KR20230023835A - Method to perform motor skill development diagnosis of autistic patients based on body balance change - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for diagnosing the development of motor skills of an autistic patient based on a change in body balance included in a medical video, which comprises the steps of: acquiring a medical video; inputting the medical video into a pre-trained neural network model to detect an object of interest, which performs jumping for each frame of the medical video; calculating the jump height, a jump speed, and a change rate of the body balance according to jumping from the detected object of interest; and diagnosing the development of motor skills of an autistic patient, based on the calculated jump height, jump speed, and the change rate of the body balance to generate diagnostic results. Accordingly, the accuracy of diagnosing the development of the motor skills of an autistic patient can be enhanced.

Description

신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법{METHOD TO PERFORM MOTOR SKILL DEVELOPMENT DIAGNOSIS OF AUTISTIC PATIENTS BASED ON BODY BALANCE CHANGE}A method for diagnosing the development of motor skills in autistic patients based on body balance changes

본 발명은 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 의료 영상에 포함되는 신체 균형 변화에 기반하여 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on changes in body balance, and more particularly, to a method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on changes in body balance included in a medical image.

일반적으로, 신체 균형 조절은, 정보 처리, 운동 계획, 근육의 움직임의 타이밍과 순서 사이의 복잡한 상호작용을 수반하기 때문에, 인지 과학의 관점에서 의미가 크다.In general, the control of body balance is significant from a cognitive science point of view because it involves complex interactions between information processing, motor planning, and the timing and sequence of muscle movements.

지각 정보와 행동을 연결하는 뇌의 회로는, 인식과 감정과 같은 더 높은 정신 기능의 초석을 형성한다고 알려져 있다.Circuits in the brain that connect perceptual information and behavior are known to form the cornerstones of higher mental functions such as perception and emotion.

특히, 서서 걷는 것과 관련된 기초 운동 장애는, 인식 및 사회적 장애의 출현에 핵심적인 영향을 줄 수 있다.In particular, basic motor impairment associated with standing and walking can have a key impact on the emergence of cognitive and social impairments.

일 예로, 아동 행동 데이터 분석을 위해서는, 보통 대근육 운동과 소근육 운동을 관찰 및 분석하게 되는데, 자폐 아동의 약 70% 정도가 근육 발달에 문제가 있을 수 있다.For example, in order to analyze children's behavior data, coarse and fine motor movements are usually observed and analyzed, and about 70% of children with autism may have problems with muscle development.

현재, 자폐아의 근육 운동에 대한 연구가 진행되고 있으나, 자폐아의 잡기 동작 등의 소근육 운동에 대한 연구사례만이 일부 알려지고 있을 뿐, 걷기 및 점프 등과 같이 대근육 운동에 대한 연구사례는 아직까지 알려진 바가 없다.Currently, research on muscle movements of children with autism is being conducted, but only some studies on small muscle movements such as grasping movements of autistic children are known, and studies on gross motor movements such as walking and jumping are still unknown. there is no bar

또한, 기존에는, 신체 균형 및 근육 운동 능력 정도를 측정하기 위해서, 다양한 측정 장비들이 설치된 특정 위치에서만 측정을 해야 하거나, 또는 측정 대상자의 몸에 측정 장비를 부착하여 측정을 해야 하는 등의 환경적인 제한이 있어서 측정이 용이하지 않은 문제들이 있었다.In addition, in the past, in order to measure the degree of body balance and muscle movement ability, it is necessary to measure only at a specific location where various measuring devices are installed, or to measure the measurement by attaching the measuring device to the body of the measurement subject due to environmental limitations. There were problems that were not easy to measure.

따라서, 향후, 공간 및 장비등의 환경적 제한 없이도 신체 균형 변화를 정확하게 측정하고 이를 기반으로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단에 대한 정확도를 높일 수 있는 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in the future, it is required to develop a method for diagnosing the development of motor ability in autistic patients that can accurately measure changes in body balance without environmental limitations such as space and equipment and increase the accuracy of the diagnosis of motor ability development in autistic patients based on this. there is.

대한민국 공개특허 10-2017-0062113호 (2017. 06. 07)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0062113 (2017. 06. 07)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 뉴럴 네트워크 모델을 이용하여 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출하여 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 수행함으로써, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 공간 및 장비 등의 환경적 제한 없이도 신체 균형 변화를 정확하게 측정하고 이를 기반으로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단에 대한 정확도를 높일 수 있는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention to solve the above problems is to detect an object of interest performing a jumping motion using a neural network model, and to develop motor skills of autism patients based on the jumping height, jumping speed, and body balance change rate. By performing the diagnosis, it is possible to accurately measure changes in body balance without environmental limitations such as space and equipment for diagnosing the development of motor skills in autistic patients, and based on this, change in body balance that can increase the accuracy of the diagnosis of motor skill development in autistic patients. It is to provide a method for diagnosing the development of motor skills in autistic patients.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법은, 의료 영상을 획득하는 단계, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하는 단계, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes acquiring a medical image, inputting the medical image into a pre-learned neural network model, and Detecting an object of interest performing a jumping motion for each frame of the medical image, calculating a jump height, jumping speed, and body balance change rate according to the jumping motion from the detected object of interest, and calculating the calculated jump and diagnosing the motor ability development of the autistic patient based on the height, jumping speed, and body balance change rate, and generating a diagnosis result.

실시 예에 있어서, 상기 관심 객체를 검출하는 단계는, 점프 동작을 수행하는 대상의 신체 균형 변화율을 산출하기 위해 상기 의료 영상의 프레임별로 제1 관심 객체를 검출하고, 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하기 위해 상기 의료 영상의 프레임별로 제2 관심 객체를 검출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the detecting of the object of interest may include detecting a first object of interest for each frame of the medical image in order to calculate a body balance change rate of the target performing the jumping action, and A second object of interest may be detected for each frame of the medical image in order to calculate a jump height and a jump speed.

실시 예에 있어서, 상기 신체 균형 변화율을 산출하는 단계는, 상기 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 상기 점프 동작에 따른 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the calculating of the body balance change rate may include calculating a change rate of left and right balance of the body before and after the jump and a change rate of front and rear balance of the body by comparing and analyzing objects of interest detected for each frame of the medical image. to be characterized

실시 예에 있어서, 상기 신체 균형 변화율을 산출하는 단계는, 상기 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체로부터 관절 위치를 추출하고, 상기 추출한 관절 위치를 보정하며, 상기 보정된 관절 위치를 기초로 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the calculating of the body balance change rate may include extracting joint positions from the object of interest detected for each frame of the medical image, correcting the extracted joint positions, and before and after jumping based on the corrected joint positions. It is characterized by calculating the balance change rate of the left and right sides of the body and the change rate of the front and rear balance of the body.

실시 예에 있어서, 상기 신체 좌우측 균형 변화율을 산출하는 단계는, 상기 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 3 포인트 관절들 사이의 각도를 산출하고, 상기 산출된 3 포인트 관절들 사이의 각도 변화를 기초로 상기 신체 좌우측 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the step of calculating the balance change rate between the left and right sides of the body may include calculating an angle between three-point joints adjacent to each other for each frame of the medical image, and based on the calculated angle change between the three-point joints. It is characterized in that the balance change rate of the left and right sides of the body is calculated.

실시 예에 있어서, 상기 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 단계는, 상기 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 관절들 사이의 거리를 산출하고, 상기 산출된 관절들 사이의 거리 변화를 기초로 상기 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the calculating of the change rate of the anterior-posterior balance of the body may include calculating a distance between joints adjacent to each other for each frame of the medical image, and based on the calculated change in the distance between the joints, the anterior-posterior balance of the body. It is characterized in that the rate of change is calculated.

실시 예에 있어서, 상기 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하는 단계 이후에, 상기 의료 영상을 사전 학습된 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상으로부터 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 추가 관심 객체를 검출하는 단계, 상기 검출된 추가 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 포즈 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, after the step of diagnosing the motor ability development of the autism patient, the additional object of interest of the target performing the jumping motion is obtained from the medical image by inputting the medical image to a pretrained second neural network model. The method further comprises: detecting, calculating a pose change rate according to a jumping motion from the detected additional object of interest, and further diagnosing motor ability development of an autistic patient based on the calculated pose change rate. .

실시 예에 있어서, 상기 추가 관심 객체를 검출하는 단계는, 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 손 및 발 중 적어도 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the detecting of the additional object of interest may include detecting at least one of a hand and a foot of the object performing the jumping motion.

실시 예에 있어서, 상기 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계는, 상기 검출된 추가 관심 객체가 손이면 상기 점프 동작을 수행하기 이전의 손 포즈와 상기 점프 동작을 수행한 이후의 손 포즈를 비교하여 상기 점프 동작에 따른 손 포즈 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the step of calculating the pose change rate according to the jumping motion may include comparing a hand pose before performing the jumping motion and a hand pose after performing the jumping motion if the detected additional object of interest is a hand. and calculating a hand pose change rate according to the jumping motion.

