KR100663024B1 - Method for representing different images according to altitude - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 고도별 상이한 이미지 표현 방법에 관한 것으로서, 소정의 간단한 3D 적응형 일차변환식을 이용하고 소실점위치와 스케일링 팩터 값을 고도에 맞게 변환시키며, 렌더링 바로 직전 단계인 화면좌표 변환단계에서 1-1매핑함수를 사용해 고도에 따라 상이한 3D입체감을 주는 여러 개의 이미지 중 현재 고도에 적합한 어느 하나를 생성하도록 구현함으로써, 2차원의 평면 이미지 데이터를 3차원의 입체감을 가진 이미지로 표현가능할 뿐만 아니라 시점의 고도에 따라 상이한 3차원 입체감을 가지는 이미지를 표시 가능하게 할 수 있으며, 행렬연산과는 무관한 직선의 화면좌표변환을 하기 때문에 계산량이 적어 렌더링 속도가 빠르다.The present invention relates to a method of expressing different images for different heights, using a simple 3D adaptive first-order equation, converting vanishing point positions and scaling factor values according to altitude, and converting them into screen coordinates, immediately before rendering. By using one-mapping function, it is possible to create two-dimensional planar image data as three-dimensional three-dimensional image as well as to generate one of several images that give a different 3D stereoscopic feeling according to altitude. It is possible to display an image having a three-dimensional stereoscopic effect different according to the altitude. Since the screen coordinate transformation of a straight line irrelevant to the matrix operation is performed, the calculation speed is small and the rendering speed is fast.
렌더링, 고도, 이미지, 2차원, 3차원, 변환식, 일차Rendering, elevation, image, two-dimensional, three-dimensional, transform, primary
Description
도 1은 본 발명이 적용된 네비게이션 시스템을 도시한 도면,1 is a view showing a navigation system to which the present invention is applied,
도 2는 본 발명에 따른 다양한 3D이미지 표현양태를 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining various 3D image representations according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 고도별 상이한 이미지 표현 방법을 도시한 도면,3 is a view showing a different image representation method for each height according to the present invention,
도 4는 도 3의 화면좌표변환의 바람직한 실시예를 도시한 도면,4 is a view showing a preferred embodiment of the screen coordinate transformation of FIG.
도 5는 도 4의 변수값조절의 바람직한 실시예를 도시한 도면,5 is a view showing a preferred embodiment of the variable value adjustment of FIG.
도 6a 내지 도 6c는 원근감을 이용한 고도별 3D입체감표현양태원리를 설명하기 위한 도면,6a to 6c is a view for explaining the principle of 3D stereoscopic expressive aspect for each elevation using perspective;
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 좌표변환원리를 개념적으로 설명하기 위한 도면,7A to 7B are views for conceptually explaining the coordinate transformation principle of the present invention;
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 3D적응형 일차변환식과 변수들의 관계를 설명하기 위한 도면,8a to 8c is a view for explaining the relationship between the 3D adaptive linear equation and the variable of the present invention,
도 9a 내지 도 9b는 3D 입체감을 가지는 이미지를 구체적으로 구현한 결과를 도시한 도면이다.9A to 9B are diagrams illustrating results of concretely implementing an image having a 3D stereoscopic effect.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : GPS수신기 110 : 사용자명령입력부100: GPS receiver 110: user command input unit
120 : 배경지도데이터저장부 130 : 센서부120: background map data storage unit 130: sensor unit
140 : 메인제어부 141 : 위치정보추출부140: main control unit 141: location information extraction unit
142 : 맵매핑부 150 : 화면표시부142: map mapping unit 150: screen display unit
151 : 고도적응형 화면좌표변환부 152: 렌더링부151: highly adaptive screen coordinate conversion unit 152: rendering unit
본 발명은 3차원 그래픽을 구현하기 어려운 하드웨어 사양에서도 간단한 화면좌표 변환을 이용해 3차원 입체감을 주는 이미지를 생성하고, 더불어 2차원 이미지 데이터를 고도에 따라 여러 개의 3차원 입체감을 가진 이미지로 표현할 수 있도록 하는, 고도별 상이한 이미지 표현 방법에 관한 것이다. The present invention is to create an image giving a three-dimensional three-dimensional effect by using a simple screen coordinate transformation, even in the hardware specification difficult to implement three-dimensional graphics, and to represent the two-dimensional image data as an image having a plurality of three-dimensional three-dimensional feeling according to the altitude The present invention relates to a method of expressing different images for different heights.
