KR20040107144A - 공간형 정보 입력 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20040107144A
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Abstract

본 발명은 공간형 입력 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 공간형 입력 장치는 공간상에서 물체가 이동할 때, 물체의 소정 방향에 직교하는 방향의 가속도를 측정하는 센서부; 물체의 가속도를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 움직임 정보를 생성하는 움직임 감지부; 물체의 가속도 및 움직임 정보를 이용하여 소정 방향으로의 물체의 가속도 및 물체의 자세 측정에 이용되는 오일러 각 정보를 추정하는 신호 추정부; 및 물체의 가속도 및 오일러 각 정보에 따라서 물체의 위치를 측정하는 위치 계산부를 포함한다.

Description

공간형 정보 입력 방법 및 장치{Method and appratus for inputting information spatially}
본 발명은 공간형 정보 입력 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 2축 가속도 센서를 이용하여 물체의 3차원 공간상의 위치 정보를 구하고, 위치 정보에 따라서 사용자가 의도한 정보를 입력하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재, 개인 휴대용 단말기 또는 컴퓨터 응용기기에 펜의 필기 내용을 입력하기 위하여 LCD 테블릿(tablet)이나 디지타이저 테블릿(digitizer tablet) 등과 같은 2차원 센서 배열을 포함하는 입력 장치가 널리 사용되고 있다. 이러한 입력 장치는 비교적 대면적의 2차원 센서 배열을 필요로 하기 때문에 별도의 감지 평면이 필요하다. 따라서, 휴대하기가 불편하고 소정의 공간을 차지하게 되며, 또한 가격면에서도 고가인 단점이 있다. 기술적인 추세로 볼 때, 개인 휴대용 단말기는 점차 소형화되어 손목시계 형태나 지갑 형태의 휴대용 단말기로 변화하는 추세이다. 이러한 소형화 추세에 따라 그 표시화면도 줄어들기 때문에 종래의 테블릿을 이용한 필기 방식은 입력 공간이 줄어들어 자연스러운 필기 동작에 의한 데이타 입력이 더욱 어렵게 된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 물리적인 테블릿이 없이 일반 평면 상에서 단일 전자펜 만을 이용하여 문서 입력이 가능하다면 종래의 펜 입력 장치(pen input device)에 비해 넓은 입력 공간을 제공하기 때문에 자연스러운 필기 입력이 가능하므로 매우 효과적이다. 이러한 자기 운동 감지 방식의 전자펜을 이용한 문서 또는 그림의 입력을 위해서는 어떤 기준 좌표계에 대한 전자펜의 팁의 위치 좌표를 연속적으로 구할 수 있어야 한다. 그러나, 대부분의 필기 동작은 펜을 지면과 접촉한 다운(down) 상태에서 필기를 하고, 이동할 경우에는 펜을 지면과 비접촉한 업(up) 상태가 된다. 펜의 연속적인 좌표값을 구하기 위해서는 접촉 또는 비접촉 상태에서도 그 위치 값을 정밀하게 측정할 수 있는 수단을 필요로 한다.
상술한 문제를 해결하기 위한 종래의 전자펜 형태의 입력장치로서,리코사(Richo)(미국 특허 제 5,902,968호, 미국 특허 제 5,981,884호)에서는 펜 내부에 3축 가속도 센서와 3축 Gyro센서를 내장하여 일반적인 3차원 필기 운동을 하는 펜팁의 위치를 구하는 방법과 이를 이용한 전자펜을 제시하고 있다. 이 방법은 일반적인 INS(Inertial Navigation System)을 전자펜에 적용한 것으로, 전자펜에 장착된 3축 가속도 센서는 x, y, 및 z 축상의 동체 가속도를 구하고, 3축 각속도 센서는 롤각(φ), 피치각(θ), 및 요각(Ψ)으로 표현되는 오일러 각을 각각 측정하여, 전자펜의 자세 및 절대 좌표상의 가속도를 측정하여 사용자의 필기 입력을 복원하게 된다.
