KR20070112597A - Method and apparatus of control of projecting an image by virtual camera - Google Patents

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Abstract

A method and an apparatus for adjusting a projected image using a virtual camera are provided to allow a user to watch an image with less distortion excluding the front of the screen. An image of virtual three-dimensional space including a screen with an original image displayed is captured by a virtual camera(S01). The image captured by the virtual camera is three-dimensionally converted to create a view port(S02). A request for changing the image is received from a user(S03). The view port is changed by using view conversion and/ or projection conversion according to the image change request and the changed view port is provided(S04). An image is projected on a screen by using the changed view port(S05).

Description

가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법 및 장치{Method and apparatus of control of projecting an image by virtual camera}Method and apparatus for adjusting projection image using virtual camera {Method and apparatus of control of projecting an image by virtual camera}

도 1은 본 발명에 따른 투사영상의 조정 과정을 보여주는 흐름도를 도시한다.1 is a flowchart illustrating a process of adjusting a projection image according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 투사영상의 조정 장치의 구성도를 도시한다.2 is a block diagram of an apparatus for adjusting a projection image according to the present invention.

도 3은 스크린에 투사할 원본영상을 예시한다. 3 illustrates an original image to be projected on a screen.

도 4는 프로젝터로 스크린에 영상을 투사하는 장면을 예시한다.4 illustrates a scene of projecting an image on a screen by a projector.

도 5는 원본영상이 표시된 스크린을 포함하는 가상의 3차원 공간을 가상카메라로 촬영하는 개념도를 도시한다. 5 is a conceptual diagram of photographing a virtual three-dimensional space including a screen on which an original image is displayed with a virtual camera.

도 6a는 영상의 크기를 확대한 예를 도시한다.6A illustrates an example in which the size of an image is enlarged.

도 6b는 영상의 크기를 축소한 예를 도시한다.6B illustrates an example of reducing the size of an image.

도 6c는 영상의 위치를 변경한 예를 도시한다.6C illustrates an example of changing the position of an image.

도 6d는 영상을 X축 회전한 예를 도시한다.6D shows an example in which the image is rotated on the X axis.

도 6e는 영상을 Y축 회전한 예를 도시한다.6E illustrates an example in which the image is rotated on the Y axis.

도 6f는 영상을 Z축 회전한 예를 도시한다.6F illustrates an example of rotating the image on the Z axis.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 영상투사부10: video projection unit

20: 원본영상지원부20: Original video support

30: 가상카메라30: virtual camera

40: 영상변경부40: image change unit

50: 사용자인터페이스부50: user interface unit

60: 제어부60: control unit

70: 스크린70: screen

80: 원본영상80: original image

100: 프로젝터100: projector

본 발명은 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로젝터(Projector)를 이용한 영상의 투사에 있어 프로젝터를 손으로 움직이거나 내부 하드웨어를 변경하지 않고, 가상카메라 개념을 이용하여 투사된 영상의 크기와 공간에서의 위치를 자유롭게 변경하고, 또한 사용자 시선에 맞도록 투사영상을 회전하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for adjusting a projected image using a virtual camera. More particularly, the present invention relates to a virtual camera concept without moving a projector by hand or changing an internal hardware in projecting an image using a projector. The present invention relates to a method and apparatus for freely changing the size and position of a projected image by using the same, and rotating the projected image to suit a user's gaze.

오늘날과 같은 정보화 사회에서는 고도로 복합화된 정보가 대량으로 생산되 고 있으며, 한편으로는 정보 전송기술도 급속히 발달하고 있다. 이에 따라 대용량 영상정보를 표시할 수 있는 디스플레이의 필요성이 증대되었고, 고해상도화, 대화면화, 경량화 등을 위한 다각적인 디스플레이 연구가 활발히 진행되고 있다. In today's information society, highly complex information is produced in large quantities, and information transmission technology is rapidly developing. Accordingly, the necessity of a display capable of displaying a large amount of image information has increased, and various display studies for high resolution, large screen, and lightweight have been actively conducted.

특히, 그 동안 영상정보 디스플레이어로서의 절대적인 역할을 수행해 온 기존의 TV는 위치와 방향이 고정적이기 때문에 화면을 보기 위해서 사용자는 동작범위를 제한해야하고 자세 또한 자유롭지 못하였는데, 이러한 문제점을 해결하기 위한 이동이 가능하며 대형화면을 제공할 수 있는 투사형 디스플레이 시스템의 개발이 두드러지고 있으며, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 DLP(Digital Light Processing) 등을 이용한 프로젝터의 개발 및 그 보급이 급격하게 증가하고 있다.In particular, the conventional TV, which has played an absolute role as an image information displayer, has a fixed position and orientation, so that the user has to limit the range of motion and the posture is not free to view the screen. The development of a projection display system capable of providing a large screen is possible, and the development and spread of projectors using liquid crystal display (LCD) or digital light processing (DLP) are rapidly increasing.

또한 이 같은 투사형 디스플레이 시스템의 활용도 증가를 위한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 특히 무선, 초소형/초경량 프로젝터와 거울을 이용하여 짧은 투사거리에도 대형화면을 제공하는 프로젝터는 현재 시장에서 큰 호응을 얻고 있다. 한편 스크린이나 프로젝터가 지면과 평행하지 않을 경우 발생하는 영상의 키스톤(keystone) 왜곡을 보정하는 여러 가지 기술이 개발되어, 현재 프로젝터 제품에 널리 적용되어 시판되고 있다.In addition, the development of technology for increasing the utilization of such a projection display system is being actively made. In particular, projectors that provide large screens with short throw distances using wireless, ultra-compact and ultra-lightweight projectors and mirrors are gaining popularity in the market. Meanwhile, various techniques for correcting keystone distortion of an image generated when a screen or a projector is not parallel to the ground have been developed, and are widely applied to commercially available projector products.

