KR20060030208A - 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치 - Google Patents

3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치 Download PDF

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KR20060030208A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 모바일 장치를 이용하여 사용자가 언제 어디서든 3차원 영상을 획득 하고, 3차원 영상을 입체적으로 디스플레이 할 수 있도록 하는 3차원 모바일 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치로서, 이동 통신망으로부터 수신한 음성 신호를 가청음으로 변환하여 출력하고, 마이크로부터 입력받은 음성 신호를 변환하여 송신하기 위한 무선 통신 수단; 피사체의 좌/우 영상을 각각 촬영하여 획득하기 위한 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단; 상기 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단의 주시각 포인트를 제어하기 위한 촬영 제어 수단; 상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단으로부터 입력받은 영상을 처리하여 출력하기 위한 영상 획득 수단; 상기 영상 획득 수단에서 처리한 영상 정보를 저장하기 위한 영상 정보 저장 수단; 및 상기 영상 획득 수단으로부터 입력받은 좌/우 영상을 3차원으로 다중화하여 디스플레이하기 위한 표시 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 3차원 모바일 시스템 등에 이용됨.
모바일, 스테레오 스코픽, 카메라, 3차원 디스플레이, 양안식

Description

3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치{3D mobile devices capable offer 3D image acquisition and display}
도 1은 본 발명에 따른 3차원 모바일 장치의 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 영상 획득부의 일실시예 상세 구성도,
도 3은 제1카메라(110) 및 제2카메라의 주시각 포인트 설정을 위한 이동 및 회전 기능을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 영상 코덱에서의 좌/우 영상 변환 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 다중화된 영상을 나타내는 도면,
도 6는 본 발명에 따른 표시부의 일실시예 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
ANT : 안테나 MIC : 마이크
SPK : 스피커 10 : 무선부
20 : 음성처리부 30 : 키입력부
40 : 주제어부 50 : 메인 메모리
110 : 제1카메라 120 : 제2카메라
130 : 카메라 제어부 140 : 영상획득부
150 : 표시부 160 : 영상 메모리
170 : 휴대 메모리
본 발명은 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 모바일 장치에서 3차원 영상을 획득하고, 관찰할 수 있도록 하는 3차원 모바일 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인간이 입체감을 느끼는 가장 큰 요인은 하나의 물체에 좌/우의 눈이 다른 방향에서 물체를 봄으로써 생기는 좌/우 망막 상의 공간적인 차이의 효과이다. 이 효과를 이용하여 좌/우 양안에 각각 서로 다른 영상, 즉 스테레오 스코픽 영상(3차원 영상)을 디스플레이 함으로써 3차원 영상을 사용자가 입체적으로 관찰할 수 있도록 할 수 있다.
이러한 종래의 스테레오 스코픽 영상 디스플레이 방법은 안경을 쓰고 3차원 영상을 관찰하는 방법과, 안경을 쓰지 않고 3차원 영상을 관찰하는 방법으로 나누 어진다.
안경을 쓰고 3차원 영상을 관찰하는 방법은 편광 안경을 이용한 방식으로서, 극장과 같은 넓은 공간에서 관찰자는 편광 안경을 착용하고 2안식의 스테레오 스코픽 영상(3차원 영상)을 관찰 할 수 있다.
한편, 안경을 쓰지 않고 보는 방법으로 가장 대표적인 방법은 수직 시차만을 표현하는 렌티큘라판을 영상표시장치에 부착하여 입체영상을 보는 방법이며, 나아가 수직, 수평 시차를 표현하는 다시점 또는 초다시점 IP(Integral Photography)판, 교차 렌티큘라판 또는 사각 렌즈판 등의 다시점 영상 표시 마스크를 이용한 방법 등이 있다. 이러한 안경을 쓰지 않고 보는 방법은 주로 소수 관찰자가 관찰 위치가 정해져 있는 위치에서 3차원 영상을 관찰하는 방법으로서, 패럴렉스 베리어 또는 렌티큘라를 영상 디스플레이 판에 부착하여 3차원 영상을 관찰하는 방법이 주로 사용된다.
기존의 휴대폰 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같이 통신기능 및 정보처리 기능을 갖고 이동성이 확보되는 모바일 장치는 하나의 카메라를 부착하여 2차원 영상을 획득하며, LCD등의 2차원 영상 디스플레이 장치를 이용하여 2차원 영상을 디스플레이 한다.