실시 예에 있어서, 상기 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계는, 상기 검출된 추가 관심 객체가 발이면 상기 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발의 포즈를 기초로 상기 점프 동작에 따른 발 포즈 변화율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the calculating of the pose change rate according to the jumping operation may include, when the detected additional object of interest is a foot, a foot pose change rate according to the jumping operation based on poses of the left foot and the right foot performing the jumping operation. characterized in that it produces

실시 예에 있어서, 상기 발 포즈 변화율은, 상기 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발이 지면에 도달하는 시간차 정보, 상기 발이 지면에 도착할 때 발바닥과 지면 사이의 각도 정보 및 발뒷꿈치 끝단과 지면 사이의 거리 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the foot pose change rate may include time difference information for reaching the ground by the left and right feet performing the jumping motion, angle information between the sole and the ground when the foot lands on the ground, and distance between the tip of the heel and the ground It is characterized in that it includes at least one of the information.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 의료 영상을 획득하는 동작, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하는 동작, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하는 동작, 및 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.A computer program stored on a computer readable storage medium according to an embodiment of the present invention, when the computer program is executed on one or more processors, to perform the following operations for diagnosing the development of motor skills of autistic patients based on body balance changes, , The operations include: acquiring a medical image, inputting the medical image to a pretrained neural network model, and detecting an interest object that performs a jump operation for each frame of the medical image; The operation of calculating the jump height, jump speed, and body balance change rate according to the jumping motion from the object of interest, and diagnosing the motor ability development of the autistic patient based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate, and generating a diagnosis result It is characterized in that it includes the operation of.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하기 위한 컴퓨팅 장치로서, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서, 및 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 그리고 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 것을 특징으로 한다.A computing device for providing a method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change according to an embodiment of the present invention, comprising a processor including one or more cores, and a memory, wherein the processor acquires a medical image. and inputs the medical image to a pretrained neural network model to detect an interest object performing a jump operation for each frame of the medical image, and from the detected object of interest, jump height and jump according to the jump operation. It is characterized by calculating speed and body balance change rate, and diagnosing motor ability development of autism patients based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate, and generating a diagnosis result.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 사용자 단말로서, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서, 메모리, 및 사용자 인터페이스를 제공하는 출력부를 포함하고, 상기 사용자 인터페이스는, 의료 영상 입력에 대한 응답으로, 상기 의료 영상에 대한 결과 정보를 표시하고, 그리고 상기 의료 영상에 대한 결과 정보는, 의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하여 생성되는 것을 특징으로 한다.A user terminal for diagnosing motor ability development of autism patients based on body balance change according to an embodiment of the present invention, comprising a processor including one or more cores, a memory, and an output unit providing a user interface, the user interface comprising: , In response to a medical image input, result information on the medical image is displayed, and the result information on the medical image acquires the medical image and inputs the medical image to a pretrained neural network model to An object of interest performing a jumping motion is detected for each frame of the medical image, a jump height, a jump speed, and a rate of change in body balance according to the jumping motion are calculated from the detected object of interest, and the calculated jump height and jump It is characterized in that it is generated by diagnosing the development of motor skills of autism patients based on the rate of change of speed and body balance.

실시 예에 있어서, 상기 의료 영상에 대한 결과 정보는, 의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하며, 상기 의료 영상을 사전 학습된 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상으로부터 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 추가 관심 객체를 검출하고, 상기 검출된 추가 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하며, 상기 산출된 포즈 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 진단하여 생성되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the result information on the medical image is obtained by acquiring the medical image, and inputting the medical image to a pretrained first neural network model to detect an object of interest performing a jump operation for each frame of the medical image. and calculating a jump height, jump speed, and body balance change rate according to a jumping motion from the detected object of interest, and diagnosing motor ability development of an autism patient based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate, Inputting the medical image to a pretrained second neural network model to detect an additional object of interest of a target performing the jumping operation from the medical image, and calculating a pose change rate according to the jumping operation from the detected additional object of interest; , Characterized in that it is generated by additionally diagnosing the development of motor skills of autistic patients based on the calculated pose change rate.

실시 예에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는, 사용자 입력에 대한 응답으로, 상기 의료 데이터에 대한 결과 정보를 표시하고, 그리고 상기 의료 데이터에 대한 결과 정보는, 의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하여 생성되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the user interface displays result information on the medical data in response to a user input, and the result information on the medical data acquires a medical image and pre-learns the medical image. input to the neural network model to detect an interest object that performs a jump motion for each frame of the medical image, and calculates a jump height, jump speed, and body balance change rate according to the jump motion from the detected object of interest, , Based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate, it is characterized in that it is generated by diagnosing the development of motor skills of autistic patients.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하는 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 상술한 방법 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위해 매체에 저장된다.A computer program that provides a method for diagnosing motor ability development of autistic patients based on body balance changes according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is combined with a computer that is hardware to perform any one of the above methods. stored on the medium for

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer readable recording medium recording a computer program for executing the method may be further provided.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 뉴럴 네트워크 모델을 이용하여 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출하여 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 수행함으로써, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 공간 및 장비 등의 환경적 제한 없이도 신체 균형 변화를 정확하게 측정하고 이를 기반으로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단에 대한 정확도를 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, by detecting an object of interest performing a jumping motion using a neural network model and diagnosing the motor ability development of an autistic patient based on the jumping height, jumping speed, and body balance change rate, It is possible to accurately measure changes in body balance without environmental limitations such as space and equipment for diagnosing motor ability development, and based on this, the accuracy of diagnosing motor ability development in autism patients can be increased.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하기 위한 동작을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 뉴럴 네트워크 모델의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 관심 객체 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a block diagram of a computing device performing an operation for providing a method for diagnosing motor ability development of an autistic patient based on changes in body balance, according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a network function of a neural network model according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a process of detecting an object of interest according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart for explaining a method for diagnosing motor ability development of autistic patients based on changes in body balance, according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element mentioned below may also be the second element within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서 본 명세서에서 사용하는 용어의 의미를 간략히 설명한다. 그렇지만 용어의 설명은 본 명세서의 이해를 돕기 위한 것이므로, 명시적으로 본 발명을 한정하는 사항으로 기재하지 않은 경우에 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이 아님을 주의해야 한다.Prior to the description, the meaning of the terms used in this specification will be briefly described. However, it should be noted that the description of terms is intended to help the understanding of the present specification, and is not used in the sense of limiting the technical spirit of the present invention unless explicitly described as limiting the present invention.

본 명세서에서 신경망, 인공 신경망, 네트워크 함수는 종종 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.In this specification, neural networks, artificial neural networks, and network functions may often be used interchangeably.

본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 이용된 "영상" 또는 "영상 데이터"라는 용어는 이산적 영상 요소들(예컨대, 2차원 영상에 있어서는 픽셀)로 구성된 다차원 데이터를 지칭하며, 달리 말하자면, (예컨대, 비디오 화면에 표시된) 눈으로 볼 수 있는 대상 또는 (예컨대, CT, MRI 검출기 등의 픽셀 출력에 대응되는 파일과 같은) 그 대상의 디지털 표현물을 지칭하는 용어이다.The term "image" or "image data" as used throughout the description and claims of the present invention refers to multidimensional data composed of discrete image elements (e.g., pixels in the case of a two-dimensional image); in other words, ( A term used to refer to a visible object (e.g., displayed on a video screen) or a digital representation of that object (e.g., a file corresponding to the pixel output of a CT, MRI detector, etc.).

예를 들어 "이미지" 또는 "영상"은 전산화 단층 촬영(CT; computed tomography), 자기 공명 영상(MRI; magnetic resonance imaging), 신체 동작 영상, 초음파 또는 본 발명의 기술분야에서 공지된 임의의 다른 의료 영상 시스템의 의하여 수집된 피검체(subject)의 의료 영상일 수 있다. 영상이 반드시 의료적 맥락에서 제공되어야 하는 것은 아니고 비의료적 맥락에서 제공될 수도 있는 바, 예를 들어 보안 검색용 X선 촬영 등이 있을 수 있다.For example, "image" or "video" may mean computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), body motion imaging, ultrasound, or any other medical procedure known in the art. It may be a medical image of a subject collected by the imaging system. The image does not necessarily have to be provided in a medical context, but may be provided in a non-medical context, such as X-ray imaging for security screening.

본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 'DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine; 의료용 디지털 영상 및 통신)' 표준은 의료용 기기에서 디지털 영상 표현과 통신에 이용되는 여러 가지 표준을 총칭하는 용어인 바, DICOM 표준은 미국 방사선 의학회(ACR)와 미국 전기 공업회(NEMA)에서 구성한 연합 위원회에서 발표한다.Throughout the detailed description and claims of the present invention, the 'DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)' standard is a term that collectively refers to various standards used for digital image expression and communication in medical devices, The DICOM standard is published by a joint committee formed by the American College of Radiology (ACR) and the National Electrical Manufacturers Association (NEMA).

또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 '의료영상 저장 전송 시스템(PACS; Picture Archiving and Communication System)'은 DICOM 표준에 맞게 저장, 가공, 전송하는 시스템을 지칭하는 용어이며, X선, CT, MRI와 같은 디지털 의료영상 장비를 이용하여 획득된 의료영상 이미지는 DICOM 형식으로 저장되고 네트워크를 통하여 병원 내외의 단말로 전송이 가능하며, 이에는 판독 결과 및 진료 기록이 추가될 수 있다.In addition, throughout the detailed description and claims of the present invention, 'Picture Archiving and Communication System (PACS)' is a term that refers to a system that stores, processes, and transmits according to the DICOM standard, and includes X-ray, CT, , Medical imaging images acquired using digital medical imaging equipment such as MRI are stored in DICOM format and can be transmitted to terminals inside and outside the hospital through a network, and reading results and medical records can be added to them.

또한, 본 명세서에 걸쳐, 뉴럴 네트워크(neural network), 신경망 네트워크, 네트워크 함수는, 동일한 의미로 사용될 수 있다. 뉴럴 네트워크는, 일반적으로 “노드”라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 “노드”들은, “뉴런(neuron)”들로 지칭될 수도 있다. 뉴럴 네트워크는, 적어도 둘 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 뉴럴 네트워크들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 “링크”에 의해 상호 연결될 수 있다.Also, throughout this specification, a neural network, a neural network, and a network function may be used with the same meaning. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may be generally referred to as “nodes”. These “nodes” may also be referred to as “neurons”. A neural network includes at least two or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more “links”.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하기 위한 동작을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한 도면이다.1 is a block diagram of a computing device performing an operation for providing a method for diagnosing motor ability development of an autistic patient based on changes in body balance, according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 발명의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다.The configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In one embodiment of the present invention, the computing device 100 may include other components for performing a computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may constitute the computing device 100.