그러나, 상술한 종래의 프로젝터 영상투사 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. However, the conventional projector image projection method described above has the following problems.

첫째, 투사영상의 크기와 공간에서의 투사영상의 위치 조절을 위해 프로젝터를 직접 이동시켜야 한다. 즉, 사용자는 투사가 가능한 빈 공간을 찾아 정면에 프로젝터를 위치시켜야하므로 투사영상의 크기와 위치 조절을 위해 프로젝터를 움직 이는 수고를 해야 한다.First, the projector must be moved directly to adjust the size of the projected image and the position of the projected image in space. In other words, the user must find the empty space that can be projected and place the projector in front so that the user needs to move the projector to adjust the size and position of the projected image.

둘째, 프로젝터가 특정 위치에 놓여지면 투사영상의 위치와 방향이 고정적이기 때문에 사용자 시선과 자세가 제한된다. 일단 벽면이나 스크린에 투사할 위치를 정하고 그 표면에 맞도록 프로젝터 위치와 방향을 설정하고 나면 사용자는 스크린 정면에 자리를 잡아야 한다. 그렇지 않고 옆이나 아래와 같이 사용자 위치가 스크린의 정면에서 비켜날수록 왜곡이 심한 영상을 볼 수 밖에 없다.Second, when the projector is placed at a specific position, the position and direction of the projection image are fixed, thereby limiting the user's gaze and posture. Once you have positioned the wall or screen to project and set the projector position and orientation to match the surface, you must position yourself in front of the screen. Otherwise, as the user's position moves away from the front of the screen as shown on the side or below, the image is severely distorted.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 위치에 적합하게 투사영상의 크기, 위치, 회전을 자유조정 할 수 있도록 하여 프로젝터를 이동하거나 내부 하드웨어를 변경하여야 하는 불편을 제거하는 것이다.The present invention is to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to move the projector or change the internal hardware to freely adjust the size, position, and rotation of the projection image to suit the user's position. It is to eliminate the inconvenience.

본 발명의 또 다른 목적은, 스크린 정면 외의 위치에서도 왜곡이 적은 영상을 볼 수 있게 하여, 프로젝터 설치장소의 넓이 및 형상의 제약에서 벗어날 수 있도록 하는 것이다.Still another object of the present invention is to make it possible to view an image with less distortion even at a position outside the front of the screen, so as to escape the constraints of the width and shape of the projector installation location.

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 한 특징에 의한 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법은, 투사영상의 조정방법에 있어서, 원본영상이 표시된 스크린을 포함하는 가상의 3차원 공간을 가상카메라로 촬영하는 단계(a); 상기 가상카메라로 촬영된 영상을 3차원 변환하여 뷰포트를 작성하는 단계(b); 사용자로부터 영상변경요청을 입력받는 단계(c); 상기 영상변경요청에 따라 상기 뷰포트의 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여 변경된 상기 뷰포트를 제공하는 단계(d); 및 변경된 상기 뷰포트를 이용하여 상기 스크린에 영상을 투사하는 단계(e)를 포함한다. The present invention is to achieve the above object, the adjustment method of the projection image using a virtual camera according to an aspect of the present invention, in the adjustment method of the projection image, a virtual three-dimensional including a screen on which the original image is displayed Photographing the space with a virtual camera (a); (B) creating a viewport by three-dimensionally converting the image photographed by the virtual camera; (C) receiving an image change request from a user; (D) providing the modified viewport by changing the view transformation and / or projection transformation of the viewport according to the image change request; And (e) projecting an image on the screen by using the modified viewport.

바람직하게는, 상기 영상변경요청은 영상의 크기변경, 위치변경, 회전변경의 요청을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Preferably, the image change request may be characterized in that it comprises a request for changing the size of the image, change the position, rotation.

더욱 바람직하게는 상기 영상의 크기변경은, 확대 또는 축소 값을 요소로 갖는 확대 또는 축소변환행렬을 구해서 현재 투사영상의 투영변환행렬에 적용하여 수행하고; 상기 영상의 위치변경은, 평행이동량을 요소로 갖는 평행이동변환행렬을 구해서 상기 현재 투사영상의 투영변환행렬에 적용하여 수행하고; 상기 영상의 회전변경은, 회전량을 요소로 하는 회전변환행렬을 구해서, 상기 회전변환행렬의 전치행렬을 상기 현재 투사영상의 뷰변환행렬에 적용하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.More preferably, the size change of the image is performed by obtaining an enlargement or reduction transformation matrix having an enlargement or reduction value as an element and applying the same to the projection transformation matrix of the current projected image; Repositioning of the image is performed by obtaining a parallel shift transformation matrix having a parallel shift amount as an element and applying it to the projection transformation matrix of the current projected image; The rotation change of the image may be performed by obtaining a rotation transformation matrix having the rotation amount as an element and applying the transpose matrix of the rotation transformation matrix to the view transformation matrix of the current projected image.

