KR102366052B1 - Writing system and method using delay time reduction processing, and low complexity distance measurement algorithm based on chirp spread spectrum for the same - Google Patents

Writing system and method using delay time reduction processing, and low complexity distance measurement algorithm based on chirp spread spectrum for the same Download PDF

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Abstract

Provided are a writing system and method using latency reduction processing, and a chirp spread spectrum-based low-complexity ranging algorithm therefor. The writing system using latency reduction processing according to an embodiment of the present invention includes an information output device configured to receive a user's input signal through an information delivery device, analyze the input signal, and output result information. According to the present invention, it is possible to process a plurality of signals at once.

Description

지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법, 그리고 이를 위한 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘{Writing system and method using delay time reduction processing, and low complexity distance measurement algorithm based on chirp spread spectrum for the same}Writing system and method using delay time reduction processing, and low complexity distance measurement algorithm based on chirp spread spectrum for the same}

본 발명은 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법, 그리고 이를 위한 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 관한 것으로, 특히, 첩 스프레드 스펙트럼 기반의 무선통신 시스템에서 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 감소시킬 수 있는 필시 시스템 및 방법, 그리고 이를 위한 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리 측정 알고리즘에 관한 것이다. The present invention relates to a writing system and method using delay time reduction processing, and to a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm for the same. In particular, the chirp spread spectrum-based wireless communication system reduces latency through an effective pre-processing process. It relates to a system and method that can be performed, and a low-complexity distance measurement algorithm based on a chirp spread spectrum for this purpose.

WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술 및 초소형 네트워크 디바이스 기술 등이 발전함에 따라 센서 네트워크 기술이 매우 활성화되고 있고, 예를 들면, 미국에서는 이 기술을 홈 오토메이션이나 생태 모니터링 등에 시험적으로 적용하고 있고, 또한, 이러한 기술은, 향후 사회기반시설 안전 감시, 산불 감시, 산업시설 감시, 국방 등의 분야에서 널리 활용될 수 있다.As wireless personal area network (WPAN) technology and micro-network device technology develop, sensor network technology is very active. For example, in the United States, this technology is being experimentally applied to home automation or ecological monitoring , this technology can be widely used in the fields of infrastructure safety monitoring, forest fire monitoring, industrial facility monitoring, and national defense in the future.

이러한 이유로 USN에서 가장 중요한 기술은 정확한 정보를 빠르게 전달하는 신뢰성이며, 또, 전력소모도 매우 중요하다.For this reason, the most important technology in USN is reliability that delivers accurate information quickly, and power consumption is also very important.

따라서 현재, WPAN(Wireless Personal Area Network) 전송기술의 하나인 IEEE 802.15.4a의 저속형 UWB(Ultra Wide Band) 기술이 활발하게 연구되어고 있으나, IEEE 802.15.4a에서 제시된 WPAN 전송채널의 경우에는 심각한 멀티패스(Multi-path) 간섭성분이 존재하여 이에 대한 해결방안이 절실히 요구되고 있다. Therefore, at present, the low-speed Ultra Wide Band (UWB) technology of IEEE 802.15.4a, which is one of the wireless personal area network (WPAN) transmission technologies, is being actively studied. There is a multi-path interference component, and there is an urgent need for a solution to this.

즉, 더 상세하게는, 무선신호의 특성상, 실제로는 동일 영역대의 주파수를 사용하는 다른 무선통신 시스템(예를 들면, 블루투스나 와이파이(Wi-Fi) 등)과의 간섭작용이나, 바디 팩터(Body Factor) 등과 같이 다른 매질 의한 통신장애가 발생하게 된다.That is, in more detail, due to the characteristics of the wireless signal, interference with other wireless communication systems (for example, Bluetooth or Wi-Fi, etc.) that actually use a frequency in the same range, or the body factor (Body Factor) Factor), communication failure occurs due to other media.

여기서, 바디 팩터란, 사람의 신체에 의해 무선 라디오 통신이 장애를 받는 상황을 의미하는 것으로, 예를 들면, 종래의 센서 네트워크에서 많이 사용하는 IEEE 802.15.4 기반의 시스템의 경우, 두 개의 센서 노드를 신체의 앞뒤에 바짝 붙여서 통신을 시도할 경우 통신 자체가 불가능한 경우가 많이 발생하며, 이와 같은 현상은 CSS 기반의 IEEE 802.15.4a에서도 유사하게 나타나게 된다.Here, the body factor means a situation in which wireless radio communication is interrupted by a human body. For example, in the case of an IEEE 802.15.4-based system widely used in conventional sensor networks, two sensor nodes If communication is attempted by attaching the 's' to the front and back of the body, communication itself is often impossible, and this phenomenon is similarly observed in CSS-based IEEE 802.15.4a.

실제로 실험을 할 경우, 야외에서는 통신이 불가능한 경우가 대부분이며, 실내에서는 벽 등의 반사파에 의한 멀티패스로 인해 여러 경로로 전파가 수신되어, 패킷 수신은 가능하나, TOA(Time Of Arrival)에 의해 거리를 측정하는 IEEE 802.15.4a의 방식의 특성상 실제 거리 보다 큰 거리로 오차가 발생하게 된다.In the case of actual experiments, in most cases, communication is not possible outdoors, and in the room, radio waves are received through multiple paths due to multipath due to reflected waves from walls, etc., so packet reception is possible, but Due to the characteristics of the IEEE 802.15.4a method of measuring distance, an error occurs with a distance greater than the actual distance.

또한, 유비쿼터스 시대가 도래함에 따라 사회적으로 실내 위치추적 시스템에 대한 관심이 증가되었으나, 기존의 실내 위치추적 시스템은 실내 환경의 빈번한 변화에 능동적으로 대응하지 못하고, 실내 환경의 NLOS 특성으로 인하여 이동 객체의 정확한 위치 측정이 어려운 문제점이 있었다.In addition, with the advent of the ubiquitous era, social interest in indoor positioning systems has increased, but the existing indoor positioning systems cannot actively respond to frequent changes in the indoor environment, and due to the NLOS characteristics of the indoor environment, There was a problem in that it was difficult to accurately measure the position.

또한, 이러한 실내 위치 추적 시스템을 사용하는 전자 칠판의 경우에는 바디 팩터를 포함한 오차 및 지연시간 등의 에러는 빔 프로젝터를 이용한 수업 과정에서도 전자 필기를 수행하는 경우에 유의미한 필기 인식 지연 시간 및 오차가 발생할 수 있다는 문제점이 존재한다.In addition, in the case of an electronic blackboard using such an indoor location tracking system, errors such as errors and delay times including body factors may cause significant handwriting recognition delay time and errors when electronic writing is performed even in a class using a beam projector. There is a problem that can be.

한국등록특허 제 10-1037435호Korean Patent No. 10-1037435

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 멀티패스와 같은 간섭성분을 상쇄하여 실내환경에서의 거리측정 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 복수의 신호를 한번에 처리 가능하도록 하는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리 측정 알고리즘을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is to cancel an interference component such as a multipath to improve distance measurement performance in an indoor environment and to process a plurality of signals at the same time We aim to provide a low-complexity distance measurement algorithm based on chirp spread spectrum.

또, 본 발명의 다른 실시예에서는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리 측정 알고리즘을 이용하여 지연시간이 유의미하게 감소하고 위치 인식 정확도가 높은 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.In another embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide a writing system and method using a delay time reduction process that significantly reduces the delay time using a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm and has high position recognition accuracy.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 정보 입력 장치를 통해 입력되는 사용자의 입력 신호와 정보 전달 장치에서 측정한 상기 정보 입력 장치와의 거리를 포함하는 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치를 통해 전달받고, 상기 입력 신호를 분석하여 결과 정보를 출력하도록 형성되는 정보 출력 장치를 포함하는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for solving the above problems, the information is transmitted by the input signal including the distance between the user's input signal input through the information input device and the information input device measured by the information delivery device There is provided a writing system using delay time reduction processing, which includes an information output device that is transmitted through a device and configured to analyze the input signal and output result information.

상기 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템에서 상기 정보 출력 장치는, 상기 입력 신호를 전달받아 처리하여 기준 정보 및 입력 정보를 획득하고, 획득한 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보를 처리하여 결과 정보를 출력하도록 형성되며, 상기 입력 신호를 처리하도록 형성되는 입력 신호 처리부; 상기 기준 정보를 전달받아 처리하도록 형성되는 기준 정보 처리부; 상기 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하도록 형성되는 입력 정보 처리부; 및 상기 입력 형태 판단 결과를 이용하여 상기 결과 정보를 생성하고, 상기 결과 정보를 기 설정된 알고리즘을 이용하여 처리하여 지연시간을 감소시켜 영상 정보로 출력하도록 형성되는 결과 정보 처리부;를 포함하고, 상기 입력 신호 처리부는, 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치로부터 획득하도록 형성되는 입력 신호 획득 모듈; 및 상기 획득한 입력 신호에 포함된 정보를 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보로 분류하도록 형성되는 입력 신호 분류 모듈;을 포함하도록 형성되며, 상기 기 설정된 알고리즘은 첩 스프레드 스펙트럼 기반의 초광대역 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이며, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 적어도 하나의 서브첩을 구하는 단계; 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계; 상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해를 통해 신호와 잡음공간으로 분리시키는 단계; 및 잡음공간 기반 알고리즘을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계;를 포함하며, 상기 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;는, 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 획득한 후 상기 지연 시간을 계산하여, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성되며, 상기 서브첩을 구하는 단계는, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을

Figure 112021062070035-pat00001
m, n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 서브첩을 구하도록 형성된다.In the writing system using the delay time reduction processing, the information output device receives and processes the input signal to obtain reference information and input information, and processes the obtained reference information and the input information to output result information. an input signal processing unit formed to process the input signal; a reference information processing unit configured to receive and process the reference information; an input information processing unit configured to receive and process the input information to obtain an input type determination result; and a result information processing unit configured to generate the result information by using the result of determining the input type and to output the result information as image information by processing the result information using a preset algorithm to reduce a delay time. The signal processing unit may include: an input signal obtaining module configured to obtain the input signal from the information transfer device; and an input signal classification module configured to classify information included in the obtained input signal into the reference information and the input information; wherein the preset algorithm is configured to include a chirp spread spectrum-based ultra-wideband wireless communication system A chirp spread spectrum-based low-complexity ranging algorithm used to calculate a delay time to measure a distance, comprising: obtaining at least one sub-chirp through white Gaussian noise and multiple channels; obtaining a dichop sub-chup as a pre-processing process for obtaining an accurate time; obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the dichop sub-chirp, and separating it into a signal and a noise space through non-regular value decomposition; and obtaining a delay time of each pass using a noise space-based algorithm, wherein the step of obtaining a dichop sub-chirp through the pre-processing process includes: a first sub-chirp of a symbol based on chirp spread spectrum piconet 1; As in the second sub-chirp, or the third and fourth sub-chups, the di-chipped sub-chips are obtained through a preprocessing process using the di-chipped sub-chups of sub-chups of different bands with the same slope in the time-frequency domain. and then calculating the delay time to reduce the complexity of the overall algorithm for calculating the delay time. Am, the amplitude of the mth pass, and the delay time of the mth pass.
Figure 112021062070035-pat00001
When m and n(t) are white Gaussian noise, the sub-chirp is obtained using Equation 1 below.

[수학식 1]

Figure 112021062070035-pat00002
[Equation 1]
Figure 112021062070035-pat00002

본 발명의 일 측면에 따르면, 정보 입력 장치를 통해 입력되는 사용자의 입력 신호와 정보 전달 장치에서 측정한 상기 정보 입력 장치와의 거리를 포함하는 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치를 통해 전달받고, 상기 입력 신호를 분석하여 결과 정보를 출력하는 단계를 포함하는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, the input signal including the distance between the user's input signal input through the information input device and the information input device measured by the information delivery device is received through the information transmission device, and the There is provided a writing method using a delay time reduction process comprising the step of analyzing an input signal and outputting result information.

지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법에 있어서, 상기 입력 신호를 분석하여 결과 정보를 출력하는 단계는, 상기 입력 신호를 전달받아 처리하여 기준 정보 및 입력 정보를 획득하고, 획득한 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보를 처리하여 결과 정보를 출력하도록 형성되며, 입력 신호부를 이용하여 상기 입력 신호를 처리하는 단계; 기준 정보 처리부를 이용하여 상기 기준 정보를 전달받아 처리하는 단계; 입력 정보 처리부를 이용하여 상기 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계; 및 결과 정보 처리부를 이용하여 상기 입력 형태 판단 결과를 이용하여 상기 결과 정보를 생성하고, 상기 결과 정보를 기 설정된 알고리즘을 이용하여 처리하여 지연시간을 감소시켜 영상 정보로 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 입력 신호를 처리하는 단계는, 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치로부터 획득하는 단계; 및 상기 획득한 입력 신호에 포함된 정보를 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보로 분류하는 단계;를 포함하도록 형성되며, 상기 기 설정된 알고리즘은 첩 스프레드 스펙트럼 기반의 초광대역 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이며, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 적어도 하나의 서브첩을 구하는 단계; 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계; 상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해를 통해 신호와 잡음공간으로 분리시키는 단계; 및 잡음공간 기반 알고리즘을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계;를 포함하며, 상기 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;는, 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 획득한 후 상기 지연 시간을 계산하여, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성되며, 상기 서브첩을 구하는 단계는, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을

Figure 112021062070035-pat00003
m, n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때, 하기 수학식 2를 이용하여 상기 서브첩을 구하도록 형성된다.In the writing method using delay time reduction processing, the step of analyzing the input signal and outputting result information includes receiving and processing the input signal to obtain reference information and input information, and obtaining reference information and the input information a step of processing the information to output result information, and processing the input signal using an input signal unit; receiving and processing the reference information using a reference information processing unit; receiving and processing the input information using an input information processing unit to obtain an input type determination result; and using a result information processing unit to generate the result information by using the input form determination result, and to process the result information using a preset algorithm to reduce the delay time and output the result as image information; The processing of the input signal may include: obtaining the input signal from the information transfer device; and classifying the information included in the acquired input signal into the reference information and the input information; the preset algorithm is configured to include a chirp spread spectrum-based ultra-wideband wireless communication system to measure a distance A chirp spread spectrum-based low-complexity ranging algorithm used to calculate the delay time, comprising the steps of: obtaining at least one sub-chirp through white Gaussian noise and multiple channels; obtaining a dichop sub-chup as a pre-processing process for obtaining an accurate time; obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the dichop sub-chirp, and separating it into a signal and a noise space through non-regular value decomposition; and obtaining a delay time of each pass using a noise space-based algorithm, wherein the step of obtaining a dichop sub-chirp through the pre-processing process includes: a first sub-chirp of a symbol based on chirp spread spectrum piconet 1; As in the second sub-chirp, or the third and fourth sub-chups, the di-chipped sub-chips are obtained through a preprocessing process using the di-chipped sub-chups of sub-chups of different bands with the same slope in the time-frequency domain. and then calculating the delay time to reduce the complexity of the overall algorithm for calculating the delay time. Am, the amplitude of the mth pass, and the delay time of the mth pass.
Figure 112021062070035-pat00003
When m and n(t) are white Gaussian noise, the sub-chirp is obtained using Equation 2 below.

