WO2017138751A1 - 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템 - Google Patents

근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템 Download PDF

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magnetic
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wireless communication
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한상택
문성혁
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아토큐브 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a cube that can be linked with a terminal such as a smartphone or a tablet using near field communication.
  • a block set composed of a plurality of cubes, which can combine various characters, is widely used for toys or learning.
  • the user of the block set can improve spatial perception through combining or fitting cubes to each other, and acquire basic characters through combining cubes with each other in the case of a block set embodying an alphabet or a Hangul alphabet. .
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2006-0020940 (published Mar. 07, 2006) fixes each side of the cube so that letters such as Korean consonants, vowels, alphabets, and numbers can be attached and detached, and the user can fix them to the inside of the array plate. It refers to a learning ride that can be arranged to learn letters and words.
  • the present invention is to solve the above problems, and provides a cube set, the cube pattern recognition method and system using the same so that the pattern and location of the cube can be automatically recognized in conjunction with the terminal using a short-range wireless communication, There is a purpose.
  • an object of the present invention is to provide a cube case interworking method for transmitting and receiving data with a terminal using short-range wireless communication so that the pattern and position of the cube can be automatically recognized, and a terminal device performing the same.
  • Short-range wireless communication-based interlocking cube set for solving the above problems is linked to the terminal device using short-range wireless communication, a plurality of cubes having different patterns formed on each surface; And a cube case having a plurality of divided spaces in which the plurality of cubes are respectively seated, one or more magnetic bodies are formed on at least some of the surfaces of the cube, and a plurality of magnetic sensors in each of the divided spaces of the cube case. It is characterized by being formed.
  • Cube pattern recognition method comprises the steps of recognizing the pattern of the cube in the terminal device capable of short-range wireless communication, displaying a target shape consisting of a plurality of patterns; Receiving magnetic force information detected through the magnetic sensors from a cube case including a plurality of divided spaces in which a plurality of cubes are respectively seated and a plurality of magnetic sensors formed in each of the divided spaces; Recognizing a pattern formed on an upper surface of the cube based on magnetic force information of the received magnetic sensors; Checking whether any one of the patterns constituting the target shape and the pattern of the determined cube match each other; And displaying the matching result.
  • the cube pattern recognition system a plurality of cubes having different patterns on each surface, one or more magnetic bodies formed on at least some surface;
  • a cube case having a plurality of divided spaces in which the plurality of cubes are respectively seated, and having a plurality of magnetic sensors formed in each of the divided spaces;
  • a terminal device receiving magnetic force information detected through the magnetic sensors from the cube case, and recognizing a pattern formed on an upper surface of the cube based on the received magnetic force information of the magnetic sensors.
  • the cube pattern recognition method according to an embodiment of the present invention can be implemented as a program stored in a storage medium for execution in a computer and a recording medium on which the program is recorded.
  • the user may not only learn about the target shape by combining the plurality of cubes to reproduce the same shape as the target shape, but also develop thinking, creativity, and intelligence.
  • the terminal device receives the magnetic force information of the magnetic sensors from the cube case is provided with a plurality of partition spaces each of which the plurality of cubes are seated and a plurality of magnetic sensors formed in each of the partition spaces using short-range wireless communication
  • the terminal device receives the magnetic force information of the magnetic sensors from the cube case is provided with a plurality of partition spaces each of which the plurality of cubes are seated and a plurality of magnetic sensors formed in each of the partition spaces using short-range wireless communication
  • the terminal device automatically performs pairing with the cube case that has successfully matched the target shape among a plurality of cube cases arranged around it, thereby facilitating connection between the terminal device and a specific cube case. It can be done.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a cube pattern recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view showing an embodiment of patterns formed on each side of a cube.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a configuration of a terminal device.
  • FIG. 4 is a view for explaining a schematic operation of the cube pattern recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 illustrate embodiments of a target shape used in a cube pattern recognition system.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a cube pattern recognition method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a cube pattern recognition system based on short-range wireless communication according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining an embodiment of the configuration of the cube and the cube case shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a plurality of divided spaces formed in a cube case.
  • FIG. 11 is a view showing an embodiment of the internal configuration of the cube case.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of each surface of a cube on which a magnetic material is formed.
  • FIG. 13 is a diagram for describing an embodiment of a method of recognizing a pattern of a cube based on magnetic force information of magnetic sensors formed in a partition space of a cube case.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of surfaces of a cube in which a magnetic material and a tag are formed.
  • 15 is a diagram illustrating still another embodiment of the configuration of the plurality of divided spaces formed in the cube case.
  • FIG. 16 is a diagram for describing another embodiment of a method of recognizing a pattern of a cube based on magnetic force information of magnetic sensors formed in a partition space of a cube case.
  • 17 is a view for explaining an embodiment of a method of recognizing a cube pattern using a near field communication-based linked cube according to the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a cube case interworking method according to an embodiment of the present invention.
  • 19 and 20 are diagrams for describing embodiments of a method of connecting to one of cube cases around a terminal device.
  • 21 is a view for explaining an embodiment of a method for detecting an upper region of a cube case.
  • DSP digital signal processor
  • the illustrated cube pattern recognition system 10 includes a cube 100 and a terminal device 200. Can be.
  • the cube 100 may have a cube shape, and different patterns may be formed on each surface of the cube 100.
  • Patterns formed on each surface of the cube 100 may be derived by subdividing various letters, numbers, symbols, and the like and extracting and arranging respective directional characteristics.
  • the first surface of the cube 100 is formed with a fan-shaped pattern connecting the two adjacent sides in a curve
  • the second surface is the margin surface
  • the third surface facing the A rectangular pattern that connects two sides and bisects the sides can be formed.
  • an isosceles triangle pattern is formed on the fourth surface of the cube 100 connecting two adjacent sides in a straight line, a square pattern occupying the entire surface is formed on the fifth surface, and three adjacent surfaces are formed on the fourth surface of the cube 100.
  • a pattern connecting the two sides in a straight line may be formed.
  • the patterns formed on each surface of the cube 100 are not limited to the examples described with reference to FIG. 2.
  • a plurality of cubes may be arranged in a peripheral area of the terminal device 200, and the plurality of cubes arranged may have a surface combination of each pattern formed on the plane. Any shape can be provided through.
  • a plurality of cubes are arranged in an N * N (N-by-N) matrix-> N * M (N-by-M) matrix matrix, where N is a natural number greater than 2, Hangul consonants and vowels, Alphabetic upper and lower case letters, Arabic numerals, arithmetic symbols, Chinese characters, and other arbitrary shapes may be provided.
  • the user can learn about the target shape as well as develop thinking, creativity and intelligence.
  • the cube 100 and the terminal device 200 are connected to each other using a short range wireless communication method, and the terminal device 200 uses the information received from the cube 100 to the cube 100.
  • the pattern of can be recognized.
  • the pattern formed on the upper surface of the cube is formed by using one or more sensors provided in the cube 100.
  • Information for recognizing may be detected, and the detected information may be transmitted to the terminal device 200 using near field communication.
  • the terminal device 200 may communicate with the cube 100 or another device connected to the cube 100 (for example, a case in which a plurality of cubes are arranged) using near field communication, and the cube 100 or the cube ( A device capable of recognizing a pattern of a cube 100 arranged by a user by using information received from another device connected to 100).
  • the terminal device 200 may be a computer system such as a smart phone, a tablet, a personal digital assistant (PDA), a laptop, and the like, but the present invention is not limited thereto.
  • a computer system such as a smart phone, a tablet, a personal digital assistant (PDA), a laptop, and the like, but the present invention is not limited thereto.
  • PDA personal digital assistant
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a configuration of a terminal device.
  • the terminal device 200 illustrated in FIG. 3 includes a wireless communication unit 210, an audio / video input unit 220, and a user input unit 230. ), A sensing unit 240, an output unit 250, a memory unit 260, an interface unit 270, a control unit 280, a power supply unit 290, and the like.
  • the components shown in FIG. 3 are not essential, so a mobile terminal device having more or fewer components may be implemented.
  • the wireless communication unit 210 includes one or more modules that enable wireless communication between the terminal device 200 and a wireless communication system or between a network in which the terminal device 200 and the terminal device 200 are located. can do.
  • the wireless communication unit 210 may include a broadcast receiving module 211, a mobile communication module 212, a wireless internet module 213, a short range communication module 214, a location information module 215, and the like. .
  • the broadcast receiving module 211 receives a broadcast signal and / or broadcast related information from an external broadcast management server through a broadcast channel, and the mobile communication module 212 communicates with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network. Send and receive wireless signals.
  • the wireless internet module 213 refers to a module for wireless internet access, and the wireless internet module 213 may be built in or external to the terminal device 200.
  • Wireless Internet technologies include wireless LAN (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), and Long Term Evolution (LTE). Can be used.
  • the short range communication module 214 refers to a module for short range communication.
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • the short-range communication module 214 of the terminal device 200 is connected to the cube 100 or a case (not shown) in which a plurality of cubes are arranged by using a short-range wireless communication method such as Bluetooth, and so on. Information for recognizing the data may be received from the cube 100 or a cube case (not shown).
