WO2022149662A1 - Method and apparatus for evaluating artificial-intelligence-based korean pronunciation by using lip shape - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a pronunciation evaluation apparatus and method for evaluating the pronunciation of a user by using video and audio of the pronunciation process of the user, and enables feedback about the pronunciation of the user to be provided even without the intervention of an instructor, and, in particular, allows the point in time when the pronunciation was incorrect to be provided together with an evaluation result of the pronunciation, so that the user easily corrects the pronunciation.

Description

입술 모양을 이용한 인공지능 기반 한국어 발음 평가 방법 및 장치Method and apparatus for evaluating Korean pronunciation based on artificial intelligence using lip shape
본 발명은 사용자의 발음 과정 영상 및 음성을 이용하여 사용자의 발음을 평가하는 발음 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pronunciation evaluation apparatus and method for evaluating a user's pronunciation using an image and voice of the user's pronunciation process.
일반적으로 외국어 교육은 미리 생성된 어학 콘텐츠 중에서 자신에게 적합한 콘텐츠를 선택하는 방식으로 이루어져왔다.In general, foreign language education has been achieved by selecting content suitable for one from among pre-generated language content.
가령 사용자는 어학 교육 시스템에 접속하여 어학 콘텐츠의 이름, 강의 레벨, 강사 등을 고려하여 자신에게 적합하다고 판단되는 어학 컨텐츠를 선택하여 예약하는 과정을 거치거나, 필요한 경우에는 관리자나 담당자와 추가적으로 통화하거나 방문 상담하는 과정을 거쳐야 했다.For example, the user accesses the language education system and selects and makes a reservation for the language content deemed suitable for him in consideration of the name of the language content, lecture level, instructor, etc. I had to go through a consultation visit.
하지만 이와 같은 기존의 방법은 어학 교육 시스템의 운영 주체가 미리 등급별로 콘텐츠를 생성하여 업로드 하는 것을 기반으로 하기에, 개별 사용자의 흥미나 개별 사용자의 수준이 고려되지 못하는 문제점이 있었다. However, such an existing method has a problem in that the interests of individual users or the level of individual users are not taken into consideration because the operating entity of the language education system is based on previously generating and uploading contents by grade.
또한 이와 같은 기존의 방법은 사용자가 자신의 상태에 대한 적절한 피드백을 받을 수 없다는 점에서 문제점이 있었다. 가령 사용자는 자신의 발음의 정확도에 대한 피드백을 받을 수 없는 문제점이 있었고, 이에 따라 학습의 성취도가 향상되는 못하는 문제점이 있었다.In addition, such an existing method has a problem in that the user cannot receive an appropriate feedback on his or her condition. For example, there was a problem that the user could not receive feedback on the accuracy of his or her pronunciation, and thus the learning achievement could not be improved.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 발음에 대해 높은 수준의 피드백을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a high level of feedback on the user's pronunciation.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 방법은, 사용자의 제1 텍스트의 발음 과정 및 상기 발음 과정에 따른 음성을 포함하는 입력 영상으로부터 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음(音)을 묘사하는 제2 텍스트를 생성하는 단계; 및 상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 스코어를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.A pronunciation evaluation method according to an embodiment of the present invention includes: generating one or more evaluation images from an input image including a pronunciation process of a user's first text and a voice according to the pronunciation process; generating a second text describing a sound corresponding to the one or more evaluation images; and generating a score based on the similarity between the first text and the second text.
상기 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 단계는 상기 음성을 참조하여, 상기 입력 영상을 구성하는 복수의 프레임을 음절 단위로 그룹화 하는 단계; 상기 음절 단위로 그룹화 된 프레임 중 사용자의 입술, 혀의 위치 및 치아의 위치 중 적어도 하나가 인접하는 프레임과 소정의 임계 차이 미만인 프레임을 상기 그룹화된 프레임에서 제거하여 대표 프레임만 추출하는 단계; 및 상기 하나 이상의 평가 이미지에 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임을 추가하는 단계;를 포함할 수 있다.The generating of the one or more evaluation images may include: grouping a plurality of frames constituting the input image into syllable units with reference to the voice; extracting only a representative frame by removing, from the grouped frame, a frame having at least one of a position of a user's lips, a tongue, and a tooth, and a frame having less than a predetermined threshold difference from an adjacent frame among the frames grouped in units of syllables; and adding a representative frame extracted for each syllable to the one or more evaluation images.
상기 제2 텍스트를 생성하는 단계는 학습된 제1 인공 신경망을 이용하여, 상기 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임에 대응되는 상기 제2 텍스트를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 인공 신경망은 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지의 입력에 따라, 상기 구강 이미지에 대응되는 음을 나타내는 텍스트를 출력하도록 학습된 신경망일 수 있다.The generating of the second text may include generating the second text corresponding to the representative frame extracted for each individual syllable by using the learned first artificial neural network. In this case, the first artificial neural network may be a neural network trained to output a text representing a sound corresponding to the oral image according to an input of at least one oral image depicting the sound.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 방법은 상기 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 단계 이전에, 학습 데이터를 이용하여 상기 제1 인공 신경망을 학습시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 학습 데이터는 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 상기 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보, 상기 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.The pronunciation evaluation method according to an embodiment of the present invention may further include, before generating the one or more evaluation images, learning the first artificial neural network using learning data. At this time, the learning data may include at least one learning oral image describing the pronunciation process of the learning syllable, order information of the at least one learning oral image, and text corresponding to the learning syllable.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 방법은 상기 제2 텍스트를 생성하는 단계 이후에, 학습된 제2 인공 신경망을 이용하여 상기 발음 과정에 따른 음성으로부터 제3 텍스트를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The pronunciation evaluation method according to an embodiment of the present invention further includes, after generating the second text, generating a third text from the voice according to the pronunciation process using a second learned artificial neural network. can do.
상기 스코어를 생성하는 단계는 상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 제1 스코어를 생성하는 단계; 상기 제1 텍스트 및 상기 제3 텍스트의 유사도에 기초하여 제2 스코어를 생성하는 단계; 및 상기 제1 스코어 및 상기 제2 스코어에 기반하여 상기 스코어를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.The generating of the score may include: generating a first score based on a degree of similarity between the first text and the second text; generating a second score based on a degree of similarity between the first text and the third text; and calculating the score based on the first score and the second score.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 방법은 상기 스코어를 생성하는 단계 이후에, 상기 하나 이상의 평가 이미지를 포함하는 평가 콘텐츠를 사용자 단말에 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The pronunciation evaluation method according to an embodiment of the present invention may further include, after generating the score, providing evaluation content including the one or more evaluation images to the user terminal.
상기 평가 콘텐츠를 사용자 단말에 제공하는 단계는 상기 제1 텍스트와 상기 하나 이상의 평가 이미지를 서로 대응시켜 제공하되, 상기 하나 이상의 평가 이미지를 시계열적으로 배치하여 제공하는 단계; 상기 제1 텍스트에 대응되는 하나 이상의 샘플 이미지를 시계열적으로 배치하여 제공하는 단계; 및 상기 하나 이상의 평가 이미지 및 상기 하나 이상의 샘플 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.The providing of the evaluation content to the user terminal may include providing the first text and the one or more evaluation images in correspondence with each other, arranging and providing the one or more evaluation images in time series; arranging and providing one or more sample images corresponding to the first text in time series; and providing a time point in which a difference between the one or more evaluation images and the one or more sample images is equal to or greater than a predetermined threshold difference.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 장치는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 사용자의 제1 텍스트의 발음 과정 및 상기 발음 과정에 따른 음성을 포함하는 입력 영상으로부터 하나 이상의 평가 이미지를 생성하고, 상기 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음(音)을 묘사하는 제2 텍스트를 생성하고, 상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 스코어를 생성할 수 있다.A pronunciation evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a control unit, wherein the control unit generates one or more evaluation images from an input image including a pronunciation process of a user's first text and a voice according to the pronunciation process, A second text describing a sound corresponding to one or more evaluation images may be generated, and a score may be generated based on the similarity between the first text and the second text.
상기 제어부는 상기 음성을 참조하여, 상기 입력 영상을 구성하는 복수의 프레임을 음절 단위로 그룹화 하고, 상기 음절 단위로 그룹화 된 프레임 중 사용자의 입술, 혀의 위치 및 치아의 위치 중 적어도 하나가 인접하는 프레임과 소정의 임계 차이 미만인 프레임을 상기 그룹화된 프레임에서 제거하여 대표 프레임만 추출하고, 상기 하나 이상의 평가 이미지에 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임을 추가할 수 있다.The control unit groups a plurality of frames constituting the input image in units of syllables with reference to the voice, and at least one of a position of a user's lips, tongue, and teeth among the frames grouped in units of syllables is adjacent A frame and a frame less than a predetermined threshold difference may be removed from the grouped frame to extract only a representative frame, and the extracted representative frame for each individual syllable may be added to the one or more evaluation images.
