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생체역학적 운동 효율 분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 시스템
유지현(Ji-Hyeon Yoo),정호진(Ho-Jin Jung),윤한얼(Han Ul Yoon) 한국지능시스템학회 2021 한국지능시스템학회논문지 Vol.31 No.4
본 논문은 개인이 운동을 수행할 때 정확한 자세와 더불어 목표 근육의 사용 여부를 동시에 모니터링할 수 있는 지능형 운동 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 먼저 키넥트 카메라를 이용하여 사용자의 관절 각도를 측정하고, Unity 환경에서 가상환경 아바타를 통해 전신 자세를 실시간으로 모니터에 가시화해준다. 이와 동시에 밴드형 근전도 센서를 이용하여 사용자의 타깃 근육들의 근전도를 측정하고, 사용자의 근육 활성화에 따른 누적피로도를 가시화해준다. 다음으로, 측정된 관절 각과 근전도를 학습된 신경망의 입력으로 하여 현재 사용자에 의해 행해지는 운동의 이름을 출력하며, 운동이 올바로 수행되었는지에 대한 정보를 제공한다. 파일럿 테스트를 통해, 제안된 시스템의 운동 분류 성능과 올바른 운동 유도 및 부상 방지에 대한 기대효과를 검증한다. This paper proposes an intelligent exercise monitoring system by which an individual can monitor his posture as well as target muscle activation during exercises. First, the proposed system measures the individual’s joint angles by using Microsoft Kinect and visualize his/her postures with an avatar in Unity VR environment. In addition, the proposed system measures the sEMG of target muscles by using an armband type sEMG sensor and display the cumulated muscle fatigue. Next, the measured joint angle and sEMG data is utilized as an input to a neural network which outputs the name of the exercise currently being performed by the individual and tells whether the exercise has been done in a correct way or not. A pilot test is performed to evaluate the exercise classification performance and validate the expectation for guiding an exercise as well as preventing injuries.
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김장현(Janghyeon Kim),유지현(Ji-Hyeon Yoo),심대한(Dae Han Sim),윤한얼(Han Ul Yoon) 한국지능시스템학회 2021 한국지능시스템학회논문지 Vol.31 No.4
사람은 개개의 근육을 제어하는 것이 아닌 머슬시너지라 명명된 모듈화 된 근육들의 조합을 사용하여 특정 동작들을 수행한다. 머슬시너지의 추출은 통상적으로 근전도 신호에 비부정행렬 인수분해(NMF: non-negative matrix factorization)라는 최적화 기법을 적용하여 이루어진다. 이때 추출되는 머슬시너지는 무수히 많은 선형조합 중 하나이므로, 때때로 실제 사용되는 근육 모듈로 간주하기에는 다소 문제점이 있는 것들도 추출될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 근육간 상관관계를 최적화 문제의 구속조건으로 부가하여 추출할 수 있는 텐서형 머슬시너지를 제안하고, 이를 통한 상완 운동(덤벨-컬) 분석에 대해 논한다. 먼저 벡터형/텐서형 머슬시너지의 수학적 정의와 근전도로부터 추출을 위한 방법론에 대해 각각 소개한다. 다음으로, 상완 운동 근전도 데이터로부터 추출된 벡터형/텐서형 머슬시너지를 각각 보이고, 두 종류의 머슬시너지를 사용하여 상완 운동을 근육 간 상관관계 관점에서 분석한다. 결과를 통해 벡터형 머슬시너지에 비해 텐서형 머슬시너지가 더 명확히 모듈화 된 근육의 신호를 보이고, 이를 통해 특정 운동을 더욱 직관적으로 분석할 수 있음을 확인할 수 있다. Human beings do not control individual muscles but do use modularized muscle combinations, what is termed a “muscle synergy,” while performing a specific motion. The muscle synergy is used to be extracted by employing the non-negative matrix factorization(NMF) which is an optimization-based technique. The extracted muscle synergy often shows problematic aspects to be regraded as actual muscle modules because there might exist the infinite number of linear combination to factorize the given matrix. To solve this issue, in this paper, we propose a tensor-type muscle synergy, which can be extracted with imposing a relationship among muscles as constraints while processing the NMF; in addition, we present analyses for a upper arm gym-workout (dumbbell-curl) by employing the tensor-type muscle synergy. First, we introduce the mathematical definitions of vector-/tensor-type muscle synergy, respectively. Next, we present the extracted vector-/tensor-type muscle synergy; afterwards, in perspective of relationship among muscles, the upper arm workout is analyzed by adopting the two different types of muscle synergy. The result shows that the tensor-type muscle synergy outperforms the vector-type muscle synergy to represent the modularized muscle combination more explicitly and give more insight about the analyzed specific motion.