따라서, 종래의 모바일 장치는 단일의 카메라로 인해 3차원 영상을 획득할 수 없으며, 2차원 디스플레이 장치로 인해 3차원 영상을 입체감 있게 사용자에게 디스플레이시킬 수 없는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모바일 장치를 이용하여 사용자가 언제 어디서든 3차원 영상을 획득하고, 3차원 영상을 입체적으로 디스플레이 할 수 있도록 하는 3차원 모바일 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치로서, 이동 통신망으로부터 수신한 음성 신호를 가청음으로 변환하여 출력하고, 마이크로부터 입력받은 음성 신호를 변환하여 송신하기 위한 무선 통신 수단; 피사체의 좌/우 영상을 각각 촬영하여 획득하기 위한 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단; 상기 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단의 주시각 포인트를 제어하기 위한 촬영 제어 수단; 상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단으로부터 입력받은 영상을 처리하여 출력하기 위한 영상 획득 수단; 상기 영상 획득 수단에서 처리한 영상 정보를 저장하기 위한 영상 정보 저장 수단; 및 상기 영상 획득 수 단으로부터 입력받은 좌/우 영상을 3차원으로 다중화하여 디스플레이하기 위한 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 모바일 장치의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 모바일 장치는 일반적인 통신 및 정보처리 관련 기능을 수행하는 구성요소로서 안테나(ANT), 무선부(10), 음성처리부(20), 마이크(MIC), 스피커(SPK), 키입력부(30), 주제어부(40) 및 메인 메모리(50)를 포함하고, 3차원 영상 처리에 관련된 기능을 수행하는 구성요소로서 제1카메라(110), 제2카메라(120), 카메라 제어부(130), 영상 획득부(140), 표시부(150) 및 영상 메모리(160)를 포함하며, 휴대 메모리(170)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 모바일 장치의 일반적인 통신 및 정보처리 관련 기능을 수행하는 구성에서, 주제어부(40)는 3차원 모바일 장치의 전반적인 제어 동작을 수행한다.
무선부(10)는 주제어부(40)의 제어하에 이동통신망으로부터의 음성 및 데이터의 송수신을 제어하고, 음성처리부(20)는 주제어부(40)의 제어하에 무선부(10)로부터 수신된 음성 데이터를 스피커(SPK)를 통해 가청음으로 변환하여 출력하며 마이크(MIC)로부터 수신되는 음성신호를 데이터화하여 무선부(10)로 출력한다.
키입력부(30)는 다수의 숫자키 및 기능키들을 구비하며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키입력데이터를 주제어부(40)로 출력하고, 메인 메모리(50)는 3차원 모바일 장치에서 처리하는 각종 데이터를 저장한다.
한편, 3차원 모바일 장치의 3차원 영상 처리에 관련된 기능을 수행하는 구성에서, 두개의 카메라(110, 120)는 각각 CIS(CMOS Image Sensor)를 포함하여 영상을 획득하고, 카메라 제어부(130)는 상기 두개의 카메라(110, 120)를 제어한다.
영상 획득부(140)는 상기 CIS로부터 얻어진 영상을 처리하고, 표시부(150)는 영상 획득부(140)로부터 입력받은 영상을 LCD위에 부착된 TN 판넬을 이용하여 2D 또는 3D로 디스플레이한다.
영상 메모리(160)는 영상 획득부(140)에서 처리하는 영상 관련 데이터를 저장하고, 휴대 메모리(170)는 3차원 모바일 장치와 탈착이 가능하여 사용자의 필요에 따라 영상 데이터를 저장하여 휴대할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 획득부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 획득부(140)는 CIS로부터 입 력받은 영상을 처리하기 위하여 ISP(Image Signal Processor or Image Sensor Processor)(141), 스테레오 영상 처리부(142) 및 영상 코덱(143)을 포함한다.
ISP(141)는 CIS를 이용하여 영상을 획득 할 때, 카메라의 셔터속도, 초점, 줌, 조리개 등을 제어하며, 두 개의 CIS를 이용하여 3차원 영상을 획득할 때에는 두 CIS간의 동기를 맞추고 두 CIS의 촬영 환경을 동일하게 한다.
스테레오 영상 처리부(142)는 두 개의 CIS, 카메라 제어부(130), ISP(141)를 통해 스테레오 영상을 입력받아 좌/우 영상간에 칼라 균형 및 화소 단위의 불일치(Mismatch) 등의 문제를 처리하여 보정하여 표시부(150)로 바로 출력하거나 영상 코덱(143)으로 출력한다.
영상 코덱(143)은 스테레오 영상 처리부(142)에 의해 보정된 3차원 영상을 입력받아 부호화 하여 3차원 다중화 방법에 의해 다중화하여 영상 메모리(160)에 저장한다.
도 3은 제1카메라(110) 및 제2카메라의 주시각 포인트 설정을 위한 이동 및 회전 기능을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 3차원 모바일 장치는 스테레오 영상을 획득하기 위하여 두 대의 카메라(110, 120)의 CIS가 사용된다.
이 때, 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 CIS간의 거리차를 주시각 포인트의 거리에 따라 조절하기 위하여 두 대의 카메라(110, 120)는 수평이동이 가능하며, 주시각 포인트를 맞추기 위하여 회전 기능도 포함하고 있다.
