KR101408591B1 - 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

무안경 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핸드헬드(Handheld) 단말기에 있어서, 2개의 스테레오 카메라로써 사용자의 얼굴을 등록시킨 후 1개의 단일 카메라로써 안경 없이 3차원 영상을 사용자에게 디스플레이하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치는 사용자와의 단일 거리를 추출하는 제1 촬상부; 상기 제1 촬상부와 연동되어 사용자와의 스테레오(Stereo) 거리를 추출하는 제2 촬상부; 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 일치하도록 하는 제어부; 일치하는 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 관한 정보를 저장하여 사용자를 등록하는 거리 정보 저장부; 저장된 상기 거리 정보에 의하여 사용자와의 단일 거리를 추출하는 제3 촬상부; 및 상기 제3 촬상부에서 추출된 거리에 따른 3차원 영상을 출력하는 디스플레이부;를 포함한다.

Description

무안경 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법{Glassless 3D image display apparatus and the method thereof}
본 발명은 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 1개의 단일 카메라로 안경 없이 3차원 영상을 사용자에게 디스플레이하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
3차원 영상을 표현하는 입체 영상은 양쪽 눈을 통한 스테레오 시각 원리에 의해 이루어지게 된다. 입체감의 중요한 요인은 두 눈 사이의 간격이 있기 때문에 나타나게 되는 양안 시차 즉, 패럴렉스(Parallax)라고 할 수 있다. 따라서, 좌안 및 우안이 각각 서로 다른 2차원 영상을 입력하게 되고, 이를 뇌가 합성하여 본래의 3차원 영상의 깊이감 및 실제감을 재생하게 된다.
종래의 패럴렉스 배리어 시스템은 특수한 안경 없이도 3차원 영상의 디스플레이를 출력할 수 있다. 패럴렉스 배리어 시스템을 이용한 디스플레이 장치는 주로 각각의 수직 줄무늬에 대해 좌안 이미지 및 우안 이미지를 교대로 디스플레이하는 장치, 그리고 디스플레이 장치에 의해 방출된 빛을 선택적으로 가리는 패럴렉스 배리어를 포함한다. 이와 같은 디스플레이 장치는 패럴렉스 배리어의 각 배리어 사이에 형성된 슬릿을 통해 좌안 이미지는 사용자의 좌안으로만 볼 수 있도록 하고, 우안 이미지는 사용자의 우안으로만 볼 수 있도록 함으로써 사용자로 하여금 3차원 영상을 볼 수 있도록 한다.
안경 없이 3차원 영상 디스플레이하는 방법에는 렌티큘러 방식 및 패럴렉스 배리어 방식이 있는데, 렌티큘러 방식에 비해 패럴렉스 배리어 방식은 구현이 간단하고, 2차원-3차원 상호 전환이 용이하다. 그러나, 시야각이 좁고, 최적의 사용 위치를 설정해야 한다는 점으로 인해 무빙 패럴렉스 배리어 방식을 많이 채택하고 있다. 다만, 무빙 패럴렉스 배리어 방식은 사용자의 눈의 위치 즉, 시점과 디스플레이와의 거리를 이용하므로, 정확한 시점 및 거리를 측정하여야 한다.
따라서, 정확한 시점 및 거리를 측정하기 위해 적외선 또는 초음파 등과 같은 센서를 별도로 추가하거나, 핸드헬드(Handheld) 단말기의 전면부에 기존의 단일 카메라와는 별도의 스테레오 카메라를 추가하여야 하는데, 이는 제품의 비용 상승 요인이 된다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0023842호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예는 피사체의 위치 및 피사체와 디스플레이와의 거리를 정확히 측정하여 최적의 3차원 영상 디스플레이 환경을 제공하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명의 실시예는 별도의 센서나 스테레오 카메라를 추가함이 없이 기존의 핸드헬드 단말기에 포함된 전면부의 단일 카메라 및 후면부의 스테레오 카메라를 통해 정확한 시점 및 거리를 측정함으로써, 제품의 생산 비용을 올리지 않게 하기 위한 것이 목적이다.
