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KR101203921B1 - 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 - Google Patents

안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 Download PDF

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KR101203921B1
KR101203921B1 KR1020110095095A KR20110095095A KR101203921B1 KR 101203921 B1 KR101203921 B1 KR 101203921B1 KR 1020110095095 A KR1020110095095 A KR 1020110095095A KR 20110095095 A KR20110095095 A KR 20110095095A KR 101203921 B1 KR101203921 B1 KR 101203921B1
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Abstract

본 발명은 관찰자의 시선과 위치 추적을 통해 관찰자가 응시하고 있는 위치의 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이장치나 공기전도 스피커 또는 골전도 스피커를 통해 제공하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치는 관찰자의 안면에 착용되는 안경 본체, 안경 본체 전방의 관찰자 양안에 대응되는 위치에 설치되는 투명 디스플레이부, 안경에 설치되어 관찰자의 안구 운동 변화를 감지하는 안구 변화 감지 장치, 안경 본체에 설치되어 관찰자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서, 안구 변화 감지 장치 및 위치 검출 센서의 감지 결과에 따라 관찰자의 위치 정보 검출 및 관찰자의 시선 추적을 하고, 관찰자의 위치 정보를 기초로 관찰자의 시선이 위치하는 지점을 산출하여 해당 위치에 대응되는 대상물에 대한 설명 정보가 상기 투명 디스플레이부에 표시되도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치{INFORMATION PROVIDING APPARATUS USING AN EYE TRACKING AND LOCAL BASED SERVICE}
본 발명은 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치에 관한 것으로서, 특히 관찰자의 시선과 위치 추적을 통해 관찰자가 응시하고 있는 위치의 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이장치나 공기전도 스피커 또는 골전도 스피커를 통해 제공하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치에 관한 것이다.
안경형 디스플레이 장치 또는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 장치는 가상현실(Virtual Reality; VR) 시스템 등에서 사용자의 머리에 착용하기 위한 시각출력장치의 일종으로서 개발되어 점차 다양한 분양에 사용된다.
이러한 안경형 디스플레이 장치는 LCD나 CRT와 같은 디스플레이장치가 표시해주는 영상을 정밀한 광학 메커니즘을 이용하여 사용자에게 보여주는 장치로서, 눈과 매우 가까운 위치에 영상 스크린이 위치하기 때문에 매우 짧은 거리에 촛점을 맞추어야 함과 아울러 눈에 피로감을 주지 않도록 하기 위하여 매우 정밀한 광학장치들이 요구된다.
종래의 안경형 디스플레이 장치는 양쪽 눈에 다른 영상을 보이게 함으로써 입체 영상을 관람할 수 있도록 한다. 즉, 미리 정해진 좌,후 두개의 이미지를 제공하여 관람자가 이미지에 맞춰 응시지점을 따라가도록 강요하기 때문에 관람자가 본인이 의도하는 방향을 관람하기보다는 디스플레이되는 화면을 따라가면서 관람을 하게 된다.
이에 따라, 관람자는 디스플레이 화면을 응시하면서 무리하게 안구 운동을 하게 되므로 눈의 피로가 증가 및 그로 인한 두통 발생의 문제가 있다.
또한, 종래의 안경형 디스플레이 장치는 박물관과 같은 전시장에서 전시물에 대한 영상만을 제공함에 따라, 전시물에 대한 이력과 같은 각종 정보는 제공할 수 없는 단점이 있으며 신속히 주시하고 있는 사물의 명칭과 정보를 알기 힘들다.
배경 기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 카메라와 안구 전도 센서를 통해 관찰자의 시선을 추적하고, 위치 검출 센서를 통해 관찰자의 위치를 검출하며, 관찰자의 위치 정보와 시선 추적 결과를 기초로 관찰자가 응시하고 있는 위치를 검출하고, 검출된 위치에 있는 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이장치 또는 스피커를 통해 관찰자에게 제공하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 투명 디스플레이 상에 표시되는 두 개의 점이 하나의 점으로 인식되는 위치에 대상물에 대한 설명 정보를 제공하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치를 제공함에 있다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치는 관찰자의 안면에 착용되는 안경 본체, 안경 본체 전방의 관찰자 양안에 대응되는 위치에 설치되는 투명 디스플레이부, 안경에 설치되어 관찰자의 안구 운동 변화를 감지하는 안구 변화 감지 장치, 안경 본체에 설치되어 관찰자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서, 안구 변화 감지 장치 및 위치 검출 센서의 감지 결과에 따라 관찰자의 위치 정보 검출 및 관찰자의 시선 추적을 하고, 관찰자의 위치 정보를 기초로 관찰자의 시선이 위치하는 지점을 산출하여 해당 위치에 대응되는 대상물에 대한 설명 정보가 상기 투명 디스플레이부에 표시되도록 하는 제어부를 포함한다.
