KR101578287B1 - 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템, 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법 및 영상 코드를 복호하는 방법 - Google Patents

영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템, 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법 및 영상 코드를 복호하는 방법 Download PDF

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Abstract

영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)은 적어도 하나의 색상에 대한 일련의 명도값을 포함하는 영상 코드를 생성하되, 일련의 명도값은 소스 데이터를 표현하는 이진 코드에 대응하는 코드 생성 장치(110), 일련의 명도값을 갖는 적어도 하나의 색상을 일련의 명도값 순서로 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치(120)에 출력되는 영상 코드를 카메라를 통해 획득하고, 영상 코드를 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다.

Description

영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템, 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법 및 영상 코드를 복호하는 방법{DATA TRANSFERRING SYSTEM USING IMAGE CODE, DISPLAYING METHOD FOR IMAGE CODE IN DISPLAY APPARATUS AND DECODING METHOD FOR IMAGE CODE}
이하 설명하는 기술은 특정 데이터를 영상 코드를 통해 디스플레이 장치에서 카메라를 포함하는 복호 장치로 전달하는 시스템에 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 출력되는 적어도 하나의 색상에 대해 서로 다른 명도값을 서로 다른 이진 코드로 정의하고, 디스플레이 장치가 출력하는 일련의 명도값을 기준으로 특정 데이터를 전달하는 기법을 제공하고자 한다.
이하 설명하는 기술은 디스플레이 장치에서 출력가능한 적어도 하나의 색상에 대하여 일련의 명도값을 출력하고, 별도의 복호 장치에서 카메라를 통해 획득한 디스플레이 장치의 영상에서 일련의 명도값을 이진 코드 또는 이진 코드가 의미하는 소스 데이터로 복호하고자 한다.
이하 설명하는 기술의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템은 적어도 하나의 색상에 대한 일련의 명도값을 포함하는 영상 코드를 생성하되, 일련의 명도값은 소스 데이터를 표현하는 이진 코드에 대응하는 코드 생성 장치, 일련의 명도값을 갖는 적어도 하나의 색상을 일련의 명도값 순서로 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치에 출력되는 영상 코드를 카메라를 통해 획득하고, 영상 코드를 복호하는 코드 복호 장치를 포함한다.
명도값은 이진수, 이진 코드 또는 이진 코드의 일부 중 적어도 하나에 대응한다. 영상 코드는 하나의 색상에 대한 복수의 명도값의 조합 또는 복수의 색상에 각각에 대한 복수의 명도값의 조합으로 소스 데이터를 표현할 수도 있다.
코드 구역은 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나이고, 제1 구역 또는 제2 구역의 크기는 디스플레이 장치와 카메라의 거리에 따라 디스플레이 장치가 결정될 수 있다.
디스플레이 장치 또는 코드 복호 장치 중 적어도 하나는 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하고, 측정된 조도에 따라 디스플레이 장치가 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도를 조절하거나, 디스플레이 장치가 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 색상을 조절하거나, 또는 코드 복호 장치가 카메라의 렌즈의 노출 정도를 조절할 수 있다.
영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법은 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계, 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에 출력가능한 색상 중 적어도 하나를 선택하는 단계, 컴퓨터 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응하는 선택한 색상에 대한 일련의 명도값을 결정하는 단계 및 컴퓨터 장치가 일련의 명도값을 갖는 선택한 색상을 일련의 명도값 순서로 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 단계를 포함한다.
영상 코드를 복호하는 방법은 디스플레이 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 갖는 색상을 디스플레이 패널 상의 복수의 코드 구역에 출력하는 단계, 컴퓨터 장치가 카메라를 통해 디스플레이 패널의 출력 영상을 획득하는 단계, 컴퓨터 장치가 카메라가 획득한 영상에서 복수의 코드 구역 순서에 따라 코드 구역에서 출력되는 색상의 명도값을 결정하는 단계, 컴퓨터 장치가 복수의 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값에 대응되는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부를 결정하는 단계 및 컴퓨터 장치가 복수의 이진 코드 또는 이진 코드의 일부를 결합하여 소스 데이터를 복호하는 단계를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 휴대용 단말과 같은 단순한 장치를 이용하여 RF 통신을 사용할 수 없는 환경에서 데이터 전송이 가능한 시스템 내지 방법을 제공한다.
이하 설명하는 기술은 디스플레이 장치와 복호 장치의 카메라의 거리에 따라 일련의 명도값을 갖는 색상이 디스플레이 장치에서 출력되는 구역의 크기를 조절하여 보다 효율적이고 정확한 데이터 전달이 가능하다.
이하 설명하는 기술은 주변 조도에 따라 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 밝기 또는 카메라의 렌즈의 노출 정도를 조절하여 정확한 데이터 전달이 가능하다.
이하 설명하는 기술은 데이터를 복호하는 장치에서 주변 환경이나 장치 특성에 따라 디스플레이 장치에 출력되는 영상을 다양한 컬러 모델 중 가장 적절한 모델로 복호하여 보다 정확한 데이터 전달이 가능하다.
이하 설명하는 기술의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템에서 영상 코드가 전달되는 개략적인 예를 도시한다.
도 2는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템에서 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 예이다.
도 3은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 4는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템의 구성을 도시한 블록도의 다른 예이다.
도 5는 디스플레이 장치에서 출력되는 영상 코드 및 코드 구역에 대한 예로서, 도 5(a)는 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역이 사각형으로 분할된 형태의 코드 구역에 대한 예이고, 도 5(b)는 육각형 형태를 갖는 코드 구역에 대한 예이고, 도 5(c)는 원 형태를 갖는 코드 구역에 대한 예이다.
도 6은 디스플레이 장치와 카메라의 거리에 따라 코드 구역이 크기가 변경되는 예를 도시한다.
도 7은 영상 코드를 복호하는 과정에서 사용하는 복호 명도값 구간에 대한 예이다.
도 8은 파란색(B) 색상인 영상 코드를 수신하는 복호 장치에서 거리에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다.
도 9는 파란색(B) 색상인 영상 코드를 수신하는 복호 장치에서 카메라의 종류에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다.
도 10은 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 11는 영상 코드를 복호하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 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, 이하 설명하는 기술의 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 이하 설명하는 기술의 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 이하 설명하는 기술의 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.
컴퓨터 장치에서 데이터는 특정한 코드로 표현된다. 예컨대, 텍스트 데이터는 유니 코드(Unicode), 아스키 코드(ASCII code) 등과 같은 코드로 표현된다. 컴퓨터 장치는 아스키 코드 등을 이진수의 배열로 식별한다.
