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KR101064265B1 - 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법 Download PDF

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KR101064265B1
KR101064265B1 KR1020080127980A KR20080127980A KR101064265B1 KR 101064265 B1 KR101064265 B1 KR 101064265B1 KR 1020080127980 A KR1020080127980 A KR 1020080127980A KR 20080127980 A KR20080127980 A KR 20080127980A KR 101064265 B1 KR101064265 B1 KR 101064265B1
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Abstract

버튼 클릭에 해당하는 제스처의 입력 시 이동 이벤트에 영향을 미치는 관성 센서들의 출력을 무시하도록 한 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법이 제시된다. 제시된 3차원 공간에서의 정보 입력 장치는, 사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치의 회전을 감지하는 회전 감지부; 회전 감지부에서 감지한 정보 입력 장치의 회전에 근거하여 회전량 측정값을 산출하는 연산부; 연산부에서 산출한 특정축의 회전량 측정값과 기설정된 회전량 임계값에 근거하여 클릭 이벤트 발생 여부를 판단하는 판단부; 및 판단부에서 클릭 이벤트 발생으로 판단하면 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 전자장치로 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법{Information input device and method from three-dimensional space}
본 발명은 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법에 관한 것으로, 신체에 부착하여 사용할 때 물리적인 버튼 없이 사용할 수 있도록 하기 위해 관성 센서 제스처 형태의 이벤트를 이용한 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-048-01, 과제명: u-컴퓨팅 공간 협업을 위한 Wearable Personal companion 기술 개발].
일반적으로, 명령을 선택 및 입력하는 장치로 키보드 외에 마우스 또는 조이스틱과 같은 보조장치들이 사용되고 있다.
마우스는 주로 데스크 또는 마우스 패드와 같은 평평한 곳에 올려놓고 사용하며, 하단에 있는 볼을 굴리거나 광센서를 이용하여 커서와 같은 명령대상체의 위치를 변경하거나 특정 명령을 입력하였다.
조이스틱의 경우에는 제품의 부피가 크기 때문에 야외에서 사용하기에는 휴 대가 불편하고, 게임을 할 경우 생동감 있는 플레이가 어려워서 별도의 방향키로 작동하는 번거로움이 있었다.
또한, 휴대용 단말기의 사용량이 증가하면서 외부 환경에서도 자유롭게 이동하면서 데이터를 선택할 수 있는 여건이 되어야 하지만 현재의 마우스 기능은 바닥에 놓고 사용하는 방법이 대부분이므로 차세대 기술을 지원할 수 있는 보조장치로는 그 기능이 미비하다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 손목시계형, 반지형, 글로브형 등과 같이 신체에 부착하여 사용하는 형태인 신체 부착형 3차원 정보 입력 장치가 개발되었다. 신체 부착형 3차원 정보 입력 장치는 3차원 공간에서 사용자의 신체 일부에 부착되고, 관성 센서(또는, 가속도 센서)에서 감지한 사용자의 신체 움직임에 따라 정보를 입력한다.
그런데, 종래의 신체 부착형 3차원 정보 입력 장치는 손에 쥐고 사용하는 형태의 공간 입력장치와는 달리 물리적인 버튼을 추가하여 사용하기가 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래의 3차원 정보 입력 장치들은 인간 손의 기구학적인 구조로 인해 손에 쥐는 형태가 아니면 버튼을 배치하는데 어려움이 발생한다. 그래서 종래의 신체 부착형 3차원 정보 입력 장치는 엄지 손가락의 위치에 의존하는 형태로 제작되는 경우가 많아 그 구조나 구성이 제한을 받게 되었다.
