KR100728653B1

KR100728653B1 - 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한광 포인팅 장치

Info

Publication number: KR100728653B1
Application number: KR1020050111399A
Authority: KR
Inventors: 이방원
Original assignee: 주식회사 애트랩
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US7667690B2; CN1971490A; CN100538611C; TW200720980A; KR20070053522A; US20070115260A1; TWI325555B

Abstract

본 발명은 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광 포인팅 장치를 공개한다. 이 광 포인팅 장치는 광을 출력하여 작업대 표면에 반사되는 광을 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고, 아날로그 이미지를 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 이미지 입력부, 이미지 입력부로부터 입력되는 샘플 프레임과 기준 영역을 비교하여 상관관계 행렬을 발생하고, 움직임 값에 응답하여 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하고, 선택된 가중치 행렬을 이용하여 상관관계 행렬을 출력하는 상관관계 행렬 발생부, 상관관계 행렬에서 상관관계가 가장 큰 값을 갖는 셀을 찾아 이 셀의 위치로 움직임 값을 계산하여 출력하는 움직임 값 계산부, 및 움직임 값 계산부에서 출력된 움직임 값을 지정된 방식의 신호로 변환하여 출력하는 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 광 포인팅 장치의 속도에 따라 각각 다른 가중치 행렬의 값을 가중하여 샘플 프레임과 기준영역 간의 상관관계가 높은 패턴이 다수 개가 존재할 때 발생할 수 있는 오차를 줄여 광 포인팅 장치의 신뢰성을 증가시킨다.

Description

광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광 포인팅 장치{Method for computing the movement value of an optical pointing device and an optical pointing apparatus using it}

도 1은 일반적인 광 포인팅 장치의 일 예로 광마우스의 이미지 획득 과정을 나타내는 도면이다.

도 2는 종래의 광 포인팅 장치 구성을 나타내는 블록도 이다.

도 3(a)는 종래의 기술에 따른 샘플 프레임과 기준영역 간의 상관관계를 계산하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 3(b)는 도 3(a)의 방법으로 스캔하여 계산한 상관관계 값으로 구성된 상관관계 행렬을 나타내는 도면이다.

도 4(a)는 기준 프레임과 기준영역 및 샘플 프레임의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 4(b)는 도 4(a)의 기준영역과 샘플 프레임으로 생성한 상관관계 행렬의 일 실시 예를 나타내는 블록도 이다.

도 5는 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 일 예로 광마우스의 구성을 나타내는 블록도 이다.

도 6은 본 발명에 따른 가중치 행렬의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 상관관계 행렬 발생부의 제1 실시 예를 나타내는 블록도 이다.

도 8은 도 4(b)의 상관관계 행렬과 도 6의 각각의 가중치 행렬을 도 7의 방법으로 가중된 상관관계 행렬의 제1 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 상관관계 행렬 발생부의 제2 실시 예를 나타내는 블록도 이다.

도 10은 도 4(b)의 상관관계 행렬과 도 6의 각각의 가중치 행렬을 도 9의 방법으로 가중된 상관관계 행렬의 제2 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명에 따른 상관관계 행렬 발생부의 제3 실시 예를 나타내는 블록도 이다.

본 발명은 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광 포인팅 장치에 관한 것으로서, 특히 광 포인팅 장치의 움직이는 속도에 따라 각기 다른 가중치 행렬(Weighting Matrix)을 가중하여 상관관계(Correlation)가 높은 패턴(Pattern)이 복수개가 다수 개가 나타날 때 발생할 수 있는 오차를 줄여주는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광 포인팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광 마우스에서는 도 1에 도시 된 바와 같이 광원(8)으로부터 나온 광(7)이 작업대 표면(2)에서 반사되고, 그 반사된 광(6)이 렌즈(5)를 통과하여 반도체 칩으로 구성된 이미지 센서(3)에 입력된다. 이미지 센서(3)는 다수 개의 픽셀(Pixel)을 가지고 투영된 광의 양을 계산하고, 픽셀간의 차이를 비교하여 표면의 모양을 감지한다. 그리고 이전 샘플 기간에 만들어진 패턴과 비교하여 광마우스의 움직임 값을 계산한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 광 포인팅 장치의 구성을 나타내는 블록도 이다.

