보고서 정보
주관연구기관 |
건국대학교 산학협력단 KonKuk University |
연구책임자 |
김은이
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700015146 |
과제고유번호 |
1711023839 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-25
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키워드 |
시각장애인 보조 장치.장애물 감지 및 회피.상황인식.2-D 컬러코드 디자인.컴퓨터비전.기계학습.Assertive device.Guidance.Orientation.Mobility.Obstacle detection and avoidance.Situation awareness.2-D colorcode design.Computer vision.Machine learning.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700015146 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 실내·외 다양한 환경에서 시각장애인에게 안전한 이동 및 보행안내를 제공할수 있는 EYECARE를 제안한다. EYECARE는 "EYE for CARing the Visually Impaired"의 약자로, 저시각 또는 실명된 사람들을 돕기 위한 눈을 의미하는 것으로 EYECARE의 구현을 위해 비전기술을 이용하여 mobility(장애물 감지 및 회피를 통한 안전한 보행),orientation(위치인식)과 guidance(경로안내)의 기능으로 구성된다. 지난 3년 동안 1) 다양한 크기 및
□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 실내·외 다양한 환경에서 시각장애인에게 안전한 이동 및 보행안내를 제공할수 있는 EYECARE를 제안한다. EYECARE는 "EYE for CARing the Visually Impaired"의 약자로, 저시각 또는 실명된 사람들을 돕기 위한 눈을 의미하는 것으로 EYECARE의 구현을 위해 비전기술을 이용하여 mobility(장애물 감지 및 회피를 통한 안전한 보행),orientation(위치인식)과 guidance(경로안내)의 기능으로 구성된다. 지난 3년 동안 1) 다양한 크기 및 형태의 장애물 감지를 위한 외형기반의 장애물 분류기술과 정확한 장애물 회피를 위한 학습기반의 경로선정기술, 2) 인도 및 교차로의 안전한 보행과 위험상황 대응을 위한 학습기반의 상황 인식 및 적응적 대응기술, 3) 실내에서의 주변정보를 표현하기 위한 2-D 컬러코드 디자인과 실내에서의 위치인식 및 보행안내를 위한 컬러코드 검출 및 인식기술 등을 개발한다. 그리고 개발된 기술을 이용하여 EYECARE 통합 시스템을 구현한다.
EYECARE는 시각장애인의 보행 및 안내를 위해 개별 기술 및 시스템 개발만을 수행한 기존의 연구와는 달리, 하나의 통합된 시스템이라는 데에 독창성이 있으며 또한 시각이 없는 사람들을 위한 시각 (Vision without vision)이라는 것에 중요한 의의가 있다.
□ 연구결과
1차년도-EYECANE: 시각장애인의 안전한 이동 지원 시스템
1차년도에는 시각장애인의 보다 편리한 이동을 지원하는 EYECANE 시스템을 개발하였다. EYECANE은 장애물을 자동으로 감지하고 안전한 회피경로를 오디오 인터페이스를 통해 사용자에게 전달한다. 이를 위해 제안된 시스템은 크게 3단계로 구성된다: 먼저 입력 동영상으로부터 온라인 배경학습 모델을 이용하여 장애물을 추출하고, 이를 기반으로 장애물 점유률 맵을 생성한다. 이후 신경망 학습을 통해 장애물을 회피할 수 있는 안전한 경로를 추천하고, 이를 사용자에게 전달한다.
2차년도-EYECROSS: 인도/교차로의 안전한 보행을 지원하는 상황기반 실외용 안내시스템 시각장애인의 안전한 이동을 돕기위한 실외용 보행안내 시스템인 EYECROSS가 개발되었다. EYECROSS는 카메라가 장착된 스마트폰에서 구현되었으며, 자동으로 사용자가 위치한 현재의 상황을 ‘교차로,’ ‘인도,’와 ‘도로’등으로 인식하여, 적합한 보행안내를 수행한다.
이를 위해 제안된 시스템은 ROI추출, 특징 추출과 인식단계로 구성된다. Canny edge detector와 hough 변환으로 먼저 ROI를 추출한 후, Fourier transform으로 텍스처를 추출하고, 이를 계층적 SVM을 통해 상황을 분류하도록 하여, 사용자에게 전달한다.
