KR20160117004A - Detachable touch screen system using a wide-angle camera - Google Patents

Detachable touch screen system using a wide-angle camera Download PDF

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KR20160117004A
KR20160117004A KR1020150045543A KR20150045543A KR20160117004A KR 20160117004 A KR20160117004 A KR 20160117004A KR 1020150045543 A KR1020150045543 A KR 1020150045543A KR 20150045543 A KR20150045543 A KR 20150045543A KR 20160117004 A KR20160117004 A KR 20160117004A
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infrared
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infrared camera
unit
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KR1020150045543A
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조규하
이욱열
김태수
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주식회사 아이카이스트
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Abstract

The present invention relates to a detachable touch screen system using a wide-angle camera for photographing writing materials to emit infrared ray through an infrared ray camera with a fisheye lens, calculating a coordinate, and being capable of being simply installed on a part of various screens including an electronic blackboard.

Description

광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템 {DETACHABLE TOUCH SCREEN SYSTEM USING A WIDE-ANGLE CAMERA}DETACHABLE TOUCH SCREEN SYSTEM USING A WIDE-ANGLE CAMERA USING A WIDE-

본 발명은 터치 스크린 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 어안렌즈를 구비한 적외선 카메라를 통해 적외선을 방출하는 필기구를 촬영하여 좌표를 산출하도록 하되 전자칠판을 비롯한 다양한 스크린의 한쪽 부분에 간편하게 부착하는 방식으로 설치가능한 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a touch screen system. More specifically, the present invention relates to a touch screen system, in which a writing instrument emitting infrared rays through an infrared camera equipped with a fisheye lens is photographed to calculate coordinates, The present invention relates to a detachable touch screen system using a wide-angle camera.

기업이나 학교, 학원 및 각종 기관에서 각종 회의, 강의, 발표시 판서를 위해 전자칠판의 사용이 증가함에 따라 컴퓨터를 이용한 처리수단과 결합하여 사용자와 화상과의 인터페이스(interface)를 위한 각종 수단이 요구되고 있다.As the usage of the electronic board increases for meetings, lectures, and presentations at companies, schools, institutes and various institutions, various means for interface with users and images are required in combination with processing means using computer .

이러한 인터페이스를 위한 대표적인 장치로 최근 터치스크린(touchscreen)이 각광을 받고 있으며, 통상 화상면의 전방에 터치스크린을 설치하고 사용자가 원하는 위치에 접촉(터치, touch)시 터치점(touchpoint)을 인식하여 화상면과 인터페이싱 시켜주는 형태를 갖는다.As a typical device for such an interface, recently, a touch screen has been spotlighted. In general, a touch screen is installed in front of an image surface, and a touch point is recognized when a user touches a desired position And has a form of interfacing with the image plane.

이러한 터치스크린은 다양한 방식으로 구현되고 있으나, 일반적인 저항막방식, 정전용량방식의 경우 판서가 요구되는 전자칠판과 같은 대형 화상면에 적용하기 어렵고, 표면 손상의 발생 가능성으로 일정한 위치에 반복되는 터치점을 계속 인식해야하는 강의·발표용 화면에는 적합하지 않아 적외선방식의 터치스크린이 주로 사용된다.Although such a touch screen is implemented in various ways, it is difficult to apply it to a large image surface such as an electronic board in which a writing sheet is required in the case of a general resistive film type or electrostatic capacity type, Is not suitable for the lecture and presentation screen, and infrared touch screen is mainly used.

하지만, 종래의 적외선방식의 터치스크린의 경우 스크린면의 테두리에 스크린면의 크기에 맞춘 적외선방사대 및 반사판과 같은 프레임이 설치되어야 하므로 별도의 맞춤형 제작설계공정이 추가될 뿐만 아니라, 맞춤형 설계에 따라 다른 스크린면에 동일하게 사용할 수 없는 경우가 많았고, 적외선 송수신소자가 상기 프레임 전체에 걸쳐 일정간격으로 배열함으로 제조원가가 높다는 문제점이 있었다.However, in the case of the conventional infrared type touch screen, since a frame such as an infrared radiation plate and a reflection plate matching the size of the screen surface is installed on the edge of the screen surface, a separate customized design process is added, There are many cases where the same can not be used for other screen surfaces, and the manufacturing costs are high because the infrared transmitting / receiving elements are arranged at regular intervals over the whole frame.

