KR101686629B1 - 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 결정하는 방법, 장치 및 이 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents
사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 결정하는 방법, 장치 및 이 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 태양에 따르면, 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 판단하는 방법으로서, (a) 사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 상기 사용자에 의해 입력되는 압력 정보를 획득하는 단계; 및 (b) 상기 압력 정보의 분포를 기반으로 하여 상기 가상 공간 상의 위치 정보를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 압력 측정 센서의 배열은 매트릭스 형태의 배열 또는 매트릭스로 근사화할 수 있는 2D 평면 또는 3D 공간 상에서의 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. 이를 통하여 사용자 인터페이스를 통해 사용자의 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보가 정확하게 결정되어 가상 공간 시스템과 사용자가 정밀하게 상호 작용을 할 수 있고, 사용자의 다양한 신체 부위와 접촉한 압력 측정 센서를 기반으로 사용자의 다양한 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보가 정확하게 지시될 수 있다.
Description
본 발명은 사용자의 움직임에 따른 압력 분포의 변화를 측정하여 가상 공간 상에서의 사용자에 의해 지시되는 위치를 정확하게 분석하고, 가상 공간 상에 위치한 가상 물체에 대한 감각 정보를 사용자에게 전달하기 위한 방법, 장치 및 이 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
기존의 사용자 인터페이스(user interface)는 키보드를 사용하는 텍스트 기반의 사용자 인터페이스에서 마우스를 사용하는 사용자 인터페이스로 변화하였다. 키보드, 마우스 및 조이스틱은 기존의 컴퓨팅 환경에서는 대중적이고 지배적인 장치이다. 하지만 자연스럽고 능률적이며, 강력하고 유연한 상호 작용을 주목적으로 하는 가상 환경에서는 키보드와 마우스와 같은 전통적인 2차원의 입력 장치는 사용자의 동작에 대한 정보를 입력 받는데 있어 부자연스럽고 부자유스럽기 때문에 적절하지 않다.
따라서, 가상 공간으로 사용자의 동작 정보를 입력하기 위한 다양한 사용자 인터페이스가 개발되고 있다. 가상 공간을 위한 다양한 센서 기반의 사용자 인터페이스는 사용자의 몸의 자세 및 방향, 시선의 방향, 말과 소리, 얼굴 표정, 피부 반응 및 사람의 행동을 감지할 수 있고, 가상 공간으로 사용자에 의해 발생된 정보를 입력할 수 있다. 가상 공간을 위한 사용자 인터페이스는 실제 사용자의 동작을 가상 공간 상에서 자연스럽게 반영할 수 있어야 한다. 최근 HCI(human computer interaction) 분야에서 이러한 사용자 인터페이스의 개발을 위해 인간의 운동에 대한 분석 및 연구가 중요하게 다루어지고 있다. 즉, 가상 공간 내에서 사용자의 동작에 대한 정보를 반영하기 위해서는 사용자 인터페이스에 의한 사람의 동작에 대한 정확한 분석이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점들을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 움직임으로 인한 압력 정보를 획득하고, 압력 정보를 기반으로 움직임에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 결정하여 사용자의 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치를 정확하게 결정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가상 공간에 위치한 가상 물체에 대한 제어를 매우 세밀하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 판단하는 방법으로서, (a) 사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 상기 사용자에 의해 입력되는 압력 정보를 획득하는 단계; 및 (b) 상기 압력 정보의 분포를 기반으로 하여 상기 가상 공간 상의 위치 정보를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 압력 측정 센서의 배열은 매트릭스 형태의 배열 또는 매트릭스로 근사화할 수 있는 2D 평면 또는 3D 공간 상에서의 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 판단하는 장치로서, 사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 상기 사용자에 의해 입력되는 압력 정보를 획득하는 측정부; 및 상기 압력 정보의 분포를 기반으로 하여 상기 가상 공간 상의 위치 정보를 결정하는 의도 분석부를 포함하되, 상기 복수의 압력 측정 센서의 배열은 매트릭스 형태의 배열 또는 매트릭스로 근사화할 수 있는 2D 평면 또는 3D 공간 상에서의 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명은 사용자 인터페이스를 통해 사용자의 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보가 정확하게 결정되어 가상 공간 시스템과 사용자가 정밀하게 상호 작용을 할 수 있다.