[수학식 2]

Figure 112021062070035-pat00004
[Equation 2]
Figure 112021062070035-pat00004

본 발명의 일 측면에 따르면, 첩 스프레드 스펙트럼 기반의 초광대역 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이 제공된다. 상기 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘은, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 적어도 하나의 서브첩을 구하는 단계; 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계; 상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해를 통해 신호와 잡음공간으로 분리시키는 단계; 및 잡음공간 기반 알고리즘을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계;를 포함하며, 상기 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;는, 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 획득한 후 상기 지연 시간을 계산하여, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성되며, 상기 서브첩을 구하는 단계는, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을

Figure 112021062070035-pat00005
m, n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때, 하기 수학식 3을 이용하여 상기 서브첩을 구하도록 형성된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm used to calculate a delay time to measure a distance in a chirp spread spectrum-based ultra-wideband wireless communication system. The chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm may include: obtaining at least one sub-chirp through white Gaussian noise and multiple channels; obtaining a dichop sub-chup as a pre-processing process for obtaining an accurate time; obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the dichop sub-chirp, and separating it into a signal and a noise space through non-regular value decomposition; and obtaining a delay time of each pass using a noise space-based algorithm, wherein the step of obtaining a dichop sub-chirp through the pre-processing process includes: a first sub-chirp of a symbol based on chirp spread spectrum piconet 1; As in the second sub-chirp, or the third and fourth sub-chups, the di-chipped sub-chips are obtained through a preprocessing process using the di-chipped sub-chups of sub-chups of different bands with the same slope in the time-frequency domain. and then calculating the delay time to reduce the complexity of the overall algorithm for calculating the delay time. Am, the amplitude of the mth pass, and the delay time of the mth pass.
Figure 112021062070035-pat00005
When m and n(t) are white Gaussian noise, the sub-chirp is obtained using Equation 3 below.

[수학식 3]

Figure 112021062070035-pat00006
[Equation 3]
Figure 112021062070035-pat00006

본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법은 지연시간 감소 알고리즘을 이용하여 입력 장치의 레이턴시를 유의미하게 감소시킴으로써, 사용자가 종래보다 편리하고 빠르게 필기 내용을 확인할 수 있는 효과가 있다.The writing system and method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention significantly reduces the latency of an input device by using a delay time reduction algorithm, so that the user can check the handwritten content more conveniently and faster than in the prior art there is

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법은 필기 영역을 임의로 선정하고, 선정한 필기 영역 내에서만 필기가 수행되도록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the writing system and method using the delay time reduction process according to an embodiment of the present invention has an effect of arbitrarily selecting a writing area and allowing writing to be performed only within the selected writing area.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템 및 방법은 필기 영역을 영상 외의 부분에 지정하고, 필기 영역을 벗어나는 필기가 발생하는 경우 해당 필기의 크기를 조절하여 영상 내에 포함시키도록 할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the writing system and method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention, the writing area is designated in a part other than the image, and when handwriting outside the writing area occurs, the size of the handwriting is adjusted and included in the image There is an effect that can make it happen.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1 시스템의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 입력 신호 처리부의 블록도이다.
도 4는 도 2의 기준 정보 처리부의 블록도이다.
도 5는 도 2의 입력 정보 처리부의 블록도이다.
도 6은 도 2의 결과 정보 처리부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법의 순서도이다.
도 8은 도 7의 단계 S131을 나타낸 순서도이다.
도 9는 도 7의 단계 S132를 나타낸 순서도이다.
도 10은 도 7의 단계 S133을 나타낸 순서도이다.
도 11은 도 7의 단계 S134를 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘과 종래의 거리 측정 알고리즘의 비교 그래프이다.
도 13은 종래의 알고리즘과 본 발명의 일 실시예에 따른 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘을 각각 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 종래의 알고리즘과 본 발명의 일 실시예에 따른 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘을 각각 비교한 결과를 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a writing system using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the system of FIG. 1 .
3 is a block diagram of an input signal processing unit of FIG. 2 .
4 is a block diagram of the reference information processing unit of FIG. 2 .
FIG. 5 is a block diagram of the input information processing unit of FIG. 2 .
6 is a block diagram of the result information processing unit of FIG. 2 .
7 is a flowchart of a writing method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating step S131 of FIG. 7 .
9 is a flowchart illustrating step S132 of FIG. 7 .
10 is a flowchart illustrating step S133 of FIG. 7 .
11 is a flowchart illustrating step S134 of FIG. 7 .
12 is a comparison graph between a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measuring algorithm and a conventional distance measuring algorithm according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating results of comparison between a conventional algorithm and a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating results of comparison between a conventional algorithm and a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1 시스템의 세부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 2의 입력 신호 처리부의 블록도이고, 도 4는 도 2의 기준 정보 처리부의 블록도이며, 도 5는 도 2의 입력 정보 처리부의 블록도이고, 도 6은 도 2의 결과 정보 처리부의 블록도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 6을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.1 is a block diagram of a writing system using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the system of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the input signal processing unit of FIG. 4 is a block diagram of the reference information processing unit of FIG. 2 , FIG. 5 is a block diagram of the input information processing unit of FIG. 2 , and FIG. 6 is a block diagram of the result information processing unit of FIG. 2 . Hereinafter, a writing system using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템(100)은, 정보 입력 장치(110), 정보 전달 장치(120) 및 정보 출력 장치(130)를 포함하도록 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 필요한 경우 정보 입력 장치(110)를 필기용 전자펜으로, 정보 전달 장치(120)를 필기용 전자펜을 인식할 수 있는 센서로, 정보 출력 장치(130)를 획득한 정보를 처리할 수 있는 프로그램이 내장된 빔 프로젝터로 치환하여 설명할 수도 있다. 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 작성되는 각각의 구성의 동작과 유사한 동작을 하는 다른 다양한 장치들에도 적용될 수 있음이 자명하다.Referring to FIG. 1 , a writing system 100 using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention includes an information input device 110 , an information delivery device 120 , and an information output device 130 . can be formed. Hereinafter, if necessary for convenience of description, the information input device 110 as an electronic pen for writing, the information transmission device 120 as a sensor capable of recognizing the electronic pen for writing, and the information obtained by the information output device 130 are used. A program that can be processed can be explained by replacing it with a built-in beam projector. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and it is apparent that the present invention may be applied to various other devices that perform similar operations to those of each of the created components.

정보 입력 장치(110)는 사용자가 휴대하며, 필기를 수행할 수 있도록 형성된다. 이때, 정보 입력 장치(110)는 일 예로 필기용 전자펜일 수 있으며, 입력 신호 생성 유닛(111)을 포함하도록 형성될 수 있다. 입력 신호 생성 유닛(111)은 사용자가 필기 동작을 수행하면, 필기 동작을 수행하는 동안 입력 신호를 생성하도록 형성된다. 이때, 입력 신호는 일 예로, 사용자가 정보 입력 장치(110)를 지면 또는 벽면에 접촉하여 힘을 가하는 동작을 수행하여 정보 입력 장치(110)의 지면 또는 벽면 접촉부에 압력이 가해지는 경우 생성될 수도 있고, 사용자가 정보 입력 장치(110)의 일 측면에 구비되는 입력 신호 생성 버튼을 누르는 경우 생성될 수도 있다.The information input device 110 is carried by a user and is configured to perform handwriting. In this case, the information input device 110 may be, for example, an electronic pen for writing, and may be formed to include the input signal generating unit 111 . The input signal generating unit 111 is configured to, when the user performs a handwriting operation, generate an input signal while performing the handwriting operation. In this case, the input signal may be generated when, for example, the user applies a force by contacting the information input device 110 with the ground or wall surface to apply pressure to the ground or wall contact portion of the information input device 110 . Also, it may be generated when the user presses an input signal generating button provided on one side of the information input device 110 .

정보 전달 장치(120)는 정보 입력 장치(110)에서 생성된 입력 신호를 전달 받아 후술되는 정보 출력 장치(130)로 전달하도록 형성된다. 여기서, 정보 전달 장치(120)는 일 예로 센서 장치 또는 통신 장치일 수 있으며, 통신 유닛(121)을 더 포함하여, 해당 통신 유닛(121)을 이용하여 입력 신호를 정보 입력 장치(110)로부터 획득한 후 정보 출력 장치(130)로 전달하도록 형성될 수 있다. 이때, 정보 전달 장치(120)는 일 예로 정보 출력 장치(130)와 usb 등을 통해 연결 되어 정보 출력 장치(130)로부터 전원을 공급 받을 수도 있고, 유선 또는 무선 통신망을 이용하여 정보 출력 장치(130)와 데이터를 주고 받도록 형성될 수도 있다. 또, 정보 전달 장치(120)는 반드시 정보 출력 장치(130)와 물리적으로 인접하여야 할 필요는 없으며, 사용자가 원하는 경우 정보 출력 장치(130)와 이격하여 설치할 수도 있다.The information transmission device 120 is configured to receive the input signal generated by the information input device 110 and transmit it to the information output device 130 to be described later. Here, the information transmission device 120 may be, for example, a sensor device or a communication device, and further includes a communication unit 121 to obtain an input signal from the information input device 110 using the communication unit 121 . After doing so, it may be configured to be transmitted to the information output device 130 . In this case, the information transmission device 120 may be connected to the information output device 130 through a USB, for example, and receive power from the information output device 130 , or the information output device 130 using a wired or wireless communication network. ) and may be formed to exchange data. Also, the information delivery device 120 does not necessarily have to be physically adjacent to the information output device 130 , and may be installed to be spaced apart from the information output device 130 if a user desires.

또, 정보 전달 장치(120)는 정보 입력 장치(110)와의 거리를 측정하도록 형성된다. 정보 전달 장치(120)는 장치가 설치된 위치로부터 정보 입력 장치(110)와의 거리를 획득하고, 획득한 거리 측정값을 입력 신호에 포함시켜 후술되는 정보 출력 장치(130)로 전달하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 정보 전달 장치(120)가 정보 입력 장치(110)와의 거리를 획득하는 상황은 입력 신호 생성 유닛(111)이 동작하는 상황일 수 있다. 다시 말해 본 발명의 일 실시예에서는 정보 전달 장치(120)는 정보 입력 장치(110)가 입력 신호를 생성하는 동안에만 거리를 측정하도록 형성되어 전력 소모를 최소화 하도록 할 수도 있다. 이러한 전력 소모의 최소화는 일 예로 USB를 통해 전원을 공급받지 않고 자체 내장 전원을 사용하는 경우에 기본 설정되도록 형성될 수도 있다.Also, the information transmission device 120 is configured to measure a distance to the information input device 110 . The information transmission device 120 may be configured to acquire a distance from the location where the device is installed to the information input device 110, include the obtained distance measurement value in an input signal, and transmit it to the information output device 130 to be described later. . In an embodiment of the present invention, a situation in which the information transmission device 120 obtains a distance from the information input device 110 may be a situation in which the input signal generating unit 111 operates. In other words, according to an embodiment of the present invention, the information transmission device 120 may be configured to measure the distance only while the information input device 110 generates an input signal to minimize power consumption. This minimization of power consumption may be configured to be set as a default when using a built-in power source without receiving power through USB, for example.

본 발명의 일 실시예에 따른 정보 출력 장치(130)는 정보 입력 장치(110)에서 생성된 입력 신호를 정보 전달 장치(120)를 통해 전달받아 처리하여 결과 정보를 출력하도록 형성된다. 정보 출력 장치(130)는 입력 신호를 처리해 기준 정보 및 입력 정보를 생성하고, 생성한 기준 정보 및 입력 정보를 각각 이용하여 결과 정보를 생성한 후 출력할 수 있다. 이를 위해 정보 출력 장치(130)는 입력 신호 처리부(131), 기준 정보 처리부(132), 입력 정보 처리부(133) 및 결과 정보 처리부(134)를 포함하여 형성될 수 있다.The information output device 130 according to an embodiment of the present invention is configured to receive and process the input signal generated by the information input device 110 through the information delivery device 120 to output result information. The information output device 130 may process an input signal to generate reference information and input information, and generate result information by using the generated reference information and input information, respectively, and then output the generated information. To this end, the information output device 130 may be formed to include an input signal processing unit 131 , a reference information processing unit 132 , an input information processing unit 133 , and a result information processing unit 134 .

입력 신호 처리부(131)는 정보 입력 장치(110) 및 정보 전달 장치(120)에서 생성된 입력 신호를 전달 받아 입력 신호를 분류하고, 각각의 분류 결과를 처리하도록 형성된다. 이를 위해 입력 신호 처리부(131)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력 신호 획득 모듈(311) 및 입력 신호 분류 모듈(312)을 포함하여 형성될 수 있다.The input signal processing unit 131 is configured to receive the input signals generated by the information input device 110 and the information delivery device 120 , classify the input signals, and process each classification result. To this end, the input signal processing unit 131 may be formed to include an input signal acquisition module 311 and an input signal classification module 312 as shown in FIG. 3 .

입력 신호 획득 모듈(311)은 정보 전달 장치(120)로부터 입력 신호를 획득하도록 형성된다.The input signal obtaining module 311 is configured to obtain an input signal from the information transmitting device 120 .

입력 신호 분류 모듈(312)은 입력 신호 획득 모듈(311)에서 획득한 입력 신호를 전달 받아 기준 정보 및 입력 정보로 분류하도록 형성된다. 기준 정보는 입력 정보를 분석하기 전 기준을 설정하기 위해 필요한 정보이며, 일 예로 필기 가능 영역인 필기 영역을 설정하기 위해 획득될 수 있다.The input signal classification module 312 is configured to receive the input signal acquired by the input signal acquisition module 311 and classify it into reference information and input information. The reference information is information necessary to set a standard before analyzing the input information, and may be obtained, for example, to set a writing area that is a writing-enabled area.

사용자가 정보 입력 장치(110)를 이용하여 필기를 수행할 때 사용자가 편한 임의의 위치에서 필기를 하게 되면, 정보 출력 장치(130)는 해당 필기의 위치를 확인하고 획득하기 위해 넓은 영역에 대한 측정 정보를 획득하여야 한다. 따라서, 정보 입력 장치(110)를 이용한 필기가 가능한 필기 영역의 제한을 두지 않는다면 정보 출력 장치(130)는 과다한 정보를 획득하고 분석하여야 하며 이로 인해 필기 인식의 효율이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.When the user performs handwriting using the information input device 110 , if the user takes notes at a convenient location, the information output device 130 measures a wide area in order to confirm and obtain the location of the corresponding handwriting. information must be obtained. Accordingly, if the writing area in which writing can be performed using the information input device 110 is not limited, the information output device 130 must acquire and analyze excessive information, which may reduce the efficiency of handwriting recognition.

이를 극복하기 위해 본 발명의 지연시간 감소 처리를 위한 필기 시스템(100)은 입력 신호에 필기 영역을 제한하는 기준 정보를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 기준 정보는 사용자가 정보 입력 장치(110)를 이용하여 최초로 마킹하는 4개의 점의 위치 정보일 수 있고, 정보 입력 장치(110)를 통해 사용자가 그린 도형의 위치 정보일 수도 있다.To overcome this, the writing system 100 for delay time reduction processing according to the present invention may be configured to include reference information for limiting the writing area in the input signal. Here, the reference information may be location information of four points initially marked by the user using the information input device 110 , or may be location information of a figure drawn by the user through the information input device 110 .

또, 입력 정보는 기준 정보를 기준으로 형성된 필기 영역 내에서 획득되는 입력 신호, 다시 말해 사용자의 필기 정보일 수 있다. 여기서 정보 입력 장치(110)가 필기를 수행한 위치 정보는 정보 전달 장치(120)가 측정한 정보 입력 장치(110)와의 거리 정보를 통해 획득될 수 있다.Also, the input information may be an input signal obtained within a writing area formed based on the reference information, that is, the user's writing information. Here, the information on the location where the information input device 110 performs handwriting may be obtained through distance information with the information input device 110 measured by the information delivery device 120 .

입력 신호 처리부(131)에서 분류된 기준 정보 및 입력 정보는 각각 후술되는 기준 정보 처리부(132) 및 입력 정보 처리부(133)로 전달된다.The reference information and input information classified by the input signal processing unit 131 are transmitted to a reference information processing unit 132 and an input information processing unit 133 to be described later, respectively.

