KR100674090B1 - System for Wearable General-Purpose 3-Dimensional Input - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 착용형 범용 3차원 입력 시스템에 관한 것임.The present invention relates to a wearable general purpose three-dimensional input system.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 하나의 착용형 장치로써 리모콘, 마우스 및 펜 등의 입력 기능을 모두 수행할 수 있는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공하고자 함.The present invention is to provide a wearable universal three-dimensional input system that can perform all the input functions such as a remote control, a mouse and a pen as one wearable device.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함함.The present invention provides a wearable universal three-dimensional input system, comprising: wearable input means configured to be worn on a user's body and to transmit movement information of a user; And host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 범용 입력 시스템 등에 이용됨.The present invention is used for general purpose input system.
착용형(Wearable), 입력 장치(input device), 가속도 센서(accelerometer), 마우스(mouse), 스타일러스(stylus), 리모콘(remote controller)Wearable, input device, accelerometer, mouse, stylus, remote controller
Description
도 1은 본 발명에 따른 착용형 범용 3차원 입력 시스템의 일실시예 구성도,1 is a block diagram of an embodiment of a wearable universal three-dimensional input system according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 호스트 연결 장치의 일실시예 상세 구성도,2 is a detailed configuration diagram of an embodiment of a host connection device according to the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 착용형 장치의 사용예를 나타내기 위한 개념도,3 is a conceptual diagram showing an example of use of the wearable device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 착용형 장치의 일실시예 상세 구성도,4 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the wearable device according to the present invention;
도 5는 본 발명의 바람직한 일실예에 따른 디스플레이 수단의 화면 예시도,5 is an exemplary view of the screen of the display means according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 호스트의 일실시예 상세 구성도,6 is a detailed configuration diagram of an embodiment of a host according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 호스트의 움직임 해석부의 일실시예 상세 구성도,7 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the motion analysis unit of the host according to the present invention;
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 착용형 장치의 움직임에 따른 가속도의 변화를 나타내는 도면,8a, 8b and 8c is a view showing a change in acceleration according to the movement of the wearable device according to an embodiment of the present invention,
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 필기시 펜의 움직임과 착용형 장치에 감지되는 움직임을 나타내는 도면,9 is a view showing the movement of the pen and the movement detected by the wearable device when writing according to an embodiment of the present invention,
도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 필기시 착용형 장치와 필기 평면의 관계를 나타내는 도면,10 is a view showing a relationship between a wearable device and a writing plane when writing in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 착용형 장치를 손가락에 착용한 상태에서의 필기 예를 나타내는 도면이다.11 is a diagram showing an example of writing in a state where a wearable device is worn on a finger according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면 주요 부분에 대한 설명** Description of main parts of drawing *
100 : 착용형 장치 200 : 호스트100: wearable device 200: host
300 : 호스트 연결 장치 110 : 네트워크300: host connection device 110: network
120 : 디스플레이 수단 101 : 가속도 센서120: display means 101: acceleration sensor
본 발명은 착용형 범용 3차원 입력 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 착용형 장치로써 리모콘과 마우스, 펜을 사용하고 있는 장치들을 모두 제어하기 위한 착용형 범용 3차원 입력 시스템 및 그 제어 방식에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable universal three-dimensional input system, and more particularly, a wearable universal three-dimensional input system for controlling all devices using a remote control, a mouse, and a pen as one wearable device, and a control method thereof. It is about.
가정 및 사무실의 가전 기기들과 휴대형 가전 기기들이 보편화되면서 이에 대한 제어를 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 사용되고 있다. As home appliances and portable home appliances in homes and offices are becoming more common, various types of input devices are used to control them.
TV와 오디오 장치를 위해서는 리모콘이 일반적이고, PC를 위해서는 키보드와 마우스, PDA의 경우에는 터치스크린과 펜(stylus)이 사용된다. Remote controls are common for TVs and audio devices, keyboards and mice for PCs, and touch screens and stylus for PDAs.
점차 가정에서 두, 세대씩의 TV, PC를 사용하는 것이 보편화되고 있다. 이에 따라 각 장치를 제어하기 위한 리모콘, 마우스, 펜도 장치의 수에 비례해서 사용된다. Increasingly, two or three generations of TVs and PCs are used at home. Accordingly, a remote controller, a mouse, and a pen for controlling each device are also used in proportion to the number of devices.
결국 장치를 제어하기 위해서는 제어하고자 하는 장치에 대응하는 제어 장치를 찾아 제어를 수행해야 한다.As a result, in order to control the device, the control device corresponding to the device to be controlled must be found and controlled.
홈네트워크와 이를 위한 미들웨어의 개념이 보편화되면서 네트워크로 연결된 다양한 정보 가전 장치들은 네트워크에서 명령을 전송해서 다른 장치를 제어할 수 있게 되었지만 사용자가 이러한 명령을 입력하기 위한 방법은 아직 리모콘, 마우스, 펜의 범주를 벗어나지 못하고 있다.As the concept of home network and middleware for this has become commonplace, various information appliances connected to the network have been able to control other devices by sending commands on the network. It is not out of category.
이러한 제약을 완화하기 위한 종래 기술을 구체적으로 예를 들면, 가속도 센서로 동작을 감지하는 마우스, 가속도 센서를 펜의 끝에 위치시켜 움직임을 감지하고, 압력 센서로 펜의 접촉 여부를 감지하는 입력 장치, 가속도 센서가 검출한 움직임 정보를 블루투스로 전송하는 펜 등이 있다. For example, a conventional technology for mitigating such a constraint may include, for example, a mouse for detecting a motion with an acceleration sensor, an input device for detecting movement by placing an acceleration sensor at the tip of a pen, and detecting whether the pen is touched with a pressure sensor, There is a pen for transmitting the motion information detected by the acceleration sensor to Bluetooth.
이 때, 상기 가속도 센서가 검출한 움직임 정보를 블루투스로 전송하는 펜은 펜에 부착된 버튼을 눌러 펜을 동작시키는 방식을 사용한다.At this time, the pen for transmitting the motion information detected by the acceleration sensor to Bluetooth uses a method of operating the pen by pressing a button attached to the pen.
또한, 또 다른 종래 기술로서 3축 가속도 센서와 광센서를 이용한 펜이 있다.(미국 특허 공개번호 US2002/0148658a1 참조)Another conventional technique is a pen using a three-axis acceleration sensor and an optical sensor (see US Patent Publication No. US2002 / 0148658a1).
