KR100556930B1 - 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치에 관한 것으로, 사물의 모양을 2차원적으로 검출할 수 있는 다수의 거리 인식 평판을 조합하여 3차원적인 모양을 형상화하는 3차원 사물 인식장치에 있어서, 상기 각 거리 인식 평판의 2차원 이미지 생성부에서 형상화된 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지로 형상화하는 3차원 이미지 생성부와; 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 평면에서 검출하는 공간 좌표 검출부와; 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 이미지를 벡터 알고리즘 등을 이용하여 보다 실물에 가깝도록 구체화하는 이미지 결정부와; 상기 공간 좌표에 의해 검출된 움직임 데이터나 상기 이미지 결정부를 통해 구체화된 사물의 3차원 데이터를 본 인식장치와 인터페이스된 장치의 데이터 형식으로 변환하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하여 구성하고, 상기 3차원 사물 인식장치에 소정의 사물을 넣을 경우, 각 평면으로부터 상기 사물에 대한 2차원 이미지를 형상화하는 단계와; 상기 형상화된 각 평면에서의 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 형상화하는 단계와; 상기 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 상에서 주기적으로 검출하는 단계와; 상기 형상화된 3차원 이미지를 벡터 알고리즘과 같은 이미지 구체화 알고리즘에 의해 이미지를 실체에 가깝도록 구체화시키는 단계와; 데이터의 출력 모드에 따라 상기 움직임 데이터, 형상화 이미지, 구체화 이미지를 선택적으로 처리하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어짐으로써 달성할 수 있다.

Description

3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치{APPARATUS AND METHOD FOR THREE DIMENSION RECOGNITION AND GAME APPARATUS APPLIED THERETO}

도 1은 본 발명에 따른 3차원 사물 인식장치의 개략적인 외형을 보인 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 사물 인식장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 사물 인식장치를 이용한 사물의 모양 및 움직임 인식 방법을 보인 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100~300 : 거리 인식 평판 101 : 에이디 변환기

102 : 2차원 이미지 생성부 103 : 평면 좌표 검출부

104 : 거리 센서 400 : 3차원 이미지 생성부

500 : 공간 좌표 검출부 600 : 이미지 결정부

700 : 데이터 출력부

본 발명은 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치에 관한 것 으로, 특히 거리 센서를 3축의 격자 구조 어레이로 배열하여 3차원 공간에서의 움직임을 감지할 수 있는 인식장치를 구성하고, 그 인식장치 내에 있는 사용자의 손동작이나 사물의 모양, 이동 방향, 위치 등을 인식할 수 있도록 하는 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치에 관한 것이다.

최근 이동 통신 단말기에서 사용자에게 통화 기능 다음으로 중요하게 생각되는 것은 단말기에서 수행 가능한 부가 기능이다. 이에 따라, 단말기 제조업체에서도 단말기에서 수행 가능한 부가 기능의 개발에 많은 연구와 투자를 하고 있다.

예컨대, 단말기에 디지털 카메라 기능을 결합하거나 MP3 재생 기능을 부가하고, 최근에는 모바일 뱅킹 기능까지 부가하여 단말기를 통해 수표 조회나 송금까지 가능하게 되었으며, 네비게이션 기능까지 부가된 단말기가 출시되고 있는 상황이다. 이에 따라, 이동 통신 단말기 관련 업계에서는 상기 부가 기능을 좀 더 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 콘텐츠를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다.

대표적인 부가 기능으로 게임 기능이 있는데, 기존에 컴퓨터나 오락실에서 이용하던 게임들을 단말기용으로 변환하여, 인터넷을 통해 다운로드 받을 수 있도록 하고, 사용자들을 모바일 네트워크로 연결하여 게임을 할 수 있도록 하며, 사용자들간 순위도 알 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같이 최근의 게임이 네트워크 기능을 부가하여 여러 사용자가 동시에 게임을 수행할 수 있도록 하였지만, 그러한 게임들 역시 기존에 단말기에 내장된 퍼즐이나 카드 게임들과 마찬가지로 정적인 게임이 주류를 이루고 있으며, 경주나 스포츠, 전투와 같은 역동적인 게임의 경우에도 그 조작은 버튼을 눌러 수행되는 2차원적인 조작 방식이었다.

