KR102320498B1 - 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 - Google Patents
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Abstract
홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 및 인지재활 훈련방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블은, 기본 테이블; 상기 기본 테이블의 상판에 접이식으로 설치되는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널의 상단에 회동 가능하게 설치되는 공간 패널; 상기 디스플레이 패널에 가간섭성을 가지는 광선들을 조사하여 상기 기본 테이블의 상판, 상기 디스플레이 패널, 상기 공간 패널로 형성되는 훈련공간에 홀로그램 객체를 구현하는 홀로그램 제네레이팅 모듈; 상기 공간 패널에 설치되고, 상기 훈련공간을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라에 의해 촬영된 공간 영상을 분석하여 상기 훈련공간 내로 진입한 훈련자의 손을 인식하고, 상기 훈련자의 손이 상기 홀로그램 객체에 중첩되는 경우 지정된 이벤트를 발생시키는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 및 인지재활 훈련방법에 관한 것이다.
인지와 지각기능은 일상생활 환경 속에서 다양한 자극을 받아들이고, 상황을 판단 및 결정하며, 자신이 처한 환경에 적응하는 능력으로, 인간이 하나의 독립된 인격체로 살아가는 데 꼭 필요한 요소이다. 따라서, 인지와 지각기능에 손상을 갖고 있는 장애인은 독립적으로 일상생활 활동을 수행하는 것과 정상적으로 사회생활에 참여하는 것이 어렵다.
인지재활(Cognitive rehabilitation)은 이와 같이 인지와 지각기능에 손상을 갖고 있는 장애인(뇌손상, 뇌졸중, 치매, 정신분열증, 뇌성마비, 염색체 이상 등)을 대상으로 인지 및 지각기능을 회복시키거나 보상할 수 있도록 돕는 재활치료이다.
최근에는 컴퓨터 보조 인지재활훈련이 증가하고 있는 추세이다. 하지만, 컴퓨터 보조 인지재활훈련의 경우 훈련자가 컴퓨터를 다루기 힘들어하는 문제점이 있다.
이를 위해 가상현실(VR)을 적용하는 기술도 개발되고 있지만, 이 경우에도 헤드 마운트 디스플레이(HMD, Head Mounted Display) 혹은 별도의 글래스가 요구되어 훈련자가 착용해야 하는 불편함이 있다.
본 발명은 홀로그램(Hologram)을 통해 인터랙티브한 인지재활 콘텐츠를 제공함으로써 별도의 컴퓨팅 능력이나 글래스 혹은 헤드 마운트 디스플레이가 필요하지 않고, 실감형 훈련이 가능한 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 및 인지재활 훈련방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 테이블 타입으로 운반 및 보관이 용이하고, 홀로그램 객체에 대한 훈련자의 손 위치를 정확하게 파악할 수 있어 효과적인 인지재활 훈련이 가능하게 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 및 인지재활 훈련방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기본 테이블; 상기 기본 테이블의 상판에 접이식으로 설치되는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널의 상단에 회동 가능하게 설치되는 공간 패널; 상기 디스플레이 패널에 가간섭성을 가지는 광선들을 조사하여 상기 기본 테이블의 상판, 상기 디스플레이 패널, 상기 공간 패널로 형성되는 훈련공간에 홀로그램 객체를 구현하는 홀로그램 제네레이팅 모듈; 상기 공간 패널에 설치되고, 상기 훈련공간을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라에 의해 촬영된 공간 영상을 분석하여 상기 훈련공간 내로 진입한 훈련자의 손을 인식하고, 상기 훈련자의 손이 상기 홀로그램 객체에 중첩되는 경우 지정된 이벤트를 발생시키는 제어 모듈을 포함하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블이 제공된다.
상기 제어 모듈은 상기 공간 영상의 분석 결과 인식된 손의 형상 및 위치에 따라 상기 손의 외곽선을 구분하고, 상기 홀로그램 객체의 외부면 혹은 내부와 상기 손의 외곽선이 중첩되는 경우, 상기 훈련자가 손으로 상기 홀로그램 객체에 대한 조작을 수행한 것으로 보고 상기 홀로그램 객체에 대해 상기 손의 움직임에 대응되는 반응 동작을 수행하게 할 수 있다.
상기 공간 패널 상에서 상기 카메라를 이동시키는 카메라 구동 모듈을 더 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 훈련자의 손이 상기 카메라의 시야각을 벗어나 사각지역으로 이동한 경우, 상기 손의 이동을 추적하여 상기 카메라를 이동시킬 수 있다.
