KR20110020566A - 시각장애인 보행 안내 시스템 - Google Patents

시각장애인 보행 안내 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시각장애인 보행 안내 시스템을 공개한다. 이 시스템은 현재 위치한 장소의 영상 데이터 및 적절한 보행 안내 음성 신호를 인가받아 전기적 영상 신호 및 음성으로 변환하여 출력하는 무선 헤드셋; 현재 위치 정보 및 목적지 정보를 인가받아 현재의 상황에 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 무선 단말기; 현재 각가속도 및 가속도를 측정하여 상기 무선 단말기로 전송하고 상기 보행 안내 진동 제어 신호를 인가받아 진동을 주어 보행 방향을 안내하는 지팡이를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의할 경우, 현재 위치정보 및 주위 시설물에 대한 정보를 장소의 제한없이 광범위하게 검출하여 시각장애인을 안전하고 자유롭게 안내할 수 있고, 영상 데이터 크기가 큰 경우에도 무선 단말기 자체에서 대용량의 데이터를 처리할 수 있다.
시각장애인 보행 안내, 무선 단말기, 지팡이, GPS

Description

시각장애인 보행 안내 시스템{CROSSWALK GUIDING SYSTEM FOR A BLINDPERSON}
본 발명은 시각장애인 보행 안내 시스템에 관한 것으로서, 특히 현재 위치정보 및 주위 시설물에 대한 정보를 장소의 제한없이 광범위하게 검출하는 시각장애인 보행 안내 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 시각장애인들은 시각의 장애를 극복하기 위하여 지팡이나 훈련된 개 또는 보조 인력의 도움을 받아 장애물의 위치나 거리를 파악한다. 하지만, 이러한 방법은 장애물이 지팡이의 거리만큼 근접해야만 파악할 수 있어 그 효율성이 극히 낮고 외출 때마다 개 또는 보조인력이 동행해야 하는 번거로움이 있어 최근에는 시각장애인들이 직접 착용할 수 있는 시력 보조장치가 점차적으로 개발되고 있다.
또한, 현재 이동통신 단말기의 보편성에도 불구하고 시각적인 장애를 가지는 사람들에게는 여전히 이동통신 단말기의 사용에 있어 단점이 있어 점자가 있는 키패드가 이동통신 단말기에도 장착되기도 한다. 하지만, 이러한 점자가 있는 키패드 만으로 시각장애인들의 장애를 극복하기에는 음성통화 외의 적절한 부가적인 서비스를 제공하고 있지 못함에 따라 여전히 불편하여 근래에는 시각장애인에게 정보전달의 방법으로 청각기능을 주요 매개체로 하여 시각장애인에게 보행에 관련한 모든 정보를 전달하거나 초음파 센서가 구비된 이동통신 단말기를 이용하여 보행중에 장애물를 탐지하는 기술이 개발되고 있다.
시각장애인과 보행도구의 상호작용을 위한 접속방식으로 사람의 움직임과 촉각을 통한 방법을 통해 장애물을 감지하여 사용자에게 인지토록 함으로써 시각 장애인의 편의를 제공하는 내용의 기재가 한국등록특허 10-0763600에 공개되어 있고, 키패드가 사용자의 지시를 제어부에 전송하는 매개체의 역할을 하고 음성정보를 제공하기 위하여 이어폰이 사용되는 점, 무선회로부가 무선 통신 기능을 하는 내용의 기재가 한국공개특허 10-2004-0063345에 공개되어 있으나, 본 발명에서처럼 이미지 센서를 통해 들어오는 주변 환경을 주 장비에 전송하고 영상 및 음성 처리부를 통해 영상처리하며, 지팡이 자체에 진동 방향을 주어 사용자가 움직여야할 방향을 제시하는 기능은 직접적으로는 개시되어 있거나 암시되어 있지 않다.
피부에 세밀한 피부자극을 가하여 상기 감지된 정보를 시각장애인에게 전달함으로서, 시각장애인이 장애물을 파악하면서도 청각은 본연의 기능을 그대로 수행할 수 있게 하는 등의 이점이 한국공개특허 10-2008-0051051에 공개되어 있으나, 본 발명에서처럼 블루투스를 통해 받은 데이터를 사용하여 상하좌우의 방향으로 진동 방향을 주어 사용자가 어떤 방향으로 움직여야할지 그리고 위험한 상황이라는 경고를 주기 위한 진동을 제공하는 지팡이에 대한 기재는 직접적으로는 개시되어 있거나 암시되어 있지 않다.
