KR20110132208A

KR20110132208A - 휴대용 단말기의 영역 인식 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110132208A
Application number: KR1020110012486A
Authority: KR
Inventors: 함성일; 조성호; 이진욱; 연훈제; 김영기; 강필섭; 강신일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2011-12-07
Also published as: JP5930478B2; US10187867B2; US20150257119A1; WO2011152645A3; EP2578032B1; EP2578032A2; CN102918901A; US20110294517A1; CN102918901B; KR101702922B1; US9052192B2; JP2013536402A; EP2578032A4; WO2011152645A2

Abstract

자기장 발생 장치와 자기장 센서를 결합하는 방식 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 이용하여 사용자가 위치한 실내 영역의 확인하는 기술의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 휴대용 단말기의 영역 인식 장치는 제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구장 성분을 이용하여 1차적으로 휴대용 단말기의 위치를 파악하고, 제 1 이미지와 제 2 이미지를 이용하여 최종적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 영역 확인부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 단말기의 영역 인식 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING ZONE IN PORTABLE TERMINAL}

본 발명의 휴대용 단말기에서 자기장 센서를 이용하여 실내 영역을 인식하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기존의 자기장 발생 장치와 자기장 센서를 결합하는 방식 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 이용하여 사용자가 위치한 실내 영역의 확인을 가능하게 하기 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근, 휴대용 단말기는 현대인에게 없어서는 안될 필수품으로서 남녀 노소를 막론하고 사용하고 있으며, 서비스 제공자 및 단말기 제조자는 다른 업체와의 차별화를 위해 제품(또는 서비스)을 경쟁적으로 개발하고 있다.

예를 들어, 상기 휴대용 단말기는 폰북(phone book), 게임(game), 단문 메시지(short message), 이메일(e-mail), 모닝콜(morning call), MP 3(MPEG Layer 3), 스케줄 관리 기능, 디지털 카메라 및 무선 인터넷 서비스가 가능한 멀티미디어 기기로 발전하여 다양한 서비스를 제공한다.

또한, 상기와 같은 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기의 위치 다시 말해서 사용자의 위치를 측정하여 제공하는 위치 정보 서비스를 제공한다. 상기와 같은 위치 정보 서비스는 사용자의 현재 위치, 현재 위치 주변의 정류장, 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 등을 확인할 수 있어 사용자가 자주 사용하는 서비스 중 하나이다.

상기와 같은 서비스는 일반적으로 위성 항법 장치(GPS; Global Positioning System)를 사용하는 서비스로 위성 신호의 수신이 원할한 실외에서는 정확한 정보를 얻을 수 있지만 실내에서는 상기 위성 신호를 수신할 수 없어 위치 정보 서비스를 이용할 수 없다는 문제점이 있다.

상기와 같이 위성 신호를 수신할 수 없는 실내에서 위치 정보 서비스를 이용하기 위하여 무선랜(Wi-Fi) 신호를 활용하는 WPS(Wi-Fi Positioning System) 방식을 이용할 수 있다. 상기 방식은 삼각 측량(triangulation)과 지문(fingerprint) 방식으로 나눌 수 있으나 이 두가지 방식 모두 무선 랜의 신호 세기를 측정하여 사용하기 때문에 한 장소에 최소 3개 이상의 AP(Access Point)를 구비해야지 정확도가 높은 위치 정보 서비스를 제공할 수 있고, 사전에 AP의 정보(SSID, MAC address, 위치 등)를 데이터 베이스 형태로 관리해야하는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 방식 대신에 실내(바닥, 천장)에 격자 형태로 센서를 설치한 후, 상기 센서들로부터 발생되는 신호와 초음파 신호의 전달 속도의 차이를 이용하여 사용자의 위치를 파악하거나, 다수의 카메라, 압력 센서, 적외선, RFID를 활용하여 사용자의 위치를 파악할 수 있으나, 상기 방식은 센서 설치 비용이 많이 발생하게 된다.

뿐만 아니라, 자기장 센서를 활용한 위치인식 방식이 있으나 이는 자기장 발생 장치와 조합하여 구성해야하며 이는 센서를 이용한 방식과 같이 설치 비용 상승 문제가 발생한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대용 단말기에서 마그네틱 필드 센서를 이용하여 실내의 영역을 확인하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 휴대용 단말기에서 자기장 발생 장치 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 이용하여 실내에서의 영역 확인하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 휴대용 단말기에서 단말기의 자세에 따라 자기장 센서의 값을 보정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 단말기에서 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 이용하는 영역 인식 기술의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 단말기에서 지구 자기장 성분을 수집한 위치의 이미지를 이용하여 영역 인식 기술의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 휴대용 단말기의 영역 인식 장치는 제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구장 성분을 이용하여 1차적으로 휴대용 단말기의 위치를 파악하고, 제 1 이미지와 제 2 이미지를 이용하여 최종적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 영역 확인부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 휴대용 단말기의 영역 인식 방법은 제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구장 성분을 이용하여 1차적으로 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정과, 제 1 이미지와 제 2 이미지를 이용하여 최종적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 실내에 위치한 휴대용 단말기의 영역을 확인하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 자기장 발생 장치 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 측정하여 실내에서의 영역 확인함으로써 실내 영역 인식 장치의 설치 비용을 줄일 수 있다.

도 1(a)는 본 발명에 따라 자연적으로 발생하는 지구장을 이용하여 실내의 영역을 인식하는 휴대용 단말기의 구성을 도시한 블록도,
도 1(b)는 본 발명에 따라 자연적으로 발생하는 지구장을 이용하여 실내의 영역을 인식하는 영역 확인부의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 영역 인식 판단에 사용되는 기준 정보를 수집하는 과정을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 영역 인식 과정을 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 지구 자기장에 대한 핑거 프린트를 수집하는 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 각축에 해당하는 지구 자기장 성분을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 단말기가 지구의 수평면과 기울어진 상태를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 실내 영역을 인식하여 주변 기기를 제어하는 과정을 도시한 도면 및,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 설정한 데이터 전송이 가능한 영역을 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 설명에서는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 자기장 발생 장치 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장 성분을 이용한 영역 인식 기술의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 대하여 설명할 것이다. 상기 자연적으로 발생하는 지구 자기장 성분은 실내 벽 구조, 가전 제품의 배치, 금속 또는 광석을 포함하는 제품 등에 의해 왜곡되는 지구 자기장을 의미하는 것으로, 상기와 같이 왜곡되는 지구 자기장 성분은 시간에 따라 변화가 거의 없고 실내 위치에 따라 특유의 성분을 가짐으로 이를 실내 영역에서의 위치 판단에 이용하는 것이다. 더하여 본원 발명은 상기 지구 자기장 성분 외에 지구 자기장 성분을 수집한 위치의 이미지를 비교하여 영역 인식 성능을 향상시킬 것이다.

