얼굴과 입 모양 인식을 이용한 지능형 휠체어 시스템 (Intelligent Wheelchair System using Face and Mouth Recognition)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 / 36권 / 2호 / 161 ~ 168페이지
· 저자명 : 주진선, 김은이, 신윤희

초록

본 논문에서는 다양한 장애를 가진 사용자들을 위한 지능형 휠체어의 인터페이스를 제안한다. 제안된 시스템의 주된 목적은 전동휠체어의 조이스틱을 사용하기 힘든 장애인들에게 효율적인 인터페이스를 제공함으로써 그들의 안전한 이동성을 보장하여 독립적인 삶을 이끌어 나갈 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 제안된 시스템은 사용자의 얼굴 기울기를 인식하여 휠체어의 회전을 수행하고 입 모양을 인식하여 휠체어의 전진과 정지를 수행 한다. 이러한 얼굴 특징을 인식하기 위해 제안된 시스템은 얼굴 특징 검출기, 얼굴 특징 인식기, 전환기로 구성된다. 얼굴 특징 검출기는 Adaboost를 이용하여 얼굴 영역을 먼저 검출한 후 에지 정보를 이용하여 입 영역을 검출한다. 검출된 결과들은 얼굴 특징 인식기에서 statistical analysis와 K-means clustering을 이용하여 얼굴 각도와 입 모양을 인식한다. 전환기는 인식된 결과들을 휠체어의 모터를 제어하기 위한 명령어로 변환하여 사용자의 얼굴 및 입의 움직임으로 휠체어를 제어할 수 있도록 한다. 제안된 지능형 휠체어의 효율성을 증명하기 위하여 34명의 사용자를 대상으로 다양한 환경에서 실험한 결과 제안된 시스템은 전동 휠체어의 조이스틱을 사용 할 수 없는 장애인들에게 편리한 이동성을 제공하며, 보다 편리하고 친숙한 인터페이스로 사용 될 수 있음을 보여 주었다.

영어초록

In this paper, we develop an Intelligent Wheelchair(IW) control system for the people with various disabilities. The aim of the proposed system is to increase the mobility of severely handicapped people by providing an adaptable and effective interface for a power wheelchair. To facilitate a wide variety of user abilities, the proposed system involves the use of face-inclination and mouth-shape information, where the direction of an Intelligent Wheelchair(IW) is determined by the inclination of the user’s face, while proceeding and stopping are determined by the shape of the user’s mouth. To analyze these gestures, our system consists of facial feature detector, facial feature recognizer, and converter. In the stage of facial feature detector, the facial region of the intended user is first obtained using Adaboost, thereafter the mouth region detected based on edge information. The extracted features are sent to the facial feature recognizer, which recognize the face inclination and mouth shape using statistical analysis and K-means clustering, respectively. These recognition results are then delivered to a converter to control the wheelchair. When assessing the effectiveness of the proposed system with 34 users unable to utilize a standard joystick, the results showed that the proposed system provided a friendly and convenient interface.

참고자료

· 없음