상기 종래의 3축 가속도 센서와 광센서를 이용한 펜은 광센서를 사용하여 펜이 평면에 접촉하는 각도를 측정하도록 함으로써 가속도 센서를 사용하더라도 보다 정확한 펜의 위치를 알 수 있도록 하고 있다. 또한 압력 센서를 추가로 사용하여 펜이 평면에 닿았는지를 판단함으로써 획의 시작과 끝을 식별한다.The pen using the conventional three-axis acceleration sensor and the optical sensor is to measure the angle of the pen in contact with the plane by using the optical sensor to determine the position of the pen more accurate even when using the acceleration sensor. An additional pressure sensor is also used to determine the start and end of the stroke by determining if the pen is in contact with the plane.
한편, 리모콘의 경우 만능 리모콘을(universal remote) 사용하여 다수의 장치를 제어할 수 있다. Meanwhile, the remote controller may control a plurality of devices by using a universal remote.
하지만, 현재의 TV, VTR와 오디오 시스템이 함께 사용되는 상황에서는 매번 리모콘의 모드 선택 버튼을 눌러 제어할 장치를 선택한 후 개별 장치별로 제어를 해야 한다. However, in the situation where the current TV, VTR and audio system are used together, each time a user selects a device to control by pressing a mode select button on the remote controller and controls each individual device.
오디오에 TV와 VTR, CD가 연결되어 있는 경우 TV를 보기 위해서는 만능 리모콘에서 TV를 선택한 후 채널을 선택하고, 리모콘에서 오디오 모드를 선택한 후 입력을 TV로 변경하고 볼륨을 제어하는 일련의 동작을 필요로 했다.If you have a TV, VTR, or CD connected to audio, watching a TV requires a series of actions: select TV on the universal remote control, select channels, select audio mode on the remote control, change the input to TV, and control the volume. I did it.
상기 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로서, 사용자의 활동(user activity)와 이에 필요한 일련의 과정을 수행하는데 필요한 정보(리모콘이 출력해야 하는 신호)들과 이들의 대응 관계를(mapping) 인터넷으로 연결된 저장 장치에 별도로 저장하는 방안도 있다. Conventional technology for solving the above problems, the user's activity (user activity) and the information necessary to perform a series of processes (signals that the remote control outputs) and their corresponding mapping (mapping) storage connected to the Internet Another option is to store them separately on the device.
여기서, 사용자가 리모콘으로 원하는 활동을 선택하면 저장된 정보를 검색하여 일련의 과정이 수행되고 리모콘의 버튼이 선택된 활동에 따라 특정 장치에 대한 제어로 한정되도록 하였다.Here, when the user selects a desired activity with the remote control, the stored information is retrieved and a series of processes are performed, and the buttons of the remote control are limited to control of a specific device according to the selected activity.
또한, 또 다른 종래 기술로서, 가속도 센서를 이용하여 사용자가 장치나 주위의 신체 부위를 치는 것에 의해 생기는 진동을 감지하게 하고, 검출된 진동을 사전에 규정된 기기에 대한 명령으로 변환하는 방식의 입력 장치도 있다(일본 특허 공개번호 2003-143683호 참조).In addition, as another conventional technology, the input of a method using an acceleration sensor to sense the vibration caused by the user hitting the device or the surrounding body parts, and converts the detected vibration into a command for a predefined device There is also a device (see Japanese Patent Laid-Open No. 2003-143683).
하지만, 이러한 종래 기술들은 만능 리모콘을 사용하더라도 TV, 오디오 시스 템과 같이 정해진 수의 기능을 가져 각 버튼에 이러한 기능이 대응되는 시스템에만 사용될 수 있다. However, these conventional technologies can be used only in a system having a predetermined number of functions such as a TV and an audio system and corresponding to each button even if the universal remote controller is used.
보다 복잡한 제어를 요구하는 PC의 경우에는 마우스나 디지타이징 타블렛이 제어를 위해 사용되고, PDA와 같은 휴대형 장치에는 펜을 사용하고 있다.In the case of PCs requiring more complex control, a mouse or a digitizing tablet is used for control, and a pen is used in a portable device such as a PDA.
또한, 가속도 센서나 각속도 센서와 같은 관성 센서를 사용하여 사용자의 동작을 감시함으로써 3차원 공간 마우스나 펜, 혹은 리모콘을 만들 수 있음이 알려져 있으나, 이와 관련한 종래의 기술들은 각 장치가 마우스나 펜 혹은 리모콘 중에서 단 하나의 기능만을 수행하므로 그 범용성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, it is known that an inertial sensor such as an acceleration sensor or an angular velocity sensor can be used to monitor a user's motion to create a three-dimensional space mouse, pen, or remote controller. Since only one function is performed among the remote controllers, there is a problem in that the versatility is poor.
더욱이, 이러한 관성 센서를 사용하는 마우스의 경우에도 통상의 마우스와 같이 별도의 버튼을 사용한다. 관성 센서를 사용한 펜의 경우, 획의 시작과 끝을 식별하기 위하여 별도의 버튼 혹은 압력 센서를 사용한다. Moreover, a mouse using such an inertial sensor also uses a separate button like a normal mouse. For pens with inertial sensors, use a separate button or pressure sensor to identify the start and end of the stroke.
또한, 가속도 센서를 이용하여 펜의 움직임 정보를 얻는 외에도 보다 정확한 펜의 움직임을 식별하기 위해 펜과 평면과의 접촉 각도를 인식하기 위한 광학 센서나 각속도 센서를 추가로 사용한다. In addition to acquiring pen movement information using an acceleration sensor, an optical sensor or an angular velocity sensor is additionally used to recognize a contact angle between the pen and a plane to identify the pen movement more accurately.
이러한 버튼의 사용이나 추가적인 센서의 사용하기 때문에 장치를 소형화하기 곤란하고 착용형 장치를 만드는데 제약이 되는 문제점이 있다.Because of the use of such buttons or the use of additional sensors, it is difficult to miniaturize the device and there is a problem in that it is a limitation to make a wearable device.
또한, 종래의 기술들은 관성 센서를 사용하는 경우에도 리모콘, 펜, 마우스와 같은 어느 하나의 입력 장치로만 동작 가능하다는 문제점이 있다.In addition, the related arts have a problem in that even when using an inertial sensor, only a single input device such as a remote controller, a pen, and a mouse can be operated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하나의 착용형 장치로써 리모콘, 마우스 및 펜 등의 입력 기능을 모두 수행할 수 있는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wearable general-purpose three-dimensional input system capable of performing all input functions such as a remote controller, a mouse, and a pen as one wearable device. .
