KR20040029998A - 대화형 비디오 디스플레이 시스템 - Google Patents

대화형 비디오 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR20040029998A
KR20040029998A KR10-2003-7015990A KR20037015990A KR20040029998A KR 20040029998 A KR20040029998 A KR 20040029998A KR 20037015990 A KR20037015990 A KR 20037015990A KR 20040029998 A KR20040029998 A KR 20040029998A
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리액트릭스 시스템스, 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 장치는 인간(또는 또 다른 객체)의 움직임 및 위치를 컴퓨터에 대한 입력으로서 이용하여 인간과 컴퓨터 디스플레이 시스템간의 용이하고 방해받지 않는 대화를 허용한다. 몇몇 구성에 있어서, 디스플레이는, 인간의 행동이 그들 주위에 표시되도록 사용자 주위를 투영(投影)할 수 있다. 비디오 카메라 및 프로젝터(projector)는 그들간에 서로 방해하지 않도록 서로 다른 파장으로 작동한다. 이러한 장치의 용도로는 클럽 또는 이벤트에서의 사람들을 위한 대화형 조명 효과, 대화형 광고 디스플레이 등을 포함하지만 한정되지는 않는다. 컴퓨터-발생형 캐릭터 및 가상 객체는 구경꾼(passer-by)의 움직임에 대해 반응하고, 사회 공간(social space), 예컨대 레스토랑, 로비 및 공원에 대한 대화형 주변광을 비디오 게임 시스템에 발생시키며, 대화형 정보 공간 및 아트 인스톨레이션(art installation)을 생성하는데 이용될 수 있다. 패턴식 조명 및 밝기 및 그레디언트(gradient) 처리를 이용하여 비디오 화상의 배경에 대해 객체를 검출하는 능력을 개선할 수 있다.

Description

대화형 비디오 디스플레이 시스템{INTERACTIVE VIDEO DISPLAY SYSTEM}
이 출원은 그 전체의 내용이 본 명세서에 참조를 위해 통합되어 있고, "INTERACTIVE VIDEO DISPLAY SYSTEM THAT USES VIDEO INPUT"이라고 하는 발명의 명칭으로 2001년 6월 5일자로 동시 계속 출원중인 미국 가출원 번호 제60/296,189호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 일반적으로 화상(image) 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 디스플레이와 대화할 수 있도록 사용자의 영상을 수신하여 처리하는 시스템에 관한 것이다.
화상 처리는 분석, 교육, 상업 및 오락 등의 많은 분역에서 이용된다. 화상 처리의 일측면은 인간의 형태 및 움직임을 검출하여 화상과 대화할 수 있게 하는 인간-컴퓨터 대화를 포함한다. 이러한 처리의 애플리케이션은 화상과 대화하는 효과적이거나 또는 재미있는 방법을 이용하여 디지털 형상 또는 다른 데이터의 정의, 객체의 애니매이팅, 표현 형태의 생성 등을 행한다.
인체의 위치 및 움직임을 검출하는 것은 "모션 캡처(motion capture)"라고 칭한다. 모션 캡처 기술에 있어서, 인간 행위자(performer)의 움직임의 수학적인 표현은 컴퓨터 또는 다른 처리 시스템에 입력된다. 자연스러운 인체의 움직임이 운동(athletic) 움직임의 연구, 이후 재생 또는 시뮬레이션용 데이터의 캡처링, 의학용 분석의 강화 등을 행하기 위해서 컴퓨터에 대한 입력으로서 이용될 수 있다.
모션 캡처가 이익 및 잇점을 제공하지만, 모션 캡처 기술은 복잡한 경향이 있다. 일부의 기술에서는 다수의 위치에 고가시성점(high-visibility point)을 갖춘 특수 복장을 착용한 인간 행위자를 필요로 한다. 다른 해결 방법에서는 무선 주파수 또는 다른 유형의 방사체(emitter), 복수의 센서 및 검출기, 블루-스크린, 확장 후처리(extensive post-processing) 등을 이용한다. 단순한 가시광 화상 캡처에 의존하는 기술은 통상적으로 잘 정의되고 세밀한 모션 캡처를 제공할 만큼 충분히 정밀하지 않다.
일부의 모션 캡처 애플리케이션은 행위자(또는 사용자)가 컴퓨터 시스템에 의해 생성 및 표시되는 화상과 대화할 수 있게 한다. 예를 들면, 행위자가 다수의 객체의 대형 비디오 화면 프로젝션 앞에 서 있을 수 있다. 이 행위자는 이동하거나, 또는 이와 달리 인체의 움직임을 이용함으로써 객체를 발생, 수정 및 조작할 수 있다. 행위자의 움직임을 기초로 하는 상이한 효과는 처리 시스템에 의해 계산되어 디스플레이 화면상에 표시될 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템은 디스플레이 화면 앞의 행위자의 경로를 추적하여, 디스플레이 화면상 경로의 근사치[또는 예술적 해석(artistic interpretation)]를 렌더링할 수 있다. 행위자와 대화하는 화상은, 예를 들어 마루, 벽 또는 다른 면상에 있을 수 있고, 3차원적으로 공간에 매달려 있을 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 모니터, 영사막(projection screen) 또는 다른 장치에 표시될 수 있다. 소정 유형의 디스플레이 장치 또는 기술을 이용하여 사용자가 제어 또는 대화할 수 있는 화상을 나타낼 수 있다.
일부의 애플리케이션, 예컨대 판매 시점 관리(point-of-sale), 소매 광고, 판촉, 아케이드 엔터테인먼트 사이트 등에서는 훈련받지 않은 사용자(예컨대, 지나가는 사람)의 모션을 매우 조심스러운 방법으로 캡처링하는 것이 바람직하다. 이상적으로, 사용자는 특별한 준비 또는 훈련을 필요로 하지 않으며, 시스템은 과도하게 고가의 장비를 이용하지 않는다. 또한, 행위자의 모션을 캡처링하는데 이용되는 방법 및 시스템은 바람직하게는 사용자에게 보이지 않거나 검출되지 않아야 한다. 많은 현실 세계의 애플리케이션은 복잡한 배경 및 전경 객체, 배경 및 전경 객체의 변화, 캡처에 대한 짧은 시간 간격, 광 조건의 변화, 및 모션 캡처를 어렵게 만들 수 있는 다른 인자가 존재하는 환경에서 작동해야 한다.
