3차원 가속도 데이타를 이용한 HMM 기반의 동작인식

김상기(Sangki Kim),박건혁(Gunhyuk Park),전석희(Seokhee Jeon),임성훈(Sunghoon Yim),한갑종(Gabjong Han),최승문(Seungmoon Choi),최승진(Seungjin Choi) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.3

In this paper we propose a motion recognition method for handheld controller. 3-D acceleration signals, generated by 3 axis accelerometer in the controller, are transmitted to the computer by Bluetooth communication. We extract motion segments from continuous acceleration signals and apply to each motion model, which is trained in training phase. Hidden Markov Model was used to model each motion. We applied proposed method to three motion sets, the recognition result was good enough to practical use. 본 연구에서는 손에 들고 있는 컨트롤러를 이용하여 사용자의 동작을 인식하는 방법을 제안한다. 컨트롤러에는 3축 가속도 센서가 부착되어 있어 사용자의 움직임에 따라 가속도 신호를 생성 이를 블루투스 통신을 이용하여 컴퓨터로 전달한 후 분석하여 사용자의 동작을 인식한다. 입력된 가속도 신호로부터 중력 가속도를 제거한 후 동작구간을 추출하여 이를 동작 모델에 적용 가장 높은 우도(likelihood)를 갖는 동작으로 인식한다. 각 동작 모델은 HMM을 이용하여 학습되며 성능 향상을 위한 가중치 보정과정과 인식 속도향상을 위한 방법을 포함한다. 제안된 방법을 3가지의 동작 집합에 적용하여 실용화가 가능한 정도의 높은 인식 결과를 얻었다.

정상인에서 일상생활활동 수행시 상지의 가속도 분석

김태훈,박경희 대한지역사회작업치료학회 2014 대한지역사회작업치료학회지 Vol.4 No.1

목적 : 본 연구는 정상 성인을 대상으로 일상생활활동 수행하는 동안 기존의 삼차원동작분석 장비와 가속도 계에서 발생하는 변수를 동시에 측정하여, 기존의 삼차원동작분석 장비와 가속도계에서 측정된 값의 상 관관계를 파악하고 가속도계의 활용 가능성을 제시하고자 하였다. 연구방법 : 성인 20명(남자 10명, 여자 10명)을 대상으로 전화하기, 물 마시기, 세수하기, 숟가락 사용하기를 수행하는 동안 피트미터(Model Fitmeter, Fit.Life, Korea)와 CMS-70P(Zebris Medizintechnik Gmbh, Germany)를 사용하여, 손목 관절과 팔꿉 관절에서 단일벡터크기(Signal Vector Magnitude: SVM) 합과 관절가동범위를 측정하였다. 결과 : 전화하기, 물 마시기, 세수하기, 숟가락 사용하기 수행 시 손목과 팔꿈치에서 발생하는 관절가동범위 와 단일벡터크기 합은 과제에 따라 유의한 차이가 있었다(p<.001; p<.001; p<.001; p<.001). 관절가동범위 와 단일벡터크기 합은 손목에서는 유의한 상관관계를 보이지 않았으나(p>.05), 팔꿈치에서는 유의한 상관 관계를 보였다(p<.01; p<.001; p<.01; p<.05). 손목과 팔꿈치에서 발생하는 단일벡터크기 합의 차이는 전 화하기와 세수하기는 손목과 팔꿈치에서 유의한 차이를 보였으나(p<.001; p<.05), 물 마시기와 숟가락 사 용하기는 손목과 팔꿈치에서 유의한 차이를 보이지 않았다(p>.05; p>.05). 결론 : 가속도계는 일상생활활동의 역학적 변수를 측정할 때 유용하게 사용할 수 있을 것으로 생각되며, 손 목보다는 팔꿈치에서 가속도계가 삼차원동작분석 장비의 기능을 대체할 수 있을 것으로 사료된다. Objective : The objectives of this study were to compare the variables from Fitmeter accelerometer with them from CMS-70P(Zebris Medizintechnik Gmbh, Germany) and to suggest the availability the accelerometer in the field of occupational therapy. Methods : Twenty participants performed calling, drinking water, washing face and spooning and we measured Sum of Single Vector Magnitude(SSVM) and range of motion(ROM) on the wrist and elbow joints. Results :With respect to the wrist and elbow joints, SSVM and ROM differed significantly according to the task(calling, drinking water, washing face and spooning)(p<.001; p<.001; p<.001; p<.001). As for the wrist joint, SSVM and ROM did not show the significant correlation(p>.05) but as for the elbow joint, SSVM and ROM did show the significant correlation according to the task(p<.01; p<.001; p<.01; p<.05). With regard to the SVM -difference of wrist and elbow joints, calling and washing showed the significant difference (p<.001; p<.05) but drinking and spooning did not show the significant difference(p>.05; p>.05). Conclusion : We suggest that Fitmeter accelerometer would be use to record the kinematic variables during performance of ADL and it can compensate the function of CMS-70P as for the elbow joint than the wrist joint.