일반적으로, 네비게이션 시스템에서 2차원지도데이터를 3차원 입체감을 가지는 이미지로 변환하여 렌더링하는 기술은 이미 공지되어 있는 기술로서, 3차원의 입체 영상을 표현/운용하기 위해서는 상당한 양의 데이터가 필요하다.In general, a technique for converting and rendering two-dimensional map data into an image having a three-dimensional three-dimensional effect in a navigation system is a known technique, and a considerable amount of data is required to express / operate a three-dimensional three-dimensional image.
즉, 한 포인트의 좌표가 (x,y,z)로 변수가 3개이고, 소정의 다각형(polygon)을 나타내기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요할 뿐만 아니라 이 데이터를 매트릭스 연산과 프로젝션 등의 연산 등을 통해 데이터변환을 수행하기 위해서도 추가적인 방대한 양의 데이터가 필요하며, 더불어 이러한 방대한 양의 데이터와 연산함수뿐 아니라 별도의 하드웨어와 라이브러리 함수도 필요하다.That is, the coordinate of one point is (x, y, z) and three variables, and not only a large amount of data is required to represent a given polygon, but also a matrix operation and a projection operation In order to perform data conversion, additional massive amount of data is required, as well as a large amount of data and operation functions as well as separate hardware and library functions.
하지만, 현재 사용하는 텔레메틱스나 모바일 단말기가 이러한 3차원 변환 방식을 사용하기에는 하드웨어 사용이 부족하기 때문에, 하드웨어 발전을 이루기 전 까지는 개량된 새로운 방법이 필요한 실정이다.However, because the current telematics or mobile terminal is not enough to use the hardware to use this three-dimensional conversion method, there is a need for an improved new method until the development of hardware.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 첫 번째 목적은 3차원 그래픽을 구현하기 어려운 하드웨어 사양에서도 간단한 화면좌표 변환을 이용해 3차원 입체감을 주는 이미지를 생성하도록 하고, 두 번째 목적은 2차원 이미지 데이터를 고도에 따라 여러 개의 3차원 입체감을 가진 이미지로 표현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems, the first object is to generate an image giving a three-dimensional three-dimensional effect by using a simple screen coordinate transformation even in hardware specifications that difficult to implement three-dimensional graphics, the second object Its purpose is to enable two-dimensional image data to be represented as images with several three-dimensional three-dimensional effects according to altitude.
이러한 목적에 따라 본 발명은, 낮은 사양의 하드웨어 성능을 참조하여 2D에서 3D로의 데이터변환시 수행되는 많은 연산과정을 줄이기 위해 소정의 3D 적응형 일차변환식을 통해 2D좌표를 화면좌표 간단히 변환하고자 하며, 더불어 입체감을 살리기 위해 투시원근법을 이용하고 고도별 상이한 이미지를 만들기 위해 고도에 따라, 소실점의 위치와 스케일링 팩터 및 확대/축소 비율을 상이하게 조절하고자 한다.In accordance with this purpose, the present invention is intended to simply convert 2D coordinates to screen coordinates through a predetermined 3D adaptive first-order equation in order to reduce many computational processes performed during 2D to 3D data conversion with reference to low performance hardware performance. We will use perspective perspective to enhance the three-dimensional effect, and adjust the position of the vanishing point, the scaling factor, and the zoom ratio differently according to the altitude in order to create different images according to the altitude.
