KR20060069232A - Device and method for representation of multi-level lod 3-demension image - Google Patents

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KR20060069232A
KR20060069232A KR1020050061731A KR20050061731A KR20060069232A KR 20060069232 A KR20060069232 A KR 20060069232A KR 1020050061731 A KR1020050061731 A KR 1020050061731A KR 20050061731 A KR20050061731 A KR 20050061731A KR 20060069232 A KR20060069232 A KR 20060069232A
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Abstract

본 발명은 대규모 지형 모델과 같이 방대한 규모의 데이터를 갖는 모델을 실시간 3차원적으로 컴퓨터 시스템에 표현하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for representing a model having a large scale of data, such as a large-scale terrain model, on a computer system in real time in three dimensions.

본 발명에 따른 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치는, 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하며, 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 패치 구성부; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 해상도 결정부; 및 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 패치 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the three-dimensional image display apparatus having a multi-level resolution according to the present invention, a triangular patch of a lower layer (m + 1 level) includes k * k (k is the number of horizontal and vertical grids of an upper layer) of upper layers (m levels). Each layer constitutes a multi-level hierarchical mesh having different resolutions, and each vertex of the triangular patches included in the hierarchical mesh by regularly sampling height information of a target image. Patch configuration unit for assigning; A resolution determiner configured to determine a resolution of each triangular patch according to a viewpoint of the virtual camera; And a patch connection unit connecting the adjacent triangular patches without a gap to each other when resolution is different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh.

DEM, PM, ROAM, MESH, GIS, 가상현실, 지형 모델, 컴퓨터 그래픽스 DEM, PM, ROAM, MESH, GIS, Virtual Reality, Terrain Models, Computer Graphics

Description

다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR REPRESENTATION OF MULTI-LEVEL LOD 3-DEMENSION IMAGE}DEVICE AND METHOD FOR REPRESENTATION OF MULTI-LEVEL LOD 3-DEMENSION IMAGE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치의 구성도. 1 is a block diagram of a three-dimensional image representation device having a multi-level resolution according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 삼각형 패치를 이용하여 다단계 해상도의 지형을 표현하기 위한 계층적 메쉬(mesh)를 나타내는 도면. FIG. 2 is a diagram illustrating a hierarchical mesh for expressing terrain of multi-level resolution using a triangular patch according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 n 단계의 계층구조를 갖는 계층적 메쉬를 나타내는 도면. 3 illustrates a hierarchical mesh having n levels of hierarchies according to an embodiment of the present invention.

도 4는 정규적으로 샘플링된 대상 이미지의 높이 정보에 대하여 계층적 메쉬의 각 꼭지점을 배치한 예를 나타내는 도면. 4 illustrates an example of disposing vertices of a hierarchical mesh with respect to height information of a regularly sampled target image.

도 5는 화면의 오차를 기반으로 해상도를 결정한 경우의 각 삼각형 패치의 해상도 분포 예를 나타내는 도면.Fig. 5 is a diagram showing an example of the resolution distribution of each triangular patch when the resolution is determined based on the error of the screen.

도 6은 가상 카메라와의 거리를 기반으로 해상도를 결정한 한 경우의 각 삼각형 패치의 해상도 분포 예를 나타내는 도면. Fig. 6 is a diagram showing an example of the resolution distribution of each triangular patch in the case where the resolution is determined based on the distance from the virtual camera.

도 7(a) 내지 도 7(g)는 본 발명의 실시예에 따라 해상도가 다른 인접한 패치간에 틈새를 제거하기 위한 연결 방법을 나타내는 도면. 7 (a) to 7 (g) are views showing a connection method for removing a gap between adjacent patches having different resolutions according to an embodiment of the present invention.

도 8(a) 내지 도 8(d)는 하나의 하위 레벨의 삼각형 패치에 2개의 상위 레벨의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우 패치간 연결 방법을 나타내는 도면.8 (a) to 8 (d) are diagrams illustrating a method for connecting patches between two lower level triangle patches adjacent to one lower level triangle patch.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 화면 오차 기반의 해상도를 기준으로 표현된 다계층 해상도의 지형을 나타내는 도면. FIG. 9 is a diagram illustrating a terrain of multi-layer resolution expressed based on screen error-based resolution according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 삼각형 패치를 이용하여 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하는 과정을 나타내는 도면.FIG. 10 is a diagram illustrating a process of constructing a hierarchical mesh of multi-level resolution having different resolutions by using a triangular patch according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 서로 다른 해상도를 갖는 인접한 패치 간에 틈새 없이 연결하는 과정을 나타내는 도면. 11 is a view showing a process of connecting without gaps between adjacent patches having different resolutions according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 컴퓨터 그래픽 시스템에 관한 것으로, 특히 대규모 지형 모델과 같이 방대한 규모의 데이터를 갖는 모델을 실시간 3차원적으로 컴퓨터 시스템에 표현하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a computer graphics system, and more particularly, to an apparatus and method for representing a model having a large scale data such as a large-scale terrain model in a real-time three-dimensional computer system.

현재 가상 현실 시스템, 컴퓨터 게임 기술 등의 급속한 발달로 인하여, 컴퓨터 시스템을 이용하여 실제 세계의 다양한 객체(object) 및 지형(terrain) 등을 3차원적으로 표현하기 위한 기술이 많이 개발 중에 있다. 이와 같이 실제 세계의 3차원 이미지를 컴퓨터상에 표현하기 위해서 메쉬 모델(mesh model)이 주로 사용된 다. 상기 메쉬 모델은 상호 연결된 다수의 삼각형, 사각형 또는 다각형의 집합으로 구성되어, 객체 또는 지형 등과 같은 3차원 표면을 표현한다. Due to the rapid development of virtual reality systems, computer game technologies, and the like, many technologies for expressing various objects and terrain of the real world in three dimensions are being developed using computer systems. As such, a mesh model is mainly used to represent a three-dimensional image of the real world on a computer. The mesh model is composed of a set of interconnected triangles, squares, or polygons to represent a three-dimensional surface such as an object or a terrain.

이와 같은 메쉬 모델을 이용하여 대규모 지형과 같은 방대한 규모의 데이터를 3차원적으로 컴퓨터 시스템에 실시간 표현하기 위해서는, 컴퓨터 시스템의 한정된 그래픽 자원을 효과적으로 사용하기 위한 적절한 지형 생성, 관리 및 표현 기술이 요구된다. 종래의 실시간으로 대규모의 지형데이터를 표현하는 기술로서는 PM(Progressive Mesh) 기반의 기술, DEM(Digital Elevation Model) 및 ROAM(Real-time Optimally Adaptive Meshes) 기술 등이 있으며, 컴퓨터 그래픽스, 가상현실, GIS(Geographical Information System) 기술 등의 분야에 활용된다. In order to express massive amounts of data such as large-scale terrain in real time on a computer system in three dimensions using such a mesh model, proper terrain generation, management, and representation techniques are required to effectively use the limited graphic resources of the computer system. . Conventional technologies for representing large-scale terrain data in real time include PM (Progressive Mesh) -based technology, DEM (Digital Elevation Model), and ROAM (Real-time Optimally Adaptive Meshes) technology. Computer graphics, virtual reality, GIS (Geographical Information System) technology is used.

