KR100718157B1

KR100718157B1 - 충돌 감지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100718157B1
Application number: KR1020060021954A
Authority: KR
Inventors: 안정환; 김도균; 이기창; 탁세윤; 블라디슬라브 유리에비치 아라노브
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-05-14
Also published as: JP4942517B2; JP2007242022A; US20070262987A1

Abstract

충돌 감지 장치 및 방법이 개시된다. 그 장치는, 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하는 프리미티브 생성부와, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 영상 분할부와, 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 검색부와, 상기 검색된 복셀마다 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사하는 충돌여부 검사부 및 상기 검사된 결과에 응답하여 상기 모델간의 충돌을 감지하는 충돌 감지부로 이루어지는 것이 바람직하다.

Description

충돌 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for sensing collision}

도 1은 월드, 객체, 및 배경을 설명하기 위한 참고도이다.

도 2는 본 발명에 의한 충돌 감지 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3의 (a)~ (d)는 모델 프리미티브(primitive)를 설명하기 위한 참고도들이다.

도 4a 내지 도 4d는 모델 프리미티브가 갖는 형상의 일 례들이다.

도 5의 (a)~ (c)는 모델 프리미티브가 가질 수 있는 형상들 중 가장 바람직한 형상을 설명하기 위한 참고도들이다.

도 6은 도 2에 도시된 프리미티브 생성부(210)에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(210A)를 설명하기 위한 블록도이다.

도 7a 내지 도 7c는 도 2에 도시된 영상 분할부(220) 및 검색부(230)의 동작을 설명하기 위한 참고도들이다.

도 8은 본 발명에 의한 충돌 감지 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 9는 도 8에 도시된 제830 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(830A)의 플로우챠트이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

210 : 프리미티브 생성부 220 : 영상 분할부

230 : 검색부 240 : 충돌여부 검사부

250 : 충돌 감지부

본 발명은 충돌 감지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체(object) 간에 발생되는 충돌을 실시간으로 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

영상에 포함된 배경 및 각각의 객체는 서로 충돌할 수 있으며, 그와 같은 충돌은 발생되는 즉시 감지됨이 바람직하다. 예컨대, 3차원 레이싱(racing) 게임의 경우, 게임 유저(user)에 의해 조작되며 운행 중인 자동차가 다른 자동차 또는 레이스(race) 밖의 나무와 충돌하는 경우, 그 유저의 점수는 즉각 조정되어야 하므로, 그 3차원 레이싱 게임을 구현하는 시스템은 그러한 충돌을 실시간으로 감지함이 바람직하다.

종래의 충돌 감지 장치는, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체간에 발생되는 충돌을 감지하기 위해, 영상의 모든 공간을 탐색한다. 결국, 종래의 충돌 감지 장치는, 충돌의 신속한 감지에 한계가 있다는 문제점을 갖는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체(object) 간에 발생되는 충돌을 실시간으로 감지하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체(object) 간에 발생되는 충돌을 실시간으로 감지하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체(object) 간에 발생되는 충돌을 실시간으로 감지하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 충돌 감지 장치는, 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하는 프리미티브 생성부와, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 영상 분할부와, 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 검색부와, 상기 검색된 복셀마다 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사하는 충돌여부 검사부 및 상기 검사된 결과에 응답하여 상기 모델간의 충돌을 감지하는 충돌 감지부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 충돌 감지 방법은, 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하고, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 (a) 단계와, 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 (b) 단계와, 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단하는 (c) 단계 및 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 상 기 모델간의 충돌을 감지하는 (d) 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하고, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 (a) 단계와, 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 (b) 단계와, 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단하는 (c) 단계 및 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 상기 모델간의 충돌을 감지하는 (d) 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 것이 바람직하다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 본 발명에 의한 충돌 감지 장치 및 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 월드(world)(100), 객체(object)(110, 120, 130, 140), 및 배경(150)을 설명하기 위한 참고도이다. 본 명세서 상에서, 영상(image)이란 정지 영상을 의미할 수도 있으나, 동영상, 특히, 특정 시점(timepoint)에서의 프레임(frame)이 갖는 영상 즉, 월드(100)를 의미함이 바람직하다. 한편, 본 명세서 상에서, 영상은 2차원 영상을 의미할 수도 있고, 3차원 영상을 의미할 수도 있다. 다만, 설명의 편의상, 이하, 영상은 3차원 영상이라 가정한다.

