하중이 걸리는지, 그리고 사용자의 스윙 동작에 따라 그 하중이 어떤 식으로 변화하는지를 나타내며 이에 대한 정보를 사용자에게 제공한다. 도 1에서 PD1이 왼발에 걸리는 체중에 대한 압력 분포를, PD2가 오른발에 걸리는 체중에 대한 압력 분포를 각각 나타낸다.

그러나, 도 1에 도시된 체중이동 변화의 분석 정보에서도 알 수 있듯이 왼발과 오른발에 각각 어떤 부위에 어떻게 체중이 걸리고 압력이 분포되는지 골프 전문가가 설명해주기 전에는 쉽게 알 수 없기 때문에, 이와 같은 분석 정보를 제공하는 종래의 운동 자세 분석 장치는 골프 전문가에 의한 레슨 정보 제공을 위한 수단으로 이용될 뿐 개인용 또는 가정용 운동 자세 분석 장치로 이용되는데 한계 있다는 문제점이 있다.

나아가, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 분석 정보는 이를 사용자가 쉽게 인지하기 어려운 형태이기 때문에 그 분석 정보에 대해 사용자가 쉽게 신뢰하지 못하고 자신의 운동 자세에 어떤 문제점이 있는지 그 문제점을 어떻게 해결하는 것이 좋은지에 대한 인식을 하기 어렵다는 문제점, 즉 사용자가 자신의 운동 자세에 대한 문제점과 그 문제점의 해결에 대한 감을 갖기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 골프와 같은 운동 자세에서 특히 사용자의 운동 동작에 따른 체중이동의 변화 분석이 필요한 경우에 사용자의 발에 걸리는 압력으로부터 발의 형상을 영상화하고 이에 사용자의 발에 걸리는 압력 분포를 함께 표시할 뿐만 아니라, 사용자의 동작에 따라 발에 걸리는 압력 분포가 변화하더라도 이를 추적하여 정확하게 발의 영상과 압력 분포를 표시할 수 있도록 함으로써 운동 자세 분석 정보를 상당히 직관적이고 시인성 높게 표현할 수 있도록 하는 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치는, 운동 동작을 하는 사용자의 체중에 의한 발의 압력 분포를 측정하는 압력센서 플레이트; 상기 사용자에 대한 운동 자세 분석 정보를 표시하는 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부를 통해 미리 설정된 발 영상에 상기 측정된 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 표시하며, 사용자의 운동 동작에 따라 변화하는 발의 위치를 추적하여 상기 발 영상을 표시하도록 하는 제어부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 압력센서 플레이트의 측정 정보에 따른 발의 압력에 대한 데이터를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하고 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 매핑처리수단과, 사용자의 동작에 의해 상기 발의 압력 분포가 변화된 경우 변화된 발의 위치를 추적하여 상기 변화된 발의 위치에 상기 발 영상을 표시하도록 하는 추적처리수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 매핑처리수단은, 상기 압력센서 플레이트에 의해 측정되는 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터를 생성하는 영상화 데이터 생성부와, 상기 영상화한 데이터를 분석하여 발의 크기 및 위치 정보를 특정하는 영상화 데이터 분석부와, 미리 설정된 발 영상을 상기 영상화 데이터 분석부에 의해 특정된 발의 크기 및 위치에 맞게 매핑하는 발 영상 매핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적처리수단은, 상기 매핑처리수단에 의해 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하고, 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하는 경우 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함되도록 상기 기준 영역을 이동시키며, 이동된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시함으로써 발의 위치 변화를 추적하여 발 영상을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적처리수단은, 상기 발 영상 매핑부에 의해 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하고 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하여 상기 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지하는 위치변화 감지부와, 상기 기준 영역을 벗어나는 압력 분포 정보가 발생하는 경우, 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하고 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함될 때까지 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키며, 회전된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 위치변화 추적부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 위치변화 추적부는, 상기 매핑된 발 영상을 관통하는 가장 긴 축을 제1 중심선으로서 추출하고, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터로부터 그 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 축을 제2 중심선으로서 추출하여, 상기 제1 중심선과 제2 중심선의 교점을 상기 회전중심으로서 추출하며, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포 정보 또는 상기 발의 압력 분포를 영상화한 데이터가 포함될 때까지 상기 기준 영역을 상기 추출된 회전중심을 중심으로 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 정보 생성 방법은, 압력센서 플레이트에 올라선 사용자의 체중에 의한 발의 압력 분포 측정 정보를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하여 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 단계; 상기 매핑된 발 영상에 상기 압력센서 플레이트에 의해 측정된 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 표시하는 단계; 및 사용자의 운동 동작에 따라 변화하는 발의 위치를 추적하여 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 발 영상을 매핑하는 단계는, 상기 압력센서 플레이트에 의해 측정되는 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터를 생성하는 단계와, 상기 영상화한 데이터를 분석하여 발의 크기 및 위치 정보를 특정하는 단계와, 상기 특정된 사용자의 발의 크기 정보에 따라 미리 설정된 발 영상의 크기를 결정하는 단계와, 상기 결정된 발 영상을 상기 특정된 사용자의 발의 위치 정보에 맞게 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는, 상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와, 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하는 경우 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함되도록 상기 기준 영역을 이동시키는 단계와, 상기 이동된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는, 상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와, 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하여 상기 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지하는 단계와, 상기 기준 영역을 벗어나는 압력 분포 정보가 발생하는 경우, 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하는 단계와, 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함될 때까지 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키는 단계와, 회전된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는, 상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와, 상기 매핑된 발 영상을 관통하는 가장 긴 축을 제1 중심선으로서 추출하는 단계와, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터로부터 그 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 축을 제2 중심선으로서 추출하는 단계와, 상기 제1 중심선과 제2 중심선의 교점을 회전중심으로서 추출하는 단계와, 상기 기준 영역을 상기 회전중심을 중심으로 회전시키는 단계와, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터가 상기 회전중심을 중심으로 회전하는 기준 영역에 모두 포함되는 경우 상기 기준 영역의 회전을 멈추고 그 회전된 기준 영역에 대응하는 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는, 상기 발 영상을 매핑하는 단계에서 매핑된 발 영상에 해당하는 영역을 표시한 상태에서 상기 추적된 발의 위치에 대응하는 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법은, 골프와 같은 운동 자세에서 특히 사용자의 운동 동작에 따른 체중이동의 변화 분석이 필요한 경우에 사용자의 발에 걸리는 압력으로부터 발의 형상을 영상화하고 이에 사용자의 발에 걸리는 압력 분포를 함께 표시할 뿐만 아니라, 사용자의 동작에 따라 발에 걸리는 압력 분포가 변화하더라도 이를 추적하여 정확하게 발의 영상과 압력 분포를 표시할 수 있도록 함으로써 운동 자세 분석 정보를 상당히 직관적이고 시인성 높게 표현할 수 있어 운동 자세 분석 정보에 대해 사용자가 자신의 운동 자세에 대한 문제점이나 그 문제점의 해결 방안 등에 대해 쉽게 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 운동 자세 분석 장치에 의해 제공되는 사용자의 운동 자세 분석 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치의 구성에 관하여 나타낸 블록도이다.
도 3의 (a)는 도 2에 도시된 바와 같은 사용자가 올라서서 운동 자세를 취하는 발판의 일 구현 예를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 발판의 덮개 아래에 구비되는 압력센서 플레이트의 일 구현 예를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 관하여 나타낸 플로우차트이다.
도 6 내지 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 의한 발 영상의 매핑 프로세스에 관한 구체적인 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a)는 발 영상의 매핑 없이 발의 압력 분포 정보만을 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 발 영상 매핑부에 의해 매핑된 발 영상에 발의 압력 분포 정보가 오버랩되어 표시된 것을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 14는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 의한 발 위치변화의 추적 프로세스에 관한 구체적인 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 4 및 도 5에 도시된 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 따라 사용자가 골프 스윙을 할 때 골프클럽의 헤드가 골프공을 타격하는 임팩트 시점 이후의 발의 압력 분포 상태 및 발의 위치 변화 상태를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치에 의해 분석되어 디스플레이되는 사용자의 체중이동 변화 상태에 관한 정보의 일 예에 관하여 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 관한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치의 구성에 관하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치는 사용자의 운동 동작에 따른 체중이동의 변화를 분석하여 그 분석 정보를 제공하기 위한 것으로서, 특히 골프 스윙에 있어서 사용자의 체중이동의 변화를 분석한 정보를 제공하는데 상당히 유용하게 이용될 수 있으며, 골프 뿐만 아니라 체중이동의 변화에 대한 분석이 필요한 각종 운동 자세의 분석에 모두 적용 가능하다.

