KR101501446B1 - Gait measure system using inertial sensor and infra-red camera - Google Patents

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백윤수
김세은
김덕용
김정훈
최종현
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

A walking measuring device includes: an acceleration sensor which measures acceleration respectively in x-axis, y-axis, and z-axis directions when a pedestrian moves; a gyro sensor which measures an angular speed rotating in an x-axis direction, an angular speed rotating in a y-axis direction, and an angular speed rotating in a z-axis direction when the pedestrian moves; an infrared camera which measures location information of an infrared LED marker by photographing the movement of the infrared LED marker attached to the foot of the pedestrian when the pedestrian moves; and a storage unit which stores the measured acceleration, the measured angular speed, and the location information of the infrared LED marker.

Description

관성센서와 적외선 카메라를 이용한 보행 측정 장치.{Gait measure system using inertial sensor and infra-red camera}Gait measurement system using an inertial sensor and an infra-red camera

본 발명은 관성센서와 적외선 카메라를 이용한 보행 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관성센서와 적외선 카메라로 구성된 보행 측정 장치를 보행자의 대퇴부에 부착하여, 관성센서에서 측정된 보행자의 보행에 따른 가속도, 각속도 및 적외선 카메라에서 측정한 보행자 발에 부착된 적외선 LED 마커의 위치정보를 이용하여 보행시 대퇴부 및 무릎의 각도를 연산하고 표시하여 보행의 추세를 파악할 수 있는 보행 측정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a gait measuring apparatus using an inertial sensor and an infrared camera, and more particularly to a gait measuring apparatus comprising an inertial sensor and an infrared camera attached to a thigh of a pedestrian, , An angular velocity, and a position of an infrared LED marker attached to a foot of a pedestrian measured by an infrared camera to calculate and display an angle of the thigh and a knee when walking.

보행 분석은 병리학적으로 비정상적인 보행 양상을 보이는 환자의 보행 상태를 점검하는데 필요하다. 더불어 환자로 하여금 정상인에 더 가까운 보행 능력을 가질 수 있게 동기를 부여하고, 나아가 정상적인 보행을 유도할 수 있다.The gait analysis is necessary to check the gait status of a patient with pathologically abnormal gait pattern. In addition, the patient can be motivated to have a closer walking ability to a normal person, and furthermore, to induce normal walking.

보행 분석은 19세기에 인간이나 동물의 보행을 연속 사진으로 촬영한 것을 시작으로 현재까지 다양한 방식으로 발전해왔다. Gait analysis has been developed in various ways since the beginning of the 19th century, when photographs of human and animal walking have been taken in successive photographs.

현재 가장 많이 사용하고 있는 보행 분석 방식은 적외선 카메라와 마커를 사용한 방식으로, 인체의 여러 부위 중 해부학적으로 의미 있는 지점에 마커를 설치한 후 적외선 카메라 여러 대로 촬영하여 3차원 가상 공간에 인체를 모델링하는 방식이다. 그러나 이 방식에서 사용되는 적외선 카메라 및 찰영시스템은 가격이 수 천만원에서 수 억원 대로 매우 고가이며, 마커의 부착 위치와 카메라의 위치 관계에 따라 마커가 신체 부위에 가려져 측정이 불가한 경우가 생길 수 있다. 따라서, 연구원의 마커 부착 숙련도가 측정에 영향을 미칠 수 있으며, 피부에 붙인 마커의 경우 피부의 신축, 이완 등으로 인해 오차가 생길 수 있다. Currently, most of the gait analysis methods used are infrared cameras and markers. After markers are placed at the anatomically significant points of various parts of the human body, the human body is modeled in three-dimensional virtual space . However, the infrared camera and the tilting system used in this method are very expensive from tens of thousands of won to hundreds of millions of won, and the marker may be hidden in the body depending on the position of the marker and the position of the camera, . Therefore, the researcher's skill with the marker affects the measurement, and in the case of the marker attached to the skin, an error may occur due to stretching and relaxation of the skin.

이외에도 근전도, 관성 측정 장치를 이용한 방식이 있으나, 외부의 전기적 자극으로부터 영향을 받아 정량적 측정이 어렵거나 관성 측정 장치를 각 관절 당 두 개씩 설치해야 하는 어려움이 있다.In addition, there are methods using electromyography and inertial measurement devices. However, it is difficult to quantitatively measure due to external electrical stimulation, and it is difficult to install two inertial measurement devices per joint.

보행 분석을 저가의 시스템으로 제작하여 활용하는 것을 가능하게 함으로써, 환자의 보행 능력 향상을 위한 시스템 보급을 촉진하며, 동시에 이용자의 경제적 부담 역시 감소시키고자 한다.
By making it possible to construct and use gait analysis as a low-cost system, the system is promoted to improve the walking ability of the patient and at the same time, the economic burden of the user is also reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 장치는 보행자가 움직일 때, x방향, y방향, z방향으로 각각 가속도를 측정하는 가속도 센서; 보행자가 움직일 때, x축 기준으로 회전하는 각속도, y축 기준으로 회전하는 각속도, z축 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 자이로 센서; 보행자가 움직일 때, 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커의 위치정보를 측정하는 적외선 카메라; 및 상기 측정된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 저장하는 저장부;를 포함한다.An apparatus for measuring gait according to an embodiment of the present invention includes an acceleration sensor for measuring accelerations in directions of x, y, and z, respectively, when a pedestrian moves; A gyro sensor for measuring an angular velocity rotating about the x axis, an angular velocity rotating about the y axis, and an angular velocity rotating about the z axis when the pedestrian moves; An infrared camera for photographing the movement of the infrared LED marker attached to the foot of the pedestrian and measuring the position information of the infrared LED marker when the pedestrian moves; And a storage unit for storing the measured acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker.

