KR20070035236A

KR20070035236A - 3차원 위치인식 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070035236A
Application number: KR1020050089860A
Authority: KR
Inventors: 정경주; 황광진
Original assignee: 포스데이타 주식회사
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-30

Abstract

본 발명은 3차원 위치인식 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 공간상에서의 입력수단의 동작을 인식함으로써, 상기 입력수단의 움직임에 따른 문자 정보나 명령 정보를 생성할 수 있는 3차원 위치인식 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 위치인식 장치는, 적외선 및 초음파를 발신할 수 있는 입력수단; 동일 평면상에 3개 이상 배치되어, 상기 입력수단에서 발신한 초음파를 각각 수신하는 초음파 수신기; 상기 입력수단에서 발신한 적외선을 수신하는 하나 이상의 적외선 수신기; 및 상기 수신된 초음파 및 적외선 정보로부터 상기 입력수단의 위치를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 3차원 위치인식 장치를 통해, 공간상에서 입력수단을 문자 형태로 움직임으로써 키조작 없이 문자 정보를 생성하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 3차원 위치인식 장치 및 방법을 적용하여, 컴퓨터, 휴대폰, TV 등의 전자장치를 용이하게 조작할 수 있다.

위치인식

Description

3차원 위치인식 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITIONAL RECOGNITION IN 3-DIMENSION}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치인식 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력수단의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3은 본 발명의 위치인식 장치의 각 구성요소의 위치를 공간좌표 상에 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치인식 과정을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 3차원 위치인식 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 공간상에서의 입력수단의 동작을 인식함으로써, 상기 입력수단의 움직임에 따른 문자 정보나 명령 정보를 생성할 수 있는 3차원 위치인식 장치 및 방법에 관 한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터나 휴대폰 등의 단말기에 있어서는, 사용자의 키입력, 마우스 조작 혹은 전자펜 등을 이용하여 각종 기능을 수행하거나 문자 정보를 생성하게 된다. 예컨대, 사용자는 상기 컴퓨터나 휴대폰의 특정 기능을 수행하려는 경우, 해당 기능을 수행을 개시할 수 있도록 미리 설정된 특정키를 누르거나, 혹은 마우스를 조작할 수 있고, 문자 정보를 생성하고자 하는 경우, 문자키를 조작하거나 전자펜을 문자 모양과 동일하게 이동시킴으로써 문자를 생성하게 된다.

그런데, 상기 단말기의 키조작에 익숙하지 않은 사람은, 단말기의 키조작을 통해 단말기의 특정 기능을 수행하거나 문자를 입력하는 경우에 많은 시간과 노력이 드는 불편이 있다. 그리고, 키조작을 통한 입력 외에 전자펜을 통해 입력하는 경우에도, 사용자는 단말기 화면 상에 해당 전자펜을 접촉시켜서 입력해야만 한다. 즉, 단말기와 원격으로 떨어져 있는 상태에서는 전자펜을 통해 해당 단말기에 문자 정보를 입력할 수 없게 된다.

한편, 원격 입력을 통해 기능을 조정할 수 있는 컴퓨터, 휴대폰 등이 출시되고 있기는 하지만, 원격 상태에서 간편하게 문자정보를 해당 단말기에 입력시킬 수 있는 기능은 제공하지 못하고 있다. 그리고, 원격 입력수단을 통해 해당 단말기의 기능을 조작하는 경우에도, 그에 구비된 기능키를 일일이 눈으로 확인하여 조작해야 하므로, 시력이 좋지 않은 사람이 사용하거나 혹은 어두운 장소에서는 사용하기 어려운 단점이 있다.

따라서, 원격상태에서도 컴퓨터나 휴대폰 등의 단말기에 문자정보를 입력할 수 있고, 원격 입력수단의 기능키를 일일이 확인하지 않고 해당 단말기를 간편히 조작할 수 있는 기술이 요청되고 있는 실정이다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 공간상에서 원격 입력수단을 원하는 문자모양대로 움직이게 함으로써 그에 대응하는 문자정보를 해당 단말기로 입력시킬 수 있는 3차원 위치인식 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은, 공간상에서 원격 입력수단을 미리 설정된 특정 방식으로 이동시킴으로써 해당 단말기를 조작할 수 있는 3차원 위치인식 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 이하 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에 의해 보다 명확해질 것이다.

