KR102183873B1 - 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법에 관한 것으로서, 상하좌우로 각각 배치되는 복수 개의 센서들로부터 출력되는 출력 값에 따른 교차점 개수 및 누적 합의 부호를 이용하여 제스처의 최종 이동방향을 결정하고 있어, 센서들 위에서 움직이는 물체(손)의 이동방향을 정확하게 인식하도록 하는 것이다.

Description

제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법{RECOGNIZING APPARATUS A MOVING DIRECTION OF GESTURE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 제스처 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제스처 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수 및 누적 합의 정보를 이용하여 제스처의 이동방향을 정확하게 결정하는 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법에 관한 것이다.
현재 터치 조작을 통한 입력방식 이외에 직접 터치 조작을 하지 않고서도 각종 메뉴나 애플리케이션을 실행할 수 있는 스마트 기기와 같은 장치가 제공된다. 이는 스마트 기기에 제스처 센서(Gesture sensor)를 장착하고, 상기 제스처 센서가 손바닥에서 반사되는 적외선을 감지하도록 구성하는 것에 의해 구현할 수 있다.
이러한 제스처 인식을 위한 종래 구성은 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 제스처의 동작방향을 인식하기 위한 구성도이다.
도 1을 보면, 광원을 공급하는 LED(11)와, 4개의 단위 포토 센서로 이루어진 포토 센서부(12)를 포함하는 구성을 가진다. 그리고 LED(11)가 방사되는 빛은 그 위에서 이동하는 손바닥과 충돌하여 반사되며, 반사된 빛은 렌즈(13)를 통해 포토 센서부(12)로 전달되게 된다.
그러면 포토 센서부(12)의 각 단위 포토 센서(A,B,C,D)는 손의 움직임 방향을 결정하고 상기 움직임 방향에 따라 일련의 메뉴나 애플리케이션이 실행되도록 명령을 제어부에 전달한다.
이때 포토 센서부(12)가 움직임 방향을 결정하는 것은 채널간의 차(-) 값만을 이용하여 결정하게 된다. 즉, 이는 도 2a 내지 도 2d를 보면 쉽게 알 수 있는데, 손의 움직임 방향에 따라 각각의 단위 포토 센서(A,B,C,D)의 출력 값은 서로 다르게 나타나고 있는 것이다.
예컨대, 도 2a는 사용자의 손이 우측에서 좌측으로 이동하는 경우이다. 이는 단위 포토 센서 A 및 C의 출력 값이 증가한 후에 B 및 D의 출력 값이 증가하고, 이후에 단위 포토 센서 A 및 C의 출력 값이 감소한 후 B 및 D의 출력 값이 감소하게 된다. 따라서 (A+C)-(B+D)의 출력 값은 먼저 양의 값(positive value)이 나타난 다음에 음의 값(negative value)이 나타난다. 반면, 도 2b는 사용자의 손이 좌측에서 우측으로 이동하는 경우이다. 이때에는 도 2a와 반대로 (A+C)-(B+D)의 출력 값은 음의 값(negative value)이 나타난 다음에 양의 값(positive value)이 나타나게 된다.
또한 사용자의 손이 하측에서 상측으로, 또는 상측에서 하측으로 이동하는 경우도 있다. 도 2c는 사용자 손이 하측에서 상측으로 이동하는 경우이다. 이때는 단위 포토 센서 A 및 B의 출력 값이 증가한 후 C 및 D의 출력 값이 증가하고, 이후에 A 및 B의 출력 값이 감소한 후 C 및 D의 출력 값이 감소하게 된다. 따라서 (A+B)-(C+D)의 출력 값은 양의 값(positive value)이 나타난 다음에 음의 값(negative value)이 나타난다. 반면, 도 2d는 사용자 손이 상측에서 하측으로 이동하는 경우이다. 이때에는 도 2c와 반대로 (A+B)-(C+D)의 출력 값은 음의 값(negative value)이 나타난 다음에 양의 값(positive value)이 나타나게 된다.
이와 같이 종래기술에서는 단위 포토 센서의 조합으로서 (A+C)-(B+D)와 (A+B)-(C+D)의 값의 추이를 이용하여 손의 움직임 방향을 결정하게 된다. 즉, 사용자의 손이 움직일 때 반응하는 각 단위 포토 센서들 간의 차(-) 값만을 이용하여 움직임 방향을 결정하고 있는 것이다.
