移动体的姿势识别装置以及基于位置的附加服务提供系统的制作方法

本发明涉及一种移动体的姿势识别装置以及基于位置的附加服务提供系统。

背景技术：

基于位置的服务(LBS,Location Based Service)通过定位技术掌握用户的位置，并基于所掌握的结果提供各种信息或服务，最近随着具备GPS、地磁传感器、照相机、RFID等功能的智能手机的问世，正积极地研究着基于位置的服务。

目前在研究的基于位置的服务主要涉及利用GPS和移动通信网络的定位技术、基于无线局域网信号模式匹配(Pattern Matching)算法的定位技术等室外定位系统(outdoor localization system)。

然而，这种室外定位系统并不适用于要求高定位精度(accuracy of location estimation)的室内环境。其原因在于，室外定位系统即便在室外确保适当的性能，但是在室内由于墙壁等室内结构物引起的信号干扰等影响，难以进行精确的室内定位。

为了解决这种问题，韩国公开专利第2014-0055109号(移动节点位置识别装置以及方法)公开了一种识别移动节点位置的技术，其利用从一个以上的基准节点传输至移动节点的接收信号的强度的相关信息。

此外，韩国公开专利第2014-0066570号(导航系统以及方法)公开了一种技术，其在室内预定地点附着包含识别信息的条形码，识别了条形码就能识别用户位于室内地图上的哪个位置，并予以提示。

如此，正开发着为了基于位置的服务、访问者位置追踪等目的而精确地识别位于建筑物内的用户位置的各种技术。

然而，这些位置识别技术的局限性在于，只能掌握用户位于室内空间上的哪个位置，却无法确认在其位置注视着哪个方向，因此无法在展览厅、动物园等处提供考虑用户的位置和注视方向的基于位置的服务。

技术实现要素：

所要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种移动体的姿势识别装置以及基于位置的附加服务提供系统，能够利用偏振光(polarized light)特性精确地掌握移动体的姿势(例如，注视方向)，并且能够根据所掌握的移动体的姿势提供基于位置的服务。

通过下面的说明，除此之外的本发明的其它目的将会易于理解。

解决技术问题的方案

根据本发明的一方面，提供一种移动体的姿势识别装置，其包括：第一偏振部和第二偏振部，设置成彼此间具有透光轴差值，分别接收从隔开设置在上部位置的偏振光源发射的光；第一照度计和第二照度计，所述第一照度计设置在所述第一偏振部的下部，所述第二照度计设置在所述第二偏振部的下部；以及解析部，利用分别对应于所述第一偏振部和所述第二偏振部的检测光变化曲线以及分别由所述第一照度计和所述第二照度计测定的照度值，生成所述移动体的姿势信息。

所述解析部可以利用分别通过所述第一照度计和所述第二照度计测定的照度值，计算出所述偏振光源所具备的基准偏振部与所述第一偏振部之间的基准透光轴差值Φ。

当设置成使所述基准偏振部的透光轴符合预定方向时，所述解析部可以利用所述基准透光轴差值识别所述移动体的注视方向。

所述解析部可以在第n+1(其中，n是任意的自然数)姿势识别时间点检测出基于所述第一照度计的照度值与基于所述第一偏振部的检测光变化曲线交叉的交点中的一个以上交点、和基于所述第二照度计的照度值与基于所述第二偏振部的检测光变化曲线交叉的交点中的一个以上交点共同所处的相位角，并对所检测的相位角与在第n姿势识别时间点检测出的相位角进行对比，从而生成所述移动体的旋转信息。

当在所述第n+1姿势识别时间点检测出多个相位角时，可以选择与在第n姿势识别时间点检测出的相位角之间的相位差在180度以下的相位角。

根据本发明的另一方面，提供一种移动体的基于位置的附加服务提供系统，其包括：姿势识别装置，生成移动体的姿势信息；室内定位系统，生成关于室内空间中的所述移动体的地理位置的位置信息；以及附加服务装置，将符合所述姿势信息以及所述位置信息的预定的基于位置的信息提供给所述移动体，其中，所述姿势识别装置包括：第一偏振部和第二偏振部，设置成彼此间具有透光轴差值，分别接收从隔开设置在上部位置的偏振光源发射的光；第一照度计和第二照度计，所述第一照度计设置在所述第一偏振部的下部，所述第二照度计设置在所述第二偏振部的下部；以及解析部，利用分别对应于所述第一偏振部和所述第二偏振部的检测光变化曲线以及分别由所述第一照度计和所述第二照度计测定的照度值，生成所述移动体的姿势信息。

