KR100638367B1

KR100638367B1 - 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 이용한 자동 영상디스플레이 장치

Info

Publication number: KR100638367B1
Application number: KR1020040087619A
Authority: KR
Inventors: 이성하; 강성철; 안상철; 김봉석; 오승용
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2004-10-30
Filing date: 2004-10-30
Publication date: 2006-10-25
Also published as: US20090079942A1; KR20060038532A; WO2006080688A1; US7868282B2

Abstract

본 발명은 지정된 비행 궤적을 따라 자동으로 비행하는 비행 스크린 기구를 구비하고, 상기 비행 스크린 기구를 자동으로 추적하여 영상을 투사하는 자동 투사 기구를 가져, 비행하는 스크린을 자동 추적하면서 영상을 투사하도록 함과 아울러, 비행 스크린이 삼차원의 곡면으로 이루어진 경우 투사 영상의 왜곡을 자동으로 보정함으로써, 지면 조건에 영향 받지 않으면서 영상이 가려지는 문제 없이 전시장, 백화점, 실내 놀이공원 등과 같은 사람들이 밀집하는 공공장소에서 광고 및 안내효과를 극대화 할 수 있는 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 통한 영상 투사 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 통한 영상 투사 장치는, 내부에 부상용 가스가 주입되고, 일측 표면에 스크린이 부착되어 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 정해진 궤적을 비행하는 비행체와, 상기 마이크로 컨트롤러가 내장되며 상기 비행체의 무게중심 하부에 설치되는 컨트롤 박스와, 상기 컨트롤 박스 외측에 설치되어 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 상기 비행체를 정해진 궤적을 따라 이동시키는 추진장치를 구비하는 비행 스크린 기구; 및

상기 비행 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터와, 상기 비행 스크린의 이동에 따라 상기 프로젝터의 방향을 조절하는 팬/틸트 구동계와, 상기 프로젝터와 팬/틸트 구동계를 제어하면서 비행 스크린에 영상을 투사하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 메인 제어 장치를 구비하는 영상 투사 기구를 포함하여 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

비행체, 비행선, 영상처리, 영상투사, 추적, 왜곡, 보정

Description

비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 이용한 자동 영상 디스플레이 장치{Autonomous vision display apparatus using pursuit of flying path about flying blimp screen or airship screen}

도 1은 본 발명에 따른 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 통한 영상 투사 장치의 전체 구성을 개략도적으로 보여주는 도면이다.

도 2a, 도 2b 각각 본 발명에 따른 비행 스크린 기구의 구성을 상세하게 보여주는 정면도와 측면도이고, 도 2c는 영상 투사 기구의 구성을 상세하게 보여주는 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 영상 투사 기구의 구성을 설명하기 위한 것으로서, 도 3a는 비행 스크린 기구의 바람직한 제어 계통도를 보여주는 도면이고, 도 3b는 영상 투사 기구의 바람직한 제어 계통도를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 팬/틸트 제어 및 영상 왜곡 보정 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 영상 왜곡 보정을 위한 래핑 전,후 상태를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 비행 스크린 기구 110 : 비행체

111 : 스크린 112 : 마킹부

120 : 컨트롤 박스 121 : 마이크로 컨트롤러

122 : 제1 거리 감지 센서 123 : 제2 거리 감지 센서

124 : 배터리 130 : 추진 장치

131~135 : 제1~ 제5 추진기 140,550 : 무선 통신 모듈

500 : 영상 투사 기구 510 : 프로젝터

520 : 팬/틸트 구동계 530 : 메인 제어 장치

540 : 카메라 541 : 프레임

550 : 무선 통신 모듈 560 : 모니터

본 발명은 실시간 영상처리(real-time vision processing) 기술, 비행체의 자동제어(autonomous control of blimp or airship) 및 영상 왜곡 보정 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지정된 비행 궤적을 따라 자동으로 비행하는 비행 스크린 기구를 구비하고, 상기 비행 스크린 기구를 자동으로 추적하여 영상을 투사하는 자동 투사 기구를 가져, 비행하는 스크린을 자동 추적하면서 영상을 투사하도록 함과 아울러, 비행 스크린이 삼차원의 곡면으로 이루어진 경우 투사 영상의 왜 곡을 자동으로 보정함으로써, 지면 조건에 영향 받지 않으면서 영상이 가려지는 문제 없이 전시장, 백화점, 실내 놀이공원 등과 같은 사람들이 밀집하는 공공장소에서 광고 및 안내효과를 극대화 할 수 있는 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 이용한 자동 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

전통적인 투사형 디스플레이 장치는 한 곳에 고정된 화면에 대한 투사는 가능하였으나, 스크린의 위치를 바꾸어 가면서 투사하는 것은 어렵다. 한 곳에 고정되어 있는 스크린은 이동하는 혹은 비행하는 물체에 구비되는 스크린에 비해 광고 및 시선 집중 효과가 떨어지게 된다.