이미지 입력부(10)는 빛을 방출하는 광원(11)과 이미지를 생성하는 이미지 센서(12), 그리고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(13)를 구비한다. 광원(11)에서 출력된 광이 작업대 표면에 반사되어 이미지 센서(12)에 투영되면, 다수 개의 픽셀로 이루어진 이미지 센서(12)는 투영된 광을 샘플링 시간동안 축적하여 작업대 표면의 이미지를 획득하고, 이미지 신호를 생성하여 픽셀 단위로 출력한다. A/D 컨버터(13)는 이미지 센서(12)의 출력을 수신하여 디지털 신호로 변환한 샘플 프레임(SF)을 출력한다.

상관관계 행렬 발생부(20)는 기준영역 설정부(미도시)와 상관관계 발생부(미도시)로 구성되어 샘플링 시에 A/D 컨버터(13)로부터 출력된 샘플 프레임(SF)을 획득하고, 기준영역 설정부에서 이전 샘플링 기간 동안에 획득된 샘플 프레임을 이용하여 기준 프레임으로 갱신하고, 갱신된 기준 프레임의 일정 영역을 기준영역으로 설정하여, 상관관계 발생부에서 획득한 샘플 프레임과 상기 기준 영역간의 상관관 계 행렬(CM)을 움직임 값 계산부(30)로 출력한다.

움직임 값 계산부(30)는 상관관계 행렬 발생부(20)에서 생성된 상관관계 행렬(CM)을 분석하여 가장 상관관계가 높은 셀의 위치를 움직임 값(MV)으로 출력한다.

인터페이스부(40)는 움직임 값 계산부(30)에서 출력한 움직임 값을 외부 장치에 맞추어 변환하여 출력한다.

기준영역(110a)을 샘플 프레임(120)의 왼쪽 상단에서 시작하여, 한 픽셀 단위로 지그재그(zigzag) 방향으로 이동하면서 오른쪽 하단 끝에 이를 때까지 스캔하여 상관관계 값을 생성한다.

도 3(b)는 도 3(a)의 방법으로 스캔하여 생성한 상관관계 값으로 구성된 상관관계 행렬을 나타내는 도면이다.

상관관계 값은 여러 가지 방법으로 생성할 수 있으나, 여기서는 샘플 프레임(120)의 각 픽셀에 대해 기준영역(110a)의 각 픽셀을 비교하여 서로 다른 값을 가지는 픽셀의 수로서 생성하는 방법을 예로 들었다. 각 픽셀의 값이 일치하지 않는 개수로 상관관계 값을 생성한 경우에는 상관관계 행렬에서 가장 작은 값을 갖는 셀이 가장 상관관계가 높으며 따라서 가장 작은 값을 갖는 셀의 위치로 움직임 값을 계산한다.

각각의 셀에 부과된 좌표는 가장 상관관계가 높은 샘플 프레임의 위치를 찾 아내어 움직인 방향과 거리를 픽셀단위로 계산하기 위해서 이다. 예를 들어 상관 관계 행렬에서 가장 작은 값을 갖는 셀이 C(-2,1)이라면 광 포인팅 장치는 X 방향으로 -2픽셀, Y방향으로 1픽셀 움직인 것으로 표기한 것이다.

도 4(a)는 기준 프레임(111)과 기준영역(111a) 및 샘플 프레임(121)의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 4(a)에서는 기준 프레임(111)에 대해 샘플 프레임(121)이 Y축 방향으로 1픽셀 이동한 것이다. 그리고 어둡게 표시된 픽셀의 값을 1로 밝게 표시된 픽셀의 값을 0으로 가정한다.

