KR20230120350A - Rehabilitation exercise evaluation device and method of operating the same - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시 예에 따른 재활 운동 평가 장치의 동작하는 방법은, 사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터를 획득하는 단계, 모니터링 데이터에 기초하여, 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계, 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계, 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 재활 운동의 수준을 평가하는 단계, 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 사용자의 위험 여부를 판단하는 단계, 및 평가된 수준 및 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성하는 단계를 포함한다.A method of operating a rehabilitation exercise evaluation apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes obtaining monitoring data corresponding to a user's rehabilitation exercise, and obtaining local image data by extracting a user's musculoskeletal node based on the monitoring data. obtaining global image data by extracting information related to rehabilitation exercise based on the local image data, evaluating the level of rehabilitation exercise based on the global image data, based on the global image data, user A step of determining whether or not there is a risk of the risk, and a step of generating an evaluation report including the evaluated level and whether or not the risk is determined.
Description
본 개시는 재활 운동 평가 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 재활 운동 평가 장치 및 그것의 동작하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a rehabilitation motion evaluation device, and more particularly, to a rehabilitation motion evaluation device and a method of operating the same.
재활 환자는 신체적 기능 손상 및 장애를 가지며, 건강 증진을 위해 일상 생활에서 재활 운동을 수행한다. 의료 기관 등과 같은 전문 기관에서, 재활 환자의 신체적 기능 손상 및 장애를 고려하여 안전하고 효율적인 재활 운동 또는 치료를 제공할 수 있지만, 퇴원 후 일상적인 생활과 함께 재활 운동을 수행하는 경우, 재활 운동의 안전성 및 효율성을 보장하는데 한계가 있다.Rehabilitation patients have physical functional impairments and disabilities, and perform rehabilitation exercises in daily life to improve health. Professional institutions such as medical institutions can provide safe and efficient rehabilitation exercises or treatments in consideration of physical functional impairment and disability of rehabilitation patients, but safety of rehabilitation exercises when performing rehabilitation exercises along with daily life after discharge from hospital and efficiency are limited.
따라서, 재활 환자의 기능 손상 및 장애를 극복하면서, 일상에서 재활 운동의 안전성 및 효율성을 보장하기 위해, 재활 환자가 수행한 재활 운동의 유효성 또는 수준을 평가하고, 재활 운동을 수행하는 재활 환자가 위험 상황에 처했는지 여부를 판단하는 재활 운동 평가 장치가 요구될 수 있다.Therefore, in order to ensure the safety and efficiency of rehabilitation exercises in daily life while overcoming functional impairment and disability of rehabilitation patients, the effectiveness or level of rehabilitation exercises performed by rehabilitation patients is evaluated, and rehabilitation patients performing rehabilitation exercises are at risk. A rehabilitation exercise evaluation device that determines whether or not the user is in a situation may be required.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 재활 운동 평가 장치 및 그것의 동작하는 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present disclosure, an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise and a method for operating the same are provided.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 재활 운동 평가 장치의 동작하는 방법은, 사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터를 획득하는 단계, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계, 상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계, 상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 수준을 평가하는 단계, 상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 위험 여부를 판단하는 단계, 및 상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of operating a rehabilitation exercise evaluation apparatus includes acquiring monitoring data corresponding to a user's rehabilitation exercise, extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data, and extracting a local image. Acquiring data; extracting related information of the rehabilitation exercise based on the local image data to obtain global image data; evaluating a level of the rehabilitation exercise based on the global image data; Based on the global image data, determining whether or not the user is in danger, and generating an evaluation report including the evaluated level and the determined risk or not.
일부 실시 예들에서, 상기 사용자의 상기 재활 운동에 대응하는 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계는, 제1 시점에서, 3차원 공간 상의 상기 사용자의 제1 자세를 가리키는 제1 프레임 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 제1 시점 이후 제2 시점에서, 상기 3차원 공간 상의 상기 사용자의 제2 자세를 가리키는 제2 프레임 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 모니터링 데이터는 상기 제1 프레임 데이터 및 상기 제2 프레임 데이터를 포함하고, 그리고 상기 재활 운동은 상기 제1 자세 및 상기 제2 자세를 포함한다.In some embodiments, acquiring the monitoring data corresponding to the rehabilitation exercise of the user may include obtaining first frame data indicating a first posture of the user in a 3D space at a first time point; and obtaining second frame data indicating a second posture of the user in the 3D space at a second time point after the first time point, wherein the monitoring data includes the first frame data and the second frame data and the rehabilitation exercise includes the first posture and the second posture.
일부 실시 예들에서, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 상기 근골격 노드를 추출하여 상기 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 모니터링된 공간 상의 상기 사용자에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출하는 단계, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하는 단계, 및 상기 공간 객체 노드 및 상기 근골격 노드의 노드 관계에 기초하여, 상기 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the obtaining of the local image data by extracting the musculoskeletal node of the user based on the monitoring data includes graph data corresponding to the user on the monitored space based on the monitoring data. Extracting a spatial object node, extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data, and obtaining the local image data based on a node relationship between the spatial object node and the musculoskeletal node. include
일부 실시 예들에서, 상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 상기 연관 정보를 추출하여 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 로컬 이미지 데이터에서 상기 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터를 생성하는 단계, 상기 프루닝 데이터에 기초하여, 시간 척도의 4차원 장면 그래프를 생성하는 단계, 및 상기 4차원 장면 그래프의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여, 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the obtaining of the global image data by extracting the related information of the rehabilitation exercise based on the local image data may include removing information having little relevance to the rehabilitation exercise from the local image data. Generating running data, generating a time-scaled 4D scene graph based on the pruning data, and acquiring the global image data based on a neural network operation of the 4D scene graph. include
일부 실시 예들에서, 상기 뉴럴 네트워크 연산은 그래프 컨볼루셔널 네트워크(GCN)에 기초한다.In some embodiments, the neural network operation is based on a graph convolutional network (GCN).
일부 실시 예들에서, 상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 상기 평가 보고서를 생성하는 단계는, 상기 평가 보고서를 상기 사용자 및 상기 사용자의 관리자에게 제공하는 단계를 포함한다.In some embodiments, generating the evaluation report including the evaluated level and the determined risk includes providing the evaluation report to the user and a manager of the user.
일부 실시 예들에서, 상기 사용자의 상기 재활 운동에 대응하는 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계는, 상기 사용자에게 상기 재활 운동을 수행하도록 요청하는 단계, 및 상기 사용자가 상기 재활 운동을 수행하는 동안, 상기 사용자를 모니터링하여 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.In some embodiments, acquiring the monitoring data corresponding to the rehabilitation exercise of the user may include requesting the user to perform the rehabilitation exercise, and while the user is performing the rehabilitation exercise, the user and acquiring the monitoring data by monitoring.
일부 실시 예들에서, 상기 재활 운동 평가 장치는 상기 사용자의 개인용 단말기 상에 구현된다.In some embodiments, the rehabilitation exercise evaluation device is implemented on the personal terminal of the user.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 재활 운동 평가 장치는, 사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터를 획득하도록 구성된 모니터링 장치, 상기 모니터링 데이터에 기초하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 재활 운동 분석 모듈, 상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 재활 운동의 수준을 평가하고 그리고 상기 사용자의 위험 여부를 판단하도록 구성된 재활 운동 평가 모듈, 및 상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성하도록 구성된 보고서 생성 모듈을 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise includes a monitoring device configured to obtain monitoring data corresponding to a rehabilitation exercise of a user, a rehabilitation exercise analysis module configured to obtain global image data based on the monitoring data, the A rehabilitation exercise evaluation module configured to evaluate a level of the rehabilitation exercise based on global image data and determine whether the user is at risk, and a report configured to generate an evaluation report including the evaluated level and the determined risk or not. Include a generating module.
