KR101236644B1 - Method of using Infrared marker based on augmented reality for providing Marker information with real-time changing and producing multiple markers - Google Patents

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KR101236644B1
KR101236644B1 KR20110054885A KR20110054885A KR101236644B1 KR 101236644 B1 KR101236644 B1 KR 101236644B1 KR 20110054885 A KR20110054885 A KR 20110054885A KR 20110054885 A KR20110054885 A KR 20110054885A KR 101236644 B1 KR101236644 B1 KR 101236644B1
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KR20110054885A
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Inventor
김응곤
류남훈
이혜미
정종욱
Original Assignee
에스알시 주식회사
순천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 증강현실 구현을 위한 적외선 마커는, 외부로부터 정보를 수신하는 마커정보 수신부, 적외선 카메라에 의해 인식되는 다수의 적외선 엘이디를 포함하는 적외선 엘이디 발광부, 상기 적외선 엘이디 발광부로부터의 적외선을 외부로 투과시키는 적외선 마커 표시부, 상기 마커정보 수신부로부터 수신된 적외선 마커에 대한 정보에 의해 상기 적외선 엘이디 발광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 다수의 적외선 엘이디의 배열 및 발광에 의해 증강현실 영상에 대한 정보를 포함하고, 이를 이용한 증강현실 구현방법을 제공함으로써, 대상체에 적용되는 마커가 외관상 드러나지 않으며, 하나의 마커에 의해 다양한 증강현실 영상의 구현이 가능하다. Infrared marker for the augmented reality implementation according to the invention, marker information receiver for receiving information from the outside, infrared LED light emission unit including a plurality of infrared LEDs that are recognized by the infrared camera, an infrared ray from the infrared LED light-emitting part an infrared marker display section, a control unit for controlling the infrared LED light-emitting unit by the information about the infrared marker received from the marker information receiving unit for transmitting to the outside and, on the augmented reality image by the arrangement and light emission of the plurality of infrared LEDs including information and, by providing the augmented reality implementation method using the same, not obscured appearance, the marker is applied to a target object, it is possible to enhance a variety of implementations of the real image by the single marker.

Description

마커 정보의 실시간 변경 및 다수의 마커 제작을 위한 증강현실 기반의 적외선 마커 활용 방법{Method of using Infrared marker based on augmented reality for providing Marker information with real-time changing and producing multiple markers} Real-time changes in the marker information and utilize a plurality of augmented reality based on the infrared marker for marker manufacturing method {Method of using Infrared marker based on augmented reality for providing Marker information with real-time changing and producing multiple markers}

본 발명은 마커 정보의 실시간 변경 및 다수의 마커 제작을 위한 증강현실 기반의 적외선 마커 및 이의 활용 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a real-time change and a plurality of augmented reality markers based on the infrared marker for production thereof and use method of the marker information. 즉, 본 발명은 증강현실 구현을 위한 마커 및 이를 이용한 증강현실 구현방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선 엘이디를 이용한 마커 및 그 방법에 관한 것이다. That is, the present invention relates to markers and augmented reality implementation method using the same for the augmented reality implementation, relates to a marker and a method using more specifically to an infrared LED.

증강현실(AUGMENTED REALITY, AG)이란 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술로서, 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(MIXED REALITY, MR)이라고도 한다. AR (AUGMENTED REALITY, AG) is the user and as a technique that shows overlapping the virtual object in the real world, the eye, combines the virtual world with the additional information in real time to the real world, because they show a single image mixed reality (MIXED REALITY, Also known as MR). 현실세계를 가상세계로 보완해주는 개념인 증강현실은 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상환경을 사용하지만 주역은 현실환경이다. The concept of augmented reality, which complements the real world to the virtual world using a virtual environment created with computer graphics, but the protagonist is a real experience. 컴퓨터 그래픽은 현실환경에 필요한 정보를 추가 제공하는 역할을 한다. Computer graphics serve to provide additional information necessary for the real environment. 사용자가 보는 실사 영상에 3차원 가상영상을 겹침(overlap)으로써 현실환경과 가상화면과의 구분이 모호해지도록 한다는 뜻이다. It means that the user is a three-dimensional virtual image in the real image viewing by overlapping (overlap) to distinguish it from the real environment and the virtual screen so vague. 실제환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실기술은 사용자가 실제환경을 볼 수 있게 하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다. Real and virtual objects augmented reality technology that will provide a better mix of realism and additional information to allow the user to view the real-world environment.

예를 들어 스마트폰 카메라로 주변을 비추면 인근에 있는 상점의 위치, 전화번호 등의 정보가 입체영상으로 표기되어 사용자가 가상의 콘텐츠를 제공받을 수 있는 것이다. For example, a smartphone that will illuminate the face around with a camera information such as the location of the stores in your area, your phone number is marked with a stereoscopic image can be provided to users of the virtual content.

이를 위한 방식으로는 GPS 및 LBS 기반의 방식이 있고, 비전, 즉 시각을 기반으로 한 방식이 있는데, 본 발명은 비전 기반의 증강현실 시스템에 관련한 것이다. In such a way as this, there is a method, based on GPS and LBS based on the vision, that is, time and method of the present invention relating to the vision-based augmented reality system.

비전 기반의 증강현실 시스템은 사전에 빌딩이나 상점 등에 마킹기술이 적용되고 카메라를 통해 판독하는 것으로서, 이러한 마킹기술에는 2차원 바코드의 일종인 QR(Quick Response) 코드나, 구조화된 글자형식의 코드인 (ePosition) 코드 등이 있다. Vision-based augmented reality system as that in the pre-marking technology in buildings, shops and applies read through the camera, this marking technology in a two-dimensional bar code a type of QR (Quick Response) codes, or structured text format of the code (ePosition) code and the like.

