KR20170090192A - 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20170090192A
KR20170090192A KR1020160010751A KR20160010751A KR20170090192A KR 20170090192 A KR20170090192 A KR 20170090192A KR 1020160010751 A KR1020160010751 A KR 1020160010751A KR 20160010751 A KR20160010751 A KR 20160010751A KR 20170090192 A KR20170090192 A KR 20170090192A
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Abstract

개시된 내용은 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라와, 증강현실 표시영역에 사전에 설정되어 있는 영상을 투사하는 프로젝터, 그리고 장치 구동시 3차원 카메라를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL(Open Graphics Library)을 초기화하여 프로젝터와 동기화하고, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스(vertex) 데이터를 생성한 후 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하고, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 분석하여 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하고, 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정한 후 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어함과 동시에 마스킹 영역 이외의 영역은 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하며, 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하는 제어 컴퓨터로 구성된다.
따라서, 본 발명은 사용자가 증강현실로 구현되는 영역에 위치하더라도 시력에 영향을 미치지 않도록 마스킹 처리를 하기 때문에 프로젝터에서 출력되는 밝은 빛으로 인해 발생할 수 있는 눈부심 및 시력 저하를 방지할 수 있다.

Description

증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법{Apparatus for vision protection in augmented reality environment and method thereof}
본 발명은 증강현실 표시영역에 사용자가 위치할 때 프로젝터의 밝은 빛으로 인해 시력에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 영상산업의 비약적 발전으로 인해 3차원 영상을 이용한 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 즉 텔레비전이나 스크린을 통한 2차원 평면이 아닌 3차원으로 영상을 확인할 수 있게 된 것이다.
3차원 영상을 위한 장치로는 홀로그래피, 3차원 디스플레이 장치(예를 들어, 3D 안경), 증강현실(Augmented Reality) 등이 대표적이다.
홀로그래피는 위상이 갖추어진 레이저 광선을 이용하여 렌즈 없이 한 장의 사진으로 입체상을 촬영, 재생하는 방법 또는 이것을 응용한 광학 기술이고, 3차원 디스플레이 장치는 인간의 양안 시차를 이용하여 3차원 영상을 감상하도록 하는 장치이며, 증강 현실은 실제환경과 가상의 객체가 혼합되어 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술로서 가상현실 기술에 비하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다.
이 중에서 홀로그래피나 3차원 디스플레이 장치는 영상이 표시되는 영역의 깊이, 모양 등의 지형정보를 참조하여 영상을 입체적으로 표시하는 기술이 아니기 때문에 사용자가 자유롭게 영상이 표시되는 3차원 영역을 생성하고, 이렇게 생성된 3차원 영역에 원하는 영상을 투사하여 표시하는 형태의 3차원 영상 구현방식을 얻을 수 없었다.
이에 반하여, 실제환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실 기술은 사용자가 실제환경을 볼 수 있게 하여 홀로그래피나 3차원 디스플레이 장치에서 얻을 수 없는 현실감을 제공할 수 있었다.
그러나, 종래의 3차원 영상을 표시하는 각종 장치에는 3차원 영상 표시를 위한 밝은 빛으로부터 사용자의 시력을 보호하는 기술이 적용되어 있지 않기 때문에 3차원 영상을 표시하는 과정에서 사용자가 해당 영역에 위치하는 경우 사용자의 시력을 보호할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1299191호 대한민국 공개특허공보 제10-1998-0050467호
본 발명은, 사용자가 프로젝션 매핑을 통해 구현되는 증강현실 표시영역에 위치할 때 프로젝터의 밝은 빛으로 인해 시력에 영향을 미치는 것을 방지하도록 하는 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은, 사용자가 증강현실로 구현되는 영역에 위치하는 경우 프로젝터에서 출력되는 컬러를 마스킹 컬러로 변환하여 출력함으로써, 사용자의 시력을 보호하도록 하는 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호장치는, 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라와, 증강현실 표시영역에 사전에 설정되어 있는 영상을 투사하는 프로젝터, 그리고 장치 구동시 3차원 카메라를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL(Open Graphics Library)을 초기화하여 프로젝터와 동기화하고, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스(vertex) 데이터를 생성한 후 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하고, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 분석하여 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하고, 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정한 후 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어함과 동시에 마스킹 영역 이외의 영역은 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하며, 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하는 제어 컴퓨터를 포함할 수 있다.
