KR100446548B1 - 가상현실의 한방침구 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상현실의 한방침구 시스템에 관한 것으로서, 기 설정된 체형을 기준으로 생성된 Geometric 데이터, 부위별 Bitmap 데이터화한 표면 이미지, 경혈위치와 경혈위치별 증상 및 시침시의 유효한 침의 위치, 각도, 깊이를 포함하는 경혈 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 저장된 Geometric 데이터, 표면 이미지, 및 경혈 데이터의 연동을 통해 가상체형을 모델링하여 디스플레이하되, 실습자가 시침하면 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이를 기준으로 평가하기 위한 시뮬레이터; 상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 투영하기 위한 헤드장착표시장치와, 접촉되는 사물에 대한 촉감을 감지하기 위한 데이터 글로브와, 회전, 깊이를 감지하기 위한 센서, 및 반력을 발생시키기 위한 반력수단을 포함한 침으로 이루어진 개인용 침구실습수단; 및 상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 확대투영하기 위한 빔 프로젝터와, 상기 빔 프로젝터에 의해 확대투영된 영상을 디스플레이하기 위한 스크린과, 상기 스크린에 의해 디스플레이된 영상을 입체영상으로 투영하기 위한 셔터 글래스로 이루어진 다수용 침구실습수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 한방침구 시스템에 관한 것으로서, 특히 가상체형을 통해 현실감 있는 침구실습 뿐 만 아니라 실습에 대한 평가도 행할 수 있는 가상현실의 한방침구 시스템에 관한 것이다.
침술은 한의학 치료술의 한 가지로서, 경혈에 침을 찔러 신경을 흥분시키거나 억제하여 자연치유작용을 왕성하게 함으로써 질병을 치료하는 방법이다. 그런데, 경락은 인체 오장육부의 반응이 몸 거죽에 나타나는 경로를 말하는 것으로, 이러한 경락에 위치한 수혈을 경혈이라 한다. 궁극적으로, 경혈은 기혈이 신체표면에 수주 또는 통과하는 부위로 한방에서 침을 놓거나 뜸을 뜨는 자리 또는 지압이나수지침이 가능한 자리를 말한다.
한편, 안전한 침술을 시행하기 위해서는 충분한 교육과 실습이 절실히 요구되는데, 실습 도구로서 인체의 형상인 동인이 많이 사용되고 있다. 동인의 재질로는 동, 플라스틱, 알루미늄, 및 고무 등이 사용된다. 동인을 이용하여 실습하는 과정을 설명하자면, 경락의 흐름도와 경혈점이 그려진 동인에 시침을 하게 되는데, 정확한 시침시에는 경혈 위에 설치된 표시등이 점등되게 하는 방법이 사용된다. 그러나, 이러한 동인은 근본적으로 관절을 움직일 수 없기때문에 다양한 위치나 자세를 요구하는 실습에는 적합하지 않으며, 경혈과 인체 내부의 혈관, 근육, 및 신경조직 등의 상관관계를 교육하는 것도 어려움이 있다.
다른 한편, 국내외의 한의학 교육기관에서는 VCR이나 TV를 활용한 교육방송, PC와 프레젝터를 이용한 자막, 도표, 사진, 애니메이션, 동영상, 및 음성교육 등과 같이 다양한 멀티미디어 자료를 활용하고 있다. 그러나, 이러한 자료를 활용한 교육방법은 2차원적이며 교육에 따라 평가하는 과정도 없어서 단편적이고 단방향적으로 지식을 전달하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가상환경의 3차원 가상체형을 이용하여 입체적인 침구실습과 침구실습에 따른 평가도 행할 수 있는 가상현실의 한방침구 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 가상환경의 3차원 가상체형을 통해 입체적인 형태의 침구실습과 그에 따른 평가를 행할 수 있는 시스템은, 기 설정된 체형을 기준으로 생성된 Polygon 데이터화한 Geometric 데이터를 저장하기 위한 기하정보 데이터베이스; 상기 체형의 각 부위별 Bitmap 데이터화한 표면 이미지를 저장하기 위한 표면정보 데이터베이스; 상기 체형의 경혈위치와 경혈위치별 관련된 증상 및 시침시의 유효한 침의 위치, 각도, 깊이를 포함하는 경혈 데이터를 저장하기 위한 경혈정보 데이터베이스; 상기 각각의 데이터베이스에 저장된 Geometric 데이터, 표면 이미지, 및 경혈 데이터의 연동을 통해 서 있는 형태, 앉아있는 형태, 및 누워있는 형태로 가상체형을 모델링하여 디스플레이하되, 실습자가 침구실습에 따라 어느 하나의 형태를 선택하여 특정한 경혈위치에 시침하면 침의 위치, 각도, 및 