KR102101375B1 - 3D stereoscopic imaging system using single optical channel and detector - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여 3차원 영상 시스템을 구현하는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는, 투명 회절판의 회전을 조절함으로써, 좌측, 우측 영상을 번갈아 가면서 획득하도록 이루어지되, 투명 회절판의 회전 각도제어 및 카메라를 통한 영상 획득의 제어, 액티브 셔터(active shutter) 방식의 3차원 안경의 제어를 제어부에서 행하도록 이루어져, 사용자가 상기 3차원 안경을 착용하여, 컴퓨터나 프로젝터로 실시간적으로 출력되는 3차원 영상을 관찰할 수 있게 해주는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 1개의 카메라와, 1개의 투명회절판을 구비하되, 투명 회절판이 좌측과 우측으로 회전하도록 이루어지며, 카메라는 투명 회절판이 좌측과 우측의 회전에 따라 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 획득하고, 영상출력부를 통해 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 출력하는 입체영상 관찰 시스템에 있어서, 투명 회절판의 하단에 모터의 회전축이 장착되고, 모터구동부는 모터제어신호에 따라 모터를 구동시키며, 제어부는, 모터가 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 하는 모터 제어신호를 생성하여, 모터구동부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
영상출력부에 디스플레이되는 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 영상출력부에 디스플레이되는 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되는, 액티브 셔터방식 안경부를 더 구비한다.The present invention relates to a stereoscopic imaging system and a real-time observation system using a monocular camera, which implements a 3D imaging system using one camera and one transparent diffraction plate, and more specifically, controls rotation of the transparent diffraction plate. By doing so, the left and right images are alternately acquired, but the rotation angle control of the transparent diffraction plate, the control of image acquisition through the camera, and the control of the active shutter type 3D glasses are performed by the control unit. It relates to a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera, which allows a user to observe the 3D image output in real time to a computer or a projector by wearing the 3D glasses.
The present invention is provided with one camera and one transparent diffraction plate, wherein the transparent diffraction plate is made to rotate to the left and right, and the camera displays the left and right images according to the rotation of the left and right transparent diffraction plates. In a three-dimensional image observation system that alternately acquires and alternately outputs a left image and a right image through an image output unit, a rotating shaft of the motor is mounted at the bottom of the transparent diffraction plate, and the motor driving unit drives the motor according to the motor control signal. The control unit is characterized in that it generates a motor control signal to rotate the motor alternately to the left and right, and outputs it to the motor driving unit.
When the image displayed on the image output unit is the left image, the left-eye glasses portion becomes transparent and the right-eye glasses portion becomes transparent, and when the image displayed on the image output portion is the right image, the right-eye glasses portion becomes transparent and the left-eye glasses portion becomes transparent. It is further provided with an active shutter type eyewear.

Description

단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템{3D stereoscopic imaging system using single optical channel and detector}{3D stereoscopic imaging system using single optical channel and detector}

본 발명은, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여 3차원 영상 시스템을 구현하는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는, 투명 회절판의 회전을 조절함으로써, 좌측, 우측 영상을 번갈아 가면서 획득하도록 이루어지되, 투명 회절판의 회전 각도제어 및 카메라를 통한 영상 획득의 제어, 액티브 셔터(active shutter) 방식의 3차원 안경의 제어를 제어부(MCU)에서 행하도록 이루어져, 사용자가 상기 3차원 안경을 착용하여, 컴퓨터나 프로젝터로 실시간적으로 출력되는 3차원 영상을 관찰할 수 있게 해주는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic imaging system and a real-time observation system using a monocular camera, which implements a 3D imaging system using one camera and one transparent diffraction plate, and more specifically, controls rotation of the transparent diffraction plate. By doing so, the left and right images are alternately acquired, but the rotation angle control of the transparent diffraction plate, the control of image acquisition through the camera, and the control of the active shutter type 3D glasses are performed by the control unit (MCU). It relates to a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera that allows a user to observe the 3D image output in real time to a computer or a projector by wearing the 3D glasses.

일반적으로, 도 1에서와 같이, 사람의 동공 사이의 거리(interpupillary)의 거리는 60-65mm로 일정하며, 사람이 대상이 되는 물체를 바라보는 경우, 두 눈과 물체 사이에 시야 각이 생기는데 이 각도에 따라 3차원 영상의 깊이가 달라지게 된다. 이 각도를 조절함으로써 3차원 영상의 깊이를 조절하고 정확한 시각 정보를 제공할 수 있게 된다.In general, as shown in Figure 1, the distance between the pupils of the person (interpupillary) is constant 60-65mm, when a person is looking at the target object, the angle of view between the two eyes and the object occurs Depending on the depth of the 3D image is changed. By adjusting this angle, the depth of the 3D image can be adjusted and accurate visual information can be provided.

종래에 3차원 영상을 구현하기 위해서는 2개의 카메라를 사용하여 구현하였다. 이 경우 2개의 서로 다른 카메라로부터 획득한 영상의 특성은 서로 다르며, 이로부터 3차원 영상을 획득할 경우, 영상의 오차가 생기게 되고, 이로 인해 3차원 영상 관찰 시 관찰자가 시각 피로를 가져온다. 또한 서로 다른 2대의 카메라를 사용하기 때문에 많은 비용 필요하다.In order to implement a 3D image in the past, two cameras were used. In this case, the characteristics of the images obtained from the two different cameras are different, and when obtaining a 3D image therefrom, an error occurs in the image, which causes the observer to experience visual fatigue when observing the 3D image. It is also expensive because it uses two different cameras.

3차원 영상 획득을 위해 단일 카메라를 사용하는 경우, 획득한 영상의 특성들이 동일하므로, 3차원 영상을 획득하게 되면 시각 피로가 없어진다.When a single camera is used for acquiring a 3D image, the characteristics of the acquired image are the same, so that acquiring a 3D image eliminates visual fatigue.

종래기술로서, 국내 공개특허 제10-2007-0088876호는 근접 대상물의 입체동영상을 촬영하기 위한 입체동영상촬영장치에 관한 것으로, 근접 대상물의 입체동영상을 촬영하기 위해, 1개 카메라와 투명판재로 입체동영상을 생성하되, 원형의 투명판재에서, 투명판재의 외곽부분의 일부분이 빈공간을 형성한 통과부와, 투명판재의 외곽부분중 나머지부분으로 빈공간이 아닌 부분을 굴절부로 한다. 회동수단의 회전에 의해서 투명판재가 회전하여 굴절부가 카메라렌즈군의 광축 주위를 차단할 경우 입사되는 영상은 굴절부의 굴절률에 따라서 굴절되며, 통과부가 카메라렌즈군의 광축에 위치할 경우 입사되는 영상은 굴절없이 그대로 통과하게 된다. 따라서 투명판재의 주기적인 회전에 의해서 굴절된 영상과 굴절되지않은 영상 등 두개의 영상을 얻을 수 있으며, 이 서로 다른 2개의 영상으로부터 3차원 영상을 제작한다. As a conventional technique, Korean Patent Publication No. 10-2007-0088876 relates to a stereoscopic video photographing apparatus for photographing a stereoscopic video of a proximate object, and in order to photograph a stereoscopic video of a proximate object, it is stereoscopic with one camera and a transparent plate. A video is generated, but in a circular transparent plate, a portion of the outer portion of the transparent plate that forms an empty space and a portion of the outer portion of the transparent plate that is not an empty space are refracted portions. When the transparent plate is rotated by the rotation of the rotating means and the refracting part blocks around the optical axis of the camera lens group, the incident image is refracted according to the refractive index of the refracting part, and when the passing part is positioned on the optical axis of the camera lens group, the incident image is refracted Without passing through. Therefore, two images, such as an image that is refracted and an image that is not refracted, can be obtained by periodically rotating the transparent plate, and a three-dimensional image is produced from these two different images.

