KR101553484B1 - Apparatus for detecting hand motion and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 손동작 인식 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 손동작 인식 장치는, 소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석하는 소리 분석부; 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션 및 진동을 분석하는 모션 인식부; 사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리, 모션 및 진동 값을 저장하는 데이터베이스부; 상기 분석된 소리, 모션 및 진동을 이용하여 상기 데이터베이스부로부터 사용자의 손동작을 인식하는 손동작 인식부; 및 상기 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 손의 모션과 추가적인 소리를 이용하여 모션의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 손의 모션 인식만을 이용하는 경우보다 소리의 유무 및 소리의 발생 횟수에 따라 인터페이스 장치에서 다양한 입력 패턴을 만들 수 있다.The present invention relates to a hand gesture recognition apparatus and a method thereof. A hand-operated recognition apparatus according to the present invention includes: a sound analyzer for analyzing a sound sensed by a sound sensor; A motion recognition unit for analyzing motion and vibration of a user sensed by the motion sensor; A database unit for storing respective sounds, motions, and vibration values corresponding to various hand motions of the user; A hand gesture recognition unit for recognizing a user's hand gesture from the database unit using the analyzed sound, motion, and vibration; And a control unit for generating a control signal corresponding to the recognized hand movement.
As described above, according to the present invention, the accuracy of the motion can be improved by using the motion of the hand and the additional sound. In addition, it is possible to make various input patterns in the interface device according to the presence or absence of sound and the number of occurrences of sound, as compared with the case of using only hand motion recognition.
Description
본 발명은 손동작 인식 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 손동작에 따른 박수소리와 같은 마찰음과 손의 모션을 함께 인식하는 센서 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hand-operated recognition apparatus and method, and more particularly, to a sensor and a method for recognizing a motion of a hand and a fricative sound such as an applause sound according to a hand-operated operation.
입력 인터페이스의 대표 장치로 키보드와 마우스를 뽑을 수 있을 것이다. 키보드와 마우스를 데스크탑 컴퓨터의 주입력장치라고 한다면, 모바일 컴퓨팅에 와서 터치 스크린 입력 인터페이스가 대세를 이루었다. 그 중에서도 MS 윈도우폰의 펜 터치방식, 애플 아이폰의 손 터치방식은 개인용 무선 단말기의 입력방식의 주류를 이루고 있다.You will be able to pull out the keyboard and mouse as a representative device for the input interface. If the keyboard and mouse were the main input devices of a desktop computer, the touch screen input interface came to the fore in mobile computing. Among them, the pen-touch method of MS Windows phone and the hand-touch method of Apple iPhone are mainstream of the input method of the personal wireless terminal.
그런데 이동성(Mobility)에서 파생된 모바일 기기가 진정한 이동성을 지니기 위해서 보다 편리한 유저 인터페이스 장치가 요구된다. 이와 관련하여 3D 자유 공간에서 사람의 손동작을 이용하는 입력 인터페이스는 최근 각광 받고 있는 분야이다.However, in order for a mobile device derived from mobility to have true mobility, a more convenient user interface device is required. In this regard, an input interface that utilizes human hand motions in 3D free space is a field of interest in recent years.
도 1은 기존의 기술에 따른 손동작 인식 장치에 따른 화면 제어를 나타낸다.FIG. 1 shows a screen control according to the conventional handwriting recognition apparatus.
손의 모션을 이용하는 입력 인터페이스 장치는 색상을 구분하는 RGB 카메라와 깊이를 구분하는 IR 카메라를 이용하여 손의 모션을 표현한다. 이러한 손의 모션을 이용하는 입력 인터페이스를 통하여 전자 지도, 각종 응용 프로그램을 제어할 수 있다.The input interface device using the motion of the hand expresses the motion of the hand using an RGB camera that distinguishes colors and an IR camera that distinguishes depths. It is possible to control the electronic map and various application programs through the input interface using the motion of the hand.