컴퓨팅 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .

본 발명에서, 프로세서(110)는, 의료 영상에 포함되는 점프 동작을 판독하여 결과 정보를 생성하는 방법에 관한 것으로, 의료 영상을 획득하고, 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성할 수 있다.In the present invention, the processor 110 relates to a method of generating result information by reading a jump motion included in a medical image, obtaining a medical image, and inputting the medical image to a pretrained neural network model to obtain a medical image. Detects an interest object that performs a jump motion for each frame of , calculates a jump height, jump speed, and body balance change rate according to the jump motion from the detected object of interest, and calculates the jump height, jump speed, and body balance change rate according to the jump motion. Based on the rate of change, it is possible to diagnose the development of motor skills in autistic patients and generate diagnostic results.

여기서, 의료 영상은, 점프 동작을 수행하는 대상을 촬영한 동영상을 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.Here, the medical image may include a moving picture of a subject performing a jumping motion, which is only an example, but is not limited thereto.

다음, 프로세서(110)는, 관심 객체를 검출할 때, 점프 동작을 수행하는 대상의 신체 균형 변화율을 산출하기 위해 의료 영상의 프레임별로 제1 관심 객체를 검출하고, 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하기 위해 의료 영상의 프레임별로 제2 관심 객체를 검출할 수 있다.Next, when detecting the object of interest, the processor 110 detects a first object of interest for each frame of the medical image in order to calculate a body balance change rate of the target performing the jumping action, and the object performing the jumping action jumps. A second object of interest may be detected for each frame of the medical image in order to calculate the height and jump speed.

일 예로, 제1 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 관절을 포함할 수 있으며, 제2 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 발, 무릎 및 다리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.For example, the first object of interest may include a joint of a body performing a jumping motion, and the second object of interest may include at least one of a foot, a knee, and a leg of a body performing a jumping motion. , This is only one embodiment, but is not limited thereto.

또한, 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델은, 딥러닝 기반의 오픈포즈 모델을 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the pretrained neural network model may include a deep learning-based open pose model, which is only one embodiment, but is not limited thereto.

여기서, 뉴럴 네트워크 모델은, 의료 영상으로부터 검출된 점프 동작을 수행하는 신체의 관심 객체가 입력되면 관심 객체로부터 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하여 자폐 여부를 판독하도록 사전 학습될 수 있다.Here, the neural network model may be pre-learned to determine whether a person has autism or not by calculating a jump height, jump speed, and body balance change rate from the object of interest when an object of interest of a body performing a jumping motion detected from a medical image is input.

이어, 프로세서(110)는, 신체 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 점프 동작에 따른 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.Next, when calculating the change rate of body balance, the processor 110 compares and analyzes the objects of interest detected for each frame of the medical image to calculate the change rate of balance between the left and right sides of the body before and after the jump and the rate of change in front-back balance of the body according to the jumping motion. .

일 예로, 프로세서(110)는, 신체 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체로부터 관절 위치를 추출하고, 추출한 관절 위치를 보정하며, 보정된 관절 위치를 기초로 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.For example, when calculating the rate of change in body balance, the processor 110 extracts joint positions from the object of interest detected for each frame of the medical image, corrects the extracted joint positions, and corrects the extracted joint positions before and after jumping based on the corrected joint positions. The rate of change in left-right balance of the body and the rate of change in anterior-posterior balance of the body can be calculated.

그리고, 프로세서(110)는, 추출한 관절 위치를 보정할 때, 추출한 관절 위치를 확인하여 의료 영상에서 관절이 가려져서 소실되거나 또는 잘못된 관절 위치가 존재하면 소실된 관절 위치 또는 잘못된 관절 위치를 보정할 수 있다.Further, when correcting the extracted joint position, the processor 110 checks the extracted joint position and corrects the missing joint position or the incorrect joint position if the joint is lost due to being covered in the medical image or there is an erroneous joint position. .

또한, 프로세서(110)는, 신체 좌우측 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 3 포인트 관절들 사이의 각도를 산출하고, 산출된 3 포인트 관절들 사이의 각도 변화를 기초로 신체 좌우측 균형 변화율을 산출할 수 있다.In addition, when calculating the rate of change in balance between the left and right sides of the body, the processor 110 calculates the angle between adjacent 3-point joints for each frame of the medical image, and based on the calculated angle change between the 3-point joints, The left-right balance change rate can be calculated.

또한, 프로세서(110)는, 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 관절들 사이의 거리를 산출하고, 산출된 관절들 사이의 거리 변화를 기초로 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.In addition, when calculating the rate of change of anterior-posterior balance of the body, the processor 110 calculates a distance between joints adjacent to each other for each frame of the medical image, and calculates a rate of change of anterior-posterior balance of the body based on the calculated distance change between the joints. can be calculated

이어, 프로세서(110)는, 점프 높이 및 점프 속도를 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출할 수 있다.Then, when calculating the jumping height and jumping speed, the processor 110 may compare and analyze the objects of interest detected for each frame of the medical image to calculate the jumping height and jumping speed of the subject performing the jumping operation.

다음, 프로세서(110)는, 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하는 단계 이후에, 의료 영상을 사전 학습된 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 의료 영상으로부터 점프 동작을 수행하는 대상의 추가 관심 객체를 검출하고, 검출된 추가 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하며, 산출된 포즈 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 진단할 수 있다.Next, the processor 110, after the step of diagnosing the motor ability development of the autism patient, inputs the medical image to the pretrained second neural network model to detect an additional object of interest of the subject performing the jumping motion from the medical image. and calculates a pose change rate according to the jumping motion from the detected additional object of interest, and based on the calculated pose change rate, it is possible to additionally diagnose the motor ability development of the autistic patient.

여기서, 제2 뉴럴 네트워크 모델은, 의료 영상으로부터 검출된 점프 동작을 수행하는 신체의 추가 관심 객체가 입력되면 추가 관심 객체로부터 포즈 변화율을 산출하여 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 판독하도록 사전 학습될 수 있다.Here, the second neural network model may be pre-learned to additionally interpret the development of the motor ability of an autism patient by calculating a pose change rate from the additional object of interest when an additional object of interest of a body performing a jumping motion detected from a medical image is input. there is.

또한, 프로세서(110)는, 추가 관심 객체를 검출할 때, 점프 동작을 수행하는 대상의 손 및 발 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.Also, when detecting the additional object of interest, the processor 110 may detect at least one of the hand and foot of the object performing the jumping motion.

여기서, 프로세서(110)는, 점프 동작을 수행하는 대상의 손을 검출할 때, 점프 동작을 수행하기 이전의 의료 영상 단일 프레임과 점프 동작을 수행한 이후의 의료 영상 단일 프레임으로부터 각각 손을 검출할 수 있다.Here, when detecting the hand of the target performing the jumping motion, the processor 110 detects the hand from a single frame of medical images before performing the jumping motion and a single frame of medical images after performing the jumping motion, respectively. can

그리고, 프로세서(110)는, 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출할 때, 점프 동작을 수행하는 의료 영상의 복수 프레임들로부터 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출할 수 있다.Also, when detecting the foot of the subject performing the jumping motion, the processor 110 may detect the foot of the subject performing the jumping motion from a plurality of frames of the medical image performing the jumping motion.

이어, 프로세서(110)는, 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출할 때, 검출된 추가 관심 객체가 손이면 점프 동작을 수행하기 이전의 손 포즈와 점프 동작을 수행한 이후의 손 포즈를 비교하여 점프 동작에 따른 손 포즈 변화율을 산출할 수 있다.Then, when calculating the pose change rate according to the jumping motion, if the detected additional object of interest is a hand, the processor 110 compares the hand pose before performing the jumping motion with the hand pose after performing the jumping motion, and jumps. A hand pose change rate according to motion may be calculated.

일 예로, 손 포즈 변화율은, 손 위치 변화 정보를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.For example, the hand pose change rate may include hand position change information, which is only an example, but is not limited thereto.

또한, 프로세서(110)는, 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출할 때, 검출된 추가 관심 객체가 발이면 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발의 포즈를 기초로 점프 동작에 따른 발 포즈 변화율을 산출할 수 있다.In addition, when calculating the pose change rate according to the jumping motion, the processor 110 calculates the foot pose change rate according to the jumping motion based on the poses of the left foot and the right foot performing the jumping motion, if the detected additional object of interest is a foot. can

일 예로, 발 포즈 변화율은, 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발이 지면에 도달하는 시간차 정보, 발이 지면에 도착할 때 발바닥과 지면 사이의 각도 정보 및 발뒷꿈치 끝단과 지면 사이의 거리 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.For example, the foot pose change rate is at least one of time difference information for reaching the ground by the left and right feet performing a jumping motion, angle information between the sole and the ground when the foot lands on the ground, and distance information between the tip of the heel and the ground. It may include, which is only one embodiment, but is not limited thereto.

