KR20220056046A - Method for measuring individual exercise amount using augmented reality interactive sports apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개인별 운동량 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring individual exercise amount, and more particularly, to a method for measuring individual exercise quantity using an augmented reality interactive sports device.
건강에 관한 관심이 높아지면서 휴대용 생체 정보 측정기기가 개발되고 보급이 활발히 이루어지고 있다. 특히, 밴드 형태로 손목 등에 착용하는 형태가 가장 널리 사용되고 있으며, 스포츠 조끼에 삽입되는 소형의 원반 또는 사각판 등의 형태일 수도 있다. 이와 같은 생체 정보 측정기기는, 신체에 착용되는 웨어러블 디바이스의 형태로서, 심박 센서, 가속도 센서, 맥박 센서 등을 포함하여 심박수, 맥박, 이동 거리, 이동 궤적 등 다양한 정보를 수집할 수 있다.As interest in health increases, portable biometric information measuring devices are being developed and widely distributed. In particular, a form worn on the wrist in the form of a band is most widely used, and may be in the form of a small disc or a square plate inserted into a sports vest. Such a biometric information measuring device is a wearable device worn on the body, and includes a heart rate sensor, an acceleration sensor, a pulse sensor, and the like, and may collect various information such as a heart rate, a pulse rate, a moving distance, and a moving trajectory.
그러나 이러한 휴대용 생체 정보 측정기기는, 신체에 착용해야 해서 착용자에 따라 불편함을 느끼는 경우가 많고, 가격이 고가여서 격렬한 스포츠 활동이나 부주의 등으로 인하여 파손이나 분실의 위험이 있으므로 많은 사용자가 사용하기에는 부담이 된다. 또한, 여러 사용자가 함께 참여하는 단체 스포츠에서는 각각의 참여자들에게 생체 정보 측정기기를 제공하여 착용하도록 하고 다시 회수하는 등의 과정이 번거롭고, 모든 참여자에게 개인적으로 생체 정보 측정기기를 구비하도록 할 수도 없는 한계가 있다.However, since these portable biometric information measuring devices have to be worn on the body, they often feel uncomfortable depending on the wearer, and because they are expensive, there is a risk of damage or loss due to intense sports activities or carelessness, so it is burdensome for many users to use becomes this In addition, in group sports in which several users participate together, the process of providing each participant with a biometric information measuring device and having them wear it and collecting it again is cumbersome, and it is impossible to have all participants individually equipped with a biometric information measuring device. There are limits.
한편, 과학이 발달하면서 현대인의 신체 활동이 감소하고, 대다수 현대인에게서 운동 부족 현상이 발생하고 있다. 특히, 비만과 같은 성인병에 해당하는 인구가 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 급격한 날씨 변화와 환경오염, 미세먼지, 전염성 질병 등으로 야외 활동이 제한되면서, 실내에서 충분한 신체 활동을 할 수 있는 운동에 관한 관심이 높아지고 있다.On the other hand, with the development of science, physical activity of modern people is decreasing, and lack of exercise is occurring in most modern people. In particular, the population corresponding to adult diseases such as obesity is continuously increasing. In addition, as outdoor activities are restricted due to rapid weather changes, environmental pollution, fine dust, and infectious diseases, interest in exercise that enables sufficient physical activity indoors is increasing.
이에 따라 가상현실이나 증강현실을 이용해 실내에서 스포츠를 즐길 수 있는 기술이 개발되기도 했다. 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2020-0082990호(발명의 명칭: VR 스포츠를 통한 피트니스 관리방법) 등이 개시된 바 있다.Accordingly, technology has been developed that allows you to enjoy sports indoors using virtual or augmented reality. As a related prior art, Patent Publication No. 10-2020-0082990 (Title of the invention: fitness management method through VR sports) and the like have been disclosed.
그러나 종래의 가상현실을 이용해 스포츠를 즐길 수 있는 기술은, VR 장치를 머리에 착용해야 하므로 동작이 불편하여 충분한 운동 효과를 얻기 힘든 한계가 있다. 뿐만 아니라, 피트니스나 VR 스포츠는 어린이와 청소년의 체력 증진 및 교육 목적으로 사용하기에는 한계가 있고, 대체로 혼자 운동을 하는 것이므로 어린이와 청소년의 협동심을 기르는 데에는 적합하지 않다.However, the conventional technology for enjoying sports using virtual reality has a limitation in that it is difficult to obtain a sufficient exercise effect due to inconvenient operation because the VR device must be worn on the head. In addition, fitness or VR sports are not suitable for cultivating the cooperative spirit of children and adolescents because they are limited in their use for the purpose of improving physical strength and education of children and adolescents, and are usually performed alone.
따라서 여러 사용자가 함께 스포츠를 즐기면서 별도의 장치 착용 없이도 운동량을 측정하여, 운동량과 관련된 다양한 정보를 제공할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a technology capable of providing various information related to the amount of exercise by measuring the amount of exercise without wearing a separate device while multiple users enjoy sports together.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 라이다 센서부에서 감지된 신호를 이용해 추정한 사용자의 스텝 수로부터 사용자의 운동량을 측정함으로써, 별도의 장치 착용 없이 맨몸으로 스포츠를 하는 사용자의 운동량을 측정할 수 있고, 적어도 둘 이상의 라이다 센서에서 감지된 신호를 이용하므로 여러 사용자가 동시에 스포츠 콘텐츠를 이용할 때에도 빠르고 정확하게 각각의 사용자 모션을 트래킹하고 운동량을 측정할 수 있는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, and by measuring the user's exercise amount from the user's step number estimated using the signal detected by the lidar sensor unit, without wearing a separate device. It can measure the amount of exercise of a user who engages in sports with the bare body, and since it uses the signals detected by at least two LiDAR sensors, it is possible to quickly and accurately track each user's motion and measure the amount of exercise even when multiple users are using sports content at the same time. An object of the present invention is to provide a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법은,A method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to a feature of the present invention for achieving the above object,
개인별 운동량 측정 방법으로서,As a method of measuring individual exercise amount,
라이다 센서를 이용해 사용자 모션을 트래킹하여 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치에 의해 구현되며,Implemented by an augmented reality interactive sports device that tracks user motion using lidar sensors to control interaction between content and users,
(1) 지면으로부터 미리 정해진 높이의 평면을 레이저 스캐닝하는 라이다 센서부에서 감지된 신호를 수신하는 단계;(1) receiving a signal sensed by the lidar sensor unit for laser scanning a plane of a predetermined height from the ground;
(2) 상기 수신한 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계; 및(2) estimating the number of steps of the user using the received signal; and
