KR19980023727A - Virtual Reality System for Displaying Panoramic Images - Google Patents

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KR19980023727A
KR19980023727A KR1019960043227A KR19960043227A KR19980023727A KR 19980023727 A KR19980023727 A KR 19980023727A KR 1019960043227 A KR1019960043227 A KR 1019960043227A KR 19960043227 A KR19960043227 A KR 19960043227A KR 19980023727 A KR19980023727 A KR 19980023727A
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신광성
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배순훈
대우전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 파노라믹 이미지(panoramic image)를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템에 관한 것으로, 영상 데이터 저장수단(71)과, 파노라믹 이미지 저장수단(73),상기 영상 데이터 저장수단(71)로부터 여러개의 프레임으로 구분된 영상 데이터를 입력받아 행번호 순으로 상기 파노라믹 이미지 저장수단(73)에 저장하여 파노라믹 이미지를 생성해주는 파노라믹 이미지 생성수단(72), 사용자의 시점에 따라 대응하는 한 프레임의 영상데이터를 상기 파노라믹 이미지 저장수단(73)로부터 읽어와 렌더링 및 텍스춰 매핑하여 RGB영상신호를 출력하는 3차원 그래픽처리부(75,76), 및 3차원 그래픽처리부의 RGB출력을 TV영상신호로 변환하는 신호변환기(12-1,12-2), 신호변환기의 출력을 입력받아 디스플레이함과 아울러 사용자의 움직임을 검지하는 HMD(23), HMD로부터 사용자의 움직임신호를 입력받아 사용자의 위치 및 방향을 산출하는 위치 및 방향 추적기(11), 및 위치 및 방향 추적기(11)로부터 입력된 사용자의 움직임에 따라 파노라믹 이미지의 뷰 볼륨을 산출하여 상기 3차원 그래픽 처리부(75,76)로 출력하는 시야각 계산부(78)로 구성되어 있다. 따라서 가상 현실시스템에서 사용자의 시점(view point)에 따라 파노라믹(panoramic) 이미지를 자연스럽게 디스플레이해 줄 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a virtual reality system for displaying a panoramic image, from the image data storage means 71, the panoramic image storage means 73, the image data storage means 71 Panoramic image generating means 72 for receiving the image data divided into a plurality of frames and storing the image data in row order in the panoramic image storage means 73 to generate the panoramic image, according to the user's viewpoint. 3D graphics processing units 75 and 76 for reading RGB image signals by reading corresponding frame data from the panoramic image storage unit 73 and rendering and texture mapping, and RGB output of 3D graphics processing unit. Signal converters 12-1 and 12-2 for converting the video signal to a TV video signal, and the HMD 23 and HMD for detecting the user's movement while receiving and displaying the output of the signal converter. A position and direction tracker 11 that receives a motion signal and calculates a position and direction of the user, and calculates a view volume of the panoramic image according to the user's movement input from the position and direction tracker 11 to the 3D The viewing angle calculation unit 78 outputs to the graphic processing units 75 and 76. Therefore, in the virtual reality system, a panoramic image can be displayed naturally according to the user's view point.

Description

파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템( A virtual reality system for displaying panoramic images )A virtual reality system for displaying panoramic images

본 발명은 가상 현실시스템(VR: Virtual Reality system)에 관한 것으로, 특히 파노라믹 이미지(panoramic image)를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality system (VR), and more particularly to a virtual reality system for displaying a panoramic image (panoramic image).

가상 현실시스템은 우리가 직접 경험할 수 없고 미완성 또는 존재하지 않은 가상상황을 마치 실제 상황인 것처럼 느낄 수 있도록 생생하게 보여주고, 사용자로 하여금 그 속에서 원하는 행동을 자유롭게 할 수 있도록 하여 많은 지식과 체험을 얻을 수 있게 하는 것으로, 컴퓨터기술과 영상기술을 기반으로 구현된다. 기존 컴퓨터가 2차원의 사용환경을 윈도우(window) 형태로 제공하고, 사용자를 관찰자 또는 국외자로 대하는 방법과는 달리 가상현실(VR)은 3차원의 사용환경(가상세계)을 사용자에게 제공하여 자신이 가상세계 속에 있는 것처럼 느끼고, 가상현실에 나타나는 물체들을 직접 조작할 수 있도록 해준다. 이와 같은 차이로 인해 가상현실(VR)기술을 이용하면 기존의 정보제공방식 및 상호작용방식으로는 제공하기 어려운 생생한 지식과 체험을 가능하게 하기 때문에 교육/훈련, 오락/문화, 과학/의학, 설계/제조, 통신, 국방등 다양한 분야에서 방대한 새로운 시장을 창출할 수 있을 것으로 기대된다.The virtual reality system vividly shows the unfinished or non-existent virtual situation as if it is a real situation, and gives users a lot of knowledge and experience by freeing the desired action in it. It is implemented based on computer technology and image technology. Unlike the existing computer that provides a two-dimensional environment of use in the form of a window and treats the user as an observer or a foreigner, VR provides a three-dimensional environment of use (virtual world) to the user. It feels like you are in this virtual world and allows you to directly manipulate objects that appear in virtual reality. Because of these differences, the use of virtual reality (VR) technology enables vivid knowledge and experiences that are difficult to provide by traditional information provision and interaction methods, so education / training, entertainment / culture, science / medicine, design, etc. It is expected to create a huge new market in various fields such as manufacturing, telecommunications, and defense.

