KR101653052B1 - Measuring method and system for 3-dimensional position of human body - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 신체의 자세를 입체적으로 분석할 수 있도록 함으로써 자세의 교정과 재활에 활용될 수 있는 3차원 자세측정시스템에 관한 것으로, 이용자의 신체에 상호 간에 이격 배치되도록 부착되는 세 개 이상의 마커, 이용자의 신체 및 마커의 광학적인 이미지를 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부로부터의 영상정보를 통하여 마커의 좌표를 추출하고 마커 간의 배치관계에 따라 이용자의 자세에 대한 3축의 회전량을 분석하는 분석부를 포함하는 3차원 자세측정시스템을 제공한다. 따라서, 한 번의 2차원적 촬영을 통하여 신체에 대한 자세의 입체적인 분석이 가능하다.The present invention relates to a three-dimensional attitude measuring system that can be used for the correction and rehabilitation of a posture by allowing a three-dimensional analysis of the posture of the body. The three-dimensional attitude measuring system includes three or more markers attached to the user's body, An analyzing unit for extracting coordinates of a marker through image information from the photographing unit and analyzing the rotation amounts of three axes relative to the attitude of the user according to the arrangement relationship between the markers, Dimensional attitude measuring system. Therefore, three-dimensional analysis of posture with respect to the body is possible through one-dimensional two-dimensional photographing.

Description

3차원 자세측정시스템 및 이를 이용한 자세측정방법{MEASURING METHOD AND SYSTEM FOR 3-DIMENSIONAL POSITION OF HUMAN BODY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a three-dimensional attitude measuring system and a three-

본 발명은 영상처리분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신체의 자세를 입체적으로 분석할 수 있도록 하고 자세의 교정과 재활에 활용될 수 있는 3차원 자세측정시스템 및 이를 이용한 자세측정방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a three-dimensional attitude measuring system and a method of measuring attitude using the three-dimensional attitude measuring system, which are capable of analyzing the attitude of the body in three dimensions and utilized for correction and rehabilitation of the attitude.

영상측정 및 처리란, 비디오 카메라로부터 입력된 영상에서 물체와 배경을 분리하는 등의 소정 정보의 추출 과정을 통하여 물체의 형태, 영역 또는 자세를 파악하는 것을 말한다.Image measurement and processing refers to grasping the shape, area, or attitude of an object through an extraction process of predetermined information such as separating an object and a background from an image input from a video camera.

이러한 영상측정 및 처리의 결과물은 컴퓨터 그래픽 영상으로 구현되며 기존 이미지를 합성하거나 새로운 영상을 만들거나 자세를 교정하는 등의 다양한 분야에 활용된다.The results of such image measurement and processing are implemented in computer graphics images and used in various fields such as synthesizing existing images, creating new images, and correcting postures.

대표적인 영상의 측정 및 처리방식으로서 크로마키(Chroma Key) 방식이 있는데 일기예보에서 아나운서가 그래픽 화면 앞에서 날씨를 설명하고 그 배경으로 소정의 영상을 합성할 수 있도록 하는 경우에 활용된다.A chroma key method is used as a typical image measurement and processing method. It is used in weather forecasting when an announcer can explain the weather in front of a graphic screen and synthesize a predetermined image with the background.

이러한 영상의 측정 및 처리방식과 관련하여 공개특허 제10-2004-0080293호가 실시간 물체추출 시스템 및 방법을 개시하고 있다.With respect to such image measurement and processing methods, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2004-0080293 discloses a real-time object extraction system and method.

도 1은 종래의 물체추출 시스템 및 방법을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional object extraction system and method.

소정의 반사체(10)로 이루어진 배경 앞에 물체나 사람(40)이 위치하고, 이러한 상태에서 카메라가 반사되는 가시광 또는 적외선을 촬영하여 영상정보를 획득한다.An object or person 40 is positioned in front of a background made up of a predetermined reflector 10, and in this state, visible light or infrared rays reflected by the camera are photographed to acquire image information.

이렇게 촬영된 영상정보는 배경과 분리되어 소정의 이미지 합성에 이용될 수 있다.The photographed image information can be used for synthesizing a predetermined image separately from the background.

그런데, 종래기술과 같은 경우 인체의 이미지를 정확하게 추출하는 데 한계가 있을 뿐만 아니라 자세를 정확하게 분석하는 데에는 어려움이 있다.However, in the case of the conventional art, there is a limitation in accurately extracting the image of the human body, and it is difficult to accurately analyze the posture.

이를 해결하기 위하여 최근에는 인체의 관절 부위 등에 마커(marker)를 부착한 상태에서 마커의 움직임을 벡터 방식으로 추적하여 신체의 자세나 움직임을 추적하는 방식이 활용되기도 한다.In order to solve this problem, a method of tracking the posture or movement of the body by tracking the movement of the marker in a vector manner in a state where a marker is attached to the joint region of the human body is used.

그러나 종래기술의 방식들은 사실상 2차원적인 영상의 획득에 그쳐 신체가 3축 방향으로 움직이거나 소정 부위가 뒤틀린 상태에 대한 감지에 대한 한계가 있고, 특히 자세교정 및 재활 분야에서는 활용되기 어려운 문제가 있다.However, the prior art methods have a limitation in detecting the state in which the body moves in three axial directions or twisted portions due to the acquisition of a two-dimensional image, and it is particularly difficult to be utilized in the field of posture correction and rehabilitation .

종래기술의 촬영방식을 변화되는 위치에 따라 반복적으로 적용함으로써 이를 해결하는 경우가 고려될 수 있는데, 이 경우 사람이나 배경 또는 카메라가 움직이는 과정에서 균일한 자세에 대한 다양한 정보를 획득하는 데 어려움이 있다.In this case, it is difficult to acquire various information on a uniform posture in the process of moving a person, a background, or a camera. .

또한, 입체적인 영상의 측정의 방식으로 두 개 이상의 카메라의 화각을 교차 배치하여 3차원적인 정보를 획득하는 방식이 일부 사용되기도 하나, 이 경우 추가적인 장비에 따른 비용과 공간적인 손실의 문제와 복잡한 알고리즘이 적용되어야 하는 문제를 가진다.
In addition, a method of acquiring three-dimensional information by crossing the angle of view of two or more cameras in a stereoscopic image measuring method may be used. However, in this case, cost and space loss due to additional equipment and complicated algorithms Have problems to be applied.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 단순한 구조를 가지고 반복적인 측정이 수행되지 않도록 하면서도 입체적인 신체의 정보를 효과적으로 획득하고 분석할 수 있는 3차원 자세측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-dimensional attitude measuring system capable of effectively acquiring and analyzing stereoscopic body information while performing repetitive measurement with a simple structure .

본 발명은, 이용자의 신체에 상호 간에 이격 배치되도록 부착되는 세 개 이상의 마커, 이용자의 신체 및 마커의 광학적인 이미지를 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부로부터의 영상정보를 통하여 마커의 좌표를 추출하고 마커 간의 배치관계에 따라 이용자의 자세에 대한 3축의 회전량을 분석하는 분석부를 포함하는 3차원 자세측정시스템을 제공한다. 따라서, 한 번의 2차원적 촬영을 통하여 신체에 대한 자세의 입체적인 분석이 가능하다.The present invention comprises a photographing unit for photographing three or more markers attached to a user's body so as to be spaced apart from each other, an optical image of a user's body and a marker, coordinates of a marker through image information from the photographing unit, A three-dimensional attitude measuring system including an analyzing unit for analyzing three-axis rotation amounts of the user's attitude according to the arrangement relationship between the markers. Therefore, three-dimensional analysis of posture with respect to the body is possible through one-dimensional two-dimensional photographing.

