KR102090380B1 - 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다양한 3차원 위치 좌표 인식 장치는 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하는 광 송신부, 상기 광 송신부에서 조사되어 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신하는 광 수신부 및 상기 광 수신부 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 상기 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출하는 위치 산출부를 포함한다.

Description

3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법{DEVICE FOR RECOGNIZING 3 DIMENSIONAL POSITION AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치에서 객체의 위치 좌표를 인식하여 특정 상품의 3차원 입체 영상을 선택적으로 표출하거나 상품의 특징 및 신미감을 최대한 부각시키는 등 다양한 용도로 활용할 수 있는 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 백화점이나 상점, 전시장 등을 비롯한 다양한 장소에서 특정 상품에 대한 전시나 홍보 등을 행하는 경우, 일정 장소나 진열장 등에 해당 상품을 위치시킨 상태에서, 그 주위에 해당 상품의 안내를 위한 디스플레이 장치를 별도로 설치하거나 해당 상품에 대한 인쇄물 등을 구비하여 전시 또는 홍보하게 된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 상품 전시 또는 홍보 방법은 단순히 기 입력 또는 기록된 정보를 나열할 뿐이어서 관람객과의 상호작용(interaction)에 미흡하며, 관람객의 이목을 끌기 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0085024 (2013.07.26), 3쪽 내지 4쪽
본 발명은 객체의 위치 좌표를 인식하여 특정 상품의 3차원 입체 영상을 선택적으로 표출하거나 상품의 특징 및 신미감을 최대한 부각시키는 등 3차원 입체 영상을 제어할 수 있는 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 제공한다.
본 발명을 인식된 3차원 위치 좌표를 이용하여 3차원 영상을 이동하거나 회전시켜 상품의 정보를 보다 능동적인 형태로 표출할 수 있는 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 제공한다.
본 발명은 센서를 이용한 3차원 위치 좌표 계산 방법을 이용하여 상품에 대한 전시 및 홍보 효과를 극대화할 수 있는 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 제공한다.
본 발명은 3차원 디스플레이를 이용하여 특정 상품 및 그에 대한 안내를 가상으로 표출하여, 관람객의 시선을 집중시키며, 또한 특정 상품에 대한 전시나 홍보 등을 보다 독특하고 적극적으로 진행할 수 있는 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치는 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하는 광 송신부, 상기 광 송신부에서 조사되어 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신하는 광 수신부 및 상기 광 수신부 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 상기 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출하는 위치 산출부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 3차원 위치 좌표 인식 장치는 상기 산출된 위치 좌표를 기초로 상기 3차원 입체 영상의 위치 또는 동작을 제어하는 3차원 입체 영상 제어부를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 3차원 입체 영상 제어부는 상기 위치 좌표에 대응되는 위치에 디스플레이된 3차원 입체 영상을 선택하거나, 상기 객체의 위치 좌표의 변동 방향으로 상기 디스플레이된 3차원 입체 영상을 이동시킨다.
일 실시예에서, 상기 광 송신부는 2차원으로 배열된 광원 어레이(array)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광 송신부는 수직으로 광을 조사하는 제1 광원 어레이와 기 설정된 경사각으로 광을 조사하는 제2 광원 어레이를 포함하되, 상기 광 송신부에는 제1 광원 어레이와 제2 광원 어레이가 각각 교차로 배열된다.
일 실시예에서, 상기 광 송신부는 각각의 광원이 조사 각도를 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 수신부에서 광이 수신되지 않은 위치가 검출되는 경우, 상기 위치 산출부는 해당 위치를 기초로 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 산출한 후, 상기 광 송신부에 조사 각도 제어 신호를 전송하며 상기 조사 각도 제어 신호가 수신되는 경우, 상기 광 송신부는 각 광원이 조사 각도를 조정한다.
일 실시예에서, 상기 위치 산출부는 광 수신부에서 수신되는 평균 광량을 기초로 하기 수학식 2에 의해 광이 수신되지 않는 위치를 검출한다.
[수학식 2]
Figure 112018041354415-pat00001
여기에서, Savg는 광 수신부의 각 광 센서에서 수신된 광량을 평균한 평균 광량, Sx는 x 위치의 광 센서에 수신된 광량, δx는 x 위치에 따른 보상 계수
일 실시예에서, 상기 위치 산출부는 상기 산출된 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 기초로 조사 각도를 조정할 광원의 개수 및 조사 각도를 포함하는 조사 각도 제어 신호를 생성하여 상기 광 송신부에 전송하되, 상기 조사 각도를 조정할 광원의 개수는 하기 수학식 3에 의해 산출되고, 상기 조사 각도는 하기 수학식 4에 의해 산출된다.
