KR101920306B1 - 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 모바일 기기(mobile device)에 구비되어 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하는 관성 센서 및 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수(count)하는 운동량 산출 모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 상술한 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법에 의하면, 모바일 기기의 관성 센서, 카메라 센서, 근접 센서 등을 복합적으로 이용하여 다양한 동작이 요구되는 운동 형태를 파악하고 그 운동량을 측정하도록 구성됨으로써 생활 속의 다양한 운동량을 정확하고 편리하게 관리할 수 있는 효과가 있다.

Description

모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING AMOUNT OF EXERCISE USING MOBILE DEVICE}
본 발명은 사용자의 운동량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는, 팔굽혀펴기(push-up), 윗몸일으키기(sit-up), 스쿼트(squat), 계단 오르기(stepping), 걷기(walking), 뛰기(running), 덤벨(dumbbell) 등의 운동량을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
스마트 폰(smart phone)에는 가속도 센서나 GPS(global positioning service) 센서가 내장되어 있어서 만보계라든가 운동 거리 측정이 가능하다.
이러한 하드웨어 구성을 이용하여 걷기 운동 거리를 측정하는 어플리케이션(application)이 다양하게 개발되어 있다.
공개특허공보 제10-2006-0008835호와 공개특허공보 제10-2006-0008835호가 그 예시이다.
하지만, 이러한 스마트 폰은 걷기나 뛰기 이외에 다양한 동작이 요구되는 팔굽혀펴기(push-up), 윗몸일으키기(sit-up), 스쿼트(squat) 등의 운동에 대해서는 그 운동량을 측정할 수 없다.
물론, 이러한 다양한 운동 형태에 대해서도 판단할 수 없다.
생활 속에서 이러한 다양한 운동 형태에 따라 동작을 하고 그 운동량을 측정하여 관리할 수 있는 수단이 요구되고 있다.
10-2006-0008835 10-2006-0008835
본 발명의 목적은 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치는, 모바일 기기(mobile device)에 구비되어 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하는 관성 센서; 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수(count)하는 운동량 산출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 모바일 기기에 구비되며 상기 사용자의 얼굴을 촬영하는 카메라 센서(camera sensor)를 더 포함하고, 상기 운동량 산출 모듈은, 상기 카메라 센서에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 얼굴의 인식 상태와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 모바일 기기에 구비되며 상기 사용자의 신체의 근접 여부를 감지하는 근접 센서(proximity sensor)를 더 포함하고, 상기 운동량 산출 모듈은, 상기 근접 센서에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단하고, 상기 판단된 신체의 근접 여부와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치는, 모바일 기기에 구비되며 사용자의 걸음(step)을 감지하는 스텝 카운터 센서(step counter sensor); 상기 모바일 기기에 구비되며 기압을 실시간 측정하는 기압 센서; 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하는 운동량 산출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 운동량 산출 모듈은, 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 운동량 산출 모듈은, 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 사용자의 걸음의 빠르기를 계산하고, 계산된 걸음의 빠르기와 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법은, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서가 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하는 단계; 상기 운동량 산출 모듈이 상기 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수(count)하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법은, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서가 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 상기 모바일 기기에 구비되는 근접 센서(proximity sensor)가 상기 사용자의 신체의 근접 여부를 감지하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 상기 근접 센서에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단하는 단계; 상기 운동량 산출 모듈이 상기 판단된 신체의 근접 여부와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법은, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서가 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 상기 모바일 기기에 구비되는 카메라 센서(camera sensor)가 사용자의 얼굴을 촬영하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고 상기 카메라 센서에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하는 단계; 상기 운동량 산출 모듈이 상기 얼굴의 인식 상태와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법은, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서가 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 상기 모바일 기기에 구비되는 카메라 센서(camera sensor)가 사용자의 얼굴을 촬영하며, 상기 모바일 기기에 구비되는 근접 센서(proximity sensor)가 상기 사용자의 신체의 근접 여부를 감지하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 상기 카메라 센서에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 상기 근접 센서에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단하는 단계; 상기 운동량 산출 모듈이 상기 얼굴의 인식 상태와 상기 신체의 근접 여부와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법은, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 스텝 카운터 센서(step counter sensor)가 사용자의 걸음(step)을 감지하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 기압 센서가 기압을 실시간 측정하는 단계; 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈이 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하는 단계는, 상기 운동량 산출 모듈이 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 사용자의 걸음의 빠르기를 계산하고, 계산된 걸음의 빠르기와 상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
상술한 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치 및 방법에 의하면, 모바일 기기의 관성 센서, 카메라 센서, 근접 센서 등을 복합적으로 이용하여 다양한 동작이 요구되는 운동 형태를 파악하고 그 운동량을 측정하도록 구성됨으로써, 생활 속의 다양한 운동량을 정확하고 편리하게 확인 및 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 모바일 기기의 3축 방향을 나타내는 모식도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시에에 따른 얼굴 인식을 위한 사용자 인터페이스 화면이다.