또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 장치는, 투사영상의 조정장치에 있어서, 상기 영상을 상기 스크린에 투사하는 영상투사부; 상기 원본영상을 지원하는 원본영상지원부; 상기 가상의 3차원 공간을 촬영하는 상기 가상카메라; 상기 영상변경요청에 따라 상기 뷰포트의 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여, 변경된 상기 뷰포트를 제공하는 영상변경부; 상기 사용자의 조작신호를 입력하는 사용자 인터페이스부; 및 상기 사용자의 조작 신호에 따라 상기 영상투사부, 가상카메라 및 영상변경부를 제어하는 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adjusting a projection image using a virtual camera, the apparatus including: an image projection unit for projecting the image onto the screen; An original image support unit supporting the original image; The virtual camera photographing the virtual three-dimensional space; An image changer for changing the view transformation and / or projection transformation of the viewport according to the image change request to provide the changed viewport; A user interface unit for inputting a manipulation signal of the user; And a controller for controlling the image projector, the virtual camera, and the image changing unit according to the user's manipulation signal.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to preferred embodiments of the present invention.

도1은 본 발명에 따른 투사영상의 조정 과정을 보여주는 흐름도이고, 도3은 스크린에 투사할 원본영상을 예시한 것이다. 도4는 프로젝터로 스크린에 영상을 투사하는 장면을 예시한 것이며, 도5는 원본영상이 표시된 스크린을 포함하는 가상의 3차원 공간을 가상카메라로 촬영하는 개념도이다.1 is a flowchart illustrating a process of adjusting a projection image according to the present invention, and FIG. 3 illustrates an original image to be projected on a screen. 4 illustrates a scene of projecting an image on a screen by a projector, and FIG. 5 is a conceptual diagram of photographing a virtual three-dimensional space including a screen on which an original image is displayed.

도1에서 가상카메라 촬영단계(S01)는 원본영상(80)이 표시된 스크린(70)을 포함하는 가상의 3차원 공간을 가상카메라(30)를 이용하여 촬영하는 단계이다.In FIG. 1, the virtual camera photographing step S01 is a step of photographing a virtual three-dimensional space including the screen 70 on which the original image 80 is displayed using the virtual camera 30.

여기서 가상카메라(Virtual Camera)란, 실제로 존재하지 않는 가상의 개념적인 카메라를 말한다. Here, the virtual camera refers to a virtual conceptual camera that does not actually exist.

도4와 같이 프로젝터(100)와 스크린(70)을 설치하고 도2의 원본영상(80)을 스크린(70)에 투사하는 경우, 원본영상(80)이 투사된 스크린(70)을 포함한 가상의 3차원 공간을 상정하고, 이 가상공간을 바라보는 가상카메라(30)를 상정한다. 가상카메라(30)로 프로젝터(100) 전방의 가상적인 3차원 공간을 촬영하는데, 가상카메라(30)의 위치, 렌즈의 속성 등에 따라 다양하게 촬영된 영상을 얻게 된다. When the projector 100 and the screen 70 are installed as shown in FIG. 4 and the original image 80 of FIG. 2 is projected on the screen 70, the virtual image including the screen 70 on which the original image 80 is projected is projected. A three-dimensional space is assumed and a virtual camera 30 looking at this virtual space is assumed. The virtual camera 30 photographs a virtual three-dimensional space in front of the projector 100, and variously captured images are obtained according to the position of the virtual camera 30, the properties of the lens, and the like.

도5에서와 같이 3차원 공간상에서 가상카메라(30)는 원점인 (0,0,0)에 위치시키고, 디스플레이 할 원본영상(80)은 좌표 (0,0,1)에 위치시켜서, 각각을 3차원 좌표로 표현할 수 있다. As shown in FIG. 5, the virtual camera 30 is positioned at (0,0,0), which is the origin, and the original image 80 to be displayed is positioned at coordinates (0,0,1), in a three-dimensional space. Can be expressed in three-dimensional coordinates.

3차원 변환단계(S02)는, 가상카메라 촬영단계(S01)에서 촬영한 가상의 3차원 영상을 3차원 변환을 하여 뷰포트를 작성하는 단계이다. 3차원 공간을 촬영한 영상자료들을 2차원의 스크린이나 모니터 등에 표시하기 위하여 3차원 변환을 하는 것이다. 3차원 변환은 개체들의 위치를 결정하는 세계변환(world transformation), 카메라 위치를 결정하는 뷰변환(view transformation), 3차원 좌표계를 2차원 좌표계로 바꾸는 투영변환(projection transformation)으로 진행되며, 마지막으로 이러한 정보들을 픽셀로 매핑하여 뷰포트를 작성한다. The three-dimensional transformation step S02 is a step of creating a viewport by performing three-dimensional transformation on the virtual three-dimensional image photographed in the virtual camera photographing step S01. In order to display image data photographed in 3D space on a 2D screen or a monitor, 3D transformation is performed. The three-dimensional transformation consists of a world transformation that determines the position of objects, a view transformation that determines the position of the camera, and a projection transformation that transforms the three-dimensional coordinate system into a two-dimensional coordinate system. Create a viewport by mapping this information to pixels.

