KR20140145217A - 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 기술은 공간정보를 이용하여 실시간으로 3차원 가상 모델링을 수행할 수 있는 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. 이러한 3차원 가상 모델링 시스템에서의 3차원 가상 모델링 방법은, (a) 3차원 공간을 인식하는 단계; (b) 상기 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하는 단계; (c) 상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 인식된 3차원 공간에 배치하는 단계; (d) 상기 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계; (e) 3차원 공간의 변위값을 인식하는 단계; (f) 상기 획득된 3차원 공간정보를 상기 인식된 변위값에 따라 변경하는 단계; (g) 상기 인식된 변위값과 상기 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하는 단계; 및 (h) 상기 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 몇몇 실시예들은 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간정보를 이용하여 실시간으로 3차원 가상 모델링을 수행할 수 있는 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
사회가 산업 사회에서 정보화 사회로 발전하면서 건설회사는 기존 견본주택의 기능을 대체할 수 있는 가상 현실(VR : Virtual Reality) 견본주택을 시장에 도입하였다.
먼저, 가상현실의 개요 및 선행 연구에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
가상현실은 현실(Reality)과 비현실(Virtual)의 합성어로서, 1989년 미국 'VPL Research사'의 재로우 레이니어(Jarrow Lanier)에 의해 최초로 명명되었다. 이러한 가상현실 기술은 컴퓨터 시스템을 통하여 시공 전의 건축물이나 가상으로 구현한 환경 및 상황 등을 모의실험을 통하여 실제로 경험하는 것과 같은 느낌을 가지게 하는 기술이다. 즉, 가상현실 기술은 '컴퓨터로 창조된 인조의 공간(Cyber Space)에서 인간이 현실감을 느끼게 하는 기술'이라 할 수 있다.
이러한 가상현실 기술은 그 형태상 몰입형 가상현실 시스템(Impressive VR System), 데스크탑/비휘클 가상현실(Desktop/Vehicle VR), 증강 현실(Augmented Reality) 등으로 나눌 수 있다. 여기서, 몰입형 가상현실(Impressive VR) 시스템은 컴퓨터가 만들어 내는 3차원 공간에서 사용자가 기본적으로 필요한 장비를 착용하고 완전히 직접 몰입되어 그 속에서 정의된 세계를 경험하고 상호작용하여 정보를 주고받을 수 있는 가상현실 시스템이다. 그리고 데스크탑/비휘클 가상현실(Desktop/Vehicle VR) 방식은 전통적인 모니터 화면을 투시되는 화면으로 이용하는 방식이다.
기존의 사이버 모델 하우스에는 데스크탑/비휘클 가상현실 방식이 가장 많이 사용된다. 데스크탑/비휘클 가상현실 방식을 세 분류로 나누어 보면 QTVR(Quicktime Virtual Reality)을 이용한 파노라마 형식이 가장 많이 사용되고 있으며, VRML(Virtual Reality Modeling Language)에 대체격인 X3D(Extensible Three Dimension)를 이용한 형식과, 툴(TURNTOOL)을 이용한 형식 등이 있다.
다음으로, VRML을 이용한 사이버 모델 하우스에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
VRML이란 3차원 세계와 사운드, 동영상 등의 멀티미디어를 WWW(World Wide Web)상에서 모델링하기 위한 언어이다. 그에 따라, 인터넷을 이용한 IVR(Internet Virtual Reality)을 활용하여 인터넷이 연결된 곳이면 어느 곳이든 다수의 관찰자가 원하는 공간을 자신의 의도대로 직접 체험할 수 있도록 할 수 있다.
VRML은 3차원 가상공간을 표시하기 위한 언어 사양이다. HTML(HyperText Markup Language) 문서가 스크립트로 작성한 파일에 태그를 붙이듯이, VRML도 각각의 물체가 노드라는 태그로 둘러싸여 있다. 3차원이 상당한 양의 데이터를 가지는 것에 비해 VRML은 의외로 간단하다. 일반 에디터에서 텍스트 형식을 스크립트를 입력하여 확장자를 *.wrl로 가지도록 파일을 저장한다.
