Recently, multi-touch input technology has received wide attention as a new fashioned input interaction. The multi-touch input technology enables users to manipulate computing interfaces with intuitive and natural motions beyond the limited input capability of the mouse and keyboard. The stream of current researches, however, does not consider well end-users in the desktop environment. Representative multi-touch input devices are too massive to place it on the desktop, moreover, they are prone to cause occlusion problem and fatigues at the hands or neck since the devices are usually based on the touch screen; it means that it is also unsuitable for a longtime usage. The goals of this thesis are to develop a suitable multi-touch input device and present an appropriate interaction styles for desktop environment. In this thesis, we investigated principles of previous multi-touch input technologies with categorizing them to the vision-based, capacitance-based, and photoelectric sensor-based methods. Based on the survey, we suggest a photoelectric sensor based input device which permits users to touch the front surface as a virtual touch-plane. The key idea of the sensor system is to capture the distribution of reflected infra-red light by fingers and to detect positions of fingers with a pattern recognition algorithm. We implement two prototypes to realize the sensor system, and the second prototype is utilizing a scanning method for detecting multi points and Spline interpolation technique to find the peak-points from the scanned distribution. An interaction style which we propose is to operate the device under the situation which a user’s head is toward to the display and hands are on the surface; it minimizes the fatigues at hands and neck. We examine the accuracy/performance in the evaluation and possible applications for the proposed input device are also suggested with description for each function. Finally, merits/demerits of the proposed device and future works are discussed.
최근 멀티터치 입력기술은 새로운 형식의 인터랙션으로써 주목 받고 있다. 멀티터치 입력기술은 마우스나 키보드와 같은 기존의 제한적인 입력방법을 벗어나 두 손을 이용하는 좀더 직관적이고 자연스러운 제스처 입력방법을 가능하게 하고 있다. 하지만 기존 연구들은 책상 위에서 입력기기를 장시간 사용하는 일반사용자들을 고려하지 않은 채 진행 되고 있다. 기존 멀티터치 입력장치들은 책상에 놓고 쓰기에는 너무 크고, 많은 경우 터치 스크린 기반으로 제작되고 있어 쉽게 손목/목의 피로, 디스플레이 손 가림 문제를 일으켜 오랜 시간 사용하는 일반 사용자에게 적합하지 않다. 본 연구에서는 책상 위에 간편하게 놓고 사용 할 수 있는 멀티터치 입력장치를 만들고 그것의 활용방법을 제시하는 것을 목표로 삼고 있다. 먼저, 기존 멀티터치 입력 장치들의 원리를 영상처리 기반, 정전용량 기반, 그리고 광 센서 기반의 방법들로 분류해 보고 각각의 장단점을 분석했다. 이를 기반으로 적외선 발광소자와 광 센서 기반의 가늘고 긴 새로운 형태의 센서 시스템을 제안 하였다. 이 센서 시스템은 전방에 있는 사용자의 손가락으로부터 발생한 빛의 반사 분포를 측정하고 패턴 인식 방법을 거쳐 손가락의 위치를 추정하는 것을 목표로 하고 있다. 제안한 센서 시스템의 현실화를 위해 두 번의 프로토타이핑 과정을 거쳐 동작하는 프로토타입을 제작 하였으며, 이 프로토타입은 최대 두 개의 손가락을 인식해내기 위해 고안한 스캐닝 방법과 Spline 보간법을 활용한 반사분포의 최대점 찾기 알고리즘을 사용하고 있다. 그 결과, 책상평면에 가상의 터치영역을 만들어내는 입력장치를 개발하였다. 사용자에게 제시한 이 입력장치의 활용방법은 시선은 전방의 디스플레이를 향하게 하고 바닥에 손을 내려놓은 상태에서 손가락으로 디스플레이의 포인터를 움직이는 것으로, 목과 손의 피로를 최소화 하기 위해 제시 되었다. 우리는 정확도 실험과 어플리케이션들의 제시를 통해 제안하는 멀티터치 입력기기의 성능과 활용가능성을 평가해 보았다. 마지막으로, 이 입력기기의 장단점을 다시 짚어보고 활용 가능한 어플리케이션 영역을 함께 제시해 보았다. 이 연구는 일반사용자들의 환경에 적합한 작은 형태의 멀티터치 입력장치를 현실화 한 점과 적외선 센서 기반의 가상 터치영역을 만들어내 비접촉/멀티포인트 입력을 가능하게 하였다는 점에서 의미가 있다.
