KR102476025B1 - 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터 장치 및 그 이미지 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 전자기기용 광학식 전자펜에 적합한 그래픽 인디케이터 및 그 이미지 처리 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터를 직선 형상의 인디케이터와 공간 형상의 좌표 영역으로 구성한 후에 직선 형상의 인디케이터를 이용하여 위치코드 영역의 범위와 방향을 식별하고 셀 영역 내의 도트 위치에 의해 비트인코딩을 수행함으로써 광학식 전자펜의 위치코드를 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 전자기기용 광학식 전자펜에서 위치코드를 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면 전자기기용 광학식 전자펜의 위치코드 처리 성능과 인식 정확도를 높일 수 있어 디스플레이 패널의 위치코드의 집적도를 높일 수 있으며 이를 통해 고해상도의 전자펜을 구현할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 전자기기용 광학식 전자펜에 적합한 그래픽 인디케이터 및 그 이미지 처리 기술에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터를 직선 형상의 인디케이터와 공간 형상의 좌표 영역으로 구성한 후에 직선 형상의 인디케이터를 이용하여 위치코드 영역의 범위와 방향을 식별하고 셀 영역 내의 도트 위치에 의해 비트인코딩을 수행함으로써 광학식 전자펜의 위치코드를 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 전자펜(스마트펜, 터치펜)은 사용자의 필기 내용을 전자기기(예: 랩톱컴퓨터, 스마트폰, 전자칠판 등)에 디스플레이하고 파일로 저장하는 용도로 사용되며, 이를 위해 도트 패턴(dot pattern)이 인쇄된 특수용지 위에서 사용자가 필기하면 궤적 정보를 전자펜이 읽어들여 전자기기로 무선 전송한다.
태블릿 PC나 랩톱컴퓨터 등의 프리미엄 제품에서 전자펜 기능이 적용되고 있고 노타빌리티(Notability), 굿노트(GoodNotes) 등과 같은 필기 앱도 발전하고 있어 전자기기용 전자펜에 대한 관심이 커지고 있다.
전자펜 솔루션으로서 전자기공명 방식의 스타일러스 펜(stylus pen)과 정전 방식의 액티브 펜(active pen)이 일반적으로 사용된다. 그런데, 이들 기술은 10인치 이상의 디스플레이에서는 성능 확보가 기술적으로 어렵다. 또한, 디스플레이 패널에 2차원 센서 배열을 설치해야 하므로 디스플레이 사이즈 증가에 따라 제조비용이 크게 증가하고 폼팩터 변화(예: 폴딩, 롤링, 슬라이딩 등)에 대응하기 곤란한 단점이 있다.
전자기기용 펜 솔루션으로서 광학식 전자펜(optical digital pen)이 개발되고 있다. 도트 패턴이 적용된 투명필름을 디스플레이 패널에 부착하는 등에 의해 위치코드만 형성하면 되므로 디스플레이 사이즈가 증가해도 전자펜 성능 저하나 제조비용 상승이 거의 없고 폼팩터 변화에도 효과적으로 대응할 수 있다.
[도 1]은 광학식 전자펜(10)의 일반적인 구성도이고, [도 2]는 광학식 전자펜(10)과 스마트 단말장치(30) 간의 협조동작을 나타내는 블록도이다.
펜바디(11)를 그립(grip)한 상태로 디스플레이 패널(200) 상에 필기하면 펜팁(12)이 디스플레이 패널(200)의 표면에 맞닿은 상태로 동작 궤적을 이루게 된다. 이때, 디스플레이 패널(200)은 다양한 재질로 이루어질 수 있는데, 일반적인 종이 재질로 이루어질 수도 있고 유리나 강화 플라스틱 재질의 액정(LCD) 또는 유기발광다이오드(OLED) 소자로 이루어질 수도 있다.
전자펜 제어부재(14)는 전자펜 펜팁(12)과 디스플레이 패널(200) 간의 접촉 이벤트를 압력센싱유닛(13)의 압력 감지를 통해 식별할 수 있으며 이를 통해 사용자가 필기하고 있는 사실을 인지한다. 압력센싱유닛(13)은 압력센서 지지유닛(13a)에 의해 후방 지지되므로 필기가 시작될 때 펜팁(12)에 인가된 압력을 감지할 수 있다. 전자펜 제어부재(14)는 필기 사실을 식별하면 IR 발광유닛(17)을 제어하여 펜팁(12)의 움직임을 따라 디스플레이 패널(200)의 외표면에 빛(예: 적외선(IR) 광)을 조사하도록 한다.
IR 발광유닛(17)이 조사한 빛은 디스플레이 패널(200)의 표면에서 반사되는데, IR 수광유닛(16)이 그 반사광을 수광한다. 디스플레이 패널(200)에는 위치코드(210)가 인쇄 또는 디스플레이 형성되어 있다. 위치코드(210)는 특수한 인코딩 규칙에 따라 이루어진 도트 패턴으로 구현될 수 있다. 디스플레이 패널(200)에 적외선 광원을 흡수하는 투명 도트 패턴이 적용된 투명필름을 부착하고, 그 위에서 IR 발광유닛(17)이 적외선을 조사하도록 구성될 수 있다.
IR 수광유닛(16)이 반사광(IR 반사광)을 수집하면 펜팁(12)의 이동궤적에 대응하는 위치코드(210) 정보도 함께 획득하게 된다. IR 수광유닛(16)은 IR 필터부(16a), CMOS 광학부(16b), IR 센서부(16c)로 구성될 수 있으며 렌즈 등을 더 구비할 수 있다. 일 실시예로 IR 수광유닛(16)은 적외선 카메라 모듈로 구현될 수 있다.
전자펜 제어부재(14)의 좌표 계산부(14a)는 IR 수광유닛(16)이 획득한 위치코드(210)를 분석하여 펜팁(12)이 디스플레이 패널(200) 상에서 움직인 일련의 좌표정보를 획득한다. 좌표 계산부(14a)가 획득한 좌표정보는 무선통신유닛(18)을 통해 스마트 단말장치(30)의 단말 통신부(31)에 근거리 무선통신(예: 블루투스)으로 전송된다.
전자펜 제어부재(14)의 하드웨어 제어부(14b)는 광학식 전자펜(10)의 하드웨어를 전반적으로 제어한다. 특히, 압력센싱유닛(13)으로부터 전달되는 압력정보에 대응하여 IR 발광유닛(17)을 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off) 제어한다. 압력이 검출되면 IR 발광유닛(17)이 턴 온되어 디스플레이 패널(200) 상에 빛의 조사가 시작되며, 그에 대응하여 IR 수광유닛(16)이 위치코드(210)를 획득하기 시작하고 좌표 계산부(14a)가 좌표정보를 획득하여 전자펜 제어부재(14)가 펜팁 이동에 따른 일련의 좌표정보를 스마트 단말장치(30)로 제공하기 시작한다. 압력이 미검출되면 IR 발광유닛(17)이 턴 오프되어 빛의 조사가 중단되고, 그에 따라 전자펜 제어부재(14)가 좌표정보를 스마트 단말장치(30)로 제공하는 것도 중단된다.
