KR20190022198A - 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체 - Google Patents

착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체 Download PDF

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KR20190022198A
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Abstract

착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체가 개시된다. 본 발명에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법은, 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절간의 관계를 나타내는 초기 모델정보를 생성하는 단계, 상기 초기 모델정보를 기초로 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 초기 자세정보를 추정하는 단계, 상기 측정대상의 하지부에 부착된 센서모듈로부터 상기 관절의 자세값을 나타내는 측정값을 수신하고, 상기 초기 모델정보에 상기 측정값을 매핑하여 상기 측정값에 따른 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 교정용 자세정보를 추정하는 단계, 상기 초기 자세정보와 상기 교정용 자세정보를 비교하여 오차인자를 결정하는 단계, 상기 오차인자를 기초로 상기 초기 모델정보를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체 {METHOD FOR CALIBRATING POSTURE OF LOWER BODY USING WEARABLE SENSORS, AND COMPUTER READABLE MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신체 하지부의 동작에 따른 자세정보를 추정하고, 추정된 자세정보의 정확도를 향상시키는 하지부 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체에 관한 것이다.
4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라, 이와 관련된 기술의 연구 및 개발이 급속도로 진전되고 있다. 이 중에서도, 가상 현실(Virtual Reality, VR)과 인간-로봇 상호작용(Human-Robot Interaction, HRI)관련 분야의 관심이 크게 증가하고 있으며, 인체의 실제 동작을 가상 공간에 매핑시키는 모션 캡쳐 기술은 이들 두 분야에 공통적으로 사용되며 근간이 되는 중요한 기술이다.
종래의 모션 캡쳐 기술은 크게 반사 마커를 이용하는 방법과 관성센서를 이용하는 방법이 있다.
반사 마커를 이용한 모션 캡처 기술은 측정하고자 하는 대상에 빛을 반사하는 마커를 부착하고, 빛을 감지하는 다수의 카메라가 대상을 촬영하여 감지된 반사 마커의 위치를 기반으로 대상의 움직임을 모델링하는 기술이다. 그리고, 관성센서를 이용한 모션 캡처 기술은 측정 대상에게 자세를 감지할 수 있는 센서를 부착하고, 센서에 의해 측정된 자세값을 기초로 대상을 모델링하는 기술이다.
하지만, 종래의 모션 캡처 기술은 다양한 문제점을 가지고 있다. 우선, 반사 마커를 이용한 모션 캡처 기술은, 저렴한 비용으로 대상체의 모션을 감지할 수 있다는 장점이 있으나, 미리 설정된 카메라의 앵글을 벗어나는 동작은 감지할 수 없다는 한계가 있다. 또한, 보다 정밀한 모션을 모델링해야되는 경우, 고가의 카메라가 추가적으로 요구되는 문제점이 있다.
반면, 관성센서를 이용한 모션 캡처 방식은 대상을 촬영하는 카메라가 요구되지 않아 공간의 제약 없이 비교적 넓은 범위의 움직임을 감지할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 종래의 관성센서를 이용한 모션 캡처 방식은 초기 모델링된 자세를 보정해야되는 후처리 과정이 필연적으로 수반되며, 현재까지 관성센서를 이용한 자세정보를 보정할 수 있는 보정 장치 및 보정 방법에 대한 기술은 전무한 상황이다.
한국등록특허 제10-1080078호 한국등록특허 제10-1427365호
본 발명의 일측면은 신체 하지부에 부착되는 착용형 센서를 이용하여 신체 하지부의 자세를 정밀하게 모델링할 수 있는 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법 및 이를 수행하는 기록매체을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법은, 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절간의 관계를 나타내는 초기 모델정보를 생성하는 단계, 상기 초기 모델정보를 기초로 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 초기 자세정보를 추정하는 단계, 상기 측정대상의 하지부에 부착된 센서모듈로부터 상기 관절의 자세값을 나타내는 측정값을 수신하고, 상기 초기 모델정보에 상기 측정값을 매핑하여 상기 측정값에 따른 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 교정용 자세정보를 추정하는 단계, 상기 초기 자세정보와 상기 교정용 자세정보를 비교하여 오차인자를 결정하는 단계, 상기 오차인자를 기초로 상기 초기 모델정보를 보정하는 단계를 포함한다.
상기 초기 모델정보를 생성하는 단계는, 상기 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절에 대한 로컬 좌표계를 할당하는 단계, 상기 측정대상의 하지부에 부착된 적어도 하나의 착용형 센서에 의해 측정된 측정값을 수신하는 단계 및 상기 측정값을 기초로 각 관절에 대한 로컬 좌표계를 이웃하는 관절에 대한 로컬 좌표계로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정값은, 상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 상기 기준위치로부터 일정 거리만큼 이격된 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 미리정해진 초기자세를 취한 상태에서, 상기 착용형 센서가 부착된 위치의 자세에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 관절은 3자유도를 갖는 것으로 해석되고, 상기 로컬 좌표계는 상기 관절의 자유도에 따른 세 개의 비틀림 축을 갖는 3차원 좌표계이고, 상기 로컬 좌표계를 할당하는 것은 상기 비틀림 축 각각에 대한 직교 좌표계를 부여하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 로컬좌표계를 구성하는 세 개의 비틀림 축에 대한 세 개의 직교 좌표계는, 한 점에서 일치하지 않을 수 있고, 서로 직교하지 않을 수 있도록 서로 다른 기준위치를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 초기 자세정보는, 상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 미리 정해진 초기자세를 취한 상태에서 측정된 상기 자세값을 기초로 결정될 수 있다.
