KR101704513B1 - 측위 정보를 기반으로 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버 및 시스템 - Google Patents

측위 정보를 기반으로 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버 및 시스템 Download PDF

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Abstract

측위 정보를 이용하여 증강현실을 구현하는 서버 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버는 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버로서, 태그장치 또는 기준장치와 상기 서버를 연결하는 통신 모듈; 상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 가상 오브젝트 결정부를 포함할 수 있다.

Description

측위 정보를 기반으로 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버 및 시스템{SERVER AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING AUGMENTED REALITY USING POSITIONING INFORMATION}
본 발명의 다양한 실시예들은 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버 및 시스템에 관한 것으로서, GPS 신호 또는 마커를 이용하지 않고 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트를 구현하는 기술에 관한 것이다.
최근 사용자 시점에서 가상의 입체 영상을 구현하기 위한 증강현실(Augmented Reality, AR) 기술이 보급되고 있다. 이러한 증강현실 기술은 현실의 이미지나 배경에 3차원의 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술을 말한다.
이러한 증강현실 기술의 도입에 따라 관련 전자 기기도 점차 양산되고 있는 실정이다. 예를 들어, 깊이를 가진 입체 영상을 보는 것이 가능한 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD) 또는 스마트 글라스(예: 구글 글라스™) 등이 점차 시장에 도입되고 있다.
한편, 증강현실 기술을 구현하는 예시적인 방법으로 촬영된 영상을 분석하여 출력될 물체의 공간 위치를 역으로 계산하는 영상분석(추적) 방식과, 가상 이미지가 출력될 위치를 좌표로 지정하여 직접 출력해주는 위치기반 방식 등이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0034125
종래의 영상분석 방식은 촬영된 영상에 포함된 마커를 분석해야 하므로 리소스 및 연산량이 커진다. 즉, 영상을 분석하는 기기에서 복잡한 연산에 따른 처리 지연 및 발열 현상이 빈번하게 발생될 수 있다.
또한, 종래의 위치기반 방식은 GPS 신호 등을 이용하여 증강현실 기기의 위치를 확인하는 방식을 주로 이용하는데, 이러한 방식은 실내 등과 같이 GPS 신호를 수신하기 어려운 곳에서는 위치 확인 과정에서 오류가 발생하며, 정교한 위치 표현이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, GPS 신호 또는 마커를 이용하지 않고 증강현실 기기의 방향과 위치 정보를 기반으로 효율적으로 증강현실을 구현하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버는, 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버로서, 태그장치 또는 기준장치와 상기 서버를 연결하는 통신 모듈; 상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 가상 오브젝트 결정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버는 상기 가상 오브젝트의 위치에 기초하여 상기 가상 오브젝트를 랜더링하는 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 더 포함할 수 있다. 만약, 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈이 상기 서버에 포함되지 않는 경우, 상기 가상 오브젝트 결정부는 상기 결정된 위치를 나타내는 가상 오브젝트의 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈로 전송할 수 있다. 또한, 상기 서버가 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 포함하는 경우, 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈은 상기 랜더링된 가상 오브젝트를 상기 태그장치와 연결되거나 상기 태그장치가 부착되는 증강현실 디스플레이 장치로 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버에서, 상기 정보 수집부는, 상기 뷰 방향 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 태그장치로부터 수신하고, 상기 태그장치의 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 기준장치로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버에서, 상기 기준장치 및 상기 태그장치가 복수개인 경우, 상기 정보 수집부는 복수개의 기준장치들로부터 각 기준장치의 전파 영역내에 위치한 각 태그장치의 위치 정보를 수집하고, 상기 가상 오브젝트 결정부는 상기 복수개의 기준장치들 중 어느 하나의 기준장치 또는 임의의 지점을 원점으로 설정하고, 상기 원점에 대한 각 기준장치의 상대적인 좌표들을 제1 가상좌표 정보로서 산정하며, 제1 가상좌표 정보에 대한 상기 각 태그장치의 위치 정보를 제2 가상좌표 정보로서 산정하고, 상기 제2 가상좌표 정보 및 각 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 상기 가상 오브젝트의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템은 증강현실 