이와 같이, 최근에 개발되고 있고 있는 상기 시각장애인 보행 안내 기술들은 국지적인 정보만을 제공해 줄뿐 목적지를 위한 방향 제시와 같은 전체적인 정보를 제공해 주질 못하고 있고, 건물 내부와 같은 GPS를 사용 할 수 없는 상황에서는 시각장애인의 현재의 위치를 파악할 수 없는 기술적인 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 건물 내부에서도 건물 밖의 GPS의 위치를 기반으로 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지 및 현재의 정확한 위치를 파악하여 이동해야 하는 방향에 대한 정확한 정보를 진동 및 음성을 통해 시각 장애인에게 제공하고, 입력되는 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 무선 단말기 자체에서 처리할 수 있는 이중 구조의 중앙 처리 장치를 구비한 시각장애인 보행 안내 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템은 현재 위치한 장소의 영상 데이터를 입력받아 전기적 영상 신호로 변환하여 출력하고, 현재의 적절한 보행 안내 음성 신호를 인가받아 음성으로 변환하여 출력하는 무선 헤드셋; 현재 위치 정보 및 목적지 정보를 인가받아 최적 경로를 계산하고 상기 전기적 영상 신호를 인가받아 장애물 정보를 산출하며, 현재의 상황에 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 무선 단말기; 현재 각가속도 및 가속도를 측정하여 상기 무선 단말기로 전송하고 상기 보행 안내 진동 제어 신호를 인가받아 진동을 주어 보행 방향을 안내하는 지팡이를 구비하고, 상기 무선 단말기는 상기 현재 각가속도 및 가속도 데이터를 인가받아 상기 지팡이의 현재 기울기 및 이동 거리를 계산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템은 상기 무선 단말기의 현재 시간과 거리를 측정하여 현재의 위치를 계산하고 오차를 수정하여 상기 현재 위치 정보를 전송하는 GPS 위성; 상기 현재 위치 정보, 상기 목적지 정보, 상기 장애물 정보 및 상기 지팡이의 현재 기울기 및 이동 거리 데이터를 인가받아 처리하여 처리 결과를 상기 무선 단말기에 피드백하는 서버를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 무선 단말기는 기기 작동 명령 및 상기 목적지 정보를 인가받아 각각 제1 및 제2 전기 신호로 변환하여 출력하는 명령 입력부; 상기 현재 위치 정보를 인가받아 전역적으로 검출하여 현재 위치 데이터를 출력하는 위치 측정부; 상기 제1 및 제2 전기 신호를 인가받아 음성 처리하여 음성 디지털 데이터를 출력하고, 상기 제2 전기 신호 및 상기 현재 위치 데이터를 인가받아 상기 최적 경로, 상기 장애물의 유무 및 상기 장애물과의 거리를 계산하며, 상기 서버의 처리 결과를 전달받아 상기 최적 경로와 비교하여 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 메인 제어부; 지형 데이터, 상기 최적 경로, 상기 메인 제어부에 의해 처리된 데이터를 이용하여 상기 지팡이를 구동하기 위한 프로그램을 저장하는 기억부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 명령 입력부는 점자 표시가 있는 키패드 또는 마이크를 통해 상기 기기 작동 명령이나 상기 목적지 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 메인 제어부는 상기 전기적 영상 신호를 인가받아 영상 처리하고, 상기 제1 및 제2 전기 신호를 인가받아 음성 처리하여 각각 영상 디지털 데이터 및 상기 음성 디지털 데이터를 출력하는 영상 및 음성 처리부; 상기 영상 및 음성 디지털 데이터를 인가받아 임시 저장하고 메모리 인터페이스부를 통해 상기 기억부에 전달하는 메모리; 상기 무선 헤드셋과 상기 전기적 영상 신호를 송수신하고, 상기 지팡이와 상기 지팡이의 현재 각가속도 및 가속도 데이터 및 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 송수신하며, 상기 서버와 상기 최적 경로, 상기 장애물 정보 및 상기 지팡이의 현재 기울기 및 이동 거리 데이터 및 상기 서버의 처리 결과를 송수신하는 무선 통신 송수신부; 상기 목적지 정보 및 상기 현재 위치 데이터를 인가받아 상기 지형 데이터를 이용하여 상기 최적 경로를 계산하고, 상기 장애물 정보를 인가받아 상기 장애물의 유무 및 상기 장애물과의 거리를 측정하며, 상기 서버의 처리 결과를 전달받아 상기 최적 경로와 비교하여 상기 현재의 상황에 적절한 보행 안내 정보를 산출하여 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 서브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 무선 통신 송수신부는 상기 무선 헤드셋 및 상기 지팡이와는 블루투스를 사용하여 데이터를 송수신하고, 상기 서버와는 Wi-Fi 또는 Wibro를 사용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 서브 제어부는 상기 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 자체에서 데이터를 처리할 수 있는 이중 중앙 처리 장치 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 지팡이의 손잡이 부분은 상기 무선 단말기로부터 상기 서버의 처리 결과를 수신하여 이동정보용 데이터인지 수집 정보용 데이터인지를 판단하고 상기 이동정보용 데이터일 경우 모터 제어 신호를 출력하는 모터 컨트롤러; 상기 이동정보용 데이터가 좌우 방향에 관한 