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(19) 한민 특허청(KR)(12) 공개특허공보(A)

(11) 공개 10-2011-0060183

(43) 공개 2011 06월08

(51) Int. Cl.

G01S 3/86 (2006.01) G01S 3/80 (2006.01)(21) 원 10-2009-0116696

(22) 원 2009 11월30

심사청 2009 11월30

(71) 원

한 과학 술연 원

울 하월곡동 39-1

(72)

울특별시 강남 1동 삼 아 트 107동803

문상

울특별시 강남 청담동 진흥아 트 8동 502

(뒷 에 계 )

(74) 리

순 , 철

체 청 항 수 : 10 항

(54) 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리

(57) 약

플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 는 복수 개 채 신 채 간 달함수

하는 달함수 , 상 달함수 에 채 간 달함수에 채 간 스 답 득하는

스 답 득 상 스 답 득 에 득 채 간 스 답 원에 직 생

는 직 시간 가지는 사 하여 사 거하는 사 거 포함하여 다.

플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 복수 개 채 신 채 간 달함수

하는 단계 , 채 간 달함수에 채 간 스 답 득하는 단계 득 채 간 스 답

원에 직 생 는 직 시간 가지는 사 하여 사 거하는 단계 포

함하여 다.

도 - 도8

공개특허 10-2011-0060183

- 1 -

(72)

진

울특별시 강남 압 동 아 트 74동306

상문

역시 달 상 동 월 보 아 트 103동 801

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- 2 -

특허청

청 항 1

복수 개 채 신 채 간 달함수 하는 달함수 ;

상 달함수 에 채 간 달함수에 채 간 스 답 득하는 스 답 득 ;

상 스 답 득 에 득 채 간 스 답 원에 직 생 는 직 시간

가지는 사 하여 사 거하는 사 거 포함하는 것 특징 하는 플랫폼

에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 2

1항에 어 ,

상 채 간 달함수는 가 1 채 신 2 채 신 간 차 도 함수 고,

가 2 채 신 스 트럼 도 함수 나타낼 ,

수학식 것 특징 하는

플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 3

1항에 어 ,

상 달함수 에 채 간 달함수 시간 역 변 하는 시간 역 변 ;

상 사 거 에 사 가 거 채 간 스 답 주 수 역 변 하는 주 수 역 변

포함하는 것 특징 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 4

1항에 어 ,

상 사 거 는 상 스 답 득 에 득 채 간 스 답 도우 하여 사 거

하는 것 특징 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 5

4항에 어 ,

도우 해 도우 , 틀릿-한 도우 , 틀릿 도우 , 블랙맨 도우 , 보만 도우 , 체비 프

도우 , 플랫 톱 도우 , 가우시안 도우 , 한 도우 , 도우 , 누탈 도우 , 도

우 , 키 도우 , 사각 도우 , 삼각 도우 택 는 것 특징 하는 플랫폼에

해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 6

복수 개 채 신 채 간 달함수 하는 단계;

채 간 달함수에 채 간 스 답 득하는 단계;

득 채 간 스 답 원에 직 생 는 직 시간 가지는 사 하여

사 거하는 단계 포함하는 것 특징 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리

.

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청 항 7

6항에 어 ,

상 채 간 달함수는 가 1 채 신 2 채 신 간 차 도 함수 고,

가 2 채 신 스 트럼 도 함수 나타낼 ,

수학식 것 특징 하는

플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 8

6항에 어 ,

상 채 간 달함수 하는 단계에 채 간 달함수 시간 역 변 하는 단계;

상 사 거하는 단계에 사 가 거 채 간 스 답 주 수 역 변 하는 단계

포함하는 것 특징 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 .

청 항 9

6항에 어 ,

상 사 거하는 단계는 상 채 간 스 답 득하는 단계에 득 채 간 스 답

도우 하여 사 거하는 단계 포함하는 것 특징 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신

처리 .

청 항 10

9항에 어 ,

도우 해 도우 , 틀릿-한 도우 , 틀릿 도우 , 블랙맨 도우 , 보만 도우 , 체비 프

도우 , 플랫 톱 도우 , 가우시안 도우 , 한 도우 , 도우 , 누탈 도우 , 도

우 , 키 도우 , 사각 도우 , 삼각 도우 택 는 것 특징 하는 플랫폼

에 해 생한 사 거 신 처리 .

