JP2018072310A - 匂いの方向および位置探知が可能な嗅覚情報生成装置および生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仮想現実システムで電子鼻装備の能力表現と認識された匂いの伝達のための表現方法に関して、嗅覚情報生成装置および生成方法を提供する。【解決手段】嗅覚情報生成装置１１０は電子鼻（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｎｏｓｅ）で感知される化学物質の濃度（Ｇａｓ Ｄｅｎｓｉｔｙ）と化学物質が流入する方向を測定してデジタル化する構成である。現実世界の匂いを認識し、あらかじめ定められた方向角範囲に対応して空間的に配置される複数のガスセンサーモジュール；および該複数のガスセンサーモジュールに流入する空気の流れを制御し、該複数のガスセンサーモジュールそれぞれの測定データを受信するプロセッサを含む。【選択図】図１

Description

本発明はＭＰＥＧ−Ｖを基盤とする仮想現実システムにおいて、電子鼻装備の能力表現と認識された匂いの伝達のための表現方法に関するもので、特に仮想現実システムにおいて仮想世界と現実世界上の相互互換性を提供するためのＭＰＥＧ−Ｖ（Ｍｅｄｉａ Ｃｏｎｔｅｘｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）技術に関するものである。

本発明はＭＰＥＧ−Ｖを基盤とする仮想現実システムにおいて電子鼻装備の能力表現と認識された匂いの伝達のための表現方法に関するもので、特に仮想現実システムにおいて仮想世界と現実世界上の相互互換性を提供するためのＭＰＥＧ−Ｖ（Ｍｅｄｉａ Ｃｏｎｔｅｘｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）技術に関するものである。

現実世界で匂いを誘発する粒子またはガスを感知するセンサーとして電子鼻（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｎｏｓｅ、Ｅ−Ｎｏｓｅ）という概念が利用されている。現実世界で匂いは物理的、化学的または生物学的方法でガスの濃度または匂いを誘発する粒子の濃度に基づいて感知される。

このような電子鼻センサーで感知された嗅覚情報を仮想世界または他の現実世界上で再現するために、表現する方法に関する試みがＭＰＥＧ−Ｖ標準化会議を通じてなされてきた。

このように、ＭＰＥＧ−Ｖ標準化会議を通じて高度化され標準化される仮想世界と現実世界間の嗅覚情報共有のためのデータタイプの開発が要求されているのである。

一方、匂い発源地から放出されたガス分子は空気の気流によって伝達され、風の吹く方向にプルームによる軌道が形成される。これは伝達された方向でガスが検出されたとすればガスの発源地は風と反対方向にあることを意味する。匂い発源地で発生した匂いは、大気の移動により水平に（ａｄｖｅｃｔｉｏｎ）流れたり、時には横風（ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ）と防風による風よけ（ｂｒｅａｋ ｗｉｎｄ）によって影響を受けたりもする。

ほとんどの空気の流れは、乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆｌｏｗ）を形成して多様な大きさの数多くのつじ風（空気、埃、水）を含むため、空気の流れの速度と方向は不規則に揺れ動き、プルーム（ｐｌｕｍｅ）は不規則に曲がりくねった軌道を形成する。

このように不規則に形成されるプルームの軌道を追跡し、匂い発源地を探知するための方法を模索する必要性が要求される。

本発明は、ＭＰＥＧ−Ｖの範囲内で現実世界に存在する匂いを認識して、前記現実世界の匂いを仮想世界に伝達することによって仮想世界と現実世界との相互互換性を提供することを目的とする。

本発明は現実世界の匂いを仮想世界に伝達する過程において、詳細な（ｄｅｔａｉｌｅｄ）情報を生成し伝達することを目的とする。

本発明は、空間的、時間的な特徴を有する匂いに対して匂い領域を特定した方向角範囲（例えば１２０°または９０°）に対応するように、匂いの化学成分を収集、センシングするチャンバー／センサーを必要とする方向（例えば３方向または４方向）に配置して濃度を測定し、センシングされた匂いの測定濃度と気流センサーで測定された空気の流れの方向情報を利用して対流現象の気流による匂いガスの空中の跡（以下、プルーム（ｐｌｕｍｅ）とする）を追跡して窮極的には匂い発源地を発見することを目的とする。

本発明では、不規則に形成されるプルーム（ｐｌｕｍｅ）の軌道を電子鼻を利用して追跡し、匂い発源地を探知するための方法を提案する。

前記のような目的を達成するために、本発明は匂い発源地を探知するために、空気の流れに伝達される匂いの化学物質を収集し、貯蔵、認識する電子鼻を構成することによって、空気の流れに伝達される匂いの方向と位置を探知する方法に関して記述する。