그렇기 때문에, 도 1의 구성에 따르면 만약 각 단위 포토 센서의 출력 편차 및 외부 노이즈(noise)에 의해 각 단위 포토 센서의 출력 값이 왜곡되면 최종적으로 출력되는 출력 값의 정확도가 감소하게 된다.
그러면 손의 움직임 방향을 정확하게 인식할 수 없고, 그 결과 사용자가 원하는 동작이 아닌 다른 동작이나 기능이 수행되는 명령 오류 현상이 증가하는 문제가 초래된다.
미국공개특허 US 20120280904 A1(2012. 11. 08. METHOD FOR DETECTING GESTURES USING A MULTI-SEGMENT PHOTODIODE AND ONE OR FEWER ILLUMINATION SOURCES)
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제스처 동작 인식을 위해 제공되는 복수 개의 센서들이 가지는 공정상의 편차나 외부 노이즈에 강한 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법을 제공하는 것이다.
이에 스마트 기기가 제스처의 이동방향을 더 정확하게 인식하여 원하는 명령이 정상적으로 수행되게 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 상하좌우로 각각 배치되는 제1 센서 내지 제4 센서; 및 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수를 확인하고, 상기 교차점 개수에 따라 제스처의 이동방향을 추정하는 제어부를 포함하는 제스처의 이동방향 인식장치를 제공한다.
상기 이동방향의 추정은 상기 교차점 개수가 서로 상이한 경우에 수행한다.
상기 제스처의 이동방향 추정에는, 상기 제스처가 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 위에서의 수평 방향 이동과 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서 위에서의 수직 방향 이동을 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정한다.
상기 최종 이동방향은, 상기 제1센서에서 제2 센서로의 이동, 상기 제2 센서에서 제1 센서로의 이동, 상기 제3 센서에서 제4 센서로의 이동, 상기 제4 센서에서 제3 센서로의 이동방향을 포함한다.
상기 교차점 개수가 동일하면, 상기 제어부는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 절대값에 따라 상기 제스처의 이동방향을 추정하고, 상기 누적 합의 부호를 통해 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정한다.
상기 누적 합은 가중치를 적용한 값이고, 상기 가중치는, 상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치와 상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치가 서로 상이하게 적용된다.
상기 제1 센서 내지 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치가 상기 제1 센서 내지 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치보다 더 높다.
상기 가중치를 적용하는 방법은 다음 식으로 계산한다.
((채널 1- 채널 2) × α) / (채널 1과 채널 2 중 큰 값), ((채널 3- 채널 4) × α) / (채널 3과 채널 4 중 큰 값)이고, 여기서, 상기 α는 가중치의 비중을 조정하도록 제공되는 가중치 계수이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 센서 내지 제4 센서 위에서 제스처가 발생하는 단계; 및 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수에 따라 제스처의 이동방향을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 교차점 개수가 상이하면, 상기 제스처의 이동방향을 추정하면서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정한다.
상기 교차점 개수가 동일하면, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적합의 절대값을 이용하여 상기 제스처의 이동방향을 추정하는 단계; 및 상기 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정한다.
상기 누적 합은, 상기 제1 센서와 제2 센서, 상기 제3 센서와 제4 센서의 차(-) 값에 가중치를 부여하는 단계; 및 상기 가중치가 부여된 상태에서 상기 차(-) 값의 변화에 따라 교차점이 발생하면 상기 교차점 전후의 모든 영역을 가산하여 계산하는 단계를 포함한다.
상기 가중치는 센서들의 중심부와 주변부가 서로 상이하게 적용된다.
이와 같은 본 발명에 따른 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 마름모 형상으로 배치된 4개의 센서, 즉 채널 1과 채널 2, 채널 3과 채널 4가 제공된 상태에서 (채널 1- 채널 2) 및 (채널 3- 채널 4)의 교차점 개수와 누적합의 절대값 정보와 부호 정보를 이용하여 물체의 이동방향을 결정한다. 이에 따라 종래 육면체 형상으로 분할된 4개 센서의 차(-) 값만을 이용하는 것보다 이동방향을 더 정확하게 결정할 수 있고, 센서의 출력 편차나 외부 노이즈의 영향을 최소화할 수 있어 물체의 이동 방향의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한 센서들이 출력하는 출력 값을 제어부가 바로 실시간 연산하여 누적 합을 계산하기 때문에 이동방향을 신속하게 결정할 수도 있다.