이러한 가상현실(VR)은 보는 관점에 따라 가상환경(Virtual Environment), 가상존재(Virtual Presence), 인공세계(Artifical World), 가상세계(Virtual World), 사이버스페이스(Cyberspace)와 같은 용어로 혼용하고 있으나, 일반적으로 컴퓨터가 만들어낸 실세계와 유사한 3차원 가상세계를 사용자에게 제공하고, 그 가상세계와 실시간으로 자유롭게 조작할 수 있는 입력수단과 사용자의 조작에 대응하여 실제적인 감각을 제공하는 감각궤환(Sensory feedback)수단을 제공하므로써 인공적인 체험과 경험을 할 수 있도록 해주는 기술이라 할 수 있다.Such VRs are used interchangeably with terms such as virtual environment, virtual presence, artificial world, virtual world, cyberspace, depending on the point of view. However, in general, a sensor provides a three-dimensional virtual world similar to the real world created by a computer, an input means that can be freely manipulated in real time with the virtual world, and a real sense in response to the user's manipulation. It is a technology that enables artificial experience and experience by providing a means of sensory feedback.

이와 같은 가상현실(VR)시스템의 예로서 PC기반의 플랫폼을 이용한 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 리얼리티 엔진(reality engine)과 효과발생기(effector)로 구성된다. 또한 리얼리티 엔진은 PC컴퓨터 본체상에 구현된 VGA그래픽보드, 제1 3D 그래픽보드, 제2 3D 그래픽보드, 3D 사운드 보드, 인터페이스보드, 통신포트, 하드디스크, CPU, 램 등과, 제1 3D 그래픽보드의 RGB 신호를 NTSC방식의 TV신호로 변환하는 제1 신호변환기(12-1), 제2 3D 그래픽보드의 RGB 신호를 NTSC방식의 TV신호로 변환하는 제2 신호변환기(12-2), VGA그래픽보드로부터 입력된 영상을 표시하는 VGA모니터(14), 제1 신호변환기(12-1)로부터 입력된 영상을 표시하는 NTSC모니터(13), 위치 및 방향 추적기(11) 등으로 구성된다.As an example of such a virtual reality (VR) system, a system using a PC-based platform is composed of a reality engine and an effector, as shown in FIG. 1. In addition, the reality engine is a VGA graphics board, a first 3D graphics board, a second 3D graphics board, a 3D sound board, an interface board, a communication port, a hard disk, a CPU, a RAM, etc., implemented on a PC computer main body, and a first 3D graphics board. First signal converter 12-1 for converting the RGB signal into an NTSC TV signal, a second signal converter 12-2 for converting the RGB signal of the second 3D graphics board into an NTSC method TV signal, VGA And a VGA monitor 14 for displaying an image input from the graphic board, an NTSC monitor 13 for displaying an image input from the first signal converter 12-1, a position and direction tracker 11, and the like.

그리고, 효과발생기는 사용자가 쓰고 가상현실의 세계를 시청각으로 경험하기 위한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD:23)와, 송신기(22), 조이스틱(21) 등으로 이루어져 있고, HMD(23)는 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 머리방향을 검출하기 위한 센서(24), 입체음향을 제공하기 위한 좌우측 스피커(25), 영상을 디스플레이해 주는 좌우측 LCD(27), 광학렌즈(26) 등을 포함하고 있다.The effect generator is composed of a head mounted display (HMD) 23, a transmitter 22, a joystick 21, etc. for the user to write and experience the world of virtual reality in an audiovisual manner, and the HMD 23 is shown in FIG. As shown in the drawing, a sensor 24 for detecting a user's head direction, a left and right speaker 25 for providing stereo sound, a left and right LCD 27 for displaying an image, an optical lens 26 and the like are included. have.

이와 같은 시스템에서 사용자의 머리 움직임은 송신기(21), 센서(24), 및 위치방향 추적기(11)에 의해 추적되어 리얼리티 엔진으로 입력되고, 리얼리티 엔진은 사용자의 머리 움직임에 따라 적절한 시점에서의 영상을 제공한다. 또한 사용자는 조이스틱 등과 같은 입력장치를 이용하여 가상세계와 인터페이스할 수 있다.In such a system, the user's head movement is tracked by the transmitter 21, the sensor 24, and the position tracker 11 and input to the reality engine, and the reality engine displays an image at an appropriate point in time according to the user's head movement. To provide. In addition, the user may interface with the virtual world using an input device such as a joystick.