本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成装置（電子鼻）は、匂いの化学物質を収集し、貯蔵、認識するために３方向にチャンバー／センサーをそれぞれ構成し、これら各チャンバー／センサーは１２０度領域の方向角範囲の匂い空間に対応し、隣接チャンバー／センサー間には一定の領域がオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）され得る。チャンバー／センサーから収集した匂いの化学物質の濃度は中央マイクロプロセッサによって測定され、空気の流れはａｉｒｆｌｏｗセンサー（風向計、ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｎｅｍｏｍｅｔｅｒｓなど）で測定する。３方向から測定された濃度とａｉｒｆｌｏｗセンサーから受信した方向情報に基づいて高い（ｈｉｇｈ）ガス濃度がある領域と方向を発見する。電子鼻は発見された領域と方向に移動し、このような領域探索と匂いの方向トラッキング（ｔｒａｃｋｉｎｇ）を匂いの根源地に到達するまで繰返し遂行することによって。匂いのローカライゼイションを具現する。

本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成方法は、電子鼻（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｎｏｓｅ）で感知される化学物質の濃度対比人間が認知する強度を併行して記録する場合を仮定するが、人間の嗅覚によって感じる定量的な数値で判定された情報をＸＭＬなどのフォーマットを有する情報に生成する。

本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成方法は、現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成方法において、前記現実世界の匂いを認識するセンサー装置（ガスセンサーモジュールを纏め上げた全体センサー装置を意味する）に含まれる複数のガスセンサーそれぞれの測定データを獲得する段階；および前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データに基づいて前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階を含む。このとき、複数のガスセンサーそれぞれはあらかじめ定められた方向角範囲（例えば３つのセンサーがそれぞれ１２０度角度範囲に対応）に対応して空間的に配置される。

本発明の一実施例に係る現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成装置は、あらかじめ定められた方向角範囲に対応して空間的に配置される複数のガスセンサーモジュール；および前記複数のガスセンサーモジュールに流入する空気の流れを制御し、前記複数のガスセンサーモジュールそれぞれの測定データを受信するプロセッサを含む。

嗅覚情報生成装置は前記複数のガスセンサーの他に設置され、前記現実世界の風向き情報を獲得する気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーをさらに含み、前記プロセッサは前記現実世界の風向き情報と前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出することができる。

前記プロセッサは、前記複数のガスセンサーそれぞれの前記測定データに基づいて前記複数のガスセンサーそれぞれの前記方向角範囲に加重値を付与して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出することができる。

前記プロセッサは、前記抽出された前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向の時間の経過による変化を追跡することができる。

前記プロセッサは、前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出することができることを示す表現型データを生成することができる。

本発明によれば、ＭＰＥＧ−Ｖの範囲内で現実世界に存在する匂いを認識して、前記現実世界の匂いを仮想世界に伝達することによって仮想世界と現実世界との相互互換性を提供することができる。

本発明は実際の嗅覚で感知する匂いの種類、感知に必要な時間および身体の嗅覚器官の疲労度などをデジタル化することによって、実際の人体嗅覚器官の作用に対応するようにデジタル化して表現する構成である。これを通じて仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、Ｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙなどの人の五感をデジタル化する研究の商用化に寄与することができる。

本発明によれば、現実世界の匂いを仮想世界に伝達する過程において詳細な（ｄｅｔａｉｌｅｄ）情報を生成し伝達することができる。

本発明によれば、空間的、時間的に変化する特性を有する匂いに対して、匂い発源地を特定した方向角範囲に狭めて感知することによって匂い発源地を追跡することができる。

本発明によれば、不規則に形成されるプルーム（ｐｌｕｍｅ）の軌道を電子鼻を利用して追跡し、匂い発源地を追跡することができる。

本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成装置を含む実行環境全般を図示する図面。 図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）の一実施例を図示する図面。 図２の嗅覚情報生成装置（電子鼻）の各モジュールが対応する方向角範囲を図示する図面。 図１の気流センサー１２２の一実施例を図示する図面。 図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）を利用して空気の流れを前提に匂いが流入する方向を抽出する前提として設定された基本モデルを図示する図面。 図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）を利用して匂い発源地を追跡する過程を周辺の空間情報とともに図示する図面。 本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成方法を図示する動作フローチャート。 本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成方法を図示する動作フローチャート。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示して詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。各図面の説明において、類似の構成要素に対しては類似の参照符号を使用した。

第１、第２、Ａ、Ｂなどの用語は、多様な構成要素の説明に使用され得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく第１構成要素は第２構成要素と命名され得、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名され得る。および／またはという用語は、複数の関連した記載された項目の組合わせまたは複数の関連した記載された項目のうちいずれの項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解されるべきである。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。

本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。

特に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めて、ここで使われるすべての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味と解釈されない。

