KR20070003751A - 콤퓨터입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Eye-based Pointing Interaction on Computer Graphical User Interface에 관한 것으로, 현재 많이 쓰고 있는 Computer Mouse를 대체하고자 하는 것이다. 사용자는 돗수가 없는 안경테를 쓰도록 하고 안경테에는 3점의 마커를 둔다. 콤퓨터 모니터에는 두 개의 CCD 카메라로 안경테 또는 3점의 마커를 인식하여 사용자가 주시하는 위치를 추정하도록 하고 그 콤퓨터 모니터의 추정위치에 사용자가 인식할 수 있도록 포인터를 표시하도록 하고 사용자 입장에서 원하는 위치에 포인터가 나타 났을 때 콤퓨터 키보드상의 특정키를 누르거나 뗌으로서 명령을 입력토록 한다. 따라서 사람으로서는 자연스럽게 콤퓨터 GUI에 대한 명령 입력을 하도록 하여 명령 입력 속도를 높히고, 피로를 덜 하도록 하였다.

콤퓨터 마우스, GUI, CCD 카메라

Description

콤퓨터입력장치{Eye-based Pointing Interaction on Computer Graphical User Interface}

도 1 은 안경테와 콤퓨터 모니터의 양쪽에 장치한 CCD 카메라로서 본 발명의 개념도이며

도 2는 양 쪽의 CCD 카메라로 관찰한 영상으로 사용자가 주시하는 위치를 계산하기 위한 수식을 설명하기 위한 그림

본 발명은 현재 윈도우 환경에서 콤퓨터에 대한 명령을 입력하는 콤퓨터 마우스를 대체하고자 하는 것이다. 콤퓨터 마우스는 비교적 간단하면서 정확한 입력이 가능하여 콤퓨터 입력장치의 표준으로 자리잡고 있으나, 최근의 콤퓨터기술 발전에 비하여 입력속도가 느릴 뿐더러, 장시간 사용하다 보면 손가락 또는 어깨에 통증을 유발하는 경우가 생긴다. 따라서 콤퓨터 GUI에 대한 명령입력을 사용자의 눈동자가 주시하는 곳을 추정하는 방법에 대하여 많은 연구가 이루어졌지만 실용화가 아니 되었다. 근원적인 문제는 사람의 눈은 보다 많은 정보를 취득하는 방향으로 진화하여 곤충들과는 달리 field of view가 넓을 뿐더러 한 곳에 초점을 맞추어 정확히 바라본다고 하여도 망막의 중심와가 1°가량 되기에 눈동자의 위치 및 방향을 정확히 추적한다 하여도 사용자가 콤퓨터 모니터를 응시하는 범위는 넓기 때문에 모니터 상에서 사용자가 주시하는 세부위치를 파악하기는 힘들다.

콤퓨터 마우스가 현대의 콤퓨터 GUI에서 명령장치로 표준화되어 있지만, 입력속도를 더욱 높히며 사용자로 하여금 피로하지 않도록 하는 GUI 입력장치가 본 발명에서 풀고자 하는 기술적 과제이다.

본 발명에서는 콤퓨터 모니터의 양쪽에 CCD 카메라를 두고, 사용자는 안경알이 없는 안경테를 착용하는 것을 기본으로 한다. 안경테에는 CCD 카메라가 쉽게 식별할 수 있는 세 개의 마커가 있어 항공사진에서 쓰는 사진측량 기법을 활용하면 안경테에 있는 세 점의 위치를 쉽게 계산할 수 있다.

도 1은 콤퓨터 모니터의 양 옆에 있는 CCD 카메라와 사용자가 세 마커(1), (2), (3) 이 있는 안경테를 착용한 모습이다.

도 2 는 콤퓨터 모니터 평면을 x 축이라 하고 모니터 평면에서 사용자의 안경테의 마커 까지를 z 축이라 놓고 사용자 머리 위에서 내려다 본 그림이다.

하나의 마커에 대한 상의 위치가 각각

와

로 다르게 나타나며

이들 위치 차이를 CCD 소자의 pixel 단위길이로 나누어 disparity

라 부르기도 한다. 이때 모니터로부터의 마커까지의 거리 는 CCD 카메라 렌즈의 focal length

와 CCD 카메라 간의 거리 즉 baseline

로서 다음과 같이 표현된다.

이로써 안경테의 마커 (1) 과 (2) 로서 사용자가 주시하는 시선점의 수평위치를 구하고, (2)와 (3)으로서 시선점의 수직위치를 구할 수 있다.