기준 정보 처리부(132)는 입력 신호 처리부(131)에서 획득된 기준 정보를 전달 받아 입력 영역을 설정하고 필요에 따라 전달 장치를 보정하도록 형성된다. 이를 위해 기준 정보 처리부(132)는 도 4에 도시된 바와 같이 기준 정보 획득 모듈(321), 입력 영역 설정 모듈(322) 및 전달 장치 보정 모듈(323)을 포함하도록 형성될 수 있다.The reference information processing unit 132 is configured to receive the reference information obtained from the input signal processing unit 131 , set an input area, and correct the transmission device as necessary. To this end, the reference information processing unit 132 may be formed to include a reference information acquisition module 321 , an input area setting module 322 , and a delivery device correction module 323 as shown in FIG. 4 .

기준 정보 획득 모듈(321)은 입력 신호 처리부(131)의 입력 신호 분류 모듈(312)에서 분류된 기준 정보를 획득하도록 형성될 수 있으며, 입력 영역 설정 모듈(322)은 기준 정보를 이용하여 정보 입력 장치(110)의 입력 정보가 생성될 수 있는 입력 영역을 설정하도록 형성된다.The reference information acquisition module 321 may be configured to acquire the reference information classified by the input signal classification module 312 of the input signal processing unit 131 , and the input area setting module 322 inputs information using the reference information It is formed to set an input area in which input information of the device 110 can be generated.

입력 영역은 상술한 바와 같이 기준 정보에 포함된 꼭지점 정보 또는 도형 정보를 이용하여 설정될 수 있다. 입력 영역은 정보 출력 장치(130)에서 송출되는 베이스 영상에서 미리 적용되어 출력될 수도 있고, 정보 전달 장치(120)에서 정보 입력 장치(110)의 위치를 센싱하여 입력 영역을 제한할 수도 있다. 여기서 베이스 영상은 필기 등 정보 입력 장치(110)의 입력 신호가 적용되지 않고 정보 출력 장치(130)에서 출력되는 영상을 의미할 수 있다.As described above, the input area may be set using vertex information or figure information included in the reference information. The input area may be pre-applied and output from the base image transmitted from the information output device 130 , or the information delivery device 120 may sense the position of the information input device 110 to limit the input area. Here, the base image may mean an image output from the information output device 130 to which an input signal of the information input device 110 such as writing is not applied.

벽면에 비추는 영상 내에 특정 영역을 지정하기 위해서는 크게 2가지 방법을 사용할 수 있다. 첫째는 출력되는 영상을 기준으로 특정 영역을 지정하는 방법이며 다른 방법은 영상이 투사되는 벽면에 특정 영역을 지정하는 방법이다. 첫째 방법을 사용하는 경우에는 정보 출력 장치(130)에서 출력되는 영상이 흔들리거나 움직여 최초 위치에서 벗어나는 경우에도 영상을 기준으로 특정 영역이 지정되어 있기 때문에 영상 내에 해당 영역이 유지될 수 있다는 장점이 존재한다.In order to designate a specific area in the image projected on the wall, two methods can be used. The first is a method of designating a specific area based on the output image, and the other method is a method of designating a specific area on the wall on which the image is projected. In the case of using the first method, even when the image output from the information output device 130 shakes or moves to deviate from the initial position, since a specific region is designated based on the image, the corresponding region can be maintained within the image. do.

다른 방법을 사용하는 경우에는 정보 출력 장치(130)에서 영상을 출력하는 벽면에 특정 영역을 지정하기 때문에 정보 출력 장치(130)가 움직이게 되는 경우에는 영상에서 해당 영역이 벗어날 수도 있지만, 정보 출력 장치(130)가 움직이지 않고 영상이 교체되는 경우에도 영역이 고정되어 남아있기 때문에 해당 영역을 고정시켜 사용할 수 있는 장점이 존재한다.In the case of using another method, since a specific area is designated on the wall from which the information output device 130 outputs an image, when the information output device 130 moves, the corresponding area may deviate from the image, but the information output device ( 130) does not move and since the region remains fixed even when the image is replaced, there is an advantage in that the region can be fixed and used.

두 방법은 본 발명에서 모두 사용될 수 있으며, 첫째 방법을 사용하는 경우에는 정보 전달 장치(120)는 설정된 입력 영역이 영상의 어떤 부분에 위치하는지를 측정하고, 측정한 정보를 정보 출력 장치(130)의 입력 영역 설정 모듈(322)로 전달하여 입력 영역을 영상에 고정시킬 수 있다.Both methods can be used in the present invention, and when the first method is used, the information delivery device 120 measures which part of the image where the set input area is located, and transmits the measured information to the information output device 130 . It is transmitted to the input area setting module 322 to fix the input area to the image.

또, 둘째 방법을 사용하는 경우에는 정보 전달 장치(120)는 벽면과 정보 입력 장치(110)의 상대적 위치를 확인하고, 해당 위치를 이용하여 벽면에 가상의 좌표를 생성한 후, 해당 좌표를 정보 출력 장치(130)의 입력 영역 설정 모듈(322)로 전달하여 벽면의 특정 영역에 입력 영역을 고정시킬 수 있다.In addition, in the case of using the second method, the information delivery device 120 checks the relative positions of the wall and the information input device 110 , generates virtual coordinates on the wall using the corresponding positions, and then transmits the coordinates. It is transmitted to the input area setting module 322 of the output device 130 to fix the input area to a specific area of the wall.

입력 정보 처리부(133)는 입력 정보를 전달 받아 분석하고, 입력 형태를 판단하여 필기 내용을 판단하도록 형성될 수 있다. 이를 위해 입력 정보 처리부(133)는 입력 정보 획득 모듈(331), 입력 정보 분석 모듈(332) 및 입력 형태 판단 모듈(333)을 포함하도록 형성될 수 있다.The input information processing unit 133 may be configured to receive input information, analyze it, and determine the writing content by determining the input type. To this end, the input information processing unit 133 may be formed to include an input information acquisition module 331 , an input information analysis module 332 , and an input form determination module 333 .

입력 정보 획득 모듈(331)은 입력 신호 처리부(131)의 입력 신호 분류 모듈(312)로부터 입력 정보를 획득하도록 형성되며, 입력 정보 분석 모듈(332)은 획득한 입력 정보를 분석하여 입력 정보 분석 결과를 획득하도록 형성될 수 있다.The input information acquisition module 331 is configured to acquire input information from the input signal classification module 312 of the input signal processing unit 131 , and the input information analysis module 332 analyzes the acquired input information to obtain an input information analysis result can be formed to obtain

입력 정보에는 바람직하게는 정보 입력 장치(110)의 이동 경로 및 이동 시간이 포함될 수 있으며, 여기서 정보 입력 장치(110)의 이동 경로는 정보 전달 장치(120)에서 측정한 거리 값을 이용하여 입력 신호 획득 모듈을 통해 획득될 수 있다. 입력 정보 분석 모듈(332)은 입력 정보 분석을 통해 이동 경로 및 이동 시간을 포함하는 입력 정보 분석 결과를 획득하도록 형성될 수 있다.The input information may preferably include a movement path and movement time of the information input device 110 , where the movement path of the information input device 110 is an input signal using a distance value measured by the information transmission device 120 . It can be acquired through the acquisition module. The input information analysis module 332 may be configured to obtain an input information analysis result including a movement path and a movement time through input information analysis.

입력 형태 판단 모듈(333)은 획득한 입력 정보 분석 결과를 이용하여 정보 입력 장치(110)의 입력 형태를 판단하도록 형성된다. 입력 형태 판단 모듈(333)은 정보 입력 장치(110)의 이동 경로 및 이동 시간을 이용하여 정보 입력 장치(110)가 어떠한 형태로 움직였는지를 확인하고, 획득한 흔적을 입력 형태로 획득할 수 있다.The input form determination module 333 is configured to determine the input form of the information input device 110 by using the obtained input information analysis result. The input shape determination module 333 may use the movement path and the movement time of the information input device 110 to check in what shape the information input device 110 moved, and obtain the acquired trace in the form of an input. .

본 발명의 일 실시예에 따른 입력 정보 처리부(133)는 단순히 입력 정보를 분석하고, 입력 형태를 판단하는 수준에서 그 동작을 완료할 수도 있지만, 사용자의 설정에 따라 입력 형태를 판단한 후 기 저장된 DB에서 가장 유사한 기준 데이터를 출력하여 사용자가 악필이거나 일부 필기에 실수를 하였더라도 표준화 된 결과를 입력 형태로 판단하도록 할 수도 있다.The input information processing unit 133 according to an embodiment of the present invention may simply analyze the input information and complete the operation at the level of determining the input form, but after determining the input form according to the user's setting, the pre-stored DB It is also possible to output the most similar reference data in , so that the standardized result can be judged as an input form even if the user made a bad handwriting or made a mistake in some handwriting.

결과 정보 처리부(134)는, 입력 형태 판단 결과를 이용하여 결과 정보를 생성하고, 필요한 경우 결과 정보를 보정하도록 형성될 수도 있다. 결과 정보 처리부(134)는 이를 위해 결과 정보 생성 모듈(341), 결과 정보 출력 모듈(342), 보정 요청 획득 모듈(343) 및 결과 정보 보정 모듈(344)을 포함하도록 형성될 수 있다.The result information processing unit 134 may be configured to generate result information by using the input form determination result and correct the result information if necessary. To this end, the result information processing unit 134 may be configured to include a result information generating module 341 , a result information output module 342 , a correction request obtaining module 343 , and a result information correction module 344 .

결과 정보 생성 모듈(341)은 입력 형태 판단 결과를 기 출력되는 배경 영상 정보와 결합하여 결과 정보를 생성하도록 형성될 수도 있다. 기 출력되는 배경 영상, 상술한 바와 같은 베이스 영상의 경우에는 사용자가 필기를 수행하면 바람직하게는 해당 영상 위에 필기가 덧씌워져야 한다. 따라서, 결과 정보 생성 모듈(341)은 배경 영상 정보와 입력 형태 판단 결과를 결합한 결과 정보를 생성하도록 형성될 수 있다. 여기서 바람직하게는 결과 정보 생성 모듈(341)은 입력 형태 판단 결과를 배경 영상 정보에 결합할 때, 독립적인 레이어를 사용하여 배경 영상 정보를 보존함과 동시에 필요에 따라 자유롭게 분리할 수 있는 결과 정보를 생성할 수도 있다.The result information generating module 341 may be configured to generate result information by combining the input form determination result with previously output background image information. In the case of the previously output background image and the base image as described above, if the user performs handwriting, the handwriting should preferably be overlaid on the corresponding image. Accordingly, the result information generating module 341 may be configured to generate result information by combining the background image information and the input type determination result. Preferably, the result information generating module 341 uses an independent layer to preserve the background image information when combining the input type determination result with the background image information, and at the same time, the result information that can be freely separated as needed. You can also create

결과 정보 출력 모듈(342)은 결과 정보 생성 모듈(341)에서 생성된 결과 정보를 외부로 출력하도록 형성될 수 있다. 여기서 출력되는 외부는 상술한 바와 같이 벽면일 수 있다.The result information output module 342 may be configured to output the result information generated by the result information generation module 341 to the outside. The outside outputted here may be a wall surface as described above.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 사용자가 입력 영역을 일부 벗어나 필기를 수행하는 경우가 발생할 수도 있다. 이 경우 일반적으로는 입력 영역을 벗어났기 때문에 해당 영역에서는 필기가 되지 않고, 다시 말해 입력 신호가 획득되지 않도록 형성되어야 한다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 실수가 발생할 수 있는 상황을 인정하고 사용자의 편의를 증가시키기 위해 입력 영역 외부에 일정 넓이의 버퍼 영역을 더 형성할 수도 있다.Meanwhile, in an embodiment of the present invention, a case in which the user performs handwriting may occur partially outside the input area. In this case, in general, since the input area is out of the input area, handwriting is not performed in the corresponding area, that is, the input signal is not obtained. However, in an embodiment of the present invention, a buffer area having a predetermined width may be further formed outside the input area in order to acknowledge a situation in which such a mistake may occur and to increase user convenience.

본 발명의 보정 요청 획득 모듈(343)은 버퍼 영역에서 입력 신호가 획득되는 경우 자동 보정 필요 신호를 획득할 수 있다. 보정 요청 획득 모듈(343)은 자동 보정 필요 신호를 획득하면, 버퍼 영역 중 입력 신호가 획득된 위치를 확인한다. 이때, 보정 요청 획득 모듈(343)은 입력 영역에서 가장 먼 버퍼 영역에서 획득된 입력 신호의 위치를 확인할 수 있다. 다음으로 보정 요청 획득 모듈(343)은 획득한 입력 신호의 위치를 기준으로 보정 영역을 설정한다. 보정 영역은 입력 영역과 닮은꼴로 형성되며, 버퍼 영역에서 획득한 입력 신호가 보정 영역의 경계에 위치하도록 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 보정 영역과 입력 영역은 닮은꼴로 형성되고, 보정 영역이 입력 영역보다 크게 형성될 수 있다. 보정 요청 획득 모듈(343)은 보정 영역이 설정되면, 보정 영역과 입력 영역을 포함하는 보정 요청 정보를 보정 요청 신호에 포함시켜 후술되는 결과 정보 보정 모듈(344)로 전달할 수 있다.The correction request acquisition module 343 of the present invention may acquire an automatic correction need signal when the input signal is acquired from the buffer area. When the correction request acquisition module 343 acquires the automatic correction need signal, it checks the position where the input signal is acquired in the buffer area. In this case, the correction request obtaining module 343 may identify the position of the input signal obtained in the buffer area furthest from the input area. Next, the correction request acquiring module 343 sets a correction region based on the position of the acquired input signal. The correction region is formed to resemble the input region, and the input signal obtained from the buffer region is formed at the boundary of the correction region. That is, in an embodiment of the present invention, the correction region and the input region may be formed to have a similar shape, and the correction region may be formed to be larger than the input region. When the correction region is set, the correction request obtaining module 343 may include correction request information including the correction region and the input region in the correction request signal and transmit it to the result information correction module 344 to be described later.

결과 정보 보정 모듈(344)은 보정 요청 신호를 획득하여 결과 정보의 보정을 수행하도록 형성된다. 결과 정보 보정 모듈(344)은 보정 요청 신호를 분석하여 보정 요청 정보를 획득한다. 보정 요청 정보에는 상술한 바와 같이 보정 영역과 입력 영역의 정보가 포함되고 있다. 결과 정보 보정 모듈(344)은 보정 영역과 입력 영역의 넓이를 비교하여 넓이비를 획득하고, 획득한 넓이비만큼 보정 영역을 축소시키는 보정을 수행한다. 보정 영역의 축소를 수행하면 보정 영역에 포함된 입력 신호는 축소되어 입력 영역으로 이동할 수 있고, 이를 통해 사용자가 정보 입력 장치(110)를 이용하여 생성한 입력 신호는 입력 영역 안에서 모두 표현될 수 있다.The result information correction module 344 is configured to obtain a correction request signal to perform correction of the result information. The result information correction module 344 obtains correction request information by analyzing the correction request signal. As described above, the correction request information includes information on the correction area and the input area. The result information correction module 344 compares the widths of the correction area and the input area to obtain an area ratio, and performs correction to reduce the correction area by the obtained area ratio. When the correction region is reduced, the input signal included in the correction region is reduced and moved to the input region. Through this, all input signals generated by the user using the information input device 110 can be expressed within the input region. .