트래킹 센서가 부착되고, 상기 훈련자가 손으로 조작 가능한 훈련용 실물을 더 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 훈련용 실물에 부착된 상기 트래킹 센서를 감지한 결과에 따라 상기 훈련용 실물의 이동을 트래킹하고, 상기 훈련공간 내에 구현된 상기 홀로그램 객체의 위치와 중첩되는 경우 미리 지정된 이벤트를 발생시킬 수 있다.
자석이 부착되고, 상기 훈련자가 손으로 조작 가능한 훈련용 실물을 더 포함하되, 상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 코일이 M x N 행렬 타입으로 배치되어 있고, 상기 제어 모듈은 상기 훈련용 실물에 부착된 상기 자석의 이동에 따라 상기 복수의 코일 중 전류가 유도되는 코일의 배치 위치로부터 상기 훈련용 실물의 이동을 트래킹하고, 상기 훈련공간 내에 구현된 상기 홀로그램 객체의 위치와 중첩되는 경우 미리 지정된 이벤트를 발생시킬 수 있다.
상기 제어 모듈은 훈련 시작 전 서로 상이한 크기를 갖는 복수의 홀로그램 객체를 상기 훈련공간 내에 구현하고, 훈련자에 의해 선별된 특정 홀로그램 객체의 크기를 기본 크기로 하여 훈련을 위한 홀로그램 객체의 크기를 조정하여 상기 훈련자의 시력 교정 효과를 획득할 수 있다.
상기 훈련자의 손에 착용 가능하고, 특정 색상을 갖는 위치 인식용 기기를 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 공간 영상의 분석 과정에서 특정 색상을 구분함으로써 상기 위치 인식용 기기의 위치를 상기 훈련자의 손의 위치로 인식할 수 있다.
상기 훈련자의 손에 착용 가능하고, 자력을 갖는 재질로 이루어진 위치 인식용 기기를 포함하되, 상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 코일이 M x N 행렬 타입으로 배치되어 있고, 상기 제어 모듈은 상기 위치 인식용 기기에 부착된 상기 자석의 이동에 따라 상기 복수의 코일 중 전류가 유도되는 코일의 배치 위치로부터 상기 위치 인식용 기기의 이동을 트래킹함으로써 상기 위치 인식용 기기의 위치를 상기 훈련자의 손의 위치로 인식할 수 있다.
상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 열선이 그리드 타입으로 배치되어 있고, 상기 카메라는 적외선 카메라로서 상기 공간 영상을 적외선 영상으로 촬영하며, 상기 제어 모듈은 상기 공간 영상에서 상기 훈련자의 손에 의해 촬영되지 않은 그리드 위치로부터 상기 훈련자의 손의 위치를 검출할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 홀로그램을 통해 인터랙티브한 인지재활 콘텐츠를 제공함으로써 별도의 컴퓨팅 능력이나 글래스 혹은 헤드 마운트 디스플레이가 필요하지 않고, 실감형 훈련이 가능한 효과가 있다.
또한, 테이블 타입으로 운반 및 보관이 용이하고, 홀로그램 객체에 대한 훈련자의 손 위치를 정확하게 파악할 수 있어 효과적인 인지재활 훈련이 가능하게 하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블의 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블의 사용 모습을 나타낸 도면,
도 3은 접이식 기본 테이블을 펼치는 모습을 나타낸 도면,
도 4는 열선 그리드가 설치된 기본 테이블 및 적외선 영상을 나타낸 도면,
도 5는 훈련용 실물을 이용한 인지재활 훈련 모습을 나타낸 도면,
도 6은 코일이 설치된 기본 테이블에서의 훈련용 실물을 이용한 위치 추적 과정을 나타낸 도면,
도 7은 시력 교정을 위한 과정을 나타낸 도면,
도 8은 위치 인식용 기기를 활용한 경우를 나타낸 도면,
도 9는 시선 추적을 수행하는 경우를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블의 사용 모습을 나타낸 도면,
도 3은 접이식 기본 테이블을 펼치는 모습을 나타낸 도면,
도 4는 열선 그리드가 설치된 기본 테이블 및 적외선 영상을 나타낸 도면,
도 5는 훈련용 실물을 이용한 인지재활 훈련 모습을 나타낸 도면,
도 6은 코일이 설치된 기본 테이블에서의 훈련용 실물을 이용한 위치 추적 과정을 나타낸 도면,
도 7은 시력 교정을 위한 과정을 나타낸 도면,
도 8은 위치 인식용 기기를 활용한 경우를 나타낸 도면,
도 9는 시선 추적을 수행하는 경우를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
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.