  • the location information module 215 is a module for checking or obtaining the location of the mobile terminal device.
  • the location information module 215 may obtain location information using a global navigation satellite system (GNSS).
  • GNSS global navigation satellite system
  • the location information module 215 may be a global position system (GPS) module.
  • GPS global position system
  • the GPS module calculates information about a distance at which a point (object) is separated from three or more satellites, information about a time at which the distance information is measured, and then applies a triangulation method to the calculated distance information.
  • Three-dimensional position information according to latitude, longitude, and altitude of one point (object) can be calculated.
  • the A / V input unit 220 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 221 and a microphone 222.
  • the user input unit 230 generates input data for the user to control the operation of the terminal device.
  • the user input unit 230 may include a key pad dome switch, a touch pad (static pressure / capacitance), a jog wheel, a jog switch, and the like.
  • the sensing unit 240 is a current state of the terminal device 200 such as an open / closed state of the terminal device 200, a location of the terminal device 200, presence or absence of user contact, orientation of the mobile terminal device, acceleration / deceleration of the mobile terminal device, and the like. Detects and generates a sensing signal for controlling the operation of the terminal device 200.
  • the sensing unit 240 may include an acceleration sensor and a gyro sensor, and the information measured by the sensors may be used to recognize a pattern of the cube 100, a direction and a position of the pattern, and the like. .
  • the output unit 250 is used to generate an output related to sight, hearing, or tactile sense, and may include a display unit 251, a sound output unit 252, an alarm unit 253, and a haptic module 254. have.
  • the display unit 251 and a sensor for detecting a touch operation form a mutual layer structure (hereinafter, abbreviated as “touch screen”)
  • the display unit 251 is an output device. It can also be used as an input device.
  • the touch sensor may have, for example, a form of a touch film, a touch sheet, a touch pad, or the like.
  • the display unit 251 may display a target shape by a plurality of cubes, and may indicate whether the user matches the target shape with a letter or an image every time the user places the cube.
  • the memory unit 260 may store a program for the operation of the controller 280, and may temporarily store input / output data.
  • the memory unit 260 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM) Magnetic Memory, Magnetic It may include a storage medium of at least one type of disk, optical disk.
  • the terminal device 200 may operate in association with a web storage that performs a storage function of the memory unit 260 on the Internet.
  • the interface unit 270 serves as a path to all external devices connected to the terminal device 200.
  • the interface unit 270 receives data from an external device or receives power and transmits the data to each component in the terminal device 200 or transmits the data inside the terminal device 200 to the external device.
  • the controller 280 typically controls the overall operation of the mobile terminal device. For example, perform related control and processing for voice calls, data communications, video calls, and the like.
  • the controller 280 detects a pattern, a direction and a position of the cube 100 disposed in front of the terminal device 200 based on the information received through the short range communication module 214. Can be done.
  • the power supply unit 290 receives an external power source and an internal power source under the control of the controller 280 to supply power for operation of each component.
  • Various embodiments described herein may be implemented in a recording medium readable by a computer or similar device using, for example, software, hardware or a combination thereof.
  • the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and the like. It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing the functions. It may be implemented by the controller 280.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • embodiments such as procedures or functions may be implemented with separate software modules that allow at least one function or operation to be performed.
  • the software code may be implemented by a software application written in a suitable programming language.
  • the software code may be stored in the memory unit 260 and executed by the controller 280.
  • an application for performing a cube pattern recognition method may be stored in the memory unit 260 and executed by the controller 280 in response to a user input or occurrence of a specific event. have.
  • the target shape 410 composed of a plurality of patterns is displayed on the screen 400 of the terminal device 200, and the user refers to the plurality of cubes 100 and 101 by referring to the target shape displayed by the terminal device 200. ) May be arranged in front of the terminal device 200 and combined.
  • the terminal device 200 is coupled to the stand 300 can be mounted at a predetermined inclination with respect to the floor surface, the connection portion (not shown) formed on the top of the stand 300 and the interface unit of the terminal device 200 270 may be connected to enable power supply or other data transmission and reception.
  • the terminal device 200 recognizes the pattern of the cube 100 arranged by the user, matches the pattern 420 of the recognized cube 100 with the target shape 410, and displays the matching result on the screen 400. can do.
  • the respective patterns constituting the target shape 410 are displayed to be distinguished from the patterns 420 and 421 of the blocks 100 and 101 arranged by the user, for example, different colors, contrasts, or transparency. May appear on the screen 400.
  • the user may sequentially form the plurality of cubes 100 and 101 in combination with the target shape while referring to the pattern matching result displayed on the screen 400 of the terminal device 200 to form the same shape as the target shape.
  • 5 and 6 illustrate embodiments of the target shape used in the cube pattern recognition system 10.
  • FIG. 5A illustrates exemplary target shapes representing consonants and vowels of Hangul
  • FIG. 5B illustrates exemplary target shapes representing capital letters of the alphabet.
  • FIG. 6A illustrates exemplary target shapes representing Chinese characters
  • FIG. 6B illustrates exemplary target shapes representing Arabic numerals
  • FIG. Exemplary target shapes representing various other images are shown.
  • N * N. (N-by-N) matrix-> N * M (N-by-M) may include patterns arranged in a matrix (N is a natural number greater than 2).
  • the cube 100 by taking the cube 100 has a cube shape having six sides as an example, the cube 100 according to the present invention is to be implemented in various three-dimensional shape having less than six or more than seven sides It may be.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a cube pattern recognition method according to an embodiment of the present invention.
  • the block pattern recognition method shown in FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of the terminal device 200 shown in FIG. 3. The description will be made in conjunction.
  • the display unit 251 of the terminal device 200 displays a target shape in which a plurality of patterns are combined (S700).
  • the target shape may include a plurality of patterns arranged in an N * N (N-by-N) matrix-> N * M (N-by-M) matrix (N is a natural number greater than 2).
  • the user may select an arbitrary target shape from among a plurality of target shapes provided by the terminal device 200, and the user directly configures a new target shape and stores the new target shape in the terminal device 200, or sets the network directly. It may be provided so that the user of another terminal device (not shown) connected through the use.
  • the controller 280 recognizes the pattern of the cube 100 disposed in front of the terminal device 200 (step S710), and checks whether the recognized pattern matches the pattern of the target shape (step S720).
  • the control unit 280 of the terminal device 200 may be a wireless communication unit 210 and an AV input unit 220.
  • the pattern formed on the upper surface of the cube 100 and the direction of the pattern may be recognized based on information input from the sensing unit 240 or the like.
  • step S710 In order to recognize the pattern of the cube 100 in step S710, i) a method of recognizing the pattern of the cube 100 by using the image of the cube 100 taken through the camera 221 of the terminal device 200. And ii) a method of recognizing a pattern of the cube 100 using information received from the cube 100 or a cube case (not shown) through the short-range communication module 214 of the terminal device 200 or Combinations of the two methods can be used.
  • the controller 280 may check whether the two patterns coincide with each other by comparing the pattern corresponding to the position of the cube 100 among the patterns constituting the target shape with the recognized pattern.
  • the controller 280 may use a matching template to check whether the recognized pattern of the cube 100 and the target shape pattern match each other, and the original of the pattern data and the target shape pattern of the recognized cube 100. If data matches more than a predetermined ratio, it may be determined that they match.
  • the controller 280 displays the corresponding pattern on the display unit 251 (step S730).
  • the user may be guided to relocate the cube 100 or to change the upper surface thereof.
  • the terminal device 200 displays a matching result indicating that the target shape matching is successful. It is displayed through the screen 400 (step S750).
  • the terminal device 200 periodically receives measurement information detected through a plurality of sensors provided in the cube 100 using short-range wireless communication to form a pattern formed on an upper surface of the cube. And by determining the direction and the like, it is possible to improve the learning effect and increase the convenience of the user.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a cube pattern recognition system based on short-range wireless communication according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a cube and a cube case illustrated in FIG. 8. It is shown for explaining. Descriptions of the same elements as those described with reference to FIGS. 1 to 7 among the elements illustrated in FIGS. 8 and 9 will be omitted below.
  • the cube pattern recognition system 10 may include a plurality of cubes 101 to 109, a cube case 800, and a terminal device 200.
  • the plurality of cubes 101 to 109 are formed with different patterns on each surface, and may be disposed in a groove formed in the cube case 800.
  • the cube case 800 may have a plurality of divided spaces in which the plurality of cubes 101 to 109 are respectively seated.
  • one or more magnetic bodies are formed on at least some of the plurality of surfaces constituting the outside of the cube 100, and each of the partition spaces of the cube case 800 corresponds to the position of the magnetic bodies.
  • a plurality of magnetic sensors are formed.
  • the terminal device 200 receives the magnetic force information detected through the magnetic sensors formed in each of the divided spaces of the cube case 800 from the cube case 800, and for this purpose, the terminal device 200 is connected to the cube case 800 using a short range wireless communication method. Can be connected.
  • the terminal device 200 may recognize the position and pattern of the cube seated on the cube case 800 based on the magnetic force information of the magnetic sensors received from the cube case 800.
