KR101491342B1 - 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템 및 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법 - Google Patents

영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템 및 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법 Download PDF

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Abstract

영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 디스플레이 장치에서 표현되는 색상 중 어느 하나를 선택하고, 어느 하나의 색상에 대한 명도값 구간 개수(m)에 따라 입력된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값을 생성하는 코드 생성 장치(110), 화면의 분할 영역 개수(k)에 따라 일련의 명도값을 기준 순서에 따라 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 카메라를 통해 획득하고, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다.

Description

영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템 및 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법{SYSTEM FOR DATA TRANSFER USING IMAGE CODE AND METHOD FOR DISPLAYING IMAGE CODE CORRESPONDING TO DATA IN DISPLAY APPARATUS}
이하 설명하는 기술은 특정 데이터를 영상 코드로 부호화하고, 변환된 영상 코드를 복호하는 시스템 및 영상 코드를 생성하여 출력하는 방법에 관한 것이다.
디지털 데이터의 전달은 RF(Radio Frequency)를 이용한 무선 통신 방식이 각광받고 있다. 나아가 RF 통신 방식을 대체하기 위한 다양한 연구도 진행되고 있다. 대표적으로 LED 발광기기와 수신기를 이용한 가시광 통신 방식 등이 있다.
한국공개특허 제2004-0041778호 (2004.05.20) 한국공개특허 제2009-0050731호 (2009.05.20)
종래 RF 통신을 대체하기 위한 가시광 통신 방식은 백색광의 점멸을 통해 한번에 1비트밖에 표현할 수 없고, 별도의 발광기 수신기 장치가 필요하다는 단점이 있다. 나아가 최근 디스플레이 장치에 표현되는 색상 자체를 특정 데이터로 인식하는 시도가 있었으나, 이는 하나의 색상을 특정 데이터로 매칭하는 것이므로 한정된 색상을 이용하여 매우 많은 데이터를 표현하기 어렵다는 문제점이 있다.
이하 설명하는 기술은 디스플레이 장치에서 출력가능한 색상 중 하나에서 명도값의 차이에 따라 구분되는 색상값을 이진 코드에 대응시켜 특정 데이터를 영상 코드로 부호화하고자 한다. 나아가 부호화된 영상 코드를 디스플레이 장치에서 출력하고, 출력된 화면을 카메라로 획득하여 영상 코드를 특정 데이터로 복호화하고자 한다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템은 R,G 또는 B 색상 중 어느 하나를 선택하고, 어느 하나의 색상에 대한 명도값 구간 개수(m)에 따라 입력된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값을 생성하는 코드 생성 장치, 화면의 분할 영역 개수(k)에 따라 일련의 명도값을 기준 순서에 따라 출력하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 카메라를 통해 획득하고, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호 장치를 포함한다.
코드 복호 장치는 명도값 구간 개수(m), 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값, 분할 영역 개수(k) 및 기준 순서를 이용하여 소스 데이터를 복호한다.
코드 생성 장치는 사용자가 소스 데이터를 입력하는 인터페이스부, 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 나타내는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부 및 코드 테이블을 이용하여 소스 데이터를 일련의 이진 코드로 변환하는 코드 생성부를 포함할 수 있다.
코드 복호 장치는 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 입력받는 카메라, 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 나타내는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부 및 코드 테이블을 이용하여 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호부를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치는 최초 일련의 명도값 출력 시 또는 일련의 명도값 출력 계속 중에 화면의 분할 영역 중 하나 이상에 어느 하나의 색상에 대한 기준 명도값을 출력하고, 코드 복호 장치는 기준 명도값을 기준으로 일련의 명도값의 색상값을 분석하고, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호할 수 있다.
영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법은 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계, 컴퓨터 장치가 R,G 또는 B 색상 중 어느 하나의 색상을 선택하는 단계, 컴퓨터 장치가 어느 하나의 색상에 대한 명도값 구간 개수(m)에 따라 입력된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값을 생성하는 단계 및 디스플레이 장치가 일련의 명도값을 화면에 출력하는 단계를 포함한다.
