KR20040099642A - 음향도서장치 및 페이지 인식 방법 - Google Patents

음향도서장치 및 페이지 인식 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음향도서의 페이지 인식 수단에 관한 것으로서 특히, 도서(20)의 각 페이지의 일측에 형성된 페이지 코드부의 영상을 이미지 취득부에서 읽어들여 취득된 페이지 코드 영상으로부터 페이지 판독부에서 페이지 판독 코드를 추출하게 한 음향 도서 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 음향도서장치에 있어서,
상기 도서(20)의 일측에 페이지 코드부(21)를 구성하는 페이지 코드는 숫자, 문자, 그림, 바코드 또는 이진코드 중 어느 하나의 형태로 형성하고,
상기 독서대의 일측에 구성된 상기 페이지 인식부(12)는 상기 페이지 코드부(21)의 페이지 코드에 대한 영상을 읽어 들이는 이미지 취득부(12a)와, 상기 이미지 취득부(12a)로부터 취득된 페이지 코드에 대한 이미지로부터 페이지 판독 코드를 추출하는 페이지 판독부(12b)로 구성되며,
이미지 센서를 포함하는 이미지 취득부에서 도서의 페이지 코드부의 이미지를 읽어들여 픽셀배열로 저장하는 단계와 ; 이미지 취득부의 픽셀배열 데이터에서 픽셀라인 단위로 읽어, 상기 픽셀라인의 각 픽셀값을 이진화하는 단계와 ; 이진화된 픽셀 라인으로부터 기 설정된 소정의 시작 패턴의 존재 여부를 검사하는 단계와 ; 시작 패턴의 픽셀 수로부터 페이지 코드의 각 비트별 픽셀 수를 계산하는 단계와 ; 시작 패턴을 제외한 나머지 픽셀로부터 페이지코드를 생성하는 단계와 ; 생성된 페이지 코드에 끝패턴이 존재하는가 여부를 검사하는 단계와 ; 페이지 코드생성기에 의해 만들어진 이진의 페이지 코드로부터 실제 페이지 번호를 추출하여 마이콤으로 전송하는 단계로 페이지 인식이 이루어진다.
본 발명은 도서의 페이지 인식에만 적용되는 것이 아니라 낱장 형태의 내용이 있는 낱말 카드, 문자 카드, 그림 카드, 문양 카드의 각각을 인식하고, 해당 카드의 내용에 대한 소리가 나는 토킹 카드 시스템에서 여러 장의 카드를 구분하는데도 적용 가능하다.

Description

음향도서장치 및 페이지 인식 방법{sound book equipment and page recognition method}
본 발명은 책의 펼쳐진 페이지의 내용(문장, 배경음악 등을 포함함)을 소리로 재생하는 음향도서장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 책의 페이지 코드를 이용하여 페이지번호를 인식하여 책의 펼쳐진 페이지 내용과 관련된 소리를 발생시키는 음향도서장치에 관한 것이다.
기술의 발달이 급속해짐에 따라 단순히 읽혀지는 도서가 아닌 들을 수 있는 서적이 개발되어 사용되고 있다. 특히, 유아용 또는 어린이용 도서의 경우 페이지를 넘기면 자동으로 페이지를 인식하여 펼쳐진 페이지의 내용을 소리로 발생시키는 장치가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 장치의 하나로 적외선 센서를 사용한 음향 도서 장치가 대한민국 실용신안등록 제 20-0300879호 "음향도서장치"가 등록되어 있다.
상기 기존의 음향 도서 장치들은 페이지를 인식하기 위한 수단이 구비되어 있어 페이지를 인식하고 인식된 페이지에 해당하는 내용을 음향으로 출력되게 하고 있다.
이러한 기존의 음향 도서 장치의 구성 예를 도 13에 도시하였고, 페이지 인식 코드가 형성된 도서를 도 14에 도시하였고, 이러한 페이지 코드를 인식하는 페이지 인식 수단의 일예를 도 15에 도시하였다.
상기와 같은 종래의 음향 도서 장치에서 페이지를 인식하는 수단은 도서(P20)의 일측에 형성된 페이지 코드부(P21)으로서, 적외선을 반사하는 흰색 코드(P21b)와 반사하지 않는 검은색 코드(P21a)들의 집합으로 이루어져 있으며, 페이지 인식부(P12)는 각각의 비트별 코드에 대응하는 투광부(P12a)와 수광부(P12b)를 따로 구비하고 있으며,
상기 투광부(P12a)로부터 투사된 적외선은 검은색의 페이지코드 및 코드 보호영역(P21a)에서는 흡수되고, 흰색의 페이지 코드(P21b)에서는 반사 및 산란되어 수광부(P12b)로 입사되는 동작을 통해 각각의 비트별 코드가 구분되어, 도서의 페이지를 인식하게 된다.