영상을 구현하기 위한 시스템으로서, 증강현실 디스플레이 장치에 부착되거나 상기 증강현실 디스플레이 장치와 연결되는 태그장치; 상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 기준장치; 및 상기 태그장치 및 상기 기준장치와 통신하여 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하고, 상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 서버를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템은 상기 가상 오브젝트의 위치에 기초하여 상기 가상 오브젝트를 랜더링하는 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템에서, 상기 시스템 또는 상기 기준장치는 상기 태그장치의 위치를 감지하기 위한 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈은 각각 다른 높이와 방향을 가지는 3개 이상의 안테나를 포함하며, 각 안테나의 위치는 상기 기준장치를 기준으로 좌표화되어 상기 서버에서 인식될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템에서, 상기 태그장치는 통신모듈 및 센서모듈을 포함하고, 상기 태그장치는 상기 센서모듈을 통해 상기 태그장치가 바라보는 방향을 나타내는 뷰 방향 정보를 생성하고, 생성된 뷰 방향 정보를 상기 통신모듈을 통해 상기 서버로 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템에서, 상기 기준장치 및 상기 태그장치가 복수개인 경우, 상기 서버는 복수개의 기준장치들로부터 안테나 모듈의 전파 영역내에 위치한 각 태그장치의 위치 정보를 수집하고, 상기 복수개의 기준장치들 중 어느 하나의 기준장치 또는 임의의 지점을 원점으로 설정하며, 상기 원점에 대한 각 기준장치의 상대적인 좌표들을 제1 가상좌표 정보로서 산정하고, 제1 가상좌표 정보에 대한 상기 각 태그장치의 위치 정보를 제2 가상좌표 정보로서 산정하며, 상기 제2 가상좌표 정보 및 각 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 상기 가상 오브젝트의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 GPS 신호 또는 마커를 사용하지 않고 태그장치의 위치 정보와 뷰 방향 정보를 기반으로 가상 오브젝트의 출력 위치를 지정함으로써 증강현실 영상을 구현하는 처리속도가 향상되고, 처리장치에서의 발열량이 감소하며, 확장될 수 있는 분야가 증가될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증강현실 구현 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 증강현실 영상을 제작하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증경현실 구현 시스템의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 멀티 태그장치/기준장치 방식의 예시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 증강현실 영상 구현 시스템(10)에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증강현실 구현 시스템(10)의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 증강현실 구현 시스템(10)은 태그장치(100), 서버(200), 기준장치(300) 및 안테나 모듈(400)을 포함할 수 있다.
도 1의 실시예에서는 증강현실 구현 시스템(10)에 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)이 포함되지 않는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 다른 실시예에 따라 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)이 증강현실 구현 시스템(10)에 포함될 수 있다.
먼저, 태그장치(100)는 증강현실 영상에서 가상 오브젝트들을 출력시킬 때 증강현실 관찰자의 시점과 매칭시키기 위한 수단일 수 있다. 즉, 관찰자의 위치와 시선 방향을 도출하기 위해서 본 발명의 다양한 실시예들은 태그장치(100)를 증강현실 디스플레이 장치(600)에 탈/부착하거나 연결할 수 있다. 이를 위해, 태그장치(100)는 증강현실 디스플레이 장치(600)에 부착되거나 연결될 수 있는 연결부를 포함할 수 있다.
태그장치(100)는 제어부(예: 프로세서 등), 저장부(예: 메모리), 유선/무선 통신 모듈(예: RF, 지그비, 적외선, 트랜시버 등) 및 센서 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 태그장치(100)는 통신 모듈을 통해 서버(200) 또는 안테나 모듈(400)과 유선/무선 통신을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 태그장치(100)는 센서 모듈을 통해 감지된 태그장치(100)의 뷰 방향 정보를 생성하여 서버(200)로 전송할 수 있다. 이러한 뷰 방향 정보는 예컨대, 태그장치(100)가 속한 로컬 공간 내에서 태그장치(100)가 임의의 방향을 바라보는 방향 벡터값 일 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 태그장치(100)는 뷰 방향 정보와 함께 또는 독립적으로 태그장치(100)의 식별 정보(예: ID 등)를 서버(200)로 전송할 수 있다.
한정되지 않는 예로서, 태그장치(100)의 센서 모듈은 가속도 센서 및 지자기 센서를 포함할 수 있고, 이를 기반으로 태그장치(100)가 바라보는 방향 정보인 뷰 방향 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 태그장치(100)는 가속도 센서를 이용하여 중력방향을 확인하고, 지자기 센서를 이용하여 정북방향(지구북쪽 방향)을 확인할 수 있다. 두 방향축을 이용하여 외적을 구하면 측면 방향의 직교측을 구할 수 있고, 이와 같은 방식으로 지구의 절대축 방향을 구할 수 있다. 그리고, 절대축을 기준으로 태그 장치의 방향을 구할 수 있다.