그리고 센서들의 출력 값을 저장하지 않아도 되기 때문에 저장장치를 별도로 구성할 필요도 없다.
도 1은 종래 기술에 따른 제스처의 이동방향을 인식하기 위한 구성도
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 구성에서 손의 이동방향에 따라 단위 포토 센서(A,B,C,D)의 출력 값을 나타낸 출력 그래프
도 3은 본 발명의 제스처의 동작방향 인식장치를 위한 센서의 배치 구성도
도 4a 및 도 4d는 도 3의 구성도에서 물체가 채널 1 내지 채널 4의 주변에 고정된 상태를 나타낸 도면
도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 도 3의 구성도에서 손의 이동방향 및 그에 따른 센서의 출력 값을 보인 도면
도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 손의 이동시 각 채널들의 차(-) 값의 변화를 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제스처의 이동방향 인식장치를 나타낸 구성도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 다른 제스처의 이동방향 인식방법을 보인 흐름도
도 11은 도 10에서 채널 간의 최종 누적 합을 계산하는 방법을 보인 흐름도
도 12a 및 도 12b는 도 10에서 교차점 사이 값에 대한 부호를 결정하는 상태를 보인 예시도
이하 본 발명에 의한 제스처의 이동방향 인식장치 및 그의 인식방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제스처의 이동방향 인식장치를 위한 센서의 배치 구성도이다.
이를 보면, 4개의 독립된 센서들을 나타내는 채널 1, 채널 2, 채널 3 및 채널 4가 마름모꼴 형상으로 배치된다. 이때 가로 방향으로는 채널 1 및 채널 2가 배치되고, 세로 방향으로는 채널 3 및 채널 4가 배치된다. 이와 같이 마름모꼴 형태로 센서를 배치하는 이유는 상, 하, 좌, 우에 위치하는 물체(예컨대, 손)에 대해 각 센서들 간의 출력 값을 다르게 하여 위치 및 이동 경로를 용이하게 검출하기 위함이다.
상기 센서들은 제스처를 인식하는 제스처 센서이고, 통상 포토 다이오드(photo diode)가 사용된다. 또한 채널 1 내지 채널 4의 집합을 '센서부'(100)로 칭하기로 한다.
이어서는 상기의 배치 구조를 가지는 채널 1 내지 채널 4의 출력 값들을 살펴보기로 한다.
도 4a는 손이 채널 1의 좌측에 고정된 경우이다. 이때는 채널 1이 가장 높은 출력 값을 나타내고 채널 2가 가장 낮은 출력 값을 나타낸다. 그리고 채널 3 및 채널 4는 손이 거의 동일한 위치에 있으므로 그 출력 값은 거의 동일한 값을 갖는다. 도 4b는 손이 채널 2의 우측에 고정된 경우이다. 이때는 채널 2가 가장 높은 출력 값을 나타내고 채널 1이 가장 낮은 출력 값을 나타낸다. 그리고 채널 3과 채널 4는 도 4a와 같이 거의 동일한 출력 값을 갖는다. 도 4c는 손이 센서의 하측에 고정된 경우이다. 이때는 채널 3이 가장 높은 출력 값을 나타내고 채널 4가 가장 낮은 출력 값을 나타낸다. 채널 1과 채널 2는 거의 동일한 출력 값을 갖는다. 도 4d는 손이 센서의 상측에 고정된 경우이다. 이때는 채널 4가 가장 높은 출력 값을 나타내고 채널 3이 가장 낮은 출력 값을 나타내며, 채널 1과 채널 2는 거의 동일한 출력 값을 갖는다.
이처럼 손이 위치하는 방향에 따라 채널 1 내지 채널 4는 서로 다른 출력 값들을 가지는데, 손이 이동하는 경우에 출력 값은 어떻게 변화하는지 살펴보기로 한다.
