KR20180048190A - 영상처리를 이용한 자세교정 시스템 - Google Patents

영상처리를 이용한 자세교정 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180048190A
KR20180048190A KR1020160149025A KR20160149025A KR20180048190A KR 20180048190 A KR20180048190 A KR 20180048190A KR 1020160149025 A KR1020160149025 A KR 1020160149025A KR 20160149025 A KR20160149025 A KR 20160149025A KR 20180048190 A KR20180048190 A KR 20180048190A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ratio
posture
photographed
person
image
Prior art date
Application number
KR1020160149025A
Other languages
English (en)
Inventor
유지연
이아영
이강희
박진욱
이권재
김종윤
Original Assignee
유지연
김종윤
박진욱
이권재
이아영
이강희
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유지연, 김종윤, 박진욱, 이권재, 이아영, 이강희 filed Critical 유지연
Publication of KR20180048190A publication Critical patent/KR20180048190A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • G06T7/337—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving reference images or patches

Abstract

본 발명에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 피촬영자의 영상을 촬영하여 획득하고, 상기 영상에서 추출된 영상정보를 이용하여 사용자의 자세가 기울어진 정도를 산출하여 사용자가 항상 올바른 자세를 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로써, 사용자의 신체에 직접 부착하거나 접촉하지 않고 전방에 설치하는 것 만으로도 사용자의 자세측정이 가능하여 사용자가 편안하게 사용할 수 있으며, 피촬영자의 영상을 촬영하는 촬영부; 상기 영상을 수신하고 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R1을 연산하고, 상기 비율 R1을 상기 피촬영자의 자세가 기울어진 정도를 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율로 나타낸 정보인 미리 저장된 자세정보와 비교하여 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상처리를 이용한 자세교정 시스템{Posture Correction System using Image Processing}
본 발명은 영상처리를 이용한 자세교정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피촬영자의 전방에서 영상을 획득하고 분석하는 영상획득 및 분석 모듈을 이용하여 사용자의 자세가 기울어졌는지 여부를 실시간으로 판단하여 알려줌으로써 사용자가 항상 올바른 자세를 유지할 수 있도록 하는 영상처리를 이용한 자세교정 시스템에 관한 것이다.
최근 컴퓨터를 이용한 업무, 공부 등 장시간 앉아서 생활하는 사람이 많아지면서 매년 디스크 환자들이 늘어나고 있다. 장시간 앉아서 컴퓨터를 하거나, 공부를 하기 위해서 책을 지속적으로 보면서 옳지 않은 자세가 지속되면 몸의 균형이 점점 틀어지게 되고, 결과적으로 거북목, 척추측만증 같은 증상들이 생기게 된다.
또한, 상기와 같은 증상들에서 그치는 것이 아니라 2차 합병증의 유발이 가능하여 더 큰 질병을 불러 일으킬 수 있다.
따라서, 유년기에서부터 옳지 않은 자세가 지속되어 습관이 되기 전에 올바른 자세를 유지할 수 있는 습관을 초기에 길러줄 수 있는 것이 매우 중요하며, 이미 안 좋은 자세가 습관이 되어버린 직장인에게도 올바른 자세로 자세를 교정할 수 있도록 도와주어 차차 올바른 자세로 생활할 수 있도록 도와주는 것 또한 매우 중요하다.
이러한 올바른 자세로 생활하는 습관을 길러줄 수 있도록 자세를 교정해주는 여러 제품들이 개발되고 있는데, 대표적으로 [문헌 1]의 자세교정기 및 이를 이용한 자세 교정 방법에 개시되어 있는 바와 같이 웨어러블 형태와, [문헌 2]의 방석형 자세교정 시스템에 개시되어 있는 바와 같이 의자등에 부착하여 사용하는 형태로 나눌 수 있다.
그러나 이러한 제품들의 경우 기울기 센서 또는 압력 센서를 내장하여야 하므로 고가인 경우가 많으며, 몸에 직접 접촉되는 제품들로 사용에 불편함이 따르게 된다. 또한, 특히 [문헌 2]의 방석형 자세교정 시스템의 경우 방석의 크기 등에 제약을 받아 사용할 수 있는 장소에 한계가 있다는 단점이 있다.
