KR20160031869A - System for projecting stereoscopy using one projector - Google Patents

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KR20160031869A KR1020140122181A KR20140122181A KR20160031869A KR 20160031869 A KR20160031869 A KR 20160031869A KR 1020140122181 A KR1020140122181 A KR 1020140122181A KR 20140122181 A KR20140122181 A KR 20140122181A KR 20160031869 A KR20160031869 A KR 20160031869A
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노준용
김범기
이정진
김영휘
정승화
서형국
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한국과학기술원
코오롱글로벌 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a system for projecting a stereoscopic image using one projector, effectively projecting an image to a three-dimensional screen with three surfaces by using one projector having the function of a fisheye lens. The system for projecting the stereoscopic image using one projector comprises: a camera; an image processing device; and a projector device. The camera photographs the image projected to the three-dimensional screen. The image processing device calculates an image distortion rate based on the photographed image. The projector device projects the image to the three-dimensional screen. At this time, the projector device inversely distorts the image to be projected to the three-dimensional screen based on the calculated image distortion rate and projects the reversely distorted image to the three-dimensional screen through the fisheye lens.

Description

단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템{SYSTEM FOR PROJECTING STEREOSCOPY USING ONE PROJECTOR}SYSTEM FOR PROJECTING STEREOSCOPY USING ONE PROJECTOR [0001]

본 발명은 하나의 프로젝터만을 이용하여 적어도 3면으로 구성된 입체 스크린을 통해 영상을 재생할 수 있도록 하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a stereoscopic image projection system using a single projector, which enables an image to be reproduced through a stereoscopic screen composed of at least three surfaces using only one projector.

종래의 영상 대부분은 2차원의 영상으로 제작되었으며, 이에 따라 종래의 영상 프로젝터 시스템 또한 하나의 스크린에 하나의 영상을 쏘는 구조로 구현되었었다. Most of the conventional video images were produced as two-dimensional video images, and thus, the conventional video projector system was also realized by shooting one video image on one screen.

그러나 최근에 들어서는 프로젝터 시스템을 통해 재생되는 영상의 종류가 다양해짐에 따라 영상 재생 환경 또한 다양화되어 가고 있다. Recently, however, as the types of images reproduced through the projector system have diversified, the image reproduction environment has also been diversified.

일례로, 영화관 정면 스크린외 벽면까지 영상을 비춰 입체효과를 내는 '스크린X'기술이 새로이 제안되었으며, 이는 3대 이상의 카메라를 활용해 270도의 각도로 찍은 확장된 영상을 스크린 좌우 벽면까지 투사하는 기술이다. For example, 'Screen X' technology has been newly proposed to project 3D images from the front of the movie theater to the outside of the movie theater. This technology uses three or more cameras to project an expanded image taken at an angle of 270 degrees to the left and right sides of the screen to be.

이에 관객들이 마치 영화 속에 들어온 것과 같은 효과를 내면서도, 기존 3D 입체영화와 달리 전용안경을 쓰지 않아도 돼 어지럼증세를 유발하지 않는 장점이 있다. Therefore, while the audience has the same effect as when they enter the movie, unlike the conventional 3D stereoscopic film, it is advantageous not to use the exclusive glasses and cause dizziness.

다만, 이와 같은 '스크린X'기술은 정면 스크린 이외에 벽면 스크린까지 영상을 투사해줘야 하기 때문에, 적어도 3개의 빔 프로젝터를 구비해야 하는 단점이 있다. 즉, 종래의 프로젝터 단방향성의 영상 투사 동작만을 수행할 수 있었으므로, '스크린X'기술과 같이 3면으로 구성된 입체 스크린을 통해 영상을 재생하기 위해서는 반드시 스크린 각각에 대응되는 빔 프로젝터를 구비해야 하는 단점이 있었다. However, such a 'screen X' technique has a disadvantage in that at least three beam projectors must be provided because images must be projected to a wall screen in addition to a front screen. In other words, since only a conventional projector unidirectional image projection operation can be performed, in order to reproduce an image through a stereoscopic screen composed of three planes as in the 'screen X' technique, a beam projector corresponding to each screen must be provided There were disadvantages.

이에 본 발명은 어안 렌즈 기능을 가지는 단일 프로젝터를 이용하여 3면으로 구성된 입체 스크린에 영상을 투사할 수 있도록 하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템을 제공하고자 한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stereoscopic image projection system using a single projector capable of projecting an image on a three-dimensional screen using a single projector having a fisheye lens function.