(3) 상기 추정한 스텝 수로부터 미리 설정된 기준값을 이용해 상기 사용자의 운동량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.(3) It is characterized in that it comprises the step of measuring the amount of exercise of the user using a preset reference value from the estimated number of steps.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,Preferably, in step (2),
(2-1) 상기 수신한 신호를 이용해 사용자의 발 개수 및 발 위치를 탐지하는 단계; 및(2-1) detecting the number and position of the user's feet using the received signal; and
(2-2) 상기 탐지한 사용자의 발 개수 및 발 위치의 변화를 추적해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.(2-2) estimating the number of steps of the user by tracking the detected change in the number and position of the user's feet.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2-2)에서는,More preferably, in the step (2-2),
이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수 및 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수 및 발 위치를 비교하여 상기 스텝 수를 추정하며,Estimate the number of steps by comparing the number and position of the feet according to the previous laser scanning with the number and position of the feet according to the current laser scanning,
상기 단계 (2-2)는,The step (2-2) is,
(2-2-1) 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수를 비교하는 단계;(2-2-1) comparing the number of feet according to the previous laser scanning with the number of feet according to the current laser scanning;
(2-2-2) 상기 단계 (2-2-1)의 비교 결과 두 발 개수가 다르고, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수가 크면, 1 스텝으로 카운트하는 단계;(2-2-2) if the number of two feet is different as a result of the comparison in step (2-2-1) and the number of feet according to the current laser scanning is greater than the number of feet according to the previous laser scanning, counting by one step;
(2-2-3) 상기 단계 (2-2-1)의 비교 결과 두 발 개수가 같으면, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치를 비교하는 단계; 및(2-2-3) if the number of two feet is the same as a result of the comparison in step (2-2-1), comparing the foot position according to the previous laser scanning with the foot position according to the current laser scanning; and
(2-2-4) 상기 단계 (2-2-3)의 비교 결과 두 발 위치가 서로 다르면, 1 스텝으로 카운트하는 단계를 포함할 수 있다.(2-2-4) If the position of the two feet is different as a result of the comparison of the step (2-2-3), the method may include counting as one step.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,Preferably, in step (2),
상기 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치에 의해 제공되는 사용자 발 위치를 나타내는 두 스프라이트의 간격이 미리 정해진 값보다 넓으면, 상기 두 스프라이트의 간격과 미리 설정된 스텝당 이동 거리를 이용해 스텝 수를 추정할 수 있다.If the distance between the two sprites representing the user's foot position provided by the augmented reality interactive sports device is wider than a predetermined value, the number of steps may be estimated using the distance between the two sprites and the preset movement distance per step.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in step (3),
스텝당 이동 거리 및 스텝당 소모 칼로리를 이용해, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 산출할 수 있다.Using the moving distance per step and calories consumed per step, the total exercise distance and total calories consumed may be calculated.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (3) 이후에는,More preferably, after step (3),
(4) 운동 일시에 따른 운동 시간, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 포함하는 운동량을 그래프로 표시하여 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.(4) may further include the step of displaying the exercise amount including the exercise time, the total exercise distance, and the total consumed calories in a graph according to the exercise date and time to provide.
바람직하게는, 상기 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치는,Preferably, the augmented reality interactive sports device comprises:
바닥면에 스포츠 콘텐츠를 위한 영상을 투영하는 프로젝터부;a projector unit for projecting an image for sports content on a floor surface;
상기 프로젝터부의 투영 방향을 향하여 설치되는 라이다 센서부;a lidar sensor unit installed toward the projection direction of the projector unit;
상기 라이다 센서부를 이용해 상기 사용자의 위치를 인식하여 사용자 모션을 트래킹하는 모션 트래킹부; 및a motion tracking unit for tracking the user's motion by recognizing the position of the user using the lidar sensor unit; and
상기 프로젝터부를 통해 상기 스포츠 콘텐츠를 출력하여 사용자에게 증강현실 기반으로 상기 스포츠 콘텐츠를 제공하되, 상기 모션 트래킹부에서 트래킹되는 사용자 모션을 이용해 상기 스포츠 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하며, 상기 모션 트래킹부에서 트래킹되는 사용자 발 개수 및 발 위치를 기반으로 상기 사용자의 운동량을 측정하는 제어부를 포함할 수 있다.The sports contents are outputted through the projector unit to provide the sports contents to the user based on augmented reality, and the interaction between the sports contents and the user is controlled using the user motion tracked by the motion tracking unit, and the motion tracking It may include a control unit for measuring the amount of exercise of the user based on the number and position of the user's feet tracked by the unit.
더욱 바람직하게는, 상기 라이다 센서부는,More preferably, the lidar sensor unit,
스캐닝 영역의 일부가 중첩되도록 서로 이격된 적어도 둘 이상의 라이다 센서를 포함할 수 있다.It may include at least two or more lidar sensors spaced apart from each other so that a portion of the scanning area overlaps.
본 발명에서 제안하고 있는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에 따르면, 라이다 센서부에서 감지된 신호를 이용해 추정한 사용자의 스텝 수로부터 사용자의 운동량을 측정함으로써, 별도의 장치 착용 없이 맨몸으로 스포츠를 하는 사용자의 운동량을 측정할 수 있고, 적어도 둘 이상의 라이다 센서에서 감지된 신호를 이용하므로 여러 사용자가 동시에 스포츠 콘텐츠를 이용할 때에도 빠르고 정확하게 각각의 사용자 모션을 트래킹하고 운동량을 측정할 수 있다.According to the individual exercise amount measurement method using the augmented reality interactive sports device proposed in the present invention, by measuring the user's exercise amount from the user's step number estimated using the signal detected by the lidar sensor unit, the bare body without wearing a separate device can measure the amount of exercise of a user who plays sports, and by using signals detected by at least two LiDAR sensors, it is possible to quickly and accurately track each user's motion and measure the amount of exercise even when multiple users are using sports content at the same time. .
