KR102590257B1 - 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드 장치 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
와이-파이(WiFi)의 위치 추적 기술과 펜의 입력을 이용하여 주변환경을 학습하고, 학습 데이터를 기반으로 발표자(강의나 발표를 진행하는 사람)와 참여자(강의나 발표 또는 회의에 참여하여 발표자의 내용을 청취하거나 대화에 동참한 사람)의 위치 및 제스처에 따라 인터랙티브 화이트보드의 내용을 변화시키도록 한 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 주변 환경의 학습 유무를 확인하여, 주변 환경이 학습되지 않았으면 펜 입력모드로 전환하고, 수신한 제1 및 제2 수신신호와 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 모션 데이터를 보정하며, 학습 유무를 확인한 결과, 주변 환경이 학습된 상태이면 위치 추적 모드로 전환을 하고, 영상 표시부에 위치 추적 모드임을 표시해주며, 위치 추적 모드로 전환되면 위치 추적 모드가 전체 참여모드인지를 확인하여 전체 참여 모드이면 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 움직임 및 모션을 인식하고, 전체 참여 모드가 아니면 발표자의 움직임 및 모션을 인식하며, 인식한 움직임 및 모션 정보를 기초로 화면의 콘텐츠를 자동으로 변경하는 과정으로, 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드를 제어한다.
Description
본 발명은 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 와이-파이(WiFi)의 위치 추적 기술과 펜의 입력을 이용하여 주변환경을 학습하고, 학습 데이터를 기반으로 발표자(강의나 발표를 진행하는 사람)와 참여자(강의나 발표 또는 회의에 참여하여 발표자의 내용을 청취하거나 대화에 동참한 사람)의 위치 및 제스처에 따라 인터랙티브 화이트보드의 내용을 변화시키도록 한 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 스마트 인터랙티브 화이트보드는 사용자(발표자)의 입력을 디지털로 입력받아 다수의 참여자에게 내용을 출력하는 장치로 사용된다. 이는 기존의 화이트보드를 디지털로 전환시켜 사용자의 편의성 증진과 강의의 효율성을 높이기 위해 제안된 첨단시스템이다.
이러한 스마트 인터랙티브 화이트보드를 이용하여 발표 또는 강의를 할 경우, 발표자가 발표의 내용을 스마트 인터랙티브 화이트보드에 편하게 작성하기 위해서는 발표자가 스마트 인터랙티브 화이트보드와 가장 가까운 화면 부분에 입력을 하게 되는 데, 이 경우 발표자가 작성한 화면 위치는 참여자에게 가장 보이지 않는 위치가 된다는 것이다.
따라서 스마트 인터랙티브 화이트보드와 발표자의 위치에 따른 상호 연동을 통해 발표자가 작성한 화면 내용이 참여자에게 최적으로 보여질 수 있도록 하는 상호 연동에 대한 연구가 필요하다.
한편, 카메라를 통해 참여자와 인터랙티브하는 스마트 인터랙티브 화이트보드가 특허문헌 1(10-2031739)과 같이 제안된 바 있다.
특허문헌 1은 카메라와 마이크를 통한 이벤트를 감지하여 사용자와 상호작용하여, 디스플레이 화면과 별도로 수업 진행 모드에 따른 강의화면을 구성하여 실시간 인터넷 방송을 지원하는 기술이다.
이러한 기술은 카메라와 마이크로 발표자의 상황을 감지할 수 있으나, 일반적인 스마트 인터랙티브 화이트보드를 사용하는 장소는 넓은 장소라서, 멀리 있는 사람의 목소리를 감지하기엔 마이크의 높은 성능이 요구되며, 이에 따라 시스템 구현 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 카메라 또한 넓은 장소를 촬영하기 위해서는 높은 화각과 화질의 고성능 카메라가 요구되며, 카메라 렌즈에 이물질로 인해 화면이 보이지 않을 수 있어 유지보수 관리가 필요한 단점이 있다. 아울러 조명이 너무 밝거나 어두울 경우 영상 처리가 어렵다는 단점도 있으며, 카메라로 촬영되는 것을 원치 않는 참여자의 프라이버시 침해 문제도 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 초음파 위치 센서, 라이다(LiDAR) 센서 등을 통해 사용자의 위치를 특정할 수 있으나, 이 또한 추가설치 비용과 높은 단가를 요구한다.