추후에 인터넷상의 WWW 서버상에 설치된 VRML 형식의 3차원 공간 기술파일(*.wrl)이 일반 사용자에서 전송되고, VRML 사용자 측의 컴퓨터에 탑재되어 있는 VRML 브라우저에서 텍스트 형식의 데이터를 3차원 데이터로 렌더링함으로써, 3차원 가상공간이 디스플레이 장치에 표시된다. 이에 따라 표시된 3차원 가상공간 속을 마우스 조작 또는 키보드 등의 입력 장치를 통하여 이동 및 제어할 수 있다. 또한, 3차원 공간 내의 물체에 링크시킬 수 있으며, 그 물체를 마우스를 이용하여 클릭함으로써, 그 물체를 제어하고, 2차원의 HTML 파일을 읽어 들일 수 있다.
건축 분야에서는 VRML을 이용해 이미 설계가 끝난 건물을 효율적으로 광고하고, CAD(Computer Aided Design)의 데이터도 컨버터를 구사하면 유효하게 활용할 수 있다. 또한, 완공 전의 건물에 대해서도 VRML을 사용해 시뮬레이션하여 완공 후의 건물 내부를 가상적으로 걸어다닐 수 있도록 할 수 있다.
이러한 VRML은 국제 표준 기구인 ISO(the International Organization for Standardization)와 IEC(the International Electrotechnical Commission)가 인터넷상에서 3차원 그래픽을 표현하는 표준으로 공인하였고, 이미지 기반의 3D 이미지 및 모델링 기반의 3D 등을 지원하며, 라이센스가 무료로 누구나 자유로이 웹상에서 표현할 수 있고, HTML의 형태로 특별한 에디터가 필요 없이 어느 문서 편집기에서도 작성 및 편집이 가능한 장점이 있다.
반면에, VRML은 처리 속도가 느린 단점이 있다. VRML이 아무리 예전의 3차원 데이터 표현 방식에 비해 엄청나게 간단한 형식으로 표현한다고는 하지만, 현재의 네트워크 성능과 렌더링 성능을 가지고는 만족스러운 파일 로드 속도를 나타내지 못하고 있다. 이것은 VRML이 직접적인 원인이라고는 볼 수 없을 수도 있지만 좀 더 속도 향상을 꾀할 수 있는 구조의 개발이 필요하다. 또한, VRML은 화면의 질로 대표되는 사용자의 몰입감을 떨어뜨리는 단점이 있다. VRML에서 가상 세계와의 상호작용을 할 수 있는 체계를 제공하고는 있지만 아직 만족스럽지 못하고 많은 기능의 추가와 성능의 향상이 요구되고 있다.
다음으로, 파노라마 VR을 이용한 사이버 모델 하우스(Cyber Model House)에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
파노라마 VR은 웹에서 이미지 기반의 공간을 체험할 수 있는 기술이다. 파노라마 VR의 대표적인 기술은 애플 컴퓨터의 동영상 처리 기술인 퀵 타임(Quicktime)을 바탕으로 구현되는 QTVR 기술이다. QTVR은 실사(Photo Still Image)를 바탕으로 하여 이루어진다.
도 1은 종래의 QTVR의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가장 많이 사용되는 것은 파노라마 VR 형식의 QTVR이다. QTVR은 도 1에 도시된 바와 같은 모양으로 중심점을 가지고 있다. 이 중심점의 카메라는 사용자가 가상공간을 바라보는 뷰어의 시각이다. 이 중심점으로부터 뷰어는 원형 파노라마의 어떤 곳이라도 볼 수 있다. QTVR은 실사기반으로 결과물을 제작할 수 있으며, 장면(Scene)을 위한 사진을 얻기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 각도로 카메라를 회전시키며 사진을 360도로 촬영해야 한다.
도 2는 종래의 파노라마 VR 카메라의 촬영 원리를 나타내는 도면이다.
종래의 VR 모델 하우스에 사용되는 QTVR은 프로그램의 특성상 실사기반으로 가상현실 관찰자가 어느 방을 보더라도 이를 가능하게 하는 간단한 6면을 가진 정육면체로 구성된다. 정육면체의 각각의 면에 실사 그림을 입히고 중심점에서 카메라가 회전하면서 촬영하는 방식이다.
도 3은 종래의 QTVR 사이버 모델 하우스의 예를 나타내는 도면이다.
