KR101348346B1 - 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법에 관한 것으로서, 영상 센서를 이용하여 영상 프레임에 포함된 영상 코드를 인식하여 포인팅 방향을 판단하고, 포인팅 장치의 움직임 변위와 디스플레이된 포인터의 움직임 변위간의 이득을 지속적으로 갱신하는 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치는 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 영상 수신부와, 입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 움직임을 감지하는 관성 센서 및 상기 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 좌표 결정부를 포함한다.
영상 패턴, 영상 코드, 중심 좌표, 이동 좌표, 이득

Description

포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법{Pointing apparatus, pointer controlling apparatus, pointing method and pointer controlling method}
본 발명은 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영상 센서를 이용하여 영상 프레임에 포함된 영상 코드를 인식하여 포인팅 방향을 판단하고, 포인팅 장치의 움직임 변위와 디스플레이된 포인터의 움직임 변위간의 이득을 지속적으로 갱신하는 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법에 관한 것이다.
관성 센서(가속도 센서 혹은 각속도 센서)를 이용한 포인팅 장치는 포인팅 장치에 내장된 관성 센서가 입력된 움직임을 감지하여 디스플레이된 포인터의 움직임을 제어한다. 관성 센서를 이용하여 포인터의 움직임을 제어하는 경우 포인팅 장치의 지시 방향과 무관하게 포인팅 장치의 움직임에 따라 포인터의 움직임이 결정되는데, 이와 같은 포인팅 방식을 상대 포인팅 방식이라 한다.
상태 포인팅 방식에 의한 포인팅 장치를 이용하는 경우 사용자는 포인팅 장치로 디스플레이 장치를 지시하지 않아도 되는 장점이 있는 반면, 디스플레이 장치 를 지시하는 경우에만 포인팅 장치가 동작하도록 하고자 하는 경우에는 이용할 수 없다.
한편, 포인팅 장치의 움직임 변위와 실제 디스플레이 장치상에서 디스플레이되어 움직이는 포인터의 움직임 변위간에는 이득 관계가 존재하는데, 관성 센서를 이용하여 회전 운동을 감지하는 포인팅 장치에 있어서, 이 이득이 고정되어 있으면 포인팅 장치와 디스플레이 장치간의 거리와 무관하게 포인팅 장치의 회전 변위에 따라 디스플레이 장치상에서 디스플레이되어 움직이는 포인터의 움직임 위치 변위가 고정되므로 절대 포인팅 장치를 구현할 수 없다.
이와 같이, 관성 센서만을 이용하는 경우 절대 포인팅 장치로 동작하도록 하거나 이득을 갱신할 수 있는 방법이 없으므로 이를 구현할 수 있는 발명의 등장이 요구된다.
본 발명은 영상 센서를 이용하여 영상 프레임에 포함된 영상 코드를 인식하여 포인팅 방향을 판단하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 포인팅 장치의 움직임 변위와 디스플레이된 포인터의 움직임 변위간의 이득을 지속적으로 갱신하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치는 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 영상 수신부와, 입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 움직임을 감지하는 관성 센서 및 상기 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 좌표 결정부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 장치는 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴 및 관성 센서에 의하여 감지된 움직임을 수신하는 수신부 및 상기 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 좌표 결정부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 포인팅 방법은 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 단계와, 입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 움직임을 감지하는 단계 및 상기 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 방법은 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴 및 관성 센서에 의하여 감지된 움직임을 수신하는 단계 및 상기 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 포인팅 장치, 포인터 제어 장치, 포인팅 방법 및 포인터 제어 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 영상 센서를 이용하여 영상 프레임에 포함된 영상 코드를 인식하여 포인팅 방향을 판단함으로써 절대 포인팅 장치를 구현할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 포인팅 장치의 움직임 변위와 디스플레이된 포인터의 움직임 변위간의 이득을 지속적으로 갱신함으로써 포인팅 장치와 디스플레이 장치간의 거리가 변하더라도 올바른 포인팅이 수행될 수 있도록 하는 장점도 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 시스템을 나타낸 도면으로서, 포인터 제어 시스템은 포인팅 장치(200), 포인터 제어 장치(300) 및 디스플레이 장치(400)를 포함하여 구성된다.
