KR20190133441A - 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린 - Google Patents

카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선을 이용하여 포인터를 추적하는 터치스크린에 카메라를 설정하고, 카메라를 통해서 포인터의 유효포인트를 찾아내어 그 부분만을 활성화함으로써 의도하지 않은 위치에서 터치가 이루어지는 것을 방지할 수 있는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 관한 것이다.
본 발명의 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 의하면 필기를 할 때, 가시광선 카메라가 필기자의 손끝 또는 필기도구(포인터)를 유효포인트로 추적하면서 적외선으로 인식하기 때문에 옷깃 또는 필요없는 부분이 임의로 닿는 부위 때문에 스크린에 발생할 수 있는 인식에러문제를 해결할 수 있고, 스크린에 위치하는 포인터의 주변에 방해물이 있는 경우에도 동영상카메라가 포인터를 인식해야 하는 유효포인트의 위치를 정확하게 확인할 수 있기 때문에 필기부분을 정확하게 인식하는 등의 효과가 발생한다.

Description

카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린{EFFECTIVE POINT TRACING METHOD INTERACTIVE TOUCHSCREEN}
본 발명은 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선을 이용하여 포인터를 추적하는 터치스크린에 카메라를 설정하고, 카메라를 통해서 포인터의 유효포인트를 찾아내어 그 부분만을 활성화함으로써 의도하지 않은 위치에서 터치가 이루어지는 것을 방지할 수 있는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터 입력장치는 키보드와 마우스가 일반적인데 이러한 입력장치 이외에 타플렛, 터치패널 또는 터치스크린 등이 컴퓨터 입력장치로 활용되고 있다.
최근에는 터치스크린의 개발이 활발히 이루어져 사용자가 스크린에 투사된 영상에 직접 터치하면서 작업을 수행할 수 있게 되었다.
컴퓨터를 이용한 프리젠테이션이 발달함에 따라서 사용자가 화면상에 뿌려지는 영상과 인터페이스하기 위한 인식장치가 필요하게 되었다.
상기 인터페이스를 위한 인식장치로는 대표적으로 터치스크린이 있는데, 상기 터치스크린은 간편하고 직관적인 입력방식으로 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 인터페이스장치이다.
상기 터치스크린은 저항막방식, 정전용량방식, 레이저방식, 적외선방식, 카메라방식 등의 다양한 방식을 사용하여 컴퓨터가 화면상에 위치하는 터치점을 인식하도록 형성된다.
종래의 적외선방식의 터치스크린은 도 1에서 도시한 바와 같이, 터치스크린(1)의 평면상의 상부측과 우측에 각각 소정거리 이격되어 위치하는 복수의 발광부(2)와; 상기 터치스크린(1)의 평면상 하부측과 좌측에 상기 각각의 발광부(2)에 대향하도록 배치되는 복수의 수광부(3)와; 상기 수광부(3)의 검출결과를 인가받아 터치스크린(1)의 눌림위치의 좌표를 검출하는 제어부(4)로 구성된다.
상기 종래의 적외선터치스크린은 적외선이 스크린의 표면에 격자형태로 형성되기 때문에 만약 스크린에 터치점이 발생하면 발광부(2)의 위치와 터치에 의해서 가려지는 수광부(3)의 위치를 이용하여 터치점을 X,Y좌표로 인식할 수 있어서 사용자와 화상간의 인터페이스가 가능하게 된다.
상기 터치스크린에 관한 기술은 대한민국특허청 공개특허공보 제2006-0087410호, 제2003-0036289호 및 등록특허공보 제 0863814등에 개시된 바 있다.
최근에는 칠판을 전자로 형성하여 선생님이 화면을 띄워놓고 칠판에 글자를 쓸 수 있도록 하여 시청각 교육을 보다 잘 할 수 있도록 제공되는데, 전자칠판 시스템에 관한 특허문헌으로서, 공개특허 제10-2007-0053979호 공보의 전자 칠판 시스템에서는, 카메라를 이용하여 전자펜에 표시된 색상정보를 추출하는 방식으로 펜의 색상을 자동으로 인식하는 기술이 기재되어 있다.
그러나, 종래의 적외선 방식의 터치스크린 혹은 전자칠판은 다음과 같은 문제점이 있었다.
(1) 필기를 할 경우에 필기자의 손끝 또는 필기도구(포인터)만을 추적하지 못하고, 의도치 않게 닿게 되는 옷깃이나 다른 물체들에 의해서 포인트를 정확하게 추적하지 못하거나, 스크린에 이상한 무늬를 남기게 된다.