또한, 손의 모션과 사람의 음성을 함께 인식할 수 있는 인터페이스 장치는 게임기의 입력 장치로 사용되고 있다. 그런데, 손동작에 따른 소리, 이를테면 박수 소리와 같은 마찰음이 손의 모션에 추가적으로 인식된다면 인터페이스 장치에 확실성을 부여할 수 있을 수 있다. 예를 들면, 박수를 치는 동작을 통하여 인터페이스 장치에서 특정 명령을 수행할 경우, 불확실한 손의 모션 보다는 사람마다 개인차가 없이 일정한 주파수를 갖는 박수 소리를 이용한다면 인터페이스 장치에서 이벤트 발생의 유무에 관한 확실성을 보장할 수 있다.In addition, an interface device capable of recognizing both the motion of the hand and the human voice is used as an input device of a game machine. However, if a fricative sound such as a sound due to a hand gesture, such as an applause sound, is additionally recognized in the motion of the hand, certainty may be given to the interface device. For example, when a specific command is performed by an interface device through an applause operation, if an applause having a certain frequency is used without an individual difference for each person rather than an uncertain hand motion, Can be guaranteed.
손의 모션만을 이용하는 경우에 그 정확성에 한계가 있을 수 있다. 예를 들면, 기존의 손 모션 센서에 의하면 박수를 치려다가 중단한 손동작과 박수를 친 손동작을 구분하기 어렵다. 이렇듯 손을 움직이는 과정에서 손과 손끼리 또는 손과 물체가 접촉하여 발생하는 소리는 입력 인터페이스에서 중요한 요소가 될 수 있다.When using only the motion of the hand, its accuracy may be limited. For example, according to the conventional hand motion sensor, it is difficult to distinguish between the hand gestures interrupted by applause and the hand gestures influenced by applause. In the process of moving the hand, the sound generated by the contact between the hand and the hand or between the hand and the object may be an important factor in the input interface.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0138519호(2013.12.19)에 기재되어 있다.The technology that constitutes the background of the present invention is described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0138519 (Dec. 19, 2013).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 손동작에 따른 소리와 움직임을 인식하는 센서 및 그 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a sensor and a method for recognizing sound and movement according to a hand movement.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 손동작을 인식하여 제어 신호를 생성하는 장치에 있어서, 손동작 인식 장치는, 소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석하는 소리 분석부; 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션 및 진동을 분석하는 모션 인식부; 사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리, 모션 및 진동 값을 저장하는 데이터베이스부; 상기 분석된 소리, 모션 및 진동을 이용하여 상기 데이터베이스부로부터 사용자의 손동작을 인식하는 손동작 인식부; 및 상기 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for recognizing a hand gesture to generate a control signal, the apparatus including: a sound analyzer for analyzing a sound sensed by the sound sensor; A motion recognition unit for analyzing motion and vibration of a user sensed by the motion sensor; A database unit for storing respective sounds, motions, and vibration values corresponding to various hand motions of the user; A hand gesture recognition unit for recognizing a user's hand gesture from the database unit using the analyzed sound, motion, and vibration; And a control unit for generating a control signal corresponding to the recognized hand movement.
또한, 상기 소리 분석부는, 상기 센싱된 소리의 주파수 스펙트럼을 분석하여 박수, 핑거 스냅 및 물체 타격시에 발생하는 소리를 구별할 수 있다.In addition, the sound analyzer may analyze the frequency spectrum of the sensed sound to distinguish apples, finger snaps, and sound generated when an object is hit.
또한, 상기 소리 분석부는, 상기 모션 인식부에서 임계값 이상의 진동이 인식되는 경우에만, 상기 센싱된 소리를 분석할 수 있다.The sound analyzing unit may analyze the sensed sound only when the motion recognizing unit recognizes vibration of a threshold value or more.
또한, 상기 소리 분석부는, 소리를 전기 신호로 변환하는 마이크로폰; 상기 전기 신호를 일정한 레벨로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기를 통해 일정한 레벨로 증폭된 신호로부터 상기 소리의 주파수 대역에 해당하는 신호 성분을 필터링하여 출력하는 대역통과 필터; 상기 대역통과 필터로 필터링된 신호 성분을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 및 상기 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 손동작에 따른 소리를 판별할 수 있다.The sound analysis unit may further include: a microphone for converting sound into an electric signal; An amplifier for amplifying the electric signal to a predetermined level; A band pass filter for filtering a signal component corresponding to a frequency band of the sound from the signal amplified at a predetermined level through the amplifier and outputting the filtered signal component; An analog-to-digital converter for converting the signal components filtered by the band-pass filter into a digital signal; And analyzing a frequency spectrum of the digital signal to discriminate a sound according to a hand gesture.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 손동작을 인식하여 제어 신호를 생성하는 장치를 이용한 손동작 인식 방법은, 소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석하는 단계; 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션 및 진동을 분석하는 단계; 사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리, 모션 및 진동 값을 저장하는 단계; 상기 분석된 소리, 모션 및 진동을 이용하여 상기 저장된 소리, 모션 및 진동 값으로부터 사용자의 손동작을 인식하는 단계; 및 상기 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of recognizing a hand gesture using an apparatus for recognizing a hand gesture and generating a control signal, comprising the steps of: analyzing a sensed sound from a sound sensor; Analyzing the motion and vibration of the user sensed from the motion sensor; Storing respective sounds, motions, and vibration values corresponding to various hand motions of a user; Recognizing a user's hand gesture from the stored sound, motion, and vibration values using the analyzed sound, motion, and vibration; And generating a control signal corresponding to the recognized hand gesture.