[문헌 1] 한국등록특허 제 10-1156232 호(2012. 06. 07 등록)
[문헌 2] 한국등록특허 제 10-1622480 호(2016. 05. 12 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피촬영자의 영상을 촬영하여 획득하고, 상기 영상에서 추출된 영상정보를 이용하여 사용자의 자세가 기울어진 정도를 산출하여 사용자가 항상 올바른 자세를 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로써, 사용자의 신체에 직접 부착하거나 접촉하지 않고 전방에 설치하는 것 만으로도 사용자의 자세측정이 가능하여 사용자가 편안하게 사용할 수 있는 영상처리를 이용한 자세교정 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 피촬영자의 영상을 촬영하는 촬영부; 상기 영상을 수신하고 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R1을 연산하고, 상기 비율 R1을 상기 피촬영자의 자세가 기울어진 정도를 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율로 나타낸 정보인 미리 저장된 자세정보와 비교하여 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 상기 제어부는 상기 피촬영자의 자세정보가 저장된 데이터베이스와 데이터분석부를 포함하되, 상기 자세정보는 피촬영자의 자세가 전후 방향으로 기울어진 각도에 따른 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R0이고, 상기 데이터 분석부는, 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기를 인식하는 신체정보 인식부; 상기 얼굴크기와 상체크기를 비율 R1으로 연산하는 비율 산출부; 및 상기 비율 R1과 상기 데이터베이스의 상기 비율 R0를 비교하여 상기 비율 R1과 동일한 값을 가지는 비율 R0의 각도를 추출한 후 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 자세 판단부;를 포함한다.
또한, 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 상기 데이터분석부는 상기 촬영부와 상기 신체정보 인식부에서 분석된 상기 피촬영자와의 직선거리를 산출하는 직선거리 산출부를 더 포함하되, 상기 직선거리가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 경고를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 방법은 촬영부를 이용하여 피촬영자의 영상을 촬영하는 촬영 단계; 상기 영상을 수신하고 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R1을 연산하고, 상기 비율 R1을 상기 피촬영자의 자세가 기울어진 정도를 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율로 나타낸 정보인 미리 저장된 자세정보와 비교하여 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 데이터 분석 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 방법은 상기 데이터 분석 단계는, 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기를 인식하는 신체정보 인식 단계; 상기 얼굴크기와 상체크기를 비율 R1으로 연산하는 비율 산출 단계; 및 상기 비율 R1과 상기 데이터베이스의 상기 비율 R0를 비교하여 상기 비율 R1과 동일한 값을 가지는 비율 R0의 각도를 추출한 후 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 자세 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 방법은 상기 촬영부와 상기 영상정보를 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 중심좌표 사이의 직선거리를 측정하는 단계를 더 포함하되, 상기 직선거리가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 상기 피촬영자에게 경고를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 영상처리를 이용한 자세교정시스템은 사용자의 전방에 설치된 영상획득 및 분석모듈을 이용하는 것으로 사용자의 신체에 직접 부착되거나 접촉되는 형태가 아니므로 편안하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 영상획득 및 분석모듈은 카메라소자를 이용하여 사용자의 자세를 측정하는 것이므로, 휴대가 가능하도록 작고 가볍게 제작될 수 있으며, 설치 위치에 제약이 적다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템은 사용자의 영상을 인식하고, 인식된 영상을 분석하여 추출된 영상정보를 저장하는 방식을 이용하므로 사용자가 최초에 기준이 되는 사용자의 각도별 자세정보와 영상정보를 저장한다면, 이후에는 별다른 조작없이도 자동으로 시스템을 시작하고, 신분을 확인하여 자세를 판단하는 것이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 장치 영상획득 및 분석모듈을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 구성을 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 제어부의 구성을 나타낸 블럭도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템을 최초로 사용하는 피촬영자의 데이터베이스 구축과정을 나타낸 순서도,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 처리 순서를 나타낸 순서도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템에서 촬영한 영상을 나타낸 도면,
도 6a, 6b는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템에서 촬영된 영상의 중심좌표에서 촬영부까지의 거리를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 출력부의 일례를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템 모듈의 구성]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 장치를 구성하는 영상획득 및 분석모듈(1)을 나타낸 도면으로, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)은 본체(10)와 상기 본체(10)를 덮는 뚜껑(11), 상기 본체(10)를 사용자가 원하는 위치에 설치하기 위한 고정부재(12)로 이루어져 있고, 상기 뚜껑(11) 상에 상기 뚜껑(11)을 여닫는 것이 편리하도록 뚜껑 손잡이(13)를 구비하였으며, 상기 본체(10) 내부에서 지나치게 열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 열배출구(14)를 구성하였다.
또한, 상기 본체(10) 내부에 피촬영자(사용자)를 촬영하기 위한 촬영부(100)가 내장되어 있으며, 상기 본체(10) 외부에는 상기 촬영부(100)에서 촬영된 영상이 분석된 후 사용자에게 그 결과를 보여주기 위한 출력부(300)가 구성되어 있다.
상기 영상획득 및 분석모듈(1)은 사용자가 휴대하고 다니면서 쉽게 설치하여 영상처리를 이용한 자세교정 시스템을 사용할 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 구성하는 상기 본체(10)와 상기 뚜껑(11)은 가볍게 제작되며, 이를 위하여 가벼운 합판이나 플라스틱 또는 아크릴 등의 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 본체(10)는 상기 뚜껑(11)으로 덮음으로써 휴대할 때 상기 본체(10)내의 내용물이 쏟아지는 것을 방지함과 동시에 부수적인 전선, 건전지 등의 물품을 넣어다니기에도 편리하도록 한다.