이하에서는 본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치 및 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 대해 골프 스윙에 있어서 사용자의 체중이동의 변화에 대한 정보를 제공하는데 이용되는 경우에 관하여 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치는, 압력센서 플레이트(100), 제어부(200), 데이터 저장부(300) 및 디스플레이부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 압력센서 플레이트(100)는 사용자가 올라서서 운동 자세, 즉 골프 스윙 자세를 취하는 발판(SP)에 구비되어 사용자의 체중이 발에 걸리는 압력 분포를 측정하는 장치이다.

종래에는 사용자의 체중이동을 측정하기 위해 로드셀(Load Cell)을 많이 이용하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서 플레이트(100)는 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 다수의 압력센서를 매트릭스 형태로 구성하여 이용함으로써 각각의 압력센서가 발에 걸리는 체중에 의한 압력을 정확하게 측정할 수 있어 바람직하다.

도 3의 (a)는 도 2에 도시된 바와 같은 사용자가 올라서서 운동 자세를 취하는 발판(SP)의 일 구현 예를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 발판(SP)의 덮개(101) 아래에 구비되는 압력센서 플레이트(100)의 일 구현 예를 나타낸 것이다.

상기 압력센서 플레이트(100)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 압력센서(110)로서 FSR(Force Sensing Resistor)을 이용하여, 다수의 FSR을 매트릭스 형태로 구성함으로써 상기 압력센서 플레이트(100)를 구현할 수 있다.

상기 압력센서 플레이트(100)의 각 압력센서(110)는 사용자의 운동 자세에 따른 발의 압력을 각각 측정하여 그 측정 정보를 제어부(200)로 전달한다.

상기 제어부(200)는 상기 압력센서 플레이트(100)로부터 전달받은 측정 정보를 이용하여 사용자의 체중이 양 발에 걸리는 압력의 분포에 관한 정보를 생성하여 디스플레이부(400)를 통해 디스플레이되도록 한다.

본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치는 상기 압력센서 플레이트(100)에 의해 측정된 사용자의 발에 걸리는 체중에 의한 압력 분포 정보를 상당히 직관적이고 시인성 높게 디스플레이부를 통해 디스플레이하도록 하기 위한 것으로서, 이를 위해 상기 제어부(200)는 상기 압력센서 플레이트의 측정 정보를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하고 미리 설정된 발 영상을 매핑하고 그 매핑된 발 영상에 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 디스플레이하도록 한다.

그리고, 사용자의 동작에 따라 발의 압력 분포가 변화하면 발의 위치를 추적하여 상기 매핑된 발 영상을 변화된 발의 압력 분포에 따라 추적된 위치에 표시하면서 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 디스플레이하도록 한다.

이와 같은 기능을 수행하기 위하여, 상기 제어부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 매핑처리수단(300)과 추적처리수단(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 매핑처리수단(300)은 상기 압력센서 플레이트(100)의 측정 정보에 따른 발의 압력에 대한 데이터를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하고 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 기능을 수행하며, 구체적으로 영상화 데이터 생성부(310), 영상화 데이터 분석부(320) 및 발 영상 매핑부(330)를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 영상화 데이터 생성부(310)는 상기 압력센서 플레이트(100)에 의해 측정되는 사용자의 발의 압력 분포를 영상 분석하기 용이한 형태의 영상, 예컨대 그레이 스케일 영상(Grey-Scale Image) 등으로 영상화한 데이터를 생성하는 기능을 수행한다.

상기 영상화 데이터 분석부(320)는 상기 영상화 데이터 생성부(310)에 의해 생성된 영상화 데이터를 분석하여 압력센서 플레이트(100)에 올라선 사용자의 발의 크기 및 위치 정보를 특정하는 기능을 수행한다.

상기 발 영상 매핑부(330)는 데이터 저장부(500)에 저장된 미리 설정된 발 영상(신발 바닥을 표현하는 영상, 발 바닥을 표현하는 영상 등 다양한 형태의 영상으로 미리 설정하여 저장할 수 있다)을 상기 영상화 데이터 분석부(320)에 의해 특정된 발의 크기 및 위치에 맞게 매핑하는 기능을 수행한다.

상기한 영상화 데이터 생성부(210), 영상화 데이터 분석부(220) 및 발 영상 매핑부(230)의 기능에 관한 좀 더 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

한편, 상기 추적처리수단(400)은 사용자의 동작에 의해 상기 발의 압력 분포가 변화된 경우 변화된 발의 위치를 추적하여 상기 변화된 발의 위치에 상기 발 영상을 표시하도록 하는 기능을 수행하는데, 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 위치변화 감지부(410) 및 위치변화 추적부(420)를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 위치변화 감지부(410)는 상기 발 영상 매핑부(330)에 의해 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하고 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하여 상기 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지하는 기능을 수행한다.