그런데 이러한 가상 현실시스템에서 제공되는 영상은 이미 정해진 전체 가상현실의 영상을 사용자의 시점에 따라 재구성해주는 정도의 것으로, 넓은 바닷가와 같은 파노라믹 이미지(panoramic image)는 제대로 표현해 주지 못하는 문제점이 있다.However, the image provided by the virtual reality system is a level of reconstructing the image of the entire virtual reality already determined according to the user's point of view, and there is a problem in that the panoramic image such as a wide beach cannot be properly represented.

즉, 가상현실의 디스플레이 수단으로 사용되는 LCD나 CRT 등의 표시장치는 비디오램의 용량 및 동작속도 등의 제한으로 통상 680 x 480 등으로 이미지의 크기가 제한되기 때문에 파노라믹 이미지와 같이 매우 넓은 화면은 한꺼번에 표시해주지 못한다. 따라서 종래에 가상 현실시스템에서 파노라믹 이미지를 제공하기 위해서는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 복수개의 프레임으로 구성된 파노라믹 이미지를 순차적으로 디스플레이 해주었기 때문에 화면의 움직임이 급작스러워 사용자 시점의 이동과 영상화면의 내용이 일치하지 못하는 문제점이 있다.In other words, display devices such as LCD and CRT, which are used as the display means of the virtual reality, are limited to the size and operation speed of the video RAM, and thus the size of the image is limited to 680 x 480. The screen cannot be displayed all at once. Therefore, in order to provide a panoramic image in a conventional virtual reality system, as shown in FIGS. 3A and 3B, since a panoramic image composed of a plurality of frames is sequentially displayed, the movement of the screen is abrupt. There is a problem in that the contents of the moving and video screens do not match.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 여러개의 프레임으로 나누어진 영상을 합성하여 하나의 파노라믹 이미지를 생성하고, 이를 시점의 이동에 따라 자연스럽게 디스플레이해 줄 수 있도록 된 가상 현실시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a virtual reality system that can generate a single panoramic image by synthesizing an image divided into a plurality of frames in order to solve the above problems, and display it naturally as the viewpoint moves. Its purpose is to.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 여러개의 프레임으로 구분된 영상 데이터를 입력받아 파노라믹 이미지를 생성해주는 파노라믹 이미지 생성수단; 상기 생성된 파노라믹 이미지를 저장하고 있는 파노라믹 저장수단; 사용자의 시점에 따라 대응하는 한 프레임의 영상데이터를 상기 파노라믹 이미지 저장수단으로부터 읽어와 렌더링 및 텍스춰 매핑하여 RGB영상신호를 출력하는 3차원 그래픽처리부; 상기 3차원 그래픽처리부의 RGB출력을 TV영상신호로 변환하는 신호변환기; 상기 신호변환기의 출력을 입력받아 디스플레이함과 아울러 사용자의 움직임을 검지하는 영상표시 및 움직임 검출 수단; 상기 영상표시 및 움직임 검출수단으로부터 사용자의 움직임신호를 입력받아 사용자의 위치 및 방향을 산출하는 위치 및 방향 추적기; 및 상기 위치 및 방향 추적기로부터 입력된 사용자의 움직임에 따라 파노라믹 이미지의 뷰 볼륨을 산출하여 상기 3차원 그래픽보드로 출력하는 시야각 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the panoramic image generating means for receiving the image data divided into a plurality of frames to generate a panoramic image; Panoramic storage means for storing the generated panoramic image; A three-dimensional graphic processing unit which reads out image data of one frame corresponding to the viewpoint of a user from the panoramic image storage unit, renders and texture-maps and outputs an RGB image signal; A signal converter for converting the RGB output of the 3D graphic processor into a TV image signal; Image display and motion detection means for receiving and displaying the output of the signal converter and detecting a user's movement; A position and direction tracker which receives a user's motion signal from the image display and motion detection means and calculates the position and direction of the user; And a viewing angle calculator for calculating a view volume of the panoramic image according to the movement of the user input from the position and direction tracker and outputting the view volume to the 3D graphic board.

도 1은 전형적인 가상 현실시스템을 도시한 구성도,1 is a block diagram showing a typical virtual reality system,

도 2는 도 1의 가상 현실시스템에서 사용되는 전형적인 HMD의 세부구성도,2 is a detailed configuration diagram of an exemplary HMD used in the virtual reality system of FIG.