본 발명의 실시예에 따른 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치는 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제1 촬상부; 상기 제1 촬상부와 연동되어 피사체와의 스테레오(Stereo) 거리를 추출하는 제2 촬상부; 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 일치하도록 하는 제어부; 일치하는 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 관한 정보를 저장하여 피사체를 등록하는 거리 정보 저장부; 저장된 상기 거리 정보에 의하여 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제3 촬상부; 및 상기 제3 촬상부에서 추출된 거리에 따른 3차원 영상을 출력하는 디스플레이부;를 포함한다.
상기 제1 촬상부는 핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하는 제1 스테레오 카메라; 및 상기 제1 스테레오 카메라와 연결되고, 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제1 거리 계산부;를 포함하고, 상기 제2 촬상부는 상기 제1 스테레오 카메라와 동일 평면의 좌측 또는 우측에 위치하는 제2 스테레오 카메라; 및 상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라와 연결되고, 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라에 의한 스테레오 거리를 계산하여 추출하는 제2 거리 계산부;를 포함하며, 상기 제3 촬상부는 상기 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하는 단일 카메라; 및 상기 단일 카메라와 연결되고, 상기 거리 정보 저장부에 저장된 정보에 따른 피사체와 상기 단일 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제3 거리 계산부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부에서 추출된 스테레오 거리가 일치하지 않으면 상기 제1 거리 계산부에 대하여 신경망 학습으로써 웨이트(Weight)를 조정하여 상기 제1 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부에서 추출된 스테레오 거리가 일치할 때까지 피드백(Feedback)하도록 할 수 있다.
상기 제1 거리 계산부는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출할 수 있다.
상기 제3 거리 계산부는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 단일 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출할 수 있다.
상기 거리 정보 저장부는 상기 제1 거리 계산부에서 계산된 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각을 저장할 수 있다.
상기 거리 정보 저장부는 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 따른 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 단일 거리 각각을 저장할 수 있다.
상기 스테레오 거리는
Figure 112012034024370-pat00001
(여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)
에 의하여 정해질 수 있다.
상기 디스플레이부는 웨이트 조정에 의해 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 제3 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 일치할 경우 알림음을 낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법은 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제1 거리가 계산되는 단계; 제2 스테레오 카메라 및 상기 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제2 거리가 계산되는 단계; 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리가 일치되면 피사체에 대한 정보가 등록되는 단계; 상기 등록된 피사체에 대한 정보로써 단일 카메라와 피사체 간의 제3 거리가 계산되는 단계; 및 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리와 일치된 상기 제3 거리가 최종 거리로 설정되는 단계;를 포함한다.
상기 제1 거리 및 상기 제3 거리는 단일 거리이고, 상기 제2 거리는 스테레오 거리일 수 있다.
상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 일치되지 않으면 상기 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제1 거리가 계산되는 단계로 피드백(Feedback)될 수 있다.
상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라는 핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하도록 하고, 상기 단일 카메라는 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하도록 할 수 있다.
상기 제1 거리가 계산되는 단계는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라 사이의 거리가 계산될 수 있다.
상기 제3 거리가 계산되는 단계는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 단일 카메라 사이의 거리가 계산될 수 있다.
상기 제2 거리는
Figure 112012034024370-pat00002
(여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)
에 의하여 정해질 수 있다.
상기 피사체에 대한 정보가 등록되는 단계는 일치된 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 따른 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 제1 거리가 등록되는 것일 수 있다.
