KR20160057127A - 디스플레이장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20160057127A
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소병석
손창원
유미라
최상언
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 일 설치면에 설치되는 디스플레이장치는, 영상을 표시하는 표시부와; 송신무선신호를 생성하는 회로부와, 회로부에 전기적으로 접촉하며 회로부로부터의 송신무선신호를 외부의 피감지체에 대해 송신하는 송신부와, 회로부에 전기적으로 접촉하며 피감지체에 의해 반사되는 수신무선신호를 수신하는 수신부를 포함하는 감지모듈과; 감지모듈을 통한 송신무선신호 및 수신무선신호의 진폭 변화가 기 설정된 제1문턱값보다 크고 송신무선신호 및 송신무선신호 사이의 위상차가 기 설정된 제2문턱값보다 크면 피감지체가 이동한 것으로 판단하며, 판단 결과에 따라서 기 설정된 대응 신호처리를 수행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이장치 및 그 제어방법 {DISPLAY APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 영상데이터를 자체적으로 영상으로 표시하거나 또는 외부장치에서 영상이 표시되도록 영상데이터를 출력하기 위해 영상데이터를 영상처리 프로세스에 따라서 처리하는 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 장치의 사용 환경에 있는 사용자를 포함한 다양한 물체의 이동을 감지하고, 그 감지 결과에 따라서 다양한 대응 동작을 실행하는 구조의 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
영상처리장치는 외부로부터 수신되는 영상신호/영상데이터를 다양한 영상처리 프로세스에 따라서 처리한다. 영상처리장치는 처리된 영상데이터를 자체 구비한 디스플레이 패널 상에 영상으로 표시하거나, 또는 패널을 구비한 타 디스플레이장치에서 영상으로 표시되도록 이 처리된 영상신호를 해당 디스플레이장치에 출력할 수 있다. 즉, 영상처리장치는 영상데이터를 처리 가능한 장치라면 영상을 표시 가능한 패널을 포함하는 경우 및 패널을 포함하지 않는 경우 모두 포함할 수 있는 바, 전자의 경우의 예시로는 TV가 있으며, 후자의 경우의 예시로는 셋탑박스(set-top box)가 있다.
영상처리장치 또는 디스플레이장치는 사용자의 의도에 따른 대응 동작을 실행할 수 있도록, 사용자가 능동적으로 조작하거나 또는 사용자의 다양한 형태의 액션을 감지하는 등의 한 가지 이상의 방식의 사용 환경을 제공한다. 이러한 사용 환경의 예를 들면, 영상처리장치는 사용자에 의해 조작되는 리모트 컨트롤러(remote controller)나 메뉴 키로부터 수신되는 조작 신호에 따라서 대응 동작을 실행하며, 나아가서는 마이크로폰을 통해 입력되는 사용자의 발화의 내용 또는 동작 센서를 통해 감지되는 사용자의 제스쳐 등을 분석하고 이 분석 결과에 따라서 대응 동작을 실행할 수 있다.
사용자의 어떠한 형태의 액션을 어떠한 방식으로 감지할 것인가에 관해서는 다양한 설계 방식이 적용될 수 있는데, 한 가지 예시로는 도플러(Doppler) 효과를 이용한 일종의 레이더 시스템으로서의 도플러 레이더 센서를 사용하여 사용자의 이동을 감지 및 판단하는 구조가 있다. 도플러 레이더 센서는 RF(radio frequency) 신호를 사용하므로 만일 노이즈(noise)가 RF 신호의 송수신 과정에서 혼입되면 센서의 감지 결과에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 도플러 레이더 센서의 감지 결과에서 노이즈에 의한 영향을 검출하여 배제하는 것은 센서 감지 결과의 정확성을 보장하기 위해 중요하다.
본 발명의 실시예에 따른 일 설치면에 설치되는 디스플레이장치는, 영상을 표시하는 표시부와; 송신무선신호를 생성하는 회로부와, 상기 회로부에 전기적으로 접촉하며 상기 회로부로부터의 상기 송신무선신호를 외부의 피감지체에 대해 송신하는 송신부와, 상기 회로부에 전기적으로 접촉하며 상기 피감지체에 의해 반사되는 수신무선신호를 수신하는 수신부를 포함하는 감지모듈과; 상기 감지모듈을 통한 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 진폭 변화가 기 설정된 제1문턱값보다 크고 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호 사이의 위상차가 기 설정된 제2문턱값보다 크면 상기 피감지체가 이동한 것으로 판단하며, 상기 판단 결과에 따라서 기 설정된 대응 신호처리를 수행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 감지모듈로부터의 감지 결과 중에서 피감지체의 이동에 의한 경우가 아닌 노이즈 또는 외란에 의한 경우를 판별하여 배제시킴으로써, 피감지체의 이동의 감지 결과의 정확성을 높일 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크고 상기 위상차가 상기 제2문턱값보다 크지 않으면, 상기 피감지체가 이동하지 않고 상기 송신부 및 상기 수신부 사이의 신호 간섭에 의해 노이즈가 발생한 것으로 판단하며, 상기 대응 신호처리를 수행하지 않을 수 있다. 이로써, 진폭 변화가 제1문턱값보다 큰 경우 중에서 노이즈 또는 외란에 의한 경우를 판별할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 진폭의 차이에 기초하여 생성된 제3신호의 진폭을 상기 제2문턱값과 비교함으로써, 상기 위상차를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 제2신호의 생성 시에 상기 송신무선신호의 위상이동 값은 90도일 수 있다. 또한, 상기 제3신호는, 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 차분, 상기 제2신호에 대한 상기 제1신호의 차분, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 차분의 절대값, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 차분의 n제곱 중 어느 하나에 기초하여 생성될 수 있다. 이로써, 실제로 위상차의 직접적인 계산이 곤란한 경우에라도, 간접적으로 위상차가 어느 정도인지를 용이하게 판단할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 정상화(normalization) 처리에 의해 생성된 제4신호의 진폭을 상기 제1문턱값과 비교함으로써, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 정상화 처리는 시그널 엔빌로프(signal envelop) 연산 및 놈(norm) 연산 중 어느 하나에 따라서 수행될 수 있다. 이로써, 송신무선신호 및 수신무선신호 사이의 위상차를 판단하기에 앞서서, 피감지체의 이동이 발생하거나 노이즈가 발생한 시점 또는 시간대를 판별할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크지 않으면 상기 피감지체가 이동하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이로써, 피감지체가 이동하지 않고 노이즈도 발생하지 않은 시간대를 판별할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 일 설치면에 설치되는 디스플레이장치의 제어방법은, 송신부로부터 송신무선신호를 외부의 피감지체에 대해 송신하는 단계와; 수신부에 의해 상기 피감지체에 의해 반사되는 수신무선신호를 수신하는 단계와; 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 진폭 변화가 기 설정된 제1문턱값보다 크고 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호 사이의 위상차가 기 설정된 제2문턱값보다 크면 상기 피감지체가 이동한 것으로 판단하며, 상기 판단 결과에 따라서 기 설정된 대응 신호처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 무선신호에 기초하여 피감지체의 이동을 감지함에 있어서, 피감지체의 이동에 의한 경우가 아닌 노이즈 또는 외란에 의한 경우를 판별하여 배제시킴으로써, 피감지체의 이동의 감지 결과의 정확성을 높일 수 있다.
여기서, 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크고 상기 위상차가 상기 제2문턱값보다 크지 않으면, 상기 피감지체가 이동하지 않고 상기 송신부 및 상기 수신부 사이의 신호 간섭에 의해 노이즈가 발생한 것으로 판단하며, 상기 대응 신호처리를 수행하지 않는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로써, 진폭 변화가 제1문턱값보다 큰 경우 중에서 노이즈 또는 외란에 의한 경우를 판별할 수 있다.
또한, 상기 판단 단계는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하는 단계와; 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 진폭의 차이에 기초하여 생성된 제3신호의 진폭을 상기 제2문턱값과 비교함으로써, 상기 위상차를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2신호의 생성 시에 상기 송신무선신호의 위상이동 값은 90도일 수 있다. 또한, 상기 제3신호는, 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 차분, 상기 제2신호에 대한 상기 제1신호의 차분, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 차분의 절대값, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 차분의 n제곱 중 어느 하나에 기초하여 생성될 수 있다. 이로써, 실제로 위상차의 직접적인 계산이 곤란한 경우에라도, 간접적으로 위상차가 어느 정도인지를 용이하게 판단할 수 있다.
또한, 상기 판단 단계는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하는 단계와; 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 정상화 처리에 의해 생성된 제4신호의 진폭을 상기 제1문턱값과 비교함으로써, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 정상화 처리는 시그널 엔빌로프 연산 및 놈 연산 중 어느 하나에 따라서 수행될 수 있다. 이로써, 송신무선신호 및 수신무선신호 사이의 위상차를 판단하기에 앞서서, 피감지체의 이동이 발생하거나 노이즈가 발생한 시점 또는 시간대를 판별할 수 있다.
또한, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크지 않으면 상기 피감지체가 이동하지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로써, 피감지체가 이동하지 않고 노이즈도 발생하지 않은 시간대를 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리장치의 예시도,
도 2는 도 1의 영상처리장치의 구성 블록도,
도 3은 도플러 효과의 원리를 개략적으로 나타내는 예시도,
도 4는 물체의 속도를 감지하는 방식의 도플러 레이더 센서의 원리를 나타내는 예시도,
도 5는 I-Q 방식의 도플러 레이더 센서의 원리를 나타내는 예시도,
도 6은 두 신호 간의 위상 관계가 지상인 경우 및 진상인 경우를 비교하여 나타내는 예시도,
도 7은 도 1의 영상처리장치에 적용되는 도플러 레이더 센서의 예시도,
도 8은 도 1의 영상처리장치의 감지부의 구성 블록도,
도 9는 signal envelop 연산의 원리를 나타내는 예시도,
도 10은 물체의 이동에 의한 경우와 외란에 의한 경우 각각의 I-신호 및 Q-신호의 파형 변화를 나타내는 예시도,
도 11은 도 1의 영상처리장치가 물체의 이동 여부를 판단하는 과정을 나타내는 플로우차트,
도 12는 도 1의 영상처리장치가 물체의 이동 여부를 판단하기 위해 위상차를 판단하는 과정을 나타내는 플로우차트,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 실험 결과에 따라서 도출된 I-신호 및 Q-신호의 각 파형의 예시를 나타내는 그래프,
도 14는 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호에 기초한 C-신호의 파형의 예시를 나타내는 그래프,
도 15는 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호에 기초한 D-신호의 파형의 예시를 나타내는 그래프,
도 16은 도 13의 시구간 A1을 확대한 그래프,
도 17은 도 14의 시구간 A1을 확대한 그래프,
도 18은 도 15의 시구간 A1을 확대한 그래프,
도 19는 도 13의 시구간 A2를 확대한 그래프,
도 20은 도 14의 시구간 A2를 확대한 그래프,
도 21은 도 15의 시구간 A2를 확대한 그래프,
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리장치의 구성 블록도,
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리장치의 제어방법에 관한 플로우차트,
도 24는 본 발명의 도플러 레이더 센서의 일 설치 형태를 나타내는 예시도,
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이장치의 후방 모습을 나타내는 예시도,
도 26은 도 25의 디스플레이장치에서 A-A 선을 따라서 절단한 모습을 나타내는 요부 단면도,
도 27 내지 도 29는 사용자의 이동 여부에 대응하여 디스플레이장치에서 기 설정된 동작이 실행되는 일 예시를 나타내는 예시도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 관해 상세히 설명한다. 이하 실시예들의 설명에서는 첨부된 도면들에 기재된 사항들을 참조하는 바, 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다.
만일, 실시예에서 제1구성요소, 제2구성요소 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 있다면, 이러한 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용되는 것이며, 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용되는 바, 이들 구성요소는 용어에 의해 그 의미가 한정되지 않는다. 실시예에서 사용하는 용어는 해당 실시예를 설명하기 위해 적용되는 것으로서, 본 발명의 사상을 한정하지 않는다.
