KR100750504B1 - 가속도 신호를 이용한 동작 입력 장치, 호스트 정합 장치 및 동작 인식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 가속도 센서가 내장된 동작 입력 장치와 호스트 정합 장치로 구성되어 컴퓨터 기반 호스트 장치 및 일반 가전 장치를 제어할 수 있는 입력 장치 및 사용자의 동작 인식 방법에 관한 것이다.

본 발명의 가속도 정보를 이용한 입력 장치는, 가속도 센서를 구비하며, 사용자의 움직임에 따른 가속도 정보를 생성하기 위한 동작 입력 장치; 및 상기 동작 입력 장치로부터 입력받은 가속도 정보로부터 사용자의 동작을 추출하고 이에 대응되는 이벤트 정보를 결정하여, 제어하고자 하는 장치로 전달하기 위한 호스트 정합 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 가속도 정보를 이용한 입력 장치에서 수행되는 가속도 정보를 이용한 동작 인식 방법은, 가속도 정보로부터 움직임의 시작과 끝을 구분하는 움직임 검출 단계; 상기 움직임의 시작과 끝 시점 사이에서 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도 에너지를 계산하여 누적시키고, 움직임이 없을 때는 축 별 가속도 에너지 값을 초기화시키는 축 별 가속도 에너지 계산 단계; 상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도의 변화를 감시하여 가속도 신호의 피크(peak)를 추출하는 축 별 피크 검사 단계; 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 단계를 포함한다.

동작 인식, 가속도 센서, 3차원 가속도, 장치 제어, 이벤트 테이블

Description

가속도 신호를 이용한 동작 입력 장치, 호스트 정합 장치 및 동작 인식 방법{Motion Input Device using Accelerometers, Host Matching Device and Motion Recognition Method}

도 1은 본 발명에 따른 가속도 센서를 이용한 3차원 동작 입력 장치를 사용하는 입력 장치 구성의 일실시예를 나타낸 연결 구조도.

도 2는 본 발명 일실시예에 따른 3차원 동작 입력 수단의 구성도.

도 3은 본 발명 일실시예에 따른 호스트 정합 수단의 구성도.

도 4는 본 발명 일실시예에 따른 가속도 정보 처리 수단의 움직임 검출 과정을 나타낸 순서도.

도 5는 도 4의 축 별 피크 검사 단계의 세부 동작을 나타낸 순서도.

도 6은 도 4에 따른 움직임 검출 후 동작 인식을 위한 과정을 나타낸 순서도.

도 7은 본 발명에 따른 이벤트 대응 테이블 구성의 일실시예를 나타낸 테이블.

도 8은 본 발명에 따른 이벤트 대응 테이블 구성의 다른 실시예를 나타낸 테이블.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 3차원 동작 입력 수단

200: 호스트 정합 수단

300 : 컴퓨터 기반 호스트 장치

400 : 일반 가전 장치

500 : 컴퓨터 기반 메인 호스트 장치

본 발명은 3차원 가속도 센서를 이용한 입력 장치 및 가속도 신호의 피크 기반 동작 인식 방법에 관한 것으로, 3차원 가속도 센서가 내장된 동작 입력 장치와 호스트 정합 장치로 구성되어 컴퓨터 기반 호스트 장치 및 일반 가전 장치를 제어할 수 있는 입력 장치 및 사용자의 동작 인식 방법에 관한 것이다.

최근 디지털 방식의 각종 미디어의 보편화에 따라 가정, 사무실 및 휴대용 단말 장치들의 종류와 수가 급격히 증가하였고, 그에 비례하여 각각의 기기들의 제어를 위한 다양한 입력 장치들 역시 새롭게 등장하여 사용되고 있다.

TV, 비디오 플레이어, DVD 플레이어 및 오디오와 같은 일반 가전 장치들의 경우에는 리모트 컨트롤러(이하, 리모컨이라 한다.)가 일반적인 제어 수단으로 사용된다. 하지만, 이러한 가정에서의 장치들이 증가함에 따라 각각의 장치들을 제어하기 위한 리모컨의 수도 가전 장치의 증가에 비례해서 증가하게 되고, 결국 각각 의 장치를 제어하기 위해서는 해당 장치에 대응되는 개별적인 리모컨들을 사용해야 한다는 번거로움이 증가한다.