단, 상기 뚜껑(11)을 덮은채로 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 구동시키는 경우에 상기 촬영부(100) 등의 구성요소가 뜨거워져 열이 발생할 가능성이 있으므로 별도의 상기 열배출구(14)를 구성한다.
또한, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 휴대하고 다니면서 원하는 위치에 설치하기 용이하도록 걸이방식의 고정부재(12)를 더 구비하는데, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 휴대하고 다니기 위하여 가방 등에 넣었을 때 상기 고정부재(12)에 의해 가방 내 다른 물품이 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 고정부재(12)는 착탈이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 사용자는 항상 같은 높이의 의자 또는 책상 등의 같은 환경에서만 본 발명의 장치를 사용하는 것이 아니므로, 설치를 용이하게 하기 위하여 상기 고정부재(12)의 길이방향 및 전후방향 너비를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 설치하기 위한 부재로써 상기 걸이 방식의 고정부재(12)를 일례로 설명하고 있지만, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 고정시키는 동일한 기능을 수행하는 범위내에서는 흡착판 방식, 후크 방식, 접착제 방식 등의 고정부재를 이용하는 것도 가능하다.
본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 시스템을 이용하기 위하여 사용자인 피촬영자의 영상을 촬영하여야 하는데, 이 영상은 상기 본체(10) 내부에 구비된 촬영부(100)에서 촬영된다.
상기 촬영부(100)는 피촬영자의 영상을 획득하기 위한 카메라소자(CCD, CMOS, BBD 등)로 구성될 수 있으며, 후술하는 삼각측량법을 이용하기 위하여 두 개의 렌즈가 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하고 본체 내부에서 바깥 방향으로 렌즈가 향하도록 상기 본체(10)를 관통하여 형성된 구멍에 설치된다.
상기 촬영부(100)를 구성하는 상기 카메라소자는 건전지로 구동되는 것이 휴대성의 측면에서 가장 바람직하나, 장시간 카메라를 사용해야 하는 경우 빠르게 전력이 소모될 가능성이 있으므로 전선을 더 구비하는 것도 가능하며, 전선이 더 구비되는 경우 상기 본체(10)의 일측에 전선이 관통하는 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 촬영부(100)에서 촬영된 영상은 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(200)를 거쳐 출력부(300)로 전송하게 되는데, 상기 제어부(200)는 상기 촬영부(100)와 직접 연결되도록 상기 본체(10) 내부에 구비할 수 있으나, 열발생, 무게, 및 전력 소모 등의 문제를 발생시키지 않기 위하여 외부에 따로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(200)가 외부에 구비되는 경우 접근의 용이성을 위하여 웹 어플리케이션(400)을 연동시키거나, 블루투스, 무선 와이파이 등으로 통신하는 것이 바람직하다.
상기 출력부(300)는 상기 제어부(200)로부터 분석된 정보를 받아 사용자에게 알려주기 위한 것으로, 도 1에서는 상기 출력부(300)가 상기 본체(10) 외면에 구비된 LED 램프로 도시되었으며, LED 램프의 색깔을 녹색(300G), 빨간색(300R)으로 구분하여 사용자가 자세가 기울었는지 직관적으로 판단할 수 있도록 하였다.
또는 사용자가 본인의 자세에 대해서 더욱 자세한 정보를 요구하는 경우에는 상기 출력부(300)를 디스플레이 형태로 상기 본체(10)의 외면에 구비할 수 있으며, 이때 출력되는 화면의 예시는 도 7에 도시된 바와 같다.
또한, 상기 출력부(300)가 반드시 상기 영상획득 및 분석모듈(1)에 존재하지 않고 사용자가 자주 사용하는 상기 웹 어플리케이션에 구비된다면 사용자가 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 쳐다보지 않더라도 진동이나 소리등에 의해서 알림을 주는 것이 가능하다.
이와같이, 상기 영상획득 및 분석모듈(1)은 가볍게 제작되어 사용자가 휴대하고 다니면서 사용이 가능하고, 상기 고정부재(12)를 구비하여 설치위치에 제약이 적으며, 상기 뚜껑(11)을 더 구비하여 휴대시에 물품이 쏟아지는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 영상획득 및 분석모듈(1)을 이용하여 영상처리과정을 수행하고, 수행된 영상처리과정의 분석 내용을 바탕으로 올바른 자세를 유지할 수 있도록 하는 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 작동 메커니즘에 관하여 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
[본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 방법]
본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정 시스템의 방법을 도 2 내지 도 7을 참고로 하여 이하에서 자세히 설명한다.
