KR20130134680A - 신체 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
신체 분석 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템은, 피측정자를 촬영하는 촬영부, 및 피측정자를 촬영한 영상을 통해 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예는 신체 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정확하고 상세한 신체 분석 결과 데이터를 얻을 수 있는 신체 분석 시스템에 관한 것이다.
사용자의 신체는 평소 습관(예를 들어, 잘못된 자세)이나 질환 등에 따라 좌우앞뒤 밸런스가 맞지 않아 신체 불균형을 이루는 경우가 많다. 예를 들어, 장시간 책상에 앉아 컴퓨터를 이용하거나 운전을 할 때 잘못된 자세로 오랜 기간 앉아 있으면 신체 불균형을 초래하게 된다. 또한, 오른쪽 다리에 질환(또는 통증)이 있어 장시간 왼쪽 다리에 더 많은 힘을 주고 다니면 좌우 신체 밸런스가 맞지 않아 신체 불균형을 초래하게 된다.
이러한 신체 불균형을 장시간 방치하는 경우, 사용자의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있는 바, 사용자의 체형(또는 자세)을 측정하여 사용자의 신체 밸런스 및 건강 상태를 분석하는 장비가 개발되었으며, 주로 피트니스 센터 등에 널리 이용되고 있다.
그러나, 종래의 체형 측정 장비는 단순히 사용자의 신장 및 체중을 측정하고 생체 임피던스 등을 통해 체지방을 측정한 후, 이를 토대로 사용자의 체형을 분석하여 그 결과를 제공하였으나, 측정 데이터 자체에 한계가 있어 사용자의 체형이나 사용자의 자세 등에 대한 정확하고 상세한 데이터를 제공해주지 못하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 체형 측정 장비는 잘못된 자세에 대한 결과만을 제시할 수 있을 뿐 잘못된 자세의 원인까지 규명할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 생체역학적 분석, 신체 형태 분석, 신체 조성 분석을 동시에 수행하여 상세하고 정확한 신체 분석 결과 데이터 및 자세 불균형의 원인을 제시할 수 있는 신체 분석 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템은, 피측정자를 촬영하는 촬영부; 및 상기 피측정자를 촬영한 영상을 통해 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 신체 분석 시스템은, 피측정자를 촬영하는 촬영부; 상기 피측정자의 체중을 측정하는 압력 센서; 상기 피측정자의 생체 임피던스를 측정하는 전극 센서; 및 상기 피측정자를 촬영한 영상을 통해 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성하고, 상기 체형 분석 결과 데이터 중 일부 데이터, 상기 압력 센서로부터 수신한 피측정자의 체중, 및 상기 전극 센서로부터 수신한 피측정자의 생체 임피던스 측정 데이터를 이용하여 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 피측정자를 촬영한 3차원 영상 모델을 분석하여 신체의 각 부분(예를 들어, 머리 부분, 팔의 윗 부분, 팔의 아랫 부분, 다리의 윗 부분, 다리의 아랫 부분, 가슴 부분, 허리 부분, 엉덩이 부분 등) 별로 그 형태, 크기, 길이, 면적, 및 부피와 같은 체형 분석 결과 데이터 및 피측정자의 골반 좌우 기울기, 골반 전후 기울기, 어깨 기울기, 척추휨 정도, 다리 굴곡, 경추 기울기, 상체 기울기와 같은 자세 분석 결과 데이터를 생성하기 때문에, 정확하고 상세한 신체 분석 결과 데이터를 얻을 수 있게 된다.
이때, 복수 개의 마커들이 표시된 좌표계 프레임과 동일한 평면 상에 위치한 상태에서 피측정자를 촬영하기 때문에, 피측정자의 신체 크기를 절대 좌표계로 변환하기 위한 별도의 보정 처리 없이 좌표계 프레임을 기준 좌표계로 하여 바로 영상 처리할 수 있게 된다.
그리고, 피측정자의 체형을 분석하는 경우, 측정 자세 교정부를 통해 피측정자의 측정 자세를 교정한 상태에서 피측정자를 촬영하고 촬영 영상을 분석함으로써, 정확한 체형 분석 결과 데이터를 얻을 수 있게 된다.
또한, 피측정자의 형태학적인 분석 및 피측정자의 생체 역학적인 분석을 동시에 수행함으로써, 피측정자의 체형 및 자세가 잘못되어 있는 경우, 형태학적 분석과 생체 역학적인 분석을 통해 그 원인을 찾아내어 이를 교정할 수 있는 방법을 제시할 수 있게 된다.