이를 위해 본 발명은, 소정의 3D 적응형 일차변환식을 이용하고 소실점위치와 스케일링 팩터 값을 고도에 맞게 변환시키며, 하나의 이미지 데이터를 사용하여 렌더링 바로 직전 단계인 화면좌표 변환단계에서 1-1매핑함수를 사용해 고도에 따라 상이한 3D입체감을 주는 여러 개의 이미지 중 현재 고도에 적합한 어느 하나를 생성하도록 한다.To this end, the present invention uses a predetermined 3D adaptive first-order equation, converts vanishing point position and scaling factor values according to altitude, and maps 1-1 in a screen coordinate conversion step, which is just before rendering, using one image data. We use the function to generate one of several images that gives a different 3D stereoscopic sense of altitude to the current altitude.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 차량용 네비게이션 시스템에서 지도데이터를 효율적으로 렌더링하는데 적합하나 텔레메틱스나 모바일 단말기 등에서도 게임이나 여러 이미지를 입체감있게 표현하는 부분에서도 응용 가능한데, 이하에서는 본 발명이 적용된 네비게이션 시스템을 예로 들어 설명한다. Although the present invention is suitable for efficiently rendering map data in a vehicle navigation system, the present invention can be applied to a part that expresses a game or various images in a three-dimensional sense even in a telematics or a mobile terminal. Hereinafter, a navigation system to which the present invention is applied will be described.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 네비게이션 시스템은, 다수의 GPS위성이 송신하는 GPS데이터를 수신하여 이동체의 위치데이터를 산출하는 GPS수신기(100), 사용자의 키 조작에 따라 소정의 명령데이터를 입력받는 사용자명령입력부(110), 다수의 도엽으로 이루어진 대용량의 전체지도데이터를 저장하는 배경지도 저장부(120), 상기 GPS수신기(100)에서 산출한 위치데이터와 센서부(130)로부터 입력된 이동정보로부터 이동체의 현재 위치를 검출하여 이를 기준으로 화면에 표시하고자 하는 이미지의 2차원 위치좌표를 추출하는 메인제어부(140), 상기 메인제어부(140)에서 추출한 2D위치좌표를 소정의 3D 적응형 일차변환식을 통해 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환시켜 3차원 입체감을 주는 이미지를 화면에 표시하는 화면표시부(150)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a navigation system to which the present invention is applied includes a
여기서, 상기 메인제어부(140)는, 상기 GPS수신기(100)에서 산출한 위치데이터에서 위도, 경도, 방위각, 이동속도 정보를 추출하는 특히 본 발명에 필요한, 이동체 현재 위치지역의 고도정보를 추출하는 위치정보추출부(141)와, 상기 위치정보추출부(141)에서 추출한 정보와 센서부(130)로부터 입력된 이동정보로부터 이동체의 현재 위치를 검출하여 이를 기준으로 화면에 표시하고자 하는 이미지의 2차원 위치좌표를 추출해 출력하는 맵 매칭부(142)를 포함한다.Here, the
그리고, 화면표시부(150)는, 메인제어부(140)에서 추출한 2D위치좌표를 3D 적응형 일차변환식을 통해 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환시키는 고도적응형 화면좌표 변환부(151)와 화면좌표변환부(151)에서 변환된 화면좌표로 2차원 이미지를 화면에 렌더링하는 렌더링부(152)를 포함하여 이루어진다.In addition, the
이러한 본 발명용의 네비게이션 시스템은, 우선 메인제어부(140)내의 위치정보추출부(141)가 GPS수신기(100)에서 산출한 위치데이터에서 소정의 위치정보를 특히 본 발명에 필요한, 이동체 현재 위치지역의 고도정보를 추출하고, 맵매핑부(142)는 위치정보추출부(141)에서 추출한 위치정보와 센서부(130)로부터 입력된 이동정보로부터 이동체의 현재위치를 검출하여 이를 기준으로 화면에 표시하고자 하는 이미지의 2차원 위치좌표를 추출한다. In the navigation system for the present invention, first, the position
그런 후, 화면표시부(150)내의 고도적응형 화면좌표 변환부(151)는, 상기 추출한 2차원 위치좌표를 3D 적응형 일차변환식을 통해 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환시켜 3차원 입체감을 주는 이미지를 생성하고 렌더링부(152)는 이렇게 생성된 이미지를 화면에 렌더링함으로써, 이동체가 속한 지역의 고도에 맞게 3차원 입체감을 주는 배경지도를 화면에 구현할 수 있게 된다.Thereafter, the highly adaptive screen
본 발명에서 사용되는 3D적응형 일차변환식은 배경지도 저장부(120)에서 독출되는 2차원의 위치좌표를 현재고도에 따라 3차원의 화면좌표로 변환시키는 것으로, 고도에 따라 조절되는 소실점위치와 스케일링 변수들의 값을 인자로 가지는 소정의 3차원 적응형 일차변환식을 사용하며 맵 매칭부(142)에서 추출된 2차원 위치좌표는, 상기 3D 적응형 일차변환식을 통해, 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환되어 3차원 입체감을 주는 이미지를 생성하게 되는데, 3D적응형 일차변환식의 구체적인 양태에 대해서는 후술하기로 하며, 이하에서는 도 2를 참조하여 전술한 3D적응형 일차변환식을 이용해 하나의 2D이미지를 고도에 따라 여러 개의 3D 입체감을 가지는 이미지로 표현하는 것에 대해 좀 더 상세히 설명한다.The 3D adaptive first-order conversion equation used in the present invention converts two-dimensional position coordinates read from the background
