KR100596199B1 - Method and system of a computer interface of using movement sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 머리의 움직임 신호를 이용한 컴퓨터 인터페이스 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 사용자의 머리움직임을 센서로 감지하여 컴퓨터로 인터페이스 시키기 위한 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a computer interface device using a motion signal of a head, and more particularly, to a control device and a method for interfacing to a computer by detecting a user's head movement with a sensor.
본 발명에 따르면, 사용자의 신체에 장착한 신체의 움직임신호를 계측하여 물체의 움직임을 감지하는 움직임센서부; 상기 움직임 센서부로부터 감지한 상기 움직임신호를 시선데이터에 포함하여 필터링하고 증폭시켜 전송하는 신호처리부; 상기 움직임신호에 대응하는 신호를 입력받아 유무선 수신부로 전송하기 위한 유·무선송신부; 상기 유·무선 송신부로부터 입력받아 메시지를 생성하여 단말기 드라이버에 전송하는 수신부; 단말기의 OS에 메시지를 전송하는 드라이버로 이루어져 있다.According to the present invention, a motion sensor unit for detecting the movement of the object by measuring the motion signal of the body mounted on the user's body; A signal processor for filtering, amplifying, and transmitting the motion signal detected by the motion sensor unit in the gaze data; A wired / wireless transmitter for receiving a signal corresponding to the motion signal and transmitting the received signal to a wired / wireless receiver; A receiving unit which receives the input from the wire / wireless transmitter and generates a message and transmits the message to the terminal driver; It consists of a driver that sends a message to the OS of the terminal.
본 발명에 의한 무구속성, 고속성, 독립성을 구비한 시선검출 인터페이스는 기존의 인터페이스와 동시에 사용이 가능한 강력한 보조 인터페이스 장치로서의 역할을 제공하며, 또한 이의 보급이 확산되면 새로운 인터페이스를 사용한 게임 및 어플리케이션 프로그램 등의 개발분야에서 다양하게 활용될 것으로 기대된다.The gaze detection interface having no binding, high speed, and independence according to the present invention provides a role as a powerful auxiliary interface device that can be used simultaneously with an existing interface, and when its spread is spread, games and application programs using a new interface are provided. It is expected to be used in various fields of development.
동적(動的))신호, 감지센서, 센서감지, 움직임신호, 신호검출, 컴퓨터 인터페이스Dynamic signal, sensor, sensor detection, motion signal, signal detection, computer interface
Description
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 구성을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing the configuration of the entire system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 전체 시스템의 순서를 나타낸 순서도.2 is a flow chart showing the sequence of the entire system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예의 과정을 나타낸 순서도.Figure 3 is a flow chart showing the process of the first embodiment according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 과정을 나타낸 순서도.Figure 4 is a flow chart showing the process of the second embodiment according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 제 3실시예의 과정을 나타낸 순서도.Figure 5 is a flow chart showing the process of the third embodiment according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 제 4실시예의 과정을 나타낸 순서도.6 is a flow chart showing the process of the fourth embodiment according to the present invention.
<주요도면에 대한 부호의 설명> <Description of Symbols for Main Drawings>
100 : 센서 검출부 110 : 신호 처리부100
120 : 유,무선 송신부 130 : 유,무선 수신부120: wired and wireless transmitter 130: wired and wireless receiver
140 : 단말기 드라이버140: terminal driver
본 발명은 머리의 움직임 신호를 이용한 컴퓨터 인터페이스에 관한 것으로, 보다 상세히는 사용자의 머리움직임을 센서로 감지하여 컴퓨터로 인터페이스 시키기 위한 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a computer interface using a motion signal of a head, and more particularly, to a control device and a method for interfacing to a computer by detecting a user's head movement with a sensor.
상용화된 기존의 컴퓨터 인터페이스 수단으로는 마우스와 키보드가 대표적이다. 이는 사용자의 의도를 컴퓨터로 전달하는데 효과적인 수단이나, 비행 시뮬레이션이나 전략 시뮬레이션 게임과 같이 사용자의 즉각적이고 직관적인 의도를 빠른 속도로 전달하기에는 충분하지 못하다. 이러한 단점을 보강하기 위해서, 조이스틱이 사용되기도 하나, 조이스틱을 사용하면 마우스를 사용할 수 없다는 치명적인 단점을 갖고있다. 따라서, 기본의 마우스, 키보드 인터페이스와 독립적으로 사용이 가능한 새로운 인터페이스 수단의 필요성이 대두하였다.Commercially available computer interface means are mouse and keyboard. This is an effective means of conveying the user's intentions to the computer, but not enough to quickly convey the user's immediate and intuitive intentions, such as flight simulation or strategy simulation games. To remedy this drawback, joysticks are sometimes used, but they have the fatal drawback of being unable to use a mouse. Therefore, there is a need for a new interface means that can be used independently of the basic mouse and keyboard interface.