상기 위치변화 추적부(420)는 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하고 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함될 때까지 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키며, 회전된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 기능을 수행한다.

상기 위치변화 감지부(410)와 위치변화 추적부(420)에 관한 좀 더 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

한편, 도 2에 도시된 데이터 저장부(500)는 제어부(200)에 의한 정보의 분석, 매핑 및 추적, 그리고 디스플레이부(600)를 통한 운동 자세 분석 정보의 디스플레이 등을 위하여 필요한 데이터를 저장하는 구성요소이다.

상기 디스플레이부(600)는 제어부(200)에 의한 운동 자세 분석 정보를 디스플레이하는 구성요소이다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치에 의해 수행되는 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 관하여 도 2에 도시된 블록도의 구성요소들을 이용하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 의해 수행되는 발 영상의 매핑을 위한 프로세스에 관하여 나타낸 플로우차트이고, 도 5는 상기 운동 자세 분석 정보 생성 방법에 의해 수행되는 발 위치변화 추적을 위한 프로세스에 관하여 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 도 4를 참조하여 상기한 제어부(200)의 매핑처리수단(300)에 의해 수행되는 발 영상의 매핑 프로세스에 관하여 설명한다.

사용자가 골프 스윙을 하기 위해 도 3에 도시된 바와 같은 압력센서 플레이트가 구비된 발판 위에 올라서서 골프 스윙 자세를 취할 때, 압력센서 플레이트의 각 압력센서는 사용자의 체중에 따른 각 발에 걸리는 압력을 측정하여 그 측정 정보를 제어부로 전달함으로써 상기 제어부는 사용자의 발의 압력 분포 정보를 취득한다(S10).

상기 제어부의 영상화 데이터 생성부는 상기 취득된 발의 압력 분포 정보를 이용하여 압력 분포에 대한 영상화 데이터를 생성한다(S20).

상기 제어부의 영상화 데이터 분석부는 상기 S20 단계에서 생성된 영상화 데이터 집합에 대해 중심선을 추출하는데(S30), 상기 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 장축을 중심선으로서 추출하는 것이 바람직하다. 이에 대한 구체적인 예는 후술하도록 한다.

한편, 상기 제어부의 영상화 데이터 분석부는 상기 S30 단계에서 추출한 중심선의 양 끝, 즉 상기 중심선이 상기 영상화 데이터 집합의 외곽과 각각 만나는 부분에 대해 각각 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분한다(S40). 발의 앞 부분과 뒷 부분에 대한 구분은 상기 영상화 데이터 집합의 전체적인 형상적 특징을 이용하여 구분할 수도 있고 데이터 분포에 따라 구분할 수도 있다.

상기 제어부의 영상화 데이터 분석부는 상기 중심선을 기준으로 상기 영상화 데이터 집합의 외곽에 체크박스를 설정하며(S50), 상기한 중심선과 체크박스, 그리고 상기 영상화 데이터 집합의 데이터 분포를 분석하여 발의 크기 및 위치를 특정한다(S60).

상기한 바와 같이, 발의 압력 분포 정보를 영상화한 영상화 데이터 집합으로부터 발의 크기 및 위치를 특정하면, 상기 제어부의 발 영상 매핑부는 특정된 발의 크기 정보에 따라 미리 설정된 발 영상의 크기를 결정하고, 그 결정된 발 영상을 특정된 발의 위치 정보에 맞게 매핑하며, 상기 영상화 데이터 집합에 대응하는 크기와 위치에 따른 발 영상이 디스플레이되도록 한다(S70).

그리고, 상기 제어부는 상기 매핑된 발 영상에 상기 압력센서 플레이트로부터 취득된 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 표시함으로써(S80), 사용자가 자신의 골프 스윙 자세에 따른 체중이동 상태를 상당히 직관적으로 인식할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하여 상기한 제어부(200)의 추적처리수단(400)에 의해 수행되는 발 위치변화 추적 프로세스에 관하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 사용자가 압력센서 플레이트 상에 서서 운동 자세를 취함에 따라 사용자의 발에 걸리는 체중에 의한 압력을 이용하여 발의 크기를 특정하고 이에 대응하는 발 영상이 특정되었기 때문에, 발 위치변화 추적 프로세스에서는 사용자가 움직임에 따른 발의 위치 변화를 감지하여 이를 추적하고 그 추적 결과에 따라 상기 특정된 발 영상의 위치를 조정하여 표시하도록 하는 과정이다.

상기 제어부의 위치변화 감지부는 도 4에 도시된 발 영상의 매핑 프로세스에 따라 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정한다(S100). 상기 기준 영역은 상기 매핑된 발 영상에 외접하는 사각형 영역으로 설정될 수도 있고 상기 매핑된 발 영상의 외곽에 미리 설정한 오프셋만큼 간격을 이루는 사각형 영역으로 설정될 수도 있다. 또한 상기 기준 영역은 사각형뿐만 아니라 타원형 등의 형태로 정의될 수도 있고 상기 발 영상과 동일한 형상으로 상기 발 영상의 외곽과 일정 간격을 이루도록 정의될 수도 있다.

상기 제어부의 위치변화 감지부는, 사용자가 동작을 진행함에 따라 압력센서 플레이트로부터 전달받는 사용자의 발의 압력 분포 상태에 따라 발의 압력 분포가 상기한 바와 같이 설정된 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지한다(S110).

만약, 사용자의 동작에 따라 발의 압력 분포가 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하면, 상기 제어부의 위치변화 추적부는 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하고(S120), 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 기준 영역에 포함될 때까지 상기 기준 영역을 회전중심을 중심으로 회전시킨다(S130).

상기 제어부의 위치변화 추적부는 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키다가 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 기준 영역에 모두 포함될 때 상기 기준 영역의 회전을 멈추고, 그 회전된 기준 영역에 대응되도록 발 영상을 표시함으로써 발의 위치 변화를 추적한다(S140).

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 상기한 도 4에 도시된 발 영상 매핑에 관한 플로우차트의 각 단계에 관한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 6의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치의 제어부의 영상화 데이터 생성부에 의해 사용자의 체중에 의해 발에 걸리는 압력 분포를 명도(밝기)값을 갖는 픽셀들로 구성되는 그레이 스케일 영상으로 영상화한 것의 일 예를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 제어부의 발 영상 매핑부에 의해 발의 압력 분포에 대한 영상화 데이터의 분석에 따라 매핑될 발 영상의 일 예를 나타낸 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치의 제어부의 영상화 데이터 생성부는, 사용자가 압력센서 플레이트(100, 도 3 참조)에 올라선 상태에서 각 압력센서(110, 도 3 참조)의 측정값을 전달받아 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 압력센서의 측정값에 대응되는 픽셀값(밝기값)에 따른 그레이 스케일 영상으로 영상화한 데이터를 생성한다. 도 6의 (a)에 도시된 영상화 데이터 집합(212)에서 밝은 부분일수록 발의 압력이 크게 작용하는 부분이다.