초등학생의 비만 유ㆍ무에 따른 주중과 주말 신체활동량 평가

이연식,전혜자,김혜진 한국초등체육학회 2015 한국초등체육학회지 Vol.21 No.3

이 연구는 초등학교 고학년을 대상으로 동작가속도계를 이용하여 비만아동과 정상체중아동의 신체활동량 및 신 체활동 강도를 측정, 비교 분석하고 신체활동량과 아동비만과의 관계를 알아보는데 목적이 있다. 이를 위하여 강 원도에 위치한 A초등학교 고학년 59명을 대상으로 동작가속도계를 이용하여 4일 동안(목, 금, 토, 일) 평상시 신 체활동량을 측정하였다. 수집된 자료는 SPSS 18.0 프로그램을 이용하여 주중과 주말에 따른 비만아동과 정상체중 아동의 신체활동량 차이 및 상관관계를 파악하기 위해 t-test와 양류상관분석을 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째, 성별에 따른 신체활동량은 남학생이 여학생보다 신체활동량(스텝수, 칼로리, 카운트)이 많은 것으로 나타났다. 신체활동 강도의 경우, 남학생은 중강도 활동이 많고, 여학생은 저강도 활동이 많은 것으로 나타났다. 주중, 주말의 비교에서는 주중이 주말에 비해 신체활동량(스텝수, 칼로리, 카운트)이 많은 것으로 나타났다. 신체 활동 강도는 주중이 중강도 활동이 많고, 주말에는 저강도 활동이 많은 것으로 나타났다. 둘째, 비만아동과 정상 체중아동에 따른 신체활동량은 정상체중아동이 비만아동에 비해 신체활동량(스텝수, 카운트)이 많은 것으로 나타 났다. 신체활동 강도에서는 비만아동은 저강도 활동이 많았으며 정상체중아동은 중강도 활동이 많았다. 주중, 주 말의 비교에서는 비만아동과 정상체중아동 모두 주중에 신체활동량(스텝수, 칼로리, 카운트)이 많은 것으로 나타 났다. 신체활동 강도에서는 비만아동과 정상체중아동 모두 주중에는 중강도 활동이, 주말에는 저강도 활동이 많 았다. 결론적으로 초등학생의 신체활동량은 성별과 비만유무에 따라 주중과 주말에 차이가 있다. 여학생보다는 남학생의 신체활동량이 높으며, 주말보다는 주중의 신체활동량이 많다. 특히 남녀 모두 주중 신체활동량과 비만 의 관계가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 아동들이 학교생활을 하는 평상시 활동 프로그램 개발 및 여학생 및 비만 아동들을 위한 다양한 후속 연구들이 필요할 것으로 사료된다. The purpose of this study measured physical activity and intensity of physical activity for mormal weight and obesity elementary 5th and 6th graders with accelerometer, determine the relationship between physical activity and obesity. In order to achieve the purpose of this study, 59 elementary school students living in Gangwondo was a population sampled. This study classified and evaluated the record of accelerometer for 4 days(weekday and weekend). The results is as follows. At first, physical activity of male students was more than female students. Male students did moderate intensity activity mainly but female students did low intensity activity mainly. Comparative study on physical activity by weekdays and weekend, physical activity on weekdays was more than weekend. Secondly, physical activity of normal weight students was more than obese students. In intensity of physical activity, obese students did low intensity activity mainly and normal weight students did moderate intensity activity mainly. Comparative study on physical activity by weekdays and weekend, physical activity of both students on weekdays was more than weekend. In conclusion, there were differences among the amount of physical activity of elementary students on weekdays and weekend depending on gender and weight(normal and obesity). So various studies and programs will have to be developed for enhancement of physical activity of obese students.

