KR102354590B1 - 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법 - Google Patents

썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템은 스타트 구간; 상기 스타트 구간을 이동 가능하도록 구성되고, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 상기 썰매에 전달되도록 상기 썰매에 고정된 푸쉬 부재를 포함하는 썰매; 상기 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 측정하는 센서; 상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매를 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 카메라; 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하고, 분석된 데이터에 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 스타트 구간 훈련 분석부를 포함한다.

Description

썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법{Systems and methods supporting training in sleds start section}
본 발명은 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 대표적인 동계 스포츠에 해당하는 봅슬레이, 스켈레톤 등과 같은 썰매 종목의 스타트 구간의 기록을 향상시킬 수 있는 훈련을 지원하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
대표적인 동계스포츠인 봅슬레이 및 스켈레톤은 눈이 쌓여서 만들어진 코스를 한 명 혹은 여러 명이 썰매에 탑승하여 결승선을 통과하는 시간을 측정하여 기록을 통해 승패를 결정하는 스포츠이다. 이러한, 봅슬레이 및 스켈레톤은 정지 상태에서 시작하여 선수들이 썰매를 밀어 발생한 추진력을 기반으로 트랙을 따라 활강하게 된다. 봅슬레이 및 스켈레톤과 같은 썰매 종목은 썰매를 선수들이 밀고 탑승하는 스타트 구간과 트랙을 주행하는 트랙 주행 구간을 진행하게 되며, 스타트 구간의 스피드는 중력에 의해 가속을 받는 원동력이 되는 바, 스타트 타임의 경쟁력이 전체 경기력의 60% 정도를 차지할 정도로 중요성을 가지고 있다.
스타트 구간에서 선수들 개인의 힘도 중요하지만 선수들 간의 협응성이 매우 중요하다. 협응성이란 선수들간의 호흡을 말하며 이를 정량화하여 분석할 필요가 있다. 또한, 썰매에 큰 추진력을 발생시키려면 선수들이 발생시키는 총 힘이 최대한 썰매의 진행 방향에 부합하게 작용되어야 한다. 따라서, 스타트 구간의 기록 향상을 위해서는 썰매를 미는 힘의 작용점, 방향, 총량이 중요하며 선수들의 푸쉬 자세 또한 매우 중요하다. 이에, 본 발명의 출원인은 상술한 스타트 구간의 기록을 향상시킬 수 있는 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템을 개발하는 데 이르렀다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구체적으로, 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템은 스타트 구간; 상기 스타트 구간을 이동 가능하도록 구성되고, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 상기 썰매에 전달되도록 상기 썰매에 고정된 푸쉬 부재를 포함하는 썰매; 상기 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 측정하는 센서; 상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매를 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 카메라; 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하고, 분석된 데이터에 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 스타트 구간 훈련 분석부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법은 스타트 구간을 이동 가능하도록 구성되고, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 상기 썰매에 전달되도록 상기 썰매에 고정된 푸쉬 부재를 포함하는 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 센서가 측정하는 단계; 상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매를 카메라가 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 단계; 스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하여 분석 결과를 생성하는 단계;및 스타트 구간 훈련 솔루션부가, 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템 및 방법은 선수들 간의 협응성을 가시화한 분석 데이터와 스타트 구간 이동 영상에 대한 분석 데이터에 기초하여 생성되는 선수들 사이의 협응성을 높일 수 있는 피드백과 썰매를 푸쉬하기에 최적화된 자세에 대한 피드백을 사용자 별로 특화되어 제공할 수 있다.
즉, 사용자 별로 다양하고 세분화된 분석 데이터에 기초한 정확한 피드백을 통해 스타트 구간 기록의 향상이 더욱 효과적으로 지원될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 푸쉬 부재를 통해 썰매에 가해지는 힘을 나타내기 위한 예시도이다.
도 3은 스타트 구간에서 썰매의 이동 영상을 촬영하기 위한 카메라의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 스타트 구간 훈련 분석부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 푸쉬 부재에 전달되는 선수들의 개별적인 힘을 비교 분석한 그래프이다.