한편, 본 발명의 일 실시예의 결과 정보 출력 모듈(342)은 결과 정보에 기 설정된 알고리즘을 적용하여 결과 정보가 출력되는 지연시간을 감소하도록 형성될 수 있다. 결과 정보 출력 모듈(342)은 지연시간을 감소시키기 위해 다음과 같은 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘을 사용할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 대해 설명하도록 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 지연시간 감소 알고리즘을 사용할 수도 있다.Meanwhile, the result information output module 342 according to an embodiment of the present invention may be configured to reduce a delay time for outputting result information by applying a preset algorithm to the result information. The result information output module 342 may use the following chirp spread spectrum-based low-complexity ranging algorithm to reduce the delay time. Hereinafter, a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm used in an embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto, and various delay time reduction algorithms may be used.

본 실시예에서는 초광대역(UWB) 기술을 이용한 위치인식 무선 개인영역 네트워크 시스템(WPAN)을 이용할 수 있다. 초광대역 기술은 저비용, 저소비전력으로 통신뿐만 아니라 실내나 음영지역에서 수십 cm급 이내의 정밀한 위치인식 및 추적 기능을 제공할 수 있으므로, 유비쿼터스 홈을 구축하기 위한 핵심기술로서 인식되고 있고, 저속 위치인식 WPAN 표준인 IEEE 802.15.4a의 물리계층(PHY)으로 채택되어 있다.In this embodiment, a location-aware wireless personal area network system (WPAN) using ultra-wideband (UWB) technology may be used. Ultra-wideband technology is recognized as a core technology for building a ubiquitous home, as it can provide not only communication with low cost and low power consumption, but also precise location recognition and tracking within tens of centimeters indoors or in shaded areas, and low-speed location recognition It is adopted as the physical layer (PHY) of IEEE 802.15.4a, the WPAN standard.

즉, UWB 무선 기술은, 중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을 차지하거나 500MHz 이상의 점유 대역폭을 차지 하는 기술을 말하며, 기존의 협대역 시스템이나 광대역 CDMA 시스템에 비해 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력밀도를 가지므로 기존의 통신 시스템과 양립할 수 있다는 특징을 가지고 있다.That is, UWB wireless technology refers to a technology that occupies 20% or more of the occupied bandwidth of the center frequency or occupies 500 MHz or more of the occupied bandwidth over a very wide frequency band compared to the existing narrowband system or wideband CDMA system. Since it has a power density, it has the characteristic of being compatible with the existing communication system.

이러한 UWB 기술은, 매우 넓은 주파수 대역 점유라는 특징을 이용하여 정밀한 위치인식 및 추적기능을 제공할 수 있어, 위치인식 WPAN 시스템의 PHY로 주목받고 있으며, 이와 같은 UWB 기술을 이용한 위치인식 서비스는 유비쿼터스 홈, 스마트 태그, 인명 구조 등의 위치추적 분야, 원격 센서, 위치인식 등을 기반으로 하는 각종 제어 분야, 신체관리 모니터링 및 의료진 위치파악 등을 요구하는 의료 관련분야에 응용될 수 있다.This UWB technology is attracting attention as a PHY of a location-aware WPAN system because it can provide precise location recognition and tracking function by using the feature of occupying a very wide frequency band. , smart tags, location tracking fields such as lifesaving, various control fields based on remote sensors and location recognition, etc., can be applied to medical related fields that require monitoring of body management and location of medical staff.

특히, 언제 어디서나 사람과 객체의 위치를 인식하고, 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 유비쿼터스 위 치기반 서비스가 중요한 서비스로 대두되면서, 위치기반의 저전력 PHY 표준을 목표로 2004년 3월 IEEE 802.15 Alternate Task Group(TG4a)이 발족되었고, 2004년 5월에는 IEEE 802.15.4a 표준화를 위해 요구되는 기술사양 이 발표되었다.In particular, as the ubiquitous location-based service that recognizes the location of people and objects anytime and anywhere and provides useful services based on it has emerged as an important service, IEEE 802.15 Alternate Task in March 2004 aimed at location-based low-power PHY standards. Group (TG4a) was established, and in May 2004, technical specifications required for IEEE 802.15.4a standardization were announced.

IEEE 802.15.4a는 저소비 전력으로 통신과 거리측정을 동시에 가능케 하는 PHY 제정을 목표로 하는 것으로, IEEE 802.15.4a에서 저속 위치인식 WPAN의 PHY로 UWB 및 첩 스프레드 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum) 기술이 채택되었다.IEEE 802.15.4a aims to establish a PHY that enables communication and distance measurement at the same time with low power consumption. .

여기서, 첩 스프레드 스펙트럼(이하, 간단히 CSS라 한다)이란, 스펙트럼 확산통신의 변조방법 중 부호화 (coding)를 사용하지 않고 시간에 따라 반송파 주파수를 선형적으로 스위핑 하여 프로세스 게인(processing gain)을 구현하는 방법이다.Here, the chirp spread spectrum (hereinafter simply referred to as CSS) is a method of implementing a processing gain by linearly sweeping a carrier frequency according to time without using coding among the modulation methods of spread spectrum communication. way.

종래의 IEEE 802.15.4a CSS 무선통신 시스템 기반의 지연시간 계산에 있어서, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 k 번째 서브첩(sub chirp)은 하기 수학식 1과 같이 표현된다.In the conventional IEEE 802.15.4a CSS wireless communication system-based delay time calculation, the k-th sub chirp through white Gaussian noise and multiple channels is expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112021062070035-pat00007
Figure 112021062070035-pat00007

상기 수학식 1에서, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭은 am, m번째 패스의 지연시간은 τm 으로 나타내며, n(t)는 백색 가우시안 잡음을 나타낸다.In Equation 1, m is the index of the path, d is the number of passes, the amplitude of the m-th path is a m , and the delay time of the m-th path is τ m , and n(t) is the white Gaussian noise. indicates

지연시간 τm = PintTs + τf,m은 정합필터 결과의 피크 시점으로 결정되는 PintTs와 샘플링 간격보다 적은 τf,m으로 구분될 수 있다. 이때 τf,m의 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩(de-chirped sub chirp)을 하기 수학식 2를 통해 획득할 수 있다.The delay time τ m = P int T s + τ f,m can be divided into P int T s determined as the peak time of the matched filter result and τ f,m smaller than the sampling interval. In this case, a de-chirped sub chirp may be obtained through Equation 2 below as a pre-processing process for obtaining the exact time of τ f,m .

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112021062070035-pat00013
Figure 112021062070035-pat00013

여기서 p는 샘플 인덱스, Ts는 샘플링 간격이며, 또한, 각 서브첩은 38개의 샘플들로 구성되어 있 고, 하나의 서브첩에 대한 대역폭은 8.6875MHz이나, 올림형 코사인 윈도우 (raised cosine window)에 의해 대략 22개의 샘플들만 사용 가능하다.Here, p is the sample index, T s is the sampling interval, and each sub-chirp consists of 38 samples. Only approximately 22 samples are available by .

이어서, 디첩드 서브첩(De-chirped subchirp)을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해(singular value decomposition)를 통해 신호와 잡음공간(subspace)으로 분리시킨다. 그 후, ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique), MP(Matrix Pencil) 등과 같은 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 이하의 수학식 3을 이용하여 구한다.Next, a sine signal having delay time information as a frequency component is obtained through a de-chirped subchirp, and this is separated into a signal and a noise subspace through singular value decomposition. Thereafter, the delay time of each pass is obtained using Equation 3 below using a subspace based algorithm such as Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT) or Matrix Pencil (MP).

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112021062070035-pat00014
Figure 112021062070035-pat00014

여기서 수학식 1 내지 3으로 표현되는 종래의 알고리즘은, 앞서 설명한 바와 같이 멀티패스 등으로 인하여 실내 환경에서의 거리 측정 성능이 만족스럽지 못하게 되므로, 본 발명에서는 다음과 같은 알고리즘이 제공될 수 있다.Here, in the conventional algorithms expressed by Equations 1 to 3, as described above, distance measurement performance in an indoor environment is not satisfactory due to multipath, etc., so the following algorithm can be provided in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 알고리즘은, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브 첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩, 즉, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩(de-chirped subchirps)을 가지고 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 계산하는 알고리즘이다.An algorithm according to an embodiment of the present invention, based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1, the first sub-chirp and the second sub-chirp, or the third sub-chirp and the fourth sub-chirp, that is, the time- It is an algorithm that calculates the delay time through an effective preprocessing process with de-chirped subchirps of sub-chirps of different bands with the same slope in the frequency domain.

지연시간 계산 알고리즘에서, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1의 1, 2번째 디첩드 서브첩은 다 음의 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.In the delay time calculation algorithm, the 1st and 2nd dichops sub-chirps of IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1 can be expressed as follows [Equation 4] and [Equation 5].

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112021062070035-pat00015
Figure 112021062070035-pat00015

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112021062070035-pat00016
Figure 112021062070035-pat00016

수학식 4 및 5를 확인하면, 두 식은 주파수 정보가 동일하며 위상 정보가 다른 수학식이다. 또한 두 수학식을 평균화하여도 원래의 지연시간 정보를 가진 주파수 정보를 포함하는 신호를 획득할 수 있다.If Equations 4 and 5 are confirmed, the two equations are equations having the same frequency information and different phase information. Also, even by averaging the two equations, a signal including frequency information having original delay time information can be obtained.

또한, 본 발명의 알고리즘은 하기 수학식 6으로 표현될 수도 있다.In addition, the algorithm of the present invention may be expressed by the following Equation (6).

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112021062070035-pat00017
Figure 112021062070035-pat00017

즉, 수학식 6을 전처리 과정을 거치기 전의 디첩드 서브첩 신호와 비교하면, 원하는 주파수 성분을 가지고 있지만 수신된 패스의 지연시간에 따라 신호의 크기가 달라지는 것을 알 수 있다.That is, if Equation 6 is compared with the dichop sub-chirp signal before the pre-processing process, it can be seen that although the signal has a desired frequency component, the magnitude of the signal varies according to the delay time of the received path.

아울러, 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같은 전처리 과정을 통하여 수신된 패스의 신호크기를 나타내보면, 가장 짧은 지연시간을 가진 패스를 제외하고, 보다 긴 지연시간을 가지는 패스들의 신호가 상쇄되는 특성을 가지는 것을 볼 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12, when the signal magnitude of a path received through the pre-processing process as described above is shown, signals of paths having a longer delay time are canceled except for the path having the shortest delay time. characteristics can be seen.

따라서 거리계산에 중요한 정보가 되는 첫 번째 수신 패스(First-arrival-path)의 가중치를 높임으로써, 멀티패스 환경에서의 첫 번째 수신 패스 이외의 멀티패스의 영향을 줄일 수 있다.Accordingly, by increasing the weight of the first-arrival-path, which is important information for distance calculation, the influence of multipaths other than the first-arrival-path in a multipath environment can be reduced.

또한, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼을 이용한 지연시간 계산에 있어서, 풀 첩에 대하여 기존의 알고리즘을 통해 지연시간을 계산하면, 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 4번 적용하여야 하는 반면, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 알고리즘을 이용하면, 잡음공간 기반 알고리즘을 2번만 적용하여 계산하면 된다.In addition, in calculating the delay time using the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum, when the delay time is calculated for the full chirp through the existing algorithm, the subspace based algorithm must be applied 4 times, whereas the As described above, if the algorithm according to the present invention is used, the calculation is performed by applying the noise space-based algorithm only twice.

이는, 잡음공간 기반 알고리즘의 계산 복잡도가 O(N3)로 높기 때문에 지연시간 계산 알고리즘의 전체 계산의 복잡도가 크게 감소되는데 기인한 것이다.This is due to the fact that the computational complexity of the noise space-based algorithm is high as O(N 3 ), and thus the overall computational complexity of the delay time computation algorithm is greatly reduced.

따라서 상기한 바와 같이 본 발명에 의해 제시되는 알고리즘에 따르면, 저 복잡도로 거리측정을 수행하여 지연시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, as described above, according to the algorithm proposed by the present invention, there is an effect of reducing the delay time by performing distance measurement with low complexity.

한편, 본 발명에서는 상기한 알고리즘의 효과를 검증하기 위해, 멀티패스 환경에서 종래의 알고리즘과 본 발 명에 따른 알고리즘의 RMSE(Root Mean Squar Error)을 각각 비교하는 모의 실험을 수행하였다.Meanwhile, in the present invention, in order to verify the effect of the above algorithm, a simulation experiment was performed to compare the RMSE (Root Mean Square Error) of the conventional algorithm and the algorithm according to the present invention, respectively, in a multi-pass environment.

즉, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 저대역 및 고대역에서 수신된 첩 신호와 그들의 평균(averaging)을 이용 하는 종래의 ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique) 알고리즘과 본 발명 에 따른 알고리즘을 각각 비교하였다.That is, as shown in FIGS. 13 and 14, the conventional Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT) algorithm using the chirp signals received in the low and high bands and their averaging, and the present invention Each algorithm was compared.

또한, 도 13 및 도 14에서, 종래의 알고리즘을 ConvAvg, ConvLB 및 ConvHB와 같이 나타내었고, 여기서, ConvLB 및 ConvHB는 각각 저대역 및 고대역에서 서브첩을 사용함으로써 서브스페이스 기반 알고리즘으로부터 얻어진 평가결과를 나타내며, ConvAvg는 ConvLB 및 ConvHB의 평균을 취한 평가결과를 나타낸다.In addition, in FIGS. 13 and 14, the conventional algorithms are shown as ConvAvg, ConvLB, and ConvHB, where ConvLB and ConvHB are the evaluation results obtained from the subspace-based algorithm by using sub-chips in low and high bands, respectively. and ConvAvg represents an evaluation result obtained by taking the average of ConvLB and ConvHB.

도 13에 있어서, 지연(integer delay)은 0(zero)이 아닌 것으로 가정하고, 이는 디처핑 포인트가 최초 도달 패스(first arrival path)로부터 nintTs만큼 떨어져 있음을 의미한다.In FIG. 13 , it is assumed that the integer delay is not 0 (zero), which means that the dechirping point is n int T s away from the first arrival path.

이 경우, 본 발명에 따른 알고리즘의 평가는 도 13에 나타낸 종래의 알고리즘과 거의 동일하다.In this case, the evaluation of the algorithm according to the present invention is almost the same as that of the conventional algorithm shown in FIG. 13 .

지연이 큰 멀티패스 채널에 있어서, 최초 도달 패스로부터 먼 멀티패스의 멀티패스의 억제율(suppression rate)은 약한 반면, 지연이 제로라고 가정하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 디처핑 포인트가 최초 도달 패스에 가까워진다.In a multipath channel with a large delay, the suppression rate of the multipath of the multipath far from the first arriving path is weak, while assuming that the delay is zero, as shown in Fig. 3, the dechirp point is the first arriving path. gets closer to

이때, 본 발명에 따른 알고리즘은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 모든 SNR 간격(SNR intervals)에 대하여 종래의 알고리즘에 비해 개선된 결과를 나타낸다.In this case, the algorithm according to the present invention shows improved results compared to the conventional algorithm for all SNR intervals, as shown in FIG. 14 .

즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 알고리즘은 모든 채널에 대하여 개선된 결과를 보장할 수는 없으나, 작은 값의 지연에 대하여는 향상된 효과가 있는 것임을 알 수 있다.That is, as described above, the algorithm according to the present invention cannot guarantee improved results for all channels, but it can be seen that there is an improved effect for a small delay.