그런데, 종래의 비전 기반의 증강현실 시스템은 육안으로 보이는 마커(Visible Marker,VM)가 표시되어 있는 추적대상체(Target Object,TO)를 촬영하고 촬영된 영상에 가상영상을 렌더링한 화면이 출력되는 시스템인데, 이러한 종래의 시스템에서는 육안으로 보이는 마커를 이용하므로 정확하고 빠르게 증강현실을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 마커는 추적대상체에 인위적으로 부가되어야 하는 부가물이기 때문에, 실제 원하는 대상물을 가리게 하거나 육안을 거슬리게 하는 문제가 있다. By the way, the conventional vision-based augmented reality system visually appears to be a marker (Visible Marker, VM) is tracking the target object (Target Object, TO) to be shot, and a rendering a virtual image in the photographed image screen, the output system with display inde, in such prior art systems because it is, but the advantage of accurately and implement the augmented reality faster because using the human eye seems to be a marker, such a marker is added water which must be artificially added to the tracking target object, the actual cover up the desired object or the naked eye there is an annoying problem.

또한, 가시적 마커이기 때문에 각각의 마커에 대응되는 가상영상이 특정되게 되므로, 대상체마다 각각의 마커들이 별도로 마련되어야 하는 바, 그 응용범위가 협소한 한계가 있다. In addition, since the virtual image corresponding to each of the markers to be specific since the visible marker, each of the markers are bar, which must be prepared separately for each object has its application range is narrow limits.

그리고, 육안으로 보이는 마커는 대상체와의 거리가 멀거나, 야간에는 카메라를 통해 인식이 되지 않기 때문에 주간이어야 하며 근접해야만 가상영상을 획득할 수 있는 한계도 있다. Then, a marker appears to the naked eye may also be limits week because there the distance to the object, far or night is not recognized by the camera, and should be close to acquiring a virtual image.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대상체에 적용되는 마커가 외관상 드러나지 않고 다양하게 응용이 가능한 적외선 마커 및 이를 이용한 증강현실 구현방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention for solving the above problems, it is an object to provide a visually obscured without a marker applied to the object, various applications are possible using the same infrared markers and implementation AR method.

본 발명에 따른 적외선 마커는, 외부로부터 정보를 수신하는 마커정보 수신부, 적외선 카메라에 의해 인식되는 다수의 적외선 엘이디를 포함하는 적외선 엘이디 발광부, 상기 적외선 엘이디 발광부로부터의 적외선을 외부로 투과시키는 적외선 마커 표시부, 상기 마커정보 수신부로부터 수신된 적외선 마커에 대한 정보에 의해 상기 적외선 엘이디 발광부를 제어하는 제어부를 포함하여, 상기 다수의 적외선 엘이디의 배열 및 발광에 의해 증강현실 영상에 대한 정보를 포함하고 있는 것을 특징으로 하며, IR marker in accordance with the present invention, marker information receiver for receiving information from the outside, infrared LED light emission unit including a plurality of infrared LEDs that are recognized by the infrared camera, an infrared to infrared light from the infrared LED light emission unit transmitted to the exterior by the information on the marker display section, an infrared marker received from the marker information receiving unit to a control unit for controlling the infrared LED light emission unit, which by the arrangement and light emission of the plurality of infrared LEDs include information about the augmented reality image and it is characterized,

상기 적외선 엘이디 발광부는, 상기 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세에 대한 정보를 나타내는 위치영역 및 구현될 증강현실 영상의 종류에 대한 정보를 나타내는 종류영역으로 구성되고, The infrared LED light emission portion is composed of a type area indicating the information on the type of location areas and be implemented augmented reality image that represents information about the relative position and attitude with respect to the infrared camera,

상기 위치영역은, 4개의 적외선 엘이디가 사각형의 모서리에 대응되도록 배열되며, 사각형의 모서리에 대응되는 어느 일 적외선 엘이디에 인접한 두 적외선 엘이디를 잇는 두 선분 상에 위치하는 2개의 적외선 엘이디를 더 포함하는 것을 구체적인 특징으로 한다. It said location area is, the four IR LEDs are arranged so as to correspond to the corners of a rectangle, further comprising a second infrared LED which is located on the two line segments connecting the two infrared LEDs adjacent to any one infrared LED corresponding to the rectangle corner and that the specific features.

그리고, 상기 종류영역은, 다수의 적외선 엘이디가 행렬형태로 배열된 것을 다른 구체적인 특징으로 한다. In addition, the type area, and the plurality of infrared LEDs are arranged in a matrix of the other specific features.

본 발명에 따른 증강현실 구현방법은, 다수의 적외선 엘이디에 의해 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세에 대한 정보를 나타내는 위치영역 및 다수의 엘이디에 의해 구현될 증강현실 영상의 종류에 대한 정보를 나타내는 종류영역으로 구성된 적외선 마커의 영상을 획득하는 영상획득단계, 상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 위치영역에 배열된 적외선 엘이디를 통해 적외선 마커의 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세를 분석하는 자세분석단계, 상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 종류영역에 배열된 적외선 엘이디를 통해 증강현실 영상의 종류를 분석하는 종류분석단계, 상기 자세분석단계 및 상기 종류분석단계에서 분석한 상기 적외선 마커의 자세 및 종류에 해당되는 증강현실 영상을 추출 AR implementing the process according to the invention, the type represents the information about the enhancement type of the real image to be implemented by a location area and a plurality of LEDs representing the information about the relative position and orientation of the infrared camera by a number of infrared LEDs image acquisition step of acquiring an image of the infrared marker consisting of a sphere posture through the infrared LED array in the location area of ​​the infrared marker acquired in the image acquisition step analyzing the relative location and orientation of the infrared camera of the infrared marker analysis step, the type analysis method comprising: using an infrared LED array on the kinds of regions of the infrared marker acquired in the image acquisition step analyzes the type of the augmented reality image, the posture analysis step and the above-infrared analysis in the type analysis step extract the augmented reality video corresponding to the position and the type of marker 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. And in that it comprises the steps according to claim.

