KR20030081759A - 네비게이션 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 네비게이션 방법 및 시스템에 관한 것으로, 네비게이션 정보를 갖고 있는 프레임을 순차적으로 제공하며 광센서의 위치를 나타내는 전기적인 신호를 발생시키는 단계, 초기에 발생된 제 1 프레임을 기준 프레임으로서 기준 프레임 메모리에 저장하는 단계, 제 1 프레임에 뒤따라 연속적으로 입력되는 입력 프레임을 입력 프레임 메모리에 저장하는 단계, 기준 프레임에 소정의 크기를 갖는 마스크 윈도우를 설정하는 단계, 마스크 윈도우를 상기 입력 프레임 전체에 대하여 한 픽셀씩 이동하면서 풀 서치 비교를 하여 상관값을 찾아내는 단계, 각 위치에 대한 상관값들 중에서 상관값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위값을 계산하는 단계, 광센서가 움직이는 속도가 빠른지 느린지를 판단하고 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계, 및 상기 입력 프레임을 사용하여 상기 기준 프레임을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 네비게이션 방법 및 시스템에 의하면, 광마우스의 이동속도에 따라 입력 프레임의 선택비율을 변화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 네비게이션 방법 및 시스템에 의하면, 종래의 기술에 비해 전력소모도 적고 광마우스의 동작속도에 따른 전기적 노이즈도 감소시킬 수 있다.

Description

네비게이션 방법 및 시스템{NAVIGATION METHOD AND NAVIGATION SYSTEM}

본 발명은 네비게이션 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 광마우스의 이동속도에 따라 입력 프레임의 선택비율을 변화시킬 수 있는 네비게이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 광마우스 장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(8)으로부터 나온 광(7)이 작업대 표면(2)에서 반사되고, 그 반사된 광(6)이 렌즈(5)를 통과하여 반도체 칩으로 구성된 광 센서(3)에 입력된다. 작업대 표면의 이미지는 광 센서(3)에 의해 연속적으로 포획되고 메모리(미도시)에 저장된다. 현재 메모리에 입력된 이미지 데이터와 먼저 메모리에 저장된 데이터와의 상관값을 계산하고 움직인 거리를 출력하여 컴퓨터 시스템으로 전송한다.

종래의 네비게이션 방법에 대해서는 미국등록특허번호 5,664,139 등에 개시되어 있다.

종래에는 광마우스의 이동속도가 달라져도 입력 프레임을 선택하는 비율은 일정하게 유지하였으므로, 네비게이션 시스템의 전력소모가 많고 광마우스의 동작속도에 따른 전기적 노이즈 특성도 좋지 않다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 광마우스의 이동속도에 따라 입력 프레임의 선택비율을 변화시킬 수 있는 네비게이션 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전력소모가 적고 광마우스의 동작속도에 따른 전기적 노이즈 특성이 좋은 네비게이션 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 광마우스 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 현재의 입력 프레임과 기준 프레임과의 상관값을 찾기 위한 본 발명에 따른 픽셀매핑 방법을 나타내는 도면이다.

도 3은 입력 프레임의 선택비율을 변화시키는 방법을 설명하기 위한 상태도이다.

도 4는 입력 프레임의 샘플링 선택주기가 결정되는 과정을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 5는 본 발명에 따른 네비게이션 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명에 따른 네비게이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