영상변경요청 입력단계(S03)는, 사용자가 지시하는 대로 영상을 변경하여 투사할 것을 요청하는 단계이다. 사용자는 투사영상의 크기를 확대 또는 축소하도록 요청하거나, 투사영상의 위치를 상하 또는 좌우로 이동하도록 요청할 수 있다. 또한 사용자가 스크린의 정면에서 벗어난 측면에 위치한 경우에는 사용자가 왜곡 없는 영상을 인식할 수 있도록 투사영상을 회전하도록 요청할 수 있다.The image change request input step S03 is a step of requesting to change and project an image as instructed by a user. The user may request to enlarge or reduce the size of the projected image or to move the position of the projected image up or down or left and right. In addition, when the user is located on the side away from the front of the screen, the user may request to rotate the projection image so as to recognize the image without distortion.

영상변경요청의 방법으로는, 조작기에 크기조정 모드, 위치조정 모드, 회전 모드의 메뉴를 두고, 조정 모드의 종류 또는 조정의 정도를 선택하거나 직접 입력하게 하는 방법 등이 가능할 것이다. 또한 크기조정, 위치조정, 회전을 하나씩 선택하거나 둘 이상을 복합적으로 요청할 수도 있다. As an image change request method, a menu of a resize mode, a position adjustment mode, and a rotation mode may be provided in the manipulator, and a method of selecting or directly inputting the type of adjustment mode or the degree of adjustment may be performed. You can also choose to resize, position, rotate, or request more than one.

영상변경요청에 사용되는 기구는, 마우스, 리모콘, 컨트롤러 등이 광범위하게 이용될 수 있다. 스크린에 투사된 영상이 컴퓨터 모니터 등에도 동시에 디스플레이 되는 경우에는, 컴퓨터 등에 연결된 마우스를 이동하여 정한 커서의 위치를 가상카메라의 위치로 하여 투사영상을 변경하도록 할 수도 있다. 여기서 마우스의 이동은 사실상 크기조정, 위치조정, 회전의 조정 모드의 종류 및 조정의 정도를 일괄하여 지시하는 기능을 한다.As a mechanism used for the image change request, a mouse, a remote controller, a controller, and the like can be widely used. When the image projected on the screen is simultaneously displayed on a computer monitor or the like, it is also possible to change the projection image by moving the mouse connected to the computer or the like by setting the position of the cursor as the position of the virtual camera. In this case, the movement of the mouse functions as a function of collectively indicating the type of adjustment mode and the degree of adjustment of the size adjustment, position adjustment, and rotation.

영상변경요청에 사용되는 기구는, 리모콘과 같은 기존 가전기기 컨트롤러에 본 발명의 영상변경요청 기능 모듈을 추가하여 제공될 수도 있다.The mechanism used for the image change request may be provided by adding the image change request function module of the present invention to an existing home appliance controller such as a remote controller.

뷰변환투영변환 변경단계(S04)는 가상카메라로 원본영상을 촬영하여 작성한 뷰포트에 매핑된 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여 사용자 위치에 맞게 변경된 뷰포트를 제공하는 단계이다. The view conversion projection conversion change step (S04) is a step of providing a viewport changed according to a user position by changing a view conversion and / or projection conversion mapped to a viewport created by photographing an original image with a virtual camera.

3차원 공간을 바라보는 가상카메라(30)는 스크린을 바라보는 사용자의 눈을 가정하는 것이므로, 영상변경요청단계(S03)에서 사용자가 자신의 위치에 따라 투사영상의 크기조정, 위치조정, 회전의 모드 종류 및 조정 정도를 지정하는 것은, 결국 가상카메라(30)의 위치 및 속성을 지정하는 것과 같은 효과이다. 또한 가상카메라(30)의 위치 및 속성을 변경한다 함은, 현재 투사영상의 뷰포트에 매핑된 뷰변환 및/또는 투영변환의 행렬값을 변경하여 새로운 뷰포트를 제공하는 것을 의미한다. 여기서 현재 투사영상이란, 영상변경요청 시점에 스크린에 표시된 영상장면을 말하는 것으로서, 최초의 영상변경요청인 경우에는 원본영상이 표시된 스크린을 가상카메라로 촬영한 것이며, 이후의 영상변경요청인 경우에는 그 시점까지의 영상변경요청이 반영되어 변경된 영상장면을 말한다. Since the virtual camera 30 looking at the three-dimensional space assumes the eyes of the user looking at the screen, in the image change request step (S03), the user adjusts the size, position, and rotation of the projection image according to his position. Specifying the mode type and the adjustment degree has the same effect as specifying the position and the attribute of the virtual camera 30 after all. In addition, changing the position and the attribute of the virtual camera 30 means that a new viewport is provided by changing the matrix value of the view transformation and / or projection transformation mapped to the viewport of the current projection image. Here, the current projection image refers to an image scene displayed on the screen at the time of the image change request. In the case of the first image change request, the screen on which the original image is displayed is taken by a virtual camera. Refers to the changed video scene reflecting the request for changing the video up to the point in time.

투사영상의 조정 모드의 종류, 즉 크기조정인지, 위치조정인지, 회전인지에 따라서 뷰변환 또는 투영변환의 변경방법이 다르다. The method of changing the view transformation or projection transformation differs depending on the type of adjustment mode of the projected image, i.e. resizing, positioning, or rotation.

