KR20190097396A - 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템 - Google Patents

가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템 Download PDF

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이현민
송요한
최봉두
김돈규
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호남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 관한 것으로서, 사용자가 착용하며, 상기 사용자에게 인지 재활 훈련을 위한 가상현실 영상을 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 디스플레이부를 착용한 상기 사용자의 신체 움직임을 감지하는 모션 감지부와, 상기 사용자가 인지 재활 훈련을 수행할 수 있도록 상기 가상현실 영상을 생성하여 상기 디스플레이부에 제공하는 영상생성 모듈과, 상기 모션감지부를 통해 감지된 감지정보를 토대로 인지 재활 훈련 중 상기 사용자의 신체 움직임에 대해 분석하고, 분석정보를 사용자에게 제공하는 데이터 처리부를 구비한다.
본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템은 인지 재활 훈련 내용을 사용자가 착용한 디스플레이부에 가상현실 영상으로 제공하므로 보다 다양한 상황의 재활 훈련을 용이하게 사용자에게 제공할 수 있어 훈련 효율이 높다는 장점이 있다.

Description

가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템{Virtual reality based cognitive rehabilitation training system}
본 발명은 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 관한 것으로서, 사용자가 착용한 디스플레이부를 통해 인지 재활 훈련에 대한 가상현실 영상을 제공하는 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 2000년에 65세 이상 노인인구의 비율이 전체의 7.2%에 달하는 고령화 사회에 진입하였고, 2018년에는 고령사회(고령인구 14%)에, 2026년에는 초고령화사회(고령인구 21%)에 도달할 것으로 예상되며, 이에 따라 치매 환자도 매년 증가하여 2030년에는 약 백만명, 2050년에는 약 2백만명에 이르며, 그 전단계인 경도인지장애 환자들이 매년 10~15%씩 치매로 이환되고 있으므로 적절한 인지재활 프로그램을 통한 조기치료의 중요성이 날로 증대하고 있다.
현재 재활 치료사가 주도하는 인지재활 프로그램은 정해진 장소와 시간에서 장시간(50분) 동안 별도의 교구를 사용하여 교육 형태로 실시되며, 이로 인해 참여자들에게 지루함과 거부감을 갖게 하여 치료 효과가 제한적이고, 치료사들이 환자들과일대일로 재활을 진행하기 때문에 병원 측에서는 인건비 부담이 큰 편이다.
등록특허공보 제10-1498569호: 상지 및 인지 재활장치
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 인지 재활 훈련 내용을 가상현실로 사용자에게 제공할 수 있는 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템은 사용자가 착용하며, 상기 사용자에게 인지 재활 훈련을 위한 가상현실 영상을 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 디스플레이부를 착용한 상기 사용자의 신체 움직임을 감지하는 모션 감지부와, 상기 사용자가 인지 재활 훈련을 수행할 수 있도록 상기 가상현실 영상을 생성하여 상기 디스플레이부에 제공하는 영상생성 모듈과, 상기 모션감지부를 통해 감지된 감지정보를 토대로 인지 재활 훈련 중 상기 사용자의 신체 움직임에 대해 분석하고, 분석정보를 사용자에게 제공하는 데이터 처리부를 구비한다.
상기 디스플레이부는 상기 사용자의 머리에 착용하는 본체와, 상기 사용자의 시야 범위 내의 상기 본체에 설치되어 상기 가상현실 영상을 상기 사용자에게 디스플레이하는 표시패널과, 상기 본체에 설치되어 상기 사용자의 머리의 움직임을 감지하는 헤드 감지센서를 구비한다.
상기 영상생성 모듈은 인지 재활 훈련 상황에 대한 1인칭 시점의 상기 가상현실 영상을 생성하되, 상기 헤드 감지센서를 통해 감지된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 시선 변화에 대응되게 상기 가상현실 영상을 변형한다.
상기 모션감지부는 상기 사용자의 손의 움직임을 감지하는 손 감지센서를 구비하고, 상기 영상생성 모듈은 상기 손 감지센서로부터 감지된 사용자의 손의 움직임에 따라 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 위치 또는 외형을 변형시키거나 새로운 오브젝트를 생성하여 상기 디스플레이부에 제공하는 것이 바람직하다.