아동의 신체활동량과 경추 만곡도의 상관성

조성연 ( Seong Yeon Cho ),이재현 ( Jae Hyun Lee ),강선구 ( Seon Goo Kang ) 한국스포츠정책과학원(구 한국스포츠개발원) 2007 체육과학연구 Vol.18 No.4

아동들의 신체활동량이 줄어들고 자세의 결함이 많아지고 있지만 신체활동량이 자세에 영향을 미치는지에 관한 직접적인 증거 자료는 많지 않다. 따라서 본 연구는 좌업생활의 증가와 관련성이 있을 것이라 예상되는 경추의 만곡도와 신체활동량간의 상관성을 알아보고 활동 정도에 따라 경추 정렬과 관련된 변인들에 있어서 차이가 나타나는지 알아보았다. 동작가속도계를 이용하여 9~12세 55명의 남녀 아동의 신체활동량을 객관적으로 측정하였으며 이들의 경추 만곡도 및 전경 정도를 조사하였다. 경추 C2와 경추 C7 사이 수평 거리와 유의한 상관성을 보였던(r=-.35, p=.01) 일일에너지소비량을 3분위수로 구분하여 저활동 집단, 중간활동 집단, 고활동 집단으로 나누었다. 이들의 경추 만곡도 변인(Cobb 각도 C2-C7, 잭슨 각도, C2-C7 수평거리)들을 비교한 결과 저활동 집단의 경우, C2가 C7에서 보다 전방으로 멀어져 있는 것으로 나타났다(F=3.96, p=.026). 본 연구 결과는 신체활동 정도가 경추 정렬의 변형과 관련이 있음을 지지하는 것으로 현재까지 아동의 에너지소비량 산정 및 활동 강도 분석에 관하여 논란이 지속되고 있으므로 추후 다양한 방식을 적용하여 재검토 해 볼 필요가 있겠다. There are rare evidences that prove spinal alignment is influenced by objectively measured physical activity. Current study was performed to investigate the relationship between physical activity pattern which was measured by accelerometer and cervical curvature. Physical activity patterns of 55 9~12 year old children were measured including average activity volume(counts), physical activity level(PAL), daily energy expenditure(DEE). Their cerivcal curvatures were taken by x-ray radiography. The result of Pearson correlation analysis showed significant relationship between DEE and the distance of C2 from C7(r=-.35, p=.01). And C2 of children having the lowest physical activity volume inclined the most forward comparing with children having middle or high physical activity volume(F=3.96, p=.026). This result supports the fact that physical activity affects the change of cervical curvature deformity. The more researches with various methods for measuring physical activity pattern are needed to certify current result.