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단, 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단, 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단, 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단, 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단 및 상기 움직임 정보를 문자로 인식하기 위한 필기 인식부를 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단; 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단; 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단; 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단; 및 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하며, 상기 움직임 해석 수단은, 소정의 민감도 설정값에 따라 급격하게 가속도가 +에서 -로 혹은 -에서 +로 변화하는 가속도 패턴은 호스트 수단에서 반대 방향으로 움직이는 것으로 해석하고, 급격하게 + 또는 - 가속도가 나타난 후 반대 방향의 가속도가 나타나지 않고 감쇠하는 가속도 패턴은 물체에 부딪혀 멈춘 것으로 해석하며, + 또는 - 가속도가 서서히 나타나는 가속도 패턴은 움직이기 시작하거나 움직이던 중 멈춘 것으로 해석하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단; 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단; 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단; 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단; 및 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하고, 상기 움직임 해석 수단은, 소정의 민감도 설정값에 따라 급격하게 가속도가 +에서 -로 혹은 -에서 +로 변화하는 가속도 패턴은 호스트 수단에서 반대 방향으로 움직이는 것으로 해석하고, 급격하게 + 또는 - 가속도가 나타난 후 반대 방향의 가속도가 나타나지 않고 감쇠하는 가속도 패턴은 물체에 부딪혀 멈춘 것으로 해석하며, + 또는 - 가속도가 서서히 나타나는 가속도 패턴은 움직이기 시작하거나 움직이던 중 멈춘 것으로 해석하며, 상기 움직임 해석 수단은, 버튼에 의한 입력을 대신하기 위하여 상기 가속도 패턴을 이용하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단; 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단; 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단; 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단; 및 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하며, 상기 움직임 해석 수단은, 상기 모드가 펜 모드인 경우에, 착용형 입력 장치를 착용한 신체가 평면에 닿는 순간 상기 가속도 감지 수단에서 감지한 가속도로부터 착용형 장치와 상기 평면의 기울기 정보를 획득하고, 이에 따라 감지되는 가속도를 보정하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단; 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단; 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단; 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단; 및 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하며, 상기 움직임 해석 수단은, 상기 모드가 펜 모드인 경우에, 획의 시작과 끝을 식별하기 위하여 착용형 장치를 착용한 신체 혹은 신체가 장착한 펜이 평면에 접촉하는 순간과 떨어지는 순간의 가속도 패턴을 이용하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용형 범용 3차원 입력 시스템으로서, 사용자의 신체에 착용 가능한 구조이고 사용자의 움직임 정보를 전송하기 위한 착용형 입력 수단; 및 상기 착용형 입력 수단으로부터 전송받은 움직임 정보를 해석하고 사용자에게 피드백하기 위한 호스트 수단을 포함하되, 상기 착용형 입력 수단은, x축 센서, y축 센서 및 z축 센서를 포함하여 사용자의 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 움직임 정보를 생성하기 위한 가속도 감지 수단; 상기 움직임 정보를 상기 호스트 수단으로 무선으로 전송하기 위한 무선 통신 수단; 및 상기 가속도 감지 수단 및 무선 통신 수단을 제어하고 상기 움직임 정보를 감시하고 전송하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 호스트 수단은, 상기 움직임 정보를 입력받아 해석하고, 상응하는 상기 모드에 따라 사용자에게 시각 정보를 이용하여 피드백하기 위한 움직임 해석 수단; 상기 움직임 정보에 상응하는 명령 정보를 출력하기 위한 모션 인식 수단; 및 상기 명령 정보에 따라 외부의 사용자 장치로 제어 및 입력 신호를 전달하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하여 상기 움직임 정보에 상응하여 마우스, 펜 및 리모콘 중 어느 하나의 모드로 동작하고 다른 모드로 천이하며, 상기 움직임 해석 수단은, 상기 모드가 펜 모드인 경우에, 반지와 같이 사용자의 손가락에 착용된 상태에서 손 끝, 혹은 손에 쥔 펜 끝의 움직임 대신 착용형 입력 수단의 움직임을 사용하는 착용형 범용 3차원 입력 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's motion information and a structure that can be worn on the user's body and the motion information received from the wearable input means A host means for interpreting and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor to detect motion in a three-dimensional space of the user and generate motion information. Acceleration sensing means for transmitting, wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means, and control means for controlling the acceleration sensing means and the wireless communication means, and monitoring and transmitting the movement information, The host means receives and interprets the motion information and corresponds to the corresponding Motion analysis means for feeding back to the user using visual information according to a mode, motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information, and transmitting control and input signals to an external user device according to the command information. Wearable universal three-dimensional input system for operating in any one mode of the mouse, pen, and remote control and transition to another mode in response to the movement information, including a user interface means and a handwriting recognition unit for recognizing the movement information as a character To provide.
In addition, the present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's movement information and a structure that can be worn on the user's body; And a host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor. Acceleration sensing means for sensing motion in space and generating motion information; Wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means; And control means for controlling the acceleration detecting means and wireless communication means and monitoring and transmitting the motion information, wherein the host means receives and interprets the motion information and visualizes the user according to the corresponding mode. Motion analysis means for feeding back using information; Motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information; And a user interface means for transmitting a control and input signal to an external user device according to the command information, operating in one of a mouse, a pen, and a remote controller in accordance with the movement information, and transitioning to another mode. The motion analyzing means interprets that an acceleration pattern in which the acceleration suddenly changes from + to-or-to + according to a predetermined sensitivity set value is moved in the opposite direction in the host means, and suddenly + or-acceleration is displayed. Acceleration patterns that decay without accelerating in the opposite direction are interpreted as stopping by hitting an object, and acceleration patterns with slow + or-accelerations are interpreted as a wearable universal three-dimensional input system that is interpreted as stopping while starting or moving. to provide.
In addition, the present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's movement information and a structure that can be worn on the user's body; And a host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor. Acceleration sensing means for sensing motion in space and generating motion information; Wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means; And control means for controlling the acceleration detecting means and wireless communication means and monitoring and transmitting the motion information, wherein the host means receives and interprets the motion information and visualizes the user according to the corresponding mode. Motion analysis means for feeding back using information; Motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information; And a user interface means for transmitting a control and input signal to an external user device according to the command information, and operates in one of a mouse, a pen, and a remote controller in accordance with the movement information, and transitions to another mode. The motion analyzing means interprets that an acceleration pattern in which the acceleration suddenly changes from + to-or-to + according to a predetermined sensitivity setting is interpreted as moving in the opposite direction in the host means, and suddenly + or-acceleration is indicated. Acceleration patterns that decay in the opposite direction and do not appear in the opposite direction are interpreted as being stopped by hitting an object, and acceleration patterns in which + or − accelerations are gradually indicated are interpreted as being stopped or stopped while moving. Use the acceleration pattern to replace the input by It provides a wearable universal three-dimensional input system.