일련의 명도값을 생성하는 단계는 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 나타내는 일련의 이진 코드를 이용하여 소스 데이터를 일련의 이진 코드로 변환할 수 있다.
이하 설명하는 기술은 RF 통신을 사용할 수 없는 환경에서 데이터 전송이 가능한 시스템 내지 방법을 제공한다. 이하 설명하는 기술은 가시광 통신 등과 달리 1:n, n:1, n:n의 통신이 가능하다. 나아가 이하 설명하는 기술은 색상의 명도 차이에 따라 구분되는 색상값을 특정 데이터가 아닌 특정 이진 코드에 대응시켜 무한히 많은 데이터를 표현하는 기법을 제공한다.
도 1은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템의 개략적인 동작을 예시한 도면이다.
도 2는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 3은 파란색 색상에 대한 명도값 구간에 대한 예이다.
도 4는 디스플레이 장치에서 일련의 명도값 내지 영상 코드가 출력되는 예를 도시한다.
도 5는 일련의 명도값을 수신하는 복호 장치에서 파란색(B)의 색상 변환에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다.
도 6은 영상 코드를 복호하는 과정에서 사용되는 명도값 구간을 설정하는 예이다.
도 7은 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 대응하는 도면과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 디스플레이 장치에 출력되는 특정 색상에 대하여 서로 다른 명도값을 하나의 이진 코드로 사용한다. 결국 명도값은 특정한 문자 등에 대응될 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는 특정한 문자 등을 일련의 명도값으로 변환하는 구성(부호화 구성) 및 일련의 명도값을 다시 특정한 문자로 복호하는 구성(복호화 구성)이 필요하다.
본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서서 이하 본 발명에 대한 설명에서 사용하는 용어에 대해 정의하고자 한다. 부호화 구성이 특정 색상에 대한 명도값으로 부호화하는 대상이 되는 텍스트 데이터를 소스 데이터라고 명명한다. 소스 데이터는 물론 텍스트 데이터만을 포함하지는 않는다. 예컨대, 소스 데이터는 음성 데이터, 영상 데이터 등을 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이 소스 데이터는 이진 코드에 해당하는 특정 명도값의 집합으로 표현된다. 나아가 소스 데이터에 대응될 수 있는 일련의 명도값의 집합을 영상 코드라고 명명한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100) 및 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(500)에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)의 개략적인 동작을 예시한 도면이다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 디스플레이 장치에서 표현되는 색상 중 어느 하나를 선택하고, 입력된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값을 생성하는 코드 생성 장치(110), 화면의 분할 영역 개수에 따라 일련의 명도값을 기준 순서에 따라 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 카메라를 통해 획득하고, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다.
도 1의 좌측 상단에는 코드 생성 장치(110)와 디스플레이 장치(120)가 서로 물리적으로 구분된 예를 도시한다. 예컨대, 코드 생성 장치(110)는 원격지에 있는 서버이고, 디스플레이 장치(120)는 상기 서버에서 생성되는 일련의 명도값(영상 코드)을 수신하는 단말의 디스플레이 장치이다.
도 1의 좌측 하단에는 코드 생성장치(110)와 디스플레이 장치(120)가 동일한 기기에 구현된 예를 도시한다. 예컨대, 스마트폰 등과 같은 장치는 사용자가 입력한 소스 데이터를 영상 코드로 부호화하고, 이를 자신의 디스플레이 패널에 출력할 수 있다.
도 1의 우측에는 카메라를 통해 디스플레이 장치(120)가 출력하는 일련의 명도값을 획득하고, 이를 소스 데이터로 복호화하는 코드 복호 장치(130)를 도시한다. 코드 생성 장치(100) 및 코드 복호 장치(130)는 CPU와 같은 장치를 포함하는 컴퓨터 장치에 해당한다.
디스플레이 장치(120)에 출력되는 일련의 명도값을 코드 복호 장치(130)의 카메라가 획득하고, 코드 복호 장치(130)가 이를 분석하여, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호한다.