다음, 프로세서(110)는, 진단 결과를 생성할 때, 운동 능력 발달 진단 대상자의 신체 균형 조절 모터 능력 정량화 및 평가를 포함하는 결과 정보를 생성할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.Next, when generating a diagnosis result, the processor 110 may generate result information including quantification and evaluation of the body balance control motor ability of the subject for motor ability development diagnosis, which is only one embodiment, but is not limited thereto. don't

또한, 전술한 뉴럴 네트워크 모델은, 딥 뉴럴 네트워크일 수 있다. 본 명세서에 걸쳐, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는, 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크 (CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크 등을 포함할 수 있다.Also, the aforementioned neural network model may be a deep neural network. Throughout this specification, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can reveal latent structures in data. In other words, it can identify the latent structure of a photo, text, video, sound, or music (e.g., what objects are in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the audio are, etc.). . Deep neural networks include a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a restricted boltzmann machine (RBM), and a deep belief network (DBN). , Q network, U network, Siamese network, and the like.

컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 딥 뉴럴 네트워크의 일종으로서, 컨벌루셔널 레이어를 포함하는 신경망을 포함한다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 최소한의 전처리(preprocess)를 사용하도록 설계된 다계층 퍼셉트론(multilayer perceptrons)의 한 종류이다. CNN은, 하나 또는 여러 개의 컨벌루셔널 레이어와 이와 결합된 인공 신경망 계층들로 구성될 수 있다. CNN은, 가중치와 풀링 레이어(pooling layer)들을 추가로 활용할 수 있다. 이러한 구조 덕분에 CNN은, 2차원 구조의 입력 데이터를 충분히 활용할 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 이미지에서 오브젝트를 인식하기 위하여 사용될 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 이미지 데이터를 차원을 가진 행렬로 나타내어 처리할 수 있다. 예를 들어 RGB(red-green-blue)로 인코딩 된 이미지 데이터의 경우, R, G, B 색상별로 각각 2차원(예를 들어, 2 차원 이미지 인 경우) 행렬로 나타내 질 수 있다. 즉, 이미지 데이터의 각 픽셀의 색상 값이 행렬의 성분이 될 수 있으며 행렬의 크기는 이미지의 크기와 같을 수 있다. 따라서, 이미지 데이터는, 3개의 2차원 행렬로(3차원의 데이터 어레이)로 나타내질 수 있다.A convolutional neural network is a type of deep neural network and includes a neural network including a convolutional layer. A convolutional neural network is a type of multilayer perceptron designed to use minimal preprocessing. A CNN may be composed of one or several convolutional layers and artificial neural network layers combined therewith. CNNs can additionally utilize weights and pooling layers. Thanks to this structure, CNNs can fully utilize the two-dimensional structure of the input data. Convolutional neural networks can be used to recognize objects in images. A convolutional neural network can represent and process image data as a matrix having dimensions. For example, in the case of image data encoded in RGB (red-green-blue), each R, G, and B color may be represented as a two-dimensional (eg, two-dimensional image) matrix. That is, the color value of each pixel of the image data can be a component of a matrix, and the size of the matrix can be the same as the size of the image. Thus, image data can be represented by three two-dimensional matrices (a three-dimensional data array).

컨벌루셔널 뉴럴 네트워크에서, 컨벌루셔널 필터를 이동해가며 컨벌루셔널 필터와 이미지의 각 위치에서의 행렬 성분끼리 곱하는 것으로 컨벌루셔널 과정(컨벌루셔널 레이어의 입출력)을 수행할 수 있다. 컨벌루셔널 필터는, n*n 형태의 행렬로 구성될 수 있다. 컨벌루셔널 필터는, 일반적으로 이미지의 전체 픽셀의 수보다 작은 고정된 형태의 필터로 구성될 수 있다. 즉, m*m 이미지를 컨벌루셔널 레이어(예를 들어, 컨벌루셔널 필터의 사이즈가 n*n인 컨벌루셔널 레이어)입력시키는 경우, 이미지의 각 픽셀을 포함하는 n*n 픽셀을 나타내는 행렬이 컨벌루셔널 필터와 성분 곱 (즉, 행렬의 각 성분끼리의 곱) 될 수 있다. 컨벌루셔널 필터와의 곱에 의하여 이 미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 성분이 추출될 수 있다. 예를 들어, 이미지에서 상하 직선 성분을 추출하기 위한 3*3 컨벌루셔널 필터는 [[0,1,0], [0,1,0], [0,1,0]] 와 같이 구성될 수 있다. 이미지에서 상하 직선 성분을 추출하기 위한 3*3 컨벌루셔널 필터가 입력 이미지에 적용되면 이미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 상하 직선 성분이 추출되어 출력될 수 있다. 컨벌루셔널 레이어는 이미지를 나타낸 각각의 채널에 대한 각각의 행렬(즉, R, G, B 코딩 이미지의 경우, R, G, B 색상)에 컨벌루셔널 필터를 적용할 수 있다. 컨벌루셔널 레이어는 입력 이미지에 컨벌루셔널 필터를 적용하여 입력 이미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 피쳐를 추출할 수 있다. 컨벌루셔널 필터의 필터 값(즉, 행렬의 각 성분의 값)은 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크의 학습 과정에서 역전파에 의하여 업데이트 될 수 있다.In a convolutional neural network, a convolutional process (input/output of a convolutional layer) can be performed by moving the convolutional filter and multiplying the convolutional filter with matrix components at each position of the image. A convolutional filter may be composed of an n*n matrix. A convolutional filter can consist of a fixed shape filter, which is usually smaller than the total number of pixels in an image. That is, when an m*m image is input to a convolutional layer (for example, a convolutional layer whose size of convolutional filter is n*n), a matrix representing n*n pixels including each pixel of the image It can be component multiplied with this convolutional filter (ie, multiplication of each component of the matrix). A component matching the convolutional filter can be extracted from the image by multiplication with the convolutional filter. For example, a 3*3 convolutional filter to extract top and bottom linear components from an image would be constructed as [[0,1,0], [0,1,0], [0,1,0]] can When a 3*3 convolutional filter for extracting up and down linear components from an image is applied to an input image, up and down linear components matching the convolutional filter may be extracted from the image and output. The convolutional layer may apply a convolutional filter to each matrix for each channel representing an image (ie, R, G, B colors in the case of an R, G, B coded image). The convolutional layer may extract features matching the convolutional filter from the input image by applying the convolutional filter to the input image. The filter value of the convolutional filter (that is, the value of each element of the matrix) may be updated by backpropagation during the learning process of the convolutional neural network.

컨벌루셔널 레이어의 출력에는, 서브샘플링 레이어가 연결되어 컨벌루셔널 레이어의 출력을 단순화하여 메모리 사용량과 연산량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 2*2 맥스 풀링 필터를 가지는 풀링 레이어에 컨벌루셔널 레이어의 출력을 입력시키는 경우, 이미지의 각 픽셀에서 2*2 패치마다 각 패치에 포함되는 최대값을 출력하여 이미지를 압축할 수 있다. 전술한 풀링은 패치에서 최소값을 출력하거나, 패치의 평균값을 출력하는 방식일 수도 있으며 임의의 풀링 방식이 본 발명에 포함될 수 있다.A subsampling layer is connected to the output of the convolutional layer to simplify the output of the convolutional layer, thereby reducing memory usage and computational complexity. For example, if the output of the convolutional layer is input to a pooling layer with a 2*2 max pooling filter, the image is compressed by outputting the maximum value included in each patch for each 2*2 patch in each pixel of the image. can The aforementioned pooling may be a method of outputting a minimum value of a patch or an average value of a patch, and any pooling method may be included in the present invention.

컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 하나 이상의 컨벌루셔널 레이어, 서브 샘플링 레이어를 포함할 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 과정과 서브샘플링 과정(예를 들어, 전술한 맥스 풀링 등)을 반복적으로 수행하여 이미지에서 피쳐를 추출할 수 있다. 반복적인 컨벌루션널 과정과 서브샘플링 과정을 통해 뉴럴 네트워크는 이미지의 글로벌 피쳐를 추출할 수 있다.A convolutional neural network may include one or more convolutional layers and subsampling layers. A convolutional neural network may extract features from an image by repeatedly performing a convolutional process and a subsampling process (eg, max pooling described above). Through an iterative convolutional process and subsampling process, a neural network can extract global features of an image.

컨벌루셔널 레이어 또는 서브샘플링 레이어의 출력은 풀 커넥티드 레이어(fully connected layer)에 입력될 수 있다. 풀 커넥티드 레이어는 하나의 레이어에 있는 모든 뉴런과 이웃한 레이어에 있는 모든 뉴런이 연결되는 레이어이다. 풀 커넥티드 레이어는 뉴럴 네트워크에서 각 레이어의 모든 노드가 다른 레이어의 모든 노드에 연결된 구조를 의미할 수 있다.An output of the convolutional layer or the subsampling layer may be input to a fully connected layer. A fully connected layer is a layer in which all neurons in one layer are connected to all neurons in neighboring layers. A fully connected layer may refer to a structure in which all nodes of each layer are connected to all nodes of other layers in a neural network.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는, 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 프로세서(110)는, 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는, 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은, CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the processor 110 may be composed of one or more cores, a central processing unit (CPU) of a computing device, a general purpose graphics processing unit (GPGPU) ), a processor for data analysis and deep learning, such as a tensor processing unit (TPU). The processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 and perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network. The processor 110 performs neural network learning, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating neural network weights using backpropagation. calculations can be performed for At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function. For example, the CPU and GPGPU can process learning of network functions and data classification using network functions. In addition, in one embodiment of the present invention, the learning of a network function and data classification using a network function may be processed by using processors of a plurality of computing devices together. In addition, a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present invention may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 수행 및 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 결과를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있으며, 저장된 컴퓨터 프로그램은 프로세서(120)에 의하여 판독되어 구동될 수 있다. 메모리(130)는, 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the memory 130 may store a computer program for performing a diagnosis of the development of motor ability of an autism patient and providing a diagnosis result of the development of motor ability of an autistic patient, and the stored computer program may be stored in the processor 120 ) and can be read and driven. The memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the memory 130 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, or a card type memory (eg SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Memory) Read-Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the above memory is only an example, and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 결과 정보 등을 다른 컴퓨팅 장치, 서버 등과 송수신할 수 있다. 또한, 네트워크부(150)는, 복수의 컴퓨팅 장치 사이의 통신을 가능하게 하여 복수의 컴퓨팅 장치 각각에서 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 또는 모델의 학습을 위한 동작들이 분산 수행되도록 할 수 있다. 네트워크부(150)는, 복수의 컴퓨팅 장치 사이의 통신을 가능하게 하여 자폐 진단 또는 네트워크 함수를 사용한 모델 학습을 위한 연산을 분산 처리하도록 할 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present invention may transmit/receive information on a motor ability development diagnosis result of an autistic patient to another computing device, server, or the like. In addition, the network unit 150 enables communication between a plurality of computing devices so that operations for diagnosing the motor ability development of an autism patient or learning a model can be performed in a distributed manner in each of the plurality of computing devices. The network unit 150 may enable communication between a plurality of computing devices to perform distributed processing of calculations for autism diagnosis or model learning using a network function.