또한, 근래에는 발표자 또는 참여자의 위치 인식을 위해, WiFi 전파 신호를 이용한 위치 추적기술이 제안되고 있다. 예를 들어, WiFi sensing, wi-see, wi-vi 등의 기술이 와이-파이 위치 추적기술을 이용한 것이다.
와이-파이 전파 신호의 수신 대역인 2.4Ghz, 5Ghz, 6Ghz, 60Ghz 대역에서 데이터 패킷이 전송되었을 때의 특성인 와이파이 CSI(Channel State Information) 데이터의 변화를 이용하여 주변의 동작을 인식하게 된다.
최근 머신러닝 기술의 발전으로 머신러닝 기술을 접목하여 CSI 데이터를 빅데이터로 처리하여 사물의 위치나 움직임을 더 정확하게 인식할 수 있도록 발전하고 있다.
도 1은 특정 공간에서 발표자(11)가 스마트 인터랙티브 화이트보드(1)에 근접하여 문서를 작성하고, 발표자(110)와 이격된 곳에 참여자(21, 22)가 있는 상황의 예시이다.
이러한 상황에 대하여 이를 와이파이 CSI를 이용하여 위치를 추적하면, 도 2의 좌측 도면과 같은 진폭 신호를 얻을 수 있으며, 이를 정해진 신호처리 방식으로 신호처리하면 우측 도면과 같은 위상을 얻을 수 있다.
그러나 와이파이 전파 특성은 주변환경 변화에 따라 오차가 크게 발생하는 특성이 있어, 도 2와 같은 위치 인식 정보를 얻기 위해서는 주변 환경의 변화가 없는 한정된 공간에서만 구현 가능하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 와이-파이 CSI를 이용하여 물체 위치를 추적할 때 발생하는 제반 문제를 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 와이-파이(WiFi)의 위치 추적 기술과 펜의 입력을 이용하여 주변환경을 학습하고, 학습 데이터를 기반으로 발표자(강의나 발표를 진행하는 사람)와 참여자(강의나 발표 또는 회의에 참여하여 발표자의 내용을 청취하거나 대화에 동참한 사람)의 위치 및 제스처에 따라 인터랙티브 화이트보드의 내용을 변화시키도록 한 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치"는,
스마트 인터랙티브 화이트보드를 마주보고 있는 참여자의 후방에서 와이파이 신호를 제1송신신호로 송신하고, 참여자의 전방에서 송신된 와이파이 신호를 제1수신신호로 수신하는 와이파이 송수신기;
화면 터치를 통해 데이터를 입력하거나 특정 콘텐츠를 선택하기 위한 입력 펜;
상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하며, 상기 제1 및 제2 수신신호와 상기 입력 펜을 통해 입력된 위치 정보를 기초로 주변환경을 학습하며, 학습 결과를 기초로 참여자와 발표자의 위치 및 제스처를 인식하고, 인식한 위치 및 제스처에 대응하여 화면 내용을 변경하는 스마트 인터랙티브 화이트보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트 인터랙티브 화이트보드는,
상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하는 와이파이 송수신부;
상기 입력 펜의 터치시 화면에서 해당 터치 부분의 위치 및 입력 정보를 인식하는 터치 처리부;
펜 입력 모드에서 상기 와이파이 송수신부에서 수신한 제2수신신호와 상기 와이파이 송수신기를 통해 수신한 제1수신신호 및 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 학습용 모션 데이터를 보정하며, 위치추적 모드에서 상기 제1수신신호와 제2수신신호를 기초로 모션을 인식하고, 모션 인식 정보를 출력하는 물체 인식부; 및
상기 물체 인식부에서 출력되는 모선 인식 정보에 따라 화면의 내용을 변경하는 영상 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 물체 인식부는 상기 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 실측 데이터로 하여, 상기 제2수신신호와 제1수신신호를 통해 인식한 모선 데이터를 보정하는 방식으로 주변 환경에 대하여 학습하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 물체 인식부는 상기 제1수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 제2수신신호를 통해 인식한 모션 정보를 조합하여 추적자의 모션을 인식하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 물체 인식부는 위치 추적 모드를 발표자 모드와 전체 참여모드로 제어하되, 발표자 모드일 경우에는 발표자만 추적을 하고, 전체 참여모드일 경우에는 발표자와 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 참여자의 모션을 추적하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 물체 인식부는 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이하도록 영상 표시부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 물체 인식부는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이하도록 상기 영상 표시부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드 제어방법"은,
