KR101133736B1

KR101133736B1 - Apparatus for swimmer's training using photographing image and a method for controlling it

Info

Publication number: KR101133736B1
Application number: KR1020090043760A
Authority: KR
Inventors: 김창훈
Original assignee: (주)비주얼 스포츠
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2012-04-09
Also published as: KR20100124640A

Abstract

본 발명은 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대상체의 움직임을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라가 장착되며, 상기 대상체의 이동 방향을 따라 이동하는 이동모듈; 및 상기 이동모듈에 장착된 적어도 하나 이상의 카메라로부터 입력된 촬영 영상에 기초하여, 상기 대상체의 이미지를 추출하여 수영 패턴을 분석하고, 상기 분석된 결과를 이용하여 상기 이동모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.The present invention relates to a swimming training apparatus using a captured image, and more specifically, at least one camera is mounted to photograph the movement of the object, the movement module for moving in the direction of movement of the object; And a control module extracting an image of the object to analyze a swimming pattern based on the captured image input from at least one camera mounted on the moving module, and controlling the moving module using the analyzed result. It is characterized by the configuration.

본 발명의 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치에 따르면, 수영 선수와 같은 속도로 이동하면서 수영 선수를 촬영함으로써 수영 선수의 수영 패턴 분석 시에 발생할 수 있는 이동 속도 연산의 오차 및 스트로크 연산의 오차를 최소화하여 수영 선수의 수영 습관 및 자세를 정확하게 분석할 수 있다. 또한, 수영 선수를 한 방향이 아닌 전후좌우 및 상하에서 촬영함으로써 수영 선수의 입체적인 위치 이동을 체크할 수 있고, 좌우 스트로크에 대한 정확한 대비 및 분석이 가능하게 된다.According to the swimming training apparatus using the photographed image of the present invention, by recording the swimmer while moving at the same speed as the swimmer by minimizing the error of the movement speed calculation and the stroke operation that may occur when analyzing the swimming pattern of the swimmer Analyze swimmers' swimming habits and posture accurately. In addition, by photographing the swimmer in the front, rear, left, and right, not in one direction, it is possible to check the three-dimensional position movement of the swimmer, and accurate contrast and analysis for the left and right strokes is possible.

카메라, 촬영, 수영, 훈련 Camera, shooting, swimming, training

Description

Swimming training apparatus and control method using photographed image {APPARATUS FOR SWIMMER'S TRAINING USING PHOTOGRAPHING IMAGE AND A METHOD FOR CONTROLLING IT}

본 발명은 수영 훈련 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a swimming training apparatus, and more particularly, to a swimming training apparatus using a photographed image.

일반적으로, 수영 선수의 수영 패턴을 분석한 후 잘못된 수영 자세 또는 수영 패턴을 바로 잡는 것은 수영 선수의 기록 향상을 위한 매우 중요한 요소가 된다. 수영 시의 잘못된 습관에 기인한 잘못된 수영 자세는 수영 선수의 기록 향상을 방해하는 가장 큰 요인이 되며, 이러한 잘못된 수영 자세를 바로잡기 위해서는 정확한 분석이 필요로 하게 된다. 이러한 이유로 종래에는 수영 선수의 역영 모습을 촬영하여 저장한 후에, 촬영된 영상을 코치, 감독 등의 수영 전문가가 육안으로 분석하는 것에 의해 수영 선수의 수영 패턴을 분석하여 기록 향상을 위한 훈련에 적용하였다. 그러나 이러한 종래의 방법은 코치나 감독 등의 숙련도에 의존하는 것으로서 분석자에 따라 많은 오차가 발생하게 되므로 부정확 분석이 될 수 있다는 문제점을 가진다.In general, correcting swimming patterns or swimming patterns after analyzing swimming patterns of swimmers is a very important factor for improving swimmers' record. Incorrect swimming postures due to poor swimming habits are the biggest factor that hinders swimmers' record improvement, and accurate analysis is required to correct these incorrect swimming postures. For this reason, in the related art, after recording and storing a back view of a swimmer, the swimmer's swimming pattern is analyzed by visual analysis by a swimming expert such as a coach and a coach, and applied to a training for improving the record. . However, this conventional method has a problem that it may be an inaccurate analysis because a lot of errors occur depending on the analyst, depending on the skill of the coach or coach.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 수영 선수의 몸에 카메라와 센서 등의 측정 기구를 부착하고, 이를 통해 수집된 정보를 이용하여 수영 자세 및 패턴을 분석하려는 시도가 있었다. 또한, 수영장의 일정 위치에 여러 대의 고정식 카메라를 설치하고, 각각의 카메라로부터 촬영된 수영 선수의 영상을 이용하여 훈련에 이용하는 방법 등이 개발되었다. 그러나 수영 선수에게 별도의 장치를 부착시킬 경우, 수영 선수의 몸에 장비를 부착함으로 인하여 중량이 추가된다든지, 선수의 몸놀림에 불편을 초래하게 되므로 실제 수영 자세 및 영법과는 다른 형태 및 기록이 나타나는 문제점을 갖게 된다. 또한, 수영장에 고정식 카메라를 설치하는 방법의 경우에는 수영 선수의 한쪽 측면 영상만을 촬영하고, 이에 따라 수영 선수의 측면 또는 저면 등의 단면적인 2차원 모습만을 분석하게 되므로 좌우의 균형적인 대비 및 스트로크 분석을 위한 데이터를 충분히 확보할 수 없으며, 이는 결국 수영 선수의 입체적인 위치 이동을 체크할 수 없으므로 속도 측정에 대한 오차 또한 발생하게 된다는 문제점을 갖게 된다.In order to solve this problem, there was an attempt to attach a measuring device such as a camera and a sensor to the body of the swimmer, and analyze the swimming posture and pattern using the collected information. In addition, a method of installing a plurality of fixed cameras at a predetermined position of a swimming pool and using the images of a swimmer taken from each camera for training is developed. However, if a separate device is attached to the swimmer, the weight is added by attaching the equipment to the swimmer's body, or it causes inconvenience to the athlete's movement. You have a problem. In addition, in the case of installing a fixed camera in the swimming pool, only one side image of the swimmer is photographed, and accordingly, only a two-dimensional cross-sectional view of the swimmer's side or bottom is analyzed. It is not possible to secure enough data for this, which leads to a problem that an error in speed measurement may also occur since the three-dimensional positional movement of the swimmer cannot be checked.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 카메라를 구비한 이동체가 수영 선수의 이동을 추적하여 수영 선수와 같은 속도로 이동하면서 수영 선수를 촬영함으로써 수영 선수의 습관 또는 자세 분석 시에 발생할 수 있는 이동 속도 연산의 오차 및 스트로크 연산의 오차를 최소화할 수 있는 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, the moving body having a camera to track the movement of the swimmer by shooting the swimmer while moving at the same speed as the swimmer It is an object of the present invention to provide a swimming training apparatus using a photographed image which can minimize errors in movement speed calculation and stroke errors that may occur in habit or posture analysis.

또한, 수영 중인 수영 선수를 한 번에 다양한 방향에서 촬영함으로써 수영 선수의 입체적인 수영 자세를 정확하게 분석할 수 있는 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a swimming training apparatus using a photographing image capable of accurately analyzing a swimmer's three-dimensional swimming posture by photographing a swimmer who is swimming in various directions at once.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치는,Swimming training apparatus using the captured image according to the characteristics of the present invention for achieving the above object,

대상체의 움직임을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라가 장착되며, 상기 대상체의 이동 방향을 따라 이동하는 이동모듈; 및A moving module mounted with at least one camera for capturing the movement of the object and moving along the moving direction of the object; And

상기 이동모듈에 장착된 적어도 하나 이상의 카메라로부터 입력된 촬영 영상에 기초하여, 상기 대상체의 이미지를 추출하여 수영 패턴을 분석하고, 상기 분석된 결과를 이용하여 상기 이동모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 그 구성 상의 특징으로 한다.And a control module extracting an image of the object to analyze a swimming pattern based on a captured image input from at least one camera mounted on the moving module, and controlling the moving module using the analyzed result. It is characterized by the configuration thereof.

