KR20140003265A - 인체관절 움직임 각도의 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 인체관절 움직임 각도의 측정방법이 개시된다. 상기 인체관절 움직임 각도의 측정방법은, 측정대상자의 영상을 포착하는 단계와, 포착된 영상 이미지로부터 어깨 포인트와 손목 포인트를 추출해내는 단계와, 어깨 포인트와 손목 포인트를 직선으로 이어주는 제1 사변과, 어깨 포인트와 손목의 투영 포인트를 이어주는 제1 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 제1 사변과 제1 밑변 사이의 제1 사잇각을 산출해내는 단계와, 산출된 제1 사잇각을 어깨관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 인체관절의 움직임 각도를 높은 정밀도를 갖고 자동으로 측정해냄으로써 측정결과에 근거하여 측정대상자의 자세를 분석하거나, 측정대상자의 신체 기능을 진단할 수 있는 인체관절 움직임 각도의 측정방법을 제공한다.

Description

인체관절 움직임 각도의 측정방법{Method for measuring movement angle of joint}

본 발명은 인체관절의 움직임 각도를 자동으로 측정해낼 수 있는 인체관절 움직임 각도의 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 뇌졸증 진단과 같이 신체 기능의 이상 여부를 진단하기 위한 방법으로, 상지 전방 거상과 같은 특정 자세를 요구하고, 이에 따른 측정대상자의 자세를 분석함으로써 신체 기능의 손상 여부를 판단하고 있다. 그러나, 종래에는 측정대상자의 자세를 자동으로 분석할 수 있는 수단이 제공되지 않아서, 수동으로 측정이 이루어져 왔으며, 이에 따라, 측정자의 숙련도에 따라 진단의 신뢰도가 좌우되는 문제가 있었다.

본 발명은, 인체관절의 움직임 각도를 높은 정밀도를 갖고 자동으로 측정해냄으로써 측정결과에 근거하여 측정대상자의 자세를 분석하거나, 측정대상자의 신체 기능을 진단할 수 있는 인체관절 움직임 각도의 측정방법을 제공한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 인체관절 움직임 각도의 측정방법은,

측정대상자의 영상을 포착하는 단계;

포착된 영상 이미지로부터 어깨 포인트와 손목 포인트를 추출해내는 단계;

상기 어깨 포인트와 손목 포인트를 직선으로 이어주는 제1 사변과, 상기 어깨 포인트와 손목의 투영 포인트를 이어주는 제1 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제1 사변과 제1 밑변 사이의 제1 사잇각을 산출해내는 단계; 및

상기 산출된 제1 사잇각을 어깨관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함한다.

예를 들어, 상기 영상을 포착하는 단계에서는, 스테레오 비전 카메라를 이용하여 측정대상자의 3차원 입체 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어, 상기 어깨 포인트와 손목 포인트를 추출해내는 단계에서는,

상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 3차원 위치정보를 추출할 수 있다.

예를 들어, 상기 손목의 투영 포인트는, 상기 손목 포인트를 어깨 포인트를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 가상의 포인트일 수 있다.

예를 들어, 상기 손목의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 사변과 제1 밑변 사이의 제1 사잇각을 산출하는 단계에서는,

상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 위치좌표로부터 제1 사변의 길이를 산출하고,

상기 어깨 포인트와 손목의 투영 포인트의 위치좌표로부터 제1 밑변의 길이를 산출하며,

상기 제1 사변과 제1 밑변의 길이로부터, 삼각함수를 적용하여 상기 제1 사잇각을 산출해낼 수 있다.

예를 들어, 상기 인체관절 움직임 각도의 측정방법은, 측정자세에 오류가 있는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 인체관절 움직임 각도의 측정방법은, 측정자세에 오류가 있다고 판단되면, 측정대상자에 대해 올바른 자세로 교정할 것을 요청하는 오류 메시지를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,

측정대상자의 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙 포인트를 직선으로 이어주는 제2 사변과, 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙의 투영 포인트를 직선으로 이어주는 제2 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제2 사변과 제2 밑변 사이의 제2 사잇각을 산출해내는 단계; 및

상기 산출된 제2 사잇각을, 측정대상자의 몸통이 기울어진 경사각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 어깨 중앙의 투영 포인트는, 상기 어깨 중앙 포인트를 골반 중앙 포인트를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 가상의 포인트일 수 있다.

예를 들어, 상기 어깨 중앙의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙 포인트의 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 사변과 제2 밑변 사이의 제2 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 제2 사변과 제2 밑변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용할 수 있다.

예를 들어, 측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,

측정대상자의 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 직선으로 이어주는 제3 사변과, 어깨 포인트와 팔꿈치의 투영 포인트를 직선으로 이어주는 제3 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제3 사변과 제3 밑변 사이의 제3 사잇각을 산출해내는 단계; 및

산출된 제3 사잇각을, 측정대상자의 팔이 좌우 어느 일 편으로 편향된 팔의 편향각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 팔꿈치의 투영 포인트는, 상기 팔꿈치 포인트를 어깨 포인트를 관통하는 수평축 상으로 투영시킨 가상의 포인트일 수 있다.

예를 들어, 상기 팔꿈치의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트의 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 사변과 제3 밑변 사이의 제3 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 제3 사변과 제3 밑변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용할 수 있다.

예를 들어, 상기 측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,

측정대상자의 팔꿈치 포인트와, 어깨 포인트와, 손목 포인트를 꼭지점으로 하는 삼각형으로부터, 삼각형 세변의 길이를 산출해내는 단계; 및

팔꿈치 포인트와 어깨 포인트를 직선적으로 이어주는 제1 변과, 팔꿈치 포인트와 손목 포인트를 직선적으로 이어주는 제2 변 사이의 제4 사잇각을 산출해내는 단계; 및

상기 제4 사잇각을 팔꿈치를 구부린 굽힘각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제4 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 팔꿈치 포인트와, 어깨 포인트와, 손목 포인트를 꼭지점으로 하는 삼각형의 세변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 인체관절 움직임 각도의 측정방법은,

측정대상자의 영상을 포착하는 단계;

포착된 영상 이미지로부터 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 추출해내는 단계;

상기 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 직선으로 이어주는 제5 사변과, 상기 어깨 포인트와 팔꿈치의 투영 포인트를 이어주는 제5 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제5 사변과 제5 밑변 사이의 제5 사잇각을 산출해내는 단계; 및

상기 산출된 제5 사잇각을 어깨관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 인체관절 움직임 각도의 측정방법은,

측정대상자의 영상을 포착하는 단계;

포착된 영상 이미지로부터 제1 관절 포인트와 제2 관절 포인트를 추출해내는 단계;

상기 제1 관절 포인트와 제2 관절 포인트를 직선으로 이어주는 사변과, 상기 제1 관절 포인트와 제2 관절의 투영 포인트를 이어주는 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 사변과 밑변 사이의 사잇각을 산출해내는 단계; 및

상기 산출된 사잇각을 인체관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 어깨관절 움직임 각도와 같이, 인체관절의 각도를 자동으로 포착하면서도, 높은 정확도로 측정해냄으로써, 종래 측정자의 숙련도에 의존하던 수동방식에서 벗어나, 측정오류를 줄이고, 정확한 측정결과에 근거하여, 측정대상자의 신체 손상 여부, 재활치료의 진전도 등을 정확하게 진단할 수 있다.

또한, 측정자세의 오류를 포착해낼 수 있는 알고리즘을 제공함으로써, 오류적인 자세에 기인하는 신뢰도 낮은 평가 결과를 사전에 방지할 수 있다.

