KR101673770B1 - 목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치 - Google Patents

목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시내용의 실시예는 목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치를 제공한다. 목뼈의 움직임 측정 방법은 센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계; 및 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도의 정확한 데이터 값이 획득될 수 있고, 이를 기초로 하여 목뼈의 움직임 양이 계산될 수 있으므로, 목뼈의 움직임에 대한 정량적인 값이 나중의 처리에 편리한 수치값 형태로 정확하게 획득될 수 있다.

Description

목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치 {METHOD FOR MEASURING MOVEMENT OF CERVICAL VERTEBRA, DEVICE THEREOF AND WEARABLE APPARATUS}
본 개시내용은 목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치에 관한 것이다.
현재, 건강에 대한 사람들의 인식이 커짐에 따라, 경부 척추증의 유해성이 점점 더 많이 관찰된다. 목뼈가 장시간 비정상적으로 안정적인 극도의 전굴 상태에 있으면, 목뼈는 해를 입을 것이며, 이러한 유해성은 컴퓨터를 봄으로써 야기되는 것보다 수십 배 더 심각하다. 그러나, 현재, 목뼈의 움직임에 대한 정량적 측정을 수행하는 방식은 없다.
따라서, 목뼈의 움직임을 측정할 수 있는 방식이 필요하다.
이러한 점에 비추어, 본 개시내용의 실시예는 목뼈의 움직임을 측정할 수 있는 목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치를 제공한다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 목뼈의 움직임을 측정하는 방법으로서, 센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계; 및 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일례로, 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하는 단계는 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도 각각에 대응하는 움직임 거리를 획득하는 단계; 및 측정 기간 동안 획득된 상기 움직임 거리의 합을 상기 목뼈의 움직임 양으로 계산하는 단계를 포함한다.
일례로, 상기 센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계는 상기 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 상기 움직임에 대응하는 상기 목뼈의 평균 속도를 계산하는 단계; 및 상기 평균 속도에 상기 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계를 포함한다.
일례로, 상기 목뼈의 각각의 움직임은 방향이 반대인 제1 움직임 과정과 제2 움직임 과정을 포함하고, 상기 방법은 상기 제1 움직임 과정에 대응하는 제1 평균 속도와 상기 제2 움직임 과정에 대응하는 제2 평균 속도를 계산하는 단계; 상기 제1 평균 속도에 상기 제1 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제1 각도를 획득하는 단계; 상기 제2 평균 속도에 상기 제2 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제2 각도를 획득하는 단계; 및 상기 제1 각도와 상기 제2 각도 사이에서 절대값이 더 큰 각도를 상기 움직임에 대한 상기 목뼈의 움직임 각도로 결정하는 단계를 더 포함한다.
일례로, 상기 방법은 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수를 계산하는 단계를 더 포함한다.
일례로, 상기 방법은 상기 목뼈의 움직임 각도가 유효 움직임 임계값보다 크거나 같다면, 상기 목뼈의 상기 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임으로 기록하는 단계; 및 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수로 계수하는 단계를 더 포함한다.
일례로, 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도는 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 모든 움직임 각도이거나 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임 각도이다.
일례로, 상기 센서는 3축 각속도 센서이고, 상기 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함한다.
일례로, 상기 방법은 경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때 사용자에게 경보를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 경보 상황은 상기 목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 그의 대응하는 움직임 양 임계값보다 작은 것 및 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 그의 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작은 것을 포함한다.
일례로, 상기 방법은 호스트에 접속된 것으로 인증을 수행하는 단계를 더 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 목뼈의 움직임을 측정하는 디바이스로서, 센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하도록 구성된 획득 유닛; 및 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하도록 구성된 처리 유닛을 포함하는 디바이스가 더 제공된다.
일례로, 상기 처리 유닛은 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도 각각에 대응하는 움직임 거리를 획득하고, 측정 기간 동안 획득된 움직임 거리의 합을 상기 목뼈의 움직임 양으로 계산한다.
일례로, 상기 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 상기 획득 유닛은 상기 움직임에 대응하는 상기 목뼈의 평균 속도를 계산하고, 상기 평균 속도에 상기 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득한다.
일례로, 상기 목뼈의 각각의 움직임은 방향이 반대인 제1 움직임 과정과 제2 움직임 과정을 포함하고, 상기 획득 유닛은 상기 제1 움직임 과정에 대응하는 제1 평균 속도와 상기 제2 움직임 과정에 대응하는 제2 평균 속도를 계산하고, 상기 제1 평균 속도에 상기 제1 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제1 각도를 획득하고, 상기 제2 평균 속도에 상기 제2 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제2 각도를 획득하고, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도 사이에서 절대값이 더 큰 각도를 상기 움직임에 대한 상기 목뼈의 움직임 각도로 결정하도록 더 구성된다.
일례로, 상기 처리 유닛은 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수를 더 계산한다.
일례로, 상기 목뼈의 움직임 각도가 유효 움직임 임계값보다 크거나 같다면, 상기 처리 유닛은 상기 목뼈의 상기 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임으로 기록하고, 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수로 계수한다.
일례로, 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도는 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 모든 움직임 각도이거나 상기 측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임 각도이다.
일례로, 상기 센서는 3축 각속도 센서이고, 상기 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함한다.
일례로, 상기 디바이스는 경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때 사용자에게 경보를 제공하도록 구성된 통지 유닛을 더 포함하고, 상기 경보 상황은 상기 목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 그의 대응하는 움직임 양 임계값보다 작은 것 및 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 그의 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작은 것을 포함한다.
일례로, 상기 디바이스는 호스트에 접속된 것으로 인증을 수행하도록 구성된 인증 유닛; 총 방사 온도측정을 이용하여 시험할 객체의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정 유닛; 및 상기 시험할 객체의 걸음을 계수하도록 구성된 계보기 유닛 중 적어도 하나를 더 포함한다.
일례로, 상기 디바이스는 머리 착용형 웨어러블 장치이다.
본 개시내용의 추가 양태에 따르면, 전술한 바와 같은 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 머리 착용형 웨어러블 장치가 제공된다.
따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도에 대한 정확한 데이터 값이 획득될 수 있고, 이를 기초로 하여 목뼈의 움직임 양이 계산될 수 있으므로, 목뼈의 움직임에 대한 정량적인 값이 나중의 처리에 편리한 수치값 형태로 정확하게 획득될 수 있다.
본 개시내용은 같은 참조 부호가 동일한 구조의 유닛을 나타내는 후술하는 첨부 도면의 상세한 설명을 참조하면 더 쉽게 인식될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 목뼈의 움직임 측정 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 2는 웨어러블 장치의 일례를 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 구체적인 일 구현에 대한 방법의 전형적인 흐름도를 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 목뼈의 움직임 측정 디바이스의 개략적인 블록도이다.
도 5는 인체가 앞으로 나갈 때의 한 모식도를 예시한다.
도 6은 3축 센서를 이용하여 센싱된 가속도를 예시한다.
이후, 본 개시내용의 실시예의 해결책이 본 개시내용의 실시예의 도면과 관련하여 명확하고 완전히 설명될 것이지만, 분명히 설명된 실시예는 본 개시내용의 모든 실시예가 아니라 단지 일부에 불과하다. 창의적인 노력 없이 본 개시내용의 실시예에 기초하여 통상의 기술자에 의해 얻어지는 모든 다른 실시예도 본 개시내용에서 보호하고자 하는 범주 내에 속할 것이다.
