KR102049096B1 - 혼합 현실 기반의 운동 시스템 - Google Patents

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KR102049096B1 KR1020190035106A KR20190035106A KR102049096B1 KR 102049096 B1 KR102049096 B1 KR 102049096B1 KR 1020190035106 A KR1020190035106 A KR 1020190035106A KR 20190035106 A KR20190035106 A KR 20190035106A KR 102049096 B1 KR102049096 B1 KR 102049096B1
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박치성
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Abstract

본 발명은 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 전면에서 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실 기반으로 출력하는 영상 출력부; 상기 운동 동작에 따라 바닥면을 포함하는 미리 정해진 위치에 운동 동작을 위한 정보를 투사하는 영상 투사부; 상기 영상 출력부 및 영상 투사부를 통해 운동 동작을 제공하는 운동 제공부; 상기 운동 제공부에서 제공하는 운동 동작에 따라, 정확한 동작을 위한 사용자의 신체 부위의 위치를 나타내는 동작 가이드를 상기 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 제공하는 동작 가이드 제공부; 카메라 모듈을 통해 상기 사용자의 운동 동작을 감지하는 동작 감지부; 상기 동작 감지부에서 감지한 상기 사용자의 운동 동작으로부터 사용자 동작 데이터를 추출하고, 추출된 사용자 동작 데이터를 이용해 상기 사용자의 운동 동작을 평가하는 동작 평가부; 및 상기 동작 평가부의 실시간 평가 결과를 이용하여, 상기 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 피드백을 제공하는 피드백 제공부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 따르면, 영상 출력부 및 영상 투사부를 통해 혼합 현실 기반으로 운동 동작을 제공함으로써, 하나의 운동 시스템을 이용해 다양한 운동 동작을 제공할 수 있어서, 실내에서도 충분한 신체 활동을 유도할 수 있고, 정확한 동작을 위한 동작 가이드를 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 제공함으로써, 동작 가이드를 이용해 사용자가 정확한 동작을 할 수 있으므로 부상의 위험을 줄이고 운동 효과를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 따르면, 사용자의 운동 동작을 감지하고 실시간으로 평가하여 피드백을 제공함으로써, 피드백을 통해 사용자가 잘못된 운동 동작을 신속하게 고칠 수 있고, 실시간 상호작용을 통해 운동에 재미를 느끼도록 하여 지속적인 운동을 유도할 수 있다.

Description

혼합 현실 기반의 운동 시스템{MIXED REALITY BASED EXERCISE SYSTEM}
본 발명은 운동 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 관한 것이다.
과학이 발달하면서 현대인의 신체 활동이 감소하고, 대다수의 현대인에게서 운동 부족 현상이 발생하고 있다. 특히, 비만과 같은 성인병에 해당하는 인구가 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 급격한 날씨 변화와 환경오염, 미세먼지 등으로 야외 활동이 제한되면서, 실내에서 충분한 신체 활동을 할 수 있는 운동에 대한 관심이 높아지고 있다.
실내에서 할 수 있는 가장 일반적인 운동으로 피트니스(Fitness)가 있는데, 피트니스는 밸런스가 잡힌 건강한 신체를 만들어내는 일, 또는 그것을 위한 운동을 말한다. 이러한 피트니스는 전문 장비가 구비된 피트니스 센터에서 전문 트레이너의 개인 지도(Personal Training)를 통해 이루어지게 된다. 그러나 현대인은 바쁜 일상 때문에 피트니스 센터에 찾아가 정기적으로 전문 트레이너의 지도를 받기 어렵고, 비싼 강습료로 인해 피트니스를 지속하기가 매우 어려운 실정이다.
한편, 통상의 피트니스는 장비를 이용해 운동을 하게 되므로, 잘못된 운동으로 인한 부상의 위험이 있고, 전문 장비를 이용해 할 수 있는 운동이 제한되어 있으므로, 쉽게 실증을 느끼게 되는 문제가 있다. 또한, 유산소 운동을 위한 트레드밀과 같은 장비는, 운동 과정이 단조롭고 정해진 코스만을 반복하게 되므로, 사용자가 운동을 중도에 포기해버리는 경우가 많은 문제점이 있다.
