KR20070003753A - Computer input device utilizing a camera to recognize position and twinkling compare laser pointing image with computer display picture - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 카메라를 이용하여 레이저 포인팅된 이미지와 컴퓨터 이미지를 비교하여 위치와 깜박임을 인식하는 컴퓨터 입력장치의 예시도1 is an exemplary view of a computer input device that recognizes a position and flicker by comparing a laser pointed image with a computer image using the camera of the present invention.
도 2는 본 발명의 광 포인터 비교 인식하기 위하여 컴퓨터 모니터 이미지와 포인팅된 카메라 촬영 이미지의 비교도2 is a comparison diagram of a computer monitor image and a pointing camera photographed image for the purpose of comparing and understanding the optical pointer of the present invention.
도 3은 본 발명의 디스플레이 표면에 직접 표시하는 펜타입 포인터 예시도3 is an exemplary pen type pointer displayed directly on the display surface of the present invention.
도 4는 본 발명의 기준 좌표 이미지와 기준점 사용 예시도4 is a diagram illustrating an example of using a reference coordinate image and a reference point of the present invention.
도 5는 본 발명의 기준 좌표 설정을 위한 이미지에 기준점 좌표 이미지를 오버레이한 경우 예시도5 is an exemplary view of overlaying a reference point coordinate image on the image for setting the reference coordinate of the present invention
도 6은 본 발명의 컴퓨터에서 포인터의 위치, 명령 인식 과정 처리 흐름도6 is a flowchart illustrating a position of a pointer and a command recognition process in the computer of the present invention.
도 7은 본 발명의 실제 디스플레이 화면을 포인팅한 것을 촬영한 것과 촬영에 사용된 컴퓨터 디스플레이 화면간 비교 사진Figure 7 is a comparison picture between a picture taken pointing to the actual display screen of the present invention and the computer display screen used for shooting
도 8은 본 발명의 특정 컬러와 패턴을 복합하여 인쇄한 일정한 지름의 포인터 예시도Figure 8 is an illustration of a pointer of a constant diameter printed by combining a specific color and pattern of the present invention
본 발명과 관련한 종래의 문헌에는 대한민국 공개특허 제10-2004-0066776호 "일반 적외선 리모콘 통신 기능을 겸비한 이미지 센서 이용방식 원격 포인팅 시스템" 과 미국등록 특허 제US6538645호 "Computer input system utilizing a camera to sense point source" 등이 있다. Conventional documents related to the present invention include Korean Patent Publication No. 10-2004-0066776, "Image sensor using remote pointing system having a general infrared remote control communication function" and US Patent No. US6538645, "Computer input system utilizing a camera to sense. point source ".
본 발명이 속하는 기술분야는 마우스와 같이 컴퓨터 입력장치 가운데 위치와 명령어 입력을 가능하게 하는 장치로 최근에 볼마우스에서 광마우스, 레이져마우스 등으로 발전하고 있고, 공간에서 상대적 움직임을 인식하여 컴퓨터에 입력할 수 있는 자이로포인터 등이 있다. The technical field to which the present invention belongs is a device that enables input of a position and a command among computer input devices such as a mouse, and has recently been developed from a ball mouse to an optical mouse, a laser mouse, etc., and inputs to a computer by recognizing relative movement in space. There is a gyro pointer.
펜타입 LED 광원의 움직임만을 카메라로 센싱하여 상대적 xy좌표를 생성하는 컴퓨터 입력 장치가 예시되고 있으나(미국등록 특허 제US6538645호), 카메라와 LED 광원만의 움직임 만을 촬영하여 상대적 좌표로 표시하므로 작은 움직임이 상대적으로 큰 모니터에서는 매우 크게 움직이는 일반 마우스의 동작과 다를 바 없고, 대형화된 프로젝터와 LCD, PDP 등과 같은 디스플레이 모니터에 직접 지시하거나 정확하게 표시하기 매우 어렵다. A computer input device that generates relative xy coordinates by sensing only the movement of a pen-type LED light source with a camera has been exemplified (US Patent No. US6538645). On this relatively large monitor, it is no different from the behavior of an ordinary mouse moving very largely, and it is very difficult to direct or accurately display it on a large-sized projector and display monitors such as LCD and PDP.