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 위한 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치의 모습을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 위한 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S220의 스텝 수 추정 알고리즘을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S220의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S200에서 스프라이트 간격을 이용한 스텝 수 추정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서 제공되는 운동 보고서 화면을 예를 들어 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서 운동 보고서가 트레이너에게 제공되는 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 싱글 라이다 센서 구조를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 듀얼 라이다 센서 구조를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a flow of a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the appearance of an augmented reality interactive sports apparatus for a method of measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the configuration of an augmented reality interactive sports apparatus for a method of measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a detailed flow of step S200 in a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an algorithm for estimating the number of steps in step S220 in a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a detailed flow of step S220 in a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the estimation of the number of steps using a sprite interval in step S200 of a method for measuring individual exercise using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating, for example, an exercise report screen provided in step S400 of a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating, for example, a state in which an exercise report is provided to a trainer in step S400 of a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a structure of a single lidar sensor in a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a dual lidar sensor structure in a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' with another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element interposed therebetween. include In addition, "including" a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법은, 라이다 센서부에서 감지된 신호를 수신하는 단계(S100), 수신한 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계(S200), 및 추정한 스텝 수로부터 미리 설정된 기준값을 이용해 운동량을 측정하는 단계(S300)를 포함하여 구현될 수 있으며, 운동 일시에 따른 운동량을 그래프로 표시하여 제공하는 단계(S400)를 더 포함하여 구현될 수 있다.1 is a diagram illustrating a flow of a method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , in the method for measuring individual exercise amount using an augmented reality interactive sports device according to an embodiment of the present invention, receiving a signal detected by a lidar sensor unit (S100), using the received signal The step of estimating the number of steps of the user (S200), and the step of measuring the amount of exercise using a preset reference value from the estimated number of steps (S300) may be implemented, and the amount of exercise according to the date and time of the exercise is displayed in a graph and provided It may be implemented by further including the step (S400) of doing.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 위한 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 위한 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing the appearance of an augmented reality
본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법은, 라이다 센서를 이용해 사용자 모션을 트래킹하여 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에 의해 구현될 수 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)는, 본체(110), 프로젝터부(120), 라이다 센서부(130), 모션 트래킹부(140), 센서 연결부(150), 제어부(160), 통신부(170), 디스플레이부(180) 및 스피커부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법은, 라이다 센서부(130)가 지면으로부터 미리 정해진 높이의 평면을 레이저 스캐닝하여 감지된 신호를 모션 트래킹부(140)와 제어부(160)가 전달받아, 제어부(160)가 단계 S100 내지 단계 S400을 수행함으로써 구현될 수 있다. 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 각 구성에 대해서는 추후 상세히 설명하도록 한다.The method for measuring individual exercise amount using the augmented reality
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 각 단계에 대해 상세히 설명하도록 한다. 각 단계는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에 의해 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 각 단계를 수행하는 주체는 생략될 수 있다.Hereinafter, each step of the individual exercise amount measurement method using the augmented reality
단계 S100에서는, 지면으로부터 미리 정해진 높이의 평면을 레이저 스캐닝하는 라이다 센서부(130)에서 감지된 신호를 수신할 수 있다. 라이다 센서부(130)는 적어도 둘 이상의 라이다 센서(130a, 130b)를 포함하여 구성될 수 있는데, 여기서 라이다 센서는 레이저 펄스를 발사하고 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다. 보다 구체적으로, 라이다 센서부(130)는, 스캐닝 영역의 일부가 중첩되도록 서로 이격된 적어도 둘 이상의 라이다 센서(130a, 130b)를 포함하여, 여러 사용자의 위치를 정확하게 감지할 수 있다. 라이다 센서부(130)의 구성 및 작용에 대해서는 추후 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 설명에서 상세히 설명하도록 한다.In step S100, a signal sensed by the
한편, 단계 S100에서 수신하는 신호가 감지되는 미리 정해진 높이는 약 5㎝ 정도로서, 사용의 발 개수 및 발 위치를 탐지할 수 있는 높이일 수 있다.On the other hand, the predetermined height at which the signal received in step S100 is sensed is about 5 cm, and may be a height at which the number and position of the feet can be detected.
단계 S200에서는, 수신한 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 추정할 수 있다. 즉, 단계 S200에서는, 라이다 센서부(130)에서 감지된 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 카운트할 수 있다.In step S200, the number of steps of the user may be estimated using the received signal. That is, in step S200 , the number of steps of the user may be counted using the signal detected by the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S200은, 수신한 신호를 이용해 사용자의 발 개수 및 발 위치를 탐지하는 단계(S210) 및 탐지한 사용자의 발 개수 및 발 위치의 변화를 추적해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계(S220)를 포함하여 구현될 수 있다.4 is a diagram illustrating a detailed flow of step S200 in a method for measuring individual exercise amount using the augmented reality
단계 S210에서는, 수신한 신호를 이용해 사용자의 발 개수 및 발 위치를 탐지할 수 있다. 즉, 라이다 센서부(130)의 감지 신호로부터 특정 사용자의 발 개수와 각 발의 발 위치를 결정할 수 있다. 이때, 발 개수(F)는 두 발이 모두 땅에 있을 때 2(F=2), 걷거나 뛰는 동작 등으로 한 발을 들었을 때 1(F=1), 뛰는 동작 중이나 점프 등으로 두 발을 모두 들었을 때 0(F=0)일 수 있다. 발 위치(P)는 발 별로 그 위칫값을 추출할 수 있다.In step S210, the number and position of the user's feet may be detected using the received signal. That is, the number of feet of a specific user and the location of the feet of each foot may be determined from the detection signal of the
단계 S220에서는, 탐지한 사용자의 발 개수 및 발 위치의 변화를 추적해 사용자의 스텝 수를 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계 S220에서는, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F1) 및 발 위치(P1)와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F2) 및 발 위치(P2)를 비교하여 스텝 수를 추정할 수 있는데, 발 개수가 1개 또는 2개로 증가할 때 또는 발 개수는 같으나 발 위칫값이 변경될 때를 1 스텝으로 인식하고, 1 스텝으로 인식된 수를 누적해 총 스텝 수를 카운트할 수 있다.In step S220, it is possible to estimate the number of steps of the user by tracking changes in the detected number of feet and positions of the user's feet. More specifically, in step S220, the number of steps can be estimated by comparing the number of feet (F1) and position (P1) according to the previous laser scanning with the number of feet (F2) and position (P2) according to the current laser scanning. However, when the number of feet increases to one or two, or when the number of feet is the same but the foot position value is changed, it is recognized as one step, and the number recognized as one step can be accumulated to count the total number of steps.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S220의 스텝 수 추정 알고리즘을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 단계 S220의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S220은, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수를 비교하는 단계(S221), 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 다르고, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수가 크면, 1 스텝으로 카운트하는 단계(S222), 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 같으면, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치를 비교하는 단계(S223) 및 단계 S223의 비교 결과 두 발 위치가 서로 다르면, 1 스텝으로 카운트하는 단계(S224)를 포함하여 구현될 수 있다.5 is a diagram illustrating an algorithm for estimating the number of steps in step S220 in a method for measuring individual exercise using the augmented reality
단계 S221에서는, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F1)와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F2)를 비교할 수 있다.In step S221, the number of feet according to the previous laser scanning (F1) and the number of feet according to the current laser scanning (F2) may be compared.
