KR20230010973A - 반려동물 소리 감지 시스템 - Google Patents

반려동물 소리 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

반려동물 소리 감지 시스템이 개시된다. 반려동물 소리 감지 시스템은 일정한 공간에 설치되고 반려동물의 음성을 획득하여 해당 획득한 소리를 소리정보로 생성하기 위한 음성인식부, 상기 음성인식부로부터 소리정보를 제공받아 일정한 시간 단위로 나누고 푸리에 변환하여 주파주 정보를 얻고, 잡음을 제거하여 반려동물의 음성을 추출하고, 상기 반려동물의 음성을 분석하여 반려동물의 심리 상태를 분석하는 분석부 및 상기 소리정보 및 상기 분석부로부터 취득한 반려동물의 심리 상태를 무선통신부를 이용하여 사용자 단말기에 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

반려동물 소리 감지 시스템{System that detects the sound of pets}
본 발명은 반려동물 소리 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정 공간의 소리정보에서 반려동물의 소리만을 추출하고 이를 분석하여 반려동물의 심리상태를 파악하고, 보호자에게 해당 정보를 실시간으로 알려주는 반려동물 소리 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 집안에서 반려동물을 키우는 경우, 보호자가 출근하거나 외출하면 반려동물 혼자 집에 남게된다. 이러한 경우 반려동물의 건강상태나 심리상태 등을 실시간으로 파악하기 어려워 원격으로 반려동물의 상태를 확인할 수 있는 기술의 수요가 증가하고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1975932 에는 반려동물의 상태 분석 방법에 대한 기술이 개시되어 있다. 구체적으로, 반려동물이 센서가 장착된 장치를 착용하고, 상기 장치로부터 반려동물의 체온, 심박수 및 울음 소리를 수신하고 이를 분석하여 반려동물의 심리상태 분석을 수행하는 방법에 관한 것이다.
다만 이 경우 반려동물의 주변에서 큰 소음이 발생하는 경우에는 장치가 반려동물의 울음 소리를 수신하고 분석하기가 어려운 문제점이 존재한다.
　대한민국 등록특허공보 10-1975932 대한민국 등록특허공보 10-1974201 대한민국 등록특허공보 10-2152068
일실시예에 따르면, 일정 공간에서 수신된 소리정보를 제공받아 일정한 시간 단위로 나누고 푸리에 변환하여 주파주 정보를 얻고, 잡음을 제거하여 반려동물의 음성을 추출하고, 상기 반려동물의 음성을 분석하여 반려동물의 심리 상태를 판단하고, 이를 보호자의 단말기에 전송하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예에 따르면, 반려동물 소리 감지 시스템은 일정한 공간에 설치되고 반려동물의 음성을 획득하여 해당 획득한 소리를 소리정보로 생성하기 위한 음성인식부; 상기 음성인식부로부터 소리정보를 제공받아 일정한 시간 단위로 나누고 푸리에 변환하여 주파주 정보를 얻고, 잡음을 제거하여 반려동물의 음성을 추출하고, 상기 반려동물의 음성을 분석하여 반려동물의 심리 상태를 분석하는 분석부; 및 상기 소리정보 및 상기 분석부로부터 취득한 반려동물의 심리 상태를 무선통신부를 이용하여 사용자 단말기에 전송하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한 반려동물 음성 감지 방법은 소리정보를 입력 받는 단계; 상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계; 상기 소리정보에 대한 음성 존재 확률을 도출하는 단계; 및 상기 음성 기저 행렬, 상기 음성 활성 행렬 및 상기 음성 존재 확률을 결합하여 상기 음성 데이터로부터 잡음이 제거된 소리정보를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계는, 푸리에 변환을 통해 행렬 형태로 변환된 상기 음성 데이터를 비음수행렬 인수분해에 기초하여 상기 음성 기저 행렬 및 상기 음성 활성 행렬로 분해하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 일정 공간에서의 소리정보로부터 잡음을 제거하여 반려동물의 음성만을 추출할 수 있으며, 반려동물의 심리상태를 분석하여 보호자의 단말기로 전송하여 보호자가 원격으로 반려동물의 상태를 실시간 파악할 수 있어 비상상황 등에 빠르게 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일실시예에 따른 반려동물 소리 감지 시스템을 설명하는 블록도,
도 2는 일실시예에 따른 반려동물 소리 감지 시스템을 설명하는 개략도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 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.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 키오스크, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 반려동물 소리 감지 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 반려동물 소리 감지 시스템을 설명하는 개략도이다.
일실시예에 따른 반려동물 소리 감지 시스템은 크게 음성인식부(100), 제어부(300), 분석부(400), 무선통신부(500) 및 보호자단말기(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 반려동물 소리 감지 시스템은 일정 공간의 어느 지점에 배치되거나, 목걸이 타입으로 반려동물의 신체에 착용하는 방식일 수 있다.
음성인식부(100)의 경우 주변의 소리를 인식할 수 있는 센서가 부착되어 주변의 소리를 소리정보로 생성할 수 있으며, 상기 음성인식부(100)는 생성된 소리정보를 제어부(300)에 전송한다.
제어부(300)는 상기 음성인식부(100)로부터 전송받은 소리정보를 분석부(400)에 전송하고, 상기 분석부(400)로부터 반려동물의 심리상태 정보를 전송받아 무선통신부(500)를 이용하여 보호자단말기(600)에 반려동물의 심리상태 및 소리정보를 전송한다.
상기 분석부(400)는 음성 데이터 특징을 특정하는 단계(S1) 및 반려동물의 울음소리를 분류하는 단계(S2)를 수행한다.
상기 음성 데이터 특징을 특정하는 단계(S1)의 경우 상기 소리정보를 일정한 시간 단위로 나누고 푸리에 변환하여 주파수 정보를 얻고, 잡음을 제거하여 반려동물의 음성만을 추출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 음성 데이터 특징을 특정하는 단계(S1)은 소리정보를 입력 받는 단계; 상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계; 상기 소리정보에 대한 음성 존재 확률을 도출하는 단계; 및 상기 음성 기저 행렬, 상기 음성 활성 행렬 및 상기 음성 존재 확률을 결합하여 상기 음성 데이터로부터 잡음이 제거된 소리정보를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계는, 푸리에 변환을 통해 행렬 형태로 변환된 상기 음성 데이터를 비음수행렬 인수분해에 기초하여 상기 음성 기저 행렬 및 상기 음성 활성 행렬로 분해하는 것일 수 있다.
상기 반려동물의 울음소리를 분류하는 단계(S2)의 경우 상기 분석부(400)로부터 추출한 반려동물의 음성을 MFCC(Mel-Frequency cepstral Coefficient)를 활용하여 특징 벡터를 추출하고, 일정한 시간 단위로 나눈 후 푸리에 변환을 적용하여 주파수 정보를 얻은 이후 Mel Filter Bank가 적용된 주파수 값에 log값을 취하고 역푸리에 변환을 적용해 시간 도메인으로 전환한다. 반려동물의 음성을 기 설정된 Bark, Growling, Howling, Whimpering 등의 데이터와 비교하여 반려동물의 심리상태를 파악한다.
발명의 일 실시예에 따르면 반려동물의 소리 감지 시스템은 일정한 공간에 설치되고 반려동물의 영상을 획득하여 해당 획득한 영상를 영상정보로 생성하기 위한 영상촬영부(100)를 더 포함할 수 있으며, 상기 영상촬영부(100)는 영상정보를 제어부(300)에 전송하고, 제어부(300)는 반려동물의 심리상태와 소리정보와 함께 영상정보를 무선통신부(500)을 이용하여 보호자단말기(600)에 전송함으로써 보호자는 소리정보와 영상정보를 확인하여 제공받은 반려동물의 심리상태가 정확한지 여부를 확인할 수 있으며, 긴급상황을 보다 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다..
상기 무선통신부(500)의 경우 상기 제어부(300)가 데이터를 상기 보호자단말기(600)에 무선으로 전송할 수 있도록 한다.
상기 보호자단말기(600)의 경우 PC, 노트북, 태블릿 및 스마트폰 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 제어부(300)로부터 반려동물의 심리상태, 소리정보 및 영상정보를 수신받을 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 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 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.
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.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 음성인식부
200: 영상촬영부
300: 제어부
400: 분석부
500: 무선통신부
600: 보호자단말기
S1: 음성 데이터 특징을 특정하는 단계
S2: 반려동물의 울음소리를 분류하는 단계