프로젝터와 LCD, PDP 등을 컴퓨터 모니터로 사용할 때 디스플레이 모니터와 포인팅을 하는 사람의 위치가 떨어져 포인팅하거나 가까이 붙어서 디스플레이 표면에 직접 포인팅하는 두 가지 모두 포인터와 입력장치가 디스플레이 표면에 직접 표시하여 작동할 수 있어야 하는 것이다. When using the projector, LCD, PDP, etc. as a computer monitor, the pointer and input device can operate by directly displaying on the display surface. It must be.
컴퓨터 슈팅 게임의 경우 디스플레이 되고 있는 대형 화면을 향하여 포인터로 슈팅할 경우 공간감을 살릴 수 있고, 대형 디스플레이 모니터에 직접 포인터로 정확하게 표시할 수 있는 포인팅과 입력이 일치하는 입력장치가 기존의 상대 좌표를 표시하는 일반 마우스나 자이로포인터 보다 편리할 수 있다. In the case of computer shooting games, when the user shoots with the pointer toward the large screen being displayed, the input device that matches the pointing and input that can accurately display the pointer directly on the large display monitor displays the existing relative coordinates. This may be more convenient than a regular mouse or gyro pointer.
또, 교육 환경에서는 전자칠판의 경우 디스플레이 되고 있는 화면에 직접 그림을 그리거나 표시할 수 있어야 하고, 동시에 경우에 따라 떨어져 지시하고 명령 입력이 가능해야 편리하게 사용할 수 있다. In addition, in the educational environment, the electronic blackboard should be able to draw or display a picture directly on the screen being displayed, and at the same time, it may be conveniently used when instructions and commands are input away.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 컴퓨터 영상을 표현하는 프로젝터, LCD, PDP 등의 디스플레이 장치에 레이져 포인터와 같은 단일 색의 포인터를 표시할 수 있는 발광 장치로 위치를 표시하고, 컴퓨터 영상과 포인터의 이미지를 함께 촬영하여 컴퓨터로 전송하는 카메라로 포인터의 이미지를 비교하여 인식하여 위치와 깜박임을 컴퓨터에서 위치인식과 명령 입력이 가능한 마우스와 같이 편리한 장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to display the position of a single color pointer, such as a laser pointer on a display device such as a projector, LCD, PDP, etc. representing a computer image, the position is displayed, and the image of the computer image and the pointer It is to provide a convenient device such as a mouse that can recognize the position and blink on the computer by comparing the image of the pointer to recognize the image by comparing the image of the pointer to the camera to transfer to the computer.
본 발명의 구성은 모니터 디스플레이, 포인터 발광 장치, 포인터 인식 카메라, 촬영된 이미지를 비교하여 포인터의 위치와 깜박임을 인식 처리할 수 있는 컴퓨터로 구성된다. The configuration of the present invention comprises a monitor display, a pointer light emitting device, a pointer recognition camera, and a computer that can recognize the position and blink of the pointer by comparing the captured image.
본 발명의 예로 도 1에서, 컴퓨터 모니터 디스플레이 장치로 프로젝터 스크린(15)과 컴퓨터 영상을 투사하는 프로젝터(14)를 사용하고, 프로젝터 하단에 프로젝터 스크린에 맺히는 영상과 포인터 발광장치(12)에서 발사된 포인터(10)를 디스플레이 이미지와 함께 촬영할 수 있는 포인터 인식 카메라(13), 카메라의 촬영 이미지를 전송받고 이미지를 비교하여 위치와 명령을 인식할 수 있도록 처리하는 컴퓨터(11)로 구성된다. As an example of the present invention, in FIG. 1, the
포인터 발광장치(12)는 일반적으로 사용하는 단일 색상의 레이저 포인터가 사용될 수 있고, 레이저 포인터는 전면에 투사된 컴퓨터 영상에 일정 거리를 두고 직접 투사하여 포인팅하여 움직이거나 깜빡이게 할 수 있고, 이런 움직임과 깜박임을 포인터 인식 카메라(13)가 촬영하여 컴퓨터(11)로 실시간 전송하게 되고 컴퓨터에서는 실시간 캡쳐된 이미지를 컴퓨터 디스플레이 영상과 비교 판단하여 위치,명령 입력이 가능하게 된다. The pointer
도2에서, 컴퓨터로 전달된 이미지는 지금 디스플레이에서 표현하고 있는 이미지(20)와 비교하여 발광된 점이 표현되어 있고 촬영 위치와 각도, 촬영 해상도, 주변 밝기 등에 따라 약간 다른 이미지(21)로 컴퓨터(11) 내부에 이미지 비교 연산 처리(64)를 거쳐 포인터의 움직임, 깜박임을 상대적 위치와 명령 입력으로 인식하 게 된다. In Fig. 2, the image transmitted to the computer is a computer (a) image (21) with slightly different points depending on the shooting position and angle, the shooting resolution, the ambient brightness, etc. 11) Through the image comparison operation process 64, the movement of the pointer and flicker are recognized as relative positions and command inputs.