반면, PC, Laptop 컴퓨터, PDA등의 컴퓨터 기반 호스트 장치의 경우에도 홈 네트워크 및 미디어 플레이어의 역할이 강화되면서 일반 가전 장치의 기능을 점차 포함해가고 있는 추세이며, 최근 Microsoft사의 MediaCenter와 같은 각종 소프트웨어의 지원에 힘입어 리모컨을 사용하는 가전 장치와 같은 형태의 동작을 수행할 수 있게 되었다.

물론 컴퓨터 기반의 호스트 장치의 경우, 기존의 입력 방식으로 사용되던 키보드, 마우스, 트랙볼, 태블릿, 및 스타일러스와 같은 장치들이 꾸준히 사용되고 있으며, 휴대용 장치의 경우에는 기기의 크기 및 휴대성으로 인해 태블릿 형태의 입력 방식이 주로 사용된다.

하지만, 이렇게 유무선 네트워크로 연결된 다양한 정보 가전 장치들의 제어 영역은 점차 허물어지고 있는데 반해, 그러한 장치들의 제어 수단, 즉 인간의 입력수단은 여전히 리모컨, 키보드, 마우스의 수준으로 제한되고 있는 상황이다.

일반 가전 장치들에서의 이러한 상황을 개선하고자 제안된 종래 기술들 중 하나로 범용 리모컨이 있다. 범용 리모컨은 리모컨을 통해 제어할 수 있는 일반 가전 장치들이 공통으로 사용하는 다수의 동작들을 모아 하나의 장치로 구성한 뒤, 제어를 원하는 장치를 선택하고 그에 맞는 동작을 나타내는 버튼을 선택하여 제어할 수 있다. 하지만, 리모컨 형태의 입력 장치의 경우 버튼 형태의 물리적 입력 방법 때문에 소형화하기 어렵고, 따라서 휴대형 장치를 제어하기 위한 휴대용 입력 장치로 활용하기에 제한이 따른다.

컴퓨터 기반의 호스트 장치들에 있어서의 상황을 개선하고자 제안된 종래 기술들로, 3축 각속도 센서, 3축 가속도 센서, 그리고 3축 속도 센서 등의 조합을 이용하여 3차원 공간 상에서의 움직임을 검출하는 펜 형 포인팅 장치들이 있다. 상기 장치들은 각종 센서들을 내장하고 컴퓨터 장치와 무선으로 연결되며, 포인팅 장치의 기울임 및 움직임에 의한 각속도 변화를 컴퓨터로 전송하여 컴퓨터의 마우스 포인터를 이동시키거나 필기 인식을 위한 궤적을 추출한다. 하지만, 상기 방법 역시 통상의 마우스와 동일하게 버튼을 사용하여 움직임의 시작과 끝을 구분해야 하기 때문에 소형화하기 어렵고 착용이 불가능하므로 휴대용 입력 장치로는 적합하지 않다.

또 다른 종래 기술들 중 하나로, 3축 가속도 센서와 3차원 광학 인식 장치를 이용한 펜 형 입력 장치가 있다. 상기 장치는 3차원 광학 인식 장치를 이용하여 소정의 평면(예, 테이블)과의 접촉 여부와 그 각도를 측정하고, 측정된 장치의 자세 정보를 움직임에 의해 발생하는 가속도 정보에 반영하여 펜의 움직임에 의한 궤적을 추출한다. 따라서 상기 장치는 필기 인식 기반의 응용에 활용이 가능하다. 하지만, 상기 장치 역시 2가지 종류의 센서들을 구비해야 하기 때문에 소형화가 어렵고, 또한 펜 끝이 물리적으로 접촉할 수 있는 임의의 평면이 항상 필요하다는 제한이 존재한다.