이때 상술한 제어 컴퓨터는, 3차원 카메라 및 OpenGL 초기화를 처리하고, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터와 3차원 카메라의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 생성된 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하며, 렌더링될 색상 및 밝기정보를 토대로 증강현실 표시영역에 투사될 영상을 렌더링하여 프로젝터로 출력하는 영상 처리부와, 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사되는 다수 개의 영상 컨텐츠를 저장하고 있으며, 시력보호를 위한 기준거리 정보를 저장하고 있는 데이터베이스와, 영상 처리부에서 생성한 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 데이터베이스에 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하며, 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정하는 영상 분석부와, 영상 분석부에서 설정한 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하며, 마스킹 컬러로 변환된 영상을 영상 처리부를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 마스킹 처리부, 그리고 영상 처리부에서의 3차원 카메라 및 OpenGL 초기화 처리, 3차원 카메라로 촬영한 촬영 데이터를 토대로 한 3차원 버텍스 데이터 생성, 3차원 버텍스 데이터를 토대로 한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정, 증강현실 표시영역에 투사될 영상의 렌더링을 제어하고, 영상 분석부에서의 3차원 카메라로부터 입력된 촬영 데이터의 영상 분석을 토대로 한 마스킹 영역의 설정을 제어하며, 마스킹 처리부에서의 마스킹 영역으로 설정된 부분에 대한 마스킹 컬러 변환 및 마스킹 컬러로 변환된 영상의 증강현실 표시영역 투사를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
그리고 제어 컴퓨터에서 수행하는 OpenGL 초기화는, 시야각(field of view), 광축의 위치를 포함한 내부 파라미터, 및 3차원 카메라로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 외부 파라미터의 초기화를 토대로 프로젝터와 동기화하는 것이다.
그리고 제어 컴퓨터에 기 설정되어 있는 기준거리는, 증강현실 표시영역에 위치한 사용자가 프로젝터를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 프로젝터 사이의 거리를 토대로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고 제어 컴퓨터의 마스킹 영역에서 시력보호를 위해 변환되는 마스킹 컬러는, 블랙인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호방법은, (1) 제어 컴퓨터는, 장치의 구동이 이루어지면 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL(Open Graphics Library)을 초기화하여 증강현실 표시영역에 영상을 투사하는 프로젝터를 동기화하는 단계와, (2) 제어 컴퓨터는, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하는 단계와, (3) 제어 컴퓨터는, 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 증강현실 표시영역에 위치한 사용자의 시력보호를 위해 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하는 단계와, (4) (3) 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 제어 컴퓨터는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정한 후 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 함과 동시에 마스킹 영역 이외의 영역은 (2) 단계에서 결정된 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계와, (5) (3) 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면, 제어 컴퓨터는 (2) 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계, 그리고 (6) 제어 컴퓨터는 장치의 구동이 종료될 때까지 (2) 단계 이후를 반복 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상술한 (1) 단계는, (1-1) 장치가 구동되면, 제어 컴퓨터는 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라를 초기화하는 단계와, (1-2) 제어 컴퓨터는, 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL을 초기화하는 단계와, (1-3) 제어 컴퓨터는, 시야각(field of view), 광축의 위치를 포함한 OpenGL의 내부 파라미터를 초기화하는 단계, 그리고 (1-4) 제어 컴퓨터는, 3차원 카메라로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 OpenGL의 외부 파라미터를 