또한, 신체 조성 분석 시 신장, 체중, 생체 임피던스 뿐만 아니라 각 신체 부분의 부피 정보 및 악력 측정 데이터를 이용함으로써, 보다 정확한 신체 조성 분석 결과 데이터를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템에서 피측정자의 체형을 측정하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 측정부에 기준 마커가 표시된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 신체 분석 시스템에서 체형 분석 결과 데이터 및 생체역학 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 신체 분석 시스템에서 자세 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템에서 피측정자의 체형을 측정하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 측정부에 기준 마커가 표시된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 신체 분석 시스템에서 체형 분석 결과 데이터 및 생체역학 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 신체 분석 시스템에서 자세 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 신체 분석 시스템의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 시스템에서 피측정자의 체형을 측정하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 신체 분석 시스템(100)은 피측정자(150)의 생체역학 분석, 신체 형태 분석, 및 신체 조성 분석을 동시에, 또는 각각 수행하기 위한 시스템으로서, 좌표계 프레임(102), 측정 자세 교정부(104), 밸런스 측정부(106), 악력 측정부(108), 및 신체 분석 장치(110)를 포함한다. 여기서, 신체 분석 장치(110)는 통신부(121), 촬영부(122), 신체 형태 분석부(123), 생체역학 분석부(124), 신체 조성 분석부(125), 및 표시부(126)를 포함한다.
좌표계 프레임(102)에는 복수 개의 마커(111)가 표시된다. 이때, 복수 개의 마커(111)들은 피측정자(150)를 촬영한 영상에서 피측정자(150)와 동일한 평면에 위치하도록 좌표계 프레임(102)에 표시된다. 이 경우, 복수 개의 마커(111)들이 표시된 좌표계 프레임(102)은 피측정자(150)를 촬영한 영상에서 기준 좌표계(즉, 절대 좌표계)의 역할을 한다. 이 경우, 피측정자(150)를 촬영한 영상에서 복수 개의 마커(111)들이 기준점을 제공하기 때문에, 피측정자(150)의 각 신체 부분의 크기에 대한 절대값을 알 수 있게 된다.
좌표계 프레임(102)은 상단 프레임(102-1), 상단 프레임(102-1)의 일단에서 하부로 형성되는 제1 측면 프레임(102-2), 상단 프레임(102-1)의 타단에서 하부로 형성되는 제2 측면 프레임(102-3), 및 상단 프레임(102-1)의 하부에서 제1 측면 프레임(102-2)과 제2 측면 프레임(102-3)을 연결하며 형성되는 하단 프레임(102-4)을 포함 할 수 있다. 여기서, 복수 개의 마커(111)들은 예를 들어, 제1 측면 프레임(102-2) 및 제2 측면 프레임(102-3)에 표시될 수 있다. 이때, 복수 개의 마커(111)들은 제1 측면 프레임(102-2) 및 제2 측면 프레임(102-3)에서 대칭되게 표시될 수 있다.
이때, 상단 프레임(102-1)은 제1 측면 프레임(102-2) 및 제2 측면 프레임(102-3)과 수직하게 연결될 수 있다. 그리고, 제1 측면 프레임(102-2) 및 제2 측면 프레임(102-3)은 하단 프레임(102-4)과 수직하게 연결될 수 있다. 이 경우, 좌표계 프레임(102)은 직사각형 형상의 프레임 구조를 갖는다.
좌표계 프레임(102)이 직사각형 형상의 프레임 구조를 갖는 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)가 좌표계 프레임(102) 내에 위치한 상태에서 피측정자(150)를 촬영하게 된다. 구체적으로, 촬영부(122)는 피측정자(150)가 하단 프레임(102-4)에 형성되는 밸런스 측정부(106) 상에 서있는 상태에서 피측정자(150)를 촬영하게 된다.
여기서, 피측정자(150)는 좌표계 프레임(102)과 동일한 평면 상에 위치하기 때문에, 촬영부(122)를 통해 피측정자(150)를 촬영한 경우, 촬영 영상에서 복수 개의 마커(111)들이 피측정자(150)와 동일한 평면에 위치하게 되며, 그로 인해 피측정자(150)의 신체 크기를 절대 좌표계로 변환하기 위한 별도의 보정 처리 없이 복수 개의 마커(111)들이 표시된 좌표계 프레임(102)을 기준 좌표계로 하여 바로 처리할 수 있게 된다.
여기서는, 좌표계 프레임(102)이 직사각형 형상의 프레임 구조를 갖는 것으로 도시하였으나, 좌표계 프레임(102)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 좌표계 프레임(102)은 피측정자(150)를 촬영한 영상에서 복수 개의 마커(111)들이 피측정자(150)와 동일한 평면에 위치하도록 표시되기만 하면 되므로, 좌표계 프레임(102)을 구성하는 프레임의 개수 및 형상들은 이에 한정되지 않는다.
측정 자세 교정부(104)는 상단 프레임(102-1)의 하면에 형성될 수 있다. 즉, 측정 자세 교정부(104)는 피측정자(150)의 상부에 위치한 좌표계 프레임(102)에 형성될 수 있다. 측정 자세 교정부(104)는 피측정자(150)의 체형을 분석하는 경우, 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는지 여부를 확인하여 피측정자(150)의 측정 자세를 교정해주는 역할을 한다.
