KR20140142452A - 체면적 측정이 가능한 체중계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앞서 말했듯이 체중과 체면적을 동시에 측정할 수 있는 체중계에 관한 것으로 인체의 시각생리의 기초개념인 인체의 양측 눈에서 인식된
두 개의 상(Stereo image)의 차이(Disparity)에 의해 대뇌에서 입체를 인식하는 입체적인 개념을 응용하여 사람의 체면적 상태를 입체적으로 정량 계측도록 한 체면적 상태 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있으며 단순한 체중 수치 변화 외 시각적인 신체면적 변화 그리고 시간적인 변화까지 시각적으로 보여주어 결부시켜 다이어트(비만치료)의 신뢰성을 확보할 수 있는 기능을 가진다.
아울러 신체 전신 면적변화는 물론 일정 부위(복부 허벅지 팔 얼굴 등)를 한정해 면적 변화를 배분율로 표시하여 부분 비만(특정부위 비만) 다이어트(치료)의 유의성을 확보할 수 있으며 비만환자 치료 전후 사진촬영 비교 시 체중변화에 따른 사진상의 면적변화(백분율)를 함께 표시하여 치료 성취감은 물론 치료 유의성과 신뢰성을 확보하는 기능성 체중계인 것이다.

Description

체면적 측정이 가능한 체중계{Scale that measures the area of human}

본 발명은 체중계에 올라간 사람의 체중을 비롯하여 그 사람의 신장과 체적을

파악할 수 있도록 하는 영상처리 및 인식기술을 이용하여 2차원적이나 또는

3차원(3D) 체면적을 측정할 수 있는 체중계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 카메라나 센서 등을 이용하여 2D나 3D로 인체를 감지하여 2D나 3D로 인체의 영상을 캡쳐하고, 인체의 체면적을 인식하여 2D나 3D로 인체의 체면적을 계측하는 영상인식에 의한 2D나 3D로 인체의 체면적 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래의 체면적 측정 방법으로는 측정자가 손수 줄자 등을 이용한 수작업 방법이 있었고 산업용에 국한된 물건의 외부를 레이저를 활용하여 측정하는 수단등이 있었는데 이 방법에서는 입방형의 물체가 이송됨에 따라 각각의 센서로부터 획득된 측정치를 재구성하여 물체의, 폭, 그리고 높이를 측정한다. 이는 물건에 관하여 개략적으로 측정하는 것으로 무게를 알 수가 없었으며 인체의 경우에는 체면적이 수시로 변화하게 되며 변화된 체면적에 대하여 시간에 따라서 비교 값이 도출되어야 하는데 종래 이러한 산업용 기기를 이용하여 유동적인 인체의 체면적을 측정하기는 불가능한 단점이 있었고 이를 필요로 하는 수요적 욕구가 발생하였다.

또한, 기존의 체중계는 몸무게나 신장만을 표시하는 단순 체중표시 체중계이기에 의료용으로 활용함에 많은 한계가 있어왔다. 특히 환자가 비만치료로 체중이 감소할 때 치료기간이나 체형변화를 동시에 한 유닛(Unit = 체중계)에서 구현하게 함으로서 체중감량이 단순한 수치감량 차원을 넘어 건강하게 부작용없이 확실하게 감량 치료되었음을 신뢰성 있게 환자에게 보여줄 입체적 시각적 기능성 체중계의 필요성이 시급한 상황이다.

본원은 체면적 측정할 수 있는 체중계에 관한 것으로 종래의 체면적 측정카메라는 주로 물품에 카메라와 레이저 센서를 복합적으로 이용하는 방법과 물품의 영상을 획득하여 체면적을 측정하는 방법이 있었으며 종래의 입방형 물체의 면적을 계산하기 위해서는 카메라 기반의 기술을 이용하고 높이 측정을 위해서는 레이저 센서를 이용하는 방법으로, 기존의 많이 이용되던 레이저 기반의 체면적 계측기술에서 카메라 기반의 체면적 계측기술로 넘어오는 과도기적인 단계라 할 수 있다.

종래의 체면적 측정 방법으로는 측정자가 손수 줄자 등을 이용한 수작업 방법이 있었고 특허 문헌으로는 먼저 권리자가 Mark R. Woodworth 인 미합중국 특허 제5,991,041호에는 물체의 높이를 측정하는 Light Curtain과, 물체의 좌우 측면을 측정하기 위한 Two Laser Range Finder를 이용한 물체의 표면 계측 방법이 제안되었었다.

