[논문]다-방향 동작인식기반 태권도 동작 평가시스템 연구

이은옥; 박수진; 조현억; 이병권

다-방향 동작인식기반 태권도 동작 평가시스템 연구
The Study on Evaluation System for Taekwondo Motion of Multidirectional recognition 원문보기

이은옥 (동국대학교 멀티미디어공학과) , 박수진 (동국대학교 멀티미디어공학과) , 조현억 (CK Link 부설 연구소) , 이병권 (동국대학교 멀티미디어공학과)

태권도의 승급 및 승단의 경우 심판 및 심사위원의 주관적인 평가에 의존하고 있다. 이러한 주관적인 평가는 판정시비 및 편파 판정과 같은 문제를 야기 시킨다. 제안하는 연구는 이러한 편파 판정의 시비가 발생할 경우 객관적인 입장에서 데이터를 기록하고 확인할 수 있도록 하는 디지털화된 정보를 제공하기 위한 방안을 연구했다. 본 연구에서는 태권도 수련자 및 승급 승단자가 모니터링하고 평가를 할 수 있는 시스템으로 제스처 인식에 사용하는 양안카메라를 제안하고 시스템 운용 방안을 연구했다.

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문제 정의

기존의 제스처 인식 장비를 이용한 인식기술이 대부분이 하나의 센서를 이용해서 구현되어왔다. 하지만 본 연구에서는 여러 개의 제스처 인식 장비가 있을 경우 가장 효율적으로 구성하는 방안에 대해서 제안한다.

제안 방법

시스템을 설계함으로 태권도 동작평가를 통해 점수 화하고 매칭율을 평가한다. 그리고 하드웨어 플랫폼에서 다-방향 인식 장비를 개발하여 기존의 제스처 인식 장치를 연결하여 실시간으로 정보를 수집할 수 있고, 수집된 제스처 정보를 이용해 분석을 한다.
다-방향 인식을 위한 플랫폼에는 소프트웨어 플랫폼과 하드웨어 플랫폼으로 구성될 수 있으며 태권도 수련자 및 승급 승단자가 실시간으로 수집되는 데이터를 비교하여 수련 정도를 확인한다.
전체적인 사람 관절구조는 (그림3)과 같이 머리, 목, 팔 등 19개의 관절로 구성되어있으며 이것을 수집하는 장치로 제스처 인식장치를 사용한다. 또한 태권도 동작인식의 정확도를 높이기 위해 발판의 좌표를 수집하기위한 추가적 센서장치를 설치한다.
본 연구에서는 사용자 위치를 측정하기 위해 발판 센서를 사용했고 몸동작을 인식하기 위해 여러 대의 제스처인식 장치를 구성했다. 이로써 한 개의 제스처 인식 장치로 수집할 수 없는 데이터를 수집가능 하도록 구성했다.
구체적으로 소프트웨어 플랫폼에서는 승단자 혹은 수련자의 제스처를 인식하고 동작평가를 위한 시스템을 설계한다. 시스템을 설계함으로 태권도 동작평가를 통해 점수 화하고 매칭율을 평가한다. 그리고 하드웨어 플랫폼에서 다-방향 인식 장비를 개발하여 기존의 제스처 인식 장치를 연결하여 실시간으로 정보를 수집할 수 있고, 수집된 제스처 정보를 이용해 분석을 한다.
양안카메라와 같은 제스처 인식장비를 이용하여 사람을 인식하여 제스처인식을 평가하기위해서는 사람의 관절에서 나오는 좌표 값(실시간 수집좌표)과 사람의 관절 표준 좌표 와 비교를 할 수 있는 시스템을 개발 한다.
본 연구에서는 사용자 위치를 측정하기 위해 발판 센서를 사용했고 몸동작을 인식하기 위해 여러 대의 제스처인식 장치를 구성했다. 이로써 한 개의 제스처 인식 장치로 수집할 수 없는 데이터를 수집가능 하도록 구성했다.
전 방향 모션 센서 구성은 하드웨어에 대한 개발 모델을 구성하고 기술 제품의 실현 가능성을 분석한다.
(그림 8)은 사용자 위치를 스텝센서로부터 수집하고 사용자 몸동작 데이터는 제스처 인식 장치에서 수집해 최종 통합인식보드에서 위치 및 제스처를 합성한다. 합성된 결과는 표준 제스처 데이터와 비교해 최종적으로 태권도 수련 평가를 한다.

대상 데이터

발판 시스템구성은 전방 2.5*2.5m로 구성하고 4면에 터치센서를 부착해 사용자의 위치 좌표를 수집한다. 수집된 좌표 값은 HID(H)포맷 형태로 제어장치로 전달된다.
전체적인 사람 관절구조는 (그림3)과 같이 머리, 목, 팔 등 19개의 관절로 구성되어있으며 이것을 수집하는 장치로 제스처 인식장치를 사용한다. 또한 태권도 동작인식의 정확도를 높이기 위해 발판의 좌표를 수집하기위한 추가적 센서장치를 설치한다.

성능/효과

결론적으로 발판 스텝센서와 제스처 인식장치를 통합한 시스템을 구성해 태권도 수련자 및 승급 승단자가 스스로 모니터링 후 평가할 수 있는 시스템을 제한했다.

후속연구

향후 활용방안으로 스포츠 분야의 동작 평가 및 자가 학습의 적극 활용될 수 있다. 향후 연구과제로 실제 시스템을 구성하여 정확도를 분석하는 부분과 태권도 동작만의 특별한 제스처에 대한 분류와 분석을 통해 보다 향상된 평가 시스템을 구현해야 될 것이다.
향후 활용방안으로 스포츠 분야의 동작 평가 및 자가 학습의 적극 활용될 수 있다. 향후 연구과제로 실제 시스템을 구성하여 정확도를 분석하는 부분과 태권도 동작만의 특별한 제스처에 대한 분류와 분석을 통해 보다 향상된 평가 시스템을 구현해야 될 것이다.

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