이와 같이 한 곳에 고정되어 있는 광고 또는 홍보용 스크린의 한계를 극복하기 위하여, 종래에는 자동차 등에 설치된 이동형 영상 디스플레이 및 투사 장치가 개발되어 왔다. 그러나, 자동차에 설치된 영상 디스플레이 장치는 이동은 가능하나, 지면 조건에 많은 영향을 받아 흔들림이 심하고, 다른 물체에 의해 가려지기 쉬우며, 비교적 낮은 위치에 있어 먼 곳에서는 잘 보이지 않기 때문에 홍보 효과를 극대화 하기 어렵다.

따라서, 차량 설치 디스플레이 장치가 갖는 이동 성능과, 지면 조건에 영향을 받지 않고, 영상이 가려지는 문제를 극복할 수 있는 새로운 영상 디스플레이 장치가 요구되고 있다.

고정 스크린이나 차량 설치 디스플레이 장치의 단점을 보완할 수 있는 것으로는 내부에 부양용 가스를 채운 소위 '부양기구(blimp 또는 airship)'가 있을 수 있다. 이와 같은 부양 기구 표면에 영상을 투사하면, 부양 기구가 공중에 있으므로 종래의 고정 스크린이나 차량 설치 디스플레이 장치에서 문제시 되었던 이동의 제한이나 장애물에 의한 방해를 받을 염려가 없다.

그러나, 상기한 부양 기구는 공중에서 장시간 정지 상태를 유지하거나 지정된 경로를 따라 이동시키기가 어렵고, 유효 탑재량(payload)이 상대적으로 매우 작다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 지정된 비행 궤적을 따라 자동으로 비행할 수 있는 비행 스크린 기구를 구비함과 아울러, 이러한 비행 스크린 기구의 이동을 자동으로 추적하여 영상을 투사하는 자동 투사 기구를 구비함으로써, 부양 기구의 장점인 자유로운 이동 및 시선 집중 효과를 이용하여 광보 및 홍보 효과를 극대화 할 수 있는 새로운 개념의 영상 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서 추구하는 기술의 핵심은, 벽면과 일정 거리를 유지하면서 정해진 궤적을 따라 이동하는 비행 스크린 기구에 영상을 투사하는 장치를 제시한다. 차량 설치 스크린 또는 고정 스크린은 안정성은 뛰어난 반면, 장애물에 의해 가려지고 이동에 제한을 받는 한계가 있다. 그러나 부양 기구는 차량 설치 스크린 또는 고정 스크린 기구와 달리 장애물에 대한 한계는 없다. 다만, 부양 기구의 단점은 공중에서 장시간 정지상태를 유지하거나 지정 경로를 정확하게 따라 이동하는 것이 힘들고, 유효 탑재량(payload)이 상대적으로 매우 작은 것에 있다. 따라서 본 발명에서는 부양 기구의 경량화가 가능하고, 부양기구를 정해진 궤적을 따라 추진시켜 이동할 수 있으며, 이동하는 부양기구를 자동으로 추적하면서 영상을 투사하는 구조를 제시한다. 따라서, 부양기구의 장점인 자유로운 이동 및 시선 집중 효과를 이용, 표면에 여러 가지 광고영상 또는 홍보영상을 투사할 수 있게 하여 광고 및 홍보 효과를 극대화시키고자 하는 것이다.