미국 등록특허 제6,611,267호, 'SYSTEM AND METHOD FOR COMPUTER MODELING OF 3D OBJECTS OR SURFACES BY MESH CONSTRUCTION HAVING OPTIMAL QUALITY CHARACTERISTICS AND DYNAMIC RESOLUTION CAPABILITIES'에는 상기 PM(Progressive Mesh) 기반의 기술을 이용한 객체 또는 표면에 대한 3차원 모델링 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 상기 PM 기반의 기술은 메쉬 내에 구성된 다각형의 꼭지점(vertex)에 대한 삽입 순서를 정하고, 꼭지점을 점진적으로 삽입함으로써 메쉬 모델을 동적으로 구성하여 항상 최적의 메쉬를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 삽입과 제거에 관한 리스트를 관리함으로써 메쉬로부터 꼭지점을 신속하게 제거할 수 있다. 그러나 상기 PM 기반의 기술은 3차원 이미지를 표현하기 위하여 동적으로 메쉬 모델을 변경해야 하기 때문에 컴퓨터 시스템의 메모리를 많이 차지하고, 데이터의 표현 속도가 느리다는 문제가 있다. U.S. Patent No. 6,611,267, "SYSTEM AND METHOD FOR COMPUTER MODELING OF 3D OBJECTS OR SURFACES BY MESH CONSTRUCTION HAVING OPTIMAL QUALITY CHARACTERISTICS AND DYNAMIC RESOLUTION CAPABILITIES. Modeling methods and systems are disclosed. The PM-based technique determines the insertion order of the vertices of polygons constructed in the mesh, and dynamically inserts the vertices to dynamically construct the mesh model to maintain optimal meshes at all times, as well as to insert and remove vertices. You can quickly remove vertices from a mesh by maintaining a list. However, the PM-based technology takes up a lot of memory of a computer system and has a problem of slowing data representation because the mesh model needs to be changed dynamically to represent a 3D image.

또한 선행 논문, Duchaineau 등의, 'ROAMing Terrain: Real-time Optimally Adapting Meshes', IEEE Visualization on '97 Proceedings, pp. 81-88, 1997에는 상기 ROAM(Real-time Optimally Adaptive Meshes) 기술이 개시되어 있다. 상기 ROAM 기술은 삼각형으로 이진 트리를 구성하여 실시간으로 처리되는 메쉬의 재구성을 최소화하며, 점진적인 삼각형 나누기와 계산 우선 순위도 연기 리스트를 결합함으로써 최적화한 것이다. 그러나 상기 ROAM 기술도 역시 3차원 이미지를 표현하기 위하여 동적으로 다양한 해상도를 갖는 메쉬를 재구성해야 하므로 보다 빠르게 지형을 표현해야 하는 대규모 지형 시스템에 부적합하다는 문제가 있다.See also previous paper, Duchaineau et al., 'ROAMing Terrain: Real-time Optimally Adapting Meshes', IEEE Visualization on '97 Proceedings, pp. 81-88, 1997 disclose the Real-time Optimally Adaptive Meshes (ROAM) technique. The ROAM technique constructs a binary tree with triangles to minimize the reconstruction of meshes processed in real time and optimizes progressive triangle division and computational priority by combining the smoke list. However, the ROAM technology also has a problem that it is not suitable for a large-scale terrain system that needs to express the terrain faster because meshes having various resolutions are dynamically reconfigured to represent a 3D image.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 대규모의 지형데이터를 적은 메모리와 적은 계산을 통하여 효과적으로 컴퓨터 시스템에 재구성하고 이를 실시간으로 표현하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide an apparatus and method for efficiently reconstructing a large-scale terrain data in a computer system through a small memory and a small calculation and to represent it in real time.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치는, 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계 층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하며, 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 패치 구성부; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 해상도 결정부; 및 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 패치 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a three-dimensional image display apparatus having a multi-level resolution includes a triangle patch of a lower layer (m + 1 level) of k * k (k is the number of horizontal and vertical grids of a higher layer). It includes triangular patches of layer (m level), and each layer forms a multi-level hierarchical mesh having different resolutions, and regularly samples the height information of the target image to the hierarchical mesh. A patch component for assigning each vertex of the included triangle patches; A resolution determiner configured to determine a resolution of each triangular patch according to a viewpoint of the virtual camera; And a patch connection unit connecting the adjacent triangular patches without a gap to each other when resolution is different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법은, 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하는 제1 단계; 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 제2 단계; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 제3 단계; 및 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the three-dimensional image representation method having a multi-level resolution according to the present invention for achieving the above object, the triangular patch of the lower layer (m + 1 level) is k * k (k is the number of horizontal and vertical grid of the upper layer) A first step of forming a hierarchical mesh of higher layer (m level), each layer forming a multi-level resolution hierarchical mesh having different resolutions; A second step of regularly sampling the height information of the target image and assigning to each vertex of the triangular patches included in the hierarchical mesh; Determining a resolution for each triangle patch according to the viewpoint of the virtual camera; And a fourth step of connecting the adjacent triangular patches without a gap to each other when resolution is different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체는, 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하는 제1 단계; 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 제2 단계; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 제3 단계; 및 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 제4 단계를 컴퓨터가 실행하도록 하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 한다. In addition, the recording medium in which the computer program according to the present invention is recorded to achieve the above object, the triangular patch of the lower layer (m + 1 level) is k * k (k is the number of horizontal and vertical grid of the upper layer) upper layers (m level) triangular patches, each layer comprising a first step of forming a multi-level hierarchical mesh having different resolutions; A second step of regularly sampling the height information of the target image and assigning to each vertex of the triangular patches included in the hierarchical mesh; Determining a resolution for each triangle patch according to the viewpoint of the virtual camera; And a program for causing a computer to execute a fourth step of connecting the adjacent triangular patches without gaps when the resolutions are different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a three-dimensional image representation device having a multi-level resolution according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 표현 장치(10)는 패치 구성부(11), 해상도 결정부(12) 및 패치 연결부(13)를 포함하며, 입력장치(20) 및 디스플레이장치(30)에 연결된다. Referring to FIG. 1, the 3D image display apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a patch component 11, a resolution determiner 12, and a patch connector 13, and an input apparatus 20. And a display device 30.