본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는, 근거리(단거리), 원거리, 유선 및 무선 등과 같은 현재 사용 및 구현되는 임의의 형태의 유무선 통신 기술에 기반하여 동작할 수 있으며, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present invention may operate based on any type of wired or wireless communication technology currently used and implemented, such as short-distance (short-distance), long-distance, wired, and wireless, and other networks. can also be used in

본 발명의 컴퓨팅 장치(100)는, 출력부 및 입력부를 더 포함할 수도 있다.The computing device 100 of the present invention may further include an output unit and an input unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 출력부는, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 결과를 제공하기 위한 사용자 인터페이스(UI, user interface)를 표시할 수 있다. 출력부는, 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 출력할 수 있다.The output unit according to an embodiment of the present invention may display a user interface (UI) for providing a diagnosis result of motor ability development of an autism patient. The output unit may output any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .

본 발명의 일 실시예에서, 출력부는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 일부 디스플레이 모듈은, 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광 투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이 모듈이라 지칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이 모듈의 대표적인 예로는 TOLED(Transparent OLED) 등이 있다.In one embodiment of the present invention, the output unit is a liquid crystal display (liquid crystal display, LCD), thin film transistor liquid crystal display (thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), organic light-emitting diode (organic light-emitting diode, OLED) , a flexible display, and a 3D display. Some of these display modules may be of a transparent type or a light transmissive type so that the outside can be seen through them. This may be referred to as a transparent display module, and a representative example of the transparent display module is TOLED (Transparent OLED) and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력부는, 사용자 입력을 수신받기 위한 사용자 인터페이스 상의 키 및/또는 버튼들, 또는 물리적인 키 및/또는 버튼들을 구비할 수 있다. 입력부를 통한 사용자 입력에 따라 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이 실행될 수 있다.The input unit according to an embodiment of the present invention may receive a user input. The input unit may include keys and/or buttons on a user interface for receiving user input, or physical keys and/or buttons. A computer program for controlling a display according to embodiments of the present invention may be executed according to a user input through an input unit.

본 발명의 실시예들에 따른 입력부는, 사용자의 버튼 조작 또는 터치 입력을 감지하여 신호를 수신하거나, 카메라 또는 마이크로폰을 통하여 사용자 등의 음성 또는 동작을 수신하여 이를 입력 신호로 변환할 수도 있다. 이를 위해 음성 인식(Speech Recognition) 기술 또는 동작 인식(Motion Recognition) 기술들이 사용될 수 있다.The input unit according to embodiments of the present invention may detect a user's button operation or touch input and receive a signal, or may receive a user's voice or motion through a camera or microphone and convert it into an input signal. For this purpose, speech recognition technology or motion recognition technology may be used.

본 발명의 실시예들에 따른 입력부는, 컴퓨팅 장치(100)와 연결된 외부 입력 장비로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 입력 장비는 사용자 입력을 수신하기 위한 터치 패드, 터치 펜, 키보드 또는 마우스 중 적어도 하나일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며 이에 제한되는 것은 아니다.The input unit according to embodiments of the present invention may be implemented as an external input device connected to the computing device 100 . For example, the input device may be at least one of a touch pad, a touch pen, a keyboard, or a mouse for receiving a user input, but this is only an example and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 사용자 터치 입력을 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 출력부와 동일한 구성일 수도 있다. 입력부는, 사용자의 선택 입력을 수신하도록 구현되는 터치 스크린으로 구성될 수 있다. 터치 스크린은, 접촉식 정전용량 방식, 적외선 광 감지 방식, 표면 초음파(SAW) 방식, 압전 방식, 저항막 방식 중 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다. 전술한 터치 스크린에 대한 자세한 기재는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시일 뿐이며, 다양한 터치 스크린 패널이 컴퓨팅 장치(100)에 채용될 수 있다. 터치 스크린으로 구성된 입력부는, 터치 센서를 포함할 수 있다. 터치 센서는, 입력부의 특정 부위에 가해진 압력 또는 입력부의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 터치 센서에 대한 터치입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는, 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 프로세서(110)로 전송할 수 있다. 이로써, 프로세서(110)는 입력부의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 인식할 수 있게 된다.The input unit according to an embodiment of the present invention may recognize a user touch input. The input unit according to an embodiment of the present invention may have the same configuration as the output unit. The input unit may include a touch screen implemented to receive a user's selection input. The touch screen may use any one of a contact capacitive method, an infrared light sensing method, a surface ultrasonic (SAW) method, a piezoelectric method, and a resistive film method. Detailed description of the touch screen described above is only an example according to an embodiment of the present invention, and various touch screen panels may be employed in the computing device 100 . The input unit configured as a touch screen may include a touch sensor. The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the input unit or capacitance generated at a specific portion of the input unit into an electrical input signal. The touch sensor may be configured to detect not only the touched position and area, but also the pressure upon touch. When there is a touch input to the touch sensor, the corresponding signal(s) is sent to the touch controller. The touch controller may process the signal(s) and then transmit corresponding data to processor 110 . Accordingly, the processor 110 can recognize which area of the input unit has been touched.

본 발명의 일 실시예에서, 서버는, 서버의 서버 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수도 있다. 서버는 임의의 형태의 장치는 모두 포함할 수 있다. 서버는, 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the server may include other configurations for performing the server environment of the server. The server may include any type of device. The server may be a digital device, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, or a mobile phone, equipped with a processor and having an arithmetic capability with a memory.

본 발명의 일 실시예에 따른 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 결과를 표시하는 사용자 인터페이스를 사용자 단말로 제공하기 위한 동작을 수행하는 서버(미도시)는, 네트워크부, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다.A server (not shown) performing an operation for providing a user interface displaying a motor ability development diagnosis result of an autism patient according to an embodiment of the present invention to a user terminal may include a network unit, a processor, and a memory. .

서버는, 본 발명의 실시예들에 따른 사용자 인터페이스를 생성할 수 있다. 서버는, 클라이언트(예를 들어, 사용자 단말)에게 네트워크를 통해 정보를 제공하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 서버는, 생성한 사용자 인터페이스를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말은, 서버에 액세스할 수 있는 임의의 형태의 컴퓨팅 장치(100)일 수 있다. 서버의 프로세서는, 네트워크부를 통해 사용자 단말로 사용자 인터페이스를 전송할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 서버는 예를 들어, 클라우드 서버일 수 있다. 서버는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 이에 제한되지 않는다.The server may generate a user interface according to embodiments of the present invention. The server may be a computing system that provides information to clients (eg, user terminals) over a network. The server may transmit the generated user interface to the user terminal. In this case, the user terminal may be any type of computing device 100 capable of accessing the server. The processor of the server may transmit the user interface to the user terminal through the network unit. A server according to embodiments of the present invention may be, for example, a cloud server. The server may be a web server that processes services. The types of servers described above are examples only and are not limited thereto.

따라서, 본 발명은, 뉴럴 네트워크 모델을 이용하여 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출하여 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 수행함으로써, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 공간 및 장비 등의 환경적 제한 없이도 신체 균형 변화를 정확하게 측정하고 이를 기반으로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단에 대한 정확도를 높일 수 있다.Therefore, the present invention detects an object of interest performing a jumping motion using a neural network model and diagnoses the motor ability development of an autistic patient based on the jumping height, jumping speed, and body balance change rate, thereby improving the motor ability of an autistic patient. Even without environmental limitations such as space and equipment for developmental diagnosis, it is possible to accurately measure changes in body balance and increase the accuracy of the diagnosis of motor ability development in autistic patients based on this.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 뉴럴 네트워크 모델의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a network function of a neural network model according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호 교환 가능한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, the terms computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more links.

신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. In a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative relationship of an input node and an output node. The concept of an input node and an output node is relative, and any node in an output node relationship with one node may have an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node to output node relationship may be created around a link. More than one output node can be connected to one input node through a link, and vice versa.

하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of data of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a link interconnecting an input node and an output node may have a weight. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.

상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in the neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship in the neural network. Characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, an association between the nodes and links, and a weight value assigned to each link. For example, when there are two neural networks having the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.

신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may be composed of a set of one or more nodes. A subset of nodes constituting a neural network may constitute a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on distances from the first input node. For example, a set of nodes having a distance of n from the first input node may constitute n layers. The distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the corresponding node from the first input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of a layer in a neural network may be defined in a method different from the above. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from a final output node.

최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. An initial input node may refer to one or more nodes to which data is directly input without going through a link in relation to other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. Also, the hidden node may refer to nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node.