데이터일 경우 상기 모터 제어 신호에 응답하여 좌측 또는 우측 방향으로 회전하는 좌우 방향 모터; 상기 이동정보용 데이터가 상하 방향에 관한 데이터일 경우 상기 모터 제어 신호에 응답하여 상측 또는 하측 방향으로 회전하는 상하 방향 모터; 상기 수신된 데이터가 수집 정보용 데이터일 경우 이를 이용하여 움직이는 상기 지팡이의 현재 각가속도를 측정하고 적분을 통해 상기 지팡이의 현재 기울기를 계산하여 상기 무선 단말기로 송신하는 자이로 센서; 상기 수신된 데이터가 수집 정보용 데이터일 경우 이를 이용하여 움직이는 상기 지팡이의 현재 가속도 및 변화되는 중력 가속도를 측정하고 상기 지팡이의 이동 거리를 계산하여 상기 무선 단말기로 송신하는 3축 가속도 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템의 상기 이동 정보용 데이터는 상기 시각장애인이 안전하게 보행하는데 필요한 데이터이고, 상기 수집 정보용 데이터는 상기 서버에서 수신한 정보가 갱신이 필요하거나 상기 서버에 정보가 없어 추후에 활용될 위치 및 보행 경로에 대한 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템은 현재 위치정보 및 주위 시설물에 대한 정보를 장소의 제한없이 광범위하게 검출하여 시각장애인을 안전하고 자유롭게 안내할 수 있고, 입력되는 영상이 복잡하여 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 서버로 영상을 전송하여 피드백 받는 번거로움 없이 무선 단말기 자체에서 대용량의 데이터를 처리할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 시각장애인 보행 안내 시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 전체 구성도로서, 무선 헤드셋(100), 무선 단말기(200), 지팡이(300), GPS 위성(400), 통신망(500), 서버(600)를 구비하고, 무선 헤드셋(100)은 무선 통신 기능을 탑재한 이미지 센서(120)와 이어폰(140)을 구비한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 각 구성 요소 들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
무선 헤드셋(100)은 이미지 센서(120)가 장착되어 시각장애인이 현재 위치한 장소의 영상 데이터를 입력받아 전기적 신호로 변환하여 블루투스와 같은 무선 통신 수단을 통해 출력하고, 이어폰(140)이 장착되어 무선 단말기(200)로부터 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 음성 신호를 무선 통신 수단을 통해 인가받아 음성으로 변환하여 출력한다.
여기에서, 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내라 함은 시각장애인이 현재 보행하고 있는 도상에 존재하는 장애물이나 건물을 피하거나 통과하여 목적지까지 최단 시간에 안전하게 도달할 수 있도록 안내하는 것을 말한다.
무선 단말기(200)는 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지 정보 및 무선 헤드셋(100)으로부터 무선 통신 수단을 통해 입력받은 영상 데이터를 인가받아 분석하고 GPS로부터의 전역적 위치 정보 및 지팡이(300)의 현재 각가속도 및 가속도를 인가받아 분석하여 서버(600)에 전달하고 서버(600)로부터 처리 결과를 전달받아 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 출력한다.
지팡이(300)는 현재 각가속도 및 가속도를 측정하여 무선 단말기(200)로 전송하고 무선 단말기(200)로부터 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호를 무선 통신 수단을 통해 인가받아 상하좌우의 방향으로 진동을 주어 보행 방향을 인지시키거나 강한 진동을 주어 위험한 상황을 인지시켜 시각 장애인의 보행을 안내한다.
GPS 위성(400)은 삼각 방법에 따라 무선 단말기(200)의 현재 정확한 시간과 거리를 측정하여 현재의 위도, 경도, 고도의 위치를 정확히 계산하고 오차를 수정하여 무선 단말기(200)에 전역적 위치 정보를 전송한다.
서버(600)는 무선 단말기(200)로부터 목적지 정보, 분석된 영상 데이터, 전역적 위치 정보 및 현재 지팡이(300)의 기울기 및 이동 거리를 무선 통신 수단을 통해 인가받아 처리하여 처리 결과를 통신망(500)을 경유하여 무선 단말기(200)에 피드백한다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 무선 단말기(200)의 블록도로서, 명령 입력부(220), 기억부(240), 위치 측정부(260), 메인 제어부(280), 스피커(290)를 구비한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 무선 단말기(200) 각 구성 요소들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
명령 입력부(220)는 점자 표시가 있는 키패드 또는 마이크(283)를 통해 무선 단말기(200)의 온/오프와 같은 기기 작동 명령(CMD)이나 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지 정보와 같은 네비게이션 정보를 인가받아 전기 신호로 변환한다.
기억부(240)는 네비게이션 지형 데이터 및 전자 지도를 저장하여 명령 입력부(220)로부터 입력되는 목적지 정보에 기초한 최적 경로를 저장하고, 메인 제어부(280)에 의해 처리된 기능을 구동하기 위한 프로그램 및 사용자의 편리성과 다양한 여러 기능을 구현하기 위한 소정의 프로그램 등을 저장한다.