디스플레이 장치(120)에 출력되는 일련의 명도값은 하나의 프레임에 하나의 일련의 명도값이 출력될 수도 있고, 도 1에 도시한 바와 같이 하나의 프레임에 디스플레이 화면의 영역을 분할하여 한번에 복수의 일련의 명도값을 출력할 수도 있다. 하나의 화면에 복수의 일련의 명도값을 출력하면 보다 빠르게 데이터 전달이 가능하다.
디스플레이 장치(120)가 복수의 일련의 명도값을 출력하는 경우 각 일련의 명도값이 출력되는 영역을 분할 영역이라고 하고, 하나의 화면에 출력되는 분할 영역의 개수를 분할 영역 개수라고 명명한다.
도 2는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 디스플레이 장치에서 표현되는 색상 중 어느 하나를 선택하고, 어느 하나의 색상에 대한 명도값 구간 개수(m)에 따라 입력된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값을 생성하는 코드 생성 장치(110), 화면의 분할 영역 개수(k)에 따라 일련의 명도값을 기준 순서에 따라 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 카메라를 통해 획득하고, 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다.
소스 데이터는 코드 생성 장치(110)의 인터페이스부(111)를 통해 입력될 수 있다. 나아가 디스플레이 장치(120)의 입력 인터페이스 장치(121)를 통해 입력될 수도 있다. 후자의 경우는 디스플레이 장치(120)를 포함하는 스마트폰과 같은 모바일 단말을 갖는 사용자가 특정한 소스 데이터를 입력하고, 이를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 코드 생성 장치(110)에 전달하면, 전달된 소스 데이터에 대응하는 일련의 명도값이 디스플레이 장치(120)에 전달되는 경우이다. 이를 위해서는 도 2에 도시하지 않았지만 각 구성은 통신 모듈 등을 포함하여야 한다.
본 발명은 코드 생성 장치(110)가 특정한 소스 데이터를 일련의 명도값 내지 영상 코드로 변환하고, 변환된 일련의 명도값들을 디스플레이 장치(120)에 출력한다.
본 발명에서 특정한 소스 데이터를 구성하는 일련의 명도값을 설명하고자 한다. 소스 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 등이 사용될 수 있지만, 이하 설명의 편의를 위해 텍스트 데이터로 한정하여 설명하고자 한다.
예컨대, 컴퓨터 장치에서 텍스트를 나타내는 코드 중 하나인 아스키(ASCII) 코드는 모든 문자를 이진수 8비트로 표현할 수 있다. 8비트는 255개의 정보를 구분하는 정보로 사용될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 일련의 명도값으로 8비트를 표현하면 된다. 특정 색상에 대한 명도값 차이에 따라 255개를 구분할 수 있다면, 각 명도값 차이에 따른 색상들이 아스키 코드와 매칭될 수도 있을 것이다. 그러나, 하나의 색상에 대한 명도값 차이만으로 수십 내지 수백 개의 정보를 구분하기는 쉽지 않을 수 있다. 코드 복호 장치(130)가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 일련의 명도값을 명도값의 차이에 따라 구분할 수 있어야 하기 때문이다.
따라서 본 발명에서는 기본적으로 하나의 일련의 명도값이 특정 이진수에 대응되는 것으로 정의한다. 예컨대, 아스키 코드를 표현하는 일련의 명도값이 하나의 비트를 표현한다면 2개의 일련의 명도값이 필요하고, 일련의 명도값이 두 개의 비트를 표현한다면 4(22)개의 일련의 명도값이 필요하다. 일련의 명도값들이 특정 아스키 코드 하나를 표현하는 것이다. 명도값으로 구분 가능한 일련의 명도값의 개수에 따라 적절할 일련의 명도값의 개수를 사용해야 할 것이다. 명도값에 따라 구분되는 색상값은 색상을 표현하는 방식에 따라 컴퓨터 장치 내지 디스플레이 장치에서 특정 수치로 표현된다. 따라서 일련의 명도값의 개수는 색상값을 나타내는 수치의 구간 개수에 대응된다. 이를 명도값 구간 개수(m)라고 명명한다.