In addition, the present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's movement information and a structure that can be worn on the user's body; And a host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor. Acceleration sensing means for sensing motion in space and generating motion information; Wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means; And control means for controlling the acceleration detecting means and wireless communication means and monitoring and transmitting the motion information, wherein the host means receives and interprets the motion information and visualizes the user according to the corresponding mode. Motion analysis means for feeding back using information; Motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information; And a user interface means for transmitting a control and input signal to an external user device according to the command information, operating in one of a mouse, a pen, and a remote controller in accordance with the movement information, and transitioning to another mode. When the mode is the pen mode, the motion analysis means obtains the inclination information of the wearable device and the plane from the acceleration detected by the acceleration sensing means at the moment when the body wearing the wearable input device touches the plane, Accordingly, the present invention provides a wearable general-purpose three-dimensional input system that corrects sensed acceleration.
In addition, the present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's movement information and a structure that can be worn on the user's body; And a host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor. Acceleration sensing means for sensing motion in space and generating motion information; Wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means; And control means for controlling the acceleration detecting means and wireless communication means and monitoring and transmitting the motion information, wherein the host means receives and interprets the motion information and visualizes the user according to the corresponding mode. Motion analysis means for feeding back using information; Motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information; And a user interface means for transmitting a control and input signal to an external user device according to the command information, operating in one of a mouse, a pen, and a remote controller in accordance with the movement information, and transitioning to another mode. The motion analyzing means may, when the mode is a pen mode, identify an acceleration pattern of a body wearing a wearable device or a moment when a body-mounted pen contacts a plane when the mode starts and ends. A wearable general purpose three-dimensional input system is provided.
In addition, the present invention for achieving the above object is a wearable general-purpose three-dimensional input system, wearable input means for transmitting the user's movement information and a structure that can be worn on the user's body; And a host means for interpreting the motion information received from the wearable input means and feeding back to the user, wherein the wearable input means includes an x-axis sensor, a y-axis sensor, and a z-axis sensor. Acceleration sensing means for sensing motion in space and generating motion information; Wireless communication means for wirelessly transmitting the movement information to the host means; And control means for controlling the acceleration detecting means and wireless communication means and monitoring and transmitting the motion information, wherein the host means receives and interprets the motion information and visualizes the user according to the corresponding mode. Motion analysis means for feeding back using information; Motion recognition means for outputting command information corresponding to the motion information; And a user interface means for transmitting a control and input signal to an external user device according to the command information, operating in one of a mouse, a pen, and a remote controller in accordance with the movement information, and transitioning to another mode. The movement analyzing means is a wearable general purpose that uses the movement of the wearable input means instead of the movement of the fingertip or the pen tip held in the state of being worn on the user's finger such as a ring when the mode is the pen mode. Provide a three-dimensional input system.
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상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 착용형 범용 3차원 입력 시스템의 일실시예 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of a wearable universal three-dimensional input system according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 착용형 범용 3차원 입력 시스템은 착용형 장치(100), 호스트(200), 착용형 장치(100)와 호스트(200)를 연결하는 호스트 연결 장치(300) 및 호스트(200)와 연결된 디스플레이 수단(120)을 포함하며, 부가적으로 네트워크(110)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the wearable universal three-dimensional input system according to the present invention includes a
호스트(200)는 PC, PDA 및 셋톱박스와 같은 정보 기기가 사용될 수 있으며, 무선 처리기능을 내장한 PC나 PDA와 같은 기기가 호스트로 사용될 경우 별도의 호스트 연결 장치 없이 착용형 장치와 직접으로 통신할 수 있다.The
착용형 장치(100)는 주기적으로 측정된 사용자의 움직임 정보를 호스트로 전송한다.The
호스트는(200)는 수신된 움직임 정보를 해석하여 이를 마우스의 동작, 리모콘의 버튼, 펜의 움직임으로 변환한다. The
또한, 호스트(200)는 디스플레이 수단(20) 통해 착용형 장치(100)의 움직임과 상태를 사용자에게 피드백한다.In addition, the
또한, 호스트는 네크워크(10)에 연결되어 착용형 장치의 움직임을 해석하여 얻은 제어 정보를 네트워크(10)로 연결된 타 장치를 제어하는데 사용할 수 있다.In addition, the host may be connected to the network 10 to use the control information obtained by analyzing the movement of the wearable device to control other devices connected to the network 10.
도 2는 본 발명에 따른 호스트 연결 장치의 일실시예 상세 구성도이다.2 is a detailed block diagram of an embodiment of a host connection device according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 호스트 연결 장치(300)는 착용형 장치(100)로부터의 무선 정보를 수신하여 처리하는 안테나(304)와 무선 처리부(301), 호스트(200)와의 인터페이스를 위한 호스트I/F부(303), 무선 처리부(301)와 호스트I/F부(303)을 제어하며 정보를 전달하는 제어부(302)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 착용형 장치의 사용예를 나타내기 위한 개념도이다.3 is a conceptual view showing an example of use of the wearable device according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 착용형 장치(100)는 반지 형태로 사용자의 손가락에 착용되어, 리모콘(1), 마우스(2), 펜(3)을 사용하고 있는 장치(4)들을 무선으로 모두 제어할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
도 4는 본 발명에 따른 착용형 장치의 일실시예 상세 구성도이다.Figure 4 is a detailed configuration of an embodiment of the wearable device according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 착용형 장치(100)는 사용자의 동작을 감지하는 가속도센서(101), 이를 호스트 장치로 전달하는 무선처리부(103), 가속도센서의 정보를 입력받아 무선처리부(103)로 전달하기 위한 제어부(102) 및 전파 송수신을 위한 안테나(104)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 바람직한 일실예에 따른 디스플레이 수단의 화면 예시도이고, 5 is an exemplary view of the screen of the display means according to an embodiment of the present invention,
도 5에 도시된 바와 같이, 호스트는 디스플레이 수단의 화면(801) 상에 다이얼(804), 버튼(802), 슬라이드 바(803), 문자 입력창과(809) 같은 "콘트롤"들을 표시한다.As shown in Fig. 5, the host displays "controls" such as
도 6은 본 발명에 따른 호스트의 일실시예 상세 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 호스트의 움직임 해석부의 일실시예 상세 구성도이다.6 is a detailed configuration diagram of an embodiment of a host according to the present invention, and FIG. 7 is a detailed configuration diagram of an embodiment of a motion analysis unit of the host according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 호스트는 움직임 해석부(205), 모션 인식부(204), 응용/GUI부(207) 및 필기 인식부(208)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the host includes a
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 호스트의 움직임 해석부(205)는 특징패턴검출부(901), 기울기추정부(902), 기울기보정부(903), 상태정보관리부(906)과 데이터에 대한 적분을 하는 적분부들(903, 904, 905, 907, 908)을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 7, the host
이하, 도 4 내지 도 7을 모두 참조하여 상기 구성 요소의 기능을 상호 결합관계를 중심으로 설명한다.Hereinafter, the functions of the components will be described based on mutual coupling with reference to FIGS. 4 to 7.