상기 모션감지부는 인지 재활 훈련 중 상기 사용자 신체의 움직임을 감지할 수 있도록 상기 사용자의 신체의 각 부위에 장착된 다수의 감지센서를 구비할 수도 있다.
상기 모션감지부는 상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자에 대한 깊이 영상을 촬영하는 뎁스 카메라와, 상기 뎁스 카메라로부터 제공받은 깊이영상을 토대로 상기 사용자의 신체의 움직임에 대한 정보를 산출하는 정보산출부를 구비한다.
상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공되는 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련에 대한 상기 사용자의 숙련 여부를 판별할 수도 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 인지 재활 훈련에서 요구되는 기설정된 숙련 행동 패턴에 대해 상기 사용자의 움직임 패턴의 일치도를 산출하고, 산출된 일치도가 기설정된 기준 값 이상일 경우, 상기 사용자가 상기 인지 재활 훈련에 대해 숙련된 것으로 판별할 수도 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 분석할 수도 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 몸통을 기준으로 팔 또는 손의 이동 범위를 산출하고, 산출된 사용자의 팔 또는 손의 이동 범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출할 수도 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 인지 재활 훈련을 시작하는 초기 시점에서 상기 사용자의 각 신체 부위를 기준위치로 설정하며, 상기 초기 시점 이후에 상기 기준위치를 기준으로 상기 사용자의 각 신체 부위의 이동범위를 산출하고, 산출된 각 신체 부위의 이동범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출할 수도 있다.
본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템은 인지 재활 훈련 내용을 사용자가 착용한 디스플레이부에 가상현실 영상으로 제공하므로 보다 다양한 상황의 재활 훈련을 용이하게 사용자에게 제공할 수 있어 훈련 효율이 높다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 대한 블럭도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 대한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에 대한 사시도이고,
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템에서 제공되는 가상현실 영상에 대한 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템(10)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템(10)은 사용자가 착용하며, 상기 사용자에게 인지 재활 훈련을 위한 가상현실 영상을 디스플레이하는 디스플레이부(20)와, 상기 디스플레이부(20)를 착용한 상기 사용자의 신체 움직임을 감지하는 모션 감지부(30)와, 상기 사용자가 인지 재활 훈련을 수행할 수 있도록 상기 가상현실 영상을 생성하여 상기 디스플레이부(20)에 제공하는 영상생성 모듈(40)과, 상기 모션 감지부(30)를 통해 감지된 감지정보를 토대로 인지 재활 훈련 중 상기 사용자의 신체 움직임에 대해 분석하고, 분석정보를 사용자에게 제공하는 데이터 처리부(50)를 구비한다.
디스플레이부(20)는 상기 사용자의 머리에 착용하는 본체(21)와, 상기 사용자의 시야 범위 내의 상기 본체(21)에 설치되어 상기 가상현실 영상을 상기 사용자에게 디스플레이하는 표시패널(22)과, 상기 본체(21)에 설치되어 상기 사용자의 머리의 움직임을 감지하는 헤드 감지센서(23)와, 데이터 처리부(50) 및 영상생성 모듈(40)과 통신하는 통신부(24)를 더 구비한다.
본체(21)는 사용자의 머리가 인입될 수 있도록 상하방향으로 중공이 형성되며, 내측면에는 소정의 쿠션감을 제공하는 쿠션부재(미도시)가 설치되어 있다. 표시패널(22)은 본체(21)의 전방부에 설치되는 것으로서, 사용자가 본체(21)를 착용시 사용자의 눈의 전방에 위치되도록 배치되어 사용자의 시야에 가상현실 영상을 출력한다.
상기 헤드 감지센서(23)는 디스플레이부(20)에 대한 3축 각속도 데이터 및 3축 가속도 데이터를 측정할 수 있는 관성센서가 적용되는 것이 바람직하다. 통신부(24)는 유선 또는 무선 통신망을 이용하여 영상생성 모듈(40)으로부터 평가영상을 제공받고, 헤드 감지센서(23)의 감지정보를 데이터 처리부(50) 및 영상생성 모듈(40)로 전송한다. 상기 통신부(24)는 영상생성 모듈(40)(40)로부터 제공받은 가상현 영상을 표시패널(22)로 전달한다.
상술된 바와 같이 구성된 상기 디스플레이부(20)는 사용자가 얼굴에 착용하는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display : HMD)가 적용되는 것이 바람직하다.