스마트 단말장치(30) 측에서는 단말 통신부(31)를 통해 전자펜(10)으로부터 일련의 좌표정보를 수신하고, 단말 제어부(32)의 궤적 산출부(32a)가 일련의 좌표정보를 기초로 광학식 전자펜(10)의 펜팁(12)이 이동한 궤적을 산출한다. 단말 제어부(32)의 궤적 표시부(32b)는 펜팁(12)의 이동궤적을 단말 패널부(33)에 표시한다. 이때, 단말 패널부(33)는 디스플레이 패널(200)에 대응하는 것이 일반적인데, 이에 한정되는 것은 아니다.
[도 3]은 광학식 전자펜을 위한 위치코드 패턴필름(100)의 종래의 일 구성도이다.
위치코드 패턴필름(100)은 도트 패턴 형태의 위치코드(210)를 제공하는 구성요소로서 디스플레이 패널(200)에 부착 형성된다. [도 3]에 도시된 바와 같이, 위치코드 패턴필름(100)은 패턴층(120), 확산층(130), 보호층(140), 차단층(150), 점착층(160), 투광층(170)을 포함하여 이루어질 수 있다.
패턴층(120)은 위치코드(210)를 구현하기 위한 [도 4]와 같은 도트 패턴이 인쇄되어 있는 층이다. 도트 패턴은 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 아미늄계 화합물 등을 재료로 하는 적외선 흡수 잉크로 인쇄되는 것이 일반적이다.
확산층(130)은 안티글레어 코팅 처리된 PET(PolyEthylene Terephthalate) 재질로 이루어져 전자기기로부터 발산되는 빛의 일부를 흡수하여 도트 패턴 인식률을 개선하는 층이다.
보호층(140)은 PET 또는 폴리카보네이트로 이루어져 위치코드 패턴필름(100)을 보호하는 층이다.
차단층(150)은 전자기기로부터 발산되는 빛의 10 내지 35% 정도를 반사시켜 도트 패턴 인식률을 개선하는 층이다.
점착층(160)은 위치코드 패턴필름(100)을 전자기기의 전면에 부착하는 층이다.
투광층(170)은 아크릴판, 폴리카보네이트판, 유리판 등으로 이루어져 전자기기의 디스플레이를 보호하고 강도를 강화시켜 광학식 전자펜(10)에 의한 안정적인 판서를 제공하는 층이다.
[도 4]는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터(20)의 종래의 일 구성도이다.
광학식 전자펜을 위해 디스플레이 패널(200)에는 위치코드(210)가 형성되어 있다. 이러한 위치코드(210)는 위치코드 패턴필름(100) 상에 도트 패턴의 형태로 구현되는데, 특정한 포맷에 의해 도트 패턴이 형성되어 있는 것을 그래픽 인디케이터(graphic indicator)라고 부른다.
[도 4] (a)를 참고하면 패턴층(120)에 다수의 가로세로 격자선(21, 22)이 다수 형성되고 이들 격자선(21, 22)의 교차점(23)을 중심으로 다수의 도트(24)가 4가지 방향으로 이격 형성된다. 교차점(23)을 중심으로 각각의 도트(24)가 형성되는 위치에 따라 토트 값(dot value)가 결정되는데, 이들 도트 값의 패턴에 의하여 해당 지점의 위치 정보를 나타낸다. 일 예로, 격자선(21, 22) 사이의 거리는 250 ~ 300 ㎛로 형성되고 도트(24)는 직경 50 ㎛ 크기로 교차점(23)을 중심으로 격자 간격의 1/8 ~ 1/4 지점에 형성될 수 있다.
[도 4] (b)는 격자 하나를 확대하여 나타낸 것이다. 도트(24a)가 교차점(23) 우측 위치에 존재하면 도트 값을 "1"로, 도트(24b)가 교차점(23)의 상측에 위치하면 도트 값을 "2"로, 도트(24c)가 교차점(23)의 좌측에 위치하면 도트 값을 "3"으로, 도트(24d)가 교차점(23)의 하측에 위치하면 도트 값을 "4"로 결정할 수 있다. 이때, 도트(24a)가 교차점(23)으로부터 1/8 지점에 형성되는지 아니면 1/4 지점에 형성되는지에 따라 도트 값을 상이하게 결정할 수도 있다. 또한, 도트(24)는 교차점(23)을 중심으로 대각선 방향으로도 형성될 수도 있으며, 각각의 대각선 방향에 따라 도트 값을 상이하게 결정할 수 있다. 이와 같이 결정되는 도트 값의 조합에 의해 위치정보, 예컨대 x 좌표와 y 좌표를 제공할 수 있다.
[도 4]와 같은 종래의 그래픽 인디케이터(20)는 애초에 종이 재질에 대한 코드 가독성 등을 고려하였기에 토트 패턴(dot pattern)으로 위치코드(210)를 구성하였다. 광학식 전자펜(10)은 IR 수광유닛(16)이 획득한 CMOS 수광 이미지에서 그래픽 인디케이터(20)를 찾고 교차점(23) 기준으로 도트(24)의 위상 차이에 따라 도트 값을 식별한다.
종래기술에서는 도트에 기초하여 x y 좌표를 얻기 때문에 조명 환경이 불량하거나 CMOS 수광 이미지가 조악한 경우에는 위치판독 오류가 자주 발생하는 문제점이 있다. [도 4] (c)는 적외선 카메라로 구현한 IR 수광유닛(16)에서 얻는 CMOS 수광 이미지의 일 예를 나타낸 것이다. [도 4] (c)에서 A, B 부분에서 위치판독 오류가 발생할 수 있다.
또한, 종래기술에서는 격자선(21, 22)과 교차점(23)을 기준으로 모든 방향을 검색해야 좌표의 방향성을 인식할 수 있어 처리 프로세스의 효율이 낮은 문제점도 있다.
본 발명의 목적은 일반적으로 전자기기용 광학식 전자펜에 적합한 그래픽 인디케이터 및 그 이미지 처리 기술을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터를 직선 형상의 인디케이터와 공간 형상의 좌표 영역으로 구성한 후에 직선 형상의 인디케이터를 이용하여 위치코드 영역의 범위와 방향을 식별하고 셀 영역 내의 도트 위치에 의해 비트인코딩을 수행함으로써 광학식 전자펜의 위치코드를 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 과제는 이 사항에 제한되지 않으며 본 명세서의 기재로부터 다른 해결 과제가 이해될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 위치코드 패턴필름(100) 상에 인쇄 형성되어 광학식 전자펜(10)을 위한 위치코드(210)를 제공하는 그래픽 인디케이터 장치를 제시한다.
