KR102393309B1 - 3d 체험교육용 vr 제작방법 - Google Patents

3d 체험교육용 vr 제작방법 Download PDF

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KR102393309B1 KR1020220003219A KR20220003219A KR102393309B1 KR 102393309 B1 KR102393309 B1 KR 102393309B1 KR 1020220003219 A KR1020220003219 A KR 1020220003219A KR 20220003219 A KR20220003219 A KR 20220003219A KR 102393309 B1 KR102393309 B1 KR 102393309B1
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정장수
박재영
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Abstract

본 발명은 3D 체험교육용 VR 제작방법에 관한 것으로, 복수개의 카메라를 구비하는 전방위 영상 촬영 장치를 이용하여 방향별로 복수개의 영상을 촬영하는 촬영단계;를 포함한다.

Description

3D 체험교육용 VR 제작방법{VR production method for 3D experience education}
본 발명은 3D 체험교육용 VR 제작방법에 관한 것이다.
최근 3D VR(Stereoscopic Virtual Reality) 영상에 대한 관심이 증폭되면서, 3D VR 영상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 인간은 양안 사이의 시차에 의해 입체감을 가장 크게 느끼는 것으로 알려져 있다. 그리고 전방위의 영상으로 몰입감을 극대화여 느낄 수 있다. 최근에는 왜곡되지 않으면서 고해상도의 3D VR 영상을 제공하고자 하는 기술에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
3D VR 영상을 제작하기 위해서는 수개의 2D 영상을 3D VR 1개의 영상으로 변환하기 위한 스티칭 렌더링 (stitching rendering) 작업이 필요하다. 그러나 종래 기술에 의하면 이러한 스티칭 렌더링 작업이 복잡한 문제 가 있었다.
또한, 전방위 영상 촬영을 가능하도록 하는 장치 같은 경우, 최근에는 차량이나 이동하는 물체에 장착되는 경우도 많은데, 이러한 경우, 외부의 충격이나 진동으로부터 자유롭지 못하여 영상의 퀄리티가 낮아지는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 입력 영상을 왜곡없이 하나의 영상으로 변환하여 최종적으로 3D 체험교육용 VR 영상을 손쉽게 생성할 수 있고, 전방위 영상 촬영 장치가 받는 외부로부터의 진동이나 충격을 상쇄시켜 영상의 퀄리티를 향상시킬 수 있는 3D 체험교육용 VR 제작방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 체험교육용 VR 제작방법은, 복수개의 카메라를 구비하는 전방위 영상 촬영 장치를 이용하여 방향별로 복수개의 영상을 촬영하는 촬영단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 체험교육용 VR 제작방법은, 상기 촬영단계에서 촬영된 영상을 이용하여 3차원 체험교육용 VR 영상을 생성하는 VR영상 생성단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 VR영상 생성단계는, 상기 촬영단계에서 촬영된 영상을 이용하여 다면 촬영 2차원 좌안 원본 영상과 복수개의 다면 촬영 2차원 우안 원본 영상을 생성하는 원본영상 생성단계; 동일 시점에서 촬영된 상기 복수개의 좌안 원본 영상과 우안 원본 영상을 자동 영상 스티칭 처리하여 단일의 파노라마 영상을 생성하는 파노라마 제작단계; 상기 파노라마 제작단계에서 생성된 단일의 파노라마 영상에 대하여, 상기 자동 영상 스티칭 처리 과정에서 각 원본 영상 간 중첩 처리된 스티칭 영역에 관한 왜곡을 조정하기 위한 후 처리 보정단계; 및 상기 왜곡이 조정된 영상을 이용하여 3D 가상 현실 영상을 생성하는 최종영상 생성단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자동 영상 스티칭 처리는 복수개의 카메라 각각의 촬상 렌즈의 초점 거리 및 왜곡 수차에 따른 디스토션정보에 기초하여 각 원본 영상에 발생하는 디스토션을 역조정하고, 역조정을 통해서 디스토션 조정된 영상 간을 스티칭함으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 후 처리 보정단계는, 상기 자동 영상 스티칭 처리된 영상에 대하여, 영상 간 중첩 처리된 상기 스티칭 영역에 대한 왜곡율과 선예도가 상기 단일의 파노라마 영상 전반적으로 균일하게 되도록 블렌딩 효과 및 수동 스티칭 과정을 수행함으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전방위 영상 촬영 장치는, 육각기둥 형상의 본체와 상기 본체 내부에 고정 배열되어 렌즈부가 상기 본체의 각 측면을 향하며 상기 본체를 감싸고, 전방위 야간 영상을 각각 촬영하는 제1 카메라; 상기 본체 내부에 고정 배열되어 상기 제1 