초록 ▼

가. 비전 중심 (vision-centered) 센서퓨전 기반 Exercise Tracker 기술 개발
- 촬영된 인체 데이터를 실시간으로 3D 모델링 데이터로 변경하는 기술 및 SDK 개발.
- 센서 겸용 모듈 개발과 카메라 모듈을 연동하는 센서퓨전 프레임워크 개발
- 실시간 데이터를 오실로 그래프와 커브 그래프로 표현 할 수 있는 UI 엔진 개발
- 동작 인식 카메라와 각종 바이오센서를 제어하는 센서 퓨전 모듈 개발
- 실시간 근거리 통신이 가능한 센서를 장착한 비전 마커에 부가되는 부착형 센서 겸용<

가. 비전 중심 (vision-centered) 센서퓨전 기반 Exercise Tracker 기술 개발
- 촬영된 인체 데이터를 실시간으로 3D 모델링 데이터로 변경하는 기술 및 SDK 개발.
- 센서 겸용 모듈 개발과 카메라 모듈을 연동하는 센서퓨전 프레임워크 개발
- 실시간 데이터를 오실로 그래프와 커브 그래프로 표현 할 수 있는 UI 엔진 개발
- 동작 인식 카메라와 각종 바이오센서를 제어하는 센서 퓨전 모듈 개발
- 실시간 근거리 통신이 가능한 센서를 장착한 비전 마커에 부가되는 부착형 센서 겸용
모듈 개발
- 팔의 회전, 틀림, 손가락 움직임 등 정밀한 동작을 감지하기 위한 센서 모듈 개발
나. 건강 체력 수준 및 운동평가 모듈 개발
- 운동부하를 고려한 체력 평가요소 개발.
- 의학계에서 검증 받은 FMA 를 Natural Interaction 기술에 적합한 모델로 구성하고, 일부 수정하여 디지털 정량화
- 기존 평가자의 육안에 의존한 주관적 판단을 스켈레톤 정보를 통해 설정된 관심관절의 각도와 근력향상을 위한 자세유지 및 몸통 균형유지 상황을 정량화
- 측정된 운동데이터와 기준 데이터간 비교 통한 운동평가 스코어링 시스템 개발
- 운동시 실시간으로 누적 측정된 관절 운동 상태를 현재 재활치료에서 사용되고 있는 ROM(Range of Movement)으로 변환할 수 있는 알고리즘을 개발하여, 기준 데이터와 비교 평가하는 모델 개발
- 건강·체력 수준 진단 및 운동 평가 모듈의 지능화에 활용하는 DB 구축
다. 건강 재활 게임 엔진 개발
- 아바타 표현 렌더링엔진 고도화 및 운동효과에 따른 근육량 변화 등의 가시화에 적합하고 각종 이펙트 표현 가능한 쉐이더 개발
- 운동 동기유발을 위한 사용자 평가 인터페이스 모델 설계 및 새로운 정량적 평가방법을 통합한 정보시각화 시스템개발
- 애니메이션, 이펙트, 사운드를 통합하는 개발환경 구축을 위해 종합 장면연출 Scene Tool 고도화
라. 건강 재활 게임 시범 콘텐츠 개발
- 임상실험을 위한 일체형 통합 기기 개발.
- 환자별 맞춤형 재활훈련 지도를 위한 저작도구 프로그램 개발
- 환자관리, 환자의 신체수준 평가, 환자별 맞춤형 재활훈련 디자인, 재활훈련 모니터링, 재활훈련 결과저장 및 출력
- 운동프로그램 자동선별 프로그램 개발
- 운동 프로그램의 수행평가를 위한 프로그램 개발
- 네트워크 연동 가능한 게임서버 개발
- 센서퓨전이 반영되고 임상시험이 가능한 Natural Interaction 시범 콘텐츠 개발

Abstract ▼

A. Development of Exercise Tracker vision-centered technology-based sensor fusion
- Development of SDK : Taken the body of data changes to 3D modeling in real time
- Sensor development for both modules and camera modules that work developing sensor fusion framework
- UI Engine Development :

