KR20230122790A - 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템 - Google Patents

동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230122790A
KR20230122790A KR1020220019430A KR20220019430A KR20230122790A KR 20230122790 A KR20230122790 A KR 20230122790A KR 1020220019430 A KR1020220019430 A KR 1020220019430A KR 20220019430 A KR20220019430 A KR 20220019430A KR 20230122790 A KR20230122790 A KR 20230122790A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motion
unit
coaching
movable body
learning
Prior art date
Application number
KR1020220019430A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102652525B1 (ko
Inventor
김태완
허서윤
최태석
최완석
공은하
Original Assignee
공은하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공은하 filed Critical 공은하
Priority to KR1020220019430A priority Critical patent/KR102652525B1/ko
Publication of KR20230122790A publication Critical patent/KR20230122790A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102652525B1 publication Critical patent/KR102652525B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0075Means for generating exercise programs or schemes, e.g. computerized virtual trainer, e.g. using expert databases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4027Specific exercise interfaces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0003Analysing the course of a movement or motion sequences during an exercise or trainings sequence, e.g. swing for golf or tennis
    • A63B24/0006Computerised comparison for qualitative assessment of motion sequences or the course of a movement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/20Analysis of motion
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/764Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning using classification, e.g. of video objects
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/181Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0003Analysing the course of a movement or motion sequences during an exercise or trainings sequence, e.g. swing for golf or tennis
    • A63B24/0006Computerised comparison for qualitative assessment of motion sequences or the course of a movement
    • A63B2024/0012Comparing movements or motion sequences with a registered reference
    • A63B2024/0015Comparing movements or motion sequences with computerised simulations of movements or motion sequences, e.g. for generating an ideal template as reference to be achieved by the user
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/806Video cameras
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20036Morphological image processing
    • G06T2207/20044Skeletonization; Medial axis transform

Abstract

본 발명은 동작교정 코칭 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 가정 등에서 카메라 기능을 갖는 단말기를 통해 사용자의 운동동작을 인식하고 음성 등을 통해 교정과 코칭이 이루어지도록 함에 있어 복수의 카메라 단말을 통한 데이터 수집과 딥러닝을 통해 인체 관절을 추적하여 동작인식 정확도를 향상시킬 수 있는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템에 관한 것이다.

Description

동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템 {Artificial intelligence coaching system for motion correction}
본 발명은 동작교정 코칭 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 가정 등에서 카메라 기능을 갖는 단말기를 통해 사용자의 운동동작을 인식하고 음성 등을 통해 교정과 코칭이 이루어지도록 함에 있어 복수의 카메라 단말을 통한 데이터 수집과 딥러닝을 통해 인체 관절을 추적하여 동작인식 정확도를 향상시킬 수 있는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템에 관한 것이다.
뇌 손상 및 근육 손상을 비롯하여 다양한 원인으로 스스로 보행 및 거동이 불편한 환자의 재활치료에 있어, 약화된 근육의 움직임을 위해 보호자나 치료사의 도움을 받게 된다.
이를 위해 환자가 병원이나 재활센터와 같은 의료기관을 주기적으로 방문하여야 하고, 지정된 공간에서 정해진 시간에 재활운동을 한 후 불편한 몸을 이끌고 집으로 돌아와야 하는 어려움이 있으며 특히, 보행능력이 떨어지는 노약자나 신체 관절의 재활이 필요한 환자 등의 경우 이러한 어려움이 가중된다.
이에 근래 IT 기술의 비약적인 발전과 함께 환자가 시설로 이동하지 않고 집에서도 재활운동이 가능하도록 지원하여 편의를 향상시키면서 건강 유지/증진에 도움을 줄 수 있는 다양한 방안이 연구되고 있다.
이들은 대부분 환자가 교수자의 모범적인 동작 및 자세를 보고 따라하는 단순한 기능만 제공되어 실질적으로 동작의 정확성을 판단할 수 없으며 되려 잘못된 동작으로 인한 부작용을 초래할 수도 있어 사용자 편의나 건강의 유지 및 증진 측면에서 효율이 낮았다.
