KR20170102669A - 사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신하고, 생체 신호들 간의 정합도를 산출하여 제공하는 정합도를 제공하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF PROVIDING MATCHING DEGREE BETWEEN BIOLOGICAL SIGNALS OF USERS}
아래의 실시예들은 사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
건강 관리 및 운동 관리 등을 위해 사용자의 움직임(또는 운동량)을 체크하는 장치들이 있다. 이러한 장치들은 개인의 운동량을 관리하는 데에 국한되어 있어 복수의 사용자들 간의 움직임을 체크하거나, 복수의 사용자들의 운동량을 관리하는 데에는 적절하지 않다.
일 측에 따르면, 정합도를 제공하는 방법은 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신하는 단계; 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 정합도를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 생체 신호들 간의 위상 지연(phase delay)에 기초하여 상기 정합도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 생체 신호들에 대응되는 포락선들(envelope)을 검출하는 단계; 상기 포락선들로부터 특징점들을 추출하는 단계; 상기 특징점들 간의 시간 차를 산출하는 단계; 및 상기 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 특징점들은 상기 포락선들의 신호 파형의 극대점, 극소점, 피크(peak)점, 밸리(valley) 점, 변곡점, 기울기 극대점, 및 기울기 극소점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 생체 신호들은 상기 사용자들의 근전도 신호들을 포함하고, 상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도를 산출하는 단계; 및 상기 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 상기 어느 한 사용자와 상기 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산출된 정합도를 제공하는 단계는 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 생체 신호와 상기 생체 신호들의 평균값 간의 정합도가 미리 설정된 기준에 미달하는 경우, 상기 어느 한 사용자의 생체 신호와 상기 생체 신호들의 평균값 간의 정합도를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정합도를 제공하는 방법은 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 생체 신호가 상기 사용자들 전체의 생체 신호들 간의 정합도에서 벗어난 정도를 정량화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 사용자들의 신체 부분들 중 일부 근육에 대응한 생체 신호들 간의 정합도를 상기 일부의 근육 각각에 대응한 수치로 지수화하여 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정합도를 제공하는 방법은 상기 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 정합도를 산출하는 단계는 상기 신호 처리된 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정합도를 제공하는 방법은 상기 생체 신호들의 평균값 및 상기 생체 신호들의 산포도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 생체 신호들은 상기 사용자들의 심박 신호들을 포함하고, 상기 생체 신호들의 평균값 및 상기 생체 신호들의 산포도를 산출하는 단계는 상기 심박 신호들의 평균값 및 상기 심박 신호들의 산포도를 이용하여 상기 사용자들의 활동도를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자들의 활동도를 평가하는 단계는 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 심박 신호와 상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 산포도를 기초로, 상기 어느 한 사용자의 활동도가 상기 적어도 일부 사용자들의 활동도의 평균에서 벗어난 정도를 정량화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체 신호들은 변형 센서(strain sensor), 근전도 센서, 심전도 센서, 광용적 맥파 센서, 심박 센서, 가속도 센서, 및 자이로 센서 중 적어도 하나를 이용하여 감지된 것일 수 있다.
일 측에 따르면, 정합도를 제공하는 장치는 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신하는 통신 인터페이스; 및 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하고, 상기 산출된 정합도를 제공하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 생체 신호들에 대응되는 포락선들을 검출하고, 상기 포락선들로부터 특징점들을 추출하며, 상기 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다.
상기 생체 신호들은 상기 사용자들의 근전도 신호들을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출하고, 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 상기 어느 한 사용자와 상기 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행하고, 상기 신호 처리된 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다.
상기 정합도를 제공하는 장치는 상기 생체 신호들을 감지하는 감지부를 더 포함하고, 상기 감지부는 변형 센서, 근전도 센서, 심전도 센서, 광용적 맥파 센서, 심박 센서, 가속도 센서, 및 자이로 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 장치의 블록도 및 동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 일 실시예에 따라 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 다른 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 일 실시예에 따라 산출된 정합도를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 다른 실시예에 따라 산출된 정합도를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 다른 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 9는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 시스템의 구성도.
