KR20220149053A - Artificial Neural Network Device and Method for Automating Seat Position - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 카시트의 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an artificial neural network apparatus and method for automating a seat position of a car seat.
카시트, 특히 운전석 카시트에 있어서, 사용자의 체형에 맞게 적절히 시트 포지션을 조정하면 사용자가 특정 신체 부위에 부하가 과하게 작용되지 않는 자세로 장기간 운전을 수행할 수 있게 되고, 운행 시 시야 확보 및 스티어링휠/브레이크/액셀 등의 조작 효율을 확보할 수 있게 되어 안전성을 증대시킬 수 있게 된다. 또한, 운전자가 시동을 켜거나 착좌하였을 때 카시트가 자동으로 시트 포지션을 조정하게 되는 UX는 운전자에게 큰 만족감을 주고 있어서 다양한 완성차 업체들이 시트 포지션 메모리를 통해 시트 포지션 자동화 UX를 제공하고 있는 실정이다. In a car seat, especially a driver's seat car seat, if the seat position is appropriately adjusted according to the user's body type, the user can drive for a long time in a posture that does not apply excessive load to a specific body part, and secure visibility and steering wheel/ It is possible to secure the operation efficiency of the brake/accelerator, etc., thereby increasing the safety. In addition, the UX, in which the car seat automatically adjusts the seat position when the driver turns on the engine or sits down, gives a great satisfaction to the driver, so various automakers are providing seat position automation UX through seat position memory.
하지만, 기존의 시트 포지션 자동화는 사용자의 체형이나 차량 조작부와의 상대적인 위치 등을 전혀 고려하지 않은 채, 단순히 사용자가 기설정해놓은 시트 포지션을 저장해두고 해당 시트 포지션을 호출 시에 시트를 제어하는 것에 불과하였다. 최근에서야 몇몇 완성차 업체에서 시트 포지션, 스티어링 컬럼 포지션, 아웃사이드 미러 각도, HUD 위치를 사용자에 맞게 자동화하는 스마트 자세 제어 시스템을 런칭하긴 하였지만, 사용자에게 키와 몸무게 정보를 입력받고 해당 키/몸무게에 기설정된 포지션으로 시트 등을 제어하는 rule based의 제어 시스템에 불과하였다(현대자동차 더 뉴 그랜저, 2세대 스마트 자세제어 시스템 등).However, the existing seat position automation simply saves the seat position set by the user and controls the seat when calling the seat position, without considering the user's body type or the relative position with the vehicle control unit. did. Although some automakers have recently launched a smart posture control system that automates the seat position, steering column position, outside mirror angle, and HUD position to suit the user, it receives the user’s height and weight information and records the height/weight. It was just a rule-based control system that controls the seat with a set position (Hyundai Motors The New Grandeur, second-generation smart posture control system, etc.).
본 발명의 목적은 사용자의 체형에 따라 최적의 카시트 포지션을 자동으로 제공하는 카시트의 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. It is an object of the present invention to provide an artificial neural network apparatus and method for automating the seat position of a car seat that automatically provides an optimal car seat position according to a user's body type.
이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific means for achieving the object of the present invention will be described.
본 발명의 목적은, 카시트의 상부 쿠션에 장착되는 상부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 상체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고, 상체 벡터를 출력 데이터로 하는 제1CNN 모듈 및 제1LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 상체 벡터 생성 모듈; 상기 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고, 하체 벡터를 출력 데이터로 하는 제2CNN 모듈 및 제2LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 하체 벡터 생성 모듈; 및 상체 벡터와 하체 벡터가 결합(concatenated)된 결합 벡터를 입력 데이터로 하고, 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 하는 제3LSTM 모듈 과 Softmax가 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 시트 이동 벡터 생성 모듈;을 포함하고, 상기 시트 이동 벡터는 상기 카시트의 이동 가능 방향의 수에 대응되는 차원으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치를 제공하여 달성될 수 있다. An object of the present invention is to use time series upper body pressure distribution data output from the upper pressure distribution sensor mounted on the upper cushion of the car seat as input data, and the first CNN module and the first LSTM module using the upper body vector as output data are continuously combined Upper body vector generation module including an artificial neural network module in the form; A type of artificial neural network in which a second CNN module and a second LSTM module that use time series lower body pressure distribution data output from the lower pressure distribution sensor mounted on the lower cushion of the car seat as input data and lower body vectors as output data are continuously combined a lower body vector generation module comprising a module; and a 3rd LSTM module using a combination vector in which an upper body vector and a lower body vector are concatenated as input data and a sheet movement vector as output data, and an artificial neural network module in which Softmax is continuously combined. Including, the seat movement vector can be achieved by providing an artificial neural network device for automating the seat position, characterized in that it is configured in a dimension corresponding to the number of movable directions of the car seat.
