KR101818906B1 - 보행 보조 안경 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있도록 상기 안경의 소정 위치에 설치되는 위치 감지 센서를 포함하는 제1 센서부, 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있도록 상기 안경의 소정 위치에 설치되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함하는 제2 센서부, 상기 제2 센서부에서 장애물을 감지하면, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표를 획득하고, 상기 장애물까지의 거리를 산출하여 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 제어부 및 상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 보행 보조 안경이 개시된다.

Description

보행 보조 안경 및 그 제어방법{GLASSES FOR WALKING ASSISTANCE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 보행 보조 안경 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전방의 시각 정보를 청각 정보로 변환하여 출력하는 보행 보조 안경 및 그 제어방법에 관한 것이다.
시각 장애인을 위한 보행 보조 기구로 시각 장애인용 지팡이가 널리 사용되고 있으나, 이를 사용하기 위해서는 오랜 기간의 훈련이 필요하고, 또한, 장애물 등의 감지 정보가 부족하여 상해를 입는 경우가 빈번히 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 시각 장애인용 지팡이에 초음파 센서를 장착하여 전방의 장애물을 감지하고 그 거리에 따라 신호음을 발생하는 기술이 개발되었으나, 이는 단순히 전방의 장애물이 있음을 알릴 뿐, 장애물이 위치하는 방향 등의 정보가 부족하여 시각 장애인이 해당 장애물을 피해 보행하는 데 어려움이 있다.
또한, 카메라를 장착한 안경에 의해, 시각 장애인의 보행 경로 상의 영상을 획득하여, 영상에 포함되는 장애물에 대한 위치 정보 등을 알리는 기술이 개발되었으나, 카메라의 영상 정보를 처리하기 위한 고성능의 컴퓨터가 필요하고, 영상 처리에 많은 시간이 소요되어 그 사용에 제약이 있다.
이에 따라, 시각 장애인의 안전한 보행을 도울 수 있으며, 그 사용에 제약이 적은 새로운 방식의 보행 보조 장치의 개발이 필요한 상황이다.
본 발명의 일측면은 복수의 센서를 포함하여 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물에 대한 3차원 정보를 획득하고, 이를 소리 신호로 변환하여 출력하는 보행 보조 안경 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일측면은 보행 보조 안경에 관한 것으로, 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있도록 상기 안경의 소정 위치에 설치되는 위치 감지 센서를 포함하는 제1 센서부; 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있도록 상기 안경의 소정 위치에 설치되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함하는 제2 센서부; 상기 제2 센서부에서 장애물을 감지하면, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표를 획득하고, 상기 장애물까지의 거리를 산출하여 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 제어부; 및 상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 출력부를 포함한다.
한편, 상기 제1 센서부는, 상기 안경의 전면부에서 좌측 안경 렌즈와 우측 안경 렌즈 사이에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제2 센서부는, 상기 안경의 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함하고, 상기 복수 개의 거리 감지 센서는 서로 소정의 각도를 가지며 연결될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 제2 센서부에 포함되는 복수 개의 거리 감지 센서 중 정면을 향하는 거리 감지 센서를 추출하고, 상기 정면을 향하는 거리 감지 센서를 기준으로 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표를 획득할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제2 센서부에 포함되는 상기 복수 개의 거리 감지 센서별로 각 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물에 대한 위치 좌표를 추출하고, 상기 각 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물까지의 거리를 해당 위치 좌표의 픽셀 값으로 추출할 수 있다.
또한, 상기 출력부는, 상기 안경의 좌측 안경 다리에 설치되는 좌측 출력부 및 상기 안경의 우측 안경 다리에 설치되는 우측 출력부를 포함하여 스테레오 방식으로 상기 소리 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 3차원 정보에 따라 상기 소리 신호의 출력 방향, 음계 및 크기를 달리하여 출력할 수 있도록 상기 출력부를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 보행 보조 안경의 제어방법에 관한 것으로, 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하고, 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하고, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 장애물의 위치 좌표를 획득하고, 상기 장애물까지의 거리를 산출하여 상기 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하고, 상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력한다.