제1, 제2 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.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블의 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블의 사용 모습을 나타낸 도면이며, 도 3은 접이식 기본 테이블을 펼치는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 열선 그리드가 설치된 기본 테이블 및 적외선 영상을 나타낸 도면이며, 도 5는 훈련용 실물을 이용한 인지재활 훈련 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 코일이 설치된 기본 테이블에서의 훈련용 실물을 이용한 위치 추적 과정을 나타낸 도면이며, 도 7은 시력 교정을 위한 과정을 나타낸 도면이고, 도 8은 위치 인식용 기기를 활용한 경우를 나타낸 도면이며, 도 9는 시선 추적을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 9에는 실감형 인지재활 훈련 테이블(100), 기본 테이블(110), 홀로그램 제네레이팅 모듈(150), 디스플레이 패널(120), 공간 패널(130), 제1 힌지(170), 제2 힌지(172), 회동 방지 수단(174), 카메라(140), 제어 모듈(160), 훈련공간(180), 홀로그램 객체(20, 20a~20f), 훈련자(10), 상판(112), 열선(114), 적외선 영상(50), 훈련용 실물(200), 코일(210), 위치 인식용 기기(220)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블(100)은 인터랙티브한 홀로그램 객체를 통해 글래스나 헤드 마운트 디스플레이의 장착 없이도 인지재활 훈련을 수행할 수 있게 한다. 영상 인식을 통해 사용자(훈련자)의 손을 인식하고, 손의 움직임과 위치(좌표) 등을 파악한 뒤 홀로그램 객체의 속성(위치, 크기 등)에 대한 보정을 수행함으로써, 손을 사용한 액션에 홀로그램 객체가 반응하여 피드백을 주는 방식으로 3차원 인지 훈련을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 실감형 인지재활 훈련 테이블(100)은 기본 테이블(110)을 기본 골격으로 포함하고 있다.
기본 테이블(110)은 물건을 올려놓기 위하여 책상 모양으로 만든 가구이다. 복수개의 다리와 상판을 포함할 수 있다. 다리 하단에는 휠이 구비되어 있어, 필요에 따라 원하는 위치로 자유로이 이동시킬 수 있다. 휠에는 브레이크가 마련되어 있어, 임의의 위치에서 의도치 않은 이동을 방지할 수도 있다.
기본 테이블(110)의 상부, 즉 상판의 상측에는 홀로그램 객체를 이용한 3차원 인지재활 훈련을 위한 훈련공간(180)이 마련될 수 있다.
기본 테이블(110)의 상부에는 디스플레이 패널(120) 및 공간 패널(130)이 접이식으로 설치될 수 있다. 디스플레이 패널(120) 및 공간 패널(130) 중 적어도 하나는 기본 테이블(110)의 상판에 대응되는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
기본 테이블(110)에 대해 훈련자가 착석하는 의자가 배치되는 일측을 사용자측으로 가정할 때, 디스플레이 패널(120)은 그 일단이 기본 테이블(110)의 상판의 사용자 반대측에서 제1 힌지(170)를 중심으로 회동 가능하게 힌지 결합할 수 있다.
디스플레이 패널(120)이 제1 힌지(170)를 중심으로 제1 방향(도면에서 반시계 방향)으로 회동한 경우 기본 테이블(110)의 상판 상에 안착될 수 있다.
그리고 디스플레이 패널(120)이 제1 힌지(170)를 중심으로 제2 방향(도면에서 시계 방향)으로 회동한 경우 기본 테이블(110)의 사용자 반대측에 수직으로 세워질 수 있다. 이 경우 훈련자에게 보여지는 디스플레이 패널(120)의 일면을 전면이라고 하고, 그 반대면을 후면이라고 할 수 있다.
여기서, 제1 힌지(170)는 스토퍼 등을 통해 회동 반경에 제한이 걸려 있어, 디스플레이 패널(120)이 90도 이상으로 회동하는 것을 방지할 수 있다. 또는 도면에 도시된 것과 같이 디스플레이 패널(120)의 추가적인 회동을 방지하기 위한 회동 방지 수단(174)이 기본 테이블(110)의 상판과 디스플레이 패널(120) 사이에 설치되어 있어, 디스플레이 패널(120)이 기본 테이블(110)의 사용자 반대측에 수직으로 세워질 수 있다.