본 발명인 손동작 인식 장치 및 그 방법에 따르면, 손의 모션과 추가적인 소리를 이용하여 모션의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 손의 모션 인식만을 이용하는 경우보다 소리의 유무 및 소리의 발생 횟수에 따라 인터페이스 장치에서 다양한 입력 패턴을 만들 수 있다.According to the hand-operated recognition apparatus and method of the present invention, motion accuracy can be improved by using motion of the hand and additional sound. In addition, it is possible to make various input patterns in the interface device according to the presence or absence of sound and the number of occurrences of sound, as compared with the case of using only hand motion recognition.
도 1은 기존의 기술에 따른 손동작 인식 장치에 따른 화면 제어를 나타낸다.
도 2는 소리가 발생되는 손동작의 예시를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에서 소리 분석부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 방법의 순서도이다.FIG. 1 shows a screen control according to the conventional handwriting recognition apparatus.
Fig. 2 shows an example of a hand gesture in which sound is generated.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a hand movement recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the sound analysis unit in FIG. 3;
5 is a flowchart of a hand movement recognition method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary, But do not preclude the presence or addition of one or more of the other features, numbers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.
본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 장치(100)는 손의 모션과 함께 소리를 인식하여 인식된 손의 모션 및 소리에 대응하는 제어 신호를 생성한다. 여기서, 소리는 손을 이용하여 발생할 수 있는 소리에 한정될 수 있다. 기존의 기술에 의할 경우, 음성과 손의 모션을 인식하는 장치는 이미 개시된 바 있다.The hand
도 2는 소리가 발생되는 손동작의 예시를 나타낸다.Fig. 2 shows an example of a hand gesture in which sound is generated.
도 2에 나타낸 것처럼, 손을 이용하여 발생할 수 있는 소리는 크게 3 가지로 분류될 수 있다. 도 2에서, (a)는 손바닥과 손바닥이 마주쳐서 박수를 치는 동작을 나타내고, (b)는 손가락의 마찰에 의한 핑거 스냅 동작을 나타내고, (c)는 손바닥이 다른 물체, 이를 테면 탁자를 타격하는 동작을 나타낸다.As shown in FIG. 2, sounds that can be generated by using the hand can be roughly classified into three types. Fig. 2 (b) shows a finger snap action due to the friction of the finger, Fig. 2 (c) shows a finger snap action when the palm of the hand touches another object, .
상기 그림에서, 각각의 경우에 발생하는 마찰에 의한 소리는 일반적으로 그 소리의 주파수 범위가 일정한 범위를 유지하고 있으며, (a) 내지 (c)의 경우에 소리 생성 방법의 차이에 따라 주파수 범위도 차이가 있기 때문에, (a) 내지 (c)는 서로 구별될 수 있다.In the above picture, the sound due to the friction generated in each case generally keeps the frequency range of the sound in a certain range, and in the cases of (a) to (c) Since there are differences, (a) to (c) can be distinguished from each other.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에서 소리 분석부의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a hand-operated recognition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a sound analysis unit in FIG.