단계 S222에서는, 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 다르고, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F1)보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F2)가 크면(F1<F2), 1 스텝으로 카운트할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 1 스텝으로 카운트 한 다음 또는 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F1)보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F2)가 작거나 같으면(F1<F2가 아닌 경우), 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수(F2)를 기준 발 개수(F1)로 하여, 다음 레이저 스캐닝에 적용할 수 있다.In step S222, if, as a result of the comparison of step S221, the number of two feet is different, and the number of feet according to the current laser scanning (F2) is greater than the number of feet (F1) according to the previous laser scanning (F1<F2), it can be counted as one step there is. As shown in Figure 5, if the number of feet according to the current laser scanning (F2) is less than or equal to the number of feet (F1) according to the next or previous laser scanning after counting in 1 step (if F1 < F2 is not), the current By using the number of feet (F2) according to laser scanning as the reference number of feet (F1), it can be applied to the next laser scanning.
단계 S223에서는, 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 같으면, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 위치(P1)와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치(P2)를 비교할 수 있다.In step S223 , if the number of two feet is the same as a result of the comparison in step S221 , the foot position P1 according to the previous laser scanning and the foot position P2 according to the current laser scanning may be compared.
단계 S224에서는, 단계 S223의 비교 결과 두 발 위치가 서로 다르면, 1 스텝으로 카운트할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 1 스텝으로 카운트 한 다음에는 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치(P2)를 기준 발 위치(P1)로 하여, 다음 레이저 스캐닝에 적용할 수 있다.In step S224, if the position of the two feet is different as a result of the comparison in step S223, one step may be counted. As shown in FIG. 5 , after counting in one step, the foot position P2 according to the current laser scanning may be used as the reference foot position P1 to be applied to the next laser scanning.
한편, 단계 S200에서는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에 의해 제공되는 사용자 발 위치를 나타내는 두 스프라이트의 간격이 미리 정해진 값보다 넓으면, 두 스프라이트의 간격과 미리 설정된 스텝당 이동 거리를 이용해 스텝 수를 추정할 수 있다.On the other hand, in step S200, if the distance between the two sprites representing the user's foot position provided by the augmented reality
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S200에서 스프라이트 간격을 이용한 스텝 수 추정을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)는 프로젝터부(120)를 통해 스포츠 콘텐츠에 따라 사용자의 발이 위치할 지점을 나타내는 스프라이트(Sprite-A, Sprite-B)를 바닥면에 표시할 수 있다. 이때, Sprite-A와 Sprite-B 사이의 간격이 멀어서 여러 걸음으로 이동하는 경우, 단계 S200에서는 두 스프라이트의 간격과 미리 설정된 스텝당 이동 거리를 이용해 스텝 수를 추정할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같은 예에서, Sprite-A와 Sprite-B 사이의 간격은 360㎝이고, 미리 설정된 스텝당 이동 거리는 60㎝이면, Sprite-A에서 Sprite-B까지의 이동은 총 6 스텝으로 추정될 수 있다.7 is a diagram for explaining the estimation of the number of steps using sprite intervals in step S200 of the method for measuring individual exercise amount using the augmented reality
전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S200은, 라이다 센서부(130)를 이용한 사용자의 스텝 수와 스포츠 콘텐츠에서 제공하는 스프라이트를 이용한 스텝 수를 모두 이용해, 라이다 센서부(130)에 의한 트래킹 실패 등이 발생하더라도, 상호 보완을 통해 정확하게 스텝 수 추정을 할 수 있다.As described above, step S200 of the individual exercise amount measurement method using the augmented reality
단계 S300에서는, 추정한 스텝 수로부터 미리 설정된 기준값을 이용해 사용자의 운동량을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계 S300에서는, 스텝당 이동 거리 및 스텝당 소모 칼로리를 이용해, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 산출할 수 있다. 즉, 미리 설정된 기준값은 스텝당 이동 거리 또는 스텝당 소모 칼로리일 수 있다.In step S300, the user's exercise amount may be measured using a preset reference value from the estimated number of steps. More specifically, in step S300 , the total exercise distance and the total calories consumed may be calculated using the movement distance per step and calories consumed per step. That is, the preset reference value may be a movement distance per step or calories consumed per step.
여기서, 성인의 보폭은 통상적으로 키에서 100㎝를 뺀 수치로서, 키가 160㎝인 경우 보폭은 60㎝라고 볼 수 있다. 청소년들의 사용을 고려해 사용자의 평균 키를 160㎝로 보고, 단계 S300에서 사용하는 스텝당 이동 거리를 60㎝로 할 수 있다. 실시예에 따라서, 각 사용자의 키를 미리 등록하고, 해당 사용자의 키로부터 100㎝를 뺀 수치로 평균 보폭을 추정하여, 추정된 평균 보폭을 사용자의 스텝당 이동 거리로 사용할 수도 있다.Here, the stride length of an adult is usually a value obtained by subtracting 100 cm from the height, and when the height is 160 cm, the stride length can be regarded as 60 cm. Considering the use of adolescents, the average height of the user may be regarded as 160 cm, and the movement distance per step used in step S300 may be set to 60 cm. According to an embodiment, the height of each user may be registered in advance, the average stride length may be estimated by subtracting 100 cm from the height of the corresponding user, and the estimated average stride length may be used as the movement distance per step of the user.
또한, 성인의 칼로리 소모는 통상적으로 1만 보당 약 350㎉이므로 스텝당 0.035㎉로 볼 수 있다. 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에서 제공하는 스포츠 콘텐츠를 플레이할 때, 사용자는 걷기보다는 뛰기에 가까운 운동 행태를 보이므로, 스텝당 소모 칼로리는 0.05㎉로 미리 설정될 수 있다.In addition, since the calorie consumption of an adult is usually about 350 kcal per 10,000 steps, it can be seen as 0.035 kcal per step. When playing sports content provided by the augmented reality
한편, 미리 설정된 기준값인 스텝당 이동 거리 및 스텝당 소모 칼로리는, 개별 사용자의 키, 몸무게, 성별 등의 정보를 사용해 서로 다르게 설정될 수 있다.Meanwhile, the preset reference values, moving distance per step and calories consumed per step, may be set differently using information such as height, weight, and gender of individual users.