본 발명의 보행 측정 장치는 보행자의 대퇴부에 둘러 감쌀 수 있는 밴드부;및 상기 밴드부에 체결되어 보행자의 대퇴부 측면에 위치되는 몸체부;를 포함하되, 몸체부는 가속도 센서, 자이로 센서, 적외선 카메라, 저장부 및 전원부를 포함한다.The gait measuring apparatus according to the present invention includes a band part which can be wrapped around a thigh of a pedestrian and a body part which is fastened to the band part and is located on the side of a thigh of a pedestrian, And a power supply unit.

바람직하게는, 몸체부는 중앙부와 중앙부 양측의 날개부를 포함하여, 적외선 카메라는 중앙부에 위치하고, 가속도 센서 및 자이로 센서는 날개부에 위치하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the body includes a central portion and a wing portion on both sides of the central portion, wherein the infrared camera is located at the center portion, and the acceleration sensor and the gyro sensor are located at the wing portion.

또한, 상기 저장부에 저장된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 제어부로 송신하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a communication unit for transmitting the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker stored in the storage unit to the controller.

그리고, 상기 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 수신하여, 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 연산하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The controller may further include a controller for receiving the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker to calculate the angle of the thighs on the sagittal plane, the angle of the thighs on the forehead, and the knee angle.

또한, 상기 연산된 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 표시하여 보행자가 보행하며 바로 인지할 수 있도록 하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.The display unit may further include a display unit for displaying the angle of the thighs on the computed sagittal plane, the angle of the thighs on the forehead, and the knee angle so that the pedestrian can walk and recognize immediately.

본 발명의 보행 측정 방법은 보행자가 움직일 때, 가속도 센서가 공간상의 x방향, y방향, z방향으로 각각 대퇴부의 가속도를 측정하는 단계; 보행자가 움직일 때, 자이로 센서가 x축 기준으로 회전하는 각속도, y축 기준으로 회전하는 각속도, z축 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 단계; 보행자가 움직일 때, 적외선 카메라가 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커의 위치정보를 측정하는 단계; 저장부에서 상기 측정된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 저장하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gait measurement method comprising the steps of: measuring an acceleration of a thigh portion in an x direction, a y direction and a z direction, respectively, Measuring an angular velocity at which the gyro sensor rotates about the x axis, an angular velocity rotating about the y axis, and an angular velocity rotating about the z axis when the pedestrian moves; The infrared camera captures the movement of the infrared LED marker attached to the foot of the pedestrian and measures the position information of the infrared LED marker when the pedestrian moves; And storing the measured acceleration, angular velocity, and position information of the infrared LED marker in the storage unit.

또한, 본 발명의 보행 측정 방법은 상기 저장부에 저장된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 외부 PC로 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Further, the gait measurement method of the present invention may further include transmitting the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker stored in the storage unit to an external PC.

그리고, 본 발명의 보행 측정 방법은 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 수신하여, 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 연산하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The walking measurement method of the present invention further includes a step of receiving the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker to calculate the angle of the thigh, the angle of the thigh, and the knee angle on the forehead .

또한, 본 발명의 보행 측정 방법은 연산된 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
Further, the gait measurement method of the present invention may further include displaying the angle of the femoral component on the calculated sagittal plane, the angle of the femoral component on the forehead, and the knee angle.

보행 분석을 통해 병리학적으로 비정상적인 보행 양상을 보이는 환자의 보행 상태를 점검하여, 환자로 하여금 정상인에 더 가까운 보행 능력을 가질 수 있게 동기를 부여할 수 있다. The gait analysis can be used to check the gait of a pathologically abnormal gait and to motivate the patient to have a walking ability closer to that of a normal person.

보행 측정을 위하여, 발에 적외선 LED 마커를 부착하고, 대퇴부에 보행 측정 장치를 장착하면 되므로, 보행 측정을 위한 준비가 복잡하지 않아 시간 효율성이 증가한다.In order to measure the gait, the infrared LED marker is attached to the foot and the gait measurement device is mounted on the thigh, so the preparation for gait measurement is not complicated and the time efficiency is increased.

