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IT/SW 창의연구과정(기술개발형) -
   가속도 센서를 이용한 손가락 부착형 3차원 동작 및 필기 입력 시스템 개발

정보통신산업진흥원 - 개발기간 (2013.05.01 ~ 2014.04.30 )

 

1. 연구목표

 3축 가속도 센서를 이용한 스마트 기기용 통합 입력장치 개발        

     

2. 연구배경

 스마트 기기의 종류 및 보급률의 전 세계적인 급증에도 불구하고 스마트 기기별 독립적인 사용자 인터페이스로 인한 인터페이스의 다양성 및 복잡성 증대와 그에 따른 사용자 편의성이 하락하여 기기간의 연동을 기반으로한 응용의 발전을 저해하고 있다. 이에 따라 통합 인터페이스 개발이 필요한 현실이다. 본 연구를 통하여 스마트 기기용 통합 인터페이스를 개발하여 별도의 연결 설정 없이 다수의 스마트기기를 제어하고 제스처 및 필기 인식을 통합 키도브와 마우스 기능을 통합한 동일한 입력방식의 인터페이스를 연구한다.

 

3. 연구 방향

 ▣ 연구개발 목표
  ◆ 3축 가속도 센서를 이용한 스마트 기기용 통합 인터페이스 개발
    - 3D 필기 및 동작 인식 : 3차원 데이터를 이용한 필기 인식과 사용자 제스처 인식을 위한 3D 제어 알고리즘 개발
    - Mono interface : 제스처 및 필기 인식을 통해 키보드와 마우스 기능을 대체 가능한 통합 인터페이스 개발

 ▣ 인력양성 목표
  ◆ 소프트웨어 / 하드웨어 전문 석/박사급 인력 양성
    - 소프트웨어 개발 인력의 하드웨어 이해도 향상
    - 하드웨어 개발 인력의 소프트웨어 이해도 향상
    - 하드웨어 설계를 고려한 소프트웨어 개발 능력 함양
    - 알고리즘 최적화를 고려한 하드웨어 개발 능력 함양
    - 사용자 인터페이스 분야 전문 인력 양성

 ▣ 산학협력 목표
  ◆ 소프트웨어 / 하드웨어 기술 공유를 통한 연구 능력 향상 도모
  ◆ 산학 인력 교류를 통한 각 기관의 연구능력 배양
  ◆ 주관대학의 소프트웨어 알고리즘을 활용한 참여업체의 제품 설계

     

4. 연구내용

 ▣ 3D 필기 및 제스처 입력을 위한 소형 센싱 디바이스 구조 연구
  ◆ 기존 입력 장치에서 가능한 입력을 구현할 수 있는 효율적인 다바이스 구조 연구
    - 포인팅 기능을 위한 3축 가속도 센서 및 자이로 센서
    - 무선 입력을 위한 통신 모듈 및 배터리
    - 클릭 감지를 위한 탄성식 압력계


 ▣ 키보드 및 마우스 기능 통합을 위한 제어 명령 및 문자 입력 방식 연구
  ◆ 제어 대상 기기 및 해당 기기의 응용 실행 상태에 따른 입력 종류 자동 선택 방식 연구
    - 입력 대상 기기의 실행중인 응용에 따른 키보드/마우스 기능 변경
    - 사용자 제스처에 따른 키보드/마우스 모드 변경 기능
    - 입력 대상 기기의 종류에 따른 특화 제어 명령어 집합 자동 선택 기능
  ◆ 단일/다수 손가락 활용에 따른 입력 인터페이스 확장 방안 연구
    - 사용하는 손가락 수에 따른 입력 가능한 패턴 종류 연구
    - 각 손가락별 인체공학적 구조에 따른 제스처 편의성 연구
    - 화면 확대/축소와 같이 다수의 손가락을 사용에 적합한 제어 명령 연구

 ▣ 필기 인식과 사용자 제스처 인식을 위한 3D 제어 알고리즘 개발
  ◆ 문자 입력관 명령 입력을 위한 제스처 구분 방식 연구
    - 그래프 기반 필기 감지 알고리즘 및 3D 동작 패턴 기반 필기 감지 알고리즘의 정확도 및 편의성 분석을 통한 문자 입력 감지 알고리즘 개발
    - 센서 움직임의 패턴 분석 및 이를 활용한 문자/제스처 인식 알고리즘 개발
  ◆ 3축 가속도 센서와 자이로센서를 이용한 센서 동작 방향 및 속도 감지 알고리즘 개발
    - 실시간 제어 및 센싱 분해능 향상을 위한 고성능 센서 동작 방향 및 속도 감지 알고리즘 개발
    - 센서 모션에 따른 실시간 이벤트 처리 알고리즘 개발
  ◆ 손가락 움직임에 대한 인체공학적 분석을 바탕으로 한 효율적인 입력 방식 연구
    - 손가락 움직임 방식에 대한 인체 공학적 분석을 토대로 한 제스처 편의도 연구
    - 제스처 편의도 및 명령 사용 빈도에 따른 제스처별 명령 할당 방식 개발

 ▣ Bluetooth를 이용한 스마트 기기 직접 제어 방법 연구
  ◆ Bluetooth 4.0의 저전력 모드를 이용한 근거리 기기 직접 제어 방식 연구
  ◆ 인터페이스의 에너지 소비 최소화를 위한 이벤트 발생에 따른 모듈 on/off 방식 연구

   

5. 기대효과

 ▣ 사용자 편의성 개선을 통한 통합 인터페이스의 시장 활성화 도모
  ◆ 기존 PC 분야의 주요 제품이었던 키보드, 마우스와 같은 UI 기기 산업의 침체를 극복
  ◆ 통합 인터페이스 시장 개척 및 활성화에 따른 관련 부품 산업 활성화
  ◆ 스마트 기기의 접근성 및 편의성을 개선하여 스마트 기기 이용률 증대에 기여할 수 있으며, 이에 따른 스마트 기기 보급을 촉진하여 스마트 폰/패드, 스마트 TV, 스마트 가전 등과 관련된 전반적인 산업 규모 증대에 기여

 ▣ 스마트 기기의 사용자 인터페이스 관련 기술의 세계적 주도권 확보
  ◆ 통합 인터페이스에 대한 특허 및 기술을 선점하여 향후 기술 표쥰화 및 기술 주도권을 확보

 ▣ 특허 선점을 통한 기술 우위 확보
  ◆ 특허 선점을 통해 해외 후발 업체들의 시장 진입 시기를 늦추고 국내 업체의 기술 우위를 확보
  ◆ 특허 기술료 징수를 통한 경상수지 증대

 ▣ Natural user interface(NUI) 분야의 기술 수준 향상 도모
  ◆ 최근 다양한 형태의 기술들이 제안되고 있는 NUI 분야의 전반적인 기술 수준 향상에 기여

 ▣ 인력양성 목표
  ◆ 소프트웨어/하드웨어 전문 석/박사급 인력 양성

 ▣ 산학협력 목표
  ◆ 소프트웨어/하드웨어 기술 공유를 통한 연구 능력 향상 도모
  ◆ 산학 인력 교류를 통한 각 기관의 연구능력 배양
   



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