일실시예로서, 상기 마커는 세 개가 삼각 형태로 배열될 수 있다.In one embodiment, the three markers may be arranged in a triangular shape.

상기 분석부는, 각각의 마커에 대응되는 복수의 포인트의 좌표의 기준모델에 대한 변화를 통하여 3개의 축에 대한 회전량을 산출하고 이를 통하여 자세의 뒤틀림을 분석할 수 있다.The analyzer can calculate the amount of rotation of the three axes through the change of the coordinates of the plurality of points corresponding to the respective markers with respect to the reference model, and analyze the distortion of the posture through the calculation.

바람직하게는, 상기 마커는, 양 어깨측의 전면에 부착되는 제1마커와 제2마커 및 상기 제1마커 및 제2마커의 배열의 하측에 배치되는 제3마커로 이루어지고 양측으로 대칭된 형태의 역삼각형의 꼭지점을 형성할 수 있다. Preferably, the marker comprises a first marker and a second marker attached to the front of both shoulder sides, and a third marker arranged below the arrangement of the first marker and the second marker, The vertices of the inverted triangles of FIG.

또한, 상기 마커는 정삼각형의 꼭지점을 이룰 수 있다. 따라서, 각 꼭지점을 연결하는 변의 길이의 변화를 통하여 공간적인 변화량의 확인이 가능하다.In addition, the marker may form a vertex of an equilateral triangle. Therefore, it is possible to confirm the amount of spatial change by changing the length of the side connecting each vertex.

상기 기준모델은, 폭방향이 x축으로 정의되고 높이방향이 y축으로 정의되며 전후방향이 z축으로 정의된 상태에서 x축에 대한 회전량이 90도, y축에 대한 회전량이 0도 및 z축에 대한 회전량이 0도인 상태로 실제 측정된 측정모델의 각각의 축에 대한 회전량이 산출되는 것이 바람직하다.In the reference model, the amount of rotation with respect to the x-axis is 90 degrees, the amount of rotation with respect to the y-axis is 0 degrees, and the z-axis is defined as the z-axis, while the width direction is defined as x- It is preferable that the amount of rotation for each axis of the actually measured measurement model is calculated with the amount of rotation about the axis being 0 degrees.

상기 분석부는, 촬영부로부터의 신체 및 마커에 대한 이미지를 데이터화하여 저장하는 영상획득부와, 상기 영상획득부의 RGB이미지를 YCbCr로서 색좌표공간으로 변환하는 변환부와, 상기 색좌표공간에 변환된 마커의 이미지를 신체 및 배경으로부터 분리 인식하는 인식부를 포함할 수 있다. 따라서, 마커의 인식의 오차 가능성이 제거될 수 있다.The analyzing unit includes an image obtaining unit for obtaining an image of a body and a marker from the image capturing unit and storing the image, a converting unit for converting the RGB image of the image obtaining unit into a color coordinate space as YCbCr, And a recognition unit for recognizing the image separated from the body and the background. Thus, the possibility of error in the recognition of the marker can be eliminated.

한편, 상기 자세측정시스템을 이용한 자세분석방법은, 이용자의 촬영부를 바라보는 전면으로 세 개 이상의 마커가 상호 이격되어 부착되는 단계, 촬영부를 통하여 이용자의 신체 및 마커에 대한 촬영이 이루어지는 단계, 분석부를 통하여 상기 마커에 대한 각 포인트의 좌표가 추출되고, 기준모델에 대한 3축에 대한 회전의 정도가 산출되는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the posture analyzing method using the posture measuring system may include a step of attaching three or more markers to the front surface of the user looking at the photographing unit, a step of photographing the user's body and markers through the photographing unit, The coordinates of each point on the marker are extracted, and the degree of rotation of the reference model with respect to the three axes is calculated.

상기 산출되는 단계 이후에, 출력부에서 신체의 이미지와 기준신체데이터에 대한 이용자의 신체에 대한 뒤틀림의 정도가 3축에 대한 각도로서 표시될 수 있다.After the calculating step, the degree of distortion of the user's body with respect to the image of the body and the reference body data at the output portion may be displayed as an angle with respect to the three axes.

상기 산출되는 단계 이후에, 이용자의 뒤틀림 부위에 대한 교정이 이루어지고 마커의 부착 및 촬영이 반복되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 지속적인 교정과정의 추적이 가능하며 효과적인 교정방식이 적용될 수 있다.
After the calculating step, it is preferable that the distortion of the user is corrected and the attachment and photographing of the marker are repeated. This allows the continuous calibration process to be tracked and an effective calibration method can be applied.

본 발명에 따르면, 인체에 대한 평면상의 한 번의 촬영만으로도 입체적인 위치관계와 뒤틀림 부위 및 정도의 정확한 분석이 가능하여 신체의 교정을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately analyze the three-dimensional positional relationship, the distortion site, and the degree of distortion by only taking a single photograph on the plane of the human body, so that the body can be calibrated more efficiently.

특히, 사람을 대상으로 촬영을 수행하면서 시간이 길어지거나 반복 촬영이 이루어지는 경우의 자세 변화에 의한 오차율을 극히 저감할 수 있어 분석의 신뢰성은 종래에 비하여 현저하게 향상될 수 있고, 복수의 마커의 배치가 효율적이면서도 이미지상에서 이의 분리 및 분석이 용이하게 이루어질 수 있다.
In particular, it is possible to extremely reduce the error rate due to the attitude change in the case where the photographing is performed on a person for a long time or a repeated photographing is performed, so that the reliability of the analysis can be remarkably improved as compared with the prior art, And it is easy to separate and analyze the image on the image.

도 1은 종래기술의 물체추출 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 자세측정시스템의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 3차원 자세측정시스템에서 마커의 배치에 대한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 3차원 자세측정시스템에서 기준모형의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 실시예에 따라 각 축에 대한 회전에 의한 측정모델의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 개념에 따른 3차원 자세측정시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 3차원 자세측정방법을 나타내는 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing an object extraction system of the prior art.
2 is a schematic diagram of a three-dimensional attitude measuring system according to the present invention.
3 is a view showing an embodiment of arrangement of markers in the three-dimensional attitude measuring system of the present invention.
4 is a view showing an embodiment of a reference model in the three-dimensional attitude measuring system of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change in a measurement model due to rotation about each axis according to the embodiment of FIG. 3; FIG.
6 is a block diagram showing a three-dimensional attitude measuring system according to the concept of the present invention.
7 is a flowchart showing a three-dimensional attitude measuring method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 3차원 자세측정시스템 및 이를 이용하는 자세측정방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a three-dimensional posture measuring system and a posture measuring method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 자세측정시스템의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a three-dimensional attitude measuring system according to the present invention.