以下、本発明に係る好ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。

本発明の構成の一部として含まれる一般的な仮想世界処理システムはエンジン、仮想世界、および現実世界に対応することができる。現実世界では現実世界に対する情報を感知する電子鼻装備または仮想世界に対する情報を現実世界で具現する発香装置を含む。また、仮想世界はプログラムによって具現される仮想世界それ自体または現実世界で具現され得る発香情報を含むコンテンツを再生する発香メディア再生装置を含むことができる。

例えば電子鼻装備は現実世界の匂い、前記電子鼻装備の能力および諸元などに関する情報を感知してエンジンで伝送することができる。または電子鼻装備は前記電子鼻装備の能力と諸元をエンジンに伝達する部分であるイーノーズキャパビリティタイプ（Ｅｎｏｓｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｔｙｐｅ）、前記イーノーズキャパビリティタイプの定義のために必要なセンサーの種類を記述する部分である香りセンサー技術シーエス（Ｏｄｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＣＳ）、前記電子鼻装備によって認識された情報をエンジンに伝達する部分であるイーノーズセンスドインフォタイプ（Ｅｎｏｓｅ Ｓｅｎｓｅｄ Ｉｎｆｏ Ｔｙｐｅ）を含むことができる。

エンジンはＳｅｎｓｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎを仮想世界へ伝送することができる。このとき、前記Ｓｅｎｓｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ仮想世界が適用されて前記現実の世界の匂いに該当する前記イーノーズセンスドインフォタイプに対応する効果が仮想世界で具現され得る。

仮想世界で発生した効果イベントが現実世界の発香装置によって駆動され得る。仮想世界で発生した効果イベントに対する情報である仮想情報（Ｓｅｎｓｏｒｙ Ｅｆｆｅｃｔ）をエンジンに伝送することができる。また、仮想世界特性（ＶＷ Ｏｂｊｅｃｔ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）は仮想世界とエンジンで相互伝送することができる。

ＭＰＥＧ−Ｖの範囲内で現実世界に存在する発香装置と使用者の選好度提供について詳察する。発香装置は現実世界に存在し、使用者に香りを発香することによって仮想世界のコンテンツと同期化させ、実感を感じさせることが可能となるようにする役割をする。このために、前記発香装置の能力と諸元をエンジンに伝達する部分をＳｃｅｎｔ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｔｙｐｅと定義する。また、前記発香装置によって提供された香りの特性と使用者が感じる香りの特性の差を補完するために使用者の選好度を提供する部分をＳｃｅｎｔ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｙｐｅと定義する。また、前記発香装置が香りを発香するようにするための命令部分をＳｃｅｎｔ Ｅｆｆｅｃｔと定義する。

本発明の構成の一部として含まれる一般化された仮想世界処理方法は、仮想世界と現実世界または前記仮想世界と他の仮想世界間に前記仮想世界、前記現実世界および前記他の仮想世界に関する嗅覚情報を相互伝送して、発香装置を通した前記嗅覚情報を表現することによって構成され得る。一般化された仮想世界処理方法は、仮想世界の嗅覚情報である仮想情報を獲得し、匂いを認識する装置である現実認識部を通じて前記現実世界の嗅覚情報である現実情報を獲得し、仮想情報を現実世界または他の仮想世界に提供し、現実情報を仮想世界または他の仮想世界に提供し、仮想情報および現実情報に基づいて発香装置を通じて使用者に発香することができる。

前記現実情報は、前記現実認識部である電子鼻装備の能力、諸元をエンジンに伝達する部分であるイーノーズキャパビリティタイプおよび前記イーノーズキャパビリティタイプの定義のために必要なセンサーの種類、香りセンサー技術シーエス、前記電子鼻によって認識された情報および前記電子鼻によって認識された情報を伝達する部分であるイーノーズセンスドインフォタイプを含む。

また、匂いを発香する発香装置の能力と諸元をエンジンに伝達する部分であるＳｃｅｎｔ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｔｙｐｅを定義する段階、発香装置によって提供された香りの特性と使用者が感じる香りの特性の差を補完するために使用者の選好度を提供する部分であるＳｃｅｎｔ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｙｐｅを定義する段階および発香装置が香りを発香するようにするための命令部分であるＳｃｅｎｔ Ｅｆｆｅｃｔを定義する段階が含まれる。

図１は本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成装置を含む実行環境全般を図示する図面である。

図１の嗅覚情報生成装置１１０は電子鼻（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ Ｎｏｓｅ）の形態で具現され得る。

匂いの流入方向を追跡するために空間を３６０度範囲の嗅覚空間（ｓｍｅｌｌ ｓｐａｃｅ）に設定し、３つのガスセンサー１１０ａを利用して各ガスセンサー１１０ａが１２０度方位角領域に対応するように配置される。