이를 위하여, 지면 조건에 구애 받지 않고 벽을 따라 이동이 가능하도록 추진 장치와 마이크로 콘트롤러가 구비된 비행체를 구비하고, 이 비행체의 표면에 스크린을 구비한, 비행체와 스크린이 복합된 비행 스크린 기구를 제공한다. 그리고, 비행 스크린을 자동 추적하며 영상을 투사할 수 있도록 하기 위하여 영상 처리 기술과 자동 추적 기능을 접목한 영상 투사 장치를 제공한다. 그리고 비행 스크린 제어와 카메라를 이용한 영상 처리를 기반으로 비행 스크린을 추적하는 장치의 제어, 비행 스크린의 3차원 곡면 모양 때문에 생기는 투사 영상의 왜곡을 자동으로 보정하는 기술을 접목시켜 제어하는 시스템을 제공한다.

구체적으로, 본 발명에서는, 내부에 부상용 가스가 주입되고, 일측 표면에 스크린이 부착되어 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 정해진 궤적을 비행하는 비행체와, 상기 마이크로 컨트롤러가 내장되며 상기 비행체의 무게중심 하부에 설치되는 컨트롤 박스와, 상기 컨트롤 박스 외측에 설치되어 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 상기 비행체를 정해진 궤적을 따라 이동시키는 추진장치를 구비하는 비행 스크린 기구; 및 상기 비행 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터와, 상기 비행 스크린의 이동에 따라 상기 프로젝터의 방향을 조절하는 팬/틸트 구동계와, 상기 프로젝터와 팬/틸트 구동계를 제어하면서 비행 스크린에 영상을 투사하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 메인 제어 장치를 구비하는 영상 투사 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 스크린 기구의 비행 궤적 추적을 이용한 자동 영상 디스플레이 장치가 제공된다.

여기서, 상기 비행 스크린은 상기 추진장치에 의해 소정의 평탄 벽면과 일정 거리를 유지하여 X축-Z축 방향의 2차원 궤적을 따라 이동하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 비행 스크린 기구의 컨트롤 박스 선수부와 선미부에는 상기 벽면과의 거리를 측정하여 마이크로 컨트롤러로 전송하는 제1,2 거리감지센서를 구비하여, 상기 제1,2 거리감지센서로부터 입력되는 두 거리값이 사전에 설정된 기준 거리값에 가까워지도록 하는 방향으로 상기 추진장치를 제어함으로써, 상기 비행 스크린이 상기 벽면에 대하여 비뚤어짐 없이 항상 일정한 간격을 유지하면서 비행하도록 할 수 있다.

또한, 상기 영상 투사 기구에는 상기 비행 스크린을 촬영하여 그에 대한 영상 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라가 구비되고, 상기 카메라로부터 입력되는 영상에 의해 산출된 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 따라 상기 팬/틸트 구동계를 제어함으로써 상기 프로젝터가 상기 비행 스크린을 추적하면서 영상을 투사하게 할 수 있다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상 투사 기 구에는 상기 비행 스크린을 촬영하여 그에 대한 영상 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라가 구비되어, 상기 카메라로부터 입력되는 영상에 의해 산출된 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 따라 상기 팬/틸트 구동계를 제어함으로써 상기 프로젝터가 상기 비행 스크린을 추적하면서 영상을 투사하게 되며, 상기 비행 스크린 기구의 컨트롤 박스 선수부와 선미부에는 상기 벽면과의 거리를 측정하여 마이크로 컨트롤러로 전송하는 제1,2 거리감지센서가 구비되어, 상기 제1,2 거리감지센서로부터 입력되는 두 거리값이 사전에 설정된 기준 거리값에 가까워지도록 하는 방향으로 상기 추진장치를 제어함으로써, 상기 비행 스크린이 상기 벽면에 대하여 비뚤어짐 없이 항상 일정한 간격을 유지하면서 이동하게 되고, 상기 메인 제어장치로부터 전송되는 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 대한 정보를 사전에 설정된 비행 궤적 데이터 베이스와 비교하여 상기 추진장치를 제어함으로써 비행 스크린 기구가 정해된 궤적을 따라 이동되게 할 수 있다.