이전 샘플링 기간 동안 획득한 샘플 프레임을 기준 프레임(111)으로 갱신하고, 기준영역(111a)은 상기 기준 프레임(111)의 일정 영역으로 지정한다.

현재 샘플링 기간에 입력된 샘플 프레임(121)에 기준영역(111a)의 각 픽셀을 비교하여 서로 다른 값을 가지는 픽셀의 수로서 생성하는 방법으로 상관관계 값을 구한다. 먼저 샘플 프레임의 왼쪽 상단에 기준영역을 대비하면, 일치하지 않는 픽셀의 개수는 5개이므로 상관관계 값은 "5"이다. 오른 쪽 하단에 기준영역을 대비하면, 일치하지 않는 픽셀의 개수는 4개이므로 상관관계 값은 "4"이다. 이러한 방법으로 생성한 상관관계 값으로 구성된 상관관계 행렬(131)이 도 4(b)에 나타나있다.

도 3(b)를 참조하여 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)을 설명하면, 도 4(b)에서 각각의 셀(131-1)의 값은 도 4(a)에서 샘플 프레임(121)에 대해 기준영역(111a)을 비교하여 나타나며, 도 3(b)에서 C(-2,2)에 대응하는 도 4(b)의 값 "5"는 샘플 프레임(121)의 왼쪽 상단에 기준영역(111a)을 대비한 값이며, 도 3(b)에서 C(0,0)에 대응하는 도 4(b)의 값 "6"은 샘플 프레임(121)의 가운데에 기준영역(111a)을 대비한 값이다. 이러한 방식으로 구성된 상관관계 행렬(131)의 각 셀의 값에서 가장 작은 값을 갖는 셀이 가장 상관관계가 높으며, 이 셀의 위치로 마우스의 움직임 값을 계산할 수 있다. 그러나 도 4(b)에서는 가장 작은 값 "0"을 갖는 셀이 C(-2,1)과 C(0,1)에 2개가 존재하며, 이는 샘플 프레임(121)에 기준 영역(111a)와 동일한 패턴이 2개가 존재하여 발생한다. 이 경우 광 포인팅 장치는 움직임 값으로 X축 방향 -2픽셀, Y축 방향 1픽셀과 Y축 방향으로만 1픽셀 중 어떤 값을 선택해야 하는지 판별할 수 없다.

이러한 광마우스를 포함한 종래의 광 포인팅 장치는 샘플 프레임에 기준영역과 유사한 패턴이 다수 개 존재하는 경우에는 상관관계 행렬에서 상관관계가 높은 셀 또한 다수 개 존재하여 움직임 값을 계산하지 못하는 오류가 발생한다. 예로서 광 포인팅 장치로 손가락의 움직임을 판별하는 경우, 손가락의 지문으로 인하여 영상의 규칙성이 높아 상관관계가 높은 셀이 많이 발생하므로 종래의 상관관계 행렬 만으로 움직임 값을 계산하는 것은 한계가 있다.

