KR200398885Y1 - 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경 - Google Patents

Abstract

비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경이 개시된다. 본 고안은 증강현실을 구현할 수 있는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터와 연동하여 증강현실을 체험할 수 있는 증강현실 체험 장치에 관한 것으로, 망원경 형상의 외관을 갖고, 일측 말단은 접안부(12)가 형성된 망원경 형상틀, 상기 망원경 형상틀(10)의 타측부위 내부에 설치되는 스크린, 컴퓨터와 연결하여 상기 스크린을 구동하는 스크린 구동 모듈, 상기 망원경 형상틀의 외부에 하방으로 부착되어 촬상된 태그(62) 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제1 카메라, 상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 전방으로 부착되어 촬상된 외부 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제2 카메라, 상기 망원경 형상틀(10)이 좌우 및 상하로 움직일 수 있도록 결합된 지지축 및 상기 망원경 형상틀(10)에 외부에 부착된 카메라(30)에 의해 촬상되는 다수의 태그(62)가 상기 망원경 형상틀(10)의 궤적에 따라 상기 카메라(30)의 시점에 해당하는 위치마다 부착된 비주얼 트래킹 보드(60)로 구성하여 체험자는 본 고안에 따른 장치를 통해 사실 세계를 봄과 동시에 증강현실을 통한 추가적인 이미지정보 내지 사운드정보를 제공받을 수 있는 효과가 있다.

Description

비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경{AUGMENTED REALITY EXPERIENCING TELESCOPE BY USING VISUAL TRACKING}

본 고안은 증강현실을 체험할 수 있는 체험 장치에 관한 것으로 좀 더 구체적으로 증강현실의 구현이 가능한 컴퓨터와 연동하여 현실 세계의 이미지에 가상의 이미지정보 내지 사운드정보를 부가적으로 제공하는 장치에 관한 것이다.

증강현실(Augmented Reality)은 가상현실(virtual reality)의 변화된 형태로 실제 환경에 가상의 물체를 첨가하여 보여줌으로써 사용자의 지각 및 현실과의 상호작용에 도움을 주는데 목적이 있다. 이와 같은 증강현실은 의학, 산업, 오락, 군사 분야 등에 다양하게 응용되고 있다. 일반적인 증강현실은 광학(optical) 또는 영상(video) 기반 시스템으로 설계될 수 있으며 광학기반 시스템은 사용자가 HMD(Head-Mounted Display)의 반투명스크린을 통해 실제 환경을 직접 볼 수 있으며, HMD의 스크린에 가상의 물체를 투영하여 사용자에게 정보를 제공한다. 이에 반해 영상 기반 시스템은 카메라로부터 영상을 얻은 다음 이 영상에 가상의 정보를 합성한다. 이때 정보를 구분하기 위하여 태그(tag)란 이미지를 이용하며 상기 태그는 컨텍스트(context), 또는 비주얼 마커(visual marker) 라고도 한다. 각각의 태그는 그 형태에 따라 임의로 지정된 고유 아이디(ID)를 가지고 있으며, 상기 태그의 고유 아이디에는 해당하는 문자, 그래픽, 음향과 같은 데이터(Data)를 컴퓨터에 저장해 두고 태그를 인식함으로써 데이터를 출력한다. 이런 태그는 방향성과 그 모양에 따라 여러 가지의 ID로 인식을 하게 되는데 종래의 태그 장치는 AR Toolkit 마커시스템, HOM 마커시스템, IGD 마커시스템, SCR 마커시스템 등이 있다.

좀 더 상세히 설명하면, 도 1 증강현실을 개념적으로 설명하기 위한 시스템 구성을 개념적으로 보인 도면에 도시한 바와 같이 현실의 보드(1)에 태그(2)를 부착하고, 상기 태그(2)의 아이디에 해당하는 이미지정보(2`)를 컴퓨터(4)에 저장한다. 이때 상기 컴퓨터(4)에는 증강현실을 구현하는데 필요한 소프트웨어가 설치되어 있다.

이와 같은 상태에서 카메라(3)를 통해 현실의 보드(1)와 현실의 보드(1)에 부착된 태그(2)가 촬상되어 상기 컴퓨터(4)로 전송되면, 상기 컴퓨터(4)에서는 상기 카메라(3)를 통해 촬상된 영상에서 태그(2)의 아이디를 판단하고, 판단된 아이디에 해당하는 이미지정보(2`)를 독출하고 증강현실에 필요한 정보처리를 거쳐 최종적으로 도 1(b)에 도시한 바와 같이 화면(5)에 현실의 보드(1) 위에 가상의 집(2`)이 있는 것과 같은 합성영상을 출력한다.

