KR20180076096A - 지능형 펫 웨어러블 기기 - Google Patents

지능형 펫 웨어러블 기기 Download PDF

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Abstract

지능형 펫 웨어러블 기기가 개시된다. 펫(pet)에 착용되는 지능형 펫 웨어러블 기기는 펫 웨어러블 기기 주변의 오디오 신호를 획득하는 오디오 신호 획득부, 펫의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하는 움직임 신호 획득부, 획득된 오디오 신호의 분석 결과 및 획득된 움직임 신호의 분석 결과에 기초하여 상기 펫의 울음 소리를 인식하는 울음 소리 인식부 및 펫의 울음 소리가 인식된 경우, 펫에게 자극을 가하기 위한 센서를 활성화시키는 펫 자극부를 포함한다.

Description

지능형 펫 웨어러블 기기{INTELLIGENT PET WEARABLE DEVICE}
아래의 설명은 지능형 펫 웨어러블 기기에 관한 것이다.
최근 들어, 노인인구의 증가와 홀로 사는 인구의 증가로 반려 동물에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다. 반려 인구 증가에 따라 층간 소음 문제가 사회적으로 이슈화 되고 있으며, 바쁜 일생 속에서 반려 동물을 원격적으로 관리할 수 있는 수단의 필요성이 제기되고 있다. 따라서, 최근에 실시간으로 반려견의 정보를 수집하여 이를 주인에게 제공하고, 원격적으로 주인이 반려동물을 관리할 수 있도록 하는 다양한 수단들이 개발되어 보급되고 있다.
일 실시예에 따른 펫 지능형 웨어러블 기기는 상기 펫 웨어러블 기기 주변의 오디오 신호를 획득하는 오디오 신호 획득부; 상기 펫의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하는 움직임 신호 획득부; 상기 획득된 오디오 신호의 분석 결과 및 상기 움직임 신호의 분석 결과에 기초하여 상기 펫의 울음 소리를 인식하는 울음 소리 인식부; 및 상기 펫의 울음 소리가 인식된 경우, 상기 펫에게 자극을 가하기 위한 센서를 활성화시키는 펫 자극부를 포함할 수 있다.
상기 울음 소리 인식부는 상기 오디오 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제1 임계 값에 기초하여 상기 울음 소리에 대한 제1 인식 결과를 결정하고, 상기 움직임 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제2 임계 값에 기초하여 상기 울음 소리에 대한 제2 인식 결과를 결정하고, 상기 제1 인식 결과와 상기 제2 인식 결과에 따라 상기 오디오 신호 및 상기 움직임 신호 모두에서 상기 울음 소리가 감지된 경우, 상기 펫이 울음 소리를 낸 것으로 결정할 수 있다.
상기 오디오 신호는 저역통과필터로 필터링하고, 상기 필터링 된 오디오 신호 중 기설정된 임계값보다 진폭이 큰 부분을 특징 점으로 추출하고, 단위시간 동안에 존재하는 상기 추출된 특징점들의 갯수가 상기 제1 임계 값을 초과하는 경우 울음 소리가 인식된 것으로 상기 제1 인식 결과를 결정 한다.
상기 움직임 신호는 고역 통과 필터로 필터링하고, 상기 필터링된 움직임 신호 중 기설정된 임계값 보다 진폭이 큰 부분을 특징 점으로 추출하고, 단위시간 동안에 존재하는 상기 특징점들의 갯수가 상기 제2 임계 값을 초과할 경우 울음 소리가 인식된 것으로 상기 제2 인식 결과를 결정한다.
상기 울음 소리 인식부는 상기 울음 소리의 패턴에 기초하여 상기 울음 소리의 단계를 결정할 수 있다.
상기 펫 자극부는 상기 결정된 울음 소리의 단계에 기초하여 활성화시킬 센서를 선택하거나 또는 상기 활성화시킬 센서의 동작을 제어할 수 있다.
상기 펫 자극부는 상기 울음 소리의 단계에 따라 진동 자극, 오디오 자극 및 전기 자극 중 하나 이상의 자극을 가하기 위한 센서를 활성화시킬 수 있다.
상기 오디오 자극은 주인의 사용자 단말을 통해 미리 녹음된 음성 데이터를 수신하여 이를 통해 자극을 줄 수 있다.
