[논문]전자안경, 스마트폰, 웹서버로 구성된 시각장애인용 보조도구

유정호; 김세환; 이진혁

전자안경, 스마트폰, 웹서버로 구성된 시각장애인용 보조도구
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유정호 (숭실대학교 컴퓨터학부) , 김세환 (숭실대학교 컴퓨터학부) , 이진혁 (숭실대학교 컴퓨터학부)

시각장애인이 단순히 눈을 가리는 용도로 쓰이는 안경에 장애물 감지를 위한 초음파 센서와 바라보는 시선의 영상을 담기 위한 카메라모듈, 기울기와 방향을 감시하기 위한 9축센서를 탑재시켜 전자 안경을 만들고, 전자안경에서 수집된 데이터를 처리하기 위해 스마트폰과 연동하여 영상처리 기술을 접목시켜 보이지 않는 시각을 청각으로 대체해주는 장치이다. 또한 보호자에게 웹을 통해서 실시간으로 시각장애인 위치정보를 구글맵 지도에 표시하여 알려준다.

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

문제 정의

본 논문에서는 IT기술을 적용한 시각장애인용 보조도구를 소개하였다. 이 프로젝트는 단순한 안경에 여러가지 전자부품을 붙이는 것을 시작으로 하여 스마트폰을 연동한 복잡한 영상처리, 그리고 접근성을 높이기 위한 서버에 이르기까지 점점 발전하고 있다.

제안 방법

웹과 서버 간에 Ajax를 접목시켜 보호자가 사용자 정보를 실시간으로 확인할 수 있도록 구현한다. Google Map과 이미지 그리고 Load View를 통해서 좀 더 세밀하게 사용자의 위치를 파악하여 GPS 오차율 보완한다.
스마트폰 터치는 시각장애인이 사용하기 매우 어려운 요소이다. 그래서 스마트폰 UI를 사용자가 터치한 곳의 위치를 기억하는 것을 기반으로 버튼을 짧게 터치하면 그 버튼의 기능을 음성으로 알려주고 길게 터치하면 기능이 실행되게끔 구현하였다.
우선 RGB색상 이미지를 HSV색상 이미지로 변환한다. 변환된 이미지에서 H 채널과 S 채널을 분리 후 노란색 선의 색 범위를 설정하고, 마스킹을 통해 노란색 선만 추출한다. 추출된 이미지를 이진화 후 침식과 팽창을 통해 잡영을 제거한다.
스마트폰은 Bluetooth Driver를 이용하여 전자안경과 통신하고 전달받은 이미지를 분석하기 위하여 OpenCV API를 사용한다. 분석된 정보를 시각장애인에게 알려주기 위하여 TTS를 이용해 문자를 음성으로 변환하여 이어폰으로 알려준다. 서버는 스마트폰으로부터 GPS data와 이미지를 받아 Google Map API와 AJAX 기술을 이용하여 지도에 시각장애인의 위치를 실시간으로 표시하고 Apache를 이용하여 서비스한다.
안드로이드 클라이언트와 서버 간에 소켓통신을 통해서 텍스트 정보(GPS위치정보와 전송시간, IMEI)와 이미지를 전송한다. 텍스트 정보는 Serializable을 사용하여 보다 효율적으로 수신한다.
직선을 검출하기 위해 RGB 색상 이미지를 그레이스케일로 변환 후 가우시안 효과를 적용하고, 케니 엣지 검출기로 이진화 한다. 이진화된 이미지에서 허프 직선 변환을 이용해 계단에서 나타나는 직선으로 판단되는 것을 찾아내고 개수를 알아낸다. 일정 수 이상의 직선이 발견되면 전방에 계단의 유무를 확인 할 수 있다.
전자안경으로부터 받아온 이미지를 영상처리로 분석하여 사용자에게 음성으로 결과를 알려준다. 영상처리로 인식할 대상은 크게 두 가지로, 지하철역 내부 바닥에 설치된 노란색 선과 계단이다.
계단의 경우 일정하게 연속된 직선의 형태를 가지고 있다. 직선을 검출하기 위해 RGB 색상 이미지를 그레이스케일로 변환 후 가우시안 효과를 적용하고, 케니 엣지 검출기로 이진화 한다. 이진화된 이미지에서 허프 직선 변환을 이용해 계단에서 나타나는 직선으로 판단되는 것을 찾아내고 개수를 알아낸다.

대상 데이터

본 프로젝트는 (그림 1) 과 같이 전자안경, 스마트폰, 서버로 구성되어 있다. 전자안경은 아두이노보드에 배터리, 블루투스모듈, 9축센서, 카메라모듈, 초음파센서가 결합되어 있는 형태이다.
전자안경으로부터 받아온 이미지를 영상처리로 분석하여 사용자에게 음성으로 결과를 알려준다. 영상처리로 인식할 대상은 크게 두 가지로, 지하철역 내부 바닥에 설치된 노란색 선과 계단이다. 바닥을 인식할 때 오차율을 줄이기 위해서 일정 각도 이상 고개를 숙여야 동작한다.

후속연구

이 프로젝트는 단순한 안경에 여러가지 전자부품을 붙이는 것을 시작으로 하여 스마트폰을 연동한 복잡한 영상처리, 그리고 접근성을 높이기 위한 서버에 이르기까지 점점 발전하고 있다. 조금 더 높은 영상처리 인식률과 빠른 처리속도를 제공한다면 단순한 연구에서만 그치는 것이 아닌 시각장애인이 유용하게 쓸 수 있는 보조도구로 널리 쓰일 수 있을 것이다.

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