그러나 종래 방식의 경우에서, 검은색의 페이지코드 및 코드 보호영역(P21a)에서도 적외선을 모두 흡수하지는 않고 일부는 반사하게 되며, 특히, 페이지 두께에 따라 검은색 페이지 코드(P21a)로부터 반사되는 빛의 양이 달라진다. 즉, 수광부(P12b)와 가까운 페이지의 검은색의 페이지 코드(P21a)에서 반사되는 빛의 세기가 도서의 제일 낮은 페이지의 흰색의 페이지 코드(P21b)로부터 반사되는 빛의 세기보다 높아질 수 있다. 따라서 수광부에서 보면, 도서의 높은 페이지의 검은색 페이지 코드 전압이 도서의 제일 낮은 페이지의 흰색 페이지 코드 전압보다 높아서 비트값 0이 비트값 1로 잘못 인식될 수가 있다. 즉 페이지 코드 인식의 오동작이 발생하게 된다. 이로 인해 종래 방식에서 사용 가능한 페이지 두께는 제약을 받는다.
또한 도서의 유격에 따라서 수광부(P12b)에 감광되는 감광량 차이가 발생하므로, 종래 방식은 도서의 유격에도 민감하다는 단점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 종래 음향 도서 장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 페이지 코드부를 포함하는 영상을 읽어 들이는 이미지 취득부와 이 영상 데이터로부터 음향도서 장치가 인식할 수 있는 페이지 판독 코드를 추출해내는 페이지 판독부를 구성함으로써 보다 효과적으로 페이지코드를 인식할 수 있는 음향도서장치를 제공함을 목적으로 한다.
즉, 이미지 센서를 페이지 인식에 이용함으로써, 종래 방식에 비해서 페이지 두께와 도서의 유격에도 덜 민감한 음향 도서 장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 이미지 센서를 사용함으로서 페이지 코드의 형상에 구애됨 없이 다양한 형태의 페이지 코드를 구현할 수 있는 음향도서장치를 제공함을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 음향도서장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 음향도서장치의 일예를 도시한 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 음향도서장치에 의해 읽혀지는 도서의 일예를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 음향도서장치에 의해 읽혀지는 카드의 일예를 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 음향도서장치의 페이지 인식부의 구성도이고,
도 6은 본 발명에 따른 상기 페이지 코드부의 일예를 도시한 구성도이고,
도 7은 본 발명에 따른 음향도서장치의 페이지 인식부에 있어서 이미지 취득부의 블록도이고,
도 8은 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 판독부의 페이지 인식을 위한 픽셀 배열의 일예를 도시한 구성도이고,
도 9는 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 판독부의 구성을 도시한 블록도이고,
도 10a는 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 인식 과정을 설명하기 위한 흐름도이고,
도 10b는 도 8의 픽셀 배열 중 어느 하나의 픽셀 라인의 구성을 도시한 것이고,
도 11은 본 발명에 따른 음향도서장치를 이용한 독서 과정을 설명하기 위한 흐름도이고,
도 12는 본 발명에 따른 음향도서장치의 다른 일예를 도시한 사시도이고,
도 13은 종래의 음향도서장치의 일예를 도시한 구성도이고,
도 14는 종래의 페이지 인식 코드부를 갖는 도서의 일예를 도시한 평면도이고,
도 15는 종래 음향도서장치에 있어서 페이지 코드를 인식하는 방법을 설명하기 위한 측면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : 독서대 11 : 도서 안치부
12, 12' : 페이지 인식부 12a, 12a' : 이미지 취득부
12b, 12b' : 페이지 판독부 13 : 메모리
13a : 메모리 인터페이스 14 : 음성데이터 처리부
15 : D/A변환기 16 : 증폭기
17 : 음성출력부 17a : 스피커
17b : 이어폰 연결구 18 : 마이콤
19 : 재생버튼 20 : 도서
21 : 페이지 코드부 22 : 페이지 내용부
23 : 영상출력부 23a : 표시창
23b : 표시장치 연결구
24 : 영상데이터 처리부
30 : 도서 카드
L : 촛점거리
상기와 같은 본 발명의 목적은 도서(20)에 형성된 페이지 코드부(21)를 인식하는 페이지 인식부(12)와, 페이지 인식부(12)에 의해 인식된 페이지의 내용에 대한 음성 및 영상 정보가 저장된 메모리(13)와, 메모리(13)에 저장된 음성데이터를 처리하는 음성데이터 처리부(14)와, 디지털 음성 신호를 아날로그 신호로 변화하는 D/A 변환기(15)와, 아날로그 신호로 변환되고 증폭기(16)에 의해 증폭된 음성 및 음향신호를 출력하는 음성출력부(17)와, 상기 페이지 인식부(12)에 의해서 인식된 페이지번호에 해당하는 데이터를 메모리(13)로부터 찾아서 음성데이터 처리부(14)로 보내고 출력하는 제반 과정을 제어하는 마이콤(18)으로 구성된 독서대(10)로 이루어진 음향도서장치에 있어서,
상기 도서(20)의 일측에 페이지 코드부(21)를 구성하는 페이지 코드는 숫자, 문자, 그림, 바코드 또는 이진코드 중 어느 하나의 형태로 형성하고,
상기 독서대의 일측에 구성된 상기 페이지 인식부(12)는 상기 페이지 코드부(21)의 페이지 코드에 대한 영상을 읽어 들이는 이미지 취득부(12a)와, 상기 이미지 취득부(12a)로부터 취득된 페이지 코드에 대한 이미지로부터 페이지 판독 코드를 추출하는 페이지 판독부(12b)로 구성됨을 특징으로 하는 음향도서장치에 의해 이루어진다.