상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치인식 장치는, 적외선 및 초음파를 발신할 수 있는 입력수단; 동일 평면상에 3개 이상 배치되어, 상기 입력수단에서 발신한 초음파를 각각 수신하는 초음파 수신기; 상기 입력수단에서 발신한 적외선을 수신하는 하나 이상의 적외선 수신기; 및 상기 수신된 초음파 및 적외선 정보로부터 상기 입력수단의 위치를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 관점에 따른 3차원 위치인식 방법은, 하나 이상의 적외선 수신기로써 입력수단에서 발신하는 적외선을 수신하고, 동일 평면상의 3 이상의 초음파 수신기로써 상기 입력수단에서 발신하는 초음파를 각각 수신하는 단계; 상기 적외선 수신기에서 상기 적외선을 수신한 시간과 상기 각 초음파 수신기에서 상기 초음파를 수신한 각 시간과의 차이값을 통해 상기 각 초음파 수신기와 상기 입력수단의 각각의 거리값(a, b, c)을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 거리값(a, b, c)을 이용하여 상기 입력수단의 공간상에서의 움직임에 따른 위치 좌표값(x, y, z)을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 3차원 위치인식 장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략되었음을 인지하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치인식 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 3차원 위치인식 장치는 입력수단(10), 초음파 수신기(20), 적외선 수신기(30), 검출기(40) 및 정보생성기(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

입력수단(10)은, 3차원 공간상에서 사용자의 명령을 입력하기 위한 수단으로서, 위치인식을 위해 적외선 및 초음파를 방출한다. 상기 입력수단(10)은 적외선 발신기 및 초음파 발신기를 포함하고, 정해진 시간에 따라 적외선 신호 및 초음파 신호를 각각 발신한다. 도 2는 본 발명의 3차원 위치인식 장치에 사용될 수 있는 입력수단(10)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 도 2의 입력수단(10)은, 초음파를 발신하기 위한 초음파 발신부(12), 적외선을 발신하기 위한 적외선 발신부(14), 상기 입력수단(10)의 온/오프 동작을 제어하는 스위치(16), 및 상기 초음파 발신부(12)와 상기 적외선 발신부(14)의 작동을 제어하기 위한 제어기(18)를 포함하여 구성될 수 있다.

제어기(18)는, 상기 초음파 발신부(12)에서 발신되는 초음파의 발신 시간 간격이나, 적외선 발신부(14)에서 발신되는 적외선의 발신 등을 제어하는 기능을 수행한다.

스위치(16)는, 초음파와 적외선을 방출시키거나, 방출을 중지하기 위한 구성요소이다. 예컨대, 상기 입력수단을 사용하지 않는 경우에는 상기 스위치(16)를 off 상태로 두었다가, 사용자가 상기 입력수단을 특정형태로 움직여서 특정 명령이나 문자정보를 생성하고자 하는 경우, 입력수단을 움직이는 동안에 상기 스위치(16)를 on 상태로 위치시킴으로써 상기 입력수단이 초음파와 적외선을 방출하도록 할 수 있다.

초음파 발신부(12)는 상기 제어기(18)의 제어에 따라 일정 주파수로 초음파를 송출한다. 송출된 초음파는 초음파 수신기(20)에서 수신하여, 입력수단의 움직임 궤적을 감지하는 데 이용된다.

적외선 발신부(14)는 상기 제어기(18)의 제어에 따라 적외선을 송출한다. 송출된 적외선은 상기 초음파 발신부(12)에서 송출된 초음파와 함께 상기 입력수단(10)의 움직임과 위치를 계산하는 데 이용된다.

초음파 수신기(20)는 상기 입력수단(10)에서 송출된 초음파를 수신하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 입력수단(10)의 3차원 움직임을 측정하기 위해 상기 초음파 수신기(20)는 동일 평면 상에 3개 이상 배치되며, 따라서 상기 입력수단(10)에서 송출된 초음파는 각 초음파 수신기(20)에 시간차이를 두고 도달하게 된다.

