KR20010017729A - Tactile and voice interface based information system for the blind - Google Patents

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KR20010017729A
KR20010017729A KR1019990033393A KR19990033393A KR20010017729A KR 20010017729 A KR20010017729 A KR 20010017729A KR 1019990033393 A KR1019990033393 A KR 1019990033393A KR 19990033393 A KR19990033393 A KR 19990033393A KR 20010017729 A KR20010017729 A KR 20010017729A
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이헌주
장병태
박찬용
성만규
이의택
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정선종
한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: An information terminal for blind person based on tactile and voice interface is provided to perceive an image information and reduce the size of the body by appending a tactile information processing function about an image data. CONSTITUTION: In an information terminal for blind person using low electronic power, a character and an image is perceived by the sense of touch using a three dimensions tactile user interface and a voice user interface, and a composite sound of a character information is supported. A tactile device for blind person (11) can expand and reduce a braille pad by using an array method, and can move a pin not only in the upper and lower directions but in multi-stage. A braille keyboard(12) for blind person is a stand keyboard for blind person comprising six keyboards. An information processing element for blind person (13) has operating systems in a low power consuming computer processor, a RAM, a ROM and a flash memory. The information processing element interfaces with the tactile device for blind person (11) and the braille keyboard(12) through an input/output port, and can composite a sound and is outputted to a speaker(14) using a sound function.

Description

촉각 및 음성 인터페이스기반의 시각장애인용 정보단말기 {Tactile and voice interface based information system for the blind}Tactile and voice interface based information system for the blind}

본 발명은 시각장애인이 촉각 및 청각을 통하여 효율적으로 전자화된 정보(텍스트, 이미지)를 접할 수 있고 휴대가 가능한 소형화, 저전력화된 고기능의 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기에 관한 것이다.The present invention relates to an information terminal for the visually impaired based on a miniaturized, low-power, high-function tactile and voice interface that is capable of accessing electronic information (text, images) efficiently through the senses and hearings.

음성, 문자, 그림, 영상 등을 포함하는 멀티미디어 정보 서비스가 발달함에 따라 사회복지 실현의 차원에서 장애인을 위하여 이를 뒷받침해 줄 수 있는 정보단말기에 대한 요구가 절실해지고 있다. 시각장애인들을 위한 정보단말기는 특히 청각과 촉감 등을 효율적으로 지원할 수 있는 강력한 사용자 인터페이스를 적용함으로서 사용자가 지닌 제한적 능력을 보완할 수 있어야 한다.As multimedia information services including voice, text, picture, video, etc. have been developed, there is an urgent need for information terminals that can support them for the disabled in terms of social welfare. Information terminals for the visually impaired should be able to supplement the limited ability of the user by applying a powerful user interface that can effectively support hearing and touch.

특히, 시각장애인이 전자화된 정보(텍스트, 이미지)나 인터넷 등을 활용할 수 있도록 하기 위하여 정보통신 기술을 이용한 관련 하드웨어 및 소프트웨어를 개발할 필요성이 있었다.In particular, there is a need to develop related hardware and software using information and communication technology in order to enable the visually impaired to utilize electronic information (text, images) or the Internet.

이러한 필요성을 충족시키기 위한 시각장애자용 정보단말기로서, 미국의 스탠포드(Stanford)대학 음향 및 음악 컴퓨터연구센터(CCRMA)에서는 시각 장애자를 위한 스크린을 통하여 3차원의 그래픽 모형을 촉감에 의해 인식할 수 있는 시스템을 개발하였다. 또한, 미국의 Blazie Eng. 사는 점자 입, 출력 및 합성음(영문지원) 출력형태의 시각 장애인용 정보단말기를 상용화하여 제품 판매 중에 있다.As an information terminal for the visually impaired, to meet this need, Stanford University's Center for Acoustics and Music Computer Research (CCRMA), in the United States, is capable of tactilely recognizing three-dimensional graphic models through screens for the visually impaired. The system was developed. In addition, Blazie Eng of the United States. The company is commercially selling information terminals for the visually impaired in the form of braille input, output and synthesized sound.