상기 제어부는 학습된 제1 인공 신경망을 이용하여, 상기 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임에 대응되는 상기 제2 텍스트를 생성하고, 상기 제1 인공 신경망은 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지의 입력에 따라, 상기 구강 이미지에 대응되는 음을 나타내는 텍스트를 출력하도록 학습된 신경망일 수 있다.The control unit generates the second text corresponding to the representative frame extracted for each individual syllable by using the learned first artificial neural network, and the first artificial neural network responds to the input of at least one oral image depicting a sound. Accordingly, it may be a neural network trained to output text representing a sound corresponding to the oral image.
상기 제어부는 학습 데이터를 이용하여 상기 제1 인공 신경망을 학습시키고, 상기 학습 데이터는 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 상기 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보, 상기 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.The control unit learns the first artificial neural network by using the learning data, and the learning data includes at least one learning oral image depicting a pronunciation process of a learning syllable, order information of the at least one learning oral image, and the learning syllable. may include text corresponding to .
상기 제어부는 학습된 제2 인공 신경망을 이용하여 상기 발음 과정에 따른 음성으로부터 제3 텍스트를 생성할 수 있다.The controller may generate the third text from the voice according to the pronunciation process by using the learned second artificial neural network.
상기 제어부는 상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 제1 스코어를 생성하고, 상기 제1 텍스트 및 상기 제3 텍스트의 유사도에 기초하여 제2 스코어를 생성하고, 상기 제1 스코어 및 상기 제2 스코어에 기반하여 상기 스코어를 산출할 수 있다.The control unit generates a first score based on the similarity between the first text and the second text, generates a second score based on the similarity between the first text and the third text, and includes the first score and The score may be calculated based on the second score.
상기 제어부는 상기 하나 이상의 평가 이미지를 포함하는 평가 콘텐츠를 사용자 단말에 제공할 수 있다.The control unit may provide evaluation content including the one or more evaluation images to the user terminal.
상기 제어부는 상기 제1 텍스트와 상기 하나 이상의 평가 이미지를 서로 대응시켜 제공하되, 상기 하나 이상의 평가 이미지를 시계열적으로 배치하여 제공하고, 상기 제1 텍스트에 대응되는 하나 이상의 샘플 이미지를 시계열적으로 배치하여 제공하고, 상기 하나 이상의 평가 이미지 및 상기 하나 이상의 샘플 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 제공할 수 있다.The control unit provides the first text and the one or more evaluation images in correspondence with each other, the one or more evaluation images are arranged and provided in time series, and one or more sample images corresponding to the first text are arranged in time series and provide a time point in which a difference between the one or more evaluation images and the one or more sample images is greater than or equal to a predetermined threshold difference.
본 발명은 강사의 개입 없이도, 사용자의 발음에 대한 피드백을 제공할 수 있다.The present invention can provide feedback on the user's pronunciation without the intervention of the instructor.
또한 본 발명은 사용자의 발음 과정을 획득한 영상에 기반한 발음의 정확도와 사용자의 발음 음성에 기반한 발음의 정확도를 모두 고려하여 사용자의 발음 정확도를 결정하여, 보다 정확한 발음 평가가 이루어지도록 한다.In addition, the present invention determines the pronunciation accuracy of the user in consideration of both the accuracy of pronunciation based on the image acquired of the user's pronunciation process and the accuracy of pronunciation based on the user's pronunciation voice, so that more accurate pronunciation evaluation is performed.
또한 본 발명은 이와 같이 발음의 평가 결과와 함께, 구체적으로 어느 시점의 발음이 잘못 되었는지를 제공함으로써 사용자가 발음을 쉽게 교정하도록 한다.In addition, the present invention allows the user to easily correct the pronunciation by providing, in detail, at which point in time the pronunciation is wrong, along with the evaluation result of the pronunciation as described above.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a pronunciation evaluation system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(100)에 구비되는 발음 평가 장치(110)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of a pronunciation evaluation device 110 provided in the server 100 according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 발음 평가 장치(110)에 의해 학습된 인공 신경망의 예시적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 are diagrams for explaining an exemplary structure of an artificial neural network learned by the pronunciation evaluation apparatus 110 of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(510)를 이용하여 제1 인공 신경망(520)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the first artificial neural network 520 using a plurality of learning data 510 according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제1 인공 신경망(520)을 이용하여 제2 텍스트(540)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the second text 540 using the first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(550)를 이용하여 제2 인공 신경망(560)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the second artificial neural network 560 using a plurality of learning data 550 according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제2 인공 신경망(560)을 이용하여 제3 텍스트(580)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the third text 580 using the second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 generates one or more evaluation images according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 입력 영상으로부터 발음 스코어를 생성하는 일련의 과정을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a series of processes in which the controller 112 generates a pronunciation score from an input image according to an embodiment of the present invention.
도 11은 사용자 단말(200)에 제공된 평가 콘텐츠가 표시된 화면(700)의 예시이다.11 is an example of a screen 700 on which evaluation content provided to the user terminal 200 is displayed.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)에 의해 수행되는 발음 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a pronunciation evaluation method performed by the controller 112 according to an embodiment of the present invention.
[부호의 설명][Explanation of code]
100: 서버100: server
110: 발음 평가 장치110: pronunciation evaluation device
111: 통신부111: communication department
112: 제어부112: control unit
113: 메모리113: memory
200: 사용자 단말200: user terminal
300: 통신망300: communication network
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. .
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the following embodiments, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from another, not in a limiting sense. In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility that one or more other features or components may be added is not excluded in advance. In the drawings, the size of the components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and shape of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a pronunciation evaluation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 시스템은 사용자의 발음 과정 및 발음 과정에 따른 음성을 포함하는 입력 영상을 이용하여 사용자의 발음을 평가할 수 있다.The pronunciation evaluation system according to an embodiment of the present invention may evaluate the user's pronunciation by using the user's pronunciation process and an input image including a voice according to the pronunciation process.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 시스템은 사용자의 발음 평가 결과를 제공함에 있어서, 발음 평가 점수와 함께 정답 입모양과 사용자의 입모양을 함께 제공하여, 사용자의 발음 교정에 도움이 되도록 할 수 있다.In addition, the pronunciation evaluation system according to an embodiment of the present invention provides the correct mouth shape and the user's mouth shape together with the pronunciation evaluation score when providing the user's pronunciation evaluation result to help the user in correcting the pronunciation. can
본 발명에서 '음성'(音聲)은 사람의 목소리나 말소리를 의미하는 것으로, 사람의 발음 기관을 통해 내는 구체적이고 물리적인 소리를 의미할 수 있다.In the present invention, 'voice' (音聲) refers to a human voice or speech sound, and may mean a specific and physical sound produced through a human pronunciation organ.
본 발명에서 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망과 같은 '인공 신경망'은 서버(100)가 수행하는 서비스에 적합하게 학습된 신경망으로, 머신 러닝(Machine Learning) 또는 딥러닝(Deep Learning) 기법에 의해 학습된 인공 신경망을 의미할 수 있다. 이와 같은 신경망의 구조에 대해서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 후술한다.In the present invention, an 'artificial neural network' such as the first artificial neural network and the second artificial neural network is a neural network trained to be suitable for a service performed by the server 100, and is applied to a machine learning or deep learning technique. It may mean an artificial neural network trained by The structure of such a neural network will be described later with reference to FIGS. 3 to 4 .
본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 서버(100), 사용자 단말(200) 및 통신망(300)을 포함할 수 있다.A pronunciation evaluation system according to an embodiment of the present invention may include a server 100 , a user terminal 200 , and a communication network 300 as shown in FIG. 1 .
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 사용자가 서버(100)에 의해 제공되는 다양한 서비스를 이용할 수 있도록 사용자와 서버(100)를 매개하는 다양한 형태의 장치를 의미할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 서버(100)와 데이터를 송수신 하는 다양한 장치를 의미할 수 있다. The user terminal 200 according to an embodiment of the present invention may refer to various types of devices that mediate the user and the server 100 so that the user can use various services provided by the server 100 . In other words, the user terminal 200 according to an embodiment of the present invention may mean various devices for transmitting and receiving data to and from the server 100 .
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 사용자의 발음 과정과 그에 따른 음성을 포함하는 입력 영상을 획득하고, 이를 서버(100)로 전송할 수 있다. 또한 사용자 단말(200)은 서버(100)로부터 평가 콘텐츠를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이와 같은 사용자 단말(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말(201, 202, 203)을 의미할 수도 있고, 컴퓨터(204)를 의미할 수도 있다. The user terminal 200 according to an embodiment of the present invention may acquire an input image including the user's pronunciation process and the corresponding voice, and transmit it to the server 100 . Also, the user terminal 200 may receive the evaluation content from the server 100 and provide it to the user. As shown in FIG. 1 , such a user terminal 200 may mean portable terminals 201 , 202 , and 203 , or may mean a computer 204 .