통상의 기술자에 의하면, 사람들이 자신의 머리를 숙이면, 전굴 한계(즉, 턱이 흉골과 접촉한 상태)는 단지 45°일 수 있다. 전굴의 크기가 30°까지 도달하면, 목뼈는 영향을 받을 수 있다. 목뼈가 장시간 비정상적으로 안정적인 극도의 전굴 상태에 있으면, 목뼈는 해를 받을 것이며, 이러한 유해성은 컴퓨터를 봄으로써 야기되는 것보다 수십 배 더 심각하다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 목뼈의 움직임 측정 방법(100)을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, (100)의 단계(101)에서, 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도가 획득되고, 이 경우 목뼈의 움직임 각도는 목뼈가 주축에서 벗어난 각도를 나타내며; 단계(102)에서, 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 움직임 양이 계산된다.
따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도의 정확한 데이터 값이 획득될 수 있고, 이를 기초로 하여 목뼈의 움직임 양이 계산될 수 있으므로, 목뼈의 움직임에 대한 정량적인 값이 나중의 처리에 편리한 수치값 형태로 정확하게 획득될 수 있다.
목뼈의 움직임 각도의 단위는 도(°)일 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에서, 목뼈의 1회 움직임은 목뼈가 시작 위치에서 벗어나는 방향으로 시작 위치에서 움직이기 시작하고, 그 다음 또 다른 위치에 도달한 후, 계속해서 목뼈가 움직임을 완전히 정지할 때까지 확실한 방향, 일반적으로는 시작 위치로 접근하는 방향으로 움직이는 과정을 나타낼 수 있다. 1회 움직임은 또한 목뼈가 시작 위치에서 벗어나는 방향으로 시작 위치에서 움직이기 시작하고, 그 다음 또 다른 위치에 도달할 때 움직임을 완전히 정지하는 과정도 나타낼 수 있으며; 그것은 또한 순간 속도가 0인 두 움직임 간의 과정을 나타낼 수 있고, 상기 모두가 1회 움직임으로 간주될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 목뼈의 움직임의 무결성을 고려하여, 본 개시내용은 첫 번째 상황을 참조하여 설명될 것이다. 목뼈의 움직임 각도는 목뼈의 1회 움직임 동안 목뼈에 의해 이루어지는 최대 각도를 나타낼 수 있다. 본 명세서에서, 목뼈의 1회 움직임에서, 목뼈가 완전히 움직임을 정지한 위치는 시작 위치와 같거나 다를 수 있다. 즉, 목뼈의 움직임이 많은 경우에, 각 시작 위치는 서로 같거나 다를 수 있고, 정지 위치도 서로 같거나 다를 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 이 움직임에 대응하는 목뼈의 평균 속도가 계산될 수 있고, 평균 속도에 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 목뼈의 움직임 각도가 획득될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 방향이 반대인 두 움직임 과정이 목뼈의 1회 움직임에 포함되므로, 다음과 같은 두 가지 각도, 즉 시작 위치에서 또 다른 위치까지의 제1 각도와 또 다른 위치에서 정지 위치까지의 제2 각도가 획득될 수 있다. 제1 각도와 제2 각도 사이에서 절대값이 더 큰 각도가 목뼈의 상기 움직임에 대한 목뼈의 움직임 각도로 간주된다.
제1 각도 및 제2 각도는 벡터일 수 있고, 목뼈의 움직임 각도는 스칼라일 수 있다. 예를 들면, 목뼈가 좌에서 우로 움직이는 방향과 목뼈가 아래에서 위로 움직이는 방향, 즉, 이때 획득된 제1 각도 및 제2 각도는 양의 값이라고 규정될 수 있으며, 또한 목뼈가 우에서 좌로 움직이는 방향과 목뼈가 위에서 아래로 움직이는 방향, 즉, 이때 획득된 제1 각도 및 제2 각도는 음의 값이라고 규정될 수 있다. 후자의 비교시 제1 각도 및 제2 각도의 절대값만 비교되고, 최대 절대값이 목뼈의 상기 움직임에 대한 목뼈의 움직임 각도로 간주된다. 제1 유효 움직임 임계값을 이용하여 목뼈의 1회 움직임이 일어나는지 여부를 판단할 경우, 단순히 제1 각도 및/또는 제2 각도의 절대값을 제1 유효 움직임 임계값과 비교할 수 있음이 인식될 수 있다.
제1 각도 및 제2 각도가 결정되면, 시작 위치 및 또 다른 위치는 각각 이들의 대응하는 기준 0도 위치로 사용된다.
실제로 구현시, 센서는 각속도 센서일 수 있다. 물론, 본 개시내용의 실시예는 이것에 한정되지 않으며; 통상의 기술자에게는 현재 이용가능하거나 미래에 개발될 어떤 다른 적절한 센서가 각속도 센서를 대신해서 사용될 수 있음이 명백하다.
이하, 본 개시내용의 실시예가 각속도 센서를 센서의 일례로 들어 설명될 것이다.
각속도 센서는 순간 속도(즉, 단위가 도/초(°/s)인 순간 각속도)를 실시간으로 측정할 수 있다. 설계 요건에 따라, 측정된 순간 속도는 스칼라일 수 있고, 또한 벡터일 수도 있다. 순간 속도가 벡터인 경우, 전술한 바와 같이, 마찬가지로, 목뼈가 좌에서 우로 움직일 때와 목뼈가 아래에서 위로 움직일 때의 순간 속도는 양의 값이라고 규정될 수 있고, 또한 목뼈가 우에서 좌로 움직일 때와 목뼈가 위에서 아래로 움직일 때의 순간 속도는 음의 값이라고 규정될 수 있다.
일반적으로, 사람이 자신의 목뼈를 의식적으로 움직이면, 목뼈는 시작 위치에서 또 다른 위치로 움직일 뿐만 아니라 또 다른 위치에서 정지 위치로 되돌아올 때순간 휴지한다. 이를 바탕으로, 각속도 센서를 이용함으로써, 동일한 움직임 방향을 가지면서 순간 속도가 0인 두 움직임 사이의 목뼈의 움직임 상황이 획득될 수 있고, 나아가 목뼈의 각각의 움직임의 움직임 파라미터가 획득될 수 있다.
목뼈의 각각의 움직임에 대해, 반대 방향에 대한 두 측정을 수행하는 것이 필요하다는 것이 이해된다. 목뼈의 각각의 움직임에서, 각속도 센서는 목뼈의 순간 속도가 0일 때까지 목뼈가 시작 위치에서 벗어나는 방향으로 시작 위치에서 움직이기 시작하기 때문에 목뼈의 순간 속도를 실시간으로 측정하기 시작하고, 즉, 목뼈가 또 다른 위치에 도달할 때 제1 측정이 완료되고; 그 다음 각속도 센서는 목뼈의 순간 속도가 0일 때까지 또 다른 위치에서 반대 방향으로(즉, 시작 위치로 접근하는 방향으로) 움직이기 시작하기 때문에 목뼈의 순간 속도를 실시간으로 다시 측정하기 시작하고, 즉, 목뼈가 정지 위치에 도달할 때 제2 측정이 완료된다는 것이 이해된다.