이때, 안구 변화 감지 장치는 안경 본체의 전방에 설치되어 관찰자의 양안을 촬영하는 카메라와, 안경 본체 착용시 관찰자 안구 주변에 밀착되어 관찰자의 안구 운동 변화를 감지하도록 안경 본체의 안구 주변에 대응되는 위치에 설치되는 안구 전도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 안경 본체에는 음성 신호 전달 장치가 더 구비되고, 제어부는 해당 대상물에 대한 설명 정보가 상기 음성 신호 전달 장치를 통해 출력되도록 할 수 있으며, 음성 신호 전달 장치는 공기전도 스피커 또는 골전도 스피커가 이용될 수 있다.
또한, 제어부는 투명 디스플레이부에 두 개의 점이 표시되도록 한 후 두 점 사이의 거리를 단계적으로 조절하여, 관찰자에게 두 개의 점이 하나의 점으로 인식되는 위치를 검출하고 검출된 위치에서 두 점 사이의 거리를 산출하며, 검출된 위치의 두 점 사이에 대상물에 대한 설명 정보가 디스플레이되도록 한다.
또한, 안경 본체의 관찰자 전두엽에 대응되는 위치에 설치되어 안경 본체 착용시 관찰자의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 센서가 더 구비될 수 있다.
본 발명은 관찰자의 시선과 위치 추적을 통해 관찰자가 응시하고 있는 위치의 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이장치 또는 스피커를 통해 제공함으로써, 미술 작품과 같은 전시물에 대한 의미를 관찰자에게 전달할 수 있으며, 3차원 공간상에 설정된 자료를 전달하는 영어 교육방, 디지털 화면 등에 적용할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 투명 디스플레이 상에 표시되는 두 개의 점이 하나의 점으로 인식되는 위치에 대상물에 대한 설명 정보를 제공함으로써, 관찰자가 시선처리 해야 하는 곳의 위치를 표시해 주거나 입체적으로 볼 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 관찰자의 인식점을 조절하는 방법을 설명하기 위한 참조 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 구성 블록도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 관찰자의 인식점을 조절하는 방법을 설명하기 위한 참조 도면으로서, 본 발명의 제 1 실시예는 안경 본체(100)에 설치된 각 장치의 구동 제어를 위한 프로그램이 안경 본체(100)에 내장되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 안경 본체(100), 투명 디스플레이부(110), 안구 변화 감지 장치(120), 위치 검출 센서(130), 제어부(140), 저장부(150), 음성 신호 전달 장치(160) 및 뇌파 검출 센서(170)를 포함한다.
여기서, 안경 본체(100)는 관찰자의 안면에 착용되는 것으로서, 고글 형태로 이루어질 수 있다.
투명 디스플레이부(110)는 안경 본체(100) 전방의 관찰자 양안에 대응되는 위치에 설치되는 것으로서, 관찰자의 시선에 대응되는 위치의 대상물에 대한 이력 등과 같은 설명 정보를 관찰자에게 제공하는 역할을 한다.
안구 변화 감지 장치(120)는 카메라(121)와 안구 전도 센서(122) 중 어느 나하 이상을 포함한다.
카메라(121)는 안경 본체(100)의 전방에 설치되어 안경 착용시 관찰자의 양안을 촬영하여 관찰자의 시선을 추적할 수 있도록 하는 것으로서, 두개의 적외선 카메라가 3차원(x,y,z축)으로 안구의 움직임을 촬영하고 촬영된 이미지를 제어부(140)로 전송한다.
안구 전도 센서(122)는 안경 본체(100)의 안구 주변에 대응되는 위치에 설치되어 안경 본체(100) 착용시 관찰자 안구 주변에 밀착됨으로써, 관찰자의 안구 운동 변화에 따른 생체 신호를 감지하여 제어부(140)로 전송한다. 이때, 안구 전도 센서(122)는 안구 주변에 밀착되는 복수의 전기안구도(electrooculogram; EOG) 전극 쌍을 포함하는 것으로서, 일례로 안구의 다른 전극들에 기준 전압을 제공하는 접지 전극과 상하좌우 측에 설치된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 이때, 상하 또는 좌우 측에 부착된 전극들은 정면을 응시했을 때 양측 전극의 전위가 균형을 이룸으로써 0㎶의 전압을 갖는다. 그리고, 안구의 상하 또는 좌우의 움직임에 따라 증가 또는 감소된 (+)의 전압 또는 (-)의 전압을 출력하게 되며, 이러한 출력 전압을 검출하면 안구의 시선을 검출할 수 있게 되는 것이다.
위치 검출 센서(130)는 안경 본체(100)에 설치되어 3차원 공간 상에서 관찰자의 3차원 방향으로의 움직임을 검출하여 제어부(140)로 전송하는 자이로 센서 등이 이용될 수 있다.
