‘10년 QoLT 기술개발사업 신규과제 RFP(공고)

과제명 : 발성 장애인을 위한 개인 맞춤형 내장형 명령어 인식기 개발

가. 개요

□ 개념 및 정의

o 발성 장애인이 비장애인과 동등한 수준의 외부 상호작용 (장애인, 비장애인, 각종 생활 편의시설 및 기기)을 가능하도록 하는 음성언어기반 소프트웨어 기술 개발

- 발성 장애인의 유형과 정도에 따른 음성인식률 차이를 근본적으로 해결

- 발성 장애인 개개인의 요구사항을 쉽게 적용할 수 있는 맞춤형 음성인식기 개발

- 장애인에 대한 음성인식 성공률을 사용 가능한 수준으로 올림과 동시에 편의성 극대화

- 장애인의 정보 접근성 및 보조기기제어에 있어 차별 해소를 목표로 함.

그림 1. 발성장애인을 위한 개인 맞춤형 내장형 명령어 인식기 개념도

o 위의 개념도는 발성 장애인을 위한 개인 맞춤형 내장형 명령어 인식 모듈의  다양한

솔루션 제공 형태임

- 개인 PC용 윈도우 버전 애플리케이션으로 발성장애인 개인 맞춤형 음성 인터페이스 솔루션을 제공함.

- 일반 스마트폰은 웹의 앱스토어 형태에서 내려 받을 수 있는 독립 실행형 애플리케이션으로 음성 인터페이스 솔루션을 제공함.

- 장애인용 소통보조기기나 단말형 스마트게이트웨이는 하드웨어에 직접 이식, 최적화하는 형태로 솔루션을 제공함.

- 전동 휠체어 제어, 복지 자동차내 기기제어, 그리고 가전 기기제어 등은 발성 장애인을 위한 개인 맞춤형 내장형 명령어 인식 모듈이 탑제된 단말형 스마트게이트웨이를 통해 제어 가능함.

※ [참고] 언어 장애와 발성 장애의 설명

- 언어 장애란 말을 정확하게 발음할 수 없거나 이해할 수 없게 되는 병증

- 발음 불명료, 말 더듬, 언청이 등과 같은 형식면에서의 장애와 실어증, 언어 발달 지연과 같은 내용면에서의 장애가 있음.

- 발성 장애란 소리를 정확히 내지 못하는 증상을 뜻하며, 언어 장애의 형식면에서의 장애에 포함됨.

- 성대 경련, 내분비 장애, 발성 쇠약증과 성대의 여러 질병 등이 원인이 됨.

나. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표 및 내용

o 최종 목표

- 발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 음성 제어 보조기구용 소프트웨어 개발

․발성 장애인 개인별 장애의 유형 및 정도에 따라 적응하는 개인 맞춤형 음성인식 기술 개발을 목표로 함.

․발성 장애인들에게 개발 결과물 소프트웨어 패키지를 공급하기 위한 효과적 방법을 고려함

- 대상 언어 : 한국어

- 발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 핵심어 인식기 성능 평가 (인식률, 인식속도)

․장애인용 소통보조기기 (CPU : 800MHz 이상, RAM : 256Mbyte이상, ROM : 500Mbyte 이상)에서 평가. (발성장애음 적응 후)

․SNR 20dB 이상 (사무실 환경)

‥ 경도(Mild) 발성 장애

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <1000 어휘급 핵심어 인식기 인식률 : 98% 이상

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <1000 어휘급 핵심어 인식기 반응속도 : RTF 1.0 이하

‥ 중도(Severe) 발성 장애

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <100 어휘급 핵심어 인식기 인식률 : 95% 이상

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <100 어휘급 핵심어 인식기 반응속도 : RTF 1.0 이하

․SNR 10dB 이상 (실외 잡음 환경)

‥ 경도(Mild) 발성 장애

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <1000 어휘급 핵심어 인식기 인식률 : 90% 이상

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <1000 어휘급 핵심어 인식기 반응속도 : RTF 1.0 이하

‥ 중도(Severe) 발성 장애

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <100 어휘급 핵심어 인식기 인식률 : 90% 이상