그리고, 상기 위치영역은, 4개의 적외선 엘이디가 사각형의 모서리에 대응되도록 배열되고, 사각형의 모서리에 대응되는 어느 일 적외선 엘이디에 인접한 두 적외선 엘이디를 잇는 두 선분 상에 2개의 적외선 엘이디가 위치하며, 상기 종류영역은, 다수의 적외선 엘이디가 행렬형태로 배열된 것을 구체적인 특징으로 하고, In addition, the location area, and four IR LEDs are arranged so as to correspond to the corners of a rectangle, two infrared LEDs are located on the two line segments connecting the two infrared LEDs adjacent to any one infrared LED corresponding to the rectangular corner, the type area, and the plurality of infrared LEDs are arranged in a matrix form with specific characteristics,

상기 자세분석단계는, 상기 영상획득단계에서 획득한 영상에서 기저장된 적외선 엘이디의 화소값 범위에 해당하는 값을 추출함으로써, 적외선 엘이디 각각의 위치를 검출하는 엘이디 위치검출단계, 상기 위치검출단계에서 추출한 적외선 엘이디의 중심점을 기준으로 Convex Hull 알고리즘을 이용하여 외곽점을 추출하는 외곽점 추출단계, 상기 외곽점 추출단계에서 추출된 외곽점 중 아래 식을 통해 중간점을 추출하는 중간점 추출단계 및 Said orientation analysis phase, the by extracting one image value group corresponding to the pixel value range of the stored infrared LED in the obtained in the image acquisition step, extracted from the LED position detecting step of detecting respective positions infrared LED, the detecting step the location mid-point extraction step of extracting an intermediate point through the bottom of the outer points extracted from the outer point extracting step, the outer point extracting step by using a Convex Hull algorithm based on the center point of the infrared LED to extract the outline points formula and

Figure 112011042836492-pat00001

(여기서, Px는 각 점들의 X좌표이며, Py는 각 점들의 Y좌표이고, n은 추출된 적외선 엘이디의 중심점 번호를 나타낸다.) (Here, Px is the X coordinate of each point, Py is the Y-coordinate of each point, n represents the number of center points of the extracted infrared LEDs.)

상기 외곽점 추출단계 및 상기 중간점 추출단계에서 추출된 외곽점 및 중간점을 이용하여 아래 식을 통해 좌상단 모서리점을 추출하는 좌상단 모서리점 추출단계를 포함하는 것을 다른 구체적인 특징으로 한다. And in that it comprises a top-left corner point extracting step of extracting a point outside the extraction step, and the upper left corner point using the following equation by using the outside points and the intermediate points extracted from the mid-point extraction steps with different specific characteristics.

Figure 112011042836492-pat00002

(여기서, Pn은 중간점이 아닌 외곽점의 좌표이며, C1과 C2는 중간점을 나타낸다.) (Where, Pn is the coordinate of the point and not the outer midpoint, C1 and C2 represents the midpoint.)

그리고, 상기 종류분석단계는, 상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 종류영역에 배열된 다수의 적외선 엘이디 각각의 점등을 통해 증강현실 영상의 종류를 분석하는 것을 또한 구체적인 특징으로 한다. In addition, the type analysis step, and to analyze the type of the augmented reality image through the lighting of each of the plurality of infrared LEDs arranged in the region of the infrared type marker acquired in the image acquisition step also with specific characteristics.

본 발명에 따르면, According to the invention,

추적대상체에 적용되는 마커가 외관상 드러나지 않기 때문에, 실제 원하는 대상물을 가리거나 육안을 거슬리게 하지 않는다. Since the marker is applied to the tracking target object apparently not revealed, the actual point to the desired object, or does not annoying to the human eye.

또한, 하나의 마커에 의해 대응되는 영상이 다수 구현될 수 있으므로, 대상체마다 별도의 마커가 구비될 필요가 없어 다양한 응용이 가능해진다. In addition, since the images corresponding by one of the marker may be multiple implementation, not every object needs to be provided with a separate marker enables a variety of applications.

그리고, 적외선 마커를 적외선 카메라로 촬영하기 때문에 대상체로부터의 거리가 멀어도 가상영상의 출력이 가능하고, 야간에도 가상영상의 출력이 가능하다. And, because recording the infrared markers with an infrared camera, and the distance from the target object meoleodo possible to output the virtual image, it is possible in the output of the virtual image at night.

도1은 본 발명에 따른 증강현실 시스템을 도시한 것이다. Figure 1 illustrates the augmented reality system according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 증강현실 시스템의 일부를 도식화한 것이다. Figure 2 is a schematic view showing a portion of the augmented reality system according to the present invention.
도3은 본 발명에 적용되는 적외선 마커의 구성도이다. 3 is a block diagram of an infrared marker applicable to the present invention.
도4는 적외선 마커로부터 Convex Hull 알고리즘을 활용하여 추출한 외곽점들을 도시한 것이다. Figure 4 illustrates the outer points extracted by utilizing Convex Hull algorithm from the infrared markers.
도5는 적외선 마커의 좌상단 코너점 검출 구성도이다. 5 is an upper left corner point detection configuration of the infrared marker.
도6은 적외선 마커의 마커 종류를 추출하기 위한 구성도이다. 6 is a diagram for extracting the marker type of infrared markers.
도7은 본 발명에 따른 적외선 마커에 의해 구현되는 가상영상을 예시한 것이다. Figure 7 is an illustration of a virtual image that is implemented by an infrared marker in accordance with the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술에 대해서는 설명을 생략하기로 한다. But with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the invention described in more detail, there will be omitted the description of the already known techniques.

도1은 본 발명에 따른 증강현실 시스템을 도시한 것이고, 도2는 본 발명에 따른 증강현실 시스템의 일부를 도식화한 것이다. Figure 1 depicts the augmented reality system according to the invention, Figure 2 is a schematic view showing a portion of the augmented reality system according to the present invention.

도1 내지 도2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 증강현실 시스템(100)은 대상체(110), 증강현실 구현장치(120), 마커정보송신기(130) 및 출력장치(140)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG 1 to FIG. 2, the augmented reality system 100 according to the present invention includes an object 110, the augmented reality implementation device 120, marker information transmitter 130, and an output device 140 It is configured.