도 6은 스타트 구간 이동 영상에서 각 사용자의 관절 각도를 추정한 예시적인 분석 데이터이다.
도 7은 스타트 구간 이동 영상에서 썰매의 속도 및 이동 궤적을 추정한 예시적인 분석 데이터이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 인지할 수 있다. 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템의 블록도이다. 도 2a 및 도 2b는 푸쉬 부재를 통해 썰매에 가해지는 힘을 나타내기 위한 예시도이다. 도 3은 스타트 구간에서 썰매의 이동 영상을 촬영하기 위한 카메라의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 4는 스타트 구간 훈련 분석부의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5a 및 도 5b는 푸쉬 부재에 전달되는 선수들의 개별적인 힘을 비교 분석한 그래프이다. 도 6은 스타트 구간 이동 영상에서 각 사용자의 관절 각도를 추정한 예시적인 분석 데이터이다. 도 7은 스타트 구간 이동 영상에서 썰매의 속도 및 이동 궤적을 추정한 예시적인 분석 데이터이다.
도 1을 참조하면, 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템(10)은 스타트 구간(100), 썰매(110), 센서(120), 카메라(130), 스타트 구간 훈련 분석부(140) 및 데이터 베이스부(150)를 포함한다.
실시예들에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템은, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템 및 이에 포함된 각 부(unit)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈(module)", "서버(server)", "시스템", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
또한, 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템(10)을 구성하는 각각의 부는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 도 1에서 스타트 구간(100), 썰매(110), 센서(120), 카메라(130), 스타트 구간 훈련 분석부(140), 및 데이터 베이스부(150)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되나, 이는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템을 구성하는 장치를 해당 장치에 의해 실행되는 동작에 의해 단지 기능적으로 구분한 것이다. 따라서, 실시예에 따라서는 스타트 구간 훈련 분석부(140), 및 데이터 베이스부(150)는 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있고, 하나 이상이 다른 부와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있으며, 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다.
스타트 구간(100)은 스타트 구간의 경기력 향상을 위한 훈련이 진행되는 공간에 해당한다. 스타트 구간(100)은 썰매 종목의 경기에서 실제 적용되는 구간과 동일하게 제공될 수 있다. 즉, 스타트 구간(100)은 일정 길이 이상의 직선 경로일 수 있으며, 실제 경기장과 동일한 길이, 경사를 가질 수 있다.
썰매(110)는 이러한 스타트 구간(100)의 시작 지점에서 마지막 지점까지를 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 썰매(110)는 실제 썰매 종목에 사용되는 썰매와 동일한 외형, 크기를 가질 수 있다. 예시적으로, 썰매(110)는 봅슬레이, 스켈레톤 또는 루지 종목에 적용되는 썰매일 수 있다. 썰매(110)의 스타트 구간 내에서의 이동은 사용자(선수)들이 제공하는 힘에 의해 수행될 수 있다.
도 2a는 썰매(110)를 상부에서 바라본 평면도이며, 도 2b는 썰매(110)를 측면에서 바라본 측면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 썰매(110)는 사용자의 힘이 썰매(110)에 전달되도록 썰매(110)에 고정된 푸쉬 부재(P)를 포함할 수 있다. 즉, 푸쉬 부재(P)는 적어도 한 명 이상의 사용자가 썰매(110)를 푸쉬할 수 있도록 썰매(110)와 연결된다. 푸쉬 부재(P)는 사용자들을 용이하게 썰매(110)를 푸쉬할 수 있는 형태로 썰매(110)와 연결될 수 있다. 예시적으로, 푸쉬 부재(P)는 썰매(110)에서 일 방향을 따라 돌출된 푸쉬 부재(Push-bar) 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적어도 한 명 이상의 사용자는 썰매(110)를 가속하기 위한 힘을 푸쉬 부재(P)를 통해 썰매(110)에게 제공할 수 있다.
사용자(선수)들은 썰매(110)를 스타트 구간(100)의 시작 지점에서 마지막 지점까지 이동시키는 훈련, 스타팅 훈련을 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템(10) 내에서 수행하게 된다. 스타트 구간에서 선수들 개인의 힘도 중요하지만 선수들간의 협응성(선수들간의 호흡)이 매우 중요하다. 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템(10)은 센서(120)를 통해 스타트 구간에서 사용자들의 개별적인 힘을 측정할 수 있으며, 선수들의 정량화된 개별 데이터를 분석 자료로 활용할 수 있다.