이하 설명하는 기술은 디스플레이 장치에서 출력되는 특정 색상에 대한 명도값을 컴퓨터 장치에서 전기적 신호로 표현되는 이진수 또는 이진수로 표현되는 코드로 이용한다. 즉 이하 설명하는 기술은 명도값을 이용하여 특정한 데이터를 부호화하고 복호화할 수 있다. 이진수로 표현되는 코드를 이하 이진 코드라고 명명한다.
이하 설명하는 기술은 디스플레이 장치에서 부호화되어 출력되는 특정 색상의 명도값을 카메라 장치를 포함하는 별도의 수신 장치에서 복호하여 특정한 데이터를 전달하는 기술이다.
8비트 아스키 코드에서 영문자 's'는 '01110011'로 표현된다. 특정한 색상의 명도값이 이진수 '01110011'에 대응된다고 사전에 정의하면 특정한 하나의 명도값으로 영문자 's'를 표현할 수 있다. 이 경우에 명도값의 종류는 아스키 코드로 표현 가능한 캐릭터의 개수만큼 필요하다.
나아가 특정 명도값이 몇 자리의 이진수에 대응된다고 사전에 정의해도 특정한 코드를 표현할 수 있다. 예컨대, 영문자 's'는 두 자리 이진수인 '01', '11', '00' 및 '11'로 표현가능하다. 특정 색상에 대한 명도값이 상기 두 자리의 이진수를 표현한다면 단지 4개의 서로 다른 명도값으로 텍스트 데이터 표현이 가능한 것이다.
이하 설명하는 기술은 2진수, 8진수, 10진수 또는 16진수 등과 같은 코드로 표현되는 다양한 데이터의 전달에 적용할 수 있음은 자명하다.
이하 기술에 대한 설명에서 사용하는 용어에 대해 먼저 정의하고자 한다.
이하 설명하는 기술에서 디스플레이 장치는 전달하고자 하는 데이터를 부호화하여 특정한 명도값을 갖는 색상을 출력하고, 카메라를 포함하는 복호 장치는 디스플레이 장치에서 출력되는 영상을 복호한다. 부호화 대상이 되는 데이터를 소스 데이터라고 명명한다. 소스 데이터는 디지털 데이터로 표현되는 모든 형태의 데이터를 포함하는 의미이다. 소스 데이터는 텍스트 데이터, 이미지 데이터, 음성 데이터 등을 포함한다. 다만 이하 설명의 편의를 위해 소스 데이터는 텍스트 데이터라고 전제한다.
전술한 바와 같이 소스 데이터는 특정한 이진 코드로 표현이 가능하다. 이하 설명하는 기술에서 특정 색상의 명도값이 특정 이진 코드에 대응되므로, 결국 소스 데이터는 일련의 명도값들로 표현 가능하다. 이 경우 소스 데이터는 순서가 있는 명도값 리스트로 표현된다. 나아가 복수의 색상을 사용한다면, 소스 데이터는 복수의 색상에 대한 명도값 리스트로 표현될 수도 있다.
소스 데이터를 표현하는 일련의 명도값을 "영상(image) 코드"라고 명명한다.
하나의 명도값으로 2 자리의 이진 코드를 표현하는 경우 하나의 색상에 대한 4개의 명도값은 '00, '01' '10' 및 '11'에 해당하는 이진 코드를 표현할 수 있다. 텍스트 데이터 경우 하나의 글자는 4개의 명도값으로 표현될 수 있다.
나아가, 두 개의 색상을 사용하고 각 색상에 대한 4개의 명도값을 사용하는 경우 8개의 명도값으로 3자리를 갖는 이진 코드를 표현할 수 있다. 복수의 색상을 사용하는 경우도 결국 소스 데이터는 적어도 하나의 색상에 대한 명도값 리스트로 표현된다. 구체적으로 복수의 색상을 사용하는 경우 소스 데이터는 "색상을 구분하는 정보 및 명도값"의 리스트로 표현된다. 다만 이하 설명의 편의를 위해 소스 데이터는 일련의 명도값을 갖는 영상 코드로 표현된다고 전제한다.
이하 설명하는 기술은 이진 코드 외에 다른 코드에 적용할 수도 있고, 사용하는 색상값의 개수 및 각 색상값에 대한 명도값의 개수도 다양할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하면서 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100), 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(300), 영상 코드를 복호하는 방법(500)에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)에서 영상 코드가 전달되는 개략적인 예를 도시한다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)은 전술한 영상 코드를 생성하는 코드 생성 장치(110), 영상 코드를 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상 코드를 카메라를 통해 획득하여 영상 코드를 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다. 도 1에서는 코드 생성 장치(110)를 도시하지 않고, 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상 코드를 코드 복호 장치(130)가 카메라를 통해 획득하는 과정을 도시한다.
디스플레이 장치(120)는 도 1의 좌측 상단에 도시한 스마트폰과 같은 휴대용 단말 및 좌측 하단에 도시한 컴퓨터용 모니터 장치와 같은 장치를 포함한다. 스마트폰 등과 같이 연산 처리 장치(CPU)를 내장하고 있는 장치는 코드 생성 장치(110) 및 디스플레이 장치(120)를 하나의 장치에 포함한다.
디스플레이 장치(120)의 화면에 출력되는 영상 코드 또는 영상 코드 중 일부가 도 1에 도시되어 있다. 디스플레이 장치(120)에서 일정한 거리에 위치한 코드 복호 장치(130)는 카메라를 통해 디스플레이 장치(120)의 디스플레이 패널 상에 출력되는 영상 코드 또는 영상 코드 중 일부를 획득한다. 코드 복호 장치(130)는 도 1의 우측 상단에 도시한 별도의 카메라를 통해 영상 데이터를 획득하는 PC 및 카메라를 내장하는 스마트폰과 같은 장치 등을 포함한다.
디스플레이 장치(120)와 코드 복호 장치(130)는 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 코드 영상이 복호 가능한 거리 내에 위치하는 것이 바람직하다. 카메라 장치가 코드 복호 장치(130)와 연결된 형태 또는 무선으로 데이터를 주고 받는 형태라면 디스플레이 장치(120)와 카메라가 코드 영상이 복호 가능한 거리 내에 위치하면 충분하다. 이하 코드 영상이 복호 가능한 거리를 "복호 가능 거리"라고 명명한다. 복호 가능 거리는 디스플레이 패널의 크기, 디스플레이 장치(120)의 성능, 카메라의 성능 또는 영상 코드가 출력되는 주변 환경(조도 등) 등에 따라 달라질 수 있다.
이하 영상 코드가 전달되는 예를 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 도 2는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)에서 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 예이다. 도 2(a)는 코드 생성 장치(110)가 소스 데이터를 특정한 영상 코드로 부호화하는 예를 도시하고, 도 2(b)는 디스플레이 장치(120)가 영상 코드 중 일부를 출력하는 예를 도시하고, 도 2(c)는 코드 복호 장치(130)가 카메라를 통해 획득한 영상 코드를 부호화하는 예를 도시한다.