신체활동 에너지소모량 측정을 위한 동작가속도계의 타당성 검정

진영윤,안의수,강현식 대한비만학회 2011 The Korean journal of obesity Vol.20 No.4

Background: The purpose of this study was to evaluate the accuracy of Lifecorder and IDEEA by measuring energy expenditure while walking and running during a field test. Methods: A total of 14 healthy young adults underwent laboratory tests and field tests. A graded treadmill exercise test was used to determine oxygen consumption and heart rate response to various levels of either walking or running. The relationship between oxygen consumption and heart rate response was used to develop individual regression equations. This indirect measurement of energy expenditure, which was used to estimate the energy expenditure (5 kcal = 1L O2 consumption) by monitoring heart rate response while walking or running a 7km distance, was compared to the energy expenditure measured by either Lifecorder or IDEEA. Results: No significant difference was noted between the indirect estimation of energy expenditure with either Lifecorder or IDEEA estimations. Conclusion: Lifecorder was prominently more valid than IDEEA in measuring energy expenditure during daily life exercise as in walking or running. 연구배경: 본 연구의 목적은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 걷기・달리기 필드테스트 중 에너지소모량 측정을위한 Lifecorder와 IDEEA의 타당성을 검정하는데 있다. 방법: 건강한 성인 14명(남 = 10, 여 = 4)을 대상으로 하였으며, 간접측정법으로 운동 부하검사는 걷기 또는 달리기 시 산소섭취량과 심박수 반응사이의 관계를 알아보고 개인별 회귀식을 산출하여 에너지소모량을 추정하기 위해 사용되었다. 간접측정법으로 추정된 운동에너지소모량과 Lifecorder 또는 IDEEA에서 측정된 에너지소모량을비교하였다. 결과: 본 연구 결과, 걷기·달리기 필드테스트 시 간접측정법에 근거한 운동에너지소모량(각 394 ± 117.31, 536± 108.59 kcal)과 Lifecorder (각 366.93 ± 78.05, 451.93 ± 84.16 kcal) 또는 IDEEA (각 469.82 ± 123.91,491.51 ± 117.73 kcal)에서 측정된 운동에너지소모량의 측정값은 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 간접열량측정법에 근거한 추정 회귀식을 기준으로 Lifecorder와 IDEEA에서 산출된 운동에너지소모량에 대한 상관분석결과걷기 시 각각 r = .848, r = .476으로 나타났으며 달리기 시에는 각각 r = .849, r = .541로 나타났다. 결론: 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 걷기 및 달리기 운동으로 인한 에너지소모량을 측정하는데 있어서Lifecorder가 IDEEA보다 타당성이 높은 것으로 사료된다.

통합체육수업과 특수학급 체육수업 시간 내 지적장애학생의 신체활동 수준 비교 분석

백재근 ( Jae Keun Baek ),전혜자 ( Hea Ja Chun ) 한국특수체육학회 2011 한국특수체육학회지 Vol.19 No.1

본 연구의 목적은 지적장애 학생들의 통합체육수업과 특수학급 체육수업의 신체활동 수준을 비교하는 것이다. 이를 위해 일반학교 특수학급 지적장애 고등학생 6명이 통합체육 수업과 특수학급 체육수업에 참여하였다. 참여자의 신체활동 수준을 분석하기 위해 SOFIT(System for Observing Fitness Instruction Time)과 동작가속도계(ActiGraph GT3X)를 이용하였다. 수집된 자료는 통합체육수업과 특수학급 체육수업의 차이를 검증하기 위해 빈도분석과 3원 반복분산분석을 이용하였다. 그 결과 첫째, 통합체육 수업과 특수학급 체육수업의 신체활동, 교사행동, 그리고 교사행동에 따른 신체활동이 유사한 것으로 나타났다. 둘째, 칼로리와 보수는 통합체육 수업이 특수학급 수업보다 높게 나타났다. 셋째, 역동적 활동(MVPA) 수준은 통합체육 수업이 68.8%로 특수학급 체육수업 65.6%보다 높게 나타났다. 본 연구결과의 의미를 통합체육관점에서 논의하였다. The purpose of this study is to compare physical activity levels of students with intellectual disability during inclusive physical education class with adapted physical education class. To this six high school students with intellectual disability in the special class were participated both in the inclusive physical education class and in the Special physical education class. To collect and analysis physical activity level, SOFIT (System for Observing Fitness Instruction Time) and an accelerometer (ActiGraph GT3X)were used, collected data were analyzed by using frequent analysis and three-way ANOVAs with repeated measures. As a results, first it was appeared physical activity levels and instruct behavior of teacher in the inclusive physical education class and in the special physical education, and physical activity level of students with intellectual disability depended on instruct behavior of teacher were similar. Second the caloric consumption and steps were appeared higher level in inclusive physical education class than in adapted physical education class. Last the MVPA level 68.8% during the inclusive physical education class was higher than 65.6% during the adapted education class. It was discussed in a standpoint of the inclusive physical education class.