또한, 이하 설명에서 핑거 프린트는 영역 인식을 위한 위치에 해당하는 정보로 지구 자기장을 측정하여 계산된 수평 분력, 수직 분력, 방위각 등을 포함하는 지구 자기장 성분을 말하는 것이며, 사용자에 의해 미리 설정된(설정할) 영역에 대한 기준 핑거 프린트와 현재 휴대용 단말기의 위치에 해당하는 대상 핑거 프린트를 포함한다. 뿐만 아니라 이하 설명에서 기준 이미지는 기준 핑거 프린트를 설정한 지역의 주변 환경을 촬영한 이미지이고 대상 이미지는 대상 핑거 프린트를 설정한 지역의 주변 환경을 촬영한 이미지를 말한다.

도 1은 본 발명에 따라 실내의 영역을 인식하는 휴대용 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1(a)는 본 발명에 따라 자연적으로 발생하는 지구장을 이용하여 실내의 영역을 인식하는 휴대용 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.

상기 도 1(a)를 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 제어부(100), 영역 확인부(102), 메모리부(104), 입력부(106), 표시부(108) 및 통신부(110)를 포함하여 구성할 수 있다.

먼저, 상기 휴대용 단말기의 제어부(100)는 상기 휴대용 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터 통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라 상기 제어부(100)는 기준 영역으로 설정할 위치에 해당하는 지구 자기장 성분인 기준 핑거 프린트와 현재 위치에 해당하는 지구 자기장 성분인 대상 핑거 프린트를 수집하여 상기 휴대용 단말기가 위치한 현재 영역을 판단하도록 처리한다. 여기에서, 상기 핑거 프린트는 상기 휴대용 단말기의 수평 분력, 수직 분력, 방위각 등을 말하며, 상기 제어부(100)는 지구 자기장을 측정하여 상기 핑거 프린트를 수집할 수 있다.

즉, 상기 제어부(100)는 상기 휴대용 단말기의 사용자가 기준 영역으로 설정하고자 하는 영역에 대한 기준 핑거 프린트를 수집하여 저장함으로써 기준 영역을 설정한 후, 지속적으로 현재 위치에 대한 대상 핑거 프린트를 수집하여 두 핑거 프린트를 비교함으로써 현재 위치한 영역이 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역인지를 판단하도록 처리한다. 상기와 같이 현재 영역을 판단한 휴대용 단말기(제어부(100))는 해당 영역에 위치할 경우, 해당 영역에서의 특정 기능(예; 해당 영역에 존재하는 티비로 데이터 전송)을 수행하도록 처리할 수 있다.

더하여, 상기 제어부(100)는 상기 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트를 비교하여 영역을 인식하는 경우 인식율을 향상시키기 위하여 기준 이미지와 대상 이미지를 비교한 후 최종적으로 상기 휴대용 단말기가 위치한 현재 영역을 판단하도록 처리한다. 이는 핑거 프린트 만을 이용하여 영역을 인식할 경우, 서로 다른 영역에서 동일한 지구 자기장의 패턴이 감지되어 정확한 영역 인식이 불가능해지는 종래의 영역 인식 기술의 문제점을 해결하기 위함이다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 휴대용 단말기가 기준 영역으로 설정된 위치로 이동할 경우, 미리 등록한 연동 프로그램을 실행하여 기준 영역에서 주변 디바이스와 자동으로 연동하도록 처리할 수 있다.

상기 영역 확인부(102)는 상기 제어부(100)의 제어를 받아 상기 휴대용 단말기의 현재 위치를 판단하는데 사용하는 정보인 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트를 수집한다. 여기에서, 상기 핑거 프린트는 영역 인식을 위한 위치에 해당하는 정보로 지구 자기장을 측정하여 계산된 수평 분력, 수직 분력, 방위각 등을 말하는 것이며, 상기 영역 확인부(102)는 상기 휴대용 단말기의 3축(X, Y, Z) 가운데 Z축이 건물의 바닥과 천장 등으로부터 왜곡된 지구 자기장 값을 뚜렷하게 나타내기 때문에 지구 방향의 성분인 수직 분력을 영역 인식을 위해 사용하는 것이다. 예를 들어, 상기 휴대용 단말기가 10층짜리 빌딩 어느 곳에 위치하던지 Z 성분은 두꺼운 11개의 콘크리드 바닥/천장 구조물의 영향을 받으나 수평 성분인 X와 Y는 유리창문과 몇 개의 기둥과 벽의 영향만을 받을 뿐이다.

또한, 상기 영역 확인부(102)는 상기 휴대용 단말기의 Z축보다 약한 왜곡된 지구 자기장 성분을 포함하는 X축과 Y축의 값에서 방향 성분을 제거한 수평 분력을 이용하여 영역 판단을 위한 대표값으로 사용한다.

뿐만 아니라, 상기 영역 확인부(102)는 상기 휴대용 단말기의 지구 자기장의 수평 성분인 X축과 Y축 값을 이용하여 상기 방위각을 구한 후, 이를 이용하여 사용자의 방향 전환을 판단할 수 있음으로 고정된 한 위치에서도 사용자의 방향 전환에 따라 바뀌는 방위각을 영역 판단의 대표값으로 사용한다. 즉, 상기 영역 확인부(102)는 상기 휴대용 단말기의 방향 전환에 따라 변하는 수평 분력과 수직 분력의 값을 확인하기 위하여 방위각을 사용하는 것이다.

더하여, 상기 영역 확인부(102)는 상기 기준 핑거 프린트를 수집한 위치의 주변 환경을 촬영하여 기준 이미지라 정의하여 저장하고, 상기 대상 핑거 프린트를 수집한 위치의 주변 환경을 촬영하여 대상 이미지라 정의하여 저장한다. 이후, 상기 영역 확인부(102)는 1차적으로 핑거 프린트를 비교하여 후보 영역을 분류한 후, 상기 기준 이미지와 대상 이미지를 비교하여 최종적인 영역 판단을 수행한다.

상기 메모리부(104)는 롬(ROM : Read Only Memory), 램(RAM : Random Access Memory), 플래쉬롬(flash ROM)으로 구성된다. 상기 롬은 상기 제어부(100)와 상기 영역 확인부(102)의 처리 및 제어를 위한 프로그램의 마이크로코드와 각종 참조 데이터를 저장한다.

상기 램은 상기 제어부(100)의 워킹 메모리(working memory)로, 각종 프로그램 수행 중에 발생하는 일시적인 데이터를 저장한다. 또한, 상기 플래쉬롬은 전화번호부(phone book), 발신메시지 및 수신메시지와 같은 갱신 가능한 각종 보관용 데이터를 저장한다. 상기 메모리부(104)는 본 발명에 따라 상기 수집한 기준 핑거 프린터와 기준 이미지를 저장한다.