상기 교정용 자세정보는, 상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 임의의 동작를 취하는 과정에서 측정된 상기 자세값을 기초로 결정될 수 있다.
상기 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법은 보정 플레이트에 상기 측정대상의 양 발이 고정된 상태로 수행될 수 있다.
상기 보정 플레이트는, 미리 정해진 기준위치에 배치된 기준 발판과, 상기 기준위치로부터 일정 거리만큼 이격된 위치에 배치된 복수의 측정용 발판을 포함하고, 상기 기준 발판은 평면형 발판이고, 상기 복수의 측정용 발판은 적어도 하나의 평면형 측정용 발판과 적어도 하나의 경사형 측정용 발판으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보정 플레이트는, 상기 기준 위치로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 평면형 측정용 발판이 배치되고, 상기 기준 위치로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 경사형 측정용 발판이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체일 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 보정 플레이트 및 착용형 센서를 이용하여 다양한 자세에 대한 모델링 데이터를 획득할 수 있으며, 이를 통해 보정되는 자세정보의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 단말기의 구체적인 구성 및 기능이 도시된 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 보정 플레이트의 구체적인 구성 및 기능이 도시된 도면이다.
도 6 내지 도 7은 초기 모델정보를 생성하는 구체적인 일 예가 도시된 도면이다.
도 8은 초기 모델정보를 보정하는 구체적인 일 예가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 시스템(1)의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 시스템(1)은, 인체의 하지부(lower-limb)의 움직임을 가상 공간에 매핑시키기 위한 일종의 골격 모델을 생성하고, 생성된 모델의 정확도를 향상시키기 위한 보정 과정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 시스템(1)은 보정 플레이트(100), 착용형 센서(200) 및 단말기(300)를 포함한다.
보정 플레이트(100)는 모션 정보를 생성하는 측정대상의 양 발이 위치하는 장치일 수 있다. 보정 플레이트(100)는 복수 개의 발판들을 포함하며, 하나의 발판은 측정대상의 양 발 중 어느 한쪽 발을 미리 정해진 위치에 고정시킬 수 있다. 여기서, 미리 정해진 위치라고 함은, 후술하는 단말기(200)에 의해 구현된 3차원 가상공간 상의 어느 한 지점에 대한 위치좌표값에 매핑되는 지점으로 정의될 수 있다. 보정 플레이트(100)의 구체적인 구성은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
착용형 센서(200)는 측정대상의 하지부에 부착되며, 적어도 하나 마련될 수 있다. 착용형 센서(200)는 부착된 위치에서의 자세를 센싱하여 이에 대한 측정값을 생성할 수 있다. 즉, 착용형 센서(200)에 의해 생성되는 측정값은 중력 방향을 기준으로 얼마만큼 기울어져 있는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 본 실시예에서, 착용형 센서(200)는 관성 측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)의 형태일 수 있으나, 자세값을 측정할 수 있는 다른 센서들로도 대체될 수 있음은 물론이다.
단말기(300)는 착용형 센서(200)와 통신하여 측정값을 수집할 수 있다. 단말기(300)는 수집된 측정값을 기초로 모델정보를 생성하거나, 생성된 모델정보를 보정할 수 있다.
여기서, 모델정보는 인체의 하지부를 정방향 기구학(forward kinematics)으로 해석한 정보일 수 있다.
정방향 기구학은 로봇의 각 관절(joint)의 회전각이 주어졌을 때, 고정된 베이스 프레임(base frame)에 대한 엔드 이펙터(end-effector)의 상대적인 위치 및 자세를 추정하기 위한 기술로 정의될 수 있다. 정방향 기구학은 현재 관절의 위치 및 자세를 이전 관절에 대한 좌표계로 표현하는 것이며, 이를 위해 각각의 관절별로, 관절들의 초기 구성에 따른 로컬 좌표계를 부여할 수 있다. 따라서, 정방향 기구학을 이용하면 각 관절 사이의 연속적인 좌표 변환을 통해, 고정된 위치에 배치된 베이스 프레임에 대한 엔드 이펙터의 상대적인 위치 및 자세를 추정하는 것이 가능하다. 정방향 기구학은 로봇의 자세를 제어하거나 추정하는 기술 분야에 있어 일반적인 기술이므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
단말기(300)는 측정대상의 하지부를 구성하는 관절들의 움직임을 정방향 기구학 기반의 모델정보로 해석할 수 있다. 이를 위해, 단말기(300)는 데이터를 수집하는 통신부와, 수집된 데이터를 처리 또는 연산하는 제어부와, 제어모듈에 의해 처리된 결과물을 출력하는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 단말기(300)는 컴퓨터 장치인 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 하지만, 단말기(300)는 상술한 기능을 수행할 수 있는 다른 전자장치들로도 대체될 수도 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 참조하여 단말기(300)의 구체적인 기능 및 자세정보를 보정하는 구체적인 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 도 1의 단말기(300)의 구체적인 구성이 도시된 블록도이다.
상술한 바와 같이, 단말기(300)는 통신부(310), 제어부(320) 및 출력부(330)를 포함할 수 있다.
통신부(310)는 착용형 센서(200)와 통신할 수 있다. 통신부(310)는 착용형 센서(200)와 유선 또는 무선통신을 통해 연결되며, 일 예로 블루투스 또는 와이파이 등과 같은 근거리 무선 통신을 이용하여 통신할 수 있다. 통신부(310)는 근거리 무선 통신을 통해 착용형 센서(200)로부터 측정값을 수집할 수 있다.
