[논문]가상비콘을 이용한 시각장애인 대상 간판 음성 안내 구현

이윤호; 박광중; 권순각

doi:10.9723/jksiis.2018.23.6.001

가상비콘을 이용한 시각장애인 대상 간판 음성 안내 구현
Implementation of Signboard Voice Guidance Service for Visually Impaired Person Using Virtual Beacon 원문보기

한국산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, v.23 no.6, 2018년, pp.1 - 8

이윤호 (엔컴(주)) , 박광중 (엔컴(주)) , 권순각 (동의대학교 컴퓨터소프트웨어공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 가상비콘을 이용한 시각 장애인 대상 간판 음성 안내 서비스를 구현한다. 물리적으로 위치를 측정하는 물리적 비콘 방식 대신, Wi-Fi, GPS 등의 여러 수단을 통해 위치를 측정하는 가상비콘을 이용하여 물리적인 설치비용 없이 손쉽게 위치를 추가하고, 해당 위치 기반의 서비스를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 가상비콘으로 등록된 지점에 시각장애인이 도착하였을 때, 사진촬영을 유도하여 촬영된 간판에 대한 다양한 정보를 전달하는 서비스를 제공한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we implement the signboard voice guidance service for visually impaired person using virtual beacon. The new location to provide a location-based service can be added easily by using virtual beacons, which are locating by Wi-fi, GPS, and so on, instead of physical beacons, which are locating by physical devices. We provide the voice service for guiding information of the captured signboard for the visually impaired when he arrived at the location registered through the virtual beacon.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1 Member of Location Information Platform
그림 Fig. 2 Locating Engine
그림 Fig. 3 Virtual Beacon Scenario
그림 Fig. 4 Location Registration
그림 Fig. 5 API Services Connected with Contents
그림 Fig. 6 Flowchart of Signboard Voice Guidance Service Application
그림 Fig. 7 Example of Capturing Signboard
그림 Fig. 8 Implemented Application for Signboard Voice Guidance Service
그림 Fig. 9 Example of Simulation Picture for Signboard
그림 Fig. 10 Example of Simulation Picture according to Tilt
표 Table 1 Recognition Accuracy according to Type of Pictures
표 Table 2 Recognition Accuracy according to Tilt

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

Wi-Fi, GPS, 지자기 센서정보, 기지국 Cell ID등을 이용하여 위치를 측위할 수 있는 가상비콘을 등록함으로써 시각장애인에게 제공할 위치기반 정보를 등록, 관리할 수 있다. 또한 장애인이 서비스 어플리케이션을 실행한 상태에서 주기적으로 위치정보 플랫폼에 정보를 요청하여 가상비콘에 등록된 지점에 접근했는지 파악할 수 있다. 가상비콘에 등록된 지점에 있는 간판들의 상세한 정보를 획득하기 위해 시각장애인에게 사진 촬영을 유도하여 문자 인식기술을 통해 간판의 글씨와 그에 따른 부가적인 정보를 음성으로 안내하는 기능을 구현한다.
본 논문에서는 가상비콘 기반의 위치정보 플랫폼을 이용하여 시각장애인 대상 간판 음성 안내 서비스를 구현하고자 한다. 본 논문에서 구현하는 간판 음성 안내 서비스의 흐름은 다음과 같다.
본 논문에서는 가상비콘 기반의 위치정보 플랫폼을 이용하여 시각장애인 대상 간판 음성 안내 서비스를 구현한다. Wi-Fi, GPS, 지자기 센서정보, 기지국 Cell ID등을 이용하여 위치를 측위할 수 있는 가상비콘을 등록함으로써 시각장애인에게 제공할 위치기반 정보를 등록, 관리할 수 있다.