도 2에서 소스 데이터는 텍스트 데이터이고, 텍스트 데이터는 8비트 ASCII 코드로 표현된다고 가정한다. 도 2를 살펴보면, 영상 코드 장치(110)는 'hello'란 텍스트 데이터를 입력받는다. 'hello'는 ASCII 코드로 01101000(h), 01100101(e), 01101100(l), 01101100(l), 01101111(o)이다.
영상 코드를 구성하는 어느 색상에 대한 명도값의 개수가 ASCII 코드의 개수 이상이라면, ASCII 코드 각각을 하나의 명도값에 사전에 매칭할 수도 있다. 그러나 복호장치가 ASCII 코드의 개수만큼의 명도값을 구분하기는 쉽지 않을 수 있다. 따라서 이하 설명에서는 명도값이 두자리 이진수를 표현한다고 가정한다. 도 2의 코드 생성 장치(110) 내에 표시한 영상 코드 테이블을 살펴보면, 00은 명도값 99으로 표시하고, 01은 명도값 137으로 표시하고, 10은 명도값 176으로 표시하며, 11은 명도값 215로 표시하였다. 도 2에서 도시한 명도값은 하나의 예에 불과하며 명도값 0~ 255를 갖는 색상을 4개의 구역으로 크게 구분하기 위한 예이다.
영상 코드 장치(110)는 영상 코드 테이블을 이용하여 입력된 소스 데이터를 표현하는 이진 코드에 대응하는 일련의 명도값을 결정한다. 8비트 ASCII 코드는 8비트로 하나의 글자(character)를 표현하므로 하나의 글자는 4개의 명도값으로 표현될 수 있다. 도 2(b)에서 디스플레이 장치(120)는 하나의 화면에 모두 8개의 명도값을 표현한 예를 도시한다. 도 2(b)의 디스플레이 장치(120)는 하나의 화면으로 2개의 글자를 표시하므로, 'hello'를 3개의 영상 프레임으로 표현할 수 있다. 도 2(b)에 도시된 특정 명도값을 갖는 색상이 출력되는 구역을 코드 구역이라고 명명한다. 후술하겠지만 코드 구역의 모양 및 크기는 장치의 특성 내지 영상 코드가 전달되는 환경에 따라 변경될 수 있다.
또한 영상 코드를 구성하는 일련의 명도값이 코드 구역에 출력되는 순서는 사전에 설정된다. 일련의 명도값을 갖는 색상이 출력되는 순서는 디스플레이 장치(120)와 코드 복호 장치(130)에 모두 공유되어야 한다.
코드 복호 장치(130)는 카메라로 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상 코드를 획득하고, 영상 코드를 구성하는 일련의 명도값을 결정한다. 디스플레이 장치는 8개의 코드 구역에 일련의 명도값을 표시한다. 따라서 코드 복호 장치(130)가 디스플레이 장치에서 영상 코드를 정확하고 빠르게 획득하기 위해서는 코드 구역에 대한 위치 및 크기에 대한 정보를 사전에 알고 있는 것이 바람직하다. 물론 코드 복호 장치(130)는 카메라로 획득한 영상을 처리하여 명도값으로 구분되는 코드 구역을 파악할 수도 있을 것이다.
나아가 디스플레이 장치(120)가 명도값을 출력하는 코드 구역 중 적어도 하나는 영상 코드와 관련 없는 기준 명도값을 출력하는 것이 바람직하다. 디스플레이 장치(120)가 영상을 출력하는 조도, 디스플레이 장치의 성능, 카메라의 성능 등에 따라서 코드 생성 장치(110)가 결정한 특정한 명도값이 아닌 다른 값으로 해석될 여지가 있기 때문이다. 기준 명도값을 이용하는 경우 코드 복호 장치(130)는 카메라로 획득하는 영상에서 기준 명도값이 출력되는 코드 구역에 대한 명도값을 결정한다. 카메라 영상에서의 기준 명도값에 대한 명도값을 비교 명도값이라고 명명한다. 이 경우 코드 복호 장치는 비교 명도값과 나머지 코드 구역에서 출력되는 색상에 대한 명도값을 비교하여 일관된 명도값을 결정할 수 있다.
도 2는 영상 코드가 어떻게 부호화되고 복호되는지에 대한 개념을 도시한다. 도 2에서 도시한 영상 코드는 하나의 예에 불과하다. 텍스트 데이터를 표현하는 다양한 다른 코드들이 사용될 수도 있고, 나아가 소스 데이터는 텍스트 데이터가 아닌 다른 형태의 데이터일 수도 있다.
도 2를 예로 들어 설명하자면, 영상 코드는 'hello'를 표현하는 이진 코드의 집합 또는 하나의 글자를 표현하는 8비트 이진 코드를 의미한다. 즉, 영상 코드는 소스 데이터 전체에 해당하는 코드 또는 소스 데이터 중 의미 있는 일부를 표현하는 코드를 의미한다. 소스 데이터가 텍스트 데이터가 아닌 경우 일정한 시간 단위의 데이터가 구분 가능한 하나의 영상 코드일 수도 있다. 소스 데이터가 영상 데이터인 경우 하나의 프레임을 표현하는 코드 또는 하나의 프레임 중 특정 영역을 표현하는 코드가 영상 코드일 수도 있다.
한편 도 2에서 설명하지 않았지만, 영상 코드에는 영상 코드의 시작 및 끝을 알리는 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 명도값 60을 갖는 적어도 하나 코드 구역이 영상 코드의 시작을 알리는 시작 헤더(header)가 될 수 있고, 명도값 255를 갖는 적어도 하나의 코드 구역이 영상 코드의 종료를 알리는 종료 헤더가 될 수도 있다. 물론 시작 헤더 및 종료 헤더는 소스 데이터를 표현하지 않는 다른 명도값 또는 다른 명도값의 조합으로 정의될 수도 있다.
도 3은 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)은 적어도 하나의 색상에 대한 일련의 명도값을 포함하는 영상 코드를 생성하되, 일련의 명도값은 소스 데이터를 표현하는 이진 코드에 대응하는 코드 생성 장치(110), 일련의 명도값을 갖는 적어도 하나의 색상을 일련의 명도값 순서로 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 디스플레이 장치(120) 및 디스플레이 장치(120)에 출력되는 영상 코드를 카메라를 통해 획득하고, 영상 코드를 복호하는 코드 복호 장치(130)를 포함한다.