첫 번째 크기조정의 경우는, 마우스 등으로 입력된 확대/축소 값을 요소로 갖는 확대/축소 변환행렬, S‘(수학식 1-1)를 구성하고 이를 현재 투사영상의 투영변환행렬(수학식 1-2), M에 곱하고 그 곱한 결과 행렬, M'로 M을 대체한다(수학식 1-3). 이로써 투사영상의 크기가 확대/축소된다. 여기서 는 X, Y축에 동일하게 적용될 확대/축소값을 의미한다. M은 현재 장면에 적용되어 있는 확대/축소 변환, Sm, 평행이동 변환, Tm, 회전 변환, Rm이 결합된 투영변환행렬이다.In the case of the first resizing, a zoom conversion matrix, S '(Equation 1-1) having a zoom value input by a mouse or the like as an element, is constructed and the projection conversion matrix of the current projection image (Equation 1) 1-2), multiply M and replace M with the result matrix, M '(Equation 1-3). This enlarges / reduces the size of the projected image. Where is the zoom value to be applied to the X and Y axes. M is a projection transformation matrix that combines the zoom transformation, S m , translation transformation, T m , rotation transformation, and R m applied to the current scene.

Figure 112006035490618-PAT00001
(수학식 1-1)
Figure 112006035490618-PAT00001
(Equation 1-1)

Figure 112006035490618-PAT00002
(수학식 1-2)
Figure 112006035490618-PAT00002
(Equation 1-2)

Figure 112006035490618-PAT00003
(수학식 1-3)
Figure 112006035490618-PAT00003
(Equation 1-3)

두 번째 위치조정의 경우는, 마우스 등으로 입력된 평행 이동량을 요소로 갖는 평행이동 변환행렬(수학식 2-1)을 구성하고 이를 현재 투사영상의 투영변환행렬, M에 적용하고 그 결과 행렬, M'로 M을 대체한다(수학식 2-2). 이로써 투사영상의 위치가 상하좌우로 이동한다. 여기서

Figure 112006035490618-PAT00004
는 각각 X, Y축에 대한 이동값을 의미한다.In the case of the second position adjustment, a parallel shift transformation matrix (Equation 2-1) having the amount of parallel movement input by a mouse or the like as an element is constructed and applied to the projection transformation matrix M of the current projected image, and as a result, the matrix, Replace M with M '(Equation 2-2). This moves the position of the projected image up, down, left and right. here
Figure 112006035490618-PAT00004
Denotes a shift value about the X and Y axes, respectively.

Figure 112006035490618-PAT00005
(수학식 2-1)
Figure 112006035490618-PAT00005
(Equation 2-1)

Figure 112006035490618-PAT00006
(수학식 2-2)
Figure 112006035490618-PAT00006
(Equation 2-2)

세 번째 회전의 경우는, 마우스 등으로부터 입력된 현재 사용자 시선방향을 나타내는 가상 카메라 벡터를 이용해 뷰변환 행렬을 생성한다. 가상 카메라 벡터는

Figure 112006035490618-PAT00007
로 구성되며,
Figure 112006035490618-PAT00008
를 각각 카메라의 위치, 우향, 상향, 전방 벡터라고 하면 뷰 변환행렬 V'가 구성된다(수학식 3-1). V'의 전치행렬로 현재 장면의 뷰변환행렬 V를 대체한다(수학식 3-2). 이로써 투사영상이 사용자 시선방향에 맞게 변환된다.In the case of the third rotation, a view transformation matrix is generated using a virtual camera vector representing the current user's gaze direction input from a mouse or the like. Virtual camera vector
Figure 112006035490618-PAT00007
Consists of,
Figure 112006035490618-PAT00008
If is the position, right, up, and forward vector of the camera, respectively, the view transformation matrix V 'is constructed (Equation 3-1). The transpose matrix of V 'replaces the view transformation matrix V of the current scene (Equation 3-2). This converts the projected image according to the user's line of sight.

Figure 112006035490618-PAT00009
(수학식 3-1)
Figure 112006035490618-PAT00009
(Equation 3-1)

Figure 112006035490618-PAT00010
(수학식 3-2)
Figure 112006035490618-PAT00010
(Equation 3-2)

변경된 영상 투사단계(S05)는, 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여 작성한 새로운 뷰포트에 의하여 변경된 영상을 스크린(70)에 투사하는 단계이다.The modified image projection step S05 is a step of projecting the image changed by the new viewport created by changing the view transformation and / or projection transformation onto the screen 70.

도6a는 사용자가 투사영상의 확대를 요청한 한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상보다 확대된 영상이 스크린에 투사된 모습이다.6A shows an image in which an enlarged image is projected onto the screen when the user requests an enlargement of the projected image.

도6b는 사용자가 투사영상의 축소를 요청한 한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상보다 확대된 영상이 스크린에 투사된 모습이다.6B shows an image in which an enlarged image is projected onto the screen when the user requests a reduction of the projected image.

도6c는 사용자가 투사영상의 위치조정을 요청한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상을 우측 및 하측으로 평행이동시킨 영상이 스크린에 투사된 모습니다.Fig. 6C shows an image in which the first image shown by the dotted line is moved to the right and the bottom in parallel when the user requests the position adjustment of the projected image.

도6d는 사용자가 스크린 아래에 위치하여 투사영상의 회전을 요청한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상을 X축 회전시킨 영상이 스크린에 투사된 모습니다.Fig. 6D shows an image in which the first image shown by the dotted line is rotated on the X-axis and projected on the screen when the user requests the rotation of the projected image positioned below the screen.