일련의 명도값에 대한 명도값 구간 및 명도값 구간 개수를 결정하는 과정은 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 색상값을 검출하는 알고리즘을 고려해야 한다. 색상값을 검출하는 알고리즘은 Blob Labeling 알고리즘, Camshift 알고리즘, Adaboost 알고리즘 등이 사용될 수 있다. 이하 본 발명에 대한 설명에서는 YCbCr 색상 모델 기반의 Blob Labeling 알고리즘을 사용한다고 가정한다.
도 3은 파란색 색상에 대한 명도값 구간에 대한 예이다. 도 3은 디스플레이 장치에 출력가능한 색상 중 파란색(B)이 선택된 경우이다. 본 발명에 대한 실험에서 실험 결과 B 값이 60~255일 때 가장 검출이 잘된다는 결론을 내렸기 때문에 사용하는 B 값을 60~255로 제한하였다. 물론 색상값의 범위는 색상의 종류, 디스플레이 장치 및 카메라 장치의 하드웨어 성능, 색상값 검출 환경 및 사용자의 설정 등에 따라 다른 값이 사용될 수 있다.
전송하고자 하는 비트를 색상값으로 표현하려면 사용할 색상값을 2l개의 구간으로 나누어야 한다. l은 색상 하나가 전달할 수 있는 비트 수를 나타낸다. 도 3에서는 l을 2로 정하였는데, 일단 기준 명도값을 60, 255로 정하고, 60~255 구간 양 끝의 10% 구간은 기준 색상 구분을 위한 여유구간으로 설정하였다. 이 여유구간은 임의로 조정 가능한 값이다. 중간의 남은 80%의 구간은 4등분하여 각각 00, 01, 10, 11의 비트를 나타낼 수 있는 구간들로 정하였고, 각 구간의 중간값을 화면에 출력할 B 값으로 설정할 수 있다. 예컨대, 00을 전송하고 싶으면 화면에 B 값 99를 출력하고, 11을 전송하고 싶으면 215를 출력한다.
또한 일련의 명도값을 복호하는 환경(카메라의 성능, 디스플레이 장치의 성능, 영상을 획득하는 시점의 조도 등)을 고려하여 정확한 데이터 복호를 위해서 색상값에 대한 기준값을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3의 경우라면 60 및 255를 기준값으로 사용할 수 있다. 기준값에 해당하는 색상값을 기준 명도값이라고 명명한다. 기준 명도값은 기본적으로 명도에 대한 명도 기준값일 것이나, 특정 채도를 나타내는 채도 기준값을 더 사용할 수도 있다.
디스플레이 장치에 기준 명도값을 출력하면, 소스 데이터를 복호하는 장치에서 카메라가 기준 명도값을 획득하고 이를 분석한 후 기준 명도값과 나머지 일련의 명도값의 차이를 산출할 수 있다. 이를 통해 변경되는 조도에 따라 디스플레이 장치에서 출력되는 일련의 명도값의 명도차이에 관계없이 일련의 명도값의 명도값을 정확하게 검출할 수 있다. 기준 명도값은 소스 데이터를 복호하는 장치가 사전에 알고 있어야 할 것이다.
많은 용량의 소스 데이터를 빠른 시간에 전달하기 위해서는 명도값 구간 개수(m)를 늘리면 된다. 즉 하나의 일련의 명도값이 표현할 수 있는 비트의 수를 늘리는 것이다. 또 한가지 고려해야 할 것이 디스플레이 장치(120)의 하나의 프레임 화면에 출력되는 분할 영역 개수(k)이다. 하나의 프레임 화면에 많은 일련의 명도값을 출력한다면 한 번에 많은 데이터를 전달할 수 있다. 사용자는 명도값 구간 개수(m) 및 화면의 분할 영역 개수(k)를 최적의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
도 4는 디스플레이 장치에서 일련의 명도값 내지 영상 코드가 출력되는 예를 도시한다. 도 4(a)는 도 3에 도시한 바와 같이 명도값 구간 개수가 4개인 경우이다. 도 4(a)의 1, 2, 3 및 4가 표시된 영역은 실제 일련의 명도값들이 표현되는 분할 영역이다. 이 경우 아스키 코드로 표현되는 텍스트 데이터 경우 하나의 프레임에 하나의 문자를 나타낼 수 있다.