디스플레이 패널(120)의 타단, 즉 디스플레이 패널(120)이 세워진 경우 그 상단에는 공간 패널(130)이 제2 힌지(172)를 통해 회동 가능하게 힌지 결합할 수 있다.
공간 패널(130)은 디스플레이 패널(120)의 회동 방향과는 반대 방향으로 회동할 수 있다. 즉, 디스플레이 패널(120)이 제2 방향으로 회동하여 수직으로 세워지는 경우 공간 패널(130)은 제1 방향으로 회동하여 기본 테이블(110)의 상판으로부터 소정 간격 이격되어 수평하게 배치될 수 있다. 이 경우 이격되는 거리는 디스플레이 패널(120)의 높이에 대응될 수 있다.
공간 패널(130)이 수평하게 배치되도록 제2 힌지(172)는 스토퍼 등을 통해 회동 반경에 제한이 걸려 있을 수 있다. 따라서, 공간 패널(130)은 270도 이상으로 회동하는 것이 방지될 수 있다.
디스플레이 패널(120)이 제1 방향으로 회동하여 기본 테이블(110)의 상판 상에 안착되는 경우, 공간 패널(130)은 제2 방향으로 회동하여 디스플레이 패널(120)의 후면과 만나게 될 수 있다.
이 경우 기본 테이블(110) 상에 디스플레이 패널(120) 및 공간 패널(130)이 모두 수평하게 안착되면서 그 부피를 최소화할 수 있어, 인지재활 훈련을 하지 않는 경우 공간 차지를 최소화하여 보관을 용이하게 하고 이동 편의성을 높일 수 있다.
기본 테이블(110)에는 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)이 설치된다. 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)은 가간섭성이 있는 광원을 활용하여 디스플레이 패널(120)을 통해 기록되는 이미지를 3차원 입체 영상으로 구현한다.
가간섭성이란 길다란 실 같은 빛의 성질을 의미한다. 형광등, 백열등, LED 등은 이러한 가간섭성이 없어, 짧은 실 조각 같은 광선이 사방으로 퍼져 나가는 방식이 적용되어 있다.
홀로그램은 가간섭성이 있는 광원에서 방출되는 광선들이 서로 만나 간섭하는 원리를 통해 3차원 입체 이미지, 즉 홀로그램 객체를 형성한다. 광선들이 보강 간섭하는 위치에서 밝은 빛으로 된 '점'이 생기고, 이러한 '점'을 수천, 수만개씩 원하는 이미지 패턴으로 만들어 줌으로써 공간에 떠있는 3차원 입체 이미지를 만들어 줄 수 있다. 이러한 간섭으로 이루어지는 빛의 점들이 일반적인 디스플레이의 픽셀의 역할을 하며, 홀로그램 객체의 편집이 가능하게 한다. 또한, 특정 필드에서 특정 위치로 전개하는 것도 가능하게 된다.
홀로그램 제네레이팅 모듈(150)은 기본 테이블(110)을 따라 수직 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 평상시 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)은 기본 테이블(110)의 상판 아래에 배치되어 실감형 인지재활 훈련 테이블(100)의 운반 및 보관이 용이하게 할 수 있다.
그리고 훈련을 위해 디스플레이 패널(120)이 펼쳐진 경우 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)은 수직으로 상승하여 디스플레이 패널(120)의 후면에 배치될 수 있다. 그리고 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)의 가간섭성 광원에 의한 광선들이 디스플레이 모듈(120)을 통과하면서 훈련공간(180) 내에 홀로그램 객체(20)를 만들어낼 수 있다.
공간 패널(130)에는 카메라(140)가 설치될 수 있다.
카메라(140)는 훈련공간(180) 내를 촬영하여 공간 영상을 생성한다. 훈련자(10)가 인지재활 훈련을 수행할 경우, 홀로그램 객체(20)을 이용한 조작을 위해 손이 훈련공간(180) 내로 진입하게 되는 바, 공간 영상에는 훈련자의 손이 포함될 수 있다.
여기서, 카메라(140)는 RGB-D 카메라일 수 있다. 즉, 공간 영상으로 컬러 영상과 함께 깊이 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(160)은 공간 영상 중 깊이 영상으로부터 손의 위치를 보다 정확히 분석해 낼 수 있다.
