KR20200026363A - 컴퓨터 카메라를 이용한 사용자 자세나 거리 유지 기능을 가지는 컴퓨터 시스템 및 이를 이용한 사용자 자세나 거리 유지 방법 - Google Patents

Abstract

모니터, 모니터에 내장되거나 모니터 주변에 설치되는 카메라, 카메라의 촬상된 영상정보를 받아들여 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어의 결합에 의해 카메라의 영상을 처리하는 이미지 프로세싱 유닛으로서 사용자의 모니터 사용 정상 위치에서의 등록된 특정 신체 크기와 카메라를 통한 촬상 시점에서의 촬상 영상의 분석을 통해 얻는 사용자의 특정 신체 크기를 비교하여 그 차이가 정해진 범위를 넘는 경우 이를 통지할 수 있는 신호를 발생시키는 이미지 프로세싱 유닛과, 상기 이미지 프로세싱 유닛의 신호를 받아 사용자가 인식할 수 있는 청각 혹은 시각 신호로 구현하는 경고장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자 자세나 거리 유지 기능을 가지는 컴퓨터 시스템 및 이 시스템을 이용한 사용자 자세나 거리 유지 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면, 사용자의 자세가 컴퓨터 모니터로 기울어지거나 사용자의 신체 적어도 일부가 모니터에 근접하게 되면 별도의 센서 없이도 컴퓨터에 기본적으로 장착되는 촬상장치와, 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 사용자에게 현재 자세나 위치가 잘못된 것을 알려주는 신호를 발생시켜 스스로 자세나 위치를 수정하게 하고 시력저하 등 문제도 예방할 수 있다.

Description

컴퓨터 카메라를 이용한 사용자 자세나 거리 유지 기능을 가지는 컴퓨터 시스템 및 이를 이용한 사용자 자세나 거리 유지 방법{computer system having the function of maintaining posture or distance by using computer camera and method of maintaining posture or distance using the same}

본 발명은 컴퓨터 사용자의 바른 자세를 유도하는 컴퓨터 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컴퓨터에 결합된 카메라를 이용하여 사용자 자세를 감지하고 자세를 바르게 유지하도록 사용자에게 감지할 수 있는 신호를 줄 수 있는 컴퓨터 시스템 및 이 시스템을 이용하여 사용자 자세나 거리를 유지시켜 주는 방법에 관한 것이다.

컴퓨터는 카메라와의 결합을 통해 많은 기능을 가질 수 있다.

특히 근래에 하드웨어의 향상과 정보처리 소프트웨어의 다양한 개발이 이루어지면서 카메라가 촬상한 화면을 이미지 프로세싱 유닛을 이용하여 처리, 가공하여 원하는 정보를 얻고, 그에 따른 자동적인 조치가 이루어지도록 직접 기계장치를 작동시키거나, 관리 인력에게 정보를 전달하여 필요한 일을 할 수 있도록 한다.

한편, 컴퓨터 사용이 생활의 일부가 되면서 성장기의 어린이들부터 노인에 이르기까지 스마트폰과 개인용 노트북, 데스크탑 컴퓨터 등 다양한 형태의 컴퓨터를 늘 접하게 된다.

그런데, 컴퓨터는 다양한 인간의 필요를 충족시키는 긍정적 작용을 하지만 컴퓨터를 사용하는 가운데 장시간 사용에 따라 사용자의 자세가 잘못되고, 그 잘못된 자세가 지속되어 거북목과 같은 신체적 변형, 기형을 유발할 수 있다. 이런 잘못된 자세는 성장기 어린이의 발육을 저해하거나, 이로 인한 통증과 질병을 유발할 수도 있어서 문제가 된다.

또한, 모니터 화면 내용에 몰입되어 자세가 앞으로 숙여지면서 눈과 화면이 가까워지면 모니터의 근접 사용으로 사용자의 시력이 급속히 저하되는 등 여러모로 사용자 건강과 관련된 문제도 유발될 수 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 종래에 모니터 주변에 근접 센서나 기타 사용자의 접근을 인식할 수 있는 센서를 설치하고 경보음을 울리거나 기타 사용자가 인식할 수 있는 신호를 주는 기술도 제안되었다. 이러한 기술은 출입문이나 건물 내부, 기타 침입 취약지역에 방범 모니터, 근접 센서, 적외선 센서 등을 설치하고 감시 대상 범위 내에 사람이나 물체가 접근하면 인식하여 정해진 경로에 의해 모니터를 구동하여 상황을 파악하거나, 관리 인력에게 경보 등의 수단으로 통지를 하는 것과 같은 보안, 방법 시스템의 일부와 시스템적으로 많이 유사한 점을 가진다.