도6d는 사용자가 스크린 좌측면에 위치하여 투사영상의 회전을 요청한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상을 Y축 회전시킨 영상이 스크린에 투사된 모습이다.FIG. 6D is a view in which an image of Y-axis rotation of the first image, which is indicated by a dotted line, is projected onto the screen when the user requests the rotation of the projection image located on the left side of the screen.

도6e는 사용자가 시계방향의 비스듬한 자세로 위치하여 투사영상의 회전을 요청한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상을 Z축 회전시킨 영상이 스크린에 투사된 모습이다.FIG. 6E illustrates an image in which an image of Z-axis rotation of the first image, which is indicated by a dotted line, is projected on the screen when the user is located in a clockwise oblique position and requests rotation of the projection image.

투사영상을 위치조정을 요청한 경우에 점선으로 표시된 최초의 영상을 우측 및 하측으로 평행이동시킨 영상이 스크린에 투사된 모습니다. 는 도6c와 같이 최초의 영상보다 축소된 영상이 스크린에 투사된다.When the projection image is requested to be repositioned, the image on which the first image, which is indicated by the dotted line, is moved to the right and the lower side is projected on the screen. As shown in Fig. 6C, a reduced image than the first image is projected on the screen.

한편, 본 발명은 가상카메라 촬영단계(S01), 3차원변환단계(S02), 영상변경요청 입력단계(S03), 뷰변환투영변환 변경단계(S04), 변경된 영상 투사단계(S05) 후에 시청자가 계속하여 영상변경을 요청하는 경우에는, 영상변경요청 입력단계(S03), 뷰변환투영변환 변경단계(S04), 변경된 영상 투사단계(S05)를 반복하여 수행할 수 있다. On the other hand, the present invention is the viewer after the virtual camera shooting step (S01), three-dimensional conversion step (S02), image change request input step (S03), view conversion projection conversion change step (S04), the changed image projection step (S05) When the image change request is continuously performed, the image change request input step S03, the view conversion projection conversion change step S04, and the changed image projection step S05 may be repeatedly performed.

도2는 본 발명에 따른 투사영상의 조정 장치를 보여주는 구성도이다.2 is a block diagram showing an apparatus for adjusting a projection image according to the present invention.

도2에 도시된 장치는 영상투사부(10), 원본영상지원부(20), 가상카메라(30), 영상변경부(40), 사용자 인터페이스부(50) 및 제어부(60)로 구성되며, 이들로 구성된 투사영상의 조정 장치는 스크린(70)에 영상을 투사한다.The apparatus shown in FIG. 2 includes an image projector 10, an original image support unit 20, a virtual camera 30, an image change unit 40, a user interface unit 50, and a controller 60. The adjusting device of the projected image configured to project the image on the screen 70.

영상투사부(10)는 원본영상지원부(20)로부터 원본영상정보를 전달받거나 영상변경부(40)로부터 변경된 영상정보를 전달받아서, 빛을 투사하여 스크린(70) 위에 영상을 표시한다. 영상투사부(10)는 스크린(70) 위의 영상이 왜곡되면 사다리형 정정 등을 행하여 프로젝터(100)와 스크린(70)의 기준면에 대한 경사각에 따른 이미지 왜곡을 정정하는 기능도 아울러 수행할 수 있다.The image projector 10 receives original image information from the original image support unit 20 or receives changed image information from the image changing unit 40 to project light to display an image on the screen 70. If the image on the screen 70 is distorted, the image projection unit 10 may also perform a function of correcting image distortion according to an inclination angle with respect to the reference plane of the projector 100 and the screen 70 by performing ladder-type correction. have.

원본영상지원부(20)는 외부 장치로부터 수신 받은 영상정보 또는 자체에 저장된 영상정보를 영상투사부(10)에 전달하며, 가상카메라(30)에 원본영상(80)을 지원하여 가상카메라(30)가 가상공간을 촬영할 수 있게 한다.The original image support unit 20 transmits the image information received from the external device or the image information stored in itself to the image projector 10, and supports the original image 80 to the virtual camera 30 to support the virtual camera 30. Allows you to shoot virtual space.

원본영상지원부(20)는 외부 장치로부터 영상정보를 수신받기 위한 접속 하드웨어 및 이를 저장하기 위한 메모리소자로 구성될 수 있다.The original image support unit 20 may be configured as a connection hardware for receiving image information from an external device and a memory device for storing the same.

가상카메라(30)는 실제로 존재하지 않는 가상의 개념적인 카메라로서, 프로젝트 (100) 전방의 3차원 공간을 촬영한다. 이때 프로젝트 (100) 전방의 3차원 공간이란, 원본영상(80)이 투사된 스크린(70)을 포함한 가상적인 3차원공간을 말한다. The virtual camera 30 is a virtual conceptual camera that does not actually exist, and photographs a three-dimensional space in front of the project 100. In this case, the three-dimensional space in front of the project 100 refers to a virtual three-dimensional space including the screen 70 on which the original image 80 is projected.

가상카메라(30)는 수치로서 카메라를 조작하도록 하여 물리적인 조건의 제약을 받지 않는다. 사용자 인터페이스부(50)를 통하여 입력된 영상변경요청에 따라 카메라의 위치 및 렌즈 속성 등을 수치변경의 방법으로 조작한다.The virtual camera 30 operates the camera as a numerical value so that it is not limited by physical conditions. According to the image change request input through the user interface unit 50, the position of the camera, the lens properties, and the like are manipulated by a numerical method.

