KR20210073308A - 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법은 이미지를 분석하여 색상 정보를 획득하는 단계; 하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법, 장치 및 시스템{Color-to-temperature conversion method for color recognition, apparatus and system therefor}

본 발명은 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

HCI(Human Computer Interaction) 분야에서는 다중 양식 (multimodality) 상호 작용 모드를 통해 정보를 전달하기 위해서 여러 인터페이스의 장점을 결합하면 단일 상호 작용 유형만으로는 달성 할 수 없는 효율적인 사용자-기계 통신을 가능하게 한다.

일 예로, 진동 촉각 액츄에이터와 같은 햅틱 인터페이스에 기초한 다중 모드 및 교차 모드 연관 장치에 관한 연구가 활발하다.

반면, 온도에 따른 다중 모드 및 교차 모드 연관 장치에 관한 연구는 찾아보기 어렵다. 특히, 맹인을 위한 보조 장치에 적용되는 열 상호 작용은 그 잠재력에도 불구하고 연구가 부족하다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 온도 강도 및 온도 변화를 통해 색상 인지에 기여할 수 있는 색상 온도 변환 방법, 장치 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법은 이미지를 분석하여 색상 정보를 획득하는 단계; 하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법은 상기 온도 출력 신호에 기초하여 열전 변환 소자가 열을 출력하는 단계를 더 포함한다.

상기 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계는, 변환 대상이 되는 색이 미리 설정된 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 중 어느 색상 그룹에 속하는지 확인하여 해당 그룹에 매칭된 온도를 제1 온도로 설정하는 단계; 및 상기 변환 대상이 되는 색에 대한 미리 설정된 상기 색상 그룹 내의 매칭 온도가 존재하는지 확인하여 매칭되는 온도를 제2 온도로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계는, 상기 변환 대상이 되는 색의 색상 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 색 유형 중 어느 유형에 속하는지 판단하고, 해당 유형에 매칭된 온도를 제3 온도로 설정하고, 상기 색 유형은 채도 및 명도에 기초하여 분류되는 것을 특징으로 한다.

상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계는, 제1 열전 변환 소자에 대한 상기 제1 온도로의 출력을 명령하는 제1 온도 출력 신호, 제2 열전 변환 소자에 대한 상기 제2 온도로의 출력을 명령하는 제2 온도 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계는, 상기 제3 온도로의 출력을 명령하는 제3 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치는 이미지를 분석하여 색상 정보를 생성하는 이미지 분석부; 하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 변환부; 및 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 시스템은 이미지를 분석하여 색상 정보를 생성하고, 하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하고 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 색상 온도 변환 장치; 및 상기 온도 출력 신호에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자가 열을 출력하는 열 출력 장치를 포함한다.

상기 열 출력 장치는 하나의 색상에 대한 온도 정보에 포함된 제1 온도로 제1 열전 변환 소자를 제어하고, 제2 온도로 제2 열전 변환 소자를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 열 출력 장치는 하나의 색상에 대한 온도 정보에 포함된 제3 온도로 제1 열전 변환 소자를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 방법에 의해 온도 강도 및 온도 변화를 통해 다양한 색상을 용이하게 인지할 수 있게 된다.

또한, 시각 장애인을 위한 촉각적 미술품 작품 탐색을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 시스템(10)의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 장치(100)의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펠티에 소자를 이용한 열 출력 장치를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 변환 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 빈센트 반 고흐의 “Starry Night”의 복잡도를 감소시킨 도면이다.
도 6은 본 발명의 피실험자 테스트 및 테스트 결과 중 알고리즘 테스트에 사용되는 색상 목록을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 설명에 앞서, 사람의 피부는 온도 수용체(thermoreceptors)에 의해 온도 변화를 감지한다. 그러나 온도 수용체는 온도 자체가 아니라 온도 변화에 반응한다. 온도 수용체는 30 ℃에서 45 ℃로 상승하는 고온 수용체와 30 ℃에서 18 ℃로 감소하는 저온 수용체의 두 가지 유형이 있다. 그 이외에 18 ℃ 이하 45 ℃ 이상에서는 통각 수용체(nociceptor)라 불리는 통증 수용체가 활성화되어있다. 즉, 통각 수용체는 피부 온도가 15-18 도 아래로 떨어지거나 45 ℃ 이상으로 올라갈 때 활성화되며 통증을 느낀다.