일부 실시 예들에서, 상기 재활 운동 분석 모듈은, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 로컬 이미지 프로세서, 및 상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 글로벌 이미지 프로세서를 포함한다.In some embodiments, the rehabilitation exercise analysis module may include a local image processor configured to obtain local image data by extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data, and based on the local image data, the rehabilitation exercise and a global image processor configured to obtain the global image data by extracting related information of .
일부 실시 예들에서, 상기 로컬 이미지 프로세서는, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 모니터링된 공간 상의 상기 사용자에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출하도록 구성된 공간 객체 노드 추출부, 상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하도록 구성된 근골격 노드 추출부, 및 상기 공간 객체 노드 및 상기 근골격 노드의 노드 관계에 기초하여, 상기 로컬 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 노드 관계 생성부를 포함한다.In some embodiments, the local image processor may include a spatial object node extractor configured to extract a spatial object node of graph data corresponding to the user on the monitored space based on the monitoring data, based on the monitoring data, and a musculoskeletal node extraction unit configured to extract a musculoskeletal node of the user, and a node relationship generation unit configured to generate the local image data based on a node relationship between the spatial object node and the musculoskeletal node.
일부 실시 예들에서, 상기 글로벌 이미지 프로세서는, 상기 로컬 이미지 데이터에서 상기 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터를 생성하도록 구성된 노드 관계 프루닝부, 상기 프루닝 데이터에 기초하여, 시간 척도의 4차원 장면 그래프를 생성하도록 구성된 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부, 및 상기 4차원 장면 그래프의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여, 상기 글로벌 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 뉴럴 네트워크 학습부를 포함한다.In some embodiments, the global image processor may include a node relational pruning unit configured to generate pruning data by removing information having little relevance to the rehabilitation exercise from the local image data, and based on the pruning data, a time scale A time scale 4D scene graph generator configured to generate a 4D scene graph, and a neural network learner configured to generate the global image data based on a neural network operation of the 4D scene graph.
일부 실시 예들에서, 상기 재활 운동 평가 모듈은, 상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 재활 운동의 수준을 평가하여 수준 평가 데이터를 생성하도록 구성된 재활 운동 수준 평가 모듈, 및 상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 사용자의 위험 여부를 판단하고, 그리고 상기 판단된 위험 여부를 가리키는 위험 평가 데이터를 생성하도록 구성된 위험 상황 판단 모듈을 포함하고, 그리고 상기 보고서 생성 모듈은 상기 수준 평가 데이터 및 상기 위험 평가 데이터에 기초하여 상기 평가 보고서를 생성하도록 더 구성된다.In some embodiments, the rehabilitation exercise level evaluation module may include a rehabilitation exercise level evaluation module configured to evaluate a level of the rehabilitation exercise based on the global image data and generate level evaluation data, and the user based on the global image data. and a risk situation determination module configured to determine whether risk is present and to generate risk assessment data indicating whether the determined risk is present, and wherein the report generation module performs the evaluation based on the level evaluation data and the risk evaluation data. It is further configured to generate reports.
일부 실시 예들에서, 상기 재활 운동 평가 장치는, 상기 사용자에게 상기 재활 운동을 수행하도록 요청하는 재활 운동 장치를 더 포함하되, 상기 모니터링 장치는 상기 사용자가 상기 재활 운동 장치를 참조하여 상기 재활 운동을 수행하는 동안, 상기 사용자를 모니터링하여 상기 모니터링 데이터를 획득하도록 더 구성된다.In some embodiments, the rehabilitation exercise evaluation device further includes a rehabilitation exercise device requesting the user to perform the rehabilitation exercise, wherein the monitoring device performs the rehabilitation exercise by referring to the rehabilitation exercise device. while doing so, it is further configured to monitor the user to obtain the monitoring data.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 재활 운동 평가 장치 및 그것의 동작하는 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present disclosure, an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise and a method for operating the same are provided.
또한, 시간 척도의 4차원 장면 그래프에 뉴럴 네트워크 연산을 적용함으로써 재활 운동의 유효성 및 위험 상황을 정확하게 판단하고, 자연어 기반의 평가 보고서를 통해 재활 운동의 평가 결과를 제공함으로써 인터페이스의 편의성이 향상된 재활 운동 평가 장치 및 그것의 동작하는 방법이 제공된다.In addition, by applying a neural network operation to a 4-dimensional scene graph on a time scale, the validity and risk situation of rehabilitation exercises are accurately judged, and rehabilitation exercises with improved interface convenience are provided by providing evaluation results of rehabilitation exercises through natural language-based evaluation reports. An evaluation device and its operating method are provided.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 재활 운동 평가 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 1의 모니터링 데이터를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시 예들에 따른 재활 운동 평가 장치를 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 3의 로컬 이미지 프로세서를 구체화한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 3의 글로벌 이미지 프로세서를 구체화한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 5의 4차원 장면 그래프를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시 예들에 따른 재활 운동 평가 장치의 동작하는 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a diagram illustrating monitoring data of FIG. 1 according to some embodiments of the present disclosure.
3 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise according to some embodiments of the present disclosure.
FIG. 4 is an embodiment of the local image processor of FIG. 3 according to some embodiments of the present disclosure.
FIG. 5 is a diagram embodying the global image processor of FIG. 3 according to some embodiments of the present disclosure.
FIG. 6 is a diagram illustrating the 4D scene graph of FIG. 5 according to some embodiments of the present disclosure.
7 is a flowchart illustrating a method of operating a rehabilitation exercise evaluation apparatus according to some embodiments of the present disclosure.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.In the following, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
이하에서 사용되는 "유닛(unit)", "모듈(module)" 등의 용어들 또는 도면에 도시된 기능 블록들은 소프트웨어 구성, 하드웨어 구성 또는 그것들의 조합의 형태로 구현될 수 있다. 이하에서, 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 설명하기 위하여, 중복되는 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략된다.Terms such as “unit” and “module” used below or functional blocks shown in the drawings may be implemented in the form of a software configuration, a hardware configuration, or a combination thereof. Hereinafter, in order to clearly explain the technical spirit of the present invention, detailed descriptions of overlapping components are omitted.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 재활 운동 평가 장치를 설명하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 재활 운동 평가 장치(100)가 도시된다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 1 , a rehabilitation
최근, 인구의 고령화에 따라 노인 및 장애인 등과 같은 재활 환자의 수 및 의료 비용 부담이 증가하고 있다. 이에 따라, 재활 환자가 조기에 일상 생활로 복귀하는 것을 돕기 위해, 가정, 트레이닝 센터 등에서 지속적으로 재활 운동을 수행할 필요성이 증가하고 있다.Recently, with the aging of the population, the number of rehabilitation patients such as the elderly and the disabled and the burden of medical expenses are increasing. Accordingly, in order to help rehabilitation patients return to daily life early, there is an increasing need to continuously perform rehabilitation exercises at home, training centers, and the like.
재활 환자는 기능 손상 및 장애를 가지므로, 재활 운동 치료는 병원 등의 전문 기관에서 재활 환자에게 맞춤형으로 제공되는 재활 운동 가이드라인에 따라 진행된다. 재활 운동의 안전성 및 유효성을 보장하기 위해, 재활 운동 과정에서 재활 환자의 재활 운동 수준을 정량적으로 평가하고, 재활 환자가 위험 상황에 처하면 전문 기관의 관제 센터에 알람을 전송하는 인프라가 요구될 수 있다.Since rehabilitation patients have functional impairments and disabilities, rehabilitation exercise treatment is performed according to rehabilitation exercise guidelines customized for rehabilitation patients in specialized institutions such as hospitals. In order to ensure the safety and effectiveness of rehabilitation exercise, an infrastructure that quantitatively evaluates the rehabilitation patient's rehabilitation exercise level during the rehabilitation exercise process and sends an alarm to the control center of a specialized institution when the rehabilitation patient is in a dangerous situation may be required. .