도 3a,3b는 가상 현실시스템에서 종래의 방식으로 파노라믹 디스플레이를 구현하는 개념도,3A and 3B are conceptual views of implementing a panoramic display in a conventional manner in a virtual reality system;

도 4a,4b는 가상 현실시스템에서 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 생성하는 개념을 도시한 도면,4A and 4B illustrate a concept of generating a panoramic image according to the present invention in a virtual reality system;

도 5는 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 생성하는 방법을 도시한 흐름도,5 is a flowchart illustrating a method of generating a panoramic image according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 개념도,6 is a conceptual diagram for displaying a panoramic image according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템의 구성도,7 is a block diagram of a virtual reality system for displaying a panoramic image according to the present invention,

도 8은 도 7에 도시된 시야각 계산부의 기능 블럭도이다.FIG. 8 is a functional block diagram of the viewing angle calculator shown in FIG. 7.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11: 위치 및 방향 추적기12-1,12-2: 신호변환기11: Position and direction tracker 12-1, 12-2: Signal converter

21: 입력장치22: 송신기21: input device 22: transmitter

23: HMD23: HMD

71: 영상데이터저장부72: 파노라믹 이미지 생성기71: image data storage unit 72: panoramic image generator

73: 파노라믹 이미지 저장부74: CPU73: panoramic image storage unit 74: CPU

75,76: 3D 그래픽 보드77: 3D 음향처리부75, 76: 3D graphics board 77: 3D sound processor

78: 시야각 계산부78: viewing angle calculation unit

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a, 3b는 가상 현실시스템에서 종래의 방식으로 파노라믹 디스플레이를 구현하는 개념도이고, 도 4a, 4b는 가상 현실시스템에서 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 생성하는 개념을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.3A and 3B are conceptual views of implementing a panoramic display in a conventional manner in a virtual reality system, and FIGS. 4A and 4B are views illustrating a concept of generating a panoramic image according to the present invention in a virtual reality system. 5 is a flowchart illustrating a method of generating a panoramic image according to the present invention.

도 3을 참조하면, 종래에는 3a에 도시된 바와 같이 Sa, Sb, Sc 3개의 프레임(각 프레임은 640 x 480의 픽셀로 이루어졌다고 가정한다)으로 이루어진 파노라믹 영상이면, 이 프레임들의 영상 데이터는 3b에 도시된 바와 같이, 비디오 램상에 각각 구분되어 저장되어 있다.Referring to FIG. 3, conventionally, as shown in 3a, if the panoramic image is composed of three frames Sa, Sb, and Sc (assuming that each frame is composed of 640 x 480 pixels), image data of these frames is provided. Are stored separately on the video RAM as shown in 3b.

즉, Sa 프레임은 a1부터 a480까지의 행데이터로 이루어져 있고, 이들 데이터는 비디오 램상에 a1부터 순차적으로 a480까지 저장되어 있고, Sb 프레임은 b1부터 b480까지의 행데이터로 이루어져 있고, 이들 데이터는 비디오 램상에 b1부터 순차적으로 b480까지 저장되어 있으며, Sc 프레임은 c1부터 c480까지의 행데이터로 이루어져 있으며, 이들 데이터는 비디오 램상에 c1부터 순차적으로 c480까지 저장되어 있다.That is, the Sa frame consists of row data from a1 to a480, these data are stored sequentially from a1 to a480 on the video RAM, and the Sb frame consists of row data from b1 to b480, and these data are video The RAM frames are sequentially stored from b1 to b480, and the Sc frame is made up of row data from c1 to c480, and these data are stored from c1 to c480 sequentially on the video RAM.

이와 같은 파노라믹 영상이 종래의 가상현실시스템에서 디스플레이될 경우에는 Sa화면, Sb화면, Sc화면 순으로 순차적으로 어느 한 프레임 화면만 디스플레이되기 때문에 화면의 이동이 급격하다. 예컨대, 사용자의 시점이 Sa화면으로부터 Sb화면으로 서서히 이동할 경우, Sa화면의 우측일부와 Sb화면의 좌측일부가 보이면서 점차 Sb화면으로 이동해야 하나 종래에는 Sa화면이 보이다가 갑자기 Sb화면이 나타났기 때문에 시점과 화면이 일치하지 않게 되었다.When such a panoramic image is displayed in a conventional virtual reality system, since only one frame screen is sequentially displayed in order of a Sa screen, an Sb screen, and an Sc screen, the screen moves rapidly. For example, when the user's viewpoint gradually moves from the Sa screen to the Sb screen, the right part of the Sa screen and the left part of the Sb screen should be visible and gradually moved to the Sb screen. And screen do not match.

따라서 본 발명에서는 도 3a와 같은 3개의 프레임으로 구부된 화면을 도 4a와 같이 하나의 광대역 프레임(즉, 파노라믹 이미지: Sp)으로 구성한 후, 사용자의 시점(view point)에 따라 대응하는 영상데이터를 추출하여 한 프레임의 영상데이터를 형성하여 디스플레이하도록 하므로써 시점에 대응하여 자연스럽게 파노라믹 화면이 제공되도록 한 것이다.Therefore, in the present invention, a screen bent in three frames as shown in FIG. 3A is composed of one wideband frame (ie, a panoramic image Sp) as shown in FIG. 4A, and then a corresponding image is displayed according to a user's view point. By extracting data to form and display image data of one frame, a panoramic screen is naturally provided according to a viewpoint.