일반적으로 온도가 32 ℃에서 ± 3 ℃로 변경 될 때 변화에 대한 온도 인식률은 94 %라고 한다. 그러나 따뜻함 33℃ 및 차가움 29℃과 같은 주관적 인식의 정확도는 71 %에 그친다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 색상을 온도로 표현할 때 색상 사이의 온도차가 4 ~ 5 ℃ 기 되도록 설정하였다. 또한 생성된 열 자극을 편안하게 인식하기 위해 14 ℃ ~ 38 ℃의 온도 범위를 선택하는 것이 적절하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 시스템(10)의 구성을 설명하는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 장치(100)의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 온도 변환 시스템(10)은 색상 온도 변환 장치(100) 및 열 출력 장치(200)를 포함한다.

색상 온도 변환 장치(100)는 획득된 이미지로부터, 색상, 색의 온도감, 색의 밝기 등의 색상 정보를 분석하고, 분석된 색상 정보를 변환 알고리즘에 따라 색상 패턴으로 변환하는 장치이다.

색상 온도 변환 장치(100)는 2에 도시한 바와 같이 프로세싱을 처리하는 컴퓨터(computer)로서, PC, MCU 등일 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 색상 온도 변환 장치(100)는 이미지 획득부(110), 색상 정보 분석부(130), 변환부(150), 제어부(170) 및 메모리(190)를 포함할 수 있다.

이미지 획득부(110)는 이미지 데이터를 획득한다. 이미지 획득부(110)는 전술한 이미지 입력장치(20)로부터 이미지 데이터를 전송받거나, 다른 입력 수단 예를 들어, 통신부 또는 USB 인터페이스를 통해 획득할 수 있다.

색상 정보 분석부(130)는 이미지 데이터를 분석하여 이미지에 포함된 색의 색상, 명도, 채도에 따라 색상 정보를 생성한다. 색상 정보 분석부(130)는 임의의 색을 명도와 채도에 기초하여 미리 복수개로 정의된 각 고유 색상에 대하여 분류된 유형 중 어느 유형에 속하는지 확인한다. 각 고유 색상에 대한 유형은 예컨대, '따뜻한', '어두운', '무딘', '차가운', '밝은'으로 구분될 수 있다. 이는 일 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

변환부(150)는 상기 색상 정보 분석부(130)에 의해 획득한 색상, 채도, 명도 중 어느 하나 이상을 포함하는 색상 정보를 미리 저장된 변환 알고리즘을 이용하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환한다. 변환 알고리즘에 대하여는 후술한다.

제어부(170)는 열 변환 장치의 전반적인 동작과 각 구성부를 제어한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력한다.

메모리(190)는 열 변환 장치를 구동하기 위해 필요한 데이터 및 프로그램을 저장한다. 또한, 메모리(190)는 색상 정보 분석부(130), 변환부(150), 제어부(170)로 하여금 다양한 동작들을 수행하도록 하는 명령들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(190)는 변환 알고리즘을 저장하고 변환부(150)는 변환 알고리즘에 포함된 명령어들에 따라서 수행된 것일 수 있다.

다시 도 1로 되돌아와서, 열 출력 장치(200)는 하나 이상의 열전 변환 소자를 포함한다. 열전 변환 소자는 전기 에너지를 열 에너지로 전환하는 소자로서, 예를 들어, 펠티에 소자가 있다.

열 출력 장치(200)는 색상 온도 변환 장치(100)의 제어부(170)에 의해 출력되는 온도 출력 신호에 따라, 열전 변환 소자의 온도를 제어한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펠티에 소자를 이용한 열 출력 장치를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 열 출력 장치(200)는 2개의 독립적인 펠티에 모듈을 포함한다. 각각의 펠티에 모듈은 온도 액추에이터, 펠티에 기반 열 피드백 디스플레이, 펠티에 소자, 방열판 등을 포함할 수 있다. 2개의 독립적인 펠티에 모듈을 설명의 편의상 제1 펠티에 모듈(210) 및 제2 펠티에 모듈(230)이라고 한다.