그러나, 상술한 전자펜의 경우에는 3축 가속도 센서(3개의 1축 가속도 센서) 및 3축 각속도 센서(3개의 1축 각속도 센서)를 이용하여야 하므로 전체 시스템의 부피가 커지고 소비되는 전력이 많을뿐 아니라, 시스템의 가격이 증가하여, 실질적으로 상용화할 수 있는 소형펜에 적용하는데 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 2축 가속도 센서를 이용하여 외부의 기준신호 또는 물체 없이, 물체의 3차원 공간상의 위치 정보를 입력하는 방법 및 장치를 제공하고, 이를 이용하여 사용자의 필기 내용을 복원하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1a 는 3차원 공간인 절대 좌표계상에 위치한 본 발명이 구현된 전자펜을 도시한 도면이고, 도 1b는 2축 가속도 센서가 포함된 전자펜을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공간형 입력 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공간형 입력 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 공간형 입력 장치의 성능을 종래 기술과 비교한 도면이다.
전술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 공간형 입력 장치는, 공간상에서 물체가 이동할 때, 물체의 소정 방향에 직교하는 방향의 가속도를 측정하는 센서부; 물체의 가속도를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 움직임 정보를 생성하는 움직임 감지부; 물체의 가속도 및 움직임 정보를 이용하여 소정 방향으로의 물체의 가속도 및 물체의 자세 측정에 이용되는 오일러 각 정보를 추정하는 신호 추정부; 및 물체의 가속도 및 오일러 각 정보에 따라서 물체의 위치를 측정하는 위치 계산부를 포함한다.
또한, 전술한 공간형 입력장치의 위치 계산부는, 물체의 가속도 및 오일러 각 정보에 따라서 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 가속도 계산부; 및 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 적분하여 물체의 위치를 계산하는 적분기를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간 입력 장치는, 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서의 물체의 속도를 이용하여 가속도 오차를 계산하고, 위치 계산부에서 계산된 물체의 위치값에서 상기 가속도 오차를 이중적분한 값을 감산하여 물체의 위치 오차를 보상하는 위치오차 보상부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간 입력 장치의 신호 추정부는, 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서 측정된 가속도들을 선형 근사화하여, 물체가 움직이는 동안의 상기 소정 방향으로의 물체 가속도를 추정하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간 입력 장치의 신호 추정부는, 측정된 가속도를 이용하여 상기 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 오일러 각을 계산하고, 상기 계산된 오일러 각을 선형 근사화하여 물체가 움직이는 동안의 오일러 각을 추정하는 것이 더 바람직하다.
한편, 전술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 공간형 입력 방법은, (a) 공간상에서 물체가 이동할 때, 물체의 소정 방향에 직교하는 방향의 가속도를 측정하는 단계; (b) 물체의 가속도를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 움직임 정보를 생성하는 단계; (c) 물체의 가속도 및 움직임 정보를 이용하여 소정 방향으로의 물체의 가속도 및 물체의 자세 측정에 이용되는 오일러 각 정보를 추정하는 단계; 및 (d) 물체의 가속도 및 오일러 각 정보에 따라서 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 전술한 공간형 입력 방법의 (d) 단계는, (d1) 물체의 가속도 및 오일러 각 정보에 따라서 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 단계; 및 (d2) 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 적분하여 물체의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간형 입력 방법은, (e) 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서의 물체의 속도를 이용하여 가속도 오차를 계산하고, (d) 단계에서 계산된 물체의 위치값에서 상기 가속도 오차를 이중적분한 값을 감산하여 물체의 위치 오차를 보상하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간형 입력 방법의 (c) 단계는, 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서 측정된 가속도들을 선형 근사화하여, 물체가 움직이는 동안의 상기 소정 방향으로의 물체 가속도를 추정하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 공간형 입력 방법의 (c) 단계는, 측정된 가속도를 이용하여 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 오일러 각을 계산하고, 계산된 오일러 각을 선형 근사화하여 물체가 움직이는 동안의 오일러 각을 추정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1a 는 3차원 공간인 절대 좌표계상에 위치한 본 발명이 구현된 전자펜(100)을 도시한 도면이고, 도 1b는 2축 가속도 센서(110)가 포함된 전자펜을 도시한 도면이다.