이때, 상기 비행 궤적 데이터 베이스는, 상기 비행 스크린 기구의 마이크로 컨트롤러에 사전에 입력되어 있어, 이를 독출하여 사용하거나, 상기 영상 투사 기구의 메인 제어 장치에 미리 입력되어 있어, 이를 상기 메인 제어 장치로부터 전송받아 사용할 수 있다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상 투사 기구와 상기 비행 스크린 기구에는 무선 통신 모듈이 구비되어 있어, 상기 영상 투사 기구의 메인 제어장치와 상기 비행 스크린 기구의 마이크로 컨트롤러가 무선 통신을 통해 데이터를 주고받도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 추진장치는, 비행 스크린의 좌,우 회전을 담당하는 제1,2 추진기와, 전,후 이동을 담당하는 제3,4 추진기와, 상,하 운동을 담당하는 제5 추진기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상 투사 기구에는 상기 비행 스크린의 움직임을 포착하여 그에 대한 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라를 구비하고, 상기 메인 제어 장치에는 상기 카메라로부터 입력되는 상기 비행 스크린의 위치 정보와 상기 프로젝터의 상대적인 위치에 따라 영상 왜곡 보정을 수행하기 위한 영상 왜곡 보정 알고리즘을 사전에 프로그램 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 영상 왜곡 보정에 있어서의 영상 왜곡 보정값의 산출은, 상기 카메라로부터 입력되는 상기 비행 스크린의 위치와 상기 프로젝터의 상대적인 위치에 따라 사전에 설정되어 상기 메인 제어 장치에 저장되어 있는 영상 왜곡 보정 파라미터 인덱스 테이블로부터 비행 스크린의 현재 위치에 대응하는 인덱스 값을 독출하여 산출되거나, 카메라로부터 입력되는 정보를 실시간 영상 처리 알고리즘으로 처리하여 상기 비행 스크린의 현재 위치에 대응하는 인덱스 테이블을 생성하고, 이로부터 얻어진 인덱스 값을 사용하여 산출되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 비행체에는 상기 스크린의 위치를 더욱 정밀하게 검출하기 위한 기준 위치를 표시하는 마킹부를 형성할 수 있다.

상기한 본 발명의 자동 영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상 투상 장 치에는 상기 비행 스크린이나 투사될 영상 등, 각종의 정보를 모니터링 하기 위한 모니터를 구비할 수 있다.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 1 내지 도 2c에는 본 발명에 따른 영상 투사 장치가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 2c에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 영상 투사 장치는, 비행 스크린 기구(100)와 영상 투사 기구(500)를 구비한다.

상기 비행 스크린 기구(100)는 기본적으로, 내부에 부상용 가스가 주입되고, 일측 표면에 스크린(111)이 부착되어 마이크로 컨트롤러(121)의 제어에 의해 정해진 궤적(P)을 비행하는 비행체(110)와, 상기 마이크로 컨트롤러(121)가 내장되며 상기 비행체(110)의 무게중심 하부에 설치되는 컨트롤 박스(120)와, 상기 컨트롤 박스(120) 외측에 설치되어 상기 마이크로 컨트롤러(121)의 제어에 의해 상기 비행체(110)를 정해진 궤적(P)을 따라 이동시키는 추진장치를 구비한다.

여기서, 상기 비행체(110)는 얇은 경량의 소재로 이루어져 내부에 부상용 가스가 주입되어 팽창된 형태를 가진다. 도면에서 상기 비행체(110)는 일정한 볼륨을 가지는 타원형의 구조를 가지는 것으로 예시하고 있으나 이러한 형태로만 한정되는 것은 아니다. 비행체(110)가 상기와 같이 일정한 볼륨을 가지므로, 그의 표면에 구비되는 스크린(111)은 3차원의 곡면을 가지게 된다. 상기 비행체(110)에 주입되는 가스로는 부양 기구용 가스로 널리 쓰이는 헬륨 가스가 적당하다.

또한, 본 실시예에서의 비행 스크린 기구(100)는 상기 추진장치에 의해 소정의 평탄 벽면(W, 도 1 참조)과 일정 거리를 유지하여 X축-Z축 방향의 2차원 궤적(P, 도 1 참조)을 따라 이동하도록 설정되어 있다.

이를 위하여, 상기 비행 스크린 기구(100)의 컨트롤 박스(120) 선수부와 선미부에는 상기 벽면(W)과의 거리를 측정하여 마이크로 컨트롤러(121)로 전송하는 제1,2 거리감지센서(122,123)가 구비된다. 상기 제1,2 거리감지센서(122,123)는 초음파 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 컨트롤 박스(120)의 전,후에서 상기 제1,2 거리감지센서(122,123)에 의해 감지된 거리값은 상기 마이크로 컨트롤러(121)로 입력되고, 마이크로 컨트롤러(121)에서는 입력되는 각 거리값이 사전에 설정된 기준 거리값에 가까워지도록 하는 방향으로 상기 추진장치를 연속적으로 제어함으로써, 상기 비행 스크린 기구(100)가 상기 벽면(W)에 대하여 기울어지지 않고 항상 일정한 간격을 유지한 상태로 이동할 수 있게 된다.

