KR20070078225A - 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 입체 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원을 포함하고, 제1 광원 및 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 촬영부; 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출하고, 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정하는 눈동자 정보 검출부; 및 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정하는 입체 영상 조정부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 관찰자가 이동하여 관찰자의 머리의 위치가 변경되더라도, 적응적으로 입체 영상을 표시할 수 있다.
3차원 입체 영사, 눈동자 정보, 2 광원, 차분, 시차

Description

눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치 및 방법{3D image displaying apparatus and method using eye detection information}
도 1 종래의 패럴렉스-배리어 방식에 의한 3차원 영상 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면.
도 3a 내지 도 3e는 2광원 및 영상 차분을 이용하여 눈동자 정보를 검출하는 방법을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 많이 이동한 경우 입체 영상을 표시하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6a 및 도 6b는 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 적게 이동한 경우 입체 영상을 표시하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면.
도 8은 피로도와 눈 깜박임 횟수와의 상관관계를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 방법을 나타내는 흐름도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 방법을 나타내는 흐름도.
본 발명은 3차원 입체 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 2광원 및 영상 차분을 이용하여 검출된 눈동자 정보를 이용하여, 관찰자의 이동에도 적응적으로 입체 영상을 표시할 수 있고, 관찰자의 피로도를 반영하여 입체 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 3차원 영상 디스플레이에는 안경을 이용한 디스플레이와 무안경 방식의 디스플레이가 있으며, 무안경 방식의 디스플레이는 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 3차원 영상을 얻는 것이다. 무안경 방식에는 예를 들어 패럴렉스 배리어 방식(parallax barrier)과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다.
예를 들어, 패럴렉스 배리어 방식에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE)에 대응하는 좌안 화상 정보(L) 및 우안 화상 정보(R)를 가진 액정 패널(3) 앞에 세로 격자 모양의 개구(5)와 마스크(7)를 갖는 패럴렉스 배리어(10)가 배치되고, 패럴렉스 배리어(10)의 개구(5)를 통해 영상이 분리된다. 액정 패널(3)에는 좌안에 입력될 화상정보(L)와 우안에 입력될 화상정보(R)가 수평 방향을 따라 교대로 배열되어 있다.
좌안에 입력될 화상정보(L)와 우안에 입력될 화상정보(R)가 각각 좌안(LE)과 우안(RE)에서 관찰되므로, 정시(正視)의 상태가 되고, 관찰자는 양호하게 입체 영상을 인식할 수 있다. 그러나, 관찰자의 머리의 위치가 이동되어 좌안에 입력될 화상정보(L)와 우안에 입력될 화상정보(R)가 각각 좌안(LE)과 우안(RE)에 적절하게 들어오지 않게 되는 경우에는, 관찰자는 입체 영상을 관찰할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 관찰자가 이동하여 관찰자의 머리의 위치가 변경되더라도, 적응적으로 입체 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 관찰자의 피로도를 반영하여 관찰자의 피로도를 감소시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 입체 영상 표시 장치는 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원을 포함하고, 제1 광원 및 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 촬영부; 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출하고, 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정하는 눈동자 정보 검출부; 및 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정하는 입체 영상 조정부를 포함한다.
바람직하게는, 촬영부는, 제1 광원과 제2 광원이 소정의 시간 간격으로 교대로 점등되도록 제1 광원 및 제2 광원을 제어하는 광원 제어부; 및 교대로 점등되는 제1 광원 및 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영하여 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 카메라를 포함한다.
바람직하게는, 제1 광원 및 제2 광원은, 적외선 발생부를 포함한다.
바람직하게는, 제1 광원은 카메라 렌즈 주위에 위치되어 카메라의 촬영 축과 일치하도록 배치된 다수의 제1 램프를 포함하고, 제2 광원은 카메라 렌즈와 소정의 거리에 떨어진 곳에 배치된 다수의 제2 램프를 포함한다.
