KR101687954B1 - 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 그 방법 - Google Patents

적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 적외선 광을 출력하는 적외선 펜; 상기 적외선 광을 인식하여 상기 적외선 펜의 위치를 얻는 적외선 스테레오 카메라; 상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 펜 위치 판독부; 및 판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력으로 전환하는 필기 인식부를 포함하는 필기 인식 시스템을 제공한다.
또한, (a) 적외선 펜이 적외선 광을 출력하는 단계; (b) 적외선 스테레오 카메라가 상기 적외선 광을 인식하는 단계; (c) 펜 위치 판독부가 상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 단계; 및 (d) 필기 인식부가 판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력을 수행하는 단계를 포함하는 필기 인식 방법을 제공한다.

Description

적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 그 방법{HANDWRITING RECOGNITION SYSTEM USING STEREO INFRARED CAMERA AND METHOD THEREOF}
본 발명은 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적외선을 발광하는 전자 펜의 움직임을 적외선 스테레오 카메라로 추적하여 필기 입력을 수행하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
전자칠판은 종래의 흑판이나 화이트보드와는 달리 컴퓨터를 이용하여 강의 자료를 만들거나 또는 컴퓨터상에서 프로그램을 실행하면서 이를 강의할 수 있도록 하는 것으로, 컴퓨터 모니터를 통하여 강의 교안을 보여주거나 또는 액정 프로젝터 및 스크린을 이용하여 보여주면서 프레젠테이션 또는 강의할 수 있도록 해준다.
현재 시판되어 사용되는 전자칠판은 크게 TV패널을 사용하는 LCD 또는 PDP타입이 있다. LCD 또는 PDP타입은 화면에 바로 필기할 수 있고, 화면이 선명하며, 조명에 구애받지 않는 장점이 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 전자칠판은 눈부신 밝은 화면으로 인해, 오래 수강할수록 눈이 피로해져 시력저하의 우려가 있었으며, 높은 단가와 설치 장소의 제약으로 인하여 전자칠판을 도입하는 것이 어려운 상황이다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0000436호(공개일자 2014년01월03일)
본 발명은 종래의 전자칠판이 가지는 단점을 극복하기 위해 제시된 것으로서, 적외선을 발광하는 전자 펜의 움직임을 적외선 스테레오 카메라로 추적하여 필기 입력을 수행하는 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 제1 특징으로서, 적외선 광을 출력하는 적외선 펜; 상기 적외선 광을 인식하여 상기 적외선 펜의 위치를 얻는 적외선 스테레오 카메라; 상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 펜 위치 판독부; 및 판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력으로 전환하는 필기 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템을 제공한다.
이때, 상기 적외선 펜은 자이로 센서를 구비하고, 상기 자이로 센서로부터 측정되는 가속도 값의 변화에 기초하여 상기 적외선 광의 출력을 제어할 수 있다.
이때, 상기 적외선 펜은 상기 적외선 펜의 동작 모드를 제어하는 동작 제어 버튼을 포함할 수 있다.
이때, 상기 동작 모드는 마우스 모드; 및 필기 입력 모드를 포함하고, 상기 동작 제어 버튼은 상기 적외선 펜이 필기 입력 모드일 때 상기 필기 입력 동작을 감지할 수 있다.
이때, 상기 적외선 펜은 필기 입력 신호를 발생시키는 필기 입력 버튼; 및
상기 필기 입력 신호를 상기 펜 위치 판독부로 송출하는 필기 신호 송출부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 송출은 근거리 무선 통신 방식에 의해 수행될 수 있다.
이때, 상기 적외선 팬은 진동 발생부를 더 포함하고, 상기 펜 위치 판독부는 상기 적외선 팬의 위치가 인식되지 않는 경우 상기 진동 발생부를 구동시키는 신호를 송출할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 제2 특징으로서, (a) 적외선 펜이 적외선 광을 출력하는 단계; (b) 적외선 스테레오 카메라가 상기 적외선 광을 인식하는 단계; (c) 펜 위치 판독부가 상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 단계; 및 (d) 필기 인식부가 판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 방법을 제공한다.