제1 측정은 단지 방향 면에서 제2 측정과 다르며, 이하 제1 측정을 일례로 들어 설명될 것이다.
제1 측정 동안, 각속도 센서는 복수의 순간 속도를 측정 및 획득할 수 있다. 설계 요건 및 실제 요구에 따라, 복수의 순간 속도는 기설정된 시간 간격에 따라 획득될 수 있다. 각속도 센서 자체는 각각의 측정 동안 측정 및 획득된 복수의 순간 속도를 저장하는 저장 기능을 가질 수 있거나, 각속도 센서는 획득된 순간 속도를 저장하지 않고 대신에 외부로 실시간 송신할 수 있다.
제1 측정에 대한 목뼈의 평균 속도가 계산될 수 있다. 목뼈의 평균 속도는 새로운 순간 속도가 획득될 때마다 계산될 수 있고, 평균 속도는 순간 평균 속도, 즉, 새로운 순간 속도 및 이전의 모든 순간 속도의 평균 속도일 수 있다. 일례로, 현재 획득된 복수의 순간 속도에서 최대 순간 속도 및 최소 순간 속도를 제거함으로써, 나머지 순간 속도의 중간값이 제1 측정에 대한 목뼈의 평균 속도로 간주될 수 있다. 다른 예로, 현재 획득된 복수의 순간 속도에서 최대 순간 속도 및 최소 순간 속도를 제거함으로써, 나머지 순간 속도의 평균값이 이 움직임에 대한 목뼈의 평균 속도로 간주될 수 있다. 물론, 본 개시내용의 실시예는 이것에 한정되지 않고, 어떤 다른 적절한 방법에 따라 목뼈의 각각의 움직임의 평균 속도가 계산될 수 있다. 순간 속도가 벡터인 경우, 제1 측정 동안 평균 속도도 순간 속도와 같은 부호를 갖는 벡터이다.
다음에, 제1 측정 동안의 평균 속도에 제1 측정 동안의 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 목뼈의 움직임의 제1 각도가 획득된다. 움직임 지속시간은 각속도 센서 내부 또는 외부의 타이머를 통해 획득될 수 있다.
실제로, 각속도 센서에 의해 측정된 현재의 순간 속도 및 이전에 기록된 다양한 시점에서의 순간 속도에 기초하여 평균 속도를 획득하고 나아가 현재 각도를 획득하는 것은 매우 빠른 처리이므로, 각 시점에서의 순간 평균 속도가 획득될 수 있으며, 그 다음 순간 평균 속도에 제1 측정 동안 현재까지의 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 목뼈의 현재의 순간 움직임 각도가 획득될 수 있다. 마지막으로, 복수의 순간 움직임 각도 중에서 절대값이 가장 큰 각도가 제1 측정 동안 목뼈의 움직임에 대한 제1 각도로 간주될 수 있다.
마찬가지로, 반대 방향의 제2 측정 동안 목뼈의 움직임에 대한 제2 각도가 획득될 수 있다.
다음에, 제1 각도 및 제2 각도의 절대값을 비교함으로써, 이들 둘 사이에서 절대값이 더 큰 각도의 절대값이 목뼈의 이 움직임에 대한 목뼈의 움직임 각도로 결정된다.
또한, 저장 공간을 절약하기 위해, 제1 측정 동안, 현재까지의 순간 최대 제1 각도만이 실시간으로 기록 및 갱신될 수 있으므로, 제1 측정 동안 항상 기록되는 것은 순간적으로 최대인 제1 각도이고, 제1 측정이 완료되면, 순간적으로 최대인 저장된 제1 각도가 제1 측정 동안 제1 각도이다. 마찬가지로, 이러한 방식으로 제2 측정 동안 제2 각도가 획득될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 목뼈의 움직임에 기초하여 목뼈의 움직임 양이 계산될 수 있으며, 이에 대해 이하에서 상세히 설명될 것이다.
목뼈의 움직임 양은 1시간과 같은 미리 결정된 측정 기간 동안 목뼈의 총 움직임 거리로 나타낼 수 있다.
이 거리는 아크 길이로 나타낼 수 있다. 먼저, 각각의 움직임 각도에 기초하여 각각의 움직임의 아크 길이가 획득된다. 아크 길이는 다음의 방정식(1)으로 계산될 수 있다.
<방정식 1>
Figure 112015048573018-pat00001
여기서, i는 미리 결정된 측정 기간 동안 측정된 목뼈의 움직임 각도의 인덱스를 나타내고, 여기서 i는 자연수이고; Li는 목뼈의 i번째 움직임 각도에 대응하는 아크 길이(단위: 센티미터(cm) 또는 밀리미터(mm))를 나타내고; αi는 스칼라일 수 있는 목뼈의 i번째 움직임 각도를 나타내며; r은 기설정된 디폴트값일 수 있고 성인 및 어린이와 같은 상이한 군집에 대해 상이한 디폴트값을 가질 수 있는 목뼈의 움직임 반경을 나타낸다. r은 (목 둘레/2π)의 식으로 계산될 수 있다. 어린이의 경우, r은 약 5cm이고, 성인의 경우, r은 일반적으로 10cm보다 길지 않으므로, 일반적으로 r의 디폴트값은 5cm 내지 10cm 범위 내에 있을 수 있다.
그 후,
Figure 112015048573018-pat00002
, 즉, 측정 기간 동안 측정된 각 움직임 각도에 대응하는 움직임 아크 길이의 합이 목뼈의 움직임 양으로 계산되며, 여기서 n은 측정 기간 동안 목뼈의 총 움직임 횟수이다.
또한, 움직임 각도는 목뼈의 움직임이 매핑되는 목뼈 움직임 평면 상의 선분 길이(단위: 센티미터(cm) 또는 밀리미터(mm))를 계산하는데에도 사용될 수 있다. 선분 길이 d는 다음의 방정식(2)으로 계산될 수 있다.
<방정식 2>
Figure 112015048573018-pat00003
여기서, di는 측정 기간 동안 목뼈의 움직임에 대한 i번째 선분 길이를 나타내고, αi는 목뼈의 i번째 움직임 각도를 나타내며, r은 목뼈의 움직임 반경을 나타낸다.
그 후,
Figure 112015048573018-pat00004
, 즉, 움직임 기간 동안 측정된 각 움직임 각도에 대응하는 선분 길이의 합이 목뼈의 움직임 양으로 계산되며, 여기서 n은 측정 기간 동안 목뼈의 총 움직임 횟수이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 목뼈의 움직임 양은 목뼈의 움직임에 대한 측정을 수행함으로써 획득되는 정량적인 값이며, 이 값은 사용자에게 알려줄 수 있고 또한 나중의 분석 및 사용을 위해 이력 정보의 일부로도 저장될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 머리 부분이 여러 번 작은 크기로 흔들리는 경우, 목뼈의 움직임 양이 매우 크더라도, 각각의 움직임의 크기가 너무 작기 때문에 목뼈에 대한 운동 효과는 달성될 수 없다. 그러므로, 그러한 경우에는, 본 개시내용의 실시예에 따라 목뼈의 움직임 각도 αi에 기초하여 목뼈의 유효 움직임 횟수(즉, 미리 결정된 크기에 도달하는 목뼈의 총 움직임 횟수)도 계산될 수 있다.