또한, 관성 센서를 사용하는 모든 3차원 정보 입력 장치(신체 부착형뿐만 아니라 손에 쥐고 사용하는 3차원 정보 입력 장치)의 버튼 이벤트는 바닥면에 접한 상태에서 사용하는 2차원 마우스 장치와는 달리 공간상에서 버튼을 누르기 때문에 의도되지 않은 흔들림이 발생하게 되고, 이 흔들림은 관성 센서 출력을 발생시켜 의도되지 않은 이동 이벤트가 발생하게 된다. 그리하여, 종래의 3차원 공간 입력장치는 물리적인 버튼을 누를 경우 이동 이벤트에 영향을 주는 관성센서에도 힘이 발생하게 되어 원래 계획했던 궤적상 위치를 이탈하여 다른 위치에서 버튼 이벤트가 발생하는 문제점(즉, 포커스 흔들림의 문제점)이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 그 목적은 이동 이벤트와 제스처 이벤트를 위한 관성 센서들을 상호 독립적으로 구성하게 함으로써 제스처 이벤트 발생에 영향을 미치는 관성 센서의 중심축에 우세한 센서 출력이 감지되면, 즉시 제스처 이벤트 발생 여부를 인식하는 센서 출력 신호 처리를 시작하고 동시에 이동 이벤트에 영향을 미치는 관성 센서들의 출력을 무시하는 방법을 통해, 공간상에서 물리적인 버튼에 의해 발생하는 포커스 흔들림의 문제점을 해결하도록 한 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 장치는, 사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치의 회전을 감지하는 회전 감지부; 회전 감지부에서 감지한 정보 입력 장치의 회전에 근거하여 회전량 측정값을 산출하는 연산부; 연산부에서 산출한 특정축의 회전량 측정값과 기설정된 회전량 임계값에 근거하여 클릭 이벤트 발생 여부를 판단하는 판단부; 및 판단부에서 클릭 이벤트 발생으로 판단하면 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 전자장치로 전송하는 제어부를 포함한다.
판단부는, 연산부로부터의 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 횟수를 누적하고, 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트 발생으로 판단하고, 클릭 이벤트가 발생한 후, 연산부로부터의 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하가 되는 횟수를 누적하고, 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트가 해제된 것으로 판단한다.
제어부는, 판단부에서 특정축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 것으로 판단하면, 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 중단시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 중단시킨다.
제어부는, 판단부에서 클릭 이벤트의 해제로 판단하면, 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 재개시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 재개시킨다.
사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치의 움직임을 감지하는 모션 감지부를 추가로 포함하고, 제어부는, 모션 감지부에서 감지된 정보 입력 장치의 움직임에 근거하여 전자장치에 표시되는 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 전자장치로 전송한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법은, 전자장치로 정보를 입력할 수 있는 정보 입력 장치를 이용한 3차원 공간에서의 정보 입력 방법으로서, (a) 사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치의 회전을 감지하는 단계; (b) (a) 단계에서 감지한 정보 입력 장치의 회전에 근거하여 회전량 측정값을 산출하는 단계; (c) (b) 단계에서 산출한 특정축의 회전량 측정값과 기설정된 회전량 임계값에 근거하여 클릭 이벤트 발생 여부를 판단하는 단계; 및 (d) (c) 단계에서 클릭 이벤트 발생으로 판단하면 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 전자장치로 전송하는 단계를 포함한다.
(c) 단계에서, 판단부는, (b)단계에서 산출한 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 횟수를 누적하고, 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트 발생으로 판단하고, 클릭 이벤트가 발생한 후 연산부로부터의 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하가 되는 횟수를 누적하고, 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트가 해제된 것으로 판단한다.
(d) 단계에서는, 제어부가 (c)단계에서 특정축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 것으로 판단하면, 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 중단시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 중단시킨다.
(d) 단계에서는, (c) 단계에서에서 클릭 이벤트의 해제로 판단하면, 제어부가 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 재개시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 재개시킨다.
(a-1) 사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치의 움직임을 감지하는 단계를 추가로 포함하고, (d) 단계에서는, (a-1) 단계에서 감지된 정보 입력 장치의 움직임에 근거하여 전자장치에 표시되는 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 전자장치로 전송한다.
본 발명에 의하면, 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법은 제스처 이벤 트가 처리되는 동안에는 이동 이벤트 처리를 회피함으로써, 버튼 입력에 따른 포커스 흔들림 발생을 최소화하는 효과가 있다.
부수적으로, 3차원 공간에서의 정보 입력 장치 및 방법은 버튼을 대체하는 제스처와 제스처 이벤트 처리 방법을 통해 정보를 입력하도록 함으로써, 버튼의 위치를 고려하지 않아도 되기 때문에 그 구조나 구성에 대한 제한을 최소화하는 효과가 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 사용되는 관성센서를 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 정보 입력 장치를 사용하여 컴퓨터, 비디오 게임, 인터넷 텔레비전 등의 콘솔로서 2차원적인 이동을 표현하기 위해서는 2개의 자이로 센서(100)가 필요하게 되는데 이러한 이유 때문에 관성 센서 기반의 3차원 공간 마우스를 자이로 마우스라고 명명하기도 한다. 즉, 사용자가 손목에 부착된 자이로 센서를 가지고 움직이는 경우, 사용자의 팔꿈치를 원점으로 한 특정 중심축에 대한 회전량이 각속도의 형태로 나타나게 되며 이값을 가지고 2차원적인 이동을 표현한다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, z축을 중심축으로 하여 회전하는 각속도인 야우(yaw) 출력과 y축을 중심축으로 하여 회전하는 각속도인 피치(pitch) 출력만으로 2차원적인 이동을 표현할 수 있다. x축을 중심축으로 회전하는 각속도인 롤(roll) 출력은 2차원적인 이동을 표현하는데 사용하지 않는다.