따라서 실내에서도 다양한 운동을 할 수 있어서 사용자가 재미를 느끼면서 꾸준히 운동을 할 수 있도록 하고, 단조로운 패턴의 운동 대신 사용자에게 최적화된 운동을 안전하게 할 수 있도록 하여 운동 효과를 극대화할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명과 관련된 선행기술로, 한국 공개특허 제10-2011-0112523호 개인맞춤 운동 프로그램 제공을 위한 모니터링 운동처방 시스템 등이 제시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 영상 출력부 및 영상 투사부를 통해 혼합 현실 기반으로 운동 동작을 제공함으로써, 하나의 운동 시스템을 이용해 다양한 운동 동작을 제공할 수 있어서, 실내에서도 충분한 신체 활동을 유도할 수 있고, 정확한 동작을 위한 동작 가이드를 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 제공함으로써, 동작 가이드를 이용해 사용자가 정확한 동작을 할 수 있으므로 부상의 위험을 줄이고 운동 효과를 높일 수 있는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 사용자의 운동 동작을 감지하고 실시간으로 평가하여 피드백을 제공함으로써, 피드백을 통해 사용자가 잘못된 운동 동작을 신속하게 고칠 수 있고, 실시간 상호작용을 통해 운동에 재미를 느끼도록 하여 지속적인 운동을 유도할 수 있는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템은,
사용자의 전면에서 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실 기반으로 출력하는 영상 출력부;
상기 운동 동작에 따라 바닥면을 포함하는 미리 정해진 위치에 운동 동작을 위한 정보를 투사하는 영상 투사부;
상기 영상 출력부 및 영상 투사부를 통해 운동 동작을 제공하는 운동 제공부;
상기 운동 제공부에서 제공하는 운동 동작에 따라, 정확한 동작을 위한 사용자의 신체 부위의 위치를 나타내는 동작 가이드를 상기 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 제공하는 동작 가이드 제공부;
카메라 모듈을 통해 상기 사용자의 운동 동작을 감지하는 동작 감지부;
상기 동작 감지부에서 감지한 상기 사용자의 운동 동작으로부터 사용자 동작 데이터를 추출하고, 추출된 사용자 동작 데이터를 이용해 상기 사용자의 운동 동작을 평가하는 동작 평가부; 및
상기 동작 평가부의 실시간 평가 결과를 이용하여, 상기 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 피드백을 제공하는 피드백 제공부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동작 가이드 제공부는,
상기 운동 제공부에서 제공되는 운동 동작의 순서에 따라 차례대로 동작 가이드를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 동작 가이드 제공부는,
상기 사용자의 신장 및 신체 부위별 길이를 포함하는 신체 측정 데이터를 기초로, 상기 동작 가이드의 위치를 조절하여 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 동작 가이드 제공부는,
상기 동작 평가부의 실시간 평가 결과에 따라, 상기 동작 가이드의 위치, 표시 속도 및 표시 형태 중 적어도 하나 이상을 조절하여 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 동작 감지부는,
상기 사용자의 신체 부위를 트래킹하여 사용자의 운동 동작을 감지하되, 미리 정해진 비율 이상 트래킹에 실패하면, 사용자의 신체 부위 트래킹을 위해 미리 설정된 준비 자세의 요청을 출력할 수 있다.
바람직하게는, 상기 동작 평가부는,
상기 동작 가이드 제공부에 의해 제공되는 동작 가이드의 기준 범위와 상기 사용자 동작 데이터를 비교하여, 일치하면 상기 운동 동작을 수행 완료한 것으로 평가할 수 있다.