위치 측정부(260)는 GPS(Global Positioning System) 안테나를 통해 현재 시 각 장애인의 위치 정보를 전역적으로 검출하여 현재 위치 데이터를 출력한다.
메인 제어부(280)는 명령 입력부(220)로부터 목적지 정보를 인가받고 위치 측정부(260)로부터 현재 위치 데이터를 인가받아 기억부(240)에 저장되어 있는 전자지도에서 위치를 검색하여 현재 위치에서 목적지까지의 최적 경로를 계산하고 서버(600)로부터 처리 결과를 전달받아 저장된 보행 경로와 비교하여 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 출력한다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 무선 단말기(200) 내 메인 제어부(280)의 블록도로서, 서브 제어부(282), 영상 및 음성 처리부(284), 메모리(286), 메모리 인터페이스(288), 무선 통신 송수신부(289)를 구비하고, 서브 제어부(282)는 제1 및 제2 서브 제어부로 구성된다.
도1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 무선 단말기(200) 내 메인 제어부(280) 각 구성 요소들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
영상 및 음성 처리부(284)는 무선 헤드셋(100)으로부터 무선 통신 송수신부(289)를 통해 영상 데이터를 인가받아 영상 처리하고, 마이크(283)를 통해 입력되는 시각장애인의 명령어를 음성 처리하여 영상 및 음성 디지털 데이터를 출력한다.
메모리(286)는 영상 및 음성 처리부(284)로부터 처리된 영상 및 음성 디지털 데이터를 인가받아 임시 저장하고 메모리 인터페이스(288)를 통해 무선 단말 기(200) 내 기억부(240)에 전달한다.
무선 통신 송수신부(289)는 블루투스를 사용하여 무선 헤드셋(100), 지팡이(300)로부터 현재 위치한 장소의 영상 데이터, 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 송수신하고, Wi-Fi 또는 Wibro를 사용하여 서버(600)로부터 현재 위치의 정보 및 지역, 건물, 시설 등의 정보를 송수신한다.
서브 제어부(282)는 영상 및 음성 처리부(284)로부터 처리된 영상 및 음성 디지털 데이터를 인가받아 영상의 정보를 분석하여 현재 위치에서 목적지까지의 최적 경로를 계산하고 장애물의 유무 및 장애물 까지의 거리를 측정하며, 지팡이(300)의 현재 각가속도 및 가속도 데이터를 인가받아 현재 지팡이(300)의 기울기 및 이동 거리를 계산하며, 무선 통신 송수신부(289)를 통해 서버(600)로부터 처리 결과를 전달받아 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 출력한다.
특히, 서브 제어부(282)는 2개의 중앙 처리 장치들로 구성되어 무선 헤드셋(100)에 장착된 이미지 센서(120)를 통해 입력되는 영상이 복잡하여 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 서버(600)로 영상을 전송하여 서버(600)에서 영상을 분석하고 그 결과를 피드백 받을 필요 없이 무선 단말기(200) 내 메인 제어부(280) 자체에서 데이터를 처리할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 내부 블록도로서, 모터 컨트롤러(311), 좌우 방향 모 터(312), 상하 방향 모터(313), 자이로 센서(314), 3축 가속도 센서(315), 블루투스(316)를 구비한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 내부 각 구성 요소들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
모터 컨트롤러(311)는 무선 단말기(200)로부터 블루투스(316)를 통해 데이터를 수신하여 시각장애인이 보행하는데 필요한 이동정보용 데이터인지 서버(600)에서 수신한 정보의 갱신이 필요할 경우나 서버(600)에 정보가 없을 경우에 추후에 활용될 해당 위치 및 해당 경로에 대한 수집 정보용 데이터인지를 판단하고 이동정보용 데이터일 경우 좌우 방향 모터(312) 또는 상하 방향 모터(313)를 회전시킨다.
좌우 방향 모터(312)는 수신된 이동정보용 데이터가 좌우 방향에 관한 데이터일 경우 모터 컨트롤러(311)의 제어에 의해 좌측 또는 우측 방향으로 회전한다.
상하 방향 모터(313)는 수신된 이동정보용 데이터가 상하 방향에 관한 데이터일 경우 모터 컨트롤러(311)의 제어에 의해 상측 또는 하측 방향으로 회전한다.
자이로 센서(Gyro sensor, 314)는 무선 단말기(200)로부터 수신된 데이터가 이동 정보용 데이터가 아닐 경우 움직이는 지팡이(300)의 현재 각가속도를 측정하고 적분을 통해 현재 지팡이(300)의 기울기를 추정하여 블루투스(316)를 통해 무선 단말기(200)로 송신한다.
3축 가속도 센서(315)는 무선 단말기(200)로부터 수신된 데이터가 이동 정보용 데이터가 아닐 경우 움직이는 지팡이(300)의 현재 가속도의 영향으로 지구의 중 력 가속도가 변화되는 것을 측정하여 시각장애인의 이동 거리를 계산하고 블루투스(316)를 통해 무선 단말기(200)로 송신한다.