도 1에는 본 발명에 적용될 수 있는 인체관절 움직임 각도의 측정시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
도 2a는 상지 전방 거상 자세를 취한 측정대상자를 포착한 정면 이미지이다.
도 2b는 스테레오 비전 카메라가 획득한 3차원 위치정보로부터 재구성된 측면 이미지이다.
도 3은 스테레오 비전 카메라가 획득한 3차원 위치정보로부터 재구성된 상방에서 내려다본 이미지이다.
도 4는 어깨관절 움직임 각도가 0도인 경우를 예시한 도면이다.
도 5는 어깨관절 움직임 각도가 90도인 경우를 예시한 도면이다.
도 6은 어깨관절 움직임 각도가 180도인 경우를 예시한 도면이다.
도 7은 어깨관절의 움직임 각도가 90도 < θs < 180도 인 경우를 예시한 도면이다.
도 8은 어깨관절 움직임 각도의 산출을 위한 처리 플로우를 도시한 도면이다.
도 9a는 스테레오 비전 카메라에 포착된 정면 이미지이다.
도 9b는 스테레오 비전 카메라가 획득한 3차원 위치정보로부터 재구성된 측면 이미지이다.
도 10은 측정대상자가 팔을 구부림으로써 깊이정보가 변형된 경우, 손목 포인트 대신에 팔꿈치 포인트를 이용하여 동일한 어깨관절 움직임 각도가 산출될 수 있음을 보여주는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 측정대상자가 몸통을 전후방향 또는 좌우방향으로 기울였을 때, 몸의 기울임 각도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 깊이정보의 변형을 고려한 처리 플로우를 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 측정대상자가 팔을 상체 안쪽 또는 상체 바깥쪽으로 치우치게 들어올린 경우를 예시한 도면이다.
도 14는 측정대상자의 팔이 상체 안쪽이나 상체 바깥쪽으로 치우친 경우를 고려한 처리 플로우를 도시한 도면이다.
도 15는 깊이정보의 변형, 기준축의 변형, 팔의 편향과 같은 자세 오류가 복합적으로 생긴 경우를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 16은 복합적인 자세 오류를 고려한 처리 플로우를 도시한 도면이다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 바람직한 실시형태에 관한 인체관절 움직임 각도의 측정방법에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 적용될 수 있는 인체관절 움직임 각도의 측정시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 측정시스템은 측정대상자를 촬영하기 위한 영상 포착부(예를 들어, 스테레오 비전 카메라 10)와, 상기 스테레오 비전 카메라(10)에서 출력되는 영상을 분석하여 인체관절 움직임 각도를 산출하기 위한 연산 처리부(50)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 측정시스템은, 측정대상자와의 그래픽 인터페이스를 형성하는 디스플레이 패널(30)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 패널(30)은, 측정대상자에 대해, 상지 전방 거상과 같은 특정자세를 요청하거나, 또는 잘못된 자세의 교정을 요청하거나, 측정결과를 표시해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 패널(30)은, 신뢰성 있는 측정결과를 얻을 수 없을 정도로 측정대상자의 자세가 흩트러진 경우, 측정대상자에게 올바른 자세를 알려주어 자세를 교정할 수 있도록 할 수 있다.

상기 영상 포착부(10)는 서로 평행하게 좌우 측으로 정렬된 두 개의 이미지 센서(10a)를 이용하여, 3차원 영상 획득이 가능한 스테레오 비전 카메라(10)로 마련될 수 있다. 예를 들어, 스테레오 비전 카메라(10)를 구성하는 좌우 측 두 개의 이미지 센서(10a)는 서로 다른 방향에서 동일한 촬영대상을 포착하게 되므로, 좌우 측 이미지 센서(10a)에서 출력되는 영상 이미지에서 같은 점을 추출하고 좌측과 우측 영상을 상호 비교함으로써 깊이정보를 얻을 수 있게 된다. 즉, 좌우 측에서 포착된 영상을 서로 정합시킴으로써, 스테레오 비전 카메라(10)와 측정대상자 간의 거리에 해당되는 깊이방향(z 축 방향)의 위치정보를 얻을 수 있다. 이렇게 촬상 면(x-y 평면)상의 2차원 위치정보에 더하여, 깊이정보(z 축 방향)를 부가함으로써 3차원 입체 공간상에서의 위치정보를 획득할 수 있다.

상기 스테레오 비전 카메라(10)가 지향하는 촬영공간에는 3차원 좌표계가 설정될 수 있다. 이에 따라, 촬영공간 내에 위치한 측정대상자의 특징점, 예를 들어, 어깨 포인트, 손목 포인트, 팔꿈치 포인트와 같은 관절 포인트는 3차원 좌표계의 위치좌표로 표시될 수 있다.

예를 들어, 상기 스테레오 비전 카메라의 촬상 면(또는 촬상 면과 나란한 평면, x-y 평면) 상에 2개의 축(x 축, y 축)을 설정할 수 있으며, 스테레오 비전 카메라(10)와 측정대상자 간의 거리방향, 그러니까 깊이방향으로 또 다른 1개의 축(z 축)을 설정함으로써, 촬영공간 내 임의위치는 3축의 위치좌표로 특정될 수 있다.

예를 들어, 스테레오 비전 카메라(10)를 구성하는 두 개의 이미지 센서(10a)가 배열된 좌우방향을 하나 축(x 축)으로 하고, 그와 수직방향의 또 다른 축(y 축)을 설정할 수 있다. 그리고, 스테레오 비전 카메라(10)의 깊이방향, 그러니까 스테레오 비전 카메라(10)와 측정대상자 간의 거리에 해당하는 또 다른 축(z 축)을 설정할 수 있다. 그리고, x 축 및 y 축의 원점은 촬상 면(x-y 평면)상의 중앙위치에 설정하고, z 축의 원점은 스테레오 비전 카메라(10)의 위치에 설정할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 3차원 좌표계는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 다른 세 개의 축을 갖는 3차원 좌표계가 설정될 수 있으며, 좌표 축 변환을 통하여 서로 다른 3차원 좌표계는 상호 변환될 수 있다. 즉, 어떠한 좌표계를 이용하더라도 결론적으로 동일한 결과가 산출될 수 있다는 것이다.

예를 들어, 측정대상자는 상기 스테레오 비전 카메라(10)를 정면으로 마주보고 위치할 수 있으며, 상기 스테레오 비전 카메라(10)는 측정대상자의 정면을 지향하고, 측정대상자의 정면을 촬상 면(x-y)으로 하여 영상 이미지를 포착할 수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서는, 측정대상자로부터 포착된 관절 포인트를 식별하여 관절 포인트의 위치좌표를 산출하고, 관절 포인트를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 상정함으로써 직각 삼각형의 기하학적인 형상으로부터 인체관절 움직임 각도를 계산해낼 수 있다.

본 발명의 적용 가능한 일 분야로서, 측정대상자의 자세를 분석하기 위한 것으로, 예를 들어, 어깨관절 움직임 각도를 측정함으로써, 신체기능의 정상 여부를 진단하고, 뇌졸증 환자 등을 대상으로 재활치료의 결과를 평가하거나, 재활의 진전 정도를 평가하기 위해 관절의 움직임 각도가 측정될 수 있다. 구체적으로, MFT(Manual Function Test, 뇌졸증 상지 기능 평가) 테스트, UEFT(Upper Extremity Function Test) 테스트 등을 예시할 수 있다. 상기 MFT 테스트에서는 팔꿈치를 핀 상태로 팔을 전방으로 최대한 들어올린 상지 전방 거상 자세를 분석함으로써, 어깨관절 움직임 각도를 산출하고, MFT 테스트의 레퍼런스(reference)를 조회함으로써, 45~90도, 90~135도, 135도 이상의 범위 중 어느 범위에 속하는지를 검토하여, 신체기능의 정상, 비정상 여부의 진단과 재활 정도 등을 평가할 수 있다.

본 발명의 적용 가능한 또 다른 분야로서, 골프 등과 같은 스포츠 분야에서 자세 교정을 위한 교습용도로 활용될 수도 있다. 예를 들어, 교습자의 스윙 자세와 이상적인 스윙 자세, 예를 들어, 인체관절 움직임 각도를 서로 비교하고, 올바른 자세로의 교정을 유도할 수 있다.

