본 논문에서는 초고속 카메라 기반 투구 궤적 분석 시스템 자동화를 위한 투구 유무 판단 방법을 제안한다. 기존의 카메라 기반 투구 궤적 분석 시스템에서는 궤적 분석을 위한 투구 영상을 수동으로 확보해야 하는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 투수가 던진 공이 포수를 향해 등가속도 운동을 한다는 특성을 이용하여 자동으로 영상 시퀀스 내 투구 유무를 판단한다. 먼저 프레임 별로 야구공 위치를 추정하고, 추정된 공 위치들을 사용해 공 궤적을 모델링한다. 이후 모델링 된 각 궤적 별로 투구 시작 위치와 종료 위치를 획득하고, 시작 위치와 종료 위치에 대한 편차 값을 기준으로 투구 유무를 결정한다. 제안하는 방법의 정확도를 측정하기 위해 실제 야구 경기를 촬영한 영상을 이용하여 실험하였고, 영상 내 모든 투구를 정확하게 판단했음을 확인하였다.
미국 메이저리그 야구 경기는 야구공을 추적하는 3대의 고속 카메라를 통해 모든 투구에 대한 궤적 데이터 PITCHf/x를 수집하고 공개한다. 선행 연구에서는 PITCHf/x 데이터를 통해 각 투구의 기대 피루타수를 계산하고 이를 토대로 투구의 질을 평가했다. 다만 기대 피루타수는 경기 득점으로 매번 이어지지 않기 때문에 각 투구가 승리에 기여하는 영향을 직접적으로 평가하지 못한다. 이 논문에서는 득점 기댓값과 득점 가치의 개념을 조합해 투구에 대한 기대 득점 가치를 계산하고 이를 통해 투구의 질을 랜덤 포레스트 모형으로 평가한 뒤, 기대 피루타수를 이용한 투구의 질 평가와 비교 분석한다.
본 연구는 볼링 투구동작의 성패는 스텝과 스윙이 결정한다는 가정 하에 어프로치에서의 동작에 주안점을 두고, 볼링선수를 대상으로 자유로이 투구를 하게 하고 피험자 본인이 잘되었다고 판단하는 동작과 잘못되었다고 판단하는 투구 동작을 비교 분석하는 것이 본 연구의 목적이다. 투구동작시 어드레스에서부터 릴리즈까지의 동작을 각 스텝별로 국면을 설정하고, 3차원영상분석을 실시하여 각 스텝별로 보폭, 신체중심의 위치, 볼의 위치를 성공과 실패동작으로 나누어서 비교 분석하였다. 보폭은 성공과 실패동작에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 4국면과 5국면에서의 보폭이 실패동작에서 크게 나타났다. 신체중심의 위치에서도 큰 차이를 보이지 않았으나 성공시가 실패시보다 상하 이동폭이 작게 나타났다. 볼의 위치는 성공과 실패시 모두 스텝중에는 3국면이 가장 낮게 나타났으며, 상하 이동폭이 적은 안정적인 투구를 하는 것으로 나타났다.