카메라 위에 배치되고 레즈부가 상기 본체의 각 측면을 향하며 상기 본체를 감싸고, 전방위 주간 영상을 각각 촬영하는 제2 카메라; 및 상기 본체의 하부에서 본체와 결합되며 육각형상으로 형성되어 외부 충격을 흡수하며 바닥으로부터의 진동을 감쇄시키는 충격흡수부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 카메라는, 각각이 물체와 대향하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 후측으로 순차적으로 배열되는 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈는, 전면이 비구면, 후면이 구면으로 이루어지고, 상기 제3 렌즈와 제4 렌즈는 전면이 구면, 후면이 회절패턴을 갖는 비구면으로 이루어지고, 회절패턴이 형성된 상기 제3 렌즈와 제4 렌즈의 후면이 -35℃~ 55℃의 온도 범위 내에서 초점거리의 변화를 최소화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충격흡수부는,
일단이 개방되는 원통부; 일단이 상기 원통부의 개방된 일단을 통해 돌출되도록 상기 원통부 내부에 구비되는 진동저감블록; 상기 진동저감블록의 타단에 맞닿도록 구비되는 탄성지지부; 상기 진동저감블록의 타단과 상기 탄성지지부를 감싸도록 상기 원통부 내측에 구비되는 내측원통부; 상기 내측원통부와 상기 진동저감블록을 감싸도록 상기 원통부 내부에 구비되는 코일조립체; 상기 원통부의 외주면에 연결되는 한 쌍의 회전축부; 상기 회전축부의 각각이 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 회전축 지지부; 및 상기 회전축 지지부와 상기 회전축부 사이에 구비되는 모터부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진동저감블록은, 상기 본체에 수직 방향 진동이 발생하는 경우, 상기 코일조립체에 의해 상하왕복 운동하여 상기 본체의 수직 방향 진동을 상쇄시키고, 상기 원통부는, 상기 본체에 수평 방향 진동이 발생하는 경우, 상기 모터부에 의해 회전 운동하여 상기 본체의 수평 방향 진동을 상쇄시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 입력 영상을 왜곡없이 하나의 영상으로 변환하여 최종적으로 3D 체험교육용 VR 영상을 손쉽게 생성할 수 있고, 전방위 영상 촬영 장치가 받는 외부로부터의 진동이나 충격을 상쇄시켜 영상의 퀄리티를 향상시킬 수 있는 3D 체험교육용 VR 제작방법을 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 체험교육용 VR 제작방법의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VR영상 생성단계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영단계에서 촬영된 영상을 나란히 펼쳐놓은 모습을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 전방위 영상 촬영 장치에 의해 획득된 2D 촬영 원본 이미지로부터 디스토션 자동 조정된 후의 이미지를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 자동 스티칭 방법에 의해 생성된 파노라마 이미지와 이에 의할 때의 발생할 수 있는 이질감 있는 영상을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후반 영상 처리 과정에 의해 도 6에 예시된 이질감 있는 영상에 관한 보정 영상을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 자동 스티칭 및 후반 영상 처리 과정을 거친 후의 영상을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상 촬영 장치를 나타낸 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상 촬영 장치의 충격흡수부를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수부의 단면을 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
한편, 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 아울러, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 체험교육용 VR 제작방법의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VR영상 생성단계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영단계에서 촬영된 영상을 나란히 펼쳐놓은 모습을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 전방위 영상 촬영 장치에 의해 획득된 2D 촬영 원본 이미지로부터 디스토션 자동 조정된 후의 이미지를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 자동 스티칭 방법에 의해 생성된 파노라마 이미지와 이에 의할 때의 발생할 수 있는 이질감 있는 영상을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후반 영상 처리 과정에 의해 도 6에 예시된 이질감 있는 영상에 관한 보정 영상을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 자동 스티칭 및 후반 영상 처리 과정을 거친 후의 영상을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상 촬영 장치를 나타낸 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상 촬영 장치의 충격흡수부를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면,