所述解析部可以利用分别通过所述第一照度计和所述第二照度计测定的照度值，计算出所述偏振光源所具备的基准偏振部与所述第一偏振部之间的基准透光轴差值Φ。

当设置成使所述基准偏振部的透光轴符合预定方向时，所述解析部可以利用所述基准透光轴差值识别所述移动体的注视方向。

所述解析部可以在第n+1(其中，n是任意的自然数)姿势识别时间点检测出基于所述第一照度计的照度值与基于所述第一偏振部的检测光变化曲线交叉的交点中的一个以上交点、和基于所述第二照度计的照度值与基于所述第二偏振部的检测光变化曲线交叉的交点中的一个以上交点共同所处的相位角，并对所检测的相位角与在第n姿势识别时间点检测出的相位角进行对比，从而生成所述移动体的旋转信息。

当在所述第n+1姿势识别时间点检测出多个相位角时，可以选择与在第n姿势识别时间点检测出的相位角之间的相位差在180度以下的相位角。

通过以下的附图、权利要求书以及具体实施方式，其它方面、特征、优点将会变得明确。

有益效果

根据本发明的实施例，能够利用偏振光(polarized light)特性精确地掌握移动体的姿势，并且能够根据所掌握的移动体的姿势提供基于位置的服务。

附图说明

图1是概略示出本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别装置结构的方框结构图。

图2以及图3是用于说明本发明一实施例涉及的姿势识别技术的示意图。

图4是示出本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别方法的流程图。

图5是例示出利用本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别装置的基于位置的附加服务提供形式的示意图。

具体实施方式

本发明可以施加各种变更，可以具有各种实施例，下面通过附图例示出具体实施例，并在此进行详细说明。但是应理解为，这些并非旨在将本发明限定于特定的实施方式，而是包含本发明的思想以及技术范围内的所有变更、等同物乃至替代物。

在本说明书中所使用的术语只是用来说明特定的实施例，并非旨在限定本发明。除非文章中明确指出其它情况，否则单数的表述包括复数的表述。应理解为，在本说明书中“包括”或者“具有”等术语表示存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者其组合，并不排除存在或增加一个以上的其它特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者其组合的可能性。

此外，说明书中记载的“……部”、“……单元”、“……模块”、“……器”等术语表示处理至少一种功能或动作的单位，这些可以通过硬件、软件或软硬件结合来实现。

第一、第二等术语可以用来说明各种构成要素，但所述构成要素不应被所述术语限定。所述术语只是用来区分一个构成要素与其它构成要素。

此外，参照各附图进行说明的实施例的构成要素并非仅限在相应实施例中适用，在保持本发明技术思想的范围内可以包含在其它实施例中，此外即使省略额外的说明，也当然可以由整合多个实施例的一个实施例来重新实现。

此外，在参照附图进行说明时，与图号无关，对于相同的构成要素赋予相同或相关的附图标记，并省略对此的重复说明。在对本发明进行说明时，如果认为对于相关公知技术的具体说明有可能不必要地混淆本发明的主旨，则省略其详细说明。

图1是概略示出本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别装置结构的方框结构图，图2以及图3是用于说明本发明一实施例涉及的姿势识别技术的示意图。

参照图1，移动体的姿势识别装置可以包括姿势识别单元100和偏振光源150。

偏振光源150是照射偏振光(polarized light)的单元，可以包括偏振部和光源。

例如，偏振光源150可以由附着有偏振薄膜的光源体、偏光灯、设置有偏振滤光片的光源体等实现，偏振光源150所具备的偏振部(即，为了进行偏振处理而具备的偏振膜等构件)可以被称作“基准偏振部”，以便与后述的第一偏振部110、第二偏振部115进行区分。此外，光源可以是配置在室内空间上侧的灯具。

此时，可以将基准偏振部设置成，形成符合预定方位(例如，作为正北方向的相位角0度方向)的透光轴。在这种情况下，如果精确地识别后述的第一偏振部110与基准偏振部具有何种程度的透光轴差值，就能够容易地掌握移动体处于转向哪个方向的状态。

姿势识别单元100可以包括第一偏振部110、第二偏振部115、第一照度计120、第二照度计125以及解析部130。

姿势识别单元100可以形成或附着在移动体的一侧，以便识别移动体的姿势。只是，当将姿势识别单元100设置在移动体的一侧时，自然是配置在能够接收来自偏振光源150的光的位置。作为参考，应将本说明书中的术语“姿势”解释为，包括关于移动体注视哪个方向或哪个位置的旋转状态。

图1例示了生成移动体姿势的相关信息的解析部130包含在姿势识别单元100中的情形，但是解析部130也可以包含在通过通信网络连接于姿势识别单元100的独立的装置中，在这种情况下，姿势识别单元100会包括传输部，用于将通过第一照度计120和第二照度计125测定的照度值信息传输至包含有解析部130的装置。只是，与解析部130的位置无关，本说明书中将包含第一偏振部110、第二偏振部115、第一照度计120、第二照度计125以及解析部130的结构称作姿势识别装置。