전술한 본 발명에 따른 3차원 모바일 장치의 구성 요소가 3차원 영상을 처리하는 과정을 종합하여 설명하면 다음과 같다.
2차원 영상을 획득할 경우에는 한 개의 CIS만을 이용하여 영상을 획득하게 되며, 좌/우 영상으로 구성되어 있는 3차원 영상을 획득할 경우에는 두 개의 CIS를 이용한다.
ISP(141)는 CIS를 이용하여 2차원 영상을 획득 할 때 카메라의 셔터속도, 초점, 줌, 조리개 등을 제어한다. 또한, 두 개의 CIS를 이용하여 3차원 영상을 획득할 때는 두 CIS간의 동기를 맞추고 두 CIS의 촬영 환경을 동일하게 한다.
카메라 제어부(130)는 편안한 3차원 영상을 획득하기 위한 주시각을 맞추기 위하여 최적의 카메라 배치 방법에 따라 두 개의 CIS를 수평 이동 및 회전을 할 수 있도록 제어한다.
두 개의 CIS, 카메라 제어부(130), ISP(141)를 통해 획득된 스테레오 영상은 스테레오 영상 처리부(142)에 입력되어 좌/우 영상간에 칼라 균형 및 화소 단위의 불일치(Mismatch) 등의 문제들이 보정 처리된다.
스테레오 영상 처리부(142)에 의해 보정된 3차원 영상을 디스플레이부를 통하여 화면으로 출력하거나, 스테레오 영상을 영상 코덱(143)을 통해 부호화하여 3차원 다중화 방법에 의해 다중화하여 저장매체(영상 메모리(160) 또는 휴대 메모리(170))에 저장한다.
이 때, CIS에 의해 획득된 영상을 실시간으로 디스플레이 할 경우에는 영상 코덱(143)을 통한 스테레오 영상 부/복호화를 하지 않고 표시부(150)로 바로 출력 하여 디스플레이 한다.
영상 코덱(143)을 통해 부호화되어 영상 메모리(160)에 저장되어 있는 3차원 영상 컨텐츠를 디스플레이 할 경우, 영상 코덱(143)은 저장되어 있는 3차원 영상 컨텐츠를 영상 메모리(160)를 통해 입력받아 복호화하여 표시부로 출력하여 디스플레이 한다.
표시부(150)는 입력받은 3차원 영상을 3차원 영상 디스플레이 장치에 적합한 패턴으로 좌/우 영상을 다중화하여 디스플레이 한다.
한편, 3차원 영상을 획득할 경우, 카메라 제어부(130)는 획득하고자 하는 객체(피사체)의 위치에 따라 눈의 피로를 최소화 할 수 있는 최적의 3차원 영상을 획득하기 위해 두 개의 CIS간 거리차를 최적화하며, 두 CIS의 영상 촬영 환경을 동일하게 한다.
상기와 같은 방법에 의해 촬영된 영상은 전술한 바와 같이 스테레오 영상 처리부(142)로 전달되는데, 이 때 두 CIS간의 거리차를 최적화 하기 위하여 아래의 [수학식 1]을 이용하여 두 CIS간의 거리를 산출하여 제어한다.
D = nd/f
여기서, D는 두 CIS간의 간의 거리, d는 CIS와 객체간의 거리, n은 d의 배수, f는 CIS의 초점 거리를 의미한다.
획득된 3차원 영상은 스테레오 영상 처리부(142)에 입력되어 영상 보정되는데, 두 개의 CIS 위치와 화각으로 인해 획득된 영상은 칼라 및 객체가 동일 수평축 상에 위치하지 않는다. 따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 스테레오 영상 처리부(142)에서 영상 보정을 하여야만 한다.
보정된 좌/우 영상은 전술한 바와 같이, 2차원 또는 3차원 영상을 저장하지 않고 디스플레이를 할 경우(실시간 처리 시)에는 부/복호화 처리를 하지 않고 표시부(150)로 직접 출력하고, 저장을 할 경우에는 2차원 영상일 경우에는 2차원 영상에 적합한 저장 방법에 의해 저장을 하며, 3차원 영상일 경우에는 3차원 영상에 적합한 저장 방법에 의해 영상 메모리(160)로 저장을 하게 되는데, 이 때 3차원 영상은 좌/우 영상으로 구성되어 있으며, 좌/우 영상은 도 4에 도시된 바와 같이 70% 이상 중복된 데이터를 갖는 특성이 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 영상 코덱에서의 좌/우 영상 변환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 좌측 영상의 우측 영역과 우측 영상의 우측 영역 또는 좌측 영상의 좌측 영역과 우측 영상의 좌측 영역은 서로 상관도가 높다.