제안 방법

RSSI를 이용한 측위 방법은 다음과 같다. RSSI를 이용한 위치측위를 위해 비콘과 신호가 수신된 단말의 신호 세기를 측정한다. 이 때 단말과 비콘 사이에서의 RSSI 신호의 세기의 손실이나 경로 손실을 이용하여 거리를 측정한다.
가상비콘 측위 엔진은 Wi-Fi, GPS, 지자기 센서정보, 기지국 Cell ID등을 이용하여 사용자의 정확한 위치를 측정한다. 가상비콘 측위 엔진을 통해 측정된 각종 위치 정보들과 등록된 지점간의 정보 비교를 통해 정보 일치 시 등록된 지점에 도달했다고 판단하고 위치에 알맞은 정보를 제공한다.
또한 장애인이 서비스 어플리케이션을 실행한 상태에서 주기적으로 위치정보 플랫폼에 정보를 요청하여 가상비콘에 등록된 지점에 접근했는지 파악할 수 있다. 가상비콘에 등록된 지점에 있는 간판들의 상세한 정보를 획득하기 위해 시각장애인에게 사진 촬영을 유도하여 문자 인식기술을 통해 간판의 글씨와 그에 따른 부가적인 정보를 음성으로 안내하는 기능을 구현한다.
가상비콘 위치등록 기능은 다음과 같이 구성된다. 가상비콘을 등록하기 위해 특정지점을 선택하고, 주변의 고유한 전파값을 측정하여 서버로 전송하여 가상비콘을 등록하는 기능을 구현한다. 또한 가상비콘의 정상 수신 및 동작 확인을 위한 테스트 기능과 가상비콘을 인지할 수 있는 범위(넓음:20m/보통:10m/좁음:5m) 기능, 사용자 접근권한을 위한 로그인 기능을 구현한다.
위치기반 서비스를 제공하기 위해 Wi-Fi, GPS 등의 가상비콘 측위 인프라를 활용하여 가상비콘을 등록하고 이를 콘텐츠와 연동하여 스마트폰 어플리케이션을 통해 위치기반의 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있는 위치정보플랫폼을 구현한다. 다양한 측위 방식을 지원하는 가상비콘 측위엔진을 통해 정확한 위치를 바탕으로 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공하고, 효율적인 서비스 제공 및 관리가 가능하도록 정보의 용이성, 시스템 호환성, 유지보수성, 시스템 확장성, 사용자 편의성, 관리용이성 등을 고려한다.
가상비콘을 등록하기 위해 특정지점을 선택하고, 주변의 고유한 전파값을 측정하여 서버로 전송하여 가상비콘을 등록하는 기능을 구현한다. 또한 가상비콘의 정상 수신 및 동작 확인을 위한 테스트 기능과 가상비콘을 인지할 수 있는 범위(넓음:20m/보통:10m/좁음:5m) 기능, 사용자 접근권한을 위한 로그인 기능을 구현한다.
또한 기울기에 따른 인식 정확도를 측정하였다. 이때 실험 영상으로는 Fig.
본 논문에서 구현한 경로 안내 서비스에서의 촬영을 통한 시각적 정보 획득을 실험하기 위해 문자 인식 정확도를 측정하였다. 문자인식의 정확도 실험을 위해 삼성 갤럭시 8에 장착된 카메라를 사용하여 촬영한 영상을 사용하였다.
본 논문에서는 가상비콘을 이용한 위치정보 플랫폼의 구현과, 위치정보 플랫폼을 이용하여 시각 장애인 대상의 간판 음성 안내 서비스를 구현하였다. 위치정보 플랫폼을 통해 시각장애인에게 필요한 위치 기반의 정보를 쉽게 제공할 수 있다.
먼저 서비스 관리자는 시각장애인에게 정보를 전달할 지점을 위치 정보 플랫폼을 통해 가상비콘을 등록한다. 시각 장애인이 서비스 어플리케이션을 실행하는 동안 어플리케이션은 위치 정보 플랫폼과 API를 통해 통신을 하여 가상비콘으로 등록된 위치 도달 여부를 확인한다. 시각장애인이 지정된 위치에 도착했을 때 서비스 어플리케이션은 음성으로 해당 위치에 도달했음을 음성으로 알린다.
가상비콘 정보 관리 기능은 다음과 같이 구성된다. 위치기반 서비스 제공을 위해 비콘 측위 및 측위 데이터를 가상비콘 DB에 등록하여 비콘ID를 생성하고, 가상비콘 및 물리비콘 서비스를 동시 지원하여 등록된 비콘 주변 진입 시 해당 알림 메세지를 전달한다. 또한 비콘정보 조회, 등록 및 관리기능을 제공한다.
위치기반 서비스를 제공하기 위해 Wi-Fi, GPS 등의 가상비콘 측위 인프라를 활용하여 가상비콘을 등록하고 이를 콘텐츠와 연동하여 스마트폰 어플리케이션을 통해 위치기반의 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있는 위치정보플랫폼을 구현한다. 다양한 측위 방식을 지원하는 가상비콘 측위엔진을 통해 정확한 위치를 바탕으로 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공하고, 효율적인 서비스 제공 및 관리가 가능하도록 정보의 용이성, 시스템 호환성, 유지보수성, 시스템 확장성, 사용자 편의성, 관리용이성 등을 고려한다.
다양한 형태의 간판에 대한 인식 정확도를 실험하기 위해 100장의 다양한 간판 영상에 대해 실험하였다. 이 때 한글로만 이루어진 간판과 영어로만 이루어진 간판 각각 25장, 한글과 영문이 혼합된 간판 50장에 대해 각각 정확도를 측정하였다.
이 때 가상비콘 측위 엔진을 통해 현재 Wi-Fi, GPS, 지자기 센서 정보, 기지국 Cell ID의 정보를 이용하여 사용자의 위치를측위한다. 이러한 과정을 30초마다 한 번씩 주기적으로 수행하여 가상비콘으로 등록된 지점에 도달하였는지 여부를 확인한다.