한편 사용자 단말(200)은 상술한 기능을 수행하기 위해 콘텐츠 등을 표시하기 위한 표시수단, 이러한 콘텐츠에 대한 사용자의 입력을 획득하기 위한 입력수단을 구비할 수 있다. 이 때 입력수단 및 표시수단은 다양하게 구성될 수 있다. 가령 입력수단은 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크, 버튼, 터치패널 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. Meanwhile, the user terminal 200 may include a display means for displaying content and the like in order to perform the above-described function, and an input means for obtaining a user's input for such content. In this case, the input means and the display means may be configured in various ways. For example, the input means may include, but is not limited to, a keyboard, a mouse, a trackball, a microphone, a button, a touch panel, and the like.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(300)은 발음 평가 시스템의 각 구성 간의 데이터 송수신을 매개하는 통신망을 의미할 수 있다. 가령 통신망(300)은 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The communication network 300 according to an embodiment of the present invention may mean a communication network that mediates data transmission and reception between components of the pronunciation evaluation system. For example, the communication network 300 may include wired networks such as LANs (Local Area Networks), WANs (Wide Area Networks), MANs (Metropolitan Area Networks), ISDNs (Integrated Service Digital Networks), wireless LANs, CDMA, Bluetooth, satellite communication, etc. may cover a wireless network, but the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(100)는 사용자의 발음 과정 및 발음 과정에 따른 음성을 포함하는 입력 영상을 이용하여 사용자의 발음을 평가할 수 있다. 또한 서버(100)는 사용자 단말(200)에 발음 평가 결과를 제공함에 있어서, 발음 평가 점수와 함께 정답 입모양과 사용자의 입모양을 함께 제공하여, 사용자의 발음 교정에 도움이 되도록 할 수 있다.The server 100 according to an embodiment of the present invention may evaluate the user's pronunciation by using the user's pronunciation process and the input image including the voice according to the pronunciation process. In addition, in providing the pronunciation evaluation result to the user terminal 200 , the server 100 may provide the correct mouth shape and the user's mouth shape together with the pronunciation evaluation score to help the user in correcting the pronunciation.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(100)에 구비되는 발음 평가 장치(110)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of a pronunciation evaluation device 110 provided in the server 100 according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 장치(110)는 통신부(111), 제어부(112) 및 메모리(113)를 포함할 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 발음 평가 장치(110)는 입/출력부, 프로그램 저장부 등을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the pronunciation evaluation apparatus 110 according to an embodiment of the present invention may include a communication unit 111 , a control unit 112 , and a memory 113 . Also, although not shown in the drawings, the pronunciation evaluation apparatus 110 according to an embodiment of the present invention may further include an input/output unit, a program storage unit, and the like.
통신부(111)는 발음 평가 장치(110)가 사용자 단말(200)과 같은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다. The communication unit 111 may be a device including hardware and software necessary for the pronunciation evaluation device 110 to transmit and receive signals such as control signals or data signals through wired/wireless connection with other network devices such as the user terminal 200 . .
제어부(112)는 프로세서(Processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(Processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The control unit 112 may include any type of device capable of processing data, such as a processor. Here, the 'processor' may refer to, for example, a data processing device embedded in hardware having a physically structured circuit to perform a function expressed as a code or command included in a program. As an example of the data processing device embedded in the hardware as described above, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an ASIC (Application-Specific Integrated) Circuit) and a processing device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) may be included, but the scope of the present invention is not limited thereto.
메모리(113)는 발음 평가 장치(110)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 메모리는 자기 저장 매체(Magnetic Storage Media) 또는 플래시 저장 매체(Flash Storage Media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 메모리(113)는 인공 신경망들을 구성하는 데이터들(가령 계수들)을 일시적 및/또는 영구적으로 저장할 수 있다. 물론 메모리(113)는 인공 신경망들을 학습하기 위한 학습 데이터도 저장할 수 있다. 다만 이는 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.The memory 113 performs a function of temporarily or permanently storing data processed by the pronunciation evaluation device 110 . The memory may include a magnetic storage medium or a flash storage medium, but the scope of the present invention is not limited thereto. For example, the memory 113 may temporarily and/or permanently store data (eg, coefficients) constituting the artificial neural networks. Of course, the memory 113 may also store training data for learning artificial neural networks. However, this is an example, and the spirit of the present invention is not limited thereto.
도 3 및 도 4는 본 발명의 발음 평가 장치(110)에 의해 학습된 인공 신경망의 예시적인 구조를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망을 '인공 신경망'으로 통칭하여 설명한다.3 and 4 are diagrams for explaining an exemplary structure of an artificial neural network learned by the pronunciation evaluation apparatus 110 of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, the first artificial neural network and the second artificial neural network will be collectively referred to as an 'artificial neural network'.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공 신경망은 도 3에 도시된 바와 같은 합성 곱 신경망(CNN: Convolutional Neural Network) 모델에 따른 인공 신경망일 수 있다. 이때 CNN 모델은 복수의 연산 레이어(Convolutional Layer, Pooling Layer)를 번갈아 수행하여 최종적으로는 입력 데이터의 특징을 추출하는 데 사용되는 계층 모델일 수 있다.The artificial neural network according to an embodiment of the present invention may be an artificial neural network according to a convolutional neural network (CNN) model as shown in FIG. 3 . In this case, the CNN model may be a layer model used to extract features of input data by alternately performing a plurality of computational layers (Convolutional Layer, Pooling Layer).
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 학습 데이터를 지도학습(Supervised Learning) 기법에 따라 처리하여 인공 신경망 모델을 구축하거나 학습시킬 수 있다. 제어부(112)가 인공 신경망을 학습시키는 방법에 대한 상세한 설명은 후술한다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may construct or train an artificial neural network model by processing the learning data according to a supervised learning technique. A detailed description of how the controller 112 trains the artificial neural network will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 복수의 학습 데이터를 이용하여, 어느 하나의 입력 데이터를 인공 신경망에 입력하여 생성된 출력 값이 해당 학습 데이터에 표지된 값에 근접하도록 각 레이어 및/또는 각 노드의 가중치를 갱신하는 과정을 반복하여 수행함으로써 인공 신경망을 학습시킬 수 있다. The control unit 112 according to an embodiment of the present invention uses a plurality of training data to input any one input data to the artificial neural network, so that an output value generated is close to a value marked on the corresponding training data. / Alternatively, the artificial neural network can be trained by repeating the process of updating the weight of each node.
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 역전파(Back Propagation) 알고리즘에 따라 각 레이어 및/또는 각 노드의 가중치(또는 계수)를 갱신할 수 있다.In this case, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may update the weight (or coefficient) of each layer and/or each node according to a back propagation algorithm.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 데이터의 특징 값을 추출하기 위한 컨볼루션 레이어(Convolution layer), 추출된 특징 값을 결합하여 특징 맵을 구성하는 풀링 레이어(pooling layer)를 생성할 수 있다. The control unit 112 according to an embodiment of the present invention generates a convolution layer for extracting feature values of input data, and a pooling layer that forms a feature map by combining the extracted feature values. can do.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 생성된 특징 맵을 결합하여, 입력 데이터가 복수의 항목 각각에 해당할 확률을 결정할 준비를 하는 풀리 커넥티드 레이어(Fully Conected Layer)를 생성할 수 있다. In addition, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention combines the generated feature maps to generate a fully connected layer that prepares to determine the probability that the input data corresponds to each of a plurality of items. can
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 데이터에 대응되는 출력을 포함하는 아웃풋 레이어(Output Layer)를 산출할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may calculate an output layer including an output corresponding to input data.
도 3에 도시된 예시에서는, 입력 데이터가 5X7 형태의 블록으로 나누어지며, 컨볼루션 레이어의 생성에 5X3 형태의 단위 블록이 사용되고, 풀링 레이어의 생성에 1X4 또는 1X2 형태의 단위 블록이 사용되는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 입력 데이터의 종류 및/또는 각 블록의 크기는 다양하게 구성될 수 있다.In the example shown in FIG. 3, input data is divided into 5X7 blocks, a 5X3 unit block is used to generate a convolution layer, and a 1X4 or 1X2 unit block is used to generate a pooling layer. However, this is exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the type of input data and/or the size of each block may be variously configured.
한편 이와 같은 인공 신경망은 전술한 메모리(113)에 인공 신경망을 구성하는 적어도 하나의 노드의 계수, 노드의 가중치 및 인공 신경망을 구성하는 복수의 레이어 간의 관계를 정의하는 함수의 계수들의 형태로 저장될 수 있다. 물론 인공 신경망의 구조 또한 메모리(113)에 소스코드 및/또는 프로그램의 형태로 저장될 수 있다.On the other hand, such an artificial neural network may be stored in the above-described memory 113 in the form of coefficients of at least one node constituting the artificial neural network, the weights of nodes, and coefficients of a function defining a relationship between a plurality of layers constituting the artificial neural network. can Of course, the structure of the artificial neural network may also be stored in the memory 113 in the form of source code and/or a program.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공 신경망은 도 4에 도시된 바와 같은 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 모델에 따른 인공 신경망일 수 있다.The artificial neural network according to an embodiment of the present invention may be an artificial neural network according to a recurrent neural network (RNN) model as shown in FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 이와 같은 순환 신경망(RNN) 모델에 따른 인공 신경망은 적어도 하나의 입력 노드(N1)를 포함하는 입력 레이어(L1), 복수의 히든 노드(N2)를 포함하는 히든 레이어(L2) 및 적어도 하나의 출력 노드(N3)를 포함하는 출력 레이어(L3)를 포함할 수 있다. 이때 입력 레이어(L1)의 적어도 하나의 입력 노드(N1)에는 제2 텍스트 생성을 위한 하나 이상의 평가 이미지가 입력될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the artificial neural network according to the recurrent neural network (RNN) model is an input layer L1 including at least one input node N1 and a hidden layer L2 including a plurality of hidden nodes N2. ) and an output layer L3 including at least one output node N3 . In this case, one or more evaluation images for generating the second text may be input to at least one input node N1 of the input layer L1 .