즉, 국내 공개특허 제10-2007-0088876호는 투명판재를 통한 영상을 획득한 경우는 굴절률의 변화로 인해서 영상의 특성(초점 거리)에 변화가 생기며, 반면에 투명판재을 통하지 않고 공기 중에서 영상을 획득한 경우는 영상의 특성(초점 거리)에 변화가 생기지 않게 되며, 이렇게 영상의 특성이 서로다른 2개의 2차원 영상을 사용하여 3차원 영상을 제작한 경우 관찰자의 입장에서 시각적 피로를 느끼게 된다.That is, in Korean Patent Publication No. 10-2007-0088876, when an image is obtained through a transparent plate, a change in the characteristics of the image (focal length) occurs due to a change in the refractive index, whereas, on the other hand, an image in the air is not passed through the transparent plate. In the case of acquiring, there is no change in the characteristics (focal length) of the image, and when a 3D image is produced using two 2D images having different characteristics of the image, the viewer may feel visual fatigue.

따라서, 1대의 카메라를 사용하되, 시각적 피로가 없고 실시간으로 3차원 영상을 관찰 할 수 있으며, 게다가 종래의 2개의 카메라를 사용하는 3차원 영상 시스템에 비해, 성능이 떨어지지 않는 3차원 영상 시스템이 요망된다Therefore, a 3D imaging system that uses one camera, and can observe a 3D image in real time without visual fatigue, and moreover, has a lower performance than a 3D imaging system using 2 conventional cameras is desired. do

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여, 시각적 피로를 줄이고, 저렴한, 3차원의 입체 영상 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a low-cost, three-dimensional stereoscopic imaging system by reducing visual fatigue using one camera and one transparent diffraction plate.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 구비하고, 모터에 의해 투명 회절판의 회전을 조절함으로써, 좌측, 우측 영상을 번갈아 가면서 획득하여, 3차원 영상을 획득하는, 입체 영상 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide one camera and one transparent diffraction plate, and by adjusting the rotation of the transparent diffraction plate by a motor, alternately acquire left and right images to obtain a 3D image. That is, to provide a stereoscopic imaging system.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 액티브 셔터 방식의 3차원 안경을 더 구비하되, 투명 회절판의 회전 각도제어 및 카메라를 통한 영상 획득의 제어, 액티브 셔터 방식의 3차원 안경의 제어를 제어부(MCU)에서 행하도록 이루어져, 사용자가 상기 3차원 안경을 착용하여, 컴퓨터나 프로젝터로 실시간적으로 출력되는 3차원 영상을 관찰할 수 있게 해주는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is further provided with an active shutter type 3D glasses, control of rotation angle of the transparent diffraction plate and control of image acquisition through a camera, control of active shutter type 3D glasses ( MCU) to provide a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera, allowing a user to observe the 3D image output in real time to a computer or projector by wearing the 3D glasses. will be.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 광축을 기준으로 투명 회절판을 좌측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 좌측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과를 가져오며, 반대로 투명 회절판을 우측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 우측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과를 가져오는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is that when the transparent diffraction plate is rotated to the left with respect to the optical axis, when an image of an object is acquired, the image acquisition point of view moves parallel to the left and results in obtaining an image. It is to provide a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera that, when the plate is rotated to the right, obtains an image obtained by moving the image acquisition point parallel to the right when obtaining an image of an object.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 투명 회절판의 회전 속도를 제어함에 의해, 영상의 프레임수를 조절 할 수 있으며, 또한 투명판의 회전 각도를 조절하여 사람이 인식하는 3차원 영상의 깊이를 조절할 수 있도록 하는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is, by controlling the rotation speed of the transparent diffraction plate, it is possible to adjust the number of frames of the image, and also by adjusting the rotation angle of the transparent plate to determine the depth of the 3D image recognized by a person. It is to provide a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera that can be adjusted.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 입체영상 관찰 시스템은 카메라부와 물체사이에 위치되되, 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 이루어진, 투명 회절판; 1개의 카메라를 구비하며, 투명 회절판이 좌측으로 회전된 경우에 영상 획득 시점이 좌측으로 평행 이동한 좌측 영상이 획득되며, 투명 회절판이 우측으로 회전된 경우에 영상 획득 시점이 우측으로 평행 이동한 우측 영상이 획득되되, 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 획득하는, 카메라부; 상기 카메라부로부터 교번하여 수신된 좌측 영상과 우측 영상을, 교번하여 디스플레이 하는 영상출력부; 영상출력부에 디스플레이되는 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 영상출력부에 디스플레이되는 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되는, 액티브 셔터방식 안경부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the stereoscopic image observation system of the present invention is located between the camera unit and the object, and is made to rotate alternately left and right, a transparent diffraction plate; It is provided with one camera, and when the transparent diffraction plate is rotated to the left, the image is obtained when the image acquisition time point is parallel to the left, and when the transparent diffraction plate is rotated to the right, the image acquisition time point is translated to the right. A camera unit for acquiring one right image and acquiring alternating left and right images; An image output unit alternately displaying the left image and the right image received alternately from the camera unit; When the image displayed on the image output unit is the left image, the left-eye glasses portion becomes transparent and the right-eye glasses portion becomes transparent, and when the image displayed on the image output portion is the right image, the right-eye glasses portion becomes transparent and the left-eye glasses portion becomes transparent. It is characterized in that it is made to include; active shutter type glasses part.

또한, 본 발명의 입체영상 관찰 시스템은, 1개의 카메라와, 1개의 투명회절판을 구비하되, 투명 회절판이 좌측과 우측으로 회전하도록 이루어지며, 카메라는 투명 회절판이 좌측과 우측의 회전에 따라 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 획득하고, 영상출력부를 통해 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 출력하는 입체영상 관찰 시스템에 있어서, 투명 회절판의 하단에 모터의 회전축이 장착되고, 모터구동부는 모터제어신호에 따라 모터를 구동시키며, 제어부는, 모터가 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 하는 모터 제어신호를 생성하여, 모터구동부로 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the stereoscopic image observation system of the present invention is provided with one camera and one transparent diffraction plate, and the transparent diffraction plate is made to rotate to the left and right, and the camera is configured to rotate the transparent diffraction plate to the left and right. Accordingly, in the stereoscopic image observation system that alternately acquires the left image and the right image, and alternately outputs the left image and the right image through the image output unit, a rotating shaft of the motor is mounted at the bottom of the transparent diffraction plate, and the motor driving unit is a motor. The motor is driven according to the control signal, and the control unit is characterized in that it generates a motor control signal to rotate the motor alternately left and right, and outputs it to the motor driving unit.

투명 회절판을 회전시키는 모터부를 구비하며, 제어부는, 모터가 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 하는 모터 제어신호를 생성하여, 모터구동부로 출력하며, 제어부는, 카메라부에서 획득된 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 카메라부에서 획득된 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되도록 하는, 안경제어신호를 생성하여, 액티브 셔터방식 안경부로 전송한다.It has a motor unit for rotating the transparent diffraction plate, the control unit generates a motor control signal to rotate the motor alternately rotated to the left and right, and outputs it to the motor driving unit, the control unit, the image obtained from the camera unit is the left image In one case, the left-eye glasses part becomes transparent and the right-eye glasses part becomes non-transparent, and when the image obtained from the camera part is the right image, the right-eye glasses part becomes transparent and the left-eye glasses part becomes non-transparent, thereby generating an eyeglass control signal to activate It is transferred to the shutter-type glasses section.

카메라는 CMOS 카메라이거나 CCD(Charge Coupled Device) 카메라이다.The camera is either a CMOS camera or a CCD (Charge Coupled Device) camera.

