KR960013318B1 - 속깊이 지각 분석 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

속깊이 지각 분석 장치

제1도는 본 발명의 한 실시예의 블록도.

제2도는 제1도에 도시한 안구운동 검출부를 가글(goggle)에 장착한 예를 도시하는 도면.

제3도는 안구운동 검출부의 구체적인 예를 도시하는 도면.

제4도는 안구운동 검출부에 의해 검출된 안구운동 데이타의 한 예를 도시하는 도면.

제5도는 폭주각을 설명하기 위한 도면.

제6도는 제1도에 도시한 화상 표시 모니터에 표시되는 화상의 예를 도시하는 도면.

제7도는 본 발명의 한 실시예의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

제8도는 제7도에 도시한 삿카드의 제거 스텝의 보다 구체적인 흐름도.

제9도는 삿카드의 제거 방밥을 설명하기 위한 도면.

제10도는 삿카드의 검출 방법을 설명하기 위한 도면.

제11도는 속깊이 지각의 발생 유무를 설명하기 위한 파형도.

제12도는 안구운동을 샘플링하는 방법을 설명하기 위한 도면.

제13도는 상호상관 ø(γ)의 측정예를 도시하는 도면.

제14도는 제13도의 직선 m을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면.

제15도는 본 발명의 다른 실시예의 블럭도.

제16도는 입체 화상을 표시하기 위한 타이밍도.

제17도는 단순한 점의 3D 구간내의 속깊이 방향의 운동을 설명하기 위한 도면.

제18도는 수평시차를 0으로 하였을때의 속깊이 방향의 운동을 설명하기 위한 도면.

제19도는 본 발명의 또다른 실시예의 블록도.

제20도는 제19도에 도시한 머리부분 운동 검출부의 한 예를 도시하는 도면.

제21도는 머리부분 좌표계를 설명하기 위한 도면.

제22도는 본 발명의 그 밖의 실시예의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연산부 3 : 신호 처리 회로

5 : 화상 표시 모니터 8 : 입체 화상 제시 장치

10 : 입체 화상 생성 장치.

본 발명은 속깊이 지각 분석 장치에 관한 것이다. 보다 특정적으로는, 본 발명은 관찰자의 속깊이 지각을 분석하여 스테레오 화상에 대해서 평가를 하는 속깊이 지각 분석 장치에 관한 것이다.

종래부터, 스테레오 화상의 속깊이 감각을 평가하기 위해, 주관적으로 평가하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 그것의 한예는 시또우씨가 발표한 전자정보통신학회 논문집 「양안 교대로 제시에 의한 입체시의 검토」 MBE 88-188, 제193페이지 제198페이지에 계재되어 있다.

본 논문에서는, 양안 교호 자극에 의한 입체시실험의 결과를 발표하고 있다. 특, 3×3 피크셀의 무차별한 도트 패턴을 칼러 CRT 위에 표시하여, 이 무차별한 한 도트 패터의 중앙부를 목표로서 이동하여 시차를 부여하여, 제시 시간을 변환시켜, 관찬자에 의해 목표가 배경의 바로 앞에 있는가 속에 있는가를 판단하도록 한 것이다.

그러나, 이 논문에 의한 수법은 심리 물리학적 수법에 의해 관찰자의 속깊이 지각을 계측하는 것이며, 1조 건당 수십회의 시행을 되풀이하여 행할 필요가 있으며, 더욱 잘 측정법을 설정하기 아니하면, 계측 그것에 관찰자의 주관이 개입될 우려가 있다. 또한, 측정 결과를 도출하는데에 많은 계산을 요하기 때문에, 실제 시간으로 계측하는 것이 곤란한 결점이 있다.

까닭에, 본 발명의 주된 목적은, 실제 시간에서 객관적으로 관찰자의 속깊이 지각을 측정하여, 스테레오 화상의 평가에 이용할 수 있는 속깊이 지각 분석 장치를 제공하는 것이다.