즉, 화려한 3차원 그래픽에 비해서 버튼 입력에 의한 2차원적인 조작 방식으로 3차원 게임을 조작하기 위해서는 여러 개의 버튼을 할당해야만 했다.

다시 말해, 이동 통신 단말기에서는 전/후/좌/우/상/하 제어를 위한 버튼을 할당해야 하며, 컴퓨터에서와 같이 조이스틱을 이용하여 게임을 한다고 하더라도, 조이스틱에 의해서는 전/후/좌/우 방향의 2차원 제어만 가능할 뿐, 상/하 방향을 제어하기 위해서는 별도의 버튼을 추가로 할당하여 양손을 모두 이용해야만 하는 번거로운 문제점이 있고, 버튼 입력에 의한 조작으로는 움직임을 자연스럽게 제어할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 거리 센서를 3축의 격자 구조 어레이로 배열하여 3차원 공간에서의 움직임을 감지할 수 있는 인식장치를 구성하고, 그 인식장치 내에 있는 사용자의 손동작이나 사물의 모양, 이동 방향, 위치 등을 인식할 수 있도록 하는 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이용한 게임 장치을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사물의 모양을 2차원적으로 검출할 수 있는 다수의 거리 인식 평판을 조합하여 3차원적인 모양을 형상화하는 3차원 사물 인식장치에 있어서, 상기 각 거리 인식 평판의 2차원 이미지 생성부에서 형상화된 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지로 형상화하는 3차원 이미지 생성부와; 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 평면에서 검출하는 공간 좌표 검출부와; 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 이미지를 벡터 알고리즘 등을 이용하여 보다 실물에 가깝도록 구체화하는 이미지 결정부와; 상기 공간 좌표에 의해 검출된 움직임 데이터나 상기 이미지 결정부를 통해 구체화된 사물의 3차원 데이터를 본 인식장치와 인터페이스된 장치의 데이터 형식으로 변환하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 3차원 사물 인식장치를 이용한 사물의 형상과 움직임의 검출 방법에 있어서, 상기 3차원 사물 인식장치에 소정의 사물을 넣을 경우, 각 평면으로부터 상기 사물에 대한 2차원 이미지를 형상화하는 단계와; 상기 형상화된 각 평면에서의 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 형상화하는 단계와; 상기 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 상에서 주기적으로 검출하는 단계와; 상기 형상화된 3차원 이미지를 벡터 알고리즘과 같은 이미지 구체화 알고리즘에 의해 이미지를 실체에 가깝도록 구체화시키는 단계와; 데이터의 출력 모드에 따라 상기 움직임 데이터, 형상화 이미지, 구체화 이미지를 선택적으로 처리하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 거리 센서를 이용하여 구성한 인식장치에 의해 그 안에 있는 사물의 모양이나 움직임 방향, 위치 등을 3차원으로 인식하도록 함으로써, 그 인식된 정보를 게임이나 그 인식장치와 연결된 장치의 제어에 이용할 수 있도록 하는 방법의 제공을 요지로 한다.

본 발명은 그래픽 기술의 진보에 의해 평면 디스플레이 장치에서 3차원 디스플레이가 가능해 짐에 따라, 그 3차원 방식으로 디스플레이 되는 게임이나 메뉴의 조작을 위한 제어신호도 3차원 방식으로 입력할 수 있도록 함으로써, 동일한 방식의 입력과 출력에 의해 사용자가 일체감을 느낄 수 있도록 하고, 정확하고 쉬운 조작이 가능하도록 하는 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 3차원 사물 인식장치의 개략적인 외형을 보인 예시도로서, 거리 센서를 각기 일정한 간격의 격자형 구조로 배열하고, 그 거리 센서로부터 검출된 신호의 조합에 의해 사물의 모양 및 움직임을 2차원적으로 검출할 수 있도록 한 거리 인식 평판과, 상기 거리 인식 평판을 각기 X,Y,Z 방향의 3축 중 2축(X-Z, X-Y, Y-Z)에 접하도록 삼면을 형성하여 그 내부에 있는 사물의 모양 및 움직임을 3차원적으로 검출할 수 있도록 구성한다.

