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주변 전기장 측정센서를 이용한 손동작 신호 검출을 위한 신호처리시스템 연구
Study on Signal Processing Method for Extracting Hand-Gesture Signals Using Sensors Measuring Surrounding Electric Field Disturbance 원문보기

스마트미디어저널 = Smart media journal, v.6 no.2, 2017년, pp.26 - 32  

천우영 (전남대학교 전자컴퓨터공학과) ,  김영철 (전남대학교 전자컴퓨터공학과)

초록
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본 논문에서는 지구전기장 왜란신호를 전위차로 변환하는 EPIC(Electric Potential Integrated Circuit) 센서를 이용한 NUI(Natural User Interface) 기술의 요소기술인 신호검출 전자회로를 기반으로 LED 조명을 제어하는 시스템을 구현하였다. 기존에는 CIB 개발 장비를 통해서만 제한적인 형태로 이용 가능했던 신호를 모든 EPIC 센서 각각의 신호를 추출할 수 있도록 개발된 신호검출 전자회로를 이용하였다. 이렇게 추출한 신호는 이후 손동작 인식프로세스에서 특징추출 등의 과정에서 더 많은 자유도와 성능개선 효과를 보여준다. 설계되어 제작된 회로의 실제 응용시스템으로서 적용성을 검증하기 위하여 4개의 손동작으로 LED 조명의 on/off 와 밝기를 조정할 수 있는 시스템을 설계하였다. 기존의 EPIC 센서를 이용하여 명령체계를 구축하고 인터페이스 제어신호를 이용하여 보다 빠른 패턴인식 처리 속도를 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we implement a signal-detecting electric circuit based LED lighting control system which is essential in NUI technology using EPIC converting surrounding earth electric field disturbance signals to electric potential signals. We used signal-detecting electric circuits which was develo...

주제어

#지구전기장   #EPIC 센서   #패턴인식  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 아날로그 신호를 디지털화 하여 PC로 전달할 수 있는 장치를 구성하였다. USB를 통하여 전달되어진 디지털 신호에 대하여 손동작 인식이 가능하도록 신호처리를 할 수 있는 시뮬레이터에 대하여 연구하였다. 시뮬레이터는 GL 기반의 컴파일러를 사용하였다.
  • 본 논문에서는 EPIC 센서를 이용하여 손동작의 움직임을 파악하여 일련의 제어신호로 사용하고자 하는 NUI 개념의 시스템의 연구에 대하여 제안하였다. 기존의 선행 연구되던 패턴인식 알고리즘 기반이 아닌 신호의 특성을 파악하여 분류하는 기법을 연구하였다. 제안한 기법을 통하여 센서로 부터 입력되어진 신호에 대하여 4가지 패턴을 분류하여 명령체계로 만드는 인터페이스에 대하여 연구하였다.
  • 본 논문에서는 EPIC 센서를 이용하여 손동작의 움직임을 파악하여 일련의 제어신호로 사용하고자 하는 NUI 개념의 시스템의 연구에 대하여 제안하였다. 기존의 선행 연구되던 패턴인식 알고리즘 기반이 아닌 신호의 특성을 파악하여 분류하는 기법을 연구하였다.
  • 본 연구팀은 EPIC 센서를 이용하여 사용자의 손동작으로부터 발생하는 주변 지구 전자기장 신호의 입력을 인터페이스하기 위한 전자회로를 구현하였다[10]. 본 논문에서는 개발된 인터페이스 HW를 이용하여 신호를 검출하고 동작인식을 위한 전처리 신호처리 방법을 제안한다. 이를 이용하여 LED조명의 컨트롤 부분에 응용하였다.
  • 본 연구에서는 이러한 제약 사항들을 극복하고자 확장성이 가능한 신호처리 장치를 제안하였으며, threshold 기능을 통하여 동작이 이루어 질 때 감지가 될 수 있도록 하였으며 평균값 추출방법을 이용하여 원하지 않는 동작에 대한 감쇄 기능도 포함 하였다. 신호의 envelop은 0.
  • 본 연구팀은 EPIC 센서를 이용하여 사용자의 손동작으로부터 발생하는 주변 지구 전자기장 신호의 입력을 인터페이스하기 위한 전자회로를 구현하였다[10]. 본 논문에서는 개발된 인터페이스 HW를 이용하여 신호를 검출하고 동작인식을 위한 전처리 신호처리 방법을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
EPS란 무엇인가? EPS (Electric Potential Sensor)는 주변에 흐르고 있는 전기장 내에 왜란이 생기고 이를 전위차로 변환하여 주는 센서이다[6]. EPS에 손동작을 취했을 때 주변 지구전기장의 왜란에 의해 발생하는 전위차 신호를 얻어 동작 인식 시스템에 적용하여 동작을 인식할 수 있게 된다[7-9].
전자기기의 입력방식을 입력선의 유무를 통해 구분하면 어떻게 구분할 수 있는가? 이러한 전자기기의 입력방식은 다양한 분류방법이 가능하지만 입력선의 구분으로도 구분이 가능하다. 입력선의 유무를 가지고 구분하면 유선방식과 무선방식으로 구분할 수 있다. 무선의 방식으로는 RF를 이용한 방법이 주를 이루고 있다.
NUI는 무엇에 응용되고 있는가? 또한 이러한 방식으로 제어하고 사용할 수 있는 인터페이스의 중요성이 대두되고 있다[2]. 인간과 정보기기간의 상호작용을 하던 인터페이스에서 발달한 NUI (Natural User Interface) 는 게임 등의 엔터테인먼트, 조명, TV 제어 등의 다양한 분야에 응용되고 있다. 이전의 것보다 발전된 NUI 구현을 위해 센서를 이용하여 다양한 인간의 생체신호나 몸짓, 동작 등을 인식하는 시스템이 꾸준히 연구되고 있다[3,4].
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참고문헌 (11)