Claims (3)

  1. 일정한 공간에 설치되고 반려동물의 음성을 획득하여 해당 획득한 소리를 소리정보로 생성하기 위한 음성인식부;
    상기 음성인식부로부터 소리정보를 제공받아 일정한 시간 단위로 나누고 푸리에 변환하여 주파주 정보를 얻고, 잡음을 제거하여 반려동물의 음성을 추출하고, 상기 반려동물의 음성을 분석하여 반려동물의 심리 상태를 분석하는 분석부; 및
    상기 소리정보 및 상기 분석부로부터 취득한 반려동물의 심리 상태를 무선통신부를 이용하여 사용자 단말기에 전송하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반려동물 소리 감지 시스템.
  2. 반려동물 음성 감지 시스템에 있어서,
    소리정보를 입력 받는 단계;
    상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계;
    상기 소리정보에 대한 음성 존재 확률을 도출하는 단계; 및
    상기 음성 기저 행렬, 상기 음성 활성 행렬 및 상기 음성 존재 확률을 결합하여 상기 음성 데이터로부터 잡음이 제거된 소리정보를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반려동물 음성 감지 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 소리정보를 음성 기저 행렬 및 음성 활성 행렬로 분해하는 단계는, 푸리에 변환을 통해 행렬 형태로 변환된 상기 음성 데이터를 비음수행렬 인수분해에 기초하여 상기 음성 기저 행렬 및 상기 음성 활성 행렬로 분해하는 것인, 반려동물 음성 감지 방법.
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