한국등록특허 제10-1035300호(2011.05.19. 공고.)Korean Registered Patent No. 10-1035300 (Announced on May 19, 2011.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 프로젝터나 LCD 또는 LED 등으로 이루어진 다양한 스크린 화상면의 한쪽 부분에 간편하게 창작이 이루어지되 스크린의 크기에 구애받지 않고 사용가능한 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an image display apparatus and a display apparatus which can easily create an image on one side of various screen image planes including a projector, And a detachable touch screen system using a wide angle camera.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 적외선을 방출하는 발광체를 구비한 적외선필기구의 좌표를 인식하는 터치 스크린에 있어서, 스크린의 한쪽 끝 부분에 탈부착 가능하도록 설치되는 몸체; 어안렌즈를 구비하며 상기 적외선필기구에서 방출되는 적외선을 수광하도록 상기 몸체에 구비되는 제1적외선카메라 및 제2적외선카메라; 상기 제1적외선카메라 및 제2적외선카메라에서 취득된 왜곡 영상을 보정하여 보정영상을 생성하는 영상보정부; 상기 제1적외선카메라 및 제2적외선카메라의 보정 영상 분석을 통해 적외선필기구의 위치를 산출하여 좌표정보를 생성하는 위치산출부; 생성된 좌표정보를 컴퓨터에서 처리하도록 변환하여 전송하는 신호전송부; 상기 컴퓨터로부터 출력되는 화상 신호를 처리하여 상기 스크린에 출력하는 화상출력부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch screen for recognizing coordinates of an infrared writing instrument having a light emitting body emitting infrared rays, the touch screen including: a body detachably attached to one end of a screen; A first infrared camera and a second infrared camera provided on the body to receive infrared rays emitted from the infrared writing instrument; An image correcting unit for correcting the distortion image acquired by the first infrared camera and the second infrared camera to generate a corrected image; A position calculating unit for calculating the position of the infrared writing instrument through the correction image analysis of the first infrared camera and the second infrared camera to generate coordinate information; A signal transmission unit for converting the generated coordinate information to be processed by a computer and transmitting the coordinate information; An image output unit for processing the image signal output from the computer and outputting the processed image signal to the screen; .

이때, 상기 화상출력부를 통해 상기 스크린에 설정된 패턴의 터치점을 출력하고, 상기 위치산출부에서 생성되는 좌표정보를 상기 터치점의 좌표와 비교하여 위치보정정보를 생성하여 상기 위치산출부의 분석에 반영시키는 위치보정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the touch point of the pattern set on the screen is output through the image output unit, and the coordinate information generated by the position calculating unit is compared with the coordinate of the touch point to generate the position correction information and reflected in the analysis of the position calculating unit And a position correcting unit for correcting the position of the light source.

또한, 상기 몸체는 상기 스크린의 한쪽 끝 부분에 구성되는 금속판 또는 자성판에 대응하여 탈착되는 자성체를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the body includes a magnetic body that is detachable corresponding to a metal plate or a magnetic plate formed at one end of the screen.

또한, 상기 신호전송부는 상기 컴퓨터에 USB포트를 통해 연결된 무선통신모듈과 무선데이터를 송수신이 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.The signal transmission unit may be configured to transmit and receive wireless data to and from a wireless communication module connected to the computer through a USB port.

본 발명은 빔프로젝터, LCD 또는 LCD를 이용한 스크린 등 스크린의 종류 및 크기에 구애받지 않고 간편하게 설치할 수 있어 설치에 따른 인적 물적 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 특히, 어안렌즈를 통해 스크린 내의 적외선필기구를 촬영함에 따라 터치 스크린 구현에 따른 설치공간을 최소화할 수 있으며, 휴대가 용이하며 스크린의 사이즈에 관계없이 간편하게 부착하는 것만으로 터치 스크린의 구현이 가능하다.The present invention can be easily installed regardless of the type and size of the screen, such as a beam projector, a screen using an LCD or an LCD, and thus can drastically reduce manpower costs associated with the installation. In particular, since the infrared writing instrument is photographed through the fish eye lens, the installation space according to the implementation of the touch screen can be minimized, the portable screen can be easily mounted, and the touch screen can be realized simply by attaching it regardless of the size of the screen.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 어안렌즈를 통해 촬영된 왜곡 영상과 이를 보정한 영상을 나타낸 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 몸체의 탈부착구조를 나타낸 측면도이다.1 is a configuration diagram according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram according to another embodiment of the present invention;
3 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a distorted image photographed through a fish-eye lens and an image obtained by correcting the distorted image,
FIG. 5 is a side view showing a body attachment / detachment structure according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a configuration of a removable touch screen system using a wide angle camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 일반적인 빔프로젝터 및 프로젝션 화상면 등 영상이 출력되는 비교적 대형의 화상면을 비롯하여 화이트 보드나 칠판 등에 간편하게 장착함으로 터치스크린이 구현될 수 있도록 하는 기술로, 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)와 영상보정부(130)와 위치산출부(150)와 신호전송부(160) 및 이를 내장하는 몸체(100)와, 적외선필기구(300)와, 컴퓨터(400)와, 화상출력부(210)의 구성으로 이루어지게 된다.2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration and a connection relationship according to a preferred embodiment of the present invention. The present invention is a technology that enables a touch screen to be realized by simply mounting a relatively large image surface on which a video image such as a projection beam and a projection image is mounted as well as a whiteboard or a blackboard. The first infrared camera 110 and the second An infrared camera 120, an image correcting unit 130, a position calculating unit 150, a signal transmitting unit 160, a body 100 containing the infrared camera 120, an infrared writing unit 300, a computer 400, And an output unit 210.

