KR102155936B1 - 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치 - Google Patents

영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치 Download PDF

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Abstract

사용자가 현실 세계의 물체를 이용하여 가상 세계의 가상의 물체와 인터랙션할 수 있는 장치가 개시된다. 개시된 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치는 제1검출 영역에서, 사용자가 손으로 파지하고 있는 물체의 투사면 및 상기 투사면에 오버랩된 손을 검출하는 제1센서; 상기 손의 위치, 상기 투사면의 자세 및 크기에 따라서, 상기 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 모양, 크기 및 프로젝션 방향을 조절하는 영상 제어부; 및 상기 영상 제어부의 제어에 따라서, 상기 사용자의 머리 위쪽에서 상기 투사면 방향으로, 상기 제1영상을 프로젝션하는 제1프로젝터를 포함한다.

Description

영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치{INTERACTION APPARATUS USING IMAGE PROJECTION}
본 발명은 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 현실 세계의 물체를 이용하여 가상 세계의 가상의 물체와 인터랙션할 수 있는 장치에 관한 것이다.
사용자의 모션에 반응하여 다양한 콘텐츠를 제공하는 인터랙티브 서비스 제공 시스템이 다양한 분야에 활용되고 있다. 일예로서, 프로젝터를 통해 영상을 투사하고, 영상에 포함된 가상 객체를 사용자가 터치할 경우, 사용자의 터치에 따라서 가상 객체가 반응하는 인터랙션 장치는 쇼핑몰 등에서 흔히 만나볼 수 있다.
영상 기술과 센서 기술이 발전하면서, 인터랙션 장치는 더욱 실감나는 콘텐츠를 제공하고 다양한 놀이 장치와 결합된 형태로 사용자들에게 제공되고 있다. 이러한 추세에 따라 최근에는, 현실 세계와 가상 세계 사이에서 상호작용이 이루어질 수 있는 인터랙션 장치 등에 대한 관심이 증가하고 있다.
관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2011-0107692호, 제2014-0126808호가 있다.
본 발명은 사용자가 현실 세계의 물체를 이용하여 가상 세계의 가상의 물체와 인터랙션할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1검출 영역에서, 사용자가 손으로 파지하고 있는 물체의 투사면 및 상기 투사면에 오버랩된 손을 검출하는 제1센서; 상기 손의 위치, 상기 투사면의 자세 및 크기에 따라서, 상기 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 모양, 크기 및 프로젝션 방향을 조절하는 영상 제어부; 및 상기 영상 제어부의 제어에 따라서, 상기 사용자의 머리 위쪽에서 상기 투사면 방향으로, 상기 제1영상을 프로젝션하는 제1프로젝터를 포함하는 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 사용자가 현실 세계의 물체의 자세 등을 조절하여 영상에 포함된 가상 객체에 대한 인터랙션을 시도할 수 있는 환경을 제공하며, 사용자의 인터랙션에 따른 다양한 시각적 효과를 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 몰입감과 재미를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 서로 다른 영역에서 디스플레이되는 서로 다른 영상들에 존재하는 가상 객체가, 서로 다른 영상들 사이를 이동하는 시각적 효과를 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 인터랙션 시도를 통해 느끼는 몰입감과 재미가 극대화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 물체의 투사면에 프로젝션된 영상의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명은 사용자와 가상 객체 사이의 인터랙션에 따른 시각적 효과를 제공하는 인터랙션 장치에 관한 발명이다. 특히, 본 발명은, 사용자가 가상 객체를 터치하는 방식의 인터랙션이 아닌, 현실 세계의 물체를 이용하여 가상 객체와 인터랙션할 수 있는 장치를 제안한다.
본 발명에 따른 인터랙션 장치는 사용자가 파지하고 있는 물체의 투사면으로 영상을 프로젝션하는데, 이러한 물체의 자세 등에 따라서 프로젝션되는 영상을 제어할 뿐만 아니라 다양한 시각적 효과를 제공한다. 다시 말해, 본 발명은, 사용자가 현실 세계의 물체의 자세 등을 조절하여 영상에 포함된 가상 객체에 대한 인터랙션을 시도할 수 있는 환경을 제공하며, 사용자의 인터랙션에 따른 다양한 시각적 효과를 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 몰입감과 재미를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 물체의 투사면에 프로젝션된 영상의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 인터랙션 장치는 제1센서(110), 영상 제어부(120) 및 제1프로젝터(130)를 포함한다.