또한, 상기 시트 이동 벡터의 크기를 기초로 시트 제어를 진행할지 또는 시트 제어를 중지할지를 판정하는 시트 제어 판정 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the sheet control determination module for determining whether to proceed with the sheet control or to stop the sheet control based on the magnitude of the sheet movement vector; may be characterized in that it further comprises.
또한, 상기 시트 제어 판정 모듈에서 시트 제어를 진행하는 것으로 판정되는 경우, 상기 시트 이동 벡터를 시트 제어부의 언어로 컴파일하는 컴파일러;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when it is determined that the sheet control is performed in the sheet control determination module, a compiler that compiles the sheet movement vector into the language of the sheet control unit may be further included.
또한, 상기 상체 벡터 생성 모듈, 상기 하체 벡터 생성 모듈 및 상기 시트 이동 벡터 생성 모듈의 학습 세션에서, 사용자의 양 손은 스티어링 휠의 양 측부를 파지하고 오른발은 브레이크 페달 위에 얹어놓은 상태의 상체 압력분포 데이터 및 하체 압력분포 데이터를 레퍼런스로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the learning session of the upper body vector generating module, the lower body vector generating module, and the seat movement vector generating module, the user's upper body pressure distribution in a state where both hands grip both sides of the steering wheel and the right foot rests on the brake pedal It may be characterized by using the data and lower body pressure distribution data as a reference.
본 발명의 다른 목적은, 카시트의 상부 쿠션에 장착되는 상부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 상체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고 상체 벡터를 출력 데이터로 하는 제1CNN 모듈 및 제1LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 상체 벡터 생성 모듈이, 상기 상체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 입력받고 상기 상체 벡터를 출력 데이터로 출력하는 상체 벡터 생성 단계; 상기 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고 하체 벡터를 출력 데이터로 하는 제2CNN 모듈 및 제2LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 하체 벡터 생성 모듈이, 상기 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 입력받고 상기 하체 벡터를 출력 데이터로 출력하는 하체 벡터 생성 단계; 및 상체 벡터와 하체 벡터가 결합(concatenated)된 결합 벡터를 입력 데이터로 하고 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 하는 제3LSTM 모듈 과 Softmax가 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 시트 이동 벡터 생성 모듈이, 상기 결합 벡터를 입력 데이터로 입력받고 상기 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 출력하는 시트 이동 벡터 생성 단계; 를 포함하고, 상기 시트 이동 벡터는 상기 카시트의 이동 가능 방향의 수에 대응되는 차원으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 인공신경망을 이용한 시트 포지션 자동화 방법을 제공하여 달성될 수 있다.Another object of the present invention is to continuously combine the first CNN module and the first LSTM module using time series upper body pressure distribution data output from the upper pressure distribution sensor mounted on the upper cushion of the car seat as input data and upper body vector as output data. An upper body vector generating step of receiving, by an upper body vector generating module including an artificial neural network module in the form of an artificial neural network module, the upper body pressure distribution data as input data and outputting the upper body vector as output data; An artificial neural network module in which a second CNN module and a second LSTM module that use time series lower body pressure distribution data output from the lower pressure distribution sensor mounted on the lower cushion of the car seat as input data and lower body vectors as output data are continuously combined a lower body vector generating step in which a lower body vector generating module comprising: receiving the lower body pressure distribution data as input data and outputting the lower body vector as output data; and a sheet motion vector generation module including an artificial neural network module in which an upper body vector and a lower body vector are concatenated (concatenated) as input data and a third LSTM module that uses a sheet motion vector as output data and Softmax are continuously combined This, a sheet movement vector generating step of receiving the combined vector as input data and outputting the sheet movement vector as output data; Including, the seat movement vector can be achieved by providing a seat position automation method using an artificial neural network, characterized in that configured in a dimension corresponding to the number of movable directions of the car seat.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there are the following effects.
첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자의 체형에 따라 최적의 카시트 포지션을 자동으로 제공할 수 있게 되는 효과가 발생된다.First, according to an embodiment of the present invention, there is an effect that can automatically provide an optimal car seat position according to the user's body type.
둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자의 체형을 미리 입력하거나 체형에 따라 시트 포지션을 기설정하지 않아도, 사용자의 체형에 맞게 자동으로 시트 포지션이 설정되는 효과가 발생된다. Second, according to an embodiment of the present invention, the effect of automatically setting the seat position according to the user's body type is generated without inputting the user's body type in advance or presetting the seat position according to the user's body type.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치를 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치(1)의 구체적인 구성을 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3)의 구체적인 구성을 도시한 모식도,
도 4, 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet의 예시도이다.The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited only to the matters described in those drawings should not be interpreted as
1 is a schematic diagram showing an artificial neural network device for automating a seat position according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram showing a specific configuration of an artificial
3 is a schematic diagram showing a specific configuration of the upper body
4 and 5 are exemplary views of ConvNet included in the upper body
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 특정 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 특정 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when it is said that a specific part is connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of specific components does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치 및 방법Artificial neural network device and method for automating seat position
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치를 도시한 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치(1)는 카시트에 장착되는 압력분포센서의 압력분포 데이터를 입력데이터로 하고, 차량 ECU 중 시트 제어부의 시트 제어 데이터를 출력 데이터로 하도록 구성될 수 있다. 1 is a schematic diagram illustrating an artificial neural network device for automating a seat position according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the artificial
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치(1)의 구체적인 구성을 도시한 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3)의 구체적인 구성을 도시한 모식도이다. 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치(1)는 카시트의 상부 쿠션에 장착되는 상부 압력분포센서(10)에서 출력되는 상체 압력분포 데이터(100)와 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서(20)에서 출력되는 하체 압력분포 데이터(200)를 수신하여 시트 제어부에 입력되는 시트 제어 데이터(300)를 출력하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치(1)는 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3), 시트 이동 벡터 생성 모듈(4), 시트 제어 판정 모듈(5), 컴파일러(6)를 포함할 수 있다. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of an artificial
상체 벡터 생성 모듈(2)은 카시트의 상부 쿠션에 장착되는 상부 압력분포센서(10)에서 출력되는 상체 압력분포 데이터(100)를 입력 데이터로 하고, 상체 벡터를 출력 데이터로 하는 CNN 모듈 및 LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 상체 압력분포 데이터(100)는 시계열로 입력되어 시계열의 상체 벡터를 생성하도록 구성될 수 있다. The upper body
하체 벡터 생성 모듈(3)은 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서(20)에서 출력되는 하체 압력분포 데이터(200)를 입력 데이터로 하고, 상체 벡터를 출력 데이터로 하는 CNN 모듈 및 LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 하체 압력분포 데이터(200)는 시계열로 입력되어 시계열의 하체 벡터를 생성하도록 구성될 수 있다. The lower body vector generation module 3 uses the lower body
시트 이동 벡터 생성 모듈(4)은 상체 벡터와 하체 벡터가 concatenated 된 결합 벡터를 입력 데이터로 하고, 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 하는 LSTM 모듈 과 Softmax가 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈로 구성될 수 있다. 상기 시트 이동 벡터는 카시트의 이동 가능 방향의 수에 대응되는 차원으로 구성될 수 있다. The sheet motion vector generation module (4) is composed of an artificial neural network module in the form of an LSTM module that uses a joint vector concatenated with an upper body vector and a lower body vector as input data, and an LSTM module that uses a sheet motion vector as output data, and Softmax. can The seat movement vector may be configured in a dimension corresponding to the number of movable directions of the car seat.
시트 제어 판정 모듈(5)은 상기 시트 이동 벡터의 크기를 기초로 시트 제어를 진행할지, 아니면 시트 제어를 중지할지를 판정하는 모듈이다. The sheet
컴파일러(6)는 시트 제어 판정 모듈(5)에서 시트 제어를 진행하는 것으로 판정되는 경우, 시트 이동 벡터를 시트 제어부의 언어로 컴파일하는 모듈이다. The
상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3) 및 시트 이동 벡터 생성 모듈(4)의 학습 세션과 관련하여, 사용자의 양 손은 스티어링 휠의 양 측부를 파지하고 오른발은 브레이크 페달 위에 얹어놓은 상태를 레퍼런스 상태로 정의하며, 시야 확보, 원활한 핸들 조작 및 페달 조작, 장기간 운전이 가능한 안정적인 자세를 Ground truth 자세로 하여 Ground truth 자세의 상체 압력분포 데이터(100) 및 하체 압력분포 데이터(200)를 시트 이동 벡터값 0으로 레이블링(labeling)하고, 기설정된 벡터만큼 시트가 이동된 자세의 상체 압력분포 데이터(100) 및 하체 압력분포 데이터(200)에 레이블링 되는 시트 이동 벡터값을 상기 기설정된 벡터로 하여 학습 데이터를 구성한다. 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3) 및 시트 이동 벡터 생성 모듈(4)의 학습 세션에서는 위 학습 데이터를 입력하여 출력되는 시트 이동 벡터와 기-레이블링 된 시트 이동 벡터값과의 차이를 기초로 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3) 및 시트 이동 벡터 생성 모듈(4)의 파라미터를 업데이트하도록 구성된다. Regarding the learning session of the upper body
상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3) 및 시트 이동 벡터 생성 모듈(4)의 추론 세션과 관련하여, 차량의 인포테인먼트 시스템에서 사용자에게 양 손은 스티어링 휠의 양 측부를 파지하고 오른발은 브레이크 페달 위에 얹어놓은 상태인 레퍼런스 상태를 유지하도록 요청하고, 사용자의 상체 압력분포 데이터(100) 및 하체 압력분포 데이터(200)를 상체 벡터 생성 모듈(2), 하체 벡터 생성 모듈(3) 및 시트 이동 벡터 생성 모듈(4)에 입력하여 시트 이동 벡터를 출력한 뒤, 시트 제어 판정 모듈(5)에서 시트 이동 벡터를 판정하여 컴파일러(6) 및 시트 제어부를 통해 시트 이동 벡터만큼 시트를 이동하게 된다. With respect to the reasoning session of the upper body
이에 따르면, 사용자의 체형을 미리 입력하거나 체형에 따라 시트 포지션을 기설정하지 않아도, 사용자의 체형에 맞게 자동으로 시트 포지션이 설정되는 효과가 발생된다. Accordingly, there is an effect that the seat position is automatically set according to the user's body type, even if the user's body type is not input in advance or the seat position is not preset according to the user's body type.