상기 입력부(106)는 0 ~ 9의 숫자키 버튼들과, 메뉴버튼(menu), 취소버튼(지움), 확인버튼, 통화버튼(TALK), 종료버튼(END), 인터넷접속 버튼, 네비게이션 키(또는 방향키) 버튼들 및 문자 입력 키 등 다수의 기능키들을 구비하며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키 입력 데이터를 상기 제어부(100)로 제공한다. 본 발명에 따라 상기 입력부(106)는 기준 영역 설정을 위한 사용자의 입력을 상기 제어부(100)로 제공한다.

상기 표시부(108)는 상기 휴대용 단말기의 동작 중에 발생되는 상태 정보, 제한된 숫자의 문자들, 다량의 동영상 및 정지영상 등을 디스플레이한다. 상기 표시부(108)는 컬러 액정 디스플레이 장치(LCD : Liquid Crystal Display)를 사용할 수 있으며, 상기 표시부(108)는 터치 입력 장치를 구비하여 터치 입력 방식의 휴대용 단말기에 적용할 경우 입력 장치로 사용할 수 있다.

상기 통신부(110)는 안테나(미도시)를 통해 입출력되는 데이터의 무선신호를 송수신 처리하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 송신인 경우, 송신할 데이터를 채널 코딩(Channel coding) 및 확산(Spreading)한 후, RF처리하여 송신하는 기능을 수행하고, 수신인 경우, 수신된 RF신호를 기저대역신호로 변환하고 상기 기저대역신호를 역 확산(De-spreading) 및 채널 복호(Channel decoding)하여 데이터를 복원하는 기능을 수행한다.

도 1(b)는 본 발명에 따라 자연적으로 발생하는 지구장을 이용하여 실내의 영역을 인식하는 영역 확인부의 구성을 도시한 블록도이다.

상기 도 1(b)를 참조하면, 상기 영역 확인부(102)는 센서부(111), 핑거 프린트 수집부(113), 자세 보정부(115), 이미지 획득부(117), 저장부(119), 핑거 프린트 비교부(121) 및 이미지 비교부(123)를 포함하여 구성할 수 있다.

먼저, 상기 센서부(111)는 상기 휴대용 단말기의 현재 위치 판단에 필요한 센싱 정보를 획득하는 센서로써, 지구 자기장을 측정할 수 있는 자기장 센서를 의미한다. 본 발명에서는 상기 자기장 센서로만 지구 자기장을 측정하도록 한정하는 것이 아니고 본 발명에 다른 실시 예에 따라 상기 센서부(111)는 지자기 센서를 포함할 수 있다.

상기 영역 확인부(102)의 핑거 프린트 수집부(113)는 상기 휴대용 단말기가 현재 위치하고 있는 영역을 판단하는데 사용하는 지구 자기장 성분인 상기 휴대용 단말기의 수평 분력, 수직 분력 및, 방위각 등을 수집한다. 상기와 같은 지구 자기장 성분은 핑거 프린트로 정의할 수 있다.

이때, 상기 핑거 프린트 수집부(113)는 상기 휴대용 단말기의 사용자가 설정하고자 하는 영역(기준 영역)에 대한 핑거 프린트인 기준 핑거 프린트를 수집하고, 상기 휴대용 단말기의 현재 위치에 대한 핑거 프린트인 대상 핑거 프린트를 수집한다. 여기에서, 상기 기준 핑거 프린트와 현재 핑거 프린트는 상기 휴대용 단말기의 현재 위치가 사용자가 설정한 기준 영역인지를 판단하는데 사용되며, 상기 핑거 프린트 수집부(113)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 일정 시간 동안 휴대용 단말기의 움직임이 감지되지 않을 경우, 상기 대상 핑거 프린트를 수집할 수 있다.

상기 자세 보정부(116)는 상기 휴대용 단말기가 항상 지구 수평면과 수평을 유지하는 자세를 취할 수 없기 때문에 상기 휴대용 단말기가 지구 수평면과 수평을 유지한 것과 같이 지구 수평면에 대한 X', Y'의 각도에 따라 상기 휴대용 단말기의 자기장 센서의 값을 보정한다.

상기 이미지 획득부(117)는 상기 휴대용 단말기가 위치한 영역을 정확하게 판단하기 위하여 기준 영역으로 설정된 위치의 주변 환경을 촬영하고, 상기 대상 핑거 프린트를 수집한 위치의 주변 환경을 촬영하는 것으로 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 상기 기준 이미지는 사용자가 설정한 기준 영역에 위치하였는지 판단하는데 사용하는 기준이 된다.

상기 저장부(119)는 상기 핑거 프린트 수집부(113)에 의해 수집된 핑거 프린트와 상기 이미지 획득부(117)에 의해 수집된 기준 이미지를 저장한다.

상기 핑거 프린트 비교부(112)는 상기 핑거 프린트 수집부(114)에 의해 수집된 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트를 비교하여 상기 휴대용 단말기의 현재 위치가 사용자가 설정한 기준 영역인지를 1차적으로 판단한다.

일 예로, 상기 핑거 프린트 비교부(112)는 상기 기준 핑거 프린트와 상기 대상 핑거 프린트의 비교 값이 일정 범위 안에 해당할 경우, 상기 두 핑거 프린트에 대한 영역은 서로 일치할 가능성이 있다고 판단할 수 있다.

상기 이미지 비교부(123)는 상기 핑거 프린트 비교부(112)의 영역 판단 결과를 최종적으로 확인하는 것으로, 1차적인 핑거 프린트 비교부(112)의 결과가 정확한지 기준 이미지와 대상 이미지를 비교하여 파악한다.

이때, 상기 이미지 비교부(123)는 Mean, Variance, Mean Squared Error, Peak Signal to Noise Ratio, Average Difference, Normalized Cross-Correlation, Maximum Difference, Laplacian Mean Squared Error, Normalized Absolute Error, Picture Quality Scale 등의 알고리즘을 이용하여 대상 이미지와 비교 이미지를 비교할 수 있다.

상기 영역 확인부(102)의 역할은 상기 휴대용 단말기의 제어부(100)에 의해 수행할 수 있으나, 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 설명의 편의를 위한 예시적인 구성이지 결코 본 발명의 범위를 제한하자는 것이 아니며, 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 구성이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 이들 모두를 상기 제어부(100)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.