이 방법에서는 입방형의 물체가 이송됨에 따라 각각의 센서로부터 획득된 측정치를 재구성하여 물체의, 폭, 그리고 높이를 측정한다. 이는 물건에 관하여 측정하는 것으로 무게를 알 수가 없었으며 인체의 경우에는 체면적 계측수행이 불가능한 단점이 있었다.

본 발명은, 사람이 체중계에 올라가면 카메라가 인체의 체면적을 좌/우/상/하 360도로 디텍터에 의해 분석된 슬라이스 영상들을 획득하는 영상 획득부가 구성된다.

그리고 상기 영상 획득부에 의해 획득된 슬라이스 영상들을 저장하는 영상 저장부와; 인체 체적을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트 범위 획득부가 포함되게 된다.

그리고 슬라이스 내에 인체의 그레이 레벨 범위를 획득하는 그레이 레벨 범위 획득부와; 상기 카운트 범위 획득부에 의해 획득된 범위와 그레이 레벨 범위 획득부에 의해 획득된 그레이 레벨 범위를 수신받아 해당 그레이 레벨 범위에 해당하는 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하게 된다.

아울러 픽셀 수를 카운트하는 중앙제어부와; 상기 중앙 제어부에 의해 처리된 결과를 출력할 수 있는 리포트 출력 부를 포함하여 그 취득한 영상을 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 것이다.

그리고 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하여 컴퓨터에 데이터로 저장하고 수일 후 동일인이 다시 체중계에 올라가면 초기 입력된 체면적 측정값과 현재의 측정값을 비교하여 이를 데이터로 출력하게 구성되는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기하였듯이 사람이 체중계에 올라가면 체중을 측정하는 것은 물론 카메라가 인체의 체면적을 좌/우/상/하로 영상을 취득하고, 그 취득한 영상을 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하며, 그 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하여 컴퓨터에 데이터로 저장하고 수일 후 동일인이 다시 체중계에 올라가면 초기 입력된 체면적 측정값과 현재의 측정값을 비교하여 데이터로 출력하게 된다.

본원은 상기 영상입력수단으로부터 순수 배경 영상과 물체가 포함된 영상을 입력받아 두 영상을 비교하여 상기 3D 물체의 영역을 추출하는 관심영역추출유닛과 디텍터에 의해 분석된 슬라이스 이미지들을 획득하는 이미지 획득부과; 상기 이미지획득 부에 의해 획득된 슬라이스 이미지들을 저장하는 이미지 저장부와; 체면 적을 측정하기 위하여 카운트 범위를 획득하는 카운트 범위 획득부와;

슬라이스 내에 인체의 그레이 레벨 범위를 획득하는 그레이레벨 범위획득부와; 상기 카운트 범위 획득부에 의해 획득된 범위와 그레이레벨 범위 획득부에 의해 획득된 그레이 레벨 범위를 수신받아 해당 그레이 레벨 범위에 해당하는 픽셀 수를 카운트하는 중앙제어부와; 상기 중앙제어부에 의해 처리된 결과를 출력하는 리포트출력부; 를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명은 체중계에 올라간 사람의 체중을 비롯하여 그 사람의 신장과 체적을

파악할 수 있도록 하는 영상처리 및 인식기술에 관한 것으로 카메라와 레이저 센서 등을 복합적으로 이용하여 인체의 좌우 측면으로부터 영상을 획득하여 인체 체적을 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 인체의 체면적을 계산하기 위해서는 카메라 기반의 기술을 이용하고 높이 측정을 위해서는 레이저 센서를 이용할 수 있으며 카메라만을 이용하는 기술은 체중계의 위에서 획득된 평면 영상과 측면에서 획득된 측면 영상을 이용할 수도 있다.