그러나, 이런 근접 센서나 초점 센서, 적외선 센서 등을 이용하는 방식은 사용자의 모니터 화면 접근이나 금지 영역으로의 침입을 인식할 수 있는 별도 센서를 장착하고 가동시켜야 하며 이를 모니터 화면이나 컴퓨터 시스템에 연결시키는 작업을 필요로 하여 비용이 발생할 수 있고, 설치, 운영에 다소 번거로움이 있었다.

대한민국 특허공개 제10-2011-94367호 대한민국 특허등록 제10-1069185호 대한민국 특허공개 제10-2015-0139745호

본 발명은 상술한 컴퓨터 사용에 따른 문제점을 해결하거나 경감시키기 위한 것으로,

사용자의 자세가 컴퓨터 모니터로 기울어지거나 사용자의 신체 적어도 일부가 근접하게 되면 별도의 센서 없이도 대부분 컴퓨터에 기본적으로 장착되는 촬상장치를 통해 이를 인식, 판단하고 사용자에게 현재 자세나 위치가 잘못된 것을 경고함으로써 자세나 위치를 수정할 수 있도록 하는 컴퓨터 시스템과 이 컴퓨터 시스템을 이용하여 사용자 자세나 거리를 유지시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컴퓨터 시스템은,

모니터, 모니터에 내장되거나 모니터 주변에 설치되는 카메라, 카메라의 촬상된 영상정보를 받아들여 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어의 결합에 의해 카메라의 영상을 처리하는 이미지 프로세싱 유닛으로서 사용자의 모니터 사용 정상 위치에서의 등록된 특정 신체 크기와 카메라를 통한 촬상 시점에서의 촬상 영상의 분석을 통해 얻는 사용자의 특정 신체 크기를 비교하여 그 차이가 정해진 범위를 넘는 경우 이를 통지할 수 있는 신호를 발생시키는 이미지 프로세싱 유닛과, 상기 이미지 프로세싱 유닛의 신호를 받아 사용자가 인식할 수 있는 청각 혹은 시각 신호로 구현하는 경고장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은,

본 발명의 컴퓨터 시스템을 이용하여 사용자의 자세나 위치를 유지시키는 방법으로서,

카메라가 정상 모니터 사용 위치에서의 사용자의 특정 신체 부위를 촬상하여 정상 사용 위치의 특정 신체 부위의 허용 크기 범위를 정하고 등록하는 단계,

카메라가 사용자의 특정 신체 부위에 대한 촬상을 연속으로 진행하거나 일정 시간 주기로 진행하고, 이미지 프로세싱 유닛은 촬상된 영상의 분석을 하는 단계,

이미지 프로세싱 유닛이 분석을 통해 얻은 결과로서 현재(가장 최근에 촬상된 시점)의 사용자의 특정 신체 부위의 크기를 등록된 사용자 특정 신체 부위의 크기와 비교하여 차이값이 허용 범위를 넘는지 판단하고, 허용 범위를 넘는 경우 이를 통지하기 위한 경고 신호를 발생시키는 단계,

경고장치가 경고 신호를 받아 경고를 발생시키는 단계를 구비하여 이루어진다.

본 발명 방법에서 크기의 비교는 추출된 사용자 특정 신체 부위의, 가령 얼굴의, 크기를 직접 비교할 수도 있고, 그 크기를 거리로 환산하여 거리의 크기를 비교할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 사용자의 자세가 컴퓨터 모니터로 기울어지거나 사용자의 신체 적어도 일부가 모니터에 근접하게 되면 별도의 센서 없이도 컴퓨터에 기본적으로 장착되는 촬상장치와, 컴퓨터에 설치된 프로세서, 메모리 등 하드웨어와 본 발명의 분석을 위해 준비된 프로세싱 소프트웨어 혹은 어플리케이션 프로그램을 이용하여 사용자에게 현재 자세나 위치가 잘못된 것을 알려주는 신호를 발생시키고, 이런 신호를 사용자가 사용중에 인식하여 스스로 자세나 위치를 수정할 수 있으므로 컴퓨터 사용에 의한 자세 이상 발생과 시력 저하 등 건강 이상 문제를 예방, 치유하는 데 도움을 줄 수 있다.