여기서, 펠티에 소자는 펠티에 효과를 구현한 소자로서, 펠티에 효과는 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 가지고 붙어 있을 때, 이 두 금속의 양단에 전위차를 걸어주면, 전위의 이동에 의하여 열의 이동이 발생하는 현상을 말하며, 기 전력에 의해서 이동하는 자유전자가 보다 높은 페르미 준위로 이동하기 위해서는 에너지를 흡수해야만 하는 과정에서, 가장 구하기 쉬운 열에너지를 흡수하여 이동함으로써 전자를 내어주는 편에서는 지속적으로 열이 흡수되고, 반대편에서는 지속적으로 열이 방출된다는 원리이다.

상기 방열판은 Arduino Mega 마이크로 컨트롤러를 통해 제어되는 이중 H-브리지 보드로 구동되는 팬이 장착될 수 있다. 또한, 펠티에 모듈은 각각 플라스틱 프레임에 장착되어, 사용자가 열 출력 장치(200)에 의해 출력되는 열을 감지하여 색상 정보를 인지하는 동안 고전력 발생장치로부터 사용자를 격리시킴으로써 사용자가 안전하게 터치하고 탐색 할 수 있도록 하였다.

상기 플라스틱 프레임의 표면은 이미지가 예컨대 3D 프린팅과 같은 방법에 의해 부조 형태로 출력된 경우, 부조 그림과 색상 정보에 대응하는 온도 정보를 동시에 인식할 수 있게 된다.

색상 온도 변환 시스템(10)은 이미지 입력장치(20)를 더 포함할 수 있다. 이미지 입력장치(20)는 이미지 또는 비디오를 입력받는 광학 장치일 수 있다. 예를 들어, 이미지 입력장치(20)는 스캐너, 카메라, 웹캠, 3D 카메라 중 선택된 어느 하나 일 수 있다.

물론, 이러한 점자 변환 장치 및 점자 변환 시스템의 하드웨어 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 변환 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 색상 온도 변환 장치(100)는 이미지 데이터를 분석하여 색상, 채도 및 명도 등의 색 정보를 생성한다(S100). 이미지에 포함된 화소가 너무 많고 복잡한 경우, 화소의 색상 유사도를 측정하고 양자화(quantization)를 통해 유사한 색상들을 대표색상으로 변환한다. 복잡한 이미지의 양자화를 위해 예컨대 먼저 PGF(Peer Group Filtering)기법을 이용하여 양자화 레벨을 결정한다. 다음 결정한 레벨에 따라 양자화를 수행함으로써 유사한 색상들을 대표색상으로 변환시켜 고 복잡도 영상의 색상에 대한 복잡도를 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 빈센트 반 고흐의 "Starry Night"의 복잡도를 감소시킨 도면이다.

각각 색상에 대한 상기 색상 정보를 온도 정보로 변환한다(S110).

설명의 편의상 이하에서는 하나의 색상에 대한 색상 정보의 변환에 대하여 설명한다.

변환 알고리즘에 기초하여 색상 정보를 제1 온도와 제2 온도를 포함하는 온도 정보로 변환한다.

변환 알고리즘에 따르면 온도의 고저와 변화율이라는 두가지 온도 특징을 기반으로 색상 정보를 온도 정보로 변환시킨다.

본 발명의 일 실시예에서는 사람이 온도를 디테일하게 구분하기 어려우므로, 사용자가 인식하기 용이하도록 기준 온도 강도는 3가지를 사용한다.

변환 알고리즘은 색상을 먼저 3가지 그룹으로 분류한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 색상의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 예컨대 원색 그룹, 혼합색 그룹, 무채색 그룹으로 분류된다.