한편, 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 것은, 상기 안경의 전면부에서 좌측 안경 렌즈와 우측 안경 렌즈 사이에 설치되는 위치 감지 센서를 통해 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 것일 수 있다.
또한, 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하는 것은, 상기 안경의 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되되, 서로 소정의 각도를 가지며 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 통해 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 장애물의 위치 좌표를 획득하는 것은, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 복수 개의 거리 감지 센서 중 정면을 향하는 거리 감지 센서를 추출하고, 상기 정면을 향하는 거리 감지 센서를 기준으로 상기 장애물의 위치 좌표를 획득하는 것일 수 있다.
또한, 상기 장애물까지의 거리를 산출하여 상기 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 것은, 상기 복수 개의 거리 감지 센서별로 각 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물에 대한 위치 좌표를 추출하고, 상기 각 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물까지의 거리를 해당 위치 좌표의 픽셀 값으로 추출하는 것일 수 있다.
또한, 상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 것은, 상기 안경의 좌측 안경 다리에 설치되는 좌측 출력부 및 상기 안경의 우측 안경 다리에 설치되는 우측 출력부를 통해 스테레오 방식으로 상기 소리 신호를 출력하는 것일 수 있다.
또한, 상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 것은, 상기 3차원 정보에 따라 상기 소리 신호의 출력 방향, 음계 및 크기를 달리하여 출력하는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 복수의 센서만으로 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보를 획득할 수 있으므로, 비용적인 측면에서 효과적이며, 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 정확한 방향 및 거리 정보를 제공하여 사용자의 안전한 보행을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 일 사용예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 센서부에서 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제2 센서부에서 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하는 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 제어부의 제어 블록도이다.
도 6 내지 도 9는 제어부에서 제1 센서부 및 제2 센서부에서 획득하는 정보를 처리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 제어방법의 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 일 사용예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 보행 보조 안경(1)은 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하면, 장애물 정보를 소리 형태의 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 사용자의 위치를 중심으로 장애물이 위치하는 방향 및 거리 정보에 기반한 소리 형태의 신호를 출력할 수 있다. 이로 인해, 시각 장애인 또는 저시력자가 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)을 착용하고 보행한다면, 소리 형태의 신호로부터 보행 방향에 장애물이 있음을 인지할 수 있으며, 나아가 장애물의 대략적인 위치 및 방향을 예측할 수 있으므로, 장애물을 피해 안전하게 보행할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 다른 보행 보조 안경(1)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 제1 센서부(100), 제2 센서부(200), 제어부(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 안경의 몸체를 형성하는 안경테(10)와, 안경테(10)에 설치되는 좌측 안경 렌즈(11a) 및 우측 안경 렌즈(11b)를 포함하는 안경 렌즈부(11)와, 안경테(10)의 양 단부에 설치되며 후방 측으로 연장되는 안경 다리부(20a, 20b)로 형성되는 일반적인 안경 형태로서, 안경테(10)의 좌측 안경 렌즈(11a)와 우측 안경 렌즈(11b) 사이에 제1 센서부(100)가 설치되고, 안경테(10)의 한쪽 단부에 제2 센서부(200)가 설치되며, 안경 다리부(20a, 20b)에 출력부(400)가 설치될 수 있다. 