[수학식 3]
Figure 112018041354415-pat00002
여기에서, Xend는 x 축의 끝단(x=0 또는 x=end), x는 객체의 x 위치 좌표 값, a는 기 설정된 문턱 값, n은 조사 각도를 조정할 광원의 개수, α1은 제1 보상 계수, α2는 제2 보상 계수, β2는 제3 보상 계수, w는 객체에 의해 광이 가리워진 길이(광이 가리워진 광 센서 영역의 길이), Ldistance는 광 송신부(120)와 광 수신부(130) 사이의 거리, Dresolution은 센서 사이의 거리
[수학식 4]
Figure 112018041354415-pat00003
여기에서, θ는 조사 각도, γ는 제4 보상 계수, θset는 설정 각도
일 실시예에서, 상기 광 수신부는 상기 광 송신부에 대응하여 2차원으로 배열된 광 센서 어레이를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광수신부는 각각의 광 센서가 대응되는 광원의 조사 각도에 따라 수광 각도를 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 방법은 디스플레이 패널에 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 디스플레이하는 단계, 광 송신부가 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하는 단계, 광 수신부가 상기 광 송신부에서 조사되어 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신하는 단계 및 위치 산출부가 상기 광 수신부 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 상기 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 3차원 위치 좌표 인식 방법은 3차원 입체 영상 제어부가 상기 위치 산출부에서 산출된 위치 좌표를 기초로 3차원 입체 영상의 위치 또는 동작을 제어하는 단계를 더 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은 객체의 위치 좌표를 인식하여 특정 상품의 3차원 입체 영상을 선택적으로 표출하거나 상품의 특징 및 신미감을 최대한 부각시키는 등 3차원 입체 영상을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은 인식된 3차원 위치 좌표를 이용하여 3차원 영상을 이동하거나 회전시켜 상품의 정보를 보다 능동적인 형태로 표출할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은 센서를 이용한 3차원 위치 좌표 계산 방법을 이용하여 상품에 대한 전시 및 홍보 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은 할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은 3차원 디스플레이를 이용하여 특정 상품 및 그에 대한 안내를 가상으로 표출하여, 관람객의 시선을 집중시키며, 또한 특정 상품에 대한 전시나 홍보 등을 보다 독특하고 적극적으로 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 본체의 구성을 나타내는 도면
도 3은 도 1의 디스플레이 장치에 포함된 3차원 위치 좌표 인식 장치의 구성을 나타내는 도면
도 4는 광을 이용하여 객체의 x, y 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타내는 도면
도 5는 광을 이용하여 객체의 z 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 설명하는 흐름도
이하, 본 발명에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 본체(110), 광 송신부(120) 및 광 수신부(130)를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널을 통해 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상(140)을 디스플레이하고, 디스플레이 장치 전면에 위치하는 객체의 위치 좌표를 인식하여 3차원 입체 영상을 선택적으로 표출하거나 특징(예를 들어, 상품의 일부분 또는 구성의 특징 등) 및 신미감을 최대한 부각시키는 등 3차원 입체 영상을 제어한다. 예를 들어, 위치 좌표의 인식 대상이 되는 객체는 사용자(또는, 관람객)의 신체 일부(예를 들어, 손, 손가락, 발, 머리 등) 또는 사용자에 의해 움직임이 제어되는 물건을 포함한다.
본체(110)는 디스플레이 패널을 포함하며, 관리자의 제어에 따라 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상(140)을 디스플레이한다. 광 송신부(120)와 광 수신부(130)는 본체(110)에 구비될 수 있다. 도 1의 광 송신부(120)와 광 수신부(130)의 위치는 설명의 편의를 위해 도시한 것이며, 구현 예에 따라 해당 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 본체(110)의 광 송신부(120)와 광 수신부(130)가 각각 본체(110)의 좌측과 우측에 구비될 수도 있고, 광 송신부(120)와 광 수신부(130)가 각각 본체(110)의 하부와 상부에 구비될 수도 있다.