이때, 상기 적외선 펜은 자이로 센서를 구비하고, 상기 (a) 단계는 상기 자이로 센서로부터 측정되는 가속도 값의 변화에 기초하여 상기 적외선 광의 출력을 제어하여 수행될 수 있다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 방법에 의하면 적외선 스테레오 카메라를 이용하여 3차원 상에서 필기 인식을 수행하므로 전자 칠판을 구현하는데 있어서 종래의 전용 시스템보다 저렴한 비용으로 구현 가능한 장점을 가진다.
또한, 적외선 스테레오 카메라는 이동이 용이하게 실시 가능하므로, 필기 인식 시스템 구현에 따른 장소 제소 제약을 받지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 펜의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 방법의 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 이하의 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 본 발명은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 그 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템의 블록도이다.
본 발명에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템(100)은 적외선 펜(110), 적외선 스테레오 카메라(120), 펜 위치 판독부(130) 및 필기 인식부(140)를 포함한다.
적외선 펜(110)은 적외선 광을 출력한다. 적외선은 가시광선보다 파장이 긴 특징으로 인하여, 사용자의 시선을 방해하지 않으면서도 적외선 스테레오 카메라(120)로 인식하기 용이한 특성이 있다.
이때, 적외선 펜(110)은 적외선 광의 정확한 인식을 위하여 적외선 LED 이용하여 적외선 광을 출력한다. 이때, 출력되는 적외선 광은 전 방향으로 확산되도록 출력되는 것이 바람직하다.
적외선 스테레오 카메라(120)는 적외선 펜(110)으로부터 출력된 적외선 광을 인식하여 적외선 펜(110)이 공간의 어느 지점에 위치하는지를 인식한다.
즉, 적외선 스테레오 카메라(120)의 좌측 렌즈와 우측 렌즈로부터 확인되는 적외선 광의 시차 정보를 이용하여 적외선 펜(110)의 위치를 얻는다.
적외선 스테레오 카메라(120)는 적외선 펜(110)의 보다 정확한 위치 인식을 위해 일정한 패턴을 가지는 배경지(미도시)를 배경으로 하여 적외선 펜(110)을 촬영하는 것이 바람직하다.
펜 위치 판독부(130)는 적외선 스테레오 카메라(120)의 좌측 렌즈와 우측 렌즈로부터 촬영된 영상(좌안 영상 및 우안 영상)에 기초하여 적외선 펜(110)의 위치를 판독한다.
본 실시예에 의하면 적외선 스테레오 카메라(120)는 적외선 펜(110)을 초당 30프레임 내지 60으로 촬영하고, 펜 위치 판독부(130)는 각 프레임의 좌안 영상과 우안 영상에서의 적외선 펜(110)의 인식하고, 프레임간 적외선 펜(110) 위치의 이동 방향 및 이동량을 확인한다.
펜 위치 판독부(130)는 프레임간 적외선 펜(110)의 이동량이 미리 정해진 설정치 이상인 경우 적외선 스테레오 카메라(120)에 촬영 프레임 증가를 요청할 수 있다. 따라서 적외선 펜(110)의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
필기 인식부(140)는 판독된 펜의 위치에 기초하여 적외선 펜(110)의 이동을 필기 입력으로 전환한다. 전환된 필기 입력은 PC(200)에 입력된다. 즉, PC(200)의 키보드를 이용해 타이핑한 것과 같이 문자가 입력되게 된다.
한편, 펜의 위치를 필기 입력으로 전환하기 위해서는 획의 구분이 필요하다.
필기 인식부(140)는 적외선 펜(110)에 구비된 필기 입력 버튼으로부터 송출되는 필기 입력 신호에 기초하여 획 구분을 수행한다. 획 구분에 대해서는 도 2에서 상세히 설명하도록 한다.