도 5a는 손이 채널 1에서 채널 2 방향으로 이동하는 경우이다. 이때는 손의 이동 방향에 따라 채널 1의 출력 값이 높아진 후 감소하고 이후 채널 2의 출력 값이 높게 나타난다. 물론 손이 센서부(100)의 중앙에 위치할 때는 채널 1 내지 채널 4는 거의 모두 동일한 출력 값을 갖는다. 손의 이동에 따라 (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)에 대한 차(-) 값의 변화는 도 5b에 도시하였다. 도 5b에 도시된 바와 같이 (채널 1-채널 2)는 양(+) 부호에서 음(-) 부호로 변하고 있음을 알 수 있다. 즉 센서부(100)의 중앙부에 손이 위치했을 때 부호가 변경되는 것이고 이때 교차점(Intersecting point)이 발생한다. 그러나 (채널 3-채널 4)는 '0' 또는 (채널 1- 채널 2)에 비해 상대적으로 낮은 출력 값이 유지되기 때문에 (채널 3- 채널 4)는 교차점이 발생하지 않는다.
도 6a는 손이 채널 2에서 채널 1 방향으로 이동하는 경우이다. 이때는 손의 이동 방향에 따라 채널 2의 출력 값이 높아진 후 감소하고 이후 채널 1의 출력 값이 높게 나타난다. 물론 손이 센서부(100)의 중앙에 위치할 때는 채널 1 내지 채널 4는 거의 모두 동일한 출력 값을 갖는다. 손의 이동에 따라 (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)에 대한 차(-) 값의 변화는 도 6b에 도시하였다. 도 6b에 도시된 바와 같이 (채널 1-채널 2)는 음(-) 부호에서 양(+) 부호로 변하고 있음을 알 수 있다. 즉 센서부(100)의 중앙부에 손이 위치했을 때 부호가 변경되는 것이고 이때 교차점이 발생한다. 그러나 (채널 3-채널 4)는 '0' 또는 (채널 1- 채널 2)에 비해 상대적으로 낮은 출력 값이 유지되기 때문에 (채널 3- 채널 4)는 교차점이 발생하지 않는다.
도 7a는 손이 채널 3에서 채널 4 방향으로 이동하는 경우이다. 이때는 손의 이동 방향에 따라 채널 3의 출력 값이 높아진 후 감소하고 이후 채널 4의 출력 값이 높게 나타난다. 물론 손이 센서부(100)의 중앙에 위치할 때는 채널 1 내지 채널 4는 거의 모두 동일한 출력 값을 갖는다. 손의 이동에 따라 (채널 3-채널 4)와 (채널 1-채널 2)에 대한 차(-) 값의 변화는 도 7b에 도시하였다. 도 7b에 도시된 바와 같이 (채널 3-채널 4)는 양(+) 부호에서 음(-) 부호로 변하고 있음을 알 수 있다. 즉 센서부(100)의 중앙부에 손이 위치했을 때 부호가 변경되는 것이고 이때 교차점이 발생한다. 그러나 (채널 1-채널 2)는 '0' 또는 (채널 3- 채널 2)에 비해 상대적으로 낮은 출력 값이 유지되기 때문에 (채널 1- 채널 2)는 교차점이 발생하지 않는다.
도 8a는 손이 채널 4에서 채널 3 방향으로 이동하는 경우이다. 이때는 손의 이동 방향에 따라 채널 4의 출력 값이 높아진 후 감소하고 이후 채널 3의 출력 값이 높게 나타난다. 물론 손이 센서부(100)의 중앙에 위치할 때는 채널 1 내지 채널 4는 거의 모두 동일한 출력 값을 갖는다. 손의 이동에 따라 (채널 3-채널 4)와 (채널 1-채널 2)에 대한 차(-) 값의 변화는 도 8b에 도시하였다. 도 8b에 도시된 바와 같이 (채널 3-채널 4)는 음(-) 부호에서 양(+) 부호로 변하고 있음을 알 수 있다. 즉 센서부(100)의 중앙부에 손이 위치했을 때 부호가 변경되는 것이고 이때 교차점이 발생한다. 그러나 (채널 1-채널 2)는 '0' 또는 (채널 3- 채널 2)에 비해 상대적으로 낮은 출력 값이 유지되기 때문에 (채널 1- 채널 2)는 교차점이 발생하지 않는다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제스처의 이동방향 인식장치를 나타낸 구성도이다.