광 송신부(120)는 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사한다. 예를 들어, 도 1과 같이 광 송신부(120)가 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사할 수 있도록, 본체(110)의 상부에 돌출하여 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 광 송신부(120)는 2차원 평면으로 배열된 광원 어레이(array)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 송신부(120)는 비가시 영역의 광(예를 들어, 적외선, 자외선 등)을 발광하는 광원을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 광 송신부(120)는 수직으로 광을 조사하는 제1 광원 어레이와 기 설정되어 고정된 경사각으로 광을 조사하는 제2 광원 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 광 송신부(120)에는 제1 광원 어레이와 제2 광원 어레이가 각각 교차로 배열될 수 있다.
다른 실시예에서, 광 송신부(120)는 2차원으로 배열된 광원 어레이를 포함하고, 각 광원은 제어에 따라 조사 각도를 조정할 수 있다.
광 수신부(130)는 광 송신부(120)에서 조사되어 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신한다. 일 실시예에서, 광 수신부(130)는 광 송신부(120)에 대응하여 2차원으로 배열된 광 센서 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 송신부(120)가 수직으로 광을 조사하는 제1 광원 어레이와 기 설정되어 고정된 경사각으로 광을 조사하는 제2 광원 어레이를 포함하는 경우, 광 수신부(130)는 수직으로 광을 수신하는 제1 센서 어레이와 기 설정되어 고정된 경사각으로 광을 수신하는 제2 센서 어레이를 포함할 수 있다. 또는, 광 송신부(120)가 각 제어에 따라 조사 각도를 조정할 수 있는 광원을 포함하는 경우, 광 수신부(130)는 수신 각도를 조정할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 또는, 광 송신부(120)가 각 제어에 따라 조사 각도를 조정할 수 있는 광원을 포함하는 경우, 제작 원가의 절 감을 위해 광 수신부(130)는 기 설정된 수신 각도로 고정된 센서를 포함할 수도 있다.
3차원 입체 영상(140)은 전시 대상 상품을 모델링한 영상으로 관리자에 의해 제어되거나 사용자(또는, 관람객)에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 본체의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상품 전시용 디스플레이 장치(100)의 본체(110)는 전면에 디스플레이 패널(20)이 구비된 케이스 내 공간에 전시 대상 상품을 수납한 후, 디스플레이 패널(20)을 선택적으로 구동시켜 해당 상품에 대한 전시 및 홍보 효과를 극대화 시킬 수 있다.
상품 전시용 디스플레이 장치는 금속재질로 이루어진 사각틀 형상을 갖는 프레임(10)의 전면과 후면에 각각 투명 디스플레이 패널(20) 및 후면커버(30)가 설치되어, 내부에 일정 공간이 형성되는 케이스 형태를 이루도록 구성된다.
사각틀 형상을 갖는 프레임(10)의 하측 부분에는 컴퓨팅 하드웨어(50)가 내장되는 소정 공간이 구비되며, 해당 공간에는 설치패널(40)이 착탈 가능한 구조로 설치된다.
설치패널(40)은 그 단면이 "┛" 형상을 갖도록 절곡 형성되어 구성된 상태에서, 그 상면에는 컴퓨팅 하드웨어(50)가 내장된다. 예를 들어, 컴퓨팅 하드웨어(50)는 전원부, 메인보드, 메모리, 그래픽카드, 네트워크카드, 사운드카드 등을 포함한다. 설치패널(40)의 후면에는 전원 케이블 접속단자, USB 포트 등을 포함하는 각종 접속포트 및 방열홀이 천공되어 구성된다.
프레임(10)의 전면에는 테두리 부재(22)를 매개로 디스플레이 패널(20)이 설치되는데, 디스플레이 패널(20)은 공지의 투명 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 필름사이에 액정층이 형성되어 구성된다. 디스플레이 패널(20)은 소정의 제어 프로그램의 구동에 의해 전압제어를 통해 선택적으로 투명상태의 창으로 전환되면서, 그 후면이 투시 가능한 상태가 되도록 이루어진다.