바람직하게는, 눈동자 정보 검출부는, 제1 영상으로부터 제2 영상을 차분하여 차분된 영상을 생성하고, 차분된 영상으로부터 눈동자 정보를 검출한다.
바람직하게는, 눈동자 정보 검출부는, 관찰자의 위치를 결정할 때, 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 계산하여 결정하고, 입체 영상 조정부는, 결정된 거리에 따라 입체 영상을 조정한다.
바람직하게는, 입체 영상 조정부는, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키는 3D 영상 반전 처리부를 포함하고, 눈동자 정보 검출부는 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키도록 3D 영상 반전 처리부를 제어한다.
바람직하게는, 입체 영상 조정부는, 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 쉬프트하는 3D 광학판 구동부를 포함하고, 눈동자 정보 검출부는, 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리의 1/2 × 소정의 홀수인 정수에 비례하는 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 3D 광학판을 쉬프트하도록 3D 광학판 구동부를 제어한다.
바람직하게는, 광학판 구동부는, 3D 광학판을 0.5 피치만큼 쉬프트한다.
바람직하게는, 눈동자 정보 검출부는 소정의 시간 동안의 눈 깜박임 횟수를 검출하고, 입체 영상 조정부는, 검출된 눈 깜박임 횟수에 기초하여 시차를 조정하는 시차 조정부를 더 포함한다.
바람직하게는, 눈동자 정보 검출부는, 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는지 결정하고, 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는 경우, 시차를 줄이도록 시차 조정부를 제어한다.
바람직하게는, 조정된 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상 으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 포함하는 디스플레이부를 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 디지털 텔레비젼으로 구성될 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 다른 특징에 따른 입체 영상 표시 방법은, 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 단계; 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출하는 단계; 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정하는 단계; 및 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치(200)는, 렌티큘러 렌즈나 패럴렉스 배리어과 같은 무안경 방식으로 입체 영상을 제공하는 디스플레이부(240)에 부가하여 카메라(210), 제1 광원(220) 및 제2 광원(230)을 포함한다. 입체 영상 표시 장치(200)는 디지털 텔레비젼으로 구현될 수 있다.
입체 영상 표시 장치(200)에서, 제1 광원(220)은 카메라(210)의 촬영 축과 동일 축 상에 위치되고, 제2 광원(230)은 카메라(210)의 촬영 축과 상이한 축 상에 위치된다. 카메라(210)의 촬영 축과 동일한 축을 On-Axis라고 하고, 카메라(210)의 촬영축과 상이한 축을 Off-Axis라고 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치(200)는 제1 광원(220) 및 제2 광원(230)으로부터의 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성한다. 그런 다음, 입체 영상 표시 장치(200)는 제1 광원(220)과 제2 광원(230)이 소정의 시간 간격으로 교대로 점등되도록 한다. 카메라(210)는 교대로 점등되는 제1 광원(220) 및 제2 광원(230)으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영하여 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성한다. 이하에서는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 입체 영상 표시 장치(200)가 2개의 광원을 이용하여 생성된 제1 영상과 제 2 영상의 차분 영상을 이용하여 관찰자의 눈동자 정보를 검출하는 과정에 대하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3e는 2광원 및 영상 차분을 이용하여 눈동자 정보를 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 관찰자의 눈으로 입사되는 빛은 눈동자를 통과하여 망막에 도달한 다음, 화살표로 나타낸 바와 같이, 망막에서 역반사된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 관찰자의 눈으로 카메라의 촬영 축과 평행하게 빛이 입사되는 경우에는, 빛은 망막에서 반사되어 눈동자를 통과한 후 동일한 입사 경로를 따라 출사된다. 따라서, 도 3b의 경우 카메라에서는 눈동자가 밝게 촬영되고, 이것을 브라이트 아이(Bright Eye)라고 한다. 반면에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 관찰자의 눈으로 카메라의 축과 경사지게 빛이 입사되는 경우에는, 망막에서 반사된 빛은 눈동자를 통과한 후 경사진 축을 따라 출사된다. 따라서, 도 3c의 경우 카메 라에서는 눈동자가 어둡게 촬영되고, 이것을 다크 아이(Dark Eye)라고 한다.
