KR101094137B1 - 모션캡쳐 장치 - Google Patents

Abstract

모션캡쳐 장치를 제공한다. 이 장치는 마커가 부착된 움직이는 피사체로 부터 영상신호를 출력하는 복수개의 이미지 센서와, 각 이미지 센서에 1:1로 대응되어 이미지 센서로 부터 영상신호를 입력받아 이미지의 각 프레임에서 마커의 이동값을 추출하여 좌표값으로 연산된 2차원 모션데이타를 생성하는 디에스피칩과, 각 디에스피칩에 1:1로 대응되어 생성된 2차원 모션데이타를 메인시스템에 전송하는 전송 장치와, 각 전송 장치로 부터 전송된 2차원 모션데이타를 취합하여 3차원 모션데이타를 생성하는 연산 장치를 포함한다. 1:1로 대응된 상기 이미지 센서, 상기 디에스피칩 및 상기 전송 장치는 단일 카메라모듈에 설치된다.

Description

모션캡쳐 장치{MOTION CAPTURE SYSTEM}

도 1 은 모션 캡쳐 시스템 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 모션 캡쳐 시스템의 모션 캡쳐 카메라를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모션 캡쳐 장치의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 실시간 모션데이타를 추출하는 모션캡쳐 장치에 관한 것이다.

모션데이타를 추출하는 모션캡쳐 장치는 대부분 인체에 마커나 센서를 붙인 다음 카메라로 잡은 마커 영상이나 센서로부터 나온 데이터를 분석하여 인체 각 관절들의 위치와 방향을 측정한다. 여기에서 사용된 마커나 센서의 작동 방식에 따라서 초음파(Acoustic) 방식, 기계(Mechanical) 방식, 자기(Magnetic) 방식, 광학(Optical) 방식의 네 가지로 나눌 수 있다.

이들 중 광학 방식 모션 캡쳐 장비들은 기계식광학방식(Optical)을 연기자의 주요 분절 부분에 마커를 부착하고 3∼16 대의 비디오 카메라의 신호를 컴퓨터로 동시에 읽어 들여 이들 중 마커의 위치를 분석하여 신체의 각 부위의 움직임을 알 수 있게 하는 장치이다. 이러한 종래의 광학 방식은 캐릭터 등의 동작을 사실적으로 표현하는데 중점을 두고 있기 때문에 데이터의 양이 방대하고 따라서 이러한 방대한 양의 데이터를 처리하기 위하여 고급사양의 컴퓨터가 필요하다. 또한, 고속 프레임을 이용하거나 고화질의 카메라를 이용하는 경우 컴퓨터의 처리부담이 가중되고, 다수의 비디오 카메라로 부터 비디오 신호가 동시간에 동기되어 전송되어야 하기 때문에 고가의 동기식 카메라가 사용되는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모션 디텍션을 위하여 처리해야하는 데이타량을 감소시켜 시스템을 간소화할 수 있는 모션캡쳐 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 마커의 이동값만을 추출하여 처리하는 모션 캡쳐 장치를 제공한다. 이 장치는 마커가 부착된 움직이는 피사체로 부터 영상신호를 출력하는 복수개의 이미지 센서와, 각 이미지 센서에 1:1로 대응되어 이미지 센서로 부터 영상신호를 입력받아 이미지의 각 프레임에서 마커의 이동값을 추출하여 좌표값으로 연산된 2차원 모션데이타를 생성하는 디에스피칩과, 각 디에스피칩에 1:1로 대응되어 생성된 2차원 모션데이타를 메인시스템에 전송하는 전송 장치와, 각 전송 장치로 부터 전송된 2차원 모션데이타를 취합하여 3차원 모션데이타를 생성하는 연산 장치를 포함한다. 1:1로 대응된 상기 이미지 센서, 상 기 디에스피칩 및 상기 전송 장치는 단일 카메라모듈에 설치된다.