대상체(110)는 증강현실 구현을 위한 적외선 마커를 가진 것으로서 사용자가 가상의 콘텐츠를 보고자하는 대상물체이고, 마커정보 송신기(130)는 대상체(110)에 구현될 적외선 마커(IM)에 대한 정보를 송신하기 위한 수단이다. Object 110 is information about the infrared marker (IM) to be implemented in as having the infrared marker for the augmented reality implementation and the object that you want to view the virtual content, marker information transmitter 130 is a target object (110) the means for transmitting.

대상체(110)에 적용되는 본 발명의 적외선 마커(IM)는 마커정보 수신부, 적외선 엘이디 발광부, 적외선 마커 표시부 및 제어부를 포함하여 구성된다. Infrared markers of the present invention is applied to a target object (110) (IM) is configured to include the marker information receiver, an infrared LED light emission unit, an infrared marker display and control unit.

마커정보 수신부는 마커정보 송신기(130)로부터 송신된 적외선 마커(IM)에 대한 정보를 수신하기 위한 구성이고, 적외선 엘이디 발광부는 복수의 적외선 엘이디로 배열되어 전원 제어에 의해 복수의 적외선 엘이디 각각이 발광되는 구성이다. Marker information receiving unit is configured, and the infrared LED light emission unit is arranged in a plurality of infrared LEDs each emit light a plurality of infrared LED by the power supply control for receiving information about the infrared marker (IM) sent from the marker information transmitter 130, a configuration. 적외선 마커 표시부는 발광된 적외선 엘이디의 빛이 대상체(110) 외부로 투과될 수 있도록 하고 일종의 커버에 해당되는 구성이다. Infrared marker display section so that the light of the infrared LED light emission is transmitted to the external object 110, and a block corresponding to the kind of cover.

즉, 마커정보 송신기(130)는 해당 대상체(110)에 대한 정보를 대상체(110)에서 적외선 마커(IM)의 형태로 구현될 수 있도록 하는 제어신호를 송신하게 되고, 대상체(110)의 마커정보 수신부는 마커정보 송신기(130)에서 전송된 제어신호를 수신하게 된다. That is, the marker information transmitter 130 is to transmit a control signal to be implemented in the form of an infrared marker (IM) information on the target object 110 from the object 110, the marker information of the target object (110) the receiving unit is receiving the control signal transmitted from the marker information transmitter 130. 마커정보 수신부에 의해 수신된 제어신호는 제어부로 전달되며, 제어부는 제어신호에 따라 적외선 엘이디 발광부의 각각의 적외선 엘이디의 전원을 제어하게 된다. The control signal received by the receiving marker information is passed to the control unit, the control unit will control the power of each infrared LED infrared LED light-emitting portion in response to a control signal. 제어부의 전원제어에 의해서 발광된 적외선 엘이디는 적외선 마커 표시부를 통해 외부로 투과되는 것이다. The light emitting power by the control of the control infrared LED is transmitted to the outside through the infrared marker display section.

여기서 상술한 마커정보 송신기(130)와 마커정보 수신부는 유선, Zigbee, Bluetooth 등의 유무선 통신망에 의해 정보의 송수신이 가능하다. The marker information transmitter 130 and the marker information receiving unit described herein is capable of transmission and reception of information by wired or wireless communication network such as a wired, Zigbee, Bluetooth.

다음으로, 증강현실 구현장치(120)는 대상체(110)의 실제 영상과 대상체(110)의 적외선 마커(IM)를 촬영하여, 촬영된 실제 영상 위에 적외선 마커(IM)로부터 판독되는 가상 영상을 렌더링하여 새로운 영상을 생성하는 장치로서, 가시광선 카메라부(121), 적외선 카메라부(122), 영상처리부(123), 가상영상 DB(124) 및 통신부(125)를 포함한다. Next, the augmented reality implementation apparatus 120 renders a virtual image that is read from the infrared marker (IM) on the photographing an infrared marker (IM) of an actual image and a target object 110 of the object 110, the captured actual image to an apparatus for generating a new image, and a visible light camera 121, infrared camera 122, image processing unit 123, a virtual image DB (124) and communication unit (125).

증강현실 구현장치(120)의 가시광선 카메라부(121)는 대상체(110)의 실제 영상을 촬영하기 위한 수단으로, 가시광선 파장 영역의 빛을 수광한다. Visible light camera 121 of the augmented reality implementation of apparatus 120 is a means for photographing a real image of the object 110, and receives the light in the visible light wavelength region.

본 발명에서 증강현실 구현장치(120)는 가시광선 카메라부(121) 외에 적외선 카메라부(122)를 더 포함하여 구성된다. AR implementing device 120 in the present invention further includes an infrared camera module 122, in addition to visible light, the camera unit 121.

적외선 카메라부(122)는 대상체(110)의 적외선 마커(IM)를 촬영하기 위한 수단으로, 가시광선 파장 영역보다 긴 적외선 파장 영역의 빛을 수광한다. An infrared camera unit 122 and receives the light of the means, the visible light wavelength region longer than the infrared wavelength region for photographing the infrared marker (IM) of an object (110).

두 카메라부(121,122)에 의해 촬영된 영상은 영상처리부(123)에서 획득받게 된다. An image taken by the two camera unit 121, 122 is received by the image acquisition processing unit 123. 영상처리부(123)는 두 카메라부(121,122)로부터 수신된 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하여 디지털신호처리 프로세서에 의해 디지털적으로 영상신호를 처리하게 된다. Image processor 123 is to convert the analog image signals received from the two camera unit 121 and 122 to digital video signal processing the image signal digitally by a digital signal processor.

즉, 영상처리부(123)에서는 적외선 마커(IM)를 촬영하여 얻은 영상신호로부터 적외선 카메라부(122)에 대한 적외선 마커의 위치 및 자세를 실시간으로 추적하여 해석함으로써, 대상체(110)의 위치 및 자세 정보를 얻고, 획득된 대상체(110)의 위치 및 자세 정보를 통해서 적외선 마커(IM)의 위치 및 종류를 해석함으로써, 해당 적외선 마커(IM)의 위치 및 종류에 대응되게 가상영상 DB(124)에 저장된 가상영상을 수신받게 된다. That is, the image processing unit 123, the position and posture of the by analyzing by the position and posture of the infrared marker for the infrared camera unit 122 tracks the real-time from a video signal obtained by photographing an infrared marker (IM), the object (110) to obtain information, by analyzing the location and type of the infrared marker (IM) by the position and posture information of the obtained target object 110, a virtual image DB (124) to correspond to the position and type of the infrared marker (IM) It will receive receive a stored virtual images.