영상변경부(40)는 원본영상(80) 및 사용자의 영상변경요청에 따라 조작된 가상카메라(30)의 수치정보를 종합하여 원본영상(80)을 변경한다.The image changing unit 40 changes the original image 80 by combining the original image 80 and the numerical information of the virtual camera 30 operated according to the image change request of the user.

투사영상의 조정 모드의 종류, 즉 크기조정인지, 위치조정인지, 회전인지에 따라서 변경방법이 다르다. The change method differs depending on the type of adjustment mode of the projected image, i.e., size, position or rotation.

영상변경요청이 크기조정의 요청인 경우에는, 마우스 등으로 입력된 확대/축소 값을 요소로 갖는 확대/축소 변환행렬을 구성하고 이를 현재 투사영상의 투영변환행렬에 적용한다. 이로써 투사영상의 크기가 확대/축소된다. When the image change request is a request for resizing, a zoom transformation matrix having a zoom value input by a mouse or the like as an element is constructed and applied to the projection transformation matrix of the current projected image. This enlarges / reduces the size of the projected image.

영상변경요청이 위치조정의 요청인 경우에는, 마우스 등으로 입력된 평행 이동량을 요소로 갖는 평행이동 변환행렬을 구성하고 이를 현재 투사영상의 투영변환행렬에 적용한다. 이로써 투사영상의 위치가 상하좌우로 이동한다. When the image change request is a request for position adjustment, a parallel shift transformation matrix having a parallel shift amount input by a mouse or the like as an element is constructed and applied to the projection transformation matrix of the current projected image. This moves the position of the projected image up, down, left and right.

영상변경요청이 회전의 요청인 경우에는, X, Y, Z 세 개 축으로 투사영상을 회전함으로써 사용자 시선방향에 가장 적합한 방향을 설정할 수 있다. 각 축에 대해 입력되는 회전량을 요소로 하는 회전 변환행렬을 구성하고 이 변환행렬의 전치행렬을 현재 투사영상의 뷰변환행렬에 적용한다. When the image change request is a request for rotation, the most suitable direction for the user's gaze direction can be set by rotating the projection image on three axes X, Y, and Z. A rotation transformation matrix is constructed using the rotation amount input for each axis, and the transpose matrix of the transformation matrix is applied to the view transformation matrix of the current projected image.

사용자인터페이스부(50)는 사용자의 영상변경요청을 입력받는 기능을 한다. 마우스 리모콘, 컨트롤러 등이 이용될 수 있으며, 또한 이들과 유선, 무선으로 결합한 장치로 구성될 수도 있다. 특히 리모콘과 같은 기존의 가전기기 컨트롤러에 본 발명의 영상변경요청 기능 모듈이 추가된 형태도 가능하다.The user interface unit 50 serves to receive an image change request of the user. A mouse remote controller, a controller, or the like can be used, and can also be configured as a device combined with these wired or wireless. In particular, the image change request function module of the present invention may be added to an existing home appliance controller such as a remote controller.

사용자인터페이스부(50)는 사용자에게 메뉴를 제시하여 크기조정, 위치조정, 회전의 조정 모드의 종류 및 조정의 정도를 선택 또는 입력하게 하는 형태로 구성될 수 있다. 또한 스크린(70)에 투사된 영상을 컴퓨터 모니터 등에 동시에 디스플레이 하고, 마우스로 클릭하여 가상카메라(30)의 위치를 직접 정하게 하는 형태로 구성될 수도 있다. 이때 마우스의 이동은 사실상 크기조정, 위치조정, 회전의 조정 모드의 종류 및 조정의 정도를 일괄하여 지시하는 기능을 한다.The user interface unit 50 may be configured to present or provide a menu to the user so as to select or input the type of adjustment mode and the degree of adjustment of the size adjustment, position adjustment, and rotation. In addition, the image projected on the screen 70 may be simultaneously displayed on a computer monitor or the like and may be configured to directly determine the position of the virtual camera 30 by clicking with a mouse. At this time, the movement of the mouse actually functions to collectively instruct the type of adjustment mode, size of adjustment, position adjustment, and rotation.

제어부(60)는 사용자인터페이스부(50)를 통하여 입력된 영상변경요청이 영상의 조정을 필요로 하지 않는 경우에는 영상투사부(10)를 제어하여 원본영상을 스크린에 투사하게 한다. 영상변경요청이 영상의 조정을 필요로 하는 경우에는 가상카메라(30) 및 영상변경부(40)를 제어하여 시청자의 위치에 적합하게 영상을 변경하여 스크린(70)에 투사하게 한다.If the image change request input through the user interface unit 50 does not require adjustment of the image, the controller 60 controls the image projector 10 to project the original image on the screen. When the image change request requires the adjustment of the image, the virtual camera 30 and the image changing unit 40 are controlled to change the image to suit the position of the viewer and project the image on the screen 70.

스크린(70)은 영상이 투사되는 면이다.The screen 70 is the side on which the image is projected.

한편, 영상투사부(10), 원본영상지원부(20), 가상카메라(30), 영상변경부(40), 사용자 인터페이스부(50) 및 제어부(60)로 구성된 투사영상 조정 장치는 프로젝터(100)의 일부로 구성될 수 있다. On the other hand, the projection image control unit 10, the original image support unit 20, the virtual camera 30, the image changing unit 40, the user interface unit 50 and the control unit 60, the projection image adjusting device is a projector (100). It can be composed of a part of).