학교 일과 중 지적장애학생과 비장애학생의 신체활동 수준 비교

강유석 ( Yoo Seok Kang ),한동기 ( Dong Ki Han ) 한국특수체육학회 2010 한국특수체육학회지 Vol.18 No.4

본 연구의 목적은 학교 일과 중 지적장애학생과 비장애학생의 신체활동 수준을 비교 분석하는 것이며, 이를 위해 대도시에 소재한 중학교에 재학 중인 지적장애학생 10명과 비장애학생 12명을 대상자로 선정하였다. 동작가속계(Actical monitor, Mini Mitter Co.)를 사용하여 학기 중 5일간 신체활동량을 측정하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 학과 일과 중 지적장애학생과 비장애학생의 총에너지소비량과 신체활동량 간에는 유의한 차이를 나타났다. 또한 지적장애학생의 경우, MVPA에 참여하는 시간도 상대적으로 적었으며, 많은 시간(67.2%)을 앉아서 보내는 것으로 나타났다. 둘째, 학교 일과 중 시간대별 대상자들의 신체활동량과 강도별 활동시간을 비교한 결과를 보면, 쉬는시간에는 지적장애학생의 비활동 시간이 비장애학생에 비해 유의하게 많이 나타났다. 점심시간의 경우 신체활동량과 비활동 시간, 저강도 활동에서 지적장애학생과 비장애학생 간에 유의한 차이를 보였다. 체육시간에는 지적장애학생이 비장애학생에 비해 비활동시간이 현저하게 많았으며, 전체적인 신체활동량과 총에너지소비량, 중강도 활동은 유의하게 낮게 나타났다. 셋째, 지적장애학생은 쉬는시간과 점심시간, 체육시간 간에 MVPA(Moderate and Vigorous Physical Activity)에 참여한 시간의 차이가 크지 않았으나, 비장애학생은 체육시간에 MVPA에 참여하는 시간이 쉬는시간이나 점심시간에 비해 높게 나타났다. 넷째, 체육수업 중 지적장애학생의 MVPA 참여 비율은 미국의 USDHHS(2000)와 COPEC(1998)이 제시한 권장 기준에 미달되지만, 비장애학생은 대체로 충족시키는 것으로 나타났다. The purpose of the study was designed to analyze school time physical activity levels of middle school students with and without intellectual disability. 10 students with and 12 without intellectual disability in middle school located in metropolitan area were selected for data collection. Physical activity was measured for consecutive 5 days by accelerometer(Actical monitor, Mini Mitter Co.). The results obtained from this study were as follow. First, there was a significant difference between students with and without intellectual disability in total energy expenditure(kcal/day) and physical activity level(counts/day) during whole school time. Students with intellectual disability spent a lower proportion of time in MVPA during school time. Second, students with intellectual disability engaged significantly more time in sedentary activity during recess. There was a significant difference between students with and without intellectual disability at physical activity level, sedentary activity time, and light activity time during lunch time. Students with intellectual disability spent more time in sedentary activity during Physical Education(PE) compared to those without intellectual disability. Third, there was no significant difference among recess, lunch time, and PE in MVPA of students with intellectual disability. However, students without intellectual disability had a higher proportion of MVPA in PE compared to recess and lunch time. Fourth, the proportion of time in MVPA of students without intellectual disability during PE meet the guidelines from USDHHS(2000) and COPEC(1998), however those of with intellectual disability did not.