KR101606768B1 - 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모션 영상부에서 제공되는 자신의 모션영상을 통해 보행상태를 실시간으로 관람하면서, 보행 자세를 교정하면서 보행하도록 한 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치에 관한 것으로,
본 발명에서는 보행자의 보행공간을 제공하는 러닝 머신부와; 상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자의 영상과 각 관절들의 모션 좌표 정보를 취득하는 모션 좌표 추출부; 및 상기 모션 좌표 추출부에서 취득된 모션 좌표 정보를 통해 보행자의 모션 영상을 생성하는 모션 영상부를 포함하여 구성되어,
상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자는, 모션 영상부에서 제공되는 자신의 모션영상을 통해 보행상태를 실시간으로 관람하면서, 보행 자세를 교정하면서 보행하도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

Description

모션 추출기반의 보행 자세 교정장치{Motion extraction-based ambulation posture correcting apparatus}

본 발명은 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모션 영상부에서 제공되는 자신의 모션영상을 통해 보행상태를 실시간으로 관람하면서, 보행 자세를 교정하면서 보행하도록 한 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치에 관한 것이다.

보행은 인간의 특징 중 하나로서, 사람들은 일상생활 속에서 거의 매일 걷고 있고 근래에는 건강을 위해 일부러 많은 거리를 걷기도 한다.

그런데, 사람마다 보행 자세와 걸을 때 몸의 자세, 그리고 걷는 속도나 걸을 때 발의 이동궤적 등도 천차만별이고, 올바른 보행자세는, 성장기에 있는 유소년뿐만 아니라 성인에게도 매우 중요하다.

그리고, 잘못된 걸음걸이는 유소년의 발육, 체형 등에 나쁜 영향을 미칠 수 있고, 성인의 경우에도 잘못된 자세로 오랫동안 걷다보면 건강을 해치는 결과가 초래되기도 한다.

그런데, 종래에는 보행 교정을 실시할 수 있는 장치가 제공되지 아니하여, 통증이 발생되면 전문 병원을 방문하여 체형 보정치료를 받고 있으나, 이는 매우 번거롭고 또 통증이 발생되지 아니한 이상 자신의 보행 자세의 이상을 확인하기 어렵다.

따라서, 전문 병원 뿐 아니라 일상 생활에서도 상시로 활용하여 자신의 보행 자세를 관람하고, 상기 관람된 보행 자세를 교정할 수 있는 전용 장치의 개발 및 보급이 요구되고 있다.

(특허문헌 1) KR10-0860818 B1

(특허문헌 2) KR10-1252634 B1

(특허문헌 3) KR 10-2005-0052555 A

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 단일 보행자의 신체에 별도의 부착물을 구비하지 아니하고 다양한 각도의 모션 영상을 보행자에게 실시간으로 생성 및 제공하여 보행 자세를 교정하고, 상기 생성된 보행 자세의 전문 분석을 통해 보행 자세의 교정치료가 가능하도록 한 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치는,

보행자의 보행공간을 제공하는 러닝 머신부와,

상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자의 영상과 각 관절들의 모션 좌표 정보를 취득하는 모션 좌표 추출부, 및

상기 모션 좌표 추출부에서 취득된 모션 좌표 정보를 통해 보행자의 모션 영상을 생성하는 모션 영상부를 포함하여 구성되어,

상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자는, 모션 영상부에서 제공되는 자신의 모션영상을 통해 보행상태를 실시간으로 관람하면서, 보행 자세를 교정하면서 보행하도록 구성되는 한편,
상기 러닝 머신부는, 지반에 고정된 지지체와, 상기 지지체의 좌우 양편에 분할되게 배치되어 독립 구동하는 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어, 및 상기 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어를 독립적으로 구동시키는 제어부를 포함하여 구성되고,
상기 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어에는 전자력을 생성하여 발산하는 전자력 모듈이 배치되고, 상기 보행자의 양발에 신은 신발에는 영구자석 또는 자성체가 배치되어, 신발을 착용한 보행자의 양발과 각 컨베이어 사이에 이들의 자성 결합을 도모하는 전자기 결합력이 형성되도록 구성되어,
각 컨베이어에 발을 딪고 떼는 보행 과정에서, 전자력 모듈에서 발산되는 전자력과 신발에 내설된 영구자석 사이에 생성되는 전자기 결합력에 의해서, 각 발의 정위치 안착과 근력의 단련을 도모하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모션 좌표 추출부는, 카메라를 통해 보행자의 정면 영상을 취득하는 영상 촬영부와; 에지 추출을 통해 상기 영상 촬영부에서 촬영된 정면 영상을 판독하여, 정면 영상에 포함된 각 관절 평면좌표(X, Y)를 추출하는 영상 판독부; 및 상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자의 각 관절에 측정광을 조사하여 각 관절의 깊이좌표(Z)를 계측하는 깊이좌표 계측부를 포함하여, 러닝 머싱부에서 보행하는 보행자 각 관절의 평면 좌표와 깊이좌표를 추출하도록 구성되고,