본 고안은 상기와 같은 증강현실을 체험할 수 있는 장치로 망원경과 같은 형상을 하여 망원경이 바라보는 지점의 현실의 이미지와 상기 현실의 이미지에 부가되는 가상의 이미지를 합성하여 제공하여 현실에 이미지에 부가되는 정보를 제공할 수 있는 망원경 형태의 증강현실 체험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상기 기술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 증강현실을 구현할 수 있는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터와 연동하여 증강현실을 체험할 수 있는 증강현실 체험 장치에 있어서, 망원경 형상의 외관을 갖고, 일측 말단은 접안부(12)가 형성된 망원경 형상틀(10), 상기 망원경 형상틀(10)의 타측부위 내부에 설치되는 스크린(20), 상기 컴퓨터와 연결하여 상기 스크린(20)을 구동하는 스크린 구동 모듈(22), 상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 비주얼 트래킹 보드(60)를 향하도록 결합 고정되어 촬상한 태그(62) 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제1 카메라(30), 상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 전방을 향하도록 결합 고정되어 촬상한 외부 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제2 카메라(40), 상기 망원경 형상틀(10)이 좌우 및 상하로 움직일 수 있도록 결합된 지지축(50) 및 상기 망원경 형상틀(10)에 외부에 부착된 카메라(30)에 의해 촬상되는 다수의 태그(62)가 상기 망원경 형상틀(10)의 궤적에 따라 상기 제1 카메라(30)의 시점에 해당하는 위치마다 부착된 비주얼 트래킹 보드(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컴퓨터와 연결하여 사운드를 출력하는 사운드출력수단(70);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경을 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 구성을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 2에 도시한 바와 같이 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경은 망원경 형상틀(10), 스크린(20), 스크린 구동 모듈(22), 제1 카메라(30), 제2 카메라(40), 지지축(50) 및 비주얼 트래킹 보드(60)로 구성되고, 상기 스크린 구동 모듈(22)과 제1 카메라(30) 및 제2 카메라(40)는 증강현실을 구현할 수 있도록 영상처리를 할 수 있는 컴퓨터(100)에 연결이 된다.

상기 망원경 형상틀(10)은 사용자의 눈을 통해 내부를 들여다 볼 수 있도록 일측 말단에 접안부(12)를 형성하고, 내경이 접안부(12)에서 타측방향으로 갈수록 내경이 점차 증가하는 원통형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 스크린(20)은 상기 도면에 도시한 바와 같이 상기 망원경 형상틀(10)의 타측부위 내부에 설치된다. 이때 상기 접안부(12)를 통해 스크린(20)의 전면이 보이도록 설치된다. 따라서 사용자는 상기 망원경 형상틀(10)의 접안부(12)를 통해 상기 스크린(20)에서 출력되는 영상을 볼 수 있다. 이때 상기 스크린(20)은 통상적인 TFT-LCD판넬로 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 여기에 국한되는 것은 아니며 이미지를 출력할 수 있는 영상출력수단을 이용할 수 있다. 특히 상기 스크린(20)을 반투명스크린으로 하여 실제 보여지는 현실의 이미지에 가상의 이미지를 투영하여 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스크린 구동 모듈(22)은 컴퓨터(100)와 연결이 되어 상기 컴퓨터(100)에서 출력되는 이미지정보를 상기 스크린(20)를 통해 출력한다. 따라서 상기 스크린 구동 모튤(22)은 상기 스크린(20)의 배면에 설치되거나 망원경 형상틀(10)이 아닌 다른 소정의 위치에 설치될 수 있으나 도시한 바와 같이 설치되는 것이 바람직하다. 만일 상기 스크린(20)이 반투명스크린인 경우에는 상기 스크린 구동 모듈(22)을 다른 소정의 위치에 설치한다.

상기 제1 카메라(30)는 상기 비주얼 트래킹 보드(60)에 부착되어 있는 태그(62)를 인식하기 위한 것으로 상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 결합고정된다. 이때 상기 제1 카메라(30)는 도시한 바와 같이 비주얼 트래킹 보드(60)가 망원경 형상틀(10)의 아래쪽에 설치된 경우에는 상기 비주얼 트래킹 보드(50)의 태크(62)의 촬영이 가능하도록 하방으로 설치된다. 따라서 상기 망원경 형상틀(10)이 지지축(50)을 중심으로 좌/우 또는 상/하로 움직일 경우 상기 제1 카메라(30)의 시점 역시 망원경 형상틀(10)의 이동에 따라 같은 방향으로 이동하게 된다.