히든 레이어(L2)는 도시된 바와 같이 전체적으로 연결된(Fully Connected) 하나 이상의 레이어를 포함할 수 있다. 히든 레이어(L2)가 복수의 레이어를 포함하는 경우, 인공 신경망은 각각의 히든 레이어 사이의 관계를 정의하는 함수(미도시)를 포함할 수 있다.The hidden layer L2 may include one or more fully connected layers as illustrated. When the hidden layer L2 includes a plurality of layers, the artificial neural network may include a function (not shown) defining a relationship between each hidden layer.
출력 레이어(L3)의 적어도 하나의 출력 노드(N3)는 제어부(112)의 제어에 따라 인공 신경망이 입력 레이어(L1)의 입력 값으로부터 생성한 출력 값을 포함할 수 있다. 가령 출력 레이어(L3)에는 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음을 묘사하는 제2 텍스트 데이터가 포함될 수 있다. At least one output node N3 of the output layer L3 may include an output value generated from the input value of the input layer L1 by the artificial neural network under the control of the controller 112 . For example, the output layer L3 may include second text data describing a sound corresponding to one or more evaluation images.
한편 각 레이어의 각 노드에 포함되는 값은 벡터일 수 있다. 또한 각 노드는 해당 노드의 중요도에 대응되는 가중치를 포함할 수도 있다.Meanwhile, a value included in each node of each layer may be a vector. In addition, each node may include a weight corresponding to the importance of the node.
한편 인공 신경망은 입력 레이어(L1)와 히든 레이어(L2)의 관계를 정의하는 제1 함수(F1) 및 히든 레이어(L2)와 출력 레이어(L3)의 관계를 정의하는 제2 함수(F2)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the artificial neural network uses a first function (F1) defining the relationship between the input layer (L1) and the hidden layer (L2) and a second function (F2) defining the relationship between the hidden layer (L2) and the output layer (L3). may include
제1 함수(F1)는 입력 레이어(L1)에 포함되는 입력 노드(N1)와 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 함수(F2)는 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)와 출력 레이어(L2)에 포함되는 출력 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다.The first function F1 may define a connection relationship between the input node N1 included in the input layer L1 and the hidden node N2 included in the hidden layer L2 . Similarly, the second function F2 may define a connection relationship between the hidden node N2 included in the hidden layer L2 and the output node N2 included in the output layer L2.
이와 같은 제1 함수(F1), 제2 함수(F2) 및 히든 레이어 사이의 함수들은 이전 노드의 입력에 기초하여 결과물을 출력하는 순환 신경망 모델을 포함할 수 있다.The functions between the first function F1, the second function F2, and the hidden layer may include a recurrent neural network model that outputs a result based on an input of a previous node.
제어부(112)에 의해 인공 신경망이 학습되는 과정에서, 복수의 학습 데이터에 기초하여 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2)가 학습될 수 있다. 물론 인공 신경망이 학습되는 과정에서 전술한 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2) 외에 복수의 히든 레이어 사이의 함수들 또한 학습될 수 있다.In the process of learning the artificial neural network by the controller 112 , the first function F1 and the second function F2 may be learned based on a plurality of learning data. Of course, in the process of learning the artificial neural network, functions between the plurality of hidden layers in addition to the above-described first function F1 and second function F2 may also be learned.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공 신경망은 표지(Labeled)된 학습 데이터를 기반으로 지도학습(Supervised Learning) 방식으로 학습될 수 있다. The artificial neural network according to an embodiment of the present invention may be trained in a supervised learning method based on labeled learning data.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 복수의 학습 데이터를 이용하여, 어느 하나의 입력 데이터를 인공 신경망에 입력하여 생성된 출력 값이 해당 학습 데이터에 표지된 값에 근접하도록 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등)을 갱신하는 과정을 반복하여 수행함으로써 인공 신경망을 학습시킬 수 있다. The control unit 112 according to an embodiment of the present invention uses a plurality of training data to input any one input data to the artificial neural network, and the above-described function so that an output value generated approaches the value marked on the corresponding training data. The artificial neural network can be trained by repeating the process of updating the fields (F1, F2, functions between hidden layers, etc.).
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 역전파(Back Propagation) 알고리즘에 따라 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등)을 갱신할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may update the above-described functions (F1, F2, functions between hidden layers, etc.) according to a back propagation algorithm. However, this is an example, and the spirit of the present invention is not limited thereto.
한편 도 3 및 도 4에서 설명한 인공 신경망의 종류 및/또는 구조는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다양한 종류의 모델의 인공 신경망이 명세서를 통하여 설명하는 '인공 신경망'에 해당할 수 있다. Meanwhile, the types and/or structures of the artificial neural networks described in FIGS. 3 and 4 are exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto. Therefore, artificial neural networks of various types of models may correspond to the 'artificial neural networks' described throughout the specification.
이하에서는 발음 평가 장치(110)의 제어부(112)가 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망을 학습하는 과정에 대해서 먼저 설명하고, 학습된 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망을 이용하여 사용자의 발음을 평가하는 방법에 대해 나중에 설명한다.Hereinafter, a process in which the control unit 112 of the pronunciation evaluation apparatus 110 learns the first artificial neural network and the second artificial neural network will be first described, and the user's pronunciation using the learned first artificial neural network and the second artificial neural network will be described below. How to evaluate will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 각각의 학습 데이터를 이용하여 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망을 학습시킬 수 있다.The control unit 112 according to an embodiment of the present invention may learn the first artificial neural network and the second artificial neural network by using respective learning data.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(510)를 이용하여 제1 인공 신경망(520)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제1 인공 신경망(520)을 이용하여 제2 텍스트(540)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the first artificial neural network 520 using a plurality of learning data 510 according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the second text 540 using the first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 인공 신경망(520)은 복수의 학습 데이터(510) 각각에 포함되는 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지와 해당 이미지에 대응되는 텍스트 간의 상관관계를 학습한(또는 학습하는) 신경망을 의미할 수 있다.The first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention relates to at least one learning oral image describing the pronunciation process of learning syllables included in each of the plurality of learning data 510 and the correlation between the text corresponding to the image. It can mean a neural network that has learned (or learned) relationships.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 인공 신경망(520)은 도 6에 도시된 바와 같이 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지(530)의 입력에 따라, 구강 이미지(530)에 대응되는 음(音)을 나타내는 제2 텍스트(540)를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망을 의미할 수 있다.Therefore, the first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6 , according to the input of at least one oral image 530 depicting a sound, a sound corresponding to the oral image 530 . It may mean a neural network that has been trained (or learned) to output the second text 540 representing (音).
이때 복수의 학습 데이터(510) 각각은 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보 및 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.In this case, each of the plurality of learning data 510 may include at least one learning oral image describing the pronunciation process of the learning syllable, order information of the at least one learning oral image, and text corresponding to the learning syllable.
가령 첫 번째 학습 데이터(511)의 경우 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지(511A), 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보(511B) 및 학습 음절에 대응되는 텍스트(511C)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게 두 번째 학습 데이터(512) 및 세 번째 학습 데이터(513)도 각각 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보 및 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.For example, in the case of the first learning data 511, at least one learning mouth image 511A describing the pronunciation process of a learning syllable, order information 511B of at least one learning mouth image, and text 511C corresponding to the learning syllable may include. Similarly, the second learning data 512 and the third learning data 513 also correspond to at least one learning oral image describing the pronunciation process of the learning syllable, the order information of the at least one learning oral image, and the learning syllable, respectively. It can contain text.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(550)를 이용하여 제2 인공 신경망(560)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제2 인공 신경망(560)을 이용하여 제3 텍스트(580)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the second artificial neural network 560 using a plurality of learning data 550 according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the third text 580 using the second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인공 신경망(560)은 복수의 학습 데이터(550) 각각에 포함되는 학습 음성과 해당 음성에 대응되는 텍스트 간의 상관관계를 학습한(또는 학습하는) 신경망을 의미할 수 있다.The second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention refers to a neural network that has learned (or learned) the correlation between the learning voice included in each of the plurality of learning data 550 and the text corresponding to the voice. can do.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인공 신경망(560)은 도 8에 도시된 바와 같이 발음 과정에 따른 음성(570)의 입력에 따라, 음성(570)에 대응되는 제3 텍스트(580)를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망을 의미할 수 있다.Accordingly, in the second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8 , the third text 580 corresponding to the voice 570 according to the input of the voice 570 according to the pronunciation process. It may mean a neural network trained (or trained) to output .
