KR20160107421A - Remote Controller Using Finger Gesture - Google Patents

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KR20160107421A
KR20160107421A KR1020150030034A KR20150030034A KR20160107421A KR 20160107421 A KR20160107421 A KR 20160107421A KR 1020150030034 A KR1020150030034 A KR 1020150030034A KR 20150030034 A KR20150030034 A KR 20150030034A KR 20160107421 A KR20160107421 A KR 20160107421A
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KR
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image
finger
hand region
remote control
module
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Application number
KR1020150030034A
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Korean (ko)
Inventor
조준동
정종필
윤원종
김승호
심상권
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성균관대학교산학협력단
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
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    • GPHYSICS
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    • G06V40/20Movements or behaviour, e.g. gesture recognition
    • G06V40/28Recognition of hand or arm movements, e.g. recognition of deaf sign language

Abstract

The present invention relates to a remote control apparatus which recognizes a finger in an image and generates a control signal using information respecting the recognized finger. The remote control apparatus according to one embodiment of the present invention includes: a camera for capturing an image; an image input unit for receiving the image captured by the camera; an image analyzing unit for extracting a hand region from the image inputted to the image input unit, and recognizing a finger from the extracted hand region by using an ellipse detection algorithm; and a control signal generating unit for generating a control signal by using information respecting the finger recognized by the image analyzing unit.

Description

손가락 제스처를 이용한 원격 제어 장치{Remote Controller Using Finger Gesture}[0001] The present invention relates to a remote control using finger gesture,

본 발명은 원격 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상에서 손가락을 인식하고, 인식된 손가락에 관한 정보를 이용하여 제어 신호를 생성하는 원격 제어 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a remote control device, and more particularly, to a remote control device that recognizes a finger in an image and generates a control signal using information on the recognized finger.

최근 들어, 동작 인식 기술, 스마트 TV 등이 개발되면서 사용자에게 간단하고 편리한 인터페이스를 제공하기 위한 장비들이 다수 등장하고 있다.Recently, motion recognition technology and smart TV have been developed and many devices have been introduced to provide a simple and convenient interface to users.

이러한 인터페이스 중의 하나로 손동작 또는 손가락을 인식하여 명령을 입력 받는 기술 등이 개발되고 있다. One of these interfaces is a technique of recognizing a finger or a finger to input a command.

종래의 손가락을 인식하는 방법 중의 하나로, 도 1에 도시된 바와 같이 원 인식 알고리즘을 이용하는 방법이 있다. 이 원 인식 알고리즘은 손 영역을 인식한 후, 손 영역에서 원을 인식하여 손가락을 인식하는 알고리즘인데, 도시된 바와 같이, 손 영역에서 손가락 이외에도 손가락 마디도 손가락으로 오인식하는 문제가 있다.One conventional method of recognizing a finger is to use a circle recognition algorithm as shown in Fig. This circle recognition algorithm is an algorithm for recognizing a finger by recognizing a circle in the hand area after recognizing the hand area. As shown in the figure, there is a problem that the finger segment is mistakenly recognized as a finger in addition to the finger in the hand area.

한편, 도 2는 종래 기술에 따른 손가락을 인식하기 위한 영상처리 방법의 순서도이다. 이에 의하면, 먼저 카메라로 촬영된 영상에서 손 영역의 영상을 취득한다. 그 다음, 도 3에 도시된 바와 같이 취득된 손 영역의 영상에서 무게 중심을 구하고, 무게 중심을 기준으로 일정 크기의 원을 그려서 그 원의 테두리 부분의 픽셀값 변화량으로 손가락 개수를 인식한다. 도 4는 이러한 방법을 적용한 예시적인 결과 도면으로, 도 4의 좌측 도면은 손을 인식한 영상이고, 우측 도면은 좌측 도면에서 도 2에 따른 영상처리 방법을 적용하여 얻은 손가락 인식 결과 영상이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 방법은 손가락 개수를 인식할 수는 있지만 손가락 끝의 정확한 위치 정보는 알 수 없다는 문제가 있다.2 is a flowchart of an image processing method for recognizing a finger according to the prior art. According to this, the image of the hand region is first acquired from the image photographed by the camera. Then, the center of gravity is obtained from the image of the hand region acquired as shown in FIG. 3, and a circle having a certain size is drawn based on the center of gravity, and the number of fingers is recognized by the amount of change in the pixel value of the edge portion of the circle. FIG. 4 is an exemplary result obtained by applying this method. FIG. 4 is a view of a hand recognition image, and FIG. 4 is a finger recognition result image obtained by applying the image processing method of FIG. As shown in FIG. 4, this method has a problem in that it can recognize the number of fingers but can not know the exact position information of the fingertip.