5 및 6이 표시된 영역은 기준 명도값이 출력된 영역이다. 기준 명도값은 디스플레이 장치에서 모든 프레임에 출력될 수 있고, 최초 프레임에서만 출력될 수도 있다. 조도 등이 계속 변경되는 상황이라면 모든 프레임에 기준 명도값을 출력하는 것이 바람직할 것이다. 최초 프레임에만 기준 명도값이 출력된다면 해당 정보를 소스 데이터를 복호하는 장치도 사전에 알고 있어야 한다.
도 4(a)와 같은 분할 영역을 사용하여 8비트 아스키 코드를 나타낸다고 하면, 하나의 프레임에 하나의 문자를 전달할 수 있다. 예컨대, "skku"라는 텍스트 데이터를 전달하기 위해서는 아래의 테이블과 같은 색상값이 출력될 수 있다.
Figure 112013101010168-pat00001
한편 소스 데이터를 구성하는 일련의 명도값을 전달하기 위해서는 일련의 명도값 전달이 시작한다는 정보와 일련의 명도값 전달이 종료되었다는 정보가 존재하는 것이 바람직하다. 상기 표 1에 예시된 바와 같이 시작을 나타내는 헤더(header)에는 색상값이 60, 255, 60, 255 순서로 나타나고 끝을 나타내는 헤더에는 색상값이 255, 60, 255, 60 순서로 나타난다. 실제 데이터에 해당하는 내용은 색상값과 이 색상값이 의미하는 비트가 표시되었다. 비트(색상값) 형태로 skku 문자가 표현된 것을 알 수 있다. 상기 색상값은 특정 색상에 대한 명도값을 의미한다.
나아가 소스 데이터는 일련의 명도값으로 표현되기 때문에 하나의 화면에 출력되는 복수 개의 일련의 명도값의 순서가 중요하다. 도 4에 도시한 숫자가 그 순서를 나타내는 예이다. 하나의 화면에 출력되는 일련의 명도값을 순서에 따라 조합하여 특정 소스 데이터를 구성하는 것이다. 소스 데이터를 구성하는 이진 코드를 조합하기 위한 화면의 분할 영역 순서를 기준 순서라고 명명한다.
도 4(b)는 기준 명도값 없이 8개의 분할 영역에 일련의 명도값을 출력하는 예이다. 명도값 구간 개수가 8개라면, 하나의 일련의 명도값은 3개의 비트를 표현할 수 있다. 따라서 도 4(b)는 모두 24 비트를 표현하는 데이터를 나타낸다.
나아가 일련의 명도값이 출력되는 분할 영역의 크기 내지 모양은 다양한 크기 및 모양이 사용될 수도 있다.
한편 소스 데이터를 구성하는 일련의 명도값은 명도값이 서로 다른 특정한 하나의 색상에 대한 색상값일 수도 있고, 명도값이 서로 다른 색상들을 동시에 이용할 수도 있다. 예컨대, R의 4개의 명도값 구간, G의 4 개의 명도값 구간, B의 4개의 명도값 구간 등을 이용할 수도 있는 것이다. 소스 데이터를 복수의 색상으로 표현한다면 보다 많은 데이터 종류를 표현할 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같이 컴퓨터 장치에 사용되는 색상 중 어느 하나를 사용할 수도 있다. 또한 조도 등과 같은 환경에 따라 구분이 용이한 R,G 및 B 중 어느 하나의 값만을 이용할 수도 있다.
도 2의 코드 생성 장치(110)는 사용자가 소스 데이터를 입력하는 인터페이스부(111), 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부(113) 및 코드 테이블을 이용하여 소스 데이터를 일련의 명도값으로 변환하는 코드 생성부(112)를 포함한다.
저장부(113)는 각 명도값 구간이 나타내는 이진 코드에 대한 정보를 포함한다. 도 3을 예로 들면, 99는 00을 의미하고, 137은 01을 의미하고, 176은 10을 의미하며 215는 11을 의미한다. 물론 명도값 구간 개수, 색상 모델 및 색상 검출 알고리즘에 따라 구체적인 값은 달라진다. 또한 저장부(113)는 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드에 대한 정보를 포함한다. 예컨대, 아스키 코드로 표현되는 소스 데이터라면 8비트로 표현되는 이진 코드와 대응되는 문자를 정의하는 테이블이 이에 해당한다.