이러한 QTVR 사이버 모델 하우스는 이미지 기반이기 때문에 모델링 기반의 웹 3D 기술보다 대기 시간이 짧고, 렌더링이 끝난 사진 이미지로 가상현실을 구현함으로 타 방식에 비해 컴퓨터 부하가 적은 장점이 있다.
반면에, QTVR 사이버 모델 하우스는 실사 기반으로 견본 주택이 건설되어야만 제작이 가능하고, 카메라가 중심점에 고정되어 있어 축을 중심으로 회전운동 및 약간의 상하 운동만 할 수 있으며, 모서리 부분의 왜곡이 심하고, 맵(Map)이 비트맵 방식으로 고해상도의 이미지가 아니므로 확대 시 깨짐 현상이 발생하며, 2D 차원의 이미지를 3차원 면에 붙여 면을 구속하는 방식으로 다분히 2차원적 이미지가 강하고 공간감이 약해 소비자에게 왜곡된 사실을 전달할 우려가 있다.
결론적으로, 종래의 VRML 기반 사이버 모델 하우스와 파노라마 VR 기반의 사이버 모델 하우스는, 사람이 심리적으로 기다릴 수 있는 시간보다 스트리밍 시간이 길고, 가상공간 내에서 제어가 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 공간정보를 이용하여 실시간으로 3차원 가상 모델링을 수행할 수 있는 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델링 시스템은, 3차원 공간을 인식하기 위한 3차원 공간 인식부; 상기 3차원 공간 인식부에서 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하기 위한 3차원 공간정보 획득부; 상기 3차원 공간정보 획득부에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 3차원 공간 인식부에서 인식된 3차원 공간에 배치하기 위한 3차원 가상 객체 배치부; 3차원 공간의 변위값을 인식하기 위한 공간 변위 인식부; 상기 3차원 공간정보 획득부에서 획득된 3차원 공간정보를 상기 공간 변화 인식부에서 인식된 변위값에 따라 변경하기 위한 3차원 공간정보 변경부; 상기 공간 변화 인식부에서 인식된 변위값과 상기 3차원 공간정보 변경부에서 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 3차원 가상 객체 배치부에서 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하기 위한 3차원 가상 객체 재배치부; 및 상기 3차원 가상 객체 배치부로부터의 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하다가 상기 3차원 가상 객체 재배치부로부터의 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델링 시스템에서의 3차원 가상 모델링 방법은, (a) 3차원 공간을 인식하는 단계; (b) 상기 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하는 단계; (c) 상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 인식된 3차원 공간에 배치하는 단계; (d) 상기 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계; (e) 3차원 공간의 변위값을 인식하는 단계; (f) 상기 획득된 3차원 공간정보를 상기 인식된 변위값에 따라 변경하는 단계; (g) 상기 인식된 변위값과 상기 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하는 단계; 및 (h) 상기 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체는, 프로세서를 구비한 3차원 가상 모델링 시스템에, 3차원 공간을 인식하는 단계; 상기 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 인식된 3차원 공간에 배치하는 단계; 상기 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계; 3차원 공간의 변위값을 인식하는 단계; 상기 획득된 3차원 공간정보를 상기 인식된 변위값에 따라 변경하는 단계; 상기 인식된 변위값과 상기 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하는 단계; 및 상기 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공간정보를 이용하여 실시간으로 3차원 가상 모델링을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써 사용자가 3차원 공간과 함께 그에 배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라, "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써 사용자의 이동 또는 움직임에 따라 변경된 3차원 공간과 함께 그에 재배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 QTVR의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 파노라마 VR 카메라의 촬영 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 QTVR 사이버 모델 하우스의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 이동에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 공간 내에 3차원 가상 객체를 배치 및 재배치한 경우를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 파노라마 VR 카메라의 촬영 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 QTVR 사이버 모델 하우스의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 이동에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 공간 내에 3차원 가상 객체를 배치 및 재배치한 경우를 나타내는 도면이다.
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, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템은, 3차원 공간을 인식하기 위한 3차원 공간 인식부(401), 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하기 위한 3차원 공간정보 획득부(402), 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간에 배치하기 위한 3차원 가상 객체 배치부(403), 3차원 공간의 변위값을 인식하기 위한 공간 변위 인식부(405), 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값에 따라 변경하기 위한 3차원 공간정보 변경부(406), 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값과 3차원 공간정보 변경부(406)에서 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체 배치부(403)에서 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하기 위한 3차원 가상 객체 재배치부(407), 및 3차원 가상 객체 배치부(403)로부터의 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하다가 3차원 가상 객체 재배치부(407)로부터의 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하기 위한 디스플레이부(404)를 포함한다.