본 명세서에서 개시되어 있는 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 실시예들은 다양한 다른 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 이해되어야 한다. 예를 들어 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~간의"와 "바로~간의" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기에서 설명될 실시예들은 사용자들에 대응되는 생체 신호들 간의 정합도를 제공하는 데에 사용될 수 있다. 실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 가전 기기, 및 웨어러블 디바이스 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 스마트 폰, 모바일 기기, 스마트 홈 시스템, 및 웨어러블 디바이스 등에서 감지된 사용자들 각각의 생체 신호를 기초로, 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도(정합도)를 산출하는 데에 적용될 수 있다. 실시예들은 산출된 동작 패턴의 동기화 정도에 기초하여 동일한 운동 프로그램을 수행하는 복수의 사용자들 간의 운동 효과 및 피드백 등을 제공하는 데에 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 장치의 블록도 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 장치(이하, '제공 장치')(100)의 블록도(1(a)) 및 제공 장치(100)가 내장될 수 있는 장치들을 설명하기 위한 도면(1(b))이 도시된다.
도 1(a)를 참조하면, 제공 장치(100)는 감지부(102), 프로세서(104), 통신 인터페이스(106) 및 메모리(108)를 포함한다. 감지부(102), 프로세서(104), 통신 인터페이스(106) 및 메모리(108)는 버스(미도시)를 통해 서로 통신할 수 있다.
감지부(102)는 사용자(들)의 생체 신호를 감지한다. 감지부(102)는 하나 또는 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 감지부(102)는 변형 센서(strain sensor), 근전도 센서, 심전도 센서, 광전용적맥파(Photoplethysmography, PPG)를 측정하는 센서, 심박 센서, 또는 초음파 도플러, 레이저 도플러 방식을 이용하여 혈류량의 변화를 측정하는 센서, 체온 감지 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 감지부(102)는 사용자의 움직임 여부를 감지하는 가속도 센서, 자이로(gyro) 센서, 충격 센서(shock sensor), 기울기 센서(tilt sensor) 등의 관성 센서, 및 GPS(Global Positioning System) 센서 등을 포함할 수 있다. 다만, 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 감지부(102)는 이외의 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 생체 신호(들)는 예를 들어, 연속으로 감지되는 근전도 신호(들), 심박 신호(들)을 포함할 수 있다.
프로세서(104)는 감지부(102)에서 감지된 사용자에 대응하는 생체 신호 및 통신 인터페이스(106)를 통해 수신한 사용자들에 대응하는 생체 신호들 간의 정합도를 산출하고, 산출된 정합도를 제공한다.
프로세서(104)는 생체 신호들에 대응되는 포락선들을 검출하고, 포락선들로부터 특징점들을 추출하며, 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다.
프로세서(104)는 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출할 수 있다. 프로세서(104)는 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 어느 한 사용자와 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출할 수 있다.
프로세서(104)는 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행하고, 신호 처리된 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다.
통신 인터페이스(106)는 제공 장치(100)의 외부로부터 수신되는 정보를 수신하거나, 프로세서(104)에 의해 산출된 정합도를 제공 장치(100)의 외부로 제공할 수 있다.
메모리(108)는 감지부(102)에서 감지된 사용자의 생체 신호, 프로세서(104)에서 산출된 생체 신호들 간의 정합도 등을 저장할 수 있다. 메모리(108)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
이 밖에도, 프로세서(104)는 이하의 도 2 내지 도 9를 통하여 설명하는 적어도 하나의 방법을 수행할 수 있다. 프로세서(104)는 프로그램을 실행하고, 제공 장치(100)를 제어할 수 있다. 프로세서(104)에 의하여 실행되는 프로그램 코드는 메모리(108)에 저장될 수 있다. 제공 장치(100)는 입출력 장치(도면 미 표시)를 통하여 외부 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 또는 네트워크)에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다.
이하의 도 1 내지 도 9를 통하여 설명하는 적어도 하나의 방법은 태블릿, 스마트 폰, 또는 웨어러블 디바이스 내의 프로세서에서 동작하는 앱(App) 형태로도 구현되거나, 칩 형태로 구현되어 스마트 폰, 또는 웨어러블 디바이스 내에 내장될 수 있다.