또한, 본 발명의 목적은 음향 도서 장치의 페이지 인식 방법에 있어서,
이미지 센서를 포함하는 이미지 취득부(21a)에서 도서의 페이지 코드부(21)의 이미지를 읽어들여 픽셀배열로 저장하는 단계와 ; 이미지 취득부(21a)의 픽셀배열 데이터에서 픽셀라인 단위로 읽어, 상기 픽셀라인의 각 픽셀값을 이진화하는 단계와 ; 이진화된 픽셀 라인으로부터 기 설정된 소정의 시작 패턴의 존재 여부를 검사하는 단계와 ; 시작 패턴의 픽셀 수로부터 페이지 코드의 각 비트별 픽셀 수를 계산하는 단계와 ; 시작 패턴을 제외한 나머지 픽셀로부터 페이지코드를 생성하는 단계와 ; 생성된 페이지 코드에 끝패턴이 존재하는가 여부를 검사하는 단계와 ; 페이지 코드생성기에 의해 만들어진 이진의 페이지 코드로부터 실제 페이지 번호를 추출하여 마이콤으로 전송하는 단계로 페이지 인식이 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 음향 도서 장치의 일예를 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 음향도서장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음향도서장치의 일예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 음향도서장치에 의해 읽혀지는 도서의 일예를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 음향도서장치에 의해 읽혀지는 카드의 일예를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 음향도서장치의 페이지 인식부의 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 상기 페이지 코드부의 일예를 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 음향도서장치의 페이지 인식부에 있어서 이미지 취득부의 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 판독부의 페이지 인식을 위한 픽셀 배열의 일예를 도시한 구성도이고, 도 9는 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 판독부의 구성을 도시한 블록도이고, 도 10a는 본 발명에 따른 음향도서장치에 있어서 페이지 인식 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10b는 도 8의 픽셀 배열 중 어느 하나의 픽셀 라인의 구성을 도시한 것이고, 도 11은 본 발명에 따른 음향도서장치를 이용한 독서 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 12는 본 발명에 따른 음향도서장치의 다른 일예를 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 음향도서장치는 도서(20)와 독서대(10)를 구비하고 있다. 상기 도서(20)는 그림, 문자 또는 그림과 문자가 인쇄된 매체로서 중앙에는 페이지 내용부(22)가 구성되고, 그 일측에 페이지 코드부(21)가 형성되어 있다.
상기 페이지 코드부(21)를 도 2 및 도 3에서는 도서(20)의 단부 즉, 제본부의 반대 측에 형성함을 일실시예로 도시하고, 설명하였으나 그 위치가 이에 의해 제한되지 않는다.
상기 페이지 코드부(21)에는 페이지 코드의 시작과 끝을 확인 할 수 있는 시작 패턴 또는 끝패턴을 더 첨가하여 페이지 코드 이미지와 다른 이미지를 구분할 수 있게 하였다.
상기 도서(20)에는 음성 및 음향이 저장되고 그림과 문자가 기록되며, 낱장으로 구성된 토킹 카드를 포함하며, 각각의 도서(20)에 그 내용을 음성으로 저장하고 있는 메모리(13)를 구비하고 있다.
상기 메모리(13)는 독서대(10)에 구비된 메모리 인터페이스(13a)에 착탈시킬 수 있는 롬팩(ROM-pack)이나 플래시 메모리 카드, 콤팩트디스크 등이 사용될 수 있으며, 플래시 메모리나 하드디스크 등의 고정된 저장장치 등을 사용할 수 있다.
상기 도서(20)는 독서대(10)의 도서 안치부(11)에 올려진 상태에서 읽혀진다.
상기 독서대(10)는 평평하여 도서(20)가 올려질 수 있는 도서 안치부(11)와, 상기 도서 안치부(11)의 일측에 센서 지지대(120)를 설치하고 여기에 설치되어 도서(20)에 형성된 상기 페이지 코드를 인식하는 페이지 인식부(12)를 포함하고 있다.
상기 페이지 인식부(12)는 이미지 취득부(12a)와 페이지 판독부(12b)가 각각 구성되어 있으며, 도 1에서 도시한 바와 같이, 이미지 취득부(12a)는 페이지 코드부(21)에 대해 수직 방향 위에 설치되고, 페이지 코드 전체를 영상으로 읽어 들일 수 있는 높이에 위치한다.