본 발명의 목적은 샘플 프레임 내에 기준영역과 유사한 패턴이 다수 개 존재하여 발생할 수 있는 오동작을 방지하도록 하는 광 포인팅 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치는 광을 출력하여 작업대 표면에 반사되는 광을 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고, 아날로그 이미지를 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 이미지 입력부, 이미지 입력부로부터 입력되는 샘플 프레임과 기준 영역을 비교하여 상관관계 행렬을 발생하고, 움직임 값에 응답하여 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하고, 선택된 가중치 행렬을 이용하여 상관관계 행렬을 출력하는 상관관계 행렬 발생부, 상관관계 행렬에서 상관관계가 가장 큰 값을 갖는 셀을 찾아 이 셀의 위치로 움직임 값을 계산하여 출력하는 움직임 값 계산부, 및 움직임 값 계산부에서 출력된 움직임 값을 지정된 방식의 신호로 변환하여 출력하는 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 상관관계 행렬 발생부는 이전 샘플링 기간에 입력된 샘플 프레임을 저장하여 기준 프레임으로 갱신하고 기준 프레임의 일정 영역인 기준영역 설정하는 기준 영역 설정부, 이미지 입력부로부터 입력되는 샘플 프레임에 기준 영역 설정부에서 설정된 기준 영역을 픽셀 단위로 이동하며 비교하여 각각의 상관관계 값을 연산하고 상관관계 행렬을 발생하는 상관관계 발생부, 움직임 값 계산부로부터 이전의 움직임 값을 입력 받아 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하여 출력하는 가중치 선택부, 및 출력한 상관관계 행렬과 가중치 선택부에서 선택된 가중치 행렬을 지정된 방식으로 가중하는 가중치 연산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 가중치 선택부는 움직임 값이 작은 경우에는 가운데 셀에서 먼 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 움직임 값이 큰 경우에는 가운데 셀에 가까운 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 움직임 값이 중간인 경우에는 움직임 값이 작은 경우의 가중치 행렬보다 작은 값의 증가 폭을 갖는 가중치 행렬을 선택하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 가중치 연산부의 제1 형태는 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 더하는 가산기임을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 가중치 연산부의 제2 형태는 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 곱하는 곱셈기임을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 가중치 연산부의 제2 형태는 상관관계 행렬의 셀의 값에 일정한 수를 더하는 가산기, 및 가중치 행렬의 셀의 값을 가산기에서 출력되는 상관관계 행렬의 각 셀의 동일한 위치에 각각 곱하는 곱셈기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법은 광을 출력하여 작업대 표면에 반사되는 광을 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 이미지 입력단계, 이미지 입력단계로부터 입력되는 샘플 프레임과 기준 영역을 비교하여 상관관계 행렬을 발생하고, 이전 움직임 값에 응답하여 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하고, 선택된 가중치 행렬을 이용하여 상관관계 행렬을 출력하는 상관관계 행렬 발생단계, 상관관계 행렬에서 상관관계가 가장 큰 값을 갖는 셀을 찾아 이 셀의 위치로 움직임 값을 계산하여 출력하는 움직임 값 계산단계, 및 움직임 값 계산단계에서 출력된 움직임 값을 지정된 방식의 신호로 변환하여 출력하는 인터페이스단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광 포인팅 장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 광 포인팅 장치에서 샘플 프레임 내에 기준영역과 유사한 패턴이 다수 개 존재하여 발생할 수 있는 오동작을 방지하도록 하기 위하여 상관관계 행렬에 가중치를 부가한다. 가중치를 부가하기 위한 가중치 행렬은 복수개가 구비되어 이전 움직임 값을 참조로 하나의 가중치 행렬이 선택된다.

본 발명에서는 설명의 편의성을 위해 광 포인팅 장치 중 광마우스를 예를 들어 설명한다.

이미지 입력부(10)과 인터페이스부(40)은 종래의 광마우스의 구성과 동일하 다. 움직임 값 계산부(30′)는 가중치 행렬을 선택하기 위한 이전 움직임 값(MV)을 상관관계 행렬 발생부로 전송한다.

상관관계 행렬 발생부(20′)은 이미지 입력부(10)에서 출력한 샘플 프레임(SF)을 기준영역과 비교하여 발생한 상관관계 행렬에 움직임 값 계산부(30′)에서 입력 된 움직임 값(MV)을 참조로 하여 선택된 가중치 행렬을 가중하여 가중된 상관관계 행렬(WCM)을 출력한다.