색상 그룹	매핑 온도
제1 그룹	38ºC
제2 그룹	32ºC
제3 그룹	23ºC

기준 온도 강도는 사용자가 뜨겁다, 보통이다. 차갑도록 느낄 수 있는 온도로 설정하되, 각각의 온도 차이가 확실하게 느껴질 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 그룹의 매핑 온도는 38℃, 제2 그룹의 매핑 온도는 32℃, 제3 그룹의 매핑 온도는 23℃로 설정한다.

온도는 일 예로서 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 온도 범위는 11℃ ~45 ℃의 통증 임계 값을 벗어나도록 선택되는 것이 바람직하다. 제1 그룹의 색상은 3개뿐이므로, 사용자는 3개의 매핑된 온도를 쉽게 구분할 수 있다.

사람은 절대 온도를 느끼기 보다 상대적 온도를 더 쉽게 인지한다. 예를 들면, 왼손으로 38도 물을 만지고 오른손으로 15도 물을 만진 다음 왼손과 오른손을 동시에 30도 물에 담그면 왼손과 오른손은 온도는 다르게 인지하게 되는데, 왼손은 30도를 차갑게 느끼고 오른손은 30도를 따뜻하게 느끼게 된다. 이와 같은 원리를 이용해서 기준 온도(34도)에서 온도를 (38, 34, 25, 15)로 변화시키면 온도의 차이를 잘 전달할 수 있게 된다. 표 2는 이러한 원리를 적용하여, 제1 그룹에 매칭되는 온도로부터 변환되는 온도(제2 온도)와 색조가 매칭되어 있다.

색상 그룹	색조(Hue)	Mapped Dual Temperature
제1 그룹	Red	38℃→ 38℃
	Yellow	38℃→ 34℃
	Chartreuse	38℃→ 25℃
	Green	38℃→ 15℃
제2 그룹	Orange	32℃→38℃
	Brown	32℃→ 34℃
	Purple	32℃→ 25℃
	Blue	32℃→ 15℃
제3 그룹(무채색)	Black	23℃→ 38℃
	Dark Grey	23℃→ 34℃
	Moderate Grey	23℃→28℃
	Light Grey	23℃→23℃
	White	23℃→14℃

표 2에 나타낸 바와 같이, 원색 그룹은 빨간색, 노란색, 연두색(Chartreuse), 및 녹색을 포함할 수 있다. 혼합색그룹은 주황색, 갈색, 자주색 및 파란색을 포함할 수 있다. 무채색그룹은 검정색, 어두운 회색, 회색, 밝은 회색 및 흰색을 포함할 수 있다. 또한, 표 2에 따르면, 각 그룹에 포함된 각각의 색상은 제2 온도를 갖는다.

제1 그룹에 속한, 빨간색의 제2 온도는 38도이고, 노란색의 제2 온도는 34℃이고, 연두색(Chartreuse)의 제2 온도는 25℃이며 녹색의 제2 온도는 15℃이다.

제2 그룹에 속한, 주황색의 제2 온도는 38℃이고, 갈색의 제2 온도는 34℃이고, 자주색의 제2 온도는 25℃이고 및 파란색의 제2 온도는 15℃이다.

제3 그룹에 속한, 검정색의 제2 온도는 38℃이고, 어두운 회색의 제2 온도는 34℃이고, 회색의 제2 온도는 28℃이며 밝은 회색의 제2 온도는 23℃이다. 흰색의 제2 온도는 14℃이다.

변환부(150)는 색상 정보를 확인하여 변환 대상이 되는 색이 빨간색인 경우, 표 1을 참조하여 빨간색이 어느 그룹에 속하는지 확인하여 제1 온도를 설정한다. 빨간색은 원색이므로 제1 그룹에 속하므로, 제1 온도를 38℃로 설정한다.

다음, 표 2를 참조하여 변환 대상이 되는 색의 색상(Hue)에 따라 제2 온도를 설정한다. 빨간색의 매핑 온도는 38℃이므로, 제2 온도를 38℃로 설정한다.

다른 예로, 색상 정보를 확인하여 변환 대상이 되는 색이 보라색인 경우, 표 1을 참조하여 보라색이 어느 그룹에 속하는지 확인하여 제1 온도를 설정한다. 보라색은 혼합색이므로 제2 그룹에 속하며, 제2 그룹에 매핑된 온도는 32℃이므로, 제1 온도를 32℃로 설정한다.

