출처 : 2017년 춘계학술발표대회 논문집 제24권 제1호


아두이노 기반 청각장애인용 스마트 밴드 개발


윤여진*, 김은경**, 김석훈*

*순천향대학교 컴퓨터소프트웨어공학과, **순천향대학교 컴퓨터학과


정리 : 02

2017.05.23



1. 서론

    • 청각장애인을 위한 보조기구들이 성능이 뛰어나면 가격이 비싸고, 저렴한 것은 성능이 부족하다는 문제 제기.

    • 아두이노를 기반으로 하여 기존의 다양한 청각보조기구 대비 저렴하게 개발.




2-1. 본론 : 관련연구
    • 소리 인식을 위한 소리측정센서 LM386사용.
    • 시각적인 이미지 표현을 위한 LED matrix 모듈 8*8 크기(3cm*3cm) 사용.
    • 소리가 인지되었음을 촉각적으로 알려주는 진동 모터 모듈 사용.

2-2. 본론: 시스템 설계
    • 외부에서 일정 값 이상의 소리를 소리 감지 센서가 감지하면, 아두이노에서 LED matrix와 진동 모터 모듈에 신호를 주어 사용자에게 시각적, 촉각적 알림이 전달되어 사용자가 인식이 가능하게 함.




3. 결론 및 향후 연구
    • 청각장애인의 사고 확률을 낮추고, 신뢰도 높은 정보를 제공하는데 목적을 둠.
    • 아두이노를 사용했기 때문에 저렴한 가격을 기대 할 수 있고, 간단하지만 효과적인 기술을 이용하여 사고 확률을 낮출 수 있을 것으로 기대됨.
    • 외부에서 발생하는 소리의 파형을 이용하여 분석, 비교하는 기술을 추가하여 위험 상황과 위험하지 않은 상황에 대한 정확한 정보를 알려줄 수 있다면, 더 큰 도움이 될 것으로 예상됨.
    • 청각장애인을 위한 스마트 밴드는 아두이노 프로 미니버전을 사용하여 크기를 줄이고, 소리 감지 센서와 진동 모터 모듈은 지금보다 조금 더 작게 만드는 소형화를 진행 할 예정.












출처 : 2017년 춘계학술대회 포스터 부문


키넥트 센서를 활용한 셀프 운동 교정 프로그램

계명대학교 컴퓨터 공학과
신현지, 김강일, 김광훈, 박수진, 이연희


정리 : Black빈

2017.05.11


서론

- 혼자 운동을 하는 경우, 운동 자세가 정확한지 확인할 수 없기 때문에 잘못된 운동 습관이 들어 신체의 불균형이 일어 날 수 있음을 계기로 시스템 제안


- 키넥트 센서를 이용한 운동자세 보정 및 운동정보 관리하는 시스템


본론

- 사용자 자세를 알아내기 위해 키넥트 센서를 이용하여 3D 이미지 출력. 단, 정확한 측정을 위해 사용자 전방에 키넥트 설치 필요. 만일 자세가 정확하지 않을 시에는 음성으로 알려 주고 웹서버 기반의 DB에 운동 자세를 저장 및 관리하는 시스템을 구성


프로그램의 10가지 요구사항


분류 기준

세부 내용 

시스템 요구사항

운동, 센서, 기록 프로그램 지원 

기능 요구사항

사용자가 바른 자세로 운동하도록 지원 및 자신의 운동 모습 관찰 

성능 요구사항

틀린 동작 시 실시간 교정이 가능하도록 지원, 센서 성능 향상 

보안 요구사항

고유 시리얼 번호, 사용자의 접근제한을 통한 보안성 향상 

품질 요구사항

출처가 분명한 전문가 영상 제공, 정확한 운동 자세 정보 파악 

데이터 요구사항 

사용자의 운동 정보 수집 및 저장

인터페이스 요구사항

프로그램이 동작할 때 상황에 맞는 화면 전환

프로젝트 관리 요구사항

수집된 정보 관리

프로젝트 지원 요구사항

프로젝트 수행 시 필요한 요소 지원

테스트 요구사항

보다  간편한 준비물로 편리성 향상 테스트



아래의 아키텍쳐와 시퀀스 다이어그램은 그림이 잘 보이지 않기에 설명을 추가로 달아 놓았다.

- 시스템 아키텍쳐


키넥트

         - 사용자 운동 영상 PC로 전송 


     PC

         - OpenCV를 이용, 키넥트 영상을 웹서버 기반의 DB에 전송하여 저장.

         - DB에 저장된 올바른 자세를 골격 분석 알고리즘을 이용하여 비교

         - 자세의 개수를 세어주는 모듈


Server

         - PC에서 전송 받은 영상 저장

    - 올바른 운동 자세(x,y,z 좌표 값)

         - 음성 지원, 개수 저장, 운동 목록 관리 모듈


     App

         - 운동 목록, 음성 지원, DB에 저장된 올바른 운동 자세 영상 제공



- 운동 정보 시퀀스 다이어그램

1. 사용자가 운동 목록 중 한 종목을 선택한 후 운동 시작.


2. 운동 중 PC의 키넥트 스튜디오 프로그램과 연동 -> 골격 분석


3. 운동 중 틀린 동작 시 음성 지원모듈을 이용 즉시 운동 교정이 가능하도록 도움.


4. 운동 종료 후 운동 시 촬영한 영상을 전송여부에 따른 DB전송 or 삭제.


5. 각도, 좌표의 위치를 기준으로 운동 횟수를 측정 후 저장


시퀀스 다이어그램* : 구성요소 간의 상호작용을 나타내는 다이어그램


- 시스템 구성도

                                            NUSkeleton API의 예                           전체 모듈 시스템 구성도


시스템 환경 



- 모듈                            

키넥트 센서

- RGB카메라를 이용 RGB영상 정보 획득

- IR센서로 적외선 특정 패턴을 이용하여 물체의 깊이정보 획득

- NUI Skeleton API를 이용하여 골격의 형태 위주의 뼈대 트레킹 획득


DB

- 웹서버 기반의 MySQL(DB)에 키넥트 센서로 부터 획득한 사용자 운동 영상 및 비교를 위한 올바른 자세 영상 정보, 알림용 음성, 사용자 운동 기록을 저장


스마트 폰

- App을 이용한 개인정보, 사용자 관리 및 DB에 저장된 정보를 수시로 확인이 가능하도록 함



결론 및 활용 가능성

- 헬스장에 가지 않아도 정확한 자세로 운동이 가능한 방법을 제시하였고 기존에 나와있는 스마트 헬스기기와 다른 점으로는 동작인식 기능과 잘못된 운동 자세를 올바른 방향으로 고칠 수 있게하는 기능 제공


- 현재 PT위주로 제작하였지만 정확한 자세를 만들어 준다는 점을 이용하면 다양한 방면에 활용이 가능할 것 같다. 예를 들어 병원의 재활 치료나 요가 등등이 있다.

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