第一偏振部110和第二偏振部115分别根据设定的透光轴，使从偏振光源150进入的光的全部或一部分通过，或者对其进行屏蔽。此时，将第一偏振部110和第二偏振部115设置成彼此间具有大小为预定的α角度(例如，π/4)的透光轴差值。

第一偏振部110和第二偏振部115的功能在于：当从偏振光源150进入平行于各透光轴的偏振光时，使其全部通过；当进入垂直于透光轴的偏振光时，将其全部吸收。

与上述的基准偏振部同样，第一偏振部110和第二偏振部115可以是例如偏振膜、偏振滤光片等中的至少一种。

在第一偏振部110的下部配置第一照度计120，且在第二偏振部115的下部配置第二照度计125，从而分别算出测定透过第一偏振部110或第二偏振部115的光的照度(illumination)的照度值。

解析部130利用从偏振光源150发射并透过第一偏振部110和第二偏振部115后由第一照度计120和第二照度计125测定的照度值，生成关于移动体姿势(例如，注视方向)的解析信息。

虽然未图示，但姿势识别单元100可以进一步包括存储部，该存储部用于存储基于第一偏振部110和第二偏振部115的检测光变化曲线、以及为解析移动体的姿势而在各时间点算出的基准偏振部与第一偏振部110之间的透光轴差值的相关信息。

下面，参照图2及图3，具体说明姿势识别单元100生成关于移动体姿势的解析信息的方法。

如图2所示，将第一偏振部110和第二偏振部115设置成彼此间具有大小为预定的α的透光轴差值。在此，为了便于说明，以第一偏振部110与第二偏振部115之间的透光轴差值α为π/4的情形为例进行说明。

分别对第一偏振部110和第二偏振部115使用马吕斯定律(Malus’s law)，就能计算出移动体的当前位置及姿势下第一偏振部110与基准偏振部之间的透光轴差值Φ，如下面的数学式1至4所示。

[数学式1]

表示分别对应于第一偏振部110和第二偏振部115的马吕斯定律(Malus’s law)的数学式1中，I₁₁是透过第一偏振部110之前的照度测定值，I₁₂是透过第一偏振部110之后的照度测定值(即，由第一照度计120测定的照度值)，I₂₁是透过第二偏振部115之前的照度测定值，I₂₂是透过第二偏振部115之后的照度测定值(即，由第二照度计125测定的照度值)。

如下面的数学式2所示，可以将数学式1中提到的I₁₂和I₂₂的比率整理为利用第一偏振部110与基准偏振部之间的透光轴差值即Φ的tanΦ的数学式，而当考虑到第一偏振部110和第二偏振部115配置在极为相近的距离之内时，在第一偏振部110和第二偏振部115的上部测定的照度测定值的比率即I₂₁/I₁₁可近似为1。

[数学式2]

[数学式3]

[数学式4]

如前面所述，用arctanΦ来运算透过安装在移动体上的两个偏振部之后的照度测定值的比率，从而能够运算出第一偏振部110与基准偏振部之间的透光轴差值Φ。

此外，根据马吕斯定律，配置在附着于移动体上的第一偏振部110、第二偏振部115下部的第一照度计120以及第二照度计125检测的光量变化曲线可以如图3所示。作为参考，图3中所例示的光量变化曲线例示的是第一偏振部110与第二偏振部115具有大小为π/4的透光轴差值的情形。

即，如果第一偏振部110的透光轴理想地平行于基准偏振部，则光量变化曲线是余弦波形且周期为π，其在旋转角度为0度以及180度时具有最大光量(Imax)，并且在旋转角度为各透光轴直交的90度以及270时具有最小光量(Imin)。作为参考，附图标记310是由第一照度计120检测的光量变化曲线，320是由第二照度计125检测的光量变化曲线，用附图标记330以及340来表示在特定时间点上分别由第一照度计120和第二照度计125测定的照度值。

第一偏振部110的光量变化曲线310与特定时间点上通过第一照度计120测定的照度值330的第一交点群包括四个交点(即，a、b、c、d)，第二偏振部115的光量变化曲线320与特定时间点上通过第二照度计125测定的照度值340的第二交点群同样包括四个交点(即，e、f、g、h)。

如此，只考虑第一偏振部110和第二偏振部115中的某一个时，会出现四个交点，使得在追踪移动体的姿势时左右判别不清，难以判断方向。

因此，本实施例涉及的姿势识别单元100设置并利用两个偏振部即第一偏振部110和第二偏振部115，从而在相同的相位角(即，Φ₁和Φ₂)下，存在于两个光量变化曲线上的交点减少为两个(即，a和e、c和g)，两个交点具有大小为π的角度差。假设一般来说移动体不会进行π(即180度)以上的急剧转向，则通过与上一个透光轴差值之间的差距，能够识别出移动体沿着哪个方向旋转了多少度。