도 4는 스쿼트 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이다.
도 5는 윗몸일으키기 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이다.
도 6은 팔굽혀펴기 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 모바일 기기의 3축 방향을 나타내는 모식도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시에에 따른 얼굴 인식을 위한 사용자 인터페이스 화면이고, 도 4는 스쿼트 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이고, 도 5는 윗몸일으키기 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이고, 도 6은 팔굽혀펴기 운동에 대한 운동량 측정의 모식도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치(100)(이하 "운동량 측정 장치"라 함)는 관성 센서(110), 카메라 센서(camera sensor)(120), 근접 센서(proximity sensor)(130), 스텝 카운터 센서(step counter sensor)(140), 기압 센서(150) 및 운동량 산출 모듈(160)을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 운동량 측정 장치(100)는 팔굽혀펴기(push-up), 윗몸일으키기(sit-up), 스쿼트(squat), 계단 오르기(stepping), 걷기(walking), 뛰기(running), 덤벨(dumbbell) 등의 운동 형태를 모바일 기기(mobile device)를 이용하여 판단하고 그 운동량을 자동으로 계수하여 측정하도록 구성된다.
여기서, 본 발명에서 언급되는 모바일 기기는 스마트 폰(smart phone) 또는 스마트 와치(smart watch) 중 어느 하나가 될 수 있으며, 상기 운동량 측정 장치(100)는 상기 모바일 기기에 탑재되는 응용프로그램(application)일 수 있다.
또한 상기 운동량 측정 장치(100)는 상기 모바일 기기 상에서 실행되는 경우 상기 관성 센서(110), 카메라 센서(120), 근접 센서(130), 스텝 카운터 센서(140), 기압 센서(150) 및 운동량 산출 모듈(160) 중 하나 이상을 선택적으로 활성화시키도록 명령하고, 이들로부터 측정되는 센싱 정보를 입력받음으로써 사용자의 운동 형태와 그 운동량을 측정할 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
상기 관성 센서(110)는 상기 모바일 기기에 구비되며, 모바일 기기의 움직임에 따른 모바일 기기 자체의 가속도 및 회전 각속도를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 관성 센서(110)는 가속도 센서와 자이로(gyro) 센서로 구성될 수 있으며, 가속도 센서는 병진 운동에 관련된 가속도를 측정하고 자이로 센서는 병진 운동축을 기준으로 하는 회전 각속도를 측정하도록 구성될 수 있다.
운동축은 도 2에서 보는 바와 같이 모바일 기기의 측방향이 X축 방향, 상방향이 Y축 방향, 전방향이 Z축 방향으로 설정될 수 있다. 그리고 각 축을 기준으로 회전 운동이 정의될 수 있다.
그리고 상기 회전 운동은 각 축을 중심으로 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll)의 3가지 회전 운동으로 구분될 수 있다.
이러한 3가지 병진 운동 방향과 3가지 회전 운동 방향은 상기 모바일 기기를 이용하여 설정될 수 있다.
한편 상기 관성 센서(110)에 의해 측정된 값들은 걷기라든가 뛰기 등의 동작의 판단과 운동량 측정을 위해 이용될 수 있다.
