초록 ▼

Ⅱ. 기술개발의 목적 및 필요성
가. 기술개발의 필요성
- 건강 재활 기능성 게임은 Natural Interaction이 중요한 기술영역으로 새로운 인터페이스 기술에 대한 수요가 큼. 최근 MS의 Kinect 등에서 카메라를 응용하여 3차원으로 사물을 인식하는 등 개발 기술이 심화되고 있으며 각종 센서모듈을 결합한 인식 기술 역시 정밀한 센싱을 위해 빠른 속도로 발전되고 있음.
- 따라서 그동안 콘솔 또는 아케이드 게임영역에서 사용되었던 동작인식, 이미지 인식 등의 기술보다 훨씬 정밀한 인터랙션 기술이 저가격으로 가

Ⅱ. 기술개발의 목적 및 필요성
가. 기술개발의 필요성
- 건강 재활 기능성 게임은 Natural Interaction이 중요한 기술영역으로 새로운 인터페이스 기술에 대한 수요가 큼. 최근 MS의 Kinect 등에서 카메라를 응용하여 3차원으로 사물을 인식하는 등 개발 기술이 심화되고 있으며 각종 센서모듈을 결합한 인식 기술 역시 정밀한 센싱을 위해 빠른 속도로 발전되고 있음.
- 따라서 그동안 콘솔 또는 아케이드 게임영역에서 사용되었던 동작인식, 이미지 인식 등의 기술보다 훨씬 정밀한 인터랙션 기술이 저가격으로 가능해지고 있어 이를 기반으로 건강 재활 목적의 기능성 게임이 어느 정도 치료 효과까지 가지는 수준으로 발전할 수 있는 가능성이 열렸다고 할 수 있음.
- Natural Interaction 기술의 발전으로 이를 응용한 건강 재활 등의 기능성 게임에 관심이 집중되고 있으나 아직 전 세계적으로 시작 단계여서 상업적으로 크게 성공한 콘텐츠는 없었으며 선진국과의 기술격차도 거의 없는 편임.
- 따라서 본 과제 수행을 통해 핵심 요소기술을 개발하고 건강 재활에 맞는 기획과 콘텐츠를 제작하는 것이 시급하며, 특히 국내의 경우 재활목적의 의료 기구는 의료인 이외에 제작에 법률적인 제약이 있었으나 이에 대한 규제 완화가 고시되는 등 향 후 건강 재활 기능성 콘텐츠는 블루오션 시장으로 성장할 가능성이 있음.
- 본 과제에서는 동작을 인식하는 하드웨어적인 게임도구를 만들고 이를 게임에서 활용할 수 있는 게임 기획을 만들며 유무선 통신을 통해 게임에 적용하는 하드웨어적인 기술개발 이외에 펌웨어 등 관련 소프트웨어적인 기술, 재활 건강에 맞는 게임기획 그리고 이에 맞는 게임엔진 등을 해외 선진 게임기술 수준으로 맞추어 진행할 예정임. (관련 콘텐츠 활성화 시 하드웨어적인 개발/생산 등 산업적으로 전후방 파급 효과가 우수함)
나. 기술개발의 목적
- 최소한의 장착 기구를 통해 사용자의 신체 및 동작 정보를 정밀하게 실시간으로 인식하는 비전 중심 (vision-centered) 센서퓨전 Exercise Tracker 개발
- 기능성 게임에 적합한 개인별 건강 상태 및 체력 수준 평가 알고리즘을 개발하고, 운동 중 인식된 동작 및 기타 데이터를 활용하여 사용자의 운동과 체력을 정밀하게 평가하는 모듈 개발
- 평가 결과를 이용한 실시간 사용자 피드백/지도(feedback/guidance) 기능과 게임의 재미(fun) 요소를 결합하고, 실제 운동 상황에서 사용자에게 실시간 상호작용(속도, 조절 등)을 제공하는 건강·재활 게임엔진을 개발
- 전문 의료지식에 기반을 둔 임상시험을 통하여 검증된 운동 DB를 구축하고, 온라인 서비스 시스템을 구축하고 이를 기반으로 하여 사용자의 체력수준, 대상, 목적 등에 따른 맞춤형 건강·재활 기능성게임을 제작하며, 해당게임의 bio-equivalence 효과검증을 위한 임상적용