상기 연산 처리부(50)는, 스테레오 비전 카메라(10)로부터 출력된 영상 이미지에 대해, 일련의 영상처리기법을 적용함으로써 측정대상자의 관절 포인트를 인지할 수 있다. 인체의 관절 포인트는, 상대적인 회전운동이 가능한 부분들로서, 어깨, 팔꿈치, 손목 등의 상반신 부분과, 허리, 무릎 등의 하반신 부분이 존재한다. 인체의 관절 포인트를 인식함으로써, 측정대상자의 자세 분석이 가능하다. 보다 구체적으로, 기구학적인 관점으로부터, 측정대상자의 인체구조는 링크구조로 단순화하여 인식될 수 있는데, 핀 조인트를 이용하여 서로에 대해 회전 가능하게 연결된 다수 절의 링크 구조로 파악될 수 있다. 이때, 측정대상자를 포착한 영상으로부터 관절 포인트를 식별해내고, 인지된 관절 포인트 사이를 직선적으로 연결함으로써, 측정대상자의 인체구조는 링크구조로 모델링될 수 있고, 자세 분석이 가능하다.

예를 들어, 상기 연산 처리부(50)는 적외선 감지를 통하여 관절 포인트를 인식할 수 있다. 인체의 신체 부분 중에서 상대적으로 발열이 약한 관절 포인트를 적외선 영상으로부터 식별해냄으로써, 예를 들어, 주변에 비해 상대적인 저휘도 영역을 포착해냄으로써, 인체의 관절 포인트를 추출해낼 수 있다.

이하에서는 팔꿈치를 곧게 펴서 팔을 전방으로 들어올린 상지 전방 거상 자세에 따른 측정대상자의 자세를 분석하고, 어깨관절 움직임 각도를 산출하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상지 전방 거상 이외의 여타 다른 자세의 분석에 대해서도 사실상 동일하게 적용될 수 있다.

도 2a는 상지 전방 거상 자세를 취한 측정대상자를 포착한 영상 이미지(정면 이미지)로서, x-y 평면상에 포착된 영상 이미지이다. 그리고, 도 2b는 스테레오 비전 카메라(10)가 획득한 3차원 위치정보로부터 y-z 평면상으로 영상 이미지를 재구성한 가상의 이미지(측면 이미지)로서, 이해의 편의를 위해 도시된 것이다.

앞서 설명된 바와 같이, 스테레오 비전 카메라(10)가 지향하는 촬영공간에는 3차원 좌표계가 설정될 수 있으며, 예를 들어, 스테레오 비전 카메라(10)의 촬상 면, 그러니까 촬영 이미지상에 x-y 축을 설정하고, 스테레오 비전 카메라(10)와 측정대상자 간의 거리방향, 그러니까, 스테레오 비전 카메라(10)의 깊이방향을 z 축으로 하는, x-y-z 축의 3차원 좌표계가 설정될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 스테레오 비전 카메라(10)의 영상 이미지에 대해 영상처리기법을 적용함으로써, 측정대상자의 관절 포인트, 특히 어깨관절 움직임 각도(θs)의 산출에 필요한 어깨 포인트(S) 및 손목 포인트(W)가 인식될 수 있다. 즉, 상기 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)는, 스테레오 비전 카메라(10)가 포착한 영상 이미지로부터 영상처리를 통하여 추출될 수 있으며, 추출된 어깨 포인트(S) 및 손목 포인트(W)의 위치는, 설정된 좌표축에 따른 좌표값으로 나타내질 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 측정대상자의 어깨관절 움직임 각도(θs)는, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)를 직선으로 이어주는 사변(La, 청구범위의 제1 사변에 해당)과, 어깨 포인트(S)와 손목의 투영 포인트(V)를 직선으로 이어주는 밑변(Lb, 청구범위의 제1 밑변에 해당)을 갖는 직각 삼각형으로부터 산출될 수 있으며, 상기 사변(La)과 밑변(Lb) 사이의 사잇각(청구범위의 제1 사잇각)이 어깨관절 움직임 각도(θs)에 대응된다. 보다 구체적으로, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W), 손목의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 상정하고, 직각 삼각형의 사잇각을 산출하는 방식으로 어깨관절 움직임 각도(θs)가 계산될 수 있다. 상기 어깨관절 움직임 각도(θs)는 측정대상자의 몸통으로부터 팔을 들어올렸을 때, 몸통과 팔이 이루는 각도에 해당될 수 있다.

이때, 손목의 투영 포인트(V)란, 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축(y 축) 상으로 손목 포인트(W)를 투영시킨 가상의 포인트로서, 촬영 이미지상에 나타나지는 않지만, 어깨관절 움직임 각도(θs)의 산출을 위하여 상정하는 가상의 포인트가 된다. 여기서, 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축은, 어깨 포인트(S)를 지나는 y 축이 될 수 있으며, 전체적으로 측정대상자의 몸통과 나란한 방향에 해당될 수 있다. 손목의 투영 포인트(V)는 어깨 포인트(S)와 같은 수직축(y 축) 상에 위치되므로, 손목의 투영 포인트(V)와 어깨 포인트(S)는 동일한 x, z 좌표값을 가지며, y 좌표값만 달리할 수 있다.

예를 들어, 측정대상자의 어깨 포인트가 S(Sx,Sy,Sz)이라고 하고, 측정대상자의 손목 포인트가 W(Wx,Wy,Wz)라고 할 때, 손목의 투영 포인트는 V(Vx,Vy,Vz)는, 이하와 같다.

V(Vx,Vy,Vz) = V(Sx,Wy,Sz)

이것은, 손목의 투영 포인트(V)는, 어깨 포인트(S)와 같은 수직축(y 축) 상에 위치되므로, 손목의 투영 포인트(V)와 어깨 포인트(S)는 동일한 x, z 좌표값을 가지되, y 좌표값만 다르기 때문이다(Vx = Sx & Vz = Sz). 이때, 상기 y 좌표값에 대해, 상기 손목의 투명 포인트(V)는 손목 포인트와 동일한 y 좌표값(W)을 갖는다(Vy = Wy).

상기 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W), 그리고 손목의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각의 계산은, 이하와 같은 삼각함수를 이용하여 계산될 수 있다.

여기서, La 및 Lb는, 직각 삼각형의 사변 및 밑변의 길이로서, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W), 그리고 손목의 투영 포인트(V)의 3차원 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

도 3은 스테레오 비전 카메라(10)가 획득한 3차원 위치정보로부터 x-z 평면으로 영상 이미지를 재구성한 가상의 이미지(상방에서 내려다 본 이미지)이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 측정대상자는 상지 전방 거상 자세에서 정면 전방(-z 축 방향)을 향하여 팔을 들어올리지 않고, 측 방향으로 비스듬하게 팔을 들어올릴 수 있으며(깊이방향 z 축과 비스듬하게 경사를 가짐), 비스듬하게 팔을 들어올린 경우에도, 정확한 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하기 위하여, 손목 포인트(W)를 어깨 포인트(S)의 수직축(y 축) 상으로 투영시킨 손목의 투영 포인트(V)를 상정하게 된다.

이와 달리, 손목의 투영 포인트(V`)를 얻기 위해, 손목 포인트(W)를 어깨 포인트(S)의 수직축(y 축) 상으로 투영시키지 않고, 수직평면(x-y 평면)상으로 투영시키게 되면, 측정대상자의 팔과 몸통(y 축)이 이루는 사잇각으로 정의되는 어깨관절 움직임 각도(θs)는 산출될 수 없다. 즉, 손목 포인트(W)를 수직평면(x-y 평면) 상에 투영시킨 손목의 투영 포인트(V`)를 이용하여 직각 삼각형을 구성하면, 이 직각 삼각형의 사잇각(θs`)은, 어깨관절 움직임 각도(θs)와 다른 각도를 나타내며, 비스듬하게 팔을 들어올린 경사와 관련된 정보를 주게 된다.

본 발명에서는, 손목 포인트(W)를 수직축(y 축) 상으로 투영시킨 손목의 투영 포인트(V)를 이용하여 직각 삼각형을 구성함으로써, 측정대상자가 비스듬하게 팔을 들어올린 경우에도, 정확한 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있다.