착용형 장치(100)의 제어부(102)는 평상시 대기 상태에서 착용형 장치(100)에 대한 가속도 센서(101)에 감지된 사용자의 동작을 지속적으로 감시하고, 동작이 감지되면 활성 상태가 되어 감시되면 가속도 센서(101)가 출력하는 감지한 각 축에서의 움직임 정보를 무선처리부(103) 및 안테나(104)를 통해 호스트(200)로 전달한다. The
착용형 장치(100)가 대기 상태와 활성 상태 사이의 전환을 위한 사용자 동작의 감시는 가속도 센서(101)가 출력하는 움직임의 크기를 사전에 규정된 문턱 값과 비교함으로써 용이하게 구현될 수 있다. 움직임의 크기는 각 축에서의 가속도의 절대치를 제곱하여 더한 후 제곱근을 구함으로써 얻을 수 있다. Monitoring of the user's motion for the
후술하는 본 발명의 바람직한 일실시예인 표 1에서는 문턱 값을 넘는 움직임이 사전에 규정된 시간 내에 수회 반복되는 것을 상태 전환을 위한 움직임으로 규정한다.In Table 1, which is a preferred embodiment of the present invention, which will be described later, a motion for switching a state is defined as a motion exceeding a threshold value is repeated several times within a predetermined time.
착용형 장치로부터 수신한 착용형 장치의 각 축에서의 움직임 정보인 3차원 움직임 정보는 움직임 해석부(205) 및 모션 인식부(204)로 입력된다.Three-dimensional motion information, which is motion information on each axis of the wearable device, received from the wearable device, is input to the
움직임 해석부(205)는 착용형 장치의 상태 정보를 유지하면서, 상태정보와 화면상의 컨트롤들의 좌표를 이용해 착용형 장치의 3차원 움직임 정보를 해석한다. The
움직임 해석부(205)의 착용형 장치의 상태가 마우스 상태라면 착용형 장치의 3차원 움직임 정보는 2차원적인 움직이나 마우스 버튼 상태정보로 해석되어 응용/GUI부로(207) 전달되어 마우스 포인터의(806) 위치를 이동시키게 된다.If the state of the wearable device of the
반면, 문자입력창(809)이 선택되어 착용형 장치가 펜 상태로 바뀌었다면 응용/GUI부(207)는 화면(801)에 적절한 포인터를(807, 808) 표시하고, 움직임 해석부는 2차원으로 해석된 움직임 정보와 획의 시작, 종료 정보를 필기 인식부로(208)로 전달해 사용자가 쓴 글씨를 인식하게 한다. On the other hand, if the
필기 인식부(208)에서 인식한 문자는 응용/GUI부로(207)로 전달되어 문자입 력창(809)에 표시된다. The character recognized by the
모션 인식부(204)는 사전에 정의된 각종 움직임-명령 연관정보 및 움직임 해석부가(205) 제공하는 착용형 장치의 상태 정보를 사용하여 착용형 장치의 움직임이 사전에 정의된 움직임과 일치하는지를 비교한다. The
착용형 장치의 움직임이 사전에 정의된 움직임과 일치할 경우 움직임-명령 연관정보에 규정된 해당 움직임의 명령 정보가 응용/GUI부(207)로 전달된다. When the movement of the wearable device coincides with a predefined movement, the command information of the movement defined in the movement-command association information is transmitted to the application /
필기 인식부(208)와 모션 인식부(204)는 기존에 알려진 다양한 필기 인식 알고리즘 및 모션 인식 알고리즘에 의해 동작하는 것으로 본 발명에서는 이들 알고리즘의 동작을 상술하지 않는다.The
사용자마다 각종 움직임에 대한 민감성 요구가 다를 수 있으므로 사용자가 설정한 민감도나 모드 변경을 위한 움직임에 대한 사용자 설정 정보 역시 움직임 해석부(205)에 제공되어 착용형 장치의 3차원 움직임을 해석하는데 사용될 수 있다.Since the sensitivity needs for various movements may be different for each user, user-set information on a sensitivity or a mode change motion set by the user may also be provided to the
가속도 센서(101)는 센서가 부착된 물체가 움직일 때 그 가속도를 측정하여 이를 전기적 신호로 출력한다. 가속도 센서가 시시각각 출력하는 가속도 정보를 수집하여 한번 적분(907)하면 시간에 따른 속도를 얻을 수 있고, 두번 적분(908)하면 물체가 움직인 거리를 얻을 수 있다. The
또한, 가속도 센서(101)는 X, Y, Z 축에 대해 3개 축을 감시하는 가속도 센서를 포함하므로, 측정된 가속도로부터 물체의 3차원 공간에서의 움직임에 대한 속도와 움직인 거리를 얻을 수 있다.In addition, since the
착용형 장치(100)가 마우스로 동작하는 경우 이러한 속도와 이동 거리는 상태정보 관리부(906)이 해석한 버튼 상태 정보와 함께 응용/GUI부(207)로 전달되어 화면상에서의 포인터를 움직이거나 클릭과 같은 동작이 이루어진다.When the
가속도 센서를 포함한 착용형 장치를 손가락에 착용하고 움직이는 경우, 손가락이 움직이다가 공간에서 멈추는 경우와 어떤 물체에 부딪혀 멈추는 경우, 움직이다가 반대 방향으로 움직이는 경우에 나타나는 가속도의 변화 패턴이 다르다.When a wearable device including an accelerometer is worn on a finger and moved, the pattern of acceleration changes when a finger moves and stops in space and when a bump hits an object and moves and moves in the opposite direction is different.