한편, 손가락을 인식하여 전자 기기를 원격 제어하는 장치로, 도 5에 도시된 바와 같은 립모션(Leap motion)이라는 장치가 있다. 립모션은 사용자의 손동작을 인식하고, 그 손동작에 해당하는 명령을 수행하도록 하는 장치로, 사용자의 손가락 끝을 인식할 수 있지만, TV시청과 같이 거리가 멀리 떨어진 곳이나 움직이는 장치 등에서는 사용이 어렵고, 단가가 비싸며 usb 케이블 때문에 거리의 한계를 극복할 수 없는 문제가 있다.
On the other hand, an apparatus for remotely controlling an electronic device by recognizing a finger is a device called a lip motion as shown in Fig. Lip motion is a device that recognizes a user's hand gesture and performs a command corresponding to the gesture. It can recognize the fingertip of a user, but it is difficult to use it in a place such as a place where the distance is far from a TV watching or a moving device , The unit price is high, and there is a problem that the distance can not be overcome due to the usb cable.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 특별한 장치를 추가하지 않고서도 사용자의 손가락에 관한 정보를 정확히 인식하여 원격으로 전자 기기를 제어할 수 있는 원격 제어 장치를 제공하는데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a remote control device capable of accurately recognizing information on a user's finger and remotely controlling the electronic device without adding a special device have.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 원격 제어 장치는,To solve the above object, a remote control apparatus according to the present invention comprises:

영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 입력부에 입력된 영상으로부터 손 영역을 추출하고, 추출된 손 영역에서 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락을 인식하는 영상 분석부; 및, 상기 영상 분석부가 인식한 손가락에 관한 정보를 이용하여 제어 신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함한다.A camera for capturing an image; A video input unit receiving an image photographed by the camera; An image analyzer for extracting a hand region from an image input to the image input unit and recognizing a finger using an ellipse detection algorithm in the extracted hand region; And a control signal generator for generating a control signal using information about the finger recognized by the image analysis unit.

본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 영상 분석부는, 상기 입력된 영상을 기설정된 색으로 필터링하는 필터링 모듈; 상기 필터링 모듈에 의해 필터링된 영상을 이진화하는 이진화 모듈; 상기 이진화 모듈에 의해 이진화된 영상에서 손 영역을 인식하여 추출하는 손 영역 추출 모듈; 상기 손 영역 추출 모듈에 의해 추출된 영상에서 타원 영역을 검출하는 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락에 관한 정보를 인식하는 손가락 인식 모듈를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the image analyzing unit includes a filtering module for filtering the input image with a predetermined color; A binarization module for binarizing the image filtered by the filtering module; A hand region extraction module for recognizing and extracting a hand region from an image binarized by the binarization module; And a finger recognition module for recognizing information about a finger using an ellipse detection algorithm for detecting an ellipse region in the image extracted by the hand region extraction module.

본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 필터링 모듈은, 상기 입력된 영상을 YCbCr 영상으로 변환하고, 상기 변환된 YCbCr 영상의 Cb값은 77 내지 127, Cr값은 133 내지 174로 필터값을 설정하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the filtering module may convert the input image into a YCbCr image, and set a filter value such that the Cb value of the converted YCbCr image is 77 to 127 and the Cr value is 133 to 174 .