본 발명에 따른 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터 장치는 광학식 전자펜(10)의 펜팁 위치 식별 포인트에 대응하는 위치코드 영역(40)을 위치코드 패턴필름(100) 상에 다수 포함한다.
이때, 위치코드 영역(40)은, 펜팁 위치 식별을 위한 비트인코딩의 기본 단위로 위치코드 영역(40)에 격자 구조로 배열된 다수의 셀 영역(43); 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되고 미리 설정된 제 1 방향으로 셀 영역 이상의 길이로 직선 형상 인쇄 형성된 기준 인디케이터 부재(a); 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되고 제 1 방향과 상이하게 미리 설정된 제 2 방향으로 직선 형상 인쇄 형성된 방향 인디케이터 부재(c); 위치코드 영역(40)의 내부에 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에 인쇄 형성되어 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 공동으로 위치코드 패턴필름(100)에서 위치코드 영역(40)에 대한 광학적 식별을 제공하는 엔드 인디케이터 부재(d); 위치코드 영역(40)에서 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)가 비형성된 셀 영역에 가상으로 설정되고 복수 개의 셀 영역을 커버하도록 형성되어 펜팁 위치 식별을 위한 제 1 좌표 정보를 나타내는 제 1 좌표영역부(41); 위치코드 영역(40)에서 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)가 비형성되고 제 1 좌표영역부(41)와 비중첩된 셀 영역에 가상으로 설정되고 복수 개의 셀 영역을 커버하도록 형성되어 펜팁 위치 식별을 위한 제 2 좌표 정보를 나타내는 제 2 좌표영역부(42); 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 복수 개의 셀에 각각 인쇄 형성되어 각자 해당 셀 내의 인쇄 영역에 따라 제 1 좌표 정보를 구성하는 단위 비트인코딩을 제공하는 다수의 제 1 좌표도트(47); 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 복수 개의 셀에 각각 인쇄 형성되어 각자 해당 셀 내의 인쇄 영역에 따라 제 2 좌표 정보를 구성하는 단위 비트인코딩을 제공하는 제 2 좌표도트(48);를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)는 상이한 직선 길이를 갖고 위치코드 영역(40)의 제 1 모서리 영역에서 각자의 직선 형상 단부가 직각을 이루며 만나고, 엔드 인디케이터 부재(d)는 위치코드 영역(40)의 내부에서 제 1 모서리 영역과 대각 방향에 위치한 제 2 모서리 영역에 배치되도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 셀 영역(43)은, 특정 형상의 영역을 설정하여 제 1 좌표도트(47) 또는 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성되기 위한 공간을 제공하는 비트인코딩 영역(44); 비트인코딩 영역(44)의 주위 일측에 배치되어 인접하는 다른 셀 영역(43)과의 경계를 형성하는 셀구분 영역(45);을 구비한다. 이때, 셀 영역(43)은 비트인코딩 영역(44) 내에서 제 1 좌표도트(47) 또는 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 셀 영역(43)에서의 단위 비트인코딩을 제공한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 위치코드 패턴필름(100) 상에 인쇄 형성되어 광학식 전자펜(10)을 위한 위치코드(210)를 제공하는 그래픽 인디케이터를 이미지 처리하는 방법을 제시한다.
본 발명에 따른 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법은, 광학식 전자펜(10)의 카메라 모듈로부터 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 획득하는 제 1 단계; 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 미리 설정된 길이 이상의 직선 형상이 연속적으로 나타나는 기준 인디케이터 부재(a, b)를 검출하는 제 2 단계; 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 기준 인디케이터 부재(a)와 인접하고 특정의 기하학적 관계로 배치된 방향 인디케이터 부재(c)를 검출하는 제 3 단계; 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에서 엔드 인디케이터 부재(d)를 검출하는 제 4 단계; 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지로부터 위치코드 영역(40)을 식별하는 제 5 단계; 위치코드 영역(40) 내에서 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 식별하는 제 6 단계; 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 복수의 셀 영역(43)(이하, '제 1 셀 그룹'이라 함) 각각에 대해 제 1 좌표도트(47)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고 제 1 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 1 좌표 정보를 식별하는 제 7 단계; 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 복수의 셀 영역(43)(이하, '제 2 셀 그룹'이라 함) 각각에 대해 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고 제 2 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 2 좌표 정보를 식별하는 제 8 단계; 제 1 좌표 정보와 제 2 좌표 정보를 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 위치정보를 얻는 제 9 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 제 2 단계는, 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지에 대해 이미지 전처리를 적용하여 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지를 생성하는 제 2a 단계; 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지에 허프 변환(Hough transform)을 적용하여 라인 영역을 검출하는 제 2b 단계; 그 검출한 라인 영역을 탐색하여 미리 설정된 기준 인디케이터 유효 길이에 대응하면서 연속적으로 나타나는 복수의 직선 형상을 식별하는 제 2c 단계; 그 식별된 복수의 직선 형상의 영역을 기준 인디케이터 부재(a, b)로 설정하는 제 2d 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제 5 단계는, 방향 인디케이터 부재(c)를 통해 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지의 방향 정보를 식별하는 제 5a 단계; 기준 인디케이터 부재(a)의 기울기를 이용하여 회전 변환의 각도 값을 산출하는 제 5b 단계; 촬영 이미지의 방향 정보 및 회전 변환의 각도 값에 기초하여 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 회전 변환함으로써 그래픽 인디케이터의 정렬 이미지를 획득하는 제 5c 단계; 정렬 이미지 상의 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 위치코드 영역(40)을 식별하는 제 5d 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 컴퓨터프로그램은 컴퓨터에 이상과 같은 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법을 실행시키기 위하여 비휘발성 저장매체에 저장된 것이다.
본 발명에 따르면 전자기기용 광학식 전자펜에서 위치코드를 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전자기기용 광학식 전자펜의 위치코드 처리 성능과 인식 정확도를 높일 수 있어 디스플레이 패널의 위치코드의 집적도를 높일 수 있으며 이를 통해 고해상도의 전자펜을 구현할 수 있는 장점이 있다.
[도 1]은 광학식 전자펜의 일반적인 구성도.
[도 2]는 일반적인 광학식 전자펜과 스마트 단말장치 간의 협조동작을 나타내는 블록도.
[도 3]은 광학식 전자펜을 위한 위치코드 패턴필름의 종래 일 구성도.
[도 4]는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 종래 일 구성도.
[도 5]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 전체 구성도.
[도 6]은 본 발명에서 위치코드 영역의 구성도.
[도 7]은 본 발명에서 비트인코딩의 개념도.
[도 8]은 본 발명에 따른 위치코드 인식장치의 구성도.
[도 9]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 프로세스를 나타내는 순서도.
[도 10]은 본 발명에서 기준 인디케이터 부재의 식별 프로세스를 나타내는 순서도.
[도 11]은 본 발명에서 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지 예시도.
[도 12]는 본 발명에서 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 결과 예시도.
