KR102660043B1 - 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기 - Google Patents

기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기 Download PDF

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Abstract

기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기는, 자판기 주변의 영상을 획득하고 분석하여 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는지 판단하는 주변 영상 처리부; 상기 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는 것으로 판단하면, 상기 사용자로부터 구매 희망 음성을 획득하고, 획득한 상기 구매 희망 음성을 분석하여 상기 사용자가 구매를 희망하는 제품에 대한 정보를 획득하고 구매 희망 제품을 출고하는 구매 희망 정보 분석부; 상기 구매 희망 제품의 재고가 상기 자판기 내에 존재하지 않는 경우, 기 설정된 기계학습 알고리즘을 통해 기 학습된 학습 결과를 이용하여 상기 구매 희망 제품과 유사한 제품을 상기 사용자에게 제안하고, 상기 사용자의 동의 정보를 획득하는 경우, 해당 제품을 상기 자판기 외부로 출고하는 유사 제품 제공부; 및 상기 자판기가 현재 보유하고 있는 전체 제품에 대해 각각 재고 정보를 저장하며, 상기 자판기 외부로 특정 제품이 출고되면, 출고된 해당 제품에 대한 재고를 정리하고, 기 설정된 주기를 기준으로 재고 관리 정보를 획득하여 선호 제품 데이터를 획득하는 재고 관리 정보 처리부;를 포함한다.

Description

기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기{Voice recognition vending machine using machine learning algorithm}
본 발명은 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기에 관한 것으로, 특히, TTS 및 KNN 알고리즘을 이용하여 사용자의 음성을 확인하여 원하는 제품을 출고하며, 원하는 제품이 자판기에 존재하지 않는 경우 KNN 알고리즘 학습 결과를 이용하여 유사한 제품을 사용자에게 제안하고 출고할 수 있는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기에 관한 것이다.
일반적으로 시각약자(시각장애인)의 소비 형태를 살펴보면, 대부분 타인의 도움이 필요하며 점자 등의 시각 장애인을 위한 특정한 도구를 이용하여 소비를 수행하게 된다. 시각약자들은 자신이 필요로 하는 상품의 기본적인 구분을 어려워하기 때문에 주로 사용하는 제품을 특별한 장소나 위치를 통해 기억하거나 기존에 사용해 봤던 경험을 토대로 상품의 모양이나 촉각을 통해 상품을 추측하여야 한다. 또한, 제품에 대한 확신을 갖지 못하고 개봉 후 향이나 맛 등으로 해당 제품에 대한 정보를 획득하는 것이 주된 구매 및 소비 형태로 나타나고 있다.
한편, 주된 상품의 구별 방법인 점자를 살펴보면, 제조사별로 그 표기법이 다를 뿐 아니라, 정확한 이름 대신 단순한 종류만을 표기하는 경우가 대부분으로 나타나고 있다는 문제점이 존재한다.
한국등록특허공보 제 10-2224412호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 사용자의 음성을 이용하여 사용자가 원하는 제품을 출고하며, 사용자가 원하는 제품이 존재하지 않는 경우, 기계학습 알고리즘을 이용하여 기 학습한 학습 결과를 통해 유사한 제품을 제안하고 사용자의 승인에 따라 해당 제품을 출고하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기가 제공된다. 상기 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기는, 자판기 주변의 영상을 획득하고 분석하여 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는지 판단하는 주변 영상 처리부; 상기 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는 것으로 판단하면, 상기 사용자로부터 구매 희망 음성을 획득하고, 획득한 상기 구매 희망 음성을 분석하여 상기 사용자가 구매를 희망하는 제품에 대한 정보를 획득하고 구매 희망 제품을 출고하는 구매 희망 정보 분석부; 상기 구매 희망 제품의 재고가 상기 자판기 내에 존재하지 않는 경우, 기 설정된 기계학습 알고리즘을 통해 기 학습된 학습 결과를 이용하여 상기 구매 희망 제품과 유사한 제품을 상기 사용자에게 제안하고, 상기 사용자의 동의 정보를 획득하는 경우, 해당 제품을 상기 자판기 외부로 출고하는 유사 제품 제공부; 및 상기 자판기가 현재 보유하고 있는 전체 제품에 대해 각각 재고 정보를 저장하며, 상기 자판기 외부로 특정 제품이 출고되면, 출고된 해당 제품에 대한 재고를 정리하고, 기 설정된 주기를 기준으로 재고 관리 정보를 획득하여 선호 제품 데이터를 획득하는 재고 관리 정보 처리부;를 포함한다.