초기화하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상술한 (2) 단계는, (2-1) 제어 컴퓨터는, 3차원 카메라로부터 증강현실 표시영역을 촬영한 촬영 데이터를 수신하는 단계와, (2-2) 제어 컴퓨터는, (2-1) 단계를 통해 수신한 3차원 카메라의 촬영 데이터와 3차원 카메라의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성하는 단계, 그리고 (2-3) 제어 컴퓨터는, (2-2) 단계에서 생성된 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상술한 (4) 단계는, (4-1) (3) 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 제어 컴퓨터는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정하는 단계와, (4-2) 제어 컴퓨터는, (4-1) 단계에서 설정된 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하는 단계와, (4-3) 제어 컴퓨터는, (4-2) 단계에서 마스킹 컬러로 변환한 영상을 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계, 그리고 (4-4) 제어 컴퓨터는, 마스킹 영역 이외의 영역에 투사할 영상을 (2) 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정을 토대로 렌더링하여 프로젝터를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 (3) 단계를 통해 제어 컴퓨터에서 증강현실 표시영역에 위치한 사용자의 시력보호를 위한 판단수행에 사용되는 기준거리는, 증강현실 표시영역에 위치한 사용자가 프로젝터를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 프로젝터 사이의 거리를 토대로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고 (4) 단계를 통해 제어 컴퓨터에서 설정되는 마스킹 영역에서 시력보호를 위해 변환되는 마스킹 컬러는 블랙인 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명의 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법에 따르면, 프로젝션 매핑을 통해 구현되는 증강현실 표시영역에 위치하는 사용자가 마스킹 처리가 필요한 위치에 있는 경우 프로젝터에서 출력되는 정상적인 컬러를 마스킹 컬러로 변환하여 출력하기 때문에 프로젝터에서 출력되는 밝은 빛으로 인한 일시적인 눈부심을 방지함은 물론, 이로 인해 발생할 수 있는 시력 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 시력보호에 따른 마스킹 영역의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 제어 컴퓨터 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호방법의 동작과정을 나타낸 순서도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 각 서브루틴의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 증강현실 환경에서의 시력보호장치 및 그 방법을 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명에 의한 시력보호에 따른 마스킹 영역의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 장치는, 증강현실 표시영역(100), 3차원 카메라(200), 프로젝터(300), 제어 컴퓨터(400) 등으로 구성된다.
증강현실 표시영역(100)은 프로젝터(300)에서 출력되는 영상이 표시되는 영역으로서, 모래와 같이 변형 가능하거나 고정된 형태의 구조물로 된 3차원 모형이 구비되는 것이 일반적이며, 이 3차원 모형에 프로젝터(300)를 통해 사전에 설정되어 있는 영상이 투사된다.
이때 3차원 모형은 별도로 구비된 테이블 상에 위치할 수 있는데, 예를 들어 3차원 모형이 변형 가능한 모래인 경우 상부가 개방된 형태의 테이블 내에 수용될 수 있다.
3차원 카메라(200)는 증강현실 표시영역(100)을 촬영하고, 촬영 데이터를 제어 컴퓨터(400)로 출력한다.
프로젝터(300)는 제어 컴퓨터(400)의 제어를 토대로 증강현실 표시영역(100)에 사전에 설정되어 있는 영상을 투사하며, 도 2에 도시된 것과 같이 증강현실 표시영역(100)에 사용자가 위치하는 경우 제어 컴퓨터(400)의 제어를 토대로 사용자의 시력보호를 위한 마스킹 처리를 수행한다. 즉 프로젝터(300)에서 투사되는 밝은 빛으로 인해 시력에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 영상이 투사되는 증강현실 표시영역(100) 중 사용자가 위치하고 있는 부분을 마스킹 영역(A)으로 처리하는 것이다.
제어 컴퓨터(400)는 장치 구동시 3차원 카메라(200)를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL을 초기화하여 프로젝터(300)와 동기화한다. 그리고 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스 데이터를 생성한 후 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정(예를 들어, 촬영 데이터를 각 픽셀별로 사전에 정해진 영상 데이터에 따라 깊이, 모양, 색상 등으로 치환하는 작업)한다.