코드 복호 장치(130)는 디스플레이 장치에 출력되는 일련의 명도값을 입력받는 카메라(131), 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부(133) 및 코드 테이블을 이용하여 일련의 명도값을 소스 데이터로 복호하는 코드 복호부(132)를 포함한다.
저장부(133)는 코드 생성 장치(110)의 저장부(113)와 동일한 정보를 포함한다. 나아가 저장부(133)는 기준 명도값에 대한 정보(기준 명도값의 색상값, 출력되는 위치, 프레임마다 계속 출력되는지 여부 등), 영상 코드가 시작되는 지점을 나타내는 정보, 영상 코드가 종료되는 지점을 나타내는 정보, 색상을 표현하는 모델에 대한 정보, 디스플레이 장치의 분할 영역의 개수 및 위치에 대한 정보, 하나의 프레임의 길이 정보 등을 저장할 수도 있다.
나아가 코드 복호 장치(130)는 코드 생성 장치(110)로부터 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드 등을 유선 또는 무선 네트워크로 전달받아 이용할 수도 있다. 수신한 정보들은 저장부(133)에 저장할 수 있다.
코드 복호 장치(130)는 카메라(131)에 입력되는 영상에서 일련의 명도값을 나타내는 영역을 검출하기 위하여 전술한 색상값을 검출하기 위한 다양한 알고리즘을 사용할 수 있다. 나아가 복수 개의 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 화면을 검출한다면 n:1 통신이 가능하다.
또한 코드 복호 장치(130)가 색상값을 검출하는 과정에서 반드시 코드 생성 장치(110)가 사용한 색상을 이용해야 하는 것은 아니다. 예컨대, 코드 생성 장치(110)가 B(Blue) 색상을 선택하여 일련의 명도값을 생성하였다면, 코드 복호 장치(130)는 일련의 명도값 검출을 위하여 B가 아닌 G(Green) 값을 기준으로 일련의 명도값을 식별할 수도 있다. 본 발명에서 하나의 색상에 대하여 명도값의 차이로 일련의 명도값을 구분한다면, 다른 연관된 색상에 대해서도 명도값이 차이가 날 수 있기 때문이다.
도 5는 일련의 명도값을 수신하는 복호 장치에서 파란색(B)의 색상 변환에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다. 도 5(a)는 일련의 명도값을 출력하는 디스플레이 장치와 일련의 명도값을 수신하는 카메라 사이의 거리가 45cm인 경우이고, 도 5(b)는 디스플레이 장치와 카메라 사이의 거리가 100cm인 경우이다. 도 5를 살펴보면 색상이 변화하는 B 값에 대하여 G값이 선형적으로 변경되는 것을 알 수 있다.
도 6은 영상 코드를 복호하는 과정에서 사용되는 명도값 구간을 설정하는 예이다. 도 6은 도 3에서 B값을 기준으로 생성한 일련의 명도값을 G 값을 이용하여 복호하는 과정에 대한 예이다.
기준 명도값이 출력된 사각형 영역의 G 색상값을 읽고, 각각 기준 색상 1과 기준 색상 2로 설정한다. 기준 색상 1과 2 사이의 구간에서 양 끝의 10%는 기준 색상을 구분하기 위한 여유구간으로 설정하고, 나머지 80%를 4등분하여 각각 00, 01, 10, 11을 나타내는 구간으로 설정한다. 이는 도 3의 명도값 구간을 설정한 규칙에 따른 것이다.
코드 복호 장치(130)는 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 일련의 명도값들을 수신하여 각각의 일련의 명도값을 이진 코드로 변환한 후 이진 코드의 조합이 의미하는 최종 소스 데이터를 복호한다.
도 7은 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(500)에 대한 순서도의 예이다. 전술한 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)과 중복되는 내용은 간략하게 설명하거나 생략한다.