본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 손 영역 추출 모듈은, 비올라-존스(viola-jones) 알고리즘 또는 합성 신경 회로망(convolution neural network) 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the hand region extraction module performs a viola-jones algorithm or a convolution neural network algorithm.

본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 비올라-존스(viola-jones) 알고리즘은, 서브 윈도우로 구성된 적분 영상을 생성하고, 생성된 적분 영상으로부터 특징값(feature)을 측정하여, 손 영역을 인식하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the viola-jones algorithm is a method of generating an integral image composed of sub windows and measuring feature values from the generated integral image to recognize a hand area .

본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 생성된 제어 신호를 외부의 전자 기기로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, the control unit may further include a communication unit for transmitting the generated control signal to an external electronic device.

본 발명에 따른 원격 제어 장치에 의하면, 사용자의 손가락에 관한 정보를 정확히 인식하여 원격으로 전자 기기를 제어할 수 있다. 즉, TV를 시청할 때나 에어컨을 사용할 때 리모컨 대신 손가락 개수의 변화와 손가락의 제스처를 이용하여 전자 기기의 간단한 조작이 가능하다.According to the remote control apparatus of the present invention, it is possible to remotely control the electronic device by accurately recognizing information on the user's finger. That is, when watching TV or using an air conditioner, it is possible to easily operate the electronic device by using the change of the number of fingers and the gesture of the finger instead of the remote control.

또한, 일반 카메라를 이용하여 구현할 수 있기 때문에, 특별한 장치를 추가할 필요가 없어서, 기존의 장치(예를 들어, 립모션)에 비해 비용을 절감시킬 수 있으며, 기존의 장치가 갖는 거리의 한계를 극복할 수 있어서 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
Further, since it can be implemented using a general camera, there is no need to add a special device, which can reduce the cost compared to existing devices (for example, lip motion) It is possible to overcome the problem and improve the user's convenience.

도 1은 종래 기술에 따른 손가락 인식 방법을 예시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 손가락 인식 방법을 도시한 순서도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 손가락 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래 기술에 따른 손가락을 인식하여 전자 기기를 원격 제어하는 장치의 하나인, 립모션의 사용 상태를 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 영상 분석부를 도시한 블록도이다.
도 9는 하-모양 특징을 이용하여 물체를 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치에서 손 영역을 인식하기 위해 사용되는 비올라-존스 알고리즘에서 사용되는 하-모양 특징(Haar-like feature)을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치를 사용하여 손가락을 인식한 실험 결과를 보여주는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a conventional finger recognition method.
2 is a flowchart showing a finger recognition method according to the related art.
Figs. 3 and 4 are diagrams for explaining the finger recognition method of Fig. 2. Fig.
FIG. 5 is a photograph showing the use state of the lip motion, which is one of devices for remotely controlling the electronic device by recognizing the finger according to the related art.
6 is a flowchart illustrating an operation of a remote controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
7A is a block diagram illustrating a remote control apparatus according to an embodiment of the present invention.
7B is a block diagram illustrating a remote control apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a block diagram illustrating an image analysis unit of a remote control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a method of detecting an object using a bottom shape feature.
10 is a diagram illustrating a Haar-like feature used in a Viola-Jones algorithm used to recognize a hand region in a remote control apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an experiment result of recognizing a finger using a remote control device according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치를 도시한 블록도이다. 한편, 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 장치를 도시한 블록도이다. FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation procedure of a remote control apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a block diagram illustrating a remote control apparatus according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, FIG. 7B is a block diagram illustrating a remote control apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, 영상을 입력하고, 입력된 영상을 피부색을 기준으로 필터링한 다음, 필터링된 영상에서 손을 인식하고, 손 영역에서 타원으로 손가락을 인식한 후, 인식된 손가락의 개수 및/또는 방향을 대응되는 제어신호를 생성하여 전자 기기를 제어한다. As shown in FIG. 6, the remote control apparatus according to an embodiment of the present invention inputs an image, filters the input image based on the skin color, recognizes the hand in the filtered image, After recognizing the finger with the ellipse, the controller controls the electronic device by generating a control signal corresponding to the number and / or direction of the recognized finger.