구체적으로, 센서(120)는 사용자들이 스타트 구간(100) 내에서 썰매(110)를 이동시키기 위해 각각이 제공하는 힘을 개별적으로 취득할 수 있다. 센서(120)는 푸쉬 부재(P)에 대응되도록 준비될 수 있으며, 푸쉬 부재(P)에 부착되거나 포함되도록 구성될 수 있다. 푸쉬 부재(P)에 부착되거나 포함된 센서(120)는 푸쉬 부재(P)를 통해 전달되는 개별 사용자의 힘의 크기를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 센서(120)는 스트레인 게이지 또는 로드셀을 포함하여 개별 사용자가 푸쉬 부재(P)에 전달하는 힘의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 사용자(선수)들이 썰매(110)를 푸쉬 부재(P)를 통해 푸쉬할 때 발생하는 힘은 썰매의 진행 방향(FT)과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘(Fp)과 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘(Fv-)을 포함한다. 여기서, 수평 방향의 힘(Fp)은 썰매(110)의 가속을 만들어내는 힘이며, 수직 방향의 힘(Fv)는 썰매(110)의 무게를 증가시켜 마찰을 높이는 힘에 해당한다. 따라서, 사용자(선수)가 푸쉬 부재(P)에 작용하는 힘 중 수평 방향의 힘(Fp)의 성분이 높은 것이 스타트 구간의 기록을 향상시키는 데 중요할 수 있다. 여기서, 센서(120)는 다축 센서를 포함하여 개별 사용자가 푸쉬 부재(P)에 각 방향에 따른 힘의 크기를 개별적으로 측정할 수 있다. 예시적으로, 센서(120)는 수평 방향으로 작용하는 힘의 크기와 수직 방향으로 작용하는 힘의 크기를 각각 측정하도록 구성될 수 있다.
또한, 사용자들이 스타트 구간(100) 내에서 썰매(110)를 이동시키는 훈련 과정은 카메라(130)에 의해 촬영될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 카메라(130)는 스타트 구간(100)에서 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수 있다. 하나의 카메라(130)가 스타트 구간(100)을 모두 포함하도록 촬영될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 카메라(130)는 복수개로 구비되어 다양한 각도에서 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수 있다. 또한, 복수의 카메라(130)는 스타트 구간(100)의 시작 지점부터 마지막 지점까지 주요 위치에 고정되어 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서 카메라(130)는 썰매(110)의 이동에 대응하여 함께 이동하면서 썰매(110)의 이동을 촬영할 수도 있다.
센서(120)에서 측정된 힘의 크기에 관련된 데이터와 카메라(130)에서 촬영된 썰매의 이동 영상은 데이터 베이스부(150)에 제공될 수 있다. 데이터 베이스부(150)는 센서(120) 및 카메라(130) 에서 측정되는 데이터 및 촬영된 영상과 스타트 구간 훈련 분석부(140)에서 생성되는 분석 결과 등이 저장되는 공간일 수 있다. 또한, 후술하는 분석 과정을 수행하는 데 필요한 임시 메모리 등을 제공할 수도 있다. 데이터 베이스부(150)는 스타팅 훈련 별로 생성된 데이터를 구분하여 저장할 수 있으며, 후술하는 스타트 구간 훈련 분석부(140)의 분석 툴은 스타팅 훈련 별로 생성된 데이터를 기초로 분석을 수행하게 된다.
스타트 구간 훈련 분석부(140)는 센서(120)에서 측정된 데이터와 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하여 분석 결과를 생성할 수 있다. 스타트 구간 훈련 분석부(140)는 1회의 스타팅 훈련에서 수집된 데이터를 효과적으로 비교, 분석하기 위해 그래프, 표 등으로 가공하는 기능과 영상에 대한 분석을 수행하는 기능을 제공할 수 있다.