다음으로, 상기 각 구성 요소에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에서 공간은 실제 형태를 가진 공간이거나 가상의 공간을 모두 포함할 수 있다.
따라서 3차원 공간 인식부(401)는 공간 영상 또는 가상 데이터로부터 3차원 공간의 기본 구조를 인식할 수 있다. 즉, 3차원 공간 인식부(401)는 실제 공간의 경우 예를 들어 스마트폰이나 노트북 등의 카메라에서 촬영되어 입력된 공간 영상을 통해 3차원 공간의 기본 구조를 인식하고, 가상 공간의 경우 가상 데이터가 가진 3차원 공간 속성 데이터를 이용하여 3차원 공간의 기본 구조를 인식한다. 이때, 3차원 공간 인식부(401)는 공간 영상 또는 가상 데이터로부터 벽과 바닥, 및 천정을 3차원적으로 인식한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에서는 예를 들어 스마트폰이나 노트북 등을 인식 장치로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 실제 공간의 정확한 인식을 위해 공간의 각 꼭지점(천정과 벽면의 꼭지점, 바닥과 벽면의 꼭지점)에 각각 마커를 구비할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 마커를 이용하여 공간의 크기를 자동 인식하는 자동 모드로 구현하거나, 공간에 대한 정확한 수치(넓이, 높이, 깊이)를 입력받을 수 있는 수동 모드로 구현하거나, 자동 모드와 수동 모드를 모두 지원하도록 구현할 수도 있다.
그리고 3차원 공간정보 획득부(402)는 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간으로부터 각 꼭지점 데이터, 각 벽면 데이터, 천정 데이터, 바닥 데이터, 공간의 크기 데이터 등과 같은 3차원 공간정보를 획득할 수 있다.
그리고 3차원 가상 객체 배치부(403)는 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 사용자가 원하는 3차원 가상 객체(3차원 가상 형상)를 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간에 위치에 배치시킨다. 이를 위하여, 먼저 3차원 공간에 배치하고 싶은 3차원 가상 객체(벽지, 바닥재, 등기구 등의 인테리어, 또는 침대, 쇼파, 벽장 등의 가구, 또는 냉장고, 세탁기, TV 등의 가전제품...)를 사용자로부터 터치스크린이나 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 선택받는다. 그리고 선택된 3차원 가상 객체가 배치될 3차원 공간상의 위치를 사용자로부터 터치스크린이나 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 지정받는다. 이때, 3차원 가상 객체의 상대적 크기가 인식된 3차원 공간의 크기와 상이할 경우 확대 또는 축소 등을 통해 3차원 가상 객체의 크기를 조정할 수 있다.
그리고 디스플레이부(404)는 3차원 가상 객체 배치부(403)로부터 전달받은 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써, 사용자가 3차원 공간과 함께 그에 배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 한다. 이때, 디스플레이부(404)로는 스마트폰이나 노트북 등의 디스플레이 장치를 이용할 수도 있고, 또는 HMD(Head Mounted Display), FMD(Face Mounted Display), HUD(Head Up Display) 등의 별도의 디스플레이 장치를 이용할 수도 있고, 또는 일반 TV나 입체 TV 등을 활용할 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"이 디스플레이되고 있는 상태에서, 사용자의 이동이나 방향 전환 등의 움직임에 따라 인식 공간에 변화가 발생하면, 공간 변위 인식부(405)가 마커나 스마트폰의 가속도 센서 및 자이로 센서를 이용하여 3차원 공간의 변위값을 인식한다. 즉, 공간 변위 인식부(405)는 마커의 상대 위치 변화를 실시간으로 트랙킹하여 3차원 공간의 변위값을 인식하거나, 스마트폰의 가속도 센서 및 자이로 센서에서 감지된 변위 값을 이용하여 3차원 공간의 변위값을 인식한다.