[도 13]은 본 발명에서 허프 변환의 프로그램 코드 예시도.
[도 14]는 본 발명에서 레이블링을 위해 비트맵 이미지의 상호 연결된 부분을 그룹화하는 개념도.
[도 2]는 일반적인 광학식 전자펜과 스마트 단말장치 간의 협조동작을 나타내는 블록도.
[도 3]은 광학식 전자펜을 위한 위치코드 패턴필름의 종래 일 구성도.
[도 4]는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 종래 일 구성도.
[도 5]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 전체 구성도.
[도 6]은 본 발명에서 위치코드 영역의 구성도.
[도 7]은 본 발명에서 비트인코딩의 개념도.
[도 8]은 본 발명에 따른 위치코드 인식장치의 구성도.
[도 9]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 프로세스를 나타내는 순서도.
[도 10]은 본 발명에서 기준 인디케이터 부재의 식별 프로세스를 나타내는 순서도.
[도 11]은 본 발명에서 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지 예시도.
[도 12]는 본 발명에서 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 결과 예시도.
[도 13]은 본 발명에서 허프 변환의 프로그램 코드 예시도.
[도 14]는 본 발명에서 레이블링을 위해 비트맵 이미지의 상호 연결된 부분을 그룹화하는 개념도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서 종래기술과 중복되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다.
[도 5]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 전체 구성도이고, [도 6]은 본 발명에서 위치코드 영역(40)의 구성도이고, [도 7]은 본 발명에서 비트인코딩의 개념도이다.
본 발명은 전자기기의 디스플레이 패널(200)에 위치코드 패턴필름(100)과 같은 특수 투명 필름을 부착하고 그 안에 위치코드(210) 구현을 위한 그래픽 인디케이터를 형성한 구성을 채택한다. 광학식 전자펜(10)에서는 IR 발광유닛(17)이 디스플레이 패널(200)에 적외선을 조사하고, IR 수광유닛(16)이 적외선 필터를 통과한 반사광을 인식하며, 전자펜 제어부재(14)가 반사광에서 그래픽 인디케이터를 식별하고 그래픽 인디케이터에 인코딩 내용을 분석하여 전자펜(10)이 놓여진 좌표정보를 획득한다.
본 발명은 광학식 전자펜(10)을 위하여 위치코드 패턴필름(100) 상에 인쇄되어 디스플레이 패널(200)에 위치코드(210)를 제공하기 위한 그래픽 인디케이터 장치를 제시한다.
[도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터 장치는 위치코드 패턴필름(100) 상에 격자 구조의 라인이 형성되어 있다. 이들 라인에서 일부는 적외선 흡수 잉크로 위치코드 패턴필름(100)에 인쇄된 것이고, 일부는 실재로는 인쇄되지 않으나 가상으로 도시된 것이다. 바람직한 일 실시예로서 [도 5] 내지 [도 7]에서 기준 인디케이터 부재(a, b), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d), 좌표도트(47, 48)는 실제로 인쇄되는 반면, 셀 영역(43)의 경계 라인과 내부 라인은 실제로는 인쇄되지 않고 소프트웨어 처리를 위해 가상으로 형성될 수 있다.
[도 5]는 위치코드 패턴필름(100)에서 10x10 셀 영역만 잘라내어 도시한 것이며, 그 주변에도 연속적으로 셀 영역이 격자 형태로 이어진다. 카메라 뷰(50)는 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)이 커버하는 영역을 의미하는데, [도 5]에는 9x9 셀 영역으로 도시되어 있다. 위치코드 영역(40)은 광학식 전자펜(10)의 펜팁이 어디에 위치하는지 식별하기 위한 포인트(즉, 위치 식별 포인트)에 대응하는 영역인데, [도 5]에는 5x5 셀 영역으로 도시되어 있다. 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)이 9x9 셀 영역을 커버하고 위치코드 영역(40)이 5x5 셀 영역이므로 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)은 위치코드 영역(40) 하나를 바라보게 된다.
일 구현예로서, 셀 영역(43) 하나는 가로세로 300 μm 크기로 구현될 수 있다. 이 경우, 위치코드 영역(40)은 가로세로 1.5 mm 크기가 되며, 광학식 전자펜(10)의 위치는 1.5 mm 단위로 식별된다. 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)은 가로세로 2.7 mm 정도의 커버리지를 갖는 카메라 모듈로 구현한다. 좌표도트(47, 48)는 셀 영역(43)의 1/3 크기인 가로세로 100 μm 크기로 구성될 수 있다.
그래픽 인디케이터의 구현은 다양하게 이루어질 수 있으며, 본 명세서의 기재는 일 예로 제시된 것이다. 테스트 결과에 따르면 좌표도트(47, 48)가 크면 인식률이 양호해지는 경향이 있으므로, [도 5] 내지 [도 7]의 실시예에서 좌표도트(47, 48)의 크기를 약간 늘리고 도트 간의 이격거리를 약간 감소시키는 구현도 가능하다. 이때 도트 간격이 줄어들기에 좌표도트(47, 48)의 인식률을 양호하게 유지하려면 IR 수광유닛(16)에 사용되는 카메라 모듈의 해상도가 올라가야 한다. 위치코드 영역(40)은 가로세로 1.5 ~ 2 mm 정도로 구성하고, 좌표도트(47, 48)는 가로세로 100 ~ 130 μm 정도로 구성할 수 있다.
[도 5]를 참조하면, 위치코드 영역(40)에는 적외선 카메라 영상에서 위치코드 영역(40)을 식별하기 위한 위치코드 마커가 구비되어 있는데, 위치코드 마커는 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)를 포함한다.
먼저, 기준 인디케이터 부재(a)는 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되고 미리 설정된 제 1 방향으로 길게 직선 형상 인쇄 형성된다. 방향 인디케이터 부재(c)도 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되는데, 제 1 방향과 상이하게 미리 설정된 제 2 방향으로 직선 형상 인쇄 형성된다.
[도 5]에서 기준 인디케이터 부재(a)는 x축 방향으로 직선 형성되고 방향 인디케이터 부재(c)는 y축 방향으로 직선 형성된다. 이들 부재(a, c)를 구분할 수 있도록 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)는 상이한 직선 길이를 갖는다. [도 5]에서는 기준 인디케이터 부재(a)는 여러 셀 영역에 걸치는 길이로 길게 형성되고, 방향 인디케이터 부재(c)는 상대적으로 짧게 형성된다. 또한, 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)는 위치코드 영역(40)의 제 1 모서리 영역, [도 5]에서 좌측상단 모서리 영역에서 각자의 직선 형상 단부가 직각을 이루며 만나도록 형성된다. 이를 통해, 위치코드 영역(40)의 좌측상단 모서리가 어디인지, 그리고 어떠한 방향으로 위치코드 영역(40)이 펼쳐지는지 식별 가능해진다.