여기서, 상기 각 거리 인식 평판(100 ~ 300)은 도2에 도시된 바와 같이 상기 다수의 거리 센서(108)로부터 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디 변환기(101)와, 그 디지털 신호로 변환된 거리 신호에 의해 평판 위(앞)에 있는 사물의 모양을 2차원적으로 형상화하는 2차원 이미지 생성부(102)와, 상기 2차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 해당 좌표 평면에서 검출하는 평면 좌표 검출부(103)를 포함하여 구성한다.

또한, 상기 각 거리 인식 평판의 2차원 이미지 생성부에서 형상화된 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지로 형상화하는 3차원 이미지 생성부(400)와, 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 상에서 검출하는 공간 좌표 검출부(500)와, 상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 이미지를 벡터 알고리즘 등을 이용하여 보다 실물에 가깝도록 구체화하는 이미지 결정부(600)와, 상기 공간 좌표에 의해 검출된 움직임 데이터나 상기 이미지 결정부를 통해 구체화된 사물의 3차원 데이터를, 본 인식 장치와 연결된 장치에 출력하는 데이터 출력부(700)를 포함하여 구성한다.

여기서, 상기 각 거리 인식 평판에 배열되는 거리 센서의 간격은 좁게 할수록 더 정확히 사물의 모양을 인식할 수 있지만, 그 만큼 거리 센서가 많이 소요되고 검출 회로가 복잡해질 뿐 아니라, 빠른 신호 처리를 요구하는 단점이 있으므로, 이 인식 장치를 이용할 장치(이동 통신 단말기, 컴퓨터, 전용 게임기 등)를 고려하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 거리 인식 평판의 크기와 모양은 사각형으로 한정하지 않으며, 각 거리 인식 평판들을 여러 가지 형태의 일체형으로 구성하거나, 각 거리 인식 평판들을 분리 또는 결합 가능하게 하여 휴대가 용이하도록 구성한다.

또한, 상기 데이터 출력부(700)는 적어도 이동 통신 단말기 및 컴퓨터, 전용 게임기를 연결할 수 있도록 인터페이스 포트(RS-232, USB)를 구비하고, 이미지 데이터의 출력 형태에 따라 직렬 방식이나 USB 방식으로 데이터를 출력할 수 있도록 데이터 변환 프로토콜(Serial, Parallel, USB 등)을 구비한다.

이하, 상기와 같이 구성된 장치를 이용한 사물의 이미지와 움직임의 인식 방법에 대하여 도3의 순서도를 참조하여 설명한다.

우선, 사용자가 도1에 도시된 바와 같은 3차원 사물 인식장치에 특정 사물(예 : 사용자의 손, 입체 모형 등)을 넣을 경우, 각 거리 인식 평판(100 ~ 300)은 다수의 거리 센서로부터 검출된 거리 신호를 디지털 신호로 변환하여 분석한 후, 해당 평면(X-Y, Y-Z, X-Z)에서 바라본 2차원 이미지를 형상화한다.

다음, 상기 형상화된 각 평면에서의 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 형상화한다. 이때 형상화된 이미지는 상술한 바와 같이 거리 센서의 조밀도에 따라 이미지의 구체화 정도가 달라지므로, 벡터 알고리즘과 같은 소정의 구체화 알고리즘에 의해 이미지를 좀 더 실체에 가깝도록 구체화시킬 필요가 있다.

또한, 상기 3차원 이미지의 형상화는 그 이미지를 이용하는 장치(또는 프로그램)에 따라, 3차원 스캐너로 이용할 경우에는 구체화한 이미지를 출력하게 하고, 이미지 게임 등에 이용할 경우에는 구체화하지 않은 형상화 이미지를 그대로 출력하게 하고, 이미지가 필요 없고 3차원상의 사물의 움직임만을 검출하고자 할 경우에는, 공간 좌표 상에서의 중심 좌표의 이동만을 검출하여 주기적으로 출력하도록 한다. 이로써 인식장치의 리소스를 효과적으로 사용할 수 있게된다.