상기 제2 카메라(40)는 외부 현실세계를 촬영하기 위한 것으로 상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 결합고정된다. 이때 상기 제2 카메라(40)는 도시한 바와 같이 전방을 향하도록 하여 망원경 형상틀(10)의 이동으로 이한 시점에서 촬영이 될 수 있도록 한다. 또한 상기 제2 카메라(40)는 고배율의 카메라를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 상기 제2 카메라(40)는 상기 스크린(20)이 반투명스크린일 경우에는 요하지 않는다.

상기 지지축(50)은 상기 도면에 개념적으로 단순히 도시하였으나 상기 망원경 형상틀(10)과 결합하여 상기 망원경 형상틀(10)이 상/하 또는 좌/우로 이동할 수 있는 구조 및 형상을 갖는다. 즉, 상기 지지축(50)은 어느 특정된 지지축에 국한되는 것은 아니며 망원경에 이용되는 통상적인 지지축이다.

상기 비주얼 트래킹 보드(60)는 일면에 다수의 태그(62)를 부착한 것으로 상기 태그(62)는 망원경 형상틀(10)의 이동으로 시점이 바뀐 제1 카메라(30)에 의해 촬영이 될 수 있는 위치에 부착한다.

따라서 상기 망원경 형상틀(10)에 결합된 제2 카메라(40)를 통해 외부영상이 촬상되어 컴퓨터(100)로 전송되고, 그 상태에서의 제1 카메라(30)에서 촬상된 태그(62)의 이미지가 상기 컴퓨터(100)로 전송된다. 상기 컴퓨터(100)는 상기 제1 카메라(30)에서 촬상된 태그(62)의 아이디에 해당하는 가상이미지를 독출하고, 독출된 가상이미지와 상기 제2 카메라(40)에서 촬상된 현실의 이미지를 합성하여 상기 스크린 구동 모듈(22)로 전송하고, 상기 스크린 구동 모듈(22)은 입력된 신호에 따라 스크린(20)를 통해 영상을 출력하다. 이렇게 스크린(20)를 통해 출력되는 영상은 접안부(12)를 통해 사용자가 볼 수 있다.

도 3은 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 비주얼 트래킹 보드를 설명하기 위한 도면이다. 상기 도면에 도시한 비주얼 트래킹 보드(60)는 상기 도 2에서 설명한 망원경 형상틀(10)의 위치가 9가지의 경우를 갖는 것을 예로 구성한 것이다. 즉 상기 망원경 형상틀(10)이 지지축(50)을 중심으로 수평적으로는 전방향/좌방향/우방향으로 나누고, 수직적으로는 수평방향/상방향/하방향으로 나눈 경우 시점은 9개가 되고, 이에 따라 상기 도 2에서 설명한 제1 카메라(30)의 시점 또한 9개가 된다. 따라서 도시한 바와 같이 9개의 태그(62)가 부착되며 이때 태그(62)는 도시한 바와 같이 부착되는 것이 바람직하다. 또한 본 고안에 이용되는 태그(62)는 어느 특정된 태그에 국한되는 것은 아니며 증강현실에서 통상적으로 이용되는 태그를 이용할 수 있다.

도 4는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경에 사운드출력수단을 더 포함한 형태를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 상기 도면에 도시한 본 고안의 실시 형태는 상기 도 2에서 설명한 본 고안에 사운드출력수단(70)을 더 포함하는 것을 개념적으로 도시한 것으로 이는 스크린(20)를 통해 출력되는 영상과 더불어 음악 내지 안내와 같은 사운드를 사용자에게 제공하기 위한 것이다.

즉, 사용자가 접안부(12)를 통해 스크린(20)에서 출력되는 증강현실 이미지를 보면서 부가적인 설명 등을 상기 사운드출력수단(70)을 통해 들을 수 있다.

따라서 상기 사운드출력수단(70)은 컴퓨터(100)와 연결이 되고, 가상 이미지와 마찬가지로 인식된 태그에 해당하는 사운드를 출력한다.

본 고안의 사용 예를 통해 상세히 설명하면 사용자가 망원경 형상틀(10)을 도시한 바와 같이 지지축(50)을 중심으로 전방향의 상방향으로 이동하면, 제2 카메라(40)는 현재 망원경 형상틀(10)이 향하는 방향의 현실의 이미지를 촬영하고, 이때 제1 카메라(30)는 비주얼 트래킹 보드(60)에 부착된 태그 중에서 현재 망원경 형상틀(10)의 위치에 해당하는 중앙의 맨 위쪽에 위치하는 태그(62-1)를 촬영한다. 이렇게 촬영된 현실의 이미지와 태그 이미지는 컴퓨터(100)로 전송이 되고, 이를 전송받은 컴퓨터는 태그 이미지를 통해 아이디를 판단하고, 상기 아이디에 해당하는 가상 이미지정보와 사운드정보를 독출한다. 이후 상기 현실의 이미지와 가상의 이미지가 합성된 합성이미지는 상기 스크린 구동 모듈(22)로 전송하고, 상기 사운드정보는 소정의 변환과정을 거쳐 상기 사운드출력수단(70)으로 출력한다. 따라서 사용자는 본 고안을 통해 시청을 할 수 있다.