상기 모션 영상부는 상기 추출된 평면 좌표와 깊이좌표를 통해 스켈레톤 형태의 정면 모션 영상과 측면 모션 영상을 동시에 생성하여 보행자에게 제공하도록 구성된다.

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전술한 바와 같이 본 발명에서는, 러닝 머신부에서 이루어지는 자신의 보행과정을 정면 모션영상과 측면 모션영상을 통해 실시간으로 관람하고, 또 정면 모션영상과 측면 모션영상을 표본 보행자영상과 실시간으로 비교하면서 보행을 교정할 수 있다.

그리고, 본 발명은 자이로 센서나 표식점 등의 장치물을 보행자에게 별도 부착 내지 장착하지 아니하고, 광 계측부와 영상 판독부에 의해 추출된 보행자 각 관절의 깊이좌표와 평면좌표를 추출하고, 상기 추출된 깊이좌표와 평면좌표를 통해 보행자의 모션 영상들을 생성하므로, 사용이 간편하면서 장착물에 의한 보행의 장애를 초래하지 아니하는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명을 구성하는 러닝 머신부는 좌우 독립 구동되는 분할형으로 이루어져, 다양한 보행 학습이 가능하고, 또 전자력 모듈에서 발산되는 전자력과 신발에서 발산되는 영구자력 사이에 발생되는 전자기 결합력에 의해 좌우 분할된 컨베이어에 발을 잘못 딛는 문제점이 해소되므로 보행 안전성이 향상되고, 또 전자기 결합력에 의해 근력의 단력이 가능하다.

따라서, 좌우 분할된 컨베이어의 구동주기와 속도, 그리고 전자기력의 발산 주기 및 세기를 조절하여서, 다양한 형태의 보행 학습이 가능한 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치의 전체 구성 및 개략적인 작용상태를 보여주는 블럭 구성도이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치의 외형을 보여주는 것이며,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치에 있어, 러닝 머신부를 통한 보행자의 보행상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치의 전체 구성 및 개략적인 작용상태를 보여주는 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치의 외형을 보여주는 것이며, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치에 있어, 러닝 머신부를 통한 보행자의 보행상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치는, 도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이 보행자의 보행공간을 제공하는 러닝 머신부(10)와; 상기 러닝 머신부(10)에서 보행하는 보행자의 영상과 각 관절들의 모션 좌표 정보를 취득하는 모션 좌표 추출부(20); 및 상기 모션 좌표 추출부(20)에서 취득된 모션 좌표 정보를 통해 보행자의 모션 영상을 생성하는 모션 영상부(30)를 포함한다.

이와 같이 구성된 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치(1)는, 기본적으로 보행자가 러닝 머신부(10)에 발을 딛고 보행하면, 상기 모션 좌표 추출부(20)는 보행자의 모션 좌표정보를 취득하고, 모션 영상부(30)는 취득된 모션 좌표정보에 따라 생성되는 모션영상을 모니터(30a)를 통해 보행자에게 실시간으로 제공하여서, 보행자는 모션 영상부(30)에서 제공되는 모션영상을 통해 자신의 보행 자세를 실시간으로 관람하면서 보행 자세를 교정하도록 한다.

상기 모션 좌표 추출부(20)는, 카메라를 통해 보행자의 정면 영상을 취득하는 영상 촬영부(21)와; 에지 추출기법을 통해 상기 영상 촬영부(21)에서 촬영된 정면 영상을 판독하여, 정면 영상에 포함된 각 관절 평면좌표(X, Y)를 추출하는 영상 판독부(22); 및 상기 러닝 머신부(10)에서 보행하는 보행자의 각 관절에 측정광을 조사하여 각 관절의 깊이좌표(Z)를 계측하는 깊이좌표 계측부(23)를 포함하여, 러닝 머싱부(10)에서 보행하는 보행자 각 관절의 평면 좌표와 깊이좌표를 동시 추출한다.