본 발명에서는 앞서 언급한 빔프로젝터의 화상면을 비롯하여 프로젝션 화상면 등 영상이 출력되는 비교적 대형의 화상면을 비롯하여 화이트 보드나 칠판 등 본 발명이 적용되어 사용자 즉 발표자가 직접 면을 터치하면서 프레젠테이션을 하기 위한 수단을 스크린(200)으로 통칭하여 설명한다. 이와 같은 상기 스크린(200)은 목적에 따라 통상 회의실, 세미나실, 강의실 등에 설치되며, 상기 화상출력부(210)를 통해 화상이 출력된다.In the present invention, the present invention is applied to a relatively large image surface on which an image such as the image plane of the above-mentioned beam projector is outputted, such as a projected image plane, and a whiteboard or a blackboard, Will be collectively referred to as a screen 200. Fig. The screen 200 is usually installed in a conference room, a seminar room, a lecture room, and the like, and an image is output through the image output unit 210.

또한, 상기 컴퓨터(400)는 일반적인 영상처리 및 프레젠테이션에 사용되는 데스크톱 또는 랩톱 형식의 컴퓨터 및 이와 동등한 기능을 하는 수단을 통칭한다.In addition, the computer 400 collectively refers to a desktop or laptop type computer used for general image processing and presentation, and means equivalent thereto.

또한, 상기 화상출력부(210)는 상기 컴퓨터(400)로부터 출력되는 화상 신호를 처리하여 상기 스크린(200)에 화상을 출력하는 것으로 빔프로젝터, LCD 또는 LED 모니터 등의 다양한 화상출력수단이 적용될 수 있다.The image output unit 210 processes an image signal output from the computer 400 and outputs an image to the screen 200 so that various image output means such as a beam projector, have.

먼저, 본 발명에서 상기 적외선필기구(300)는 발표자가 발표시 손에 들고 상기 스크린(200) 상에서 터치신호를 생성하는 펜 형상을 갖는 구성으로, 한쪽 끝 부분에는 적외선을 방출하도록 발광체가 설치되어 사용자가 상기 적외선필기구(300)의 한쪽 끝 부분을 상기 스크린(200)에 접촉시키거나, 상기 적외선필기구(300)에 구비된 조작버튼을 누르는 동작을 통해 상기 발광체를 통해 적외선을 방출시킨다. 이때 상기 발광체는 850 내지 940㎚ 파장대의 강한 적외선을 방출하는 적외선 LED로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 발광체를 작동시키는 회로의 일례로 적외선필기구(300)의 한쪽 끝 부분에 탄성체를 구비한 스위치회로(미도시)를 구비하여 상기 스크린(200)을 가압함에 따라 발생되는 압력에 의해 발광체가 동작하도록 구현할 수 있다.First, in the present invention, the infrared writing instrument 300 is configured to have a pen shape for generating a touch signal on the screen 200 while the presenter presents it. The infrared writing instrument 300 includes a light emitter for emitting infrared rays at one end thereof, An infrared ray is emitted through the light emitting body through an operation of contacting one end of the infrared writing instrument 300 with the screen 200 or pressing an operation button provided on the infrared writing instrument 300. [ In this case, it is preferable that the light emitting unit is composed of an infrared LED emitting a strong infrared ray having a wavelength of 850 to 940 nm. An example of a circuit for operating the light emitting unit is a switch circuit (not shown) having an elastic body at one end of the infrared writing instrument 300 And the light emitter can be operated by the pressure generated when the screen 200 is pressed.