최근에 들어, 소형 PC카메라와 표점을 이용한 시선검출기가 개발되었으나, 이 방법은 사용자의 이마부분에 장착한 표점을 카메라가 추적하여 사용자의 시선을 파악하기 때문에 이 시스템은 정확도에 한계가 있고, 사용자에 부착하는 표점과 PC에 설치하는 카메라의 위치관계를 정확하게 맞추어야 하므로 설치가 번거롭고, 사용자가 카메라의 정면에 위치해야 하는 문제점을 가지며, 카메라에서 계측한 영상으로부터 표점의 위치를 계산해서 추산하므로 빠른 인터페이스 속도가 보장되지 않는다는 문제점이 발생한다.Recently, a gaze detector using a small PC camera and a mark was developed, but this method has a limitation in accuracy because the camera tracks a mark attached to the user's forehead to grasp the user's eye. It is troublesome to install because the position relation between the mark attached to the camera and the camera installed on the PC must be precisely set, and the user has to have the problem of being located in front of the camera, and the quick interface is calculated by calculating the position of the mark from the image measured by the camera. The problem arises that speed is not guaranteed.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 머리의 움직임을 검출하는 센서를 사용하여 자유로운 사용자의 시선을 파악하고, 이를 유선 혹은 무선통신에 의해 컴퓨터로 전송하므로 사용자는 PC와의 위치관계에 신경을 쓰지 않아도 되어 편리하도록 하며, 사용자의 움직임 정보만을 전송하므로 전송해야 하는 정보량을 줄여 고속의 응답이 가능한 인터페이스 수단을 제공하고자 한다. 또한, 이러한 기능을 구비한 시선검출 인터페이스 장치 및 방법은 기존의 인터페이스와 동시에 사용이 가능한 새로운 보조 인터페이스 수단의 제공을 목적으로 한다.
The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to use a sensor to detect the movement of the user's head to grasp the user's gaze and transmit it to a computer by wire or wireless communication. The user does not have to pay attention to the positional relationship with the PC to make it convenient and transmits only the user's movement information, thereby reducing the amount of information to be transmitted and providing an interface means capable of high speed response. In addition, the gaze detection interface device and method having such a function is to provide a new auxiliary interface means that can be used simultaneously with the existing interface.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 움직임 센서를 이용한 사용자 시선 컴퓨터 인터페이스 장치 및 방법은 사용자의 머리움직임 센서를 이용한 사용자 시선 컴퓨터 인터페이스장치에 있어서,A user gaze computer interface device and method using a motion sensor according to an aspect of the present invention for achieving the above object in the user gaze computer interface device using a user's head movement sensor,
사용자의 신체에 센서를 장착하여 신체의 움직임신호를 계측하여 물체의 움직임을 감지하는 움직임센서부; 상기 움직임센서부로부터 감지한 상기 움직임신호를 시선 주시 방향데이터로 간주하여 필터링하고 증폭시키며, 필요에 따라 디지털 신호로 변환하는 신호처리부; 상기 움직임신호에 대응하는 신호를 입력받아 유·무선 수신부로 전송하기 위한 유·무선송신부 및 상기 유·무선 송신부로부터 신호를 입력받아 메시지를 생성하여 단말기 드라이버로 전송하는 수신부가 구성된 것을 특징으로 한다.A motion sensor unit mounted on a user's body to measure a motion signal of the body to detect movement of an object; A signal processor for filtering and amplifying the motion signal sensed by the motion sensor unit as gaze gaze direction data, and converting the motion signal into a digital signal as necessary; A wired / wireless transmitter for receiving a signal corresponding to the motion signal and transmitting the signal to a wired / wireless receiver, and a receiver configured to receive a signal from the wired / wireless transmitter and generate a message and transmit the message to the terminal driver.
상기의 구성요소를 구체적으로 설명하면, 상기 움직임 센서는 자이로 센서, 경사 센서, 가속도 센서들 중 하나이거나 그 조합인 것을 특징으로 한다.In detail, the motion sensor may be one or a combination of a gyro sensor, an inclination sensor, and an acceleration sensor.