도 3에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 장치(100)는 소리 분석부(110), 모션 인식부(120), 데이터베이스부(130), 손동작 인식부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.3, the
도 4에 나타낸 것처럼, 소리 분석부(110)는 증폭기(111), 대역통과 필터(112), 아날로그/디지털 변환기(113), 디지털 신호 처리기(114)를 포함한다.4, the
소리 센서(미도시)는 소리를 입력 받고, 상기 소리를 전기신호로 변환하여 소리 분석부(110)로 전송한다.A sound sensor (not shown) receives a sound, converts the sound into an electric signal, and transmits the electric signal to the
소리 분석부(110)는 입력된 전기신호를 증폭기(111)를 통해 증폭한다. 그리고, 증폭된 전기 신호는 대역통과 필터를 통해 일정 주파수 범위로 필터링 된다. 일정한 범위로 필터링된 전기 신호는 아날로그/디지털 변환기(113)를 통해 디지털로 변환된다. 마지막으로 디지털 신호 처리기(114)는 디지털화된 전기 신호의 스펙트럼을 분석하여 기 저장된 데이터베이스부(130)의 소리의 유형에 따른 스펙트럼과 비교하여 전기 신호가 박수, 핑거 스냅 또는 물체와의 마찰에 의한 것인지 판단한다. 여기서, 디지털 신호 처리기(114)는 입력된 전기 신호의 스펙트럼을 시간에 따라 분석하여 소리가 연속되어 발생한 경우, 소리의 발생 횟수, 이를 테면 박수의 횟수를 판단할 수 있다.The
또한, 소리 분석부(110)는 소리 센서(미도시)를 통해 소리 중에서 손동작에 따라 발생한 소리와 이외의 소리를 구별하기 위해서, 모션 인식부(120)에서 임계값 이상의 진동이 인식되는 경우에만 센싱된 소리를 분석할 수 있다. 박수, 핑거 스냅 또는 물체 타격과 같은 손동작에 의해 소리가 발생하는 경우, 손에서는 일정 정도의 진동이 발생한다. 따라서, 손동작에 의한 소리만을 분석하기 위해서, 소리 분석부(110)는 상기와 같이 모션 인식부(120)에서 임계값 이상의 진동이 인식되는 경우에만 작동될 수 있다.In order to distinguish sounds generated by hand movements from sounds other than sounds generated through sound by a sound sensor (not shown), the
모션 인식부(120)는 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션 및 진동을 분석한다. 즉, 모션 인식부(120)는 데이터베이스부(130)에 기저장된 모션의 패턴을 이용하여 센싱된 사용자의 모션이 어떠한 패턴에 해당하는지 분석할 수 있다. 여기서, 데이터베이스부(130)에 저장된 모션의 패턴들은 트리구조로 저장될 수 있다.The
모션 인식부(120)는 촬영 장치(미도시)를 통해 촬영된 사용자의 손동작을 나타내는 영상을 이용하여, 사용자의 손동작의 패턴을 분석할 수 있다. 또한, 모션 인식부(120)는 사용자의 손동작을 촬영한 영상에서 사용자 손의 관절을 검출하여, 관절의 운동에 따라 변하는 손동작을 서로 다른 패턴으로 인식할 수 있다. 이에 관해서는, 모션 인식 장치 분야에서 널리 알려진 기술적 사항에 해당하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
데이터베이스부(130)는 사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리, 모션 및 진동 값을 저장한다. 즉, 데이터베이스부(130)는 손동작에 의해 발생할 수 있는 소리의 종류마다 해당 소리 신호가 갖는 주파수 스펙트럼을 저장하여, 입력되는 소리의 주파수 스펙트럼과의 비교를 통해 소리를 분석할 수 있도록 한다. 또한, 데이터베이스부(130)는 소리에 대한 데이터베이스뿐만 아니라 모션의 패턴 및 임계 진동 값을 저장한다.The
손동작 인식부(140)는 분석된 소리, 모션 및 진동을 이용하여 상기 데이터베이스부(130)로부터 사용자의 손동작을 인식한다. 즉, 손동작 인식부(140)는 소리 분석부(110)에서 분석된 소리와 모션 인식부(120)에서 인식된 모션 및 진동을 이용하여 손동작을 복합적을 인식하게 된다. 예를 들면, 소리가 분석된 경우에 있어서, 손동작 인식부(140)는 소리의 종류, 소리의 발생 시간, 소리의 발생 횟수에 대한 정보 값과 함께 입력된 손 모션과 가장 유사한 패턴을 데이터베이스부(130)에서 찾아 해당 정보 값을 출력할 수 있다.The hand
즉, 손동작 인식부(140)는 모션 인식부(120)에서 실시간 촬영되는 손의 동작에 관한 영상을 전달받아 손의 동작에 따른 궤적을 가상의 3차원 공간 상에 맵핑하여 그 궤적에 대한 정보 값을 출력할 수 있다. 여기서, 상기 정보 값에는 발생한 소리의 종류, 소리의 발생 시간, 소리의 발생 횟수에 대한 정보 값이 포함된다.That is, the hand-
제어부(150)는 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성한다. 여기서, 제어부(150)는 손동작 인식부(140)에서 전송된 정보 값에 해당하는 제어 신호를 생성하게 된다. 예를 들어, 전송된 정보 값에 3차원 공간에서 손이 움직이는 궤적을 계산한 정보 값과 소리의 발생에 따른 소리의 종류, 소리의 발생 시간, 소리의 발생 횟수에 대한 정보 값이 포함되어 있는 경우, 제어부(150)는 궤적을 계산한 정보 값을 이용하여 컴퓨터 화면 상에서 손의 움직임과 연동하여 포인터의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 특정 주파수 대의 소리에 해당하는 이벤트를 실행하게 하거나, 발생 시간에 이벤트를 실행하게 하거나, 발생 횟수에 따라 서로 다른 제어 값 신호를 생성할 수 있다.The
이하 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a hand motion recognition method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of a hand movement recognition method according to an embodiment of the present invention.