제1센서(110)는 제1검출 영역에서, 사용자(150)가 손으로 파지하고 있는 물체(140)의 투사면 및 투사면에 오버랩된 손을 검출한다. 물체(140)의 투사면은, 후술되는 제1프로젝터(130)의 제1영상이 프로젝션되는 영역이다. 물체의 투사면은, 영상이 프로젝션되는 영역이므로 평평한 것이 바람직하며, 일실시예로서, 사각형 형상의 평평한 면일 수 있다.
제1센서(110)는 비젼 센서, 레이저 센서, 적외선 센서 등 물체의 투사면 및 손을 검출할 수 있는 다양한 형태의 센서일 수 있다. 일실시예로서, 레이저 센서가 제1센서(110)로 이용되는 경우, 레이저 센서의 감지 범위가 제1검출 영역에 대응된다. 레이저 센서는 제1검출 영역에서 주기적으로 레이저의 조사 방향을 조절하고 투사면 및 손으로부터 반사되는 레이저를 수신하여, 투사면의 자세 및 크기와 손이 투사면의 어느 영역을 오버랩하고 있는지를 검출할 수 있다. 여기서, 투사면의 자세는 투사면의 위치 및 투사면의 기울어진 각도를 포함하는 개념이다.
특히, 사각형 형상의 평평한 면인 투사면 상에 손이 위치할 경우, 손에서 반사된 레이저와 평평한 면에서 반사된 레이저의 수신 시간에 차이가 발생하므로 레이저 센서는 투사면 상의 손의 위치를 검출할 수 있다.
영상 제어부(120)는 투사면을 덮고 있는 손의 위치, 투사면의 자세 및 크기에 따라서, 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 모양, 크기 및 프로젝션 방향을 조절한다.
그리고 제1프로젝터(130)는 영상 제어부(120)의 제어에 따라서, 사용자의 머리 위쪽에서 투사면 방향으로, 제1영상을 프로젝션한다. 제1프로젝터(130)가 사용자의 머리 위쪽에서 아래로 제1영상을 프로젝션하므로, 제1센서(110) 역시 제1프로젝터(130)와 같이, 사용자의 머리 위쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
이하, 제1영상의 모양, 크기 및 프로젝션 방향이 조절되는 방법을 예를 들어 자세히 설명하기로 한다.
예컨대, 투사면이 정사각형 형상인 조건에서, 사용자(150)가 물체(140)를 위로 올리는 경우, 제1센서(110)에서 검출되는 투사면의 크기는 커지므로 영상 제어부(120)는 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 크기를 증가시킨다. 반대로 사용자(150)가 물체(140)를 아래로 내리는 경우 제1센서(110)에서 검출되는 투사면의 크기는 작아지므로, 영상 제어부(120)는 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 크기를 축소시킨다.
또한 사용자(150)가 물체(140)를 기울이는 경우 물체(140)의 위쪽에서 바라본 투사면의 형상은 사다리꼴이 되므로, 제1센서(110)는 투사면의 자세가 기울어졌음을 검출할 수 있으며 영상 제어부(120)는 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 모양이 사다리꼴 모양이 되도록 제1영상의 모양을 조절한다.
또한 사용자(150)가 물체(140)를 파지한 상태로 이동하는 경우, 제1센서(110)는 투사면의 위치가 변한 것을 검출하며, 영상 제어부(120)는 투사면의 이동 방향으로 제1영상의 프로젝션 방향을 조절한다.
한편, 사용자의 파지 자세에 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 투사면(141) 상에 사용자의 손(151)이 존재할 수 있는데, 손이 위치하는 영역으로 제1영상이 프로젝션되더라도 손이 위치하는 영역에서는 제1영상의 식별이 쉽지 않다. 이에 영상 제어부(120)는 투사면(141)에 오버랩된 손(151)이 검출된 경우, 투사면(141)에서 오버랩된 손(151)이 위치하는 영역(210, 220)의 화소값이 최소값이 되도록 제1영상(131)의 화소값을 조절한다. 따라서, 투사면(141)에 프로젝션된 제1영상(131)에서, 투사면(141)에 오버랩된 손(151)이 위치하는 영역(210, 220)은 검은색으로 표시될 수 있다.