여기서, 체형 분석은 피측정자(150)를 촬영한 영상을 이용하여 신체의 각 부분의 형태, 크기, 길이, 면적, 및 부피를 분석하는 것을 말한다. 이때, 피측정자(150)의 신체를 머리 부분, 팔의 윗 부분, 팔의 아랫 부분, 다리의 윗 부분, 다리의 아랫 부분, 가슴 부분, 허리 부분, 엉덩이 부분 등으로 구분하여 각 신체 부분 별로 체형을 분석할 수 있다. 팔의 윗 부분과 아랫 부분은 팔꿈치를 기준으로 구분할 수 있고, 다리의 윗 부분과 아랫 부분은 무릎을 기준으로 구분할 수 있다.
피측정자(150)가 좌표계 프레임(102) 내에서 똑바로 서있지 않고 머리를 앞으로 내밀거나 머리를 뒤로 젖히고 있는 경우 또는 피측정자(150)가 정면을 바라보지 않고 옆으로 삐딱하게 서있는 경우 등과 같이 피측정자(150)의 측정 자세가 올바르지 않으면, 피측정자(150)를 촬영한 영상을 이용하여 피측정자(150)의 체형을 분석할 때 정확한 체형 분석 결과 데이터가 나오지 못하게 된다.
예를 들어, 피측정자(150)가 좌표계 프레임(102) 내에서 머리를 앞으로 내밀고 있는 경우, 피측정자(150)를 촬영한 후 촬영 영상을 통해 피측정자(150)의 신장 및 신체 비율을 측정하면, 피측정자(150)의 신장이 실제보다 작게 측정되고, 피측정자(150)의 머리가 실제보다 큰 신체 비율을 갖는 것으로 잘못 측정되게 된다. 따라서, 측정 자세 교정부(104)가 피측정자(150)의 측정 자세를 확인한 후, 피측정자(150)의 측정 자세를 교정해준다.
여기서, 피측정자(150)의 평소 자세가 올바르지 못할 수 있으나, 피측정자(150)의 체형을 분석하는 경우와 같이 피측정자(150)가 올바른 자세에 있는 상태에서 측정해야 하는 경우에는 측정 자세 교정부(104)를 통해 피측정자(150)의 측정 자세를 교정해준다.
측정 자세 교정부(104)는 피측정자(150)의 정수리 부분이 상단 프레임(102-1)의 하부에서 상단 프레임(102-1)과 동일선상에 위치하는지, 피측정자(150)의 양 어깨가 상단 프레임(102-1)의 하부에서 상단 프레임(102-1)과 동일선상에 위치하는지 등을 측정하여 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
이때, 측정 자세 교정부(104)는 카메라를 통해 피측정자(150)를 촬영하여 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 피측정자(150)의 머리 및 양 어깨 부분에 마커를 표시하고, 피측정자(150)의 상부에서 피측정자(150)를 촬영한 후, 촬영한 영상을 분석하여 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 측정 자세 교정부(104)는 적외선 센서 또는 초음파 센서를 이용하여 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는지 여부를 확인할 수도 있다. 예를 들어, 적외선이나 초음파를 통해 피측정자(150)의 정수리와 측정 자세 교정부(104) 간의 거리를 측정한 후, 측정된 거리와 측정 자세 교정부(104)의 높이에서 피측정자(150)의 신장을 뺀 거리를 비교하여 피측정자(150)가 올바를 자세를 취하고 있는지 여부를 확인할 수도 있다.
측정 자세 교정부(104)는 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있지 않은 경우, 피측정자(150)에게 자세 교정 사항을 알려주어 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하도록 유도한다. 예를 들어, 피측정자(150)가 머리를 앞으로 내밀고 있는 경우, 측정 자세 교정부(104)는 "머리가 앞으로 나와있습니다. 머리를 똑바로 세워주세요"라는 자세 교정 사항을 음성으로 알려주어 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하도록 유도할 수 있다.
여기서는, 측정 자세 교정부(104)가 자세 교정 사항을 음성으로 피측정자(150)에게 알려주는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 측정 자세 교정부(104)는 자세 교정 사항을 표시부(126)를 통해 화면에 표시할 수도 있다.
또한, 측정 자세 교정부(104)는 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는 경우, 신체 분석 장치(110)로 촬영 시작 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 신체 분석 장치(110)가 피측정자(150)가 올바른 자세를 취한 상태에서 피측정자(150)를 촬영한 후, 촬영 영상을 통해 피측정자(150)의 체형을 분석하도록 함으로써, 피측정자(150)에 대한 정확한 체형 분석 결과 데이터를 생성하도록 한다.
밸런스 측정부(106)는 피측정자(150)의 밸런스를 측정한다. 밸런스 측정부(106)는 하단 프레임(102-4) 상에 형성될 수 있다. 밸런스 측정부(106)는 피측정자(150)가 밸런스 측정부(106) 상에 올라 선 상태에서 피측정자(150)의 무게 중심 분포를 측정함으로써 피측정자(150)의 밸런스를 측정하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 밸런스 측정부(106)에는 피측정자(150)가 정확한 위치에 밸런스 측정부(106)를 밟고 설 수 있도록 기준 마커(114)가 표시될 수 있다. 기준 마커(114)의 하부에는 압력 센서(또는 무게 센서)가 각각 설치될 수 있다. 밸런스 측정부(106)는 피측정자(150)가 기준 마커(114)를 밟고 섰을 때, 피측정자(150)의 좌, 우, 앞, 뒤의 무게 중심 분포를 측정할 수 있다. 밸런스 측정부(106)는 피측정자(150)의 밸런스 측정 데이터를 신체 분석 장치(110)로 전송하여 화면에 표시할 수 있다.