이상은 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 자기장 발생 장치 대신에 자연적으로 발생하는 지구 자기장을 이용하여 실내에서의 영역 확인하기 위한 장치에 대하여 설명하였고, 이하 설명에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상기 장치를 이용하여 상기 휴대용 단말기가 위치한 실내 영역을 확인하기 위한 방법에 대하여 설명할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 영역 인식 판단에 사용되는 기준 정보를 수집하는 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 먼저 201단계에서 지구 자기장을 측정한 후, 203단계로 진행하여 영역 인식을 위한 위치의 핑거 프린트를 수집한다. 여기에서, 상기 핑거 프린트는 영역 인식을 위한 위치에 해당하는 지구 장기장 성분으로 수평 분력, 수직 분력, 방위각 등을 말하는 것으로, 하기 도 4에서 상세히 설명할 것이다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 205단계로 진행하여 상기 203단계에서 수집한 핑거 프린트를 기준 핑거 프린트라 정의한다. 여기에서, 상기 기준 핑거 프린트는 사용자가 등록할 영역에 대한 지구 자기장 성분으로 상기 휴대용 단말기의 현재 위치가 영역 인식을 위한 위치인지 판단하는데 사용한다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 207단계로 진행하여 카메라 모듈을 동작시킨 후, 209단계로 진행하여 기준 이미지를 촬영한다. 여기에서, 상기 기준 이미지는 기준 핑거 프린트를 설정한 지역(사용자가 설정한 기준 영역)의 주변 환경을 촬영한 이미지를 말하며 상기 휴대용 단말기는 장착된 카메라 모듈의 위치에 따라 현 위치를 기준으로 천장을 촬영하거나 벽면을 촬영할 수 있다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 211단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기가 사용자가 설정한 기준 영역에 위치할 경우 자동으로 실행되는 연동 프로그램을 등록한 후, 본 알고리즘을 종료한다. 상기 기준 이미지와 기준 핑거 프린트를 앞서 언급한 기준 정보라 정의할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 영역 인식 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 먼저 301단계에서 현재 위치에 대한 핑거 프린트를 수집한 후, 303단계로 진행하여 상기 301단계에서 수집한 핑거 프린트를 대상 핑거 프린트라고 정의한다. 이때, 상기 휴대용 단말기는 특정 위치에 위치하는 순간에 상기 대상 핑거 프린트를 수집하거나 이동중인 사용자의 위치를 확인하기 위하여 주기적으로 대상 핑거 프린트를 수집할 수 있다. 상기 특정 위치에 위치하는 순간은 사용자가 상기 휴대용 단말기를 특정 위치에 내려놓아 움직임이 없어지는 순간으로 상기 휴대용 단말기는 중력 가속도 센서를 활용하여 상기 대상 핑거 프린트의 수집 시점을 판단할 수 있다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 305단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기가 사용자에 의해 등록된 영역에 위치하였는지 판단하기 위하여 상기 기준 핑거 프린트와 상기 대상 핑거 프린트를 비교하는 과정을 수행한 후, 307단계로 진행하여 상기 305단계의 비교 결과를 확인한다. 이때, 상기 휴대용 단말기는 상기 기준 핑거 프린트를 기저장한 후, 수집되는 대상 핑거 프린트와 비교할 수 있으며 다른 실시 예에 따라 상기 수집한 두 핑거 프린트를 특정 서버로 전송하여 특정 서버로 하여금 상기 두 핑거 프린트를 비교하도록 할 수 있다.

즉, 상기 휴대용 단말기는 상기 두 핑거 프린트를 비교하여 현재 위치한 영역이 사용자에 의해 등록된 영역인지 판단하는 것이며, 일 예로 상기 휴대용 단말기는 상기 핑거 프린트에 해당하는 수평 분력, 수직 분력, 방위각 별로 분포를 구한 후, 두 핑거 프린트 사이에서 요소 별로 분포를 비교하여 유사한 정도에 따라 영역을 판단할 수 있다. 다른 실시 예로, 상기 휴대용 단말기는 수평 분력, 수직 분력, 방위각 별로 평균, 최소값, 최대값, 표준편차 등을 구한 후, 두 핑거 프린트 사이의 데이터 요소 별로 평균, 최소값, 최대값, 표준편차 등을 비교하여 유사한 정도에 따라 영역을 판단할 수 있는데 이때, 상기 휴대용 단말기는 핑거 프린트의 모든 요소 혹은 일부 요소를 비교할 수 있으며 요소 별 가중치를 다르게 설정할 수 있다.

이때, 상기 휴대용 단말기는 사용자에 의해 등록된 영역을 판단하는데 필요한 연산량을 줄이기 위하여 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.

1) 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트의 비교 과정을 줄여 연산량을 줄이는 방법.

먼저, 상기 휴대용 단말기는 불필요한 상기 기준 프린트와 대상 프린트의 비교에 따른 연산량을 막기 위하여 기준 핑거 프린트 등록시 보조적인 위치 정보를 설정할 수 있다. 여기에서, 상기 보조적인 위치 정보는 Cell ID, Wi-Fi의 SSID, GPS의 좌표 등을 말하는 것으로, 상기 휴대용 단말기는 보조적인 위치 정보로 등록된 영역에 해당하는 대상 핑거 프린트만을 분류하여 상기 기준 핑거 프린트와 비교하는 과정을 수행할 수 있다.(상기 Cell ID, Wi-Fi의 SSID는 신호 세기가 가장 센 정보를 사용한다.)

2) 대상 핑거 프린트를 수집하는 과정을 줄여 연산량을 줄이는 방법.

상기 휴대용 단말기는 앞서 설명한 바와 같이 기준 핑거 프린트 등록시 보조적인 위치 정보를 설정한 후, 보조적인 위치 정보로 등록된 영역에 위치할 경우에만 해당 영역에 대한 대상 핑거 프린트를 수집할 수 있다.

상기와 같은 방법은 상기 휴대용 단말기의 연산 과정을 줄이기 위한 것으로, 상기 두 개의 방법을 독립적으로 수행하거나 상기 두 방법을 조합하여 수행할 수 있다.

만일, 상기 307단계에서 상기 기준 핑거 프린트와 상기 대상 핑거 프린트의 정보가 유사하지 않을 경우, 상기 휴대용 단말기는 319단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기가 상기 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역에 위치하지 않았다고 판단한다.

한편, 상기 307단계에서 상기 기준 핑거 프린트와 상기 대상 핑거 프린트의 정보가 유사할 경우, 상기 휴대용 단말기는 1차적으로 상기 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역에 위치하였다고 판단한다. 이때, 상기 휴대용 단말기는 상기 대상 핑거 프린트와 유사한 다수의 기준 핑거 프린트를 확인할 경우, 후보 기준 핑거 프린트의 리스트를 작성한다.

여기에서, 상기 후보 기준 핑거 프린트가 발생하는 것은 서로 다른 영역에서 동일한 지구 자기장의 패턴이 감지되는 현상때문이다. 상기와 같은 현상으로 상기 휴대용 단말기는 정확한 영역 인식이 불가능하게 되어 본 발명에 따른 휴대용 단말기는 상기와 같은 1차적 영역 판단이 정확한지 확인하는 과정을 추가적으로 수행한다.

