KR102155378B1 - 객체 제어를 지원하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 객체 제어를 지원하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 객체 제어를 지원하기 위한 방법으로서, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 상기 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 상기 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하는 단계, 및 상기 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 상기 자취 및 상기 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 상기 모션의 의도를 인식하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

Description

객체 제어를 지원하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체{METHOD, SYSTEM AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR SUPPORTING OBJECT CONTROL}

본 발명은 객체 제어를 지원하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 관한 것이다.

근래에 들어, 증강 현실(AR: Augmented Reality)이나 가상 현실(VR: Virtual Reality)에 관한 관심이 높아지고 관련 기술 분야의 연구 개발이 활발하게 진행됨에 따라, 현실 공간이나 가상 현실 공간에서 사용자의 시선과 그 사용자의 모션에 기반하여 디바이스, 가상 객체 등을 제어하는 것을 지원하는 기술들이 소개되고 있다.

도 1은 사용자 시선 및 그 사용자 제스처를 이용하여 객체를 제어하는 종래 기술을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술의 일 예에 따라, 사용자 시선(10)과 그 사용자의 손 끝(20)이 일치하는 연장선(30)을 TV(50)와 일치(40)시킨 후에, 사용자의 손 끝(20)을 오른쪽(60)으로 이동시키면, 그 오른쪽으로 이동되는 손 끝(20)을 인식하여, 해당 TV(50)의 채널이 다음 채널로 변경되도록 하거나, 사용자의 손 끝(20)을 사용자 쪽(즉, 후진(back))(70)으로 이동시키면, 그 사용자 쪽으로 이동되는 손 끝(20)을 인식하여 해당 TV(50)의 음량이 감소되도록 할 수 있다.

하지만, 위와 같은 종래 기술을 비롯하여 지금까지 소개된 기술에 의하면, 사용자의 손 끝(20) 등과 같은 신체 부위를 통해 객체를 제어하려는 사용자의 의도를 판단함에 있어서, 사용자의 상황, 특성(예를 들면, 습관, 신체) 등을 전혀 고려하지 않고(예를 들면, 사용자가 객체를 향하는 방향, 사용자가 앉아 있는지 혹은 서 있는지 여부, 사용자의 몸과 손이 이루는 각도, 주 사용 관절 등에 대한 고려 없이), 초기에 기설정된 공간 좌표계에 기초하여 사용자의 제스처 및 의도를 인식하기 때문에, 사용자의 신체적 특징이나 사용자와 카메라 사이의 위치 관계 등의 다양한 요인으로 인해 사용자의 모션(즉, 동작)이 사용자의 의도와 다르게 오인식되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 종래 기술에 의하면, 사용자가 행하는 모션의 방향이 실시간으로 변화하는 경우에도 기설정된 공간 좌표계를 기준으로 하여 사용자의 모션을 인식하거나 기설정된 공간 좌표계를 그때그때 조금씩 보정하면서 사용자의 모션을 인식할 수밖에 없었는데, 이러한 종래 기술로는 사용자가 행하는 모션의 유형이나 사용자와 카메라 사이의 위치 관계가 다양한 방식으로 빠르게 변하는 실제 사용 환경에서 사용자의 모션을 정확하게 인식하기 어렵다는 한계가 존재한다.

이에, 본 발명자는, 사용자가 행하는 모션의 지배적인 성분을 나타낼 수 있는 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하고, 그 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 속성을 분석함으로써, 사용자가 행하는 모션의 의도를 정확하고 빠르게 인식할 수 있는 기술을 제안하는 바이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 행하는 모션의 지배적인 성분을 나타낼 수 있는 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하고 그 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 속성을 분석함으로써, 사용자가 행하는 모션의 의도를 정확하고 빠르게 인식하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 3차원의 실세계 공간에서 사용자가 행하는 모션을 3차원보다 낮은 차원의 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 인식함으로써(즉, 모션 인식에 필요한 차원을 축소시킴으로써), 사용자가 행하는 모션의 의도를 보다 더 효율적으로 인식하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 객체 제어를 지원하기 위한 방법으로서, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 상기 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 상기 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하는 단계, 및 상기 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 상기 자취 및 상기 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 상기 모션의 의도를 인식하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 객체 제어를 지원하기 위한 시스템으로서, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 상기 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 상기 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하는 공간 좌표계 관리부, 및 상기 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 상기 자취 및 상기 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 상기 모션의 의도를 인식하는 모션 인식부를 포함하는 시스템이 제공된다.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.