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 체험교육용 VR 제작 및 체험 방법(10)은, 촬영단계(100) 및 VR영상 생성단계(200)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 촬영단계(100)는, 복수개의 카메라를 구비하는 전방위 영상 촬영 장치(110)를 이용하여 방향별로 복수개의 영상을 촬영할 수 있다. 예를 들어 전방위 영상 촬영 장치(110)는 촬영하고자 하는 장소의 중앙에 설치되어 360도 전방위를 촬영할 수 있다. 즉, 영상 카메라 12대(옆에 배치된 영상 카메라끼리 1쌍을 이룸, 여기서 1쌍의 카메라는 각각 좌안 영상 및 우안 영상을 담당함)를 포함하는 전방위 영상 촬영 장치(110)를 이용하여 주야간에 걸쳐 촬영하여 360도 전방위의 2D 원본 이미지를 획득한다. 전방위 영상 촬영장치(110)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
이때, 12대 영상 카메라의 녹화를 와이파이 리모콘 1대로 동시에 제어하기 위한 콘트롤 쉐어링 기능을 활성화할 수 있다. 콘트롤 쉐어링이 완료되면 와이파이 리모콘으로 12대 카메라를 통한 동시 녹화가 시작된다. 또한 이때, 각 영상들의 후반 작업 싱크로나이제이션(synchronization)을 위한 클릭커 사운드 혹은 슬레이트가 삽입될 수 있다. 원하는 장면 혹은 씬을 촬영한 후 와이파이 리모콘을 사용하여 12대 카메라에 의한 동시 녹화가 중지될 수 있다. 12대 카메라의 촬영 영상 데이터는 SSD, HDD로 백업될 수 있다.
상술한 영상 획득 과정과 동시에 동시 녹음이 진행될 수 있으며, 동시 녹음 방식은 다음과 같을 수 있다. 먼저, 배우 대사와 현장음 녹음을 위해 와이어리스 마이크를 설치하여, 현장 동시 녹음을 진행할 수 있다. 이 경우, 후반 작업 싱크로나이제이션(synchronization)을 위한 클릭커 사운드 혹은 슬레이트 사운드를 함께 녹음할 수 있다. 이와 같이 녹음된 오디오 데이터는 SSD, HDD로 백업될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 VR영상 생성단계(200)는, 상기 촬영단계(100)에서 촬영된 영상을 이용하여 3차원 체험교육용 VR 영상을 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면,
VR영상 생성단계(200)는, 원본영상 생성단계(210), 파노라마 제작단계(220), 후 처리 보정단계(230) 및 최종영상 생성단계(240)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 원본영상 생성단계(210)는, 상기 촬영단계(100)에서 촬영된 영상을 이용하여 다면 촬영 2차원 좌안 원본 영상과 복수개의 다면 촬영 2차원 우안 원본 영상을 생성할 수 있다. 즉, 촬영단계(100)에서 촬영된 다수의 영상을 도 3과 같이 나란히 펼쳐놓는 작업을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 파노라마 제작단계(220)는, 동일 시점에서 촬영된 상기 복수개의 좌안 원본 영상과 우안 원본 영상을 자동 영상 스티칭 처리하여 단일의 파노라마 영상을 생성할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 자동 영상 스티칭 처리는 복수개의 카메라 각각의 촬상 렌즈의 초점 거리 및 왜곡 수차에 따른 디스토션정보에 기초하여 각 원본 영상에 발생하는 디스토션을 역조정하고, 역조정을 통해서 디스토션 조정된 영상 간을 스티칭함으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 도 4 및 도 5는 전방위 영상 촬영 장치(110)에 의해 획득된 2D 촬영 원본 이미지로부터 디스토션 자동 조정된 후의 이미지를 예시한 도면이다.
보다 상세하게, 총 12개의 촬영 원본 이미지 각각에 대하여 디스토션(distortion) 정보를 조정하여 이를 단일의 이미지로 자동으로 합성하여 파노라마 영상을 생성한다. 도 4의 상단 영상을 참조하면 12개의 촬영 원본 이미지 중 어느 하나의 이미지가 예시되고 있다. 이러한 촬영 원본 이미지는 카메라의 촬상 렌즈의 광학적 초점거리 및 왜곡 수차 등에 의해서 실제 피사체 자체에 비해 오목 또는 볼록하게 만곡된 상태로 획득되게 된다. 따라서, 이러한 렌즈 특성에 따른 왜곡율을 고려하여 그 반대 방향으로 왜곡을 펴는 작업이 필요하며, 이는 본 발명의 실시예예 따라 자동 조정된다.