도 1(b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 제공 장치(100)가 내장될 수 있는 웨어러블 디바이스(Wearable Device)(110), 모바일 디바이스(Mobile Device)(130) 및 사용자(120)의 의복(140)이 도시된다. 이때, 사용자(120)의 의복(140)은 플렉서블(flexible) 또는 스트래쳐블(stretchable)한 전도성 섬유를 활용하여 구현된 근전도 센서(들)을 포함할 수 있다.
우선, 제공 장치(100)가 웨어러블 디바이스(110)에 내장되는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(110)는 시계 또는 팔찌 등의 형태를 가지는 손목 착용 디바이스(wrist worn device)이거나, 목걸이 형태, 체스트 형태, 패치 형태 및 그 밖의 다양한 형태를 가질 수 있다.
사용자(120)가 웨어러블 디바이스(110)를 착용한 채 일상 생활을 수행하는 경우, 제공 장치(100)는 웨어러블 디바이스(110) 혹은 사용자(120)의 의복(140)을 통해 감지된 생체 신호에 기초하여 사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다. 또한, 제공 장치(100)는 웨어러블 디바이스(110) 또는 사용자(120)의 의복(140)에 포함된 사용자의 움직임을 감지하는 센서에 의해 사용자에 대응하는 생체 신호를 수신할 수 있다.
제공 장치(100)를 포함하는 웨어러블 디바이스(110) 또는 사용자(120)의 의복(140)은 모바일 디바이스(130)와 연동될 수 있고, 서로 간에 데이터를 공유할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(110) 또는 사용자(120)의 의복(140)을 통해 사용자(120)로부터 감지된 생체 신호에 의해 산출된 생체 신호들 간의 정합도는 모바일 디바이스(130)로 전송될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제공 장치(100)의 프로세서(104)는 모바일 디바이스(130)에 내장되고, 감지부(102)는 웨어러블 디바이스(110) 또는 사용자(120)의 의복(140)에 내장될 수도 있다. 웨어러블 디바이스(110)는 사용자(120)의 신체 일부(예를 들어, 손목, 가슴)에 착용될 수 있고, 손목이나 가슴으로부터 사용자(120)의 생체 신호를 측정할 수 있다. 웨어러블 디바이스(110)는 측정된 생체 신호를 증폭 및 필터링할 수 있다. 웨어러블 디바이스(110)는 측정된 생체 신호를 모바일 디바이스(130)로 전송할 수 있다. 모바일 디바이스(130)에 포함된 제공 장치(100)는 웨어러블 디바이스(110) 또는 사용자의 의복(140)으로부터 수신한 심박수에 기초하여 사용자들의 생체 신호들 간의 정합도를 산출하여 제공할 수 있다.
웨어러블 디바이스(110), 사용자의 의복(140) 및 모바일 디바이스(130)는 무선 링크(Wireless Link)를 통해 서로 연결될 수 있다. 웨어러블 디바이스(110), 사용자의 의복(140)과 모바일 디바이스(130)는, 예를 들어, WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
모바일 디바이스(130)는 예를 들어, 태블릿(tablet) 컴퓨터, 스마트 폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistant) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 모바일 디바이스(130)는 서버와 같은 네트워크 장비일 수 있다. 모바일 디바이스(130)는 단일의 서버 컴퓨터 또는 이와 유사한 시스템이거나, 또는 하나 이상의 서버 뱅크들(server banks) 또는 혹은 서로 다른 지리적 위치들 간에 분산된 서버 "클라우드(cloud)"일 수도 있다.
모바일 디바이스(130)는 웨어러블 디바이스(110), 사용자(120)의 의복(140) 혹은 그 외의 측정 장치를 통해 근전도 신호 및 심박 신호 이외에도 다양한 생체 신호들을 수신할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 장치(이하, '제공 장치')는 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신한다(210). 생체 신호들은 예를 들어, 제공 장치에 구비된 다양한 센서들을 통해 감지되거나, 제공 장치와 구별되는 웨어러블 디바이스 또는 사용자의 의복 등으로부터 감지된 것일 수 있다. 이때, 사용자의 의복은 근전도 센서(들)을 포함하며, 근전도 센서(들)은 플렉서블 또는 스트래쳐블한 전도성 섬유를 활용하여 구현된 것일 수 있다. 생체 신호들은 예를 들어, 근전도 신호들 및 심박 신호들 일 수 있다. '사용자들에 대응하는 생체 신호들'은 예를 들어, 제1 사용자로부터 감지된 생체 신호, 제2 사용자로부터 감지된 생체 신호 등과 같이 각 사용자로부터 감지 또는 측정되는 생체 신호들로 이해될 수 있다.
