KR102575147B1 - 자세 교정 알림 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

자세 교정 알림 장치 및 방법이 개시된다. 자세 교정 알림 장치는, 운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 촬영기, 운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 압력 센서, 및 상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자세 교정 알림 장치 및 방법{Apparatus and Method for notifying correction of posture}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 더 상세하게는 운전자의 자세를 판단하여 자세 교정을 위한 알림을 제공하는 장치 및 방법에 대한 것이다.
각종 미디어, 컴퓨터 기기 등이 발달함에 따라 의자에 앉아서 생활하는 기간이 늘어나고 있다. 이에 따라 의자착석시 자세불량으로 인한 디스크, 오십견 등의 질병이 늘어나는 추세에 있으며, 최근에는 이들 질병을 일으키는 목, 척추, 팔, 골반 등의 건강에 대한 관심이 증대되는 추세에 있다.
이와 같이 오랜 시간을 착석상태로 지내는 현대인에게 잘못된 착석 자세로 인해 발생할 수 있는 질환을 방지하기 위해 올바른 자세 유지를 위한 자세 교정 시스템이 절실히 필요한 실정이며, 현재 이와 같은 자세 교정 시스템이 다양한 형태 및 기능으로 제안되고 있다.
이와 관련하여 등록실용신안공보 제0136872호는 압전센서를 이용한 운전자 자세불량 경고장치를 개시하고 있으며, 이에 따르면 운전자 자세불량 경고장치는 차량용 시트백 표면의 소정위치에 다수개의 압전센서를 분포 설치하고, 압전센서에 인체의 체압분포를 분석하는 분석장치를 연결하여, 분석장치에 부저와 연결된 제어부를 연결하여 운전도중 운전자세가 불량해지면 부저를 통해 운전자에게 알려주는 구조를 갖는다.
다만, 이와 같은 구성에 따르면 압전센서를 통해 자세의 불량 유무만을 파악할 수 있으며 자세가 어떻게 잘못된 것인지 그리고 어떻게 자세를 교정해야 하는지 등에 대한 정보는 알 수 없는 단점이 있다.
또한, 인체의 체압분포 분석을 이용하게 되므로 거북목 등의 목 자세의 교정에 적합하지 않다는 단점이 있다.
한편, 한국공개특허 제10-2016-0127872호는 거북목 측정 및 교정하는 치료기를 개시하고 있으나, 이에 따르면 근전도 센서를 목부위에 부착해야 되므로 이를 차량 운전시에 적용하기에는 불편하다는 단점이 있다. 또한, 목기울기를 감지하기 위한 기울기 감지 센서 등이 추가로 요구되는 단점이 있다.
1. 등록실용신안공보 제0136872호 2. 한국공개특허번호 제10-2016-0127872호 3. 한국공개특허번호 제10-2011-0103733호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 운전자의 자세를 판단하여 자세 교정을 위한 알림을 구현하는 자세 교정 알림 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적으로 하고 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해 운전자의 자세를 판단하여 자세 교정을 위한 알림을 구현하는 자세 교정 알림 장치를 제공한다.
상기 자세 교정 알림 장치는,
운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 촬영기;
운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 압력 센서; 및
상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 자세 교정 알람 정보는 미리 설정되는 비교 알고리즘을 통해 상기 비교 결과가 미리 설정되는 동일 범위를 벗어나면 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기준 교정 영상 정보는 자세 교정을 위해 촬영된 초기 화면을 이용하여 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 영상 촬영기는 차량내 운전석의 내측벽 일측에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 압력 센서는 차량내 운전석의 시트의 헤드레스트 전면 부분에 설치되는 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 출력 수단은 디스플레이 및 스피커인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 자세 교정 알람 정보는 그래픽, 음성 및 문자의 조합인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 영상 촬영기가 운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 정보 생성 단계; 압력 센서가 운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성 단계; 제어기가 상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하는 비교 단계; 및 상기 제어기가 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력하는 출력 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량 내 실내 촬영 영상 및 헤드레스트의 거리센서를 이용해 운전자의 자세를 거북목 등 비정상으로 의심되는 자세로 간단하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 비정상으로 의심되는 자세의 경우, GUI(Graphic User Interface)와 음성안내를 통해 알림을 해서 적절한 자세 교정을 가능하게 한다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정 알림 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치에서 교정 자세의 검출 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치에서 거북목 자세의 검출 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치의 회로 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정 알림 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 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 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정 알림 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정 알림 장치의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 차량(100) 내에 설치된 운전석의 시트(120)에 운전자(110)가 착석한 상태이다. 운전자(110) 앞쪽에 운전대(140)가 설치된다. 시트(120)의 상단에는 운전자(110)의 머리가 안착되는 헤드 레스트(130)가 구성된다. 차량(100)의 운전석의 내측벽 상단부분(150)에 운전자(110)의 자세를 모니터링하는 영상 촬영기가 설치된다.