여기서, 자세란 각도 및 방향을 의미하는 것으로서, 적외선 카메라부(122)의 촬영에 의해 적외선 카메라부(122)에 대한 적외선 마커(IM)의 각도 및 방향에 대한 정보를 의미한다. Here, as meaning the position and orientation is the angle, means information about angle and direction of the infrared marker (IM) for the infrared camera unit 122 by the recording of the IR camera unit 122.

적외선 마커(IM)의 위치 및 종류의 해석에 대해서는 후술하기로 한다. For the location and the type of the analysis of the infrared marker (IM) it will be described later.

그리하여, 실제 영상을 촬영하여 얻은 영상에 가상영상이 겹쳐진(overlap) 증강현실 영상을 생성시킨다. Thus, to produce the image (overlap) the augmented reality image is superimposed on the virtual image obtained by photographing the actual image.

살핀 바와 같이, 가상영상 DB(124)는 적외선 마커(IM)에 대응되는 가상영상을 저장하기 위한 수단인데, 가상영상 DB(124)에 추가적으로 또는 배타적으로 통신부(125)가 구성될 수 있다. , The virtual image DB (124), as salpin is the means for storing a virtual image corresponding to an infrared marker (IM), may be additionally or exclusively to the communication unit 125 is configured in the virtual image DB (124).

통신부(125)는 통신망을 통하여 외부 네트워크로의 정보의 송신 및 외부 네트워크로부터 정보의 수신이 가능한 수단으로, 영상처리부(123)의 제어에 의해, 적외선 마커(IM)를 촬영하여 얻은 영상신호로부터 적외선 마커(IM)의 위치 및 종류를 해석함으로써, 해당 적외선 마커(IM)에 대응되는 가상영상을 통신망을 경유해서 외부 네트워크에 존재하는 서버(미도시)로부터 수신받을 수 있기 위한 구성이다. The communication unit 125 via a communication network from the transmission and an external network of information to the external network as the means capable of receiving the information, the infrared from the video signal obtained by photographing an infrared marker (IM), by the control of the image processing unit 123 by analyzing the location and the type of marker (IM), is configured for being a virtual image corresponding to the infrared marker (IM) can be received via a communications network from a server (not shown) that is external to the network.

이상의 구성에 의해서, 대상체(110)를 촬영하여 증강현실 구현장치(120)에 의해 생성된 증강현실 영상은 이를 출력하기 위한 디스플레이수단인 출력장치(140)에 의해 출력되도록 구성될 수 있는데, 이는 휴대폰의 디스플레이, 컴퓨터 모니터, HMD(Head Mounted Display), 크리스탈 아이즈(Crystal Eyes) 등의 입체안경이나 안경형 HMD(Optical See-Through HMD) 등일 수 있다. By the above configuration, there an augmented reality image generated by the augmented reality implemented by photographing a target object 110, the device 120 may be configured to be output by the output device 140, a display means for outputting them, which mobile phone of the display, it may be a computer monitor, HMD (Head Mounted display), crystal Eyes (crystal Eyes) head-mounted stereoscopic glasses or HMD (Optical See-Through HMD) and the like.

도3 내지 도6은 본 발명에 적용되는 적외선 마커(IM)의 적외선 엘이디 발광부의 구성 및 그로부터 대상체의 위치 및 종류를 해석하는 방법에 관한 것이다. 3 to 6 relates to a method for interpreting an infrared LED light-emitting portion configured and the position and type of the target object from which the infrared marker (IM) is applicable to the present invention.

도3은 본 발명에 적용되는 적외선 마커(IM)의 일 구성인 적외선 엘이디 발광부의 배열을 나타낸 것이다. Figure 3 illustrates one configuration of an infrared LED array, the light-emitting portion of the infrared marker (IM) is applicable to the present invention.

도3을 참조하면, 적외선 마커(IM)의 적외선 엘이디 발광부는 마커 위치영역(220)과 마커 종류영역(230)으로 구성된다. 3, the infrared LED light emission of the infrared marker (IM) section is configured to position the marker area 220 and the marker type region 230.

마커 위치영역(220)은 적외선 마커(IM)의 적외선 카메라부(122)에 대한 위치정보를 나타내기 위한 6개의 적외선 엘이디(310,320,330,340,350,360)가 배열된 영역이며, 마커 종류영역(230)은 적외선 마커(IM)의 종류에 대한 정보, 즉 증강현실을 구현시킬 가상영상의 종류를 나타내기 위한 4개의 적외선 엘이디(510,520,530,540)로 배열된 영역이다. Marker Location Area 220 is a six infrared LED (310320330340350360) to indicate the position information for the infrared camera unit 122 of the infrared marker (IM) array region, marker type region 230 is an infrared marker ( information about the type of IM), that is, an array of four infrared LEDs (510 520 530 540), the area for representing the type of the virtual image to the augmented reality implementation.

각 영역의 적외선 엘이디의 갯수는 가장 미니멀한 예시를 든 것이고, 이 이상의 수량의 엘이디의 배열에 따라 더 많은 응용이 가능함은 물론이다. The number of the infrared LEDs of each area will all illustrate the most minimal, and more applications are possible as well depending on the arrangement of the LEDs of the above quantities.

영상처리부(123)는 적외선 엘이디의 화소값 범위를 기저장하고 있음으로해서, 적외선 카메라부(122)를 통해 입력받은 영상으로부터 획득한 적외선 엘이디의 화소값 범위에 해당하는 값을 추출함으로써, 먼저 적외선 엘이디 위치의 중심점을 추출하게 된다. Image processor 123 is a reservoir for the pixel value range of an infrared LED, and that in it, by extracting a value corresponding to the pixel value range of the infrared LEDs obtained from an image received through an infrared camera unit 122, a first infrared It will extract the central point of the LED position.