또한, 미국의 TiNi Alloy 사는 5x6 어레이 형태의 촉각 생성기를 개발 중이나 핀 구동기의 소형화 문제로 상용화 시기가 늦어질 것으로 예측된다. 또한, 일본의 쓰꾸바 대학에서는 인터넷 상의 3차원 그래픽 모형을 촉감에 의해 인식할 수 있는 헵틱웹(HapticWeb)과 촉감을 지원하는 3차원의 메뉴 시스템에 대한 개발을 추진하고 있다. 이외에도 미국 카네기 멜론대학, 엠아이티(MIT)의 Touch Lab., 맥길(McGill) 대학, 및 샌디에고 슈퍼컴퓨터센터 등에서 촉각 인터페이스시스템에 대한 연구를 진행하고 있다.In addition, TiNi Alloy of the United States is developing a tactile generator in the form of a 5x6 array, but the commercialization time is expected to be delayed due to the miniaturization of the pin driver. In addition, Tsukuba University in Japan is developing HepticWeb, which can recognize 3D graphic models on the Internet by touch, and 3D menu system that supports touch. He is also working on tactile interface systems at Carnegie Mellon University in the US, Touch Lab. At MIT, McGill University, and the San Diego Supercomputer Center.

이러한 시각장애자용 정보단말기에 대한 국내기술로서, (구)시스템공학연구소에서는 시각 장애인을 위한 점자와 음성 인식을 이용한 컴퓨터 문서편집 및 출력시스템을 개발하였으며, 한국전자통신연구원에서는 필담 전화기, 음성낭독기 프로토타입을 개발하였다. 또한, 그래픽 사용자 인터페이스와 더불어 음성인식 인터페이스기술이 산업계를 중심으로 광범위하게 진행 중이며 인식율이 90%를 상회한다. 또한, 충북대학교 컴퓨터과학과 김석일교수팀과 청주맹인학교에서는 시각 장애자용 응용소프트웨어(application S/W)를 개발하기 위하여 약 5년 이상의 장기적인 연구를 수행하고 있는 바, 문자의 점자 번역과 관련한 기술을 확보하고 있다.As a domestic technology for the information terminal for the visually impaired, the (former) System Engineering Research Institute developed a computer document editing and output system using braille and voice recognition for the visually impaired. I developed a prototype. In addition, the voice recognition interface technology, along with the graphical user interface, is widely progressed by the industry, and the recognition rate exceeds 90%. In addition, Professor Kim Seok-il of Chungbuk National University and Kim Cheong-ju's team have been conducting long-term research for more than 5 years to develop application software for the visually impaired. Doing.

현재까지 시각장애자용 단말기는 점자디스플레이(Braille Display), 점자키보드(Braille Keyboard) 등을 이용한 텍스트 판독기(Text Reader)나 워드프로세서(word Processor) 용도로 개발되었다. 그러나, 이러한 기능만을 가지는 시각장애자용 단말기들은 다양한 정보의 접근을 위한 정보단말기로 효율적으로 이용될 수 없다. 즉, 시각장애자에게는 음성의 사용기술과 더불어 다양한 촉각 인식기술이 절대적으로 필요한 실정이다. 그러나, 현재까지 개발된 촉각 인식기술의 대부분은 문자정보에 대한 인식수준으로 영상정보에 대한 촉각정보를 생성하거나 인식하는 기술을 전무한 실정이다.Until now, the terminal for the visually impaired has been developed for a text reader or a word processor using a braille display or a braille keyboard. However, the terminal for the visually impaired having only such a function cannot be effectively used as an information terminal for accessing various information. That is, for the visually impaired, various types of tactile recognition techniques are absolutely required along with the use of speech technology. However, most of the tactile recognition technologies developed to date have no technology for generating or recognizing tactile information about image information as a recognition level for character information.

또한, 현재 국내에서는 인간의 촉각을 이용한 정보통신장비의 인터페이스 기술은 전무한 실정으로서, 촉각을 이용한 문자인식, 영상형태인식, 음성인터페이스가 통합된 시각장애자용 정보단말기를 실현하기 위해서는 많은 기술들이 필요하다.In addition, at present, there is no interface technology of information and communication equipment using human tactile sense, and many technologies are required to realize information terminal for visually impaired person who integrates tactile character recognition, image type recognition, and voice interface. .