태그장치(100)를 카메라가 포함된 증강현실 디스플레이 장치(600)에 부착하여 사용하게 되면 증강현실 디스플레이 장치(600)의 카메라가 바라보는 방향과 태그장치(100)의 뷰 방향이 일치하므로, 이러한 태그장치(100)의 뷰 방향 정보를 관찰자의 시선 방향으로 활용할 수 있다. 또한, 뷰 방향을 정확히 파악하기 위해, 태그장치(100)의 정면과 후면 중 어느 한면이 뷰 방향으로 설정할 수 있도록 태그장치(100)에서 미리 정의될 수 있다.
다음으로, 서버(200)는 태그장치(100) 및 기준장치(300)와 통신하여 태그장치(100)의 위치 정보 및 뷰 방향 정보를 수집하고, 수집된 정보를 기반으로 가상 오브젝트의 출력 위치를 지정할 수 있다. 이러한 서버(200)의 구체적인 구성은 도 2를 통해 구체적으로 설명하도록 한다.
다음으로, 기준장치(300)는 관찰자의 위치와 가상 오브젝트의 출력 위치와의 관계를 계산하기 위한 제3의 기준점으로 사용될 수 있다. 이러한 기준장치(300)는 제어부(예: 프로세서 등), 저장부(예: 메모리) 및 유선/무선 통신 모듈(예: RF, 지그비, 적외선, 트랜시버 등)을 포함할 수 있다. 도 1에서 기준장치(300)와 안테나 모듈(400)이 별도로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 기준장치(300)는 안테나 모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 기준장치(300)는 안테나 모듈(400)로부터 수신된 태그장치(300)의 위치 정보(예: 소정 영역 내에서의 좌표)를 서버(200)로 전송할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 기준장치(300)는 태그장치(100)의 위치 정보와 함께 또는 독립적으로 태그장치(100)의 식별 정보(예: ID 등)를 서버(200)로 전송할 수 있다.
다음으로, 안테나 모듈(400)은 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 안테나 모듈(400)은 각각 서로 다른 높이와 방향을 가지는 3개 이상의 안테나를 포함할 수 있고, 각 안테나의 위치는 로컬 공간의 기준장치(300)를 기준으로 각각 좌표화되도록 안테나 모듈(400), 기준장치(300) 또는 서버(200)에서 미리 설정되거나 저장될 수 있다. 이러한 안테나 모듈(400) 또는 각각의 안테나는 통신 모듈, 프로세서, 메모리 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 안테나 모듈(400)은 기준장치(300)에 포함되거나 기준장치(300)와 별도로 구성될 수 있고, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 기준장치(300) 또는 서버(200)로 태그장치(100)의 위치 정보를 전송할 수 있다.
이러한 안테나 모듈(400)은 태그장치의(100)의 위치 정보를 확인할 수 있다.
안테나 모듈(400)이 3개의 안테나를 가지는 경우로 예를 들면, 제1 안테나는 발송시각이 포함된 데이터를 전파 등을 통해 태그장치(100)에 전송할 수 있다. 그러면, 태그장치(100)는 태그장치(100)의 식별 정보를 수신된 데이터에 추가할 수 있고, 수신된 데이터에 포함된 발송시각에 태그장치(100)의 내부처리 소요시간을 추가할 수 있다.
이어서, 태그장치(100)는 식별 정보 및 내부처리 소요시간이 반영된 데이터를 제1 안테나로 전송할 수 있고, 제1 안테나는 데이터가 수신된 도착시각에서 발송시각과 태그 장치(100)의 내부처리시간을 더한 값을 빼서 왕복소요 시간을 산정할 수 있다. 그러면, 제1 안테나는 전파 속도와 왕복소요 시간을 곱해서 태그장치(100)까지의 거리를 산정할 수 있다.
이후, 제2 안테나와 제3 안테나에서도 전술한 동작을 반복하여 각각의 안테나로부터 태그장치(100)까지의 거리를 측정하고, 측정된 거리를 반지름으로 하는 3개의 구(sphere)를 이용하여 교점을 찾으면 태그 장치(100)의 위치를 좌표로 산출해 낼 수 있다.