이때, 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet은 일반적인 인공 신경망과 같이 각 뉴런이 학습 가능한 가중치(weight)와 바이어스(bias)로 구성되어 있다. 각 뉴런은 입력을 받아 내적 연산(dot product)을 한 뒤 선택에 따라 비선형(non-linear) 연산을 한다. 전체 네트워크는 일반 신경망과 마찬가지로 미분 가능한 하나의 스코어 함수(score function)을 갖게 된다. 입력 레이어(input layer)에서 원본 매트릭스(raw image)를 읽고 출력 레이어(output layer)에서 각 클래스에 대한 점수를 구하게 된다. 또한, ConvNet은 마지막 레이어에 SVM/Softmax와 같은 손실 함수(loss function)을 가지며, 일반 신경망을 학습시킬 때 사용하던 각종 기법들을 동일하게 적용할 수 있다.At this time, the ConvNet included in the upper body
일반적인 인공 신경망과 달리 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet 아키텍쳐는 입력 데이터가 매트릭스(또는, 매트릭스)라는 가정 덕분에 매트릭스 데이터가 갖는 특성들을 인코딩할 수 있다. 이러한 아키텍쳐는 포워드 함수(forward function)을 더욱 효과적으로 구현할 수 있고, 매트릭스 데이터를 이용하여 네트워크를 학습시키는데 필요한 모수(parameter)의 수를 크게 줄일 수 있게 해준다. Unlike a general artificial neural network, the ConvNet architecture included in the upper body
상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet은 입력받은 벡터를 일련의 히든 레이어(hidden layer)를 통해 변형(transform) 시킨다. 각 히든 레이어는 뉴런들로 이뤄져 있으며, 각 뉴런은 앞쪽 레이어(previous layer)의 모든 뉴런과 연결되어 있다. 이를 "fully connected" 라고 한다. 같은 레이어 내에 있는 뉴런들끼리는 연결이 존재하지 않고 서로 독립적이다. 마지막 Fully-connected 레이어는 출력 레이어라고 불리며, 분류 모델에서는 복수의 클래스 중 어느 클래스에 속하는지에 대한 클래스 점수(class score)를 나타낸다.The ConvNet included in the upper body
일반적인 인공 신경망은 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet과 달리 매트릭스를 다루기에 적절하지 않다. CIFAR-10 데이터의 경우 각 매트릭스가 32x32x3(가로와 세로가 32, 3개 컬러 채널)로 이뤄져 있어서 첫 번째 히든 레이어 내의 하나의 뉴런의 경우 32x32x3=3072개의 가중치가 필요하지만, 더 큰 매트릭스를 사용할 경우에는 같은 구조를 이용하는 것이 불가능하다. 예를 들어 200x200x3의 크기를 가진 매트릭스는 같은 뉴런에 대해 200x200x3=120,000개의 가중치를 필요로 하기 때문이다. 게다가, 이런 뉴런이 레이어 내에 복수로 존재하므로 모수의 개수가 크게 증가하게 된다. 이와 같이 Fully-connectivity는 심한 낭비이며 많은 수의 모수는 곧 오버피팅(overfitting)으로 귀결된다.Unlike the ConvNet included in the upper body vector generation module (2) and the lower body vector generation module (3), a general artificial neural network is not suitable for handling matrices. For CIFAR-10 data, each matrix is 32x32x3 (32 horizontal and vertical, 3 color channels), so for one neuron in the first hidden layer, 32x32x3=3072 weights are needed, but using a larger matrix It is impossible to use the same structure for For example, a matrix of size 200x200x3 requires 200x200x3 = 120,000 weights for the same neuron. In addition, since there are a plurality of these neurons in the layer, the number of parameters increases significantly. As such, Fully-connectivity is a waste of money, and a large number of parameters leads to overfitting.