본 발명에서 상기 적외선필기구(300)에서 방출되는 적외선은 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)를 통해 수광되어 카메라 픽셀 정보로 인식하게 되며, 2대의 적외선카메라(110, 120)를 통해 촬영된 적외선필기구(300)의 위치를 삼각법을 통해 정확하게 산출한다.The infrared rays emitted from the infrared writing instrument 300 are received by the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 and are recognized as camera pixel information and are transmitted to the two infrared cameras 110 and 120 The position of the infrared writing instrument 300 photographed through the infrared sensor 300 is accurately calculated through the trigonometry.

상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)는 실질적으로 동일한 구성으로서 상기 적외선필기구(300)에서 방출하는 적외선을 촬영하게 되며, 이와 같은 두 개의 적외선카메라(110, 120)를 통해 적외선필기구(300)의 위치를 산출함에 있어서, 정확한 위치 산출과 발표자의 움직임에 지장을 주지 않도록 통상 스크린 상부의 좌우측 모서리에 스크린면 중앙을 향하도록 각각 적외선카메라를 설치하는 것이 일반적이었다.The first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 have substantially the same configuration and take infrared rays emitted from the infrared writing instrument 300. Through the two infrared cameras 110 and 120, In order to calculate the position of the infrared writing instrument 300, it is common to install an infrared camera to the left and right corners of the upper portion of the screen so as to face the center of the screen surface so as not to hinder the precise position calculation and the motion of the presenter.

하지만, 본 발명에서는 각 적외선카메라(110, 120)에 어안렌즈(fish-eye lens)를 도입함으로 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)를 근접시켜 단일의 몸체(100)에 내장하여 간편한 설치가 이루어질 수 있으며 스크린(200)의 사이즈 변화에도 손쉽게 대응할 수 있도록 하고 있다.However, in the present invention, the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 are brought close to each other by introducing a fish-eye lens into each of the infrared cameras 110 and 120, So that a simple installation can be performed and it is possible to easily cope with a change in the size of the screen 200.

어안렌즈는 사각(寫角)이 180°를 넘는 초광각 렌즈로서, 종래의 적외선카메라와는 달리 본 발명의 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)는 도 1에서와 같이 상기 몸체를 바(bar) 형태로 형성하여 상기 스크린의 외측 프레임 한쪽에만 설치하더라도 스크린의 크기에 상관없이 전 영역 내에서 적외선필기구(300)의 촬영이 가능하다.The first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 of the present invention are different from the conventional infrared camera in that the fisheye lens is an ultra-wide angle lens having an angle of more than 180 degrees. It is possible to capture the infrared writing instrument 300 in the entire area irrespective of the size of the screen even if the infrared writing instrument 300 is installed only on one side of the outer frame of the screen.

즉 도 1에서는 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)가 상기 몸체(100)에 내장되어 동일한 방향을 촬영할 수 있도록 설치되는 것으로, 종래 2개의 적외선카메라를 설치하기 위해서는 각각의 적외선카메라를 촬영방향을 고려하여 설치하고 스크린의 크기 변경시 각 적외선카메라의 설치위치 및 촬영방향을 직접 조절하였으나, 본 발명의 경우 사용자는 상기 스크린(200)의 한쪽 끝 부분에 상기 몸체(100)를 부착하는 것만으로 실질적인 설치작업이 종료될 수 있는 것이다.That is, in FIG. 1, the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 are installed in the body 100 so that they can photograph the same direction. To install the two infrared cameras in the related art, However, in the case of the present invention, the user can easily adjust the installation position and the photographing direction of the infrared camera at the one end of the screen 200, So that the actual installation work can be terminated.

상기 몸체(100)가 바 형상일 경우 스크린(200)의 상측 이외에도 스크린(100)의 측부 또는 하부 등 다른 위치에 상기 몸체(100)의 설치할 수 있으나 발표자의 움직임에 지장을 주지 않는 상부에 설치되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 몸체(100)를 도 2에서와 같은 "ㄱ" 자 형태로 구성하여 스크린(200) 상부의 좌측 또는 우측 모서리에 설치하는 것도 가능할 것이다. 이 경우 각 적외선카메라(110, 120)의 화각은 180도 미만이어도 무방할 것이다. 도 1의 방식과 도 2의 방식은 몸체의 형상 및 설치위치의 차이가 있을 뿐 터치스크린을 구현하기 위한 실질적인 특징은 동일하다.When the body 100 is in a bar shape, the body 100 may be installed at a position other than the upper side of the screen 200, such as a side portion or a lower portion of the screen 100, It is also possible that the body 100 is formed in the shape of a letter "A" as shown in FIG. 2 and installed on the left or right corner of the upper portion of the screen 200, if necessary. In this case, the angle of view of each of the infrared cameras 110 and 120 may be less than 180 degrees. The method of FIG. 1 and the method of FIG. 2 differ only in the shape of the body and the installation position, but the actual features for implementing the touch screen are the same.