그리도, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 발 영상(232)은 미리 설정된 영상이며, 도 6의 (b)에서는 골프화의 바닥 부분의 영상으로 나타내었으나 발 영상은 정의하기 나름이기 때문에 다양한 영상, 예컨대 맨발 바닥 영상이나 일반 운동화 영상 등 다양하게 설정할 수 있다.

그런데, 도 6의 (b)에 도시된 발 영상(232)은 그 디자인만 미리 설정되어 있을 뿐 그 크기와 발의 위치에 대해서는 결정되어 있지 않기 때문에, 발의 크기 및 위치는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 영상화 데이터 집합(212)에 대한 분석을 통해 특정되며 그 특정된 발의 크기 및 위치에 맞게 발 영상(232)의 크기 및 위치를 조정하여 매핑하게 된다.

상기한 그레이 스케일 영상으로 영상화한 데이터를 이용하여 발의 크기를 특정하는 방법은 기본적으로 상기 영상화 데이터 집합의 윤곽선을 추출하고 그 추출된 윤곽선을 발의 형태라고 보고 발 볼의 거리(발의 너비가 가장 넓은 부분의 거리) 등을 산출하여 이를 기초로 발의 크기를 특정할 수 있다.

그리고, 상기 영상화 데이터 집합에 대한 중심선을 추출하고 특정 기준을 찾아서 발의 크기와 위치를 특정할 수 있는데 이에 대해서는 이하에서 설명하도록 한다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 영상화 데이터를 이용하여 발의 크기 및 위치를 특정하기 위해, 먼저 영상화 데이터 집합(212)에 대한 중심선(CL)을 추출하고 영상화 데이터 집합(212)에서 어느 부분이 발의 앞 부분이고 어느 부분이 발의 뒷 부분인지 구분될 필요가 있다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 영상화 데이터 분석부는 영상화 데이터 집합(212)을 관통하는 가장 긴 장축을 찾아서 이를 중심선(CL)으로서 추출한다.

상기한 중심선(CL)을 추출하는 것은 최소자승법이나 RANSAC 등의 라인 피팅 알고리즘을 이용할 수 있는데, 데이터 분포의 특성상 RANSAC 알고리즘을 이용하는 것이 중심선 추출에 더 바람직하다. 상기한 RANSAC 알고리즘은 이미 널리 이용되고 있는 라인 피팅 알고리즘이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기한 바와 같이 추출된 중심선(CL)은 발 영상의 매핑에 있어서 기준이 된다.

한편, 상기한 바와 같이 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 장축을 중심선(CL)으로서 추출하면, 그 중심선(CL)은 발의 앞 부분과 뒷 부분을 지나갈 수밖에 없다.

따라서 상기한 바와 같이 중심선(CL)을 추출하면 그 중심선(CL)의 양 끝 부분이 각각 발의 앞 부분과 뒷 부분이 되고, 영상화 데이터 집합(212)의 P1점 쪽 부분과 P2점 쪽 부분의 전체적인 형상에 의해 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분할 수 있다.

즉, 통상적으로 전체적인 형상이 상대적으로 완만한 쪽이 발의 뒷 부분이 되기 때문에, 본 발명의 영상화 데이터 분석부는 중심선(CL)을 기준으로 양 끝쪽의 전체적인 형상적 특징을 분석하여 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분할 수 있다.

그런데, 압력센서 플레이트(100, 도 3 참조)에 올라선 사용자의 신발의 종류나 사용자의 발이 압력센서 플레이트를 누르는 상태 등에 따라 발의 압력 분포 정보가 온전하지 않은 경우가 있을 수 있고 이런 경우에는 상기한 바와 같은 영상화 데이터 집합의 형상적 특징에 의해 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분하는 것이 어려운 경우도 있을 수 있다.

예컨대, 신발 바닥에 징이나 스파이크 등이 박혀 있는 경우에는 발의 압력이 온전히 압력센서로 전달되지 않는 경우가 있을 수 있고, 사용자가 발가락을 들고 운동 자세를 취하는 경우에는 발의 앞 부분이 온전히 압력센서로 전달되지 않을 수 있어 영상화 데이터의 일부가 온전히 나오지 않는 경우가 있다.

따라서, 본 발명의 영상화 데이터 분석부는 상기한 영상화 데이터 집합의 형상적 특징에 기초한 발의 앞 부분과 뒷 부분의 구분 방법과 함께 또는 별도로 또 다른 구분 방법을 설정해 놓고 이에 따라 영상화 데이터 집합으로부터 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분할 수 있다.

이를 위해 먼저, 상기한 영상화 데이터 분석부는 중심선(CL)을 기준으로 상기 영상화 데이터 집합(212)의 외곽에 체크박스(214)를 설정하고 이를 이용하여 발의 크기를 특정할 수 있다.

즉, 영상화 데이터 분석부는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 중심선(CL)을 기준으로 데이터 집합(212)의 우측에 접하고 중심선(CL)에 평행한 제1 세로라인(L1)과, 데이터 집합(212)의 좌측에 접하고 중심선(CL)에 평행한 제2 세로라인(L2)을 생성하고, 데이터 집합(212)의 앞쪽에 접하고 중심선(CL)에 수직인 제1 가로라인(L3)과, 데이터 집합(212)의 뒷쪽에 접하고 중심선(CL)에 수직인 제2 가로라인(L4)을 생성하여, 상기 제1 세로라인(L1), 제2 세로라인(L2), 제1 가로라인(L3) 및 제2 가로라인(L4)으로 이루어지는 체크박스(214)를 설정할 수 있다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 영상화 데이터 집합(212)에서 체크박스(214) 내에 데이터 값(밝기값 또는 압력 측정값 등)이 매우 작거나 없는 영역이 존재하게 되는데, 이는 사람의 발바닥의 구조적 특성에 의해 발의 안쪽에 움푹 패인 부분(도 6의 (b)에서 Rv로 표시된 부분)은 압력 측정값이 약하거나 없기 때문에 이를 영상화 하였을 때의 밝기값도 매우 약하거나 없다. 이러한 영역을 "공백 영역"이라 하기로 한다.