상 한

술 야

본 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 에 한 것 다.[0001]

경 술

근래 들어 간과 상 할 수 는 지능 산업 많 심 상 고 다. 간과 간 상[0002]

(Human-Robot Interaction; HRI) 과 루어지 해 는 상

하게 악하는 것 하다. 라 청각 하여 원 향 악하는 원 향 검지 술

HRI 한 필수 술 하나 다.

래 원 향 검지 술 는 도달 지연 시간(Time Delay Of Arrival; TDOA) 하는 , 플랫폼[0003]

리 달함수(Head-Related Transfer function: FRTF) 스 하는 과 다수 마 크 폰

어 하는 빔포 (Beamforming) 등 다.

도달 지연 시간 하는 각 에 도달하는 지연시간 하여 원 향 [0004]

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하는 , 알고리 간단하고 계산량 어 실시간 원 에 많 사 고 다. 그러나, 사

람 귀 같 역에 마 크 폰 하여야 하는 약 경우 , 마 크 폰간 거리

가 짧아지는 경우, 해능 어지게 는 단 다. 또한, 역에 개 마 크 폰만 사

할 경우 같 지연 시간 가지는 원 는 2차원 평 상에 곳 재하 문에 앞- 동 상

(Front-Back Confusion) 생하게 다. , 개 마 크 폰만 사 할 경우 지연 시간차에만 근거하여

원 하 , 앞- 가능한 문 다.

리 달함수 스 하는 리 달함수 크 (Magnitude) 보 상(Phase) 보 사[0005]

하여 원 향 검지하게 다. 간 향 검지 과 사한 취하나 에 한

달함수 변 양상 주 수 역(~4 kHz)보다 주 수 역에 나타나므 상 큰 공귀

사 해야 한다는 과 향 검지 한 스 양 커진다는 단 다.

또한, 빔포 가상 원 시키 실 원 맞춰가는 것 본원리 하[0006]

는 , 다수 가 고 어 루어야 한다. 다수 마 크 폰 사 할 경우 고사양 신

처리 하드웨어가 뿐만 아니라 처리해야 하는 량 많아지므 실시간 향 검지에 합하다는

단 지닌다.

상 같 래 원 향 검지 술 만들어진 공귀는 플랫폼에 한 향 , 가 플랫폼에[0007]

해 사 원 향 검지에 사 는 마 크 폰에 는 사 향 게 어 한 원

향 검지에 어 움 었다. 플랫폼 태에 라 청각 는 에 합한 태

가지 라 새 운 개 경우, 그에 라 사 향 거하 한 청각 시스 또한

새 개 어야 하는 문 다.

내

과 해결수단

상술한 같 래 술 문 해결하 한 본 , 원에 직 생 는 직 시간 [0008]

가지는 사 하여 사 거함 , 원 향 검지 술 다양한 플랫폼에

게 할 수 도 하는 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 에 한 것 다.

상 달 하 한 본 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 는[0009]

복수 개 채 신 채 간 달함수 하는 달함수 , 상 달함수 에

채 간 달함수에 채 간 스 답 득하는 스 답 득 상 스 답 득 에

득 채 간 스 답 원에 직 생 는 직 시간 가지는 사 하여

사 거하는 사 거 포함하여 다.

상 사 거 신 처리 는 상 달함수 에 채 간 달함수 시간 역 변 하[0010]

는 시간 역 변 상 사 거 에 사 가 거 채 간 스 답 주 수 역 변

하는 주 수 역 변 포함할 수 다.

상 달 하 한 본 다 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리[0011]

복수 개 채 신 채 간 달함수 하는 단계 , 채 간 달함수에 채 간

스 답 득하는 단계 득 채 간 스 답 원에 직 생 는 직 시간

가지는 사 하여 사 거하는 단계 포함하여 다.

상 사 거 신 처리 상 채 간 달함수 하는 단계에 채 간 달함수 시간[0012]

역 변 하는 단계 상 사 거하는 단계에 사 가 거 채 간 스 답 주 수

역 변 하는 단계 포함할 수 다.

과

본 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 , 원 향 검지 술 다양[0013]

한 플랫폼에 게 할 수 도 하여 단 원 향 검지 개 에 할 수 다.

실시 한 체 내

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하에 , 첨 도 참 하여 본 람직한 실시 에 하여 상 히 살펴본다.[0014]

도 1 수직 극 계(vertical-polar coordinates) 도시한 도 다. 본 실시 에 공귀[0015]

하여 수평각( ) 0도 앙 상에 재하는 , 2차원 평 상에 재하는 원 고도각

( ) 할 수 다.