상기 주변 영상 처리부는, 상기 자판기를 기준으로 상기 자판기의 전방에 대하여 일정 각도 및 일정 거리를 가지는 자판기 동작 영역에 대한 영상인 동작 영역 영상을 획득하는 동작 영역 영상 획득 모듈; 상기 동작 영역 영상을 분석하여 상기 동작 영역 내에 상기 사용자가 존재하는지 확인하고, 상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는지를 판단하는 동작 영역 영상 분석 모듈; 및 상기 사용자에게 상기 자판기의 위치를 알려주기 위해 기 설정된 음성을 상기 사용자 방향으로 출력하는 위치 음성 제공 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 동작 영역 영상 분석 모듈은, 상기 동작 영역 내에 상기 사용자가 존재하는지 확인하기 위해 상기 동작 영역에 기 설정된 기준 시간 이상 상기 사용자가 위치하는 경우, 상기 사용자가 상기 동작 영역 내에 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 동작 영역 영상 분석 모듈은, 상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는지 판단하기 위해 상기 동작 영역 영상에서 상기 사용자의 얼굴 인식 정보를 획득하고, 상기 얼굴 인식 정보가 상기 자판기 방향인지를 확인하며, 상기 자판기 방향인 경우, 상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 구매 희망 정보 분석부는, 상기 사용자에게 상기 자판기의 작동이 수행되었다는 음성 정보인 작동 정보를 출력하는 작동 정보 제공 모듈; 상기 작동 정보를 출력한 이후 상기 사용자로부터 상기 구매 희망 음성을 획득하고 분석하여 상기 구매 희망 음성에 포함된 상기 구매 희망 제품을 획득하는 구매 희망 제품 정보 획득 모듈; 상기 사용자에게 상기 구매 희망 제품이 상기 구매 희망 음성과 동일한지 확인할 수 있도록 음성 변환 파일을 출력하여 상기 구매 희망 제품이 상기 음성 변환 파일과 동일한 정보를 가지는지에 대한 답변인 1차 확인 결과를 상기 사용자로부터 획득하는 제품 이름 재확인 모듈; 및 상기 1차 확인 결과, 상기 구매 희망 제품이 상기 음성 변환 파일과 동일한 정보를 가지는 경우, 상기 구매 희망 제품의 재고가 상기 자판기 내에 존재하는지 확인하고, 상기 재고가 존재하는 경우, 상기 구매 희망 제품을 상기 자판기 외부로 출고하고, 출고 정보를 음성으로 출력하는 희망 제품 출고 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 구매 희망 제품 정보 획득 모듈은, 상기 구매 희망 음성을 TTS 알고리즘을 이용하여 텍스트로 변환하며, 상기 텍스트를 음성 변환 파일로 재변환하고, 상기 텍스트를 이용하여 상기 구매 희망 제품의 이름을 획득할 수 있다.
상기 유사 제품 제공부는, 상기 학습 결과 및 상기 구매 희망 제품을 이용하여 상기 자판기 내부에 재고가 존재하는 제품에 대해 상기 구매 희망 제품과의 유사도를 각각 결정하는 유사 제품 정보 획득 모듈; 상기 재고가 존재하는 제품 정보를 상기 유사도가 높은 순서대로 정렬하고, 상기 자판기 외부로 순서대로 제안 정보로 출력하는 제안 정보 출력 모듈; 및 상기 사용자로부터 동의 정보를 획득하는 경우, 상기 해당 제품을 상기 자판기 외부로 출고하고, 상기 사용자에게 출고 정보를 음성으로 출력하는 제안 제품 출고 모듈;을 포함하며, 상기 학습 결과는 KNN 알고리즘을 이용하여 획득될 수 있다.
상기 재고 관리 정보 처리부는, 상기 자판기 외부로 출고되는 상기 특정 제품의 정보를 획득하는 출고 제품 정보 획득 모듈; 상기 특정 제품에 대해 상기 재고를 정리하고, 상기 재고 관리 정보를 생성하는 재고 관리 정보 생성 모듈; 및 상기 재고 관리 정보를 이용하여 상기 자판기에 대한 상기 선호 제품 데이터를 획득하고 외부로 출력하는 선호 제품 데이터 출력 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기는 사용자의 음성을 획득하여 음성을 분석함으로써 사용자가 원하는 제품을 출고할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기는 기계학습을 통해 학습된 결과를 이용하여 사용자가 원하는 제품의 재고가 없는 경우에는 유사한 제품을 제안하여 사용자의 승인 여부에 따라 제안 제품을 출고할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자판기와 동작 영역 내에 사용자가 위치하는 것을 간단히 나타낸 도이다.