다음, 보라색의 매핑 온도는 25℃이므로, 제2 온도를 25℃로 설정한다.

변환 알고리즘은 색상 정보에 기초하여 제3 온도를 더 설정할 수 있다. 즉, 변환부(150)는 변환 알고리즘에 따라 색상 정보를 제1 온도, 제2 온도 및 제3 온도를 포함하는 온도 정보로 변환할 수 있다.

각 고유 색상에 대한 유형	온도
따뜻한	38ºC
어두운	34ºC
무딘	28ºC
차가운	23ºC
밝은	14ºC

표 3에 도시된 바와 같이, 색상 정보에 포함된 채도와 명도에 기초하여, 변환 대상이 되는 색이 상기 유형 중 어디에 속하는 지 확인한다. 이를 위하여, 각 유형 예를 들어, '따뜻한'에 포함되는 색상의 채도 및 명도의 범위는 변환 알고리즘에 미리 정의되어야 한다.

예를 들어, 변환부(150)는 변환 대상이 되는 색의 채도와 명도가 '밝은'에 속하는 경우, 해당 변환 대상이 되는 색의 제3 온도는 23℃로 설정한다

다음, 제어부(170)는 변환된 온도 정보에 기초하여 2개의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력한다(S120).

제어부(170)는 제1 온도로의 출력을 명령하는 제1 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하도록 출력하고, 제2 온도로의 출력을 명령하는 제2 온도 출력 신호를 제2 열전 변환 소자에 전달하도록 출력하고, 제3 온도로의 출력을 명령하는 제3 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하도록 출력한다. 제1 온도로의 출력 이후 미리 정해진 시간 이후에 제3 온도 출력 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

다만, 사용자는 제1 온도, 제2 온도 및 제3 온도를 지연없이 순차적으로 느낄 수 있도록 온도의 출력 시간을 제어하는 것이 바람직하다. 사용자가 제1 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치할 동안 제2 펠티에 모듈의 디스플레이 온도가 제어되고, 사용자가 제2 펠티에 모듈 모듈의 디스플레이를 터치할 동안 다시 제1 펠티에 모듈의 디스플레이의 온도가 제어된다.

다른 변형예에서 3개의 열전 변환 소자를 사용하는 경우, 제1 온도로의 출력을 명령하는 제1 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하도록 출력하고, 제2 온도로의 출력을 명령하는 제2 온도 출력 신호를 제2 열전 변환 소자에 전달하도록 출력하고, 제3 온도로의 출력을 명령하는 제3 온도 출력 신호를 제3 열전 변환 소자에 전달하도록 출력할 수 있다. 열 출력 장치(200)는 제1 온도 출력 신호, 제2 온도 출력 신호 및 제3 온도 출력 신호에 따라 제1 열전 변환 소자를 제1 온도로 제어하고, 제2 열전 변환 소자를 제2 온도로 제어한 후, 제1 열전 변환 소자를 제3 온도로 제어한다.

사용자는 제1 열전 변환 소자를 포함하는 제1 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치하여, 색상 그룹을 식별한다. 예를 들어 뜨겁다고 느껴지면, 대상 색상이 제1 그룹이라고 인식하고, 차갑다고 느껴지면, 대상 색상이 제3 그룹이라고 인식한다. 다음, 제2 열전 변환 소자를 포함하는 제2 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치하여, 제1 펠티에 모듈과의 디스플레이와의 온도차를 인식하여 색상(Hue)을 식별한다.

예를 들어, 표 1, 표 2 및 표 3을 참고하여, 제1 펠티에 모듈의 디스플레이가 38 ℃ 이고, 제2 펠티에 모듈의 디스플레이가 똑같이 38 ℃ 인 경우, 사용자가 제1 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치하여 온도가 뜨겁다고 느껴 제1 그룹 이라고 인식한 후, 제2 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치하여 온도의 변화가 없다고 느끼면, 빨간색이라고 색상을 식별하게 된다. 이후, 제1 펠티에 모듈의 디스플레이가 34 ℃ 가 되면, 사용자는 제1 펠티에 모듈의 디스플레이를 터치하여 온도가 조금 떨어졌지만 아직 따뜻하다고 느끼므로 어두운 빨간색임을 식별할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 사용자는 색상 그룹식별, 색조(Hue) 식별, 색 유형 식별을 위한 세가지 온도를 순서대로 느끼면서 약 50가지 색상을 인식 할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같은 명화를 3D 프린팅 기법의 부조 형태로 출력한 프레임에 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다.

