KR102359601B1 - 투명 평판을 이용한 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

투명 평판을 이용한 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

영상 처리 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 사용자를 센싱한 정보를 획득하는 단계와, 상기 정보에 기초하여 투명 평판을 통해 보이는 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판으로 역투영한 역투영 이미지를 상기 투명 평판으로 디스플레이하는 단계를 포함한다.

Description

투명 평판을 이용한 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 장치{IMAGE PROCESSING METHOD USING TRANSPARENT PLATE AND APPARTUS FOR PERFORMING THE SAME}
아래 실시예들은 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 기술에 관한 것이다.
우리는 웨어러블 장치가 인터넷과 로컬 노드들로부터 정보를 획득하는 미래를 상상한다. 예를 들어, 사용자는 스마트 안경을 눈에 착용하고, 사물 인터넷(internet of things(IoT))으로부터 정보를 상호적인 가상 요소(interactive virtual elements)로서 사용자 주변의 공간으로 가져오는 풍부한 컴퓨팅 미래를 상상할 수 있다.
1980년대에 데스크톱 컴퓨터가 등장했을 때, 또는 2000년대에 스마트 폰이 등장했을 때 등과 같이, 특정 컴퓨팅 폼 팩터(computing form factor)가 보편화될 때마다 이러한 컴퓨팅 폼 팩터를 용이하게 하는 유저 인터페이스(user interface(UI))가 개발되어 왔다.
개발자가 새로운 유저 인터페이스를 디자인할 때, 개발자는 의도된 목적에 부합하게 적응적으로 작동하는 윈도우들, 아이콘들, 메뉴들, 및 포인터(WIMP)와 터치 사용자 인터페이스(TUI)와 같은 이전 패러다임으로부터 개념을 선택적으로 빌려 디자인할 수 있다.
사용자의 눈에 착용 한 작은 HMD(head mounted display) 장치는 가상 객체를 물리적 공간에 배치시킴으로써 사용자에게 증강 현실을 보다 현실감 있게 제공할 수 있을 것이다. 이러한 가상 객체는 사용자가 물리적 공간 및 객체에 대한 더 많은 정보를 얻거나, 사용자가 풍부한 공간 작업을 위해 상호 작용 해야 하는 보다 복잡한 공간 UI 요소를 빠르게 볼 수 있는 간단한 주석이 될 수 있어서, IoT, 로봇 공학 및 3D 스케칭 등에 활용될 수 있다.
가상 객체는 몰입형 증강 현실 상황 내 다양한 환경에서 등장할 수 있으며, 사용자는 근처에 있는 가상 객체는 제스처를 통해 쉽게 제어할 수 있다. 다만, 원거리에 있는 가상 객체와 상호작용 하는 방법은 상대적으로 어렵고 복잡한 기술이 요구된다. 레이 캐스팅(ray casting)과 같은 방식은 필연적으로, 단순히 손으로 터치하는 방식보다 직접적이지 못하고, 직관성이 떨어질 수밖에 없다.
실시예들은 객체를 투명 평판에 디스플레이 할 수 있는 영상 처리 기술을 제공할 수 있다. 또한, 실시예들은 이를 이용하여 객체와 상호작용을 수행하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 사용자를 센싱한 정보를 획득하는 단계와, 상기 정보에 기초하여 투명 평판을 통해 보이는 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판으로 역투영한 이미지를 상기 투명 평판으로 디스플레이하는 단계를 포함한다.
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 적어도 하나의 객체의 스테레오스코픽(stereoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이미지는, 상기 적어도 하나의 객체의 겉보기 크기를 유지하면서 역투영한 이미지일 수 있다.
상기 센싱한 정보는, 상기 사용자의 손과 상기 투명 평판 간의 거리를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 거리가 가까워질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 평평하게 만드는 상기 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 거리가 멀어질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 부피감을 갖도록 만드는 상기 이미지를 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 거리가 임계값 이하일 경우, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 상기 투명 평판 상에 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리 방법은, 상기 이미지를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체 및 상기 적어도 하나의 객체의 주변 중에서 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리 장치는, 인스트럭션들을 포함하는 메모리와 상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서에 의해 상기 인스트럭션들이 실행될 때, 상기 프로세서는, 사용자를 센싱한 정보에 기초하여 투명 평판을 통해 보이는 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판으로 역투영한 이미지를 상기 투명 평판으로 디스플레이할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 객체의 스테레오스코픽(stereoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이할 수 있다.