도 2a 도 2b는 본 실시 에 원 향 검지 한 공귀 다. 도 2a 참 하 각각 상[0016]

한 채 가진 개 마 크 폰(201, 202) 개 마 크 폰(201, 202) 사 에 는 물

(203) 포함한다. 상 물(203) 향 검지 상 원에 사 어 개 마 크 폰 는

신 차 할 수 다.

본 실시 에 , 상 물(203) 간 귀에 귓 퀴 사한 상 가지도 계 수[0017]

, 하 상 물(203) 귓 퀴 지 한다. 러한 물 통해 개 마 크 폰(201, 202)

는 신 차 가 고, 통해 하게 원 향 앞- 할 수 게 다. 러

한 아 어에 하여 7cm 귓 퀴 과 마 크 폰 착가능하도 공귀 하 도 2a에

도시하 다. 마 크 폰 택하 하여 다수 마 크 폰 사 한 실험 가능하도

다수 만들었 택 마 크 폰 는 도 2b에 도시 다.

도 2a 도 2b에 도시한 공귀는 본 에 실시 에 과하 , 본 에 공귀는 마 크 폰[0018]

물 개수 또는 에 라 다양하게 수 다.

도 3 원에 한 직 플랫폼에 해 생 사 가 공귀에 마 크 폰에 도달하[0019]

게 는 경 하 한 도 다. 만약 건 만 하는 경( 에 해 사가

어나는 물리 가 없는 경) 라 앞 언 한 사 (304)들 생겨나지 않 원(301) 향

검지할 공귀(302)에 착 마 크 폰에는 에 해 직 (303)만 재하게 다.

하지만, 간 사람과 닮 한 태, 들 , 리, 어 , 과 다리 등 재하는 플랫폼

(305) 태 취하고 러한 간 실 는 경 건 만 하는

경과는 달리 직 (303) 에도 플랫폼(305) 주 경( 닥, 벽, 등)에 해 사

( 사 )(304)도 공귀(302)에 착 마 크 폰 달 다. 도식 나타내 도 3

과 같다. 원(301)에 한 직 (303) 플랫폼(305)에 한 사 (304)가 함께 마 크 폰에 해

, 실 원(301) 향 검지 해 사 는 채 간 달함수(Inter-channel Transfer Function:

IcTF)는 다 수학식 1과 같 다.

수학식 1

[0020]

여 에 1 채 신 2채 신 간 차 도 함수(cross power density[0021]

function) 2 채 신 스 트럼 도 함수(power spectral density

function) 나타낸다.

도 4는 직 사 가 포함 신 채 간 달함수 상 보 나타낸 도 다. 원 향 검지[0022]

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하 해 는 상 보 할 가 상 능 보 다. 하지만, 도 4에

보는 같 에 상 보 사 하 에는 한계가 시킬 필 다.

라 , IcTF 시간 역 변 하여 채 간 스 답(Inter-channel Impulse Response: IcIR)

하여 살펴보 플랫폼 주 경( 닥, 벽, 등)에 해 사 가 포함 어 는 것 할 수

다.

도 5는 해 도우 한 본 실시 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리[0023]

도시한 도 다. 도 5 참 하 간 실 는 경에 신 는 직 (501)

도 플랫폼에 한 사 (502), 주 경에 한 사 (503) 등 포함할 수 다. 본 에

안 사 거 신 처리 사 직 (501)에 한 과만 하 한 것 다. 라 ,

플랫폼에 한 사 (502), 주 경에 한 사 (503) 나타내는 째 째 피크(peak)

시간 역에 거하여야 한다. , 도 5과 같 해 도우(Hamming window)(504) 하여 IcTF 시간

역 변 한 IcIR에 하여 도우 (windowing) 해 사 (502, 503)에 한 향 거시

수 다.

같 도우 IcIR 다시 주 수 역 변 하여 도우 IcTF 득할 수 도우[0024]

IcTF 상 보는 도 6과 같 나타난다. 도 6 참 하 도 4에 나타난 상 보에 비하여 비약

어 알 수 다.

도 7 본 실시 에 라 사 가 거 신 한 원 향 검지 능 도시한 도 다.[0025]

*가 찍힌 실 원 나타내고 o가 찍힌 원 나타낸다. 그림 참 하

실 원 원 가 거 하고 알 수 다.