본 발명에 의하면, 사용자가 행하는 모션의 지배적인 성분을 나타낼 수 있는 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하고 그 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 속성을 분석할 수 있으므로, 실제 사용 환경에서 사용자가 행하는 모션의 의도를 정확하고 빠르게 인식할 수 있게 되는 효과가 달성된다.

본 발명에 의하면, 3차원의 실세계 공간에서 사용자가 행하는 모션을 3차원보다 낮은 차원의 모션 기준 공간 좌표계에서 인식할 수 있으므로(즉, 모션 인식에 필요한 차원을 축소시킬 수 있으므로), 사용자가 행하는 모션의 의도를 보다 더 효율적으로 인식할 수 있게 된다.

도 1은 사용자 시선 및 그 사용자 제스처를 이용하여 객체를 제어하는 종래 기술을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 객체 제어를 지원하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 제어 지원 시스템의 내부 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모션 기준 공간 좌표계가 1차원으로 설정되는 경우를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 1차원으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 변화를 참조하여 모션의 의도를 인식하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 모션 기준 공간 좌표계가 2차원으로 설정되는 경우를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 변화를 참조하여 모션의 의도를 인식하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

전체 시스템의 구성

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 객체 제어를 지원하기 위한 전체 시스템의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템은 통신망(100), 객체 제어 지원 시스템(200) 및 객체(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(100)은 유선 통신이나 무선 통신과 같은 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN; Local Area Network), 도시권 통신망(MAN; Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN; Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에서 말하는 통신망(100)은 공지의 인터넷 또는 월드와이드웹(WWW; World Wide Web)일 수 있다. 그러나, 통신망(100)은, 굳이 이에 국한될 필요 없이, 공지의 유무선 데이터 통신망, 공지의 전화망 또는 공지의 유무선 텔레비전 통신망을 그 적어도 일부에 있어서 포함할 수도 있다.

예를 들면, 통신망(100)은 무선 데이터 통신망으로서, 무선주파수(RF; Radio Frequency) 통신, 와이파이(WiFi) 통신, 셀룰러(LTE 등) 통신, 블루투스 통신(더 구체적으로는, 저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy)), 적외선 통신, 초음파 통신 등과 같은 종래의 통신 방법을 적어도 그 일부분에 있어서 구현하는 것일 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 제어 지원 시스템(200)은 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 디바이스일 수 있다. 이러한 객체 제어 지원 시스템(200)은 서버 시스템일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체 제어 지원 시스템(200)은, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 모션을 지배적으로(dominantly) 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 위의 결정되는 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하고, 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 및 모션의 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 모션의 의도를 인식하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명에서 말하는 모션은, 사용자로부터 행해지는 모든 움직임을 의미하는 것으로서, 해당 모션을 인식 또는 측정하기 위하여 설정되는 기준 시간 또는 기준 거리마다 획득되는 데이터(위치, 각도, 방향 등)에 기초하여 특정되는 복수의 단위 모션을 포함하는 개념이거나 그 복수의 단위 모션 각각을 지칭하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 모션은, 1/10초마다 측정되는 데이터에 기초하여 특정되거나, 1cm 이상 위치 변화가 발생할 때마다 특정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 행하는 모션의 자취는 해당 모션의 기준이 되는 특징점(예를 들면, 사용자의 손가락 끝 부분, 사용자가 소지하는 포인터 등)을 촬영한 영상을 구성하는 복수의 프레임(frame)에 기초하여 특정될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 행하는 모션의 자취는, 모션의 기준이 되는 특징점의 3차원 공간 좌표 값을 공간 좌표계 상에 시간에 따라 누적시킴으로써 획득될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모션의 자취는 가속도 센서, 자이로 센서 등의 다른 센싱 수단에 의한 측정 데이터를 시간에 따라 누적시킴으로써 특정될 수도 있다.