투명 회절판은 회절판틀의 회절판 삽입공에 장착되고, 회절판틀의 하면에는, 중앙에 회전축 삽입홈을 가진 막대형태의 회절판틀 결합부가 연설되어 있으며, 막대형태이며 중앙에 회전축 삽입홈을 가진 회절판틀 고정부와, 회절판틀 결합부가 결합하되, 회절판틀 고정부와 회절판틀 결합부의 사이에는 모터의 회전축이 삽입되도록 이루어진다.The transparent diffraction plate is mounted on the diffraction plate insertion hole of the diffraction plate frame, and the lower surface of the diffraction plate frame has a rod-shaped diffraction plate coupling portion having a rotation shaft insertion groove at the center, and is a rod shape and has a rotation axis insertion groove at the center. The diffraction plate frame fixing portion having a, and the diffraction plate frame coupling portion are combined, but a rotation axis of the motor is inserted between the diffraction plate frame fixing portion and the diffraction plate frame coupling portion.

모터의 회전속도는 24Hz이상이며, 모터 제어신호는 모터의 회전속도, 회전 방향 및 회전각도를 제어하기 위한 신호이다.The rotation speed of the motor is 24 Hz or more, and the motor control signal is a signal for controlling the rotation speed, rotation direction and rotation angle of the motor.

또한, 본 발명에서, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여, 3차원의 입체 영상을 제공하는 입체영상 관찰 시스템의 구동방법에 있어서, 제어부는 모터를 오른쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 생성하여 모터부로 전송하여, 모터를 오른쪽으로 회전하게 하는, 모터의 오른쪽 회전단계; 제어부는 모터의 오른쪽 회전단계 후, 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 생성하여 액티브 셔터방식 안경부로 전송하는, 우안 안경부 투명 제어단계; 카메라에서 우측 영상을 영상획득하여 제어부로 전송하고, 제어부는 우측영상을 영상출력부를 통해 디스플레이하게 하는, 우측영상 제공단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in a method of driving a stereoscopic image observation system that provides a three-dimensional stereoscopic image using one camera and one transparent diffraction plate, the control unit generates a motor control signal to rotate the motor to the right. Generating and transmitting to the motor unit to rotate the motor to the right, the right rotation step of the motor; After the right rotation step of the motor, the control unit generates a glasses control signal for controlling the right eye glasses part to be transparent and the left eye glasses part to be non-transparent, and transmits it to the active shutter type glasses part; Characterized in that it comprises a; providing a right image, the camera acquires the right image from the camera and transmits it to the control unit, and displays the right image through the image output unit.

제어부는 모터를 왼쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 생성하여 모터부로 전송하여, 모터를 왼쪽으로 회전하게 하는, 모터의 왼쪽 회전단계; 제어부는 모터의 왼쪽 회전단계 후, 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 생성하여, 액티브 셔터방식 안경부로 전송하는, 좌안 안경부 투명 제어단계; 카메라에서 좌측 영상을 영상획득하여 제어부로 전송하고, 제어부는 좌측영상을 영상출력부를 통해 디스플레이하게 하는, 좌측영상 제공단계;를 포함하여 이루어진다.The control unit generates a motor control signal to rotate the motor to the left and transmits it to the motor unit, so that the motor rotates to the left, the left rotation step of the motor; After the left rotation step of the motor, the control unit generates a glasses control signal to control the left eye glasses part to be transparent and the right eye glasses part becomes transparent, and transmits the glasses control signal to the active shutter type glasses part, the left eye glasses part transparent control step; It comprises; a left image providing step of acquiring the left image from the camera and transmitting it to the control unit, and causing the left image to be displayed through the image output unit.

본 발명에 따르면, 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여 3차원의 입체 영상 시스템을 제공한다. 즉, 본 발명의 입체 영상 시스템은 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 구비하고, 투명 회절판의 회전을 조절함으로써, 좌측, 우측 영상을 번갈아 가면서 획득하도록 이루어지며, 좌측, 우측 영상으로부터 3차원 영상을 획득한다.According to the present invention, a three-dimensional stereoscopic imaging system is provided using one camera and one transparent diffraction plate. That is, the stereoscopic imaging system of the present invention includes one camera and one transparent diffraction plate, and is made to acquire alternately the left and right images by adjusting the rotation of the transparent diffraction plate, and is three-dimensional from the left and right images. Acquire images.

따라서 본 발명은, 시각적 피로가 없는 3차원 영상을 관찰할 수 있으며, 1대의 카메라를 사용하기 때문에 제품 제작 시 투자 비용이 축소된다. 즉, 다른 3차원 제품과 동일한 성능을 보이지만 저렴한 제품을 만들 수 있다.Therefore, in the present invention, it is possible to observe a three-dimensional image without visual fatigue, and because one camera is used, the investment cost in manufacturing the product is reduced. In other words, the same performance as other three-dimensional products, but can be made inexpensive products.

본 발명은 액티브 셔터 방식의 3차원 안경을 더 구비하되, 투명 회절판의 회전 각도제어 및 카메라를 통한 영상 획득의 제어, 액티브 셔터 방식의 3차원 안경의 제어를 제어부에서 행하도록 이루어져, 사용자가 상기 3차원 안경을 착용하여, 컴퓨터나 프로젝터로 실시간적으로 출력되는 3차원 영상을 관찰할 수 있게 해주는, 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템을 제공한다.The present invention is further provided with an active shutter method of three-dimensional glasses, the rotation angle control of the transparent diffraction plate and the control of image acquisition through the camera, the active shutter method is made to control the three-dimensional glasses, the user Provided is a stereoscopic imaging system and a real-time observation system using a monocular camera, which allow 3D glasses to be observed in real time through a computer or projector.

따라서, 본 발명은 시각적 피로가 없는 3차원 영상을 실시간으로 관찰할 수 있으며, 의료용, 게임용, 교육용, 보안용, 엔터테인먼트 분야용 등 다양한 분야의 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템으로 활용할 수 있다.Accordingly, the present invention can observe a 3D image without visual fatigue in real time, and can be used as a stereoscopic imaging system and a real-time observation system in various fields such as medical, gaming, educational, security, and entertainment.

또한, 본 발명은, 광축을 기준으로 투명 회절판을 좌측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 좌측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과를 가져오며, 반대로 투명 회절판을 우측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 우측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과를 가져온다.In addition, in the present invention, when the transparent diffraction plate is rotated to the left with respect to the optical axis, when an image of an object is acquired, the image acquisition time point is shifted to the left and results in obtaining an image. When rotated, when the image of an object is acquired, the image acquisition point of view moves parallel to the right, resulting in an image acquisition.

또한, 본 발명은, 투명 회절판의 회전 속도를 제어함에 의해, 영상의 프레임수를 조절 할 수 있으며, 또한 투명판의 회전 각도를 조절하여 사람이 인식하는 3차원 영상의 깊이를 조절할 수 있도록 한다.In addition, the present invention, by controlling the rotation speed of the transparent diffraction plate, it is possible to adjust the number of frames of the image, and also by adjusting the rotation angle of the transparent plate to adjust the depth of the 3D image recognized by a person. .

특히, 종래 3차원 영상 방법은 2개의 카메라에서 나오는 서로 다른 영상특성을 가지고 있기 때문에 이를 보정하기 위한 추가적인 영상 처리 알고리즘이 필요하였지만, 본 발명의 경우 추가적인 영상 처리 알고리즘이 필요 없으면서도 실시간으로 사람이 직접 3차원 영상을 관찰할 수 있다.In particular, since the conventional 3D imaging method has different image characteristics from two cameras, an additional image processing algorithm is needed to correct this, but in the present invention, a person can directly access the image in real time without the need for an additional image processing algorithm. 3D images can be observed.