이와 같이 왜곡이 자동 조정된 이미지들이 도 4의 하단 영상과 도 5를 통해 예시되고 있다.
위와 같이 각각의 영상 디스토션이 자동 조정된 영상들은 각 카메라에 의한 시야각 범위에 따라 상호간 중첩 영역을 형성하면서 자동 스티칭된다. 이러한 자동 스티칭에 의하면 도 6의 상단 영상에서와 같은 단일의 파노라마 영상이 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 후 처리 보정단계(230)는, 상기 파노라마 제작단계(220)에서 생성된 단일의 파노라마 영상에 대하여, 상기 자동 영상 스티칭 처리 과정에서 각 원본 영상 간 중첩 처리된 스티칭 영역에 관한 왜곡을 조정하기 위한 단계이다.
보다 상세하게, 상기 자동 영상 스티칭 처리된 영상에 대하여, 영상 간 중첩 처리된 상기 스티칭 영역에 대한 왜곡율과 선예도가 상기 단일의 파노라마 영상 전반적으로 균일하게 되도록 블렌딩 효과 및 수동 스티칭 과정을 수행함으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 자동 스티칭 방법에 의해 생성된 파노라마 이미지와 이에 의할 때의 발생할 수 있는 이질감 있는 영상을 예시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후반 영상 처리 과정에 의해 도 6에 예시된 이질감 있는 영상에 관한 보정 영상을 예시한 도면이며,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 영상 자동 스티칭 및 후반 영상 처리 과정을 거친 후의 영상을 예시한 도면이다.
앞서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 자동 스티칭 과정이 종료되면, 도 6의 상단 영상과 같은 단일의 파노라마 영상이 매우 빠르고 간편하게 생성될 수 있다. 그러나 도 6의 상단 영상을 참조하면, 특정 이미지 영역들(도 6의 A, B, C 참조)에서 확인되는 것과 같이 영상 왜곡이 발생할 수 있다. 이는 서로 다른 카메라에 의해 촬상된 2개의 영상 간을 빠르게 자동으로 스티칭하는 과정에서 각 영상 간이 중첩되는 경계 영역에서 이질감이 발생할 수 있기 때문이다.
이러한 자동 스티칭 과정에서의 영상 왜곡을 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 수동 스티칭 작업을 포함한 후반 영상 처리 과정을 수행한다. 후반 영상 처리 과정은, 스티칭 영역(즉, 영상 간 중첩 영역)에 대하여 다양한 블렌딩 효과를 적용하고, 또한 편집자에 의한 수동의 정교한 디스토션 매칭에 의해 처리될 수 있다.
좋은 스티칭 결과물이란 스티칭 에러가 발생하더라도 왜곡율이 영상 전체적으로 고르게 적용되어, 선예도(sharpness)와 수평/수직라인이 반듯하게 자리잡고 울렁거림이 없는 경우를 의미한다. 따라서, 후반 영상 처리 과정은 스 티칭 후의 결과물이 영상 전반적으로 균일한 왜곡율을 갖거나 선예도가 높아져서 고선명 고화질의 영상이 생성될 수 있도록 해준다. 이와 같이 후반 영상 처리 과정을 거친 영상이 도 7에 예시되고 있으며,
이러한 과정을 거친 최종 영상은 도 8을 통해 예시되고 있다.
일 실시예에 따른 상기 전방위 영상 촬영 장치(110)는, 본체(111), 제1 카메라(112), 제2 카메라(113) 및 충격흡수부(114)를 포함할 수 있다.
본체(111)는, 내부 공간을 갖는 육가기둥 형상으로 형성되고, 상면만이 개구된 형태를 이룰 수 있고, 그 개구된 상면에는 덮개가 설치되어 필요에 따라 본체(111)의 내부를 개폐할 수 있다. 이와 같은 본체(111)의 내부에는 방사상으로 배열되는, 야간 영상을 촬영하는 6대의 열상(IR)카메라인 제1 카메라(112)와, 주간 영상을 촬영하는 6대의 CMOS카메라인 제2 카메라(113)가 각각 설치된다.
