KR20100125629A

KR20100125629A - 시각장애인 보행 보조 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20100125629A
Application number: KR1020090044434A
Authority: KR
Inventors: 김호군
Original assignee: 김호군
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2010-12-01

Abstract

본 발명은 촉각형 공간표시기를 이용하여 시각장애인의 보행을 도와줄 수 있도록 한 시각 장애인 보행 보조 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하는 공간정보센싱부; 상기 공간정보센싱부의 상기 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시켜 배열하기 위한 촉각돌기의 구동신호를 생성하는 데이터처리부; 및 상기 데이터처리부의 구동신호에 따라 상기 촉각돌기를 구동시켜 상기 공간정보를 표시하는 촉각형 공간표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

시각장애인, 보행, 촉각, 공간표시

Description

시각장애인 보행 보조 시스템 및 그 방법{WALKING ASSISTANCE SYSTEM FOR THE BLIND AND METHOD THEREOF}

본 발명은 시각장애인 보행 보조 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 촉각형 공간표시기를 이용하여 시각장애인의 보행을 도와줄 수 있도록 한 시각 장애인 보행 보조 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 시각장애인은 지팡이를 사용한 손의 감촉이나, 각종 전자센서를 사용하여 수집한 장애물의 공간정보를 소리로 전환하여 인식하거나, 보행하려는 공간에 미리 설치된 전파발생기 또는 유도장치를 통해 보행을 안내 받고 있다.

그러나, 지팡이는 수집할 정보의 양이 제한되고 불편함이 따르며, 각종 전자센서로 수집한 장애물의 공간적 위치와 상태를 소리로서 표현하는 장치는 표현할 수 있는 용량이 제한되어 있다.

따라서, 현재에도 대부분의 시각장애인은 단독 보행할때 지팡이 또는 안내견에 의존하는 상태이다.

최근에는 3차원 공간정보를 실시간으로 수집하는 각종 전자센서가 개발되고 데이터처리 속도가 크게 향상되어 다양한 기능이 구현되고 있다. 레이저스캐너, 광 학스캐너, 적외선 스캐너, 마이크로파 스캐너 등과 같이 이미 보편화되어 각종 로봇의 센서 및 보안씨스템에 사용되고 있다.

한편, 시각장애인은 불편한 시각을 대신하는 방법으로 청각과 촉각이 있다. 촉각을 이용한 방법은 지팡이와 점자가 있고, 최근에는 전자기술의 발달로 e-book 또는 점자표시 촉각생성기 등과 같이 촉각을 생성하는 정밀한 장치들이 개발되고 있는 추세이다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 보행할 지면을 스캐닝하여 3차원 공간정보를 획득하고, 획득한 공간정보를 시각장애인의 촉각으로 인식할 수 있도록 한 시각장애인 보행 보조 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 시스템은, 보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하는 공간정보센싱부; 상기 공간정보센싱부의 상기 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시키기 위한 촉각돌기 구동신호를 생성하는 데이터처리부; 및 상기 데이터처리부의 구동신호에 따라 상기 촉각돌기를 구동시켜 상기 공간정보를 표시하는 촉각형 공간표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터처리부는 상기 공간정보를 상기 촉각돌기로 표시하기 위한 기준지점을 검출하는 기준지점검출모듈; 상기 공간정보를 상기 단위공간으로 분할하여 상기 촉각돌기로 표시하기 위한 분할기준정보를 저장하는 메모리모듈; 및 상기 기준지점을 상기 촉각돌기 중 기준돌기에 일치시키고, 상기 공간정보를 상기 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 상기 촉각돌기 각각에 대응시켜 배열하기 위한 상기 구동신호를 생성하는 데이터처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터처리모듈은 분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준을 초과하면 장애물표시 촉각돌기를 구동하고; 상기 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 상기 기준돌기와의 높이차가 허용기준을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기를 구동하며; 상기 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기를 구동하는 구동신호를 활성화하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 촉각형 공간표시부는 지면의 보행 장애물을 표시하기 위한 장애물표시 촉각돌기; 지면의 앞방향 경사를 표시하기 위한 앞방향경사표시 촉각돌기 지면의 좌우 경사를 표시하기 위한 좌우경사표시 촉각돌기; 및 상기 데이터처리부의 구동신호에 따라 상기 장애물표시 촉각돌기, 상기 앞방향경사표시 촉각돌기, 상기 좌우 경사표시 촉각돌기 중 어느 하나 이상의 촉각돌기를 구동시키는 구동모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 방법은, 보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하는 공간정보 검출단계; 상기 공간정보를 다수의 단위공 간으로 분할하고, 상기 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시켜 배열하기 위한 촉각돌기의 구동신호를 생성하는 구동신호 생성단계; 및 상기 구동신호에 따라 상기 촉각돌기를 돌출시켜 상기 공간정보를 표시하는 공간정표 표시단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동신호 생성단계는 기준지점을 검출하고, 상기 기준지점을 상기 촉각돌기 중 기준돌기에 일치시켜 상기 단위공간을 상기 촉각돌기 각각에 대응시켜 배열하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동신호 생성단계는 분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준을 초과하면 장애물표시 촉각돌기를 구동하고; 상기 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 상기 기준돌기와의 높이차가 허용기준을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기를 구동하며; 상기 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기를 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 보행할 지면을 스캐닝하여 3차원 공간정보를 획득하고, 획득한 3차원 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하여 촉각돌기 표시부를 통해 표시함으로써 시각장애인이 전방의 장애물 여부와 앞방향경사 및 좌우경사를 촉각으로 인식할 수 있도록 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실 시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 시스템의 블럭도이고, 도 2는 도 1의 촉각형 공간 표시부를 설명하기 위한 블럭도이며, 도 3은 도 1의 장애물표시 촉각돌기의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 방법의 순서도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 시스템은, 공간정보센싱부(1), 데이터처리부(2) 및 촉각형 공간표시부(3)를 포함한다.