더불어 근래 COVID-19의 대유행으로 병원과 퍼스널 트레이닝, 필라테스 샵 등에서 지도를 받으며 했던 운동을 집에서 혼자서 하는 비율이 높아졌으며 대부분 영상을 따라하는 수준에 머물러 있다.
또한, 학교에서 교육하던 치료사와의 신체적 접촉이 많은 재활운동(물리치료, 작업치료) 또한 밀착지도하기 어려워 코로나 대응을 위한 강력한 거리 두기 정책이 시행되는 시기에 재활운동을 취소하는 상황도 많이 발생하였다. 이처럼 재활운동이 원활히 이루어지지 못함으로써 국민건강이 저하되고 이로 인한 국가의 건강보험 재정의 악화에도 영향 주게 되며, 대학교 등에서의 재활운동 관련 실습 또한 코로나 여파로 잘 이루어지지 못하고 교육의 질 저하로 이어질 수밖에 없는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0099321호 (2013.09.06)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 카메라 단말을 통한 데이터 수집과 딥러닝을 통해 인체 관절을 추적하여 동작인식 정확도를 향상시킬 수 있는 AI 코칭 알고리즘을 적용하여 가정 등 다양한 실내공간에서 카메라 기능을 갖는 단말기를 통해 사용자의 운동동작을 인식하고 음성 등을 통해 정확한 자세의 교정과 코칭이 이루어지도록 하는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 동작교정을 위한 코칭 시스템에 있어서, 설정된 동작을 수행하는 대상자를 둘러 설치되는 레일부와, 상기 레일부를 따라 이동하며 복수의 거치부를 구비한 거치구조체가 상측으로 형성된 메인이동체로 구성되는 프레임구조체; 상기 거치부에 장착되며 대상자를 촬영하는 카메라를 구비하는 학습단말기; 상기 메인이동체의 움직임에 대응하여 상기 카메라를 통해 수집된 영상을 수집하고 동작별로 정리하는 영상분류부와, 분류된 동작별 영상에서 관절부위를 기준으로 하는 제1동작데이터를 추출하는 제1속성추출부와, 상기 제1동작데이터를 학습하며 기준정보를 생성하는 영상학습부를 구비하는 학습모듈; 카메라를 구비한 사용자단말기를 통해 촬영된 동작 영상을 분석하여 관절부위를 기준으로 하는 제2동작데이터를 추출하는 제2속성추출부와, 상기 제2동작데이터를 기준정보와 비교하여 보정정보를 생성하는 판단부와, 상기 보정정보를 영상 및 음성을 통해 출력하는 안내부를 구비하는 코칭모듈; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 레일부는, 길이방향을 따라 관통부가 형성된 관체가 고리형상을 이루도록 구성되고, 상기 메인이동체는, 상기 관통부에 삽입되며 상기 관체 내벽에 접촉되는 지지롤러부와, 바닥면에 접촉하되 일부가 구동수단을 통해 회전하는 복수의 바퀴를 구비할 수 있다.
또한, 상기 거치구조체는, 상기 메인이동체 상측에 수직으로 형성된 기둥형태로 이루어지되 양 측면으로 하단에 바닥면에 지지되는 바퀴가 형성된 복수의 보조지지체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관통부에 삽입되며 상기 관체 내벽에 접촉되는 지지롤러부와, 바닥면에 접촉하는 복수의 바퀴를 구비하되 고리형 레일부 중심을 기준으로 상기 메인이동체와 대칭되는 위치에 배치되는 보조이동체를 더 포함하고, 상기 거치구조체는 상기 메인이동체 및 보조이동체에 각각 수직으로 형성된 기둥을 연결하는 지지바로 구성될 수 있다.
