KR20190029874A - 적외선 카메라를 이용한 실시간 보행검사 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인체 각 관절의 움직임을 정밀하게 측정하고 이를 디지털 값으로 변환하여 그래프와 같이 가시적으로 표시하는 것으로서, 일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치는 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성하는 촬영부, 상기 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집하는 센싱부, 상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출하는 연산부, 및 상기 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 보행시 인체 각 관절의 움직임을 정밀하게 측정하고 이를 디지털 값으로 변환하여 그래프와 같이 가시적으로 표시하는 기술적 사상을 개시한다.
다양한 분야에서, 관절의 움직임을 통해 인체의 모션을 분석하는 기술들이 개발되고 있다.
예를 들면, 잘못된 자세를 바로 잡기 위해 자세 교정을 목적으로 하는 척추질환 예방용의 모션 캡쳐 기술이 있다. 이는 작은 크기와 가벼운 무게를 갖는 MEMS 기반 무선 관성센서를 이용하여 사전 준비 시간이 짧고, 측정 장소에 구애 받지 않는 저렴한 모션캡쳐 시스템을 구현할 수 있다. 그럼에도 불구하고 무선 관성센서만을 이용하는 경우에 다양한 관점에서의 분석이 어려울 뿐만 아니라, 3차원의 정확한 정보를 수집하기 어렵다.
한편, 최근 사람의 움직임을 재현하거나 그 움직임을 분석하고 패턴을 파악하기 위한 방법의 연구들이 활발하게 이루어지고 있으나, 보행시 각 관절가동범위를 동시에 검사할 수 있는 장비는 수많은 센서를 인체관절에 부착하여 검사하는 복잡하고 어려운 장비밖에 존재하지 않아, 연구소 등 특정기관에서만 사용되어지고 있다.
따라서, 수많은 센서를 피검자에게 부착하지 않으면서도 공간과 거리의 한계를 최소화하면서 피검자의 움직임을 쉽고 빠르게 인지하여 보행시 피검자의 움직임에 기반한 변화율을 연산할 수 있는 기술적 사상이 필요한 실정이다.
본 발명은 적외선 카메라가 카메라와 피사체 사이의 거리를 인식하는 기능을 이용해 인체 각 관절의 움직임을 X,Y,Z 축의 거리별, 방향별로 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 나타난 인체 각 관절 부위에 부착되고 움직임에 따라 발생하는 디지털 값을 출력하는 자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 충격감지센서를 이용하여 각 관절가동범위 및 이동거리 속도 등을 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 인체의 앞 또는 뒤에서 인체를 촬영하여 보행시 인체 각 관절의 가동범위를 실시간으로 표시하는 것을 목적으로 한다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치는 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성하는 촬영부, 상기 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집하는 센싱부, 상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출하는 연산부, 및 상기 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 촬영부는, 적외선 카메라를 제어하여 각 관절의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 촬영하고, 상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 적외선 카메라로부터 각 관절까지의 거리가 반영된 상기 적외선 데이터를 생성할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 센싱부는, 상기 각 관절부위에 부착된 센서로부터 각 관절부위의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 수집할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 센싱부는, 자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 및 충격감지센서 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 각 관절부위에 대한 움직임에 대한 거리, 방향, 및 속도로 측정하여 디지털 값으로 변환할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 연산부는, 상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 인체의 각 관절에 기설정된 관심영역에 대한 변화량을 연산하고, 상기 감지된 변화량에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 각 관절에 대한 연산 값은 관절가동범위, 이동거리, 속도 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은 스파인 베이스(spine base)를 포함하고, 상기 연산부는, 스파인 베이스(spine base)가 관상면(coronal plane)을 기준으로 상하로 움직이는 거리를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은 스파인 베이스(spine base)를 포함하고, 상기 연산부는, 스파인 베이스(spine base)가 관상면(coronal plane)을 기준으로 좌우로 움직이는 거리를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은 목(Neck) 관절과 머리(Head)의 중심을 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 선이 시상면(sagittal plane) 상에서 앞뒤로 움직일 때 발생하는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 스파인 중앙(spine Mid) 와 스파인 베이스(spine Base)를 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 앞뒤로 굽혀질 때 시상면(sagittal plane) 상에서 발생하는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 스파인 중앙(spine Mid) 와 스파인 베이스(spine Base)를 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 관상면(coronal plane) 상에서 좌우로 움직일 때 발생하는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 힙 레프트/라이트 포인트(Hip left/right point)와 스파인 베이스(spine Base)를 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 횡단면(cross section) 상에서 움직이는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 힙 조인트(Hip Joint)와 앵클(Ankle)을 잇는 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 앞뒤로 회전하며 이루는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 힙 라이트/레프트 포인트(Hip right/left point), 니 라이트/레프트 포인트(Knee right/left point), 및 앵클 라이트/레프트 포인트(Ankle right/left point)를 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 신전 및 굴곡에 따라 