또한, 제어부(300)는 제1 센서부(100), 제2 센서부(200) 및 출력부(400)와 연결되어 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)에서 획득하는 소정의 정보를 처리하여 출력부(400)를 통해 출력하는데, 이를 위해, 제어부(300)는 소정의 연산이 가능한 컨트롤 보드로 구현될 수 있으며, 이러한 컨트롤 보드는 안경테(10) 또는 안경 다리부(20a, 20b)에 설치될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 안경테(10)의 양 단부 중 한쪽 단부에는 제2 센서부(200)가 설치되며, 다른 쪽 단부에는 카메라부(500)가 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 카메라부(500)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)에서 보행 방향의 장애물 정보를 획득하고, 이를 소리 형태의 신호로 변환하여 출력하는 데 있어서 보조적인 역할을 수행할 뿐이므로, 생략되어도 무방하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)에 포함되는 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 제1 센서부(100)는 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있다. 이를 위해, 제1 센서부(100)는 위치 감지 센서, 일예로, 9축 센서를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 9축 센서는 가속도, 자이로, 지자기, 온도센서를 내장한 센서로, 중력가속도를 기준으로 x축에 대한 회전, y축에 대한 회전, z축에 대한 회전을 나타내는 좌표를 획득할 수 있다. 또한, 제1 센서부(100)는 보행 보조 안경(1)에서 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하기 위한 소정의 위치에 설치될 수 있으며, 예를 들어, 도 2와 같이 제1 센서부(100)는 안경테(10)의 전면부에서 좌측 안경 렌즈(11a)와 우측 안경 렌즈(11b) 사이에 설치될 수 있다. 일반적으로, 사용자가 안경을 착용하는 경우, 안경테(10)의 전면부가 향하는 방향이 사용자의 시선 방향이 될 수 있다. 따라서, 제1 센서부(100)는 도 2와 같이 안경테(10)의 전면부에 설치되는 것이 바람직하며, 안경테(10)의 전면부에 설치되어 사용자의 시선 방향, 즉, 안경테(10)의 전면부가 향하는 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있다.
예를 들면, 제1 센서부(100)에서 획득하는 위치 좌표는, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 고개를 좌우로 저으면 x값이 변할 수 있다. 또는, 제1 센서부(100)에서 획득하는 위치 좌표는, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 고개를 끄덕이면 y값이 변할 수 있다. 이때, 일반적으로 x 값은 0°~360° 사이에서 변할 수 있으며, y 값은 -20°~20°사이에서 변할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 센서부에서 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 3의 (a) 및 (c)는 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자의 시선 방향이 정면을 향하고 있는 상태로, 이와 같은 경우, 제1 센서부(100)에서 획득하는 x좌표 및 y좌표는 각각 0°일 수 있다.
반면, 도 3의 (b)는 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 고개를 저은 상태로, 사용자의 시선 방향이 왼쪽을 향하고 있으며, 이와 같은 경우, 제1 센서부(100)에서 획득하는 x좌표가 변할 수 있다.
또한, 도 3의 (d)는 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 고개를 끄덕이는 상태로, 사용자의 시선 방향이 위쪽을 향하고 있으며, 이와 같은 경우, 제1 센서부(100)에서 획득하는 y좌표가 변할 수 있다.
이와 같이, 제1 센서부(100)에서 획득하는 위치 좌표는, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자의 움직임에 따라 변하게 되며, 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표일 수 있다. 이러한 제1 센서부(100)에서 획득하는 위치 좌표는, 후술하는 제어부(300)에서 사용자의 시선 방향에 대한 2차원 이미지를 구성하는 데 기준이 될 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
한편, 제1 센서부(100)에서 연속하여 획득하는 z좌표가 변하는 경우, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 앞뒤 또는 좌우로 이동하는 것으로 볼 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 제2 센서부(200)는 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있다. 이를 위해, 제2 센서부(200)는 복수의 거리 감지 센서, 일예로, 초음파 센서를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 초음파 센서는, 초음파 송신부와 수신부를 구비하여 전방으로 초음파를 송신하고, 송신한 초음파가 장애물에 의해 반사되는 반사파를 수신할 수 있으며, 이러한 초음파 센서를 통해, 초음파를 송신한 시간으로부터 반사파를 받을 때까지의 시간으로부터 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 제2 센서부(200)는 보행 보조 안경(1)에서 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하기 위한 소정의 위치에 설치될 수 있으며, 예를 들어, 도 2와 같이, 제2 센서부(200)는 안경테(10) 전면부의 한쪽 단부에 설치될 수 있다.