제1 카메라(112)는, 열상카메라로 육각기둥 형상의 본체(111)와 상기 본체 내부에 고정 배열되어 렌즈부가 상기 본체(111)의 각 측면을 향하며 상기 본체(111)를 감싸고, 전방위 야간 영상을 각각 촬영할 수 있다. 이들은 렌즈부가 본체(111)의 각 측면을 향하도록 본체(111)의 내부에 고정 배열된다.
제2 카메라(113)는 CMOS카메라로 제1 카메라(112) 위에 배치되며 렌즈부가 본체(111)의 각 측면을 향하도록 본체(111)의 내부에 고정 배열된다.
본체(111)는, 제1 카메라(112) 위로 본체(111)의 내부를 구획 분할하는 분리벽(1115)을 설치하여 그 분리벽(1115) 위에 제2 카메라(113)를 고정 설치할 수 있고, 6개의 각 측면에 제1 카메라(112) 및 제2 카메라(113)의 렌즈부들과 각각 대응하는 2개의 구멍들을 상하로 형성하여 그 구멍들을 통해 제1 카메라(112)와 제2 카메라(113)가 외부 영상을 촬영할 수 있도록 할 수 있다.
제1 카메라(112) 및 제2 카메라(113)는 수평시야각이(HFOV) 62°이고, 제1 카메라(112)가 하우징(10)을 감싸는 360°야간 영상을 각각 촬영하고, 제2 카메라(113)가 하우징(10)을 감싸는 360°주간 영상을 각각 촬영한다.
제1 카메라(112)의 렌즈부는 2개 이상의 렌즈들이 배열되어 형성될 수 있고, 렌즈들은 비구면을 가질 수 있으 며, 1개 이상의 렌즈에는 회절패턴이 형성될 수 있다. 렌즈들에 형성된 비구면은 제1 카메라(112)가 촬영한 영상왜곡을 최소화하고, 회절패턴은 -35℃~ 55℃의 온도 범위 내에서 초점거리의 변화를 최소화한다. 회절패턴은 동심원 형태 등으로 형성될 수 있고, 비구면 상에 형 성될 수 있다. 제1 카메라(112)는 화소수(H × V)가 640 × 480이고, 작동 온도는 -28℃ ~ 58℃이고, 영상 데이터 저장온도는 -50℃~ 55℃의 성능을 가질 수 있다.
예를 들면, 제1 카메라(112)의 렌즈부는 4개의 렌즈들이 배열되어 형성될 수 있다. 표 1에서 전면 은 물체와 대향하는 렌즈의 면이고, 후면은 적외선 검출기와 대향하는 렌즈의 면이다. 제1 렌즈는 물체와 대향하는 최외각 렌즈이고, 그 제1 렌즈의 후측으로 광축을 따라 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈가 순차로 배열된다. 적외선은 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈를 순차로 투과하여 적외선 검출기에 수광된다.
재질 면 지름(mm) 표면 타입
제1 렌즈 게르마늄 전면 25.4 비구면
후면 19.8 구면
제2 렌즈 셀렌화아연 전면 16.6 비구면
후면 14.0 구면
제3 렌즈 셀렌화아연 전면 14.0 구면
후면 16.8 비구면+ 구면
제4 렌즈 셀렌화아연 전면 25.0 구면
후면 26.6 비구면+ 구면
스펙트럼 레인지
(Spectral Range)		 7.5 ~ 13.0 ㎛
유효초점거리(Effective Focal Length) < 9 mm
초점 범위 (Focus Range) 5 m ~ 무한대 (5 m ~ Infinity)
F-수 (F-number) 1.20
시야각 @ 무한대(Field of View @ Infinity ) 61.5°(H) × 48.5°(V)
순간시야각 @ 무한대(Instantaneous Field of View @ Infinity) < 3.0 mrad(H)
픽셀 포멧 (Pixel format) 640×480 픽셀
제2 카메라(113)는 작동 온도는 -40℃ ~ 70℃이고, 영상 데이터 저장온도는 -40℃~ 70℃의 성능을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 충격흡수부(114)는, 본체(111)의 하부에서 본체(111)와 결합되며 육각형상으로 형성되어 외부 충격을 흡수하며 바닥으로부터의 진동을 감쇄시킬 수 있다. 이러한, 충격흡수부(114)는, 각 모서리 부위에 볼트 등의 고정구가 결합되는 구멍을 갖는 고정돌기들을 돌출 형성하여 촬영장소의 바닥이나 차량등에 견고히 고정될 수 있다.