본 발명에서는 yaw 중심축(z축)과 pitch 중심축(y축)에 상호 독립적인 축인 roll 중심축(x축)으로 회전하는 각속도 출력을 사용하여 종래의 버튼 이벤트를 대체할 수 있는 제스처 이벤트와, 이동 이벤트를 표현하는데 사용하지 않는 새로운 중심축(x축)을 회전하는 roll 각속도 출력값을 처리하여 제스처 이벤트를 생성하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 핵심이다. 만약 3차원 정보 입력 장치를 사용하여 2차원적인 이동을 표현하는데 사용하는 관성센서의 중심축이 상기와 같은 z축과 y축이 아닌 새로운 축을 사용한다면 이들 두 축과 상호 독립적인 축이 제스처 이벤트를 생성하는데 사용하는 관성센서의 새로운 중심축으로 사용한다. 그리고 사용자가 손목에 부착된 자이로 센서를 움직일 때 사용자 손목의 움직임에 중심이 되는 z축과 y축은 정확하게 자이로 센서의 z축과 y축에 일치하지 않는다. 예를 들어 좌우 의 이동을 얻기 위해서 z축을 중심축으로 회전한다고 해서 순수하게 yaw만 출력되는 것은 아니다. 이것은 사용자가 관성센서가 들어있는 입력장치를 손목에 부착하는 습관에 따라(시계를 손등 쪽으로 착용하는 사람이 있는 반면 손바닥 쪽으로 착용하는 사람도 있다.) 자이로 센서의 중심축 위치가 사용자 손목의 움직임의 중심축과 비교하여 다양하게 나타나게 되고, 또한 이동 이벤트를 만들기 위해 움직이는 동안에도 자이로 센서의 중심축은 계속해서 약간씩 움직이게 된다. 이러한 자이로 센서 위치 변동에 대해 가속도 센서 출력을 사용하여 중심축 변환을 통해 보상하기 위한 목적으로 가속도 센서를 필요로 하게 된다.
본 발명에서 yaw 출력과 pitch 출력을 처리하여 2차원적인 이동을 표현하고 2축 가속도 센서 출력을 처리하여 각속도 센서 출력의 중심축 변환을 통해 앞서 얻은 2차원적인 이동 방향에 대해 보상하는 방법에 대해서는 이미 알려진 많은 방법이 존재하기 때문에 따로 설명하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 연산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 3차원 공간에서의 정보 입력 장치(200)는 통신부(210), 모션 감지부(220), 회전 감지부(230), 연산부(240), 판단부(250), 제어 부(260)를 포함한다.
통신부(210)는 모바일 환경에 사용되는 전자장치와 정보교환을 행한다. 즉, 통신부(210)는 마우스 포인트의 이동 및 마우스 기능 등을 제어하기 위한 제어정보를 전자장치로 전송한다. 여기서, 통신부(210)는 IrDA(Infrared Data Association), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 방식을 이용하거나, 시리얼 포트(serial port), USB(Universal Serial Bus) 등을 이용한 직접 연결 방식을 이용해 전자장치와 정보교환을 행한다.
모션 감지부(220)는 사용자 신체의 일부에 장착된 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지한다. 즉, 모션 감지부(220)는 마우스 포인트를 이동시키기 위해 사용자가 정보 입력 장치(200)가 장착된 신체의 일부를 움직임에 따라 발생하는 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지하고, 이에 해당하는 전기신호로 변환하여 연산부(240)로 전송한다. 이때, 모션 감지부(220)는 관성센서(또는, 가속도 센서, 자이로 센서 등)의 중심축인 x축, y축, z축 중에서 이동 이벤트(즉, 마우스 커서의 이동) 발생의 근거가 되는 정보 입력 장치(200)의 움직임에 해당하는 z축을 중심으로 한 움직임(yaw) 및 y축을 중심으로 한 움직임(pitch)을 감지한다. 즉, 모션 감지부(220)는 z축을 중심으로 한 정보 입력 장치(200)의 좌우 이동, y축을 중심으로 한 정보 입력 장치(200)의 상하 이동을 감지한다. 여기서, 모션 감지부(220)는 3차원 공간에서의 정보 입력을 위한 장치에 일반적으로 사용되는 관성센서(또는, 가속 도 센서, 자이로 센서 등)로 구성되어 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지한다.