한편, 가정 등 일상 생활에서 재활 환자가 홈 트레이닝의 일환으로서 재활 운동을 수행하는데 있어서 가장 큰 어려움은 재활 환자가 바른 동작으로 재활 운동을 수행하는지 여부를 확인하는 것일 수 있다. 재활 환자가 잘못된 동작으로 재활 운동을 수행하면, 오히려 재활 환자에게 신체 불균형으로 인한 통증을 유발함으로써 재활 환자가 위험 상황에 처할 수 있다. 다만, 재활 환자 스스로 재활 운동의 적합성을 판단하는데 한계가 있으므로, 재활 운동 수준을 평가하는 것은 효과적인 재활 운동에 선행되는 조건들 중 하나일 수 있다.Meanwhile, the biggest difficulty in performing rehabilitation exercises as part of home training by rehabilitation patients in daily life such as at home may be to check whether the rehabilitation patients perform rehabilitation exercises with correct motions. If the rehabilitation patient performs a rehabilitation exercise with an incorrect motion, the rehabilitation patient may be in a dangerous situation by causing pain due to body imbalance to the rehabilitation patient. However, since rehabilitation patients themselves have limitations in determining the suitability of rehabilitation exercises, evaluating the level of rehabilitation exercises may be one of conditions that precede effective rehabilitation exercises.
본 개시의 실시 예에 따르면, 사용자가 수행하는 재활 운동의 수준을 평가하고 사용자의 위험 여부를 판단하는 재활 운동 평가 장치(100)가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, a rehabilitation
사용자는 재활 환자, 근골격계 질환 환자, 장애인, 노인 등과 같은 재활 운동을 수행하는 주체일 수 있다. 사용자는 객체(object)로도 지칭될 수 있다. 다시 말해서, 사용자는 가정, 트레이닝 센터 등의 실세계 공간(즉, 3차원 공간)에서 시간적으로 연속하여 재활 운동을 수행함으로써, 재활 운동의 행위 및 이벤트를 발생시킬 수 있다.The user may be a subject who performs rehabilitation exercise, such as a rehabilitation patient, a patient with a musculoskeletal disorder, a disabled person, or the elderly. A user may also be referred to as an object. In other words, the user can generate actions and events of the rehabilitation exercise by temporally continuously performing the rehabilitation exercise in a real world space (ie, a three-dimensional space) such as a home or a training center.
이하에서, 재활 운동 평가 장치(100)의 세부적인 구성 요소들이 설명될 것이다.Hereinafter, detailed components of the rehabilitation
재활 운동 평가 장치(100)는 재활 운동 장치(110), 모니터링 장치(120), 재활 운동 분석 모듈(130), 재활 운동 평가 모듈(140), 보고서 생성 모듈(150), 및 연결 인터페이스(160)를 포함할 수 있다.The rehabilitation
재활 운동 장치(110)는 사용자에게 재활 운동을 수행하도록 요청할 수 있다. 예를 들어, 재활 운동 장치(110)는 사용자가 신체의 일부에 장착하는 등 재활 운동을 수행하는데 필요한 보조적인 장치일 수 있거나, 또는 사용자가 수행할 재활 운동을 이미지 또는 비디오와 같은 시각적인 형태로 제공하는 디스플레이 장치일 수 있다. 사용자는 재활 운동 장치(110)를 참조하여 재활 운동을 수행할 수 있다.The
모니터링 장치(120)는 사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터(MD)를 획득할 수 있다. 모니터링 장치(120)는 3차원 깊이 센서(3-dimension depth sensor)를 포함할 수 있다. 모니터링 데이터(MD)는 사용자가 재활 운동 장치(110)를 참조하여 재활 운동을 수행하는 동안, 사용자를 모니터링 함으로써 획득된 데이터일 수 있다. The
일부 실시 예들에서, 모니터링 데이터(MD)는 4차원 모니터링 정보를 포함할 수 있다. 4차원 모니터링 정보는 시간에 따라 순차적으로 획득된 3차원 공간 정보를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 4차원 모니터링 정보는 시간-축 그리고 3차원 공간을 정의하는 제1 방향-축, 제2 방향-축, 및 제3 방향-축에 따라 정의된 객체의 정보를 지칭할 수 있다. 모니터링 데이터(MD)에 대한 보다 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술될 것이다.In some embodiments, the monitoring data MD may include 4-dimensional monitoring information. The 4D monitoring information may refer to 3D spatial information sequentially obtained over time. For example, the 4D monitoring information may refer to information of an object defined along a time axis and a first direction-axis, a second direction-axis, and a third direction-axis defining a 3D space. A more detailed description of the monitoring data MD will be described later with reference to FIG. 2 .
재활 운동 분석 모듈(130)은 모니터링 데이터(MD)에 기초하여 사용자가 수행한 재활 운동을 분석할 수 있다. 예를 들어, 재활 운동 분석 모듈(130)은 모니터링 데이터(MD)에 기초하여, 로컬 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 로컬 이미지 데이터는 모니터링 데이터(MD)로부터 추출된 공간 객체 노드 및 사용자의 근골격 노드의 노드 관계를 포함할 수 있다. 로컬 이미지 데이터에서, 객체(즉, 사용자)는 시간에 따른 근골격 노드의 노드 관계로 표현됨에 따라, 객체의 골격 및 관절은 시간 척도의 위상(topology) 관계를 갖는 4차원 그래프 형태의 데이터로 표현될 수 있다. 이에 따라, 재활 운동 분석 모듈(130)은 4차원 모니터링 정보를 포함하는 모니터링 데이터(MD)로부터 사용자의 근골격(musculoskeletal) 정보를 자동으로 추출할 수 있다.The rehabilitation
재활 운동 분석 모듈(130)은 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 글로벌 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 글로벌 이미지 데이터는 로컬 이미지 데이터로부터 재활 운동의 연관 정보가 추출된 데이터일 수 있다.The rehabilitation
재활 운동 평가 모듈(140)은 재활 운동 분석 모듈(130)에 의해 분석된 정보에 기초하여, 재활 운동을 평가할 수 있다. 예를 들어, 재활 운동 평가 모듈(140)은 재활 운동 분석 모듈(130)로부터 글로벌 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 재활 운동 평가 모듈(140)은 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 사용자가 수행한 재활 운동의 수준을 평가할 수 있고, 그리고 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 사용자의 위험 여부를 판단할 수 있다.The rehabilitation
보고서 생성 모듈(150)은 재활 운동 평가 모듈(140)에 의해 평가된 정보에 기초하여, 평가 보고서를 생성할 수 있다. 평가 보고서는 사용자에 의해 식별 가능한 자연어 기반의 보고서(예를 들어, 평가된 내용을 텍스트로 나타내는 보고서)일 수 있다. 평가 보고서는 사용자가 수행한 재활 운동의 평가된 수준을 나타낼 수 있다. 평가 보고서는 재활 운동을 수행하는 사용자의 위험 여부를 나타낼 수 있다. 보고서 생성 모듈(150)은 평가 보고서를 사용자에게 제공할 수 있다.The
일부 실시 예들에서, 보고서 생성 모듈(150)은 평가 보고서를 사용자의 관리자에게 제공할 수 있다. 관리자는 재활 환자인 사용자를 관리하는 의사, 물리치료사, 재활 운동 관리사 등일 수 있거나, 또는 이들이 사용하는 단말기를 지칭할 수 있다. 보고서 생성 모듈(150)은 평가 보고서를 관리자가 위치한 병원 등과 같은 외부 전문 기관에 보고할 수 있다.In some embodiments, the
연결 인터페이스(160)는 재활 운동 장치(110), 모니터링 장치(120), 재활 운동 분석 모듈(130), 재활 운동 평가 모듈(140), 및 보고서 생성 모듈(150) 사이의 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 연결 인터페이스(160)는 동일한 전자 장치 내에 서로 다른 회로들, 모듈들, 또는 칩들 사이의 유선 통신을 지원하거나, 또는 이격된 전자 장치들 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다.The
일부 실시 예들에서, 재활 운동 평가 장치(100)는 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 등과 같은 개인용 단말기 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(120)는 스마트폰의 카메라 모듈로 구현될 수 있고, 재활 운동 장치(110)는 스마트 폰의 디스플레이 패널 상에 구현될 수 있고, 그리고 재활 운동 분석 모듈(130), 재활 운동 평가 모듈(140), 및 보고서 생성 모듈(150)은 스마트 폰 내의 프로세서에 의해 실행되는 애플리케이션으로 구현될 수 있다. In some embodiments, the rehabilitation