포인터 제어 장치(300)는 포인팅 장치(200)로 하여금 영상 인식 영역(700)의 범위를 판단할 수 있게 하는 영상 패턴, 그래픽 객체(110) 및 마우스 포인터(100)를 생성하는 역할을 한다. 여기서, 영상 인식 영역이란 포인팅 장치(200)에 구비된 영상 수신 수단에 의하여 감지된 영상 영역으로서, 영상 인식 영역의 범위를 판단함으로써 포인팅 장치(200)는 현재 디스플레이 영역(450)의 어느 부분을 포인팅하고 있는지 알 수 있게 된다.
포인터 제어 장치(300)로는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit)가 내 장된 개인용 컴퓨터(Personal Computer), TV용 셋탑 박스(set-top box) 또는 TV에 내장된 CPU 보드 등 데이터 처리 및 연산 기능이 구비된 장치가 이용될 수 있다.
사용자는 포인팅 장치(200)를 이용하여 디스플레이 영역(450)의 소정 지점을 포인팅할 수 있는데 이 때, 포인팅 장치(200)는 디스플레이 영역(450)의 영상 패턴을 이용하여 포인팅된 지점을 인식할 수 있게 된다.
여기서, 포인팅 장치(200)는 디스플레이된 영상 패턴을 분석하여 영상 패턴의 범위를 판단할 수 있는데, 이를 이용하여 인식된 디스플레이 영역(450)상에서 포인팅된 지점의 좌표를 추출할 수 있다.
포인터 제어 장치(300)와 포인팅 장치(200)는 무선 또는 유선으로 서로 통신하는데, 포인팅 장치(200)는 자신이 추출한 포인팅된 지점의 좌표를 포인터 제어 장치(300)로 송신한다. 이에 따라, 포인터 제어 장치(300)는 수신한 좌표를 실제 디스플레이 영역(450)의 좌표로 변환한다.
포인터 제어 장치(300)에 의하여 생성된 영상 패턴, 그래픽 객체(110) 및 마우스 포인터(100) 등의 영상은 디스플레이 장치(400)로 전달되고, 디스플레이 장치(400)는 전달받은 영상을 디스플레이한다.
한편, 포인터 제어 장치(300)와 디스플레이 장치(400)는 하나의 장치로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 포인팅 장치(200)는 영상 수신부(210), 관성 센서(220), 제어부(230), 좌표 결정부(240), 이득 산출부(250) 및 송신부(260)를 포함하여 구성된다.
영상 수신부(210)는 디스플레이 영역(450)에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 역할을 한다. 디스플레이 장치(400)는 지속적인 영상 프레임을 디스플레이함으로써 정지 영상 또는 동영상을 구현하는데, 전체 영상 패턴은 디스플레이 영역(450)을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 기 설정된 시간 간격으로 디스플레이되는 영상 프레임에 배치될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(400)가 1초에 30개의 영상 프레임을 디스플레이하는 경우 30개의 영상 프레임 중 적어도 하나 이상의 영상 프레임에 전체 영상 패턴이 배치될 수 있는 것으로서, 영상 패턴이 배치된 영상 프레임은 기 설정된 시간 간격으로 두고 디스플레이될 수 있는 것이다. 영상 패턴을 감지하기 위하여 영상 수신부(210)는 카메라부(211) 및 영역 감지부(212)를 포함하여 구성될 수 있다.
카메라부(211)는 디스플레이 영역(450)을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 특정 영상 프레임에 포함된 영상 패턴을 포착하는 역할을 한다. 영상 패턴은 가시 광선, 적외선 또는 자외선으로 구현될 수 있는데 이에 따라, 영상 패턴이 가시 광선으로 구현된 경우 카메라부(211)는 일반적인 디지털 카메라의 역할을 수행하여 영상 패턴을 초가할 수 있다.
한편, 영상 패턴이 적외선 또는 자외선인 경우 카메라부(211)는 적외선 카메라 또는 자외선 카메라의 역할을 수행하여 영상 패턴을 포착할 수 있다.
영역 감지부(212)는 영상 패턴의 범위를 감지하는 역할을 한다. 예를 들어, 영상 패턴을 구성하는 복수 개의 영상 코드가 디스플레이 영역(450)에 배치되어 있 는 경우 영역 감지부(212)는 부분 영상의 배치를 이용하여 영상 패턴의 범위를 감지할 수 있다.
이를 위하여, 서로 다른 복수 개의 영상 코드 각각이 디스플레이 영역(450)상에서 고정된 위치에 배치되어 영상 패턴을 구성하는 것이 바람직하다.