제공 장치는 생체 신호들 간의 정합도를 산출한다(230). 제공 장치는 생체 신호들 간의 위상 지연(phase delay)에 기초하여 정합도를 산출할 수 있다. 제공 장치는 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출할 수도 있다. 여기서, '적어도 일부 사용자들'은 사용자들 중 일부 및 사용자들 전부를 모두 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
실시예에 따라서, 제공 장치는 어느 한 사용자의 생체 신호가 사용자들 전체의 생체 신호들 간의 정합도에서 벗어난 정도를 정량화할 수 있다. 또한, 제공 장치는 사용자들의 신체 부분들 중 일부 근육(예를 들어, 상박근, 대퇴근, 복근 등)에 대응한 생체 신호들 간의 정합도를 일부의 근육 각각에 대응한 수치로 지수화하여 산출할 수도 있다. 제공 장치가 정합도를 산출하는 방법은 도 3을 참조하여 설명한다.
제공 장치는 산출된 (생체 신호들 간의) 정합도를 제공한다(250). 제공 장치는 산출된 정합도를 사용자들 중 어느 한 사용자에게만 제공할 수도 있고, 사용자들 전부에게 제공할 수도 있다. 또한, 제공 장치는 산출된 정합도를 사용자들 각각의 웨어러블 디바이스를 통해 제공할 수도 있고, 사용자들 전원이 함께 시청할 수 있는 별도의 디스플레이에게 제공할 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 제공 장치는 생체 신호들에 대응되는 포락선들(envelope)을 검출할 수 있다(310). 생체 신호로부터 포락선을 검출하는 데에는 예를 들어, RC envelope detector와 같은 단순한 수동 하드웨어, op amp를 활용한 적분기로 구현된 능동 하드웨어, 소프트웨어로 구현된 low pass filter 와 같이 알려진 다양한 방법들이 사용될 수 있으며, 응용에 따라 1Hz~5Hz 정도의 cut off frequency를 가지는 것이 바람직하다.
제공 장치는 포락선들로부터 특징점들을 추출할 수 있다(320). 제공 장치는 예를 들어, 포락선들의 파형을 일차 미분 또는 이차 미분하여 특징점들을 추출할 수 있다.
특징점들은 예를 들어, 포락선들의 신호 파형의 극대점, 극소점, 피크(peak)점, 밸리(valley)점, 변곡점, 기울기 극대점, 기울기 극소점 등을 포함할 수 있으나, 특징점의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
제공 장치는 단계(320)에서 추출한 특징점들 간의 시간 차를 산출할 수 있다(330).
제공 장치는 단계(330)에서 산출한 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 생체 신호들 간의 정합도를 산출할 수 있다(340).
도 4는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 제공 장치는 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신한다(410).
제공 장치는 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행할 수 있다(420). 다양한 경로를 통해 수집된 생체 신호들에는 다양한 잡음원(noise source)이 존재할 수 있다. 제공 장치는 예를 들어, 로우패스 필터(low pass filter), 하이패스 필터(high pass filter) 등을 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다.
제공 장치는 사용자들 중 어느 한 사용자의 신호 처리된 생체 신호와 적어도 일부 사용자들의 신호 처리된 생체 신호들의 평균값 간의 정합도를 산출할 수 있다(430).
제공 장치는, 단계(430)에서 산출된 정합도(다시 말해, 어느 한 사용자의 신호 처리된 생체 신호와 신호 처리된 평균값 간의 정합도)가 미리 설정된 기준에 미달하는지 여부를 판단할 수 있다(440). 단계(430)에서 산출된 정합도가 미리 설정된 기준에 도달한 것으로 판단되면, 제공 장치는 동작을 종료할 수 있다.
단계(430)에서 산출된 정합도가 미리 설정된 기준에 미달하는 것으로 판단되면, 제공 장치는 어느 한 사용자의 생체 신호와 적어도 일부 사용자의 생체 신호들의 평균값 간의 정합도를 제공할 수 있다(450).