본 발명에 따른 객체 제어 지원 시스템(200)의 구성과 기능에 관하여는 아래에서 더 자세하게 알아보기로 한다. 한편, 객체 제어 지원 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 객체 제어 지원 시스템(200)에 요구되는 기능이나 구성요소의 적어도 일부가 필요에 따라 제어의 대상이 되는 객체(300) 또는 외부 시스템(미도시됨) 내에서 실현되거나 객체(300) 또는 외부 시스템(미도시됨) 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체(300)는 사용자에 의해 행해지는 모션을 통해 제어될 수 있는 대상으로서의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 객체(300)는, 객체 제어 지원 시스템(200), 다른 객체(300) 또는 외부 시스템(미도시됨)으로부터 사용자의 모션에 따른 제어 조작을 수신하고 위의 수신되는 제어 조작에 따라 자신의 동작 또는 기능이 제어되도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 객체(300)는, 실세계에 존재하는 실물 객체일 수 있고 가상 현실에 존재하거나 실세계에 대하여 증강(augmented), 혼합(mixed) 또는 융합(merged)될 수 있는 가상 객체일 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 객체(300)는, 객체 제어 지원 시스템(200), 다른 객체(300) 또는 외부 시스템(미도시됨)에 접속한 후 통신할 수 있는 기능을 포함하는 디바이스일 수 있으며, 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디바이스라면 얼마든지 본 발명에 따른 객체(300)로서 채택될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체(300)는 스마트 글래스, 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 링, 스마트 넥클리스 등과 같은 웨어러블 디바이스이거나 스마트폰, 스마트 패드, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같은 다소 전통적인 디바이스일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 객체(300)는 TV, 스피커, 전등, 에어컨, 가습기, 서랍장, 창문, 블라인드 등과 같은 IoT(Internet of Things) 디바이스일 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 객체(300)는, 객체 제어 지원 시스템(200), 다른 객체(300) 또는 외부 시스템(미도시됨)과 통신할 수 있는 기능이 구비되어 있지 않거나 메모리 수단 또는 마이크로 프로세서가 구비되어 있지 않은 채, 실세계에서 소정의 물리적인 위치를 갖는 일반적인 사물일 수도 있다. 예를 들면, 온도계, 사진, 그림, 인형, 거울과 같은 일반적인 사물이 본 발명의 일 실시예에 따른 객체(300)로서 채택될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 디바이스인 객체(300)에는, 본 발명에 따른 기능을 수행하기 위한 애플리케이션 프로그램이 더 포함되어 있을 수 있다. 이러한 애플리케이션은 해당 디바이스 내에서 프로그램 모듈의 형태로 존재할 수 있다. 이러한 프로그램 모듈의 성격은 객체 제어 지원 시스템(200)의 공간 좌표계 관리부(210) 및 모션 인식부(220)와 전반적으로 유사할 수 있다. 여기서, 애플리케이션은 그 적어도 일부가 필요에 따라 그것과 실질적으로 동일하거나 균등한 기능을 수행할 수 있는 하드웨어 장치나 펌웨어 장치로 치환될 수도 있다.

객체 제어 지원 시스템의 구성

이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 객체 제어 지원 시스템(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 제어 지원 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 객체 제어 지원 시스템(200)은, 공간 좌표계 관리부(210) 및 모션 인식부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210) 및 모션 인식부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)는 그 중 적어도 일부가 외부의 시스템과 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 객체 제어 지원 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈은 객체 제어 지원 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210)는, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 해당 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 모션의 자취로부터 지배 성분의 방향 및 크기를 결정할 수 있고, 위의 결정되는 지배 성분의 방향 및 크기에 기초하여 후술할 모션 기준 공간 좌표계의 차원 수 및 기준 좌표 축을 결정할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 차원 수는 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 수에 기초하여 결정될 수 있고, 위의 기준 좌표 축은 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 방향에 기초하여 결정될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 특이 값 분해(Singular Value Decomposition), 고유 값 분해(Eigen Decomposition), 주성분 분석(Principal Component Analysis), 잠재 의미 분석(Latent Semantic Analysis) 및 비음수 행렬 인수분해(Non-negative Matrix Factorization) 중 적어도 하나를 이용하여 모션의 지배 성분의 방향 및 크기를 결정할 수 있다.