소스 데이터는 코드 생성 장치(110)의 인터페이스(111)를 통해 입력될 수 있다. 인터페이스(111)는 컴퓨터 장치인 코드 생성 장치(110)에 연결된 데이터 입력 수단뿐만 아니라 USB와 같은 저장 매체에 포함된 데이터를 입력받을 수 있는 인터페이스 장치를 포함하는 의미이다.
코드 생성부(112)는 입력된 소스 데이터에 대응하는 영상 코드를 생성하기 위하여 메모리와 같은 저장 매체에 저장된 코드 테이블을 참조한다. 예컨대, 코드 테이블은 텍스트 데이터를 표현하는 ASCII 코드 및 ASCII 코드를 구성하는 이진 코드에 대응하는 특정 색상에 대한 명도값을 저장할 수 있다. 이진 코드란 특정 데이터를 이진수로 표현하는 코드를 의미한다. 코드 생성부(112)는 소스 데이터를 기준으로 영상 코드 또는 영상 코드를 구성하는 일련의 명도값을 생성할 수 있는 연산 장치(CPU 등)에 해당한다.
코드 생성 장치(110)가 생성한 영상 코드는 디스플레이 장치(120)에 전달된다. 실제 디스플레이 장치(120)가 수신하는 영상 코드는 디스플레이 패널의 특정 위치(코드 구역)에 어떤 색상을 어떤 명도값으로 출력하라는 명령에 해당한다. 도 3에서는 코드 생성 장치(110)와 디스플레이 장치(120)을 하나의 블록으로 도시하지 않았지만, 코드 생성 장치(110)와 디스플레이 장치(120)는 하나의 장치에 해당한다. 예컨대, 코드 생성 장치(110)와 디스플레이 장치(120)는 하나의 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 장치에 구현될 수도 있고, 컴퓨터 본체와 이에 연결된 모니터로 구현될 수도 있다.
별도의 코드 복호 장치(130)는 비교적 근거리에 위치한 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상 코드를 카메라(131)를 통해 획득한다. 코드 복호부(132)는 카메라(131)를 통해 획득한 영상을 분석하여 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값을 결정하고, 메모리와 같은 저장 매체에 저장된 복호 테이블(133)을 이용하여 영상 코드를 복호한다. 코드 복호부(132)는 획득한 영상의 코드 구역에 대한 명도값을 결정하고, 결정한 명도값을 복호 테이블에서 검색하여 해당하는 이진 코드를 완성한다. 예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이 각 명도값이 2자리 이진수에 해당한다면 4개의 명도값이 의미하는 8 비트의 이진 코드를 완성하여 텍스트 데이터를 복호한다.
또한 전술한 바와 같이 복수의 코드 구역 중 적어도 하나에 기준 명도값을 갖는 색상이 출력된 경우 코드 복호부(132)는 전술한 비교 명도값을 결정하고, 비교 명도값을 기준으로 나머지 코드 구역에 출력되는 색상의 상대적 명도값을 결정한다.
도 4는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 다른 예이다. 도 4에 도시한 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)이 도 3에 도시한 시스템과 다른 점은 코드 생성 장치(110)와 디스플레이 장치(120)가 원격지에 위치한다는 것이다. 나머지 구성이나 각 구성의 기능은 도 3에서 설명한 시스템과 동일하다.
소스 데이터는 디스플레이 장치(120)의 입력 인터페이스(121)를 통해 입력될 수 있다. 이 경우 입력된 소스 데이터는 통신 모듈(122)을 통해 원격지에 있는 코드 생성 장치(110)의 통신 모듈(114)에 전달된다. 코드 생성 장치(110)의 코드 생성부(112)는 통신 모듈(114)를 통해 수신한 소스 데이터를 기준으로 영상 코드를 생성한다. 코드 생성 장치(110)는 생성한 영상 코드를 통신 모듈(114)을 통해 디스플레이 장치(120)에 전달하고, 디스플레이 장치(120)는 영상 코드를 참조하여 디스플레이 패널(123)에서 코드 구역에 특정 색상에 대한 일련의 명도값을 출력한다.
나아가 소스 데이터는 디스플레이 장치(120)를 통해 코드 생성 장치(110)에 전달되지 않고, 도 3과 같이 코드 생성 장치(110)의 인터페이스(111)를 통해 입력될 수도 있다.
코드 복호 장치(130)는 카메라(131)에 입력되는 영상에서 코드 색상값을 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.
코드 생성 장치(110)에서 생성하는 영상 코드는 적어도 하나의 색상에 대한 일련의 명도값을 포함한다. 각 명도값은 이진수, 이진 코드 또는 이진 코드의 일부 중 적어도 하나에 대응된다. 도 2에서는 하나의 명도값이 두 자리 이진수 또는 이진 코드의 일부에 해당하는 예를 설명한바 있다.
나아가 정해진 하나의 색상에 대한 서로 다른 명도값으로 이진 코드를 나타낼 수도 있지만, 복수의 색상을 사용할 수도 있을 것이다. 예컨대, 파란색 및 적색을 사용하고 각 색에 대해 4가지의 명도값을 사용할 수도 있다. 2개의 색을 사용하는 경우 명도값으로 8개의 이진 코드 또는 이진 코드의 일부를 구별할 수 있다.
결국 영상 코드는 하나의 색상에 대한 복수의 명도값의 조합 또는 복수의 색상에 각각에 대한 복수의 명도값의 조합으로 소스 데이터를 표현한다고 할 수 있다.
데이터 전송률과 관련된 변수는 하나의 색상에 대한 명도값의 개수, 복수의 색상 사용 여부 및 하나의 디스플레이 화면에서 일련의 명도값을 갖는 색상이 출력되는 개수이다. 소스 데이터를 전송하는 속도는 송신자와 수신자가 합의하여 정할 수 있다. 디스플레이 장치(120)의 화면 출력 속도와 코드 복호 장치(130)의 영상 입력 속도를 고려하여 프레임 간에 일정 시간의 여유를 두고 정해야 안정적인 통신이 가능하다.
한편 디스플레이 장치(110)의 디스플레이 패널(120)에서 출력되는 영상 코드는 다양한 크기 및 모양을 갖는 코드 구역에 출력될 수 있다.
예컨대, 코드 구역은 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역, 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나일 수 있다.
전체 표시 구역은 영상 출력이 가능한 전체 화면을 말한다. 코드 구역이 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역인 경우 하나의 화면에 어느 명도값을 갖는 색상을 하나를 출력한다.
복수의 제1 구역은 전체 표시 구역을 균등하게 또는 균등하지 않게 분할한 형태를 의미한다. 복수의 제2 구역은 전체 표시 구역을 일부만을 코드 구역으로 사용하는 예를 의미한다. 제2 구역은 원, 정다각형 또는 비정형 모양 중 적어도 하나일 수 있다.