바람직하게는, 상기 제어 모듈에서 분석된 결과를 표시하는 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, the display module may further include a display module for displaying a result analyzed by the control module.

바람직하게는, 상기 이동모듈은, 상기 적어도 하나 이상의 카메라를 상기 이동모듈에 고정시키기 위한 적어도 하나 이상의 지지대를 더 포함하고, 상기 카메라는 상기 지지대에 의해 대상체의 이동방향의 상, 하, 좌, 우, 옆면 중 적어도 하나 이상의 위치에 설치될 수 있다.Preferably, the moving module further comprises at least one or more supports for fixing the at least one or more cameras to the moving module, wherein the cameras are moved up, down, left, right in the moving direction of the object by the support. , At least one of the side surfaces.

바람직하게는, 상기 이동모듈의 구간 반복 횟수, 최초 구동 속도, 평균 구동 속도, 시작 신호, 또는 종료 신호 중 적어도 하나를 포함하는 설정 정보를 입력받는 설정부를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 설정부에서 입력받은 설정 정보에 따라 상기 이동모듈의 구동을 제어할 수 있다.Preferably, the control module further includes a setting unit to receive setting information including at least one of a section repetition number, an initial driving speed, an average driving speed, a start signal, or an end signal of the mobile module. The driving of the mobile module may be controlled according to the setting information received from the unit.

바람직하게는, 상기 제어 모듈은,Preferably, the control module,

상기 카메라로부터 입력된 촬영 영상을 이용하여 상기 대상체의 이미지 정보를 추출하는 이미지 추출부;An image extractor configured to extract image information of the object by using the captured image input from the camera;

상기 이미지 추출부에서 추출된 상기 대상체의 이미지 변화로부터 상기 대상체의 수영 패턴을 분석하는 패턴 분석부;A pattern analyzer configured to analyze a swimming pattern of the object from the image change of the object extracted by the image extractor;

상기 패턴 분석부로부터 파악된 상기 대상체의 속도 정보와 상기 이미지 추출부에서 추출된 이미지 정보를 이용하여, 상기 이동모듈의 이동방향과 속력제어를 위한 데이터를 생성하는 추적데이터 생성부; 및A tracking data generation unit generating data for controlling the direction and speed of movement of the moving module by using the speed information of the object identified by the pattern analyzer and the image information extracted by the image extraction unit; And

상기 추적데이터 생성부에서 생성된 데이터에 따라 상기 이동모듈의 이동방향과 속도를 제어하는 이동모듈 제어부를 포함할 수 있다.It may include a movement module control unit for controlling the movement direction and the speed of the movement module according to the data generated by the tracking data generation unit.

더욱 바람직하게는, 상기 패턴 분석부에서 분석된 결과를 상기 이미지 추출부에서 추출된 이미지 정보에 조합하여 상기 분석 결과에 대한 3차원 그래픽 영상으로 생성하는 3차원 영상 생성부를 더 포함할 수 있다.More preferably, the pattern analysis unit may further include a 3D image generation unit for generating a 3D graphic image of the analysis result by combining the image information extracted from the image extraction unit.

더욱 바람직하게는, 상기 제어 모듈은, 상기 이미지 추출부로부터 추출된 이미지로부터 대상체의 신체분할점을 파악하고, 상기 신체분할점에 기초하여 미리 설정된 각 신체 부위에 마크를 부여하는 마크 처리부를 더 포함할 수 있다.More preferably, the control module further includes a mark processing unit for grasping a body split point of the object from the image extracted from the image extracting unit and assigning a mark to each preset body part based on the body split point. can do.

더더욱 바람직하게는, 상기 패턴 분석부는, 상기 이미지 추출부에서 추출된 상기 대상체의 이미지 변화로부터 수영속도를 포함하는 물리변화량을 산출하는 변화량 산출 수단을 더 포함할 수 있다.Still more preferably, the pattern analyzer may further include change amount calculating means for calculating a physical change amount including a swimming speed from the image change of the object extracted by the image extractor.

더더욱 바람직하게는, 상기 패턴 분석부는, 상기 마크 처리부에서 부여된 마크의 변화를 이용하여 스트로크와 킥에 대한 변화량을 분석하는 스트로크 분석 수 단을 포함할 수 있다.Still more preferably, the pattern analysis unit may include a stroke analysis step of analyzing a change amount for the stroke and the kick by using the change of the mark given by the mark processing unit.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법은,The control method of the swimming training apparatus using the captured image according to the characteristics of the present invention for achieving the above object,

(1) 적어도 하나 이상의 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 수영 패턴을 분석할 대상체의 이미지를 분리하여 추출하는 단계;(1) separating and extracting an image of an object to analyze a swimming pattern from an image photographed from at least one camera;

(2) 상기 추출된 대상체의 이미지를 미리 설정된 신체분할점에 기초하여 구획하고, 각 신체 부위에 마크를 부여하는 단계;(2) dividing the extracted image of the object based on a predetermined body split point and assigning a mark to each body part;

(3) 상기 부여된 마크의 변화를 미리 설정된 시간동안 좌표에 기록하는 단계; 및(3) recording the change of the given mark in coordinates for a preset time; And

(4) 상기 기록된 좌표에 기초하여 상기 대상체의 수영 패턴 정보를 분석하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.(4) analyzing the swimming pattern information of the object based on the recorded coordinates.

바람직하게는, 상기 수영 패턴 정보는, 상기 대상체의 이동 속도, 스트로크 및 킥 변화, 좌우 스트로크별 이동거리, 좌우 스트로크의 균형도, 스타트 속도, 턴 속도, 구간별 평균 속도, 최고 속도 및 최저 속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Preferably, the swimming pattern information, the movement speed of the object, the stroke and kick changes, the movement distance for each left and right stroke, the balance of the left and right stroke, the start speed, the turn speed, the average speed for each section, the maximum speed and the minimum speed It may include at least one.

바람직하게는,Preferably,

설정부로부터 입력받은 설정 정보에 따라 상기 적어도 하나 이상의 카메라가 장착된 이동모듈의 구동 정보를 설정하는 단계;Setting driving information of a mobile module equipped with at least one camera according to setting information received from a setting unit;

상기 설정된 구동 정보에 따라 상기 이동모듈의 구동을 시작하는 단계;Starting driving of the mobile module according to the set driving information;

패턴 분석부로부터 파악된 상기 대상체의 속도 정보와 상기 이동모듈의 설정 정보를 이용하여 상기 대상체의 추적을 위한 추적데이터를 생성하는 단계; 및Generating tracking data for tracking of the object using the speed information of the object and the setting information of the moving module, which are detected from the pattern analyzer; And

상기 생성된 추적데이터에 기초하여 상기 이동모듈의 이동방향과 이동속력을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include controlling a moving direction and a moving speed of the moving module based on the generated tracking data.

본 발명의 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치에 따르면, 수영 선수와 같은 속도로 이동하면서 수영 선수를 촬영함으로써 수영 선수의 수영 패턴 분석 시에 발생할 수 있는 이동 속도 연산의 오차 및 스트로크 연산의 오차를 최소화하여 수영 선수의 수영 습관 및 자세를 정확하게 분석할 수 있다.According to the swimming training apparatus using the photographed image of the present invention, by recording the swimmer while moving at the same speed as the swimmer by minimizing the error of the movement speed calculation and the stroke operation that may occur when analyzing the swimming pattern of the swimmer Analyze swimmers' swimming habits and posture accurately.