各ガスセンサー１１０ａは内部にヘッドスペース、ガスチャンバー、センサーアレイ、空圧ポンプを具備して個別的に空気を吸入し排出し、吸入した空気の匂いを発声するガス分子の濃度を探知する。

コンピューティングおよび通信部１２０はプロセッサ１２１、気流センサー１２２、および通信モジュール１２３を含むことができる。プロセッサ１２１は嗅覚情報生成装置１１０と一体化されて一つのハードウェア内に具現されるか、近距離に配置されて通信網を通じて連結されるように具現され得る。プロセッサ１２１は実質的に嗅覚情報生成装置１１０で収集された測定データを利用して３方向のガス濃度値を算出する。気流センサー１２２は空気の流れ方向を測定して（現実世界の風向き情報を獲得して）ガスセンサー１１０ａの匂い方向測定を支援し、通信モジュール１２３は濃度測定情報を嗅覚サーバー１３０に伝送（ジグビー、ＷｉＦｉ）することができる。嗅覚サーバー１３０は測定された匂いの濃度情報を貯蔵して特徴パターンを抽出し認識することができ、有害性ガスの検出時に通信網を通じて外部に通知することができる。例えば、火災によって発生する一酸化炭素、強い二酸化炭素、二酸化硫黄などのガスの濃度が急に高くなると嗅覚サーバー１３０は火災発生の危険性が高いことを周辺の多くの災難対応センターに通知することができる。

図１に明確に図示されてはいないが、嗅覚情報生成装置１１０には外部で電源のＯＮ／ＯＦＦ命令を入力できるボタンまたはスイッチなどのユーザインタフェースがさらに含まれ得、この他にも簡単な動作命令の入力を受けることができるキーパッド、タッチスクリーン、マイクなどのユーザインタフェースが追加され得る。

ガスセンサー１１０ａは現実世界の匂いを認識する。現実世界の匂いを構成するガス粒子の流れがガスセンサー１１０ａによって感知される。このとき、ガスセンサー１１０ａは特定の種類のガスを感知する複数個のセンサーアレイで具現され得る。センサーアレイを構成する複数個の単位ガスセンサーは互いに異なる種類のガスを感知することができ、同じ種類に対しても互いに異なる濃度範囲に対応する複数個の単位ガスセンサーが含まれ得る。必要に応じて、プロセッサ１２１はガスセンサー１１０ａに流入する空気の流れを制御することができ、ガスセンサー１１０ａの測定データを受信して分析する。

プロセッサ１２１は現実世界の風向き情報と複数のガスセンサー１１０ａそれぞれの測定データを利用して現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向を抽出することができる。

プロセッサ１２１はガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃそれぞれの測定データに基づいて複数のガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃのうち最も高いガス濃度を検出したガスセンサーの方向角範囲を第１方向角に選択することができる。このとき、プロセッサ１２１は気流センサー１２２で得られた風向き情報が第１方向角内にマッチングされる場合、風向き情報が示す方向を匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向と決定することができる。

プロセッサ１２１はガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃそれぞれの測定データに基づいて複数のガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃそれぞれの方向角範囲に加重値を付与して現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向を抽出することができる。

プロセッサ１２１は、第１方向角範囲の測定データと残りの方向角範囲の測定データ間の差が第１臨界値以上であれば、第１方向角範囲の代表方向を匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向と決定することができる。例えば第１臨界値はガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃの測定可能な濃度範囲の７０％と設定され得る。第１方向角範囲の測定データが９０／１００であり、残りの方向角範囲の測定データが２０／１００未満であれば第１方向角範囲の代表方向が匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向と決定され得る。

第１臨界値より小さい第２臨界値が設定されて第１方向角範囲の測定データと残りの方向角範囲の測定データ間の差が第２臨界値以上であれば、第１方向角範囲と二番目に高い濃度を示す第２方向角範囲間の濃度の加重値を反映して、匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向が決定されることもある。

プロセッサ１２１は抽出された現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向の時間の経過による変化を追跡することができる。

プロセッサ１２１は、嗅覚情報生成装置１１０周辺の空間情報を獲得し、現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向の時間の経過による変化に対する情報を利用して、嗅覚情報生成装置１１０周辺の空間情報に現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する経路をマッチングすることができる。

実施例にしたがって、嗅覚情報生成装置１１０は無人ロボットなどの移動可能な手段に搭載されることもあるが、このとき、プロセッサ１２１は時間の経過により現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向に沿って嗅覚情報生成装置１１０（嗅覚情報生成装置１１０が搭載された移動可能な手段）を移動させることができる。