브라이트 아이와 다크 아이는 도 3d에 도시된 바와 같이 촬영된다. 영상(301)은 브라이트 아이의 촬영 영상이고, 영상(302)은 다크 아이의 촬영 영상이다. 브라이트 아이와 다크 아이의 차분 영상은 영상(303)과 같이 획득된다. 이와 같은 방법은 도 3e에 도시된 바와 같이, 관찰자가 안경을 쓴 경우에도 눈동자의 영상을 용이하게 검출할 수 있다. 영상(311)은 안경을 쓴 관찰자의 브라이트 아이이고, 영상(312)은 다크 아이이고, 브라이트 아이와 다크 아이의 차분 영상은 영상(313)과 같이 획득된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치(200)는 소정의 시간 간격으로, 예를 들어, 1/60초의 시간 간격으로 카메라(210)의 촬영 축과 동일 축 상에 위치되어 브라이트 아이가 촬영되는 제1 광원(220) 및 카메라(210)의 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되어 다크 아이가 촬영되는 제2 광원(230)을 이용하여 관찰자를 촬영한다. 1/60초의 시간 간격으로 촬영된 제1 영상 및 제2 영상이 결합되어 한 프레임의 입체 영상 화면이 1/30초 간격으로 완성된다.
입체 영상 표시 장치(200)는, 제1 영상과 제2 영상의 차분 영상으로부터 결정되는 휘도 데이터 및 위치 데이터를 이용하여 눈동자 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 눈동자의 면적이나 폭, 각막의 위치를 검출할 수 있다. 이와 같이 검출된 눈동자 정보를 이용하여, 본 발명의 입체 영상 표시 장치(200)는 관찰자의 위치를 결정할 수 있다. 눈동자 검출 정보를 이용하여 관찰자의 위치를 계산하는 과정은 여러 가지 종래의 방법으로 이루어질 수 있다.
또한, 입체 영상 표시 장치(200)는 예를 들어, 1/30초 단위로 완성되는 입체 영상 프레임을 이용하여, 소정의 시간 동안 관찰자가 눈을 깜박이는 횟수를 검출할 수 있다. 입체 영상 프레임에서 관찰자가 눈을 뜨고 있는 경우에는 차분 영상에서 눈동자가 나타나지만, 관찰자가 눈을 감고 있는 경우에는 차분 영상에서 눈동자가 나타나지 않고 검게 나타나게 될 것이기 때문이다. 이상에서 설명한 바와 같이, 2광원 및 차분 영상을 이용함으로써, 눈동자 정보를 검출하고 검출된 눈동자 정보를 이용하여 관찰자의 위치를 결정하는 방법은 다른 관찰자의 위치를 결정하는 방법에 비하여 관찰자의 위치를 결정하기 위해 필요한 계산량을 줄일 수 있으며, 관찰자의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 촬영부(410), 눈동자 정보 검출부(420) 및 입체 영상 조정부(430)를 포함한다.
촬영부(410)는 카메라(411), 짝수 필드 촬영부(413) 및 홀수 필드 촬영부(415)를 포함하고, 도 4에 도시되지는 않았으나, 광원 제어부, 제1 광원 및 제2 광원을 포함한다. 전술한 바와 같이, 제1 광원은 촬영 축과 동일 축 상에 위치되고, 제2 광원은 촬영 축과 상이한 축 상에 위치된다. 광원 제어부는 제1 광원과 제2 광원이 소정의 시간 간격으로 예를 들어, 1/60초 또는 1/120초 간격으로, 교대로 점등되도록 제1 광원 및 제2 광원을 제어한다.