도 5는 본 발명에 따른 몸체의 탈부착구조를 나타낸 측면도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 몸체(100)는 휴대가 용이하며 어떠한 스크린에도 손쉽게 설치할 수 있도록 한다는 특징에 따라 자성체(101)를 통한 설치구조를 제안한다.FIG. 5 is a side view of a body detachable structure according to the present invention. In the preferred embodiment of the present invention, the body 100 is easy to carry and can be easily installed on any screen. We suggest the installation structure.

이를 위해 상기 스크린(200)의 외측에 부착되는 상기 몸체(100)의 배면에는 상기 스크린(200)의 한쪽 끝 부분에 구성되는 금속판 또는 자성판(201)에 대응하여 탈착되는 자성체(101)를 구비하게 된다. 즉 첨부된 도 5(a)에서와 같이 화이트 보드 등과 같이 스크린(200)의 프레임에 자성체에 반응하는 금속판이 형성될 경우 사용자는 상기 몸체(100)에 형성된 자성체(101)를 통해 간단한 설치가 이루어질 수 있다.To this end, a magnetic body 101 is attached to the back of the body 100, which is attached to the outside of the screen 200, and is detachably attached to a metal plate or a magnetic plate 201 formed at one end of the screen 200 . 5 (a), when a metal plate that reacts with a magnetic body is formed on a frame of the screen 200 such as a whiteboard, a user can easily install the magnetic plate 101 through the magnetic body 101 formed on the body 100 .

만약 스크린(200)의 프레임에 철판이 구성되지 않을 경우에는 첨부된 도 5(b)에서와 같이 접착식으로 상기 프레임에 부착할 수 있는 자성판(201)을 제공하여, 먼저 프레임에 자성판(201)을 부착 후, 상기 자성판(201)에 상기 자성체(101)가 구비된 몸체(100)를 부착할 수 있도록 한다.If the frame of the screen 200 is not formed with a steel plate, a magnetic plate 201 that can be attached to the frame by a bonding method as shown in FIG. 5B is provided, and a magnetic plate 201 And then the body 100 equipped with the magnetic body 101 can be attached to the magnetic plate 201. As shown in FIG.

이때 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)를 통해 상기 적외선필기구(300)의 위치를 산출하기 전, 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)의 출력신호레벨이 기준신호레벨 이상일 경우 상기 적외선필기구(300)가 감지된 것으로 판단하는 판단부를 구비할 수 있다. 즉 상기 판단부는 상기 적외선필기구(300)로부터 발생한 적외선이 아닌 외부 적외선의 영향을 필터링하기 위한 것으로, 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)의 출력신호레벨이 기준신호레벨 이상일 경우 상기 적외선필기구(300)가 감지된 것으로 판단하는 기능을 수행한다.Before calculating the position of the infrared writing instrument 300 through the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120, the outputs of the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 And a determination unit for determining that the infrared writing instrument 300 is detected when the signal level is equal to or higher than the reference signal level. That is, the determination unit is for filtering the influence of external infrared rays other than infrared rays generated from the infrared writing instrument 300. When the output signal levels of the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 are equal to or higher than the reference signal level It is determined that the infrared writing instrument 300 is detected.

즉 상기 적외선필기구(300)가 동작하지 않은 상태에서 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)의 출력신호는 평평한 레벨의 신호를 나타낸다. 만일 상기 적외선필기구(300)가 상기 스크린(200)에 접촉하여 적외선이 방출되면 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)에 각각 적외선 신호가 관측됨에 따라, 출력신호레벨이 높아지게 된다. 이때 출력신호레벨이 설정된 기준신호레벨 이상으로 높아질 경우 상기 판단부는 적외선필기구(300)가 감지된 것으로 판단하게 되며, 상기 기준신호레벨 아래에서는 적외선필기구(300)가 감지되지 않은 것으로 판단한다. 앞서 언급한 바와 같이 상기 적외선필기구(300)에 구비된 발광체는 높은 파장대의 적외선을 방출하게 되므로 이를 감안하여 기준신호레벨을 정하게 되며, 이를 통해 노이즈 신호를 배제하고 적외선필기구(300)로부터 방출된 적외선만을 검출할 수 있다.That is, the output signals of the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 in the state where the infrared writing instrument 300 is not operating represent signals of a flat level. If the infrared writing instrument 300 is brought into contact with the screen 200 and infrared rays are emitted, infrared signals are observed to the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120, respectively, do. At this time, if the output signal level becomes higher than the set reference signal level, the determination unit determines that the infrared writing instrument 300 is detected, and determines that the infrared writing instrument 300 is not detected below the reference signal level. As described above, the light emitting unit provided in the infrared writing instrument 300 emits infrared rays having a high wavelength range. Accordingly, the reference signal level is determined in consideration of the infrared rays. Therefore, the noise signal is eliminated, and the infrared rays emitted from the infrared writing instrument 300 Can be detected.