본 발명에서는 적외선 렌즈(IR 센서)에서 식별 가능한 방식으로 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)를 위치코드 패턴필름(100) 상에 직선 형상으로 인쇄 형성하는데, 이를 통해 광학식 전자펜(10)이 위치코드 영역(40)의 기준 위치와 방향을 효과적으로 식별할 수 있다. 종이 재질의 경우에는 직선 형태로 인쇄하면 잘 드러나 보이게 되므로 펜으로 드로잉할 때 가독성이 저하되는 문제가 있으나, 본 발명은 전자기기의 디스플레이 패널(200)을 대상으로 하므로 직선으로 형성하더라도 무방하다. 특히, 전자펜(10)의 광학 인식에 최적화된 IR 필름에 인디케이터를 사출하는 방식은 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)를 효과적인 직선 인쇄가 가능하므로 직선 인식을 통한 좌표 체계를 효과적으로 인식 가능하다.
엔드 인디케이터 부재(d)는 위치코드 영역(40)의 내부에 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에 인쇄 형성된다. 이를 통해, 광학식 전자펜(10)은 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)와 엔드 인디케이터 부재(d)를 식별함으로써 위치코드 패턴필름(100)에서 위치코드 영역(40)을 광학적으로 식별할 수 있다. 엔드 인디케이터 부재(d)는 위치코드 영역(40)의 내부에서 제 1 모서리 영역(좌측상단 모서리 영역)과 대각 방향에 위치한 제 2 모서리 영역(우측하단 모서리 영역)에 배치되도록 구성된다. 이를 통해, 위치코드 영역(40)의 바운더리에 대한 효과적인 식별을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 좌표도트(47, 48)와의 혼동도 효과적으로 피할 수 있다.
위치코드 영역(40)은 자신의 좌표 값을 표현하기 위해 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 구비하는데, 예를 들면 제 1 좌표영역부(41)는 x 좌표를 나타내고 제 2 좌표영역부(42)는 y 좌표를 나타내도록 구성될 수 있다.
제 1 좌표영역부(41)는 펜팁 위치 식별을 위한 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)를 나타내기 위한 구성요소이고, 제 2 좌표영역부(42)는 펜팁 위치 식별을 위한 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)를 나타내는 구성요소이다. 이들 좌표영역부(41, 42)는 위치코드 영역(40)에서 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)가 형성되지 않은 셀 영역에 걸쳐 바람직하게는 가상으로 설정된다. 또한, 이들 좌표영역부(41, 42)는 위치코드 영역(40) 내에서 서로 중첩되지 않도록 형성된다.
[도 6]을 참조하면, 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)는 복수 개의 셀 영역을 커버하도록 형성되는데, 이는 좌표 정보(예: x, y 좌표 값)를 여러 비트, 예컨대 16비트로 표현하기 위한 것이다.
먼저, 제 1 좌표영역부(41)에는 각 셀 영역마다 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)를 나타내기 위한 도트(47)가 인쇄 형성되어 있다. 이 도트(47)를 편의상 제 1 좌표도트(예: x 좌표도트)라고 부른다. [도 7]을 참조하면 셀 영역(43)은 비트인코딩 영역(44)과 셀구분 영역(45)으로 구성된다. 비트인코딩 영역(44)은 셀 영역(43) 내에서 특정 형상(예: 사각형)의 영역을 설정하여 제 1 좌표도트(47)가 인쇄 형성되기 위한 공간을 제공하는 영역이다. 셀구분 영역(45)은 셀 영역(43) 내에서 비트인코딩 영역(44)의 주위 일측에 배치되며 그 인접하는 다른 셀 영역(43)과의 경계를 형성하는 영역이다. 셀 영역(43)은 펜팁 위치 식별을 위한 비트인코딩의 기본 단위인데, 본 발명에서는 비트인코딩 영역(44) 내에서 제 1 좌표도트(47)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 제공한다. 일 실시예로서, 제 1 좌표도트(47)가 비트인코딩 영역(44) 내에서 몇 사분면에 인쇄 형성되어 있는지에 따라 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 각각의 셀 영역(43)은 '11', '10', '01', '00'의 값을 갖는다. 즉, 셀 영역(43)은 2비트 인코딩을 나타낸다.
다음으로, 제 2 좌표영역부(42)에는 각 셀 영역마다 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)을 나타내기 위한 도트(48)가 인쇄 형성되어 있다. 이 도트(48)를 편의상 제 2 좌표도트(예: y 좌표도트)라고 부른다. 일 실시예로서, 제 2 좌표도트(48)가 셀 영역(43)의 비트인코딩 영역(44) 내에서 몇 사분면에 인쇄 형성되어 있는지에 따라 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 각각의 셀 영역(43)은 '11', '10', '01', '00'의 값을 갖는다. 즉, 셀 영역(43)은 2비트 인코딩을 나타낸다.
정리하면, 위치코드 영역(40)은 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 구비하는데, 이들 제 1 및 제 2 좌표영역부(41, 42)에는 각각 8개의 셀 영역(43) 내에 제 1 및 제 2 좌표도트(47, 48)가 인쇄 형성되어 있다. 각각의 좌표도트(47, 48)는 셀 영역(43)의 비트인코딩 영역(44) 내에서 몇 사분면에 인쇄 형성되어 있는지에 따라 2비트 인코딩을 제공하므로, 결국 각각 16비트의 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)와 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)를 나타내게 된다.
이상의 실시예에서는 가로세로 1.5 ~ 2 mm 정도의 크기를 갖는 위치코드 영역(40)에 대해 16비트의 (x, y) 좌표 인코딩을 제공한다. 즉, 위치코드 패턴필름(100)에 대해 가로세로 1.5 ~ 2 mm 정도의 크기를 갖는 위치코드 영역(40) 단위로 (0, 0) 내지 (65,535, 65,535) 범위의 좌표 인코딩을 제공한다.
[도 8]은 본 발명에 따른 위치코드 인식장치(300)의 구성도이다.
[도 8]을 참조하면, 본 발명에 따른 위치코드 인식장치(300)는 이미지 전처리부(310), 인디케이터 검출부(320), 위치코드 좌표검출부(330)를 포함하여 구성된다. 위치코드 인식장치(300)는 광학식 전자펜(10)의 전자펜 제어부재(14)에서 구현되는 것이 일반적인데, 실시예에 따라서는 스마트 단말장치(30)의 단말 제어부(32)에서 구현될 수도 있다.
이미지 전처리부(310)는 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)이 획득한 IR 촬영 이미지에 대해 라인 영역과 도트 영역을 명확하게 구분할 수 있도록 이미지 전처리를 수행하는 구성요소이다. 일 실시예로 이미지 전처리부(310)는 IR 촬영 이미지를 이진화 이미지(예: 흑백 이미지)로 변환할 수 있다.