따라서, 촬영부(410)는 교대로 점등되는 제1 광원 및 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영하여 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성할 수 있 다. 짝수 필드 촬영부(413)는 On-Axis상의 제1 광원이 온(On)이고, Off-Axis상의 제2 광원이 오프(Off)인 상태에서 관찰자를 촬영한다. 홀수 필드 촬영부(415)는 On-Axis상의 제1 광원이 오프이고, Off-Axis 상의 제2 광원이 온인 상태에서 관찰자를 촬영한다.
제1 광원 및 제2 광원은, 적외선 발생부로 구성되어 적외선을 방출할 수 있다. 또한, 제1 광원은 카메라 렌즈 주위에 위치되어 카메라의 촬영 축과 일치하도록 원형으로 배치된 다수의 제1 램프를 포함하고, 제2 광원은 카메라 렌즈와 소정의 거리에 떨어진 곳에 배치된 다수의 제2 램프를 포함하여 구성될 수 있다.
눈동자 정보 검출부(420)는 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출한다. 눈동자 정보 검출부(420)에 포함된 영상 차분부(421)는 제1 영상에서 제2 영상을 차분하여 차분된 영상을 생성하고, 눈동자 정보 계산부(423)는 차분된 영상으로부터 눈동자 정보를 검출한다. 또한, 눈동자 정보 계산부(423)는 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 계산할 수 있다. 눈동자 정보 계산부(423)는 관찰자의 위치를 결정할 때, 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 결정할 수 있다. 따라서, 눈동자 정보 검출부(420)에 포함된 눈동자 정보 계산부(423)는 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리에 따라서, 입체 영상 조정부(430)의 동작을 제어할 수 있다.
입체 영상 조정부(430)는 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정한다. 입체 영상 조정부(430)는 3D 영상 반전 처리부(431) 및 3D 광학판 구동부(433)를 포함한다. 3D 영상 반전 처리부(431)에서는 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시킬 수 있으며, 3D 광학판 구동부(433)에서는 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 쉬프트할 수 있다. 이하에서는, 도 5a 내지 도 6b을 참조하여, 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리에 따라서 입체 영상을 조정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5a는 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 많이 이동한 경우, 관찰자가 정시의 위치로부터 미간 사이의 거리에 해당하는 약 6.5㎝ 이동하여 관찰자의 우안에 좌안용 영상이 들어오고, 관찰자의 좌안에 우안용 영상이 들어오는 상태를 나타내는 도면이다. 이러한 경우에는, 관찰자는 입체 영상을 인식할 수 없게 된다. 따라서, 디스플레이에 표시될 좌안용 입체 영상과 우안용 입체 영상을 반전 처리하여 도 5b에 도시된 바와 같이, 관찰자의 우안에는 우안용 영상이 들어가도록 하고, 좌안에는 좌안용 영상이 들어가도록 조절하면, 관찰자는 입체 영상을 관찰할 수 있게 된다.
도 6a는 관찰자가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 적게 이동한 경우, 예를 들어, 관찰자가 정시의 위치로부터 미간 사이의 거리의 1/2에 해당하는 약 3.3㎝ 이동한 경우의 상태를 나타내는 도면이다. 이 경우, 도 6a에 도시된 바와 같이, 관찰자는 3D 윈도우의 에지 부근에 위치하게 된다. 3D 윈도우의 중심에서 에지로 갈수록 크로스-토크(cross-talk)가 증가하므로, 관찰자는 선명한 입체 영상을 관찰할 수 없다. 이 경우 도 6b에 도시된 바와 같이 3D 광학 판(60)을 0.5 피치(Pitch) 정도 쉬프트하면 관찰자는 선명한 입체 영상을 관찰할 수 있게 된다. 본 명세서에서는 배리어 타입의 광학판을 예를 들어 설명하였으나, 실린더형 렌즈를 이용하는 광학판이 사용되는 경우에도 마찬가지로 적용된다.