제어부(320)는 모델정보를 생성하거나, 생성된 모델정보를 보정할 수 있다. 제어부(320)는 모델정보 생성부(321), 비교부(322) 및 모델정보 보정부(323)를 포함할 수 있다.
모델정보 생성부(321)는 초기 모델정보를 생성할 수 있다. 모델정보 생성부(321)는 정방향 기구학을 기초로 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절간의 관계를 해석하고, 이에 대한 초기 모델정보를 생성할 수 있다. 이때, 측정대상은 보정 플레이트(100)에 의해 양 발이 미리 지정된 서로 다른 위치에 고정되어 있는 상태에서, 움직임이 없는 기준자세를 취한 것으로 가정한다. 일 예로, 기준자세는 차렷 자세와 유사할 수 있으나, 기준자세는 측정 환경에 따라 정적인 상태의 다른 다양한 포즈들로 변경이 가능하다.
모델정보 생성부(321)는 기준자세를 취하고 있는 측정대상의 하지부에 부착된 착용형 센서(220)로부터 측정값을 수집할 수 있다. 이때, 측정값은 측정대상이 기준자세를 취하는 있는 상태에서, 각 관절의 자세를 나타내는 정보일 수 있다. 모델정보 생성부(321)는 수집된 각 관절에 대한 측정값을 기초로 측정대상의 하지부를 정방향 기구학으로 해석한 초기 모델정보를 생성할 수 있다. 초기 모델정보에 대한 구체적은 설명은 도 6 내지 도7을 참조하여 후술하기로 한다.
비교부(322)는 초기 모델정보를 보정하기 위한 자세정보를 생성할 수 있다.
자세정보는 정방향 기구학의 해(解)를 의미하며, 구체적으로는 각 관절들이 임의의 각도로 회전하였을 때, 고정된 베이스 프레임에 대한 엔드 이펙터(또는 엔드 프레임)의 상대적인 위치(3축 위치값) 및 자세(3축 회전량)를 추정한 결과일 수 있다. 로봇 기구학 및 이에 따른 자세정보를 추정하는 기술은 “로봇 기구학: 정기구학(Forward kinematics)과 역기구학(Inverse kinematics), http://blog.daum.net/pg365/95“ 및 'Forward kinematics, (https://en.wikipedia.org/wiki/Forward_kinematics)'등에 상세히 나와있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 자세정보는 초기 자세정보와 보정용 자세정보를 포함할 수 있다.
초기 자세정보는 초기 모델정보에 따른 자세정보일 수 있다. 즉, 초기 자세정보는 측정대상이 기준자세를 취한 상태에서, 측정대상의 각 관절에 대한 측정값을 기초로 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 추정한 정보일 수 있다. 이때, 측정대상은 움직임이 없는 기준자세를 취한 상태이므로, 측정값은 항상 일정할 수 있다.
보정용 자세정보는 임의의 측정값을 초기 모델정보에 반영한 자세정보일 수 있다. 이때, 측정대상은 초기 모델정보를 생성하는 과정과 동일한 위치에 양 발이 고정된 상태에서, 하지부를 자유롭게 움직이고 있는 것으로 가정한다. 따라서, 측정대상의 하지부에 부착된 착용형 센서(200)는 임의의 동작에 따른 관절의 다양한 자세에 대한 측정값을 생성할 수 있다.
비교부(322)는 초기 자세정보 및 보정용 자세정보를 생성할 수 있다.
비교부(322)는 공칭(nominal) 상태, 즉 기준자세를 취한 상태에서의 한쪽 발에 대한 다른쪽 발의 상대적인 위치 및 자세에 대한 초기 자세정보를 추정할 수 있다. 즉, 초기 자세정보는 정방향 기구학에 따른 이론적인 자세정보일 수 있다. 또한, 비교부(322)는 측정대상이 임의의 동작을 취하고 있는 상태에서, 한쪽 발에 대한 다른쪽 발의 상대적인 위치 및 자세에 대한 보정용 자세정보를 추정할 수 있다. 보정용 자세정보는 측정대상의 움직임에 따른 관절의 회전량이 반영된 실측 자세정보일 수 있다.
비교부(322)는 초기 자세정보와 보정용 자세정보를 비교하여 오차인자를 결정할 수 있다.
오차인자는 초기 자세정보와 보정용 자세정보의 차이값을 나타낼 수 있는 정보일 수 있다. 상술한 바와 같이, 초기 자세정보 및 보정용 자세정보는 한쪽 발(기준 발)에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 정보이다. 즉, 초기 자세정보와 보정용 자세정보를 비교함으로써, 이론적으로 추정된 다른 쪽 발의 위치(및 자세)와 실제 측정된 다른 쪽 발의 위치(및 자세)와의 차이를 분석하는 것이 가능하다.
비교부(322)는 초기 자세정보에 대한 행렬과, 보정용 자세정보에 대한 행렬을 연산하여 오차인자를 산출할 수 있다. 따라서, 오차인자는 벡터 형태로 표현될 수 있다. 이하에서는 오차인자와 오차벡터를 동일한 의미로 간주하여 사용하기로 한다. 오차인자를 산출하는 구체적인 과정은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
모델정보 보정부(323)는 결정된 오차인자를 기초로 초기 모델정보를 보정할 수 있다. 모델정보 보정부(323)는 초기 모델정보에 오차인자를 부여하여 보정된 모델정보를 생성할 수 있다. 즉, 보정된 모델정보는 오차인자가 부여된 업데이트된 초기 모델정보일 수 있다.