상기와 같이 태그 장치(100)의 위치를 산출해 내는 과정은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 예시이며 특정 방식을 한정하는 것은 아니다. 또한, 각각의 안테나가 전술한 산출과정을 연산하는 것으로 기재하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이러한 산출과정은 안테나 모듈(400)에서 이루어질 수도 있다.
다음으로, 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)은 서버(200)로부터 수신된 정보를 기반으로 가상 오브젝트를 랜더링할 수 있다. 서버(200)로부터 수신된 정보는 예를 들어, 태그장치(100)의 ID 정보, 태그장치(100)의 뷰 방향 정보, 태그장치(100)의 위치 정보 또는 가상 오브젝트의 출력위치 정보를 포함할 수 있다. 이러한 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)은 랜더링된 가상 오브젝트와 관련된 정보를 서버(200)의 통신 모듈(210) 또는 자체적으로 내장된 통신 모듈을 통해 증강현실 디스플레이 장치(600)에 전송할 수 있다.
증강현실 디스플레이 장치(600)는 내장된 카메라를 통해 수집된 현실의 영상과 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500) 또는 서버(200)로부터 수신된 가상 오브젝트를 정합하여 증강현실 영상을 생성할 수 있다. 이러한 증강현실 디스플레이 장치(600)는 스마트폰, 테블릿 등과 같은 단말 또는 스마트 글라스와 같은 웨어러블 장치일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
최종적으로, 관찰자는 증강현실 디스플레이 장치(600)를 착용하여 증강현실 영상을 관찰할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 서버(200)의 블록도이다.
도면에 도시되는 바와 같이, 서버(200)는 통신 모듈(210), 제어부(220), 정보 수집부(221), 가상 오브젝트 결정부(225) 및 저장부(230)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(210)은 서버(200)를 태그장치(100) 또는 기준장치(300)와 통신연결할 수 있으며, 유선 및/또는 무선 통신 방식으로 구성될 수 있다.
제어부(220)는 서버(200)의 전원공급 제어 등과 같은 전반적인 동작 및 서버(200)의 내부 구성 간의 신호 흐름을 제어하고 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 제어부(220)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
정보 수집부(221)는 가상 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 필요한 자료를 통신 모듈(210)을 통해 수집할 수 있다.
이러한 정보 수집부(221)는 태그장치(100)로부터 소정 거리 이격된 기준장치(100)의 위치를 기준점으로 하는 태그장치(100)의 상대적인 위치 정보와 태그장치(100)의 뷰 방향 정보를 수집할 수 있다. 뿐만 아니라, 정보 수집부(221)는 태그장치(100)로부터 태그장치(100)의 식별 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 정보 수집부(221)는 수집된 정보를 제어부(220), 가상 오브젝트 결정부(225) 또는 저장부(230)에 전달할 수 있다.
가상 오브젝트 결정부(225)는 서버(200)에서 수집된 정보들을 기반으로 가상 오브젝트의 출력 위치를 결정하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 가상 오브젝트 결정부(225)는 태그장치(100)와 관련된 정보들(예: 식별 정보, 위치 정보, 뷰 방향 정보)을 취합할 수 있고, 태그장치(100)의 위치 정보와 뷰 방향 정보를 가상 카메라의 위치와 방향으로 설정할 수 있다. 여기서, 가상 카메라란 가상 오브젝트의 출력 위치를 결정하기 위해 증강현실 영상을 관찰자의 시점에 매핑시키는 가상의 논리적 수단일 수 있다. 예를 들어, 가상 카메라의 뷰 방향 및 위치는 증강현실 디스플레이 장치(600)에 포함된 카메라의 뷰 방향 및 위치와 매칭될 수 있다.
그리고, 가상 오브젝트 결정부(225)는 관찰자의 시선방향과 위치에 매핑된 태그장치(100)의 뷰 방향과 위치에서 가상 오브젝트의 출력 위치(예: 좌표)를 지정할 수 있다. 지정이 완료되면, 가상 오브젝트 결정부(225)는 지정된 가상 오브젝트의 출력 위치 정보를 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)로 전달할 수 있다.