데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(500)은 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계(510), 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에서 표현되는 색상 중 어느 하나의 색상을 선택하는 단계(530), 컴퓨터 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 생성하는 단계(540) 및 디스플레이 장치가 일련의 명도값을 화면에 출력하는 단계(550)를 포함한다.
한편 일련의 명도값을 생성하기 위하여 하나의 색상을 선택하는 경우 코드 복호 장치가 검출이 용이한 색상을 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 색상을 선택하는 단계(530) 전에 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치의 화면을 카메라로 획득하는 장치(코드 복호 장치)의 영상 환경 정보를 분석하여 색상을 선택할 수도 있다. 영상 환경 정보는 조도 정보, 디스플레이 장치의 성능 정보 등을 포함한다. 조도 센서를 이용하여 조도를 측정한 후 해당 조도에서 가장 식별력이 좋은 색상을 출력하도록 디스플레이 장치에 명령을 보낼 수도 있다. 또는 디스플레이 장치가 일정하게 색상을 변경해가는 동안 코드 복호 장치가 카메라로 획득한 영상에서 기준 명도값과 실제 데이터를 나타내는 일련의 명도값의 차이가 가장 뚜렷한 색상을 결정하고, 이 정보를 디스플레이 장치에 전달할 수도 있을 것이다. 이를 위해서는 코드 복호 장치와 영상 코드를 생성하는 컴퓨터 장치가 서로 정보를 주고 받을 수 있는 시스템이어야 한다.
예컨대, 색상을 선택하는 단계(530)는 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치의 화면을 카메라로 획득하는 장치의 영상 환경 정보를 전달받고, 영상 환경 정보를 기준으로 R, G 또는 B 중 어느 하나의 색상을 선택할 수도 있다.
나아가, 디스플레이 장치가 코드 복호 장치의 영상 환경 정보를 수신하지 않고, 디스플레이 장치가 직접 조도 센서 등을 이용하여 현재 영상 환경 정보를 기준으로 최적의 색상값을 선택할 수도 있을 것이다.
또는 색상을 선택하는 단계(530) 없이, 컴퓨터 장치가 사전에 설정된 색상을 출력할 수도 있다. 코드 복호 장치도 사전에 출력되는 색상값에 대한 정보를 알고 있어야 할 것이다. 이 경우 코드 복호 장치와 영상 코드를 생성하는 컴퓨터 장치는 서로 정보를 주고 받을 수 없는 시스템이어도 된다.
소스 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 중 적어도 하나일 수 있다.
일련의 명도값을 생성하는 단계(540)는 명도값 구간 개수(m)에 따른 이진 코드값 및 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드를 이용하여 소스 데이터를 일련의 명도값으로 변환한다.
출력하는 단계(550)는 디스플레이 장치가 하나의 프레임 화면에서 분할 영역의 위치에 따라 순서대로 각 분할 영역에 일련의 명도값을 출력하고, 복수의 프레임 화면으로 일련의 명도값을 출력한다.
일련의 명도값을 생성하는 단계(540)는 어느 하나의 색상에 대한 명도 기준값 또는 채도 기준값 중 적어도 하나를 포함하는 색상 기준값을 더 생성하고, 출력하는 단계에서는 색상 기준값을 화면에 출력할 수 있다. 색상 기준값에 대한 내용은 전술한 바와 같다.
한편 전술한 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100) 내지 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(500)은 단방향 통신 장치뿐만 아니라 양방향 통신 장치에 적용될 수도 있다.