例如，如果识别出执行移动体姿势识别的最初时间点上的透光轴差值Φ₀为10度，然后在下一时间点上算出的透光轴差值Φ₁为40度，并算出Φ₂为(π+40度)，则可以识别出该时间点上的透光轴差值为40度，解析部130可以识别出移动体沿着顺时针方向旋转了30度。为了在每个时间点上，算出姿势识别时间点的旋转角变化量，可以在存储部(未图示)中存储并管理每个时间点或者上一时间点上算出的透光轴差值。

图4是示出本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别方法的流程图。

参照图4，在步骤410中，姿势识别单元100算出并存储基准偏振部与第一偏振部110之间的基准透光轴差值Φ。可以参照之前说明的数学式1至4算出基准偏振部与第一偏振部110之间的基准透光轴差值。当设置成使基准偏振部的透光轴符合预定方位时，能够利用基准透光轴差值容易地解析移动体正采取注视哪个方向的姿势。

此外在步骤410中，姿势识别单元100利用接收从偏振光源150发射的光的第一偏振部110以及第二偏振部115的透光特性，生成并存储分别对应于第一偏振部110和第二偏振部115的检测光变化曲线。

在步骤420中，姿势识别单元100算出相应于各交点共同所处的相位角的多个候选透光轴差值，所述各交点是当前时间点上由第一照度计120和第二照度计125测定的照度值与步骤410中生成的检测光变化曲线交叉的交点。

在步骤430中，姿势识别单元100在所算出的多个候选透光轴差值中，选定与基准透光轴差值(即，在步骤410中算出的基准透光轴差值，或者在上一个姿势识别过程中最终选定的候选透光轴差值)之间的相位差在180度以内的候选透光轴差值，并存储。

在步骤440中，姿势识别单元100利用步骤430中所选定的候选透光轴差值与基准透光轴差值之间的相位差，生成移动体的旋转信息(例如，旋转方向以及旋转角等)。

图5是例示出利用本发明一实施例涉及的移动体的姿势识别装置的基于位置的附加服务提供形式的示意图。图5涉及作为对应于访问展览厅的访客注视方向的展览厅介绍服务的基于位置的附加服务，是用来举例说明姿势识别单元100附着在访客所穿戴的帽子的上部面的情形的示意图。

如图5所示，为了给访客提供基于位置的附加服务，可以具备：室内定位系统510，用于确定访客的位置；引导系统520，用于向访客提供附加服务信息，该附加服务信息符合通过室内定位系统510确定的访客的位置、以及通过姿势识别单元100确定的访客的姿势(例如，注视方向)。

室内定位系统510是用于确定位于室内空间的访客的地理位置的系统，如前面所述，可以是利用访客所具备的通信设备检测到的接收信号强度(参照韩国公开专利第2014-0055109号等)的系统，或者是利用附着在预定地点的包含识别信息的条形码(参照韩国公开专利第2014-0066570号等)的系统等，对于本领域的技术人员来说，除此之外用于确定室内空间中的访客地理位置的系统结构当然可以是多种多样的。

引导系统520具备存储有符合访客的地理位置以及姿势信息而提供给访客的基于位置的信息的数据库，其从室内定位系统510以及姿势识别单元100接收地理位置信息和姿势信息，并将对应的基于位置的信息传输给访客。

例如，引导系统520可以参照来自室内定位系统510以及姿势识别单元100的地理位置信息和姿势信息，识别出图5的(a)与(b)之间并无地理位置上的变化，只有姿势从向北注视变为向东注视，识别后可以向访客传输相异的基于位置的信息(即，在注视方向上展览的图的相关说明信息等)。

除了姿势识别单元100之外，访客可以具备从引导系统520接收基于位置的信息并进行输出的通信设备，基于位置的信息的输出方式可以多种多样，如视觉处理方式、听觉处理方式等。

当然，也可以通过内置或设置在数字处理装置上的程序等，以按照时间顺序的自动化步骤形式执行上述的姿势识别方法。本领域的电脑程序员能够容易地推导出构成所述程序的代码以及代码段。此外，所述程序存储在数字处理装置可读的信息存储介质(computer readable media)中，通过数字处理装置进行读取并执行，从而实现所述方法。所述信息存储介质包括磁记录介质、光记录介质以及载波介质。

以上参照本发明的实施例进行了说明，本领域的普通技术人员能够在不脱离权利要求书中所记载的本发明的思想及领域的范围内，对本发明进行各种修改以及变更。