A Rehabilitation Training System Using the infrared LED based Motion Analysis

적외선 LED 기반 모션 분석을 통한 재활훈련 시스템

The objective of this paper is to develop the motion recognition method for the rehabilitation program of the people with physical disabilities. Using the infrared ray LED, this method gets the information of the user's motion and tells the difference between the information we get and the pre-defined information. In order to get the fast recognition and comparison, this method positions the specific coordinates of infrared ray LED in the pre-classified sector which keeps certain distance and angle from the point of origin. The result in our experiment shows the speed over 20 frames per second in every motion, and we are satisfied the rate for the recognition of the motions which is near 98%.

본 논문은 모션 인식 분야 중 지체 장애인의 재활훈련과 같은 치료 분야를 위하여 적외선 발광 다이오드를 이용한 모션 분석과 이를 이용한 재활훈련 시스템을 제안한다. 본 시스템은 장애인 사용자의 특징점 위치에 무선 적외선 발광 다이오드 밴드를 착용하고 적외선 필터를 장치한 카메라로 좌표 값을 얻어낸 후 미리 정의되어있는 동작과의 일치 여부를 판별함으로 모션 분석이 가능하며 분석 과정이 비교적 간단하기 때문에 빠르고 정확한 모션인식이 가능하다. 또한 적외선 발광 다이오드의 특징점 좌표들만으로 동작을 판별하는 것이 아닌 각 특징점 좌표들을 꼭지점으로 가지는 다각형의 무게중심과 특징점 좌표들의 벡터를 구한 후 일정한 거리와 각도 구간으로 구분하고 각 발광 다이오드의 속한 구간을 알아낸다. 이 같은 모션 인식 알고리즘을 이용하여 장애인 치료 전문기관인 삼육 재활학교에서 구성한 재활훈련 시나리오의 동작에 대하여 실험을 수행한 결과 초당 20프레임 정도의 빠르면서도 98%에 가까운 정확한 인식률을 얻을 수 있다.