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 형성시키는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 풋(Foot), 앵클(Ankle), 및 니(Knee)를 연결한 선을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 이루는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 관상면(coronal plane) 상 거리를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역을 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 시상면(sagittal plane) 상 거리를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역을 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 궤적을 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역을 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 보행시 발의 회내/외전, 족배/족저굴곡, 내/외전 각도를 포함하고, 상기 연산부는 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 종골 부위에 종골의 회전각도를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 고관절 부위를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 기설정된 관심영역은, 골반 부위를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법은 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성하는 단계, 상기 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집하는 단계, 상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 적외선 데이터를 생성하는 단계는, 적외선 카메라를 제어하여 각 관절의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 촬영하는 단계, 및 상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 적외선 카메라로부터 각 관절까지의 거리가 반영된 상기 적외선 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 적외선 카메라가 카메라와 피사체 사이의 거리를 인식하는 기능을 이용해 인체 각 관절의 움직임을 X,Y,Z 축의 거리별, 방향별로 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시할 수 있다.
일실시예에 따르면, 나타난 인체 각 관절 부위에 부착되고 움직임에 따라 발생하는 디지털 값을 출력하는 자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 충격감지센서를 이용하여 각 관절가동범위 및 이동거리 속도 등을 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시할 수 있다.
일실시예에 따르면, 인체의 앞 또는 뒤에서 인체를 촬영하여 보행시 인체 각 관절의 가동범위를 실시간으로 표시할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2j는 실시간 보행검사 장치를 통해 각 관절에 대한 결과 연산 값을 산출하기 위한 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 스탠드 형태로 구현되는 실시간 보행검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 실시간 보행검사 장치에 표시되는 화면을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법을 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2j는 실시간 보행검사 장치를 통해 각 관절에 대한 결과 연산 값을 산출하기 위한 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 스탠드 형태로 구현되는 실시간 보행검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 실시간 보행검사 장치에 표시되는 화면을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 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 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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 본 발명이 속하는 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.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(100)를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따르면, 적외선 카메라가 카메라와 피사체 사이의 거리를 인식하는 기능을 이용해 인체 각 관절의 움직임을 X,Y,Z 축의 거리별, 방향별로 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(100)는 촬영부(110), 센싱부(120), 연산부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촬영부(110)는 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성할 수 있다.
촬영부(110)는 적외선 카메라를 제어하여 각 관절의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 촬영할 수 있다. 또한, 촬영부(110)는 촬영된 영상을 분석하여 상기 적외선 카메라로부터 각 관절까지의 거리가 반영된 적외선 데이터를 생성할 수 있다.
일실시예에 따른 센싱부(120)는 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집할 수 있다.
즉, 센싱부(120)는 각 관절부위에 부착된 센서로부터 각 관절부위의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 수집할 수 있다. 센싱부는 특히, 자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 및 충격감지센서 중에서 적어도 하나를 이용하여 각 관절부위에 대한 움직임에 대한 거리, 방향, 및 속도로 측정하여 디지털 값으로 변환할 수도 있다.
일실시예에 따른 연산부(130)는 적외선 데이터 및 센싱 데이터에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출할 수 있다.
연산부(130)는 적외선 데이터 및 센싱 데이터에 기초하여 인체의 각 관절에 기설정된 관심영역에 대한 변화량을 연산하고, 감지된 변화량에 기초하여 각 관절에 대한 연산 값을 산출할 수 있다.
특히, 각 관절에 대한 연산 값은 관절가동범위, 이동거리, 속도 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 제어부(140)는 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
도 2a 내지 도 2j는 실시간 보행검사 장치를 통해 각 관절에 대한 결과 연산 값을 산출하기 위한 실시예를 설명하는 도면이다.
구체적으로, 실시간 보행검사 장치의 연산부는 기설정된 관심영역을 이용하여 각 관절에 대한 변화량을 연산할 수 있다.
먼저, 도 2a를 살펴보면, 본 발명은 체중심의 수직이동거리의 측정 및 표시가 가능하고, 체중심의 측방이동 형태 및 거리의 측정 및 표시가 가능하다.