한편, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 0도에서 90도 사이 (0도 < θs < 90도)일 때에는, 도 2b에 도시된 바와 같은 직각 삼각형을 상정할 수 있다. 그러나, 어깨관절 움직임 각도가 0도, 90도, 또는 180도 일 때 (θs = 0도, θs = 90도, θs = 180도)는 직각 삼각형이 형성될 수 없으므로, 예외적인 처리가 요구된다. 또한, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 90도에서 180도 사이 (90도 < θs < 180도)일 때에는 직각 삼각형을 상정할 수는 있으나, 직각 삼각형의 사잇각이 곧바로 어깨관절 움직임 각도(θs)에 해당되지는 않으므로, 예외적인 처리가 요구된다.

이하에서는 어깨관절 움직임 각도에 따른 예외적인 처리에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 어깨관절 움직임 각도가 0도인 경우 (θs = 0도) 가 예시되어 있다. 도면을 참조하면, Sy > Wy 이고, Sz = Wz 이면, 어깨관절 움직임 각도(θs)는 0도로 판단될 수 있다. 이때에는 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W) 및 손목의 투영 포인트(V)로 이루어지는 직각 삼각형을 상정할 수 없으므로, 상기와 같이 판단하는 것이다.

도 5에는 어깨관절 움직임 각도가 90도인 경우 (θs = 90) 가 예시되어 있다. 도면을 참조하면, Sy = Wy 이고, Sz > Wz 이면, 어깨관절의 움직임 각도(θs)는 90도로 판단될 수 있다. 이때에는 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W) 및 손목의 투영 포인트(V)로 이루어지는 직각 삼각형을 상정할 수 없으므로, 상기와 같이 판단하는 것이다.

도 6에는 어깨관절 움직임 각도가 180도인 경우 (θs = 180도) 가 예시되어 있다. 도면을 참조하면, Sy < Wy 이고, Sz = Wz 이면, 어깨관절의 움직임 각도(θs)는 180도로 판단될 수 있다. 이때에는 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W) 및 손목의 투영 포인트(V)로 이루어지는 직각 삼각형을 상정할 수 없으므로, 상기와 같은 판단조건을 적용한 결과에 따라 움직임 각도가 결정된다.

도 7에는 어깨관절의 움직임 각도가 90도 < θs < 180도 인 경우가 예시되어 있다. 도면을 참조하면, Sy < Wy 이면, 어깨관절의 움직임 각도가 90도 < θs < 180도 인 것으로 판단할 수 있다. 이 경우에는 도 2b를 참조하여 설명된 바와 유사한 방식으로 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있다. 즉, 어깨 포인트(S)와, 손목 포인트(W)와, 손목의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 상정하고, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(V)를 연결하는 사변(La)과, 어깨 포인트(S)와 손목의 투영 포인트(V)를 연결하는 밑변(Lb) 사이의 사잇각(θ)을 산출함으로써, 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출해낼 수 있다. 이때, 손목의 투영 포인트(V)는, 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축(y 축) 상으로 손목 포인트(W)를 투영시킴으로써 얻어질 수 있다. 다만, 이렇게 계산된 사잇각(θ) 자체가 바로 어깨관절 움직임 각도(θs)는 아니며, 몸통(y 축)으로부터 들어 올려진 어깨관절 움직임 각도(θs)는, 180도에서 사잇각(θ)을 뺀 각도에 해당된다. 즉, 어깨관절 움직임 각도(θs), θs = 180도 - θ 가 된다.

도 8은 어깨관절 움직임 각도(θs)의 산출을 위한 처리 플로우를 도시한 도면으로, 예를 들어, 연산 처리부(50)에 의해 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 연산 처리부(50)는 스테레오 비전 카메라(10)로부터 영상 이미지를 입수하고, 입수된 영상 이미지에 대해 영상처리기법을 적용함으로써 측정대상자의 특징점들, 예를 들어, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)와 같은 관절 포인트를 추출하고, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)의 위치좌표를 산출한다. 다음에, 상기 연산 처리부(50)는 손목 포인트(W)를 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 손목의 투영 포인트(V)의 위치좌표를 산출한다. 그리고, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W) 및 손목의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각(θ)을 계산하게 된다. 이렇게 산출된 직각 삼각형의 사잇각(θ)은 몇 가지 예외적인 경우를 제외하고는 어깨관절 움직임 각도(θs)에 해당된다. 그리고, 상기 예외적인 경우에는 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)의 위치좌표를 상호 대조하여, 그 대소관계에 따라 특정한 각도로 결정될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 연산 처리부(50)는, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 0도 (θs = 0도), 90도 (θs = 90도), 180도 (θs = 180도)에 해당되는지를 순차적으로 판단하고, 그 판단 결과에 따라 각각 특정하게 정해진 각도를 어깨관절 움직임 각도로 출력하게 된다. 그리고, 어깨관절 움직임 각도가 0도, 90도, 180도가 아니라고 판단되면, 90도 < θs < 180도의 경우에는 θs = 180도 - θ로 계산되며, 0도 < θs < 90도의 경우에는 θs = θ로 하여, 각각 계산된 어깨관절 움직임 각도(θs)를 출력하게 된다.

한편, 측정대상자가 상지 전방 거상 자세에서 팔을 곧게 펴서 올리지 않고, 팔을 구부린 경우를 상정해볼 수 있다. 이때, 스테레오 비전 카메라(10)로부터 손목 포인트(W)까지의 거리, 즉 깊이정보(z 축 방향)가 변형된다. 이하, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 깊이정보(z 축 방향)가 변형된 환경에서 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하는 방식에 대해 설명하기로 한다. 도 9a는 스테레오 비전 카메라(10)에 포착된 영상 이미지(정면 이미지)로서, x-y 평면상에 표현된 영상 이미지이다. 그리고, 도 9b는 스테레오 비전 카메라(10)가 획득한 3차원 위치정보를 이용하여 y-z 평면상에 재구성한 가상의 이미지(측면 이미지)로서, 이해의 편의를 위해 도시된 것이다.

도면을 참조하면, 측정대상자가 팔을 구부린 경우, 팔의 상부 마디(A1)와 하부 마디(A2)는 서로 경사를 이루게 되며, 어깨관절 움직임 각도(θs)는, 팔의 상부 마디(A1)와 몸통이 이루는 사잇각으로 정의될 수 있다. 이때, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W) 및 손목의 투영 포인트를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각을 산출하는 방식으로는, 어깨관절 움직임 각도(θs), 그러니까, 팔의 상부 마디(A1)와 몸통이 이루는 사잇각을 산출해낼 수 없다. 이 경우에는 손목 포인트(W) 대신에, 팔꿈치 포인트(E)를 이용하여 직각 삼각형을 구성하고, 이 직각 삼각형의 사잇각을 산출함으로써 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출해낼 수 있다.

도 10은 측정대상자가 팔을 구부림으로써 깊이정보(z 축 방향)가 변형된 경우, 손목 포인트(W) 대신에 팔꿈치 포인트(E)를 사용하여 동일한 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있음을 보여준다. 즉, 측정대상자가 팔을 곧게 편 경우와, 팔을 구부린 경우를 비교할 때, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W`), 손목의 투영 포인트(V`)가 이루는 제1 직각 삼각형(T1)과, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E), 팔꿈치의 투영 포인트(V)가 이루는 제2 직각 삼각형(T2)은, 서로 닮음 꼴 형상을 갖게 되므로, 제1, 제2 직각 삼각형(T1,T2)의 사잇각(θs)은 서로 같은 값을 갖는다. 따라서, 깊이정보(z 축 방향)가 변형된 환경에서는, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 팔꿈치의 투영 포인트(V)가 형성하는 직각 삼각형을 구성하고, 이 직각 삼각형의 사잇각을 산출하는 방식으로, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있다.

다시 도 9b를 참조하면, 팔꿈치의 투영 포인트(E)는, 팔꿈치 포인트(E)를 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축(y 축) 상으로 투영시킨 가상의 포인트가 된다. 이때, 상기 팔꿈치의 투영 포인트(V)는 어깨 포인트(S)와 같은 수직축(y 축) 상에 위치하게 되므로, 팔꿈치의 투영 포인트(V)와 어깨 포인트(S)는 동일한 x, z 좌표값을 갖게 되며(Vx = Sx & Vz = Sz), 이들 팔꿈치의 투영 포인트(V)와 어깨 포인트(S)는 y 좌표값만 달라지게 된다. 이때, 상기 y 좌표값에 대해, 상기 팔꿈치의 투명 포인트(V)는 팔꿈치 포인트(E)와 동일한 y 좌표값을 갖는다(Vy = Ey).