그리고, 상기한 비행 스크린 기구(100)에 있어서, 전술한 추진장치는, 상기 비행 스크린 기구(100)가 기울어지거나 비뚤어지지 않고 정해진 궤적을 올바르게 이동할 수 있도록 비행 스크린 기구(100)의 자세를 유지시켜 준다. 본 실시예에서, 상기 추진 장치는 비행 스크린 기구(100)의 좌,우 회전을 담당하는 제1,2 추진기(131,132)와, 전,후 이동을 담당하는 제3,4 추진기(133,134)와, 상,하 운동을 담당하는 제5 추진기(135)를 포함하여 이루어진다. 도면에는, 전기 모터로 구동되는 프로펠러가 상기한 추진기들(131~135)의 일례로서 도시되어 있다.

한편, 상기 영상 투사 기구(500)는 기본적으로, 상기 비행 스크린(111)에 영상을 투사하는 프로젝터(510)와, 상기 비행 스크린(111)의 이동에 따라 상기 프로젝터(510)의 방향을 조절하는 팬/틸트(Pan/Tilt) 구동계(520)와, 상기 프로젝터(510)와 팬/틸트 구동계(520)를 제어하면서 비행 스크린(111)에 영상을 투사하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 메인 제어 장치(530)를 구비한다. 여기서 '팬(Pan)'이라 함은, 상기 프로젝터(510)의 좌우각도를 조절하는 것을 의미하고, '틸트(Tilt)'라 함은 상하각도를 조절하는 것을 의미한다.

그리고, 상기 영상 투사 기구(500)는, 상기한 구성요소 이외에 카메라(540), 무선통신모듈(550), 모니터(560) 등을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 영상 투사 기구(500)의 프로젝터(510)는 팬/틸트 구동계(520)에 의해 비행 스크린 기구(100)를 추적할 수 있다. 팬/틸트 구동계(520)는 메인 제어 장치(530)로부터 팬과 틸트에 해당되는 값에 의해 제어된다. 따라서, 팬과 틸트 값은 비행 스크린 기구(100)의 움직임에 따라 바뀌어야 하는데, 상기 카메라(540)는 이와 같이 움직이는 비행 스크린 기구(100)의 실시간 영상을 획득하기에 좋은 수단이 된다. 상기 카메라(540)는 팬/틸트 구동계(520)에 설치되거나, 도 2c에 도시된 것과 같이 별도의 프레임(541)에 설치될 수 있다. 상기 메인 제어 장치는 영상 처리 알고리즘을 통해서 상기 카메라(540)로부터 입력되는 영상을 이용해 비행 스크린(111)의 실시간 좌표를 찾고, 이를 상기 프로젝터(510)의 방향을 제어하기 위한 팬과 틸트 값으로 변환하여 팬/틸트 구동계(520)로 전송한다.

또한, 상기 카메라(540)에 의해 획득된 비행 스크린 기구(100)의 실시간 영 상 정보는 상기 비행 스크린 기구(100)의 이동을 피이드백 제어하는데 이용된다.

즉, 비행 스크린 기구(100)의 마이크로 컨트롤러(121)는 상기 메인 제어 장치(530)로부터 전송되는 비행 스크린(111)의 현재 위치에 대한 실시간 좌표 값을 사전에 설정된 비행 궤적 데이터 베이스와 비교하여 상기 추진장치의 추력을 조절함으로써 비행 스크린 기구(100)가 정해된 궤적(P)을 따라 정확하게 이동할 수 있도록 한다.

상기 카메라(540)를 통해 상기 비행 스크린(111)의 실시간 좌표를 보다 정밀하게 찾기 위해서 상기 비행 스크린(111)에 특정 모양의 마킹부(112)를 형성할 수 있다. 상기 마킹부(112)는, 도 1 및 도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 스크린(111)의 네 모서리에 주변부와 확연하게 구분되는 색 또는 형광 도료 등을 도장하여 구성할 수 도 있다.