도 1에서 펜 위치 판독부(130) 및 필기 인식부(140)는 별도의 하드웨어로 구현 것으로 도시되어 있으나, 판독부(130) 및 필기 인식부(140)는 PC에서 구동되는 소프트웨어로도 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 펜의 구성을 도시한다.
도 2에 도시된 바에 의하면 적외선 펜(110)은 적외선 LED(111), 자이로 센서(112), 동작 제어 버튼(113), 필기 입력 버튼(114), 무선 통신 모듈(115) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
적외선 LED(111)는 펜 조작에 따라 적외선을 발광한다. 이때 적외선 발광은 면 발광이 바람직하다.
자이로 센서(112)는 펜 조작 여부를 감지한다. 즉, 필기 입력을 위해 사용자가 적외선 펜(110)을 공간상에서 움직이면 이를 감지한다.
제어부는 자이로 센서(112)로부터 측정되는 가속도 값의 변화에 기초하여 적외선 LED(111)의 출력을 제어한다. 즉, 필기 입력시 획의 끝 부분에서는 가속도가 급격하게 증가하므로 제어부는 이를 인식하여 적외선 LED(111)의 발광을 종료시켜 공간상에서의 펜 이동에 따른 획 구분을 가능하게 한다.
한편, 획 구분을 보다 정확하게 수행하기 위하여 적외선 펜(110)은 필기 입력 버튼(114)을 포함한다.
필기 입력 버튼(114)은 감압 방식의 스위치로 구현될 수 있다. 사용자가 필기 입력 버튼(114)에 가하는 압력 유무에 따라 적외선 LED(111)의 발광이 제어된다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하면 필기 입력 버튼(114)의 조작 신호는 무선 통신 모듈(115)을 통해 펜 위치 판독부(130)로 송출될 수 있다.
펜 위치 판독부(130)는 적외선 스테레오 카메라(120)로부터 촬영된 영상에서 펜의 위치를 판독하는데, 펜 위치 판독부(130)에서 수행되는 영상 처리 과정에 의해 적외선 LED(111)의 발광 제어와 실제 인식되는 펜 위치 인식 간의 시차가 발생될 수 있다. 따라서 펜 위치 판독부(130)는 필기 입력 버튼(114)의 조작 신호를 참조하여 발생되는 시차를 보정한다. 즉, 어떤 획을 입력하는 경우 필기 입력 버튼(114)을 누르는 시점에서 적외선 LED(111)가 발광하는데, 펜 위치 판독부(130)는 무선 통신모듈(115)을 통해 필기 입력 버튼(114)의 조작 여부를 바로 바로 감지하여 획 표시에 반영한다. 무선 통신모듈(115)은 블루투스 모듈로 구현될 수 있다.
동작 제어 버튼(113)은 적외선 펜(100)의 동작 모드를 제어한다. 본 발명에 따르면 일 실시예에 따르면 적외선 펜(110)은 동작 제어 버튼(113)의 조작에 따라 마우스 모드 또는 필기 입력 모드로 동작할 수 있다.
동작 제어 버튼(113)은 토글 방식의 스위치로 구현될 수 있다. 일예로 적외선 펜(100)이 마우스 모드로 구현될 경우 필기 입력 버튼(114)의 조작은 마우스의 좌클릭 버튼 또는 우클릭 버튼으로 실행될 수 있다.
한편, 적외선 팬(100)은 진동 발생부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.
펜 위치 판독부(130)는 적외선 팬(100)의 위치가 인식되지 않는 경우 진동 발생부를 구동시키는 신호를 송출할 수 있다. 따라서 사용자는 적외선 팬(100)이 스테레오 카메라(120)의 촬영 범위 안에서 동작하는지 쉽게 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 방법의 순서도이다. 도 3은 도 1의 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템(100)을 시계열적으로 구현한 경우에 해당하므로 적외선 펜(110), 적외선 스테레오 카메라(120), 펜 위치 판독부(130) 및 필기 인식부(140)에 설명된 부분은 본 실시예에서도 그대로 적용된다.