  • the cube case 800 includes a plurality of partition spaces 811 in which a plurality of cubes 101 to 109 may be seated, and each partition space 811 may have the same number.
  • Magnetic sensors 820 are formed.
  • the cube case 800 has nine partition spaces 811 into which nine cubes 101 to 109 may be seated, and nine magnetic sensors are present in each of the partition spaces 811. 820 may be uniformly formed.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of a configuration of a plurality of partition spaces formed in the cube case 800.
  • a control board 860 and a Bluetooth module 865 may be provided on an inner bottom surface of the cube case 800.
  • the control board 860 is to control the overall operation of the cube case 800, it may be configured as a control board having a built-in micro controller (micro controller) and an interface for connecting a sensor or the like.
  • micro controller micro controller
  • the Bluetooth module 865 is for performing short range wireless communication with the terminal device 200 and may be connected to the terminal device 200 using a Bluetooth low energy (BLE) communication method.
  • BLE Bluetooth low energy
  • Bluetooth low energy is a wireless communication protocol used to transmit messages at low energy, and the BLE specification is defined in the Volume 6 of the Bluetooth Specification.
  • Bluetooth low energy operates in the 2.4 GHz ISM band (2400-2483.5 MHz), which is a short wavelength wireless transmission frequency, and uses 40 RF channels of 2 MHz in the range.
  • Bluetooth low energy can use a wireless technology called frequency-hopping spread spectrum that chops the data to be transmitted and transmits the chunks through other channels.
  • the Bluetooth low energy transmission may have a transmission range of approximately 50m, a data rate of 1 Mb / s, and power consumption of 1% to 50% compared to existing Bluetooth.
  • the cube case 800 may include one or more sensors such as an acceleration sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and the like.
  • the three-axis acceleration sensor provided in the cube case 800 is used to recognize the tilt of the cube case 800
  • the gyro sensor is used to recognize the rotation of the cube case 800 or to recognize the position. Can be.
  • a two-axis geomagnetic sensor is provided in the cube case 800, the direction of the cube case 800 may be detected.
  • the sensor substrate 870 is divided into a plurality of partition spaces, the magnetic substrate is formed in each of the partition space above the bottom surface of the cube case 800 may be located.
  • different numbers of magnetic bodies are formed on the respective surfaces of the cube 100, and positions where the magnetic bodies are formed on the respective surfaces may be different from each other.
  • nine magnetic bodies are uniformly formed on the first surface 1 of the cube 100 having a rectangular pattern occupying the entire surface, and connecting two opposite sides and dividing the surface.
  • Six magnetic bodies may be densely formed in the lower left direction on the second surface 2 on which the pattern is formed.
  • Four magnetic bodies are densely formed in the upper left direction of the cube 100 having a pattern connecting three adjacent sides in a straight line, and one magnetic body is formed on the fourth surface 4, which is a margin surface. It may be formed in the central portion.
  • three magnetic bodies are formed in an upward direction on the fifth surface 5 of the cube 100 in which a fan-shaped pattern connecting two adjacent sides in a curve is formed, and an isosceles triangle connecting two adjacent sides in a straight line is provided.
  • two magnetic bodies may be formed on the upper side and three magnetic bodies on the lower side.
  • the number or positions of the magnetic bodies formed on the respective surfaces of the cube 100 are different, the number or positions of the magnetic sensors from which the magnetic force above the reference value is detected among the magnetic sensors formed in the divided space of the cube case 800. Based on the pattern of the cube 100 (for example, the type and direction of the pattern) can be recognized.
  • the magnetic force generated from one or more magnetic bodies formed on the lower surface of the seated cube 100 is a plurality of magnetic sensors formed in the partition space Can be detected.
  • the intensity of the magnetic force detected by the magnetic sensors formed in the partition space may be different depending on the positions of the magnetic bodies formed on the lower surface of the cube 100.
  • the magnetic force above a predetermined reference value is detected, and accordingly, the reference values detected by the magnetic sensors formed in the divided space of the cube case 800.
  • the distribution of the ideal magnetic force coincides with the distribution of the magnetic bodies formed on the lower surface of the cube 100.
  • FIG. 1 For example, when the user seats in the first partition space 811 of the cube case 800 with the second surface 2 of the cube 100 shown in FIG. 12 facing downward, FIG.
  • the distribution of the magnetic force as shown in FIG. 1 may be detected by the magnetic sensors of the first partition space 811.
  • the pattern of the fifth surface 5 facing the second surface 2 of the cube 100 is disposed at the position of the first partition space 811 in the direction as shown in FIG. As such, the type and direction of the pattern formed on the upper surface of the cube 100 may be recognized.
  • tags having different pattern identification information may be further formed on each side of the cube.
  • NFC tags 950 are formed at a central portion of each of the plurality of surfaces constituting the outside of the cube 100, and the NFC tags 950 are formed on identification information or corresponding surfaces of the surfaces.
  • the identification information for the pattern may be stored.
  • the magnetic body is formed on the third surface (6) and the sixth surface (6) of the face of the cube 100 facing the first surface (1) and the fourth surface (4) that does not have a direction
  • the same number of magnetic bodies may be formed on the remaining surfaces 1, 2, 4, and 5.
  • an NFC tag reader 890 may be formed at a central portion corresponding to the position of the NFC tag 950 of the cube 100. Can be.
  • the NFC tag reader 890 formed in the partition space is stored therefrom from the NFC tag 950 formed on the lower side of the cube 100.
  • the pattern identification information can be read.
  • the first partition space 811 of the cube case 800 when the user seats in the first partition space 811 of the cube case 800 with the fourth surface 4 of the cube 100 shown in FIG. 14 downward, the first partition space ( An NFC tag reader 890 formed at 811 reads pattern identification information from the NFC tag formed at the fourth side 4 of the cube 100.
  • the pattern of the sixth surface 6 facing the fourth surface 4 of the cube 100 is disposed at the position of the first partition space 811.
  • eight magnetic sensors 820 may be formed in the divided spaces of the cube case 800 to surround the NFC tag reader 890.
  • the distribution of the magnetic force above the reference value detected by the eight magnetic sensors formed in the divided space of the cube case 800 coincides with the distribution of the magnetic bodies formed on the lower surface of the cube 100, and thus the magnetic sensors According to the distribution of the detected magnetic force, the direction of the pattern formed on the upper surface of the cube 100 can be recognized.
  • FIG. 1 For example, when the user seats in the first partition space 811 of the cube case 800 with the fourth surface 2 of the cube 100 shown in FIG. 14 facing downward, FIG.
  • the distribution of the magnetic force as shown in FIG. 1 may be detected by the magnetic sensors of the first partition space 811.
  • the pattern of the fifth surface 5 facing the fourth surface 2 of the cube 100 is disposed at the position of the first divided space 811 in the direction as shown in FIG. 16B. As such, the type and direction of the pattern formed on the upper surface of the cube 100 may be recognized.
  • the terminal device 200 from the cube case 800 having the configuration as described above the magnetic sensor
  • the electronic device may receive magnetic force information detected through the electronic device, and may recognize a pattern formed on an upper surface of the cube 100 seated in a specific partition of the cube case 800 based on the magnetic force information of the magnetic sensors.
  • the terminal device 200 After the terminal device 200 recognizes the pattern type, direction, and position of the cube 100, the method for comparing the target image with the pattern of the cubes and determining whether to match them will be described with reference to FIGS. 1 to 7. Since it may be the same as described, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 17 illustrates an embodiment of a method of recognizing a cube pattern by using a linked cube based on short-range wireless communication according to the present invention.
  • patterns of cubes placed by the user in the divided spaces of the cube case 800 are recognized for each location by the method described above, and thus patterns and cube cases 800 constituting a target shape are identified.
  • a matching result indicating that the target shape is completed may be displayed on the screen 400 of the terminal device 200.
  • the terminal device automatically performs pairing with the cube case that has successfully matched the target shape among a plurality of cube cases arranged around it, thereby facilitating connection between the terminal device and a specific cube case. It can be done.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a cube case interworking method according to an embodiment of the present invention, and illustrates a method in which the terminal device 200 connects to any one of a plurality of cube cases disposed in the vicinity.
  • the terminal device 200 displays a target shape composed of a plurality of patterns (S1800).
  • the target shape displayed in step S1800 is a screen of the terminal device 200 to identify and automatically pair a cube case to be used by a user among a plurality of cube cases arranged around the terminal device 200. Will be displayed on the screen.
  • the terminal device 200 should establish a connection by attempting pairing with the cube case that the user intends to use among the cube cases 801 to 806.
  • the terminal device 200 displays the target shape 430 for automatic pairing on the screen 400, and the user selects the target shape on the cube case 802 to be used.
  • a plurality of cubes may be arranged to match 430.
  • step S1810 After the terminal device 200 establishes a connection with any one of the cube cases disposed around (step S1810), each of the plurality of cubes seated in the cube case based on the information received from the connected cube case. Recognize the patterns (step S1820).
  • the terminal device 200 compares the patterns of the recognized cube with the patterns of the target shape displayed in step S1800 and checks whether they match the target shape (step S1830).