그리고 3차원 공간정보 변경부(406)는 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값에 맞게 변경하고, 3차원 가상 객체 재배치부(407)는 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값과 3차원 공간정보 변경부(406)에서 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체 배치부(403)에서 배치된 3차원 가상 객체를 재배치한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 예를 들어 가속도 센서 및 자이로 센서가 내장된 스마트폰의 경우 사용자의 이동 등에 따른 스마트폰의 위치값 변경에 따라 3차원 공간상에 배치된 3차원 가상 객체를 변경된 변위값에 맞게 재배치시킨다. 또는, 예를 들어 HMD나 HUD, FMD 등의 장치를 사용하는 경우 사용자의 머리 움직임에 따라 공간의 위치가 상하좌우로 이동하거나 회전하여 위치값이 변경되며 3차원 공간상에 배치된 3차원 가상 객체를 변경된 변위값에 맞게 재배치시킨다.
그러면, 디스플레이부(404)는 3차원 가상 객체 재배치부(407)로부터 전달받은 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써, 사용자가 변경된 3차원 공간과 함께 그에 재배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 방법에 대한 흐름도로서, 그 구체적인 실시예는 전술한 바와 같으므로, 여기서는 그 동작 처리 절차만을 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 3차원 공간 인식부(401)가 3차원 공간을 인식한다(501). 즉, 3차원 공간 인식부(401)는 공간 영상 또는 가상 데이터로부터 3차원 공간의 기본 구조(벽과 바닥, 및 천정)를 인식할 수 있다.
이후, 3차원 공간정보 획득부(402)가 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득한다(502). 즉, 3차원 공간정보 획득부(402)는 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간으로부터 각 꼭지점 데이터, 각 벽면 데이터, 천정 데이터, 바닥 데이터, 공간의 크기 데이터 등과 같은 3차원 공간정보를 획득할 수 있다.
이후, 3차원 가상 객체 배치부(403)가 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 3차원 공간 인식부(401)에서 인식된 3차원 공간에 배치한다(503). 이를 위하여, 먼저 3차원 공간에 배치하고 싶은 3차원 가상 객체(벽지, 바닥재, 등기구 등의 인테리어, 또는 침대, 쇼파, 벽장 등의 가구, 또는 냉장고, 세탁기, TV 등의 가전제품...)를 사용자로부터 터치스크린이나 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 선택받는다. 그리고 선택된 3차원 가상 객체가 배치될 3차원 공간상의 위치를 사용자로부터 터치스크린이나 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 지정받는다. 이때, 3차원 가상 객체의 상대적 크기가 인식된 3차원 공간의 크기와 상이할 경우 확대 또는 축소 등을 통해 3차원 가상 객체의 크기를 조정할 수 있다.
이후, 디스플레이부(404)가 3차원 가상 객체 배치부(403)로부터의 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이한다(504). 즉, 디스플레이부(404)는 3차원 가상 객체 배치부(403)로부터 전달받은 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써, 사용자가 3차원 공간과 함께 그에 배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"이 디스플레이되고 있는 상태에서, 사용자의 이동이나 방향 전환 등의 움직임에 따라 인식 공간에 변화가 발생하면, 공간 변위 인식부(405)가 3차원 공간의 변위값을 인식한다(505). 즉, 공간 변위 인식부(405)가 마커나 스마트폰의 가속도 센서 및 자이로 센서를 이용하여 3차원 공간의 변위값을 인식한다.
이후, 3차원 공간정보 변경부(406)가 3차원 공간정보 획득부(402)에서 획득된 3차원 공간정보를 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값에 따라 변경한다(506).
이후, 3차원 가상 객체 재배치부(407)가 공간 변화 인식부(405)에서 인식된 변위값과 3차원 공간정보 변경부(406)에서 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체 배치부(403)에서 배치된 3차원 가상 객체를 재배치한다(507).
이후, 디스플레이부(404)가 3차원 가상 객체 재배치부(407)로부터의 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이한다(508). 즉, 디스플레이부(404)는 3차원 가상 객체 재배치부(407)로부터 전달받은 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이함으로써, 사용자가 변경된 3차원 공간과 함께 그에 재배치된 3차원 가상 객체를 확인할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 마커가 구비되지 않은 경우를 살펴보면 다음과 같다.
- 인식 장치(예 : 스마트폰이나 노트북 등)를 통해 공간의 꼭지점 1, 2, 3, 4를 추출한다.