목뼈의 1회 움직임의 경우, 목뼈의 움직임 각도 αi가 유효 움직임 임계값보다 크거나 같다면, 목뼈의 상기 움직임은 목뼈의 유효 움직임으로 기록된다. 또한, 거리 Li 또는 di가 이들의 대응하는 유효 움직임 임계값보다 큰지 여부에 따라 목뼈의 각각의 움직임이 목뼈의 유효 움직임인지 여부도 결정될 수 있다. 제1 유효 움직임 임계값과 마찬가지로, 이 유효 움직임 임계값은 실험값일 수 있고 개개의 상황에 따라 다를 수 있다.
유효 움직임 임계값은 수동으로 설정될 수 있음이 이해된다.
유효 움직임 임계값의 단위는 각도 단위(도(°))일 수 있고, 또한 길이 단위(단위: 센티미터(cm) 또는 밀리미터(mm))일 수도 있다. 예를 들면, 유효 움직임 임계값은 5°내지 15°범위 내에 있을 수 있고, 예를 들어, 10°일 수 있다. 예를 들면, 라디안의 경우, 유효 움직임 임계값은 0.5cm 내지 2cm 범위 내에 있을 수 있고, 선분 길이의 경우, 유효 움직임 임계값은 0.5cm 내지 3cm 범위 내에 있을 수 있다.
다음에, 측정 기간 동안 목뼈의 유효 움직임이 목뼈의 유효 움직임 횟수로 계수된다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 목뼈의 유효 움직임 횟수도 목뼈의 움직임에 대한 측정을 수행함으로써 획득된 정량적인 값이며, 이 값은 별도로 또는 목뼈의 움직임 양과 함께 사용자에게 알려줄 수 있고 또한 나중의 분석 및 사용을 위해 이력 정보로 저장될 수도 있다.
일례로, 측정 기간 동안 목뼈의 각각의 움직임 각도마다 움직임 거리가 계산되고 나아가 목뼈의 움직임 양이 획득된다.
또한, 다른 예로, 목뼈의 움직임 각도가 획득될 때마다 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 움직임이 유효 목뼈 움직임인지 여부가 결정될 수 있고, 목뼈의 상기 움직임이 유효 목뼈 움직임일 때에만 움직임 거리가 계산되고, 나아가 목뼈의 움직임 양이 획득된다. 이 경우, 목뼈의 움직임 양은 실제로 움직임 기간 동안 목뼈의 유효 움직임 양이다.
다시 말하면, 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도에 기초하여 측정 기간 동안 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도 각각에 대응하는 움직임 거리가 획득될 수 있다. 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도는 측정 기간 동안 목뼈의 모든 움직임 각도이거나 측정 기간 동안 목뼈의 유효 움직임 각도이다. 목뼈의 움직임이 목뼈의 유효 움직임일 때에만 움직임 거리를 계산함으로써, 계산량이 줄어들 수 있고 저장 공간이 절약될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 전술한 바와 같은 목뼈의 좌우 수평 회전 움직임 외에, 목뼈의 움직임은 또한 상하 움직임 및 좌우 플립핑 움직임도 포함할 수 있다. 상하 움직임은 머리를 숙이고, 원래 위치로 되돌아오고, 머리를 뒤로 젖히는 것으로 이루어진 일련의 움직임을 말한다. 좌우 플립핑 움직임은 정면을 향하는 것을 전제로 왼쪽 귀가 왼쪽 어깨로 접근하고, 원래 위치로 되돌아오고, 오른쪽 귀가 오른쪽 어깨로 접근하는 것으로 이루어진 일련의 움직임을 말한다. 그러므로, 좌우 수평 회전 움직임, 상하 움직임 및 좌우 플립핑 움직임은 세 개의 축을 둘러싼 움직임으로 이 경우 세 개의 축 중 임의의 두 개는 서로 직각이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 각속도 센서는 전술한 세 가지 움직임에서 각도를 획득하는 3축 각속도 센서일 수 있다.
따라서, 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고, 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함한다.
제1/유효 움직임 임계값은 상이한 움직임 방향에 대하여 동일하거나 다른 값을 가질 수 있음이 이해된다.
또한, 목뼈의 움직임 양 및 목뼈의 유효 움직임 횟수는 미리 결정된 시간에서 목뼈의 움직임 상태를 나타내는데 사용될 수 있기 때문에, 본 개시내용의 일 실시예에서 사용자가 자신의 목뼈를 움직일 필요가 있다는 것을 유도하기 위해 사용자에게 경보를 제공할지 여부가 결정될 수 있다.
일례로, 경보는 다음의 경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때 사용자에게 제공된다:
·목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 대응하는 움직임 양 임계값보다 작은 것; 및
·목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작은 것.
움직임 양 임계값 및 유효 움직임 임계값은 목뼈의 상이한 움직임에 대하여 각각 동일하거나 다른 값을 가질 수 있다. 움직임 양 임계값, 제1/유효 움직임 임계값 및 유효 움직임 횟수 임계값은 경험이나 개개의 상황에 따라 수동으로 설정될 수 있다.
물론, 필요에 따라, 목뼈의 움직임 양 및/또는 유효 움직임 횟수가 또 다른 임계값을 초과할 때 목뼈가 너무 많이 움직임을 나타내는 경보가 사용자에게 제공되도록 구성할 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 따른 방법(100)은 웨어러블 장치에서 구현될 수 있으며, 경보는 사운드 및/또는 진동 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 따라서, 단지 알람 시계 타이밍에만 의존하고 목뼈의 움직임에 대해 어떤 측정도 수행하지 않는 통상의 리마인딩 방식과 비교할 때, 목뼈의 움직임에 관한 측정으로 인해 본 개시내용의 실시예에 따른 경보가 목표를 더 잘 겨냥하게 되고, 사운드 및/또는 진동을 이용한 경보 방식은 사용자의 주의를 끌 가능성이 많으므로, 좀 더 효과적인 리마인더가 달성된다.
예를 들면, 웨어러블 장치는 머리에 착용할 수 있는 헤드밴드, 헤어밴드, 인공호흡기, 마스크, 귀덮개 및 내풍 얼굴 수건 등일 수 있다. 웨어러블 장치의 일례가 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 웨어러블 장치는 헤드밴드이다.
또한, 인증을 수행하기 위해 블루투스 디바이스 또는 RFID(무선 주파수 식별) 태그도 사용될 수 있다.
또한, 전술한 측정 및 계산 결과는 저장되거나 외부에 송신되기 때문에, 사용자의 사생활을 보호하기 위해 목뼈의 움직임 각도를 측정하기 전에 사용자의 신원이 인증될 수 있다. 인증 처리를 수행하기 위해 통상의 기술자에 의해 어떤 적절한 방법이 사용될 수 있으며, 이에 대해서는 본 개시내용을 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 반복되지 않을 것이다.