영상 패턴의 범위를 감지한 후에 영역 감지부(212)는 영상 패턴의 중심 좌표를 확인할 수도 있다.
관성 센서(Inertial Sensor)(220)는 가속도 또는 각속도에 의해 발생되는 질량체의 관성력을 질량체에 연결된 탄성 구조물의 변형으로 표시한 후 적절한 감지 및 신호 처리 기법을 이용하여 구조물의 변형을 전기적인 신호로 표시하는 것으로서, 본 발명의 관성 센서(220)는 포인팅 장치(200)에 가해진 움직임을 감지하는 역할을 한다.
즉, 관성 센서(220)는 포인팅 장치(200)로 실제 입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 실제 입력된 움직임에 대한 추정된 움직임을 감지하는 것이다.
관성 센서(220)에 의해 감지되는 동작은 직선 또는 곡선인 2차원적인 동작뿐만 아니라, 직선 및 곡선의 조합으로 구성된 3차원적인 동작도 포함될 수 있다. 다시 말해, 2차원 또는 3차원적인 하나의 기본 동작에 대해 일련의 전기적인 신호가 생성되는 것으로서, 사용자는 복수 개의 기본 동작을 조합하여 자신이 원하는 동작을 생성할 수 있다.
좌표 결정부(240)는 영상 패턴의 중심 좌표로부터 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 역할을 한다. 영역 감지부(212)에 의하여 감지된 영상 패턴의 중심 좌표는 디스플레이 영역(450)에 대한 절대 좌표일 수 있는데, 좌표 결정부(240)는 중심 좌표를 기준으로 관성 센서(220)로부터 입력된 좌표 변위만큼 이동한 위치의 절대 좌표를 결정하는 것이다.
한편, 관성 센서(220)를 장착한 포인팅 장치(200)에 있어서, 관성 센서(220)가 감지한 움직임은 사용자에 의하여 입력된 움직임으로서, 동일한 이득을 적용했을 경우 동일한 회전각의 움직임에 대해서는 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리에 관계없이 디스플레이 영역(450)상에서의 좌표 변위가 포인팅 장치(200)를 회전한 각도에 비례해서 움직인다.
하지만, 관성 센서(220)를 장착한 포인팅 장치(200)를 절대 포인팅 방식의 포인팅 장치처럼 동작시키려면, 포인팅 장치(200)가 회전한 각도 및 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리를 고려하여 디스플레이 영역(450)상에서의 좌표 변위가 일어나도록 해야 한다.
예를 들어, 디스플레이 영역(450)상의 특정 좌표 변위를 형성하기 위하여 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리가 가까운 경우 사용자는 커다란 크기의 움직임을 입력하여야 하지만, 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리가 먼 경우 사용자는 작은 크기의 움직임을 입력해도 되는 것이다.
따라서, 관성 센서(220)가 감지한 움직임에 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리에 따라서 변화되는 이득을 적용하여 디스플레이 영역(450)상에 서의 이동 좌표 변위가 결정되도록 하는 것이 바람직한데, 이득 산출부(250)는 영상 패턴 중 일정 간격을 두고 감지된 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위와, 일정 간격 동안 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 대한 관성 좌표 변위를 비교하여, 관성 좌표 변위를 디스플레이 영역(450)상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 역할을 한다.
전술한 바와 같이, 영상 패턴이 배치된 영상 프레임이 기 설정된 시간 간격을 두고 디스플레이됨에 따라 영상 수신부(210)는 해당 시간 간격으로 영상 패턴을 수신하는데, 사용자의 움직임이 입력됨에 따라 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간에는 차이가 발생할 수 있고 좌표 결정부(240)는 영상 패턴의 차이에 따른 좌표 변위를 산출할 수 있게 된다.
또한, 좌표 결정부(240)는 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 따른 좌표 변위를 산출할 수 있는데, 이득 산출부(250)는 두 개의 좌표 변위를 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 것이다. 이득 산출부(250)에 의한 이득 산출에 대한 자세한 설명은 도 9를 통하여 후술하기로 한다.
그리고, 좌표 결정부(240)는 일정 간격 이후에 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정한다.
송신부(260)는 영상 수신부(210)에 의하여 감지된 영상 패턴의 중심 좌표, 좌표 결정부(240)에 의하여 결정된 이동 좌표를 포인터 제어 장치(300)로 송신하는 역할을 한다. 여기서, 이동 좌표는 이득이 적용된 이동 좌표를 포함한다.