또 다른 종래 기술들 중 하나로, 2축 가속도 센서를 이용한 소형의 반지형 입력 장치가 있다. 상기 장치는 소정 평면상에의 손가락 움직임에 의한 가속도를 검출하여 사용자의 움직임 궤적을 해석한다. 즉, 손가락이 소정의 접촉면에 접촉할 때 발생하는 미소충돌 신호 및 접촉면을 떠날 때 발생하는 상승 신호를 2축 가속도 센서로 감지하여 그 사이 구간의 가속도 정보를 이중 적분하여 손가락 움직임 궤적을 추출하고, 상기 추출한 정보를 컴퓨터의 포인팅 정보로 이용한다. 하지만 상기 방법의 경우 소형으로 착용이 가능한 구조를 가지지만 물리적으로 접촉이 가능한 테이블과 같은 소정의 평면이 존재해야만 사용이 가능하다는 제한이 존재한다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 사용이 편리한 3차원 동작 입력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 착용이 가능하도록 소형의 구조를 가질 수 있으며, 3축 가속도 센서를 이용해 입력 장치를 착용한 사용자의 3차원 움직임을 의미 있는 동작으로 인식/해석하여 컴퓨터 기반 호스트 장치 및 일반 가전 장치를 제어할 수 있는 3차원 동작 입력 장치 및 간단한 동작 인식 방법을 제공하려는 심화된 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가속도 정보를 이용한 호스트 정합 장치는, 외부에서 상기 가속도 정보를 무선으로 수신하여 사용자의 움직임에 의한 가속도 정보를 수신하는 무선 연결 수단, 수신한 가속도 정보를 분석하기 위해 가공하는 가속도 정보 처리 수단, 상기 가속도 정보 처리 수단에 의해 가공된 가속도 정보로부터, 소정 좌표계를 기준으로 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 추출 수단, 상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 수단, 상기 무선 연결 수단, 가속도 정보 처리 수단, 추출 수단, 동작 인식 수단 및 하기 장치 연결 수단을 설정하고 제어하며, 상기 인식된 동작을, 제어하고자 하는 외부 장치가 인식 가능한 이벤트로 변환하여 전송하는 제어 수단 및 상기 이벤트를 상기 외부 장치로 전송하고, 상기 외부 장치로부터 설정 정보를 수신하여 상기 제어 수단으로 전달하는 장치 연결 수단을 포함한다.

또한, 본 발명의 가속도를 모니터링하는 3차원 동작 입력 수단의 동작 인식 방법은, 가속도 정보로부터 움직임의 시작과 끝을 구분하는 움직임 검출 단계; 상기 움직임의 시작과 끝 시점 사이에서 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도 에너지를 계산하여 누적시키고, 움직임이 없을 때는 축 별 가속도 에너지 값을 초기화시키는 축 별 가속도 에너지 계산 단계; 상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도의 변화를 감시하여 가속도의 피크(peak)를 추출하는 축 별 피크 검사 단계; 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다. 하기에서 '움직임'이란 단어는 본 발명의 3차원 동작 인식 장치가 사용자의 지시 신호로서 유의미한 동작만을 뜻하는 의미로 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 가속도 센서를 이용한 입력 장치를 사용하는 구성의 일실시예로, 사용자가 착용할 수 있고 사용자의 움직임 정보를 무선으로 전송할 수 있는 3차원 동작 입력 수단(100), 사용자의 움직임 정보에서 유의미한 동작을 추출하고 그에 대응되는 정보를 무선, 또는 유선으로 전송할 수 있는 호스트 정합 수단(200), 상기 호스트 정합 수단(200)과 유선 혹은 무선으로 연결될 수 있 는 복수의 컴퓨터 기반 호스트 장치(300' 내지 300"), 및 상기 호스트 정합 수단(200)과 무선으로 연결될 수 있는 복수의 일반 가전 장치(400' 내지 400")를 포함한다.

또한, 상기 호스트 정합 수단(200)과 유선으로 연결되어 상기 호스트 정합 수단(200)의 설정을 제어할 수 있는 컴퓨터 기반 호스트 장치(500)를 포함할 수 있다.

도 2는 상기 3차원 동작 입력 수단(100)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 것이다.