상기 이미지 취득부(12a)는 페이지 코드 전체를 영상으로 취득할 수 있는 한, 기구의 높이를 줄이거나 또는 다른 필요성에 의해 페이지 코드부(21)에 대해서 수직 방향 위가 아니라 각도를 주어서 형성할 수 있으며 이에 따라 기울기를 주어 설치될 수도 있다.
상기 이미지 취득부(12a)의 취득된 페이지코드 이미지는 하나이상의 행과 열로 이루어진 픽셀 배열이며, 상기 픽셀 배열은 수 개의 픽셀이 하나의 픽셀 비트를 이루고, 상기 픽셀 비트가 하나 이상 연속 배열되어 픽셀라인을 이루며, 하나 이상의 픽셀 라인이 행을 이루어 구성된다.
상기한 바와 같이 페이지 인식부(12)는 이미지 취득부(12a)와 페이지 판독부(12b)로 구성되며, 상기 이미지 취득부(12a)는 통상의 이미지를 인식하는 CCD 또는 CMOS 이미지센서 등이 사용된다.
상기 페이지 판독부(12b)는 도 9에 도시한 바와 같이, 페이지 취득부(12a)에서 취득되어 저장된 이미지의 픽셀배열에서 1개의 픽셀라인을 페이지 취득부의 라인버퍼로부터 읽어들인 후 그 픽셀라인의 각 픽셀값을 이진화하는 픽셀 이진화기(121)와, 이진화된 픽셀 라인데이터로부터 소정의 시작 패턴의 존재 여부를 검사하는 시작패턴 검사기(122)와, 시작패턴의 픽셀 수로부터 페이지 코드의 각 비트별 픽셀 수를 계산하는 비트별 페이지코드 계산기(123)와, 시작패턴을 제외한 나머지 픽셀로부터 페이지코드를 생성하는 페이지코드 생성기(124)와, 생성된 페이지 코드의 일부에 끝패턴이 존재하는 가 여부를 검사하는 끝패턴 검사기(125) 및, 페이지 코드생성기에 의해 만들어진 이진의 페이지 코드로부터 실제 페이지번호를 추출하는 페이지 추출기(126)로 구성된다.
상기 페이지 판독부(12b)의 페이지 인식과정은 마이콤이나 DSP을 사용하여 이미지 프로세싱을 통해서 수행될 수도 있고, FPGA와 같은 하드웨어 로직으로 구성되어 수행될 수도 있다.
상기 페이지 판독부(12b, 12b')의 페이지 추출기(126)로부터 추출되는 페이지 정보는 마이콤(18)에 전달되어, 메모리(13)로부터 해당 페이지의 정보를 불러들여 음향 또는 영상으로 출력하는데 사용되게 된다.
또한, 상기 페이지 인식부는 도 12에 도시한 바와 같이, 독서대(10)와 별도로 구성될 수 있다. 즉, 독서대(10)의 도서 안치부(11)를 제거하고 각 수단이 설치된 본체에 구성된 마이컴과 유선 또는 무선으로 접속될 수 있게 분리형 페이지 인식부(12')를 구성할 수 있다.
상기와 같이 페이지 인식부(12')를 따로 구성할 경우에는 사용자가 파지하기 용이하도록 막대 형상의 본체(120)내에 구성됨이 바람직하며 일측에 영상 취득 버튼(12c)을 설치하여 파지된 손으로 작동시킬 수 있게 하였다.
상기 분리형 페이지 인식부(12')의 본체(120)는 중공된 통체 형상이고, 이미지 취득부(12a')가 도서(20)의 페이지 코드부(21)와 너무 인접된 상태가 되면 페이지 코드를 충분히 인식할 수 없게 됨으로, 이격 거리를 맞추기 위해 본체(120)의 단부로부터 이미지센서의 촛점 거리(L)만큼 이격된 위치에 설치된다.
상기 분리형 페이지 인식부(12')는 도서(20)의 페이지 코드부(21)와 대향되는 면에 압력 감지 센서(12d)를 설치하여 페이지 인식부(12')가 페이지 코드부(21)에 대향된 상태를 이루고 있는 가를 감지할 수 있게 하였으며, 이와 같이 압력 감지 센서(12d)를 설치할 경우 압력 감지 센서(12d)가 상기한 영상 취득 버튼(12c)의 역할을 할 수 있게 스위칭 기능을 갖게 함으로서 영상 취득 버튼(12c)은 설치하지 않아도 된다.
또한, 상기 독서대(10)는 메모리(13)에 저장된 음성 정보를 처리하는 음성 처리부(14)와 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A변환기(15)와 증폭기(16) 및 음성출력부(17)를 구비하고 있으며, 상기 각각의 구성부분을 제어하기 위한 마이콤(18)이 설치되어 있다.
상기 독서대(10)는 메모리(13)에 저장된 영상 데이터와 자막 데이터를 처리하는 영상데이터 처리부(24)와 영상 출력부(23)를 더 구비할 수 있다.