회전 감지부(230)는 모션 감지부(220)와 함께 사용자 신체의 일부에 장착된 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지한다. 즉, 회전 감지부(230)는 마우스 포인트를 이동시키기 위해 사용자가 정보 입력 장치(200)가 장착된 신체의 일부를 움직임에 따라 발생하는 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지하고, 이에 해당하는 전기신호로 변환하여 연산부(240)로 전송한다. 이때, 회전 감지부(230)는 관성센서(또는, 가속도 센서, 자이로 센서 등)의 중심축인 x축, y축, z축 중에서 제스처 이벤트(즉, 마우스의 버튼 클릭 이벤트) 발생의 근거가 되는 정보 입력 장치(200)의 움직임에 해당하는 x축을 중심으로 한 움직임(roll)을 감지한다. 즉, 회전 감지부(230)는 x축을 중심으로 한 정보 입력 장치(200)의 회전을 감지한다. 여기서, 회전 감지부(230)는 모션 감지부(220)와 같이 3차원 공간에서의 정보 입력을 위한 장치에 일반적으로 사용되는 관성센서(또는, 가속도 센서, 자이로 센서 등)로 구성되어 정보 입력 장치(200)의 회전을 감지한다.
연산부(240)는 회전 감지부(230)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 회전에 근거하여 미리 설정된 설정시간 간격으로 회전량 측정값을 산출한다. 즉, 연산부(240)는 회전 감지부(230)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 회전에 근거하여 미리 설정된 설정시간 동안 x축을 중심으로 한 회전의 변위량을 회전량 측정값으로 산출한다. 예를 들면, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 손목에 정보 입력 장치(200)를 착용한 상태에서 정보 입력 장치(200)의 x축을 중심으로 손목을 오른 쪽으로 회전시키면, 회전 감지부(230)에서는 사용자의 손목 회전에 따른 정보 입력 장치(200)의 회전을 감지하고, 연산부(240)는 초기 위치에서 회전 감지부(230)에서 감지된 정보 입력 장치(200)의 위치와 설정시간이 지난 후에 회전 감지부(230)에서 감지된 정보 입력 장치(200)의 위치를 근거로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, x축을 중심으로 한 회전의 변위량(Dr)을 회전량 측정값으로 산출한다.
연산부(240)는 모션 감지부(220)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 움직임에 근거하여 미리 설정된 설정시간 간격으로 이동량 측정값을 산출한다. 즉, 연산부(240)는 모션 감지부(220)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 움직임에 근거하여 미리 설정된 설정시간 동안 y축 및 z축을 중심으로 한 움직임의 변위량인 이동량 측정값을 산출한다. 예를 들면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 손목에 정보 입력 장치(200)를 착용한 상태에서 정보 입력 장치(200)가 부착된 손목을 움직이면, 모션 감지부(220)에서는 사용자의 손목 움직임에 따른 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지하고, 연산부(240)는 초기 위치에서 모션 감지부(220)에서 감지된 정보 입력 장치(200)의 위치와 설정시간이 지난 후에 모션 감지부(220)에서 감지된 정보 입력 장치(200)의 위치를 근거로 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, y축을 중심으로 한 회전의 변위량(Dp)을 전자장치에 표시되는 마우스 포인트의 y축 이동량 측정값으로 산출하고, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, z축에 따른 회전의 변위량(Dy)을 전자장치에 표시되는 마우스 포인트의 x축 이동량 측정값으로 산출한다.
판단부(250)는 연산부(240)에서 산출한 특정축(x축)의 회전량 측정값을 기설정된 회전량 임계값과 비교하여 연속적으로 초과된 횟수를 카운트하고, 연속적으로 초과된 횟수를 기설정된 횟수 임계값과 비교하여 클릭 이벤트 발생 여부(즉, 클릭 제스처 이벤트 발생 여부)를 판단한다. 즉, 판단부(250)는 연산부(240)로부터 매 설정시간마다 얻어지는 회전량 측정값을 기설정된 회전량 임계값과 비교하여 연속적으로 초과한 횟수가 기설정한 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트(즉, 클릭 제스처 이벤트)의 발생으로 판단하고, 상기 클릭 이벤트가 발생한 후, 매 설정시간마다 얻어지는 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하가 되는(연속적으로 발생할 필요는 없음) 누적 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 해제 이벤트(즉, 클릭 해제 제스처 이벤트)로 판단한다.