모델정보 보정부(323)는 보정된 모델정보를 통해 보정된 자세정보를 추정하고, 보정된 자세정보와 보정용 자세정보의 차이값을 산출할 수 있다. 모델정보 보정부(323)는 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 모델 정보를 보정하는 과정을 다시 수행할 수 있다. 모델정보 보정부(323)는 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값 이하가 될 때까지 모델정보를 보정하는 과정을 반복하여 수행할 수 있다. 따라서, 최종적으로 보정된 모델정보의 정확도가 향상될 수 있다.
출력부(330)는 생성된 초기 모델정보 또는 보정된 모델정보를 화상정보로 출력할 수 있다. 이 외에도, 출력부(330)는 본 발명에 따른 자세정보 보정 과정에 필요한 다양한 정보를 화상 또는 음성으로 출력할 수 있으며, 이와 관련된 출력 수단이 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 보정 플레이트(100)의 일 예가 도시된 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 시스템(1)에 따른 자세정보 보정 과정은, 측정대상이 보정 플레이트(100)에 양 발이 고정된 상태에서 수행될 수 있다. 즉, 보정 플레이트(100)는 하지부 자세를 측정하고자 하는 사용자의 양 발을 미리 정해진 위치에 고정시키는 장치일 수 있다. 여기서, 미리 정해진 위치라고 함은, 단말기(300)에 의해 구현된 3차원 가상공간 상의 어느 한 지점에 대한 위치좌표값에 매핑되는 지점으로 정의될 수 있다.
보정 플레이트(100)는 베이스 플레이트(110), 기준 발판(120) 및 측정용 발판(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스 플레이트(110)는 하지부의 움직임에 따른 자세정보를 측정하고자 하는 환경에 배치되며, 전체적으로는 평평한 판(plate) 형상으로 마련될 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 후술하는 기준 발판(120) 및 복수의 측정용 발판(130)과 결합되며, 이에 따라 기준 발판(120)과 어느 하나의 측정용 발판(130)은 일정 거리만큼 이격된 상태로 지면부에 고정될 수 있다.
기준 발판(120)은 하지부의 움직임에 따른 자세정보를 측정하고자 하는 사용자의 어느 한쪽 발을 고정시키는 장치일 수 있다. 반면, 측정용 발판(130)은 기준 발판(120)에 고정되지 않은 다른쪽 발을 고정시키는 장치일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자는 기준 발판(120)에 한쪽 발을 고정 시킨 채, 다른 쪽 발을 서로 다른 위치에 배치된 복수의 측정용 발판(130) 중 어느 하나의 발판에 고정시킨 후, 자유로운 동작을 취할 수 있다. 이때, 사용자의 양 발은 기준 발판(120) 및 어느 하나의 측정용 발판(130)에 의해 고정되어 있으므로 양 발의 위치는 크게 변화하지 않는다. 이러한 상태에서, 본 발명에 따른 하지부 기구학 보정 장치(1)는 다양한 동작에 따른 자세정보를 생성하고, 양 발의 위치가 고정된 것으로 간주하여 보정작업을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 플레이트(100)는 하나의 기준 발판(120)과 두 개의 측정용 발판(130)으로 구성될 수 있다.
기준 발판(120)은 측정자의 양쪽 발 중 어느 한쪽의 발을 고정시키는 장치일 수 있다. 그리고, 측정용 발판(130)은 기준 발판(120)에 의해 고정되지 않은 나머지 발을 고정시키는 장치일 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 기준 발판(120)은 사용자의 왼발을 고정시키고, 측정용 발판(130)은 사용자의 오른발을 고정시키는 것으로 정의하여 설명하기로 한다. 하지만, 사용 환경 및 제작 방법에 따라 사용자의 오른쪽 발을 기준 발판(120)에 고정시킨 후 왼발을 측정용 발판(130)에 고정시키는 경우도 고려할 수 있다.
기준 발판(120)은 평면형 발판일 수 있으며, 두 개의 측정용 발판(130)은 하나의 평면형 발판(131)과 하나의 경사형 발판(132)으로 마련될 수 있다.
평면형 발판은 측정자의 발바닥을 지면과 수평한 방향으로 고정시키는 발판일 수 있다. 즉, 측정자는 기준 발판(120)에 왼발을 고정시킨 상태에서 평면형 측정용 발판(131)에 오른발을 고정시킨 경우, 양 발의 발바닥은 지면과 나란한 방향으로 고정될 수 있다.
반면, 경사형 발판(132)은 측정대상의 발바닥을 지면으로부터 일정 각도만큼 회전시킨 상태로 고정시키는 발판일 수 있다. 즉, 경사형 발판(132)는 미리 정해진 요(yaw)각도, 피치(pitch)각도 및 롤(roll)각도에 따른 경사면이 형성되어 있을 수 있다. 이에 따라, 측정자는 기준 발판(120)에 왼발을 고정시킨 상태에서 경사형 측정용 발판(132)에 오른발을 고정시킨 경우, 왼발은 지면과 평행한 방향으로 고정되는 반면, 오른발은 지면을 기준으로 3차원 회전된 상태로 고정될 수 있다.
한편, 기준 발판(120)과 측정용 발판(130)은 미리 정해진 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 기준 발판(120)과 평면형 측정용 발판(131)은 제1 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 기준 발판(120)과 경사형 측정용 발판(132)은 제2 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 단말기(200)는 기준 발판(120)에 대한 평면형 측정용 발판(131) 또는 경사형 측정용 발판(132)의 상대적인 위치값을 획득할 수 있다.