상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet은 입력이 매트릭스로 이뤄져 있다는 특징을 살려 좀 더 합리적인 방향으로 아키텍쳐를 구성할 수 있다. 특히 일반 신경망과 달리, ConvNet의 레이어들은 가로, 세로, 깊이의 3개 차원을 갖게 된다. 여기에서 말하는 깊이란 전체 신경망의 깊이(depth)가 아니라 액티베이션 볼륨(activation volume)에서의 3번째 차원을 이야기 한다. 예를 들어 CIFAR-10 매트릭스는 32x32x3(가로, 세로, 깊이)의 차원을 갖는 입력 액티베이션 볼륨(activation volume)이라고 볼 수 있다. ConvNet 아키텍쳐에서 하나의 레이어에 위치한 뉴런들은 일반 신경망과는 달리 앞 레이어의 전체 뉴런이 아닌 일부에만 연결이 되어 있다. ConvNet 아키텍쳐는 전체 매트릭스를 클래스 점수들로 이뤄진 하나의 벡터로 만들어주기 때문에 마지막 출력 레이어는 1x1x10(10은 CIFAR-10 데이터의 클래스 개수)의 차원을 가지게 된다.The ConvNet included in the upper body
상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet의 각 레이어는 미분 가능한 변환 함수를 통해 하나의 액티베이션 볼륨을 또다른 액티베이션 볼륨으로 변환(transform) 시킨다. ConvNet 아키텍쳐에서는 크게 컨볼루셔널 레이어(convolutional layer), 풀링 레이어(pooling layer), Fully-connected 레이어라는 3개 종류의 레이어가 사용된다. 전체 ConvNet 아키텍쳐는 이 3종류의 레이어들을 쌓아 만들어진다. Each layer of ConvNet included in the upper body
도 4, 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet의 예시도이다. 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 간단한 ConvNet을 예시로 들자면, [INPUT-CONV-RELU-POOL-FC]으로 구축할 수 있다. 상체 압력분포 데이터(100) 또는 하체 압력분포 데이터(200)가 입력 벡터인 경우, INPUT 입력 매트릭스가 가로 32, 세로 32, 그리고 RGB 채널을 가지는 경우 입력의 크기는 [32x32x3]로 구성될 수 있다. CONV 레이어(Conv. Filter)는 입력 매트릭스의 일부 영역과 연결되어 있으며, 이 연결된 영역과 자신의 가중치의 내적 연산(dot product)을 계산하게 된다. 결과 볼륨은 [32x32x12]와 같은 크기를 갖게 된다. RELU 레이어는 max(0,x)와 같이 각 요소에 적용되는 액티베이션 함수(activation function)이다. RELU 레이어는 볼륨의 크기를 변화시키지 않는다([32x32x12]). 그 결과 Activation map 1을 생성한다. POOL 레이어(pooling)는 "가로,세로" 차원에 대해 다운샘플링(downsampling)을 수행해 [16x16x12]와 같이 줄어든 볼륨(Activation map 2)을 출력한다. FC (fully-connected) 레이어는 클래스 점수들을 계산해 [1x1xn]의 크기를 갖는 압력분포 벡터 볼륨(output layer)을 출력한다. FC 레이어는 이전 볼륨의 모든 요소와 연결되어 있다.4 and 5 are exemplary views of ConvNet included in the upper body
이와 같이, 상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet은 픽셀 값으로 이뤄진 원본 매트릭스를 각 레이어를 거치며 분포에 대한 클래스 점수로 변환(transform)시킨다. 어떤 레이어는 모수 (parameter)를 갖지만 어떤 레이어는 모수를 갖지 않는다. 특히 CONV/FC 레이어들은 단순히 입력 볼륨만이 아니라 가중치(weight)와 바이어스(bias)도 포함하는 액티베이션(activation) 함수이다. 반면 RELU/POOL 레이어들은 고정된 함수이다. CONV/FC 레이어의 모수 (parameter)들은 각 매트릭스에 대한 클래스 점수가 해당 매트릭스의 레이블과 같아지도록 그라디언트 디센트(gradient descent)로 학습된다.In this way, the ConvNet included in the upper body
상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet의 CONV 레이어의 모수(parameter)들은 일련의 학습가능한 필터들로 이뤄져 있다. 각 필터는 가로/세로 차원으로는 작지만 깊이 (depth) 차원으로는 전체 깊이를 아우른다. 포워드 패스(forward pass) 때에는 각 필터를 입력 볼륨의 가로/세로 차원으로 슬라이딩시키며(정확히는 convolve시키며) 2차원의 액티베이션 맵 (activation map)을 생성한다. 필터를 입력 위로 슬라이딩 시킬 때, 필터와 입력 볼륨 사이에서 내적 연산(dot product)이 이뤄진다. 이러한 과정으로 ConvNet은 입력 데이터의 특정 위치의 특정 패턴에 대해 반응하는(activate) 필터를 학습하게 된다. 이런 액티베이션 맵(activation map)을 깊이(depth) 차원으로 쌓은 것이 곧 출력 볼륨이 된다. 그러므로 출력 볼륨의 각 요소들은 입력의 작은 영역만을 취급하고, 같은 액티베이션 맵 내의 뉴런들은 같은 필터를 적용한 결과이므로 같은 모수들을 공유한다. The parameters of the CONV layer of ConvNet included in the upper body
상체 벡터 생성 모듈(2) 및 하체 벡터 생성 모듈(3)에 포함되는 ConvNet에 이용될 수 있는 네트워크 구조들의 예시는 다음과 같다. Examples of network structures that can be used in ConvNet included in the upper body
LeNet. 최초의 성공적인 ConvNet 애플리케이션들은 1990년대에 Yann LeCun이 만들었다. 그 중에서도 zip 코드나 숫자를 읽는 LeNet 아키텍쳐가 가장 유명하다.LeNet. The first successful ConvNet applications were created by Yann LeCun in the 1990s. Among them, the LeNet architecture that reads zip codes or numbers is the most famous.