인디케이터 검출부(320)는 이미지 전처리부(310)가 생성한 이진화 이미지로부터 기준 인디케이터 부재(a, b), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)를 검출하는 구성요소이다. 일 실시예로 인디케이터 검출부(320)는 허프 변환(Hough transform)을 통해 이진화 이미지로부터 라인 영역을 검출할 수 있다. 그리고, 인디케이터 검출부(320)는 기준 인디케이터와 방향 인디케이터에 대해 미리 설정되어 있는 유효 길이(예: 50 픽셀과 15 픽셀)에 대응하는 라인 영역을 검출함으로써 이진화 이미지로부터 기준 인디케이터 부재(a, b)와 방향 인디케이터 부재(c)를 검출한다. 이 과정은 정확도와 처리속도 면에서 매우 우수하다.
위치코드 좌표검출부(330)는 기준 인디케이터 부재(a, b), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)로부터 위치코드 영역(40)의 격자 구조를 식별하고 이로부터 제 1 및 제 2 좌표영역부(41, 42)와 그 내부의 셀 영역(43)을 식별한 후에 제 1 및 제 2 좌표도트(47, 48)의 인쇄 형성 위치에 기초하여 위치코드 영역(40)의 좌표 정보(예: x, y 좌표 값)를 검출하는 구성요소이다.
[도 9]는 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 프로세스를 나타내는 순서도이다.
단계 (S110) : 먼저, 위치코드 인식장치(300)가 광학식 전자펜(10)의 카메라 모듈로부터 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 획득한다. 예를 들어, 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)이 생성하는 적외선 촬영 이미지를 제공받는다.
단계 (S120) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 미리 설정된 길이 이상의 직선 형상이 연속적으로 나타나는 기준 인디케이터 부재(a, b)를 검출한다.
[도 5]와 [도 6]을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터에서는 미리 설정된 특정 길이(예: 50 픽셀) 이상의 길이를 갖는 직선 형상의 기준 인디케이터 부재(a)가 반드시 존재하는데, 바람직하게는 약간의 빈 공간을 두고 연속적으로 또다른 기준 인디케이터 부재(b)가 존재한다. 그에 따라, 위치코드 인식장치(300)는 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 이러한 형상 특성을 갖는 기준 인디케이터 부재(a, b)를 검출한다.
위치코드 인식장치(300)가 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지로부터 기준 인디케이터 부재(a, b)를 검출하는 일 실시예를 [도 10]을 참조하여 기술한다.
먼저, 위치코드 인식장치(300)의 이미지 전처리부(310)가 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지에 대해 이미지 전처리를 적용하여 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지를 생성한다(S210). [도 11]의 (a)와 (b)는 본 발명에서 이미지 전처리부(310)가 생성한 이진화 이미지의 예시도이다. 이러한 이진화 이미지는 이후 과정에서 라인 영역과 도트 영역을 구분하기에 유리하다.
다음으로, 위치코드 인식장치(300)의 인디케이터 검출부(320)가 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지에 허프 변환을 적용하여 라인 영역을 검출한다(S220). [도 13]은 본 발명에서 라인 영역을 검출하기 위한 허프 변환의 프로그램 코드 예시도로서 C++ opencv가 제공하는 HoughLinesP 함수를 나타낸 것이다. [도 13]의 프로그램 코드에서 파라미터 maxLineGap 값을 좌표도트 간의 이격거리보다 작게 설정한다.
다음으로, 인디케이터 검출부(320)는 그 검출한 라인 영역을 탐색하여 미리 설정된 기준 인디케이터 유효 길이(예: 50 픽셀)에 대응하면서 연속적으로 나타나는 복수의 직선 형상을 식별한다(S230). 그리고, 이렇게 식별된 직선 형상의 영역을 기준 인디케이터 부재(a, b)로 설정한다(S240). 이 과정은 정확도와 처리속도 면에서 매우 우수하다.
단계 (S130) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 기준 인디케이터 부재(a)와 인접하고 특정의 기하학적 관계로 배치된 방향 인디케이터 부재(c)를 검출한다.
[도 5]와 [도 6]을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터에서는 기준 인디케이터 부재(a)와 일 단부에서 연결되어 있고 위치코드 영역(40)이 펼쳐지는 방향을 나타내는 방향 인디케이터 부재(c)가 존재한다. 방향 인디케이터 부재(c)는 기준 인디케이터 부재(a)와는 상이한 방향을 가리키고 길이도 상이하게 미리 설정되어 있다. 본 명세서에서는 일 실시예로서 방향 인디케이터 부재(c)가 기준 인디케이터 부재(a, b)와 서로 직각을 이루고 직선 길이가 기준 인디케이터 부재(a)의 1/3 정도로 도시되어 있다.
앞서 (S120)에서 전술한 바와 마찬가지로 방향 인디케이터 부재(c)도 이진화 이미지에 허브 변환을 활용하여 라인 영역을 얻고 그 라인 영역을 탐색하여 방향 인디케이터 부재(c)를 식별하도록 구성되는 것이 바람직하다.
단계 (S140) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에서 엔드 인디케이터 부재(d)를 검출한다.
[도 5]와 [도 6]을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터에서는 기준 인디케이터 부재(a) 및 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에 엔드 인디케이터 부재(d)가 인쇄 형성되어 있다. 본 명세서에서는 일 실시예로서 기준 인디케이터 부재(a)와 방향 인디케이터 부재(c)의 연결 지점에서 45도 선상 끝 부분에 엔드 인디케이터 부재(d)가 위치한다. 또한, 일 실시예로서 엔드 인디케이터 부재(d)는 도트 형상으로 형성되어 있는데, 좌표도트(47, 48)와 구별할 수 있도록 엔드 인디케이터 부재(d)는 가상선 상에 형성되는 것이 바람직하다. [도 6]과 [도 7]을 참조하면, 좌표도트(47, 48)는 셀 영역(43) 내에서 가상선이 구획하는 특정 영역에 인쇄 형성되어 있는 반면, 엔드 인디케이터 부재(d)는 가상선 상에 형성되어 있다.
단계 (S150) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지로부터 위치코드 영역(40)을 식별한다. [도 5]에 나타낸 바와 같이 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)는 그래픽 인디케이터에서 위치코드 영역(40)의 바운더리와 회전 방향을 정의한다. 따라서, 이들 인디케이터 부재(a, c, d)에 기초하여 위치코드 인식장치(300)는 위치코드 영역(40)을 식별할 수 있다.
이때, 위치코드 인식장치(300)는 방향 인디케이터 부재(c)를 통해 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지의 방향 정보를 식별할 수 있다. 사용자가 전자펜(10)을 뒤집어서 쥐거나 혹은 약간 돌려서 쥐고있을 수도 있는데, 이 경우에는 위 아래가 뒤집히거나 일정 각도(예: 45도) 회전된 촬영 이미지가 광학식 전자펜(10)에서 얻어진다. 따라서, 위치코드 인식장치(300)는 방향 인디케이터 부재(c)를 통해 촬영 이미지의 방향 정보를 식별한다.