보다 구체적으로, 도면부호 201에서 보는 바와 같이 기설정된 관심영역은 스파인 베이스(spine base)로 해석될 수 있다. 이 경우 연산부는, 스파인 베이스(spine base)가 관상면(coronal plane)을 기준으로 상하로 움직이는 거리를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
즉, 본 발명은 보행시 체중심의 수직이동거리의 측정 및 표시는 도면부호 201의 스파인 베이스(spine base)가 관상면 상에서 위 아래로 움직이는 거리를 실시간으로 측정하여 숫자 또는 그래프로 표시할 수 있다.
또한, 연산부는 스파인 베이스(spine base)가 관상면(coronal plane)을 기준으로 좌우로 움직이는 거리를 측정하여 변화량을 연산할 수도 있다.
즉, 본 발명은 표시된 스파인 베이스(spine base)의 좌우측 방향으로의 움직임거리를 관상면 상에서 측정하여 숫자 또는 그래프로 표시할 수 있다.
한편, 본 발명은 골반경사 및 회전각도를 측정 및 표시할 수 있다.
구체적으로, 골반의 시상면, 관상면, 횡단면 상 회전각도의 측정 및 표시는 도면부호 201에 표시된 골반부위에 X 축, Y 축,Z 축 상의 회전각도를 측정할 수 있는 회전각도측정센서를 부착하여 보행시 골반의 시상면, 관상면, 횡단면 상 회전각도를 측정하여 숫자 및 그래프로 표시할 수 있다.
도 2b를 살펴보면, 본 발명은 목 관절 가동범위의 측정 및 표시가 가능하다.
구체적으로, 도시된 그림(202)을 살펴보면, 보행시 목관절가동범위의 측정 및 표시가 가능하다. 이를 위해, 관심영역은 목(Neck) 관절과 머리(Head)의 중심을 연결한 선을 포함하고, 연산부는 선이 시상면(sagittal plane) 상에서 앞뒤로 움직일 때 발생하는 각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다. 즉, 목(Neck) 관절과 머리(Head)의 중심을 연결한 선이 시상면 상에서 앞뒤로 움직일 때 발생하는 각도를 숫자 또는 그래프로 표시할 수 있다.
도 2c를 살펴보면, 본 발명은 체간의 신전과 굴곡 각도의 측정 및 표시가 가능하다.
구체적으로, 그림 203에서 보는 바와 같이 기설정된 관심영역은 스파인 중앙(spine Mid) 와 스파인 베이스(spine Base)를 연결한 선으로 해석될 수 있다. 이 경우, 연산부는 관심영역이 앞뒤로 굽혀질 때 시상면(sagittal plane) 상에서 발생하는 각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다.
즉, 연산부는, 관심영역이 관상면(coronal plane) 상에서 좌우로 움직일 때 발생하는 각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다.
또한, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2d를 살펴보면, 본 발명은 골반회전 각도의 표시 및 측정이 가능하다.
구체적으로, 그림 204에서 보는 바와 같이 기설정된 관심영역은 힙 레프트/라이트 포인트(Hip left/right point)와 스파인 베이스(spine Base)를 연결한 선으로 해석될 수 있다.
이에 연산부는 관심영역이 횡단면(cross section) 상에서 움직이는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다. 또한, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2e를 살펴보면, 본 발명은 고관절가동범위의 측정과 표시가 가능하다.
구체적으로, 그림 205에서 보는 바와 같이 기설정된 관심영역은 힙 조인트(Hip Joint)와 앵클(Ankle)을 잇는 선을 포함할 수 있다.
이에 연산부는 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 앞뒤로 회전하며 이루는 각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다.
또한, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2f를 살펴보면, 본 발명은 무릎관절가동범위의 측정 및 표시가 가능하다.
도면부호 206에서 보는 바와 같이, 기설정된 관심영역은 힙 라이트/레프트 포인트(Hip right/left point), 니 라이트/레프트 포인트(Knee right/left point), 및 앵클 라이트/레프트 포인트(Ankle right/left point)를 연결한 선을 포함할 수 있다.
연산부는 신전 및 굴곡에 따라 상기 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 형성시키는 각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
또한, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2g를 살펴보면, 본 발명은 족관절가동범위의 측정 및 표시가 가능하다.
도면부호 207에서 보는 바와 같이, 기설정된 관심영역은 풋(Foot), 앵클(Ankle), 및 니(Knee)를 연결한 선을 포함할 수 있다.