51 : 광센서 52 : A/D 컨버터

53 : 기준 프레임 메모리 54 : 입력 프레임 메모리

55 : 프로세서 56 : 변위 검출회로

57 : 샘플 제어회로

본 발명에 따른 네비게이션 방법은 네비게이션 정보를 갖고 있는 프레임을 순차적으로 제공하며 광센서의 위치를 나타내는 전기적인 신호를 발생시키는 단계, 초기에 발생된 제 1 프레임을 기준 프레임으로서 기준 프레임 메모리에 저장하는 단계, 상기 제 1 프레임에 뒤따라 연속적으로 입력되는 입력 프레임을 입력 프레임 메모리에 저장하는 단계, 상기 기준 프레임에 소정의 크기를 갖는 마스크 윈도우를 설정하는 단계, 상기 마스크 윈도우를 상기 입력 프레임 전체에 대하여 한 픽셀씩 이동하면서 풀 서치 비교를 하여 상관값을 찾아내는 단계, 각 위치에 대한 상관값들 중에서 상관값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위값을 계산하는 단계, 상기 광센서가 움직이는 속도가 빠른지 느린지를 판단하고 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계, 및 상기 입력 프레임을 사용하여 상기 기준 프레임을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 네비게이션 시스템은 작업대 표면에서 반사된 빛을 수신하는 광센서, 상기 광센서로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 바꿔주는 A/D 컨버터, 상기 A/D 컨버터의 출력인 이미지 데이터를 저장하기 위한 입력 프레임 메모리, 상기 입력 프레임 메모리에 저장되어 있는 이전 입력 프레임 데이터를 수신하여 저장하기 위한 기준 프레임 메모리, 상기 기준 프레임 메모리에 들어 있는 기준 프레임에 대해 마스크 윈도우를 설정하고 상기 입력 프레임 메모리에 들어 있는 입력 프레임에 대해 풀 서치 윈도우를 제어하고 상기 기준 프레임 메모리로부터 기준 프레임 데이터를 수신하고 상기 입력 프레임 메모리로부터 현재의 입력 프레임데이터를 수신하여 서로 비교하고 상관값을 구하기 위한 프로세서, 상기 프로세서의 출력을 수신하여 변위값을 검출하기 위한 변위 검출회로, 및 상기 광센서의 움직임이 빠른지 느린지를 판단하고 이전 프레임의 주기를 감시하며 입력 프레임의 선택주기를 정하는 샘플 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 네비게이션 방법 및 그것을 이용한 광마우스 장치에 대해 설명한다.

도 2는 현재의 입력 프레임과 기준 프레임과의 상관값을 찾기 위한 본 발명에 따른 픽셀매핑 방법을 나타내는 도면이다.

움직임의 검출은 일정한 샘플링 주기로 입력되는 광센서의 픽셀들로 이루어진 하나의 프레임 값과 다음 샘플링 주기에 입력되는 프레임을 서로 비교하여 이루어진다. 이전에 들어오는 프레임을 기준 프레임으로 하고 그 기준 프레임 중 일부분을 마스크 윈도우로 설정한다. 이 마스크 윈도우 값과 새로 입력된 프레임을 비교하는데, 마스크 윈도우 내의 픽셀들 개개에 대하여 최단 인접한 픽셀들과 비교하지 않고 마스크 윈도우 단위로 입력 프레임의 픽셀 전부와 비교(full search)를 진행한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 네비게이션 방법은 이전에 들어온 데이터 프레임인 기준 프레임(예에서는, 12 × 12)에서 임의의 윈도우인 마스크 윈도우(예에서는, 4 × 4)를 설정하고 이 마스크 윈도우를 입력 프레임(예에서는, 12 × 12) 전체에 대해서 한 픽셀씩 이동하면서 풀 서치(full search) 비교를 하여 상관값을 찾아낸다. 기준 프레임 중의 마스크 윈도우와 입력 프레임 중의 1 영역을 비교하여 상관값을 찾고, 2 영역으로 이동하여 같은 식으로 비교하여 상관값을 찾고, 이 과정을 N 영역까지 되풀이한다. 각 위치에 대한 상관값들 중에서 상관값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위(displacement) 값을 발생시킨다. X축, Y축 각 방향에 대한 변위값은 광마우스 장치가 정지하고 있을 때의 값인 (0,0)으로부터 최대값인 (n,n)까지 나올 수 있다. 여기서 최대로 움직인 변위값(n)은 입력 프레임의 풀 서치(full search) 윈도우와 기준 프레임의 마스크 윈도우의 크기에 따라서 결정되며, n = (풀 서치 윈도우 - 마스크 윈도우)/2 이 된다. 여기서 구한 변위값은 광센서가 움직인 거리로서, 컴퓨터 시스템의 제어회로로 전송되어 마우스의 커서 이동값으로 사용된다.

도 3은 입력 프레임의 선택비율을 변화시키는 방법을 설명하기 위한 상태도이다. 광마우스의 움직임 검출은 기준 프레임과 새로 입력되는 프레임과의 상관값에 의해 이루어진다. 여기서 이전 프레임 데이터로 이루어진 기준 프레임은 최초에 들어온 이미지 데이터 값을 계속하여 가지고 있는 것이 아니라, 마우스가 이동함에 따라서 입력 프레임 데이터를 계속하여 수신하고 데이터를 갱신한다. 기준 프레임 데이터의 갱신은 마우스 동작시 입력 프레임을 받아들이고 입력 프레임을 기준 프레임으로 시프트하는 것이다. 이 기준 프레임 데이터의 갱신은 움직임이 검출되면 항상 실행되는 것이 아니라 정해주는 샘플링 주기에 따라 실행된다. 이 샘플링 주기는 X축과 Y축의 변위값의 크기에 따라, 즉 광마우스의 이동속도에 따라 선택하는 비율을 변화시킨다.