그리고 나서, 위치코드 인식장치(300)는 방향 정보에 대응하여 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 회전 변환함으로써 위 아래 좌우가 정확히 정렬된 촬영 이미지(즉, 정렬 이미지)를 얻는다. 이때, 기준 인디케이터 부재(a)의 기울기를 이용하여 회전 변환의 각도 값을 정확하게 산출할 수 있다. 이처럼 회전 변환을 통해 정렬 이미지를 얻은 후에, 이 정렬 이미지 상의 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 위치코드 인식장치(300)는 위치코드 영역(40)을 식별한다.
단계 (S160) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 위치코드 영역(40) 내에서 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 식별한다. [도 6]을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래픽 인디케이터에서는 위치코드 영역(40) 내에 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)의 위치가 미리 설정되어 있다. 따라서, 위치코드 인식장치(300)는 위치코드 영역(40) 내에서 미리 설정된 위치에 대응하여 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 식별한다.
단계 (S170) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 복수의 셀 영역(43) 각각에 대해 제 1 좌표도트(47)의 영역 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고, 이를 취합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)를 식별한다.
일 실시예로서, 위치코드 인식장치(300)의 위치코드 좌표검출부(330)는 정렬 이미지에 나타난 제 1 좌표영역부(41)로부터 복수의 셀 영역(43)을 식별하고(이하, '제 1 셀 그룹'이라 함), 제 1 셀 그룹에 속하는 셀 영역(43) 각각에 대해 [도 7]에 나타낸 바와 같이 제 1 좌표도트(47)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행한다. 그리고 나서, 제 1 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)를 식별한다.
[도 6]과 [도 7]의 예에서 제 1 좌표영역부(41)는 8개의 셀 영역(43)을 포함하고 하나의 셀 영역(43)에서 2비트 인코딩을 제공하도록 구성되어 위치코드 영역(40)에 대한 16비트의 제 1 좌표 정보를 제공한다. 즉, 위치코드 영역(40)의 x 좌표로서 0 내지 65,535 범위를 제공한다. 또한, [도 12]의 예에서는 제 1 좌표영역부(41)가 4개의 셀 영역을 포함하고 하나의 셀 영역에서 2비트 인코딩을 제공하도록 구성되어 위치코드 영역(40)에 대한 8비트의 제 1 좌표 정보를 제공한다. 이 경우에는 위치코드 영역(40)의 x 좌표로서 0 내지 255 범위를 제공한다.
이때, 위치코드 인식장치(300)의 위치코드 좌표검출부(330)는 컴퓨터 비전 분야의 레이블링(labeling)을 통해 셀 영역(43) 내에서 제 1 좌표도트(47)를 식별할 수 있다. 일 실시예로서 레이블링은 C++ opencv가 제공하는 conntectedComponents 함수로 구현할 수 있다. 앞서 (S210)에서 이미지 전처리부(310)가 생성한 이진화 이미지는 배경(background)에 해당하는 검정색 픽셀과 전경(foreground)에 해당하는 흰색 픽셀로 이루어진다. 본 발명에서 레이블링은 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지에 포함되어 있는 다수의 흰색 픽셀들에 대하여 어디까지를 묶어서 하나의 제 1 좌표도트(47)로 식별할 것인지 판단하는 과정이다. 하나의 좌표도트(47)를 구성하는 픽셀들은 비트맵 이미지에서 상호 연결되어 있는 조건이 성립되어야 하므로 그러한 형태로 하나의 원이 되는 구성 픽셀들을 그룹화해서 하나의 좌표도트(47)로 판단할 수 있다. [도 14]를 참조하면 비트맵 이미지에서 상호 연결된 부분을 그룹화해서 하나의 객체(좌표도트)로 인식할 수 있다.
이처럼 레이블링을 통해 식별한 제 1 좌표도트(47)가 셀 영역(43)에서 인쇄 형성된 영역의 배치를 식별하는 과정은 각 분면 별로 미리 저장해둔 레퍼런스 픽셀 영역과의 대비를 통해 수행할 수 있다. 즉, 비트인코딩 영역(44)의 제1사분면 내지 제4사분면에 대해 레퍼런스 픽셀 영역을 미리 생성하여 저장해두고, 레이블링을 통해 제 1 좌표도트(47)가 식별된 비트맵 이미지를 각각 대비한 후, 일치 비율이 가장 높은 레퍼런스 픽셀 영역에 따라 2비트 인코딩을 수행하는 것이다. 각각의 제 1 좌표도트(47)는 4번의 비교로 어느 분면에 위치하는지 판단할 수 있다. 제 1 좌표영역부(41)는 8개의 제 1 좌표도트(47)를 4개의 분면으로 각각 검출해야 하므로 32번의 중첩 판단 루프를 통해 검출 과정을 달성할 수 있다.
단계 (S180) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 복수의 셀 영역(43) 각각에 대해 제 2 좌표도트(48)의 영역 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고, 이를 취합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)를 식별한다.
앞서 (S170)에서 전술한 바와 같이 위치코드 인식장치(300)의 위치코드 좌표검출부(330)는 바람직하게는 정렬 이미지에 나타난 제 2 좌표영역부(42)로부터 복수의 셀 영역(43)을 식별하고(이하, '제 2 셀 그룹'이라 함), 제 2 셀 그룹에 속하는 셀 영역(43) 각각에 대해 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행한다. 그리고 나서, 제 2 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)를 식별한다. 단계 (S170)과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
단계 (S190) : 다음으로, 위치코드 인식장치(300)는 제 1 좌표 정보(예: x 좌표 값)와 제 2 좌표 정보(예: y 좌표 값)를 결합하여 위치코드 영역(40)에 대한 위치정보(x, y 좌표 값)를 획득한다.
한편, 본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비휘발성 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태로 구현되는 것이 가능하다. 이러한 비휘발성 기록매체로는 다양한 형태의 스토리지 장치가 존재하는데 예컨대 하드디스크, SSD, CD-ROM, NAS, 자기테이프, 웹디스크, 클라우드 디스크 등이 있다. 또한, 본 발명은 하드웨어와 결합되어 특정의 절차를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수도 있다.