본 발명에서 적용되는 절대 좌표계는 Z축 방향이 중력방향이고, X 축 및 Y 축이 서로 직교하는 좌표계이다. 한편, 전자펜의 동체 좌표계는 Z축이 전자펜의 길이 방향이고, X축 및 Y축이 서로 직교하며 2축 가속도 센서의 두 축과 각각 일치하도록 배열된 좌표계이다. 이하에서, 아래첨자 n 은 절대 좌표계를 나타내고, 아래첨자 b 는 동체 좌표계를 나타낸다.
일반적인 INS 시스템에서 객체의 위치는 다음의 수학식 1 에 의해서 절대 좌표계에서의 물체의 가속도(An)를 구하고, 물체의 가속도를 적분하여 수학식 2 에 기재된 바와 같은 절대 좌표계에서의 물체의 속도를 구한 후, 물체의 속도를 적분하여 절대 좌표계에서 물체의 위치를 계산하게 된다.
상기 수학식 1 및 수학식 2 에서 벡터는 절대 좌표계에서의 물체의 위치를 나타내고, 벡터는 절대 좌표계에서의 물체의 속도를 나타내며, 벡터는 동체 좌표계에서의 물체의 가속도를 각각 나타낸다. 한편,는 방향 코사인 행렬로서 다음의 수학식 3과 같이 주어진다.
수학식 3에서 φ는 오일러 각의 롤각(roll)을 나타내며, φc는 cos(φ)를, φs는 sin(φ)를 각각 나타낸다. 마찬가지로, θ 는 오일러 각의 피치각(ptich)을 나타내고, θc는 cos(θ)를, θs는 sin(θ)를 각각 나타내며, Ψ는 오일러 각의 요각(yaw)을 각각 나타내고, Ψc는 cos(Ψ)를, Ψs는 sin(Ψ)를 각각 나타낸다.
상술한 바와 같이, 일반적인 INS 시스템에서 물체의 위치를 결정하기 위해서는 3축 가속도 센서에 의해서 얻어지는 동체 좌표계에서 물체의 가속도및 3축 각속도 센서에 의해서 얻어지는 오일러 각(롤각(φ), 피치각(θ), 및 요각(Ψ))이 필요하다. 본 발명은 상술한 바와 같이 2축 가속도 센서만을 이용하여 물체의 x축 가속도() 및 y축 가속도()를 측정하고, 측정된 x축 가속도() 및 y축 가속도()를 이용하여 나머지 측정값을 추정함으로써, 물체의 위치 정보에 따른 사용자의 입력을 얻는 방법 및 장치를 개시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공간형 입력 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 공간형 입력 장치는 동체 좌표계상의 물체의 x 축 및 y 축 가속도를 측정하는 센서부(210), 측정된 가속도를 이용하여 물체의 움직임 여부를 감지하는 움직임 감지부(220), 측정된 가속도를 이용하여 동체 좌표계의 z 축상의 가속도 및 오일러 각을 추정하는 신호 추정부(230), 측정된 가속도 및 추정된 가속도 및 오일러 각을 이용하여 물체의 절대 좌표계상의 가속도를 계산하는 가속도 계산부(240), 계산된 가속도를 적분하여 물체의 속도를 계산하는 제 1 적분기(250), 물제의 속도를 적분하여 물체의 위치를 계산하는 제 2 적분기(260), 및 영속도 보정(ZVC)을 수행하여 계산된 물체의 위치의 오차를 보상하는 위치오차 보상부(270)를 포함한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물체의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3을 더 참조하면, 센서부(210)는 2축 가속도 센서를 포함하며, 물체의 움직임에 따른 동체 좌표계의 x 축 및 y 축 가속도값을 출력한다. 움직임 감지부(220)는 센서부(210)로부터 입력된 가속도 값을 이용하여 물체의 움직임을 감지한다(S310). 이를 위해서, 움직임 감지부(220)는 움직임이 시작되고움직임이 종료되는 시점을 파악하기 위하여 소정의 임계값(δs,max및δe,max)을 설정한다.