그러나, 본 개시의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 재활 운동 장치(110)는 사용자가 장착 가능한 별도의 장치로 구현될 수 있고, 재활 운동 분석 모듈(130), 재활 운동 평가 모듈(140), 및 보고서 생성 모듈(150)은 개인용 단말기와 통신하는 별도의 서버 장치 상에 구현될 수 있다.However, the scope of the present disclosure is not necessarily limited thereto, and the
상술된 바와 같이, 본 개시의 실시 예에 따르면, 재활 운동 평가 장치(100)는 자동화된 재활 운동 평가 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다. 재활 운동 평가 장치(100)는 사용자의 재활 운동의 수준을 평가함과 동시에, 사용자의 비정상 동작 상황을 인지함으로써 사용자의 위험 상황을 외부 전문 기관에 보고할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present disclosure, the rehabilitation
도 2는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 1의 모니터링 데이터를 설명하는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 모니터링 장치(120)는 모니터링 데이터(MD)를 생성할 수 있다. 모니터링 데이터(MD)는 시간에 따른 복수의 프레임 데이터를 포함할 수 있다. 복수의 프레임 데이터 각각은 대응하는 특정 시점에서 3차원 공간 상의 객체의 위치 정보(예를 들어, 객체의 골격들 및 관절들 각각의 3차원 좌표)를 포함할 수 있다.2 is a diagram illustrating monitoring data of FIG. 1 according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIGS. 1 and 2 , the
3차원 공간은 제1 방향(D1), 제2 방향(D2), 및 제3 방향(D3)에 의해 정의된 공간일 수 있다. 제1 방향(D1)은 사용자가 위치한 지면과 평행한 방향일 수 있다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)에 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향(D3)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)에 의해 정의된 평면에 수직한 방향일 수 있다.The 3D space may be a space defined by the first direction D1 , the second direction D2 , and the third direction D3 . The first direction D1 may be a direction parallel to the ground where the user is located. The second direction D2 may be perpendicular to the first direction D1. The third direction D3 may be perpendicular to the plane defined by the first and second directions D1 and D2.
예를 들어, 모니터링 데이터(MD)는 제1 내지 제N 시점들에 각각 대응하는 제1 내지 제N 프레임 데이터(FD1~FDN)를 포함할 수 있다. N은 임의의 자연수이다. 제1 내지 제N 시점들은 연속하는 순차적인 시점들을 가리킬 수 있다. For example, the monitoring data MD may include first to Nth frame data FD1 to FDN respectively corresponding to the first to Nth views. N is any natural number. The first to Nth views may refer to successive sequential views.
보다 상세하게는, 모니터링 데이터(MD)는 제1 시점(t1)에 대응하는 제1 프레임 데이터(FD1)를 포함할 수 있다. 제1 프레임 데이터(FD1)는 제1 시점(t1)에서 3차원 공간 상의 사용자의 골격들 및 관절들의 위치에 따른 제1 자세를 가리킬 수 있다. More specifically, the monitoring data MD may include first frame data FD1 corresponding to the first time point t1. The first frame data FD1 may indicate a first posture according to positions of the user's skeletons and joints in the 3D space at the first time point t1.
모니터링 데이터(MD)는 제1 시점(t1) 이후의 제2 시점(t2)에 대응하는 제2 프레임 데이터(FD2)를 포함할 수 있다. 제2 프레임 데이터(FD2)는 제2 시점(t2)에서 3차원 공간 상의 사용자의 골격들 및 관절들의 위치에 따른 제2 자세를 가리킬 수 있다. 제2 자세는 제1 자세를 수행한 직후에 사용자가 나타내는 자세일 수 있다.The monitoring data MD may include second frame data FD2 corresponding to a second time point t2 after the first time point t1. The second frame data FD2 may indicate a second posture according to positions of bones and joints of the user in the 3D space at the second time point t2 . The second posture may be a posture indicated by the user immediately after performing the first posture.
이와 유사하게, 모니터링 데이터(MD)는 제2 시점(t2) 이후의 제3 시점(t3)에 대응하는 제3 프레임 데이터(FD3)를 포함할 수 있다. 제3 프레임 데이터(FD3)는 3차원 공간 상의 사용자의 제3 자세를 가리킬 수 있다. 모니터링 데이터(MD)는 제N-1 시점(tN-1) 이후의 제N 시점(tN)에 대응하는 제N 프레임 데이터(FDN)를 포함할 수 있다. 제N 프레임 데이터(FDN)는 3차원 공간 상의 사용자의 제N 자세를 가리킬 수 있다.Similarly, the monitoring data MD may include third frame data FD3 corresponding to the third time point t3 after the second time point t2. The third frame data FD3 may indicate the user's third posture in the 3D space. The monitoring data MD may include the Nth frame data FDN corresponding to the Nth time point tN after the N−1th time point tN−1. The Nth frame data FDN may indicate the user's Nth posture in the 3D space.
모니터링 데이터(MD)에 포함된 복수의 프레임 데이터는 재활 운동 평가 장치(100)가 사용자의 재활 운동을 평가하는데 사용될 수 있다.The plurality of frame data included in the monitoring data MD may be used by the rehabilitation
도 3은 본 개시의 일부 실시 예들에 따른 재활 운동 평가 장치를 설명하는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 재활 운동 평가 장치(200)가 도시된다. 재활 운동 평가 장치(200)는 사용자 및 관리자와 통신할 수 있다. 사용자는 재활 운동을 수행하는 주체일 수 있고, 객체로도 지칭될 수 있다. 관리자는 사용자의 재활 운동을 돕는 의사, 물리치료사, 재활 운동 관리사 등일 수 있거나, 또는 이들이 사용하는 단말기를 지칭할 수 있다.3 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating a rehabilitation exercise according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 3 , a rehabilitation
재활 운동 평가 장치(200)는 모니터링 장치(220), 로컬 이미지 프로세서(230), 글로벌 이미지 프로세서(235), 재활 운동 수준 평가 모듈(240), 위험 상황 판단 모듈(245), 및 보고서 생성 모듈(250)을 포함할 수 있다. The rehabilitation
모니터링 장치(220)는 도 1의 모니터링 장치(120)에 대응할 수 있다. 로컬 이미지 프로세서(230) 및 글로벌 이미지 프로세서(235)는 도 1의 재활 운동 분석 모듈(130)에 대응할 수 있다. 재활 운동 수준 평가 모듈(240) 및 위험 상황 판단 모듈(245)은 도 1의 재활 운동 평가 모듈(140)에 대응할 수 있다. 보고서 생성 모듈(250)은 도 1의 보고서 생성 모듈(150)에 대응할 수 있다.The
모니터링 장치(220)는 사용자의 재활 운동을 모니터링하여 모니터링 데이터(MD)를 획득할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 재활 운동 평가 장치(200)는 사용자에게 재활 운동을 요청하는 재활 운동 장치(예를 들어, 도 1의 재활 운동 장치(110))를 더 포함할 수 있다. 모니터링 장치(220)는 재활 운동 장치를 참조하여 재활 운동을 수행하는 사용자를 모니터링 함으로써, 모니터링 데이터(MD)를 획득할 수 있다.The
로컬 이미지 프로세서(230)는 모니터링 장치(220)로부터 모니터링 데이터(MD)를 수신할 수 있다. 로컬 이미지 프로세서(230)는 모니터링 데이터(MD)에 기초하여, 사용자의 근골격 노드의 노드 관계를 추출하여 로컬 이미지 데이터(LID)를 획득할 수 있다.The
글로벌 이미지 프로세서(235)는 로컬 이미지 프로세서(230)로부터 로컬 이미지 데이터(LID)를 수신할 수 있다. 글로벌 이미지 프로세서(235)는 로컬 이미지 데이터(LID)에 기초하여, 사용자가 수행하는 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 글로벌 이미지 데이터(GID)를 획득할 수 있다.The