상기 카메라 센서(120)는 모바일 기기에 구비되며 사용자의 얼굴을 촬영하도록 구성될 수 있다. 사용자는 운동 중에 스마트 폰을 손으로 들고 자신의 얼굴을 촬영하도록 구성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서 보듯이 사용자는 화면상에서 얼굴의 위치를 맞추어 촬영하도록 구성될 수 있다. 이러한 얼굴 촬영은 팔굽혀펴기 라든가 스쿼트 동작 중에 해당 동작에 대한 사용자의 올바른 자세 내지 자세 유지 여부를 판단하기 위한 것이다.
상기 근접 센서(130)는 모바일 기기에 구비되며 사용자의 신체의 근접 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
일 예로 상기 근접 센서(130)는 스마트 폰에 구비되며 사용자의 얼굴을 갖다 대거나 했을 때 적외선의 반사 시간을 이용하여 얼굴과 스마트 폰의 근접 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
상기 근접 센서(130)는 팔굽혀 펴기와 같은 동작을 판단하고 그 운동량을 측정하는 데 이용될 수 있다.
상기 스텝 카운터 센서(140)는 모바일 기기에 구비되며 사용자의 걸음(step)을 감지하도록 구성될 수 있다. 일종의 만보계와 같은 기능을 하는 센서이다.
그러나, 걷기인지 뛰기인지를 감지할 수는 없으며 계단 오르기인지 계단 내려가기인지를 직접 감지할 수는 없다.
상기 기압 센서(150)는 모바일 기기에 구비되며 기압을 실시간 측정하도록 구성될 수 있다. 기압은 고도에 따라 달라지므로, 기압 센서(150)는 기압을 세밀하게 측정하여 사용자가 계단을 오르고 있는지 계단을 내려가고 있는지 판단하는 데 이용될 수 있다.
상기 운동량 산출 모듈(160)은 팔굽혀펴기(push-up), 윗몸일으키기(sit-up), 스쿼트(squat), 계단 오르기(stepping), 걷기(walking), 뛰기(running), 덤벨(dumbbell) 등의 운동 형태를 상기에서 언급된 센서들의 센싱값을 이용하여 종합적으로 판단하고, 각 운동 형태에 따른 운동량도 계수하여 측정하도록 구성될 수 있다.
먼저 기본적으로는 운동량 산출 모듈(160)은 관성 센서(110)에 의해 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 운동량 산출 모듈(160)은 그 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
사용자가 모바일 기기를 손으로 들고 있는 상태에서 움직이면 사용자가 앞으로 움직이는지 위로 움직이는지 알 수 있으며, 어느 방향으로 회전하는지도 알 수 있다.
좀 더 구체적으로 상기 운동량 산출 모듈(160)은 상기 카메라 센서(120)에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 그 얼굴의 인식 상태와 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자는 팔을 앞으로 쭉 펴서 모바일 기기를 어깨 높이에 두고 카메라 센서(120)로 자신의 얼굴을 촬영하도록 구성될 수 있다. 이 상태에서 앉았다 일어섰다를 반복하는 스쿼트 동작을 하는 경우 모바일 기기의 상하 방향의 이동 상태를 파악하여 스쿼트 동작을 판단할 수 있다.
그리고 그 상하 방향의 이동에 따라 스쿼트 동작의 개수를 계수할 수 있다. 여기서, X축, Y축, Z축의 회전 운동은 감지되지 않아야 하며, X축, Z축의 병진 운동에 대한 값이 변화하지 않아야 한다. 그리고 Y축의 병진 운동이 계수될 때마다 운동량이 계수된다.
도 5를 참조하면, 사용자가 누운 상태에서 카메라 센서(120)로 자신의 얼굴을 촬영하면서 윗몸일으키기 동작을 하는 것으로서, 모바일 기기의 관성 운동의 변화를 파악하여 윗몸일으키기 여부를 판단하고 그 개수를 계수하도록 구성될 수 있다. 윗몸일으키기 동작에서는 Y축과 Z축의 회전 운동, X축의 병진 운동이 감지되지 않으면서 Y축의 회전 운동과 Z축의 병진 운동이 감지되어야 한다. 카메라의 얼굴 촬영은 자세의 흐트러짐이 없도록 하는 데 이용된다.