상기 음성출력부(17)는 독서대(10)와 일체로 구성된 스피커(17b)와 이어폰을 꽂을 수 있는 이어폰 잭(17a)을 포함한다.
상기 독서대(10)는 그 일측에 일체형으로 구성된 LCD와 같은 표시창(23b)을 구성하여 직접 영상 데이터와 자막데이터를 출력할 수도 있다.
또한, 상기 독서대의 영상출력부(23)는 독서대(10)와 TV나 모니터에 연결하는 케이블을 꽂을 수 있는 표시수단 연결구(23a)를 더 구비하고 있다.
상기 독서대(10)의 일측에는 페이지 인식부(12)에서 인식된 해당 페이지의 내용을 음성으로 출력하는 과정을 반복 수행할 수 있게 하는 재생버튼(19)이 더 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 음향 도서 장치에 있어서 페이지 인식부에서 페이지를 인식하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 이미지 취득부(12a)는 도서 위에 인쇄된 임의의 페이지 코드부(21)를 포함하는 영상을 읽어 들이고, 페이지 판독부(12b)는 이러한 영상으로부터 상기 음향도서 장치가 인식할 수 있는 페이지를 추출해낸다.
도서(20)가 펼쳐지면 상기 음향 도서 장치는 도서(20)의 펼쳐진 왼쪽, 오른쪽 페이지의 관련된 내용을 모두 읽어준다. 따라서 사용하는 코드의 수가 N개라면 최대 2N+1개의 페이지까지 지원할 수 있다. (필요하다면, 한 페이지씩 읽을 수도 있다.)
페이지 코드부(21)의 각각의 코드들은 코드를 구성하는 색깔에 따라서 0, 1(또는 1, 0)의 코드값을 각각 가진다. 이하의 설명에서는 밝은 색깔의 경우를 코드값 1, 어두운 색깔의 경우를 코드값 0으로 한다. 코드값을 반대로 하는 경우(0,1)도 똑같은 원리이다.
색깔의 어두움과 밝음의 구별은 해당 색깔을 흑백 이미지로 변환했을 때, 기준값 이상의 명도를 가지느냐 그렇지 않느냐로 결정되며, 기준값 이상의 명도를 가지는 색깔이 밝은 색, 그 반대가 어두운 색이다.
기준값은 흰색과 검정색 사이의 값으로 설정한다. 이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 페이지 코드부(21)의 각각의 코드들은 흰색과 검정색으로 이루어져 있다고 가정하며, 검정색의 코드값은 0, 흰색의 코드값은 1이다.
도 6에 페이지 코드들 중 하나의 페이지 코드 예를 도시하고 있다.
페이지 코드(21)의 정확한 판독을 위해, 이 페이지 코드는 시작 패턴과 끝 패턴 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함하여 구성된다.
시작 패턴과 끝 패턴은 각각 (검정색, 흰색, 검정색)으로 구성되어, (0, 1, 0)의 코드값을 가진다. 시작 패턴과 끝 패턴의 코드값은 바꿀 수 있다.
실제 페이지 코드 C1~ Cn은 각각 음향도서의 페이지에 따라 흰색이나 검정색으로 구성된다. 또한, 페이지 코드부(21)의 각각의 비트는 동일한 모양과 크기를 가지며, 연속되는 비트와 비트 사이의 거리는 전 비트들을 통해서 동일하다.
상기와 같이 구성되고 이미지 취득부(12a)에 의해 읽혀진 페이지 코드(21)의 이미지는 다수의 행과 열을 이루는 픽셀 배열로서 이미지 취득부에 저장된다.
상기 픽셀 배열은 M x N의 해상도를 가지는 픽셀들의 집합이다. 해상도가 높을수록, 보다 더 정확한 영상 데이터를 얻을 수 있다.
각각의 픽셀들은 광자의 세기에 대응하는 아날로그 전압을 가지며, 외부 인터페이스의 요청시 A/D 변환기를 거쳐 디지털 데이터를 출력한다.
이미지 취득부(12a)는 페이지 판독부(12b)의 요청시 자신의 픽셀배열 데이터를 라인버퍼를 이용해서 픽셀라인 단위로 전달한다. 픽셀 배열이 M x N의 해상도를 가지는 경우, N개의 픽셀라인을 가지며, 하나의 픽셀라인은 M개의 픽셀로 구성된다.
도 8은 페이지 판독부의 페이지 인식을 위한 픽셀 배열의 일예를 도시한 구성도이고, 도 9는 페이지 판독부의 구성을 도시한 블록도이다.
페이지 판독부(12b)는 픽셀라인 1부터 픽셀라인 N까지 오름차순으로 (또는 내림차순으로) 픽셀라인을 검사해 가면서 시작 패턴과 끝 패턴을 모두 포함하는 픽셀라인을 찾는다.
시작 패턴과 끝 패턴을 포함하는 픽셀라인을 찾으면, 그 픽셀라인으로부터 실제 페이지 코드값을 추출해 낸다.