또는 실시예에 따라서, 영상 제어부(102)는 투사면에서 오버랩된 손이 존재하는 영역이 제외된 나머지 영역에 제1영상이 프로젝션되도록, 제1영상의 모양을 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인터랙션 장치는 사용자가 파지하고 있는 물체의 투사면의 자세 및 크기에 따라서 투사면에 프로젝션되는 영상을 조절한다. 따라서, 사용자는 파지하고 있는 현실 세계의 물체의 자세나 크기 등을 바꾸면서 투사면에 프로젝션되는 영상과의 인터랙션을 시도할 수 있으며, 이러한 사용자의 인터랙션 시도에 따라서 투사면에 프로젝션되는 영상의 크기나 모양 등이 가변됨으로써 사용자는 몰입감과 재미를 느낄 수 있다.
또한 본 발명에 따른 인터랙션 장치는 프로젝션되는 영상의 크기나 모양을 조절하는 방식 이외, 다양한 시각적 효과를 추가적으로 제공함으로써 사용자에게 몰입감과 재미를 제공할 수 있다. 일실시예로서, 영상 제어부(120)는 투사면의 자세 및 크기, 투사면에 오버랩된 손의 위치에 따라서, 제1영상에 포함되는 제1가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절할 수 있다.
예컨대, 물체(140)의 자세가 기울어짐에 따라서 투사면이 기울어진 상태인 경우 영상 제어부(120)는, 투사면(141)이 기울어진 방향으로 제1가상 객체(132)가 이동하는 시각적 효과가 나타나도록 할 수 있으며, 투사면(141)에 오버랩된 손(151)이 위치하는 영역(210, 220)을 고려하여 제1가상 객체가 이동하도록 할 수 있다. 또는 투사면의 크기가 클수록 보다 제1영상에 보다 많은 제1가상 객체를 포함시킬 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 인터랙션 장치는 도 1의 인터랙션 장치에 스크린(360), 제2프로젝터(370) 및 제2센서(380)를 더 포함한다.
스크린(360)은 사용자(150)의 전면 방향에 위치하며, 스크린(360)에 제2영상이 프로젝션된다.
제2프로젝터(370)는 스크린(360)의 후면에 위치하여 스크린(360)의 후면으로 제2영상을 프로젝션한다.
제2센서(380)는 제2검출 영역(392)에서, 스크린(360)에 근접한 사용자(150)의 손의 위치를 검출한다. 즉, 제1센서(110)가 투사면 및 투사면 상의 손을 검출하는데 반해, 제2센서(380)는 스크린(360)으로부터 미리 설정된 거리 내에 위치하는 제2검출 영역(392)에서의 손을 검출한다.
일실시예로서, 제1센서(110)는 스크린(360)의 우측 상단, 제2센서(380)는 스크린(360)의 좌측 상단에 위치할 수 있으며, 제2검출 영역(392)은 제1검출 영역(391)보다 스크린(360)에 근접하여, 즉 스크린(360)에 가깝도록 위치할 수 있다.
영상 제어부(120)는 제2센서(380)에 의해 검출된 손의 위치에 따라서, 제2영상에 포함된 제2가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절한다. 예컨대, 영상 제어부(120)는 사용자(150)의 손이 제2검출 영역(392)의 특정 위치에 존재할 경우, 사용자(150)가 제2가상 객체를 터치하는 것으로 판단하여 제2가상 객체를 이동시킬 수 있다.
한편, 영상 제어부(120)는 제1프로젝터(130)와 제2프로젝터(370)가 서로 동기화되도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 제1 및 제2프로젝터는 물리적으로 서로 분리된 장치이지만 영상 제어부(120)는, 제1프로젝터(130)를 통해 프로젝션되는 제1영상과 제2프로젝터(370)를 통해 프로젝션되는 제2영상이 서로 영향을 주고받을 수 있도록, 제1 및 제2프로젝터(130, 370)를 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해, 제1가상 객체와 제2가상 객체는 서로 영향을 주고받을 수 있다.