이하에서는, 주성분 분석을 이용하여 모션의 지배 성분의 방향 및 크기를 결정하는 실시예에 대하여 자세하게 살펴보기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210)는, 주성분 분석(Principal Component Analysis)을 이용하여 모션의 자취로부터 주성분을 도출할 수 있고, 위의 도출되는 주성분에 기초하여 모션의 지배 성분의 크기 및 방향을 결정할 수 있다. 본 발명에서 말하는 주성분 분석은, 고차원의 데이터를 저차원의 데이터로 변환하는 분석 방법으로서, 서로 연관 가능성이 있는 고차원 공간의 표본들을 선형 연관성이 없는 저차원 공간의 표본으로 변환하기 위해 직교 변환이 사용될 수 있고, 주성분의 차원 수는 원래 표본의 차원 수보다 작거나 같을 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 3차원 좌표계에서 모션의 자취를 구성하는 복수의 점에 대하여 특이 값 분해를 수행하여 대표성을 갖는 점을 선별하고, 그 선별된 점을 지배 성분에 해당하는 어떤 좌표 축으로 투영(projection)시켰을 때 그 분산이 가장 커지는 좌표 축을 첫 번째 주성분으로서 결정하고 그 분산이 두 번째로 커지는 좌표 축을 두 번째 주성분으로서 결정할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 사용자가 행하는 모션의 자취에 대하여 주성분 분석을 수행함에 있어서, (1) 첫 번째 주성분의 변수 비율(PC1)이 임계 수준 미만이면 해당 모션의 지배 성분이 없는 것으로 판단할 수 있고(예를 들면, 정지 모션), (2) 첫 번째 주성분의 변수 비율(PC1)이 임계 수준 이상이고 두 번째 주성분의 변수 비율(PC2)이 임계 수준 미만이면 해당 모션의 지배 성분이 한 개인 것으로 판단할 수 있고(예를 들면, 전진, 후진, 상, 하, 좌, 우 등의 모션), (3) 첫 번째 주성분의 변수 비율(PC1)과 두 번째 주성분의 변수 비율(PC2)이 모두 임계 수준 이상이고 첫 번째 주성분의 변수 비율에 대한 두 번째 주성분의 변수 비율의 상대값(PC2/PC1)이 임계 수준 이상이면 해당 모션의 지배 성분이 두 개인 것으로 판단할 수 있고(예를 들면, 2차원 평면 상에서의 회전, 도형 또는 문자 그리기 등의 모션), (4) 첫 번째 주성분의 변수 비율(PC1). 두 번째 주성분의 변수 비율(PC2) 및 세 번째 주성분의 변수 비율(PC3)이 모두 임계 수준 이상이면 해당 모션의 지배 성분이 세 개인 것으로 판단할 수 있다(예를 들면, 나선형(spiral)으로 움직이는 모션 등).

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210)는, 위의 결정되는 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 위의 결정되는 지배 성분의 방향 및 크기에 기초하여 모션 기준 공간 좌표계의 차원 수 및 기준 좌표 축을 결정할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, (1) 모션의 지배 성분이 없는 것으로 결정되는 경우에 모션 기준 공간 좌표계가 0차원 좌표계인 것으로 결정할 수 있고, (2) 모션의 지배 성분이 한 개인 것으로 결정되는 경우에 모션 기준 공간 좌표계가 지배 성분의 방향에 대응하는 기준 좌표 축에 특정되는 1차원 공간 좌표계인 것으로 설정할 수 있고, (3) 모션의 지배 성분이 두 개인 것으로 결정되는 경우에 모션 기준 공간 좌표계가 두 개의 지배 성분의 방향에 각각 대응하는 두 개의 기준 좌표 축에 특정되는 2차원 공간 좌표계인 것으로 설정할 수 있고, (4) 모션의 지배 성분이 세 개인 것으로 결정되는 경우에 모션 기준 공간 좌표계가 세 개의 지배 성분의 방향에 각각 대응하는 세 개의 기준 좌표 축에 특정되는 3차원 공간 좌표계인 것으로 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210)는, 사용자가 행하는 모션의 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정할 수 있으므로, 모션 기준 공간 좌표계는 사용자가 행하는 모션이 바뀜에 따라 해당 모션을 인식하기에 적합한 방향으로(즉, 적응적으로) 변할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 전진 또는 후진과 같은 1차원적인 모션을 행하는 경우에는 하나의 기준 좌표 축에 의하여 특정되는 1차원 공간 좌표계가 모션 기준 공간 좌표계로서 설정될 수 있고, 사용자가 회전과 같은 2차원적인 모션을 행하는 경우에는 두 기준 좌표 축(즉, 2차원 기준 좌표 평면)에 의하여 특정되는 2차원 공간 좌표계가 모션 기준 공간 좌표계로서 설정될 수 있다.