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 촉각 인터페이스기술, 음성인식 및 합성기술 등을 이용한 시각장애인용 음성 유저인터페이스(VUI:Voice User Interface) 기능과, 촉감 유저인터페이스(TUI:Tactile User Interface) 기능을 이용함으로써, 시각장애인이 청각 및 촉감을 이용하여 전자화된 정보를 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to meet the necessity of the prior art as described above, a voice user interface (VUI) function for the visually impaired using tactile interface technology, speech recognition and synthesis technology, and a tactile user. By using the TUI (Tactile User Interface) function, the purpose of providing an information terminal for the visually impaired based on the tactile and voice interface enables the visually impaired to use the electronic information more efficiently through hearing and tactile sense. There is this.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 시각장애인용 정보단말기의 구성도,1 is a block diagram of an information terminal for the visually impaired according to an embodiment of the present invention;

도 2은 도 1에 도시된 시각장애인용 정보처리소자의 하드웨어를 도시한 세부 구성도,FIG. 2 is a detailed block diagram showing hardware of the information processing device for the visually impaired person shown in FIG. 1;

도 3은 도 1에 도시된 시각장애인용 정보처리소자의 소프트웨어를 도시한 세부 구성도이다.3 is a detailed block diagram showing software of the information processing device for the visually impaired shown in FIG.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

11 : 촉각 생성기 12 : 점자키보드11: tactile generator 12: braille keyboard

13 : 정보처리소자 14 : 스피커13 information processing element 14 speaker

21 : 프로세서모듈 22 : 사운드카드21: processor module 22: sound card

23 : 촉각컨트롤러 24 : 배터리23 tactile controller 24 battery

25 : 촉각생성기 26 : 점자키보드25: tactile generator 26: braille keyboard

27 : 키보드 컨트롤러27: keyboard controller

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 시각장애인용 표준 점자키보드와; 입력되는 점자데이터 및 영상데이터를 디코딩하여 3차원의 이미지로 표현하는 촉각생성기; 및 상기 점자키보드 및 촉각생성기와 인터페이스되며 시각장애인용 웹브라우저를 통해 웹 접속이 가능하고, 점자와 문자를 번역/역번역하여 상기 촉각생성기에 점자데이터나 영상데이터를 출력하고, 문자를 음성합성하여 스피커로 출력하는 정보처리소자를 포함한 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기가 제공된다.According to the present invention to achieve the above object, a standard braille keyboard for the visually impaired; A tactile generator which decodes input braille data and image data and expresses them in a three-dimensional image; And interfacing with the braille keyboard and the tactile generator, enabling web access through a web browser for the visually impaired, and outputting braille data or image data to the tactile generator by translating / reversing braille and characters, and synthesizing characters by voice. An information terminal for the visually impaired based on a tactile and voice interface including an information processing element output to a speaker is provided.

양호하게는, 상기 점자키보드는 6개의 점자키와 스페이스바를 포함한다.Preferably, the braille keyboard includes six braille keys and a space bar.

양호하게는, 상기 촉각생성기는, 3차원 이미지 생성이 가능하도록 핀의 다단계운동이 가능하며, 바이모프(Bimorph) 방식의 구동기를 사용한다.Preferably, the tactile generator is capable of multi-stage movement of the pin to generate a three-dimensional image, and uses a bimorph driver.

양호하게는, 상기 정보처리소자는 리튬-이온(Li-Ion) 배터리를 포함한다.Preferably, the information processing element comprises a lithium-ion (Li-Ion) battery.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 '촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기'를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the information terminal for the visually impaired based on tactile and voice interfaces according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an information terminal for the visually impaired based on tactile and voice interfaces according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 3차원 촉각 유저인터페이스(TUI: Tactile User Interface)와 음성 유저인터페이스(VUI: Voice User Interface)를 이용하여 문자 및 영상을 촉각으로 인식하고, 문자 정보의 합성음을 지원하는 소형, 저전력의 휴대형 시각장애인용 정보단말기를 제공한다.The present invention utilizes a three-dimensional tactile user interface (TUI) and a voice user interface (VUI) to recognize text and images tactilely, and is a compact, low-power portable type that supports synthesis sounds of text information. Provide information terminal for the visually impaired.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시각장애인용 정보단말기는, 시각장애인용 촉각 생성기(11)와, 점자키보드(12), 정보처리소자(13), 스피커(14), 및 다수의 외부장비들로 구성된다.Referring to FIG. 1, the information terminal for the visually impaired includes a tactile generator 11 for the visually impaired, a braille keyboard 12, an information processing element 13, a speaker 14, and a plurality of external devices. It consists of

시각장애인용 촉각생성기(tactile device)(11)는 어레이(array)방식으로 점자패드의 확장 및 축소가 자유롭고, 단순한 핀의 상하 운동(on-off)뿐만 아니라 다단계 운동이 가능하다. 이 촉각생성기(11)는 점자 뿐만 아니라 텍스트의 이미지 출력, 그래픽 데이터 등의 간단한 이미지 출력이 가능하고, 바이모프(Bimorph) 방식의 구동기를 사용한다. 또한, 촉각생성기(11) 내부의 인터페이스소자를 통해 정보처리소자(13)로부터 데이터를 입력받아서 컨트롤러가 이 데이터를 디코딩한다.The tactile device 11 for the visually impaired is an array method, which allows expansion and contraction of the braille pad freely, and enables simple multi-step movement as well as on-off movement of pins. The tactile generator 11 can output not only Braille, but also image of text, graphic data, and the like, and uses a bimorph type driver. In addition, the controller receives the data from the information processing element 13 through the interface element inside the tactile generator 11 and decodes the data.