또는 카메라(140)는 적외선 카메라일 수 있다. 적외선 카메라를 통해 훈련공간(180)에 대해 3차원 스캔을 진행한 적외선 영상을 획득하고, 제어 모듈(160)은 적외선 영상으로부터 손의 위치를 정확히 분석해 낼 수 있다.
도 4를 참조하면, 열선 그리드(114)가 설치된 기본 테이블(110)의 상판(112)((a) 참조) 및 상판(112)을 촬영한 적외선 영상((b) 참조)가 도시되어 있다. 카메라(140)가 적외선 카메라인 경우 기본 테이블(110)의 상판(112)에는 열선 그리드(114)가 마련될 수 있다. 열선 그리드(114)는 상판(112) 내에 삽입 설치되어, 외관 상으로는 노출되지 않을 수 있다.
필요한 경우 열선 그리드(114)에 전원을 공급하면 열선이 발열될 수 있다. 카메라(140)가 훈련공간(180)을 촬영하였을 때, 육안으로는 확인이 되지 않지만 발열된 열선에 의한 그리드 형상도 적외선 영상(50)으로 같이 촬영될 수 있다.
훈련공간(180) 내에 훈련자 손(L, R)이 위치하는 경우, 훈련자 손(L, R)에 의해 열선 그리드 중 일부의 열이 적외선 영상에서 촬영되지 않을 수 있으며, 이에 기초하여 훈련자 손의 평면적 위치를 보다 정확히 검출해 낼 수 있다. 예컨대, 도 4의 (b)와 같은 경우, 적외선 영상(50)의 분석을 통해 훈련자의 왼손(L)은 (R6, C3) 위치에 있고 오른손(R)은 (R7, C6) 위치에 있음을 파악할 수 있게 된다.
또한, 공간 영상에서 훈련자 손의 크기를 분석함으로써 훈련자 손의 Z축 위치(즉, 높이)를 산출하여, 훈련자 손의 3차원 위치를 보다 정확히 분석해 낼 수도 있다. 이는 훈련공간(180) 내에서 훈련자 손이 높이 위치한 경우에는 공간 패널(130)에 설치된 카메라(140)에 보다 가까이 위치하게 되어 공간 영상 내에서 큰 크기를 가지게 되고, 훈련자 손이 낮게 위치한 경우에는 카메라(140)에 보다 멀리 위치하게 되어 공간 영상 내에서 작은 크기를 가지게 되는 원리를 이용한 결과이다.
또한, 카메라(140)는 공간 패널(130)에 마련된 이동 경로를 따라 공간 패널(130) 상의 임의의 위치로 이동 가능한 구조를 가질 수 있다. 카메라(140)의 이동을 위한 카메라 구동 모듈이 추가적으로 마련될 수 있다.
훈련공간(180) 내에서 훈련자 손이 자유로이 이동하여 카메라(140)의 시야각을 벗어나 사각지역으로 이동한 경우, 훈련자 손의 이동을 추적하여 카메라(140)를 이동시켜 줌으로써 공간 영상 내에서 훈련자 손을 놓치지 않도록 함으로써 제어 모듈(160)에서 손의 위치를 연속적으로 인식하게 할 수 있다.
제어 모듈(160)은 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)을 제어하여 인지재활 훈련을 위한 홀로그램 객체(20)가 훈련공간(180) 내에 구현되게 한다. 또한, 제어 모듈(160)은 카메라(140)에서 촬영한 공간 영상을 분석하여 훈련자의 손을 인식하고, 훈련자의 손의 위치(좌표), 이동 등을 분석한다.
손의 위치가 홀로그램 객체(20)에 대응되는 경우, 해당 홀로그램 객체(20)에 대한 조작이 이루어진 것으로 볼 수 있을 것이다. 손의 이동 방향 및 이동 속도 중 하나 이상의 이동 특성에 따라 홀로그램 객체(20)의 반응 방식이 결정될 수 있을 것이며, 제어 모듈(160)은 결정된 반응 방식에 따라 홀로그램 객체(20)가 반응하도록 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)을 제어할 수 있다.
제어 모듈(160)은 공간 영상에서 분석한 결과에 기초한 손의 형상 및 위치에 따라 손의 외곽선을 구분한다.
그리고 현재 훈련공간(180) 내에 구현되고 있는 홀로그램 객체(20)에 대한 속성(예를 들어, 크기 및 위치(좌표))을 비교한다. 즉, 홀로그램 객체(20)의 위치를 기반으로 하여 영상 인식된 손의 위치를 중첩 대입하여 해당 객체에 대해 미리 지정된 훈련이 수행되게 할 수 있다.