그리고 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터를 분석하여 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하고, 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정한 후 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 제어함과 동시에, 마스킹 영역 이외의 영역은 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 제어한다.
그리고 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면, 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 제어한다.
이때 제어 컴퓨터(400)에서 수행하는 OpenGL 초기화는, 시야각, 광축의 위치를 포함한 내부 파라미터, 및 3차원 카메라로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 외부 파라미터의 초기화를 토대로 한 프로젝터(300)와의 동기화이다. 이와 같이 OpenGL 초기화를 수행하는 이유는 프로젝터(300)의 광축이 3차원 카메라(200)의 광축에 대비하여 뒤틀려 있기 때문이다. 즉 프로젝터(300)는 수평방향의 광축을 기준으로 할 때 상부 방향으로 치우쳐 영상을 투사하는 반면, 3차원 카메라(200)는 수평방향의 광축을 기준으로 상하 일정한 폭으로 영상을 촬영하기 때문에 광축의 차이가 발생되어 이를 조정하기 위함이다.
또한, 제어 컴퓨터(400)에 기 설정되어 있는 기준거리는, 증강현실 표시영역에 위치한 사용자가 프로젝터(300)를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 프로젝터(300) 사이의 거리를 토대로 설정하는 것이 바람직하지만, 이는 하나의 예시로서 사용자별로 키가 다르기 때문에 성인 평균 키를 감안하여 제조사 측에서 임의로 설정할 수 있으며, 증강현실 환경을 사용하는 장소에 따라 관리자가 임의로 변경할 수 있도록 구성할 수도 있다. 그 이외에, 프로젝터의 사양에 따라 영상 컨텐츠의 표시 가능한 최고 높이의 지점에서부터 프로젝터 사이의 거리로 설정하는 등 공지된 모든 방식을 적용할 수 있다.
또한, 제어 컴퓨터(400)의 마스킹 영역에서 시력보호를 위해 변환되는 마스킹 컬러는 블랙인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 시력보호를 위한 것이라면 다양한 색상을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 3은 상술한 도 1 및 도 2의 제어 컴퓨터(400)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제어 컴퓨터(400)는, 영상 처리부(410), 영상 분석부(420), 마스킹 처리부(430), 데이터베이스(440), 제어부(450) 등으로 구성된다.
영상 처리부(410)는 3차원 카메라(200) 및 OpenGL 초기화를 처리하고, 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터와 3차원 카메라(200)의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 생성된 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하며, 렌더링될 색상 및 밝기정보를 토대로 증강현실 표시영역(100)에 투사될 영상을 렌더링하여 프로젝터(300)로 출력한다.
영상 분석부(420)는 영상 처리부(410)에서 생성한 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 데이터베이스(440)에 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하고, 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정하며, 마스킹 영역 설정정보를 마스킹 처리부(430)로 출력한다.
마스킹 처리부(430)는 영상 분석부(420)에서 설정한 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러(즉 블랙)로 변환하며, 마스킹 컬러로 변환된 영상을 영상 처리부(410)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 한다.
데이터베이스(440)는 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사되는 다수 개의 영상 컨텐츠를 저장하고 있으며, 시력보호를 위한 기준거리 정보를 저장하고 있다.
제어부(450)는 영상 처리부(410)에서의 3차원 카메라(200) 및 OpenGL 초기화 처리, 3차원 카메라(200)로 촬영한 촬영 데이터를 토대로 한 3차원 버텍스 데이터 생성, 3차원 버텍스 데이터를 토대로 한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정, 증강현실 표시영역(100)에 투사될 영상의 렌더링을 제어한다. 그리고 영상 분석부(420)에서의 3차원 카메라(200)로부터 입력된 촬영 데이터의 영상 분석을 토대로 한 마스킹 영역의 설정을 제어한다. 그리고 마스킹 처리부(430)에서의 마스킹 영역으로 설정된 부분에 대한 마스킹 컬러 변환 및 마스킹 컬러로 변환된 영상의 증강현실 표시영역(100)으로의 투사를 제어한다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호방법의 일 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 환경에서의 시력보호방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 제어 컴퓨터(400)는 장치의 구동이 이루어지면 증강현실 표시영역(100)을 촬영하는 3차원 카메라(200)를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL을 초기화하여 증강현실 표시영역(100)에 영상을 투사하는 프로젝터(300)를 동기화한다(S100).