단계 S400에서는, 운동 일시에 따른 운동 시간, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 포함하는 운동량을 그래프로 표시하여 제공할 수 있다. 이때, 단계 S400에서는, 운동량을 그래프로 표시한 운동 보고서를 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 디스플레이부(180)로 출력할 수 있고, 각 사용자의 단말기를 통해 제공할 수도 있다.In step S400, the exercise amount including the exercise time, total exercise distance, and total calories consumed according to the exercise date and time may be displayed and provided as a graph. In this case, in step S400 , the exercise report in which the amount of exercise is displayed as a graph may be output to the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서 제공되는 운동 보고서 화면을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서는, 운동 일시에 따른 운동 시간, 운동 거리, 소모 열량(소모 칼로리)의 변화를 쉽게 확인할 수 있도록 그래프로 표시한 운동 보고서를 디스플레이부(180) 또는 사용자의 단말기 등으로 제공할 수 있다.8 is a diagram illustrating, for example, an exercise report screen provided in step S400 of a method for measuring an individual exercise amount using the augmented reality
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서 운동 보고서가 트레이너에게 제공되는 모습을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법의 단계 S400에서는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)와 트레이너 단말기(200)가 통신하여, 트레이너가 각 사용자의 운동 보고서를 트레이너 단말기(200)를 통해 확인할 수 있다.9 is a diagram illustrating, for example, a state in which an exercise report is provided to a trainer in step S400 of a method for measuring an individual exercise amount using the augmented reality
즉, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)는, 통신부(170)를 통해 트레이너 단말기(200)에 각 사용자의 운동 보고서를 제공할 수 있다. 트레이너는 단말기에 애플리케이션을 설치하여, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)로부터 사용자의 운동 보고서를 제공받아 확인할 수 있으며, 각 사용자에게 적합한 스포츠 콘텐츠를 추천하거나 운동 자세, 운동 시간 등을 코칭하는 등 트레이닝 데이터를 제공할 수 있다.That is, the augmented reality
여기서, 사용자의 단말기나 트레이너 단말기(200)는 전자 장치로 구현될 수 있다. 전자 장치는 스마트폰, 태블릿(tablet) PC(personal computer), 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑(desktop) PC, 랩탑(laptop) PC, 넷북(netbook) 컴퓨터, 워크스테이션(workstation), 서버(server), PDA(personal digital assistant), 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자사전 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트렌즈, 또는 머리착용형 장치(HMD, head-mounted-device), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로(implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지는 않으며, 전술한 다양한 장치 중 둘 이상의 조합일 수 있다.Here, the user's terminal or the
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법을 위한 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 각 구성에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3 , each configuration of the augmented reality
본체(110)는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)의 몸체를 구성하는 프레임일 수 있으며, 내면에 제어부(160)를 포함하는 컴퓨터 장치 등을 구비할 수 있다. 본체(110)는, 도 2에 도시된 바와 같은 직육면체 형태일 수 있으나, 구체적인 형태나 모양은 다양하게 구현될 수 있다. 실시예에 따라서, 본체(110)의 하단에 설치되며 이동 보조를 위한 보조 바퀴를 적어도 하나 이상 더 포함하여, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이동식으로 구현함으로써, 필요에 따라 장소를 자유롭게 옮겨서 스포츠 콘텐츠를 플레이할 수도 있다.The
프로젝터부(120)는, 바닥면에 스포츠 콘텐츠를 위한 영상을 투영할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프로젝터부(120)는 본체(110)의 전면에 구비되며, 바닥면에 스포츠 콘텐츠를 위한 영상을 투영할 수 있다. 이때, 스포츠 콘텐츠를 위한 영상에는, 스포츠 콘텐츠의 진행에 따라 사용자의 발 위치를 표시하는 스프라이트가 포함될 수 있다. 본체(110)의 앞에서 사용자가 스포츠 콘텐츠를 증강현실 기반으로 제공받을 수 있으며, 프로젝터는 벽면이 아닌 바닥면에 영상을 투영하도록 방향을 조정하여 설치될 수 있다.The
또한, 프로젝터부(120)는, 바닥면에 직사각형 형태의 투영 영역을 프로젝션할 수 있다. 이와 같이 프로젝터부(120)를 이용해 바닥면을 충분히 활용함으로써, 모니터나 휴대 단말기, TV 등 디스플레이 장치를 이용할 때보다 훨씬 넓은 투영 영역을 활용해 다양한 스포츠 콘텐츠를 제공할 수 있다. 예를 들어, 투영 영역은 4.5m × 2.6m 크기일 수 있다. 한편, 프로젝터부(120)는 투영 영역의 모양이 사다리꼴이나 마름모꼴 등으로 왜곡되지 않고 직각 사각형이 되도록 왜곡을 보정하여 영상을 투영할 수 있다.Also, the
라이다 센서부(130)는, 프로젝터부(120)의 투영 방향을 향하여 설치될 수 있다. 즉, 투영 영역에서 스포츠 콘텐츠를 이용하는 사용자의 모션을 인식하기 위해, 라이다 센서부(130)는 투영 영역을 커버할 수 있도록 배치될 수 있다. 이때, 라이다 센서부(130)가 포함하는 라이다 센서는 RP Lidar A3일 수 있으며, 레이저 스캐닝 범위는 20m 정도일 수 있다.The
특히, 라이다 센서부(130)는, 스캐닝 영역의 일부가 중첩되도록 서로 이격된 적어도 둘 이상의 라이다 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 라이다 센서부(130)는 2개의 라이다 센서(130a, 130b)를 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 라이다 센서부(130)는, 레이저를 생성 및 조사하는 광 송신 모듈, 사용자의 신체에 의해 산란된 광신호를 집속시키는 광 수신 모듈, 및 광 수신 모듈에 의해 집속된 광신호를 감지하는 광 감지 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.In particular, the
모션 트래킹부(140)는, 라이다 센서부(130)를 이용해 사용자의 위치를 인식하여 사용자 모션을 트래킹할 수 있다. 즉, 광 감지 모듈에서 감지된 광신호를 이용해 사용자 모션을 트래킹할 수 있다. 보다 구체적으로, 모션 트래킹부(140)는, 라이다 센서부(130)를 이용해 지면으로부터 미리 정해진 지점의 사용자 발 위치를 인식하며, 사용자 발 위치 변화를 추적해 사용자 모션을 트래킹할 수 있다. 즉, 라이다 센서부(130)는 지면으로부터 5㎝ 정도 높이의 평면을 레이저 스캐닝하여 사용자 발의 존재 여부(발 개수) 및 발 위치를 검출할 수 있는데, 모션 트래킹부(140)는 사용자 발의 위치 변화를 사용자 모션으로 트래킹할 수 있다.The
기존의 사용자 모션 트래킹 방식으로는, 카메라를 이용한 센싱이 많이 사용되었다. 예를 들어, 초고속 카메라 센서, 3D 뎁스 카메라 센서, 키넥트 카메라 센서(Kinetic camera sensor) 등을 사용할 수 있다. 초고속 카메라 센서는 가상현실 운동 등에 사용될 수 있는데, 데이터 처리를 하기 위해서는 연속적인 트래킹이 불가능하고, 정해진 위치에서 1명씩 사용해야 하며, 별도의 오브젝트가 필요한 한계가 있다. 3D 뎁스 카메라 센서는, 특정 심도(depth)에서의 변화 값을 검출해 사용하기 때문에 특정 심도에서 이벤트를 발생시켜야 하고, 1~10명 정도의 소수만 동시에 이용할 수 있으며, 별도의 오브젝트가 필요한 한계가 있다. 키넥트 카메라 센서는 피사체의 모션을 검출하는데, 카메라 화각 때문에 센싱 범위가 좁아서 정해진 위치에서 운동해야 하므로 활동 범위가 좁으며, 한 번에 1명만 사용할 수 있는 한계가 있다.As a conventional user motion tracking method, sensing using a camera has been widely used. For example, a high-speed camera sensor, a 3D depth camera sensor, a Kinetic camera sensor, or the like may be used. The high-speed camera sensor can be used for virtual reality exercise, etc. In order to process data, continuous tracking is impossible, it must be used by one person at a fixed location, and there are limitations that require a separate object. Since the 3D depth camera sensor detects and uses a change value at a specific depth, an event must be generated at a specific depth, only a small number of 1 to 10 people can use it at the same time, and there is a limitation that a separate object is required. . The Kinect camera sensor detects the motion of a subject. Due to the camera angle of view, the sensing range is narrow, so you have to exercise in a fixed position, so the range of activity is narrow, and there is a limit that only one person can use it at a time.