이를 위하여, 부조 형태로 출력한 프레임에 대하여 각각의 화소에 한쌍의 열 출력 장치(제1 펠티에 모듈과 제2 펠티에 모듈)가 배치되어야 한다.

이러한 경우 사용자는 그림의 형태와 색 정보를 터치만으로 확인할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 테스트를 수행하였다.

사용자 테스트를 위해, 시각 장애인 8명에게 45분 동안 본 발명의 원리를 설명하고, 사용자의 인식률을 확인하였다.

피실험자들은 모두 "빨간색은 열정적이며 뜨겁고 타는 것"과 같은 유사한 은유를 통해 색을 배운 상태이기 때문에 색채와 온도 매핑의 적합성에 동의했다. 결과적으로 색 온도 인지에 대한 어려움은 없었다. 표 4는 온도에 대한 색상 인식 실험 결과이다.

참조 온도 Peltier A	칼라 온도 Peltier B		인식된 칼라	인식시간 (sec)
34	R	38	R ⓨ R	4 2 2 1
	Y	30	Y Y	37 9 4 28
	G	25	ⓨ G G	7 6 15 9
	B	15	BB	7 10 4 3

표 4에서 잘못된 응답은 붉은 색으로 강조되어 있다. 여기서, R은 빨간색, Y는 노란색, G는 초록색, B는 파란색을 의미한다. 빨간색을 인식하는 테스트에서 한명만 노란색으로 대답하였고, 노란색을 인식하는 테스트에서는 모두 노란색을 맞췄으며, 초록색을 인식하는 테스트에서 한명한 노란색으로 대답하였고, 파란색을 인식하는 테스트에서 모두 파란색을 맞췄다. 실험 결과 피험자들은 참조 온도에서 각 칼라에 부여된 칼라 온도로의 변환을 통해서 4가지 다른 색을 확실하게 구별 할 수 있었다. 16 개의 테스트 중 오답은 2개 였으며, 오류율은 12.5 %였다.

표 5는 온도 차이에 대한 촉각 만족도 실험 결과이다.

Transient	촉각 만족도	온도 반응
38 →30	S S S S	0 1 0 2
30 → 25	S S S S	0-1 0 -1
25 → 15	S S S S	-3-1 -3 -3
38 → 15	S S S S	-3-3 -3 -3
15 → 30	S S S S	2 0 2 2
25 → 38	S U S S	3 2 3 3

표 5에서, S는 만족을 나타내고 U는 불만족을 나타낸다. 온도 반응에서 3은 매우 뜨겁다, 2는 뜨겁다, 1은 따뜻하다, 0은 미지근하다, -1은 시원하다, -2는 차갑다, -3은 매우 차갑다를 나타낸다. 실험 결과 피험자들은 촉각만족도 검사에서는 4 명의 피험자 중 한 명은 34 (Peltier A)에서 38 (Peltier B)로 온도 변환으로 인해 불편함 (너무 뜨겁다)을 느꼈으며, 그 이외의 피험자들로부터 촉각적 불편함과 온도-색상 식별에 대한 비정상적인 반응은 없었다.

실험자들을 복수의 그룹으로 나누어, 전체를 인지할 때의 정답률, 색조만 확인하였을 때의 정답률, 색의 유형만 확인하였을 때의 정답률을 표 6에 나타냈다.

정답률
전체	색조 만(Only hue)	색의 유형만
76.6%	90%	83.3%

표 6을 통해 피 실험자들의 정답률이 높음을 알 수 있다. 특히 색조만 확인 한 경우, 정답률은 90%였다. 교육시간이 짧았음에도 이와 같은 정답률을 보였다. 도 6은 본 발명의 피실험자 테스트 및 테스트 결과 중 알고리즘 테스트에 사용되는 색상 목록을 나타낸 도면이다.