본 발명을 간단하게 말하면, 관찰자가 속깊이를 지각시키기 위한 시표를 주시하고 있을때의 안구운동이 검출되어, 그 안구운동의 속도와 가속도를 사용해서 삿카드 성분이 제거되어서 폭주 개산운동만이 추출되어, 폭주 개산운동의 진폭, 폭주각의 변화, 좌우의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관의 연산되어서 관찰자의 속깊이 지각이 판별된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 실제 시간에서 속깊이 지각을 객관적으로 평가할 수가 있고, 스테레오 화상의 평가에 이용할 수가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 관찰자의 머리부분 운동이 검출되어 검출된 머리부분 운동과 안구운동에 따라서, 폭주 개산운동의 진폭, 폭주각의 변화, 좌우의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관이 연산되어서 관찰자의 속깊이 지각이 판별된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시에에 의하면, 관찰자의 머리부분 운동과 안구운동에 의거해서, 종합적으로 관찰자의 속깊이 지각을 판별할 수 있다.

제1도는 본 발명의 한 실시예의 블록도이다. 제1도에 있어서, 관찰자의 양눈의 안구운동을 관찰하기 위해 안구운동을 검출부(2)가 설치되고, 그 검출 출력은 신호 처리 회로(3)에 부여된 신호 처리되어, 안구운동 데이타가 연산부(1)에 부여된다. 관찰자의 전방에는 고정 보드(4)가 설치된다. 교정 보드(4)는 안구운동 검출부(2)의 눈금측정(calibration)을 하는 것이다. 교정 보드(4)의 후방에는 화상 표시 모니터(5)가 설치된다. 화상 표시 모니터(5)는 관찰자에 대해서 원점의 화상과 근점의 화상을 표시한다. 연산부(1)는 관찰자가 화상 표시 모니터(5)의 원점의 화상에서 근점의 화상에 시선을 이동하였을때의 안구운동 검출부(2)에서 검출된 안구운동 데이타를 해석하여, 관찰자의 속깊이 지각을 판별한다.

제2도는 제1도에 도시한 안구운동 검출부를 가글로 장착한 예를 도시하는 도면이며, 제3도는 안구운동 검출부의 구체적인 예를 도시하는 도면이다.

제1도에 도시한 안구운동 검출부(2)는 제2도에 도시하는 바와 같이 가글에 장착되고, 이 가글을 관찰자가 장착한다. 안구운동 검출부(2)는 강막 검출법을 사용한 것이며, 좌안 및 우안의 안구의 움직임을 검출하기 위해 검출부(21, 22)가 설치되어 있다. 각각의 검출부(21, 22)는 제3a도에 도시하는 바와 같이, 안구(23)에 대해서 중앙에 설치된 발광 다이오드(24)와, 그 양측에 설치된 포토다이오드(25, 26)를 포함한다. 발광 다이오드(24)는 비교적 지향성이 넓은 ±21°정도의 것이 사용되고, 포토다이오드(25, 26)는 지향성이 예리한 ±10°정도의 것이 사용된다. 발광 다이오드(24)에서 안구(23)에 투사된 광은 검은눈(28)과 흰눈(27)으로 반사율이 다르며, 이 반사율의 차리를 연산 증폭기(29)로 증폭하여, 차를 취하면 제3b도에 도시하는 바와 같이 수평(좌우)의 출력으로 되며, 제3c도에 도시하는 바와 같이 연산 증폭기(30)에서 화를 취하면 수직(상하)의 출력으로 된다. 또한, 안구운동 검출부(2)는 상술한 강막 검출법에 한하지 않고, 콘택트렌즈를 사용한 것이나 텔레비젼 카메라를 사용한 것등이라도 좋다.

제4도는 안구운동 검출부에서 검출된 안구운동 데이타의 한 예를 도시하는 도면이며, 제5도는 폭주각을 설명하기 위한 도면이며, 제6도는 제1도에 도시한 화상 표시 모니터에 표시되는 화상의 한 예를 도시하는 도면이다.