도 2는 자판기에 사용자의 음성이 입력된 후 본 발명이 동작하는 순서를 간단히 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기의 구조를 간단히 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 주변 영상 처리부를 나타낸 세부 블록도이다.
도 5는 도 3의 구매 희망 정보 분석부를 나타낸 세부 블록도이다.
도 6은 도 3의 유사 제품 제공부를 나타낸 세부 블록도이다.
도 7은 도 3의 재고 관리 정보 처리부를 나타낸 세부 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자판기와 동작 영역 내에 사용자가 위치하는 것을 간단히 나타낸 도이고, 도 2는 자판기에 사용자의 음성이 입력된 후 본 발명이 동작하는 순서를 간단히 나타낸 도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기의 구조를 간단히 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3의 주변 영상 처리부를 나타낸 세부 블록도이며, 도 5는 도 3의 구매 희망 정보 분석부를 나타낸 세부 블록도이고, 도 6은 도 3의 유사 제품 제공부를 나타낸 세부 블록도이며, 도 7은 도 3의 재고 관리 정보 처리부를 나타낸 세부 블록도이다. 이하에서는 도 1 내지도 7을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 자판기(1) 주변의 영상을 획득하여 사용자가 존재하는지 확인하며, 사용자가 존재하는 경우 사용자에게 자판기(1)의 동작이 수행되었다는 정보를 전달한다. 이후 사용자가 자판기(1)에 음성을 입력하면, 입력된 음성을 분석하여 사용자가 구매를 희망하는 제품에 대한 정보를 획득한다. 이후, 자판기(1)의 재고를 확인하여 사용자가 구매를 희망하는 제품의 재고가 존재하는 경우, 해당 제품을 출고하고 제품이 출고되었다는 정보를 사용자에게 제공하며, 자판기(1)에 해당 제품의 재고가 존재하지 않는 경우 자판기(1) 내부에 재고가 존재하는 제품 중 유사한 제품을 사용자에게 추천한다. 사용자가 추천 제품을 승인하면, 본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 추천 제품을 출고하고, 자판기(1)의 재고 관리를 수행할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 주변 영상 처리부(11), 구매 희망 정보 분석부(13), 유사 제품 제공부(15) 및 재고 관리 정보 처리부(17)를 포함하도록 형성된다.
주변 영상 처리부(11)는 자판기(1) 주변의 영상을 획득하고 분석하여 사용자가 자판기(1)의 주변에서 자판기(1)의 작동을 희망하는지 판단하도록 형성된다.
일반적으로, 자판기(1)를 사용하기 위해서는 도 1과 같이 자판기(1)의 전방에 사용자가 위치하여야 한다. 이때, 사용자가 단순히 지나가는 경우, 사용자가 자판기(1)의 사용을 희망하지 않고 단순히 서 있는 경우 등 자판기(1)를 사용할 의지가 없는 다양한 경우들이 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 자판기 동작 영역(A)을 자판기(1)를 기준으로 일정 각도를 가지도록 설정하여 C영역을 제외한 A 및 B 영역을 1차 영역으로 설정하고, 자판기(1)를 동작시킬 수 있는 일정 거리를 이용하여 B 영역을 제외한 A 영역을 자판기 동작 영역(A)으로 미리 설정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 주변 영상 처리부(11)는 자판기 동작 영역(A)을 먼저 설정하고, 후술되는 세부 모듈 구성을 이용하여 자판기(1)의 주변 영상을 처리하도록 형성될 수 있다. 주변 영상 처리부(11)는 이를 위해 도 4에 도시된 바와 같이 동작 영역 영상 획득 모듈(111), 동작 영역 영상 분석 모듈(113) 및 위치 음성 제공 모듈(115)을 포함하도록 형성된다.
동작 영역 영상 획득 모듈(111)은 자판기(1)를 기준으로 자판기(1)의 전방에 대하여 일정 각도 및 일정 거리를 가지는 자판기 동작 영역(A)에 대한 영상인 동작 영역 영상을 획득하도록 형성된다. 동작 영역 영상 획득 모듈(111)은 도 1에 도시된 A 내지 C 영역 중 A 영역에 대한 영상인 동작 영역 영상을 획득하도록 형성되며 일 예로 자판기(1)에 구비되는 카메라 일 수 있다.