또한 본 발명은 영상 왜곡율을 최소화하여 사용자의 시각적 편안함을 보장할 수 있도록 하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention provides a stereoscopic image projection system using a single projector that minimizes the image distortion rate to ensure a user's visual comfort.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 적어도 3면을 가지는 입체 스크린에 영상을 투사하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템은, 상기 입체 스크린에 투사된 영상을 촬영하는 카메라; 상기 촬영 영상을 기반으로 영상 왜곡율을 산출하는 영상 처리 장치; 및 상기 입체 스크린에 영상을 투사하되, 상기 산출된 영상 왜곡율을 기반으로 상기 입체 스크린에 투사할 영상을 역왜곡시키고, 어안렌즈를 통해 상기 역왜곡된 영상을 상기 입체 스크린으로 투사하는 프로젝터 장치를 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image projecting system using a single projector for projecting an image on a stereoscopic screen having at least three sides, Camera; An image processing device for calculating an image distortion rate based on the photographed image; And a projector device for projecting an image on the stereoscopic screen, inversely distorting an image to be projected on the stereoscopic screen based on the calculated image distortion rate, and projecting the inversely distorted image onto the stereoscopic screen through a fisheye lens can do.

본 발명에서는 단일 프로젝터를 이용하여 입체 스크린에 영상을 효과적으로 투사할 수 있도록 함으로써, 프로젝팅 시스템 구현에 소요되는 비용을 획기적으로 감소시켜 줄 수 있도록 한다.
According to the present invention, images can be effectively projected onto a stereoscopic screen by using a single projector, thereby significantly reducing the cost of implementing the projection system.

도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 스크린의 구현 예를 도시한 도면이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 보정값 산출 동작을 위한 샘플 영상의 일례를 도시한 도면이다.
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 프로젝팅 시스템의 영상 보정값 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도6는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 프로젝팅 시스템의 영상 투사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a configuration diagram of a stereoscopic image projecting system using a single projector according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an embodiment of a stereoscopic screen according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a sample image for an image correction value calculation operation according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining a method of calculating an image correction value of a stereoscopic image projection system according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an image projection method of a stereoscopic image projection system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. Only. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a stereoscopic image projecting system using a single projector according to an embodiment of the present invention.

도1을 참고하면, 본 발명의 시스템은 하나의 프로젝터 장치(10), 카메라(20) 및 영상 처리 장치(30) 등을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the system of the present invention can be configured to include one projector apparatus 10, a camera 20, an image processing apparatus 30, and the like.

프로젝터 장치(10)는 도2와 같이 3면으로 구성된 입체 스크린에 영상을 투사하기 위한 장치로, 특히 어안 렌즈 기능을 통해 넓은 시야의 영상 정보를 취득하여 입체 스크린의 3면에 영상이 동시 투사될 수 있도록 한다. As shown in FIG. 2, the projector apparatus 10 is an apparatus for projecting images on a stereoscopic screen composed of three planes. In particular, the projector apparatus 10 acquires image information of a wide field of view through a fisheye lens function, .

이와 같은 프로젝터 장치는 어안 렌즈 기능을 자체적으로 내장한 프로젝터, 또는 빔 프로젝터(11)와 빔 프로젝터(11)의 영상 투사부에 장착되는 어안렌즈 어댑터(12)의 조합을 통해 구현될 수 있다. Such a projector apparatus can be realized through a combination of a projector that incorporates a fisheye lens function or a fisheye lens adapter 12 that is mounted on the image projection unit of the beam projector 11 and the beam projector 11.

다만, 이와 같이 프로젝터 장치(10)가 채택하는 어안 렌즈 기능은, 원본 영상을 고의적으로 왜곡시킨 후 스크린에 투사되도록 하는 기능이므로, 입체 스크린에 투사된 영상에는 소정의 왜곡이 발생할 수 있다. 또한 입체 스크린이"ㄷ" 형상의 3개의 스크린으로 구현되므로, 프로젝터 장치의 영상 프로젝팅 방향, 프로젝터 장치과 스크린 각각과의 거리에 따라 입체 스크린에 투사된 영상에는 추가적인 왜곡이 발생할 수 있게 된다. However, since the fisheye lens function adopted by the projector apparatus 10 is a function of deliberately distorting the original image and projecting it onto the screen, a predetermined distortion may occur in the image projected on the stereoscopic screen. Further, since the stereoscopic screen is realized by three screens of the "C" shape, the image projected on the stereoscopic screen may be further distorted depending on the image projection direction of the projector apparatus and the distance between the projector apparatus and the screen.