이것이 바로 마이콤(18)에 전달할 페이지 정보가 된다.
시작 패턴과 끝 패턴을 포함하는 픽셀라인이 존재하지 않는다면, 도서 안치부(11)에 도서(20)가 올려져 있지 않은 상태이거나, 에러가 발생한 상태이다.
이하 이러한 과정을 좀더 자세히 설명하기로 한다.
도 10a에 페이지를 인식하는 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시하였다.
먼저 페이지 판독부(12b)가 페이지 코드 이미지를 저장하고 있는 이미지 취득부(12a)의 픽셀배열에서 픽셀라인 단위로 이미지 취득부의 라인버퍼를 이용하여 픽셀데이터를 입력받는다.
상기한 바와 같이 픽셀 배열은 다수의 픽셀라인으로 구성되어 있고 개별 픽셀라인은 여러 개의 비트로 이루어져 있다.
이러한 픽셀 라인의 각 픽셀의 값을 "픽셀 이진화기"를 통해서 기준값과 비교하여 기준값보다 낮으면 0, 높으면 1의 이진값으로 변환시킨다.
기준값 설정 방법은 다음과 같다.
단색(monochromatic) 이미지 센서의 경우, 이미지 취득부에서 픽셀이 가지는 최대 아날로그 전압을 흰색 픽셀, 최소의 아날로그 전압을 검은색 픽셀에 대응시키면, 픽셀의 밝고 어두움을 결정하는 최대, 최소 아날로그 전압의 사이의 값으로 설정할 수 있다. 일반적으로 최대, 최소 아날로그 전압의 중간값으로 할 수 있다.
만일 이진화된 1개의 픽셀라인 안에 페이지코드가 저장되어 있다면, 페이지코드들의 비트들은 동일한 이진값을 가지는, 적어도 k개의 연속되는 픽셀들로 구성된다.
예를 들어, 시작패턴, 끝패턴 (0,1,0)에서 첫 번째 비트 0과 세 번째 비트 0은 적어도 k개의 연속되는 이진값 0을, 두 번째 비트 1은 적어도 k개의 연속되는 이진값 1을 가지는 픽셀들로 구성된다.
픽셀라인이 기준값을 이용해서 이진화되면, 시작 패턴을 찾는 동작을 수행한다.
즉, 이진화된 픽셀라인의 처음부터 검사를 시작하여 적어도 k개의 연속되는 이진값 0, 1, 0을 가지는 픽셀그룹들의 집합을 찾는다. 만약, 검사 중인 픽셀라인에 시작 패턴이 존재하지 않는다면, 검사 중인 픽셀라인은 페이지 코드부의 정보를 가지지 않는 것으로 판단하고 다음의 픽셀라인을 검사한다.
시작패턴이 검색되면, 시작패턴의 각 비트별 픽셀 수를 계산하여 비트별 페이지코드의 크기를 계산한다.
시작 패턴의 각 비트들의 픽셀 수의 평균값이 비트별 페이지코드의 크기(d)로 볼 수 있으며, 페이지 코드부의 연속되는 두 비트간의 거리는 비트별 페이지 코드의 크기와 동일하다.
시작패턴의 첫 비트의 중간 픽셀로부터 비트별 페이지 코드 크기(d)만큼 떨어진 위치에 있는 픽셀들을 찾아서(sampling), 그 픽셀들의 값을 이용하여 페이지 코드를 생성한다.
생성된 페이지 코드에서 시작패턴을 제외하고 실제 페이지 코드(C1~ Cn)을 추출하고 이로부터 페이지 정보를 얻어 마이콤에 전송한다.
상기의 과정에서 생성된 페이지 코드에서 끝패턴이 존재하는지를 검사하는 과정을 더 수행할 수 있다.
상기의 과정에서 시작 패턴 검사 전에 적어도 k개가 연속으로 같은 이진값을 가지는 픽셀들을 그룹화하는 픽셀그룹화 단계를 더 수행하여 그 픽셀 그룹 값으로 1차 페이지 코드를 생성할 수 있다. 1차 페이지 코드에서 시작패턴 검사기 이후의과정을 반복할 수 있다.
상기 페이지 인식부(12')가 도 12와 같이 펜형상으로 구성되었을 경우에도 페이지를 판독하는 과정은 동일하며, 단지 이미지 취득부(12a')의 작동을 영상 취득 버튼(12c)을 눌러 구동되게 하거나 압력 감지 센서(12d)가 작동되게 하여 수행함이 다르다.
이하, 본 발명에 따른 음향도서장치를 이용한 음성출력 과정을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 음향도서장치의 페이지 인식 및 음성출력과정을 도시한 흐름도이다. 먼저, 도서(20)를 독서대(10)의 도서 안치부(11)에 올려놓고 전원을 온(on)시킨다. 도서 안치부(11)에 도서(20)가 올려져 있지 않은 상태에서는, 시작 패턴과 끝 패턴이 존재하지 않기 때문에 페이지 인식부(12)는 도서(20)가 올려져 있지 않음을 인식할 수 있다. 이 경우, 페이지 인식부(12)는 코드값이 000인 (실제 페이지 코드가 3 비트(bit)로 구성되었을 때를 가정함) 페이지 판독 코드를 마이콤(18)에 전달한다.