도 2를 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 피촬영자를 촬영하는 촬영부(100), 상기 촬영부(100)에서 촬영된 정보를 전송받아 분석하고 결과를 도출하는 제어부(200), 상기 제어부(200)로부터 전송받은 결과를 출력하여 사용자에게 보여주는 출력부(300), 및 상기 사용자가 사용자의 자세 정보 또는 데이터를 확인, 수정하고자 하는 경우 접속이 가능하도록 웹 어플리케이션(400)으로 구성되어 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(200)는 상기 촬영부(100)에서 촬영된 정보를 분석하는 데이터 분석부(210)와 상기 데이터 분석부(210)에서 분석된 정보와 비교하여 자세가 올바른지 판단할 수 있도록 각 사용자별로 사용자의 자세 정보가 저장되어 있는 데이터베이스(220)를 포함하고 있다.
상기 데이터 분석부(210)는 신체정보인식부(211), 비율산출부(212), 직선거리산출부(213) 및 자세판단부(214)를 포함하고 있으며, 각 구성부의 자세한 기능은 후술하도록 한다.
먼저, 본 발명의 경우, 사용자의 자세를 판단하기 위해서는 사전에 미리 사용자의 영상정보를 포함하는 자세정보가 상기 데이터베이스(220)에 저장되어야 하며, 이를 위해서 본 실시예에 따른 시스템을 최초로 사용하는 피촬영자의 경우에는 도 4a에 도시된 바와 같이 초기 자세정보 저장 과정을 수행하며, 자세한 초기 자세정보 저장과정은 다음과 같다.
사용자는 초기 자세정보 저장과정을 수행하기 위하여 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 적정거리에 설치하고, 설치된 상기 모듈(1) 내 상기 촬영부(100)는 피촬영자의 촬영을 시작한다. 이때 적정거리는 미리 설정된 범위 이내의 거리를 의미하는 것으로, 상기 피촬영자의 영상이 왜곡되지 않고 상기 촬영부(100)에 의해 올바르게 촬영될 수 있는 거리를 의미한다.
이와 같이, 상기 촬영부(100)에 의해 상기 피촬영자가 촬영되면, 상기 피촬영자의 영상을 상기 제어부(200)에서 수신한다(S11). 상기 수신된 피촬영자의 영상은 가장 먼저 상기 신체정보인식부(211)에서 피촬영자의 얼굴 및 상체를 인식하여 상기 얼굴의 크기(F) 및 상기 상체의 크기(B)를 연산하고, 피촬영자 영상의 중심(또는 기준)이 되는 중심좌표(C, 일례로서 피촬영자의 코의 위치)를 추출한다(S12).
이때, 상기 얼굴의 크기(F) 및 상기 상체의 크기(B), 그리고 상기 중심좌표(C)를 포함하는 정보를 영상정보라고 한다. 피촬영자의 얼굴 및 상체를 인식하고, 중심좌표(본 발명에서는 피촬영자의 코의 위치) 즉, 상기 영상정보를 추출하는 방법은 카메라에 의해 촬영된 영상에서 안면을 인식하는 메커니즘을 이용하는 것으로, 인식대상의 데이터를 순차적으로 제공 받은 후 상기 순차적인 데이터와 기 등록된 얼굴 및 상체 영상의 순차적인 데이터 간에 픽셀 단위로 최적의 매칭을 수행하고, 상기 최적의 매칭을 통해 도출된 픽셀들간의 유사도를 측정하여 얼굴 및 상체, 그리고 코를 인식하는 단계를 통해 수행된다.
이와 같이, 사람의 신체 일부를 인식하는 알고리즘에 관하여는 이미 많은 선행문헌이 있으므로 본 발명에서는 자세한 설명은 생략하도록 하며, 상기 선행문헌의 예로는 한국공개특허 제2007-0118806호, 제2008-0073598호, 제2012-0095193호, 및 한국등록특허 제14422549호 등이 있다.
도 5에 상기 촬영부(100)에 의해 촬영된 피촬영자의 상체크기(B)와 얼굴크기(F), 및 중심좌표(C)가 설정된 화면이 도시되어 있다.
이때, 상기 상체크기(B)는 피촬영자의 한쪽 어깨에서 반대쪽 어깨까지의 거리를 한변의 길이로 하는 정사각형의 넓이로 정의하며, 상기 얼굴크기(F)는 머리를 포함한 얼굴부의 외각을 모두 포함하는 사각형의 넓이로 정의한다.
또한 상기 중심좌표(C)의 경우, 상기 제어부(200) 내 상기 데이터분석부(210) 내의 상기 신체정보인식부(211)에서 수행되며, 상기 피촬영자가 최초에 본 발명의 시스템을 이용할 때 안면 인식법에 의하여 코의 모양, 색깔 등이 인식되면 추후 사용시에는 자동으로 중심좌표가 추출된다.
피촬영자의 상기 상체크기(B)와 상기 얼굴크기(F)가 정의되면, 상기 피촬영자는 미리 정해진 각도에 따라 자세를 변경하고, 상기 비율산출부(212)에서는 상기 피촬영자의 각 각도별 자세에서의 상기 상체크기(B)와 상기 얼굴크기(F)의 비율 (즉, F/B의 비율) R0를 산출한다(S13).