보행 분석을 저가 시스템으로 제작하여 활용하는 것을 가능하게 함으로써, 경제적 부담을 감소시킬 수 있다.
It is possible to reduce the economic burden by enabling the gait analysis to be produced and utilized as a low-cost system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치의 구성도.
도 4(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치의 외형도.
도 4(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치를 보행자가 장착한 모습을 도시한 도.
도 5(a)는 십자형태의 보행 측정 보조 장치를 도시한 도.
도 5(b)는 십자형태의 보행 측정 보조 장치를 보행자의 신발에 장착한 모습을 도시한 도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치 및 십자형태의 보행 측정 보조 장치를 보행자가 장착한 모습을 도시한 도.
도 7은 대퇴부에 장착된 적외선 카메라를 원점으로 한 하지 단순 모델링을 도시한 도.
도 8(a)은 보행자의 이마면, 시상면, 수평면을 도시한 도.
도 8(b)는 이마면상에서의 대퇴부의 각도를 도시한 도.
도 8(c)는 시상면상에서의 대퇴부의 각도를 도시한 도.
도 9은 보행 싸이클에 따른 시상면상에서의 a) 왼쪽 및 b) 오른쪽 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00001
를 나타낸 그래프.
도 10은 보행 싸이클에 따른 이마면상에서의 a) 왼쪽 및 b) 오른쪽 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00002
를 나타낸 그래프.
도 11은 보행 사이클에 따른 a) 오른쪽 및 b) 왼쪽 무릎 굽힘 각도를 나타낸 그래프.1 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 (a) is an external view of a gait measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 (b) is a view showing a pedestrian mounted on a gait measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 5 (a) is a view showing a cross-shaped gait measurement assisting device. Fig.
Fig. 5 (b) is a view showing a cross-shaped walking measurement assisting device mounted on a shoe of a pedestrian; Fig.
FIG. 6 is a view illustrating a pedestrian mounted on a walking measurement device and a pedestrian measurement device according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a view showing simple modeling of the lower part of the infrared camera mounted on the thigh; FIG.
8 (a) is a view showing a forehead, a sagittal plane, and a horizontal plane of a pedestrian.
Fig. 8 (b) is a view showing the angle of the thighs on the forehead. Fig.
8 (c) is a view showing the angle of the thighs on the sagittal plane.
Fig. 9 shows a) left and b) right and left femoral angles on the sagittal plane according to the walking cycle
Figure 112014070518314-pat00001
FIG.
Fig. 10 shows a) left and b) right and left femoral angles on the forehead according to the walking cycle
Figure 112014070518314-pat00002
FIG.
11 is a graph showing a) right side and b) left knee bending angle according to a walking cycle.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto. In the description of the present invention, a detailed description of known configurations will be omitted, and a detailed description of configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 8(a)에서 도시한 바와 같이, 명세서 전체에서, 다른 특별한 언급이 없는 한, 공간상의 직교좌표계 상에서 보행자의 전진 방향을 x방향, 보행자의 측면을 향하는 방향을 y방향, 지면에 수직한 방향을 z방향이라고 한다.As shown in Fig. 8 (a), in the entire specification, unless otherwise specified, the direction of advancement of the pedestrian in the x direction, the direction of the side of the pedestrian in the y direction, the direction perpendicular to the ground Direction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)의 구성도이다.Fig. 1 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)는 가속도 센서(100), 자이로 센서(200), 적외선 카메라(300), 저장부(400) 및 전원부(800)를 포함한다. The gait measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes an acceleration sensor 100, a gyro sensor 200, an infrared camera 300, a storage unit 400, and a power source unit 800.

가속도 센서(100)는, 보행자가 움직일 때, x방향, y방향, z방향으로 각각 가속도를 측정하며, 자이로 센서(200)에서는 x축을 기준으로 회전하는 각속도, y축을 기준으로 회전하는 각속도, z축을 기준으로 회전하는 각속도를 측정한다. 적외선 카메라(300)는 보행자가 움직일 때, 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커(20)의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커(20)의 위치정보를 측정한다. 측정된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커(20)의 위치정보는 임시적으로 저장부(400)에 저장된다. 전원부(800)는 상기 가속도 센서(100), 자이로 센서(200), 적외선 카메라(300)에 전력을 공급한다.The acceleration sensor 100 measures the acceleration in the x direction, the y direction, and the z direction, respectively, when the pedestrian moves. In the gyro sensor 200, the angular velocity rotating about the x axis, the angular velocity rotating about the y axis, z Measure the angular velocity rotating about the axis. The infrared camera 300 photographs the movement of the infrared LED marker 20 attached to the foot of the pedestrian and measures the position information of the infrared LED marker 20 when the pedestrian moves. The measured acceleration, angular velocity, and position information of the infrared LED marker 20 are temporarily stored in the storage unit 400. The power supply unit 800 supplies power to the acceleration sensor 100, the gyro sensor 200, and the infrared camera 300.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus 10 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)는 가속도 센서(100), 자이로 센서(200), 적외선 카메라(300), 저장부(400), 전원부(800) 외에도 통신부(500)를 더 포함할 수 있는데, 통신부(500)에서는 임시적으로 저장부(400)에 저장된 측정값들을 외부 PC에 전송할 수 있다.The gait measuring apparatus 10 according to another embodiment of the present invention further includes a communication unit 500 in addition to the acceleration sensor 100, the gyro sensor 200, the infrared camera 300, the storage unit 400, The communication unit 500 may temporarily transmit the measurement values stored in the storage unit 400 to the external PC.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a gait measuring apparatus 10 according to still another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 측정 장치(10)는 가속도 센서(100), 자이로 센서(200), 적외선 카메라(300), 저장부(400), 전원부(800) 외에도 제어부(600) 및 표시부(700)를 더 포함할 수 있다. The gait measuring apparatus 10 according to another embodiment of the present invention may further include a control unit 600 and a controller 600 in addition to the acceleration sensor 100, the gyro sensor 200, the infrared camera 300, the storage unit 400, And may further include a display unit 700.

제어부(600)에서는 저장부(400)에 저장된 측정값들을 이용하여, 시상면상에서의 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00003
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00004
및 무릎 굽힘 각도를 연산한다. 구체적으로는 가속도 센서(100) 및 자이로 센서(200)에서 측정된 측정값은 시상면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00005
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00006
를 추정하는데 이용되며, 적외선 카메라(300)의 측정값은 무릎 굽힘 각도
Figure 112014070518314-pat00007
를 추정하는데 이용된다.In the control unit 600, using the measured values stored in the storage unit 400, the angle of the thighs on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00003
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00004
And the knee bending angle. Specifically, the measured values measured by the acceleration sensor 100 and the gyro sensor 200 are the angles of the thighs on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00005
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00006
And the measured value of the infrared camera 300 is used to estimate the knee flexion angle
Figure 112014070518314-pat00007
.