이렇게 복수개의 가중치 행렬에서 하나의 가중치 행렬을 선택하는 이유를 도 4(a)와 도 4(b)를 참조로 하여 설명하면, 도 4(a)에서는 기준 프레임(111)에 대해 샘플 프레임(121)이 Y축 방향으로 1픽셀 이동하였으므로 도 4(b)에서 두 개의 "0"값을 갖는 셀(131-1) 중 C(0,1)에 해당하는 셀이 선택되도록 가중치 행렬이 구성되어야 한다. 그러나 만약 기준 프레임(111)에 대해 X축 방향으로 -2픽셀, Y축 방향으로 1픽셀 이동하여 동일한 샘플 프레임(121)이 나타난 경우에도 동일한 가중치 행렬을 적용하게 되면 광마우스는 Y축 방향으로 1픽셀 이동한 것으로 인식하게 되어 오차가 발생한다. 이 경우에는 도 4(b)에서 두 개의 "0"값을 갖는 셀(131-1) 중 C(-2,1)에 해당하는 셀이 선택되도록 가중치 행렬이 구성되어야 한다. 따라서 복수개의 가중치 행렬을 구비하여 각각의 상황에 따라 하나의 가중치 행렬을 선택하여 사용하도록 하여야 하며, 가중치 행렬을 선택하기 위해 이전 움직임 값을 참조로 한다. 즉 이전 움직임 값이 작은 경우에는 상관관계 행렬에서 상관관계가 높은 셀들 중에 가운데 부분에 있는 셀이 선택되도록 하고, 이전 움직임 값이 큰 경우에는 상관관계 행렬에서 상관관계가 높은 셀들 중에 바깥 부분에 있는 셀이 선택되도록 가중치 행렬을 구성한다.

제1 가중치 행렬(141)은 이전 움직임 값이 작을 때, 즉 마우스의 움직이는 속도가 느릴 때 선택되는 가중치 행렬로 가운데를 중심으로 바깥 부분으로 갈수록 가중치를 증가시킨다.

제3 가중치 행렬(143)은 이전 움직임 값이 클 때, 즉 마우스의 움직이는 속도가 빠를 때 선택되는 가중치 행렬로 가운데에 큰 값의 가중치를 두고 바깥 부분으로 갈수록 가중치를 감소시킨다.

제2 가중치 행렬(142)은 이전 움직임 값이 중간 정도일 때, 즉 마우스의 움직이는 속도가 중간 정도일 때 선택되는 가중치 행렬로 제1 가중치 행렬(141)보다 증가폭이 작은 가중치를 갖는다.

도 7은 본 발명에 따른 상관관계 행렬 발생부의 제1 실시 예를 나타낸다.

도 7에서 상관관계 행렬 발생부(20′-1)는 기준 영역 설정부(21)와 상관관계 발생부(22)와 가중치 선택부(24) 및 가중치 연산부(23)를 구비한다.

기준 영역 설정부(21)는 이전 샘플링 기간에 입력된 샘플 프레임(SF)을 기준 프레임(RF)으로 갱신하여 다음 샘플링 기간에 기준 프레임(RF)의 일정 영역인 기준영역(RA)을 상관관계 발생부(22)로 전송한다. 여기서 기준 영역(RA)은 상관관계 발생부(22)로부터 기준영역 제어신호(RA_con)을 인가 받아, 기준 프레임(RF)의 일정 영역으로 지정된다.

상관관계 발생부(22)는 이미지 입력부(10)로부터 샘플 프레임(SF)을 입력받 고 기준 영역 설정부(21)로부터 기준영역(RA)을 인가 받아, 샘플 프레임(SF)에 기준영역(RA)을 이동하며 비교하여 상관관계 행렬(CM)을 생성하여 출력한다.

가중치 선택부(24)는 복수개의 가중치 행렬(WM)을 가지고 움직임 값 계산부(40)에서 이전 움직임 값(MV)을 입력 받아 움직임 값(MV)에 따른 하나의 가중치 행렬(WM)을 선택하여 가중치 연산부(23)로 출력한다.