도 2는 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치에서 교정 자세의 검출 개념도이다. 도 2를 참조하면, 운전자(110)의 머리가 헤드 레스트(130)의 전면에 놓여지는 상태이다. 이 경우, 자세는 정상 상태로서 자세 교정이 필요없는 상태이다.
도 3은 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치에서 거북목 자세의 검출 개념도이다. 도 3을 참조하면, 운전자(110)의 머리가 헤드 레스트(130)의 전면으로부터 떨어져 있는 상태이다. 이 경우, 운전자(110)는 거북목 등 비정상적으로 의심되는 비정상 자세이다. 따라서, 이때는 교정이 필요하다. 도 2 및 도 3에 도시된 헤드 레스트(130)의 전면에는 압력 센서가 설치된다.
이러한 압력 센서를 통해 다음과 같이 구분할 수 있다.
구분 판단 동작
압력 A 교정 자세(초기 사용자 입력값) 없음
압력 B 거북목 자세 검출 신호 생성
교정 자세는 사용자 원하는 초기 자세를 말한다. 이를 위해, 운전자(110)는 초기에 영상 촬영기를 이용하여 원하는 교정 자세를 촬영한다. 이는 정지 화면으로서 이후 모니터링하는 화면과 비교를 위한 기준이 되므로 기준 교정 영상 정보(즉 초기 화면)가 된다.
도 4는 도 1에 도시된 자세 교정 알림 장치의 회로 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 자세 교정 알림 장치는 운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 촬영기(420), 운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 압력 센서(430), 상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하는 제어기(410), 자세 교정 알람 정보를 출력하는 출력 수단 등을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 촬영기(420)는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 카메라 등이 될 수 있다. 영상 촬영기(420)는 차량내 운전석에 착석한 운전자 좌측벽(또는 지붕 프레임)측에 설치되어 운전자의 자세를 모니터링한다. 특히, 영상 촬영기(420)는 압력 센서(430)로부터 비정상 자세가 검출되면 현재 운전자의 자세를 보여주는 상태 영상 정보(즉 정지 화면)를 생성한다. 물론, 이러한 별도 영상 촬영기(420)를 이용하지 않고, 차량에 DSW(Driver State Warning) 시스템이 설치되어 있는 경우, 클러스터내에 설치되는 실내 카메라를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 운전자의 앞면을 주로 모니터링하여 운전자의 자세를 판단한다.
압력 센서(430)는 운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성한다. 부연하면, 도 2의 경우에는 운전자가 교정 자세 상태에 있으므로 압력 센서(430)가 검출 신호를 생성하지 않는다. 이와 달리, 도 3의 경우에는 운전자가 비정상 자세의 상태에 있게 되므로 압력 센서(430)가 검출 신호를 생성한다.
제어기(410)는 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하고, 이를 디스플레이(440) 및/또는 스피커(450)를 통해 출력한다. 부연하면, 제어기(410)는 운전자가 교정전에 미리 원하는 교정 자세를 취하여 이 교장 자세를 영상 촬영기(420)로 촬영하여 기준 교정 영상 정보를 저장해 둔다. 이후, 압력 센서(430)의 검출 신호에 따라 저장되어 있던 기준 교정 영상 정보와 현재 촬영된 상태 영상 정보를 비교하여 유사도를 판단하게 된다.
물론, 이를 위해 영상 처리 알고리즘이 사용된다. 부연하면 정지 영상에서 운전자만을 포커싱하여 인식하고, 공간 필터링을 통해 운전자의 윤곽만을 남기고 다른 부분을 삭제하여 서로의 화면을 비교하여 유사여부를 판단한다. 즉, 영상 처리 알고리즘은 영상 처리 소프트웨어, 프로그램 등을 이용하여 유용한 정보를 도출하기 위하여 영상 자료를 조작, 분석하는 과정을 갖는다. 이것은 영상 압축, 영상 복구, 영상 증진, 영상수정, 전처리, 정량화, 공간 필터링, 그리고 다른 영상 형태의 인식 기술 등을 나타낸다. 이러한 영상 처리 기술은 이미 제조 공정에서 불량을 검사하는 분야 등에 널리 알려져 있다. 따라서, 더 이상의 설명은 본 발명의 명확한 이해를 생략하기로 한다.