이러한 시스템의 경우 빠른 처리속도 및 높은 정확도의 인체 체면적 계측을 위해 각각의 카메라가 독립적인 시스템에 연결되는 병렬처리 시스템을 사용할 수가 있다. 다음으로, 레이저를 이용한 측면도 측정기는 레이저 광선이 모사판에서 반사되어 정확한 상이 맺히는 초점의 길이를 모터가 있는 자동 초점(Auto Focus) 기능으로 측정하여 카메라가 움직이는 거리를 모니터링 하여 인체 체적의 부피 변화를 판단할 수 있도록 할 수도 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 체면적 상태 측정 장치는,

인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 취득하는 아날로그 영상 출력수단과; 상기 취득한 상/하/좌/우 아날로그 영상을 디지털 데이터로 만들어 출력하는 디지털 변환수단과; 상기 디지털화된 상/하/좌/우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 처음 측정 상태와 다음 측정 상태에서의 디스패리티(Disparity)를 산출한 후 상대거리인 3차원적 부피를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 3차원 좌표 추출수단과; 상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 파라미터 추출수단으로 이루어짐을 특징으로 하여 비만환자 치료 전후 사진촬영 비교 시 체중변화에 따른 사진상의 면적변화(백분율)를 체중과 신장 날짜와 시간과 함께 표시하여 이를 측정하는 사람의 치료 성취감은 물론 치료 유의성과 신뢰성을 확보하는 기능성 비만치료의 검증과 체중 상태 변화 등에 시각적인 효과를 갖는다.

한편, 한국을 포함한 세계 모든 국가에서 비만인구가 폭증 되면서 큰 사회적 문제로 취급되고 있다. 더불어 비만치료(다이어트) 시장이 이와 함께하면서 위와 같은 이유로 치료 검사용 체중계가 개발되면 그 수요는 매우 크리라 추정된다.

도 1은 본 발명의 체면적 측정할 수 있는 체중계의 일실시 예에 체면적 계측시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 단일 CCD 카메라에 기반한 체면적 계측시스템을 도시한 구성도,
도 3은 체면적 측정장치의 체면 측정과정을 도시한 동작 흐름도,

본 발명은 상기하였듯이 체중계에 올라간 사람의 체중은 기본으로 하고 그 사람의 신장과 체적을 파악할 수 있도록 하는 영상처리 및 인식기술을 이용한 3차원(3D) 체면적 계측시스템 및 방법에 관한 것으로서 카메라나 레이저 센서(Sensor) 등과 같은 영상처리기술을 이용하여 2D나 3D로 인체를 감지하고 인체의 영상을 캡쳐(Capture)할 뿐만 아니라 인체의 체면적을 인식하고 정량화된 수치로 계측하고 이를 출력할 수 있는 인체의 체면적 계측시스템 및 방법에 관한 것이다.

이처럼 본원의 체중계 본체(20) 일측에는 측정자의 체중과 신장을 포함한 체면적이 측정되는 숫자 부나 문자부를 포함한 눈금부와; 상기 측정자의 체중과 신장과 체면적중 적어도 하나 이상의 체적을 측정할 수 있는 카메라(40)와; 촬영된 카메라의 정보를 저장하는 저장수단과; 이를 관찰할 수 있는 모니터(60)와; 상기 측정자의 체면적을 획득하는 영상 획득부(80)는 카운트 범위 획득부(100) 또는 그레이 레벨 범위획득부(120)가 구성되며 이를 출력하는 리포트 출력부(140)와 상기 카메라(40)가 촬영한 데이터를 저장 및 출력하는 영상 저장부(180)와 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 디지털 변환부(200)와; 상기 체중계에 올라선 측정자의 상/하/좌/우로 체면적을 취득하는 좌표 추출부(220)및 파라미터 추출부(240)와 이를 비교 검출하는 비교 검출부(260)와; 상기 측정데이터를 출력하는 프린터(280)와 상기 카메라(40)와 영상 저장부(180)를 제어하는 중앙 제어부(160)가 더 구성되게 된다.

또한, 상기 체중계 본체(20)와 중앙 제어부(160)에 전원이 공급되면 소정의 초기화를 수행한 후 유, 무선 통신수단을 통해 중앙 제어부(160)와; 상기 체면적 정보의 측정 데이터를 기억하는 좌표 추출부(220)와; 상기 체면적 정보의 측정 데이터를 비교하는 측정 비교 검출부(260)와; 상기 체면적 정보의 측정 데이터를 표시하는 모니 터(60)부와 이를 출력하는 프린터(280) 부가 구성되며 카메라(40) 또는 레이저 나 센서를 이용하여 신체 체면적을 측정하는 것이다.

한편, 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 취득하는 영상 획득부(80)와 아날로그 영상 출력수단과; 상기 취득한 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 디지털 변환수단과; 상기 디지털화된 상/하/좌/우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀(Pixel)을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티(Disparity)를 산출하게 된다.