홀로그램 객체(20)의 외부면 혹은 그 내부와 손의 외곽선이 중첩되는 경우 훈련자(10)가 손으로 해당 홀로그램 객체(20)에 대한 조작을 수행한 것으로 보고, 해당 홀로그램 객체(20)에 대해 손의 움직임에 대응되는 반응 동작을 수행하게 할 수 있다.
예를 들면, 홀로그램 객체(20)를 손의 이동 방향에 대응되는 방향으로 이동시키거나 미리 설정된 동작을 수행하게 할 수 있다. 홀로그램 객체(20)가 풍선인 경우 훈련자의 손이 닿은 경우 터지게 할 수 있다. 홀로그램 객체(20)가 공인 경우 훈련자의 손이 닿은 경우 손의 이동 방향에 대응되어 동일한 방향으로 움직이게 할 수 있다.
훈련공간(180)은 기본 테이블(110) 상에 마련된다. 물건을 올려놓을 수 있는 테이블 특성을 활용하여, 테이블 상에서 훈련용 실물을 통한 인지재활 훈련이 이루어지게 할 수도 있다. 도 5에는 훈련용 실물(200)을 활용한 인지재활 훈련 방법이 도시되어 있다.
훈련용 실물(200)에는 트래킹 센서가 부착되어 있어, 훈련자가 해당 훈련용 실물(200)을 훈련공간(180) 내에서 이동시키는 경우, 별도의 트래킹 모듈(미도시) 혹은 카메라(140)를 이용하여 그 위치를 추적할 수 있다.
또는 훈련용 실물(200)에는 자석이 부착될 수도 있다. 이 경우 기본 테이블(110)의 상판 내에는 다수의 코일(210)이 M x N 행렬 타입으로 배치되어 있을 수 있다(도 6 참조). 훈련용 실물(200)에 부착된 자석의 이동에 의해 기본 테이블(110)에 내장된 코일 중 이동경로에 근접한 코일들에는 전자기 유도에 의해 전류가 유도될 수 있고, 전류가 유도된 코일의 배치 위치 및 전류 유도 시간 흐름으로부터 훈련용 실물(200)의 위치 및 이동경로 등을 트래킹할 수도 있을 것이다.
위치 추적 결과 훈련공간(180) 내에 구현된 홀로그램 객체(20)의 영역으로 훈련용 실물(200)이 진입하여 위치가 중첩될 경우 미리 지정된 이벤트가 발생하게 할 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 것과 같이 홀로그램으로 구현된 객체(20a)는 병원이고, 훈련용 실물(200)은 구급차 모형인 경우, 구급차 모형을 손으로 조작하여 병원으로 이동시킨 경우 훈련이 성공적으로 이루어졌음을 알리는 성공 메시지를 시각적 혹은 청각적으로 표현하거나 병원 객체에서 훈련 성공과 관련된 이벤트가 발생되게 할 수 있다.
또는 훈련용 실물(200)에 부착되는 트래킹 센서는 통신 모듈이 구비된 자이로 센서일 수 있다. 이 경우 통신 모듈을 통해 제어 모듈(160) 혹은 외부 서버(미도시)로 전송된 자이로 센서에의 센싱값으로부터 훈련용 실물(200)의 위치를 획득할 수도 있다.
본 실시예에서 훈련자가 고령자인 경우 시력 문제(원시, 근시 등)로 인해 홀로그램 객체(20)를 확인하는데 있어 어려움을 느낄 수도 있다.
따라서, 디스플레이 패널(120)을 통해 훈련자(10)의 시력을 측정한다. 훈련자(10)의 시력 측정을 위해 디스플레이 패널(120)는 시력 측정용 화면이 표시되고, 훈련자에 대한 시력 측정을 진행할 수 있다.
그리고 측정된 훈련자(10)의 시력에 기초하여 제어 모듈(160)은 홀로그램 제네레이팅 모듈(150)을 제어하여 홀로그램 객체(20)의 크기가 조정되게 할 수 있다.
예를 들어, 원시를 갖는 훈련자에 대해서는 홀로그램 객체(20)의 크기를 크게 하여 홀로그램 객체(20)를 보다 잘 식별할 수 있게 구현할 수 있다.