(a) 주변 환경의 학습 유무를 확인하여, 주변 환경이 학습되지 않았으면 펜 입력모드로 전환하고, 수신한 제1 및 제2 수신신호와 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 모션 데이터를 보정하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 학습 유무를 확인한 결과, 주변 환경이 학습된 상태이면 위치 추적 모드로 전환을 하고, 영상 표시부에 위치 추적 모드임을 표시해주는 단계;
(c) 상기 위치 추적 모드로 전환되면 위치 추적 모드가 전체 참여모드인지를 확인하여 전체 참여 모드이면 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 움직임 및 모션을 인식하고, 전체 참여 모드가 아니면 발표자의 움직임 및 모션을 인식하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 인식한 움직임 및 모션 정보를 기초로 화면의 콘텐츠를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (a)단계는,
상기 제1 및 제2 수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 터치 처리부를 통해 인식한 위치 정보의 비교를 통해, 모션 데이터를 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (d)단계는,
상기 물체 인식부에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (d)단계는,
상기 물체 인식부에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 와이파이 전파신호를 이용한 위치 추적 기술과 펜의 입력을 이용하여 주변환경을 학습하고, 학습 데이터를 기반으로 발표자와 참여자의 위치 및 제스처를 인식하여 인터랙티브 화이트보드의 내용을 자동으로 변화시킴으로써, 넓은 장소에서도 정확하게 위치 및 제스처를 인식할 수 있는 효과가 있다.
또한, 와이파이 전파신호를 이용한 위치추적 기술을 활용함으로써, 카메라를 이용할 경우 조도에 영향을 받아 위치 추적에 어려움이 있거나, 마이크를 이용할 경우 장소가 넓거나 주변 소음이 많을 경우 정확한 위치 추적이 어렵다는 문제를 개선함과 동시에 스마트 인터랙티브 화이트보드를 저가로 구현할 수 있는 장점도 제공한다.
도 1은 종래 스마트 인터랙티브 화이트보드를 이용한 강의 예시도이고,
도 2는 종래 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 CSI의 진폭과 위상의 예시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치의 실시 예 블록 구성도이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 적용된 와이파이 위치 추적 기술의 설명도이며,
도 7은 본 발명에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드 제어방법을 보인 흐름도이며,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에서 화면의 콘텐츠 표시 예시이며,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에서 전체 참여모드에서 발표자 및 참여자를 추적하는 예시이다.
도 2는 종래 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 CSI의 진폭과 위상의 예시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치의 실시 예 블록 구성도이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 적용된 와이파이 위치 추적 기술의 설명도이며,
도 7은 본 발명에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드 제어방법을 보인 흐름도이며,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에서 화면의 콘텐츠 표시 예시이며,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에서 전체 참여모드에서 발표자 및 참여자를 추적하는 예시이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치의 구성도로서, 와이파이 송수신기(100), 입력펜(200) 및 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)를 포함할 수 있다.
와이파이(WiFi) 송수신기(100)는 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)를 마주보고 있는 참여자의 후방에서 와이파이 신호를 제1송신신호로 송신하고, 참여자의 전방에서 송신된 와이파이 신호를 제1수신신호로 수신하는 역할을 한다.
이러한 와이파이 송수신기(100)는 통신모듈을 포함하고, 상기 통신모듈을 이용하여 상기 수신한 제1수신신호를 상기 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)에 전송할 수 있다.
입력 펜(200)은 상기 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)의 화면 터치를 통해 데이터를 입력하거나 특정 콘텐츠를 선택하기 위한 역할을 한다. 특정 콘텐츠의 선택은 화면에 별도로 표시된 기능 아이콘을 터치하거나 화면에 표출된 콘텐츠 또는 콘텐츠 기재 영역을 터치하는 것으로 구현할 수 있다. 콘텐츠 기재 영역은 콘텐츠가 문장으로 구성될 경우 해당 문장의 콘텐츠 영역을 의미할 수 있다.