예를 들어, 측정대상자의 어깨 포인트를 S(Sx,Sy,Sz)라고 하고, 측정대상자의 팔꿈치 포인트를 E(Ex,Ey,Ez)라고 할 때, 팔꿈치의 투영 포인트 V(Vx,Vy,Vz)는, 이하와 같다.

V(Vx,Vy,Vz) = V(Sx,Ey,Sz)

그리고, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E), 그리고 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형 중에서, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치 포인트(E)를 직선적으로 연결하는 사변(La, 청구범위의 제5 사변)과 어깨 포인트(S)와 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 직선적으로 연결하는 밑변(Lb, 청구범위의 제5 밑변) 간의 사잇각(청구범위의 제5 사잇각)을 계산하여, 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출해낼 수 있다. 이때, 상기 사잇각의 계산은, 이하와 같은 삼각함수를 이용하여 계산될 수 있다.

여기서, La 및 Lb는, 직각 삼각형의 사변 및 밑변의 길이로서, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E), 그리고 팔꿈치의 투영 포인트(V)의 3차원 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

한편, 측정대상자가 팔을 구부림으로써 깊이정보(z 축 방향)가 변형된 경우에도, 어깨관절 움직임 각도(θs)에 따라 예외적인 처리가 필요하게 된다. 즉, 어깨관절의 움직임 각도(θs)가 0도 < θs < 90도 사이일 때는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 팔꿈치의 투영 포인트(V)가 직각 삼각형을 형성하므로, 이 직각 삼각형의 기하학적인 형상으로부터 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있다. 그러나, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 0도 일 때(θs = 0도), 90도 (θs = 90도) 일 때, 180도 (θs = 180) 일 때에는 직각 삼각형이 형성되지 않으며, 또한, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 90도에서 180도 사이(90도 < θs < 180도)일 때에는 직각 삼각형의 사잇각이 곧바로 어깨관절 움직임 각도(θs)가 되지는 않으므로, 예외적인 처리가 요구된다. 이하에서는 이러한 예외적인 처리에 대해 설명하기로 한다. 다만, 상기 예외적인 처리는, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 예외적인 처리(깊이정보가 변형되지 않은 경우)와 유사하므로, 이들 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

어깨관절 움직임 각도가 0도인 경우 (θs = 0도)에는, 도 4에 도시된 바와 유사하게, Sy > Ey 이고, Sz = Ez 이면, 어깨관절 움직임 각도(θs)는 0도로 판단될 수 있다.

어깨관절 움직임 각도가 90도인 경우 (θs = 90)에는, 도 5에 도시된 바와 유사하게, Sy = Ey 이고, Sz > Ez 이면, 어깨관절의 움직임 각도(θs)는 90도로 판단될 수 있다.

어깨관절 움직임 각도가 180도인 경우 (θs = 180도)에는, 도 6에 도시된 바와 유사하게, Sy < Ey 이고, Sz = Ez 이면, 어깨관절의 움직임 각도(θs)는 180도로 판단될 수 있다.

어깨관절의 움직임 각도가 90도 < θs < 180도 인 경우에는, 도 7에 도시된 바와 유사하게, Sy < Ey 이면, 어깨관절의 움직임 각도가 90도 < θs < 180도 인 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우에는 어깨 포인트(S)와, 팔꿈치 포인트(W)와, 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 상정하되, 이 직각 삼각형의 사잇각이 곧바로 어깨관절 움직임 각도(θs)에 해당되지 않으며, 180도에서 사잇각을 뺀 각도가 어깨관절 움직임 각도(θs)에 해당하게 된다.

이렇게, 도 2b에 도시된 바와 같이, 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W), 손목의 투영 포인트(V)가 형성하는 직각 삼각형의 사잇각으로부터, 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하되, 측정대상자가 팔을 구부려서 깊이정보가 변형된 경우에는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 손목 포인트(W) 대신에, 팔꿈치 포인트(E)를 이용하여, 그러니까, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E), 팔꿈치의 투영 포인트(V)가 형성하는 직각 삼각형의 사잇각으로부터, 어깨관절 움직임 각도(θs)가 산출될 수 있다. 예를 들어, 측정대상자가 좌우 측 중에서 어느 일 측에 장애를 갖는 편측 마비 일 경우, 건 측에 대해서는 도 2b에 도시된 바와 같은 방식으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정하고, 환 측에 대해서는 도 9b에 도시된 바와 같은 방식으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정할 수 있다.

한편, 어깨관절 움직임 각도(θs)는, 측정대상자의 몸통으로부터 들어 올려진 팔과, 몸통이 이루는 사잇각으로 정의될 수 있으므로, 몸통은 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정하는 기준축이 될 수 있다. 예를 들어, 몸통을 수직방향으로 곧게 세울 경우에는 몸통과 수직축(y 축)이 서로 나란하므로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 어깨 포인트(S)를 관통하는 수직축(y 축)과, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)를 연결하는 사변(La) 간의 사잇각을 산출함으로써 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정할 수 있다. 그러나, 측정대상자의 몸통이 전후방향으로, 또는 좌우방향으로 기울어진 경우, 즉, 측정의 기준축이 변형된 경우에는, 측정대상자의 몸통과 수직축(y 축)이 서로 경사를 가지므로, 수직축(y 축)을 기준으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정할 경우 측정의 오류가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 측정의 기준축이 변형된 경우, 변형 정도를 산출해내고, 변형 정도가 심한 경우에는 올바른 자세를 취할 것을 측정대상자에게 요청하고 재측정을 실시함으로써, 측정대상자의 잘못된 자세로 인한 측정오류를 방지하고, 예를 들어, MFT 테스트 등에서 잘못된 판정, 예를 들어, 신체기능의 이상을 감지하지 못하는 등의 오류를 사전에 방지할 수 있다.

도 11a 및 도 11b에는 측정대상자가 몸통을 전후방향 또는 좌우방향으로 기울임으로써, 측정의 기준축(몸통)이 변형된 경우, 변형 정도를 산출해내는 방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 11a는 측정대상자가 몸통을 수직방향으로 곧게 펴지 않고, 몸통을 전후방향으로 기울인 경우를 예시한 것이며, 도 11b는 몸통을 좌우방향으로 기울인 경우를 예시한 것이다. 예를 들어, 측정대상자가 척추를 곧게 펴지 않고, 굽힌 경우이다. 각 도면에는 측정대상자의 몸통이 수직축(y 축)에 대해 기울어진, 경사각(θb)이 도시되어 있다. 도면에서 SC는 어깨 중앙 포인트를 나타내고, HC는 골반 중앙 포인트를 나타낸다. 도면에서 측정대상자의 몸통은, 골반 중앙 포인트(SC)와 어깨 중앙 포인트(HC)를 연결하는 직선상으로 표시될 수 있다. 측정의 기준축(몸통)이 변형된 정도는, 측정대상자의 몸통과 수직축(y 축)이 이루는 경사각(θb)으로 나타내질 수 있다. 여기서, 수직축(y 축)은, 측정대상자가 몸통을 곧게 폈을 때의 몸통 라인에 해당될 수 있다.

몸통의 경사각(θb)은, 골반 중앙 포인트(HC)와 어깨 중앙 포인트(SC)를 직선으로 연결하는 사변(La, 청구범위의 제2 사변)과, 골반 중앙 포인트(HC)와 어깨 중앙의 투영 포인트(V)를 직선으로 연결하는 밑변(Lb, 청구범위의 제2 밑변)을 갖는 직각 삼각형으로부터 산출될 수 있으며, 상기 사변(La)과 밑변(Lb) 사이의 사잇각(제2 사잇각)이 몸통이 기울어진 경사각(θb)에 해당된다. 보다 구체적으로, 골반 중앙 포인트(HC), 어깨 중앙 포인트(SC), 및 어깨 중앙의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 상정하고, 직각 삼각형의 사잇각을 산출하는 방식으로, 몸통의 경사각(θb)이 계산될 수 있다.