디스플레이 패널(20)은 불투명 상태에서는 해당 상품에 대한 영상을 3차원 입체 영상으로 디스플레이하고, 투명 상태에서는 내부 공간에 있는 상품을 볼 수 있도록 후면이 투시 가능한 상태로 전환되는 투명 3D 디스플레이 패널로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 패널(20)은 안경 착용형 방식의 3차원 입체 영상을 생성하여 디스플레이할 수 있다. 다른 구현예에서, 디스플레이 패널(20)은 안경 비착용형 방식의 3차원 입체 영상을 생성하여 디스플레이할 수도 있다. 예를 들어, 안경 착용형 방식의 경우, FPR 좌우영상의 공간분할을 이용하는 FPR(Flim-type Patterned Retarder) 방식 또는 좌우영상의 시간분할을 이용하는 SG(Shuttered Glass) 방식을 포함한다.
일 실시예에서, 프레임(10)의 전면에 설치되는 디스플레이 패널(20)은 상부가 후방을 향해 5ㅀ 내지 30ㅀ 범위의 기울기를 갖도록 경사지게 설치될 수 있다.
프레임(10)의 후면에 회동 개폐 가능한 구조로 설치되는 후면커버(30)는 직사각판 형태로 이루어져, 선택적으로 개폐되면서 케이스 내부의 공간을 개방시키도록 구성된다. 후면커버(30)의 하단부는 한 쌍의 힌지(hinge)를 통해 프레임(10)가 연결되며, 상단부는 고정나사(34) 등과 같은 고정수단을 통해 프레임(10)과 체결될 수 있다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치에 포함된 3차원 위치 좌표 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 3차원 위치 좌표 인식장치는 광 송신부(120), 광 수신부(130), 위치 산출부(310), 3차원 입체 영상 제어부(320) 및 디스플레이 패널(330)을 포함한다.
디스플레이 장치(100)는 3차원 위치 좌표 인식장치를 구비하며, 해당 3차원 위치 좌표 인식장치를 이용하여 디스플레이 장치 전면에 위치하는 객체의 위치 좌표를 인식하고, 3차원 입체 영상을 선택적으로 표출하거나 특징(예를 들어, 상품의 일부분 또는 구성의 특징 등) 및 신미감을 최대한 부각시키는 등 3차원 입체 영상을 제어한다.
광 송신부(120), 광 수신부(130) 및 디스플레이 패널(330)은 도 1에서 설명한 바와 같다. 광 송신부(120)는 디스플레이 패널(330) 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하고, 광 수신부(130)는 광 송신부(120)에서 조사되어 디스플레이 패널(330) 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신한다. 위치 산출부(310)는 광 송신부(120)에서 광이 조사된 경우, 광 수신부(130) 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출한다.
3차원 입체 영상 제어부(320)는 위치 산출부(310)에서 산출된 위치 좌표를 기초로 3차원 입체 영상의 위치 또는 동작을 제어한다. 예를 들어서, 3차원 입체 영상 제어부(320)는 위치 좌표에 대응되는 위치에 디스플레이된 3차원 입체 영상을 선택하거나, 객체의 위치 좌표의 변동 방향으로 디스플레이된 3차원 입체 영상을 이동시킬 수 있다. 또는, 3차원 입체 영상 제어부(320)는 해당 위치에 대응되는 상품의 특징(예를 들어, 상품의 일부분 또는 구성의 특징 등)을 확대하거나 강조하여 디스플레이할 수도 있다. 해당 제어 내용은 객체의 움직임, 객체의 위치 또는 기 정의된 설정에 따라 달라질 수 있다.
이하에서는 위치 산출부(310)가 객체의 위치 좌표를 산출하는 과정을 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위해, 도 1과 같이 디스플레이 패널(330)의 정면을 기준으로 x축은 횡방향, y축은 종방향, z축은 후면방향으로 설정된 경우를 가정한다.
도 4는 광을 이용하여 객체의 x, y 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 5는 광을 이용하여 객체의 z 위치 좌표를 산출하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 3차원 위치 좌표 인식에 이용될 광 송신부(120)와 광 수신부(130)의 배치 구조에서 좌표 계산을 위한 기준 위치 A, B, C, D, E, F, G, H 및 객체 (X,Y)의 위치를 2차원 공간으로 단순화한 도면이다.
도 4를 참조하면, 객체의 x 위치 좌표를 산출하기 위해 3차원 위치 좌표 인식장치는 광 송신부(120)와 광 수신부(130)를 동시에 ON 시킨다. 일 실시예에서, 광 송신부(120)와 광 수신부(130)는 송수신 쌍(광원 및 그에 대응되는 광 센서)을 x 방향으로 좌측 끝(x=0 위치)에서부터 차례로 한 쌍씩만 ON 시킬 수 있다.