상기 입력장치(20)는 사용자가 상기 디스플레이장치(30)에 표현하고자 하는 대상 이미지를 상기 본 발명에 따른 3차원 이미지 표현 장치(10)에 제공한다. 상기 대상 이미지에는 지형적 모델(terrain model)과 같이 대규모 데이터가 주로 적용되나, 이에 한정되지 않으며, 객체 및 표면과 같이 3차원적으로 표현될 수 있는 모든 이미지가 포함될 수 있다. 상기 대상 이미지는, 예를 들어 지형적 모델인 경우에, 인공위성 또는 항공기를 통하여 스캐닝(scanning)된 영상을 이용하거나, 사용자가 임의로 제작한 지형적 모델을 이용할 수도 있다. The input device 20 provides the 3D image expression apparatus 10 according to the present invention with a target image that the user intends to express on the display device 30. The target image is mainly applied to large-scale data, such as a terrain model, but is not limited thereto, and may include any image that can be expressed in three dimensions, such as an object and a surface. For example, in the case of a topographic model, the target image may use an image scanned by a satellite or an aircraft, or may use a topographic model that is arbitrarily produced by a user.

상기 삼각형 패치 구성부(11)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 삼각형 패치를 이용하여 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 삼각형 패치를 이용하여 다단계 해상도의 지형을 표현하기 위한 계층적 메쉬(mesh)를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 메쉬는 삼각형 패치를 이용하여 다단계 해상도를 갖도록 구성된다. 상기 계층적 메쉬는 일정한 간격의 그리드(grid)를 갖는 2차원 정사각형 메쉬(mesh)를 구성한 후, 각 그리드의 우측 상방 꼭지점에서 좌측 하방 꼭지점 방향으로 향하여 분할하여, 이등변 직각 삼각형으로 이루어진 삼각형 패치를 구성함으로써 형성된다. 도 2에서 점으로 표시된 k*k 개수의 이등변 직각 삼각형은, 최고 해상도의 패치 하나를 구성한다(여기서, k는 레벨 m의 가로 및 세로 그리드 수). 이렇게 구성된 레벨(level) m의 패치는 k*k개가 모아져서 레벨 m+1의 해상도를 갖는 삼각형 패치를 구성한다. 도 2는 k가 4이고, 레벨 m의 상위 계층 및 레벨 m+1의 하위 계층으로 구성된 2 단계의 계층적 메쉬를 나타내고 있다. 본 발명에서는 이와 같은 계층적 메쉬를 시스템의 필요에 따라서 임의로 n번 반복함으로써 레벨 1, 레벨 2, ..., 레벨 n으로 이루어지도록, 즉 전체적으로 n 단계의 계층구조를 갖는 계층적 메쉬를 구성할 수 있다. As illustrated in FIG. 2, the triangular patch component 11 configures a hierarchical mesh of multi-resolution resolution having different resolutions using triangular patches according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating a hierarchical mesh for expressing terrain of multi-level resolution using a triangular patch according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the hierarchical mesh according to the present invention is configured to have multi-level resolution by using a triangular patch. The hierarchical mesh is composed of a two-dimensional square mesh having a grid of regular intervals, and then divided from the upper right corner of each grid toward the lower left corner of the grid to form a triangular patch consisting of an isosceles right triangle. It is formed by. The k * k number of isosceles right triangles represented by points in FIG. 2 constitute one patch of the highest resolution (where k is the number of horizontal and vertical grids of level m). The configured level m patches are collected by k * k pieces to form a triangular patch having a resolution of level m + 1. 2 shows a hierarchical mesh of two levels, where k is 4 and consists of an upper layer of level m and a lower layer of level m + 1. In the present invention, such a hierarchical mesh is repeatedly repeated n times according to the needs of the system, so that the hierarchical mesh having a hierarchical structure of n levels as a whole can be configured to be composed of level 1, level 2, ..., level n. Can be.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 n 단계의 계층구조를 갖는 계층적 메쉬를 나타내는 도면이다. 상기 도 3은 최고 해상도를 갖는 삼각형 패치의 그리드 수(k)가 3이고, 레벨 1 내지 레벨 n을 갖는 n개 계층의 계층적 메쉬를 예로서 도시하고 있다. 상기 그리드 수(k) 및 레벨(n) 수는 결정된 해상도, 메모리 자원 및 시스템 속도 등 시스템의 필요에 따라서 임의로 정할 수 있다. 상기 도 3을 참조하면, 최고 해상도를 갖는 패치는, 최상위 계층(레벨 1)에서 9개(3×3)의 단위 삼각형 패치(점으로 표시된 영역)로 이루어진다. 이러한 레벨 1의 삼각형 패치를 9개 이용하여 레벨 2에 해당하는 하위 계층의 삼각형 패치가 구성된다. 그리고 레벨 n-1의 삼각형 패치를 9개 이용함으로써 레벨 n의 계층적 메쉬가 형성된다. 따라서, 상기 계층적 메쉬는 상위 계층(m 레벨)의 가로 및 세로 그리드 수를 k라고 할때, 상기 상위 계층보다 1레벨 낮은 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치에는 k*k 개의 상위 계층의 삼각형 패치(단위 삼각형 패치)가 포함된다. 3 is a diagram illustrating a hierarchical mesh having n levels of hierarchies according to an embodiment of the present invention. 3 shows an example of a hierarchical mesh of n layers having a grid number k of 3 with the highest resolution and having levels 1 to n. The number of grids (k) and level (n) can be arbitrarily determined according to the needs of the system, such as the determined resolution, memory resources and system speed. Referring to FIG. 3, the patch having the highest resolution is composed of nine (3 × 3) unit triangular patches (areas indicated by dots) in the highest layer (level 1). Using nine of the level 1 triangular patches, a triangular patch of a lower layer corresponding to level 2 is configured. Then, by using nine triangular patches of level n-1, a hierarchical mesh of level n is formed. Accordingly, when the hierarchical mesh is k, the number of horizontal and vertical grids of the upper layer (m level) is k * k higher layers in the triangular patch of the lower layer (m + 1 level) one level lower than the upper layer. Contains triangular patches (unit triangular patches).