  • step S1840 address information such as a Mac address of the cube case is stored and the connection process with the cube case is terminated.
  • the terminal device 200 repeats the steps S1810 to S1830 with respect to the other cube cases in the vicinity until successful matching with the target shape.
  • the terminal device 200 constructs a list of neighboring cube cases that can be connected via Bluetooth, and sequentially repeats steps S1810 to S1830 from the cube cases closest to the cube cases included in the list. You can find a cube case that matches.
  • the terminal device 200 may first pair with the nearest first cube case 801 to check whether the cubes arranged in the cube case match the target shape.
  • the terminal device 200 checks whether the cubes arranged in the cube case match the target shape by pairing with the second closest second cube case 802.
  • the MAC address of the second cube case 802 may be stored.
  • Pairing between the two cube cases 802 may be automatically performed and connected to each other.
  • the position in order to recognize the pattern of the cube seated in the cube case and to display in a specific position on the screen 400 of the terminal device 200, the position must be specified for each of the partition space of the cube case.
  • the cube case may be equipped with a three-axis geomagnetic sensor, such that the direction of the cube case can be detected through the three-axis geomagnetic sensor.
  • the terminal device 200 receives measurement information detected through the three-axis geomagnetic sensor from the cube case and recognizes the angle of the cube case using the measurement information received from the cube case.
  • the terminal device 200 may detect an upper region of the cube case based on the recognized angle.
  • the terminal device 200 receives angle information detected through a 3-axis geomagnetic sensor from a cube case 800 disposed in front, and uses the received angle information to control the terminal device 200.
  • the angle ⁇ of the cube case 800 as a reference can be calculated.
  • the calculated angle ⁇ of the cube case 800 may have a value between 0 degrees and 360 degrees, and the 0 degrees to 360 degrees range is respectively provided in four outer regions of the cube case 800. It can be divided into four corresponding angular regions.
  • the outer area T of the cube case 800 corresponding to the angle area including the calculated angle ⁇ may be detected as an upper area facing the terminal device 200.
  • the positions of the divided spaces in which the plurality of cubes are respectively seated based on the detected top region may be specified.
  • the partition spaces may be sequentially positioned starting from the upper left corner with respect to the upper region T of the cube case 800.
  • the method according to the present invention described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage, and the like.
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

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Abstract

본 발명은 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템에 관한 것이다. 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트는 각 면에 서로 다른 패턴들이 형성된 복수의 큐브들; 및 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성된 큐브 케이스를 포함하고, 큐브의 면들 중 적어도 일부에 하나 이상의 자성체가 형성되며, 큐브 케이스의 분할 공간들 각각에 복수의 마그네틱 센서들이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템
본 발명은 근거리 무선 통신을 이용해 스마트폰이나 태블릿 등의 단말기와 연동 가능한 큐브(Cube)에 관한 것이다.
본 발명은 2016년 02월 11일 출원된 한국특허출원 제10-2016-0015774호 및 제10-2016-0015776호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
복수 개의 큐브들로 구성되어 각종 문자를 조합할 수 있는 블록 세트가 완구용 또는 학습용으로 널리 사용되고 있다.
블록 세트의 사용자는 큐브들을 서로 조합하거나 끼워 맞추는 과정을 통해 공간 지각력을 향상시킬 수 있으며, 알파벳이나 한글 자모를 형상화한 블록 세트의 경우 큐브들을 서로 조합하는 과정을 통해 기초적인 문자를 습득할 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2006-0020940호(2006.03.07 공개)는 큐브의 각 면에 한글의 자음과 모음, 알파벳, 숫자 등의 문자를 탈부착할 수 있도록 고정하고, 사용자가 이를 배열판의 내부에 배열하여 글자 및 단어를 학습할 수 있도록 한 학습용 놀이기구를 언급하고 있다.
그러나 종래에는 사용자가 임의로 큐브들을 조합하였을 때, 사용자가 이미 알고 있었던 경우라거나 다른 누군가가 알려주는 경우가 아니라면, 조합된 큐브들의 패턴이나 배치가 정확한 것인지 여부에 대하여 쉽게 알 수 없는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 근거리 무선 통신을 이용해 단말기와 연동하여 큐브의 패턴 및 위치가 자동으로 인식될 수 있도록 하는 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 근거리 무선 통신을 이용해 단말기와 데이터를 송수신하여 큐브의 패턴 및 위치가 자동으로 인식될 수 있도록 하기 위한 큐브 케이스 연동 방법 및 그를 수행하는 단말 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트는 근거리 무선 통신을 이용하여 단말 장치와 연동하며, 각 면에 서로 다른 패턴들이 형성된 복수의 큐브들; 및 상기 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성된 큐브 케이스를 포함하고, 상기 큐브의 면들 중 적어도 일부에 하나 이상의 자성체가 형성되며, 상기 큐브 케이스의 분할 공간들 각각에 복수의 마그네틱 센서들이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법은 근거리 무선 통신이 가능한 단말 장치에서 큐브의 패턴을 인식하며, 복수의 패턴들로 구성된 목표 형상을 디스플레이하는 단계; 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들과 상기 분할 공간들 각각에 형성된 복수의 마그네틱 센서들이 구비된 큐브 케이스로부터, 상기 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 수신하는 단계; 상기 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여, 상기 큐브의 상측 면에 형성된 패턴을 인식하는 단계; 상기 목표 형상을 구성하는 패턴들 중 어느 하나와 상기 판단된 큐브의 패턴이 서로 매칭되는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 매칭 결과를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 시스템은, 각 면에 서로 다른 패턴들을 가지며, 적어도 일부 면에 하나 이상의 자성체가 형성된 복수의 큐브들; 상기 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성되며, 상기 분할 공간들 각각에 복수의 마그네틱 센서들이 형성된 큐브 케이스; 및 상기 큐브 케이스로부터 상기 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 수신하고, 상기 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여 상기 큐브의 상측 면에 형성된 패턴을 인식하는 단말 장치;를 포함한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위해 저장매체에 저장되는 프로그램 및 그 프로그램이 기록된 기록 매체로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자는 복수 개의 큐브를 조합하여 목표 형상과 동일한 형상을 재현함으로써, 목표 형상에 대하여 학습할 수 있을 뿐만 아니라 사고력, 창의력 및 지능 등을 개발할 수 있다.
또한, 단말 장치가 근거리 무선 통신을 이용해 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들과 상기 분할 공간들 각각에 형성된 복수의 마그네틱 센서들이 구비된 큐브 케이스로부터 마그네틱 센서들의 자력 정보를 수신 수신하여 큐브의 패턴 및 위치 등을 판단하도록 함으로써, 학습 효과를 향상시킴과 동시에 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말 장치가 주변에 배치된 복수의 큐브 케이스들 중에서 목표 형상 매칭에 성공한 큐브 케이스와의 페어링을 자동으로 수행하도록 함으로써, 단말 장치와 특정 큐브 케이스 간의 연결을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 큐브의 각 면에 형성되는 패턴들에 대한 일실시예를 나타내는 전개도이다.
도 3은 단말 장치의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 시스템의 개략적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 큐브 패턴 인식 시스템에서 사용되는 목표 형상에 대한 실시예들을 나타내는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 근거리 무선 통신 기반 큐브 패턴 인식 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 큐브 및 큐브 케이스의 구성에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 큐브 케이스에 형성된 복수의 분할 공간들의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 큐브 케이스의 내부 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 자성체가 형성된 큐브의 각 면들의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 13은 큐브 케이스의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여 큐브의 패턴을 인식하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 자성체와 태그가 형성된 큐브의 각 면들의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 15는 큐브 케이스에 형성된 복수의 분할 공간들의 구성에 대한 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 16은 큐브 케이스의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여 큐브의 패턴을 인식하는 방법에 대한 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브를 이용하여 큐브 패턴을 인식하는 방법에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 케이스 연동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 19 및 도 20은 단말 장치 주변의 큐브 케이스들 중 하나와 연결하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21은 큐브 케이스의 상단 영역을 검출하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 저장부를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 시스템의 개략적인 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 큐브 패턴 인식 시스템(10)은 큐브(100)와 단말 장치(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 큐브(100)는 정육면체로 형상을 가질 수 있으며, 큐브(100)의 각 면에는 서로 다른 패턴들이 형성되어 있을 수 있다.
큐브(100)의 각 면에 형성되는 패턴들은 각종 문자, 숫자, 기호 등을 세분하고 각각의 방향적 특성을 추출하고 정리함으로써 도출된 것일 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 큐브(100)의 제1 면에는 인접한 두 개의 변을 곡선으로 연결하는 부채꼴의 패턴이 형성되고, 제2 면은 여백 면이며, 제3 면에는 대향하는 두 개의 변을 연결하고 그 면을 양분하는 사각형의 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 큐브(100)의 제4 면에는 인접한 두 개의 변을 직선으로 연결하는 이등변 삼각형의 패턴이 형성되며, 제5 면에는 면 전체를 점유하는 사각형의 패턴이 형성되고, 제6 면에는 인접한 세 개의 변을 직선으로 연결하는 패턴이 형성될 수 있다.