저장부(230)는 제어부(220), 서버(200) 또는 증강현실 구현 시스템(10)의 다른 구성요소들로부터 수신되거나 생성된 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(230)는 예를 들어, 메모리(memory), 캐시(cash), 버퍼(buffer) 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 저장부(230)는 정보 DB(231) 및 컨텐츠 DB(235)를 포함할 수 있다. 이러한 정보 DB(231) 및 컨텐츠 DB(235)는 저장부(230)상에서 구분되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 하나의 모듈로서 구성될 수도 있다.
정보 DB(231)는 정보 수집부(221)를 통해 수집된 정보들을 저장할 수 있다. 그리고, 정보 DB(231)는 서버(200)에서 생성된 가상 오브젝트의 출력위치 정보를 저장할 수 있다. 새로운 정보가 생성/수신됨에 따라, 정보 DB(231)의 기존 정보들은 소정 주기, 임의의 시점 또는 실시간으로 정보 수집부(221)를 통해 수집되는 정보들로 변경되거나 업데이트될 수 있다.
컨텐츠 DB(235)는 증강현실 영상을 구현하는데 필요한 컨텐츠를 저장할 수 있다. 이러한 컨텐츠는 예컨대, 증강현실 영상에 삽입할 적어도 하나의 가상 오브젝트일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
전술한 정보 수집부(221) 및 가상 오브젝트 결정부(225)는 서버(200)의 제어부(220)의 각 기능을 논리적으로 또는 기능적으로 분류한 구성일 수 있다. 따라서, 정보 수집부(221) 및 가상 오브젝트 결정부(225)와 제어부(220)는 하나의 모듈로서 구성될 수도 있다.
또한, 정보 수집부(221), 가상 오브젝트 결정부(225) 및 제어부(220)의 기능은 저장부(230, 예: 메모리)에 저장된 루틴, 명령어(instruction) 또는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라, 이러한 루틴, 명령어 또는 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체에도 저장될 수 있다. 저장매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장매체를 포함한다. 그 예로는, 롬(Read Only Memory), 램(Random Access Memory), CD(Compact Disk), DVD(Digital Video Disk)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치, 플래쉬 메모리 장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 이러한 저장매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 증강현실 영상을 제작하는 순서도이다. 설명의 편의를 위해 도 4를 참조하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증경현실 구현 시스템(10)의 예시도이다.
먼저, S310 단계에서 서버(200)는 태그장치의 위치 정보 및 뷰 방향 정보를 수집할 수 있다.
도 4를 참조하면, 로컬 좌표 공간에 구현되는 태그장치(100), 기준장치(300) 및 증강현실 디스플레이 장치(600)가 도시된다. 또한, 로컬 좌표 공간의 구성들로부터 정보를 수신하는 서버(200)가 도시된다. 도시되어 있지 않지만, 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)은 서버(200) 또는 증강현실 디스플레이 장치(600)에 포함될 수 있으며, 안테나 모듈(400)은 기준장치(300)에 포함된 것으로 가정하도록 한다.
이 경우, 태그 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 증강현실 디스플레이 장치(600)의 외부에 결합되어 있을 수 있으나, 이와 달리 상기 증강현실 디스플레이 장치(600)의 내부에 내장된 형태로 결합되어 있을 수도 있다.
서버(200)는 태그장치(100)가 바라보는 뷰 방향 정보 및 태그장치(100)의 식별 정보를 태그 장치(100)로부터 수신할 수 있고, 태그 장치(100)의 위치 정보를 안테나 모듈(400) 또는 기준장치(300)로부터 수신할 수 있다. 한정되지 않는 실시예로서, 서버(200)는 뷰 방향 정보 및 위치 정보를 수집하기 위해 태그장치(100), 기준장치(300) 또는 안테나 모듈(400)로 무선신호를 전송하거나 브로드캐스팅할 수 있다.
다음으로, S330 단계에서, 서버(200)는 수집된 정보를 기반으로 가상 오브젝트의 출력 위치를 결정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명이 동작하는 시스템 내에서는 기준장치(300) 위치를 기준점(또는 원점, 49)으로 하는 가상의 로컬 좌표 공간이 존재할 수 있다. 그리고, 상기 로컬 좌표 공간은 상기 기준장치(300)의 위치를 원점(49)으로 하되, 상기 원점(49)을 기준으로 하여 형성된 세 방향의 직교축(예를 들어, X축(45), Y축(43), Z축(41))을 포함하여 이루어질 수 있다.