도 5는 디스플레이 장치에서 출력되는 영상 코드 및 코드 구역에 대한 예로서, 도 5(a)는 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역이 사각형으로 분할된 형태의 코드 구역에 대한 예이고, 도 5(b)는 육각형 형태를 갖는 코드 구역에 대한 예이고, 도 5(c)는 원 형태를 갖는 코드 구역에 대한 예이다.
도 5(a)는 디스플레이 패널의 전체 표시 화면을 사각형 모양으로 분할한 예이다. 도 5(a)는 전술한 제1 구역의 예에 해당한다. 도 5(b) 및 도 5(c)는 디스플레이 패널의 전체 표시 화면 중 일부를 코드 구역을 사용한 예이다. 따라서 도 5(b) 및 도 5(c)는 전술한 제2 구역의 예에 해당한다. 물론 도 5(b) 및 도 5(c)는 제 2구역에 대한 하나의 예에 불과하며, 제 2 구역은 다른 모양 또는 비정형의 형태를 가질 수도 있다.
코드 구역이 디스플레이 패널의 전체 표시 화면을 일정하게 분할한 제1 구역 경우 색상을 배치하는 경우의 수가 제한될 수 있기 때문에 특정 명도값을 갖는 색상을 출력하는 코드 구역의 개수가 많고, 코드 구역의 위치를 변경하기 용이한 제2 구역이 보안성이 더 높다고 할 수 있다.
코드 구역의 위치, 크기 및 일련의 명도값이 출력되는 순서는 디스플레이 장치(120)와 코드 복호 장치(130)가 사전에 공유하고 있는 정보일 수 있다. 이 경우 시간의 경과에 따라 자동으로 또는 사용자의 선택에 따라 일련의 명도값이 출력되는 코드 구역의 위치를 변경할 수도 있다. 도 2에서는 전체 표시 화면이 분할된 형태의 코드 구역에 일련 번호를 표시하였는데 초기에는 숫자 순서대로 일련의 명도값이 순서대로 출력된다면, 이후 일련의 명도값이 출력되는 코드 구역의 배치가 변경될 수 있다는 것이다.
복수의 코드 구역 중 기준 명도값을 갖는 색상이 출력되는 경우 코드 복호 장치(130)는 기준 명도값이 출력되는 코드 구역의 명도값과 나머지 각 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값과 카메라를 통해 획득하는 일련의 명도값을 비교하여 영상 코드를 복호하게 된다.
전술한 코드 구역(제1 구역 또는 제2 구역 포함)의 크기는 디스플레이 장치(110)와 카메라(131)의 거리에 따라 결정될 수 있다. 도 6은 디스플레이 장치(120)와 카메라(131)의 거리에 따라 코드 구역이 크기가 변경되는 예를 도시한다.
도 6에서는 디스플레이 장치(120)와 카메라(131)의 거리가 50인 경우 8개의 코드 구역을 출력하였고, 하나의 코드 구역은 직경이 10인 원 형태이다. 이후 디스플레이 장치(120)와 카메라(131)의 거리가 100이 되었는데 코드 구역의 크기가 여전히 직경 10이라면, 카메라(131)에 입력되는 코드 구역의 크기가 작아지므로 명도값 식별이 용이하지 않을 수 있다. 따라서 디스플레이 장치(120)와 카메라(131)의 거리에 비례하여 하나의 코드 구역 크기가 증가하는 것이 바람직하다. 도 6에서는 디스플레이 장치(120)와 카메라(131)의 거리가 100으로 증가한 경우 코드 구역의 직경이 15로 증가한 예를 도시한다. 코드 구역의 크기가 증가하면 하나의 화면에 출력 가능한 코드 구역의 개수가 줄어들 수 있다. 도 6에서는 거리와 직경에 대한 도량 단위값을 별도로 도시하지 않았다. 도 6은 원 형태의 코드 구역에 대한 예를 도시하였으나 다른 형태의 코드 구역도 일정한 기준(무게 중심까지의 거리, 일 방향 길이 등)에 따라 코드 구역의 크기가 조절될 수 있다.
거리(D)는 코드 복호 장치(130)가 아래의 수식으로 연산하여 디스플레이 장치(120)에 전달하거나, 코드 생성 장치(110) 또는 디스플레이 장치(120)가 카메라가 획득한 영상 정보를 전달받아 아래의 수학식 1로 연산할 수 있다.
Figure 112014032042639-pat00001
여기서, W c는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 장치의 일부분의 일방향 실제 길이, W r은 카메라를 통해 획득하는 영상에서 디스플레이 장치 또는 디스플레이 장치의 일부분의 영상의 일방향 픽셀 길이, W p는 카메라를 통해 획득하는 영상의 일방향과 같은 방향의 픽셀 길이, FOV는 카메라의 시야각이다. 이때 W c와 W r는 서로 대응되는 기준을 사용한다.
주변 환경의 조도에 민감하게 반응하여 통신 정확도가 달라지는 문제점도 있다. 주변이 지나치게 어둡거나 밝을 때, 송신부의 발광 색상이 상대적으로 덜 밝거나 어둡게 보여서 색상 검출 자체가 이루어지지 않는 경우도 발생할 수 있다. 색상이 검출되지 않는다면 수신부에서 송신기기를 인식할 수 없기 때문에 통신 자체가 이루어지지 않는다.
디스플레이 장치(120) 또는 코드 복호 장치(130) 중 적어도 하나는 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하고, 측정된 조도에 따라 디스플레이 장치가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상의 명도를 조절하거나, 디스플레이 장치(120)가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상의 색상을 조절하거나, 또는 코드 복호 장치(130)가 카메라(131)의 렌즈의 노출 정도를 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이 8 비트 아스키 코드 경우 명도값이 하나의 비트를 표현한다면 한 글자를 위해 8개의 명도값이 필요하고, 명도값이 두 개의 비트를 표현한다면 4개의 코드 색상값이 필요하다. 명도값에 따라 구분되는 색상값은 색상을 표현하는 방식에 따라 컴퓨터 장치 내지 디스플레이 장치에서 특정 수치로 표현된다.
예컨대, 코드 생성 장치(110)는 '00'에 대응되는 명도값 99를 갖는 영상 코드를 생성한다. 디스플레이 장치(120)는 특정 코드 구역에 명도값 99인 색상을 출력한다.
다만 조도 또는 하드웨어 성능에 따라 코드 복호 장치(130)는 디스플레이 장치(120)에 출력되는 명도값이 정확하게 99라고 결정하기 어려울 수 있다.
4개의 명도값으로 두 자리 이진 코드를 표현하는 경우, 코드 복호 장치(130)는 4개의 명도값에 대응하는 4개의 명도값 구간을 사용할 수 있다. 즉, 코드 복호 장치(130)는 특정 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값이 특정 명도값 구간에 포함된다면 해당 명도값 구간을 대표하는 하나의 명도값으로 해석하는 것이다. 이와 같은 명도값 구간을 복호 명도값 구간이라고 명명한다.