이 경우, 신체 분석 장치(110)는 피측정자(150)의 왼발 앞 부분, 왼발 뒷 부분, 오른발 앞 부분, 오른발 뒷 부분에서 각각 측정되는 압력 수치를 이용하여 압력 중심(Center of Pressure), 압력 중심의 편향 정도, 압력 중심의 변화 속도 등을 분석할 수 있다. 그리고, 신체 분석 장치(110)는 피측정자(150)의 압력 중심, 압력 중심의 편향 정도, 압력 중심의 변화 속도를 통해 피측정자(150)의 생체역학적 자세를 분석할 수 있게 된다.
또한, 기준 마커(114)에는 피측정자(150)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 전극 센서가 각각 설치될 수 있다. 이때, 밸런스 측정부(106)는 피측정자(150)의 생체 임피던스를 측정한 후, 생체 임피던스 측정 데이터를 신체 분석 장치(110)로 전송할 수 있다.
밸런스 측정부(106)는 하단 프레임(102-4) 상에서 회전 가능하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 밸런스 측정부(106)는 턴 테이블로 이루어질 수 있다. 이때, 밸런스 측정부(106)는 일정 각도 단위(예를 들어, 10° 또는 20° 등)로 회전하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 촬영부(122)가 피측정자(150)를 촬영할 때, 밸런스 측정부(106)가 일정 각도 단위로 회전하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)의 정면 방향에 설치된 한 대의 카메라를 통해서도 피측정자(150)를 360°의 전 방향에서 촬영할 수 있게 된다. 여기서, 밸런스 측정부(106)가 일정 각도 단위로 회전할 때마다 촬영부(122)가 피측정자(150)를 촬영하도록 밸런스 측정부(106)의 회전 시간과 촬영부(122)의 촬영 시간이 동기화 될 수 있다.
악력 측정부(108)는 피측정자(150)의 악력을 측정한다. 악력 측정부(108)는 제1 측면 프레임(102-2)과 제2 측면 프레임(102-3)에 각각 설치될 수 있다. 피측정자(150)는 악력 측정부(108)를 양손에 잡고 일정 시간 힘을 줌으로써, 자신의 악력을 측정하게 된다. 이때, 악력 측정부(108)는 피측정자(150)의 근력 및 근지구력을 측정함으로써, 피측정자(150)의 악력을 측정하게 된다. 악력 측정부(108)는 피측정자(150)의 악력 측정 데이터를 신체 분석 장치(110)로 전송하여 화면에 표시할 수 있다. 피측정자(150)의 악력 측정 데이터는 피측정자(150)의 신체 조성 중 근육의 양을 추정하는데 사용될 수 있다. 한편, 악력 측정부(108)에는 피측정자(150)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 전극 센서가 추가적으로 설치될 수 있다. 이를 이용하여, 악력 측정부(108)는 피측정자(150)의 생체 임피던스를 측정한 후, 생체 임피던스 측정 데이터를 신체 분석 장치(110)로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 밸런스 측정부(106)에 4개의 전극 센서가 설치되고, 제1 측면 프레임(102-2) 및 제2 측면 프레임(102-3)에 형성된 악력 측정부(108)에 각각 2개의 전극 센서가 설치되어 8 전극 방식으로 피측정자(150)의 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 그러나, 전극 센서의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 개수의 전극 센서가 설치될 수 있다.
신체 분석 장치(110)는 신체 형태 분석 결과 데이터, 생체 역학 분석 결과 데이터, 및 신체 조성 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 분석 결과 데이터를 생성한다. 예를 들어, 신체 분석 장치(110)는 피측정자(150)를 촬영한 영상을 통해 피측정자(150)의 신체 형태(체형 및 자세)를 분석하여 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 신체 분석 장치(110)는 밸런스 측정부(106)가 전송하는 밸런스 측정 데이터를 통해 피측정자(150)의 생체역학적 자세를 분석한 생체 역학 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 신체 분석 장치(110)는 밸런스 측정부(106) 및 악력 측정부(108)가 전송하는 생체 임피던스 측정 데이터 및 신체 형태 분석 결과 데이터를 이용하여 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다. 신체 분석 장치(110)는 피측정자(150)의 신체 형태 분석, 생체역학 분석, 신체 조성 분석 결과를 화면에 표시할 수 있다.