이때 복수의 학습 데이터(550) 각각은 학습 음성과, 해당 학습 음성에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.In this case, each of the plurality of learning data 550 may include a learning voice and a text corresponding to the learning voice.
가령 첫 번째 학습 데이터(551)의 경우 학습 음성(551A) 및 그에 따른 텍스트(551B)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게 두 번째 학습 데이터(552) 및 세 번째 학습 데이터(553)도 각각 학습 음성과, 해당 학습 음성에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.For example, the first training data 551 may include a training voice 551A and a corresponding text 551B. Similarly, the second training data 552 and the third training data 553 may each include a training voice and a text corresponding to the learning voice.
이하에서는 도 5 내지 도 8에서 설명한 과정에 따라 제1 인공 신경망(520) 및 제2 인공 신경망(560)이 학습되었음을 전제로 설명한다.Hereinafter, it will be described on the assumption that the first artificial neural network 520 and the second artificial neural network 560 have been learned according to the process described with reference to FIGS. 5 to 8 .
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 사용자 단말(200)로부터 입력 영상을 획득할 수 있다. 이때 입력 영상은 사용자의 제1 텍스트 발음 과정 및 해당 발음 과정에 따라 발생되는 사용자의 음성을 포함할 수 있다. 가령 제어부(112)는 사용자 단말(200)에 제1 텍스트인 "안녕하세요"를 포함하는 학습 콘텐츠를 제공하고, 사용자가 제1 텍스트를 소리내어 읽도록 요청할 수 있다. 이때 입력 영상은 시간의 흐름에 따라 사용자의 구강 기관의 변화 과정을 포함하는 영상일 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may acquire an input image from the user terminal 200 . In this case, the input image may include the user's first text pronunciation process and the user's voice generated according to the corresponding pronunciation process. For example, the controller 112 may provide the learning content including the first text “hello” to the user terminal 200 and request the user to read the first text aloud. In this case, the input image may be an image including a change process of the user's oral organs according to the passage of time.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 획득된 입력 영상으로부터 하나 이상의 평가 이미지를 생성할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate one or more evaluation images from the input images obtained according to the above-described process.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 generates one or more evaluation images according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 영상에 포함된 음성을 참조하여, 입력 영상을 구성하는 복수의 프레임을 음절 단위로 그룹화 할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may group a plurality of frames constituting the input image in units of syllables with reference to the voice included in the input image.
가령 도 9에 도시된 예시에서와 같이, 입력 영상이 사용자가 "안녕하세요"를 발음하는 과정을 획득하는 영상인 경우, 제어부(112)는 사용자가 "안"을 발음하는 과정을 포함하는 프레임들을 제1 그룹으로 그룹화 하고, "녕"을 발음하는 과정을 포함하는 프레임들을 제2 그룹으로 그룹화 할 수 있다. 물론 제어부(12)는 나머지 음절에 대해서도 마찬가지 방법으로 프레임들을 그룹화 할 수 있다.For example, as in the example shown in FIG. 9 , when the input image is an image in which the user acquires a process of pronouncing “hello”, the control unit 112 provides frames including the process of the user pronouncing “an”. The frames may be grouped into one group, and frames including the process of pronouncing "nyeong" may be grouped into a second group. Of course, the control unit 12 may group the frames in the same way for the remaining syllables.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 음절 단위로 그룹화 된 프레임 중 사용자의 입술, 혀의 위치 및 치아의 위치 중 적어도 하나가 인접하는 프레임과 소정의 임계 차이 미만인 프레임을 그룹화된 프레임에서 제거하여 대표 프레임만 추출(또는 대표 프레임만 보존)할 수 있다. 이때 기준이 되는 '인접하는 프레임'은 소정의 규칙에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 인접하는 프레임은 해당 음절이 시작하는 시점의 프레임일 수도 있고, 영상의 I-프레임일 수도 있다. 다만 이는 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.The control unit 112 according to an embodiment of the present invention selects a frame in which at least one of the user's lips, tongue position, and tooth position among the frames grouped in syllable units is less than a predetermined threshold difference from an adjacent frame in the grouped frame. By removing it, only the representative frame can be extracted (or only the representative frame is preserved). In this case, a reference 'adjacent frame' may be determined according to a predetermined rule. For example, the adjacent frame may be a frame at which a corresponding syllable starts, or may be an I-frame of an image. However, this is an example, and the spirit of the present invention is not limited thereto.
가령 도 9에 도시된 예시에서, 제어부(112)는 "안"에 해당하는 모든 프레임(610)들 중 첫 번째 프레임(611)과 두 번째 프레임(612)간의 유사도에 기초하여, 첫 번째 프레임(611)을 대표 프레임으로써 추출(또는 보존)하고, 두 번째 프레임(612)을 제1 그룹에서 제거할 수 있다. For example, in the example shown in FIG. 9, the controller 112 controls the first frame ( 611) may be extracted (or preserved) as a representative frame, and the second frame 612 may be removed from the first group.
다만 상술한 바와 같이 대표 프레임과 제거 프레임을 결정하는 방식은 예시적인것으로, 복수의 프레임 중 소정의 프레임만을 추출하고 나머지 프레임을 제외시키는 방식이라면 본 발명의 대표 프레임과 제거 프레임을 결정하는 방식으로 사용될 수 있다.However, as described above, the method of determining the representative frame and the removed frame is exemplary, and if it is a method of extracting only a predetermined frame from among a plurality of frames and excluding the remaining frames, it can be used as a method of determining the representative frame and the removed frame of the present invention. can
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정을 통해 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임을 하나 이상의 평가 이미지에 추가 할 수 있다. 하나 이상의 평가 이미지는 사용자의 발음 평가에 사용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.The control unit 112 according to an embodiment of the present invention may add the representative frame extracted for each syllable through the above-described process to one or more evaluation images. One or more evaluation images may be used to evaluate the user's pronunciation, and details thereof will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음(音)을 묘사하는 제2 텍스트를 생성할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate a second text describing a sound corresponding to one or more evaluation images.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 입력 영상으로부터 발음 스코어를 생성하는 일련의 과정을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a series of processes in which the controller 112 generates a pronunciation score from an input image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 학습된 제1 인공 신경망(520)을 이용하여, 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임(620)에 대응되는 제2 텍스트(630)를 생성할 수 있다. 이때 제1 인공 신경망(520)은 도 5 내지 도 6에서 설명한 과정에 따라 학습된 신경망으로, 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지의 입력에 따라, 구강 이미지에 대응되는 음을 나타내는 텍스트를 출력하도록 학습된 신경망일 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 도 9에서 설명한 과정에 따라 추출된 음절 "안"에 대한 대표 프레임을 제1 인공 신경망(520)에 입력하고, 그 출력으로써 해당 대표 프레임에 대응되는 텍스트(예를 들어 "안")를 획득할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate the second text 630 corresponding to the representative frame 620 extracted for each individual syllable by using the learned first artificial neural network 520 . . At this time, the first artificial neural network 520 is a neural network learned according to the process described with reference to FIGS. 5 to 6 , and according to an input of at least one oral image depicting a sound, output text representing a sound corresponding to the oral image. It may be a trained neural network. For example, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention inputs a representative frame for the syllable "in" extracted according to the process described in FIG. 9 to the first artificial neural network 520, and outputs the representative frame to the corresponding representative frame. The corresponding text (eg, "in") may be obtained.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 학습된 제2 인공 신경망을 이용하여 입력 영상에 포함된 음성(즉 발음 과정에 따른 음성, 640)으로부터 제3 텍스트(650)를 생성할 수 있다. 이때 제2 인공 신경망(560)은 도 7 내지 도 8에서 설명한 과정에 따라 학습된 신경망으로, 음성의 입력에 따라, 음성에 대응되는 제3 텍스트를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망일 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 "안녕하세요"의 "안"에 해당하는 음성을 제2 인공 신경망(560)에 입력하고, 그 출력으로써 해당 음성에 대응되는 텍스트(예를 들어 "안")를 획득할 수 있다.Meanwhile, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate the third text 650 from the voice (ie, the voice according to the pronunciation process, 640 ) included in the input image using the learned second artificial neural network. have. In this case, the second artificial neural network 560 is a neural network learned according to the process described in FIGS. 7 to 8 , and may be a neural network trained (or learned) to output a third text corresponding to a voice according to a voice input. have. For example, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention inputs a voice corresponding to “in” of “hello” to the second artificial neural network 560, and outputs the text corresponding to the voice (for example, "Not") can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 획득된 제2 텍스트(630) 및 제3 텍스트(650)에 기초하여 사용자의 발음 스코어를 산출할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may calculate the user's pronunciation score based on the second text 630 and the third text 650 obtained according to the above-described process.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(112)는 제1 텍스트(660) 및 제2 텍스트(630)의 유사도에 기초하여 스코어를 생성할 수 있다. 이때 제1 텍스트(660)는 사용자에게 미리 제공된 학습 콘텐츠에 포함된 텍스트로써, 사용자에게 읽기가 요청된 텍스트를 의미할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller 112 may generate a score based on the similarity between the first text 660 and the second text 630 . In this case, the first text 660 is a text included in the learning content provided in advance to the user, and may mean a text requested to be read by the user.
