KR20060088430A - 실시간 3차원 영상 입출력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 3차원 영상 입출력 장치는 두 대의 웹카메라로 좌우영상을 획득하고 상기 획득된 영상들을 LCD 모니터를 사용한 편광안경을 이용하는 안경식 3차원 표시 장치에 입력하여 3차원 영상을 실시간으로 볼 수 있도록 하는데 있다. 본 발명의 바람직한 실시예는, 두 대의 웹카메라로 실시간으로 획득한 좌우영상에서 각 픽셀별로 조작 영상의 세기 및 위상 값을 소프트웨어로 얻어 이를 3차원 표시 장치에 입력시키고 편광안경을 통해 봄으로써 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.

Description

실시간 3차원 영상 입출력 장치 {real-time 3-dimensional image capture and display system}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 입출력 장치에 포함되는 표시 장치로 영상표시패널 및 구동 그래픽 카드를 포함한 PC를 나타내는 도면이다.

도 2는 편광안경을 이용하여 3차원 영상을 볼 수 있는 원리를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 3차원 영상 입출력 장치에 포함되는 두 대의 웹카메라와 구동 그래픽 카드를 포함한 PC로 구동하는 3차원 영상 표시장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 실시간 3차원 영상 입출력 장치에 관한 것으로 특히, 실시간으로 좌우 영상을 획득하고 획득된 영상을 3차원 영상 디스플레이 장치에 적합하도록 영상을 조작하고 그 조작된 영상들을 3차원 영상 디스플레이 장치에 입력시킴으로써 실시간으로 3차원 영상을 볼 수 있도록 하는데 있다.

3차원 영상 표시 장치는 크게 안경식, 무안경식으로 분류할 수 있으며, 무안경식은 렌티큘라 (lenticular), 시차장벽(parallax barrier), IP(Integral Photography) 등을 이용한 공간분할(spatial multiplexing) 형태와 고속 수평 주파수용 표시 장치(주로 CRT)와 공간 셔터로 이루어진 시간분할 형태이다. 무안경식은 안경을 쓰지않고 3차원 영상을 볼 수 있는 장점을 가지고 있으나 그에 상응하는 제약이 있다. 공간분할 방식은 시점수에 따른 공간해상도 저하가 일어나 2차원 영상에 비해 화질이 떨어지는 단점을 가지고 있고 시간분할 형태는 시스템의 크기를 LCD 만큼 줄이기 어려운 단점을 가진다. 현재 상용화되는 안경식은 CRT 모니터와 편광안경 또는 셔터안경을 이용하는 방식이다. 좌우영상을 시간적으로 번갈아 디스플레이하고 좌안(또는 우안)에 대응되는 영상이 디스플레이 될 때마다 우안(또는 좌안)을 가려주는 안경을 이용하여 좌우 영상의 잔상으로 3차원 영상을 볼 수 있도록 고안된 것으로 깜빡임(flickering)을 없애기 위하여 수평 주파수가 120 Hz 정도의 CRT 모니터가 이용되었다. 현재 2차원 표시 장치는 박막형으로 가고 있는 추세로 시간분할 형태의 무안경식은 시스템의 크기를 줄여야하는 단점으로 인해 상용화에 어려움이 있을 것으로 예상하며, 공간분할 형태의 무안경식은 해상도가 떨어져 화질을 개선해야하는 근본적인 어려움을 때문에 상용화가 어려울 것이다. 안경식으로 CRT 모니터가 아니라 현재 추세에 맞는 LCD 모니터를 이용하여 공간 해상도를 유지할 수 있는 모니터가 개발된다면 상용화가 가능하리라 예상한다. 하지만 현재 LCD 모니터의 수평주파수가 최대 75 Hz로 종전의 안경식 방식으로는 깜빡임을 없앨 수 없다.

따라서, 본 발명에서 사용하고자 하는 3차원 영상 표시 장치는 깜빡임이 없고 화질 또한 2차원 영상의 해상도를 제공하는 것으로 편광안경을 사용하고 LCD 모니터를 사용한 편광 안경식 3차원 표시 장치이다.

또한 3차원 영상 획득 장치는 두 대의 CCD 카메라, 동기되어 움직이는 캠코더 등이 있으며, 이를 통해서 얻은 영상들은 그 조작을 위해 디지털화 시킬 필요가 있으며 이를 프레임그래버를 통해서 할 수 있다. 이는 또다른 비용의 추가를 요하게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 편광안경식 3차원 표시 장치에 두 대의 웹카메라를 사용하여 좌우 영상을 실시간으로 획득하고 획득된 영상을 상기 편광안경식 3차원 표시 장치에 적합하도록 상기 영상을 조작하여 출력될 영상을 얻어 실시간으로 상기 편광안경식 3차원 표시장치에 입력시킬 수 있는 소프트웨어를 제공하는 것이다.