신발의 상태나 발의 자세 등에 따라 발의 압력 분포에 대한 영상화 데이터 집합에 하나 이상의 상기한 공백 영역이 존재할 수 있는데, 발의 구조상 발의 안쪽에 움푹 패인 부분은 가장 넓은 공백 영역으로 표시되기 때문에, 영상화 데이터 집합에서 하나 이상의 공백 영역이 검출된 경우 가장 큰 공백 영역을 발의 안쪽 부분이라고 판단하고 이에 기초하여 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분하도록 할 수 있다. 가장 넓은 공백 영역을 도면상에서 Re로 표시하도록 한다.

본 발명의 영상화 데이터 분석부는 상기한 바와 같은 공백 영역(Re)을 찾고 그 공백 영역(Re)이 영상화 데이터 집합(212)에서 어느 쪽에 존재하는지 중심(CL)선에서 어느 쪽에 치우쳐 있는지 등을 분석하여 발의 앞 부분과 뒷 부분을 구분할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 중심선(CL)을 기준으로 체크박스(214)를 설정하고 그 설정된 체크박스(214)의 너비(W)를 계산함으로써 발의 크기를 특정할 수 있고, 도 6의 (b)에 도시된 발 영상(232)의 너비(X)를 상기한 체크박스(214)의 너비(W)와 일치시킴으로써 영상화 데이터로부터 특정된 발의 크기에 맞는 발 영상을 얻을 수 있다.

즉, 발 영상의 크기를 동일한 비율로 X를 W에 맞게 축소 또는 확대하면 발 영상의 길이인 Y값도 그에 따라 축소 또는 확대되기 때문에(즉, X와 Y의 비율은 고정되어 있기 때문에 X를 W에 맞게 조정하면 발 영상의 크기가 전체적으로 조정된다), 영상화 데이터 집합(212)의 체크박스(214)에 의해 너비(W) 정보를 특정함으로써 발의 크기를 특정할 수 있다.

여기서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 영상화 데이터 집합(212)의 길이, 즉 체크박스(214)의 길이인 D를 기준으로 발의 크기를 특정하는 것도 가능하다. 다만, 상기한 길이 D는 앞서 설명한 바와 같이 사용자의 신발 상태나 발의 상태에 따라 발의 앞 부분이 온전히 영상화 데이터로 나타나지 않을 수 있기 때문에 정확한 값이 될 수 없으므로, 상기한 길이 D를 기준으로 하는 것은 정확한 발의 크기를 결정하는데 한계가 있을 수 있다.

한편, 상기한 영상화 데이터 집합(212)으로부터 발의 위치를 특정하기 위해 발의 뒤꿈치 영역을 찾아서 이를 기준으로 발의 위치를 특정하는 경우에 관하여 설명한다.

앞서 사용자의 신발의 상태나 발의 상태에 따라 발의 압력 분포가 온전히 나타나지 않는 경우가 있다고 설명한 바 있는데, 이러한 경우에도 사람의 신체 구조상 발의 뒤꿈치에 대부분의 체중이 실리기 때문에(운동 자세에서 발의 뒤꿈치를 들지 않는 한), 상기한 영상화 데이터 집합에서 발의 뒤꿈치 부분은 데이터가 대부분 온전히 나타난다.

따라서, 발의 위치를 특정하는데 있어 영상화 데이터 집합에서 발의 뒤꿈치 영역을 찾아서 이를 기준으로 발의 위치를 특정하는 것이 바람직하다.

도 7에서는 영상화 데이터 집합(212)에서 발의 뒤꿈치 영역을 추출하는 방법의 일 예를 나타내고 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 발의 뒷 부분의 시작점(P2)에서 a 화살표 방향으로 b 화살표 방향상의 데이터들의 데이터값의 합을 구한다.

이와 같이 데이터값의 합을 구한 것을 그래프로 나타내 보면, 도 7에 도시된 바와 같은 패턴의 그래프를 얻을 수 있다.

발의 뒷부분의 시작점(P2)으로부터의 데이터값의 합의 분포는 도 7에 도시된 그래프와 같이 급격히 증가하다가 다시 급격히 감소하고 다시 점차 증가하는 패턴을 나타낸다. 여기서 데이터값의 합이 급격히 감소하는 것은 발의 안쪽 부분의 데이터가 데이터값이 매우 작거나 0이기 때문이며, 도 7에 도시된 바와 같이 적절한 값을 기준값(n)으로 설정한다면 그 기준값 보다 높은 합산값을 갖는 구간을 발의 뒤꿈치 영역(Rh)으로 특정할 수 있다.

상기한 기준값(n)은 그래프가 처음 시작하는 위치의 값(시작점(P2) 위치의 b 화살표 방향상의 데이터들의 데이터값의 합산값)으로 설정될 수도 있고 이에 미리 설정된 오프셋값을 적용한 값(예컨대, 시작점(P2) 위치의 값에 오프셋값으로서 미리 설정된 값을 더한 값을 기준값으로 할 수도 있다)으로서 설정될 수도 있으며, 상기 기준값(n)을 처음부터 미리 설정한 값으로 하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 데이터값의 합산값의 분포를 이용하여 발의 뒤꿈치 영역을 특정한 후, 본 발명의 영상화 데이터 분석부는 상기 특정된 발의 뒤꿈치 영역에 기초하여 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 발의 뒤꿈치 영역(Rh)의 중심점(Pc)을 추출한다.

여기서, 영상화 데이터 집합(212)에서 특정된 발의 뒤꿈치 영역(Rh)은 도 7에 도시된 그래프에서 기준값(n)에 의해 결정된 범위 내의 데이터들의 외곽에 위치하는 데이터에 의해 결정되는 영역이 될 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 원으로 근사된 영역이 될 수도 있다.

상기 중심점(Pc)은 특정된 발의 뒤꿈치 영역(Rh)의 무게중심점으로서 결정될 수도 있고 특정된 발의 뒤꿈치 영역(Rh)의 공간적 중심이 되는 점으로서 결정될 수도 있다.

한편, 도 8의 (b)에 도시된 발 영상(232)에 대해서도 발 영상의 뒤꿈치 영역(Fh)과 그 뒤꿈치 영역의 중심점(Fc)이 특정될 필요가 있는데, 이는 발 영상의 크기가 결정됨에 따라 미리 결정되는 정보이다. 즉, 발 영상에 관한 정보는 미리 정의되어 설정되는 정보이기 때문에 그 크기가 결정된다면 이에 따라 결정될 수 있는 정보이다.

그리고, 영상화 데이터 집합(212)에 대한 중심선(CL)에 대응하여 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 발 영상(232)에 대해서도 상기 발 영상(232)을 관통하는 가장 긴 축을 중심선(FL)으로서 추출하며, 이는 발 영상의 크기가 결정됨에 따라 미리 결정되는 정보이다.