또한, 실시예에서는 본 발명의 사상과 직접적인 관련이 있는 구성들에 관해서만 설명하며, 그 외의 구성에 관해서는 설명을 생략한다. 그러나, 본 발명의 사상이 적용된 장치 또는 시스템을 구현함에 있어서, 이와 같이 설명이 생략된 구성이 불필요함을 의미하는 것이 아님을 밝힌다. 실시예에서 "포함하다" 또는 "가지다"와 같은 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들의 조합이 존재함을 지정하기 위한 것이며, 하나 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하거나 부가되는 가능성을 배제하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상처리장치(100)의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영상처리장치(100)는 자체적으로 영상을 표시할 수 있도록 표시부(130)를 구비한 디스플레이장치로서, 이 중에서 TV로 구현된다. 그러나, 영상처리장치(100)는 표시부(130)를 구비하는 디스플레이장치 뿐만 아니라, 표시부(130)를 구비하지 않은 형태로서도 구현될 수 있다. 전자의 예시로는 모니터, 전자칠판, 전자액자, 전자 광고판 등이 있고, 후자의 예시로는 셋탑박스, 멀티미디어 재생장치 등이 있다. 영상처리장치(100)는 이 외에도 다양한 형태가 가능한데, 본 발명의 사상은 사용자가 자유롭게 휴대하며 사용하는 모바일 형태보다는, 주로 한 장소에 설치되어 사용되는 형태의 영상처리장치(100)에 적용된다. 물론, 본 발명의 사상은 영상처리장치이 이외에, 영상 관련이 아닌 기능의 전자장치에도 적용될 수 있다.
영상처리장치(100)는 방송신호 등과 같이 외부로부터 수신되는 영상데이터/영상신호를 수신하면, 이를 기 설정된 프로세스에 따라서 처리하여 표시부(130)에 영상으로 표시한다. 만일 표시부(130)를 구비하지 않았다면, 영상처리장치(100)는 타 디스플레이장치(미도시)에서 영상이 표시되도록 영상데이터를 해당 디스플레이장치(미도시)에 전송한다.
이와 같은 영상데이터의 처리 기능을 포함해서, 영상처리장치(100)는 영상에 관련되거나 또는 직접적으로 관련되지 않은 다양한 기능을 지원한다. 영상처리장치(100)가 지원하는 기능을 실제로 사용 환경에서 구현하기 위해서, 영상처리장치(100)는 사용자(U)로부터의 다양한 형태의 입력 이벤트에 따라서 사전에 지정된 기능 또는 동작을 실행한다.
영상처리장치(100)가 사용자(U)로부터의 입력 이벤트를 수신하기 위한 한 가지 형태의 구조는, 영상처리장치(100)로부터 분리 이격된 리모트 컨트롤러 또는 영상처리장치(100) 외측에 설치된 메뉴 키와 같은 입력부(140)를 사용자(U)가 직접 조작하는 경우가 있다. 다른 한 가지 형태의 구조는, 사용자가 입력부(140)를 조작하는 경우가 아닌, 다양한 형태의 센서(sensor)를 포함하는 감지부(160)에 의해 사용자(U)의 상태 변화를 감지하는 경우가 있다. 본 실시예는, 감지부(160)가 사용자(U)의 이동 상태를 감지하는 경우의 구조에 관해 설명한다.
본 실시예에서는 감지부(160)의 감지 대상이 사람인 사용자(U)인 경우에 관해 설명하지만, 사람 이외의 생물이나, 로봇과 같은 자가 동작하는 기계 등도 감지부(160)의 감지 대상이 될 수 있다.
예를 들어, 영상처리장치(100)는 사용자(U)가 영상처리장치(100)에 접근하거나 또는 멀어지도록 이동하는 것에 대응하여, 영상처리장치(100)의 시스템 전원이 턴오프된 상태에서 턴온 상태로 전환하거나 또는 시스템 전원이 턴온된 상태에서 턴오프 상태로 전환하도록 하는 기능을 실행할 수 있다. 시스템 전원이 턴오프된 상태에서 사용자(U)가 영상처리장치(100)에 접근 이동하는 것을 감지하면 시스템 전원을 턴온시키는 경우에, 감지부(160)는 사용자(U)의 이동 방향이 영상처리장치(100)에 접근하는 방향인지 아니면 멀어지는 방향인지 감지할 수 있다.
또한, 예를 들어 영상처리장치(100)는 사용자(U)가 이동하는 속도에 대응하여 시스템 전원을 스위칭하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자(U)가 이동하는 속도가 기 설정된 문턱값보다 크면 시스템 전원을 스위칭하는 경우에, 감지부(160)는 사용자(U)의 이동 속도를 감지하여 산출할 수 있다.
감지부(160)가 이와 같은 기능을 실행하기 위해서는 다양한 기술이 적용될 수 있는데, 예를 들면 감지부(160)는 도플러(Doppler) 효과를 응용한 CW 도플러 레이더 센서(Continuous-wave Doppler Radar Sensor)를 포함한다. 도플러 레이더 방식의 감지부(160)는 사용자(U)의 이동 상태 중에서 이동 속도 및 이동 방향을 감지할 수 있는 바, 감지부(160)의 구조 및 작동 원리에 관한 자세한 설명은 후술한다.
이하, 본 발명의 영상처리장치(100)의 구체적인 구성에 관해 설명한다.
도 2는 영상처리장치(100)의 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상처리장치(100)는 외부와 데이터/신호를 송수신하도록 통신하는 통신부(110)와, 통신부(110)에 수신되는 데이터를 기 설정된 프로세스에 따라서 처리하는 처리부(120)와, 처리부(120)에서 처리되는 영상데이터를 영상으로 표시하는 표시부(130)와, 사용자에 의한 입력 동작이 수신되는 입력부(140)와, 데이터가 저장되는 저장부(150)와, 사용자의 위치를 감지하는 감지부(160)와, 처리부(120)를 비롯한 디스플레이장치(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(170)를 포함한다.
통신부(110)는 영상처리장치(100)가 외부와 양방향 통신이 가능하도록 로컬 또는 네트워크를 통한 데이터의 송수신을 수행하는 바, 예를 들면 기 설정된 통신 프로토콜에 따라서 유선/무선을 통한 광역 네트워크를 통해 외부장치(미도시)에 접속한다. 통신부(110)는 각 통신규격에 따른 접속 포트(port) 또는 접속 모듈(module)의 집합체에 의해 구현될 수 있는 바, 접속을 위한 프로토콜 또는 접속 대상이 되는 외부장치(미도시)가 하나의 종류 또는 형식으로 한정되지 않는다. 통신부(110)는 영상처리장치(100)에 내장된 형태일 수 있으며, 전체 또는 일부의 구성이 영상처리장치(100)에 애드-온(add-on) 또는 동글(dongle) 형태로 추가 설치되는 형식도 가능하다.
통신부(110)는 접속된 각 장치에 대해 개별적인 통신 프로토콜 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 영상데이터의 경우를 예로 들면, 통신부(110)는 RF(radio frequency)신호, 컴포지트(composite)/컴포넌트(component) 비디오, 슈퍼 비디오(super video), SCART, HDMI(high definition multimedia interface), 디스플레이포트(DisplayPort), UDI(unified display interface), 또는 와이어리스(wireless) HD 등 다양한 규격을 기반으로 신호의 송수신이 가능하다.
처리부(120)는 통신부(110)에 수신되는 데이터/신호에 대해 다양한 프로세스를 수행한다. 통신부(110)에 영상데이터가 수신되면, 처리부(120)는 영상데이터에 대해 영상처리 프로세스를 수행하고, 이러한 프로세스가 수행된 영상데이터를 표시부(130)에 출력함으로써 표시부(130)에 해당 영상데이터에 기초하는 영상이 표시되게 한다. 또는, 통신부(110)에 수신되는 신호가 방송신호인 경우에, 처리부(120)는 특정 채널로 튜닝된 방송신호로부터 영상, 음성 및 부가데이터를 추출하고, 영상을 기 설정된 해상도로 조정하여 표시부(130)에 표시되게 할 수도 있다.
처리부(120)가 수행하는 영상처리 프로세스의 종류는 한정되지 않으며, 예를 들면 영상데이터의 영상 포맷에 대응하는 디코딩(decoding), 인터레이스(interlace) 방식의 영상데이터를 프로그레시브(progressive) 방식으로 변환하는 디인터레이싱(de-interlacing), 영상데이터를 기 설정된 해상도로 조정하는 스케일링(scaling), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환 등을 포함할 수 있다.
처리부(120)는 데이터의 종류, 특성에 따라서 다양한 프로세스를 수행할 수 있으므로 처리부(120)가 수행 가능한 프로세스를 영상처리 프로세스로 한정할 수 없으며, 또한 처리부(120)가 처리 가능한 데이터가 통신부(110)에 수신되는 것만으로 한정할 수 없다. 예를 들면, 처리부(120)는 영상처리장치(100)에 사용자의 발화가 입력되면 기 설정된 음성처리 프로세스에 따라서 해당 발화를 처리할 수 있다. 처리부(120)는 이러한 여러 기능을 통합시킨 SOC(system-on-chip)가, 또는 이러한 각 프로세스를 독자적으로 수행할 수 있는 개별적인 칩셋(chip-set)들이 인쇄회로기판 상에 장착된 영상처리보드(미도시)로 구현되며, 영상처리장치(100)에 내장된다.
표시부(130)는 처리부(120)에 의해 처리된 영상신호/영상데이터를 영상으로 표시한다. 표시부(130)의 구현 방식은 한정되지 않는 바, 액정(liquid crystal), 플라즈마(plasma), 발광 다이오드(light-emitting diode), 유기발광 다이오드(organic light-emitting diode), 면전도 전자총(surface-conduction electron-emitter), 탄소 나노 튜브(carbon nano-tube), 나노 크리스탈(nano-crystal) 등의 다양한 디스플레이 방식으로 구현될 수 있다.
표시부(130)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 액정 방식인 경우에, 표시부(130)는 액정 디스플레이 패널(미도시)과, 액정 디스플레이 패널(미도시)에 광을 공급하는 백라이트유닛(미도시)과, 액정 디스플레이 패널(미도시)을 구동시키는 패널구동기판(미도시) 등을 포함한다.
입력부(140)는 사용자의 조작 또는 입력에 따라서 기 설정된 다양한 제어 커맨드 또는 정보를 제어부(170)에 전달한다. 입력부(140)는 사용자의 의도에 따라서 사용자의 조작에 의해 발생하는 다양한 이벤트를 정보화하여 제어부(170)에 전달한다. 입력부(140)는 사용자로부터의 입력정보를 생성하기 위해 다양한 형태로 구현될 수 있는 바, 예를 들면 입력부(140)는 영상처리장치(100) 외측에 설치된 키/버튼이거나, 영상처리장치(100) 본체와 이격되게 별도로 마련되며 통신부(110)와 통신하는 리모트 컨트롤러이거나, 또는 표시부(130)와 일체화된 터치스크린일 수도 있다.
저장부(150)는 제어부(170)의 제어에 따라서 다양한 데이터가 저장된다. 저장부(150)는 시스템 전원의 제공 유무와 무관하게 데이터를 보존할 수 있도록, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(hard-disc drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현된다. 저장부(150)는 처리부(120) 또는 제어부(160)에 의해 억세스(access)됨으로써, 데이터의 독취(read), 기록(write), 수정(edit), 삭제(delete), 갱신(update) 등이 수행된다.
감지부(160)는 영상처리장치(100)에 대한 사용자의 이동 상태를 감지한다. 구체적으로, 감지부(160)는 영상처리장치(100)에 대해 사용자가 이동한 상태인지 아니면 정지한 상태인지, 그리고 사용자가 이동하는 경우라면 사용자가 영상처리장치(100)에 접근하는 방향으로 이동하는지 아니면 사용자가 영상처리장치(100)로부터 이격되는 방향으로 이동하는지를 감지한다. 감지부(160)는 그 감지 결과를 제어부(170)에게 전달함으로써, 제어부(170)가 감지 결과에 대응하여 기 설정된 동작 또는 기능을 실행하도록 한다. 본 실시예에서 감지부(160)는 사용자의 이동 상태를 감지하기 위해 도플러 레이더 방식의 센서를 포함하는 바, 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.