AlexNet. 컴퓨터 비전 분야에서 ConvNet을 유명하게 만든 것은 Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, Geoff Hinton이 만든 AlexNet이다. AlexNet은 ImageNet ILSVRC challenge 2012에 출전해 2등을 큰 차이로 제치고 1등을 했다 (top 5 에러율 16%, 2등은 26%). 아키텍쳐는 LeNet과 기본적으로 유사지만, 더 깊고 크다. 또한, 과거에는 하나의 CONV 레이어 이후에 바로 POOL 레이어를 쌓은 것과 달리 여러 개의 CONV 레이어들을 쌓는 방식으로 구성하였다.AlexNet. What made ConvNet famous in the field of computer vision is AlexNet by Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, and Geoff Hinton. AlexNet participated in the ImageNet ILSVRC challenge 2012 and won 1st place by a big margin (top 5 error rate 16%, 2nd place 26%). The architecture is basically similar to LeNet, but deeper and larger. Also, unlike in the past, a POOL layer was stacked immediately after one CONV layer, it was configured in a way that several CONV layers were stacked.
ZF Net. ILSVRC 2013년의 승자는 Matthew Zeiler와 Rob Fergus가 만들었다. 저자들의 이름을 따 ZFNet이라고 불린다. AlexNet에서 중간 CONV 레이어 크기를 조정하는 등 하이퍼파라미터들을 수정해 만들었다.ZF Net. The winners of the ILSVRC 2013 were created by Matthew Zeiler and Rob Fergus. It is called ZFNet after the authors. It was created by modifying hyperparameters such as adjusting the size of the intermediate CONV layer in AlexNet.
GoogLeNet. ILSVRC 2014의 승자는 Szegedy et al. 이 구글에서 만들었다. 이 모델의 가장 큰 기여는 파라미터의 개수를 엄청나게 줄여주는 Inception module을 제안한 것이다(4M, AlexNet의 경우 60M). 뿐만 아니라, ConvNet 마지막에 FC 레이어 대신 Average 풀링을 사용해 별로 중요하지 않아 보이는 파라미터들을 많이 줄이게 된다.GoogLeNet. The winner of ILSVRC 2014 was Szegedy et al. This was made by Google. The biggest contribution of this model is to propose an Inception module that greatly reduces the number of parameters (4M, 60M for AlexNet). In addition, at the end of the ConvNet, average pooling is used instead of the FC layer to reduce a lot of seemingly insignificant parameters.
VGGNet. ILSVRC 2014에서 2등을 한 네트워크는 Karen Simonyan과 Andrew Zisserman이 만든 VGGNet이라고 불리우는 모델이다. 이 모델의 가장 큰 기여는 네트워크의 깊이가 좋은 성능에 있어 매우 중요한 요소라는 것을 보여준 것이다. 이들이 제안한 여러 개 모델 중 가장 좋은 것은 16개의 CONV/FC 레이어로 이뤄지며, 모든 컨볼루션은 3x3, 모든 풀링은 2x2만으로 이뤄져 있다. 비록 GoogLeNet보다 매트릭스 분류 성능은 약간 낮지만, 여러 Transfer Learning 과제에서 더 좋은 성능을 보인다는 것이 나중에 밝혀졌다. 그래서 VGGNet은 최근에 매트릭스 feature 추출을 위해 가장 많이 사용되고 있다. VGGNet의 단점은, 매우 많은 메모리를 사용하며(140M), 많은 연산량을 필요로 한다는 것이다.VGGNet. The second-placed network in ILSVRC 2014 is a model called VGGNet created by Karen Simonyan and Andrew Zisserman. The biggest contribution of this model is to show that the depth of the network is a very important factor for good performance. The best of the several models they propose consists of 16 CONV/FC layers, with all convolutions 3x3 and all pooling only 2x2. Although the matrix classification performance is slightly lower than that of GoogLeNet, it was later found that it performs better in several transfer learning tasks. Therefore, VGGNet has been used most recently for matrix feature extraction. The disadvantage of VGGNet is that it uses a lot of memory (140M) and requires a lot of computation.