본 발명에서는 특징패턴검출부(901)에서 입력되는 가속도와 민감도에 대한 사용자 설정을 이용하여 사전에 규정된 특정 패턴과의 일치를 판단하고, 일치된 패턴의 유형을 출력한다.In the present invention, by using the user setting for the acceleration and sensitivity input from the feature
패턴의 일치 여부는 통상적인 신호처리에서의 패턴 매칭 알고리즘으로 용이하게 구현될 수 있으며, 일치된 패턴의 유형은 착용형 장치의 상태 정보를 변화시키기 위하여 사용된다.Whether the pattern matches can be easily implemented by a pattern matching algorithm in the conventional signal processing, and the type of the matched pattern is used to change state information of the wearable device.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특징패턴검출부(901)가 검출하는 착용형 장치의 움직임에 따른 가속도의 변화를 나타내는 도면이다.8A, 8B, and 8C are diagrams illustrating a change in acceleration according to the movement of the wearable device detected by the
착용형 장치는 주기적으로 가속도 센서가 측정한 가속도 정보를 호스트로 전송한다.The wearable device periodically transmits acceleration information measured by the acceleration sensor to the host.
이 때, 도 8b에 도시된 바와 같이, 사용자가 사전에 설정한 민감도 설정에 따라 특정 시간 내에 + → - 혹은 - → +로 급격하게 가속도가 변화하는 가속도 정보는 호스트에서 반대 방향으로 움직이는 것으로 해석된다.In this case, as shown in FIG. 8B, the acceleration information whose acceleration is rapidly changed to + →-or-→ + within a specific time according to a sensitivity setting previously set by the user is interpreted as moving in the opposite direction in the host. .
또한, 도 8a에 도시된 바와 같이, 급격하게 + 혹은 - 가속도가 나타난 후 반대 방향의 가속도가 나타나지 않고 감쇠하면 이를 물체에 부딪혀 멈춘 것으로 해석한다.In addition, as shown in FIG. 8A, if a sudden + or − acceleration is displayed and the acceleration in the opposite direction does not appear and attenuates, it is interpreted as being stopped by hitting the object.
또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, + 혹은 - 가속도가 서서히 나타나면 움직이기 시작하거나 움직이던 중 멈춘 것으로 해석한다.In addition, as shown in Figure 8c, when the + or-acceleration is gradually interpreted to start or stop moving.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 필기시 펜의 움직임과 착용형 장치에 감지되는 움직임을 나타내는 도면이고, 도 10은 필기시 착용형 장치와 필기 평면의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a movement of a pen during writing and a movement detected by a wearable device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a wearable device and a writing plane during writing.
종래의 발명에서는 마우스, 펜 등의 장치에 센서가 내장되어 장치의 움직임을 직접적으로 관찰할 수 있지만, 본 발명에 따른 착용형 장치는 글씨를 쓸 때 펜의 움직임을 직접적으로 정확히 관찰할 수 없다.In the conventional invention, a sensor is embedded in a device such as a mouse or a pen to directly observe the movement of the device. However, the wearable device according to the present invention cannot directly observe the movement of the pen when writing.
도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 착용형 장치를 손가락에 착용한 상태에서의 필기 예를 나타내는 도면이다.11 is a diagram showing an example of writing in a state where a wearable device is worn on a finger according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜을 잡고 글씨를 쓸 때 착용형 장치의 가속도 센서가 감지하는 정보는 펜 끝의 움직임에(505) 대해 축소되고 평면상에서 이동된 움직임(504)이다.As shown in FIG. 11, the information sensed by the accelerometer sensor of the wearable device when the user grabs and writes the pen is the
도 9에 도시된 바와 같이, 가속도 센서를 포함하는 착용형 장치를 사용하여 펜으로 동작하는 경우, 사람마다 펜(603)을 잡는 방법이 다르고 손가락에 장치를 착용한 자세에 따라 펜이 움직이는 평면(601)의 기울기가 다르게 된다. As shown in FIG. 9, when operating with a pen using a wearable device including an acceleration sensor, a method of holding the
즉, 펜이 움직이는 평면(605, 701)이 갖는 X, Y, Z축(604, 704)과 실제 착용형 장치(100)가 갖는 X, Y, Z축(703)이 어긋나게 된다. That is, the X, Y and Z axes 604 and 704 of the
평면상에서의 펜의 궤적을 보다 정확하게 추적하기 위해서는 착용형 장치(100)와 펜이 움직이는 평면의 각도(705)를 알아야 한다. In order to more accurately track the trajectory of the pen on the plane, the
이를 위해, 획이 시작되는 시점, 즉 펜 혹은 손가락이 평면에 접촉하는 시점의 각 축에서의 가속도를 측정하고 이로부터 착용형 장치와 펜이 움직이는 평면의 각도를 계산한다.To this end, the acceleration in each axis at the start of the stroke, ie when the pen or finger touches the plane, is measured and the angle of the plane in which the wearable device and the pen move is calculated.
펜 혹은 손가락이 평면에 접촉하는 시점에는 도 8a에 표현된 것과 같은 가속도 패턴이 관찰된다. 이러한 가속도 패턴은 특징패턴검출부(901)에서 검출되어 기울기추정부(902)에 전달된다. At the point when the pen or finger is in contact with the plane, an acceleration pattern as shown in FIG. 8A is observed. The acceleration pattern is detected by the
또한, 이 때 패턴에서 관찰된 각 축의 가속도 최대값을 x, y, z라고 할 때 벡터 D = (x, y, z)는 펜이 움직이는 평면에 대해 수직인 벡터가 된다. In addition, when the acceleration maximum value of each axis observed in the pattern is x, y, z, the vector D = (x, y, z) becomes a vector perpendicular to the plane in which the pen moves.
기울기추정부(902)는 도 8a의 패턴이 검출 되었을 때, 손가락이 접촉하는 평면의 벡터를 S = (0, 0, z')라고 할 때 이들 두개의 벡터가 이루는 각도 θ는 아래의 [수학식 1]에 따라 구한다.When the
예를 들어, 착용형 장치의 X, Y축이 펜이 움직이는 평면과 수평을 이루고 있다면 펜이 평면에 닿는 동작에서 Z축의 움직임만이 감지될 것이다. For example, if the X and Y axes of the wearable device are parallel to the plane in which the pen moves, only the movement of the Z axis will be detected when the pen touches the plane.
이 경우, 손가락에 착용한 센서에 감지되는 X, Y축의 움직임만을 펜이 평면상에서 움직이는 것으로 간주할 수 있다. In this case, only the movement of the X and Y axes detected by the sensor worn on the finger may be regarded as the pen moving on the plane.
반면, X축의 움직임만 감지된 경우는 Y, Z 축에 감지된 움직임만이 획을 이루는 것으로 간주할 수 있다. On the other hand, if only motion on the X axis is detected, only motion detected on the Y and Z axes can be regarded as forming a stroke.