본 발명은 통해 재활훈련을 비롯하여 다양한 운동을 전문기관의 방문 및 전문가의 도움 없이도 가정 등에서 원격에서 진행하며 정확한 자세 코칭이 이루어질 수 있다. 비교적 큰 공간이 요구되고 가격도 높은 기존의 키오스크형 장비와 대비하여 스마트폰 및 거치대와 같은 간단한 준비만으로 실내 어디서든 AI의 코치를 받으며 운동 가능함에 따라 사용자의 편의를 크게 향상시킬 수 있으며, 화면을 보지 않더라도 자세를 인식하여 교정하도록 음성을 통해 코치를 함으로 운동에만 전념할 수 있고 땀 흘리는 운동 등에 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 모습을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 결합구조를 나타낸 부분 사시도,
도 5는 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 구조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 2 실시예에 따른 메인이동체 및 보조이동체와 프레임구조체의 구조를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 개념도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 기존 원격 동작 코칭 프로그램에서 동작 인식 정확도가 낮고 운동 동작과 함께 화면을 보며 지도를 받기 어렵다는 문제를 해결하고자 복수의 카메라를 통해 운동 동작을 취하는 신체 관절을 중심으로 동작을 학습한 데이터를 활용하여 인식 정확도를 크게 높이면서 음성을 통해 자세를 코칭하며 편의성을 높이게 된다. 이를 위한 주요구성으로 본 발명은 프레임구조체(1)와, 학습단말기(2)와, 학습모듈(3) 및 코칭모듈(4)을 구비한다.
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 모습을 나타낸 평면도로서, 앞서 언급한 바와 같이 다수의 카메라를 통해 운동 자세를 추출하여 학습함에 있어 정확한 동작 인식을 위한 2D(x, y)가 아닌 3D(x, y, z) 영상 데이터를 취득하기 위해 복수의 카메라가 동작을 수행하는 대상자의 주변을 회전하여 촬영을 하기 위한 프레임구조체(1)가 마련된다.
이를 위해 상기 프레임구조체(1)는 레일부(11)와, 상기 레일부(11)를 따라 이동하며 복수의 카메라(21)가 설치된 메인이동체(12)로 이루어진다.
상기 레일부(11)는 설정된 동작을 수행하는 대상자를 둘러 설치되는 구조체로, 쉽고 안정적인 설치를 위해 바닥면에 설치가 이루어지되 중앙에 대상자가 위치하도록 환형, 즉 고리형태로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 다양한 형태로 단면을 구성될 수 있으나 원형의 관체(111)로 구성하는 것이 바람직하며, 후술되는 바와 같이 메인이동체(12)뿐 아니라 경우에 따라서는 보조이동체(13)가 상기 레일부(11)를 따라 이동하게 되므로 이들의 이탈을 방지할 수 있도록 측면, 바람직하게는 외측으로 길이방향을 따라 관통부(112)가 형성된, 즉 'C' 자형 단면을 갖도록 구성하게 된다.
통상적으로 집에서 이루어지는 재활치료, 요가, 필라테스, 홈트레이닝과 같은 운동은 1인이 누울 수 있는 크기의 매트 위에서 이뤄짐에 따라 매트보다 큰 안 지름을 갖도록 레일부(11)가 구비되며, 공간의 효율적인 활용 및 보관의 편의를 위해 접거나 분리 및 조립 가능한 형태로 레일부(11)를 구성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 결합구조를 나타낸 부분 사시도로서, 분리 및 조립이 가능항 형태의 레일부를 도시하고 있다.
즉 상기 레일부(11)는 길이방향을 따라 관통부(112)가 형성되며 원호를 이루는 관체(111)가 다수 연결되어 고리형태를 이루도록 구성되며, 각 관체(111)의 한쪽 끝 부분의 바깥지름이 줄어드는 형태로 구성되어 다른 관체의 다른 쪽에 삽입되는 형태로 조립이 이루어지도록 구성될 수 있다. 이때 연결된 관체(111)가 의도치 않게 분리되지 않도록 연결부(113)의 한쪽 관체에는 탄성 돌기를 구성하고 연결되는 연결부(113)의 다른 쪽 관체에는 상기 탄성 돌기에 대응하는 위치에 관통구멍을 형성함으로 상기 탄성 돌기가 관통구멍에 끼워지며 견고한 조립상태가 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 레일부(11)가 8 등분되어 분리 및 조립 가능한 형태를 제시하고 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 개수의 관체(111)로 분할할 수 있으며 레일부를 이루는 관체(111)의 재질을 일정 범위에서 플렉서블한 특성의 재질로 구성하여 연결되는 관체(111)의 숫자를 통해 레일부의 지름을 일정 범위에서 조절할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 1 실시예에 따른 프레임구조체의 구조를 나타낸 사시도이다.