따라서, 상기한 바와 같이 영상화 데이터를 통해 중심선(CL)과 발의 뒤꿈치 영역(Rh)의 중심점(Pc)이 추출됨으로써 발의 위치 정보가 특정될 수 있으며, 본 발명의 발 영상 매핑부는 크기가 결정된 발 영상(232)의 뒤꿈치 영역(Fh)의 중심점(Fc)을 상기 영상화 데이터로부터 추출된 발의 뒤꿈치 영역(Rh)의 중심점(Pc)과 대응시키고, 상기 발 영상(232)의 중심선(FL)을 상기 영상화 데이터로부터 추출된 중심선(CL)과 대응시켜 상기 발 영상(232)을 매핑한다. 즉, 발 영상을 상기 영상화 데이터로부터 특정된 발의 크기와 위치에 맞게 조정하여 표시한다.

그리고, 본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치의 제어부는 상기 발 영상 매핑부에 의해 매핑된 발 영상에 압력센서 플레이트로부터 전달받은 사용자의 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 디스플레이부를 통해 디스플레이되도록 한다.

도 9에서는 상기한 바와 같이 매핑된 발 영상에 발의 압력 분포 정보가 오버랩되어 표시된 것의 일 예를 나타내고 있다.

도 9의 (a)는 발 영상의 매핑 없이 발의 압력 분포 정보만을 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 발 영상 매핑부에 의해 매핑된 발 영상에 발의 압력 분포 정보가 오버랩되어 표시된 것을 나타낸 것이다.

도 9의 (a)에 표시된 운동 자세 분석 정보(310)에서 좌측 부분(311)이 압력센서 플레이트에서 측정된 사용자의 왼발에 걸리는 체중에 의한 압력 분포 정보를 나타낸 것이고, 우측 부분(312)이 압력센서 플레이트에서 측정된 사용자의 오른발에 걸리는 체중에 의한 압력 분포 정보를 나타낸다.

그리고, 도 9의 (b)에 표시된 운동 자세 분석 정보(320)는 왼발에 대응되는 발 영상(234)과 오른발에 대응되는 발 영상(236)이 각각 매핑되고 그 위에 왼발에 걸리는 압력 분포 정보(311) 및 오른발에 걸리는 압력 분포 정보(312)가 각각 오버랩되어 표시된 것을 나타낸다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치의 제어부는 상기 매핑된 발 영상의 위치를 상기 오버랩되어 표시된 발의 압력 분포 정보에 따라 미세 조정함으로써 최종적으로 운동 자세 분석 정보를 표시하도록 할 수도 있다.

예컨대, 제어부가 발의 압력 분포 정보가 매핑된 발 영상과 상당히 떨어져 있다고 판단하거나 발 영상의 크기가 압력 분포 정보에 비해 상당히 작거나 크다고 판단하는 경우에는 발의 압력 분포 정보에 맞게 매핑된 발 영상의 크기나 위치를 미세 조정할 수 있다.

압력센서 플레이트에 올라선 사용자가 운동 자세를 취함에 따라 발에 걸리는 압력 분포 정보를 이용하여 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 과정에서, 발의 압력 분포에 따른 영상화 데이터를 정확하게 추출할수록 발 영상을 더욱 정확하게 매핑할 수 있는데, 이를 위해 상기한 제어부는 다양한 사용자들의 신장, 체중, 나이, 체형, 발 사이즈, 신발의 종류 등에 관하여 미리 데이터베이스화해 놓고 이를 이용하여 상기 추출된 발의 압력 분포에 따른 영상화 데이터를 보정하여 더욱 정확한 데이터를 생성하도록 하는 것이 가능하다.

예컨대, 골프 스윙 자세를 분석하는 경우, 여러 종류의 골프화별로 사용자의 신장, 체중, 체형 등에 따라 발의 압력 분포에 따른 영상화 데이터의 형태나 크기 등에 관한 정보를 미리 데이터베이스화 해 놓고 이를 이용하여 현재 사용자의 발의 압력 분포에 따른 영상화 데이터를 생성하는데 이용할 수 있다.

물론, 이 경우 본 발명에 따른 운동 자세 분석 장치는 압력센서 플레이트에 올라선 사용자의 신장, 체중 등에 관한 정보를 입력하여 저장할 수 있도록 하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

그런데, 이 경우 과도한 보정은 자칫 사용자의 잘못된 운동 자세가 올바른 운동 자세인 것으로 해석되어 버리는 경우가 생길 수 있으므로, 상기한 바와 같은 데이터베이스화된 정보를 이용한 보정은 매우 미세한 부분에 있어서의 보정이 되어야 할 것이다.

또한, 프로 골퍼의 어드레스 자세에서의 발의 영상화 데이터의 형태를 골프화별로 데이터베이스화 하여 비슷한 신장, 체중, 체형 등의 사용자의 발의 영상화 데이터가 상기 프로 골퍼의 영상화 데이터와 다른점을 분석하여 이에 대한 정보를 사용자에게 제공하도록 하는 것도 가능하다.

한편, 도 10 내지 도 14를 참조하여 상기한 도 5에 도시된 발 위치변화 추적에 관한 플로우차트의 각 단계에 관한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 10은 도 4에 도시된 플로우차트에 따라 발 영상(234)이 매핑되고 이에 발의 압력 분포 정보(311)가 오버랩되어 표시된 상태를 나타낸다. 도시된 발의 압력 분포 정보는 도시의 편의를 위해 타원형으로 단순화시켜 표현하였다.

본 발명의 제어부의 위치변화 감지부는 매핑된 발 영상(234)을 기준으로 도 10에 도시된 바와 같은 기준 영역(412)을 설정한다.

상기 기준 영역(412)은, 앞서 설명한 바와 같이 다양한 형태와 크기로 정의되어 설정될 수 있는데, 이하에서는 발 영상(234)에 외접하는 사각형 형상의 기준 영역으로서 정의하여 설명하도록 한다. 물론 다른 형상 및 크기의 기준 영역을 정의하여 설정할 수 있는데 이를 이용하는 원리는 동일하다.

사용자가 동작을 진행함에 따라, 예컨대 골프 스윙 동작을 진행함에 따라 발에 걸리는 압력 분포의 상태가 변화하는데 사용자가 동작을 진행할 때 발을 움직이지 않은 상태에서 동작을 진행하면 압력센서 플레이트로부터 전달받은 사용자의 발에 걸리는 체중에 따라 측정된 발의 압력 분포 정보가 기준 영역(412) 안에서 변화하기 때문에 발 영상(234)은 변화하지 않고 발의 압력 분포 정보(311)만 변화한다.

그런데, 사용자가 동작을 진행하다가 발을 움직여 처음 위치에서 벗어나게 되면 압력센서 플레이트로부터 전달받은 사용자의 발에 걸리는 체중에 따라 측정된 발의 압력 분포 정보는 기준 영역(412)을 벗어나게 된다.

