KR101706952B1 - 표시장치 및 객체의 위치 표시방법 - Google Patents

표시장치 및 객체의 위치 표시방법 Download PDF

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Abstract

실시예는 적어도 2개의 신호 송신부가 구비된 송신 유닛; 상기 신호 송신부로부터 송신된 신호를 적어도 2프레임 동안 수신하는 수신 유닛; 상기 서로 다른 프레임에서 상기 신호 송신부 간의 위치 변화를 판단하는 연산부; 및 상기 판단 결과에 따라, 상기 적어도 2개의 신호 송신부의 위치를 표시하는 표시부를 포함하는 표시장치를 제공한다.

Description

표시장치 및 객체의 위치 표시방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MARKING LOCATION OF OBJECT}
실시예는 표시장치 및 아이콘의 위치 표시방법에 관한 것으로, 리모콘의 움직임에 따라 표시장치 내에서 아이콘의 위치를 파악하여 표시하는 장치와 방법에 관한 것이다.
스마트 TV(Television)와 3D TV가 보급되면서, 표시장치에 공급되는 2D 및 3D 콘텐츠양이 대폭 증가하고 있다. 그리고, 인터넷과 TV의 융합이 이루어지면서 종래의 단방향적인 TV에서 시청자의 참여를 이끄는 인터랙티브(interactive) TV로 흘러가고 있다.
즉, TV에 표시되는 콘텐츠 내지 아이콘을 시청자가 직접 조작할 수 필요가 있다. 일반적으로 시청자가 2D 콘텐츠를 제어하기 위하여 리모컨의 상,하,좌,우 버튼을 통하여 조작할 수 있다. 그리고, 시청자가 3D 콘텐츠를 제어하기 위하여서는 3D 제어에 특화된 장치를 사용하여야 하며, 3축 가속도 센서와 자이로스코프와 같은 센서들을 이용하여, 입력 장치의 포즈(Pose)를 추정하여 제어한다.
따라서, 종래의 표시장치에서 2D 또는 3D 콘텐츠를 사용자가 제어하기 위하여, 3축 가속도 센서와 자이로스코프 등의 고가의 센서를 복잡한 과정으로 설계하여 사용하여야 한다.
실시예는 사용자가 저가의 비용과 간단한 과정으로, 표시장치에서 2D 또는 3D 콘텐츠를 통합적으로 제어하는 인터페이스를 제공하고자 한다.
실시예는 적어도 2개의 신호 송신부가 구비된 송신 유닛; 상기 신호 송신부로부터 송신된 신호를 적어도 2프레임 동안 수신하는 수신 유닛; 상기 서로 다른 프레임에서 상기 신호 송신부 간의 위치 변화를 판단하는 연산부; 및 상기 판단 결과에 따라, 상기 적어도 2개의 신호 송신부의 위치를 표시하는 표시부를 포함하는 표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 적어도 신호 송신부는 적외선 발광 다이오드를 방출할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛은 리모콘이고, 상기 리모콘은 상기 표시부의 온/오프를 제어하는 화면 조정부가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 연산부는 상기 신호 송신부 간의 거리를 판단하는 거리 연산부와 상기 신호 송신부 간의 기울기를 판단하는 기울기 연산부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛에는 적어도 4개의 신호 송신부가 배치되고, 상기 연산부는 상기 4개의 신호 송신부의 좌표로부터 상기 송신 유닛의 위치를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 연산부는 포즈 에스티메이션(Pose Estimation)으로 상기 송신 유닛의 3차원 상에서의 위치를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛은 상기 4개의 신호 송신부를 선택하여 온(on)시키는 모드 선택부를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예는 송신 유닛의 서로 이격된 2개의 신호 송신부에서 각각 신호를 송신하는 단계; 수신 유닛에서 상기 각각의 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호로부터 상기 신호 송신부의 위치 변화를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 신호 송신부의 위치 변화를 반영하여 객체의 위치를 표시하는 단계를 포함하는 객체의 위치 표시방법을 제공한다.
여기서, 상기 적어도 2개의 신호 송신부에서는 신호를 적어도 2프레임 동안 송신할 수 있다.