설명의 편의상, 본 발명에 따른 손동작 인식 장치(100)를 마우스 또는 키보드와 같은 데스크탑 컴퓨터의 인터페이스 장치로 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.For convenience of explanation, a case where the hand-operated
먼저 소리 분석부(110)는 소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석한다(S510).First, the
사용자가 손의 모션 중 또는 정지된 손을 이용하여 핑거 스냅을 수행한 경우, 소리 분석부(110)는 소리 센서(미도시)로부터 센싱된 소리를 증폭하는 단계, 필터링하는 단계, 디지털 변환하는 단계를 통해 변환된 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 어떠한 동작에 따른 소리인지 분석한다. 여기서, 박수 소리, 핑거 스냅에 의한 소리와 탁자를 치는 경우의 마찰음은 서로 다른 주파수 대의 소리에 해당되므로 주파수 스펙트럼을 이용하면 서로 구별 될 수 있다. 여기서, 소리 분석부(110)는 주파수 스펙트럼을 통해 핑거 스냅의 횟수를 분석할 수 있다.When the user performs the finger snap in the motion of the hand or using the stopped hand, the
모션 인식부(120)는 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션 및 진동을 분석한다(S520).The
모션 인식부(120)가 진동의 유무를 분석하는 이유는, 손동작에 의해 소리가 발생하는 경우, 임계값 이상의 진동이 손동작에 수반되기 때문이다. 따라서, 소리 센서에 입력되는 손동작에 따른 소리 이외의 소리로 인한 오입력이 발생하지 않도록 진동 여부를 분석하게 된다. 그리고 모션 인식부(120)는 기존의 기술에 따라 카메라와 적외선 카메라를 통해 촬영된 영상을 이용하여 사용자의 모션을 분석한다. 이 경우, 분석된 손의 모션은 해당되는 수치의 정보 값을 이용하여 나타낼 수 있다.The reason why the
데이터베이스부(130)에 사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리, 모션 및 진동 값을 미리 저장한다(S530). 즉, 손동작에 따라 발생할 수 있는 여러가지 박수소리, 핑거 스냅에 의한 소리, 탁자 또는 여러 물체를 타격하는 경우에 발생할 수 있는 소리에 대한 주파수 스펙트럼이 저장될 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 임계값 이상의 진동 여부를 알아내기 위해, 임계 진동값이 저장될 수 있다. 또한, 트리구조를 이용하여 손의 동작을 패턴에 따라 구별한 손의 모션에 대한 정보 값 등이 저장될 수 있다.Motion, and vibration values corresponding to various hand motions of the user in advance in the database unit 130 (S530). That is, the frequency spectrum of sounds that can be generated when a variety of clapping sounds, finger snap sounds, and hitting of a table or a plurality of objects that may occur due to a hand gesture may be stored. Then, as described above, the critical vibration value can be stored in order to determine whether or not the vibration exceeds the threshold value. In addition, the information value of the motion of the hand which distinguishes the motion of the hand according to the pattern using the tree structure can be stored.