물론, 기준 영역(412)의 크기를 어떻게 설정하느냐에 따라 발의 압력 분포 정보의 변화에 대한 위치변화 추적의 민감도는 달라질 수 있다. 즉, 기준 영역을 크게 설정하면 압력 분포가 일정 수준 이상으로 크게 변화할 때에 발의 위치변화를 추적하게 될 것이고, 기준 영역을 작게 설정하면 압력 분포가 약간만 변화해도 발의 위치변화를 추적하게 될 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 사용자의 동작에 따라 발의 압력 분포 정보(321)가 변화하여 기준 영역(412)을 벗어난 부분(OB)이 발생하게 되는 경우(이 경우 기준 영역을 벗어난 부분에 대한 범위를 미리 설정할 수 있다), 본 발명의 제어부의 위치변화 감지부는 상기한 기준 영역(412)을 벗어난 부분(OB)을 감지하여 위치변화에 대한 추적이 이루어지게 된다.

본 발명의 제어부의 위치변화 추적부는, 변화된 압력 분포 정보(321)에 따른 발의 위치를 추적하기 위하여, 매핑된 발 영상(234)에 대한 중심선(CL1), 즉 매핑된 발 영상(234)을 관통하는 가장 긴 축을 상기한 중심선(CL1)으로서 추출한다. 상기 중심선(CL1)을 제1 중심선이라 하기로 한다.

그리고, 변화된 압력 분포 정보(321)에 대응하여 이를 그레이 스케일 영상으로 영상화한 데이터를 생성하는데, 이에 대해서는 도 12에서 나타내고 있다. 발의 압력 분포 정보를 이용하여 그레이 스케일 영상의 영상화 데이터를 생성하는 것은 발 영상의 매핑 과정에서 제어부의 영상화 데이터 생성부가 발의 압력 분포를 영상화한 데이터를 생성하는 것과 동일한 방법으로 이루어진다.

도 12에 도시된 바와 같이 변화된 발의 압력 분포에 대응하는 영상화 데이터 집합(222)이 생성되면 이에 대한 중심선(CL2)을 추출한다. 상기 중심선(CL2)은 영상화 데이터 집합(222)을 관통하는 가장 긴 축으로서 추출되는데, 앞서 설명한 바와 같이 RANSAC 알고리즘 등에 의해 추출될 수 있다. 상기 중심선(CL2)을 제2 중심선이라 하기로 한다.

상기한 바와 같이 제1 중심선(CL1)과 제2 중심선(CL2)이 각각 추출되면 본 발명의 제어부의 위치변화 추적부는, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 중심선(CL1)과 제2 중심선(CL2)이 교차하는 교점을 회전중심(Pr)으로서 추출한다.

그리고, 상기 위치변화 추적부는 기준 영역(412)을 상기 추출된 회전중심(Pr)을 중심으로 제2 중심선(CL2) 쪽으로 회전시킨다. 이때 상기 위치변화 추적부는 기준 영역(412)을 미리 설정된 각도만큼, 예컨대 미리 설정된 각도값이 1˚라면 기준 영역(412)을 회전중심(Pr)을 중심으로 1˚씩 회전시킨다.

상기 위치변화 추적부는 상기한 바와 같이 회전중심(Pr)을 중심으로 회전하는 기준 영역(412) 내에 변화된 압력 분포 정보(321)가 모두 포함될 때까지 기준 영역을 회전시킨다. 도 13의 (b)는 기준 영역이 회전하다가 압력 분포 정보(321)가 그 기준 영역 내에 모두 포함됨에 따라 회전이 완료된 상태를 나타낸다. 도면번호 414는 회전이 완료된 상태의 기준 영역을 지칭한다.

상기한 바와 같이 기준 영역의 회전이 완료된 후, 상기 위치변화 추적부는 상기 회전 완료된 기준 영역(414)에 대응하는 발 영상(244)을 표시하고 이에 압력 분포 정보(321)가 오버랩 되어 표시되도록 함으로써 발 위치변화의 추적이 완료된다. 도 14는 상기한 바와 같은 과정에 의해 변화된 발의 위치에 맞게 발 영상이 표시된 상태를 나타내고 있다.

상기 도 13에서는 기준 영역을 회전하는 방식으로 설명하였으나, 물론 기준 영역과 발 영상을 동시에 회전시키는 것도 가능하다. 그러나, 기준 영역만 회전시키는 것이 제어부의 데이터 처리의 부담이 훨씬 적기 때문에 바람직하다.

변화된 발의 위치를 추적함에 있어서, 앞서 설명한 방식은 기준 영역을 벗어난 압력 분포가 생기면 두 중심선의 교점을 중심으로 기준 영역을 회전시켜 발의 위치를 추적하는 것이었는데, 상기 기준 영역을 이동시켜서 회전시키는 방식으로 발의 위치를 추적하는 것도 가능하다.

예컨대, 발의 압력 분포에 따라 상기한 바와 같이 두 중심선을 추출하여 그 교점을 추출하였는데 그 추출된 교점의 위치에 따라 기준 영역을 수평 및 수직 방향으로 이동시켜 회전시키도록 하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 방식에 따라 초기에 발 영상이 매핑될 때부터 발의 움직임에 따라 그 위치를 추적하여 표시하는 것에 대한 일 예를 도 15에서 나타내고 있다.

도 15는 사용자가 골프 스윙을 할 때 골프클럽의 헤드가 골프공을 타격하는 임팩트 시점 이후의 발의 압력 분포 상태 및 발의 위치 변화 상태를 각각 상기한 바와 같은 발 영상의 매핑 및 발 위치변화의 추적 프로세스를 이용하여 나타낸 것이다.

도 15에 도시된 바와 같이, (a) 상태에서 임팩트가 이루어져 (b) -> (c) -> (d) -> (e)의 상태가 되면서 피니쉬가 된 상태의 사용자의 왼발에 걸리는 압력 분포의 변화 및 발 위치의 변화에 대한 추적 표시를 한 것이다.

도 15를 보면, 사용자의 동작에 따라 발의 압력 분포가 311 -> 321 -> 331 -> 341 -> 351로 각각 변화하고 이에 따라 발의 위치변화에 맞게 발 영상이 234 -> 244 -> 254 -> 264 -> 274로 각각 변화한 것을 알 수 있으며, 발에 걸리는 압력이 발의 어느 부위에 어떻게 걸리는지 상당히 직관적으로 알 수 있다.

그리고, 도 15의 (c) 내지 (e)에 도시된 바와 같이 발의 위치가 변하여 발 영상이 회전되어 표시되더라도 발의 초기 위치, 즉 발 영상이 매핑될 때의 발 영상에 해당하는 영역(235)을 함께 표시하면 사용자는 자신의 발이 처음부터 어떻게 움직였는지 더욱 직관적으로 알 수 있기 때문에 바람직하다.