도시된 바와 같이, 영상에는 객체(110, 120, 130, 140) 및 배경(150)이 포함될 수 있다. 여기서, 객체(110, 120, 130, 140)란 사람, 물건을 포함한 임의의 물체의 영상을 의미하고, 배경(150)이란 육지(landscape), 강, 바다, 하늘과 같이 객체(110 ,120, 130, 140)가 위치하는 장소의 영상을 의미한다. 엄밀히, 배경과 객체 모두 넓은 의미의 물체이지만, 본 명세서 상에서, 객체는 배경을 제외한 모든 물체의 영상을 의미한다.

이러한 객체(110, 120, 130, 및 140)에는 나무(110), 집(120)과 같은 정적(static) 객체와 자동차(130), 사람(140)과 같은 동적(dynamic) 객체가 포함된다.

충돌은 객체(110, 120, 130, 또는 140)와 객체간에 발생될 수도 있고, 객체와 배경(150)간에 발생될 수도 있다. 이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 의해 충돌이 감지되는 원리를 구체적으로 개시한다.

도 2는 본 발명에 의한 충돌 감지 장치를 설명하기 위한 블록도로서, 프리미티브 생성부(210), 영상 분할부(220), 검색부(230), 충돌여부 검사부(240) 및 충돌 감지부(250)로 이루어진다.

프리미티브 생성부(210)는 주어진 영상에 포함된 각각의 모델(model)마다 그 모델의 프리미티브(primitive)인 모델 프리미티브를 생성한다. 여기서, 프리미티브란 '감싸는 물체'를 의미한다. 즉, 'a의 프리미티브'란 'a를 감싸는 물체'를 의미한다. 이 때, 프리미티브는 미리 설정된 형상을 가지며, 'a의 프리미티브'는 그 미리 설정된 형상으로 a를 감싸는 물체들 중 최소의 체적을 갖는 물체를 의미함이 바람직하다.

결국, 프리미티브 생성부(210)는 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 그 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성한다. 여기서, 모델이란 배경을 의미할 수도 있고, 객체를 의미할 수도 있다. 즉, 배경을 감싸는 물체인 '배경의 프리미티브(이하, 배경 프리미티브)', 객체를 감싸는 물체인 '객체의 프리미티브(이하, 객체 프리미티브)'는 모델 프리미티브의 일 례들이다. 한편, 영상은 입력단자 IN 1을 통해 입력되어 주어진다. 이러한 프리미티브 생성부(210)의 동작은 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

영상 분할부(220)는 영상을 분할하여 복수의 복셀(voxel)을 생성한다. 이로써, 영상은 복셀 구조(voxel structure)를 갖게 된다. 여기서, 생성된 복셀 각각의 크기 및 체적은 모두 동일할 수 있다. 이 경우, 영상 분할부(220)는 프리미티브 생성부(210)에서 생성된 모든 모델 프리미티브의 체적의 평균값에 소정치 예를 들어, 4를 승산한 값을 체적으로 갖는 복셀을 복수 개 생성할 수 있다.

한편, 검색부(230)는 '모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는 복셀일 것이라고 추측되는 복셀'을 그 생성된 복셀들 중에서 검색한다. 구체적으로, 검색부(230)는 복수의 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 그 생성된 복셀들 중에서 검색한다. 여기서, 복셀에 존재하는 모델 프리미티브란 복셀에 속한 모델 프리미티브를 의미할 수도 있고, 복셀에 일부가 걸쳐 있는 모델 프리미티브를 의미할 수도 있다. 즉, 검색부(230)에서 검색된 복셀에 존재하는 모델 프리미티브는 모델 프리미티브의 전부 또는 일부이다.