본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(112)는 제1 텍스트(660) 및 제2 텍스트(630)의 유사도에 기초하여 제1 스코어(670)를 생성하고, 제1 텍스트(660) 및 제3 텍스트(650)의 유사도에 기초하여 제2 스코어(680)를 생성할 수 있다. 또한 제어부(112)는 제1 스코어(670) 및 제2 스코어(680)에 기반하여 스코어(690)를 산출할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the controller 112 generates a first score 670 based on the similarity between the first text 660 and the second text 630 , and the first text 660 and the third text 630 . A second score 680 may be generated based on the similarity of the text 650 . Also, the controller 112 may calculate the score 690 based on the first score 670 and the second score 680 .
이와 같이 본 발명은 사용자의 발음 과정을 획득한 영상에 기반한 발음의 정확도와 사용자의 발음 음성에 기반한 발음의 정확도를 모두 고려하여 사용자의 발음 정확도를 결정하기에, 보다 정확한 발음 평가가 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the present invention determines the pronunciation accuracy of the user by considering both the accuracy of pronunciation based on the image obtained by the user's pronunciation process and the accuracy of pronunciation based on the user's pronunciation voice, so that more accurate pronunciation evaluation can be performed. have.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 산출된 스코어 및 하나 이상의 평가 이미지를 포함하는 평가 콘텐츠를 사용자 단말에 제공할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may provide the evaluation content including the score calculated according to the above-described process and one or more evaluation images to the user terminal.
도 11은 사용자 단말(200)에 제공된 평가 콘텐츠가 표시된 화면(700)의 예시이다.11 is an example of a screen 700 on which evaluation content provided to the user terminal 200 is displayed.
도 11을 참조하면, 화면은 사용자의 스코어가 표시되는 영역(710), 사용자의 평가 이미지가 표시되는 영역(720), 샘플 이미지가 표시되는 영역(730) 및 평가 이미지와 샘플 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 표시하는 영역(740)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , on the screen, an area 710 in which a user's score is displayed, an area 720 in which a user's evaluation image is displayed, an area 730 in which a sample image is displayed, and a difference between the evaluation image and the sample image are predetermined. It may include an area 740 indicating a time point equal to or greater than a threshold difference of .
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 스코어가 표시되는 영역(710)에 상술한 과정에 따라 산출된 스코어가 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may provide the evaluation content so that the score calculated according to the above-described process is displayed in the area 710 where the score is displayed.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 사용자의 평가 이미지가 표시되는 영역(720)에 도 9에서 설명한 과정에 따라 추출된 평가 이미지가 시계열적으로 배치되어 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.In addition, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention provides evaluation content so that evaluation images extracted according to the process described in FIG. 9 are arranged and displayed in time series in the region 720 where the evaluation image of the user is displayed. can
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 샘플 이미지가 표시되는 영역(730)에 메모리(113)에 저장된 샘플 이미지(또는 정답 이미지)가 시계열적으로 배치되어 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.In addition, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention provides evaluation content such that the sample images (or correct answer images) stored in the memory 113 are arranged and displayed in time series in the area 730 where the sample images are displayed. can
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 평가 이미지와 샘플 이미지가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 확인하고, 영역(740)에 확인된 시점이 표시되도록 할 수 있다.In addition, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may determine a time point between the evaluation image and the sample image equal to or greater than a predetermined threshold difference, and display the confirmed time point in the area 740 .
가령 제어부(112)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상술한 이미지와 제1 텍스트("안")를 시간의 흐름에 따라 대응시켜 표시되도록 하고, 바(731)의 형태로 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 표시되도록 할 수 있다. For example, as shown in FIG. 11 , the controller 112 causes the above-described image and the first text (“inside”) to be displayed in correspondence with the passage of time, and the difference between the images is determined in the form of a bar 731 . It is possible to display a time point that is greater than or equal to the threshold difference of .
다만 도 11에 도시된 표시 형태는 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the display form shown in FIG. 11 is exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.
본 발명은 이와 같이 발음의 평가 결과와 함께, 구체적으로 어느 시점의 발음이 잘못 되었는지를 제공함으로써 사용자가 발음을 쉽게 교정하도록 한다.The present invention allows the user to easily correct pronunciation by providing, together with the evaluation result of the pronunciation, at which point in time the pronunciation is wrong.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)에 의해 수행되는 발음 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 11을 통해 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하되, 도 1 내지 도 11을 함께 참조하여 설명한다.12 is a flowchart illustrating a pronunciation evaluation method performed by the controller 112 according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of contents overlapping those described with reference to FIGS. 1 to 11 will be omitted, but will be described with reference to FIGS. 1 to 11 together.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 각각의 학습 데이터를 이용하여 제1 인공 신경망 및 제2 인공 신경망을 학습시킬 수 있다.(S1210)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may learn the first artificial neural network and the second artificial neural network by using the respective learning data. (S1210)
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(510)를 이용하여 제1 인공 신경망(520)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제1 인공 신경망(520)을 이용하여 제2 텍스트(540)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the first artificial neural network 520 using a plurality of learning data 510 according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the second text 540 using the first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 인공 신경망(520)은 복수의 학습 데이터(510) 각각에 포함되는 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지와 해당 이미지에 대응되는 텍스트 간의 상관관계를 학습한(또는 학습하는) 신경망을 의미할 수 있다.The first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention relates to at least one learning oral image describing the pronunciation process of learning syllables included in each of the plurality of learning data 510 and the correlation between the text corresponding to the image. It can mean a neural network that has learned (or learned) relationships.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 인공 신경망(520)은 도 6에 도시된 바와 같이 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지(530)의 입력에 따라, 구강 이미지(530)에 대응되는 음(音)을 나타내는 제2 텍스트(540)를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망을 의미할 수 있다.Accordingly, the first artificial neural network 520 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6 , according to an input of at least one oral image 530 depicting a sound, a sound corresponding to the oral image 530 . It may mean a neural network that has been trained (or learned) to output the second text 540 representing (音).
이때 복수의 학습 데이터(510) 각각은 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보 및 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.In this case, each of the plurality of learning data 510 may include at least one learning oral image describing the pronunciation process of the learning syllable, order information of the at least one learning oral image, and text corresponding to the learning syllable.
가령 첫 번째 학습 데이터(511)의 경우 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지(511A), 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보(511B) 및 학습 음절에 대응되는 텍스트(511C)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게 두 번째 학습 데이터(512) 및 세 번째 학습 데이터(513)도 각각 학습 음절의 발음 과정을 묘사하는 적어도 하나의 학습 구강 이미지, 적어도 하나의 학습 구강 이미지의 순서 정보 및 학습 음절에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.For example, in the case of the first learning data 511, at least one learning mouth image 511A describing the pronunciation process of a learning syllable, order information 511B of at least one learning mouth image, and text 511C corresponding to the learning syllable may include. Similarly, the second learning data 512 and the third learning data 513 also correspond to at least one learning oral image describing the pronunciation process of the learning syllable, the order information of the at least one learning oral image, and the learning syllable, respectively. It can contain text.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 복수의 학습 데이터(550)를 이용하여 제2 인공 신경망(560)을 학습하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 제2 인공 신경망(560)을 이용하여 제3 텍스트(580)를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a method for the controller 112 to learn the second artificial neural network 560 using a plurality of learning data 550 according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 outputs the third text 580 using the second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인공 신경망(560)은 복수의 학습 데이터(550) 각각에 포함되는 학습 음성과 해당 음성에 대응되는 텍스트 간의 상관관계를 학습한(또는 학습하는) 신경망을 의미할 수 있다.The second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention refers to a neural network that has learned (or learned) the correlation between the learning voice included in each of the plurality of learning data 550 and the text corresponding to the voice. can do.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인공 신경망(560)은 도 8에 도시된 바와 같이 발음 과정에 따른 음성(570)의 입력에 따라, 음성(570)에 대응되는 제3 텍스트(580)를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망을 의미할 수 있다.Accordingly, in the second artificial neural network 560 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8 , the third text 580 corresponding to the voice 570 according to the input of the voice 570 according to the pronunciation process. It may mean a neural network trained (or trained) to output .
이때 복수의 학습 데이터(550) 각각은 학습 음성과, 해당 학습 음성에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.In this case, each of the plurality of learning data 550 may include a learning voice and a text corresponding to the learning voice.