(2) 스크린에 위치하는 포인터의 주변에 방해물이 있는 경우, 포인터를 정확하게 인식하지 못하고, 에러가 발생한다.
(3) 터치스크린이 작동되는 동안에는 적외선조사부와 적외선감지부의 각각의 모든 센서가 적외선을 조사하고, 감지하는 연산을 수행해야 하기 때문에 연산량이 많아서 처리속도가 늦고, 사양이 높은 연산장치를 요구하게 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 가운데에 스크린이 형성되고, 상기 스크린의 두 변에는 적외선조사부가 형성되며, 상기 적외선 조사부와 대응되도록 적외선감지부가 대응되는 스크린의 두 변에 형성되는 일반적인 터치스크린에 있어서,
상기 스크린의 상단 모퉁이에 각각 동영상카메라가 형성되어,
상기 각 동영상카메라는 적외선감지부에서 외부신호를 감지할 때 스크린상의 영상을 촬상하여 손가락을 유효포인트로 찾아서 추적하면서 그 부분만을 감지하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.
(1) 필기를 할 때, 가시광선 카메라가 필기자의 손끝 또는 필기도구(포인터)를 유효포인트로 추적하면서 적외선으로 인식하기 때문에 옷깃 또는 필요없는 부분이 임의로 닿는 부위 때문에 스크린에 발생할 수 있는 인식에러문제를 해결할 수 있다.
(2) 스크린에 위치하는 포인터의 주변에 방해물이 있는 경우에도 동영상카메라가 포인터를 인식해야 하는 유효포인트의 위치를 정확하게 확인할 수 있기 때문에 필기부분을 정확하게 인식한다.
(3) 터치스크린이 작동되는 동안에는 적외선조사부와 적외선감지부의 각각의 모든 센서 중 유효포인트 영역의 센서들만 수감지하여 이를 연산하면 되기 때문에 연산을 해양할 데이터량이 줄어들고, 따라서 처리속도가 향상되며 비교적 저렴한 연산장치로의 대체가 가능하여 가격을 현저히 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 터치스크린의 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성되는카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린의 개념도(A영역이 유효포이트이고, 이 영역을 지나는 적외선조사부와 적외선감지부가 센싱(영역표시).
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성되는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린의 작동방법을 나타낸 순서도
본 발명은 가운데에 스크린(10)이 형성되고, 상기 스크린(10)의 두 변에는 적외선조사부(20)가 형성되며, 상기 적외선조사부(20)와 대응되도록 적외선감지부(30)가 대응되는 스크린(10)의 두 변에 형성되는 일반적인 터치스크린에 있어서,
상기 스크린(10)의 상단 모퉁이에는 각각 동영상카메라(100)가 형성되고,
상기 각 동영상카메라(100)는 적외선감지부(30)에서 적외선 차단을 감지할 때 스크린(10) 상면을 촬상하여 손가락을 유효포인트(A)로 찾아서 추적하면서 그 부분만을 감지하도록 형성된다.
상기 적외선조사부(20)는 적외선을 방사하는 센서로 형성되는데, 적외선을 계속적으로 조사한다.
상기 적외선조사부(20)와 대응되도록 형성되는 적외선감지부(30)는 각 적외선방사센서와 대응되는 위치에 각각 감지센서가 형성된다.
상기 적외선조사부(20)와 적외선감지부(30)는 스크린상에서 움직이는 손가락 또는 지시물의 끝점을 정확하게 인식하도록 형성된다.
그러나, 손가락 또는 지시물 뿐만 아니라, 옷깃, 팔꿈치 또는 다른 손이 닿는 것을 확인하지 못하여 이곳도 동시에 인식하게 되어 결국 스크린에 다양한 문양이 남게 된다.
상기 동영상카메라(100)는 스크린상에 접근하는 모든 종류의 접근물의 영상을 연속적으로 촬영하고, 각 영상을 인식하여 손가락 또는 지시물(이하, '포인터'라 함)일 가능성이 높은 유효포인트(A)지역을 설정하고, 이 부분의 적외선조사부(20)와 적외선감지부(30)의 데이터만을 유효하도록 인식한다.
상기 동영상카메라(100)는 상단에 두 개가 대각을 비추도록 형성되는데, 두개의 동영상카메라(100)가 동일한 물체를 촬영할 때 팔과 손의 모양을 인식하고, 손 부부만을 유효포인트(A)로 설정하여 이 부분의 적외선감지부(30)의 신호를 보다 유효하게 해석하여 표시한다.