따라서, 3차원 영상을 저장할 때 좌측 영상은 고정하며, 우측 영상은 수평방향으로 회전하여 두개 영상을 사이드 바이 사이드(side-by-side) 영상으로 만든 뒤 압축을 한다. 이렇게 하면, 두 영상간의 경계면에서 연속적인 특성이 있기 때문에 압축 효율이 향상된다.
도 5는 본 발명에 따른 표시부에서 다중화된 영상을 나타내는 도면이다.
영상 획득부(140)에서 처리된 좌/우 영상은, 도 5에 도시된 바와 같이 다중화되어 표시부(150)를 통해 디스플레이 된다. 이 때, 획득된 영상이 2차원 영상일 경우 2차원 영상이 기존의 2차원 방식으로 디스플레이 된다.
본 발명에 따른 표시부(150)는 2D 영상과 3D 영상을 모두 디스플레이할 수 있다. 즉, 표시부(150)는 영상 디스플레이 패널이 TN(Twisted Nematic) 패널로 구성된 2차원 및 3차원 겸용 나안식 디스플레이 장치로서, 2차원 영상은 TN 패널이 off된 상태에서 디스플레이가 가능하며, 3차원 영상은 TN 패널이 on 상태가 되어 TN 패널이 파랄랙스 배리어(parallax barrier) 기능을 함으로써 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있다.
본 발명에 따른 표시부(150)는 3차원 영상을 볼 수 있는 IP(integral Photography)판, 렌티큘라판, 교차 렌티큘라판 또는 사각 렌즈판 등의 다시점 영상 표시 마스크가 적용될 수도 있다.
도 6는 본 발명에 따른 표시부의 일실시예 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 표시부(150)는 두개의 카메라(제1카메라, 제2카메라) 및 3차원 입체 음향을 출력하기 위한 두개의 스피커(제1스피커, 제2스피커)를 영상 디스플레이 판넬 상측에 장착할 수 있으며, 좌/우 영상을 도 5에 도시된 바와 같이 다중화하여 다시점 영상 표시 마스크를 이용하여 3차원으로 디스플레이할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 모바일 단말기에서 3차원 영상을 사용자가 직접 획득할 수 있으며, 획득된 3차원 영상을 저장 및 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 3차원 영상 획득 및 디스플레이가 가능한 3차원 모바일 장치로서,
    이동 통신망으로부터 수신한 음성 신호를 가청음으로 변환하여 출력하고, 마이크로부터 입력받은 음성 신호를 변환하여 송신하기 위한 무선 통신 수단;
    피사체의 좌/우 영상을 각각 촬영하여 획득하기 위한 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단;
    상기 제 1 촬영 수단과 제 2 촬영 수단의 주시각 포인트를 제어하기 위한 촬영 제어 수단;
    상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단으로부터 입력받은 영상을 처리하여 출력하기 위한 영상 획득 수단;
    상기 영상 획득 수단에서 처리한 영상 정보를 저장하기 위한 영상 정보 저장 수단; 및
    상기 영상 획득 수단으로부터 입력받은 좌/우 영상을 3차원으로 다중화하여 디스플레이하기 위한 표시 수단
    을 포함하는 3차원 모바일 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 획득 수단은,
    상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단의 촬영 환경을 동일하게 하기 위한 영상 센서 제어 수단;
    상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단으로부터 입력받은 좌/우 영상을 보정하여 출력하기 위한 스테레오 영상 처리 수단; 및
    상기 스테레오 영상 처리 수단에서 보정한 영상 신호를 부호화하여 상기 영상 정보 저장 수단으로 출력하고, 상기 영상 정보 저장 수단으로부터 입력 받은 영상을 복호화하기 위한 영상 부/복호화 수단
    을 포함하는 3차원 모바일 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단은,
    CIS(CMOS Image Sensor)를 이용하여 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 3차원 모바일 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 수단은,
    3차원 영상을 디스플레이 하기 위하여 다시점 영상 표시 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하는 3차원 모바일 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬영 제어 수단은,
    상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단 각각을 회전 및 수평 이동시킴으로써 근거리 및 원거리에 있는 피사체에 주시각 포인트를 설정하는 것을 특징으로는 3차원 모바일 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 촬영 제어 수단은,
    시각피로를 최소화 하며, 최적의 3차원 영상을 획득하기 위하여 카메라간의 거리를 카메라로부터 촬영하고자 하는 피사체간의 거리를 배수한 결과를 카메라 초점 거리로 나눈 값으로 설정하여 상기 제 1 촬영 수단 및 제 2 촬영 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 모바일 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 부/복호화 수단은,
    압축 효율을 증가시킬 수 있도록 한쪽 영상을 회전시켜 부호화하는 것을 특징으로 하는 3차원 모바일 장치.
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