이후 상기 판단부를 통해 적외선필기구(300)의 감지를 판단한 후 상기 영상보정부(130)를 통해 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)에서 취득된 왜곡 영상을 보정하여 보정영상을 생성하게 된다.Then, the determination unit determines the detection of the infrared writing instrument 300 and then corrects the distortion image acquired from the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 through the image correction unit 130, .

도 4는 어안렌즈를 통해 촬영된 왜곡 영상과 이를 보정한 영상을 나타낸 개념도로서, 도 4(a)는 어안렌즈가 적용된 적외선카메라를 통해 촬영된 영상을, 도 4(b)는 도 4(a)에 대한 보정영상을 각각 나타내고 있다.FIG. 4 is a conceptual view showing a distorted image photographed through a fisheye lens and an image obtained by correcting the distorted image. FIG. 4 (a) shows an image taken through an infrared camera to which a fisheye lens is applied, ), Respectively.

즉 어안렌즈의 경우 보이는 범위가 180°로 넓기 때문에 촬영된 영상이 도 4(a)에서와 같이 둥글게 변하는 특징이 있다. 이는 일반 광각렌즈보다 더 넓은 범위를 촬영하여 본 발명에서와 같이 프레임의 한쪽 면에서도 스크린의 전 영역에 대한 촬영이 가능하다는 장점을 제공하나, 영상의 왜곡으로 인해 적외선필기구의 위치산출시 정확도가 떨어질 수 있는 단점도 발생한다.That is, since the fisheye lens has a wide visible range of 180 degrees, the photographed image has a feature that it is rounded as shown in Fig. 4 (a). This is advantageous in that the entire area of the screen can be photographed even from one side of the frame, as in the present invention, by photographing a wider range than a general wide angle lens. However, accuracy of the position of the infrared writing instrument is lowered due to distortion of the image There are also disadvantages that can occur.

이를 위해 본 발명에서는 적외선필기구(300)의 위치산출에 앞서 상기 영상보정부(130)를 통해 왜곡 영상을 보정하는 작업을 선행하게 되는 것이다. 이와 같은 보정은 렌즈 왜곡의 수학적 모델 및 수치해석을 통해 이루어지며, 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)에 사용된 렌즈의 사양, 렌즈와 이미지 센서와의 거리, 렌즈와 이미지 센서가 이루는 각 등 카메라 내부의 기구적인 파라미터 값을 입력받고 이를 역으로 적용하는 방식으로 보정이 이루어질 수 있다.For this purpose, in the present invention, the correction of the distorted image is performed in advance through the image correction unit 130 prior to the calculation of the position of the infrared writing instrument 300. Such a correction is made through a mathematical model and a numerical analysis of the lens distortion, and the specifications of the lens used in the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120, the distance between the lens and the image sensor, The correction may be performed by inputting the mechanical parameter values inside the camera such as the angle formed by the image sensor and applying the parameter values inversely.

이후 상기 위치산출부(150)를 통해 상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)의 보정 영상 분석을 통해 적외선필기구(300)의 위치를 산출하여 좌표정보를 생성하게 된다. 이는 구체적으로 제1적외선카메라(110)의 출력신호와 제2적외선카메라(120)의 출력신호의 시간차 및 레벨 차를 비교하고, 관측된 적외선의 구간(카메라 픽셀구간)을 통해 스크린(100) 내에 위치한 적외선 빛의 좌표계산이 이루어질 수 있다.The position of the infrared writing instrument 300 is calculated through the correction image analysis of the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 through the position calculating unit 150 to generate the coordinate information. Specifically, it compares the time difference and the level difference between the output signal of the first infrared camera 110 and the output signal of the second infrared camera 120, and outputs the difference between the output signal of the first infrared camera 110 and the output signal of the second infrared camera 120 through the observed infrared ray section The coordinate calculation of the infrared light located can be performed.