이를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 전원공급을 토대로 장치가 구동을 시작하면 제어 컴퓨터(400)는 증강현실 표시영역(100)을 촬영하는 3차원 카메라(200)를 초기화한다(S110).
그리고 제어 컴퓨터(400)는 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL을 초기화한다(S120).
OpenGL을 초기화할 때 제어 컴퓨터(400)는 시야각, 광축의 위치를 포함한 OpenGL의 내부 파라미터를 초기화한 후(S130), 3차원 카메라(200)로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 OpenGL의 외부 파라미터를 초기화한다(S140).
S100 단계를 통해 3차원 카메라(200) 및 OpenGL을 초기화한 이후, 제어 컴퓨터(400)는 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정한다(S200).
이를 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면, 제어 컴퓨터(400)는 3차원 카메라(200)로부터 증강현실 표시영역(100)을 촬영한 촬영 데이터를 수신하고(S210), S210 단계를 통해 수신한 3차원 카메라(200)의 촬영 데이터와 3차원 카메라(200)의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성한다(S220).
이후 제어 컴퓨터(400)는 S220 단계에서 생성된 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정한다(S230). 예를 들어, 촬영 데이터를 각 픽셀별로 사전에 정해진 영상 데이터에 따라 깊이, 모양, 색상 등으로 치환하는 작업을 수행하는 것이다.
S200 단계를 통해 3차원 버텍스 데이터의 생성 및 렌더링될 색상/밝기를 결정한 이후, 제어 컴퓨터(400)는 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터를 분석하고(S300), 3차원 카메라(200)로부터 입력되는 촬영 데이터의 분석을 토대로 증강현실 표시영역(100)에 위치한 사용자의 시력보호를 위해 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단한다(S400). 이때 S400 단계를 통해 제어 컴퓨터(400)에서 증강현실 표시영역(100)에 위치한 사용자의 시력보호를 위한 판단수행에 사용되는 기준거리는, 증강현실 표시영역(100)에 위치한 사용자가 프로젝터(300)를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 프로젝터(300) 사이의 거리를 토대로 설정되는 것이 바람직하다.
S400 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 제어 컴퓨터(400)는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정한 후 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역에 투사하도록 함과 동시에 마스킹 영역 이외의 영역은 S200 단계에서 결정된 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터(400)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 한다(S500).
이를 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면, S400 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 제어 컴퓨터(400)는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정한다(S510).
그리고 제어 컴퓨터(400)는 S510 단계에서 설정된 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환한 후(S520), S520 단계에서 마스킹 컬러로 변환한 영상을 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 한다(S530). 이때 S520 단계에서 처리되는 마스킹 컬러는 블랙인 것이 바람직하다.
이와 동시에 제어 컴퓨터(400)는 S530 단계를 통해 마스킹 영역의 처리를 수행하면서 마스킹 영역 이외의 영역에 투사할 영상을 S200 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정을 토대로 렌더링하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 한다(S540).
한편, S400 단계의 판단결과 3차원 버텍스 데이터와 3차원 카메라(200)의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면, 제어 컴퓨터(400)는 S200 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 프로젝터(300)를 통해 증강현실 표시영역(100)에 투사하도록 한다(S600).
마지막으로, 제어 컴퓨터(400)는 장치의 구동이 종료될 때까지 S200 단계 이후를 반복 처리한다.