한편, 제2 센서부(200)는 안경테(10) 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되는 복수의 거리 감지 센서를 포함하는데, 이때, 복수 개의 거리 감지 센서는 서로 소정의 각도를 가지며 연결된 상태일 수 있다. 예를 들면, 도 2와 같이, 제2 센서부(200)는 소정의 각도를 가지며 연결되는 제1 거리 감지 센서(200a), 제2 거리 감지 센서(200b) 및 제3 거리 감지 센서(200c)를 포함할 수 있다. 이때, 3개의 거리 검지 센서 중 가운데 위치하는 제2 거리 감지 센서(200b)는 사용자의 시선 방향과 거의 동일한 방향에 위치하는 장애물을 감지하며, 제1 거리 감지 센서(200a)는 일반적으로 사용자의 시선 높이보다 높은 위치의 장애물을 감지하고, 제2 거리 감지 센서(200b)는 사용자의 시선 높이보다 낮은 위치의 장애물을 감지할 수 있다. 이와 관련하여, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 제2 센서부에서 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하는 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 4의 (a)는 보행 보조 안경(1)을 착용하고 있는 사용자의 시선 방향이 정면을 향하고 있으며, 이와 같은 경우, 제2 센서부(200)에 포함되는 3개의 거리 감지 센서 중 가운데 위치하는 제2 거리 감지 센서(200b)로부터 정면에 위치하는 장애물을 감지할 수 있으며, 제1 거리 감지 센서(200a)로부터 사용자의 시선 높이보다 높은 위치의 장애물을 감지하고, 제2 거리 감지 센서(200b)로부터 사용자의 시선 높이보다 낮은 위치의 장애물을 감지할 수 있다.
한편, 도 4의 (b)는 보행 보조 안경(1)을 착용하고 있는 사용자가 고개를 들고 있는 상태로, 이와 같은 경우, 사용자의 시선 방향(위쪽)과 보행 방향(정면)은 다를 수 있다. 이때, 제2 센서부(200)에 포함되는 3개의 거리 감지 센서 중 가장 아래에 위치하는 제3 거리 감지 센서(200c)로부터 정면에 위치하는 장애물을 감지할 수 있다.
또한, 도 4의 (c)는 보행 보조 안경(1)을 착용하고 있는 사용자가 고개를 숙이고 있는 상태로, 이와 같은 경우, 사용자의 시선 방향(아래쪽)과 보행 방향(정면)은 다를 수 있다. 이때. 제2 센서부(200)에 포함되는 3개의 거리 감지 센서 중 가장 위에 위치하는 제1 거리 감지 센서(200a)로부터 정면에 위치하는 장애물을 감지할 수 있다.
이처럼, 제2 센서부(200)는 안경테(10) 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되되, 소정의 각도를 가지며 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함함으로써, 보행 보조 안경(1)을 착용하는 사용자의 시선 방향과 무관하게, 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 넓은 범위의 장애물을 감지할 수 있다.
이러한 점을 이용하여, 후술하는 제어부(300)는 제2 센서부(200)를 통해 장애물이 감지되면, 제1 센서부(100)를 통해 획득하는 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 감지된 장애물의 위치 좌표를 예측할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
한편, 도 5는 도 2에 도시된 제어부(300)의 제어 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(300)는 장애물 위치 좌표 추출부(310), 장애물 거리 산출부(320), 장애물 3차원 정보 추출부(330) 및 장애물 3차원 정보 변환부(340)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이러한 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)에서 획득하는 소정의 정보를 처리하여 출력부(400)를 통해 출력할 수 있다. 이하, 상술한 제어부(300)의 구성요소들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 제2 센서부(200)로부터 장애물 감지 신호를 전달받을 수 있으며, 제2 센서부(200)로부터 장애물 감지 신호를 전달받는 경우, 해당 장애물의 위치 좌표를 예측할 수 있다. 이때, 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 제1 센서부(100)로부터 획득하는 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 기반하여 장애물의 위치 좌표를 예측할 수 있다.