본 발명은 기본적으로 이용자의 신체 전면에 상호 간에 이격 배치되는 세 개 이상의 마커와, 이용자의 신체 및 마커의 광학적인 이미지를 촬영하는 촬영부와, 상기 촬영부로부터의 영상정보를 통하여 마커의 좌표를 추출하고 마커 간의 배치관계에 따라 이용자의 자세에 대한 3축의 회전량을 분석하는 분석부를 포함하여 이루어질 수 있다.The present invention basically comprises three or more markers spaced apart from each other on the entire body of a user, a photographing section for photographing an optical image of a user's body and a marker, and a photographing section for photographing coordinates of the marker through the image information from the photographing section And an analyzer for analyzing the three-axis rotation amount with respect to the posture of the user according to the arrangement relationship between the extracted markers.

마커(100)는 이용자와 광학적으로 구별될 수 있는 재질이나 색상으로 이루어질 수 있으며 이용자의 신체의 소정의 부위에 부착되고, 촬영부에 의하여 획득된 마커의 이미지가 후술될 바와 같이 분석부(220)에 의하여 이용자의 자세에 대한 분석을 위한 데이터로 활용될 수 있다. The marker 100 may be made of a material or color that can be optically distinguished from the user and may be attached to a predetermined portion of the user's body and the image of the marker obtained by the photographing unit may be transmitted to the analyzer 220, And can be utilized as data for analyzing the attitude of the user.

상기 마커(100)의 재질, 색상, 형상 및 크기는 선택적으로 이루어질 수 있다. 다만, 분석부(220)에 의한 마커(100)의 이미지에 대한 좌표의 추출시 이용자의 의상이나 신체의 색상에 구별될 수 있도록 구별될 수 있는 색도 및/또는 채도로 이루어질 수 있다. 또한, 광의 흡수율에 비하여 반사율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The material, color, shape and size of the marker 100 may be optionally selected. However, the chromaticity and / or the saturation can be distinguished from the costume of the user or the color of the body when the coordinates of the marker 100 are extracted by the analyzing unit 220. Further, it is preferable that it is made of a material having a higher reflectivity than the absorption rate of light.

한편, 본 발명의 개념에서는 마커(100)의 이미지에 대한 위치 값은 물론 상관관계에 의한 회전량을 산출할 필요성이 있기 때문에 상기 마커(100)는 인체에 비하여 비교적 작은 크기로 이루어질 수 있고, 회전관계를 고려하여 원형보다는 다각형으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예로서 상기 마커(100)는 평평한 정사각 형태로 이루어지는 예가 도시된다.Meanwhile, in the concept of the present invention, since it is necessary to calculate the rotation amount by the correlation as well as the position value with respect to the image of the marker 100, the marker 100 can be made to have a relatively small size as compared with the human body, It is more preferable to have a polygonal shape rather than a circular shape in consideration of the relationship. As a preferred embodiment of the present invention, the marker 100 is shown in the form of a flat square.

종래기술에서 마커를 활용하는 경우 단순히 마커의 위치만이 중요시되기 때문에 소정의 도트(dot) 형태를 가진 마커의 배치만이 의미를 가졌으나 본 발명에서는 마커들의 상관관계를 통하여 회전량 즉, 신체의 자세의 변화에 대한 틀어짐의 정도를 측정하기 때문에 상기 마커의 형상이 의미를 가질 수도 있음에 유의하여야 한다.Since only the position of the marker is important when using the marker in the prior art, only the arrangement of the marker having the predetermined dot shape has significance. In the present invention, the amount of rotation, that is, It should be noted that the shape of the marker may have a meaning because it measures the degree of the deviation with respect to the change of the posture.

촬영부(210)는 이용자의 신체와 마커(100)를 광학적으로 측정할 수 있는 장비라면 다양한 영상입력수단이 선택적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 개념은 기본적으로 가시광선을 감지하여 이를 영상 분석하기 때문에 디지털카메라나, cctv 또는 ccd카메라가 적용될 수 있으나 적외선카메라가 배제되는 것은 아니다. 본 발명의 개념에서 '광'은 다양한 파장을 가진 전자기파로 이해됨에 유의한다.The image capturing unit 210 may be various image input means as long as the image capturing unit 210 can optically measure the user's body and the marker 100. Since the concept of the present invention basically detects visible light and performs image analysis of the visible light, a digital camera, a cctv or a ccd camera can be applied, but an infrared camera is not excluded. Note that in the concept of the present invention, 'light' is understood as an electromagnetic wave having various wavelengths.

분석부(220)는 상기 촬영부(210)로부터 감지되어 입력된 이용자의 신체와 마커에 대한 이미지를 수신하여 이를 통하여 마커의 이미지를 추출하고, 이를 통하여 마커의 좌표를 설정하고, 상기 설정된 좌표를 통하여 3축의 회전량을 산출한 이후에, 신체의 자세에 대한 틀어짐 내지는 비정형성과 그 정도를 분석하여 출력할 수 있도록 한다.The analysis unit 220 receives the image of the user and the body of the user detected and input from the photographing unit 210, extracts the image of the marker through the image, sets the coordinates of the marker through the image, After calculating the rotation amounts of the three axes through the rotation, it is possible to analyze and output the deviation, irregularity and degree of the posture of the body.

본 발명의 개념에서는 한 번의 촬영만으로도 신체의 자세에 대한 3차원적인 분석이 가능하도록 작동되기 때문에 마커(100)들은 이용자의 위치상태에서 촬영부(210)를 바라보는 전면을 지향하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 마커(100)들은 세 개 이상으로 이루어지는데 좌우 대칭된 형태로 배치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 세 개 이상이라 함은 각각의 마커들의 위치를 연결할 때 복수의 변(邊)이 형성되는 조건을 말한다. 즉, 최소한 상기 세 개 이상의 마커(100)들은 하나의 직선 안에 배치되지 않는 것이 바람직하다. In the concept of the present invention, it is preferable that the markers 100 are disposed so as to face the front surface that faces the photographing unit 210 in the user's position, since it is operated to enable three-dimensional analysis of the posture of the body with only one photographing Do. At this time, the markers 100 are composed of three or more, but they are preferably arranged symmetrically, but the present invention is not limited thereto. Here, the term " three or more " means a condition in which a plurality of sides are formed when connecting the positions of the respective markers. That is, it is preferable that at least the three or more markers 100 are not arranged in one straight line.

상기 촬영부(210)에 의한 이미지의 획득의 용이성을 고려하여 이용자가 위치하는 부위에는 지지부(230)가 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 지지부(230)는 소정의 발판을 의미할 수 있는데, 영상 분석시의 용이성을 고려하여 이용자의 위치에서 소정의 배경을 제공하는 것이 더 바람직하다. 따라서, 도시사항과 같이 지지부(230)는 발판 및/또는 이용자의 배경을 이루도록 소정의 구조물을 형성하게 된다.It is preferable that the support part 230 is disposed at a position where the user is positioned in consideration of the easiness of acquiring an image by the photographing part 210. [ The support 230 may be a predetermined footing, and it is more preferable to provide a predetermined background in the position of the user in consideration of easiness in image analysis. Thus, as shown, the supports 230 form a predetermined structure to form the footing and / or the background of the user.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마커의 배치관계를 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view for explaining an arrangement relationship of the markers according to the preferred embodiment of the present invention.