가령 첫 번째 학습 데이터(551)의 경우 학습 음성(551A) 및 그에 따른 텍스트(551B)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게 두 번째 학습 데이터(552) 및 세 번째 학습 데이터(553)도 각각 학습 음성과, 해당 학습 음성에 대응되는 텍스트를 포함할 수 있다.For example, the first training data 551 may include a training voice 551A and a corresponding text 551B. Similarly, the second training data 552 and the third training data 553 may each include a training voice and a text corresponding to the learning voice.
이하에서는 도 5 내지 도 8에서 설명한 과정에 따라 제1 인공 신경망(520) 및 제2 인공 신경망(560)이 학습되었음을 전제로 설명한다.Hereinafter, it will be described on the assumption that the first artificial neural network 520 and the second artificial neural network 560 have been learned according to the process described with reference to FIGS. 5 to 8 .
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 사용자 단말(200)로부터 입력 영상을 획득할 수 있다. (S1220)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may acquire an input image from the user terminal 200 . (S1220)
이때 입력 영상은 사용자의 제1 텍스트 발음 과정 및 해당 발음 과정에 따라 발생되는 사용자의 음성을 포함할 수 있다. 가령 제어부(112)는 사용자 단말(200)에 제1 텍스트인 "안녕하세요"를 포함하는 학습 콘텐츠를 제공하고, 사용자가 제1 텍스트를 소리내어 읽도록 요청할 수 있다. 이때 입력 영상은 시간의 흐름에 따라 사용자의 구강 기관의 변화 과정을 포함하는 영상일 수 있다. In this case, the input image may include the user's first text pronunciation process and the user's voice generated according to the corresponding pronunciation process. For example, the controller 112 may provide the learning content including the first text “hello” to the user terminal 200 and request the user to read the first text aloud. In this case, the input image may be an image including a change process of the user's oral organs according to the passage of time.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 획득된 입력 영상으로부터 하나 이상의 평가 이미지를 생성할 수 있다. (S1230)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate one or more evaluation images from the input images obtained according to the above-described process. (S1230)
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a process in which the controller 112 generates one or more evaluation images according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 영상에 포함된 음성을 참조하여, 입력 영상을 구성하는 복수의 프레임을 음절 단위로 그룹화 할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may group a plurality of frames constituting the input image in units of syllables with reference to the voice included in the input image.
가령 도 9에 도시된 예시에서와 같이, 입력 영상이 사용자가 "안녕하세요"를 발음하는 과정을 획득하는 영상인 경우, 제어부(112)는 사용자가 "안"을 발음하는 과정을 포함하는 프레임들을 제1 그룹으로 그룹화 하고, "녕"을 발음하는 과정을 포함하는 프레임들을 제2 그룹으로 그룹화 할 수 있다. 물론 제어부(12)는 나머지 음절에 대해서도 마찬가지 방법으로 프레임들을 그룹화 할 수 있다.For example, as in the example shown in FIG. 9 , when the input image is an image in which the user acquires a process of pronouncing "hello", the control unit 112 provides frames including the process of the user pronouncing "an". The frames may be grouped into one group, and frames including the process of pronouncing "nyeong" may be grouped into a second group. Of course, the control unit 12 may group the frames in the same way for the remaining syllables.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 음절 단위로 그룹화 된 프레임 중 사용자의 입술, 혀의 위치 및 치아의 위치 중 적어도 하나가 인접하는 프레임과 소정의 임계 차이 미만인 프레임을 그룹화된 프레임에서 제거하여 대표 프레임만 추출(또는 대표 프레임만 보존)할 수 있다. 이때 기준이 되는 '인접하는 프레임'은 소정의 규칙에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 인접하는 프레임은 해당 음절이 시작하는 시점의 프레임일 수도 있고, 영상의 I-프레임일 수도 있다. 다만 이는 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.The control unit 112 according to an embodiment of the present invention selects a frame in which at least one of the user's lips, tongue position, and tooth position among the frames grouped in syllable units is less than a predetermined threshold difference from an adjacent frame in the grouped frame. By removing it, only the representative frame can be extracted (or only the representative frame is preserved). In this case, a reference 'adjacent frame' may be determined according to a predetermined rule. For example, the adjacent frame may be a frame at which a corresponding syllable starts, or may be an I-frame of an image. However, this is an example, and the spirit of the present invention is not limited thereto.
가령 도 9에 도시된 예시에서, 제어부(112)는 "안"에 해당하는 모든 프레임(610)들 중 첫 번째 프레임(611)과 두 번째 프레임(612)간의 유사도에 기초하여, 첫 번째 프레임(611)을 대표 프레임으로써 추출(또는 보존)하고, 두 번째 프레임(612)을 제1 그룹에서 제거할 수 있다. For example, in the example shown in FIG. 9, the controller 112 controls the first frame ( 611) may be extracted (or preserved) as a representative frame, and the second frame 612 may be removed from the first group.
다만 상술한 바와 같이 대표 프레임과 제거 프레임을 결정하는 방식은 예시적인것으로, 복수의 프레임 중 소정의 프레임만을 추출하고 나머지 프레임을 제외시키는 방식이라면 본 발명의 대표 프레임과 제거 프레임을 결정하는 방식으로 사용될 수 있다.However, as described above, the method of determining the representative frame and the removed frame is exemplary, and if it is a method of extracting only a predetermined frame from among a plurality of frames and excluding the remaining frames, it can be used as a method of determining the representative frame and the removed frame of the present invention. can
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정을 통해 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임을 하나 이상의 평가 이미지에 추가 할 수 있다. 하나 이상의 평가 이미지는 사용자의 발음 평가에 사용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.The control unit 112 according to an embodiment of the present invention may add the representative frame extracted for each syllable through the above-described process to one or more evaluation images. One or more evaluation images may be used to evaluate the user's pronunciation, and details thereof will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음(音)을 묘사하는 제2 텍스트를 생성할 수 있다. (S1240)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate a second text describing a sound corresponding to one or more evaluation images. (S1240)
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 입력 영상으로부터 발음 스코어를 생성하는 일련의 과정을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a series of processes in which the controller 112 generates a pronunciation score from an input image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 학습된 제1 인공 신경망(520)을 이용하여, 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임(620)에 대응되는 제2 텍스트(630)를 생성할 수 있다. 이때 제1 인공 신경망(520)은 도 5 내지 도 6에서 설명한 과정에 따라 학습된 신경망으로, 음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지의 입력에 따라, 구강 이미지에 대응되는 음을 나타내는 텍스트를 출력하도록 학습된 신경망일 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 도 9에서 설명한 과정에 따라 추출된 음절 "안"에 대한 대표 프레임을 제1 인공 신경망(520)에 입력하고, 그 출력으로써 해당 대표 프레임에 대응되는 텍스트(예를 들어 "안")를 획득할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate the second text 630 corresponding to the representative frame 620 extracted for each individual syllable by using the learned first artificial neural network 520 . . At this time, the first artificial neural network 520 is a neural network learned according to the process described with reference to FIGS. 5 to 6 , and according to an input of at least one oral image depicting a sound, to output a text representing a sound corresponding to the oral image. It may be a trained neural network. For example, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention inputs the representative frame for the syllable “in” extracted according to the process described in FIG. 9 to the first artificial neural network 520, and outputs the representative frame to the corresponding representative frame. The corresponding text (eg, "in") may be obtained.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 학습된 제2 인공 신경망을 이용하여 입력 영상에 포함된 음성(즉 발음 과정에 따른 음성, 640)으로부터 제3 텍스트(650)를 생성할 수 있다. (S1250)Meanwhile, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may generate the third text 650 from the voice (ie, the voice according to the pronunciation process, 640 ) included in the input image using the learned second artificial neural network. have. (S1250)
이때 제2 인공 신경망(560)은 도 7 내지 도 8에서 설명한 과정에 따라 학습된 신경망으로, 음성의 입력에 따라, 음성에 대응되는 제3 텍스트를 출력하도록 학습된(또는 학습 되는) 신경망일 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 "안녕하세요"의 "안"에 해당하는 음성을 제2 인공 신경망(560)에 입력하고, 그 출력으로써 해당 음성에 대응되는 텍스트(예를 들어 "안")를 획득할 수 있다. In this case, the second artificial neural network 560 is a neural network learned according to the process described in FIGS. 7 to 8 , and may be a neural network trained (or learned) to output a third text corresponding to a voice according to a voice input. have. For example, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention inputs a voice corresponding to “in” of “hello” to the second artificial neural network 560, and outputs the text corresponding to the voice (for example, "Not") can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 획득된 제2 텍스트(630) 및 제3 텍스트(650)에 기초하여 사용자의 발음 스코어를 산출할 수 있다. (S1260)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may calculate the user's pronunciation score based on the second text 630 and the third text 650 obtained according to the above-described process. (S1260)
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(112)는 제1 텍스트(660) 및 제2 텍스트(630)의 유사도에 기초하여 스코어를 생성할 수 있다. 이때 제1 텍스트(660)는 사용자에게 미리 제공된 학습 콘텐츠에 포함된 텍스트로써, 사용자에게 읽기가 요청된 텍스트를 의미할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller 112 may generate a score based on the similarity between the first text 660 and the second text 630 . In this case, the first text 660 is a text included in the learning content provided in advance to the user, and may mean a text requested to be read by the user.