이러한 영상 분할부(220) 및 검색부(230)의 동작은 도 7a 내지 도 7d를 참조 하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

충돌여부 검사부(240)는 검색부(230)에서 검색된 복셀마다, 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사한다. 충돌여부 검사부(240)는 모델 프리미티브의 위치 정보를 이용하여, 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지를 검사할 수 있다. 예컨대, 모델 a와 모델 b가 영상에 포함되고, 모델 a의 프리미티브인 모델 프리미티브 a' 및 모델 b의 프리미티브인 모델 프리미티브 b'가 동일한 복셀에 존재하는 경우, 충돌여부 검사부(240)는 모델 프리미티브 a'의 위치 정보와 모델 프리미티브 b'의 위치 정보를 이용하여 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 접하거나 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 겹쳐지는지를 검사할 수 있다. 이 경우, 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 접하거나 겹쳐진다고 검사되면, 충돌여부 검사부(240)는 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 충돌한다고 결정한다. 반면, 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 접하지도 않고 겹쳐지지도 않는다고 검사되면, 충돌여부 검사부(240)는 모델 프리미티브 a'와 모델 프리미티브 b'가 충돌하지 않는다고 결정한다.

충돌 감지부(250)는 충돌여부 검사부(240)에서 검사된 결과에 응답하여 모델간의 충돌을 감지한다. 구체적으로, 충돌여부 검사부(240)에서 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되지 않는다고 검사되면, 충돌 감지부(250)는 '모델 간에 충돌이 발생하지 않는다'고 감지한다. 반면, 충돌여부 검사부(240)에서 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 검사되면, 충돌 감지부(250)는 '모델 간에 충돌이 발생한다'고 감지한다.

검색부(230) 내지 충돌 감지부(250)의 동작에 대해 전술한 바는 모델과 모델 프리미티브의 관점에서 개시되었다. 이를 배경(또는, 객체)과 배경 프리미티브(또는, 객체 프리미티브)의 관점에서 개시하면 다음과 같다.

구체적으로, 배경과 객체간의 충돌 감지를 위해 검색부(230) 내지 충돌 감지부(250)는 다음과 같이 동작한다.

검색부(230)는 영상 분할부(220)에서 생성된 복셀들 중에서 배경 프리미티브와 객체 프리미티브가 존재하는 하나 이상의 복셀을 검색할 수 있다.

이 경우, 충돌여부 검사부(240)는 검색부(230)에서 검색된 복셀마다, 배경 프리미티브와 객체 프리미티브가 충돌하는지 검사한다. 또한, 충돌 감지부(250)는 충돌여부 검사부(240)에서 검사된 결과에 응답하여, 객체와 배경간의 충돌을 감지한다. 예컨대, 배경 c와 객체 d가 영상에 포함되고, 배경 c의 프리미티브인 배경 프리미티브 c' 및 객체 d의 프리미티브인 객체 프리미티브 d'가 동일한 복셀에 존재하는 경우, 충돌여부 검사부(240)에서 배경 프리미티브 c'와 객체 프리미티브 d'가 충돌한다고 검사된다면, 충돌 감지부(250)는 '객체 d가 배경 c에 충돌한다'고 감지한다.

한편, 객체와 객체간의 충돌 감지를 위해 검색부(230) 내지 충돌 감지부(250)는 다음과 같이 동작한다.

검색부(230)는 영상 분할부(220)에서 생성된 복셀들 중에서 복수의 객체 프리미티브가 존재하는 하나 이상의 복셀을 검색할 수 있다.

이 경우, 충돌여부 검사부(240)는 검색부(230)에서 검색된 복셀마다, 객체 프리미티브와 객체 프리미티브가 충돌하는지 검사한다. 또한, 충돌 감지부(250)는 충돌여부 검사부(240)에서 검사된 결과에 응답하여, 객체와 객체간의 충돌을 감지한다. 예컨대, 객체 e와 객체 f가 영상에 포함되고, 객체 e의 프리미티브인 객체 프리미티브 e' 및 객체 f의 프리미티브인 객체 프리미티브 f'가 동일한 복셀에 존재하는 경우, 충돌여부 검사부(240)에서 객체 프리미티브 e'와 객체 프리미티브 f'가 충돌한다고 검사된다면, 충돌 감지부(250)는 '객체 e와 객체f가 충돌한다'고 감지한다.