도시한 3차원 동작 입력 수단(100)은 사용자의 동작에 의한 가속도의 변화를 감지하여 가속도 정보를 생성하는 가속도 감지 수단(110), 상기 가속도 정보를 무선으로 전송하기 위한 무선 연결 수단(120); 및 상기 가속도 감지 수단(110) 및 무선 연결 수단(120)을 제어하고 상기 가속도 정보를 전송하기 위한 제어 수단(130)을 포함한다.

상기 가속도 감지 수단(110)은 서로 직교하는 3개 축에 대한 가속도를 감지할 수 있는 단일, 또는 복수개의 가속도 센서들을 사용하여 구성된다. 즉, 3개의 1축 가속도 센서들을 서로 직교하도록 배치하거나, 2개의 2축 가속도 센서들을 서로 직교하도록 배치하거나, 또는 단일의 3축 가속도 센서를 사용하여 3개 축에 대한 가속도를 감지할 수 있다.

따라서, 사용자가 상기 3차원 동작 입력 수단(100)을 착용한 상태에서 움직 임을 가할 경우, 해당 움직임에 따른 가속도 센서의 출력에 변화가 발생하게 되고, 상기 제어 수단(130)은 이를 감지하여 상기 무선 연결 수단(120)을 통해 가속도 정보를 무선으로 송신한다.

도 3은 상기 호스트 정합 수단(200)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 것이다.

상기 3차원 동작 입력 수단(100)이 송신한 가속도 정보는 상기 호스트 정합 수단(200)에 의해 수신되는데, 상기 호스트 정합 수단(200)은 도시된 바와 같이, 상기 3차원 동작 입력 수단(100)에서 무선으로 송신한 가속도 정보를 수신하는 무선 연결 수단(210), 수신한 가속도 정보를 분석하기 위해 데이터를 가공하는 가속도 정보 처리 수단(220), 가공된 가속도 정보를 분석하여 사용자의 동작을 추출하는 동작 인식 수단(230), 상기 각 수단에 모두 연결되어 각각의 수단을 설정하고 제어하며 상기 동작 인식 수단(230)이 인식한 동작 정보를 호스트 장치가 인식 가능한 이벤트 정보로 변환하여 전송하는 제어 수단(240), 상기 생성된 이벤트를 컴퓨터 기반 호스트 장치로 유선, 혹은 무선으로 전송하는 호스트 장치 연결 수단(250), 및 상기 생성된 이벤트를 적외선 리모컨으로 제어가 가능한 일반 가전 장치에 적외선을 사용하여 전송하는 일반 가전 장치 연결 수단(260)를 포함한다.

사용자에게 보다 나은 편의를 부여하기 위해, 상기 호스트 정합 수단(200)의 현재 제어 대상 장치, 동작 모드 및 상태를 사용자에게 알려줄 수 있는 기능을, 가시화 수단(270)을 더 포함하여 구현하거나, 상기 호스트 정합 수단(200)에 일차적 으로 연결되는 컴퓨터 기반 호스트 장치(500)에 부여할 수 있다.

도 4는 상기 3차원 동작 입력 수단(100)으로부터 상기 호스트 정합 수단(200)의 무선 연결 수단(210)을 통해 수신한 가속도 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 것으로, 본 도면에서는 가속도 정보로부터 축별 피크 정보를 생성하기까지의 과정을 도시한다.

가속도 정보를 가공하는 과정은 상기 3차원 동작 입력 수단(100)의 좌표계 상에서 총 가속도와 분산 값을 계산하고, 상기 총 가속도의 분산 값을 상기 제어 수단(240)에 의해 설정된 임계치와 비교하여, 상기 임계치 값보다 클 경우 사용자의 움직임이 시작된 것으로 판단하고, 상기 임계치보다 작을 경우 사용자의 움직임이 끝난 것으로 판단하는 움직임 검출 단계(S210), 움직임의 시작 시점에서의 가속도 정보를 이용하여 상기 3차원 동작 입력 수단(100)의 자세를 계산하고 저장하는 초기 자세 저장 단계(S220), 움직임이 진행되는 동안 상기 3차원 동작 입력 수단 좌표계 상의 가속도를 상기 초기 자세 정보를 사용하여 중력 좌표계 상의 가속도로 변환하는 좌표계 변환 단계(S230), 상기의 단계를 통해 변환된 중력 좌표계 상의 가속도를 각 축 별로 분리하여 움직임 구간 동안의 각 축 별 가속도 에너지를 계산하여 누적하고, 움직임이 없는 동안에는 가속도 에너지를 초기화하는 축 별 가속도 에너지 계산 단계(S240), 및 중력 좌표계 상의 각 축 별 가속도의 변화를 감지하여 피크(peak) 정보를 추출하는 축 별 피크 검사 단계(S250)로 구성된다.