이를 구현하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치(100)는, 카메라(미도시)와, 영상 입력부(110)와, 영상 분석부(120)와, 제어신호 생성부(130)를 포함한다, 한편, 실시예에 따라 외부의 전자 기기와 유무선 통신할 수 있는 통신부(140)를 포함할 수 있다.The remote control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a camera (not shown), an image input unit 110, an image analysis unit 120, a control signal generation unit 130, And may include a communication unit 140 that can perform wired / wireless communication with an external electronic device according to an embodiment.

도 7a의 원격 제어 장치(100)는, 원격 제어 장치가 전자 기기(D)의 외부에 있는 경우이고, 도 7b의 원격 제어 장치(100)는, 원격 제어 장치가 전자 기기 내부에 있는 경우이다. The remote control apparatus 100 of FIG. 7A is a case where the remote control apparatus is outside the electronic apparatus D, and the remote control apparatus 100 of FIG. 7B is a case where the remote control apparatus is inside the electronic apparatus.

도 7a의 경우에는, 전자 기기 외부에 원격 제어 장치가 있으므로, 원격 제어 장치에서 손가락을 인식하여 생성된 제어신호는 유무선 통신을 통해 전자 기기로 전송된다. 도 7b의 경우에는, 전자 기기 내부에 원격 제어 장치가 탑재되므로, 전자 기기와의 통신이 불필요하여 통신부가 필요없다.In the case of Fig. 7A, since the remote control device is provided outside the electronic device, the control signal generated by recognizing the finger in the remote control device is transmitted to the electronic device through wired / wireless communication. In the case of Fig. 7B, since the remote control device is mounted inside the electronic device, communication with the electronic device is unnecessary, and a communication section is not required.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치(100)는, 카메라(미도시)와, 영상 입력부(110)와, 영상 분석부(120)와, 제어신호 생성부(130)와, 통신부(140)를 포함한다.7A, a remote control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a camera (not shown), an image input unit 110, an image analysis unit 120, (130), and a communication unit (140).

카메라에 의해 사용자를 촬영한다. 즉, 카메라의 시야각에 사용자가 존재하면 사용자에 대한 영상을 촬영한다. 이때, 카메라는 특별한 기능을 가진 카메라일 필요는 없고, 일반적으로 사용되는 2D 카메라이면 족하다. 예를 들어, 1대의 2D 카메라를 사용할 수 있다. 한편, 잡음 및 조명에 의해 정확한 영상을 얻기 어려운 경우, 적외선 카메라를 이용할 수도 있다.The user is photographed by the camera. That is, if the user exists in the viewing angle of the camera, the user is photographed with the image. At this time, the camera need not be a camera having a special function, and a generally used 2D camera suffices. For example, you can use one 2D camera. On the other hand, if it is difficult to obtain accurate images due to noise and illumination, an infrared camera may be used.

영상 입력부(110)는 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 입력받는다. 예를 들어, 2D 카메라에 의해 촬영된 RGB 영상을 입력받는다. 영상 입력부(110)는 사용자가 전자 기기를 원격으로 제어하기 위해 사용자가 특정 개수의 손가락을 세우거나, 특정 개수의 손가락을 세운 상태에서 기설정된 방향으로 이동하는 동작을 입력받는다. 영상 입력부(110) 카메라에 의해 촬영된 사용자에 대한 영상을 입력받고 이를 영상 분석부(120)로 전달한다.The image input unit 110 receives an image captured by the camera. For example, an RGB image captured by a 2D camera is input. The image input unit 110 receives an operation in which a user sets up a specific number of fingers or moves in a preset direction while a specific number of fingers is raised to remotely control the electronic device. The image input unit 110 receives an image of a user captured by the camera and transmits the image to the image analysis unit 120.