상기 피촬영자가 상기 촬영부(100)에서 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 상기 상체크기(B)와 상기 얼굴크기(F)의 절대값은 변화하지만, 상기 피촬영자가 같은 각도의 자세를 유지하고 있을 때 각도별 상기 비율 R0 값은 변하지 않고 일정한 값을 갖게 된다.
상기 촬영된 피촬영자의 영상에서 추출된 정보를 이용하여 각도별 상기 비율 R0를 구하는 것이 완료되면, 상기 R0 값과 이에 대응하는 상기 각도정보를 피촬영자의 자세정보로 상기 데이터베이스(220)에 저장한다(S14).
이때, 본 발명의 상세설명 및 특허청구범위 전체에서 상기 자세정보라 함은 기준자세에 대하여 기울어진 각도별 상기 얼굴크기(F)와 상체크기(B)의 비율인 R0 값을 의미하는 것으로, 피촬영자의 자세가 전후방향으로 기울어지는 각도와 그 각도에 따라 변화하는 상기 R0의 값을 상기 데이터베이스(220)에 저장하는 것이다.
이후, 상기 데이터베이스(220)에 저장된 자세정보가 상기 피촬영자 자세의 모든 각도 및 이에 대응하는 R0 값을 포함하고 있는지 여부를 판단한다(S15). 상기 판단 단계에서 상기 데이터베이스(220)에 충분한 자세정보가 저장되지 않았다고 판단된 경우에는, 상기 피촬영자가 자세를 변경한 후 다시 상기 피촬영자의 영상을 수신하고, 상기 피촬영자의 얼굴크기(F), 상체크기(B), 및 중심좌표(C) 추출 후 상기 비율 R0을 산출하는 S11, S12, S13 단계를 재수행하게 된다.
상기 데이터베이스(220)에 피촬영자의 자세를 판단하기에 충분한 자세정보가 저장되었다고 판단이 되면, 상기 비율 R0와 이에 대응하는 자세정보를 상기 데이터베이스(220)에 저장하는 단계를 완료한다.
마지막으로 상기 피촬영자가 가장 정상 자세일 때의 각도를 선정하여, 이를 기준자세로 설정한다(S16). 상기 각도는 피촬영자의 상체가 수평면과 이루는 각도를 의미하며, 피촬영자마다 가장 올바른 자세일 때의 각도는 달라질 수 있으나, 평균적으로 90°전후의 자세가 가장 올바른 자세이므로 본 발명의 실시예에서는 90°가 되는 자세일 때를 기준자세로 설정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상처리를 이용한 자세교정시스템을 최초로 사용하는 사용자의 영상정보 및 자세정보가 상기 데이터베이스(220)에 저장되는 것이 완료되면 이후에는 상기 초기 자세정보 저장과정 없이 사용자의 자세 판단 과정을 수행하게 되며, 상기 자세 판단 과정은 도 4b에 도시된 바와 같은 순서로 진행된다.
이하에서는, 도 4b를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 피촬영자의 자세를 판단하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.
먼저, 사용자가 상기 영상획득 및 분석모듈(1)을 사용하고자 하는 위치에 설치하는 것이 완료되면 상기 영상획득 및 분석모듈(1)에 구비된 촬영부(100)의 두 개의 카메라에서 피촬영자의 촬영을 시작한다. 이때, 촬영은 사용자(즉, 피촬영자)가 상기 웹 어플리케이션(400)을 통하여 시작을 명령할 수도 있으나, 미리 저장된 사용자의 영상을 인식하여 자동으로 사용자가 촬영부(100)의 촬영영역에 진입한 것을 인지하여 시작되는 것도 가능하다.
이와 같이, 상기 촬영부(100)에 의해 상기 피촬영자가 촬영되면, 상기 피촬영자의 영상을 상기 제어부(200)에서 수신한다(S1). 상기 수신된 피촬영자의 영상을 분석하여 상기 신체정보인식부(211)에서 피촬영자의 얼굴의 크기(F) 및 상기 상체의 크기(B)를 연산하고, 중심좌표(C)를 추출한다(S2).
이때, 상기 피촬영자의 영상을 수신하고, 이를 분석하여 영상정보를 추출하는 과정은 앞서 설명한 초기 자세정보 저장과정의 S11, S12, S13 단계와 동일한 방법으로 수행되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.
피촬영자의 상기 상체크기(B)와 상기 얼굴크기(F)가 정의되면, 상기 비율산출부(212)에서는 상기 상체크기(B)와 상기 얼굴크기(F)의 비율 즉, F/B를 구하고, 이를 현재 측정되는 비율 R1이라고 한다(S3). 상기 비율 R1 값은 상기 피촬영자 별로 상기 촬영부(100)에서 떨어진 거리에 관계없이, 같은 자세를 유지하고 있을 때 일정한 값을 갖게 된다.
이와 같이 상기 S3 단계가 완료되면, 상기 제어부(200)에서 상기 피촬영자의 영상을 이용하여 상기 데이터베이스(220)에 상기 피촬영자의 영상정보가 기 저장되어 있는지 여부를 확인한다(S4).