상기 메인시스템에는 상기 카메라모듈의 전송 장치로 부터 전송된 2차원 모션데이타를 수신하는 수신장치와 상기 2차원 모션데이타가 시계열적으로 생성될 수 있도록 각 카메라모듈에 동기신호를 송출하는 동기신호 발생기가 더 구비되어 있을 수 있다.

상기 처리된 모션 데이타는 가상현실을 적용한 모션 시뮬레이터에 사용될 수 있다. 이 때, 상기 메인 시스템은 가상현실 캐릭터가 저장된 제1 저장장치와, 상기 3차원 모션데이타를 상기 가상현실 캐릭터에 적용하여 캐릭터의 동작을 생성하는 오버랩시켜 캐릭터의 동작을 생성하는 데이타 처리 장치를 더 포함할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

도1 은 모션 캡쳐 시스템 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도시된 것과 같이, 모션 캡쳐 시스템은 피사체(10)의 모션을 촬영하는 복수개의 카메라(20)가 설치되어 피사체의 움직임을 촬영한다. 모션 캡쳐의 대상인 피사체의 각 분절에는 빛을 반사하는 페인트로 밝게 강조된 마커(12)가 부착되어 마커의 움직임이 카메라(20)로 촬영되어 메인 시스템에서 모션이 재구성된다.

본 발명에 따른 모션 캡쳐 시스템은 디에스피칩이 내장되어 피사체(10)에 부착된 마커의 이동값만을 추출하여 각 카메라에 내장된 디에스피칩에서 2차원 모션 데이타를 생성한다. 구체적으로, 상기 카메라(20)에 입력된 피사체(10)의 영상에서 상기 디에스피칩은 마커의 이동값을 추출하여 마커의 움직임을 (X,Y)좌표값을 시계 열적으로 변환하여 2차원 모션 데이타를 생성한다. 각각의 카메라는 설치된 방향에 따라 채택된 좌표계에 따라 고유의 Z축값을 가지고 있다. 따라서, 각각의 카메라(20)에 내장된 디에스피칩에서 생성된 2차원 모션데이타를 취합하여 (X,Y)좌표값과 Z축값을 연산하여 마커의 움직임을 3차원적으로 재구성할 수 있다.

디에스피칩에서 생성된 2차원 모션 데이타는 각 카메라에 설치된 송신장치를 통하여 메인 시스템(30)으로 전송된다. 상기 메인 시스템(30)은 카메라로 부터 전송된 비디오 신호를 수신하기 수신장치와 모든 카메라(20)에 입력되는 마커의 이동값을 실시간으로 동기시키기 위한 동기신호를 발생기를 구비하고 있고 동기신호를 카메라(20)에 전송한다.

도 2는 본 발명에 따른 모션 캡쳐 시스템의 모션 캡쳐 카메라를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 모션 캡쳐 카메라는 마커가 부착된 움직이는 피사체로 부터 디지탈 영상신호를 출력하는 이미지 센서(22)와, 영상 신호를 입력받아 이미지의 각 프레임에서 마커의 이동값을 추출하여 2차원 모션 데이타를 생성하는 디에스피칩(24)과 상기 디에스피칩(24)에서 생성된 2차원 모션데이타를 메인시스템에 전송하는 전송 장치(26)를 포함한다. 따라서, 본 발명의 모션 캡쳐 시스템은 상기 이미지 센서(22), 상기 디에스피칩(24) 및 상기 전송 장치(26)가 단일 카메라 모듈에 설치되어, 마커의 이동값만을 메인 시스템에 전송함으로써 데이타의 양을 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 모션 캡쳐 장치는 피사체의 움직임을 가상 현실 공간에 적용하여 좁은 공간에서 행할 수 없는 움직임의 결과를 추출하는데 유용하게 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모션 캡쳐 장치의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 메인 시스템은 캐릭터가 저장된 제 1 저장장치(36)와, 카메라로 부터 전송된 2차원 모션데이타로 부터 3차원 모션 데이타를 생성하는 연산 장치(32)와 상기 연산장치(32)에서 생성된 3차원 모션 데이타를 상기 캐릭터에 적용하는 데이타 처리 장치(34)를 구비하고 있다. 상기 제 1 저장장치(36)은 가상의 캐릭터 뿐만 아니라 다양한 상황이 저장될 수 있다. 따라서, 연기자의 동작은 캐릭터의 동작으로 출력되고 각 상황에 따라 실 공간에서 행할 수 없는 여러가지 상황을 가상 공간에서 실시하여 결과를 얻을 수 있다.