감지부(160)는 한 가지 종류의 센서만을 포함할 수도 있고, 상이한 종류의 복수의 센서를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 감지부(160)는 도플러 레이더 방식의 센서만을 포함할 수도 있고, 또는 적외선 센서나 카메라 등 다양한 센서를 추가적으로 포함할 수도 있다.
제어부(170)는 CPU로 구현되며, 특정 이벤트의 발생에 따라서 영상처리장치(100)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 제어부(170)는 특정 컨텐츠의 영상데이터가 통신부(110)에 수신되면 해당 영상데이터가 처리되어 표시부(130)에 영상으로 표시되도록 처리부(120)를 제어한다. 또는, 제어부(170)는 입력부(140)를 통해 사용자의 입력 이벤트가 발생하면 해당 이벤트에 대응하게 사전에 설정된 동작이 실행되도록 처리부(120)를 비롯한 구성요소들을 제어한다.
특히, 제어부(170)는 본 실시예에서, 감지부(160)로부터의 감지 결과에 기초하여 미리 지정된 동작이 실행되게 제어한다. 예를 들면, 제어부(170)는 감지부(160)로부터 사용자가 영상처리장치(100)에 접근하게 이동하는지 아니면 멀어지게 이동하는지에 따라서, 시스템 전원이 스위칭되도록 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 감지부(160)에 관해 자세히 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 감지부(160)는 도플러 레이더 센서를 포함하는 바, 도플러 레이더 센서는 기본적으로 도플러 효과의 원리를 응용하여 구현된다.
도 3은 도플러 효과의 원리를 개략적으로 나타내는 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 경적을 울리면서 빠르게 다가왔다가 멀어지도록 이동하는 기차(210)의 경적 소리는 특이한 형태로 들린다. 즉, 기차(210)가 관측자(220)에게 다가올 때에는 경적이 관측자(220)에게 높은 음으로 들리지만, 기차(210)가 관측자(230)로부터 멀어질 때에는 경적이 관측자(230)에게 낮은 음으로 들린다. 이는 소리를 내는 물체(210) 및 관측자(220,230) 중 적어도 어느 하나가 이동하면 해당 소리가 원래와는 다른 파형으로 관측자(220,230)에게 들리기 때문인데, 이러한 현상은 모든 종류의 파동에서 성립하는 보편적인 현상이다. 이러한 현상을 도플러 현상이라고 하는 바, 1842년 오스트리아의 물리학자인 J. C. 도플러에 의해 발견된 현상이다. 즉, 도플러 효과는 파원과 관측자 중 한쪽 또는 양쪽 모두가 운동하고 있을 때에 관측자에게 관측되는 파원의 진동수가 변하는 현상이다.
도플러 효과를 음파의 경우에서 수학적으로 표현하면 다음과 같다.
정지해 있는 관측자 쪽으로 진동수 f0 (Hz)의 음을 내는 음원이 속도 vs (m/s)로 접근하는 경우를 가정하고, 음의 속도를 v (m/s)라고 한다. 일 시점에 음원으로부터 나오는 음파의 마루(ridge)는 1초 사이에 v 만큼 진행하며, 이 사이에 음원은 vs 만큼 진행하고 음파의 마루를 f0 개를 낸다. 음원이 진행하는 방향에서는 (v-vs) 사이에 파의 마루가 f0 개 있으므로, 파장 λ1은 다음 수학식과 같이 되어 음원이 정지하고 있을 때보다 짧아진다.
[수학식 1]
Figure pat00001
그러나, 파의 진행속도는 변하지 않으므로, 관측자에게서는 그 음의 진동수 f1이 다음 수학식을 만족하게 된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
즉, 진동수가 증가되어 실제의 음보다 높은 소리로 들린다.
반대로, 음원이 멀어질 경우의 진동수 f`1는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 3]
Figure pat00003
다음으로, 음원이 정지해 있고 관측자가 음원 쪽으로 v0 (m/s)의 속도로 접근해 가는 경우를 가정할 수 있다. 음원이 정지해 있으므로 공간을 전파하는 음파의 파장은 λ=v/f0 이지만, 운동하고 있는 관측자에 대해 파의 마루는 속도 (v+v0)로 접근한다. 그 결과, 관측자에게는 파의 진동수 f2가 다음 수학식을 만족하게 된다.
[수학식 4]
Figure pat00004
한편, 음원 및 관측자가 모두 운동할 때에 음원에서 관측자 쪽으로 가는 방향을 양으로 하여 속도를 각각 vs, v0라고 가정하면, 그 진동수 f3는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 5]
Figure pat00005
도플러 레이더 센서는 이와 같은 원리를 응용하여, 움직이는 물체에 특정 주파수의 전파 또는 RF(radio frequency) 신호를 투사하고, 물체가 움직이는 방향 및 속도에 따라서 반사된 전파 또는 RF 신호의 특성의 변동에 기초하여 물체의 이동 상태를 판단한다. 도플러 레이더 센서에 의해 감지할 수 있는 물체의 이동 상태는, 도플러 레이더 센서의 구현 방식에 다양하게 마련될 수 있다.
이하, 물체(240)의 속도를 감지하는 방식의 도플러 레이더 센서(300)의 원리에 관해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 물체(240)의 속도를 감지하는 방식의 도플러 레이더 센서(300)의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 움직이는 물체(240)는 그 속도에 비례하여 주파수가 변경되므로, 도플러 레이더 센서(300)는 이 변경 주파수를 역으로 계산하여 움직이는 물체(240)의 속도 및 방향을 판단한다.
도플러 레이더 센서(300)는 초기 주파수 f0의 RF신호 또는 전파를 생성하는 발진기(oscillator)(310)와, 발진기(310)에서 생성되는 RF신호를 투사하는 송신부(320)와, 송신부(320)로부터 투사되는 RF신호가 물체(240)에 부딪히면서 반사되는 것을 수신하는 수신부(330)와, 발진기(310)에서 생성되는 RF신호 및 수신부(330)에 수신되는 RF신호 사이의 차이에 기초하여 주파수 변이량 fd를 출력하는 믹서(mixer)(340)를 포함한다.
여기서, 발진기(310)에서 생성되고 송신부(320)를 통해 물체(240)로 투사되는 RF신호를 송신파 또는 송신무선신호, 이 송신파가 물체(240)에 부딪혀 반사됨으로써 생성되어 수신부(330)에 수신되는 RF신호를 수신파 또는 수신무선신호로, 각각 편의상 지칭한다.
최초 발진기(310)로부터 생성된 송신파는 송신부(320)를 통해 외부로 투사되며, 물체(240)에 부딪혀 반사된 이후에 수신파로서 수신부(330)에 수신된다. 믹서(340)는 송신파의 주파수 및 수신파의 주파수를 비교하여 그 차이를 도출한다.
물체(240)의 이동속도를 v로, 물체(240)의 이동방향 축선 및 송신부(320)로부터의 RF신호의 투사방향 축선 사이의 각도를 α라고 하면, 이동하는 물체(240)에 의한 송신파 및 수신파 사이의 주파수 변이량 fd는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 6]
Figure pat00006
여기서, c0는 광속도이다.
이와 같이 도출된 주파수 변이량에 기초하여 물체(240)의 이동 속도의 산출이 가능하다. 이와 같은 원리의 도플러 레이더 센서(300)는 물체(240)의 이동 방향보다는 물체(240)의 이동 속도를 감지하고자 하는 경우, 예를 들면 고속도로의 과속감지 센서 등에 적용될 수 있다.
그런데, 물체(240)의 이동 방향을 주로 감지하고자 하는 경우에, 위 예시와는 다른 원리 및 구조의 도플러 레이더 센서가 있다. 물체(240)의 이동 방향을 감지하기 위한 도플러 레이더 센서의 원리로는 Sideband filtering, Offset carrier demodulation, In-phase and quadrature demodulation 등이 있다. 이 중에서 In-phase and quadrature demodulation은 약칭으로 I-Q 방식으로 지칭하는데, 이하 실시예에서는 I-Q 방식을 기준으로 하여 설명한다.
도 5는 I-Q 방식의 도플러 레이더 센서(400)의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도플러 레이더 센서(400)는 RF신호를 생성하는 발진기(410)와, 발진기(410)로부터 생성되는 RF신호를 송신파로서 투사하는 송신부(420)와, 외부 물체에 의해 반사되는 RF신호를 수신파로 수신하는 수신부(430)와, 송신파 및 수신파를 믹싱하여 제1합성신호를 출력하는 제1믹서(440)와, 송신파의 위상을 기 설정된 위상차만큼 이동시키는 위상이동부(450)와, 위상이동부(450)에 의해 위상이 이동된 송신파를 수신파와 믹싱하여 제2합성신호를 출력하는 제2믹서(460)를 포함한다.
송신부(420)로부터 송신되는 송신파의 파형방정식을 Xt(t), 수신부(430)에 수신되는 수신파의 파형방정식을 Xr(t)라고 하면, 송신파 및 수신파는 각각 다음 수학식과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
위 식에서, ξt는 송신파의 진폭(amplitude), ωs는 송신파의 주파수, ξr는 수신파의 진폭, ωd는 송신파의 주파수, t는 시간, φ는 위상차이다. 즉, 물체의 이동 방향 및 속도에 의해, 송신파 및 수신파 사이에 ωd만큼의 주파수 차이가 발생하며, 위상 또한 φ만큼의 차이가 발생한다. 따라서, Xr(t)의 위상차 φ를 알면 물체가 도플러 레이더 센서(400)에 접근하는 방향으로 이동하는지, 아니면 멀어지는 방향으로 이동하는지를 판별할 수 있다.
본 도면과 같은 구조에 따라서, 발진기(410)로부터 생성되는 송신파는 일부가 송신부(420)를 통해 수신되며 일부가 제1믹서(440) 및 위상이동부(450)로 각각 전달된다. 발진기(410)로부터 송신부(420), 제1믹서(440) 및 위상이동부(450)에 전달되는 송신파는 모두 동일한 특성의 RF신호이다.
위상이동부(450)는 발진기(410)로부터의 송신파에 90도 위상차를 인가함으로써 위상이동된 송신파를 생성하고, 이 위상이동된 송신파를 제2믹서(460)에 전달한다. 위상이동부(450)가 송신파에 인가하는 위상차가 90도인 이유는 후술한다.
제1믹서(440)는 발진기(410)로부터 전달되는 송신파와, 수신부(430)로부터 전달되는 수신파가 각각 수신된다. 제1믹서(440)는 송신파 및 수신파를 믹싱하여 제1합성신호를 생성 및 출력한다. 제1합성신호는 편의상 제1신호 또는 I-신호로 지칭하며, 제1합성신호의 파형방정식은 I(t)이다.
제2믹서(460)는 위상이동부(450)로부터 전달되는 위상이동된 송신파와, 수신부(430)로부터 전달되는 수신파가 각각 수신된다. 제2믹서(460)는 위상이동된 송신파를 수신파에 믹싱함으로써 제2합성신호를 생성 및 출력한다. 제2합성신호는 편의상 제2신호 또는 Q-신호로 지칭하며, 제2합성신호의 파형방정식은 Q(t)이다.
여기서, 제1믹서(440) 및 제2믹서(460)가 두 가지의 신호를 믹싱 또는 합성하여 합성신호를 출력하는 방식은 신호처리에 관련된 다양한 회로 기술을 응용하여 적용할 수 있다.
제1믹서(440)에서 출력되는 I-신호인 I(t)와, 제2믹서(460)에서 출력되는 Q-신호인 Q(t)는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 8]
Figure pat00008
I(t) 및 Q(t)가 서로 동일한 변수를 가지는 반면에, 삼각함수가 cosine 및 sine으로 각기 차이가 있는 것은, 위상이동부(450)가 송신파에 인가한 위상차가 90도이기 때문이다. 즉, 위상이동부(450)가 송신파에 90도의 위상차를 인가하여 출력하였기 때문에, 최종적으로 위 수학식과 같은 I(t) 및 Q(t) 사이의 관계가 성립한다.