제어부(260)는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값 및 이동량 측정값에 근거하여 마우스 포인트의 이동, 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다. 즉, 제어부(260)는 연산부(240)에서 산출한 이동량 측정값에 따라 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송하고, 연산부(240)에서 산출한 회전량 측정값에 따라 마우스의 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다. 이때, 제어부(260)는 판단부(250)에서 클릭 이벤트 발생(즉, 클릭 제스처 이벤트 발생)으로 판단하면 정보 입력 장치(200)의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 중단시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 중단하고, 판단부(250)에서 클릭 해제 이벤트(즉, 클릭 해제 제스처 이벤트)로 판단하면 정보 입력 장치(200)의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 재개시키기 위해 중단된 이동 이벤트의 발생을 해제한다. 즉, 제어부(260)는 클릭 이벤트(즉, 클릭 제스처 이벤트)의 발생이 예측되는 시에는 이동 이벤트가 발생하더라도 이를 무시하여 마우스 포인트가 흔들리는 것을 방지한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
사용자가 3차원 공간에서 전자장치로 정보(즉, 제어명령)를 입력하기 위해 정보 입력 장치(200)를 손목에 착용하게 되면, 모션 감지부(220) 및 회전 감지부(230)는 사용자의 움직임에 따른 정보 입력 장치(200)의 움직임 및 회전을 감지하기 시작한다(S100). 모션 감지부(220)는 마우스 포인트를 이동시키기 위해 사용자가 정보 입력 장치(200)가 장착된 신체의 일부를 움직임에 따라 발생하는 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지하고, 이에 해당하는 전기신호로 변환하여 연산부(240)로 전송한다. 회전 감지부(230)는 마우스 포인트를 이동시키기 위해 사용자가 정보 입력 장치(200)가 장착된 신체의 일부를 움직임에 따라 발생하는 정보 입력 장치(200)의 움직임을 감지하고, 이에 해당하는 전기신호로 변환하여 연산부(240)로 전송한다.
다음으로, 연산부(240)는 모션 감지부(220) 및 회전 감지부(230)로부터의 감지신호에 근거하여 정보 입력 장치(200)의 움직임에 따른 이동량 측정값 및 회전량 측정값을 연산한다(S105). 즉, 연산부(240)는 회전 감지부(230)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 회전에 근거하여 미리 설정된 설정시간 간격으로 x축을 중심으로 한 회전의 변위량을 회전량 측정값으로 산출한다. 또한, 연산부(240)는 모션 감지부(220)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 움직임에 근거하여 미리 설정된 설정시간 간격으로 y축 및 z축을 중심으로 한 움직임의 변위량인 이동량 측정값을 산출한다.
이때, 판단부(250)에서 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하인 것으로 판단하면(S110; NO), 제어부(260)는 이동량 측정값에 따라 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다(S115).
판단부(250)는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하면, 연속적으로 기설정된 회전량 임계값을 초과한 횟수를 누적하고(S120), 제어부(260)는 마우스 포인트의 이동을 중단시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 중단시킨다(S125). 즉, 제어부(260)는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 즉시 이동 이벤트(즉, 마우스 포인트의 이동)가 발생하더라도 이를 무시하여 마우스 포인트가 흔들리는 것을 방지한다.
이후에, 판단부(250)는 누적한 횟수와 횟수 임계값을 비교하여 버튼 클릭 이벤트(즉, 클릭 제스처 이벤트)의 발생 여부를 판단한다(S130). 이때, 판단부(250) 는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 연속으로 초과한 횟수를 누적하여 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트(즉, 클릭 제스처 이벤트)의 발생으로 판단한다.
판단부(250)에서 버튼 클릭 이벤트로 판단하면, 제어부(260)는 마우스의 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다(S135).
클릭 이벤트가 발생한 후, 모션 감지부(220) 및 회전 감지부(230)는 정보 입력 장치(200)의 움직임 및 회전을 감지하고(S140), 연산부(240)는 모션 감지부(220) 및 회전 감지부(230)로부터의 감지신호에 근거하여 정보 입력 장치(200)의 움직임에 따른 회전량 측정값을 연산하고 이동량 측정값은 무시한다(S145). 즉, 연산부(240)는 회전 감지부(230)에서 감지한 정보 입력 장치(200)의 회전에 근거하여 미리 설정된 설정시간 간격으로 x축을 중심으로 한 회전의 변위량을 회전량 측정값으로 산출하고 이동량 측정값은 클릭 해제 이벤트가 발생할 때까지 무시한다.