구체적으로는, 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 제2 센서부(200)에서 감지하는 장애물의 x축 및 z축 값은 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 x축 및 z축 값과 동일한 값으로 예측할 수 있다.
한편, 제2 센서부(200)는 상술한 바와 같이 안경테(10) 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되되, 소정의 각도를 가지며 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함하므로, 서로 다른 높이에서 전방의 장애물을 감지하게 되며, 따라서, 제2 센서부(200)에 포함되는 복수 개의 거리 감지 센서 각각에서 감지하는 전방의 장애물에 대한 위치 좌표의 x축 및 z축 값은 동일하더라도, y축 값은 서로 다른 값을 가지게 된다.
장애물 위치 좌표 추출부(310)는 이러한 복수 개의 거리 감지 센서에서 각각 감지하는 전방의 장애물에 대한 서로 다른 y축 값을 예측하기 위해, 먼저, 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 y축 값에 따라 복수 개의 거리 감지 센서 중 사용자의 시선 방향에 따라 정면을 향하는 거리 감지 센서를 추출하고, 추출된 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물에 대한 y축 좌표값을 예측할 수 있다.
예를 들어, 제2 센서부(200)가 도 2와 같이 제1 거리 감지 센서(200a), 제2 거리 감지 센서(200b) 및 제3 거리 감지 센서(200c)의 3개의 거리 감지 센서를 포함하여 구현되고, 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 y축 좌표의 값이 -4°~4°사이인 경우, 정면을 향하는 거리 감지 센서로, 가운데 위치한 제2 거리 감지 센서(200b)를 추출할 수 있다. 그리고, 제2 거리 감지 센서(200b)에 의해 감지되는 장애물의 y축 좌표값에 대하여 -4°~4°로 추출하고, 제1 거리 감지 센서(200a)에 의해 감지되는 장애물의 y축 좌표값에 대하여 5°~10°, 제3 거리 감지 센서(200c)에 의해 감지되는 장애물의 y축 좌표값에 대하여 -5°~-10°로 예측할 수 있다. 또는, 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 y축 좌표값이 5°~10°인 경우, 정면을 향하는 거리 감지 센서로, 가장 아래쪽에 위치한 제3 거리 감지 센서(200c)를 추출할 수 있으며, 제3 거리 감지 센서(200c)에 의해 감지되는 장애물의 y축 좌표값에 대하여 5°~10°로 추출할 수 있다. 또는, 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 y축 좌표값이 -5°~-10°인 경우, 정면을 향하는 거리 감지 센서로, 가장 위쪽에 위치한 제1 거리 감지 센서(200a)를 추출할 수 있다. 그리고, 제1 거리 감지 센서(200a)에 의해 감지되는 장애물의 y축 좌표값에 대하여 -5°~-10°로 추출할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 제2 센서부(200)에 포함되는 복수의 거리 감지 센서에서 각각 감지하는 장애물에 대한 x,y,z의 위치 좌표를 추출할 수 있다.
장애물 거리 산출부(320)는 제2 센서부(200)로부터 제2 센서부(200)에서 감지하는 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 센서부(200)는 복수의 거리 감지 센서를 포함하며, 장애물 거리 산출부(320)는 이러한 제2 센서부(200)로부터 장애물 감지 신호를 전달받는 경우, 각 거리 감지 센서에서 초음파를 송신한 시간과 반사파를 수신한 시간 차에 따라 각 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 즉, 장애물 거리 산출부(320)는 제2 센서부(200)에 포함되는 복수의 거리 감지 센서 각각에서 감지하는 장애물까지의 거리를 각각 산출할 수 있다.