그러나 큐브(100)의 각 면에 형성되는 패턴들은 도 2를 참조하여 설명한 예시들에 제한되지 아니한다.
한편, 도 1에서는 하나의 큐브(100)만을 도시하였으나, 복수 개의 큐브들이 단말 장치(200)의 주변 영역에 배열될 수 있으며, 배열된 복수 개의 큐브들은 그 평면에 형성된 각각의 패턴의 면 조합을 통해서 임의의 형상을 제공할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 큐브들은 N*N (N-by-N) 행렬 -> N*M(N-by-M) 행렬 행렬로 배치되어(N은 2보다 큰 자연수), 한글 자음 및 모음, 알파벳 대문자 및 소문자, 아라비아 숫자, 연산 기호, 한자, 그 밖의 임의의 형상을 제공할 수 있다.
사용자는 복수 개의 큐브(100)를 조합하여 목표 형상과 동일한 형상을 재현함으로써, 목표 형상에 대하여 학습할 수 있을 뿐만 아니라 사고력, 창의력 및 지능 등을 개발할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 큐브(100)와 단말 장치(200)는 근거리 무선 통신 방식을 이용해 서로 연결되어, 단말 장치(200)는 큐브(100)로부터 수신되는 정보를 이용해 큐브(100)의 패턴을 인식할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 단말 장치(200)의 전방에 큐브(100)의 특정 면을 위로 하여 배치시키면, 큐브(100) 내부에 구비된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 큐브의 상측 면에 형성된 패턴을 인식하기 위한 정보가 검출되고, 상기 검출된 정보는 근거리 무선 통신을 이용해 단말 장치(200)로 전달될 수 있다.
단말 장치(200)는 근거리 무선 통신을 이용해 큐브(100) 또는 큐브(100)와 연결된 또 다른 장치(예를 들어, 복수의 큐브들이 배치되는 케이스)와 통신 가능하며, 큐브(100) 또는 큐브(100)와 연결된 또 다른 장치로부터 수신된 정보를 이용하여 사용자에 의해 배치된 큐브(100)의 패턴을 인식할 수 있는 장치이다.
예를 들어, 단말 장치(200)는 스마트폰, 태블릿(tablet), PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱(laptop) 등과 같은 컴퓨터 시스템일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 단말 장치의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 단말 장치(200)는 무선 통신부(210), A/V(Audio/Video) 입력부(220), 사용자 입력부(230), 센싱부(240), 출력부(250), 메모리부(260), 인터페이스부(270), 제어부(280) 및 전원 공급부(290) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소를 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 이동 단말 장치가 구현될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 무선 통신부(210)는 단말 장치(200)와 무선 통신 시스템 사이 또는 단말 장치(200)와 단말 장치(200)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(210)는 방송 수신 모듈(211), 이동통신 모듈(212), 무선 인터넷 모듈(213), 근거리 통신 모듈(214) 및 위치정보 모듈(215) 등을 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(211)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신하며, 이동통신 모듈(212)은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
무선 인터넷 모듈(213)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 무선 인터넷 모듈(213)은 단말 장치(200)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 통신 방식들이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(214)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
단말 장치(200)의 근거리 통신 모듈(214)은 큐브(100) 또는 복수의 큐브들이 배치되는 케이스(미도시)와 블루투스 등의 근거리 무선 통신 방식을 이용해 연결되어, 큐브의 패턴, 방향 및 위치 등을 인식하기 위한 정보를 큐브(100) 또는 큐브 케이스(미도시)로부터 수신할 수 있다.
위치정보 모듈(215)은 이동 단말 장치의 위치를 확인하거나 얻기 위한 모듈이다. 상기 위치정보 모듈(215)은 범지구적 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)를 이용하여 위치정보를 획득할 수 있다. GNSS의 대표적인 예를 들면, 상기 위치정보 모듈(215)은 GPS(Global Position System) 모듈일 수 있다. 상기 GPS 모듈은, 일 지점(개체)이 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리에 관한 정보와, 상기 거리 정보가 측정된 시간에 관한 정보를 산출한 다음 상기 산출된 거리 정보에 삼각법을 적용함으로써, 일 시간에 일 지점(개체)에 대한 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 위치 정보를 산출할 수 있다.
한편, A/V(Audio/Video) 입력부(220)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(221)와 마이크(222) 등이 포함될 수 있다.
사용자 입력부(230)는 사용자가 단말 장치의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(230)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
센싱부(240)는 단말 장치(200)의 개폐 상태, 단말 장치(200)의 위치, 사용자 접촉 유무, 이동 단말 장치의 방위, 이동 단말 장치의 가속/감속 등과 같이 단말 장치(200)의 현 상태를 감지하여 단말 장치(200)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.
상기 센싱부(240)는 가속도 센서와 자이로(gyro) 센서를 구비할 수 있으며, 상기 센서들에 의해 측정되는 정보는 큐브(100)의 패턴, 패턴의 방향 및 위치 등을 인식하는데 이용될 수 있다.
출력부(250)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(251), 음향 출력부(252), 알람부(253) 및 햅틱 모듈(254) 등이 포함될 수 있다.
디스플레이부(251)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 약칭함)에, 디스플레이부(251)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.
상기 디스플레이부(251)는 복수의 큐브들에 의한 목표 형상을 디스플레이하며, 사용자의 큐브 배치시마다 목표 형상과의 매칭 여부를 문자 또는 이미지 등으로 나타낼 수 있다.
메모리부(260)는 제어부(280)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들을 임시 저장할 수도 있다.
메모리부(260)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 단말 장치(200)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리부(260)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
인터페이스부(270)는 단말 장치(200)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(270)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 단말 장치(200) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나 단말 장치(200) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.
제어부(280)는 통상적으로 이동 단말 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.
상기 제어부(280)는 근거리 통신 모듈(214)을 통해 수신된 정보를 기초로 하여, 단말 장치(200)의 전방에 배치된 큐브(100)의 패턴, 패턴의 방향 및 위치 등을 검출하는 역할을 수행할 수 있다.
전원 공급부(290)는 제어부(280)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어부(280)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 메모리부(260)에 저장되고, 제어부(280)에 의해 실행될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법을 수행하기 위한 어플리케이션이 메모리부(260)에 저장되고, 사용자의 입력 또는 특정 이벤트의 발생에 응답하여 제어부(280)에 의해 실행될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 시스템의 개략적인 동작을 설명하기로 한다.
단말 장치(200)의 화면(400)에는 복수 개의 패턴들로 구성된 목표 형상(410)이 디스플레이되며, 사용자는 단말 장치(200)에 의해 디스플레이된 목표 형상을 참조해 복수의 큐브들(100, 101)을 단말 장치(200)의 전방에 배치하여 조합할 수 있다.
한편, 단말 장치(200)는 스탠드(300)에 결합되어 바닥면에 대해 소정의 기울기로 거치될 수 있으며, 스탠드(300)의 상부에 형성된 연결부(미도시)와 단말 장치(200)의 인터페이스부(270)가 연결되어 전원 공급이나 기타 데이터의 송수신이 가능할 수 있다.
단말 장치(200)는 사용자가 배열한 큐브(100)의 패턴을 인식하고, 인식된 큐브(100)의 패턴(420)을 목표 형상(410)과 매칭하여, 매칭 결과를 화면(400)에 디스플레이할 수 있다.
여기서, 상기 목표 형상(410)을 구성하는 각각의 패턴들은 사용자가 배치한 블록들(100, 101)의 패턴들(420, 421)과 구별되도록 디스플레이되며, 예를 들어 서로 다른 색상, 명암 또는 투명도로 화면(400)에 나타날 수 있다.
사용자는 단말 장치(200)의 화면(400)에 디스플레이되는 패턴 매칭 결과를 참조하면서 복수의 큐브들(100, 101)을 순차적으로 조합 배치하여 목표 형상과 동일한 형상이 형성되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6은 큐브 패턴 인식 시스템(10)에서 사용되는 목표 형상에 대한 실시예들을 나타낸 것이다.
도 5의 (a)는 한글의 자음 및 모음을 표현하는 예시적인 목표 형상들을 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 알파벳 대문자를 표현하는 예시적인 목표 형상들을 도시한 것이다.
또한, 도 6의 (a)는 한자를 표현하는 예시적인 목표 형상들을 도시한 것이고, 도 6의 (b)는 아라비아 숫자를 표현하는 예시적인 목표 형상들을 도시한 것이며, 도 6의 (c)는 그 밖의 다양한 이미지들을 표현하는 예시적인 목표 형상들을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6에 도시된 목표 형상들은 3*3 (3-by-3) 행렬로 배치된 패턴들을 포함하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 목표 형상의 난이도 및 컨텐츠 등에 따라 N*N (N-by-N) 행렬 -> N*M(N-by-M) 행렬로 배치된(N은 2보다 큰 자연수) 패턴들을 포함할 수도 있다.