또한, 사용자의 다양한 신체 부위와 접촉한 압력 측정 센서를 기반으로 사용자의 다양한 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보가 정확하게 지시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상 공간 상에서 사용자의 의도를 추정하기 위한 압력 측정 센서의 배열을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자에 의해 입력된 압력 정보의 분포에 의해 지시된 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압력 측정 센서의 배열의 변형예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자에 의해 입력된 압력 정보의 분포에 의해 지시된 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압력 측정 센서의 배열의 변형예를 나타낸다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
기존의 3D(dimension) 공간(또는 가상 공간)에서 사용자의 동작이 분석되어 입력 정보로 사용하는 경우, 사용자는 특정 동작을 입력 정보로서 입력하기 위해 불필요하게 큰 동작을 취하였다. 즉, 기존의 가상 공간을 위한 사용자 인터페이스에서는 사용자의 세밀한 동작에 대한 분석이 어렵기 때문에 사용자는 가상 공간에서 사용자 인터페이스를 통해 동작 정보를 입력하기 위해 불필요하게 큰 동작을 취하였다.
가상 공간을 위한 사용자 인터페이스가 사용자의 세밀한 동작에 대해 인식하지 못하는 경우, 지속적인 큰 동작으로 인한 사용자의 피로감, 사용자의 동작 판단에 대한 오차, 사용자의 동작에 대한 부정확한 인식 등이 가상 공간을 활용함에 있어 문제될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 사용자와 접촉되어 사용자의 움직임으로 인해 발생된 압력을 측정하고 이를 가상 공간의 객체 제어에 정확하게 활용하기 위한 사용자 인터페이스가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의한 세밀한 동작을 정확하게 인식할 수 있다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상 공간 상에서 사용자의 의도를 추정하기 위한 압력 측정 센서의 배열을 나타낸 개념도이다.
도 1에서는 사용자 인터페이스(100)와 사용자의 신체 부위와의 접촉을 통해 획득된 정보를 기반으로 사용자의 의도를 분석하는 방법이 개시된다. 사용자 인터페이스(100)와 접촉한 사용자의 신체 부위는 사용자에 의한 움직임이 발생하는 부위일 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스와 접촉되는 사용자의 신체 부위는 사용자의 관절 부위(손목, 팔꿈치, 손가락 관절 등)일 수 있다.
사용자 인터페이스(100)는 사용자의 신체 부위와의 접촉을 통해 측정되는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(100)는 복수의 압력 측정 센서(120)를 기반으로 구현될 수 있다. 복수의 압력 측정 센서(120)는 사용자 인터페이스(100)에서 매트릭스 형태(또는 좌표 형태)로 복수의 방향으로 나열되어 구현될 수 있다. 복수의 압력 측정 센서(120) 각각은 복수의 압력 측정 센서(120) 각각에 대응되는 위치에서 사용자의 움직임으로 인해 발생되는 압력을 센싱할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 사용자 인터페이스(100)와 접촉된 사용자의 신체 부위로서 주로 손목을 가정하여 설명할 수 있다. 하지만, 전술한 바와 같이 손목뿐만 아니라 다양한 신체 부위가 사용자 인터페이스(100)와 접촉될 수 있다. 손목의 움직임은 손가락 부위의 움직임과 독립될 수 있다. 손목의 경우, 평소에도 힘이 들어가기 때문에 사용시 가해야 하는 힘으로 인한 추가적인 피로도의 증가가 최소화될 수 있다. 가상 공간 상에서 손목의 움직임에 대한 정보를 입력받는 사용자 인터페이스(100)는 마우스와 같은 기존 사용자 인터페이스의 기능을 대신할 수도 있다.