상기 최종 거리로 설정되는 단계 이후에 알림음이 출력되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 알림음이 출력되는 단계 이후에 상기 최종 거리에 따른 3차원 영상이 출력되는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 피사체의 위치 및 피사체와 디스플레이와의 거리를 정확히 측정함으로써, 최적의 3차원 영상 디스플레이 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 별도의 센서나 스테레오 카메라를 추가함이 없이 기존의 핸드헬드 단말기에 포함된 전면부의 단일 카메라 및 후면부의 스테레오 카메라를 통해 정확한 시점 및 거리를 측정함으로써, 제품의 생산 비용이 올라가는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치의 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 단일 카메라와 피사체 간의 거리 측정에 관한 예시.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 스테레오 거리 측정을 설명하기 위한 좌표.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법의 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하에서는 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치(100)는 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제1 촬상부(110); 상기 제1 촬상부(110)와 연동되어 피사체와의 스테레오(Stereo) 거리를 추출하는 제2 촬상부(120); 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 일치하도록 하는 제어부(140); 일치하는 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 관한 정보를 저장하여 피사체를 등록하는 거리 정보 저장부(150); 저장된 상기 거리 정보에 의하여 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제3 촬상부(130); 및 상기 제3 촬상부(130)에서 추출된 거리에 따른 3차원 영상을 출력하는 디스플레이부(160);를 포함한다.
여기서, 단일 거리는 하나의 카메라로써 카메라와 피사체 간에 측정된 거리를 의미하고, 스테레오 거리는 두 개의 카메라로써 카메라와 피사체 간에 측정된 거리를 의미한다. 더욱 자세한 내용은 도 2 및 도 3을 통하여 이하에서 설명하기로 한다.
상기 제1 촬상부(110)는 핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하는 제1 스테레오 카메라(111); 및 상기 제1 스테레오 카메라(111)와 연동되고, 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라(111)와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제1 거리 계산부(112);를 포함하고, 상기 제2 촬상부(120)는 상기 제1 스테레오 카메라(111)와 동일 평면의 좌측 또는 우측에 위치하는 제2 스테레오 카메라(121); 및 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 상기 제2 스테레오 카메라(121)와 연결되고, 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 상기 제2 스테레오 카메라(121)에 의한 스테레오 거리를 계산하여 추출하는 제2 거리 계산부(122);를 포함하며, 상기 제3 촬상부(130)는 상기 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하는 단일 카메라(131); 및 상기 단일 카메라(131)와 연결되고, 상기 거리 정보 저장부(150)에 저장된 정보에 따른 피사체와 상기 단일 카메라(131)와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제3 거리 계산부(132);를 포함할 수 있다.

도2 내지 도 4를 참조하여 설명하는 피사체의 3차원 영상 디스플레이 방법에서 피사체는 주로 촬영 대상으로 다양한 형태의 굴곡이 있어 3차원 영상 구현이 용이한 얼굴을 기본으로 설명하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 단일 카메라와 피사체 간의 거리 측정에 관한 예시이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 거리 계산부(112) 및 상기 제3 거리 계산부(132)에서는 다음과 같이 거리가 계산되어 추출될 수 있다. 상기 제1 거리 계산부(112)는 피사체인 얼굴의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라(112)와의 단일 거리를 계산하여 추출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제3 거리 계산부(132)는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 단일 카메라(131)와의 단일 거리를 계산하여 추출할 수 있다.
상기 제1 스테레오 카메라(111)가 단독으로 계산하여 측정한 제1 거리는 상기 단일 카메라(131)가 단독으로 계산하여 측정한 제3 거리와 동일한 측정 및 계산 방식을 채택할 수 있다. 상기 제2 거리 계산부(122)는 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 제2 스테레오 카메라(121)와 동시에 연동되어 거리를 계산 및 측정하는 것이지만, 상기 제1 거리 계산부(112)는 상기 제1 스테레오 카메라(111) 하나로써 거리를 계산 및 측정하는 것이므로, 구성 요소의 명칭에 의하여 거리 측정 방식이 달라지는 것은 아니다. 즉, 단일 카메라 또는 스테레오 카메라의 명칭에 관계없이, 카메라 하나만으로써 거리를 계산 및 측정하는 경우에는 스테레오 거리가 아닌 단일 거리가 계산 및 추출되는 것이다.