송신부(260)와 포인터 제어 장치(300)간의 통신 방식으로는 이더넷, USB, IEEE 1394, 직렬 통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있으며, 적외선 통신, 블루투스, 홈 RF 및 무선 랜과 같은 무선 통신 방식이 사용될 수도 있다.
한편, 포인터 제어 장치(300)에 좌표 결정부 및 이득 산출부가 구비되어 있는 경우, 카메라부(211)에 의하여 포착된 영상 패턴, 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임만이 송신부(260)를 통하여 포인터 제어 장치(300)로 송신될 수 있다.
제어부(230)는 영상 수신부(210), 관성 센서(220), 좌표 결정부(240), 이득 산출부(250), 송신부(260) 및 포인팅 장치(200)의 전반적인 제어를 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 포인터 제어 장치(300)는 수신부(310), 영상 생성부(320), 좌표 결정부(330), 제어부(340), 이득 산출부(350), 포인터 동작부(360) 및 송신부(370)를 포함하여 구성된다.
영상 생성부(320)는 영상 프레임을 생성하는 역할을 한다. 영상 생성부(320)는 1초에 30개 또는 60개의 영상 프레임을 생성할 수 있는데, 그 중 하나 또는 복수 개의 영상 프레임에 영상 패턴을 배치할 수 있다. 영상 생성부(320)에 의하여 생성된 영상 프레임을 송신부(370)를 통하여 디스플레이 장치(400)로 송신되고, 디스플레이 장치(400)는 수신한 영상 프레임을 디스플레이한다.
수신부(310)는 포인팅 장치(200)로부터 영상 패턴의 중심 좌표 및 이동 좌표를 수신하는 역할을 한다. 여기서, 이동 좌표는 포인팅 장치(200)의 영상 수신부(210)에 의하여 감지된 영상 영역 중 영상 패턴의 중심 좌표를 기준으로 관성 센 서(220)에 의하여 감지된 변위만큼 이동한 위치를 의미하는 것으로서, 디스플레이 영역(450)상의 절대 좌표를 포함한다.
수신된 좌표는 포인터 동작부(360)로 전달되고, 포인터 동작부(360)는 마우스 포인터(100)를 전달받은 좌표로 이동시키는 역할을 한다.
그리고, 송신부(370)는 위치가 이동된 마우스 포인터(100)의 영상을 디스플레이 장치(400)로 송신하는 역할을 한다. 이에 따라, 디스플레이 장치(400)의 디스플레이 영역(450)상에 이동된 마우스 포인터(100)가 디스플레이된다.
한편, 포인터 제어 장치(300)에 좌표 결정부(330) 및 이득 산출부(350)가 구비되어 있는 경우, 수신부(310)는 디스플레이 영역(450)에 배치된 전체 영상 패턴 중 포인팅 장치(200)의 영상 수신부(210)에 의하여 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴 및 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임을 수신할 수 있다.
이에 따라, 좌표 결정부(330)는 영상 패턴의 중심 좌표를 확인하고, 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정한다.
그리고, 이득 산출부(350)는 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 대한 관성 좌표 변위를 디스플레이 영역(450)상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출한다.
포인터 제어 장치(300)의 좌표 결정부(330) 및 이득 산출부(350)의 역할은 포인팅 장치(200)의 좌표 결정부(240) 및 이득 산출부(250)의 역할과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
좌표 결정부(330) 및 이득 산출부(350)에 의한 결과에 따라 포인터 동작부(360)는 마우스 포인터(100)를 이동시키고, 송신부(370)는 이동된 위치의 마우스 포인터(100) 영상을 디스플레이 장치(400)로 송신한다.
제어부(340)는 수신부(310), 영상 생성부(320), 좌표 결정부(330), 이득 산출부(350), 포인터 동작부(360), 송신부(370) 및 포인터 제어 장치(300)의 전반적인 제어를 수행한다.
한편, 포인터 제어 장치(300)에 디스플레이 수단(미도시)가 구비될 수 있는데, 이 때 포인터 동작부(360)에 의하여 위치가 이동한 마우스 포인터(100)는 디스플레이 수단을 통하여 디스플레이될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 디스플레이 장치(400)는 수신부(410) 및 디스플레이부(420)를 포함하여 구성된다.