본 발명은, 3D적응형 일차변환식을 이용해 하나의 2D이미지를 고도에 따라 여러 개의 3D 입체감을 가지는 이미지로 표현가능한데, 이를 위해 우선, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 현재고도와 미리 설정된 기준고도와의 고도 차이값(X)을 산출하고, 산출한 고도 차이값(,, ... , )에 맞게 소실점위치(A)와 스케일링 변수값(B)을 조절한다. According to the present invention, a single 2D image can be expressed as an image having a plurality of 3D three-dimensional effects according to the altitude using a 3D adaptive first-order equation. For this, first, as shown in FIG. Difference from altitude ( X), and the calculated altitude difference value ( , , ..., Adjust the vanishing point position (A) and the scaling parameter value (B) accordingly.
그런 후, 조절한 소실점위치와 스케일링 변수값((A1,B1), (A2, B2), ... , (AN,BN))을 3D 적응형 일차변환식에 적용하고 2차원 배경지도의 위치좌표 각각을 매핑시켜 화면좌표로 변환시키게 되면 그 결과에 따라 하나의 2D이미지가 도시된 바와 같이, 고도별로 상이한 3차원 입체감을 가지는 이미지, 즉 제1, 제2, ... , 제n의 3D 입체감을 가지는 이미지가 생성된다.Then, the adjusted vanishing point position and scaling parameter values ((A1, B1), (A2, B2), ..., (AN, BN)) are applied to the 3D adaptive linear equation and the position coordinates of the 2D background map When each of them is mapped and converted into screen coordinates, one 2D image is displayed according to the result, and an image having a three-dimensional three-dimensional effect different for each height, that is, the first, second, ..., n-th 3D three-dimensional effect An image with is created.
이와 같이, 본 발명은 2차원의 평면 이미지를 3차원의 입체감을 가진 이미지로 표현할 수 있을 뿐만 아니라, 시점의 고도에 따라 상이한 3차원 입체감을 가지는 이미지를 표시해 줄 수 있으며, 특히 행렬연산과는 무관한 직선의 일차변환식을 사용해 화면좌표변환을 수행하기 때문에 계산량이 적어 렌더링 속도를 빨리할 수 있게 되며, 소실점의 위치나 스케일링 팩터 값의 간단한 변환으로 원근감의 변화를 쉽게 구현할 수 있게 되는데, 이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 고도별 상이한 이미지 표현 방법을 설명한다. As described above, the present invention can not only express a two-dimensional plane image as an image having a three-dimensional three-dimensional effect, but also display an image having a different three-dimensional three-dimensional effect according to the elevation of a viewpoint, and in particular, irrespective of the matrix operation. Since the screen coordinate transformation is performed using a linear transformation of one straight line, the calculation amount is small and the rendering speed can be increased, and the change of perspective can be easily realized by the simple transformation of the position of the vanishing point or the scaling factor. Reference will now be made to method 3 for expressing different images according to altitude according to the present invention.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 표현 방법은, 크게 3개의 단계로 이루어지는데, 즉, 현재 이동체의 위치를 기준으로 화면에 표시하고자 하는 이미지의 2차원 위치좌표를 추출하는 단계(S300), 단계(S300)에서 추출한 2차원 위치좌표를 3차원 적응형 일차변환식을 통해 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환시키는 단계(S400), 단계(S400)에서 변환시킨 화면좌표에 따라 2차원 이미지를 화면상에 렌더링하여 3차원 입체감을 주는 이미지를 표시하는 단계(S500)로 이루어진다. As shown in FIG. 3, the image representation method according to the present invention comprises three steps, that is, extracting two-dimensional position coordinates of an image to be displayed on a screen based on a current position of a moving object. (S300), converting the two-dimensional position coordinates extracted in step S300 into screen coordinates suitable for the current altitude through a three-dimensional adaptive first-order equation (S400), two-dimensional according to the screen coordinates converted in step (S400) In operation S500, the image is rendered on the screen to display an image giving a three-dimensional effect.