그리고, 상기 모션 영상부(30)는 영상 판독부(22)와 깊이 좌표 계측부(23)에 의해 추출된 보행자 각 관절의 깊이좌표와 평면좌표를 이용하여 보행자의 모션영상을 생성하고, 이때 모션 영상부(30)는 관절의 깊이좌표와 평면좌표를 포함하는 입체좌표를 통해 보행자의 정면 모션영상과 측면 모션영상을 각각 생성하여서, 보행자는 자신의 보행 상태를 입체적으로 관람하도록 한다.

즉, 상기 모션 좌표 추출부(20)는 영상 촬영부(21)를 통해 연속적으로 취득되는 보행자 영상을 에지 추출기법을 통해 분석하여 각 관절을 검출, 및 검출된 관절의 평면좌표(X,Y)를 연속적으로 취득하고, 깊이좌표 계측부(23)를 통해 상기 검출된 관절에 측정광을 반복적으로 조사하여서, 검출된 관절의 깊이좌표(Z)를 연속적으로 검출한다.

이후, 상기 모션 영상부(30)는 영상 판독부(22)에서 연속적으로 취득되는 평면좌표와 깊이좌표 계측부(23)에서 연속적으로 검출되는 깊이좌표를 병합하여 보행자 각 관절의 입체좌표를 생성하고, 상기 생성된 입체좌표를 통해서 정면 모션영상(31)과 측면 모션영상(32)을 생성한다.

상기 모션 영상부(30)에서 생성되는 모션영상은, 도 1과 같이 보행자의 각 관절과 골격이 포함된 스켈레톤 형태로 이루어져, 사용자는 스켈레톤 형태의 모션 영상을 통해 자신의 보행 자세를 보다 상세히 관람하면서 보행자세를 교정하도록 한다.

이때, 모션 영상부(30)는 상기 보행자의 모션 영상과 유사한 체형의 표본 보행자 영상(33, 34)을 동시 제공하도록 구성하여, 보행자는 모션영상(31, 32)을 통해 자신의 보행자세를 관람 및 분석하면서, 표본 보행자 영상과 유사한 형태로 자세를 교정하여 보행하도록 한다.

따라서, 상기 러닝 머신부(10)에서 보행 운동을 실시하는 보행자는, 모션 영상부(30)에서 제공되는 정면 모션영상(31)과 측면 모션영상(32)을 통해 자신의 보행 상태를 실시간으로 관람하면서 보행 자세를 교정할 수 있고, 또 상기 생성된 모션 영상들은 전문의에게 제공되어서 추후 보행 자세의 교정치료에 활용된다.

한편, 상기 보행자의 보행공간을 제공하는 러닝 머신부(10)는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 지반에 고정된 지지체(11)와; 상기 지지체(11)의 좌우 양편에 분할되게 형성되어 독립 구동하는 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13); 및 상기 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)의 구동을 개별 제어하는 제어부(14)를 포함한다.

본 실시예와 같이 상기 지지체(11) 상에, 단일 컨베이어를 배치하지 아니하고 독립 구동되는 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)를 개별적으로 배치하면, 보행자는 후술되는 학습 프로그램에 의해 개별적으로 구동하는 좌측 컨베이어(12)에 좌측발을 우측 컨베이어(13)에 우측발을 순차적으로 내 딛으면서 양발의 독립적인 학습 보행이 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 상기 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)에는 전자력을 생성하여 발산하는 전자력 모듈(12a, 13a)을 배치하고, 보행자가 양발에 신은 신발(40)에는 영구자석(41)을 각각 배치한다.

이때, 상기 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)에 배치된 전자력 모듈(12a, 13a)은 서로 다른 극성의 전자력을 발산하도록 구성되고, 상기 영구자석(41)이 내설된 신발(40)을 착용한 보행자는 인력상태를 형성하는 해당 컨베이어(12, 13)의 일지점에 발을 정밀하게 딛도록 한다.

상기 제어부(14)는, 사전 기록된 학습 프로그램에 따라 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)의 구동상태와, 전자력 모듈(12a, 13a)에서 발산되는 전자력의 발산 주기와 세기를 조절하게 된다.

따라서, 각 컨베이어(12, 13)에 발을 디딘 보행자는 각 컨베이어(12, 13)에 발을 딛고 떼는 보행 과정에, 전자력 모듈(12a, 13a)에서 발산되는 전자력과 신발(40)에 내설된 영구자석 사이에 생성되는 전자기 결합력에 의해서, 각 발의 정위치 안착과 근력의 단련이 이룩된다.