위와 같이 하나의 축의 움직임만이 감지된다면 다른 2개의 축은 펜이 움직이는 평면과 수평이므로 이들 2개 축의 움직임 정보는 센서의 정밀도를 충실하게 반영한다. If only the movement of one axis is detected as above, the other two axes are horizontal to the plane where the pen moves, and the movement information of these two axes faithfully reflects the precision of the sensor.
하지만, 2개 이상의 축에 움직임이 감지되었다면 이후 센서에 감지되는 장치의 가속도는 과장되어 표현된다. However, if motion is detected on two or more axes, then the acceleration of the device detected by the sensor is exaggerated.
예를 들어, X축과 평면이 이루는 각이 θ라면 X축에서 측정된 가속도를 x'라 하고 실제 X축의 가속도를 x라 할 때 x = x' cos θ 의 관계가 성립한다. For example, if the angle formed by the X axis and the plane is θ, the relationship x = x 'cos θ holds when the acceleration measured on the X axis is x' and the acceleration on the X axis is x.
기울기 보정부(903)는 기울기 추정부(902)가 구한 기울기를 이용하여 센서가 측정한 가속도에 대하여 이러한 연산을 수행하여 보정된 가속도를 구한다.The
보정된 가속도는 적분부(904)에 의해 적분되어 속도로 변환되고, 이 속도는 다시 한번 적분부(905)에 의해 적분되어 이동 거리로 변환된다.The corrected acceleration is integrated by the
이렇게 구해진 각 축에 대한 보정된 속도와 이동 거리는 상태정보관리부(906)에서 판단한 획 시작/종료 정보와 함께 필기인식부(208)로 전달된다. The corrected speed and movement distance for each axis thus obtained are transmitted to the
전술한 상기 구성요소의 기능에 따라 아래의 예와 같은 입력 방법을 구현할 수 있다. 아래의 예에서 규정한 각 입력 방법은 예시적 목적으로 제시된 것이므로, 사용자에 따라 변형하여 사용할 수 있다.According to the functions of the above-described components, the input method as shown in the following example may be implemented. Each input method defined in the examples below is provided for illustrative purposes, and may be modified according to the user.
<장치 사용의 시작><Start of device use>
사용자는 착용형 장치를 몇번 좌우로 흔드는 것과 같은 사전에 정해진 동작을 통해 호스트와의 상호 동작을 시작한다. The user initiates interaction with the host through a predetermined action, such as shaking the wearable device from side to side several times.
착용형 장치의 제어부(102)는 이러한 사전에 규정된 동작에 따르는 특수한 조건을 감지하면 장치의 동작 시작으로 간주하여 호스트와의 통신을 시작하여 호스트로 센서가 출력하는 3차원 움직임 정보를 전달한다.When the
호스트는 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 착용형 장치로부터 전달된 3차원의 움직임 정보를 해석한다.The host interprets the 3D motion information transmitted from the wearable device as described with reference to FIG. 6.
이 때, 호스트는 착용형 장치는 마우스의 기능을 수행하는 것으로 간주하고 디스플레이 수단의 화면에 마우스 포인터 등을 출력하여 사용자가 동작이 개시됨을 알 수 있도록 한다.At this time, the host regards the wearable device to perform a function of a mouse and outputs a mouse pointer or the like on the screen of the display means so that the user can know that the operation is started.
<마우스로서의 동작><Mouse as Mouse>
사용자가 착용형 장치를 움직임에 따라 착용형 장치는 가속도 센서가 감지하는 3차원에서의 장치의 움직임 정보를 호스트로 전송한다. As the user moves the wearable device, the wearable device transmits motion information of the device in three dimensions sensed by the acceleration sensor to the host.
호스트는 이를 마우스의 움직임에 대응하는 것으로 해석한다. 특히, 손가락을 빠른 속도로 위아래로 움직이는 것은 마우스에 대한 클릭으로 해석할 수 있다. The host interprets this as corresponding to the movement of the mouse. In particular, moving a finger up and down at high speed can be interpreted as a click on the mouse.
이러한 동작을 연속으로 두번 반복하는 것은 더블 클릭으로 해석할 수 있다.Repeating this action twice in succession can be interpreted as a double click.
또한, 손가락을 위 아래로 움직인 후 대기하면 이를 마우스의 오른쪽 버튼을 누른 것으로 해석할 수 있다. Also, if you move your finger up or down and wait, you can interpret it as pressing the right mouse button.
<콘트롤에 대한 선택><Select for control>
마우스 상태에서 포인터가 콘트롤 위에 위치할 경우 손가락을 위 아래로 움직이는 것은 콘트롤에 대한 선택으로 해석할 수 있다. When the pointer is over a control in the mouse state, moving a finger up or down can be interpreted as a selection for the control.
이러한 선택에 연이어 손가락을 좌우, 앞뒤로 움직이는 것은 다이얼이나 슬라이드 바와 같은 콘트롤에 대해 조작을 하는 것으로 해석되고, 손가락을 위로 하는 것으로 선택을 해제하는 것으로 해석할 수 있다. Moving a finger left, right, and back following this selection is interpreted as operating on a control such as a dial or slide bar, and interpreted as deselecting by moving a finger up.
한편, 문자 입력창에 대해 손가락을 위 아래로 움직이는 것은(클릭) 이후 착용형 장치의 동작이 펜으로 해석되어야 함을 의미한다.On the other hand, moving the finger up and down relative to the text entry window (click) means that the action of the wearable device should be interpreted as a pen.
<펜 상태에서의 동작><Operation in Pen State>
펜 상태에서는 통상적인 필기 도구를 잡거나 착용형 장치를 장착한 손가락을 펜처럼 간주하여 글씨를 쓸 수 있다. In the pen state, you can write by holding a writing instrument or a finger with a wearable device as a pen.
이 때, 가속도 센서는 펜이 아래로 움직여 평면에 닿는 순간, 혹은 손가락이 평면에 닿는 순간 착용형 장치에 생겨나는 급격한 정지 동작을 인식하여 이를 유효한 획의 시작으로(501) 인식한다. At this time, the acceleration sensor recognizes the sudden stop motion that occurs in the wearable device at the moment when the pen moves down and touches the plane or when the finger touches the plane and recognizes it as the start of a valid stroke (501).
또한, 이 시점의 3차원에서의 가속도를 인식하여 펜이 접촉한 평면의 기준 평면을(704) 설정한다. In addition, by recognizing the acceleration in three dimensions at this point in time, the reference plane of the plane that the pen contacts is set (704).