상기 제1 스테레오 카메라(111)에 의해 피사체로서 얼굴이 촬영될 수 있는데, 이 경우 피사체의 좌안, 우안, 및 코를 추출할 수 있다. 추출된 피사체의 좌안, 우안, 및 코에 대하여 상호 간의 거리를 측정할 수 있다. 즉, 피사체의 좌안과 우안 사이의 거리, 우안과 코 사이의 거리, 및 코와 좌안 사이의 거리가 상기 제1 거리 계산부(112)에 입력될 수 있다. 이에 따라, 상기 거리에 대한 값을 상기 제1 거리 계산부(112)가 입력받음으로써 상기 제1 스테레오 카메라(111)와 피사체 간의 거리는 신경망 이론 및 퍼지 이론에 의하여 출력될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 거리 계산부(112)에 입력된 값 각각이 작아질수록 출력, 즉 피사체와 제1 스테레오 카메라(111) 간의 거리는 멀어지게 된다. 신경망 이론 및 퍼지 이론에 의한 거리 도출 과정은 공지된 것이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 제1 스테레오 카메라(111)에 의한 거리 측정 방식은 상기 단일 카메라(131)에 의한 거리 측정 방식과 동일하므로, 상기 단일 카메라(131) 및 제3 거리 계산부(132)에 의한 거리 측정 방식은 생략하기로 한다.
이 경우, 상기 거리 정보 저장부(150)는 상기 제1 거리 계산부(112)에서 계산된 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각을 저장할 수 있다.
또한, 상기 거리 정보 저장부(150)는 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 따른 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 단일 거리 각각을 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 스테레오 거리 측정을 설명하기 위한 좌표이다.
도 3을 참조하면, 상기 제2 거리 계산부(122)에서는 다음과 같이 계산되어 거리가 추출될 수 있다.
좌표 A는 두 개의 스테레오 카메라 중 하나의 스테레오 카메라에 대한 좌표이고, 좌표 B는 나머지 스테레오 카메라에 대한 좌표이다. 좌표 A는 제1 스테레오 카메라(111)에 대한 좌표일 수 있고, 좌표 B는 제2 스테레오 카메라(121)에 대한 좌표일 수 있다. 즉, 좌표 A는 피사체가 제1 스테레오 카메라(111)에 의해 찍힌 이미지 평면상의 좌표일 수 있고, 좌표 B는 피사체가 제2 스테레오 카메라(121)에 의해 찍힌 이미지 평면상의 좌표일 수 있다. 또한, 좌표 A'는 A좌표를 기준으로 하여 측정한 경우의 피사체에 대한 좌표이고, 좌표 B'는 B좌표를 기준으로 하여 측정한 경우의 피사체에 대한 좌표이다. 따라서, 좌표 A 및 좌표 B는 이미지 평면상의 좌표이므로 2차원 좌표일 수 있고, 좌표 A' 및 좌표 B'는 피사체의 공간상의 좌표이므로 3차원 좌표일 수 있다. 이 경우, 상기 피사체는 사용자의 얼굴일 수 있다. 이 경우, 좌표상의 원점은 좌표 A가 될 수 있고, 좌표 B가 될 수도 있다.
좌표 A 및 좌표 B는 동일한 y축 상에 있으므로, y1 = y2 의 등식이 성립한다. 좌표 A' 및 B'의 경우 하나의 피사체에 대하여 y좌표가 동일한 좌표 A 및 좌표 B를 각각 기준으로 하여 측정한 피사체의 좌표이므로, Y1 = Y2 이고, Z1 = Z2 의 등식이 성립한다. 따라서, 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 상기 제2 스테레오 카메라(121)의 렌즈의 초점 거리를 f라고 하면, 다음의 수학식 1 및 수학식 2가 성립한다.
Figure 112012034024370-pat00003
Figure 112012034024370-pat00004
상기 수학식 1 및 수학식 2를 연립하면 다음의 수학식 3이 성립한다.
Figure 112012034024370-pat00005
한편, 도 3을 참조하면, 거리 B는 좌표 A와 좌표 B 사이의 거리에 해당하므로 수학식 4와 같이 B = x2 - x1 및 B = X2 - X1 의 등식이 성립한다.
Figure 112012034024370-pat00006
따라서, 상기 수학식 3 및 수학식 4를 연립하면, 다음의 수학식 5가 성립한다.