즉, 좌측 컨베이어(12)와 우측 컨베이어(13)에 마련된 전자력 모듈(12a, 13a)은 서로 다른 극성의 전자력을 발산하도록 구성된 관계로, 보행자의 좌측 발이 우측 컨베이어(13)에 내딛거나, 보행자의 우측 발이 좌측 컨베이어에 내딛지 아니하고, 인력을 형성하는 전자기 결합력에 의해 보행자의 좌측 발은 좌측 컨베이어의 정위치에 안착되고, 보행자의 우측 발은 우측 컨베이어의 정위치에 안착된다.

그리고, 발을 떼는 과정에 전자기 결합력에 의해 하중이 발생되므로, 발을 떼는 과정에 컨베이어와 신발 사이에 형성되는 전자기 결합력에 의해 근력의 안정된 단련이 도모될 수 있다.

그리하여, 본 발명은 다각도로 제공되는 모션영상을 관람하면서 자신의 보행자세를 인식 및 교정할 수 있고, 또 독립 구동과 전자기 결합력을 이용한 보행 학습 프로그램을 통해서 다양한 형태의 보행 학습이 가능하므로, 본 발명은 보행 자세의 교정 뿐 아니라 체력 단련 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

1. 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치.
10. 러닝 머신부 11. 지지체
12. 좌측 컨베이어 12a. 전자력 모듈
13. 우측 컨베이어 13a. 전자력 모듈
14. 제어부
20. 모션 좌표 추출부 21. 영상 촬영부
22. 영상 판독부 23. 깊이좌표 계측부
30. 모션 영상부 31. 정면 모션영상
32. 측면 모션영상 33, 34. 표본 보행자 영상
40. 신발 41. 영구자석

Claims (3)

1. 보행자의 보행공간을 제공하는 러닝 머신부와,
   상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자의 영상과 각 관절들의 모션 좌표 정보를 취득하는 모션 좌표 추출부, 및
   상기 모션 좌표 추출부에서 취득된 모션 좌표 정보를 통해 보행자의 모션 영상을 생성하여 모니터를 통해 디스플레이하는 모션 영상부를 포함하여 구성되어,
   상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자는, 모션 영상부에서 제공되는 자신의 모션영상을 통해 보행상태를 실시간으로 관람하면서, 보행 자세를 인식하여 교정하면서 보행하도록 구성되는 한편,
   상기 러닝 머신부는, 지반에 고정된 지지체와, 상기 지지체의 좌우 양편에 분할되게 배치되어 독립 구동하는 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어, 및 상기 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어를 독립적으로 구동시키는 제어부를 포함하여 구성되고,
   상기 좌측 컨베이어와 우측 컨베이어에는 전자력을 생성하여 발산하는 전자력 모듈이 배치되고, 상기 보행자의 양발에 신은 신발에는 영구자석 또는 자성체가 배치되어, 신발을 착용한 보행자의 양발과 각 컨베이어 사이에 이들의 자성 결합을 도모하는 전자기 결합력이 형성되도록 구성되어,
   각 컨베이어에 발을 딛고 떼는 보행 과정에서, 전자력 모듈에서 발산되는 전자력과 신발에 내설된 영구자석 사이에 생성되는 전자기 결합력에 의해서, 각 발의 정위치 안착과 근력의 단련을 도모하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 모션 좌표 추출부는, 카메라를 통해 보행자의 정면 영상을 취득하는 영상 촬영부와;
   에지 추출을 통해 상기 영상 촬영부에서 촬영된 정면 영상을 판독하여, 정면 영상에 포함된 각 관절 평면좌표(X, Y)를 추출하는 영상 판독부; 및
   상기 러닝 머신부에서 보행하는 보행자의 각 관절에 측정광을 조사하여 각 관절의 깊이좌표(Z)를 계측하는 깊이좌표 계측부를 포함하여,
   러닝 머싱부에서 보행하는 보행자 각 관절의 평면 좌표와 깊이좌표를 추출하도록 구성되고,
   상기 모션 영상부는, 상기 추출된 평면 좌표와 깊이좌표를 통해 스켈레톤 형태의 정면 모션 영상과 측면 모션 영상을 동시에 생성하여 보행자에게 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모션 추출기반의 보행 자세 교정장치.
3. 삭제

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