또한, 단말기(200)는 기준 발판(120)에 대한 평면형 측정용 발판(131) 및 경사형 측정용 발판(132)의 상대적인 방향에 대한 정보 또한 미리 획득할 수 있다. 이를 위해, 측정자의 자세를 측정하기 이전에, 기준 발판(120), 평면형 측정용 발판(131) 및 경사형 측정용 발판(132)의 중심부에 AHRS((Attitude Heading Reference System) 센서를 설치하고, 단말기(200)는 각각의 센서들로부터 측정된 센싱값을 수집할 수 있다. 측정된 센싱값은 설치된 위치에서의 3축 회전값에 대한 정보들을 포함하고 있으므로, 단말기(200)는 이를 통해 기준 발판(120)의 3축 좌표계를 기준으로 측정용 발판(130)의 상대적인 방향을 측정할 수 있다.
도시된 실시예에서, 두 개의 평면형 발판인 기준 발판(120)과 평면형 측정용 발판(131)은 동일하게 제작된 발판일 수 있다. 따라서, 기준 발판(120)과 평면형 측정용 발판(131)이 배치된 방향(자세)는 기준 발판(120)이 배치된 방향과 동일함을 알 수 있다. 반면, 경사형 측정용 발판(132)은 상술한 바와 같이 미리 설정된 요(yaw)각도, 피치(pitch)각도 및 롤(roll)각도에 따른 경사면이 구비되어 있으며, 경사면 상에 배치된 AHRS 센서에 의해 측정된 값은 3축 회전값이 포함된 센싱정보를 생성할 수 있다. 이에 따라, 단말기(300)는 기준 발판(120)의 방향을 기준으로 경사형 측정용 발판(132)의 상대적인 방향(위치 및 자세)값을 측정할 수 있다.
요약하면, 단말기(300)는 기준 발판(120)의 위치를 기준 위치로 하면서, 기준 위치를 중심으로 세 개의 축이 직교하는 3차원 직교 좌표계(기준 좌표계)를 설정할 수 있다. 그리고, 단말기(300)는 기준 좌표계를 이용하여 측정용 발판(130)의 상대적인 위치 및 방향에 대한 정보를 미리 학습할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보정 플레이트(100)의 일 예가 도시된 도면이다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보정 플레이트(100)는 하나의 기준 발판(120)과 두 개 이상의 측정용 발판(130)을 포함할 수 있다. 여기서, 도 3의 기준 발판(120)은 도 3의 기준 발판(120)과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 3에 도시된 구성과는 다르게, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 보정 플레이트(100)는 적어도 하나의 평면형 발판(131)과 적어도 하나의 경사형 발판(132)으로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 구성과 유사하게, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보정 플레이트를 구성하는 각각의 측정용 발판은, 기준 발판(120)을 중심으로 미리 정해진 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
이 경우에도, 단말기(200)는 기준 발판(120)의 기준 위치를 중심으로 각각의 측정용 발판(130)의 상대적인 위치와 방향에 대한 정보를 미리 습득할 수 있다. 또한, 도 4는 측정용 발판(130)이 6개로 구비된 일 예가 도시되어 있으나, 사용 환경 또는 자세 보정에 요구되는 정밀도에 따라 다양한 개수로 마련될 수도 있다.
그리고, 경사형 발판(132)이 복수 개로 구비되는 경우, 모든 경사형 발판(132)이 동일한 경사면 각도를 가질 필요는 없다. 즉, 각각의 경사형 발판(132)은 서로 다른 각도의 경사면을 가질 수 있다. 이에 따라, 측정자가 왼발을 기준 발판(120)에 고정시킨 상태에서, 서로 다른 경사면을 가진 경사형 측정용 발판(132) 또는 평면형 측정용 발판(131)에 오른발을 차례로 고정시킨 채 하지부를 움직이는 경우, 단말기(300)는 다양한 포즈에 대한 자세정보를 취득하는 것이 가능하다.
한편, 도 5는 경사형 측정용 발판(132)의 기능을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 평면형 측정용 발판(131)으로만 구성된 보정 플레이트(100)가 도시된 도면이고, 도 5의 (b)는 평면형 측정용 발판(131)과 경사형 측저용 발판(132)이 함께 구비된 보정 플레이트(100)가 도시된 도면이다. 측정용 발판(130)이 평면형 발판으로만 구성된 경우, 도시된 바와 같이 발바닥에서 발목까지의 길이가 비정상적으로 모델링 되는 문제점이 발생한다. 구체적으로, 측정자의 왼발을 기준 발판(120)에 고정시키고, 오른발을 어느 하나의 평면형 측정용 발판(131)에 고정시킨 상태에서 자세정보를 모델링하는 경우, 경우에 따라 발바닥에서 발목까지의 길이가 무한대로 출력되는 문제점이 발생될 수 있다. 반면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사형 측정용 발판(132)이 더 부가된 보정 플레이트(100)를 이용하는 경우, 오른발의 다양한 회전 각도에 따른 자세가 측정 과정에 부가될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 보정 플레이트(100)를 이용하여 자세정보를 측정하면 상술한 문제점을 사전에 방지할 뿐 아니라 자세정보를 더욱 정확하게 모델링할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 6 내지 도 7은 단말기(300)에 의해 초기 모델정보를 생성하는 구체적인 일 예가 도시된 도면이다.