따라서, 제어기(410)는 마이크로프로세서, DSP(Digital Signal Processor), 메모리, 마이콤 등을 포함하여 구성될 수 있다. 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ReadOnly Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory), PROM(Programmable ReadOnly Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 또한 제어기(410)는 비교 알고리즘을 통해 상태 영상 정보와 기준 교정 영상 정보의 비교 결과가 미리 설정되는 동일 범위를 벗어나는 지를 판단하여 벗어난 것으로 판단되면 자세 교정 알람 정보를 생성한다. 비교 알고리즘은 C, C++ 등의 프로그램 언어로 작성될 수 있다.
제어기(410)의 자세 교정 알람 정보를 출력하는 출력 수단으로는 디스플레이(440), 스피커(450) 등을 들 수 있다. 디스플레이(440)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, OLED(Organic LED) 디스플레이, 터치 스크린, 플렉시블 디스플레이, HUD(Head Up Display: 전방 표시 장치) 등이 될 수 있다.
따라서, 자세 교정 알람 정보는 그래픽, 음성 및 문자의 조합으로 생성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정 알림 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 대기 모드 상태에서 제어기(410)는 압력 센서(430)로부터 검출 신호가 입력되는 지를 확인한다(단계 S510,S520).
단계 S520에서, 검출 신호(압력 A)가 입력되었다면 영상 촬영기(420)가 운전자의 상태 영상 정보(영상 B)를 생성하고, 상태 영상 정보(영상 B)와 기준 교정 영상 정보(영상 A)를 비교한다(단계 S530).
비교 결과, 상태 영상 정보(영상 B)와 기준 교정 영상 정보(영상 A)가 동일 범위(또는 유사 범위)내에 있는지를 확인한다(단계 S540). 이 경우, 이전에 기술한 바와 같이, 일정한 오차 범위를 주게 된다.
만일, 상태 영상 정보(영상 B)와 기준 교정 영상 정보(영상 A)가 동일 범위(또는 유사 범위)내 있지 않으면 자세 교정을 위한 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력한다(단계 S550). 즉, GUI(Graphic User Interface)와 음성 안내 멘트를 출력한다.
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
100: 차량
110: 운전자
120: 시트
130: 헤드레스트
410: 제어기
420: 영상 촬영기
430: 압력 센서
440: 디스플레이
450: 스피커

Claims (14)

  1. 운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 촬영기;
    운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 압력 센서; 및
    상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력하는 제어기;를 포함하며,
    상기 영상 촬영기는 차량의 운전석의 내측벽 상단부분에 설치되어 상기 비교를 위한 상기 운전자의 자세를 모니터링하고,
    상기 압력 센서는 차량내 운전석의 시트의 헤드레스트 전면 부분에 설치되며,
    상기 검출 신호는 상기 운전자의 머리가 상기 헤드레스트의 전면 부분으로부터 떨어져 있는 상태로 압력이 검출되는 경우, 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세 교정 알람 정보는 미리 설정되는 비교 알고리즘을 통해 상기 비교 결과가 미리 설정되는 동일 범위를 벗어나면 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 교정 영상 정보는 자세 교정을 위해 촬영된 초기 화면을 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 수단은 디스플레이 및 스피커인 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세 교정 알람 정보는 그래픽, 음성 및 문자의 조합인 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 장치.
  8. 영상 촬영기가 운전자의 상태 영상 정보를 생성하는 영상 정보 생성 단계;
    압력 센서가 운전자의 머리 움직임에 따른 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성 단계;
    제어기가 상기 검출 신호의 수신 여부에 따라 상기 상태 영상 정보와 미리 설정되는 기준 교정 영상 정보를 비교하는 비교 단계; 및
    상기 제어기가 비교 결과에 따라 자세 교정 알람 정보를 생성하여 출력 수단에 출력하는 출력 단계;를 포함하며,
    상기 영상 촬영기는 차량의 운전석의 내측벽 상단부분에 설치되어 상기 운전자의 자세를 모니터링하고,
    상기 압력 센서는 차량내 운전석의 시트의 헤드레스트 전면 부분에 설치되며,
    상기 검출 신호는 상기 운전자의 머리가 상기 헤드레스트의 전면 부분으로부터 떨어져 있는 상태로 압력이 검출되는 경우, 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자세 교정 알람 정보는 미리 설정되는 비교 알고리즘을 통해 상기 비교 결과가 미리 설정되는 동일 범위를 벗어나면 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기준 교정 영상 정보는 자세 교정을 위해 촬영된 초기 화면을 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 수단은 디스플레이 및 스피커인 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 자세 교정 알람 정보는 그래픽, 음성 및 문자의 조합인 것을 특징으로 하는 자세 교정 알림 방법.
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