또한, 본 발명에 따른 알고리즘은 SVD 또는 EVD를 이용하는 오직 하나의 서브스페이스 기반 처리만을 요구하므로, 각각 별도의 서브스페이스 기반 처리를 사용하는 종래의 알고리즘에 비하여 그만큼 처리과정을 단순화할 수 있다.In addition, since the algorithm according to the present invention requires only one subspace-based processing using SVD or EVD, the processing process can be simplified as much as compared to the conventional algorithm using separate subspace-based processing.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서 정보 출력 장치(130)는 입력 영역을 설정하거나 입력 형태를 판단하기 위해 SIFT 알고리즘과 같이 영상 내에서 특징점을 추출하는 알고리즘을 사용할 수도 있다. 이를 이용하기 위해서는 정보 전달 장치(120)에서 영상 정보를 촬영하고, 촬영한 영상 정보를 정보 출력 장치(130)로 전달하며, 정보 출력 장치(130)는 전달받은 영상정보의 특징점을 분석하여 정보 입력 장치(110)의 이동 방향을 획득할 수도 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, the information output device 130 may use an algorithm for extracting feature points from an image, such as a SIFT algorithm, to set an input area or determine an input type. In order to use this, image information is photographed by the information transmission device 120 , and the captured image information is transmitted to the information output device 130 , and the information output device 130 analyzes the characteristic points of the received image information to input information. The direction of movement of the device 110 may be obtained.

또, 정보 전달 장치(120)는 상술한 지연시간 감소 거리 측정 알고리즘을 이용하여 정보 입력 장치(110)와 정보 전달 장치(120)의 상대적 거리를 획득할 수 있다.Also, the information delivery device 120 may obtain the relative distance between the information input device 110 and the information delivery device 120 using the aforementioned delay time reduction distance measurement algorithm.

한편, 도 7 내지 도 11에는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법이 도시되고 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법의 순서도이고, 도 8은 도 7의 단계 S131을 나타낸 순서도이며, 도 9는 도 7의 단계 S132를 나타낸 순서도이고, 도 10은 도 7의 단계 S133을 나타낸 순서도이며, 도 11은 도 7의 단계 S134를 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 7 내지 도 11을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. 또, 설명의 편의상 도 1 내지 도 6의 시스템을 이용하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, FIGS. 7 to 11 show a writing method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention. 7 is a flowchart of a writing method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a flowchart illustrating step S131 of FIG. 7 , FIG. 9 is a flowchart illustrating step S132 of FIG. 7 , and FIG. 10 is a flowchart illustrating step S133 of FIG. 7 , and FIG. 11 is a flowchart illustrating step S134 of FIG. 7 . Hereinafter, a writing method using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 11 . In addition, for convenience of explanation, it is described that the system of FIGS. 1 to 6 is used, but the present invention is not necessarily limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법(200)은, 정보 입력 장치 및 정보 전달 장치와 정보를 주고 받는 정보 출력 장치에서 동작할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 필요한 경우 정보 입력 장치를 필기용 전자펜으로, 정보 전달 장치를 필기용 전자펜을 인식할 수 있는 센서로, 정보 출력 장치를 획득한 정보를 처리할 수 있는 프로그램이 내장된 빔 프로젝터로 치환하여 설명할 수도 있다. 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 작성되는 각각의 구성의 동작과 유사한 동작을 하는 다른 다양한 장치들에도 적용될 수 있음이 자명하다.The writing method 200 using delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention may operate in an information output device that exchanges information with an information input device and an information delivery device. Hereinafter, for convenience of description, if necessary, the information input device is an electronic pen for writing, the information transmission device is a sensor capable of recognizing the electronic pen for writing, and the information output device is a beam having a built-in program capable of processing the acquired information. It can also be explained by replacing it with a projector. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and it is apparent that the present invention may be applied to various other devices that perform similar operations to those of each of the created components.

정보 입력 장치는 사용자가 휴대하며, 필기를 수행할 수 있도록 형성된다. 이때, 정보 입력 장치는 일 예로 필기용 전자펜일 수 있으며, 입력 신호 생성 유닛을 포함하도록 형성될 수 있다. 입력 신호 생성 유닛은 사용자가 필기 동작을 수행하면, 필기 동작을 수행하는 동안 입력 신호를 생성하도록 형성된다. 이때, 입력 신호는 일 예로, 사용자가 정보 입력 장치를 지면 또는 벽면에 접촉하여 힘을 가하는 동작을 수행하여 정보 입력 장치의 지면 또는 벽면 접촉부에 압력이 가해지는 경우 생성될 수도 있고, 사용자가 정보 입력 장치의 일 측면에 구비되는 입력 신호 생성 버튼을 누르는 경우 생성될 수도 있다.The information input device is carried by a user and is configured to perform handwriting. In this case, the information input device may be, for example, an electronic pen for writing, and may be formed to include an input signal generating unit. The input signal generating unit is configured to, when the user performs a handwriting operation, generate an input signal while performing the handwriting operation. In this case, the input signal may be generated when, for example, the user applies a force by contacting the information input device with the ground or wall surface, and pressure is applied to the ground or wall contact part of the information input device, and the user inputs the information It may be generated when an input signal generating button provided on one side of the device is pressed.

정보 전달 장치는 정보 입력 장치에서 생성된 입력 신호를 전달 받아 후술되는 정보 출력 장치로 전달하도록 형성된다. 여기서, 정보 전달 장치는 일 예로 센서 장치 또는 통신 장치일 수 있으며, 통신 유닛을 더 포함하여, 해당 통신 유닛을 이용하여 입력 신호를 정보 입력 장치로부터 획득한 후 정보 출력 장치로 전달하도록 형성될 수 있다. 이때, 정보 전달 장치는 일 예로 정보 출력 장치와 usb 등을 통해 연결 되어 정보 출력 장치로부터 전원을 공급 받을 수도 있고, 유선 또는 무선 통신망을 이용하여 정보 출력 장치와 데이터를 주고 받도록 형성될 수도 있다. 또, 정보 전달 장치는 반드시 정보 출력 장치와 물리적으로 인접하여야 할 필요는 없으며, 사용자가 원하는 경우 정보 출력 장치와 이격하여 설치할 수도 있다.The information transmission device is configured to receive an input signal generated by the information input device and transmit it to an information output device to be described later. Here, the information transmission device may be, for example, a sensor device or a communication device, and may further include a communication unit to obtain an input signal from the information input device using the communication unit and then transmit it to the information output device. . In this case, the information transmission device may be connected to the information output device through a usb, for example, and may receive power from the information output device, or may be formed to exchange data with the information output device using a wired or wireless communication network. In addition, the information delivery device does not necessarily have to be physically adjacent to the information output device, and may be installed apart from the information output device if the user desires.

또, 정보 전달 장치는 정보 입력 장치와의 거리를 측정하도록 형성된다. 정보 전달 장치는 장치가 설치된 위치로부터 정보 입력 장치와의 거리를 획득하고, 획득한 거리 측정값을 입력 신호에 포함시켜 정보 출력 장치로 전달하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 정보 전달 장치가 정보 입력 장치와의 거리를 획득하는 상황은 입력 신호 생성 유닛이 동작하는 상황일 수 있다. 다시 말해 본 발명의 일 실시예에서는 정보 전달 장치는 정보 입력 장치가 입력 신호를 생성하는 동안에만 거리를 측정하도록 형성되어 전력 소모를 최소화 하도록 할 수도 있다. 이러한 전력 소모의 최소화는 일 예로 USB를 통해 전원을 공급받지 않고 자체 내장 전원을 사용하는 경우에 기본 설정되도록 형성될 수도 있다.Further, the information transmission device is configured to measure the distance to the information input device. The information transmitting device may be configured to obtain a distance from the information input device from a location where the device is installed, and include the obtained distance measurement value in an input signal to transmit the acquired distance to the information output device. In an embodiment of the present invention, the situation in which the information transmission device acquires the distance from the information input device may be a situation in which the input signal generating unit operates. In other words, according to an embodiment of the present invention, the information transmission device may be configured to measure the distance only while the information input device generates an input signal to minimize power consumption. This minimization of power consumption may be configured to be set as a default when using a built-in power source without receiving power through USB, for example.

본 발명의 일 실시예에 따른 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법(200)은 정보 출력 장치에서 구동되며 정보 입력 장치에서 생성된 입력 신호를 정보 전달 장치를 통해 전달받아 처리하여 결과 정보를 출력하도록 형성된다. 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법(200)은 입력 신호를 처리해 기준 정보 및 입력 정보를 생성하고, 생성한 기준 정보 및 입력 정보를 각각 이용하여 결과 정보를 생성한 후 출력할 수 있다. 이를 위해 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법(200)은 입력 신호를 전달받아 처리하는 단계(S131), 기준 정보를 전달 받아 처리하는 단계(S132), 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계(S133) 및 입력 형태 판단 결과를 이용하여 결과 정보를 생성하고 출력하는 단계(S134)를 포함하도록 형성될 수 있다.The writing method 200 using the delay time reduction processing according to an embodiment of the present invention is driven by an information output device and receives and processes an input signal generated by the information input device through the information delivery device to output result information. do. The writing method 200 using the delay time reduction processing may generate reference information and input information by processing an input signal, generate result information using the generated reference information and input information, respectively, and then output the generated information. To this end, the writing method 200 using the delay time reduction process receives and processes the input signal (S131), receives and processes the reference information (S132), receives and processes the input information to determine the input type determination result It may be formed to include the step of obtaining (S133) and the step of generating and outputting result information (S134) using the input form determination result (S134).

입력 신호를 전달받아 처리하는 단계(S131)는 정보 입력 장치 및 정보 전달 장치에서 생성된 입력 신호를 전달 받아 입력 신호를 분류하고, 각각의 분류 결과를 처리하도록 형성된다. 이를 위해 입력 신호를 전달받아 처리하는 단계(S131)는 도 8에 도시된 바와 같이 입력 신호를 획득하는 단계(S311) 및 입력 신호를 분류하는 단계(S312)를 포함하여 형성될 수 있다.The step of receiving and processing the input signal ( S131 ) is configured to receive the input signal generated by the information input device and the information delivery device, classify the input signal, and process each classification result. To this end, the step of receiving and processing the input signal (S131) may include obtaining the input signal (S311) and classifying the input signal (S312) as shown in FIG. 8 .

입력 신호를 획득하는 단계(S311)는 정보 전달 장치로부터 입력 신호를 획득하도록 형성된다.The step of obtaining the input signal ( S311 ) is configured to obtain the input signal from the information transfer device.

입력 신호를 분류하는 단계(S312)는 단계 S311에서 획득한 입력 신호를 전달 받아 기준 정보 및 입력 정보로 분류하도록 형성된다. 기준 정보는 입력 정보를 분석하기 전 기준을 설정하기 위해 필요한 정보이며, 일 예로 필기 가능 영역을 설정하기 위해 획득될 수 있다.In the step of classifying the input signal (S312), the input signal obtained in step S311 is received and classified into reference information and input information. The reference information is information necessary to set a standard before analyzing the input information, and may be obtained, for example, to set a writing-enabled area.

사용자가 정보 입력 장치를 이용하여 필기를 수행할 때 사용자가 편한 임의의 위치에서 필기를 하게 되면, 정보 출력 장치는 해당 필기의 위치를 확인하고 획득하기 위해 넓은 영역에 대한 측정 정보를 획득하여야 한다. 따라서, 정보 입력 장치를 이용한 필기가 가능한 영역의 제한을 두지 않는다면 과다한 정보를 획득하고 분석하여야 하며 이로 인해 필기 인식의 효율이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.When the user takes notes using the information input device, if the user takes notes at a convenient location, the information output device must acquire measurement information for a wide area in order to confirm and obtain the location of the corresponding handwriting. Accordingly, unless there is a limit to the area in which writing can be performed using the information input device, excessive information must be acquired and analyzed, which may cause a problem in that the efficiency of handwriting recognition is reduced.

이를 극복하기 위해 본 발명의 지연시간 감소 처리를 위한 필기 방법(200)은 입력 신호에 필기 영역을 제한하는 기준 정보를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 기준 정보는 사용자가 정보 입력 장치를 이용하여 최초로 마킹하는 4개의 점의 위치 정보일 수 있고, 정보 입력 장치를 통해 사용자가 그린 도형의 위치 정보일 수도 있다.To overcome this, the writing method 200 for delay time reduction processing according to the present invention may be configured to include reference information for limiting the writing area in the input signal. Here, the reference information may be location information of four points initially marked by the user using the information input device, or may be location information of a figure drawn by the user through the information input device.

또, 입력 정보는 기준 정보를 기준으로 형성된 필기 영역 내에서 획득되는 입력 신호, 다시 말해 사용자의 필기 정보일 수 있다. 여기서 정보 입력 장치가 필기를 수행한 위치 정보는 정보 전달 장치가 측정한 정보 입력 장치와의 거리 정보를 통해 획득될 수 있다.Also, the input information may be an input signal obtained within a writing area formed based on the reference information, that is, the user's writing information. Here, the location information on which the information input device performed the handwriting may be obtained through distance information from the information input device measured by the information delivery device.

단계 S131에서 분류된 기준 정보 및 입력 정보는 각각 후술되는 기준 정보를 전달 받아 처리하는 단계(S132) 및 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계(S133)로 전달된다.The reference information and the input information classified in step S131 are transmitted to a step (S132) of receiving and processing the reference information, which will be described later, and a step (S133) of receiving and processing the input information to obtain an input type determination result.

기준 정보를 전달 받아 처리하는 단계(S132)는 기준 정보 처리부가 단계 S131에서 획득된 기준 정보를 전달 받아 입력 영역을 설정하고 필요에 따라 전달 장치를 보정하도록 형성된다. 이를 위해 단계 S132는 도 8에 도시된 바와 같이 기준 정보를 획득하는 단계(S321), 입력 영역을 설정하는 단계(S322) 및 정보 전달 장치의 보정을 수행하는 단계(S323)를 포함하도록 형성된다.In the step S132 of receiving and processing the reference information, the reference information processing unit receives the reference information obtained in step S131 to set an input area and correct the delivery device as necessary. To this end, step S132 is formed to include a step of obtaining reference information (S321), a step of setting an input area (S322), and a step of performing correction of the information delivery device (S323), as shown in FIG. 8 .

기준 정보를 획득하는 단계(S321)는 단계 S131의 단계 S312에서 분류된 기준 정보를 획득하도록 형성될 수 있으며, 입력 영역을 설정하는 단계(S322)는 기준 정보를 이용하여 정보 입력 장치의 입력 정보가 생성될 수 있는 입력 영역을 설정하도록 형성된다.The step (S321) of obtaining the reference information may be configured to obtain the reference information classified in the step S312 of the step S131, and the step (S322) of setting the input area is the input information of the information input device using the reference information. It is formed to set an input area that can be created.

입력 영역은 상술한 바와 같이 기준 정보에 포함된 꼭지점 정보 또는 도형 정보를 이용하여 설정될 수 있다. 입력 영역은 정보 출력 장치에서 송출되는 베이스 영상에서 미리 적용되어 출력될 수도 있고, 정보 전달 장치에서 정보 입력 장치의 위치를 센싱하여 입력 영역을 제한할 수도 있다. 여기서 베이스 영상은 필기 등 정보 입력 장치의 입력 신호가 적용되지 않고 정보 출력 장치에서 출력되는 영상을 의미할 수 있다.As described above, the input area may be set using vertex information or figure information included in the reference information. The input area may be applied and output in advance from the base image transmitted from the information output device, or the input area may be limited by sensing the position of the information input device in the information delivery device. Here, the base image may mean an image output from the information output device to which an input signal of the information input device, such as writing, is not applied.

벽면에 비추는 영상 내에 특정 영역을 지정하기 위해서는 크게 2가지 방법을 사용할 수 있다. 첫째는 출력되는 영상을 기준으로 특정 영역을 지정하는 방법이며 다른 방법은 영상이 투사되는 벽면에 특정 영역을 지정하는 방법이다. 첫째 방법을 사용하는 경우에는 정보 출력 장치에서 출력되는 영상이 흔들리거나 움직여 최초 위치에서 벗어나는 경우에도 영상을 기준으로 특정 영역이 지정되어 있기 때문에 영상 내에 해당 영역이 유지될 수 있다는 장점이 존재한다.In order to designate a specific area in the image projected on the wall, two methods can be used. The first is a method of designating a specific area based on the output image, and the other method is a method of designating a specific area on the wall on which the image is projected. In the case of using the first method, even when the image output from the information output device shakes or moves to deviate from the initial position, since a specific region is designated based on the image, the corresponding region can be maintained in the image.