영상 분석부(120)는 상기 영상 입력부(110)로부터 전달된 영상으로부터 손 영역을 추출하고, 추출된 손 영역에서 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락을 인식한다. The image analysis unit 120 extracts the hand region from the image transmitted from the image input unit 110 and recognizes the finger using the ellipse detection algorithm in the extracted hand region.

영상 분석부(120)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 필터링 모듈(121)과, 이진화 모듈(122)과, 손 영역 추출 모듈(123)과, 손가락 인식 모듈(124)을 포함한다.The image analysis unit 120 includes a filtering module 121, a binarization module 122, a hand region extraction module 123, and a finger recognition module 124, as shown in FIG.

상기 필터링 모듈(121)은 영상 입력부(110)로부터 입력된 영상을 기설정된 색으로 필터링한다. 카메라에 의해 촬영되어 RGB 형태로 입력된 영상을 일정한 색을 기준으로 필터링한다. 예를 들어, 피부색을 기준으로 필터링하면, 피부색만 남게 되고 나머지 영상은 모두 사라지게 된다. 피부색을 제외한 나머지를 모두 제거하면 손 영역에 대한 인식률을 높일 수 있다. 즉, 입력된 영상에서 피부색만 남기고 필터링하고, 필터링되어 남은 피부색 영상을 기반으로 손 영역을 인식한다. 예를 들어, 피부색 필터링은 RGB 영상을 YCbCr 영상으로 변환한 후, 색차 성분들(Cb, Cr)이 소정 범위 내인 픽셀들을 도출한다. 이때, 변환된 YCbCr 영상의 Cb값은 77 내지 127, Cr값은 133 내지 174로 필터값을 설정하는 것이 바람직하다. 상기 범위인 경우, 손 영역 인식률이 높으나, 그 외의 범위인 경우, 손 영역 인식률이 상대적으로 낮아서, 손가락 제스처에 의한 전자 기기 제어에 있어서 오동작이 일어날 가능성이 높다.The filtering module 121 filters the image input from the image input unit 110 into a predetermined color. An image captured by a camera and input in RGB format is filtered based on a certain color. For example, when filtering is performed based on the skin color, only the skin color is left, and all the remaining images disappear. By removing all but the skin color, the recognition rate for the hand area can be increased. That is, the input image is filtered with leaving only the skin color, and the hand region is recognized based on the filtered skin color image. For example, the skin color filtering converts RGB images into YCbCr images, and then derives pixels whose chrominance components (Cb, Cr) are within a predetermined range. At this time, it is preferable to set the filter value to a Cb value of 77 to 127 and a Cr value of 133 to 174 in the converted YCbCr image. If the range is in the above range, the hand area recognition rate is high, but if it is in the other range, the hand area recognition rate is relatively low, and there is a high possibility that the malfunction occurs in the electronic device control by the finger gesture.

이진화 모듈(122)은 상기 필터링 모듈(121)에 의해 필터링된 영상을 이진화한다. 즉, 상기 설정된 Cb값 및 Cr값 범위 내의 값은 1로 유지하고, 나머지 값들은 0으로 하여 이진화 작업을 수행한다. 이진화에 의해 도 4의 좌측 그림과 같은 결과 영상을 추출한다. 이렇게 필터링하고 이진화된 영상을 원래의 입력 영상(RGB 영상)과 AND 연산을 수행하여 입력 영상으로부터 피부만 남는 영상을 추출한다.The binarization module 122 binarizes the image filtered by the filtering module 121. That is, the binarization operation is performed by setting the value within the set Cb value and Cr value range to 1 and setting the remaining values to 0. By the binarization, the result image as shown in the left picture of FIG. 4 is extracted. The filtered and binarized image is subjected to an AND operation with the original input image (RGB image) to extract an image remaining on the skin only from the input image.