깊이를 특정한 경혈위치의 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이를 기준으로 평가하기 위한 시뮬레이터; 상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 투영하기 위한 헤드장착표시장치와, 접촉되는 사물에 대한 촉감을 감지하기 위한 데이터 글로브와, 회전을 감지하기 위한 센서, 깊이를 감지하기 위한 센서, 및 적어도 모터를 구비하여 반력을 발생시키기 위한 반력수단을 포함한 침으로 이루어져 한 명의 실습자가 침구실습을 행하기 위한 개인용 침구실습수단; 및 상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 확대투영하기 위한 빔 프로젝터와, 상기 빔 프로젝터에 의해 확대투영된 영상을 디스플레이하기 위한 스크린과, 상기 스크린에 의해 디스플레이된 영상을 입체영상으로 투영하기 위한 셔터 글래스로 이루어져 다수의 실습자가 침구실습을 행하기 위한 다수용 침구실습수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 가상현실의 한방 침구시스템,
도 2는 본 발명에 따른 한명의 실습자가 사용할 수 있는 바람직한 침구실습수단예,
도 3a~3b는 본 발명에 따른 바람직한 침 분해도,
도 4는 본 발명에 따른 다수의 실습자가 사용할 수 있는 바람직한 침구실습수단예,
도 5는 본 발명에 따른 가상현실의 한방 침구시스템을 이용한 침구실습을 설명하는 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 기하정보 데이터베이스 110 : 표면정보 데이터베이스
120 : 경혈정보 데이터베이스 130 : 시뮬레이터
140 : 침구실습수단 200 : 헤드장착표시장치
210 : 데이터 글로브 220 : 침
301,311 : 프레임 302: 모터
303 : 풀리 304 : 타코미터
312 : 유동수단 313 : 연결수단
314 : 기어 400 : 빔 프로젝터
410 : 스크린 420 : 셔터 글래스
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 가상현실의 한방 침구시스템으로서, 기하정보 데이터베이스(100), 표면정보 데이터베이스(110), 경혈정보 데이터베이스(120), 시뮬레이터(130), 및 침구실습수단(140)을 포함한다.
먼저, 본 발명의 이해를 돕기위해 가상현실(Virtual reality)에 대하여 설명하기로 한다. 가상현실은 가상환경(Virtual environment)이라고도 하는데, 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터(시뮬레이터)를 이용하여 모의실험(Simulate)함으로써 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 환경이나 상황과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간과 컴퓨터 간의 인터페이스를 의미한다. 즉, 인간이 느낄 수 있는 오감을 시뮬레이터로 구현함으로서, 사용자에게 마치 현실인 것처럼 느끼게 해준다. 따라서, 시각, 청각, 혹은 촉각 등의 인지 자극을 현실이 아닌 가상으로 느끼게 함으로서, 현실에서 조성하기 어렵거나 위험한 상황일 경우에 적용할 수 있다.
이러한 가상환경을 구현할 수 있는 가상환경 시스템에서는 사용자와 가상의 작업공간이 하드웨어로 상호 연결됨으로서, 참여자가 가상적인 환경에서 일어나는 일을 시각, 청각, 혹은 촉각 등을 통해 느끼도록 한다. 또한, 가상환경 시스템은 사용자의 시점이나 동작의 변화를 감지하여 그에 대응하는 적절한 변화를 가상환경에 반영할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 한방 침구시스템은 실습자가 상기와 같은 가상환경하에서 가상체형의 각 경혈위치에 시침을 실습할 수 있고 실습에 따른 평가도 받을 수 있다. 이러한 기능을 구비한 한방 침구시스템의 각 구성요소를 살펴보면, 상기 기하정보 데이터베이스(100)는 기 설정된 표준체형을 기준으로 3D 레이저 스캐너를 통해 생성된 Polygon 데이터 형태의 Geometric 데이터를 저장한다. 상기의 표준체형은 동양 남/녀의 평균적인 체형, 및 서양 남/녀의 평균적인 체형 등으로 구분하여 설정할 수 있다. 이때, 이러한 표준체형을 설정하기 위한 항목을 살펴보면, 키, 상체길이, 가슴둘레 길이, 허리둘레 길이, 하체길이, 팔길이와 둘레, 다리길이와 둘레, 두부길이와 둘레, 목길이와 둘레, 손과 발 길이 등과 같이 구분될 수 있다.