본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.In the neural network according to an embodiment of the present invention, the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. can In addition, the neural network according to another embodiment of the present invention may be a neural network in which the number of nodes of the input layer may be less than the number of nodes of the output layer, and the number of nodes decreases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present invention is a type of neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. can A neural network according to another embodiment of the present invention may be a neural network in the form of a combination of the aforementioned neural networks.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network) 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can reveal latent structures in data. In other words, it can identify the latent structure of a photo, text, video, sound, or music (e.g., what objects are in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the audio are, etc.). . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted boltzmann machines (RBMs). machine), a deep belief network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, a Generative Adversarial Network (GAN), and the like. The description of the deep neural network described above is only an example and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더(autoencoder)를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 차원과 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the network function may include an autoencoder. An autoencoder may be a type of artificial neural network for outputting output data similar to input data. An auto-encoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be disposed between input and output layers. The number of nodes of each layer may be reduced from the number of nodes of the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically with the reduction from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer). Autoencoders can perform non-linear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers may correspond to dimensions after preprocessing of input data. In the auto-encoder structure, the number of hidden layer nodes included in the encoder may decrease as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, a sufficient amount of information may not be conveyed, so more than a certain number (e.g., more than half of the input layer, etc.) ) may be maintained.

뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다. The neural network may be trained using at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.

뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.A neural network can be trained in a way that minimizes output errors. In the learning of the neural network, the learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network for the training data and the error of the target are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. It is a process of updating the weight of each node of the neural network by backpropagating in the same direction. In the case of teacher learning, the learning data in which the correct answer is labeled is used for each learning data (ie, the labeled learning data), and in the case of comparative teacher learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, learning data in the case of teacher learning regarding data classification may be data in which each learning data is labeled with a category. Labeled training data is input to a neural network, and an error may be calculated by comparing an output (category) of the neural network and a label of the training data. As another example, in the case of comparative history learning for data classification, an error may be calculated by comparing input learning data with a neural network output. The calculated error is back-propagated in a reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back-propagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to a learning rate. The neural network's computation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of iterations of the learning cycle of the neural network. For example, a high learning rate is used in the early stage of neural network training to increase efficiency by allowing the neural network to quickly achieve a certain level of performance, and a low learning rate can be used in the late stage to increase accuracy.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In neural network learning, generally, training data can be a subset of real data (ie, data to be processed using the trained neural network), and therefore, errors for training data are reduced, but errors for real data are reduced. There may be incremental learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which errors for actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that has learned a cat by showing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing the error of machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, inactivating some nodes in the network during learning, and using a batch normalization layer should be applied. can

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 관심 객체 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a process of detecting an object of interest according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 점프 동작을 수행하는 대상의 신체 균형 변화율을 산출하기 위해 의료 영상의 프레임별로 관심 객체를 검출할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the present invention may detect an object of interest for each frame of a medical image in order to calculate a body balance change rate of a subject performing a jumping motion.

일 예로, 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 관절을 포함할 수 있다.For example, the object of interest may include a body joint that performs a jumping motion.

그리고, 본 발명은, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 점프 동작에 따른 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.Further, the present invention may compare and analyze objects of interest detected for each frame of the medical image to calculate a rate of change in balance between the right and left sides of the body before and after jumping according to a jumping motion and a rate of change in front/back balance of the body.

즉, 본 발명은, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체로부터 관절 위치를 추출하고, 추출한 관절 위치를 보정하며, 보정된 관절 위치를 기초로 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.That is, the present invention extracts the joint position from the object of interest detected for each frame of the medical image, corrects the extracted joint position, and calculates the left-right balance change rate and the front-back balance change rate of the body before and after jumping based on the corrected joint position. can do.

여기서, 본 발명은, 추출한 관절 위치를 보정할 때, 추출한 관절 위치를 확인하여 의료 영상에서 관절이 가려져서 소실되거나 또는 잘못된 관절 위치가 존재하면 소실된 관절 위치 또는 잘못된 관절 위치를 보정할 수 있다.Here, the present invention, when correcting the extracted joint position, checks the extracted joint position and corrects the missing joint position or the wrong joint position if the joint is hidden in the medical image and there is a missing joint position or an incorrect joint position.

또한, 본 발명은, 신체 좌우측 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 3 포인트 관절들 사이의 각도를 산출하고, 산출된 3 포인트 관절들 사이의 각도 변화를 기초로 신체 좌우측 균형 변화율을 산출할 수 있다.In addition, in the present invention, when calculating the rate of change of balance between the left and right sides of the body, the angle between adjacent 3-point joints is calculated for each frame of the medical image, and the balance between the left and right sides of the body is based on the calculated angle change between the 3-point joints. rate of change can be calculated.

일 예로, 도 3에서 8번 내지 10번 관절들 간의 각도와, 1번, 8번 및 9번 관절들 간의 각도와, 1번 내지 3번 관절들 간의 각도와, 2번 내지 4번 관절들 간의 각도와, 0번 내지 2번 관절들 간의 각도와, 11번 내지 13번 관절들 간의 각도와, 1번, 11번 및 12번 관절들 간의 각도와, 1번, 5번 및 6번 관절들 간의 각도, 및 5번 내지 7번 관절들 간의 각도 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 각도 변화를 기초로 상기 신체 좌우측 균형 변화율은 산출될 수 있다.For example, in FIG. 3, the angle between joints 8 to 10, the angle between joints 1, 8, and 9, the angle between joints 1 to 3, and the angle between joints 2 to 4 The angle between joints 0 to 2, the angle between joints 11 to 13, the angle between joints 1, 11 and 12, and the angle between joints 1, 5 and 6 The balance change rate on the left and right sides of the body may be calculated based on a change in at least one or two or more of the angle and the angle between the joints #5 to #7.

또한, 본 발명은, 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 관절들 사이의 거리를 산출하고, 산출된 관절들 사이의 거리 변화를 기초로 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.일 예로, 도 3에서 9번 및 12번 관절들 간의 거리와, 2번 및 5번 관절들 간의 거리 중 적어도 하나를 기초로 상기 신체 전후방 균형 변화율이 산출될 수 있다.In addition, the present invention, when calculating the change rate of the anterior-posterior balance of the body, calculates the distance between adjacent joints for each frame of the medical image, and calculates the change rate of the anterior-posterior balance of the body based on the calculated distance change between the joints. For example, the front/rear balance change rate of the body may be calculated based on at least one of a distance between joints #9 and #12 and a distance between joints #2 and #5 in FIG. 3 .

또한, 본 발명에 따른 신체 균형은, 0번, 1번, 10번과 13번 관절의 중심 좌표와 좌우 균형을 기초로 측정될 수 있고(Balance feature 1), 또한 9번 및 12번 관절들 간의 거리를 2번 및 5번 관절들 간의 거리로 나누는 연산을 기초로 측정될 수 있다(Balance feature 2).In addition, the body balance according to the present invention can be measured based on the center coordinates and left and right balance of joints 0, 1, 10, and 13 (Balance feature 1), and also between joints 9 and 12. It can be measured based on the calculation of dividing the distance by the distance between joints #2 and #5 (Balance feature 2).

한편, 본 발명은, 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하기 위해 의료 영상의 프레임별로 관심 객체를 검출할 수도 있다.Meanwhile, in the present invention, an object of interest may be detected for each frame of a medical image in order to calculate a jumping height and a jumping speed of a subject performing a jumping motion.

여기서, 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 발, 무릎 및 다리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the object of interest may include at least one of a foot, a knee, and a leg of a body performing a jumping motion.

이때, 본 발명은, 점프 높이 및 점프 속도를 산출할 때, 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출할 수 있다.In this case, when calculating the jumping height and jumping speed, the present invention may calculate the jumping height and jumping speed of a subject performing a jumping motion by comparing and analyzing objects of interest detected for each frame of the medical image.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flow chart for explaining a method for diagnosing motor ability development of autistic patients based on changes in body balance, according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 의료 영상을 획득할 수 있다(S10).As shown in FIG. 4 , in the present invention, a medical image may be obtained (S10).

여기서, 의료 영상은, 점프 동작을 수행하는 대상을 촬영한 동영상을 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.Here, the medical image may include, but is not limited to, a moving picture of a subject performing a jumping motion.

그리고, 본 발명은, 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출할 수 있다(S20).Furthermore, according to the present invention, an object of interest performing a jump operation may be detected for each frame of the medical image by inputting the medical image to the pretrained neural network model (S20).

여기서, 본 발명은, 점프 동작을 수행하는 대상의 신체 균형 변화율을 산출하기 위해 상기 의료 영상의 프레임별로 제1 관심 객체를 검출하고, 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하기 위해 의료 영상의 프레임별로 제2 관심 객체를 검출할 수 있다.Here, the present invention detects a first object of interest for each frame of the medical image in order to calculate a body balance change rate of a subject performing a jumping motion, and calculates a jumping height and a jumping speed of a subject performing a jumping motion. A second object of interest may be detected for each frame of the medical image.

일 예로, 제1 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 관절을 포함할 수 있고, 제2 관심 객체는, 점프 동작을 수행하는 신체의 발, 무릎 및 다리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the first object of interest may include a joint of a body performing a jumping motion, and the second object of interest may include at least one of a foot, a knee, and a leg of a body performing a jumping motion. .

이어, 본 발명은, 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출할 수 있다(S30).Subsequently, the present invention may calculate a jump height, a jump speed, and a body balance change rate according to a jump motion from the detected object of interest (S30).