도 1은 사람의 3차원 영상 인식을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 투명판을 사용한 얻은 영상 정보의 특징을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템의 전체 구성을 개략적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 도 4의 투명 회절판과 모터 회전축의 체결을 위한 분해사시도이다.
도 6은 도 4의 입체영상 시스템의 구성의 일예이다.
도 7은 도 5의 투명 회절판과 모터 회전축의 체결을 위한 분해사시도의 일예이다.
도 8은 본 발명의 제어부의 개략적인 구동의 흐름도이다.1 is a schematic diagram for explaining 3D image recognition of a person.
2 is a schematic view for explaining the characteristics of the obtained image information using a transparent plate.
3 is a schematic diagram for schematically explaining the overall configuration of a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram for explaining the configuration of a stereoscopic imaging system using a monocular camera according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view for fastening the transparent diffraction plate of FIG. 4 and the motor rotation shaft.
6 is an example of the configuration of the stereoscopic image system of FIG. 4.
7 is an example of an exploded perspective view for fastening the transparent diffraction plate of FIG. 5 and the motor rotation shaft.
8 is a flowchart of schematic driving of the control unit of the present invention.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 투명판을 사용한 얻은 영상 정보의 특징을 설명하기 위한 모식도이다.2 is a schematic view for explaining the characteristics of the obtained image information using a transparent plate.

도 2의 (a)는 물체 관찰 시 투명판을 수직으로 고정한 경우로, 물체의 관찰 시점에 변화가 없다. 도 2의 (b)는 투명판이 일정한 각도로 기울어진 경우로, 각도에 비례해 영상의 관찰 시점이 평행하게 이동된다. 또한, 투명 회전판의 회전 방향에 따라 물체의 관찰 시점이 좌측, 우측으로 평행이동하게 된다.2 (a) is a case where the transparent plate is fixed vertically when observing an object, and there is no change in the observation point of the object. FIG. 2 (b) shows the case where the transparent plate is inclined at a constant angle, and the viewing point of the image is moved in parallel in proportion to the angle. In addition, according to the rotational direction of the transparent rotating plate, the observation point of the object is shifted to the left and right.

본 발명에서는 투명 회절판(150)의 좌우 영상, 총 2개의 영상을 가지고 3차원 영상을 구현하기 위해서 액티브 셔터글래스 모듈(active shutter glass module)을 구비하며, 좌측 영상(좌안의 영상), 우측 영상(우안의 영상)이 순차적으로 카메라에서 관찰이 되기 때문에 액티브 셔터글래스 모듈을 제어하여 원하는 영상을 사람의 눈으로 관찰하도록 이루어진다.In the present invention, an active shutter glass module is provided to realize a 3D image with a total of two images, a left and right image of the transparent diffraction plate 150, a left image (an image in the left), and a right image. Since the (right eye image) is sequentially observed on the camera, the active shutter glass module is controlled to observe the desired image with the human eye.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템 및 실시간 관찰 시스템의 전체 구성을 개략적으로 설명하기 위한 모식도로, 투명 회절판(150), 모터부(180), 카메라부(190), 제어부(200), 영상출력부(260), 액티브 셔터방식 안경부(300)을 포함하여 이루어진다.3 is a schematic diagram for schematically explaining the overall configuration of a stereoscopic image system and a real-time observation system using a monocular camera according to an embodiment of the present invention, a transparent diffraction plate 150, a motor unit 180, and a camera unit ( 190), a control unit 200, an image output unit 260, and an active shutter type glasses unit 300.

투명 회절판(150)은 투명판을 구비하며, 모터부(180)에 의해 일정한 각도와 주기로 회전하도록 이루어져, 좌안의 영상(좌측 영상)과 우안의 영상(우측 영상)이 일정한 주기로 번갈아 가면서 카메라부(190)에서 촬상되게 한다. 투명 회절판(150)은 촬영 대상물(110)과 카메라부(190)의 사이에 위치되되, 카메라부(190)의 렌즈(192)와 촬영 대상물(110)에 근접되게 설치된다.The transparent diffraction plate 150 is provided with a transparent plate, and is made to rotate at a constant angle and period by the motor unit 180, so that the image of the left eye (left image) and the image of the right eye (right image) alternately with a constant cycle. Let it be imaged at 190. The transparent diffraction plate 150 is positioned between the photographing object 110 and the camera unit 190, and is installed close to the lens 192 and the photographing object 110 of the camera unit 190.

즉, 광축을 기준으로 투명 회절판(150)을 좌측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 좌측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과인, 좌안의 영상(좌측 영상)을 획득하며, 반대로 투명 회절판(150)을 우측으로 회전시킨 경우, 물체의 영상 획득 시 영상 획득 시점이 우측으로 평행 이동하여 영상을 획득한 결과인, 우안의 영상(우측 영상)을 획득하게 된다. That is, when the transparent diffraction plate 150 is rotated to the left with respect to the optical axis, when the image of the object is acquired, the image acquisition time point is parallel to the left to obtain the image, which is the result of acquiring the image (left image), On the contrary, when the transparent diffraction plate 150 is rotated to the right, an image of the right eye (right image) is obtained, which is a result of acquiring an image by moving the image acquisition point parallel to the right when acquiring an image of an object.

투명 회절판(150)은 원통 모양의 BK7 재질로 제작될 수 있으며, 투명 회절판(150)의 재질 및 두께의 변화에 따라 3차원 영상의 특성이 변할 수 있다. 투명 회절판(150)은 주기적으로 회전을 하는데 이 회전속도에 따라 컴퓨터 모니터 등의 영상출력부(260)를 통한 관찰 특성이 변화된다.The transparent diffraction plate 150 may be made of a cylindrical BK7 material, and characteristics of a 3D image may change according to changes in the material and thickness of the transparent diffraction plate 150. The transparent diffraction plate 150 rotates periodically, and according to the rotational speed, observation characteristics through the image output unit 260 such as a computer monitor are changed.

모터부(180)는 모터와 모터구동부를 구비한다.The motor unit 180 includes a motor and a motor driving unit.

모터는 투명 회절판(150)을 일정한 각도와 주기로 회전시키는 모터로, 모터의 회전축은 투명 회절판(150)이 삽입된 회절판틀(150)의 밑면에 연결되어 있으며, 모터구동부에 의해 구동된다. 모터로서 스텝핑 모터를 사용할 수 있으며, 모터는 입력 신호에 따라 일정 각도(예로, 1.8도)씩 회전하도록 이루어진다.The motor is a motor that rotates the transparent diffraction plate 150 at a constant angle and period, and the rotation axis of the motor is connected to the bottom surface of the diffraction plate frame 150 into which the transparent diffraction plate 150 is inserted, and is driven by a motor driving unit. . A stepping motor can be used as the motor, and the motor is made to rotate at a certain angle (eg, 1.8 degrees) according to the input signal.

모터구동부는, 제어부(200), 즉 제어부(200)의 모터 및 안경 제어부(220)에서 수신된 모터제어신호에 따라 모터를 구동시킨다.The motor driving unit drives the motor according to the motor control signal received from the control unit 200, that is, the motor of the control unit 200 and the glasses control unit 220.

본 발명에서, 투명 회절판(150)의 회전 속도, 즉, 모터의 회전속도의 제어를 통해, 영상의 프레임수를 조절할 수 있다. 또한, 투명 회절판(150)의 회전 각도, 즉, 모터의 회전각도의 제어를 통해, 사람이 인식하는 3차원 영상의 깊이를 조절한다. 모터의 최소 회전속도는 사람이 영상이 관찰할 때 끊김(깜빡임) 현상 없이 관찰되는 24Hz로, 24Hz이상으로 모터를 회전해야 최종적으로 관찰되는 3차원 영상이 끊김없이 관찰이 된다. In the present invention, the number of frames of an image may be adjusted through control of the rotation speed of the transparent diffraction plate 150, that is, the rotation speed of the motor. In addition, through the control of the rotation angle of the transparent diffraction plate 150, that is, the rotation angle of the motor, the depth of the 3D image recognized by a person is adjusted. The minimum rotational speed of the motor is 24 Hz, which is observed without a break (flicker) when a person observes the image, and the 3D image that is finally observed when the motor is rotated above 24 Hz is continuously observed.