도 4는 정규적으로 샘플링된 대상 이미지의 높이 정보에 대하여 계층적 메쉬의 각 꼭지점을 배치한 예를 나타내는 도면이다. 본 발명에서는 상기 패치 구성부(11)가 상기 입력장치(20)로부터 입력된 대상 이미지에 대하여 높이 정보를 정규적으로 샘플링(sampling)한 후, 상기 본 발명에 따른 계층적 메쉬의 각 꼭지점에 할당한다. 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 각 단위 삼각형 및 삼각형 패치의 각 꼭지점에는 고유한 색인(index) 정보가 할당된다. 따라서 상기 색인 정보에는 상기 대상 이미지로부터 정규적으로 샘플링된 높이 정보가 포함된다. 이러한 삼각형 패치 꼭지점의 색인 정보는 상기 해상도 결정부(12) 및 패치 연결부(13)가 미리 알고 있도록 구성한다. 따라서 이후 상기 삼각형 패치 구성부(11)가 본 발명에 따른 계층적 메쉬에 대하여 각 꼭지점의 색인 정보만을 상기 해상도 결정부(12) 및 패치 연결부(13)에 전송하더라도, 상기 해상도 결정부(12) 및 패치 연결부(13)는 수신된 색인 정보를 이용하여, 각각의 색인 정보에 대응하는 삼각형 패치의 꼭지점에 할당된 대상 이미지의 높이 정보를 판단할 수 있다. 이와 같이, 상기 삼각형 패치 구성부(11)는, 상기 해상도 결정부(12) 및 패치 연결부(13)로 전송되는 다각형 정보를 최소화하기 위하여 각 꼭지점에 대한 색인 정보를 별도로 전송함으로써 각 꼭지점에 대한 정보가 중복되어 전송되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 색인 기반의 계층적 메쉬를 이용할 경우, 전송되는 데이터를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 색인 기반의 다각형(indexed trangles 등)을 지원하는 그래픽 파이프라인에서는 최고 3배의 속도 향상을 기대할 수 있다. 4 is a diagram illustrating an example of disposing vertices of a hierarchical mesh with respect to height information of a regularly sampled target image. In the present invention, the patch configuration unit 11 regularly samples the height information of the target image input from the input device 20, and then assigns each vertex of the hierarchical mesh according to the present invention. . As shown in FIG. 4, unique vertex information is assigned to each vertex of each unit triangle and the triangle patch. Therefore, the index information includes height information regularly sampled from the target image. The index information of the triangle patch vertex is configured so that the resolution determiner 12 and the patch connector 13 know in advance. Therefore, even if the triangular patch configuration unit 11 transmits only the index information of each vertex to the resolution determination unit 12 and the patch connection unit 13 for the hierarchical mesh according to the present invention, the resolution determination unit 12 And the patch connection unit 13 may determine the height information of the target image allocated to the vertex of the triangular patch corresponding to each index information by using the received index information. As described above, the triangular patch component 11 transmits index information for each vertex separately in order to minimize polygonal information transmitted to the resolution determiner 12 and the patch connection unit 13. Can be prevented from being duplicated. Therefore, when using the index-based hierarchical mesh according to the present invention, not only can the transmitted data be minimized, but also a graphics pipeline supporting index-based polygons (indexed trangles, etc.) can be expected to achieve up to three times speedup. have.

상기 해상도 결정부(12)는 위와 같이, 삼각형 패치 구성부(11)를 통한, 전처리(preprocess) 과정에서 구성된 다단계 대상 이미지를 상기 디스플레이장치(30)에 실시간으로 표현하기 위해 현재 가상 카메라(virtual camera)의 시점에 따라 적절한 해상도를 결정한다. 여기서 현재 가상 카메라의 시점이란, 컴퓨터 시스템 상에 구현된 3차원 가상 공간 내에 가상 캐릭터가 있다고 가정할 때, 상기 가상 캐릭터가 상기 가상 공간을 바라보는 시점을 말한다. 이와 같이 현재 가상 카메라의 시점에 따라서 대상 이미지에 대한 해상도를 결정하는 방법으로서는, 각 삼각형 패치가 화면에서 갖는 오차에 따라 결정하는 방법과 각 삼각형 패치의 꼭지점과 가상 카메라와의 거리에 따라 결정하는 방법이 사용된다. As described above, the resolution determiner 12 uses a triangular patch component 11 to present a multi-stage target image configured in a preprocessing process on the display device 30 in real time. ) To determine the appropriate resolution. Here, the viewpoint of the current virtual camera refers to a viewpoint in which the virtual character looks at the virtual space, assuming that the virtual character is in a three-dimensional virtual space implemented on a computer system. As a method of determining the resolution of the target image according to the viewpoint of the current virtual camera, a method is determined according to the error of each triangle patch on the screen, and a method is determined according to the vertex of each triangle patch and the distance between the virtual camera. This is used.

도 5는 화면의 오차를 기반으로 해상도를 결정한 경우의 각 삼각형 패치의 해상도 분포 예를 나타내는 도면이다. 상기 도 5에는 현재 가상 카메라(virtual camera)(C)의 시점을 기준으로, 대상 이미지(예를 들어, 지형 등)를 화면 상에 일정 비율에 따라서 작게 또는 크게 표현했을 때 발생하는 화면 오차에 따라 삼각형 패치의 해상도를 결정한 경우를 나타낸다. 상기 도 5에서 점으로 표시된 영역에 해당하는 삼각형 패치는, 점으로 표시되지 않은 영역에 해당하는 삼각형 패치보다 높은 해상도를 갖도록 구성된다. 5 is a diagram illustrating an example of a distribution of resolutions of each triangular patch when the resolution is determined based on an error of a screen. 5 illustrates a screen error that occurs when a target image (for example, terrain, etc.) is expressed in a small or large size on a screen based on a viewpoint of a current virtual camera C. FIG. The case where the resolution of a triangular patch is determined is shown. In FIG. 5, the triangular patch corresponding to the area indicated by the dot is configured to have a higher resolution than the triangular patch corresponding to the area not indicated by the dot.

도 6은 가상 카메라와의 거리를 기반으로 해상도를 결정한 한 경우의 각 삼각형 패치의 해상도 분포 예를 나타내는 도면이다. 상기 도 6에는 현재 가상 카메라(virtual camera)(C)로부터 상기 대상 이미지가 가상 공간 내에서 떨어진 거리에 따라서 해상도를 결정한 경우를 나타낸다. 도 6에서는 상기 대상 이미지가 지형 모 델인 경우인 경우에, 상기 가상 카메라(C)로부터 가까운 거리에 있는 지형, 예를 들어 산(mountain)을 높은 해상도로서 표현(점으로 표시된 영역)하고, 원거리에 있는 배경은 낮은 해상도를 갖도록 표현(점으로 표시되지 않은 영역)하고 있다. FIG. 6 is a diagram showing an example of the distribution of resolution of each triangular patch in the case where the resolution is determined based on the distance from the virtual camera. FIG. 6 illustrates a case where a resolution is determined according to a distance from the current virtual camera C in the virtual space. In FIG. 6, when the target image is a terrain model, a terrain, for example, a mount, which is a short distance from the virtual camera C, is represented as a high resolution (area indicated by a dot) and is displayed at a distance. Backgrounds are rendered with low resolution (areas not represented by dots).