상기 어깨 중앙의 투영 포인트(V)는, 골반 중앙 포인트(HC)를 관통하는 수직축(y 축) 상으로 어깨 중앙 포인트(SC)를 투영시킨 가상의 포인트로서, 촬영 이미지상에 나타나지는 않지만, 몸통의 경사각(θb)을 산출하기 위하여 상정되는 가상의 포인트가 된다. 여기서, 골반 중앙 포인트(HC)를 관통하는 수직축(y 축)은, 골반 중앙 포인트(HC)를 지나는 y 축이 될 수 있으며, 측정대상자가 몸통을 수직으로 곧게 폈을 때의 몸통 라인에 해당될 수 있다.

어깨 중앙의 투영 포인트(V)는, 골반 중앙 포인트(HC)와 같은 수직축(y축) 상에 위치되므로, 어깨 중앙의 투영 포인트(V)와 골반 포인트(HC)는 동일한 x,z 좌표값을 가지며(Vx = HCx & Vz = HCz), y 좌표값만 달리할 수 있다. 이때, 상기 y 좌표값에 대해, 상기 어깨 중앙의 투명 포인트(V)는 어깨 중앙 포인트(SC)와 동일한 y 좌표값을 갖는다(Vy = SCy).

예를 들어, 측정대상자의 골반 중앙 포인트를 HC(HCx,HCy,HCz)라고 하고, 측정대상자의 어깨 중앙 포인트를 SC(SCx,SCy,SCz)라고 할 때, 어깨 중앙의 투영 포인트 V(Vx,Vy,Vz)는, 이하와 같다.

V(Vx,Vy,Vz) = V(HCx,SCy,HCz)

본 발명의 다른 실시형태에서, 도 11a에 도시된 바와 같이, 측정대상자의 몸통이 전후방향으로 기울어졌을 때, 그러니까, 측정대상자의 몸통이 y-z 평면상에서 기울어졌을 때, 어깨 중앙의 투영 포인트(V)는, 이하와 같이 나타내질 수 있다. 이는, 동일한 y-z 평면상에 위치하는 골반 중앙 포인트(HC)와 어깨 중앙 포인트(SC)의 x 좌표값은 동일하기 때문이다(HCx = SCx).

V(Vx,Vy,Vz) = V(HCx,SCy,HCz) = V(SCx,SCy,HCz)

본 발명의 다른 실시형태에서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 측정대상자의 몸통이 좌우방향으로 기울어졌을 때, 그러니까, 측정대상자의 몸통이 x-y 평면상에서 기울어졌을 때, 어깨 중앙의 투영 포인트(SC)는, 이하와 같이 나타내질 수 있다. 이는 동일한 x-y 평면상에 위치하는 골반 중앙 포인트(HC)와 어깨 중앙 포인트(SC)의 z 좌표값은 동일하기 때문이다(HCz = SCz).

V(Vx,Vy,Vz) = V(HCx,SCy,HCz) = V(HCx,SCy,SCz)

도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 골반 중앙 포인트(HC), 어깨 중앙 포인트(SC), 그리고 어깨 중앙의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각은, 몸통의 경사각(θb)에 해당되고, 이는 이하와 같은 삼각함수를 적용하여 산출될 수 있다.

여기서, La 및 Lb는, 직각 삼각형의 사변 및 밑변의 길이로서, 골반 중앙 포인트(HC), 어깨 중앙 포인트(SC), 그리고 어깨 중앙의 투영 포인트(V)의 3차원 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

산출된 몸통의 경사각(θb)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나면, 측정대상자의 자세가 잘못된 것으로 판단하고, 측정대상자에 대해 자세 교정을 요청하고, 올바른 자세, 그러니까 몸통을 곧게 편 상태에서 재측정이 이루어지도록 한다. 이렇게 자세의 오류를 감지하는 것은, 올바른 자세로부터 정확한 어깨관절 움직임 각도를 산출해내기 위한 것이다. 본 발명에서, 상기 몸통의 경사각(θb) 산출은, 어깨관절 움직임 각도(θs)의 산출 이후에 이루어지거나, 또는 어깨관절 움직임 각도(θs)의 산출 이전에도 이루어질 수 있다. 예를 들어, 몸통의 경사각(θb)을 산출해본 결과, 측정대상자의 자세에 오류가 있는 것으로 판단되면, 무의미한 어깨관절 움직임 각도(θb)를 계산하기 위해 연산 자원이 낭비되지 않도록 할 수 있다.

도 12는 깊이정보의 변형을 고려한 처리 플로우를 도시한 도면으로, 예를 들어, 연산 처리부(50)에 의해 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 연산 처리부(50)는 스테레오 비전 카메라(10)로부터 영상 이미지를 입수하고, 입수된 영상 이미지에 대해 영상처리기법을 적용함으로써 측정대상자의 특징점들, 예를 들어, 어깨 중앙 포인트(SC)와 골반 중앙 포인트(HC)와 같은 관절 포인트를 추출하고, 어깨 중앙 포인트(SC)와 골반 중앙 포인트(HC)의 위치좌표를 산출한다. 다음에, 상기 연산 처리부(50)는 어깨 중앙 포인트(SC)를 골반 중앙 포인트(HC)를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 어깨 중앙의 투영 포인트(V)의 위치좌표를 산출한다. 그리고, 어깨 중앙 포인트(HC), 골반 중앙 포인트(HC) 및 어깨 중앙의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각을 계산하게 된다. 이렇게 산출된 직각 삼각형의 사잇각은 몸통의 경사각(θb)에 해당된다.

그리고, 상기 산출된 몸통의 경사각(θb)이 사전에 설정해둔 범위, 예를 들어, 30도를 초과하면, 측정대상자의 자세가 잘못된 것으로 판단하고, 오류 메시지를 출력하여 측정대상자에 대해 자세 교정을 요청한다. 이와 달리, 상기 산출된 몸통의 경사각(θb)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나지 않으면, 정상적으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하기 위한 알고리즘, 예를 들어, 도 8에 도시된 처리 절차를 수행하게 된다.

한편, 상지 전방 거상 자세를 취한 측정대상자가 전면 전방(-z 축 방향)을 향하여 팔을 곧게 올리지 않고, 팔을 상체 안쪽이나 상체 바깥쪽으로 치우치게 들어올린 경우를 상정해볼 수 있다. 도 13a는 측정대상자가 팔을 전방(-z 축 방향)을 향하여 곧게 들어올리지 않고, 상체 안쪽으로 치우치게 들어올린 경우를 예시한 도면이고, 도 13b는 측정대상자가 팔을 상체 바깥쪽으로 치우치게 들어올린 경우를 예시한 도면이다. 이해를 돕기 위해 부연하면, 도 13a 및 도 13b에는 측정대상자의 머리 부분(head)과, 머리 부분(head)의 좌우 어느 한편의 어깨 포인트(S)로부터 팔꿈치 포인트(E)로 연장되는 팔이 도시되어 있다.

상지검사(Upper Extremity Function Test, UEFT), 뇌졸증 상지기능평가(Manual Function Test, MFT) 등과 같이 신체기능을 평가하기 위한 테스트에서 측정대상자가 과도하게 팔을 안쪽으로 치우치게 들어올리거나, 또는 바깥쪽으로 치우치게 들어올린 자세는, 평가결과의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다.

본 발명에서는, 측정대상자의 팔이 상체 안쪽이나 바깥쪽으로 치우친 편향각(θo)을 산출하고, 팔의 편향각(θo)이 사전에 설정된 범위를 벗어나는 경우에는 측정대상자에게 올바른 자세로 교정을 요청하거나, 신뢰도가 떨어지는 평가를 방지하기 위해, 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하지 않고 오류 메세지를 출력할 수 있다.