이러한 입력 펜(200)은 부가적으로 전원 온/오프 버튼, 위치 추적 모드시 전체 참여모드, 발표자 모드, 펜 입력모드를 선택할 수 있는 모드 선택 버튼을 포함할 수 있다. 여기서 입력 펜(200)은 통신 모듈을 구비하고 모드 선택 정보를 상기 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)에 전송할 수 있다.
스마트 인터랙티브 화이트보드(300)는 상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기(100)를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하며, 상기 제1 및 제2 수신신호와 상기 입력 펜(200)을 통해 입력된 위치 정보를 기초로 주변환경을 학습하며, 학습 결과를 기초로 참여자와 발표자의 위치 및 제스처를 인식하고, 인식한 위치 및 제스처에 대응하여 화면 내용을 변경하는 역할을 한다.
여기서 화면 내용의 변경이란 화면에 표출된 콘텐츠의 위치를 이동시키거나 이전 화면이나 다음 화면으로 화면을 전환하는 것을 의미한다.
이러한 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)는 상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기(100)를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하는 와이파이 송수신부(301), 상기 입력 펜(200)의 터치시 화면에서 해당 터치 부분의 위치 및 입력 정보를 인식하는 터치 처리부(302), 펜 입력 모드에서 상기 와이파이 송수신부(301)에서 수신한 제2수신신호와 상기 와이파이 송수신기(100)를 통해 수신한 제1수신신호 및 터치 처리부(302)에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 학습용 모션 데이터를 보정하며, 위치추적 모드에서 상기 제1수신신호와 제2수신신호를 기초로 모션을 인식하고, 모션 인식 정보를 출력하는 물체 인식부(303), 및 상기 물체 인식부(303)에서 출력되는 모선 인식 정보에 따라 화면의 내용을 변경하는 영상 표시부(304)를 포함할 수 있다.
상기 물체 인식부(303)는 상기 터치 처리부(302)에서 인식한 위치 정보를 실측 데이터로 하여, 상기 제2수신신호와 제1수신신호를 통해 인식한 모선 데이터를 보정하는 방식으로 주변 환경에 대하여 학습할 수 있다.
아울러 상기 물체 인식부(303)는 상기 제1수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 제2수신신호를 통해 인식한 모션 정보를 조합하여 추적자의 모션을 인식할 수 있다.
또한, 상기 물체 인식부(303)는 위치 추적 모드를 발표자 모드와 전체 참여모드로 제어하되, 발표자 모드일 경우에는 발표자만 추적을 하고, 전체 참여모드일 경우에는 스마트 인터랙티브 화이트보드(300) 주변의 모든 참여자를 추적할 수 있다.
상기 물체 인식부(303)는 상기 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이하도록 상기 영상 표시부(304)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 물체 인식부(303)는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이하도록 상기 영상 표시부(304)를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 "와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 제어방법"을 보인 흐름도로서, (a) 주변 환경의 학습 유무를 확인하여, 주변 환경이 학습되지 않았으면 펜 입력모드로 전환하고, 수신한 제1 및 제2 수신신호와 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 모션 데이터를 보정하는 단계(S101 - S103), (b) 상기 (a)단계의 학습 유무를 확인한 결과, 주변 환경이 학습된 상태이면 위치 추적 모드로 전환을 하고, 영상 표시부에 위치 추적 모드임을 표시해주는 단계(S104 - S105), (c) 상기 위치 추적 모드로 전환되면 위치 추적 모드가 전체 참여모드인지를 확인하여 전체 참여 모드이면 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 움직임 및 모션을 인식하고, 전체 참여 모드가 아니면 발표자의 움직임 및 모션을 인식하는 단계(S106 - S108), 및 (d) 상기 (c)단계에서 인식한 움직임 및 모션 정보를 기초로 화면의 콘텐츠를 변경하는 단계(S109)를 포함할 수 있다.
상기 (a)단계는 상기 제1 및 제2 수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 터치 처리부(302)를 통해 인식한 위치 정보의 비교를 통해, 모션 데이터를 보정할 수 있다.
상기 (d)단계는 상기 물체 인식부(303)에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이할 수 있다.