다른 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기는, 상기 움직임 신호에 기초하여 상기 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하여 저장하는 행동 분석부 및 주인의 사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부는 주인의 사용자 단말에 펫의 상기 운동량 정보 및 행동 패턴을 송신할 수 있다.
일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기에 의한 펫의 울음 소리 인식 방법은 상기 펫 웨어러블 기기 주변의 오디오 신호를 획득하는 단계; 상기 펫의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하는 단계; 상기 획득된 오디오 신호의 분석 결과 및 상기 움직임 신호의 분석 결과에 기초하여 상기 펫의 울음 소리를 인식하는 단계; 및 상기 펫의 울음 소리가 인식된 경우, 상기 펫에게 자극을 가하기 위한 센서를 선택하거나 활성화시킬 센서의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기에 의한 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하는 방법은, 상기 움직임 신호에 기초하여 상기 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하여 저장하는 단계; 및 주인의 사용자 단말과 통신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기가 펫의 울음 소리를 인식하여 펫에게 자극을 주는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기가 펫의 움직임을 분석하여 얻은 정보를 주인과 통신하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기가 오디오 신호와 움직임 신호를 처리하여 울음 소리의 인식 여부를 결정하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시예에 따른 오디오 신호의 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 움직임 신호의 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
실시예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 범위는 개시된 실시예들의 특정한 형태로 한정되는 것이 아니나 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도와 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록들이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 해당 블록들의 순서가 뒤바뀌어 수행될 수도 있다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 지능형 펫 웨어러블 기기(120, 이하 "펫 웨어러블 기기"라고 함)는 펫(pet)으로부터 오디오 신호, 움직임 신호 등을 획득할 수 있고, 획득된 오디오 신호, 움직임 신호 등을 분석하여 펫의 행동을 제제하기 위한 자극을 펫에게 가하거나, 펫의 주인(130)이 가지고 있는 사용자 단말(140)에 펫의 운동량 정보 또는/및 행동 패턴 정보를 송신할 수 있다. 다만, 펫 웨어러블 기기(120)의 기능은 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기(120)는 밴드형, 목줄형 등과 같이 펫이 착용 가능한 형태를 지닐 수 있고, 이로써 펫의 움직임에 따라 펫에서 떨어지지 않고 위에 언급한 기능을 수행할 수 있다. 펫 웨어러블 기기(120)를 통해 분석된 정보는 무선 통신을 통하여 주인(130)의 사용자 단말(140)에 전달되며, 이하 구체적으로 설명될 것이지만, 녹음된 주인(130)의 음성 정보도 무선 통신을 통하여 펫 웨어러블 기기(120)에 전달될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 지능형 펫 웨어러블 기기의 세부 구성을 도시한 도면이다. 본 구성은 예시적으로 펫 웨어러블 기기(210)가 펫의 울음 소리를 인식하여 펫의 행동을 제제하기 위한 자극을 펫에게 주는 기능 및 펫의 운동량과 행동 패턴을 분석하고, 분석 결과를 주인의 사용자 단말로 송신하는 기능을 제시하고 있으나, 실시예의 범위는 이에 한정되지 않는다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 펫 웨어러블 기기(210)는 오디오 신호 획득부(220), 움직임 신호 획득부(230), 울음 소리 인식부(240), 펫 자극부(260), 행동 분석부(250) 및 통신부(270)를 포함할 수 있다.
오디오 신호 획득부(220)는 오디오 센서를 이용하여 펫 웨어러블 기기 주변의 오디오 신호를 획득한다. 오디오 신호에는 펫의 울음 소리 이외의 잡음이 섞여 있어 잡음을 줄이기 위한 신호 처리 과정이 수행되고, 구체적으로는 미리 결정된 임계 값 이상의 크기를 가지는 신호가 추출되는 과정이 수행될 수 있다.