ResNet. Kaiming He et al.이 만든 Residual Network가 ILSVRC 2015에서 우승을 차지했다. Skip connection이라는 특이한 구조를 사용하며 batch normalizatoin을 많이 사용했다는 특징이 있다. 이 아키텍쳐는 마지막 레이어에서 FC 레이어를 사용하지 않는다.ResNet. Residual Network created by Kaiming He et al. won the ILSVRC 2015. It uses a unique structure called skip connection and has a characteristic that batch normalizatoin is used a lot. This architecture does not use the FC layer in the last layer.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
본 명세서 내에 기술된 특징들 및 장점들은 모두를 포함하지 않으며, 특히 많은 추가적인 특징들 및 장점들이 도면들, 명세서, 및 청구항들을 고려하여 당업자에게 명백해질 것이다. 더욱이, 본 명세서에 사용된 언어는 주로 읽기 쉽도록 그리고 교시의 목적으로 선택되었고, 본 발명의 주제를 묘사하거나 제한하기 위해 선택되지 않을 수도 있다는 것을 주의해야 한다.The features and advantages described herein are not all inclusive, and many additional features and advantages will become apparent to those skilled in the art, particularly upon consideration of the drawings, the specification, and the claims. Moreover, it should be noted that the language used herein has been selected primarily for readability and teaching purposes, and may not be selected to delineate or limit the subject matter of the present invention.
본 발명의 실시예들의 상기한 설명은 예시의 목적으로 제시되었다. 이는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하거나, 빠뜨리는 것 없이 만들려고 의도한 것이 아니다. 당업자는 상기한 개시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.The foregoing description of embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations are possible in light of the above disclosure.
그러므로 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의해 한정되지 않고, 이를 기반으로 하는 출원의 임의의 청구항들에 의해 한정된다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 개시는 예시적인 것이며, 이하의 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Therefore, the scope of the present invention is not limited by the detailed description, but by any claims of the application based thereon. Accordingly, the disclosure of the embodiments of the present invention is illustrative and not intended to limit the scope of the present invention as set forth in the following claims.
1: 시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치
2: 상체 벡터 생성 모듈
3: 하체 벡터 생성 모듈
4: 시트 이동 벡터 생성 모듈
5: 시트 제어 판정 모듈
6: 컴파일러
10: 상부 압력분포센서
20: 하부 압력분포센서
100: 상체 압력분포 데이터
200: 하체 압력분포 데이터
300: 시트 제어 데이터1: Artificial neural network device for seat position automation
2: Upper body vector generation module
3: Lower body vector generation module
4: sheet movement vector generation module
5: Seat control judgment module
6: Compiler
10: upper pressure distribution sensor
20: lower pressure distribution sensor
100: upper body pressure distribution data
200: lower body pressure distribution data
300: sheet control data
Claims (5)
상기 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고, 하체 벡터를 출력 데이터로 하는 제2CNN 모듈 및 제2LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 하체 벡터 생성 모듈; 및
상체 벡터와 하체 벡터가 결합(concatenated)된 결합 벡터를 입력 데이터로 하고, 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 하는 제3LSTM 모듈 과 Softmax가 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 시트 이동 벡터 생성 모듈;
을 포함하고,
상기 시트 이동 벡터는 상기 카시트의 이동 가능 방향의 수에 대응되는 차원으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치.
An artificial neural network module in which the first CNN module and the first LSTM module that use the time series upper body pressure distribution data output from the upper pressure distribution sensor mounted on the upper cushion of the car seat as input data and the upper body vector as output data are continuously combined an upper body vector generation module comprising;
A type of artificial neural network in which a second CNN module and a second LSTM module that use time series lower body pressure distribution data output from the lower pressure distribution sensor mounted on the lower cushion of the car seat as input data and lower body vectors as output data are continuously combined a lower body vector generation module comprising a module; and
A sheet motion vector generation module including an artificial neural network module in which the 3rd LSTM module, in which the upper body vector and lower body vector are concatenated, as input data, and the sheet motion vector as output data, and Softmax are continuously combined ;
including,
The seat movement vector is characterized in that it consists of a dimension corresponding to the number of movable directions of the car seat,
Artificial neural network device for seat position automation.