장애물 3차원 정보 추출부(330)는 제2 센서부(200)에서 감지하는 장애물의 위치 좌표와, 제2 센서부(200)에서 감지하는 장애물까지의 거리로부터 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보를 추출할 수 있다. 즉, 장애물 위치 좌표 추출부(310)에 의해 제2 센서부(200)에 포함되는 복수 개의 거리 감지 센서별로 각각 감지하는 장애물에 대한 위치 좌표를 추출할 수 있으며, 장애물 거리 산출부(320)에 의해 제2 센서부(200)에 포함되는 복수 개의 거리 감지 센서별로 각각 감지하는 장애물까지의 거리를 산출할 수 있으므로, 결과적으로는, 제2 센서부(200)에 의해 감지되는 장애물에 대한 3차원 정보를 추출할 수 있다.
마지막으로, 장애물 3차원 정보 변환부(340)는 장애물 3차원 정보를 소리 신호 형태로 변환할 수 있다. 장애물 3차원 정보 변환부(340)는 장애물의 위치 좌표의 x축 값에 따라, 사용자의 현재 위치를 중심으로 장애물이 좌측 또는 우측에 위치하는지를 판단하여 좌측 출력부(400) 또는 우측 출력부(400) 중 하나의 출력부를 선택할 수 있다. 그리고, 장애물 3차원 정보 변환부(340)는 장애물의 위치 좌표의 y축 값에 따라 7음계 중 하나의 음계를 할당하고, 장애물까지의 거리에 따라 소리의 크기를 설정할 수 있다.
이처럼, 장애물 3차원 정보 변환부(340)는 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보에 따라 소리 출력 방향, 음계 및 소리의 크기를 결정한 뒤 후술하는 출력부(400)를 통해 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보를 소리 형태의 신호로 출력할 수 있다.
이와 같이, 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)에서 획득하는 소정의 정보를 처리하여 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보를 추출할 수 있으며, 이를 후술하는 출력부(400)를 통해 소리 형태의 신호로 출력할 수 있다. 이와 관련하여, 도 6 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 9는 제어부에서 제1 센서부 및 제2 센서부에서 획득하는 정보를 처리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자의 시선 방향이 A인 경우, 해당 사용자는 우측을 응시하되 살짝 고개를 들은 상태일 수 있으며, 제1 센서부(100)에 의해 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표는 (1, 4, 0)으로 추출될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 제2 센서부(200)가 도 2와 같이 제1 거리 감지 센서(200a), 제2 거리 감지 센서(200b) 및 제3 거리 감지 센서(200c)의 3개의 센서로 구성된 것으로 가정하면, 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 y축 값이 4 이므로, 가운데 위치하는 제2 거리 감지 센서(200b)에서 감지하는 장애물의 위치 좌표의 y축 값을 -4°~4°로 추출할 수 있다. 즉, 제2 거리 감지 센서(200b)는 x축 값이 1°, y축 값이 -4°~4°. Z축 값이 0°에 해당하는 위치 좌표에 위치 위치하는 장애물을 감지할 수 있다. 장애물 위치 좌표 추출부(310)는 제1 거리 감지 센서(200a)에서 감지하는 장애물의 위치 좌표는 (1, 5~10, 0)으로 추출하고, 제3 거리 감지 센서(200c)에서 감지하는 장애물의 위치 좌표는 (1, -5~-10, 0)으로 추출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 장애물 거리 산출부(320)는 제1 거리 감지 센서(200a)로부터 장애물까지의 거리를 산출하여 (1, 5~10, 0)의 픽셀 값으로 추출하고, 제2 거리 감지 센서(200b)로부터 장애물까지의 거리를 산출하여 (1, -4~4, 0)의 픽셀 값으로 추출하며, 제3 거리 감지 센서(200c)로부터 장애물까지의 거리를 산출하여 (1, -5~-10, 0)의 픽셀 값으로 추출할 수 있다. 한편, 보행 보조 안경(1)을 착용한 사용자가 고개를 좌우로 저으면 보다 넓은 범위의 전방의 장애물 정보를 획득할 수 있다.