투구꽃속(Aconitum L.)은 미나리아재비과(Ranunculaceae)의 가장 큰 속(Genus) 중 하나로 300-400 여종(Species)이 북반구 온대지역에 분포한다(Tamura, 1993). 둥근 투구모양의 꽃받침이 특징적이며, aconitine과 같은 알칼로이드 성분을 함유하고 있어 전통적으로 약용소재로서 활용되었다(Khorana, 1968). 세뿔투구꽃(Aconitum austrokoreense Koidz.)은 한국 경상도, 전라남도에만 국지적으로 자라는 한국 특산식물이자, IUCN에서 CR(Critical Endangered) 등급으로 지정된 희귀식물이다. 이 종은 다년생이지만, 서식지에서 개체수가 적거나 유묘의 발견이 어려운 등 자생지 축소 및 절멸의 우려가 높다. 세뿔투구꽃을 보호하고 종을 보존하기 위해서는 종자 발아 · 휴면에 대한 지속적 연구와 종자번식법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 세뿔투구꽃의 종자의 휴면유형을 분석하고 호르몬에 의해 휴면타파를 유도하였으며, 특히 발아 2단계에서 일어나는 생리적 변화를 단백질체학적 관점에서 분석하였다. 세뿔투구꽃 종자는 미발달된 배를 가지고 있으며, 충분한 수분과 온도의 조건에서도 발아가 관찰되지 않아 형태 · 생리적 휴면으로 판단되었다. 종자는 BAP 처리에서 휴면이 타파되는 것을 확인하였으며, 특히 BAP 농도에 따른 발아율은 통계적으로 유의한 값을 가졌다 (F=23.208, P<0.01). 건조된 종자에 비해 BAP 처리된 종자는 발아 2단계에서 몇가지 단백질의 증가가 관찰되었다. 대부분의 종자는 30S ribosomal protein subunit으로, 휴면상태에서 발아상태로 변환이 일루어지는 생리적 변화의 증거로 확인된다. 특히 발아2단계를 지나는 세뿔투구꽃 종자에서는 cytochrome subunit과 photosystem II protein의 급격한 증가가 관찰되었는데, 이는 배아의 발달 결과인 자엽이 발아 즉시 광합성이 가능하도록 준비하는 과정에서 발현 된 것으로 추정한다. 본 연구는 발아2단계에서 휴면타파에 직접적인 영향을 미치는 요인을 발견하지 못하였으나, 휴면타파에 중요한 단계인 발아 2단계 종자의 생리학적 변화를 이해하기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것이다.
투구는 야구의 시작이라 할 만큼 야구에서 주요한 부분을 차지한다. 투구 동작의 정확한 분석은 경기력 향상과 부상 예방 측면에서 매우 중요하다. 올바른 투구 동작을 분석할 때, 현재 주로 사용되는 모션캡처는 환경적으로 치명적인 단점들이 몇 가지 존재한다. 본 논문에서 우리는 이러한 단점들이 존재하는 모션캡처를 대체하기 위하여 RGB 기반의 Human Pose Estimation(HPE) 모델을 활용한 투구 동작의 분석을 제안하며 이에 대한 신뢰도를 검증하기 위해 모션캡처 데이터와 HPE 데이터의 관절 좌표를 Dynamic Time Warping(DTW) 알고리즘의 비교를 통해 두 데이터의 유사도를 검증하였다.
반복적인 투구동작은 성장기의 주관절에 손상을 주기 쉬우며 투구 시 통증을 유발할 경우, 투구를 중지하고 관절의 능동적 휴식을 통해 유연성을 회복하고 점차 근력강화운동을 시행해야 한다. 유소년기 Little league elbow의 주된 병변인 상완골 내상과 골단염을 포함한 대부분의 손상은 보존적 요법으로 치료가 가능하며, 굴곡구축 등의 운동제한을 동반한 통증이나 관절 내 유리골편 등의 감입으로 인한 증상이 있을 경우 수술적 치료를 요하며, 성인의 경우 내측 측부인대의 만성 불안정성 둥에 대해서 인대 재건술 등의 수술적 치료가 고려된다. 투구 시 주관절의 손상은 대부분의 경우 과 사용으로 인한 것이며, 특히 성장기에 손상의 예방이 무엇보다 중요하다. 따라서 부모와 코치 그리고 경기 관계자 둥이 성장기 소년의 근력과 관절의 상태가 성인과 다름을 이해하고, 운동의 강도와 횟수를 적절히 조절하며 손상시 조기치료를 받을 수 있는 환경을 조성하는 것이 필요하다.
투구운동은 견관절에 반복적인 압박력 및 신장력을 가하게 되며 이는 견관절의 정적 안정력의 약화를 유발하게 된다. 초기의 경도의 불안정성은 근육 등 동적 안정력의 작용으로 안정적인 운동상태를 유지할 수 있으나 반복적인 운동이 지속될 경우 근육이 피로해 져서 동적 안정력의 보상작용을 통한 안정성을 얻을 수 없게 된다. 이는 일차적으로 견관절의 불안정성을 유발할 뿐만 아니라, 이차적으로 견봉하 충돌증후 및 내적 충돌증후 등의 증상을 나타내기도 한다. 과 투구로 인한 대부분의 운동손상은 보존적 치료로 좋은 결과를 볼 수 있으며, 이는 일차적으로 투구를 중지하여 관절을 안정시키며 진통 소염제나 물리치료 등을 통한 항 염증치료, 그리고 회전근개 및 견갑골 주위근육의 강화운동 등의 단계로 진행된다. 적절한 보존적 치료에도 불구하고 증상이 지속될 경우 정확한 진단에 근거한 수술적 치료 및 조절된 재활운동 프로그램을 통해 조기 운동 복귀를 기대할 수 있다.