가중치 연산부(23)는 가산기(23-1)로 구성되어 입력된 상관관계 행렬(CM)과 가중치 선택부(40)에서 선택된 가중치 행렬(WM)을 인가 받아 더하기 연산을 하여 가중된 상관관계 행렬(WCM)을 움직임 값 계산부(40)로 출력한다. 이때 더하기 연산은 상관관계 행렬(CM)의 각 셀과 동일한 위치의 가중치 행렬(WM)의 각 셀을 더하기 연산한다.

도 8은 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)과 도 6의 각각의 가중치 행렬(141, 142, 143)을 도 7의 방법으로 가중된 상관관계 행렬의 제1 실시 예를 나타내는 도면이다.

가중된 상관관계 행렬(151)은 이전 움직임 값(MV)이 작을 때, 즉 광마우스가 천천히 움직일 때 선택된 가중치 행렬(141)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)에 더하기 연산을 하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(151)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "2"이므로 C(0,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

가중된 상관관계 행렬(153)은 이전 움직임 값(MV)이 클 때, 즉 광마우스가 빠르게 움직일 때 선택된 가중치 행렬(143)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)에 더하기 연산을 하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(153)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "1"이므로 C(-2,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

가중된 상관관계 행렬(152)은 이전 움직임 값(MV)이 중간일 때, 즉 광마우스가 중간속도로 움직일 때 선택된 가중치 행렬(142)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)에 더하기 연산을 하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(152)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "1"이므로 C(0,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

도 9는 본 발명에 따른 상관관계 행렬 발생부의 제2 실시 예를 나타낸다.

도 9의 상관관계 행렬 발생부(20′-2)에서 기준 영역 설정부(21)와 상관관계 발생부(22)와 가중치 선택부(24)는 도 7 에서와 동일한 동작을 한다.

가중치 연산부(23′)은 가산기(23′-2)와 곱셈기(23′-1)로 구성되어, 가산기(23′-2)는 상관관계 행렬(CM)의 모든 셀에 일정한 수를 더하여 가산된 상관관계 행렬(ACM)을 곱셈기(23′-1)로 출력한다. 가산기(23′-2)는 도 4(b)와 같이 상관관계 행렬(131)에서 가장 상관관계가 높은 셀의 값이 "0"인 셀이 복수개일 때 각기 다른 가중치를 곱하여도 값이 "0"이 되므로 가장 상관관계가 높은 셀이 여전히 복수개로 존재하고, 이러한 오류를 방지하기 위하여 일정한 수를 모든 셀에 더하기 위해 추가되었다.

곱셈기(23′-1)는 가산기(23′-2)로부터 입력 받은 가산된 상관관계 행렬(ACM)과 가중치 선택부(40)에서 선택된 가중치 행렬(WM)을 인가 받아 곱하기 연산을 하여 가중된 상관관계 행렬(WCM)을 움직임 값 계산부로 출력한다. 이때 곱하기 연산은 가산된 상관관계 행렬(ACM)의 각 셀과 동일한 위치의 가중치 행렬(WM)의 각 셀을 곱하기 연산한다.

도 10는 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)과 도 6의 각각의 가중치 행렬(141, 142, 143)을 도 9의 방법으로 가중된 상관관계 행렬의 제2 실시 예를 나타내는 도면이다. 여기서는 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)을 가산부에서 각 셀에 일정한 수로서 1을 더한 후 가중치 연산부(23′)에서 곱하기 연산을 실시하였다.

가중된 상관관계 행렬(161)은 이전 움직임 값(MV)이 작을 때, 즉 광마우스가 천천히 움직일 때 선택된 가중치 행렬(141)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)의 각 셀에 1을 더한 후 곱하기 연산을 하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(161)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "2"이므로 C(0,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

가중된 상관관계 행렬(163)은 이전 움직임 값(MV)이 클 때, 즉 광마우스가 빠르게 움직일 때 선택된 가중치 행렬(143)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)의 각 셀에 1을 더한 후 곱하기 연산하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(163)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "1"이므로 C(-2,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

가중된 상관관계 행렬(152)은 이전 움직임 값(MV)이 중간일 때, 즉 광마우스가 중간속도로 움직일 때 선택된 가중치 행렬(142)을 도 4(b)의 상관관계 행렬(131)의 각 셀에 1을 더한 후 곱하기 연산을 하여 생성되었다. 이 가중된 상관관계 행렬(152)에서 가장 작은 값을 갖는 셀은 "1"이므로 C(0,1)의 셀이 가장 상관관계가 높다.