화상 표시 모니터(5)에는 제6도에 도시하는 바와 같이, 원점의 화상 C과 근점의 화상 D이 표시되어 있으며, 관찰자가 원점의 화상 C에서 근점의 화상 D에 시선을 움직였을때의, 안구운동 검출부(2)에서 검출된 안구운동 데이타는 제4도에 도시하는 바와 같이 된다. 제4도에 있어서 a는 수평 방향의 좌눈의 안구운동 Xeye-L를 표시하고, b는 우측눈의 안구운동 Xeye-R를 표시하고, C는 폭주각을 표시하고 있다.

여기에서, 폭주각이란 좌측눈의 시선 각도-우측눈의 시선 각도이며, 제5도에 도시하는 바와 같이, 관찰자가 원점의 화상 C을 주사하고 있을때의 폭주각은 αC로 되며, 근점의 화상 D를 주시하고 있을때의 폭주각은 αD로 된다. 제5도에서 명백한 바와 같이, 관찰자로부터의 거리가 가까운 근점의 화상 D의 경우의 폭주각 αD는 크고, 원점의 화상 C를 주시할때의 폭주각 αC은 적어진다. 즉, 속깊이 방향의 시선 이동을 폭주각의 변화에 의해 나타내어진다. 여기에서, 재차 제4도의 폭주각의 변화 C를 보면, 관찰자는 화상 표시 모니터(5)의표면 위를 시선 이동하여, 시 거리는 거의 변화하고 있지 아니함에도 불구하고, 화면상의 근점의 화상 D을 보았을때에 폭주각이 증가하고 있다. 이와 같이, 속깊이의 느낄수 있는 화상을 본 경우에도, 폭주각의 변화가 발생한다. 그래서, 이와 같은 폭주각의 변화를 수반하는 것과 같은 안구운동을 폭주 개산운동이라 칭하고 있다. 이것은, 우측눈과 좌측눈이 각각 반대의 방향으로 운동하는 것이다. 그러나, 이 폭주각 변화는, 애초부터 속깊이 감이 관찰자에게 발생하여, 그때의 유기되는 안구운동이기 때문에, 조금 더 길게 화상 표시 모니터(5)를 보고 있으며, 화상 표시 모니터(5)의 표면을 보고있을 뿐이므로 시거리가 변화하고 있지 아니함을 알고서, 폭주각은 원래로 되돌아가 버린다. 즉, 이와 같은 폭주각의 변화가 있었을 경우, 즉 폭주 개산운동이 발생한 경우에는 속깊이 지각이 발생하고 있다(속깊이 감이 느껴져 있음)고 생각된다.

제7도는 본 발명의 한 실시예의 동작을 설명하기 위한 흐름도이며, 제8도는 제7도에 도시한 삿카드의 제거 스텝의 보다 구체적인 흐름도이며, 제9도는 삿카드의 제거 방법을 설명하기 위한 도면이며, 제10도는 삿카드의 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

다음에, 제7도 내지 제10도를 참조하여, 본 발명의 한 실시예의 동작에 대해서 보다 상세히 설명한다. 먼저, 제1도에 도시하는 바와 같이, 관찰자의 전방에 교정 보드(4)가 설치되어, 눈금측정이 행해진다. 이 눈금 측정에 있어서 교정보드(4)에 고정된 미리 시선 방향이 이미 알고 있는 시표를 관찰자가 차례로 주시한다. 이때, 연산부(1)는 신호 처리 회로(3)의 출력에서 시선 위치로 변환하기 위한 계수를 연산하여 눈금측정을 행한다. 이 눈금측정이 종료하면, 교정 보드(4)를 제거하여, 화상 표시 모니터(5)에 제6도에 도시하는 바와 같은 원점의 화상 C와 근점의 화상 D를 표시한다. 관찰자가 이 원점의 화상 C에서 근점의 화상 D에 시점을 이동시켰을때의 안구운동 검출부(2)에 의해 검출되고, 신호 처리 회로(3)를 거쳐서 연산부(1)에 안구운동 데이타가 입력된다. 연산부(1)는 이 안구운동 데이타에 의거해서, 시선을 연산한다. 그후, 삿카드의 제거를 행한다.