발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 <100 어휘급 핵심어 인식기 반응속도 : RTF 1.0 이하

- 발성 장애인 개인 맞춤형 인식기를 활용한 보조기기 응용 제품 개수 평가

QoLT 하드웨어 분야 타과제의 장애인 보조기기들, 즉, 전동 휠체어, 장애인 전용 소통보조기기, 등과 연동가능한 소프트웨어 패키지를 개발, 설치 개수 : 2개 이상

- 발성 장애인의 음성인식 요구사항에 대한 만족도 평가

QoLT 휴먼웨어 분야의 연구개발기반 과제의 장애 유형별 소프트웨어 사용성 평가 점수 : 80점 이상 (100점 만점 기준)

o 확보기술 내용

- 자체개발 기술

⋅발성 장애인의 음성인식 요구사항 분석 및 기술 적용

⋅발성 장애인 개인 맞춤형 음성처리기술을 이용한 내장형 핵심어 인식기 개발

⋅장애 환경 적응형 잡음제거 및 보상기술 개발

⋅장애 음성의 핵심어 고속 적응 기술개발

⋅발성 장애인 개인 맞춤형 음성제어 보조기구용 내장형 소프트웨어 개발

- 기존기술 활용

⋅비장애인을 위한 음성처리기술의 프레임웍

⋅개발될 기술들의 단말 내장형화 기술 및 최적화 기술

⋅시스템 통합 기술 및 제품화 기술

□ 연도별 목표 및 내용

구분	2010년	2011년	2012년	2013년
연도별 연구목표	발성 장애인 개인 맞춤형 핵심어 인식기 설계	발성 장애인 개인 맞춤형 핵심어 인식기 개발	발성 장애인 개인 맞춤형 내장형 핵심어 인식기 개발	발성 장애인 개인 맞추형 음성 제어 보조기구용 소프트웨어 개발
연도별 연구내용	-발성 장애인 발화 음성 DB 구축을 위한 요구사항 제시 -경도(Mild) 및 중도(Severe) 발성 장애인 발화 음성 DB를 사용한 장애의 유형과 정도에 따른 발화 특성 분석 -발성 장애 정도 자동 구분 알고리즘 연구 -발성 장애인 개인 맞춤형 명령어 인식기의 명령어 목록 설계 -가변어휘 핵심어 인식 플랫폼 설계 및 개발 -발성 장애인 사용에 적합한 음성입력 환경 정의 -발성 장애인이 발성시 생성되는 잡음을 고려한 음성인식용 잡음제거 기법연구	-1차 발성장애인의 음성인식 요구사항 분석 및 기술 적용 -경도(Mild) 발성 장애인, 중도(Severe) 발성 장애인 각 200명 발화 DB를 사용한 음성인식 시스템 설계 -발성 장애 정도 자동 구분 알고리즘 구현 -발성 장애인 개인 맞춤형 가변어휘 핵심어 인식 연구 -발성 장애인 개인 맞춤형 주변장치 음성 제어용 수십어휘급 핵심어 인식 엔진개발 -발성 장애인 사용 환경 적응형 잡음제거 및 특징보상기법 연구	-2차 발성장애인의 음성인식 요구사항 분석 및 기술 적용 -경도 발성장애의 한 유형과 흡사한 영유아 발화 특성분석을 통한 경도 발성장애 발화 특성 모델 보완 -발성장애 음성으로 핵심어 고속적응 연구 -발성 장애인 개인 맞춤형 주변장치 제어용 수백어휘급 핵심어 인식 엔진 개발 -잡음처리, 장애음성 적응, 핵심어 인식 모듈의 내장형 구현을 위한 고정소수점 실험 및 최적화	-3차 발성장애인의 음성인식 요구사항 분석 및 기술 적용 -음성인식 시스템에 영유아 200명 발화 DB를 사용해 특성 적용 -발성 장애인 개인 맞춤형 명령어 인식 성능 및 고속적응 성능 개선 연구 -발성 장애인 개인 맞춤형 핵심어 인식엔진 최적화 구현 -잡음처리, 발성장애음 적응, 핵심어인식 모듈의 장애인용 보조기기에서의 알고리즘 최적화 및 연동시험 -시스템 통합, 성능 측정, 시험 및 보안.