본 실시 에 시한 해 도우 한 도우 (해 도우 ) 시 것 , 틀릿-한[0026]

(Bartlett-Hann) 도우 , 틀릿(Bartlett) 도우 , 블랙맨(Blackman) 도우 , 보만(Bohman) 도우 ,

체비 프(Chebyshev) 도우 , 플랫 톱(Flat top) 도우 , 가우시안(Gaussian) 도우 , 한(Hann) 도우

, (Kaiser) 도우 , 누탈(Nuttall) 도우 , (Parzen) 도우 , 키(Tukey) 도우 , 사

각(rectangular) 도우 , 삼각(triangular) 도우 등 사 거 한 다 도우

수 다.

하에 는, 본 실시 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 수식[0027]

살펴보도 한다.

x[n] 1 채 에 신 라고 하고 y[n] 2 채 에 신 라 하 . [0028]

수학식 2

[0029]

여 , , s[n]과 r[n] 각각 원 신 (직 ) 신 ( 사 ) 나타내고 x[n] y[n][0030]

각각 타 시퀀스(time sequence) 나타낸다. 사 (delay) 항들 경우, ndx ndy-는 각각

원 신 시간 , rdx rdy-는 각각 신 시간

나타낸다. 수학식 2 Z 변 하 다 수학식 도 다.

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수학식 3

[0031]

X(z) Y(z)는 각각 x[n]과 y[n] Z 변 나타낸다. 여 z 변 채 간 달함수 해보 다 수[0032]

학식과 같 나타난다.

수학식 4

[0033]

채 신 에 포함 사 향 직 향보다 , 는 1보다 게 고, 수학식 4는 다[0034]

수학식과 같 나타낼 수 다.

수학식 5

[0035]

식에 직 는 ndy-ndx 만큼, 사 는 rdy-nd-x 만큼 어드 스(advance) 가지고 나타나는[0036]

것 할 수 다. 라 , 사 향 직 향보다 경우, 직 사 가 히 리

, 에 라 도우 통하여 사 향 직 향 리할 수 게 다. 같

원 사 가 재하는 공간 내에 도 직 에 한 향만 고 할 수 는 것 다.

도 8 본 실시 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 도시한 순 도[0037]

다. 도 8에 도시 사 거 신 처리 시 것 , 각 단계가 상 한 동 수행 거나 다

순 수행 수도 다. 또한, 각 단계는 본 에 사 거 신 처리 실시하 한 필수

단계는 아니 , 단계가 생략 거나 체 어 수행 수도 다.

도 8 참 하 , 사 거 신 처리 복수 개 채 신 채 간 달함수(Inter-[0038]

channel Transfer Function: IcTF) (S801)하는 것 시 다. 복수 개 채 신 는 상

한 채 가진 복수 개 마 크 폰에 는 신 수 다. 사 거 해 IcTF는 시간 역

변 수 다(S802). 그 다 , IcTF 채 간 스 답(Inter-channel Impulse Response: IcIR)

득한다(S803). 그리고, 득 채 간 스 답 원에 직 생 는 직 시간 가

지는 사 하여 사 거한다(S804). 상 사 는 도우 하여 거 수 다. 여

사 가 거 IcIR 원 향 검지에 할 수 도 주 수 역 변 수 다(S805).

상 본 특 실시 도시하고 하 나, 본 술사상 첨 도 과 상 한 내[0039]

에 한 하지 않 본 사상 어나지 않는 내에 다양한 태 변 가능함 야

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통상 지식 가진 에게는 한 사실 , 러한 태 변 , 본 신에 지 않는

내에 본 특허청 에 한다고 볼 것 다.

도 간단한

도 1 수직 극 계(vertical-polar coordinates) 도시한 도 다.[0040]

도 2a 도 2b는 본 실시 에 원 향 검지 한 공귀 다. [0041]

도 3 원에 한 직 플랫폼에 해 생 사 가 공귀에 마 크 폰에 도달하[0042]

게 는 경 하 한 도 다.

도 4는 직 사 가 포함 신 채 간 달함수 상 보 나타낸 도 다.[0043]

도 5는 해 도우 한 본 실시 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리[0044]

도시한 도 다.

도 6 본 실시 에 라 사 가 거 채 간 달함수 상 보 나타낸 도 다.[0045]

도 7 본 실시 에 라 사 가 거 신 한 원 향 검지 능 도시한 도 다.[0046]

도 8 본 실시 에 플랫폼에 해 생한 사 거 신 처리 도시한 순 도[0047]

다.

도

도 1

도 2a

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- 9 -

도 2b

도 3

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도 4

도 5

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도 6

도 7

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도 8

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