중심점은 엘이디의 중심 픽셀을 뜻하는 것으로서, 엘이디의 중심 픽셀을 계산함으로써, 엘이디 각각의 위치를 검출하는 것이다. As center point, which means the center pixel of the LED, by calculating the center pixel of the LED, to detect the position of each LED.

즉, 입력된 적외선 영상에서 엘이디의 위치를 찾기 위해 입력 영상 전체에 대해 픽셀 단위로 스캐닝함에 의해 중심점을 추출하는 것이다. That is, to extract the center point by scanning as in the input infrared image pixels for the entire input image in order to find the position of the LED. 엘이디가 켜진 상태에서 RGB 컬러 값 범위에 들어가는 픽셀이 발견되면, 영역을 상하좌우로 넓혀가며 인접 픽셀들을 점차적으로 검색하게 된다. When the LED is turned on, the RGB color values ​​into the pixel range found in, will search for neighboring pixels gamyeo widen the area vertically and horizontally gradually.

다음, 엘이디 각각의 중심점을 검출한 후, 추출한 적외선 엘이디의 중심점을 기준으로 공지의 Convex Hull 알고리즘을 활용하여 외곽점들을 추출한다. Next, after detecting the center point of each LED, to take advantage of the Convex Hull algorithm known relative to the center point of the infrared LED extracted extracts the outside point.

도 4는 Convex Hull 알고리즘을 활용하여 추출한 외곽점들을 나타낸다. Figure 4 shows the outer points extracted by utilizing Convex Hull algorithm.

이러한 외곽점은 적외선 마커(IM)를 적외선 카메라부(122)가 어느 방향에서 바라보고 있는지에 대한 자세 정보를 추출하기 위한 것이다. The outer point is to extract more information about whether the infrared marker (IM), the infrared camera unit 122, facing in either direction. 즉, 하나의 적외선 엘이디를 사용하는 경우 그 위치는 쉽게 추출할 수 있겠지만 카메라가 어느 방향에서 바라보는지에 관한 정보는 파악할 수 없게 된다. That is, in the case of using a single infrared LED that position but can easily extract information about the camera sees the view from any direction can not be determine. 그래서, 마커 위치영역(220)의 네 모서리에 엘이디를 배열함으로써, 카메라가 바라보는 각도를 알 수 있는 것이다. Thus, by arranging the LEDs in the four corners of the marker location area 220, it is possible to know the angle of looking at the camera.

그러나, 네 모서리의 외곽점만으로는 카메라가 바라보는 각도는 알 수 있지만 어느 방향에서 바라보는지는 알 수가 없다. However, only the outer points of the four corners and angles can be seen looking at the camera, but do not know which is viewed from any direction. 카메라가 어느 방향에서 바라보는지를 정확히 파악하여 그에 맞도록 가상영상을 증강시키기 위해서 마커 위치영역(220)의 기준이 되는 좌상단 코너점의 검출이 필요하고, 좌상단 코너점을 명확히 하기 위해서 본 발명의 적외선 마커에서는 중간점(320,360)의 개념이 추가된다. To the camera is required to detect the upper left corner point as a reference of a marker location area 220, pinpointing any looks at in one direction in order to fit to enhance the virtual image thereof and clarify the upper left corner point the infrared of the invention the marker is added to the concept of the mid-point (320,360).

추출된 외곽점들 중 중간점(320, 360)의 추출은 수학식 1을 통해 추출할 수 있다. Of the extraction point extracted outside of the intermediate point (320, 360) can be extracted from the equation (1).

Figure 112011042836492-pat00003

(여기서, Px는 각 점들의 X좌표이며, Py는 각 점들의 Y좌표이고, n은 추출된 적외선 엘이디의 중심점 번호를 나타낸다.) (Here, Px is the X coordinate of each point, Py is the Y-coordinate of each point, n represents the number of center points of the extracted infrared LEDs.)

도 5는 마커의 좌상단 코너점 검출 구성도이다. 5 is an upper left corner point detection configuration of the marker.

마커의 좌상단 점을 추출하기 위해 추출된 6개의 외곽점들(310, 320, 330, 340, 350, 360) 중 각각의 모서리점(310, 330, 340, 350)에 대해 중간점(320, 360)과의 거리를 합산하여 최소값으로 추출된 모서리점을 좌상단 모서리점으로 선정하는 것이다. For each of the corner points (310, 330, 340, 350) of the six outer points (310, 320, 330, 340, 350, 360) extracted in order to extract the upper left point of the marker intermediate point (320, 360 ) by summing a distance from the extracted edge points it is to select the minimum value in the upper left corner point.

좌상단 모서리점은 수학식 2를 통해 추출할 수 있다. The upper left corner point may be extracted through the equation (2).

Figure 112011042836492-pat00004

(여기서, Pn은 모서리점(310, 330, 340, 350)의 좌표이며, C1과 C2는 각각 중간점(320, 360)을 나타낸다. P1(310)의 경우는, P1(310)과 C1(320) 사이의 거리(370)와, P1(310)과 C2(360) 사이의 거리(380) 합이며, P2(330)의 경우는, P2(330)와 C1(320) 사이의 거리(390)와, P2(330)와 C2(360) 사이의 거리(400) 합이며, P3(340)의 경우는, P3(340)와 C1(320) 사이의 거리(410)와, P3(340)와 C2(360) 사이의 거리(420) 합이며, P4(350)의 경우는, P4(350)와 C1(320) 사이의 거리(430)와, P4(350)와 C2(360) 사이의 거리(440) 합이다.) (Where, Pn is the coordinates of the corner points (310, 330, 340, 350), C1 and C2 each represent an intermediate point (320, 360). P1 (310) is, P1 (310) for the C1 ( and the distance 370 between the 320), P1 (310) and the sum distance 380 between C2 (360), the distance between the, P2 (330) and C1 (320) for P2 (330) (390 ), and the sum distance 400 between P2 (330), and C2 (360), if the P3 (340) is provided with a distance 410 between P3 (340) and C1 (320), P3 (340) and between C2 (360) is the sum distance 420 between, in the case of P4 (350), P4 (350) and C1 (320) the distance (430) and, P4 (350) and C2 (360) between the distance 440, is the sum.)