손 영역 추출 모듈(123)은 상기 이진화 모듈(122)에 의해 이진화된 영상에서 손 영역을 인식하여 추출한다. 비올라-존스(viola-jones) 알고리즘 또는 합성 신경 회로망(convolution neural network) 알고리즘 등 이와 유사한 알고리즘을 이용하여 손 영역을 추출할 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 영상 혹은 이미지 내에서 특정 물체를 검출하기 위한 다른 알고리즘을 이용해도 무방하다. The hand region extraction module 123 recognizes and extracts the hand region from the binarized image by the binarization module 122. Hand regions can be extracted using similar algorithms such as the viola-jones algorithm or the convolution neural network algorithm. Of course, the present invention is not limited to this, and other algorithms for detecting a specific object in an image or an image may be used.

비올라-존스 알고리즘은 영상 혹은 이미지 내에서 특정 물체를 검출하기 위한 알고리즘이며, 본 발명에서는 비올라-존스 알고리즘의 하-모양 특징(Haar-like feature)을 이용하여 손 영역을 인식하는 것을 제안한다. The Viola-Jones algorithm is an algorithm for detecting a specific object in an image or an image. In the present invention, it is proposed to recognize a hand region using a Haar-like feature of the Viola-Jones algorithm.

도 9는 하-모양 특징을 이용하여 물체를 검출하는 방법을 도시한 순서도이고, 도 10은 비올라-존스 알고리즘에서 사용되는 하-모양 특징(Haar-like feature)을 예시한 도면이다. 무수히 많은 하-모양 특징이 있지만, 도 10에는 그 중 일부가 예시되어 있다. 하-모양 특징을 이용하여 손 영역을 인식하는 과정은 다음과 같다. FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of detecting an object using a bottom shape feature, and FIG. 10 is a diagram illustrating a Haar-like feature used in the Viola-Jones algorithm. Although there are numerous sub-shape features, some of them are illustrated in Fig. The process of recognizing the hand region using the bottom shape feature is as follows.

먼저, 물체의 영상과 그 외의 부분을 일정한 비율로 하여 수집하고 각각의 영상을 일정한 크기(예를 들면, 24x24)로 정규화하여 학습 데이터를 수집 및 가공한다.First, the image of the object and other parts are collected at a constant ratio, and each image is normalized to a certain size (for example, 24x24) to collect and process the learning data.

그 다음, 생성된 학습 데이터에 대해서 특정한 하-모양 특징들의 특징값들을 계산한다.Next, feature values of the specific shape features are calculated for the generated learning data.

그 다음, 아다부스트를 이용하여 수많은 약분류기 중 물체 검출에 강력하게 작용할 수 있는 강분류기를 만들고, 다수개의 강분류기를 캐스캐이드 구조로 구성한다.Then, by using Adaboost, a strong classifier that can strongly detect an object among a number of weak classifiers is made, and a plurality of strong classifiers are constituted by a cascade structure.

그 다음, 양(Positive) 영상과 음(Negative) 영상을 분류하는 캐스캐이드 구조에 새로운 영상을 입력하여 음 영상은 버리고 양 영상을 최종적으로 선택함으로써 원하는 물체를 검출한다.Then, a new image is input to the cascade structure for classifying the positive image and the negative image, the negative image is discarded, and a desired object is detected by finally selecting both images.

즉, 필터링 및 이진화된 영상에 도 10에 예시된 것과 같은 서브-윈도우(sub-window)로 스캔하고, 서브-윈도우 안에 도 9의 (a) ~ (h)와 같은 하-모양 특징을 적분 영상(integer image) 생성 방법을 사용하여 계산한 후, 이를 캐스캐이드 구조에 입력하여 특징값을 측정하여 물체를 검출한다. 그 결과, 도 4의 좌측에 도시된 것과 같은 손 영역의 영상을 추출할 수 있다.In other words, the filtered and binarized image is scanned with a sub-window as illustrated in FIG. 10, and the sub-window of FIG. 9 (a) to (h) (integer image) generation method, and then inputs it into the cascade structure to measure the feature value to detect the object. As a result, the image of the hand region as shown in the left side of FIG. 4 can be extracted.