서버(200)는 수집된 태그장치(100)의 뷰 방향 정보 및 위치 정보를 기반으로 상기 로컬 좌표 공간 내에서 태그장치(100)의 측위를 확인할 수 있다. 그리고, 서버(200)는 태그장치(100)의 뷰 방향 및 위치를 가상 카메라의 뷰 방향과 위치로 설정할 수 있다. 관찰자의 시점을 태그장치(100)와 매칭시키기 위해서이다.
서버(200)는 태그장치(100)의 뷰 방향 및 위치를 기초로 관찰자에게 제공하기 위한 가상 오브젝트의 출력위치를 결정할 수 있다. 이러한 출력위치는 도 4의 로컬 좌표 공간 내에 소정 좌표에 해당할 수 있으며, 구체적인 지정 위치는 서버(200) 또는 증강현실 구현 시스템(10)의 관리자에 의해 설정되거나 미리 설정된 컨텐츠 시나리오에 의해 결정될 수 있다.
다음으로, S350 단계에서 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)은 가상 오브젝트의 출력위치에 기반하여 가상 오브젝트의 이미지를 랜더링할 수 있다. 이어서, S370 단계에서 증강현실 디스플레이 장치(600)는 카메라를 통해 획득된 현실 영상과 가상 오브젝트 랜더링 모듈(500)에서 랜더링된 가상 오브젝트 이미지를 정합하여 증강현실 영상을 생성할 수 있다.
상기와 같은 실시예에 의해, GPS 신호 또는 마커를 사용하지 않고도 가상 오브젝트의 출력 위치를 지정함으로써 보다 빠르고 효율적으로 증강현실 영상을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 멀티 태그장치/기준장치 방식의 예시도이다.
도면에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증강현실 구현 시스템(10)은 복수의 태그장치들(100_1, 100_2, 100_3)과 복수의 기준장치들(300_S, 300_1, 300_2)로 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 그룹(c1)과 제 그룹(c2)으로 구분한다. 제1 그룹(c1)은 기준장치(300_1)의 안테나 모듈(400)의 전파 영역 내에 속한 구성요소들을 의미하며, 제2 그룹(c2)은 기준장치(300_2)의 안테나 모듈(400)의 전파 영역 내에 속한 구성요소들을 의미한다.
서버(200)는 제1 그룹(c1)과 제2 그룹(c2)에 속한 모든 구성들로부터 정보를 수신할 수 있다. 전술한 실시예에서 하나의 기준장치(300)가 원점 또는 기준점이 되어 태그장치(100)의 상대적인 위치를 구했다면, 도 5의 실시예에서는 각 기준장치(300)마다 상대적인 좌표값을 가지게 되므로 태그장치(100)들의 위치를 특정할 수 있는 연계 작업이 필요하다.
이를 위해, 서버(200)는 복수개의 기준장치들(300_S, 300_1, 300_2) 중 어느 하나(300_S)를 원점으로 설정할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니며, 서버(200)는 전술한 로컬 좌표 공간의 임의의 지점을 원점으로 설정할 수도 있다.
그러면, 서버(2000)는 상기 원점에 대한 각 기준장치(300_1, 300_2)의 상대적인 좌표들을 제1 가상좌표 정보로서 산정할 수 있다. 즉, 제1 그룹(c1)의 기준장치(300_1)와 제2 그룹(c2)의 기준장치(300_2)가 원점에 대하여 상대적으로 결정되는 좌표들을 1차적으로 산정할 수 있다.
그리고, 서버(200)는 산정된 제1 가상좌표 정보에 대한 각 태그장치들(100_1, 100_2, 100_3)의 위치 정보를 제2 가상좌표 정보로서 산정할 수 있다. 이에 의해, 원점을 기준으로 하는 각 태그장치들(100_1, 100_2, 100_3)의 위치 정보가 산정될 수 있다.
