KR20160120560A - 사용자 입력 인식장치 및 방법 - Google Patents

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KR20160120560A
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Abstract

본 발명은 사용자 입력 인식장치 및 방법에 관한 것으로, 매체의 표면 두드림에 의해 발생하는 음파신호를 센싱하는 센서와, 상기 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리하고 분리한 초기 펄스 신호의 신호특성을 추출하는 처리기와, 상기 처리기에 의해 추출한 신호특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하여 그에 대응하는 제어신호를 생성하는 제어기를 포함한다.

Description

사용자 입력 인식장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING USER INTERFACE}
본 발명은 매체 표면을 두드릴 때 발생하는 음파를 이용하여 두드림 제스쳐를 구별하여 인식하는 사용자 입력 인식장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대폰, 개인정보단말기(PDA), 노트북, 게임기, 네비게이션 등의 전자기기에는 데이터 입력을 위한 입력장치가 적용된다. 이러한 입력장치로는 키를 손가락 등으로 눌러 해당 데이터를 입력하는 키패드 방식과 접촉면을 가볍게 터치하여 해당 데이터를 입력하는 터치패널 또는 터치 패드와 같은 터치(접촉) 방식의 입력장치(특허문헌 1 및 2 참조)가 적용되고 있다.
이러한 키패드 방식의 입력장치들은 기기의 공간적 제약으로 인해 무한정 키의 개수를 증가시킬 수 없는 문제점이 있다.
그리고, 터치 방식의 입력장치들은 사용자의 터치 유무, 터치 시간, 방향의 조합으로 이루어진 형태의 입력만 가능하므로, 사용자 인터페이스의 설계를 제한한다. 또한, 차량에 장착되는 기기에 적용하는 경우, 운전자가 화면의 표시되는 메뉴를 확인하며 원하는 메뉴를 선택하여 터치해야 하므로, 운전자의 주의를 빼앗게 되어 운행 중에 안전상의 문제를 일으킬 수 있다.
KR 1020140113119 A KR 1020110127526 A
본 발명은 매체 표면을 두드릴 때 발생하는 음파의 신호특성을 분석하여 두드림 제스쳐를 구별하여 인식하는 사용자 입력 인식장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 사용자 입력 인식장치는 매체의 표면 두드림에 의해 발생하는 음파신호를 센싱하는 센서와, 상기 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리하고 분리한 초기 펄스 신호의 신호특성을 추출하는 처리기와, 상기 처리기에 의해 추출한 신호특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하여 그에 대응하는 제어신호를 생성하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매체는, 디바이스의 케이스인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 특성은, 상기 초기 펄스 신호의 길이 및 피크 개수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두드림 제스쳐는, 상기 매체의 표면 두드림에 이용한 손가락의 특정 부위인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 손가락의 특정 부위는, 손가락 끝, 손가락 마디(관절), 손톱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기는, 상기 초기 펄스 신호의 피크 개수가 2개 이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기는, 상기 초기 펄스 신호의 피크 개수가 1개 이면, 상기 초기 펄스 신호의 피크 발생시점에 근거하여 손가락 마디와 손톱을 이용한 두드림 제스쳐를 판별하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 입력 인식방법은 매체의 표면 두드림에 의해 발생되는 음파신호를 센싱하는 단계와, 상기 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리하는 단계와, 상기 초기 펄스 신호의 신호 특성을 추출하는 단계와, 상기 신호 특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 특성 추출 단계는, 상기 초기 펄스 신호의 길이 및 피크 개수를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두드림 제스쳐 인식 단계는, 상기 피크 개수가 2개인지를 확인하는 단계와, 상기 피크 개수가 2개이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두드림 제스쳐 인식 단계는, 상기 피크 개수가 2개가 아니면, 상기 피크 개수가 1개인지를 확인하는 단계와, 상기 피크 개수가 1개이면 상기 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하는지를 확인하는 단계와, 상기 피크 발생시점이 상기 제1조건을 만족하면, 손가락 마디를 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두드림 제스쳐 인식 단계는, 상기 피크 발생시점이 상기 제1조건을 만족하지 않으면, 상기 피크 발생시점이 제2조건을 만족하는지를 확인하는 단계와, 상기 피크 발생시점이 상기 제2조건을 만족하면 손톱을 이요한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 매체 표면을 두드릴 때 발생하는 음파의 신호특성을 분석하여 두드림 제스쳐를 구별하여 인식할 수 있다.
또한, 본 발명은 휴리스틱(heuristics)한 특징점을 사용하면서도 두드림 매체의 물리적인 특성을 반영하여 신뢰성 높은 두드림 제스쳐 분류가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 입력 인식장치를 도시한 블록구성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명과 관련된 매체를 두드릴 때 손 부위에 따른 신호 특성을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 입력 인식방법을 도시한 흐름도.
도 4는 도 3에 도시된 두드림 제스쳐 결정 과정을 도시한 흐름도.
본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다", "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일", "하나" 및 "그" 등의 관사는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 입력 인식장치를 도시한 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사용자 입력 인식장치는 매체(110), 센서(120), 변환기(130), 처리기(140), 제어기(150)를 포함한다.
매체(110)는 디바이스의 부품을 둘러싸고 있는 케이스(하우징)를 의미한다. 매체(110)는 플라스틱 및 금속 등의 사출성형을 통해 제작된다.
매체(110)는 사용자의 두드림 제스쳐를 입력받는다. 여기서, 두드림 제스쳐는 사용자가 손가락의 특정 부위를 이용하여 매체(110)의 표면을 두드리는 동작을 의미한다. 상기 특정 부위는 손가락 끝, 손가락 마디(관절), 손톱 등을 포함한다.
센서(120)는 매체(110) 내부에 접착제 또는 특수 구조 등을 통해 부착되어 매체(110)의 표면 두드림에 의해 발생하는 음파신호를 센싱(측정)한다. 이러한 센서(120)는 가속도 센서 및 음파 센서(예: 마이크) 등을 포함한다.