다른 한편, 운동량 산출 모듈(160)은 카메라 센서(120)에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 근접 센서(130)에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단하며, 그 인식된 얼굴과 그 판단된 신체의 근접 여부와 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 사용자가 팔굽혀펴기 자세에서 얼굴 아래 바닥에 스마트 폰을 두고 사용자의 얼굴을 촬영하도록 한다. 그리고 사용자가 팔굽혀펴기를 하면서 얼굴이 스마트 폰에 근접하게 된 후 다시 원래 멀어지면 정확한 자세로 팔굽혀펴기를 하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 병진 운동이나 회전 운동은 이루어지지 않아야 한다.
또 다른 한편, 상기 운동량 산출 모듈(160)은 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 걸음과 기압 센서(150)에 의해 측정된 기압을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 운동량 산출 모듈(160)은 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 사용자의 걸음의 빠르기를 계산하고, 계산된 걸음의 빠르기와 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 걸음과 기압 센서(150)에 의해 측정된 기압을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
상기 스텝 카운터 센서(140)는 사용자의 허리 부근에 파지된 상태에서 이용될 수 있다.
상기 운동량 산출 모듈(160)은 기압 센서(150)의 기압을 하기 [수학식 1]에 적용하여 대략적인 압력의 크기를 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112016116816442-pat00001
여기서, T0는 해수면 높이에서의 표준 온도이고, L은 온도 감소율이고, R은 보편 기체 상수이고, g는 중력 가속도이고, M은 공기의 몰 질량이다.
위 [수학식 1]에 의해 스텝 운동에 의한 층간 높이 및 상대적인 높이 차이의 유추가 가능하다. 기압은 시간의 흐름에 따라 변화하기 때문에 짧은 시간 동안에 발생하는 기압의 변화를 측정하여 사용자가 계단을 오르락 내리락 하는 동안의 시간을 측정하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 운동량 산출 모듈(160)은 계단 동작뿐만 아니라 걷기와 뛰기도 파악하여 운동량을 측정할 수 있는데, 스텝 카운터 센서(140)에 의한 스텝을 감지하되 기압 센서(150)에 의한 기압의 변화가 있는지 없는지에 따라 계단 동작과 일반적인 걷기/뛰기 동작을 구별할 수 있다. 기압의 변화가 없는 경우에는 걷기 동작이나 뛰기 동작으로 판단할 수 있다.
물론, 걷기나 뛰기, 계단 오르기, 계단 내리기 모두 기본적으로 병진 운동이나 회전 운동의 감지에 따라 종합적인 판단이 이루어져야 한다.
걷기나 뛰기의 경우에는 시간에 따른 움직이는 정도의 차이가 있으므로, 스텝 카운터 센서(140)의 시간당 센싱값 출력 변화율에 따라서 걷기 동작과 뛰기 동작을 구별하도록 구성될 수 있다.
덤벨 동작의 경우에는 모바일 기기를 한쪽 손목에 부착하여 판단하도록 구성될 수 있다. 하나의 축을 중심으로 X축 Y축, Z축의 병진 운동 중 어느 하나의 값만 변화될 경우 덤벨 운동으로 간주하고 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서(110)가 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정한다(S101).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈(160)이 관성 센서(110)에 의해 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산한다(S102).
다음으로, 운동량 산출 모듈(160)이 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수(count)한다(S103).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서(110)가 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 모바일 기기에 구비되는 근접 센서(proximity sensor)(130)가 사용자의 신체의 근접 여부를 감지한다(S201).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈(160)이 관성 센서(110)에 의해 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 근접 센서(130)에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단한다(S202).
다음으로, 운동량 산출 모듈(160)이 판단된 신체의 근접 여부와 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수한다(S203).
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서(110)가 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 모바일 기기에 구비되는 카메라 센서(camera sensor)(120)가 사용자의 얼굴을 촬영한다(S301).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈(160)이 관성 센서(110)에 의해 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고 카메라 센서(120)에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식한다(S302).