상기 (d)단계는 상기 물체 인식부(303)에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 및 그 제어방법을 첨부한 도면 도 3 내지 도 9b를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)에 구동 전원이 공급되면 물체 인식부(303)는 주변 환경의 학습 유무를 확인한다(S101).
여기서 주변 환경의 학습이란, 발표장소(강의장소나 회의장소를 포함하는 개념)의 참여자 후방에 설치된 와이파이 송수신기(100)와 스마트 인터랙티브 화이트보드(300)에 설치된 와이파이 송수신부(301)에서 각각 송신한 와이파이 전파 신호를 수신한 후, 입력 펜(200)을 통해 터치된 화면의 위치 정보를 기초로 상기 수신한 데이터를 보정하여 정확하게 모션 데이터를 인식할 수 있도록 학습하는 것을 의미한다.
여기서 수신한 와이파이 전파신호를 "CSI 데이터"라고 한다.
주변 환경이 학습되지 않은 상황이면, 획득한 CSI 데이터를 이용하여 획득한 움직임, 제스처, 위치, 거리 등에 정확성이 떨어진다.
주변 환경의 학습 유무를 확인한 결과, 주변 환경이 학습되지 않은 상황이면, 물체 인식부(303)는 펜 입력모드로 전환을 한다(S102). 이어, 펜 입력 모드에서 입력 펜(200)을 통해 화면 터치가 이루어지면, 와이파이 송수신기(100)에서 획득한 제1수신신호인 제1CSI 데이터와 와이파이 송수신부(301)를 통해 획득한 제2수신신호인 제2CSI 데이터를 처리하여 획득한 움직임, 제스처, 위치, 거리 데이터와 펜 입력모드를 통해 획득한 화면 터치 위치 정보를 학습 데이터로 하여 학습을 통해 제1CSI 데이터 및 제2CSI 데이터를 보정한다(S103). 제1CSI 데이터 및 제2CSI 데이터의 보정이 이루어지면, 사용자의 움직임 및 거리에 따른 CSI 패턴 변화는 주변 환경에 무관하게 동일한 패턴으로 변화가 되며, 이후 주변환경으로 인한 노이즈만 획득하게 되면 CSI 데이터로부터 사용자의 정확한 위치와 포즈, 거리를 추적할 수 있게 된다.
주변 환경의 학습 방법으로는, 와이파이 수신기(100)에서 수신한 제1수신신호인 제1CSI 데이터를 수신하고, 와이파이 송수신부(301)를 통해 수신한 제2수신신호인 제2CSI 데이터를 수신한다. 여기서 수신한 제1CSI 데이터 및 제2CSI 데이터를 각각 이미 알려진 와이 파이 위치 추적기술로 처리하여 위치, 제스처, 거리 정보를 추출한다.
여기서 와이 파이 위치 추적기술로는, Fei Wang, Sanping Zhou, Stznislav Panev, Jinsong Han, and Dong Huang.2019. Person-in-WiFi: Fine-graned Person Perception using WiFi/1904.00276 및 Jiaqi Geng, Dong Huang, Fernando De laTorre 2022. DensePose From WiFi/2301.00250v1에 개시된 와이파이 신호를 이용한 위치 추적 기술을 이용할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 상기 논문에 개시된 와이파이 신호를 이용한 위치 추적 기술의 설명도로서, 도 4는 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 사람을 인식한 예시이며, 도 5는 와이파이 전파신호의 범위를 나타낸 것이고, 도 6은 상기 논문에 개시된 와이파이 센싱의 원리를 나타낸 것이다.
이러한 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 제1 및 제2 CSI 데이터(CSI 진폭 및 위상 데이터)를 처리하여 사용자의 모션, 제스처, 거리 및 위치를 학습 데이터인 모션 데이터로 추출하고, 입력 펜(200)을 통해 입력된 화면의 터치 위치 정보를 학습 데이터로 추출한 후, CNN과 같은 기계학습 알고리즘을 이용하여 모션 데이터 및 터치 위치 학습 데이터를 학습하여 모션 데이터를 보정한다. 즉, 추정한 학습용 모션 데이터를 실측 데이터를 입력 펜 터치 위치 정보로 보정하여 모션 데이터의 정확성을 높인다. 궁극적으로 학습은 모션 데이터의 위치와 입력 펜 터치 위치 정보의 위치를 비교하여, 그 차이를 보정하는 방법으로 구현될 수 있다. 차이 보정은 실측 데이터의 위치 정보를 기초로 추적 데이터인 모션 데이터의 위치를 보정하는 방법으로서, 위치 차이만큼 모션 데이터의 위치를 보정하는 방법을 이용할 수 있다.