손동작 인식부(140)는 분석된 소리, 모션 및 진동을 이용하여 데이터베이스부(130)로부터 사용자의 손동작을 인식한다(S540). 즉, 손동작 인식부(140)는 3차원 공간에서의 모션의 궤적, 소리의 발생 여부, 소리의 종류, 소리의 횟수에 대한 정보 값과 데이터베이스부(130)에 저장된 값을 비교하여 사용자의 손동작을 인식한다.The
제어부(150)는 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성한다(S550). 예를 들면, 분석된 사용자의 손동작에 따라, 제어부(150)는 사용자의 손동작에 따른 궤적에 따라 마우스 포인트를 움직이게 하는 제어 신호를 생성하거나, 핑거 스냅 소리의 발생에 따라 클릭 명령을 수행하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 핑거 스냅 소리의 발생 횟수에 따라 해당 횟수의 숫자를 입력하거나 횟수에 해당하는 명령을 수행하는 제어 신호를 생성할 수도 있다.The
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식 장치 및 그 방법에 의하면, 손의 모션과 추가적인 소리를 이용하여 모션의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 손의 모션 인식만을 이용하는 경우보다 소리의 유무 및 소리의 발생 횟수에 따라 인터페이스 장치에서 다양한 입력 패턴을 만들 수 있다.As described above, according to the hand gesture recognition apparatus and method of the present invention, motion accuracy can be improved by using hand motion and additional sound. In addition, it is possible to make various input patterns in the interface device according to the presence or absence of sound and the number of occurrences of sound, as compared with the case of using only hand motion recognition.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims and equivalents thereof.
100: 손동작 인식 장치, 110: 소리 분석부,
111: 증폭기, 112: 대역통과필터,
113: 아날로그/디지털 변환기, 114: 디지털 신호 처리기,
120: 모션 인식부, 130: 데이터베이스부,
140: 손동작 인식부, 150: 제어부100: a hand movement recognition device, 110: a sound analysis section,
111: amplifier, 112: bandpass filter,
113: analog / digital converter, 114: digital signal processor,
120: motion recognition unit, 130: database unit,
140: a hand movement recognition unit, 150: a control unit
Claims (10)
소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석하는 소리 분석부;
모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션을 분석하는 모션 인식부;
사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리 및 모션을 저장하는 데이터베이스부;
상기 분석된 소리 및 모션을 이용하여 상기 데이터베이스부로부터 사용자의 손동작을 인식하는 손동작 인식부; 및
상기 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
상기 소리 분석부는,
상기 모션 인식부에서 임계값 이상의 진동이 인식되는 경우에만, 상기 센싱된 소리를 분석하는 손동작 인식 장치.An apparatus for recognizing a hand gesture to generate a control signal,
A sound analysis unit for analyzing the sensed sound from the sound sensor;
A motion recognition unit for analyzing a motion of a user sensed by the motion sensor;
A database unit storing respective sounds and motions corresponding to various hand motions of the user;
A handgrip recognition unit for recognizing a user's hand gesture from the database unit using the analyzed sound and motion; And
And a control unit for generating a control signal corresponding to the recognized hand movement,
Wherein the sound analysis unit comprises:
Wherein the motion recognition unit analyzes the sensed sound only when a vibration of a threshold value or more is recognized by the motion recognition unit.
상기 모션 인식부는,
상기 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 진동을 추가로 분석하고,
상기 데이터베이스부는,
사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 진동 값을 추가로 저장하고,
상기 손동작 인식부는,
상기 분석된 진동을 추가로 이용하여 상기 데이터베이스로부터 사용자의 손동작을 인식하는 손동작 인식 장치.The method according to claim 1,
Wherein the motion recognition unit comprises:
Further analyzing the vibration of the user sensed from the motion sensor,
The database unit,
Further storing respective vibration values corresponding to various hand motions of the user,
The hand-
And further recognizing a user's hand gesture from the database using the analyzed vibration.
상기 소리 분석부는,
상기 센싱된 (1140)소리의 주파수 스펙트럼을 분석하여 박수, 핑거 스냅 및 물체 타격시에 발생하는 소리를 구별하는 손동작 인식 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sound analysis unit comprises:
A hand gesture recognizing device for discriminating clapping, finger snapping, and sound generated when an object is hit by analyzing the frequency spectrum of the sensed sound (1140).