적외선 수신기(30)는 상기 입력수단(10)에서 송출된 적외선을 수신하는 기능을 수행한다.

검출기(40)는 상기 초음파 수신기(20) 및 적외선 수신기(30)가 수신한 초음파 및 적외선 수신 정보를 이용하여 상기 입력수단(10)의 공간 상의 위치 및 움직임을 측정하는 기능을 수행한다.

정보생성기(50)는 상기 검출된 위치 좌표의 이동 궤적에 따라 그에 대응하는 문자정보나 명령어정보를 생성하는 기능을 수행한다.

예컨대, 사용자가 상기 입력수단(10)을 글자 모양으로 이동시키는 경우, 그 이동궤적에 따른 좌표값을 상기 검출기(40)로부터 수신하면, 정보생성기(50)는 상기 수신한 좌표값 정보를 기초로 그 이동궤적 모양과 동일한 모양의 문자정보를 생성한다. 상기 생성된 문자정보는 사용자가 활용할 수 있도록, 예컨대, 메모리(도시하지 않음)에 저장하거나 스크린이나 스피커 등의 출력수단(도시하지 않음)을 통해 출력할 수 있도록 한다.

또는, 사용자가 특정 명령을 입력하기 위해, 해당 명령과 대응되도록 미리 정해진 모양으로 입력수단(10)을 이동시킨 경우, 그 이동궤적에 따른 좌표값을 상 기 검출기(40)로부터 수신하면, 정보생성기(50)는 상기 이동궤적의 좌표값에 해당하는 명령어를 생성한다. 이 경우, 상기 명령어의 생성은, 예컨대, 명령어 및 그에 대응하는 좌표값들에 대한 매칭정보가 저장된 데이터저장부(60)로부터 추출하여 생성할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 3차원 위치인식 과정을 설명하면 다음과 같다.

초음파 수신기(20)는, 상기 입력수단(10)의 위치 및 움직임을 3차원 상으로 측정하기 위해 동일 평면 상에 3개 또는 그 이상 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가상의 XY 평면 상에 3개의 초음파 수신기(20)를 위치시킨다. 이와 같이 위치한 상태에서, 입력수단(10)에서 적외선 및 초음파가 발신되면, 적외선 수신기는 상기 발신된 적외선을 감지하고, 각 초음파 수신기(20)는 상기 발신된 초음파를 감지하여 수신한다(S10).

상기한 바와 같이 적외선 및 초음파를 수신하면, 상기 각 초음파 수신기와 상기 입력수단의 각각의 거리값(a, b, c)을 측정한다(S20).

여기서, 제1, 제2, 제3 초음파 수신기(20)의 위치를 각각 XYZ좌표 상에서 원점 A(0,0,0), X축상의 점B(1,0,0), Y축상의 점 C(0,1,0) 로 놓고, 각 초음파 수신기(20)에서 3차원 공간 상의 임의의 좌표 P(x, y, z)에 위치한 입력수단(10)까지의 거리를 각각 a, b, c 라 할 경우, 각 초음파의 좌표 A, B, C 를 중심으로 하는 원의 방정식은 아래 수학식 1과 같다.

여기서, 검출기(40)는 각각의 초음파 수신기(20)가 수신하는 초음파 신호와 적외선 수신기(30)가 수신하는 적외선 신호가 도달하는 시간차를 이용하여 상기 입력수단(10) 까지의 거리값(a, b, c)을 구할 수 있다. 즉, 상기 적외선 수신기에서 상기 적외선을 수신한 시간과 상기 각 초음파 수신기에서 상기 초음파를 수신한 각 시간과의 차이값을 통해 상기 각각의 거리값(a, b, c)을 측정할 수 있다. 이와 같이 a, b, c 값을 구한 상태에서, 이를 이용하여 상기 입력수단의 공간상에서의 움직임에 따른 위치 좌표값(x, y, z)을 검출한다(S30).

입력수단(10)가 위치한 좌표값을 알기 위해 상기 수학식 1로부터 다음과 같은 수학식 2를 유도해 낼 수 있다.