바람직하게는,
사용자 식별 정보를 입력받고 사용자를 인증하는 사용자 인증부를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 운동 제공부는,
상기 사용자 인증부에서 인증된 사용자별로 처방된 맞춤형 운동 프로그램에 따른 운동 동작을 상기 영상 출력부, 영상 투사부 및 동작 가이드 제공부를 통해 제공할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 따르면, 영상 출력부 및 영상 투사부를 통해 혼합 현실 기반으로 운동 동작을 제공함으로써, 하나의 운동 시스템을 이용해 다양한 운동 동작을 제공할 수 있어서, 실내에서도 충분한 신체 활동을 유도할 수 있고, 정확한 동작을 위한 동작 가이드를 영상 출력부 및 영상 투사부 중 적어도 하나 이상을 통해 제공함으로써, 동작 가이드를 이용해 사용자가 정확한 동작을 할 수 있으므로 부상의 위험을 줄이고 운동 효과를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 혼합 현실 기반의 운동 시스템에 따르면, 사용자의 운동 동작을 감지하고 실시간으로 평가하여 피드백을 제공함으로써, 피드백을 통해 사용자가 잘못된 운동 동작을 신속하게 고칠 수 있고, 실시간 상호작용을 통해 운동에 재미를 느끼도록 하여 지속적인 운동을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템에서, 운동 동작이 제공되는 영상 출력부를 예를 들어 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템의 실행 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템에서, 운동 동작이 제공될 때 영상 투사부에 의해 바닥면에 투사되는 영상을 예를 들어 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템에서, 운동 동작이 제공되는 영상 출력부를 예를 들어 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)은, 영상 출력부(110), 영상 투사부(120), 운동 제공부(140), 동작 가이드 제공부(150), 동작 감지부(160), 동작 평가부(170) 및 피드백 제공부(180)를 포함하여 구성될 수 있으며, 사용자 인증부(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
영상 출력부(110)는, 사용자의 전면에서 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실 기반으로 출력할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 출력부(110)는, 운동 시스템(100)의 전면에 구비되어, 디스플레이를 통해 영상을 출력할 수 있다. 실시예에 따라서는, 영상 출력부(110)는, 터치스크린으로 구성되어 사용자로부터 입력 신호를 수신할 수도 있다.
특히, 영상 출력부(110)는, 혼합 현실 기반으로 운동 동작을 출력할 수 있는데, 보다 구체적으로는, 운동 시스템(100)의 전면에 위치하여 사용자의 모습을 촬영하는 카메라 모듈(미도시)과 연동하여, 카메라 모듈에서 촬영된 사용자의 모습을 실시간으로 출력하면서, 각종 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실로 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)에서, 운동 동작이 제공되는 영상 출력부(110)를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 영상 출력부(110)는, 혼합 현실 기반으로 사용자의 모습과 함께 운동 동작을 위한 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 운동 동작을 위한 정보는, 운동 동작을 설명하는 레퍼런스 동작 이미지(도 3의 영상 출력부(110)의 하단에 표시), 정확한 운동 동작을 하는 트레이너 영상(도 3의 좌측 상단에 표시), 추후 상세히 설명할 동작 가이드 제공부(150)에 의해 제공되는 동작 가이드(20), 운동 동작 횟수(도 3의 우측 상단에 표시) 등을 출력할 수 있다. 그밖에, 영상 출력부(110)는, 사용자 정보, 추후 상세히 설명할 동작 감지부(160)에 의해 감지된 사용자의 신체 부위, 피드백으로 제공되는 운동 동작의 정확도(도 3의 상단에 Excellent 표시), 점수(도 3의 좌측 하단에 Score 표시), 성취도 등을 혼합 현실로 출력할 수 있다.
한편, 영상 출력부(110)가 출력하는 운동 동작을 위한 정보는, 출력되는 운동 동작의 제공 이유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 심폐기능 강화를 위한 운동, 척추 측만이 있는 사용자의 척추 교정을 위한 코어 강화 운동 등, 제공되는 운동 동작에 대한 이유를 출력함으로써, 운동을 더욱 적극적으로 하도록 할 수 있다.
영상 투사부(120)는, 운동 동작에 따라 바닥면을 포함하는 미리 정해진 위치에 운동 동작을 위한 정보를 투사할 수 있다. 영상 투사부(120)는, 프로젝터로 구현될 수 있으며, 운동 시스템(100)의 전면의 바닥면 등에 영상을 투사하여, 사용자의 운동을 보조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 실행 모습을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 영상 투사부(120)는, 운동 시스템(100)의 전면의 바닥면에 투사 영역(10)에 해당하는 영상 정보를 투사할 수 있다. 투사 영역(10)은, 미리 설정된 크기와 형태일 수 있으며, 사용자가 운동 동작을 하면서 움직이는 영역으로 동작 감지부(160)에 의해 감지 가능한 영역일 수 있다. 실시예에 따라서는, 영상 투사부(120)는 바닥면 뿐 아니라 벽면에도 영상을 투사할 수 있다.
또한, 영상 투사부(120)는, 사용자의 발 위치, 손 위치 등에 동작 가이드(20)를 투사하여 운동을 도울 수 있다. 이때, 영상 투사부(120)는, 사용자 정보를 활용하여 사용자의 신체 사이즈에 맞도록 스케일링을 하여, 정확한 동작이 가능하도록 위치 등이 조절된 동작 가이드(20)를 투사할 수 있다.