수신부(410)는 포인터 제어 장치(300)로부터 영상 프레임을 수신하는 역할을 하고, 수신된 영상은 디스플레이부(420)를 통하여 디스플레이 된다.
디스플레이부(420)는 입력된 영상 신호를 디스플레이할 수 있는 음극선관(CRT, Cathode Ray Tube), 액정 화면(LCD, Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(LED, Light-Emitting Diode), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 또는 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel) 등의 영상 표시 수단이 구비된 모듈로서 전달 받은 영상 정보를 디스플레이하는 역할을 한다.
한편, 도 2 및 도 3은 포인터 제어 장치(300)와 디스플레이 장치(400)가 분 리된 것으로 도시되어 있으나 하나의 장치로 구현될 수도 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 패턴이 배치된 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
영상 생성부(320)에 의하여 생성된 영상 프레임은 디스플레이 장치(400)의 디스플레이부(420)를 통하여 디스플레이되는데, 서로 다른 영상 프레임(510, 520, 530)이 1초에 30회 또는 60회 디스플레이될 수 있다.
여기서, 일정한 시간 간격으로 영상 패턴이 배치된 영상 프레임(520)이 디스플레이될 수 있다. 즉, 일반적인 영상 정보만을 포함하는 영상 프레임(510, 530)의 사이에 영상 패턴을 포함하는 영상 프레임(520)이 배치될 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 영상 패턴은 가시 광선, 적외선 또는 자외선으로 구현될 수 있는데, 영상 패턴이 가시 광선으로 구현되는 경우 영상 패턴을 포함하는 영상 프레임(520)에는 영상 패턴만이 포함되어 있는 것이 바람직하나, 영상 패턴이 적외선 또는 자외선으로 구현되는 경우 영상 패턴은 일반 영상 정보를 포함하는 영상 프레임(520)에 포함될 수도 있다.
한편, 영상 프레임이 1초에 30회 또는 60회 디스플레이되는 경우 포인팅 장치(200)에 구비된 카메라부(211)의 프레임 인식 주기는 1/30 또는 1/60 미만인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 코드로 구성된 영상 패턴을 나타낸 도면으로서, 디스플레이부(420)를 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 영상 패턴(600)을 포함하는 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 영상 패턴(600)은 서로 다른 형태를 갖는 복수 개의 영상 코드로 구성되는데, 각 영상 코드들은 디스플레이 영역(450)상의 고정된 위치에 배치된다. 이에 따라, 포인팅 장치(200)의 영역 감지부(212)는 카메라부(211)를 통하여 포착된 영상을 통하여 현재 포인팅 장치(200)가 가리키고 있는 지점을 확인할 수 있게 된다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 영상 수신부(210)에 의하여 인식된 영상 패턴(710)을 나타낸 도면으로서, 카메라부(211)에 의하여 인식되는 영상 영역(이하, 인식 영역이라 한다)(700) 안에 배치된 영상 패턴(710)을 나타낸 도면이다.
도 7은 전체 영상 패턴(600) 중 일부(710)가 인식 영역(700)에 배치된 것을 나타내는데, 좌측과 우측의 소정 부분만큼만 잘려진 영상 패턴을 나타내고 있다. 이에 따라, 영역 감지부(212)는 인식 영역(700)의 영상 패턴(710)과 기 저장된 디스플레이 영역(450)상의 영상 패턴을 비교하여 현재 포인팅 장치(200)가 디스플레이 영역(450)의 한가운데를 가리키고 있음을 알 수 있게 된다.
이를 위하여, 포인팅 장치(200)에는 디스플레이 영역(450)상의 영상 패턴을 저장할 수 있는 저장 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
한편, 도 8과 같이 전체 영상 패턴(600)의 측면 하단(810)이 인식 영역(700)에 배치될 수도 있는데, 이와 같은 일부 영상 패턴(810)이 인식 영역(700)의 좌측 상단에 배치된 것을 이용하여 영역 감지부(212)는 포인팅 장치(200)가 디스플레이 영역(450)의 우측 하단을 가리키고 있음을 알 수 있게 된다.