상기 신호전송부(160)는 상기 위치산출부(150)에서 생성된 좌표정보를 컴퓨터(400)에서 처리하도록 변환하여 전송하는 구성으로, 상기 컴퓨터(400)에서는 이를 미리 입력된 프로그램에 의해 상기 좌표정보를 처리 후 화상 신호와 합쳐 화상출력부(210)로 전송한다. The computer 400 converts the coordinate information generated by the position calculating unit 150 into a signal to be transmitted by the computer 400. The computer 400 converts the coordinates And transmits the information to the image output unit 210 after combining the image signal with the processed image signal.

이때 앞서 언급한 바와 같이 상기 몸체(100)의 설치 용이성과 함께 상기 몸체(100)가 스크린(200) 상부 프레임에 설치됨을 고려하여 케이블 등으로 인한 불편함이 없도록 상기 신호전송부(160)를 무선방식으로 구현하는 것이 바람직하다. 이와 더불어 상기 몸체(100)는 유선 전원공급방식보다는 충전식 배터리로 구성되는 전원부(170)를 통해 전원을 공급하게 되며, 상기 신호전송부(160)는 상기 컴퓨터(400)에 USB포트를 통해 연결된 무선통신모듈(410)과 무선데이터를 송수신이 이루어지도록 구성된다.In this case, considering the easiness of installation of the body 100 and the fact that the body 100 is installed on the upper frame of the screen 200, the signal transmitter 160 may be wirelessly connected . In addition, the body 100 supplies power through a power supply unit 170, which is composed of a rechargeable battery rather than a wired power supply system. The signal transmission unit 160 is connected to the computer 400 via a USB port, The communication module 410 is configured to transmit and receive wireless data.

또한, 본 발명의 몸체(100)의 이동설치가 용이하고 다양한 크기의 스크린(200)에 설치됨에 따라 스크린의 크기 및 상기 몸체(100)의 설치위치의 변경에 따라 적외선필기구(300)의 위치산출 오차에 대응하기 위한 구성이 요구된다. 즉 스크린의 가로/세로의 크기를 비롯하여 사용자가 상기 스크린 프레임의 상부에 상기 몸체(100)를 설치하는 경우 정확하게 스크린의 중앙에 설치하는 것과 수평으로 설치하는 것이 어렵고 이로인한 좌표정보의 오차가 발생하게 될 것이다.In addition, since the body 100 of the present invention is easily installed and installed on the screen 200 of various sizes, the position of the infrared writing instrument 300 can be calculated according to the size of the screen and the installation position of the body 100 A configuration for responding to an error is required. In other words, when the user installs the body 100 on the upper part of the screen frame including the size of the screen, it is difficult to install the body 100 in the center of the screen and horizontally, resulting in an error of the coordinate information Will be.

이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 몸체(100)의 초기설치 후 칼리브레이션 작업을 위한 위치보정부(140)의 구성이 제공된다.To this end, a preferred embodiment of the present invention provides a configuration of the position correcting unit 140 for calibrating the body 100 after initial installation.

상기 위치보정부(140)는 먼저 상기 화상출력부(210)를 통해 상기 스크린(200)에 설정된 패턴의 터치점을 출력하도록 구성되며, 필요에 따라 상기 화상출력부(210)를 통해 사용자에게 상기 적외선필기구(300)를 통해 상기 설정된 패턴의 터치점을 터치하도록 메시지를 출력하게 된다. 이후 사용자가 상기 적외선필기구(300)를 통해 상기 터치점을 터치함에 따라 상기 위치산출부(150)에서 생성되는 좌표정보를 상기 화상출력부를 통해 스크린에 출력되는 터치점의 좌표와 비교하여 위치보정정보를 생성하게 된다. 즉 상기 위치보정정보는 실질적으로 인식되어야 하는 지점과 터치 된 지점 사이의 오차정보를 포함하게 되므로 이를 상기 위치산출부(150)의 분석에 반영시킴으로써 오차를 없앤 정확한 좌표정보가 생성될 수 있다.The position correcting unit 140 is configured to first output a touch point of a pattern set on the screen 200 through the image output unit 210. If necessary, And outputs a message to touch the touch point of the set pattern through the infrared writing instrument 300. Then, as the user touches the touch point through the infrared writing instrument 300, the coordinate information generated by the position calculating unit 150 is compared with the coordinate of the touch point output to the screen through the image output unit, . That is, the position correction information includes error information between a point to be substantially recognized and a touched point, so that it is reflected in the analysis of the position calculating unit 150, so that accurate coordinate information that eliminates the error can be generated.