プロセッサ１２１は現実世界の匂いに対する原本データを現実世界の匂いの定量的数値に対する評価を含む表現型データに変換することができる。このとき、定量的評価は現実世界の匂いに対して人間が感じる官能評価の情報に基づいて実行され得る。各ガスに対する官能評価の情報は別途のメモリーに保存され得る。プロセッサ１２１は現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向を抽出できることを示す表現型データを付加的に生成することができる。

プロセッサ１２１は現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向を区分して表示できる分解能に対する情報を表現型データに付加することができる。

プロセッサ１２１は複数のガスセンサー１１０ａ〜１１０ｃの他に設置された気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサー１２２を現実世界の匂いが嗅覚情報生成装置１１０に流入する方向を抽出する過程に利用できることを示す表現型データを付加的に生成することができる。

通信モジュール１２３はプロセッサ１２１で生成された表現型データと嗅覚情報生成装置１１０で生成された原本データを共に外部のサーバーまたは中継装置に伝達することができる。プロセッサ１２１は原本データと表現型データを共に含むｘｍｌ形態の嗅覚情報を生成することができる。通信モジュール１２３はｘｍｌ形態の嗅覚情報を伝達することによって原本データと表現型データの伝達に代替することができる。

通信モジュール１２３はリアルタイムで生成される嗅覚情報を外部に伝達することもできるが、嗅覚情報は生成され次第メモリーに保存されてから一定の時間間隔で通信モジュール１２３によって外部に伝達されることもある。

図２は図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）の一実施例を図示する図面である。

嗅覚情報生成装置１１０は３つの独立的なガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを含む。それぞれのガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは独立したチャンバーを有し、独立したセンサーアレイを具備する。

ガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれは定められた方向角範囲に対応するように配置される。図２では３つのガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが図示されているが、実施例によっては４つ、５つまたは六つに細分化して設置することも可能である。

図３は図２の嗅覚情報生成装置（電子鼻）の各モジュールが対応する方向角範囲を図示する図面である。

ガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれがあらかじめ定められた１２０度の方向角範囲に対応するように配置される。それぞれのガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは対応する方向角範囲にマッピングされる嗅覚空間（ｓｍｅｌｌ ｓｐａｃｅ）のガス濃度変化を検出する。

図４は図１の気流センサー１２２の一実施例を図示する図面である。

図４を参照すれば、気流センサー１２２は風向きを８つの方位に区分して検出する。気流センサー１２２はさらに精密に風向きを検出することもできるが、精密に風向きを検出できるように細分化されても実際には乱気流などによって効果が少ないこともある。したがって、風向きをいずれの範囲まで細分化するかについては費用と目標性能間のトレード−オフを通じて選択できる問題である。

気流センサー１２２が検出できる８つの方位を図４では説明の便宜上互いに４５度の間隔をなすＡ、ＡＢ、Ｂ、ＢＣ、Ｃ、ＣＤ、Ｄ、ＤＡで表現した。

図５は図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）を利用して空気の流れを前提に匂いが流入する方向を抽出する前提として設定された基本モデルを図示する図面である。

空気の流れによって匂い発源地から匂いを形成するガスが気流に乗って流れ出る。嗅覚情報生成装置１１０は図５では相対的に低濃度領域に位置するが、嗅覚情報生成装置１１０内のガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれが対応する方向角範囲によって低濃度領域においてもさらに濃度の差が検出されるであろう。したがって、嗅覚情報生成装置１１０内のガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれが対応する方向角範囲のうち第１方向角範囲側に匂いが流入する可能性が高いことが図５の基本モデルによって説明され得る。もちろん、風向きも匂いが流入する方向を決定するのに非常に重要な原因であるので、本発明の嗅覚情報生成装置１１０は気流センサー１２２の風向き情報を活用して匂いが流入する方向をさらに精密に推定することができる。図１で図示されたように、気流センサー１２２はプロセッサ１２１と同様に嗅覚情報生成装置１１０と一体化されたハードウェアで具現され得、通信モジュール１２３を通じて嗅覚情報生成装置１１０と通信することもできる。

図６は図１の嗅覚情報生成装置（電子鼻）を利用して匂い発源地を追跡する過程を周辺の空間情報とともに図示する図面である。

空気の流れは一定の方向にのみ形成されず、地上の多様な構造物（自然の地形または建造物、土木関連施設）によって妨害されて絶えず変化する。図６に図示されたようにガスの空中ルートは直線ではなく非常に複雑な経路を示す。

本発明の嗅覚情報生成装置１００は３つ以上の方向角範囲で設定されたガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと８つの方位で風向きを区分できる気流センサー１２２を組み合わせてガスの空中ルートを追跡することができる。特に、嗅覚情報生成装置１００が無人ロボットなどの移動可能な手段に搭載された場合には、プロセッサ１２１の周期的な操作によって匂いの流入方向を逆追跡して移動可能な手段を移動させることによって、匂い発源地に至るまで追跡を継続できるはずである。