사용자 인증부(130)는, 사용자 식별 정보를 입력받고 사용자를 인증할 수 있다. 사용자 식별 정보는, QR 코드, RFID 태그, NFC 태그 등을 통해 입력받을 수 있으며, 회원 번호 등일 수 있다. 사용자 인증부(130)는, 사용자에게 제공된 회원 코드, 회원 카드 등을 이용하거나, 사용자의 스마트폰, 스마트 워치 등 휴대 단말을 이용하여 사용자 식별 정보를 입력받고 사용자 인증을 할 수 있다. 다만, 나열한 바와 같은 사용자 식별 정보의 종류나 입력 방식에 한정되는 것은 아니다. 사용자 인증을 위해 사용자 인증부(130)는 사용자의 휴대 단말, 예를 들어 스마트폰이 거치될 만한 공간을 가질 수 있다. 사용자 인증부(130)를 통해 사용자 인증이 이루어지면, 인증된 사용자별 개인화 서비스가 제공될 수 있다.
운동 제공부(140)는, 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120)를 통해 운동 동작을 제공할 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 운동 제공부(140)는, 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120)와 연동하여, 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실 기반으로 출력함으로써, 운동 동작을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 운동 제공부(140)는, 사용자 인증부(130)에서 인증된 사용자별로 처방된 맞춤형 운동 프로그램에 따른 운동 동작을 영상 출력부(110), 영상 투사부(120) 및 동작 가이드 제공부(150)를 통해 제공할 수 있다. 이때, 맞춤형 운동 프로그램은, 사용자의 신체 측정 결과, 건강 상태, 자세, 체력, 운동 목적 등을 고려하여 처방된 것으로서, 복수의 세부 운동 동작들로 각 사용자에 맞도록 최적화하여 구성된 것일 수 있다.
한편, 운동 제공부(140)는, 맞춤형 운동 프로그램에 포함되는 운동 동작의 제공 시, 해당 운동 동작의 제공 이유를 영상 출력부(110) 또는 스피커를 통해 이미지, 영상, 텍스트, 음향 등으로 출력할 수 있다. 따라서 사용자가 해당 운동 동작을 하는 목적이나 달성하고자 하는 목표를 파악하고, 더욱 적극적으로 운동 동작을 하도록 유도할 수 있다.
동작 가이드 제공부(150)는, 운동 제공부(140)에서 제공하는 운동 동작에 따라, 정확한 동작을 위한 사용자의 신체 부위의 위치를 나타내는 동작 가이드(20)를 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120) 중 적어도 하나 이상을 통해 제공할 수 있다. 즉, 동작 가이드 제공부(150)는, 도 3에 도시된 바와 같이 영상 출력부(110)를 통해 동작 가이드(20)를 출력할 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 영상 투사부(120)를 통해 바닥면 등에 동작 가이드(20)를 출력할 수 있으며, 운동 동작의 특징에 따라 영상 출력부(110)와 영상 투사부(120) 모두를 통해 동작 가이드(20)를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 동작 가이드 제공부(150)는, 운동 동작에 따라 정확한 운동 동작을 위한 사용자의 발, 손, 몸통 및 관절 중 적어도 하나 이상의 신체 부위의 위치를 나타내는 동작 가이드(20)를 출력할 수 있다. 따라서 사용자가 동작 가이드(20)에 따라 정확한 동작을 하고 운동 효과를 극대화하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자는 트레이너 영상이나 레퍼런스 동작 이미지를 참조하여, kick here라고 표시된 동그라미로 구현된 동작 가이드(20)에 무릎이 닿도록 운동 동작을 수행할 수 있다.
특히, 동작 가이드 제공부(150)는, 사용자의 신장 및 신체 부위별 길이를 포함하는 신체 측정 데이터를 기초로, 동작 가이드(20)의 위치를 조절하여 제공할 수 있다. 즉, 사용자마다 신체 크기나 비율 등은 상이할 수 있으므로, 동작 가이드 제공부(150)는 동작 가이드(20)를 신체 사이즈에 맞게 스케일링하여 구체적인 출력 위치를 조절함으로써, 사용자가 운동 동작을 하기 위해 무리한 자세를 하지 않고, 부상 위험을 최소화하여 안전하게 운동을 하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 화면에서, 동작 가이드(20)의 높이와 좌우 위치는 사용자에 따라 상이할 수 있다. 실시예에 따라서는, 사용자의 신체 측정 데이터 이외에도, 나이와 건강 상태 등을 고려하여, 관절염이 있는 사용자의 경우 무리가 되지 않는 위치에 동작 가이드(20)를 출력하는 등, 동작 가이드(20)의 구체적인 위치를 조절하여 제공할 수 있다.