신체 분석 장치(110)는 좌표계 프레임(102)의 전방에 설치되는 지지대(131) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 피측정자(150)는 신체 형태 분석, 생체역학 분석, 신체 조성 분석 결과를 화면을 통해 바로 확인할 수 있게 된다. 지지대(131)는 높낮이 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 신체 분석 장치(110)는 통신부(121), 촬영부(122), 신체 형태 분석부(123), 생체 역학 분석부(124), 신체 조성 분석부(125), 및 표시부(126)를 포함한다.
통신부(121)는 측정 자세 교정부(104), 밸런스 측정부(106), 및 악력 측정부(108)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(121)는 측정 자세 교정부(104)로부터 피측정자(150)의 자세 교정 사항을 수신할 수 있다. 통신부(121)는 측정 자세 교정부(104)로부터 촬영 시작 신호를 수신할 수 있다. 통신부(121)는 밸런스 측정부(106)로부터 피측정자(150)의 밸런스 측정 데이터를 수신할 수 있다. 통신부(121)는 악력 측정부(108)로부터 피측정자(150)의 악력 측정 데이터를 수신할 수 있다.
여기서는, 측정 자세 교정부(104), 밸런스 측정부(106), 및 악력 측정부(108)가 신체 분석 장치(110)와 무선 통신을 수행하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 측정 자세 교정부(104), 밸런스 측정부(106), 및 악력 측정부(108)가 신체 분석 장치(110)와 유선으로 연결될 수도 있다.
촬영부(122)는 좌표계 프레임(102) 내의 피측정자(150)를 촬영한다. 피측정자(150)의 체형을 분석하는 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는 상태에서 피측정자(150)를 촬영할 수 있다. 이때, 촬영부(122)는 측정 자세 교정부(104)의 촬영 시작 신호에 따라 피측정자(150)를 촬영할 수 있다.
또한, 피측정자(150)의 자세를 분석하는 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)가 평소에 취하는 자세(이때, 피측정자(150)는 평소의 습관 또는 질환 등으로 인해 잘못된 자세를 취하고 있을 수 있음)를 취하고 있는 상태에서 피측정자(150)를 촬영할 수 있다.
촬영부(122)는 피측정자(150)를 촬영하여 피측정자(150)의 2차원 영상 또는 3차원 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(122)가 일반 카메라로 피측정자(150)를 촬영하는 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)의 2차원 영상을 획득하게 된다. 이때, 촬영부(122)는 밸런스 측정부(106)가 일정 각도 단위로 회전할 때마다 피측정자(150)를 촬영할 수 있다. 이 경우, 촬영부(122)는 여러 각도에서 촬영한 복수 개의 2차원 영상을 획득하게 된다. 그리고, 촬영부(122)가 스테레오 카메라(Stereo Camera) 또는 3차원 카메라(3D Camera)로 피측정자(150)를 촬영하는 경우, 촬영부(122)는 피측정자(150)의 3차원 영상을 획득하게 된다.
촬영부(122)는 지지대(131)의 높낮이를 조절하면서 피측정자(150)를 촬영할 수도 있다. 여기서는, 촬영부(122)가 신체 분석 장치(110)의 일 구성인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 촬영부(122)는 신체 분석 장치(110)와 별개로 구현될 수도 있다.
신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)의 촬영 영상을 통해 피측정자(150)의 신체 형태(체형 및 자세)를 분석한다. 이때, 신체 형태 분석부(123)는 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)가 올바른 자세를 취하고 있는 상태에서 피측정자(150)를 촬영한 영상을 통해 피측정자(150)의 체형을 분석할 수 있다. 신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)의 촬영 영상을 이용하여 피측정자(150)의 3차원 영상 모델을 형성한 후, 피측정자(150)의 3차원 영상 모델을 통해 피측정자(150)의 각 신체 부분 별(예를 들어, 머리 부분, 팔의 윗 부분, 팔의 아랫 부분, 다리의 윗 부분, 다리의 아랫 부분, 가슴 부분, 허리 부분, 엉덩이 부분 등)로 그 형태, 크기, 길이, 표면적, 및 부피와 같은 체형 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 피측정자(150)는 복수 개의 마커(111)들과 동일 평면 상에서 촬영되기 때문에, 피측정자(150)의 촬영 영상에 나타난 좌표계 프레임(102)을 기준 좌표계로 하여 피측정자(150)의 체형을 분석할 수 있게 된다.
이때, 신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)의 2차원 촬영 영상 또는 3차원 촬영 영상을 이용하여 피측정자(150)의 3차원 영상 모델을 형성할 수 있다. 특히, 피측정자(150)의 2차원 촬영 영상을 이용하여 피측정자(150)의 3차원 영상 모델을 형성하는 경우를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 밸런스 측정부(106)를 360도로 회전시키면서 일정 회전 각도 마다 피측정자(150)를 촬영하여 피측정자(150)의 복수 개의 2차원 촬영 영상을 획득한다. 이 경우, 일정 회전 각도 마다 촬영한 2차원 촬영 영상을 통해 피측정자(150)의 윤곽 정보를 알 수 있으므로, 영상 처리를 통해 피측정자(150)의 3차원 영상 모델을 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 피측정자(150)의 각 신체 부분 별로 국부 체형 분석을 수행함으로써, 각 신체 부분 별로 피측정자(150)의 체형의 변화 정도를 확인할 수 있게 된다. 예를 들어, 피측정자(150)가 다이어트 또는 운동을 하거나 성형 수술(예를 들어, 지방 흡입술)을 받는 경우, 각 신체 부분 별로 피측정자(150)의 전후 체형 변화 정도를 용이하게 확인할 수 있게 된다.