물론, 전술한 바와 같은 본 개시내용의 실시예에 따른 목뼈의 움직임을 측정하는 방법(100)에서는, 잡음 등을 제거하기 위해 데이터에 대한 필터링과 같은 처리를 수행하기에 적절한 것으로서 하드웨어 및/또는 소프트웨어가 사용될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 본 개시내용을 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 본원에서 생략될 것이다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 구체적인 일 구현에 대한 방법(300)의 전형적인 흐름도를 예시한다. 도 3에 도시된 흐름도는 단지 개략적인 예시를 위한 것이며, 그러나 본 개시내용의 실시예는 이것에 한정되지 않고, 통상의 기술자는 설계 요건 및 실제 상황에 따라 어떤 하나의 단계라도 추가하고, 수정하고, 삭제하고, 대체할 수 있음이 이해될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 방법(300)의 단계(301)에서, 측정 기간이 시작된다. 예를 들면, 측정 기간은 1시간이며, 즉, 1시간을 측정 기간으로 취함으로써 주기적인 측정이 수행될 수 있다.
단계(302)에서, 목뼈의 각각의 움직임에 대해 제1 측정이 수행되어 제1 각도 α1이 획득된다.
단계(303)에서, 제2 측정이 수행되어 제2 각도 α2가 획득된다.
다음에, 단계(304)에서, 제1 각도 α1의 절대값이 제2 각도 α2의 절대값보다 크거나 같은지를 결정하는 비교가 수행된다.
제1 각도 α1의 절대값이 제2 각도 α2의 절대값보다 크거나 같다면, 프로세스는 단계(305)로 진행한다. 단계(305)에서, 이 움직임에 대한 목뼈의 움직임 각도가 제1 각도 α1로 결정된다.
그렇지 않고, 제1 각도 α1의 절대값이 제2 각도 α2의 절대값보다 작다면, 프로세스는 단계(306)로 진행한다. 단계(306)에서, 이 움직임에 대한 목뼈의 움직임 각도가 제2 각도 α2로 결정된다.
제1 각도 α1 및 제2 각도 α2를 획득하는 처리에 대해서는 앞에서 상세히 설명되었으므로, 여기서는 반복되지 않을 것이다.
다음에, 단계(307)에서, 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 움직임 값(즉, 움직임 거리 Li 또는 di)이 획득된다. 물론, 여기서 목뼈의 움직임이 목뼈의 유효 움직임인지 여부에 대한 결정이 더 이루어질 수 있다.
다음에, 단계(308)에서, 측정 기간이 만료되었는지 여부가 판단된다.
측정 기간이 만료되지 않았다면, 프로세스는 다시 단계(302)로 되돌아가 계속해서 목뼈의 다음 움직임을 측정한다. 그렇지 않고, 측정 기간이 만료되었다면, 프로세스는 단계(309)로 진행한다.
단계(309)에서, 측정 기간 동안 목뼈의 움직임 양 및/또는 목뼈의 유효 움직임 횟수가 획득된다. 전술한 바와 같이, 측정 기간 동안 목뼈의 움직임 거리의 합이 목뼈의 움직임 양으로 획득될 수 있다.
다음에, 단계(310)에서, 목뼈의 움직임 양 및/또는 목뼈의 유효 움직임 횟수가 전술한 상황에 따라 이들의 대응하는 임계값보다 크거나 같은지가 판단된다.
목뼈의 움직임 양 및 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 하나만 획득된 경우, 획득된 값이 그의 대응하는 임계값보다 크거나 같다면, 측정 기간 동안 목뼈의 움직임이 그의 표준에 도달한 것으로 간주된다. 목뼈의 움직임 양과 목뼈의 유효 움직임 횟수가 모두 획득된 경우, 단지 이들 모두가 이들의 대응하는 임계값보다 크거나 같다면, 측정 기간 동안 목뼈의 움직임이 표준에 도달한 것으로 간주된다.
측정 기간 동안 목뼈의 움직임이 표준에 도달하지 않은 것으로 판단되면, 단계(311)에서 경보가 사용자에게 제공된다.
그렇지 않고, 측정 기간 동안 목뼈의 움직임이 표준에 도달한 것으로 판단되면, 단계(312)에서 프로세스는 종료된다.
분명히, 본 개시내용의 실시예에 따른 방법(300)은 웨어러블 장치에서도 구현될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 목뼈의 움직임 측정 디바이스(400)의 개략적인 블록도를 예시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 디바이스(300)는 획득 유닛(410) 및 처리 유닛(420)을 포함할 수 있다.
획득 유닛(410)은 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도를 획득하도록 구성된다. 처리 유닛(420)은 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 움직임 양을 계산하도록 구성된다.
따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도에 대한 정확한 데이터 값이 획득될 수 있고, 이를 기초로 하여 목뼈의 움직임 양이 계산될 수 있으므로, 목뼈의 움직임에 대한 정량적인 값이 나중의 처리에 편리한 수치값 형태로 정확하게 획득될 수 있다.
센서는 획득 유닛(410) 내에 배치될 수 있다. 또한, 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 획득 유닛(410) 및 처리 유닛(420)은 물리적으로 분리될 수 있거나, 단지 논리적으로 분리될 수 있으므로, 실제로 구현된 바와 같이, 디바이스(400)는 센서 및 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)을 포함할 수 있으며, MCU는 목뼈 움직임의 속도를 센싱하는 기능을 제외한 다른 나머지 기능의 전부 또는 일부를 구현할 수 있다. 즉, MCU는 목뼈의 각각의 움직임의 평균 속도를 계산하고, 각각의 움직임의 움직임 각도를 계산하고, 움직임 거리를 계산하고, 목뼈의 유효 움직임 횟수를 획득하는 등의 기능을 구현하는데 사용될 수 있다. 고성능 MCU를 이용함으로써, 디바이스(400)의 크기가 더 축소될 수 있으므로, 소형화가 실현된다.
물론, 본 개시내용의 실시예는 그것에 한정되지 않고, 디바이스(400)는 또한 본 개시내용에서 도시되지 않은 어떤 다른 필요한 디바이스도 포함할 수 있다.
구체적으로, 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 획득 유닛(410)은 목뼈의 평균 속도를 계산하고, 평균 속도에 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 목뼈의 움직임 각도를 획득한다.
일례로, 획득된 복수의 순간 속도에서 최대 순간 속도 및 최소 순간 속도를 제거함으로써, 나머지 순간 속도의 중간값이 이 움직임에 대한 목뼈의 평균 속도로 간주된다. 다른 예로, 획득된 복수의 순간 속도에서 최대 순간 속도 및 최소 순간 속도를 제거함으로써, 나머지 순간 속도 중의 평균값이 이 움직임에 대한 목뼈의 평균 속도로 간주될 수 있다. 물론, 본 개시내용의 실시예는 이것에 한정되지 않고, 어떤 다른 적절한 방법에 따라 목뼈의 각각의 움직임의 평균 속도가 계산될 수 있다.
이하, 처리 유닛(420)은 전술한 바와 같이 목뼈의 움직임 각도를 획득하고, 각각의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 움직임 양을 획득한다. 또한, 처리 유닛(420)은 각각의 움직임 각도에 기초하여 목뼈의 유효 움직임 횟수도 획득할 수 있다.
목뼈의 움직임 양 및 목뼈의 유효 움직임 횟수를 계산하는 처리는 앞에서 상세히 설명되었으므로, 그 처리는 여기서 반복되지 않을 것이다.