이처럼, 본 발명은 사용자가 증강현실로 구현되는 영역에 위치하더라도 시력에 영향을 미치지 않도록 마스킹 처리를 하기 때문에 프로젝터에서 출력되는 밝은 빛으로 인해 발생할 수 있는 눈부심 및 시력 저하를 방지할 수 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 증강현실 표시영역
200 : 3차원 카메라
300 : 프로젝터
400 : 제어 컴퓨터
410 : 영상 처리부
420 : 영상 분석부
430 : 마스킹 처리부
440 : 데이터베이스
450 : 제어부
A : 마스킹 영역

Claims (11)

  1. 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라,
    상기 증강현실 표시영역에 사전에 설정되어 있는 영상을 투사하는 프로젝터, 그리고
    장치 구동시 상기 3차원 카메라를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL(Open Graphics Library)을 초기화하여 상기 프로젝터와 동기화하고, 상기 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스(vertex) 데이터를 생성한 후 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하고, 상기 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 분석하여 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하고, 판단결과 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정한 후 상기 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어함과 동시에 상기 마스킹 영역 이외의 영역은 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하며, 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 제어하는 제어 컴퓨터
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터는,
    상기 3차원 카메라 및 OpenGL 초기화를 처리하고, 상기 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터와 상기 3차원 카메라의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 생성된 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하며, 렌더링될 색상 및 밝기정보를 토대로 상기 증강현실 표시영역에 투사될 영상을 렌더링하여 상기 프로젝터로 출력하는 영상 처리부,
    상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사되는 다수 개의 영상 컨텐츠를 저장하고 있으며, 시력보호를 위한 기준거리 정보를 저장하고 있는 데이터베이스,
    상기 영상 처리부에서 생성한 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 상기 데이터베이스에 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하며, 판단결과 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면 마스킹 영역으로 설정하는 영상 분석부,
    상기 영상 분석부에서 설정한 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하며, 마스킹 컬러로 변환된 영상을 상기 영상 처리부를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 마스킹 처리부, 그리고
    상기 영상 처리부에서의 상기 3차원 카메라 및 OpenGL 초기화 처리, 상기 3차원 카메라로 촬영한 촬영 데이터를 토대로 한 3차원 버텍스 데이터 생성, 3차원 버텍스 데이터를 토대로 한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정, 상기 증강현실 표시영역에 투사될 영상의 렌더링을 제어하고, 상기 영상 분석부에서의 상기 3차원 카메라로부터 입력된 촬영 데이터의 영상 분석을 토대로 한 마스킹 영역의 설정을 제어하며, 상기 마스킹 처리부에서의 마스킹 영역으로 설정된 부분에 대한 마스킹 컬러 변환 및 마스킹 컬러로 변환된 영상의 상기 증강현실 표시영역 투사를 제어하는 제어부
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터에서 수행하는 OpenGL 초기화는,
    시야각(field of view), 광축의 위치를 포함한 내부 파라미터, 및 3차원 카메라로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 외부 파라미터의 초기화를 토대로 상기 프로젝터와 동기화하는 것임을 특징으로 하는 증강현실 환경에서의 시력보호장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터에 기 설정되어 있는 기준거리는,
    상기 증강현실 표시영역에 위치한 사용자가 상기 프로젝터를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 상기 프로젝터 사이의 거리를 토대로 설정되는 증강현실 환경에서의 시력보호장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터의 상기 마스킹 영역에서 시력보호를 위해 변환되는 마스킹 컬러는,
    블랙인 증강현실 환경에서의 시력보호장치.