도 4는 스타트 구간 훈련 분석부(140)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 스타트 구간 훈련 분석부(140)는 훈련 분석 제어 유닛(140A), 힘 데이터 분석 유닛(140B), 인체 관절 각도 추정 유닛(140C). 객체 추적 유닛(140D), 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E), 입력부(140F), 출력부(140G)를 포함한다.
훈련 분석 제어 유닛(140A)은 스타트 구간 훈련 분석부(140)에 포함된 유닛의 전반적인 동작을 제어 및 동작에 필요한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 또한, 훈련 분석 제어 유닛(140A)은 분석할 데이터 및 분석 방법을 선택할 수 있는 메뉴를 제공하고, 선택된 데이터 및 분석 방법에 따라 도출된 분석 결과 및 분석 결과에 따라 생성된 훈련 솔루션을 제공하는 분석 툴(tool)을 제공할 수 있다. 분석 툴은 디스플레이와 같은 출력부(140G)를 통해 사용자에게 출력될 수 있으며, 사용자는 데이터 베이스부(150)에 저장된 각 스타팅 훈련 데이터 중 어느 하나에 해당하는 분석 대상과 분석 방법을 마우스, 키보드, 터치 패드와 같은 입력부(140F)를 통해 각각 선택할 수 있다. 입력부를 통해 선택된 데이터 및 분석 방법을 통해 스타트 구간 훈련 분석부(140)의 각 유닛은 분석을 수행하게 된다.
힘 데이터 분석 유닛(140B)는 각 사용자의 힘의 크기에 대한 비교 분석을 수행할 수 있으며, 각 사용자의 힘의 크기를 용이하게 비교 분석할 수 있는 그래프, 표 등을 생성할 수 있다. 생성된 결과는 분석 툴에 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 센서(120)는 수평 방향의 힘(Fp)과 수직 방향의 힘(Fv)을 각각 수집할 수 있다. 힘 데이터 분석 유닛(140B)는 상기 분석에 사용되는 힘은 수평 방향의 힘(Fp)에서 수직 방향의 힘(Fv)을 고려하여 썰매(110)의 이동에 작용된 힘을 산출할 수 있다. 예를 들어, 힘 데이터 분석 유닛(140B)은 실제 작용된 힘의 크기를 누설 비율(Fp/Fv)로 산출할 수 있다. 또한, 수평 방향의 힘(Fp)과 수직 방향의 힘(Fv)를 합산하여 선수가 썰매(110)를 미는데 발생시킨 힘의 크기를 결정할 수 있다.
또한, 힘 데이터 분석 유닛(140B)은 스타트 구간을 이동함에 따라 푸쉬 부재에 작용된 힘의 크기를 시간에 따라 분석할 수 있다. 이러한 분석 결과를 각 사용자(선수)별로 산출할 수 있으며, 사용자(선수)별로 변화된 힘의 크기를 비교하는 데이터(예를 들어, 표, 그래프)를 생성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 선수 1(Person 1), 선수 2(Person 2) 및 선수 3(Person 3)가 스타트 구간을 이동함에 따라 푸쉬 부재를 통해 썰매(110)에 전달한 힘의 크기를 비교 분석한 데이터이다. 도 5a는 스타트 구간을 이동함에 따라 변화된 수직 방향(Press direction) 힘(Fv)을 선수 별로 도시한 비교 분석 그래프이며, 도 5b는 스타트 구간을 이동함에 따라 변화된 수평 방향(Push direction) 힘(Fp)을 선수 별로 도시한 비교 분석 그래프이다. 즉, 힘 데이터 분석 유닛(140B)는 스타트 구간을 이동함에 따라 변화된 힘의 크기를 선수(사용자)별로 도시하는 비교 분석 그래프를 생성할 수 있다. 스타트 구간을 이동함에 따라 선수들의 힘은 유사한 패턴으로 발생하는 것이 이상적일 수 있다. 즉, 상기 힘의 크기를 비교 분석한 데이터를 통해 선수들간의 협응성 정도를 용이하게 파악할 수 있다.