여기서는 픽셀의 개수가 작으며 각 픽셀이 갖는 값이 "0"또는 "1"로 한정하였으나, 실제 적용에서는 픽셀의 개수가 많으며 각 픽셀이 가질 수 있는 값 또한 다양하다. 그리고 상관관계 값을 생성하는 방법으로 샘플 프레임에 기준 프레임의 기준영역을 이동하며 비교하여, 서로 다른 값을 가지는 픽셀의 개수로서 상관관계 값을 생성하였으나, 서로 같은 값을 같는 픽셀의 개수로 상관관계 값을 생성하는 등의 이외의 다른 방법으로 상관관계 값을 구하여도 무방하다.

따라서 실제 적용에 있어서 광마우스의 상관관계 값이 "0"이 되는 경우는 거의 없다고 볼 수 있으므로, 도 9의 가중치 연산부(23′)에서 가산기(23′-2)를 생략하여 도 11과 같이 구성할 수 있다. 도 11에서는 가산기가 생략된 가중치 연산부(23˝)로 곱셈기(23˝-1)만으로 구성이 되어있다.

또한 상관관계 연산부에 더하기 연산과 곱하기 연산을 적용하여 예시하였으나 다른 연산을 적용 할 수도 있으며, 각각의 가중치 행렬의 개수나 각 셀의 값을 변경할 수 있음은 자명하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 광마우스의 움직임 값 계산 방법과 이 방법을 이용한 광마우스는 광마우스의 속도에 따라 각각 다른 가중치 행렬의 값을 가중하여 샘플 프레임과 기준영역 간의 상관관계가 높은 패턴이 다수 개가 존재할 때 발생할 수 있는 오차를 줄여 광마우스의 신뢰성을 증가시킨다.

Claims

광을 출력하여 작업대 표면에 반사되는 광을 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고, 상기 아날로그 이미지를 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 이미지 입력부;

상기 이미지 입력부로부터 입력되는 상기 샘플 프레임과 기준 영역을 비교하여 상관관계 행렬을 발생하고, 움직임 값에 응답하여 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하고, 선택된 가중치 행렬을 이용하여 상기 상관관계 행렬을 출력하는 상관관계 행렬 발생부;

상기 상관관계 행렬에서 상관관계가 가장 큰 값을 갖는 셀을 찾아 이 셀의 위치로 상기 움직임 값을 계산하여 출력하는 움직임 값 계산부; 및

상기 움직임 값 계산부에서 출력된 움직임 값을 지정된 방식의 신호로 변환하여 출력하는 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 1항에 있어서, 상기 상관관계 행렬 발생부는

이전 샘플링 기간에 입력된 샘플 프레임을 이용하여 기준 프레임으로 갱신하고 상기 기준 프레임의 일정 영역인 기준영역 설정하는 기준 영역 설정부;

상기 이미지 입력부로부터 입력되는 상기 샘플 프레임에 상기 기준 영역 설정부에서 설정된 기준 영역을 픽셀 단위로 이동하며 비교하여 각각의 상관관계 값 을 연산하고 상관관계 행렬을 발생하는 상관관계 발생부;

상기 움직임 값 계산부로부터 이전의 움직임 값을 입력 받아 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하여 출력하는 가중치 선택부; 및

상기 출력한 상관관계 행렬과 상기 가중치 선택부에서 선택된 가중치 행렬을 지정된 방식으로 가중하는 가중치 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 2항에 있어서, 상기 가중치 선택부는