여기서, A는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 9]
Figure pat00009
이 때, I-신호 및 Q-신호의 주파수는 동일하게 유지되지만, 도플러 레이더 센서(400)에 대해 물체가 접근하는 방향으로 이동하거나 또는 이격하는 방향으로 이동할 때에, 서로 상이한 부호의 위상차가 나타난다. 이 위상차는 이론적으로는 90도가 되며, 다만 물체의 이동 방향에 따라서 부호가 서로 상이하게 결정된다. 도플러 레이더 센서(400)는 이러한 원리를 이용하여 물체의 이동 방향이 접근하는 방향인지 아니면 이격하는 방향인지를 판단한다. 주파수 차이 ωd의 부호에 따른 I-신호 및 Q-신호의 각각 부호는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 10]
Figure pat00010
ωd가 0보다 큰 첫 번째 케이스 및 ωd가 0보다 작은 두 번째 케이스의 경우 모두, I-신호는 (+) 부호를 나타낸다. 그러나, Q-신호는 첫 번째 케이스에서 (+) 부호를 나타내는 반면, 두 번째 케이스에서 (-) 부호를 나타낸다.
I-신호 및 Q-신호의 파형을 2차원 상에 나타내면, 첫 번째 케이스에서 Q-신호의 위상은 I-신호의 위상보다 "지상(Lag)"으로 나타나며, 두 번째 케이스는 Q-신호의 위상은 I-신호의 위상보다 "진상(Lead)"으로 나타난다.
여기서, "지상" 및 "진상"의 의미에 관해 이하 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 두 신호 간의 위상 관계가 지상인 경우 및 진상인 경우를 비교하여 나타내는 예시도이다. 본 도면에서의 첫 번째 케이스 및 두 번째 케이스는 앞선 예시에서의 경우와 동일하다. 또한, 본 도면에서 I-신호는 점선으로, Q-신호는 실선으로 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, I-신호(510, 530) 및 Q-신호(520, 540)가 시간축을 따라서 진동하는 형태로 나타나 있다. 각 케이스에서 I-신호(510, 530) 및 Q-신호(520, 540) 사이의 위상관계를 보면, 첫 번째 케이스에서 I-신호(510)는 Q-신호(520)보다 시간적으로 선행하는 형태를 가진다. 반면, 두 번째 케이스에서 I-신호(530)는 Q-신호(540)보다 시간적으로 후행하는 형태를 가진다.
이를 다시 표현하면, 첫 번째 케이스에서 Q-신호(520)의 위상은 I-신호(510)의 위상보다 시간적으로 나중에 형성되는 형태이며, 두 번째 케이스에서 Q-신호(540)의 위상은 I-신호(530)의 위상보다 시간적으로 먼저 형성되는 형태이다. 즉, 첫 번째 케이스에서 Q-신호(520)의 위상은 I-신호(510)의 위상보다 "지상"으로 나타나며, 두 번째 케이스에서 Q-신호(540)의 위상은 I-신호(530)의 위상보다 "진상"으로 나타난다.
다시 위의 수학식 10을 참조하면, Q-신호(520)의 위상이 I-신호(510)의 위상보다 "지상"으로 나타나는 첫 번째 케이스는, 물체가 도플러 레이더 센서(400) 쪽으로 접근하는 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 반면, Q-신호(540)의 위상이 I-신호(530)의 위상보다 "진상"으로 나타나는 두 번째 케이스는, 물체가 도플러 레이더 센서(400)로부터 이격하는 방향으로 이동하는 것을 의미한다.
만일, ωd=0이라면 I-신호(510, 530) 및 Q-신호(520, 540) 사이에는 실질적인 위상차가 없다는 것을 의미하는 바, 이러한 상태를 "동상(in phase)"이라고 한다. 주파수 변이량이 0이라는 것은, 물체가 이동하지 않고 정지한 상태라는 점을 기대할 수 있다.
또한, I-신호 및 Q-신호의 진폭의 크기는 이동하는 물체와 도플러 레이더 센서(400) 사이의 거리에 의존하여 변화하는 바, 대략 거리의 로그 값에 반비례하는 형태로 나타난다. 이러한 점을 이용하여, 진폭이 기 설정된 문턱값(threshold)보다 큰 경우에는 이동하는 물체가 있다고 판단하는 바, 이 때의 위상차 부호를 계산하여 이동하는 물체의 이동 방향을 판단할 수 있다. 진폭 A와 위상차 φ는 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 11]
Figure pat00011
즉, 위 수학식에 따라서, 산출된 진폭이 문턱값보다 크면 물체가 이동하는지 여부를 1차적으로 판단 가능하며, 다음으로 산출된 위상차의 부호에 따라서 물체의 이동 방향을 2차적으로 판단 가능하다.
이러한 I-Q 방식이 적용된 도플러 레이더 센서(400)에서 출력되는 실제 I-신호 및 Q-신호는 정현파 형태로 시간축에 따라서 진동하는 파형을 가진다. 이러한 진동 파형에서 진폭의 대소를 판단하기 위해서는 평활화(smoothing) 처리기법을 통해 신호를 처리한 이후, 특정 문턱값과 비교한다.
평활화 처리기법은, 거친 표본 추출이나 잡음 때문에 데이터의 분석에 장애가 되는 미세한 변동이나 불연속성 등이 있을 때, 이런 변동이나 불연속성을 약하게 하거나 제거하여 매끄럽게 하는 방법이다. 신호 처리의 측면에서 평활화 처리기법은, 진동하는 파형의 신호를 보다 완만한 파형으로 변환시켜 분석을 용이하게 하기 위해 적용된다. 만일, 신호의 진동 형태가 분석에 용이하게 완만하다면, 평활화 처리기법은 생략될 수도 있다. 평활화 처리기법의 예를 들면, 이동평균법(method of moving average), 저역통과 필터링(low pass filtering) 등이 있다.
이동평균법은 데이터의 단기변동에서 나타나는 불규칙성을 제거하고 특정 반복기간 내에의 개별 값을 순차적으로 산술평균한 것으로 데이터의 장기적 변동 동향, 즉 추세변동을 파악하는 방법이다. 즉, 이동평균법은 시계열의 추세값을 결정하는 하나의 방법이다. 저역통과 필터링은 신호에서 고주파 성분을 제거하는 방법이다.
그런데, 실제 도플러 레이더 센서(400)를 제품에 적용하여 사용하는 과정에서, 다양한 원인으로 인해 정확한 신호 분석을 방해하는 노이즈의 혼입이 발생할 수 있다.
노이즈 혼입은 다양한 발진장치 등으로 인하여 시스템의 내부에서 발생하거나, 또는 외부로부터의 원인인 외란(disturbance)에 의해 발생한다. 외란은 다양한 형태로 나타날 수 있지만, 외란의 중요한 원인 중 하나는 송신파 및 수신파의 크로스토크(crosstalk) 현상이다. 이하, 크로스토크 현상에 관해 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 도플러 레이더 센서(600)의 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도플러 레이더 센서(600)는 인쇄회로기판(610)과, 인쇄회로기판(610) 상에 형성된 회로부(620)와, 회로부(620)에 대한 전원 인가 및 신호의 송수신이 수행되도록 영상처리장치(100)와 같은 메인 시스템에 연결된 접속부(630)와, 회로부(620)로부터 전달되는 송신파를 외부로 투사하는 송신부(640)와, 외부로부터의 수신파를 수신하여 회로부(620)에 전달하는 수신부(650)를 포함한다.
회로부(620)는 앞선 도 5 관련 도플러 레이더 센서(400)의 구조에서, 발진기(410), 제1믹서(440), 위상이동부(450) 및 제2믹서(460)의 구성과 실질적으로 동일한 구성을 포함한다.
또한, 송신부(640) 및 수신부(650)는 도 5 관련 도플러 레이더 센서(400)의 구조에서 동일한 용어의 구성과 실질적으로 동일하다. 구조적으로 보면, 송신부(640) 및 수신부(650)는 각기 2개의 금속 노드(node)를 포함하는 2-patch 안테나를 포함한다.
즉, 회로부(620)는 송신파를 생성하여 송신부(640)를 통해 투사하고, 수신파가 수신부(650)에 수신되면 송신파 및 수신파에 기초하여 I-신호 및 Q-신호를 생성하여 접속부(630)를 통해 출력한다. 영상처리장치(100)는 도플러 레이더 센서(600)로부터 출력되는 I-신호 및 Q-신호에 기초하여 앞서 설명한 바와 같이 물체의 이동 상태를 판단한다.
또는, 회로부(620)는 접속부(630)를 통해 I-신호 및 Q-신호를 출력하는 대신, 물체의 이동 상태를 판단하기 위한 판단 회로를 포함하고, 물체의 이동 상태에 관한 판단 결과를 접속부(630)를 통해 출력할 수도 있다.
그런데, 인쇄회로기판(610)이 소형이고 회로부(620)에서 생성되는 RF신호가 고주파 특성을 가지므로, 회로부(620) 내부에 신호절연 설계가 되어 있다고 하더라도 송신부(640) 및 수신부(650) 사이에 RF신호가 상호 간섭하는 현상이 발생할 수 있다. 구체적으로는, 송신부(640)에서 투사되는 RF신호가 수신부(650)로 전파되거나, 수신부(650)에 수신되는 RF신호가 송신부(640)로 전파되는 등의 현상이 있는데, 이러한 현상을 크로스토크 현상이라고 한다. 크로스토크 현상이 발생하면 당연히 RF신호의 신호 특성이 변화하게 되므로, 정확한 감지 결과를 도출하는 것이 곤란하다.
이와 같은 크로스토크 현상을 포함한 다양한 노이즈는 RF신호가 불규칙하게 변화하게 함으로써, 결과적으로 신호 분석에 나쁜 영향을 미치게 된다. 예를 들면, 노이즈는 물체가 실제로 이동하였음에도 불구하고 도플러 레이더 센서(600)가 이를 감지하지 못하게 하거나, 물체가 실제로 이동하지 않았음에도 불구하고 도플러 레이더 센서(600)가 물체가 이동한 것으로 감지하는 오류를 발생시킬 수 있다.
이에, 본 실시예는, 노이즈 또는 외란이 I-신호 및 Q-신호에 대해 신호분석 측면에서 악영향을 미치는 경우에, 이러한 악영향을 배제함으로써 보다 정밀한 감지 결과를 도출하는 도플러 레이더 센서(600)를 제공하기 위한 방법을 제안하는 바, 이에 관하여 설명한다.
도 8은 본 실시예에 따른 감지부(700)의 구성 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감지부(700)는 I-신호 및 Q-신호를 각기 출력하는 센서모듈(710)과, 각 신호를 증폭하는 AMP(amplifier)(720)와, 각 신호에서 고주파 영역을 필터링하는 LPF(low pass filter)(730)와, 각 신호를 아날로그에서 디지털로 변환하는 ADC(AC/DC converter)(740)와, 각 신호에 기초하여 물체의 이동 상태를 판단하는 감지처리부(750)를 포함한다.
본 실시예에서는 감지부(700)의 하위 구성으로서 감지처리부(750)가 별도로 마련되는 것으로 표현하였으나, 본 발명의 사상이 영상처리장치(100)에 구현되는 방식은 이에 한정되지 않는다. 감지부(700)에서 센서모듈(710), AMP(720) 및 LPF(730)는 아날로그 처리블록으로 분류할 수 있고, ADC(740) 및 감지처리부(750)는 디지털 처리블록으로 분류할 수 있다. 각 처리블록의 구현 형태에 있어서, 아날로그 처리블록은 하드웨어 회로로 구현되며, 디지털 처리블록은 MCU(micro controller unit) 또는 영상처리장치(100) 내부의 타 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 감지부(700)는 센서모듈(710)만 포함하고, AMP(720), LPF(730), ADC(740) 및 감지처리부(750)는 처리부(120, 도 2 참조) 및 제어부(170, 도 2 참조)가 해당 기능을 수행할 수도 있다. 특히, 감지처리부(750)는 제어부(170, 도 2 참조)가 그 역할을 대체할 수도 있다.
