KR100855471B1

KR100855471B1 - 입력 장치 및 상기 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법

Info

Publication number: KR100855471B1
Application number: KR1020060090889A
Authority: KR
Inventors: 최은석; 유호준; 방원철; 홍선기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-09-01
Also published as: CN101149651A; EP1903423A2; KR20080026002A; US20080068336A1; JP2008077661A

Abstract

본 발명은 입력 장치 및 상기 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치는 외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 영상 처리 모듈과, 하우징의 움직임을 감지하고, 상기 하우징의 자세를 추정하는 움직임 감지 모듈과, 상기 하우징의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 움직임 벡터를 보정하는 제어 모듈 및 상기 보정된 움직임 벡터를 전송하는 송신 모듈을 포함한다.

입력 장치, 관성 센서

Description

입력 장치 및 상기 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법{Input device and method for providing movement information of the input device}

도 1은 이미지 센서를 탑재한 종래의 입력 장치의 동작을 도시하는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 나타내는 예시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 감지 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 감지 모듈의 동작 과정을 나타내는 플로우 차트이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

300: 입력 장치

350: 영상 처리 모듈

310: 영상 수신 모듈

320: 영상 저장 모듈

330: 움직임 벡터 추출 모듈

340: 제어 모듈

350: 움직임 감지 모듈

360: 송신 모듈

본 발명은 입력 장치 및 상기 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관성 센서와 이미지 센서를 이용하여 텔레비전, DVD 플레이어와 같은 전자 기기를 제어하거나 개인용 컴퓨터의 마우스로서 동작이 가능하거나, 휴대폰이나 PDA 등의 휴대용 단말 기기에 내장되어 휴대용 단말 기기의 기능을 제어하는 입력 장치 및 이러한 입력 장치가 공간 상에서 이동했는지 여부를 판단하여 해당하는 이동 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 텔레비전과 같은 디스플레이 장치를 제어하기 위해서는 사용자가 직접 디스플레이 장치에 부착된 제어 버튼, 예를 들어 전원 온/오프(power on/off), 음량 업/다운(volume up/down), 채널 업/다운(channel up/down) 버튼을 누르거나 또는 위와 같은 기능을 갖는 리모콘을 이용하게 된다.

그러나, 최근 통신 및 영상 기술의 발달에 따라 텔레비전과 같은 디스플레이 장치는 단순히 영상과 음성을 사용자에게 제공해 주는 기능만을 갖는 것이 아니라, 양방향 텔레비전과 같이 사용자로 하여금 다양한 컨텐츠를 선택하도록 하는 기능도 제공한다. 이 경우 종래의 리모컨에 있는 4방향키를 이용하여 디스플레이 화면에 나타나는 하이라이트 표시를 사용자가 원하는 컨텐츠로 이동하게 할 수도 있으나, 이는 사용자에게 있어서 매우 불편하며, 특히 여러 번의 4방향키를 눌러야만 하는 경우에는 4방향키에 의한 사용성은 저하될 수 밖에 없다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 포인팅 방식에 의해 디스플레이 화면에 나타나는 포인터를 이동시키는 방법이 제안되었고, 특히 입력 장치에 이미지 센서를 탑재하는 방법에 의해 입력 장치의 움직임에 대응하여 포인터를 이동시키는 방법이 제안되었다.

입력 장치에 이미지 센서를 탑재하여 입력 장치의 주위에서 움직이는 물체를 감지하거나 움직인 거리를 계산하는 방법은 많이 이용되고 있는데, 그 중 현재의 영상과 이전의 영상을 비교하는 움직임 벡터를 이용하는 방식이 많이 이용되고 있다. 휴대용 단말 기기의 경우 위와 같은 움직임 벡터를 이용하면, 카메라가 내장된 시스템을 마우스와 같은 입력 장치로 이용할 수 있게 된다.

이와 같이 이미지 센서를 탑재한 종래의 입력 장치의 동작을 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 입력 장치(110)에 움직임에 대응하여 영상 장치(120)의 커서가 이동할 수 있는데, 우선 렌즈 및 고체 촬상 소자로 구성되는 이미지 센서(112)가 영상을 캡쳐하면, 캡쳐된 영상은 제어부(114)로 전달되어 전후 캡쳐된 영상의 움직임 벡터가 추출된다. 이 때, 움직임 벡터는 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분이 분리되어 계산된다. 송신부(116)는 제어부(114)에 의해 추출된 움직임 벡터, 즉 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 대한 정보를 전송한다. 움직임 벡터를 추출하는 방법에 대해서는 한국공개특허공보 제1997-0019390호에서 구체적으로 개시하고 있다.

영상 장치(120)의 수신부(122)는 송신부(116)로부터 전송된 움직임 벡터를 수신하고 커서 제어부(124)는 상기 수신한 움직임 벡터에 대응하여 화면의 커서를 이동시키거나, 버튼의 포커스 좌표를 이동시키게 된다.

이와 같이 종래의 방법을 따르게 되면, 카메라와 같은 이미지 센서가 움직이는 물체의 영상을 받아들였을 경우 실제로는 이미지 센서가 내장된 입력 장치가 움직이지 않았는데도 입력 장치가 움직였다고 잘못 판단하는 오류를 범할 수 있다. 또한, 사용자가 눕거나 입력 장치를 잘못 잡아서 카메라를 내장하고 있는 입력 장치의 자세가 기준 자세에서 회전되어 있을 경우에는, 회전된 영상이 입력되어 영상 장치의 화면 상의 포인터는 사용자가 원래 의도한 방향으로 움직이지 않는 오류가 발생될 수 있다.

따라서, 움직이는 물체의 영상에 따른 오류를 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 사용자가 어떠한 자세로 입력 장치를 잡고 움직이더라도 디스플레이 화면 상의 포인터를 일관되게 이동시킬 수 있는 방법이 필요하게 되었다.

본 발명은 가속도 센서나 각속도 센서와 같은 관성 센서를 이용함으로써 이미지 센서가 탑재된 입력 장치에서 외부 물체의 움직임에 따른 오류를 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 관성 센서를 이용함으로써 입력 장치의 기준 자세가 바뀌더라도 사용자가 의도하는 대로 화면 상의 포인터를 일관되게 이동시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치는 외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 영상 처리 모듈과, 하우징의 움직임을 감지하고, 상기 하우징의 자세를 추정하는 움직임 감지 모듈과, 상기 하우징의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 움직임 벡터를 보정하는 제어 모듈 및 상기 보정된 움직임 벡터를 전송하는 송신 모듈을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치는 외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 영상 처리 모듈과, 하우징의 움직임을 감지하고, 상기 하우징의 자세를 추정하는 움직임 감지 모듈과, 상기 하우징의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 움직임 벡터를 보정하는 제어 모듈 및 상기 보정된 움직임 벡터에 대응하여 포인터를 이동시키는 디스플레이 수단을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법은 외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 (a) 단계 와, 입력 장치의 움직임을 감지하고, 상기 입력 장치의 자세를 추정하는 (b) 단계와, 상기 입력 장치의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 추출된 움직임 벡터를 보정하는 (c) 단계 및 상기 보정된 움직임 벡터를 제공하는 (d) 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 입력 장치 및 상기 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하 는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 용어 중 '디스플레이 장치'는 입력 장치의 움직임에 대응하는 포인터를 디스플레이하는 장치를 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 나타내는 예시도이 다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은(200) 포인터(290)를 디스플레이하는 디스플레이 장치(2150)와 원격으로부터 포인터(290)의 이동을 제어하는 입력 장치(300)를 포함한다.

또한, 입력 장치(300)의 움직임과 자세를 나타내기 위한 디바이스 좌표계(230)가 도시되어 있는데, 도 2에서는 3개의 축(X_b, Y_b, Z_b)을 이용하여 디바이스 좌표계(230)가 구성되고 있음을 나타내고 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 입력 장치(300)움직임과 자세를 나타낼 수 있는 좌표계라면 본 발명에서의 적용이 가능하다. 여기에서 첨자 'b'은 입력 장치에서의 좌표계임을 나타내는 것이다.

한편, 디바이스 좌표계(230)에 대응하여 디스플레이 장치(250)를 기준으로 하는 좌표계를 설정할 수 있는데, 이를 디스플레이 좌표계(240)라 칭하기로 한다. 여기에서 첨자 'n'은 디스플레이 장치에서의 좌표계임을 나타내는 것이다.

또한, 도 2에서는 디스플레이 장치(250)에서의 포인터 좌표를 나타내기 위한 포인터 좌표계(270)가 도시되어 있는데, 2개의 축(X_d, Y_d)을 이용하여 포인터 좌표계(270)가 구성되고 있음을 나타내고 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 디스플레이 장치(250)에서의 포인터 좌표를 나타낼 수 있는 좌표계라면 본 발명에서의 적용이 가능하다.

사용자가 입력 장치(300)를 잡고 디바이스 좌표계(230)를 구성하는 임의의 축을 중심으로 회전하면, 입력 장치(300)는 입력 장치(300)에 탑재된 카메라, 이미 지 센서와 같은 영상 입력 수단에 의해 주위의 영상을 입력 받고, 탑재된 관성 센서에 의해 자신의 움직임에 따른 각속도 및 가속도를 감지한다.

그리고 나서, 입력 장치(300)는 자신의 움직임이 있었다고 판단된 경우, 입력받은 영상과 감지된 각속도 및 가속도를 기초로 하여 자신의 움직임에 대한 이동 정보를 디스플레이 장치(250)로 전송한다.

디스플레이 장치(250)는 입력 장치(300)로부터 수신한 입력 장치(300)의 이동 정보에 대응하여 포인터(290)의 위치를 이동시키게 된다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 입력 장치(300)는 영상 처리 모듈(305)과, 제어 모듈(340)과, 움직임 감지 모듈(350) 및 송신 모듈(360)을 포함한다.

영상 처리 모듈(305)은 영상 수신 모듈(310), 영상 저장 모듈(320) 및 움직임 벡터 추출 모듈(330)을 포함하며, 이들 모듈들에 의해 영상을 수신하여 움직임 벡터를 추출한다.

움직임 감지 모듈(350)은 하우징에 해당하는 입력 장치(300)의 움직임을 감지하고 입력 장치(300)의 자세를 연산하여 추정한다. 움직임 감지 모듈(350)은 가속도 센서 또는 각속도 센서에 의해 구현될 수 있다.

제어 모듈(340)은 입력 장치(300)의 움직임에 의한 자세 정보를 기초로 하여 영상 처리 모듈(305)에 의해 추출된 움직임 벡터를 보정한다.

송신 모듈(360)은 보정된 움직임 벡터 정보를 입력 장치(300)의 이동 정보로 서 디스플레이 장치로 전송한다.

이 때, 본 발명에 대한 실시예에서 사용되는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이하, 도 3에 도시된 각 모듈들의 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.

우선 영상 수신 모듈(310)은 렌즈 및 고체 촬상 소자를 이용하여 영상을 캡쳐하고, 영상 저장 모듈(320)은 캡쳐된 영상을 메모리에 프레임 단위로 저장한다.

그리고 나서, 움직임 벡터 추출 모듈(330)은 전후 프레임을 비교하여 영상의 움직임 벡터를 추출한다. 이 때, 움직임 벡터를 추출하는 방법은 한국공개특허공보 제1997-0019390호에 개시된 내용을 참조할 수 있다.

한편, 움직임 감지 모듈(350)은 입력 장치(300)의 움직임을 감지하여 '움직임 정보' 및 '자세 정보'를 제어 모듈(340)로 제공한다.

이 때, '움직임 정보'는 입력 장치(300)가 실제로 움직였는지를 나타내는 정보로서, 가속도 센서 또는 각속도 센서에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서 또는 각속도 센서에 의해 측정된 가속도 값 또는 각속도 값이 움직임 정보로서 제어 모듈(340)로 제공될 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(340)은 움직임 정보가 이미 설정된 범위 내에 속하는 경우에는 입력 장치(300)가 움직이지 않는 것으로 판단하여 움직임 벡터 추출 모듈(330)에 의해 추출된 움직임 벡터를 송신 모듈(360)로 전달하지 않는다. 즉, 입력 장치(300)의 움직임이 없기 때문에 입력 장치(300)의 이동 정보를 송신 모듈(360)을 통하여 디스플레이 장치로 전송할 필요가 없는 것이다.

한편, '자세 정보'는 입력 장치(300)의 자세를 나타내는 정보로서, 예를 들어 3축 가속도 센서로부터 입력 장치(300)의 중력 방향에 대한 초기 자세를 계산하고, 상기 초기 자세와 3축 각속도 센서로부터 측정된 각속도 정보를 이용하여 최종 자세를 계산할 수 있다. 이 때, 기준이 되는 자세는 도 2에 도시된 디스플레이 장치(250)를 바라보는 자세 즉, 디스플레이 좌표계(240)를 기준으로 하는 자세로 할 수 있다. 자세 정보를 계산하는 구체적인 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

제어 모듈(340)은 움직임 감지 모듈(350)로부터 제공받은 움직임 정보에 의해 입력 장치(300)가 움직였다고 판단하면, 움직임 감지 모듈(350)로부터 제공받은 자세 정보를 기초로 하여 움직임 벡터 추출 모듈(330)에 의해 제공되는 움직임 벡 터를 보정한다. 이러한 보정에 의하여 입력 장치(300)의 자세가 기준 자세에서 회전되어 있더라도 디스플레이 장치의 화면 상의 포인터는 사용자가 원래 의도한 방향으로 움직일 수 있게 되는 것이다. 이 때, 도 2에 도시된 디스플레이 장치(250)를 바라보는 자세 즉, 디스플레이 좌표계(240)를 기준으로 하는 자세를 기준 자세로 취할 수 있다.

제어 모듈(340)은 보정된 움직임 벡터 정보를 송신 모듈(360)로 제공하고, 송신 모듈(360)은 상기 보정된 움직임 벡터 정보를 입력 장치(300)의 이동 정보로서 디스플레이 장치로 전송하게 되는 것이다. 이 때, 바람직하게는 상기 이동 정보는 수직 방향의 움직임 벡터와 수평 방향의 움직임 벡터를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 움직임 감지 모듈(350)은 각속도 감지 모듈(352), 가속도 감지 모듈(354), 자세 연산 모듈(356), 신호 변환 모듈(358)을 포함한다.

각속도 감지 모듈(352)은 하우징에 해당하는 입력 장치(300)의 움직임이 있는 경우에 도 2에 도시된 디바이스 좌표계(230)에서의 X, Y, Z 축을 회전축으로 하여 각각의 회전 정보, 예컨대 회전 각속도를 감지하고, 가속도 감지 모듈(354)은 입력 장치(300)의 움직임이 있는 경우에 디바이스 좌표계(230)에서의 X, Y, Z 축 방향에 대한 각각의 가속도를 감지한다.

자세 연산 모듈(356)은 가속도 감지 모듈(354)에 의해 감지된 각각의 가속도 정보를 이용하여 입력 장치(300)의 자세를 연산한다. 입력 장치(300)의 자세를 나 타내는 방법으로서 롤각(roll angle), 피치각(pitch angle), 요각(yaw angle)을 이용할 수 있으며, 여기에서는 '제1 자세 정보'라고 칭하기로 한다.

신호 변환 모듈(358)은 자세 연산 모듈(356)에 의해 연산된 제1 자세 정보를 이용하여 각속도 감지 모듈(352)에 의해 감지된 디바이스 좌표계(230)에서의 각속도 정보를 제2 자세 정보 즉, 디스플레이 좌표계(240)에서의 각속도 정보로 변환시킨다.

움직임 감지 모듈(350)을 구성하는 각 모듈들의 동작을 도 5에 도시된 플로우 차트를 이용하여 설명하도록 한다.

우선 각속도 감지 모듈(352)과 가속도 감지 모듈(354)에 의해 움직이는 입력 장치(300)의 각속도 및 가속도를 감지한다(S510).

이를 위해, 각속도 감지 모듈(352)은 입력 장치(300)가 도 2에 도시된 디바이스 좌표계(230)의 X_b축, Y_b축 그리고 Z_b축을 중심으로 회전하는 각속도를 감지한다. 이를 위하여 각속도 감지 모듈(352)은 각각의 축에 대한 회전 각속도를 감지하는 센서를 포함할 수 있으며, 이러한 센서의 예로서 자이로스코프(gyroscope) 센서가 이용될 수 있다. 이 때, 각속도 감지 모듈(352)에 의해 감지된 각속도를 w_b라고 나타낼 수 있고, w_b는 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.

w_b = [w_bx w_by w_bz ]^T

수학식 1에서 w_bx, w_by, w_bz는 각각 X축, Y축 그리고 Z축을 중심으로 회전하는 각속도를 나타낸다.

한편, 각속도 감지 모듈(352)에 의해 움직이는 입력 장치(300)의 각 축에 대한 각속도가 감지되는 동안, 가속도 감지 모듈(354)은 디바이스 좌표계에서의 X, Y, Z 축 방향에 대한 각각의 가속도를 감지한다. 이 때, 가속도 감지 모듈(354)에 의해 감지된 가속도를 a_b라고 나타낼 수 있고, a_b는 [수학식 2]과 같이 표현될 수 있다.

a_b = [a_bx a_by a_bz ]^T

수학식 2에서 a_bx, a_by, a_bz는 각각 X축, Y축 그리고 Z축 방향에 대한 가속도를 나타낸다.

가속도 감지 모듈(354)에 의해 가속도가 감지되면, 자세 연산 모듈(356)은 감지된 가속도 정보를 이용하여 입력 장치(300)의 초기 자세를 나타내는 자세 정보, 즉 제1 자세 정보를 연산한다(S520). 이 때, 상기 제1 자세 정보는 입력 장치(300)의 초기 롤각(roll angle), 피치각(pitch angle) 및 요각(yaw angle)으로 나타낼 수 있으며, 각각, 'φ₀', 'θ₀' 그리고 'Ψ₀'로 표시하기로 한다.

자세 연산 모듈(356)은 [수학식 3] 내지 [수학식 5]를 이용하여 감지된 가속도 정보로부터 입력 장치(300)의 초기 자세 정보를 얻을 수 있다.

수학식 3 및 수학식 4에서 'atan2(A, B)' 함수는 지정된 A, B 좌표에서 아크 탄젠트값을 구하는 함수를 나타내며, 요각(yaw angle)에 해당하는 'Ψ₀'값에 대해서는 후술하기로 한다.

위와 같은 방식에 따라, 입력 장치(300)의 제1 자세 정보가 구해지면 신호 변환 모듈(356)은 각속도 감지 모듈(352)에 의해 감지된 각속도 정보와 상기 제1 자세 정보를 이용하여 디바이스 좌표계(230)에서의 각속도 w_b를 디스플레이 좌표계(240)에서의 각속도 w_n로 [수학식 5]에 의해 변환할 수 있다(S530). 이 때, 각속도 w_n는 제1 자세 정보를 초기값으로하여 시간에 대한 1차 적분을 통하여 제2 자세 정보(φ', 'θ' 그리고 'Ψ')로 될 수 있다.

이 때, w_n 는 디스플레이 좌표계(240)에서의 각속도를 나타내고, w_n = [w_nx w_ny w_nz ]^T와 같이 나타낼 수 있으며, w_b는 수학식 1에서 나타내고 있다. 또한,

는 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.

수학식 5와 수학식 6을 통해 알 수 있듯이, 사용자가 입력 장치(300)를 잡는 위치에 관계없이 디바이스 좌표계(230)로부터 디스플레이 좌표계(240)로의 변환이 가능하게 된다.

한편, 위 수학식 6의 연산을 보다 간단히 하기 위해 상기 자세 정보 중, 요각(yaw angle)에 해당하는 Ψ값을 0으로 할 수도 있는데, 이러한 경우

는 수학식 7과 같이 정리될 수 있다.

또한, 보다 정밀한 디스플레이 좌표계(230)에서의 각속도 정보 계산을 위하여 가속도 감지 모듈(112)은 지구에서 발생하는 자기장의 흐름을 파악해 나침반처 럼 방위를 탐지할 수 있는 지자기센서를 더 포함할 수 있는데, 이 경우 가속도 감지 모듈(354)은 상기 지자기센서를 이용하여 방위의 변화량을 감지할 수 있고, 그 결과값을 자세 연산 모듈(356)에게 제공한다. 자세 연산 모듈(356)은 상기 결과값으로부터 요각(yaw angle)에 해당하는 Ψ값을 결정하고, 이를 신호 변환 모듈(358)로 제공하면, 신호 변환 모듈(358)은 방위 변화량에 따른 Ψ값을 수학식 6에 적용함으로써 디스플레이 좌표계(240)에서의 자세 정보, 즉 제2 자세 정보를 얻을 수 있게 된다.

위와 같은 방식에 의해 제2 자세 정보가 얻어지면, 제어 모듈(118)은 움직임 벡터 추출 모듈(330)에 의해 제공된 움직임 벡터를 상기 제2 자세 정보를 기초로 이동 또는 회전시킴으로써 추출된 움직임 벡터를 보정하게 된다.

그리고 나서, 제어 모듈(340)은 보정된 움직임 벡터를 입력 장치(300)의 이동 정보로 하여 송신 모듈(360)을 통하여 디스플레이 장치(250)로 전송하게 된다. 이 때, 보정된 움직임 벡터는 수직 방향의 움직임 정보와 수평 방향의 움직임 정보를 포함한다.

한편, 디스플레이 장치(250)에서는 상기 보정된 움직임 벡터에 대응하여 포인터 좌표계(270)에서의 포인터 좌표를 이동시키게 된다.

한편, 본 명세서에서는 입력 장치와 디스플레이 장치가 분리된 것을 예로 하여 설명을 하고 있으나, 휴대폰, PDA와 같이 입력 장치와 디스플레이 장치가 일체로 되어 형성되는 기기에도 단순한 설계 변경에 의해 적용될 수 있음은 해당 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명을 따를 경우 입력 장치를 움직이지 않았는데도 외부의 움직이는 물체를 카메라가 감지하여 입력 장치가 움직였다고 판단하는 오류를 막을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명을 따를 경우 입력 장치의 기준 자세가 바뀌더라도 사용자의 의도대로 포인터의 방향을 이동시키는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims

외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 영상 처리 모듈;

하우징의 가속도 및 각속도를 감지하고, 상기 감지된 가속도로부터 상기 하우징의 자세에 관한 제1 자세 정보를 추정한 후, 상기 추정된 제1 자세 정보를 이용하여 상기 감지된 각속도를 상기 하우징의 기준 자세에 대한 제2 자세 정보로 변환하여, 상기 하우징의 자세를 추정하는 움직임 감지 모듈;

상기 하우징의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 움직임 벡터를 보정하는 제어 모듈; 및

상기 보정된 움직임 벡터를 전송하는 송신 모듈을 포함하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 처리 모듈은

상기 외부 영상을 수신하는 영상 수신 모듈;

상기 수신한 외부 영상을 저장하는 영상 저장 모듈; 및

상기 저장된 외부 영상의 전후 프레임으로부터 움직임 벡터를 추출하는 움직임 벡터 추출 모듈을 포함하는, 입력 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제어 모듈은 상기 움직임 벡터를 상기 추정된 자세에 대응하는 회전 방향으로 변환하여 보정하는, 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 모듈은 상기 하우징의 움직임이 감지되지 않은 경우에는 상기 추출된 움직임 벡터를 상기 송신 모듈로 제공하지 않는, 입력 장치.
외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 영상 처리 모듈;

하우징의 가속도 및 각속도를 감지하고, 상기 감지된 가속도로부터 상기 하우징의 자세에 관한 제1 자세 정보를 추정한 후, 상기 추정된 제1 자세 정보를 이용하여 상기 감지된 각속도를 상기 하우징의 기준 자세에 대한 제2 자세 정보로 변환하여, 상기 하우징의 자세를 추정하는 움직임 감지 모듈;

상기 하우징의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 움직임 벡터를 보정하는 제어 모듈; 및

상기 보정된 움직임 벡터에 대응하여 포인터를 이동시키는 디스플레이 수단을 포함하는 입력 장치.
제6항에 있어서,

상기 영상 처리 모듈은

상기 외부 영상을 수신하는 영상 수신 모듈;

상기 수신한 외부 영상을 저장하는 영상 저장 모듈; 및

상기 저장된 외부 영상의 전후 프레임으로부터 움직임 벡터를 추출하는 움직임 벡터 추출 모듈을 포함하는, 입력 장치.
삭제
제6항에 있어서,

상기 제어 모듈은 상기 움직임 벡터를 상기 추정된 자세에 대응하는 회전 방향으로 변환하여 보정하는, 입력 장치.
제6항에 있어서,

상기 하우징의 움직임이 감지되지 않은 경우에 상기 포인터가 이동하지 않는, 입력 장치.
외부 영상에 관한 움직임 벡터를 추출하는 (a) 단계;

하우징의 가속도 및 각속도를 감지하고, 상기 감지된 가속도로부터 상기 하우징의 자세에 관한 제1 자세 정보를 추정하는 (b) 단계;

상기 추정된 제1 자세 정보를 이용하여 상기 감지된 각속도를 상기 하우징의 기준 자세에 대한 제2 자세 정보로 변환하여 상기 하우징의 자세를 추정하는 (c) 단계;

상기 입력 장치의 움직임이 감지된 경우에 상기 추정된 자세를 이용하여 상기 추출된 움직임 벡터를 보정하는 (d) 단계; 및

상기 보정된 움직임 벡터를 제공하는 (e) 단계를 포함하는, 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 (a) 단계는,

상기 외부 영상을 수신하는 (a-1) 단계;

상기 수신한 외부 영상을 저장하는 (a-2) 단계; 및

상기 저장된 외부 영상의 전후 프레임으로부터 움직임 벡터를 추출하는 (a- 3) 단계를 포함하는, 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법.
삭제
제11항에 있어서,

상기 (d) 단계는, 상기 움직임 벡터를 상기 추정된 자세에 대응하는 회전 방향으로 변환하여 보정하는 단계를 포함하는, 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 (d) 단계는, 상기 입력 장치의 움직임이 감지되지 않은 경우에는 상기 추출된 움직임 벡터를 보정하지 않는 단계를 더 포함하는, 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 보정된 움직임 벡터에 대응하여 포인터가 이동하는 (f) 단계를 더 포함하는, 입력 장치의 이동 정보를 제공하는 방법.