3차년도- EYEGUIDE: 실내 상황인식 및 Colorcode 기반의 실내 보행안내시스템
EYEGUIDE는 상황기반 실내용 보행안내 시스템으로, 사용자가 현재 위치한 상황을 ‘문,’‘복도,’ ‘홀,’ 그리고 ‘교차로’로 먼저 분류한 후, 이를 기반으로 컴퓨터비전 기술을 사용하여, 중요 scene objects들을 자동으로 검출하고 인식한다. 또한 인식된 결과를 기반으로, 사용자의 목적지까지 activity-based instruction을 통해 사용자의 경로를 안내하는 시스템으로, 다양한 실내 테스트 맵에서 수행한 결과 정확성이 증명되었다.
□ 연구결과의 활용계획
본 연구에서 개발되는 EYECANE, EYECROSS와 EYEGUIDE는 실내외 환경에서의 안전한 보행안내 및 이동을 위한 시스템으로 활용이 될 수 있다. 또한 본 연구의 핵심기술인 조명 및 배경에 강건한 실시간 물체 추출 및 인식 기술 및 상황 인식 기술은 컴퓨터 비전 및 영상 처리와 패턴 인식 분야의 핵심기술이며, 이들은 HCI 분야 및 지능형 로봇, 스마트홈, 텔레매틱스 등 관련 산업에서도 이용될 수 있는 원천 기술로 활용될 것이다.
( 출처 : 요약문 4p )
Abstract
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□ Purpose&contents
To provide the visually impaired (VI) with independent life, it is essential to develop the assertive devices for travel and wayfinding, thus we develop the EYECARE to provide mobility and wayfinding with VI. EYECARE is an abbreviated of "EYE for CARing the VI.
To implement
□ Purpose&contents
To provide the visually impaired (VI) with independent life, it is essential to develop the assertive devices for travel and wayfinding, thus we develop the EYECARE to provide mobility and wayfinding with VI. EYECARE is an abbreviated of "EYE for CARing the VI.
To implement the EYECARE, we develop the techniques for mobility, orientation and guidance using vision-based techniques. Therefore, during the last three years, we developed the essential techniques such as appearance-based obstacle detection and learing-based avoidance, situation recognition and adaptive avoidance, and the 2-D colorcode design to effectively represent the environmental information of indoor and detection/recognition of the signs.
While many works have been investigated on individual issues in assertive devices for VI, the originality of our research proposal lies in solving problems by the integradted approach. In addition, it is siginificant for the EYECARE to provide the vision without vision.
□ Result
1st year: EYECANE: Navigating with Camera Embedded White Cane for the Visually Impaired
We develop a novel assistive device which can help the visually impaired to gain more safe mobility, called as “EYECane.” It automatically detects obstacles and recommends some avoidable paths to the user through acoustic interface. For this, it is performed by three steps:Firstly, it extracts obstacles from image streaming using online background estimation, thereafter generates the occupancy grid map, which is given to neural network. Finally, the system notifies the avoidable paths recommended by machine learning of a user.
2nd year: EYECROSS: Situation Awareness based Outdoor Guidance System
We develop a novel system for automatically recognizing the situationswhere a user stands on, to help safe mobility of the visually impaired in theirt ravels. EYECROSS is implemented on an iPhone 4, which is equippedwith a camera. It automatically detects the current outdoor context, e.g.traffic intersections, roadways, and sidewalks, and notifies the users of theresults using auditory feedback. The proposed method isperformed by ROIs extraction, feature extraction and classification. It firstextracts ROIs using Canny edge detector and Hough transform. From thoseregions, features are extracted using Fourier transform and statists, and theyfed into hierarchical SVMs.
3rd year: EYEGUIDE: Indoor Wayfinding System using Situation and Colorcode Recognition
We develop a situation-based wayfindingsystem called as EYEGUIDE. It first classifies the situation at the current locationof the user, as door, corridor, hall or junction. Based only on the currentsituation the necessary scene objects, represented by QR codes in our system,are searched and interpreted using computer vision techniques. In addition, to convey the recognized results to users, activity-basedinstruction guides users with trails of human movement activities. Theinstruction is also modified according to the current situation.
□ Expected Contribution
The proposed system EYECARE including EYECANE, EYECROSS and EYEGUIDE is a assistive device for the visually impaired that can provide a more safe mobility in their travels.
To implement the EYECARE, we develop the techniques for object detection and recognition,and situation awareness, which are robust to time-varying illumination on the cluttered backgroun. These are the essential techniques of computer vision problem, thus they can be applicable to many research field such as HCI, intelligent robot and smart Home.
( 출처 : SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 20
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 21
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 22
- 7. 참고문헌 ... 23
- 8. 연구성과 ... 25
- 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설.장비 현황 ... 29
- 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29
- 11. 기타사항 ... 29
- 끝페이지 ... 29
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