재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 글로벌 이미지 프로세서(235)로부터 글로벌 이미지 데이터(GID)를 수신할 수 있다. 재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 글로벌 이미지 데이터(GID)에 기초하여, 사용자가 수행한 재활 운동의 수준을 평가할 수 있다. 재활 운동의 수준은 재활 운동이 적합한지, 유효한지, 효과적인지 등을 정량적으로 나타낼 수 있다. 재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 평가된 수준을 가리키는 수준 평가 데이터(LED)를 생성할 수 있다.The rehabilitation exercise
일부 실시 예들에서, 재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 재활 운동 수준을 미리 학습할 수 있다. 예를 들어, 재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 제1 트레이닝 데이터에 기초하여 재활 운동 수준을 미리 학습할 수 있다. 재활 운동 수준 평가 모듈(240)은 미리 학습된 재활 운동 수준에 따라 회귀(regression) 또는 분류(classification)를 적용함으로써, 글로벌 이미지 데이터(GID)에 대응하는 재활 운동 수준을 결정할 수 있다.In some embodiments, the rehabilitation exercise
위험 상황 판단 모듈(245)은 글로벌 이미지 프로세서(235)로부터 글로벌 이미지 데이터(GID)를 수신할 수 있다. 위험 상황 판단 모듈(245)은 글로벌 이미지 데이터(GID)에 기초하여, 사용자의 위험 여부를 판단할 수 있다. 위험 여부는 사용자의 골격들 및 관절들의 위치 변화를 고려하여, 사용자가 부적절한 재활 운동으로 인해 부상 위험이 있거나 위험한지 등을 나타낼 수 있다. 위험 상황 판단 모듈(245)은 판단된 위험 여부를 가리키는 위험 평가 데이터(DED)를 생성할 수 있다.The dangerous
일부 실시 예들에서, 위험 상황 판단 모듈(245)은 위험 상황을 미리 학습할 수 있다. 예를 들어, 위험 상황 판단 모듈(245)은 제2 트레이닝 데이터에 기초하여 위험 상황을 미리 학습할 수 있다. 위험 상황 판단 모듈(245)은 미리 학습된 위험 상황을 참조하여, 글로벌 이미지 데이터(GID)에 대응하는 상황이 위험 상황에 해당되는지 여부를 결정할 수 있다.In some embodiments, the dangerous
일부 실시 예들에서, 위험 상황 판단 모듈(245)은 경량화된 머신 러닝 모델로 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 위험 상황 판단 모듈(245)은 스마트 폰 등과 같은 개인용 단말기 상에서 실행 가능하도록 경량화된 머신 러닝 모델로 구현될 수 있다. 위험 상황 판단 모듈(245)은 경량화된 머신 러닝 모델을 통해 사용자의 위험 상황을 미리 학습할 수 있다. 위험 상황 판단 모듈(245)은 미리 학습된 위험 상황을 참조하여, 글로벌 이미지 데이터(GID)에 기초하여 사용자의 위험 상황을 실시간으로 판단할 수 있다.In some embodiments, the risk
보고서 생성 모듈(250)은 재활 운동 수준 평가 모듈(240)로부터 수준 평가 데이터(LED)를 수신할 수 있다. 보고서 생성 모듈(250)은 위험 상황 판단 모듈(245)로부터 위험 평가 데이터(DED)를 수신할 수 있다. 보고서 생성 모듈(250)은 수준 평가 데이터(LED) 및 위험 평가 데이터(DED)에 기초하여, 평가된 수준 및 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서(ER)를 생성할 수 있다. 평가 보고서(ER)는 자연어 기반으로 생성된 보고서일 수 있다. 예를 들어, 평가 보고서(ER)는 텍스트 형식으로 제공될 수 있다.The report generation module 250 may receive level evaluation data (LED) from the rehabilitation exercise
보고서 생성 모듈(250)은 평가 보고서(ER)를 사용자 및 관리자에게 제공할 수 있다. 사용자는 평가 보고서(ER)에 기초하여 재활 운동의 자세를 유지하거나, 위험한 재활 운동을 중단하거나, 또는 재활 운동의 자세를 보다 유효한 자세로 변경할 수 있다. 관리자는 평가 보고서(ER)에 기초하여 사용자를 진단하거나 또는 사용자의 위험 상황을 확인할 수 있다.The report generation module 250 may provide an evaluation report (ER) to users and administrators. Based on the evaluation report ER, the user may maintain the posture of the rehabilitation exercise, stop the dangerous rehabilitation exercise, or change the posture of the rehabilitation exercise to a more effective posture. Based on the evaluation report (ER), the administrator can diagnose the user or confirm the user's dangerous situation.
일부 실시 예들에서, 보고서 생성 모듈(250)은 범용 지식을 포함하는 데이터베이스를 참조하여 상식 추론(commonsense reasoning)을 수행함으로써, 재활 운동과 연관된 인과 관계를 추론할 수 있다. 보고서 생성 모듈(250)은 추론된 인과 관계를 포함하는 평가 보고서(ER)를 생성할 수 있다.In some embodiments, the report generating module 250 may infer a causal relationship related to rehabilitation exercise by performing commonsense reasoning with reference to a database including universal knowledge. The report generation module 250 may generate an evaluation report (ER) including the inferred causal relationship.
도 4는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 3의 로컬 이미지 프로세서를 구체화한 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 로컬 이미지 프로세서(230)는 모니터링 장치(220) 및 글로벌 이미지 프로세서(235)와 통신할 수 있다. 로컬 이미지 프로세서(230)는 모니터링 장치(220)로부터 모니터링 데이터(MD)를 수신할 수 있다. 로컬 이미지 프로세서(230)는 모니터링 데이터(MD)에 기초하여 로컬 이미지 데이터(LID)를 획득하고, 로컬 이미지 데이터(LID)를 글로벌 이미지 프로세서(235)에 제공할 수 있다.FIG. 4 is an embodiment of the local image processor of FIG. 3 according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIGS. 3 and 4 , the
로컬 이미지 프로세서(230)는 공간 객체 노드 추출부(231), 근골격 노드 추출부(232), 및 노드 관계 생성부(233)를 포함할 수 있다.The
공간 객체 노드 추출부(231)는 모니터링 데이터(MD)에 기초하여, 모니터링된 공간 상의 객체에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 데이터(MD)는 복수의 프레임 데이터를 포함할 수 있다. 공간 객체 노드 추출부(231)는 복수의 프레임 데이터 각각에 대해, 미리 정의된 공간 객체 정보를 참조하여 공간 객체 노드를 추출할 수 있다.The spatial
일부 실시 예들에서, 공간 객체 노드 추출부(231)는 페이스북(facebook)의 디텍트론(detectron) 등과 같은 일반적인 소프트웨어를 사용하여 공간 객체 노드를 추출할 수 있다.In some embodiments, the spatial
근골격 노드 추출부(232)는 모니터링 데이터(MD)에 기초하여, 사용자의 근골격 노드를 추출할 수 있다. 예를 들어, 근골격 노드 추출부(232)는 모니터링 데이터(MD) 또는 공간 객체 노드 추출부(231)에 의해 전처리된 모니터링 데이터에 기초하여, 사용자의 근골격 관절의 위치를 추출하여 근골격 관절 시퀀스를 구성할 수 있다. 근골격 노드는 근골격 노드 추출부(232)에 의해 구성된 근골격 관절 시퀀스를 포함할 수 있다. 근골격 노드는 근골격 포즈 노드로도 지칭될 수 있다.The
일부 실시 예들에서, 근골격 노드 추출부(232)는 페이스북의 디텍트론 등과 같은 일반적인 소프트웨어를 사용하여 근골격 노드를 추출할 수 있다.In some embodiments, the musculoskeletal
노드 관계 생성부(233)는 공간 객체 노드 추출부(231)에 의해 추출된 공간 객체 노드 및 근골격 노드 추출부(232)에 의해 추출된 근골격 노드를 수신할 수 있다. 노드 관계 생성부는 공간 객체 노드 및 근골격 노드의 노드 관계를 생성하고, 노드 관계를 포함하는 로컬 이미지 데이터(LID)를 생성할 수 있다. 노드 관계는 서로 다른 노드들을 연결하는 선으로 표현될 수 있다.The
그러나 본 개시의 범위는 이에 제한되지 않으며, 노드 관계는 근골격 관절 시퀀스에 따른 재활 운동 및 공간 상의 객체에 대한 동작 관계나 공간 관계, 그리고 공간 객체 노드들의 공간상 분포 및 객체의 건강 상태의 관계 등과 같은 다양한 관계를 포함할 수 있다.However, the scope of the present disclosure is not limited thereto, and node relationships include rehabilitation exercises according to musculoskeletal joint sequences, motion relationships or spatial relationships for objects in space, spatial distribution of spatial object nodes, and relationships between health states of objects. It can contain multiple relationships.