또한, 수영 선수를 한 방향이 아닌 전후좌우 및 상하에서 촬영함으로써 수영 선수의 입체적인 위치 이동을 체크할 수 있고, 좌우 스트로크에 대한 정확한 대비, 분석이 가능하게 된다.In addition, by photographing the swimmer in front, rear, left, and right, and not in one direction, the three-dimensional position movement of the swimmer can be checked, and accurate contrast and analysis on the left and right strokes can be performed.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 사 용 상태도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 측면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치는, 대상체(예를 들어 수영 선수, 이하 설명상의 편의를 위하여 대상체 대신에 “수영 선수”로 칭함)의 상부, 하부, 정면, 후면 또는 옆면에 설치되는 적어도 하나 이상의 카메라(10)가 구비된 이동모듈(30)에 의해, 수영장 내에서 수영 선수의 이동방향에 따라 같은 속도로 이동하면서 수영 선수에 대한 영상을 촬영한다. 이로부터 선수의 실력 향상을 위해 필요한 분석 정보를 수집할 수 있으며, 선수의 입체적인 위치 이동을 체크하고, 좌우 스트로크에 대한 정확한 대비 및 분석이 가능하게 된다. 또한, 수영 선수와 같은 속도로 이동하면서 수영 선수를 촬영하여 선수의 수영 패턴 및 자세 분석 시에 발생할 수 있는 이동 속도 연산의 오차 및 스트로크 연산의 오차를 최소화하여 수영 선수의 수영 패턴을 정확하게 분석하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수영 선수의 상부, 하부(수중의 저면), 및 정면 촬영을 위해 수영 선수의 이동 방향에서 수영 선수의 전면 및 후면의 수중에 위치되는 카메라(10)를 구비한 이동모듈(30)은, 수영장 풀의 측부에 이동 가능하게 설치되어 수영 선수와 같은 이동방향 및 속도로 이동된다. 이때, 카메라는 적어도 하나 이상의 개수가 이동모듈(30)에 고정된 지지대의 단부에 각각 설치되며, 수영 선수의 상부 촬영을 위하여 수영 선수의 상부에, 수영 선수의 하부 촬영을 위하여 수중에서 수영 선수의 하부에, 우측 방향 이동시 수영 선수의 정면을 촬영하기 위하여 수영 선수의 이동방향의 전면에서 수중 하부에 위치된 후 수영 선수의 방향을 촬영하도록 일정 각도를 가지도록 설치되는 정면에, 및 수영 선수가 턴을 한 경우 방향이 바뀐 정면의 모습을 촬영하기 위한 수영 선수의 후면에 각각 위치되도록 구성할 수 있다.1 is a state diagram of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the swimming training apparatus using the captured image according to an embodiment of the present invention, the swimmer, the "swimming player" instead of the object for convenience of description below Swimmer while moving at the same speed according to the swimming direction of the swimmer in the swimming pool by the moving module 30 having at least one camera 10 installed on the upper, lower, front, rear or side surfaces of the swimming pool. Shoot the video for. From this, it is possible to collect the analysis information necessary to improve the athlete's ability, to check the three-dimensional position movement of the athlete, it is possible to accurately contrast and analysis for the left and right stroke. In addition, by swimming the swimmer while moving at the same speed as the swimmer, the swimming pattern of the swimmer can be accurately analyzed by minimizing the error of the movement speed and the stroke operation that may occur when the swimmer's swimming pattern and posture are analyzed. . As shown in FIG. 1, a move with a camera 10 positioned underwater in the front and rear of the swimmer in the direction of the swimmer's movement for the top, bottom (bottom of the water), and front view of the swimmer. The module 30 is installed to be movable on the side of the pool, and moves in the same direction and speed as the swimmer. At this time, the camera is installed at each of the end of the support at least one fixed number to the moving module 30, the upper part of the swimmer for the upper part of the swimmer, the underwater swimmer of the swimmer for the lower part of the swimmer In the lower part, in front of the swimming player's moving direction in order to photograph the front of the swimmer when moving in the right direction, the front of the swimming player is installed to have a certain angle to shoot the direction of the swimmer, and then the swimmer turns If you have one can be configured to be located on the rear of each swimmer for taking a picture of the front changed direction.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 장치는, 수영 선수의 움직임을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라(10)가 장착되며, 수영 선수의 이동 방향을 따라 이동하는 이동모듈(30), 이동모듈(30)에 장착된 적어도 하나 이상의 카메라(10)로부터 입력된 촬영 영상에 기초하여, 수영 선수의 이미지를 추출하여 수영 패턴을 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 이동모듈을 제어하는 제어 모듈(100)을 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 장치는, 이동모듈의 구간 반복 횟수, 최초 구동 속도, 평균 구동 속도, 시작 신호, 또는 종료 신호 중 적어도 하나를 포함하는 설정 정보를 입력받는 설정부(50), 및 제어 모듈에서 분석된 결과를 표시하는 디스플레이 모듈(200)을 더 포함할 수 있다.3 is a block diagram of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the swimming device using the captured image according to the embodiment of the present invention is equipped with at least one camera 10 for capturing the movement of the swimmer, and moves along the moving direction of the swimmer. Based on the captured image input from the moving module 30, the at least one camera 10 mounted on the moving module 30, extracting the image of the swimmer to analyze the swimming pattern, and using the analyzed result It includes a control module 100 for controlling the moving module. In addition, the swimming device using the captured image according to an embodiment of the present invention, receiving the setting information including at least one of the interval repetition number, the initial driving speed, the average driving speed, the start signal, or the end signal of the moving module The display unit 200 may further include a setting unit 50 and a display module 200 displaying a result analyzed by the control module.

카메라(촬영 모듈)(10)는, 수영 선수의 움직임을 촬영하여 촬영된 이미지를 제어 모듈(100)로 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 적어도 하나 이상의 카메라(10)가 지지대에 의해 이동모듈(30)에 장착되며, 수영 선수의 이동 방향 및 속도에 따라 이동하는 이동모듈(30)에 의해 선수와 동일한 속도로 움직이며 수영 선수의 움직임을 촬영할 수 있게 된다. 이때 카메라(10)는 지지대에 의해 수영 선수의 이동방향의 상하좌우 및 전후방 중 적어도 하나의 이상의 위치에 설치되어 수영 선수의 수영 자세를 입체적으로 촬영하게 되며, 카메라가 설치되는 지지대 각각의 길이 조절이 가능하므로 수영하는 선수의 동작에 방해되지 않는 범위에서 설치 및 촬영이 가능하도록 한다.The camera (shooting module) 10 serves to provide the control module 100 with a photographed image of a swimmer's movement. To this end, at least one camera 10 is mounted to the moving module 30 by a support, and moves at the same speed as the swimmer by the moving module 30 moving according to the moving direction and speed of the swimmer. You can shoot the movements. At this time, the camera 10 is installed in at least one or more positions of up, down, left, and front and rear of the swimmer's moving direction by the support to shoot the swimmer's swimming posture three-dimensionally, the length adjustment of each support is installed Therefore, it is possible to install and shoot in a range that does not interfere with the swimming of swimmers.

이동모듈(30)은, 적어도 하나 이상의 카메라(10)를 이동모듈에 고정시키기 위한 적어도 하나 이상의 지지대를 더 포함하며, 적어도 하나 이상의 카메라가 장착되어 수영장의 레인 밖에서 수영 선수를 따라 동일한 속도로 움직이게 된다. 이동모듈(30)은 유선 또는 무선 통신 방식에 의해 제어 모듈(100)과 통신 가능하게 구성될 수 있으며, 제어 모듈(100)의 추적데이터 생성부(130)로부터 생성된 수영 선수의 이동방향 및 속도가 포함된 추적 데이터에 의해 구동되도록 이동모듈 제어부(140)가 제어한다. 즉, 이동모듈(30)에 구비된 구동 장치(예를 들어,구동 모터)는 제어 모듈(100)의 이동모듈 제어부(140)와의 통신 또는 그 밖의 방법에 의해 연결되어 그 구동이 제어될 수 있다.The moving module 30 further includes at least one or more supports for fixing the at least one camera 10 to the moving module, and the at least one camera is mounted to move at the same speed along the swimmer outside the lane of the pool. . The moving module 30 may be configured to communicate with the control module 100 by a wired or wireless communication method, and the moving direction and speed of the swimmer generated from the tracking data generation unit 130 of the control module 100. The mobile module control unit 140 controls to be driven by the tracking data included. That is, a driving device (for example, a driving motor) included in the moving module 30 may be connected to the moving module control unit 140 of the control module 100 by a communication or other method, and the driving thereof may be controlled. .