신체에 대한 특정 위치의 위치관계와 회전관계의 산출을 고려하여 마커(100)가 세 개 이상 이용자의 신체 전면에 배치되는데, 바람직한 실시예로서 세 개의 마커(100)가 삼각 형태로 배치되는 경우를 설명한다.The marker 100 is disposed in front of the body of three or more users in consideration of the positional relationship of the specific position with respect to the body and the calculation of the rotation relationship. In a preferred embodiment, the three markers 100 are arranged in a triangular shape Explain.

이용자의 전면을 기준으로 자세의 뒤틀림은 주로 어깨의 상하 및/또는 전후의 틀어짐과 골반의 상하 및/또는 전후의 틀어짐을 주로 측정할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The distortion of the posture with respect to the front of the user can mainly be measured mainly on the upper and lower sides of the shoulder and / or on the front and rear, and on the upper and lower sides and / or the front and back of the pelvis.

도시된 실시예에서는 양측 어깨 부위에 흉부에 마커(100)가 배치되는데, 구체적으로 오른쪽 어깨 부위에 인접하여 제1마커(101)와 왼쪽 어깨 부위에 인접하여 제2마커(102)가 배치되고, 상기 제1마커(101) 및 제2마커(102)의 배치의 하측 중심측에 제3마커(103)가 배치되어 역삼각 형태를 구성할 수 있다.In the illustrated embodiment, the markers 100 are disposed on both shoulder portions of the chest. More specifically, the second markers 102 are disposed adjacent to the first marker 101 and the left shoulder portion adjacent to the right shoulder portion, The third marker 103 may be disposed on the lower center side of the arrangement of the first marker 101 and the second marker 102 to form an inverted triangle shape.

이러한 역삼각형은 정삼각형태가 제안될 수 있다. 이러한 경우 기준모델에 대한 설정 및 대비가 용이한 이점이 있으나, 하방으로 긴 형태의 이등변 삼각형의 경우도 고려될 수 있을 것이다. 본 실시예에서는 주로 좌우의 신체에 대한 비대칭 형태를 분석하는데 주안을 두므로 다각 형태로 이루어지는 경우 좌우 대칭되게 마커(100)들이 배치되는 것이 바람직하다.This inverted triangle can be suggested to be a triangular shape. In this case, there is an advantage that the reference model can be easily set and contrasted, but a downwardly long isosceles triangle may also be considered. In the present embodiment, mainly, the marker 100 is arranged symmetrically in the case of a polygonal shape, because it mainly focuses on analyzing the asymmetric shape of the left and right body.

이와 같은 실시예와 대비하여 예를 들어, 골반의 틀어짐을 확인하는 경우 양 골반 부위에 제1마커(101) 및 제2마커(102)가 구비되고 흉부측에 제3마커(103)가 배치되는 경우도 고려해볼 수 있다. 또한, 양측 어깨와 골반의 양측 부위에 네 개 이상의 마커가 배치되는 또 다른 실시예의 경우도 고려할 수 있다. 이러한 마커의 배치는 다양한 경우에 따라 유연하게 적용될 수 있을 것이며, 경우에 따라 측면의 자세를 분석하고자 하는 경우는 좌우 대칭이 이루어지지 않을 수도 있다.In contrast to this embodiment, for example, when the pelvis is checked for tilting, the first marker 101 and the second marker 102 are provided on both pelvis regions and the third marker 103 is disposed on the thoracic region side You can also consider the case. Further, another embodiment in which four or more markers are disposed on both sides of both shoulders and the pelvis may be considered. The arrangement of these markers may be flexibly applied in various cases, and in some cases, when analyzing the posture of the side, it may not be symmetrical.

도 4는 도 3의 실시예에 따라 촬영된 마커 이미지에 대한 기준모델을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a reference model for a marker image photographed according to the embodiment of FIG.

상기 실시예와 같은 형태로 마커(100)들이 배치되고 촬영부(210)에 의하여 이미지의 획득이 완료되면, 이미지에 대해 마커를 추출하고 좌표를 분석하여 회전관계를 산출하게 된다.When the markers 100 are arranged in the same manner as in the above-described embodiment and the acquisition of images is completed by the photographing unit 210, the markers are extracted for the images and the coordinates are analyzed to calculate the rotation relationship.

기준모델은 후술될 바와 같이 실제 측정된 값과의 비교를 통하여 각 부위의 회전량을 산출하는데 기준이 되는 값으로 작용할 수 있다. 이때, 상기 기준모델은 분석부(220)에 미리 설정된 형태거나 각 촬영시 이용자들에 개별화되어 모델링된 모델일 수 있다.The reference model can serve as a reference value for calculating the amount of rotation of each part through comparison with the actually measured value as described later. In this case, the reference model may be a model previously set in the analyzer 220, or a model that is modeled and customized to users at each photographing.

이러한 기준모델은 제1마커(101)의 촬영된 이미지에 대응되는 제1포인트(301)와, 제2마커(102)에 대응되는 제2포인트(302)와, 제3마커(103)에 대응되는 제3포인트(303)로 이루어질 수 있다.This reference model corresponds to a first point 301 corresponding to a photographed image of the first marker 101, a second point 302 corresponding to the second marker 102, and a second point 302 corresponding to the third marker 103 And a third point 303, which is the second point.

분석부(220)는 상기된 마커의 이미지를 통하여 각각의 포인트에 대한 좌표를 결정하고, 각 마커의 좌표와 거리관계 즉, 변의 길이가 회전량을 산출하는 요소가 된다.The analyzer 220 determines the coordinates for each point through the image of the marker, and the coordinates of the respective markers and the distance relationship, that is, the length of the sides, are elements for calculating the amount of rotation.

설명의 편의상 각 변들이 도시되어 있으나, 각 포인트를 연결하는 변들은 도식화된 가상의 선일 수 있으며, 각 포인트 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.For convenience of explanation, the respective sides are shown, but the sides connecting the points may be a schematic virtual line and may mean a straight line distance between points.

상기 변들은, 본 발명의 바람직한 실시예에서 제1포인트(301)와 제2포인트(302)를 연결하는 제1변(311)과, 제2포인트(302)와 제3포인트(303)를 연결하는 제2변(312)과, 제3포인트(303)와 제1포인트(301)를 연결하는 제3변(313)으로 볼 수 있다.The sides are connected to a first side 311 connecting the first point 301 and the second point 302 in the preferred embodiment of the present invention and a second side 311 connecting the second point 302 and the third point 303 And a third side 313 connecting the third point 303 and the first point 301. The third side 313 connects the first point 301 and the third point 303,

상기된 포인트 및 변들에 의하여 소정의 평면이 구현될 수 있는데, 본 발명에서는 평면상의 이미지를 통하여 입체적 즉, 전후방향의 관계를 산출할 수 있도록 기준모델과 검출된 이미지의 관계에 대한 분석이 필요하다. In the present invention, it is necessary to analyze the relation between the reference model and the detected image so as to calculate the three-dimensional, that is, the back-and-forth direction relationship, through the image on the plane .

이를 위하여, 좌표관계가 먼저 설정될 수 있고, 이러한 좌표관계는 예를 들어, 제1변(311)에 평행한 x축과, 평면상 제1변(311)에 수직한 y축과, 상기 평면에 대해 법선방향으로 형성되는 z축으로 이루어질 수 있다.For this purpose, the coordinate relationship can be set first, and this coordinate relationship can be set, for example, between the x-axis parallel to the first side 311, the y-axis perpendicular to the first side 311 on the plane, And a z-axis which is formed in a normal direction with respect to the z-axis.