이하, 설명에서는 편의상 충격흡수부(114)를 충격흡수부(600)로 표기한다.
복수개의 충격흡수부(600) 각각은, 받침부(605), 원통부(610), 진동저감블록(620), 탄성지지부(630), 내측원통부(640), 코일조립체(650), 회전축부(660), 회전축 지지부(670), 모터부(680) 및 베어링(690)을 포함하여 구성될 수 있다.
받침부(605)는, 소정 높이를 가지도록 형성될 수 있고 내부가 빈 공간일 수 있다. 상면에는 본체(111)에 결합시킬 수 있는 결합구(607)가 사방에 형성되어 있을 수 있으며 충격흡수부(600)는 받침부(605)의 내부에 구비되어 적어도 일부가 받침부(605)의 일면을 관통하여 본체(111)의 하단에 밀착되도록 형성될 수 있다.
원통부(610)는, 일단이 개방될 수 있다. 원통부(610)는 개방된 일단이 지면을 마주보도록 구비될 수 있다. 원통부(610)의 개방된 일단에는 진동저감블록(620)의 적어도 일부가 돌출될 수 있다.
진동저감블록(620)은, 원통부(610)의 내부에 구비될 수 있다. 진동저감블록(620)은 원통 형상의 몸체와, 몸체의 중심부로부터 하 방향으로 연장 형성되되, 몸체보다 직경이 좁은 원형 막대 형상의 지지부를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 진동저감블록(620)에 대해서는 몸체와 지지부가 일체로 형성된 상태로 설명한다.
진동저감블록(620)은, 일단(620a)이 원통부(610)의 개방된 일단을 통해 원통부(610) 외부로 돌출될 수 있다. 진동저감블록(620)의 돌출된 일단(620a)은 충격 흡수가 가능한 고무 재질로 이루어질 수 있다. 진동저감블록(620)의 일단(620a)은 원통부(610) 일단을 기준으로 상 방향으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상일 수 있다.
또한, 진동저감블록(620)의 타단은 평평한 면을 가지도록 형성될 수 있다. 진동저감블록(620)의 타단에는 탄성지지부(630)가 밀착되도록 구비될 수 있다.
탄성지지부(630)는, 진동저감블록(620)의 상하왕복 운동 속도 저감을 위해 구비될 수 있다. 탄성지지부(630)는 공기유체 스프링(630a)과 공기유체 저장부(630b)를 포함하여 구성될 수 있다
공기유체 스프링(630a)은, 일단이 진동저감블록(620)의 타단에 맞닿도록 구비될 수 있다. 공기유체 스프링(630a)은 내부에 공기 또는 유체가 유입됨으로써 탄성력을 보유할 수 있다. 공기유체 스프링(630a)은 탄성력을 보유 한 상태가 되면, 진동저감블록(620)의 상하왕복 운동 속도를 저감시킬 수 있다.
공기유체 저장부(630b)는, 공기유체 스프링(630a) 타단에 맞닿도록 구비될 수 있다. 공기유체 저장부(630b)는 공기 또는 유체가 저장될 수 있다. 공기유체 저장부(630b)는 공기유체 스프링(630a)과 연통될 수 있다. 공기유체 저장부(630b)는 공기 또는 유체를 공기유체 스프링(630a)에 제공하거나, 또는 공기유체 스프링(630a)으로부터 흘러나온 공기 또는 유체를 저장할 수 있다. 여기서, 공기유체 저장부(630b)의 바닥면은 원통부(610)의 타단과 동일한 면을 이루게 된다.
내측원통부(640)는, 진동저감블록(620)의 타단과 탄성지지부(123)를 감싸도록 형성될 수 있다. 내측원통부(640)는 원통부(610)의 중심부로부터 상 방향으로 연장 형성될 수 있다. 내측원통부(640)는 진동저감블록(620)과 동 일한 직경을 가질 수 있다. 즉 내측원통부(640) 내부에는, 진동저감블록(620)의 타단과 탄성지지부(630)가 위치할 수 있다.