따라서 본 연구의 목적은 국가대표 수준급 대학 우수 야구 투수를 대상으로 한 3차원 영상분석을 통한 데이터를 가지고 직구 커브볼에 대한 구간별 운동학적 패턴을 비교 분석하여 자료를 제시하는데 있다. 본 연구는 부산 D대학교 우완 오버핸드 투수 가운데 국가대표 2명과 수준급 대학선수 2명, 총 4명을 대상으로 직구 커브 투구시 구간별로 나타나는 여러 운동학적 변인의 차이를 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 직구 및 커브볼 투구시 구간별, 국면별 투구시간은 거의 비슷하게 나타냈으며, 직구의 총 소요시간은 1.78${\pm}$0.07초이며 커브 총 소요시간은 1.77${\pm}$0.11초로 나타났다. 직구 및 커브볼 투구시 Z(상 하)방향에 대한 신체 중심의 위치변화는 구간별, 국면별 거의 차이가 나지 않았다. 직구 및 커브볼 투구시 왼쪽 다리의 무릎높이는 각각 $125.38{\pm}11.85cm,\;124.95{\pm}11.63cm$로 큰 차이가 없었다. 신장대비율(%H)로는 직구, 커브 각각 68.42${\pm}$5.53(%H), 68.40${\pm}$5.45(%H)로 나타났다. 직구 및 커브볼 투구시 스트라이드 거리는 각각 140.35${\pm}$4.96cm, 144.83${\pm}$1.69cm로 커브 투구시 더 많은 스트라이드 거리를 보였다. 직구 및 커브볼 투구시 왼쪽 슬관절 ST 구간과 LKU 구간, HBP 구간에서는 별 차이가 없었지만 LFC, MCP, BRP구간에서는 직구보다 커브 투구시 슬관절 각도가 더 굴곡 된 것으로 나타났다. 직구 및 커브볼 투구시 오른팔 견관절 각도는 ST 구간과 LKU구간, HBP 구간에서는 별차이가 없었다. 직구 및 커브볼 투구시 오른팔 주관절 각도는 ST 구간과 LKU구간, HBP 구간에서는 별차이 가 없었다. LFC구간과 MCP구간에서는 직구보다 커브가 다소 많이 굴곡되었고, BRP구간에서 는 직구, 커브 모두 다 근소한 차로 신전 된 것으로 나타났다. 직구 및 커브볼 투구시 오른팔 수관절 각도는 LFC 구간과 MCP 구간에서는 커브가 직구보다 더 신전되었다. 그리고 BRP 구간은 직구가 커브보다 더 신전 된 것으로 나타났다.
투구 동작은 선수 견관절의 연부 조직이 심한 스트레스를 주며 이와 같은 투구 동작을 성공적으로 시행하기 위해서는 안정된 와상완 관절 위에 좋은 운동 범위를 가지는 것이 필수적이다. 투수의 견관절 손상은 급성 외상에 의하여 발생하는 경우도 있으나 흔히 반복적인 투구에 의한 과사용 손상의 결과로 발생한다. 견관절 주위의 근육이나 연부 조직의 균형이 깨진다면 이는 와상완 관절에 생역학을 변화시켜 이차적으로 손상을 유발할 수 있다 투수가 건강한 견관절을 유지하기 위해 선행되어야 하는 것은 정기적인 견관절 강화 프로그램이지 만 근육의 손상이나 약화로 잘 맞은 균형상태가 깨진다면 견관절의 불안정성과 손상이 발생된다. 치료를 시행하는 의사는 먼저 투구 동작과 각각의 근육 연부 조직의 기능을 이해해 야 하고 이를 바탕으로 투수의 견관절 손상에 대한 이학적 검사와 진단을 시행해야 한다 진단이 시행된 후에는 보존적 치료와 수술적 치료의 장단점을 잘 이해하고 이에 대한 치료 방법을 선택해야 좋은 치료 결과를 기대할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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