Figure 112012034024370-pat00007
이 경우, Z1 및 Z2는 같은 값으로서, 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 상기 제2 스테레오 카메라(121)와 피사체 간의 스테레오 거리에 해당한다.
따라서, 상기 스테레오 거리는 수학식
Figure 112012034024370-pat00008
(여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)에 의하여 정해질 수 있다.
여기서, 피사체를 등록하기 위해서는 도 2에서 설명한 단일 거리 R 및 도 3에서 설명한 스테레오 거리 Z는 일치해야 한다. 따라서, 상기 제어부(140)는 상기 제1 거리 계산부(112)에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부(122)에서 추출된 스테레오 거리가 일치하지 않으면 상기 제1 거리 계산부(112)에 대하여 신경망 학습으로써 웨이트(Weight)를 조정하여 상기 제1 거리 계산부(112)에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부(122)에서 추출된 스테레오 거리가 일치할 때까지 피드백(Feedback)하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제1 거리 계산부(112)에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부(122)에서 추출된 스테레오 거리가 일치하면 상기 피드백은 종료되고, 피사체가 등록될 수 있다. 여기서, 피사체가 등록된다는 의미는 현재 피사체의 좌안과 우안 사이의 거리, 우안과 코 사이의 거리, 및 코와 좌안 사이의 거리 정보에 따른 제1 스테레오 카메라(111)와 피사체 사이의 거리에 관한 정보가 등록된다는 의미일 수 있다.
피사체가 등록되면, 사용자는 핸드헬드 단말기의 단일 카메라(131)가 있는 쪽을 피사체측으로 향하도록 하여 다시 단일 거리 측정에 따른 최적의 거리를 추출할 수 있다. 즉, 핸드헬드 단말기의 후면에 위치하고 있는 상기 제1 스테레오 카메라(111) 및 상기 제2 스테레오 카메라(121)에 의하여 피사체를 등록한 후 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하고 있는 단일 카메라(131)를 통하여 단일 카메라(131)와 피사체 간의 최적의 거리를 추출하여 3차원 영상을 디스플레이할 수 있다. 따라서, 상기 제3 거리 계산부(132)에서 측정한 단일 거리가 상기 거리 정보 저장부(150)에 저장된 거리 정보와 일치하면 사용자가 3차원 영상을 최적의 상태로 볼 수 있는 상태가 될 수 있다.
상기 디스플레이부(160)는 웨이트 조정에 의해 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 제3 거리 계산부(132)에서 추출된 단일 거리와 일치할 경우 알림음을 낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법의 순서도이다. 상기 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치에 관한 상세한 설명과 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법은 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제1 거리가 계산되는 단계(S11); 제2 스테레오 카메라 및 상기 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제2 거리가 계산되는 단계(S21); 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리가 일치되면 피사체에 대한 정보가 등록되는 단계(S23); 상기 등록된 피사체에 대한 정보로써 단일 카메라와 피사체 간의 제3 거리가 계산되는 단계(S33); 및 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리와 일치된 상기 제3 거리가 최종 거리로 설정되는 단계(S34);를 포함할 수 있다.
상기 제1 거리 및 상기 제3 거리는 단일 거리이고, 상기 제2 거리는 스테레오 거리일 수 있다. 단일 거리 및 스테레오 거리에 관한 의미는 상기에서 설명하였으므로 생략하기로 한다.
상기 제1 거리가 계산되는 단계(S11) 이전에 제1 스테레오 카메라가 피사체를 촬영하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 거리가 계산되는 단계(S20) 이전에 제1 스테레오 카메라 및 제2 스테레오 카메라가 피사체를 촬영하는 단계(S10, S20)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 거리를 계산하는 단계(S11) 및 상기 제2 거리를 계산하는 단계(S21) 이후에 상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 같은지를 판단하는 단계(S22)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 일치되지 않으면 상기 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제1 거리가 계산되는 단계로 피드백(Feedback)되어 신경망 학습에 의한 웨이트 조정을 하는 단계(S12)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 거리가 계산되는 단계는 신경망 학습으로써 웨이트를 조정하여 상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 일치할 때까지 피드백을 할 수 있다. 상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 일치하면 피드백에 의한 웨이트 조정은 종료될 수 있다. 신경망 학습에 의한 웨이트 조정 방법은 공지된 기술이고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 관하여는 도 2 및 도 3에 관한 상세한 설명에서 설명하였으므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라는 핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하도록 하고, 상기 단일 카메라는 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하도록 할 수 있다.