좌측 우측 영상을 순차적으로 획득 시 1개의 좌측 영상과 1개의 우측 영상이 1개의 3차원 영상 정보를 만들며, 일반적으로 초당 표현(display)되는 영상이 24 프레임 이상이 되어야 사람이 영상이 끊김 현상이 없다고 인식하므로, 3차원 영상에도 초당 24 프레임이 유지되어야 하며, 이를 충족하기 위해 투명 회절판의 회전 속도를 충분이 높여야 한다.When the left and right images are sequentially acquired, one left image and one right image make one 3D image information. In general, the image displayed per second must be 24 frames or more, so that there is no interruption of the image. Since it is recognized, 24 frames per second must be maintained even in the 3D image, and the rotation speed of the transparent diffraction plate must be sufficiently increased to satisfy this.

카메라부(190)는 카메라(197)와 렌즈(192)를 포함하여 이루어진다.The camera unit 190 includes a camera 197 and a lens 192.

렌즈(192)는 결상렌즈로, 카메라부(190)의 앞단에 설치되며, 대상물에 근접하게 위치하여 촬영 대상물의 영상이 입사된다. 렌즈(192)를 통하여 입사되는 상을 수렴시켜 입사동점(0)을 형성시킨다.The lens 192 is an imaging lens, and is installed at the front end of the camera unit 190 and is positioned close to the object, so that an image of the object to be photographed is incident. The image incident through the lens 192 converges to form an incident tie (0).

카메라(197)는 CMOS 카메라이거나 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 일 수 있다. 카메라(197)는, 카메라(197)에 포함되는 CCD로부터 출력되는 수직 주파수에 기초하여, 좌안의 영상과 우안의 영상을 순차적으로 획득하여 출력한다.The camera 197 may be a CMOS camera or a CCD (Charge Coupled Device) camera. The camera 197 sequentially acquires and outputs the image of the left eye and the image of the right eye based on the vertical frequency output from the CCD included in the camera 197.

제어부(200)는 모터 및 안경 제어부(220), 연산처리부(240)를 포함하여 이루어지며, 경우에 따라서는 모터 및 안경 제어부(220)와 연산처리부(240)는 하나의 마이크로콘트롤유닛(MCU)으로 이루어질 수 있다.The control unit 200 includes a motor and glasses control unit 220 and a calculation processing unit 240. In some cases, the motor and glasses control unit 220 and the calculation processing unit 240 are one micro control unit (MCU). It can be made.

모터 및 안경 제어부(220)는 MCU로 이루어져, 모터부(180) 및 액티브 셔터방식 안경부(300)를 제어한다. 모터 및 안경 제어부(220)는 모터의 회전속도, 회전 방향 및 회전각도를 제어하는 모터 제어신호를 생성하여 모터부(180)로 출력하며, 액티브 셔터방식 안경부(300)로 안경제어신호를 출력한다.The motor and glasses control unit 220 is composed of an MCU, and controls the motor unit 180 and the active shutter type glasses unit 300. The motor and glasses control unit 220 generates a motor control signal for controlling the rotational speed, rotation direction and rotation angle of the motor and outputs it to the motor unit 180, and outputs a glasses control signal to the active shutter type glasses unit 300 do.

모터 및 안경 제어부(220)는, 영상출력부(260)에 좌측 영상이 화면에 나타날때, 액티브 셔터방식 안경부(300)에서 좌안 안경부(좌측 안경알)가 투명해지고 우안 안경부(우측 안경알)가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 출력하며, 영상출력부(260)에 우측 영상이 화면에 나타날때, 액티브 셔터방식 안경부(300)에서 우안 안경부(우측 안경알)이 투명해지고 좌안 안경부(좌측 안경알)가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 출력한다. 이로 인해서 좌측 영상은 사람의 좌안에, 우측 영상은 사람의 우안에 신호를 전달하게 되며, 결과적으로, 사람의 뇌에서 3차원 정보로 인식하게 된다.When the left image is displayed on the screen of the image output unit 260, the motor and the eyewear control unit 220 becomes transparent to the left eyeglass unit (left eyeglass) in the active shutter type eyeglass unit 300 and the right eye glasses unit (right eyeglass) Outputs a glasses control signal that controls to be non-transparent, and when the right image appears on the screen on the image output unit 260, the right-eye glasses unit (right-eye glasses) becomes transparent and the left-eye glasses in the active shutter type glasses unit 300 The eyeglass control signal is output to control the negative (left eyeglass) to be opaque. Due to this, the left image transmits a signal to the left eye of the person and the right image to the right eye of the person, and as a result, it is recognized as 3D information in the human brain.

투명 회절판(150)의 회전 속도와 방향, 각도에 따라 사람의 눈에서는 다른 3차원 입체 영상이 관찰된다. 이렇게 관찰되는 영상을 실시간으로 관찰하기 위해서 투명 회절판(150)의 회전 방향, 회전 속도, 정지 시간(관찰 시간)을 최종 영상 관찰에 사용되는 액티브 셔터방식 안경부(300)의 안경과 모두 동기화해야 한다. 이를 해결하기 위해 모터 및 안경 제어부(220)는 특정한 시간에 투명 회절판(150)이 회전하고 이에 동기되어, 액티브 셔터방식 안경부(300)의 안경이 반응하도록 제어된다.Different 3D stereoscopic images are observed in the human eye according to the rotation speed, direction, and angle of the transparent diffraction plate 150. In order to observe the observed images in real time, the rotation direction, rotation speed, and stop time (observation time) of the transparent diffraction plate 150 must be synchronized with the glasses of the active shutter type glasses unit 300 used for the final image observation. do. To solve this, the motor and glasses control unit 220 is rotated and synchronized with the transparent diffraction plate 150 at a specific time, so that the glasses of the active shutter type glasses unit 300 are controlled to react.

연산처리부(240)는 카메라에서 출력된 좌안의 영상과 우안의 영상을 수신하여, 영상출력부(260)로 전송한다. 연산처리부(240)는 컴퓨터, 마이크로프로세서, MCU 등으로 이루어질 수 있다. The operation processing unit 240 receives the image of the left eye and the image of the right eye output from the camera, and transmits the image to the image output unit 260. The operation processing unit 240 may be made of a computer, microprocessor, MCU, or the like.

영상출력부(260)는 연산처리부(240)로부터 수신된 영상을 화면에 디스플레이하는데, 즉, 좌안의 영상과 우안의 영상을 순차적으로 출력한다. 영상출력부(260)는 모니터, 프로젝터 등으로 이루어질 수 있다. The image output unit 260 displays the image received from the operation processing unit 240 on the screen, that is, sequentially outputs the image of the left eye and the image of the right eye. The image output unit 260 may be formed of a monitor, a projector, or the like.

액티브 셔터방식 안경부(300)는, 좌안의 영상과 우안의 영상을 순차적으로 디스플레이하는 영상출력부(260)의 영상을 실시간으로 관찰하기 위해서 사용되는 수단이다. 액티브 셔터방식 안경부(300)는 액티브 셔터방식 안경과 액티브 셔터글래스 모듈(미도시)을 구비한다.The active shutter type glasses unit 300 is a means used to observe images of the image output unit 260 sequentially displaying images of the left eye and images of the right eye in real time. The active shutter type glasses unit 300 includes active shutter type glasses and an active shutter glass module (not shown).