바람직하게는 3차원적 부피를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 3차원 좌표 추출수단과; 상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 매개변수인 정량적 파라미터(Parameter) 값을 추출하는 파라미터 추출부(240)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 자연광이나 인공광하에서 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상으로 출력하며 상기 디지털 변환수단은,

상기 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀(Pixel)에서 명암 및 농도를 표현하는 수치인 회색도(Gray level,灰色度)와 R,G,B(Bred, Green, Blue 화상의 3원색)각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터(Digital Data)로 만들어 출력하는 아날로그 영상 신호를 샘플당 정의된 비트로 디지털화하여 개인용 컴퓨터(PC)가 처리할 수 있는 신호로 바꾸어 주는 영상 장비인 프레임 그래버(Frame Grabber)가 구성되며 3차원 좌표 추출수단은, 바람직하게는 상기 디지털 변환수단에서 출력되는 회색 도에 따라 체면적의 형태를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 회색도 3차원 좌표 추출기와; 상기 디지털 변환수단에서 출력되는 R,G,B 컬러에 따라 체면적의 3차원적 색채를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 컬러별 3차원 좌표 추출기로 구성 되게 된다.

바람직하게는 상기 상/하/좌/우 디지털 데이터를 출력하는 단계는, 두 개의 프레임 그래버 중 택일된 하나의 프레임 그래버를 이용하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상 신호중 좌측 아날로그 영상 신호를 256컬러 레벨(R,G,B 신호 및 회색도) 중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환할 수도 있으며 더욱 바람직하게는 다른 프레임 그래버로 상기 상/하/좌/우로 아날로그 영상 신호중 우측 아날로그 영상 신호를 256컬러 레벨(R,G,B 신호 및 회색도) 중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 체면적 측정할 수 있는 체중계에 관한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서

통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시한 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 유사한 부호나 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.

또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미하며 도면을 참조로 아래에서는 본 발명의 체면적 측정기기에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 체면적 측정할 수 있는 체중계의 일실시 예에 의한 본원의 체면적 계측시스템의 전체 구성도로 도시된 바와 같이, 먼저 사람이 본원의 체중계 본체(20)에 최초로 올라서 그 사람의 인적사항이나 아이디를 입력하면 먼저 체중계의 데이터 값이 중앙 제어부(160)에 입력되며 이와 동시에 카메라(40)나 레이저, 센서 등이 이를 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 취득하는 아날로그 리포트 출력부(140)와; 상기 아날로그 리포트(Analog Report)출력 부에서 취득한 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀(Pixel) 당 회색도와 R,G,B 각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 입력 또는 출력하는 디지털 변환부(200)와, 상기 디지털 변환부(200)에서 출력되는 정량적이고 디지털(Digital)화된 상/하/좌/우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티(Disparity)를 산출한 후 상대거리인 3차원적 부피를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 좌표 추출부(220)와, 상기 3차원 좌표추출 부(220)에서 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 계량적으로 분석할 수 있는 그레이 레벨(Gray Level) 범위획득부(120)와 정량적 파라미터(Parameters)를 추출하는 파라미터 추출부(240)로 구성된다. 상기에서, 아날로그 리포트 출력부(140)는, 자연광이나 인공광 하에서 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그(Analog) 영상을 출력하는 프린터로 구성된다. 또한, 상기 아날로그 리포트 출력부(140)는 인체 체면적을 직접 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 저장하는 영상 저장부(180)와 이를 출력하는 프린터로 구성된다.

또한, 상기 디지털 변환부(200)는, 상기 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 프레임 그래버(Frame Grabber)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 좌표 추출부(220)는, 상기 디지털 변환부(200)에서 출력되는 회색도에 따라 체면적의 형태를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 회색도 3차원 좌표 추출기(31)와, 상기 아날로그/ 디지털 변환부(200)에서 출력되는 R,G,B 컬러에 따라 체면적의 3차원적 색채를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 컬러별 3차원 좌표 추출기(32)로 구성되는 것이 바람직하고 2차원 좌표를 사용하여도 무방하다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 단일 CCD 카메라에 기반한 체면적 계측시스템을 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 취득하는 단계(S51)와; 상기 취득한 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 단계(S52)와; 상기 디지털화된 상/하/좌/우 영상 데이터(Image Data) 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 부피 및 부피를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 단계와; 상기 추출하는 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는

단계로 이루어진다.