다른 방법을 사용하는 경우에는 정보 출력 장치에서 영상을 출력하는 벽면에 특정 영역을 지정하기 때문에 정보 출력 장치가 움직이게 되는 경우에는 영상에서 해당 영역이 벗어날 수도 있지만, 정보 출력 장치가 움직이지 않고 영상이 교체되는 경우에도 영역이 고정되어 남아있기 때문에 해당 영역을 고정시켜 사용할 수 있는 장점이 존재한다.In the case of using another method, since a specific area is designated on the wall from which the information output device outputs the image, if the information output device moves, the corresponding area may deviate from the image, but the information output device does not move and the image is replaced. Since the area remains fixed even in the

두 방법은 본 발명에서 모두 사용될 수 있으며, 첫째 방법을 사용하는 경우에는 정보 전달 장치는 설정된 입력 영역이 영상의 어떤 부분에 위치하는지를 측정하고, 측정한 정보를 단계 S322로 전달하여 입력 영역을 영상에 고정시킬 수 있다.Both methods can be used in the present invention, and when the first method is used, the information delivery device measures which part of the image where the set input area is located, and transmits the measured information to step S322 to apply the input area to the image. can be fixed

또, 둘째 방법을 사용하는 경우에는 정보 전달 장치는 벽면과 정보 입력 장치의 상대적 위치를 확인하고, 해당 위치를 이용하여 벽면에 가상의 좌표를 생성한 후, 해당 좌표를 단계 S322로 전달하여 벽면의 특정 영역에 입력 영역을 고정시킬 수 있다.Also, in the case of using the second method, the information delivery device checks the relative position of the wall and the information input device, creates virtual coordinates on the wall using the location, and then transmits the coordinates to step S322 to The input area can be fixed to a specific area.

입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계(S133)는 입력 정보 처리부를 이용하여 입력 정보를 전달 받아 분석하고, 입력 형태를 판단하여 필기 내용을 판단하도록 형성될 수 있다. 이를 위해 단계 S133은 입력 정보를 획득하는 단계(S331), 입력 정보 분석 결과를 획득하는 단계(S332) 및 입력 형태를 판단하는 단계(S333)를 포함하여 형성될 수 있다.The step (S133) of receiving and processing the input information to obtain an input form determination result may be configured to receive and analyze the input information using the input information processing unit, and determine the input form to determine the handwriting content. To this end, step S133 may include a step of obtaining input information (S331), a step of obtaining an input information analysis result (S332), and a step of determining the input type (S333).

입력 정보를 획득하는 단계(S331)는 단계 S131의 단계 S312로부터 입력 정보를 획득하도록 형성되며, 입력 정보 분석 결과를 획득하는 단계(S332)는 획득한 입력 정보를 분석하여 입력 정보 분석 결과를 획득하도록 형성될 수 있다.The step of obtaining input information (S331) is formed to obtain the input information from step S312 of step S131, and the step of obtaining the input information analysis result (S332) is to analyze the obtained input information to obtain the input information analysis result. can be formed.

입력 정보에는 바람직하게는 정보 입력 장치의 이동 경로 및 이동 시간이 포함될 수 있으며, 여기서 정보 입력 장치의 이동 경로는 정보 전달 장치에서 측정한 거리 값을 이용하여 단계 S331을 통해 획득될 수 있다. 단계 S332는 입력 정보 분석을 통해 이동 경로 및 이동 시간을 포함하는 입력 정보 분석 결과를 획득하도록 형성될 수 있다.The input information may preferably include a moving path and a moving time of the information input device, wherein the moving path of the information input device may be obtained through step S331 using a distance value measured by the information transmitting device. Step S332 may be configured to obtain an input information analysis result including a movement route and a movement time through input information analysis.

입력 형태를 판단하는 단계(S333)는 획득한 입력 정보 분석 결과를 이용하여 정보 입력 장치의 입력 형태를 판단하도록 형성된다. 단계 S333은 정보 입력 장치의 이동 경로 및 이동 시간을 이용하여 정보 입력 장치가 어떠한 형태로 움직였는지를 확인하고, 획득한 흔적을 입력 형태로 획득할 수 있다.The step of determining the input form ( S333 ) is performed to determine the input form of the information input device by using the obtained input information analysis result. In step S333, it is possible to check in what form the information input device moved by using the movement path and movement time of the information input device, and acquire the acquired trace in the form of an input.

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 S133은 단순히 입력 정보를 분석하고, 입력 형태를 판단하는 수준에서 그 동작을 완료할 수도 있지만, 사용자의 설정에 따라 입력 형태를 판단한 후 기 저장된 DB에서 가장 유사한 기준 데이터를 출력하여 사용자가 악필이거나 일부 필기에 실수를 하였더라도 표준화 된 결과를 입력 형태로 판단하도록 할 수도 있다.In step S133 according to an embodiment of the present invention, the operation may be completed at the level of simply analyzing the input information and determining the input form, but after determining the input form according to the user's setting, the most similar standard in the pre-stored DB By outputting the data, even if the user made a bad handwriting or made a mistake in some handwriting, the standardized result may be judged as an input form.

입력 형태 판단 결과를 이용하여 결과 정보를 생성하고 출력하는 단계(S134)는 결과 정보 처리부에서 입력 형태 판단 결과를 이용하여 결과 정보를 생성하고, 필요한 경우 결과 정보를 보정하도록 형성될 수도 있다. 단계 S134는 이를 위해 결과 정보를 생성하는 단계(S341), 결과 정보를 출력하는 단계(S342), 보정 요청 신호가 존재하는 경우 보정 요청 신호를 획득하는 단계(S343) 및 보정 요청 정보에 대응하는 결과 정보의 보정을 수행하는 단계(S344)를 포함하도록 형성될 수 있다.The step of generating and outputting result information using the input form determination result ( S134 ) may be configured such that the result information processing unit generates result information using the input form determination result and corrects the result information if necessary. Step S134 is for this purpose, generating result information (S341), outputting result information (S342), obtaining a correction request signal when there is a correction request signal (S343), and a result corresponding to the correction request information It may be formed to include a step (S344) of performing correction of information.

결과 정보를 생성하는 단계(S341)는 입력 형태 판단 결과를 기 출력되는 배경 영상 정보와 결합하여 결과 정보를 생성하도록 형성될 수도 있다. 기 출력되는 배경 영상, 상술한 바와 같은 베이스 영상의 경우에는 사용자가 필기를 수행하면 바람직하게는 해당 영상 위에 필기가 덧씌워져야 한다. 따라서, 단계 S341은 배경 영상 정보와 입력 형태 판단 결과를 결합한 결과 정보를 생성하도록 형성될 수 있다. 여기서 바람직하게는 단계 S341은 입력 형태 판단 결과를 배경 영상 정보에 결합할 때, 독립적인 레이어를 사용하여 배경 영상 정보를 보존함과 동시에 필요에 따라 자유롭게 분리할 수 있는 결과 정보를 생성할 수도 있다.The step of generating the result information ( S341 ) may be configured to generate result information by combining the input shape determination result with previously output background image information. In the case of the previously output background image and the base image as described above, if the user performs handwriting, the handwriting should preferably be overlaid on the corresponding image. Accordingly, step S341 may be configured to generate result information by combining the background image information and the input type determination result. Preferably, in step S341, when combining the input form determination result with the background image information, an independent layer may be used to preserve the background image information and at the same time to generate result information that can be freely separated if necessary.

결과 정보를 출력하는 단계(S342)는 단계 S341에서 생성된 결과 정보를 외부로 출력하도록 형성될 수 있다. 여기서 출력되는 외부는 상술한 바와 같이 벽면일 수 있다.The step of outputting the result information ( S342 ) may be configured to output the result information generated in step S341 to the outside. The outside outputted here may be a wall surface as described above.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 사용자가 입력 영역을 일부 벗어나 필기를 수행하는 경우가 발생할 수도 있다. 이 경우 일반적으로는 입력 영역을 벗어났기 때문에 해당 영역에서는 필기가 되지 않고, 다시 말해 입력 신호가 획득되지 않도록 형성되어야 한다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 실수가 발생할 수 있는 상황을 인정하고 사용자의 편의를 증가시키기 위해 입력 영역 외부에 일정 넓이의 버퍼 영역을 더 형성할 수도 있다.Meanwhile, in an embodiment of the present invention, a case in which the user performs handwriting may occur partially outside the input area. In this case, in general, since the input area is out of the input area, handwriting is not performed in the corresponding area, that is, the input signal is not obtained. However, in an embodiment of the present invention, a buffer area having a predetermined width may be further formed outside the input area in order to acknowledge a situation in which such a mistake may occur and to increase user convenience.

보정 요청 신호가 존재하는 경우 보정 요청 신호를 획득하는 단계(S343)는 버퍼 영역에서 입력 신호가 획득되는 경우 자동 보정 필요 신호를 획득할 수 있다. 단계 S343은 자동 보정 필요 신호를 획득하면, 버퍼 영역 중 입력 신호가 획득된 위치를 확인한다. 이때, 단계 S343은 입력 영역에서 가장 먼 버퍼 영역에서 획득된 입력 신호의 위치를 확인할 수 있다. 다음으로 단계 S343은 획득한 입력 신호의 위치를 기준으로 보정 영역을 설정한다. 보정 영역은 입력 영역과 닮은꼴로 형성되며, 버퍼 영역에서 획득한 입력 신호가 보정 영역의 경계에 위치하도록 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 보정 영역과 입력 영역은 닮은꼴로 형성되고, 보정 영역이 입력 영역보다 크게 형성될 수 있다. 단계 S343은 보정 영역이 설정되면, 보정 영역과 입력 영역을 포함하는 보정 요청 정보를 보정 요청 신호에 포함시켜 후술되는 단계 S344로 전달할 수 있다.When the correction request signal is present, obtaining the correction request signal ( S343 ) may include obtaining the automatic correction need signal when the input signal is obtained from the buffer area. In step S343, when the automatic correction necessary signal is obtained, the position at which the input signal is obtained in the buffer area is checked. In this case, in step S343, the position of the input signal obtained in the buffer area furthest from the input area may be confirmed. Next, in step S343, a correction region is set based on the position of the acquired input signal. The correction region is formed to resemble the input region, and an input signal obtained from the buffer region is formed at the boundary of the correction region. That is, in an embodiment of the present invention, the correction region and the input region may be formed to have a similar shape, and the correction region may be formed to be larger than the input region. In operation S343, when the correction region is set, correction request information including the correction region and the input region may be included in the correction request signal and transmitted to operation S344, which will be described later.

보정 요청 정보에 대응하는 결과 정보의 보정을 수행하는 단계(S344)는 보정 요청 신호를 획득하여 결과 정보의 보정을 수행하도록 형성된다. 단계 S344은 보정 요청 신호를 분석하여 보정 요청 정보를 획득한다. 보정 요청 정보에는 상술한 바와 같이 보정 영역과 입력 영역의 정보가 포함되고 있다. 단계 S344은 보정 영역과 입력 영역의 넓이를 비교하여 넓이비를 획득하고, 획득한 넓이비만큼 보정 영역을 축소시키는 보정을 수행한다. 보정 영역의 축소를 수행하면 보정 영역에 포함된 입력 신호는 축소되어 입력 영역으로 이동할 수 있고, 이를 통해 사용자가 정보 입력 장치를 이용하여 생성한 입력 신호는 입력 영역 안에서 모두 표현될 수 있다.The step of performing correction of the result information corresponding to the correction request information (S344) is configured to obtain a correction request signal and perform correction of the result information. In step S344, the correction request signal is analyzed to obtain correction request information. As described above, the correction request information includes information on the correction area and the input area. In step S344, an area ratio is obtained by comparing the areas of the correction area and the input area, and the correction area is reduced by the obtained area ratio. When the correction region is reduced, the input signal included in the correction region is reduced and moved to the input region. Through this, the input signals generated by the user using the information input device can all be expressed in the input region.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 단계 S342는 결과 정보에 기 설정된 알고리즘을 적용하여 출력되는 지연시간을 감소하도록 형성될 수 있다. 단계 S342는 지연시간을 감소시키기 위해 다음과 같은 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘을 사용할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 대해 설명하도록 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 지연시간 감소 알고리즘을 사용할 수도 있다.Meanwhile, step S342 according to an embodiment of the present invention may be formed to reduce the output delay time by applying a preset algorithm to the result information. Step S342 may use the following chirp spread spectrum-based low-complexity ranging algorithm to reduce the delay time. Hereinafter, a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm used in an embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto, and various delay time reduction algorithms may be used.

본 실시예에서는 초광대역(UWB) 기술을 이용한 위치인식 무선 개인영역 네트워크 시스템(WPAN)을 이용할 수 있다. 초광대역 기술은 저비용, 저소비전력으로 통신뿐만 아니라 실내나 음영지역에서 수십 cm급 이내의 정밀한 위치인식 및 추적 기능을 제공할 수 있으므로, 유비쿼터스 홈을 구축하기 위한 핵심기술로서 인식되고 있고, 저속 위치인식 WPAN 표준인 IEEE 802.15.4a의 물리계층(PHY)으로 채택되어 있다.In this embodiment, a location-aware wireless personal area network system (WPAN) using ultra-wideband (UWB) technology may be used. Ultra-wideband technology is recognized as a core technology for building a ubiquitous home, as it can provide not only communication with low cost and low power consumption, but also precise location recognition and tracking within tens of centimeters indoors or in shaded areas, and low-speed location recognition It is adopted as the physical layer (PHY) of IEEE 802.15.4a, the WPAN standard.

즉, UWB 무선 기술은, 중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을 차지하거나 500MHz 이상의 점유 대역폭을 차지 하는 기술을 말하며, 기존의 협대역 시스템이나 광대역 CDMA 시스템에 비해 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력밀도를 가지므로 기존의 통신 시스템과 양립할 수 있다는 특징을 가지고 있다.That is, UWB wireless technology refers to a technology that occupies 20% or more of the occupied bandwidth of the center frequency or occupies 500 MHz or more of the occupied bandwidth over a very wide frequency band compared to the existing narrowband system or wideband CDMA system. Since it has a power density, it has the characteristic of being compatible with the existing communication system.

이러한 UWB 기술은, 매우 넓은 주파수 대역 점유라는 특징을 이용하여 정밀한 위치인식 및 추적기능을 제공할 수 있어, 위치인식 WPAN 시스템의 PHY로 주목받고 있으며, 이와 같은 UWB 기술을 이용한 위치인식 서비스는 유비쿼터스 홈, 스마트 태그, 인명 구조 등의 위치추적 분야, 원격 센서, 위치인식 등을 기반으로 하는 각종 제어 분야, 신체관리 모니터링 및 의료진 위치파악 등을 요구하는 의료 관련분야에 응용될 수 있다.This UWB technology is attracting attention as a PHY of a location-aware WPAN system because it can provide precise location recognition and tracking function by using the feature of occupying a very wide frequency band. , smart tags, location tracking fields such as lifesaving, various control fields based on remote sensors and location recognition, etc., can be applied to medical related fields that require monitoring of body management and location of medical staff.