모션 감지부(30)는 상기 사용자의 손의 움직임을 감지하는 복수의 손 감지센서(31)를 구비한다. 상기 손 감지센서(31)는 사용자의 양 손에 각각 착용되며, 양 손의 3축 각속도 데이터 및 3축 가속도 데이터를 측정할 수 있는 관성센서가 마련되어 있다. 상기 모션 감지부(30)는 손 감지센서(31)를 통해 측정된 사용자의 손의 움직임에 대한 정보를 데이터 처리부(50) 및 영상생성 모듈(40)로 전송한다. 한편, 도시된 예에서는 손 감지센서(31)가 사용자의 손에 착용할 수 있는 장갑형태의 구조로 도시되어 있으나, 손 감지센서(31)는 이에 한정하는 것이 아니라 사용자가 파지할 수 있는 형상의 컨트롤러가 적용될 수도 있다.
한편, 도 3에는 모션 감지부(130)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 모션 감지부(130)는 인지 재활 훈련 중 상기 사용자 신체의 움직임을 감지할 수 있도록 상기 사용자의 신체의 각 부위에 장착된 다수의 감지센서(131)를 구비한다. 상기 감지센서(131)는 사용자의 양 손, 팔꿈지, 어깨, 배, 허벅지 등의 각 신체 부위에 부착된다. 여기서, 감지센서(131)는 설치된 신체 부위의 3축 각속도 데이터 및 3축 가속도 데이터를 측정할 수 있는 관성센서가 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 도 4에는 모션 감지부(140)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자에 대한 깊이 영상을 촬영하는 뎁스 카메라(141)와, 상기 뎁스 카메라(141)로부터 제공받은 깊이영상을 토대로 상기 사용자의 신체의 움직임에 대한 정보를 산출하는 정보산출부(미도시)를 구비한다.
상기 뎁스 카메라(141)는 디스플레이부(20)를 착용한 사용자의 전방에 설치되어 사용자에 대한 깊이 영상을 촬영한다. 여기서, 뎁스 카메라(141)는 컬러영상 및 깊이 영상을 획득할 수 있는 카메라 및 깊이 센서가 포함된 키넥트(Kinect)와 같은 기기가 적용되는 것이 바람직하다.
정보산출부는 뎁스 카메라(141)로부터 전달받은 깊이 영상 정보를 토대로 사용자의 움직임 정보를 산출한다. 이때, 사용자의 움직임 정보는 사용자의 머리, 팔, 손, 다리, 몸통 등과 같은 각 신체 부위의 움직임 정보가 포함된다.
영상생성 모듈(40)은 다양한 인지 재활 훈련에 대한 정보가 저장된 데이터 베이스를 구비하는데, 상기 데이터 베이스에 저장된 정보를 토대로 가상현실 영상을 생성한다. 이때, 영상생성 모듈(40)은 인지 재활 훈련 상황에 대한 1인칭 시점의 상기 가상현실 영상을 생성하되, 상기 헤드 감지센서(23)를 통해 감지된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 시선 변화에 대응되게 상기 가상현실 영상을 변형한다. 즉, 영상생성 모듈(40)은 사용자가 고개를 돌리는 상황과 연계하여 뷰포인트가 변화되도록 형성되어 있어서, 고개를 돌리는 동작에 따라 실제로 화면이 이동하는 형태로 가상현실 영상을 생성한다.
도 4를 참조하여, 보다 상세히 설명하면, 영상생성 모듈(40)은 사용자의 머리 방향에 대응되도록 설정된 상황의 전체 화면 중 일 부분만을 디스플레이부(20)를 통해서 출력될 수 있게 가상현실 영상을 디스플레이부(20)에 제공한다. 도면에서 실선으로 표시된 부분이 현재 사용자에게 보여지는 화면이며, 나머지 점선으로 표시도니 부분은 보이지 않는다. 그러나 사용자가 고개를 좌우 또는 상호로 움직이게 되면 헤드 감지센서(23)에서 이러한 움직임을 감지하고, 감지정보를 영상생성 모듈(40)에 전달하고, 영상생성 모듈(40)은 사용자의 시선이 이동하는 방향에 맞춰 뷰포인트를 변경하여 실제 고개가 돌아가는 방향으로 화면이 이동하는 것과 같은 효과를 낸다. 따라서 사용자는 상기 디스플레이부(20)에서 출력되는 화면이 머리의 움직임에 따라 이동하게 되므로 사용자의 훈련 상황에 대해 보다 현실감을 느낄 수 있다.