이러한 기준모델을 기준으로 하여 회전관계의 분석을 위한 알고리즘을 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.The algorithm for analyzing the rotation relation based on the reference model will be described in more detail.

도 5는 도 3의 실시예에 따라 각 축에 대한 회전에 의한 측정모델의 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing a change in a measurement model due to rotation about each axis according to the embodiment of FIG. 3; FIG.

도 5의 (a)는 기준모델을 나타내며, (b) 내지 (d)는 설명의 편의성을 위하여 어느 하나의 축에 대한 각각의 회전된 경우의 측정모델을 나타낸다.Fig. 5 (a) shows a reference model, and Figs. 5 (b) to 5 (d) show measurement models of each rotated case for any one axis for convenience of explanation.

또한, 편의상 상기 제1포인트(301), 제2포인트(302) 및 제3포인트(303)는 기준모델에서 상호 간 등간격으로 배치되는 경우로 나타내도록 한다.For convenience, the first point 301, the second point 302 and the third point 303 are represented as being arranged at equal intervals in the reference model.

도 5의 (b)에서는 (a)의 기준모델에 대해 x축을 중심으로 대략 30도 정도 전방으로 회전된 상태를 나타낸다.FIG. 5B shows a state in which the reference model shown in FIG. 5A is rotated forward about 30 degrees about the x-axis.

여기서, x축에 대한 회전량을 산출하기 위한 식은 아래와 같다.Here, the formula for calculating the rotation amount with respect to the x-axis is as follows.

Figure 112014101275241-pat00001
Figure 112014101275241-pat00001

여기서, y3 및 y2는 각각 제3포인트(303)와 제2포인트(302)의 y축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 도시상태를 기준으로 높이를 나타낸다. 또한, z3 및 z2는 각각 제3포인트(303)와 제2포인트(302)의 z축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 깊이를 나타낸다. 이렇게 산출된 각도는 degree로 변환되어 나타날 수 있다.Here, y3 and y2 are coordinates of the third point 303 and the second point 302, respectively, with respect to the y-axis, and the difference thereof represents the height based on the state of the city. Further, z3 and z2 denote the coordinates of the third point 303 and the second point 302 with respect to the z-axis, respectively, and the difference thereof represents the depth. The calculated angle can be converted into degrees.

(a)의 기준모델에서 x축에 대한 회전량 산출 기준값은 90도로 설정될 수 있다.the rotation amount calculation reference value with respect to the x-axis in the reference model in (a) can be set to 90 degrees.

도 5의 (c)에서는 (a)의 기준모델에 대해 y축을 중심으로 대략 30도 정도 전방으로 회전된 상태를 나타낸다.FIG. 5C shows a state in which the reference model shown in FIG. 5A is rotated about 30 degrees about the y-axis.

여기서, y축에 대한 회전량을 산출하기 위한 식은 아래와 같다.Here, the formula for calculating the rotation amount with respect to the y-axis is as follows.

Figure 112014101275241-pat00002
Figure 112014101275241-pat00002

여기서, z2 및 z1은 각각 제2포인트(302)와 제1포인트(301)의 z축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 도시상태를 기준으로 깊이를 나타낸다. 또한, x2 및 x1은 각각 제2포인트(302)와 제1포인트(301)의 x축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 폭을 나타낸다. 이렇게 산출된 각도는 degree로 변환되어 나타날 수 있다.Here, z2 and z1 represent the coordinates of the second point 302 and the first point 301 with respect to the z-axis, respectively, and the difference thereof represents the depth based on the state of the city. In addition, x2 and x1 denote the coordinates of the second point 302 and the first point 301 with respect to the x-axis, respectively, and the difference thereof represents the width. The calculated angle can be converted into degrees.

(a)의 기준모델에서 y축에 대한 회전량 산출 기준값은 0도로 설정될 수 있다.the rotation amount calculation reference value with respect to the y-axis in the reference model of (a) can be set to 0 degree.

도 5의 (d)에서는 (a)의 기준모델에 대해 z축을 중심으로 대략 30도 정도 전방으로 회전된 상태를 나타낸다.FIG. 5D shows a state in which the reference model shown in FIG. 5A is rotated forward by about 30 degrees about the z-axis.

여기서, z축에 대한 회전량을 산출하기 위한 식은 아래와 같다.Here, the formula for calculating the rotation amount with respect to the z-axis is as follows.

Figure 112014101275241-pat00003
Figure 112014101275241-pat00003

여기서, z2 및 z1은 각각 제2포인트(302)와 제1포인트(301)의 z축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 도시상태를 기준으로 깊이를 나타낸다. 또한, x2 및 x1은 각각 제2포인트(302)와 제1포인트(301)의 x축에 대한 좌표를 의미하며 이의 차이는 폭을 나타낸다. 이렇게 산출된 각도는 degree로 변환되어 나타날 수 있다.Here, z2 and z1 represent the coordinates of the second point 302 and the first point 301 with respect to the z-axis, respectively, and the difference thereof represents the depth based on the state of the city. In addition, x2 and x1 denote the coordinates of the second point 302 and the first point 301 with respect to the x-axis, respectively, and the difference thereof represents the width. The calculated angle can be converted into degrees.

(a)의 기준모델에서 z축에 대한 회전량 산출 기준값은 0도로 설정될 수 있다.the rotation amount calculation reference value with respect to the z-axis in the reference model of (a) can be set to zero.

상기된 각각의 축에 대한, 90도, 0도 및 0도의 초기값들은 단순히 선택된 수치로서가 아니라, 3축이 설정되었을때 직립된 신체에 최적화된 기준값으로서의 의미를 가짐에 유의하여야 한다.Note that initial values of 90 degrees, 0 degrees, and 0 degrees for each of the axes described above have significance as reference values optimized for the erected body when the three axes are set, not simply as selected values.

이러게 이론적으로 나타낸 기준모델과 실제 측정모델과의 실험 데이터는 아래와 같이 나타났다.The experimental data of the reference model and the actual measurement model are shown as follows.

케이스case 구분division x축회전량x full-scale y축회전량y full-scale z축회전량z full-scale aa 이론값Theoretical value 9090 00 00 측정값Measures -- -- -- bb 이론값Theoretical value 120120 00 00 측정값Measures 120.49120.49 -13.52-13.52 1.381.38 cc 이론값Theoretical value 9090 -150-150 00 측정값Measures 93.9293.92 -151.30-151.30 174.29174.29 dd 이론값Theoretical value 9090 00 3030 측정값Measures 103.22103.22 -4.03-4.03 30.3530.35

각각의 케이스는 도시사항과 같이 기준모델을 a로, x축에 대한 회전을 b로, y축에 대한 회전을 c로, z축에 대한 회전을 d로 정의하였다.Each case defines the reference model as a, the rotation about the x axis as b, the rotation about the y axis as c, and the rotation about the z axis as d as shown in the illustration.

