KR20120058802A - 3차원 위치／방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 위치／방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120058802A
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Abstract

차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법이 제공된다. 일 측면에 따른 3차원 위치 보정 장치는 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치와 3차원 방향 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득하고, 포인팅된 위치들과 추정된 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하고, 기준 위치와 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산하고, 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정한다.

Description

3차원 위치／방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법{Apparatus and method for calibrating 3D Position in 3D position/orientation tracking system}
기술분야는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동하는 물체 또는 대상의 3차원 위치와 방향을 추정하는 기술은 종래 영화, Graphics/Animation 산업 등에서 고가/대형 모션 캡쳐 장비를 이용하여 3차원 공간 내 물체 및 인체, 동물 등의 움직임을 센싱 하는데 주로 활용되어 왔다.
하지만, 게임 산업 관련 CE(Consumer Electronics)향 모션 센싱 기술이 주목을 받기 시작하면서 저가/소형 모션 캡쳐를 통한 3차원 위치 및 방향 추정 방법이 많이 개발되었다.
정확한 3차원 위치를 추정하기 위해서는 3차원 위치의 보정이 필요하다.
터치 패널(Touch Panel)과 같이 대상 인터페이스 장치가 2차원 평면 상에서 접촉을 통해 동작을 하는 경우는 비교적 정확하게 기준 포인트의 터치를 통해 위치 보정이 용이하다. 그러나, 3차원 공간상에서 위치/방향 추정을 하는 시스템의 경우는 별도의 기준 정보를 제공하는 고정밀 시스템을 이용하지 않고는 보정을 하기가 어렵다는 한계를 가지고 있다.
일 측면에 있어서, 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들을 생성하는 빔 생성부와, 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 위치 추정부와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 방향 추정부와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득하는 포인팅 위치 획득부와, 상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 기준 위치 생성부와, 상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산하는 오차 계산부 및 상기 오차를 이용해서 상기 위치 추정부를 통해 추정하는 3차원 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치가 제공된다.
이때, 상기 방향 추정부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향의 궤적을 추정하고, 상기 포인팅 위치 획득부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔들을 통해 포인팅된 궤적을 획득하고, 상기 기준 위치 생성부는 상기 포인팅된 궤적들과 추정된 상기 3차원 방향의 궤적들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성할 수 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 포인트들을 동시 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 직선들을 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 직선들을 따라 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 위치 획득부는, 기준 포인트들을 디스플레이 하는 디스플레이 장치로부터 상기 기준 포인트들의 위치를 수신하고 상기 기준 포인트들의 위치를 상기 포인팅된 위치들로 획득할 수 있다.
이때, 상기 포인팅 위치 획득부는, 레이저 빔이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서로부터 상기 포인팅된 위치들을 수신할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 하나의 레이저 빔을 생성하는 빔 생성부와, 적어도 3번 이상의 포인팅 이벤트를 감지하는 이벤트 감지부와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 위치 추정부와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 방향 추정부와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔에 의해 포인팅된 위치를 획득하는 포인팅 위치 획득부와, 상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 기준 위치 생성부와, 상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치들을 이용해서 오차를 계산하는 오차 계산부 및 상기 오차를 이용해서 상기 위치 추정부를 통해 추정하는 3차원 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치가 제공된다.
이때, 상기 방향 추정부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향의 궤적을 추정하고, 상기 포인팅 위치 획득부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 포인팅된 궤적을 획득하고, 상기 기준 위치 생성부는 상기 포인팅된 궤적들과 추정된 상기 3차원 방향의 궤적들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성할 수도 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 레이저 빔으로 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 포인트를 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 디스플레이 장치에서 출력되는 직선을 상기 레이저 빔으로 직선을 따라 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 위치 획득부는, 기준 포인트를 디스플레이 하는 디스플레이 장치로부터 상기 기준 포인트의 위치를 수신하고 상기 기준 포인트의 위치를 상기 포인팅된 위치로 획득할 수 있다.
이때, 상기 포인팅 위치 획득부는, 레이저 빔이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서로부터 상기 포인팅된 위치를 수신할 수 있다.