그리고, 상기 2 프레임에서의 상기 2개의 신호 송신부 간의 거리 변화와 기울기 변화 중 적어도 하나로부터 상기 송신부의 위치 변화를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛이 종전 프레임보다 현재 프레임에서 상기 수신 유닛에 근접하면, 상기 객체의 크기를 더 크게 표시할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛이 회전하면, 상기 2개의 신호 송신부 간의 기울기 변화로부터 상기 신호 송신부의 위치를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 송신 유닛은 적어도 4개의 신호 송신부에서 각각 신호를 송신하고, 상기 각각의 신호 송신부의 2차원 좌표로부터 상기 각각의 신호 송신부의 3차원 상에서의 위치를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 각각의 신호 송신부의 3차원 상에서의 위치 판단은 포즈 에스티메이션 방법으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 적어도 4개의 신호 송신부에서는 신호를 적어도 2프레임 동안 송신할 수 있다.
실시예에 따른 표시 장치 및 객체의 위치 표시방법은, 리모콘 전면의 1개, 2개 또는 4개의 적외선 소자의 발광을 감지하고 포즈 에스티메이션 등의 방법으로 운동을 추정하여, 화면에 표시되는 객체의 노말 모드와 2D 모드 또는 3D 모드에서의 위치를 변화시킬 수 있으므로, 종래의 3축 가속도 센서와 자이로스코프 등의 고가의 센서를 복잡한 과정으로 설계하지 않아도 된다.
도 1은 표시장치 내의 송신 유닛의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 노말 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이고,
도 3a 및 도 3b는 2D 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이고,
도 4는 3D 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1의 송신 유닛의 구조를 나타낸 블럭도이고,
도 6a는 수신 유닛과 표시부의 구조를 나타낸 블럭도이고,
도 6b는 도 6a의 2D 연산부를 상세히 나타낸 블럭도이고,
도 6c는 도 6a의 3D 연산부를 상세히 나타낸 1블럭도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예에서는 사람의 눈은 자연적으로 화면의 중심 부분에 집중 하게 되고 상대적으로 외곽으로 갈수록 화면의 인지도가 떨어진다는 점과, 동영상을 시청할때 움직임이 있는 물체나 사람에 집중하게 되고 반면에 움직임이 없는 배경이나 풍경에 대한 변화는 크게 인지하지 못한다는 점을 이용하여 가변형을 적용하여 소비전력을 절감시키고자 한다.
도 1은 표시장치 내의 송신 유닛의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1의 송신 유닛의 구조를 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 송신 유닛(100)은 리모콘(Remote Control)일 수 있으며, 송신 유닛(100)에서 송신된 신호로 하기의 표시부의 컨텐츠나 아이콘의 동작 등을 제어할 수 있다.
여기서, 콘텐츠란 인터넷 등 무선/유선 전기 통신망에서 사용하기 위하여 문자·부호·음성·음향·이미지·영상 등을 디지털 방식으로 제작해 처리/유통되는 각종 정보 또는 그 내용물을 통칭한다.
그리고, 아이콘이란 표시장치의 표시부에 조그마한 그림 또는 기호를 만들어 표시한 것으로 쉽고 직관적으로 기능을 표시하며, 그래픽 사용자 인터페이스가 발달함에 따라 언어의 대안으로서 사용되고 있다.
송신 유닛(100)의 전면(110)에는 도시된 바와 같이 4개의 신호 송신부(111, 112, 113, 114)가 구비되어 있는데, 1차원 노말(normal)에서는 하나의 신호 송신부만 사용할 수 있고, 2D(dimension) 모드에서는 두 개의 신호 송신부만 사용할 수 있고, 3D 모드에서는 네 개의 신호 송신부를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 4개의 신호 송신부(111, 112, 113, 114)는 적외선을 방출하는 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있는데, 적외선 발광 다이오드는 송신 유닛 내의 다른 장치와 신호 간섭을 일으키지 않을 수 있다.
도 5에서는 상기 4개의 신호 송신부가 제1 LED 내지 제4 LED(111~114)로 표시되어 있다. 그리고, 모드 선택부(130)는 상기 송신 유닛(100) 전면(110)의 신호 송신부에서 사용할 모드를 결정한다. 즉, 노말 모드를 선택하면 하나의 신호 송신부만 온(on)되어 자외선을 방출할 수 있고, 2D 모드에서는 두 개의 신호 송신부만 켤 수 있고, 3D 모드에서는 네 개의 신호 송신부를 모두 켤 수 있다.