설정부(50)는, 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 사용자(예를 들어, 수영 선수, 코치, 감독 등)로부터 이동모듈(30)의 구간 반복 횟수, 최초 구동 속도, 평균 구동 속도, 시작 신호, 또는 종료 신호 중 적어도 하나를 포함하는 설정 정보를 입력받을 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때 입력받은 설정 정보에 따라, 제어 모듈(100)의 이동모듈 제어부(140)가 이동모듈(30)의 구동 속도 및 반복 횟수 등을 제어하게 된다. 이렇게 설정부(50)를 통해 이동모듈(30)에 대한 설정 정보를 입력받는 이유는, 초기 수영 선수의 움직임을 따라 동일한 속도로 움직이기 위해서는 최초 입력된 출발 속도가 필요하기 때문이다. 또한, 일반적으로 계주 또는 50미터를 초과하는 거리에 대한 훈련 시에는 훈련 장치를 수영장의 레인을 따라 반복 구동시켜야 하기 때문이며, 선수의 훈련 속도가 장치의 속도에 맞춰 이루어지도록 하기 위해 초기에 미리 구동 속도를 설정할 수 있도록 하는 효과도 있다.Setting unit 50, the number of times of the section repetition, initial drive speed, average drive speed, start signal of the moving module 30 from the user of the swimming training apparatus (for example, swimmers, coaches, coaches, etc.) using the captured image , Or serves to receive setting information including at least one of an end signal. At this time, the moving module control unit 140 of the control module 100 controls the driving speed and the number of repetitions of the moving module 30 according to the input setting information. The reason for receiving the setting information about the moving module 30 through the setting unit 50 is that the first input start speed is required in order to move at the same speed along the movement of the initial swimmer. In addition, when training for relays or distances exceeding 50 meters, the training device must be repeatedly driven along the lanes of the swimming pool, and the driving speed is initially set in advance to ensure that the training speed of the athlete is made at the speed of the device. There is also an effect that allows you to set.

제어 모듈(100)은, 이동모듈(30)에 장착된 적어도 하나 이상의 카메라(10)로부터 입력된 촬영 영상에 기초하여, 수영 선수의 이미지를 추출하여 수영 패턴을 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 이동모듈을 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 제어 모듈(100)은, 카메라로부터 입력된 촬영 영상을 이용하여 수영 선수의 이미지 정보를 추출하는 이미지 추출부(110), 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지 변화로부터 수영 선수의 수영 패턴을 분석하는 패턴 분석부(120), 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지 정보 및 패턴 분석부(120)로부터 파악된 수영 선수의 속도 정보를 이용하여 이동모듈의 이동방향과 속력 제어를 위한 데이터를 생성하는 추적데이터 생성부(130), 및 추적데이터 생성부(130)에서 생성된 데이터에 따라 이동모듈의 이동방향과 속도를 제어하는 이동모듈 제어부(140)를 포함한다. 또한, 패턴 분석부(120)에서 분석된 결과를 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지 정보에 조합하여 분석 결과에 대한 3차원 그래픽 영상으로 생성하는 3차원 영상 생성부(150)와 이미지 추출부(110)로부터 추출된 이미지로부터 수영 선수의 신체분할 점을 파악하고, 신체분할점에 기초하여 미리 설정된 각 신체 부위에 마크를 부여하는 마크 처리부(160)를 더 포함할 수 있다.The control module 100 extracts an image of a swimmer based on a captured image input from at least one camera 10 mounted on the moving module 30, analyzes a swimming pattern, and uses the analyzed result. It controls the mobile module. To this end, the control module 100, the image extraction unit 110 for extracting the image information of the swimmer using the captured image input from the camera, the swimmer from the image change of the swimmer extracted from the image extraction unit 110 Control the movement direction and speed of the mobile module using the pattern analysis unit 120, the image information extracted by the image extraction unit 110 and the swimmer's speed information obtained from the pattern analysis unit 120 to analyze the swimming pattern of the swimming pattern Tracking data generating unit 130 for generating data for the tracking data generating unit 130 and the movement module control unit 140 for controlling the movement direction and speed of the mobile module according to the data. In addition, the 3D image generating unit 150 and the image extracting unit combine the result analyzed by the pattern analyzer 120 with the image information extracted by the image extracting unit 110 to generate a 3D graphic image of the analysis result. The apparatus may further include a mark processor 160 to identify a body split point of the swimmer from the image extracted from the 110 and to assign a mark to each body part that is preset based on the body split point.

본 발명에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 모듈(100)은 이동모듈(30)과 분리되어 수영장 풀의 일측에 별도로 구성될 수 있다. 한편, 본 발명의 일실시예에서는 제어 모듈(100)이 이동모듈(30)과는 별도로 구성되도록 하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이동모듈(30)의 구동 제어를 원활히 하고 수영을 가르치는 코치, 감독 등의 지도자가 이동모듈(30)에 탑승한 상태로 수영 선수의 수영 패턴을 모니터링할 수 있도록 제어 모듈(100) 자체를 이동모듈(30)에 함께 구성되도록 할 수 있다. 또한, 이러한 제어 모듈(100)은 별도의 장치가 아닌 수영 패턴 분석 소프트웨어 또는 컴퓨터로 실행 가능한 기록매체가 탑재된 랩탑 또는 데스크 탑 등의 컴퓨터 장치로 구현될 수도 있다.The control module 100 of the swimming training apparatus using the captured image according to the present invention may be separated from the moving module 30 and configured separately on one side of the swimming pool. On the other hand, in one embodiment of the present invention, but the control module 100 is configured to be separate from the moving module 30, the present invention is not limited to this, the coach for smoothly driving control of the moving module 30 and teaching swimming, The control module 100 itself may be configured together in the moving module 30 so that a leader, such as a director, may monitor the swimming pattern of the swimmer while boarding the moving module 30. In addition, the control module 100 may be implemented as a computer device such as a laptop or a desktop equipped with a swimming pattern analysis software or a computer-executable recording medium instead of a separate device.

이미지 추출부(110)는, 카메라로부터 입력된 촬영 영상을 이용하여 수영 선수의 이미지 정보를 추출하는 역할을 한다. 수영 선수의 이미지 정보를 추출하는 과정에서는, 카메라(촬영 모듈)(10)들로부터 입력된 영상에서 배경 영상과 선수의 움직임 영상의 차이, 또는 배경 영상과 움직이는 선수 영상의 색상 차이 등이 이용된다. 이때 이미지 추출부(110)가 하나의 카메라(11)로부터 수영 선수의 영상 이미지를 수신하는 경우에는 추출된 수영 선수의 이미지 데이터를 2차원 좌표로 표시하고, 2개 이상의 카메라로부터 수영 선수 영상을 입력받는 경우에는 수영 선수의 이미지 데이터를 3차원 좌표로 출력하게 된다. 이렇게 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지는 패턴 분석부(120) 및 마크 처리부(160)로 제공되는데, 패턴 분석부(120)로 바로 전해진 이미지는 수영 선수의 속도 등의 단순한 물리량을 산출하거나, 이동모듈(30)을 구동시키는데 필요한 추적 데이터를 생성하는데 이용된다. 또한, 마크 처리부(160)에 제공되는 이미지는 일단 마크 처리부(160)에서의 신체 각 부분에 대한 마크 부여와 마크가 부여된 이미지를 통한 패턴 분석부(120)에서의 정확한 이미지 분석에 의해 수영 선수의 훈련을 위한 분석 자료 생성에 이용된다.The image extracting unit 110 serves to extract image information of the swimmer using the captured image input from the camera. In the process of extracting the image information of the swimming athlete, the difference between the background image and the movement image of the athlete, or the color difference between the background image and the moving athlete image is used in the image input from the camera (shooting module) (10). In this case, when the image extracting unit 110 receives an image of a swimmer from one camera 11, the extracted image data of the swimmer is displayed in two-dimensional coordinates, and the swimmer image is input from two or more cameras. When receiving, the image data of the swimmer is output in three-dimensional coordinates. The image of the swimmer extracted from the image extraction unit 110 is provided to the pattern analyzer 120 and the mark processor 160. The image directly transmitted to the pattern analyzer 120 is a simple physical quantity such as the speed of the swimmer. It is used to calculate the tracking data or to generate the tracking data required to drive the mobile module 30. In addition, the image provided to the mark processing unit 160 is a swimmer by the correct image analysis in the pattern analysis unit 120 through the mark given to each part of the body in the mark processing unit 160 and the image given the mark It is used to generate analytical data for training.