상기 패치 연결부(13)는 상기 계층적으로 구성된 서로 다른 해상도의 삼각형 패치를 틈새 없이 연결하는 기능을 한다. 상기 도 3 내지 6에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 계층적 메쉬는, 대상 이미지 중 높은 해상도를 갖는 부분을 다수의 단위 삼각형 패치로 구성된 상위 계층(예를 들어, n-1 레벨)의 삼각형 패치로 표현하고, 낮은 해상도를 갖는 부분은 하위 계층(예를 들어, n 레벨)은 단위 삼각형 패치를 포함하지 않는 형태로 표현한다. 따라서 이와 같이 각 계층 간에 삼각형 패치의 크기 차이로 인하여 인접하는 삼각형 패치 간에 틈새(gap)가 발생할 수 있다. 따라서 상기 패치 연결부(13)는 상기 인접하는 삼각형 패치 사이에 포함된 각 꼭지점을 서로 연결하여 틈새를 제거함으로써 본 발명에 따른 계층적 메쉬를 완성할 수 있다. The patch connection unit 13 functions to connect triangular patches having different resolutions hierarchically configured without a gap. 3 to 6, the hierarchical mesh according to the present invention includes a triangular patch of an upper layer (eg, n-1 level) composed of a plurality of unit triangular patches of a portion having a high resolution in a target image. The lower resolution part is expressed in a form that does not include a unit triangular patch. Therefore, a gap between adjacent triangular patches may occur due to the difference in size of the triangular patches between layers. Therefore, the patch connection unit 13 may complete the hierarchical mesh according to the present invention by removing gaps by connecting each vertex included between the adjacent triangular patches.

도 7(a) 내지 도 7(g)는 본 발명의 실시예에 따라 해상도가 다른 인접한 패치간에 틈새를 제거하기 위한 연결 방법을 나타내는 도면이다. 아래 도 7(a) 내지 도 7(g)에 점으로 표시된 영역은 점으로 표시되지 않은 영역보다 1단계 높은 레벨 을 갖는 경우를 나타낸다.7 (a) to 7 (g) are diagrams illustrating a connection method for removing a gap between adjacent patches having different resolutions according to an embodiment of the present invention. 7 (a) to 7 (g) below show a case where the region indicated by a dot has a level one level higher than the region not indicated by the dots.

도 7(a)는 하나의 하위 레벨의 삼각형 패치에 3개의 상위 레벨의 삼각형 패 치가 인접하여 둘러싼 경우를 패치간 연결 방법을 나타낸다. 이 경우 상기 하위 계층의 삼각형 패치가 내부에 상기 상위 계층 삼각형 패치와 동일한 형태의 단위 삼각형 패치 구조를 갖도록, 상기 상위 계층 삼각형 패치들과 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선들 상에 위치하는, 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내의 단위 삼각형 패치들의 각 꼭지점들을 서로 연결함으로써, 인접하는 다른 해상도를 갖는 삼각형 패치 간에 틈새를 제거할 수 있다.FIG. 7 (a) shows a method for connecting patches between three lower level triangle patches adjacent to one lower level triangle patch. In this case, the upper layer located on the boundary lines of the upper layer triangle patches and the lower layer triangle patch so that the triangle patch of the lower layer has a unit triangle patch structure having the same shape as the upper layer triangle patch therein. By connecting the respective vertices of the unit triangular patches within the triangular patches together, it is possible to eliminate the gap between the triangular patches having different adjacent resolutions.

도 7(b),(c),(d)는 하나의 하위 레벨의 삼각형 패치에 2개의 상위 레벨의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우 패치간 연결 방법을 나타낸다. 이 경우, 상기 상위 계층 삼각형 패치들과 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선들 상에 위치하는 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내의 단위 삼각형 패치들의 각 꼭지점들을 서로 지그재그(zigzag) 형태로 연쇄적으로 연결함으로써, 인접하는 다른 해상도를 갖는 삼각형 패치 간에 틈새를 제거할 수 있다. 도 7(d)를 예로 들어, 하나의 하위 레벨의 삼각형 패치에 2개의 상위 레벨의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우 패치간 연결 방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 상위 레벨의 삼각형 패치의 한 꼭지점으로부터 대향하는 변에 위치하는 상위 레벨 패치의 단위 삼각형의 꼭지점들 중 가장 가까운 거리에 있는 꼭지점과 연결한다. 이어서 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 전단계에서 연결된 단위 삼각형의 꼭지점으로부터 다시 대향하는 다른 상위 계층 패치의 단위 삼각형의 꼭지점들 중 가까운 꼭지점과 연결한다. 또한 도 8(c)(d)에 도시된 바와 같이 최근에 연결된 단위 삼각형의 꼭지점으로부터 다른 상위 계층 패치의 단위 삼각형의 꼭지점들 중 대 향하는 변에 위치한 꼭지점을 연결함으로써 인접하는 다른 해상도를 갖는 삼각형 패치 간에 틈새를 제거할 수 있다.7 (b), 7 (c) and 7 (d) illustrate a patch-to-patch connection method when two lower level triangle patches are arranged adjacent to one lower level triangle patch. In this case, by adjoining each vertex of the unit triangle patches in the upper layer triangle patches located on the boundaries of the upper layer triangle patches and the lower layer triangle patch in a zigzag form, This can eliminate gaps between triangle patches with different resolutions. Referring to FIG. 7 (d) as an example, a method of connecting patches between two high level triangle patches adjacent to one lower level triangle patch will be described in detail as follows. First, as shown in (a) of FIG. 8, a vertex of the unit triangle of the unit triangle of the upper level patch located on the opposite side from one vertex of the upper level triangular patch is connected to the vertex at the closest distance. Subsequently, as shown in FIG. 8 (b), the first vertex of the unit triangles of the unit triangles of the other upper layer patches facing back from the vertices of the unit triangles connected in the previous step are connected. Also, as shown in Fig. 8 (c) (d), triangle patches having different resolutions adjacent to each other are connected by connecting vertices located on opposite sides of the vertices of the unit triangles of other upper layer patches from the vertices of the recently connected unit triangles. The gap can be removed from the liver.

도 7(e),(f),(g)는 하나의 하위 계층의 삼각형 패치의 한 변에 하나의 상위 계층의 삼각형 패치가 인접하여 배열된 경우 패치간 연결 방법을 나타낸다. 이 경우 상기 상위 계층 삼각형 패치와 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선 상에 위치한 상기 상위 계층 삼각형 패치 내의 단위 삼각형 패치들의 모든 꼭지점을 상기 하위 계층 삼각형 패치의 상기 대향하는 꼭지점과 연결함으로써, 인접하는 다른 해상도를 갖는 삼각형 패치 간에 틈새를 제거할 수 있다. 7 (e), (f), (g) illustrate a patch-to-patch connection method when triangular patches of one upper layer are arranged adjacent to one side of a triangular patch of one lower layer. In this case, all other vertices of the unit triangle patches in the upper layer triangle patch located on the boundary line between the upper layer triangle patch and the lower layer triangle patch are connected with the opposite vertices of the lower layer triangle patch, so that another adjacent resolution is obtained. Clearance can be eliminated between triangular patches.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 화면 오차 기반의 해상도를 기준으로 표현된 다계층 해상도의 지형을 나타내는 도면이다. FIG. 9 is a diagram illustrating a terrain of multi-layer resolution expressed based on a screen error-based resolution according to an embodiment of the present invention.