도 1은 같은 장소에 배치된 프로젝터 및 카메라를 이용하는 바람직한 실시예의 제1 구성을 도시하는 도면.
도 2는 오버헤드(overhead) 투영 구성을 도시하는 도면.
도 3은 후면 투영 구성을 도시하는 도면.
도 4는 측면 투영 구성을 도시하는 도면
도 5의 (a)는 균일한 조명 상태에서의 실체(subject)를 도시하는 도면.
도 5의 (b)는 랜덤 도트 패턴 조명 상태에서의 배경을 도시하는 도면.
도 5의 (c)는 랜덤 도트 패턴 조명 상태에서의 실체 및 배경을 도시하는 도면.
도 5의 (d)는 랜덤 도트 패턴 조명을 이용하여 배경으로부터 실체를 검출한 결과를 도시하는 도면.
도 6a는 비디오 객체와 대화하는 사용자를 도시하는 도면.
도 6b는 영향 화상을 도시하는 도면.
본 발명은 사용자(또는 또 다른 객체)의 움직임 및 위치를 이용하는 사용자와 컴퓨터 디스플레이 시스템간의 대화를 컴퓨터에 대한 입력으로서 허용한다. 컴퓨터는 사용자의 위치 및 움직임에 응답하는 디스플레이를 발생시킨다. 발생된 디스플레이는 이동, 수정, 또는 이와 달리 사용자의 몸 움직임에 의해 제어될 수 있는 객체 또는 형상을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이된 화상은 사용자의 행동에 실시간으로 영향을 받는다. 디스플레이는, 사용자의 행동이 사용자로부터 발산되며 사용자 근처의 디스플레이 영역에 영향을 미치는 효과를 생성하도록 사용자 주위에 투영될 수 있다. 또는, 사용자는 예를 들어 비디오 화상의 항목을 차거나, 누르거나, 이동시키거나, 변형시키거나, 터칭 등을 행함으로써 비디오 객체에 영향을 미칠 수 있다. 대화형 화상을 디스플레이하는데 이용되는 광과 사용자를 검출하는데 이용되는 광 사이의 방해는 실질적으로 다른 파장의 광을 이용함으로써 최소화된다.
일 실시예에 있어서, 사용자는 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선광에 의해 조명된다. 적외선광에 민감한 카메라를 이용하여 위치 및 모션 분석을 위한 사용자의 화상을 캡처링한다. 가시광은 프로젝터에 의해 화면, 유리 또는 다른 면상에 투영되어 대화적인 화상, 객체, 패턴 또는 다른 형상 및 효과를 표시한다. 디스플레이면은, 디스플레이내 사용자의 물리적 존재가 그들의 가상적인 존재에 대응하여, 가상적인 객체와의 물리적인 터칭 및 대화의 경험을 제공하도록 사용자 주위에 정렬될 수 있다.
본 발명의 일측면은 간단하고 비가시적이며 균일한 "투광 조명"이 아닌 패턴닝된 조명을 이용할 수 있다. 패턴화 조명에서는, 패턴(예컨대, 체커보드, 랜덤 도트 패턴 등)이 투영된다. 패턴은 컴퓨터에서 실행하여 카메라 화상을 해석하며 배경 및/또는 신(scene)내 다른 항목으로부터의 객체를 검출하는 처리를 행함으로써 이용된다. 패턴은 (검출할 객체와 부딪치지 않도록) 배경으로서 발생될 수 있거나, 또는 패턴은 배경, 전경 및 검출한 객체 및 캡처된 모션을 조명하도록 카메라의 가시적인 신의 전체에 걸쳐 투영될 수 있다.
패터닝 조명을 달성하는 하나의 방법으로는 적외선 LED 클러스터 또는 환등기내의 다른 비가시광원을 이용하는 것이다. 또 다른 해결 방법에서는 편향, 차단, 주사 등을 행하는 적외선 레이저빔을 이용하여 패턴을 생성한다.
패터닝 조명을 달성하는 또 다른 방법으로는 정규 "투광 조명"을 이용하지만, 어둡거나 또는 카메라의 수용 주파수에서 크게 반사하는 잉크, 염료 또는 페인트를 이용하여 카메라의 가시 영역상에 전술한 패턴을 마킹하는 것이다. 이 잉크, 염료 또는 페인트는 디스플레이의 미학을 개선하기 위해서 인간의 눈에 보이지 않게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 그레디언트 해결 방법을 이용하여 객체-화상 대화를 결정한다. "영향 화상"은 검출된 객체 주위에 그레디언트 오라(gradient aura) 또는 그레이스케일 변화를 생성함으로써 생성된다. 검출된 객체가 이동할 때, 그레디언트 오라는 실시간으로 계산된다. 그레디언트 오라가 비디오 화상 또는 항목과 부딪치면, 부딪친 항목의 영역에서의 밝기 및 그레디언트가 계산된다. 대화(예컨대, 항목 누르기)의 강도 및 방향은 부딪친 영역의 밝기 및 그레디언트 각각의 함수이다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 객체를 검출하고 응답하여 디스플레이를 발생하는 시스템을 제공하며, 이 시스템은 제1 파장 범위의 전자기 에너지를 출력하는 제1 소스와; 객체으로부터 전자기 에너지의 상기 제1 소스의 반사를 검출하는 검출기와; 상기 검출기에 결합되며 상기 검출된 반사를 이용하여 디스플레이 신호를 발생시키는 프로세서와; 제2 파장 범위의 전자기 에너지를 출력하고, 상기 디스플레이 신호에 응답하여 가시적인 디스플레이를 발생시키는 제2 소스로서, 상기 제1 파장 범위와 상기 제2 파장 범위는 서로 다른 것인 제2 소스를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 카메라에 의해 캡처된 화상에서 객체를 검출하는 방법을 제공하며, 이 방법은 패턴화 조명을 이용하여 상기 객체가 아닌 배경을 조명하는 단계와; 처리 시스템을 이용하여 상기 배경이 아닌 상기 객체를 정의하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 객체와 비디오 항목간의 대화를 계산하는 방법을 제공하며, 이 방법은 상기 객체에 대한 그레디언트를 프로세서를 이용하여 결정하는 단계와; 상기 비디오 항목에 대한 경계를 프로세서를 이용하여 결정하는 단계와; 상기 그레디언트 및 상기 경계를 이용하여 대화를 식별하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 여러 가지 구성이 개시된다. 일반적으로, 본 발명은 제1 광원을 이용하여 사용자 또는 또 다른 객체를 조명한다. 제1 광원은 인간이 볼 수 없는 광을 이용한다. 예를 들면, 적외선광 또는 자외선광이 이용될 수 있다. 제1 광원의 파장 범위의 광에 민감한 카메라를 이용하여 제1 광원에 의해 조명되는 사용자를 검출한다. 컴퓨터(또는 다른 처리 시스템)를 이용하여 검출된 객체 화상을 처리하여 표시용 화상을 발생시킨다. 제2 광원(예컨대, 프로젝터, 비디오 화면 등)을 이용하여 발생된 표시 화상을 사용자 또는 관찰자에게 표시한다. 표시된 화상은 카메라의 객체 검출의 방해를 최소화한 파장 범위에 있다. 통상적으로, 가시 스펙트럼(visible spectrum)을 이용하여 화상을 표시한다.