전방(z=0 위치)에서 x 방향으로 좌측 끝(x=0 위치)에서부터 우측 끝(x=end 위치)까지 차례로 송수신 쌍(광원 및 그에 대응되는 광 센서)을 한 쌍씩만 ON시키는 과정이 종료된 경우, 3차원 위치 좌표 인식장치는 후방 방향으로 z 값을 바꿔가며 상기 과정을 반복한다. 즉, 광 송신부(120)와 광 수신부(130)는 z 값을 바꿔가며 송수신 쌍(광원 및 그에 대응되는 광 센서)을 x 방향으로 좌측 끝(x=0 위치)에서부터 차례로 한 쌍씩만 ON 시키는 과정을 반복한다.
위치 산출부(310)는 광 수신부(130) 가운데 광이 수신되지 않은 센서의 위치를 기초로 3차원 공간에 위치하는 객체의 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 산출한다. 즉, 광 송신부(120)의 광원에서 조사된 광이 객체에 의해 차단된 경우 광 수신부(130)의 센서가 광을 수신하지 못하므로 해당 위치가 바로 객체의 x 위치 좌표가 될 수 있다. 또한, z축 방향으로 광 수신부(130)의 센서가 광을 수신하지 못한 깊이가 해당 객체의 z 위치 좌표가 될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 A위치에서 조사된 광이 객체에 의해 차단되어 B 위치의 센서가 광을 수신하지 못한 경우, 객체의 x 위치 좌표는 B 위치가 될 수 있다. 또한, 도 5에서, 전면에서부터 Za 위치까지 조사된 광이 객체에 의해 차단되어 Zb 위치의 센서까지 광을 수신하지 못한 경우, 객체의 z 위치 좌표는 Zb 위치가 될 수 있다.
x 위치 좌표와 z 위치 좌표가 산출된 경우, 3차원 위치 좌표 인식장치는 광 송신부(120)의 광원의 조사 각도와 광 수신부(130)의 센서의 수신 각도를 조정하여 객체의 y 위치 좌표를 산출한다. 예를 들어, 3차원 위치 좌표 인식장치는 송수신 쌍(광원 및 그에 대응되는 광 센서)을 사선이 되도록 조정하여 물체가 가리는 위치의 y 위치 좌표를 산출할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 위치 A, B, C, D, E, F의 좌표를 이용하여 객체의 y 위치 좌표를 산출하는 과정을 설명하기로 한다. 객체(X,Y)가 A 위치의 광원에서 조사된 광을 가려서 B 위치의 센서에서 광이 수신되지 않은 경우, 위치 산출부(310)는 객체의 x 위치 좌표를 B(또는, A)로 산출할 수 있다.
또한, 광 송신부(120)의 광원의 조사 각도와 광 수신부(130)의 센서의 수신 각도가 조정된 후, 객체(X,Y)가 C 위치의 광원에서 조사된 광을 가려서 D 위치의 센서에서 광이 수신되지 않은 경우, 위치 산출부(310)는 C 위치와 D 위치 사이의 거리, F 위치와 G 위치 사이의 거리를 이용하여 직선 C-D 의 함수(기울기)를 산출할 수 있다. F 위치와 G 위치 사이의 거리는 미리 설정된 값이다.
위치 산출부(310)는 하기 수학식 1을 이용하여 객체의 y 위치 좌표를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018041354415-pat00004

일 실시예에서, 위치 산출부(310)는 광 수신부에서 수신되는 평균 광량을 기초로 하기 수학식 2에 의해 광이 수신되지 않는 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 옆 광원에서 방사된 광의 일부가 수신되거나, 광 송신부의 광원에서 조사된 광이 아닌 외부에서 수신되는 광이 수신될 수도 있으므로, 위치 산출부(310)는 광 수신부에서 수신되는 평균 광량을 기초로 하기 수학식 2에 의해 광이 수신되지 않는 위치를 검출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018041354415-pat00005
여기에서, Savg는 광 수신부의 각 광 센서에서 수신된 광량을 평균한 평균 광량, Sx는 x 위치의 광 센서에 수신된 광량, δx는 x 위치에 따른 보상 계수를 나타낸다. X 축을 기준으로 중앙 위치가 아닌 주변 위치의 경우 다른 광원에 의해 수신되는 광량의 영향이 적으므로, 해당 광량을 보상하기 위한 계수이다. δx는 실험적으로 산출되어 미리 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 객체의 x 위치 좌표와 z 위치 좌표가 산출된 경우, 위치 산출부(310)는 산출된 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 기초로 조사 각도를 조정할 광원의 개수 및 조사 각도를 포함하는 조사 각도 제어 신호를 생성하여 상기 광 송신부에 전송할 수 있다. 3차원 위치 좌표 인식장치는 조사 각도 제어 신호를 기초로 광 송신부(120)의 광원의 조사 각도와 광 수신부(130)의 센서의 수신 각도를 조정하여 객체의 y 위치 좌표를 산출한다.