도 5는 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에서 각 판단 단계의 "아니오"인 경우들 중에 후속 과정이 도시되지 않은 경우에는 해당 기능을 사용할 수 없기 때문에 수분 동안 검색하도록 하고, 만일 검색이 실패한 경우 사용자에게 해당 기능은 현재 사용할 수 없는 기능임을 통지하고 나머지 활성화된 기능만으로 시각장애인의 보행을 안내한다.
우선 무선 단말기(200)가 서버(600)와 연결되어(S100) 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하기 위하여 무선 통신 기술을 판단한다.(S110)
만일 무선 단말기(200)가 서버(600)와 데이터를 송수신하는 무선 통신 기술이 Wi-Fi라면 바로 GPS로부터 수신된 데이터를 사용하여 서버(600)로부터 현재 위치의 정보 및 지역, 건물, 시설 등의 정보를 수신하고(S120) , Wi-Fi가 아니라면 Wibro인지 여부를 판단한다.(S115)
해당 무선 통신 기술이 Wibro라면 GPS로부터 수신된 데이터를 사용하여 서버(600)로부터 현재 위치의 정보 및 지역, 건물, 시설 등의 정보를 수신한다.(S120)
서버(600)로부터 수신된 정보를 처리하여 이동 정보인지 여부를 판단한다.(S130)
수신된 정보가 이동 정보일 경우 무선 단말기(200)는 GPS 위성(400)으로부터 현재 위치 정보를 수신하여(S125) GPS의 위치 정보와 비교하고(S160), 양자가 일치한다면 현재 위치에서 목적지로 가기 위한 경로를 찾아 지팡이로 이동 정보를 송신한다.(S170)
수신된 정보가 이동 정보가 아닐 경우 장애물 정보인지 여부를 판단한다.(S140)
수신된 정보가 장애물 정보일 경우 GPS의 위치 정보와 비교하여(S160) 양자가 일치한다면 장애물을 피해 갈수 있도록 지팡이로 이동 정보를 송신한다.(S170)
수신된 정보가 장애물 정보가 아닐 경우 건물 정보인지 여부를 판단한다.(S150)
수신된 정보가 건물 정보일 경우 GPS의 위치 정보와 비교하여 (S160) 양자가 일치한다면 건물을 피해 갈수 있도록 지팡이로 이동 정보를 송신한다.(S170)
무선 헤드셋(100)에 장착된 이미지 센서(120)로부터 영상 데이터를 수신하여 처리하고(S200) 현재 위치에서 장애물 또는 건물의 유무를 판단한다.(S210)
만일, 현재 위치에서 장애물 또는 건물이 발견된 경우 무선 헤드셋(100)으로 전방에 장애물이 존재한다는 음성 데이터를 송신하고(S220) 지팡이로 장애물 또는 건물을 회피하거나 건물을 통과하기 위한 현재의 상황에 대한 위치 정보를 송신한다.(S230)
서버(600)로부터 수신된 장애물 정보와 비교하여 서버(600)의 정보에 장애물 또는 건물에 관한 위치 정보가 있는지 여부를 판단한다.(S240)
만일 서버(600)의 정보에 장애물 또는 건물에 관한 위치 정보가 있다면 다시 이미지 센서(120)로부터 영상 데이터를 수신하는 단계(S200)로 궤환한다.
만일 서버(600)의 정보에 장애물 또는 건물에 관한 위치 정보가 없다면 GPS의 현재 위치 정보를 서버(600)에 저장하고(S250) 현재 위치에서 장애물 또는 건물이 존재한다는 내용으로 서버(600)의 데이터를 갱신한다.(S260)
도 6은 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 무선 단말기(200)로부터 블루투스를 통해 데이터를 수신하여(S300) 이동정보용 데이터인지 수집 정보용 데이터인지를 판단한다.(S310)
판단한 결과, 수신한 데이터가 이동정보용 데이터일 경우 모터 컨트롤러(311)는 모터를 회전시킬 이동 방향을 판단한다.(S320, S350)
판단한 결과, 이동 방향이 좌우 방향인 경우 모터 컨트롤러(311)는 특정 각도에 무게를 실어 좌우 방향 모터(312)를 구동시키고(S325), 이동 방향이 상하 방향인 경우 모터 컨트롤러(311)는 특정 각도에 무게를 실어 상하 방향 모터(313)를 구동시킨다.(S355)
단계(120)에서 판단한 결과, 수신한 데이터가 이동정보용 데이터가 아닐 경우, 무선 단말기(200)에서 최적의 경로에 대한 연산을 하기 위해 필요한 해당 위치 및 해당 경로에 대한 수집 정보용 데이터, 즉 자이로 센서(314)를 통해 측정된 지팡이의 각가속도 데이터를 수신하고(S330) 3축 가속도 센서(315)를 통해 측정된 지팡이의 가속도 데이터를 수신하여(S335) 블루투스(316)를 통해 무선 단말기(200)로 송신한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 일 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시각 장애자가 희망하는 목적지에 도달하기 위하여 무선 단말기(200)와 헤드셋(100)을 착용하고 명령 입력부(220)의 시작 버튼을 누른 후 원하는 목적지를 마이크(283)를 통해 음성으로 입력하였다고 가정한다.