図７と図８は本発明の一実施例に係る嗅覚情報生成方法を図示する動作フローチャートである。図７と図８に図示された嗅覚情報生成方法は図１のプロセッサ１２１によって実行され得る。特にコンピュータプログラムインストラクションの形態で記述され、図１のプロセッサ１２１にロードされてプロセッサ１２１でプログラムインストラクションが実行されることによって、本方法が実行され得る。

図７を参照すれば、現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成方法において、分割された３つのガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃはそれぞれ別途のガスチャンバー／センサーアレイを利用して特定匂いのガス濃度（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）が測定される（Ｓ７１０）。便宜上ガスセンサー１１０ａのガス濃度をＣ１、ガスセンサー１１０ｂのガス濃度をＣ２、ガスセンサー１１０ｃのガス濃度をＣ３とする。

最も高い濃度が測定されたセンサーが選択される（Ｓ７２０）。

この過程は下記の数学式１のように表わされる。

ここで、ｉはセンサー番号を指示することができる。数学式１で選択されるのは最も高い濃度Ｃｉである。万一、Ｃｉ＝０であれば、ガスが検出されていないことであるので段階Ｓ７１０を再開始する（Ｓ７３０）。万一、Ｃｉが０でなければ段階Ｓ７４０以後の過程を続行する。

段階Ｓ７４０で第１方向角範囲ＳｍｅｌｌＤｉｒｅｃｔｉｏｎ＝Ｒａｎｇｅ＿ｏｆ＿Ｃｉに選択される。Ｒａｎｇｅ＿ｏｆ＿Ｃｉは１２０度で区分されるガスセンサーの対応領域であり、ここでは最高濃度Ｃｉのガスセンサーの対応領域である。

気流センサー１２２で風向き情報が測定される（Ｓ７５０）。このとき、気流センサー１２２は８方向に区分される風向き情報を測定する。測定された風向きの方位Ｘは８つの方位からなる風向き方位集合ＳＥＴｏｆＤの元素である。この関係は次の数学式２によって表現される。

測定された風向きの方位Ｘが第１方向角範囲にマッチングされると（Ｓ８１０）、プロセッサ１２１は移動可能な手段を風向きの方位Ｘの逆方向に単位距離（ｕｎｉｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ）だけ移動することができる（Ｓ８２０）。

測定された風向きの方位Ｘが第１方向角範囲にマッチングされないと（Ｓ８１０）、気流センサー１２２とガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの測定情報が互いに相反するか風向きの方位Ｘが第１方向角範囲の境界にまたがっている可能性がある。

このとき、プロセッサ１２１は３方向のガスセンサー１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのセンサーアレイで測定された匂い濃度と最高濃度Ｃｉの差が臨界値より大きいか判定することができる（Ｓ８３０）。

最高濃度Ｃｉが他のセンサーアレイの測定濃度より第１臨界値以上の差を有しておおきいと（Ｓ８３０）、第１方向角範囲Ｒａｎｇｅ＿ｏｆ＿Ｃｉを匂いの流入方向と設定することができる。プロセッサ１２１はセンサーｉの正方向（第１方向角範囲の代表方向）に移動可能な手段を移動距離だけ移動させることができる（Ｓ８４０）。

最高濃度Ｃｉと他のセンサーアレイの測定濃度間の差が第１臨界値より小さいと（Ｓ８３０）、その次の高濃度測定センサーｊが選択されてｉを代替する（Ｓ８５０）。

このときの関係は下記の数学式３によって表現される。

ここで、ｊはセンサー番号を指示することができ、ｊはｉと同じであり得る（ｉ＝ｊ）。

その次の高濃度測定センサーｉを利用して段階Ｓ７４０から再び遂行する。

本発明の一実施例に係る現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成方法は、現実世界の匂いを認識するセンサー装置に含まれる複数のガスセンサーそれぞれの測定データを獲得する段階および複数のガスセンサーそれぞれの測定データに基づいて現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する段階を含むことができる。これは、特定の方向角範囲に配置される複数のセンサー／チャンバーを利用する構成であり得る。

また、センサー装置は、ガスセンサーモジュールを纏め上げた全体センサー装置を意味し得、複数のガスセンサーそれぞれはあらかじめ定められた方向角範囲（例えば３つのセンサーがそれぞれ１２０度角度範囲）に対応して空間的に配置され得る。