도 5는 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 3의 글로벌 이미지 프로세서를 구체화한 도면이다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 글로벌 이미지 프로세서(235)는 로컬 이미지 프로세서(230), 재활 운동 수준 평가 모듈(240), 및 위험 상황 판단 모듈(245)과 통신할 수 있다. 글로벌 이미지 프로세서(235)는 로컬 이미지 프로세서(230)로부터 로컬 이미지 데이터(LID)를 수신할 수 있다. 글로벌 이미지 프로세서(235)는 로컬 이미지 데이터(LID)에 기초하여 글로벌 이미지 데이터(GID)를 획득하고, 글로벌 이미지 데이터(GID)를 재활 운동 수준 평가 모듈(240) 및 위험 상황 판단 모듈(245)에 제공할 수 있다.FIG. 5 is a diagram embodying the global image processor of FIG. 3 according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIGS. 3 and 5 , the
글로벌 이미지 프로세서(235)는 노드 관계 프루닝부(236), 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237), 및 뉴럴 네트워크 학습부(238)를 포함할 수 있다.The
노드 관계 프루닝부(236)는 로컬 이미지 데이터(LID)에 기초하여, 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터(PD)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 로컬 이미지 데이터(LID)는 공간 객체 노드 및 근골격 노드에 대한 다양한 노드 관계들을 포함할 수 있다. 이 때, 노드 관계들은 그래프 노드에서 유효하지 않거나 의미가 결여된 관계들, 재활 운동과 관련이 없는 관계들, 및 재활 환자의 위험 상황과 관련이 없는 관계들 등과 같은 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 포함할 수 있다. 노드 관계 프루닝부(236)는 전처리 과정으로서 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거할 수 있다.The node-
시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237)는 노드 관계 프루닝부(236)로부터 프루닝 데이터(PD)를 수신할 수 있다. 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237)는 프루닝 데이터(PD)에 기초하여, 시간 척도의 4차원 장면 그래프(FSG)를 생성할 수 있다. 시간 척도의 4차원 장면 그래프(FSG)는 3차원 공간에서 관계를 갖는 노드들의 시간에 따른 변화를 나타낼 수 있다. 4차원 장면 그래프(FSG)에 대한 보다 상세한 설명은 도 6을 참조하여 후술될 것이다.The time scale 4D
뉴럴 네트워크 학습부(238)는 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237)로부터 4차원 장면 그래프(FSG)를 수신할 수 있다. 뉴럴 네트워크 학습부(238)는 4차원 장면 그래프(FSG)의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여 글로벌 이미지 데이터(GID)를 생성할 수 있다.The
일부 실시 예들에서, 뉴럴 네트워크 학습부(238)는 그래프 컨볼루셔널 네트워크(GCN; Graph Convolutional Network)를 포함할 수 있다. 뉴럴 네트워크 학습부(238)는 그래프 컨볼루셔널 네트워크(GCN)를 사용하여, 재활 환자가 수행한 일련의 재활 운동에 대한 정보 및 공간 상 노드의 위상 관계를 파악하고, 글로벌 이미지 데이터(GID)를 생성할 수 있다.In some embodiments, the neural
도 6은 본 개시의 일부 실시 예들에 따라 도 5의 4차원 장면 그래프를 설명하는 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237)는 프루닝 데이터(PD)에 기초하여 4차원 장면 그래프(FSG)를 생성할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating the 4D scene graph of FIG. 5 according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIGS. 5 and 6 , the time scale 4D
프루닝 데이터(PD)는 제1 프루닝된 프레임 데이터(PFD1) 및 제2 프루닝된 프레임 데이터(PFD2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 프루닝된 프레임 데이터(PFD1) 및 제2 프루닝된 프레임 데이터(PFD2)는 각각 도 2의 모니터링 데이터(MD)의 제1 프레임 데이터(FD1) 및 제2 프레임 데이터(FD2)에 대응할 수 있다.The pruning data PD may include first pruned frame data PFD1 and second pruned frame data PFD2. For example, the first pruned frame data PFD1 and the second pruned frame data PFD2 are the first frame data FD1 and the second frame data FD2 of the monitoring data MD of FIG. 2 , respectively. ) can respond.
제1 프루닝된 프레임 데이터(PFD1)는 제1 시점(t1)에 대응할 수 있고, 3차원 공간 상에서 재활 운동과 관련성이 낮은 정보가 제거된 데이터일 수 있다. 제1 프루닝된 프레임 데이터(PFD1)는 객체의 근골격 노드들(Na1, Nb1, …, Nm1)의 노드 관계들을 포함할 수 있다.The first pruned frame data PFD1 may correspond to the first time point t1 and may be data from which information low in relevance to rehabilitation exercise in the 3D space is removed. The first pruned frame data PFD1 may include node relationships of the musculoskeletal nodes Na1 , Nb1 , ..., Nm1 of the object.
제2 프루닝된 프레임 데이터(PFD2)는 제2 시점(t2)에 대응할 수 있고, 3차원 공간 상에서 재활 운동과 관련성이 낮은 정보가 제거된 데이터일 수 있다. 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1) 이후일 수 있다. 제2 프루닝된 프레임 데이터(PFD2)는 객체의 근골격 노드들(Na2, Nb2, …, Nm2)의 노드 관계들을 포함할 수 있다.The second pruned frame data PFD2 may correspond to the second time point t2 and may be data from which information low in relation to rehabilitation exercise in the 3D space is removed. The second time point t2 may be after the first time point t1. The second pruned frame data PFD2 may include node relationships of musculoskeletal nodes Na2, Nb2, ..., Nm2 of the object.