상기 동영상카메라(100)는 연속촬영이 가능한 가시광선 카메라로, 카메라로 촬영되는 영상을 분석하는 프로그램을 장착한다.
즉, 팔과 손이 스크린(10)으로 접근하게 되면, 먼저 적외선감지부(30)에서 적외선이 차단되는 부분으로 감지를 하게 되고, 이때 동영상카메라(100)가 촬영을 시작하여 팔과 손을 인식하고, 손이 움직이는 부분만을 유효포이트(A)로 지정하여 이부분의 적외선조사부(20)와 적외선감지부(30)의 센싱만을 유효하게 적용하여 스크린(10)에 표시한다.
상기 동영상카메라(100)는 가시광선카메라를 사용하는 것이 적당한데, 사람의 팔과 손을 인식할 수 있도록 적용한다.
상기 동영상카메라(100)는 적어도 2개가 대각 방향으로 설치되어서 손의 위치를 도출할 수 있도록 적용된다.
상기 동영상카메라(100)는 열화상카메라일 수 있는데, 열화상카메라를 사용할 경우에는 보다 정확하게 손의 위치를 찾아낼 수 있게되고, 상기 열화상카메라에 의해서 붉은색 영역(노출영역)으로 표시되지 않는 부분에서의 적외선감지에 대하여는 스크린(10)에 표시하지 않는다.
상기 동영상카메라(100)는 흑백카메라로 채택하여 영상데이터의 양을 줄일 수 있다.
만약, 멀티터치스크린을 제공하기 위해서는 멀티터치기능을 설정할 수 있도록 형성되고, 멀티터치기능을 설정하게되면, 동영상카메라(100)가 유효포인트를 2개 이상 설정할 수 있도록 하여, 여러사람이 동시에 터치하여 멀티터치할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로 형성되는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린의 영상처리방법에 대하여 설명한다.
스크린(10)의 표면에 적외선조사부(20)로부터 적외선을 적외선감지부(30)로 조사하는 준비단계(310)와;
상기 동영상카메라(100)로부터 스크린(10)의 표면에서 접근하는 영상을 촬상하는 촬상단계(320)와;
필기가 일어날 경우, 동영상카메라(100)가 작동하여 팔과 손가락을 추적하는 영상인식단계(330)와;
상기 영상인식단계에서 인식된 추척영상에서 손가락 부근의 위치를 추출하여 유효포인트(A)를 설정하는 유효포인트설정단계(340)와;
상기 유효포인트설정단계(340)에서 활성화된 유효포인트(A)에서 적외선감지부(30)가 감지하여 포인터부분를 정확히 인식하여 스크린(10)에 표시하는 포인터인식단계(350)로 구성된다.
상기 준비단계(310)는 전원을 인가하여 터치스크린을 켜는 것으로, 이때 적외선조사부(20)와 적외선감지부(30)의 켈리블레이션(calibration)도 동시에 일어난다.
상기 영상인식단계(330)는 인체의 손이 접근하게 되면 적외선에 의해서 이를 인식하게 되고, 이때, 영상인식단계(330)의 동영상카메라(100)가 동영상을 촬상한다.
상기 유효포인트설정단계(340)는 영상인식단계(330)에서 촬영되는 영상에서 손의 위치만을 구별하여 유효포인트(A)로 설정하고, 이러한 유효포이트(A)를 계속적으로 추적한다.
상기 유효포인트설정단계(340)에서 추적되는 유효포인트(A)를 제외한 나머지 부분에서는 특별한 설정이 없는 한 입력되는 적외선 신호를 무시하면서, 유효포인트(A)에서 움직이는 포인트를 인식하여 스크린(10)에 표시한다.
본 발명의 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린에 의하면 필기를 할 때, 가시광선 카메라가 필기자의 손끝 또는 필기도구(포인터)를 유효포인트로 추적하면서 적외선으로 인식하기 때문에 옷깃 또는 필요없는 부분이 임의로 닿는 부위 때문에 스크린에 발생할 수 있는 인식에러문제를 해결할 수 있고, 스크린에 위치하는 포인터의 주변에 방해물이 있는 경우에도 동영상카메라가 포인터를 인식해야 하는 유효포인트의 위치를 정확하게 확인할 수 있기 때문에 필기부분을 정확하게 인식하는 등의 효과가 발생한다.
또한, 터치스크린이 작동되는 동안에는 적외선조사부와 적외선감지부의 각각의 모든 센서 중 유효포인트 영역의 센서들만 수감지하여 이를 연산하면 되기 때문에 연산을 해양할 데이터량이 줄어들고, 따라서 처리속도가 향상되며 비교적 저렴한 연산장치로의 대체가 가능하여 가격을 현저히 줄일 수 있는 등의 효과가 발생한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
1 : 터치스크린 10 : 스크린
20 : 적외선조사부 30 : 적외선감지부
100 : 동영상카메라