ここで、複数のガスセンサーの他に設置された気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーを利用して現実世界の風向き情報を獲得する段階をさらに含むことができ、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する段階は、現実世界の風向き情報と複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出することができる。これは気流センサーによる空気の流れを追加で利用してセンサーに匂いが流入する方向を抽出する構成に該当し得る。

ここで、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する段階は複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して方向角範囲のうちの一つを第１方向角に選択する段階および現実世界の風向き情報が第１方向角内にマッチングされる場合、風向き情報が示す方向を現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向と決定する段階を含むことができる。これは、気流センサーと１２０度／９０度方向角センサーのデータが一致する時にその方向と確定され得、図８のＳ８１０、Ｓ８２０を参照することができる。

ここで、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する段階は複数のガスセンサーそれぞれの測定データ［濃度または濃度差］に基づいて複数のガスセンサーそれぞれの方向角範囲に加重値を付与して、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出することができる。これは、特定センサー／チャンバーが配置された特定の方向角範囲と濃度差を利用して匂いの流入方向を抽出する構成であり得る。

ここで、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する段階は、複数のガスセンサーそれぞれの測定データに基づいて方向角範囲のうち測定データが最も大きい第１方向角範囲を選択する段階および第１方向角範囲の測定データと残りの方向角範囲の測定データ間の差が臨界値以上であれば、第１方向角範囲の代表方向を現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向と決定する段階を含むことができる。これは、特定の方向角範囲の濃度が他の方向に比べて臨界値以上にさらに大きい場合、その方向角範囲を匂いの流入方向と決定することができ、Ｓ８３０、Ｓ８４０を参照することができる。

ここで、抽出された現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向の時間の経過による変化を追跡する段階を含むことができ、これは具体的に、時間により抽出される匂い流入方向を逆に追跡して匂いの原因を探索することができる。

ここで、センサー装置周辺の空間情報を獲得する段階および現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向の時間の経過による変化に対する情報を利用して、センサー装置周辺の空間情報に現実世界の匂いがセンサー装置に流入する経路をマッチングする段階をさらに含むことができる。これは、具体的に時間により抽出される匂い流入方向を逆に追跡して匂い発源地を探索することができ、このとき、周辺の空間情報を共に利用することができる。

ここで、時間の経過により現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向に沿ってセンサー装置を移動させる段階をさらに含むことができる。これは具体的に、時間により抽出される匂い流入方向を逆に追跡して匂い発源地を探索することができ、装置をロボットなどに搭載して移動する場合を仮定することができ、Ｓ８２０、Ｓ８４０を参照することができる。

ここで、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出できることを示す表現型データを生成する段階をさらに含むことができる。これは具体的に、匂いの方向を測定できるかの可否、分解能／解像度に対する情報をフィールドで表示して標準化することができる。

ここで、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を区分して表示できる分解能に対する情報を表現型データに付加する段階をさらに含むことができる。これは具体的に、匂いの方向を測定できるかの可否、分解能／解像度に対する情報をフィールドで表示して標準化することができる。

ここで、複数のガスセンサーの他に設置された気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーを現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出する過程に利用できることを示す表現型データを生成する段階をさらに含むことができる。これは、匂いの方向を測定できるかと気流センサーを追加で活用できるかに対する情報をフィールドで表示することができる。

本発明の一実施例に係る前記方法のうちいずれか一つの方法はこれを実行するためのプログラムをコンピュータ可読記録媒体に記録することができる。

本発明の一実施例に係る、現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成装置は、あらかじめ定められた方向角範囲に対応して空間的に配置される複数のガスセンサーモジュールおよび複数のガスセンサーモジュールに流入する空気の流れを制御して複数のガスセンサーモジュールそれぞれの測定データを受信するプロセッサを含むことができる。

ここで、複数のガスセンサーの他に設置されて現実世界の風向き情報を獲得する気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーをさらに含むことができる。

ここで、プロセッサは、現実世界の風向き情報と複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出することができる。

ここで、プロセッサは、複数のガスセンサーそれぞれの測定データに基づいて複数のガスセンサーそれぞれの方向角範囲に加重値を付与して現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出することができる。

ここで、プロセッサは、抽出された現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向の時間の経過による変化を追跡することができる。

ここで、プロセッサは、現実世界の匂いがセンサー装置に流入する方向を抽出できることを示す表現型データを生成することができる。

本発明の実施例に係る方法は、多様なコンピュータ手段を通じて遂行され得るプログラム命令形態で具現されてコンピュータ可読媒体に記録され得る。前記コンピュータ可読媒体はプログラム命令、プログラムインストラクション、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は実施例のために特別に設計されて構成されたものであるかコンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものであり得る。コンピュータ可読記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気−光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、およびロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのような、プログラム命令を保存して遂行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれ得る。プログラム命令の例には、コンパイラによって作成されるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを使ってコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含むことができる。前記ハードウェア装置は、実施例の動作を遂行するために、一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成され得、その逆も同じである。