전술한 바와 같이, 센서가 3축 각속도 센서인 경우, 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함하고, 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고, 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 사용자가 자신의 목뼈를 움직일 필요가 있다는 것을 유도하기 위해, 디바이스(400)는 경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때, 즉, 목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 그의 대응하는 움직임 양 임계값보다 작거나 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 그의 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작을 때, 사용자에게 경보를 제공하도록 구성된 통지 유닛(미도시)을 더 포함하고, 통지 유닛은 사운드 또는 진동을 이용하여 사용자에게 경보를 제공할 수 있다.
이러한 방식으로, 단지 알람 시계 타이밍에만 의존하고 목뼈의 움직임에 대해 어떤 측정도 수행하지 않는 통상의 리마인딩 방식과 비교할 때, 목뼈의 움직임에 관한 측정으로 인해 본 개시내용의 실시예에 따른 경보가 목표를 더 잘 겨냥하게 되고, 사운드 및/또는 진동을 이용한 경보 방식은 사용자의 주의를 끌 가능성이 많으므로, 좀 더 효과적인 리마인더가 달성된다.
또한, 디바이스(400)는 호스트에 접속된 것으로 인증을 수행하도록 구성된 인증 유닛(미도시)도 포함할 수 있다. 여기서, 인증을 수행하기 위해 블루투스 디바이스 또는 RFID(무선 주파수 식별) 태그가 사용될 수 있다.
일례로, 디바이스(400)는 시험할 객체의 걸음을 계수하도록 구성된 계보기 유닛(미도시)을 더 포함한다.
일반적으로, 스포츠 시계와 같은 통상의 계보기는 손목에 착용할 수 있지만, 걸음 수 계수가 정확하지 않다는 단점이 있다. 걸음 수 계수 결과는 인간의 팔이 흔들리고 있거나 신체가 움직이는 과정에서(특히, 손이 불규칙하게 움직일 때) 크게 추정될 것이므로, 특히 런닝 중에 걸음 수 계수 효과는 좋지 않고, 편차가 크다. 따라서, 생리학적 파라미터(예를 들어, 소비 칼로리) 인덱스와 실제 수치값 사이의 편차가 크다.
본 개시내용의 실시예에 따른 디바이스(400)는 머리 착용형 웨어러블 장치로 구현될 수 있다. 인간의 머리는 일반적으로 움직이는 신체에 대하여 안정 상태를 유지하기 때문에, 그리고 머리 부분이 움직이더라도, 움직임의 크기가 팔 흔들림보다 훨씬 작고, 사용자의 실제 걸음이 실제로 반영될 수 있으므로, 정확한 생리학적 파라미터 인덱스가 획득된다.
구체적으로, 3축 센서는 디바이스(400)의 계보기 유닛에 의해 걸음 수 계수 기능을 구현하기 위해 사용된다. 3축 센서를 이용하여 걸음 수 계수를 수행하는 원리에 대해 도 5 및 도 6을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 5는 인체가 앞으로 나갈 때의 한 모식도를 예시하고, 도 6은 3축 센서를 이용하여 센싱된 가속도를 예시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 수평 보행 움직임에서, 수직 방향 및 전방 방향의 두 가속도가 주기적으로 변화한다. 구체적으로, 보행 중 다리를 회수하는 동작에서, 무게 중심이 올라가고 한발이 바닥에 닿기 때문에, 수직 방향의 가속도는 양으로 증가하고, 그 후 앞으로 나감에 따라, 무게 중심은 아래로 이동하고 두 발은 바닥에 닿고, 가속도는 반대가 된다. 수평 가속도는 다리 회수시 감소하고 걸음을 걸을 때 증가한다.
도 6을 참조하면, 보행 움직임에서, 시간에 대한 수직축(x축) 및 순방향 축(y축)에서 발생되는 가속도의 곡선은 대략 사인파이고, 특정 지점에서 피크가 발생하고, 여기서 수직 방향의 가속도가 가장 많이 변화하며; 트랙에서 피크에 대한 가속도 임계값 판단 뿐만 아니라 검출 및 계산을 수행함으로써, 사용자의 움직임에 대한 걸음 수가 실시간으로 계수될 수 있고, 그에 따라 사용자의 보행 거리가 더 추정될 수 있다. Z축은 좌우 방향의 가속도를 나타낸다.
다음에, 3축 센서를 통해 보행 움직임의 사인파 트랙이 획득될 수 있다.
다음에, 피크 검출이 수행된다. 마지막 움직임의 벡터 길이 및 움직임 방향이 기록되고; 벡터 길이의 변화에 기초하고 이전에 절약된 가속도 방향과 비교하여 현재 가속도의 방향이 결정될 수 있으며; 현재 가속도 방향이 반대가 되면, 피크값 상태가 바로 과거인 것으로 나타내고, 걸음 수 계수를 수행하기 위해 걸음 수 계수 논리가 사용되고, 그렇지 않으면 그것은 폐기된다. 피크의 수를 계수함으로써 사용자의 보행에서 걸음이 획득될 수 있다.
따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 계보기 유닛은 머리에 착용가능한 디바이스에 배치되며, 인간의 머리는 움직이는 신체에 대하여 안정 상태를 유지하기 때문에, 그리고 머리 부분이 움직이더라도, 움직임의 크기가 팔 흔들림보다 훨씬 작고, 사용자의 실제 걸음이 실제로 반영될 수 있으므로, 정확한 생리학적 파라미터 인덱스가 획득될 수 있고, 그 결과 걸음 수 계수 결과가 더 정확하다.
또한, 이마 온도 역시 생리학적 파라미터의 중요한 인덱스이며, 통상의 방법에 있어서, 이마 온도 건은 머리 영역을 대상으로 스캐닝을 수행하지만; 이마 온도 건의 부피는 너무 크고 움직임 상태 하에서 측정하는데 적합하지 않다. 인체의 체온이 일하는 중이거나 스포츠 할 때 비정상적인 값까지 올라갈 수 있는 경우를 고려하면, 디바이스(300)는 또한 총 방사 온도측정을 이용하여 시험할 객체의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정 유닛(미도시)도 포함할 수 있다. 그리고 인체의 체온이 안전한 범위를 넘어 측정을 통해 획득된 경우, 통지 유닛에 의해 경보 처리가 수행될 수 있다. 시험할 객체의 온도는 총 방사 온도측정을 이용하여 측정되므로, 디바이스(300)의 부피는 더 작고 이마 온도는 정확하게 계산될 수 있으며, 따라서 사용자는 자신의 이마 온도를 좀 더 편리하고 신속하게 알 수 있다.
다양한 온도 측정 이론에 의하면, 일반적으로 적외선 온도계를 설계하는 세 가지 방법, 즉, 객체로 조사하는 전 파장의 열 방사를 측정함으로써 객체의 방사 온도를 결정하는 총 방사 온도측정; 객체가 특정 파장의 열 방사 하에 있는 경우 단색광 방사 휘도를 측정함으로써 객체의 휘도 온도를 결정하는 방사 온도측정; 및 객체가 온도를 갖는 두 파장의 열 방사 하에 있는 경우 단색광 방사 휘도의 비율의 변화에 따라 시험할 객체의 온도를 결정하는 색측정 방법이 있다.
방사 온도측정은 어떤 주위 온도 보상 없이 수행될 수 있고, 그의 방사율 오류가 작고, 온도측정 정확도가 높지만, 그것은 단파 영역에서 연산하고 고온 측정에만 적합하다. 색측정 방법의 광학계는 부분적으로 폐색될 수 있고, 스모그 및 먼지에 의해 영향을 적게 받고, 온도측정 오류가 작지만, 주파대의 방사율 간의 차이가 작도록 적절한 주파대가 선택되어야 한다.