도 3의 (a)~ (d)는 모델 프리미티브(primitive)를 설명하기 위한 참고도들이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 객체(110, 120, 130, 140) 각각의 객체 프리미티브(310, 320, 330, 340)를 나타내는 도면들이다.

도 4a 내지 도 4d는 모델 프리미티브가 갖는 형상의 일 례들이다. 즉, 모델 프리미티브는, 도 4a에 도시된 바와 같이 AABB(Axis Aligned Bounding Box)(420)의 형상을 가질 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 OBB(Oriented Bounding Box)(430)의 형상을 가질 수도 있고, 도 4c에 도시된 바와 같이 캡슐(capsule)(440)의 형상을 가질 수도 있고, 도 4d에 도시된 바와 같이 구(sphere)(450)의 형상을 가질 수도 있다.

여기서, AABB란 12 모서리 중 세 모서리가, 서로 직교(orthogonal)하는 3차원 축(x-axis, y-axis, z-axis)(410)의 각 방향과 평행한 육면체를 의미한다. 이 때, 3차원 축의 방향은 미리 설정됨이 바람직하다. 한편, OBB란 AABB가 그 3차원 축(410)에 대해 소정 각도만큼 회전(rotation)하거나(또는, 소정 각도만큼 회전하 면서) 소정 거리만큼 이동(translate)한 결과를 의미한다.

도 5의 (a)~ (c)는 모델 프리미티브가 가질 수 있는 형상들 중 가장 바람직한 형상을 설명하기 위한 참고도들이다. 도 5의 (b)에 도시된 객체 프리미티브(520)는 도 5의 (c)에 도시된 객체 프리미티브(530)보다 도 5의 (a)에 도시된 객체(510)의 객체 프리미티브로서 바람직하다. 이처럼, 어떠한 모델의 가장 바람직한 모델 프리미티브는 그 모델의 체적과 가장 근사한 체적을 갖는 모델 프리미티브이다.

도 6은 도 2에 도시된 프리미티브 생성부(210)에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(210A)를 설명하기 위한 블록도로서, 제1 체적 연산부(610), 가상모델 생성부(620), 제2 체적 연산부(630) 및 체적 비교부(640)로 이루어진다. 여기서, 입력단자 IN 2는 입력단자 IN 1에 해당한다.

제1 체적 연산부(610)는 주어진 영상에 포함된 모델의 체적을 연산한다.

가상모델 생성부(620)는 제1 가상모델 생성부(620-1), 제2 가상모델 생성부(620-2), ..., 제N(단, N은 2이상의 정수) 가상모델 생성부(620-N)로 이루어진다. 이러한 가상모델 생성부(620)는 제1 프리미티브 내지 제N 프리미티브를 생성한다. 구체적으로, 제n(단, n은 N이하의 자연수) 가상모델 생성부(620-n)는 제n 프리미티브를 생성한다. 여기서, 제n 프리미티브란 모델을 제n 소정 형상으로 감싸는 모델 프리미티브를 의미한다.

한편, 제a(단, a는 N이하의 자연수) 가상모델 생성부(620-a)는 제b(단, b는 N이하의 자연수, b≠a) 가상모델 생성부(620-b)에서 생성된 제b 프리미티브를 이용 하여 제a 프리미티브를 자동 생성할 수도 있다.

예컨대, 제a 프리미티브는 구 형상을 갖는 프리미티브이고, 제b 프리미티브는 AABB 형상을 갖는 프리미티브라 할 때, 제a 가상모델 생성부(620-a)는 다음과 같은 수식을 이용하여 제b 프리미티브로부터 제a 프리미티브를 자동 생성할 수도 있다.