움직임 신호 획득부(230)는 펫의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득할 수 있다. 예시적으로, 움직임 신호는 6축 센서를 통해 획득될 수 있다. 움직임 신호는 펫의 물리적 움직임을 측정하여 측정된 움직임을 전기적 형태로 변환된 신호이다. 예를 들어, 움직임 신호에는 울음 소리에 상응하는 펫의 성대의 움직임 신호 외에 다른 움직임 신호가 포함될 수 있으므로, 신호 처리 과정을 거쳐 성대에 대한 움직임 신호를 추출해 내는 과정을 거칠 수 있다. 이 과정에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
울음 소리 인식부(240)는 오디오 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제1 임계 값에 기초하여 상기 울음 소리에 대한 제 1 인식 결과를 결정하고, 움직임 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제 2 임계 값에 기초하여 울음 소리에 대한 제 2 인식 결과를 결정하고, 제 1인식 결과와 제2 인식 결과에 따라 오디오 신호 및 움직임 신호 모두에서 울음 소리가 감지된 경우, 펫이 울음 소리를 낸 것으로 결정할 수 있다. 울음 소리 인식부(240)는 울음 소리를 인식함에 있어, 오디오 신호 외에도 성대의 움직임 신호를 고려함으로써 펫의 울음 소리를 좀 더 세밀하게 인식할 수 있다.
펫 자극부(260)는 결정된 울음 소리의 단계에 기초하여 펫에게 자극을 주기 위해 활성화 시킬 센서를 선택하거나 또는 활성화 시킬 센서의 동작을 제어할 수 있다. 펫 자극부(260)는 울음 소리의 단계에 따라 진동 자극, 오디오 자극 및 전기 자극 중 하나 이상의 자극을 가하기 위한 센서를 활성화 시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 울음 소리 인식부(240)는 울음 소리의 패턴에 기초하여 울음 소리의 단계를 결정할 수 있다. 펫 자극부(260)는 울음 소리 인식부(240)에 의해 결정된 울음 소리의 단계에 따라 펫에게 단계적인 자극을 줄 수 있고, 펫에게 처음부터 지나친 자극을 주지 않으면서 펫이 울음 소리를 내는 것에 대해 제제를 단계적으로 가할 수 있다. 단계적인 제제를 통해 펫에게 큰 스트레스를 주지 않으면서 펫의 울음 소리에 의한 소음 피해를 막을 수 있다.
일 실시예에서는 오디오 자극은 주인의 사용자 단말을 통하여 녹음된 주인의 목소리를 펫 웨어러블 기기(210)가 수신하고, 펫 웨어러블 기기(210)는 녹음된 주인의 목소리를 펫의 울음 소리에 대한 제제 수단으로 이용할 수 있다. 예시적으로, 주인의 사용자 단말은 스마트폰, PDA, 셀룰러폰, 태블릿, 시계형 또는 밴드형의 웨어러블 기기 등 음성 녹음이 가능하고 무선 통신이 가능한 다양한 기기들일 수 있다. 주인의 목소리는 사용자 단말을 통해 녹음되어 펫 웨어러블 기기에 전송될 있다. 이와 같이, 펫 웨어러블 기기(210)는 진동 자극이나 전기 자극 이외에 친숙한 주인의 목소리(오디오 자극)를 펫의 제재 수단으로 이용함으로써, 펫에게 물리적인 자극을 덜 가하면서 펫의 행동을 효과적으로 제재할 수 있다.
일 실시예에서는 펫에게 가하는 진동 자극 및 전기 자극은 세기의 변화 및 자극을 가하는 시간의 변화를 줄 수 있고, 오디오 자극은 주인의 억양의 변화 및 내용의 변화 등을 줄 수 있다. 이를 통하여 펫 웨어러블 기기(210)는 펫에게 차등적인 제제를 가할 수 있다. 예를 들어, 펫 웨어러블 기기(210)는 다음의 표 1과 같이 울음 소리의 단계에 따라 펫에게 차등적인 자극을 가할 수 있다.