연산부는 관심영역이 시상면(sagittal plane) 상에서 이루는 각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다.
또한, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2h를 살펴보면, 본 발명은 보간의 측정 및 표시가 가능하다.
도면부호 208에서 보는 바와 같이, 기설정된 관심영역은 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 관상면(coronal plane) 상 거리를 포함할 수 있다.
본 발명은 발의 회내/외전 ,족배/족저굴곡, 내/외전 각도의 측정 및 표시가 가능하다.
또한, 도면부호 208에서 보는 바와 같이, 관심영역은 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 시상면(sagittal plane) 상 거리를 포함할 수 있다.
보행시 발의 회내/외전,족배/족저굴곡, 내/외전 각도의 측정 및 표시는 발부위(발등 및 발바닥 면)에 발의 회전각도를 시상면, 관상면, 횡단면 상에서 측정할 수 있는 센서를 부착하여 보행시 발의 움직임에 따라 시상면, 관상면, 횡다면 상에 형성되는 회전각도, 이동거리, 속도 등을 연산 값으로 생성할 수 있다.
또한, 도면부호 208에서 보는 바와 같이, 관심영역은 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 궤적을 포함할 수 있다. 연산부는 관심영역을 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
즉, 연산부는 관심영역을 측정하여 변화량을 연산할 수 있고, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2i를 살펴보면, 본 발명은 보폭의 측정 및 표시가 가능하다.
도면부호 209에서 보는 바와 같이, 기설정된 관심영역은 보행시 발의 회내/외전, 족배/족저굴곡, 내/외전 각도를 포함할 수 있다.
이에, 연산부는 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 변화량을 연산할 수 있다.
도면부호 209에서 보는 바와 같이, 관심영역은 오른쪽 앵클 조인트(Ankle Joint)와 왼쪽 앵클 조인트(Ankle Joint) 사이의 시상면(sagittal plane) 상 거리를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 종골의 내/외반 각도의 측정 및 표시가 가능하다.
보행시 종골의 내/외반 각도의 측정 및 표시는 도면부호 208에 표시된 종골 부위에 종골의 회전각도를 측정할 수 있는 센서를 부착하여 보행시 종골이 내/외반함에 따라 관상면 상에 형성되는 회전각도를 나타낼 수 있다. 연산부는 관심영역을 측정하여 변화량을 연산할 수 있고, 이렇게 측정된 변화량은 숫자 또는 그래프의 형태로 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 2j를 살펴보면, 본 발명은 고관절 회전 각도의 측정 및 표시가 가능하다.
도면부호 210에서 보는 바와 같이, 관심영역은 고관절 부위를 포함하고, 연산부는, 관심영역이 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 횡단면(cross section) 상에 형성되는 회전각도를 측정하여 상기 변화량을 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치는 비정상보행의 자동인지에 따른 자동 음성보행지도가 가능하다.
즉, 측정된 피검자의 검사결과가 정상 값에 미치지 못할 경우 자동으로 정상보행을 위한 보행자세를 음성으로 지도해 주는 기능은 피검자의 보행검사결과가 기 설정된 정상범위 안에 있지 않을 경우 자동으로 검사결과가 정상범위 안에 들어올 수 있도록 특정동작을 취하며 걷도록 음성으로 지도를 해줄 수 있다.
도 3은 스탠드 형태로 구현되는 실시간 보행검사 장치(300)를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(300)는, 디스플레이(310) 및 적외선 센서(320)를 포함할 수 있다.
적외선 센서(320)는 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성할 수 있다.
실시간 보행검사 장치(300)는 인체의 각 관절에 부착된 센서로부터 센싱 데이터를 수집하고, 적외선 데이터 및 센싱 데이터에 기초하여 각 관절에 대한 연산 값을 산출할 수 있다.
또한, 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이(310)를 제어할 수 있다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(300)는 검사동작과 보행지도 동작의 미러링 기능을 제공할 수도 있다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(300)는 실제 동작과 동일하게 화면에 인체 동영상 이미지가 표시되게 하되 자동 보행지도 기능을 사용할 때는 인체동영상 이미지가 거울에 반사된 이미지처럼 표시될 수 있도록 전환이 가능하다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 장치(300)는 각 관절 인식 상태를 아바타 형태로 보여주는 기능을 제공할 수도 있다. 즉, 보행시 각 관절의 움직임 상태를 아바타 형태로 보여줄 수 있다.