S/1 상태에서, 이전의 상태에 비해 움직임이 작다고 판단되면 선택하는 비율을 낮추어서 S/4 상태로 진입하고, S/4 상태에서도 움직임이 작다고 판단되면 S/16상태로 진입한다. S/4 상태에서, 이전의 상태에 비해 움직임이 커지면 샘플링 주기가 빠른 S/1 상태로 이동한다. 또한, S/16 상태에서 움직임이 커지면 S/4 상태로 진입을 하게 되고 움직임이 매우 크면 S/1 상태로 진입하며, 움직임이 크지도 작지도 않을 때는 S/16 상태를 그대로 유지한다.

도 4는 입력 프레임의 샘플링 선택주기가 결정되는 과정을 설명하기 위한 타이밍도로서, 기준 프레임을 갱신하는 주기, 즉 입력 프레임의 샘플링 선택주기를 나타내고 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, S/4 샘플링 선택주기는 S/1 샘플링 선택주기의 4 배이고, S/16 샘플링 선택주기는 S/4 샘플링 선택주기의 4 배이다.

정해진 샘플링 주기에 따라 광센서는 입력 프레임 데이터를 받아들이는데, 광센서가 빠르게 움직이고 있다면, S/1 샘플링 주기에 맞추어서 기준 프레임을 갱신하고, 현재의 상태에서 광마우스의 움직임이 느려진다면 S/4 샘플링 주기에 맞추어 기준 프레임을 갱신한다. 또한, 현재 상태에서 광마우스의 움직임이 더욱 느려지면 S/16 샘플링 상태로 진입하게 된다. 한편, 정해진 샘플링 주기에 맞추어 광센서가 동작을 할 때, 움직임에 오차가 발생될 수 있는데, 이 오차를 줄이기 위해서 추가적으로 입력 프레임 데이터를 얻을 필요가 있다. 도 4에 나타나 있는 정기적인 추가 주기를 갖는 펄스는 이 때 필요한 것이다.

이와 같이, 입력 프레임의 선택을 가변하면 광센서의 움직임 동작에 따라서 수시로 프레임 비율(frame rate)을 바꾸어 주는 효과를 가져온다. 따라서, 광센서가 빠르거나 느린 움직임 동작을 반복하여도 광센서의 움직임을 정확히 검출할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 네비게이션 시스템을 나타내는 블록도로서, 작업대(미도시) 표면에서 반사된 빛을 수신하는 광센서(51), 광센서(51)로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 바꿔주는 A/D 컨버터(52), A/D 컨버터(52)의 출력인 이미지 데이터를 저장하기 위한 입력 프레임 메모리(54), 입력 프레임 메모리(54)에 저장되어 있는 이전 입력 프레임 데이터를 수신하여 저장하기 위한 기준 프레임 메모리(53), 기준 프레임 메모리(53)에 들어 있는 기준 프레임에 대해 마스크 윈도우를 설정하고 입력 프레임 메모리(54)에 들어 있는 입력 프레임에 대해 풀 서치 윈도우를 제어하고, 기준 프레임 메모리(53)로부터 기준 프레임 데이터를 수신하고 입력 프레임 메모리(54)로부터 현재의 입력 프레임 데이터를 수신하여 서로 비교하고 상관값을 구하기 위한 프로세서(55), 프로세서(55)의 출력을 수신하여 변위값(DOUT)을 검출하기 위한 변위 검출회로(66), 및 변위 검출회로(66)의 출력인 변위값(DOUT)을 수신하여 입력 프레임 선택주기를 정해주는 샘플 제어회로(57)를 구비한다.

이하, 도 5의 동작을 설명한다.

포토 다이오드(미도시)로부터 나온 광이 작업대(미도시) 표면에서 반사되고 그 광이 렌즈(미도시)를 통과하여 광센서(51)에 입력된다. A/D 컨버터(52)에서 디지털 신호로 변환된 이미지 데이터는 입력 프레임 메모리(54)에 저장되고 기준 프레임 메모리(53)에는 기준 프레임 데이터가 저장된다. 기준 프레임 메모리(53)에 들어 있는 기준 프레임은 입력 프레임 메모리(54)에 들어 있는 이전 입력 프레임 데이터로 계속하여 갱신된다. 프로세서(55)는 기준 프레임 메모리(53)로부터 기준프레임 데이터를 수신하고 입력 프레임 메모리(54)로부터 현재의 입력 프레임 데이터를 수신하여 서로 비교하고 상관값을 구한다. 또한 프로세서(55)는 기준 프레임 메모리(53)에 들어 있는 기준 프레임에 대해 마스크 윈도우를 설정하고 입력 프레임 메모리(54)에 들어 있는 입력 프레임에 대해 풀 서치 윈도우를 제어하는 기능을 한다. 변위 검출회로(56)는 프로세서(55)로부터 상관값들을 수신하여 X축과 Y축의 변위값(DOUT)을 검출하여 컴퓨터 시스템의 제어회로로 전송되어 마우스의 커서 이동값으로 사용된다. 샘플 제어회로(57)는 광센서의 움직임이 빠른지 느린지를 판단하고 이전 프레임의 주기를 감시하며 입력 프레임의 선택주기를 정한다.