울음 소리 단계 행동 제제 방법 동작 시나리오
울음 소리 1단계 3초 동안의 약한 세기의 진동 5초 이내에 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 2단계 3초 동안의 중간 세기의 진동 울음 소리 1단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 3단계 3초 동안의 강한 세기의 진동 울음 소리 2단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 4단계 5초 동안의 강한 세기의 진동 울음 소리 3단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 5단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 3초 동안의 약한 세기의 진동 울음 소리 4단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 6단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 3초 동안의 중간 세기의 진동 울음 소리 5단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 7단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 3초 동안의 강한 세기의 진동 울음 소리 6단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 8단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 5초 동안의 강한 세기의 진동 울음 소리 7단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 9단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 3초 동안의 약한 세기의 전기자극 울음 소리 8단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
울음 소리 10단계 주인의 목소리를 통한 제제 및 3초 동안의 강한 세기의 전기자극 울음 소리 9단계 이후 3초 이내에 다시 울음 소리를 인식한 경우
표 1에서 제시되는 일 실시예에서는, 울음 소리의 단계가 총 10단계로 구성이 된다. 울음 소리 1 단계는 5초 이내에 펫의 울음 소리가 인식될 경우에 해당된다. 그 이후 단계들은 이전 단계에 도달 한 뒤 3초 이내에 다시 울음 소리가 인식되는 경우에 해당된다. 울음 소리 1단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 3초 동안의 약한 세기의 진동으로 제제를 가한다. 울음 소리 2단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 3초 동안의 중간 세기의 진동을 가한다. 울음 소리 3단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 3초 동안의 강한 세기의 진동을 가한다. 울음 소리 4단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 5초 동안의 강한 진동을 가한다. 울음 소리 5단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 3초 동안의 약한 세기의 진동을 가한다. 울음 소리 6단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 3초 동안의 중간세기의 진동을 가한다. 울음 소리 7단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 3초 동안의 강한 세기의 진동을 가한다. 울음 소리 8단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 5초 동안의 강한 세기의 진동을 가한다. 울음 소리 9단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 3초 동안의 약한 세기의 전기 자극을 가한다. 울음 소리 9단계에서는 펫 자극부(260)가 펫에게 주인의 목소리를 통한 제제와 3초 동안의 강한 세기의 전기 자극을 가한다. 위와 같은 단계적인 제제를 통하여 펫 웨어러블 기기(210)는 펫에게 지나친 자극을 가하지 않고 펫의 울음 소리에 의한 소음 피해를 막을 수 있다. 이와 같은 단계별 제재 수단은 펫이 울음 소리를 내는 것을 제제하는 것 외에, 펫의 다양한 행동 교육에 있어서도 효과적인 방법으로써 응용될 수 있다.
행동 분석부(250)는 움직임 신호 획득부(230)로부터 획득한 움직임 신호에 기초하여 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하고, 분석 결과를 저장할 수 있다. 움직임 신호는 가속도 정보를 포함하고 있으므로 가속도 정보를 통해 펫의 속도를 산출하고, 속도에 기반하여 펫의 운동 패턴을 분석할 수 있다. 예를 들어, 행동 분석부(250)는 펫이 운동하는 속도의 차이에 근거하여 운동 패턴을 걷기, 빨리 걷기 및 뛰기 등으로 나누고, 움직임 신호를 통해 얻은 펫의 속도를 통해 펫의 운동 패턴을 결정할 수 있다. 운동량 정보의 경우, 움직임 신호를 통해 얻은 속도 정보를 이용해 펫의 운동 에너지 정보를 추정하고 이를 통해 펫의 운동량을 분석할 수 있다. 운동량을 분석하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양한 알고리즘을 적용하여 운동량을 분석할 수 있다. 행동 분석부(250)는 펫의 운동 패턴 및 운동량 정보 분석에 한정되지 않고, 소모한 칼로리 측정, 활동 시간과 운동 패턴의 연동 등 다양한 펫의 활동정보를 생성할 수 있다.
통신부(270)는 행동 분석부(250)에서 획득한 펫의 운동량 정보 및 운동 패턴 정보를 주인의 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다. 펫 웨어러블 기기(210)와 주인의 사용자 단말과의 통신은 와이파이(wifi) 모듈을 통한 실시간 연동 방식, 간헐적으로 연동되는 방식 및 그 외의 다른 통신 방식을 선택할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 펫의 울음 소리를 인식하여 펫에게 자극을 주는 센서를 선택하고 활성화 하는 동작을 도시한 흐름도이다. 도 3에 도시된 방법은 펫 웨어러블 기기가 오디오 신호를 획득하는 단계(310), 움직임 신호를 획득하는 단계(320), 펫의 울음 소리를 인식하는 단계(330) 및 펫에게 자극을 가하는 센서를 선택하고, 선택된 센서를 활성화시키는 단계(340)를 포함한다.
단계(310)에서, 펫 웨어러블 기기는 마이크(microphone)와 같은 오디오 센서를 이용해 전기적 형태로 변환된 오디오 신호를 획득한다. 획득된 오디오 신호에는 잡음이 섞여 있으므로 이후 상세히 설명할 신호 처리 과정을 통해 펫의 울음 소리에 대한 신호를 추출하게 된다. 오디오 센서는 한 개 혹은 여러 개 존재할 수 있다.