다시 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 눈동자 정보 검출부(420)의 눈동자 정보 계산부(423)가 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동되었다고 결정한 경우, 눈동자 정보 검출부(420)는 3D 영상 반전 처리부(431)를 제어하여 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시킬 수 있다. 또한, 눈동자 정보 검출부(420)가 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리의 1/2 × n(여기에서, n은 홀수인 정수)에 비례하는 위치로 변동되었다고 결정한 경우에는, 눈동자 정보 검출부(420)는 3D 광학판 구동부(433)를 제어하여 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판(441)을 쉬프트할 수 있다. 3D 광학판 구동부(433)는 서보 모터로 구성될 수 있다. 3D 광학판 구동부(433)는 3D 광학판을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 바와 같이, 0.5 피치만큼 쉬프트하여 입체 영상을 조정할 수 있다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면이다. 도 7의 입체 영상 표시 장치는 관찰자의 피로도를 검출하여 시차를 조정하는 기능을 수행하기 위해, 도 4에 도시된 입체 영상 표시 장치에 비해 시차 조정부(440)를 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따 른 입체 영상 표시 장치에서 눈동자 정보 검출부(420)는 관찰자의 피로도를 검출하기 위해 관찰자의 눈 깜박임 횟수를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 시차를 조정하도록 시차 조정부(440)를 제어한다. 피로도와 눈 깜박임 횟수와의 상관관계에 대해서는 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 피로도와 눈 깜박임 횟수와의 상관관계를 나타내는 그래프이다. 사람의 눈은 각막의 습도를 유지하고 산소를 공급하기 위해 1분당 10~15회 정도 깜박인다. 그래프(801)는 TV를 시청하는 피험자에 대해 1분당 깜박임 횟수를 40분간 측정한 후 깜박임 횟수의 시간당 변화율을 나타낸 그래프이다. 그래프(802)는 그래프(801)에 나타나는 눈 깜박임 횟수를 측정하면서 40분 동안 피험자에게 피로도에 대한 느낌을 평가하게 한 결과이다. 그래프(801)와 그래프(802)를 비교해 볼 때 피로도와 눈 깜박임 횟수는 상관관계가 있다. 따라서, 관찰자의 눈 깜박임 횟수가 시험에 의해 정할 수 있는 소정의 임계치를 초과하는 경우에는 관찰자가 피로하다고 판단하고, 관찰자가 관찰하는 3D 영상의 시차를 줄여서 관찰자의 피로도를 경감시킬 수 있다. 시차를 줄이면 3D 영상의 깊이감(depth)가 줄어들게 되고, 깊이감을 줄이면 관찰자의 피로도가 경감될 수 있기 때문이다.
다시 도 7을 참조하면, 촬영부(410)는 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원(417) 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원(419)으로부터 광원 제어부(도시되지 않음)의 제어에 따라 교대로 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성한다. 눈동자 정보 검출부(420)는 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출하고, 검출된 눈동자 정보 에 기초하여 관찰자의 위치를 결정한다. 눈동자 정보 검출부(420)는, 제1 영상으로부터 제2 영상을 차분하여 차분된 영상을 생성하고, 차분된 영상으로부터 눈동자 정보를 검출할 수 있다. 또한, 눈동자 정보 검출부(420)는, 검출된 눈동자 정보로부터 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 계산하여 결정할 수 있다.
눈동자 정보 검출부(420)는 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키도록 3D 영상 반전 처리부(431)를 제어할 수 있다. 눈동자 정보 검출부(420)는, 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리의 1/2 × n(여기에서, n은 홀수인 정수)에 비례하는 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 구동 신호를 이용하여 3D 광학판(441)을 쉬프트하도록 3D 광학판 구동부(433)를 제어할 수 있다. 3D 광학판 구동부(433)는, 3D 광학판(441)을 0.5 피치만큼 쉬프트하도록 제어할 수 있다.