마지막으로, 도 8을 참조하면, 장애물 3차원 정보 변환부(340)는 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 3차원 정보에 따라 소리 출력 방향, 음계 및 소리의 크기를 결정하는데, 장애물의 위치 좌표의 x값이 1이므로 소리 출력 방향을 오른쪽으로 선택하고, 장애물의 위치 좌표의 y값이 5~10, -4~4 인 경우 장애물까지의 거리는 200cm 으로 가정하면, 시, 라, 솔, 파, 미 음계를 출력하되 장애물까지의 거리인 200cm를 반영한 크기로 출력하고, 장애물의 위치 좌표의 y값이 -4~-10인 경우 장애물까지의 거리는 100cm으로 가정하면, 도, 레 음계를 출력하되 장애물까지의 거리인 100cm의 크기로 출력할 수 있다.
한편, 출력부(400)는 좌측 출력부(400) 및 우측 출력부(400)를 포함하여 스테레오 방식으로 소리 형태의 신호를 출력할 수 있다. 즉, 출력부(400)는 두 출력부의 구성을 통해 입체감 있는 음향을 만들어낼 수 있다. 이때, 제어부(300)에서 사용자의 좌측에 장애물에 위치하는 것으로 판단하면, 좌측 출력부(400)를 통해 소리 형태의 신호를 출력하고, 제어부(300)에서 사용자의 우측에 장애물이 위치하는 것으로 판단하면, 우측 출력부(400)를 통해 소리 형태의 신호를 출력함으로써, 사용자는 장애물의 방향을 대략적으로 구분할 수 있다. 이를 위해, 좌측 출력부(400)는 사용자의 보행 보조 안경(1)을 착용하는 경우, 사용자의 왼쪽 귀에 걸쳐지는 좌측 안경 다리부(20a)의 끝단에 설치되고, 우측 출력부(400)는 사용자의 오른쪽 귀에 걸쳐지는 우측 안경 다리부(20b)의 끝단에 설치될 수 있다. 또한, 출력부(400)를 통해 출력되는 소리 형태의 신호는 장애물의 높낮이에 따라 7음계중 하나의 음계로 출력될 수 있으며, 장애물까지의 거리에 따라 그 크기가 제어되어 출력될 수 있다. 이러한 출력부(400)는 전기 신호를 소리 신호로 변환하여 출력이 가능한 일반적인 스피커로 구현될 수 있으며, 도 2에서는, 출력부(400)가 미니 스피커 형태로 구현된 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 소리 형태의 신호를 출력할 수 있으며, 좌측 및 우측이 구별되어 스테레오 방식으로 소리를 출력할 수 있는 이어폰, 헤드폰 등으로 구현되어도 무방하다.
이하에서는, 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)의 제어방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경의 제어방법의 순서도이다.
도 10을 참조하면, 먼저, 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있도록 안경의 소정 위치에 설치되는 제1 센서부(100)로부터 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있다(600).
그리고, 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있도록 안경의 소정 위치에 설치되는 제2 센서부(200)로부터 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하면(610), 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 기반하여 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물의 위치 좌표를 추출하고, 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다(620).