이하, 사용자 인터페이스(100)가 압력을 측정하는 복수의 압력 측정 센서(120)를 포함하는 측정부(미도시)와 측정된 압력의 분포를 분석하여 사용자의 의도를 분석하는 의도 분석부(미도시)를 모두 포함하는 것으로 가정하여 설명한다. 분석된 사용자의 의도 정보는 가상 공간 상의 객체를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 다만, 측정부와 의도 분석부는 별도로 구성될 수도 있고, 측정부만이 사용자 인터페이스(100)에 포함되고 의도 분석부는 별도로 관리될 수도 있다.
사용자 인터페이스(100)의 구체적인 압력 측정 및 사용자 의도 추정 방법은 아래와 같이 수행될 수 있다. 우선 사용자 인터페이스 상의 복수의 압력 측정 센서를 통해 사용자의 신체 부위(예를 들어, 손목)와 접촉된 복수의 지점에서의 압력값이 측정될 수 있다. 의도 분석부는 복수의 지점에서 측정된 압력값의 분포를 기반으로 사용자의 동작에 의해 지시된 가상 공간 상의 위치 정보를 추정할 수 있다. 복수의 지점에서 측정된 압력값의 분포를 기반으로 사용자의 의도에 부합하는 가상 공간 상의 위치 정보는 다양한 방법으로 획득될 수 있다.
예를 들어, 의도 분석부는 측정 위치 별 압력 분포 함수를 결정하고, 측정 위치별 압력 분포 함수를 기반으로 측정 위치 별 압력에 대한 확률 분포 함수를 결정할 수 있다. 또한 의도 분석부는 측정 위치 별 압력에 대한 확률 분포 함수를 기반으로 x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점을 결정할 수 있다. 또한, x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점을 기반으로 전체 압력 추정값이 결정될 수 있다. x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점 및 전체 압력 추정값 각각은 x 축방향 측정 범위, y 축방향 측정 범위 및 전체 압력 측정 범위 각각을 기준으로 정규화(normalization)될 수 있다. 이에 따르면, x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점 및 전체 압력 추정값은 정규화된 x 축방향 압력 추정 지점, 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점 및 정규화된 전체 압력 추정값으로 변환될 수 있다.
정규화된 x 축방향 압력 추정 지점, 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점 및 정규화된 전체 압력 추정값은 가령 선형 변환을 통해 가상 공간 상의 위치 정보로 계산될 수 있다. 가상 공간 상의 위치 정보는 사용자에 의해 입력된 압력 정보의 분포에 따라 결정되는 사용자의 의도를 반영할 수 있다. 사용자의 선택 정보, 즉, 사용자의 의도를 반영하고 있는 가상 공간 상의 위치 정보는 x 축방향 선택 지점, y 축방향 선택 지점, z 축 선택 지점으로 일컬을 수 있다. 즉, 정규화된 x 축방향 압력 추정 지점, 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점 및 정규화된 전체 압력 추정값은 x 축방향 선택 지점, y 축방향 선택 지점, z 축 선택 지점으로 선형 변환될 수 있다. 이러한 복수의 지점에서 측정된 압력 값을 기반으로 한 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하는 방법은 이하, 구체적으로 개시된다.
사용자의 동작은 위와 같은 방법뿐만 아니라 비선형 변환을 기반으로 분석될 수도 있다. 사용자의 의도에 부합하는 가상 공간 상에서의 위치 정보를 판단하기 위한 비선형 변환 함수는 수집된 사용자의 입력 값을 기반으로 기계 학습된 함수일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자에 의해 입력된 압력 정보의 분포에 의해 지시된 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 압력 측정 센서는 복수의 압력 측정 센서 각각의 위치에서 압력값을 측정(또는 센싱)할 수 있다(단계 S200).
복수의 압력 측정 센서에서 측정된 압력값으로부터 압력 분포에 대한 정보(예를 들어, 압력 분포 함수)를 획득할 수 있다.