본 개시내용의 실시예에서, 총 방사 온도측정은 시험할 객체의 온도를 계산하는데 사용된다. 총 방사 온도측정을 통해, 온도는 모든 파장 범위에서 총 방사에 따라 결정되므로, 시험할 객체의 방사 온도가 획득된다. 이러한 방법은 중온 및 저온에서 객체의 파장이 크고, 방사 신호가 다소 약하기 때문에 선택되며; 또한, 해당 디바이스는 간단한 구조를 갖고 비용이 낮다. 이하, 총 방사 온도측정의 이론에 대해 간략히 설명될 것이다.
라디에이터 온도와 검출 전압 간의 관계식, 즉, 방정식(3)이 플랑크(Planck) 식으로부터 유도될 수 있다.
<방정식 3>
Figure 112015048573018-pat00005
방정식(3)에서, K=Raεσ, 예를 들면, ε는 1의 값을 취하고, 이것은 실험에 의해 결정되며, T는 시험할 객체의 절대 온도를 나타내고, R은 검출기 감도를 나타내고, a는 대기 감쇄 거리에 관한 상수를 나타내고, ε는 방사 휘도를 나타내며, σ는 스테판 볼츠만(Stephanian_Boltzmann) 상수를 나타낸다.
따라서, 시험할 객체의 온도는 검출 전압에 의해 결정될 수 있고, 방정식(3)은 검출기의 출력 신호가 객체의 온도와 비선형 관계를 갖고, V는 T의 네제곱수에 비례하므로, 선형화 처리가 수행될 필요가 있음을 보여준다. 선형화 처리 후, 실제 온도가 되도록 방사 휘도 보정을 받을 필요가 있는 객체의 겉보기 온도가 획득되고, 그 보정 식은 다음과 같다:
여기서 Tr은 방사 온도(겉보기 온도)이고, ε(T)는 0.1 내지 0.9 범위의 값을 취하는 방사 휘도이다.
변조기 부분의 방사 신호의 영향으로 인해, 방사 보정 후의 실제 온도는 주변 온도보다 높고 주변 온도 보상을 받을 필요가 있으며, 즉, 마지막으로 실제 온도에 주변 온도를 추가함으로써 시험할 객체의 실제 온도가 획득될 수 있다.
총 방사 온도측정은 디바이스(300)의 크기가 최소화되고, 매일의 요구를 충분히 충족시킬 수 있는 정확도 0.1 내지 0.2의 온도 결과가 획득될 수 있도록 사용된다.
또한, 온도 결과가 37.5℃보다 큰 경우, 통지 유닛에 의해 사운드 및/또는 진동을 이용하여 사용자에게 경보가 제공될 수 있다.
또 다른 예로, 간섭 데이터를 제거하기에 적합할 때마다 획득된 데이터(목뼈 움직임 양, 걸음 수 계수 데이터 및 온도 값)에 대해 하드웨어 및/또는 소프트웨어 필터링이 수행될 수 있다.
예를 들면, 걸음 수 계수 결과와 관련하여, 핸드헬드 디바이스는 크기가 작고 속도가 빠른 경련 상태("손떨림"으로 알려짐)를 경험할 수 있거나, 장난을 하는 사용자는 디바이스를 단시간에 빠르고 반복적으로 흔들어 인간 보행을 자극하길 원하며, 그리고 이러한 간섭 데이터가 제거되지 않은 경우, 걸음 수 계수에 대한 정확한 값이 영향을 받을 것이다. 이러한 간섭은 임계값과 함께 검출 및 보폭 빈도 판단에 의해 필터링될 수 있다. 일반적으로, 인간 러닝의 최대 주파수는 5HZ, 즉, 인접한 두 걸음 사이의 시간 간격은 적어도 0.2초보다 크므로, 고주파 잡음은 걸음 수 계수 처리에서 해당 시간 간격 동안 최대 임계값을 설정함으로써 필터링될 수 있고, 즉, 보폭 빈도가 너무 큰 거리는 제거될 수 있다. 또한, 움직임이 유효 움직임에 속하는지 여부를 판단하기 위해 특정 임계값이 마지막 가속도와 비교되도록 설정될 수 있고, 걸음 수 계수 처리에서는 유효 움직임만이 계수될 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 바와 같은 디바이스(400)를 포함하는, 머리 착용형 웨어러블 장치가 더 제공된다.
따라서, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 목뼈의 움직임을 측정하고, 걸음 수 계수 및 온도측정을 동시에 수행하는 기능을 갖는다. 센서를 이용하여 목뼈의 움직임 각도에 대한 정확한 데이터 값이 획득될 수 있고, 이를 기초로 하여 목뼈의 움직임 양이 계산됨으로써, 목뼈 움직임의 정량적인 값이 나중의 처리에 편리한 수치값 형태로 정확하게 획득될 수 있다. 또한, 인간의 머리가 움직이는 신체에 대하여 안정 상태를 유지하기 때문에, 그리고 머리 부분이 움직이더라도, 움직임의 크기가 팔 흔들림보다 훨씬 작고, 사용자의 실제 걸음이 실제로 반영될 수 있으므로, 웨어러블 장치에 의해 정확한 생리학적 파라미터 인덱스가 획득될 수 있다. 추가로, 웨어러블 장치의 크기가 최소화되고, 매일의 요구를 충분히 충족시킬 수 있는 정확도 0.1 내지 0.2의 온도 결과가 획득될 수 있다.
명확성과 간결함을 기하기 위해 첨부된 도면에는 본 개시내용의 실시예에 관한 일부만 도시되지만, 통상의 기술자라면 첨부된 도면에 도시된 디바이스 또는 장치는 다른 필요한 유닛들도 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이라는 점에 주목하여야 한다.
통상의 기술자는 본 개시내용의 실시예를 참조하여 설명된 다양한 유닛 또는 부품이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들의 조합 형태로 구현될 수 있고, 본 개시내용의 실시예의 구성요소 또는 단계가 일반적으로 하드웨어 구현과 소프트웨어 구현 사이에서 호환성을 명확히 예시하는 기능 형태로 설명되었음을 알아야 한다. 기능 중 하나가 하드웨어 형태나 소프트웨어 형태로 구현될지 여부는 기술적 해결책이 적용된 특정 응용과 특별한 설계 제약사항에 좌우된다. 각 특정 응용마다, 전문가에 의해 다른 방법이 사용되어 설명된 기능성을 달성할 수 있지만, 이러한 구현은 본 개시내용의 범주를 초과하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
설명의 편의성과 간결함을 위해, 통상의 기술자가 전술한 방법의 실시예에서 대응하는 프로세스를 참조하여 전술한 바와 같은 시스템, 장치 및 유닛의 특정 프로세스를 쉽게 이해할 수 있고, 그에 대한 상세 내용은 생략된다는 것은 분명하다.