무선 단말기(200)는 서버(600)와 연결되어(S100) 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하기 위하여 무선 통신 기술을 판단하여(S110, S115) Wi-Fi 또는 Wibro 기술인 경우 서버(600)로부터 현재 위치의 정보 및 지역, 건물, 시설 등의 정보를 수신하고(S120), GPS로부터 수신된 데이터와 비교한다.(S160)
서버(600)로부터 수신된 정보가 이동 정보이므로 무선 단말기(200)의 메인 제어부(280) 내 영상 및 음성 처리부(284)는 입력된 목적지 음성을 인식하여 시각 장애인이 원하는 목적지의 위치를 기억부(240)에 저장되어 있는 전자지도에서 검색한다.
위치 측정부(260)에서 현재 시각 장애인의 위치를 파악한 뒤 메모리부(27)에 입력되어 있는 전자지도에서 위치를 찾아 목적지까지의 최적 경로를 찾아 기억부(240)에 보행 경로로 저장한다.
그리고 위치 측정부(260)에서 현재의 시각장애인의 위치를 파악하여 저장된 보행 경로와 비교하여 지속적으로 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 출력한다.(S170)
이때, 무선 단말기(200) 내 메인 제어부(280)에서는 입력되는 영상의 정보를 분석하여(S200) 현재 보행하고 있는 방향을 보행 경로의 방향으로 교정하는 메시지를 갱신된 보행 안내 진동 제어 신호 및 음성 신호를 통해 시각 장애인에게 전달한다.
시각 장애인은 보행 안내 진동 제어 신호를 지팡이를 통해 전달받고(S300) 음성 신호를 헤드 셋을 통해 전달받아 정확한 보행 경로를 안내받는다.
즉, 무선 단말기(200)로부터 블루투스를 통해 서버(600)로부터 수신한 데이터가 이동정보용 데이터이므로 지팡이 내 모터 컨트롤러(311)는 모터를 구동시킬 이동 방향을 판단한다.(S320, S350)
서버(600)로부터 전송된 이동 방향 데이터에 따라 모터 컨트롤러(311)는 특정 각도에 무게를 실어 좌우 방향 모터(312) 또는 상하 방향 모터(313)를 구동시킨다.(S325, S355)
상기 모터들의 구동 방향에 따라 지팡이 손잡이 부분(310)이 상하좌우의 방향으로 진동하여 시각 장애인에게 보행 방향을 인지시키거나 강한 진동을 주어 위 험한 상황을 인지시켜 시각 장애인의 보행을 안내한다.
한편, 시각 장애인이 보행 중에 건물에 도착한 경우 건물 내부에서는 GPS를 사용하여 시각 장애인의 현재 위치를 파악할 수 없으므로 지팡이 손잡이 내부에 장착된 자이로 센서(314)와 3축 가속도 센서(315) 및 무선 단말기(200)를 이용하여 건물 밖에서의 GPS의 최종 위치를 기반으로 건물 내에서의 현재의 위치를 파악하여 서버(600)에 송신하고 서버(600)로부터 건물 내에서의 이동경로 및 이동 방법에 대한 정보를 수신하여 보행을 안내받는다.
즉, 서버(600)로부터 수신한 데이터가 이동정보용 데이터가 아닐 경우 자이로 센서(314)를 통해 움직이는 지팡이의 현재 각가속도를 측정하고(S330), 3축 가속도 센서(315)를 통해 움직이는 지팡이의 현재 가속도를 측정하여(S335) 무선 단말기(200)에 전송하면(S340) 무선 단말기(200)는 상기 데이터를 기초로 해서 현재 지팡이의 기울기 및 이동 거리를 계산하여 서버(600)로 송신한다.
예를 들어, 건물 내의 승강기나 에스컬레이터를 이용하여 상층으로 이동해야 할 경우 지팡이의 방향이 위로 향하기 때문에 자이로 센서(314)는 움직이는 지팡이의 현재 각가속도를 측정하고 3축 가속도 센서(315)는 움직이는 지팡이의 현재 가속도를 측정하여 블루투스(316)를 통해 무선 단말기(200)에 전송한다.
무선 단말기(200)는 자이로 센서(314)에서 측정된 지팡이의 현재 각가속도 데이터를 인가받아 적분을 통해 현재 지팡이의 기울기를 계산하고, 3축 가속도 센서(315)에서 측정된 지팡이의 가속도 데이터를 인가받아 현재 가속도의 영향으로 지구의 중력 가속도가 증가되는 것을 측정하여 시각장애인의 이동 거리를 계산한 후에 통신망(500)을 통해 서버(600)로 송신한다.