그리고, 통상의 리모콘에서 TV 등을 사용할 때 화면의 온/오프나 볼륨이나 채널을 조절하는 기능은 화면 조정부(150)에 별도로 구비되어 있다.
도 6a는 수신 유닛과 표시부의 구조를 나타낸 블럭도이고, 도 6b는 도 6a의 2D 연산부를 상세히 나타낸 블럭도이고, 도 6c는 도 6a의 3D 연산부를 상세히 나타낸 1블럭도이다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 표시장치(200)는 화상이나 콘텐츠 및 아이콘 등이 표시되는 표시부(210)와, 상기 신호 송신부에서 송신된 자외선 등을 수신하는 LED 인식부(220)와, 상기 LED 인식부(220)의 신호를 수신하여 이로부터 콘텐츠나 아이콘의 위치 등을 제어하는 2D 연산부(250) 및 3D 연산부(260)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 2D 연산부(250)는 거리 연산부(252)과 기울기 연산부(254)를 포함하고, 상기 3D 연산부(260)은 선택부(262)와 보정부(264) 및 추정부(266)를 포함하여 이루어진다.
이하에서는 아래의 도면을 참조하여, 상술한 표시장치의 작용을 설명한다.
도 2는 노말 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이다.
노말 모드에서 사용자는 모드 선택부(130)를 통하여 신호 송신부(111~114) 중 하나만 사용하게 지정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 송신 유닛(100)이 상(U), 하(D), 좌(L), 우(R)로 이동하면, 신호 송신부(미도시)도 상,하,좌,우로 이동하며 신호를 송신하게 된다.
도 2에서 표시부(210)는 사각형에 가까운 트랙(track)의 형상으로 도시되어 있으나 다양한 형상의 디스플레이부가 가능하며, LED 인식부(220)의 형상이나 위치도 도시된 표시부(210) 상부에 원형으로 구비되는 외에 다양한 형상이 가능하다.
그리고, 표시장치(200) 내의 LED 인식부(220)에서도 상기 신호 송신부로부터 수신하는 적외선 신호도 상,하,좌,우로 이동할 수 있다. 즉, 움직이는 신호 송신부로부터 적어도 2개의 프레임에 걸쳐서 신호를 수신하면, 각각의 프레임에서 상기 LED 인식부(220)에서는 상기 신호 송신부의 위치 변화를 인식할 수 있다.
그리고, 상기 표시부(210)에서는 상기 신호 송신부로부터 인식한 위치를 디스플레이(display)할 수 있다. 그리고, 상기 위치의 디스플레이를 표시부(210)에서의 콘텐츠나 아이콘에 반영하면, 상기 송신 유닛(100)의 움직임으로 표시부(210)의 콘텐츠나 아이콘을 움직일 수 있다.
이때, 상기 신호 송신부(111~114) 내의 4개의 적외선 LED 중 하나의 신호만이 송신될 수 있음은 상술한 바와 같다. 본 방법에서는 하나의 신호 송신부의 작용만으로 노말 모드에서 표시부(210) 내의 콘텐츠나 아이콘을 평면 상에서 이동시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 2D 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이다.
2D 모드에서 사용자는 모드 선택부(130)를 통하여 신호 송신부(111~114) 중 2개를 사용하게 지정할 수 있다. 즉, 2개의 신호 송신부(111, 112)가 발광하며, 수신 유닛(220)으로 적외선 등을 송신한다.
그리고, 상기 표시장치(200) 내의 LED 인식부(220)에서도 상기 신호 송신부로부터 2개의 적외선 신호를 수신한다.
도 3a에서 송신 유닛(100)이 화살표 방향으로 이동함에 따라, 송신 유닛(100) 전면의 신호 송신부(111, 112)의 위치도 각각 A, B에서 A', B'으로 변화한다.
즉, 첫 번째 시각(프레임)에서 신호 송신부(111, 112)가 A, B의 위치에서 적외선 신호를 송신하고, 두 번째 시각에서 신호 송신부(111, 112)는 A' B'의 위치에서 신호를 송신한다.