여기서, 본 발명은, 의료 영상의 프레임별로 검출된 제1 관심 객체로부터 관절 위치를 추출하고, 추출한 관절 위치를 보정하며, 보정된 관절 위치를 기초로 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출할 수 있다.Here, the present invention extracts the joint position from the first object of interest detected for each frame of the medical image, corrects the extracted joint position, and based on the corrected joint position, the change rate of left and right balance of the body before and after jumping and the change rate of front and rear balance of the body can be calculated.

또한, 본 발명은, 의료 영상의 프레임별로 검출된 제2 관심 객체들을 비교 분석하여 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출할 수 있다.In addition, according to the present invention, the jumping height and jumping speed of a subject performing a jumping motion may be calculated by comparing and analyzing the second objects of interest detected for each frame of the medical image.

다음, 본 발명은, 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성할 수 있다(S40).Next, the present invention, based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate, can diagnose the development of motor skills of autism patients and generate diagnostic results (S40).

여기서, 본 발명은, 운동 능력 발달 진단 대상자의 신체 균형 조절 모터 능력 정량화 및 평가를 포함하는 결과 정보를 생성할 수 있다.Here, the present invention may generate result information including quantification and evaluation of the body balance control motor ability of the subject for motor ability development diagnosis.

또한, 본 발명은, 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하는 단계 이후에, 의료 영상을 사전 학습된 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 의료 영상으로부터 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 추가 관심 객체를 검출하고, 검출된 추가 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하며, 산출된 포즈 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 진단할 수도 잇다.In addition, the present invention, after the step of diagnosing the motor ability development of autistic patients, inputs a medical image to a pre-learned second neural network model to detect an additional object of interest of a target performing the jumping motion from the medical image, , the pose change rate according to the jumping motion is calculated from the detected additional interest object, and the motor ability development of the autistic patient may be additionally diagnosed based on the calculated pose change rate.

여기서, 본 발명은, 추가 관심 객체를 검출할 때, 점프 동작을 수행하는 대상의 손 및 발 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.Here, in the present invention, when detecting the additional object of interest, at least one of the hand and foot of the object performing the jumping motion may be detected.

일 예로, 본 발명은, 점프 동작을 수행하는 대상의 손을 검출할 때, 점프 동작을 수행하기 이전의 의료 영상 단일 프레임과 점프 동작을 수행한 이후의 의료 영상 단일 프레임으로부터 각각 손을 검출할 수 있다.For example, when detecting a hand of a target performing a jumping motion, the present invention may detect a hand from a single frame of a medical image before performing a jumping motion and a single frame of a medical image after performing a jumping motion, respectively. there is.

또한, 본 발명은, 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출할 때, 점프 동작을 수행하는 의료 영상의 복수 프레임들로부터 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출할 수 있다.Also, when detecting the foot of a subject performing a jumping motion, the present invention may detect the foot of a subject performing a jumping motion from a plurality of frames of a medical image performing a jumping motion.

그리고, 본 발명은, 검출된 추가 관심 객체가 손이면 점프 동작을 수행하기 이전의 손 포즈와 점프 동작을 수행한 이후의 손 포즈를 비교하여 점프 동작에 따른 손 포즈 변화율을 산출할 수 있다.In the present invention, if the detected additional object of interest is a hand, a hand pose change rate according to the jumping motion may be calculated by comparing a hand pose before performing the jumping motion with a hand pose after performing the jumping motion.

또한, 본 발명은, 검출된 추가 관심 객체가 발이면 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발의 포즈를 기초로 점프 동작에 따른 발 포즈 변화율을 산출할 수 있다.Also, according to the present invention, if the detected additional object of interest is a foot, a foot pose change rate according to a jumping motion may be calculated based on poses of the left foot and the right foot performing the jumping motion.

일 예로, 발 포즈 변화율은, 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발이 지면에 도달하는 시간차 정보, 발이 지면에 도착할 때 발바닥과 지면 사이의 각도 정보 및 발뒷꿈치 끝단과 지면 사이의 거리 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the foot pose change rate is at least one of time difference information for reaching the ground by the left and right feet performing a jumping motion, angle information between the sole and the ground when the foot lands on the ground, and distance information between the tip of the heel and the ground. can include

이와 같이, 본 발명은, 뉴럴 네트워크 모델을 이용하여 점프 동작을 수행하는 관심 객체를 검출하여 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 수행함으로써, 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 공간 및 장비 등의 환경적 제한 없이도 신체 균형 변화를 정확하게 측정하고 이를 기반으로 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단에 대한 정확도를 높일 수 있다.As described above, the present invention detects an object of interest performing a jumping motion using a neural network model and diagnoses the motor ability development of an autistic patient based on the jump height, jump speed, and body balance change rate, thereby Without environmental limitations such as space and equipment for diagnosing ability development, it is possible to accurately measure changes in body balance and increase the accuracy of diagnosing motor ability development in autistic patients based on this.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a server, which is hardware, and stored in a medium.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The aforementioned program is C, C++, JAVA, machine language, etc. It may include a code coded in a computer language of. Such codes may include functional codes related to functions defining necessary functions for executing the methods, and include control codes related to execution procedures necessary for the processor of the computer to execute the functions according to a predetermined procedure. can do. In addition, these codes may further include memory reference related code for determining where (address address) of the computer's internal or external memory the additional information or media required for the computer's processor to execute the functions should be referenced. there is. In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other remote computer or server in order to execute the functions, the code uses the communication module of the computer to determine how to communicate with any other remote computer or server. It may further include communication-related codes for whether to communicate, what kind of information or media to transmit/receive during communication, and the like.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, or memory, but a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device. Specifically, examples of the storage medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., but are not limited thereto. That is, the program may be stored in various recording media on various servers accessible by the computer or various recording media on the user's computer. In addition, the medium may be distributed to computer systems connected through a network, and computer readable codes may be stored in a distributed manner.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented in a software module executed by hardware, or implemented by a combination thereof. A software module may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any form of computer readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (25)