동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 동작 영역 영상 획득 모듈(111)에서 획득한 동작 영역 영상을 분석하여 자판기 동작 영역(A) 내에 사용자가 존재하는지 확인하고, 사용자가 자판기의 사용을 희망하는지 판단하도록 형성된다. 동작 영역 영상 분석 모듈(113) 동작 영역 영상을 획득하고, 획득한 동작 영역 영상에 사용자가 존재하는지 확인한다. 이는 익히 알려진 영상 내 물체 인식 알고리즘을 이용하여 수행 될 수 있다.
동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 영상 내 물체 인식 알고리즘을 이용하여 동작 영역 영상 내에 사람이 인식되면, 사용자가 존재하는지 확인하기 위해 인식된 사람이 기 설정된 기준 시간 이상 인식되는지 확인한다. 여기서 기 설정된 기준 시간의 경우 일반적인 사람의 보행 속도 및 인식 범위를 이용하여 획득될 수 있다. 즉, 보다 쉽게 설명하면 동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 임의의 사람이 보행하여 자판기(1) 앞을 지나가는 평균 시간 이상 동작 영역 내에서 사람이 인식된다면, 해당 사람에 대해 사용자로서 자판기 동작 영역(A) 내에 존재하는 것으로 확인할 수 있다.
또, 동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 사용자가 존재하는 것으로 확인하면, 다음으로 사용자가 자판기(1)의 사용을 희망하는지 판단할 수 있다. 동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 동작 영역 영상으로부터 사용자의 얼굴 인식 정보를 획득한다. 동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 사용자의 얼굴 인식 정보를 획득하면, 해당 얼굴 인식 정보를 이용하여 사용자가 현재 자판기(1) 방향을 바라보고 있는지를 판단할 수 있다. 이때, 사용자가 현재 자판기(1) 방향을 바라보고 있는 것으로 판단하면, 동작 영역 영상 분석 모듈(113)은 해당 사용자를 자판기(1)의 사용을 희망하는 사용자로 판단할 수 있다.
한편, 사용자가 자판기 동작 영역(A)에 존재하는 것이 확인되지만, 사용자가 자판기(1)를 바라보지 않아 자판기(1) 사용 희망 여부를 판단하기 어려운 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 음성 제공 모듈(115)은 사용자에게 자판기(1)의 위치를 알려주기 위해 기 설정된 음성을 사용자 방향으로 출력할 수 있다. 여기서 사용자 방향은 바람직하게는 자판기(1) 정면 방향일 수 있다. 이를 통해 사용자가 자판기의 위치를 정확히 확인하지 못하는 경우에도 사용자는 자판기(1)에서 출력되는 음성을 듣고 자판기(1) 사용을 희망하는 경우 해당 음성 방향을 바라보도록 할 수 있다.
본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 사용자가 자판기(1) 사용을 희망하는 것을 확인하면, 정해진 동작을 수행하여 사용자가 원하는 제품을 출고하거나, 해당 제품의 재고가 자판기(1)에 없는 경우 다른 제품을 추천하여 사용자에게 유사한 제품을 출고하도록 형성될 수 있다. 도 2에는 이러한 동작의 간단한 실시예가 나타나고 있다.
도 2를 참고하면, 사용자는 먼저 음성을 통해 자판기(1)에 사용자가 원하는 제품을 말하면, 본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 해당 음성에 대한 TTS 분석을 수행한다. 이후, TTS 분석을 통해 획득한 제품의 재고가 자판기(1)에 존재하는 경우 해당 제품을 자판기(1)에서 출고하여 사용자에게 제공할 수 있다.
하지만, 자판기(1)에는 언제나 모든 물품의 재고가 충분한 것은 아니기 때문에, 사용자가 원하는 제품의 재고가 자판기(1) 내부에 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, 본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 기 설정된 알고리즘을 통해 학습한 학습 결과에 TTS 분석 결과를 반영하고, 사용자가 원하는 제품과 유사한 제품을 사용자에게 제안하고, 사용자가 승인하는 경우 해당 유사 제품을 자판기(1) 외부로 출고할 수 있다. 여기서, 기 설정된 알고리즘은 일 예로 KNN 기계학습 알고리즘일 수 있다.
도 2의 동작을 수행하기 위해 본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 도 3의 구매 희망 정보 분석부(13) 및 유사 제품 제공부(15)를 포함할 수 있다.