한편, 눈동자 정보 검출부(420)는 소정의 시간 동안의 눈 깜박임 횟수를 검출하고, 시차 조정부(440)는 검출된 눈 깜박임 횟수에 기초하여 시차를 조정한다. 눈동자 정보 검출부(420)는, 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는지 결정하고, 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과한다고 결정되는 경우, 시차를 줄이도록 시차 조정부(440)를 제어할 수 있다.
디스플레이부(450)는 렌티큘러 렌즈나 패럴렉스 배리어와 같은 3D 광학판 (441)을 이용하여 좌안 영상 신호 및 우안 영상 신호에 방향성을 부여하여 좌안 영상 및 우안 영상이 관찰자의 좌안과 우안으로 전달되도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 방법을 나타내는 흐름도이다.
촬영부(410)는 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성한다(S 910). 제1 광원과 제2 광원을 소정의 시간 간격으로 교대로 점등시키고, 교대로 점등되는 제1 광원 및 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영할 수 있다.
눈동자 정보 검출부(420)는 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보를 검출하고(S 920), 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정한다(S 930). 눈동자 정보 검출부(420)는 제1 영상으로부터 제2 영상을 차분하여 차분된 영상을 생성하고, 차분된 영상으로부터 눈동자 정보를 검출할 수 있다. 관찰자의 위치를 결정할 때에는, 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 결정할 수 있다.
입체 영상 조정부(430)는 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정한다(S 940). 입체 영상 조정부(430)는 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동된 경우, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시킬 수 있다. 입체 영상 조정부(430)는 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 관찰자의 미간 사이의 거리의 1/2 × 소정의 홀수인 정수에 비례하는 위치로 변동되는 경우, 3D 광학판을 쉬프트할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 방법을 나타내는 흐름도이다.
촬영부(410)는 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성한다(S 1010). 눈동자 정보 검출부(420)는 제1 영상 및 제2 영상을 기초로 관찰자의 눈동자 정보 및 눈 깜박임 횟수를 검출한다(S 1020).
눈동자 정보 검출부(420)는 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는지 결정하고(S 1030), 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는 경우, 눈동자 정보 검출부(420)는 시차 조정부(440)를 제어하여 시차를 조정한다(S 1040). 또한, 눈동자 정보 검출부(420)는 관찰자의 위치가 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 결정하고(S 1050), 결정된 거리에 따라 입체 영상 조정부(430)를 제어하여 입체 영상을 반전하거나, 3D 광학판을 쉬프트하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정한다(S 1060).
본 발명에 따른 입체 영상 표시 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 관찰자가 이동하여 관찰자의 머리의 위치가 변경되더라도, 적응적으로 입체 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 관찰자의 위치를 결정할 때, 2광원 및 차분 영상을 이용함으로써, 관찰자의 위치를 결정하는 다른 방법에 비하여 관찰자의 위치를 결정하기 위해 필요한 계산량을 줄일 수 있으며, 관찰자의 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 디지털 텔레비젼에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 관찰자의 피로도를 반영하여 관찰자의 피로도를 감 소시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 방법을 제공할 수 있다.