다음, 상기와 같이 각 모드(구체화 이미지 출력 모드, 형상화 이미지 출력 모드, 움직임 데이터 출력 모드 등)에 따라 처리된 데이터는, 본 인식 장치와 연결된 장치와의 인터페이스 방식에 따라, 직렬/패러렐 방식이나 USB 방식으로 출력한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 3차원 사물 인식장치와 방법 및 이를 이 용한 게임 장치는 거리 센서를 3축의 격자 구조 어레이로 배열하여 3차원 공간에서의 움직임을 감지할 수 있는 인식장치를 구성하고, 그 인식장치 내에 있는 사용자의 손동작이나 사물의 모양, 이동 방향, 위치 등을 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 거리 센서를 각기 일정한 간격의 격자형 구조로 배열하고, 그 거리 센서로부터 검출된 신호의 조합에 의해 사물의 모양 및 움직임을 2차원적으로 검출할 수 있도록 한 거리 인식 평판과,

   상기 거리 인식 평판을 각기 X,Y,Z 방향의 3축 중 2축(X-Z, X-Y, Y-Z)에 접하도록 삼면을 형성하여 그 내부에 있는 사물의 모양 및 움직임을 3차원적으로 검출할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 3차원 사물 인식장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 거리 인식 평판은 상기 다수의 거리 센서로부터 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디 변환기와;

   상기 디지털 신호로 변환된 거리 신호에 의해 평판 위(앞)에 있는 사물의 모양을 2차원적으로 형상화하는 2차원 이미지 생성부와;

   상기 2차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 해당 좌표 평면에서 검출하는 평면 좌표 검출부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 3차원 사물 인식장치.
3. 사물의 모양을 2차원적으로 검출할 수 있는 다수의 거리 인식 평판을 조합하여 3차원적인 모양을 형상화하는 3차원 사물 인식장치에 있어서,

   상기 각 거리 인식 평판의 2차원 이미지 생성부에서 형상화된 2차원 이미지 를 조합하여 3차원 이미지로 형상화하는 3차원 이미지 생성부와;

   상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해, 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 평면에서 검출하는 공간 좌표 검출부와;

   상기 3차원 이미지 생성부를 통해 형상화된 이미지를 벡터 알고리즘 등을 이용하여 보다 실물에 가깝도록 구체화하는 이미지 결정부와;

   상기 공간 좌표에 의해 검출된 움직임 데이터나 상기 이미지 결정부를 통해 구체화된 사물의 3차원 데이터를 본 인식장치와 인터페이스된 장치의 데이터 형식으로 변환하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 3차원 사물 인식장치.
4. 3차원 사물 인식장치를 이용한 사물의 형상과 움직임의 검출 방법에 있어서,

   상기 3차원 사물 인식장치에 소정의 사물을 넣을 경우, 각 평면으로부터 상기 사물에 대한 2차원 이미지를 형상화하는 단계와;

   상기 형상화된 각 평면에서의 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 형상화하는 단계와;

   상기 형상화된 사물의 움직임을 판단하기 위해 그 사물의 중심 위치를 공간 좌표 상에서 주기적으로 검출하는 단계와;

   상기 형상화된 3차원 이미지를 벡터 알고리즘과 같은 이미지 구체화 알고리즘에 의해 이미지를 실체에 가깝도록 구체화시키는 단계와;

   데이터의 출력 모드에 따라 상기 움직임 데이터, 형상화 이미지, 구체화 이 미지를 선택적으로 처리하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 사물 인식장치를 이용한 사물 인식방법.
5. 다수의 거리 센서들을 격자형으로 배열하고,

   상기 거리 센서들로부터 검출된 신호를 조합하여 사물의 형상 및/또는 움직임을 검출할 수 있도록 한 거리 인식 평판을 적어도 하나 구성하고,

   인접한 적어도 세 개의 거리 인식 평판으로부터 사물의 모양 또는 움직임을 공간적으로 검출하는 게임 제어 장치; 및 상기 게임 제어 장치로부터의 사물의 모양 또는 움직임 데이터를 이용하여 게임을 수행하기 단말기를 포함하여 구성되는 3차원 게임 장치.

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