상기 이미지는, 상기 적어도 하나의 객체의 겉보기 크기를 유지하면서 역투영한 이미지일 수 있다.
상기 센싱한 정보는, 상기 사용자의 손과 상기 투명 평판 간의 거리를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 거리가 가까워질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 평평하게 만드는 상기 이미지를 디스플레이할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 거리가 멀어질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 부피감을 갖도록 만드는 상기 이미지를 디스플레이할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 거리가 임계값 이하일 경우, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 상기 투명 평판 상에 디스플레이할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 이미지를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체 및 상기 적어도 하나의 객체의 주변 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다.
상기 사용자의 정보는 센싱하기 위한 센서는 상기 투명 평판 및 상기 영상 처리 장치 중에서 적어도 하나에 위치할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 영상 처리 시스템의 개략적인 도면을 나타내다.
도 2는 도1에 도시된 영상 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도3a 내지 도 3d는 영상 처리 장치가 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 동작의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 영상 처리 장치의 제1 동작 모드에서 영상 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 영상 처리 장치의 제2 동작 모드에서 영상 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 영상 처리 장치의 동작 모드 전환 시 영상 처리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 영상 처리 시스템의 개략적인 도면을 나타내고, 2는 도 1에 도시된 영상 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 영상 처리 시스템(10)은 영상 처리 장치(100), 투명 평판(130), 및 센서(150)를 포함한다. 영상 처리 장치(100)는 가상 및/또는 현실을 이용하여 세계를 구현할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 증강 현실(Augmented Reality(AR)), 가상 현실(Virtual Reality(VR)), 혼합 현실(Mixed Reality(MR)), 또는 확장 현실(eXtended Reality(XR))를 구현할 수 있다. 사용자는 영상 처리 장치(100)를 통해 구현된 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 혼합 현실(MR), 또는 확장 현실(XR)을 경험(또는 체험)할 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다. 스마트 디바이스는 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display(HMD)), 스마트 글래스(smart glasses), 스마트 워치(smart watch watch), 및 스마트 밴드(smart band)를 포함할 수 있다. 즉, 영상 처리 장치(100)는 사용자가 착용할 수 있는 또는 착용하기에 적합한 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 투명 평판(130) 및 센서(150)를 이용하여 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 혼합 현실(MR), 또는 확장 현실(XR) 내 적어도 하나의 객체(170)를 처리할 수 있다.
객체(170)는 투명 평판(130)으로부터 떨어져 위치할 수 있다. 예를 들어, 객체(170)는 사용자가 투명 평판(130)을 통해 보는 하나 이상의 객체를 포함할 수 있다. 객체(170)는 사용자가 투명 평판(130)을 통해 보지 않더라도, 투명 평판(130)을 통해 사용자에게 보일 수 있는 하나 이상의 객체를 포함할 수 있다. 객체(170)는 실제 객체, 가상 객체, 또는 가상 이미지일 수 있다.
사용자는 영상 처리 장치(100)에 의해서 투명 평판(130)을 통해 적어도 하나의 객체(170)를 평면적으로 또는 입체적으로 바라볼 수 있다. 또한, 사용자는 투명 평판(130)을 이용하여 적어도 하나의 객체(170)와 객체(170)의 주변 중에서 적어도 하나와 상호작용할 수 있다. 객체(170)의 주변은 투명 평판(130)을 통해 보이는 객체(170)를 둘러싸고 있는 주변 영역을 의미할 수 있다. 주변 영역의 크기는 투명 평판(130)에 따라 가변될 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 메모리(200) 및 프로세서(300)를 포함한다. 프로세서(300)는 영상 처리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 혼합 현실(MR), 또는 확장 현실(XR)에서, 프로세서(300)는 투명 평판(130)을 통해 보는 적어도 하나의 객체(170)의 영상을 처리할 수 있다. 사용자는 영상 처리 장치(100)에 의해 처리된 영상을 이용하여, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 혼합 현실(MR), 또는 확장 현실(XR)에서 객체(170)와 객체(170)의 주변과 상호작용할 수 있다.