상기와 같이 1차적 영역 판단이 정확한지 확인하기 위한 휴대용 단말기는 309단계로 진행하여 카메라 모듈을 동작시킨 후, 311단계로 진행하여 현재 위치에 주변 환경을 촬영한다. 즉, 상기 휴대용 단말기는 현재 위치에 대한 지구 장기장 성분인 대상 핑거 프린트를 수집한 주변 환경을 촬영하여 대상 이미지로 정의하는 것이다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 313단계로 진행하여 기 저장된 기준 이미지(기준 영역에 해당하는 이미지)와 현재 위치의 주변 환경 이미지인 대상 이미지를 비교한 후, 315단계로 진행하여 상기 313단계의 비교 결과를 확인한다.

만일, 상기 315단계에서 기준 이미지와 대상 이미지가 유사하지 않음을 확인할 경우, 상기 휴대용 단말기는 상기 319단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기가 상기 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역에 위치하지 않았다고 판단한다.

한편, 상기 315단계에서 기준 이미지와 대상 이미지가 유사함을 확인할 경우, 상기 휴대용 단말기는 317단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기가 상기 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역에 위치하였다고 판단한다. 이때, 상기 휴대용 단말기가 대상 핑거 프린트와 유사한 다수의 기준 핑거 프린트를 확인한 경우, 상기 휴대용 단말기는 다수의 기준 핑거 프린트에 해당하는 기준 이미지들 가운데 상기 대상 이미지와 유사한 기준 이미지를 확인하여 기준 이미지에 해당하는 영역에 위치함을 판단할 수 있다.

상기와 같이 기준 핑거 프린트에 해당하는 영역에 위치함을 판단한 휴대용 단말기는 기 등록된 연동 프로그램을 실행하여 기준 영역에 위치한 디바이스와의 연동을 자동으로 수행할 수 있다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 본 알고리즘을 종료한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 지구 자기장에 대한 핑거 프린트를 수집하는 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 먼저 401단계에서 상기 휴대용 단말기의 각 축(X, Y, Z)에 해당하는 지구 자기장 성분(X', Y', Z')을 측정한다.

여기에서, 상기 휴대용 단말기의 X축은 하기 도 5와 같이 상기 휴대용 단말기의 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향을 나타내고, Y축은 상기 휴대용 단말기의 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 긴 방향을 나타내고, Z축은 화면과 수직 방향을 나타낸다. 상기 지구 자기장의 성분은 세기와 방향으로 이루어진 벡터 값으로, 상기 X축에 해당하는 지구 자기장의 성분 세기는 |X'|로 표현되고, 방향은 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향의 단위 벡터로 표현된다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 403단계로 진행하여 상기 301단계에서 측정한 지구 자기장 성분(X', Y', Z')과 하기 <수학식 1>을 이용하여 지구 총자기장의 세기(|T|)를 계산한다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 405단계로 진행하여 하기 <수학식 2>를 이용하여 지구 수평면에 대한 X', Y'의 각도(α, β)를 계산한다. 여기에서, 상기 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기가 항상 지구 수평면과 수평을 유지하는 자세를 취할 수 없기 때문에 상기 휴대용 단말기가 지구 수평면과 수평을 유지한 것과 같은 자세로 보정하는 것으로, 지구 수평면에 대한 X', Y'의 각도에 따라 상기 휴대용 단말기의 자기장 센서의 값을 보정하는 것이다.

여기에서, α는 X' 벡터가 지구 수평면과 벌어진 각도를 나타내며, β는 Y' 벡터가 지구 수평면과 벌어진 각도를 나타낸다. Xa'는 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향의 중력 가속도 성분을 나타내고, Ya'는 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 긴 방향의 중력 가속도 성분를 나타낸다. 또한, g0는 표준 중력 가속도로 9.80665 m/s² (~32.174 ft/s²) 값의 상수를 의미한다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 407단계로 진행하여 상기 305단계에서 계산한 수평면에 대한 X', Y'의 각도를 이용하여 수직 분력(|Z|)을 계산한다.

여기에서, 상기 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기가 지구 수평면과 기울어져 있을 경우, 상기 기울어진 각도를 활용하여 하기 <수학식 3>을 통해 지구 자기장 성분(X', Y', Z')로부터 자북 방향의 성분인 수직 분력을 계산할 수 있다. 만약, 상기 휴대용 단말기가 지구 수평면과 수평한 자세를 취할 경우, 상기 기울어진 각도가 "0"이 됨으로 하기 <수학식 3>에 상기 각도를 대입하여 상기 수평한 자세에 대한 수직 분력(|Z|)을 계산할 수 있다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 409단계로 진행하여 하기 <수학식 4>와 같이 수직 분력(|Z|)과 지구 총자기의 세기(|T|)를 이용하여 상기 휴대용 단말기의 수평 분력(|H|)을 계산하는데 사용되는 복각(I)을 계산한다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 411단계로 진행하여 하기 <수학식 5>와 같이 상기 309단계에서 계산한 복각과 총자지구 총 자기의 세기를 이용하여 상기 휴대용 단말기의 수평 분력(|H|)을 계산한 후, 413단계로 진행하여 상기 휴대용 단말기의 방위각(D)을 계산한다. 이때, 상기 휴대용 단말기는 방향 센서를 이용하여 상기 휴대용 단말기의 방위각을 계산하거나 또는 상기 휴대용 단말기의 화면과 수평을 이룬 평면을 기준으로 한 휴대용 단말기의 방향에 해당하는 지구 자기장 성분(X', Y')을 하기 <수학식 6>에 대입하여 계산할 수 있다.

상기 휴대용 단말기는 상기와 같은 상기 407단계에서 계산한 수직 분력(|Z|), 상기 411단계에서 계산한 수평 분력(|H|)과 상기 413단계에서 계산한 휴대용 단말기의 방위각(D)을 지구 자기장을 측정할 때마다 계산하며, 이는 상기 휴대용 단말기가 수집한 핑거 프린트라고 정의한다. 상기 핑거 프린트는 실내 영역에 위치한 휴대용 단말기의 위치에 해당하는 지구 자기장 성분으로 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트를 수집하는 경우에 모두 사용된다.

상기와 같이 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기의 3축(X, Y, Z) 가운데 Z축이 건물의 바닥과 천장 등으로부터 왜곡된 지구 자기장 값을 뚜렷하게 나타내기 때문에 지구 방향의 성분인 수직 분력을 영역 인식에 사용하고, 상기 휴대용 단말기의 Z축보다 약한 왜곡된 지구 자기장 성분을 포함하는 X축과 Y축의 값에서 방향 성분을 제거한 수평 분력을 영역 인식에 사용하는 것이다.

또한, 상기 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기의 지구 자기장의 수평 성분인 X축과 Y축 값을 이용하여 상기 방위각을 구하여 사용자의 방향 전환을 판단하여 고정된 한 위치에서도 사용자가 방향을 전환하면서 바뀌는 방위각을 영역 인식에 사용하는 것이다.

이후, 상기 휴대용 단말기는 본 알고리즘을 종료한다.