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블루투스 비콘과 UWB의 실내측위 정확도 비교 및 분석
변석주(Byun, Seok-Ju),유지현(Yoo, Ji-Hyeon),김예빈(Kim, Ye-Bin),박양배(Park, Yang-Bae),이예훈(Lee, Ye Hoon) 한국방송·미디어공학회 2021 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11
현재 IoT의 발달로 인해서 많은 위치기반 서비스들이 개발되고 있고 이러한 서비스들을 위해서는 사용자의 정확한 위치 획득이 요구되고 있다. 현재 실내 환경에서 사용자의 위치 획득을 위한 여러 장치들 중 블루투스 비콘이 널리 사용되고 있는데, 비콘은 저전력으로 수명이 길고 설치하기 용이한 장점이 있지만 비콘으로부터 수신되는 신호 자체의 불안정성과 수신신호에 여러 잡음들이 섞이는 문제점 때문에 측위 결과에 큰 오차가 발생하게 되는 단점도 있다. 한편, 최근에는 보다 원할한 위치기반 서비스 제공을 위하여 UWB 기능이 스마트폰에 내재되어 나오면서 사용자에게 점차 보급되는 추세이다. UWB는 블루투스 비콘에 비해 가격이 비싸고 전력소모가 많지만 측위에서의 높은 정확도를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 비콘과 UWB의 두 방식을 이용하여 실내측위를 수행할 때 실제 측정을 통해서 실내 전파수신 환경을 분석하고, 측정된 데이터를 바탕으로 실내 전파수신 환경을 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 측정 데이터와 시뮬레이션 결과의 정확도를 상호 분석하였으며, 블루투스 비콘과 UWB 방식의 실내측위 수행결과를 측정과 시뮬레이션 결과를 바탕으로 비교, 분석하였다.
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블루투스 비콘을 이용하는 실내 측위에서 RSSI 신호의 통계적 분석
변석주(Seok-Ju Byun),김예빈(Ye-Bin Kim),유지현(Ji-Hyeon Yoo),박양배(Yang-Bae Park),이예훈(Ye Hoon Lee) 한국방송·미디어공학회 2021 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.6
블루투스 비콘을 이용한 실내 측위 시스템에서 수신 RSSI 신호는 다중경로 페이딩, 주변 신호의 간섭 등의 영향으로 인하여 불규칙한 잡음이 섞이게 된다. 본 논문에서는 실제 실내 환경에서의 측정을 통해 RSSI 신호의 통계적 특성을 분석한다. 또한, RSSI 신호의 잡음을 완화시켜서 효과적으로 실내 측위를 수행할 수 있는 방안에 대해서도 모색해 본다.
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제주재래흑돼지와 랜드레이스 교배 축군에서 MYH3 유전자의 6-bp 결실 변이와 육색 형질간의 연관성 분석
강용준(Yong-Jun Kang),김상금(Sang-Geum Kim),김수연(Su-Yeon Kim),김민지(Min-Ji Kim),김현아(Hyeon-Ah Kim),유지현(Ji-Hyun Yoo),신문철(Moon-Cheol Shin),양병철(Byoung-Chul Yang),조인철(In-Cheol Cho) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.7
본 연구는 랜드레이스와 제주재래흑돼지 교잡축군에서 MYH3 6-bp 결실 변이 유전자형과 육색 형질간의 상관 관계를 분석하였다. 돼지의 등심(longissimus dorsi), 상완세갈래근(triceps brachii), 대퇴두갈래근(biceps femoris), 반막 모양근(semimembranosus)을 이용하였다. 총 187두의 등심, 상완세갈래근, 대퇴두갈래근, 반막모양근에서 육색 형질인 적색도(CIE a*), 황색도(CIE b*), 명도(CIE L*)를 조사하였다. Mismatch primer 세트를 이용하여 MYH3 6-bp 결실 변이 QQ, Qq, qq의 세가지 유전자형을 확인하였고, 그 빈도는 각각 0.358, 0.551, 0.091를 확인하였다. 적색도, 황색도, 명도와 MYH3 6-bp 결실변이 유전자형간의 상관관계를 확인한 결과 등심(p>0.05, p<0.001, p<0.001), 상완 세갈래근(p<0.001, p<0.001, p<0.001), 대퇴이두근(p<0.01, p<0.001, p<0.001), 반각모양(p>0.05, p<0.001, p<0.001) 부위에서 QQ 유전자형이 qq 유전자형 보다 높은 결과를 확인하였다. 이번 연구에서 랜드레이스와 제주재래흑돼지교잡축군에서 적색도, 황색도, 명도를 높일 수 있을 것이며, 또한 MYH3 6-bp 유전자 다형성을 이용하여 제주재래 흑돼지를 이용한 교배프로그램에서의 육색 형질 향상을 위한 유전적 마커로서 사용되어 돼지고기 육질 향상에 도움될 것으로 사료된다. This study was conducted to examine the association between the myosin heavy chain 3 (MYH3) in 6-bp deletion variant genotypes and meat color traits in a crossbred pig population Landrace and Jeju native black pigs (JNBP). The longissimus dorsi, semimembranosus, triceps brachii and biceps femoris muscle from each carcass were used for the analysis of meat color traits. A total of 187 pigs and three meat color traits, CIE L* (lightness), CIE a* (redness), and CIE b* (yellowness), were analyzed. All experimental pigs were successfully genotyped for the MYH3 6-bp deletion variant using Polymerase chain reaction (PCR) analysis. We detected three MYH3 6-bp deletion variant genotypes qq, Qq, and QQ with 0.091, 0.551 and 0.358 genotype frequencies, respectively. Compared to qq homozygotes, the MYH3 6-bp deletion QQ genotype animals showed a higher levels of the meat colors traits CIE L* (lightness), CIE a* (redness), and CIE b* (yellowness) in longissimus dorsi (p>0.05, p<0.001, p<0.001), semimembranosus (p>0.05, p<0.001, p<0.001), triceps brachii (p<0.001, p<0.001, p<0.001), and biceps femoris (p<0.01, p<0.001, p<0.001), respectively. The QQ genotype pigs was associated with increasing meat color traits in the crossbred between Landrace and JNBP. Our findings suggest that the MYH3 6-bp deletion variant genotypes can be used as valuable genetic markers for JNBP-related breeding programs to improve meat quality and control meat color traits.
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