이와 같이 연산된 사용자의 시선점을 콤퓨터 모니터 상에 포인터로 표시하고, 사용자 입장에서 모니터상의 포인터가 사용자가 원하는 지점과 일치할 때에 키보드 상의 어떤 특정 키를 누르거나 뗌으로서 정확한 입력을 할 수 있다.

본 설명에서는 안경테 마커를 표시한 예를 들어 설명하였지만, 마커가 없으면 안경테에 대한 영상패턴 인식을 하여도 되고 사용자의 얼굴의 특정점을 활용하여도 된다.

우리 몸이 천 냥이라면 눈이 900량이라는 말이 있듯이, 우리는 눈으로 많은 정보를 받아 들이고 있다. 따라서 눈으로 정보를 받아 들이듯이 콤퓨터에 많은 명령을 보낼 수 있다. 그동안 눈동자가 쳐다 보는 위치를 추정하여 콤퓨터 입력장치로 쓰고자 하는 노력은 많았으나, 사람의 눈이 다른 짐승과 달리 많이 진화하여 눈을 고정하고 응시하여도 꽤 넓은 범위를 바라 볼 뿐더러, 사람의 눈은 계속 다른 정보를 받아 들이기 위하여 여기저기 두리번거린다. 그러나 본 발명은 사람의 얼굴 또는 어떤 특징점을 갖는 안경알이 없는 안경테를 가상하여 항공사진측량애서 쓰는 고도측정방식의 수식을 활용하여 두 개의 CCD 카메라 영상으로 사용자가 쳐다보는 위치를 추정하고 이를 콤퓨터 모니터 상에 포인터로 표시토록 하고 사용자는 본인이 의도하는 위치를 포인터가 나타내면 키보드상의 어떤 버튼을 누르든지, 다른 리모트 버튼을 누름으로서 콤퓨터가 인식할 수 있도록 하였다. 따라서 현대의 콤퓨터는 윈도우 환경으로 발전하여 하루 종일 손으로 움직이는 마우스를 조작하다 보면 왼 손과 오른 손이 서로 다른 동작, 즉 키보드를 입력하면서 마우스를 움직이다 보면 왼쪽 어깨와 오른 쪽 어깨가 비대칭적으로 위치하게 되고 장시간 조작하다보면 통증까지 유발할 수 있다. 그러나 본 발명에 의하여 사용자가 쳐다보는 위치를 콤퓨터 모니터에 부착된 두 개의 CCD 카메라 영상으로 추정하고 이를 모니터 상에 포인터로 표시함으로서 사용자가 의도하는 위치에 포인터가 일치할 때 왼 손 또는 오른 손으로 그에 합당한 명령을 입력할 수 있도록 하였다. 따라서 본 발명에 의하여 콤퓨터 사용자는 왼 손과 오른 손의 동작이 거의 비슷한 동작을 할 수 있게 되었다. 결과적으로 장시간 콤퓨터를 조작하여도 신체상에 무리가 없도록 하였을 뿐더러, 눈으로 쳐다보면서 정보를 받아 들이는 동시에 명령도 내릴 수 있도록 함으로서 콤퓨터 입력 속도를 높히도록 하였다.

Claims (2)

1. 윈도우 환경의 콤퓨터 입력장치로서, 콤퓨터 모니터에 부착된 두 개의 CCD 카메라로 사용자의 얼굴, 또는 머리 중 세 개의 특정 점을 인식하여 거리를 계산함으로서 사용자가 주시하는 위치를 추정하고, 그 추정위치를 콤퓨터 모니터 상에 표시하고, 그 표시위치가 사용자가 의도하는 위치와 일치할 때 사용자가 콤퓨터에 입력 또는 표현을 함으로서 정확한 위치에 대한 입력을 하는 방법
2. 윈도우 환경의 콤퓨터 입력장치로서, 콤퓨터 모니터에 부착된 두 개의 CCD 카메라로 사용자의 얼굴, 또는 머리 중 세 개의 특정 점을 인식하여 거리를 계산함으로서 사용자가 주시하는 위치를 추정하고, 그 추정위치를 콤퓨터 모니터 상에 표시하고, 그 표시위치가 사용자가 의도하는 위치와 일치할 때 사용자가 콤퓨터에 입력 또는 표현을 함으로서 정확한 위치에 대한 입력을 하는 장치

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