또한, 상기 움직임신호를 입력받아 디지털 형태로 변환하는 A/D변환모듈은 상황에 따라 상기 신호처리부, 유·무선송신부, 유·무선수신부, 컴퓨터 드라이버 중 어느 한 부분에 결합되어 기능이 수행되는 것을 특징으로 한다.The A / D conversion module for receiving the motion signal and converting it into a digital form may be coupled to any one of the signal processing unit, the wire / wireless transmitter, the wire / wireless receiver, and a computer driver to perform a function. It features.
또한, 상기 움직임센서부에는 자이로 센서, 경사 센서, 가속도 센서가 필요에 따라 포함되는 것을 특징으로 한다. The motion sensor unit may include a gyro sensor, an inclination sensor, and an acceleration sensor as necessary.
구체적으로, 상기 움직임센서는 상하굴곡/신전, 좌우회전, 좌우측굴의 3축움직임 또는 상하굴곡, 좌우회전의 2축 움직임을 감지하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the motion sensor is characterized by detecting the three-axis movement of the vertical bending / extension, the left and right rotation, the left and right lateral flexion or the two-axis movement of the vertical bending, left and right rotation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 따른 움직임 센서를 이용한 사용자 시선 컴퓨터 인터페이스 방법은, A user gaze computer interface method using a motion sensor according to another aspect of the present invention for achieving the above object,
상기 사용자의 머리움직임을 통해 움직임 신호를 검출하는 제 1단계; 상기 움직임 신호의 크기를 증폭시킨 후, 디지털 형태의 신호로 변환하는 제 2단계; 유·무선통신을 통해 상기 디지털 신호를 수신하는 신호에 근거하여 이에 상응하는 메시지를 생성하는 제 4단계 및 상기 4단계를 마친 후, 상기 수신한 신호가 단말기 드라이버로 전송되는 제 5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Detecting a motion signal through the movement of the user's head; A second step of amplifying the magnitude of the motion signal and converting the signal into a digital signal; Comprising the fourth step of generating the corresponding message based on the signal receiving the digital signal through wired and wireless communication and the fifth step of transmitting the received signal to the terminal driver after completing the fourth step It features.
구체적으로, 상기 제 1단계의 움직임 신호는 상하굴곡, 좌우회전, 좌우측굴의 3축움직임 신호 또는 상하굴곡/신전, 좌우회전의 2축 움직임 신호인 것을 특징으로 한다.Specifically, the motion signal of the first step is characterized in that the three-axis motion signal of up and down, left and right, left and right buckling or two-axis motion signal of up and down bending / extension, left and right rotation.
사용자의 시선과 컴퓨터의 인터페이스 과정을 The interface between the user's eyes and the computer
구체적으로 설명하면, 상기 제 5단계의 단말기 드라이버는 사용자 머리의 움직임을 이용하여 멀티 창에서 사용자가 주시하는 창을 활성화시키는 것을 특징으로 한다.In detail, the terminal driver of the fifth step may activate a window that the user watches in the multi-window using the movement of the user's head.
또한, 상기 제 5단계의 단말기 드라이버는 사용자 머리의 움직임에 따라서 마우스 커서의 위치를 변화시키는 비례제어 방식을 사용하고 있으며, 구체적으로, 상기 신호처리부 또는 단말기 드라이버는 사용자의 머리 움직임인 각운동을 평면화면의 직선운동으로 변환하기 위한 비선형 변환식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the terminal driver of the fifth step uses a proportional control method that changes the position of the mouse cursor in response to the movement of the user's head. Specifically, the signal processor or the terminal driver is a plane of the angular movement that is the user's head movement. It is characterized by using a non-linear conversion formula for converting the linear motion of the screen.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention having such features will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 센서 검출부(100), 신호 처리부(110), 유,무선 송신부(120), 유,무선 수신부(130), 단말기 드라이버(140)로 구성된다.1 is a block diagram showing the configuration of the entire system according to the present invention. As shown in the drawing, the
상기 센서 검출부(100)에 사용되는 센서로는 자이로센서, 경사센서, 가속도센서와 같은 움직임을 감지, 측정할 수 있는 센서로 사용자의 안경, 머리띠, 헤어밴드, 모자 등에 장착하여 사용자 머리의 움직임 신호를 계측한다. 이때, 머리의 움직임 방향은 상하굴곡/신전, 좌우회전, 좌우측굴의 3축(3자유도), 혹은 상하굴곡/신전, 좌우회전의 2축(2자유도)으로 하여 움직임을 감지하는 기능이 포함된다.The sensor used in the