일 실시예에서, 위치 산출부(310)는 하기 수학식 3을 이용하여 조사 각도를 조정할 광원의 개수를 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018041354415-pat00006
여기에서, Xend는 x 축의 끝단(x=0 또는 x=end), x는 객체의 x 위치 좌표 값, a는 기 설정된 문턱 값, n은 조사 각도를 조정할 광원의 개수, α1은 제1 보상 계수, α2는 제2 보상 계수, β2는 제3 보상 계수, w는 객체에 의해 광이 가리워진 길이(광이 가리워진 광 센서 영역의 길이), Ldistance는 광 송신부(120)와 광 수신부(130) 사이의 거리, Dresolution은 센서 사이의 거리를 나타낸다. 제1 보상 계수, 제2 보상 계수, 제3 보상 계수는 관리자에 의해 기 설정되어 입력될 수 있다. Ldistance와 Dresolution은 각각 미리 계산되어 입력될 수 있다.
일 실시예에서, 위치 산출부(310)는 하기 수학식 4를 이용하여 광원의 조사 각도를 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112018041354415-pat00007
여기에서, θ는 조사 각도, γ는 제4 보상 계수, θset는 설정 각도를 나타낸다. 여기에서, 조사 각도는 x축을 기준으로 수직(y축 방향) 방향으로의 각도를 나타낸다. 제4 보상 계수는 관리자에 의해 기 설정되어 입력될 수 있다. 객체의 x 위치 좌표가 x 축의 끝단(x=0 또는 x=end)과 가까운 경우(즉, |Xend - x| < a )에 조사 각도를 높게 설정하고, 객체의 x 위치 좌표가 중간 영역 인 경우(즉, |Xend - x| > a)에는 기 설정된 각도로 조사 각도를 설정한다.
수학식 2 내지 수학식 4과 같이, 광이 수신되지 않는 위치를 검출하는 방식이나, 조사 각도를 조정할 광원의 개수 및 조사 각도를 산출하는 방식은 하나의 실시 예이며, 구현 예에 따라 방식이 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 위치 좌표 인식 장치를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치가 디스플레이 패널에 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 디스플레이한다(단계 S610).
디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치를 산출하기 위해, 광 송신부(120)가 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하고(단계 S620), 광 수신부(130)가 광 송신부(120)에서 조사되어 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신한다(단계 S630).
위치 산출부(310)는 광 수신부(130) 가운데 광이 수신되지 않은 센서의 위치를 기초로 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출한다(단계 S640). 광이 수신되지 않은 센서를 검출하고, 객체의 위치를 산출하는 과정은 상기 수학식 1 내지 수학식 4 및 도면 4 내지 도면 5에서 설명한 바와 같다.
3차원 입체 영상 제어부(320)는 위치 산출부(310)에서 산출된 위치 좌표를 기초로 3차원 입체 영상의 위치 또는 동작을 제어한다(단계 S650).
도 1 내지 도 6을 통해 설명된 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
모듈(module)이라 함은 명세서에서 설명되는 각각의 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 3차원 위치 좌표 인식 장치 및 이를 이용한 3차원 위치 좌표 인식 방법으로 구현할 수 있다.