단계(320)에서, 펫 웨어러블 기기는 모션 센서(예를 들어, 6축 센서)를 통해 전기적 형태로 변환된 펫의 움직임 신호를 획득한다. 획득된 움직임 신호는 원하는 신호인 성대의 움직임 신호 외에 다른 신호를 포함하지만, 이후에 자세히 설명할 신호 처리 과정을 통해 성대에 대한 신호를 추출하게 된다.
단계(330)에서, 펫 웨어러블 기기는 단계(310)에서 획득한 오디오 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제1 임계 값에 기초하여 울음 소리에 대한 제1 인식 결과를 결정하고, 움직임 신호를 획득하는 단계에서 획득한 움직임 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제2 임계 값에 기초하여 울음 소리에 대한 제2 인식 결과를 결정하고, 결정된 제 1 인식 결과와 제 2 인식 결과에 따라 오디오 신호 및 움직임 신호 모두에서 울음 소리가 인식 된 경우, 펫이 울음 소리를 낸 것으로 결정한다. 그 외의 경우, 펫 웨어러블 기기는 펫이 울음 소리를 내지 않은 것으로 결정한다. 펫 웨어러블 기기는 펫의 울음 소리의 패턴에 기초하여 펫의 울음 소리의 단계를 결정한다.
단계(340)에서, 펫 웨어러블 기기는 펫의 울음 소리의 단계에 기초하여 활성화시킬 센서를 선택하거나 또는 활성화시킬 센서의 동작을 제어한다. 일 실시예에서 펫 웨어러블 기기는 울음 소리 단계에 기초하여 진동 자극, 오디오 자극 및 전기 자극 중 하나 이상의 자극을 가하기 위한 센서를 선택할 수 있다. 일 실시예에서 오디오 자극은 주인의 사용자 단말을 통하여 녹음된 주인의 목소리를 펫 웨어러블 기기가 수신하여, 이를 울음 소리에 대한 제제 수단으로 삼을 수 있다. 주인의 목소리는 실시간으로 녹음하여 변경이 가능하다. 일 실시예에서 진동 자극과 전기 자극은 세기와 자극이 가해지는 시간의 변경이 가능하다. 이를 통하여 친숙한 주인의 목소리를 펫의 울음 소리에 대해 효과적인 제제가 가능하고, 펫의 울음 소리에 대해 단계별 제제가 가능하므로 펫의 물리적인 위협 없이도 펫의 울음 소리에 대해 제제를 가할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하여 저장하고 저장된 정보를 주인에게 송신하는 동작을 도시한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하여 저장하고 저장된 정보를 주인에게 송신하는 방법은 펫의 움직임 신호를 획득하는 단계(410), 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석 및 저장하는 단계(420) 및 주인의 사용자 단말에 저장된 정보를 송신하는 단계(430)를 포함한다.
단계(410)에서, 펫 웨어러블 기기는 모션 센서(예를 들어, 가속도 센서, 자이로 센서)를 통해 전기적 형태로 변환된 움직임 신호를 획득한다. 단계(420)에서, 펫 웨어러블 기기는 획득된 움직임 신호를 통해 펫의 운동 패턴 및 운동량 정보를 분석한다. 움직임 신호에서 획득한 펫의 가속도 정보를 이용하여 펫의 운동속도를 결정하고 이를 통해 걷기, 빠르게 걷기, 달리기 등 운동 패턴을 분석할 수 있다. 운동 속도 정보를 이용하여 운동 에너지를 결정하고 이를 통해 펫의 운동량에 대해 분석할 수 있다. 단계(430)에서 펫 웨어러블 기기는 펫의 운동량 및 운동 패턴에 대해 저장된 정보를 사용자 단말에 송신한다.
도 5는 일 실시예에 따른 오디오 신호와 움직임 신호를 처리하여 울음 소리의 인식여부를 결정하는 동작을 도시한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 오디오 신호와 움직임 신호를 처리하여 울음 소리의 인식여부를 결정하는 방법은, 오디오 신호를 획득하는 단계(510), 저역 통과 필터링을 하는 단계(520), 특징점을 추출하는 단계(530), 특징점을 통해 제1 인식결과를 결정하는 단계(540), 움직임 신호를 획득하는 단계(550), 고역 통과 필터링을 하는 단계(560), 특징점을 추출하는 단계(570), 특징점을 통해 제2 인식 결과를 결정하는 단계 및 울음 소리의 인식 여부를 결정하는 단계(580)를 포함한다.