상기 영상 투사 기구(500)의 메인 제어 장치(530)와 비행 스크린 기구(100)의 마이크로 컨트롤러(121) 사이의 데이터 전송은 무선통신모듈(550)(140)을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 모니터(560)는 투사를 위한 영상 등 각종의 정보를 디스플레이한다.

첨부도면 도 3a 및 도 3b에는 각각 비행 스크린 기구의 바람직한 제어 계통도와 영상 투사 기구의 바람직한 제어 계통도가 도시되어 있다.

먼저, 도 3a에서, 마이크로 컨트롤러(121)는 주제어부(121a), 센서 신호 처리부(121b), 무선 신호 처리부(121c), 비행 궤적 데이터 베이스(121d) 및 추진기용 모터 속도 연산부(121e)를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제1,2 거리 감지 센서(122,123)에서 입력되는 정보는 상기 센서 신호 처리부(121b)에서 벽면(W)과의 거리값으로 변환된 후 상기 주 제어부(121a)로 인가되고, 상기 무선 통신 모듈(140)에서 입력되는 비행 스크린(111)의 실시간 좌표에 대한 정보는 상기 무선 신호 처리부(121c)에서 주 제어부(121a)로 인가된다. 주 제어부(121a)에서는 상기한 두 개의 실시간 값들과 기준 궤적(P)에 대한 정보를 비교한 후, 그 정보를 추진기용 모터 속도 연산부(121e)로 인가함에 따라 제1~제5 추진기(131~135)의 추력을 조절할 수 있다. 따라서, 상기 비행 스크린 기구(100)는 벽면(W)에 대하여 정해진 거리를 유지한 채, 정해진 X축-Z축 방향의 궤적(P)을 따라 이동할 수 있게 된다.

여기서, 상기 기준 궤적(P)에 대한 정보는, 상기 비행 스크린 기구(100)의 마이크로 컨트롤러(121)에 사전에 입력되어 있는 전술한 비행 궤적 데이터 베이스(121d)를 독출하여 사용할 수 있다. 그렇지 않으면, 영상 투사 기구(500)의 메인 제어 장치(530)에 미리 입력되어 있어, 이를 메인 제어 장치(530)로부터 전송받아 사용할 수 있다.

첨부도면 도 3b에 도시된 것과 같이, 영상 투사 기구(500)의 메인 제어 장치(530)는 주 제어부(531), 비행선 위치 추적 영상 처리부(532), 무선 데이터 처리부(533), 영상 왜곡 보정 파라미터 테이블(534), 투상 영상 처리부(535)를 포함하여 이루어지며, 상술한 기준 궤적(P)에 대한 정보를 가지는 비행 궤적 데이터 베이스(537)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 비행선 위치 추적 영상 처리부(532)에서 상기 카메라(540)에 포착된 비행 스크린 기구(100)의 영상을 통해 비행 스크린(111)의 위치를 찾고, 이를 주 제 어부(531)에서 프로젝터(510)의 방향 제어를 위한 팬/틸트 값으로 변환하여 팬,틸트 모터 제어부(536)로 인가함으로써 팬/틸트 구동계(520)를 동작시켜 프로젝터(510)의 방향을 제어한다. 이와 동시에, 상기 비행 스크린(111)의 실시간 좌표 값을 무선데이터 처리부(533)로 인가하여 무선 통신 모듈(550)을 통해 비행 스크린 기구(100)의 무선 통신 모듈(140)로 전송한다.

한편, 비행체(110)의 표면에 구비된 스크린(111)은, 비행체(110)가 일정한 볼륨을 가지는 특성상 3차원의 곡면으로 이루어지게 됨으로써 영상의 왜곡 현상이 발생하게 된다. 이러한 영상 왜곡 현상을 보정하여 보는 사람들에게 일반적인 평면 스크린과 같은 사각형의 영상을 보여 주는 것이 영상 왜곡 보정의 역할이다.