도 6은 보정 플레이트(100)에 측정대상의 양 발이 고정된 일 예를 나타내는 도면이고, 도 7은 기준자세에 따른 초기 모델정보를 생성하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 착용형 센서(200)가 부착된 측정대상은 보정 플레이트(100)에 양 발이 고정될 수 있다.
착용형 센서(200)는 측정대상의 하지부에 부착될 수 있으며, 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 양쪽 발목, 양쪽 허벅지 및 골반에 부착된 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 하지만, 착용형 센서(200)의 개수 및 부착 위치는 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
측정대상의 양 발은 보정 플레이트(100)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 측정대상의 왼발은 기준 발판(120)에 고정되고, 오른발은 어느 하나의 측정용 발판(130)에 고정된 상태에서 움직이지 않는 기준자세를 취할 수 있다. 단말기(300)는 측정대상의 양 발이 보정 플레이트(100)에 고정되고, 측정대상이 기준자세를 취하고 있는 상태에서 착용형 센서(200)를 통해 수집되는 측정값을 기초로
도 7을 함께 참조하면, 단말기(300)는 착용형 센서(200)로부터 부착된 위치에 대한 자세를 나타내는 측정값을 수신할 수 있다. 이때, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 각각의 착용형 센서(200)는 하지부에 부착된 초기 설치 자세에 따라 출력 방향이 서로 상이할 수 있다. 따라서, 단말기(300)는 모든 착용형 센서(200)가 동일한 출력 방향을 가지도록 수정하는 전처리 과정을 수행할 수 있다.
이를 위해, 단말기(300)는 베이스 프레임의 방향 출력을 설정하고, 착용형 센서(200)의 출력 방향을 베이스 프레임과 동일한 방향으로 수정할 수 있다. 이때, 베이스 프레임의 방향 출력은 기준 발판(120)의 위치 및 자세로 결정될 수 있다. 보정 플레이트(100)에 의해 측정대상의 왼발은 항상 고정되어 있기 때문에, 기준 발판(120)의 위치를 베이스 프레임의 위치로 설정하는 것이 가능하다. 그 결과, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 왼발을 고정하는 기준 발판(120)에 대응되는 직교 좌표계({E}={lf})를 기준으로 모든 착용형 센서(200)의 출력 방향이 수정될 수 있다.
이후, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 단말기(300)는 하지부를 구성하는 각 관절에 대응되는 로컬 좌표계를 생성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 단말기(300)는 왼발의 위치를 베이스 프레임({B})으로, 오른발의 위치를 엔드 이펙터(엔드 프레임, {E})로 설정하고, 베이스 프레임({B})과 엔드 프레임({E})의 위치 및 자세를 나타내는 직교 좌표계를 생성할 수 있다. 이와 유사하게, 왼쪽 발목, 왼쪽 무릎, 왼쪽 고관절, 오른쪽 고관절, 오른쪽 무릎, 오른쪽 발목 각각에 대한 로컬 좌표계를 생성할 수 있다.
단말기(300)는 기준 위치인 왼발로부터 오른발까지 하지부를 구성하는 관절들을 직렬 체인 형태로 모델링할 수 있다. 즉, 단말기(300)는 측정대상의 하지부를 왼발-왼쪽 발목-왼쪽 무릎-왼쪽 고관절-오른쪽 고관절-오른쪽 무릎-오른쪽 발목-오른발이 직렬 체인 형태로 링크된 것으로 해석하도록 설계되거나 프로그래밍될 수 있다.
본 실시예에서, 단말기(300)는 각각의 관절들이 3자유도를 갖는 구형 관절인 것으로 해석할 수 있다. 또한, 단말기(300)는 각 관절의 움직임(병진, 회전 등)은 나선(screw) 모션으로 해석할 수 있다. 따라서, 각 관절에 대한 로컬 좌표계는 3개의 비틀림 축(twist axe)을 갖는 3차원 좌표계로 정의될 수 있다.
즉, 단말기(300)는 각각의 관절에 세 개의 비틀림 축으로 형성되는 로컬 좌표계를 할당할 수 있다. 그리고, 단말기(300)는 수집된 측정값을 기초로 각 관절의 로컬 좌표계를 이웃하는 로컬 좌표계로 변환할 수 있다. 예를 들어, 단말기(300)는 왼쪽 무릎에 대한 로컬 좌표계를 왼쪽 발목에 대한 로컬 좌표계로 표현되도록 변환할 수 있다. 결론적으로, 단말기(300)는 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절은 베이스 프레임({B})의 좌표계로 표현될 수 있는 초기 모델정보를 생성할 수 있다.
이 과정에서, 단말기(300)는 각각의 비틀림 축별로 3축 직교 좌표계를 부여할 수 있다. 예를 들어, 단말기(300)는 왼쪽 무릎 관절에 대하여 세 개의 비틀림 축(ξ7, ξ8, ξ9)을 갖는 로컬 좌표계를 할당할 수 있다. 이후, 단말기(300)는 ξ7에 대한 직교 좌표계(C1)와, ξ8에 대한 직교 좌표계(C2)와, ξ9에 대한 직교 좌표계(C3)를 부여할 수 있다.
이때, 단말기(300)는 각각의 직교 좌표계(C1, C2, C3)가 한 점에서 일치하지 않을 수 있고, 서로 직교하지 않을 수 있는 것으로 해석할 수 있다. 즉, 단말기(300)는 세 개의 직교 좌표계(C1, C2, C3)가 서로 다른 기준위치(기준점)를 갖는 것으로 해석할 수 있다. 따라서, 단말기(300)는 각 관절의 병진운동 및 회전운동을 효과적으로 표현할 수 있는 초기 자세정보를 생성할 수 있으며, 후술하는 오차인자를 직교 좌표계(C1, C2, C3)에 부여함으로써, 오차인자가 고려된 직교 좌표계를 설정할 수 있다.