상기 메인이동체(12)는 복수의 카메라, 실질적으로 카메라(21)가 내장된 학습단말기(2)가 다수 설치된 상태로 상기 레일부(11)를 따라 이동하며 전 방향에서의 촬영하며 3D 영상 데이터를 수집을 지원하는 구성으로, 학습단말기의 설치가 이루어지는 복수의 거치부(161)를 구비한 거치구조체(16)가 상측으로 형성된다.
구체적으로 상기 메인이동체(12) 측면으로는 상기 관통부(112)에 삽입되며 상기 관체(111) 내벽에 접촉되는 지지롤러부(14)가 형성되어 레일부(11)를 따라 이동 중 이탈되지 않도록 구성되며, 바닥면에 접촉하되 일부가 구동수단(15)을 통해 회전하는 복수의 바퀴(W)가 구비된다. 상기 구동수단(15)으로는 모터와 같은 전동방식의 구동수단을 적용할 수도 있으나 본 발명에서는 장시간 구동이 이뤄지는 것이 아닌 특정 동작을 유지하는 동안 비교적 짧은 시간에 촬영과 메인이동체(12)의 이동이 이뤄짐에 따라 태엽을 통해 동작하는 구동수단을 적용함으로 별도의 전원이나 제어수단 없이 이동이 이뤄질 수 있다.
상기 거치부(161)는 학습단말기(2)를 임시로 잡아줄 수 있는 다양한 형태의 그립으로 이루어지게 되며, 본 발명의 1 실시예에서는 메인이동체(12)에 상측으로 수직으로 형성된 거치구조체(16)에 세로방향으로 설정된 간격을 두고 거치부(161)가 구비된다. 첨부된 도면에서는 3개의 거치부(161)가 구비됨에 따라 3대의 카메라(21)를 통해 중앙 대상자가 취하는 동작을 대상자 전체가 나오도록 메인이동체(12)의 이동을 통해 주위를 돌아가며 촬영할 수 있는 형태를 도시하고 있으며 레일부의 크기에 따라 구비되는 거치부의 숫자는 적절하게 가감될 수 있다.
이때 다수의 학습단말기(2) 설치에 따른 무게를 안정적으로 지탱하며 이동하기 위해 적절한 면적과 바퀴(W)를 갖도록 메인이동체(12)를 구성하게 되며, 상기 거치구조체(16)에는 양 측면으로 하단에 바닥면에 지지되는 바퀴(W)가 형성된 복수의 보조지지체(162)가 형성되어 이동 중 원심력에 의한 흔들림이나 쓰러짐을 방지할 수 있다.
이처럼 메인이동체(12)를 대상자를 중심으로 360도 회전시키며 촬영함으로 실질적으로 필요한 3D 영상 데이터를 얻을 수 있으나 대상자의 측면과 상측에서 동시에 촬영하는 방식으로 영상 데이터를 얻을 수도 있다.
도 6은 본 발명의 2 실시예에 따른 메인이동체 및 보조이동체와 프레임구조체의 구조를 나타낸 사시도로서, 고리형 레일부(11) 중심을 기준으로 상기 메인이동체(12)와 대칭되는 위치에 배치되는 보조이동체(13)가 구비되고, 상기 거치구조체(16)는 상기 메인이동체(12) 및 보조이동체(13)에 각각 수직으로 형성된 기둥(163)을 연결해주는 지지바(164)로 구성된 구조를 제시하고 있다.
상기 보조이동체(13)는 실질적으로 메인이동체(12)와 동일한 구조로 이루어져 레일부(11)를 따라 이동하도록 구성되나 별도의 구동수단이 장착되지 않고 외력에 의해 자유로운 움직임이 이루어지는 점에서 차이가 있다.