상기 시트 이동 벡터의 크기를 기초로 시트 제어를 진행할지 또는 시트 제어를 중지할지를 판정하는 시트 제어 판정 모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치.
According to claim 1,
a sheet control determination module for determining whether to proceed with sheet control or to stop sheet control based on the magnitude of the sheet movement vector;
characterized in that it further comprises,
Artificial neural network device for seat position automation.
상기 시트 제어 판정 모듈에서 시트 제어를 진행하는 것으로 판정되는 경우, 상기 시트 이동 벡터를 시트 제어부의 언어로 컴파일하는 컴파일러;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치.
3. The method of claim 2,
a compiler that compiles the sheet movement vector into a language of the sheet control unit when the sheet control determination module determines to perform sheet control;
characterized in that it further comprises,
Artificial neural network device for seat position automation.
상기 상체 벡터 생성 모듈, 상기 하체 벡터 생성 모듈 및 상기 시트 이동 벡터 생성 모듈의 학습 세션에서, 사용자의 양 손은 스티어링 휠의 양 측부를 파지하고 오른발은 브레이크 페달 위에 얹어놓은 상태의 상체 압력분포 데이터 및 하체 압력분포 데이터를 레퍼런스로 하는 것을 특징으로 하는,
시트 포지션 자동화를 위한 인공신경망 장치.
According to claim 1,
In the learning session of the upper body vector generating module, the lower body vector generating module, and the seat movement vector generating module, the user's upper body pressure distribution data with both hands gripping both sides of the steering wheel and the right foot resting on the brake pedal; Characterized by using the lower body pressure distribution data as a reference,
Artificial neural network device for seat position automation.
상기 카시트의 하부 쿠션에 장착되는 하부 압력분포센서에서 출력되는 시계열의 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 하고 하체 벡터를 출력 데이터로 하는 제2CNN 모듈 및 제2LSTM 모듈이 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 하체 벡터 생성 모듈이, 상기 하체 압력분포 데이터를 입력 데이터로 입력받고 상기 하체 벡터를 출력 데이터로 출력하는 하체 벡터 생성 단계; 및
상체 벡터와 하체 벡터가 결합(concatenated)된 결합 벡터를 입력 데이터로 하고 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 하는 제3LSTM 모듈 과 Softmax가 연속으로 결합된 형태의 인공신경망 모듈을 포함하는 시트 이동 벡터 생성 모듈이, 상기 결합 벡터를 입력 데이터로 입력받고 상기 시트 이동 벡터를 출력 데이터로 출력하는 시트 이동 벡터 생성 단계;
를 포함하고,
상기 시트 이동 벡터는 상기 카시트의 이동 가능 방향의 수에 대응되는 차원으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
인공신경망을 이용한 시트 포지션 자동화 방법.
An artificial neural network module in which the first CNN module and the first LSTM module that use the time series upper body pressure distribution data output from the upper pressure distribution sensor mounted on the upper cushion of the car seat as input data and the upper body vector as output data are continuously combined an upper body vector generating step in which the upper body vector generating module including: receiving the upper body pressure distribution data as input data and outputting the upper body vector as output data;
An artificial neural network module in which a second CNN module and a second LSTM module that use time series lower body pressure distribution data output from the lower pressure distribution sensor mounted on the lower cushion of the car seat as input data and lower body vectors as output data are continuously combined a lower body vector generating step in which a lower body vector generating module comprising: receiving the lower body pressure distribution data as input data and outputting the lower body vector as output data; and
There is a sheet movement vector generation module including a 3rd LSTM module that uses a joint vector in which an upper body vector and a lower body vector are concatenated as input data and a sheet movement vector as output data, and an artificial neural network module in which Softmax is continuously combined. , a sheet movement vector generating step of receiving the combined vector as input data and outputting the sheet movement vector as output data;
including,
The seat movement vector is characterized in that it consists of a dimension corresponding to the number of movable directions of the car seat,
A method of automating seat position using an artificial neural network.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210056196A KR20220149053A (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Artificial Neural Network Device and Method for Automating Seat Position |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
KR102153621B1 (en) | 2018-12-18 | 2020-09-08 | 현대트랜시스 주식회사 | Method of controlling car seat |
US20200282867A1 (en) | 2018-10-19 | 2020-09-10 | Shanghai Sensetime Intelligent Technology Co., Ltd. | Method and apparatus for intelligent adjustment of vehicle seat, vehicle, electronic device, and medium |
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Non-Patent Citations (2)
Title |
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미국 등록특허 US 10023075 B2, Automatically adjusting vehicle seat back supports of vehicle seat assemblies, Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc |
미국 등록특허 US 8433482 B2, Method for automatically adjusting a headrest of a motor vehicle seat, and device for carrying out said method, Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg |
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