코드값이 000인 페이지 판독 코드는 도서 안치부(11)에 도서(20)가 없거나, 시작 패턴과 끝 패턴을 인식할 수 없는 경우의 코드값이다.
도서(20)가 도서 안치부(11)에 놓이게 되면, 페이지 인식부(12) 해당 페이지 판독 코드를 마이콤(18)에 전달한다. 이 때, 마이콤(18)에 전달되는 페이지 판독코드는 000이 아닌 값이다.
페이지 인식부(12)에 의해 읽혀진 페이지 값은 마이콤(18)으로 전달되어 해당 페이지 코드에 해당하는 데이터의 내용을 메모리(13)에서 찾는다.
음성데이터의 경우에는 음성데이터 처리부(14)로 보내고 D/A 변환기(15)에 의해 아날로그신호로 변환하고, 증폭기(16)를 이용하여 증폭한 후 스피커(17b)나 이어폰 잭(17a)에 연결된 이어폰으로 전달한다.
영상데이터나 자막데이터의 경우에는 영상데이터 처리부(24)를 거쳐서 영상출력부(23)로 보낸다. 영상출력부는 자체적인 LCD와 같은 영상 표시 장치(23b)를 포함하여 영상데이터를 직접 표시할 수도 있고 영상출력단자(23a)에 연결된 TV나 모니터의 화면에 영상데이터나 자막데이터를 표시할 수 있다.
재생버튼(19)을 누르면 한 번 더 소리를 발생시킨다.
계속 페이지 인식부(12)에서는 페이지 코드 영상을 읽어와 페이지가 변경되었는지, 도서 안치부(11)에 도서(20)가 있는지를 확인한다.
페이지 판독 코드가 000, 즉 도서 안치부(11)에 도서가 없어진 경우에도 계속 페이지 인식부(12)에서는 페이지 코드부(21) 영상을 읽어와 페이지 판독 코드를 만든다.
페이지 인식부(12)에서 영상을 읽어오는 방법은 소정 간격으로 반복하여 이루어지며, 이러한 읽기를 소정 횟수 동안 반복하여도 페이지 판독 코드가 000이면 전원은 자동적으로 꺼진다.
또한, 페이지 인식부(12)에서 영상을 읽는 횟수와 관계없이 이미 마이콤(18)에 설정된 시간이 경과하여도 페이지 판독 코드가 000이면, 역시 전원이 자동적으로 꺼진다.
새로 판독된 페이지 판독 코드가 000이 아니고, 이전 페이지 판독 코드와 다른 경우, 즉 다른 페이지로 넘어간 경우에는 페이지 인식부(12)에서 판독된 페이지 판독 코드에 대응하는 데이터를 앞에서 설명한 방식과 같이 메모리로부터 읽어서 소리를 발생시킨다.
본 발명은 책자의 형상을 갖는 도서에만 적용되는 것이 아니라 내용이 있는 낱말, 문자, 그림, 문양 카드를 끼우면 해당 카드의 내용에 대한 소리가 나는 토킹카드 시스템에서 여러 장의 카드를 구분하는데도 적용 가능하다.
토킹카드의 일 측면에 본 발명에 사용된 페이지코드를 장착하면 똑같은 원리에 의해서 적용 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 음향 도서 장치는 이미지 센서를 통해서 페이지 코드 이미지를 취득하고 페이지판독부를 통해 도서의 페이지 번호를 판독하는 페이지 인식부를 구성함으로서 기존의 음향도서장치에 있어서 문제가 되는 페이지 두께의 제약 및 도서의 유격으로 인한, 페이지 코드의 오 인식 가능성의 단점을 해결하여 안정적으로 도서의 페이지 인식을 할 수 있게 한다.