이후에, 판단부(250)는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하이면(S150; YES), 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하가 되는 (연속으로 발생할 필요는 없음) 횟수를 누적하고(S155), 버튼 클릭 해제 이벤트(즉, 클릭 해제 제스처 이벤트)의 발생 여부를 판단한다(S160). 이때, 판단부(250)는 연산부(240)로부터의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값 이하가 되는 횟수를 누적하여 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 해제 이벤트(즉, 클릭 해제 제스처 이벤트)의 발생으로 판단한다.
판단부(250)에서 버튼 클릭 해제 이벤트로 판단하면, 제어부(260)는 마우스 의 버튼 클릭 해제에 해당하는 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다(S165). 제어부(260)는 판단부(250)에서 클릭 해제 이벤트(즉, 클릭 해제 제스처 이벤트)로 판단하면 정보 입력 장치(200)의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 재개시키기 위해 중단된 이동 이벤트의 발생을 해제한다. 즉, 제어부(260)는 연산부(240)에서 산출한 이동량 측정값에 따라 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 통신부(210)를 통해 전자장치로 전송한다.
이하, 본 발명의 실시예를 용이하게 설명하기 위해 3차원 공간에서의 정보 입력 장치를 이용한 정보 입력 방법을 예를 들어 설명하면 아래와 같다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법의 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 본 발명에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법의 예에서는 제스처 이벤트를 발생시키기 위한 제스처는 이동을 표현하는데 사용하는 두 관성센서의 중심축인 z축과 y축에 대한 회전량(각각 yaw 변위와 pitch 변위)을 발생시키지 않고 이 축들과 상호 독립적인 새로운 축인 x축에 대한 회전량(roll)을 가장 많이 만들 수 있도록 손목을 오른쪽으로 비트는 스핀 운동을 사용하기로 한다.
이때, 관성센서와 관련된 각 속도 변위는 z축을 중심으로 한 회전에 대한 변위인 야우 변위(yaw; Dy), y축을 중심으로 한 회전에 대한 변위인 피치 변위(pitch; Dp), x축을 중심으로 한 회전에 대한 변위인 롤 변위(roll, Dr)로 구성된다. 그에 따라, 센서 신호처리가 매 고정된 샘플링 시간마다 각속도 변위를 얻을 수 있다면 야우 변위, 피치 변위, 롤 변위는 단위시간당 변위를 의미하게 되고 특히 야우 변위, 피치 변위를 사용하여 직선방향의 변위량을 얻을 수 있다면 그 변위량은 단위시간당 직선방향의 이동거리를 의미하게 되어 이를 누적하는 방법을 통해 이동 이벤트를 처리할 수 있다. 종래의 물리적인 버튼을 눌러 발생하는 버튼 이벤트와 동일한 제스처 이벤트를 얻기 위한 롤 변위 처리 기법에 대해서만 다루기로 한다.
또한, 정보 입력에 사용되는 변수들은 제스처 이벤트를 처리하기 위해 사용되는 상태 변수(state), 관성 센서(100)의 x축을 중심으로 한 움직임에 대한 변위인 롤 변위(Dr), 클릭 이벤트의 발생 여부를 판단하는데 기준이 되는 임계값(DR), 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하는 횟수를 의미하는 클릭 카운트(Pc), 롤 변위(Dr)가 임계값(DR) 이하가 되는 횟수를 의미하는 릴리즈 카운트(Rc)를 포함한다.
정보 입력 장치(200)의 기능을 위한 신호처리가 시작되면, 정보 입력 장치(200)는 정보 입력에 사용되는 모든 변수들을 초기화한다(S210). 특히, 제스처 이벤트를 처리하기 위한 상태 변수를 노말(Normal) 상태로 초기화한다.
이후에, 정보 입력 장치(200)는 매 샘플링 시간마다 먼저 상태 변수를 체크한다(S220). 이때, 제스처 이벤트를 처리하기 위해 사용한 상태 변수는 노말, 클릭, 릴리즈와 같이 세 가지 상태 중 한 가지를 가지게 된다.
상태 변수가 노말일 경우, 3차원 정보 입력 장치(200)는 롤 변위(Dr)가 미리 설정된 임계값(DR)을 초과하는지 검사한다(S310).