바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이는 사용자의 가상 존재가 사용자의 물리 존재와 정렬되도록 사용자를 둘러싼다. 따라서, 디스플레이상의 가상 신(scene)은 사용자 주위에 물리 위치를 가지며, 디스플레이내 사용자의 움직임은 가상 신내 사용자 표시의 동일한 움직임을 야기한다. 예를 들면, 사용자는 가상 객체의 물리 위치와 충돌할 수 있으며, 이것은 그들의 가상 표시가 컴퓨터 시스템의 가상 객체와 터치(touch)하게 할 수 있음을 알 수 있다. 본 명세서에서 "터치" 또는 "터칭(touching)"이라고 하는 용어의 사용은 객체(예컨대, 사람??) 및 화상 항목과의 물리적인 접촉을 의미하지 않는다. 게다가, 터칭이라고 하는 개념은 물리적인 공간에서의 객체의 위치 및 행동은 발생된 화상에서의 효과로 변환되며, 이 효과는발생된 화상에서의 항목을 이동시킨 효과를 포함한다.
표시된 화상 또는 항목은 객체, 패턴, 형상 또는 소정의 가시적인 패턴, 효과 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 측면들은 애플리케이션, 예를 들어 클럽 또는 이벤트에서의 사람들을 위한 대화형 광 효과, 대화형 광고 디스플레이, 구경꾼의 움직임에 반응하는 캐릭터 또는 가상 객체, 공공 장소(예컨대, 레스토랑, 쇼핑몰, 스포츠 베뉴(venue), 점포, 로비 및 공원, 비디오 게임 시스템, 및 대화형 정보 디스플레이에 대해 이용될 수 있다. 다른 애플리케이션이 가능하며, 본 발명의 범위내에 있다.
도 1은 같은 장소에 배치된 카메라 및 프로젝터를 이용하는 본 발명의 전면(前面) 투영 실시예를 도시한다. 도 1에 있어서, 사람(1)은 적외선(또는 다른 비가시광) 램프(2)에 의해 조명된다. 사람의 화상은 적외선(또는 다른 비가시광) 카메라(3)에 의해 촬영된다. 이 신호는 실시간(4)으로 컴퓨터(5)로 전송된다. 컴퓨터는 객체 검출 알고리즘을 행하여 실시간으로 비디오 효과를 발생시킨다. 이 효과는 실시간(6)으로 비디오 프로젝터(7)로 전송된다. 프로젝터는 그 결과로 생성된 화상을 화면(8) 또는 몇몇 다른 면상에 투영한다. 이어서, 비디오 효과는 실시간으로 화면상에 표시(9)되며, 사람과 정렬된다.
도 2는 이 시스템의 오버헤드 투영 구성을 도시한다. 구성요소(10)는 전술한 시스템을 포함한다. 구성요소(10)는 도면에서 수직으로 탑재하게 되어 있지만, 구성요소(10)내의 카메라, 프로젝터 및 광원은 수평으로도 탑재될 수 있으며, 거울에 의해 하향으로 방향을 바꿀 수 있다. 지면(11)상에서 이동하는 사람은 그들 주위의지면(12)상으로 투영되는 비디오 신호를 가질 수 있다. 사람 자신의 그림자는 프로젝터가 바로 머리 위에서 투영될 때 최소량의 화상을 가린다.
도 3 및 도 4는 카메라 및 프로젝터에 대한 둘 이상의 대안적인 구성을 도시한다. 양쪽 구성 모두에 있어서, 카메라(20)는 화면(23) 앞에 있는 객체[예컨대, 사람(22)]를 캡처링한다. 카메라에 의해 관찰되는 각도는 참조번호 21로 도시되어 있다. 도 3에 있어서, 프로젝터(25)는 화면 뒤에 배치된다. 프로젝터(24)로부터의 캐스트(cast) 광은 양 측면으로부터 화면상에 보여질 수 있다. 도 4에 있어서, 프로젝터(25)는 화면에 대해 빗각에 있으며, 그의 광원뿔(24)이 도시되어 있다. 이들 구성 양쪽 모두는 쉽게 투영된 화상을 가로막는 그림자가 없게 만든다.
앞서의 구성에서 설명한 바와 같이, 비디오 카메라를 이용하여 특정 위치에서 입력용 신을 컴퓨터내로 캡처링한다. 이 장치의 대부분의 구성에 있어서, 카메라는 출력 비디오 디스플레이의 일부를 관찰한다. 원치않는 비디오 비드백을 방지하기 위해서, 카메라는 비디오 디스플레이에 의해 이용되지 않는 파장에서 동작할 수 있다. 대부분의 경우, 디스플레이는 가시광선을 이용한다. 이 경우, 카메라는 비디오 디스플레이 출력이 검출되지 않도록 비가시 파장(예컨대, 적외선)에서 촬영되어야 한다.