예를 들어 테니스나 골프와 같은 스포츠 시뮬레이터에 본 발명을 적용하면, 연기자의 스윙동작은 카메라에서 2차원 모션데이타로 변환되어 메인 시스템에 전송되고, 메인시스템에서 3차원 모션 데이타로 변환되어 가상 현실 공간의 캐릭터에 적용되면, 미리 저장된 데이타를 바탕으로 볼의 타격점, 비구 방향 및 거리 등을 계산할 수 있다.

상기 메인 시스템은 레퍼런스 캐릭터의 동작이 저장된 제 2 저장장치(38)를 더 포함할 수 있다. 상기 레퍼런스 캐릭터의 동작은 전문가의 이상적인 동작 모델을 분석하여 최적의 모션으로 준비할 수 있다. 실제 연기자, 즉 학습자의 동작은 상기 데이타 처리 장치(34)에서 가상 현실 공간의 캐릭터에 적용되고, 상기 캐릭터 의 동작과 상기 레퍼런스 캐릭터의 동작을 비교기(40)에서 비교하여 자세 및 동작 등을 교정할 수 있다.

상술한 것과 같이 본 발명에 따르면, 카메라 모듈 내에 마커의 이동값을 이용하여 2차원 모션 데이타를 생성하는 디에스피칩을 내장함으로써 다량의 비디오 데이타를 메인 시스템에 전송하지 않고 시계열적인 2차원 모션 데이타를 메인 시스템에 전송할 수 있다. 따라서, 메인 시스템은 모든 카메라로 부터 2차원 모션데이타를 전달받아 3차원 모션 데이타를 생성하기 때문에 데이타의 처리 용량을 현저히 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 고가의 설비를 사용하지 않고 가정용 퍼스널컴퓨터 정도 사양의 메인 시스템으로도 정교한 모션 캡쳐 장치를 구성할 수 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 모션 데이타를 추출하는 모션캡쳐 장치에 있어서,

   마커가 부착된 움직이는 피사체로 부터 영상신호를 출력하는 복수개의 이미지 센서;

   각 이미지 센서에 1:1로 대응되어 이미지 센서로 부터 영상신호를 입력받아 이미지의 각 프레임에서 마커의 이동값을 추출하여 좌표값으로 연산된 2차원 모션데이타를 생성하는 디에스피칩;

   각 디에스피칩에 1:1로 대응되어 생성된 2차원 모션데이타를 메인시스템에 전송하는 전송 장치;및

   각 전송 장치로부터 전송된 2차원 모션데이타를 취합하여 3차원 모션데이타를 생성하는 연산 장치를 포함하되,

   1:1로 대응된 이미지 센서, 디에스피칩 및 전송 장치는 단일 카메라모듈에 설치된 것을 특징으로 하며,

   상기 메인시스템은,

   상기 카메라모듈의 전송 장치로부터 전송된 2차원 모션데이타를 수신하는 수신장치;

   상기 2차원 모션데이타가 시계열적으로 생성될 수 있도록 각 카메라모듈에 동기신호를 송출하는 동기신호 발생기;

   가상현실 캐릭터가 저장된 제1 저장장치; 및

   상기 3차원 모션데이타를 상기 가상현실 캐릭터에 적용하여 캐릭터의 동작을 생성하는 데이타 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션캡쳐 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 메인시스템은,

   레퍼런스 캐릭터의 동작이 저장된 제 2 저장장치;및

   상기 제 2 저장장치에 저장된 래퍼런스 캐릭터의 동작과 상기 데이타 처리 장치에서 생성된 캐릭터의 동작을 비교하여 오차값 및 교정값을 생성하는 비교 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모션캡쳐 장치.

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