영상 왜곡 보정은, 앞서 설명한 바와 같이, 비행 스크린(111)과 프로젝터(510)의 상대적인 위치에 따라 이루어져야 하는데, 상대적인 위치에 따라 영상 왜곡 보정을 위한 파라미터들을 미리 계산하여, 이를 테이블 형태 즉, 영상 왜곡 보정 테이블(534)로 사전에 저장하여 놓은 후, 이를 카메라(540)를 통해 획득된 스크린(111)의 실시간 좌표값에 따라 독출하여 사용할 수 있다. 그렇지 않으면, 카메라(540)로부터 입력되는 비행 스크린(111)의 정보를 실시간 영상처리 알고리즘으로 처리하여 상기 비행 스크린의 현재 위치에 대응하는 인덱스 테이블을 생성하고, 이로부터 얻어진 인덱스 값을 사용할 수 있다. 이때, 비행 스크린(111)의 위치는, 앞서 설명한 바와 같이, 카메라(540)로부터 받아들인 영상에서 찾을 수 있고, 프로젝터(510)의 방향도 이를 이용해 제어되기 때문에 영상 왜곡 보정을 위한 파라미터들도 비행 스크린(111)의 위치에 따라 결정될 수 있다.

카메라의 영상으로부터 팬/틸트 값과 왜곡 보정 파라미터로 변환하는 과정이 도 4의 순서도에 도시되어 있다.

즉, 카메라(540)로부터 입력되는 비행 스크린(111)의 영상을 통해 스크린(111)의 중앙 지점에 대한 실시간 좌표값을 산출하고, 해당 좌표값에 따라 팬/틸트 값과 영상 왜곡 보정 파라미터 인덱스로 변환하는 것이다.

또한, 상기한 영상 왜곡 보정은, 영상을 일정 크기의 격자들로 나누어 이 격자들의 꼭지점을 이동하여 수행하게 된다. 영상 왜곡 보정 파라미터는 이러한 격자들의 꼭지점이 어느 방향으로 얼마만큼 이동하여야 하는가에 대한 정보를 담게 된다. 첨부도면 도 5에는 이러한 왜곡 보정에 따라 투사될 영상을 래핑하기 전,후의 상태를 보여준다. 도 5a에는 컴퓨터 화면 위에 격자점을 표시한 것을 나타내고, 도 5b에는 상기한 격자점을 임의의 위치로 이동하여 래핑(warping)한 모습을 보여준다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 공중에서 정해진 궤적을 따라 움직이는 비행 스크린 기구와, 그에 영상을 투사하는 영상 투사 장치를 이용하여 전시장, 백화점, 실내 놀이 공원과 같은 사람들이 밀집하는 공공 장소에서 광고 및 안내 효과를 극대화 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 자동 영상 디스플레이 장치는, 지면의 장애물에 구애 받지 않고 공중에서 이동이 가능하기 때문에 사람이 많은 공공 장소 등에서 사용이 가능하다.

또한, 자동으로 정해진 궤적을 따라서 비행을 하며, 추진장치에 의해 필요 시 공중에서 일정시간 동안 정지하는 것도 가능하다.

또한 메인 제어 장치에서 자동으로 왜곡 보정된 영상을 비행 스크린에 투사할 수 있으므로 비행이 가능한 새로운 개념의 영상 디스플레이 장치 또는 영상 출력 장치로 이용이 가능하다.

또한, 영상을 투사하는 방법으로 디스플레이 할 수 있으므로 실시간으로 전송되는 영상 정보 및 광고, 안내문 같이, 공공 장소에서 활용 할 수 있는 다양한 기능을 수행할 수 있다.

Claims

내부에 부상용 가스가 주입되고, 일측 표면에 스크린이 부착되어 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 정해진 궤적을 비행하는 비행체와, 상기 마이크로 컨트롤러가 내장되며 상기 비행체의 무게중심 하부에 설치되는 컨트롤 박스와, 상기 컨트롤 박스 외측에 설치되어 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 상기 비행체를 정해진 궤적을 따라 이동시키는 추진장치를 구비하는 비행 스크린 기구; 및

상기 비행 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터와, 상기 비행 스크린의 이동에 따라 상기 프로젝터의 방향을 조절하는 팬/틸트 구동계와, 상기 프로젝터와 팬/틸트 구동계를 제어하면서 비행 스크린에 영상을 투사하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 메인 제어 장치를 구비하는 영상 투사 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 비행 스크린은 상기 추진장치에 의해 소정의 평탄 벽면과 일정 거리를 유지하여 X축-Z축 방향의 2차원 궤적을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,