상기 가상현실 영상은 인지 재활 훈련에 대한 영상으로서, 일상생활에서 요구되는 행동에 대한 영상이 적용된다. 일예로, 도 4에 도시된 바와 같이 가상현실 영상은 도어락이 설치된 도어를 여는 상황에 대한 훈련 영상이 적용될 수 있다.
이때, 영상생성 모듈(40)은 손 감지센서(31)를 포함한 모션 감지부(140)로부터 감지된 사용자의 손의 움직임에 따라 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 위치 또는 외형을 변형시키거나 새로운 오브젝트를 생성하여 상기 디스플레이부(20)에 제공한다. 즉,
영상생성 모듈(40)은 도면에 도시되진 않았지만, 모션 감지부(140)로부터 감지된 사용자의 손의 움직임에 대응되게 움직이는 손 아이콘을 가상현실 영상에 표시한다. 또한, 영상생성 모듈(40)은 사용자의 움직임에 따라 제공되는 가상현실 영상의 훈련 내용의 통과 여부를 판별하고, 가상현실 영상에 표시하거나 가상현실 영상을 종료할 수 있다.
즉, 도 5의 가상현실 영상이 사용자에게 제공된 경우, 사용자가 손 아이콘을 이동시켜 도어락의 비밀번호 입력부를 터치하여 비밀번호를 입력할 수 있다. 이때, 사용자가 입력한 비밀번호가 기설정된 잠금해제번호와 일치하고, 사용자가 손 아이콘으로 도어의 손잡이를 터치한 상태로 움직일 경우, 영상생성 모듈(40)은 도어가 열리도록 상기 가상현실 영상을 변경한다.
이때, 영상생성 모듈(40)은 사용자 또는 사용자의 보호자가 인지 재활 훈련의 난이도를 설정할 수 있는 설정모듈(미도시)을 더 구비한다. 상기 설정패널에 의해 설정된 난이도에 따라 영상생성 모듈(40)은 가상현실 영상을 변경한다. 일예로, 도 4의 가상현실 영상의 경우, 설정모듈을 통해 난이도를 "하"로 설정할 경우, 도어락의 잠금해제번호를 2자리로 설정하고, 설정모듈을 통해 난이도를 "상"으로 설정할 경우, 도어락의 잠금해제번호를 6자리로 설정할 수 있다.
한편, 가상현실 영상은 보다 다양한 일상 생활의 상황이 적용되는데, 도 6에는 가상현실 영상의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 영상생성 모듈(40)은 전등과, 전등을 작동시키는 스위치가 벽면에 마련된 방에서 전등을 조작하는 인지 재활 훈련의 가상현실 영상을 생성한다. 이때, 영상생성 모듈(40)은 사용자가 손 아이콘을 이동시켜 스위치를 조작할 경우, 전등이 스위치의 조작에 따라 점멸되도록 가상현실 영상을 변경한다.
한편, 도 7에는 가상현실 영상의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 가상현실 영상은 편의점과 같은 가게에서 물건을 구매하는 상황에 대한 인지 재활 훈련에 관한 것이다. 이때, 사용자는 손 아이콘을 이동시켜 가판대의 물품을 선택한 다음, 계산대로 이동시키는 동작을 훈련할 수 있다. 이때, 영상생성 모듈(40)은 사용자가 손 아이콘을 가판대의 물품에 이동시, 손 아이콘과 함께 해당 물품이 이동되고, 물품이 계산대에 도착시 손 아이콘과 별개로 물품이 계산대 상측에 위치하도록 가상현실 영상을 변경할 수 있다.
한편, 도 8에는 가상현실 영상의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 가상현실 영상은 컵라면에 조리하는 상황에 대한 인지 재활 훈련에 관한 것이다. 상기 가상현실 영상에는 컵라면과, 온수가 배출되는 배출밸브가 마련된 온수기가 포함된다. 여기서, 사용자는 컵라면을 배출밸브의 하측으로 이동시키고, 배출밸브를 통해 온수를 컵라면에 주입하는 상황을 훈련할 수 있다. 여기서, 영상생성 모듈(40)은 사용자가 손 아이콘을 컵라면에 중첩시, 손 아이콘과 함께 컵라면이 이동되고, 컵라면이 배출밸브 하측에 도달하면 손 아이콘과 별개로 컵라면이 배출밸브 하측에 위치되며, 사용자가 손 아이콘으로 배출밸브의 레버를 조작하는 동작을 구현하면, 배출밸브로부터 온수가 컵라면으로 주입되도록 가상현실 영상을 변경할 수 있다.