도 5는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 각축에 해당하는 지구 자기장 성분을 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 휴대용 단말기의 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향을 X축, 상기 휴대용 단말기의 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 긴 방향을 Y축, 화면과 수직 방향을 Z축이라 하면, 상기 휴대용 단말기의 각 축(X, Y, Z)에 해당하는 지구 자기장 성분은 X', Y', Z'가 된다.

상기 지구 자기장의 성분은 세기와 방향으로 이루어진 벡터 값이며, 상기 X축에 해당하는 지구 자기장의 성분 세기는 |X'|로 표현되고, 방향은 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향의 단위 벡터로 표현된다. 또한, 상기 Y축에 해당하는 지구 자기장의 성분 세기는 |Y'|로 표현되고, 방향은 화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 긴 방향의 단위 벡터로 표현된다.

도 6은 본 발명에 따른 휴대용 단말기가 지구의 수평면과 기울어진 상태를 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 휴대가 용이한 단말기로 지구의 수평면과 항상 수평을 유지할 수 없다.

도 6(a)에 도시한 바와 같이 상기 휴대용 단말기의 각 축(X, Y, Z)에 해당하는 지구 자기장 성분(X', Y', Z')은 지구 수평면과 기울어진 것을 알수 있다. 여기에서, α는 상기 휴대용 단말기의 X축에 해당하는 지구 자기장 성분(벡터 X')가 지구 수평면과 벌어진 각도를 나타내며, β는 상기 휴대용 단말기의 Y축에 해당하는 지구 자기장 성분(벡터 Y')가 지구 수평면과 벌어진 각도를 나타낸다.

상기와 같이 지구 수평면과 기울어진 상태인 휴대용 단말기가 실내 영역을 확인하기 위한 정확한 핑거프린트(수직 분력(|Z|), 수평 분력(|H|), 상기 휴대용 단말기의 방위각(D))를 수집할 수 없음에 따라 상기 휴대용 단말기는 도 6(b)에 도시한 바와 같이 중력 가속도 센서를 활용하여 Xa'(화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 짧은 방향의 중력 가속도 성분)과 Ya'(화면과 수평을 이룬 평면에서 화면 너비가 긴 방향의 중력 가속도 성분)을 측정하고 이를 이용하여 상기 도 4의 405단계와 같이 지구 자기장을 측정할 때 상기 단말기의 자세에 따라서 그 값을 보정해줘야 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 실내 영역을 인식하여 주변 기기를 제어하는 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 7을 참조하면, 상기 휴대용 단말기(701)는 제 1 티비(703)와, 제 2 티비(705)와 통신이 가능하며, 상기 티비들(703), (705)과 통신할 수 있는 영역을 설정하여 해당 영역에서는 자동으로 상기 티비들(703), (705)과 통신할 수 있다.

상기 휴대용 단말기(701)는 먼저 상기 티비(703), (705)와 통신하기 위한 영역에 대한 기준 핑거 프린트를 수집(710)한다.

여기에서, 상기 기준 핑거 프린트는 상기 데이터를 전송하기 위한 영역을 지정하기 위한 정보로 상기 휴대용 단말기(701)의 수직 분력(|Z|), 수평 분력(|H|) 및, 방위각(D)과 같은 지구 자기장 성분을 말한다.

상기와 같이 기준 핑거 프린트를 수집한 휴대용 단말기(701)는 기준 영역에 대한 이미지를 획득(712)하여 저장하여 제 1 티비(703)에 대한 기준 영역을 설정할 수 있다. 이때, 상기 휴대용 단말기(701)는 상기 티비와 통신할 수 있는 기준 영역을 설정하는 과정을 보여주기 위하여 상기 제 1 티비(703)에 대한 기준 영역 설정 과정만 도시하였으나, 상기 휴대용 단말기(701)는 상기 제 2 티비(705)와 통신할 수 있는 영역도 미리 설정할 수 있다.

상기와 같이 기준 영역 설정을 수행한 휴대용 단말기(701)는 영역 인식을 위하여 현재 위치의 핑거 프린트인 대상 핑거 프린트를 수집(714)하여 기준 핑거 프린트와 비교(716)한 후 상기 휴대용 단말기(701)의 위치를 판단할 수 있다.

즉, 상기 휴대용 단말기(701)는 현재 위치에 대한 핑거 프린트인 대상 핑거 프린트를 수집(714)한 후, 상기 수집한 대상 핑거 프린트와 기 저장하고 있는 기준 핑거 프린트를 비교(716)하여 두 핑거 프린트가 유사한지 확인하는 것이다.

만일, 상기 기준 핑거 프린트와 대상 핑거 프린트가 유사할 경우, 상기 휴대용 단말기(701)는 현재 위치한 영역이 티비와 통신할 수 있는 영역일 가능성이 있다고 판단할 수 있다.

이후, 본원 발명에 따른 휴대용 단말기(701)는 영역 인식율을 향상시키기 위하여 대상 핑거 프린트를 획득한 위치의 주변 환경을 촬영한 대상 이미지를 획득(718)한 후, 기 저장되어 있는 기준 이미지와 비교(720)함으로써, 상기 휴대용 단말기가 위치한 영역을 판단한다.

이는 서로 다른 영역에서 동일한 지구 자기장의 패턴이 감지됨에 따라 다수의 후보 핑거 프린트가 발생하여 정확한 영역 인식이 불가능하게 되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기와 같이 기준 이미지와 대상 이미지를 비교한 휴대용 단말기는 제 1 티비 영역(703)에 위치하였는지 확인(722)한다. 이때, 상기 휴대용 단말기(701)가 제 1 티비(703) 영역에 위치함을 확인(제 1 영역에 대한 기준 이미지와 대상 이미지가 유사)할 경우, 상기 휴대용 단말기(701)는 상기 제 1 티비(703)로의 데이터를 전송(724)한다. 일 예로, 상기 휴대용 단말기(701)는 제 1 티비(703) 영역에 위치함과 동시에 상기 제 1 티비(703) 영역에서 실행하도록 등록된 연동 프로그램을 실행한 후, 데이터 전송을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 데이터를 수신한 제 1 티비(703)는 수신한 데이터를 출력(726)하게 된다.

한편, 상기 기준 이미지와 대상 이미지를 비교하여 상기 휴대용 단말기(701)가 제 1 티비(703) 영역에 위치하지 않음을 확인할 경우 상기 휴대용 단말기(701)는 제 2 티비(705) 영역에 위치하였는지 확인(728)한다.

만일, 상기 휴대용 단말기(701)가 제 1 티비(703) 영역 및 제 2 티비(705) 영역에 위치하지 않을 경우, 대상 핑거 프린트를 수집하는 과정을 재수행한다.