도 8은 단말기(300)에 의해 초기 모델정보가 보정되는 구체적인 일 예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 측정대상은 모델정보를 보정하기 위해 보정 플레이트(100)에 양 발이 고정된 상태에서, 다양한 동작을 취할 수 있다. 구체적으로, 측정대상은 기준 발판(120)에 고정된 왼발은 항상 고정시키고, 오른발은 평면형 측정용 발판(131) 또는 경사형 측정용 발판(132)에 고정시킨 상태에서 다양한 모션을 취할 수 있다. 이때, 착용형 센서(200)의 샘플링 주기를 고려하여 측정용 발판(130)별로 미리 정해진 측정값의 개수가 획득 될 때까지 상술한 과정을 수행하는 것이 바람직하다. 착용형 센서(200)는 이 과정에서 모션 변화에 따른 다양한 측정값을 생성하며, 단말기(300)는 착용형 센서(200)와 통신하여 측정값을 수집할 수 있다.
단말기(300)는 생성된 초기 모델정보에 수집된 측정값을 기반으로 보정용 자세정보를 추정할 수 있다. 단말기(300)는 각 관절에 대한 자세를 나타내는 측정값이 주어졌을 때 초기 모델정보에 따른 오른발의 위치 및 자세, 즉 자세정보를 추정할 수 있다. 단말기(300)에 의해 생성되는 보정용 자세정보는 복수 개이며, 보정용 자세정보의 생성 개수는 착용형 센서(200)의 샘플링 주기에 기반한다.
단말기(300)는 보정용 자세정보와 초기 자세정보를 비교하여 오차인자를 결정할 수 있다. 구체적으로, 단말기(300)는 보정용 자세정보와 초기 자세정보와의 차이값을 산출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 보정용 자세정보는 복수 개로 생성되므로, 단말기(300)는 각각의 보정용 자세정보와 초기 자세정보를 비교한 차이값을 복수 개 산출할 수 있다.
단말기(300)는 생성된 복수의 차이값의 분포를 기초로 오차인자를 결정할 수 있다. 단말기(300)는 최소 제곱법(least-square)을 이용하여 차이값이 분포를 가장 적절하게 설명할 수 있는 오차인자를 결정할 수 있다. 초기 자세정보 및 보정용 자세정보는 행렬 형태로 표현될 수 있다. 이때, 오차인자는 초기 자세정보 및 보정용 자세정보에 대한 행렬을 연산하여 산출될 수 있다. 따라서, 오차인자는 벡터 형태로 표현될 수 있다.
단말기(300)는 오차인자를 기초로 초기 모델정보를 보정할 수 있다. 초기 모델정보는 이웃하는 관절 사이의 상대적인 위치 및 상대적인 회전량을 나타내는 정방향 기구학으로 표현될 수 있다. 그리고, 초기 모델정보를 구성하는 각 관절은 상술한 바와 같이 자유도별로 부여된 비틀림 축에 대한 세 개의 직교 좌표계로 표현될 수 있다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, 하지부가 n개의 관절들로 구성되었다고 가정할 때, T0,n +1은 베이스 프레임(0)에 대한 엔드 이펙터(n+1)의 상대적인 위치 및 자세이고, eξnθn은 n-1번째 관절에 대한 n번째 관절의 3차원 회전량을 의미한다. 수학식 1을 선형화 하면 다음과 같다.
Figure pat00002
여기서, T(0)는
Figure pat00003
이고, dT는 Ti - 1,i(0), ξi, θi의 미소한 변화에 의한 극소 변화를 의미한다. 그리고, Ti - 1,i(0)은 초기 모델정보(T(0))에 따른 i-1번째 관절에 대한 i번째 관절의 상대적인 위치 및 자세를 의미한다.
dT는 보정용 자세정보와 초기 자세정보의 차이값을 나타낸다. 따라서, 단말기(300)는 dT(차이값)을 최소화하는 오차인자를 결정함으로써, 오차를 최소화하는 보정된 자세정보를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법은 초기 모델정보를 생성하는 단계(110), 초기 자세정보를 추정하는 단계(120), 보정용 자세정보를 추정하는 단계(130), 오차인자를 결정하는 단계(140) 및 오차인자를 기초로 초기 모델정보를 보정하는 단계(150)를 포함한다.
단말기(300)는 보정 플레이트(100) 및 착용형 센서(200)를 기초로 초기 모델정보를 생성할 수 있다(110).
단말기(300)는 측정대상의 하지부에 부착된 복수의 착용형 센서(200)로부터 측정값을 수집할 수 있다. 이때, 측정대상은 하지부에 관절 부근에 착용형 센서(200)를 부착한 채로, 보정 플레이트(100)에 양 발을 고정시킬 수 있다. 그리고, 측정자의 왼발은 기준 발판(120)에, 오른발은 평면형 측정용 발판(131)에 각각 고정시킨 상태일 수 있다. 그리고, 측정대상은 미리 정해진 정지된 기준동작을 취하며, 이 때 단말기(300)는 하지부에 부착된 착용형 센서(200)에 의해 생성된 관절별 측정값을 수집하여 측정자의 초기 자세정보를 생성할 수 있다.