전술한 바와 같은 종래기술의 문제를 해결할 수 있는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)는, 라이다 센서부(130) 및 모션 트래킹부(140)를 포함함으로써, 별도의 오브젝트나 장치 착용 없이 몸만으로도 증강현실 스포츠를 즐길 수 있고, 모션 트래킹이 가능한 범위가 넓어서 투영 영역을 포함하는 바닥면을 충분히 이용해 여기저기 이동하며 운동할 수 있다. 또한, 라이다 센서부(130)가 1~30명의 위치를 동시에 트래킹할 수 있으므로 단체 스포츠에도 적용할 수 있고, 이를 통해 함께 운동하는 재미를 주고 협동심을 기르는 데 도움을 줄 수 있다.The augmented reality
센서 연결부(150)는, 일 말단은 본체(110) 하단의 측면에 연결되고 다른 말단은 라이다 센서부(130)에 연결되어, 라이다 센서부(130)가 본체(110)로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 연결부(150)는 바 형태로 본체(110)의 양 측면에 연결될 수 있으며, 센서 연결부(150)의 길이는 80~120㎝ 정도, 보다 구체적으로는 100㎝로 할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 센서 연결부(150)는 본체(110) 하단의 측면과 힌지 구조로 연결되어, 사용하지 않을 때나 이동 시에 센서 연결부(150)를 접어서 편리하게 보관 또는 이동할 수 있다.The
한편, 라이다 센서부(130)는, 본체(110) 하단의 양 측면으로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 2개의 라이다 센서(130a, 130b)를 포함할 수 있는데, 이때 2개의 라이다 센서(130a, 130b)는 센서 연결부(150)를 통해 본체(110) 하단의 양 측면에 각각 연결될 수 있다. 특히, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에서는, 2개의 라이다 센서(130a, 130b)를 이용해 사용자의 모션을 트래킹함으로써, 빠르고 정확하게 복수의 사용자를 트래킹할 수 있다.Meanwhile, the
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 싱글 라이다 센서 구조를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서, 듀얼 라이다 센서 구조를 도시한 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에서는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)가, 도 10에 도시된 바와 같이 하나의 라이다 센서를 이용해 사용자 모션 트래킹을 할 수도 있으나, 도 11에 도시된 바와 같이 2개의 라이다 센서(130a, 130b)를 이용하면 사용자들의 상대적 위치로 인한 트래킹 실패를 회피하고, 여러 사용자의 위치를 간섭 없이 정확하게 파악할 수 있다.10 is a diagram illustrating a single lidar sensor structure in a method for measuring individual exercise using the augmented reality
즉, 라이다 센서를 사용하는 경우 레이저 스캐닝 그늘이 발생하게 되어 그늘에 위치한 객체는 탐지할 수 없다. 싱글 라이다 센서 구조에서, 두 사용자의 위치가 중복되지 않으면 각각의 사용자의 모션 트래킹에 문제가 없으나, 도 10에 도시된 바와 같이 Player B가 Player A의 레이저 스캐닝 그늘에 위치하면 Player B는 트래킹이 불가능하게 된다.In other words, when a lidar sensor is used, a laser scanning shadow is generated, and an object located in the shade cannot be detected. In the single lidar sensor structure, if the positions of the two users do not overlap, there is no problem in tracking the motion of each user. becomes impossible
반면에, 두 개의 라이다 센서를 사용하는 경우(듀얼 라이다 센서 구조), 제1 라이다 센서(130a)에 의한 레이저 스캐닝 그늘 영역은, 제2 라이다 센서(130b)에 의해 스캐닝되므로, 간섭 없이 복수 사용자의 모션 트래킹을 동시에 할 수 있다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, Player B가 Player A의 제1 라이다 센서(130a)의 레이저 스캐닝 그늘에 위치하더라도, Player B의 모션은 제2 라이다 센서(130b)에 의해 트래킹될 수 있다.On the other hand, in the case of using two lidar sensors (dual lidar sensor structure), the laser scanning shadow area by the
한편, 라이다 센서부(130)는, 프로젝터부(120)의 투영 영역을 향하여 서로 마주 보도록 설치되는, 적어도 둘 이상의 라이다 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 스포츠 콘텐츠가 진행되는 공간이 넓고 동시에 플레이를 하는 사용자 수가 20명 이상으로 많아지면, 도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이 나란하게 배치된 2개의 라이다 센서(130a, 130b) 구조로도 모션 트래킹 실패가 발생할 수 있다. 본 발명에서는, 이를 방지하기 위해 적어도 둘 이상의 라이다 센서를 마주 보도록 설치할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 라이다 센서의 개수 및 배치는 공간의 넓이와 형태 등에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 2개의 라이다 센서를 나란하게 또는 마주 보게 설치할 수 있고, 3개의 라이다 센서를 투영 영역의 일 측에 2개, 다른 측에 1개를 배치하면서, 다른 측의 1개를 일 측의 2개 사이에 위치하도록 하거나, 4개의 라이다 센서를 일 측에 2개, 다른 측에 2개 배치해 서로 마주 보는 2쌍의 라이다 센서가 나란히 배치되도록 할 수 있다. 이와 같이, 각각의 라이다 센서의 스캐닝 영역의 일부가 서로 중첩되어, 사용자의 모션 트래킹을 정확하게 할 수 있다면 구체적인 배치 방식은 다양할 수 있다.That is, the number and arrangement of lidar sensors may be variously implemented according to the width and shape of the space. For example, two lidar sensors can be installed side-by-side or opposite to each other, with three lidar sensors placed two on one side and one on the other side of the projection area, one on the other side. It can be placed between two on the sides, or four LiDAR sensors can be placed two on one side and two on the other side so that two pairs of LiDAR sensors facing each other are placed side by side. As such, if a portion of the scanning area of each lidar sensor overlaps each other, so that the user's motion tracking can be accurately performed, the specific arrangement method may be varied.