제어부(140)는 카메라(121)와 안구 전도 센서(122) 및 위치 검출 센서(130)의 감지 결과에 따라 관찰자의 위치 정보 검출 및 관찰자의 시선 추적을 하여, 관찰자의 시선이 응시하고 있는 지점을 산출하여 대상물을 검출한다. 그리고, 제어부(140)는 해당 대상물에 대한 설명 정보가 투명 디스플레이부(110)에 표시되거나 음성 신호 전달 장치(160)를 통해 음성으로 출력되도록 한다.
이때, 제어부(140)는 카메라(121)로부터 입력되는 이미지로부터 사용자의 시선을 인식 결과와, 안구 전도 센서(122)를 구성하는 각 전극으로부터의 출력 전압을 이용하여 관찰자의 시선을 추적함으로써, 카메라(121) 또는 안구 전도 센서(122) 하나를 이용할 경우보다 시선 추적의 정확도를 높일 수 있게 된다. 또한, 3차원 공간 내에 있는 대상물이 디지털 액자와 같이 실시간으로 변화되는 디지털화면을 제공하는 대상일 경우, 제어부(140)는 현재 디스플레이되는 영상에 대한 설명 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 투명 디스플레이(100) 상에 표시된 두 개의 점이 관찰자에게 하나의 점으로 인식되는 위치의 두 점 사이에 대상물에 대한 설명 정보가 디스플레이되도록함으로써, 관찰자가 디스플레이되는 영상을 입체적으로 느낄 수 있도록 한다. 구체적으로는, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 투명 디스플레이부(100)에 두 개의 점을 표시하면, 관찰자의 눈에는 두 개의 점으로 인식된다. 이때, 두 개의 점 사이의 거리를 단계적으로 조절하면, 도 3의 (b)와 같이 두 개의 점이 점차 가까워진 것으로 보이고, 두 점 사이의 거리를 더 조절하면 최종적으로는 도 3의 (c)와 같이 두 개의 점이 관찰자에게 하나의 점으로 인식된다. 따라서, 본 발명은 두 개의 점이 관찰자에게 하나의 점으로 인식되는 두 점의 위치를 검출하고, 검출된 위치에서 두 점 사이의 거리를 산출한 후에 해당 위치의 두 점 사이에 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이함으로써, 관찰자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.
저장부(150)에는 3차원 공간에 대한 정보, 3차원 공간 내에서 대상물에 대한 위치 정보, 대상물에 대한 설명 정보, 시간대별로 변화하는 영상에 대한 정보 및 관찰자의 위치와 시선 방향에 따른 대상물의 위치 산출을 위한 각종 알고리즘 등이 저장된다.
또한, 음성 신호 전달 장치(160)는 안경 본체(100)의 일측에 구비되어 제어부(140)의 제어 신호에 따라 해당 대상물에 대한 설명 정보를 음성으로 출력한다. 여기서, 음성 신호 전달 장치(160)는 공기전도 스피커 또는 골전도 스피커가 이용될 수 있다.
한편, 본 발명은 별도의 리모트 컨트롤러(200)를 포함할 수 있다. 리모트 컨트롤러(200)는 사용자의 조작 신호를 입력받기 위한 복수의 버튼(210)이 형성된 것으로서, 관찰자의 손목 등에 착용하고 안경 본체(100)와 근거리 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하는 근거리 무선 통신장치 또는 전선을 통해 안경 본체(100)와 연결되어 유선을 통해 데이터를 송수신하는 유선 통신 장치가 이용될 수 있다. 이때, 유선 통신 방식의 리모트 컨트롤러(200)는 안경 본체(100)에 설치된 각 장치에 전원을 공급하도록 배터리(220)를 내장할 수 있다. 즉, 배터리(220)가 안경 본체(100)에 설치될 경우 안경 본체(100)의 무게를 증가시켜 사용자의 불편을 초래할 수 있으므로, 본 발명은 외부 배터리를 전선을 통해 안경 본체(100)에 연결함으로써 안경 본체(100)의 무게를 감소시킬 수 있다.
한편, 뇌파 검출 센서(170)는 안경 본체(100)의 관찰자 전두엽에 대응되는 위치에 설치되어, 안경 본체 착용시 관찰자의 뇌파를 한다. 이와 같이 본 발명은 안경에 뇌파 검출 센서(170)를 설치함으로써 뇌파 측정 장비를 간소화할 수 있으며, 뇌파를 이용한 다양한 프로그램을 본 발명의 안경에 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치 구성 블록도로서, 상술한 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예와는 달리 제어부 및 저장부가 안경 본체에 내장되지 않고, 데스크탑과 같이 안경 본체와는 원격 설치되는 제어 장치가 이용된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예는 안경 본체(100), 투명 디스플레이부(110), 안구 변화 감지 장치(120), 위치 검출 센서(130), 음성 신호 전달 장치(160), 뇌파 검출 센서(170), 디스플레이 제어부(180), 송수신부(190) 및 원격 제어 장치(300)를 포함한다.