프로세서(300)는 센서(150)가 사용자를 센싱한 정보에 기초하여 투명 평판(130)을 통해 보이는 적어도 하나의 객체(170)를 투명 평판(130)으로 역투영한 역투영 이미지를 투명 평판(130)으로 디스플레이 할 수 있다. 역투영 이미지는 객체(170)만 역투영한 이미지 또는 객체(170)와 객체(170)의 주변을 같이 역투영한 이미지일 수 있다. 예를 들어, 역투영 이미지는 객체(170)의 스테레오스코픽(stereoscopic) 이미지를 포함하는 역투영 이미지 또는 객체(170)의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 역투영 이미지일 수 있다.
프로세서(300)는 센서(150)가 사용자를 센싱한 정보에 기초하여 영상 처리 장치(100)의 동작 모드를 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드로 동작할(또는 전화할) 수 있다. 제1 동작 모드는 스테레오스코픽 뷰잉 모드(stereoscopic viewing mode)를 의미하고, 제2 동작 모드는 모노스코픽 터칭 모드(monoscopic touching mode)를 의미할 수 있다.
스테레오스코픽 뷰잉 모드에서, 사용자는 투명 평판(130)을 통해 객체(170)를 입체적으로(stereoscopically) 바라볼 수 있다. 모노스코픽 터칭 모드에서, 사용자는 객체(170)를 투명 평판(130)으로 역투영한 모노스코픽 이미지를 포함하는 역투영 이미지를 바라볼 수 있다. 모노스코픽 터칭 모드에서, 사용자는 투명 평판(130) 상에 디스플레이되는 모노스코픽 이미지를 이용하여 객체(170)를 제어할 수 있다.
프로세서(300)는 투명 평판(130)으로부터 거리가 떨어져 있는(예를 들어, 원거리에 있는) 객체(170)를 역투영한 역투영 이미지를 투명 평판(130)으로 디스플레이 함으로써, 사용자가 투명 평판(130)을 터치하는 등의 방법으로, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 혼합 현실(MR), 또는 확장 현실(XR)에서 객체(170)와 상호작용하는 방법을 제공할 수 있다.
프로세서(300)는 메모리(200)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(300)는 메모리(200)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(300)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.
프로세서(300)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
투명 평판(130)은 투명한 판 모양일 수 있다. 투명 평판(130)은 영상 처리 장치(100)와 통신을 수행할 수 있다.
센서(150)는 사용자를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센서(150)는 사용자의 손과 투명 평판(130) 사이의 거리를 센싱할 수 있다. 센서(150)는 사용자를 센싱한 정보, 예를 들어 사용자의 손과 투명 평판(130) 사이의 거리에 대한 정보를 영상 처리 장치(150)의 프로세서(300)로 전송할 수 있다.
센서(150)는 영상 처리 장치(150) 또는 투명 평판(130)에 구현될 수 있다. 또한, 센서(150)는 영상 처리 장치(100) 또는 투명 평판(130)의 외부에 별개로 구현될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 사용자가 객체(170)와 객체(170)의 주변과 보다 나은 상호작용을 할 수 있도록, 영상 처리 장치(100)는 사용자가 투명 평판(130)을 이용하여 원거리에 위치하는 객체(170) 및 객체의 주변 영역 중에서 적어도 하나를 직접 터치할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 HMD(head mounted display) 기반 몰입형 현실(증강 현실 또는 가상 현실)에서 스마트폰 기반 모바일 현실(증강 현실 또는 가상 현실)과 유사하게 양안 시차 없이 원거리에 위치하는 객체(170)를 직접 터치할 수 있는 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공하는 것이다.
도3a 내지 도 3d는 영상 처리 장치가 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 동작의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
각 도면은 영상 처리 장치(100)가 구현하는 몰입형 세계(예를 들어, AR, VR, MR, 또는 XR 등)에서, 사용자가 영상 처리 장치(100)를 이용하여 객체(170)와 상호작용하는 동작의 과정들을 도시하고 있다.