시각장애인용 점자키보드(braille keyboard)(12)는 시각장애인 전용의 표준 점자키보드로서 6개의 키보드로 구성된다. 컨트롤러는 키보드 입력데이터를 인코딩하고 인터페이스를 통해 정보처리소자(13)와 인터페이스한다.The braille keyboard 12 for the visually impaired is a standard braille keyboard exclusively for the visually impaired and consists of six keyboards. The controller encodes keyboard input data and interfaces with the information processing element 13 through the interface.

시각장애인용 정보처리소자(13)는 저전력의 컴퓨터 프로세스, 램(RAM), 롬(ROM), 플래쉬메모리(Flash Memory) 등에 운영체계(OS)가 설치, 운영되어 기존의 컴퓨터 장치와 유사하다. 이 정보처리소자(13)에는 점자의 변환/역변환 엔진, 음성합성 엔진 등이 탑재된다. 또한, 네트워크 모듈과 시각장애인용 웹브라우저를 이용하여 웹 접속이 가능하며 데이터의 다운로드(download) 및 업로드(upload)가 가능하다. 또한, 정보처리소자는 입출력(I/O) 포트를 통해 시각장애인용 촉각생성기 및 점자키보드와 인터페이스하며, 사운드 기능을 이용하여 음성 합성 및 스피커(14)로의 출력이 가능하다. 이 정보처리소자는 자체 내장 배터리(Battery)를 이용하여 휴대가 가능하며, 외부 장비로 데스크탑 PC(15), braille Lite 40(16), 및 점자프린터(17) 등과 인터페이스가 가능하다.The visually impaired information processing element 13 is similar to a conventional computer device because an operating system (OS) is installed and operated in a low power computer process, a RAM, a ROM, a flash memory, and the like. The information processing element 13 is equipped with a braille conversion / inverse conversion engine, a speech synthesis engine, and the like. In addition, web access is possible using a network module and a web browser for the visually impaired, and data can be downloaded and uploaded. In addition, the information processing element interfaces with the tactile generator for the visually impaired and the braille keyboard through the input / output (I / O) port, and is capable of synthesizing the voice and outputting to the speaker 14 using the sound function. The information processing element is portable using its own built-in battery, and can interface with a desktop PC 15, braille Lite 40 16, and a braille printer 17 as an external device.

상기한 시각장애인용 정보처리소자에는 점자변환/역변환 엔진과 음성합성 엔진이 포함되는 바, 이 정보처리소자의 소프트웨어는 기존의 운영체계를 활용한다. 이 정보처리소자의 소프트웨어에는 점자/문자를 번역/역번역하는 소프트웨어와, 음성합성 소프트웨어, 시각장애인용 웹브라우저, 촉각생성기 및 점자키보드와의 인터페이스를 위한 구동 소프트웨어, 및 시각장애인에서 기본적으로 필요한 소프트웨어 등을 포함한다. 이 기본 소프트웨어는 달력, 전자수첩, 알람시계, 및 문서읽기 기능을 포함한 소프트웨어이다.The information processing element for the visually impaired includes a braille conversion / inverse transformation engine and a speech synthesis engine, and the software of the information processing element utilizes an existing operating system. The information processing device's software includes software for translating / reversing braille / characters, speech synthesis software, web browsers for the visually impaired, driving software for interfacing with tactile generators and braille keyboards, and software necessary for the visually impaired. And the like. This basic software is software that includes a calendar, an organizer, an alarm clock, and a document reading function.

도 2는 시각장애인용 정보처리소자의 하드웨어를 도시한 세부 구성도이다.2 is a detailed block diagram showing the hardware of the information processing element for the visually impaired.