여기에서, 안구운동은 삿카드라 칭하는 고속인 도약 안구운동과, 비교적 느린 폭주 개산운동, 추종 안구운동(물체를 추종하는 경우에 일어나는 부드러운 운동)으로 나누어진다.

일반적으로, 제9a도는 도시하는 바와 같이, 이들 3종류의 안구운동이 혼합되어서 실제의 안구운동으로 되어 있다. 제9a도에 있어서, #가 삿카드를 도시하고 있다. 속깊이 지각을 측정하는 목적에서, 이중에서 먼저 삿카드 성분을 제거할 필요가 있다. 이것은 2개의 방법이 있으며, 1삿카드는 통상 좌우같은 진폭으로 발생하는 일이 많기 때문에, 좌우의 시선 각도의 차인 폭주각을 계산하여, 이것의 변화를 측정한다. 2삿카드는 좌우 비대칭으로 나타나는 경우도 있기 때문에, 좌우 각각의 안구운동 측정 결과에 대해서 삿카드 성분을 제거하여, 그리고 폭주각을 계산하여, 이것의 변화를 측정한다. 앞의 것은 계산이 간단하며, 우측의 시선 각도-좌측의 시선 각도를 계산하면 된다. 후자는 삿카드 제거를 위해, 먼저, 안구운동의 속도 또는 가속도를 계산한다.

여기에서, 제8도 내지 제10도를 참조하여 삿카드를 제거하는 방법에 대해서 보다 상세히 설명한다. 연산부(1)는 시간 i을 1로 셋트하여, 오프셋을 0으로 셋트한다. 그래서, 연산부(1)는,

에 의해 V(i)를 연산한다. 여기에서, E(i)는 시선 방향의 각도이다. 연산부(1)는, 속도 V(i)가 역치 TH보다도 큰가 아닌가를 판별하여, 속도 V(i)가 역치 TH보다도 크면, 제10(b)도에 도시하는 바와 같이 삿카드가 발생하였다고 판정하고, 그 속도 V(i)를 오프셋치에 가산하여 삿카드의 크기를 연산하여, 시선 방향의 각도 E(i)에서 삿카드를 감산한다. 다음으로, 시간 i을 +1로 하여, 시간 i이 N 이하이면, 상술한 동작한 반복하여, 시간 i이 N로 되면 동작을 종료한다. 또한, 제10(c)도와 같이 가속도가 어떤 역치 THz 보다도 크면, 삿카드가 발생한 것으로 판별하여도 좋다.

이 제8도에 도시한 예는, 안구운동의 시계열 데이타의 이웃끼리의 데이타의 차몫을 취하여 이것이 역치 TH보다도 큰 경우에는, 삿카드가 발생하고 있다고 판단하여, 시각 i=0에서의 삿카드 성분의 적산치 오프셋을 계산하여, 이것을 제9(a)도에 도시하는 측정 데이타 V(1)에서 삿카드의 큰 몫 S1 내지 S5를 뺌으로서, 제9(b)도에 도시한 바와 같은 삿카드를 제거한 안구운동 파형이 얻어진다. 이 처리후, 좌우의 시선의 각도가 감산되어, 폭주각의 시간 변화가 얻어진다.

상술하는 바와 같이 하여, 2개의 어떠한 방법을 써서 폭주각의 시간 변화를 얻고, 이것을 기초로 하여 그것의 진폭, 변화(미분치)가 계산되어, 폭주 개산운동의 발생의 유무가 분석된다.