도 9는 상기 해상도 결정부(12)를 이용하여 화면의 오차를 기반으로 해상도를 결정한 한 후, 상기 패치 연결부(13)를 이용하여, 상기 도 7(a) 내지 도 7(g)를 참조하여 설명한 바에 따라서, 해상도가 다른 인접한 패치간에 틈새가 없도록 연결된 구조를 갖는 다계층 해상도의 지형을 나타낸다. 위와 같이 본 발명에 따라 틈새가 없도록 구성된 최종 계층적 메쉬는 저해상도의 패치를 우선적으로 렌더링(rendering)된다. 즉, 레벨 n, 레벨 n-1, ..., 레벨 1의 패치 순으로 렌더링된다. 이때 렌더링되는 레벨 m의 패치는 당 패치의 영역에서 하위의, 즉 레벨 m+1 이하의 패치가 최종 메쉬에 포함되지 않아야 한다. 9 is used to determine the resolution based on the error of the screen using the resolution determiner 12, and then using the patch connection unit 13, with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (g). As described, it represents the terrain of the multi-layer resolution having a structure connected so that there is no gap between adjacent patches of different resolution. As described above, the final hierarchical mesh configured to have no gap according to the present invention is rendered with low resolution patches. That is, they are rendered in the order of level n, level n-1, ..., level 1. In this case, the patch of the level m to be rendered should not include the patch below the level m + 1 in the final mesh in the region of the patch.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 삼각형 패치를 이용하여 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하는 과정을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a process of forming a hierarchical mesh having a multi-resolution resolution having different resolutions by using a triangular patch according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 3차원 이미지 표현 장치(10) 내의 패치 구성부(11)를 이용하여, 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 최고 해상도 계층의 가로, 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성한다. 또한 상기 패치 구성부(11)는 입력장치(20)로부터 입력된 지형 모델과 같은 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당한다(단계 101). Referring to FIG. 10, first, by using the patch configuration unit 11 in the 3D image rendering apparatus 10 according to the present invention, a triangular patch of a lower layer (m + 1 level) is k * k (k is the highest resolution). Each layer comprises triangular patches of the upper layer (m level), each layer forming a multi-level resolution hierarchical mesh having different resolutions. In addition, the patch configuration unit 11 regularly samples the height information of the target image, such as the terrain model input from the input device 20, and assigns each vertex of the triangular patches included in the hierarchical mesh (step 101). ).

그리고, 가상 카메라의 시점에 따라서 상기 계층적 메쉬에 포함된 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정한다(단계 102). 여기서 각 계층에 형성된 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도는, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 삼각형 패치가 화면에서 갖는 오차에 따라 결정될 수 있다. 또한 상기 각 계층의 해상도는 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 삼각형 패치의 꼭지점과 상기 가상 카메라와의 거리에 따라 결정될 수 있다. The resolution of each triangular patch included in the hierarchical mesh is determined according to the viewpoint of the virtual camera (step 102). In this case, the resolution of each triangle patch formed in each layer may be determined according to an error of the triangle patch on the screen, as described with reference to FIG. 5. In addition, the resolution of each layer may be determined according to the distance between the vertex of the triangular patch and the virtual camera, as described with reference to FIG. 6.

이후 상기 계층적 메쉬 내의 모든 삼각형 패치에 대하여 표현이 완료되었는지 여부를 판단하여, 표현이 완료된 경우에는 절차를 종료하고, 아직 표현할 패치가 남은 경우에는 다음 절차를 진행한다(단계 103).Thereafter, it is determined whether the expression is completed for all the triangle patches in the hierarchical mesh. If the expression is completed, the procedure is terminated. If the patch is still present, the next procedure is performed (step 103).

이어서 상기 계층적 메쉬를 구성하는 다수의 삼각형 패치들 중 하나의 패치 를 선택하여 인접하는 패치와 동일한 해상도를 갖는지 여부를 판단한다(단계 104).Subsequently, one of the plurality of triangular patches constituting the hierarchical mesh is selected to determine whether the patch has the same resolution as the adjacent patch (step 104).

상기 단계 104에서 판단한 결과, 인접한 패치와 동일한 해상도를 갖는 패치는 현재 해상도로 표현하고(단계 105), 그렇지 않은 경우에는 단계 'A'로 진입한다. 그리고 다른 모든 패치에 대하여 그와 인접하는 패치와의 해상도 일치 여부를 판단하여 계층적 메쉬의 표현을 완성할 수 있도록 상기 단계 103 내지 단계 105를 반복한다. As a result of the determination in step 104, the patch having the same resolution as the adjacent patch is represented by the current resolution (step 105), otherwise the process goes to step 'A'. The steps 103 to 105 are repeated for all other patches to determine whether the resolution matches the adjacent patches and to complete the hierarchical mesh representation.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 서로 다른 해상도를 갖는 인접한 패치 간에 틈새 없이 연결하는 과정을 나타내는 도면이다. 11 is a view showing a process of connecting without gaps between adjacent patches having different resolutions according to an embodiment of the present invention.

도 11의 단계 106은, 상기 도 10의 단계 104에서 판단한 결과, 상기 선택된 패치가 인접한 패치와 서로 다른 해상도를 갖는 경우에 수행된다.Step 106 of FIG. 11 is performed when the selected patch has a different resolution from the adjacent patch as determined in step 104 of FIG. 10.

상기 단계 106에서는 상기 선택된 패치의 해상도가 인접한 패치의 해상도보다 높은지 여부를 판단한다.In step 106, it is determined whether the resolution of the selected patch is higher than that of an adjacent patch.

상기 단계 106에서 판단한 결과, 상기 선택된 패치의 해상도가 인접한 패치의 해상도보다 높은 경우에는, 상기 선택된 패치를 현재 해상도로 표현한다(단계 107). If it is determined in step 106 that the resolution of the selected patch is higher than the resolution of the adjacent patch, the selected patch is represented by the current resolution (step 107).

그러나 상기 단계 106에서 판단한 결과, 상기 선택된 패치의 해상도가 인접한 패치의 해상도보다 같거나 낮은 경우(이 경우 상기 선택된 패치는 하위 계층의 패치에 해당함)에는, 상기 선택된 삼각형 패치에 인접한 패치 중 높은 해상도를 갖는 패치 수, 즉 상위 계층의 패치 수를 판단하여 결정한다(단계 108). However, if the resolution of the selected patch is the same or lower than the resolution of the adjacent patch (in this case, the selected patch corresponds to a lower layer patch), the higher resolution among the patches adjacent to the selected triangle patch is determined. The number of patches having, that is, the number of patches of the upper layer is determined and determined (step 108).