이상에서, 사용자가 행하는 모션의 지배 성분을 결정하기 위해 주성분 분석을 이용하는 실시예에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명의 범위가 반드시 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 모션의 지배 성분을 결정할 수 있는 기술이라면 얼마든지 다른 기술이 이용될 수 있음을 밝혀 둔다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공간 좌표계 관리부(210)는, 고유 값 분해(Eigen Decomposition), 잠재 의미 분석(Latent Semantic Analysis), 비음수 행렬 인수분해(Non-negative Matrix Factorization) 등의 기술을 이용하여 모션의 지배 성분을 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체 제어 지원 시스템(200)은, 사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 해당 모션의 지배적인 성분을 나타낼 수 있는 모션 기준 공간 좌표계가 설정되면, 해당 모션 기준 공간 좌표계와 연관된 그래픽 요소를 시각적으로 제공함으로써 사용자의 이해를 돕는 사용자 인터페이스 관리부(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 관리부(미도시됨)는, 모션 기준 공간 좌표계가 0차원으로 설정되는 경우에 점(●) 모양의 그래픽 요소를 표시할 수 있고, 모션 기준 공간 좌표계가 1차원으로 설정되는 경우에 화살표(->) 모양의 그래픽 요소를 표시할 수 있고, 모션 기준 공간 좌표계가 2차원으로 설정되는 경우에 "@" 모양의 그래픽 요소를 표시할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위와 같이 표시되는 그래픽 요소는 사용자가 행하는 모션이 변함에 따라 동적으로 변할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모션 인식부(220)는, 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 및 모션의 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 모션의 의도를 인식할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모션 기준 공간 좌표계가 1차원으로 설정되는 경우를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 사용자가 손가락 끝으로 행하는 모션의 자취(500)의 지배 성분에 해당하는 기준 좌표 축(510)을 결정하고, 위의 결정되는 기준 좌표 축(510)에 의하여 특정되는 1차원 공간 좌표계를 모션 기준 공간 좌표계로서 설정할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자로부터 멀어지는 방향이 기준 좌표 축(510)의 양의 방향인 것으로 결정될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 기준 좌표 축(510)과 직교하면서 지표면과 평행한 제1 보조 좌표 축(520)을 더 결정하고, 기준 좌표 축(510) 및 제1 보조 좌표 축(520) 모두와 직교하는 제2 보조 좌표 축(530)을 더 결정함으로써, 기준 좌표 축(510), 제1 보조 좌표 축(520) 및 제2 보조 좌표 축(530)에 의하여 특정되는 3차원 공간 좌표계를 모션 기준 공간 좌표계로서 설정할 수도 있다.

계속하여, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 위와 같이 설정되는 모션 기준 공간 좌표계의 기준 좌표 축(510)을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취(500) 및 그 변화를 참조하여 해당 모션을 분석할 수 있고, 그 분석 결과에 기초하여 해당 모션의 의도를 인식할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 1차원으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 변화를 참조하여 모션의 의도를 인식하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 모션 기준 공간 좌표계의 기준 좌표 축(510)을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 속성을 참조하여 해당 모션의 의도를 인식할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 모션의 자취의 속도(변위)가 양의 값을 가지면서 급격하게 감소하는 구간이 나타나면(즉, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 전진하다가 정지하는 자취가 나타나면), 사용자가 자신의 앞에 존재하는 어떤 객체에 대하여 누르는(press) 모션을 행한 것으로 인식할 수 있다.