여기서 이마면(Frontal plane)이란, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 신체를 앞, 뒤로 이마에 평행이 되도록 나누는 면을 의미한다. 또한, 시상면(Sagittal plane)이란, 머리를 측면에서 바라본 상태에서 수직으로 자른 단면을 의미한다. 즉, 도 8(b)내지 8(c)에 도시된 바와 같이, 시상면상에서의 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00008
란, 시상면상에서 대퇴부가 z축과 이루는 각도를 의미하며, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00009
란, 이마면상에서 대퇴부가 z축과 이루는 각도를 의미한다. Here, the frontal plane refers to a plane that divides the body so as to be parallel to the forehead and backward, as shown in Fig. 8 (a). In addition, the sagittal plane refers to a section cut vertically from the side of the head. That is, as shown in Figs. 8 (b) to 8 (c), the angle of the thighs on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00008
Means an angle formed by the femoral component with the z axis on the sagittal plane, and the angle of the femoral component on the forehead surface
Figure 112014070518314-pat00009
Refers to the angle formed by the thigh on the forehead with the z axis.

또한 무릎 굽힘 각도

Figure 112014070518314-pat00010
는, 도 7에 도시된 바와 같이, 대퇴부와 종아리를 각각 하나의 링크로 대응시켰을 때, 대퇴부와 종아리가 이루는 각도를 의미한다.The knee bending angle
Figure 112014070518314-pat00010
Refers to an angle formed between the thighs and the calf when the thighs and the calf are made to correspond to each other by a single link, as shown in Fig.

표시부(700)는 제어부(600)에서 일련의 과정을 통해 연산된 시상면상에서의 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00011
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00012
및 무릎 굽힘 각도
Figure 112014070518314-pat00013
를 표시하여 보행자가 보행하며 바로 인지할 수 있도록 한다. 현재 보행자의 대퇴부 각도 및 무릎 굽힘 각도를 정상 수치와 비교하여 표시함으로써, 보행자로 하여금 올바른 보행으로 유도할 수 있다.The display unit 700 displays the angle of the thighs on the sagittal plane calculated through a series of processes in the control unit 600,
Figure 112014070518314-pat00011
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00012
And knee bending angle
Figure 112014070518314-pat00013
So that the pedestrian can walk and recognize immediately. By displaying the current pedestrian's angle of the thigh and the angle of bending of the knee in comparison with the normal values, the pedestrian can be guided to the correct walking.

이하, 제어부(600)에서 시상면상에서의 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00014
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00015
및 무릎 굽힘 각도
Figure 112014070518314-pat00016
를 연산하는 과정을 더욱 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, in the control unit 600, the angle of the thigh portion on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00014
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00015
And knee bending angle
Figure 112014070518314-pat00016
Will be described in more detail.

센서에서 출력된 각속도를 시간에 대하여 적분한 값과 가속도 벡터와 중력 벡터가 이루는 사이 각

Figure 112014070518314-pat00017
성분을 융합하여 시상면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00018
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00019
를 추정한다. The angular velocity output from the sensor is integrated with respect to time, and the angle between the acceleration vector and the gravity vector
Figure 112014070518314-pat00017
The components are fused so that the angle of the femoral component on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00018
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00019
.

각속도를 적분한 값은 드리프트(drift) 오차를 제거하기 위하여 고역 통과 필터 H(s)를, 가속도 센서(100) 값으로 계산한 각도는 걸음 주파수에 해당하는 잡음을 제거하기 위한 저역 통과 필터 G(s)를 거치는 아래와 같은 상보 필터를 구현한다. 여기서

Figure 112014070518314-pat00020
(개인의 걸음 주파수)를 대입할 수 있다. s는 라플라스 변수이다.The integrated value of the angular velocity is calculated by using the high pass filter H (s) to remove the drift error and the angle calculated by the acceleration sensor 100 as the low pass filter G (k) to remove the noise corresponding to the step frequency s). The following complementary filter is implemented. here
Figure 112014070518314-pat00020
(Step frequency of individual) can be substituted. s is the Laplace variable.

Figure 112014070518314-pat00021
...(1)
Figure 112014070518314-pat00021
...(One)

상기식 (1)을 계수로 간단히 나타낼 수 있는데, 시간 영역으로 바꾼 후 계산하면 하기식 (2)와 같이 이득 계수를 정할 수 있다. ts는 시간 변수이다.The above equation (1) can be simply expressed by a coefficient. If it is calculated after changing to the time domain, the gain coefficient can be determined as shown in the following equation (2). t s is a time variable.

Figure 112014070518314-pat00022
...(2)
Figure 112014070518314-pat00022
...(2)

상기 이득 계수

Figure 112014070518314-pat00023
를 자이로 센서(200)에서 출력된 각속도를 시간에 대하여 적분한 값
Figure 112014070518314-pat00024
과 가속도 센서(100)에서 출력된 x, y, z축 방향으로의 가속도의 벡터 합과 중력 벡터의 사이 각
Figure 112014070518314-pat00025
에 적용시키면, 하기 식 (3)에 따라 추정된 시상면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00026
, 이마면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00027
를 연산할 수 있다. 하기 식 (3)에서
Figure 112014070518314-pat00028
는 ts 전까지 구한 각도이다.The gain factor
Figure 112014070518314-pat00023
Obtained by integrating the angular velocity output from the gyro sensor 200 with respect to time
Figure 112014070518314-pat00024
And the angle between the gravity vector and the vector sum of the acceleration in the x, y, and z axis directions output from the acceleration sensor 100
Figure 112014070518314-pat00025
, The angle of the femoral portion on the sagittal plane estimated according to the following formula (3)
Figure 112014070518314-pat00026
, The angle of the thigh in the forehead
Figure 112014070518314-pat00027
Can be calculated. In the following formula (3)
Figure 112014070518314-pat00028
T s It is an angle obtained before.