정보 입력 장치(200)는 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하지 않으면 이동을 위한 야우 변위(Dy), 피치 변위(Dp)가 우세한 상태이거나 정보 입력 장치(200)에 아무런 변화가 없는 상태이므로 야우 변위(Dy), 피치 변위(Dp)를 처리하여 이동 이벤트를 처리하는 루틴(S320)으로 이동한 뒤 처리가 끝나면 다음 샘플링 시간에 대한 처리를 반복한다.
정보 입력 장치(200)는 상태 변수가 노말인 상태에서 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과한다면, 이동을 위한 야우 변위(Dy), 피치 변위(Dp)보다 제스처를 통한 변위인 롤 변위(Dr)가 우세한 경우이며 이런 경우가 여러 번 일어나는지를 감시하는 상태로 진입한다(S330). 즉, 정보 입력 장치(200)는 클릭 카운트를 의미하는 클릭 카운트(Pc) 변수를 증가시키고 상태 변수를 클릭으로 바꾼다. 처리가 끝나면 다음 샘플링 시간에 대한 처리를 반복하게 되며 클릭 상태로 진입하게 된다.
정보 입력 장치(200)는 상태 변수가 클릭인 경우에는 먼저 클릭 카운트(Pc)가 미리 설정된 클릭 임계값(PC)을 초과하는지를 검사한다(S410). 이때, 클릭 카운트(Pc)가 클릭 임계값(PC)을 초과하는 경우에는 클릭 이벤트가 발생했음을 의미하므로, 정보 입력 장치(200)는 클릭 카운트(Pc)와 릴리즈 카운트(Rc)를 초기화한 후에 상태 변수를 릴리즈로 바꾸고(S420) 다음 샘플링 시간에 대한 처리를 반복한다.
반면에, 정보 입력 장치(200)는 클릭 카운트(Pc)가 클릭 임계값(PC) 이하이면 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하는지에 대한 검사를 하고(S430), 초과한다면 클릭 카운트(Pc)를 증가시키고(S440), 그렇지 않다면 그동안 발생한 클릭 카운트(Pc)는 클릭 이벤트가 발생했다고 판단하기에는 작은 값이기 때문에 클릭 카운트(Pc)와 릴리즈 카운트(Rc)를 초기화하고, 상태 변수를 노말로 되돌린 후(S450) 다음 샘플링 시간에서는 노말 상태에서 시작하도록 한다.
정보 입력 장치(200)는 상태 변수가 릴리즈 상태인 경우에는 먼저 릴리즈 카운트(Rc)가 미리 설정된 릴리즈 임계값(RC)을 초과하는지를 검사한다(S510). 이때, 릴리즈 카운트(Rc)가 릴리즈 임계값(RC)을 초과하지 않는다면 릴리즈 상태가 끝나지 않음을 의미하며 롤 변위(Dr)이 임계값(DR)을 초과하지 않는지에 대한 검사를 행한다(S520). 이때, 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과한다면 아직도 클릭 이벤트가 계속되고 있음을 의미하므로, 정보 입력 장치(200)는 릴리즈 카운트(Rc)를 증가시키지 않고, 상태 변수를 릴리즈 상태로 계속 유지한다.
반면에, 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하지 않는다면) 스핀 동작이 끝났음을 의미하므로, 정보 입력 장치(200)는 릴리즈 카운트(Rc)를 증가시킨다(S530). 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하는지에 대한 검사로서 릴리즈 카운트(Rc)를 증가하는 처리는 스핀 동작을 반대로 행하거나 멈추어 있는 동작에 대해서도 유효하다. 따라서, 스핀 동작으로 클릭 이벤트가 발생했을 때 스핀동작이 끝나고 반대로 움직이기 시작하는 순간 릴리즈 카운트는 증가하게 되고 역 스핀 동작이 끝나서 멈춰있는 상태에서도 릴리즈 카운트(Rc)가 릴리즈 임계값(RC)을 초과하지 않는다면 계속 릴리즈 카운트(Rc)가 증가하는 릴리즈 상태가 계속된다. 이후 다음 샘플링 시간에서 릴리즈 상태의 처리를 계속하게 되고 릴리즈 카운트(Rc)가 릴리즈 임계값(RC)을 초과하게 되면 모든 변수는 초기화되고 상태는 노말로 전환된다(S540).