테이프 녹화된 신은 카메라의 파장의 광으로 조명되어야 한다. 적외선의 경우, 태양광, 히팅 램프(heat lamp) 또는 적외선 LED를 포함하는 광원을 이용하여 신을 조명할 수 있다. 이들 광은 어떠한 곳에도 배치될 수 있다. 그러나, 이들 광으로부터의 스퓨리어스(spurious) 그림자의 카메라의 관찰은 카메라 근처에 광원을배치함으로써 최소화될 수 있다. 광원(예컨대, 하나 또는 그 이상의 광)은 후술되는 패턴 조명보다는 균일한 광원으로 객체를 조명할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 비디오 신호는 실시간으로 컴퓨터로 내보내진다. 그러나, 다른 실시예에서는 실시간 또는 거의 실시간을 달성할 필요는 없으며, 화상을 표시하기 훨씬 이전 시간에 객체 또는 비디오 화상(즉, 표시 화상)을 처리할 수 있다.
이 구성요소는 모듈형으로 지정되며, 이전의 구성요소로부터의 비디오 입력을 사용하고 그 결과를 비디오 디스플레이에 출력하는 소정의 컴퓨터 소프트웨어가 본 명세서에서 이용될 수 있다.
이 구성요소의 대부분의 예에서는 두 개의 부분을 갖는데, 제1 부분은 정적 배경으로부터 이동성 객체의 검출을 취급하는 반면, 제2 부분은 그 객체 정보를 사용하여 비디오 출력을 발생시킨다. 각 부분의 다수의 예가 본 명세서에 설명되며, 이들 예는 단순히 예시하는 것으로 한정되는 것은 아니다.
제1 부분에 있어서, 비디오 카메라로부터의 라이브 화상은 어떤 배경에도 상관없이, 정적 배경으로부터 이동성 객체(예컨대, 사람)를 분리하기 위해서 실시간으로 처리된다. 처리는 다음과 같이 행해질 수 있다.
먼저, 비디오 카메라로부터의 입력 프레임은 그레이스케일(grayscale)로 변화되어 데이터량을 감소시키며 검출 프로세스를 간략화한다. 다음에, 그들은 약간 흐릿한 상태(blurred)로 되어 잡음을 감소시킨다.
장시간에 걸쳐 이동하지 않는 소정의 객체를 배경이라고 추정하며, 이에 따라 시스템은 결국 광 변화 또는 배경 조건에 적응할 수 있다. 배경의 모델 화상은다수의 방법에 의해 발생될 수 있으며, 이 다수의 방법 각각은 시간 범위에 걸쳐 입력 프레임을 조사한다. 하나의 방법에 있어서, 최종 복수개의 입력 프레임(또는 그들의 서브세트)을 조사하여, 평균화, 중간값의 발생, 일정한 밝기 주기의 검출 또는 다른 발견적 방법 중 어느 하나를 통해 배경의 모델을 발생시킨다. 입력 프레임을 조사하는 시간 길이는, 배경의 모델이 입력 화상의 변화에 적응하는 레이트를 결정한다.
다른 실시예에 있어서, 배경 모델은 현 프레임의 가중화된 평균과 이전의 시간 단계로부터의 배경 모델을 연산함으로써 각 시간 단계(또는 보다 빈번히)에서 발생된다. 현 프레임의 가중치는 이 계산에서 비교적 작으며, 이에 따라 실제 배경의 변화는 배경 모델내로 점진적으로 동화된다. 이 가중치를 조정해서 배경 모델이 입력 화상의 변화에 적응하는 레이트를 변경할 수 있다.
해당 객체는 배경과 밝기가 다르다고 가정한다. 각 시간 단계에서 객체를 발견하기 위해서, 현 비디오 입력이 배경의 모델 화상으로부터 감산된다. 특정 위치에서의 이 차이의 절대값이 특정 임계치보다 크면 그 위치는 객체로서 분류되며, 특정 임계치보다 크지 않으면 배경으로서 분류된다.
제2 부분은 화상의 객체/배경 분류를 (가능하다면 다른 데이터와 더불어) 입력으로서 취하여, 가능하다면 실시간으로 이 입력에 기초하여 비디오 화상을 출력하는 소정의 프로그램일 수 있다. 이 프로그램은 무한수의 형태를 이용할 수 있으며, 이에 따라 컴퓨터 애플리케이션만큼 넓게 정의된다. 예를 들면, 이 구성요소는 검출된 객체의 형상에 스포트라이트(spotlight)를 생성하는 것만큼 간단하거나, 또는 객체로서 검출되는 사람에 의해 만들어지는 동작(gesture)을 통해 제어되는 페인트(paint) 프로그램만큼 복잡할 수 있다. 또한, 애플리케이션은 다른 형태의 입력, 예를 들어 음향, 온도, 키보드 입력 등뿐만 아니라, 추가 형태의 출력, 예를 들어 청각적, 촉각적, 가상 현실, 방향적(aromatic) 등을 이용할 수 있다.
하나의 주된 부류의 애플리케이션은 객체/배경 분류를 입력으로서 이용하는 특수 효과를 포함한다. 예를 들면, 별, 선 또는 다른 형상이 "객체"로서 분류되는 위치의 랜덤한 부분에 출력 비디오 화상으로 그려질 수 있다. 이어서, 이들 형상은, 사람들이 이동할 때 그들뒤에 형상의 일시적인 자취(transient trail)를 남기도록 시간에 따라 점진적으로 사라져가게 설정될 수 있다. 다음은 동일한 부류에서의 다른 효과의 예이다.
- 객체를 둘러싼 등고선(contour) 및 잔물결(ripple)
- 객체의 존재에 의해 변형되는 격자(grid)
- 화염(flame) 및 바람(wind)의 시뮬레이션, 및 객체에 적용되는 다른 매트릭스 회선(matrix convolution)
- 음악 비트의 펄스로 되며, 별개로 검출되는 특수 효과
또 다른 주된 부류의 애플리케이션은 실제 객체가 가상 객체 및 캐릭터와 대화할 수 있게 한다. 예를 들면, 새끼오리 한무리를 나타내는 화상이 디스플레이 전면에서 걸어가고 있는 소정의 실제 객체(예컨대, 사람)뒤를 따라가게 프로그램될 수 있다.
또한, 컴퓨터 게임은 또 다른 부류의 애플리케이션으로부터의 카메라 앞을이동하는 사람에 의해 플레이될 수 있다.
그러나, 이 리스트는 배타적이지 않으며, 이 구성요소는 프로그램 가능하도록 지정되고, 이에 따라 소정의 애플리케이션을 동작시킬 수 있다.