도 3은 체면적 측정장치의 체면 측정과정을 도시한 동작 흐름도로 이와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 의한 체면적 상태 측정 장치의 작용 및 측정방법은 다음과 같다. 먼저, 아날로그 리포트 출력부(140)는 체면적 측정 분석을 하고자 하는 신체의 상/하/좌/우 부위를 관찰하고, 그 결과치를 리포트 출력부(140)를 프린터(280)를 통하여 출력하게 되는데 이 과정에는 상기 슬라이스 내에 기립한 측정자의 체면적을 획득하는 영상 획득부(80)는 카운트 범위 획득부(100) 또는 그레이 레벨 범위 획득부(120)가 구성되어 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하게 되며 상기 카메라(40) 또는 레이저가 촬영한 데이터를 저장 및 출력하는 영상 저장부(180)와; 상기 측정데이터를 출력하는 프린터(280)가 구성된다.

또한, 상기 체중계에는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 디지털 변환부(200)와; 상기 체중계에 올라선 측정자의 상/하/좌/우로 체면적을 취득하는 좌표 추출부(220)및 파라미터 추출부(240)와; 이를 과거 측정치와 비교 검출하는 비교 검출부(260)와; 이들을 제어하는 중앙 제어부(160)가 구성되어 제어하게 되는 것이다.

바람직하게는 상기 체중계(20)의 상/하/좌/우의 비디오 카메라를 설치할 수도 있는데 이는 굴곡이 있는 신체 체면적을 각기 다른 각도에서 관찰하여 입체 영상(Stereo image)을 획득할 수도 있다.

여기서 상기카메라(40)는 고배율의 카메라나 비디오 카메라를 이용하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상 신호를 획득할 수 있다.

다음으로, 좌표 추출부(220)는 상기 디지털 변환부(200)에서 얻어지는 상/하/좌/우 영상의 동일한 대응점을 기준으로 4점간의 차이(Disparity)를 계산한다.

"즉, 두 쌍의 스테레오 영상(상/하/좌/우 영상)으로부터 동일 픽셀의 대응점을 찾고, 그런 후 상기 두 쌍의 영상의 동일한 대응점을 기준으로 네 개의 대응점 간의 차이(Disparity)를 계산하여 출력하게 되며 바람직하게는 계산된 차이 값을 이용하여 각 픽셀당 3차원의 좌표(X, Y, Z)를 추출할 수도 있다.

여기서 상기 차이 값을 실측 거리 단위로 변환시키기 위해서 같은 표준 측정자를 이용하며, 실측 Z축의 좌표로 입체시의 측정치를 변환한다. 이러한 영상에서 발생하는 변위 정도가 3차원적 부피(Volume) 또는 깊이(Depth)를 나타낸다. "즉, 확률적 방법에 기초를 둔 방법, 다이내믹 프로그래밍(Dynamic Programming)을 이용한 방법, 홉필드 뉴럴 네트워크(Hopfild Neural Network)를 이용한 방법, 영상의 밝기 차이, 밝기 차이의 절대치, 밝기 차이의 제곱, 상관도 등의 정합 알고리즘(Algorithm) 등을 이용하여 상/하/좌/우 디지털 데이터 중 어느 하나의 디지털 데이터를 중심으로 다른 디지털 데이터의 대응점을 구하게 된다.

그리하여 상/하/좌/우 디지털 데이터의 상대거리인 부피(Depth)를 추출하여 각 픽셀당 2차원이나 3차원의 좌표를 추출하게 되는 것이다.

아울러 상기 파라미터 추출부(240)는 상기 좌표 추출부(220)에서 추출한 3차원 좌표를 이용하여 신체 체면적을 분석할 수 있는 다수의 파라미터를 추출함이 바람직하다.

여기서, 상기 체적의 측정은 가로와 세로줄을 몇 개의 구역으로 나누어 그 각 구역에서의 상/하/좌/우 신체 체면적의 최고높이와 최저높이와 폭의 차를 구하여 세로 픽셀 1개당 그 각각의 차를 평균하여 얻을 수도 있고 이러한 방법으로 여러 구역의 차이 값을 산출한 후 이를 평균하여 이를 데이터화 할 수도 있다.

