일상생활에서 웨어러블 디바이스의 사용이 증가함에 따라 이를 활용한 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중에서도 스마트워치에 대한 연구는 헬스케어 서비스를 기반으로 크게 증가하고 있으 며, 걸음 수 측정 알고리즘, 심박수, 칼로리 등의 다양한 기능을 제공한다. 그 중에서도 걸음 검출 알고리즘은 보행자만을 위해서 설계되어 휠체어 사용자의 경우에는 스마트워치의 걸음 검출 알고리즘 을 사용할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 스마트워치의 사용성 확장을 위해 스마트워치를 착용한 수동휠체어 사용자의 이동 시 codebook approach를 기반으로 모션을 인식하는 알고리즘을 제안한다. Codebook approach는 sequence나 time-series 분류에 사용되는 기법 중 하나로 센서 기반의 모션 인식에 사용된다. 이 기법은 크게 codebook construction, codeword assignment, 그리고 classifier training and test의 세 과정으로 나뉜다. 본 연구에서는 스마트워치에 내장된 IMU를 codebook approach를 사용하기 위한 신호로 사용하여, 휠체어 사용자가 휠체어를 통해 이동하는 상황을 구분한다. 제 안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 스마트워치를 착용한 휠체어 사용자가 이동할 때 발생할 수 있는 다양한 상황에서 실험을 수행하고 모션 인식 데이터를 분석하였다.

Motion Recognition Algorithm for Wearable Devices Using Codebook Approach

Soyoung Park, Yong Hun Kim, San Hee Kang, Yeong Seo Kwon, So Jin Park, Jin Woo Song*

As the use of wearable devices increases in daily life, various studies using them are actively being studied. Among them, research on smart watches is significantly increasing based on healthcare services, and it provides various functions such as a step counting algorithm, heart rate, and calories. Among them, the step detection algorithm is designed only for pedestrians, so the step detection algorithm of the smart watch cannot be used in the case of a wheelchair user. Therefore, in this paper, we propose an algorithm for recognizing motion based on a codebook approach when a user in a manual wheelchair wearing a smart watch moves in order to expand the usability of the smart watch. The codebook approach is one of the techniques used for sequence or time-series classification and is used for sensor-based motion recognition. This technique is largely divided into three processes: codebook construction, codeword assignment, and classifier training and test. In this paper, the IMU built into the smart watch is used as input signals to use the codebook approach, and the situation in which the wheelchair user moves through the wheelchair is distinguished. In order to evaluate the performance of the proposed algorithm, experiments were conducted in various situations that may occur when a wheelchair user wearing a smart watch moves, and motion recognition data were analyzed.

Keywords: codebook approach, motion counter algorithm, wearable devices

Speaker 박소영 세종대학교