또한, 동작 가이드 제공부(150)는, 운동 제공부(140)에서 제공되는 운동 동작의 순서에 따라 차례대로 동작 가이드(20)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 화면에서, 화면에서 우측에 위치한 동작 가이드(20)는 현재의 동작 시에 사용되는 동작 가이드(20)이고, 좌측에 위치한 동작 가이드(20)는 다음 동작 시에 사용되는 동작 가이드(20)로서, 동작 순서에 따라 차례대로 제공될 수 있다. 실시예에 따라서는, 두 개의 동작 가이드(20) 중에서 현재 동작 시에 사용되는 동작 가이드(20)는 명도, 채도, 깜박임 등을 조절하여 가시성이 높아지도록 함으로써, 직관적으로 쉽게 운동할 수 있도록 동작 가이드(20)를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)에서, 운동 동작이 제공될 때 영상 투사부(120)에 의해 바닥면에 투사되는 영상을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 동작 가이드(20)는, 영상 투사부(120)를 통해 운동 동작 순서에 따라 바닥면의 투사 영역(10)에 차례대로 동작 가이드(20)를 제공할 수 있다. 따라서 사용자는 바닥면에 표시된 동작 가이드(20)에 맞추어 동작을 수행하는 것만으로, 쉽게 동작을 수행할 수 있다.
동작 감지부(160)는, 카메라 모듈을 통해 사용자의 운동 동작을 감지할 수 있다. 여기서, 동작 감지부(160)는, 키넥트(Kinect) 장치와 같은 동작 인식 카메라, 3D 카메라 등을 이용해 사용자의 운동 동작을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 동작 감지부(160)는, 사용자의 자세를 감지하여 사용자의 스켈레톤 정보를 획득하고, 스켈레톤 정보로부터 손, 발 및 주요 관절 등 25개의 신체 부위를 감지할 수 있다. 이와 같이, 동작 감지부(160)는, 사용자가 별도의 장치를 신체에 착용 또는 부착할 필요 없이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 앞에 있는 것만으로 동작 감지를 할 수 있으므로, 사용자가 편하게 운동 동작을 할 수 있고, 별도의 장치에 소요되는 비용이나 분실의 위험이 없어 경제적이다. 물론, 더욱 정확한 사용자 운동 측정을 위하여 관성 센서, 심박수 측정 센서 등, 각종 센서가 구비된 동작 감지 장치 또는 스마트밴드 등을 추가로 활용할 수 있다.
또한, 동작 감지부(160)는, 사용자의 신체 부위를 트래킹하여 사용자의 운동 동작을 감지하되, 미리 정해진 비율 이상 트래킹에 실패하면, 사용자의 신체 부위 트래킹을 위해 미리 설정된 준비 자세의 요청을 출력할 수 있다. 즉, 동작 감지부(160)는, 사용자의 신체 부위가 감지되면, 감지된 신체 부위를 트래킹하여 운동 동작을 지속적으로 감지할 수 있는데, 동작 감지부(160)가 사용자의 신체 부위를 감지하지 못한 상태에서, 바닥면에 엎드리거나 누운 자세를 취하는 경우에는, 동작 감지부(160)가 사용자 신체 부위를 트래킹할 수 없는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는, 동작 감지부(160)가 획득한 스켈레톤 정보에서 미리 정해진 비율 이상 트래킹에 실패하면, 운동 시스템(100) 앞에서 정면 자세 등, 미리 설정된 준비 자세를 취해달라는 요청을 영상 출력부(110), 영상 투사부(120) 및 스피커 중 적어도 하나 이상을 통해 출력할 수 있다.