코일조립체(650)는, 원통부(610)의 내주면과 진동저감블록(620) 사이에 구비될 수 있다. 코일조립체(650)는 내측원통부(640)와 진동저감블록(620)의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. 코일조립체(650)는 전류가 공급되는 경우, 전자석으로 변할 수 있다.
이를 통해 코일조립체(650)는, 자기장을 생성할 수 있으며, 생성된 자기장은 진동저감블록(620)의 상하왕복 운동이 가능하도록 한다. 여기서, 코일조립체(650)에 공급되는 전류량은 촬영장소의 바닥이나 차량의 진동 세기에 따라 조절될 수 있다.
예를 들어, 촬영장소의 바닥이나 차량의 진동이 큰 경우에는 코일조립체(650)에 공급되는 전류량이 커지고, 촬영장소의 바닥이나 차량의 진동이 작은 경우에는 코일조립체(650)에 공급되는 전류량이 작아진다. 이를 통해 코일조립체(650)에 의해 생성되는 자기장 세기가 가변되며, 진동저감블록(620)은 가변되는 자기장에 의해 상하왕복 운동의 속도 및 주기가 가변될 수 있다.
한편, 진동저감블록(620)은, 상하왕복 운동을 통해 촬영장소의 바닥이나 차량의 수직 방향 진동을 저감할 수 있으나, 촬영장소의 바닥이나 차량의 수평 방향 진동을 저감할 수 없다. 이러한 촬영장소의 바닥이나 차량의 수평 방향 진동은 원통부(610)의 회전을 통해 저감될 수 있다
회전축부(660)는, 원통부(610)를 회전시킬 수 있도록 원통부(610) 외주면에 연결될 수 있다. 회전축부(660)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 회전축부(660) 각각은 일단이 원통부(610) 양측 외주면 각각에 연결될 수 있다. 회전축부(660) 각각은 타단이 회전축 지지부(670)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
한 쌍의 회전축 지지부(670)는, 회전축부(660) 각각이 회전 가능하도록 지지하는 것으로서, 회전축부(660) 각각의 타단을 감싸도록 형성되는 링부재와, 링부재로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 수직지지부재를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 회전축 지지부(670)의 수직지지부재는 지면의 일면에 고정될 수 있다. 이때 원통부(610)는 지면으로부터 소정 간격 이격되는 높이를 가질 수 있다.
모터부(680)는, 회전축 지지부(670)(예컨대, 도12 기준 우측에 위치하는 회전축 지지부(670))와 회전축부(660) 사이에 구비될 수 있다.) 모터부(680)는 팬케이크 타입의 모터이며, 회전축부(660)를 회전시킬 수 있다. 여기서, 원통부(610)는 모터부(680)에 의해 회전축부(660)가 회전하는 경우, 연동 회전하며 이때 원통부(610)의 회전은 미세한 움직임일 수 있다.
