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[국내논문] 사물-사람 간 개인화된 상호작용을 위한 음향신호 이벤트 감지 및 Matlab/Simulink 연동환경
Acoustic Event Detection and Matlab/Simulink Interoperation for Individualized Things-Human Interaction 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.10 no.4, 2015년, pp.189 - 198  

이상현 (KAIST) ,  김탁곤 (KAIST) ,  조정훈 (Kyungpook National University) ,  박대진 (Kyungpook National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most IoT-related approaches have tried to establish the relation by connecting the network between things. The proposed research will present how the pervasive interaction of eco-system formed by touching the objects between humans and things can be recognized on purpose. By collecting and sharing t...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 사물-사물 간 통신에 기반을 둔 통합 시스템 및 응용 서비스가 적용된 사례들이 다양한 연구들에서 소개되고 있다. 본 연구는 사물-사물 간 통신에 의한 관계성을 언급하는 기존 연구와 달리, 사물-사람 간 터치 이벤트를 매개체로 사물-사람 간의 상호작용에 대한 연구 가능성을 탐색하기 위한 호스트-센서 노드-사람 인터페이스 간의 연동 환경을 제안하고 사례연구로써 음향감지기반 사물터치 응용에 적용한 초기 경험을 소개한다.
  • 음향 기반의 감지를 통한 터치인식에 대한 기본적인 이론이 소개되었으나 [1, 2] 신호 처리와 관련된 터치 센서 자체에 연구의 초점이 맞추어져 있다. 본 연구에서는 이 기술로부터 출발하여 사물표면의 변형 없이 표면의 매질을 타고 전파되는 진동 신호를 전송하고 터치에 의한 신호 왜곡을 감지하는 원리를 이용한다.
  • 본 연구에서는 사물에게 행위를 가한 사용자의 터치 자체에서 발생하는 마이크로 원자 단위의 터치 이벤트 인식을 확장한다. 장시간에 걸쳐 사용자의 터치 활동을 관찰함으로써 [3] 터치행위의 패턴을 파악하고 이를 주변 사물들에게 공유하게 한다.
  • 장시간에 걸쳐 사용자의 터치 활동을 관찰함으로써 [3] 터치행위의 패턴을 파악하고 이를 주변 사물들에게 공유하게 한다. 이를 통해 사물이 제공하는 서비스의 개인화가 가능하도록 프로그래밍 인터페이스를 구현하고자 한다. 기존에는 사용자의 행위를 분석하고 감성을 파악하는 선행 연구[4-6]가 진행되었다.
  • 기존에는 사용자의 행위를 분석하고 감성을 파악하는 선행 연구[4-6]가 진행되었다. 본 연구에서는 데이터 기반 통신이 아니라 사물과 사람간의 터치를 매개체로 상호작용할 수 있는 터치 이벤트 검출뿐만 아니라 이후에 저장, 인식 가능한 MCU 기반 센서 시스템과 개인화된 서비스 제공이 가능한 클라우드 서버 연동 환경 구축을 목표로 한다.
  • 혹은 원치 않은 이벤트가 검출되어 사용자가 의도한 바와 전혀 다른 서비스를 제공받을 가능성 또한 존재한다. 본 논문은 송/수신 측 신호 결과로부터 원자 이벤트를 생성할 수 있다는 점에 초점을 맞추고 있다. 따라서 이 부분에 대해서는 앞으로 추후 터치 기반 음향 감지 시스템에 대해 관련 연구를 진행하면서 개선해 나가야 할 것이다.
  • 두 번째로 앞에서 언급한 사항이 해결 되었다는 전제 하에 원치 않은 터치 혹은 주변의 노이즈 등으로 원자 이벤트 생성에 영향을 미칠 때, 이를 어떻게 개선할 수 있을 지에 대한 점이다. 즉, 사용자가 원하는 요구사항이 제대로 반영 되지 않아 사물로부터 서비스를 제대로 받지 못하거나 사용자가 원치 않은 서비스를 사물이 제공하게 되는 경우를 의미한다.
  • 본 연구에서는 사람-사물, 사물-사물-서버간 상호작용하는 과정을 다루기 위해 사람이벤트생성-수집센서노드-데이타수집서버 간에 상호 in-the-loop 환경으로 연동 검증할 수 있는 환경을 제안하였다. 사례연구로써 음향기반 감성터치 응용 시스템을 소개하였고 제안한 환경으로 사람의 이벤트에 반응하기위해 아날로그 회로 영역인 터치 감지, 취득된 신호처리 및 이벤트 추출에 관련된 MCU 시스템 및 처리 소프트웨어, 적재된 터치 이벤트를 사물과 공유하고 이벤트를 해석하는 서버 측 연동 환경을 구현한 경험을 보여주었다.