도 6은 본 발명에 따른 네비게이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 네비게이션 방법은 초기에 발생된 제 1 프레임을 기준 프레임으로서 기준 프레임 메모리에 저장하는 단계(S1), 제 1 프레임에 뒤따라 연속적으로 입력되는 입력 프레임을 입력 프레임 메모리에 저장하는 단계(S2), 기준 프레임에 소정의 크기를 갖는 마스크 윈도우를 설정하는 단계(S3), 마스크 윈도우를 상기 입력 프레임 전체에 대하여 한 픽셀씩 이동하면서 풀 서치 비교를 하여 상관값을 찾아내는 단계(S4), 각 위치에 대한 상관값들 중에서 상관값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위값을 계산하는 단계(S5), 변위값을 출력하는 단계(S6), 광센서의 움직임이 빠른지 느린지를 판단하고 이전 프레임의 주기를 감시하며 샘플주기를 제어하는 단계(S7), 및 입력 프레임을 사용하여 상기 기준 프레임을 갱신하는 단계(S8)를 포함한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 네비게이션 방법 및 시스템에 의하면, 광마우스의 이동속도에 따라 입력 프레임의 선택비율을 변화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 네비게이션 방법 및 시스템에 의하면, 종래의 기술에 비해 전력소모도 적고 광마우스의 동작속도에 따른 전기적 노이즈도 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 네비게이션 정보를 갖고 있는 프레임을 순차적으로 제공하며 광센서의 위치를 나타내는 전기적인 신호를 발생시키는 단계;

   초기에 발생된 제 1 프레임을 기준 프레임으로서 기준 프레임 메모리에 저장하는 단계;

   상기 제 1 프레임에 뒤따라 연속적으로 입력되는 입력 프레임을 입력 프레임 메모리에 저장하는 단계;

   상기 기준 프레임에 소정의 크기를 갖는 마스크 윈도우를 설정하는 단계;

   상기 마스크 윈도우를 상기 입력 프레임 전체에 대하여 한 픽셀씩 이동하면서 풀 서치 비교를 하여 상관값을 찾아내는 단계;

   각 위치에 대한 상관값들 중에서 상관값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위값을 계산하는 단계;

   상기 광센서가 움직이는 속도가 빠른지 느린지를 판단하고 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계; 및

   상기 입력 프레임을 사용하여 상기 기준 프레임을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계는

   현재의 광센서의 움직임이 이전의 상태에 비해 작다고 판단되면 상기 입력프레임 선택주기를 증가시키고, 이전의 상태에 비해 크다고 판단되면 상기 입력 프레임 선택주기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 네비게이션 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계는

   이전 수 개의 입력 프레임 패턴의 움직이는 정도를 고려하여 상기 입력 프레임 선택주기를 결정하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 프레임 선택주기를 제어하는 단계는

   상기 광센서가 움직일 때 움직임의 오차를 줄이기 위하여 상기 입력 프레임을 얻을 필요가 있을 경우 정기적으로 추가주기를 갖는 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 네비게이션 방법.
5. 작업대 표면에서 반사된 빛을 수신하는 광센서;

   상기 광센서로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 바꿔주는 A/D 컨버터;

   상기 A/D 컨버터의 출력인 이미지 데이터를 저장하기 위한 입력 프레임 메모리;

   상기 입력 프레임 메모리에 저장되어 있는 이전 입력 프레임 데이터를 수신하여 저장하기 위한 기준 프레임 메모리;

   상기 기준 프레임 메모리에 들어 있는 기준 프레임에 대해 마스크 윈도우를설정하고 상기 입력 프레임 메모리에 들어 있는 입력 프레임에 대해 풀 서치 윈도우를 제어하고 상기 기준 프레임 메모리로부터 기준 프레임 데이터를 수신하고 상기 입력 프레임 메모리로부터 현재의 입력 프레임 데이터를 수신하여 서로 비교하고 상관값을 구하기 위한 프로세서;

   상기 프로세서의 출력을 수신하여 변위값을 검출하기 위한 변위 검출회로; 및

   상기 광센서의 움직임이 빠른지 느린지를 판단하고 이전 프레임의 주기를 감시하며 입력 프레임의 선택주기를 정하는 샘플 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 시스템.