본 실시예에 따른 필기 인식 방법은 적외선 광 출력단계(S310), 적외선 펜 위치 판독 단계(S320) 및 필기 입력 수행단계(S330)를 포함한다.
S310 단계에서, 적외선 펜이 사용자의 필기 입력 동작에 따라 적외선을 발광한다.
S320 단계에서, 적외선 스테레오 카메라는 적외선 펜으로부터 출력된 적외선 광을 인식하여 적외선 펜이 공간의 어느 지점에 위치하는지를 인식한다.
S330 단계에서, 펜 위치 판독부 및 필기 인식부는 인식된 적외선 펜의 위치에 기초하여 필기 입력을 수행한다.
적외선 펜, 적외선 스테레오 카메라, 펜 위치 판독부 및 필기 인식부는 도 1에서 설명된 것과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 적외선 스테레오 카메라를 이용한 필기 인식 시스템 및 방법에 의하면 적외선 스테레오 카메라를 이용하여 3차원 상에서 필기 인식을 수행하므로 전자 칠판을 구현하는데 있어서 종래의 전용 시스템보다 저렴한 비용으로 구현 가능한 장점을 가진다. 또한, 적외선 스테레오 카메라는 이동이 용이하게 실시 가능하므로, 필기 인식 시스템 구현에 따른 장소 제소 제약을 받지 않는다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예를 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 필기 인식 시스템
110 : 적외선 펜
111 : 적외선 LED
112 : 자이로센서
113 : 동작 제어 버튼
114 : 필기 입력 버튼
115 : 무선 통신 모듈
120 : 적외선 스테레오 카메라
130 : 펜 위치 판독부
140 : 필기 인식부

Claims (9)

  1. 적외선 광을 출력하는 적외선 펜;
    상기 적외선 광을 인식하여 상기 적외선 펜의 위치를 얻는 적외선 스테레오 카메라;
    상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 펜 위치 판독부; 및
    판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력으로 전환하는 필기 인식부를 포함하고,
    상기 적외선 펜은 자이로 센서를 구비하며,
    상기 자이로 센서로부터 측정되는 가속도 값의 변화에 기초하여 획 구분이 가능하도록 상기 적외선 광의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적외선 펜은 상기 적외선 펜의 동작 모드를 제어하는 동작 제어 버튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 동작 모드는 마우스 모드; 및
    필기 입력 모드를 포함하고,
    상기 동작 제어 버튼은 상기 적외선 펜이 필기 입력 모드일 때 필기 입력 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적외선 펜은 필기 입력 신호를 발생시키는 필기 입력 버튼; 및
    상기 필기 입력 신호를 상기 펜 위치 판독부로 송출하는 필기 신호 송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 송출은 근거리 무선 통신 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 적외선 펜은 진동 발생부를 더 포함하고,
    상기 펜 위치 판독부는 상기 적외선 펜의 위치가 인식되지 않는 경우 상기 진동 발생부를 구동시키는 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 필기 인식 시스템.
  8. (a) 적외선 펜이 적외선 광을 출력하는 단계;
    (b) 적외선 스테레오 카메라가 상기 적외선 광을 인식하는 단계;
    (c) 펜 위치 판독부가 상기 적외선 펜의 위치를 판독하는 단계; 및
    (d) 필기 인식부가 판독된 상기 펜의 위치에 기초하여 필기 입력을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 적외선 펜은 자이로 센서를 구비하고,
    상기 (a) 단계는 상기 자이로 센서로부터 측정되는 가속도 값의 변화에 기초하여 획 구분이 가능하도록 상기 적외선 광의 출력을 제어하여 수행되는 것을 특징으로 하는 필기 인식 방법.
  9. 삭제
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