다음으로, 운동량 산출 모듈(160)이 얼굴의 인식 상태와 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수한다(S303).
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 관성 센서(110)가 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하고, 모바일 기기에 구비되는 카메라 센서(camera sensor)(120)가 사용자의 얼굴을 촬영하며, 모바일 기기에 구비되는 근접 센서(proximity sensor)(130)가 사용자의 신체의 근접 여부를 감지한다(S401).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈(160)이 관성 센서(110)에 의해 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 카메라 센서(120)에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 근접 센서(130)에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단한다(S402).
다음으로, 운동량 산출 모듈(160)이 얼굴의 인식 상태와 신체의 근접 여부와 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수한다(S403).
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 방법의 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 모바일 기기(mobile device)에 구비되는 스텝 카운터 센서(step counter sensor)(140)가 사용자의 걸음(step)을 감지한다(S501).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 기압 센서(150)가 기압을 실시간 측정한다(S502).
다음으로, 모바일 기기에 구비되는 운동량 산출 모듈(160)이 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 걸음과 기압 센서(150)에 의해 측정된 기압을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수한다(S503).
여기서, 운동량 산출 모듈(160)이 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 사용자의 걸음의 빠르기를 계산하고, 계산된 걸음의 빠르기와 스텝 카운터 센서(140)에 의해 감지된 걸음과 기압 센서(150)에 의해 측정된 기압을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고, 해당 운동량을 계수하도록 구성될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 관성 센서
120: 카메라 센서
130: 근접 센서
140: 스텝 카운터 센서
150: 기압 센서
160: 운동량 산출 모듈

Claims (11)

  1. 모바일 기기(mobile device)에 구비되어 상기 모바일 기기의 가속도 및 회전 각속도를 측정하는 관성 센서;
    모바일 기기에 구비되며 사용자의 걸음(step)을 감지하는 스텝 카운터 센서(step counter sensor);
    상기 모바일 기기에 구비되며 기압을 실시간 측정하는 기압 센서;
    상기 관성 센서에 의해 상기 모바일 기기의 측방향(X축 방향), 상방향(Y축 방향) 및 전방향(Z축 방향) 각각에 대한 병진 운동 및 상기 X축, Y축 및 Z축 각각을 기준으로 하는 회전 운동을 각각 계산하고, 계산된 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수(count)하는 운동량 산출 모듈;을 포함하며,
    상기 운동량 산출 모듈은,
    상기 스텝 카운터 센서에 의해 감지된 걸음과 상기 기압 센서에 의해 측정된 기압을 조합하며, 기압의 변화가 있는지 없는지에 따라 계단 동작과 일반적인 걷기/뛰기 동작을 구별하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하되, 상기 기압 센서의 기압을 아래의 수학식에 적용하여 압력의 크기를 산출하고,
    [수학식]
    Figure 112018041234030-pat00014
    (T0는 해수면 높이에서의 표준 온도이고, L은 온도 감소율이고, R은 보편 기체 상수이고, g는 중력 가속도이고, M은 공기의 몰 질량)
    산출된 압력의 크기 변화에 따라 스텝 운동에 의한 층간 높이 및 상대적인 높이 차이를 유추하여 사용자의 계단 오르기 또는 계단 내려가기를 판단하고, 계단 오르기 또는 내려가기하는 동안의 시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모바일 기기에 구비되며 상기 사용자의 얼굴을 촬영하는 카메라 센서(camera sensor)를 더 포함하고,
    상기 운동량 산출 모듈은,
    상기 카메라 센서에 의해 촬영된 얼굴을 실시간 인식하고, 얼굴의 인식 상태와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 모바일 기기에 구비되며 상기 사용자의 신체의 근접 여부를 감지하는 근접 센서(proximity sensor)를 더 포함하고,
    상기 운동량 산출 모듈은,
    상기 근접 센서에 의해 감지된 신체의 근접 여부를 실시간 판단하고, 상기 판단된 신체의 근접 여부와 상기 병진 운동 및 회전 운동을 조합하여 상기 사용자의 운동 형태를 파악하고 해당 운동량을 계수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기를 이용한 운동량 측정 장치.
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