액티브 셔터방식 안경은, 좌측 안경알에 해당하는 좌안 안경부와, 우측 안경알에 해당하는 우안 안경부를 구비한다.The active shutter type glasses have a left eyeglass part corresponding to the left eyeglass and a right eye eyeglass part corresponding to the right eyeglass.

액티브 셔터글래스 모듈(미도시)은 액티브 셔터방식 안경의 좌안 안경부와 우안 안경부를 제어하기 위한 수단으로, 제어부(200)의 모터 및 안경 제어부(220)로부터 안경 제어신호에 따라, 좌안 안경부와 우안 안경부 중의 어느 하나를 투명하게 하고, 다른 하나를 비투명하도록 제어한다.The active shutter glass module (not shown) is a means for controlling the left-eye glasses part and the right-eye glasses part of the active shutter-type glasses, in accordance with the glasses control signals from the motor and the glasses controller 220 of the controller 200, the left-eye glasses part One of the right-eye glasses is made transparent and the other is controlled to be non-transparent.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 단안카메라를 이용한 입체영상 시스템의 구성을 설명하기 위한 모식도이고, 도 5는 도 4의 투명 회절판과 모터 회전축의 체결을 위한 분해사시도이다.4 is a schematic view for explaining the configuration of a stereoscopic image system using a monocular camera according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view for fastening the transparent diffraction plate of FIG. 4 and the motor rotation axis.

도 4를 참조하여, 카메라 거치대(199)에 위에 카메라부(190), 즉 렌즈(192)가 장착된 카메라(197)가 거치된다.Referring to FIG. 4, a camera 197 on which the camera unit 190, that is, the lens 192 is mounted, is mounted on the camera holder 199.

카메라 거치대(199)와 이격되어, 모터 거치대(189)가 장착되되, 모터 거치대(189)의 일측에, 모터부(180)의 모터부 하우징(181)가 장착된다.Separated from the camera holder 199, the motor holder 189 is mounted, and on one side of the motor holder 189, the motor unit housing 181 of the motor unit 180 is mounted.

모터부 하우징(181)의 내측에는 모터 및 모터구동부가 내장되며, 모터의 회전축(188)은 모터부 하우징(181)의 상면에 있는 통공을 통해 투명 회절판(150)과 결합된다.A motor and a motor driving unit are built in the motor unit housing 181, and the rotation shaft 188 of the motor is coupled to the transparent diffraction plate 150 through a hole in the upper surface of the motor unit housing 181.

도 5를 참조하여, 투명 회절판(150)은 회절판틀(157)에 구비된 통공인, 회절판 삽입공(151) 내에 삽입된다. 회절판틀(157)의 하면에는 가운데 회전축 삽입홈(187)을 가진 막대형태의 회절판틀 결합부(156)가 연설되어 있다. 투명 회절판(150)는 원통형으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5, the transparent diffraction plate 150 is inserted into the diffraction plate insertion hole 151, which is a through hole provided in the diffraction plate frame 157. On the lower surface of the diffraction plate frame 157, a rod-shaped diffraction plate frame coupling portion 156 having a central rotation shaft insertion groove 187 is spoken. The transparent diffraction plate 150 may be formed in a cylindrical shape.

또한 회절판틀 고정부(159)는 막대형태이며, 가운데 회전축 삽입홈(187)을 가진 수단으로, 모터의 회전축(188)의 일단의 양측에 회절판틀 결합부(156)와 회절판틀 고정부(159)를 장착하고 나사 삽입공(152)에 나사(153)를 넣어 고정한다.In addition, the diffraction plate frame fixing part 159 is in the form of a rod, and as a means having a central rotation shaft insertion groove 187, the diffraction plate frame coupling portion 156 and the diffraction plate frame are placed on both sides of one end of the rotation shaft 188 of the motor. The government 159 is mounted and the screw 153 is inserted into the screw insertion hole 152 and fixed.

즉, 회절판틀 결합부(156)와 회절판틀 고정부(159)과 결합하면서, 회전축 삽입홈(187)들에 의해 통공이 형성되고, 상기 통공에 모터의 회전축(188)이 삽입되며, 회절판틀 결합부(156)와 회절판틀 고정부(159)는 나사(153)에 의해 고정된다.That is, while combining with the diffraction plate frame coupling portion 156 and the diffraction plate frame fixing portion 159, a through hole is formed by the rotating shaft insertion grooves 187, and the rotating shaft 188 of the motor is inserted into the through hole, The diffraction plate frame coupling portion 156 and the diffraction plate frame fixing portion 159 are fixed by screws 153.

모터 거치대(189)와 이격되어 물체 거치대(119)가 위치되며, 물체 거치대(119)의 위에 물체를 올려 놓고, 카메라부(190)을 통해 촬상을 하게 된다.The object holder 119 is positioned to be spaced apart from the motor holder 189, an object is placed on the object holder 119, and an image is captured through the camera unit 190.

도 6은 도 4의 입체영상 시스템의 구성의 일예이며, 도 7은 도 5의 투명 회절판과 모터 회전축의 체결을 위한 분해사시도의 일예이다.FIG. 6 is an example of the configuration of the stereoscopic image system of FIG. 4, and FIG. 7 is an example of an exploded perspective view for fastening the motor of the transparent diffraction plate of FIG.

도 8은 본 발명의 제어부의 개략적인 구동의 흐름도이다.8 is a flowchart of schematic driving of the control unit of the present invention.

모터의 오른쪽 회전단계로, 모터를 오른쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 모터부(180)의 모터로 전송하여, 모터를 오른쪽으로 회전하게 한다(S110).In the right rotation step of the motor, a motor control signal for rotating the motor to the right is transmitted to the motor of the motor unit 180 to rotate the motor to the right (S110).

우안 안경부 투명 제어단계로, 모터의 오른쪽 회전단계 후, 우안 안경부(우측 안경알)이 투명해지고 좌안 안경부(좌측 안경알)가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 액티브 셔터방식 안경부(300)로 전송한다(S120).The right-eye glasses part is a transparent control step. After the right rotation of the motor, the right-eye glasses part (right eyeglass) becomes transparent and the left-eye glasses part (left eyeglass) controls the eyeglass control signal to control the active shutter type glasses part 300 ) (S120).

우측 영상 제공단계로, 카메라에서 우측 영상을 영상획득하여 연산처리부(240)로 전송하고(S130), 연산처리부(240)는 상기 우측영상을 영상출력부(260)를 통해 디스플레이한다(S140).In the right image providing step, the camera acquires the right image from the camera and transmits it to the operation processing unit 240 (S130), and the operation processing unit 240 displays the right image through the image output unit 260 (S140).

모터의 왼쪽 회전단계로, 모터를 왼쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 모터부(180)의 모터로 전송하여, 모터를 왼쪽으로 회전하게 한다(S210).In the left rotation step of the motor, a motor control signal for rotating the motor to the left is transmitted to the motor of the motor unit 180 to rotate the motor to the left (S210).

좌안 안경부 투명 제어단계로, 모터의 오른쪽 회전단계 후, 좌안 안경부(좌측 안경알)이 투명해지고 우안 안경부(우측 안경알)가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 액티브 셔터방식 안경부(300)로 전송한다(S220).In the left eyeglass part transparent control step, after the right rotation of the motor, the left eyeglass part (left eyeglass) becomes transparent and the right eyeglass part (right eyeglass) controls the eyeglass control signal to control the active shutter type glasses part 300 ) (S220).

좌측 영상 제공단계로, 카메라에서 좌측 영상을 영상획득하여 연산처리부(240)로 전송하고(S230), 연산처리부(240)는 상기 좌측영상을 영상출력부(260)를 통해 디스플레이한다(S240).In the left image providing step, the camera acquires the left image from the camera and transmits it to the operation processing unit 240 (S230), and the operation processing unit 240 displays the left image through the image output unit 260 (S240).