본 발명의 구성중 3차원 영상 표시 장치에 대한 개략도를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 보듯이 두 대의 LCD 모니터(10,20)로 구성된 3차원 영상 표시를 위한 모니터(110)와 일반적으로 상용화되는 듀얼 그래픽 카드(4)를 가진 PC(30)로 구동하는 안경식 3차원 표시 장치이다.

3차원 영상 표시를 위한 모니터(110)는 LCD 두장(10, 20)을 겹쳐서 만든 것 으로 뒤쪽 LCD(20)은 일반적인 LCD 모니터이며 앞쪽 LCD(10)는 편광판이 없는 단지 액정만으로된 패널이다. 이를 구동하기 위하여 PC(30)안에 일반적인 dual graphic card를 장착하였다. 한 frame의 3차원 영상을 제작하기 위하여 최소 두개영상이 필요하며 이 최소 영상을 좌우영상이라 한다. 상기 소프트웨어는 좌우 영상을 조작하여 하나의 영상은 뒤쪽 LCD(20)에 뿌려주고 다른 하나의 영상은 앞쪽 LCD(10)에 뿌려준다. 본 발명은 3차원 영상을 보기 위해서 시자가 편광안경(70)을 껴야하며 도 2에서 보듯이 좌측 안경알의 편광방향(80)과 우측 안경알의 편광방향(90)이 서로 수직하여야 한다. 3차원 영상 표시를 위한 모니터(110) 상의 한 픽셀(50)에서의 편광방향 및 크기(60)를 다음과 같이 얻을 수 있다.

한 frame의 좌우영상의 한 픽셀(50)에서 좌영상의 밝기를 I1 우영상의 세기를 I2라 한다면 뒤쪽 LCD상의 픽셀(50)에서의 밝기 I는

과 같으며, 앞쪽 LCD 상의 픽셀(50)에서의 밝기 I'는

값에 비례하여 결정된다. 일예로 픽셀(50)에서 rgb 각각의 세기값은 식(2)로부터 얻은 rgb 값에 각각 2 x 256/3.14를 곱한 값이다.

식(1)과 식(2)를 이용하여 앞쪽 LCD(10)와 뒤쪽 LCD(20) 각각에 입력할 조작영상을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예로 두 대의 웹카메라(1000)로 3차원 좌우영상을 획 득하고 상기 획득된 영상을 식(1)과 식(2)를 이용하여 앞쪽 LCD(10)와 뒤쪽 LCD(20) 각각에 입력할 조작 영상을 소프트웨어적으로 제공하여 LCD 모니터(10,20)로 구성된 3차원 영상 표시를 위한 모니터(110)에 입력시켜 3차원 영상을 실시간으로 볼 수 있도록 한 안경식 3차원 입출력 장치이다. 상기 두 대의 웹카메라(1000)는 USB 포트를 이용하므로 디지털화시키기위한 다른 하드웨어가 필요없으므로 저가로 3차원 영상 획득장치를 만들 수 있다,

본 발명에 의하면, 실시간으로 좌우영상을 획득하고 이를 조작하여 저가로 3차원 영상을 입출력할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (4)

1. 두개의 웹카메라와 실시간으로 영상 획득 및 3차원 영상을 출력하는 소프트웨어와 편광안경식 3차원 영상 표시로 구성된 실시간 3차원 영상 입출력 장치.
2. 청구할 1항의 두개의 웹카메라는 각기 다른 두개의 USB 포트를 사용하여 영상을 출력하는 실시간 3차원 영상 입출력 장치.
3. 청구항 1항의 소프트웨어는 상기 두개의 웹카메라에서 실시간으로 입력된 좌우영상으로부터 상기 두개의 LCD 패널로 입력하기 위한 조작 영상을 얻기위해 사용되는 것을 특징으로 하는 실시간 3차원 영상 입출력 장치.
4. 청구항 3항의 조작 영상의 각각은 다음의 식(1)과 식(2)의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 실시간 3차원 영상 입출력 장치.

   한 frame의 좌우영상의 한 픽셀에서 좌영상의 밝기를 I1 우영상의 밝기를 I2라 한다면 뒤쪽 LCD상의 픽셀에서의 밝기 I는

   

   과 같으며, 앞쪽 LCD상의 픽셀(50)에서의 밝기 1'는

   

   값에 비례하여 결정된다.

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