하지만, 상기 휴대용 단말기(701)가 제 2 티비(705)와 통신할 수 있는 영역에 위치하였다고 판단할 경우, 상기 휴대용 단말기는 제 2 티비(705)로 데이터를 전송(730)하게 되며, 상기 제 2 티비(705)는 수신한 데이터를 출력(732)하게 된다. 이로 인하여, 상기 휴대용 단말기(701)의 사용자는 실내 영역의 이동에 따라 제 1 티비(703)로 출력되던 데이터를 제 2 티비(705)에서 지속적으로 확인할 수 있다. 이때, 상기 휴대용 단말기(701)는 제 2 티비(705) 영역에 위치함과 동시에 상기 제 2 티비(705)로 데이터를 전송하도록 하는 연동 어플리케이션을 실행한 후, 데이터 전송을 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 설정한 데이터 전송이 가능한 영역을 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 제 1 룸(700)과 제 2 룸(710)의 특정 영역에 대하여 기준 핑거 프린트를 수집하여 데이터 전송을 가능하게 하는 영역(기준 영역)(영역 1(702), 영역 2(712))을 설정하였다. 이때, 상기 휴대용 단말기는 도시된 참조번호 (b)와 같이 각각의 영역에 대한 촬영 이미지인 기준 이미지를 저장하고 있다.

상기 제 1 룸(700)과 제 2 룸(710)에는 각각 룸에 대한 티비(TV#1), (TV#2)가 존재하며, 상기 티비는 기 지정된 영역에 위치한 휴대용 단말기와 자동으로 통신 연결을 수행할 수 있다.

일 예로, 먼저 상기 휴대용 단말기의 사용자는 제 1 룸(700)에서 도시한 바와 같이 제 1 티비와 자동 연결을 가능하게 하는 제 1 영역(702)을 설정하고자 할 경우, 상기 휴대용 단말기의 사용자는 상기 제 1 영역(702)에 위치한 후, 상기 제 1 영역에 대한 핑거 프린트를 수집하게 될 것이다. 이때, 상기 제 1 영역(702)에 대한 핑거 프린트는 기준 핑거 프린트가 되며, 상기 수집된 기준 핑거 프린트는 대상 핑거 프린트와 비교하기 위하여 저장된다. 또한, 상기 휴대용 단말기는 상기 기준 핑거 프린트를 수집한 영역의 주변 환경을 촬영하여 기준 이미지로 등록한다.

또한, 상기 휴대용 단말기는 제 2 룸(700)에서 도시한 바와 같이 제 2 티비와 자동 연결을 가능하게 하는 제 2 영역(702)을 설정하기 위하여 제 2 영역에 대한 핑거 프린트 및 기준 이미지를 등록한다.

상기와 같이 기준 핑거 프린트와 기준 이미지를 수집하여 각각의 룸에 대한 기준 영역을 설정한 휴대용 단말기는 지속적으로 대상 핑거 프린트를 수집하거나 또는 상기 휴대용 단말기의 움직임이 없을 경우 대상 핑거 프린트를 수집한다. 즉, 상기 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기의 현재 위치를 파악하기 위하여 상기 휴대용 단말기의 사용자가 이동하는 영역(위치)에 대한 대상 핑거 프린트를 수집하는 것이다. 상기와 같이 대상 핑거 프린트를 수집한 상기 수집한 대상 핑거 프린트를 상기 기준 핑거 프린트와 비교하여 휴대용 단말기의 현재 위치를 파악한다.

상기 핑거 프린트는 실내 영역을 구분할 수 있는 정보로 상기 휴대용 단말기의 수직 분력(|Z|), 수평 분력(|H|) 및 방위각(D))와 같은 지구 자기장 성분을 말한다. 이로 인하여 상기 휴대용 단말기는 제 1 영역(702)에서 획득한 기준 핑거 프린트와 상기 휴대용 단말기의 현재 위치에 해당하는 대상 핑거 프린트를 비교함으로써, 사용자가 실내 어느 영역을 이동하더라도 현재 위치 및 기 설정한 기준 영역을 확인할 수 있다.

하지만 상기와 같이 지구 자기장 성분인 핑거 프린트만을 이용하여 영역을 확인할 경우, 제 1 룸에 대한 기준 핑거 프린트와 유사한 핑거 프린트가 제 2 룸에서 수집될 수 있다. 이는 상기 휴대용 단말기가 제 2 룸에 위치하지만 유사한 핑거 프린트를 이용하여 제 1 룸에 위치하였다고 판단할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 휴대용 단말기는 핑거 프린트를 수집한 위치의 주변 환경 이미지를 이용하여 제 1 룸에 대한 핑거 프린트인지 제 2 룸에 대한 핑거 프린트인지를 확인할 수 있다.

이에 따라 상기 휴대용 단말기는 대상 핑거 프린트와 기준 핑거 프린트를 비교하여 두 핑거 프린트가 서로 유사하다고 판단할 경우, 현재 위치의 주변 환경 이미지를 획득하여 기 저장하고 있는 기준 이미지와 비교한다.

만일, 상기 제 1 영역의 기준 이미지와 획득한 대상 이미지가 동일함을 확인할 경우, 상기 휴대용 단말기는 제 1 영역에 위치하였다고 판단하여 상기 제 1 티비로 데이터를 전송하게 된다.

이후, 상기 휴대용 단말기의 사용자가 제 1 티비를 이용하여 상기 휴대용 단말기에 저장된 데이터를 시청하는 도중에 제 2 룸(710)으로 이동하여 제 2 영역(702)에 상기 휴대용 단말기를 위치시킬 경우, 상기 휴대용 단말기는 지속적으로 수집하는 대상 핑거 프린트와 제 2 룸(710)에 해당하는 기준 핑거 프린트를 비교하게 된다.

만일, 상기 휴대용 단말기가 두 핑거 프린트를 비교하여 상기 제 2 영역 (712)안에 위치하였다고 판단할 경우, 상기 휴대용 단말기는 제 2 영역에 대한 기준 이미지와 대상 이미지를 비교한다.

만일, 상기 기준 이미지와 대상 이미지가 동일할 경우, 상기 휴대용 단말기는 제 2 영역에 위치하였다고 판단하여 제 2 티비로 현재 감상 중인 사진/동영상을 전송하여 상기 제 2 티비를 통해 상기 휴대용 단말기에 저장된 데이터를 지속적으로 시청할 수 있도록 한다.