만약 상기 선택된 하위 삼각형 패치에 인접한 상위 계층의 패치 수가 3개인 경우(단계 109)에는, 상기 도 7(a)를 참조하여 설명한 것과 같이, 상기 선택된 하위 계층의 삼각형 패치가 상기 상위 계층의 삼각형 패치와 동일한 형태의 단위 삼각형 패치 구조를 갖도록, 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내에 존재하는 단위 삼각형 패치의 꼭지점들을 서로 연결한다(단계 110). If the number of patches of the upper layer adjacent to the selected lower triangle patch is three (step 109), as described with reference to FIG. 7 (a), the triangle patch of the selected lower layer may correspond to the triangle patch of the upper layer. The vertices of the unit triangle patches existing in the upper layer triangle patches are connected to each other so as to have a unit triangle patch structure of the same type (step 110).

만약 상기 선택된 하위 삼각형 패치에 인접한 상위 계층의 패치 수가 2개인 경우(단계 111)에는, 상기 도 7(b),(c),(d)를 참조하여 설명한 것과 같이, 상기 상위 계층 삼각형 패치들과 상기 선택된 하위 계층 삼각형 패치의 경계선들 상에 위치하는 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내의 단위 삼각형 패치들의 각 꼭지점들을 서로 지그재그(zigzag) 형태로 연쇄적으로 연결한다(단계 112).If the number of patches of the upper layer adjacent to the selected lower triangle patch is two (step 111), as described above with reference to FIGS. 7B, 7C, and 3D, The vertices of the unit triangle patches in the upper layer triangle patches positioned on the boundaries of the selected lower layer triangle patch are sequentially connected to each other in a zigzag form (step 112).

그리고 만약 상기 선택된 하위 삼각형 패치에 인접한 상위 계층의 패치 수가 1개인 경우에는, 상기 도 7(e),(f),(g)를 참조하여 설명한 것과 같이, 상기 상위 계층 삼각형 패치와 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선 상에 위치한 상기 상위 계층 삼각형 패치 내의 단위 삼각형 패치들의 모든 꼭지점들을 상기 하위 계층 삼각형 패치의 상기 경계선에 대향하는 꼭지점과 연결함으로써 본 발명에 따른 계층적 메쉬를 최종적으로 완성할 수 있다. If the number of patches of the upper layer adjacent to the selected lower triangle patch is one, as described above with reference to FIGS. 7E, 7F, and 7G, the upper layer triangle patch and the lower layer triangle are described. The hierarchical mesh according to the present invention can be finally completed by connecting all the vertices of the unit triangular patches in the upper layer triangular patch located on the boundary of the patch with the vertices opposite to the boundary of the lower layer triangular patch.

본 발명에 따라 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 이용하여 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지를 표현하는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송과 같이 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.According to the present invention, a method of representing a 3D image having a multi-level resolution using a hierarchical mesh having a multi-level resolution may be implemented as computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission over the Internet. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 삼각형 패치를 이용하여 다단계 해상도를 갖는 계층적 메쉬를 구성하고, 상기 계층적 메쉬에 포함된 각 삼각형 패치의 꼭지점에 할당된 높이 정보만을 이용하여 지형과 같은 대상 이미지의 메쉬를 구성함으로써 컴퓨터 시스템의 메모리 자원에 대한 이용을 최대 3배 줄일 수 있는 이점이 있다. According to the present invention as described above, by constructing a hierarchical mesh having a multi-level resolution using a triangular patch, and using only the height information assigned to the vertex of each triangular patch included in the hierarchical mesh of the target image such as terrain By constructing a mesh, it is possible to reduce the use of computer system memory resources by up to three times.

또한 본 발명에 따르면, 동적으로 메쉬의 꼭지점을 생성하는 종래의 PM(Progressive Meshes) 기반의 방법과 달리, 다단계 해상도를 갖는 계층적 메쉬를 미리 구성한 후, 상기 계층적 메쉬를 구성하는 삼각형 패치들의 꼭지점에 대한 색인 정보를 달리 배치함으로써 보다 효율적으로 다양한 해상도의 패치를 실시간으로 생성하고 표현할 수 있는 이점이 있다. Further, according to the present invention, unlike the conventional PM-based method of dynamically generating the vertices of the mesh, after pre-configuring the hierarchical mesh having a multi-level resolution, the vertices of the triangular patches constituting the hierarchical mesh By arranging index information differently, there is an advantage that a patch of various resolutions can be generated and expressed in real time more efficiently.

나아가 본 발명에 따르면, 셋째, 전처리 과정에서 다단계 해상도를 갖는 계층적 메쉬를 미리 구성한 후, 상기 계층적 메쉬를 구성하는 삼각형 패치들의 꼭지점에 대한 색인 정보를 활용하여 각 패치들의 해상도를 결정할 뿐만 아니라, 서로 다른 해상도를 갖는 패치들을 틈새 없이 연결함으로써 각 패치의 병합이나 분리에 사용되는 연산 자원을 절약할 수 있는 이점이 있다. Further, according to the present invention, third, after pre-configuring the hierarchical mesh having a multi-level resolution in the pre-processing process, as well as determining the resolution of each patch by using the index information for the vertices of the triangle patches constituting the hierarchical mesh, By seamlessly connecting patches with different resolutions, the computational resources used for merging or separating patches can be saved.

Claims (15)