특히, 언제 어디서나 사람과 객체의 위치를 인식하고, 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 유비쿼터스 위 치기반 서비스가 중요한 서비스로 대두되면서, 위치기반의 저전력 PHY 표준을 목표로 2004년 3월 IEEE 802.15 Alternate Task Group(TG4a)이 발족되었고, 2004년 5월에는 IEEE 802.15.4a 표준화를 위해 요구되는 기술사양 이 발표되었다.In particular, as the ubiquitous location-based service that recognizes the location of people and objects anytime and anywhere and provides useful services based on it has emerged as an important service, IEEE 802.15 Alternate Task in March 2004 aimed at location-based low-power PHY standards. Group (TG4a) was established, and in May 2004, technical specifications required for IEEE 802.15.4a standardization were announced.

IEEE 802.15.4a는 저소비 전력으로 통신과 거리측정을 동시에 가능케 하는 PHY 제정을 목표로 하는 것으로, IEEE 802.15.4a에서 저속 위치인식 WPAN의 PHY로 UWB 및 첩 스프레드 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum) 기술이 채택되었다.IEEE 802.15.4a aims to establish a PHY that enables communication and distance measurement at the same time with low power consumption. .

여기서, 첩 스프레드 스펙트럼(이하, 간단히 CSS라 한다)이란, 스펙트럼 확산통신의 변조방법 중 부호화 (coding)를 사용하지 않고 시간에 따라 반송파 주파수를 선형적으로 스위핑 하여 프로세스 게인(processing gain)을 구현하는 방법이다.Here, the chirp spread spectrum (hereinafter simply referred to as CSS) is a method of implementing a processing gain by linearly sweeping a carrier frequency according to time without using coding among the modulation methods of spread spectrum communication. way.

종래의 IEEE 802.15.4a CSS 무선통신 시스템 기반의 지연시간 계산에 있어서, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 k 번째 서브첩(sub chirp)은 하기 수학식 7과 같이 표현된다.In the conventional IEEE 802.15.4a CSS wireless communication system-based delay time calculation, the k-th sub chirp is expressed as Equation 7 below through white Gaussian noise and multiple channels.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112021062070035-pat00018
Figure 112021062070035-pat00018

상기 수학식 7에서, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭은 am, m번째 패스의 지연시간은 τm 으로 나타내며, n(t)는 백색 가우시안 잡음을 나타낸다.In Equation 7, m is the index of the path, d is the number of passes, the amplitude of the m-th path is a m , and the delay time of the m-th path is τ m , and n(t) is the white Gaussian noise. indicates

지연시간 τm = PintTs + τf,m 은 정합필터 결과의 피크 시점으로 결정되는 PintTs와 샘플링 간격보다 적은 τf,m 으로 구분될 수 있다. 이때 τf,m 의 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩(de-chirped sub chirp)을 하기 수학식 8을 통해 획득할 수 있다.The delay time τ m = P int T s + τ f,m can be divided into P int T s determined as the peak time of the matched filter result and τ f,m smaller than the sampling interval. In this case, a de-chirped sub chirp may be obtained through Equation 8 below as a preprocessing process for obtaining the exact time of τ f,m .

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112021062070035-pat00024
Figure 112021062070035-pat00024

여기서 p는 샘플 인덱스, Ts는 샘플링 간격이며, 또한, 각 서브첩은 38개의 샘플들로 구성되어 있 고, 하나의 서브첩에 대한 대역폭은 8.6875MHz이나, 올림형 코사인 윈도우 (raised cosine window)에 의해 대략 22개의 샘플들만 사용 가능하다.Here, p is the sample index, T s is the sampling interval, and each sub-chirp consists of 38 samples. Only approximately 22 samples are available by .

이어서, 디첩드 서브첩(De-chirped subchirp)을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해(singular value decomposition)를 통해 신호와 잡음공간(subspace)으로 분리시킨다. 그 후, ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique), MP(Matrix Pencil) 등과 같은 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 이하의 수학식 9을 이용하여 구한다.Next, a sine signal having delay time information as a frequency component is obtained through a de-chirped subchirp, and this is separated into a signal and a noise subspace through singular value decomposition. Thereafter, the delay time of each pass is obtained using Equation 9 below using a subspace based algorithm such as Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT) or Matrix Pencil (MP).

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112021062070035-pat00025
Figure 112021062070035-pat00025

여기서 수학식 1 내지 3으로 표현되는 종래의 알고리즘은, 앞서 설명한 바와 같이 멀티패스 등으로 인하여 실내 환경에서의 거리 측정 성능이 만족스럽지 못하게 되므로, 본 발명에서는 다음과 같은 알고리즘이 제공될 수 있다.Here, in the conventional algorithms expressed by Equations 1 to 3, since the distance measurement performance in an indoor environment is not satisfactory due to multipath or the like as described above, the following algorithm may be provided in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 알고리즘은, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브 첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩, 즉, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩(de-chirped subchirps)을 가지고 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 계산하는 알고리즘이다.An algorithm according to an embodiment of the present invention, based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1, the first sub-chirp and the second sub-chirp of the symbol, or the third and the fourth sub-chirp, that is, the time- It is an algorithm that calculates the delay time through effective preprocessing with de-chirped subchirps of sub-chirps of different bands with the same slope in the frequency domain.

지연시간 계산 알고리즘에서, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1의 1, 2번째 디첩드 서브첩은 다 음의 [수학식 10] 및 [수학식 11]와 같이 표현될 수 있다.In the delay time calculation algorithm, the 1st and 2nd dichops sub-chirps of IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1 can be expressed as follows [Equation 10] and [Equation 11].

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112021062070035-pat00026
Figure 112021062070035-pat00026

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112021062070035-pat00027
Figure 112021062070035-pat00027

수학식 10 및 11을 확인하면, 두 식은 주파수 정보가 동일하며 위상 정보가 다른 수학식이다. 또한 두 수학식을 평균화하여도 원래의 지연시간 정보를 가진 주파수 정보를 포함하는 신호를 획득할 수 있다.If Equations 10 and 11 are confirmed, the two equations are equations having the same frequency information and different phase information. Also, even by averaging the two equations, it is possible to obtain a signal including frequency information having original delay time information.

또한, 본 발명의 알고리즘은 하기 수학식 12으로 표현될 수도 있다.Also, the algorithm of the present invention may be expressed by Equation 12 below.

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112021062070035-pat00028
Figure 112021062070035-pat00028

즉, 수학식 12을 전처리 과정을 거치기 전의 디첩드 서브첩 신호와 비교하면, 원하는 주파수 성분을 가지고 있지만 수신된 패스의 지연시간에 따라 신호의 크기가 달라지는 것을 알 수 있다.That is, if Equation 12 is compared with the dichop sub-chirp signal before the pre-processing process, it can be seen that the signal has a desired frequency component, but the magnitude of the signal varies according to the delay time of the received path.

아울러, 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같은 전처리 과정을 통하여 수신된 패스의 신호크기를 나타내보면, 가장 짧은 지연시간을 가진 패스를 제외하고, 보다 긴 지연시간을 가지는 패스들의 신호가 상쇄되는 특성을 가지는 것을 볼 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12, when the signal magnitude of a path received through the pre-processing process as described above is shown, signals of paths having a longer delay time are canceled except for the path having the shortest delay time. characteristics can be seen.

따라서 거리계산에 중요한 정보가 되는 첫 번째 수신 패스(First-arrival-path)의 가중치를 높임으로써, 멀티패스 환경에서의 첫 번째 수신 패스 이외의 멀티패스의 영향을 줄일 수 있다.Therefore, by increasing the weight of the first-arrival-path, which is important information for distance calculation, the influence of multipaths other than the first-arrival-path in a multipath environment can be reduced.

또한, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼을 이용한 지연시간 계산에 있어서, 풀 첩에 대하여 기존의 알고리즘을 통해 지연시간을 계산하면, 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 4번 적용하여야 하는 반면, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 알고리즘을 이용하면, 잡음공간 기반 알고리즘을 2번만 적용하여 계산하면 된다.In addition, in calculating the delay time using the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum, when the delay time is calculated through the existing algorithm for the full chirp, the subspace based algorithm must be applied 4 times, whereas the As described above, if the algorithm according to the present invention is used, the calculation is performed by applying the noise space-based algorithm only twice.

이는, 잡음공간 기반 알고리즘의 계산 복잡도가 O(N3)로 높기 때문에 지연시간 계산 알고리즘의 전체 계산의 복잡도가 크게 감소되는데 기인한 것이다.This is due to the fact that the computational complexity of the noise space-based algorithm is high as O(N 3 ), and thus the overall computational complexity of the delay time computation algorithm is greatly reduced.

따라서 상기한 바와 같이 본 발명에 의해 제시되는 알고리즘에 따르면, 저 복잡도로 거리측정을 수행하여 지연시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, as described above, according to the algorithm proposed by the present invention, there is an effect of reducing the delay time by performing distance measurement with low complexity.

한편, 본 발명에서는 상기한 알고리즘의 효과를 검증하기 위해, 멀티패스 환경에서 종래의 알고리즘과 본 발 명에 따른 알고리즘의 RMSE(Root Mean Squar Error)을 각각 비교하는 모의 실험을 수행하였다.Meanwhile, in the present invention, in order to verify the effect of the above algorithm, a simulation experiment was performed to compare the RMSE (Root Mean Square Error) of the conventional algorithm and the algorithm according to the present invention, respectively, in a multi-pass environment.

즉, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 저대역 및 고대역에서 수신된 첩 신호와 그들의 평균(averaging)을 이용 하는 종래의 ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique) 알고리즘과 본 발명 에 따른 알고리즘을 각각 비교하였다.That is, as shown in FIGS. 13 and 14, the conventional ESPRIT (Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique) algorithm using the chirp signals received in the low and high bands and their averaging, and the present invention Each algorithm was compared.

또한, 도 13 및 도 14에서, 종래의 알고리즘을 ConvAvg, ConvLB 및 ConvHB와 같이 나타내었고, 여기서, ConvLB 및 ConvHB는 각각 저대역 및 고대역에서 서브첩을 사용함으로써 서브스페이스 기반 알고리즘으로부터 얻어진 평가결과를 나타내며, ConvAvg는 ConvLB 및 ConvHB의 평균을 취한 평가결과를 나타낸다.In addition, in FIGS. 13 and 14, the conventional algorithms are shown as ConvAvg, ConvLB, and ConvHB, where ConvLB and ConvHB are the evaluation results obtained from the subspace-based algorithm by using sub-chips in low and high bands, respectively. and ConvAvg represents an evaluation result obtained by taking the average of ConvLB and ConvHB.

도 13에 있어서, 지연(integer delay)은 0(zero)이 아닌 것으로 가정하고, 이는 디처핑 포인트가 최초 도달 패스(first arrival path)로부터 nintTs만큼 떨어져 있음을 의미한다.In FIG. 13 , it is assumed that the integer delay is not 0 (zero), which means that the dechirping point is n int T s away from the first arrival path.

이 경우, 본 발명에 따른 알고리즘의 평가는 도 13에 나타낸 종래의 알고리즘과 거의 동일하다.In this case, the evaluation of the algorithm according to the present invention is almost the same as that of the conventional algorithm shown in FIG. 13 .

지연이 큰 멀티패스 채널에 있어서, 최초 도달 패스로부터 먼 멀티패스의 멀티패스의 억제율(suppression rate)은 약한 반면, 지연이 제로라고 가정하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 디처핑 포인트가 최초 도달 패스에 가까워진다.In a multipath channel with a large delay, the suppression rate of the multipath of the multipath far from the first arriving path is weak, while assuming that the delay is zero, as shown in Fig. 3, the dechirp point is the first arriving path. gets closer to

이때, 본 발명에 따른 알고리즘은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 모든 SNR 간격(SNR intervals)에 대하여 종래의 알고리즘에 비해 개선된 결과를 나타낸다.In this case, the algorithm according to the present invention shows an improved result compared to the conventional algorithm for all SNR intervals, as shown in FIG. 14 .

즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 알고리즘은 모든 채널에 대하여 개선된 결과를 보장할 수는 없으나, 작은 값의 지연에 대하여는 향상된 효과가 있는 것임을 알 수 있다.That is, as described above, the algorithm according to the present invention cannot guarantee improved results for all channels, but it can be seen that there is an improved effect for a small delay.

또한, 본 발명에 따른 알고리즘은 SVD 또는 EVD를 이용하는 오직 하나의 서브스페이스 기반 처리만을 요구하므로, 각각 별도의 서브스페이스 기반 처리를 사용하는 종래의 알고리즘에 비하여 그만큼 처리과정을 단순화할 수 있다.In addition, since the algorithm according to the present invention requires only one subspace-based processing using SVD or EVD, the processing process can be simplified as much as compared to the conventional algorithm using separate subspace-based processing.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.

100: 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템
110: 정보 입력 장치 111: 입력 신호 생성 유닛
120: 정보 전달 장치 121: 통신 유닛
130: 정보 출력 장치 131: 입력 신호 처리부
132: 기준 정보 처리부 133: 입력 정보 처리부
134: 결과 정보 처리부 311: 입력 신호 획득 모듈
312: 입력 신호 분류 모듈 321: 기준 정보 획득 모듈
322: 입력 영역 설정 모듈 331: 입력 정보 획득 모듈
332: 입력 정보 분석 모듈 333: 입력 형태 판단 모듈
341: 결과 정보 생성 모듈 342: 결과 정보 출력 모듈
343: 보정 요청 획득 모듈 344: 결과 정보 보정 모듈100: writing system using delay time reduction processing
110: information input device 111: input signal generating unit
120: information transfer device 121: communication unit
130: information output device 131: input signal processing unit
132: reference information processing unit 133: input information processing unit
134: result information processing unit 311: input signal acquisition module
312: input signal classification module 321: reference information acquisition module
322: input area setting module 331: input information acquisition module
332: input information analysis module 333: input type determination module
341: result information generating module 342: result information output module
343: correction request acquisition module 344: result information correction module

Claims (10)