서버(600)는 무선 단말기(200)로부터 상기 계산된 지팡이의 기울기 및 시각장애인의 이동 거리를 인가받아 위치 정보 데이터를 갱신하고 건물 밖의 GPS의 최종 위치를 기반으로 건물 내부에서도 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지 및 현재의 정확한 위치를 파악하여 무선 단말기(200)로 전송하면 상기 건물 외부에서 지팡이 및 무선 헤드셋(100)을 통해 보행 안내를 하는 방법과 동일하게 시각장애인의 보행을 안전하고 자유롭게 안내하게 된다.
만일, 시각 장애인이 건물 내부에서 모든 용무를 마치고 건물 외부로 다시 나와 보행을 하다가 전방에 장애물 또는 건물이 존재하는 경우, 서버(600)는 GPS를 통해 이를 감지하고 통신망(500)을 경유하여 무선 단말기(200)에 장애물 정보를 전송한다.
무선 단말기(200)는 GPS의 위치 정보와 비교하여 장애물 또는 건물을 피해 갈 수 있도록 지팡이 및 무선 헤드셋(100)으로 이동 정보를 송신한다. 하지만, 시각 장애인이 가고자 하는 목표지점을 가기 위해 가장 안전한 경로 중에 건물이 포함된다면 서버(600)와의 무선 통신을 통해 해당 건물을 통과하여 가도록 안내할 수 도 있다.
즉, 무선 헤드셋(100)은 영상 데이터를 수신하여 처리하고(S200) 현재 위치에서 장애물 또는 건물의 유무를 판단하여(S210) 무선 헤드셋(100)으로 전방에 장애물 또는 건물이 존재한다는 음성 데이터를 송신하고(S220) 지팡이로 장애물 또는 건물을 회피하거나 통과하기 위한 현재의 상황에 대한 적절한 보행 안내 진동 제어 신호를 송신한다.(S230)
무선 단말기(200)는 서버(600)로부터 수신된 장애물 정보와 비교하여 서버(600)의 정보에 현재의 장애물 또는 건물에 관한 위치 정보가 있는지 여부를 판단하여(S240) 만일 현재의 위치 정보가 있다면 다시 이미지 센서(120)로부터 영상 데이터를 수신하는 단계(S200)로 궤환하고, 만일 현재의 위치 정보가 없다면 GPS의 현재 위치 정보를 추후 활용을 위하여 서버(600)에 저장하고(S250) 현재 위치에서 장애물 또는 건물이 존재한다는 내용으로 서버(600)의 데이터를 갱신한다.(S260)
이러한 과정들을 시각 장애인이 목적지에 도달할 때까지 반복하게 되며, 목적지에 도달했을 때는 대기 상태로 돌아가게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템은 지팡이 내에 자이로 센서(314)와 3축 가속도 센서(315)를 구비하여 건물 내부에서도 건물 밖의 GPS의 위치를 기반으로 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지 및 현재의 정확한 위치를 파악하여 이동해야 하는 방향에 대한 정확한 정보를 진동 및 음성을 통해 시각 장애인에게 제공함으로써 현재 위치정보 및 주위 시설물에 대한 정보를 장소의 제한없이 광범위하게 검출하여 시각장애인을 안전하고 자유롭게 안내할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템은 무선 단말기(200) 내 서브 제어부(282)가 이중 중앙 처리 장치 구조로 되어 있어 이미지 센서(120)를 통해 입력되는 영상이 복잡하여 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 서버(600)로 영상을 전송하여 서버(600)에서 영상을 분석하고 그 결과를 돌려 받는 번거로움 없이 무선 단말기(200) 자체에서 대용량의 데이터를 처리할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 무선 단말기(200)의 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 무선 단말기(200) 내 메인 제어부(280)의 블록도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 내부 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시각장애인 보행 안내 시스템 내 지팡이 손잡이 부분(310)의 동작을 나타내는 순서도이다.