또한, 신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)가 평소 자세를 취하고 있는 상태에서 피측정자(150)를 촬영한 영상을 통해 피측정자(150)의 자세를 분석할 수 있다. 신체 형태 분석부(123)는 피측정자(150)의 촬영 영상에서 신체 기준 특징점을 추출한 후, 추출한 신체 기준 특징점을 통해 피측정자(150)의 자세를 분석할 수 있다. 신체 기준 특징점은 머리(예를 들어, 입술, 코, 눈, 이마, 귀 등), 어깨, 가슴, 복부, 골반, 무릎, 발목, 팔꿈치, 척추 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
신체 형태 분석부(123)는 추출한 신체 기준 특징점을 통해 피측정자(150)의 골반 좌우 기울기, 골반 전후 기울기, 어깨 기울기, 척추휨 정도, 다리 굴곡, 경추 기울기, 상체 기울기와 같은 자세 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.
이때, 신체 기준 특징점은 피측정자(150)의 해당 부위에 별도의 마커들을 부착하여 촬영한 후, 피측정자(150)의 촬영 영상에서 각 마커를 검출하여 추출할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 신체 기준 특징점은 피측정자(150)에 별도의 마커를 부착하지 않고 피측정자(150)의 촬영 영상에서 바로 추출할 수도 있다.
생체역학 분석부(124)는 밸런스 측정부(106)가 전송하는 밸런스 측정 데이터를 이용하여 피측정자(150)의 생체역학적 자세를 분석할 수 있다. 생체역학 분석부(124)는 밸런스 측정 데이터를 통해 피측정자(150)의 체중 및 피측정자(150)의 좌, 우, 앞, 뒤의 무게 중심 분포를 분석할 수 있다. 그리고, 생체 역학 분석부(124)는 피측정자(150)의 왼발 앞 부분, 왼발 뒷 부분, 오른발 앞 부분, 오른발 뒷 부분에서 각각 측정되는 압력 수치를 이용하여 압력 중심(Center of Pressure), 압력 중심의 편향 정도, 압력 중심의 변화 속도 등을 분석한 후 피측정자(150)의 생체역학적 자세에 대한 자세 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 신체 형태 분석부(123) 및 생체역학 분석부(124)를 통해 형태학적인 분석 및 생체 역학적인 분석을 동시에 수행하기 때문에, 피측정자(150)의 체형 및 자세가 잘못되어 있는 경우, 형태학적 분석과 생체 역학적인 분석을 통해 그 원인을 찾아내어 이를 교정할 수 있는 방법을 제시할 수 있게 된다.
예를 들어, 형태학적 분석으로는 피측정자(150)가 정상적인 자세를 취하고 있으나, 생체 역학적인 분석으로는 피측정자(150)의 좌우 균형이 맞지 않고 피측정자(150)의 왼쪽 발에 힘을 더 주고 있는 것으로 분석된 경우, 피측정자(150)의 형태학적 자세에는 문제가 없으므로 피측정자(150)가 습관적으로 또는 오른쪽 발의 통증으로 왼쪽 발에 힘을 더 주고 있는 것으로 원인을 분석할 수 있으며, 그에 따라 그 교정 방법(예를 들어, 잘못된 습관의 교정 또는 통증 치료 등)을 제시할 수 있게 된다.
그리고, 피측정자(150)의 왼발이 오른발 보다 길이가 짧아 생체 역학적인 분석 결과가 피측정자(150)의 좌우 균형이 맞지 않는 것으로 나온 경우, 형태학적 분석 결과를 확인해보면 피측정자(150)의 왼발이 오른발 보다 짧은 것을 확인할 수 있고, 그에 따라 그 교정 방법(예를 들어, 왼쪽 신발에 깔창 사용 등)을 제시할 수 있게 된다. 이때, 깔창의 높이 및 재질 등에 따라 피측정자(150)의 밸런스 측정 데이터가 다르게 나올 수 있다. 이 경우, 높이 및 재질이 다른 여러 종류의 깔창을 번갈아 가면서 신발에 깐 상태에서 피측정자(150)의 밸런스를 측정하면, 피측정자(150)가 가장 좋은 밸런스를 유지할 수 있는 깔창이 어떤 깔창인지 확인할 수 있게 된다.