본 발명에 의한 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법 및 장치는 본 발 명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용가능하다. 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위뿐만 아니라 그와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다. The method and apparatus for adjusting a projection image using a virtual camera according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. The embodiments and the drawings are only for the purpose of describing the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the scope of the present invention is not limited to the claims to be described later, the equivalent scope thereof. Should be judged.

본 발명에 의하면, 프로젝터를 이동하거나 내부 하드웨어를 변경하지 않고 투사영상의 크기, 위치, 방향을 자유롭게 조정할 수 있어, 프로젝터 이용을 훨씬 편리하게 한다는 효과가 있다.According to the present invention, the size, position, and orientation of the projected image can be freely adjusted without moving the projector or changing the internal hardware, thereby making the use of the projector much more convenient.

또한, 스크린 정면 외의 위치에서도 왜곡이 적은 영상을 볼 수 있으므로, 프로젝터 설지 장소 및 설치 위치에 대한 제약이 완화되었고, 사용자의 위치 및 자세도 자유로워진다.In addition, since the image with less distortion can be viewed even at a position outside the front of the screen, the restrictions on the projector installation location and installation location are relaxed, and the user's position and posture are also free.

나아가서, 투사영상이 소프트웨어적으로 조정되므로, 프로젝터 위치와 기울임의 정도를 사용자가 직접 손으로 조작하는 경우보다 세밀하게 투사영상을 조정할 수 있다.Furthermore, since the projection image is software-adjusted, the projection image can be finely adjusted than when the user directly manipulates the projector position and the degree of tilt.

Claims (6)

투사영상의 조정방법에 있어서,In the method of adjusting the projection image, 원본영상이 표시된 스크린을 포함하는 가상의 3차원 공간을 가상카메라로 촬영하는 단계(a);Photographing a virtual three-dimensional space including a screen on which an original image is displayed by using a virtual camera (a); 상기 가상카메라로 촬영된 영상을 3차원 변환하여 뷰포트를 작성하는 단계(b);(B) creating a viewport by three-dimensionally converting the image photographed by the virtual camera; 사용자로부터 영상변경요청을 입력받는 단계(c);(C) receiving an image change request from a user; 상기 영상변경요청에 따라 상기 뷰포트의 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여 변경된 상기 뷰포트를 제공하는 단계(d); 및(D) providing the modified viewport by changing the view transformation and / or projection transformation of the viewport according to the image change request; And 변경된 상기 뷰포트를 이용하여 상기 스크린에 영상을 투사하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법.And (e) projecting an image onto the screen by using the modified viewport. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계(c), 단계(d), 단계(e)를 순차적으로 더 반복하는 것을 특징으로 하는 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법.And repeating step (c), step (d) and step (e) sequentially. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 영상변경요청은 상기 영상의 크기변경, 위치변경, 회전변경의 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법.And the image change request includes a request for a size change, a position change, and a rotation change of the image. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 영상의 크기변경은, 확대 또는 축소 값을 요소로 갖는 확대 또는 축소변환행렬과 현재 투사영상의 투영변환행렬을 연산하여 구한 변경된 투영변환행렬을 이용하여 수행하고, The size change of the image is performed using an enlarged or reduced conversion matrix having an enlarged or reduced value as an element and a changed projection conversion matrix obtained by calculating a projection conversion matrix of the current projected image. 상기 영상의 위치변경은, 평행이동량을 요소로 갖는 평행이동변환행렬과 상기 현재 투사영상의 투영변환행렬을 연산하여 구한 상기 변경된 투영변환행렬을 이용하여 수행하고, The position change of the image is performed by using a parallel shift transformation matrix having a parallel shift amount as an element and the changed projection transformation matrix obtained by calculating a projection transformation matrix of the current projected image. 상기 영상의 회전변경은, 사용자 시선방향을 나타내는 가상 카메라 벡터를 이용하여 구한 뷰변환행렬의 전치행렬을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법.The rotation of the image is adjusted by using a transpose matrix of the view transformation matrix obtained by using a virtual camera vector indicating the user's line of sight. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 영상변경요청은 마우스, 리모콘, 컨트롤러 등을 이용하여 입력하는 것을 특징으로 하는 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 방법.The image change request is input by using a mouse, a remote controller, a controller, etc. The adjustment method of the projection image using a virtual camera. 투사영상의 조정장치에 있어서,In the adjusting device of the projection image, 상기 영상을 상기 스크린에 투사하는 영상투사부;An image projection unit for projecting the image onto the screen; 상기 원본영상을 지원하는 원본영상지원부;An original image support unit supporting the original image; 상기 가상의 3차원 공간을 촬영하는 상기 가상카메라;The virtual camera photographing the virtual three-dimensional space; 상기 영상변경요청에 따라 상기 뷰포트의 뷰변환 및/또는 투영변환을 변경하여, 변경된 상기 뷰포트를 제공하는 영상변경부;An image changer for changing the view transformation and / or projection transformation of the viewport according to the image change request to provide the changed viewport; 상기 사용자의 조작신호를 입력하는 사용자 인터페이스부; 및A user interface unit for inputting a manipulation signal of the user; And 상기 사용자의 조작신호에 따라 상기 영상투사부, 가상카메라 및 영상변경부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 가상카메라를 이용한 투사영상의 조정 장치.And a controller for controlling the image projector, the virtual camera, and the image changing unit according to the user's manipulation signal.
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