변환기(130)는 센서(120)를 통해 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다. 변환기(130)는 아날로그-디지털 변환기(AC-DC Converter)로 구현될 수 있다.
처리기(140)는 음파신호 또는 진동신호를 처리한다. 처리기(140)는 음파신호로부터 초기 펄스 신호(initial impulse signal)를 분리한다. 여기서, 초기 임펄스 신호는 센서(120)를 통해 센싱한 음파신호의 첫번째 임펄스 신호를 의미한다.
처리기(140)는 초기 펄스 신호를 분석하여 신호특성을 추출한다. 상기 신호특성은 초기 펄스 신호의 길이(펄스 지속시간) 및 피크 개수를 포함한다.
제어기(150)는 추출된 신호특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하고, 그 인식결과에 따라 전장품(미도시)의 동작 제어를 위한 제어신호를 생성하여 출력한다. 전장품(미도시)은 제어기(150)로부터 출력되는 제어신호에 따라 동작한다. 전장품(미도시)은 네비게이션, 오디오, 라디오 등일 수 있다.
제어기(150)는 초기 펄스 신호에 피크 개수가 2개이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정(인식)한다.
한편, 제어기(150)는 초기 펄스 신호에 피크 개수가 1개이면 피크 발생시점에 따라 두드림 제스쳐를 구분한다. 제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하면, 손가락 마디를 이용한 두드림 제스쳐로 결정한다. 그리고, 제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 신호 발생 시점이 제2조건을 만족하면 손톱을 이용한 두드림 제스쳐로 결정한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명과 관련된 매체를 두드릴 때 손 부위에 따른 신호 특성을 도시한 그래프이다.
손 부위에 따른 신호 특성은 전체 신호의 초반에 발생한다.
도 2a를 참조하면, 손가락 끝으로 두드렸을 때는 손가락 끝의 살과 뼈의 특성이 순차적으로 나타난다. 손가락 살이 다른 부위에 비해 두껍고, 살은 점탄성 성질을 가지고 있으므로, 첫 신호의 길이가 상대적으로 길고 초반 신호 피크가 둥글게 나타난다. 이후, 손가락 뼈 특성 때문에 날카로운 피크가 나타난다.
손가락 마디로 매체를 두드렸을 때에는 도 2b에 도시된 바와 같이 손가락 마디가 손가락 끝에 비해 살이 별로 없고, 뼈의 특성이 손가락에 비하여 크게 나타난다. 살에 의한 점탄성 성질은 초반에 약하게 나타나고, 뼈에 의한 음파/진동 성분이 주를 이루게 되어 날카로운 피크가 나타난다. 첫 신호의 길이가 손가락 끝에 비해 상대적으로 짧다.
손톱으로 매체를 두드리는 경우, 손톱은 살이 없고 딱딱한 접촉(contact)이 주를 이룬다. 따라서, 도 2c에 도시된 바와 같이 신호에 점탄성 특징이 나타나지 않고 신호가 전체적으로 샤프하며 첫 신호 길이가 매우 짧다.
본 발명은 이러한 신호의 길이 및 신호 피크의 개수를 이용하여 두드림 제스쳐를 판별한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 입력 인식방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 도 3에 도시된 두드림 제스쳐 결정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 사용자 입력 인식장치는 센서(120)를 통해 매체(110)의 표면에 발생한 두드림 제스쳐에 의한 음파신호를 입력받는다(S110). 예를 들어, 사용자가 손가락의 특정 부위를 이용하여 매체(110)의 표면을 두드리면, 센서(120)는 매체(110) 표면의 두드림에 의해 발생되는 음파신호를 측정한다.
사용자 입력 인식장치의 처리기(140)는 입력된(센싱된) 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리한다(S120). 처리기(140)는 센서(120)에 의해 측정된 음파신호를 입력받고, 그 입력받은 음파신호로부터 첫번째 펄스 신호를 분리한다. 이때, 변환기(130)는 센서(120)로부터 입력되는 음파신호를 디지털 신호로 변환하여 처리기(140)로 출력한다.
처리기(140)는 분리된 신호에서 신호특성을 추출한다(S130). 여기서, 신호 특성은 초기 펄스 신호의 길이(duration time) 및 피크(peak) 개수를 포함한다.
사용자 입력 장치의 제어기(150)는 처리기(140)를 통해 추출한 신호특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 결정(인식)한다(S140).
다음, 두드림 제스쳐 결정 과정을 좀 더 상세하게 설명한다.
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 개수가 2개인지를 확인한다(S141). 제어기(150)는 피크 개수가 2개이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정한다(S142).
한편, 상기 단계(S141)에서 초기 펄스 신호의 피크 개수가 2개가 아니면, 제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 개수가 1개인지를 확인한다(S143).
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 개수가 1개 이면, 피크 발생시점에 따라 두드림 제스쳐를 구분한다. 여기서, 피크 발생시점(peak time)은 초기 펄스 신호의 지속시간(duration time) 대비 피크 발생시점부터 초기 펄스 신호의 종료 시점까지의 시간(피크 발생 이후 초기 펄스 신호의 지속시간)의 비율로 나타낸다. 본 실시예에서는 초기 펄스 신호의 지속시간(duration time) 대비 피크 발생시점부터 초기 펄스 신호의 종료 시점까지의 시간의 비율을 이용하여 피크 발생시점을 판단하는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 초기 펄스 신호의 지속시간(duration time) 대비 초기 펄스 신호의 시작 시점부터 피크 발생시점까지의 시간의 비율을 이용하도록 구현할 수도 있다.
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하는지를 확인한다(S144). 예를 들어, 제어기(150)는 피크 발생시점이 0.6% 미만인지를 확인한다.
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하면 손가락 마디를 이용한 두드림 제스쳐로 결정한다(S145).
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하지 않으면, 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제2조건을 만족하는지를 확인한다(S146). 예를 들어, 제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 0.8%를 초과하는지를 확인한다.
제어기(150)는 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제2조건을 만족하면 손톱을 이용한 두드림 제스쳐로 결정한다(S147).
이후, 제어기(150)는 인식한 두드림 제스쳐에 대응되는 제어신호를 생성하여 해당 전장품(미도시)에 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 응용 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예 및 응용 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
110: 매체 120: 센서
130: 변환기 140: 처리기
150: 제어기