이를 위해 상기 설정된 패턴의 터치점은 상기 스크린(200)의 외측 부분 및 중앙 부분에 형성하는 것이 바람직하며 필요에 따라 적절한 위치로 설정할 수 있다.For this purpose, it is preferable that the touch point of the set pattern is formed at the outer portion and the central portion of the screen 200, and it may be set at an appropriate position as necessary.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

100: 몸체 101: 자성체
110: 제1적외선카메라 120: 제2적외선카메라
130: 영상보정부 140: 위치보정부
150: 위치산출부 160: 신호전송부
170: 전원부 200: 스크린
201: 자성판 210: 화상출력부
300: 적외선필기구 400: 컴퓨터
410: 무선통신모듈100: body 101: magnetic body
110: first infrared camera 120: second infrared camera
130: Image correction unit 140: Position correction unit
150: Position calculation unit 160: Signal transmission unit
170: Power supply unit 200: Screen
201: magnetic plate 210: image output unit
300: infrared writing instrument 400: computer
410: Wireless communication module

Claims (4)

적외선을 방출하는 발광체를 구비한 적외선필기구(300)의 좌표를 인식하는 터치 스크린에 있어서,
스크린(200)의 한쪽 끝 부분에 탈부착 가능하도록 설치되는 몸체(100);
어안렌즈를 구비하며 상기 적외선필기구(300)에서 방출되는 적외선을 수광하도록 상기 몸체(100)에 구비되는 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120);
상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)에서 취득된 왜곡 영상을 보정하여 보정영상을 생성하는 영상보정부(130);
상기 제1적외선카메라(110) 및 제2적외선카메라(120)의 보정 영상 분석을 통해 적외선필기구(300)의 위치를 산출하여 좌표정보를 생성하는 위치산출부(150);
생성된 좌표정보를 컴퓨터(400)에서 처리하도록 변환하여 전송하는 신호전송부(160);
상기 컴퓨터(400)로부터 출력되는 화상 신호를 처리하여 상기 스크린(200)에 출력하는 화상출력부(210); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템.
A touch screen for recognizing coordinates of an infrared writing instrument (300) having a light emitting body emitting infrared rays,
A body 100 detachably attached to one end of the screen 200;
A first infrared camera (110) and a second infrared camera (120) provided on the body (100) and having a fisheye lens and receiving infrared rays emitted from the infrared writing instrument (300);
An image correcting unit (130) for correcting the distorted image acquired by the first infrared camera (110) and the second infrared camera (120) to generate a corrected image;
A position calculating unit 150 for calculating the position of the infrared writing instrument 300 through the correction image analysis of the first infrared camera 110 and the second infrared camera 120 to generate coordinate information;
A signal transmitter 160 for transforming and transmitting the generated coordinate information to be processed by the computer 400;
An image output unit 210 for processing the image signal output from the computer 400 and outputting the processed image signal to the screen 200; Wherein the touch panel is a touch panel.
제1항에 있어서,
상기 화상출력부(210)를 통해 상기 스크린(200)에 설정된 패턴의 터치점을 출력하고, 상기 위치산출부(150)에서 생성되는 좌표정보를 상기 터치점의 좌표와 비교하여 위치보정정보를 생성하여 상기 위치산출부(150)의 분석에 반영시키는 위치보정부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템.
The method according to claim 1,
The touch point of the pattern set on the screen 200 is output through the image output unit 210 and the coordinate information generated by the position calculating unit 150 is compared with the coordinate of the touch point to generate position correction information And a position correcting unit (140) for correcting the position of the touch panel based on the result of the analysis by the position calculating unit (150).
제1항에 있어서,
상기 몸체(100)는 상기 스크린(200)의 한쪽 끝 부분에 구성되는 금속판 또는 자성판(201)에 대응하여 탈착되는 자성체(101)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the body (100) comprises a magnetic body (101) which is detachable in correspondence with a metal plate or a magnetic plate (201) formed at one end of the screen (200) .
제1항에 있어서,
상기 신호전송부(160)는 상기 컴퓨터(400)에 USB포트를 통해 연결된 무선통신모듈(410)과 무선데이터를 송수신이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광각 카메라를 이용한 탈착형 터치 스크린 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the signal transmission unit (160) is configured to transmit and receive wireless data to and from the wireless communication module (410) connected to the computer (400) through a USB port.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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