상기 유·무선송신부(120)는 움직임신호에 대응한 신호를 입력받아 유선 수 신부 혹은 무선 수신부로 전송하기 위한 기능을 수행한다.The wire /
상기 유·무선 수신부(130)는 유·무선 송신부로부터 입력받아 메시지를 생성하여 단말기 드라이버(140)로 전송하는 기능을 포함하며, 상기 단말기 드라이버(140)는 상기부로부터 전송받은 신호를 데이터로 변환하여 이용된다.The wire /
도 2는 본 발명에 따른 전체 시스템의 순서를 나타낸 순서도이다. 사용자 시선과 컴퓨터의 인터페이스 과정을 살펴보면 상하굴곡/신전, 좌우회전, 좌우측굴의 3축(3자유도), 혹은 상하굴곡/신전, 좌우회전의 2축(2자유도)의 움직임을 센서 검출부로부터 동적신호를 검출하는 제 1과정(S200)을 거쳐, 신호처리부에서 상기 동적신호를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하는 제 2과정(S210)을 수행하고, 상기 디지털 신호에 상응하는 메시지를 생성하는 제 3과정(S220)을 통해서 상기 신호를 단말기 드라이버로 전송하는 제 4과정(S230)을 포함한다.2 is a flow chart showing the sequence of the entire system according to the present invention. Looking at the interface between the user's eyes and the computer, the sensor detects the movement of the three axes (three degrees of freedom) of up / down bending / extension, left / right rotation, and two axes (two degrees of freedom) of up / down bending / extension and left / right rotation. After a first step (S200) of detecting the dynamic signal, the signal processing unit performs a second step (S210) of amplifying the dynamic signal, converting it into a digital signal, and generates a message corresponding to the digital signal A fourth process (S230) for transmitting the signal to the terminal driver through the third process (S220).
도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예의 인터페이스과정을 나타낸 순서도이다. 도시된 바와 같이, 신호 검출센서를 계측(S300)하는 단계를 갖고 움직임 방향을 감지하여 동적신호 데이터를 검출하여 상기 신호 데이터를 신호처리부에서 필터링(S310) 하여 불필요한 대역이나 간섭을 제거하거나 주파수 영역을 분리하고, 상기 신호데이터를 증폭(S320)시켜 아날로그 신호를 유선 송신(S330)하며, 수신부측에서는 아날로그 신호가 수신(S340)하여 A/D 컨버터에서 디지털 신호로 변환(S350)하며, 이에 대응하는 메시지를 생성(S360)하며, 상기 디지털 신호는 단말기 드라이버 로 전송(S370)되어 응용 데이터로 이용된다.3 is a flowchart illustrating an interface process of a first embodiment according to the present invention. As shown, the signal detection sensor has a step of measuring (S300) and detects the direction of movement to detect the dynamic signal data to filter the signal data in the signal processor (S310) to remove unnecessary bands or interference or to remove the frequency domain The signal is separated, and the signal data is amplified (S320) to transmit an analog signal (S330). On the receiver side, the analog signal is received (S340) and converted into a digital signal by the A / D converter (S350). To generate (S360), the digital signal is transmitted to the terminal driver (S370) is used as application data.
도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 인터페이스과정을 나타낸 순서도이다. 도시된 바와 같이 신호 검출센서를 계측(S400)하여 움직임 방향을 감지하여 동적신호 데이터를 검출하여 상기 신호데이터를 신호처리부에서 필터링(S410) 하여 불필요한 대역이나 간섭을 제거하거나 주파수 영역을 분리하고, 상기 신호 데이터를 증폭(S420)시켜 아날로그 신호를 무선 송신(S430)하게 되면, 무선 수신부에서 기 신호를 수신하여(S440) A/D 컨버터에서 디지털 신호로 변환(S450)하고, 이에 대응하는 메시지를 생성(S460)하며, 상기 디지털 신호는 단말기 드라이버로 전송(S470)되어 응용 데이터로 이용된다.4 is a flowchart illustrating an interface process of a second embodiment according to the present invention. As shown, by measuring the signal detection sensor (S400) to detect the movement direction to detect the dynamic signal data and filtering the signal data in the signal processor (S410) to remove unnecessary bands or interference or to separate the frequency domain, When the signal data is amplified (S420) and the analog signal is wirelessly transmitted (S430), the wireless receiver receives the pre-signal (S440), converts the signal into a digital signal in the A / D converter (S450), and generates a corresponding message. The digital signal is transmitted to the terminal driver (S470) and used as application data.