Claims (23)

  1. 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원을 포함하고, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 촬영부;
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 기초로 상기 관찰자의 눈동자 정보를 검출하고, 상기 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정하는 눈동자 정보 검출부; 및
    상기 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정하는 입체 영상 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촬영부는,
    상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 소정의 시간 간격으로 교대로 점등되도록 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 광원 제어부; 및
    상기 교대로 점등되는 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 상기 관찰자를 촬영하여 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은, 적외선 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광원은 상기 카메라 렌즈 주위에 위치되어 상기 카메라의 촬영 축과 일치하도록 배치된 다수의 제1 램프를 포함하고, 상기 제2 광원은 상기 카메라 렌즈와 소정의 거리에 떨어진 곳에 배치된 다수의 제2 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 눈동자 정보 검출부는,
    상기 제1 영상으로부터 상기 제2 영상을 차분하여 차분된 영상을 생성하고, 상기 차분된 영상으로부터 상기 눈동자 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 눈동자 정보 검출부는, 상기 관찰자의 위치를 결정할 때, 상기 검출된 눈동자 정보에 기초하여 상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 계산하여 결정하고,
    상기 입체 영상 조정부는, 상기 결정된 거리에 따라 상기 입체 영상을 조정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입체 영상 조정부는, 상기 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키는 3D 영상 반전 처리부를 포함하고,
    상기 눈동자 정보 검출부는 상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 상기 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키도록 상기 3D 영상 반전 처리부를 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 입체 영상 조정부는, 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 쉬프트하는 3D 광학판 구동부를 포함하고,
    상기 눈동자 정보 검출부는, 상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 상기 관찰자의 미간 사이의 거리의 1/2 × 소정의 홀수인 정수에 비례하는 위치로 변동되었다고 결정하는 경우, 상기 3D 광학판을 쉬프트하도록 상기 3D 광학판 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학판 구동부는,
    상기 3D 광학판을 0.5 피치만큼 쉬프트하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 눈동자 정보 검출부는 소정의 시간 동안의 상기 눈 깜박임 횟수를 검출하고,
    상기 입체 영상 조정부는, 상기 검출된 눈 깜박임 횟수에 기초하여 시차를 조정하는 시차 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 눈동자 정보 검출부는,
    눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는지 결정하고, 상기 눈 깜박임 횟수가 상기 소정의 임계치를 초과하는 경우, 시차를 줄이도록 상기 시차 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조정된 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 포함하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입체 영상 표시 장치는 디지털 텔레비젼인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  14. 촬영 축과 동일 축 상에 위치되는 제1 광원 및 상기 촬영 축과 상이한 축 상에 위치되는 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 관찰자를 촬영함으로써 각각 제1 영상 및 제2 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 기초로 상기 관찰자의 눈동자 정보를 검출하는 단계;
    상기 검출된 눈동자 정보에 기초하여 관찰자의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 관찰자의 위치에 기초하여 디스플레이에 표시될 입체 영상을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  15. 제14항에 이어서, 상기 관찰자를 촬영하는 단계는,
    상기 제1 광원과 상기 제2 광원을 소정의 시간 간격으로 교대로 점등시키는 단계; 및
    상기 교대로 점등되는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빛을 이용하여 상기 관찰자를 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 눈동자 정보를 검출하는 단계는,
    상기 제1 영상에서 상기 제2 영상을 차분하여 차분 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 차분된 영상으로부터 상기 눈동자 정보를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 관찰자의 위치를 결정하는 단계는,
    상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 벗어난 거리를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 입체 영상을 조정하는 단계는,
    상기 결정된 거리에 따라 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키거나, 상기 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 쉬프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 상기 관찰자의 미간 사이의 거리에 비례한 위치로 변동되었다고 결정되는 경우, 디스플레이에 표시될 좌안용의 입체 영상과 우안용의 입체 영상을 반전시키고,
    상기 관찰자가 입체 영상을 인식할 수 있는 정시의 위치로부터 상기 관찰자 의 미간 사이의 거리의 1/2 × 소정의 홀수인 정수에 비례하는 위치로 변동되었다고 결정되는 경우, 상기 입체 영상을 광경로를 달리하여 제1 영상 및 제2 영상으로 분리하여 전달하는 3D 광학판을 쉬프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 3D 광학판을 쉬프트하는 단계는,
    상기 3D 광학판을 0.5 피치만큼 쉬프트하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 눈동자 정보를 검출하는 단계는, 소정의 시간 동안의 상기 눈 깜박임 횟수를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 눈 깜박임 횟수에 기초하여 입체 영상의 시차를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 눈 깜박임 횟수가 소정의 임계치를 초과하는지 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 입체 영상을 조정하는 단계는, 상기 눈 깜박임 횟수가 상기 소정의 임계치를 초과하는 경우, 상기 입체 영상의 시차를 줄이는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 입체 영상 표시 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 입체 영상 표시 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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