영역 감지부(212)는 인식 영역(700)상에 배치된 영상 패턴(이하, 인식 영상 패턴이라 한다)과 기 저장된 디스플레이 영역(450)상의 영상 패턴(이하, 디스플레이 영상 패턴이라 한다)을 비교하여 디스플레이 영역(450)상의 좌표를 산출할 수 있게 되는데, 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리에 따라 인식 영상 패턴과 디스플레이 영상 패턴의 스케일이 다를 수 있다.
즉, 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)가 가까운 경우 인식 영상 패턴의 크기가 디스플레이 영상 패턴의 크기보다 클 수 있으며, 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)가 먼 경우 인식 영상 패턴의 크기가 디스플레이 영상 패턴의 크기보다 작을 수 있는 것이다.
이에 따라, 영역 감지부(212)는 인식 영역(700)에 대한 영상 처리를 수행하여 인식 영상 패턴의 스케일을 디스플레이 영상 패턴의 스케일로 동기화한 후에 포인팅 장치(200)가 가리키는 좌표를 확인할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(400)를 가리키는 포인팅 장치(200)의 각도에 따라 인식 영상 패턴이 왜곡되어 인식될 수도 있는데, 이 때 영역 감지부(212)는 왜곡된 인식 영상 패턴을 정방향으로 수정한 후 이를 디스플레이 영상 패턴과 비교하여 포인팅 장치(200)가 가리키는 좌표를 확인할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 변위와 포인터의 변위간의 관계를 나타낸 도면이다.
디스플레이 영역(450)의 좌측 말단과 우측 말단간에 마우스 포인터(100)가 이동하도록 하기 위하여 사용자는 포인팅 장치(200)에 움직임을 입력할 수 있다. 이 때, 마우스 포인터(100)의 움직임은 포인팅 장치(200)에 구비된 관성 센서(220)가 감지한 움직임에 대응하여 형성되므로 그 움직임의 크기(930)는 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)의 거리에 무관하다.
그러나, 절대 포인팅 장치를 구현하고자 하는 경우 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(400)와 포인팅 장치(200)간의 거리가 다름에 따라 포인팅 장치(200)에 가해진 움직임의 크기(910, 920)가 다르더라도 마우스 포인터(100)의 움직임(930)이 동일하게 구현되도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 본 발명의 이득 산출부(250)는 지속적으로 이득을 갱신하고, 좌표 결정부(240)는 갱신된 이득을 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 적용하는데, 이득 산출 과정은 다음과 같다.
이하, 마우스 포인터(100)는 디스플레이 영역(450)상에서 2차원적으로 움직이게 되므로, 포인팅 장치(200)로 입력되는 움직임 중 2차원적인 움직임만을 고려하기로 한다. 여기서, 디스플레이 장치(400)의 가로 방향을 X축, 세로 방향을 Y축이라 가정한다. 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임은 각속도 센서에 의하여 감지된 움직임만을 고려하기로 한다.
영상 패턴은 일정 시간 간격에 따라 디스플레이되는데 이전 시간인 t1와 이후 시간인 t2 사이에 관성 센서(220)에 의하여 감지된 각속도가
Figure 112007064974674-pat00001
면, 이 때의 각도 변화량은 수학식 1과 같다.
Figure 112007064974674-pat00002
Figure 112007064974674-pat00003
그리고, 이전 영상 패턴의 중심 좌표를 (x1, y1), 이후 영상 패턴의 중심 좌표를 (x2, y2)라고 하고, 이득을 (Rx, Ry)라고 하면 이들간의 관계는 수학식 2와 같다.
Rxθx = x2 - x1
Ryθy = y2 - y1
그리고, 이를 정리하면 이득 (Rx, Ry)는 수학식 3과 같다.
Figure 112007064974674-pat00004
Figure 112007064974674-pat00005
그리고, 일정 시간 이후에 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 따른 각속도를
Figure 112007064974674-pat00006
이라고 하면, 좌표 변위 (Δx, Δy)는 수학식 4와 같다.
Figure 112007064974674-pat00007
Figure 112007064974674-pat00008
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 과정을 나타낸 흐름도로서, 마우스 포인터(100)의 움직임을 제어하기 위하여 포인팅 장치(200)의 영상 수신부(210)는 우선 디스플레이 영역(450)에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지한다(S1010).
그리고, 영상 수신부(210)의 영역 감지부(212)는 영상 패턴의 범위를 감지하여 영상 패턴의 중심 좌표를 확인한다(S1020). 여기서, 중심 좌표는 디스플레이 영역(450)상의 절대 좌표를 포함한다.