공간정보센싱부(1)는 보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출한다. 이러한 공간정보센싱부(1)는 레이저스캐너, 적외선 스캐너, 미리미터파 스캐너, 광학스캐너 등 3차원센서 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이미 폭넓게 사용되는 기술이므로 여기서는 설명을 생략한다. 휴대에 용이한 무게와 크기이면 모두 가능하며 시야각은 45°이상이면 효과적이다.

본 실시예에서는 공간정보센싱부(1)가 다수의 적외선 카메라(11, 12)를 포함하는 것으로 구성하고, 적외선 카메라(11, 12)는 스캐닝한 각 단위화소의 각도와 거리를 삼각법으로 연산하여 3차원 공간좌표의 공간정보를 생성하는 프로그램을 내 장하는 것으로 한다.

또한, 공간정보센싱부(1)는 휴대용이고 보행의 속도를 고려해야하므로 한 화면의 스캐닝 속도가 1초 이내이면 사용가능하고, 기계식 또는 어레이식 모두 무방하다. 각 화소의 분해능은 20㎜이상이면 사용 가능하다.

이러한 공간정보 센싱부(1)는 시야각 내에서 스캐닝한 각 화소별 공간정보를 데이터처리부(2)로 전송한다.

데이터처리부(2)는 공간정보센싱부(1)의 3차원 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고, 단위공간을 각각 촉각돌기(도 2참고, 321-1 ∼ 328-5)에 대응시켜 배열하기 위한 촉각돌기의 구동신호를 생성한다.

이러한 데이터처리부(2)는 공간정보를 촉각돌기로 표시하기 위한 기준지점을 검출하는 기준지점검출모듈(22)과, 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하여 촉각돌기로 표시하기 위한 분할기준정보를 저장하는 메모리모듈(23)을 포함하고, 기준지점검출모듈(22)로부터 검출한 기준지점을 촉각돌기 중 기준돌기(도 2참고, 311)에 일치시키고, 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하며, 단위공간을 촉각돌기 각각에 대응시켜 배열하기 위한 촉각돌기의 구동신호를 생성하는 데이터처리모듈(21)을 포함한다.