구매 희망 정보 분석부(13)는 사용자로부터 구매 희망 음성을 획득하고, 획득한 구매 희망 음성을 분석하여 사용자가 구매를 희망하는 제품에 대한 정보를 획득한 후, 구매 희망 제품을 출고하도록 형성된다. 이를 위해 구매 희망 정보 분석부(13)는 도 5에 도시된 바와 같이 작동 정보 제공 모듈(131), 구매 희망 제품 정보 획득 모듈(133), 제품 이름 재확인 모듈(135) 및 희망 제품 출고 모듈(137)을 포함하도록 형성될 수 있다.
작동 정보 제공 모듈(131)은 사용자에게 자판기(1)의 작동이 수행되었다는 음성 정보인 작동 정보를 출력하도록 형성된다. 작동 정보 제공 모듈(131)은 상술한 주변 영상 처리부(11)에서 사용자가 동작 영역(A) 내에 존재하며, 자판기(1)의 작동을 희망하는 경우, 사용자에게 현재 자판기(1)가 제품 제공을 위한 작동을 수행하였다는 정보를 제공할 수 있다.
구매 희망 제품 정보 획득 모듈(133)은 작동 정보를 출력한 이후 사용자로부터 구매 희망 음성을 획득하고, 획득한 구매 희망 음성을 분석하여 구매 희망 음성에 포함된 구매 희망 제품 명칭을 포함한 구매 희망 제품 정보를 획득할 수 있다. 구매 희망 제품 정보는 사용자가 음성을 통해 제공한 제품 명칭일 수도 있고, 제품의 특징과 관련된 정보일 수도 있다. 여기서, 구매 희망 제품 정보 획득 모듈(133)은 TTS 알고리즘을 이용하여 사용자가 제공한 구매 희망 음성을 텍스트로 변환하며, 텍스트를 음성 변환 파일로 재변환하고, 구매 희망 제품의 명칭을 획득할 수 있다.
제품 이름 재확인 모듈(135)은 획득한 구매 희망 제품의 명칭이 사용자가 구매 희망 음성을 통해 제공한 명칭과 동일한지 확인하기 위해 형성된다. 제품 이름 재확인 모듈(135)은 사용자에게 음성 변환 파일을 출력하고, 사용자로부터 1차 확인 결과를 획득할 수 있다. 여기서, 1차 확인 결과는 사용자가 음성 변환 파일에 포함된 구매 희망 제품의 명칭이 자신이 구매 희망 음성을 통해 제공한 제품 명칭과 동일한지 확인한 결과이며, 사용자의 음성을 통해 전달된다.
희망 제품 출고 모듈(137)은 1차 확인 결과를 분석하여 구매 희망 제품의 명칭이 정확한 경우, 해당 구매 희망 제품의 재고가 자판기(1) 내부에 존재하는지 확인하고, 재고가 존재하는 경우 구매 희망 제품을 자판기(1) 외부로 출고하며, 출고 정보를 음성으로 출력하여 사용자에게 제품이 출고된 것을 알릴 수 있다.
한편, 1차 확인 결과, 구매 희망 제품의 명칭이 정확하지 않은 경우, 본 발명의 구매 희망 정보 분석부(13)는 작동 정보 제공 모듈(131)을 통해 사용자에게 구매 희망 음성을 재요청하고 구매 희망 제품 정보 획득 모듈(133)을 통해 재요청한 구매 희망 음성을 획득하여 분석하며, 제품 이름 재확인 모듈(135)을 통해 제품 이름을 재확인하는 1차 확인 결과를 획득하는 동작을 반복할 수도 있다.
또, 1차 확인 결과, 구매 희망 제품의 명칭이 정확하지만, 해당 구매 희망 제품의 재고가 자판기(1) 내부에 존재하지 않는 경우, 본 발명의 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 사용자의 동의를 얻어 유사한 제품을 제공하기 위해 유사 제품 제공부(15)를 이용할 수 있다. 유사 제품 제공부(15)는 구매 희망 제품의 재고가 자판기(1) 내부에 존재하지 않는 경우, 기 설정된 기계학습 알고리즘을 통해 기 학습된 학습 결과를 이용하여 구매 희망 제품과 유사한 제품을 사용자에게 제안하고, 사용자의 동의 정보를 획득하는 경우, 해당 제품을 자판기(1) 외부로 출고하도록 형성된다. 이를 위해 본 발명의 유사 제품 제공부(15)는 도 6에 도시된 바와 같이 유사 제품 정보 획득 모듈(151), 제안 정보 출력 모듈(153) 및 제안 제품 출고 모듈(155)을 포함할 수 있다.