즉, 제어부(200)의 구동은,제어부(200)의 작동이 시작됨과 동시에 모터의 회전이 시작되며, 모터의 특성상 입력 신호에 따라 일정 각도씩 회전하게 되고, 회전 각도에 이를 때까지 회전 후, 모터가 일시적으로 멈추면, 3차원 안경 제어와, 카메라의 영상 획득을 진행시키고 획득한 영상을 영상출력부(260)를 통해서 관찰이 가능하게 된다. 이 모든 프로세스가 끝나면 모터는 왼쪽으로 돌기 시작하면서 같은 과정을 반복하게 된다.That is, the driving of the control unit 200 starts the rotation of the motor at the same time that the operation of the control unit 200 starts, and rotates by a certain angle according to the input signal due to the characteristics of the motor, and after rotating until it reaches the rotation angle, When the motor is temporarily stopped, it is possible to control the 3D glasses and acquire the image of the camera and observe the acquired image through the image output unit 260. After all of these processes, the motor starts to turn to the left and repeats the same process.

본 발명은, 단안 카메라와 투명 회절판을 모터에 장착하여 모터의 회전에 따라 교번하여 좌측, 우측 영상을 얻을 수 있으며, 이를 컴퓨터나 프로젝터를 이용하여 실시간으로 사용자는 3차원 영상을 관찰할 수 있다.In the present invention, a monocular camera and a transparent diffraction plate are mounted on a motor to alternately rotate the motor to obtain left and right images, and the user can observe a 3D image in real time using a computer or projector. .

본 발명에서는, 단일 카메라를 사용하는 경우로, 2개의 다른 카메라를 사용하는 것과 달리 하나의 카메라를 사용하기 때문에 이를 사용하여 획득한 영상의 특성이 동일하여, 동일한 영상 특성을 가지는 영상으로 3차원 영상을 획득하게 됨으로써, 시각 피로가 없다.In the present invention, since a single camera is used, and because one camera is used, unlike two other cameras, the characteristics of the image obtained using the same are the same, and the 3D image is an image having the same image characteristics. By acquiring, there is no visual fatigue.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications from these descriptions will be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Deformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will be said to fall within the scope of the spirit of the present invention.

110 : 촬영 대상물 119 : 물체 거치대
150 : 투명 회절판 151 : 회절판 삽입공
152 : 나사 삽입공 153 : 나사
156 : 회절판틀 결합부 157 : 회절판틀
159 : 회절판틀 고정부 180 : 모터부
181 : 모터부 하우징 187 : 회전축 삽입홈
188 : 모터의 회전축 189 : 모터 거치대
190 : 카메라부 192 : 렌즈
197 : 카메라 199 : 카메라 거치대
200 : 제어부 220 : 모터 및 안경 제어부
240 : 연산처리부 260 : 영상출력부
300 : 액티브 셔터방식 안경부110: object to be photographed 119: object holder
150: transparent diffraction plate 151: diffraction plate insertion hole
152: screw insertion hole 153: screw
156: diffraction plate frame coupling portion 157: diffraction plate frame
159: diffraction plate frame fixing part 180: motor part
181: motor housing 187: rotary shaft insertion groove
188: Motor rotation axis 189: Motor holder
190: camera unit 192: lens
197: camera 199: camera holder
200: control unit 220: motor and glasses control unit
240: operation processing unit 260: image output unit
300: Active shutter type glasses section

Claims (10)