Figure 112014070518314-pat00029
...(3)
Figure 112014070518314-pat00029
... (3)

상기 식 (3)을 보다 상세히 설명하면, 이마면상에서의 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00030
를 연산할 때는 시간 ts 전까지 이마면상에서의 대퇴부의 각도를
Figure 112014070518314-pat00031
값으로 사용하고, x축을 기준 회전하는 각속도값을 시간에 대하여 적분한 값을
Figure 112014070518314-pat00032
으로 사용하며,
Figure 112014070518314-pat00033
는 z축 방향의 가속도 및 x축 방향의 가속도를 벡터합한 가속도 벡터가 중력 벡터와 이루는 각도를 의미한다. 또한, 시상면상에서의 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00034
를 연산할 때는 시간 ts 전까지 시상면상에서의 대퇴부의 각도를
Figure 112014070518314-pat00035
으로 사용하고, y축을 기준 회전하는 각속도값을 시간에 대하여 적분한 값을
Figure 112014070518314-pat00036
으로 사용하며,
Figure 112014070518314-pat00037
는 z축 방향의 가속도 및 y축 방향의 가속도를 벡터합한 가속도 벡터가 중력 벡터와 이루는 각도를 의미한다. Describing this expression (3) in more detail, the angle of the thigh portion on the forehead surface
Figure 112014070518314-pat00030
The time t s The angle of the thigh in the forehead until
Figure 112014070518314-pat00031
Value, and integrates the angular velocity value that rotates about the x axis with respect to time
Figure 112014070518314-pat00032
As a result,
Figure 112014070518314-pat00033
Means an angle formed by the acceleration vector in the z-axis direction and the acceleration in the x-axis direction, together with the gravity vector. Further, the angle of the thigh portion on the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00034
The time t s The angle of the thigh in the sagittal plane
Figure 112014070518314-pat00035
, And the value obtained by integrating the angular velocity value about the y axis with respect to time
Figure 112014070518314-pat00036
As a result,
Figure 112014070518314-pat00037
Means the angle formed by the acceleration vector in the z-axis direction and the acceleration in the y-axis direction with the gravity vector.

적외선 카메라(300)는 보행자가 움직일 때, 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)의 위치정보를 측정한다. 상기 측정된 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)의 위치 정보를 이용하여, 보행자의 무릎 굽힘 각도

Figure 112015009508776-pat00038
를 연산할 수 있다.The infrared camera 300 photographs the movement of the infrared LED markers 20a, 20b, 20c, and 20d attached to the feet of the pedestrian when the pedestrian moves, . Using the positional information of the measured infrared LED markers 20a, 20b, 20c, 20d, and 20d, the pedestrian's knee bending angle
Figure 112015009508776-pat00038
Can be calculated.

임의의 공간에 있는 카메라가 임의의 위치에 있는 객체를 바라보았을 때, 카메라에 비치는 영상은 카메라와 객체의 상대적 위치 관계에서 얻어지는 외부 파라미터(extrinsic parameter)와 카메라 내부 특성에 따른 내부 파라미터(intrinsic parameter) 행렬의 곱으로 이루어진다.When a camera in an arbitrary space looks at an object at an arbitrary position, the image displayed on the camera includes an extrinsic parameter obtained from the relative positional relation between the camera and the object, and an intrinsic parameter according to the camera internal characteristic, Matrix multiplication.

적외선 LED 두 개를 일정 간격으로 놓은 후, x, y, z축 병진 및 회전을 시켜 카메라에서 얻은 적외선 LED의 위치로 내부 파라미터

Figure 112014070518314-pat00039
를 구하는 것이 가능하다. 3차원 공간의 물체의 좌표[X, Y, Z, 1 ]를 2차원 카메라 평면 [x,y,1]에 투영시켰을 때, 그 기하학적인 변형을 정의하면 하기 식 (4)와 같다. 하기 식 (4)에서 파라미터 s는 스케일 팩터로서, 일정한 상수값을 갖는다.After setting the two infrared LEDs at regular intervals, the position of the infrared LED obtained from the camera by translating and rotating the x, y, z axis,
Figure 112014070518314-pat00039
Can be obtained. When the coordinate [X, Y, Z, 1] of the object in the three-dimensional space is projected on the two-dimensional camera plane [x, y, 1], the geometric transformation is defined as follows. In the following equation (4), the parameter s is a scale factor and has a constant value.

Figure 112014070518314-pat00040
...(4)
Figure 112014070518314-pat00040
...(4)

3차원 세계의 물체의 중심을 원점으로 설정하였을 때, 우변의 Z=0으로 정의가 가능하다. 따라서 Z-축 회전에 관한 열은 의미가 없어지므로 하기 식 (5)와 같이 재정의할 수 있다.When the center of the object in the 3D world is set as the origin, Z = 0 on the right side can be defined. Therefore, since the column related to the Z-axis rotation becomes meaningless, it can be redefined as shown in Equation (5) below.

Figure 112014070518314-pat00041
...(5)
Figure 112014070518314-pat00041
... (5)

Figure 112014070518314-pat00042
...(6)
Figure 112014070518314-pat00042
... (6)

여기서 H 행렬은 상기 식 (6)과 같이 다시 정의할 수 있으며, 이를 호모그래피(homography)라고 한다. 이 때, H는 동차행렬이므로

Figure 112014070518314-pat00043
로 정의하는 것이 가능하다.Here, the H matrix can be redefined as Equation (6), which is referred to as homography. At this time, since H is a homogeneous matrix
Figure 112014070518314-pat00043
As shown in Fig.