여기서, Csp, Vmax, Vmin은 벡터(vector)이며, r,

,

는 스칼라(scalar)이다. 이 때, Vmax는 원점(즉, (x, y, z) = (0, 0, 0))이 시점이고, (x, y, z) = (b, 0, 0), (a, c, 0), 또는 (a, 0, d) 등이 종점인 벡터와 같이, AABB를 나타내는 벡터들 중 크기가 가장 큰 벡터를 의미한다. 마찬가지로, Vmin은 원점이 시점이고, (x, y, z) = (a, 0, 0)이 종점인 벡터오 같이, AABB를 나타내는 벡터들 중 크기가 가장 작은 벡터를 의미한다.

한편, Csp는 원점(O)을 시점으로 하며 제a 프리미티브의 중심을 나타내는 백터를 의미하고, r은 제a 프리미티브의 반지름을 의미하고,

,

는 원점(O)을 시점으로 하는 Vmax의 종점의 좌표를 의미하고,

,

는 Csp의 종점을 좌표를 의미한다.

제2 체적 연산부(630)는 제2-1 체적 연산부(630-1), 제2-2 체적 연산부(630- 2), ...., 제2-N 체적 연산부(630-N)로 이루어진다. 이러한 제2 체적 연산부(630)는 제1 내지 제N 프리미티브 각각의 체적을 연산한다. 구체적으로, 제2-n 체적 연산부(630-n)는 제n 가상모델 생성부(620-n)에서 생성된 제n 프리미티브의 체적을 연산한다.

체적 비교부(640)는 가상모델 생성부(620)에서 생성된 제n 프리미티브마다, 제1 체적 연산부(610)에서 연산된 체적과 제2 체적 연산부(630)에서 연산된 체적을 비교하고, 비교된 결과들에 상응하여 제n 프리미티브를 모델 프리미티브로서 출력한다.

구체적으로, 체적 비교부(640)는 가상모델 생성부(620)에서 생성된 제n 프리미티브마다, 제1 체적 연산부(610)에서 연산된 체적과 제2 체적 연산부(630)에서 연산된 체적의 차를 연산하고, 연산된 값들 중 최소값을 갖는 제n 프리미티브를 모델 프리미티브로서 출력단자 OUT 1을 통해 출력한다.

도 7a에 도시된 바에 따르면, 프리미티브 생성부(210) 및 영상 분할부(220)에 주어진 영상(710)에는 네(4) 객체가 포함되며, 프리미티브 생성부(210)는 그 네 객체마다 객체 프리미티브(720, 730, 740, 또는 750)를 생성하였고, 영상 분할부(220)는 영상(710)을 분할하여 27개의 복셀을 생성하였다.