정보 입력 장치를 통해 입력되는 사용자의 입력 신호와 정보 전달 장치에서 측정한 상기 정보 입력 장치와의 거리를 포함하는 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치를 통해 전달받고, 상기 입력 신호를 분석하여 결과 정보를 출력하도록 형성되는 정보 출력 장치를 포함하는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템에 있어서,
상기 정보 전달 장치는,
상기 정보 입력장치와의 거리를 기 설정된 지연시간 감소 거리 측정 알고리즘을 이용하여 획득하며,
상기 정보 출력 장치는,
상기 입력 신호를 전달받아 처리하여 기준 정보 및 입력 정보를 획득하고, 획득한 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보를 처리하여 상기 결과 정보를 출력하도록 형성되며,
상기 입력 신호를 처리하도록 형성되는 입력 신호 처리부;
상기 기준 정보를 전달받아 처리하도록 형성되는 기준 정보 처리부;
상기 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하도록 형성되는 입력 정보 처리부; 및
상기 입력 형태 판단 결과를 이용하여 상기 결과 정보를 생성하고, 상기 결과 정보를 출력하도록 형성되는 결과 정보 처리부;를 포함하고,
상기 입력 신호 처리부는,
상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치로부터 획득하도록 형성되는 입력 신호 획득 모듈; 및
상기 획득한 입력 신호에 포함된 정보를 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보로 분류하도록 형성되는 입력 신호 분류 모듈;을 포함하도록 형성되며,
상기 결과 정보 처리부는,
상기 입력 형태 판단 결과를 기 출력되는 배경 영상 정보와 결합하여 상기 결과 정보를 생성하도록 형성되는 결과 정보 생성 모듈;
상기 결과 정보를 상기 정보 출력 장치의 외부로 영상 정보로 출력하도록 형성되는 결과 정보 출력 모듈;
상기 입력 신호로부터 상기 사용자의 보정 요청 신호를 획득하도록 형성되는 보정 요청 획득 모듈; 및
상기 보정 요청 신호를 분석하여 보정 요청 정보를 획득하고, 상기 결과 정보에 상기 보정 요청 정보에 대응하는 보정을 수행하도록 형성되는 결과 정보 보정 모듈;를 포함하며,
상기 사용자의 보정 요청 신호는
상기 기준 정보를 이용하여 생성되는 입력 영역의 외부에 형성된 일정 넓이의 버퍼 영역 내에서 상기 입력 신호가 획득되는 경우 생성되고,
상기 보정 요청 획득 모듈은,
상기 보정 요청 신호를 획득하면 상기 버퍼 영역 내에서 획득된 상기 입력 신호 중 상기 입력 영역에서 가장 거리가 먼 위치에서 획득된 상기 입력 신호가 경계에 위치하도록 상기 입력 영역과 닮은꼴의 보정 영역을 설정하여 상기 보정 영역과 상기 입력 영역의 정보를 각각 포함하는 상기 보정 요청 정보를 생성하여 상기 보정 요청 신호에 포함시켜 상기 결과 정보 보정 모듈로 전달하며,
상기 결과 정보 보정 모듈은,
상기 보정 요청 정보를 이용하여 획득한 상기 보정 영역의 정보 및 상기 입력 영역의 정보로부터 상기 보정 영역의 넓이 및 상기 입력 영역의 넓이 및 넓이비를 획득하고, 획득한 상기 넓이비만큼 상기 보정 영역을 축소시키는 보정을 수행하여 상기 결과 정보를 보정한 보정된 결과 정보를 생성하며,
상기 결과 정보 출력 모듈은,
상기 보정 요청 신호가 획득되면, 상기 보정된 결과 정보를 상기 결과 정보로 출력하도록 형성되고,
상기 기 설정된 지연시간 감소 거리 측정 알고리즘은
첩 스프레드 스펙트럼 기반의 초광대역 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이며,
백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 적어도 하나의 서브첩을 구하는 단계;
정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;
상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해를 통해 신호와 잡음공간으로 분리시키는 단계; 및
잡음공간 기반 알고리즘을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계;를 포함하며,
상기 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;는,
첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 획득한 후 상기 지연 시간을 계산하여, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성되며,상기 서브첩을 구하는 단계는,
m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을 τ m , n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때,
하기 수학식 1을 이용하여 상기 서브첩을 구하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템.
[수학식 1]
Figure 112021125069303-pat00030
The input signal including the distance between the user's input signal input through the information input device and the information input device measured by the information delivery device is received through the information delivery device, and result information is obtained by analyzing the input signal A writing system using a delay time reduction process comprising an information output device configured to output, the writing system comprising:
The information delivery device,
Obtaining the distance to the information input device using a preset delay time reduction distance measurement algorithm,
The information output device,
It is formed to receive and process the input signal to obtain reference information and input information, and to process the obtained reference information and the input information to output the result information,
an input signal processing unit configured to process the input signal;
a reference information processing unit configured to receive and process the reference information;
an input information processing unit configured to receive and process the input information to obtain an input type determination result; and
and a result information processing unit configured to generate the result information by using the input form determination result and output the result information;
The input signal processing unit,
an input signal obtaining module configured to obtain the input signal from the information transmitting device; and
It is formed to include; an input signal classification module configured to classify information included in the obtained input signal into the reference information and the input information,
The result information processing unit,
a result information generating module configured to generate the result information by combining the input type determination result with previously output background image information;
a result information output module configured to output the result information as image information to the outside of the information output device;
a correction request obtaining module configured to obtain the user's correction request signal from the input signal; and
a result information correction module configured to analyze the correction request signal to obtain correction request information, and to perform correction corresponding to the correction request information on the result information;
The user's correction request signal is
It is generated when the input signal is obtained within a buffer area of a predetermined area formed outside the input area generated using the reference information,
The correction request obtaining module,
When the correction request signal is obtained, a correction region similar to the input region is set so that the input signal obtained from the position furthest from the input region among the input signals acquired within the buffer region is located at the boundary. Generates the correction request information including information on the correction region and the input region, respectively, and includes it in the correction request signal and transmits it to the result information correction module;
The result information correction module,
The area of the correction area and the area and ratio of the input area are obtained from the information on the correction area and the information on the input area obtained using the correction request information, and the correction area is reduced by the obtained area ratio. to generate corrected result information by correcting the result information by performing a correction,
The result information output module,
When the correction request signal is obtained, the corrected result information is output as the result information,
The preset delay time reduction distance measurement algorithm is
It is a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm used to calculate the delay time to measure the distance in an ultra-wideband wireless communication system based on the chirp spread spectrum.
obtaining at least one sub-chirp through white Gaussian noise and multiple channels;
obtaining a dichop sub-chup as a pre-processing process for obtaining an accurate time;
obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the dichop sub-chirp, and separating it into a signal and a noise space through non-regular value decomposition; and
Including; calculating the delay time of each pass using a noise space-based algorithm,
Obtaining a dicheopd sub-chip through the pre-processing process;
With respect to chirp spread spectrum piconet 1, such as the 1st and 2nd sub-chups, or 3rd and 4th sub-chips of a symbol, the dichops of sub-chups of different bands with the same slope in the time-frequency domain are the same. and calculating the delay time after obtaining the dichops through a preprocessing process using sub-chups, so as to reduce the computational complexity of an overall algorithm for calculating the delay time, wherein the obtaining of the sub-chups comprises:
When m is the index of the path, d is the number of passes, the amplitude of the m-th path is am, the delay time of the m-th path is τ m , and n(t) is white Gaussian noise,
A writing system using a delay time reduction process configured to obtain the sub-chief by using Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112021125069303-pat00030
 제 1항에 있어서,
상기 기준 정보 처리부는,
상기 입력 신호 처리부로부터 상기 기준 정보를 획득하도록 형성되는 기준 정보 획득 모듈; 및
상기 획득한 기준 정보를 이용하여 입력 영역을 설정하도록 형성되는 입력 영역 설정 모듈;을 포함하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템.The method of claim 1,
The reference information processing unit,
a reference information obtaining module configured to obtain the reference information from the input signal processing unit; and
A writing system using a delay time reduction process configured to include; an input area setting module configured to set an input area using the obtained reference information. 제 1항에 있어서,
상기 입력 정보 처리부는,
상기 입력 신호 처리부로부터 상기 입력 정보를 획득하도록 형성되는 입력 정보 획득 모듈;
상기 획득한 입력 정보를 분석하여 상기 정보 입력 장치의 이동 경로 및 이동 시간을 포함하는 입력 정보 분석 결과를 획득하도록 형성되는 입력 정보 분석 모듈; 및
상기 입력 정보 분석 결과를 이용하여 상기 정보 입력 장치의 입력 형태를 판단하도록 형성되는 입력 형태 판단 모듈;을 포함하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 시스템The method of claim 1,
The input information processing unit,
an input information obtaining module configured to obtain the input information from the input signal processing unit;
an input information analysis module configured to analyze the obtained input information to obtain an input information analysis result including a movement path and movement time of the information input device; and
A writing system using a delay time reduction process formed to include; an input type determination module configured to determine an input type of the information input device by using the input information analysis result 삭제delete 정보 입력 장치를 통해 입력되는 사용자의 입력 신호와 정보 전달 장치에서 측정한 상기 정보 입력 장치와의 거리를 포함하는 상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치를 통해 전달받기 위해 상기 정보 입력 장치와 상기 정보 전달 장치 사이의 거리를 기 설정된 지연시간 감소 거리 측정 알고리즘을 이용하여 획득하는 단계; 및 상기 입력 신호를 분석하여 결과 정보를 출력하는 단계;를 포함하는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법에 있어서,
상기 입력 신호를 분석하여 상기 결과 정보를 출력하는 단계는,
상기 입력 신호를 전달받아 처리하여 기준 정보 및 입력 정보를 획득하고, 획득한 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보를 처리하여 결과 정보를 출력하도록 형성되며,
입력 신호부를 이용하여 상기 입력 신호를 처리하는 단계;
기준 정보 처리부를 이용하여 상기 기준 정보를 전달받아 처리하는 단계;
입력 정보 처리부를 이용하여 상기 입력 정보를 전달받아 처리하여 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계; 및
결과 정보 처리부를 이용하여 상기 입력 형태 판단 결과를 이용하여 상기 결과 정보를 생성하고, 상기 결과 정보를 영상 정보로 출력하는 단계;를 포함하며,
상기 입력 신호를 처리하는 단계는,
상기 입력 신호를 상기 정보 전달 장치로부터 획득하는 단계; 및
상기 획득한 입력 신호에 포함된 정보를 상기 기준 정보 및 상기 입력 정보로 분류하는 단계;를 포함하도록 형성되며,
상기 결과 정보를 영상 정보로 출력하는 단계는,
상기 입력 형태 판단 결과를 기 출력되는 배경 영상 정보와 결합하여 상기 결과 정보를 생성하는 단계;
상기 결과 정보를 상기 결과 정보 처리부를 이용하여 영상 정보로 출력하는 단계;
상기 입력 신호로부터 상기 사용자의 보정 요청 신호를 획득하는 단계; 및
상기 보정 요청 신호를 분석하여 보정 요청 정보를 획득하고, 상기 결과 정보에 상기 보정 요청 정보에 대응하는 보정을 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 사용자의 보정 요청 신호는
상기 기준 정보를 이용하여 생성되는 입력 영역의 외부에 형성된 일정 넓이의 버퍼 영역 내에서 상기 입력 신호가 획득되는 경우 생성되고,
상기 사용자의 보정 요청 신호를 획득하는 단계는,
상기 보정 요청 신호를 획득하면 상기 버퍼 영역 내에서 획득된 상기 입력 신호 중 상기 입력 영역에서 가장 거리가 먼 위치에서 획득된 상기 입력 신호가 경계에 위치하도록 상기 입력 영역과 닮은꼴의 보정 영역을 설정하여 상기 보정 영역과 상기 입력 영역의 정보를 각각 포함하는 상기 보정 요청 정보를 생성하여 상기 보정 요청 신호가 상기 보정 요청 정보를 포함하도록 하며,
상기 보정 요청 정보에 대응하는 보정을 수행하는 단계는,
상기 보정 요청 정보를 이용하여 획득한 상기 보정 영역의 정보 및 상기 입력 영역의 정보로부터 상기 보정 영역의 넓이 및 상기 입력 영역의 넓이 및 넓이비를 획득하고, 획득한 상기 넓이비만큼 상기 보정 영역을 축소시키는 보정을 수행하여 상기 결과 정보를 보정한 보정된 결과 정보를 생성하며,
상기 결과 정보를 상기 결과 정보 처리부를 이용하여 영상 정보로 출력하는 단계는,
상기 보정 요청 신호가 획득되면, 상기 보정된 결과 정보를 상기 결과 정보로 출력하도록 형성되고,
상기 기 설정된 지연시간 감소 거리 측정 알고리즘은
첩 스프레드 스펙트럼 기반의 초광대역 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이며,
백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 적어도 하나의 서브첩을 구하는 단계;
정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;
상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해를 통해 신호와 잡음공간으로 분리시키는 단계; 및
잡음공간 기반 알고리즘을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계;를 포함하며,
상기 전처리 과정으로 디첩드 서브첩을 구하는 단계;는,
첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 획득한 후 상기 지연 시간을 계산하여, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성되며,상기 서브첩을 구하는 단계는,
m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을 τ m , n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때,
하기 수학식 2를 이용하여 상기 서브첩을 구하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법.
[수학식 2]
Figure 112021125069303-pat00032
The information input device and the information delivery device to receive the input signal including a distance between the user input signal input through the information input device and the information input device measured by the information delivery device through the information delivery device obtaining a distance between them using a preset delay time reduction distance measurement algorithm; and analyzing the input signal and outputting result information;
The step of analyzing the input signal and outputting the result information comprises:
It is formed to receive and process the input signal to obtain reference information and input information, and to process the obtained reference information and the input information to output result information,
processing the input signal using an input signal unit;
receiving and processing the reference information using a reference information processing unit;
receiving and processing the input information using an input information processing unit to obtain an input type determination result; and
using a result information processing unit to generate the result information using the result of determining the input form, and outputting the result information as image information;
The processing of the input signal comprises:
obtaining the input signal from the information transfer device; and
Classifying the information included in the obtained input signal into the reference information and the input information; is formed to include,
The step of outputting the result information as image information includes:
generating the result information by combining the input type determination result with previously output background image information;
outputting the result information as image information using the result information processing unit;
obtaining the user's correction request signal from the input signal; and
Comprising: obtaining correction request information by analyzing the correction request signal, and performing correction corresponding to the correction request information on the result information;
The user's correction request signal is
It is generated when the input signal is obtained within a buffer area of a predetermined area formed outside the input area generated using the reference information,
The step of obtaining the user's correction request signal comprises:
When the correction request signal is obtained, a correction region similar to the input region is set so that the input signal obtained from the position furthest from the input region among the input signals acquired within the buffer region is located at the boundary. generating the correction request information including information on the correction region and the input region, respectively, so that the correction request signal includes the correction request information;
The step of performing the correction corresponding to the correction request information,
The area of the correction area and the area and ratio of the input area are obtained from the information on the correction area and the information on the input area obtained using the correction request information, and the correction area is reduced by the obtained area ratio. to generate corrected result information by correcting the result information by performing a correction,
The step of outputting the result information as image information using the result information processing unit comprises:
When the correction request signal is obtained, the corrected result information is output as the result information,
The preset delay time reduction distance measurement algorithm is
It is a chirp spread spectrum-based low-complexity distance measurement algorithm used to calculate the delay time to measure the distance in an ultra-wideband wireless communication system based on the chirp spread spectrum.
obtaining at least one sub-chirp through white Gaussian noise and multiple channels;
obtaining a dichop sub-chup as a pre-processing process for obtaining an accurate time;
obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the dichop sub-chirp, and separating it into a signal and a noise space through non-regular value decomposition; and
Including; calculating the delay time of each pass using a noise space-based algorithm,
Obtaining a dicheopd sub-chip through the pre-processing process;
With respect to chirp spread spectrum piconet 1, such as the 1st and 2nd sub-chups, or 3rd and 4th sub-chups of a symbol, the dichops of sub-chups of different bands with the same slope in the time-frequency domain are the same. and calculating the delay time after obtaining the dichops through a preprocessing process using sub-chups, so as to reduce the complexity of calculation of an overall algorithm for calculating the delay time, wherein the obtaining of the sub-chups comprises:
When m is the index of the path, d is the number of passes, the amplitude of the m-th path is am, the delay time of the m-th path is τ m , and n(t) is the white Gaussian noise,
A writing method using a delay time reduction process, which is formed to obtain the sub-chief by using Equation 2 below.
[Equation 2]
Figure 112021125069303-pat00032
 제 5항에 있어서,
상기 기준 정보를 전달받아 처리하는 단계는,
상기 기준 정보를 획득하는 단계; 및
상기 획득한 기준 정보를 이용하여 입력 영역을 설정하는 단계;를 포함하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법.6. The method of claim 5,
The step of receiving and processing the reference information is,
obtaining the reference information; and
A writing method using a delay time reduction process formed to include; setting an input area using the obtained reference information. 제 5항에 있어서,
상기 입력 형태 판단 결과를 획득하는 단계는,
상기 입력 정보를 획득하는 단계;
상기 획득한 입력 정보를 분석하여 상기 정보 입력 장치의 이동 경로 및 이동 시간을 포함하는 입력 정보 분석 결과를 획득하는 단계; 및
상기 입력 정보 분석 결과를 이용하여 상기 정보 입력 장치의 입력 형태를 판단하는 단계;를 포함하도록 형성되는 지연시간 감소 처리를 이용한 필기 방법.6. The method of claim 5,
The step of obtaining the input type determination result includes:
obtaining the input information;
obtaining an input information analysis result including a movement path and movement time of the information input device by analyzing the obtained input information; and
and determining an input type of the information input device using a result of analyzing the input information. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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