도 2를 참조하면, 프로세서모듈(21)과 사운드카드(22), 및 촉각컨트롤러(23)는 내부 버스로 연결된다. 촉각컨트롤러(23)의 전원은 내부 버스나 배터리(24)를 통해 공급받으며, 촉각생성기(25)와 인터페이스된다. 배터리(24)는 리튬-이온(Li-Ion) 배터리로서 시스템을 휴대하며 사용할 경우 전원을 공급한다. 프로세서모듈(21)에는 외부장치와의 인터페이스가 연결된다. 즉, 점자키보드(26) 및 키보트 컨트롤러(27)는 프로세서모듈(21)과 인터페이스로 연결된다. 이 점자키보드(26)는 6개의 점자키와 스페이스바로 구성된다.Referring to FIG. 2, the processor module 21, the sound card 22, and the tactile controller 23 are connected to an internal bus. Power of the tactile controller 23 is supplied through an internal bus or a battery 24, and is interfaced with the tactile generator 25. The battery 24 is a lithium-ion (Li-Ion) battery and supplies power when used with the system. The processor module 21 is connected to an interface with an external device. That is, the braille keyboard 26 and the keyboard controller 27 are interfaced with the processor module 21. This braille keyboard 26 is composed of six braille keys and a space bar.

도 3은 시각장애인용 정보처리소자의 소프트웨어를 도시한 세부 구성도이다. 운영체계(OS)는 기존의 운영체제를 사용하며 점자의 입력 및 출력을 위한 소프트웨어, 음성합성을 위한 소프트웨어, 기타 응용소프트웨어로서 맹인을 위한 달력, 시계, 노트패드 등으로 구성된다.3 is a detailed block diagram showing the software of the information processing element for the visually impaired. An operating system (OS) uses an existing operating system and includes software for input and output of Braille, software for speech synthesis, and other application software. The system includes a calendar, a clock, and a notepad for the blind.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 영상데이터에 대한 촉각 정보처리기능을 추가하여 영상정보의 인식이 가능하며, 소형화하여 휴대하기가 용이하다. 특히, 시각장애인용 웹브라우저를 통해 인터넷 접속이 가능하고 인터넷에서 얻어진 문서데이터와 영상데이터를 촉각생성기 또는 음성합성기능을 통해 3차원 이미지로 표현하거나 음성을 출력함으로써, 시각장애인들에게 보다 다양하고 많은 정보를 접할 수 있는 기회를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to recognize the image information by adding the tactile information processing function for the image data, and it is easy to miniaturize and carry. In particular, it is possible to access the Internet through a web browser for the visually impaired, and to display document data and image data obtained from the Internet as a 3D image or output a voice through a tactile generator or a voice synthesis function, thereby providing a more diverse and more It has the effect of providing opportunities for access to information.

Claims (4)

시각장애인용 표준 점자키보드와;A standard braille keyboard for the visually impaired; 입력되는 점자데이터 및 영상데이터를 디코딩하여 3차원의 이미지로 표현하는 촉각생성기; 및A tactile generator which decodes input braille data and image data and expresses them in a three-dimensional image; And 상기 점자키보드 및 촉각생성기와 인터페이스되며 시각장애인용 웹브라우저를 통해 웹 접속이 가능하고, 점자와 문자를 번역/역번역하여 상기 촉각생성기에 점자데이터나 영상데이터를 출력하고, 문자를 음성합성하여 스피커로 출력하는 정보처리소자를 포함한 것을 특징으로 하는 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기.Interfaces with the braille keyboard and tactile generator and enables web access through a web browser for the visually impaired, translates and reverse-translates braille and characters, outputs braille data or image data to the tactile generator, and synthesizes characters by voice Tactile and voice interface-based information terminal for the visually impaired, characterized in that it comprises an information processing device for outputting. 제 1 항에 있어서, 상기 점자키보드는 6개의 점자키와 스페이스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기.The information terminal of claim 1, wherein the braille keyboard includes six braille keys and a space bar. 제 1 항에 있어서, 상기 촉각생성기는,The method of claim 1, wherein the tactile generator is 3차원 이미지 생성이 가능하도록 핀의 다단계운동이 가능하며, 바이모프 방식의 구동기를 사용하는 것을 특징으로 하는 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기.Tactile and voice interface-based information terminal for the visually impaired, which enables multi-stage movement of the pin to enable three-dimensional image generation, and using a bimorph driver. 제 1 항에 있어서, 상기 정보처리소자는 리튬-이온(Li-Ion) 배터리를 포함한 것을 특징으로 하는 촉각 및 음성 인터페이스 기반의 시각장애인용 정보단말기.The information terminal of claim 1, wherein the information processing device comprises a lithium-ion battery.
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