이러한 본 발명의 이미지 표현 방법은, 우선 GPS수신기에서 산출한 위치데이터에서 소정의 위치정보를 특히 본 발명에 필요한, 이동체 현재 위치지역의 고도정보를 더불어 이동체의 현재 위치를 검출하여 이를 기준으로 화면에 표시하고자 하는 이미지의 2차원 위치좌표를 배경지도저장부에서 추출한다(S300). In the image representation method of the present invention, first, predetermined position information from position data calculated by a GPS receiver is detected on the screen based on the current position of the moving object along with altitude information of the current position region of the moving object, which is necessary for the present invention. The two-dimensional position coordinates of the image to be displayed are extracted from the background map storage unit (S300).
그런 후, 단계(S300)에서 추출한 2차원 위치좌표를 3D 적응형 일차변환식을 통해 현재 고도에 적합한 화면좌표로 변환시켜(S400) 3차원 입체감을 주는 이미지를 생성해 화면에 렌더링시킴으로써(S500), 이동체가 속한 지역의 고도에 맞게 3차원 입체감을 주는 배경지도를 화면에 구현할 수 있게 되는데, 도 4를 참조하여 도 3의 화면좌표변환단계(S300)에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Then, by converting the two-dimensional position coordinates extracted in the step (S300) to the screen coordinates suitable for the current altitude through the 3D adaptive first-order equation (S400) by generating an image giving a three-dimensional three-dimensional effect to the screen (S500), It is possible to implement a background map giving a three-dimensional three-dimensional effect on the screen in accordance with the altitude of the area to which the moving object belongs, the screen coordinate conversion step (S300) of Figure 3 will be described in more detail with reference to FIG.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 우선 이동체의 위치정보가 검출되면(S300), 그 위치정보에 포함된 이동체의 현재고도와 미리 설정된 소정의 기준고도를 각기 독출하여(S310, S320) 고도 차이값을 산출하고(S330), 단계(S330)에서 산출한 고도차이값에 따라 소실점 위치와 X축/Y축 스케링일 팩터를 조절해(S340) 소정의 3차원 적응형 일차변환식에 적용하고(S350) 이를 이용해, 단계(S300)에서 추출한 2차원 위치좌표를 화면좌표로 변환시켜(S360) 표시화면에 렌더링함으로써 사용자에게 현재 고도에 적합한 3차원 입체감을 주는 이미지를 제공해 준다.As shown in FIG. 4, when the position information of the moving object is detected first (S300), the current altitude of the moving object included in the position information and a predetermined reference altitude are respectively read out (S310 and S320). (S330), adjust the vanishing point position and the X-axis / Y-axis scaling factor according to the altitude difference value calculated in step S330 (S340), and apply it to a predetermined three-dimensional adaptive linear equation (S350). By using this, the two-dimensional position coordinates extracted in step S300 are converted into screen coordinates (S360) and rendered on the display screen, thereby providing an image giving the user a three-dimensional three-dimensional effect suitable for the current altitude.