이때 상기 레일부(11) 내부를 따라 고리형태로 설치된 와이어와 같은 연동수단(165)을 통해 메인이동체(12)와 보조이동체(13)를 연결하여 메인이동체(12)의 이동과 함께 연동수단(165)을 통해 연결된 보조이동체가 함께 이동할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 거치구조체(16)는 상기 메인이동체(12) 및 보조이동체(13)에 각각 수직으로 형성된 기둥(163)을 서로 연결하는 지지바(164)로, 대상자 상측을 가로지르며 상기 메인이동체(12)와 보조이동체(13)를 연결하도록 구성되며 상기 기둥(163)과 지지바(164)를 따라 설정된 간격으로 거치부(161)가 형성되어, 상기 거치부(161)에 설치된 학습단말기(2)가 중앙의 대상자를 촬영하도록 한다. 첨부된 도면에서는 각 기둥(163)에 2개의 거치부(161)와 지지바(164)에 5개의 거치부(161)가 간격을 두고 설치되어 총 9개의 학습단말기(2)를 통해 대상자의 전신 촬영이 이루어질 수 있는 구조를 도시하고 있으며 이에 한정되지 않고 거치부(161)의 개수는 적절히 가감될 수 있다.
마찬가지로 각 기둥에는 바닥면에 지지되는 바퀴(W)가 형성된 복수의 보조지지체(162)가 형성되어 이동 중 원심력에 의한 흔들림이나 쓰러짐을 방지할 수 있다.
상기 학습단말기(2)는 상기 거치부(161)에 장착되며 대상자를 촬영하는 카메라(21)를 구비하여 학습목적의 영상을 취득하는 단말기로서, 촬영된 영상을 전송하는 통신부(22)를 비롯하여 가속도센서 기반으로 상기 메인이동체의 이동에 따른 움직임을 측정할 수 있는 센서부(23)를 포함하여, 메인이동체(12) 및 2 실시예와 같은 구조에서는 보조이동체(13)의 이동에 따른 움직임 위치정보를 반영하여 영상을 촬영 후 상기 학습모듈(3)로 송출하게 된다.
상기 학습모듈(3)은 상기 학습단말기(2)를 통해 송출된 영상을 수집하고 학습하기 위한 구성으로, 세부구성으로 영상분류부(31)와, 제1속성추출부(32) 및 영상학습부(33)를 구비한다.
상기 영상분류부(31)는 상기 메인이동체(12)의 움직임에 대응하여 상기 카메라(21)를 통해 수집된 영상을 수집하고 동작별로 정리하는 구성이다. 기본적으로 동일한 동작을 취하는 영상을 촬영한 각도별로 그룹화하는 것으로 동일한 동작 동일한 촬영각도로 분류되어 학습이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 제1속성추출부(32)는 상기 영상분류부(31)를 통해 분류된 동작별 영상에서 관절부위를 기준으로 하는 제1동작데이터를 추출하게 된다. 기본적으로 인체는 관절을 중심으로 움직임이 이루어지므로 목, 어깨, 팔, 손목, 허리, 고관절, 무릎, 발목과 같은 주요 관절을 추출하고 이들을 중심으로 xyz 축에 대한 3차원 움직임을 제1동작데이터로 추출하게 된다.
상기 영상학습부(33)는 상기 제1속성추출부(32)를 통해 추출된 상기 제1동작데이터를 학습하는 구성으로, 추후 동작인식의 기준이 되는 기준정보를 생성하게 된다. 이 과정에서 각 동작의 특징에 맞도록 불필요한 동작과 자세를 포함한 프레임의 제거가 이루어질 수 있으며 프레임 이미지를 분석하여 동작에서 중요한 관절을 중심으로 하는 움직임의 공통된 부분을 학습하여 기준정보를 생성하게 된다.
상기 코칭모듈(4)은 앞서 학습된 데이터를 활용하여 사용자단말기를 활용하여 각 가정 등에서 재활치료, 요가, 필라테스 등의 동작을 촬영함에 따라 정확한 동작을 취할 수 있도록 코칭하기 위한 구성으로, 세부구성으로 제2속성추출부(41)와, 판단부(42) 및 안내부(43)를 구비한다.
상기 사용자단말기는 본 발명에 따른 코칭 서비스를 받고자 하는 사용자가 소지한 단말기로서, 동작 촬영을 위한 카메라를 비롯하여 음성 안내를 위한 인터페이스가 구비된 스마트폰에 해당하는 구성이다.