따라서 상기 식(5)는 하기와 같이 다시 쓸 수 있다.Therefore, the above equation (5) can be rewritten as follows.

Figure 112014070518314-pat00044
...(7)
Figure 112014070518314-pat00044
... (7)

따라서

Figure 112014070518314-pat00045
를 제외한 8개의 값을 구하기 위해서는 총 8개의 연립 방정식이 필요하고, 이러한 조건을 충족시키기 위해서는 최소 4개의 특징점을 가지고 있어야 한다. 따라서 도 6에서 도시한 4개의 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)를 포함하는 보행 측정 보조 기구(2)를 사용할 수 있다.therefore
Figure 112014070518314-pat00045
In order to obtain 8 values except 8, a total of 8 simultaneous equations are required. In order to satisfy these conditions, a minimum of four feature points must be present. Therefore, it is possible to use the walking measurement auxiliary instrument 2 including the four infrared LED markers 20a, b, c, and d shown in Fig.

여기서 보행 측정 보조 기구(2)는 십자 형태의 마커 몸체(21)의 끝단에 4개의 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)가 부착되어 있다. 마커 연결부(22)를 통해 보행 측정 보조 기구(2)가 보행자의 발 또는 신발에 부착될 수 있다.Here, the gait measurement assistant 2 is equipped with four infrared LED markers 20a, 20b, 20c, and 20d at the ends of the cross-shaped marker body 21. The gait measurement assistant 2 can be attached to the foot or the shoe of the pedestrian through the marker connecting portion 22. [

호모그래피 행렬 H를 통해 카메라에 대한 마커(20)의 상대적인 위치를 구한 후에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 하지를 무릎과 발목 관절로 이루어진 2 자유도 링크 시스템이라 가정하고 역기구학 연산을 통하여 무릎 각도를 연산할 수 있다. 카메라를 원점으로 한 2 자유도 링크 시스템을 먼저 모델링 한 후, 무릎을 원점으로 옮긴 후, 하기 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다.After obtaining the relative position of the marker 20 with respect to the camera through the homography matrix H, it is assumed that a two-degree-of-freedom link system composed of the knee and ankle joints, as shown in FIG. 7, The knee angle can be calculated. After modeling the 2-DOF link system with the camera as the origin, the knee is moved to the origin and can be expressed as the following equation (8).

Figure 112014070518314-pat00046
...(8)
Figure 112014070518314-pat00046
...(8)

도 7은 대퇴부에 장착된 적외선 카메라(300)를 원점으로 한 하지 단순 모델링을 도시하였다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 하기 식과 같은 관계가 성립한다. 여기서, a12는 종아리에 대응되는 링크의 길이를 의미하며, a23은 발목부터 적외선 LED 마커까지의 거리를 의미한다. 또한, Pend[x,y]는 적외선 LED 마커의 위치좌표로써, 상기 구한 호모그래피 행렬과 적외선 카메라의 측정값을 이용하여 구할 수 있다.FIG. 7 shows a simple modeling using the infrared camera 300 mounted on the femoral region as the origin. As shown in Fig. 7, the following relationship is established. Here, a 12 denotes the length of the link corresponding to the calf, a 23 denotes the distance from the ankle to the infrared LED marker. Further, P end [x, y] is a positional coordinate of the infrared LED marker, and can be obtained using the obtained homography matrix and the measured value of the infrared camera.

Figure 112014070518314-pat00047
...(9)
Figure 112014070518314-pat00047
... (9)

상기 식 (9)을 정리하여,

Figure 112014070518314-pat00048
및
Figure 112014070518314-pat00049
를 차례대로 구하면, 하기 식 (10) 내지 (11)과 같다.The above equation (9) is summarized,
Figure 112014070518314-pat00048
And
Figure 112014070518314-pat00049
(10) to (11).

Figure 112014070518314-pat00050
...(10)
Figure 112014070518314-pat00050
... (10)

Figure 112014070518314-pat00051
...(11)
Figure 112014070518314-pat00051
... (11)

연산된 상기

Figure 112014070518314-pat00052
및
Figure 112014070518314-pat00053
를 이용하여, 하기 식 (12)에 의해서, 무릎 굽힘 각도
Figure 112014070518314-pat00054
및 발목 각도
Figure 112014070518314-pat00055
를 차례로 구할 수 있다.The calculated
Figure 112014070518314-pat00052
And
Figure 112014070518314-pat00053
(12), the knee bend angle &thetas;
Figure 112014070518314-pat00054
And ankle angle
Figure 112014070518314-pat00055
Respectively.

Figure 112014070518314-pat00056
...(12)
Figure 112014070518314-pat00056
... (12)

지금부터는, 도 4 내지 6을 기준으로, 본 발명의 보행 측정 장치(10)의 외형에 대해 설명한다. 본 발명의 보행 측정 장치(10)는 보행자의 대퇴부에 둘러 감쌀 수 있는 밴드부(30)와 밴드부(30)에 체결되어 보행자의 대퇴부 측면에 위치되는 몸체부(15)를 포함한다. The outline of the gait measuring apparatus 10 of the present invention will now be described with reference to Figs. 4 to 6. Fig. The gait measuring apparatus 10 of the present invention includes a band portion 30 that can be wrapped around a femoral portion of a pedestrian and a body portion 15 that is fastened to the band portion 30 and is positioned on the side of the thigh of the pedestrian.