아울러 상기 데이터는 3차원의 형상으로 표현된 신체 체면적의 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터 내에서의 신체 체면적의 상/하/좌/우의 최고 높이와 최저높이의 차를 구하여 그 각각의 차를 평균하여 얻을 수도 있다.

바람직하게는 신체 체면적의 단면적은 3차원의 형상으로 표현된 신체 체면적을 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터 내에서의 단면적을 말한다. 예를 들어, 신체 체면적의 절단면 상의 3차원 공간의 두 점 P1(X1, Y1, Z1)과 P2(X2, Y2, Z2)간의 거리이므로, 이를 기초로 3차원 공간에서 3점이 (0,0,a), (0,1,c),(1,0,b) 일 때, 각 점간의 거리 s1, s2, s3은 각각 이 될 수 있다.

이때, S = (s1+s2+s3)/2이라면 이 세점을 꼭짓점으로 하는 면적이 구해진다고 할 수 있다. 위와 같은 공식을 이용하면, 신체 체면적은 3차원의 신체 체면적을 소정의 면적을 갖는 섹터로 나누어 그 각각의 섹터(Sector)내에서의 신체 체면적의 면적임을 알 수 있다. 다음으로, 신체의 체면적의 기준면을 중심으로 기준면 위의 모든 체적과 기준면 아래의 모든 체적을 합한 값을 말한다.

다음으로, 높은 점 계수를 측정하고자 하려면 신체 중심선에 평행하게 선을 긋고, 그 선보다 위에 나와 있는 산의 개수를 세어서 신체 체면적의 최고 높이에 해당하는 산의 개수로 선정할 수도 있다.

본원 발명은 이와 같이 단순한 체중 수치 변화 외 시각적인 신체면적 변화 그리고 시간적인 변화까지 시각적으로 보여주어 결부시켜 다이어트(비만 치료)의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 신체 전신 면적변화는 물론 일정 부위(복부 허벅지 팔 얼굴 등)를 한정해 면적 변화를 배분율로 표시하여 부분 비만(특정부위 비만) 다이어트(치료)의 유의성을 확보할 수 있다.

바람직하게는 최초 촬영 면적 값을 100으로 하고 정해진 기간마다 촬영한 면적 값을 최초 대비 값으로 정해 체중을 비롯한 체면적 변화 검사일시 변화와 함께 데이터 베이스화 할 수 있으며 신체 전신 면적변화는 물론 일정 부위(복부 허벅지 팔 얼굴 등)를 한정해 면적 변화를 배분율로 표시할 수 있으며 더욱 바람직하게는 상기 측정자의 피사체 뒤 배경에 카메라(40)나 센서 등이 쉽게 인식할 수 있는 반응 도료 등을 추가하여 피사체 면적을 쉽게 도출할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 체중계에 올라간 사람의 체중을 비롯하여 그 사람의 신장과 체적을 파악할 수 있도록 하는 카메라(40)를 이용하여 영상처리 및 인식기술을 이용한 2차원(2D)이나 3차원(3D) 체면적 계측시스템 및 방법에 관한 것으로 영상처리기술을 이용하여 2D나 3D로 인체를 감지하고 인체의 영상을 캡쳐하고, 인체의 체면적을 인식 및 계측하여 최초 측정값과 다이어트를 어느 정도 하고 난 후 측정치를 비교 검출부(260)를 통하여 계량적으로 출력할 수 있는 것을 본원의 목적으로 한다.

이와 같이 본원은 체중과, 신장, 체면적을 동시에 측정할 수 있는 체중계로 인체의 시각생리의 기초개념인 인체의 양측 눈에서 인식된 두 개의 상(Stereo Image)의 차이(Disparity)에 의해 대뇌에서 입체를 인식하는 입체적인 개념을 응용하여 사람의 체면적 상태를 입체적으로 정량 계측도록 한 체면적 상태 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있으며 단순한 체중 수치 변화 외 시각적인 신체면적 변화 그리고 시간적인 변화까지 시각적으로 보여주어 결부시켜 병, 의원에서 다이어트(비만치료)의 신뢰성을 확보할 수 있는 기능을 가진다.

상기와 같이 본 발명은 체중계는 카메라나 레이저 등을 통하여 체면적을 측정하였는데 바람직하게는 다양한 측정센서 등으로 다양하게 측정이 변형될 수 있고 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.