이를 살펴보면, 상술한 바와 같이 채널 1(CH1) 내지 채널 4(CH4)로 구성된 센서부(100)와, 손의 움직임에 따라 채널 1과 채널 2, 또는 채널 3과 채널 4 사이에 발생하는 교차점의 개수 및 누적 합의 정보에 따라 손의 이동방향을 인식하는 제어부(120)가 포함되어 구성된다. 그리고 상기 누적 합의 정보에는 절대값 정보 및 부호 정보를 포함한다.
이와 같은 구성에 따르면 제어부(120)는 손의 이동방향에 따라 발생하는 교차점의 개수를 이용하여 손의 이동방향을 1차로 추정한 다음 누적 합의 부호 정보를 이용하여 손의 최종 이동방향을 2차로 결정한다. 즉 1차로 추정하는 손의 이동방향은 손이 좌우방향으로 이동하거나 상하방향으로 이동하는 것만을 추정하는 것이고, 2차로 결정하는 손의 이동방향은 좌에서 우, 우에서 좌, 하에서 상, 상에서 하 방향과 같이 정확한 방향이 된다.
상기한 제스처의 이동방향 인식장치를 통해 이동방향을 결정하는 과정은 도 10을 참조하여 설명한다.
사용자가 스마트 기기가 제공하는 메뉴나 애플리케이션을 실행하도록 제스처를 취하는 행동을 하는 것에 의해 개시된다(S100). 여기서, 제스처는 센서부(100)의 상방에서 좌우방향 또는 상하방향으로 자신의 손을 이동시키는 행동이 된다.
상기 제스처가 발생하면 센서부(100)는 손에서 반사되는 빛을 전달받게 된다. 그러면 센서부(100)를 구성하는 각 센서들, 즉 채널 1 내지 채널 4의 출력 값은 제어부(120)로 전달되고, 제어부(120)는 (채널 1-채널 2) 및 (채널 3- 채널 4)의 교차점 개수를 확인한다(S110).
그런 다음 제어부(120)는 (채널 1-채널 2)와 (채널 3- 채널 4)의 교차점 개수를 비교한다(S120). 비교 결과 제122 단계(S122) 내지 제124 단계(S124)에서 (채널 1-채널 2)와 (채널 3- 채널 4)의 교차점 개수가 동일하지 않으면 제어부(120)는 우선하여 손의 이동방향을 추정한다(S125). 즉 손이 좌우방향으로 움직이는지 또는 상하방향으로 움직이는지를 추정하는 것으로서, 이때 정확한 이동방향은 알 수 없는 상태이다.
따라서, 이후 손의 최종 이동방향을 결정해야 하는데, 이는 (채널 1-채널 2) 또는 (채널 3- 채널 4)의 누적합의 부호를 이용한다. 누적 합을 구하는 예는 후술하기로 한다. 누적 합의 부호는 교차점이 홀수 개인 채널 정보를 이용한다. 즉, 제122 단계(S122) 내지 제124 단계(S124)에서 (채널 1-채널 2)의 교차점 개수가 홀수이고 (채널 3-채널 4)의 교차점 개수가 짝수이면, (채널 1-채널 2)의 누적합의 부호를 이용한다(S126). 반면 (채널 1-채널 2)의 교차점 개수가 짝수이고 (채널 3-채널 4)의 교차점 개수가 홀수이면, (채널 3-채널 4)의 누적합의 부호를 이용한다(S128).
누적 합의 부호에 따른 손의 최종 이동방향은 다음과 같다. 먼저 (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 부호가 '0'보다 크면(즉 +인 경우) 손은 센서부(100)의 좌측(채널 1)에서 우측(채널 2)으로 이동하는 것으로 판단한다. 반대로 (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 부호가 '0'보다 작으면(즉 -인 경우) 우측(채널 2)에서 좌측(채널 1)으로 이동하는 것으로 판단한다. 또한 (채널 3- 채널 4)의 누적 합의 부호가 '0'보다 크면(즉 +인 경우) 손은 센서부(100)의 하측(채널 3)에서 상측(채널 4)으로 이동한 것으로 판단한다. 반대로 (채널 3- 채널 4)의 누적 합의 부호가 '0'보다 작으면(즉 -인 경우) 상측(채널 4)에서 하측(채널 3)으로 이동하는 것으로 판단한다.