도 7은 영상 코드를 복호하는 과정에서 사용하는 복호 명도값 구간에 대한 예이다. 도 2에 도시한 명도값에 대응되는 복호 명도값 구간의 예를 도 7에 도시하였다.
복호 명도값 구간 및 복호 명도값 구간의 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. 설명의 편의를 위해 YCbCr 색상 모델 기반의 Blob Labeling 알고리즘을 사용한다고 가정한다.
도 7에서는 특정 색상에 대해 명도값이 60~255인 경우 코드 복호 장치(130)에서 영상 코드를 구성하는 명도값에 대한 검출 효율이 좋다는 전제하에 명도값 60~255인 구간만을 사용하였다. 물론 명도값의 범위는 색상의 종류, 디스플레이 장치 및 카메라 장치의 하드웨어 성능, 명도값 검출 환경 및 사용자의 설정 등에 따라 다른 값이 사용될 수 있다.
복호 명도값 구간은 2m개이다. m은 명도값 하나가 표현하는 비트 수를 나타낸다. 도 7에서는 m을 2로 정하였는데, 일단 기준 명도값을 60, 255로 정하고, 60~255 구간 양 끝의 10% 구간은 기준 명도값을 위한 여유구간으로 설정하였다. 중간의 남은 80%의 구간은 4등분하여 각각 00, 01, 10, 11의 비트를 나타낼 수 있는 구간들로 설정하였다. 도 7은 복호 명도값 구간에 대한 하나의 예에 불과하며 다양한 다른 구간이 사용될 수 있음은 자명하다.
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 코드 색상값을 생성하였다면, 코드 복호 장치(130)는 코드 색상값 검출을 위하여 B가 아닌 G(Green) 값을 기준으로 코드 색상값을 식별할 수도 있다. 하나의 색상에 대한 명도값 차이는 다른 색상에 대한 명도값 차이로 나타날 수 있고, 경우에 따라서는 코드 복호 장치(130)가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 색상이 아닌 다른 색상을 기준으로 명도값을 복호하는 것이 더 정확할 수도 있다. 코도 복호 장치(130)는 영상 코드를 획득하는 조도 환경 및 하드웨어 특징에 따라 영상 코드 복호를 위한 색상을 결정할 수 있다.
도 8은 파란색(B) 색상인 영상 코드를 수신하는 복호 장치에서 거리에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다. 도 8(a)는 디스플레이 장치(120)와 카메라(131) 사이의 거리가 45cm인 경우이고, 도 8(b)는 디스플레이 장치(120)와 카메라(131) 사이의 거리가 100cm인 경우이다. 도 8를 살펴보면 색상이 변화하는 B 값에 대하여 G 값도 대응하여 선형적으로 변경되는 것을 알 수 있다. 따라서 도 8의 실험 환경과 같은 경우 코드 복호 장치(130)가 영상 코드를 G 색상을 기준으로 복호할 수도 있다. 도 8의 그래프에서 가로 축은 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 명도값을 의미하고, 세로 축은 코드 복호 장치(130)가 획득한 영상을 분석하여 결정한 명도값을 의미한다.
도 9는 파란색(B) 색상인 영상 코드를 수신하는 복호 장치에서 카메라의 종류에 따라 RGB 값을 분석한 결과의 예이다. 도 9(a)는 PC의 웹캠(webcam)을 사용하여 영상 코드를 획득한 경우이고, 도 9(b)는 스마트폰의 카메라를 사용하여 영상 코드를 획득한 경우이다. 도 9의 그래프에서 가로 축은 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 명도값을 의미하고, 세로 축은 코드 복호 장치(130)에 해당하는 PC 및 스마트폰이 획득한 영상을 분석하여 결정한 명도값을 의미한다.
도 9를 살펴보면, PC의 웹캠을 사용했을 때와 달리 스마트폰의 카메라를 사용했을 때는 B(blue) 색상이 복호화 알고리즘에 사용하기에 적당한 색상임을 알 수 있다. 도 9(b)에서 오직 B 색상이 실제 거리에 따라 선형적으로 증가한다.
도 9에 나타난 실험 결과와 같이 코드 복호 장치(130) 및/또는 카메라(131)에 따라 복호화 알고리즘에 사용하기 적절한 색상이 다르기 때문에, 코드 복호 장치(130)가 복호를 위한 색상을 결정하는 것이 바람직하다.
예컨대, 디스플레이 장치(120)가 통신을 시작하기 전에 명도값 5~255까지의 색상을 한 번씩 일정 주기마다 출력해주고, 코드 복호 장치(130)가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 영상을 획득하여 도 9와 같은 방식으로 분석하면 복호화 알고리즘에 사용하기 가장 적당한 색상을 찾을 수 있다. 이런 방식을 사용하면 소스 데이터를 전달하는 디스플레이 장치(120) 또는/및 코드 복호 장치(130)가 교체되더라도 별다른 장애 없이 소스 데이터 전달이 가능하다.
나아가 코드 복호 장치(130)가 컬러 영상을 표현하는 다양한 색상 모델 중 코드 복호에 적합한 색상 모델을 적절하게 선택할 수도 있다.
코드 복호 장치(130)는 카메라(131)를 통해 획득하는 영상 코드를 구성하는 색상의 명도값을 분석하고, 명도값에 대응하는 이진 코드를 결정하여 영상 코드를 복호한다. 이때 코드 복호 장치(130)가 RGB 모델, YCbCr 모델 또는 YCgCo 모델 중 적어도 하나를 사용하여 색상의 명도값을 결정할 수 있다.
나아가 코드 복호 장치(130)는 YCbCr 모델의 Cb 채널, YCbCr 모델의 Cr 채널, YCgCo 모델의 Cg 채널 또는 YCgCo 모델의 Co 채널 중 적어도 하나의 채널을 이용하여 색상의 명도값을 결정할 수도 있다.
나아가 코드 복호 장치(10)는 현재 존재하는 다양한 색상 모델 중 적어도 하나를 사용하거나, 색상 모델 중 일부의 채널을 선택적으로 조합한 모델을 사용하여 명도값을 결정할 수도 있다.
이 과정에서 코드 복호 장치(130)가 디스플레이 장치(120)에서 출력되는 샘플 영상을 분석하여 명도값이 가장 명확하게 구분되는 색상 모델 또는 색상 모델의 채널을 선택한다.
도 10은 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(400)에 대한 순서도의 예이다. 이하 전술한 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템(100)에서 설명한 부분은 간략하게 설명하기로 한다.