여기서, 송신 유닛(100)에서 인식되는 A, B 간의 거리보다 A', B'간의 거리가 더 멀게 되는데, 신호 송신부(111, 112) 간의 거리가 동일하더라도 송신 유닛(100)이 표시장치(200)에 더 접근하게 되기 때문이다. 이때, 표시장치(200)의 표시부(210)에서는 콘텐츠 내지 아이콘의 크기를 더 크게 표시하여 접근을 표시할 수 있으며, 또는 더 작게 표시하여 송신 유닛(100)의 근접에 따른 콘텐츠 또는 아이콘의 크기 왜곡을 방지할 수도 있다.
도 3b에서는 송신 유닛(100)과 표시장치(200)의 다양한 작용을 나타내고 있다. (a)에서는 송신 유닛(100)이 표시장치(200) 방향으로 접근하고 있으며, (b)에서는 송신 유닛(100)이 표시장치(200)로부터 멀어지고 있으며, (c)에서는 송신 유닛(100)이 회전하고 있다.
(a)와 (b)에서의 송신 유닛(100)과 표시장치(200)의 작용은 상술한 바와 같으며, (c)에서는 신호 송신부(111~114) 간의 기울기 차이를 인식하여 표시장치(200) 내의 표시부(210)에서 콘텐츠 내지 아이콘(230)의 형상을 변경할 수 있다.
즉, 2개의 신호 송신부(111, 112)에서 적외선이 방출되어 전송될 때, 2개의 신호 송신부(111, 112)를 연결하면 임의의 직선이 형성되록, 첫 번째 시각과 두 번째 시각에서 송신 유닛(100)이 회전하면 상기 임의의 직선이 이루는 기울기는 변경된다.
즉, 송신 유닛(100)의 회전에 따라 상기 2개의 신호 송신부(111, 112)를 연결하는 직선의 기울기가 변하며, 상기 직선의 기울기 변화를 인식하여 상기 표시장치(200) 내의 표시부(210)에서 아이콘 내지 콘텐츠(230)을 회전시킬 수 있다.
상술한 신호 송신부(111, 112) 간의 거리 또는 기울기의 인식은 2D 연산부(250) 내의 거리 연산부(252)와 기울기 연산부(254)에서 각각 수행할 수 있다.
도 4는 3D 모드에서 송신 유닛의 작용을 나타낸 도면이다.
사용자는 3D 모드에서 모드 선택부(130)을 사용하여 4개의 신호 송신부(111~114) 모두를 사용하게 할 수 있다. 이때, 4개의 신호 송신부(111~114)에서 각각 적외선 등을 송신한다.
그리고, 상기 표시장치(200) 내의 LED 인식부(220)에서도 상기 신호 송신부로부터 4개의 적외선 신호를 수신한다.
이때, 상기 LED 인식부(200)에서는 4개의 신호 송신부(111~114)에서 전송하는 신호를 각각 x와 y방향의 좌표로 인식할 수 있으며, 3D 연산부(260)는 상술한 4개의 지점의 x좌표와 y좌표를 바탕으로 표시부(210) 내의 콘텐츠 또는 아이콘(230)의 위치를 이동시킬 수 있다.
즉, 4개의 신호 송신부(111~114) 각각의 x좌표와 y좌표로부터 3차원 상의 사각형을 인식할 수 있고, 상기 3차원 상의 사각형의 이동으로부터 송신 유닛의 포즈(pose)를 연산하여 콘텐츠나 아이콘 등 표시부(210) 상의 3차원 객체의 이동을 제어할 수 있다.
여기서, 송신 유닛의 포즈는 포즈 에스티메이션(estimation) 알고리즘을 통하여 구할 수 있다. 포즈 에스티메이션은 증강현실에서 사용되는 방법으로, 사각형 코드의 포즈를 분석하여 3차원 객체를 증강시킬 수 있다.
그리고, 상술한 포즈 에스티메이션을 통하여, 송신 유닛의 (d)x축 방향의 이동(pitching)과 (e)y축 방향의 이동(rolling)과 (f)z축 방향의 이동(yawing)을 제어할 수 있다.