Claims (7)
- 위치코드 패턴필름(100) 상에 인쇄 형성되어 광학식 전자펜(10)을 위한 위치코드(210)를 제공하는 그래픽 인디케이터 장치로서,
상기 그래픽 인디케이터 장치는 상기 광학식 전자펜(10)의 펜팁 위치 식별 포인트에 대응하는 위치코드 영역(40)을 상기 위치코드 패턴필름(100) 상에 다수 포함하고,
상기 위치코드 영역(40)은,
펜팁 위치 식별을 위한 비트인코딩의 기본 단위로 상기 위치코드 영역(40)에 격자 구조로 배열된 다수의 셀 영역(43);
상기 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되고 미리 설정된 제 1 방향으로 상기 셀 영역 이상의 길이로 직선 형상 인쇄 형성된 기준 인디케이터 부재(a);
상기 위치코드 영역(40)의 테두리 영역에 배치되고 상기 제 1 방향과 상이하게 미리 설정된 제 2 방향으로 직선 형상 인쇄 형성된 방향 인디케이터 부재(c);
상기 위치코드 영역(40)의 내부에 상기 기준 인디케이터 부재(a) 및 상기 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에 인쇄 형성되어 상기 기준 인디케이터 부재(a) 및 상기 방향 인디케이터 부재(c)와 공동으로 상기 위치코드 패턴필름(100)에서 상기 위치코드 영역(40)에 대한 광학적 식별을 제공하는 엔드 인디케이터 부재(d);
상기 위치코드 영역(40)에서 상기 기준 인디케이터 부재(a), 상기 방향 인디케이터 부재(c), 상기 엔드 인디케이터 부재(d)가 비형성된 셀 영역에 가상으로 설정되고 복수 개의 셀 영역을 커버하도록 형성되어 상기 펜팁 위치 식별을 위한 제 1 좌표 정보를 나타내는 제 1 좌표영역부(41);
상기 위치코드 영역(40)에서 상기 기준 인디케이터 부재(a), 상기 방향 인디케이터 부재(c), 상기 엔드 인디케이터 부재(d)가 비형성되고 상기 제 1 좌표영역부(41)와 비중첩된 셀 영역에 가상으로 설정되고 복수 개의 셀 영역을 커버하도록 형성되어 상기 펜팁 위치 식별을 위한 제 2 좌표 정보를 나타내는 제 2 좌표영역부(42);
상기 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 복수 개의 셀에 각각 인쇄 형성되어 각자 해당 셀 내의 인쇄 영역에 따라 상기 제 1 좌표 정보를 구성하는 단위 비트인코딩을 제공하는 다수의 제 1 좌표도트(47);
상기 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 복수 개의 셀에 각각 인쇄 형성되어 각자 해당 셀 내의 인쇄 영역에 따라 상기 제 2 좌표 정보를 구성하는 단위 비트인코딩을 제공하는 제 2 좌표도트(48);
를 포함하여 구성되는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 기준 인디케이터 부재(a)와 상기 방향 인디케이터 부재(c)는 상이한 직선 길이를 갖고 상기 위치코드 영역(40)의 제 1 모서리 영역에서 각자의 직선 형상 단부가 직각을 이루며 만나고,
상기 엔드 인디케이터 부재(d)는 상기 위치코드 영역(40)의 내부에서 상기 제 1 모서리 영역과 대각 방향에 위치한 제 2 모서리 영역에 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터 장치.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 셀 영역(43)은,
특정 형상의 영역을 설정하여 상기 제 1 좌표도트(47) 또는 상기 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성되기 위한 공간을 제공하는 비트인코딩 영역(44);
상기 비트인코딩 영역(44)의 주위 일측에 배치되어 인접하는 다른 셀 영역(43)과의 경계를 형성하는 셀구분 영역(45);
을 구비하고,
상기 비트인코딩 영역(44) 내에서 상기 제 1 좌표도트(47) 또는 상기 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 상기 셀 영역(43)에서의 단위 비트인코딩을 제공하는 것을 특징으로 하는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터 장치.
- 위치코드 패턴필름(100) 상에 인쇄 형성되어 광학식 전자펜(10)을 위한 위치코드(210)를 제공하는 그래픽 인디케이터를 이미지 처리하는 방법으로서,
광학식 전자펜(10)의 카메라 모듈로부터 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 획득하는 제 1 단계;
상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 미리 설정된 길이 이상의 직선 형상이 연속적으로 나타나는 기준 인디케이터 부재(a, b)를 검출하는 제 2 단계;
상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 상기 기준 인디케이터 부재(a)와 인접하고 특정의 기하학적 관계로 배치된 방향 인디케이터 부재(c)를 검출하는 제 3 단계;
상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 탐색하여 상기 기준 인디케이터 부재(a) 및 상기 방향 인디케이터 부재(c)와 대향하는 위치에서 엔드 인디케이터 부재(d)를 검출하는 제 4 단계;
상기 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지로부터 위치코드 영역(40)을 식별하는 제 5 단계;
상기 위치코드 영역(40) 내에서 제 1 좌표영역부(41)와 제 2 좌표영역부(42)를 식별하는 제 6 단계;
상기 제 1 좌표영역부(41)에 포함된 복수의 셀 영역(43)(이하, '제 1 셀 그룹'이라 함) 각각에 대해 제 1 좌표도트(47)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고 상기 제 1 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 상기 위치코드 영역(40)에 대한 제 1 좌표 정보를 식별하는 제 7 단계;
상기 제 2 좌표영역부(42)에 포함된 복수의 셀 영역(43)(이하, '제 2 셀 그룹'이라 함) 각각에 대해 제 2 좌표도트(48)가 인쇄 형성된 영역의 배치에 대응하여 단위 비트인코딩을 수행하고 상기 제 2 셀 그룹에서 수행한 복수의 단위 비트인코딩을 결합하여 상기 위치코드 영역(40)에 대한 제 2 좌표 정보를 식별하는 제 8 단계;
상기 제 1 좌표 정보와 상기 제 2 좌표 정보를 결합하여 상기 위치코드 영역(40)에 대한 위치정보를 얻는 제 9 단계;
를 포함하여 구성되는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제 2 단계는,
상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지에 대해 이미지 전처리를 적용하여 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지를 생성하는 제 2a 단계;
상기 그래픽 인디케이터의 이진화 이미지에 허프 변환(Hough transform)을 적용하여 라인 영역을 검출하는 제 2b 단계;
상기 검출한 라인 영역을 탐색하여 미리 설정된 기준 인디케이터 유효 길이에 대응하면서 연속적으로 나타나는 복수의 직선 형상을 식별하는 제 2c 단계;
상기 식별된 복수의 직선 형상의 영역을 기준 인디케이터 부재(a, b)로 설정하는 제 2d 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제 5 단계는,
상기 방향 인디케이터 부재(c)를 통해 상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지의 방향 정보를 식별하는 제 5a 단계;
상기 기준 인디케이터 부재(a)의 기울기를 이용하여 회전 변환의 각도 값을 산출하는 제 5b 단계;
상기 촬영 이미지의 방향 정보 및 상기 회전 변환의 각도 값에 기초하여 상기 그래픽 인디케이터의 촬영 이미지를 회전 변환함으로써 그래픽 인디케이터의 정렬 이미지를 획득하는 제 5c 단계;
상기 정렬 이미지 상의 기준 인디케이터 부재(a), 방향 인디케이터 부재(c), 엔드 인디케이터 부재(d)에 기초하여 위치코드 영역(40)을 식별하는 제 5d 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법.
- 컴퓨터에 청구항 4 내지 6 중 어느 하나의 항에 따른 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 이미지 처리 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
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