센서모듈(710)은 RF신호의 생성, 송신파의 투사, 수신파의 수신, I-신호 및 Q-신호의 생성 및 출력의 기능을 수행한다. 센서모듈(710)은 앞서 설명한 도플러 레이더 센서(도 5의 400 및 도 7의 600 참조)를 응용하여 적용할 수 있는 바, 자세한 설명을 생략한다.
AMP(720)는 센서모듈(710)로부터 출력되는 I-신호 및 Q-신호를 기 설정된 레벨로 증폭시킨다. 센서모듈(710)로부터 출력되는 I-신호 및 Q-신호는 그 스케일이 상대적으로 작으므로, 보다 정밀하고 용이한 신호 분석을 위해 증폭시키는 것이 바람직하다.
LPF(730)는 I-신호 및 Q-신호에 대해, 기 설정된 주파수 대역 이상을 필터링한다. 본 실시예에서는 LPF(730)가 AMP(720)의 후단에 있는 것처럼 표현하였으나 이는 설계 방식에 따라서 상이할 수 있는 바, LPF(730)가 AMP(720)의 전단에 있을 수도 있다. LPF(730)가 고주파 영역을 필터링하는 이유는 다음과 같다. 영상처리장치(100)에서 발생하는 시스템 노이즈는 상대적으로 고주파가 많은 반면에, 외란은 상대적으로 저주파가 많다. 이에, LPF(730)는 고주파 영역을 필터링하고 저주파 영역을 통과시킴으로써, 시스템 노이즈를 제거한다.
ADC(740)는 I-신호 및 Q-신호의 분석 처리가 가능하도록, I-신호 및 Q-신호를 아날로그에서 디지털로 변환하여 감지처리부(750)에 출력한다.
감지처리부(750)는 디지털화된 I-신호 및 Q-신호를 분석하여, 시간 경과에 따라서 물체의 이동 여부 및 이동 방향을 판단한다. 여기서, 감지처리부(750)는 물체의 이동 여부를 판단함에 있어서 시스템 노이즈 및 외란에 의한 검출 오류를 배제시키는 처리 동작을 수행하는 바, 본 실시예에서의 특징적인 동작을 수행한다.
감지처리부(750)는 앞서 설명한 바와 같이 I-신호 및 Q-신호 사이의 진폭에 기초하여 물체의 이동 여부를 감지한다. 감지처리부(750)는 물체의 이동에 의해 발생하는 I-신호 및 Q-신호의 진폭이 특정한 문턱값 이상이면, 이동하는 물체를 감지한 것으로 판단한다. 여기서, 감지처리부(750)는 I-신호 및 Q-신호 각각의 진폭을 개별적으로 문턱값과 비교하는 것이 아니고, I-신호 및 Q-신호를 기 설정된 수식에 따라서 조합 또는 합성하여 합성신호를 생성하고 이 합성신호의 진폭을 문턱값과 비교한다. 여기서, 편의상 I-신호 및 Q-신호를 합성한 합성신호를 C(Composition)-신호라고 지칭한다.
C-신호를 생성하기 위한 I-신호 및 Q-신호의 합성 방법 또는 수식은, 정상화(normalization) 처리방법이 적용된다. 정상화 처리방법의 예시로는 signal envelop 연산, norm 연산 등이 있다.
도 9는 signal envelop 연산의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, signal envelop 연산은, 예를 들면 I-신호(810) 및 Q-신호(820)의 두 신호가 있을 때에, 시점 별로 두 신호(810, 820) 중에서 상대적으로 큰 값을 취하는 방법이다. 본 실시예에서 I-신호(810) 및 Q-신호(820)를 signal envelop 연산하여 생성한 C-신호 thEnvelop은 다음과 같은 수학식으로 표현한다.
[수학식 12]
Figure pat00012
여기서, abs 함수는 입력된 수의 절대값을 반환하는 함수이다. 즉, 위 수학식은 I-신호(810) 및 Q-신호(820) 중에서 각 시점 별로 상대적으로 큰 값이 반환한다. 따라서, signal envelop 연산에 의해 산출되는 C-신호 thEnvelop(830)을 파형으로 표현하면, I-신호(810) 및 Q-신호(820)의 상측 외곽선을 따라서 연결되는 선으로 나타난다.
한편, norm은 선형대수학 및 함수해석학에서 벡터공간의 벡터들에 대해 길이 또는 크기를 부여하기 위한 함수이다. 제로 벡터의 norm은 0이며, 그 외의 모든 벡터는 양의 실수 norm을 가진다. 예를 들면 n차원 유클리드 공간 Rn 상의 벡터 x=[x1, x2, ... ,xn]에 대한 2-norm 연산 및 infinit-norm 연산은 각각 다음 수학식을 만족한다.
[수학식 13]
Figure pat00013
본 실시예에서 I-신호 및 Q-신호를 2-norm 연산하여 생성한 C-신호 th2-norm은 다음과 같은 수학식으로 표현한다.
[수학식 14]
Figure pat00014
이와 같은 I-신호 및 Q-신호로부터 정상화 처리방법을 통해 생성된 C-신호는 이동평균법, 저역통과 필터링 등과 같은 평활화 처리방법의 처리 이후에, 최종적으로 문턱값과 비교된다. 즉, 시간에 따라서 진행되는 C-신호의 진폭이 문턱값보다 큰 시구간에서, 물체의 이동이 감지된 것으로 판단될 수 있다.
그런데, 앞서도 설명한 바와 같이, 일 시구간에서 노이즈 또는 외란이 I-신호 및 Q-신호에 대해 영향을 미치는 경우에도 C-신호의 진폭은 문턱값보다 크게 나타날 수 있다. 이는, 특정 시구간에서 C-신호의 진폭이 문턱값보다 크게 나타나는 원인은 물체의 이동에 의한 경우와 노이즈/외란에 의한 경우의 두 가지가 가능하므로, 이 중에서 노이즈/외란에 의한 경우를 판별하여 배제하여야 함을 의미한다.
도 10은 물체의 이동에 의한 경우와 외란에 의한 경우 각각의 I-신호 및 Q-신호의 파형 변화를 나타내는 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, I-신호 및 Q-신호의 파형이 시간축에 따라서 나타나 있다. 제1케이스(850) 및 제2케이스(860) 모두 기 설정된 문턱값(Th)보다 크게 나타므로, 이들 시구간에서 물체의 이동 또는 외란이 발생한 것으로 판단이 가능하다.
제1케이스(850)는 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 90도를 가지도록 나타난다. Q-신호가 송신파를 90도 위상이동시킨 이후에 수신파와 믹싱함으로써 생성된 점을 고려하면, 제1케이스는 정상적인 상태라고 볼 수 있다.
그런데, 제2케이스(860)는 I-신호 및 Q-신호의 위상차가 실질적으로 동일하게 나타난다. Q-신호의 생성방법을 고려할 때에 I-신호 및 Q-신호 사이에는 오차범위를 고려하더라도 기 설정된 값 이상의 위상차를 가지도록 파형이 나타나야 한다. 그러나, 이와 같이 I-신호 및 Q-신호 사이에 실질적으로 위상차가 없다는 것은 설계상 의도되지 않은 원인이 개입된 것으로 볼 수 있는 바, 앞서 설명한 바와 같이 노이즈 또는 외란에 의해 발생한 것으로 판단될 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 실시예에 따른 영상처리장치(100)는 다음과 같은 방법에 따라서 동작한다.
영상처리장치(100)는 송신파 및 수신파의 기 설정된 신호특성을 만족하는 시구간을 특정하고, 이 신호특성을 만족하는 시구간에서 송신파 및 수신파 사이의 위상차에 왜곡이 발생하였는지 여부에 기초하여 해당 시구간에서 물체가 이동하였는지 여부를 판단한다. 영상처리장치(100)는 송신파 및 수신파 사이의 위상차가 기 설정된 문턱값보다 작으면 송신파 및 수신파 사이의 위상차에 왜곡이 발생한 것으로 판단하고, 이 판단 결과에 따라서 물체가 이동하지 않은 것으로 판단한다.
본 실시예에서는 시구간을 특정하여 위상차의 왜곡을 판단하는 것으로 설명하지만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 영상처리장치(100)는 시점 단위로 신호특성의 만족 여부를 판단하고 위상차의 왜곡 여부를 판단할 수도 있다.
송신파 및 수신파 사이의 위상차의 왜곡을 판단하기 위한 구체적인 방법으로서, 영상처리장치(100)는 송신파 및 수신파를 합성한 I-신호 및 송신파를 위상이동시켜 수신파와 합성한 Q-신호의 기 설정된 신호특성 조건이 해당 시구간에서 만족하는지 여부를 판단한다. 이 신호특성 조건의 만족 여부는, I-신호 및 Q-신호를 정상화 처리하여 합성한 C-신호의 진폭이 기 설정된 문턱값보다 큰지 여부에 관한 것이다. 여기서 언급하는 문턱값은 송신파 및 수신파 사이의 위상차 관련 문턱값과는 상이하다.
여기서, 영상처리장치(100)는 해당 신호특성 조건을 만족하면, 해당 시구간에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차에 기초하여 해당 시구간에서 물체가 이동하는지 여부를 판단한다. 즉, 영상처리장치(100)는 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 90도이거나 또는 기 설정된 값보다 크면 물체가 이동하는 정상적인 경우로 판단하고, I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 0이거나 또는 기 설정된 값보다 작으면 외란에 의한 비정상적인 경우로 판단한다.
이로써, 영상처리장치(100)는 물체의 이동 여부를 감지함에 있어서, 노이즈 또는 외란에 의한 신호 교란을 배제하고, 감지 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 신호의 특성을 고려하면 실제로 위상차를 직접 산출하는 것은 용이하지 않을 수 있다. 이론적으로는 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차는 정상적인 경우에 90도가 발생하여야 하지만, 실제 신호의 파형은 노이즈/외란에 의해 두 신호의 크기도 일치하지 않으며, DC 오프셋도 서로 상이하게 변화하며, 파형의 모양도 일치하지 않게 된다.
DC 오프셋이란, 신호 처리에 관련된 다양한 하드웨어 또는 소프트웨어의 오차로 인해, 실제 설계 시의 예상과는 상이한 형태로 신호의 파형이 나타나는 것을 의미한다. 예를 들면, 설계 시에는 신호의 진폭 초기값이 0일 것으로 기대되었으나, 실제로는 0이 아닌 수치로 초기값이 형성되는 경우가 있다. 신호 처리 시에는 이러한 오차를 고려한 보정 처리가 반영되어야 한다.
신호의 위상을 계산하는 방법으로는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformm, FFT) 기법이나, arctangent 함수를 이용하는 기법 등이 있다. 여기서, arctangent 함수를 이용하는 기법은 앞서 설명한 수학식 11에서 설명한 바 있다. FFT는 푸리에 변환에 근거하여 근사공식을 이용한 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform)을 계산할 때 연산횟수를 줄일 수 있도록, 반복되는 계산과정을 제거함으로써 빠른 산출이 가능하게 고안되었다.
FFT에 의하면 보다 정확한 주파수 및 위상값의 도출이 가능하지만, FFT를 이용하기 위해서는 빠른 연산이 가능한 MCU나 DSP(Digital Signal Processing)을 필요로 한다. 이는 필연적으로 제품 구현 시의 소요비용이 증가한다는 것을 의미하므로, 영상처리장치(100)가 제한된 시스템 자원을 가지는 TV 등의 가전제품일 경우에는 FFT보다 arctangent 함수를 이용하는 것이 보다 적절하다.
그런데, arctangent 함수를 이용하여 두 신호 사이의 정확한 위상차를 계산하기 위해서는, 두 신호의 모양이 정확하게 일치하고 DC 오프셋 또한 정확하게 일치하여야 가능하다. 그러나, 현실적으로 다양한 노이즈가 신호에 혼입되므로 다양한 수치 오차가 발생하는 바, 노이즈가 혼입된 신호를 사용하여 arctangent 함수를 이용한 단순 위상차 계산을 하면 결과의 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 영상처리장치(100)는 다음과 같은 방법으로 동작한다.