또한, 각각의 축에 대한 회전량은 30도로 결정하여 측정을 수행하였으며, 회전량은 degree 단위로서 나타내었다.Also, the amount of rotation for each axis was determined at 30 degrees, and the amount of rotation was expressed in degree units.

b케이스의 경우는 이론상 30도로 계산되고 실제 측정값에서는 0.49도가 더 회전되어 비교적 정확한 산출값을 나타내었다.In the case of the case b, the theoretical value was calculated to be 30 degrees, and the measured value was further rotated by 0.49 degrees, indicating a relatively accurate calculation value.

c케이스의 경우는 이론상 -150도로 계산되고 측정값에서는 0.3도가 더 회전된 결과로 타나났으며,The case of the case c is theoretically calculated at -150 ° C,

d케이스의 경우는 대략 오차가 0.35도 정도로 나타났다.In case of case d, the error was about 0.35 degrees.

대략 0.5도 미만의 오차결과를 나타내므로 상당히 유의미한 결과로서 나타났다.And the result of error is less than about 0.5 degree.

각 마커(100)에 대한 이미지인 포인트(301, 302, 303)들의 좌표는 각 이미지의 중심점을 의미하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이를 고려하면 상기 마커(100)들은 이미지의 분리가 가능하되 가능한 작은 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.The coordinates of the image points 301, 302, and 303 for each marker 100 are preferably the center points of the respective images, but the present invention is not limited thereto. But it is preferable that it is made as small as possible.

한편, 상기 마커(100)들 각각의 다각이나 지시방향을 표시할 수 있는 형태를 이루어 그 자체로서 회전방향에 대한 정확한 도출이 가능하도록 기능할 수도 있다.Meanwhile, the marker 100 may be configured to be able to display the angle or direction of each of the markers 100, so that the marker 100 itself can function to accurately determine the direction of rotation.

도 6은 본 발명의 개념에 따른 3차원 자세측정시스템을 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing a three-dimensional attitude measuring system according to the concept of the present invention.

촬영부(210)는 상기한 바와 같이 신체와 마커(100)에 대한 영상이미지를 촬영하고 이를 분석부(220)로 송부한다.The photographing unit 210 photographs the image of the body and the marker 100 as described above, and transmits the image to the analyzer 220.

상기 분석부(220)는 노트북이나 태블릿 PC와 같은 마이콤을 구비한 장비일 수 있는데, 경우에 따라 소정의 서버로서 이해될 수도 있다. 이러한 분석부(220)는 촬영부(210)와 무선 또는 유선의 다양한 방식에 의하여 연결될 수 있다.The analyzer 220 may be a device equipped with a microcomputer such as a notebook computer or a tablet PC, and may be understood as a predetermined server in some cases. The analysis unit 220 may be connected to the photographing unit 210 by various methods such as wireless or wireline.

상기 분석부(220)는 영상획득부(221), 변환부(222), 인식부(223), 좌표추출부(224) 및 회전량측정부(225)를 구비할 수 있으며, 상기 분석부(220)에 포함되는 "부"들은 각각 별도의 장비이거나 이에 구비되는 알고리즘에 따른 구분일 수 있다.The analysis unit 220 may include an image acquisition unit 221, a conversion unit 222, a recognition unit 223, a coordinate extraction unit 224, and a rotation amount measurement unit 225, Quot; part " included in " 220 " may be separate equipments or may be classified according to algorithms included therein.

영상획득부(221)는 신체의 이미지와 마커(100)의 이미지를 데이터화하여 저장하도록 하며, 이를 기초로 마커의 이미지인 각 포인트에 대한 좌표를 좌표추출부(224)에서 설정할 수 있다. 이러한 좌표는 기본적으로 2차원 정보를 기반으로 하나, 경우에 따라 분석된 3차원 정보일 수 있다.The image obtaining unit 221 may store the image of the body and the image of the marker 100 in the form of data, and may set the coordinates of each point, which is an image of the marker, in the coordinate extracting unit 224. These coordinates are basically based on two-dimensional information, but may be three-dimensional information analyzed in some cases.

이때, 전체의 이미지에서 마커의 이미지를 분리하기 위한 작업이 선행될 필요성이 있고, 이를 위하여 변환부(222)가 기능한다.At this time, a task for separating the image of the marker from the entire image needs to be performed, and the conversion unit 222 functions for this purpose.

바람직한 실시예로서, 상기 변환부(222)는 RGB방식으로 데이터화된 이미지에 대해 YCbCr형식으로 변환할 수 있는데 이를 더욱 구체적으로 설명한다.As a preferred embodiment, the converting unit 222 may convert the image data obtained by the RGB method into the YCbCr format, which will be described in more detail.

RGB방식의 경우는 적.녹.청의 3원색이 시각적으로 균일한 정보를 가진 신호를 의미하며, YCbCr은 그로부터 밝기 성분과 색차 정보를 분리하여 색공간에서 표현한 것을 말한다.In the case of the RGB method, the three primary colors of red, green, and blue are signals having visually uniform information, and YCbCr is a color space in which the brightness component and chrominance information are separated from each other.

이렇게 색공간 좌표계에서 데이터화된 경우 마커(100)와 신체 및 배경을 분리하는데 유리하게 작용될 수 있다. 예를 들어, 이용자가 착용한 의상의 색채와 마커(100)의 색채가 유사한 경우 단순 RGB정보만으로서는 이를 분리하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 경우에 따라 인식부(223)에서 인식된 마커에 대응되는 포인트가 실제 배치된 마커의 개수보다 많게 인식될 수 있는 것이다.When data is thus obtained in the color space coordinate system, it can be advantageously used to separate the marker 100 from the body and the background. For example, when the colors of the clothes worn by the user are similar to the colors of the markers 100, it may be difficult to separate them with the simple RGB information only. In some cases, The point can be recognized more than the number of actually arranged markers.

이를 해결하기 위하여 밝기와 색차 정보를 분리하여 마커에 대응되는 국소부위만의 추출이 가능한 것이다.To solve this problem, it is possible to extract only the local region corresponding to the marker by separating the brightness and chrominance information.

이렇게 변환된 YCbCr 데이터로부터 인식부(223)는 각 마커를 인식하여 구별하도록 하고, 좌표추출부(224)는 각각의 포인트에 대한 공간상의 좌표를 추출하게 된다.From the YCbCr data thus converted, the recognizing unit 223 recognizes and distinguishes the respective markers, and the coordinate extracting unit 224 extracts coordinates in the space for each point.

이렇게 추출된 좌표로부터 기준모델과 대비를 통하여 회전량을 측정함으로써 입체적인 공간에서의 좌표값이 산출될 수 있는데, 이러한 좌표추출부(224)와 회전량측정부(225)는 하나의 구성으로 이해될 수도 있다.The coordinate values in the three-dimensional space can be calculated by measuring the amount of rotation through the reference model and the reference coordinate from the coordinates thus extracted. The coordinate extraction unit 224 and the rotation amount measurement unit 225 can be understood as one configuration It is possible.

예를 들어, 각 포인트에 대한 2차원 좌표인 x축과 y축에 대한 값은 인식된 위치를 기반으로 추출되고, 기준모델과의 대비를 통하여 각 축에 대한 회전량을 감지한 이후에 3차원적인 좌표계로서 표현이 이루어질 수 있다.For example, the values for the x-axis and the y-axis, which are two-dimensional coordinates for each point, are extracted based on the recognized position, and after sensing the amount of rotation about each axis through comparison with the reference model, A representation can be made as a coordinate system.