이를 위하여 본 발명에서는 도 3b와 같이 프레임 단위로 구분되어 저장된 영상 데이터를 도 4b와 같이 행별로 연속되게 저장하여 하나의 거대한 프레임을 형성한다.To this end, in the present invention, image data divided and stored in units of frames as shown in FIG. 3B are continuously stored for each row as shown in FIG. 4B to form one huge frame.

즉, 도 3과 같이 3개의 프레임이 하나의 파노라믹 이미지를 만들 경우에 a1, a2, ... a480, b1, b2. ..., b480, c1, c2, ... c480 순으로 저장된 영상데이터를 a1, b1, c1, a2, b2, c2, ... a480, b480, c480 순으로 저장한다.That is, when three frames make one panoramic image as shown in Fig. 3, a1, a2, ... a480, b1, b2. Video data stored in the order of ..., b480, c1, c2, ... c480 is stored in the order of a1, b1, c1, a2, b2, c2, ... a480, b480, c480.

만일, 하나의 프레임이 n개의 행으로 이루어지고 하나의 파노라믹 이미지가 k개의 프레임으로 이루어진 경우에도 앞서 설명한 방식과 동일하게 각 프레임별로 구분되어 저장된 영상 데이터를 행별로 재배열하여 저장하므로써 하나의 파노라믹 이미지를 생성할 수 있다.Even if one frame consists of n rows and one panoramic image consists of k frames, the image data divided and stored for each frame is rearranged and stored for each row in the same manner as described above. You can create a panoramic image.

이와 같이 n개의 행으로 이루어진 k 개의 프레임으로 하나의 파노라믹 이미지를 생성하는 본 발명에 따른 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 프레임부터 제k 프레임까지 프레임별로 구분되어 저장된 제1 메모리로부터 제1 프레임의 제1 행부터 제k 프레임의 제n 행까지 행번호순으로 순차적으로 읽어와 제2 메모리에 저장하여 파노라믹 이미지를 생성한다.As described above, the method according to the present invention for generating one panoramic image with k frames having n rows includes a first memory, which is divided into frames from the first frame to the k-th frame, as shown in FIG. 5. From the first row of the first frame to the nth row of the kth frame are sequentially read in row number order and stored in the second memory to generate a panoramic image.

도 5에서 초기화단계(100)에서는 프레임 변수 i와 행변수 j를 1로 초기화하고, 독출단계(101)에서는 i 프레임의 j행 데이터를 제1 메모리로부터 읽어오고, 저장단계(102)에서는 읽어온 i 프레임 j행 데이터를 제2 메모리상에 순차적으로 저장한다.In FIG. 5, in the initialization step 100, the frame variable i and the row variable j are initialized to 1, in the reading step 101, the j row data of the i frame is read from the first memory, and in the storage step 102, the row variable j is read. i frame j row data is sequentially stored on the second memory.

이어서 상기 프레임변수 i를 1증가시킨 후(103) 증가된 프레임변수 i가 마지막 프레임번호 k보다 크지 않으면, 다른 프레임의 동일 행번호에 대해 상기 독출단계 (101)및 저장단계(102)를 반복하고, 증가된 프레임변 수 i가 마지막 프레임번호 k보다 크면, 다음 행에 대해서 상기 과정을 반복하도록 한다.Subsequently, after the frame variable i is increased by 1 (103) and the increased frame variable i is not greater than the last frame number k, the reading step 101 and the storing step 102 are repeated for the same row number of another frame. If the increased frame variable i is greater than the last frame number k, the process is repeated for the next row.

즉, 증가된 프레임변 수 i가 마지막 프레임번호 k보다 크면 행변수 j를 1증가시키고(105), 프레임 변수 i 를 1로 초기화한 후 증가된 행변수 j가 마지막 행번호 n보다 크지 않으면 다른 행번호에 대해 상기 독출단계(101) 및 저장단계(102)를 반복하고, 증가된 행변수 j가 마지막 행번호 k보다 크면 종료한다(107).That is, if the increased frame variable i is greater than the last frame number k, the row variable j is increased by one (105). If the increased row variable j is not larger than the last row number n after initializing the frame variable i to 1, another row is increased. The reading step 101 and the storing step 102 are repeated for the number, and the process ends when the increased row variable j is greater than the last row number k (107).

이와 같은 과정을 수행하게 되면 제2 메모리에는 하나의 파노라믹 이미지가 저장되게 된다.When such a process is performed, one panoramic image is stored in the second memory.