손가락 인식 모듈(124)은 상기 손 영역 추출 모듈(123)에 의해 추출된 영상에서 타원 영역을 검출하는 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락을 인식한다. 타원 검출 알고리즘은, 타원의 중심과 형태 등을 이용하여 영상 또는 이미지 내에서 타원을 추출하는 알고리즘으로, 예를 들어 퍼지 C-means 기법을 이용할 수 있다. 퍼지 C-means 기법은 영상 분할(Segmentation)로부터 후보 초기 클러스터 개수 및 초기 클러스터 중심을 결정하는 방법으로, 영상 클러스터링을 수행하여 타원 영역 추출에 필요한 타원 후보 영역의 최소 인접 사각형(Minimum Enclosed Rectangle)을 찾아내고, 이렇게 찾아진 최소 인접 사각형에 대해서 면적에 맞는 초기 타원들을 영역 내에 설정한 뒤 적합도(fittness) 검사를 기반으로 한 타원 검증을 실시하고 적합도가 높은 영역을 타원 영역으로 추출한다. The finger recognition module 124 recognizes a finger using an ellipse detection algorithm for detecting an ellipse region in the image extracted by the hand region extraction module 123. [ The ellipse detection algorithm is an algorithm for extracting an ellipse in an image or an image using the center and shape of an ellipse, for example, a fuzzy C-means technique can be used. The fuzzy C-means method is a method for determining the number of candidate initial clusters and the initial cluster center from image segmentation, and performs image clustering to find the minimum enclosed rectangle of the elliptic candidate region required for elliptic region extraction For the minimum adjacent rectangle found in this way, initial ellipses corresponding to the area are set in the region, and the ellipse verification based on the fittness test is performed, and the region having high fitness is extracted as the ellipse region.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 장치를 사용하여 손가락을 인식한 실험 결과를 보여주는 도면이다. 도면에서 좌측은 원본 영상에서 손 영역을 인식한 것을 예시한 도면이다. 우측은 좌측 도면에서 인식한 손 영역에서 손가락을 인식한 것을 예시한 도면이다. FIG. 11 is a diagram illustrating an experiment result of recognizing a finger using a remote control device according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the left side is an example of recognizing the hand region in the original image. And the right side is an example of recognizing the finger in the hand area recognized in the left drawing.

제어신호 생성부(130)는 상기 영상 분석부(120)가 인식한 손가락에 관한 정보를 이용하여 제어 신호를 생성한다. 여기서 손가락에 관한 정보란, 사용자가 세운 손가락 개수 또는 사용자가 세운 손가락 개수 및 이 손가락의 이동 방향에 관한 정보이다.The control signal generating unit 130 generates a control signal using the information on the finger recognized by the image analyzing unit 120. Here, the information about the finger is information about the number of fingers set by the user, the number of fingers set by the user, and the moving direction of the fingers.

전자 기기(D)에는 사용자의 손가락 개수 및/또는 손가락의 이동 방향에 대응하는 제어 신호가 설정된다. 따라서, 사용자는 기존의 리모콘(remote controller)과 같은 물리적인 원격 제어 장치가 없어도, 도 7a 또는 도 7b의 형태로 구현된 원격 제어 장치를 통해 전자 기기에 제어 명령을 입력할 수 있게 된다. 또한, 카메라를 통해 손가락 및 그 이동 방향을 인식할 수 있으므로, 마우스 등의 입력 장치로도 활용 가능하게 된다. A control signal corresponding to the number of fingers of the user and / or the direction of movement of the finger is set in the electronic device (D). Therefore, the user can input the control command to the electronic device through the remote control device implemented in the form of FIG. 7A or 7B without the physical remote control device such as the existing remote controller. In addition, since the finger and its moving direction can be recognized through the camera, it can be utilized as an input device such as a mouse.