도1은 본 발명 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 구성개념도,
도2는 본 발명 방법의 중요 단계들을 차례로 도시한 흐름도,
도3은 본 발명의 시스템을 통해 모니터에 사용자의 촬상화면을 기준 화면과 비교하여 도시한 상태를 나타내는 개념 설명이다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 구성개념도이다.

도1을 참조하면, 이 실시예에서 컴퓨터 시스템은 모니터(20)와 본체(10)를 구비하여 이루어진다. 모니터(20)에는 영상을 보여주는 화면표시부(25), 내장카메라(21)와 내장스피커(23)가 존재한다.

본체에는 도시되지 않은 마우스나 패드, 키보드와 같은 입력장치가 결합되고, 내부에는 램(RAM)과 같은 임시메모리, 프로세서, SSD나 하드디스크와 같은 저장장치, 펌웨어 등 설치를 위한 롬(ROM) 등과 이들을 연결하여 종합적 회로를 구성하는 메인보드 등의 하드웨어(HW)가 설치되고, 윈도우와 같은 오퍼레이팅 시스템과 본 발명의 사용자 촬상 및 처리를 위한 별도 이미지 프로세싱 프로그램이 어플리케이션 프로그램으로 설치된다.

따라서, 본 발명의 이미지 처리에는 본체(10)에 설치된 이들 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)가 유기적으로 결합되어 하나의 이미지 프로세싱 유닛(15)을 형성한다.

도2는 본 발명 방법의 주요 단계를 나타내는 흐름도이다. 도1의 구성 개념도와 도2의 흐름도를 참조하여 본 발명 방법의 일 실시예가 이루어지는 과정을 살펴보면,

먼저, 컴퓨터를 구동시키고, 사용자의 자세나 거리 유지를 위한 이미지 처리 프로그램(이하 단순히 시력보호 프로그램이라고 언급하기로 한다)이 가동되도록 한다.

시력보호 프로그램은 초기 등록사항이 없다면 카메라 기능을 활성화시켜 사용자의 초기 위치에서의 얼굴 크기를 자동으로 인식하고 이를 등록하여 이후 사용자 위치 판단의 근거로 삼을 수 있다. 물론, 자동 인식 대신 사용자가 자신의 바른 위치에서의 얼굴을 촬상한 것을 수동으로 선택 등록하여 사용자 위치 판단의 근거로 삼을 수도 있다. 사용자의 얼굴 크기를 자동으로 혹은 수동으로 등록할 때에는 초기 사용자의 얼굴 크기를 모니터의 화면표시부에 나타내어 사용자가 인식하거나, 필요한 경우 등록을 취소하고 다시 정위치에서의 얼굴 크기를 인식시켜 재등록하도록 할 수 있다.(S10)

이를 위해 시력보호 프로그램은 단순히 사용자의 얼굴 부분을 구분하고 그 크기(면적이나 상하 길이 또는 좌우 폭 가운데 적어도 하나)를 수치화하여 입력하여 등록하는 것일 수도 있지만, 인공지능 프로그램과 같이 어느 정도 진보된 안면 인식 프로그램을 자체적으로 가져 얼굴을 이루는 눈, 코, 귀 등 얼굴 구성요소의 상대적 거리나 형태적 특징을 구분하여 인식하고 그 얼굴 크기를 인식하는 것일 수도 있다.

시력보호 프로그램의 사용자 얼굴 인식 프로그램이 단순한 것이라도 다중 등록을 통해 다수 사용자에 대한 다중적 운영이 가능할 수 있지만 사용자가 달라질 때 거리, 위치에 대한 인식의 오류가 생길 확률이 높아질 수 있다.

시력보호 프로그램으로서 진보된 안면 인식 프로그램을 사용하는 경우, 사용자가 다수일 때 사용자마다 자동으로 혹은 수동으로 등록을 하고 사용자를 구분하여 현재 영상에서 사용자 얼굴 크기를 추출하여 비교하는 다중적 운영의 정확도를 높일 수 있다.