동작 평가부(170)는, 동작 감지부(160)에서 감지한 사용자의 운동 동작으로부터 사용자 동작 데이터를 추출하고, 추출된 사용자 동작 데이터를 이용해 사용자의 운동 동작을 평가할 수 있다. 여기서, 동작 평가부(170)는, 동작 가이드 제공부(150)에 의해 제공되는 동작 가이드(20)의 기준 범위와 사용자 동작 데이터를 비교하여, 일치하면 운동 동작을 수행 완료한 것으로 평가할 수 있다. 즉, 추출된 사용자 동작 데이터가, 도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같은 동작 가이드(20)의 표시 범위 내에 위치하여 일치하는 것으로 판단되면, 운동 동작을 수행 완료한 것으로 평가하고 다음 운동 동작으로 넘어갈 수 있다.
또한, 동작 평가부(170)는, 추출된 사용자 동작 데이터를 이용해, 미리 저장된 운동 동작에 대한 레퍼런스 동작 데이터와 비교하여 실시간으로 평가할 수 있다. 보다 구체적으로, 동작 평가부(170)는, 동작 감지부(160)에서 스켈레톤 정보로부터 감지한 손, 발 및 주요 관절 등 25개의 신체 부위의 위치, 상대적 위치, 각도 등을, 트레이너 등의 동작 감지를 통해 미리 저장된 레퍼런스 동작 데이터와의 비교를 통해, 실시간 평가를 할 수 있다. 이때, 사용자의 신장 및 신체 부위별 길이를 포함하는 신체 측정 데이터를 기초로, 레퍼런스 동작 데이터를 스케일링하여 사용자 운동 동작과 비교함으로써, 정확한 비교가 가능하도록 할 수 있다.
피드백 제공부(180)는, 동작 평가부(170)의 실시간 평가 결과를 이용하여, 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120) 중 적어도 하나 이상을 통해 피드백을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로는, 피드백 제공부(180)는, 동작 평가부(170)의 동작 가이드(20)를 이용한 수행 완료 평가와 레퍼런스 동작 데이터와의 비교를 통해 실시간 평가를 모두 이용하여, 수행 여부, 수행 정확도, 레퍼런스 동작 데이터와 차이나는 신체 부위 등에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 이때, 피드백은, 영상 출력부(110)를 통해 디스플레이되는 영상으로 제공될 수 있으나, 스피커 등을 통해 음향으로 제공될 수 있으며, 사용자가 착용한 스마트 워치, 스마트 밴드 등 웨어러블 디바이스를 통해 음향 또는 햅틱으로 제공될 수도 있다. 특히, 무릎을 더 굽히세요 등과 같은 구체적인 지시사항을 담은 음성으로 피드백을 제공하면, 운동에 집중한 사용자가 즉각적으로 피드백 내용을 운동 동작에 반영할 수 있다. 또한, 영상 출력부(110) 또는 영상 투사부(120)를 통해, 텍스트, 이미지, 색상 등으로 피드백을 제공할 수 있고, 동작 수정이 필요한 사용자의 신체 부위에 표시하여 피드백을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, Excellent라는 수행 정확도를 표시하거나, 수행 여부 및 수행 정확도를 이용해 점수를 피드백으로 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)에서, 운동 동작이 제공되는 영상 출력부(110)를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)의 피드백 제공부(180)는, 무릎을 더 굽히세요!와 같이, 사용자 동작 데이터와 레퍼런스 동작 데이터가 불일치하는 부분을 텍스트로 영상 출력부(110)에 표시하여 피드백을 제공할 수 있으며, 스피커로도 동일한 내용을 제공할 수 있다.