상기 소리 분석부는,
상기 소리 센서에서 전송된 전기 신호를 일정한 레벨로 증폭하는 증폭기;
상기 증폭기를 통해 일정한 레벨로 증폭된 신호로부터 상기 소리의 주파수 대역에 해당하는 신호 성분을 필터링하여 출력하는 대역통과 필터;
상기 대역통과 필터로 필터링된 신호 성분을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 및
상기 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 손동작에 따른 소리를 판별하는 디지털 신호 처리기를 포함하는 손동작 인식 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sound analysis unit comprises:
An amplifier for amplifying the electric signal transmitted from the sound sensor to a predetermined level;
A band pass filter for filtering a signal component corresponding to a frequency band of the sound from the signal amplified at a predetermined level through the amplifier and outputting the filtered signal component;
An analog-to-digital converter for converting the signal components filtered by the band-pass filter into a digital signal; And
And a digital signal processor for analyzing a frequency spectrum of the digital signal to discriminate a sound according to a hand movement.
소리 센서로부터 센싱된 소리를 분석하는 단계;
모션 센서로부터 센싱된 사용자의 모션을 분석하는 단계;
사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 소리 및 모션을 데이터베이스에 저장하는 단계;
상기 분석된 소리 및 모션을 이용하여 상기 저장된 소리 및 모션으로부터 사용자의 손동작을 인식하는 단계; 및
상기 인식된 손동작에 대응하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 센싱된 소리를 분석하는 단계는,
상기 모션 인식부에서 임계값 이상의 진동이 인식되는 경우에만, 상기 센싱된 소리를 분석하는 손동작 인식 방법.A hand movement recognition method using a device for recognizing a hand movement and generating a control signal,
Analyzing the sensed sound from the sound sensor;
Analyzing the motion of the user sensed from the motion sensor;
Storing respective sounds and motions corresponding to various hand motions of a user in a database;
Recognizing a user's hand gesture from the stored sound and motion using the analyzed sound and motion; And
Generating a control signal corresponding to the recognized hand gesture,
Wherein the analyzing the sensed sound comprises:
And analyzing the sensed sound only when the motion recognition unit recognizes vibration of a threshold value or more.
상기 센싱된 사용자의 모션을 분석하는 단계는,
상기 모션 센서로부터 센싱된 사용자의 진동을 추가로 분석하고,
상기 소리, 모션을 저장하는 단계는,
사용자의 다양한 손동작에 대응하는 각각의 진동 값을 추가로 저장하고,
상기 손동작을 인식하는 단계는,
상기 분석된 진동을 추가로 이용하여 상기 데이터베이스로부터 사용자의 손동작을 인식하는 손동작 인식 방법.The method according to claim 6,
Wherein the analyzing of the motion of the sensed user comprises:
Further analyzing the vibration of the user sensed from the motion sensor,
The step of storing the sound and the motion includes:
Further storing respective vibration values corresponding to various hand motions of the user,
The step of recognizing the hand-
And further using the analyzed vibration to recognize a user's hand gesture from the database.
상기 센싱된 소리를 분석하는 단계는,
상기 센싱된 소리의 주파수 스펙트럼을 분석하여 박수, 핑거 스냅 및 물체 타격시에 발생하는 소리를 구별하는 손동작 인식 방법.The method according to claim 6,
Wherein the analyzing the sensed sound comprises:
And analyzing the frequency spectrum of the sensed sound to distinguish applause, finger snap, and sound generated when an object is hit.
상기 센싱된 소리를 분석하는 단계는,
소리를 전기 신호로 변환하는 단계;
상기 전기 신호를 일정한 레벨로 증폭하는 단계;
상기 일정한 레벨로 증폭된 신호로부터 상기 소리의 주파수 대역에 해당하는 신호 성분을 필터링하여 출력하는 단계;
상기 필터링된 신호 성분을 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
상기 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 손동작에 따른 소리를 판별하는 단계를 포함하는 손동작 인식 방법.The method according to claim 6,
Wherein the analyzing the sensed sound comprises:
Converting the sound into an electrical signal;
Amplifying the electric signal to a constant level;
Filtering the signal component corresponding to the frequency band of the sound from the signal amplified at the predetermined level and outputting the signal component;
Converting the filtered signal component to a digital signal; And
And analyzing a frequency spectrum of the digital signal to discriminate a sound according to a hand movement.
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