상기 표면정보 데이터베이스(110)는 상기 기 설정된 표준체형의 각 부위를 평면 스캐너와 디지털 카메라 등을 이용하여 생성된 Bitmap 데이터 형태의 표면이미지를 저장한다.
상기 경혈정보 데이터베이스(120)는 상기 기 설정된 체형의 각 경혈위치와 관련된 증상 및 시침시의 유효한 침의 위치와 각도, 및 깊이를 포함한 경혈 데이터를 저장하는데, 이러한 경혈 데이터는 한의학에서 규정되어 있다. 예컨대, '수양명 대장경'이라는 경락(경혈)은 팔의 앞면과 뒷면에 위치하는데, 이러한 경혈위치는 한의학적으로 고혈압, 치질, 고혈압, 중풍예방, 피부병, 치통, 편도선염, 편도선 비대, 코피, 두통, 뇌일혈, 코에 생긴 병, 부스럼, 눈병, 인후통, 어깨결림, 비염, 후각마비, 축농증 등의 증상과 관련이 있다. 또한, 이러한 증상을 치료하기 위한 시침시 침의 위치와 각도, 및 깊이 등도 규정되어 있다.
한편, 상기 시뮬레이터(130)는 상기 기하정보 데이터베이스(100)에 저장된 Geometric 데이터, 상기 표면정보 데이터베이스(110)에 저장된 표면이미지, 및 상기 경혈정보 데이터베이스(120)에 저장된 경혈 데이터의 연동을 통해 가상체형을 모델링하고 3차원 랜더링(Rendering)을 이용하여 디스플레이한다. 상기 랜더링은 모델링 및 애니메이션 작업이 끝난 후에 오브젝트의 각종 속성 및 질감을 정의하여최종적인 출력 이미지를 얻는 과정을 의미한다. 또한, 상기 시뮬레이터(130)는 실습자가 침구실습에 따라 특정한 경혈위치에 시침한 침의 위치, 각도, 및 깊이를 상기 경혈정보 데이터베이스(120)에 저장된 특정한 경혈위치의 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이를 기준으로 평가한다.
이때, 상기 시뮬레이터(130)는 다양한 형태의 가상체형을 보여주기 위해서 서 있는 형태, 앉아있는 형태, 및 누워있는 형태의 가상체형을 3차원으로 모델링하는 기능을 추가로 더 구비하는 것이 바람직하다. 실습자는 그 중에서 어느 하나를 선택하여 실습할 수 있다. 상기 침구실습수단(140)은 실습자가 상기 시뮬레이터(130)를 통하여 디스플레이된 가상환경하의 3차원 가상체형을 보면서 실제적으로 침구실습을 행할 수 있는 수단이다.
도 2는 본 발명에 따른 한명의 실습자가 사용할 수 있는 바람직한 침구실습수단예로서, 헤드장착표시장치(HMD:200), 데이터 글로브(210), 및 침(220)을 구비한다. 이때, 상기 HMD(200)는 실습자가 자신의 머리에 착용하는 것으로서, 상기 시뮬레이터(130)에 의해 디스플레이된 가상체형의 현장감을 높여 주기 위한 이펙터(Effector) 기능을 수행하는데, 양쪽 눈에 근접한 위치에 소형 디스플레이를 설치하고 시차를 이용하여 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 투영한다. 이러한 HMD(200)는 실습자의 가상체형을 바라보는 시선 정보를 분석하여 3자유도 이상의 회전을 표현하는 기능을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 데이터 글로브(210)는 실습자가 자신의 손에 착용하는 장갑의 일종으로서, 접촉되는 사물에 대한 촉감을감지하며 3차원 공간에서 위치선정 등의 역할을 수행한다.