유사 제품 정보 획득 모듈(151)은 학습 결과 및 구매 희망 제품 정보를 이용하여 자판기(1) 내부에 재고가 존재하는 제품에 대해 구매 희망 제품과의 유사도를 결정하도록 형성된다. 자판기(1)의 재고는 외부의 자판기 관리자에 의해 관리가 이루어질 뿐만 아니라 자판기(1)의 크기는 물리적으로 제한을 받으며 설치된다. 이로 인해 한정된 종류의 제품이 자판기(1) 내부에 구비되며, 자판기 관리자의 선택에 따라 그 제품의 종류가 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명의 유사 제품 정보 획득 모듈(151)은 기 설정된 기계학습 알고리즘을 통해 자판기(1)에 구비될 수 있는 제품들에 대한 학습을 수행한 학습 결과와, 사용자가 원하는 구매 희망 제품 정보를 이용하여 재고 제품들의 구매 희망 제품과 유사한 정도인 유사도를 각각 결정할 수 있다.
여기서 사용되는 기계학습 알고리즘은 KNN 알고리즘일 수 있다. KNN 알고리즘은 데이터를 가장 가까운 속성에 따라 분류하여 레이블링을 수행하는 알고리즘이며, K개의 가까운 이웃의 속성에 따라 새로운 데이터를 분류하는 방법이다. 이러한 KNN 알고리즘은 익히 알려진 알고리즘이므로 보다 자세한 설명은 생략하도록 한다.
유사 제품 정보 획득 모듈(151)은 상술한 바와 같이 자판기(1)에 구비될 수 있는 제품들이 KNN 알고리즘을 통해 학습된 학습 결과에 구매 희망 제품을 반영하여 유사도를 결정할 수 있다. 여기서 유사도는 구매 희망 제품과 가까운 순서대로 결정되는 순위일 수도 있고, 실제로 얼마나 유사한지를 나타낸 값일 수도 있다.
제안 정보 출력 모듈(153)은 재고가 존재하는 제품 정보를 유사도가 높은 순서대로 정렬하고, 자판기(1) 외부로 유사도가 높은 순서대로 하나씩 사용자에게 제안 정보로 출력하도록 형성된다. 여기서 제안 정보는 음성 신호일 수 있다. 제안 정보 출력 모듈(153)은 사용자가 구매를 희망한 제품과 가장 유사한 제품을 사용자에게 제안한다. 일 예로 사용자가 '코카콜라'의 구매를 희망하였지만, 재고가 존재하지 않으며, 유사도가 가장 높은 제품이 '펩시콜라'인 경우, 제안 정보 출력 모듈(153)은 '펩시콜라'를 유사 제품으로 하여 사용자에게 구매를 제안할 수 있다.
제안 제품 출고 모듈(155)은 사용자로부터 2차 확인 결과를 획득하고, 2차 확인 결과를 분석하여 2차 확인 결과에 동의 정보가 포함된 경우, 해당 유사 제품을 자판기(1) 외부로 출고하고, 사용자에게 제품을 출고하였다는 출고 정보를 음성으로 출력하도록 형성된다. 이때, 2차 확인 결과에 비동의 정보가 포함된 경우에는 유사 제품 제공부(15)는 다음으로 유사도가 높은 제품을 순차적으로 제안하며, 사용자로부터 동의 정보를 획득하는 유사 제품을 출고할 수 있다.
상술한 출고 정보 및 음성 변환 파일은 mp3 파일로 형성될 수 있으며, 사용자에게 해당 정보를 제공한 이후에는 본 발명의 음성 인식 자판기(10)의 저장 공간 소모를 감소시키기 위해 삭제되도록 형성될 수 있다. 또한, 출고 정보를 포함하는 mp3 파일을 후술되는 재고 관리 정보 처리부(17)로 전달하여 제품 재고 관리를 위해 가공 및 처리를 수행하도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기(10)는 재고 관리 정보 처리부(17)를 이용하여 제품 재고에 대한 정보를 관리하여 탄력적으로 자판기 관리자가 자판기(1)의 재고를 관리하도록 할 수 있다. 재고 관리 정보 처리부(17)는 자판기(1)가 현재 보유하고 있는 전체 제품에 대해 각각 재고 정보를 저장하며, 자판기(1) 외부로 특정 제품이 출고되면, 출고된 해당 제품에 대한 재고를 정리하고, 기 설정된 주기를 기준으로 재고 관리 정보를 획득하여 선호 제품 데이터를 획득하도록 형성될 수 있다.