도 5는 다른 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 제공 장치는 사용자들에 대응하는 근전도 신호들을 수신할 수 있다(510). 이때, 사용자들은 예를 들어, 동일한 운동 프로그램 또는 동일한 음악에 맞춰 동작을 수행하는 사용자들일 수 있다.
제공 장치는 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도를 산출할 수 있다(520).
제공 장치는 어느 한 사용자의 근전도 신호와 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 어느 한 사용자와 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출할 수 있다(530).
제공 장치는 단계(530)에서 산출한 동작 패턴의 동기화 정도를 제공할 수 있다(540).
도 6은 일 실시예에 따라 산출된 정합도를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 그룹 운동(Group exercise)을 수행하는 사용자들이 도시된다.
그룹 운동에 참여한 사용자들 각각은 다양한 센서들을 포함하는 웨어러블 디바이스(601)를 착용하거나, 플렉서블(flexible) 또는 스트래쳐블(stretchable)한 전도성 섬유를 활용하여 구현된 다양한 센서들을 포함하는 의복(603)을 착용할 수 있다. 웨어러블 디바이스(601) 또는 의복(603)을 통해, 사용자(들)의 각 근육에서의 움직임에 따른 근전도 신호 및 심박 신호 등과 같은 생체 신호들이 감지될 수 있다.
제공 장치는 사용자 각각으로부터 감지된 생체 신호를 수신하여 사용자들의 생체 신호들의 정합도(또는 동기화된 정도)를 측정할 수 있다. 제공 장치는 측정된 정합도를 지수화하여 사용자들, 또는 지도자(instructor)에게 피드백 함으로써 운동 프로그램에 대한 피드백 및 운동 효과를 극대화할 수 있다.
제공 장치는 그룹 운동에 참여한 모든 사용자들의 근전도 신호들 또는 심박 신호들 간의 정합도를 예를 들어, "Muscle Sync 80", 또는 "Heart Sync 50"과 같이 단일한 수치로 지수화하여 나타낼 수 있다. 또는 제공 장치는 그룹 전체의 근전도 신호들의 정합도(동기화 정도)를 각 근육(예를 들어, 상박근, 대퇴근, 복근 등)에 대한 수치로 지수화하여 나타낼 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따라 산출된 정합도를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 그룹 운동(Group exercise)을 수행하는 사용자들이 도시된다.
제공 장치는 그룹 운동에 참여 중인 각 개인과 그룹 전체가 그 움직임에 있어 얼마나 동기화가 강하게 이루어져 있는지를 나타낼 수 있다. 제공 장치는 예를 들어, 근전도 센서, 가속도계, 변형 센서(strain sensor) 등을 사용하여 어느 한 사용자와 해당 사용자가 속한 그룹 전체의 정합도 또는 활동도를 평가하고, 정합도 또는 활동도가 미리 설정된 기준에 미달하는 사용자를 지목하여 격려할 수도 있다.
제공 장치는 심박 신호의 평균과 산포도를 계산하여 그룹 전체의 활동도를 평가할 수 있다. 제공 장치는 가속도계 등을 기반으로 한 액티비티 트래커(activity tracker)를 사용할 수도 있다. 제공 장치는 심박 신호의 평균(또는 액티비티의 평균)과 산포도를 계산하여 피드백 함으로써 그룹 전체의 활동도를 평가하거나, 그룹 전체에 대한 그룹원 각 개인의 활동도의 정합도 등을 수치화할 수 있다. 또한, 제공 장치는 각 개인의 활동도가 그룹의 활동도의 평균으로부터 벗어난 정도를 정량화(수치화)하여 피드백할 수 있다.
제공 장치는 이를 통해 활동도가 낮은 개인을 지목하여 격려하거나 활동도가 극히 높은 개인을 지목하여 진정(cool down)시킬 수 있다.