Claims (5)

  1. 가운데에 스크린(10)이 형성되고, 상기 스크린(10)의 두 변에는 적외선조사부(20)가 형성되며, 상기 적외선조사부(20)와 대응되도록 적외선감지부(30)가 대응되는 스크린(10)의 두 변에 형성되는 일반적인 터치스크린에 있어서,
    상기 스크린(10)의 상단 모퉁이에는 각각 동영상카메라(100)가 형성되고,
    상기 각 동영상카메라(100)는 적외선감지부(30)에서 적외선 차단을 감지할 때 스크린(10) 상면을 촬상하여 손가락을 유효포인트(A)로 찾아서 추적하면서 그 부분만을 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동영상카메라(100)는 적어도 2개가 형성되고, 흑백카메라인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동영상카메라(100)는 적어도 2개가 형성되고, 열화상카메라인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 터치스크린에 멀티터치기능을 포함하고, 멀티터치기능이 작동되면 유효포인트를 2개이상 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린.
  5. 스크린(10)의 표면에 적외선조사부(20)로부터 적외선을 적외선감지부(30)로 조사하는 준비단계(310)와;
    상기 동영상카메라(100)로부터 스크린(10)의 표면에서 접근하는 영상을 촬상하는 촬상단계(320)와;
    필기가 일어날 경우, 동영상카메라(100)가 작동하여 팔과 손가락을 추적하는 영상인식단계(330)와;
    상기 영상인식단계에서 인식된 추척영상에서 손가락 부근의 위치를 추출하여 유효포인트(A)를 설정하는 유효포인트설정단계(340)와;
    상기 유효포인트설정단계(340)에서 활성화된 유효포인트(A)에서 적외선감지부(30)가 감지하여 포인터부분를 정확히 인식하여 스크린(10)에 표시하는 포인터인식단계(350)로 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 유효포인트 추적방식의 인터랙티브 터치스크린.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102372045B1 (ko) * 2020-10-26 2022-03-10 주식회사 파인텍 컨택리스 에어터치 기반 키오스크 입력 방법 및 디바이스와 이를 포함하는 시스템

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KR102372045B1 (ko) * 2020-10-26 2022-03-10 주식회사 파인텍 컨택리스 에어터치 기반 키오스크 입력 방법 및 디바이스와 이를 포함하는 시스템

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