인체 관절 각도 추정 유닛(140C)은 스타트 구간 이동 영상에 대한 영상 분석을 제공할 수 있다. 구체적으로, 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)은 촬영된 영상에서 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 포함한다. 상기 인체 관절 각도 추정 알고리즘은 미리 훈련된 딥러닝 기반으로 추정 알고리즘으로, 골반 관절의 굴곡, 무릎 관절의 외회전, 및 발목 관절의 내반 운동 범위 중 적어도 하나를 추정하도록 학습된 상태이다. 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)은 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 통해 스타트 구간 이동 영상에서 각 사용자의 인체 관절 각도를 추정한 분석 결과를 생성할 수 있다. 즉, 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 골반 관절의 굴곡, 무릎 관절의 외회전 및 발목 관절의 내반 운동 범위 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 도 6은 이러한 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 통해 추정되는 인체 관절 각도를 예시적으로 도시한 것으로, 이러한 인체 관절 각도의 추정은 영상에 포함된 사용자 별로 수행될 수 있다.
또한, 객체 추적 유닛(140D)은 스타트 구간 이동 영상을 분석하여 썰매(110)의 속도 및 궤도를 추적하여 분석 결과를 생성하는 기능을 포함할 수 있다. 스타트 구간 훈련 분석부(140)은 스타트 구간 이동 영상 중 썰매(110)의 이동을 계속 추적할 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같은 추적된 썰매의 궤적과 속도가 산출될 수 있다.
힘 데이터 분석 유닛(140B), 인체 관절 각도 추정 유닛(140C) 및 객체 추적 유닛(140D)에서 생성된 분석 결과는 훈련 분석 제어 유닛(140A)으로 전달되며, 분석 툴을 통해 사용자들에게 제공될 수 있다. 또한, 힘 데이터 분석 유닛(140B), 인체 관절 각도 추정 유닛(140C) 및 객체 추적 유닛(140D)에서 생성된 분석 결과는 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)에 제공된다.
스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 생성하여 사용자(선수)별로 제공할 수 있다.
구체적으로, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 썰매(110)의 이동 과정에서 선수들의 협응성 및 힘의 중첩이 스타트 기록에 끼치는 인과 관계를 힘 데이터 분석 결과 및 객체 추적 결과를 기초로 분석할 수 있으며, 분석된 결과를 기초로 스타트 기록을 단축시킬 수 있도록 사용자에게 솔루션을 제공할 수 있다.
예를 들어, 분석 결과 사용자들 사이에 힘이 가해지는 타이밍이 상이한 경우 사용자들 사이의 협응성을 향상시키기 위해 썰매에 전달하는 힘의 타이밍을 조절하는 솔루션이 사용자들에게 제공될 수 있다. 도 5a 및 도 5b의 비교 분석 그래프에 기초하면, 선수 1(person 1)의 경우 발생한 힘의 대부분이 썰매를 누르는 힘으로 누설이 되었으며, 선수 2(person 2)의 경우 썰매를 누르고 있는 상태에서 시작하고, 선수 3(person 3)의 경우 누설되는 힘이 없이 모두 진행 방향으로 힘이 집중된 것을 알 수 있다. 또한 선수 1(person 1)와 선수 2(person 2)는 스타트 구간의 마지막까지 힘을 지속시키지 못하는 것을 알 수 있다. 따라서, 선수 1과 선수 2에게 힘을 주는 타이밍을 조절하고 힘을 분배시키는 훈련 솔루션이 제공될 수 있다.
또한, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)에서 수행된 분석 결과를 기초로 사용자 별로 자세를 교정하는 솔루션을 생성할 수 있다. 구체적으로, 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)에서 수행된 각도 정보를 사용하여 골반 관절의 굴곡 범위와 무릎 관절의 외회전 범위를 키워 지지발의 안정성을 강화할 수 있도록 하는 솔루션을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 발목 관절의 내반 운동 범위를 줄여 빙판에서의 하지 안정성을 향상 시킬 수 있도록 하는 솔루션을 제공할 수도 있다.
