초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
인공지능 모델을 통해 전방 이미지를 분석하여 이미지 정보를 진동모터의 진동으로 전환하여 전달하고, 촉각을 통해 느낌으로 시각장애인이 실시간 전방시야 인지가 가능하게 하는 고화질 시각대체 햅틱 디바이스 개발

◼ 전체 내용
시각장애인이 착용한 안경 등에 부착된 카메라에 의해 전방시야의 환경이 캡쳐되고, 이 캡쳐된 이미지는 인공지능 모델을 통해 image recognition이 되어 영상처리 된다. 이미지 정보는 진동모터의 세기가 다른 진동으로 실시간 전환되고, 이를 시각

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
인공지능 모델을 통해 전방 이미지를 분석하여 이미지 정보를 진동모터의 진동으로 전환하여 전달하고, 촉각을 통해 느낌으로 시각장애인이 실시간 전방시야 인지가 가능하게 하는 고화질 시각대체 햅틱 디바이스 개발

◼ 전체 내용
시각장애인이 착용한 안경 등에 부착된 카메라에 의해 전방시야의 환경이 캡쳐되고, 이 캡쳐된 이미지는 인공지능 모델을 통해 image recognition이 되어 영상처리 된다. 이미지 정보는 진동모터의 세기가 다른 진동으로 실시간 전환되고, 이를 시각장애인이 촉각을 이용하여 인지함으로써 눈으로 보는 것과 유사한 사물인식을 가능케 하는 디바이스 개발을 목표로 한다.

◼ 1단계
❏ 연구 목표
1차년도: 개념 개발, 시각장애인 햅틱 관련 데이터 수집, 기계 햅틱 파트 초기 시작품 개발
2차년도: 전자제어 파트 초기 시작품 개발, 전자제어 및 기계 햅틱 파트 결합 및 테스트, 실시간 영상처리 디바이스 개발을 위한 개념 연구
3차년도: 실시간 영상처리 디바이스 개발, 전기제어, 기계 햅틱 및 영상처리 파트 결합 및 테스트, 초기 임상 시험 수행
❏ 연구 내용
1차년도
(1) 디바이스의 정밀도 및 활용도 향상을 위해 시각장애인들의 점자나 사물의 인식을 위한 손(촉각) 움직임 관련 데이터 수집
(2) 핀의 업앤다운 움직임 구현 관련 기계 파트 설계 연구 진행
(3) 핀의 진동을 이용한 이미지 표현 관련 기계 파트 설계 연구 진행
2차년도
1년차 연구 진행 중 해외 유사 연구사례 발견으로 인한 연구 진행 방향 및 연구내용 수정
(1) 연구독창성 확보를 위한 아이디어 재정립
(2) 재정립된 아이디어 활용 기계 햅틱 파트 연구 개발 지속 진행
(3) 실시간 영상 처리 디바이스 개발을 위한 개념 연구
3차년도
(1) 기계 햅틱 파트 개선 연구 진행
(2) 실시간 영상처리 디바이스 개발
(3) 전기제어/기계 햅틱/영상처리 파트 결합 및 테스트

◼ 2단계
❏ 연구 목표
4차년도: 고해상도 디바이스 개발을 위해 기계 햅틱 및 전자제어 파트 해상도 증가에 대한 연구
5차년도: 임상 시험, 디바이스의 소형화 연구, 햅틱 디바이스 성능 개선 연구
❏ 연구 내용
4차년도
(1) 기계 햅틱 파트 디바이스 성능 개선
(2) 실시간 영상 내 이미지 인식 AI 모델 개발
(3) 상기 개선된 기계 햅틱 및 영상처리 모델을 결합하여 햅틱 디바이스를 고도화하고 테스트 및 에러 수정
5차년도
(1) 시각 장애인 대상 임상 시험 및 성능 평가 수행
(2) 휴대 사용을 위한 디바이스의 소형화 및 무선화에 대한 연구
(3) 인공지능 모델 고도화 연구

□ 연구성과
정량적 연구성과
(1) SCI급 논문 편찬 1편, 투고 1편
(2) PCT 특허 1건, 국내 특허 1건
(3) 국제학술대회 발표 1건
(4) 인재 양성 (박사과정) 1인
(5) 국제 컨퍼런스 포스터 발표 1건
정성적 연구성과
- 시각장애인 햅틱 관련 데이터 수집을 통한 디바이스 개발 관련 중요 설계 파라미터 결정
- 초소형 모터가 부착된 손가락들이 이루는 평면을 전방시야 이미지와 연동시키는 새로운 방법 고안
- 손가락 햅틱 장치 설계 및 제작 관련 요소기술 축적
- 진동모터의 사이즈와 인체 피부 민감도 제한을 고려한 해상도 향상 방법 고찰
- 손가락 촉각을 통해 진동을 인지 가능한 진동 세기 및 적합한 모터 형태 관련 고찰
- 진동모터 진동을 손가락 접촉을 통해 효율적으로 인지하기 위한 디바이스 형태, 재료 관련 기술 축적
- 진동모터 군집화 시 연결부로 인한 진동 간섭 효과 확인 및 해결 방안 고찰
- 영상 내 모든 한글, 영어 문자 인식 및 문장 인식을 위한 AI 모델 형성, 구성 및 학습 기술 개발
- 전체 파트 결합을 위한 제어 시스템 구성 관련 기술 구축

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
- 기술적 측면
1. 해당 연구는 기계, 전자, 컴퓨터 공학 간의 학제 간 융합 연구로 인간 친화 모듈 및 제품개발, 모듈제어, 이미지 트랙킹 및 영상처리 등 오늘날 4차 산업 관련 연구들에 요구되어지는 기술들을 개발 적용함으로써 연구자의 역량 강화 유도 및 기타 4차 산업 관련 연구에 적용 가능.
2. 기계/전자 시스템, 이미지 프로세싱 관련 다수의 논문 및 시작품의 성능 평가 고찰, 실내외 테스트 결과, 햅틱 관련 다수의 논문발표 예상.
- 사회적 측면
1. 시각장애인의 주변 도움 없는 독립적인 생활 가능으로 인해 실생활의 편리성 향상 및 심리적인 자존감 고취로 인한 삶의 만족도 대폭 향상 가능.
2. 독립적인 생활로 인한 적극적인 사회참여 및 활동을 가능케 함으로써 소외계층에 대한 인권향상 야기 가능.
3. 해당 기술 적용으로 인한 시각장애인들에게 제공되는 서비스 및 복지 개선 및 향상 가능.
- 경제적 측면
1. 시각장애인의 업무처리 속도를 대폭 향상하고 가능 업무를 확대함으로써 시각장애인 고용에 혁신을 가져오고, 그로 인한 경제적 효과 기대.
2. 세계최초 실시간 영상처리 시각 대체 햅틱 디바이스 개발로 국제특허를 획득하고 사업화를 추진하여 그에 따른 경제적 효과 기대.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 1) 시각장애인 관련 연구 현황 및 한계 ... 6
• 2) 본 연구의 차별성 및 필요성 ... 6
• 3) 연구과제 개요 ... 6
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 (2021년) ... 6
• 2) 2차년도 (2022년) ... 8
• 3) 3차년도 (2023년) ... 10
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 13
• 1) 연구수행 결과 ... 13
• 2) 목표 달성 수준 ... 14
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 14
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 15
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 15
• 2) 연구 추진전략 ... 15
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 16
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 16
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 16
• 끝페이지 ... 22