도 7b에 도시된 바는, 도 7a에 도시된 영상(710)을 A의 관점에서 바라본 것이다. 표기된 0, 1, 2는 설명의 편의상 부여된 인덱스(index)들이며, 각각의 복셀 은 그러한 인덱스들에 의해 좌표값을 가질 수 있다. 도시된 바에서, 식별번호 720의 객체 프리미티브는 (0, 1)의 좌표값을 갖는 복셀에 존재하고, 식별번호 730의 객체 프리미티브는 (0, 1)의 좌표값을 갖는 복셀과 (0, 2)의 좌표값을 갖는 복셀에 존재하고, 식별번호 740의 객체 프리미티브는 (1, 0)의 좌표값을 갖는 복셀과 (2, 0)의 좌표값을 갖는 복셀과 (1, 1)의 좌표값을 갖는 복셀과 (2, 1)의 좌표값을 갖는 복셀에 존재하고, 식별번호 750의 객체 프리미티브는 (2, 2)의 좌표값을 갖는 복셀에 존재한다. 이 경우, 만일, 본 발명이 객체와 객체간에 충돌이 발생되는지를 감지하고자 한다면, 검색부(230)는 '복수의 객체 프리미티브가 존재하는 복셀' 즉, '(0, 1)의 좌표값을 갖는 복셀'을 모든 생성된 복셀들 중에서 검색한다. 즉, 본 발명은, 객체와 객체간에 충돌이 발생되는지를 검사함에 있어, 영상을 구성하는 모든 복셀들을 검사하지 않고 그 검색된 하나 이상의 복셀에 한해 검사할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명은, 배경과 객체간에 충돌이 발생되는지를 검사함에 있어서도, 영상을 구성하는 모든 복셀들을 검사하지 않고 그 검색된 하나 이상의 복셀에 한해 검사할 수도 있다. 다만, 배경은 객체보다 상대적으로 넓은 영역을 영상(710)에서 차지하므로, 배경과 객체간에 충돌이 발생되는지를 검사하기 위해 검사되는 대상의 단위는 복셀보다 작은 단위임이 바람직하다. 즉, 인덱스는, 도 7b에 도시된 바와 같이 복셀마다 부여될 수도 있고, 도 7c에 도시된 바와 같이 복셀을 이루는 영역들 중 일부 영역마다 부여될 수도 있다. 도 7c에 도시된 바에 따르면, 만일, 도 7b에 도시된 영상(710)의 모든 영역에 배경이 존재하고, 본 발명은 객체와 배경간에 충돌이 발생되는지를 감지하고자 하는 경우, 검색부(230)는 '객체 프 리미티브와 배경 프리미티브가 존재하는 복셀'로서 '(0, 1, a)의 좌표값을 갖는 복셀, (0, 1, b)의 좌표값을 갖는 복셀, (0, 2, a)의 좌표값을 갖는 복셀, (0, 2, b)의 좌표값을 갖는 복셀, (1, 0, b)의 좌표값을 갖는 복셀, (1, 1, a)의 좌표값을 갖는 복셀, (1, 1, b)의 좌표값을 갖는 복셀, (2, 1, a)의 좌표값을 갖는 복셀, (2, 1, b)의 좌표값을 갖는 복셀, (2, 2, a)의 좌표값을 갖는 복셀, (2, 2, b)의 좌표값을 갖는 복셀'을 모든 생성된 복셀들 중에서 검색한다.

도 8은 본 발명에 의한 충돌 감지 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로우챠트로서, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체 간에 발생되는 충돌을 실시간으로 감지하는 단계들(제810~ 830 단계들)로 이루어진다.

우선, 프리미티브 생성부(210)는 주어진 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체마다 각각의 프리미티브를 생성한다(제810 단계). 즉, 제810 단계는 배경 프리미티브와 하나 이상의 객체 프리미티브를 생성한다.

한편, 영상 분할부(220)는 그 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성한다(제820 단계). 제820 단계는 도시된 바와 같이 제810 단계 후에 수행될 수도 있고, 도시된 바와 달리 제810 단계와 동시에 수행되거나 제810 단계 전에 수행될 수도 있다.

제810 단계 및 제820 단계 후에, 검색부(230)는 복수의 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 제820 단계에서 생성된 모든 복셀들 중에서 검색하고, 충돌여부 검사부(240)는 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지의 여부를 그 검색된 복셀마다 판단하고, 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 충돌 감지부(250) 는 "충돌이 발생된다"고 감지한다(제830 단계).

도 9는 도 8에 도시된 제830 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(830A)의 플로우챠트로서, 복수의 모델 프리미티브가 존재하는 복셀마다 그 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사하고, 검사된 결과에 응답하여 모델의 충돌을 감지하는 단계들(제910~ 960 단계들)로 이루어진다.

우선, 검색부(910)는 배경 프리미티브와 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 제820 단계에서 생성된 모든 복셀들 중에서 검색한다(제910 단계).

제910 단계 후에, 충돌여부 검사부(240)는 제910 단계에서 검색된 복셀에서 배경 프리미티브와 객체 프리미티브가 충돌하는지 판단한다(제920 단계).

만일, 제920 단계에서 충돌한다고 판단되면, 검색부(910)는 복수의 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 제820 단계에서 생성된 모든 복셀들 중에서 검색한다(제930 단계).

제930 단계 후에, 충돌여부 검사부(240)는 제930 단계에서 검색된 복셀에서 객체 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단한다(제940 단계).