또한, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 사용자 별로 힘의 방향을 조절하는 솔루션이 제공될 수 있다. 즉, 썰매의 진행 방향과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘(Fp) 대비 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘(Fv-)이 높게 작용되는 경우, 수평 방향의 힘(Fp)의 크기를 높일 수 있는 솔루션을 제공할 수 있다. 이러한 힘의 방향의 조절은 사용자의 자세에 기반한 것으로 영상 분석을 통해 제공되는 인체 관절 각도 정보와 함께 자세를 교정하는 솔루션이 사용자들에게 제공될 수 있다. 즉, 선수들이 썰매(110)를 푸쉬할 때 최적화된 자세에 대한 솔루션을 제공할 수 있다.
스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)에서 제공된 솔루션에 기반하여 사용자(선수)들은 다시 스타트 훈련을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 시스템(10)은 선수들 간의 협응성을 가시화한 분석 데이터와 스타트 구간 이동 영상에 대한 분석 데이터에 기초하여 생성되는 선수들 사이의 협응성을 높일 수 있는 피드백과 썰매를 푸쉬하기에 최적화된 자세에 대한 피드백을 사용자 별로 특화되어 제공할 수 있다. 사용자 별로 다양하고 세분화된 분석 데이터에 기초한 정확한 피드백을 통해 스타트 구간 기록의 향상이 더욱 효과적으로 지원될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법의 순서도이다. 상기 방법은 상술한 도 1의 시스템에서 수행될 수 있고, 본 실시예에 설명을 위해 도 1 내지 도 7이 참조될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 썰매 종목의 기술 훈련을 지원하는 방법은 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 센서가 측정하는 단계(S100); 상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매를 카메라가 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 단계(S110); 스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하여 분석 결과를 생성하는 단계(S120);및 스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 단계(S130)를 포함한다.
먼저, 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 센서가 측정한다(S100).
본 단계(S100)에서 썰매(110)는 스타트 구간(100)을 이동 가능하도록 구성되고, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 상기 썰매에 전달되도록 상기 썰매에 고정된 푸쉬 부재(P)를 포함한다. 이러한 썰매(110)가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 센서(120)가 측정하게 된다. 상기 센서(120)는 상기 썰매에 진행 방향과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘 및 상기 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘을 각각 측정할 수 있다.
다음으로, 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매를 카메라가 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성한다(S110).
사용자들이 스타트 구간(100) 내에서 썰매(110)를 이동시키는 훈련 과정은 카메라(130)에 의해 촬영될 수 있다. 적어도 하나의 카메라(130)는 스타트 구간(100)에서 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수 있다. 하나의 카메라(130)가 스타트 구간(100)을 모두 포함하도록 촬영될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 카메라(130)는 복수개로 구비되어 다양한 각도에서 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수 있다. 또한, 복수의 카메라(130)는 스타트 구간(100)의 시작 지점부터 마지막 지점까지 주요 위치에 고정되어 썰매(110)의 이동 영상을 촬영할 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서 카메라(130)는 썰매(110)의 이동에 대응하여 함께 이동하면서 썰매(110)의 이동을 촬영할 수도 있다.
다음으로, 스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하여 분석 결과를 생성한다(S120).
스타트 구간 훈련 분석부(140)는 상기 측정된 각 사용자의 힘의 크기에 대한 비교 분석을 수행하는 힘 데이터 분석 유닛을 포함한다. 상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 수평 방향의 힘 및 상기 수직 방향의 힘을 고려하여 상기 썰매의 이동에 작용된 힘을 산출할 수 있다. 또한, 상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 스타트 구간을 이동함에 따라 푸쉬 부재에 작용된 힘의 크기를 시간에 따라 사용자 별로 분석하며, 사용자 별로 변화된 힘의 크기를 비교하는 데이터를 생성할 수 있다.
스타트 구간 훈련 분석부(140)는 상기 스타트 구간 이동 영상에서 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 유닛을 포함할 수 있다. 상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 포함하며, 상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 골반 관절의 굴곡, 무릎 관절의 외회전 및 발목 관절의 내반 운동 범위 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
스타트 구간 훈련 분석부(140)는 상기 스타트 구간 이동 영상에서 상기 썰매의 속도 및 궤도를 추적하는 객체 추적 유닛을 포함하며, 객체 추적 유닛을 통해 스타트 구간 이동 영상에서 상기 썰매의 속도 및 궤도를 산출하여 분석 결과를 생성할 수 있다.