초기 자세정보가 생성된 것으로 확인되면, 단말기(300)는 보정용 자세정보를 생성할 수 있다(120).
측정자 또는 관리자는 단말기(300)가 보정용 자세정보 측정모드로 실행되도록 제어할 수 있다. 그리고, 측정자는 단말기(300)가 보정용 자세정보 측정모드로 실행되는 시간구간 동안, 왼발은 기준 발판(120)에 고정시킨 채 오른발을 임의의 측정용 발판(130)에 고정시킨 후 자유로운 동작을 취할 수 있다.
이때, 단말기(300)는 측정자의 움직임으로 인한 다양한 측정값을 기초로 고정된 측정용 발판(130)별로 다양한 보정용 자세정보를 생성할 수 있다.
이후, 단말기(300)는 생성된 자세정보들을 이용하여 초기 자세정보를 보정할 수 있다(13).
단말기(300)는 모든 측정용 발판(130)에 대한 측정용 자세정보가 모두 생성된 것으로 확인되면, 보정 모드를 실행할 수 있다. 보정 모드에서, 단말기(200)는 초기 자세정보를 각각의 보정용 자세정보와 비교하여 두 자세정보의 차이에 따른 오차인자를 결정할 수 있다.
단말기(300)는 산출된 오차인자를 기초로 초기 자세정보를 보정할 수 있다.
이때, 단말기(300)는 보정용 자세정보와 보정된 초기 자세정보의 평균 오차값을 산출하고, 산출된 오차값이 미리 설정된 임계구간 내에 포함되는 것으로 확인되면, 더 이상의 보정 과정을 수행하지 않고 보정 모드를 종료하며, 이 때의 초기 자세정보를 최종적으로 보정된 자세정보로 출력할 수 있다.
반면, 단말기(300)는 산출된 오차값이 미리 설정된 임계구간 내에 포함되지 않는 것으로 확인되면, 보정된 초기 자세정보를 기초로 상술한 과정을 반복 수행할 수 있다. 이때, 단말기(300)는 평균 오차값이 미리 설정된 임계구간에 포함될 때까지 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
이와 같은, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법을 제공하는 기술은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 보정 플레이트
200: 착용형 센서
300: 단말기

Claims (11)

  1. 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절간의 관계를 나타내는 초기 모델정보를 생성하는 단계;
    상기 초기 모델정보를 기초로 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 초기 자세정보를 추정하는 단계;
    상기 측정대상의 하지부에 부착된 센서모듈로부터 상기 관절의 자세값을 나타내는 측정값을 수신하고, 상기 초기 모델정보에 상기 측정값을 매핑하여 상기 측정값에 따른 상기 측정대상의 한쪽 발에 대한 다른 쪽 발의 상대적인 위치 및 자세를 나타내는 보정용 자세정보를 추정하는 단계;
    상기 초기 자세정보와 상기 보정용 자세정보를 비교하여 오차인자를 결정하는 단계; 및
    상기 오차인자를 기초로 상기 초기 모델정보를 보정하는 단계를 포함하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 모델정보를 생성하는 단계는,
    상기 측정대상의 하지부를 구성하는 각 관절에 대한 로컬 좌표계를 할당하는 단계;
    상기 측정대상의 하지부에 부착된 적어도 하나의 착용형 센서에 의해 측정된 측정값을 수신하는 단계; 및
    상기 측정값을 기초로 각 관절에 대한 로컬 좌표계를 이웃하는 관절에 대한 로컬 좌표계로 변환하는 단계를 포함하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정값은,
    상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 상기 기준위치로부터 일정 거리만큼 이격된 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 미리정해진 초기자세를 취한 상태에서, 상기 착용형 센서가 부착된 위치의 자세에 대한 정보를 포함하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 관절은 3자유도를 갖는 것으로 해석되고,
    상기 로컬 좌표계는 상기 관절의 자유도에 따른 세 개의 비틀림 축을 갖는 3차원 좌표계이고,
    상기 로컬 좌표계를 할당하는 것은 상기 비틀림 축 각각에 대한 직교 좌표계를 부여하는 것을 특징으로 하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로컬 좌표계를 구성하는 세 개의 비틀림 축에 대한 세 개의 직교 좌표계는,
    한 점에서 일치하지 않을 수 있고, 서로 직교하지 않을 수 있도록 서로 다른 기준위치를 갖는 것을 특징으로 하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초기 자세정보는,
    상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 미리 정해진 초기자세를 취한 상태에서 측정된 상기 자세값을 기초로 결정되는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보정용 자세정보는,
    상기 측정대상의 한쪽 발이 기준위치에 고정되고, 다른쪽 발이 측정위치에 고정되며, 상기 측정대상이 임의의 동작를 취하는 과정에서 측정된 상기 자세값을 기초로 결정되는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법은 보정 플레이트에 상기 측정대상의 양 발이 고정된 상태로 수행되는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보정 플레이트는,
    미리 정해진 기준위치에 배치된 기준 발판과, 상기 기준위치로부터 일정 거리만큼 이격된 위치에 배치된 복수의 측정용 발판을 포함하고,
    상기 기준 발판은 평면형 발판이고,
    상기 복수의 측정용 발판은 적어도 하나의 평면형 측정용 발판과 적어도 하나의 경사형 측정용 발판으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보정 플레이트는,
    상기 기준 위치로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 평면형 측정용 발판이 배치되고, 상기 기준 위치로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 경사형 측정용 발판이 배치되는 것을 특징으로 하는, 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 착용형 센서를 이용한 자세정보 보정 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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