이 경우 코드 생성 장치(110), 디스플레이 장치(120) 및 코드 복호 장치(130)는 하나의 코드생성/복호 장치에 포함되고, 코드 생성/복호 장치를 2개 이상 이용하여 양방향 통신을 수행할 수 있다. 하나의 장치에서 코드를 생성하고 복호할 수 있다는 점만 상이할 뿐 기본적인 동작은 전술한 바와 같다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템
110 : 코드 생성 장치 111 : 인터페이스부
112 : 코드 생성부 113 : 저장부
120 : 디스플레이 장치 121 : 입력 인터페이스 장치
130 : 코드 복호 장치 131 : 카메라
132 : 코드 복호부 133 : 저장부

Claims (17)

  1. 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 포함하는 영상 코드를 생성하는 코드 생성 장치;
    화면의 분할 영역에 따라 상기 일련의 명도값을 갖는 적어도 하나의 색상을 기준 순서에 따라 출력하는 디스플레이 장치; 및
    상기 디스플레이 장치에 출력되는 상기 일련의 명도값을 카메라를 통해 획득하고, 상기 일련의 명도값을 상기 소스 데이터로 복호하는 코드 복호 장치를 포함하되,
    상기 소스 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 중 적어도 하나인 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일련의 명도값은 명도값 구간마다 서로 다른 이진 코드값에 대응되고, 상기 일련의 명도값은 상기 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드에 대응하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 명도값 구간의 개수(m), 상기 명도값 구간에 따른 이진 코드값, 상기 분할 영역의 개수 및 상기 기준 순서를 이용하여 상기 소스 데이터를 복호하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코드 생성 장치는
    사용자가 상기 소스 데이터를 입력하는 인터페이스부;
    상기 명도값에 따른 이진 코드값 및 상기 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부; 및
    상기 코드 테이블을 이용하여 상기 소스 데이터를 상기 일련의 명도값으로 변환하는 코드 생성부를 포함하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 디스플레이 장치에 출력되는 상기 일련의 명도값을 입력받는 카메라;
    상기 명도값에 따른 이진 코드값 및 상기 소스 데이터를 구성하는 일련의 이진 코드를 포함하는 코드 테이블을 저장하는 저장부; 및
    상기 코드 테이블을 이용하여 상기 일련의 명도값을 상기 소스 데이터로 복호하는 코드 복호부를 포함하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 디스플레이 장치에 출력되는 상기 일련의 명도값을 입력받는 카메라;
    네트워크를 통해 상기 코드 테이블을 전송받아 저장하는 저장부; 및
    상기 코드 테이블을 이용하여 상기 일련의 명도값을 상기 소스 데이터로 복호하는 코드 복호부를 포함하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코드 생성 장치 및 상기 디스플레이 장치는 하나의 단말에 포함되는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 최초 일련의 명도값 출력 시 또는 일련의 명도값 출력 계속 중에 화면의 분할 영역 중 하나 이상에 기준 명도값을 출력하고, 상기 코드 복호 장치는 상기 기준 명도값을 기준으로 상기 일련의 명도값에 대한 값을 결정하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코드 생성 장치는
    상기 코드 복호 장치가 상기 일련의 명도값을 분석하는 과정에서 사용하는 이미지 처리 알고리즘에 따라 어느 하나의 색상에 대한 명도값 구간을 결정하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 코드 생성 장치는
    상기 코드 복호 장치의 카메라가 영상을 획득하는 환경에 따라 R, G 또는 B 색상 계열 중 어느 하나의 색상을 선택하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
  12. 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에서 표현되는 색상 중 어느 하나의 색상을 선택하는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 상기 어느 하나의 색상에 대하여 상기 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 생성하는 단계; 및
    디스플레이 장치가 상기 일련의 명도값을 화면에 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 소스 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 중 적어도 하나인 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 색상을 선택하는 단계는
    상기 컴퓨터 장치가 상기 디스플레이 장치의 화면을 카메라로 획득하는 장치의 영상 환경 정보를 전달받고, 상기 영상 환경 정보를 기준으로 R, G 또는 B 색상 계열 중 어느 하나의 색상을 선택하는 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 일련의 명도값을 생성하는 단계는
    상기 소스 데이터를 나타내는 일련의 이진 코드를 상기 명도값이 나타내는 이진 코드값에 맵핑하여 상기 소스 데이터를 상기 일련의 명도값으로 변환하는 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는
    상기 디스플레이 장치가 하나의 프레임 화면에서 분할 영역의 위치에 따라 순서대로 각 분할 영역에 상기 일련의 명도값을 출력하고, 복수의 프레임 화면으로 상기 일련의 명도값을 출력하는 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 일련의 명도값을 생성하는 단계는 상기 어느 하나의 색상에 대한 기준 명도값을 더 결정하고,
    상기 출력하는 단계는 상기 기준 명도값을 화면에 출력하는 데이터를 나타내는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
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