다음으로, 스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공한다(S130).
스타트 구간 훈련 분석부(140)는 상기 힘 데이터 분석 유닛, 상기 인체 관절 각도 추정 유닛 및 상기 객체 추적 유닛에서 각각 분석된 결과 중 적어도 하나에 기초하여 사용자 별 훈련 솔루션을 생성하는 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)을 포함할 수 있다. 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 생성하여 사용자(선수)별로 제공할 수 있다. 구체적으로, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 썰매(110)의 이동 과정에서 선수들의 협응성 및 힘의 중첩이 스타트 기록에 끼치는 인과 관계를 힘 데이터 분석 결과 및 객체 추적 결과를 기초로 분석할 수 있으며, 분석된 결과를 기초로 스타트 기록을 단축시킬 수 있도록 사용자에게 솔루션을 제공할 수 있다. 또한, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)에서 수행된 분석 결과를 기초로 사용자 별로 자세를 교정하는 솔루션을 생성할 수 있다. 구체적으로, 인체 관절 각도 추정 유닛(140C)에서 수행된 각도 정보를 사용하여 골반 관절의 굴곡 범위와 무릎 관절의 외회전 범위를 키워 지지발의 안정성을 강화할 수 있도록 하는 솔루션을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 발목 관절의 내반 운동 범위를 줄여 빙판에서의 하지 안정성을 향상 시킬 수 있도록 하는 솔루션을 제공할 수도 있다. 또한, 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛(140E)은 사용자 별로 힘의 방향을 조절하는 솔루션이 제공될 수 있다. 즉, 썰매의 진행 방향과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘(Fp) 대비 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘(Fv-)이 높게 작용되는 경우, 수평 방향의 힘(Fp)의 크기를 높일 수 있는 솔루션을 제공할 수 있다. 이러한 힘의 방향의 조절은 사용자의 자세에 기반한 것으로 영상 분석을 통해 제공되는 인체 관절 각도 정보와 함께 자세를 교정하는 솔루션이 사용자들에게 제공될 수 있다. 즉, 선수들이 썰매(110)를 푸쉬할 때 최적화된 자세에 대한 솔루션을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법은 선수들 간의 협응성을 가시화한 분석 데이터와 스타트 구간 이동 영상에 대한 분석 데이터에 기초하여 생성되는 선수들 사이의 협응성을 높일 수 있는 피드백과 썰매를 푸쉬하기에 최적화된 자세에 대한 피드백을 사용자 별로 특화되어 제공할 수 있다. 사용자 별로 다양하고 세분화된 분석 데이터에 기초한 정확한 피드백을 통해 스타트 구간 기록의 향상이 더욱 효과적으로 지원될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 썰매 종목 스타트 구간의 훈련을 지원하는 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템
100: 스타트 구간
110: 썰매
120: 센서
130: 카메라
140: 스타트 구간 훈련 분석부
150: 데이터 베이스부

Claims (10)

  1. 스타트 구간;
    상기 스타트 구간을 이동 가능하도록 구성되는 썰매로서, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 상기 썰매에 전달되도록 상기 썰매에 고정된 푸쉬 부재를 포함하는 썰매;
    상기 적어도 한명 이상의 사용자에 의해 상기 썰매가 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 측정하는 센서;
    상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매와 상기 적어도 한명 이상의 사용자를 함께 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 카메라;
    상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하고, 분석된 데이터에 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 스타트 구간 훈련 분석부를 포함하고,
    상기 스타트 구간 훈련 분석부는,
    상기 측정된 각 사용자의 힘의 크기에 대한 비교 분석을 수행하는 힘 데이터 분석 유닛;
    상기 스타트 구간 이동 영상에서 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 유닛;
    상기 스타트 구간 이동 영상에서 상기 썰매의 이동을 추적하며, 상기 썰매의 속도와 상기 썰매의 궤도를 추정하는 객체 추적 유닛; 및
    상기 힘 데이터 분석 유닛, 상기 인체 관절 각도 추정 유닛 및 상기 객체 추적 유닛에서 각각 분석된 결과 중 적어도 하나에 기초하여 사용자 별 훈련 솔루션을 생성하는 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛을 포함하고,
    상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 포함하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 썰매에 진행 방향과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘 및 상기 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘을 각각 측정하며,
    상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 수평 방향의 힘 및 상기 수직 방향의 힘을 고려하여 상기 썰매의 이동에 작용된 힘을 산출하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 스타트 구간을 이동함에 따라 푸쉬 부재에 작용된 힘의 크기를 시간에 따라 사용자 별로 분석하며, 사용자 별로 변화된 힘의 크기를 비교하는 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 골반 관절의 굴곡, 무릎 관절의 외회전 및 발목 관절의 내반 운동 범위 중 적어도 하나를 추정하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 시스템.