복수의 압력 측정 센서는 가령 격자(또는 매트릭스, 좌표) 형태로 배치(또는 배열)될 수 있다. 복수의 압력 측정 센서가 매트릭스 형태로 배열되는 경우, 복수의 압력 측정 센서 각각의 위치는 y 행과 x 열에 대한 정보인 (x, y)로 표현될 수 있다. 복수의 압력 측정 센서가 2차원 좌표 형태로 배열되는 경우, 복수의 압력 측정 센서 각각의 위치는 x 축 및 y 축 상의 정수 좌표 정보인 (x, y)로 표현될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 복수의 압력 측정 센서 각각의 위치는 2차원 좌표 형태를 기준으로 표현될 수 있다.
복수의 압력 측정 센서는 사용자에 의해 입력되는 압력값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 복수의 압력 측정 센서가 위치한 사용자 인터페이스의 표면에 손바닥을 얹고 소정의 압력을 가하는 경우, 복수의 압력 측정 센서 각각은 복수의 압력 측정 센서의 위치에 대응되는 압력값을 측정할 수 있다. 복수의 압력 측정 센서 각각에서 측정된 압력 값은 x, y에 따른 압력 분포 함수인 f(x, y)로 표현될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 복수의 지점에 위치한 복수의 압력 측정 센서에 의해 측정된 압력 값을 기반으로 가상 공간 상에서 위치 정보가 추정되는 방법에 대해 개시한다.
압력 분포 함수 f(x, y)를 기반으로 확률 분포 함수를 결정한다(단계 S210).
아래의 수학식 1은 압력 분포 함수 f(x, y)를 전체 압력 분포의 총합으로 나누어 생성된 확률 분포 함수 p(x, y)를 나타낸다.
[수학식 1]
특정 지점에 위치한 압력 측정 센서에 의해 측정된 압력값이 전체 압력 분포의 총합으로 나뉘어지는 경우, 수학식 1과 같은 일종의 확률 분포 함수 p(x, y)가 획득될 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 복수의 압력 측정 센서가 N 열 및 M 행으로 배열된 경우를 가정한다. 즉, 사용자 인터페이스 상에서 x 축방향으로 N개의 복수의 압력 측정 센서, y 축방향으로 M개의 복수의 압력 측정 센서가 배열될 수 있다. 복수의 압력 측정 센서 각각의 위치는 좌표 축을 기준으로 x 축방향으로 1 내지 N 중 하나, y 축방향으로 1 내지 M 중 하나에 대응되는 좌표로 표현될 수 있다.
수학식 1의 확률 분포 함수를 기반으로 x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점 및 전체 압력 추정 값이 결정될 수 있다(단계 S220).
아래의 수학식 2는 x 축방향 압력 추정 지점, y 축방향 압력 추정 지점을 추정하는 방법을 나타낸다.
[수학식 2]
일례로서 수학식 2를 참조하면, x 축방향에 대하여 수학식 1의 확률 분포 함수를 사용하여 평균을 구함으로써, x 축방향 압력 추정 지점(xu)이 결정될 수 있다. 마찬가지로 수학식 2를 참조하면, y 축방향에 대하여 수학식 1의 확률 분포 함수를 사용하여 평균을 구함으로써, y 축방향 압력 추정 지점(yu)이 결정될 수 있다.
다음으로, x 축방향 압력 추정 지점(xu) 및 y 축방향 압력 추정 지점(yu)을 기반으로 전체 압력 추정 값(fu)이 결정될 수 있다. x 축방향 압력 추정 지점(xu) 및 y 축방향 압력 추정 지점(yu) 각각에서 소수점 이하를 절삭한 값을 x-, y- 라고 할 때, (xu, yu)에서의 전체 압력 추정 값(fu)은 아래의 수학식 3을 기반으로 결정될 수 있다.
[수학식 3]
즉, 전체 압력 추정 값(fu)은 4개의 지점((x-, y-), (x-+1, y-), (x-, y-+1), (x-+1, y-+1)) 각각의 압력 값의 평균일 수 있다. 전체 압력 추정 값(fu)은 이후, z 축을 기준으로 한 가상 공간 상에서 사용자의 움직임과 대응되는 지점을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
x 축방향 압력 추정 지점(xu) 및 y 축방향 압력 추정 지점(yu) 및 전체 압력 추정 값(fu)은 각각은 x 축방향 측정 범위, y 축방향 측정 범위 및 전체 압력 측정 범위 각각을 기준으로 정규화될 수 있다(단계 S230).