한편, 상기 침(220)은 침의 회전을 감지할 수 있는 센서, 가상의 체형을 기준으로 침이 침의 축방향으로 가상체형에 들어간 깊이를 감지할 수 있는 센서, 및 침의 축방향으로 정방향 혹은 역방향으로 반력을 발생시킬 수 있는 모터를 포함한 반력수단을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 침의 회전을 감지하기 위한 센서는 시침시 효과를 극대화시키기 위해서 시침한 침을 회전시키는 것을 감지하기 위함이다. 또한 상기의 반력수단은 실습자가 디스플레이된 가상체형을 보면서 허공에 침(220)을 찔렀을 때 실제 사람의 신체에 찌른것과 동일한 효과를 발생시키기 위함이다.
도 3a~3b를 통해 본 발명에 적용할 수 있는 침을 설명하기로 한다. 이러한 침은 실습자가 데이터 글로브와 같이 사물의 촉감을 감지할 수 있는 장갑을 착용한 후 시침할 경우에 실제 사람의 신체에 시침하는 것과 동일한 효과를 낼 수 있도록 구성되는데, 다수의 방향으로 움직이면서 디스플레이된 가상체형에 위치 정보를 입력할 수 있는 조이스틱 형태를 응용할 수도 있다.
먼저, 도 3a는 바람직한 침 분해도(1)로서, 침의 프레임(301)의 일정부분에 모터(302), 와이어가 감겨있는 풀리(Pulley:303), 및 각위상과 각속도를 측정하기 위한 타코미터(304) 등이 구비된 형태를 보여준다. 이때, 상기 풀리(303)에 구비된 와이어는 프레임(301)의 각 부분에 감겨 있는데, 몇 개의 풀리(303)로 방향을 전환하여 모터(302)를 연결시킨다.
도 3b는 바람직한 침 분해도(2)로서, 프레임(311)에 2축으로 자유회전이 가능하며 프레임(311)에 고정된 유동수단(312), 기어(314), 및 상기 유동수단(312)과 기어(314)가 고정되도록 연결하는 연결수단(313)이 구비된 형태를 보여준다. 상기 프레임(311)에는 상기 기어(314)와 맞물릴 수 있는 날이 별도로 구비되어 있어야 한다. 그리고, 도면에는 나타나지 않았지만, 상기 유동수단(312)에는 센서 및 모터가 구비되어 있다. 이때, 상기 유동수단(312)이 최대로 이동할 수 있는 프레임(311)의 끝부분에는 별도의 래칫을 구비하여 유동수단(312)의 이탈을 방지하는 것이 필요하다. 도면에 나타난 타원은 침을 회전시킬 경우의 궤적을 나타낸다. 한편, 상기에서 설명한 침의 구성은 이해를 돕기위해 개략적으로 설명한 일예에 불과하며, 실질적으로는 실제 사람의 신체에 찌른것과 동일한 효과를 발생시킬 수 있는 기능을 구비한 침을 다양한 형태로 제작하여 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 실습자가 사용할 수 있는 바람직한 침구실습수단예로서, 빔 프로젝터(400), 스크린(410), 및 셔터 글래스(420)를 구비한다. 상기 빔 프로젝터(400)는 상기 시뮬레이터(130)에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 확대투영할 수 있다. 일예로, LCD 방식으로 스테레오스쿠프를 지원하는 120Hz 이상의 재생비율을 구비한 빔 프로젝터(400)를 적용할 수 있다. 상기 스크린(410)은 상기 빔 프로젝터(400)에 의해 확대투영된 영상을 디스플레이한다. 또한, 상기 셔터 글래스(420)은 다수의 실습자가 착용하는 것으로서, 상기 스크린(410)에 의해 디스플레이된 영상을 입체영상으로 투영한다.
한편, 도 4에서 설명한 다수의 실습자가 사용할 수 있는 침구실습수단은 도 2에서 설명한 한명의 실습자가 사용할 수 있는 침구실습수단과 연계하여 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 한 명의 교육자가 도 2와 같은 침구실습수단을 이용하여 실제적으로 시침을 하게되면, 다수의 실습자가 도 4와 같은 침구실습수단을 통해 시침하는 과정을 봄으로써 침구실습교육을 실시할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 가상현실의 한방 침구시스템을 이용한 침구실습을 설명하는 흐름도로서, 가상환경의 3차원 가상체형을 통해 입체적인 침구실습과 그에따른 평가를 행할 수 있는 시뮬레이터와 침구실습수단을 포함한 한방 침구시스템을 이용한 침구실습 방법에 관한 것이다.