  6. 스타트 구간을 이동 가능하도록 구성되고, 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘이 전달되도록 고정된 푸쉬 부재를 포함하는 썰매가 상기 적어도 한명 이상의 사용자에 의해 상기 스타트 구간을 이동하는 동안 상기 푸쉬 부재에 작용되는 상기 적어도 한 명 이상의 사용자의 힘을 센서가 측정하는 단계;
    상기 스타트 구간을 이동하는 상기 썰매와 상기 적어도 한명 이상의 사용자를 함께 카메라가 촬영하여 스타트 구간 이동 영상을 생성하는 단계;
    스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 측정된 사용자의 힘과 상기 생성된 스타트 구간 이동 영상을 기초로 데이터 분석을 수행하여 분석 결과를 생성하는 단계;및
    스타트 구간 훈련 분석부가, 상기 분석 결과를 기초로 사용자 별 훈련 솔루션을 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 스타트 구간 훈련 분석부는,
    상기 측정된 각 사용자의 힘의 크기에 대한 비교 분석을 수행하는 힘 데이터 분석 유닛;
    상기 스타트 구간 이동 영상에서 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 유닛;
    상기 스타트 구간 이동 영상에서 상기 썰매의 이동을 추적하며, 상기 썰매의 속도와 상기 썰매의 궤도를 추정하는 객체 추적 유닛; 및
    상기 힘 데이터 분석 유닛, 상기 인체 관절 각도 추정 유닛 및 상기 객체 추적 유닛에서 각각 분석된 결과 중 적어도 하나에 기초하여 사용자 별 훈련 솔루션을 생성하는 스타트 구간 훈련 솔루션 생성 유닛을 포함하고,
    상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 3차원 인체 관절 각도를 추정하는 인체 관절 각도 추정 알고리즘을 포함하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 방법.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 썰매에 진행 방향과 동일한 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘 및 상기 진행 방향에 수직하는 방향으로 작용하는 수직 방향의 힘을 각각 측정하며,
    상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 수평 방향의 힘 및 상기 수직 방향의 힘을 고려하여 상기 썰매의 이동에 작용된 힘을 산출하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 힘 데이터 분석 유닛은 상기 스타트 구간을 이동함에 따라 푸쉬 부재에 작용된 힘의 크기를 시간에 따라 사용자 별로 분석하며, 사용자 별로 변화된 힘의 크기를 비교하는 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 인체 관절 각도 추정 유닛은 상기 스타트 구간 이동 영상에 포함된 사용자의 골반 관절의 굴곡, 무릎 관절의 외회전 및 발목 관절의 내반 운동 범위 중 적어도 하나를 추정하는 것을 특징으로 하는 썰매 종목 스타트 구간의 훈련 지원 방법.
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박승범, 이경덕, 김대웅, 유정현, 정재민, 박경환, 박성원, 김진훈 ‘봅슬레이 런닝 시 스타트 기록에 따른 하지관절동작분석 : 사례분석’대한인간공학회 학술대회 논문집, 2017.11, pp.443-443*
이상철, 길세기, 김태완, 이용. ‘봅슬레이 출발 구간에서 푸시바에 가해지는 힘 측정 장비 개발 연구‘. 한국스포츠정책과학원, 연구보고서, 2013.12*

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