종래의 물리적인 버튼을 누르는 동작으로 버튼 이벤트를 처리하는 경우, 접촉식 입력장치(대표적으로 바닥면에 놓고 사용하는 마우스)와는 달리 관성센서를 사용하는 3차원 공간상에서는 누르는 힘으로 인해 위치 이동 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 외형적으로 사용자가 2차원 평면상에 특정 위치에 클릭하려고 하지만 클릭하는 순간 포커스가 흔들리게 되는 단점이 있다. 본 발명에서는 2차원적인 이동을 위한 관성센서들의 중심축과 상호 독립적인 중심축을 가지는 관성센서를 사용함으로써 제스처 이벤트가 발생했을 때 상대적으로 이동 이벤트가 거의 발생하지 않으며, 덧붙여서 도 6과 같은 추가적인 이동 이벤트 회피 알고리즘을 통해 제스처 동작 중에는 이동 이벤트가 발생하지 않는 장점을 얻을 수 있다. 도 6의 알고리즘을 통해 설명하면 노말 상태를 의미하는 이동 이벤트 처리 루틴을 수행하다가 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하는 클릭 상태로 진입하게 되면, 롤 변위(Dr)가 임계값(DR)을 초과하지 않는 상황이 발생하여 노말로 전환되거나, 클릭 이벤트가 끝나 릴리즈 상태로 전환되어 릴리즈 이벤트가 발생하여 노말로 전환되는 두 가지 경우를 제외하면 항상 제스처 이벤트 처리 상태(클릭, 릴리즈 상태)에 머무르게 되며, 여기서는 이동 이벤트 처리 루틴이 없기 때문에 이동 이벤트가 발생하지 않음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 3차원 공간에서의 정보 입력 장치(200) 및 방법은 제스처 이벤트가 처리되는 동안에는 이동 이벤트 처리를 회피함으로써, 버튼 입력에 따른 포커스 흔들림 발생을 최소화하는 효과가 있다.
부수적으로, 3차원 공간에서의 정보 입력 장치(200) 및 방법은 버튼을 대체하는 제스처와 제스처 이벤트 처리 방법을 통해 정보를 입력하도록 함으로써, 버튼 의 위치를 고려하지 않아도 되기 때문에 그 구조나 구성에 대한 제한을 최소화하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용되는 관성센서를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3 및 도 4는 도 1의 연산부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 공간에서의 정보 입력 방법의 예를 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 자이로 센서, 관성센서 200: 정보 입력 장치
210: 통신부 220: 모션 감지부
230: 회전 감지부 240: 연산부
250: 판단부 260: 제어부

Claims (10)

  1. 전자장치로 정보를 입력할 수 있는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치로서,
    사용자의 움직임에 따른 상기 정보 입력 장치의 회전을 감지하는 회전 감지부;
    상기 회전 감지부에서 감지한 상기 정보 입력 장치의 회전에 근거하여 회전량 측정값을 산출하는 연산부;
    상기 연산부에서 산출한 특정축의 회전량 측정값과 기설정된 회전량 임계값에 근거하여 클릭 이벤트 발생 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부에서 클릭 이벤트 발생으로 판단하면 버튼 클릭에 해당하는 제어명령을 상기 전자장치로 전송하는 제어부를 포함하되,
    상기 판단부는 상기 연산부로부터의 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 상기 회전량 임계값을 초과하는 횟수를 누적하고, 상기 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는,
    클릭 이벤트가 발생한 후, 상기 연산부로부터의 특정 회전축의 회전량 측정값이 기설정된 상기 회전량 임계값 이하가 되는 횟수를 누적하고, 상기 누적한 횟수가 기설정된 횟수 임계값을 초과하면 클릭 이벤트가 해제된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단부에서 특정축의 회전량 측정값이 기설정된 회전량 임계값을 초과하는 것으로 판단하면, 상기 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 중단시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 중단시키는 것을 특징으로 하는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단부에서 클릭 이벤트의 해제로 판단하면, 상기 정보 입력 장치의 움직임에 따른 마우스 포인트의 이동을 재개시키기 위해 이동 이벤트의 발생을 재개시키는 것을 특징으로 하는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    사용자의 움직임에 따른 상기 정보 입력 장치의 움직임을 감지하는 모션 감지부를 추가로 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 모션 감지부에서 감지된 상기 정보 입력 장치의 움직임 에 근거하여 상기 전자장치에 표시되는 마우스 포인트를 이동시키도록 제어하기 위한 제어명령을 상기 전자장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 3차원 공간에서의 정보 입력 장치.
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