본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(112)는 제1 텍스트(660) 및 제2 텍스트(630)의 유사도에 기초하여 제1 스코어(670)를 생성하고, 제1 텍스트(660) 및 제3 텍스트(650)의 유사도에 기초하여 제2 스코어(680)를 생성할 수 있다. 또한 제어부(112)는 제1 스코어(670) 및 제2 스코어(680)에 기반하여 스코어(690)를 산출할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the controller 112 generates a first score 670 based on the similarity between the first text 660 and the second text 630 , and the first text 660 and the third text 630 . A second score 680 may be generated based on the similarity of the text 650 . Also, the controller 112 may calculate the score 690 based on the first score 670 and the second score 680 .
이와 같이 본 발명은 사용자의 발음 과정을 획득한 영상에 기반한 발음의 정확도와 사용자의 발음 음성에 기반한 발음의 정확도를 모두 고려하여 사용자의 발음 정확도를 결정하기에, 보다 정확한 발음 평가가 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the present invention determines the pronunciation accuracy of the user by considering both the accuracy of pronunciation based on the image obtained by the user's pronunciation process and the accuracy of pronunciation based on the user's pronunciation voice, so that more accurate pronunciation evaluation can be performed. have.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 과정에 따라 산출된 스코어 및 하나 이상의 평가 이미지를 포함하는 평가 콘텐츠를 사용자 단말에 제공할 수 있다. (S1270)The controller 112 according to an embodiment of the present invention may provide the evaluation content including the score calculated according to the above-described process and one or more evaluation images to the user terminal. (S1270)
도 11은 사용자 단말(200)에 제공된 평가 콘텐츠가 표시된 화면(700)의 예시이다.11 is an example of a screen 700 on which evaluation content provided to the user terminal 200 is displayed.
도 11을 참조하면, 화면은 사용자의 스코어가 표시되는 영역(710), 사용자의 평가 이미지가 표시되는 영역(720), 샘플 이미지가 표시되는 영역(730) 및 평가 이미지와 샘플 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 표시하는 영역(740)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , in the screen, an area 710 in which a user's score is displayed, an area 720 in which a user's evaluation image is displayed, an area 730 in which a sample image is displayed, and a difference between the evaluation image and the sample image are predetermined. It may include an area 740 indicating a time point equal to or greater than a threshold difference of .
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 스코어가 표시되는 영역(710)에 상술한 과정에 따라 산출된 스코어가 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.The controller 112 according to an embodiment of the present invention may provide the evaluation content so that the score calculated according to the above-described process is displayed in the area 710 where the score is displayed.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 사용자의 평가 이미지가 표시되는 영역(720)에 도 9에서 설명한 과정에 따라 추출된 평가 이미지가 시계열적으로 배치되어 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.In addition, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention provides evaluation content so that evaluation images extracted according to the process described in FIG. 9 are arranged and displayed in time series in the region 720 where the evaluation image of the user is displayed. can
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 샘플 이미지가 표시되는 영역(730)에 메모리(113)에 저장된 샘플 이미지(또는 정답 이미지)가 시계열적으로 배치되어 표시되도록 평가 콘텐츠를 제공할 수 있다.In addition, the control unit 112 according to an embodiment of the present invention provides evaluation content so that the sample images (or correct answer images) stored in the memory 113 are arranged and displayed in time series in the area 730 where the sample images are displayed. can
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 평가 이미지와 샘플 이미지가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 확인하고, 영역(740)에 확인된 시점이 표시되도록 할 수 있다.In addition, the controller 112 according to an embodiment of the present invention may determine a time point between the evaluation image and the sample image equal to or greater than a predetermined threshold difference, and display the confirmed time point in the area 740 .
가령 제어부(112)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상술한 이미지와 제1 텍스트("안")를 시간의 흐름에 따라 대응시켜 표시되도록 하고, 바(731)의 형태로 이미지 간의 차이가 소정의 임계 차이 이상인 시점을 표시되도록 할 수 있다. For example, as shown in FIG. 11 , the controller 112 causes the above-described image and the first text (“inside”) to be displayed in correspondence with the passage of time, and the difference between the images is determined in the form of a bar 731 . It is possible to display a time point that is equal to or greater than the threshold difference of .
다만 도 11에 도시된 표시 형태는 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the display form shown in FIG. 11 is exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.
본 발명은 이와 같이 발음의 평가 결과와 함께, 구체적으로 어느 시점의 발음이 잘못 되었는지를 제공함으로써 사용자가 발음을 쉽게 교정하도록 한다.The present invention allows the user to easily correct pronunciation by providing, together with the evaluation result of the pronunciation, at which point in time the pronunciation is wrong.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may be to store a program executable by a computer. Examples of the medium include a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk, and those configured to store program instructions, including ROM, RAM, flash memory, and the like.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and used by those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are only examples, and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connections or connecting members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections, physical connections that are replaceable or additional may be referred to as connections, or circuit connections. In addition, unless there is a specific reference such as "essential", "importantly", etc., it may not be a necessary component for the application of the present invention.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is not limited to the scope of the scope of the present invention. will be said to belong to

Claims (5)

  1. 발음 평가 방법에 있어서,In the pronunciation evaluation method,
    사용자의 제1 텍스트의 발음 과정 및 상기 발음 과정에 따른 음성을 포함하는 입력 영상으로부터 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 단계;generating one or more evaluation images from an input image including a pronunciation process of a user's first text and a voice according to the pronunciation process;
    상기 하나 이상의 평가 이미지에 대응되는 음(音)을 묘사하는 제2 텍스트를 생성하는 단계; 및generating a second text describing a sound corresponding to the one or more evaluation images; and
    상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 스코어를 생성하는 단계;를 포함하는 발음 평가 방법.and generating a score based on a degree of similarity between the first text and the second text.
  2. 청구항 1에 있어서The method according to claim 1
    상기 하나 이상의 평가 이미지를 생성하는 단계는The step of generating the one or more evaluation images
    상기 음성을 참조하여, 상기 입력 영상을 구성하는 복수의 프레임을 음절 단위로 그룹화 하는 단계;grouping a plurality of frames constituting the input image in units of syllables with reference to the voice;
    상기 음절 단위로 그룹화 된 프레임 중 사용자의 입술, 혀의 위치 및 치아의 위치 중 적어도 하나가 인접하는 프레임과 소정의 임계 차이 미만인 프레임을 상기 그룹화된 프레임에서 제거하여 대표 프레임만 추출하는 단계; 및extracting only a representative frame by removing a frame having less than a predetermined threshold difference from an adjacent frame in which at least one of a position of a user's lips, tongue, and teeth among the frames grouped in units of syllables is less than a predetermined threshold difference from the grouped frame; and
    상기 하나 이상의 평가 이미지에 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임을 추가하는 단계;를 포함하는, 발음 평가 방법.and adding a representative frame extracted for each syllable to the one or more evaluation images.
  3. 청구항 2에 있어서3. The method according to claim 2
    상기 제2 텍스트를 생성하는 단계는The step of generating the second text is
    학습된 제1 인공 신경망을 이용하여, 상기 개별 음절 별로 추출된 대표 프레임에 대응되는 상기 제2 텍스트를 생성하는 단계;를 포함하고,generating the second text corresponding to the representative frame extracted for each individual syllable by using the learned first artificial neural network;
    상기 제1 인공 신경망은The first artificial neural network is
    음을 묘사하는 적어도 하나의 구강 이미지의 입력에 따라, 상기 구강 이미지에 대응되는 음을 나타내는 텍스트를 출력하도록 학습된 신경망인, 발음 평가 방법.A method for evaluating pronunciation, which is a neural network trained to output text representing a sound corresponding to the oral image according to an input of at least one oral image depicting a sound.
  4. 청구항 1에 있어서The method according to claim 1
    상기 발음 평가 방법은The pronunciation evaluation method is
    상기 제2 텍스트를 생성하는 단계 이후에,After generating the second text,
    학습된 제2 인공 신경망을 이용하여 상기 발음 과정에 따른 음성으로부터 제3 텍스트를 생성하는 단계;를 더 포함하는, 발음 평가 방법.Generating a third text from the voice according to the pronunciation process by using the learned second artificial neural network; further comprising a pronunciation evaluation method.
  5. 청구항 4에 있어서5. The method according to claim 4
    상기 스코어를 생성하는 단계는The step of generating the score is
    상기 제1 텍스트 및 상기 제2 텍스트의 유사도에 기초하여 제1 스코어를 생성하는 단계;generating a first score based on a degree of similarity between the first text and the second text;
    상기 제1 텍스트 및 상기 제3 텍스트의 유사도에 기초하여 제2 스코어를 생성하는 단계; 및generating a second score based on a degree of similarity between the first text and the third text; and
    상기 제1 스코어 및 상기 제2 스코어에 기반하여 상기 스코어를 산출하는 단계;를 포함하는, 발음 평가 방법.and calculating the score based on the first score and the second score.
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