100 : 디스플레이 장치
110 : 본체
120 : 광 송신부
130 : 광 수신부

Claims (13)

  1. 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하는 광 송신부;
    상기 광 송신부에서 조사되어 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신하는 광 수신부; 및
    상기 광 수신부 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 상기 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출하는 위치 산출부를 포함하는, 공간 상에서 객체의 3차원 위치 좌표를 인식하는 장치로서,
    상기 광 송신부는, 2차원으로 배열된 광원 어레이(array)를 포함하고,
    상기 광 송신부는, 각각의 광원이 조사 각도를 조정할 수 있고,
    상기 광 수신부에서 광이 수신되지 않은 위치가 검출되는 경우, 상기 위치 산출부는 해당 위치를 기초로 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 산출한 후, 상기 광 송신부에 조사 각도 제어 신호를 전송하며,
    상기 조사 각도 제어 신호가 수신되는 경우, 상기 광 송신부는 각 광원이 조사 각도를 조정하고,
    상기 위치 산출부는, 광 수신부에서 수신되는 평균 광량을 기초로 하기 수학식 2에 의해 광이 수신되지 않는 위치를 검출하는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112019090000171-pat00017

    여기에서, Savg는 광 수신부의 각 광 센서에서 수신된 광량을 평균한 평균 광량, Sx는 x 위치의 광 센서에 수신된 광량, δx는 x 위치에 따른 보상 계수
  2. 전시 대상 상품의 3차원 입체 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간에 광을 조사하는 광 송신부;
    상기 광 송신부에서 조사되어 상기 디스플레이 패널 상의 전면 3차원 공간을 경과한 광을 수신하는 광 수신부; 및
    상기 광 수신부 가운데 광이 수신되지 않은 위치를 기초로 상기 3차원 공간에 위치하는 객체의 위치 좌표를 산출하는 위치 산출부를 포함하는, 공간 상에서 객체의 3차원 위치 좌표를 인식하는 장치로서,
    상기 광 송신부는, 2차원으로 배열된 광원 어레이(array)를 포함하고,
    상기 광 송신부는, 각각의 광원이 조사 각도를 조정할 수 있고,
    상기 광 수신부에서 광이 수신되지 않은 위치가 검출되는 경우, 상기 위치 산출부는 해당 위치를 기초로 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 산출한 후, 상기 광 송신부에 조사 각도 제어 신호를 전송하며,
    상기 조사 각도 제어 신호가 수신되는 경우, 상기 광 송신부는 각 광원이 조사 각도를 조정하고,
    상기 위치 산출부는, 상기 산출된 x 위치 좌표와 z 위치 좌표를 기초로 조사 각도를 조정할 광원의 개수 및 조사 각도를 포함하는 조사 각도 제어 신호를 생성하여 상기 광 송신부에 전송하되,
    상기 조사 각도를 조정할 광원의 개수는 하기 수학식 3에 의해 산출되고, 상기 조사 각도는 하기 수학식 4에 의해 산출되는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
    [수학식 3]
    Figure 112019090000171-pat00018

    여기에서, Xend는 x 축의 끝단(x=0 또는 x=end), x는 객체의 x 위치 좌표 값, a는 기 설정된 문턱 값, n은 조사 각도를 조정할 광원의 개수, α1은 제1 보상 계수, α2는 제2 보상 계수, β2는 제3 보상 계수, w는 객체에 의해 광이 가리워진 길이(광이 가리워진 광 센서 영역의 길이), Ldistance는 광 송신부(120)와 광 수신부(130) 사이의 거리, Dresolution은 센서 사이의 거리
    [수학식 4]
    Figure 112019090000171-pat00019

    여기에서, θ는 조사 각도, γ는 제4 보상 계수, θset는 설정 각도
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산출된 위치 좌표를 기초로 상기 3차원 입체 영상을 위치 또는 동작을 제어하는 3차원 입체 영상 제어부를 더 포함하는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 3차원 입체 영상 제어부는,
    상기 위치 좌표에 대응되는 위치에 디스플레이된 3차원 입체 영상을 선택하거나, 상기 객체의 위치 좌표의 변동 방향으로 상기 디스플레이된 3차원 입체 영상을 이동시키는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 송신부는
    수직으로 광을 조사하는 제1 광원 어레이와 기 설정된 경사각으로 광을 조사하는 제2 광원 어레이를 포함하되,
    상기 광 송신부에는 제1 광원 어레이와 제2 광원 어레이가 각각 교차로 배열되는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 수신부는
    상기 광 송신부에 대응하여 2차원으로 배열된 광 센서 어레이를 포함하는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광 수신부는
    각각의 광 센서가 대응되는 광원의 조사 각도에 따라 수광 각도를 조정할 수 있는, 3차원 위치 좌표 인식 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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