한편, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 자세 분석 장치에 의해 분석되어 디스플레이되는 사용자의 체중이동 변화 상태에 관한 정보의 일 예에 관하여 나타내고 있다.

도 16의 (a)는 골프 스윙의 어드레스 자세일 때의 사용자의 양발의 압력 분포 상태를 나타내고, (b)는 백스윙 탑 자세일 때의 양발의 압력 분포 상태를, (c)는 임팩트 자세일 때의 양발의 압력 분포 상태를, 그리고 (d)는 피니쉬 자세일 때의 양발의 압력 분포 상태를 각각 나타낸다.

도 16의 (a) 내지 (d)를 보면, 사용자의 골프 스윙 동작에 따른 체중이동의 변화 상태가 발 영상이 표시되지 않고 발의 압력 분포만 표시될 때보다 훨씬 더 직관적으로 인식됨을 알 수 있다.

100: 압력센서 플레이트, 200: 제어부
300: 매핑처리수단, 310: 영상화 데이터 생성부
320: 영상화 데이터 분석부, 330: 발 영상 매핑부
400: 추적처리수단, 410: 위치변화 감지부
420: 위치변화 추적부, 500: 데이터 저장부
600: 디스플레이부

Claims (12)

1. 운동 동작을 하는 사용자의 체중에 의한 발의 압력 분포를 측정하는 압력센서 플레이트;
   상기 사용자에 대한 운동 자세 분석 정보를 표시하는 디스플레이부; 및
   상기 디스플레이부를 통해 미리 설정된 발 영상에 상기 측정된 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 표시하며, 사용자의 운동 동작에 따라 변화하는 발의 위치를 추적하여 상기 발 영상을 표시하도록 하는 제어부;
   를 포함하는 운동 자세 분석 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 압력센서 플레이트의 측정 정보에 따른 발의 압력에 대한 데이터를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하고 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 매핑처리수단과,
   사용자의 동작에 의해 상기 발의 압력 분포가 변화된 경우 변화된 발의 위치를 추적하여 상기 변화된 발의 위치에 상기 발 영상을 표시하도록 하는 추적처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 매핑처리수단은,
   상기 압력센서 플레이트에 의해 측정되는 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터를 생성하는 영상화 데이터 생성부와,
   상기 영상화한 데이터를 분석하여 발의 크기 및 위치 정보를 특정하는 영상화 데이터 분석부와,
   미리 설정된 발 영상을 상기 영상화 데이터 분석부에 의해 특정된 발의 크기 및 위치에 맞게 매핑하는 발 영상 매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 추적처리수단은,
   상기 매핑처리수단에 의해 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하고, 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하는 경우 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함되도록 상기 기준 영역을 이동시키며, 이동된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시함으로써 발의 위치 변화를 추적하여 발 영상을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 추적처리수단은,
   상기 발 영상 매핑부에 의해 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하고 상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하여 상기 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지하는 위치변화 감지부와,
   상기 기준 영역을 벗어나는 압력 분포 정보가 발생하는 경우, 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하고 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함될 때까지 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키며, 회전된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 위치변화 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 위치변화 추적부는,
   상기 매핑된 발 영상을 관통하는 가장 긴 축을 제1 중심선으로서 추출하고, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터로부터 그 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 축을 제2 중심선으로서 추출하여, 상기 제1 중심선과 제2 중심선의 교점을 상기 회전중심으로서 추출하며, 상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포 정보 또는 상기 발의 압력 분포를 영상화한 데이터가 포함될 때까지 상기 기준 영역을 상기 추출된 회전중심을 중심으로 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 장치.
7. 압력센서 플레이트에 올라선 사용자의 체중에 의한 발의 압력 분포 측정 정보를 이용하여 상기 사용자의 발의 크기 및 위치를 특정하여 미리 설정된 발 영상을 매핑하는 단계;
   상기 매핑된 발 영상에 상기 압력센서 플레이트에 의해 측정된 발의 압력 분포 정보를 오버랩시켜 표시하는 단계; 및
   사용자의 운동 동작에 따라 변화하는 발의 위치를 추적하여 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계;
   를 포함하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 발 영상을 매핑하는 단계는,
   상기 압력센서 플레이트에 의해 측정되는 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터를 생성하는 단계와,
   상기 영상화한 데이터를 분석하여 발의 크기 및 위치 정보를 특정하는 단계와,
   상기 특정된 사용자의 발의 크기 정보에 따라 미리 설정된 발 영상의 크기를 결정하는 단계와,
   상기 결정된 발 영상을 상기 특정된 사용자의 발의 위치 정보에 맞게 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는,
   상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와,
   상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하는 경우 상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함되도록 상기 기준 영역을 이동시키는 단계와,
   상기 이동된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는,
    상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와,
    상기 사용자의 동작에 의해 발의 압력 분포가 변화하여 상기 기준 영역을 벗어나는 부분이 발생하는지 감지하는 단계와,
    상기 기준 영역을 벗어나는 압력 분포 정보가 발생하는 경우, 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터를 이용하여 회전중심을 산출하는 단계와,
    상기 변화된 발의 압력 분포에 따른 데이터가 상기 기준 영역에 포함될 때까지 상기 회전중심을 중심으로 상기 기준 영역을 회전시키는 단계와,
    회전된 상기 기준 영역에 대응되도록 상기 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는,
    상기 매핑된 발 영상을 포함하도록 기준 영역을 설정하는 단계와,
    상기 매핑된 발 영상을 관통하는 가장 긴 축을 제1 중심선으로서 추출하는 단계와,
    상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터로부터 그 영상화 데이터 집합을 관통하는 가장 긴 축을 제2 중심선으로서 추출하는 단계와,
    상기 제1 중심선과 제2 중심선의 교점을 회전중심으로서 추출하는 단계와,
    상기 기준 영역을 상기 회전중심을 중심으로 회전시키는 단계와,
    상기 기준 영역을 벗어난 상태에서의 사용자의 발의 압력 분포를 영상화한 데이터가 상기 회전중심을 중심으로 회전하는 기준 영역에 모두 포함되는 경우 상기 기준 영역의 회전을 멈추고 그 회전된 기준 영역에 대응하는 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.
12. 제7항에 있어서, 상기 추적된 발의 위치에 대응하여 상기 발 영상이 표시되도록 하는 단계는,
    상기 발 영상을 매핑하는 단계에서 매핑된 발 영상에 해당하는 영역을 표시한 상태에서 상기 추적된 발의 위치에 대응하는 발 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 자세 분석 정보 생성 방법.

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