제어부(160)는, 프로젝터부(120)를 통해 스포츠 콘텐츠를 출력하여 사용자에게 증강현실 기반으로 스포츠 콘텐츠를 제공하되, 모션 트래킹부(140)에서 트래킹되는 사용자 모션을 이용해 스포츠 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하며, 모션 트래킹부(140)에서 트래킹되는 사용자 발 개수 및 발 위치를 기반으로 사용자의 운동량을 측정할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 사용자와 스포츠 콘텐츠가 인터랙션할 수 있도록, 모션 트래킹부(140)에서 트래킹되는 사용자 모션을 스포츠 콘텐츠의 입력 신호로 변환해 전달하고, 사용자 모션을 기반으로 운동량을 측정할 수 있다.The
통신부(170)는, 트레이너 단말기(200)와 통신을 수행하고, 트레이너 단말기(200)로부터 입력 신호를 수신해 제어부(160)에 전달할 수 있다. 또한, 통신부(170)는, 트레이너 단말기(200)에 사용자의 운동 보고서를 제공하여, 트레이너의 선택에 의해 사용자에게 적합한 스포츠 콘텐츠가 제공되도록 할 수 있다. 실시예에 따라서, 통신부(170)는 운동 보고서를 해당 사용자의 단말기에 전송할 수도 있다. 여기서, 통신부(170)는 인터넷 접속이 가능한 와이파이(Wi-Fi, Wireless Fidelity), 이동통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망, 블루투스(Bluetooth), Wibro(Wireless Broadband Internet), 3G/4G/5G(3/4/5th Generation Mobile Telecommunication) 및 LTE(Long Term Evolution)를 포함하는 다양한 무선 통신 방식이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.The
디스플레이부(180)는, 본체(110)의 전면에 구비되며, 스포츠 콘텐츠의 선택 신호를 입력받고 스포츠 콘텐츠와 관련된 플레이 정보 특히, 도 9에 도시된 바와 같은 해당 사용자의 운동 보고서를 출력할 수 있다. 즉, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(180)는 본체(110)의 전면에 위치할 수 있으며, 사용자가 각종 정보를 열람하고 스포츠 콘텐츠를 선택하는 등 각종 입출력이 가능하도록 터치스크린으로 구현될 수 있다.The
스피커부(190)는, 스포츠 콘텐츠와 관련된 음향을 출력할 수 있다. 스피커는 본체(110)의 전면이나 측면 등에 설치될 수 있으며, 디스플레이부(180)를 통해 볼륨이 조절될 수 있다.The
한편, 디스플레이부(180) 및 스피커부(190)는, 통신부(170)가 트레이너 단말기(200)로부터 수신한 실시간 트레이너 영상을 출력할 수도 있다. 즉, 실시간 트레이너 영상을 디스플레이부(180) 및 스피커부(190)로 출력함으로써, 직접 대면 접촉 없이도 사용자와 트레이너가 원격으로 얼굴을 보고 트레이닝 서비스를 제공하거나 받을 수 있다. 이를 위해 본체(110)의 전면에 카메라를 구비하여 스포츠 콘텐츠를 이용하는 사용자의 모습을 촬영하고, 촬영된 영상을 통신부(170)를 이용해 트레이너 단말기(200)에 전송할 수 있다.Meanwhile, the
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법에 따르면, 라이다 센서부(130)에서 감지된 신호를 이용해 추정한 사용자의 스텝 수로부터 사용자의 운동량을 측정함으로써, 별도의 장치 착용 없이 맨몸으로 스포츠를 하는 사용자의 운동량을 측정할 수 있고, 적어도 둘 이상의 라이다 센서에서 감지된 신호를 이용하므로 여러 사용자가 동시에 스포츠 콘텐츠를 이용할 때에도 빠르고 정확하게 각각의 사용자 모션을 트래킹하고 운동량을 측정할 수 있다.As described above, according to the individual exercise amount measurement method using the augmented reality
한편, 본 발명은 다양한 통신 단말기로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터에서 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터에서 판독 가능한 매체는, 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 장치를 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may include a computer-readable medium including program instructions for performing operations implemented in various communication terminals. For example, the computer-readable medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD_ROM and DVD, and floppy disks. It may include magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
이와 같은 컴퓨터에서 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이때, 컴퓨터에서 판독 가능한 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 구현하기 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예를 들어, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.Such a computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. In this case, the program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured to implement the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, it may include not only machine language code such as generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Various modifications and applications of the present invention described above are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.
100: 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치
110: 본체
120: 프로젝터부
130: 라이다 센서부
130a: 제1 라이다 센서
130b: 제2 라이다 센서
140: 모션 트래킹부
150: 센서 연결부
160: 제어부
170: 통신부
180: 디스플레이부
190: 스피커부
200: 트레이너 단말기
S100: 라이다 센서부에서 감지된 신호를 수신하는 단계
S200: 수신한 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계
S210: 수신한 신호를 이용해 사용자의 발 개수 및 발 위치를 탐지하는 단계
S220: 탐지한 사용자의 발 개수 및 발 위치의 변화를 추적해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계
S221: 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수를 비교하는 단계
S222: 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 다르고, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수가 크면, 1 스텝으로 카운트하는 단계
S223: 단계 S221의 비교 결과 두 발 개수가 같으면, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치를 비교하는 단계
S224: 단계 S223의 비교 결과 두 발 위치가 서로 다르면, 1 스텝으로 카운트하는 단계
S300: 추정한 스텝 수로부터 미리 설정된 기준값을 이용해 운동량을 측정하는 단계
S400: 운동 일시에 따른 운동량을 그래프로 표시하여 제공하는 단계100: augmented reality interactive sports device
110: body
120: projector unit
130: lidar sensor unit
130a: first lidar sensor
130b: second lidar sensor
140: motion tracking unit
150: sensor connection
160: control unit
170: communication department
180: display unit
190: speaker unit
200: trainer terminal
S100: step of receiving a signal detected by the lidar sensor unit
S200: estimating the number of steps of the user using the received signal
S210: Step of detecting the number and position of the user's feet using the received signal
S220: A step of estimating the number of steps of the user by tracking the number of detected feet and changes in the position of the feet
S221: Comparing the number of feet according to the previous laser scanning and the number of feet according to the current laser scanning
S222: If, as a result of the comparison of step S221, the number of two feet is different and the number of feet according to the current laser scanning is greater than the number of feet according to the previous laser scanning, counting by one step
S223: Comparing the foot position according to the previous laser scanning with the foot position according to the current laser scanning if the number of two feet is the same as a result of the comparison in step S221
S224: If the position of the two feet is different as a result of the comparison of step S223, counting as one step
S300: Step of measuring the momentum using a preset reference value from the estimated number of steps
S400: A step of displaying and providing the amount of exercise according to the date and time of the exercise as a graph
Claims (8)
라이다 센서를 이용해 사용자 모션을 트래킹하여 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하는 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에 의해 구현되며,
(1) 지면으로부터 미리 정해진 높이의 평면을 레이저 스캐닝하는 라이다 센서부(130)에서 감지된 신호를 수신하는 단계;
(2) 상기 수신한 신호를 이용해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계; 및
(3) 상기 추정한 스텝 수로부터 미리 설정된 기준값을 이용해 상기 사용자의 운동량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
As a method of measuring individual exercise amount,
Implemented by the augmented reality interactive sports device 100 that tracks the user motion using a lidar sensor to control the interaction between the content and the user,
(1) receiving a signal sensed by the lidar sensor unit 130 for laser scanning a plane of a predetermined height from the ground;
(2) estimating the number of steps of the user using the received signal; and
(3) Measuring the amount of exercise of the user by using a preset reference value from the estimated number of steps, an individual exercise amount measuring method using the augmented reality interactive sports device (100), characterized in that it comprises the step of:
(2-1) 상기 수신한 신호를 이용해 사용자의 발 개수 및 발 위치를 탐지하는 단계; 및
(2-2) 상기 탐지한 사용자의 발 개수 및 발 위치의 변화를 추적해 사용자의 스텝 수를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
The method of claim 1, wherein in step (2),
(2-1) detecting the number and position of the user's feet using the received signal; and
(2-2) A method for measuring individual exercise amount using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that it includes the step of estimating the number of steps of the user by tracking changes in the detected number and position of the user's feet .