시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부(237)는 제1 및 제2 프루닝된 프레임 데이터(PFD1, PFD2)에 기초하여, 근골격 노드들(Na1, Nb1, …, Nm1)이 각각 근골격 노드들(Na2, Nb2, …, Nm2)에 대응하는 것을 확인하고, 사용자가 수행한 재활 운동의 의미 정보(예를 들어, 시간에 따른 노드들의 위치 변화)를 포함하는 4차원 장면 그래프(FSG)를 생성할 수 있다. 4차원 장면 그래프(FSG)는 뉴럴 네트워크 연산을 통해, 재활 운동의 유효성 및 사용자의 위험 상황을 판단하는데 사용될 수 있다.The time scale 4D scene
도 7은 본 개시의 일부 실시 예들에 따른 재활 운동 평가 장치의 동작하는 방법을 설명하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 재활 운동 평가 장치의 동작하는 방법이 설명된다. 재활 운동 평가 장치는 사용자가 수행하는 재활 운동을 평가할 수 있다. 재활 운동 평가 장치는 도 1의 재활 운동 평가 장치(100) 및 도 3의 재활 운동 평가 장치(200)에 대응할 수 있다.7 is a flowchart illustrating a method of operating a rehabilitation exercise evaluation apparatus according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 7 , an operating method of the rehabilitation exercise evaluation apparatus will be described. The rehabilitation exercise evaluation apparatus may evaluate a rehabilitation exercise performed by a user. The rehabilitation exercise evaluation apparatus may correspond to the rehabilitation
S110 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터를 획득할 수 있다.In step S110, the rehabilitation exercise evaluation apparatus may acquire monitoring data corresponding to the user's rehabilitation exercise.
일부 실시 예들에서, S110 단계는, 제1 시점에서 3차원 공간 상의 사용자의 제1 자세를 가리키는 제1 프레임 데이터를 획득하는 것, 그리고 제1 시점 이후의 제2 시점에서 3차원 공간 상의 사용자의 제2 자세를 가리키는 제2 프레임 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 이 때, 모니터링 데이터는 제1 프레임 데이터 및 제2 프레임 데이터를 포함할 수 있고, 그리고 사용자에 의해 수행되는 재활 운동은 제1 자세 및 제2 자세를 포함할 수 있다.In some embodiments, step S110 may include obtaining first frame data indicating a first posture of a user in a 3D space at a first point of view, and a first frame data of a user in a 3D space at a second point in time after the first point of view. It may include acquiring second frame data indicating 2 postures. In this case, the monitoring data may include first frame data and second frame data, and the rehabilitation exercise performed by the user may include the first posture and the second posture.
일부 실시 예들에서, S110 단계는, 사용자에게 재활 운동을 수행하도록 요청하는 것, 그리고 사용자가 재활 운동을 수행하는 동안 사용자를 모니터링하여 모니터링 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 재활 운동 평가 장치는 사용자에게 재활 운동을 수행하도록 요청하는 재활 운동 장치를 포함할 수 있다. 재활 운동 장치는 재활 운동을 시각적으로 표시할 수 있거나, 또는 재활 운동을 수행할 때 사용자의 신체 일부에 장착될 수 있다.In some embodiments, operation S110 may include requesting the user to perform a rehabilitation exercise, and obtaining monitoring data by monitoring the user while the user performs the rehabilitation exercise. For example, the rehabilitation exercise evaluation device may include a rehabilitation exercise device requesting a user to perform a rehabilitation exercise. The rehabilitation exercise device may visually display a rehabilitation exercise or may be mounted on a part of a user's body when performing a rehabilitation exercise.
S120 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 모니터링 데이터에 기초하여 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득할 수 있다.In step S120 , the rehabilitation exercise evaluation apparatus may obtain local image data by extracting a user's musculoskeletal node based on the monitoring data.
일부 실시 예들에서, S120 단계는, 모니터링 데이터에 기초하여 모니터링된 공간 상의 상기 사용자에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출하는 것, 모니터링 데이터에 기초하여 사용자의 근골격 노드를 추출하는 것, 그리고 공간 객체 노드 및 근골격 노드의 노드 관계에 기초하여 로컬 이미지 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, step S120 includes extracting a space object node of graph data corresponding to the user on the monitored space based on the monitoring data, extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data, and space It may include obtaining local image data based on the node relationship of the object node and the musculoskeletal node.
S130 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 재활 운동과 연관된 정보를 추출하여 글로벌 이미지 데이터를 획득할 수 있다.In operation S130 , the rehabilitation exercise evaluation apparatus may obtain global image data by extracting information related to the rehabilitation exercise based on the local image data.
일부 실시 예들에서, S130 단계는, 로컬 이미지 데이터에서 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터를 생성하는 것, 프루닝 데이터에 기초하여 시간 척도의 4차원 장면 그래프를 생성하는 것, 그리고 4차원 장면 그래프의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 이 때, 뉴럴 네트워크 연산은 그래프 컨볼루셔널 네트워크(GCN)에 기초할 수 있다.In some embodiments, step S130 includes generating pruning data by removing information that has little relevance to rehabilitation exercise from local image data, generating a time-scaled 4-dimensional scene graph based on the pruning data, and It may include obtaining global image data based on a neural network operation of a 4D scene graph. In this case, the neural network calculation may be based on a graph convolutional network (GCN).
S140 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 재활 운동의 수준을 평가할 수 있다.In step S140 , the rehabilitation exercise evaluation apparatus may evaluate the level of the rehabilitation exercise based on the global image data.
S150 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 사용자의 위험 여부를 판단할 수 있다.In step S150, the rehabilitation exercise evaluation apparatus may determine whether the user is in danger based on the global image data.
S160 단계에서, 재활 운동 평가 장치는 S140 단계에서 평가된 수준 및 S150 단계에서 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성할 수 있다.In step S160, the rehabilitation exercise evaluation apparatus may generate an evaluation report including the level evaluated in step S140 and whether or not the risk was determined in step S150.
일부 실시 예들에서, S160 단계는, 평가 보고서를 사용자 및 사용자의 관리자에게 제공하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, step S160 may include providing the evaluation report to the user and the user's manager.
일부 실시 예들에서, 재활 운동 평가 장치는 사용자의 개인용 단말기 상에 구현될 수 있다.In some embodiments, the rehabilitation exercise evaluation device may be implemented on a user's personal terminal.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The foregoing are specific embodiments for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also embodiments that can be simply or easily changed in design. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and practiced using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be defined by the following claims as well as those equivalent to the claims of this invention.
100: 재활 운동 평가 장치
110: 재활 운동 장치
120: 모니터링 장치
130: 재활 운동 분석 모듈
140: 재활 운동 평가 모듈
150: 보고서 생성 모듈
200: 재활 운동 평가 장치100: rehabilitation exercise evaluation device
110: rehabilitation exercise device
120: monitoring device
130: rehabilitation exercise analysis module
140: rehabilitation exercise evaluation module
150: report generation module
200: rehabilitation exercise evaluation device
Claims (14)
사용자의 재활 운동에 대응하는 모니터링 데이터를 획득하는 단계;
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계;
상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계;
상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 수준을 평가하는 단계;
상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 위험 여부를 판단하는 단계; 및
상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성하는 단계를 포함하는 방법.In the operation method of the rehabilitation exercise evaluation device:
acquiring monitoring data corresponding to a user's rehabilitation exercise;
obtaining local image data by extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data;
obtaining global image data by extracting related information of the rehabilitation exercise based on the local image data;
evaluating a level of the rehabilitation exercise based on the global image data;
determining whether the user is in danger based on the global image data; and
and generating an evaluation report including the evaluated level and the determined risk.
상기 사용자의 상기 재활 운동에 대응하는 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계는:
제1 시점에서, 3차원 공간 상의 상기 사용자의 제1 자세를 가리키는 제1 프레임 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 제1 시점 이후 제2 시점에서, 상기 3차원 공간 상의 상기 사용자의 제2 자세를 가리키는 제2 프레임 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 모니터링 데이터는 상기 제1 프레임 데이터 및 상기 제2 프레임 데이터를 포함하고, 그리고
상기 재활 운동은 상기 제1 자세 및 상기 제2 자세를 포함하는 방법.According to claim 1,
Acquiring the monitoring data corresponding to the rehabilitation exercise of the user includes:
obtaining first frame data indicating a first posture of the user in a 3-dimensional space at a first point of view; and
obtaining second frame data indicating a second posture of the user in the 3D space at a second time point after the first time point;
The monitoring data includes the first frame data and the second frame data, and
The method of claim 1 , wherein the rehabilitation exercise includes the first posture and the second posture.