움직임 감지부(220)는 소정의 시간(T)마다 센서부(210)로부터 입력되는 가속도 값을 다음의 수학식 4 에 대입하고 움직임 시작 척도값(ms(t))을 구하여 움직임이 시작된 시간(ts=ksT)를 구한다.
움직임 감지부(220)는 ms(t)가 움직임 시작에 대응되는 임계값(δs,max)보다 크면, 움직임이 시작되었다고 판단하고, 그때의 시간 kT를 ts로 설정하며, 그때의 가속도값및를 소정의 기억장소에 저장한다.
움직임 감지부(220)는 동체 좌표계의 x 축 및 y 축 각각에 대해서, 움직임이 시작된 후부터 소정의 시간 간격(T)으로 측정된 D개의 측정 가속도 값들에 대한 분산값의 합을, 다음의 수학식 5에 따라서 움직임 종료 척도값(me(t))으로서 계산하고, me(t)가 움직임 종료 임계값(δe,max)보다 작으면 물체가 정지한 것으로 판단하여, 그때의 시간을 움직임이 종료된 시점으로 설정한 후(te=kT), 그때의 가속도 값들을 소정의 기억장소에 저장한다.
수학식 4에서이고,이다.
한편, 신호 추정부(230)는 센서부(210)로부터 입력되는 가속도 값과 움직임 감지부(220)로부터 입력되는 ts및 te를 이용하여, 물체가 움직이는 동안의 위치 계산에 필요한 신호값들을 추정한다(S320). 상술한 바와 같이, 본 발명이 기반한 INS 시스템에서 물체의 위치를 측정하기 위해서는 상술한 수학식 1 및 2를 이용해야 하는데, 본 발명의 경우에 물체가 움직이는 동안(ts< t < te), 센서부(210)에서 입력된 측정값은 x축 가속도() 및 y축 가속도() 뿐이므로, 수학식 1 및 2를 계산하기 위해서 필요한 z 축방향의 가속도() 및 오일러각들을 추정해야 한다.
신호 추정부(230)는 움직임이 시작되는 시점(ts) 및 움직임이 종료되는 시점(te)에서의 측정된 가속도 값들(및)을 이용하여 나머지 값들을 추정하는데, 먼저 다음의 수학식 6을 이용하여 z 축방향의 가속도()를 계산한다.
물체가 정지한 상태에서 측정되는 가속도는 중력가속도 g=9.8m/s2이므로, 정지 상태인 ts및 te에서가 성립하고, 이를 풀면 상술한 수학식 6이 유도된다. 일반적으로 본 발명이 구현될 전자펜은 정지상태에서 지면을 향하는 것이 일반적이므로, 상술한 수학식 6 은 적용가능하다.
신호 추정부(230)는 물체가 움직이는 동안(ts< t < te)의 z 축 방향의 가속도를 다음의 수학식 7을 이용하여 선형으로 근사화한다.
한편, 신호 추정부(230)는 INS의 일반식으로부터 다음의 수학식 8을 이용하여 물체가 정지한 상태인 ts및 te에서 피치각을 추정하고, 추정된 피치각을 이용하여 다음의 수학식 9 에 따라서 물체가 정지한 상태인 ts및 te에서 롤각을 계산한다.
한편, 종래기술에 따른 실험 결과에 따르면, 사용자의 필기 내용 복원에 있어서, 요각(Ψ)은 다른 오일러 각에 비하여 영향이 적으므로, 신호 추정부(230)는요각(Ψ)을 0으로 설정한다. 따라서, 신호 추정부(230)는 상술한 z축 가속도와 마찬가지로 물체가 움직이는 동안(ts< t < te)의 롤각 및 피치각을 다음의 수학식 10을 이용하여 선형으로 근사화한다.
수학식 10에서Φ는 [φ,θ]T를 나타낸다.