예를 들어, 사용자 3가 전체 그룹에 비해 늦게 동작하는 경우, 사용자 3의 동기화 정도 또는 활동도가 그룹 전체의 평균값에 비해 미리 설정된 기준(전체 평균값의 85%)에 미달할 수 있다. 제공 장치는 사용자 3의 동기화 정도 또는 활동도를 디스플레이에의 표시하거나, 또는 사용자 3을 격려하는 문구(예를 들어, "User 3 Step Up!!")를 디스플레이 또는 음성 제공 등을 통해 알리는 방식으로 사용자 3이 좀 더 활동도를 향상시키도록 격려할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 정합도를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 제공 장치는 사용자들에 대응하는 심박 신호들을 수신할 수 있다(810). 이때, 심박 신호들은 플렉서블 또는 스트래쳐블한 전도성 섬유를 활용하여 구현된 심박 센서를 포함하는 의복, 또는 웨어러블 디바이스 등을 통해 감지된 것일 수 있다.
제공 장치는 심박 신호들의 평균값 및 심박 신호들의 산포도를 산출할 수 있다(820). 이때, 제공 장치는 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 산포도를 산출할 수 있다. '적어도 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 산포도'는 사용자들 전체의 심박 신호들의 평균값 및 심박 신호들의 산포도 및 사용자들 중 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 일부 사용자들의 심박 신호들의 산포도를 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 제공 장치는 단계(810)에서 수신한 심박 신호들에서 노이즈 제거를 위한 신호 처리(또는 전처리)를 수행하고, 신호 처리된 심박 신호들의 피크점, 밸리 점 등을 이용하여 심박 신호들의 평균값 및 산포도를 산출할 수 있다.
제공 장치는 단계(820)에서 산출한, 사용자들 중 어느 한 사용자의 심박 신호와 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 산포도를 기초로, 어느 한 사용자의 활동도가 적어도 일부 사용자들의 활동도의 평균에서 벗어난 정도를 정량화할 수 있다(830).
도 9는 일 실시예에 따른 정합도를 제공하는 시스템의 구성도이다. 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 시스템(900)은 복수의 개별 센서 시스템(910) 및 호스트 시스템(950)을 포함할 수 있다.
복수의 개별 센서 시스템(910)은 사용자 각각의 생체 신호를 수집, 처리할 수 있다. 호스트 시스템(950)은 복수의 개별 센서 시스템(910)을 통합하여 정합도 또는 활동도를 판단할 수 있다. 호스트 시스템(950)은 개별 센서 시스템(910)과 다른 별도의 시스템일 수도 있으나, 개별 센서 시스템(910) 중 하나가 그 역할을 수행할 수도 있다.
개별 센서 시스템(910)은 측정부(911), 신호 처리부(913) 및 특징점 검출부(915)를 포함할 수 있다.
측정부(911)는 예를 들어, 근전도 센서, 심박 센서, 가속도계 또는 변형 센서 등을 이용하여 근전도, 심박 등과 같은 사용자의 생체 신호를 감지 또는 측정할 수 있다. 측정부(911)는 예를 들어, 전도성 섬유를 활용하여 구현된 의류형 센서를 포함할 수 있다.
신호 처리부(913)는 예를 들어, 로우패스 필터링 및 하이패스 필터링 등을 통해 측정부(911)에서 측정된 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 신호 처리를 수행할 수 있다.
특징점 검출부(915)는 노이즈 성분이 제거된 신호로부터 특징점을 검출할 수 있다. 특징점들은 예를 들어, 노이즈 성분이 제거된 신호(포락선의 신호 파형)의 극대점, 극소점, 피크점, 밸리점, 변곡점, 기울기 극대점, 및 기울기 극소점 등을 포함할 수 있다.
호스트 시스템(950)은 개별 센서 시스템(910) 각각으로부터 수신한 특징점들이 시간 상으로 얼마나 일치하는지 또는 특징점들이 얼마나 지연되는지를 판단하여 정합도를 산출할 수 있다. 이때, 특징점들 간의 지연은 단일한 대응되는 특징점 간의 시간 차이이거나 복수 개의 특징점들의 시간 차이들의 평균과의 차이일 수 있다.