관성 센서(220)는 포인팅 장치(200)로 입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 입력된 움직임에 대한 추정된 움직임을 감지한다(S1030).
그리고, 좌표 결정부(240)는 영상 패턴의 중심 좌표로부터 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정한다(S1040).
영상 수신부(210)에 의하여 확인된 영상 패턴의 중심 좌표 및 좌표 결정부(240)에 의하여 결정된 이동 좌표는 송신부(260)를 통하여 송신된다(S1050).
한편, 영상 수신부(210)는 일정 시간 간격으로 영상 패턴을 포함하는 영상 프레임에 대한 영상을 입력받는데, 해당 시간 간격이 완료되는 시점에 이득 산출부(250)는 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위와, 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 대한 관성 좌표 변위를 비교하여, 관성 좌표 변위를 디스플레이 영역(450)상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출한다(S1060).
그리고, 좌표 결정부(240)는 일정 간격 이후에 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하고, 이렇게 결정된 이동 좌표는 송신부(260)를 통하여 포인터 제어 장치(300)로 송신된다(S1070).
여기서, 이득 갱신 과정은 영상 패턴이 수신될 때마다 지속적으로 수행된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.
마우스 포인터(100)의 움직임을 제어하기 위하여 포인터 제어 장치(300)의 영상 생성부(320)는 우선 영상 프레임을 생성한다(S1110). 여기서, 영상 생성부(320)에 의하여 생성되는 영상 프레임 중에는 영상 패턴이 배치된 영상 프레임이 포함될 수 있다. 이렇게 생성된 영상 프레임은 송신부(370)를 통하여 디스플레이 장치(400)로 송신되거나 구비된 디스플레이 수단(미도시)로 전달되어 디스플레이된다(S1120).
수신부(310)는 포인팅 장치(200)로부터 영상 패턴의 중심 좌표 및 이동 좌표를 수신한다.
수신된 중심 좌표 및 이동 좌표는 포인터 동작부(360)로 전달되고, 포인터 동작부(360)는 중심 좌표를 기준으로 이동 좌표의 변위만큼 마우스 포인터(100)를 이동시킨다.
마우스 포인터(100)의 이동 정보는 영상 생성부(320)로 전달되고, 영상 생성부(320)는 이동된 지점에 마우스 포인터(100)가 위치하는 영상을 생성하며, 영상 생성부(320)에 의하여 생성된 영상 프레임은 송신부(370)를 통하여 디스플레이 장치(400)로 송신되거나, 구비된 디스플레이 수단(미도시)로 전달되어 디스플레이 된다.
한편, 포인터 제어 장치(300)에 좌표 결정부(330) 및 이득 산출부(350)가 구비되어 있는 경우, 수신부(310)는 포인팅 장치(200)로부터 영상 패턴 및 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임을 수신할 수 있다(S1130).
이렇게 수신된 영상 패턴 및 움직임은 좌표 결정부(330)로 전달되고, 좌표 결정부(330)는 영상 패턴의 중심 좌표를 확인하고(S1140), 중심 좌표를 기준으로 전달받은 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정한다(S1150).
그리고, 포인터 동작부(360)는 좌표 결정부(330)에 의하여 결정된 이동 좌표로 마우스 포인터(100)를 이동시키고(S1160), 이에 따라 생성된 영상 프레임은 송신부(370)를 통하여 디스플레이 장치(400)로 송신되거나 디스플레이 수단을 통하여 디스플레이된다(S1170).
이득 산출부(350)는 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위와, 관성 센서(220)에 의하여 감지된 움직임에 대한 관성 좌표 변위를 비교하여, 관성 좌표 변위를 디스플레이 영역(450)상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키 기 위한 이득을 산출한다(S1180).