신체 조성 분석부(125)는 피측정자(150)의 신체 조성(예를 들어, 수분량, 근육량, 체지방량 등)을 분석한 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성한다. 이때, 신체 조성 분석부(125)는 밸런스 측정부(106) 및 악력 측정부(108)로부터 전송된 생체 임피던스 측정 데이터, 악력 측정부(108)로부터 전송된 악력 측정 데이터, 신체 형태 분석부(123)가 생성한 신체 형태 분석 결과 데이터(피측정자의 신장 및 각 신체 부위의 부피 정보), 및 생체 역학 분석부(124)가 생성한 생체 역학 분석 결과 데이터(피측정자의 체중)을 이용하여 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 신체 조성 분석부(125)는 신체의 각 부위(예를 들어, 머리 부분, 팔의 윗 부분, 팔의 아랫 부분, 다리의 윗 부분, 다리의 아랫 부분, 가슴 부분, 허리 부분, 엉덩이 부분 등)에 대한 부피 정보를 이용함으로써, 신체의 각 부위에 대한 정확하고 신뢰성이 높은 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 신체 조성 분석부(125)는 악력 측정 데이터를 통해 피측정자(150)의 근육량을 정확하게 추정할 수 있게 된다.
즉, 일반적으로 신체 조성 분석은 피측정자의 신장, 체중, 및 생체 임피던스를 측정한 후, 측정한 데이터를 나이와 성별 등으로 분류된 통계 데이터와 비교하여 피측정자의 신체 조성을 분석하였으나, 본 발명은 피측정자의 신장, 체중, 및 생체 임피던스 이외에 피측정자의 각 신체 부위에 대한 부피 정보 및 악력 측정 데이터를 추가로 이용함으로써, 보다 정확하고 신뢰성 높은 신체 조성 결과 데이터를 생성할 수 있게 된다.
표시부(126)는 측정 자세 교정부(104)의 자세 교정 사항을 화면에 표시하여 피측정자(150)가 자세를 교정하도록 할 수 있다. 표시부(126)는 피측정자(150)의 체형 분석 결과 데이터, 자세 분석 결과 데이터, 생체역학 분석 결과 데이터, 및 신체 조성 결과 데이터 중 적어도 하나를 화면에 표시할 수 있다.
표시부(126)는 피측정자(150)의 평상시 자세를 촬영한 영상과 피측정자(150)의 자세를 바르게 교정한 상태에서 촬영한 영상을 비교하여 화면에 표시할 수 있다. 이때, 표시부(126)는 피측정자(150)가 평소 자세를 촬영한 영상을 화면에 표시하면서 피측정자(150)의 골반 좌우 기울기, 골반 전후 기울기, 어깨 기울기, 척추휨 정도, 다리 굴곡, 경추 기울기, 상체 기울기 등의 자세 분석 결과 데이터를 함께 화면에 표시할 수 있다. 이 경우, 피측정자(150)는 자신의 평소 자세에 어떤 문제점이 있는지를 바로 확인할 수 있게 된다. 표시부(126)는 피측정자(150)의 잘못된 자세를 교정할 수 있는 다양한 운동 요법 및 보조물을 화면상에 표시하여 피측정자(150)에게 추천할 수 있다.
도 5는 본 발명의 신체 분석 시스템에서 체형 분석 결과 데이터 및 생체역학 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 표시부(126)에는 피측정자(150)의 촬영 영상(A)이 표시될 수 있다. 그리고, 표시부(126)에는 피측정자(150)의 신장, 체중, 및 비만 정도(B)가 표시될 수 있다. 또한, 표시부(126)에는 피측정자(150)의 생체역학 분석 결과 데이터(C) 예를 들어, 피측정자(150)의 좌, 우, 앞, 뒤의 체중 분포도가 표시될 수 있다. 또한, 표시부(126)에는 피측정자(150)의 악력 측정 데이터(D)가 표시될 수 있다.
도 6은 본 발명의 신체 분석 시스템에서 자세 분석 결과 데이터의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 표시부(126)에는 피측정자(150)의 어깨 기울기, 골반 기울기, 다리 굴곡, 경추 기울기, 상체 기울기, 골반 전후 기울기, 및 척추 휨 정도와 같은 자세 분석 결과 데이터가 표시될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 신체 분석 시스템 102 : 좌표계 프레임
102-1 : 상단 프레임 102-2 : 제1 측면 프레임
102-3 : 제2 측면 프레임 102-4 : 하단 프레임
104 : 측정 자세 교정부 106 : 밸런스 측정부
108 : 악력 측정부 110 : 신체 분석 장치
111 : 마커 114 : 기준 마커
121 : 통신부 122 : 촬영부
123 : 신체 형태 분석부 124 : 생체 역학 분석부
125 : 신체 조성 분석부 126 : 표시부
131 : 지지대 150 : 피측정자
102-1 : 상단 프레임 102-2 : 제1 측면 프레임
102-3 : 제2 측면 프레임 102-4 : 하단 프레임
104 : 측정 자세 교정부 106 : 밸런스 측정부
108 : 악력 측정부 110 : 신체 분석 장치
111 : 마커 114 : 기준 마커
121 : 통신부 122 : 촬영부
123 : 신체 형태 분석부 124 : 생체 역학 분석부
125 : 신체 조성 분석부 126 : 표시부
131 : 지지대 150 : 피측정자
Claims (18)
- 피측정자를 촬영하는 촬영부; 및
상기 피측정자를 촬영한 영상을 통해 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함하는, 신체 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 피측정자의 2차원 촬영 영상 또는 3차원 촬영 영상을 통해 상기 피측정자의 3차원 영상 모델을 형성하고, 상기 3차원 영상 모델을 분석하여 상기 체형 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