도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 및 도 7b는 도 5에서 도시하는 신호 처리 과정에 따른 파형의 변화를 도시하므로, 이하에서는 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 및 도 7b와 함께 도 5에 대해 설명하겠다.
단계(510)에서, 펫 웨어러블 기기는 MIC와 같은 오디오 센서를 통해 전기적 형태로 변환된 신호를 수신한다. 수신된 오디오 신호 파형의 일례가 도 6a에 도시되어 있다.
단계(520)에서, 펫 웨어러블 기기는 신호의 잡음을 제거하기 위하여 획득한 오디오 신호에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 울음 신호의 특징점을 추출한다. 도 6b는 획득된 오디오 신호가 저역 통과 필터를 통과한 후의 파형을 도시한다. 도 6a와 비교해 볼 때에, 도 6b의 파형에서는 잡음이 제거되어 전체적으로 파형의 밀도가 작아진 것을 확인할 수 있다.
단계(530)에서, 펫 웨어러블 기기는 유한한 범위를 산정하여 특징점을 추출하기 위해 설정된 슬라이딩 윈도우 내에서 특징점을 추출한다. 미리 설정된 임계 값보다 오디오 신호의 진폭이 큰 경우에 해당되는 지점은 특징점으로 지정된다. 임계 값은 주택의 종류, 주택의 방음 상황 등 주변 환경을 고려하여 사전에 설정된다. 이렇게 설정된 임계값보다 오디오 신호의 진폭이 큰 지점이 특징점으로 결정된다. 도 6c를 살펴보면, 슬라이딩 윈도우 내(640)에 임계값보다 진폭이 큰 부분에 표시가 되어 있다. 이렇게 표시가 되어 있는 부분(630)이 모두 소음을 일으킬 수 있는 울음 소리의 진폭을 가지는 부분이 되고, 이후의 단계에 의해 카운팅 된다.
단계(540)에서, 펫 웨어러블 기기는 설정된 슬라이딩 윈도우 내(630)에서 특징점의 개수를 카운팅한다. 단위시간 동안에 존재하는 특징점의 개수가 제1 임계값을 초과하는 경우 펫의 울음 소리가 인식된 것으로 제1 인식 결과를 결정한다. 그 외의 경우에는 울음 소리가 인식되지 않은 것으로 제1 인식 결과를 결정한. 도 6c를 살펴보면 슬라이딩 윈도우 내에 특징점들(630)이 표시되어 있고 이를 카운팅하여 제1 임계값과 비교하는 과정을 거쳐 제 1 인식 결과를 결정한다.
단계(550)에서, 펫 웨어러블 기기는 센서를 이용하여 움직임 신호를 획득한다. 획득된 움직임 신호에는 성대의 움직임을 나타내는 신호 외 다른 움직임을 나타내는 신호들을 포함하므로 이하의 신호처리 과정을 거쳐 성대의 움직임 신호를 추출한다.
단계(560)에서, 펫 웨어러블 기기는 획득한 움직임 신호에 포함된 다른 움직임에 대한 신호를 제거하기 위하여 획득한 움직임 신호를 고역 통과 필터로 필터링한다. 성대의 움직임은 고주파수의 움직임을 가지므로, 고역 통과 필터를 통해 낮은 주파수 대역의 신호를 제거하면, 성대의 움직임에 대한 특징점을 추출하는데 효과적이다. 이를 통해 성대의 움직임에 대한 유의미한 특징점을 추출할 수 있다. 도 7b에 나타난 움직임 신호에 대한 파형(730)은 도 7a에 나타난 움직임 신호에 대한 파형(710)과 비교했을 때에, 훨씬 파형의 밀도가 작아진 것을 확인할 수 있다. 이는 성대의 움직임을 나타내는 신호는 고주파수이기 때문에, 성대 움직임을 나타내는 신호 외의 다른 움직임을 나타내는 신호가 고역통과필터에 의해 제거된 것을 의미한다. 이와 같은 과정을 통해, 성대 움직임 신호의 특징점이 효과적으로 추출될 수 있다.