이러한 정규화 절차를 측정 범위 기반의 변환 절차로 부를 수도 있다. 아래의 수학식 4 및 수학식 5는 이를 나타낸다.
우선 전체 압력 추정 값(fu)은 아래의 수학식 4를 기반으로 정규화된 전체 압력 추정 값(fn)으로 변환될 수 있다.
[수학식 4]
수학식 4에서 fmax는 압력 측정 센서가 측정할 수 있는 최대값, fmin은 압력 측정 센서가 측정할 수 있는 최소값일 수 있다. 수학식 4를 통해, 전체 압력 추정 값은 전체 압력 측정 범위를 기준으로 정규화된 전체 압력 추정 값으로 변환될 수 있다. fn은 0에서 1사이의 값을 가질 수 있다.
마찬가지로, x 축방향 압력 추정 지점(xu)은 x 축방향 측정 범위를 기준으로 하여 정규화되고, y 축방향 압력 추정 지점(yu)은 y 축방향 측정 범위를 기준으로 하여 정규화될 수 있다. 아래의 수학식 5는 이를 나타낸다.
[수학식 5]
정규화된 x 축방향 압력 추정 지점(xn), 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점(yn) 및 정규화된 전체 압력 추정 값(fn)은 0에서 1 사이의 값을 가지고, 사용자가 가하는 압력에 따라서 각각 변화될 수 있다.
정규화된 x 축방향 압력 추정 지점(xn), 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점(yn) 및 정규화된 전체 압력 추정 값(fn)은 가상 공간상에서 사용자의 동작에 의해 지시되는 가상 공간 상의 최종 위치 정보(x 축방향 선택 지점, y 축방향 선택 지점 및 z 축 선택 지점)로 선형 변환될 수 있다(단계 S240).
예를 들어, 사용자에 의해 입력되는 압력 정보의 분포에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보는 (x사용자, y사용자, z사용자)일 수 있다. x사용자의 범위가 [xmin, xmax], y사용자의 범위가 [ymin, ymax], z사용자의 범위가 [zmin, zmax]로 설정된 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우, 아래의 수학식 6을 기반으로 정규화된 x 축방향 압력 추정 지점(xn), 정규화된 y 축방향 압력 추정 지점(yn) 및 정규화된 전체 압력 추정 값(fn)이 가상 공간 상에서 사용자의 의도에 부합하는 가상 공간 상의 위치 정보(x 축방향 선택 지점, y 축방향 선택 지점 및 z 축 선택 지점)로 선형 변환될 수 있다.
[수학식 6]
즉, 전술한 방법을 기반으로 복수의 지점에 위치한 복수의 압력 측정 센서를 기반으로 측정된 압력 정보의 분포에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보로 변환될 수 있다.
물론, 상기에서 언급된 수학식은 하나의 예시로서 설명한 것에 불과하며, 반드시 상기의 수학식에 의하여 가상 공간 상의 최종 위치가 결정되는 것은 아닐 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압력 측정 센서의 배열의 변형예를 나타낸다.
사용자 인터페이스는 사용자의 특정한 부위에만 적용되어 압력을 센싱하도록 특정 부위에 맞춤 형태로 구현될 수도 있으나, 사용자 인터페이스는 사용자의 다양한 부위와 접촉하여 사용자의 입력에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하기 위해 구현될 수도 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스의 복수의 압력 측정 센서 각각은 유선 또는 무선을 통해 연결되어, 사용자의 다양한 신체 부위와 접촉하여 사용자에 의해 발생된 압력 정보를 센싱할 수 있다. 이하에서는 복수의 압력 측정 센서 각각이 무선을 통해 연결된 경우를 가정한다.