상기 움직임 값이 작은 경우에는 가운데 셀에서 먼 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 상기 움직임 값이 큰 경우에는 가운데 셀에 가까운 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 상기 움직임 값이 중간인 경우에는 움직임 값이 작은 경우의 가중치 행렬보다 작은 값의 증가폭을 갖는 가중치 행렬을 선택하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 2항에 있어서, 상기 가중치 연산부는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 상기 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 더하는 가산기임을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 2항에 있어서, 상기 가중치 연산부는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 상기 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 곱하는 곱셈기임을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 2항에 있어서, 상기 가중치 연산부는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 일정한 수를 더하는 가산기; 및

상기 가중치 행렬의 셀의 값을 상기 가산기에서 출력되는 상기 상관관계 행렬의 각 셀의 동일한 위치에 각각 곱하는 곱셈기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 입력부는

광을 출력하는 광원;

복수개의 픽셀로 이루어져 있으며 상기 광원에서 출력되고 작업대 표면에 반사되어 입력되는 광을 상기 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고 하나의 픽셀 단위로 출력하는 이미지 센서; 및

상기 이미지 센서의 출력을 수신하여 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 A/D 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
광을 출력하여 작업대 표면에 반사되는 광을 샘플링 기간 동안 축적하여 아날로그 이미지를 생성하고 디지털 신호로 변환하여 샘플 프레임을 출력하는 이미지 입력단계;

상기 이미지 입력단계로부터 입력되는 상기 샘플 프레임과 기준 영역을 비교하여 상관관계 행렬을 발생하고, 이전 움직임 값에 응답하여 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하고, 선택된 가중치 행렬을 이용하여 상기 상관관계 행렬을 출력하는 상관관계 행렬 발생단계;

상기 상관관계 행렬에서 상관관계가 가장 큰 값을 갖는 셀을 찾아 이 셀의 위치로 상기 움직임 값을 계산하여 출력하는 움직임 값 계산단계; 및

상기 움직임 값 계산단계에서 출력된 움직임 값을 지정된 방식의 신호로 변환하여 출력하는 인터페이스단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.
제 8항에 있어서, 상기 상관관계 행렬 발생단계는

이전 샘플링 기간에 입력된 샘플 프레임을 이용하여 기준 프레임으로 갱신하고 상기 기준 프레임의 일정 영역인 기준영역 설정하는 기준 영역 설정단계;

상기 이미지 입력단계로부터 입력되는 상기 샘플 프레임에 상기 기준 영역 설정단계에서 설정된 기준 영역을 픽셀 단위로 이동하며 비교하여 각각의 상관관계 값을 연산하고 상관관계 행렬을 발생하는 상관관계 발생단계;

상기 움직임 값 계산단계로부터 이전의 움직임 값을 입력 받아 복수개의 가중치 행렬 중 하나의 가중치 행렬을 선택하여 출력하는 가중치 선택단계; 및

상기 출력한 상관관계 행렬과 상기 가중치 선택단계에서 선택된 가중치 행렬을 지정된 방식으로 가중하는 가중치 연산단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.
제 9항에 있어서, 상기 가중치 선택단계는

상기 움직임 값이 작은 경우에 가운데 셀에서 먼 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 상기 움직임 값이 큰 경우에 가운데 셀에 가까운 셀일수록 큰 값의 가중치를 갖는 가중치 행렬을 선택하고, 상기 움직임 값이 중간인 경우에는 움직임 값이 작은 경우의 가중치 행렬보다 작은 값의 증가폭을 갖는 가중치 행렬을 선택하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.
제 9항에 있어서, 상기 가중치 연산단계는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 상기 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 더하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.
제 9항에 있어서, 상기 가중치 연산단계는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 같은 위치의 상기 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 곱하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.
제 8항에 있어서, 상기 상관관계 행렬 발생단계는

상기 상관관계 행렬의 셀의 값에 일정한 수를 더한 후, 같은 위치의 상기 가중치 행렬의 셀의 값을 각각 곱하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 움직임 값 계산 방법.