도 3a는 사용자가 투명 평판(130) 없이 원거리의 객체(170)와 상호작용을 수행하려 하는 상황을 나타낸다. 이 경우, 사용자는 햅틱 피드백(haptic feedback)의 부재 및 양안 시차의 발생으로 인해, 객체(170)와의 직접적인 상호작용에 있어서 어려움을 겪을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 손(400)으로 객체(170)을 선택하려고 할 때, 양안 시차로 인해 사용자의 손(400)은 정확하게 객체(170)를 가리킬 수 없다.
도 3b는 사용자가 투명 평판(130)을 통해 객체(170)를 바라보는 상황을 나타내는 도면이다. 사용자는 투명 평판(130)을 통해 객체(170)를 입체적으로(stereoscopic) 바라볼 수 있다. 이 경우, 양안 시차로 인해 원거리의 객체(170) 보다 상대적으로 가까운 거리에 있는 투명 평판(130)은 사용자에게 초점이 맞지 않게 보일 수 있다.
도 3c는 사용자가 객체(170)와 상호작용을 수행하기 위해 사용자의 손(400)을 투명 평판(130)에 근접시키는 동작을 나타내는 도면이다. 영상 처리 장치(100)는 사용자의 주 손(dominant hand, 400)이 투명 평판(130)으로 접근할 때 객체(170)를 투명 평판(130)으로 역투영한 역투영 이미지를 투명 평판(130)으로 디스플레이 할 수 있다. 영상 처리 장치(100)는 주 손(400)이 투명 평판(130)에 근접하면 애니매이티드 플래트닝(animated flattening)을 수행할 수 있다. 즉, 영상 처리 장치(100)는 주 손(400)이 투명 평판(130)에 근접할수록 객체(170)를 점진적으로 평평하게 만들면서 투명 평판(130)으로 디스플레이 할 수 있다.
도 3d는 사용자가 투명 평판(130)을 이용하여 객체(170)와 상호작용하는 상황을 나타내는 도면이다. 영상 처리 장치(100)는 사용자의 주 손(400)이 투명 평판(130)과 일정 거리 이하로 근접한 경우, 객체(170)을 투명 평판(130)으로 역투영한 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 투명 평판(130)에 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 사용자의 주 손(400)이 투명 평판을 터치한 경우, 객체(170)을 투명 평판(130)으로 역투영한 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 투명 평판(130)에 디스플레이 할 수 있다. 이 때, 사용자는 햅틱 피드백을 가지며, 양안 시차 없이 객체(170)와 상호작용 할 수 있다.
도 4a는 영상 처리 장치의 제1 동작 모드에서 영상 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
영상 처리 장치(100)는 제1 동작 모드인 스테레오스코픽 뷰잉 모드로 동작할 수 있다. 사용자가 보조 손(non-dominant hand)으로 투명 평판(130)을 단순히 잡고 있을 때, 영상 처리 장치(100)는 스테레오스코픽 뷰잉 모드로 동작 할 수 있다.
사용자는 스테레오스코픽 뷰잉 모드에서 투명 평판(130)을 통해 객체(170)를 입체적으로(stereoscopically) 바라볼 수 있다. 즉, 스테레오스코픽 뷰잉 모드에서, 사용자가 투명 평판(130)를 통해 바라보는 객체(170)와 투명 평판(130) 없이 바라보는 객체(170)는 동일하다.
따라서, 사용자는 원거리의 객체(170)를 두 눈으로 응시하면서, 객체(170)에서 눈을 떼지 않은 상태로 투명 평판(130)을 눈 높이까지 들어 올릴 수 있다.
도 4b는 영상 처리 장치의 제2 동작 모드에서 영상 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
영상 처리 장치(100)는 제2 동작 모드인 모노스코픽 터칭 모드로 동작할 수 있다. 사용자가 주 손(400)을 투명 평판(130)에 근접시켜, 주 손(400)과 투명 평판(130) 사이의 거리가 임계값(예를 들어, 2cm) 이하가 된 경우, 영상 처리 장치(100)는 모노스코픽 터칭 모드로 동작 할 수 있다.