다만, 본 발명의 경우 신체의 부위에 대한 틀어짐을 확인하고 이를 교정하는데 사용되는 것이 바람직하기 때문에 각 축에 대한 회전량이 더욱 의미를 가진다.However, in the case of the present invention, since it is preferable to check the deviation of the body part and correct it, the amount of rotation about each axis is more significant.

이렇게 산출된 회전량은 출력부(300)를 통하여 시각적으로 확인될 수 있으며, 이러한 출력부는 디스플레이를 구비한 다양한 장치를 의미할 수 있고, 상기 분석부(220)에 구비되는 디스플레이수단을 의미할 수도 있다.The calculated amount of rotation can be visually confirmed through the output unit 300. The output unit may refer to various devices having a display and may also mean a display unit included in the analysis unit 220 have.

상기 출력부(300)에서 출력되는 정보는 신체와 자세의 틀어짐의 정도 즉, 각 축에 대한 회전량을 포함할 수 있다. 상기 이용자의 신체는 경우에 따라 영상획득부(221)에서 획득된 신체이미지에서 실루엣만이 추출된 이용자의 신체 이미지거나 미리 설정된 가상의 신체에 대한 모양일 수 있다.The information output from the output unit 300 may include a degree of deviation between the body and the posture, that is, a rotation amount with respect to each axis. The body of the user may be a body image of a user who has extracted only a silhouette from the body image acquired by the image acquisition unit 221, or a shape for a predetermined virtual body.

도 7은 상기된 3차원 자세측정시스템을 이용한 자세분석방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart for explaining a posture analysis method using the above-described three-dimensional posture measurement system.

이용자가 촬영부(210)를 지향하여 지지부(230)에 위치한 상태에서 전방측에서 확인이 가능하도록 마커(100)들을 신체의 부위에 배치(S110)하면서 자세측정이 시작될 수 있다. 이러한 마커의 배치(S110)는 세 개 이상의 마커(100)들이 상호 간에 지정된 거리관계를 가지고 이루어질 수 있으며, 각각의 마커들을 연결하는 가상의 선들이 일렬로 배열되지 않은 조건으로 배치되는 것이 바람직함은 상기한 바와 같다.The position measurement can be started while the markers 100 are placed on the body part (S110) so that the user can see from the front side in the state where the user is positioned on the support part 230 with the orientation toward the photographing part 210. [ The arrangement of the markers S110 may be such that three or more markers 100 may have a specified distance relationship with each other and that the imaginary lines connecting the respective markers are arranged in a row As described above.

이렇게 이용자의 준비가 완료되면, 촬영부(210)를 통하여 촬영(S120)하고 감지된 영상을 분석부(220)로 제공한다.When the preparation of the user is completed, the user is photographed through the photographing unit 210 (S120), and the sensed image is provided to the analyzer 220.

분석부(220)의 영상획득부(221)는 이용자의 신체와 마커의 이미지를 데이터화하여 저장함으로써 영상획득(S210)하고, 상기한 바와 같이 마커에 대한 좌표의 추출(S310) 이전에 마커의 분리를 위한 과정이 이루어질 수 있음은 상기한 바와 같다.The image acquisition unit 221 of the analysis unit 220 acquires an image by storing and storing an image of the user's body and a marker by performing image acquisition (S210), and separating the markers before the extraction of the coordinates (S310) As described above.

이를 위하여 색공간 변환(S220) 과정을 통하여 영상획득부(221)의 RGB이미지를 YCbCr로서 색좌표공간의 데이터로 변경하도록 한다. 이에 의하여 신체나 배경이미지와 마커(100)의 구별이 이루어짐으로써 각 포인트에 대한 마커인식(S230)이 이루어지는 것이다.For this, the RGB image of the image obtaining unit 221 is changed to YCbCr data in the color coordinate space through a color space conversion process (S220). In this way, the marker or the background image is distinguished from the marker 100, thereby recognizing the marker for each point (S230).

상기와 같은 마커(100)의 이미지인 포인트에 대한 좌표추출(S310)과 회전량의 산출(320)과정을 통하여 각 이용자의 자세분석(S330)이 이루어진다.The posture analysis (S330) of each user is performed through the coordinate extraction (S310) and the calculation of the rotation amount (320) with respect to the point of the image of the marker (100).

상기 좌표추출(S310) 및 회전량의 산출(S320)은 각각의 포인트에 대한 좌표와 기준모델에 대한 변화에 따른 각도관계에 따라 이루어질 수 있으며 이와 관련하여 중복되는 설명은 생략하도록 한다. The coordinate extraction (S310) and the calculation of the amount of rotation (S320) may be performed according to the coordinates for each point and the angular relationship according to the change to the reference model, and redundant explanations thereof will be omitted.

상기와 같이 분석된 자세는 출력부(300)를 통하여 출력될 수 있으며, 머리, 어깨, 허리, 골반, 다리 등의 각 부위에 특화된 방식으로 자세의 틀어짐과 각 위치관계들을 확인할 수 있도록 한다.The analyzed posture can be outputted through the output unit 300 and the positional relationships and the positional relationships can be confirmed in a manner specific to each part of the head, shoulder, waist, pelvis, leg, and the like.

상기 분석부(220)는 기준모델은 물론 기준신체데이터를 포함할 수 있으며, 상기 기준신체데이터는 정상적인 인체의 자세에 대한 기준값일 수 있다. 본 발명의 개념에 따라 확인된 이용자의 자세는 상기 기준신체데이터와 대비되어 어느 정도의 교정이 필요한지 확인할 수 있는 자료로 활용될 수 있다.The analyzer 220 may include reference body data as well as a reference model, and the reference body data may be a reference value for a normal human body posture. The attitude of the user confirmed according to the concept of the present invention can be used as a data to confirm how much correction is necessary in comparison with the reference body data.

상기와 같이 자세분석(S330)이 완료되면 소정의 교정(S400)과정을 통하여 자세의 틀어짐에 대한 교정이나 재활이 이루어지고 난 이후에 상기 마커배치(S110)에서 자세분석(S330)에 이르는 과정을 다시 반복 수행 가능하다.After completing the posture analysis (S330) as described above, a process of reaching the posture analysis (S330) from the marker arrangement (S110) after the correction or rehabilitation of the posture change is performed through a predetermined calibration step (S400) It can be repeated again.

상기 교정(S400)은 물리적, 화학적, 전기적인 방식 등이 선택되거나 혼합되어 사용될 수 있다.The calibration (S400) may be physical, chemical, electrical, or the like.

이렇게, 자세분석에서 교정 과정이 반복되면서 시간에 다른 신체의 교정과정이 확인 가능함은 물론 최적화된 교정방법의 채택이 가능할 수 있다.Thus, as the calibration process is repeated in the posture analysis, it is possible to confirm the calibration process of another body at the time, and adopt an optimized calibration method.

상기된 본 발명의 개념에 따른 3차원 자세분석시스템에 의하여, 인체에 대한 평면상의 한 번의 촬영만으로도 입체적인 위치관계와 뒤틀림 부위 및 정도의 정확한 분석이 가능하여 신체의 교정을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.According to the three-dimensional posture analyzing system according to the above-described concept of the present invention, it is possible to accurately analyze the three-dimensional positional relationship, the twisted part and the degree by only one photographing on the plane of the human body, .