본 발명은 상기한 실시예의 내용에 한정되지는 않으며, 본 발명의 기술분야에 익숙한 기술자라면, 본 발명의 실시예를 참고로 다양하게 변형, 부가할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 도서(20)에 형성된 페이지 코드부(21)를 인식하는 페이지 인식부(12)와, 페이지 인식부(12)에 의해 인식된 페이지의 내용에 대한 음성 및 영상 정보가 저장된 메모리(13)와, 메모리(13)에 저장된 음성데이터를 처리하는 음성데이터 처리부(14)와, 디지털 음성 신호를 아날로그 신호로 변화하는 D/A 변환기(15)와, 아날로그 신호로 변환되고 증폭기(16)에 의해 증폭된 음성 및 음향신호를 출력하는 음성출력부(17)와, 상기 페이지 인식부(12)에 의해서 인식된 페이지번호에 해당하는 데이터를 메모리(13)로부터 찾아서 음성데이터 처리부(14)로 보내고 출력하는 제반 과정을 제어하는 마이콤(18)으로 구성된 독서대(10)로 이루어진 음향도서장치에 있어서,
    상기 도서(20)의 일측에 페이지 코드부(21)를 구성하는 페이지 코드는 숫자, 문자, 그림, 바코드 또는 이진코드 중 어느 하나의 형태로 형성하고,
    상기 독서대의 일측에 구성된 상기 페이지 인식부(12)는 상기 페이지 코드부(21)의 페이지 코드에 대한 영상을 읽어 들이는 이미지 취득부(12a)와, 상기 이미지 취득부(12a)로부터 취득된 페이지 코드에 대한 이미지로부터 페이지 판독 코드를 추출하는 페이지 판독부(12b)로 구성됨을 특징으로 음향도서장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 독서대(10)에는 구비된 메모리(13)에는 영상데이터를 더 포함하고 있으며, 상기 메모리(13)에 저장된 영상데이터를 처리하는 영상데이터 처리부(24)와, 처리된 영상을 출력하는 영상출력부(23)가 더 구비됨을 특징으로 하는 음향도서장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 페이지 코드부(21)를 구성하는 페이지 코드에는 시작 패턴과 끝 패턴 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함함을 특징으로 하는 음향 도서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 페이지 인식부(12)는 펜 형상의 본체(120)내에 구성되고,
    상기 도서(20)에 형성된 페이지 코드부(21)와 대향되는 단부로부터 촛점 거리(L) 이격된 위치에 이미지 취득부(12a')가 형성되고, 그 일측에 페이지 판독부(12b')가 구비되어 있으며, 상기 페이지 판독부(12b')는 유선 또는 무선으로 독서대(10)에 구성된 마이콤(18)과 접속됨을 특징으로 하는 음향도서장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4항에 있어서, 상기 이미지 취득부(21a)는 CCD 또는 CMOS 이미지센서 중 어느 하나임을 특징으로 하는 음향 도서 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4항에 있어서, 상기 페이지 판독부(12b)는 페이지 취득부(12a)에 취득되어 저장된 이미지의 픽셀배열 중에서 1개의 픽셀라인을 읽어서, 상기 픽셀 라인의 각 픽셀값을 이진화하는 픽셀 이진화기(121)와, 이진화된 픽셀 라인으로부터 소정의 시작 패턴의 존재 여부를 검사하는 시작패턴 검사기(122)와, 시작패턴의 픽셀 수로부터 페이지 코드의 각 비트별 픽셀 수를 계산하는 비트별 페이지코드 계산기(123)와, 시작패턴을 제외한 나머지 픽셀로부터 페이지코드를 생성하는 페이지코드 생성기(124)와, 생성된 페이지 코드의 일부에 끝패턴이 존재하는 가 여부를 검사하는 끝패턴 검사기(125) 및 , 페이지 코드생성기에 의해 만들어진 이진의 페이지 코드로부터 실제 페이지번호를 추출하는 페이지 추출기(126)로 구성됨을 특징으로 하는 음향도서장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 페이지 판독부(12b)는 페이지 인식 과정을 이미지 프로세싱을 위한 프로그램을 수록한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC) 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 음향도서장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 펜 형상의 본체(120)를 갖는 페이지 인식부(12')의 본체(120)의 일측에는 상기 이미지 취득부(12a')를 작동시키기 위한 영상 취득 버튼(12c)이 더 구비됨을 특징으로 하는 음향도서장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 펜 형상의 본체(120)를 갖는 페이지 인식부(12')의 본체(120)의 단부에는 본체(120)의 단부가 도서(20)의 페이지 코드부(21)에 접촉됨을 인식하고 이미지 취득부(12a')에 구동신호를 전송하는 압력 감지 센서(12d)가 더 설치됨을 특징으로 하는 음향 도서 장치.
  10. 음향 도서 장치의 페이지 인식 방법에 있어서,
    이미지 센서를 포함하는 이미지 취득부(21a)에서 도서의 페이지 코드부(21)의 이미지를 읽어들여 픽셀배열로 저장하는 단계와 ;
    상기 픽셀 배열에서 1개의 픽셀라인을 읽어들여 상기 픽셀라인의 각 픽셀값을 이진화하는 단계와 ;
    이진화된 픽셀 라인로부터 기 설정된 소정의 시작 패턴의 존재 여부를 검사하는 단계와 ;
    시작 패턴의 픽셀 수로부터 페이지 코드의 각 비트별 픽셀 수를 계산하는 단계와 ;
    시작 패턴을 제외한 나머지 픽셀로부터 페이지코드를 생성하는 단계와 ;
    생성된 페이지 코드에 끝패턴이 존재하는가 여부를 검사하는 단계와 ;
    페이지 코드생성기에 의해 만들어진 이전의 페이지 코드로부터 실제 페이지 번호를 추출하여 마이콤으로 전송하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 음향도서장치의 페이지 인식 방법.
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