모노스코픽 터칭 모드에서, 영상 처리 장치(100)는 객체(170)를 투명 평판(130)으로 역투영한 모노스코픽 이미지(175)를 투명 평판(130) 상에 디스플레이 할 수 있다. 모노스코픽 이미지(175)는 객체(170)를 사용자의 두 눈 사이의 중심점을 기준으로 투명 평판(130)으로 역투영한 이미지이다.
즉, 모노스코픽 터칭 모드에서 투명 평판(130)은, 시점이 보정된 모노스코픽 이미지(175)를 디스플레이하여 사용자에게 투명한 것처럼 시뮬레이션하는 불투명한 평판으로 동작한다. 이때, 사용자는 투명 평판(130)에 디스플레이된 모노스코픽 이미지(175)를 이용하여, 양안 시차의 영향 없이 객체(170)와 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 투명 평판(130)의 표면을 터치(touch), 스와이프(swipe), 또는 핀치(pinch)하여 객체(170)와 상호작용 할 수 있다.
도 5는 영상 처리 장치의 동작 모드 전환 시 영상 처리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
영상 처리 장치(100)는 사용자의 주 손(400)이 투명 평판(130)에 접근함에 따라, 객체(170)를 점진적으로 평평하게 만들어 투명 평판(130)으로 역투영 시킬 수 있다. 이와 같은 방식으로 영상 처리 장치(100)는 매끄러운 모드 전환을 위한 애니매이티드 플래트닝(animated flattening) 영상 처리 동작을 수행할 수 있다.
스테레오스코픽 뷰잉 모드에서, 객체(170)는 원래 부피를 유지하며, 사용자는 입체적으로 객체(170)를 볼 수 있다. 모노스코픽 터칭 모드에서 객체(170)는 투명 평판(130)으로 역투영되어 평평하게 투명 평판(130)에 디스플레이 된다. 즉, 모노스코픽 터칭 모드에서 투명 평판(130)에 디스플레이 되는 모노스코픽 이미지(175)의 객체(170)는 평평하게 디스플레이 된다. 따라서, 시점이 정렬되더라도, 영상 처리 장치(100)가 스테레오스코픽 뷰잉 모드에서 모노스코픽 터칭 모드로 전환할 때, 급격한 변화로 인한 시각적인 혼란이 발생하며 사용자의 눈의 피로가 유발될 수 있다. 영상 처리 장치(100)의 애니매이티드 플래트닝(animated flattening) 영상 처리 동작은 이런 부작용을 보완할 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 사용자의 주 손(400)이 투명 평판(130)으로 근접함에 따라 점진적으로 객체(170)의 평탄도를 증가시킨 역투영 이미지(173)를 투명 평판(130)에 디스플레이 할 수 있다. 영상 처리 장치(100)는 객체(170)의 평탄도를 사용자의 주 손(400)과 투명 평판(130) 사이의 거리에 매핑하여, 주 손(400)이 투명 평판(130)에 접근하면 객체(170)가 더 평평해진 역투영 이미지(173)를 투명 평판(130)에 디스플레이 하고, 주 손(400)이 투명 평판(130)과 멀어지면 객체(170)가 덜 평평해진 역투영 이미지(173)를 투명 평판(130)에 디스플레이 할 수 있다.
영상 처리 장치(100)는 사용자의 두 눈 사이의 중심점과 객체(130)의 버텍스들을 연결하는 직선을 따라 객체(170)가 겉보기 크기를 유지하며 투명 평판(130)의 방향으로 이동하여 역투영된 역투영 이미지를 투명 평판(130)에 디스플레이 하거나, 원래 위치 방향으로 되돌아가 역투영된 객체(170)의 역투영 이미지를 투명 평판(130)에 디스플레이 할 수 있다. 아래 수학식 1과 같이 선형 비율로 객체(170)를 이동시킬 경우, 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈의 시점에서 서로 다른 비선형 비율로 이동하는 것처럼 디스플레이 되므로, 전환 과정이 불안정하고 왜곡되어 보일 수 있다. 따라서, 영상 처리 장치(100)는 수학식 2와 같이 비선형 비율로 객체(170)를 이동시켜, 사용자가 보는 역투영 이미지(173)에서 객체(170)를 선형으로 이동시킨다.