패턴 분석부(120)는, 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지 변화로부터 선수의 수영 패턴을 분석하는 역할을 하며, 시간에 따른 수영 선수의 이미지 변화로부터 수영 선수의 이동거리, 수영속도 등을 산출한다. 수영 선수의 이동거리, 수영속도 산출 방법의 예로는, 수영 선수의 중심부 또는 신체 특정 부위에 대한 이미지 변화를 분석하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에 마크가 부여된 각 신체 부분의 좌표와 이를 통해 이동거리를 계산하는 방법들을 들 수 있다. 또한, 마크 처리부(160)에서 팔과 다리를 나타내는 관절부위에 부여된 마크 변환에 따라 스트로크와 킥의 모양, 스트로크 및 킥에 따른 수영 선수의 이동속도 변화 등의 수영 패턴을 분석하여 저장할 수 있다. 이와 동시에 패턴 분석부(120)는 수영 선수의 이동속도 정보를 추적데이터 생성부(130)로 제공할 수 있다. 이러한 각각의 기능들을 수행하기 위해 패턴 분석부(120)는 변화량 산출 수단(123)과 스트로크 분석 수단(125)을 포함할 수 있다.The pattern analyzer 120 analyzes the swimming pattern of the swimmer from the image change of the swimmer extracted by the image extractor 110, and the swimming distance and the swimming distance of the swimmer from the image change of the swimmer over time. Calculate the speed and the like. An example of a method of calculating a swimmer's moving distance and swimming speed may include analyzing an image change of a swimmer's center or a specific part of a swimmer. There are methods for calculating the distance. In addition, the mark processing unit 160 may analyze and store a swimming pattern such as a stroke and a shape of a stroke, a change in a moving speed of a swimmer according to the stroke, and a kick according to a mark transformation applied to a joint portion representing an arm and a leg. At the same time, the pattern analyzer 120 may provide the tracking data generator 130 with movement speed information of the swimmer. In order to perform each of these functions, the pattern analyzer 120 may include a change calculation unit 123 and a stroke analysis unit 125.

변화량 산출 수단(123)은, 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지 변화로부터 수영속도를 포함하는 물리변화량을 산출하는 구성요소로서, 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지의 움직임으로부터 수영 선수의 스타트 속도, 턴 속도, 구간별 최고 속도, 최저 속도, 평균 속도 등의 물리변화량을 산출한다. 이때 물리변화량을 산출하는 방법은 카메라(10)를 통해 촬영된 수영 선수의 이미지가 일정 구간(이동거리)에 도달하는데 걸린 시간을 통해 산출할 수 있으며, 변화량 산출 수단(123)에서 산출된 값은 추적데이터 생성부(130)로 제공되어 수영 선수의 움직임을 추적하여 동일한 속도로 이동모듈(30)이 움직일 수 있도록 하는데 이용된다. 또한, 더욱 정확한 물리변화량은 마크 처리부(160)에서 이미지의 각 신체 부분에 마크를 부여한 뒤, 패턴 분석부(120)에 제공한 이미지로부터 구해질 수 있는데, 미리 설정된 시간 동안(예를 들어, 10초, 30초, 1분 등) 마크가 부여된 각 신체 부분의 좌표 상 이동 거리를 통해서도 파악될 수 있다.The change amount calculating unit 123 is a component that calculates a physical change amount including a swimming speed from the image change of the swimmer extracted by the image extraction unit 110, and from the movement of the image extracted by the image extraction unit 110. The physical changes such as start speed, turn speed, maximum speed, minimum speed and average speed of swimmers are calculated. At this time, the method of calculating the physical change amount may be calculated through the time taken for the image of the swimmer photographed by the camera 10 to reach a predetermined section (moving distance), and the value calculated by the change amount calculating means 123 is It is provided to the tracking data generation unit 130 is used to track the movement of the swimmer to move the moving module 30 at the same speed. In addition, a more accurate physical change amount may be obtained from the image provided to the pattern analyzer 120 after assigning a mark to each body part of the image in the mark processor 160, for example, for a predetermined time (eg, 10 Seconds, 30 seconds, 1 minute, etc.) can also be identified through the moving distance in the coordinates of each body part to which the mark has been assigned.

스트로크 분석 수단(125)은, 마크 처리부(160)에서 부여된 마크의 변화를 이용하여 스트로크와 킥에 대한 변화량 및 좌우 스트로크의 균형도, 좌우 스트로크별 이동 거리 등을 분석한다. 이때 스트로크(stroke)의 경우, 팔의 특정부위를 나타내는 마크의 한 주기 변화가 한 주기의 스트로크가 되고, 킥(kick)은 다리 부위의 특정 부위를 나타내는 마크의 한 주기 변화가 한 주기의 킥을 이루게 된다. 본 발 명에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치에 있어서 스트로크에 대하여는 도 4를 통해 더욱 상세히 설명한다.The stroke analysis means 125 analyzes the amount of change to the stroke and the kick, the balance of the left and right strokes, the movement distance for each of the left and right strokes, and the like using the change of the mark given by the mark processing unit 160. At this time, in the case of a stroke, one cycle change of a mark representing a specific part of the arm becomes a stroke, and the kick is one cycle change of a mark representing a specific part of the leg part. Is achieved. The stroke in the swimming training apparatus using the captured image according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 스트로크별 수영 선수의 속도 변화를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 속도 변화 그래프에서 하나의 주기가 하나의 스트로크를 나타내며, 이때의 속도 값이 세로축으로 나타내어진다. 도 4의 그래프에서 속도가 상승하는 곡선이 나타내는 것은 팔을 물속에서 당기는 동작으로 인한 속도 상승을 나타내며, 속도가 하강하는 곡선이 나타내는 것은 한쪽 팔이 물속에서 당기는 동작의 최종점에 위치되고 다른 쪽 팔이 수면 위에서 앞으로 위치 이동되는 것에 의한 속도 하강 상태를 나타낸다. 상술한 바와 같은 도 4의 그래프의 분석에 의해 수영 선수의 속도 향상에 가장 좋은 스트로크 모양을 분석한 후 훈련할 수 있게 된다. 또한, 스트로크 분석 수단(125)에 의해 좌우 팔에 의한 힘의 균형도 및 이동 거리에 대한 분석 또한 가능해진다.4 is a graph showing a speed change of the swimmer for each stroke of the swimming training apparatus using the captured image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, one cycle represents one stroke in the speed change graph of the swimming training apparatus using the captured image according to the exemplary embodiment of the present invention, and the speed value at this time is represented by the vertical axis. In the graph of FIG. 4, the speed rising curve indicates the speed increase due to the pulling of the arm in the water, and the speed lowering curve indicates the position of the arm at the end of the pulling motion and the other arm. It shows the speed decrease state by moving forward on this water surface. By analyzing the graph of FIG. 4 as described above, it is possible to train after analyzing the best stroke shape for improving the speed of the swimmer. In addition, the stroke analysis means 125 also enables analysis of the balance of the force by the left and right arms and the movement distance.

추적데이터 생성부(130)는, 패턴 분석부(120)로부터 파악된 수영 선수의 속도 정보와 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지 정보를 이용하여 이동모듈의 이동방향과 속력 제어를 위한 데이터를 생성하는 역할을 한다. 또한, 더욱 정확한 추적을 위해, 패턴 분석부(120)로부터 수영 선수의 이동속도 정보를 수신한 추적데 이터 생성부(130)는 수영 선수의 이동속도 정보로부터 미리 지정된 시간 이내에 수영 선수의 중심을 나타내는 마크가 있어야 할 위치를 계산하고, 그 위치까지의 이동거리를 계산하여 이동모듈(30)이 지정된 시간에 해당 위치로 이동될 수 있도록 이동속도 정보를 생성한다. 또한, 이동방향의 경우, 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지의 진행 방향이 역전되는 시기에 맞춰 이동모듈(30)의 이동방향 또한 변화되도록 제어할 수 있다. 이렇게 생성된 이동속도 및 이동방향 정보는 이동모듈 제어부(140)로 제공되어 이동모듈(30)의 제어에 이용될 수 있다.The tracking data generation unit 130 uses the swimming speed information obtained from the pattern analyzer 120 and the image information extracted from the image extraction unit 110 to provide data for controlling the movement direction and speed of the moving module. It creates a role. In addition, for more accurate tracking, the tracking data generator 130 receiving the swimming speed information of the swimming athlete from the pattern analyzer 120 indicates the center of the swimming athlete within a predetermined time from the swimming speed information of the swimming athlete. The position at which the mark should be calculated and the movement distance to the position are calculated to generate the movement speed information so that the movement module 30 can be moved to the position at the designated time. In addition, in the moving direction, the moving direction of the moving module 30 may also be controlled to change in accordance with the timing when the moving direction of the image extracted by the image extracting unit 110 is reversed. The movement speed and the movement direction information generated in this way may be provided to the movement module controller 140 and used to control the movement module 30.