일 측면에 있어서, 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 단계와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득하는 단계와, 상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 단계와, 상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산하는 단계 및 상기 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정하는 단계를 포함하는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법이 제공된다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 포인트들을 동시 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 직선들을 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 직선들을 따라 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 단계와, 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 레이저 빔에 의해 포인팅된 위치를 획득하는 단계와, 상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계에서 상기 포인팅된 위치를 획득하는 단계를 적어도 3번 이상 반복하는 단계와, 상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 단계와, 상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치들을 이용해서 오차를 계산하는 단계 및 상기 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정하는 단계를 포함하는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법이 제공된다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 상기 레이저 빔으로 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 포인트를 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
이때, 상기 포인팅 이벤트는, 디스플레이 장치에서 출력되는 직선을 상기 레이저 빔으로 직선을 따라 포인팅하는 이벤트일 수 있다.
본 발명은 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 대량 생산이나 제품 제작 공정상에서 발생할 수 있는 센서/Device간 성능 편차로 발생할 수 있는 3차원 위치의 오차를 보정해서 안정적인 센싱 성능을 확보할 수 있도록 해 준다.
도 1은 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 3차원 위치를 보정하기 위해 하나의 레이저 빔으로 포인팅하는 예를 도시한 도면,
도 3는 3차원 위치를 보정하기 위해 두개의 레이저 빔들로 포인팅하는 예를 도시한 도면,
도 4 3차원 위치 보정을 위한 포인팅 이벤트시 두개의 레이저 빔들로 포인팅하는 포인트 또는 직선의 예를 도시한 도면 및,
도 5는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 3차원 위치를 보정하는 위치 보정 장치(100)는 빔 생성부(120), 이벤트 감지부(130), 위치 추정부(140), 방향 추정부(150), 초기 보정부(160) 및 위치 보정부(170)를 포함한다.
빔 생성부(120)는 레이저 빔을 생성한다. 이때, 빔 생성부(120)는 하나의 레이저 빔을 생성할 수도 있고, 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들을 생성할 수도 있다. 여기서, 레이저 빔은 직진성을 가지는 광원을 나타낸다. 빔 생성부(120)는 레이저 빔을 생성하기 위해 적어도 하나 이상의 레이저 포인터 또는 레이저 다이오드(LD: Laser Diode)를 포함할 수 있다.
이벤트 감지부(130)는 포인팅 이벤트를 감지한다. 이벤트 감지부(130)는 일종의 입력장치로서 사용자의 입력을 감지한다. 사용자는 레이저 빔을 정확한 위치에 포인팅하고 포인팅을 했음을 알리는 이벤트를 입력을 통해 발생시킬 수 있다.
위치 추정부(140)는 원격 장치의 3차원 위치를 추정한다. 위치 추정부(140)는 카메라를 이용해서 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수도 있고, 적외선을 이용해서 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수도 있고, 관성 센서를 이용해서 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수도 있고, 적외선 신호의 지향 방향에 따른 수발광 신호 감쇄 특성을 이용해서 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수도 있다. 이때, 보정 장치(100)는 원격 장치 내부에 위치하는 것이 바람직하겠지만, 원격 장치 외부에 위할 수도 있다.
방향 추정부(150)는 원격 장치의 3차원 방향을 추정한다.
방향 추정부(150)는 관성센서를 통해 3차원 방향을 추정할 수 있다. 이때, 관성센서는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 조합으로 구성될 수 있다. 따라서, 관선센서를 통한 방향 추정은 초기 위치 보정을 위한 방향 추정에 적합하다고 할 수 있다.
초기 보정부(160)는 포인팅된 위치, 3차원 위치 및 3차원 방향의 정보들을 이용해서 현재 3차원 위치의 오차를 계산한다. 초기 보정부(160)는 포인팅 위치 획득부(162), 기준 위치 생성부(164) 및 오차 계산부(166)를 포함한다. 초기 보정부(160)는 빔 생성부(120)에서 출력하는 레이저 빔의 수에 따라 약간 다르게 동작한다.
우선, 빔 생성부(120)에서 출력하는 레이저 빔의 수가 하나 인 경우를 아래에서 도 2를 참조해서 살펴 보고자 한다. 도 2는 3차원 위치를 보정하기 위해 하나의 레이저 빔으로 포인팅하는 예를 도시한 도면이다. 도 2의 경우 보정 장치(100)는 원격 장치의 내부에 위치한다.
