[논문]전자기기 사용이 불편한 장애인이나 노인들을 위한 새로운 인터페이스에 대한 연구

정성부; 김주웅

doi:10.6109/jkiice.2012.16.12.2595

전자기기 사용이 불편한 장애인이나 노인들을 위한 새로운 인터페이스에 대한 연구
A study of new interface system for the disabled and old people who do not well using electronic equipment 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.12, 2012년, pp.2595 - 2600

정성부 (서일대학교) , 김주웅 (서일대학교)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 전자기기의 사용이 불편한 장애인이나 노인들을 위한 새로운 인터페이스를 제안한다. 제안한 방식은 대부분의 전자기기에 적용되고 있는 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 마이크와 3축 가속도 센서가 달린 헤드셋을 이용하여 음성인식과 모션인식을 통해 전자기기를 사용하는 방식이다. 음성인식은 마이크를 통해 명령이 전달되고 음성인식 모듈을 통해 PC의 마우스를 컨트롤한다. 그리고 모션인식은 머리를 움직여 헤드셋에 있는 3축 가속도 센서가 마우스 포인터를 제어하여 명령을 수행하게 된다. 제안한 인터페이스 방식의 유용성을 확인하기 위해 헤드셋을 제작하고, 제작된 헤드셋을 이용하여 실험실과 식당, 도서관 등에서 실험을 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we propose the new interface system for the disabled and old people who do not well using electronic equipment that is used physical switch interface system. The proposed new interface system is consisted of speech and motion recognition system. Speech recognition system is mike in the headset, and motion recognition system is 3-axis accelerometer in the headset. In order to verify the usefulness of the proposed system, we make an experiment on new interface.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 사용하기 불편한 장애인이나 노인이 손쉽게 전자기기를 사용할 수 있도록 하기 위해 새로운 인터페이스 방식을 제안한다. 제안한 방식은 3축 가속도 센서를 이용하여 머리의 움직임을 통해 포인팅을 하는 모션인식과 마이크를 통해 음성으로 명령을 수행하는 음성인식 부분으로 구성되어 있다.
본 연구에서는 손과 팔의 사용이 부자연스러운 장애우나 노인들이 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 사용하는 전자기기의 사용을 원활히 하기 위한 새로운 형태의 인터페이스를 제안했다. 제안한 방식은 마이크가 포함된 헤드셋에 3축 가속도 센서를 헤드셋 상단에 장착하여, 머리의 움직임을 이용하여 PC의 마우스 포인터를 컨트롤 하고, 헤드셋에 있는 마이크를 통해 음성 명령을 하여 PC의 마우스 이벤트를 수행하는 것이다.
제안한 방식의 유용성을 확인하기 위해 실험을 한다. 실험을 위해 마이크가 포함된 헤드셋에 3축 가속도 센서를 장착하여 제안한 인터페이스 장치를 제작한다.