이동모듈 제어부(140)는, 추적데이터 생성부(130)에서 생성된 데이터에 따라 이동모듈의 이동방향과 속도를 제어하는 역할을 한다. 제어부(20)의 추적데이터 생성부(130)를 통해 생성된 추적 정보를 유무선 통신을 통해 이동모듈 제어부(140)로부터 수신한 이동모듈(30)은 이동속도 정보에 따라 구동되며, 수영 선수와 동일한 방향과 속도로 이동된다. 이에 따라 이동모듈(30)에 고정되어 수영 선수의 상부, 하부(저면) 및 정면에 위치된 카메라가 수영 선수와 같은 속도로 이동하면서 계속하여 수영 선수의 상부면, 하부면(저면) 및 정면의 수영 모습을 촬영하여 제어 모듈(100)로 제공하게 된다.The movement module controller 140 controls the movement direction and the speed of the movement module according to the data generated by the tracking data generator 130. The moving module 30 received from the moving module control unit 140 through the wired / wireless communication with the tracking information generated through the tracking data generation unit 130 of the control unit 20 is driven according to the moving speed information, and is identical to that of the swimmer. Are moved in direction and speed. Accordingly, the camera, which is fixed to the moving module 30 and positioned at the top, bottom (bottom) and front of the swimmer, moves at the same speed as the swimmer, and continues to be the top, bottom (bottom) and front of the swimmer. Taking a picture of the swimming is provided to the control module 100.

3차원 영상 생성부(150)는, 패턴 분석부(120)에서 분석된 결과를 이미지 추출부(110)에서 추출된 이미지 정보에 조합하여 분석 결과에 대한 3차원 그래픽 영상으로 생성하는 역할을 한다. 3차원 영상 생성부(150)를 통해 생성된 영상은 도 5에 도시되어 있다.The 3D image generator 150 combines the result analyzed by the pattern analyzer 120 with the image information extracted by the image extractor 110 to generate a 3D graphic image of the analysis result. An image generated by the 3D image generator 150 is illustrated in FIG. 5.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 3차원 영상 생성부(150)에서 생성된 3차원 그래픽 영상을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치는, 3차원 영상 생성부(150)를 통해 수영장에서 훈련 중인 수영 선수에 대한 3차원 영상을 생성하여 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 전면에서 바라본 수영 선수의 모습으로부터는 수영 선수의 훈련 시, 몸의 균형이 바르게 나타나는지, 아니면 어느 한쪽의 힘이 더 세서 몸의 균형이 무너지는지를 파악할 수 있다. 또한, 왼손과 오른손으로 물을 저을 경우, 각 신체 부위 간에 이루는 각도를 파악할 수 있으며, 이를 통해 팔이 어떠한 각도를 이루며 물을 저을 경우에 더 빨리 나아갈 수 있는지 등의 정보를 분석할 수 있게 된다. 이는 비단 전면 영상을 통한 팔 동작의 분석뿐만 아니라 측면의 영상을 통한 허리의 각도, 팔의 움직임, 다리의 움직임의 경우도 파악이 가능하며, 배면 영상을 통해 다리의 움직임, 각도 또한 상세히 파악하여 분석이 가능하도록 해준다. 이러한 3차원 영상의 재생은 수영 선수의 각 신체 부분에 부여된 마크(165)를 중심으로 좌표 상에서의 움직임을 이미지 추출부에서 추출된 이미지 정보에 조합하여 재생함으로써 가능하게 된다.FIG. 5 is a diagram illustrating a 3D graphic image generated by the 3D image generator 150 of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the swimming training apparatus using the captured image according to an embodiment of the present invention generates and provides a 3D image of a swimming athlete who is training in a swimming pool through the 3D image generating unit 150. can do. For example, the swimmer viewed from the front as shown in Figure 5, when training the swimmer, it is possible to determine whether the balance of the body appears correctly, or which one of the forces is stronger and the balance of the body is broken. In addition, if you stir water with your left hand and right hand, you can determine the angle between each part of the body, and through this it is possible to analyze the information, such as what angle the arm can go faster when the water stir. It is possible not only to analyze the movement of the arm through the silk front image, but also to determine the angle of the waist, arm movement and leg movement through the side image. This makes it possible. The 3D image can be reproduced by combining the movement on the coordinate with respect to the mark 165 applied to each body part of the swimmer by combining the image information extracted by the image extraction unit.

마크 처리부(160)는, 이미지 추출부(110)로부터 추출된 이미지로부터 수영 선수의 신체분할점을 파악하고, 신체분할점에 기초하여 미리 설정된 각 신체 부위 에 마크(165)를 부여하는 역할을 한다. 마크 처리부(160)는 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지를 통해 반복적으로 변화하는 지점을 검출하는 방법에 의해 팔, 다리, 머리, 또는 상체부, 하체부의 신체분할점을 파악하고, 각 신체 부분에 대한 변화중심점을 검출한다. 이때 수영 선수의 팔, 다리 영역 중에서 오른쪽과 왼쪽의 팔, 다리 부분을 검출하는 방법은, 추출된 팔, 다리의 영상 이미지 중 수영 선수의 이동방향을 고려하여 추출된다. 즉, 수영 선수가 우측방향으로 이동하고, 이동모듈(30)이 수영 선수의 좌측에 위치되어 수영 선수와 함께 이동하는 경우, 촬영된 영상에서 얼굴이 가려지는 스트로크가 발생하면 수영 선수의 좌측 팔로 인식하고, 얼굴과 함께 나타나는 스트로크가 발생하면 우측 팔로 인식한다. 그 후, 검출된 팔, 다리, 머리의 이미지에서 변화중심점을 찾아 관절 부위를 검출하게 된다. 이렇게 검출된 각각의 팔, 다리, 머리 및 관절부위에 대하여 마크 처리부(160)에서 마크(165)를 부여한다. 이렇게 마크가 부여된 이미지는 패턴 분석부(120)에서 물리변화량 파악 및 패턴 분석에 이용되거나, 3차원 영상 생성부(150)에서 3차원 분석 이미지를 생성하는데 이용된다. 한편, 본 발명의 일실시예에서는 마크 처리부(160)에서 수영 선수의 신체분할점을 파악하고, 각각의 변화중심점을 찾아 자동으로 관절 부위에 마크를 생성, 부여하도록 구성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 사용자가 디스플레이 모듈(200)에 나타난 이미지의 각 신체부분(관절 부분, 또는 그 밖의 분석에 중요한 신체 부분)을 포인팅 장치 등을 통해 표시하고, 이렇게 표시된 지점을 기준으로 마크가 부여되도록 구성할 수도 있다.The mark processor 160 grasps the body split point of the swimmer from the image extracted from the image extractor 110 and gives a mark 165 to each body part set in advance based on the body split point. . The mark processor 160 detects the body split point of the arm, leg, head, upper body, or lower body by detecting a point repeatedly changing through the image of the swimmer extracted from the image extractor 110. The center of change is then detected for each body part. At this time, the method of detecting the right and left arms and legs of the swimmer's arm and leg area is extracted in consideration of the moving direction of the swimmer in the extracted image of the arm and leg. That is, when the swimmer moves in the right direction and the moving module 30 is located on the left side of the swimmer and moves with the swimmer, when the stroke that covers the face occurs in the captured image, it is recognized as the left arm of the swimmer. If a stroke appears with the face, it is recognized as the right arm. After that, the center of change is detected in the detected image of the arm, leg, and head to detect the joint site. The mark 165 is provided by the mark processing unit 160 to each of the detected arms, legs, heads, and joints. The mark-marked image is used by the pattern analyzer 120 to identify physical changes and pattern analysis, or by the 3D image generator 150 to generate a 3D analysis image. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the mark processor 160 is configured to identify the body split point of the swimmer, find each center of change, and automatically generate and assign a mark to the joint area, but the present invention is limited thereto. Instead, the user displays each body part (joint part, or other body part important for analysis) of the image displayed on the display module 200 through a pointing device, and the like, and marks are given based on the marked points. You may.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법은, 촬영된 수영 선수의 이미지를 이용하여 수영 패턴을 분석하기 위한 것으로서, 적어도 하나 이상의 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 수영 패턴을 분석할 수영 선수의 이미지를 분리하여 추출하는 단계(S110), 추출된 수영 선수의 이미지를 미리 설정된 신체분할점에 기초하여 구획하고, 각 신체 부위에 마크를 부여하는 단계(S120), 부여된 마크의 변화를 미리 설정된 시간 동안 좌표에 기록하는 단계(S130), 및 기록된 좌표에 기초하여 수영 선수의 수영 패턴 정보를 분석하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.6 is a flowchart illustrating a control method of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a control method of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention is for analyzing a swimming pattern using an image of a swimmer who is photographed from at least one or more cameras. Separating and extracting an image of a swimmer to analyze a swimming pattern from the photographed image (S110), dividing the extracted image of the swimmer based on a predetermined body split point, and assigning a mark to each body part (S120), recording the change of the given mark in coordinates for a preset time (S130), and analyzing swimming pattern information of the swimmer based on the recorded coordinates (S140).