먼저, 시뮬레이터에서 가상체형을 3차원의 랜더링을 이용하여 디스플레이한다(S500). 그리고, 실습자의 요청에 따라 해당되는 침구문제를 제시한다(S510). 이때, 실습자가 입력수단을 통해 경혈명이나 각 경혈과 관련된 증상 등을 입력하거나, 또는 상기 데이터 글로브나 마우스 등의 도구를 통해 디스플레이된 가상체형으로부터 경혈부위를 선택함으로서 침구문제를 요청할 수 있다.
이어서, 실습자가 제시된 침구문제를 침구실습수단을 이용하여 가상체형에 시침하게 되면 시침한 침의 위치와 각도, 및 깊이를 분석하고 평가하여 시침 합격여부를 판정한다(S520,S530). 즉, 실습자가 시침한 상태를 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이 등을 기준으로 비교하고 평가하여 판정한다. 이때, 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이 등은 시침을 통해 충분한 치료효과를 발휘할 수있는 정도까지 오차범위로 인정하는 것이 바람직하다.
만약에 불합격으로 판정될 경우에는 시침시의 잘못된 부분에 관한 내용을 제공한다(S540). 예를들면, 시침한 위치가 유효한 위치로부터 오차 범위를 초과한 경우이거나 시침시 침에 가해진 힘이 약해서 침이 들어간 깊이가 기 설정된 깊이보다 적어 경혈을 충분히 자극하지 않은 경우 등이다.
이어서, 시침한 경혈과 관련된 정보를 제공하는데(S550), 상기 시침한 경혈위치와 관련된 증상 및 시침시의 유효한 침의 위치, 각도, 깊이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 과정을 통해 잘못 시침한 것을 실습자가 직접 확인할 수 있도록 함으로서 올바르게 시침할 수 있는 방법을 제시한다.
상술한 실시예는 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은 가상환경하의 가상체형을 이용하는 침구실습 분야에 다양하게 활용하거나 응용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 3차원 가상체형과 침구실습수단을 이용함으로써 현실감이 있으면서 안전하고 효율적인 침구실습을 행할 수 있다. 또한, 시침한 것에 대한 평가와 시침한 경혈위치의 관련 정보를 제공함으로써 침구실습의 효과를 극대화시킬 수 있다.
Claims (7)
- 가상환경의 3차원 가상체형을 통해 입체적인 형태의 침구실습과 그에 따른 평가를 행하기 위한 시스템에 있어서,기 설정된 체형을 기준으로 생성된 Polygon 데이터화한 Geometric 데이터를 저장하기 위한 기하정보 데이터베이스;상기 체형의 각 부위별 Bitmap 데이터화한 표면 이미지를 저장하기 위한 표면정보 데이터베이스;상기 체형의 경혈위치와 경혈위치별 관련된 증상 및 시침시의 유효한 침의 위치, 각도, 깊이를 포함하는 경혈 데이터를 저장하기 위한 경혈정보 데이터베이스;상기 각각의 데이터베이스에 저장된 Geometric 데이터, 표면 이미지, 및 경혈 데이터의 연동을 통해 서 있는 형태, 앉아있는 형태, 및 누워있는 형태로 가상체형을 모델링하여 디스플레이하되, 실습자가 침구실습에 따라 어느 하나의 형태를 선택하여 특정한 경혈위치에 시침하면 침의 위치, 각도, 및 깊이를 특정한 경혈위치의 기 설정된 유효한 침의 위치, 각도, 및 깊이를 기준으로 평가하기 위한 시뮬레이터;상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 투영하기 위한 헤드장착표시장치와, 접촉되는 사물에 대한 촉감을 감지하기 위한 데이터 글로브와, 회전을 감지하기 위한 센서, 깊이를 감지하기 위한 센서, 및 적어도 모터를 구비하여 반력을 발생시키기 위한 반력수단을 포함한 침으로 이루어져 한 명의 실습자가 침구실습을 행하기 위한 개인용 침구실습수단; 및상기 시뮬레이터에 의해 디스플레이된 가상체형을 입체영상으로 확대투영하기 위한 빔 프로젝터와, 상기 빔 프로젝터에 의해 확대투영된 영상을 디스플레이하기 위한 스크린과, 상기 스크린에 의해 디스플레이된 영상을 입체영상으로 투영하기 위한 셔터 글래스로 이루어져 다수의 실습자가 침구실습을 행하기 위한 다수용 침구실습수단을 구비한 것을 특징으로 하는 가상현실의 한방침구 시스템.
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