여기서, 데이터처리모듈(21)은 분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준을 초과하면 장애물표시 촉각돌기(32)를 구동하여 전방의 장애물을 표시하고, 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 기준돌기(311)와의 높이차가 허용기준을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기(33)를 구동하여 앞방향의 경사를 표시하며, 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기(34)를 구동하여 좌우 경사를 표시한다.

촉각형 공간표시부(3)는 데이터처리부(2)의 구동신호에 따라 촉각돌기를 구동시켜 공간정보를 표시한다.

이러한 촉각형 공간표시부(3)는 지면의 보행 장애물을 표시하기 위한 장애물표시 촉각돌기(32), 지면의 앞방향 경사를 표시하기 위한 앞방향경사표시 촉각돌기(33), 지면의 좌우 경사를 표시하기 위한 좌우경사표시 촉각돌기(34)를 포함하고, 데이터처리부(2)의 구동신호에 따라 장애물표시 촉각돌기(31), 앞방향경사표시 촉각돌기(32), 좌우경사표시 촉각돌기(33) 중 어느 하나 이상의 촉각돌기를 구동시키는 촉각돌기 구동모듈(31)을 포함한다.

촉각돌기 한 개는 다수의 화소로 구성된 단위공간에 대응되는데, 장애물표시 촉각돌기(32)의 수량은 본 발명의 정밀도에 좌우된다.

예를들어, 좌우 1m, 앞방향 2m의 공간에 있는 장애물의 인식정보가 필요하다면, 도 2의 예시와 같이 촉각돌기 수를 40개로 하고 높이 ±10㎜이상의 장애물을 인식하도록 하며, 촉각돌기 1개에 대응하는 단위공간의 면적은 400㎜ X 250㎜이고 1,000개의 화소로 구성한다. 즉 단위공간 내의 1,000개의 화소중에 어느 하나라도 서로 인접한 화소보다 ±10㎜이상의 높이차이가 발생하면 해당 장애물표시 촉각돌기(32)를 돌출시켜 전방의 장애물을 표시한다.

그리고, 단위공간 중 기준열 화소평균높이와 기준돌기(311)와의 높이차가 허용기준 ±20㎜을 초과하면 대응되는 앞방향경사표시 촉각돌기(33)를 돌출시킨다. 기준열은 장애물표시 촉각돌기(32)의 중앙열(321-3, 322-3, 323-3.....328-3)이고, 하향경사 또는 하향계단의 및 상향경사 또는 상향계단의 존재는 앞방향경사표시 촉각돌기(33)를 돌출시켜 표현한다.

그리고, 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준 20㎜을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기(34)를 돌출시켜 좌우 경사를 표시한다. 각각의 촉각돌기는 촉각형 공간표시부(3)의 상부 또는 좌우 또는 하부면에 자유롭게 배치할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 방법은, 먼저 공간정보센싱부(1)는 보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하고, 검출한 공간정보를 데이터처리부(2)로 전송한다(S1).

그러면, 데이터처리부(2)는 공간정보센싱부(1)로부터 전송받은 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고(S2), 다수의 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시켜 배열한다(S3).

예를들어, 데이터처리부(2)는 단위공간 면적이 400㎜ X 250㎜이고, 단위내 1,000개의 화소를 갖고, 총 면적이 1m X 2m인 40개의 단위공간으로 분할하고, 기준지점 검출모듈(22)로부터 검출한 기준지점을 기준돌기(311)에 일치시킨 후, 단위공간 내 화소의 높이차가 메모리모듈(23)에 저장된 허용기준을 초과하는지 여부에 따라 촉각돌기의 구동신호를 활성화하여 각각의 촉각돌기를 돌출시켜 다수의 단위공간에 대응시켜 배열한다.

이후, 촉각형공간 표시부(3)의 구동모듈(31)은 데이터처리부(2)로부터 입력 되는 구동신호에 따라 장애물표시 촉각돌기(32), 앞방향경사표시 촉각돌기(33), 좌우경사표시 촉각돌기(34)를 구동시켜 시각장애인이 촉각으로 공간정보센싱부(1)에서 검출한 공간정보를 인식할 수 있도록 한다(S4).