본 실시예에서는 가속도 값이 0인 경우를 정지 상태로 간이하게 판단하는데, 인간의 동작에서 가속도 0의 등속운동은 실질적으로 불가능하므로, 가속도가 0의 값을 가지는 경우는 움직임이 정지된 상태로 간주해도 무방하다.

도 5는 상기 축 별 피크 검사 단계(S250)에서 축 별 피크 정보를 추출하고 저장하는 과정을 설명하기 위한 것이다.

상기 축 별 피크 정보를 추출하고 저장하는 과정은, 상기 중력 좌표계 상의 각 축 별 가속도를 추출하는 축 별 가속도 추출 단계(S251), 추출한 각 축 별 가속도 값을 상기 제어 수단(240)에 의해 설정된 임계치 범위와 비교하는 가속도 범위 비교 단계(S252), 현재의 가속도가 임계치 범위보다 클 경우 양의 부호를 가지는 피크를 선택하고, 임계치 범위보다 작을 경우 음의 부호를 가지는 피크를 선택하는 피크 부호 선택 단계(S253), 현재 선택된 피크 부호와 이전 피크를 비교하는 이전 피크와 비교 단계(S254), 현재의 가속도가 임계치 범위 내에 위치하지 않으면서 이전의 피크와 현재의 피크가 다를 경우에만 피크를 저장하는 피크 저장 단계(S255)로 구성된다.

상기 동작 인식 수단(230)은 상기 가속도 정보 처리 수단(220)으로부터 전달 받은 움직임의 끝 시점에서의 각 축 별 가속도 에너지 값과 축 별 피크 정보를 이용하여 사용자의 동작을 추출하며, 이하 그 과정을 동작 인식 단계의 일실시예인 도 6을 사용하여 설명한다. 도시한 사용자 동작 추출과정은, 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 단계(S260); 및 상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 단계(S270, S280)를 포함한다.

상기 수신한 중력 좌표계 상에서의 각 축 별 가속도 에너지들을 상호 비교하여 가장 큰 가속도 에너지 값을 가지는 축을 움직임의 주 축으로 결정(S281)하고, 해당 움직임의 주 축 상에서 검출되어 저장된 피크의 수를 확인(S283' 내지 S283"')하고, 피크의 수가 너무 적은 움직임을 무시(S284' 내지 S284"')하고, 해당 움직임의 주 축 상에서 검출되어 저장된 피크의 수와 그 부호 순서들의 조합을 이용하여 상기 주 축 상에서의 사용자 움직임을 동작으로 인식(S285' 내지 S285"')한다.

일례로 3차원 동작 입력 수단(100)을 손가락에 착용이 가능한 형태로 구성하였을 때, 3차원 동작 입력 수단을 장착한 손가락의 방향과 해당 가속도 축의 양의 방향이 일치하고, 손가락을 앞/뒤로 움직였다고 가정할 경우, 손가락을 앞으로 움직이는 움직임에 의해 음의 부호를 가지는 가속도 피크가 가장 먼저 발생하고, 이후 손가락이 뒤로 움직이기 위해 정지하는 순간 양의 부호를 가지는 가속도 피크가 발생하고, 이후 손가락이 뒤로 움직여 원위치로 복귀하는 순간까지 다시 음의 부호를 가지는 피크가 발생한다. 따라서, 총 3개의 피크가 발생하였고 NPN(N은 음의 부호를 가지는 피크, P는 양의 부호를 가지는 피크)의 피크 순서를 가진다. 따라서 피크의 총 수가 3개이고 NPN의 순서를 가지면 이를 F+B(F는 Forward로 앞, B는 Backward로 뒤를 의미한다.) 동작으로 인식되고, 그 동작은 상기 제어 수단(240)으로 전달된다.