빔 생성부(120)에서 출력하는 레이저 빔의 수가 하나 인 경우, 3차원 위치를 보정하기 위해 원격 장치는 동일한 위치에서 방향만 바꾸면서 레이저 빔을 출력해서 포인팅 이벤트를 수행해야만 한다.
도 2를 참조하면, 포인팅 위치 획득부(162)는 디스플레이 장치(200)를 통해 기준 포인트(210, 220, 230, 240) 들이 순차적으로 포인팅 될 때마다 디스플레이 장치(200)로부터 기준 포인트(210, 220, 230, 240)들의 위치를 획득한다.
포인팅 위치 획득부(162)는 포인팅된 위치인 기준 포인트(210, 220, 230, 240)들의 위치를 디스플레이 장치(200)로부터 획득할 수도 있고, 레이저 빔이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서를 통해 획득할 수도 있다. 이때, 레이점 빔을 측정하는 센서는 디스플레이 장치(200)의 디스플레이 패널에 포함되도록 구성될 수 있다.
기준 위치 생성부(164)는 기준 포인트(210, 220, 230, 240)들의 위치와 포인팅 이벤트시 추정된 3차원 방향 정보들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성한다.
오차 계산부(166)는 기준 위치 생성부(164)에서 생성한 기준 위치와 위치 추정부(140)를 통해 추정된 3차원 위치를 간의 차이를 이용해서 오차를 계산한다.
다음으로, 빔 생성부(120)에서 출력하는 레이저 빔의 수가 2개 이상인 경우를 아래에서 도 3을 통해 살펴 보고자 한다. 도 3는 3차원 위치를 보정하기 위해 두개의 레이저 빔들로 포인팅하는 예를 도시한 도면이다. 도 3의 경우 보정 장치(100)는 원격 장치의 내부에 위치한다.
포인팅 위치 획득부(162)는 포인팅 이벤트가 감지되면 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들(P1, P2)을 획득한다. 포인팅 위치 획득부(162)는 포인팅된 위치들(P1, P2)들을 디스플레이 장치(300)로부터 획득할 수도 있고, 레이저 빔들이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서를 통해 획득할 수도 있다.
기준 위치 생성부(164)는 는 포인팅된 위치들(P1, P2)의 위치와 포인팅 이벤트시 추정된 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성한다.
기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 두개의 레이저 빔과 3차원 방향 간의 관계는 아래 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 회전에 의해 변환된 제1 레이저 빔이 향하고 있는 단위 벡터 이고,
Figure pat00003
는 회전에 의해 변환된 제2 레이저 빔이 향하고 있는 단위 벡터 이고,
Figure pat00004
는 기준값으로 회전이 발생하기 전 제1 레이저 빔이 향하고 있는 단위 벡터 이고,
Figure pat00005
는 기준값으로 회전이 발생하기 전 제2 레이저 빔이 향하고 있는 단위 벡터 이고,
Figure pat00006
은 회전 변환 행렬을 나타낸다.
Figure pat00007
은 아래 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, f은 roll의 회전각을 나타내고, q는 pitch의 회전각을 나타내고, y는 yaw의 회전각을 나타낸다.
포인팅된 위치(P1)가 (x1,0,z1)이고, 포인팅된 위치(P2)가 (x2,0,z2)이고, 계산하려는 기준 위치(Pt)가 (xt,yt,zt)이고, 원격 장치(100)와 P1 간의 거리를 d1으로 하고, 원격 장치(100)와 P2 간의 거리를 d2로 하면 아래 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다. 이때, 포인팅된 위치들(P1, P2)의 y축 값을 편이상 0으로 설정하였으나, 0이 아니어도 상관 없다.
Figure pat00009
그리고, <수학식 3>을 이용해서 연립 방정식을 풀면, 아래 <수학식 4>과 같이 기준 위치를 생성할 수 있다.
Figure pat00010
오차 계산부(166)는 기준 위치 생성부(164)에서 생성한 기준 위치와 위치 추정부(140)를 통해 추정된 3차원 위치를 간의 차이를 이용해서 오차를 계산한다.