그리고, 좌표 결정부(330)는 일정 간격 이후에 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하고, 이동 좌표로 이동된 마우스 포인터에 대한 영상은 송신부(370)를 통하여 디스플레이 장치(400)로 송신되거나 디스플레이 수단을 통하여 디스플레이된다(S1190).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 패턴이 배치된 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 코드로 구성된 영상 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 영상 수신부에 의하여 인식된 영상 패턴을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 변위와 포인터의 변위간의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 포인터 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims (25)

  1. 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 영상 수신부;
    입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 움직임을 감지하는 관성 센서; 및
    상기 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 좌표 결정부를 포함하는 포인팅 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 패턴은 가시 광선, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나에 의하여 형성되는 포인팅 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴은 상기 디스플레이 영역을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 기 설정된 시간 간격으로 디스플레이되는 영상 프레임에 배치되는 포인팅 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 패턴은 적어도 하나 이상의 서로 다른 영상 코드로 구성되는 포인 팅 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 감지된 영상 패턴 중 일정 간격을 두고 감지된 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위와, 상기 일정 간격 동안 상기 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 감지된 움직임의 관성 좌표 변위를 비교하여, 상기 관성 좌표 변위를 상기 디스플레이 영역상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 이득 산출부를 더 포함하는 포인팅 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 좌표 결정부는 상기 일정 간격 이후에 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 포인팅 장치.
  7. 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴 및 관성 센서에 의하여 감지된 움직임을 수신하는 수신부; 및
    상기 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 좌표 결정부를 포함하는 포인터 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴을 포함하는 영상 프레임을 생성하는 영상 생성부를 더 포함하는 포인터 제어 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴은 상기 디스플레이 영역을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 기 설정된 시간 간격으로 디스플레이되는 영상 프레임에 배치되는 포인터 제어 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 영상 패턴 중 일정 간격을 두고 감지된 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위와, 상기 일정 간격 동안 상기 관성 센서에 의하여 감지된 움직임의 관성 좌표 변위를 비교하여, 상기 관성 좌표 변위를 상기 디스플레이 영역상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 이득 산출부를 더 포함하는 포인터 제어 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 좌표 결정부는 상기 일정 간격 이후에 수신된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 포인터 제어 장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 이동 좌표에 대응하는 상기 디스플레이 영역상의 절대 좌표로 마우스 포인터를 이동시키는 포인터 동작부를 더 포함하는 포인터 제어 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 디스플레이 영역상의 상기 절대 좌표에 상기 마우스 포인터를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 포인터 제어 장치.
  14. 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴을 감지하는 단계;
    입력된 움직임에 따라 발생된 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 움직임을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 포인팅 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 영상 패턴은 가시 광선, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나에 의하여 형성되는 포인팅 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴은 상기 디스플레이 영역을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 기 설정된 시간 간격으로 디스플레이되는 영상 프레임에 배치되는 포인팅 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 영상 패턴은 적어도 하나 이상의 서로 다른 영상 코드로 구성되는 포인팅 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 감지된 영상 패턴 중 일정 간격을 두고 감지된 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위를 산출하는 단계;
    상기 일정 간격 동안 상기 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 이용하여 감지된 움직임의 관성 좌표 변위와 상기 영상 패턴 좌표 변위를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 관성 좌표 변위를 상기 디스플레이 영역상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 단계를 더 포함하는 포인팅 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 이동 좌표를 결정하는 단계는 상기 일정 간격 이후에 감지된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 포인팅 방법.
  20. 디스플레이 영역에 배치된 전체 영상 패턴 중 인식된 크기의 영역상에 존재하는 영상 패턴 및 관성 센서에 의하여 감지된 움직임을 수신하는 단계; 및
    상기 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 감지된 움직임에 따른 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 포인터 제어 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴을 포함하는 영상 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하는 포인터 제어 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 전체 영상 패턴은 상기 디스플레이 영역을 통하여 디스플레이되는 영상 프레임 중 기 설정된 시간 간격으로 디스플레이되는 영상 프레임에 배치되는 포인터 제어 방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 영상 패턴 중 일정 간격을 두고 감지된 이전 영상 패턴과 이후 영상 패턴간의 영상 패턴 좌표 변위를 산출하는 단계;
    상기 일정 간격 동안 상기 관성 센서에 의하여 감지된 움직임의 관성 좌표 변위와 상기 영상 패턴 좌표 변위를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 관성 좌표 변위를 상기 디스플레이 영역상에서의 이동 좌표 변위에 동기화시키기 위한 이득을 산출하는 단계를 더 포함하는 포인터 제어 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 이동 좌표를 결정하는 단계는 상기 일정 간격 이후에 수신된 영상 패턴의 중심 좌표로부터 상기 이득이 적용된 관성 좌표 변위만큼 이동한 이동 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 포인터 제어 방법.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 이동 좌표에 대응하는 상기 디스플레이 영역상의 절대 좌표로 마우스 포인터를 이동시키는 단계를 더 포함하는 포인터 제어 방법.
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