이와 같이 좌상단 코너점의 검출에 의해 카메라가 어느 방향에서 바라보는지가 계산되므로, 증강된 영상 또한 카메라의 자세에 맞게 생성되어 영상에 겹쳐지게 되고, 이를 도7에 예시하였다. Because this way the camera looks at the calculation in either direction by the detection of the upper left corner point, the enhanced image also is produced to suit the camera position and overlap the image, which was illustrated in Fig.

도6은 적외선마커의 마커 종류를 추출하기 위한 구성도이다. 6 is a diagram for extracting the marker type of infrared markers.

마커 종류를 나타내는 점(510, 520, 530, 540)은 적외선 엘이디를 ON/OFF 함으로써 마커 종류(마커 번호)를 나타내는 것으로서, 마커 종류를 나타내는 점(510, 520, 530, 540)들의 ON/OFF에 따른 마커 번호는 다음의 표 1과 같다. Point representing a marker type (510, 520, 530, 540) as representing a marker type (marker code) by ON / OFF the infrared LED, ON / OFF of the dots representing the marker type (510, 520, 530, 540) marker No. according to the following Table 1. 점(510, 520, 530, 540)의 값 중 0은 적외선 엘이디가 OFF된 상태이며, 1은 적외선 엘이디가 ON된 상태이다. 0 of the value of the point (510, 520, 530, 540) is an infrared LED OFF state, 1 is an infrared LED ON state.

점1(510) Point 1 510 점2(520) Point 2 (520) 점3(530) Point 3 530, 점4(540) Point 4 (540) 마커 번호 Marker No.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 One 1 One
0 0 0 0 1 One 0 0 2 2
0 0 0 0 1 One 1 One 3 3
0 0 1 One 0 0 0 0 4 4
0 0 1 One 0 0 1 One 5 5
0 0 1 One 1 One 0 0 6 6
0 0 1 One 1 One 1 One 7 7
1 One 0 0 0 0 0 0 8 8
1 One 0 0 0 0 1 One 9 9
1 One 0 0 1 One 0 0 10 10
1 One 0 0 1 One 1 One 11 11
1 One 1 One 0 0 0 0 12 12
1 One 1 One 0 0 1 One 13 13
1 One 1 One 1 One 0 0 14 14
1 One 1 One 1 One 1 One 15 15

마커 종류를 나타내는 점은 각각 2의 n승에 해당하는 값을 가지게 되는데, 표1에서 알 수 있듯이, 점1(510)은 2의 3승에 해당하는 8, 점2(520)는 2의 2승에 해당하는 4, 점3(530)은 2의 1승에 해당하는 2, 점4(540)는 2의 0승에 해당하는 1의 값을 가지고 있다. Point representing a marker types, there is has a value corresponding to the n-th power of 2, respectively, as can be seen from Table 1, the point 510 is 8, point 2 520 that corresponds to the third power of 2 is of 22 4 corresponding to the W, point 3 530 2, point 4 (540) corresponding to the first power of 2 has a value of 1 for the zero power of two.

이상과 같이, 마커 종류 영역은 마커의 종류 수에 따라 2×2, 3×3, 3×4, 4×4 등 다양하게 활용할 수 있게 되고, 3×3인 경우 가능한 마커번호는 512개일 것이다. As described above, the marker type area according to the number of kinds of the marker 2 × 2, 3 × 3, 3 × 4, 4 × 4, such as being able to variously utilized, as possible when the 3 × 3 marker number is 512 days.

도7은 점1(510), 점4(540)이 켜진 상태의 일 예이고, 이 상태가 위 표에서 참조되듯이 마커번호 9에 해당되어 마커번호 9에 해당되는 영상이 구현되며, 도7은 마커번호 9의 종류가 3차원의 트럭 영상을 나타내는 것을 예로 든 것이다. 7 is a point 510, the point 4 (540) is an example of the power on, this state is As will be see from the table above that the marker number 9 is implemented a video corresponding to the marker numbers 9, 7 an example is that all kinds of markers representing the number nine trucks of three-dimensional images.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다. As described above, a detailed description of the invention is limited since been made by an embodiment with reference to the accompanying drawings, the above-described embodiment is only hayeoteul described with reference to a preferred embodiment of the present invention group, the embodiment of the present invention; which is not jyeoseoneun is understood, the scope of the present invention will be understood by the following claims and their equivalent concepts.

IM : 적외선 마커 IM: infrared marker
220 : 마커 위치영역 220: marker location area
230 : 마커 종류영역 230: Type the marker area

Claims (9)