前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。

例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順で実行されたり、および／または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合または組合わせられたり、他の構成要素または均等物によって代置または置換されても適切な結果が達成され得る。したがって、異なる具現物、異なる実施例および特許請求の範囲と均等なものも後述する特許請求の範囲の範囲に属する。

１１０：嗅覚情報生成装置（電子鼻）
１１０ａ：センサーアレイ／ガスチャンバー
１２１：プロセッサ
１２２：気流センサー
１３０：嗅覚サーバー

Claims (17)

1. 現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成方法において、
   前記現実世界の匂いを認識するセンサー装置に含まれる複数のガスセンサーそれぞれ−前記複数のガスセンサーそれぞれはあらかじめ定められた方向角範囲に対応して空間的に配置される−の測定データを獲得する段階；および
   前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データに基づいて前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階；を含む、嗅覚情報生成方法。
2. 前記複数のガスセンサーの他に設置された気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーを利用して前記現実世界の風向き情報を獲得する段階；をさらに含み、
   前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階は前記現実世界の風向き情報と前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する、請求項１に記載の嗅覚情報生成方法。
3. 前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階は、
   前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して前記方向角範囲のうち一つを第１方向角に選択する段階；および
   前記現実世界の風向き情報が前記第１方向角内にマッチングされる場合、前記風向き情報が示す方向を前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向と決定する段階；を含む、請求項２に記載の嗅覚情報生成方法。
4. 前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階は、
   前記複数のガスセンサーそれぞれの前記測定データに基づいて前記複数のガスセンサーそれぞれの前記方向角範囲に加重値を付与して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する、請求項１に記載の嗅覚情報生成方法。
5. 前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する段階は
   前記複数のガスセンサーそれぞれの前記測定データに基づいて前記方向角範囲のうち測定データが最も大きい第１方向角範囲を選択する段階；および
   前記第１方向角範囲の測定データと残りの方向角範囲の測定データ間の差が臨界値以上であれば前記第１方向角範囲の代表方向を前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向と決定する段階；を含む、請求項４に記載の嗅覚情報生成方法。
6. 前記抽出された前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向の時間の経過による変化を追跡する段階；をさらに含む、請求項１に記載の嗅覚情報生成方法。
7. 前記センサー装置周辺の空間情報を獲得する段階；および
   前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向の時間の経過による変化に対する情報を利用して前記センサー装置周辺の空間情報に前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する経路をマッチングする段階；をさらに含む、請求項６に記載の嗅覚情報生成方法。
8. 前記時間の経過により前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向に沿って前記センサー装置を移動させる段階；をさらに含む、請求項６に記載の嗅覚情報生成方法。
9. 前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出できることを示す表現型データを生成する段階；をさらに含む、請求項１に記載の嗅覚情報生成方法。
10. 前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を区分して表示できる分解能に対する情報を前記表現型データに付加する段階；をさらに含む、請求項９に記載の嗅覚情報生成方法。
11. 前記複数のガスセンサーの他に設置された気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサーを前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する過程に利用できることを示す表現型データを生成する段階；をさらに含む、請求項１に記載の嗅覚情報生成方法。
12. 現実世界と少なくとも一つ以上の仮想世界間に共有され得る嗅覚情報を生成する嗅覚情報生成装置において、
    あらかじめ定められた方向角範囲に対応して空間的に配置される複数のガスセンサーモジュール；および
    前記複数のガスセンサーモジュールに流入する空気の流れを制御し、前記複数のガスセンサーモジュールそれぞれの測定データを受信するプロセッサ；を含む、嗅覚情報生成装置。
13. 前記複数のガスセンサーの他に設置されて前記現実世界の風向き情報を獲得する気流（ａｉｒ ｆｌｏｗ）センサー；をさらに含み、
    前記プロセッサは前記現実世界の風向き情報と前記複数のガスセンサーそれぞれの測定データを利用して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する、請求項１２に記載の嗅覚情報生成装置。
14. 前記プロセッサは、前記複数のガスセンサーそれぞれの前記測定データに基づいて前記複数のガスセンサーそれぞれの前記方向角範囲に加重値を付与して前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出する、請求項１２に記載の嗅覚情報生成装置。
15. 前記プロセッサは、前記抽出された前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向の時間の経過による変化を追跡する、請求項１２に記載の嗅覚情報生成装置。
16. 前記プロセッサは、前記現実世界の匂いが前記センサー装置に流入する方向を抽出できることを示す表現型データを生成する、請求項１２に記載の嗅覚情報生成装置。
17. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムが記録されていることを特徴とする、コンピュータ可読記録媒体。