한편, 동작 가이드 제공부(150)는, 동작 평가부(170)의 실시간 평가 결과에 따라, 동작 가이드(20)의 위치, 표시 속도 및 표시 형태 중 적어도 하나 이상을 조절하여 제공할 수 있다. 즉, 동작 가이드(20)의 위치를 조절하거나, 동작 가이드(20)를 차례대로 표시할 때 그 표시 속도를 조절할 수 있으며, 동작 가이드(20)의 크기를 좀 더 크거나 작게, 또는 상이한 모양을 사용하는 등 표시 형태를 변경하여 난이도를 조절할 수도 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같은 예에서, 동작 가이드(20)의 위치까지 무릎을 굽히는데 미리 정해진 횟수 이상 실패한 사용자에게는, 동작 가이드(20)의 위치를 상향 조절하여 제공함으로써, 계속적인 수행 실패에 따른 운동 의욕 저하를 방지하고, 무리한 운동이 되지 않도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100)에 따르면, 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120)를 통해 혼합 현실 기반으로 운동 동작을 제공함으로써, 하나의 운동 시스템(100)을 이용해 다양한 운동 동작을 제공할 수 있어서, 실내에서도 충분한 신체 활동을 유도할 수 있고, 정확한 동작을 위한 동작 가이드(20)를 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120) 중 적어도 하나 이상을 통해 제공함으로써, 동작 가이드(20)를 이용해 사용자가 정확한 동작을 할 수 있으므로 부상의 위험을 줄이고 운동 효과를 높일 수 있다. 또한, 사용자의 운동 동작을 감지하고 실시간으로 평가하여 피드백을 제공함으로써, 피드백을 통해 사용자가 잘못된 운동 동작을 신속하게 고칠 수 있고, 실시간 상호작용을 통해 운동에 재미를 느끼도록 하여 지속적인 운동을 유도할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 투사 영역
20: 동작 가이드
100: 운동 시스템
110: 영상 출력부
120: 영상 투사부
130: 사용자 인증부
140: 운동 제공부
150: 동작 가이드 제공부
160: 동작 감지부
170: 동작 평가부
180: 피드백 제공부

Claims (8)

  1. 사용자의 전면에서 운동 동작을 위한 정보를 혼합 현실 기반으로 출력하는 영상 출력부(110);
    상기 운동 동작에 따라 바닥면을 포함하는 미리 정해진 위치에 운동 동작을 위한 정보를 투사하는 영상 투사부(120);
    상기 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120)를 통해 운동 동작을 제공하는 운동 제공부(140);
    상기 운동 제공부(140)에서 제공하는 운동 동작에 따라, 정확한 동작을 위한 사용자의 신체 부위의 위치를 나타내는 동작 가이드(20)를 상기 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120) 중 적어도 하나 이상을 통해 제공하는 동작 가이드 제공부(150);
    카메라 모듈을 통해 상기 사용자의 운동 동작을 감지하는 동작 감지부(160);
    상기 동작 감지부(160)에서 감지한 상기 사용자의 운동 동작으로부터 사용자 동작 데이터를 추출하고, 추출된 사용자 동작 데이터를 이용해 상기 사용자의 운동 동작을 평가하는 동작 평가부(170); 및
    상기 동작 평가부(170)의 실시간 평가 결과를 이용하여, 상기 영상 출력부(110) 및 영상 투사부(120) 중 적어도 하나 이상을 통해 피드백을 제공하는 피드백 제공부(180)를 포함하며,
    상기 동작 감지부(160)는,
    상기 사용자의 신체 부위를 트래킹하여 사용자의 운동 동작을 감지하되, 미리 정해진 비율 이상 트래킹에 실패하면, 사용자의 신체 부위 트래킹을 위해 미리 설정된 준비 자세의 요청을 출력하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 동작 가이드 제공부(150)는,
    상기 운동 제공부(140)에서 제공되는 운동 동작의 순서에 따라 차례대로 동작 가이드(20)를 제공하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  3. 제1항에 있어서, 상기 동작 가이드 제공부(150)는,
    상기 사용자의 신장 및 신체 부위별 길이를 포함하는 신체 측정 데이터를 기초로, 상기 동작 가이드(20)의 위치를 조절하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  4. 제1항에 있어서, 상기 동작 가이드 제공부(150)는,
    상기 동작 평가부(170)의 실시간 평가 결과에 따라, 상기 동작 가이드(20)의 위치, 표시 속도 및 표시 형태 중 적어도 하나 이상을 조절하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 동작 평가부(170)는,
    상기 동작 가이드 제공부(150)에 의해 제공되는 동작 가이드(20)의 기준 범위와 상기 사용자 동작 데이터를 비교하여, 일치하면 상기 운동 동작을 수행 완료한 것으로 평가하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  7. 제1항에 있어서,
    사용자 식별 정보를 입력받고 사용자를 인증하는 사용자 인증부(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
  8. 제7항에 있어서, 상기 운동 제공부(140)는,
    상기 사용자 인증부(130)에서 인증된 사용자별로 처방된 맞춤형 운동 프로그램에 따른 운동 동작을 상기 영상 출력부(110), 영상 투사부(120) 및 동작 가이드 제공부(150)를 통해 제공하는 것을 특징으로 하는, 혼합 현실 기반의 운동 시스템(100).
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