앞서 구한 a, b, c 값을 식 (2-1), (2-2)에 각각 대입하여, x, y 좌표값을 알 수 있고, x, y 좌표값을 수학식 1의 식들 중에서 어느 하나의 식에 대입함으로써 z 좌표값을 알 수 있다.

이러한 방식으로, 공간 상에서 이동하는 입력수단(10)의 위치 좌표값을 측정함으로써 입력수단(10)가 움직이는 궤적을 정확히 계산할 수 있다.

상기한 바와 같이 입력수단의 위치 좌표값을 검출한 후에는, 그 위치 좌표의 궤적에 대응하는 문자정보나 명령어정보를 생성한다(S40). 앞서 설명한 바와 같이, 상기 생성된 문자정보는 저장 또는 출력하고, 상기 생성된 명령어 정보에 따라 해당 명령을 실행하도록 할 수 있다.

예컨대, 본 발명에 따른 3차원 위치인식 장치는 컴퓨터, TV, 핸드폰 등 다양한 전자제품을 원격조종하거나 문자정보를 입력하기 위한 수단으로서 활용될 수 있다. 즉, 사용자는 입력수단을 공간 상에서 미리 정해진 형태로 움직임으로써 TV 채널을 변경하거나 음량을 조절하도록 구성할 수 있고, 또는 키보드를 통해 문자를 일일이 입력하지 않고, 공간 상에서 입력수단을 글을 쓰는 모양으로 움직임으로써 문자정보를 생성하도록 구성할 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않 는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.　

이상 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 위치인식 장치는, 동일 평면상에 3개 이상의 초음파 수신기를 배치함으로써 3차원 공간 상에서 입력수단의 위치 및 움직임을 측정할 수 있다. 이로써, 사용자는 공간상에서 입력수단을 원하는 문자모양대로 움직여서 그에 대응하는 문자정보를 생성할 수 있고, 또한 공간상에서 입력수단을 미리 설정된 특정 방식으로 이동시킴으로써 컴퓨터, TV, 핸드폰 등의 단말기를 조작하는 것이 가능하다.

Claims

적외선 및 초음파를 발신하는 입력수단;

동일 평면상에 3개 이상 배치되어, 상기 입력수단에서 발신한 초음파를 각각 수신하는 초음파 수신기;

상기 입력수단에서 발신한 적외선을 수신하는 하나 이상의 적외선 수신기; 및

상기 초음파 및 적외선이 상기 초음파 수신기 및 상기 적외선 수신기에 도착된 시간의 차이를 계산하여 상기 입력수단의 위치 좌표를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 위치인식 장치.
제1항에 있어서, 상기 입력수단은,

초음파를 발신하기 위한 초음파 발신부;

적외선을 발신하기 위한 적외선 발신부;

상기 초음파 발신부 및/또는 적외선 발신부의 온/오프 동작을 제어하는 스위치; 및

상기 초음파 발신부와 상기 적외선 발신부의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 위치인식 장치.
제1항에 있어서, 상기 검출된 위치 좌표의 이동 궤적에 따라 그에 대응하는 문자정보나 명령어정보를 생성하는 정보생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 위치인식 장치.
입력수단에서 발신하는 적외선을 하나 이상의 적외선 수신기로써 수신하고, 상기 입력수단에서 발신하는 초음파를 동일 평면상의 3 이상의 초음파 수신기로써 각각 수신하는 단계;

상기 적외선 수신기에서 상기 적외선을 수신한 시간과 상기 각 초음파 수신기에서 상기 초음파를 수신한 각 시간과의 차이값을 통해 상기 각 초음파 수신기와 상기 입력수단의 각각의 거리값(a, b, c)을 측정하는 단계; 및

상기 측정된 거리값(a, b, c)을 이용하여 상기 입력수단의 공간상에서의 움직임에 따른 위치 좌표값(x, y, z)을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 위치인식 방법.
제4항에 있어서, 상기 검출된 위치 좌표값(x, y, z)의 궤적에 대응하는 문자정보나 명령어정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 위치인식 방법.