상기 제어 수단(240)은 상기 가속도 정보 처리 수단(220) 및 상기 동작 인식 수단(230)으로부터 중력 좌표계 상에서의 실시간 가속도 정보와 인식된 동작 정보를 수신한다. 상기 제어 수단(240)은 인식된 동작이 제어 대상 호스트 별로 어떠한 이벤트에 대응되는지를 저장한 이벤트 대응 테이블(700)을 포함한다.

도 7은 상기 이벤트 대응 테이블(700)의 구성 및 테이블의 활용 방법을 설명하기 위한 것이다.

상기 이벤트 대응 테이블(700)은, 상기 동작 인식 수단(230)이 인식할 수 있는 피크 기반 동작을 나열한 피크 기반 동작 열(701)과, 상기 호스트 정합 수단(200)을 제어하기 위한 이벤트를 나열한 호스트 정합 수단 열(702), 그리고 각각의 제어 대상 호스트 별 사용 가능한 이벤트를 나열한 컴퓨터 기반 호스트 장치 열(703' 내지 703") 및 일반 가전 장치 열(704' 내지 704")로 구성된다.

상기 제어 수단(240)은 입력된 동작을 피크 기반 동작 열(701)에서 우선 검색하여 해당 동작이 각각의 열에서 어떠한 이벤트에 대응되는지를 파악하고, 현재 제어 대상으로 저장되어 있는 제어 대상 호스트 열을 선택하여 해당 이벤트를 생성한다. 일례로, 만약 현재의 제어 대상이 상기 호스트 정합 수단(200)일 경우에는 해당 이벤트를 상기 호스트 장치 연결 수단(250) 혹은 일반 가전 장치 연결 수단(260)을 통해 외부로 송신하지 않고 상기 제어 수단(240) 내에서 해당 이벤트를 처리하며, 만약 현재의 제어 대상이 컴퓨터 기반 호스트 장치(300' 내지 300") 중 하나일 경우에는 상기 호스트 장치 연결 수단(250)을 통해 이벤트를 출력하며, 만약 현재의 제어 대상이 일반 가전 장치(400' 내지 400") 중 하나일 경우에는 상기 일반 가전 장치 연결 수단(260)을 통해 이벤트를 출력한다.

상기 이벤트 대응 테이블(700)은 상기 호스트 정합 수단(200)이 USB(Universal Serial Bus)등과 같은 컴퓨터 연결 수단을 통해 연결된 컴퓨터 기반 호스트 장치(500)에 의해 설정이 가능하며, 사용 환경에 따라 컴퓨터 기반 호스트 장치 열(703' 내지 703") 및 일반 가전 장치 열(704' 내지 704")의 가감이 가능하다.

상기 제어 수단(204)은, 또한, 현재 호스트 정합 수단(200)이 제어 대상으로 삼고 있는 장치 및 각종 동작 상태 정보를 상기 가시화 수단(270)으로 전달하여, 상기 3차원 동작 입력 수단(100)을 착용하고 사용중인 사용자에게 반환 출력하도록 한다.

이하, 본 실시예에 따라 구현된 가속도 정보를 이용한 입력 장치의 실제적인 장치 제어 동작의 일례를 상세히 설명한다.

관성 시스템을 이용하여 구현된 3차원 입력 장치가 손가락에 착용 가능한 반지의 형태를 가지며, 3차원 입력 장치를 이용하여 간단한 리모컨의 기능을 수행한다고 가정한다.

또한, 호스트 정합 수단은 일반 개인 컴퓨터의 USB 드라이브 형태로 구현되어 PC에 연결되고, 상기 호스트 정합 수단은 PC 주변에 위치한 TV와 오디오를 제어할 수 있도록 한다고 가정한다. 상기 호스트 정합 수단에 연결된 PC는 사용자의 동 작에 의해 제어를 받음과 동시에 호스트 정합 수단을 설정하기 위한 방법으로 사용된다.