만일, 제940 단계에서 충돌이 발생된다고 판단되면, 충돌 감지부(250)는 제930 단계에서 검색된 복셀에서 '객체간의 충돌이 발생한다'고 감지한다(제950 단계).

한편, 제920 단계에서 충돌하지 않는다고 판단되면, 충돌 감지부(250)는 제910 단계에서 검색된 복셀에서 '객체가 배경에 충돌한다'고 감지한다(제960 단계).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브 (예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 충돌 감지 장치 및 방법은, 영상에 포함된 배경 및 각각의 객체간에 충돌이 발생되는지 감지하기 위해, 영상의 모든 공간 중 충돌의 발생이 예상되는 공간에 대해서만 탐색하므로, 충돌을 신속하게 감지할 수 있는 효과, 나아가, 충돌을 실시간으로 감지할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 의한 충돌 감지 장치 및 방법은, 영상에 포함된 배경(또는, 객체) 및 객체간에 충돌이 발생되는지 감지하기 위해, 배경(또는, 객체) 및 객체의 위치를 비교하지 않고, 배경 프리미티브(또는, 객체 프리미티브) 및 객체 프리미티브의 위치를 비교하므로 배경(또는, 객체) 및 객체간의 충돌을 더욱 신속히 감지할 수 있는 효과를 갖는다. 한편, 본 발명에 의한 충돌 감지 장치 및 방법은, 배경(또는, 객체)을 감싸는 여러 형상들 중에서 체적이 실제 배경(또는, 객체)의 체적과 가장 근사한 형상을 배경 프리미티브(또는, 객체 프리미티브)의 형상으로 자동 선택함으로써 배경 프리미티브(또는, 객체 프리미티브)를 자동 생성할 수 있으므로, 배경 프리미티브(또는, 객체 프리미티브)의 저작(authoring)이 용이하다는 효과도 갖는다.

Claims

주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하는 프리미티브 생성부;

상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 영상 분할부;

복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 검색부;

상기 검색된 복셀마다, 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사하는 충돌여부 검사부; 및

상기 검사된 결과에 응답하여 상기 모델간의 충돌을 감지하는 충돌 감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 모델은 배경 및 하나 이상의 객체를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제2 항에 있어서,

상기 프리미티브 생성부는, 상기 배경을 감싸는 배경 프리미티브 및 상기 객체를 감싸는 객체 프리미티브를 생성하고,

상기 검색부는, 상기 배경 프리미티브와 상기 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하고,

상기 충돌여부 검사부는, 상기 검색된 복셀마다 상기 배경 프리미티브와 상기 객체 프리미티브가 충돌하는지 검사하고,

상기 충돌 감지부는, 상기 검사된 결과에 응답하여 상기 객체와 상기 배경간의 충돌을 감지하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제2 항에 있어서, 상기 프리미티브 생성부는, 상기 객체를 감싸는 객체 프리미티브를 생성하고,

상기 검색부는, 복수의 상기 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하고,

상기 충돌여부 검사부는, 상기 검색된 복셀마다 상기 객체 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 검사하고,

상기 충돌 감지부는, 상기 검사된 결과에 응답하여 상기 객체간의 충돌을 감지하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 프리미티브 생성부는

상기 모델의 체적을 연산하는 제1 체적 연산부;

제1 내지 제N(단, N은 2이상의 정수) 프리미티브를 생성하는 가상모델 생성부;

상기 제1 내지 상기 제N 프리미티브 각각의 체적을 연산하는 제2 체적 연산부; 및

상기 제n 프리미티브(단, n은 N이하의 자연수)마다 상기 제1 체적 연산부에서 연산된 체적과 상기 제2 체적 연산부에서 연산된 체적을 비교하고, 비교된 결과들에 상응하여 상기 제n 프리미티브를 상기 모델 프리미티브로서 출력하는 체적 비교부를 구비하고,

상기 제n 프리미티브는 상기 모델을 제n 소정 형상으로 감싸는 모델 프리미티브인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제5 항에 있어서, 상기 체적 비교부는