이전의 구성요소로부터의 처리 소프트웨어의 출력은 가시적으로 표시된다. 가능한 디스플레이는 비디오 프로젝터, 텔레비전, 플라즈마 디스플레이 및 레이저쇼를 포함하지만 한정되지는 않는다. 표시된 화상은 비디오 효과가 그들을 발생시키는 사람의 위치와 정렬되도록 비디오 카메라의 입력 범위와 정렬될 수 있다. 비디오 카메라의 일부 구성이 비가시광내의 객체를 검출할 수 있기 때문에, 카메라를 방해하는 디스플레이의 문제를 회피한다.
상이한 구성요소에 대한 다수의 가능한 구성이 존재한다. 예를 들면, 카메라 및 비디오 프로젝터는 동일한 위치에 배치되어 동일한 방향으로 향할 수 있다. 이어서, 카메라 및 프로젝터는 도 1에 도시된 바와 같이 벽을 향하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 지면을 향하도록 거울에 의해 방향이 바뀌어지거나, 또는 소정의 다른 면을 향할 수 있다. 대안적으로, 프로젝터는, 디스플레이가 도 1에 도시된 것과 동일하지만, 사람이 더 이상 투영되는 방향내에 있지 않아서 그들이 그림자를 드리우지 않도록 도 3에 도시된 바와 같이 화면뒤에 배치될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 프로젝터를 화면에 대해 빗각으로 배치함으로써 그림자를 피할 수 있다. 또한, 비디오 디스플레이는 대형 화면 TV, 플라즈마 디스플레이 또는 비디오 웰(video wall)일 수 있다. 전술한 구성 전체가 비디오 입력과 함께 배열된 비디오 디스플레이를 갖는 반면, 이것은 비디오 디스플레이가 어디에든지 배치되어도 좋다는 것을 필요로 하지 않는다. 앞서의 리스트는 모든 것을 예로 든 것은 아니다. 다수의 가능한 추가 구성이 존재한다.
전체 시스템은 네트워킹될 수 있으며, 시스템들간에 비전 정보(vision information) 및 처리 소프트웨어 상태 정보를 교환할 수 있다. 따라서, 하나의 시스템의 비전 신호에서 검출된 객체는 또 다른 시스템에서의 처리 소프트웨어에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 하나의 시스템의 디스플레이에서의 가상 항목은 다른 시스템으로 이동할 수 있다. 복수의 시스템의 디스플레이가 함께 정렬되어 그들이 단일의 대형 디스플레이를 형성하면, 복수의 시스템은 디스플레이 경계를 거쳐 중간에 끊어지는 일이 없이 이동하는 객체 및 대화를 갖는, 단일의 대형 시스템인 것처럼 기능하도록 구성될 수 있다.
이 비전 시스템에서의 하나의 공통 문제는, 카메라와는 상당히 다른 각도로부터의 카메라 가시 영역의 통제할 수 없는 주변 조명(예컨대, 태양광)이 존재하는 경우, 객체는 배경상으로 그림자를 드리운다. 이들 그림자가 충분히 강하면, 비전 시스템은 이들을 객체로 오인할 수 있다. 이들 그림자는 카메라의 광원을 스트로빙(strobe)함으로써 검출 및 제거될 수 있다. 주변광 및 카메라의 광 양쪽 모두에 의한 카메라 입력 화상으로부터 주변광만에 의한 카메라 입력 화상을 가감함으로써, 시스템은 카메라의 광만을 이용하고, 이에 따라 주변광으로부터의 검출 가능한 그림자를 제거한 것같은 신을 캡처링한 화상을 산출한다.
카메라에 의해 캡처된 화상을 갖는 객체의 검출에서의 추가 정밀도는 패턴화 조명 또는 패턴화 마킹(marking)을 이용함으로써 얻어질 수 있다.
컴퓨터 비전용의 간단한 투광 조명 시스템(floodlight illumination system)을 이용하는 하나의 단점으로는, 카메라가 관찰하는 객체의 색상이 매우 유사하면, 객체를 검출하기 매우 어려울 수 있다는 것이다. 카메라가 모노크롬으로 동작하면, 객체와 배경을 동일하게 볼 가능성이 휠씬 더 많다.
패턴화 객체를 이용하여 카메라의 가시 영역을 커버하는 것은 객체 검출을 개선할 수 있다. 패턴이 아주 인접하여 혼합된 2개 또는 그 이상의 색상을 포함하는 경우, 패턴 중 적어도 하나의 색상이 주변 객체의 색상과 다르게 보이기 때문에 다른 객체가 유사하게 보일 가능성은 매우 낮다. 패턴화 객체(예컨대, 화면)를, 객체를 검출하기 전에 배경으로서 이용하면, 패턴화 화면 앞을 지나가는 객체는 비전 알고리즘에 의해 보다 쉽게 검출된다.
예를 들면, 적외선 비전 애플리케이션에 있어서, 패턴화 객체는 인간의 눈에 백색으로 보이지만, 인간의 눈에는 보이지 않지만 카메라에는 보이는 흑백(light & dark)의 체크 무늬식 패턴을 포함하는 배경 매트(background mat)일 수 있다. 가시광선내에 있지 않는 패턴을 이용함으로써, 패턴화 매트는 시스템의 미학(aesthetics)을 방해하지 않는다. 디스플레이 시스템(예컨대, 투영 비디오)은 전술한 바와 같이 출력 화상을 배경 매트상에 투영할 수 있다. 이 시스템이 비전 알고리즘이 소정의 다른 배경을 숙지(learn)하는 것과 동일한 방법으로 패턴화 배경을 숙지할 수 있다하더라도, 처리 시스템(예컨대, 컴퓨터 시스템)상에서 실행되는 프로세스는 배경 패턴을 제공할 수 있으며, 이에 따라 배경 매트 앞에 있는 객체를 보다 쉽게 검출한다. 또한, 이 시스템의 배경 광 밝기 변화에의 적응 능력은악영향을 미치지 않는다.