한편, 도 9에는 가상현실 영상의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 가상현실 영상은 베란다에서 화분에 물을 주는 상황에 대한 인지 재활 훈련에 관한 것이다. 상기 가상현실 영상에는 다수의 화분 및 물뿌리개가 포함되어 있다. 여기서, 사용자는 물뿌리개를 이용하여 화분에 물을 주는 상황을 훈련할 수 있다. 이때, 영상생성 모듈(40)은 사용자가 손 아이콘을 물뿌리개에 중첩시, 손 아이콘과 함께 물뿌리개가 이동되고, 물뿌리개가 화분의 상측에 위치된 상태에서 손아이콘이 회전될 경우, 물뿌리개에서 화분으로 물이 배출되도록 가상현실 영상을 변경할 수 있다.
한편, 가상현실 영상은 도시된 예들에 한정하는 것이 아니라 보다 다양한 인지 재활 훈련 상황이 적용될 수 있다. 또한, 영상생성 모듈(40)은 복수의 인지 재활 훈련 상황을 순차적으로 사용자에게 제공할 수 있다. 일예로, 영상생성 모듈(40)은 도 5의 가상현실 영상을 사용자에게 제공한 다음, 사용자가 해당 가상현실 영상의 훈련을 통과할 경우, 도 6의 가상현실 영상을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 영상생성 모듈(40)은 도 7의 가상현실 영상을 사용자에게 제공한 다음, 사용자가 해당 가상현실 영상의 훈련을 통과할 경우, 도 8의 가상현실 영상을 사용자에게 제공할 수 있다.
데이터 처리부(50)는 상기 모션 감지부(140)를 통해 감지된 감지정보를 토대로 인지 재활 훈련 중 상기 사용자의 신체 움직임에 대해 분석하고, 분석정보를 사용자에게 제공한다.
이때, 데이터 처리부(50)는 상기 모션 감지부(140)에서 제공되는 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련에 대한 상기 사용자의 숙련 여부를 판별할 수 있다. 여기서, 데이터 처리부(50)는 각 가상현실 영상의 인지 재활 훈련에서 요구되는 숙련 행동 패턴 정보가 저장된 패턴 저장부(미도시)를 구비한다. 이때, 숙련 행동 패턴에 대한 정보는 각 인지 재활 훈련에서 훈련자의 가장 이상적인 행동패턴 및 소요시간에 대한 정보이다. 일예로, 도 5의 인지 재활 훈련 상황인 경우, 숙련 행동 패턴에 대한 정보는 도어를 열기 위한 손 아이콘의 최단 이동 경로, 도어를 여는데 소요되는 최단 시간에 대한 정보 등이 포함된다.
데이터 처리부(50)는 모션 감지부(140)에서 제공되는 사용자의 움직임 정보를 통해 사용자의 각 신체 부위의 움직임 패턴을 산출하고, 상기 인지 재활 훈련에서 요구되는 기설정된 숙련 행동 패턴에 대해 상기 사용자의 움직임 패턴의 일치도를 산출한다. 이때, 데이터 처리부(50)는 산출된 일치도가 기설정된 기준 값 이상일 경우, 상기 사용자가 상기 인지 재활 훈련에 대해 숙련된 것으로 판별한다.
한편, 데이터 처리부(50)는 상기 모션 감지부(140)에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 분석할 수도 있다. 여기서, 데이터 처리부(50)는 상기 모션 감지부(140)에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 몸통을 기준으로 팔 또는 손의 이동 범위를 산출하고, 산출된 사용자의 팔 또는 손의 이동 범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출할 수 있다. 사용자의 보호자 또는 훈련을 진행하는 진행자는 사용자의 인지 재활 훈련이 시작되기 전에 데이터 처리부(50)에 상기 기준 이동 범위를 입력하는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 처리부(50)는 상기 인지 재활 훈련을 시작하는 초기 시점에서 상기 사용자의 각 신체 부위를 기준위치로 설정하며, 상기 초기 시점 이후에 상기 기준위치를 기준으로 상기 사용자의 각 신체 부위의 이동범위를 산출하고, 산출된 각 신체 부위의 이동범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출할 수도 있다.