이후, 감지되는 착용형 장치의 움직임은 이 기준 평면상의 2차원적 움직임으로(505) 해석되어 필기 시의 획의 움직임 정보를 간접적으로 계산한다. Then, the detected movement of the wearable device is interpreted as a two-
이 기준 평면에 대해 위로 수직 혹은 수직에 가까운 동작은 펜을 평면으로부터 떼는 것으로 해석되고, 유효한 획의 종료로(502) 해석한다. Up or near vertical motion with respect to this reference plane is interpreted as releasing the pen from the plane and interpreted as the end of a valid stroke (502).
획이 시작된 시점부터 획이 종료되는 시점까지의 움직임은(504) 필기 인식 블록에 전달되어 문자로 인식되거나 스페이스, 백스페이스 등과 같은 제어 동작으로 해석된다. The movement from the start of the stroke to the end of the stroke is transferred to the
펜 상태에서도 유효한 획의 시작(501) 전이나 유효한 획의 종료(502) 이후의 착용형 장치의 움직임은(503) 마우스에서와 같이 이동으로 간주되고 디스플레이 수단의 화면에는 획(505) 대신 포인터의 이동이 표시된다.Even in the pen state, movement of the wearable device before the start of a valid stroke (501) or after the end of a valid stroke (502) (503) is considered to be a movement, as in a mouse, and on the screen of the display means the pointer instead of the stroke (505). Move is displayed.
<펜 상태로부터 마우스 상태로의 복귀><Return from pen state to mouse state>
텍스트에 대한 입력이 끝난 경우 펜을 뗀 상태에서 급격하게 손을 흔드는 형태의 사용자 동작은 펜 상태에서의 동작을 마치고 마우스 상태로 돌아가는 것으로 해석할 수 있다.When the input of the text is completed, the user's gesture of shaking the hand in a state of releasing the pen may be interpreted as returning to the mouse state after completing the action in the pen state.
<리모콘으로서의 동작><Operation as a Remote Control>
마우스 상태에서 착용형 장치의 움직임은 사전에 규정된 리모콘을 위한 동작과 일치하는지 여부가 함께 비교된다. The movement of the wearable device in the mouse state is compared with whether or not it corresponds with a predefined action for the remote control.
화면에서 오디오, 비디오 장치와 같이 동작이 사전에 규정되어 있는 장치를 클릭으로 선택한 경우나 현재 활성화되어 수행중인 응용이 동작이 사전에 규정되어 있는 경우 이후의 사용자의 동작은 장치 및 응용에 규정된 동작과 일치하는지 우선적으로 비교한다. If a user selects a device with predefined actions such as an audio or video device on the screen by clicking it, or if the currently active and running application has a predefined action, subsequent user actions are defined by the device and application. Are compared first.
동작이 사전에 규정된 동작과 일치하는 경우 선택된 장치에 대한 제어 명령 으로 해석되고 이 제어 명령은 장치 및 응용에 전달된다. If the action matches a predefined action, it is interpreted as a control command for the selected device, which is then passed to the device and the application.
동작이 사전에 규정된 동작과 일치하지 않는 경우는 이 동작은 단지 마우스의 위치가 바뀐 것으로만 간주된다. If the action does not match a predefined action, this action is only considered to have changed the mouse position.
예를 들어, TV가 선택된 경우 우측(좌측)으로 빠르게 한번 손가락을 움직여 정지하는 것은 볼륨을 높이는(낮추는) 동작으로 규정하고, 위(아래)로 빠르게 한번 손가락을 움직여 정지하는 것은 채널을 바꾸는 동작으로 규정할 수 있다.For example, if a TV is selected, moving the finger quickly to the right (left) to stop is defined as raising (lowering) the volume, and moving the finger up or down quickly to stop is to change the channel. Can be specified
아래의 [표 1]은 전술한 입력 방법에 따른 착용형 장치의 동작 상태와 조건에 따라 사용자의 손가락 동작이 갖는 의미의 일실시예이다. [표 1]에서 부호로서 표시된 손가락의 동작들은 특징패턴검출부(901)에 의해 식별되고, 이에 따라 상태정보관리부(906)는 마우스, 펜, 리모콘 모드와 같은 상태 정보를 관리한다. Table 1 below is an embodiment of the meaning of the user's finger motion according to the operation state and condition of the wearable device according to the above-described input method. The operations of the finger indicated as a symbol in Table 1 are identified by the feature
각 상태와 조건하에서의 사용자의 취향에 따라 모순되거나 혼동의 여지가 없는 한, 사용자에 따라 편리한 동작을 선택할 수 있으므로 상기 [표 1]에 기재된 실 시예가 유일한 방법으로 간주되어서는 안된다.As long as there is no contradiction or confusion according to the user's taste under each state and condition, the embodiment described in [Table 1] should not be regarded as the only method because a convenient operation can be selected according to the user.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 사용자의 동작과 사용 문맥에 따라 리모콘, 펜, 마우스를 통합한 입력 장치로 적용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect that can be applied to an input device integrating a remote controller, a pen, and a mouse according to a user's operation and use context.
또한, 본 발명은 홈네트워크 환경 혹은 유비쿼터스 환경에서 주변에 존재하는 다양한 정보 장치들을 단 하나의 착용형 장치로서 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of controlling a variety of information devices existing in the home network environment or ubiquitous environment as a single wearable device.
또한, 본 발명은 사용자의 동작을 해석함으로써 별도의 버튼을 사용하지 않고서도 자연스러운 사용이 가능하고 착용형 장치를 구성함에 있어 보다 소형으로 구성할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention by analyzing the user's operation can be used naturally without using a separate button and there is an effect that can be configured in a more compact in configuring the wearable device.
또한, 본 발명은 착용형 장치가 사용자의 동작에 따라 대기 상태와 활성 상태를 오가므로 별도의 스위치를 사용하지 않고 보다 소형의 착용형 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the wearable device can be configured to a smaller wearable device without using a separate switch because the user's operation between the standby state and the active state.
또한, 본 발명은 추가의 센서를 사용할 필요 없이 3축 이상의 가속도 센서만으로 장치의 동작에 필요한 움직임을 감지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that it is possible to detect the movement required for the operation of the device only by the acceleration sensor of more than three axes without using an additional sensor.
또한, 본 발명은 반지와 같이 손에 상시적으로 부착되어 있는 장치로 구현되어 있더라도 부착된 장치의 움직임으로부터 사용자의 필기 동작을 유추할 수 있는 효과가 있다.In addition, even if the present invention is implemented as a device that is constantly attached to the hand, such as a ring, there is an effect that can infer the user's writing motion from the movement of the attached device.
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