위와 같은 구조의 사용자 인터페이스는 사용자 신체의 다양한 부위와 연결되어 사용자의 동작에 대응되는 가상 공간 상의 위치 정보를 추정하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 압력 측정 센서(305) 및 제2 압력 측정 센서(310)는 5개의 손가락 중 제1 손가락의 관절, 제3 압력 측정 센서(315) 및 제4 압력 측정 센서(320)는 5개의 손가락 중 제2 손가락의 관절, 제5 압력 측정 센서(325) 및 제6 압력 측정 센서(330)는 5개의 손가락 중 제3 손가락의 관절, 제7 압력 측정 센서(335) 및 제8 압력 측정 센서(340)는 5개의 손가락 중 제4 손가락의 관절, 제9 압력 측정 센서(345) 및 제10 압력 측정 센서(350)는 5개의 손가락 중 제5 손가락의 관절에 위치할 수 있다. 각각의 압력 측정 센서는 다양한 형태의 체결부를 이용하여 사용자의 신체(예를 들어, 손가락)와 연결될 수 있다.
복수의 손가락 각각에 연결된 제1 압력 측정 센서(305) 내지 제10 압력 측정 센서(350)는 사용자의 손가락의 움직임에 의해 발생된 압력 정보의 분포를 사용자 인터페이스의 의도 분석부로 전송할 수 있다. 의도 분석부는 도 2에서 전술한 방법을 사용하여 복수의 손가락 각각의 움직임에 대응되는 가상 공간상의 위치 정보를 추정할 수 있다.
참고로, 도 3의 예에서는 도 1에서와 같이 전체적으로 매트릭스 형태로 이루어진 것은 아니지만, 소규모의 부분부분의 매트릭스 형태를 포함하고 있는 센서군으로 근사화할 수도 있다. 가령, 제1 압력 측정 센서(305) 및 제2 압력 측정 센서(310)를 소규모의 매트릭스 형태로 볼 수도 있고, 제3 압력 측정 센서(315), 제4 압력 측정 센서(320), 제5 압력 측정 센서(325) 및 제6 압력 측정 센서(330) 등을 다른 소규모의 매트릭스 형태로 근사화할 수도 있고, 제5 압력 측정 센서(325), 제6 압력 측정 센서(330), 제7 압력 측정 센서(335), 제8 압력 측정 센서(340), 제9 압력 측정 센서(345) 및 제10 압력 측정 센서(350)을 또 다른 소규모의 변형 매트릭스(가령 사다리꼴 형태의 매트릭스)로 근사화할 수도 있는 등 다양한 형태의 매트릭스로 각각의 센서가 배치되어 있는 경우로 근사화할 수 있을 것이다. 도 3에서는 손가락만을 가정하였으나, 손가락이 아닌 다양한 신체 부위로부터도 압력 측정이 수행될 수도 있을 것이다.
의도 분석부는 이와 같은 전체적인 매트릭스 형태로 배열된 센서들의 측정값 또는 부분부분이 소규모 매트릭스 형태로 배열된 것으로 근사화된 센서들의 측정값에 대한 정보를 기반으로 사용자가 원하는 3D 위치 정보를 추정할 수 있다. 또한, 2차원 또는 3차원 상의 임의의 위치에 배치된 센서 그룹들의 상대적인 위치 관계(토폴로지 관계)들 역시 부분부분의 매트릭스로 근사화할 수 있을 것이다. 즉, 3차원 상으로 배치된 센서 그룹이라도 하더라도 특정 평면 상에 근접하여 배치되어 있다면 이와 같이 근사화할 수 있을 것이다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 사용자 인터페이스
120: 압력 측정 센서
120: 압력 측정 센서
Claims (11)
- 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 판단하는 방법으로서,
(a) 사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 상기 사용자에 의해 입력되는 압력 정보를 획득하는 단계; 및
(b) 상기 압력 정보의 분포를 기반으로 하여 상기 가상 공간 상의 위치 정보를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 압력 측정 센서의 배열은 매트릭스 형태의 배열 또는 매트릭스로 근사화할 수 있는 2D 평면 또는 3D 공간 상에서의 배열을 포함하며,
상기 (b) 단계는,
(b1) 상기 배열된 복수의 압력 측정 센서로부터 획득된 압력 정보를 기반으로 압력 분포 함수를 결정하는 단계;
(b2) 상기 압력 분포 함수를 전체 압력 분포의 총합으로 나눈 확률 분포 함수를 획득하는 단계; 및
(b3) 상기 확률 분포 함수를 기반으로 상기 가상 공간 상에서의 위치 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 (b3) 단계는,