상기 S4 단계의 판단결과, 상기 피촬영자가 상기 데이터베이스(220)에 기 저장되어 있지 않은 경우, 상기 피촬영자의 자세가 올바른지 여부를 판단하는 일련의 과정을 종료하고 상기 피촬영자의 새로운 데이터베이스(220)를 구축하기 위한 상기 초기 자세정보 저장과정을 진행하는 반면, 상기 피촬영자가 상기 데이터베이스(220)에 저장되어 신분이 확인된 경우, 상기 피촬영자의 자세가 올바른지 여부를 판단하는 일련의 과정을 지속한다.
상기 피촬영자의 영상정보가 상기 데이터베이스(220)에 미리 저장되어 있는 것이 확인되면, 상기 직선거리산출부(213)에서는 상기 피촬영자의 중심좌표(C)로부터 상기 촬영부(100)까지의 직선거리(L)를 삼각측량법을 이용하여 산출한다(S5). 상기 직선거리(L)를 산출하는 과정에 이용되는 삼각측량법은 도 6a에 도시되어 있으며, 상기 도 6a을 바탕으로 직선거리(L)를 산출하는 수학식은 다음과 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 [수학식 1]에서 d는 카메라 모듈에서 두개의 카메라 사이의 거리를 나타낸 것이며, θ는 각 카메라의 광각을 나타낸 것으로 동일한 카메라를 사용하여 θ값을 동일하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 [수학식 1]에서 L을 계산해내기 위하여 [수학식 2]를 이용하여 각 Ψ1와, 각 Ψ2 을 계산한다. 상기 Ψ1과 Ψ2 는 본 발명의 영상획득 및 분석모듈(1)의 두 개의 카메라소자에서 촬영된 두 개의 영상의 중심좌표(C)가 완전히 일치하지 않으므로 계산되어야 하는 것이다.
도 6b를 참고로 상기 [수학식 2]의 기호를 설명하면, ω는 상기 촬영부(100)의 두 개의 각 카메라소자에서 촬영된 사진의 너비를 의미한다.
또한, 상기 피촬영자가 바라보는 방향을 기준으로 왼쪽 카메라에 의해 촬영된 영상의 상기 피촬영자의 중심좌표는 좌측중심좌표(CL)이고, 오른쪽 카메라에 의해 촬영된 영상의 중심좌표는 우측중심좌표(CR)로 촬영된다.
이때, 상기 촬영된 좌측영상의 우측 모서리 끝에서 좌측중심좌표(CL)까지의 거리가 α, 상기 촬영된 우측영상의 좌측 모서리 끝에서 우측중심좌표(CR)까지의 거리가 β라 하면, 상기 사진의 너비 ω와 α의 비율은 상기 광각 θ와 Ψ1의 비율과 같고, 상기 ω와 β의 비율은 상기 광각 θ와 Ψ2 의 비율과 같으므로, 상기 [수학식 2]를 이용하여 상기 Ψ1와 Ψ2 를 계산해낼 수 있다.
이와 같이 [수학식 2]에 의해 계산된 Ψ1과 Ψ2 , 그리고 θ와 d값을 이용하면, 상기 [수학식 1]을 이용하여 상기 직선거리(L)를 연산해 낼 수 있다.
상기 직선거리(L)는 상기 피촬영자가 피촬영자의 자세를 판단하기에 적절한 거리에 위치해 있는지 판단하기 위해서 산출하는 것이며, 상기 피촬영자의 인식된 얼굴크기(F)와 상체크기(B)가 촬영화면에 모두 포함되지 않아 왜곡될 가능성이 있는 지나치게 가까운 직선거리(L)가 산출되거나, 상기 피촬영자의 인식된 얼굴크기(F)와 상체크기(B)가 구분되지 않을 정도로 지나치게 먼 직선거리(L)가 산출되는 경우에는 상기 피촬영자에게 경고를 발생시켜 상기 피촬영자가 상기 촬영부(100)를 적절한 위치에 재설치할 수 있도록 한다.
상기 경고는 상기 출력부(300)의 LED가 깜빡이거나, 상기 직선거리(L)가 미리 설정된 범위 이내가 아니라는 것을 의미하는 미리 설정된 색상으로 표현할 수 있으며, 상기 출력부(300)가 디스플레이 형태인 경우에는 직접 오류 메시지를 띄우는 것도 가능하고, 상기 웹 어플리케이션(400) 등의 진동이나 소리로써 표현하는 것도 가능하다.
상기 직선거리(L)가 적정거리로 판단된 경우에는 상기 자세판단부(214)에서 상기 산출된 비율 R1을 상기 데이터베이스(220)에 저장되어 있는 자세정보와 비교하여 상기 R1 값과 동일한 값을 가지는 R0의 각도를 추출한다(S7).