상기 제2속성추출부(41)는 상기 사용자단말기의 카메라를 통해 촬영된 동작 영상을 분석하여 관절부위를 기준으로 하는 제2동작데이터를 추출하는 구성으로, 앞서 설명한 제1속성추출부(32)와 동일하게 목, 어깨, 팔, 손목, 허리, 고관절, 무릎, 발목과 같은 주요 관절을 추출하고 이들을 중심으로 xyz 축에 대한 3차원 움직임을 제2동작데이터로 추출하게 된다.
상기 판단부(42)는 상기 제2속성추출부(41)를 통해 추출된 상기 제2동작데이터를 상기 학습모듈(3)에서 생성된 기준정보와 비교하여 보정정보를 생성하는 구성이다. 기본적으로 사용자가 취하는 동작과 동일한 동작에 대한 기준정보를 불러와 각 관절을 중심으로 한 움직임을 비교하여 이를 중심으로 올바른 각도나 움직임에 관련된 보정정보를 생성하게 된다.
상기 안내부(43)는 상기 판단부(42)를 통해 생성된 상기 보정정보를 영상 및 음성을 통해 출력하는 구성이다. 앞서 언급한 바와 같이 인체의 각 관절을 중심으로 높이를 높이거나 낮추는 교정이나 좌우로 돌리거나 틀어주는 것을 지시하는 방식으로 보정정보를 영상과 함께 음성으로 출력하며, 굳이 영상을 보지 않더라도 음성을 통해 명확하게 파악할 수 있도록 구체적으로 설명을 하며 동작 특성상 영상을 볼 수 없는 상황에서도 쉽게 동작 코칭이 이뤄질 수 있도로 한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 프레임구조체 11: 레일부 111: 관체
112: 관통부 113: 연결부
12: 메인이동체 13: 보조이동체
14: 지지롤러부 15: 구동수단
16: 거치구조체 161: 거치부
162: 보조지지체 163: 기둥
164: 지지바 165: 연동수단
2: 학습단말기 21: 카메라 22: 통신부
23: 센서부
3: 학습모듈 31: 영상분류부 32: 제1속성추출부
33: 영상학습부
4: 코칭모듈 41: 제2속성추출부 42: 판단부
43: 안내부
W: 바퀴

Claims (4)

  1. 동작교정을 위한 코칭 시스템에 있어서,
    설정된 동작을 수행하는 대상자를 둘러 설치되는 레일부(11)와, 상기 레일부(11)를 따라 이동하며 복수의 거치부(161)를 구비한 거치구조체(16)가 상측으로 형성된 메인이동체(12)로 구성되는 프레임구조체(1);
    상기 거치부(161)에 장착되며 대상자를 촬영하는 카메라(21)를 구비하는 학습단말기(2);
    상기 메인이동체(12)의 움직임에 대응하여 상기 카메라(21)를 통해 수집된 영상을 수집하고 동작별로 정리하는 영상분류부(31)와, 분류된 동작별 영상에서 관절부위를 기준으로 하는 제1동작데이터를 추출하는 제1속성추출부(32)와, 상기 제1동작데이터를 학습하며 기준정보를 생성하는 영상학습부(33)를 구비하는 학습모듈(3);
    카메라를 구비한 사용자단말기를 통해 촬영된 동작 영상을 분석하여 관절부위를 기준으로 하는 제2동작데이터를 추출하는 제2속성추출부(41)와, 상기 제2동작데이터를 기준정보와 비교하여 보정정보를 생성하는 판단부(42)와, 상기 보정정보를 영상 및 음성을 통해 출력하는 안내부(43)를 구비하는 코칭모듈(4); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레일부(11)는,
    길이방향을 따라 관통부(112)가 형성된 관체가 고리형상을 이루도록 구성되고,
    상기 메인이동체(12)는,
    상기 관통부(112)에 삽입되며 상기 관체 내벽에 접촉되는 지지롤러부(14)와, 바닥면에 접촉하되 일부가 구동수단(15)을 통해 회전하는 복수의 바퀴(W)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거치구조체(16)는, 상기 메인이동체(12) 상측에 수직으로 형성된 기둥형태로 이루어지되 양 측면으로 하단에 바닥면에 지지되는 바퀴(W)가 형성된 복수의 보조지지체(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 관통부(112)에 삽입되며 상기 관체 내벽에 접촉되는 지지롤러부(14)와, 바닥면에 접촉하는 복수의 바퀴(W)를 구비하되 고리형 레일부(11) 중심을 기준으로 상기 메인이동체(12)와 대칭되는 위치에 배치되는 보조이동체(13)를 더 포함하고,
    상기 거치구조체(16)는 상기 메인이동체(12) 및 보조이동체(13)에 각각 수직으로 형성된 기둥(163)을 연결하는 지지바(164)로 구성되는 것을 특징으로 하는 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템.