  1. A. Valli, "Notes on Natural Interaction", http://www.citeulike.org/user/eckel/article/4324923, 2005. 

  2. W. Liu, "Natural User Interface-Nect Mainstream Product User Interface," IEEE, CAIDCD, 2010. 

  3. 김형일, "모바일 단말에서의 가속도 센서 기반 제스처 인식 기술 개발," 경희대학교 박사학위논문, pp. 1-99, 2012. 

  4. 홍동표, 우운택, "제스처기반 사용자 인터페이스에 대한 연구 동향," Telecommunications review, 제18권 제3호, pp.403-413, 2008. 

    상세보기

  5. 하일곤, "모바일 UI의 진화 : Beyond Touch," LG 경제연구원 Weekly 포커스, pp. 19-24, 2012. 

  6. Sean Connor, "EPIC : A New Epoch in Electric Potential Sensing", http://www.sensorsmag.com/sensors/electricmagnetic/epic-a-new-epoch-electric-potential-sensing-8961, 2011. 

  7. 조정재, 김영철. "EPIC 센서를 이용한 Hand Tracking 및 Calibration 알고리즘", 한국스마트미디어학회 스마트미디어 저널, 제2권, 제1호, pp. 27-30, 2013년 3월. 

  8. 장진수, 김영철. "전위차계 센서를 이용한 원격센싱을 위한 ELF대역 EMI 제거 및 PLN 응용연구", 한국스마트미디어학회 스마트 미디어 저널, 제4권, 제1호, pp.33-38, 2015년 3월. 

  9. 천우영, 이석현, 김영철, "LabVIEW 기반 EPS 동작신호 검출 및 분석시스템 구현", 한국스마트미디어학회 스마트미디어 저널, 제5권, 제3호, pp. 25-29, 2016년 9월. 

  10. 천우영, 이석현, 김영철, "인체전자기장 신호를 응용하여 손동작 인식을 위한 하드웨어 구현에 대한 연구", 한국스마트미디어학회 스마트미디어 저널, 제5권, 제3호, pp. 49-53, 2016년 9월. 

  11. Plessey Semiconductors Ltd, “EPIC Sensor Applications GuideBook”, Document:292462, http://www.plesseysemi.com. 

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