촬영 카메라(13)는 연속 촬영이 가능한 CCD, CMOS 등의 방식 전자 카메라로 컴퓨터 영상을 가장 잘 촬영할 수 있는 곳에 위치하면 되고, 포인터 발광장치(12)는 디스플레이 되는 영상의 크기와 카메라 해상도에 따라 발광 포인터 지름의 크기를 달리하고, 그 형상도 원형에서 쉽게 인식 가능한 다른 형태가 될 수 있다. The photographing
프로젝터(14)의 경우 영상을 일정 거리 떨어져 투사하기 때문에 프로젝터가 투사하는 영상 이미지를 촬영하기 좋은 위치가 프로젝터 있는 곳이 되며, 촬영 카메라를 프로젝터 내에 장치하여 포인터 인식 카메라(13)와 프로젝터(14)가 일체형으로 구성할 수 있다. In the case of the
도 3에서 포인터 발광장치(12)는 필기구와 같이 영상 디스플레이(30)와 가까운 전면에 길이가 짧은 펜타입 포인터(31)로 펜 앞쪽에 스위치(33)와 펜 뒤쪽에 발광 다이오드 등과 같은 발광 장치(32)로 뒤에서 촬영하는 카메라로 보게 되면 영상 디스플레이 앞의 포인터로 인식되게 된다. In FIG. 3, the pointer
모니터 디스플레이 장치에 도 4와 같이 초기 모니터의 사각 가로 세로 길이를 카메라가 알 수 있는 기준 좌표 이미지(40)를 모니터 디스플레이에 표시하고, 처음 촬영한 사각의 각각의 기준점(41, 42, 43, 44)을 통하여 디스플레이 모니터의 상대적 가로 세로 크기를 초기 인식하여, 카메라에 촬영된 포인터의 좌표는 가로(45), 세로(46)의 길이를 기준점과 비교하여 (x,y) 좌표(47)로 변환하여 입력장치의 상대적 위치로 인식하게 한다. As shown in FIG. 4, the monitor display device displays a
상대적 좌표값을 구하는 예로서, 윗쪽에서 아래 쪽으로 기울여 내려다 보는 촬영 이미지는 기준점42와 43의 거리가, 기준점41과 44 사이의 거리와 컴퓨터 상에서는 같은 이미지이나, 촬영된 이미지는 왜곡되어 짧게 보이므로 비율에 따라 가로 길이(45)를 세로의 길이(46)의 상대적 위치에 따라 계산 반영하여 주어야 한다. 세로의 길이도 마찬가지로 계산 반영하게 되면 컴퓨터 사용자가 의도하는 정확한 위치를 컴퓨터에서 인식할 수 있게 된다. As an example of obtaining relative coordinate values, the photographed image which is tilted from the top to the bottom has a distance between the
따라서, 컴퓨터에서 디스플레이 모니터에 기준 좌표 이미지(40)를 입력장치를 사용중에도 작게 띄워 상대적 길이를 실시간 보정 변경 반영할 수 있고, 카메라를 고정하는 초기에만 띄워 기준 위치 값을 기억시켜 카메라 위치를 움직이지 않는 한 포인터의 상대 위치를 계속하여 알 수 있게 된다.Therefore, the
도 5에서, 기준 좌표 이미지(50)를 컴퓨터 영상 이미지(51)에 오버레이 시켜 표시(52)하거나 단독으로 표시하여 카메라로 촬영하여 기준 좌표값을 인식시키고, 포인팅된 화면을 촬영할 때 기준 좌표값으로 사용하게 된다. In FIG. 5, the
또, 투사되는 이미지를 다른 위치에 투사하게 되더라도, 컴퓨터 영상 이미지가 투사되지 않은 기준 좌표 공간에 포인터로 표시하고 카메라로 촬영을 하게 되면 상대적 위치를 컴퓨터에 인식시킬 수 있게 된다. In addition, even if the projected image is projected to another position, when the computer image image is displayed with a pointer in the non-projected reference coordinate space and photographed with a camera, the relative position can be recognized by the computer.