- 각 꼭지점과 만나는 가상의 벡터를 통해 전방의 벽면 A를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각B1, ∠각B3)를 가지는 선 (B1, B3)를 통해 벽면 B를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각C2, ∠각C4)를 가지는 선 (C2, C4)를 통해 벽면 C를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각D3, ∠각D4)를 가지는 선 (D3, D4)를 통해 바닥 D를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각E1, ∠각E2)를 가지는 선 (E1, E2)를 통해 천정 E를 형성한다.
- 형성된 공간의 스케일을 일치시키기 위해 넓이(w), 길이(l), 높이(h) 값을 입력받는다.
- 실제 공간에 대응하는 인식된 3차원 공간이 완성된다.
다음으로, 마커가 구비된 경우를 살펴보면 다음과 같다.
- 인식 장치를 통해 공간의 꼭지점 1, 2, 3, 4를 추출한다.
- 각 꼭지점과 만나는 가상의 벡터를 통해 전방의 벽면 A를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각B1, ∠각B3)를 가지는 선 (B1, B3)를 통해 벽면 B를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각C2, ∠각C4)를 가지는 선 (C2, C4)를 통해 벽면 C를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각D3, ∠각D4)를 가지는 선 (D3, D4)를 통해 바닥 D를 형성한다.
- 벽면 A로부터 일정한 각도 (∠각E1, ∠각E2)를 가지는 선 (E1, E2)를 통해 천정 E를 형성한다.
- 꼭지점 1, 2, 3, 4에 위치한 각 마커의 길이 값이 미리 정의되어 있으므로 별도의 수치 입력 없이 공간의 스케일이 계산된다.
- 실제 공간에 대응하는 인식된 3차원 공간이 완성된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 이동에 따른 공간 인식 개념을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 마커가 구비되지 않은 경우를 살펴보면 다음과 같다.
- 스마트폰(인식 장치)의 가속도 센서와 자이로 센서를 통해 인식 장치의 변화된 위치를 추출한다.
- 공간의 꼭지점 1, 2, 3, 4를 추출한다.
- 각 꼭지점과 만나는 가상의 벡터를 통해 벽면 A,B,C와 바닥 D, 및 천정 E를 형성한다.
- 기 입력된 넓이(w), 길이(l), 높이(h) 값을 기준으로 스케일 값을 계산한다.
- 위치 변화에 대응하는 인식된 3차원 공간이 완성된다.
다음으로, 마커가 구비된 경우를 살펴보면 다음과 같다.
- 인식 장치를 통해 변화된 공간의 꼭지점 1, 2, 3, 4의 마커를 실시간 트래킹한다.
- 각 꼭지점과 만나는 가상의 벡터를 통해 벽면 A,B,C와 바닥 D, 및 천정 E를 형성한다.
- 각 마커의 기 정해진 길이 값에 따라 공간의 스케일이 계산된다.
- 실제 공간에 대응하는 인식된 3차원 공간이 완성된다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 공간 내에 3차원 가상 객체를 배치 및 재배치한 경우를 나타내는 도면이다.
도 8a는 인식된 3차원 공간의 형태가 디스플레이부(404)를 통해 디스플레이된 경우를 나타내고 있다.
도 8b는 바닥재, 벽지, 등기구 등의 3차원 가상 객체를 선택하여 인식된 3차원 공간에 배치한 경우를 나타내고 있다.
도 8c는 TV, 쇼파 등의 3차원 가상 객체를 선택하여 인식된 3차원 공간에 배치한 경우를 나타내고 있다.