사용자가 반지를 착용하고 특정한 방향으로의 움직임을 취하면 상기 3차원 동작 입력 수단은 호스트 정합 수단으로 3차원 가속도 데이터를 전송하고, 상기 호스트 정합 수단은 이를 수신하여 움직임의 구간을 검출하고, 해당 구간 내의 가속도 정보를 중력 좌표계 상의 정보로 변환함과 동시에, 각 가속도 축 별 피크 정보를 수집한다.

상기 호스트 정합 수단은 사용자의 움직임이 끝나는 시점에서 수집된 피크 정보를 이용하여 중력 좌표계 상에서의 움직임을 해석하고, 구성된 이벤트 대응 테이블을 이용하여 최종 제어 대상을 제어하기 위한 이벤트를 생성한다.

만약, 본 일 실시예와 같이 컴퓨터와 TV, 그리고 오디오를 제어하기 위한 구성이라면, 도 8과 같은 이벤트 대응 테이블(700)을 고려해볼 수 있으며, 해당 테이블은 호스트 정합 수단이 연결된 PC를 통해 설정한다.

즉, 현재 제어 대상 장치가 TV일 경우, D/DU로 해석되는 사용자의 동작은 채널을 하나 아래로 내리라는 이벤트로 대응되어, 호스트 정합 수단이 가지는 일반 가전 장치 연결 수단(적외선 포트)을 통해 TV로 전달된다.

만약, 제어 대상 장치를 변경하고자 하는 경우, 사용자는 RLRLR/RLRLRL 동작을 수행하고, 인식된 동작은 이벤트 대응 테이블을 통해 다음 제어 대상(오디오)를 제어하기 위한 모드로 전환된다. 동시에 제어 대상이 오디오라는 정보는 호스트 정합 수단의 가시화 수단을 통해 사용자에게 알려진다.

이러한 이벤트 대응 테이블은 고정된 것이 아니며 제어 대상에 따라 얼마든지 변경/확장하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 별도의 버튼 없이 3축 가속도 센서만을 사용하여 움직임을 추출하는 것이 가능하므로, 착용이 가능할 정도로 소형화 하여 상시 착용할 수 있는 구조로 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 동작을 위한 별도의 물리적 평면 없이 3차원 공간상의 동작을 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 입력과 컴퓨터 기반 호스트 장치 및 일반 가전 장치의 동작을 자유롭게 대응시켜 홈 네트워크 및 유비쿼터스 환경의 정보 장치들을 단 하나의 휴대가 가능한 장치로 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 외부에서 상기 가속도 정보를 무선으로 수신하여 사용자의 움직임에 의한 가속도 정보를 수신하는 무선 연결 수단;

   수신한 가속도 정보를 분석하기 위해 가공하는 가속도 정보 처리 수단;

   상기 가속도 정보 처리 수단에 의해 가공된 가속도 정보로부터, 소정 좌표계를 기준으로 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 추출 수단;

   상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 수단;

   상기 무선 연결 수단, 가속도 정보 처리 수단, 추출 수단, 동작 인식 수단 및 하기 장치 연결 수단을 설정하고 제어하며, 상기 인식된 동작을, 제어하고자 하는 외부 장치가 인식 가능한 이벤트로 변환하여 전송하는 제어 수단; 및

   상기 이벤트를 상기 외부 장치로 전송하고, 상기 외부 장치로부터 설정 정보를 수신하여 상기 제어 수단으로 전달하는 장치 연결 수단

   을 포함하는 호스트 정합 장치.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 장치 연결 수단은,

   상기 생성된 이벤트를 컴퓨터 기반 호스트 장치로 전송하거나 컴퓨터 기반 호스트 장치로부터 설정 정보를 수신하여 상기 제어 수단으로 전달하는 호스트 장치 연결 수단; 및

   상기 생성된 이벤트를 적외선 리모컨으로 제어가 가능한 일반 가전 장치에 적외선을 사용하여 전송하는 일반 가전 장치 연결 수단

   을 포함하는 호스트 정합 장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 호스트 정합 장치의 현재 제어 대상, 동작 모드 및 상태를 사용자에게 알려줄 수 있는 가시화 수단