  1. 외부로부터 정보를 수신하는 마커정보 수신부, Marker information receiver for receiving information from outside,
    적외선 카메라에 의해 인식되는 다수의 적외선 엘이디를 포함하는 적외선 엘이디 발광부로서, 적외선 엘이디가 사각형의 모서리에 대응되도록 배열되어 있고, 사각형의 모서리에 대응되는 어느 일 적외선 엘이디에 인접한 두 적외선 엘이디를 잇는 두 선분 상에 위치하는 적외선 엘이디가 추가로 배열되어 상기 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세에 대한 정보를 나타내는 위치영역, 및 적외선 엘이디가 행렬 형태로 배열되어 구현될 증강현실 영상의 종류에 대한 정보를 나타내는 종류영역으로 구성된 적외선 엘이디 발광부, An infrared LED light emission unit including a plurality of infrared LEDs that are recognized by the infrared camera, and an infrared LED are arranged so as to correspond to the corners of a rectangle, two connecting two infrared LEDs adjacent to any one infrared LED corresponding to the rectangle corner an infrared LED which is located on the line segment is added to the array to represent information about the location area, and the enhancement type of the real image is an infrared LED implements are arranged in a matrix format that represents information about the relative position and attitude with respect to the infrared camera infrared LED light emission unit composed of type region,
    상기 적외선 엘이디 발광부로부터의 적외선을 외부로 투과시키는 적외선 마커 표시부, Infrared marker display section for infrared light from the infrared LED light emission unit transmitted to the exterior,
    상기 마커정보 수신부로부터 수신된 적외선 마커에 대한 정보에 의해 상기 적외선 엘이디 발광부를 제어하는 제어부를 포함하여, By the information about the infrared marker received from the marker information receiving unit to a control unit for controlling the infrared LED light emission unit,
    상기 다수의 적외선 엘이디의 배열 및 발광에 의해 증강현실 영상에 대한 정보를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 적외선 마커. Infrared marker characterized in that by the arrangement and light emission of the plurality of infrared LEDs include information about the augmented reality image.
  2. 삭제 delete
  3. 삭제 delete
  4. 삭제 delete
  5. 삭제 delete
  6. 다수의 적외선 엘이디에 의해 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세에 대한 정보를 나타내는 위치영역 및 다수의 엘이디에 의해 구현될 증강현실 영상의 종류에 대한 정보를 나타내는 종류영역으로 구성된 적외선 마커의 영상을 획득하는 영상획득단계, By a plurality of infrared LED for acquiring an image of the infrared marker consisting of a type area indicating information about the enhancement type of the real image to be implemented by a location area and a plurality of LEDs representing the information about the relative position and orientation of the infrared camera image acquisition step,
    상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 위치영역에 배열된 적외선 엘이디를 통해 적외선 마커의 적외선 카메라에 대한 상대적 위치 및 자세를 분석하는 자세분석단계, Posture analysis step for analyzing the relative positions and postures of the infrared camera of the infrared markers with an infrared LED array in the location area of ​​the infrared marker image obtained in said obtaining step,
    상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 종류영역에 배열된 적외선 엘이디를 통해 증강현실 영상의 종류를 분석하는 종류분석단계, Type analysis step of analyzing the type of augmented reality images through the IR LED in the array type region of the infrared marker image obtained in said obtaining step,
    상기 자세분석단계 및 상기 종류분석단계에서 분석한 상기 적외선 마커의 자세 및 종류에 해당되는 증강현실 영상을 추출하는 단계를 포함하며, Comprising the step of extracting said orientation analysis phase, and the augmented reality image corresponding to the position and type of the infrared marker analysis in the analysis step type,
    상기 자세분석단계는, Said orientation analysis phase,
    상기 영상획득단계에서 획득한 영상에서 기저장된 적외선 엘이디의 화소값 범위에 해당하는 값을 추출함으로써, 적외선 엘이디 각각의 위치를 검출하는 엘이디 위치검출단계, By extracting a value corresponding to the pixel value range of an infrared LED in a pre-stored image acquired by the image acquiring step, the LED position detecting step of detecting respective positions infrared LEDs,
    상기 위치검출단계에서 추출한 적외선 엘이디의 중심점을 기준으로 Convex Hull 알고리즘을 이용하여 외곽점을 추출하는 외곽점 추출단계, Outside point extraction step of, based on the center point of the infrared LED extracted in the position detecting step using a Convex Hull algorithm extracts the outline point,
    상기 외곽점 추출단계에서 추출된 외곽점 중 아래 식을 통해 중간점을 추출하는 중간점 추출단계 및 Mid-point extraction step of extracting an intermediate point using the following equation of the outside points extracted by the extraction step, and the outer points
    Figure 112012085980748-pat00014

    (여기서, Px는 각 점들의 X좌표이며, Py는 각 점들의 Y좌표이고, n은 추출된 적외선 엘이디의 중심점 번호를 나타낸다.) (Here, Px is the X coordinate of each point, Py is the Y-coordinate of each point, n represents the number of center points of the extracted infrared LEDs.)
    상기 외곽점 추출단계 및 상기 중간점 추출단계에서 추출된 외곽점 및 중간점을 이용하여 아래 식을 통해 좌상단 모서리점을 추출하는 좌상단 모서리점 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 마커를 이용한 증강현실 구현방법. The outer point extracting step, and AR using an infrared marker comprising the upper left corner point extracting step of extracting the upper left corner point using the following equation by using the outside points and the intermediate points extracted from the mid-point extraction step how to implement.
    Figure 112012085980748-pat00015

    (여기서, Pn은 중간점이 아닌 외곽점의 좌표이며, C1과 C2는 중간점을 나타낸다.) (Where, Pn is the coordinate of the point and not the outer midpoint, C1 and C2 represents the midpoint.)
  7. 제6항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 위치영역은, 4개의 적외선 엘이디가 사각형의 모서리에 대응되도록 배열되고, 사각형의 모서리에 대응되는 어느 일 적외선 엘이디에 인접한 두 적외선 엘이디를 잇는 두 선분 상에 2개의 적외선 엘이디가 위치하며, The location area, and four IR LEDs are arranged so as to correspond to the corners of a rectangle, two infrared LEDs are located on the two line segments connecting the two adjacent infrared LEDs in which one infrared LED corresponding to a corner of the rectangle,
    상기 종류영역은, 다수의 적외선 엘이디가 행렬형태로 배열된 것을 특징으로 하는 적외선 마커를 이용한 증강현실 구현방법. The type area, the method implemented using augmented reality a plurality of infrared LED, the infrared marker, characterized in that arranged in a matrix form.
  8. 삭제 delete
  9. 제6항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 종류분석단계는, The type analysis step includes:
    상기 영상획득단계에서 획득한 상기 적외선 마커의 상기 종류영역에 배열된 다수의 적외선 엘이디 각각의 점등을 통해 증강현실 영상의 종류를 분석하는 것을 특징으로 하는 적외선 마커를 이용한 증강현실 구현방법. Method implemented using the augmented reality marker by the infrared, characterized in that for analyzing the type of the kind augmented with an area number of lighting of each of the infrared LEDs are arranged in the real image of the infrared marker image obtained in said obtaining step.
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