아울러 본원 발명은 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본원 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 하며 이상에서 설명한 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 체중계 본체 40: 카메라
60: 모니터 80: 영상 획득부
100: 카운트 범위 획득부 120: 그레이 레벨 범위 획득부
140: 리포트 출력부 160: 중앙 제어부
180: 영상 저장부 200: 디지털 변환부
220: 좌표 추출부 240: 파라미터 추출부
260: 비교 검출부 280: 프린터

Claims (6)

1. 체중계에 있어서,
   상기 체중계 본체(20) 일측에는 측정자의 체중과 신장을 포함한 체면적이 측정되는 숫자나 문자 또는 눈금부가 구성되며 상기 체면적을 측정 및 촬영하는 카메라(40) 또는 레이저 또는 측정센서와;
   상기 측정자의 체중과 신장을 포함한 체면적 정보를 저장하는 저장수단과; 이를 관찰할 수 있는 모니터(60)와;
   상기 측정자의 측정된 데이터를 출력하는 출력수단이 구성된 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.
2. 체중과 신장 체면적을 측정하는 체중계는 슬라이스 내에 기립한 측정자의 체면적을 획득하는 영상 획득부(80)와;
   카운트 범위 획득부(100) 또는 그레이 레벨 범위 획득부(120)가 각각 구성되어 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하게 되며 상기 카메라(40) 또는 레이저가 촬영한 데이터를 저장 및 출력하는 영상 저장부(180)와; 상기 측정데이터를 출력하는 프린터(280)가 연결 구성되며;
   상기 체중계에는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 디지털 변환부(200)와;
   상기 체중계에 올라선 측정자의 상/하/좌/우로 체면적을 취득하는 좌표 추출부(220)및 파라미터 추출부(240)와;
   이를 과거 측정치와 비교 검출하는 비교 검출부(260)와;
   이들을 제어하는 중앙 제어부(160)가 더 구성된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.
3. 체중과 신장 체면적을 측정하는 체중계는 체중계 본체(20)에 위치한 중앙 제어부(160)에 전원이 공급되면 소정의 초기화를 수행한 후 유, 무선 통신수단을 통해 중앙 제어부(160)와;
   상기 체면적 정보의 측정 데이터를 기억하는 좌표 추출부(220)가 상호 연통하게 되고 상기 체면적 정보의 측정 데이터를 상호 비교하는 측정 비교 검출부(260)와;
   상기 체면적 정보의 측정 데이터를 표시하는 모니 터(60)부와 이를 출력하는 프린터(280) 부가 제어되며 상기 체중계는 카메라(40) 또는 레이저 센서를 이용하여 신체 체면적을 측정하는 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.
4. 체중과 신장 체면적을 측정하는 체중계는 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 취득하는 영상 획득부(80)와 아날로그 영상 출력수단과;
   상기 취득한 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 디지털 변환수단과;
   상기 디지털화된 상/하/좌/우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 부피를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 3차원 좌표 추출수단과;
   상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 체면적의 3차원적 체면적 측정을 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부(240)가 구성되며 상기 아날로그 영상 출력수단은 인체의 체면적을 관찰하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상으로 출력하는 2차원적 체면적 측정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.
5. 청구항 제4 항에 있어서,
   상기 디지털 변환수단은, 상기 상/하/좌/우로 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와; R,G,B각 컬러별로 분석하여 상/하/좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 프레임 그래버가 구성되며;
   3차원 좌표 추출수단은, 상기 디지털 변환수단에서 출력되는 회색 도에 따라 체면적의 형태를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 회색도 3차원 좌표 추출기와; 상기 디지털 변환수단에서 출력되는 R,G,B 컬러에 따라 체면적의 3차원적 색채를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 컬러별 3차원 좌표 추출기가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.
6. 상기 체중과 신장 체면적을 측정하는 체중계는 상/하/좌/우 디지털 데이터를 출력하는 단계가 구성되며 두 개의 프레임 그래버 중 하나의 프레임 그래버를 이용하여 상/하/좌/우로 아날로그 영상 신호중 좌측 아날로그 영상 신호를 256컬러 레벨(R,G,B 신호 및 회색도) 중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환하고,
   다른 프레임 그래버로 상기 상/하/좌/우로 아날로그 영상 신호중 우측 아날로그 영상 신호를 256컬러 레벨(R,G,B 신호 및 회색도) 중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환되는 것을 특징으로 하는 체면적 측정이 가능한 체중계.

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