한편, 본 발명은 X축 스케일링변수(이하, " y_parallel_scale값 "으로 대칭함), 소실점 위치 변수인(이하, " height값 "으로 대칭함), Y축 스케일링변수(이하, " y(+)_scale 또는 y(-)_scale "으로 대칭함)를 3D적응형 일차변환식의 변수로 사용하는데, 각 변수값은 고도가 변함에 따라 더불어 변하게 되며, 고도와 변수값의 대응관계는 도 5에 도시된 바와 같다, In the present invention, the X-axis scaling variable (hereinafter referred to as "y_parallel_scale value"), the vanishing point position variable (hereinafter referred to as "height value"), and the Y-axis scaling variable (hereinafter referred to as "y (+) _ scale" Or y (-) _ scale ") as a variable of the 3D adaptive first-order equation, and the value of each variable changes as the altitude changes, and the correspondence between the altitude and the variable value is shown in FIG. same,
상기 도 5는 도 4의 변수값조절단계를 좀 더 상세히 설명한 도면이다.5 is a diagram illustrating the variable value adjusting step of FIG. 4 in more detail.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 즉, 고도가 낮아질 때는(S331), y_parallel_scale값과 height값을 산출된 고도 차이값에 따라 비례적으로 소정치만큼 증가시키고(S332, S333), y(+)_scale값은 증가 y(-)_scale값은 고도 차이값에 따라 비례적으로 소정치만큼 감소시키면 된다(S334). 반면에 고도가 높아질 때는(S335), y_parallel_scale값과 height값을 산출된 고도 차이값에 따라 비례적으로 소정치만큼 감소시키고(S336, S337), y(+)_scale값을 감소 y(-)_scale값은 고도 차이값에 따라 비례적으로 소정치만큼 증가시키는데(S338), 이에 대해 좀 더 상세히 설명한다.As shown in FIG. 5, that is, when the altitude becomes low (S331), the y_parallel_scale value and the height value are proportionally increased by a predetermined value according to the calculated altitude difference value (S332, S333), and y (+). The _scale value is increased. The y (-) _ scale value may be proportionally reduced by a predetermined value according to the altitude difference value (S334). On the other hand, when the altitude increases (S335), the y_parallel_scale value and the height value are proportionally reduced by a predetermined value according to the calculated altitude difference value (S336, S337), and the y (+) _ scale value is reduced y (-) _ scale The value is proportionally increased by a predetermined value according to the altitude difference value (S338), which will be described in more detail.
우선, 도 6a내지 도 6c를 참조하여 원근감을 사용한 본 발명의 3D입체감 표현의 기본개념을 설명한다.First, the basic concept of the 3D stereoscopic expression of the present invention using perspective will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.
본 발명은 좌표변환의 입력이 2차원 데이터이므로, 3차원 입체감을 가지는 이미지로 만들기 위해서 원근법을 이용하도록 하며, 원근법 중에서 특히 소실점을 사용하는 투시원근법을 사용하는데, 투시원근법은 도 6b와 도 6c에서 알 수 있듯이, 도 6a의 직사각형 모양(600)은 고도가 변할 때 사다리꼴 모양(610, 620)으로 바뀌게 되며, 도 6b에 도시된 바와 같이, 고도가 높은 경우는 소실점의 위치가 높고, x축, y축 방향으로 스케일링된 정도가 작은 사다리꼴 모양(610)으로 변하고. 고도가 낮은 경우는 도 6c에 도시된 바대로 소실점의 위치가 낮으며 x축, y축 방향으로 스케일링된 정도가 큰 사다리꼴 모양(620)으로 변한다.In the present invention, since the input of the coordinate transformation is two-dimensional data, the perspective is used to make an image having a three-dimensional three-dimensional effect, and a perspective perspective using a vanishing point, among the perspective, is used in FIGS. 6B and 6C. As can be seen, the
따라서, 이러한 원리를 이용해 고도별 이미지를 표현하기 위해서는 y축 방향으로 스케일링하는 정도가 범위에 따라 변해야 하며, 또한 살펴본 바와 같이 y값의 범위가 0보다 큰 범위에서는 스케일링 팩터가 1보다 작아 압축되는 반면, 0보다 작은 범위에서는 스케일링 팩터가 1보다 커서 늘어나게 되고, x축 방향으로의 스케일링 팩터는 고도가 낮아질수록 점점 커지게 되는데, 이러한 관계를 변환식으로 구성할 경우 고도에 따른 적절한 스케일링 팩터 값과 소실점의 위치를 결정함으로써 다양한 3D 입체감을 가지는 이미지를 구현할 수 있게 되는데, 도 7a내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 좌표변환원리의 기본개념을 설명한다.Therefore, in order to express the image by altitude using this principle, the degree of scaling in the y-axis direction must be changed according to the range. Also, as described above, in the range where the value of y is larger than 0, the scaling factor is smaller than 1 and compressed. In the range less than 0, the scaling factor is greater than 1, and the scaling factor in the x-axis direction becomes larger as the altitude decreases. By determining the position, it is possible to implement an image having various 3D stereoscopic feelings. The basic concept of the coordinate transformation principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7B.