한편, 상기에서는 큐브(100)가 6개의 면들을 가지는 정육면체 형상을 가지는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명에 따른 큐브(100)는 6 미만 또는 7 이상의 면들을 가지는 다양한 입체 형상으로 구현될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법을 흐름도로 도시한 것으로, 도시된 큐브 패턴 인식 방법을 도 3에 도시된 단말 장치(200)의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도와 결부시켜 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 단말 장치(200)의 디스플레이부(251)는 복수의 패턴들이 조합된 목표 형상을 디스플레이한다(S700 단계).
상기한 바와 같이, 목표 형상은 N*N (N-by-N) 행렬 -> N*M(N-by-M) 행렬로 배치된 복수 개의 패턴을 포함할 수 있다(N은 2보다 큰 자연수).
사용자는 단말 장치(200)가 제공하는 복수의 목표 형상들 중에서 임의의 목표 형상을 선택할 수 있으며, 사용자가 직접 새로운 목표 형상을 구성해서 단말 장치(200)에 저장하거나 상기 직접 구성한 목표 형상을 네트워크를 통해 연결된 다른 단말 장치(미도시)의 사용자가 사용 가능하도록 제공할 수도 있다.
제어부(280)는 단말 장치(200)의 전방에 배치된 큐브(100)의 패턴을 인식하여(S710 단계), 상기 인식된 패턴이 목표 형상의 패턴에 매칭되는지 여부를 확인한다(S720 단계).
예를 들어, 사용자가 단말 장치(200)의 전방에 특정 면이 위로 향하도록 큐브(100)를 배치시키면, 단말 장치(200)의 제어부(280)는 무선 통신부(210), AV 입력부(220), 센싱부(240) 등으로부터 입력되는 정보를 기초로 하여 큐브(100)의 상측 면에 형성된 패턴 및 상기 패턴의 방향 등을 인식할 수 있다.
상기 S710 단계에서 큐브(100)의 패턴을 인식하기 위하여, i) 단말 장치(200)의 카메라(221)를 통해 촬영된 큐브(100)의 이미지를 이용하여 큐브(100)의 패턴을 인식하는 방법과, ii) 단말 장치(200)의 근거리 통신 모듈(214)을 통해 큐브(100) 또는 큐브 케이스(미도시)로부터 수신된 정보를 이용하여 큐브(100)의 패턴을 인식하는 방법 중 어느 하나 또는 상기 두 방법들의 조합이 이용될 수 있다.
그 후, 제어부(280)는 목표 형상을 구성하는 패턴들 중 해당 큐브(100)의 위치에 대응되는 패턴과 상기 인식된 패턴을 비교하여, 상기 두 패턴들이 서로 일치하는지 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 제어부(280)는 상기 인식된 큐브(100)의 패턴과 목표 형상 패턴이 서로 일치하는지 확인하기 위해 매칭 템플릿을 이용할 수 있으며, 상기 인식된 큐브(100)의 패턴 데이터와 목표 형상 패턴의 원본 데이터가 소정의 비율 이상으로 일치하면 서로 매칭되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 확인 결과, 상기 인식된 큐브(100)의 패턴이 목표 형상 패턴에 매칭되는 경우, 제어부(280)는 디스플레이부(251)를 통해 해당 패턴을 디스플레이한다(S730 단계).
상기 인식된 큐브(100)의 패턴이 목표 형상 패턴에 매칭되지 않는 경우에는, 사용자가 해당 큐브(100)를 재배치하거나 또는 상측 면을 변경하도록 유도될 수 있다.
목표 형상을 구성하는 복수의 패턴들에 대해 상기한 바와 같은 S710 단계 내지 S730 단계가 반복되어 전체 목표 형상이 매칭되면(S740 단계), 목표 형상 매칭에 성공하였음을 나타내는 매칭 결과가 단말 장치(200)의 화면(400)을 통해 디스플레이된다(S750 단계).
본 발명의 일실시예에 따르면, 단말 장치(200)가 근거리 무선 통신을 이용해 큐브(100)에 구비된 복수의 센서들을 통해 검출되는 측정 정보를 주기적으로 수신하여 큐브의 상측 면에 형성된 패턴의 종류 및 방향 등을 판단하도록 함으로써, 학습 효과를 향상시킴과 동시에 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 근거리 무선 통신 기반 큐브 패턴 인식 시스템의 구성을 블록도로 도시한 것으며, 도 9는 도 8에 도시된 큐브 및 큐브 케이스의 구성에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도시한 것이다. 도 8 및 도 9에 도시된 구성들 중 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 큐브 패턴 인식 시스템(10)은 복수의 큐브들(101 내지 109), 큐브 케이스(800) 및 단말 장치(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 복수의 큐브들(101 내지 109)은 각 면에 서로 다른 패턴들이 형성되어 있으며, 큐브 케이스(800)에 형성된 홈에 안착되어 배치될 수 있다.
큐브 케이스(800)에는 상기 복수의 큐브들(101 내지 109)이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 큐브(100)의 외부를 구성하는 복수의 면들 중 적어도 일부에 하나 이상의 자성체가 형성되며, 큐브 케이스(800)의 분할 공간들 각각에는 상기 자성체의 위치에 대응되도록 복수의 마그네틱 센서들이 형성되어 있다.
단말 장치(200)는 큐브 케이스(800)의 분할 공간들 각각에 형성된 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 큐브 케이스(800)로부터 수신하며, 그를 위해 근거리 무선 통신 방식을 이용해 큐브 케이스(800)와 연결될 수 있다.
한편, 단말 장치(200)는 상기 큐브 케이스(800)로부터 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여, 큐브 케이스(800)에 안착된 큐브의 위치와 패턴을 인식할 수 있다.
도 10을 참조하면, 큐브 케이스(800)는 복수의 큐브들(101 내지 109)이 각각 안착될 수 있는 복수의 분할 공간들(811)을 구비하며, 각각의 분할 공간(811)에는 동일한 갯수의 마그네틱 센서들(820)이 형성되어 있다.
예를 들어, 큐브 케이스(800)는 9개의 큐브들(101 내지 109)이 각각 안착될 수 있는 9개의 분할 공간들(811)을 구비하며, 분할 공간들(811) 각각에는 9개의 마그네틱 센서들(820)이 균일하게 형성되어 있을 수 있다.
도 10은 큐브 케이스(800)에 형성된 복수의 분할 공간들의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 큐브 케이스(800)의 내측 바닥면에는 컨트롤 보드(860)와 블루투스 모듈(865)이 구비될 수 있다.
컨트롤 보드(860)는 큐브 케이스(800)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 것으로, 마이크로 컨트롤러(micro controller)를 내장하며 센서 등을 연결할 수 있는 인터페이스를 가진 제어용 기판으로 구성될 수 있다.
한편, 블루투스 모듈(865)은 단말 장치(200)와의 근거리 무선 통신을 수행하기 위한 것으로, 블루투스 로우 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 통신 방식을 이용하여 단말 장치(200)와 연결될 수 있다.
블루투스 로우 에너지는 메시지를 로우 에너지로 송신하는데 사용되는 무선 통신 프로토콜이고, BLE specification 은 Volume 6 of the Bluetooth Specification 에 정의되어 있다.
이러한, 블루투스 로우 에너지는 짧은 파장의 무선 전송 주파수인 2.4GHz ISM band(2400-2483.5MHz)에서 동작하고, 그 범위에서 2MHz의 40 RF 채널을 사용한다. 또한, 블루투스 로우 에너지는 전송될 데이터를 잘게 자르고, 잘라진 덩어리를 다른 채널들을 통하여 전송하는 주파수 도약 확산 스펙트럼 방식(frequency-hopping spread spectrum)이라 불리는 무선 기술을 사용할 수 있다.
또한, 블루투스 로우 에너지 전송은, 대략 50m의 전송 범위, 1 Mb/s 의 데이터 레이트, 기존 블루투스(Bluetooth) 대비 1% ~ 50%의 소비 전력을 가질 수 있다.
도 10에 도시되지는 않았으나, 큐브 케이스(800)에는 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서 등과 같은 하나 이상의 센서들이 구비될 수 있다.
예를 들어, 큐브 케이스(800)에 구비되는 3축 가속도 센서는 큐브 케이스(800)의 기울기를 인식하기 위해 사용되며, 자이로 센서는 큐브 케이스(800)의 회전을 인식 또는 위치를 인식하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 큐브 케이스(800)에 2축 지자기 센서가 구비되어, 큐브 케이스(800)의 방향이 검출될 수도 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 큐브 케이스(800)의 바닥면 상측에, 복수의 분할 공간으로 나뉘어져 각 분할 공간들에 마그네틱 센서들이 형성된 센서 기판(870)이 위치할 수 있다.
도 12는 자성체가 형성된 큐브의 각 면들의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 12를 참조하면, 큐브(100)의 각 면들에는 서로 다른 개수의 자성체(예를 들어, 영구 자석)가 형성되어 있으며, 각 면들에 자성체가 형성되는 위치도 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 면 전체를 점유하는 사각형의 패턴이 형성된 큐브(100)의 제1 면(1)에는 9개의 자성체들이 균일하게 형성되어 있으며, 대향하는 두 개의 변을 연결하고 그 면을 양분하는 사각형의 패턴이 형성된 제2 면(2)에는 6개의 자성체들이 좌측 하단 방향으로 밀집되어 형성될 수 있다.