도 6에서, "∨"는 정답을 "X"는 오답을 나타냄. "H"는 "hue"를 나타내고 "B"는 "brightness"를 나타내었다.

도 6을 통해 알 수 있듯이, 피실험자의 정답률이 매우 높은 것을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 실행된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 색상 온도 변환 시스템
100 : 색상 온도 변환 장치
110 : 이미지 획득부
130 : 색 정보 분석부
150 : 변환부
170 : 제어부
190 : 메모리부
200 : 열 출력 장치

Claims (14)

1. 이미지를 분석하여 색상 정보를 획득하는 단계;
   하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계; 및
   상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계
   를 포함하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 출력 신호에 기초하여 열전 변환 소자가 열을 출력하는 단계
   를 더 포함하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계는,
   변환 대상이 되는 색이 미리 설정된 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 중 어느 색상 그룹에 속하는지 확인하여 해당 그룹에 매칭된 온도를 제1 온도로 설정하는 단계; 및
   상기 변환 대상이 되는 색에 대한 미리 설정된 상기 색상 그룹 내의 매칭 온도가 존재하는지 확인하여 매칭되는 온도를 제2 온도로 설정하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 단계는,
   상기 변환 대상이 되는 색의 색상 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 색 유형 중 어느 유형에 속하는지 판단하고, 해당 유형에 매칭된 온도를 제3 온도로 설정하고,
   상기 색 유형은 채도 및 명도에 기초하여 분류되는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계는,
   제1 열전 변환 소자에 대한 상기 제1 온도로의 출력을 명령하는 제1 온도 출력 신호, 제2 열전 변환 소자에 대한 상기 제2 온도로의 출력을 명령하는 제2 온도 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 단계는,
   상기 제3 온도로의 출력을 명령하는 제3 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 방법.
7. 이미지를 분석하여 색상 정보를 생성하는 이미지 분석부;
   하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하는 변환부; 및
   상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 제어부;
   를 포함하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 변환부는 변환 대상이 되는 색이 미리 설정된 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 중 어느 색상 그룹에 속하는지 확인하여 해당 그룹에 매칭된 온도를 제1 온도를 설정하고, 상기 변환 대상이 되는 색에 대한 미리 설정된 상기 색상 그룹 내의 매칭 온도가 존재하는지 확인하여 매칭되는 온도를 제2 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 변환 대상이 되는 색의 색상 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 색 유형 중 어느 유형에 속하는지 판단하고, 해당 유형에 매칭된 온도를 제3 온도로 설정하고,
   상기 색 유형은 채도 및 명도에 기초하여 분류되는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 열전 변환 소자에 대한 상기 제1 온도로의 출력을 명령하는 제1 온도 출력 신호, 제2 열전 변환 소자에 대한 상기 제2 온도로의 출력을 명령하는 제2 온도 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 온도로의 출력을 명령하는 제3 온도 출력 신호를 제1 열전 변환 소자에 전달하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 장치.
12. 이미지를 분석하여 색상 정보를 생성하고, 하나의 색상 정보에 대하여 2개 이상의 온도를 포함하는 온도 정보로 변환하는 변환 알고리즘에 기초하여 상기 이미지에 대한 색상 정보를 온도 정보로 변환하고 상기 변환된 온도 정보에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자 각각에 대한 온도 출력 신호를 출력하는 색상 온도 변환 장치; 및
    상기 온도 출력 신호에 기초하여 2개 이상의 열전 변환 소자가 열을 출력하는 열 출력 장치
    를 포함하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 열 출력 장치는 하나의 색상에 대한 온도 정보에 포함된 제1 온도로 제1 열전 변환 소자를 제어하고, 제2 온도로 제2 열전 변환 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 열 출력 장치는 하나의 색상에 대한 온도 정보에 포함된 제3 온도로 제1 열전 변환 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 색상 인지를 위한 색상 온도 변환 시스템.
    

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