또한, 패턴화 조명은 광원으로부터 카메라의 가시 영역상으로 투영될 수 있다. 카메라와 비가시 광원이 상이하고 오프셋된 위치에 있다면, 시차(視差; parallax) 효과에 의해, 투영된 패턴의 카메라의 뷰(view)는 객체가 카메라의 가시 영역(viewing area)을 통해 이동할 때 외곡을 일으킬 수 있다. 이 왜곡은 서로로부터 두르러진 유사한 색상을 갖은 객체를 만들도록 돕는다. 카메라에 의해 보여지는 두 화상간의 차이를 취한 경우, 그 결과는 나타나거나, 사라지거나 또는 두 화상강에 이동하는 소정의 객체의 형상을 보인다. 배경 앞에 있는 객체의 화상을 배경만의 화상으로부터 가감된 경우, 그 결과는 배경이 있는 곳에서는 0이고 다른 객체가 있는 곳에서는 0이 아닌 화상이다. 이 기술은 본 명세서에서 설명된 본 발명의 다른 측면들과 조합하여 이용될 수 있다.
패턴화 광원은 여러 가지 수단을 통해 달성될 수 있다. 그 중 하나의 방법으로는 적외선 발광 다이오드(LED) 클러스터 또는 환등기(slide projector)내의 또 다른 비가시광원을 이용하는 것이다. 렌즈 세트를 이용하여 원하는 패턴을 포함하는 슬라이드를 통하여 광원의 초점을 맞추며, 이에 따라 패턴의 화상을 카메라의 가시 영역상에 드리운다. 또 다른 방법에 있어서, 적외선 레이저빔은 카메라의 가시 영역상에 광 패턴을 생성하기 위해서 레이저 패턴 발생기 또는 다른 산란 장치상에 비춰질 수 있다. 광은 패턴을 달성하기 위해서 편향, 차단, 주사 등이 될 수 있다. 많은 다른 해결 방법이 가능하다.
또한, 패턴닝된 광원은 3-D 컴퓨터 비전에 유용하다. 3-D 컴퓨터 비전 기술[예컨대, 마르-포기오(Marr-Poggio) 알고리즘)은 약간 다른 각도에서 취한 동일한 신의 두 화상을 입력으로서 취한다. 화상에서의 패턴을 정합하여, 변위량, 및 이에 따른 화상의 각 점에서의 카메라로부터의 거리를 결정한다. 이 알고리즘의 성능은 균일한 색상의 객체를 취급할 때 열화되는데, 왜냐하면 균일한 색상이 화상쌍에서의 대응 부분을 정합하는 것을 어렵게 만들기 때문이다. 따라서, 패턴닝된 광원은 일부 3-D 컴퓨터 비전 알고리즘의 거리 추정을 개선할 수 있다.
이들 3-D 비전 알고리즘에 대한 두 개의 입력 화상은 통상적으로 신(scene)을 향해 있는 카메라 쌍을 이용하여 발생시킨다. 그러나, 한 대의 카메라만을 이용하는 것도 가능하다. 두 번째 화상은 전체적으로 왜곡되지 않은 버전의 투영된 패턴일 수 있으며, 이 투영된 패턴은 사전에 알려져 있다. 이 패턴의 화상은 패턴화 광원과 정확히 동일한 위치에 배치되었다고 보여지는 두 번째 카메라의 화상과 본질적으로 동일하다. 따라서, 단일 카메라의 뷰를 투영된 패턴과 함께 3-D 비전 알고리즘에 대한 입력으로서 이용할 수 있다. 대안적으로, 두 번째 화상은 동일한 카메라로부터 취한 배경만의 화상일 수 있다.
많은 다른 종류의 패턴을 이용할 수 있는 한편, 고해상도의 랜덤 도트 패턴이 2-D 및 3-D 비전 양쪽 모두에 대해 어떤 잇점을 갖는다. 도트 패턴의 무작위성 때문에, 도트 패턴의 각 두드러지게 크기 결정된 부분은 패턴의 소정의 다른 부분같이 볼 가능성은 거의 없다. 따라서, 가시 영역내 객체의 존재에 의해 야기되는 변위된 패턴은 그곳에 객체가 없는 패턴과 유사하게 보일 가능성은 거의 없다. 이것은 비전 알고리즘의 능력을 최소화하여 패턴의 변위 및 이에 따라 객체를 검출한다. 정규 패턴(예컨대, 격자)을 이용하는 것은 몇가지 어려움을 야기하는데, 왜냐하면 패턴의 다른 부분이 동일하기 때문이며, 변위된 패턴이 종종 변위되지 않은 패턴처럼 보이게 할 수 있다.
도 5의 (a)∼(d)는 객체 검출에서의 랜덤 도트의 유용성을 도시한다. 도 5의 (a)는 정상 조명하의 사람의 영상(picture)을 도시한다. 사람은 배경에 대해 유사한 밝기를 가지고 있어서 검출을 어렵게 만든다. 도 5의 (b)에 있어서, 랜덤 도트 패턴은 카메라 근처의 광원으로부터 배경상으로 투영된다. 사람이 이 패턴 앞에 서 있는 경우, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 사람의 반사되는 패턴이 변위된다. 도 5의 (b)와 도 5의 (c)의 화상간의 차이를 취함으로써, 강한 신호에 의해 사람의 화상 영역을 정의하는 도 5의 (d)의 화상이 얻어진다.
다른 해결 방법을 이용하여 객체 검출을 개선할 수 있다. 예를 들면, 광원을 주기적으로 "스트로빙"하거나 켰다 꺼서 다른 광원(예컨대, 주변광)에 기인하는 그림자의 검출을 보다 쉽게 행할 수 있다.
일단 객체가 검출되어 정의되면, 바람직한 실시예에서는 그레디언트 오라를 이용하여 객체와 표시된 화상 항목간의 대화의 정도 및 방향을 결정한다.
도 6a는 비디오 화상과 대화하는 사용자를 도시한다.
도 6a에 있어서, 객체(304)가 검출되어 윤곽 형태로 도시된다. 컴퓨터 처리내의 객체의 하나의 표현으로는 도 6a에 도시된 윤곽 정의를 이용할 수 있다. 비디오 화면(302)은 여러 가지 화상 항목, 예를 들어 공(ball)의 화상(306)을 표시한다.
도 6b는 도 6a의 308의 영역에 대해 영향 화상을 도시한다.