영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(400)은 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계(410), 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에 출력가능한 색상 중 적어도 하나를 선택하는 단계(420), 컴퓨터 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응하는 선택한 색상에 대한 일련의 명도값을 결정하는 단계(430) 및 컴퓨터 장치가 일련의 명도값을 갖는 선택한 색상을 일련의 명도값 순서로 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 단계(450)를 포함한다. 여기서 컴퓨터 장치는 전술한 코드 생성 장치(110)에 대응된다.
컴퓨터 장치는 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하고, 측정된 조도에 따라 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도값을 조절할 수 있다. 또는 컴퓨터 장치에서 일정한 명도값을 전달받은 디스플레이 장치가 측정된 조도에 따라 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도값을 조절할 수도 있다. 또는 코드 복호 장치 내지 카메라가 측정된 조도에 따라 카메라의 렌즈의 노출 정도를 조절할 수도 있다. 조도 센서는 컴퓨터 장치 또는 코드 복호 장치에 포함될 수 있고, 하나의 장치에서 측정한 조도는 다른 장치와 공유하여 조도에 따라 영상 코드가 잘 전달되도록 할 수 있다. 나아가 컴퓨터 장치 또는 디스플레이 장치는 측정한 조도에 따라 보다 전달이 용이한 색상을 결정할 수도 있고, 전술한 바와 같이 코드 복호 장치가 측정한 조도에 따라 보다 복호가 용이한 색상을 결정하여 영상을 분석할 수도 있다.
코드 구역은 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나이다.
영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법(400)은 컴퓨터 장치가 제1 구역 또는 제2 구역의 크기를 디스플레이 패널의 화면을 촬영하는 카메라와 디스플레이 패널의 거리에 따라 결정하는 단계(440)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 장치는 전술한 수학식 1을 이용하여 거리(D)를 결정할 수 있다. 결정된 거리에 따라 출력하는 단계(450)에서 코드 구역의 크기 및 개수를 조절할 수 있다.
도 11은 영상 코드를 복호하는 방법(500)에 대한 순서도의 예이다. 여기서 컴퓨터 장치는 코드 복호 장치(130)에 대응되는 장치이다.
영상 코드를 복호하는 방법(500)은 디스플레이 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 갖는 색상을 디스플레이 패널 상의 복수의 코드 구역에 출력하는 단계(510), 컴퓨터 장치가 카메라를 통해 디스플레이 패널의 출력 영상을 획득하는 단계(520), 컴퓨터 장치가 카메라가 획득한 영상에서 복수의 코드 구역 순서에 따라 코드 구역에서 출력되는 색상의 명도값을 결정하는 단계(530), 컴퓨터 장치가 복수의 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값에 대응되는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부를 결정하는 단계(540) 및 컴퓨터 장치가 복수의 이진 코드 또는 이진 코드의 일부를 결합하여 소스 데이터를 복호하는 단계(550)를 포함한다.
출력하는 단계(510)에서 디스플레이 장치는 복수의 코드 구역 중 적어도 하나의 구역에 색상에 대한 기준 명도값을 출력하고, 명도값을 결정하는 단계(530)에서 컴퓨터 장치는 카메라를 통해 획득하는 기준 명도값(전술한 비교 명도값)과 카메라를 통해 획득하는 일련의 명도값을 비교하여 영상 코드를 복호할 수 있다.
명도값을 결정하는 단계(530)에서 컴퓨터 장치는 RGB 모델의 R 채널, RGB 모델의 G 채널, RGB 모델의 B 채널, YCbCr 모델의 Cb 채널, YCbCr 모델의 Cr 채널, YCgCo 모델의 Cg 채널 또는 YCgCo 모델의 Co 채널 중 적어도 하나의 채널을 이용하여 상기 색상의 명도값을 결정할 수 있다. 나아가 컴퓨터 장치는 전술한 바와 같이 언급한 색상 모델에 한정되지 않고 다양한 모델을 선별적으로 선택하거나 조합하여 색상의 명도값을 결정할 수도 있다.
출력하는 단계(510) 전에 디스플레이 장치가 색상에 대해 서로 다른 명도값을 갖는 샘플 영상을 출력하는 단계를 더 포함하고, 명도값을 결정하는 단계(530)에서 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에서 출력되는 샘플 영상을 분석하여 서로 다른 명도값이 구분되는 색상 또는 색상 모델을 결정하고, 결정된 색상 또는 색상 모델을 기준으로 영상 코드를 복호할 수 있다. 구체적인 과정은 전술한 바와 같다.
코드 생성 장치에 해당하는 컴퓨터 장치 또는 디스플레이 장치는 0~255의 범위에서 명도값을 높이거나 줄여가면서 약속된 샘플 영상을 출력하고, 코드 복호 장치에 해당하는 컴퓨터 장치에서 약속된 샘플 영상과 일치하는 복호 결과를 얻는지를 결정한다. 샘플 영상은 명도값이 연속적으로 변하는 복수의 프레임일 수도 있고, 서로 다른 명도값을 갖는 복수의 프레임으로 구성될 수도 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템
110 : 코드 생성 장치 111 : 인터페이스
112 : 코드 생성부 113 : 코드 테이블
114 : 통신 모듈 120 : 디스플레이 장치
121 : 입력 인터페이스 122 : 통신 모듈
123 : 디스플레이 패널 130 : 코드 복호 장치
131 : 카메라 132 : 코드 복호부
133 : 복호 테이블

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 색상에 대한 일련의 명도값을 포함하는 영상 코드를 생성하되, 상기 일련의 명도값은 소스 데이터를 표현하는 이진 코드에 대응하는 코드 생성 장치;
    상기 일련의 명도값을 갖는 상기 적어도 하나의 색상을 상기 일련의 명도값 순서로 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 디스플레이 장치; 및
    상기 디스플레이 장치에 출력되는 상기 영상 코드를 카메라를 통해 획득하고, 상기 영상 코드를 복호하는 코드 복호 장치를 포함하되,
    상기 코드 구역은 상기 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 상기 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나이고,
    상기 제1 구역 또는 상기 제2 구역의 크기는 상기 디스플레이 장치와 상기 카메라의 거리에 따라 상기 디스플레이 장치가 결정하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 명도값은 이진수, 이진 코드 또는 이진 코드의 일부 중 적어도 하나에 대응하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 코드는
    하나의 색상에 대한 복수의 명도값의 조합 또는 복수의 색상에 각각에 대한 복수의 명도값의 조합으로 상기 소스 데이터를 표현하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코드 구역은 상기 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역, 상기 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 상기 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나인 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 구역은 원, 정다각형 또는 비정형 모양 중 적어도 하나인 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 거리(D)는 상기 코드 복호 장치가 아래의 수식으로 연산하여 상기 디스플레이 장치에 전달하거나, 상기 코드 생성 장치 또는 상기 디스플레이 장치가 상기 카메라가 획득한 영상 정보를 전달받아 아래의 수식으로 연산하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