상기 제1 거리가 계산되는 단계는 피사체인 얼굴의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라 사이의 거리가 계산되는 것일 수 있다. 마찬가지로, 상기 제3 거리가 계산되는 단계는 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 단일 카메라 사이의 거리가 계산되는 것일 수 있다.
상기 제2 거리는
Figure 112012034024370-pat00009
(여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)에 의하여 정해지는 것일 수 있다.
상기 피사체에 대한 정보가 등록되는 단계는 일치된 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 따른 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 제1 거리가 등록되는 것일 수 있다.
상기 피사체의 얼굴에 대한 정보가 등록되는 단계 이후에 단일 카메라에 의하여 피사체가 촬영되는 단계(S30); 피사체가 추출되는 단계(S31)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 피사체가 추출되는 단계(S31) 이후에 피사체 중 일예로 얼굴의 좌안, 우안, 및 코를 추출하는 단계(S32)를 더 포함할 수 있다. 상기와 같이 피사체가 등록되면, 사용자는 핸드헬드 단말기의 단일 카메라가 있는 쪽을 피사체측으로 향하도록 하여 다시 단일 거리 측정에 따른 최적의 거리를 추출할 수 있다. 즉, 핸드헬드 단말기의 후면에 위치하고 있는 상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라에 의하여 피사체를 등록한 후 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하고 있는 단일 카메라를 통하여 단일 카메라와 피사체 간의 최적의 거리를 추출하여 3차원 영상을 디스플레이할 수 있다. 따라서, 상기 제3 거리가 상기 등록된 피사체에 대한 거리 정보와 일치하면 사용자가 3차원 영상을 최적의 상태로 볼 수 있는 상태가 될 수 있다.
이 경우, 상기 최종 거리로 설정되는 단계 이후에 알림음이 출력되는 단계(S34)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림음이 출력되는 단계 이후에 상기 최종 거리에 따른 3차원 영상이 출력되는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치
110 : 제1 촬상부
111 : 제1 스테레오 카메라 112 : 제1 거리 계산부
120 : 제2 촬상부
121 : 제2 스테레오 카메라 122 : 제2 거리 계산부
130 : 제3 촬상부
131 : 단일 카메라 132 : 제3 거리 계산부
140 : 제어부 150 : 거리 정보 저장부
160 : 디스플레이부

Claims (19)

  1. 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제1 촬상부;
    상기 제1 촬상부와 연동되어 상기 피사체와의 스테레오(Stereo) 거리를 추출하는 제2 촬상부;
    상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 일치하도록 하는 제어부;
    일치하는 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 관한 정보를 저장하여 상기 피사체를 등록하는 거리 정보 저장부;
    저장된 상기 거리 정보에 의하여 상기 피사체와의 단일 거리를 추출하는 제3 촬상부; 및
    상기 제3 촬상부에서 추출된 거리에 따른 3차원 영상을 출력하는 디스플레이부;
    를 포함하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 촬상부는
    핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하는 제1 스테레오 카메라; 및
    상기 제1 스테레오 카메라와 연결되고, 상기 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제1 거리 계산부;를 포함하고,
    상기 제2 촬상부는
    상기 제1 스테레오 카메라와 동일 평면의 좌측 또는 우측에 위치하는 제2 스테레오 카메라; 및
    상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라와 연결되고, 상기 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라에 의한 스테레오 거리를 계산하여 추출하는 제2 거리 계산부;를 포함하며,
    상기 제3 촬상부는
    상기 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하는 단일 카메라; 및
    상기 단일 카메라와 연결되고, 상기 거리 정보 저장부에 저장된 정보에 따른 상기 피사체와 상기 단일 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 제3 거리 계산부;
    를 포함하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부에서 추출된 스테레오 거리가 일치하지 않으면 상기 제1 거리 계산부에 대하여 신경망 학습으로써 웨이트(Weight)를 조정하여 상기 제1 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 상기 제2 거리 계산부에서 추출된 스테레오 거리가 일치할 때까지 피드백(Feedback)하도록 하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 거리 계산부는
    상기 피사체인 얼굴의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 거리 계산부는
    상기 피사체인 얼굴의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 피사체와 상기 단일 카메라와의 단일 거리를 계산하여 추출하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 거리 정보 저장부는
    상기 제1 거리 계산부에서 계산된 상기 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각을 저장하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 거리 정보 저장부는
    일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리에 따른 상기 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 단일 거리 각각을 저장하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 스테레오 거리는
    Figure 112012034024370-pat00010

    (여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)
    에 의하여 정해지는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는
    웨이트 조정에 의해 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 제3 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 일치할 경우 알림음을 내는 무안경 3차원 영상 디스플레이 장치.