카메라 촬상에서 얻어진 이미지 내에서 사용자의 얼굴 크기는 사용자와 카메라 사이의 거리에 반비례하고, 카메라가 설치된 모니터와의 거리에도 반비례하게 된다. 사용자의 얼굴 크기는 사용자 얼굴 내의 눈이 모니터와 얼마나 떨어져 있는지를 결정하는 척도 혹은 기준이 될 수 있다.

따라서, 모니터 화면의 전체 면적에서 얼굴 면적이 차지하는 비율을 직접 이용하여 사용자의 지나친 모니터에 대한 근접을 인식할 수도 있고, 이 비율을 통해 현재 사용자의 모니터 혹은 카메라와의 이격 거리를 추출하고 이 이격 거리를 비교하여 사용자의 지나친 접근을 인식, 통제할 수도 있다.

단, 면적 비율을 거리로 환산할 때에는 실증적 계측 조절(calibration) 및 초기 설정을 통해 환산의 정확도를 높일 수 있도록 하고 주위 환경에 맞추어 적합하게 운용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 시력보호 프로그램은 카메라를 연속적으로 혹은 일정 주기마다 구동시켜 사용자를 촬상하고, 카메라가 얻은 영상 정보를 일정 주기로 본체로 전하여 가장 최근의 영상 내에서 사용자의 현재의 얼굴 크기를 추출하도록 한다.(S20)

또한, 시력보호 프로그램은 현재의 얼굴 크기와 이미 등록된 사용자의 얼굴 크기(기준)를 비교하고 그 비교 결과로서 차이값을 도출한다,(S30)

현재의 얼굴 크기(가령 면적이나 상하 길이, 좌우 폭 가운데 적어도 하나)가 기준보다 일정 퍼센테이지 이상 증가되었는지, 혹은, 차이값이 일정 허용 범위보다 큰지를 판단한다.(S40)

이때, 시력보호 프로그램은 사용자의 얼굴이 혹은 눈이 모니터와(정확하게는 카메라와) 떨어진 거리가 허용 범위보다 더 좁혀진 것을 판단하게 된다.

얼굴 크기가 더 작아지거나 커지더라도 일정 퍼센테이지를 넘지 않는 경우(S40의 No)는 별도의 조치 없이 기존의 일정 주기의 카메라 촬상 및 얼굴 크기 비교 판단을 지속하게 된다.

이때, 허용 범위는 시력보호 프로그램을 설치하거나 사용자 얼굴 크기를 등록할 때 함께 입력하도록 할 수도 있고, 시력 보호를 위한 적절한 거리 범위를 고려하여 프로그래머가 초기부터 규정한 값을 사용할 수도 있을 것이다.

다음으로, 긍정적으로 이런 판단 혹은 결정이 이루어지면(Yes) 시력보호 프로그램은 하드웨어를 통해 경고 신호를 발생시킨다.(S50)

경고 신호는 모니터의 스피커에 전달하기 위한 소리 발생 신호가 될 수도 있고, 모니터 화면에 표시되기 위한 영상 발생 신호가 될 수도 있다.

사용자가 이런 경고 신호를 인식하고 자신의 위치를 바로잡아 얼굴의 크기가 작아지면 경고 신호 발생은 중지되고, 기존의 일정 주기의 카메라 촬상 및 얼굴 크기 비교 판단을 지속하게 된다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보호 프로그램에 의한 시각적 경고 영상의 하나를 나타내는 모니터 화면을 표현한 도면이다.

이런 도면은 경고 신호의 일종으로서 가장 최근에 촬상된 영상의 사용자 얼굴과 기준으로서 등록된 사용자의 얼굴을 함께 모니터 화면에 띄워 사용자가 즉시로 지나치게 모니터에 접근된 사실을 인식하도록 한 것이다.

경고를 강하게 하기 위해 기준으로 등록된 사용자의 얼굴에 비해 최근에 촬상된 영상 내의 사용자 얼굴을 더 크게 확대하여 나타내는 방법을 취할 수도 있고, 화면 전체를 블랙화면 혹은 화이트화면으로 표시되도록 할 수도 있으며, 더 효율적인 어떤 표현 방법을 사용하는 것도 물론 가능하다.