한편, 도 6은 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따라 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템의 구성도이며, 도 8은 도 7에 도시된 시야각 계산부의 기능 블럭도이다.Meanwhile, FIG. 6 is a conceptual diagram for displaying a panoramic image according to the present invention, FIG. 7 is a configuration diagram of a virtual reality system for displaying a panoramic image according to the present invention, and FIG. 8 is shown in FIG. Is a functional block diagram of a calculated viewing angle calculator.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 하나의 파노라믹 이미지를 형성한 후, 사용자의 시점에 따라 해당되는 화면 데이터를 추출하여 하나의 프레임 영상을 만들어 디스플레이해 주므로써 사용자가 자연스럽게 넓은 범위의 영상을 즐길 수 있도록 한 것이다.As described above, the present invention forms one panoramic image and then extracts screen data according to the user's viewpoint to create and display one frame image so that the user can enjoy a wide range of images naturally. It would be.

도 6을 참조하면, 다수개의 프레임(...Sn-1, Sn, Sn+1...)이 하나의 파노라믹 이미지로 생성된 것을 원통좌표상의 내측에 택스춰 매핑시켜 사용자의 시점에 따라 해당되는 영상 데이터를 추출하여 디스플레이해 주도록 한 것이다. 즉, 사용자로부터 r만큼 떨어진 원통좌표의 내면에 ....Sn-1, Sn, Sn+1.....로 이루어진 영상들이 나타나 사용자가 HMD(23)를 쓰고서 머리의 방향을 돌리면 이에 따라 파노라믹 영상이 자연스럽게 표시된다.Referring to FIG. 6, a plurality of frames (... Sn-1, Sn, Sn + 1 ...) are generated as one panoramic image by texture mapping on the inner side of the cylindrical coordinates to the user's viewpoint. Therefore, the corresponding image data is extracted and displayed. In other words, the image consisting of .... Sn-1, Sn, Sn + 1 ..... appears on the inner surface of the cylindrical coordinates away from the user by r, when the user turns the head using the HMD (23) accordingly Panoramic images are displayed naturally.

이와 같이 파노라믹 이미지를 디스플레이 해주기 위한 본 발명에 따른 가상현실시스템은 도 7에 도시된 바와 같이, CPU(74), 영상데이터 저장부(71), 파노라믹 이미지 생성기(72), 파노라믹 이미지 저장부(73), 제1 3D 그래픽보드(75), 제2 3D 그래픽보드(76), 3D 음향처리부(77), 시야각 계산부(78), 위치 및 방향 추적기(11), 제1 신호변환기(12-1), 제2 신호변환기(12-2), HMD(23), 송신기(22), 입력장치(21) 등으로 구성된다.As described above, the virtual reality system according to the present invention for displaying a panoramic image includes a CPU 74, an image data storage unit 71, a panoramic image generator 72, and a panorama. MIC image storage unit 73, the first 3D graphics board 75, the second 3D graphics board 76, the 3D sound processor 77, the viewing angle calculator 78, the position and direction tracker 11, the first And a signal converter 12-1, a second signal converter 12-2, an HMD 23, a transmitter 22, an input device 21, and the like.

리얼리티 엔진의 핵심이 되는 CPU(74)는 소정의 프로그램을 수행하여 시스템을 구성하는 제반 구성요소들을 제어하고, 영상 데이터 저장부(71)에는 여러개의 프레임으로 구분된 영상 데이터들이 저장되어 있다. 이러한 영상 데이터 저장부(71)로는 하드 디스크 드라이브(HDD) 혹은 다른 보조기억장치들이 이용될 수 있다.The CPU 74, which is the core of the reality engine, controls various components of the system by executing a predetermined program, and the image data storage 71 stores image data divided into several frames. As the image data storage 71, a hard disk drive (HDD) or other auxiliary storage devices may be used.

파노라믹 이미지 생성기(72)는 도 5에 도시된 바와 같은 시퀀스를 수행하여 영상 데이터 저장부(71)에 프레임별로 구분되어 저장된 영상을 읽어와 파노라믹 이미지 저장부(73)에 순차적으로 저장하여 하나의 파노라믹 이미지를 생성한다. 따라서 파노라믹 이미지 저장부(73)에는 파노라믹 이미지 데이터가 저장되어 있다.The panoramic image generator 72 performs a sequence as shown in FIG. 5, reads images stored separately by frames in the image data storage 71, and stores the images sequentially in the panoramic image storage 73. To create one panoramic image. Therefore, the panoramic image storage unit 73 stores the panoramic image data.

제1 3D 그래픽보드(75)는 파노라믹 이미지 저장부(73)에 저장된 데이터중에서 시야각 계산부(78)로부터 입력되는 사용자의 시점(view point)신호에 따라, 시점에 대응하는 영상데이터를 읽어와 프레임을 형성하여 좌측 RGB영상신호를 발생하고, 제2 3D 그래픽보드(76)는 파노라믹 이미지 저장부(73)에 저장된 데이터중에서 시야각 계산부(78)로부터 입력되는 사용자의 시점(view point)신호에 따라, 시점에 대응하는 영상데이터를 읽어와 프레임을 형성하여 우측 RGB영상신호를 발생한다.The first 3D graphics board 75 reads image data corresponding to a viewpoint according to a user's view point signal input from the viewing angle calculator 78 among data stored in the panoramic image storage 73. And a frame to generate the left RGB image signal, and the second 3D graphic board 76 is a view point of the user input from the viewing angle calculator 78 among the data stored in the panoramic image storage 73. ), The image data corresponding to the viewpoint is read to form a frame to generate the right RGB image signal.