Figure 112019123669461-pat00001
Figure 112019123669461-pat00002
수학식 1 및 수학식 2에서, F는 사용자의 주 손(400)과 투명 평판(130) 사이 거리에 비례하는 평탄도로 0에서 1사이 값이고, v는 전환 중 버텍스의 위치이고, v0는 원래 버텍스의 위치이고, v1은 완전히 평평해진 버텍스의 위치이고, p는 투명 평판(130)의 중심 위치이고, m은 사용자의 두 눈 사이 중심점의 위치이고, np는 투명 평판(130)의 법선 벡터(normal)이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b에서는 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 AR 카메라 애플리케이션에 적용한 경우를 설명한다.
도 6a을 참조하면, 영상 처리 장치(100)는 AR 카메라에 이용될 수 있다. 사용자는 캡처(capture)하고자 하는 영역이 투명 평판(130)을 통해 보이도록 투명 평판(130)을 위치시킬 수 있고, 영상 처리 장치(100)는 사용자가 투명 평판(130)을 통해 보는 영역을 역투영 하여 역투영된 모노스코픽 이미지를 투명 평판(130)에 디스플레이 시킬 수 있다. 사용자는 투명 평판(130)에 디스플레이 된 모노스코픽 이미지를 캡처(capture)하여 AR 카메라로 이용할 수 있다.
사용자는 투명 평판(130)을 눈에 가까이 또는 멀리 이동시켜 뷰 프러스텀(view frustum)의 더 넓은 영역 또는 더 좁은 영역을 캡처할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 투명 평판(130)을 눈에 가깝게 이동시켜 줌-인(zoom-in)할 수 있고, 눈에서 멀게 이동시켜 줌-아웃(zoom-out) 할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 영상 처리 장치(100)를 이용하지 않을 경우, 양안 시차로 인해 캡처할 영역이 불명확해질 수 있음을 알 수 있다. 영상 처리 장치(100)는 이와 같은 문제를 해결 하여 프레임의 정의를 명확하게 할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b에서는 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 이용한 AR 웹 브라우징에 적용한 경우를 설명한다.
영상 처리 장치(100)는 AR 웹 브라우징(AR web browsing)에 이용될 수 있다. 영상 처리 장치(100)를 이용할 경우 AR 웹 브라우징 윈도우의 작고 멀리 떨어져 있는 UI(user interface) 요소를 빠르고 정확하게 선택할 수 있다. 사용자는 투명 평판(130)에 디스플레이된 AR 웹 브라우징 윈도우을 터치하는 등의 제스처를 이용하여 UI 요소와 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 투명 평판(130)을 이용해 AR 웹 브라우징 윈도우의 스크롤을 제어하거나 줌-인 또는 줌-아웃을 수행할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b에서는 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 AR IoT 애플리케이션 및 로봇 프로그래밍 애플리케이션에 적용한 경우를 설명한다.
영상 처리 장치(100)는 AR 사물 인터넷(IoT) 및 로봇 프로그래밍에 이용될 수 있다. 사용자는 영상 처리 장치(100)를 이용하여, 스마트 객체(smart object) 사이에 선을 그어 객체 간 기능적 관계를 정의 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 영상 처리 장치(100)에 의해 투명 평판(130)에 디스플레이된 스마트 객체 사이를 스와이프(swipe)하여 객체 간 기능적 관계를 설정할 수 있다.
또한, 사용자는 영상 처리 장치(100)를 이용하여, 이동 로봇(mobile robots) 및 드론(drone)의 공간적 동작을 제어 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 영상 처리 장치(100)에 의해 투명 평판(130)에 디스플레이된 이동 로봇 또는 드론을 터치 또는 스와이프하여 원하는 위치로 이동 시킬 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시예에 따른 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 적용할 수 있는 애플리케이션의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b에서는 투명 평판을 이용하여 영상을 처리하는 방법을 AR 스케칭 애플리케이션에 적용한 경우를 설명한다.