한편, 빔 생성부(120)에서 출력하는 레이저 빔의 수가 2개 이상인 경우 포인팅 이벤트는 아래 도 4와 같이 발생할 수 도 있다.
도 4 3차원 위치 보정을 위한 포인팅 이벤트시 두개의 레이저 빔들로 포인팅하는 포인트 또는 직선의 예를 도시한 도면이다.
도 4의 (b) 또는 (c)와 같이 포인팅 이벤트가 직선으로 발생할 수 도 있다.
방향 추정부(150)는 포인팅 이벤트가 직선으로 발생하는 경우, 원격 장치의 3차원 방향의 궤적을 추정한다.
포인팅 위치 획득부(162)는 포인팅 이벤트가 직선으로 발생하는 경우, 레이저 빔들을 통해 포인팅된 궤적을 획득한다.
기준 위치 생성부(164)는 포인팅 이벤트가 직선으로 발생하는 경우, 포인팅된 궤적들과 추정된 3차원 방향의 궤적들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성한다.
다시 도 2를 참조하면, 위치 보정부(170)는 오차 계산부(166)를 통해 계산한 오차를 이용해서 실시간으로 위치 추정부(140)를 통해 추정하는 3차원 위치를 보정한다. 위치 보정부(170)는 오차를 차감하는 오프셋(offset) 보정을 하거나 오차를 이용한 스칼라 펙터(scale factor) 보정을 할 수도 있다.
오프셋 보정은 아래 <수학식 5>으로 나타내고, 스칼라 펙터 보정은 아래 <수학식 6>으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00011
여기서, (
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
)는 보정된 3차원 위치값이고, (x,y,z)는 보정전 3차원 위치값이고, (
Figure pat00015
)는 오차값이다.
Figure pat00016
여기서, (
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
)는 보정된 3차원 위치값이고, (x,y,z)는 보정전 3차원 위치값이고, (
Figure pat00020
)는 기준 위치를 생성하기 위해 포인팅 이벤트시 추정된 3차원 위치 값이고, (
Figure pat00021
)는 (
Figure pat00022
)와 기준위치 간의 차로 계산된 오차값이다.
제어부(110)는 위치 보정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(110)는 포인팅 위치 획득부(162), 기준 위치 생성부(164), 오차 계산부(166) 및 위치 보정부(170)의 기능을 수행할 수 있다. 제어부(110), 포인팅 위치 획득부(162), 기준 위치 생성부(164), 오차 계산부(166) 및 위치 보정부(170)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어부(110)는 포인팅 위치 획득부(162), 기준 위치 생성부(164), 오차 계산부(166) 및 위치 보정부(170) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 포인팅 위치 획득부(162), 기준 위치 생성부(164), 오차 계산부(166) 및 위치 보정부(170) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
동시에 출력하는 레이저 빔의 수가 2개 이상이 경우가 레이저 빔이 한 개인 경우 보다 정확한 3차원 위치를 추정할 수 있음으로 3차원 위치를 보정하는 방법은 레이저 빔이 2개 이상인 경우로 설명하고자 한다.
도 5는 3차원 위치/방향 추정 시스템에서 3차원 위치를 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면 보정 장치(100)는 510단계에서 포인팅 이벤트를 감지하면, 512단계에서 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득한다. 이때, 포인팅 이벤트는 적어도 2개의 레이저 빔으로 레이저 빔들의 개수에 대응하는 포인트들을 동시 포인팅하는 이벤트 일 수 있다. 또는, 포인팅 이벤트는 레이저 빔들의 개수에 대응하는 직선들을 레이저 빔들로 직선들을 따라 포인팅하는 이벤트 일 수 있다.
그리고, 보정 장치(100)는 514단계에서 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정한다.
그리고, 보정 장치(100)는 516단계에서 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 방향을 추정한다.
그리고, 보정 장치(100)는 517단계에서 포인팅 이벤트의 종료 여부를 확인한다. 포인팅 이벤트는 3차원 위치를 보정하기에 충분한 정보를 획득하면 종료된다. 포인팅 이벤트를 기설정한 횟수만큼 수행했는지 여부를 판단해서 종료 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 보정 장치(100)는 518단계에서 포인팅된 위치들과 추정된 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성한다.