베어링(690)은 회전축 지지부(670)와 회전축부(660) 사이에 구비될 수 있다. 베어링(690)은 회전축부(660)의 원활한 회전을 도울 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 충격흡수부(600)는 진동저감블록(620)의 상하왕복 운동을 통해 촬영장소의 바닥이나 차량으로부터의 수직 방향 진동을 저감시킬 수 있고, 원통부(610)의 회전 운동을 통해 촬영장소의 바닥이나 차량으로부터의 수평 방향 진동을 저감시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 통하여, 촬영장소의 바닥이나 차량에 전방위 영상 촬영 장치(110)가 설치될 때 이들로부터의 진동이나 충격을 흡수하여 전방위 영상 촬영 장치(110)의 내구성을 향상시키고 영상 촬영에 흔들림 등 지장이 없도록 하는 효과를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
10. 3D 체험교육용 VR 제작 및 체험 방법
100. 촬영단계
200. VR영상 생성단계

Claims (3)

  1. 복수개의 카메라를 구비하는 전방위 영상 촬영 장치를 이용하여 방향별로 복수개의 영상을 촬영하는 촬영단계;
    상기 촬영단계에서 촬영된 영상을 이용하여 3차원 체험교육용 VR 영상을 생성하는 VR영상 생성단계;를 포함하고,
    상기 VR영상 생성단계는,
    상기 촬영단계에서 촬영된 영상을 이용하여 다면 촬영 2차원 좌안 원본 영상과 복수개의 다면 촬영 2차원 우안 원본 영상을 생성하는 원본영상 생성단계;
    동일 시점에서 촬영된 상기 복수개의 좌안 원본 영상과 우안 원본 영상을 자동 영상 스티칭 처리하여 단일의 파노라마 영상을 생성하는 파노라마 제작단계;
    상기 파노라마 제작단계에서 생성된 단일의 파노라마 영상에 대하여, 상기 자동 영상 스티칭 처리 과정에서 각 원본 영상 간 중첩 처리된 스티칭 영역에 관한 왜곡을 조정하기 위한 후 처리 보정단계; 및
    상기 왜곡이 조정된 영상을 이용하여 3D 가상 현실 영상을 생성하는 최종영상 생성단계;를 더 포함하고,
    상기 자동 영상 스티칭 처리는 복수개의 카메라 각각의 촬상 렌즈의 초점 거리 및 왜곡 수차에 따른 디스토션정보에 기초하여 각 원본 영상에 발생하는 디스토션을 역조정하고, 역조정을 통해서 디스토션 조정된 영상 간을 스티칭함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 후 처리 보정단계는,
    상기 자동 영상 스티칭 처리된 영상에 대하여, 영상 간 중첩 처리된 상기 스티칭 영역에 대한 왜곡율과 선예도가 상기 단일의 파노라마 영상 전반적으로 균일하게 되도록 블렌딩 효과 및 수동 스티칭 과정을 수행함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 3D 체험교육용 VR 제작방법
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전방위 영상 촬영 장치는,
    육각기둥 형상의 본체와 상기 본체 내부에 고정 배열되어 렌즈부가 상기 본체의 각 측면을 향하며 상기 본체를 감싸고, 전방위 야간 영상을 각각 촬영하는 제1 카메라;
    상기 본체 내부에 고정 배열되어 상기 제1 카메라 위에 배치되고 레즈부가 상기 본체의 각 측면을 향하며 상기 본체를 감싸고, 전방위 주간 영상을 각각 촬영하는 제2 카메라; 및
    상기 본체의 하부에서 본체와 결합되며 육각형상으로 형성되어 외부 충격을 흡수하며 바닥으로부터의 진동을 감쇄시키는 충격흡수부;를 포함하고,
    상기 제1 카메라는,
    각각이 물체와 대향하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 후측으로 순차적으로 배열되는 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈와 제2 렌즈는, 전면이 비구면, 후면이 구면으로 이루어지고,
    상기 제3 렌즈와 제4 렌즈는 전면이 구면, 후면이 회절패턴을 갖는 비구면으로 이루어지고, 회절패턴이 형성된 상기 제3 렌즈와 제4 렌즈의 후면이 -35℃~ 55℃의 온도 범위 내에서 초점거리의 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하고,
    상기 충격흡수부는,
    일단이 개방되는 원통부;
    일단이 상기 원통부의 개방된 일단을 통해 돌출되도록 상기 원통부 내부에 구비되는 진동저감블록;
    상기 진동저감블록의 타단에 맞닿도록 구비되는 탄성지지부;
    상기 진동저감블록의 타단과 상기 탄성지지부를 감싸도록 상기 원통부 내측에 구비되는 내측원통부;
    상기 내측원통부와 상기 진동저감블록을 감싸도록 상기 원통부 내부에 구비되는 코일조립체;
    상기 원통부의 외주면에 연결되는 한 쌍의 회전축부;
    상기 회전축부의 각각이 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 회전축 지지부; 및
    상기 회전축 지지부와 상기 회전축부 사이에 구비되는 모터부;를 포함하며,
    상기 진동저감블록은,
    상기 본체에 수직 방향 진동이 발생하는 경우, 상기 코일조립체에 의해 상하왕복 운동하여 상기 본체의 수직 방향 진동을 상쇄시키고,
    상기 원통부는,
    상기 본체에 수평 방향 진동이 발생하는 경우, 상기 모터부에 의해 회전 운동하여 상기 본체의 수평 방향 진동을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는, 3D 체험교육용 VR 제작방법.
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