한편, 가속도 계산부(240)는 센서부(210) 및 신호 추정부(230)로부터 입력된 신호값들을 이용하여 움직임 구간동안의 위치를 계산한다(S330). 구체적으로, 가속도 계산부(240)는 센서부(210)로부터 측정된 동체 좌표계의 x 축방향 가속도 및 y 축 방향 가속도를 입력받고, 신호 추정부(230)로부터 z 축방향 가속도 및 오일러 각들을 입력받아, 상술한 수학식 3에 따라서 방향 코사인 매트릭스를 계산한다. 그 후, 방향 코사인 매트릭스 및 동체 좌표계상의 가속도 값들을 이용하여 상술한 수학식 1 에 따라서 절대 좌표계상의 가속도를 계산하여 제 1 적분기(250)로 출력한다(S332).
제 1 적분기(250)는 가속도 계산부(240)로부터 입력된 가속도에 대해서 단적분을 수행하여 이동중인 물체의 속도를 계산하여 출력한다. 또한 제 2 적분기(260)는 제 1 적분기(250)로부터 입력된 물체의 속도에 대해서 적분을 수행하여 이동중인 물체의 위치()를 출력한다(S334).
그러나, 상술한 바와 같이 본 발명의 절대 좌표계상의 가속도 계산에 이용된 z 축 방향의 가속도 및 오일러 각들은 추정된 값들이므로, 계산된 물체의 위치에는 상당한 오차가 포함되어 있다. 따라서, 위치오차 보상부(270)는 움직임 감지부(220)로부터 물체가 움직이기 시작한 시간(ts) 및 물체의 움직임이 종료된 시간(te)을 입력받고, 제 1 적분기(250)로부터 물체의 속도를 입력받아 계산된 물체의 위치 오차를 보상한다(S340). 직관적으로, ts및 te에서 물체의 속도는 0 이 된다는 것을 알 수 있다. 한편, 측정되는 가속도의 오차가 모든 시간에 대해서 동일하다고 가정하면, ts과 te간의 시간에서 속도의 증가율, 즉 일정한 가속도 오차()는 다음의 수학식 11과 같이 구할 수 있다.
수학식 11에서이며,은 제 1 적분기(250)에서 계산된 물체의 속도이다. 위치오차 보상부(270)는 다음의 수학식 12와 같이 제 2 적분기(260)에서 출력된 물체의 위치에서 가속도 오차의 누적으로 인한 위치값을 감산하여 위치 오차를 보정한 물체의 위치()를 출력한다.
도 4 는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 입력 복원 장치의 성능을 종래의 다른 입력 복원 장치와 비교한 도면이다. 성능 비교를 위해서, 0부터 9까지의 숫자와 A부터 Z 까지의 알파벳을 기록하였다. Wacom tablet에 의해서 측정된 결과(파란색으로 도시됨)를 기준으로 삼아, 3개의 가속도 센서 및 3개의 자이로 센서를 이용한 경우(녹색으로 도시됨), 3개의 가속도 센서를 이용한 경우(빨간색으로 도시됨), 및 본 발명에 따른 경우(cyan 색으로 도시됨)를 각각 도시하였고, 정성적 성능 비교를 위해서 비교 척도(J)를 다음의 수학식 13과 같이 정의하였다.
상기 수학식 13에서 Ltablet은 Wacom tablet에 의해서 측정된 사용자의 필기 길이를 의미하고, L 은 본 발명 및 종래 기술에 의해서 측정된 사용자의 필기 길이를 의미한다. 상기 수학식 13에 의해서 계산한 결과, 3개의 가속도 센서 및 3개의 자이로 센서를 이용한 방법의 평균 성능은 9.119를, 3개의 가속도 센서를 이용한 방법의 평균 성은은 12.3459를, 본 발명에 따른 평균 성능은 12.416을 각각 기록하였다. 따라서, 3개의 가속도 센서를 이용한 방법과 2개의 가속도 센서만을 이용한 본 발명은 거의 동일한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 2개의 가속도 센서만을 이용하여 물체의 3차원 위치를 측정하여 사용자가 의도한 정보를 입력하는 것이 가능하다. 특히, 2개의 가속도 센서만을 이용하므로, 시스템의 소형화 및 시스템 가격의 저렴화를 달성할 수 있다.