디스플레이 제어부(180)는 원격 제어 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 따라 투명 디스플레이부(110)의 구동을 제어한다.
송수신부(190)는 안경 본체(100)에 설치된 각 센서에서의 검출 정보를 원격 제어 장치(300)로 송신하고, 원격 제어 장치(300)로부터 안경 본체(100)에 설치된 각 장치의 제어 신호를 수신한다.
그리고, 원격 제어 장치(300)는 송수신부(190)를 통해 안경 본체(100)에 설치된 각 센서에서의 검출 정보를 수신하고, 수신된 정보를 기초로 관찰자의 위치 검출 및 시선 추적을 하고, 관찰자의 위치 정보를 기초로 관찰자의 시선이 응시하는 지점에 대응되는 대상물에 대한 설명 정보를 송수신부(190)를 통해 안경 본체(100)에 전송한다. 이때, 원격 제어 장치(300)에 3차원 공간에 대한 정보, 3차원 공간 내에서 대상물에 대한 위치 정보, 대상물에 대한 설명 정보, 시간대별로 변화하는 영상에 대한 정보 및 관찰자의 위치와 시선 방향에 따른 대상물의 위치 산출을 위한 각종 알고리즘 등이 저장됨은 자명하다.
이와 같이 본 발명의 실시예들은 관찰자의 시선과 위치 추적을 통해 관찰자가 응시하고 있는 위치의 대상물에 대한 설명 정보를 디스플레이장치 또는 스피커를 통해 제공함으로써, 미술 작품과 같은 전시물에 대한 의미를 관찰자에게 전달할 수 있으며, 3차원 공간상에 설정된 자료를 전달하는 영어 교육방 또는 디지털 액자와 같은 디지털 화면에 대한 정보 등을 제공하는데 적용할 수 있는 이점이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100 : 안경 본체 110 : 투명 디스플레이부
120 : 안구 변화 검출 장치 121 : 카메라
122 : 안구 전도 센서 130 : 위치 검출 센서
140 : 제어부 150 : 저장부
160 : 음성 신호 전달 장치 170 : 뇌파 검출 센서
180 : 디스플레이 제어부 190 : 송수신부
200 : 리모트 컨트롤러 210 : 버튼
220 : 배터리

Claims (6)

  1. 관찰자의 안면에 착용되는 안경 본체;
    상기 안경 본체 전방의 관찰자 양안에 대응되는 위치에 설치되는 투명 디스플레이부;
    상기 안경에 설치되어 관찰자의 안구 운동 변화를 감지하는 안구 변화 감지 장치;
    상기 안경 본체에 설치되어 관찰자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서;
    상기 안구 변화 감지 장치 및 위치 검출 센서의 감지 결과에 따라 관찰자의 위치 정보 검출 및 관찰자의 시선 추적을 하고, 상기 관찰자의 위치 정보를 기초로 상기 관찰자의 시선이 위치하는 지점을 산출하여 해당 위치에 대응되는 대상물에 대한 설명 정보가 상기 투명 디스플레이부에 표시되도록 하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안구 변화 감지 장치는
    상기 안경 본체의 전방에 설치되어 관찰자의 양안을 촬영하는 카메라와,
    상기 안경 본체 착용시 관찰자 안구 주변에 밀착되어 관찰자의 안구 운동 변화를 감지하도록 안경 본체의 안구 주변에 대응되는 위치에 설치되는 안구 전도 센서 중 하나 이상을 포함함을 특징으로 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안경 본체에는 음성 신호 전달 장치가 더 구비되고,
    상기 제어부는 해당 대상물에 대한 설명 정보가 상기 음성 신호 전달 장치를 통해 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 음성 신호 전달 장치는 공기전도 스피커 또는 골전도 스피커인 것을 특징으로 하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 투명 디스플레이부에 두 개의 점이 표시되도록 한 후 두 점 사이의 거리를 단계적으로 조절하여, 관찰자에게 두 개의 점이 하나의 점으로 인식되는 위치를 검출하고 검출된 위치에서 두 점 사이의 거리를 산출하며, 검출된 위치의 두 점 사이에 상기 대상물에 대한 설명 정보가 디스플레이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 안경 본체의 관찰자 전두엽에 대응되는 위치에 설치되어 안경 본체 착용시 관찰자의 뇌파를 검출하는 뇌파 검출 센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 안구 추적과 위치 기반 서비스를 이용한 정보 제공 장치.


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