한편, 데이터 처리부(50)는 도면에 도시되진 않았지만, 분석결과를 표시 또는 출력하기 위해 모니터 또는 프린터를 구비할 수도 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템(10)은 인지 재활 훈련 내용을 사용자가 착용한 디스플레이부(20)에 가상현실 영상으로 제공하므로 보다 다양한 상황의 재활 훈련을 용이하게 사용자에게 제공할 수 있어 훈련 효율이 높다는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 가상현실 기반 인지 재활
훈련 시스템
20: 디스플레이부
21: 본체
22: 표시패널
23: 헤드 감지센서
24: 통신부
30: 모션 감지부
31: 손 감지센서
40: 영상생성 모듈
50: 데이터 처리부

Claims (11)

  1. 사용자가 착용하며, 상기 사용자에게 인지 재활 훈련을 위한 가상현실 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 착용한 상기 사용자의 신체 움직임을 감지하는 모션 감지부;
    상기 사용자가 인지 재활 훈련을 수행할 수 있도록 상기 가상현실 영상을 생성하여 상기 디스플레이부에 제공하는 영상생성 모듈; 및
    상기 모션감지부를 통해 감지된 감지정보를 토대로 인지 재활 훈련 중 상기 사용자의 신체 움직임에 대해 분석하고, 분석정보를 사용자에게 제공하는 데이터 처리부;를 구비하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는
    상기 사용자의 머리에 착용하는 본체;
    상기 사용자의 시야 범위 내의 상기 본체에 설치되어 상기 가상현실 영상을 상기 사용자에게 디스플레이하는 표시패널; 및
    상기 본체에 설치되어 상기 사용자의 머리의 움직임을 감지하는 헤드 감지센서;를 구비하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상생성 모듈은 인지 재활 훈련 상황에 대한 1인칭 시점의 상기 가상현실 영상을 생성하되, 상기 헤드 감지센서를 통해 감지된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 시선 변화에 대응되게 상기 가상현실 영상을 변형하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모션감지부는 상기 사용자의 손의 움직임을 감지하는 손 감지센서를 구비하고,
    상기 영상생성 모듈은 상기 손 감지센서로부터 감지된 사용자의 손의 움직임에 따라 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 위치 또는 외형을 변형시키거나 새로운 오브젝트를 생성하여 상기 디스플레이부에 제공하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모션감지부는 인지 재활 훈련 중 상기 사용자 신체의 움직임을 감지할 수 있도록 상기 사용자의 신체의 각 부위에 장착된 다수의 감지센서;를 구비하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모션감지부는
    상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자에 대한 깊이 영상을 촬영하는 뎁스 카메라; 및
    상기 뎁스 카메라로부터 제공받은 깊이영상을 토대로 상기 사용자의 신체의 움직임에 대한 정보를 산출하는 정보산출부;를 구비하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공되는 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련에 대한 상기 사용자의 숙련 여부를 판별하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 인지 재활 훈련에서 요구되는 기설정된 숙련 행동 패턴에 대해 상기 사용자의 움직임 패턴의 일치도를 산출하고, 산출된 일치도가 기설정된 기준 값 이상일 경우, 상기 사용자가 상기 인지 재활 훈련에 대해 숙련된 것으로 판별하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 인지 재활 훈련을 수행하는 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 분석하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 모션감지부에서 제공된 감지정보를 토대로 상기 사용자의 몸통을 기준으로 팔 또는 손의 이동 범위를 산출하고, 산출된 사용자의 팔 또는 손의 이동 범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 인지 재활 훈련을 시작하는 초기 시점에서 상기 사용자의 각 신체 부위를 기준위치로 설정하며, 상기 초기 시점 이후에 상기 기준위치를 기준으로 상기 사용자의 각 신체 부위의 이동범위를 산출하고, 산출된 각 신체 부위의 이동범위를 기설정된 기준 이동 범위와 비교하여 상기 사용자의 신체의 관절운동범위 정도를 산출하는,
    가상현실 기반 인지 재활 훈련 시스템.







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