이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수 및 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수 및 발 위치를 비교하여 상기 스텝 수를 추정하며,
상기 단계 (2-2)는,
(2-2-1) 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수를 비교하는 단계;
(2-2-2) 상기 단계 (2-2-1)의 비교 결과 두 발 개수가 다르고, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 개수보다 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 개수가 크면, 1 스텝으로 카운트하는 단계;
(2-2-3) 상기 단계 (2-2-1)의 비교 결과 두 발 개수가 같으면, 이전 레이저 스캐닝에 따른 발 위치와 현재 레이저 스캐닝에 따른 발 위치를 비교하는 단계; 및
(2-2-4) 상기 단계 (2-2-3)의 비교 결과 두 발 위치가 서로 다르면, 1 스텝으로 카운트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
The method of claim 2, wherein in step (2-2),
By comparing the number and position of the feet according to the previous laser scanning with the number and position of the feet according to the current laser scanning, the number of steps is estimated,
The step (2-2) is,
(2-2-1) comparing the number of feet according to the previous laser scanning with the number of feet according to the current laser scanning;
(2-2-2) if the number of two feet is different as a result of the comparison in step (2-2-1) and the number of feet according to the current laser scanning is greater than the number of feet according to the previous laser scanning, counting by one step;
(2-2-3) if the number of two feet is the same as a result of the comparison in step (2-2-1), comparing the foot position according to the previous laser scanning with the foot position according to the current laser scanning; and
(2-2-4) If the position of the two feet is different as a result of the comparison in step (2-2-3), using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that it includes the step of counting in one step How to measure individual exercise volume.
상기 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)에 의해 제공되는 사용자 발 위치를 나타내는 두 스프라이트의 간격이 미리 정해진 값보다 넓으면, 상기 두 스프라이트의 간격과 미리 설정된 스텝당 이동 거리를 이용해 스텝 수를 추정하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
The method of claim 1, wherein in step (2),
If the distance between the two sprites representing the user's foot position provided by the augmented reality interactive sports device 100 is wider than a predetermined value, estimating the number of steps using the distance between the two sprites and the preset movement distance per step A method of measuring individual exercise amount using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that.
스텝당 이동 거리 및 스텝당 소모 칼로리를 이용해, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 산출하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
The method of claim 1, wherein in step (3),
A method of measuring an individual exercise amount using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that the total exercise distance and the total consumed calories are calculated by using the moving distance per step and the calories consumed per step.
(4) 운동 일시에 따른 운동 시간, 총 운동 거리 및 총 소모 칼로리를 포함하는 운동량을 그래프로 표시하여 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
The method of claim 5, wherein after step (3),
(4) Individual exercise amount using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that it further comprises the step of displaying and providing the amount of exercise including the exercise time, the total exercise distance, and the total consumed calories in a graph according to the exercise date and time How to measure.
바닥면에 스포츠 콘텐츠를 위한 영상을 투영하는 프로젝터부(120);
상기 프로젝터부(120)의 투영 방향을 향하여 설치되는 라이다 센서부(130);
상기 라이다 센서부(130)를 이용해 상기 사용자의 위치를 인식하여 사용자 모션을 트래킹하는 모션 트래킹부(140); 및
상기 프로젝터부(120)를 통해 상기 스포츠 콘텐츠를 출력하여 사용자에게 증강현실 기반으로 상기 스포츠 콘텐츠를 제공하되, 상기 모션 트래킹부(140)에서 트래킹되는 사용자 모션을 이용해 상기 스포츠 콘텐츠와 사용자 사이의 상호작용을 제어하며, 상기 모션 트래킹부(140)에서 트래킹되는 사용자 발 개수 및 발 위치를 기반으로 상기 사용자의 운동량을 측정하는 제어부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.
According to claim 1, wherein the augmented reality interactive sports device 100,
Projector unit 120 for projecting an image for sports content on the floor surface;
a lidar sensor unit 130 installed toward the projection direction of the projector unit 120;
a motion tracking unit 140 for tracking the user's motion by recognizing the location of the user using the lidar sensor unit 130; and
The sports contents are outputted through the projector unit 120 to provide the sports contents to the user based on augmented reality, but interaction between the sports contents and the user using the user motion tracked by the motion tracking unit 140 . Augmented reality interactive sports apparatus 100, characterized in that it comprises a control unit 160 for controlling the user and measuring the amount of movement of the user based on the number and foot position of the user's feet tracked by the motion tracking unit 140 A method of measuring individual exercise amount using
스캐닝 영역의 일부가 중첩되도록 서로 이격된 적어도 둘 이상의 라이다 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치(100)를 이용한 개인별 운동량 측정 방법.According to claim 7, wherein the lidar sensor unit 130,
An individual exercise amount measurement method using the augmented reality interactive sports device 100, characterized in that it includes at least two or more lidar sensors spaced apart from each other so that a part of the scanning area overlaps.
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