다른 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 모션의 자취의 속도가 음의 값을 가지면서 급격하게 감소하는 구간이 나타나면(즉, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 후진하는 자취가 나타나면), 사용자가 자신의 앞에 존재하는 어떤 객체에 대하여 놓아주는(release) 모션을 행한 것으로 인식할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 모션의 자취의 속도가 양의 값을 가지다가 급격하게 감소하여 음의 값으로 전환되는 구간이 나타나면(즉, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 전진하다가 후진하는 자취가 나타나면), 사용자가 자신의 앞에 존재하는 어떤 객체에 대하여 가볍게 두드리는(tap) 모션을 행한 것으로 인식할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에서, 사용자를 기준으로 할 때 전후 방향으로 움직이는 모션을 인식하는 실시예에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명이 반드시 도 4 및 도 5의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 사용자를 기준으로 할 때 상하 방향 또는 좌우 방향으로 움직이는 모션을 인식하는 실시예도 얼마든지 가능할 수 있음을 밝혀 둔다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 모션 기준 공간 좌표계가 2차원으로 설정되는 경우를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 사용자가 손가락 끝으로 행하는 모션의 자취(700)의 지배 성분에 해당하는 두 개의 기준 좌표 축을 결정할 수 있고, 위의 결정되는 제1 기준 좌표 축(710) 및 제2 기준 좌표 축(720)의 조합(즉, 기준 좌표 평면)에 의하여 특정되는 2차원 공간 좌표계를 모션 기준 공간 좌표계로서 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 좌표계 관리부(210)는, 제1 기준 좌표 축(710) 및 제2 기준 좌표 축(720) 모두와 직교하는 보조 좌표 축(730)을 더 결정함으로써, 제1 기준 좌표 축(710), 제2 기준 좌표 축(720) 및 보조 좌표 축(730)에 의하여 특정되는 3차원 공간 좌표계를 모션 기준 공간 좌표계로서 설정할 수도 있다.

계속하여, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 위와 같이 설정되는 모션 기준 공간 좌표계의 기준 좌표 평면을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취(700) 및 그 변화를 참조하여 해당 모션을 분석할 수 있고, 그 분석 결과에 기초하여 해당 모션의 의도를 인식할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취 또는 그 변화를 참조하여 모션의 의도를 인식하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 모션 기준 공간 좌표계의 기준 좌표 평면(740)을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취의 회전 방향, 회전 각도, 회전 속도 등의 속성을 참조하여 해당 모션의 의도를 인식할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 평면을 기준으로 할 때 모션의 자취가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 구간이 나타나면(즉, 모션의 자취가 기준 좌표 평면 상에서 회전하는 궤적을 그리는 것으로 나타나면), 사용자가 자신의 앞에 존재하는 어떤 객체에 대하여 회전(rotate) 또는 스와이프(swipe) 모션을 행한 것으로 인식할 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7에서, 사용자를 기준으로 할 때 사용자와 마주보면서 지표면에 대하여는 수직인 기준 좌표 평면에 의하여 지배적인 성분이 나타내어 질 수 있는 실시예에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명이 반드시 도 6 및 도 7의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 도 6 및 도 7의 실시예에서와는 다른 방향의 기준 좌표 평면에 의하여 지배적인 성분이 나타내어 질 수 있는 실시예도 얼마든지 가능할 수 있음을 밝혀 둔다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모션 인식부(220)는, 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 모션의 의도를 인식함에 있어서, 해당 모션이 유효한 모션인지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 과거에(또는 가장 최근에) 인식된 모션의 속성 및 현재 인식되고 있는 모션의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 모션의 유효성을 결정할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 축을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취의 속성(이동 방향, 이동량, 이동 속도 등)을 참조하여 해당 모션이 유효한 모션인지 여부를 결정할 수 있다.

예를 들면, 도 4 및 도 5에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 축을 기준으로 할 때 모션의 자취가 이동 속도가 임계 수준 이상인 경우에 해당 모션이 유효한 모션인 것으로 결정할 수 있다.

다른 예를 들면, 도 4 및 도 5에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 시간적으로 연속해서 행해지는 순방향 이동 모션 및 역방향 이동 모션 사이의 이동량 상대비가 임계 수준(예를 들면, 40%) 이상인 경우에 모션의 이동 방향 전환이 유효한 것으로 결정할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 평면을 기준으로 하여 특정되는 모션의 자취의 속성(회전 축, 회전 방향, 회전 각도, 회전 반경, 회전 속도 등)을 참조하여 해당 모션이 유효한 모션인지 여부를 결정할 수 있다.

예를 들면, 도 6 및 도 7에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 기준 좌표 평면을 기준으로 할 때 모션의 자취가 2초 이내에 270도 이상 회전한 경우에 해당 모션이 유효하게 1회전을 한 모션인 것으로 결정할 수 있고, 기준 좌표 평면을 기준으로 할 때 모션의 자취가 1초 이내에 135도 이상 회전한 경우에 해당 모션이 유효하게 1/2회전을 한 모션인 것으로 결정할 수 있다.