그리고, 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물의 위치 좌표 및 그 거리에 따른 소리 신호를 생성하여 출력할 수 있다(630).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 안경(1)은 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하고, 감지한 장애물의 위치 좌표 및 거리를 추출한 뒤 소리 형태의 신호로 출력함으로써, 시각 장애인의 보행을 보조할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 보행 보조 안경
100: 제1 센서부
200: 제2 센서부
300: 제어부
400: 출력부
500: 카메라부

Claims (14)

  1. 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득할 수 있도록 상기 안경의 소정 위치에 설치되는 위치 감지 센서를 포함하는 제1 센서부;
    상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지할 수 있도록 상기 안경의 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 서로 소정의 각도를 가지며 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 포함하는 제2 센서부;
    상기 제2 센서부에서 장애물을 감지하면, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표를 획득하고, 상기 장애물 까지의 거리를 산출하여 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 제어부; 및
    상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 출력부를 포함하되,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표를 획득하는 것은,
    상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수평한 방향축 값은 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 해당 방향축 값과 동일한 값으로 획득하고,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값에 따라 제2 센서부의 상기 복수 개의 거리 감지 센서 중 사용자의 정면을 향하는 거리 감지 센서를 추출하고, 추출된 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값은, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 좌표의 해당 방향축 값을 기준으로 미리 정해진 범위의 값으로 획득하며, 나머지 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값은, 추출된 거리 감지 센서와의 위치 관계에 따라 미리 정해진 범위의 값으로 획득하는 것이며,
    상기 장애물 까지의 거리를 산출하여 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 것은,
    상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표의 픽셀 값을 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물 까지의 거리로 하는 상기 3차원 정보를 획득하는 것인 보행 보조 안경.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서부는,
    상기 안경의 전면부에서 좌측 안경 렌즈와 우측 안경 렌즈 사이에 설치되는 보행 보조 안경.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 안경의 좌측 안경 다리에 설치되는 좌측 출력부 및 상기 안경의 우측 안경 다리에 설치되는 우측 출력부를 포함하여 스테레오 방식으로 상기 소리 신호를 출력하는 보행 보조 안경.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 3차원 정보에 따라 상기 소리 신호의 출력 방향, 음계 및 크기를 달리하여 출력할 수 있도록 상기 출력부를 제어하는 보행 보조 안경.
  8. 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하고,
    상기 안경의 전면부의 한쪽 단부에 지면에 수직한 방향을 따라 연결되되, 서로 소정의 각도를 가지며 연결되는 복수 개의 거리 감지 센서를 통해 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 위치하는 장애물을 감지하고,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 장애물의 위치 좌표를 획득하고, 상기 장애물 까지의 거리를 산출하여 상기 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하고,
    상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하되,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표에 따라 상기 장애물의 위치 좌표를 획득하는 것은,
    제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수평한 방향축 값은 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 해당 방향축 값과 동일한 값으로 획득하고,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값에 따라 복수 개의 거리 감지 센서 중 사용자의 정면을 향하는 거리 감지 센서를 추출하고, 추출된 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값은, 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 좌표의 해당 방향축 값을 기준으로 미리 정해진 범위의 값으로 획득하며, 나머지 거리 감지 센서에서 감지하는 장애물의 위치 좌표에서 상기 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표의 지면에 수직한 방향축 값은, 추출된 거리 감지 센서와의 위치 관계에 따라 미리 정해진 범위의 값으로 획득하는 것이며,
    상기 장애물 까지의 거리를 산출하여 상기 장애물의 방향 및 거리 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득하는 것은,
    상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물의 위치 좌표의 픽셀 값을 상기 제2 센서부에서 감지하는 장애물 까지의 거리로 하는 상기 3차원 정보를 획득하는 것인 보행 보조 안경의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 것은,
    상기 안경의 전면부에서 좌측 안경 렌즈와 우측 안경 렌즈 사이에 설치되는 위치 감지 센서를 통해 상기 안경을 착용한 사용자의 시선 방향에 대응하는 위치 좌표를 획득하는 것인 보행 보조 안경의 제어방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 것은,
    상기 안경의 좌측 안경 다리에 설치되는 좌측 출력부 및 상기 안경의 우측 안경 다리에 설치되는 우측 출력부를 통해 스테레오 방식으로 상기 소리 신호를 출력하는 것인 보행 보조 안경의 제어방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 3차원 정보에 따른 소리 신호를 출력하는 것은,
    상기 3차원 정보에 따라 상기 소리 신호의 출력 방향, 음계 및 크기를 달리하여 출력하는 것인 보행 보조 안경의 제어방법.
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