도 5는 본 발명에 따른 제 3실시예의 인터페이스과정을 나타낸 순서도이다. 도시된 바와 같이 신호 검출센서를 계측(S500)하여 움직임 방향을 감지하여 동적신호 데이터를 검출하여 상기 신호 데이터를 신호처리부에서 필터링(S510)을 하여 불필요한 대역이나 간섭을 제거하거나 주파수 영역을 분리하고, 상기 신호 데이터를 증폭(S520)시켜, A/D 컨버터에서 디지털 신호로 변환(S530)하여 디지털 신호를 유선 송신(S540)하게 되면, 디지털 유선 수신부에서 수신하여(S550) 이에 대응하는 메시지를 생성(S560)하며, 상기 디지털 신호는 단말기 드라이버로 전송(S570)되어 응용데이터로 이용된다.5 is a flowchart illustrating an interface process of a third embodiment according to the present invention. As shown, by measuring the signal detection sensor (S500) to detect the movement direction to detect the dynamic signal data to filter the signal data in the signal processor (S510) to remove unnecessary bands or interference or to separate the frequency domain, When the signal data is amplified (S520), converted to a digital signal by the A / D converter (S530), and the digital signal is wired (S540), the digital wired receiver is received (S550) to generate a message corresponding thereto ( In step S560, the digital signal is transmitted to the terminal driver (S570) and used as application data.
도 6은 본 발명에 따른 제 4실시예의 과정을 나타낸 순서도이다. 도시된 바 와 같이 신호 검출센서를 계측(S600)하여 움직임 방향을 감지하여 동적신호 데이터를 검출하여 상기 신호 데이터를 신호처리부에서 필터링(S610) 하여 불필요한 대역이나 간섭을 제거하거나 주파수 영역을 분리하고, 상기 신호 데이터를 증폭(S620)시켜, A/D 컨버터에서 디지털 신호로 변환(S630)하여 디지털 신호를 무선 송신(S640)하게 되면, 디지털 신호 무선 수신부에서 수신하여(S650) 이에 대응하는 메시지를 생성(S660)하며, 상기 디지털 신호는 단말기 드라이버로 전송(S670)되어 응용데이터로 이용된다.6 is a flowchart showing the process of the fourth embodiment according to the present invention. As shown, by measuring the signal detection sensor (S600) to detect the movement direction to detect the dynamic signal data and filtering the signal data in the signal processor (S610) to remove unnecessary bands or interference or to separate the frequency domain, When the signal data is amplified (S620), converted to a digital signal by the A / D converter (S630), and the digital signal is wirelessly transmitted (S640), the digital signal is received by the wireless receiver (S650) to generate a corresponding message. The digital signal is transmitted to the terminal driver (S670) and used as application data.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 움직임 센서를 이용한 사용자 시선 컴퓨터 인터페이스 장치 및 방법을 위한 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an embodiment for a user gaze computer interface device and method using a motion sensor according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims. Without departing from the gist of the invention, those skilled in the art belong to the technical spirit of the present invention to the extent that anyone can change.
이상 설명된 바와 같이, 무구속성, 고속성, 독립성을 구비한 시선검출 인터페이스는 기존의 인터페이스와 동시에 사용이 가능한 강력한 보조인터페이스 장치로서의 역할을 제공하며, 또한 이의 보급이 확산되면 새로운 인터페이스를 사용한 게임 및 어플리케이션 프로그램 등의 개발을 활성화시키는 효과가 있다.As described above, the gaze detection interface with no binding, high speed, and independence provides a role as a powerful auxiliary interface device that can be used simultaneously with the existing interface. It is effective to activate the development of application programs.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101222134B1 (en) | 2010-12-29 | 2013-01-15 | 전자부품연구원 | system for controlling a point of view in virtual reality and method for controlling a point of view using the same |
| KR20160019964A (en) * | 2013-06-18 | 2016-02-22 | 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 | Hybrid world/body locked hud on an hmd |
| KR20190099650A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-28 | 동서대학교 산학협력단 | Motion Input Device Using Survomotorsand Motoin Input Method thereof |
-
2004
- 2004-11-08 KR KR1020040090450A patent/KR100596199B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR102208376B1 (en) | 2013-06-18 | 2021-01-26 | 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 | Hybrid world/body locked hud on an hmd |
| KR20190099650A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-28 | 동서대학교 산학협력단 | Motion Input Device Using Survomotorsand Motoin Input Method thereof |
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