단계 S110은, 적어도 하나 이상의 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 수영 패턴을 분석할 수영 선수의 이미지를 분리하여 추출하는 단계이다. 본 단계는 카메라(10)에서 촬영된 영상으로부터 배경 영상과 움직임을 갖는 수영 선수의 영상을 분리하는 과정으로서, 이미지 추출부(110)를 통해 수행될 수 있다.Step S110 is a step of separating and extracting an image of a swimmer who will analyze a swimming pattern from an image photographed by at least one camera. This step is a process of separating the background image and the image of the swimmer having a movement from the image captured by the camera 10, it may be performed through the image extraction unit 110.

단계 S120은, 단계 S110에서 추출된 수영 선수의 이미지를 미리 설정된 신체분할점에 기초하여 구획하고, 각 신체 부위에 마크를 부여하는 단계로서, 이를 위해 우선 마크 처리부(160)는 단계 S110에서 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지를 통해 변화점을 검출하는 방법에 의해 팔, 다리, 머리, 또는 상체부, 하체부의 신체분할점을 파악하고, 각 신체분할점에 위치한 신체 부분들에 대한 변화중심점을 검출하여 마크를 부여한다. 신체분할점 의 구획 및 각 신체 부분에 마크를 부여하는 방법은 앞서의 마크 처리부(160)에서의 설명을 참조하기로 한다.In step S120, the image of the swimmer extracted in step S110 is divided based on a predetermined body split point, and a mark is assigned to each body part. To this end, the mark processing unit 160 first extracts the image in step S110. The body split point of the arm, leg, head, upper body or lower body is detected by detecting a change point through the image of the swimmer extracted from the unit 110, and the body parts located at the body split points The mark is given by detecting the center of change. For the division of the body split point and a method of attaching a mark to each body part, the description of the mark processor 160 will be described above.

단계 S130은, 단계 S120에서 부여된 마크의 변화를 미리 설정된 시간 동안 좌표에 기록하는 단계로서, 이렇게 좌표에 기록된 내용에 의해 수영 선수의 기록에 대한 분석 및 3차원 영상 재생이 제어 모듈(100) 및 3차원 영상 생성부(150)에 의해 수행될 수 있다.In step S130, the change of the mark given in step S120 is recorded in the coordinates for a predetermined time, and the analysis of the swimming athlete's record and the three-dimensional image reproduction are performed by the control module 100 based on the contents recorded in the coordinates. And the 3D image generating unit 150.

단계 S140은, 기록된 좌표에 기초하여 수영 선수의 수영 패턴 정보를 분석하는 과정으로서, 여기서 수영 패턴 정보는, 수영 선수의 이동속도, 스트로크 및 킥 변화, 좌우 스트로크별 이동거리, 좌우 스트로크의 균형도, 스타트 속도, 턴 속도, 구간별 평균 속도, 최고 속도 및 최저 속도 중 적어도 하나를 포함하는 정보일 수 있다. 이러한 수영 패턴 정보의 분석은 주로 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 모듈(100)에 포함된 패턴 분석부(120)와 3차원 영상 생성부(150)에 의해 생성된 영상에 의해 수행될 수 있다.Step S140 is a process of analyzing swimming pattern information of the swimmer based on the recorded coordinates, wherein the swimming pattern information is a swimming speed, a stroke and kick change of the swimmer, a moving distance for left and right strokes, and a balance of left and right strokes. The information may include at least one of a start speed, a turn speed, an average speed for each section, a maximum speed, and a minimum speed. The analysis of the swimming pattern information may be mainly performed by an image generated by the pattern analyzer 120 and the 3D image generator 150 included in the control module 100 of the swimming training apparatus using the captured image. .

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법은, 설정부로부터 입력받은 설정 정보에 따라 적어도 하나 이상의 카메라가 장착된 이동모듈의 구동 정보를 설정 하는 단계(S210), 설정된 구동 정보에 따라 이동모듈의 구동을 시작하는 단계(S220), 패턴 분석부로부터 파악된 수영 선수의 속도 정보와 상기 이동모듈의 구동 정보를 이용하여 수영 선수의 추적을 위한 추적데이터를 생성하는 단계(S230), 및 생성된 추적데이터에 기초하여 이동모듈의 이동방향과 이동속력을 제어하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.7 is a flowchart illustrating a control method of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the control method of the swimming training apparatus using the captured image according to the exemplary embodiment of the present invention sets driving information of the mobile module equipped with at least one camera according to the setting information received from the setting unit. In step (S210), starting the driving of the moving module according to the set driving information (S220), using the speed information of the swimmer identified from the pattern analyzer and the driving information of the moving module for tracking of the swimmer Generating tracking data (S230), and controlling the movement direction and the moving speed of the moving module based on the generated tracking data (S240).

단계 S210은, 설정부로부터 입력받은 설정 정보에 따라 적어도 하나 이상의 카메라가 장착된 이동모듈의 구동 정보를 설정하는 과정으로서, 설정부(50)를 통해 사용자로부터 이동모듈(30)이 수영장의 총 구간을 반복해야하는 횟수, 최초 구동 속도, 평균 구동 속도, 시작 신호 또는 종료 신호 등과 같은 설정 신호를 입력받는다. 이렇게 입력받은 설정 정보는 이동모듈 제어부(140)에 의해 이동모듈(30)을 제어하는데 이용되며, 처음 장치를 구동하는 경우에는 수영 선수의 속도를 알 수 없으므로 미리 설정된 값에 의해 수영 선수와의 속도 차이 없이 최초 구동 속도로 구동함으로써 정확한 측정이 가능하도록 제어될 수 있다.Step S210 is a process of setting the driving information of the mobile module equipped with at least one camera according to the setting information received from the setting unit, the mobile module 30 from the user through the setting unit 50, the total section of the pool Receive a set signal such as the number of times to be repeated, the initial driving speed, the average driving speed, the start signal or the end signal. The setting information received in this way is used to control the moving module 30 by the moving module control unit 140. When the device is driven for the first time, the speed of the swimming player is determined by a preset value since the speed of the swimming player is unknown. It can be controlled to allow accurate measurement by driving at the initial drive speed without any difference.

단계 S220은, 설정된 구동 정보에 따라 이동모듈 제어부(140)가 이동모듈(30)의 구동을 시작하는 단계이다.Step S220 is a step in which the mobile module controller 140 starts driving the mobile module 30 according to the set driving information.