상기 제n 프리미티브마다 상기 제1 체적 연산부에서 연산된 체적과 상기 제2 체적 연산부에서 연산된 체적의 차를 연산하고, 연산된 값들 중 최소값을 갖는 상기 제n 프리미티브를 상기 모델 프리미티브로서 출력하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 생성된 복셀의 체적은 모든 상기 생성된 모델 프리미티브의 체적의 평균값에 소정치를 승산한 결과인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 검색된 복셀에 존재하는 모델 프리미티브는 상기 모델 프리미티브의 전부 또는 일부인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 영상은 3차원 영상인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 프리미티브의 형상은, AABB(Axis Aligned Bounding Box), OBB(Oriented Bounding Box), 캡슐 또는 구(sphere)인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 장치.
(a) 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하고, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 단계;

(b) 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 단계;

(c) 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단하는 단계; 및

(d) 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 상기 모델간의 충돌을 감지하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제11 항에 있어서, 상기 모델은 배경 및 하나 이상의 객체를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제12 항에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 배경을 감싸는 배경 프리미티브 및 상기 객체를 감싸는 객체 프리미티브를 생성하고,

상기 (b) 단계는, 상기 배경 프리미티브와 상기 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하고,

상기 (c) 단계는, 상기 검색된 복셀에서 상기 배경 프리미티브와 상기 객체 프리미티브가 충돌하는지 판단하고,

상기 (d) 단계는, 상기 검색된 복셀에서 상기 배경 프리미티브와 상기 객체 프리미티브가 충돌한다고 판단되면, 상기 객체와 상기 배경간의 충돌을 감지하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제12 항에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 객체를 감싸는 객체 프리미티브를 생성하고,

상기 (b) 단계는, 복수의 상기 객체 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하고,

상기 (c) 단계는, 상기 검색된 복셀에서 상기 객체 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단하고,

상기 (d) 단계는, 상기 검색된 복셀에서 상기 객체 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 상기 객체간의 충돌을 감지하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제11 항에 있어서, 상기 (a) 단계는

(a1) 상기 모델의 체적을 구하는 단계;

(a2) 상기 모델을 제n 소정 형상으로 감싸는 제n(단, n은 N이하의 자연수, N은 2이상의 정수) 프리미티브를 생성하는 단계;

(a3) 상기 제n 프리미티브의 체적을 구하는 단계; 및

(a4) 상기 (a1) 단계에서 구해진 체적과 상기 (a3) 단계에서 구해진 체적의 차를 구하는 단계; 및

(a5) 제1 내지 제N 프리미티브가 생성되었는지 판단하고, 제1 내지 제N 프리미티브가 생성되었다고 판단되면, 상기 (a4) 단계에서 구해진 값들 중 최소값을 갖는 상기 제n 프리미티브를 상기 모델 프리미티브로서 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제15 항에 있어서, 상기 (a) 단계는

(a6) 제1 내지 제N 프리미티브가 생성되지 않았다고 판단되면, 상기 (a2) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제11 항에 있어서, 상기 생성된 복셀의 체적은 모든 상기 생성된 모델 프리미티브의 체적의 평균값에 소정치를 승산한 결과인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제11 항에 있어서, 상기 검색된 복셀에 존재하는 모델 프리미티브는 상기 모델 프리미티브의 전부 또는 일부인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
제11 항에 있어서, 상기 영상은 3차원 영상인 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법.
(a) 주어진 영상에 포함된 각각의 모델마다 상기 모델을 감싸는 모델 프리미티브를 생성하고, 상기 영상을 분할하여 복수의 복셀을 생성하는 단계;

(b) 복수의 상기 모델 프리미티브가 존재하는 복셀을 상기 생성된 복셀에서 검색하는 단계;

(c) 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생되는지 판단하는 단계; 및

(d) 상기 검색된 복셀에서 상기 모델 프리미티브간에 충돌이 발생된다고 판단되면, 상기 모델간의 충돌을 감지하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 감지 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.