한편 (채널 1-채널 2)와 (채널 3- 채널4)의 교차점의 개수가 같은 경우에는 (채널 1 - 채널 2)와 (채널 3 - 채널 4)에 대한 누적 합의 절대값이 이용된다. 이때 교차점의 개수가 같은 경우에는 (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)의 교차점 개수가 모두 홀수이거나, (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)의 교차점 개수가 모두 짝수인 경우도 포함한다. 그리고 짝수개인 경우에는 교차점 개수가 '0'(zero)개인 것도 포함한다.
누적 합의 절대값을 이용하는 경우, (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 절대값과 (채널 3 - 채널 4)의 누적 합의 절대값을 비교한다(S130). 상기 누적 합의 절대값 비교에 따라 제어부(120)는 손의 이동방향을 추정한다. 즉 손이 좌우방향으로 움직이는지 또는 상하방향으로 움직이는지를 추정하는 것이다. 이후, 상기 비교결과 절대값이 큰 누적합의 부호를 이용하여 이동방향을 최종 결정하게 된다. 즉, (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 절대값이 (채널 3 - 채널 4)의 누적 합의 절대값보다 큰 경우에는 (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 부호에 따라 이동방향이 결정된다(S126). 상기 제126 단계(S126)에 따른 이동방향 결정은 상술한 바 있다. 반면, (채널 1 - 채널 2)의 누적 합의 절대값이 (채널 3 - 채널 4)의 누적 합의 절대값보다 작은 경우에는 (채널 3 - 채널 4)의 누적합의 부호에 따라 이동방향이 결정된다(S128). 상기 S128 단계에 따른 이동방향 결정은 상술한 바 있다.
이처럼, 손의 이동 방향은 도 10과 같이 교차점의 개수 및 누적 합의 부호를 이용하여 결정하는데, 이를 정리하면 표 1과 같다.
채널 1 - 채널 2의
교차점		 채널 3 - 채널 4의
교차점
이동방향
추정
최종 이동방향 결정
홀수개 짝수개 홀수개 짝수개
○ × × ○ 좌 ↔우 수평 방향 추정
누적 합의 부호를 이용
○ × ○ × 누적합 절대값
× ○ × ○ 누적합 절대값
× ○ ○ × 상↔ 하 수직 방향 추정
도 11은 채널들 간의 차 값에 따른 누적 합을 계산하는 방법을 설명한 흐름도이다. 즉 도 10에서 설명하는 누적 합을 구하는 과정이다.
제어부(120)가 채널 1 내지 채널 4의 값을 입력받는다(S200).
그런 다음 제어부(120)는 입력받은 각 채널들의 차(-) 값을 계산한다(S210). 즉 (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)의 값을 계산하는 것이다.
상기 (채널 1-채널 2)와 (채널 3-채널 4)의 차 값이 계산되면, 가중치를 적용한다(S220). 가중치는 교차점이 명확하지 않기 때문에 상기 차 값의 변별력을 높이기 위함이다. 즉, 채널 1 내지 채널 4의 주변에 손이 위치한 경우 채널들의 출력 값은 작지만 차 값의 크기는 크고, 반대로 채널 1 내지 채널 4의 중앙에 손이 위치한 경우 채널의 출력 값은 크지만 차 값의 크기는 작게 나타난다. 이는 채널 1 내지 채널 4의 주변에 손이 위치한 경우에 변별력이 크지만 반대로 손이 센서부(100)의 중앙에 있는 경우는 변별력이 작게 나타남을 의미한다. 그렇기 때문에, 센서부(100)의 주변에 손이 있는 경우에 더 높은 가중치를 적용하고 센서부(100)의 중앙에 손이 있는 경우는 상대적으로 낮은 가중치를 적용하여 차 값의 변별력을 더 높이는 것이다.
상기의 가중치를 적용하는 방법은 다음 [식 1] 및 [식 2]와 같다.
[식 1]
((채널 1- 채널 2) × α) / (채널 1과 채널 2 중 큰 값)
[식 2]
((채널 3- 채널 4) × α) / (채널 3과 채널 4 중 큰 값)
여기서, 상기 α는 가중치의 비중을 조정하도록 제공되는 가중치 계수이다. 상기 가중치 계수는 차 값의 크기에 따라 적절하게 선택되어 제공될 수 있다.