여기서 학습은 주변환경이 학습되지 않은 상황에서도 수행하나, 위치 추적을 하는 도중에 위치 인식에 오류가 발생하는 경우에도 사용자의 입력 펜을 이용한 화면 터치를 통해 수행할 수도 있다. 사용자의 입력 펜을 이용한 화면 터치를 통해 학습을 수행하기 위해서, 화면의 소정 위치에 학습 아이콘을 표출해주고, 사용자가 입력 펜을 이용하여 이를 터치하는 방식으로 구현할 수 있다.
이러한 과정을 통해 주변 환경에 대하여 학습이 완료되면, 물체 인식부(303)는 위치 추적 모드로 전환을 하고, 영상 표시부(304)에 위치 추적 모드를 표시한다(S104 - S105).
여기서 영상 표시부(304)에 위치 추적 모드의 표시가 되면, 사용자는 입력 펜(200)을 이용하여 위치 추적 모드의 종류를 선택할 수 있다. 즉, 위치 추적 모드를 전체 참여모드로 선택하거나 발표자 모드로 선택할 수 있다. 여기서 위치 추적 모드는 기본적으로 발표자 모드로 설정된다.
사용자가 전체 참여모드를 선택하지 않은 상태이면, 설정된 발표자 모드를 기초로 상기 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 발표자의 움직임 및 모션을 인식하고(S107), 위치 추적 모드가 전체 참여모드이면 상기 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 움직임 및 모션을 인식한다(S108).
도 9a는 및 도 9b는 위치 추적 모드가 전체 참여모드일 경우, 전체 참여자의 위치를 추적하는 예시이다.
위치 추적 모드가 발표자 모드이면 발표자의 움직임 및 모션을 인식하고, 전체 참여모드이면 참여자 전체의 움직임 및 모션을 인식한 후, 인식한 움직임 및 모션 정보를 기초로 화면의 콘텐츠를 자동으로 변경한다(S109).
여기서 전체 참여모드일 경우, 여러 위치에서 다수의 참여자가 비슷한 시각에 제스처를 취할 수 있는 경우가 있는 데, 이 경우에는 참여자의 움직임 순서를 기초로 움직임 및 모션을 인식하는 것으로 가정한다.
여기서 사용자의 움직임 및 모션을 정확하게 인식하면 이를 응용하여 내부의 침입 여부를 감지하거나 스마트 인터랙티브 화이트보드의 전원을 자동으로 제어하는 등의 추가 기능 수행도 가능하다.
다음으로, 상기와 같이 움직임 및 모션을 인식하면, 이를 기초로 화면의 콘텐츠를 자동으로 변경한다.
화면의 콘텐츠 변경은 발표자가 입력 펜(200)을 이용하여 화면의 특정 위치에 콘텐츠 입력을 마치고 뒤돌아 서면(모선 인식으로 감지), 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 발표자의 위치를 인식하고, 발표자의 위치 인식에 따라 화면에 표출되는 콘텐츠가 발표자에 가려지지 않는 위치로 자동으로 이동시켜 콘텐츠를 표출하도록 영상 표시부(304)를 제어한다. 즉, 콘텐츠 데이터를 영상 표시부(304)에 전달할 때 영상 디스플레이 위치 데이터(좌표 데이터)를 함께 제공하는 방식으로, 간단하게 콘텐츠 표출 위치를 결정할 수 있다.
이러한 위치 데이터는 실시간으로 발표자의 위치 및 제스처를 지속적으로 추적하고, 추적된 발표 위치 정보를 기초로 콘텐츠의 표출 위치를 자동으로 이동시켜 발표자에 의해 콘텐츠가 가려져 참여자가 콘텐츠를 볼 수 없는 문제를 해결한다.