제안 방법

또한 음성인식 방식에 의한 명령 전달의 경우 ‘좌’, ‘우’, ‘좌좌’, ‘우우’ 등의 명령을 트레이닝 하고, 트레이닝 후 실제 마우스 컨트롤을 하기위한 명령하였다.
마이크를 통해 전달된 음성 명령은 음성인식 모듈을 통하고, 음성인식 모듈은 화자종속방식을 지원, 그 음성신호를 인식해서 BCD 코드로 출력을 내게 하였다. 3축 가속도 센서는 머리의 움직임을 통해 기울기의 변화가 생기고 이를 통해 마우스를 컨트롤 하였다.
Freescale 사의 MMA7260Q에는 select 핀의 입력에 따라 4가지의 출력 모드가 존재한다. 본 연구에서는 1.5g 모드로 동작시켰으며, 1.5g 모드 선택 시에는 select 핀에 아무런 입력을 주지 않아도 되므로 모듈에 추가 입력을 주지 않고 구현한다. 전원부에 3.
제안한 인터페이스 방식의 유용성을 위해 실험을 진행한다. 실험은 모션인식에 대한 실험과 음성인식에 대한 실험으로 진행한다.
제안한 방식의 유용성을 확인하기 위해 실험을 한다. 실험을 위해 마이크가 포함된 헤드셋에 3축 가속도 센서를 장착하여 제안한 인터페이스 장치를 제작한다. 제작된 장치에서 음성인식 부분은 인식률이 상대적으로 높은 화자종속방식을 지원하고, 사용자의 음성을 인식해서 BCD 코드로 출력을 내는 음성인식 모듈을 헤드셋에 포함된 마이크의 출력부와 연동한다.
그러나 3축 가속도 센서의 기울기에 따른 마우스의 동작이 너무 커 정밀한 컨트롤은 할 수 없었다.음성인식을 이용한 실험은 헤드셋의 마이크를 이용하여 목소리를 트레이닝하고, 트레이닝 후 음성명령을 내려 마우스 컨트롤을 한다. 트레이닝과 음성명령에 사용된 단어는 마우스를 컨트롤하기 위해 ‘좌’, ‘우’, ‘좌좌’, ‘우우’를 사용한다.
본 연구에서는 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 사용하기 불편한 장애인이나 노인이 손쉽게 전자기기를 사용할 수 있도록 하기 위해 새로운 인터페이스 방식을 제안한다. 제안한 방식은 3축 가속도 센서를 이용하여 머리의 움직임을 통해 포인팅을 하는 모션인식과 마이크를 통해 음성으로 명령을 수행하는 음성인식 부분으로 구성되어 있다.
본 연구에서는 손과 팔의 사용이 부자연스러운 장애우나 노인들이 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 사용하는 전자기기의 사용을 원활히 하기 위한 새로운 형태의 인터페이스를 제안했다. 제안한 방식은 마이크가 포함된 헤드셋에 3축 가속도 센서를 헤드셋 상단에 장착하여, 머리의 움직임을 이용하여 PC의 마우스 포인터를 컨트롤 하고, 헤드셋에 있는 마이크를 통해 음성 명령을 하여 PC의 마우스 이벤트를 수행하는 것이다.
제안한 방식의 유용성을 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 실험을 위해 음성인식 모듈과 3축 가속도 센서가 장착된 헤드셋 마우스를 설계 및 제작하였다.
제안한 인터페이스 방식의 유용성을 위해 실험을 진행한다. 실험은 모션인식에 대한 실험과 음성인식에 대한 실험으로 진행한다.

대상 데이터

A/D 변환 핀은 A/D 변환 Regs. A/D 변환 CHSELSEQ1 레지스터 설정을 통하여 A/D 변환 INA2와 A/D 변환 INA3을 사용하며, GPIO 핀은 GpioMuxRegs.GPAMUX 레지스터 설정을 통하여 각 포트를 Input/Output으로 설정한 후 GpioMux Regs.
CCS는 JTAG(Joint Test Access Group) emulator와 연동 시에 실시간 디버깅 환경을 제공하므로 기존의 AVR에서 보다 개발 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 본 연구에서 사용한 것은 윈텍 사의 TDS510USB-C2K JTAG emulator 이다.
트레이닝과 음성명령에 사용된 단어는 마우스를 컨트롤하기 위해 ‘좌’, ‘우’, ‘좌좌’, ‘우우’를 사용한다. 실험은 실험실과 도서관, 식당에서 진행하였고, 실험결과는 표 1과 같다.
제안한 방식의 유용성을 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 실험을 위해 음성인식 모듈과 3축 가속도 센서가 장착된 헤드셋 마우스를 설계 및 제작하였다. 헤드셋 마우스는 TMS320F2812 DSP 프로세서와 연동하였다.
5g 모드 선택 시에는 select 핀에 아무런 입력을 주지 않아도 되므로 모듈에 추가 입력을 주지 않고 구현한다. 전원부에 3.3V를 인가하고 아날로그 데이터 값을 얻기 위해 X, Y핀을 DSP 프로세서의 A/D 변환 포트와 연결하여 A/D 변환 인터럽트를 통해 X, Y축의 데이터를 얻었다. A/D 변환 동작주파수를 25MHz로 설정하여 샘플링 주기를 40ns로 설정한다.
제안한 방식의 인터페이스를 실현하기 위하여 TMS 320F2812 DSP 프로세서를 사용한다. 일반적인 어플리케이션 구현에 사용되는 AVR계열의 마이크로프로세서는 16MHz동작 주파수를 갖는 반면, Texas Instrument 사의 TMS320F2812 DSP 프로세서는 125MHz의 동작 주파수를 갖는다.

이론/모형

두 번째 문제는 트리거 신호의 문제였는데, 이 문제는 마우스 클릭 이벤트의 횟수가 무한 반복되는 것이었다. 이를 해결하기 위해 소프트웨어 코딩을 통해 edge triggered 방식의 인터럽트를 사용하여 해결했다. 이로써 무한 반복되었던 마우스 클릭 이벤트의 횟수를 음성인식이 될 때만으로 제한하였다.