도 6b에 있어서, 사용자의 다리(320)의 윤곽 화상 및 하퇴부(lower leg)를 이용하여 연속적으로 큰 윤곽 영역을 발생시킨다. 원래의 윤곽 영역(320)의 영역에는 백색에 대응하는 큰 픽셀 밝기값이 할당된다. 각 연속적인 윤곽 영역(322, 324, 326, 328, 330)에는 초기 윤곽(백색) 영역으로부터 보다 먼 점이 낮은 픽셀값을 갖도록 점진적으로 낮은 값이 할당된다. 소정수의 윤곽 영역을 이용할 수 있음을 주목하자. 또한, 윤곽 영역의 크기 및 증분값은 원한다면 변경할 수 있다. 예를 들면, 이산 영역이 아니라 연속적인 그레디언트를 이용하는 것이 가능하다. 모든 윤곽 영역의 수집은 "영향 화상"이라고 칭한다.
영향 화상은 다른 화상 항목과 비교된다. 도 6의 (b)에 있어서, 공 항목(306)은 그레디언트 영역(326, 328, 330)과 부딪친다. 종래기술에 알려져 있는 바와 같이, 방향선은 이 부딪친 영역에 대한 픽셀값 필드의 그레디언트의 방향으로 결정된다. 도 6의 (b)는 항목(306)내에 3 개의 예시적인 방향을 도시한다. 방향선은 예를 들어 평균화함으로써 결합될 수 있거나, 또는 선택된 단일 선이 이용될 수 있다. 또한, 처리에서는 항목에 의해 부딪친 가장 밝은 윤곽 영역이 윤곽 영역(326)임을 검출한다. 다른 해결 방법이 이용 가능하다. 예를 들면, 밝기 및 그레디언트는 화상 항목의 영역내 모든 점에 걸쳐서 또는 또는 이들 점의 서브세트에 대해 평균화될 수 있다. 또한, 일부의 실시예에서는 밝기 및 그레디언트에 덧붙여 접촉 기간을 인자로서 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 방향선을 이용하여 계산하는 경우, 객체(예컨대, 사람)와 화면상의 항목간의 대화는 부딪힌 윤곽 영역의 밝기와 방향 양쪽 모두를 이용하여 계산된다. 부딪친 밝기는 사용자가 항목을 "터칭"하는 강도에 대응한다. 그레디언트는 항목이 터치하는(또는 계산의 부호에 따른) 방향에 대응한다.
본 발명이 상세한 설명을 참조하여 설명되었지만, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것이지 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 바람직한 실시예에서는 카메라를 검출기로서 이용하지만, 다른 유형의 검출 장치를 이용할 수 있다. 카메라는 디지털 또는 아날로그일 수 있다. 깊이 정보뿐만 아니라 위치를 제공하기 위해서 스테레오 카메라를 이용할 수 있다. 처리 및 표시가 실시간으로 이루어지지 않는 경우, 필름 및 다른 유형의 매체를 이용하여 데이터를 프로세서에 입력하기 전에 디지털 변환함으로써 계속 추구할 수 있다. 광 센서 또는 검출기를 이용할 수 있다. 예를 들면, 카메라 대신에 광검출기 어레이를 이용할 수 있다. 본 명세서에서 심사숙고되지 않은 다른 검출기를 이용하여 적절한 결과를 얻을 수 있다.
일반적으로, 소정 유형의 디스플레이 장치를 이용하여 본 발명을 표시할 수 있다. 예를 들면, 비디오 장치가 여러 가지 실시예에서 설명되어 있지만, 다른 유형의 비주얼 프리젠테이션 장치를 이용할 수 있다. 발광 다이오드(LED) 어레이, 유기 LED(OLED), 발광 폴리머(LEP), 전자기, 음극선, 플라즈마, 기계적 또는 다른 디스플레이 시스템을 이용할 수 있다.
가상 현실, 3차원 또는 다른 유형의 디스플레이를 이용할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 화상 고글(imaging goggle) 또는 후드(hood)를 착용하여 발생된 주위(surrounding)내에 잠길 수 있다. 이 방법에 있어서, 발생된 디스플레이는 사용자의 그들 주위의 인식을 조정하여 증대 또는 증가된 현실감(reality)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서는 사용자가 캐릭터의 화상과 대화할 수 있게 한다. 캐릭터는 컴퓨터가 발생시키고, 인간 행위자가 플레이하는 등을 행할 수 있다. 캐릭터는 사용자의 행동 및 인체 위치에 반응할 수 있다. 상호 작용은 대화, 객체간 상호조작(co-manipulation) 등을 포함할 수 있다.
복수의 시스템은 예를 들어 디지털 네트워크를 통해 상호접속할 수 있다. 예를 들면, 이더넷, USB(Universal Serial Bus), IEEE 1394[파이어와이어(Firewire)] 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 802.11b 등에 의해 정의된 바와 같은 무선 통신 링크를 이용할 수 있다. 복수의 시스템을 이용함으로써, 서로 다른 지형학적 위치에 있는 사용자가 협력, 경쟁, 또는 이와 달리 발생된 화상을 통해 서로와 대화할 수 있다. 2개 또는 그 이상의 시스템에 의해 발생된 화상은 모두 "타일드(tiled)"될 수 있거나, 또는 이와 달리 복합(conglomerate) 디스플레이를 생성하기 위해 결합될 수 있다.
다른 유형의 조명(광에 대립되는 것으로서)을 이용할 수 있다. 예를 들면, 레이더 신호, 마이크로파 또는 다른 전자기파를 이용하여 검출할 객체(예컨대, 금속 객체)가 이러한 파를 크게 반사하는 상황에 유익할 수 있다. 공기 또는 물에서의 음파를 이용함과 같은 다른 형태의 검출에 이 시스템의 측면들을 적용하는 것이 가능하다.
컴퓨터 시스템이 객체 화상 신호를 수신 및 처리하여 디스플레이 신호를 발생하도록 설명되어 있지만, 소정의 다른 유형의 처리 시스템을 이용할 수 있다. 예를 들면, 범용 컴퓨터를 이용하지 않는 처리 시스템을 이용할 수 있다. 커스텀 또는 세미커스텀 회로 또는 칩을 기초한 디자인을 이용하는 처리 시스템, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Programmable Gate Array), 멀티프로세서, 비동기 또는 소정 유형의 아키텍처 디자인 또는 방법론은 본 발명에 이용하는데 적절할 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 결정될 것이다.