연도별 주요결과물	-발성장애의 유형, 정도에 따른 발화 특성 분석 결과문서 -발성 장애인용 주변 장치 제어용 수어휘급 핵심어 인식 모듈 (PC 버전) -발성 장애인 생성 잡음을 고려한 음성인식용 잡음제거 엔진 (결과물 형태) 1) PC용 소프트웨어 (윈도우용 설치 프로그램 형태) 2) 시제품 형태임. (결과물성능목표) 1) 핵심어 인식률 -SNR20dB이상 경도(<100어휘) 중도(<10어휘) 95% 이상 -SNR10dB이상 경도(<100어휘) 중도(<10어휘) 90%이상 2) 인식반응속도 : RTF 1.0 이하	-경도,중도 발성장애인의 발화특성을 적용한 인식모델 -발성 장애 정도 자동 구분 모듈 -발성 장애인용 주변 장치 제어용 수십어휘급 핵심어 인식 모듈 (PC 버전) -발성 장애인 사용 환경 적응형 잡음제거 엔진 및 특징보상 알고리즘 (결과물 형태) 1) PC용 소프트웨어 (윈도우용 설치 프로그램 형태) 2) 시제품 형태임. (결과물 성능목표) 1) 핵심어 인식률 -SNR20dB이상 경도(<500어휘) 중도(<50어휘) 95% 이상 -SNR10dB이상 경도(<500어휘) 중도(<50어휘) 90%이상 2) 인식반응속도 : RTF 1.0 이하	-발성 장애인 개인 맞춤형을 위한 내장형 장애음 고속 적응 모듈 -발성 장애인 개인 맞춤형 주변 장치 제어용 수백어휘급 내장형 핵심어 인식 모듈 -발성 장애인용 내장형 잡음처리 엔진 모듈 (결과물 형태) 1) 스마트폰용 소프트웨어 (웹에서 내려받을수 있는형태) 2) PC용 소프트웨어 (윈도우용 설치 프로그램 형태) 3) 상용제품 형태임. (결과물 성능목표) 1) 핵심어 인식률 -SNR20dB이상 경도(<1000어휘) 중도(<100어휘) 95% 이상 -SNR10dB이상 경도(<1000어휘) 중도(<100어휘) 90%이상 2) 인식반응속도 : RTF 1.0 이하 3) 화자적응 반응속도 : (RTF/어휘) 2.0이하	-경도, 중도 발성장애 및 영유아 발화 특성이 적용된 인식모델 -성능 개선된 발성 장애인 개인 맞춤형 명령어 인식기 및 고속적응 엔진 -발성 장애인 개인 맞춤형 음성제어 보조기기용 소프트웨어 (결과물 형태) 1)내장형(Embeded) 개발용 소프트웨어 패키지 형태 2) 스마트폰용 소프트웨어 (웹에서 내려받을수 있는형태) 3) PC용 소프트웨어 (윈도우용 설치 프로그램 형태) 4) 상용제품 형태임. (결과물 성능목표) 1) 핵심어 인식률 -SNR20dB이상 경도(<1000어휘) 98%이상 중도(<100어휘) 95% 이상 -SNR10dB이상 경도(<1000어휘) 90%이상 중도(<100어휘) 90%이상 2) 인식반응속도 : RTF 1.0 이하 3) 화자적응 반응속도 : (RTF/어휘) 1.5이하
TRL	3단계	4단계	5단계	6단계

<추진 마일스톤>

다. 추진체계 : 본 과제는 일반형으로 기획되었음

□ 주관기관 : 제한없음

□ 참여기관 : 제한없음

※ 산업체 참여 필수

라. 연구기간 및 연구비

□ 연구기간 : 2010년 ~ 2013년 (4년간)

□ 정부출연한도 : 2010년도 4.5억원 이내 (4년간 22.5억원 이내)

□ 연구비

(단위: 억원)

구분	2010년	2011년	2012년	2013년	총액
정부	4.5	5.0	6.0	7.0	22.5