영상처리장치(100)는 I-신호 및 Q-신호 사이의 차이에 기초하여 새로운 신호인 D(Differential)-신호를 생성하고, 일 시구간에서 D-신호가 기 설정된 문턱값보다 큰지 여부에 따라서 해당 시구간에서의 위상차를 판단한다. 여기서 설명하는 기 설정된 문턱값은 앞선 실시예에서의 C-신호 관련 문턱값과는 상이한 문턱값이다. 각각의 문턱값은, 다양한 환경에서의 실험을 통해 누적된 데이터로부터 결정되는 바, 구체적인 수치를 한정할 수 없다.
여기서, I-신호 및 Q-신호 사이의 차이는 시점 별 진폭의 차이를 의미한다. 또한, D-신호가 기 설정된 문턱값보다 크다는 것은 D-신호의 진폭이 해당 문턱값보다 크다는 것을 의미한다.
만일, 영상처리장치(100)는 D-신호가 문턱값보다 크면 I-신호 및 Q-신호가 특정 값 이상의 위상차를 가진다고 판단하고, 물체가 이동한 것으로 판단한다. 반면, 영상처리장치(100)는 D-신호가 문턱값보다 크지 않으면 I-신호 및 Q-신호가 특정값 이상의 위상차를 가지지 않는다고 판단하고, 물체가 이동한 것이 아닌 외란이 발생한 것으로 판단한다.
이로써, 영상처리장치(100)는 한정된 시스템 자원을 사용하여 용이하게 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차를 판단할 수 있다.
I-신호 및 Q-신호 사이의 차이에 기초하여 D-신호를 생성하기 위한 방법은 다양한 수학적 기술이 적용될 수 있는 바, 예를 들면 I-신호에 대한 Q-신호의 차분, Q-신호에 대한 I-신호의 차분, I-신호 및 Q-신호 사이의 차분의 절대값, I-신호 및 Q-신호의 차분의 n제곱 등이 가능하다. 여기서, n은 0보다 큰 정수이며, 주로 n=2가 사용된다. 물론, 각각의 방법에 대해, 비교를 위한 문턱값이 개별적으로 마련되어야 한다. 이들 방법은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
[수학식 15]
Figure pat00015
앞서 설명한 바와 같이, 외란이 발생하게 되면, I-신호 및 Q-신호는 설사 진폭이 문턱값(Th)보다 크다고 하더라도 위상차가 실질적으로 나타나지 않는다(도 10의 860 참조). 즉, I-신호 및 Q-신호는 정상적인 경우에는 진상 또는 지상을 나타내는 것에 비해, 비정상적인 경우에는 동상을 나타낸다. I-신호 및 Q-신호가 동상을 나타내는 경우에는, I-신호 및 Q-신호 사이의 진폭 차이 또한 실질적으로 0이거나 매우 작은 값을 나타낸다.
따라서, 위 수학식을 통해 D-신호를 생성하고 D-신호를 기 설정된 문턱값과 비교함으로써, I-신호 및 Q-신호 사이에 위상차가 실질적으로 있는지 아니면 없는지를 판단할 수 있다. 한편, 이 경우에도 D-신호의 진동이 과도하여 분석이 용이하지 않으면 D-신호에 대해 평활화 처리를 수행하고, 평활화 처리된 D-신호를 문턱값과 비교할 수도 있다.
이하, 본 실시예에 따른 제어방법의 진행과정에 관해 설명한다.
도 11은 영상처리장치(100)가 물체의 이동 여부를 판단하는 과정을 나타내는 플로우차트이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 영상처리장치(100)는 S110 단계에서 물체에 송신파를 투사하고, 물체에 의해 반사되는 수신파를 수신한다.
영상처리장치(100)는 S120 단계에서 송신파 및 수신파를 믹싱하여 I-신호를 생성한다. 영상처리장치(100)는 S130 단계에서 송신파를 90도 위상이동시킨 이후에 수신파와 믹싱하여 Q-신호를 생성한다.
영상처리장치(100)는 S140 단계에서 I-신호 및 Q-신호를 정상화 처리를 통해 믹싱하고 평활화하여 C-신호를 생성한다.
영상처리장치(100)는 S150 단계에서 일 시구간에서의 C-신호가 기 설정된 제1문턱값보다 큰지 여부를 판단한다.
S150 단계에서 해당 시구간에서의 C-신호가 제1문턱값보다 크다고 판단하면, 영상처리장치(100)는 S160 단계에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 있는지 여부를 판단한다.
S160 단계에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 있다고 판단하면, 즉 I-신호 및 Q-신호가 상호간에 진상 또는 지상을 나타내면, 영상처리장치(100)는 S170 단계에서 해당 시구간에서 물체가 이동한 것으로 판단한다.
반면, S160 단계에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 없다고 판단하면, 즉 I-신호 및 Q-신호가 상호간에 동상을 나타내면, 영상처리장치(100)는 S180 단계에서 해당 시구간에서 물체가 이동하지 않았다고 판단한다.
한편, S150 단계에서 해당 시구간에서의 C-신호가 제1문턱값보다 크지 않다고 판단하면, 영상처리장치(100)는 S180 단계에서 해당 시구간에서 물체가 이동하지 않았다고 판단한다.
도 12는 영상처리장치(100)가 물체의 이동 여부를 판단하기 위해 위상차를 판단하는 과정을 나타내는 플로우차트이다. 본 플로우차트의 과정은 앞선 도 11의 S160 단계를 보다 구체적으로 나타낸다.
도 12에 도시된 바와 같이, 영상처리장치(100)는 S210 단계에서 I-신호 및 Q-신호의 차이에 기초하여 D-신호를 생성한다.
영상처리장치(100)는 S220 단계에서 D-신호가 기 설정된 제2문턱값보다 큰지 여부를 판단한다.
S220 단계에서 D-신호가 제2문턱값보다 크다고 판단하면, 영상처리장치(100)는 S230 단계에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 있는 것으로, 즉 I-신호 및 Q-신호가 상호간에 진상 또는 지상을 나타내는 것으로 판단한다.
반면, S220 단계에서 D-신호가 제2문턱값보다 크지 않다고 판단하면, 영상처리장치(100)는 S240 단계에서 I-신호 및 Q-신호 사이의 위상차가 실질적으로 없는 것으로, 즉 I-신호 및 Q-신호가 상호간에 동상을 나타내는 것으로 판단한다.
이하, 본 실시예가 구현된 실험 데이터를 인용하여 본 실시예에 관해 설명한다. 이하 실시예에서는 본 발명의 사상이 어떠한 형태로 구현할 수 있는지에 관해 상대적인 비교를 통해 알아보기 위한 것이므로, 구체적인 실험 조건에 관해서는 명시하지 않는다.
도 13은 실험 결과에 따라서 도출된 I-신호 및 Q-신호의 각 파형의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 13에 도시된 바와 같이, I-신호 및 Q-신호가 시간 경과에 따라서 파형을 형성한다. 가로축은 시간이며 초 단위이다. 세로축은 진폭인데, 본 실시예에서는 상대비교를 위해 노멀라이제이션이 반영되어 있으므로 단위는 고려하지 않는다. 본 사항은 이하 도면의 그래프에서도 동일하게 적용된다.
본 그래프에서는 I-신호 및 Q-신호가 각기 나타나 있지만, 그래프 스케일이 작은 관계로 두 신호를 구분할 수 있도록 나타나 있지는 않다. 일단 본 그래프에서는 I-신호 및 Q-신호를 구분하지 않고 진폭만을 고려한다.
진폭을 보면, 0초 및 1초 사이의 시구간 A1, 3초 부근의 시구간 A2, 7초 및 8초 사이의 시구간 A3, 8초 및 9초 사이의 시구간 A4, 9초 부근의 시구간 A5에서 I-신호 및 Q-신호에 상대적으로 큰 진동이 발생하였음을 알 수 있다. 즉 이들 시구간 A1 내지 A5에서 물체의 이동 및 외란 중 어느 하나가 발생하였다고 볼 수 있다.
본 실험에서는 시구간 A1에서만 물체의 이동이 실제로 발생하고, 나머지 시구간 A2 내지 A5에서는 물체의 이동이 발생하지 않았다. 시구간 A2 내지 A5는 오검출 구간이므로, 시구간 A1만을 검출해내는 것이 중요하다.
도 14는 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호에 기초한 C-신호의 파형의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1파형(910)은 앞선 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호를 정상화 처리함으로써 생성된 C-신호의 파형이다. C-신호의 제1파형(910)은 I-신호 및 Q-신호를 Signal envelop 처리함으로써 생성된다. 그런데, 제1파형(910)은 진동이 심해서 제1문턱값(Th1)과의 비교가 용이하지 않으므로, 제1파형(910)을 평활화 처리한 제2파형(920)으로 제1문턱값(Th1)과의 비교가 수행된다.
정상적인 경우에 해당하는 시구간 A1에서 제2파형(920)이 제1문턱값(Th1)보다 크게 나타난다. 그런데, 여전히 시구간 A2, A4, A5에서도 제2파형(920)이 제1문턱값(Th1)보다 크게 나타나는 바, C-신호의 진폭에 기초한 분석으로도 비정상적인 경우를 배제할 수 없다는 점을 알 수 있다.
도 15는 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호에 기초한 D-신호의 파형의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제3파형(930)은 앞선 도 13에 나타난 I-신호 및 Q-신호의 차이에 기초하여 생성된 D-신호의 파형이며, 제4파형(940)은 제3파형(930)을 평활화 처리한 파형이다. 여기서, 제3파형(930)은 앞서 설명한 수학식 15에서 thdffr3(t)에 기초하여 도출되었다.
제4파형(940)을 제2문턱값(Th2)과 비교하면, 시구간 A1에서는 제4파형(940)의 진폭값이 제2문턱값(Th2)보다 크게 형성된다. 반면, 나머지 시구간 A2 내지 A5에서는 제4파형(940)의 진폭값이 제2문턱값(Th2)보다 작게 형성된다. 이는 앞선 도 14의 경우와는 달리, D-신호의 진폭에 기초한 분석에 의해 정상적인 경우와 비정상적인 경우를 구분하여 비정상적인 경우를 배제할 수 있다는 점을 의미한다.
도 16은 도 13의 시구간 A1을 확대한 그래프이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 정상적인 경우의 시구간 A1은 I-신호(950) 및 Q-신호(960) 사이에 위상차가 나타난다. 물론, 앞서 설명한 바와 같이 DC 오프셋 등 여러 이유 때문에, I-신호(950) 및 Q-신호(960)의 각 파형의 모양은 상호간에 정확하게 일치하지 않으며 또한 각 파형 간의 위상차는 시간 변화에 따라서 일정하게 나타나지는 않는다. 그러나, 진폭의 큰 진동이 발생하는 0.5초 내지 0.6초 부근 영역을 보면, I-신호(950) 및 Q-신호(960) 사이에 명확히 위상차가 나타난다는 것을 확인할 수 있다.
도 17은 도 14의 시구간 A1을 확대한 그래프이다.
도 17에 도시된 바와 같이, C-신호의 제1파형(910)을 평활화한 제2파형(920)은 진폭의 큰 진동이 발생하는 0.5초 내지 0.6초 부근에서 제1문턱값(Th1)보다 크게 나타난다. 또한, 제2파형(920)은 0.9초 부근부터 제1문턱값(Th1) 아래로 내려가는 바, 이 시점부터 물체의 이동이 발생하지 않은 것으로 볼 수 있다.
도 18은 도 15의 시구간 A1을 확대한 그래프이다.
도 18에 도시된 바와 같이, D-신호의 제3파형(930)을 평활화한 제4파형(940)은, 진폭의 큰 진동이 발생하는 0.5초 내지 0.6초 부근에서 역시 제2문턱값(Th2)보다 크게 나타난다. 또한, 또한, 제4파형(940)은 0.9초 부근부터 제2문턱값(Th2) 아래로 내려가는 바, 이 시점부터 물체의 이동이 발생하지 않은 것으로 볼 수 있다.