Claims (36)

  1. 객체를 검출하고 그 검출에 응답하여 디스플레이를 발생하는 시스템으로서,
    제1 파장 범위내에서 전자기 에너지를 출력하는 제1 소스와;
    상기 제1 소스의 전자기 에너지가 객체으로부터 반사하는 것을 검출하는 검출기와;
    상기 검출기에 결합되고, 상기 검출된 반사를 이용하여 디스플레이 신호를 발생시키는 프로세서와;
    제2 파장 범위내에서 전자기 에너지를 출력하는 제2 소스를 포함하고,
    상기 제1 소스는 디스플레이 신호에 응답하여 가시적인 디스플레이를 발생시키며, 상기 제1 파장 범위와 제2 파장 범위는 서로 다른 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 소스는 가시광선이 아닌 광을 출력하며, 상기 제2 소스는 가시광선인 광을 출력하는 것인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 소스는 적외선광을 출력하는 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 소스는 비디오 프로젝터를 포함하는 것인 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비디오 프로젝터는 상기 객체으로부터 화상을 투영하는 것인 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 비디오 프로젝터는 상기 객체에 인접한 표면 위에 화상을 투영하는 것인 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표면은 후면(後面)-프로젝션 시스템의 일부인 것인 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 면은 전면(前面)-프로젝션 시스템의 일부인 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 객체는 사용자를 포함하는 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 소스는 조명의 패턴을 포함하는 것인 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 패턴은 랜덤 도트 패턴을 포함하는 것인 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 조명의 패턴을 발생시키는 적외선 발광 다이오드 클러스터를 더 포함하는 것인 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 영향 화상(influence image)을 결정하는 프로세스를 더 포함하며, 상기 영향 화상은 상기 객체으로부터 유도되는 객체 화상 주위의 영역을 포함하는 것인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가시적인 디스플레이는 항목을 포함하며,
    상기 영향 화상의 그레디언트를 결정하는 프로세스와;
    상기 그레디언트를 이용하여 상기 객체와 상기 항목간의 대화를 결정하는 프로세스를 더 포함하는 것인 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 가시적인 디스플레이는 캐릭터의 렌더링을 포함하는 것인 시스템.
  16. 디스플레이된 화상에 인접해 있는 사용자의 화상을 취득하는 방법으로서,
    제1 파장의 광을 이용하여 상기 사용자를 조명하는 단계와;
    상기 제1 파장의 광에 응답하는 카메라를 이용하여 상기 사용자의 화상을 검출하는 단계와;
    상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 이용하여 상기 디스플레이된 화상을 발생시키는 단계
    를 포함하는 화상 취득 방법.
  17. 제16항에 있어서, 복수의 카메라를 이용하는 것인 화상 취득 방법.
  18. 제17항에 있어서, 적어도 두 대의 카메라를 이용하여 스테레오 효과를 생성하는 것인 화상 취득 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 디스플레이된 화상을 발생하는데 플라즈마 화면을 이용하는 것인 화상 취득 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 디스플레이된 화상은 광고를 포함하는 것인 화상 취득 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 디스플레이된 화상은 비디오 게임의 일부인 것인 화상 취득 방법.
  22. 제16항에 있어서, 제1 파장의 광을 스트로빙(strobe)하는 단계를 더 포함하는 것인 화상 취득 방법.
  23. 제16항에 있어서, 화상 검출에 관한 정보 및 디스플레이가 시스템들간에 전송될 수 있도록 복수의 시스템을 상호접속하는 단계를 더 포함하는 것인 화상 취득 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전송된 정보를 이용하여 2개 또는 그 이상의 디스플레이로부터 단일 디스플레이를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 화상 취득 방법.
  25. 카메라에 의해 캡처된 화상에서 객체를 검출하는 방법으로서,
    패턴화 조명을 이용하여 상기 객체가 아닌 배경을 조명하는 단계와;
    처리 시스템을 이용하여 상기 배경에서 떨어져 있는 상기 객체를 정의하는 단계
    를 포함하는 객체 검출 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 패턴화 조명은 랜덤 도트 패턴을 포함하는 것인 객체 검출 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 패턴화 조명은 체커보드 패턴을 포함하는 것인 객체 검출 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 패턴화 조명은 또한 상기 객체도 조명하는 것인 객체 검출 방법.
  29. 카메라에 의해 캡처된 화상에서 객체를 검출하는 방법으로서,
    패턴화 배경을 이용하는 단계와;
    처리 시스템을 이용하여 상기 배경에서 떨어져 있는 상기 객체를 정의하는 단계
    를 포함하는 객체 검출 방법.
  30. 객체와 비디오 항목의 대화를 계산하는 방법으로서,
    프로세서를 이용하여 상기 객체에 대한 그레디언트를 결정하는 단계와;
    프로세서를 이용하여 상기 비디오 항목에 대한 경계를 결정하는 단계와;
    상기 그레디언트 및 상기 경계를 이용하여 대화를 식별하는 단계
    를 포함하는 객체와 비디오 항목의 대화 계산 방법.
  31. 제30항에 있어서, 프로세서를 이용하여 상기 객체으로부터 유도되는 영역의 밝기를 결정하는 단계와;
    상기 영역의 밝기 및 경계를 이용하여 대화를 식별하는 단계를 더 포함하는 것인 객체와 비디오 항목간 대화 계산 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 대화는 상기 항목을 누르는 사람인 것인 객체와 비디오 항목간 대화 계산 방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 대화는 상기 항목을 터칭(touching)하는 사람인 것인객체와 비디오 항목간 대화 계산 방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 대화는 상기 항목을 변형시키는 사람인 것인 객체와 비디오 항목간 대화 계산 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 대화는 상기 항목을 조작하는 사람인 것인 객체와 비디오 항목간 대화 계산 방법.
  36. 객체를 검출하고 그 검출에 응답하여 출력을 발생시키는 시스템으로서,
    제1 파장 범위내에서 전자기 에너지를 출력하는 제1 소스와;
    상기 제1 소스의 전자기 에너지가 객체로부터 반사하는 것을 검출하는 검출기와;
    상기 검출기에 결합되고, 상기 검출된 반사를 이용하여 디스플레이 신호를 발생시키는 프로세서와;
    제2 파장 범위내에서 전자기 에너지를 출력하는 제2 소스와;
    음향을 출력하는 음향 출력을 포함하며,
    상기 제2 소스는 상기 디스플레이 신호에 응답하여 가시적인 디스플레이를 발생시키며, 상기 제1 파장 범위와 제2 파장 범위는 서로 다른 것인 객체 검출 및 출력 발생 시스템.
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