특히, 사람을 대상으로 촬영을 수행하면서 시간이 길어지거나 반복 촬영이 이루어지는 경우의 자세 변화에 의한 오차율을 현저히 저감할 수 있어 분석의 신뢰성은 종래에 비하여 현저하게 향상될 수 있다.In particular, the error rate due to the posture change in the case where the photographing is performed on a person for a long time or repeated photographing can be remarkably reduced, and the reliability of the analysis can be remarkably improved as compared with the prior art.

또한, 본 발명의 시스템 및 측정방식에 따라 각 마커의 배치가 효율적이면서도 이미지상에서 이의 분리 및 분석이 용이하게 이루어질 수 있다.In addition, according to the system and the measurement method of the present invention, it is possible to efficiently arrange the respective markers and to easily separate and analyze the images on the image.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

100...마커 101...제1마커
102...제2마커 103...제3마커
210...촬영부 220...분석부
221...영상획득부 222...변환부
223...인식부 224...좌표추출부
225...회전량측정부 230...지지부
301...제1포인트 302...제2포인트
303...제3포인트 311...제1변
312...제2변 313...제3변100 ... Marker 101 ... First marker
102 ... 2nd marker 103 ... 3rd marker
210 ... photographing unit 220 ... analyzing unit
221 ... image acquisition unit 222 ... conversion unit
223 ... Recognition unit 224 ... Coordinate extraction unit
225 ... rotation amount measuring section 230 ... support section
301 ... first point 302 ... second point
303 ... Third point 311 ... 1st side
312 ... second side 313 ... third side

Claims (10)

이용자의 신체에 상호 간에 이격 배치되도록 부착되는 세 개 이상의 마커;
이용자의 신체 및 마커의 광학적인 이미지를 촬영하는 촬영부;
촬영부로부터 감지된 영상을 RGB이미지로 저장하는 영상획득부와, 상기 영상획득부의 RGB이미지에 대해 밝기 성분과 색차 정보를 분리하여 색공간에서 표현하는 변환부, 변환부에서 변환된 YCBCr 데이터로부터 마커를 추출하는 인식부와, 각각의 마커에 대한 포인트의 공간상 좌표를 추출하는 좌표추출부와, 기준모델과 추출된 좌표와의 관계에서 입체공간에서의 회전량을 측정하는 회전량측정부를 구비하는 분석부; 및
상기 분석부에서 각 축에 대한 회전량의 감지가 이루어진 이후 신체의 자세 틀어짐의 정도를 시각적으로 표시하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.Three or more markers attached to the user ' s body such that they are spaced apart from each other;
A photographing unit for photographing an optical image of a user's body and a marker;
A conversion unit for separating the brightness component and the color difference information from the RGB image of the image acquiring unit and representing the separated RGB image in a color space; A coordinate extracting unit for extracting spatial coordinates of a point for each marker, and a rotation amount measuring unit for measuring an amount of rotation in the three-dimensional space in relation to the reference model and the extracted coordinates Analysis section; And
And an output unit for visually displaying the degree of posture deformation of the body after the rotation amount of each axis is sensed by the analysis unit. 제1항에 있어서,
상기 마커는,
삼각 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.The method according to claim 1,
The marker
Wherein the three-dimensional attitude measuring system is arranged in a triangular shape. 제2항에 있어서,
상기 분석부는,
각각의 마커에 대응되는 복수의 포인트의 좌표의 기준모델에 대한 변화를 통하여 3개의 축에 대한 회전량을 산출하고 이에 의하여 자세의 뒤틀림을 분석하는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.3. The method of claim 2,
The analyzing unit,
And calculating a rotation amount with respect to three axes by changing the coordinates of a plurality of points corresponding to the respective markers with respect to the reference model, thereby analyzing the distortion of the posture. 제2항에 있어서,
상기 마커는,
양 어깨측의 전면에 부착되는 제1마커와 제2마커 및 상기 제1마커 및 제2마커의 배열의 하측에 배치되는 제3마커로 이루어지고 양측으로 대칭된 형태의 역삼각형의 꼭지점을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.3. The method of claim 2,
The marker
A first marker and a second marker attached to the front of both shoulder sides and a third marker arranged below the arrangement of the first marker and the second marker and forming vertices of an inverted triangle symmetrically formed on both sides Dimensional position measurement system. 제4항에 있어서,
상기 마커는 정삼각형의 꼭지점을 이루는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the marker forms a vertex of an equilateral triangle. 제3항에 있어서,
상기 기준모델은,
폭방향이 x축으로 정의되고 높이방향이 y축으로 정의되며 전후방향이 z축으로 정의된 상태에서 x축에 대한 회전량이 90도, y축에 대한 회전량이 0도 및 z축에 대한 회전량이 0도인 상태로 실제 측정된 측정모델의 각각의 축에 대한 회전량이 산출되는 것을 특징으로 하는 3차원 자세측정시스템.The method of claim 3,
In the reference model,
The amount of rotation with respect to the x-axis is 90 degrees, the amount of rotation with respect to the y-axis is 0, and the amount of rotation with respect to the z-axis is the amount of rotation with respect to the y-axis, while the width direction is defined as x-axis, the height direction is defined as y- Wherein the rotational amount of each axis of the actually measured measurement model is calculated in a state of 0 degrees. 제1항에 있어서,
상기 마커는,
회전량의 산출을 위하여 다각형으로 구성되는 3차원 자세측정시스템.The method according to claim 1,
The marker
A three-dimensional posture measurement system composed of polygons for calculating the amount of rotation. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 3차원 자세측정시스템을 이용한 자세분석방법으로서,
이용자의 촬영부를 바라보는 전면으로 세 개 이상의 마커가 상호 이격되어 부착되는 단계;
촬영부를 통하여 이용자의 신체 및 마커에 대한 촬영이 이루어지는 단계;
분석부를 통하여 상기 마커에 대한 각 포인트의 좌표가 추출되고, 기준모델에 대한 3축에 대한 회전의 정도가 산출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세측정방법.A posture analyzing method using the three-dimensional posture measuring system according to any one of claims 1 to 7,
Wherein three or more markers are spaced apart from each other on a front surface of the user's photographing unit;
A step of photographing a user's body and a marker through a photographing unit;
Wherein the coordinates of each point on the marker are extracted through the analysis unit, and the degree of rotation of the reference model with respect to the three axes is calculated. 제8항에 있어서,
상기 산출되는 단계 이후에,
출력부에서 신체의 이미지와 기준신체데이터에 대한 이용자의 신체에 대한 뒤틀림의 정도가 3축에 대한 각도로서 표시되는 것을 특징으로 하는 자세측정방법.9. The method of claim 8,
After the calculating step,
Wherein the degree of distortion of the user's body with respect to the image of the body and the reference body data at the output unit is displayed as an angle with respect to the three axes. 제8항에 있어서,
상기 산출되는 단계 이후에,
이용자의 뒤틀림 부위에 대한 교정이 이루어지고 마커의 부착 및 촬영이 반복되는 것을 특징으로 하는 자세측정방법.
9. The method of claim 8,
After the calculating step,
Wherein the distortion of the user is corrected, and the attachment and the photographing of the marker are repeated.
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