상기 비행 스크린 기구의 컨트롤 박스 선수부와 선미부에는 상기 벽면과의 거리를 측정하여 마이크로 컨트롤러로 전송하는 제1,2 거리감지센서가 구비되어, 상기 제1,2 거리감지센서로부터 입력되는 두 거리값이 사전에 설정된 기준 거리값에 가까워지도록 하는 방향으로 상기 추진장치를 제어함으로써, 상기 비행 스크린이 상기 벽면에 대하여 비뚤어짐 없이 항상 일정한 간격을 유지하여 비행하게 되는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 투사 기구에는 상기 비행 스크린을 촬영하여 그에 대한 영상 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라가 구비되고, 상기 카메라로부터 입력되는 영상에 의해 산출된 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 따라 상기 팬/틸트 구동계를 제어함으로써 상기 프로젝터가 상기 비행 스크린을 추적하면서 영상을 투사하게 되도록 된 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 투사 기구에는 상기 비행 스크린을 촬영하여 그에 대한 영상 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라가 구비되어, 상기 카메라로부터 입력되는 영상에 의해 산출된 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 따라 상기 팬/틸트 구동계를 제어함으로써 상기 프로젝터가 상기 비행 스크린을 추적하면서 영상을 투사하게 되며,

상기 비행 스크린 기구의 컨트롤 박스 선수부와 선미부에는 상기 벽면과의 거리를 측정하여 마이크로 컨트롤러로 전송하는 제1,2 거리감지센서가 구비되어, 상기 제1,2 거리감지센서로부터 입력되는 두 거리값이 사전에 설정된 기준 거리값에 가까워지도록 하는 방향으로 상기 추진장치를 제어함으로써, 상기 비행 스크린이 상기 벽면에 대하여 비뚤어짐 없이 항상 일정한 간격을 유지하면서 이동하게 되고, 상기 메인 제어장치로부터 전송되는 상기 비행 스크린의 실시간 좌표에 대한 정보를 사전에 설정된 비행 궤적 데이터 베이스와 비교하여 상기 추진장치를 제어함으로써 비행 스크린 기구가 정해된 궤적을 따라 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,

상기 비행 궤적 데이터 베이스는,

상기 비행 스크린 기구의 마이크로 컨트롤러에 사전에 입력되어 있어, 이를 독출하여 사용하거나,

상기 영상 투사 기구의 메인 제어 장치에 미리 입력되어 있어, 이를 상기 메인 제어 장치로부터 전송받아 사용하는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 영상 투사 기구와 상기 비행 스크린 기구에는 무선 통신 모듈이 구비되어 있어, 상기 영상 투사 기구의 메인 제어장치와 상기 비행 스크린 기구의 마이크 로 컨트롤러가 무선 통신을 통해 데이터를 주고받는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 추진장치는, 비행 스크린의 좌,우 회전을 담당하는 제1,2 추진기와, 전,후 이동을 담당하는 제3,4 추진기와, 상,하 운동을 담당하는 제5 추진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 투사 기구에는 상기 비행 스크린의 움직임을 포착하여 그에 대한 정보를 상기 메인 제어 장치에 제공하기 위한 카메라가 구비되고, 상기 메인 제어 장치에는 상기 카메라로부터 입력되는 상기 비행 스크린의 위치 정보와 상기 프로젝터의 상대적인 위치에 따라 영상 왜곡 보정을 수행하기 위한 영상 왜곡 보정 알고리즘이 프로그램 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,

상기 영상 왜곡 보정에 있어서의 영상 왜곡 보정값의 산출은,

상기 카메라로부터 입력되는 상기 비행 스크린의 위치와 상기 프로젝터의 상대적인 위치에 따라 사전에 설정되어 상기 메인 제어 장치에 저장되어 있는 영상 왜곡 보정 파라미터 인덱스 테이블로부터 비행 스크린의 현재 위치에 대응하는 인덱스 값을 독출하여 산출되거나,

카메라로부터 입력되는 정보를 실시간 영상 처리 알고리즘으로 처리하여 상기 비행 스크린의 현재 위치에 대응하는 인덱스 테이블을 생성하고, 이로부터 얻어진 인덱스 값을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제4항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 비행체에는 상기 스크린의 위치를 더욱 정밀하게 검출하기 위한 기준 위치를 표시하는 마킹부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 투상 장치에는 상기 비행 스크린이나 투사될 영상 등, 각종의 정보를 모니터링 하기 위한 모니터가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 영상 디스플레이 장치.