우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 좌표변환을 위해서 직선의 일차변환식을 사용하며, 직선 1위에 있는 점들을 직선 1"위의 점으로 매핑하는 원리를 이용한다.First, as shown in FIG. 7A, the present invention basically uses a linear transformation equation of a straight line for coordinate transformation, and uses a principle of mapping points on a straight line to points on a
이 때, 점(x,y)가 (x', y')로 매핑한다고 할 때 직선 y'=mx'+ n은 점(a,b)을 지나므로, y'=mx'+n에 대입하면, 기울기는 m=(b-n)/a가 되고, 변환식은 다음과 같다.In this case, when the point (x, y) maps to (x ', y'), the straight line y '= mx' + n passes through the point (a, b), and thus is substituted into y '= mx' + n. Then, the slope is m = (bn) / a, the conversion equation is as follows.
x'=a(y-n)/(b-n), y'=yx '= a (y-n) / (b-n), y' = y
직선 1위에 있는 점뿐 아니라 화면의 모든 점들이 위의 변환식에 의해 매핑되며, 특히 이 식에서 주목할 부분은 변수 m과 n으로, m은 소실점의 위치를 변환시키는 변수가 되며, n은 기울기를 그대로 유지하면서 x축 방향으로 스케일링하는 변수가 되고, 상수 a, b는 고정된 값으로 변환하는 기준점이 되는데, 이러한 원리에 따라 실제로 구현한 본 발명의 최종 변환식은 하기의 수학식과 같다.All the points on the screen, as well as the point on the first straight line, are mapped by the above conversion equation. In particular, the points of interest in this equation are the variables m and n, where m is the variable that transforms the position of the vanishing point, and n remains the slope. It becomes a variable to scale in the x-axis direction, the constant a, b is a reference point for converting to a fixed value, the final conversion equation of the present invention actually implemented according to this principle is the following equation.
y' = y ×0.375 × y(+)_scale, (or y(-)_scale)y '= y × 0.375 × y (+) _ scale, (or y (-) _ scale)
여기서, y_parallel_scale값은 x축 스케일링변수이고, height값은 소실점 위치 변수이고, y(+)_scale, y(-)_scale는 Y축 스케일링변수로서, 각기 고도에 따라 변하는 값으로서, 이하에서는 고도에 따라 해당 값들이 어떻게 변하는 지에 대한 구체적인 예를 도 8a내지 도 8c를 참조하여 설명한다.Here, the y_parallel_scale value is the x-axis scaling variable, the height value is the vanishing point position variable, and the y (+) _ scale and y (-) _ scale are Y-axis scaling variables, each of which varies according to altitude, Specific examples of how the values change will be described with reference to FIGS. 8A to 8C.
먼저, 상기 도 8a에 도시된 바와 같이, y_parallel_scale값은 기울기는 그대로이면서 x축(1)(2)으로만 스케일링하는 변수이다.First, as shown in FIG. 8A, the y_parallel_scale value is a variable that scales only on the x-axis (1) and 2 with the slope as it is.
해당 변수는, 기울기는 그대로 유지한 상태에서 직선 방정식의 x절편과 y절편의 값을 증가시키는 역할을 하는 것으로, 고도가 낮아질수록 y_parallel_scale값은 커져 점점 가로 방향으로 늘어나게 되며, 또한, y_parallel_scale값은 기울기 값을 변화시키지는 않지만 소실점의 위치를 변화시키며 y_parallel_scale값이 커질수록 소실점의 위치는 높아지게 되나, 이 변수는 원근감과는 무관하고 변수값이 증가할수록 확대시키는 역할을 하여 시야는 점점 좁아지게 된다.This variable increases the values of the x- and y-intercepts of the linear equation while maintaining the slope, and as the altitude decreases, the y_parallel_scale increases, and the y_parallel_scale increases. Although the value does not change, the position of the vanishing point is changed. As the y_parallel_scale value increases, the position of the vanishing point becomes higher. However, this variable is irrelevant to the perspective and serves to enlarge as the variable value increases, so that the field of view becomes narrower.