이후, 상기 추출된 각도와 상기 피촬영자에 의해 설정된 기준자세일 때의 각도를 비교하여 상기 피촬영자의 현재 자세의 기울어짐 정도를 판단한다(S8).
상기 피촬영자의 R1 값을 연산하여 상기 데이터베이스(220)의 자세정보와 비교하고 상기 피촬영자의 현재 자세를 판단하는 과정을 예로들면 다음 [표 1]에 나타낸 바와 같다.
R1 각도 자세판단

사용자 1
 측정1 0.25 90° 기준자세
측정2 0.28 80° 앞으로 기울어진 자세
측정3 0.32 70° 앞으로 기울어진 자세

사용자 2
 측정1 0.35 75° 앞으로 기울어진 자세
측정2 0.31 90° 기준자세
측정3 0.39 65° 앞으로 기울어진 자세
예를들어, 사용자 1이 최초에 본 발명의 영상처리를 이용한 자세교정시스템을 사용할 때 상기 사용자 1의 신체가 기울어진 각도를 다양하게 측정하고, 그때의 R0 값을 계산하여 자세정보로써 상기 데이터베이스(220)에 저장한다. 또한, 상기 사용자 1이 상기 각도가 90°, R0 값이 0.25일 때를 기준자세라고 설정한다.
추후 사용자 1이 본 발명의 시스템을 사용할 때 상기 사용자 1이 촬영된 영상에 의해 계산된 R1 값이 0.32라고 하면, 이 R1 값을 상기 데이터베이스(220)의 R0 값과 비교하여 동일한 값을 갖는 R0 값에 대응되는 각도를 찾아낸다. 상기 [표 1]에서는 70°가 추출된다.
이러한 과정에 의해 상기 70°가 추출되면, 이는 상기 사용자 1이 정상자세일 때의 각도 90°보다 작은 각도이므로 상기 제어부(200)에서는 현재 사용자 1의 자세를 앞으로 기울어진 자세라고 판단한다.
상기 [표 1]에 나타난 사용자 2의 경우에는 기준자세(본 발명의 실시예에서는 피촬영자가 앉아있는 각도가 90°일때를 의미함)일 때의 R0 값이 0.31이다. 그 외 R1 값을 연산해내고 현재 자세를 판단하는 과정은, 앞서 사용자 1에서 자세를 판단하는 과정에서 설명한 바와 같이, 측정해 낸 R1 값을 상기 데이터베이스(220)에 미리 저장해 둔 상기 사용자 2의 R0 값과 비교하여 상기 R1 값과 동일한 값의 R0에 대응하는 각도를 추출해 내는 것이다.
이러한 과정에 의해 판단된 현재 자세의 결과는 제어부(200)에서 상기 출력부(300)로 전송한다(S9).
상기 출력부(300)는 상기 제어부(200)에서 전송된 피촬영자(즉, 사용자)의 자세판단 결과를 수신하여 사용자에게 표시한다.
이때, 본 실시예에서와 같이 LED 램프로 간단하게 구성하여 기준자세인 경우 초록색 램프(300G)에 불이 들어오도록 하고, 기준자세에서 벗어나서 자세가 기울어졌다고 판단되는 경우 빨간색 램프(300R)에 불이 들어오도록 하여 사용자가 램프의 색을 구분하여 본인의 자세를 바로 잡을 수 있게 된다.
또한, 사용자의 자세 변화가 졸음 등에 의한 것일 경우 램프의 불빛을 보기 어려울 수 있으므로 상기 산출된 결과를 상기 웹 어플리케이션(400) 즉, 스마트폰 등에 전송하여 진동 등으로 출력하는 것도 가능하며, 도 8에 도시된 바와 같이 디스플레이 화면에 자세한 정보를 알기쉽게 출력하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상처리를 이용한 자세교정시스템은 가볍고 휴대가 가능하며, 설치위치에 제약이 적은 영상획득 및 분석모듈을 이용하여 사용자의 모습을 측정하고, 미리 저장된 정보에 기초하여 산출된 사용자 몸의 기울기를 이용하여, 사용자의 자세의 흐트러진 정도를 출력부에 전송하여 사용자가 직관적으로 알아볼 수 있도록 하는 장점이 있다.
1 : 영상획득 및 분석모듈 10 : 본체
11 : 뚜껑 12 : 고정부재
13 : 뚜껑손잡이 14 : 열배출구
100 : 전환스위치 210 : 데이터 분석부
B : 피촬영자 상체크기 F : 피촬영자 얼굴크기
C : 피촬영자 중심좌표 R : 피촬영자의 얼굴과 상체크기의 비율

Claims (6)

  1. 피촬영자의 영상을 촬영하는 촬영부;
    상기 영상을 수신하고 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R1을 연산하고, 상기 비율 R1을 상기 피촬영자의 자세가 기울어진 정도를 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율로 나타낸 정보인 미리 저장된 자세정보와 비교하여 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피촬영자의 자세정보가 저장된 데이터베이스와 데이터분석부를 포함하되,
    상기 자세정보는 피촬영자의 자세가 전후 방향으로 기울어진 각도에 따른 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R0이고,
    상기 데이터 분석부는, 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기를 인식하는 신체정보 인식부;
    상기 얼굴크기와 상체크기를 비율 R1으로 연산하는 비율 산출부; 및
    상기 비율 R1과 상기 데이터베이스의 상기 비율 R0를 비교하여 상기 비율 R1과 동일한 값을 가지는 비율 R0의 각도를 추출한 후 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 자세 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터분석부는 상기 촬영부와 상기 신체정보 인식부에서 분석된 상기 피촬영자와의 직선거리를 산출하는 직선거리 산출부를 더 포함하되,
    상기 직선거리가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 시스템.