이때, 3차원 그래픽에서 파노라믹 이미지를 시점변화에 대응시키기 위해서는 원기둥모양(cylindrical)의 좌표축 내측에 파노라믹 이미지를 택스춰 매핑(texture mapping)한 후, 사용자 헤드의 움직임에 따라 매번 뷰 볼륨(view volume)을 계산해서 해당되는 데이터만을 추출/표시한다.In this case, in order to correspond to the change of viewpoint of the panoramic image in the 3D graphic, the texture mapping of the panoramic image inside the cylindrical coordinate axis is performed, and the view volume is adjusted according to the movement of the user head. Calculate (view volume) to extract / display only the relevant data.

이를 위하여 사용자의 머리(head)방향은 HMD(23)내의 센서에 의해 감지되어 위치 및 방향 추적기(11)에서 방향이 계산된다.For this purpose, the head direction of the user is detected by a sensor in the HMD 23 and the direction is calculated in the position and direction tracker 11.

시야각 계산부(78)는 도 8에 도시된 바와 같이, 위치 및 방향 추적기(11)로부터 입력되는 사용자의 움직임신호에 따라 사용자 헤드의 각도 변환량을 계산한 후, 이에 따라 디스플레이상 픽셀 변화량을 계산하고, 현 뷰 포인트에 픽셀 변화량을 가산하여 새로운 뷰 포인트를 설정하고, 이에 따라 뷰 볼륨을 계산한다.As shown in FIG. 8, the viewing angle calculator 78 calculates the angle conversion amount of the user head according to the user's motion signal input from the position and direction tracker 11, and then calculates the pixel change amount on the display accordingly. Then, the new view point is set by adding the pixel change amount to the current view point, and the view volume is calculated accordingly.

즉, 도 8에서 헤드 각도 변화량 계산부(81)는 HMD(23)로부터 수신된 방향신호를 분석하여 사용자 헤드의 각도 변환량을 계산하고, 픽셀 변화량 계산부(82)는 이 각도 변화량에 따라 디스플레이상 픽셀의 변화량을 계산한다.That is, in FIG. 8, the head angle change calculation unit 81 analyzes the direction signal received from the HMD 23 to calculate the angle conversion amount of the user head, and the pixel change amount calculation unit 82 displays the display according to the angle change amount. Compute the amount of change in the image pixels

이어 가산기(84)는 현 뷰포인트(83)와 픽셀 변화량을 가산하고, 뷰 포인트 설정부(85)는 가산부(84)의 출력에 따라 새로운 뷰 포인트(view point)를 설정하며, 뷰 볼륨 계산부(86)는 새로 설정된 뷰 포인트에 따라 뷰 볼륨(view volume)을 계산한다.The adder 84 then adds the current view point 83 and the pixel change amount, and the view point setting unit 85 sets a new view point according to the output of the adder 84, and calculates the view volume. The unit 86 calculates a view volume according to the newly set view point.

입력장치(21)는 사용자가 가상 현실세계에 조작을 가하기 위하여 필요한 것으로, 조이스틱, 마우스, 데이터 글로브 등이 이용될 수 있다.The input device 21 is required for the user to manipulate the virtual reality, and a joystick, a mouse, a data globe, and the like may be used.

다른 한편, HMD(23)에서 사용자의 방향을 검출하는동작을 살펴보면, 위치 및 방향추적기(11)의 제어에 따라 송신기(22)가 무선신호를 송신하면 HMD 내부에 있는 수신기(센서:도 2의 24)가 이를 수신하여 위치 및 방향 추적기(11)로 수신된 신호를 전달한다. 위치 및 방향추적기(11)는 수신된 신호를 분석하여 사용자의 위치와 방향을 검출한다.On the other hand, the operation of detecting the direction of the user in the HMD 23, when the transmitter 22 transmits a radio signal under the control of the position and direction tracker 11, the receiver (sensor: Figure 2 of the inside of the HMD) 24 receives this and forwards the received signal to the position and direction tracker 11. The position and direction tracker 11 analyzes the received signal to detect the position and direction of the user.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 다수의 프레임으로 구분되어 저장된 영상 데이터를 재배열하여 파노라믹 이미지를 생성한 후 이를 시점에 따라 해당되는 데이터만을 추출하여 프레임을 형성한 후 디스플레이해 주므로써 가상 현실시스템에서 사용자의 시점(view point)에 따라 파노라믹(panoramic) 이미지를 자연스럽게 디스플레이해 줄 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, after rearranging and storing image data divided into a plurality of frames to generate a panoramic image, only the corresponding data is extracted according to a viewpoint, and a frame is formed and then displayed. In the real system, the panoramic image can be displayed naturally according to the user's view point.