이러한 본 발명은 이상에서 본체와 모니터가 구분되는 데스트탑 컴퓨터를 위주로 설명되었지만 노트북 모니터에 카메라가 장착되는 경우가 더 일반적이므로 노트북 컴퓨터에도 당연히 적용될 수 있으며, 타블렛 컴퓨터나 스마트폰에도 같은 방식으로 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면 별도 센서 없이 기존의 카메라 설치 컴퓨터에도 본 발명을 위한 사용자 촬상 및 처리를 위한 이미지 프로세싱 프로그램을 설치하는 것만으로 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 본체(컴퓨터 본체) 15: 이미지 프로세싱 유닛
20: 모니터 21: 카메라(촬상장치)
23: 스피커 25: 화면표시부(디스플레이)

Claims (5)

1. 모니터,
   상기 모니터에 내장되거나 상기 모니터 주변에 설치되는 카메라,
   상기 카메라의 촬상된 영상정보를 받아들여 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어의 결합에 의해 상기 카메라의 영상정보를 처리하는 이미지 프로세싱 유닛으로서 사용자의 모니터 사용 정상 위치에서의 등록된 특정 신체 크기와 상기 카메라를 통한 촬상 시점에서의 현재 촬상 영상의 분석을 통해 얻는 사용자의 특정 신체 크기를 비교하여 그 차이가 정해진 범위를 넘는 경우 경고 신호를 발생시키도록 이루어진 이미지 프로세싱 유닛, 및
   상기 이미지 프로세싱 유닛의 신호를 받아 사용자가 인식할 수 있는 청각 혹은 시각 신호로 구현하는 경고장치를 구비하여 이루어지는 사용자 자세나 거리 유지 기능을 가지는 컴퓨터 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컴퓨터 시스템에 상기 이미지 프로세싱 유닛을 구성하기 위해
   상기 카메라가 사용자를 촬상하고, 기준이 되는 사용자 특정 신체 크기를 등록하고, 일정 주기로 촬상된 영상정보를 받아들여 처리 분석하여 현재 시점에서의 상기 사용자의 특정 신체 크기를 추출하고, 추출된 사용자의 특정 신체 크기와 기존에 등록된 사용자 특정 신체 크기와 비교하여 차이 크기를 얻고, 상기 차이 크기가 미리 설정된 기준을 넘는 경우 상기 경고 신호를 발생시키는 전용 이미지 프로세싱 프로그램이 설치된 것을 특징으로 하는 사용자 자세나 거리 유지 기능을 가지는 컴퓨터 시스템.
3. 제 1 항의 컴퓨터 시스템을 이용한 사용자 자세나 거리 유지 방법으로서,
   상기 카메라가 정상 모니터 사용 위치에서의 상기 사용자의 특정 신체 부위를 촬상하여 영상정보을 얻고 상기 이미지 프로세싱 유닛이 상기 영상정보를 처리하여 기준이 되는 사용자 특정 신체 부위 크기를 획득하고 등록하는 단계,
   상기 이미지 프로세싱 유닛이 상기 카메라가 사용자의 특정 신체 부위에 대한 촬상을 연속으로 진행하거나 일정 시간 주기로 진행하도록 하고, 촬상된 영상 정보를 주기적으로 입수, 처리하여 현재 시점의 사용자의 특정 신체 부위의 크기를 추출하는 단계,
   상기 이미지 프로세싱 유닛이 상기 현재 시점의 사용자의 특정 신체 부위의 크기를 상기 등록된 사용자 특정 신체 부위의 크기와 비교하여 차이가 미리 설정된 허용 범위를 넘는지 판단하고, 상기 허용 범위를 넘으면 경고 신호를 발생시키는 단계,
   상기 경고 신호를 받은 경고장치가 사용자가 인식할 수 있는 형태로 경고를 발생시키는 단계를 구비하여 이루어지는 사용자 자세나 거리 유지 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 사용자의 특정 신체 부위의 크기를 사용자와 특정 신체 부위와 모니터 사이의 거리로 환산하는 단계가 더 구비되며,
   상기 크기 비교에 의하여 차이를 도출하고, 상기 차이가 상기 허용 범위를 넘는 지의 판단은 환산된 거리에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자 자세나 거리 유지 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 사용자의 특정 신체 부위는 얼굴이며,
   상기 이미지 프로세싱 유닛은 안면 인식 프로그램을 구비하여 복수의 사용자에 대한 다중 운영 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자 자세나 거리 유지 방법.

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