성능/효과

모션인식을 이용한 실험은 헤드셋의 상단에 장착되어 있는 3축 가속도 센서를 움직여 PC의 마우스를 제어하여 포인팅 한다. 모션인식에 대한 실험 결과 3축 가속도 센서에 의한 마우스 포인팅 컨트롤은 정상적으로 잘 동작 되었다. 그러나 3축 가속도 센서의 기울기에 따른 마우스의 동작이 너무 커 정밀한 컨트롤은 할 수 없었다.
실험 결과 3축 가속도 센서를 이용한 마우스 포인팅 컨트롤은 정상적으로 잘 동작 되었지만 기울기에 따른 마우스의 동작이 너무 커 정밀한 컨트롤을 할 수 없었다. 또한 음성인식 방식에 의한 명령 전달의 경우 ‘좌’, ‘우’, ‘좌좌’, ‘우우’ 등의 명령을 트레이닝 하고, 트레이닝 후 실제 마우스 컨트롤을 하기위한 명령하였다.
실험을 통해 제안한 방식의 인터페이스가 물리적인 스위치 방식의 인터페이스 사용이 어려운 장애인이나 노인들에게 유용함을 알 수 있었다.
실험 과정에서 다소의 문제점이 있었다. 첫 번째 문제는 음성인식 모듈과 DSP 보드 간에 공통 접지의 차이에 의해서 입력 값의 오류가 발생항였는데, 이 문제는 공통전원을 인가함으로서 해결하였고, 이를 통해 정확한 음성인식 결과 값을 입력 받아 정상 동작 되었다. 두 번째 문제는 트리거 신호의 문제였는데, 이 문제는 마우스 클릭 이벤트의 횟수가 무한 반복되는 것이었다.

후속연구

향후 연구는 가속도 센서를 이용한 포인팅을 좀 더 쉽고 정밀하게 하도록 해야 하고, 식당이나 지하철, 버스 등과 같은 소음이 많은 곳에서도 음성인식이 잘 될 수 있도록 진행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대부분의 전자기기들은 어떻게 인간과 인터페이스하고 있는가?	대부분의 전자기기들은 물리적인 스위치를 이용하여 인간과 인터페이스하고 있다. 예를 들어 세탁기의 경우 많은 스위치 버튼이 있어 그 버튼을 통해 다양한 작업을 수행한다.
	골도 전화기는 어떤 기기인가?	또 다른 예로써 골도 전화기를 들 수 있다. 골도 전화기는 청각장애인을 위한 전화기로 소리 대신 귓속뼈를 진동시켜 음성신호를 전달함으로써 소리를 들을 수 없는 청각장애인이나 노인들도 전화 통화를 할 수 있도록 하는 기기이다.
	본 연구에서는 전자기기의 사용이 불편한 장애인이나 노인들을 위한 새로운 인터페이스를 제안하는데 그 방식은?	본 연구에서는 전자기기의 사용이 불편한 장애인이나 노인들을 위한 새로운 인터페이스를 제안한다. 제안한 방식은 대부분의 전자기기에 적용되고 있는 물리적 스위치 방식의 인터페이스를 마이크와 3축 가속도 센서가 달린 헤드셋을 이용하여 음성인식과 모션인식을 통해 전자기기를 사용하는 방식이다. 음성인식은 마이크를 통해 명령이 전달되고 음성인식 모듈을 통해 PC의 마우스를 컨트롤한다.

참고문헌 (6)

X.Hong, C.D. Nugent, M. Mulvenna, S. McClean, B. Scotney, S. Devlin, " Evidentail fusion of sensor data for activity recognition in smart homes", Pervasive and Mobile Computing, May 2008, in press, 2008
Juan M. Corchado, Javier Bajo, Yanira de Paz, Dante L Tapia, "Intelligent environment for monitoring Alzheimer patients agent technology for health care", Departamento Informatica y Automatica Universidad de Salamanca, Plaza de la Mercaed s/n, 37008. Salamanca, Spain
Cook, D.J., "Providing for older adults using smart environment technologies", IEEE USA Today's Eng, Online, 5, 2009
김남진, 홍주현, 이태수, "3축 가속도 센서 데이터의 처리와 응용", 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집, 제3권, 제2호, pp.548-551, Nov. 2005
정익주, "TMS320C2000 계열 DSP를 이용한 단일칩 음성인식기 구현", 음성과학, 제14권, 제4호, pp.157-167, Dec. 2007

원문보기 상세보기
Rabiner, L.R, "A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition", In Proc. of the IEEE, Vol. 77, no.2, 257-286, 1989

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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