Claims (17)

  1. (a) 공간상에서 물체가 이동할 때, 상기 물체의 소정 방향에 직교하는 방향의 가속도를 측정하는 단계;
    (b) 상기 물체의 가속도를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 움직임 정보를 생성하는 단계;
    (c) 상기 물체의 가속도 및 움직임 정보를 이용하여 상기 소정 방향으로의 물체의 가속도 및 상기 물체의 자세 측정에 이용되는 오일러 각 정보를 추정하는 단계; 및
    (d) 물체의 가속도 및 상기 오일러 각 정보에 따라서 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서 측정된 가속도들을 선형 근사화하여, 물체가 움직이는 동안의 상기 소정 방향으로의 물체 가속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 측정된 가속도를 이용하여 상기 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 오일러 각을 계산하고, 상기 계산된 오일러 각을 선형 근사화하여 물체가 움직이는 동안의 오일러 각을 추정하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    (d1) 물체의 가속도 및 상기 오일러 각 정보에 따라서 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 단계; 및
    (d2) 상기 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 적분하여 물체의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 (d1) 단계는
    상기 물체의 가속도를 상기 추정된 오일러 각 정보에 따른 방향 코사인 행렬에 대입하여 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    소정의 시간 간격으로 물체의 가속도를 조사하여, 현재의 가속도와 소정의 시간 간격 이전 시간의 가속도의 차의 크기가 소정의 임계값 이상이면, 물체의 움직임이 시작된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    소정 시간 간격으로 측정된 소정수의 가속도들의 분산값이 소정의 임계값보다 작으면, 물체가 정지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    (e) 상기 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서의 물체의 속도를 이용하여 가속도 오차를 계산하고, 상기 (d) 단계에서 계산된 물체의 위치값에서 상기 가속도 오차를 이중적분한 값을 감산하여 물체의 위치 오차를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 공간형 입력 방법을 컴퓨터에서 판독할 수 있고, 실행 가능한 프로그램 코드로 기록한 기록매체.
  10. 공간상에서 물체가 이동할 때, 상기 물체의 소정 방향에 직교하는 방향의 가속도를 측정하는 센서부;
    상기 물체의 가속도를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 움직임 정보를 생성하는 움직임 감지부;
    상기 물체의 가속도 및 움직임 정보를 이용하여 상기 소정 방향으로의 물체의 가속도 및 상기 물체의 자세 측정에 이용되는 오일러 각 정보를 추정하는 신호 추정부; 및
    물체의 가속도 및 상기 오일러 각 정보에 따라서 물체의 위치를 측정하는 위치 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 신호 추정부는
    상기 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서 측정된 가속도들을 선형 근사화하여, 물체가 움직이는 동안의 상기 소정 방향으로의 물체 가속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 신호 추정부는
    상기 측정된 가속도를 이용하여 상기 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 오일러 각을 계산하고, 상기 계산된 오일러 각을 선형 근사화하여 물체가 움직이는 동안의 오일러 각을 추정하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 위치 계산부는
    물체의 가속도 및 상기 오일러 각 정보에 따라서 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 가속도 계산부; 및
    상기 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 적분하여 물체의 위치를 계산하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 가속도 계산부는
    상기 물체의 가속도를 상기 추정된 오일러 각 정보에 따른 방향 코사인 행렬에 대입하여 절대 좌표계상의 물체의 가속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 움직임 감지부는
    소정의 시간 간격으로 물체의 가속도를 조사하여, 현재의 가속도와 소정의시간 간격 이전 시간의 가속도의 차의 크기가 소정의 임계값 이상이면, 물체의 움직임이 시작된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 움직임 감지부는
    소정 시간 간격으로 측정된 소정수의 가속도들의 분산값이 소정의 임계값보다 작으면, 물체가 정지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 물체의 움직임이 시작된 제 1 시점 및 움직임이 종료된 제 2 시점에서의 물체의 속도를 이용하여 가속도 오차를 계산하고, 상기 위치 계산부에서 계산된 물체의 위치값에서 상기 가속도 오차를 이중적분한 값을 감산하여 물체의 위치 오차를 보상하는 위치오차 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간형 입력 장치.
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KR20160099255A (ko) * 2015-02-12 2016-08-22 한국전자통신연구원 물체의 위치 편향 보정 장치

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