대상 데이터

다양한 형태의 간판에 대한 인식 정확도를 실험하기 위해 100장의 다양한 간판 영상에 대해 실험하였다. 이 때 한글로만 이루어진 간판과 영어로만 이루어진 간판 각각 25장, 한글과 영문이 혼합된 간판 50장에 대해 각각 정확도를 측정하였다.
이 때 영상의 해상도는 1280×720을 적용하였다. 또한 이미지 문자 인식 엔진으로는 ABBYY 문자 인식 엔진[14]을 사용하였다.
본 논문에서 구현한 경로 안내 서비스에서의 촬영을 통한 시각적 정보 획득을 실험하기 위해 문자 인식 정확도를 측정하였다. 문자인식의 정확도 실험을 위해 삼성 갤럭시 8에 장착된 카메라를 사용하여 촬영한 영상을 사용하였다. 이 때 영상의 해상도는 1280×720을 적용하였다.
본 논문에서 구현하는 위치 기반 플랫폼에서 정확한 위치를 측정하기 위해 다양한 측위 방법을 제공하는 가상비콘 측위 엔진을 이용한다. 가상비콘 측위 엔진은 Wi-Fi, GPS, 지자기 센서정보, 기지국 Cell ID등을 이용하여 사용자의 정확한 위치를 측정한다.

이론/모형

이 때 단말과 비콘 사이에서의 RSSI 신호의 세기의 손실이나 경로 손실을 이용하여 거리를 측정한다. 이 때 신호의 세기 손실이나 경로 손실과 비콘과 단말간의 거리와의 관계는 식 (1)로 나타나는 Friis의 공식을 이용한다[11]

성능/효과

실험 결과는 Table 1과 같이 나타났다. 간판을 촬영한 영상의 경우 영어 간판의 경우에는 92%의 정확도를 보였고, 한글 간판의 경우에는 80%의 정확도를 보였다. 이는 문자 인식 엔진이 영어권의 문자에 대해 성능이 더 좋기 때문으로 판단된다.

후속연구

이러한 점을 고려해봤을 때, 어플리케이션 제작에 있어서 시각장애인에게 알맞은 인터페이스 제공 방법에 대해 고려해야 한다. 본 논문에서 제안한 위치정보 플랫폼을 통해 경로 안내뿐만 아니라 교통정보, 시설정보, 스마트표지판 등의 다양한 위치 기반 서비스를 제공함으로써 시각장애인의 편의를 더욱 증진시킬 수 있을 것이다.
이러한 경우에는 글자가 오인식 되었음을 알리고 재촬영을 유도한다. 시각장애인이 올바른 곳을 촬영하였다면 위치정보 플랫폼에 저장된 지점 이름과 일치하는 결과가 나올 것이다. 이러한 경우 올바른 촬영이었음을 음성으로 안내하고, 그 후 해당 지점에 대한 상세한 정보를 제공할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 국내에서 시각장애인을 위한 보행 및 경로 안내를 위한 장치에는 무엇이 있는가?	현재 국내에서 시각장애인을 위한 보행 및 경로 안내를 위한 장치로는 음향신호기와 음성안내기가 있다. 음향신호기는 신호등의 위치와 녹색 신호를 알려주는 장치이고, 음성안내기는 건물의 입구나 지하철 역사 내에 위치를 음성으로 안내해 주는 장치이다.
	시각장애인을 위한 보행 및 경로 안내를 위해 설치된 음향신호기와 음성안내기의 단점은?	음향신호기는 신호등의 위치와 녹색 신호를 알려주는 장치이고, 음성안내기는 건물의 입구나 지하철 역사 내에 위치를 음성으로 안내해 주는 장치이다. 하지만 횡단보도에 비해 음향신호기 설치 수량이 턱없이 부족하고 잦은 고장 및 운영관리 부재에 의한 서비스 이용의 불편함이 있으며, 음성안내 서비스는 기초생활 수급자만 주민센터에서 리모컨을 무상으로 받을 수 있고, 별도 판매처가 없어 서비스 대상이 매우 제약적이라는 단점이 있다. 또한 해당 장비들은 위치가 고정되어 있어 시각장애인이 해당 장소로 이동하여 장치를 작동시켜야만 사용할 수 있는 불편함이 있다. 이러한 문제를 해결하고 시각장애인에게 교통정보를 제공하기 위한 다양한 스마트폰 어플리케이션이 출시되고 있다.
	음향신호기란 어떤 장치인가?	현재 국내에서 시각장애인을 위한 보행 및 경로 안내를 위한 장치로는 음향신호기와 음성안내기가 있다. 음향신호기는 신호등의 위치와 녹색 신호를 알려주는 장치이고, 음성안내기는 건물의 입구나 지하철 역사 내에 위치를 음성으로 안내해 주는 장치이다. 하지만 횡단보도에 비해 음향신호기 설치 수량이 턱없이 부족하고 잦은 고장 및 운영관리 부재에 의한 서비스 이용의 불편함이 있으며, 음성안내 서비스는 기초생활 수급자만 주민센터에서 리모컨을 무상으로 받을 수 있고, 별도 판매처가 없어 서비스 대상이 매우 제약적이라는 단점이 있다.

참고문헌 (14)

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Abbyy, https://www.abbyy.com/

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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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