(b31) 상기 매트릭스 또는 이에 근사화할 수 있는 형태의 배열이 제1 축과 이에 상호직교하는 제2 축으로 구성되는 평면에 위치할 때, 상기 확률 분포 함수로부터 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값을 획득하는 단계;
(b32) 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값에서의 압력값을 추정하는 단계;
(b33) 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값 그리고 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값에서의 압력값을 정규화하는 단계; 및
(b34) 상기 정규화된 값들을 변화시켜 사용자가 지시하기를 원하는 3D 위치 정보의 범위로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 (b34) 단계는,
상기 정규화된 제1 축방향에 대한 평균값, 상기 정규화된 제2 축방향에 대한 평균값, 및 상기 정규화된 압력값들을 선형 변환하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 (b34) 단계는,
상기 정규화된 제1 축방향에 대한 평균값, 상기 정규화된 제2 축방향에 대한 평균값, 및 상기 정규화된 압력값들을 변환하기 위한 비선형 변환함수를 획득하기 위하여 사용자의 입력값들을 수집하여 기계학습의 방법으로 학습하는 것을 특징으로 하는 방법. - 사용자의 압력 정보의 입력에 의해 지시되는 가상 공간 상의 위치를 판단하는 장치로서,
사용자 인터페이스에 포함된 복수의 압력 측정 센서를 사용하여 상기 사용자에 의해 입력되는 압력 정보를 획득하는 측정부; 및
상기 압력 정보의 분포를 기반으로 하여 상기 가상 공간 상의 위치 정보를 결정하는 의도 분석부를 포함하되,
상기 복수의 압력 측정 센서의 배열은 매트릭스 형태의 배열 또는 매트릭스로 근사화할 수 있는 2D 평면 또는 3D 공간 상에서의 배열을 포함하며,
상기 의도 분석부는,
상기 배열된 복수의 압력 측정 센서로부터 획득된 압력 정보를 기반으로 압력 분포 함수를 결정하고, 상기 압력 분포 함수를 전체 압력 분포의 총합으로 나눈 확률 분포 함수를 획득하고, 상기 확률 분포 함수를 기반으로 상기 가상 공간 상에서의 위치 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 의도 분석부는,
상기 확률 분포 함수를 기반으로 상기 가상 공간 상에서의 위치 정보를 결정하기 위하여, 상기 매트릭스 또는 이에 근사화할 수 있는 형태의 배열이 제1 축과 이에 상호직교하는 제2 축으로 구성되는 평면에 위치할 때, 상기 확률 분포 함수로부터 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값을 획득하고, 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값에서의 압력값을 추정하고, 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값 그리고 상기 제1 축방향 및 상기 제2 축방향에 대한 평균값에서의 압력값을 정규화하고, 상기 정규화된 값들을 변화시켜 사용자가 지시하기를 원하는 3D 위치 정보의 범위로 변환하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 의도 분석부는,
상기 정규화된 값들을 변화시켜 사용자가 지시하기를 원하는 3D 위치 정보의 범위로 변환하기 위하여, 상기 정규화된 제1 축방향에 대한 평균값, 상기 정규화된 제2 축방향에 대한 평균값, 및 상기 정규화된 압력값들을 선형 변환하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 의도 분석부는,
상기 정규화된 값들을 변화시켜 사용자가 지시하기를 원하는 3D 위치 정보의 범위로 변환하기 위하여, 상기 정규화된 제1 축방향에 대한 평균값, 상기 정규화된 제2 축방향에 대한 평균값, 및 상기 정규화된 압력값들을 변환하기 위한 비선형 변환함수를 획득하기 위하여 사용자의 입력값들을 수집하여 기계학습의 방법으로 학습하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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