또한, 보행 측정 장치(10)는 대퇴부와 몸체부(15)가 수직하게 위치할 수 있도록 몸체부를 지지하는 지지대(13)을 더 포함할 수 있으며, 상기 지지대(13)에는 밴드부(30)가 삽입될 수 있도록 하는 연결부(14)를 포함한다.The gait measuring device 10 may further include a support 13 supporting the body so that the thigh and the body 15 may be vertically positioned. (Not shown).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 몸체부(15)는 가속도 센서(100), 자이로 센서(200), 적외선 카메라(300), 저장부(400) 및 전원부(800)를 포함한다. The body unit 15 includes an acceleration sensor 100, a gyro sensor 200, an infrared camera 300, a storage unit 400, and a power source unit 800. [

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 몸체부(15)는 상기 구성들 외에도 통신부(500)를 더 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the body part 15 further includes the communication part 500 in addition to the above configurations.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 몸체부(15)는 상기 구성들 외에도 제어부(600) 및 표시부(700)를 더 포함한다. According to another embodiment of the present invention, the body part 15 further includes a control part 600 and a display part 700 in addition to the above configurations.

몸체부(15)는 특별한 외형이 정해져 있지 않지만, 바람직하게는 중앙부(11)와 상기 중앙부(11) 양측의 날개부(12a,b)를 포함하여, 적외선 카메라(300)는 중앙부(11)에 위치하고, 가속도 센서(100) 및 자이로 센서(200)는 날개부(12a,b)에 위치한다. 적외선 카메라(300)를 중앙부(11)의 외측에 위치시킴으로써, 발에 위치한 보행 측정 보조 장치(2)의 적외선 LED 마커(20a,b,c,d)의 위치 촬영이 용이하도록 한다.The infrared camera 300 includes the central portion 11 and the wings 12a and 12b on both sides of the central portion 11 so that the infrared camera 300 is located at the center portion 11, And the acceleration sensor 100 and the gyro sensor 200 are located at the wing portions 12a, b. By positioning the infrared camera 300 on the outer side of the central portion 11, it is easy to photograph the positions of the infrared LED markers 20a, b, c, and d of the walking measurement assisting device 2 located on the feet.

도 9은 보행 싸이클에 따른 시상면상에서의 a) 왼쪽 및 b) 오른쪽 대퇴부의 각도

Figure 112014070518314-pat00057
를 도시하고, 도 10는 보행 싸이클에 따른 이마면상에서의 a) 왼쪽 및 b) 오른쪽 대퇴부의 각도
Figure 112014070518314-pat00058
를 도시하며, 도 11은 보행 사이클에 따른 a) 오른쪽 및 b) 왼쪽 무릎 굽힘 각도를 도시한다.Fig. 9 shows a) left and b) right and left femoral angles on the sagittal plane according to the walking cycle
Figure 112014070518314-pat00057
Fig. 10 shows a) left and b) right and left femoral angles on the forehead according to the walking cycle
Figure 112014070518314-pat00058
11 shows a) right side and b) left knee bending angle according to a walking cycle.

본 발명의 보행 측정 장치(10)의 성능을 검증하기 위해, 기존의 대표적인 보행 분석 시스템인 Vicon MX를 비교 대상(reference)으로 사용하였다. Vicon MX는 근적외선 카메라와 그것을 반사하는 마커 세트로 구성되어 있으며, 실험자의 해부학적 위치에 마커를 붙여 카메라가 그것을 하나의 인체 모델로 인식하게 한 후 동작 분석을 수행하는 시스템이다. In order to verify the performance of the gait measuring apparatus 10 of the present invention, Vicon MX, which is a typical gait analysis system, is used as a reference. Vicon MX is a system that consists of a near-infrared camera and a marker set that reflects it, and attaches a marker to the anatomical location of the experimenter to allow the camera to recognize it as a human model and perform motion analysis.

도 9 내지 10에서 점선은 Vicon MX로 측정한 대퇴부의 각도, 실선은 본 발명의 보행 측정 장치(10)로 측정한 대퇴부의 각도이다. 마찬가지로, 도 11에서 점선은 Vicon MX로 측정한 무릎 굽힘 각도이며, 실선은 본 발명의 보행 측정 장치(10)로 측정한 무릎 굽힘 각도이다.9 to 10, the dashed line represents the angle of the thigh measured by Vicon MX, and the solid line represents the angle of the thigh measured by the gait measuring device 10 of the present invention. 11, the dotted line represents the knee bending angle measured by Vicon MX, and the solid line represents the knee bending angle measured by the gait measuring device 10 of the present invention.

Vicon MX와 비슷한 성능의 보행 분석을 저가 시스템으로 제작하여 활용하는 것을 가능하게 함으로써, 경제적 효과가 있음을 확인하였다.It is confirmed that it has economic effect by making it possible to make a gait analysis with a performance similar to that of Vicon MX as a low cost system.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

10 : 보행 측정 장치 11 : 중앙부
12 a,b : 날개부 13 : 지지대
14 : 연결부 15 : 몸체부
2 : 보행 측정 보조 기구 20 a,b,c,d : LED 마커
21 : 마커 몸체 22 : 마커 연결부
30 : 밴드부 100: 가속도 센서
200 : 자이로 센서 300 : 적외선 카메라
400 : 저장부 500 : 통신부
600 : 제어부 700 : 표시부
800 : 전원부10: gait measuring device 11:
12 a, b: wing portion 13: support
14: connection part 15: body part
2: Gait measurement assistant 20 a, b, c, d: LED marker
21: marker body 22: marker connecting portion
30: Band part 100: Acceleration sensor
200: Gyro sensor 300: Infrared camera
400: storage unit 500: communication unit
600: control unit 700: display unit
800:

Claims (16)