또는 도 7에 도시된 것과 같이 훈련 시작 전 다양한 크기를 가지는 다수의 홀로그램 객체(20b~20d)를 구현하고, 훈련자가 이들 중에서 시각적으로 선명해 보내는 객체를 선별하게 함으로써, 선별된 해당 객체의 크기를 기본 크기로 하여 훈련을 위한 홀로그램 객체(20)의 크기를 조정할 수도 있을 것이다. 이를 통해 훈련자에 대한 시력 교정 효과를 획득할 수 있게 된다.
본 실시예에서 훈련자(10)는 훈련에 앞서 손에 위치 인식용 기기(220)를 착용할 수도 있다. 위치 인식용 기기(220)는 손가락에 끼우는 링 타입 혹은 손톱에 부착하는 팁 타입일 수 있다.
위치 인식용 기기(220)가 특정 색상을 가지도록 함으로써, 카메라(140)를 통해 획득한 공간 영상의 분석 과정에서 특정 색상을 가지는 위치 인식용 기기(220)를 용이하게 식별하게 함으로써, 훈련자(10)의 손 위치를 보다 정확히 인식할 수 있다.
여기서 공간 영상 분석을 통해 식별된 위치 인식용 기기(220)의 색상은 인지재활 훈련에 활용될 수도 있다. 예컨대, 홀로그램 객체(20)가 선만으로 이루어진 경우, 위치 인식용 기기(220)를 장착한 손으로 해당 홀로그램 객체(20)를 터치할 경우 위치 인식용 기기(220)의 색상에 대응되는 색상으로 해당 홀로그램 객체(20)가 색칠되도록 구현할 수도 있다. 이 경우 위치 인식용 기기(220)는 복수 개가 구비되고, 각각 다른 색상을 가지도록 함으로써, 홀로그램 객체(20)를 색칠하고자 하는 색상에 대응되는 위치 인식용 기기(220)를 선별하게 하고 장착한 후 색칠하고자 하는 홀로그램 객체(20)를 터치하게 까지 하는 일련의 과정을 가지는 인지재활 훈련을 새롭게 만들어 낼 수도 있을 것이다.
또는 위치 인식용 기기(220)는 자력을 가지는 물질로 이루어지고, 기본 테이블(110)의 상판 내에는 도 6에 도시된 것과 같이 다수의 코일이 M x N 행렬 타입으로 배치될 수 있다. 이 경우 위치 인식용 기기(220)의 이동에 따라 근접한 코일에서는 전자기 유도 현상에 의해 전류가 유도될 수 있다. 따라서, 전류가 발생한 코일의 위치를 시간 경과에 따라 분석함으로써 위치 인식용 기기(220)의 위치 이동을 파악하고, 훈련자(10)의 손 위치 이동으로 간주할 수도 있다.
본 실시예에서는 카메라(140)가 훈련공간(180) 내를 촬영하는 경우를 가정하여 설명하였다.
도 9를 참조하면, 다른 실시예에서 카메라(140)는 훈련자(10)의 얼굴을 촬영하여 훈련자(10)의 시선을 트래킹할 수도 있다. 이 경우 카메라(140)는 아이트래커로서 기능한다. 여기서, 카메라(140)는 예를 들어 적외선 카메라일 수 있다.
훈련자(10)의 시선을 트래킹하고 훈련자(10)의 시선이 머무는 위치, 즉 응시 위치를 산출한 후 해당 응시위치에 홀로그램 객체(20e)가 구현되게 할 수 있다.
만약 훈련자(10)가 시선을 움직인 경우, 카메라(140)를 통해 그 움직임을 파악하고, 이동한 응시 위치에 홀로그램 객체(20f)를 재투사할 수 있다.