  10. 제1 스테레오 카메라와 피사체 간의 제1 거리가 제1 거리 계산부에 의해서 계산되는 단계;
    제2 스테레오 카메라 및 상기 제1 스테레오 카메라와 상기 피사체 간의 제2 거리가 제2 거리 계산부에 의해서 계산되는 단계;
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리가 일치되면 상기 피사체에 대한 정보가 거리 정보 저장부에 등록되는 단계;
    상기 거리 정보 저장부에 등록된 피사체에 대한 정보로써 단일 카메라와 상기 피사체 간의 제3 거리가 제3 거리 계산부에 의해서 계산되는 단계; 및
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리와 일치되면 제어부를 통해 상기 제3 거리가 최종 거리로 설정되는 단계;
    를 포함하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 거리 및 상기 제3 거리는 단일 거리이고, 상기 제2 거리는 스테레오 거리인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 거리와 상기 제2 거리가 일치되지 않으면 상기 제어부에서 상기 제1 스테레오 카메라와 상기 피사체 간의 제1 거리가 계산되는 단계로 피드백(Feedback)되는 것인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 스테레오 카메라 및 상기 제2 스테레오 카메라는 핸드헬드(Handheld) 단말기의 후면에 위치하도록 하고, 상기 단일 카메라는 핸드헬드 단말기의 전면에 위치하도록 하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 거리가 계산되는 단계에서,
    상기 제1 거리 계산부는, 상기 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 상기 피사체와 상기 제1 스테레오 카메라 사이의 거리가 계산되는 것인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 거리가 계산되는 단계에서,
    상기 제3 거리 계산부는, 상기 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 및 코와 좌안과의 거리 각각에 따라 상기 피사체와 상기 단일 카메라 사이의 거리가 계산되는 것인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 거리 계산부에 의해서 계산된 제2 거리는
    Figure 112013103020239-pat00011

    (여기서, f는 렌즈의 초점 거리, B는 두 렌즈 간의 거리, x1은 좌측 렌즈의 3차원 상의 x좌표, x2는 우측 렌즈의 3차원 상의 x좌표)
    에 의하여 정해지는 것인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피사체에 대한 정보가 등록되는 단계에서,
    상기 거리 정보 저장부는, 일치된 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 따른 피사체의 좌안과 우안과의 거리, 우안과 코와의 거리, 코와 좌안과의 거리, 및 이에 따른 상기 제1 거리가 등록되는 것인 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 최종 거리로 설정되는 단계 이후에,
    웨이트 조정에 의해 일치된 상기 단일 거리 및 상기 스테레오 거리가 상기 제3 거리 계산부에서 추출된 단일 거리와 일치할 경우, 알림음이 출력되는 단계를 더 포함하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 알림음이 출력되는 단계 이후에,
    상기 최종 거리에 따른 3차원 영상이 디스플레이부를 통해 출력되는 단계를 더 포함하는 무안경 3차원 영상 디스플레이 방법.

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