일정 회전 각도마다 상기 피측정자를 촬영하여 획득한 복수 개의 2차원 촬영 영상을 영상 처리하여 상기 피측정자의 3차원 영상 모델을 형성하는, 신체 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 3차원 영상 모델을 분석하여 상기 피측정자의 각 신체 부분 별로 형태, 크기, 길이, 표면적, 및 부피 중 적어도 하나를 포함하는 체형 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 피측정자를 촬영한 영상에서 신체 기준 특징점을 추출하고, 추출한 신체 기준 특징점을 통해 상기 피측정자의 골반 좌우 기울기, 골반 전후 기울기, 어깨 기울기, 척추휨 정도, 다리 굴곡, 경추 기울기, 상체 기울기 중 적어도 하나를 포함하는 자세 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 신체 분석 시스템은,
상기 피측정자와 동일 평면 상에 위치하고, 복수 개의 마커가 표시되며, 상기 피측정자를 촬영한 영상에서 상기 피측정자의 신체 크기를 측정하는 기준 좌표가 되는 좌표계 프레임을 더 포함하는, 신체 분석 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 신체 분석 시스템은,
상기 좌표계 프레임에 형성되고, 상기 피측정자의 측정 자세를 확인하여 상기 피측정자의 측정 자세를 교정하는 측정 자세 교정부를 더 포함하는, 신체 분석 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 측정 자세 교정부는,
카메라, 적외선 센서, 및 초음파 센서 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피측정자의 상부에서 상기 피측정자의 측정 자세를 확인하는, 신체 분석 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 측정 자세 교정부는,
상기 피측정자가 올바른 측정 자세를 취하고 있는 경우, 상기 촬영부로 촬영 시작 신호를 발생시키는, 신체 분석 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 신체 분석 시스템은,
상기 좌표계 프레임에 형성되고, 상기 피측정자의 밸런스를 측정하는 밸런스 측정부를 더 포함하며,
상기 신체 분석 장치는 상기 밸런스 측정부가 전송하는 밸런스 측정 데이터를 통해 생체 역학 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 밸런스 측정부는,
상기 좌표계 프레임의 하단에 회전 가능하게 형성되는, 신체 분석 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 촬영부는,
상기 밸런스 측정부가 일정 각도 단위로 회전할 때마다 상기 피측정자를 촬영하는, 신체 분석 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 신체 분석 시스템은,
상기 좌표계 프레임의 전방에 설치되고, 높낮이 조절이 가능하게 형성되는 지지대를 더 포함하며,
상기 신체 분석 장치는, 상기 지지대 상에 형성되는, 신체 분석 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 밸런스 측정부로부터 상기 피측정자의 좌, 우, 앞, 뒤의 압력 수치를 수신하고, 수신한 압력 수치를 통해 상기 피측정자의 압력 중심, 상기 압력 중심의 편향 정도 및 압력 중심의 변화 속도 중 적어도 하나를 분석하여 상기 생체 역학 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 피측정자의 신장, 체중, 생체 임피던스 측정 데이터 이외에 상기 피측정자의 악력 측정 데이터 및 상기 피측정자의 각 신체 부위에 대한 부피 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피측정자의 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 피측정자를 촬영하는 촬영부;
상기 피측정자의 체중을 측정하는 압력 센서;
상기 피측정자의 생체 임피던스를 측정하는 전극 센서; 및
상기 피측정자를 촬영한 영상을 통해 체형 분석 결과 데이터 및 자세 분석 결과 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 신체 형태 분석 결과 데이터를 생성하고, 상기 체형 분석 결과 데이터 중 일부 데이터, 상기 압력 센서로부터 수신한 피측정자의 체중, 및 상기 전극 센서로부터 수신한 피측정자의 생체 임피던스 측정 데이터를 이용하여 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함하는, 신체 분석 시스템.
- 제16항에 있어서,
상기 신체 분석 장치는,
상기 체형 분석 결과 데이터 중 상기 피측정자의 각 신체 부위에 대한 부피 데이터를 이용하여 상기 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성하는, 신체 분석 시스템.
- 제16항에 있어서,
상기 신체 분석 시스템은,
상기 피측정자의 악력을 측정하는 악력 측정부를 더 포함하며,
상기 신체 분석 장치는, 상기 체형 분석 결과 데이터 중 일부 데이터, 상기 압력 센서로부터 수신한 피측정자의 체중, 상기 전극 센서로부터 수신한 피측정자의 생체 임피던스 측정 데이터, 및 상기 악력 측정부로부터 수신한 피측정자의 악력 측정 데이터를 이용하여 신체 조성 분석 결과 데이터를 생성하는 신체 분석 장치를 포함하는, 신체 분석 시스템.
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