카메라부와 물체사이에 위치되되, 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 이루어진, 투명 회절판;
1개의 카메라를 구비하며, 투명 회절판이 좌측으로 회전된 경우에 영상 획득 시점이 좌측으로 평행 이동한 좌측 영상이 획득되며, 투명 회절판이 우측으로 회전된 경우에 영상 획득 시점이 우측으로 평행 이동한 우측 영상이 획득되되, 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 획득하는, 카메라부;
상기 카메라부로부터 교번하여 수신된 좌측 영상과 우측 영상을, 교번하여 디스플레이 하는 영상출력부;
영상출력부에 디스플레이되는 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 영상출력부에 디스플레이되는 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되는, 액티브 셔터방식 안경부; 및
상기 투명 회절판의 회전에 동기되어 상기 좌안 안경부 및 우안 안경부 각각이 투명 또는 비투명해지도록 상기 투명회절판 및 상기 액티브 셔터방식 안경부를 제어하는 제어부,
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 투명 회절판의 회전 속도를 제어함으로써 상기 좌측 영상 및 상기 우측 영상의 프레임 수를 조절하고, 상기 투명 회절판의 회전 각도를 제어함으로써 상기 액티브 셔터방식 안경부의 착용자가 인식하는 3차원 영상의 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는, 입체영상 관찰 시스템.A transparent diffraction plate positioned between the camera unit and the object, and configured to rotate alternately left and right;
It is provided with one camera, and when the transparent diffraction plate is rotated to the left, the image is obtained when the image acquisition time point is parallel to the left. A camera unit for acquiring one right image and acquiring alternating left and right images;
An image output unit alternately displaying the left image and the right image received alternately from the camera unit;
When the image displayed on the image output unit is the left image, the left-eye glasses portion becomes transparent and the right-eye glasses portion becomes opaque. When the image displayed on the image output portion is the right image, the right-eye glasses portion becomes transparent and the left-eye glasses portion becomes transparent. An active shutter type eyeglass unit; And
A control unit for controlling the transparent diffraction plate and the active shutter-type glasses unit so that each of the left-eye glasses part and the right-eye glasses part becomes transparent or non-transparent in synchronization with the rotation of the transparent diffraction plate,
Including,
The control unit controls the rotation speed of the transparent diffraction plate to adjust the number of frames of the left image and the right image, and controls the rotation angle of the transparent diffraction plate to recognize a 3D image recognized by the wearer of the active shutter type glasses unit Characterized in that to adjust the depth, stereoscopic image observation system. 1개의 카메라와, 1개의 투명회절판을 구비하되, 투명 회절판이 좌측과 우측으로 회전하도록 이루어지며, 카메라는 투명 회절판이 좌측과 우측의 회전에 따라 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 획득하고, 영상출력부를 통해 좌측 영상과 우측 영상을 교번하여 출력하는 입체영상 관찰 시스템에 있어서,
투명 회절판의 하단에 모터의 회전축이 장착되고,
모터구동부는 모터제어신호에 따라 모터를 구동시키며,
제어부는, 모터가 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 하는 모터 제어신호를 생성하여, 모터구동부로 출력하고,
상기 제어부는, 상기 투명 회절판의 회전에 동기되어 액티브 셔터방식 안경부의 좌안 안경부 및 우안 안경부 각각이 투명 또는 비투명해지도록 상기 모터구동부 및 상기 액티브 셔터방식 안경부를 제어하고,
상기 제어부는 상기 모터의 회전 속도와 연계된 상기 모터제어신호를 제어함으로써 상기 좌측 영상 및 상기 우측 영상의 프레임 수를 조절하고, 상기 모터의 회전 각도와 연계된 상기 모터제어신호를 제어함으로써 상기 액티브 셔터방식 안경부의 착용자가 인식하는 3차원 영상의 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.Equipped with one camera and one transparent diffraction plate, the transparent diffraction plate is made to rotate to the left and right, and the camera alternately acquires the left image and the right image according to the rotation of the left and right sides. , In the stereoscopic image observation system for alternately outputting the left image and the right image through the image output unit,
The rotation axis of the motor is mounted on the bottom of the transparent diffraction plate,
The motor driving unit drives the motor according to the motor control signal,
The control unit generates a motor control signal that causes the motor to alternately rotate left and right, and outputs the motor control signal to the motor driving unit.
The control unit controls the motor driving unit and the active shutter-type glasses unit such that the left-eye glasses unit and the right-eye glasses unit of the active shutter system glasses unit are transparent or non-transparent in synchronization with the rotation of the transparent diffraction plate,
The control unit controls the number of frames of the left image and the right image by controlling the motor control signal associated with the rotational speed of the motor, and controls the motor control signal associated with the rotation angle of the motor to activate the active shutter. 3D image observation system, characterized by adjusting the depth of a 3D image recognized by a wearer of the glasses unit. 제1항에 있어서,
투명 회절판을 회전시키는 모터부를 더 구비하며,
제어부는, 모터가 좌측과 우측으로 교번하여 회전하도록 하는 모터 제어신호를 생성하여, 모터구동부로 출력하며,
제어부는, 카메라부에서 획득된 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 카메라부에서 획득된 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되도록 하는, 안경제어신호를 생성하여, 액티브 셔터방식 안경부로 전송하는 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.According to claim 1,
Further comprising a motor for rotating the transparent diffraction plate,
The control unit generates a motor control signal to rotate the motor alternately to the left and right, and outputs it to the motor driving unit,
The control unit, when the image obtained from the camera unit is a left image, the left eyeglass unit becomes transparent and the right eye glasses unit becomes non-transparent, and when the image obtained by the camera unit is a right image, the right eye glasses unit becomes transparent and the left eye glasses unit is non-transparent. A stereoscopic image observation system, characterized in that it generates a glasses control signal and transmits it to an active shutter type glasses unit. 제2항에 있어서,
영상출력부에 디스플레이되는 영상이 좌측영상일 경우에 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되며, 영상출력부에 디스플레이되는 영상이 우측영상일 경우에 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되는, 액티브 셔터방식 안경부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.According to claim 2,
When the image displayed on the image output unit is the left image, the left-eye glasses portion becomes transparent and the right-eye glasses portion becomes transparent, and when the image displayed on the image output portion is the right image, the right-eye glasses portion becomes transparent and the left-eye glasses portion becomes transparent. Being, a three-dimensional image observation system characterized in that it further comprises an active shutter type glasses. 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
카메라는 CMOS 카메라이거나 CCD(Charge Coupled Device) 카메라인 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
The camera is a CMOS camera or a CCD (Charge Coupled Device) camera. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
투명 회절판은 회절판틀의 회절판 삽입공에 장착되고,
회절판틀의 하면에는, 중앙에 회전축 삽입홈을 가진 막대형태의 회절판틀 결합부가 연설되어 있으며,
막대형태이며 중앙에 회전축 삽입홈을 가진 회절판틀 고정부와, 회절판틀 결합부가 결합하되, 회절판틀 고정부와 회절판틀 결합부의 사이에는 모터의 회전축이 삽입되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
The transparent diffraction plate is mounted in the diffraction plate insertion hole of the diffraction plate frame,
On the lower surface of the diffraction plate frame, a rod-shaped diffraction plate frame coupling part having a rotational shaft insertion groove in the center is spoken,
A three-dimensional shape characterized in that the diffraction plate frame fixing part having a rotational shaft insertion groove in the center of the rod and the diffraction plate frame coupling part are combined, and the rotation axis of the motor is inserted between the diffraction plate frame fixing part and the diffraction plate frame coupling part. Image observation system. 제2항에 있어서,
모터의 회전속도는 24Hz이상인 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.According to claim 2,
The rotational speed of the motor is three-dimensional image observation system, characterized in that more than 24Hz. 제2항에 있어서,
모터 제어신호는 모터의 회전속도, 회전 방향 및 회전각도를 제어하기 위한 신호인 것을 특징으로 하는 입체영상 관찰 시스템.According to claim 2,
Motor control signal is a stereoscopic image observation system, characterized in that the signal for controlling the rotational speed, rotational direction and rotation angle of the motor. 1개의 카메라와 1개의 투명 회절판을 사용하여, 3차원의 입체 영상을 제공하는 입체영상 관찰 시스템의 구동방법에 있어서,
제어부는 모터를 오른쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 생성하여 모터부로 전송하여, 모터를 오른쪽으로 회전하게 하는, 모터의 오른쪽 회전단계;
제어부는 모터의 오른쪽 회전단계 후, 우안 안경부가 투명해지고 좌안 안경부가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 생성하여 액티브 셔터방식 안경부로 전송하는, 우안 안경부 투명 제어단계;
카메라에서 우측 영상을 영상획득하여 제어부로 전송하고, 제어부는 우측영상을 영상출력부를 통해 디스플레이하게 하는, 우측영상 제공단계;
를 포함하고,
상기 모터의 오른쪽 회전단계에서 상기 제어부는 상기 모터의 회전 속도를 제어함으로써 상기 우측 영상에 대한 프레임 수를 조절하고, 상기 모터의 회전 각도를 제어함으로써 상기 우측영상에 기초하여 인식되는 3차원 영상의 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는, 입체영상 관찰 시스템의 구동방법.In the driving method of a stereoscopic image observation system that provides a three-dimensional stereoscopic image using one camera and one transparent diffraction plate,
The control unit generates a motor control signal to rotate the motor to the right and transmits it to the motor unit, causing the motor to rotate to the right, the right rotation step of the motor;
After the right rotation step of the motor, the control unit generates a glasses control signal for controlling the right eye glasses part to be transparent and the left eye glasses part to be non-transparent, and transmits it to the active shutter type glasses part;
A right image providing step of acquiring an image from the camera and transmitting the image to the control unit, and causing the control unit to display the right image through the image output unit;
Including,
In the right rotation step of the motor, the control unit controls the rotation speed of the motor to adjust the number of frames for the right image, and controls the rotation angle of the motor to recognize the depth of the 3D image recognized based on the right image. Characterized in that, to control the driving method of the stereoscopic image observation system. 제9항에 있어서,
제어부는 모터를 왼쪽으로 회전하도록 하는 모터제어신호를 생성하여 모터부로 전송하여, 모터를 왼쪽으로 회전하게 하는, 모터의 왼쪽 회전단계;
제어부는 모터의 왼쪽 회전단계 후, 좌안 안경부가 투명해지고 우안 안경부가 비투명하게 되도록 제어하는 안경제어신호를 생성하여, 액티브 셔터방식 안경부로 전송하는, 좌안 안경부 투명 제어단계;
카메라에서 좌측 영상을 영상획득하여 제어부로 전송하고, 제어부는 좌측영상을 영상출력부를 통해 디스플레이하게 하는, 좌측영상 제공단계;
를 더 포함하고,
상기 모터의 왼쪽 회전단계에서 상기 제어부는 상기 모터의 회전 속도를 제어함으로써 상기 좌측 영상에 대한 프레임 수를 조절하고, 상기 모터의 회전 각도를 제어함으로써 상기 좌측영상에 기초하여 인식되는 3차원 영상의 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는, 입체영상 관찰 시스템의 구동방법.The method of claim 9,
The control unit generates a motor control signal to rotate the motor to the left and transmits it to the motor unit, so that the motor rotates to the left, the left rotation step of the motor;
After the left rotation step of the motor, the control unit generates a glasses control signal to control the left eye glasses part to be transparent and the right eye glasses part becomes transparent, and transmits the glasses control signal to the active shutter type glasses part, the left eye glasses part transparent control step;
A left image providing step of acquiring an image from the camera and transmitting the image to the control unit, and causing the control unit to display the left image through the image output unit;
Further comprising,
In the left rotation step of the motor, the control unit controls the rotation speed of the motor to adjust the number of frames for the left image, and controls the rotation angle of the motor to recognize the depth of the 3D image recognized based on the left image. Characterized in that, to control the driving method of the stereoscopic image observation system.
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