도 6에서 컴퓨터는 기준좌표 이미지(61a)를 생성하여 컴퓨터 디스플레이 모니터에 표시하고, 이것을 포인터 촬영 카메라(63)로 촬영하여 포인터 촬영 기준 좌표 이미지(62a)로 인식시켜 컴퓨터 영상 이미지(61) 상의 위치 보정값으로 기억한다. 포인터를 움직이게 될 경우 포인터 촬영 카메라의 이미지(62)는 컴퓨터 영상 이미지(61)과 비교 연산 처리(64)하여 포인터의 위치 이동과 깜박임으로 추출하고 위치 변화와 명령을 컴퓨터(60)에 다시 입력(66) 처리하게 된다. In FIG. 6, the computer generates a reference coordinate image 61a and displays it on the computer display monitor. The computer generates a reference coordinate image 61a and captures it with the pointer photographing camera 63 to recognize the pointer photographing
컴퓨터가 영상 이미지와 포인터 촬영 카메라 이미지는 투사된 레이저 포인터 광원의 특정한 색상의 점으로 표시되고, 포인터 촬영 카메라 이미지(62)의 캡쳐된 연속 입력된 이미지와 비교 연산 처리(64)하여 위치 이동과 깜박임을 파악하게 되는 것이다. The computer displays an image image and a pointer-taking camera image as dots of a specific color of the projected laser pointer light source, and compares (64) positions with the captured continuous input image of the pointer-taking
도 7은 실제 프로젝터로 컴퓨터 화면을 투사하고 레이저 포인터로 포인팅한 것을 카메라 촬영한 사진(70)과 촬영에 사용된 컴퓨터 디스플레이 화면(71)이다. 레이저 포인터로 포인팅하게 되면 빨간 색 점(70a)으로 표시되고, 점의 지름이 클 수 록, 광원이 강하게 포인팅 될수록 포인팅 된 지점을 구별하기 쉽고, 위치 판단 정확도는 높아질 수 있다. 레이저 포인터로 투사한 지점은 강한 레이저 광원으로 다른 곳과 달리 특정한 색상의 점 형태의 변화를 만들게 되고 다른 지점과 다른 이미지로 포인팅 된 지점을 알 수 있게 된다. 7 shows a
본 발명의 디스플레이 장치는 이미지 촬영이 가능한 프로젝터, LCD, PDP 등의 컴퓨터 화면을 표시할 수 있는 모든 장치는 가능하게 된다. 또, 포인터 발광 장치는 가장 일반적인 레이저 포인터, 스팟 라이터, 펜타입 LED 등이 될 수 있고, 도 8에서 특정 컬러와 패턴을 복합하여 인쇄한 일정한 지름의 포인터(80)로 디스플레이 표면 위에서 이동시키며 카메라로 촬영하고, 컴퓨터가 비교 판단할 기본 정보를 사전에 입력하면 발광체가 아니라 전원이 없는 인쇄물로도 가능하게 된다. The display device of the present invention can be any device capable of displaying a computer screen, such as a projector, LCD, PDP, etc. capable of taking an image. In addition, the pointer light emitting device may be the most common laser pointer, spot lighter, pen type LED, and the like, and moves on the display surface with a
본 발명의 효과는 레이져 포인터, 점으로 표현할 수 있는 발광체, 인쇄 표시물 등을 이용하여 디스플레이 영상에 직접 포인팅하고, 그 위치를 인식하여 컴퓨터 상에 표현하므로 정확하고, 세밀한 동작이 가능하고, 무선으로 일정 거리에서 포인팅하거나 쉽게 화면 전환, 클릭 등 다양한 명령 입력이 가능하게 된다. The effect of the present invention is directly pointing to the display image using a laser pointer, a light that can be represented by a point, a printed display, and the like, and the position is recognized and expressed on a computer, so that accurate and detailed operation is possible and wirelessly. You can point at a certain distance, switch screens, click, and more.
또, 모니터 화면이 없어도 초기 위치 인식을 시킨 상대적 공간에서 발광체를 이용한 신체 표현에도 상대적 위치 표시와 명령 입력이 가능하여 컴퓨터를 이용한 교육, 컴퓨터 게임 등 광범위하게 활용할 수 있게 된다. In addition, even without a monitor screen, it is possible to display a relative position and input a command to a body expression using a light emitting body in a relative space where initial position recognition is performed, and thus it can be widely used for computer education and computer games.
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