계속해서 가중치가 적용된 후에는 교차점 사이 값에 대한 부호를 결정한다(S230). 부호 결정은 도 12a 및 도 12b를 함께 참고한다.
도 12a와 같이 최초 양(+) 부호로 시작하면서 교차점이 발생하면 음(-) 부호로 변경하고, 이후 교차점이 생길 때마다 양(+) 부호와 음(-) 부호를 교대로 적용한다. 구체적으로 보면, 시작점을 시작으로 하여 매 교차점마다 가중치가 적용된 값에 +1, -1 값을 순서대로 곱셈 연산하는 것이다. 예컨대, 시작점에서 첫 번째 교차점 발생 이전까지는 '가중치 적용 값 ×(+1)', 첫 번째 교차점 이후부터 두 번째 교차점 이전까지는 '가중치 적용 값 × (-1)', 두 번째 교차점 이후부터 세 번째 교차점 이전까지는 '가중치 적용 값 × (+1)' 과 같은 방식으로 부호를 결정하는 것이다. 반면, 도 12b와 같이 짝수 개의 교차점이 발생하는 경우도 있다. 이는 손이 좌우 또는 상하로 이동하는 경우 다른 방향에 위치하는 채널의 출력 값은 발생하지 않으면서 손이 센서부(100)의 중앙에 가까워질 경우 교차점이 짝수 개로 나타나는 것이다.
이후 채널 1 - 채널 2, 채널 3 - 채널 4의 출력 값에 대한 차 값을 가산기(미도시)를 통해 모두 합산하여 누적 합을 계산한다(S240). 누적 합을 계산하는 예는 다음과 같다. 먼저, 손이 좌측(또는 하측)에서 우측(또는 상측) 방향으로 이동하는 경우 최초 부호는 +로 시작한다. 그리고 손의 이동 위치에 따라 교차점이 적어도 하나 이상 발생하고, 그때마다 부호는 변경된다. 이렇게 손의 위치가 이동하는 도중에 제어부(120)는 채널 1의 출력 값에서 채널 2의 출력 값을 감산(-)하면서 그 차 값에 따라 발생하는 면적을 모두 가산하여 누적 합을 계산하는 것이다. 반대로 손이 우측(또는 상측)에서 좌측(또는 하측) 방향으로 이동할 경우 최초 부호는 -로 시작한다. 그리고 손의 이동 위치에 따라 교차점이 적어도 하나 이상 발생하고, 그때마다 부호는 변경된다. 이렇게 손의 위치가 이동하는 도중에 제어부(120)는 채널 2의 출력 값에서 채널 1의 출력 값을 감산(-) 하면서 그 차 값에 따라 발생하는 면적을 모두 가산하여 누적 합을 계산하는 것이다.
이때, 누적 합은 별도의 저장장치 등에 저장되는 것이 아니고 제어부(120)가 실시간(real time)으로 계산하게 된다.
이와 같이 본 발명은 마름모 형상으로 배치된 4개의 센서 위를 손이 일 방향으로 움직이는 경우 채널 1과 채널 2 또는 채널 3과 채널 4 사이에서 발생하는 교차점의 개수를 통해 손의 이동방향을 추정하고, 그 다음에 누적 합의 부호를 이용하여 최종적으로 이동방향을 결정한다. 물론 이 경우는 채널 1과 채널 2 또는 채널 3과 채널 4의 교차점의 개수가 홀수개 또는 짝수개로 명확한 경우에 해당된다. 만약 교차점의 개수가 동일한 경우에는 누적 합의 절대값 정보를 더 이용하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
즉 본 실시 예는 4개의 센서 배치가 마름모꼴 형상으로 형성된 예로 한정하여 설명하고 있지만, 본 발명은 센서들이 상/하/좌/우로 각각 배치되는 형상에도 적용할 수 있음은 당연하다.