다른 예를 들면, 도 6 및 도 7에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 시간적으로 연속해서 행해지는 순방향 회전 모션 및 역방향 회전 모션 사이의 회전량 상대비가 임계 수준(예를 들면, 40%) 이상인 경우에 모션의 회전 방향 전환이 유효한 것으로 결정할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 인식부(220)는, 모션의 자취 중 기준 좌표 평면과 거리가 먼 이상치(outlier)가 차지하는 비율이 임계 수준 이상이면 해당 모션이 기준 좌표 평면을 벗어난 것으로 결정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(230)는 공간 좌표계 관리부(210) 및 모션 인식부(220)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는 공간 좌표계 관리부(210), 모션 인식부(220) 및 통신부(230) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(240)는 객체 제어 지원 시스템(200)의 외부로부터의/로의 데이터 흐름 또는 객체 제어 지원 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 공간 좌표계 관리부(210), 모션 인식부(220) 및 통신부(230)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.

이상에서는, 사용자의 신체 부위를 이용하여 행해지는 모션으로부터 사용자의 의도가 판단되는 실시예에 대하여 주로 설명되어 있지만, 본 발명이 반드시 사용자의 신체 부위를 이용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 사용자가 모션 인식 수단 등을 이용하는 경우에도 그 사용자의 모션의 의도가 판단될 수 있음을 밝혀 둔다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 통신망
200: 객체 제어 지원 시스템
210: 공간 좌표계 관리부
220: 모션 인식부
230: 통신부
240: 제어부
300: 객체

Claims (10)

1. 객체 제어를 지원하기 위한 방법으로서,
   사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 상기 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 상기 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하는 단계, 및
   상기 동적으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 상기 모션의 자취 및 상기 모션의 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 상기 모션의 의도를 인식하는 단계를 포함하고,
   상기 설정 단계에서, 상기 모션의 자취로부터 상기 지배 성분의 방향 및 크기를 결정하고, 상기 지배 성분의 방향 및 크기에 기초하여 상기 모션 기준 공간 좌표계의 차원 수 및 기준 좌표 축을 결정하고,
   상기 차원 수는 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 수에 기초하여 결정되고,
   상기 기준 좌표 축은 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 방향에 기초하여 결정되는
   방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모션의 자취는 상기 모션에 대한 측정 데이터를 시간에 따라 누적시킴으로써 특정되는
   방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 설정 단계에서, 특이 값 분해(Singular Value Decomposition), 고유 값 분해(Eigen Decomposition), 주성분 분석(Principal Component Analysis), 잠재 의미 분석(Latent Semantic Analysis) 및 비음수 행렬 인수분해(Non-negative Matrix Factorization) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 지배 성분의 방향 및 크기를 도출하는
   방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 모션 기준 공간 좌표계는, 상기 지배 성분에 대응하는 기준 좌표 축에 의하여 특정되거나, 상기 기준 좌표 축 및 상기 기준 좌표 축을 기준으로 하여 설정되는 보조 좌표 축에 의하여 특정되는
   방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 인식 단계에서, 과거에 인식된 모션의 속성 및 현재 인식되고 있는 모션의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 모션의 유효성을 결정하는
   방법.
9. 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
10. 객체 제어를 지원하기 위한 시스템으로서,
    사용자가 행하는 모션의 자취를 참조하여 상기 모션을 지배적으로 나타낼 수 있는 지배 성분을 결정하고, 상기 지배 성분을 참조하여 모션 기준 공간 좌표계를 동적으로 설정하는 공간 좌표계 관리부, 및
    상기 동적으로 설정되는 모션 기준 공간 좌표계를 기준으로 하여 특정되는 상기 모션의 자취 및 상기 모션의 자취의 속성 중 적어도 하나를 참조하여 상기 모션의 의도를 인식하는 모션 인식부를 포함하고,
    상기 공간 좌표계 관리부가, 상기 모션의 자취로부터 상기 지배 성분의 방향 및 크기를 결정하고, 상기 지배 성분의 방향 및 크기에 기초하여 상기 모션 기준 공간 좌표계의 차원 수 및 기준 좌표 축을 결정하고,
    상기 차원 수는 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 수에 기초하여 결정되고,
    상기 기준 좌표 축은 임계 수준 이상의 크기를 갖는 지배 성분의 방향에 기초하여 결정되는
    시스템.

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