Claims (4)

영상 데이터 저장수단(71);Image data storage means 71; 파노라믹 이미지 저장수단(73);Panoramic image storing means (73); 상기 영상 데이터 저장수단(71)로부터 여러개의 프레임으로 구분된 영상 데이터를 입력받아 행번호 순으로 상기 파노라믹 이미지 저장수단(73)에 저장하여 파노라믹 이미지를 생성해주는 파노라믹 이미지 생성수단(72);Panoramic image generating means for receiving the image data divided into a plurality of frames from the image data storage means 71 and storing them in the panoramic image storage means 73 in row number order to generate a panoramic image. 72; 사용자의 시점에 따라 대응하는 한 프레임의 영상데이터를 상기 파노라믹 이미지 저장수단(73)로부터 읽어와 렌더링 및 텍스춰 매핑하여 RGB영상신호를 출력하는 3차원 그래픽처리부(75,76);A three-dimensional graphic processing unit (75, 76) for reading image data of one frame corresponding to the viewpoint of a user from the panoramic image storing means (73), rendering and texture mapping and outputting an RGB image signal; 상기 3차원 그래픽처리부의 RGB출력을 TV영상신호로 변환하는 신호변환기(12-1,12-2);Signal converters (12-1, 12-2) for converting the RGB output of the three-dimensional graphic processing unit into a TV video signal; 상기 신호변환기의 출력을 입력받아 디스플레이함과 아울러 사용자의 움직임을 검지하는 영상표시 및 움직임 검출 수단;Image display and motion detection means for receiving and displaying the output of the signal converter and detecting a user's movement; 상기 영상표시 및 움직임 검출수단으로부터 사용자의 움직임신호를 입력받아 사용자의 위치 및 방향을 산출하는 위치 및 방향 추적기(11); 및A position and direction tracker (11) which receives a user's motion signal from the image display and motion detection means and calculates the position and direction of the user; And 상기 위치 및 방향 추적기(11)로부터 입력된 사용자의 움직임에 따라 파노라믹 이미지의 뷰 볼륨을 산출하여 상기 3차원 그래픽 처리부(75,76)로 출력하는 시야각 계산부(78)로 구성된 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템.A panoramic view composed of a viewing angle calculator 78 that calculates a view volume of a panoramic image according to a user's movement input from the position and direction tracker 11 and outputs the view volume to the 3D graphic processing units 75 and 76. Virtual reality system for displaying images. 제1항에 있어서, 상기 파노라믹 이미지 생성수단(72)이The method according to claim 1, wherein said panoramic image generating means (72) n개의 행으로 이루어진 k 개의 프레임이 저장된 영상 데이터 저장부(71)로부터 제1 프레임의 제1 행부터 제k 프레임의 제n 행까지 행번호순으로 순차적으로 읽어와 상기 파노라믹 이미지 저장부(73)에 저장하는 것을 특징으로 하는 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템.The panoramic image storage unit 73 reads sequentially from the first row of the first frame to the nth row of the k-th frame in the order of row number from the image data storage unit 71 in which k frames including n rows are stored. Virtual reality system for displaying a panoramic image, characterized in that the storage. 제1항에 있어서, 상기 시야각 계산부(78)가The method of claim 1, wherein the viewing angle calculator 78 상기 영상표시 움직임 검출수단으로부터 수신된 신호를 분석하여 사용자 헤드의 각도 변환량을 계산하는 각도 변화량계산부(81)와, 각도 변화량에 따라 디스플레이상 픽셀의 변화량을 계산하는 픽셀 변환량 계산부(82), 현 뷰포인트와 픽셀 변화량을 가산하는 가산부(84); 상기 가산부(84)의 출력에 따라 새로운 뷰 포인트를 설정하는 뷰 포인트 설정부(85); 새로 설정된 뷰 포인트에 따라 뷰 볼륨을 계산하는 뷰 볼륨 계산부(86)로 구성된 것을 특징으로 하는 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템.An angle change calculator 81 for calculating an angle conversion amount of a user head by analyzing a signal received from the image display motion detection means; and a pixel conversion amount calculation unit 82 calculating a change amount of a pixel on a display according to the angle change amount ), An adder 84 for adding the current viewpoint and the pixel change amount; A view point setting unit 85 for setting a new view point according to the output of the adding unit 84; Virtual reality system for displaying a panoramic image, characterized in that consisting of a view volume calculation unit 86 for calculating the view volume according to the newly set view point. 제1항에 있어서, 상기 영상표시 및 움직임 검출수단이 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)로 이루어진 것을 특징으로 하는 파노라믹 이미지를 디스플레이하기 위한 가상 현실시스템.The virtual reality system for displaying a panoramic image according to claim 1, wherein said image display and motion detection means comprise a head mounted display (HMD).
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