제11도는 속깊이 지각의 발생 유무를 설명하기 위한 파형도이다. 제11(a)도에 도시하는 바와 같이, 시각 t=0으로 제6도에 도시한 근점의 화상 D를 주시하기 시작했다면, 폭주각은 어떤 시간후에 증가하여, 또 원상태로 되돌아간다. 이때의 폭주각의 진폭(시선 이동전의 값과 최대치의 차몫) X을 측정하여, 이 값에 의해 속깊이 지각이 발생하였는가 아닌가가 판단된다. 예를 들자면, 이 값 X의 절대치가 어떤 역치보다 크면 속깊이 지각이 발생한 것으로 판단된다. 또한 폭주각의 변화 데이타의 표준 편차 또는 분산을 계산하여, 이것이 크면 속깊이 지각이 발생한 것으로 생각할 수도 있다. 또한, 제11(b)도에 도시하는 바와 같이, 폭주각의 시간 변화 데이타의 속도(1차 미분) 및 제11(c)도에 도시하는 가속도(2차 미분)를 계산하여, 이들의 최대치의 절대치 또는 표준 편차 또는 분산을 사용, 이것이 어떤 역치보다도 큰가 아닌가를 판단하므로서, 속깊이 지각이 발생하고 있는 것을 판단할 수도 있다.

또한, 관상하고 있는 화상이 동화상인 경우에, 속깊이 지각이 발생하였는가 아닌가를 판단하는데에, 폭주개산운동과 같은 양눈이 반대 방향으로 작용하는 운동이 발생하고, 속깊이 지각이 발생하였는가, 추종 안구운동과 같은 양눈이 같은 방향으로 작용하는 운동이 발생하여, 속깊이 방향으로는 물체가 운동자히 아니하도록 지각되었는가를 측정하는 방법도 있다. 이 측정의 한 방법으로서, 안구의 시선 방향 또는 이것의 시간에 관한 1차 미분(속도) 또는 2차 미분(가속도)를 계산하여, 이것의 시간 변화를 그래프에 표시하고, 좌우의 안구의 움직임이 반대 방향인가 같은 방향인가를 판단하면, 속깊이 지각의 발생을 판단할 수 있다.

또한, 폭주 개산운동(속깊이 지각의 발생과 상관이 있음)과 공동 운동의 발생(속깊이 지각이 발생하지 않고 단순한 2차원적인 작용과 상관이 있음)의 유무의 측정법으로서, 좌우 눈의 속도, 가속도의 상호 상관 관수를 측정하는 방법도 있다. 제6도에 도시한 화상이 동화인 경우, 안구운동으로서는 상술한 삿카드, 폭주 개산운동, 추종운동의 3 종류가 발생한다. 먼저, 상술한 수법을 사용해서, 좌우의 시선 각도의 차몫 또는 각각의 눈의 안구운동의 삿카드가 제거된 후에 폭주각이 계산된다. 그후, 좌우 각각의 시선 방향의 각도의 속도(1차 미분) 또는 가속도 성분(2차 미분)이 계산되고, 이들의 상호 관계가 계산된다. 시각 t=t0에서의 상호 상관의 계산식은

로 나타내어진다. 단, 2N+1이 측정하고 싶은 시간 구간중의 안구운동의 샘플링 갯수로 되며, i=-N~N로 된다.

제12도는 안구운동을 샘플링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 상술한 식에 있어서 γ는 미리 설정한 값 -γ1 내지 γ1의 값에 대해서, 상호 상관 ø(γ)이 구해진다. 또한, t0의 위치를 변화시켜서 상호 상관 ø(γ)의 변화가 구해진다. R, L은 각각 우측눈, 좌측눈의 시선 방향의 속도 또는 가속도이다.

이 경우, 폭주 개산운동이 발생한 경우에는 상호 상관 ø의 부의 값을 취하고, 크게 반응하는 만큼 절대치가 큰 값을 취한다. 이것이 속깊이 지각의 발생 정도가 정의 상관을 갖는다. 즉, 상호 상관 ø이 부의 방향으로 클수록, 강한 속깊이 지각이 발생한 것으로 된다. 또한, 추종 안구운동과 같은 양눈이 같은 방향으로 운동하는 경우(이것을 일반적인 공동운동으로 부르고 있다)에는, 상호 상관 ø이 정의 값을 갖는다. 이것은 속깊이 지각이 그다지 잘 일어나지 않고, 관찰자가 단순한 2차원적인 인식을 하고 있을 정도를 표시하고 있다.