단계 S230은, 패턴 분석부(120)로부터 파악된 수영 선수의 속도 정보와 이동모듈(30)의 설정 정보를 이용하여 수영 선수의 추적을 위한 추적데이터를 생성하는 단계이다. 이때 패턴 분석부(120)로부터 제공된 수영 선수의 속도 정보를 이용하여 추적데이터를 생성하는 경우는 추적데이터 생성부(130)에서 생성된 수영 선수의 이동속도에 맞춰 이동모듈 제어부(140)가 이동모듈(30)의 구동 속도를 제어하고자 하는 경우이고, 이동모듈(30)의 설정 정보를 이용하는 경우는 본 발명의 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치를 이용하여 수영 선수의 훈련 속도를 조절하기 위해 설정부(50)를 통해 미리 설정된 이동모듈(30)의 구동 속도에 따라 이동모듈 제어부(140)가 이동모듈(30)을 구동시키는 경우에 해당한다.Step S230 is a step of generating tracking data for tracking of the swimmer using the speed information of the swimmer identified from the pattern analyzer 120 and the setting information of the moving module 30. At this time, in the case of generating the tracking data using the speed information of the swimmer provided from the pattern analysis unit 120, the moving module control unit 140 is moved according to the moving speed of the swimmer generated by the tracking data generator 130 When the driving speed of the control unit 30 is to be controlled and the setting information of the moving module 30 is used, a setting unit for adjusting the training speed of the swimmer using the swimming training apparatus using the captured image of the present invention ( This corresponds to the case in which the mobile module controller 140 drives the mobile module 30 according to the driving speed of the mobile module 30 set in advance through 50.

단계 S240은, 추적데이터 생성부(130)에서 생성된 추적데이터에 기초하여 이동모듈의 이동방향과 이동속력을 제어하는 단계로서, 이때 수영 선수의 이동속도 및 이동방향을 추적하기 위한 추적데이터를 생성하는 방법에는 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 그 중 계산이 복잡하지 않고, 더욱 간단한 방법으로는, 이미지 추출부(110)에서 추출된 수영 선수의 이미지가 일정 구간(총 이동거리 5미터 구간, 혹은 10미터 구간)에 도달하는데 걸린 시간을 통해 이동속도 및 이동방향을 산출하는 방법이다. 또한, 더욱 정확한 추적을 위해, 패턴 분석부(120)로부터 수영 선수의 이동속도 정보를 수신한 추적데이터 생성부(130)가 이동속도 정보로부터 마크가 미리 지정된 시간 이내에 수영 선수의 중심을 나타내는 마크가 있어야 할 위치를 계산하고, 그 위치까지의 이동거리를 계산하여 이동모듈(30)이 지정된 시간에 해당 위치로 이동될 수 있도록 이동모듈의 이동속도 정보를 생성할 수도 있다. 이렇게 생성된 이동 속도 정보는 이동모듈 제어부(140)로 제공되어 이동모듈(30)의 제어에 이용될 수 있다.Step S240 is a step of controlling the moving direction and the moving speed of the moving module based on the tracking data generated by the tracking data generation unit 130, at this time generates the tracking data for tracking the moving speed and the moving direction of the swimmer Various methods can be used. Among them, the calculation is not complicated, and in a simpler way, the time taken for the image of the swimmer extracted by the image extraction unit 110 to reach a certain section (total distance of 5 meters or 10 meters). It is a method for calculating the moving speed and the moving direction. In addition, for more accurate tracking, the tracking data generation unit 130 receiving the swimming speed information of the swimming athlete from the pattern analysis unit 120 has a mark indicating the center of the swimming athlete within the predetermined time from the moving speed information. Calculate the position to be, and calculate the movement distance to the position to generate the movement speed information of the movement module so that the movement module 30 can be moved to the position at a specified time. The movement speed information generated in this way may be provided to the movement module controller 140 and used for the control of the movement module 30.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 사용상태도.1 is a use state diagram of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 측면도.Figure 2 is a side view of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 블록도.Figure 3 is a block diagram of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 스트로크별 대상체의 속도 변화를 나타낸 그래프를 도시한 도면.4 is a graph showing a speed change of the object for each stroke of the swimming training apparatus using the captured image according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 3차원 영상 생성부에서 생성된 3차원 그래픽 영상을 나타낸 도면.5 is a view showing a three-dimensional graphic image generated by the three-dimensional image generating unit of the swimming training apparatus using the captured image according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도.6 is a flowchart illustrating a control method of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 영상을 이용한 수영 훈련 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도.7 is a flowchart illustrating a control method of a swimming training apparatus using a captured image according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 카메라(촬영 모듈)10: camera (shooting module)

30: 이동모듈30: moving module

50: 설정부50: setting part

100: 제어 모듈100: control module

110: 이미지 추출부110: image extraction unit

120: 패턴 분석부120: pattern analysis unit

130: 추적데이터 생성부130: tracking data generation unit

140: 이동모듈 제어부140: moving module control unit

150: 3차원 영상 생성부150: 3D image generating unit

160: 마크 처리부160: mark processing unit

165: 마크165: Mark

200: 디스플레이 모듈200: display module

Claims

A moving module mounted with at least one camera for capturing the movement of the object and moving along the moving direction of the object; And

And a control module extracting an image of the object to analyze a swimming pattern based on the captured image input from at least one camera mounted on the moving module, and controlling the moving module using the analyzed result. ,

The control module,

An image extractor configured to extract image information of the object by using the captured image input from the camera;

A pattern analyzer configured to analyze a swimming pattern of the object from the image change of the object extracted by the image extractor;

A tracking data generation unit generating data for controlling the direction and speed of movement of the moving module by using the image information extracted by the image extraction unit and the speed information of the object grasped from the pattern analyzer; And

Swimming training device using the captured image, characterized in that it comprises a moving module control unit for controlling the moving direction and speed of the moving module according to the data generated by the tracking data generation unit.

The method of claim 1,

And a display module for displaying the result analyzed by the control module.

The method of claim 1,

The moving module further includes at least one support for fixing the at least one camera to the moving module,

The camera is a swimming training apparatus using the photographing image, characterized in that installed in at least one or more positions of the upper, lower, left, right, side of the moving direction of the object by the support.

The method of claim 1,

And a setting unit configured to receive setting information including at least one of a section repetition number of times, an initial driving speed, an average driving speed, a start signal, or an end signal of the mobile module.

The control module, the swimming training apparatus using the captured image, characterized in that for controlling the driving of the moving module according to the setting information received from the setting unit.

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The method of claim 1,

And a three-dimensional image generating unit for generating a three-dimensional graphic image of the analysis result by combining the result analyzed by the pattern analysis unit with the image information extracted by the image extracting unit. Training device.

The method of claim 1,

The control module may further include a mark processing unit for identifying a body split point of the object from the image extracted from the image extracting unit and assigning a mark to each preset body part based on the body split point. Swimming training device using the captured video.

The method of claim 7, wherein

The pattern analyzer further includes a change amount calculating means for calculating a physical change amount including a swimming speed from an image change of the object extracted by the image extractor.

The method of claim 7, wherein

The pattern analyzer includes a stroke analysis means for analyzing a change amount for the stroke and the kick using the change of the mark given by the mark processing unit.

(1) separating and extracting an image of an object to analyze a swimming pattern from an image photographed from at least one camera;

(2) dividing the extracted image of the object based on a predetermined body split point and assigning a mark to each body part;

(3) recording the change of the given mark in coordinates for a preset time; And

(4) analyzing the swimming pattern information of the object based on the recorded coordinates,

Setting driving information of a mobile module equipped with at least one camera according to setting information received from a setting unit;

Starting driving of the mobile module according to the set driving information;

Generating tracking data for tracking of the object using the speed information of the object and the setting information of the moving module, which are detected from the pattern analyzer; And

And controlling the moving direction and the moving speed of the moving module based on the generated tracking data.

The method of claim 10,

The swimming pattern information includes at least one of a moving speed, a stroke and a kick change, a moving distance for each left and right stroke, a balance of left and right strokes, a start speed, a turn speed, an average speed for each section, a maximum speed, and a minimum speed of the object. Control method of a swimming training device using a photographed image, characterized in that.

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