하지만 상기 기준 이미미와 대상 이미지가 동일하지 않을 경우, 상기 휴대용 단말기는 기준 영역에 위치하지 않았다고 판단할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

휴대용 단말기의 영역 인식 장치에 있어서,
제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구장 성분을 이용하여 1차적으로 휴대용 단말기의 위치를 파악하고, 제 1 이미지와 제 2 이미지를 이용하여 최종적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 영역 확인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
제 1 영역에 대한 제 1 지구장 성분과 제 2 영역에 대한 제 2 지구 자기장 성분 을 수집하는 핑거 프린트 수집부와,
상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 이미지를 획득하는 이미지 획득부와,
상기 제 1 지구 자기장 성분 및 제 1 이미지를 저장하는 저장부와,
상기 제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구 자기장 성분을 비교하여 1 차적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 핑거 프린트 비교부와,
상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 최종적인 위치를 파악하는 이미지 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,
상기 휴대용 단말기의 영역 인식 장치는,
상기 휴대용 단말기가 기 설정된 영역에 위치함을 확인할 경우, 기 등록된 연동 프로그램을 실행시키도록 처리하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항에 있어서,
상기 이미지 비교부는,
Mean, Variance, Mean Squared Error, Peak Signal to Noise Ratio, Average Difference, Normalized Cross-Correlation, Maximum Difference, Laplacian Mean Squared Error, Normalized Absolute Error, Picture Quality Scale 가운데 적어도 어느 한 가지 알고리즘을 이용하여 상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 최종적인 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
상기 휴대용 단말기의 3축에 해당하는 지구 자기장을 이용하여 지구 자기장 성분을 측정하는 휴대용 단말기의 영역 인식 장치.
제 2항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
지구 수평면에 대한 상기 휴대용 단말기의 수평을 보정하여 상기 지구 자기장 성분을 획득하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,
상기 지구 자기장 성분은,
영역 인식을 위한 위치에 해당하는 정보로 지구 자기장을 측정하여 계산된 수평 분력(|H|), 수직 분력(|Z|), 방위각(D) 가운데 적어도 어느 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서,
상기 지구 자기장 성분은,
실내 벽 구조, 가전 제품의 배치, 금속 또는 광석을 포함하는 제품에 의해 왜곡되는 지구 자기장으로 시간에 따라 변화가 거의 없고 실내 위치에 따라 특유의 성분을 가지는 성분을 의미하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
하기 <수학식 7>을 이용하여 상기 수직 분력(|Z|)을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
<수학식 7>
제 7항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
하기 <수학식 8>을 이용하여 상기 수평 분력(|H|)을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
<수학식 8>

여기에서, 상기 수평 분력은 지구 총자기의 세기(|T|)와 복각(I)을 이용하여 계산한다.
제 7항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
하기 <수학식 9>를 이용하여 지구 자기장의 편각을 구하거나 방향 센서의 값을 이용하여 상기 방위각(D)을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
<수학식 9>
제 2항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 해당하는 지구 자기장 성분별 분포를 비교하거나 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 해당하는 지구 자기장 성분의 평균, 최소값, 최대값, 표준편차를 비교하여 상기 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
영역 인식에 비중이 있는 성분에 가중치를 적용하여 지구 자기장 성분의 평균, 최소값, 최대값, 표준편차를 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항에 있어서,
상기 영역 확인부는,
상기 제 1 영역에 대한 지구 자기장 성분 설정시 보조적인 위치 정보(Cell ID, Wi-Fi의 SSID, GPS의 좌표)를 설정한 후, 보조적인 위치 정보로 등록된 영역에 대한 지구 자기장 정보만을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
휴대용 단말기의 영역 인식 방법에 있어서,
제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구장 성분을 이용하여 1차적으로 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정과,
제 1 이미지와 제 2 이미지를 이용하여 최종적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,
상기 휴대용 단말기의 영역 인식 방법은,
제 1 영역에 대한 제 1 지구장 성분과 제 2 영역에 대한 제 2 지구 자기장 성분 을 수집하는 과정과,
상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 이미지를 획득하는 과정과,
상기 제 1 지구 자기장 성분 및 제 1 이미지를 저장하는 과정과,
상기 제 1 지구 자기장 성분과 제 2 지구 자기장 성분을 비교하여 1 차적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정과,
상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 최종적인 위치를 파악하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,
상기 휴대용 단말기의 영역 인식 방법은,
상기 휴대용 단말기가 기 설정된 영역에 위치함을 확인할 경우, 기 등록된 연동 프로그램을 실행시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,
상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 최종적인 위치를 파악하는 과정은,
Mean, Variance, Mean Squared Error, Peak Signal to Noise Ratio, Average Difference, Normalized Cross-Correlation, Maximum Difference, Laplacian Mean Squared Error, Normalized Absolute Error, Picture Quality Scale 가운데 적어도 어느 한 가지 알고리즘을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,
상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 제 1 지구 자기장 성분을 수집하는 과정은,
상기 휴대용 단말기의 3축에 해당하는 지구 자기장을 이용하여 지구 자기장 성분을 측정하는 과정임을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,
상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 제 1 지구 자기장 성분을 수집하는 과정은,
지구 수평면에 대한 상기 휴대용 단말기의 수평을 보정하여 상기 지구 자기장 성분을 획득하는 과정임을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,
상기 지구 자기장 성분은,
영역 인식을 위한 위치에 해당하는 정보로 지구 자기장을 측정하여 계산된 수평 분력(|H|), 수직 분력(|Z|), 방위각(D) 가운데 적어도 어느 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21항에 있어서,
상기 지구 자기장 성분은,
실내 벽 구조, 가전 제품의 배치, 금속 또는 광석을 포함하는 제품에 의해 왜곡되는 지구 자기장으로 시간에 따라 변화가 거의 없고 실내 위치에 따라 특유의 성분을 가지는 성분을 의미하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21항에 있어서,
상기 수직 분력(|Z|)은,
하기 <수학식 10>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
<수학식 10>
제 21항에 있어서,
상기 수평 분력(|H|)은,
하기 <수학식 11>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
<수학식 11>

여기에서, 상기 수평 분력은 지구 총자기의 세기(|T|)와 복각(I)을 이용하여 계산한다.
제 21항에 있어서,
상기 지구 자기장 편각은,
하기 <수학식 12>를 이용하여 구하고, 상기 방위각(D)는 방향 센서의 값을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
<수학식 12>
제 16항에 있어서,
상기 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정은,
상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치에 해당하는 지구 자기장 성분별 분포를 비교하거나 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치에 해당하는 지구 자기장 성분의 평균, 최소값, 최대값, 표준편차를 비교하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26항에 있어서,
상기 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정은,
영역 인식에 비중이 있는 성분에 가중치를 적용하여 지구 자기장 성분의 평균, 최소값, 최대값, 표준편차를 비교하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,
상기 1 차적인 휴대용 단말기의 위치를 파악하는 과정은,
보조적인 위치 정보(Cell ID, Wi-Fi의 SSID, GPS의 좌표)를 설정한 후, 보조적인 위치 정보로 등록된 영역에 대한 지구 자기장 정보만을 비교하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 영역은 사용자가 설정한 영역이고, 상기 제 2 영역은 이동에 따라 휴대용 단말기가 위치한 영역임을 특징으로 하는 장치.
제 15항에 있어서,
상기 제 1 영역은 사용자가 설정한 영역이고, 상기 제 2 영역은 이동에 따라 휴대용 단말기가 위치한 영역임을 특징으로 하는 방법.