가설 설정

  • 그림 8에서 터치를 통해 사용자가 원하고자 하는 의도가 사물들에게 어떻게 전달되는지를 알 수 있다. 사람은 어떤 외부 요인을 가했을 때, 관련된 서비스를 받을 수 있는 지 사전 지식을 미리 알고 있다고 가정한다. 사용자가 원하는 서비스를 받기 위해 일련의 터치 과정을 수행한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사용자의 의도가 내포되었다고 판단하여 발생된 이벤트의 특징은 무엇인가? 발생된 이벤트는 더 이상 분해 할 수 없는 원자 단위로써 최소한의 정보만을 지닌다. 원자 단위의 이벤트는 시스템 내부 트레이서 버퍼에 저장 된다.
사물이 외부 자극에 반응하기 위해서 무엇을 해야 하는가? 사물이 외부 자극에 반응하기 위해서는 처음 설계 단계에서 관련 인터페이스를 탑재해야 한다. 대부분의 기존 사물들은 이러한 기능이 없으며 사물에 터치 기능을 내장하기 위해서는 사물 표면의 특정 영역을 변형해야 한다.
사물에 터치 기능을 내장하기 위해 무엇을 해야 하는가? 사물이 외부 자극에 반응하기 위해서는 처음 설계 단계에서 관련 인터페이스를 탑재해야 한다. 대부분의 기존 사물들은 이러한 기능이 없으며 사물에 터치 기능을 내장하기 위해서는 사물 표면의 특정 영역을 변형해야 한다. 본 연구는 디지털 기기 뿐만 아니라 부도체에 해당하는 물체에서도 저렴한 비용으로 터치 이벤트 인식 기능을 수행 할 수 있도록 표면 음향 감지 기반 터치 인식 기술을 이용한다.
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참고문헌 (7)

  1. T. Collins, "Active acoustic touch interface," Electronics Letters Vol. 45, No. 20, pp. 1055-1056, 2009. 

  2. P. Lopes, R. Jota, J.A. Jorge, "Augmenting touch interaction through acoustic sensing," Proceedings of the ACM International Conference on Interactive Tabletops and Surfaces, pp. 53-56, 2011. 

  3. D.J. Park, J.H. Cho, "Accuracy-Energy configurable sensor processor and IoT device for long-term activity monitoring in rare-event sensing applications," The Scientific World Journal, Article ID 546563, pp. 1-16, 2014. 

  4. P. Khanna, M. Sasikumar, "Recognising emotion from keyboard stroke pattern," International Journal of Computer Applications, Vol. 11, No. 9, pp. 1-5, 2010. 

  5. B.R. Jones, R. Sodhi, R.H. Campbell, G. Garnett, B.P. Bailey, "Build your world and play in it: Interacting with surface particles on complex objects," Proceedings of 9th IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality, pp. 165-174, 2010. 

  6. R.W. Picard, "Toward computers that recognize and respond to user emotion," IBM Systems Journal, Vol. 39, No. 3-4, pp. 705-719, 2000. 

  7. R. Isermann, J. Schaffnit, S. Sinsel, "Hardware-in-the-loop simulation for the design and testing of engine-control systems," Control Engineering Practice Vol. 7, No. 5, pp. 643-653, 1999. 

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