상술한 포즈 에스티메이션의 일실시예를 이하에서 설명한다.
먼저, 선택부(262)에서 동일 평면 상의 4점을 선택하는데, LED 인식부(220)에서 4개의 적외선 신호를 인식하여 동일 평면 상의 4점으로 인식한다.
그리고, 보정부(264)는 내부 파라미터(parameter)를 이용하여 투영의 왜곡 등을 보정하여 상술한 4점의 위치를 바로 잡을 수도 있다. 또한, 상기 보정기(264)는 상술한 4개의 적외선 신호 중 일부를 인식하지 못하였을 때, 다른 3개의 적외선 신호를 바탕으로 포즈를 보정할 수도 있다.
그리고, 추정부(266)는 동일평면상의 4점의 포즈로부터 표시부(210)의 객체인 아이콘이나 콘텐츠(230)의 움직임을 추정 내지 계산할 수 있다.
Figure 112010087091516-pat00001
수학식 1에서, Xm, Ym, Zm은 각각의 신호 송신부의 좌표(Marker Coordinate)를 나타내고, Xc, Yc, Zc는 LED 인식부의 좌표(Camera Coordinate)를 나타낸다. 그리고, V3×3은 회전 요소(Rotation Component)를 나타내고, W3×3은 이동 요소(Translation component)를 나타낸다.
상기의 수학식 1을 통하여, LED 인식부의 좌표와 회전요소 및 이동 요소를 알고 있다면, 신호 송신부의 Xm, Ym으로부터 Zm을 구할 수 있다. 그리고, 서로 다른 시각에 송신 유닛(100)으로부터 송신된 적외선 신호를 수신하여 구하여진 결과를 바탕으로 표시부(210) 내의 객체의 움직임을 표현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 송신 유닛 110 : 전면
111~114 : 신호 송신부 130 : 모드 선택부
150 : 화면 조정부 200 : 표시장치
210 : 표시부 220 : LED 인식부
250 : 2D 연산부 252 : 거리 연산부
254 : 기울기 연산부 260 : 3D 연산부
262 : 선택부 264 : 보정부
266 : 추정부

Claims (15)

  1. 적어도 4개의 신호 송신부 및 상기 적어도 4개의 신호 송신부를 선택하여 온(on)시키는 모드 선택부를 구비하는 송신 유닛으로부터 송신된 신호를 적어도 2프레임 동안 수신하는 수신 유닛;
    상기 서로 다른 프레임에서 상기 신호 송신부 간의 위치 변화를 판단하는 연산부; 및
    상기 판단 결과에 따라, 상기 적어도 4개의 신호 송신부의 위치를 표시하는 표시부를 포함하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 4개의 신호 송신부는 적외선 발광 다이오드인 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 유닛은 리모콘이고, 상기 리모콘은 상기 표시부의 온/오프를 제어하는 화면 조정부가 배치된 표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 유닛에는 적어도 4개의 신호 송신부가 배치되고, 상기 연산부는 상기 4개의 신호 송신부의 좌표로부터 상기 송신 유닛의 위치를 판단하는 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연산부는 포즈 에스티메이션(Pose Estimation)으로 상기 송신 유닛의 3차원 상에서의 위치를 판단하는 표시장치.
  7. 삭제
  8. 서로 이격된 적어도 4개의 신호 송신부 및 상기 적어도 4개의 신호 송신부를 선택하여 온(on)시키는 모드 선택부를 구비하는 송신 유닛이 송신한 신호를 수신 유닛을 통하여 적어도 2프레임 동안 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호로부터 상기 서로 다른 프레임에서 상기 신호 송신부의 위치 변화를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 신호 송신부의 위치 변화를 반영하여 객체의 위치를 표시하는 단계를 포함하는 객체의 위치 표시방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 송신 유닛은 적어도 4개의 신호 송신부에서 각각 신호를 송신하고, 상기 각각의 신호 송신부의 2차원 좌표로부터 상기 각각의 신호 송신부의 3차원 상에서의 위치를 판단하는 객체의 위치 표시방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 각각의 신호 송신부의 3차원 상에서의 위치 판단은 포즈 에스티메이션 방법으로 수행되는 객체의 위치 표시방법.
  15. 삭제
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