Claims (11)

  1. 현재 위치한 장소의 영상 데이터를 입력받아 전기적 영상 신호로 변환하여 출력하고, 현재의 적절한 보행 안내 음성 신호를 인가받아 음성으로 변환하여 출력하는 무선 헤드셋;
    현재 위치 정보 및 목적지 정보를 인가받아 최적 경로를 계산하고 상기 전기적 영상 신호를 인가받아 장애물 정보를 산출하며, 현재의 적절한 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 무선 단말기;
    현재 각가속도 및 가속도를 측정하여 상기 무선 단말기로 전송하고 상기 보행 안내 진동 제어 신호를 인가받아 진동을 주어 보행 방향을 안내하는 지팡이를 구비하고,
    상기 무선 단말기는 상기 현재 각가속도 및 가속도 데이터를 인가받아 상기 지팡이의 현재 기울기 및 이동 거리를 계산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시각장애인 보행 안내 시스템은
    상기 무선 단말기의 현재 시간과 거리를 측정하여 현재의 위치를 계산하고 오차를 수정하여 상기 현재 위치 정보를 전송하는 GPS 위성;
    상기 현재 위치 정보, 상기 목적지 정보, 상기 장애물 정보 및 상기 지팡이 의 현재 기울기 및 이동 거리 데이터를 인가받아 처리하여 처리 결과를 상기 무선 단말기에 피드백하는 서버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 단말기는
    기기 작동 명령 및 상기 목적지 정보를 인가받아 각각 제1 및 제2 전기 신호로 변환하여 출력하는 명령 입력부;
    상기 현재 위치 정보를 인가받아 전역적으로 검출하여 현재 위치 데이터를 출력하는 위치 측정부;
    상기 제1 및 제2 전기 신호를 인가받아 음성 처리하여 음성 디지털 데이터를 출력하고, 상기 제2 전기 신호 및 상기 현재 위치 데이터를 인가받아 상기 최적 경로, 상기 장애물의 유무 및 상기 장애물과의 거리를 계산하며, 상기 서버의 처리 결과를 전달받아 상기 최적 경로와 비교하여 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 메인 제어부;
    지형 데이터, 상기 최적 경로, 상기 메인 제어부에 의해 처리된 데이터를 이용하여 상기 지팡이를 구동하기 위한 프로그램을 저장하는 기억부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 명령 입력부는
    점자 표시가 있는 키패드 또는 마이크를 통해 상기 기기 작동 명령이나 상기 목적지 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    상기 전기적 영상 신호를 인가받아 영상 처리하고, 상기 제1 및 제2 전기 신호를 인가받아 음성 처리하여 각각 영상 디지털 데이터 및 상기 음성 디지털 데이터를 출력하는 영상 및 음성 처리부;
    상기 영상 및 음성 디지털 데이터를 인가받아 임시 저장하고 메모리 인터페이스부를 통해 상기 기억부에 전달하는 메모리;
    상기 무선 헤드셋과 상기 전기적 영상 신호를 송수신하고, 상기 지팡이와 상기 지팡이의 현재 각가속도 및 가속도 데이터 및 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 송수신하며, 상기 서버와 상기 최적 경로, 상기 장애물 정보 및 상기 지팡이의 현재 기울기 및 이동 거리 데이터 및 상기 서버의 처리 결과를 송수신하는 무선 통신 송수신부;
    상기 목적지 정보 및 상기 현재 위치 데이터를 인가받아 상기 지형 데이터를 이용하여 상기 최적 경로를 계산하고, 상기 장애물 정보를 인가받아 상기 장애물의 유무 및 상기 장애물과의 거리를 측정하며, 상기 서버의 처리 결과를 전달받아 상 기 최적 경로와 비교하여 상기 현재의 상황에 적절한 보행 안내 정보를 산출하여 상기 보행 안내 진동 제어 신호 및 상기 보행 안내 음성 신호를 출력하는 서브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선 통신 송수신부는
    상기 무선 헤드셋 및 상기 지팡이와는 블루투스를 사용하여 데이터를 송수신하고, 상기 서버와는 Wi-Fi 또는 Wibro를 사용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 서브 제어부는
    상기 영상 데이터 크기가 크고 처리시간이 많이 소요되는 경우에도 자체에서 데이터를 처리할 수 있는 이중 중앙 처리 장치 구조인 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지팡이의 손잡이 부분은
    상기 무선 단말기로부터 상기 서버의 처리 결과를 수신하여 이동정보용 데이터인지 수집 정보용 데이터인지를 판단하고 상기 이동정보용 데이터일 경우 모터 제어 신호를 출력하는 모터 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지팡이의 손잡이 부분은
    상기 이동정보용 데이터가 좌우 방향에 관한 데이터일 경우 상기 모터 제어 신호에 응답하여 좌측 또는 우측 방향으로 회전하는 좌우 방향 모터;
    상기 이동정보용 데이터가 상하 방향에 관한 데이터일 경우 상기 모터 제어 신호에 응답하여 상측 또는 하측 방향으로 회전하는 상하 방향 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 지팡이의 손잡이 부분은
    상기 수신된 데이터가 수집 정보용 데이터일 경우 이를 이용하여 움직이는 상기 지팡이의 현재 각가속도를 측정하고 적분을 통해 상기 지팡이의 현재 기울기를 계산하여 상기 무선 단말기로 송신하는 자이로 센서;
    상기 수신된 데이터가 수집 정보용 데이터일 경우 이를 이용하여 움직이는 상기 지팡이의 현재 가속도 및 변화되는 중력 가속도를 측정하고 상기 지팡이의 이동 거리를 계산하여 상기 무선 단말기로 송신하는 3축 가속도 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동 정보용 데이터는
    상기 시각장애인이 안전하게 보행하는데 필요한 데이터이고,
    상기 수집 정보용 데이터는
    상기 서버에서 수신한 정보가 갱신이 필요하거나 상기 서버에 정보가 없어 추후에 활용될 위치 및 보행 경로에 대한 데이터인 것을 특징으로 하는 시각장애인 보행 안내 시스템.
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