즉, 물체의 이동으로 인한 정상적인 경우에는 C-신호에 관련된 도 17의 경우 및 D-신호에 관련된 도 18의 경우 모두 진폭의 변화가 현저하게 나타나므로, 문턱값(Th1, Th2)과의 비교를 통해 물체의 이동 여부의 검출이 가능하다.
한편, 외란에 의한 비정상적인 경우에 관해서는 다음과 같다.
도 19는 도 13의 시구간 A2를 확대한 그래프이다.
도 19에 도시된 바와 같이, I-신호(950) 및 Q-신호(960)가 시간축을 따라서 나타나 있다. 그러나, 본 그래프의 I-신호(950) 및 Q-신호(960)는 도 16의 경우와 달리 두 신호 사이의 위상차가 거의 나타나지 않는다. 특히, 진폭의 큰 진동이 발생한 2.9초 부근을 보면, I-신호(950)의 위상 및 Q-신호(960)의 위상이 거의 일치하는, 즉 I-신호(950) 및 Q-신호(960)의 위상차가 실질적으로 0이라는 것을 확인할 수 있다.
도 20은 도 14의 시구간 A2를 확대한 그래프이다.
도 20에 도시된 바와 같이, C-신호의 제1파형(910)을 평활화한 제2파형(920)은 진폭의 큰 진동이 발생하는 2.9초 부근에서 제1문턱값(Th1)보다 큰 진폭값을 나타낸다. 시구간 A2는 물체의 이동이 아닌 외란으로 인한 비정상적인 경우이므로, C-신호의 분석에 의해서는 정상적인 경우와 비정상적인 경우의 구분이 곤란하다.
도 21은 도 15의 시구간 A2를 확대한 그래프이다.
도 21에 도시된 바와 같이, D-신호의 제3파형(930)을 평활화한 제4파형(940)은, 진폭의 큰 진동이 발생하는 2.9초 부근에서 제2문턱값(Th2)보다 작은 진폭값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 시구간 A2에서는 진폭의 큰 진동이 발생하였음에도 불구하고, 위상차가 실질적으로 발생하지 않았다는 점에서 진폭의 큰 진동이 물체의 이동으로 인한 것이 아닌 외란으로 인한 것이라고 볼 수 있다.
따라서, D-신호의 분석에 의해서 비정상적인 경우를 구분하여 배제시킬 수 있다.
한편, 앞선 실시예들에서는 본 발명의 사상이 TV나 셋탑박스와 같은 영상처리장치(100)에 적용되는 경우에 관해 설명하였으나, 본 발명의 사상이 적용되는 분야는 이에 한정되지 않는다. 앞선 실시예에서 설명한 감지 분석 구조 및 방법은, 영상처리장치(100)와 같은 영상처리 기능과 무관한 기능을 수행하는 다양한 형태의 전자장치에 적용될 수 있다.
또한, 앞선 실시예들에서는 도플러 레이더 센서를 비롯한 감지 분석 구성이 영상처리장치(100)에 설치되는 것으로 표현하였으나, 본 발명의 사상의 구현 예시는 이에 한정되지 않는다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리장치(1100)의 구성 블록도이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 영상처리장치(1100)는 통신부(1110)와, 처리부(1120)와, 표시부(1130)와, 입력부(1140)와, 저장부(1150)와, 제어부(1160)를 포함한다. 영상처리장치(1100)의 이러한 구성요소들의 기본적인 기능은 앞선 도 2에 나타난 동일 용어의 구성요소와 실질적으로 동일한 바, 자세한 설명을 생략한다.
센서모듈(1200)은 I-Q 방식의 도플러 레이더 센서 구조로서, 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같은 구조 및 원리에 따라서 동작한다. 센서모듈(1200)은 영상처리장치(1100)와 별개의 구성으로서, 물체의 이동 상태를 판단하기 위한 정보 또는 물체의 이동 상태의 판단 결과를 통신부(1110)에 전송한다.
센서모듈(1200)은 단지 I-신호 및 Q-신호를 생성하여 통신부(1110)에 전송할 수 있다. 이 경우에, 제어부(1160)는 통신부(1110)에 수신된 I-신호 및 Q-신호에 기초하여 물체가 이동하였는지 아니면 이동하지 않았는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라서 대응 동작을 실행한다.
또는, 센서모듈(1200)은 I-신호 및 Q-신호의 생성 뿐만 아니라, 이들 신호에 기초하여 물체의 이동 여부까지 판단한 이후에 그 판단 결과를 통신부(1110)에 전송할 수도 있다. 이 경우에, 제어부(1160)는 통신부(1110)에 수신된 판단 결과에 따라서 대응 동작을 실행한다.
한편, 앞선 실시예들에서는 영상처리장치에 구비된 감지부가 도플러 레이더 센서를 포함하는 경우에 관해서 설명하였다. 그러나, 영상처리장치의 설계 방식에 따라서, 감지부는 도플러 레이더 센서, 즉 도플러 센서 이외에 다양한 종류의 센서, 예를 들면 적외선 센서를 포함할 수도 있다. 이에 따라서, 영상처리장치는 상이한 방식의 센서들을 조합시켜 운용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 도플러 센서는 고주파를 생성하므로 소요전원이 상대적으로 크므로, 도플러 센서가 계속 활성화됨으로써 고주파를 생성하는 것은 전원 절감 측면에서 좋지 않을 수 있다. 만일 사람이 없는 상태에서 도플러 센서를 활성화시키는 것은 에너지 낭비가 될 수도 있다. 이 경우에, 영상처리장치는 상대적으로 소요전원이 작은 적외선 센서를 사용하여, 도플러 센서의 활용에 따른 소요전원을 절감할 수 있다. 이러한 실시예에 관하여 도 23을 참조하여 설명한다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리장치의 제어방법에 관한 플로우차트이다. 본 실시예에서는 영상처리장치가 도플러 센서 및 적외선 센서를 포함하는 것을 전제로 한다.
도 23에 도시된 바와 같이, 영상처리장치는 S310 단계에서 적외선 센서를 활성화시키고 도플러 센서를 비활성화시킨다. 적외선 센서의 활성화에 따라서, 영상처리장치는 S320 단계에서 적외선 센서에 의해 외부 환경에서 사용자가 감지되는지 여부를 판단한다.
S320 단계에서 적외선 센서에 의해 사용자가 존재하는 것으로 감지되면, 영상처리장치는 S330 단계에서 도플러 센서를 활성화한다. 영상처리장치는 S330 단계에서 추가적으로 적외선 센서를 비활성화시키거나, 또는 적외선 센서의 활성화를 유지할 수도 있다.
영상처리장치는 S340 단계에서 도플러 센서에 의해 사용자의 이동 상태를 판단한다. 이에 관한 내용은 앞선 실시예를 응용하여 적용할 수 있다.
반면, S320 단계에서 적외선 센서에 의해 사용자가 존재하지 않는 것으로 감지되면, 영상처리장치는 현 상태를 유지하고 적외선 센서에 의한 모니터링을 계속한다.
이로써, 도플러 센서로 인한 전원소모 수준을 저감시킬 수 있다.
한편, 앞선 실시예들에서 설명한 도플러 레이더 센서, 특히 도 7에 도시된 바와 같은 센서 모듈은 디스플레이장치에서 다양한 위치에 설치될 수 있는 바, 이하 센서 모듈의 다양한 설치 형태에 관하여 설명한다.
도 24는 도플러 레이더 센서(1333)의 일 설치 형태를 나타내는 예시도이다.
도 24에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1300)는 전방에 디스플레이 패널로 구현되는 표시부(1310)와, 표시부(1310)의 사방 모서리를 각각 둘러싸며 지지하는 베젤(1320)과, 베젤(1320)의 상측에 설치되는 센서유닛(1330)을 포함한다.
베젤(1320)은 표시부(1310)의 후방을 커버하며 표시부(1310)를 수용하는 후방커버(미도시)에 결합된다.
센서유닛(1330)은 베젤(1320)의 상측에 고정된 위치를 가지도록 설치될 수 있으며, 또는 베젤(1320)의 상측으로 노출되는 사용위치 및 베젤(1320) 내측으로 수용되는 대기위치 사이를 이동 가능하게 마련될 수 있다. 센서유닛(1330)이 사용위치 및 대기위치 사이를 이동하는 것은 사용자가 수동으로 조작함으로써 수행될 수 있고, 또는 사용자가 리모트 컨트롤러(미도시)를 조작함에 따라서 디스플레이장치(1300) 내부의 구동 구조에 의해 수행될 수 있다.
센서유닛(1330)은 다양한 종류의 센서 모듈을 하나 이상 포함하는 바, 예를 들면 카메라(1331) 및 도플러 레이더 센서(1333)를 포함한다. 그 외에도, 센서유닛(1330)은 적외선 센서와 같은 다양한 종류의 센서 모듈을 가질 수 있다. 센서유닛(1330)에 둘 이상의 센서 모듈이 설치되는 경우에, 각 센서 모듈은 감지 시에 상호간의 간섭을 피하도록 상호 이격되게 설치된다. 예를 들면, 센서유닛(1330)에서, 도플러 레이더 센서(1333)는 카메라(1331)의 촬영을 간섭하지 않도록 카메라(1331)와 나란하게 배치된다.
그러나, 도플러 레이더 센서가 디스플레이장치에 설치되는 형태는 이러한 예시에 의해 한정되지 않으며, 이 외에도 다양한 설치 형태가 가능하다.
도 25는 디스플레이장치(1400)의 후방 모습을 나타내는 예시도이며, 도 26은 도 25에서 A-A 선을 따라서 절단한 모습을 나타내는 요부 단면도이다.
도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1400)는 디스플레이 패널로 구현되는 표시부(1410)와, 표시부(1410)의 사방향 가장자리를 지지하는 베젤부(1420)와, 표시부(1410)의 후방을 커버하는 후방커버(1430)와, 후방커버(1430) 내에서 표시부(1410)의 후방을 지지하는 지지프레임(1440)을 포함한다. 지지프레임(1440) 및 후방커버(1430) 사이에는 소정 간격의 갭이 있어서 수용공간(1450)을 형성하며, 이 수용공간 내에 영상처리보드(미도시)를 비롯한 디스플레이장치(1400)의 하위 구성요소들이 지지될 수 있다.
도플러 레이더 센서(1460)는 지지프레임(1440) 하측에 설치된다. 여기서, 지지프레임(1440)은 일반적으로 금속성 재질을 포함하므로, 무선신호가 지지프레임(1440)을 통과하는 것은 용이하지 않다. 이에, 수용공간(1450)의 하측에는 개구부(1451)가 형성되며, 도플러 레이더 센서(1460)로부터 송신되는 송신파는 이 개구부(1451)를 통해 외부로 투사되며, 외부의 사용자에 의해 반사된 수신파는 이 개구부를 통해 도플러 레이더 센서(1460)에 수신된다. 도플러 레이더 센서(1460)는 무선신호의 용이한 송수신을 위해, 무선신호를 송수신하는 판면이 개구부(1451)를 향하여 기울어지는 형태로 지지프레임(1440)에 설치된다.
그런데, 일반적으로 도플러 레이더 센서(1460)가 감지하고자 하는 대상은 디스플레이장치(1400)의 전방에 위치하므로, 도플러 레이더 센서(1460)로부터 출사되는 무선신호가 전방을 향하도록 반사하는 반사판(1470)이 추가적으로 설치될 수 있다. 반사판(1470)은 도플러 레이더 센서(1460)와 마주하도록 후방커버(1430)에서 개구부(1451)가 있는 위치에 설치된다. 반사판(1470)은 무선신호를 반사할 수 있도록 처리된 반사면을 가지며, 이 반사면은 평평한 형태, 절곡된 형태, 곡면 형태 등으로 구현된다. 이에 의하여, 반사판(1470)은 도플러 레이더 센서(1460)로부터 출사되는 무선신호를 디스플레이장치(1400)의 전방으로 반사하며, 또한 디스플레이장치(1400)의 전방으로부터 수신되는 무선신호를 도플러 레이더 센서(1460)로 반사한다.