인접한 세 개의 변을 직선으로 연결하는 패턴이 형성된 큐브(100)의 제3 면(3)에는 4개의 자성체들이 좌측 상단 방향으로 밀집되어 형성되며, 여백 면인 제4 면(4)에는 하나의 자성체가 중앙 부분에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 인접한 두 개의 변을 곡선으로 연결하는 부채꼴의 패턴이 형성된 큐브(100)의 제5면(5)에는 3개의 자성체들이 상측 방향으로 형성되며, 인접한 두 개의 변을 직선으로 연결하는 이등변 삼각형의 패턴이 형성된 제6 면(6)에는 상측에 2개, 하측에 3개의 자성체들이 형성되어 있을 수 있다.
상기와 같이 큐브(100)의 각 면들에 자성체가 형성되는 개수 또는 위치가 상이함에 의해, 큐브 케이스(800)의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들 중 기준치 이상의 자력이 검출된 마그네틱 센서의 개수 또는 위치에 기초하여 큐브(100)의 패턴(예를 들어, 패턴의 종류 및 방향)이 인식될 수 있다.
즉, 큐브(100)가 큐브 케이스(800)의 특정 분할 공간에 안착되면, 상기 안착된 큐브(100)의 하측 면에 형성된 하나 이상의 자성체들로부터 발생되는 자력이 해당 분할 공간에 형성된 복수의 마그네틱 센서들에 의해 검출될 수 있다.
이 경우, 큐브(100)의 하측 면에 형성된 자성체들의 위치에 따라, 해당 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들에 의해 검출되는 자력의 세기가 상이해질 수 있다.
큐브(100)의 하측 면에 형성된 자성체들에 대응되는 위치에 형성된 마그네틱 센서들에서는 미리 설정된 기준치 이상의 자력이 검출되며, 그에 따라 큐브 케이스(800)의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들에 의해 검출되는 기준치 이상 자력의 분포는 큐브(100)의 하측 면에 형성된 자성체들의 분포와 일치하게 된다.
예를 들어, 사용자가 도 12에 도시된 큐브(100)의 제2 면(2)을 하측 방향으로 하여 큐브 케이스(800)의 제1 분할 공간(811)에 안착시키는 경우, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같은 자력의 분포가 제1 분할 공간(811)의 마그네틱 센서들에 의해 검출될 수 있다.
이 경우, 큐브(100)의 제2 면(2)과 마주보는 제5 면(5)의 패턴이 도 12의 (b)에 도시된 바와 같은 방향으로 제1 분할 공간(811)의 위치에 배치된 것으로, 큐브(100)의 상측 면에 형성된 패턴의 종류 및 방향이 인식될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 큐브의 각 면들에는 서로 다른 패턴 식별 정보를 가지는 태그가 추가로 형성되어 있을 수 있다.
도 14를 참조하면, 큐브(100)의 외부를 구성하는 복수의 면들 각각에는 중앙 부분에 NFC 태그(950)가 형성되어 있으며, NFC 태그(950)는 해당 면에 대한 식별 정보 또는 해당 면에 형성된 패턴에 대한 식별 정보를 저장하고 있을 수 있다.
한편, 큐브(100)의 각 면들 중 패턴이 방향성을 가지지 않는 제1 면(1) 및 제4 면(4)과 마주보는 제3 면(3) 및 제6 면(6)에는 자성체가 형성되어 있지 않으며, 나머지 면들(1, 2, 4, 5)에는 동일한 개수의 자성체들이 형성되어 있을 수 있다.
이 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 큐브 케이스(800)의 각 분할 공간들에는, 큐브(100)의 NFC 태그(950) 위치와 대응되는 중앙 부분에 NFC 태그 리더(890)가 형성되어 있을 수 있다.
사용자가 큐브(100)를 큐브 케이스(800)의 특정 분할 공간에 안착시키는 경우, 해당 분할 공간에 형성된 NFC 태그 리더(890)가 큐브(100)의 하측 면에 형성된 NFC 태그(950)로부터 그에 저장된 패턴 식별 정보를 읽어들일 수 있다.
예를 들어, 사용자가 도 14에 도시된 큐브(100)의 제4 면(4)을 하측 방향으로 하여 큐브 케이스(800)의 제1 분할 공간(811)에 안착시키는 경우, 제1 분할 공간(811)에 형성된 NFC 태그 리더(890)가 큐브(100)의 제4 면(4)에 형성된 NFC 태그로부터 패턴 식별 정보를 읽어들인다.
이 경우, 큐브(100)의 제4 면(4)과 마주보는 제6 면(6)의 패턴이 상기 제1 분할 공간(811)의 위치에 배치된 것으로 인식될 수 있다.
한편, 큐브 케이스(800)의 각 분할 공간들에는 NFC 태그 리더(890)를 둘러싸는 형상으로 8개의 마그네틱 센서들(820)이 형성되어 있을 수 있다.
그에 따라, 큐브 케이스(800)의 분할 공간에 형성된 8개의 마그네틱 센서들에 의해 검출되는 기준치 이상 자력의 분포는 큐브(100)의 하측 면에 형성된 자성체들의 분포와 일치하게 되어, 마그네틱 센서들에 의해 검출되는 자력의 분포에 따라 큐브(100)의 상측 면에 형성된 패턴의 방향이 인식될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 도 14에 도시된 큐브(100)의 제4 면(2)을 하측 방향으로 하여 큐브 케이스(800)의 제1 분할 공간(811)에 안착시키는 경우, 도 16의 (a)에 도시된 바와 같은 자력의 분포가 제1 분할 공간(811)의 마그네틱 센서들에 의해 검출될 수 있다.
이 경우, 큐브(100)의 제4 면(2)과 마주보는 제5 면(5)의 패턴이 도 16의 (b)에 도시된 바와 같은 방향으로 제1 분할 공간(811)의 위치에 배치된 것으로, 큐브(100)의 상측 면에 형성된 패턴의 종류 및 방향이 인식될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 큐브 패턴 인식 방법에 따르면, 도 7에 도시된 큐프 패턴 인식 단계(S710 단계)에서 단말 장치(200)는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 큐브 케이스(800)로부터 마그네틱 센서들을 통해 검출된 자력 정보를 수신하고, 상기 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여 큐브 케이스(800)의 특정 분할 공간에 안착된 큐브(100)의 상측 면에 형성된 패턴을 인식할 수 있다.
단말 장치(200)가 큐브(100)의 패턴 종류, 방향 및 위치 등을 인식한 후, 목표 영상과 큐브들의 패턴을 비교하여 매칭 여부를 판단하는 방법에 대해서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 상기에서 설명한 것과 동일할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 17은 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브를 이용하여 큐브 패턴을 인식하는 방법에 대한 실시예를 설명하기 위한 도시한 것이다.
도 17을 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같은 방법에 의해 사용자가 큐브 케이스(800)의 분할 공간들에 안착시킨 큐브들의 패턴이 위치별로 인식되어, 목표 형상을 구성하는 패턴들과 큐브 케이스(800)에 안착된 큐브들의 패턴들이 위치별로 일치하는 경우, 목표 형상이 완성되었음을 알리는 매칭 결과가 단말 장치(200)의 화면(400)을 통해 디스플레이될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말 장치가 주변에 배치된 복수의 큐브 케이스들 중에서 목표 형상 매칭에 성공한 큐브 케이스와의 페어링을 자동으로 수행하도록 함으로써, 단말 장치와 특정 큐브 케이스 간의 연결을 용이하게 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 큐브 케이스 연동 방법을 흐름도로 도시한 것으로, 단말 장치(200)가 주변에 배치된 복수의 큐브 케이스들 중 어느 하나와 연결하는 방법을 나타낸 것이다.
도 18을 참조하면, 단말 장치(200)는 복수의 패턴들로 구성된 목표 형상을 디스플레이한다(S1800 단계).
상기 S1800 단계에서 디스플레이되는 목표 형상은, 단말 장치(200)의 주변에 배치된 복수의 큐브 케이스들 중에서 사용자가 사용하고자 하는 큐브 케이스를 특정하여 그와 자동으로 페어링하기 위해 단말 장치(200)의 화면에 디스플레이되는 것이다.
도 19를 참조하면, 단말 장치(200)의 주변에는 사용자가 현재 사용하고자 하는 큐브 케이스를 포함하는 복수의 큐브 케이스들(801 내지 806)이 존재할 수 있다.
이 경우, 단말 장치(200)는 복수의 큐브 케이스들(801 내지 806) 중에서 사용자가 사용하고자 하는 큐브 케이스와 페어링을 시도하여 연결을 설정하여야 한다.
그를 위해, 도 20에 도시된 바와 같이, 단말 장치(200)는 화면(400) 상에 자동 페어링을 위한 목표 형상(430)을 디스플레이하고, 사용자는 사용하고자 하는 큐브 케이스(802)에 상기 목표 형상(430)과 매칭되도록 복수의 큐브들을 배치시킬 수 있다.
단말 장치(200)는 주변에 배치된 큐브 케이스들 중 어느 하나와의 연결을 설정한 후(S1810 단계), 상기 연결된 큐브 케이스로부터 수신되는 정보에 기초하여 해당 큐브 케이스에 안착된 복수의 큐브들 각각의 패턴들을 인식한다(S1820 단계).
그 후, 단말 장치(200)는 상기 인식된 큐브의 패턴들을 상기 S1800 단계에서 디스플레이된 목표 형상의 패턴들과 비교하여, 목표 형상과의 매칭 여부를 확인한다(S1830 단계).
상기 확인 결과 목표 형상과의 매칭에 성공하면 상기 큐브 케이스의 맥 어드레스(Mac Address) 등과 같은 주소 정보를 저장하고 큐브 케이스와의 접속 과정을 종료한다(S1840 단계).
한편, 상기 확인 결과 목표 형상과의 매칭에 실패하는 경우, 단말 장치(200)는 목표 형상과의 매칭에 성공할 때까지 주변의 다른 큐브 케이스들에 대해 상기 S1810 단계 내지 S1830 단계를 반복한다.
예를 들어, 단말 장치(200)는 블루투스로 연결 가능한 주변 큐브 케이스들의 리스트를 구성하고, 상기 리스트에 포함된 큐브 케이스들 중에서 가장 가까운 큐브 케이스부터 순차적으로 상기 S1810 단계 내지 S1830 단계를 반복하여 목표 형상과 매칭된 큐브 케이스를 찾을 수 있다.
도 19에 도시된 경우를 예로 들면, 단말 장치(200)는 먼저 가장 가까운 제1 큐브 케이스(801)와 페어링하여 해당 큐브 케이스에 배치된 큐브들이 목표 형상과 매칭되는지 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 사용자가 사용하고자 하는 큐브 케이스가 제2 큐브 케이스(802)인 경우, 제1 큐브 케이스(801)에 대해서는 목표 형상과의 매칭에 실패한다.
그 후, 단말 장치(200)는 두번째로 가까운 제2 큐브 케이스(802)와 페어링하여 해당 큐브 케이스에 배치된 큐브들이 목표 형상과 매칭되는지 여부를 확인하며, 목표 형상과의 매칭에 성공함에 따라 상기 제2 큐브 케이스(802)의 맥 어드레스를 저장할 수 있다.
상기와 같이 제2 큐브 케이스(802)의 맥 어드레스가 단말 장치(200)에 저장된 이후에는, 제2 큐브 케이스(802)가 단말 장치(200)의 주변에 배치되면, 단말 장치(200)와 제2 큐브 케이스(802) 사이의 페어링이 자동으로 수행되어 서로 연결될 수 있다.
한편, 큐브 케이스 내에 안착된 큐브의 패턴을 인식하여 단말 장치(200)의 화면(400) 상 특정 위치에 디스플레이하기 위해서는, 큐브 케이스의 분할 공간들 각각에 대해 위치가 지정되어야 한다.
그를 위해, 큐브 케이스에는 3축 지자기 센서가 구비되어, 상기 3축 지자기 센서를 통해 큐브 케이스의 방향이 검출되도록 할 수 있다.
단말 장치(200)는 상기 3축 지자기 센서를 통해 검출된 측정 정보를 큐브 케이스로부터 수신하고, 상기 큐브 케이스로부터 수신된 측정 정보를 이용하여 상기 큐브 케이스의 각도를 인식한다
그 후, 단말 장치(200)는 상기 인식된 각도에 기초하여 큐브 케이스의 상단 영역을 검출할 수 있다.
도 21을 참조하면, 단말 장치(200)는 전방에 배치된 큐브 케이스(800)로부터 3축 지자기 센서를 통해 검출된 각도 정보를 수신하고, 상기 수신된 각도 정보를 이용하여 단말 장치(200)를 기준으로 한 큐브 케이스(800)의 각도(θ)를 계산할 수 있다.
한편, 상기 계산된 큐브 케이스(800)의 각도(θ)는 0도에서 360도 사이의 값을 가질 수 있으며, 상기 0도에서 360도 범위는 큐브 케이스(800)의 4개 외곽 영역들에 각각 대응되는 4개의 각도 영역들으로 나누어질 수 있다.
이 경우, 상기 계산된 각도(θ)가 포함된 각도 영역에 대응되는 큐브 케이스(800)의 외곽 영역(T)이 단말 장치(200)를 향하는 상단 영역으로 검출될 수 있다.
상기와 같이 큐브 케이스(800)의 상단 영역(T)이 검출되면, 상기 검출된 상단 영역을 기준으로 하여 복수의 큐브들이 각각 안착되는 분할 공간들의 위치가 지정될 수 있다.
예를 들어, 도 21에 도시된 바와 같이, 큐브 케이스(800)의 상단 영역(T)을 기준으로 좌측 상단부터 시작하여 분할 공간들의 위치가 순차적으로 지정될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 근거리 무선 통신을 이용하여 단말 장치와 연동하는 큐브 세트(Cube set)에 있어서,
    각 면에 서로 다른 패턴들이 형성된 복수의 큐브들; 및
    상기 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성된 큐브 케이스를 포함하고,
    상기 큐브의 면들 중 적어도 일부에 하나 이상의 자성체가 형성되며,
    상기 큐브 케이스의 분할 공간들 각각에 복수의 마그네틱 센서들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 개수의 자성체가 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 위치에 하나 이상의 자성체가 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 큐브 케이스의 각 분할 공간들에는 동일한 개수의 마그네틱 센서들이 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 마그네틱 센서들은
    상기 큐브의 각 면에 형성된 자성체들의 위치와 대응되는 위치들에 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 큐브 케이스는
    상기 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 단말 장치로 전송하기 위한 근거리 통신 모듈을 구비하는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 큐브 케이스의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들 중 기준치 이상의 자력이 검출된 마그네틱 센서의 개수 또는 위치에 기초하여, 상기 분할 공간에 안착된 큐브의 패턴이 인식되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 패턴 식별 정보를 가지는 태그가 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 큐브 케이스의 각 분할 공간들에는 상기 큐브의 각 면들에 형성된 태그로부터 상기 패턴 식별 정보를 읽어들이지 위한 태그 리더가 형성되는 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트.
  10. 근거리 무선 통신이 가능한 단말 장치에서 큐브의 패턴을 인식하는 방법에 있어서,
    복수의 패턴들로 구성된 목표 형상을 디스플레이하는 단계;
    복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들과 상기 분할 공간들 각각에 형성된 복수의 마그네틱 센서들이 구비된 큐브 케이스로부터, 상기 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여, 상기 큐브의 상측 면에 형성된 패턴을 인식하는 단계;
    상기 목표 형상을 구성하는 패턴들 중 어느 하나와 상기 판단된 큐브의 패턴이 서로 매칭되는지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 매칭 결과를 디스플레이하는 단계를 포함하는 큐브 패턴 인식 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인식 단계는
    상기 큐브 케이스의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들 중 기준치 이상의 자력이 검출된 마그네틱 센서의 개수 또는 위치에 기초하여, 상기 분할 공간에 안착된 큐브의 패턴을 인식하는 큐브 패턴 인식 방법.
  12. 제10항 및 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
  13. 각 면에 서로 다른 패턴들을 가지며, 적어도 일부 면에 하나 이상의 자성체가 형성된 복수의 큐브들;
    상기 복수의 큐브들이 각각 안착되는 복수의 분할 공간들이 형성되며, 상기 분할 공간들 각각에 복수의 마그네틱 센서들이 형성된 큐브 케이스; 및
    상기 큐브 케이스로부터 상기 마그네틱 센서들을 통해 검출되는 자력 정보를 수신하고, 상기 수신된 마그네틱 센서들의 자력 정보에 기초하여 상기 큐브의 상측 면에 형성된 패턴을 인식하는 단말 장치;를 포함하는 큐브 패턴 인식 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 개수의 자성체가 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 위치에 하나 이상의 자성체가 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 큐브 케이스의 각 분할 공간들에는 동일한 개수의 마그네틱 센서들이 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 마그네틱 센서들은
    상기 큐브의 각 면에 형성된 자성체들의 위치와 대응되는 위치들에 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 상기 단말 장치는
    상기 큐브 케이스의 분할 공간에 형성된 마그네틱 센서들 중 기준치 이상의 자력이 검출된 마그네틱 센서의 개수 또는 위치에 기초하여, 상기 분할 공간에 안착된 큐브의 패턴을 인식하는 큐브 패턴 인식 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 큐브의 각 면들에는 서로 다른 패턴 식별 정보를 가지는 태그가 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 큐브 케이스의 각 분할 공간들에는 상기 큐브의 각 면들에 형성된 태그로부터 상기 패턴 식별 정보를 읽어들이지 위한 태그 리더가 형성되는 큐브 패턴 인식 시스템.
PCT/KR2017/001400 2016-02-11 2017-02-09 근거리 무선 통신 기반 연동형 큐브 세트, 그를 이용한 큐브 패턴 인식 방법 및 시스템 WO2017138751A1 (ko)

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