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 상기 근골격 노드를 추출하여 상기 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계는:
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 모니터링된 공간 상의 상기 사용자에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출하는 단계;
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하는 단계; 및
상기 공간 객체 노드 및 상기 근골격 노드의 노드 관계에 기초하여, 상기 로컬 이미지 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 방법.According to claim 1,
Based on the monitoring data, extracting the musculoskeletal node of the user to obtain the local image data includes:
extracting a spatial object node of graph data corresponding to the user in the monitored space, based on the monitoring data;
Extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data; and
and acquiring the local image data based on a node relationship between the spatial object node and the musculoskeletal node.
상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 상기 연관 정보를 추출하여 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계는:
상기 로컬 이미지 데이터에서 상기 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터를 생성하는 단계;
상기 프루닝 데이터에 기초하여, 시간 척도의 4차원 장면 그래프를 생성하는 단계; 및
상기 4차원 장면 그래프의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여, 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 방법.According to claim 1,
The step of obtaining the global image data by extracting the associated information of the rehabilitation exercise based on the local image data:
generating pruning data by removing information that has little to do with the rehabilitation exercise from the local image data;
generating a time-scaled 4-dimensional scene graph based on the pruning data; and
and acquiring the global image data based on a neural network operation of the 4D scene graph.
상기 뉴럴 네트워크 연산은 그래프 컨볼루셔널 네트워크(GCN)에 기초하는 방법.According to claim 4,
The method of claim 1 , wherein the neural network operation is based on a graph convolutional network (GCN).
상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 상기 평가 보고서를 생성하는 단계는:
상기 평가 보고서를 상기 사용자 및 상기 사용자의 관리자에게 제공하는 단계를 포함하는 방법.According to claim 1,
Generating the evaluation report including the evaluated level and the determined risk:
and providing the evaluation report to the user and the user's manager.
상기 사용자의 상기 재활 운동에 대응하는 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계는:
상기 사용자에게 상기 재활 운동을 수행하도록 요청하는 단계; 및
상기 사용자가 상기 재활 운동을 수행하는 동안, 상기 사용자를 모니터링하여 상기 모니터링 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 방법.According to claim 1,
Acquiring the monitoring data corresponding to the rehabilitation exercise of the user includes:
requesting the user to perform the rehabilitation exercise; and
and obtaining the monitoring data by monitoring the user while the user performs the rehabilitation exercise.
상기 재활 운동 평가 장치는 상기 사용자의 개인용 단말기 상에 구현되는 방법.According to claim 1,
The rehabilitation exercise evaluation device is implemented on the personal terminal of the user.
상기 모니터링 데이터에 기초하여 글로벌 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 재활 운동 분석 모듈;
상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 재활 운동의 수준을 평가하고 그리고 상기 사용자의 위험 여부를 판단하도록 구성된 재활 운동 평가 모듈; 및
상기 평가된 수준 및 상기 판단된 위험 여부를 포함하는 평가 보고서를 생성하도록 구성된 보고서 생성 모듈을 포함하는 재활 운동 평가 장치.a monitoring device configured to acquire monitoring data corresponding to a user's rehabilitation exercise;
a rehabilitation motion analysis module configured to acquire global image data based on the monitoring data;
a rehabilitation exercise evaluation module configured to evaluate a level of the rehabilitation exercise based on the global image data and determine whether the user is at risk; and
Rehabilitation exercise evaluation device comprising a report generation module configured to generate an evaluation report including the evaluated level and the determined risk.
상기 재활 운동 분석 모듈은:
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하여 로컬 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 로컬 이미지 프로세서; 및
상기 로컬 이미지 데이터에 기초하여, 상기 재활 운동의 연관 정보를 추출하여 상기 글로벌 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 글로벌 이미지 프로세서를 포함하는 재활 운동 평가 장치.According to claim 9,
The rehabilitation exercise analysis module:
a local image processor configured to obtain local image data by extracting a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data; and
and a global image processor configured to obtain the global image data by extracting related information of the rehabilitation exercise based on the local image data.
상기 로컬 이미지 프로세서는:
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 모니터링된 공간 상의 상기 사용자에 대응하는 그래프 데이터의 공간 객체 노드를 추출하도록 구성된 공간 객체 노드 추출부;
상기 모니터링 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 근골격 노드를 추출하도록 구성된 근골격 노드 추출부; 및
상기 공간 객체 노드 및 상기 근골격 노드의 노드 관계에 기초하여, 상기 로컬 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 노드 관계 생성부를 포함하는 재활 운동 평가 장치.According to claim 10,
The local image processor:
a spatial object node extraction unit configured to extract, based on the monitoring data, a spatial object node of graph data corresponding to the user on the monitored space;
a musculoskeletal node extraction unit configured to extract a musculoskeletal node of the user based on the monitoring data; and
and a node relationship generation unit configured to generate the local image data based on the node relationship between the spatial object node and the musculoskeletal node.
상기 글로벌 이미지 프로세서는:
상기 로컬 이미지 데이터에서 상기 재활 운동과 관련성이 낮은 정보를 제거함으로써 프루닝 데이터를 생성하도록 구성된 노드 관계 프루닝부;
상기 프루닝 데이터에 기초하여, 시간 척도의 4차원 장면 그래프를 생성하도록 구성된 시간 척도 4차원 장면 그래프 생성부; 및
상기 4차원 장면 그래프의 뉴럴 네트워크 연산에 기초하여, 상기 글로벌 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 뉴럴 네트워크 학습부를 포함하는 재활 운동 평가 장치.According to claim 10,
The global image processor:
a node relation pruning unit configured to generate pruning data by removing information having little relevance to the rehabilitation exercise from the local image data;
a time-scale 4-dimensional scene graph generator configured to generate a time-scale 4-dimensional scene graph based on the pruning data; and
and a neural network learning unit configured to generate the global image data based on a neural network operation of the 4-dimensional scene graph.
상기 재활 운동 평가 모듈은:
상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 재활 운동의 수준을 평가하여 수준 평가 데이터를 생성하도록 구성된 재활 운동 수준 평가 모듈; 및
상기 글로벌 이미지 데이터에 기초하여 상기 사용자의 위험 여부를 판단하고, 그리고 상기 판단된 위험 여부를 가리키는 위험 평가 데이터를 생성하도록 구성된 위험 상황 판단 모듈을 포함하고, 그리고
상기 보고서 생성 모듈은 상기 수준 평가 데이터 및 상기 위험 평가 데이터에 기초하여 상기 평가 보고서를 생성하도록 더 구성된 재활 운동 평가 장치.According to claim 9,
The rehabilitation exercise evaluation module:
a rehabilitation exercise level evaluation module configured to evaluate a level of the rehabilitation exercise based on the global image data to generate level evaluation data; and
a dangerous situation determination module configured to determine whether the user is in danger based on the global image data, and to generate risk assessment data indicating whether the user is in danger; and
The report generating module is further configured to generate the evaluation report based on the level evaluation data and the risk evaluation data.
상기 사용자에게 상기 재활 운동을 수행하도록 요청하는 재활 운동 장치를 더 포함하되,
상기 모니터링 장치는 상기 사용자가 상기 재활 운동 장치를 참조하여 상기 재활 운동을 수행하는 동안, 상기 사용자를 모니터링하여 상기 모니터링 데이터를 획득하도록 더 구성된 재활 운동 평가 장치.According to claim 9,
Further comprising a rehabilitation exercise device requesting the user to perform the rehabilitation exercise,
wherein the monitoring device is further configured to acquire the monitoring data by monitoring the user while the user performs the rehabilitation exercise with reference to the rehabilitation exercise device.
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KR1020220016816A KR20230120350A (en) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | Rehabilitation exercise evaluation device and method of operating the same |
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CN117409930A (en) * | 2023-12-13 | 2024-01-16 | 江西为易科技有限公司 | Medical rehabilitation data processing method and system based on AI technology |
-
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