도 11a에는 상체 안쪽으로 팔이 치우친 경우에 팔의 편향각(θo)이 예시되어 있고, 도 11b에는 상체 바깥쪽으로 팔이 치우친 경우에 팔의 편향각(θo)이 예시되어 있다. 도면들을 참조하면, 팔의 편향각(θo)은, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치 포인트(E)를 직선적으로 연결하는 사변(La, 청구범위의 제3 사변)과, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 연결하는 밑변(Lb, 청구범위의 제3 밑변)이 이루는 직각 삼각형의 사잇각(청구범위의 제3 사잇각)으로 산출될 수 있다.

상기 팔꿈치의 투영 포인트(V)는, 팔의 편향각(θo)을 산출하기 위하여 상정된 가상의 포인트로서, 어깨 포인트(S)를 관통하는 수평축(x 축) 상으로 팔꿈치 포인트(E)를 투영시킨 가상의 포인트에 해당될 수 있다. 이때, 상기 어깨 포인트(S)와 팔꿈치의 투영 포인트(V)는 동일한 수평축(x 축) 상에 배치되므로, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치의 투영 포인트(V)는 서로 같은 y 좌표값과 z 좌표값을 갖되(Vy = Sy & Vz = Sz), x 좌표값만 달리 가질 수 있다. 이때, 상기 x 좌표값에 대해, 상기 팔꿈치의 투명 포인트(V)는 팔꿈치 포인트(E)와 동일한 x 좌표값을 갖는다(Vx = Ex).

예를 들어, 측정대상자의 팔꿈치 포인트가 E(Ex,Ey,Ez)라고 하고, 측정대상자의 어깨 포인트가 S(Sx,Sy,Sz)라고 할 때, 어깨의 투영 포인트 V(Vx,Vy,Vz)는, 이하와 같다.

V(Vx,Vy,Vz) = V(Ex,Sy,Sz)

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 팔꿈치의 투영 포인트 V(Vx,Vy,Vz)는, V(Vx,Vy,Vz) = V(Ex,Ey,Sz)로 표현될 수 있다. 이는 동일한 x-z 평면상에 위치하는 어깨 포인트(S)와 팔꿈치 포인트(E)의 y 좌표값은 동일하기 때문이다(Ey = Sy).

V(Vx,Vy,Vz) = V(Ex,Sy,Sz) = V(Ex,Ey,Sz)

도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각은, 팔의 편향각(θo)에 해당되고, 이는 이하와 같은 삼각함수를 적용하여 산출될 수 있다.

여기서, La 및 Lb는, 직각 삼각형의 사변 및 밑변의 길이로서, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 팔꿈치의 투영 포인트(V)의 3차원 위치좌표로부터 산출될 수 있다.

산출된 팔의 편향각(θo)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나면, 측정대상자의 자세가 잘못된 것으로 판단하고, 측정대상자에 대해 자세 교정을 요청하고, 올바른 자세에서 재측정이 이루어지도록 한다.

도 14는 측정대상자의 팔이 상체 안쪽이나 상체 바깥쪽으로 치우친 경우를 고려한 처리 플로우를 도시한 도면으로, 예를 들어, 연산 처리부(50)에 의해 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 연산 처리부(50)는 스테레오 비전 카메라(10)로부터 영상 이미지를 입수하고, 입수된 영상 이미지에 대해 영상처리기법을 적용함으로써 측정대상자의 특징점들, 예를 들어, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치 포인트(E)와 같은 관절 포인트를 추출하고, 어깨 포인트(S)와 팔꿈치 포인트(E)의 위치좌표를 산출한다. 다음에, 상기 연산 처리부(50)는 팔꿈치 포인트(E)를 어깨 포인트(E)를 관통하는 수평축 상으로 투영시킨 팔꿈치의 투영 포인트(V)의 위치좌표를 산출한다. 그리고, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 팔꿈치의 투영 포인트(V)를 꼭지점으로 하는 직각 삼각형의 사잇각을 계산하게 된다. 이렇게 산출된 직각 삼각형의 사잇각은 팔의 편향각(θo)에 해당된다.

그리고, 상기 산출된 팔의 편향각(θo)이 사전에 설정해둔 오류 범위에 속하면, 측정대상자의 자세가 잘못된 것으로 판단하고, 오류 메시지를 출력하여 측정대상자에 대해 자세 교정을 요청한다. 이와 달리, 상기 산출된 팔의 편향각(θo)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나지 않으면, 정상적으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하기 위한 알고리즘, 예를 들어, 도 8에 도시된 처리 절차를 수행하게 된다.

이하에서는, 앞서 설명된 바와 같은 자세 오류, 즉, 측정대상자가 팔을 구부림으로써 깊이정보가 변형되거나, 측정대상자가 몸통을 전후방향이나 좌우방향으로 기울임으로써 기준축이 변형된 경우, 또는 측정대상자가 팔을 전면 전방으로 곧게 들어올리지 않고, 상체 안쪽이나 상체 바깥쪽으로 치우치게 들어올린 경우의 자세 오류가 복합적으로 존재하는 경우에 대해 살펴보기로 한다.

이렇게 복합적인 자세 오류가 존재하는 경우에는, 팔꿈치 포인트(E), 어깨 포인트(S), 손목 포인트(W)의 위치좌표를 이용하여 3차원 공간상에서 이들 특징점들이 형성하는 삼각형의 세 변의 길이를 산출하고, 이로부터 팔꿈치 포인트(E)의 굽힘각(θe)을 계산해낼 수 있다. 예를 들어, 팔꿈치 포인트(E)의 굽힘각(θe)이 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정대상자의 자세에 오류가 있는 것으로 판단하고, 자세의 교정을 요청할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다.

도 15는 깊이정보의 변형, 기준축의 변형, 팔의 편향과 같은 자세 오류가 복합적으로 생긴 경우를 예시적으로 보여준다. 도면을 참조하면, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 손목 포인트(W)가 도시되어 있다. 이때에는 측정대상자를 포착한 영상 이미지로부터, 특징점들, 즉, 어깨 포인트(S), 팔꿈치 포인트(E) 및 손목 포인트(W)를 인식해내고, 이 특징점들의 3차원 위치좌표를 이용하여 팔꿈치의 굽힘각(θe)을 산출할 수 있다. 그리고, 팔꿈치의 굽힘각(θe)이 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정대상자의 자세에 오류가 있는 것으로 판단하고, 측정대상자의 자세 교정을 요청하고 재측정을 실시할 수 있다.

예를 들어, 팔꿈치의 굽힘각(θe)은, 팔꿈치 포인트(E)와 어깨 포인트(S)가 형성하는 제1 변과, 팔꿈치 포인트(E)와 손목 포인트(W)가 형성하는 제2 변, 그리고, 어깨 포인트(S)와 손목 포인트(W)가 형성하는 제3 변을 세 변으로 갖는 삼각형 중에서, 제1, 제2 변이 이루는 사잇각으로 산출될 수 있다.

팔꿈치 포인트 E(Ex,Ey,Ez), 어깨 포인트 S(Sx,Sy,Sz), 손목 포인트 W(Wx,Wy,Wz)라고 할 때, 제1 변의 길이(ES), 제2 변의 길이(EW) 및 제3 변의 길이(SW)는 이하와 같이 산출될 수 있다.

그리고, 팔꿈치의 굽힘각(θe)은 삼각함수를 적용하여 이하와 같은 수식으로부터 산출될 수 있다.

이렇게 측정대상자의 자세 오류가 복합적으로 존재하는 경우에는, 앞서 설명된 바와 같이, 어느 한 특징점을 투영한 가상의 포인트를 갖는 직각 삼각형으로부터 직각 삼각형의 사잇각을 계산하는 방식에 의하지 않는다. 이 경우에는 3개의 특징점들을 갖는 삼각형으로부터 세 변의 길이(ES,EW,SW)를 계산하고, 삼각함수를 이용하여 어느 두 변 사이의 각도(팔꿈치의 굽힘각 θe)를 산출해낼 수 있다.