보행자가 움직일 때, 공간상의 x방향, y방향, z방향으로 각각 대퇴부의 가속도를 측정하는 가속도 센서;
보행자가 움직일 때, x축 기준으로 회전하는 각속도, y축 기준으로 회전하는 각속도, z축 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 자이로 센서;
보행자의 대퇴부에 장착되고, 보행자가 움직일 때 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커의 위치정보를 측정하는 적외선 카메라;
상기 측정된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 저장하는 저장부; 및 상기 가속도 센서, 자이로 센서, 적외선 카메라에 전력을 공급하기위한 전원부;를 포함하는 보행 측정 장치.An acceleration sensor for measuring the acceleration of the thigh in the x direction, the y direction and the z direction on the space when the pedestrian moves;
A gyro sensor for measuring an angular velocity rotating about the x axis, an angular velocity rotating about the y axis, and an angular velocity rotating about the z axis when the pedestrian moves;
An infrared camera mounted on a thigh of a pedestrian and measuring movement of the infrared LED marker attached to the foot of the pedestrian when the pedestrian moves, and measuring position information of the infrared LED marker;
A storage unit for storing the measured acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker; And a power supply for supplying power to the acceleration sensor, the gyro sensor, and the infrared camera. 제1항에 있어서,
상기 저장부에 저장된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 외부 PC로 송신하는 통신부;를 더 포함하는 보행 측정 장치.The method according to claim 1,
And a communication unit for transmitting the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker stored in the storage unit to an external PC. 제1항에 있어서,
상기 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 수신하여, 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 연산하는 제어부;를 더 포함하는 보행 측정 장치.The method according to claim 1,
And a control unit for receiving the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker to calculate an angle of the thigh, an angle of the thigh, and a knee angle on the forehead. 제3항에 있어서,
상기 연산된 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 표시하여 보행자가 보행하며 바로 인지할 수 있도록 하는 표시부;를 더 포함하는 보행 측정 장치.The method of claim 3,
And a display unit for displaying the angle of the thighs on the calculated sagittal plane, the angle of the thighs on the forehead, and the knee angle so that the pedestrian can walk and recognize immediately. 보행자의 대퇴부에 둘러 감쌀 수 있는 밴드부;및
상기 밴드부에 체결되어 보행자의 대퇴부 측면에 위치되는 몸체부;를 포함하되,
상기 몸체부는 가속도 센서, 자이로 센서, 적외선 카메라, 저장부 및 전원부를 포함하는 보행 측정 장치.A band part which can be wrapped around the thigh of a pedestrian;
And a body portion which is fastened to the band portion and is located at a lateral side of the femur of the pedestrian,
Wherein the body includes an acceleration sensor, a gyro sensor, an infrared camera, a storage unit, and a power unit. 제5항에 있어서,
상기 몸체부는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the body part further comprises a communication part. 제5항에 있어서,
상기 몸체부는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the body part further comprises a control part. 제7항에 있어서,
상기 몸체부는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the body part further comprises a display part. 제5항에 있어서,
상기 몸체부는 중앙부와 상기 중앙부 양측의 날개부를 포함하여, 적외선 카메라는 중앙부에 위치하고, 가속도 센서 및 자이로 센서는 날개부에 위치하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the body portion includes a central portion and a wing portion on both sides of the central portion, the infrared camera is located at a central portion, and the acceleration sensor and the gyro sensor are located at a wing portion. 제9항에 있어서,
상기 몸체부는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the body part further comprises a communication part. 제9항에 있어서,
상기 몸체부는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the body part further comprises a control part. 제11항에 있어서,
상기 몸체부는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 측정 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the body part further comprises a display part. 보행자가 움직일 때, 가속도 센서가 공간상의 x방향, y방향, z방향으로 각각 대퇴부의 가속도를 측정하는 단계;
보행자가 움직일 때, 자이로 센서가 x축 기준으로 회전하는 각속도, y축 기준으로 회전하는 각속도, z축 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 단계;
보행자의 대퇴부에 장착된 적외선 카메라가 보행자가 움직일 때 보행자의 발에 부착된 적외선 LED 마커의 움직임을 촬영하여, 적외선 LED 마커의 위치정보를 측정하는 단계;
저장부에서 상기 측정된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 저장하는 단계;를 포함하는 보행 측정 방법.Measuring the acceleration of the thigh in the x, y and z directions of the space when the pedestrian moves;
Measuring an angular velocity at which the gyro sensor rotates about the x axis, an angular velocity rotating about the y axis, and an angular velocity rotating about the z axis when the pedestrian moves;
A step of photographing a movement of an infrared LED marker attached to a foot of a pedestrian when an infrared camera mounted on a thigh of a pedestrian moves a pedestrian and measuring the position information of the infrared LED marker;
And storing the measured acceleration, angular velocity, and position information of the infrared LED marker in a storage unit. 제 13항에 있어서,
상기 저장부에 저장된 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 외부 PC로 송신하는 단계;를 더 포함하는 보행 측정 방법.14. The method of claim 13,
And transmitting the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker stored in the storage unit to an external PC. 제13항에 있어서,
상기 가속도, 각속도 및 적외선 LED 마커의 위치정보를 수신하여, 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 연산하는 단계;를 더 포함하는 보행 측정 방법.14. The method of claim 13,
And calculating the angles of the thighs on the sagittal plane, the angle of the thighs on the forehead, and the knee angles by receiving the acceleration, the angular velocity, and the position information of the infrared LED marker. 제15항에 있어서,
상기 연산된 시상면상에서의 대퇴부의 각도, 이마면상에서의 대퇴부의 각도 및 무릎 각도를 표시하는 단계;를 더 포함하는 보행 측정 방법.16. The method of claim 15,
And displaying the angle of the thighs on the sagittal plane, the angle of the thighs on the forehead, and the knee angle on the calculated sagittal plane.
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