본 개시내용에서 제공된 실시예들로부터, 개시된 시스템 및 장치는 다른 방식으로도 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 전술한 디바이스 실시예는 본질적으로 단지 예시적인 것에 불과하고, 유닛의 분리와 같이 단지 논리 기능 분리이고, 실제 구현에서는 또 다른 분리 방식이 채택될 수 있으며, 예를 들면, 복수의 유닛 또는 구성요소는 또 다른 시스템에 결합되거나 통합될 수 있거나, 또는 일부 특징은 무시되거나 수행되지 않을 수 있다. 또한, 전술한 상호 결합 또는 직접 결합 또는 통신 접속은 다수의 인터페이스, 디바이스 또는 유닛을 통한 간접 결합 또는 통신 접속일 수 있으며, 전기적, 기계적 형태 또는 다른 형태일 수 있다.
개별 부재로 설명된 유닛들은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있고, 하나의 셀로 도시된 구성요소는 물리적 유닛이거나 아닐 수 있고, 어느 하나가 한 곳에 위치할 수 있거나, 복수의 네트워크 유닛에 분포될 수 있다. 실제 요건에 따라, 본 개시내용의 기술적 해결책의 목적을 달성하기 위해 유닛들의 일부 또는 전부가 선택될 수 있다.
또한, 본 개시내용의 다양한 실시예에서 개개의 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있거나, 각 유닛은 별개의 물리적 존재일 수 있거나, 또는 두 개 이상의 유닛은 단일 유닛에 통합될 수 있다. 통합된 유닛은 하드웨어 형태와 소프트웨어 기능 유닛 형태로 구현될 수 있다.
상기 통합된 유닛은 소프트웨어 기능 유닛 형태로 구현되고 독립 제품으로 판매되거나 사용되는 경우 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해를 바탕으로, 본질적으로 본 개시내용의 기술적 해결책 또는 기술적 해결책의 종래 기술에 기여하는 기술적 해결책의 일부, 또는 기술적 해결책의 전부 또는 일부는 소프트웨어 제품 형태로 구체화될 수 있고, 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되고 컴퓨터 디바이스(퍼스널 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 장비일 수 있음)가 본 발명의 다양한 실시예에서 제공된 바와 같은 방법의 단계의 전부 또는 일부를 수행하도록 하는 명령어를 포함한다. 저장 매체는, U 디스크, 모바일 하드 디스크, 리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크, 또는 CD-ROM, 및 프로그램 코드를 저장할 수 있는 다른 매체를 포함할 수 있다.
전술한 바는 단지 본 개시내용의 특정 실시예에 불과하고, 본 개시내용의 범주는 그것에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 다양한 변형 및 변경을 쉽게 만들 수 있고, 이들 모든 변형 및 변경은 첨부된 청구범위에 포함되어야 한다. 따라서, 본 개시내용의 범주는 첨부된 청구범위에 의해 규정되어야 한다.

Claims (16)

  1. 목뼈의 움직임을 측정하는 방법으로서,
    센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계; 및
    상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계는,
    상기 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 상기 움직임에 대응하는 상기 목뼈의 평균 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 평균 속도에 상기 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하는 단계는,
    상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도 각각에 대응하는 움직임 거리를 획득하는 단계; 및
    측정 기간 동안 획득된 상기 움직임 거리의 합을 상기 목뼈의 움직임 양으로 계산하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 목뼈의 각각의 움직임은 방향이 반대인 제1 움직임 과정과 제2 움직임 과정을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제1 움직임 과정에 대응하는 제1 평균 속도와 상기 제2 움직임 과정에 대응하는 제2 평균 속도를 계산하는 단계;
    상기 제1 평균 속도에 상기 제1 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제1 각도를 획득하는 단계;
    상기 제2 평균 속도에 상기 제2 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제2 각도를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도 사이에서 절대값이 더 큰 각도를 상기 움직임에 대한 상기 목뼈의 움직임 각도로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목뼈의 움직임 각도가 유효 움직임 임계값보다 크거나 같다면, 상기 목뼈의 상기 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임으로 기록하는 단계; 및
    측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수로 계수하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서는 3축 각속도 센서이고,
    상기 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때 사용자에게 경보를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 경보 상황은 상기 목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 그의 대응하는 움직임 양 임계값보다 작은 것 및 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 그의 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작은 것을 포함하는 것인 방법.
  8. 목뼈의 움직임을 측정하는 디바이스로서,
    센서를 이용하여 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하도록 구성된 획득 유닛; 및
    상기 목뼈의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 움직임 양을 계산하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하며,
    상기 목뼈의 각각의 움직임에 대해, 상기 획득 유닛은 상기 움직임에 대응하는 상기 목뼈의 평균 속도를 계산하고, 상기 평균 속도에 상기 목뼈의 움직임 지속시간을 곱함으로써 상기 목뼈의 움직임 각도를 획득하는 것인 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도에 기초하여 상기 목뼈의 적어도 하나의 움직임 각도 각각에 대응하는 움직임 거리를 획득하고, 측정 기간 동안 획득된 상기 움직임 거리의 합을 상기 목뼈의 움직임 양으로 계산하는 것인 디바이스.
  10. 삭제
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 목뼈의 각각의 움직임은 방향이 반대인 제1 움직임 과정과 제2 움직임 과정을 포함하고, 상기 획득 유닛은 상기 제1 움직임 과정에 대응하는 제1 평균 속도와 상기 제2 움직임 과정에 대응하는 제2 평균 속도를 계산하고, 상기 제1 평균 속도에 상기 제1 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제1 각도를 획득하고, 상기 제2 평균 속도에 상기 제2 움직임 과정의 움직임 지속시간을 곱함으로써 제2 각도를 획득하고, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도 사이에서 절대값이 더 큰 각도를 상기 움직임에 대한 상기 목뼈의 움직임 각도로 결정하도록 더 구성되는 것인 디바이스.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 목뼈의 움직임 각도가 유효 움직임 임계값보다 크거나 같다면, 상기 처리 유닛은 상기 목뼈의 상기 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임으로 기록하고, 측정 기간 동안 상기 목뼈의 유효 움직임을 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수로 계수하는 것인 디바이스.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 센서는 3축 각속도 센서이고,
    상기 목뼈의 움직임 각도는 상하 움직임 각도, 좌우 수평 회전 각도 및 좌우 플립핑 각도 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 목뼈의 움직임 양은 상하 움직임 양, 좌우 수평 회전 양 및 좌우 플립핑 양 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 목뼈의 유효 움직임 횟수는 상하 유효 움직임 횟수, 좌우 수평 회전 유효 움직임 횟수 및 좌우 플립핑 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것인 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    경보 상황 중 적어도 하나가 충족될 때 사용자에게 경보를 제공하도록 구성된 통지 유닛을 더 포함하고,
    상기 경보 상황은 상기 목뼈의 움직임 양 중 적어도 하나가 그의 대응하는 움직임 양 임계값보다 작은 것 및 상기 목뼈의 유효 움직임 횟수 중 적어도 하나가 그의 대응하는 유효 움직임 횟수 임계값보다 작은 것을 포함하는 것인 디바이스.
  15. 제8항 또는 제9항에 있어서, 머리 착용형 웨어러블 장치에 포함되는 디바이스.
  16. 제8항 또는 제9항에 청구된 바와 같은 디바이스를 포함하는, 머리 착용형 웨어러블 장치.
KR1020150070613A 2014-12-05 2015-05-20 목뼈의 움직임 측정 방법, 그의 디바이스 및 웨어러블 장치 KR101673770B1 (ko)

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