도 4는 실시간 보행검사 장치에 표시되는 화면(400)을 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 화면(400)은 고객에 대한 정보를 표시하는 일부 영역에, 고객의 이름, 생년월일, 나이, 성별, 연락처, 키, 체중 등의 정보를 표시할 수 있다.
또한, 다른 영역에는 체중심수직, 체중심측방, 거북목, 몸통균형, 몸통측굴, 골반회전, 고관절, 무릎관절, 족관절, 보간, 보폭, Gait 정보 등의 분석 결과를 표시할 수 있다.
또한, 일부 영역에는 연산부에서 산출한 산출 값에 대해 숫자, 그래프, 영상 등을 활용하여 표시할 수 있고, 움직이는 인체의 일부분에 증강현실을 적용하여 수치 등을 표시할 수도 있다.
도 5는 일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법을 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법은 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성할 수 있다(단계 501).
일측에 따르면, 적외선 데이터를 생성하기 위해서는, 적외선 카메라를 제어하여 각 관절의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 상기 적외선 카메라로부터 각 관절까지의 거리가 반영된 적외선 데이터를 생성할 수 있다.
일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법은 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집할 수 있다(단계 502).
일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법은 적외선 데이터 및 센싱 데이터에 기초하여 각 관절에 대한 연산 값을 산출할 수 있다(단계 503).
일실시예에 따른 실시간 보행검사 방법은 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어할 수 있다(단계 504).
결국, 본 발명을 이용하는 경우 적외선 카메라가 카메라와 피사체 사이의 거리를 인식하는 기능을 이용해 인체 각 관절의 움직임을 X,Y,Z 축의 거리별, 방향별로 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시할 수 있다.
또한, 나타난 인체 각 관절 부위에 부착되고 움직임에 따라 발생하는 디지털 값을 출력하는 자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 충격감지센서를 이용하여 각 관절가동범위 및 이동거리 속도 등을 측정하여 그 결과값을 숫자 또는 그래프로 컴퓨터 프로그램 또는 모바일 앱 상에 표시할 수 있다.
뿐만 아니라, 인체의 앞 또는 뒤에서 인체를 촬영하여 보행시 인체 각 관절의 가동범위를 실시간으로 표시할 수도 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable 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 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 실시간 보행검사 장치
110: 촬영부
120: 센싱부 130: 연산부
140: 제어부
120: 센싱부 130: 연산부
140: 제어부
Claims (5)
- 인체의 각 관절에 대한 적외선 데이터를 생성하는 촬영부;
상기 각 관절에 대한 센싱 데이터를 수집하는 센싱부;
상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출하는 연산부; 및
상기 산출된 연산 값에 기초하여 결과 데이터를 출력하도록 디스플레이를 제어하는 제어부;를 포함하는 실시간 보행검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 촬영부는,
적외선 카메라를 제어하여 상기 각 관절의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 촬영하고, 상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 적외선 카메라로부터 각 관절까지의 거리가 반영된 상기 적외선 데이터를 생성하는 실시간 보행검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 센싱부는,
상기 각 관절부위에 부착된 센서로부터 각 관절부위의 움직임을 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 구분하여 수집하는 실시간 보행검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 센싱부는,
자이로센서, 회전각 측정센서, 가속도센서, 압력센서, 및 충격감지센서 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 각 관절부위에 대한 움직임에 대한 거리, 방향, 및 속도로 측정하여 디지털 값으로 변환하는 실시간 보행검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 적외선 데이터 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 인체의 각 관절에 기설정된 관심영역에 대한 변화량을 연산하고, 상기 감지된 변화량에 기초하여 상기 각 관절에 대한 연산 값을 산출하는 실시간 보행검사 장치.
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| KR20190029874A true KR20190029874A (ko) | 2019-03-21 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111297368A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-19 | 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 | 步态识别方法、装置、设备及可读存储介质 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012065723A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 歩行状態表示システム等 |
| JP2014068714A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Kitasato Institute | 関節角度測定システム |
| KR101700214B1 (ko) | 2016-01-15 | 2017-01-26 | 선문대학교 산학협력단 | 관절의 회전각을 통해 모션 매칭률을 산출하는 장치 및 그 방법 |
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2017
- 2017-09-13 KR KR1020170116893A patent/KR102030606B1/ko active IP Right Grant
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| CN111297368A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-19 | 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 | 步态识别方法、装置、设备及可读存储介质 |
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| KR102030606B1 (ko) | 2019-11-08 |
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