도 5는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 스크린에서 출력되는 영상의 예를 통해 본 고안을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도면에 도시한 것은 스크린(20)에 소정의 영상이 출력되는 것을 예로 보인 것으로 이는 상기에서 설명한 바와 같이 망원경 형상틀(10)의 접안부(12)를 통해 사용자에게 보여지는 것이다. 상기 도면에 도시된 예의 바탕 이미지는 상기 제2 카메라(40)로 촬영된 실제의 이미지이며, 상기 각 건물을 안내하는 이미지는 제1 카메라(30)로 촬영된 태그의 아이디에 해당하는 가상 이미지이다.

즉, 사용자는 현실의 이미지에 가상의 이미지가 합성된 최종 영상을 상기 스크린(20)를 통해 본다. 이때 상기 도 4에서 설명한 사운드출력수단(70)을 포함하는 경우에는 상기 건물을 설명하는 가상의 이미지의 출력과 더불어 각각의 건물에 대한 설명을 사운드로 출력할 수 있다.

따라서 상기 기술한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안은 증강현실을 구현하는 장치에 있어서 이를 망원경으로 구현함으로써 실제 망원경을 통해 현실을 보는 것과 같은 현실의 이미지와 가상의 이미지를 합성하여 사용자에게 제공하여 현재 사용자가 바라보고 있는 위치의 현실의 이미지를 가상의 이미지와 사운드를 통해 부가적으로 설명할 수 있는 효과가 있다. 또한 비주얼 트래킹 보드를 통해 사용자가 바라보는 위치에 따라 다양한 가상의 이미지와 사운드를 제공할 수 있는 효과가 있다.

더 나아가 망원경 형태의 증강현실 체험 장치를 이용함으로써 사용자는 증강현실을 새로운 형태로 쉽게 체험할 수가 있는 효과가 있다.

이상에서 살펴본 본 고안은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었으나 본 고안의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 증강현실을 개념적으로 설명하기 위한 시스템 구성을 개념적으로 보인 도면.

도 2는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 구성을 개념적으로 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 비주얼 트래킹 보드를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경에 사운드출력수단을 더 포함한 형태를 개념적으로 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 고안 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경의 스크린에서 출력되는 영상의 예를 통해 본 고안을 설명하기 위한 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 도면부호의 설명 ***

10 : 망원경 형상틀 12 : 접안부

20 : 스크린 22 : 스크린 구동 모듈

30 : 제1 카메라 40 : 제2 카메라

50 : 지지축 60 : 비주얼 트래킹 보드

62 : 태그 70 : 사운드출력수단

Claims (2)

1. 증강현실을 구현할 수 있는 소프트웨어가 설치된 컴퓨터와 연동하여 증강현실을 체험할 수 있는 증강현실 체험 장치에 있어서,

   망원경 형상의 외관을 갖고, 일측 말단은 접안부(12)가 형성된 망원경 형상틀(10);

   상기 망원경 형상틀(10)의 타측부위 내부에 설치되는 스크린(20);

   상기 컴퓨터와 연결하여 상기 스크린(20)을 구동하는 스크린 구동 모듈(22);

   상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 비주얼 트래킹 보드(60)를 향하도록 결합 고정되어 촬상한 태그(62) 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제1 카메라(30);

   상기 망원경 형상틀(10)의 외부에 전방을 향하도록 결합 고정되어 촬상한 외부 이미지를 상기 컴퓨터로 입력하는 제2 카메라(40);

   상기 망원경 형상틀(10)이 좌우 및 상하로 움직일 수 있도록 결합된 지지축(50); 및

   상기 망원경 형상틀(10)에 외부에 부착된 카메라(30)에 의해 촬상되는 다수의 태그(62)가 상기 망원경 형상틀(10)의 궤적에 따라 상기 카메라(30)의 시점에 해당하는 위치마다 부착된 비주얼 트래킹 보드(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경.
2. 제1항에 있어서,

   상기 컴퓨터와 연결하여 사운드를 출력하는 사운드출력수단(70);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비주얼 트래킹을 이용한 증강현실 체험 망원경.