특히, 영상 제어부(120)는 제1가상 객체에 대한 시각적 효과에 따라서, 제2가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절하거나, 제2가상 객체에 대한 시각적 효과에 따라서, 제1가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절함으로써, 제1가상 객체와 제2가상 객체는 서로 영향을 주고받도록 할 수 있다.
일실시예로서, 사용자(150)가 물체(140)를 스크린(360) 방향으로 기울이는 인터랙션을 시도할 경우, 투사면 역시 스크린 방향으로 기울어짐에 따라, 영상 제어부(120)는 제1가상 객체를 기울어진 방향으로 이동시킬 수 있으며, 제1가상 객체가 이동하는 경우, 제1가상 객체 중 일부가 스크린(360)에 프로젝션된 제2영상으로 이동하도록 시각적 효과를 조절할 수 있다. 그리고 제1가상 객체 중 일부가 제2영상으로 이동함에 따라 제2가상 객체가 이동할 수 있다.
또는 사용자가 스크린의 제2가상 객체를 터치하는 인터랙션을 시도할 경우 영상 제어부(120)는 제2가상 객체를 이동시킬 수 있으며, 제2가상 객체가 이동하는 경우, 제2가상 객체 중 일부가 투사면에 프로젝션된 제1영상으로 이동하도록 시각적 효과를 조절할 수 있다. 그리고 제2가상 객체 중 일부가 제1영상으로 이동함에 따라 제1가상 객체가 이동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 서로 다른 영역에서 디스플레이되는 서로 다른 영상들에 존재하는 가상 객체가, 서로 다른 영상들 사이를 이동하는 시각적 효과를 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 인터랙션 시도를 통해 느끼는 몰입감과 재미가 극대화될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 제1검출 영역에서, 사용자가 손으로 파지하고 있는 물체의 투사면 및 상기 투사면에 오버랩된 손을 검출하는 제1센서;
    상기 손의 위치, 상기 투사면의 자세 및 크기에 따라서, 상기 투사면에 프로젝션되는 제1영상의 모양, 크기 및 프로젝션 방향을 조절하는 영상 제어부;
    상기 영상 제어부의 제어에 따라서, 상기 사용자의 머리 위쪽에서 상기 투사면 방향으로, 상기 제1영상을 프로젝션하는 제1프로젝터;
    상기 사용자의 전면 방향에 위치하는 스크린;
    상기 스크린의 후면으로 제2영상을 프로젝션하는 제2프로젝터; 및
    제2검출 영역에서, 상기 스크린에 근접한 상기 사용자의 손의 위치를 검출하는 제2센서를 포함하며,
    상기 영상 제어부는, 상기 제2센서에 의해 검출된 손의 위치에 따라서, 상기 제2영상에 포함된 제2가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 제어부는
    상기 투사면에 오버랩된 손이 검출된 경우, 상기 투사면에서 상기 오버랩된 손이 위치하는 영역의 화소값이 최소값이 되도록 상기 제1영상의 화소값을 조절하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 영상 제어부는
    상기 투사면의 자세 및 크기, 상기 투사면에 오버랩된 손의 위치에 따라서, 상기 제1영상에 포함되는 제1가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 영상 제어부는
    상기 제1가상 객체에 대한 시각적 효과에 따라서, 상기 제2가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절하거나,
    상기 제2가상 객체에 대한 시각적 효과에 따라서, 상기 제1가상 객체에 대한 시각적 효과를 조절하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 제어부는
    상기 제1가상 객체가 이동하는 경우, 상기 제1가상 객체 중 일부가 상기 제2영상으로 이동하도록 시각적 효과를 조절하며,
    상기 제2가상 객체가 이동하는 경우, 상기 제2가상 객체 중 일부가 상기 제1영상으로 이동하도록 시각적 효과를 조절하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제1가상 객체는
    상기 투사면이 상기 스크린 방향으로 기울어진 경우, 상기 제2영상으로 이동하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2검출 영역은
    상기 제1검출 영역보다 상기 스크린에 근접하여 위치하는
    영상 프로젝션을 이용하는 인터랙션 장치.
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