KR1020220019430A 2022-02-15 2022-02-15 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템 KR102652525B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220019430A KR102652525B1 (ko) 2022-02-15 2022-02-15 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220019430A KR102652525B1 (ko) 2022-02-15 2022-02-15 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230122790A true KR20230122790A (ko) 2023-08-22
KR102652525B1 KR102652525B1 (ko) 2024-03-29

Family

ID=87799779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220019430A KR102652525B1 (ko) 2022-02-15 2022-02-15 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102652525B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221784B1 (ko) * 2011-07-20 2013-01-11 장우빈 카메라를 이용한 운동 분석평가 시스템 및 그 제어방법
KR20130099321A (ko) 2012-02-29 2013-09-06 디게이트 주식회사 네추럴 인터렉션 기반 건강 및 재활운동 기능성 측정 평가 시스템
KR20160096473A (ko) * 2015-02-05 2016-08-16 한국전자통신연구원 동작 평가 시스템 및 방법
JP2018044812A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社Vrc 3dスキャナ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221784B1 (ko) * 2011-07-20 2013-01-11 장우빈 카메라를 이용한 운동 분석평가 시스템 및 그 제어방법
KR20130099321A (ko) 2012-02-29 2013-09-06 디게이트 주식회사 네추럴 인터렉션 기반 건강 및 재활운동 기능성 측정 평가 시스템
KR20160096473A (ko) * 2015-02-05 2016-08-16 한국전자통신연구원 동작 평가 시스템 및 방법
JP2018044812A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社Vrc 3dスキャナ

Also Published As

Publication number Publication date
KR102652525B1 (ko) 2024-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11633659B2 (en) Systems and methods for assessing balance and form during body movement
US9418470B2 (en) Method and system for selecting the viewing configuration of a rendered figure
EP3986266A1 (en) Wearable joint tracking device with muscle activity and methods thereof
US20200090408A1 (en) Systems and methods for augmented reality body movement guidance and measurement
US20170136296A1 (en) System and method for physical rehabilitation and motion training
CN109011508A (zh) 一种智能教练系统及方法
US20150004581A1 (en) Interactive physical therapy
Anilkumar et al. Pose estimated yoga monitoring system
Feng et al. Teaching training method of a lower limb rehabilitation robot
JP2010536459A (ja) 匿名の注釈が付けられた身体的エクササイズのデータを表示するためのシステム及び方法
Hwang et al. Real-time gait analysis using a single head-worn inertial measurement unit
Suárez Mejías et al. Ursus: A robotic assistant for training of children with motor impairments
KR102320960B1 (ko) 사용자 신체 맞춤형 홈 트레이닝 동작 안내 및 교정 시스템
Scheidig et al. May I keep an eye on your training? Gait assessment assisted by a mobile robot
EP2482935B1 (en) System for supporting a user to do exercises
Devanne Multi-level motion analysis for physical exercises assessment in kinaesthetic rehabilitation
KR102652525B1 (ko) 동작교정을 위한 인공지능 코칭 시스템
KR20140082449A (ko) 네츄럴 인터렉션 기반의 건강 및 재활 장치
Hirasawa et al. Promotion system for home-based squat training using openpose
Foukarakis et al. A robot-based application for physical exercise training
KR102301575B1 (ko) 무선 이어폰과 스마트 폰을 활용한 음악 변조 청각 피드백 시스템
Adolf et al. Automatic Telerehabilitation System in a Home Environment Using Computer Vision.
KR20220055704A (ko) 인공지능 기반의 운동 코칭 장치
WO2021178589A1 (en) Exercise instruction and feedback systems and methods
Fonseca et al. Auxiliar Prototype for Physiotherapy Using Kinect

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant