KR20060101071A - 양손 제스쳐에 기반한 가상 마우스 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
화상 카메라로 획득된 양손의 제스쳐 정보를 기반으로 마우스 수준의 명령어를 처리하는 가상 마우스 장치 및 그 구동 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 화상 카메라를 통해 입력되는 제스쳐 영상을 추적하는 과정, 추적된 제스쳐 영상으로부터 배경 영상을 제거하고 왼손과 오른손의 영역을 분리하여 추출하는 과정, 추출된 오른손 및 왼손 영역으로부터 왼손 및 오른손의 제스쳐를 감지하고, 각각에 의해 표현되는 제스쳐 명령어를 인식하는 과정, 인식된 제스쳐 명령어를 소정의 대응 명령으로 실행하는 과정을 포함한다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 정보가전기기에 연결된 카메라를 이용하여 양손의 제스쳐를 인식하기 위한 가상 마우스 장치의 상호작용 관계를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가상 마우스 구동 장치의 블록도이다.
도 3은 가상 마우스 장치에서 버튼 선택 및 클릭을 위해 왼손 제스쳐에 의해 자동으로 정보가전기기의 화면상에 나타나는 그래픽 사용자 인터페이스 기반의 메뉴이다.
도 4는 가상 마우스 장치의 포인팅 및 명령어 선택 기능을 위해 양손 제스쳐에 의해 표현되는 명령어의 실시 예이다.
도 5는 가상 마우스 장치의 양손 제스쳐에 기반한 가상 마우스 구동 방법을 보이는 흐름도이다.
본 발명은 가상 마우스 시스템에 관한 것이며, 특히 컴퓨터나 셋톱박스(Set- top Box) 등과 같은 모니터가 장착된 각종 정보가전기기들과의 보다 자연스럽고 손쉬운 사용자 인터페이스를 위해 화상 카메라로 획득된 양손의 제스쳐 정보를 기반으로 마우스 수준의 명령어를 처리하는 가상 마우스 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
통상적으로 컴퓨터나 셋톱박스와 같은 정보가전기기들은 사용자와의 인터페이스를 위하여 키보드나 마우스 등을 사용하고 있다. 그리고 일반적인 사용자들은 그 정보가전기기를 사용하는데 있어 마우스를 통한 포인팅과 클릭만으로 대부분의 명령어들을 정보가전기기로 전달하고 있다. 그러나, 가정내에서 또는 이동 중에 사용되는 정보가전기기들은 키보드나 마우스등을 사용하기가 용이하지 않다. 근래 정보가전기기의 사용자 편리성을 위하여 새롭게 사용되거나 개발되고 있는 사용자 인터페이스 방법으로 음성 및 제스쳐 인식을 이용하고 있다.
특히, 제스쳐 인식에 의한 사용자 인터페이스는 펜, 터치 패드, 카메라 등과 같은 다양한 장치들을 이용하고 있다. 이중에서 펜 및 터치 패드는 PDA와 같은 모바일(mobile) 기기 등에서 효과적으로 사용되고 있다. 그러나, 카메라를 이용한 제스쳐 인식은 가장 자연스럽고 편리한 방법임에도 불구하고, 인식의 복잡성 및 낮은 성능으로 인하여 아직 초보적인 단계에 머물고 있다. 그리고, 현재 개발되고 있는 대부분의 제스쳐 인식 시스템들은 한 손의 제스쳐만을 이용하여 많은 종류의 명령어를 표현하려 하고 있다. 따라서, 이러한 제스쳐 인식 시스템들은 명령어의 표현방법이 자연스럽지 못할 뿐만 아니라 인식과정 또한 매우 복잡하여 요구되는 수준의 성능을 보여주지 못하는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 화상 카메라로 획득된 양손의 제스쳐 정보를 기반으로 마우스 수준의 명령어를 처리함으로써 정보가전기기들과 보다 자연스럽고 손쉬운 사용자 인터페이스를 구현하는 가상 마우스 구동 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기 가상 마우스 구동 방법을 적용한 가상 마우스 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 화상 카메라를 이용한 가상 마우스 구동 방법에 있어서,
상기 화상 카메라를 통해 입력되는 제스쳐 영상을 추적하는 과정;
상기 추적된 제스쳐 영상으로부터 배경 영상을 제거하고 왼손과 오른손의 영역을 분리하여 추출하는 과정;
상기 추출된 오른손 및 왼손 영역으로부터 왼손 및 오른손의 제스쳐를 감지하고, 각각에 의해 표현되는 제스쳐 명령어를 인식하는 과정;
상기 인식된 제스쳐 명령어를 소정의 대응 명령으로 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 가상 마우스 장치에 있어서,
상기 화상 카메라를 통해 입력되는 제스쳐 영상을 추적하는 카메라 제어부;
상기 카메라 제어부로부터 추적된 제스쳐 영상으로 부터 배경 영상을 제거하고 왼손과 오른손의 영역을 분리하여 추출하는 제스쳐 영역 추출부;
상기 제스쳐 영역 추출부로부터 추출된 왼손 및 오른손 제스쳐를 감지하고, 각각에 의해 표현되는 제스쳐 명령어를 인식하는 제스쳐 인식부;
상기 제스쳐 인식부에서 인식된 제스쳐 명령어를 소정의 대응 명령으로 처리하는 명령어 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 정보가전기기에 연결된 카메라를 이용하여 양손의 제스쳐를 인식하기 위한 가상 마우스 장치의 상호작용 관계를 나타내는 개략적인 구성이다.
도 1을 참조하면, 컴퓨터나 셋톱박스와 같은 정보가전기기(110)는 모니터를 통하여 출력정보를 표시하며, 화상 카메라(100)는 USB 또는 IEEE 1394 등과 같은 인터페이스 장치를 통하여 정보가전기기(110)와 연결되어 있다. 그리고, 가상 마우스 구현을 위한 사용자의 양 손 제스쳐(120)는 화상 카메라(100)를 통하여 입력되어 정보가전기기(110)에서 처리된다.
도 2는 본 발명에 따른 가상 마우스 구동 장치의 블록도이다.
도 2의 가상 마우스 구동 장치는 카메라 제어부(200), 제스쳐 영역 추출부(210), 제스쳐 인식부(220), 명령어 처리부(230)를 구비한다.
도 2를 참조하면, 먼저 정확한 양손 제스쳐의 영상을 입력받기 위해서는 카메라의 위치를 보정하는 것이 필요하다. 카메라 제어부(200)는 카메라의 움직임에 관계된 팬/틸트/줌밍(Pan/Tilt/Zooming:PTZ) 제어를 통해 제스쳐 영상을 추적하여 카메라의 위치를 보정한다. 즉, 카메라 제어부(200)는 입력 영상의 칼라 정보 등을 이용하여 제스쳐 영상을 추적한다. 예컨대, 사람이 움직이면 카메라에 따라서는 사용자의 모습이 잡히지 않을 수도 있으므로 사람이 카메라의 영상에서 사라지는 카메라에 대해서 팬/틸트/줌밍(Pan/Tilt/Zooming) 제어를 통해 카메라를 움직임으로써 사람이 카메라 영상의 중앙에 오도록 한다.
제스쳐 영역추출부(210)는 카메라 제어부(200)로부터 피부색 등의 컬러 정보를 이용해 추적된 제스쳐 영상에서 배경정보를 제거하고 왼손과 오른손의 영역을 분리하여 추출한다. 예컨대, 카메라 제어부(200)가 사람의 살색 부분을 추적하면 사람의 손과 얼굴 부분은 항상 노출되게 있게 되므로 제스쳐 영역추출부(210)는 사람의 얼굴 및 손 부위를 추출한 후 얼굴 영상을 제외시켜 손 영역만의 영상을 얻으며, 또한 얼굴 영상을 기준으로 왼손 및 오른손 영역을 분리하여 추출한다.
제스쳐 인식부(220)는 제스쳐 영역추출(210)에서 연속적으로 추출되는 왼손과 오른손 영역으로부터 양 손의 윤곽선 및 특징추출 기술을 이용하여 왼손 및 오른손 제스쳐를 인식한 후 그 제스쳐 명령어에 해당하는 메뉴 표시 및 포인팅 위치의 이동과 명령어 선택을 수행한다. 여기서 제스쳐 인식 방법은 윤곽선 및 특징추출 기술이외에도 주지되어 있는 다른 여러 가지 기술들을 이용할 수 있다.
명령어 처리부(230)는 제스쳐 인식부(220)에서 인식된 제스쳐 명령어를 자체 프로그램에 의해 해석 및 처리하여 마우스의 명령어와 같이 처리한다.
도 3은 가상 마우스 장치에서 버튼 선택 및 클릭을 위해 왼손 제스쳐에 의해 자동으로 정보가전기기(110)의 화면상에 나타나는 그래픽 사용자 인터페이스 기반의 메뉴 구성도이다.
메뉴는 왼손 제스쳐가 탐지되면 자동으로 구동되어 화면상에 나타나며, 왼손 제스쳐가 더 이상 탐지되지 않으면 화면상에서 자동으로 감추어진다. 그리고, 화면상의 메뉴는 오른손 제스쳐에 의해 포인팅되는 커저의 위치에서 마우스 버튼의 클릭기능(300, 310, 320), 스크롤 버튼기능(330, 340), 전후 화면 이동기능(350, 360) 등을 위해 사용된다. 즉, 300은 마우스의 왼쪽버튼 한번 클릭이며, 310은 마우스의 왼쪽버튼 두번 클릭이며, 320은 마우스의 오른쪽 버튼 클릭이며, 330은 화면을 위로 올리는 스크롤(scroll)버튼 클릭이며, 340은 화면을 아래로 내리는 스크롤 버튼 클릭이며, 350은 이전 화면으로 이동하는 버튼 클릭이며, 360은 다음 화면으로 이동하는 버튼 클릭이다. 한편, 왼손 제스쳐의 움직임은 메뉴 상에서만 표현되며, 포인팅 위치의 이동에 따라 각각의 메뉴 아이콘이 하이라이팅(highlighting) 되고 선택(클릭) 제스쳐가 탐지되면 해당 명령어를 실행하게 된다. 또한, 사용자의 편리성을 위하여 왼손과 오른손의 역할은 초기설정에서 바꿀 수 있다.
도 4는 가상 마우스 장치의 포인팅 및 명령어 선택 기능을 위해 양손 제스쳐에 의해 표현되는 명령어의 실시 예이다.
왼손 제스쳐는 메뉴 상에서 명령어 아이콘의 포인팅(400)과 선택(410)을 위해 사용되며, 오른손 제스쳐는 화면 상에서 마우스 커저의 위치를 이동하고(420) 객체를 선택하여 이동시키기(430) 위해 사용된다. 즉, 400은 메뉴에서의 명령어 아이콘 포인팅을 위한 왼손 제스쳐이며, 410은 메뉴에서의 선택된 아이콘 선택(클릭) 을 위한 왼손 제스쳐이며, 420은 마우스 커져(cursor)의 위치 이동을 위한 오른손 제스쳐이며, 430은 객체(윈도우등) 선택 및 이동을 위한 오른손 제스쳐이다. 따라서 도 3과 같이 자동으로 구동되는 메뉴와 양손의 제스쳐를 이용하면, 도 4에서와 같이 아주 간단한 제스쳐만으로 마우스의 기능을 구현할 수 있다.
도 5는 가상 마우스 장치의 양손 제스쳐에 기반한 가상 마우스 제어 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, 정보가전기기(110)에 연결된 화상 카메라(100)를 이용하여 제스쳐를 입력할 준비가 완료되면, 피부색 등의 컬러 정보를 이용한 제스쳐 추적 과정을 거쳐 최적의 제스쳐 정보를 추출할 수 있도록 카메라의 위치를 보정한다(500 과정). 그리고, 입력된 제스쳐 영상으로 부터 배경영상을 제거함으로서 제스쳐 영역을 분리하고(510 과정), 분리된 왼손과 오른손 영역 각각의 제스쳐 정보를 왼손 제스쳐 처리 프로그램 및 오른손 제스쳐 처리 프로그램으로 전송한다.
이어서, 왼손 제스쳐 처리 프로그램을 구동하여(520 과정) 전송된 제스쳐 정보에서 왼손 제스쳐가 탐지되면(521 과정) 화면상에 메뉴를 자동으로 표시하며(522, 523 과정), 이어서 왼손 제스쳐의 포인팅 동작에 의해 선택된 메뉴의 아이콘을 하이라이팅한다(524 과정). 그리고, 연속적으로 처리되어 전송되는 제스쳐 정보에 의해 하이라이트 되어있는 아이콘에 대한 선택(클릭) 제스쳐가 발생하면(525 과정), 오른손 제스쳐에 의해 포인팅되고 있는 커저의 위치를 탐지하여 선택된 명령을 실행한다(526 과정). 만일 연속적으로 입력되는 영상에서 왼손 제스쳐가 더 이상 탐지되지 않으면 화면상에 나타나 있는 메뉴를 감추고(527, 528 과정) 다시 제 스쳐 추적 과정(500 과정)부터 상기 과정들(521 과정 - 526 과정)을 반복한다.
또한 오른손 제스쳐 처리 프로그램을 구동하여(530 과정) 전송된 제스쳐 정보에서 오른손 제스쳐가 탐지되면(531 과정) 포인팅 제스쳐인지 또는 선택 제스쳐인지를 분류한다(532 과정). 이때 포인팅 제스쳐가 탐지되면 이전 제스쳐가 탐지된 위치와의 변위 및 궤적을 계산하여 제스쳐 이동 위치를 추적하고(533 과정) 화면상에서 커저의 위치를 변경한다(534 과정). 그리고 선택 제스쳐가 탐지되면 현 커져가 위치한 객체를 선택하고(535 과정), 이전 제스쳐가 탐지된 위치와의 변위 및 궤적을 계산하여 화면상에서 객체의 위치를 변경한다(536 과정). 만일 오른손의 제스쳐가 탐지되지 않으면 이전의 커저 위치를 유지하고 다시 제스쳐 추적 과정(500 과정)부터 위의 과정들(531 과정 - 536 과정)을 반복한다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
또한 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 양손 제스쳐의 인식과 제스쳐에 의해 자동으로 구동되는 메뉴를 이용하여 기존 마우스 입력장치 수준의 명령어를 효과적으로 처리할 수 있다. 즉, 한 손의 정보만을 이용하여 많은 명령어들을 표현하고 전달하는 방법들에 비하여, 양손의 제스쳐와 함께 자동으로 구동되는 메뉴를 사용하면 제스쳐 명령어의 표현 방법을 단순화함으로서 높은 인식율과 빠른 처리속도를 기대할 수 있다. 또한 사용자에게 보다 자연스럽고 간편한 제스쳐 표현 및 인터페이스 환경을 제공하여 기존의 마우스 입력장치를 효과적으로 대체하여 사용할 수 있다.
Claims (9)
- 화상 카메라를 이용한 가상 마우스 구동 방법에 있어서,상기 화상 카메라를 통해 입력되는 제스쳐 영상을 추적하는 과정;상기 추적된 제스쳐 영상으로부터 배경 영상을 제거하고 왼손과 오른손의 영역을 분리하여 추출하는 과정;상기 추출된 오른손 및 왼손 영역으로부터 왼손 및 오른손의 제스쳐를 감지하고, 각각에 의해 표현되는 제스쳐 명령어를 인식하는 과정;상기 인식된 제스쳐 명령어를 소정의 대응 명령으로 실행하는 과정을 포함하는 가상 마우스 구동 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제스쳐 명령어 인식 과정은 상기 양 손 중에서 어느 한 손의 제스쳐 탐지에 의해 화면상에 메뉴 표시 및 클릭을 인식하고, 상기 다른 손의 제스쳐 탐지에 의해 객체 포인팅 또는 선택을 인식하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 마우스 구동 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 한 손의 제스쳐 명령 인식 과정은 손의 제스쳐가 탐지되면 화면상에 메뉴를 표시하고, 그 손의 제스쳐에 의해 포인팅된 메뉴를 하이라이팅하고, 그 하일라이팅 아이콘에 대한 클릭 제스쳐가 발생하면 포인팅되고 있는 커져의 위치를 탐지하여 선택된 명령을 실행하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하 는 가상 마우스 구동 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 한 손의 제스쳐 명령 인식 과정에서 손의 제스쳐가 탐지되지 않으면 화면상에 메뉴를 감추는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 마우스 구동 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 다른 손의 제스쳐 명령 인식 과정은 포인팅 제스쳐이면 제스쳐 이동 위치를 추적하여 화면상의 커져 위치를 이동하고, 선택 제스쳐이면 현재 커져 위치의 객체를 선택하고 제스쳐 이동에 따라 객체의 위치를 변경하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 가상 마우스 구동 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 포인팅 위치는 상기 메뉴상의 일정 범위내에서 이동하는 것임을 특징으로 하는 가상 마우스 구동 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 커져 위치는 이전 제스쳐가 탐지된 위치와의 변위 및 궤적을 계산하여 변경하는 것임을 특징으로 하는 가상 마우스 구동 방법.
- 가상 마우스 장치에 있어서,상기 화상 카메라를 통해 입력되는 제스쳐 영상을 추적하는 카메라 제어부;상기 카메라 제어부로부터 추적된 제스쳐 영상으로 부터 배경 영상을 제거하 고 왼손과 오른손의 영역을 추출하는 제스쳐 영역 추출부;상기 제스쳐 영역 추출부로부터 추출된 상기 추출된 오른손 및 왼손 영역으로부터 윤곽선 및 특징추출을 통해 왼손 및 오른손 제스쳐를 감지하고, 각각에 의해 표현되는 제스쳐 명령어를 인식하는 제스쳐 인식부;상기 제스쳐 인식부에서 인식된 제스쳐 명령어를 소정의 대응 명령으로 처리하는 명령어 처리부를 포함하는 가상 마우스 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제스쳐 인식부는상기 한쪽 손의 제스쳐가 감지되면 화면상에 메뉴를 표시하고 그 포인팅된 메뉴를 하이라이팅 하고, 클릭 제스쳐가 감지되면 커져 위치를 탐지하는 제1손 제스쳐 처리모듈;상기 다른 한 손의 제스쳐가 탐지되면 그 제스쳐에 따라 포인팅 또는 선택을 인식하고, 포인팅 제스쳐이면 제스쳐 이동 위치를 추적하여 화면상의 커져 위치를 이동하고, 선택 제스쳐이면 현재 커져 위치의 객체를 선택하고 제스쳐 이동에 따라 객체의 위치를 변경하는 제2손 제스쳐 처리모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 가상 마우스 장치.
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