본 실시예에 따른 인지재활 훈련방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 실감형 인지재활 훈련 테이블
110: 기본 테이블 120: 디스플레이 패널
130: 공간 패널 140: 카메라
150: 홀로그램 제네레이팅 모듈 160: 제어 모듈
170: 제1 힌지 172: 제2 힌지
174: 회동 방지 수단 180: 훈련공간
10: 훈련자 20,20a~20f: 홀로그램 객체
200: 훈련용 실물 210: 열선
220: 코일
110: 기본 테이블 120: 디스플레이 패널
130: 공간 패널 140: 카메라
150: 홀로그램 제네레이팅 모듈 160: 제어 모듈
170: 제1 힌지 172: 제2 힌지
174: 회동 방지 수단 180: 훈련공간
10: 훈련자 20,20a~20f: 홀로그램 객체
200: 훈련용 실물 210: 열선
220: 코일
Claims (9)
- 기본 테이블;
상기 기본 테이블의 상판에 접이식으로 설치되는 디스플레이 패널;
상기 디스플레이 패널의 상단에 회동 가능하게 설치되는 공간 패널;
상기 디스플레이 패널에 가간섭성을 가지는 광선들을 조사하여 상기 기본 테이블의 상판, 상기 디스플레이 패널, 상기 공간 패널로 형성되는 훈련공간에 홀로그램 객체를 구현하는 홀로그램 제네레이팅 모듈;
상기 공간 패널에 설치되고, 상기 훈련공간을 촬영하는 카메라; 및
상기 카메라에 의해 촬영된 공간 영상을 분석하여 상기 훈련공간 내로 진입한 훈련자의 손을 인식하고, 상기 훈련자의 손이 상기 홀로그램 객체에 중첩되는 경우 지정된 이벤트를 발생시키는 제어 모듈을 포함하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 공간 영상의 분석 결과 인식된 손의 형상 및 위치에 따라 상기 손의 외곽선을 구분하고, 상기 홀로그램 객체의 외부면 혹은 내부와 상기 손의 외곽선이 중첩되는 경우, 상기 훈련자가 손으로 상기 홀로그램 객체에 대한 조작을 수행한 것으로 보고 상기 홀로그램 객체에 대해 상기 손의 움직임에 대응되는 반응 동작을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 공간 패널 상에서 상기 카메라를 이동시키는 카메라 구동 모듈을 더 포함하되,
상기 제어 모듈은 상기 훈련자의 손이 상기 카메라의 시야각을 벗어나 사각지역으로 이동한 경우, 상기 손의 이동을 추적하여 상기 카메라를 이동시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
트래킹 센서가 부착되고, 상기 훈련자가 손으로 조작 가능한 훈련용 실물을 더 포함하되,
상기 제어 모듈은 상기 훈련용 실물에 부착된 상기 트래킹 센서를 감지한 결과에 따라 상기 훈련용 실물의 이동을 트래킹하고, 상기 훈련공간 내에 구현된 상기 홀로그램 객체의 위치와 중첩되는 경우 미리 지정된 이벤트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
자석이 부착되고, 상기 훈련자가 손으로 조작 가능한 훈련용 실물을 더 포함하되,
상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 코일이 M x N 행렬 타입으로 배치되어 있고,
상기 제어 모듈은 상기 훈련용 실물에 부착된 상기 자석의 이동에 따라 상기 복수의 코일 중 전류가 유도되는 코일의 배치 위치로부터 상기 훈련용 실물의 이동을 트래킹하고, 상기 훈련공간 내에 구현된 상기 홀로그램 객체의 위치와 중첩되는 경우 미리 지정된 이벤트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은 훈련 시작 전 서로 상이한 크기를 갖는 복수의 홀로그램 객체를 상기 훈련공간 내에 구현하고, 훈련자에 의해 선별된 특정 홀로그램 객체의 크기를 기본 크기로 하여 훈련을 위한 홀로그램 객체의 크기를 조정하여 상기 훈련자의 시력 교정 효과를 획득하는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 훈련자의 손에 착용 가능하고, 특정 색상을 갖는 위치 인식용 기기를 포함하되,
상기 제어 모듈은 상기 공간 영상의 분석 과정에서 특정 색상을 구분함으로써 상기 위치 인식용 기기의 위치를 상기 훈련자의 손의 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 훈련자의 손에 착용 가능하고, 자력을 갖는 재질로 이루어진 위치 인식용 기기를 포함하되,
상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 코일이 M x N 행렬 타입으로 배치되어 있고,
상기 제어 모듈은 상기 위치 인식용 기기의 이동에 따라 상기 복수의 코일 중 전류가 유도되는 코일의 배치 위치로부터 상기 위치 인식용 기기의 이동을 트래킹함으로써 상기 위치 인식용 기기의 위치를 상기 훈련자의 손의 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
- 제1항에 있어서,
상기 기본 테이블의 상판 내에는 복수의 열선이 그리드 타입으로 배치되어 있고,
상기 카메라는 적외선 카메라로서 상기 공간 영상을 적외선 영상으로 촬영하며,
상기 제어 모듈은 상기 공간 영상에서 상기 훈련자의 손에 의해 촬영되지 않은 그리드 위치로부터 상기 훈련자의 손의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190140847A KR102320498B1 (ko) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 홀로그램을 이용한 실감형 인지재활 훈련 테이블 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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