    Figure 112015091029270-pat00002

    (여기서, W c는 상기 디스플레이 장치 또는 상기 디스플레이 장치의 일부분의 일방향 실제 길이, W r은 상기 카메라를 통해 획득하는 영상에서 상기 디스플레이 장치 또는 상기 디스플레이 장치의 일부분의 영상의 상기 일방향 픽셀 길이, W p는 상기 카메라를 통해 획득하는 영상의 상기 일방향과 같은 방향의 픽셀 길이, FOV는 상기 카메라의 시야각이고, W c와 W r는 서로 대응되는 기준을 사용함.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치 또는 상기 코드 복호 장치 중 적어도 하나는 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하고,
    상기 측정된 조도에 따라 상기 디스플레이 장치가 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도를 조절하거나, 상기 디스플레이 장치가 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 색상을 조절하거나, 또는 상기 코드 복호 장치가 상기 카메라의 렌즈의 노출 정도를 조절하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는
    복수의 코드 구역에 상기 적어도 하나의 색상을 출력하고, 상기 복수의 코드 구역 중 적어도 하나의 구역에 상기 적어도 하나의 색상에 대한 기준 명도값을 출력하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 기준 명도값이 출력되는 코드 구역에 대한 명도값과 나머지 각 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값을 비교하여 상기 영상 코드를 복호하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 카메라를 통해 획득하는 상기 영상 코드를 구성하는 색상의 명도값을 분석하고, 상기 명도값에 대응하는 이진 코드를 결정하여 상기 영상 코드를 복호하되,
    RGB 모델, YCbCr 모델 또는 YCgCo 모델 중 적어도 하나를 사용하여 상기 색상의 명도값을 결정하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 YCbCr 모델의 Cb 채널, 상기 YCbCr 모델의 Cr 채널, 상기 YCgCo 모델의 Cg 채널 또는 상기 YCgCo 모델의 Co 채널 중 적어도 하나의 채널을 이용하여 상기 색상의 명도값을 결정하는 영상 코드를 이용하여 데이터를 전달하는 시스템.
  13. 컴퓨터 장치가 입력 인터페이스 장치를 통해 소스 데이터를 입력받는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 디스플레이 장치에 출력가능한 색상 중 적어도 하나를 선택하는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 상기 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응하는 상기 선택한 색상에 대한 일련의 명도값을 결정하는 단계; 및
    상기 컴퓨터 장치가 상기 일련의 명도값을 갖는 상기 선택한 색상을 상기 일련의 명도값 순서로 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 상의 코드 구역에 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 코드 구역은 상기 디스플레이 패널 상의 전체 표시 구역을 기준 개수에 따라 분할한 복수의 제1 구역 또는 상기 전체 표시 구역에서 중복되지 않는 복수의 제2 구역 중 적어도 하나이고,
    상기 컴퓨터 장치는 상기 제1 구역 또는 상기 제2 구역의 크기를 상기 디스플레이 패널의 화면을 촬영하는 카메라와 상기 디스플레이 패널의 거리에 따라 결정하는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컴퓨터 장치는 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하고,
    상기 측정된 조도에 따라 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도를 조절하거나, 상기 디스플레이 장치가 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 영상의 명도를 조절하거나 또는 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 영상을 촬영하는 카메라의 렌즈의 노출 정도를 조절하는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 컴퓨터 장치가 상기 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 상기 거리(D)를 결정하는 영상 코드를 디스플레이 장치에 출력하는 방법.
    Figure 112015091029270-pat00003

    (여기서, W c는 상기 디스플레이 패널 또는 상기 디스플레이 패널의 일부분의 일방향 실제 길이, W r은 상기 카메라를 통해 획득하는 영상에서 상기 디스플레이 패널 또는 상기 디스플레이 패널의 일부분의 영상의 상기 일방향 픽셀 길이, W p는 상기 카메라를 통해 획득하는 영상의 상기 일방향과 같은 방향의 픽셀 길이, FOV는 상기 카메라의 시야각이고, W c와 W r는 서로 대응되는 기준을 사용함.)
  17. 디스플레이 장치가 소스 데이터를 표현하는 이진 코드 또는 이진 코드의 일부에 대응되는 일련의 명도값을 갖는 색상을 디스플레이 패널 상의 복수의 코드 구역에 출력하는 단계;
    컴퓨터 장치가 카메라를 통해 상기 디스플레이 패널의 출력 영상을 획득하는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 상기 카메라가 획득한 영상에서 상기 복수의 코드 구역 순서에 따라 상기 코드 구역에서 출력되는 색상의 명도값을 결정하는 단계;
    상기 컴퓨터 장치가 상기 복수의 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값에 대응되는 상기 이진 코드 또는 상기 이진 코드의 일부를 결정하는 단계; 및
    상기 컴퓨터 장치가 복수의 상기 이진 코드 또는 상기 이진 코드의 일부를 결합하여 상기 소스 데이터를 복호하는 단계를 포함하되,
    상기 출력하는 단계 전에 상기 디스플레이 장치가 상기 색상에 대해 서로 다른 명도값을 갖는 샘플 영상을 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 명도값을 결정하는 단계에서 상기 컴퓨터 장치가 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 샘플 영상을 분석하여 서로 다른 명도값이 구분되는 색상을 기준으로 상기 명도값을 결정하거나, 상기 컴퓨터 장치가 상기 디스플레이 장치에서 출력되는 샘플 영상을 분석하여 서로 다른 명도값이 구분되는 색상 모델을 결정하고, 결정된 색상 모델을 이용하여 상기 명도값을 결정하는 영상 코드를 복호하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 출력하는 단계에서 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 코드 구역 중 적어도 하나의 구역에 상기 색상에 대한 기준 명도값을 출력하고,
    상기 명도값을 결정하는 단계에서 상기 컴퓨터 장치는 상기 기준 명도값이 출력되는 코드 구역에 대한 명도값과 나머지 코드 구역에 출력되는 색상의 명도값을 비교하여 상기 영상 코드를 복호하는 영상 코드를 복호하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 명도값을 결정하는 단계에서 상기 컴퓨터 장치는
    RGB 모델의 R 채널, RGB 모델의 G 채널, RGB 모델의 B 채널, YCbCr 모델의 Cb 채널, YCbCr 모델의 Cr 채널, YCgCo 모델의 Cg 채널 또는 YCgCo 모델의 Co 채널 중 적어도 하나의 채널을 이용하여 상기 색상의 명도값을 결정하는 영상 코드를 복호하는 방법.
  20. 삭제
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