   을 더 포함하는 호스트 정합 장치.
7. 제3항에 있어서, 상기 가속도 정보 처리 수단은,

   상기 가속도 정보로부터 움직임의 시작과 끝을 구분하는 움직임 검출 기능;

   상기 움직임의 시작과 끝 시점 사이에서 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도 에너지를 계산하여 누적시키고, 움직임이 없을 때는 축 별 가속도 에너지 값을 초기화시키는 축 별 가속도 에너지 계산 기능; 및

   상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도의 변화를 감시하여 가속도 신호의 피크(peak)를 추출하는 축 별 피크 검사 기능

   을 수행하는 것을 특징으로 하는 호스트 정합 장치.
8. 삭제
9. 제3항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은,

   제어하고자 하는 장치의 동작 이벤트를, 상기 동작 인식 수단에 의해 인식이 가능한 사용자의 동작에 대응시킨 이벤트 대응 테이블

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 호스트 정합 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 이벤트 대응 테이블은,

    상기 호스트 장치 연결 수단을 통해 컴퓨터 기반 호스트 장치에서 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 호스트 정합 장치.
11. 가속도를 모니터링하는 3차원 동작 입력 수단의 동작 인식 방법에 있어서,

    (a) 가속도 정보로부터 움직임의 시작과 끝을 구분하는 움직임 검출 단계;

    (b) 상기 움직임의 시작과 끝 시점 사이에서 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도 에너지를 계산하여 누적시키고, 움직임이 없을 때는 축 별 가속도 에너지 값을 초기화시키는 축 별 가속도 에너지 계산 단계;

    (c) 상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도의 변화를 감시하여 가속도의 피크(peak)를 추출하는 축 별 피크 검사 단계;

    (d) 상기 움직임에 대한 움직임 주축을 추출하는 단계; 및

    (e) 상기 추출된 움직임 주축과, 상기 소정 좌표계 상의 각 축 상에서의 가속도 피크 정보를 사용하여 동작을 인식하는 동작 인식 단계

    를 포함하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는,

    상기 검출한 움직임의 끝 시점에서 상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도 에너지를 상호 비교하여 움직임 주축을 추출하는 것을 특징으로 하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 (a) 단계 이후,

    상기 움직임의 시작 시점에서 상기 3차원 동작 입력 수단의 자세를 저장하는 초기 자세 저장 단계; 및

    상기 저장된 초기 자세와 상기 3차원 동작 입력 수단의 좌표계 상에서의 실시간 가속도 정보를 이용하여 중력 좌표계 상의 가속도 정보를 계산하는 좌표계 변환 단계를 더 포함하며,

    상기 소정 좌표계는 중력 좌표계인 것을 특징으로 하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 (a) 단계에서는,

    상기 3차원 동작 입력 수단의 좌표계 상에서 총 가속도와 분산 값을 계산하 고,

    상기 분산 값을 기설정된 임계치 값과 비교하여 해당 임계치 값보다 총 가속도 값이 커지는 시점을 움직임의 시작 시점이라 판단하며,

    임계치 값보다 총 가속도 값이 작아지는 시점을 움직임의 끝 시점이라 판단하는 것을 특징으로 하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.
15. 제11항에 있어서, 상기 (c) 단계에서는,

    상기 소정 좌표계 상의 각 축 별 가속도와 상기 제어 수단에 의해 설정된 임계치 범위와 비교하는 단계;

    현재의 가속도가 임계치 범위보다 클 경우, 양의 부호를 가지는 피크를 선택하는 단계;

    현재의 가속도가 임계치 범위보다 작을 경우 음의 부호를 가지는 피크를 선택하는 단계; 및

    상기 선택된 양 또는 음의 부호를 가지는 피크가 이전에 검출된 피크와 다를 경우 새로운 피크로서 저장하는 단계

    를 포함하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.
16. 제11항에 있어서, 상기 (e) 단계는,

    상기 결정된 움직임 주 축 상에서 검출된 피크의 수와 상기 검출된 피크들의 부호 순서들의 조합을 이용하여 상기 주 축 상에서의 사용자 움직임을 동작으로 인 식하는 것을 특징으로 하는 가속도 신호를 이용한 동작 인식 방법.

Images