여기서 전자 기기(D)는, 예를 들어 TV, 냉장고, 세탁기, 컴퓨터, 이동 단말기 등이 있으며, 이러한 기존의 전자 기기에 본 발명에 따른 원격 제어 장치를 탑재하여 사용자의 손가락을 인식하고 이에 따른 제어 명령을 수행하도록 함으로써, 리모콘 없이도 다양한 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
Here, the electronic device D includes, for example, a TV, a refrigerator, a washing machine, a computer, and a mobile terminal. A remote control device according to the present invention is mounted on the conventional electronic device, So that various operations can be performed without a remote controller.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특설정 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100 : 원격 제어 장치
110 : 영상 입력부
120 : 영상 분석부
130 : 제어신호 생성부
140 : 통신부
100: remote control device
110:
120: Image analysis section
130: control signal generation unit
140:

Claims (6)

영상을 촬영하는 카메라;
상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 입력받는 영상 입력부;
상기 영상 입력부에 입력된 영상으로부터 손 영역을 추출하고, 추출된 손 영역에서 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락을 인식하는 영상 분석부;
상기 영상 분석부가 인식한 손가락에 관한 정보를 이용하여 제어 신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하는 원격 제어 장치.
A camera for capturing an image;
A video input unit receiving an image photographed by the camera;
An image analyzer for extracting a hand region from an image input to the image input unit and recognizing a finger using an ellipse detection algorithm in the extracted hand region;
And a control signal generation unit for generating a control signal using information about the finger recognized by the image analysis unit.
청구항 1에 있어서, 상기 영상 분석부는,
상기 입력된 영상을 기설정된 색으로 필터링하는 필터링 모듈;
상기 필터링 모듈에 의해 필터링된 영상을 이진화하는 이진화 모듈;
상기 이진화 모듈에 의해 이진화된 영상에서 손 영역을 인식하여 추출하는 손 영역 추출 모듈;
상기 손 영역 추출 모듈에 의해 추출된 영상에서 타원 영역을 검출하는 타원 검출 알고리즘을 이용하여 손가락에 관한 정보를 인식하는 손가락 인식 모듈을 포함하는 원격 제어 장치.
The image processing apparatus according to claim 1,
A filtering module for filtering the input image with a preset color;
A binarization module for binarizing the image filtered by the filtering module;
A hand region extraction module for recognizing and extracting a hand region from an image binarized by the binarization module;
And a finger recognition module for recognizing information about a finger using an ellipse detection algorithm for detecting an ellipse region in the image extracted by the hand region extraction module.
청구항 2에 있어서, 상기 필터링 모듈은, 상기 입력된 영상을 YCbCr 영상으로 변환하고, 상기 변환된 YCbCr 영상의 Cb값은 77 내지 127, Cr값은 133 내지 174로 필터값을 설정하는 것을 특징으로 하는 원격 제어 장치.
The filtering module according to claim 2, wherein the filtering module converts the input image into a YCbCr image, and sets the filter value to a Cb value of 77 to 127 and a Cr value of 133 to 174 in the converted YCbCr image Remote control device.
청구항 2에 있어서, 상기 손 영역 추출 모듈은, 비올라-존스(viola-jones) 알고리즘 또는 합성 신경 회로망(convolution neural network) 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는 원격 제어 장치.
3. The remote control device of claim 2, wherein the hand region extraction module performs a viola-jones algorithm or a convolution neural network algorithm.
청구항 4에 있어서, 상기 비올라-존스(viola-jones) 알고리즘은, 서브 윈도우로 구성된 적분 영상을 생성하고, 생성된 적분 영상으로부터 특징값(feature)을 측정하여, 손 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 원격 제어 장치.
5. The viola-jones algorithm according to claim 4, wherein the viola-jones algorithm generates an integral image composed of sub windows and measures feature values from the generated integral image to recognize the hand area Remote control device.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생성된 제어 신호를 외부의 전자 기기로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 제어 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And a communication unit for transmitting the generated control signal to an external electronic device.
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