A. Development of Exercise Tracker vision-centered technology-based sensor fusion
- Development of SDK : Taken the body of data changes to 3D modeling in real time
- Sensor development for both modules and camera modules that work developing sensor fusion framework
- UI Engine Development : Real-time data and oscillograph curves can be represented as a graph
- Development of sensor fusion module : Gesture recognition to control the camera and various bio-sensors
- Near fireld real-time communication is possible the sensor is equipped with a vision-mounted sensor for both markers in addition to module development
- Sensor Module Development for detect motion such as arm rotation, twist, and finger movements
B. Health Fitness and Exercise Evaluation Module Development
- Fitness evaluation factor considering the development of exercise
- FMA that is Qualified in medicine modified to natural Interaction technology using suitable digital quantification
- Quantity improved postural balance and body condition. the existing subjective judgment of the evaluator relied on visual information through the skeleton set from the joints angle.
- Develop the Scoring system that compare of the measured human-motion data and the reference data set.
- The cumulative measured during exercise in real time the current state of motion used in rehabilitation ROM (Range of Movement) to develop algorithms that can be converted into the reference data and develop a model for comparative evaluation
- Construct Database for Health and fitness level diagnosis and assess the movement of the module
C. Health, Rehabilitation game engine development
- Develop shader for sophistication and expression rendering engine, such as changes in muscle mass due to the effects of exercise is suitable for visualization and representation of the various effects
- Develop information visualization systems that present a Exercise Motivation Model for the user interface design and evaluation of a new quantitative evaluation method.
- Animation, effects, sound, integrated development environment for building a comprehensive scene directing sophisticated Scene Tool
D. Develop Health Rehabilitation game contents for demonstration
- Development of all-in-one devices for Clinical trials
- Development authoring tool suitable for individual patient rehabilitation program
- Patient care, patient assessment of the physical level, individual patient rehabilitation custom design, rehabilitation, training, monitoring, rehabilitation and storage, and output the result
- Development of automatic screening program, exercise program
- The execution of an exercise program developed for the evaluation of the program
- Development of a network game server
- Sensor fusion is reflected in a pilot clinical trial content development as Natural Interaction

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 요약문 ... 2
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 17
• 목차 ... 19
• (참고문헌) ... 21
• (표차례) ... 22
• (그림차례) ... 25
• 제 1 장 서론 ... 31
• 제 1 절 연구개발과제의 개요 ... 31
• 1. 연구개발과제 개요 ... 31
• 2. 연구개발과제의 필요성 ... 33
• 3. 연구개발과제의 기대효과 ... 35
• 제 2 절 국내외의 기술 개발현황 ... 36
• 1. 국내외 기술 현황 ... 36
• 2. 국내외 지식재산권 현황 ... 37
• 제 2 장 연구개발 내용 및 결과 ... 38
• 제 1 절 연구개발수행의 내용 및 방법 ... 38
• 1. 연구개발 목표 ... 38
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 41
• 제 2 절 연구 개발 결과 ... 44
• 1. 동작인식 센서 모듈 개발 : 카메라 인식부 ... 44
• 가. 관심영역 추출 추적 알고리즘 개발 및 콘텐츠 적용을 위한 고도화 기술 개발 ... 44
• 나. 실시간 3D 모델링 변환 알고리즘 및 SDK 개발 ... 47
• 다. 개발결과 ... 49
• 2. 센서 모듈 개발 : 글로브형 ... 50
• 가. 글로브 장치 HW 시스템 개발 ... 50
• 나. 글로브 장치 운용 SW 개발 ... 57
• 다. 글로브 장치 개발 결과 ... 60
• 3. 센서퓨전 프레임워크 개발 ... 61
• 가. 센서겸용모듈 개발과 카메라모듈을 연동하는 센서퓨전 프레임워크 개발 ... 61
• 나. NI Game Application ... 62
• 다. 임상실험을 위한 일체형 통합 기기 개발 ... 63
• 4. 기능성 게임용 건강 체력 수준 및 운동 평가 모듈 개발 ... 73
• 가. 개발 목적 및 개요 ... 73
• 나. Fugl-Meyer Assessment Scale 정량화 ... 77
• 다. 운동상태별 스코어링 구축 프로그램 ... 147
• 5. 건강·재활 기능성 게임 개발을 위한 게임 엔진 개발 ... 156
• 가. 아바타 표현 렌더링 엔진 개발 고도화 ... 156
• 나. 종합장면 연출 프로그램 개발 : Scene Composer Tool ... 161
• 6. 임상 실험을 위한 시범 콘텐츠 개발 ... 167
• 가. 건강·재활 기능성 게임 시작품 개발 목적 ... 167
• 나. 의사가 환자별 맞춤형 지도를 할 수 있는 저작도구 프로그램 개발 ... 172
• 다. 건강·재활 기능성 게임 콘텐츠 개발 ... 183
• 7. IRB허가 및 임상 실험 ... 229
• 가. Rehab Master IRB 임상실험 ... 229
• 나. Rehab Master IRB 임상 기획서 ... 240
• 다. Rehab Master IRB 임상 실험 결과 보고서 ... 259
• 제 3 절 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 271
• 1. 목표달성도 ... 271
• 2. 관련 분야에의 기여도 ... 280
• 제 3 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 287
• 제 1 절 연구개발 결과의 사업화계획 ... 287
• 1. 건강·재활 기능성 게임 시장 분석 ... 287
• 2. 경쟁제품 분석 ... 290
• 3. 사업화 방안 ... 295
• 제 2 절 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 300
• 제 3 절 연구시설·장비 현황 및 활용계획 ... 300