단계(570)에서, 펫 웨어러블 기기는 직각파를 이용하여 특징점을 추출한다. 즉, 성대의 움직임 신호의 진폭이 미리 설정된 임계값을 넘을 때에, 직각파를 발생시켜 특징점을 추출해낸다. 움직임 신호에 대한 임계값은 주택의 종류, 주택의 방음 상황등 주변 상황을 고려하여 사전에 결정된다. 임계값이 지나치게 낮을 때에는 특징점이 과다하게 추출되어 소음 피해를 주지 않는 소리에도 펫에게 지나친 제제를 가할 수 있으므로 사전에 주변 환경을 고려하여 설정되어야 한다.
단계(580)에서, 펫 웨어러블 기기는 특징점을 추출하는 단계에서 직각파가 발생한 횟수를 카운팅한다. 단위 시간 동안에 존재하는 특징점의 갯수가 제2 임계값을 초과하는 경우 울음 소리가 인식된 것으로 제2 인식 결과를 결정한다. 그 외의 경우에는 울음 소리가 인식되지 않은 것으로 결정한다. 도 7b에서 직각파가 발생한 부분(740)은 성대 움직임 신호의 진폭이 미리 설정된 임계점을 넘은 특징점을 의미하므로 직각파가 발생한 횟수를 카운팅 하여 제 2 임계값과 비교하여 제 2 인식 결과를 결정하게 된다.
단계(590)에서, 펫 웨어러블 기기는 단계(540)의 제1 인식 결과와 단계(580)의 제2 인식 결과에 기초하여 펫의 울음 소리가 인식되었는지 여부를 최종적으로 결정한다. 일 실시예에서, 펫 웨어러블 기기는 제1 인식 결과와 제2 인식 결과가 모두 펫이 울음 소리를 낸 것으로 인식된 경우에, 펫이 울음 소리를 낸 것으로 최종 결정할 수 있다. 이와 다르게, 제1 인식 결과 또는 제2 인식 결과만이 펫이 울음 소리를 낸 것으로 인식된 경우 및 제1 인식 결과 및 제2 인식 결과 모두 펫이 울음 소리를 내지 않은 것으로 인식된 경우에는, 펫이 울음 소리를 내지 않은 것으로 최종 결정할 수 있다. 이와 같이, 펫 웨어러블 기기는 오디오 신호뿐만 아니라 움직임 신호를 함께 고려함으로써 펫의 울음 소리를 보다 정확히 인식할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 펫(pet)에 착용되는 지능형 펫 웨어러블 기기에 있어서,
    상기 펫 웨어러블 기기 주변의 오디오 신호를 획득하는 오디오 신호 획득부;
    상기 펫의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하는 움직임 신호 획득부;
    상기 획득된 오디오 신호의 분석 결과 및 상기 움직임 신호의 분석 결과에 기초하여 상기 펫의 울음 소리를 인식하는 울음 소리 인식부; 및
    상기 펫의 울음 소리가 인식된 경우, 상기 펫에게 자극을 가하기 위한 센서를 활성화시키는 펫 자극부
    를 포함하는 지능형 펫 웨어러블 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 울음 소리 인식부는,
    상기 오디오 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제1 임계 값에 기초하여 상기 울음 소리에 대한 제1 인식 결과를 결정하고,
    상기 움직임 신호에서 추출된 특징 점과 미리 설정된 제2 임계 값에 기초하여 상기 울음 소리에 대한 제2 인식 결과를 결정하고,
    상기 제1 인식 결과와 상기 제2 인식 결과에 따라 상기 오디오 신호 및 상기 움직임 신호 모두에서 상기 울음 소리가 감지된 경우, 상기 펫이 울음 소리를 낸 것으로 결정하는, 지능형 펫 웨어러블 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 울음 소리 인식부는,
    상기 울음 소리의 패턴에 기초하여 상기 울음 소리의 단계를 결정하고,
    상기 펫 자극부는,
    상기 결정된 울음 소리의 단계에 기초하여 활성화시킬 센서를 선택하거나 또는 상기 활성화시킬 센서의 동작을 제어하는, 지능형 펫 웨어러블 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 펫 자극부는,
    상기 울음 소리의 단계에 따라 진동 자극, 오디오 자극 및 전기 자극 중 하나 이상의 자극을 가하기 위한 센서를 활성화시키는, 지능형 펫 웨어러블 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 움직임 신호에 기초하여 상기 펫의 운동량 정보 및 행동 패턴을 분석하여 저장하는 행동 분석부
    를 더 포함하는 지능형 펫 웨어러블 기기.
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