하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하며, 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 패치 구성부;The triangular patches of the lower layer (m + 1 level) contain k * k (k is the number of horizontal and vertical grids of the upper layer) of the triangular patches of the upper layer (m level), each layer being multi-level with different resolution A patch constructing unit configured to construct a hierarchical mesh having a resolution and regularly sampling height information of a target image and assigning to each vertex of triangular patches included in the hierarchical mesh; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 해상도 결정부; 및A resolution determiner configured to determine a resolution of each triangular patch according to a viewpoint of the virtual camera; And 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 패치 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.And a patch connection unit connecting the adjacent triangular patches without gaps to each other when the resolution is different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh. 제1항에 있어서, 상기 상위 계층의 해상도는 상기 하위 계층의 해상도보다 높은 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The apparatus of claim 1, wherein the resolution of the upper layer is higher than that of the lower layer. 제1항에 있어서, 상기 삼각형 패치는 상기 그리드를 우측 상방 꼭지점으로부터 좌측 하방 꼭지점 방향으로 분할하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The apparatus of claim 1, wherein the triangular patch is formed by dividing the grid from a right upper vertex to a left lower vertex. 제1항에 있어서, 상기 삼각형 패치는 직각 삼각형인 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The apparatus of claim 1, wherein the triangular patch is a right triangle. 제1항에 있어서, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 3개의 상위 계층의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우, 상기 하위 계층의 삼각형 패치가 내부에 상기 상위 계층의 삼각형 패치와 동일한 형태의 단위 삼각형 패치 구조를 갖도록, 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내에 존재하는 단위 삼각형 패치의 꼭지점들이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The unit triangular patch structure of claim 1, wherein the triangular patches of the upper layer are arranged adjacent to the triangular patches of the lower layer. 3D image representation apparatus having a multi-level resolution, characterized in that the vertices of the unit triangular patches present in the upper layer triangular patches are connected to each other. 제1항에 있어서, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 2개의 상위 계층의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우, 상기 상위 계층 삼각형 패치들과 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선들 상에 위치하는 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내의 단위 삼각형 패치들의 각 꼭지점들이 서로 지그재그(zigzag) 형태로 연쇄적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The upper layer triangle of claim 1, wherein when the upper layer triangle patches are arranged adjacent to the lower layer triangle patch, the upper layer triangle positioned on boundaries between the upper layer triangle patches and the lower layer triangle patch. A three-dimensional image display device having a multi-level resolution, characterized in that each vertex of the unit triangular patches in the patches are connected in a zigzag form. 제1항에 있어서, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 1개의 상위 계층의 삼각형 패치가 인접하여 배열된 경우, 상기 상위 계층 삼각형 패치와 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선 상에 위치한 상기 상위 계층 삼각형 패치 내의 단위 삼각형 패치들의 모든 꼭지점들이 상기 하위 계층 삼각형 패치의 상기 경계선에 대향하는 꼭지점과 연결되는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The unit of the upper layer triangle patch located on a boundary between the upper layer triangle patch and the lower layer triangle patch when the triangle patch of one upper layer is arranged adjacent to the triangle patch of the lower layer. And all vertices of the triangular patches are connected with vertices opposite the boundary line of the lower layer triangular patch. 제1항에 있어서, 상기 패치 구성부는, 상기 삼각형 패치들의 각 꼭지점의 색인 정보를 상기 해상도 결정부 또는 패치 연결부에 전송하고, 상기 해상도 결정부 또는 패치 연결부는 상기 색인 정보를 이용하여 상기 대상 이미지의 높이 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 장치.The apparatus of claim 1, wherein the patch component transmits index information of each vertex of the triangular patches to the resolution determiner or patch connector, and the resolution determiner or patch connector uses the index information to determine the target image. 3D image representation apparatus having a multi-level resolution, characterized in that for determining the height information. 하위 계층(m+1 레벨)의 삼각형 패치는 k*k(k는 상위 계층의 가로 및 세로 그리드 수)개의 상위 계층(m 레벨)의 삼각형 패치들을 포함하고, 각 계층은 서로 다른 해상도를 갖는 다단계 해상도의 계층적 메쉬(mesh)를 구성하는 제1 단계;The triangular patches of the lower layer (m + 1 level) contain k * k (k is the number of horizontal and vertical grids of the upper layer) of the triangular patches of the upper layer (m level), each layer being multi-level with different resolution A first step of constructing a hierarchical mesh of resolution; 대상 이미지에 대한 높이 정보를 정규적으로 샘플링하여 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들의 각 꼭지점에 할당하는 제2 단계;A second step of regularly sampling the height information of the target image and assigning to each vertex of the triangular patches included in the hierarchical mesh; 가상 카메라의 시점에 따라서 각각의 삼각형 패치에 대한 해상도를 결정하는 제3 단계; 및Determining a resolution for each triangle patch according to the viewpoint of the virtual camera; And 상기 계층적 메쉬에 포함된 삼각형 패치들 중 인접한 삼각형 패치 간에 해상도가 다른 경우, 상기 인접한 삼각형 패치를 서로 틈새 없이 연결하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.And a fourth step of connecting the adjacent triangular patches without gaps to each other when the resolution is different between adjacent triangular patches among the triangular patches included in the hierarchical mesh. 제9항에 있어서, 상기 제1 단계에서, 상기 상위 계층의 해상도는 상기 하위 계층의 해상도보다 높은 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.10. The method of claim 9, wherein in the first step, the resolution of the upper layer is higher than the resolution of the lower layer. 제9항에 있어서, 상기 삼각형 패치는 상기 그리드를 우측 상방 꼭지점으로부터 좌측 하방 꼭지점 방향으로 분할함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.10. The method of claim 9, wherein the triangular patch is formed by dividing the grid from the upper right vertex to the lower left vertex. 제9항에 있어서, 상기 삼각형 패치는 직각 삼각형인 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.10. The method of claim 9, wherein the triangular patch is a right triangle. 제9항에 있어서, 상기 제4 단계는, The method of claim 9, wherein the fourth step, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 3개의 상위 계층의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우, 상기 하위 계층의 삼각형 패치가 내부에 상기 상위 계층의 삼각형 패치와 동일한 형태의 단위 삼각형 패치 구조를 갖도록, 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내에 존재하는 단위 삼각형 패치의 꼭지점들을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.When the triangular patches of the upper layer are arranged adjacent to the triangular patches of the lower layer, the upper layer such that the triangular patches of the lower layer have a unit triangular patch structure of the same form as the triangular patches of the upper layer therein. 3D image representation method having a multi-level resolution, characterized in that connecting the vertices of the unit triangle patch present in the triangle patches. 제9항에 있어서, 상기 제4 단계는, The method of claim 9, wherein the fourth step, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 2개의 상위 계층의 삼각형 패치들이 인접하여 배열된 경우, 상기 상위 계층 삼각형 패치들과 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선들 상에 위치하는 상기 상위 계층 삼각형 패치들 내의 단위 삼각형 패치들의 각 꼭지점들을 서로 지그재그(zigzag) 형태로 연쇄적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.In the case where two upper layer triangle patches are arranged adjacent to the lower layer triangle patch, the unit triangle patch in the upper layer triangle patches positioned on the boundaries of the upper layer triangle patches and the lower layer triangle patch. Three-dimensional image representation method having a multi-level resolution, characterized in that each of the vertices of the zigzag form connected to each other in series. 제9항에 있어서, 상기 제4 단계는, The method of claim 9, wherein the fourth step, 상기 하위 계층의 삼각형 패치에 1개의 상위 계층의 삼각형 패치가 인접하여 배열된 경우, 상기 상위 계층 삼각형 패치와 상기 하위 계층 삼각형 패치의 경계선 상에 위치한 상기 상위 계층 삼각형 패치 내의 단위 삼각형 패치들의 모든 꼭지점들을 상기 하위 계층 삼각형 패치의 상기 경계선에 대향하는 꼭지점과 연결하는 것을 특징으로 하는 다단계 해상도를 갖는 3차원 이미지 표현 방법.When one triangular patch of a higher layer is arranged adjacent to the triangular patch of the lower layer, all vertices of unit triangle patches in the upper layer triangular patch located on a boundary between the upper layer triangle patch and the lower layer triangle patch are removed. And a vertex opposite to the boundary line of the lower layer triangular patch.
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