100 : 센서부 120 : 제어부
채널 1, 채널 2, 채널 3, 채널 4 : 센서

Claims (18)

  1. 상하좌우로 각각 배치되는 제1 센서 내지 제4 센서; 및
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수를 확인하고, 상기 교차점 개수에 따라 제스처의 이동방향을 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우인지, 또는 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우인지, 또는 상기 교차점 개수가 모두 홀수 또는 모두 짝수인 경우인지 확인하여 상기 제스처의 이동방향을 추정하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우, 상기 제스처가 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 위에서의 수평 방향 이동으로 추정하며,
    상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우, 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서 위에서의 수직 방향 이동으로 추정하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 최종 이동방향은,
    상기 제1센서에서 제2 센서로의 이동, 상기 제2 센서에서 제1 센서로의 이동, 상기 제3 센서에서 제4 센서로의 이동, 상기 제4 센서에서 제3 센서로의 이동방향을 포함하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 교차점 개수가 모두 홀수 또는 짝수인 경우, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 절대값에 따라 상기 제스처의 이동방향을 추정하고, 상기 누적 합의 부호를 통해 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 누적 합은 가중치를 적용한 값이고,
    상기 가중치는,
    상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치와 상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치가 서로 상이하게 적용되는 제스처의 이동방향 인식장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 센서 내지 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치가 상기 제1 센서 내지 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치보다 더 높은 제스처의 이동방향 인식장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가중치를 적용하는 방법은 다음 식으로 계산하는 제스처의 이동방향 인식장치.
    ((채널 1- 채널 2) × α) / (채널 1과 채널 2 중 큰 값),
    ((채널 3- 채널 4) × α) / (채널 3과 채널 4 중 큰 값)
    여기서, 상기 α는 가중치의 비중을 조정하도록 제공되는 가중치 계수임
  10. 제1 센서 내지 제4 센서 위에서 제스처가 발생하는 단계; 및
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수에 따라 제스처의 이동방향을 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 이동방향을 추정하는 단계는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우인지, 또는 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우인지, 또는 상기 교차점 개수가 모두 홀수 또는 모두 짝수인 경우인지 확인하는 제스처의 이동방향 인식방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우, 또는 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수만 홀수인 경우,
    상기 제스처의 이동방향을 추정하면서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정하는 제스처의 이동방향 인식방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 교차점 개수가 모두 홀수 또는 모두 짝수인 경우,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적합의 절대값을 이용하여 상기 제스처의 이동방향을 추정하는 단계; 및
    상기 누적 합의 부호를 이용하여 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정하는 제스처의 이동방향 인식방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 누적 합은,
    상기 제1 센서와 제2 센서, 상기 제3 센서와 제4 센서의 차(-) 값에 가중치를 부여하는 단계; 및
    상기 가중치가 부여된 상태에서 상기 차(-) 값의 변화에 따라 교차점이 발생하면 상기 교차점 전후의 모든 영역을 가산하여 계산하는 단계를 포함하는 제스처의 이동방향 인식방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가중치는 센서들의 중심부와 주변부가 서로 상이하게 적용되는 제스처의 이동방향 인식방법.
  15. 상하좌우로 각각 배치되는 제1 센서 내지 제4 센서; 및
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값에 따른 교차점 개수를 확인하고, 상기 교차점 개수에 따라 제스처의 이동방향을 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 교차점 개수가 동일하면, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 상기 제3 센서 및 상기 제4 센서의 출력 값의 차(-) 값에 따른 누적 합의 절대값에 따라 상기 제스처의 이동방향을 추정하고, 상기 누적 합의 부호를 통해 상기 제스처의 최종 이동방향을 결정하는 제스처의 이동방향 인식장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 누적 합은 가중치를 적용한 값이고, 상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치와 상기 제1 센서 내지 상기 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치가 서로 상이하게 적용되는 제스처의 이동방향 인식장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 센서 내지 제4 센서의 주변에 부여되는 가중치가 상기 제1 센서 내지 제4 센서의 중앙부에 부여되는 가중치보다 더 높은 제스처의 이동방향 인식장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가중치를 적용하는 방법은 다음 식으로 계산하는 제스처의 이동방향 인식장치.
    ((채널 1- 채널 2) × α) / (채널 1과 채널 2 중 큰 값),
    ((채널 3- 채널 4) × α) / (채널 3과 채널 4 중 큰 값)
    여기서, 상기 α는 가중치의 비중을 조정하도록 제공되는 가중치 계수임
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