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JeongjunBae/Exercise-correction-using-wearable-devices

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웨어러블 기기를 이용한 운동 교정

2021 경희대학교 창의적 종합 설계 경진대회 (06/26 ~ 08/25)(최우수상)

Introduction video : (http://gofile.me/6XLtq/6ItPPRwxU)

프로젝트 진행시 어려웠던 점을 기록하여 같은 실수를 두 번 반복하지 않도록 하자.

프로젝트 요약:

가속도 센서의 가속도를 카메라의 위치에 맵핑하는 것을 학습하고 테스트 시에는 가속도 센서의 가속도만으로 측정할 수 있게 된다.

사용한 센서 : Xsens社의 Xsens Dot
Xsens는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System) 센서회사 중 가장 비싸지만 정확하다.

애로사항

(1) 가장 좋은 센서를 사용했지만 오차가 존재하여 이중 적분시 오차가 빠르게 폭발(Integration Drift)

-> 수직 방향엔 [4] 적용, 수평 방향에 LSTM 적용

(2) 데이터의 싱크를 맞춰야한다.(센서-카메라)

-> 푸리에 변환을 통해 싱크를 맞춘다. ( 정확한 이론 이해 못하였음. 이해할 것)

(3) 센서 송수신 불량으로 결측값이 존재함

-> 센서들의 시간이 겹치는 교집합 만을 사용하고 결측값은 선형보간을 이용한다.

(4) WL-Analysis 앱이 인식못하는 운동이 존재함

-> 자체 프로그램 개발[5]

(5) 팀원들간 정보 최신화가 되지 않아 어려움을 겪고 git을 배웠음에도 활용하지 않았다.

-> git을 사용할 것


타임라인

프로젝트 초기 (06/26 ~ 07/20) : 
    Xsens 센서 사용법을 익히고 센서 데이터를 컴퓨터로 수신하는 방법을 학습.
    관련 논문[1][2][3]을 읽으며 가속도 센서의 가속도로 정확한 위치를 추정(Dead reckoning)이 단순하게 생각했던 것 과는 달리 센서 학계의 궁극적인 목표에 해당할 정도로 어려운 문제임을 깨달음
1차 발표 (07/21) : 
    발표 컴퓨터에 ppt 폰트가 다운로드 되어 있지않아 글씨가 깨진채로 발표를 하게 되었다.  
계속되는 시도(07/22 ~ 08/01) : 
    이중 적분에 아직 미련을 버리지 못했다. 
방법 변경(08/02 ~ 08/23) : 
    기존의 이중 적분 방법에서 카메라의 위치로 맵핑하는 방법으로 변경 (원판 추적 알고리즘을 개발하기에 시간이 없어서 모바일 앱 WL-Analysis를 사용)
    수직 방향, 수평 방향에  센서 가속도 -> LSTM -> 카메라 위치  를 학습시키기로 결정.    
    (08/16) : 깃허브를 보며 원판 추적 알고리즘을 개발[5] (그러나 이론을 제대로 이해하지 않고 만들어서 수정을 거치게 되었다.)
등잔 밑이 어두웠다 (08/23 ~ 08/24) : 
    최종 발표 하루 전 수직 방향의 경우 별다른 맵핑 없이 신호 처리적 관점으로 해결할 수 있음을 확인[4]
최종 발표 (08/25): 
    호재가 발표를 아주 잘했다. 며칠 후 한 교수님 께서 컨택을 요청하셨는데, 더 보완해야겠다.

future work

(1) 수평 방향 오차를 개선할 방법을 추가적으로 고안해야 한다.

(2) 가속도 -> 위치 맵핑은 물리량이 다른 탓인지 마음에 들게 작동하지는 않는다. (가속도의 미분 -> 위치 시도해보기)

[1] RIDI: Robust IMU Double Integration (Hang Yan)
[2] 허리 장착 기반의 IMU 센서를 이용한 3D 보행자 위치 추정 알고리즘 연구 (송 준 우)
[3] IMU Acceleration Drift Compensation for Position Tracking in Ambulatory Gait Analysis (Serhat İkizoğlu)
[4] 가속도계를 이용한 파고 알고리즘 개선에 관한 연구 (정 동 근)

[5] https://github.com/GalaxyOverMe/barbell_track_path

2021 성균관대학교 창의적 종합 설계 경진대회 (08/26 ~ 11/3) (우수상)

프로젝트 요약:

안드로이드 <-> 파이썬 서버간 통신 구축(Flask 이용)

안드로이드에서 OkHttp3를 이용하여 파이썬에 csv파일을 post형태로 보내고 파이썬에서 csv파일을 입력받아 결과를 분석하고 안드로이드에 결과를 보내준다. image

애로사항

(1) 안드로이드, 웹에 대한 지식이 부족하여 시간을 많이 지체했다.

-> 공부하면 되지! 3학년 겨울 방학때는 플러터를 공부할 것!

(2) 중개 역할인 Node.js를 구현하지 못했다.

-> 웹 공부!

(3) 이전 대회와는 달리 학기와 병행하는 것이 굉장히 힘이들었다.(7전공..)

-> 나의 부족함을 가감없이 깨닫는 경험이었다. 더 강해져야겠다.

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2021 경희대학교 창의적 종합 설계 경진대회 (06/26 ~

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