도 8d 내지 도 8f는 사용자의 이동이나 방향 전환 등의 움직임에 따라 인식 공간에 변화가 발생한 경우 인식된 3차원 공간과 그에 배치된 3차원 가상 객체의 뷰가 자동으로 변환되는 경우를 나타내고 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 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 본 발명을 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. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
401 : 3차원 공간 인식부 402 : 3차원 공간정보 획득부
403 : 3차원 가상 객체 배치부 404 : 디스플레이부
405 : 공간 변위 인식부 406 : 3차원 공간정보 변경부
407 : 3차원 가상 객체 재배치부
403 : 3차원 가상 객체 배치부 404 : 디스플레이부
405 : 공간 변위 인식부 406 : 3차원 공간정보 변경부
407 : 3차원 가상 객체 재배치부
Claims (11)
- 3차원 가상 모델링 시스템에 있어서,
3차원 공간을 인식하기 위한 3차원 공간 인식부;
상기 3차원 공간 인식부에서 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하기 위한 3차원 공간정보 획득부;
상기 3차원 공간정보 획득부에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 3차원 공간 인식부에서 인식된 3차원 공간에 배치하기 위한 3차원 가상 객체 배치부;
3차원 공간의 변위값을 인식하기 위한 공간 변위 인식부;
상기 3차원 공간정보 획득부에서 획득된 3차원 공간정보를 상기 공간 변화 인식부에서 인식된 변위값에 따라 변경하기 위한 3차원 공간정보 변경부;
상기 공간 변화 인식부에서 인식된 변위값과 상기 3차원 공간정보 변경부에서 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 3차원 가상 객체 배치부에서 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하기 위한 3차원 가상 객체 재배치부; 및
상기 3차원 가상 객체 배치부로부터의 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하다가 상기 3차원 가상 객체 재배치부로부터의 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하기 위한 디스플레이부
를 포함하는 3차원 가상 모델링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 3차원 공간 인식부는,
공간 영상 또는 가상 데이터로부터 3차원 공간의 기본 구조를 인식하는, 3차원 가상 모델링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 3차원 공간 인식부는,
공간의 각 꼭지점에 구비된 마커를 이용하여 3차원 공간을 인식하는, 3차원 가상 모델링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 3차원 가상 객체 배치부는,
3차원 공간에 배치하고 싶은 3차원 가상 객체를 선택받고, 상기 선택된 3차원 가상 객체가 배치될 3차원 공간상의 위치를 지정받은 후에, 상기 3차원 공간정보 획득부에서 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 선택된 3차원 가상 객체를 상기 지정된 3차원 공간에 배치하는, 3차원 가상 모델링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 공간 변위 인식부는,
마커나 인식 장치의 가속도 센서 및 자이로 센서를 이용하여 3차원 공간의 변위값을 인식하는, 3차원 가상 모델링 시스템.
- 3차원 가상 모델링 시스템에서의 3차원 가상 모델링 방법에 있어서,
(a) 3차원 공간을 인식하는 단계;
(b) 상기 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하는 단계;
(c) 상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 인식된 3차원 공간에 배치하는 단계;
(d) 상기 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계;
(e) 3차원 공간의 변위값을 인식하는 단계;
(f) 상기 획득된 3차원 공간정보를 상기 인식된 변위값에 따라 변경하는 단계;
(g) 상기 인식된 변위값과 상기 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하는 단계; 및
(h) 상기 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계
를 포함하는 3차원 가상 모델링 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
공간 영상 또는 가상 데이터로부터 3차원 공간의 기본 구조를 인식하는, 3차원 가상 모델링 방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
공간의 각 꼭지점에 구비된 마커를 이용하여 3차원 공간을 인식하는, 3차원 가상 모델링 방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
3차원 공간에 배치하고 싶은 3차원 가상 객체를 선택받는 과정;
상기 선택된 3차원 가상 객체가 배치될 3차원 공간상의 위치를 지정받는 과정; 및
상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 선택된 3차원 가상 객체를 상기 지정된 3차원 공간에 배치하는 과정
을 포함하는 3차원 가상 모델링 방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
마커나 인식 장치의 가속도 센서 및 자이로 센서를 이용하여 3차원 공간의 변위값을 인식하는, 3차원 가상 모델링 방법.
- 프로세서를 구비한 3차원 가상 모델링 시스템에,
3차원 공간을 인식하는 단계;
상기 인식된 3차원 공간으로부터 3차원 공간정보를 획득하는 단계;
상기 획득된 3차원 공간정보를 이용하여 3차원 가상 객체를 상기 인식된 3차원 공간에 배치하는 단계;
상기 "3차원 가상 객체가 배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계;
3차원 공간의 변위값을 인식하는 단계;
상기 획득된 3차원 공간정보를 상기 인식된 변위값에 따라 변경하는 단계;
상기 인식된 변위값과 상기 변경된 3차원 공간정보를 이용하여 상기 배치된 3차원 가상 객체를 재배치하는 단계; 및
상기 "3차원 가상 객체가 재배치된 3차원 공간"을 디스플레이하는 단계
를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR20130061841A KR20140145217A (ko) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | 공간정보를 이용한 3차원 가상 모델링 시스템 및 그 방법 |
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