도 16은 복합적인 자세 오류를 고려한 처리 플로우를 도시한 도면으로, 예를 들어, 연산 처리부(50)에 의해 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 연산 처리부(50)는 스테레오 비전 카메라(10)로부터 영상 이미지를 입수하고, 입수된 영상 이미지에 대해 영상처리기법을 적용함으로써 측정대상자의 특징점들, 예를 들어, 팔꿈치 포인트(E), 어깨 포인트(S), 및 손목 포인트(W)와 같은 관절 포인트를 추출하고, 팔꿈치 포인트(E), 어깨 포인트(S), 및 손목 포인트(W)의 위치좌표를 산출한다.

다음에, 상기 연산 처리부(50)는 팔꿈치 포인트(E), 어깨 포인트(S), 및 손목 포인트(W)를 꼭지점으로 하는 삼각형의 사잇각을 계산하게 된다. 이렇게 산출된 직각 삼각형의 사잇각은 팔꿈치의 굽힘각(θe)에 해당된다.

그리고, 상기 산출된 팔꿈치의 굽힘각(θe)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나면, 예를 들어, 60도를 초과하면, 측정대상자의 자세가 잘못된 것으로 판단하고, 오류 메시지를 출력하여 측정대상자에 대해 자세 교정을 요청한다. 이와 달리, 상기 산출된 팔꿈치의 굽힘각(θe)이 사전에 설정해둔 범위를 벗어나지 않으면, 정상적으로 어깨관절 움직임 각도(θs)를 산출하기 위한 알고리즘, 예를 들어, 도 8에 도시된 처리 절차를 수행하게 된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 인체관절 중에서 특히 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정하는데 유효하게 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 어깨관절 움직임 각도(θs)를 측정하는데 국한되지 않고, 그 외의 다른 인체관절 움직임 각도를 측정하는데도 적용될 수 있으며, 이 경우에도 앞서 설명된 바와 실질적으로 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 관절 포인트와 제2 관절 포인트를 직선으로 이어주는 사변과, 상기 제1 관절 포인트와 제2 관절의 투영 포인트를 이어주는 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 사변과 밑변 사이의 사잇각을 산출해냄으로써, 인체관절 움직임 각도를 측정할 수 있다. 이때, 상기 제2 관절의 투영 포인트란, 제2 관절 포인트를 투영시킨 가상의 포인트로서, 제1 관절 포인트를 관통하는 수직축(어느 일 좌표축과 나란한 축) 또는 수평축(다른 어느 일 좌표축과 나란한 축) 상으로 투영시킨 포인트에 해당될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 영상 포착부(스테레오 비전 카메라) 10a: 이미지 센서
30: 디스플레이 패널 50: 연산 처리부
Head: 머리 부분 S: 어깨 포인트
W: 손목 포인트 V: 투영 포인트
La: 사변 Lb: 밑변
θs: 어깨관절 움직임 각도 θb: 몸통의 경사각
θo: 팔의 편향각 θe: 팔꿈치의 굽힘각

Claims (20)

1. 측정대상자의 영상을 포착하는 단계;
   포착된 영상 이미지로부터 어깨 포인트와 손목 포인트를 추출해내는 단계;
   상기 어깨 포인트와 손목 포인트를 직선으로 이어주는 제1 사변과, 상기 어깨 포인트와 손목의 투영 포인트를 이어주는 제1 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제1 사변과 제1 밑변 사이의 제1 사잇각을 산출해내는 단계; 및
   상기 산출된 제1 사잇각을 어깨관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영상을 포착하는 단계에서는, 스테레오 비전 카메라를 이용하여 측정대상자의 3차원 입체 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 어깨 포인트와 손목 포인트를 추출해내는 단계에서는,
   상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 3차원 위치정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 손목의 투영 포인트는, 상기 손목 포인트를 어깨 포인트를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 가상의 포인트인 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 손목의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 위치좌표로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 사변과 제1 밑변 사이의 제1 사잇각을 산출하는 단계에서는,
   상기 어깨 포인트와 손목 포인트의 위치좌표로부터 제1 사변의 길이를 산출하고,
   상기 어깨 포인트와 손목의 투영 포인트의 위치좌표로부터 제1 밑변의 길이를 산출하며,
   상기 제1 사변과 제1 밑변의 길이로부터, 삼각함수를 적용하여 상기 제1 사잇각을 산출해내는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
7. 제1항에 있어서,
   측정자세에 오류가 있는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
8. 제7항에 있어서,
   측정자세에 오류가 있다고 판단되면, 측정대상자에 대해 올바른 자세로 교정할 것을 요청하는 오류 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법
9. 제7항에 있어서,
   측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,
   측정대상자의 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙 포인트를 직선으로 이어주는 제2 사변과, 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙의 투영 포인트를 직선으로 이어주는 제2 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제2 사변과 제2 밑변 사이의 제2 사잇각을 산출해내는 단계; 및
   상기 산출된 제2 사잇각을, 측정대상자의 몸통이 기울어진 경사각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 어깨 중앙의 투영 포인트는, 상기 어깨 중앙 포인트를 골반 중앙 포인트를 관통하는 수직축 상으로 투영시킨 가상의 포인트 인 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 어깨 중앙의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 골반 중앙 포인트와 어깨 중앙 포인트의 위치좌표로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 사변과 제2 밑변 사이의 제2 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 제2 사변과 제2 밑변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
13. 제7항에 있어서,
    측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,
    측정대상자의 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 직선으로 이어주는 제3 사변과, 어깨 포인트와 팔꿈치의 투영 포인트를 직선으로 이어주는 제3 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제3 사변과 제3 밑변 사이의 제3 사잇각을 산출해내는 단계; 및
    산출된 제3 사잇각을, 측정대상자의 팔이 좌우 어느 일 편으로 편향된 팔의 편향각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 팔꿈치의 투영 포인트는, 상기 팔꿈치 포인트를 어깨 포인트를 관통하는 수평축 상으로 투영시킨 가상의 포인트 인 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 팔꿈치의 투영 포인트의 위치좌표는, 상기 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트의 위치좌표로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 제3 사변과 제3 밑변 사이의 제3 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 제3 사변과 제3 밑변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
17. 제7항에 있어서,
    상기 측정자세의 오류 여부를 판단하는 단계는,
    측정대상자의 팔꿈치 포인트와, 어깨 포인트와, 손목 포인트를 꼭지점으로 하는 삼각형으로부터, 삼각형 세변의 길이를 산출해내는 단계; 및
    팔꿈치 포인트와 어깨 포인트를 직선적으로 이어주는 제1 변과, 팔꿈치 포인트와 손목 포인트를 직선적으로 이어주는 제2 변 사이의 제4 사잇각을 산출해내는 단계; 및
    상기 제4 사잇각을 팔꿈치를 구부린 굽힘각으로 판단하고, 사전에 설정된 범위를 벗어나면, 측정자세에 오류가 있다고 판단하는 단계;를 포함하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제4 사잇각을 산출하는 단계에서는, 상기 팔꿈치 포인트와, 어깨 포인트와, 손목 포인트를 꼭지점으로 하는 삼각형의 세변의 길이를 갖고 삼각함수를 적용하는 것을 특징으로 하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
19. 측정대상자의 영상을 포착하는 단계;
    포착된 영상 이미지로부터 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 추출해내는 단계;
    상기 어깨 포인트와 팔꿈치 포인트를 직선으로 이어주는 제5 사변과, 상기 어깨 포인트와 팔꿈치의 투영 포인트를 이어주는 제5 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 제5 사변과 제5 밑변 사이의 제5 사잇각을 산출해내는 단계; 및
    상기 산출된 제5 사잇각을 어깨관절 움직임 각도로 출력하는 단계;를 포함하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.
20. 측정대상자의 영상을 포착하는 단계;
    포착된 영상 이미지로부터 제1 관절 포인트와 제2 관절 포인트를 추출해내는 단계;
    상기 제1 관절 포인트와 제2 관절 포인트를 직선으로 이어주는 사변과, 상기 제1 관절 포인트와 제2 관절의 투영 포인트를 이어주는 밑변을 갖는 직각 삼각형으로부터, 상기 사변과 밑변 사이의 사잇각을 산출해내는 단계; 및
    상기 산출된 사잇각을 인체관절 움직임 각도로 출력하는 단계; 를 포함하는 인체관절 움직임 각도의 측정방법.

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