이와 같이 본 실시예는 도플러 레이더 센서와 같은 RF 센서를 통해 사용자의 이동을 감지하고 이 감지 결과에 대응하여 기 설정된 동작을 수행하는 구성이므로, 사용자의 이동 여부를 감지하기 위해서는 고정된 위치에 설치되어 감지 동작을 수행하는 것이 바람직하다. 이에, 본 실시예는 다양한 형태의 전자장치 중에서, 사용자에 의해 휴대 가능한 모바일 장치보다는, 일 설치면에 설치됨으로써 대체적으로 한 위치에 고정되어 있는 형태의 영상처리장치에 적용된다. 영상처리장치의 구현 예시로는, 벽면과 같은 거치면 상에 거치되거나 또는 탁상면, 지면 등에 안착되는 TV, 전자 광고판 등이 가능하다.
이하, 본 실시예가 적용된 디스플레이장치(1500)에서, 사용자의 이동 여부에 대응하여 기 설정된 동작이 실행되는 일 예시에 관해 설명한다.
도 27 내지 도 29는 사용자(U)의 이동 여부에 대응하여 디스플레이장치(1500)에서 기 설정된 동작이 실행되는 일 예시를 나타내는 예시도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1500)는 영상을 표시하는 표시부(1510)와, 사용자(U)의 이동을 감지하는 센서모듈(1520)을 포함한다. 센서모듈(1520)은 앞선 실시예에서 설명한 도플러 레이더 센서로서, 디스플레이장치(1500) 및 센서모듈(1520)에 관한 구체적인 내용은 앞선 실시예들을 응용할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
디스플레이장치(1500)는 센서모듈(1520)에 의해 사용자(U)의 이동을 감지하는 바, 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)에 접근하게 이동하는 경우 및 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)로부터 이격되게 이동하는 경우의 각각에 대응하여, 기 설정된 대응 동작을 실행한다.
기 설정된 대응 동작의 일 예를 들면 다음과 같다. 디스플레이장치(1500)는 표시부(1510)에 영상이 표시되는 동안에 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)로부터 멀어지게 이동하는 것으로 판단하면, 해당 영상의 볼륨을 기 설정된 레벨만큼 올린다. 여기서, 볼륨의 상승 레벨은 사용자(U)의 이동 거리에 대응하도록 사전에 지정될 수 있다. 만일 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)로부터 기 설정된 거리를 초과하여 멀어지면, 볼륨이 더 이상 상승되지 않거나, 볼륨이 디폴트 레벨로 회귀되거나, 또는 디스플레이장치(1500)의 시스템 전원이 턴오프되는 등의 다양한 기타 대응 동작이 실행될 수도 있다.
반면, 도 28에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1500)는 표시부(1510)에 영상이 표시되는 동안에 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)에 접근하게 이동하는 것으로 판단하면, 해당 영상의 볼륨을 기 설정된 레벨만큼 내린다. 여기서, 볼륨의 하강 레벨은 볼륨의 상승 레벨의 경우와 유사하게 사용자(U)의 이동 거리에 대응할 수 있다. 만일 사용자(U)가 디스플레이장치(1500)에 기 설정된 거리 범위 내로 접근하면, 볼륨은 더 이상 하강하지 않도록 마련될 수 있다.
이와 같이, 디스플레이장치(1500)는 사용자(U)의 이동 여부 및 이동 방향에 대응하여, 볼륨 레벨의 상승 및 하강을 선택적으로 수행한다. 센서모듈(1520)에 의해 사용자(U)의 이동 여부를 감지하는 방법은, 앞선 실시예들에서 이미 설명한 바와 같다.
그런데, 실제로는 사용자(U)가 이동하지 않았는데도 불구하고, 센서모듈(1520)에서 발생한 외란으로 인해 센서모듈(1520)이 사용자(U)가 이동한 것으로 감지하는 경우가 있다. 외란의 주요 원인으로는 센서모듈(1520) 내에서 무선신호를 송신하는 송신부(미도시) 및 무선신호를 수신하는 수신부(미도시) 사이에 발생한 신호 간섭이 있다. 만일 디스플레이장치(1500)가 외란을 판별하지 못한다면, 사용자가 이동하지 않았는데도 불구하고 디스플레이장치(1500)가 사용자 이동에 대응하게 기 설정된 동작을 실행하는 상황이 발생할 수 있다.
이에, 본 실시예에 따르면, 디스플레이장치(1500)는 일 시점에서 센서모듈(1520)에 의해 사용자(U)가 이동한 것으로 감지되면, 해당 시점에 외란이 발생하였는지 여부를 판단한다. 외란의 발생 여부를 판단하는 방법은 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같다. 디스플레이장치(1500)는 외란의 발생이 발생하였는지에 관한 판단 결과에 대응하여, 해당 시점에서의 대응 동작의 실행을 선택적으로 차단한다.
예를 들면, 디스플레이장치(1500)는 센서모듈(1520)에 의해 사용자(U)가 이동한 것으로 감지되면, 해당 시점에서 외란이 발생하였는지 판단한다. 디스플레이장치(1500)는 외란이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 센서모듈(1520)에 의한 감지 결과가 사용자(U)의 이동에 의해 발생한 것으로 판단하고, 사용자(U)의 이동 방향에 따라서 영상의 볼륨을 상승 또는 하강시킨다.
반면, 디스플레이장치(1500)는 외란이 발생한 것으로 판단되면, 센서모듈(1520)에 의한 감지 결과가 외란에 의한 것으로 판단하고, 영상의 볼륨을 조정하지 않는다.
이로써, 본 실시예에 따른 디스플레이장치(1500)는 사용자(U)의 이동 여부를 감지하고 그 감지 결과에 대응하여 기 설정된 동작을 실행함에 있어서, 외란으로 인해 사용자(U)의 이동에 대한 감지 결과가 잘못 나오는 것을 판별함으로써 동작의 신뢰도를 보장할 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1500)는 외란이 발생한 것으로 판별한 경우에 이러한 판별 결과를 표시함으로써 사용자에게 알릴 수 있다. 디스플레이장치(1500)는 사용자(U)의 이동에 대응하여 볼륨을 조정하는 것으로 기 설정되어 있는 경우에, 센서모듈(1520)에 의해 사용자(U)의 이동이 발생한 것으로 감지되면 외란의 발생 여부를 판단한다.
디스플레이장치(1500)는 외란이 발생하지 않은 것으로 판단되면 센서모듈(1520)의 감지 결과를 신뢰할 수 있다고 판단하며, 이에 사전에 설정된 대로 볼륨의 조정을 수행한다.
반면, 디스플레이장치(1500)는 외란이 발생한 것으로 판단되면 센서모듈(1520)의 감지 결과를 신뢰할 수 없다고 판단하며, 이에 볼륨의 조정이 수행되지 않도록 한다. 추가적으로, 디스플레이장치(1500)는 외란의 발생이 감지되었으므로 사전에 설정된 볼륨의 조정을 수행하지 않는다는 메시지를 포함한 UI(1511)를 표시부(1510)에 표시함으로써 사용자에게 알린다. 만일, 사용자(U)가 이동하지 않은 경우에 본 UI(1511)가 표시되었다면 사용자(U)는 디스플레이장치(1500)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단할 수 있다. 그러나, 사용자(U)가 이동하였는데도 불구하고 UI(1511)가 표시되었다면, 사용자(U)는 디스플레이장치(1500)가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이에, 사용자(U)는 디스플레이장치(1500)가 수리되도록 조치할 수 있다.
이와 같이 UI(1511)가 표시됨으로써, 디스플레이장치(1500)가 사용자(U)의 이동을 정상적으로 판단할 수 있는지에 관하여 사용자가 판단하도록 할 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체는 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 이동 단말 내에 포함될 수 있는 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다. 본 저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어의 기술 분야에서 숙련된 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 영상처리장치
110 : 통신부
120 : 처리부
130 : 표시부
140 : 입력부
150 : 저장부
160, 400, 700 : 감지부
410 : 발진기
420 : 송신부
430 : 수신부
440, 460 : 믹서
450 : 위상이동부
710 : 센서모듈
720 : AMP
730 : LPF
740 : ADC
750 : 감지처리부

Claims (16)

  1. 일 설치면에 설치되는 디스플레이장치에 있어서,
    영상을 표시하는 표시부와;
    송신무선신호를 생성하는 회로부와, 상기 회로부에 전기적으로 접촉하며 상기 회로부로부터의 상기 송신무선신호를 외부의 피감지체에 대해 송신하는 송신부와, 상기 회로부에 전기적으로 접촉하며 상기 피감지체에 의해 반사되는 수신무선신호를 수신하는 수신부를 포함하는 감지모듈과;
    상기 감지모듈을 통한 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 진폭 변화가 기 설정된 제1문턱값보다 크고 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호 사이의 위상차가 기 설정된 제2문턱값보다 크면 상기 피감지체가 이동한 것으로 판단하며, 상기 판단 결과에 따라서 기 설정된 대응 신호처리를 수행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크고 상기 위상차가 상기 제2문턱값보다 크지 않으면, 상기 피감지체가 이동하지 않고 상기 송신부 및 상기 수신부 사이의 신호 간섭에 의해 노이즈가 발생한 것으로 판단하며, 상기 대응 신호처리를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 진폭의 차이에 기초하여 생성된 제3신호의 진폭을 상기 제2문턱값과 비교함으로써, 상기 위상차를 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2신호의 생성 시에 상기 송신무선신호의 위상이동 값은 90도인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3신호는, 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 차분, 상기 제2신호에 대한 상기 제1신호의 차분, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 차분의 절대값, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 차분의 n제곱 중 어느 하나에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 정상화(normalization) 처리에 의해 생성된 제4신호의 진폭을 상기 제1문턱값과 비교함으로써, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화를 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정상화 처리는 시그널 엔빌로프(signal envelop) 연산 및 놈(norm) 연산 중 어느 하나에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크지 않으면 상기 피감지체가 이동하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  9. 일 설치면에 설치되는 디스플레이장치의 제어방법에 있어서,
    송신부로부터 송신무선신호를 외부의 피감지체에 대해 송신하는 단계와;
    수신부에 의해 상기 피감지체에 의해 반사되는 수신무선신호를 수신하는 단계와;
    상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 진폭 변화가 기 설정된 제1문턱값보다 크고 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호 사이의 위상차가 기 설정된 제2문턱값보다 크면 상기 피감지체가 이동한 것으로 판단하며, 상기 판단 결과에 따라서 기 설정된 대응 신호처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크고 상기 위상차가 상기 제2문턱값보다 크지 않으면, 상기 피감지체가 이동하지 않고 상기 송신부 및 상기 수신부 사이의 신호 간섭에 의해 노이즈가 발생한 것으로 판단하며, 상기 대응 신호처리를 수행하지 않는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하는 단계와;
    상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 진폭의 차이에 기초하여 생성된 제3신호의 진폭을 상기 제2문턱값과 비교함으로써, 상기 위상차를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2신호의 생성 시에 상기 송신무선신호의 위상이동 값은 90도인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제3신호는, 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 차분, 상기 제2신호에 대한 상기 제1신호의 차분, 상기 제1신호 및 상기 제2신호 사이의 차분의 절대값, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 차분의 n제곱 중 어느 하나에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호를 합성한 제1신호와, 상기 송신무선신호를 위상이동시켜 상기 수신무선신호와 합성한 제2신호를 생성하는 단계와;
    상기 제1신호 및 상기 제2신호의 정상화 처리에 의해 생성된 제4신호의 진폭을 상기 제1문턱값과 비교함으로써, 상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 정상화 처리는 시그널 엔빌로프 연산 및 놈 연산 중 어느 하나에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 송신무선신호 및 상기 수신무선신호의 상기 진폭 변화가 상기 제1문턱값보다 크지 않으면 상기 피감지체가 이동하지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제어방법.
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