이에 본 발명에서는 카메라(20)는 3면으로 구성된 입체 스크린에 투사된 영상을 한꺼번에 촬영하도록 한다. 이때, 카메라(20)는 모션 인식 카메라, 피쉬아이 카메라, 또는 CMOS 카메라 등과 같은 각종 영상 촬영 장치로 구현될 수 있을 것이다. Accordingly, in the present invention, the camera 20 allows images projected on a three-dimensional screen to be shot at a time. At this time, the camera 20 may be implemented by various image capturing devices such as a motion recognition camera, a fish eye camera, or a CMOS camera.

그리고 영상 처리 장치(30)는 카메라(20)에 의해 촬영된 영상을 수신 및 분석하여 투사 영상의 왜곡율을 산출하도록 한다. 다만, 투사 영상 왜곡율 산출시, 프로젝터 장치(10)는 영상 왜곡율을 보다 용이하게 산출할 수 있도록 도3과 같이 격자 패턴을 가지는 영상을 입체 스크린에 투사하도록 하고, 영상 처리 장치(30)는 입체 스크린에 투사된 영상에 포함된 격자 패턴의 변형도를 기반으로, 영상 왜곡율을 획득하도록 한다. The image processing device 30 receives and analyzes the image captured by the camera 20, and calculates the distortion rate of the projected image. In calculating the projection image distortion rate, the projector apparatus 10 projects an image having a grid pattern on the stereoscopic screen as shown in FIG. 3 so that the image distortion rate can be more easily calculated. The image processing apparatus 30, Based on the distortion of the grid pattern included in the image projected on the screen.

그러면, 프로젝터 장치(10)는 영상 처리 장치(30)에 의해 획득된 영상 왜곡율을 기반으로 영상 보정값을 산출 및 저장한다. 그리고 영상 투사가 요청되면, 해당 영상을 영상 보정값에 따라 역왜곡시킨 후 투사하도록 함으로써, 입체 스크린에는 최종적으로 왜곡 현상이 없는 영상이 투사되도록 한다.
Then, the projector apparatus 10 calculates and stores an image correction value based on the image distortion rate obtained by the image processing apparatus 30. [ When the image projection is requested, the image is reverse-distorted according to the image correction value, and then projected, so that an image without distortion is finally projected on the stereoscopic screen.

더하여, 이와 같은 영상 보정값 산출 동작에도 불구하고 입체 스크린에 투사된 영상에 왜곡이 잔존하게 되면, 왜곡이 더 이상 존재하지 않을 때까지 상기의 영상 보정값 산출을 반복적으로 수행할 수 있도록 한다. 즉, 최적의 영상 보정값을 획득할 때까지, 프로젝터 장치(10), 카메라(20), 영상 처리 장치(30)가 상기의 영상 보정값 산출 동작을 반복 수행할 수도 있도록 한다. In addition, if distortion is left in the image projected on the stereoscopic screen despite the operation of calculating the image correction value, the image correction value calculation can be repeatedly performed until the distortion no longer exists. That is, the projector apparatus 10, the camera 20, and the image processing apparatus 30 may repeatedly perform the image correction value calculating operation until an optimal image correction value is obtained.

이와 같이, 본 발명은 하나의 프로젝터를 통해 3면으로 구성된 입체 스크린에 영상을 투사할 수 있도록 하며, 더 나아가 이로 인한 영상 왜곡 발생 가능성도 사전에 최소화될 수 있도록 한다.
As described above, the present invention allows an image to be projected onto a three-dimensional screen composed of three planes through one projector, and further, the possibility of image distortion caused thereby can be minimized in advance.

도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 프로젝팅 시스템의 영상 보정값 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 and 5 are views for explaining a method of calculating an image correction value of a stereoscopic image projection system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 프로젝터 장치(10)는 도5의 (a)와 같이 왜곡율 측정이 용이한 패턴을 가지는 샘플 영상을 생성하여 3면으로 구성된 입체 스크린에 투사하도록 한다(S11). First, the projector apparatus 10 generates a sample image having a pattern that is easy to measure a distortion rate as shown in FIG. 5A and projects it on a stereoscopic screen composed of three sides (S11).

그리고 카메라(20)를 통해 입체 스크린에 투사된 영상을 한꺼번에 촬영하고(S12), 영상 처리 장치(30)를 통해 촬영 영상에 포함된 다수 직선의 구부러짐을 영역별로 산출하고, 이를 기반으로 투사 영상의 영역별 왜곡율을 파악하도록 한다(S13). Then, the image projected on the stereoscopic screen is shot at a time (S12), the bending of a plurality of straight lines included in the photographed image is calculated for each region through the image processing device 30, The distortion rate per area is determined (S13).

