인간 자세 추정: 비대면 홈트레이닝과 가상 인간
Human Pose Estimation(인간 자세 추정)
'Human pose estimation(인간 자세 추정)'은 컴퓨터 비전과 인공 지능 기술을 활용하여 인간의 신체 부위와 관절의 위치를 추정하는 기술로 인간의 신체 부위, 예를 들어 머리, 어깨, 팔, 다리 등과 관절의 위치를 정확하게 파악하는 것을 목표로 합니다. 이 기술은 이미지나 비디오에서 인간의 자세와 동작을 식별하고 분석하는 데 사용됩니다.
이러한 인간 자세 추정은 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 운동 자세 분석, 모션 캡처, 자세 교정, 로봇 제어, 가상 현실, 게임 및 영화 제작 등에 사용됩니다. 또한, 안전 및 보안 관련 분야에서는 비정상적인 동작을 탐지하여 위험 상황을 인지하고 경고하는 데에도 활용될 수 있습니다.
조금 더 깊게 살펴보면 인간 자세 추정 기술의 접근 방식은 2D와 3D로 나뉩니다. 2D 인간 자세 추정은 주로 이미지에서 인간 관절의 2D 위치를 추정를 추정하고 관절 간의 연결 관계를 형성합니다. 이를 통해 인간의 자세 및 동작을 추론할 수 있습니다. 이러한 2D 접근 방식은 간단하지만 인간의 자세를 온전히 표현하는 것에는 한계가 있습니다. 인간은 3D 공간에서 움직이기 때문이죠.
그에 비해 3D 인간 자세 추정은 인간의 관절 위치를 3D 공간에서 추정하는 기술입니다. 이 접근 방식은 카메라 또는 다른 액티브 센서에서 얻은 2D 이미지나 비디오를 사용하여 관절의 3D 좌표를 추정합니다. 이를 통해 인간의 실제 공간에서의 자세와 동작을 추론할 수 있습니다. 2D 접근 방식에 비해 조금 더 디테일하게 자세를 추정하는 것이죠.
또한 인간 자세 추정 기술은 정확성과 실시간 처리 속도가 중요한 요소입니다. 최근의 연구 및 개발은 심층 학습 모델과 큰 규모의 훈련 데이터셋을 활용하여 보다 정확하고 실용적인 인간 자세 추정 기술을 발전시키고 있습니다. 이를 통해 사람의 동작과 자세를 인식하고 이해하는 더 많은 응용이 가능해지고 있습니다.
지금부터는 인간 자세 추정 기술이 활용되는 대표적인 분야들에 대해 살펴보겠습니다.
운동 자세 분석
- 홈트레이닝
코로나 팬데믹 이후로 홈트레이닝 관련 서비스가 사람들의 관심을 집중시키고 있습니다. 현시대의 홈트레이닝은 단순히 영상을 시청하고 동작을 따라 하는 것 이상의 경험을 제공합니다. 이제는 사용자의 관절 움직임을 추출하여 운동 자세를 세밀하게 교정할 수 있습니다. 예를 들어, 카카오VX의 '스마트홈트' 시스템은 운동을 시작하면 운동 자세를 전문 트레이너와 비교하면서 동작이 일치하면 녹색으로 표시되고, 불일치할 경우 빨간색으로 표시됩니다. 이러한 자세 추정의 정확도가 높아질수록 더욱 정교한 자세 교정이 가능해지며, 홈 트레이닝 만으로도 정확한 운동 자세를 배울 수 있게 됩니다
- 골프
저는 골프를 배워본 적이 없지만, 골프는 자세를 배우는 데에만 많은 시간이 소요된다고 알고 있습니다. 골프 강사님과 시간을 맞춰서 레슨을 받아야 하기 때문에 비용도 만만치 않습니다. 하지만 영상 스윙 분석 시스템을 활용하면 혼자서도 스윙 자세를 분석하고 개선할 수 있습니다. 앞서 소개한 홈트레이닝과는 달리 뎁스 카메라까지 활용하여 자세를 더 정확하게 추정할 수 있습니다.
아직은 일반인들을 위한 운동 자세 교정 정도로 사용되지만, 자세 추정 기술이 정확해질수록 운동선수의 자세 분석에도 활용될 수 있지 않을까요?
Virtual Human (가상 인간)
자세 추정 기술은 가상 인간 개발에도 사용됩니다. 가상 인간은 인간과 유사하도록 3D 모델링 되고 인간과 유사하게 행동해야 합니다. 때문에 영상에서 특정 행동에 따른 사람의 모션 정보를 추출하고 3D 애니메이션에 적용하는 과정이 필요합니다.
또한 모션 트래킹이라는 기술로 사람의 실시간 움직임을 캡처해서 3D 아바타를 실시간으로 컨트롤할 수 있습니다. 후쿠오카에 본사를 둔 NEXT-SYSTEM이라는 기업에서 개발한 'Single 3D'를 사용하면 스마트폰만 있으면 누구나 가상 아바타를 만들어서 가상 유튜버가 될 수 있습니다.
이러한 가상 인간은 IT플랫폼, 게임, 메타버스 관련 기업이나 정부 연구소 등 정말 다양한 곳에서 개발하고 있는 기술로 글로벌 시장 규모 또한 급성장하고 있습니다.
인간 자세 추정 기술은 코로나 팬데믹으로 인해 비대면 홈트레이닝 서비스의 성장과 메타버스 시장의 확장으로 인해 점점 더 필수적인 기술로 부상하고 있습니다. 또한, 인간의 자세 정보는 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 특히 행동 인식 기술과의 연계를 통해 CCTV 영상 분석 등에도 적용할 수 있습니다. 이러한 추세로 인해 인간 자세 추정 기술은 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
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이야기와 글쓰기를 좋아하는 컴퓨터비전 엔지니어 콤파스입니다. |
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