그리고, 보정 장치(100)는 520단계에서 기준 위치와 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산한다.
그리고, 보정 장치(100)는 522단계에서 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들을 생성하는 빔 생성부;
    포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 위치 추정부;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 방향 추정부;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득하는 포인팅 위치 획득부;
    상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 기준 위치 생성부;
    상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산하는 오차 계산부; 및
    상기 오차를 이용해서 상기 위치 추정부를 통해 추정하는 3차원 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향 추정부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향의 궤적을 추정하고,
    상기 포인팅 위치 획득부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔들을 통해 포인팅된 궤적을 획득하고,
    상기 기준 위치 생성부는 상기 포인팅된 궤적들과 추정된 상기 3차원 방향의 궤적들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 포인트들을 동시 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 직선들을 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 직선들을 따라 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포인팅 위치 획득부는,
    기준 포인트들을 디스플레이 하는 디스플레이 장치로부터 상기 기준 포인트들의 위치를 수신하고 상기 기준 포인트들의 위치를 상기 포인팅된 위치들로 획득하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포인팅 위치 획득부는,
    레이저 빔이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서로부터 상기 포인팅된 위치들을 수신하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방향 추정부는,
    가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 조합으로 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  8. 하나의 레이저 빔을 생성하는 빔 생성부;
    적어도 3번 이상의 포인팅 이벤트를 감지하는 이벤트 감지부;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 위치 추정부;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 방향 추정부;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 레이저 빔에 의해 포인팅된 위치를 획득하는 포인팅 위치 획득부;
    상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 기준 위치 생성부;
    상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치들을 이용해서 오차를 계산하는 오차 계산부; 및
    상기 오차를 이용해서 상기 위치 추정부를 통해 추정하는 3차원 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방향 추정부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향의 궤적을 추정하고,
    상기 포인팅 위치 획득부는 상기 포인팅 이벤트가 감지되면 포인팅된 궤적을 획득하고,
    상기 기준 위치 생성부는 상기 포인팅된 궤적들과 추정된 상기 3차원 방향의 궤적들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 레이저 빔으로 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 포인트를 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    디스플레이 장치에서 출력되는 직선을 상기 레이저 빔으로 직선을 따라 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 포인팅 위치 획득부는,
    기준 포인트를 디스플레이 하는 디스플레이 장치로부터 상기 기준 포인트의 위치를 수신하고 상기 기준 포인트의 위치를 상기 포인팅된 위치로 획득하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 포인팅 위치 획득부는,
    레이저 빔이 포인팅되는 위치를 측정하는 센서로부터 상기 포인팅된 위치를 수신하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 방향 추정부는,
    가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 조합으로 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 장치.
  15. 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 단계;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 기설정된 각도로 서로 다른 방향으로 출력되는 적어도 두개의 레이저 빔들에 의해 포인팅된 위치들을 획득하는 단계;
    상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보를 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 단계;
    상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치를 이용해서 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정하는 단계를 포함하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 포인트들을 동시 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 레이저 빔들의 개수에 대응하는 직선들을 상기 적어도 2개의 레이저 빔으로 직선들을 따라 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
  18. 포인팅 이벤트가 감지되면 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 상기 원격 장치의 3차원 방향을 추정하는 단계;
    상기 포인팅 이벤트가 감지되면 레이저 빔에 의해 포인팅된 위치를 획득하는 단계;
    상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는 단계에서 상기 포인팅된 위치를 획득하는 단계를 적어도 3번 이상 반복하는 단계;
    상기 포인팅된 위치들과 추정된 상기 3차원 방향 정보들을 이용해서 3차원의 기준 위치를 생성하는 단계;
    상기 기준 위치와 상기 추정된 3차원 위치들을 이용해서 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 오차를 이용해서 이후 추정하는 3차원 위치를 보정하는 단계를 포함하는
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    상기 레이저 빔으로 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 포인트를 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 포인팅 이벤트는,
    디스플레이 장치에서 출력되는 직선을 상기 레이저 빔으로 직선을 따라 포인팅하는 이벤트인
    3차원 위치/방향 추정 시스템에서 원격 장치의 3차원 위치를 보정하는 방법.
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