상기 도 5와 같은 실시예에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 구현 시스템(10)은 증강현실을 구현할 수 있는 로컬 영역의 범위를 보다 확장시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 사용된 용어 “모듈”또는 “~부”는, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “모듈” 또는 “~부”는 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈” 또는“~부”는 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈” 또는“~부”는 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 “모듈” 또는“~부”는, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
10: 증강현실 구현 시스템 100: 카메라 장치
200: 서버 300: 기준장치
400: 안테나 모듈 500: 가상 오브젝트 랜더링 모듈
600: 증강현실 디스플레이 장치

Claims (10)

  1. 증강현실 영상을 구현하기 위한 서버로서,
    태그장치 또는 기준장치와 상기 서버를 연결하는 통신 모듈;
    상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하는 정보 수집부; 및
    상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 가상 오브젝트 결정부를 포함하고,
    상기 기준장치 및 상기 태그장치가 복수개인 경우,
    상기 정보 수집부는 복수개의 기준장치들로부터 각 기준장치의 전파 영역내에 위치한 각 태그장치의 위치 정보를 수집하고,
    상기 가상 오브젝트 결정부는,
    상기 복수개의 기준장치들 중 어느 하나의 기준장치 또는 임의의 지점을 원점으로 설정하고, 상기 원점에 대한 각 기준장치의 상대적인 좌표들을 제1 가상좌표 정보로서 산정하며, 제1 가상좌표 정보에 대한 상기 각 태그장치의 위치 정보를 제2 가상좌표 정보로서 산정하고, 상기 제2 가상좌표 정보 및 각 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 상기 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 서버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서버는 상기 가상 오브젝트의 위치에 기초하여 상기 가상 오브젝트를 랜더링하는 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 더 포함하거나,
    상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈이 상기 서버에 포함되지 않는 경우, 상기 가상 오브젝트 결정부는 상기 결정된 위치를 나타내는 가상 오브젝트의 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈로 전송하는 서버.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 서버가 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 포함하는 경우, 상기 가상 오브젝트 랜더링 모듈은 상기 랜더링된 가상 오브젝트를 상기 태그장치와 연결되거나 상기 태그장치가 부착되는 증강현실 디스플레이 장치로 전송하는 서버.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 정보 수집부는,
    상기 뷰 방향 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 태그장치로부터 수신하고,
    상기 태그장치의 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 기준장치로부터 수신하는 서버.
  5. 삭제
  6. 증강현실 영상을 구현하기 위한 시스템으로서,
    증강현실 디스플레이 장치에 부착되거나 상기 증강현실 디스플레이 장치와 연결되는 태그장치;
    상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 기준장치; 및
    상기 태그장치 및 상기 기준장치와 통신하여 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하고, 상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 서버를 포함하고,
    상기 시스템 또는 상기 기준장치는 상기 태그장치의 위치를 감지하기 위한 안테나 모듈을 포함하고,
    상기 안테나 모듈은 각각 다른 높이와 방향을 가지는 3개 이상의 안테나를 포함하며, 각 안테나의 위치는 상기 기준장치를 기준으로 좌표화되어 상기 서버에서 인식되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 증강현실 영상을 구현하기 위한 시스템으로서,
    증강현실 디스플레이 장치에 부착되거나 상기 증강현실 디스플레이 장치와 연결되는 태그장치;
    상기 태그장치로부터 소정 거리 이격된 기준장치; 및
    상기 태그장치 및 상기 기준장치와 통신하여 상기 기준장치의 위치를 기준점으로 하는 상기 태그장치의 상대적인 위치 정보 및 상기 태그장치가 바라보는 뷰 방향 정보를 수집하고, 상기 태그장치의 위치 정보 및 상기 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 증강현실 영상에서 출력될 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 서버를 포함하고,
    상기 기준장치 및 상기 태그장치가 복수개인 경우,
    상기 서버는 복수개의 기준장치들로부터 안테나 모듈의 전파 영역내에 위치한 각 태그장치의 위치 정보를 수집하고, 상기 복수개의 기준장치들 중 어느 하나의 기준장치 또는 임의의 지점을 원점으로 설정하며, 상기 원점에 대한 각 기준장치의 상대적인 좌표들을 제1 가상좌표 정보로서 산정하고, 제1 가상좌표 정보에 대한 상기 각 태그장치의 위치 정보를 제2 가상좌표 정보로서 산정하며, 상기 제2 가상좌표 정보 및 각 태그장치의 뷰 방향 정보를 기반으로 상기 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 시스템.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 가상 오브젝트의 위치에 기초하여 상기 가상 오브젝트를 랜더링하는 가상 오브젝트 랜더링 모듈을 더 포함하는 시스템.
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 태그장치는 통신모듈 및 센서모듈을 포함하고,
    상기 태그장치는 상기 센서모듈을 통해 상기 태그장치가 바라보는 방향을 나타내는 뷰 방향 정보를 생성하고, 생성된 뷰 방향 정보를 상기 통신모듈을 통해 상기 서버로 전송하는 시스템.
  10. 삭제
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