  6. (1) 제어 컴퓨터는, 장치의 구동이 이루어지면 증강현실 표시영역을 촬영하는 3차원 카메라를 초기화하고, 기 저장된 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL(Open Graphics Library)을 초기화하여 상기 증강현실 표시영역에 영상을 투사하는 프로젝터를 동기화하는 단계,
    (2) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 3차원 버텍스 데이터를 생성하고, 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라와의 거리를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하는 단계,
    (3) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 3차원 카메라로부터 입력되는 촬영 데이터를 토대로 상기 증강현실 표시영역에 위치한 사용자의 시력보호를 위해 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 기 설정되어 있는 기준거리보다 작은지를 판단하는 단계,
    (4) 상기 (3) 단계의 판단결과 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 상기 제어 컴퓨터는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정한 후 상기 마스킹 영역을 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 함과 동시에 상기 마스킹 영역 이외의 영역은 상기 (2) 단계에서 결정된 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계,
    (5) 상기 (3) 단계의 판단결과 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작지 않으면, 상기 제어 컴퓨터는 상기 (2) 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정에 따라 기저장되어 있는 영상 컨텐츠를 렌더링하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계, 그리고
    (6) 상기 제어 컴퓨터는 장치의 구동이 종료될 때까지 상기 (2) 단계 이후를 반복 처리하는 단계
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (1) 단계는,
    (1-1) 장치가 구동되면, 상기 제어 컴퓨터는 상기 증강현실 표시영역을 촬영하는 상기 3차원 카메라를 초기화하는 단계,
    (1-2) 상기 제어 컴퓨터는, 3차원 엔진 구동용 프로그램인 OpenGL을 초기화하는 단계,
    (1-3) 상기 제어 컴퓨터는, 시야각(field of view), 광축의 위치를 포함한 OpenGL의 내부 파라미터를 초기화하는 단계, 그리고
    (1-4) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 3차원 카메라로부터의 상대적 위치, 회전을 포함한 OpenGL의 외부 파라미터를 초기화하는 단계
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (2) 단계는,
    (2-1) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 3차원 카메라로부터 상기 증강현실 표시영역을 촬영한 촬영 데이터를 수신하는 단계,
    (2-2) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 (2-1) 단계를 통해 수신한 상기 3차원 카메라의 촬영 데이터와 상기 3차원 카메라의 시야각, 왜곡계수를 포함한 내부 파라미터를 기반으로 3차원 버텍스 데이터를 생성하는 단계, 그리고
    (2-3) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 (2-2) 단계에서 생성된 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라로부터의 거리정보를 토대로 렌더링될 색상 및 밝기를 결정하는 단계
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (4) 단계는,
    (4-1) 상기 (3) 단계의 판단결과 상기 3차원 버텍스 데이터와 상기 3차원 카메라의 거리가 시력보호를 위해 기 설정되어 있는 기준거리보다 작으면, 상기 제어 컴퓨터는 해당 위치를 마스킹 영역으로 설정하는 단계,
    (4-2) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 (4-1) 단계에서 설정된 마스킹 영역에 투사될 영상의 컬러를 시력보호를 위한 마스킹 컬러로 변환하는 단계,
    (4-3) 상기 제어 컴퓨터는, 상기 (4-2) 단계에서 마스킹 컬러로 변환한 영상을 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계, 그리고
    (4-4) 상기 제어 컴퓨터는, 마스킹 영역 이외의 영역에 투사할 영상을 상기 (2) 단계에서 결정한 렌더링될 색상 및 밝기의 결정을 토대로 렌더링하여 상기 프로젝터를 통해 상기 증강현실 표시영역에 투사하도록 하는 단계
    를 포함하는 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (3) 단계를 통해 상기 제어 컴퓨터에서 상기 증강현실 표시영역에 위치한 사용자의 시력보호를 위한 판단수행에 사용되는 기준거리는,
    상기 증강현실 표시영역에 위치한 사용자가 상기 프로젝터를 쳐다보아도 시력에 영향을 미치지 않는 임계 지점과 상기 프로젝터 사이의 거리를 토대로 설정되는 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 (4) 단계를 통해 상기 제어 컴퓨터에서 설정되는 마스킹 영역에서 시력보호를 위해 변환되는 마스킹 컬러는,
    블랙인 증강현실 환경에서의 시력보호방법.
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