그러면, 프로젝터 장치(10)는 투사 영상의 영역별 왜곡율, 어안 렌즈의 굴절율, 어안렌즈의 굴절율, 스크린 각각과의 거리, 스크린으로의 영상 투사 각도 등을 고려하여 샘플 영상의 영역별 역왜곡율을 산출하도록 한다(S14). Then, the projector apparatus 10 calculates an inverse distortion rate for each region of the sample image in consideration of the distortion ratio of the projected image, the refractive index of the fisheye lens, the refractive index of the fisheye lens, the distance between the fisheye lens and the screen, (S14).

그리고 샘플 영상의 영역별 역왜곡율에 따라 샘플 영상을 역왜곡시킨 후 입체 스크린에 투사한 후, 이를 기반으로 왜곡 교정 후 영상 왜곡율이 사전에 정의된 목표치에 도달하는지 확인하도록 한다(S15). Then, the sample image is inversely distorted according to a region-by-region reverse-distortion ratio of the sample image, and then projected onto a stereoscopic screen. Then, based on this distortion correction, the image distortion rate is confirmed to reach a predetermined target value (S15).

만약, 왜곡 교정 후 영상 왜곡율이 사전에 정의된 목표치를 만족시키면, 단계 S14를 통해 산출된 샘플 영상의 영역별 역왜곡율을 영상 보정값을 설정한 후, 동작 종료하도록 한다(S16). If the image distortion rate after the distortion correction satisfies the predetermined target value, the image correction value is set to the reverse distortion rate of the sample image calculated in step S14, and the operation is terminated (S16).

반면, 왜곡 교정 동작에도 불구하고 영상 왜곡율이 사전에 정의된 목표치를 만족시키지 못하면, 단계 S11 내지 단계 S14를 반복 수행하여 샘플 영상의 영역별 역왜곡율을 추가적으로 조정하여, 왜곡 교정 후 영상 왜곡율이 사전에 정의된 목표치를 만족할 수 있도록 해준다(S16).
On the other hand, if the image distortion rate does not satisfy the predetermined target value in spite of the distortion correction operation, steps S11 to S14 are repeated to further adjust the reverse distortion rate of each sample image region so that the image distortion rate So that the defined target value can be satisfied (S16).

도6는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 프로젝팅 시스템의 영상 투사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining an image projection method of a stereoscopic image projection system according to an embodiment of the present invention.

만약, 도4의 영상 보정값 산출 과정이 완료된 상태에서, 사용자가 영상을 선택하면(S21), 프로젝터 장치(10)는 도4의 영상 보정값 산출 과정을 통해 획득된 영상 보정값을 기반으로 선택 영상을 역왜곡시킨 후 어안렌즈를 거쳐 입체 스크린에 투사되도록 함으로써, 입체 스크린에는 왜곡 현상이 완전히 제거된 영상이 투사되도록 한다(S22).
4, when the user selects an image (S21), the projector apparatus 10 selects the image correction value based on the image correction value obtained through the image correction value calculation process of FIG. 4 The image is projected on the stereoscopic screen through the fisheye lens after the image is distorted, so that the image in which the distortion phenomenon is completely eliminated is projected on the stereoscopic screen (S22).

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (1)

적어도 3면을 가지는 입체 스크린에 영상을 투사하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템에 있어서,
상기 입체 스크린에 투사된 영상을 촬영하는 카메라;
상기 촬영 영상을 기반으로 영상 왜곡율을 산출하는 영상 처리 장치; 및
상기 입체 스크린에 영상을 투사하되, 상기 산출된 영상 왜곡율을 기반으로 상기 입체 스크린에 투사할 영상을 역왜곡시키고, 어안렌즈를 통해 상기 역왜곡된 영상을 상기 입체 스크린으로 투사하는 프로젝터 장치를 포함하는 단일 프로젝터를 이용한 입체 영상 프로젝팅 시스템. A stereoscopic image projecting system using a single projector for projecting an image on a stereoscopic screen having at least three sides,
A camera for photographing an image projected on the stereoscopic screen;
An image processing device for calculating an image distortion rate based on the photographed image; And
And a projector device for projecting an image on the stereoscopic screen, inversely distorting an image to be projected on the stereoscopic screen based on the calculated image distortion rate, and projecting the inversely distorted image onto the stereoscopic screen through a fisheye lens A stereoscopic projection system using a single projector.
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KR (1) KR20160031869A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200490946Y1 (en) * 2019-07-03 2020-01-28 리얼타임비쥬얼(주) Half dome screen projection system using single projector
US10559060B2 (en) 2017-01-19 2020-02-11 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method and apparatus for real time image distortion compensation in immersive theater system

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