장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
의료 영상을 획득하는 단계;
상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하는 단계;
상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
In the method performed by the device,
obtaining a medical image;
detecting an interest object performing a jump operation for each frame of the medical image by inputting the medical image to a pretrained neural network model;
calculating a jump height, a jump speed, and a rate of change in body balance according to a jumping motion from the detected object of interest; and
Diagnosing the development of motor skills of autism patients based on the calculated jump height, jump speed and rate of change in body balance and generating a diagnosis result.
제1 항에 있어서,
상기 의료 영상은,
점프 동작을 수행하는 대상을 촬영한 동영상을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
The medical image,
A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change, comprising a video of a subject performing a jumping motion.
제1 항에 있어서,
상기 관심 객체를 검출하는 단계는,
점프 동작을 수행하는 대상의 신체 균형 변화율을 산출하기 위해 상기 의료 영상의 프레임별로 제1 관심 객체를 검출하고, 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하기 위해 상기 의료 영상의 프레임별로 제2 관심 객체를 검출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
The step of detecting the object of interest is,
A first object of interest is detected for each frame of the medical image in order to calculate a rate of change in body balance of the subject performing the jumping motion, and a frame of the medical image is calculated in order to calculate the jumping height and jumping speed of the subject performing the jumping motion. A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change, characterized in that for each second object of interest is detected.
제3 항에 있어서,
상기 제1 관심 객체는,
상기 점프 동작을 수행하는 신체의 관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 3,
The first object of interest is
A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change, characterized in that it comprises a joint of the body performing the jumping motion.
제3 항에 있어서,
상기 제2 관심 객체는,
상기 점프 동작을 수행하는 신체의 발, 무릎 및 다리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 3,
The second object of interest,
Body balance change-based motor ability development diagnosis method of autism patients, characterized in that it comprises at least one of the feet, knees and legs of the body performing the jumping motion.
제1 항에 있어서,
상기 신체 균형 변화율을 산출하는 단계는,
상기 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 상기 점프 동작에 따른 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
In the step of calculating the body balance change rate,
A method for diagnosing motor ability development in autism patients based on body balance change, characterized in that by comparing and analyzing the objects of interest detected for each frame of the medical image to calculate a rate of change in balance between the left and right sides of the body before and after jumping according to the jumping motion and a rate of change in front-back balance of the body .
제6 항에 있어서,
상기 신체 균형 변화율을 산출하는 단계는,
상기 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체로부터 관절 위치를 추출하고, 상기 추출한 관절 위치를 보정하며, 상기 보정된 관절 위치를 기초로 점프 전후의 신체 좌우측 균형 변화율과 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 6,
In the step of calculating the body balance change rate,
A joint position is extracted from the object of interest detected for each frame of the medical image, the extracted joint position is corrected, and a rate of change in left and right balance of the body before and after jumping and a rate of change in balance in front and rear of the body are calculated based on the corrected joint location. A method for diagnosing the development of motor skills in autistic patients based on changes in body balance.
제7 항에 있어서,
상기 추출한 관절 위치를 보정하는 단계는,
상기 추출한 관절 위치를 확인하여 상기 의료 영상에서 관절이 가려져서 소실되거나 또는 잘못된 관절 위치가 존재하면 상기 소실된 관절 위치 또는 잘못된 관절 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 7,
The step of correcting the extracted joint position,
Identifying the extracted joint position and diagnosing the movement ability development of autistic patients based on body balance change, characterized in that the missing joint position or incorrect joint position is corrected if the joint is obscured in the medical image and the missing joint position or incorrect joint position exists method.
제7 항에 있어서,
상기 신체 좌우측 균형 변화율을 산출하는 단계는,
상기 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 3 포인트 관절들 사이의 각도를 산출하고, 상기 산출된 3 포인트 관절들 사이의 각도 변화를 기초로 상기 신체 좌우측 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 7,
The step of calculating the balance change rate of the left and right sides of the body,
Calculating angles between 3-point joints adjacent to each other for each frame of the medical image, and calculating the balance change rate on the left and right sides of the body based on the calculated angular changes between the 3-point joints A method for diagnosing motor development in autistic patients.
제7 항에 있어서,
상기 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 단계는,
상기 의료 영상의 프레임별로 서로 인접하는 관절들 사이의 거리를 산출하고, 상기 산출된 관절들 사이의 거리 변화를 기초로 상기 신체 전후방 균형 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 7,
Calculating the change rate of the front and rear balance of the body,
Movement of autism patients based on body balance change, characterized in that the distance between joints adjacent to each other is calculated for each frame of the medical image, and the body front and rear balance change rate is calculated based on the calculated distance change between the joints. Methods for diagnosing competency development.
제1 항에 있어서,
상기 점프 높이 및 점프 속도를 산출하는 단계는,
상기 의료 영상의 프레임별로 검출된 관심 객체들을 비교 분석하여 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 점프 높이 및 점프 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
Calculating the jump height and jump speed,
A method for diagnosing motor ability development in autism patients based on body balance change, characterized in that for comparing and analyzing the objects of interest detected for each frame of the medical image to calculate a jump height and a jump speed of the object performing the jumping motion.
제1 항에 있어서,
상기 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하는 단계 이후에,
상기 의료 영상을 사전 학습된 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상으로부터 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 추가 관심 객체를 검출하는 단계;
상기 검출된 추가 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 포즈 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 추가 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
After diagnosing the motor development of the autistic patient,
inputting the medical image to a pretrained second neural network model and detecting an additional object of interest of a target performing the jumping operation from the medical image;
calculating a pose change rate according to a jumping motion from the detected additional object of interest; and
Further comprising the step of additionally diagnosing the motor ability development of autistic patients based on the calculated pose change rate.
제12 항에 있어서,
상기 추가 관심 객체를 검출하는 단계는,
상기 점프 동작을 수행하는 대상의 손 및 발 중 적어도 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 12,
The step of detecting the additional object of interest,
A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change, characterized in that for detecting at least one of the hands and feet of the subject performing the jumping motion.
제13 항에 있어서,
상기 추가 관심 객체를 검출하는 단계는,
상기 점프 동작을 수행하는 대상의 손을 검출할 때, 상기 점프 동작을 수행하기 이전의 의료 영상 단일 프레임과 상기 점프 동작을 수행한 이후의 의료 영상 단일 프레임으로부터 각각 손을 검출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 13,
The step of detecting the additional object of interest,
When detecting the hand of the target performing the jumping motion, a hand is detected from a single frame of medical images before performing the jumping motion and a single frame of medical images after performing the jumping motion, respectively. A method for diagnosing motor development in autistic patients based on balance changes.
제13 항에 있어서,
상기 추가 관심 객체를 검출하는 단계는,
상기 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출할 때, 상기 점프 동작을 수행하는 상기 의료 영상의 복수 프레임들로부터 상기 점프 동작을 수행하는 대상의 발을 검출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 13,
The step of detecting the additional object of interest,
Autistic patients based on body balance change, characterized in that when detecting the foot of the subject performing the jumping motion, the feet of the subject performing the jumping motion are detected from a plurality of frames of the medical image performing the jumping motion. A method for diagnosing the development of motor skills.
제12 항에 있어서,
상기 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계는,
상기 검출된 추가 관심 객체가 손이면 상기 점프 동작을 수행하기 이전의 손 포즈와 상기 점프 동작을 수행한 이후의 손 포즈를 비교하여 상기 점프 동작에 따른 손 포즈 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 12,
Calculating the pose change rate according to the jump motion,
If the detected additional object of interest is a hand, a hand pose change rate according to the jumping motion is calculated by comparing a hand pose before performing the jumping motion with a hand pose after performing the jumping motion. A change-based method for diagnosing motor development in patients with autism.
제16 항에 있어서,
상기 손 포즈 변화율은,
상기 손 위치 변화 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 16,
The hand pose change rate is,
A method for diagnosing motor ability development of autism patients based on body balance change, characterized in that it includes the hand position change information.
제12 항에 있어서,
상기 점프 동작에 따른 포즈 변화율을 산출하는 단계는,
상기 검출된 추가 관심 객체가 발이면 상기 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발의 포즈를 기초로 상기 점프 동작에 따른 발 포즈 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 12,
Calculating the pose change rate according to the jump motion,
If the detected additional object of interest is a foot, a foot pose change rate according to the jumping motion is calculated based on poses of the left and right feet performing the jumping motion. .
제18 항에 있어서,
상기 발 포즈 변화율은,
상기 점프 동작을 수행하는 왼발과 오른발이 지면에 도달하는 시간차 정보, 상기 발이 지면에 도착할 때 발바닥과 지면 사이의 각도 정보 및 발뒷꿈치 끝단과 지면 사이의 거리 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 18,
The rate of change of the foot pose is
Characterized in that it includes at least one of time difference information when the left and right feet performing the jumping motion reach the ground, angle information between the sole and the ground when the foot arrives on the ground, and distance information between the tip of the heel and the ground. A method for diagnosing the development of motor skills in autistic patients based on body balance changes.
제1 항에 있어서,
상기 진단 결과를 생성하는 단계는,
운동 능력 발달 진단 대상자의 신체 균형 조절 모터 능력 정량화 및 평가를 포함하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법.
According to claim 1,
Generating the diagnosis result,
A method for diagnosing motor ability development in autistic patients based on body balance change, characterized in that for generating resultant information including quantification and evaluation of body balance control motor ability of a subject for motor ability development diagnosis.
컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
의료 영상을 획득하는 동작;
상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하는 동작;
상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하는 동작; 및
상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored on a computer-readable storage medium, which, when executed in one or more processors, performs the following operations for diagnosing the development of motor skills of autistic patients based on changes in body balance, the operations comprising:
obtaining a medical image;
detecting an interest object that performs a jump operation for each frame of the medical image by inputting the medical image to a pretrained neural network model;
calculating a jump height, a jump speed, and a body balance change rate according to a jumping motion from the detected object of interest; and
A computer program stored in a computer readable storage medium comprising an operation of diagnosing the development of motor skills of an autistic patient based on the calculated jump height, jump speed and body balance change rate and generating a diagnosis result.
신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단 방법을 제공하기 위한 컴퓨팅 장치로서,
하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 및
메모리;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
의료 영상을 획득하고,
상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며,
상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 그리고
상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하고 진단 결과를 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.
A computing device for providing a method for diagnosing the development of motor skills in autistic patients based on body balance changes,
a processor comprising one or more cores; and
Memory;
including,
the processor,
acquire medical images;
Inputting the medical image to a pretrained neural network model to detect an interest object performing a jump operation for each frame of the medical image;
Calculate a jump height, jump speed, and body balance change rate according to a jumping motion from the detected object of interest, and
Computing device characterized in that for diagnosing the motor ability development of the autistic patient and generating a diagnosis result based on the calculated jump height, jump speed and body balance change rate.
신체 균형 변화 기반 자폐 환자의 운동 능력 발달 진단을 위한 사용자 단말로서,
하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서;
메모리; 및
사용자 인터페이스를 제공하는 출력부를 포함하고,
상기 사용자 인터페이스는,
의료 영상 입력에 대한 응답으로, 상기 의료 영상에 대한 결과 정보를 표시하고, 그리고
상기 의료 영상에 대한 결과 정보는,
의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하여 생성되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
As a user terminal for diagnosing the motor ability development of autistic patients based on body balance change,
a processor comprising one or more cores;
Memory; and
Includes an output unit providing a user interface;
The user interface,
In response to a medical image input, displaying result information on the medical image, and
The result information on the medical image,
Obtaining a medical image, inputting the medical image to a pretrained neural network model to detect an object of interest performing a jump operation for each frame of the medical image, and performing a jump operation from the detected object of interest. A user terminal characterized in that it is created by calculating the jump height, jump speed, and body balance change rate, and diagnosing the development of motor ability of an autistic patient based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate.
제23 항에 있어서,
상기 의료 영상에 대한 결과 정보는,
운동 능력 발달 진단 대상자의 신체 균형 조절 모터 능력 정량화 및 평가를 포함하는 결과 정보인 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
According to claim 23,
The result information on the medical image,
A user terminal characterized in that the result information including the quantification and evaluation of the body balance control motor ability of the motor ability development diagnosis subject.
제23 항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스는,
사용자 입력에 대한 응답으로, 상기 의료 데이터에 대한 결과 정보를 표시하고, 그리고
상기 의료 데이터에 대한 결과 정보는,
의료 영상을 획득하고, 상기 의료 영상을 사전 학습된 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 상기 의료 영상의 프레임별로 점프 동작을 수행하는 관심 객체(interest object)를 검출하며, 상기 검출된 관심 객체로부터 점프 동작에 따른 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 산출하고, 상기 산출된 점프 높이, 점프 속도 및 신체 균형 변화율을 기초로 자폐 환자의 운동 능력 발달을 진단하여 생성되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
According to claim 23,
The user interface,
In response to user input, display result information about the medical data, and
The resulting information on the medical data,
Obtaining a medical image, inputting the medical image to a pretrained neural network model to detect an object of interest performing a jump operation for each frame of the medical image, and performing a jump operation from the detected object of interest. A user terminal characterized in that it is created by calculating the jump height, jump speed, and body balance change rate, and diagnosing the development of motor ability of an autistic patient based on the calculated jump height, jump speed, and body balance change rate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170062113A (en) 2015-11-27 2017-06-07 한종우 Body balance measurement system, and body balance measurement method

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