실시예에 따라서, 시스템(900)은 별도의 호스트 시스템(950)이 없이 개별 센서 시스템(910) 각각이 정합도를 판단하고, 별도의 사용자 인터페이스(UI)를 통해 판단 결과를 피드백하도록 구성할 수도 있다. 개별 센서 시스템(910)은 예를 들어, 각 사용자들이 구비한 웨어러블 디바이스 또는 의류형 센서 시스템일 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 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, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
100: 제공 장치
102: 감지부
104: 프로세서
106: 통신 인터페이스
108: 메모리

Claims (20)

  1. 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신하는 단계;
    상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 정합도를 제공하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 생체 신호들 간의 위상 지연(phase delay)에 기초하여 상기 정합도를 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 생체 신호들에 대응되는 포락선들(envelope)을 검출하는 단계;
    상기 포락선들로부터 특징점들을 추출하는 단계;
    상기 특징점들 간의 시간 차를 산출하는 단계; 및
    상기 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 특징점들은
    상기 포락선들의 신호 파형의 극대점, 극소점, 피크(peak)점, 밸리(valley) 점, 변곡점, 기울기 극대점, 및 기울기 극소점 중 적어도 하나를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호들은
    상기 사용자들의 근전도 신호들을 포함하고,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도를 산출하는 단계; 및
    상기 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 상기 어느 한 사용자와 상기 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산출된 정합도를 제공하는 단계는
    상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 생체 신호와 상기 생체 신호들의 평균값 간의 정합도가 미리 설정된 기준에 미달하는 경우, 상기 어느 한 사용자의 생체 신호와 상기 생체 신호들의 평균값 간의 정합도를 제공하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 생체 신호가 상기 사용자들 전체의 생체 신호들 간의 정합도에서 벗어난 정도를 정량화하는 단계
    를 더 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 사용자들의 신체 부분들 중 일부 근육에 대응한 생체 신호들 간의 정합도를 상기 일부의 근육 각각에 대응한 수치로 지수화하여 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 정합도를 산출하는 단계는
    상기 신호 처리된 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호들의 평균값 및 상기 생체 신호들의 산포도를 산출하는 단계
    를 더 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 생체 신호들은
    상기 사용자들의 심박 신호들을 포함하고,
    상기 생체 신호들의 평균값 및 상기 생체 신호들의 산포도를 산출하는 단계는
    상기 심박 신호들의 평균값 및 상기 심박 신호들의 산포도를 이용하여 상기 사용자들의 활동도를 평가하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사용자들의 활동도를 평가하는 단계는
    상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 심박 신호와 상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 심박 신호들의 평균값 및 산포도를 기초로, 상기 어느 한 사용자의 활동도가 상기 적어도 일부 사용자들의 활동도의 평균에서 벗어난 정도를 정량화하는 단계
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호들은
    변형 센서(strain sensor), 근전도 센서, 심전도 센서, 광용적 맥파 센서, 심박 센서, 가속도 센서, 및 자이로 센서 중 적어도 하나를 이용하여 감지된 것인, 정합도를 제공하는 방법.
  15. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제14항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  16. 사용자들에 대응하는 생체 신호들을 수신하는 통신 인터페이스; 및
    상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하고, 상기 산출된 정합도를 제공하는 프로세서
    를 포함하는, 정합도를 제공하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 생체 신호들에 대응되는 포락선들을 검출하고, 상기 포락선들로부터 특징점들을 추출하며, 상기 특징점들 간의 시간 차에 기초하여 상기 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는, 정합도를 제공하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 생체 신호들은
    상기 사용자들의 근전도 신호들을 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 사용자들 중 적어도 일부 사용자들의 근전도 신호들의 평균값을 산출하고, 상기 사용자들 중 어느 한 사용자의 근전도 신호와 상기 근전도 신호들의 평균값 간의 정합도에 기초하여, 상기 어느 한 사용자와 상기 적어도 일부 사용자들 간의 동작 패턴의 동기화 정도를 산출하는, 정합도를 제공하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 생체 신호들에 대한 노이즈 제거를 위한 신호 처리를 수행하고, 상기 신호 처리된 생체 신호들 간의 정합도를 산출하는, 정합도를 제공하는 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 생체 신호들을 감지하는 감지부
    를 더 포함하고,
    상기 감지부는
    변형 센서, 근전도 센서, 심전도 센서, 광용적 맥파 센서, 심박 센서, 가속도 센서, 및 자이로 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 정합도를 제공하는 장치.
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