재고 관리 정보 처리부(17)는 이를 위해 도 7에 도시된 바와 같이 출고 제품 정보 획득 모듈(171), 재고 관리 정보 생성 모듈(173) 및 선호 제품 데이터 출력 모듈(175)을 포함할 수 있다.
출고 제품 정보 획득 모듈(171)은 자판기(1) 외부로 출고되는 특정 제품의 정보를 획득하도록 형성된다.
재고 관리 정보 생성 모듈(173)은 자판기(1) 외부로 출고되는 특정 제품에 대하여 재고를 정리하고, 재고 관리 정보를 생성하도록 형성된다. 재고 관리 정보 생성 모듈(173)은 설정에 따라 해당 제품이 유사 제품으로 제공되었는지, 구매 희망 제품으로 제공되었는지를 포함하는 재고 관리 정보를 생성할 수도 있으며, 나아가 사용자를 인식한 정보에 포함된 사용자 구분 정보를 이용하여 특정 사용자가 구매한 구매 정보를 이용하여 특정 사용자 별로 재고 관리 정보를 생성할 수도 있다.
선호 제품 데이터 출력 모듈(175)은 재고 관리 정보를 이용하여 자판기(1)에 대한 선호 제품 데이터를 획득하고 외부로 출력하도록 형성될 수 있다. 사용자가 구매 희망 제품이 존재하지 않아 유사 제품을 선택하게 되는 경우, 자판기 관리자는 일반적으로는 해당 제품이 품절 상태여서 유사 제품이 많이 출고된 것인지, 유사 제품 자체가 인기가 많아서 출고가 많이 된 것인지 판단하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 선호 제품 데이터 출력 모듈(175)은 사용자가 입력한 구매 희망 제품 정보를 이용하여 구매 희망 제품에 대한 수요와 유사 제품에 대한 수요를 각각 선호 제품 데이터로 생성하여 자판기 관리자에게 제공함으로써, 자판기 관리자가 제품 재고를 유연하게 하여 자판기(1)의 재고를 관리하도록 할 수 있다.
또, 선호 제품 데이터 출력 모듈(175)은 재고 관리 정보를 이용하여 사용자 별로 선호 제품 데이터를 제공할 수 있으며, 사용자의 구매 주기, 구매 제품 등의 정보를 이용하여 자판기 관리자가 자판기(1)를 탄력적으로 운영할 수 있도록 할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 자판기
10: 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기
11: 주변 영상 처리부
13: 구매 희망 정보 분석부
15: 유사 제품 제공부
17: 제고 관리 정보 처리부
111: 동작 영역 영상 획득 모듈
113: 동작 영역 영상 분석 모듈
115: 위치 음성 제공 모듈
131: 작동 정보 제공 모듈
133: 구매 희망 제품 정보 획득 모듈
135: 제품 이름 재확인 모듈
137: 희망 제품 출고 모듈
151: 유사 제품 정보 획득 모듈
153: 제안 정보 출력 모듈
155: 제안 제품 출고 모듈
171: 출고 제품 정보 획득 모듈
173: 재고 관리 정보 생성 모듈
175: 선호 제품 데이터 출력 모듈

Claims (8)

  1. 자판기 주변의 영상을 획득하고 분석하여 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는지 판단하는 주변 영상 처리부;
    상기 사용자가 상기 자판기의 주변에서 상기 자판기의 작동을 희망하는 것으로 판단하면, 상기 사용자로부터 구매 희망 음성을 획득하고, 획득한 상기 구매 희망 음성을 분석하여 상기 사용자가 구매를 희망하는 제품에 대한 정보를 획득하고 구매 희망 제품을 출고하는 구매 희망 정보 분석부;
    상기 구매 희망 제품의 재고가 상기 자판기 내에 존재하지 않는 경우, 기 설정된 기계학습 알고리즘을 통해 기 학습된 학습 결과를 이용하여 상기 구매 희망 제품과 유사한 제품을 상기 사용자에게 제안하고, 상기 사용자의 동의 정보를 획득하는 경우, 해당 제품을 상기 자판기 외부로 출고하는 유사 제품 제공부; 및
    상기 자판기가 현재 보유하고 있는 전체 제품에 대해 각각 재고 정보를 저장하며, 상기 자판기 외부로 특정 제품이 출고되면, 출고된 해당 제품에 대한 재고를 정리하고, 기 설정된 주기를 기준으로 재고 관리 정보를 획득하여 선호 제품 데이터를 획득하는 재고 관리 정보 처리부;를 포함하며,
    상기 유사 제품 제공부는,
    상기 학습 결과 및 상기 구매 희망 제품을 이용하여 상기 자판기 내부에 재고가 존재하는 제품에 대해 상기 구매 희망 제품과의 유사도를 각각 결정하는 유사 제품 정보 획득 모듈;