그리고, height변수는 직선의 기울기를 변화시키는 변수로서, 상기 도 8b에 도시된 바와 같이, 직선의 방정식에서 x절편의 값은 변하지 않은 상태에서 기울기만 변하므로 소실점의 위치가 바뀌게 되고, 고도가 낮아질수록(1)(2) 원근감을 더하기 위해 height변수의 값은 증가하며, height값이 증가할수록 소실점은 점점 낮아지게 되는데 그 값이 증가하면 y축으로 모이는 것과 같이 보인다.And, the height variable is a variable to change the slope of the straight line, as shown in FIG. 8b, the value of the x-intercept in the straight line equation is changed only because the slope is changed, the position of the vanishing point is changed, the altitude will be lowered To add perspective, the value of the height variable increases, and as the height increases, the vanishing point decreases gradually, and as the value increases, it appears to gather on the y-axis.
마지막으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, y(+)_scale, y(-)_scale변수는 y축 방향으로 스케일링하는 역할을 하는데, y축 스케일링의 변수를 두 개 선택한 이유는 고도가 변함에 따라 y > 0 부분은 1보다 작은 값으로 스케일링되어 점점 늘어나 보이게 되고 고도가 낮아질수록 y < 0 부분은 1보다 큰 값으로 스케일링되어 점점 늘어나 보이게 되는데, 이 변수에 의해서도 소실점의 위치가 변하며 원래의 위치에서 y축 방향으로 스케일링 변수를 곱한만큼 변하게 되고, 통상의 소실점은 y > 0부분에 위치함으로써, y(+)_scale변수에 의해서도 이동하게 되는데, 전술한 변수들을 적용해 좌표변환시켜 3D 입체감을 가지는 이미지를 구현한 구체적인 결과는 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같다. Finally, as shown in FIG. 8C, the y (+) _ scale and y (-) _ scale variables serve to scale in the y-axis direction. The reason for selecting two variables of the y-axis scaling is that as the altitude changes. The y> 0 part is scaled to a value less than 1, and it grows more and more, and as the altitude decreases, the y <0 part is scaled to a value and more than 1, and it grows and grows. This variable also changes the vanishing point position. It is changed by multiplying the scaling variable in the y-axis direction, and the normal vanishing point is located at y> 0, so that it is also moved by the y (+) _ scale variable. Specific results of the implementation are as shown in FIGS. 9A and 9B.
상기 도 9a내지 도 9b는 2차원 데이터를 이용한 고도별 3차원 입체감 구현결과를 도시한 도면으로서, 구체적으로 상기 도 9a는 고도가 높은 경우이고 도 9b는 고도가 낮은 경우를 도시한 도면으로서, 전술한 변수 값들을 변화시키고 변화된 해 당 값들을 상기의 3D적응형 변환식에 적용함으로써 구현할 수 있는데, 구체적인 구현양태는 전술한 바와 같다. 9A to 9B illustrate results of implementing three-dimensional three-dimensional effects by height using two-dimensional data. Specifically, FIG. 9A illustrates a case where the altitude is high and FIG. 9B illustrates a case where the altitude is low. It is possible to implement by changing one variable value and applying the changed values to the 3D adaptive transformation, the specific implementation is as described above.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고도별 상이한 이미지 표현 방법은, 2차원의 평면 이미지 데이터를 3차원의 입체감을 가진 이미지로 표현가능하며, 뿐만 아니라 시점의 고도에 따라 상이한 3차원 입체감을 가지는 이미지를 표시 가능하게 할 수 있으며, 행렬연산과는 무관한 직선의 화면좌표변환을 하기 때문에 계산량이 적어 렌더링 속도가 빠르며, 하나의 2차원 이미지 데이터를 이용하여 고도에 따른 여러개의 3차원 입체감을 가지는 이미지를 생성할 수 있으므로 데이터 이용률이 매우 높고, 또한 일차변환식이 간단하여 소실점의 위치나 스케일링 팩터 값의 간단한 조절만으로도 원근감의 변화를 손쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the method for expressing different images for different heights according to the present invention can express two-dimensional planar image data as an image having a three-dimensional three-dimensional effect, as well as different three-dimensional three-dimensional senses according to the altitude of the viewpoint. The image can be displayed and the screen coordinate transformation of a straight line irrelevant to the matrix operation is possible because of the small amount of calculation, so the rendering speed is fast. Since the branch can generate an image, the data utilization rate is very high, and the first-order conversion equation is simple, and the change of perspective can be easily realized by simply adjusting the vanishing point position or the scaling factor value.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
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