도 8a는 발표자의 위치를 기초로 콘텐츠를 화면의 상부에 표출하여 콘텐츠가 발표자에 의해 가려지는 것을 방지한 예시이며, 도 8b는 발표자의 위치를 기초로 콘텐츠를 화면의 좌측(참여자가 바라보는 시각을 기준으로)에 표출하여 콘텐츠가 발표자에 의해 가려지는 것을 방지한 예시이며, 도 8c 및 도 8d는 발표자의 위치를 기초로 콘텐츠를 발표자를 중심으로 좌측 및 우측으로 분할하여 표출함으로써, 콘텐츠가 발표자에 의해 가려지는 것을 방지한 예시이다.
여기서 콘텐츠 표출 위치의 우선순위는 미리 설정된 것으로 가정하며, 콘텐츠가 복수일 경우에는 전체 콘텐츠를 동시에 이동시키는 방식으로 화면 내용을 변경할 수 있다.
발표자가 콘텐츠 입력을 마치가 발표를 하는 도중에 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 발표자가 화면에 접근하는 것으로 판단이 되면, 발표자의 위치를 인식하고 마지막으로 표출한 콘텐츠를 발표자의 위치로 자동 이동시킨다. 이는 발표자가 마지막으로 작성한 콘텐츠를 변경할 확률이 가장 높으므로 콘텐츠를 발표자의 위치로 자동 이동시켜 발표자가 내용 변경을 편리하게 하도록 한다. 발표자는 새로운 콘텐츠를 작성하고자 하면 제스처를 통해 현재 콘텐츠를 다른 곳으로 이동하도록 하는 명령을 할 수 있다. 이러한 명령의 제스처가 발생하면 물체 인식부(303)는 와이파이 위치 추적 기술을 이용하여 발표자의 제스처를 인식하고, 제스처 인식이 이루어지면 영상 표시부(304)를 제어하여 콘텐츠를 다른 곳으로 이동하여 표출하도록 제어한다. 따라서 사용자는 화면의 빈 공간에 편리하게 새로운 콘텐츠를 작성하면 된다.
여기서 제스처에 따른 모션 인식을 통해 작성된 콘텐츠를 삭제하거나, 이동시키거나 이전 화면을 불러오거나 다음 화면으로 전환하도록 하는 것도 가능하다. 전체 참여모드에서는 모션 인식을 통해 참여자의 모션을 인식하여, 화면 변경이나 콘텐츠 위치 이동 등이 가능하다.
필요에 따라 콘텐츠 입력에 필요한 다양한 편집(입력)도구들이 발표자의 위치를 추종할 수 있도록 하여, 사용자가 스마트 인터랙티브 화이트보드의 크기가 매우 큰 환경에서도 다양한 편집 도구를 편리하게 사용할 수 있게 되는 것이다.
이상 상술한 본 발명에 따르면 와이파이 전파신호를 이용한 위치 추적 기술과 펜의 입력을 이용하여 주변환경을 학습하고, 학습 데이터를 기반으로 발표자와 참여자의 위치 및 제스처를 인식하여 인터랙티브 화이트보드의 내용을 자동으로 변화시킴으로써, 넓은 장소에서도 정확하게 위치 및 제스처를 인식할 수 있다.