Claims (12)

  1. 매체의 표면 두드림에 의해 발생하는 음파신호를 센싱하는 센서와,
    상기 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리하고 분리한 초기 펄스 신호의 신호특성을 추출하는 처리기와,
    상기 처리기에 의해 추출한 신호특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하여 그에 대응하는 제어신호를 생성하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매체는,
    디바이스의 케이스인 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 특성은,
    상기 초기 펄스 신호의 길이 및 피크 개수를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 두드림 제스쳐는,
    상기 매체의 표면 두드림에 이용한 손가락의 특정 부위인 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 손가락의 특정 부위는,
    손가락 끝, 손가락 마디(관절), 손톱을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 초기 펄스 신호의 피크 개수가 2개 이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 초기 펄스 신호의 피크 개수가 1개 이면, 상기 초기 펄스 신호의 피크 발생시점에 근거하여 손가락 마디와 손톱을 이용한 두드림 제스쳐를 판별하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식장치.
  8. 매체의 표면 두드림에 의해 발생되는 음파신호를 센싱하는 단계와,
    상기 음파신호로부터 초기 펄스 신호를 분리하는 단계와,
    상기 초기 펄스 신호의 신호 특성을 추출하는 단계와,
    상기 신호 특성에 근거하여 두드림 제스쳐를 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 특성 추출 단계는,
    상기 초기 펄스 신호의 길이 및 피크 개수를 추출하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 두드림 제스쳐 인식 단계는,
    상기 피크 개수가 2개인지를 확인하는 단계와,
    상기 피크 개수가 2개이면 손가락 끝을 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 두드림 제스쳐 인식 단계는,
    상기 피크 개수가 2개가 아니면, 상기 피크 개수가 1개인지를 확인하는 단계와,
    상기 피크 개수가 1개이면 상기 초기 펄스 신호의 피크 발생시점이 제1조건을 만족하는지를 확인하는 단계와,
    상기 피크 발생시점이 상기 제1조건을 만족하면, 손가락 마디를 이용한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피크 발생시점이 상기 제1조건을 만족하지 않으면, 상기 피크 발생시점이 제2조건을 만족하는지를 확인하는 단계와,
    상기 피크 발생시점이 상기 제2조건을 만족하면 손톱을 이요한 두드림 제스쳐로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 인식방법.
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