    상기 재고가 존재하는 제품 정보를 상기 유사도가 높은 순서대로 정렬하고, 상기 자판기 외부로 순서대로 제안 정보로 출력하는 제안 정보 출력 모듈; 및
    상기 사용자로부터 동의 정보를 획득하는 경우, 상기 해당 제품을 상기 자판기 외부로 출고하고, 상기 사용자에게 출고 정보를 음성으로 출력하는 제안 제품 출고 모듈;을 포함하며,
    상기 학습 결과는 KNN 알고리즘을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 하고,
    상기 재고 관리 정보 처리부는,
    상기 자판기 외부로 출고되는 상기 특정 제품의 정보를 획득하는 출고 제품 정보 획득 모듈;
    상기 특정 제품에 대해 상기 재고를 정리하고, 상기 재고 관리 정보를 생성하는 재고 관리 정보 생성 모듈; 및
    상기 재고 관리 정보를 이용하여 상기 자판기에 대한 상기 선호 제품 데이터를 획득하고 외부로 출력하는 선호 제품 데이터 출력 모듈;을 포함하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주변 영상 처리부는,
    상기 자판기를 기준으로 상기 자판기의 전방에 대하여 일정 각도 및 일정 거리를 가지는 자판기 동작 영역에 대한 영상인 동작 영역 영상을 획득하는 동작 영역 영상 획득 모듈;
    상기 동작 영역 영상을 분석하여 상기 동작 영역 내에 상기 사용자가 존재하는지 확인하고, 상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는지를 판단하는 동작 영역 영상 분석 모듈; 및
    상기 사용자에게 상기 자판기의 위치를 알려주기 위해 기 설정된 음성을 상기 사용자 방향으로 출력하는 위치 음성 제공 모듈;을 포함하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 동작 영역 영상 분석 모듈은,
    상기 동작 영역 내에 상기 사용자가 존재하는지 확인하기 위해 상기 동작 영역에 기 설정된 기준 시간 이상 상기 사용자가 위치하는 경우, 상기 사용자가 상기 동작 영역 내에 존재하는 것으로 판단하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 동작 영역 영상 분석 모듈은,
    상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는지 판단하기 위해 상기 동작 영역 영상에서 상기 사용자의 얼굴 인식 정보를 획득하고, 상기 얼굴 인식 정보가 상기 자판기 방향인지를 확인하며, 상기 자판기 방향인 경우, 상기 사용자가 상기 자판기의 사용을 희망하는 것으로 판단하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구매 희망 정보 분석부는,
    상기 사용자에게 상기 자판기의 작동이 수행되었다는 음성 정보인 작동 정보를 출력하는 작동 정보 제공 모듈;
    상기 작동 정보를 출력한 이후 상기 사용자로부터 상기 구매 희망 음성을 획득하고 분석하여 상기 구매 희망 음성에 포함된 상기 구매 희망 제품을 획득하는 구매 희망 제품 정보 획득 모듈;
    상기 사용자에게 상기 구매 희망 제품이 상기 구매 희망 음성과 동일한지 확인할 수 있도록 음성 변환 파일을 출력하여 상기 구매 희망 제품이 상기 음성 변환 파일과 동일한 정보를 가지는지에 대한 답변인 1차 확인 결과를 상기 사용자로부터 획득하는 제품 이름 재확인 모듈; 및
    상기 1차 확인 결과, 상기 구매 희망 제품이 상기 음성 변환 파일과 동일한 정보를 가지는 경우, 상기 구매 희망 제품의 재고가 상기 자판기 내에 존재하는지 확인하고, 상기 재고가 존재하는 경우, 상기 구매 희망 제품을 상기 자판기 외부로 출고하고, 출고 정보를 음성으로 출력하는 희망 제품 출고 모듈;을 포함하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 구매 희망 제품 정보 획득 모듈은,
    상기 구매 희망 음성을 TTS 알고리즘을 이용하여 텍스트로 변환하며, 상기 텍스트를 음성 변환 파일로 재변환하고, 상기 텍스트를 이용하여 상기 구매 희망 제품의 이름을 획득하는 기계학습 알고리즘을 이용한 음성 인식 자판기.
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  8. 삭제
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