  4. 촬영부를 이용하여 피촬영자의 영상을 촬영하는 촬영 단계;
    상기 영상을 수신하고 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기의 비율인 R1을 연산하고, 상기 비율 R1을 상기 피촬영자의 자세가 기울어진 정도를 상기 얼굴크기와 상체크기의 비율로 나타낸 정보인 미리 저장된 자세정보와 비교하여 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 데이터 분석 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 분석 단계는,
    상기 피촬영자의 얼굴크기와 상체크기를 인식하는 신체정보 인식 단계;
    상기 얼굴크기와 상체크기를 비율 R1으로 연산하는 비율 산출 단계; 및
    상기 비율 R1과 상기 데이터베이스의 상기 비율 R0를 비교하여 상기 비율 R1과 동일한 값을 가지는 비율 R0의 각도를 추출한 후 상기 피촬영자의 자세를 판단하는 자세 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 촬영부와 상기 영상정보를 분석하여 추출된 상기 피촬영자의 중심좌표 사이의 직선거리를 측정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 직선거리가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 상기 피촬영자에게 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 자세교정 방법.
KR1020160149025A 2016-10-31 2016-11-09 영상처리를 이용한 자세교정 시스템 KR20180048190A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160143989 2016-10-31
KR20160143989 2016-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180048190A true KR20180048190A (ko) 2018-05-10

Family

ID=62185192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160149025A KR20180048190A (ko) 2016-10-31 2016-11-09 영상처리를 이용한 자세교정 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180048190A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102289380B1 (ko) 2020-11-27 2021-08-18 동국대학교 산학협력단 음성 안내에 기반하는 자세 판단 장치 및 그 방법
KR102381542B1 (ko) * 2020-11-11 2022-03-31 숙명여자대학교산학협력단 실시간 거북목 자세의 판별을 위한 알고리즘을 포함하는 시스템, 상기 시스템과 연동하는 반응형 거치대 및 이들의 제어방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102381542B1 (ko) * 2020-11-11 2022-03-31 숙명여자대학교산학협력단 실시간 거북목 자세의 판별을 위한 알고리즘을 포함하는 시스템, 상기 시스템과 연동하는 반응형 거치대 및 이들의 제어방법
KR102289380B1 (ko) 2020-11-27 2021-08-18 동국대학교 산학협력단 음성 안내에 기반하는 자세 판단 장치 및 그 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6136859B2 (ja) 情報処理装置及びプログラム
US9400923B2 (en) Patient interface identification system
US20130258085A1 (en) Foot Imaging and Measurement Apparatus
JP2016505280A (ja) 患者の顔面データにアクセスするためのシステム
EP2894851B1 (en) Image processing device, image processing method, program, and computer-readable storage medium
WO2010132305A1 (en) Handheld vision tester and calibration thereof
EP3128454A1 (en) Authentication apparatus and processing apparatus
JP2015533519A5 (ko)
JP2017033358A (ja) 認証装置
JP6945620B2 (ja) システムの作動方法及びプログラム
CN108324247B (zh) 一种指定位置皮肤皱纹评估方法及系统
US11568561B2 (en) Lamp and method for detecting a sitting posture of a user
WO2016121099A1 (ja) 携帯情報装置、制御方法及び制御プログラム
KR102228663B1 (ko) 촬영 가이드 제공 방법 및 이를 수행하는 시스템
KR20180048190A (ko) 영상처리를 이용한 자세교정 시스템
JP2006268248A (ja) 撮影装置、顔の向きの判定方法
KR20190085787A (ko) 전자 장치 및 그의 영상 처리 방법
JP2017033357A (ja) 認証装置
TWI542970B (zh) 顯示器螢幕角度調整系統及方法
TWI503579B (zh) 立體影像裝置、其立體影像掃描底座及其運作方法
KR101939097B1 (ko) 지문 인식 장치 및 방법
JP2012088984A (ja) 携帯端末、画像表示装置及び画像表示システム
KR20110006062A (ko) 얼굴 인식 시스템 및 얼굴 인식 방법
CN109900203A (zh) 一种生物体尺寸非接触测量方法
KR101569693B1 (ko) 얼굴 성형 시뮬레이션을 위한 3차원 스캔 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application