또한, 와이파이 전파신호를 이용한 위치추적 기술을 활용함으로써, 카메라를 이용할 경우 조도에 영향을 받아 위치 추적에 어려움이 있거나, 마이크를 이용할 경우 장소가 넓거나 주변 소음이 많을 경우 정확한 위치 추적이 어렵다는 문제를 개선함과 동시에 스마트 인터랙티브 화이트보드를 저가로 구현할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 와이파이 송수신기
200: 입력 펜
300: 스마트 인터랙티브 화이트보드
301: 와이파이 송수신부
302: 터치 처리부
303: 물체 인식부
304: 영상 표시부
200: 입력 펜
300: 스마트 인터랙티브 화이트보드
301: 와이파이 송수신부
302: 터치 처리부
303: 물체 인식부
304: 영상 표시부
Claims (11)
- 스마트 인터랙티브 화이트보드를 마주보고 있는 참여자의 후방에서 와이파이 신호를 제1송신신호로 송신하고, 참여자의 전방에서 송신된 와이파이 신호를 제1수신신호로 수신하는 와이파이 송수신기;
화면 터치를 통해 데이터를 입력하거나 특정 콘텐츠를 선택하기 위한 입력 펜; 및
상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하며, 상기 제1 및 제2 수신신호와 상기 입력 펜을 통해 입력된 위치 정보를 기초로 주변환경을 학습하며, 학습 결과를 기초로 참여자와 발표자의 위치 및 제스처를 인식하고, 인식한 위치 및 제스처에 대응하여 화면 내용을 변경하는 스마트 인터랙티브 화이트보드를 포함하고,
상기 스마트 인터랙티브 화이트보드는,
상기 참여자의 전방으로 와이파이 신호를 제2송신신호로 송신하고, 상기 와이파이 송수신기를 통해 송신된 와이파이 신호를 제2수신신호로 수신하는 와이파이 송수신부; 상기 입력 펜의 터치시 화면에서 해당 터치 부분의 위치 및 입력 정보를 인식하는 터치 처리부; 펜 입력 모드에서 상기 와이파이 송수신부에서 수신한 제2수신신호와 상기 와이파이 송수신기를 통해 수신한 제1수신신호 및 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 학습용 모션 데이터를 보정하며, 위치추적 모드에서 상기 제1수신신호와 제2수신신호를 기초로 모션을 인식하고, 모션 인식 정보를 출력하는 물체 인식부; 및 상기 물체 인식부에서 출력되는 모선 인식 정보에 따라 화면의 내용을 변경하는 영상 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 물체 인식부는 상기 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 실측 데이터로 하여, 상기 제2수신신호와 제1수신신호를 통해 인식한 모선 데이터를 보정하는 방식으로 주변 환경에 대하여 학습하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 청구항 1에서, 상기 물체 인식부는 상기 제1수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 제2수신신호를 통해 인식한 모션 정보를 조합하여 추적자의 모션을 인식하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 청구항 1에서, 상기 물체 인식부는 위치 추적 모드를 발표자 모드와 전체 참여모드로 제어하되, 발표자 모드일 경우에는 발표자만 추적을 하고, 전체 참여모드일 경우에는 발표자와 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 참여자의 모션을 추적하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 청구항 1에서, 상기 물체 인식부는 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이하도록 상기 영상 표시부를 제어하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 청구항 1에서, 상기 물체 인식부는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이하도록 상기 영상 표시부를 제어하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치.
- 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 7중 어느 하나의 청구항에 기재된 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치를 이용하여 스마트 인터랙티브 화이트보드를 제어하는 방법으로서,
(a) 물체 인식부에서 주변 환경의 학습 유무를 확인하여, 주변 환경이 학습되지 않았으면 펜 입력모드로 전환하고, 수신한 제1 및 제2 수신신호와 터치 처리부에서 인식한 위치 정보를 기초로 학습을 통해 모션 데이터를 보정하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 학습 유무를 확인한 결과, 주변 환경이 학습된 상태이면 위치 추적 모드로 전환을 하고, 영상 표시부에 위치 추적 모드임을 표시해주는 단계;
(c) 상기 위치 추적 모드로 전환되면 위치 추적 모드가 전체 참여모드인지를 확인하여 전체 참여 모드이면 스마트 인터랙티브 화이트보드 주변의 모든 움직임 및 모션을 인식하고, 전체 참여 모드가 아니면 발표자의 움직임 및 모션을 인식하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 인식한 움직임 및 모션 정보를 기초로 화면의 콘텐츠를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 제어방법.
- 청구항 8에서, 상기 (a)단계는,
상기 제1 및 제2 수신신호를 통해 인식한 모션 정보와 상기 터치 처리부를 통해 인식한 위치 정보의 비교를 통해, 모션 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 제어방법.
- 청구항 8에서, 상기 (d)단계는,
상기 물체 인식부에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자의 위치를 인식하고, 발표자가 입력한 콘텐츠를 발표자에 의해 가려지는 화면 위치를 제외한 다른 화면 위치에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 제어방법.
- 청구항 8에서, 상기 (d)단계는,
상기 물체 인식부에서 출력되는 모션 인식 정보를 기초로 발표자가 화면에 접근하는 경우, 가장 나중에 디스플레이한 콘텐츠를 발표자의 근접 위치로 이동시켜 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 와이-파이 위치 추적 기술을 이용한 스마트 인터랙티브 화이트보드장치 제어방법.
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