예를들어, 촉각형공간 표시부(3)는 분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준 ±10㎜을 초과하면 장애물표시 촉각돌기(32)를 구동하고, 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 상기 기준돌기(311)와의 높이차가 허용기준 ±20㎜을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기(33)를 구동하며, 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균 높이차가 허용기준 20㎜을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기(34)를 구동한다.

이와 같이, 본 발명은 보행할 지면을 스캐닝하여 3차원 공간정보를 획득하고, 획득한 3차원 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하여 촉각돌기 표시부를 통해 표시함으로써 시각장애인이 전방의 장애물 여부와 앞방향경사 및 좌우경사를 촉각으로 인식할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 시스템의 블럭도이다.

도 2는 도 1의 촉각형 공간 표시부를 설명하기 위한 블럭도이다.

도 3은 도 1의 장애물 표시 촉각돌기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 실시예에 의한 시각장애인 보행 보조 방법의 순서도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 공간정보센싱부 2 : 데이터처리부

3 : 촉각형 공간표시부 11,12 : 적외선 카메라

21 : 데이터처리모듈 22 : 기준지점검출모듈

23 : 메모리모듈 31 : 촉각돌기 구동모듈

32 : 장애물표시 촉각돌기 33 : 앞방향경사표시 촉각돌기

34 : 좌우경사표시 촉각돌기

Claims

보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하는 공간정보센싱부;

상기 공간정보센싱부의 상기 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시키기 위한 촉각돌기 구동신호를 생성하는 데이터처리부; 및

상기 데이터처리부의 상기 구동신호에 따라 상기 촉각돌기를 구동시켜 상기 공간정보를 표시하는 촉각형 공간표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 데이터처리부는

상기 공간정보를 상기 촉각돌기로 표시하기 위한 기준지점을 검출하는 기준지점검출모듈;

상기 공간정보를 상기 단위공간으로 분할하여 상기 촉각돌기로 표시하기 위한 분할기준정보를 저장하는 메모리모듈; 및

상기 기준지점을 상기 촉각돌기 중 기준돌기에 일치시키고, 상기 공간정보를 상기 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 상기 촉각돌기 각각에 대응시켜 배열하기 위한 상기 구동신호를 생성하는 데이터처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 데이터처리모듈은

분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준을 초과하면 장애물표시 촉각돌기를 구동하고; 상기 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 상기 기준돌기와의 높이차가 허용기준을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기를 구동하며; 상기 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기를 구동하는 구동신호를 활성화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 촉각형 공간표시부는

지면의 보행 장애물을 표시하기 위한 장애물표시 촉각돌기;

지면의 앞방향 경사를 표시하기 위한 앞방향경사표시 촉각돌기;

지면의 좌우 경사를 표시하기 위한 좌우경사표시 촉각돌기; 및

상기 데이터처리부의 구동신호에 따라 상기 장애물표시 촉각돌기, 상기 앞방향경사표시 촉각돌기, 상기 좌우경사표시 촉각돌기 중 어느 하나 이상의 촉각돌기를 구동시키는 촉각돌기 구동모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 시스템.
보행할 지면을 스캐닝하여 공간정보를 검출하는 공간정보 검출단계;

상기 공간정보를 다수의 단위공간으로 분할하고, 상기 단위공간을 각각 촉각돌기에 대응시켜 배열하기 위한 촉각돌기의 구동신호를 생성하는 구동신호 생성단 계; 및

상기 구동신호에 따라 상기 촉각돌기를 돌출시켜 상기 공간정보를 표시하는 공간정표 표시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 구동신호 생성단계는

기준지점을 검출하고, 상기 기준지점을 상기 촉각돌기 중 기준돌기에 일치시켜 상기 단위공간을 상기 촉각돌기 각각에 대응시켜 배열하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 구동신호 생성단계는

분할된 단위공간내의 화소간 높이차가 허용기준을 초과하면 장애물표시 촉각돌기를 구동하고; 상기 단위공간 중 중간열 화소평균높이와 상기 기준돌기와의 높이차가 허용기준을 초과하면 앞방향경사표시 촉각돌기를 구동하며; 상기 단위공간 중 좌우 단위공간내 화소평균높이차가 허용기준을 초과하면 좌우경사표시 촉각돌기를 구동하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 보조 방법.