DTW 기반 자동화된 평가 시스템을 통한 지적장애 고등학생의 스쿼트 수행 특성 비교 연구 = A Comparative Study on Squat Performance in High School Students with Intellectual Disabilities Using a DTW-Based Automated Evaluation

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 지적장애 고등학생과 비장애 고등학생의 스쿼트 수행 특성을 비교하고, 자동화된 평가 시스템의 적용 가능성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 기준(reference) 동작과 피험자의 수행 영상 간 유사도를 DTW 알고리즘으로 정량 분석하고, 전문가 평가 결과와 자동화된 평가 시스템 결과를 비교하였다. 총 30명(지적장애 15 명, 비장애 15명)의 남자 고등학생을 대상으로 정면 및 측면에서 스쿼트 동작을 촬영하였으며, 2D 자세 추정과3D 포즈 리프팅을 통해 관절 좌표를 추출하고, 기준 동작과의 DTW 거리를 산출하였다. 분석 결과, 엉덩이, 무릎, 발 등 하지 관절에서 유의한 차이(p<0.05)가 나타났고, 팔꿈치와 손목 등 일부 상지 관절에서도 차이가 확인되었다. 반면, 어깨 및 몸통 중심 관절에서는 유의한 차이가 없었다. 전문가와 자동화된 평가 시스템 결과를 비교한 독립표본 t-검정 결과, 평균 점수 간 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으며(p = 0.2913), 두 평가 방식 간전반적인 일관성이 확인되었다. 본 연구는 DTW 기반 정량 분석과 시스템 평가를 통해 지적장애 학생의 운동 수행 특성을 객관적으로 규명하였으며, 시스템 평가는 정형화된 동작에 비해 다양한 개별 수행 특성을 충분히 반영하기에는 한계가 있음을 함께 보여준다. 특히 하체 관절에서 확인된 차이는 지적장애 학생들이 체중 지지와 협응적 움직임 제어에서 구조적 어려움을 겪고 있음을 시사하며, 이는 체육 수업 현장에서 맞춤형 지도와 정량적 피드백 제공의 필요성을 뒷받침한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study compared squat performance between high school students with intellectual disabilities and those without, and examined the applicability of an automated evaluation system. A Dynamic Time Warping (DTW) algorithm was used to quantify the similarity between reference and participant motions.
Thirty male students (15 with intellectual disabilities, 15 without) were recorded performing squats from front and side views. Joint coordinates were extracted using 2D pose estimation and 3D pose lifting, and DTW distances were calculated. Significant differences (p < 0.05) were found in lower body joints (hips, knees, ankles) and some upper body joints (elbows, wrists), while no significant differences were observed in the shoulders and trunk. Comparison between expert ratings and automated scores showed no significant difference (p = 0.2913), indicating overall consistency. The results demonstrate the potential of DTW-based analysis for objectively identifying movement characteristics, though the system has limitations in capturing individualized variations beyond standardized movements. In particular, the marked differences in knee and ankle joints highlight structural challenges in weight support and coordination among students with intellectual disabilities, suggesting the need for targeted guidance and objective feedback in physical education settings.