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 연구개발사업 최종보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 12
• 목 차 ... 21
• 참고문헌 ... 23
• 표 차 례 ... 25
• 그림차례 ... 29
• 제 1 장 서론 ... 38
• 제 1 절 연구개발과제의 개요 ... 38
• 1. 연구개발과제 개요 ... 38
• 2. 연구개발과제의 필요성 ... 40
• 3. 연구개발과제의 기대효과 ... 42
• 제 2 절 국내외의 기술 개발현황 ... 44
• 1. 국내외 기술 현황 ... 44
• 2. 국내외 지식재산권 현황 ... 45
• 제 2 장 연구개발 내용 및 결과 ... 46
• 제 1 절 연구개발수행의 내용 및 방법 ... 46
• 1. 연구개발 목표 ... 46
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 53
• 제 2 절 연구개발 결과 ... 55
• 1. 무부착 3D 동작인식 비젼센서 개발 ... 55
• 가. 관심영역 추출·추적 알고리즘 개발 ... 55
• 나. 실시간 3D 모델링 변환 알고리즘 및 SDK 개발 ... 62
• 다. HYIR 모델에 따른 인체 위치 방향·추정 모듈 개발 ... 63
• 2. 센서 모듈 개발 ... 64
• 가. 악력 측정용 그립형 센서 모듈 개발 ... 64
• 나. 보행·족압 및 균형점 분석용 매트형 센서 모듈 개발 ... 67
• 다. 심전도·근전도 센서 모듈 개발 ... 69
• 라. 수부재활용 글러브형 센서 모듈 개발 ... 71
• 3. 센서퓨전 프레임워크 개발 ... 75
• 가. 센서겸용모듈 개발과 카메라모듈을 연동하는 센서퓨전 프레임워크 개발 ... 75
• 나. NI Game Application 개발 ... 76
• 4. 임상실험 및 시범 서비스를 위한 일체형 통합기기 개발 ... 80
• 가. 기술통합 프로토 타입 개발 ... 80
• 나. 임상실험용 통합 기기 1차 개발 ... 81
• 다. 임상실험용 통합 기기 2차 개발 ... 83
• 라. Rehab Master 의료기기제조품목 허가 신청 및 의료기기성능시험 실시 ... 88
• 5. 건강·재활 기능성 게임 개발을 위한 게임 엔진 개발 ... 94
• 가. 아바타 표현 렌더링 엔진 개발 ... 94
• 나. 운동 정보 피드백 시각화 UI 엔진 개발 ... 102
• 다. 종합장면 연출 프로그램 개발 : Scene Composer Tool ... 105
• 6. 기능성 게임용 건강·체력 수준 및 운동 평가 모듈 개발 ... 110
• 가. 건강 상태 및 체력 수준 평가 알고리즘 개발 ... 110
• 나. Fugl-Meyer Assessment Scale 정량화 ... 121
• 다. HYIR Score : HanYang Index of Rehabilitation Score 개발 ... 157
• 라. 치료패턴 자동선정 전문가 시스템 개발 ... 163
• 마. 상지 움직임 분석 툴 개발 ... 171
• 7. 건강·재활 기능성 게임 콘텐츠 개발 ... 174
• 가. Rehab Master 욕구조사 ... 174
• 나. Rehab Master 개발 ... 186
• 다. 의료진이 환자별 맞춤형 지도를 할 수 있는 저작도구 프로그램 개발 ... 191
• 라. 상지기능 평가 측정 콘텐츠 개발 ... 205
• 마. 뇌졸중 상지 재활 훈련 콘텐츠 개발 ... 211
• 바. 회전근개 질환 운동치료 콘텐츠 개발 ... 230
• 사. 수부재활 훈련 콘텐츠 개발 ... 237
• 8. 온라인 서비스 개발 ... 241
• 가. Rehb Master 네트워크 연동 서버 프로그램 개발 ... 241
• 나. 건강 재활 웹 포탈 사이트 개발 ... 257
• 다. 스마트폰용 앱 콘텐츠 개발 ... 266
• 라. 가정용 Rehab Master Lite S/W 개발 ... 270
• 9. IRB 임상 실험 ... 280
• 가. Rehab Master IRB 임상실험 ... 280
• 나. 깊이카메라를 이용한 인체계측의 타당성 연구 ... 294
• 다. 깊이카메라를 이용한 인체계측의 신뢰도 연구 ... 296
• 라. 자세측정 데이터와 운동 데이터의 비교 알고리즘 연구 ... 298
• 마. Rehab Master를 이용한 상지 관절각 향상도 분석연구 ... 303
• 바. Rehab Master를 이용한 상지기능평가척도 분석연구 ... 305
• 사. Rehab Master를 이용한 장애등급별 상지움직임 분석연구 ... 308
• 아. Rehab Master 치료의 효용성 ... 310
• 제 3 절 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 315
• 1. 목표달성도 ... 315
• 2. 관련분야의 기여도 ... 330
• 제 3 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 334
• 제 1 절 연구개발 결과의 사업화계획 ... 334
• 1. 건강 재활 기능성 게임 시장 분석 ... 334
• 2. 경쟁제품 분석 ... 337
• 3. 사업화 방안 및 계획 ... 342
• 제 2 절 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 346
• 1. MYO : 제스쳐 근육 컨트롤러 ... 346
• 2. Leap motion : 손가락 동작인식 센서 ... 347
• 제 3 절 연구시설·장비 현황 및 활용계획 ... 348