영상 처리 장치(100)는 AR 3D 스케칭에 이용될 수 있다. 사용자는 영상 처리 장치(100)에 의해 투명 평판(130)에 디스플레이된 모노스코픽 이미지 위에 스케칭을 수행할 수 있다. 사용자는 모노스코픽 터칭 모드에서 투명 평판(130) 위에 스케칭을 할 수 있으며, 스테레오스코픽 뷰잉 모드에서 3D 스케치를 실시간으로 점검할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 사용자의 손과 투명 평판 간의 관계를 센싱한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 정보에 기초하여 상기 투명 평판을 이용하는 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드로 전환하는 단계; 및
    전환된 동작 모드에서 상기 투명 평판을 통해 보이는 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판을 이용하여 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 동작 모드는 상기 투명 평판을 통해 상기 적어도 하나의 객체를 입체적으로 제공하는 스테레오스코픽 뷰잉 모드이고,
    상기 제2 동작 모드는 상기 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판으로 역투영한 이미지를 상기 투명 평판 상으로 디스플레이하는 모노스코픽 터칭 모드인, 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 적어도 하나의 객체의 스테레오스코픽(stereoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지는,
    상기 적어도 하나의 객체의 겉보기 크기를 유지하면서 역투영한 이미지인 영상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱한 정보는,
    상기 사용자의 손과 상기 투명 평판 간의 거리; 및
    상기 사용자의 손으로 상기 투명 평판을 잡았는지 여부를 포함하는 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 동작 모드로 전환시, 상기 거리가 가까워질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 평평하게 만드는 상기 이미지를 제공하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드로 전환시, 상기 거리가 멀어질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 부피감을 갖도록 만드는 상기 이미지를 제공하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이하는 단계는,
    상기 거리가 임계값 이하일 경우, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 상기 투명 평판 상에 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체 및 상기 적어도 하나의 객체의 주변 중에서 적어도 하나를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 영상 처리 방법.
  10. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 인스트럭션들을 포함하는 메모리; 및
    상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서에 의해 상기 인스트럭션들이 실행될 때, 상기 프로세서는,
    사용자의 손과 투명 평판 간의 관계를 센싱한 정보에 기초하여 상기 투명 평판을 이용하는 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드로 전환하고, 전환된 동작 모드에서 상기 투명 평판을 통해 보이는 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판을 이용하여 제공하고,
    상기 제1 동작 모드는 상기 투명 평판을 통해 상기 적어도 하나의 객체를 입체적으로 제공하는 스테레오스코픽 뷰잉 모드이고,
    상기 제2 동작 모드는 상기 적어도 하나의 객체를 상기 투명 평판으로 역투영한 이미지를 상기 투명 평판 상으로 디스플레이하는 모노스코픽 터칭 모드인, 영상 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 적어도 하나의 객체의 스테레오스코픽(stereoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 영상 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 디스플레이하는 영상 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 이미지는,
    상기 적어도 하나의 객체의 겉보기 크기를 유지하면서 역투영한 이미지인 영상 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 센싱한 정보는,
    상기 사용자의 손과 상기 투명 평판 간의 거리; 및
    상기 사용자의 손으로 상기 투명 평판을 잡았는지 여부를 포함하는 영상 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 동작 모드에서 상기 제2 동작 모드로 전환시, 상기 거리가 가까워질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 평평하게 만드는 상기 이미지를 제공하는 영상 처리 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 동작 모드에서 상기 제1 동작 모드로 전환 시, 상기 거리가 멀어질수록 상기 적어도 하나의 객체를 점진적으로 부피감을 갖도록 만드는 상기 이미지를 제공하는 영상 처리 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 거리가 임계값 이하일 경우, 상기 적어도 하나의 객체의 모노스코픽(monoscopic) 이미지를 포함하는 상기 이미지를 상기 투명 평판 상에 디스플레이하는 영상 처리 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체 및 상기 적어도 하나의 객체의 주변 중에서 적어도 하나를 제어하는 영상 처리 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 사용자를 센싱하기 위한 센서는 상기 투명 평판 및 상기 영상 처리 장치 중에서 적어도 하나에 위치하는 영상 처리 장치.
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