제13도는 상호 상관 ø(γ)의 측정예를 도시하는 도면이다. 이 제13도에 있어서, 관찰자로부터 시거리 1000㎜의 원점에서 300㎜의 근점까지, 속깊이 방향으로 시선이 움직였을때의, 시선 방향의 각도의 속도의 상호 상관의 측정이며, 시각 0.5초이며 근점으로 주의를 기울이고 있다. 제13(a)도는 γ, 시간 t, 상호 상관 관수 ø의 관계를 3차원 플롯(plot)한 것이며, 제13(b)도는 상호 상관 관수 ø를 정의값의 방향을 백색으로 도시하고, 부의 방향을 흑색으로 나타낸 도면이다. 제13도에서 명백한 바와 같이, 어느 정도 속깊이 지각이 발생하였는가(어느정도 폭주 개선 방향으로 안구가 움직였는가)를 정량적으로, 연속량으로 취급할 수가 있다.

즉, 제13(b)도에서 검게 표시된 시간에 있어서, 속깊이 지각이 강하게 발생하고 있는 것으로 된다. 또한, 상호 상관 ø의 어떤 역치보다 적은 값을 취하는 부분만을 추출하여, 속깊이 지각이 강하게 발생하고 있다고 생각을 해도 좋다. 또한, 최초의 시간 1.5초까지의 반응은 종료하여, 그후 안구는 거의 일점을 주시하여, 시간 4초 이후는 다시 파형이 변화하고 있으며, 다른 방향으로 시선을 움직인 것을 알 수 있다.

또한, γ축 방향의 데이타는 좌우눈의 반응이 동시에는 없는 경우, 즉 좌우는 움직임이 어떠한 영향으로 시간차가 생긴 경우에, 폭주 개산 방향으로 안구가 반응하였는가, 혹은 공동 방향으로 반응하였는가를 정량적으로 연속량으로 취급할때에 유효하다. γ=0의 경우만에 대해서 계산한 것만으로는, 양눈의 반응이 시간차를 갖인 경우에 검은 부분이 γ방향으로 평행 이동해 버리고, 평가 불능으로 되어 버린다.

다시, 이 같은 일을 이용하여, 효력의 효과(어느쪽의 눈이 먼저 반응하고 있는가등)을 특정할 수도 있다. 제13(b)도에 도시하는 검은부분(폭주 개산운동이 발생하고 있는, 즉 속깊이 지각이 생긴 장소)에 중심선 m을 그으면, 이것과 γ축의 교점 A이 양눈의 반응의 시간의 어긋남 γd를 나타낸다. 제13(d)도에서는 약 0.05초 좌측눈의 반응이 지연되게 되어 있다.

즉, 우측눈이 먼저 반응하고 있으며, 반응의 빠르기로 측정한 효험은 우측눈이라 할 수 있다. 그래서, 이 시간의 어긋남 γd의 크기는 효험의 세기와 상관이 있다고 생각이 되기 때문에, γd의 값의 절대치가 클수록 효험의 효과가 크다 할 수 있다.

제14도는 제13도의 직선 m을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 제14b도에 도시하는 그래프는, 제13(b)도를 모식적으로 나타낸 것이며, 제14(c)도는 γ의 값의 각각에 대해서 상호 상관 ø을 t에 대해서 적분한 도면이며, 제14(a)도는 t의 값 각각에 대해서, 상호 상관 ø을 γ에 대해서 적분한 것이다. 제14(c)도에 도시하는 그래프에서 상호 상관 ø이 극소치를 갖는 점을 γd라 하면, 직선 m이 결정된다. 또한, 제14(a)도에 도시하는 그래프에서 상호 상관 ø이 극소치를 갖는 점을 td라 하면, td는 평균하여 양눈이 반응을 시작한 시각을 나타내고, 안구운동의 잠시도 측정할 수 있게 된다. 또한, 극소치를 사용하지 않고, 제14도와 같은 우물(井戶)형의 관수, 예를들면 ø=B×(γ-γd)²+C(γd, B, c는 정수)를 피팅(fitting)하여, γd를 구해도 좋다. td에 대해서도 동일하다.

또한, 효험의 효과가 미리 크지 아니한 것이 알고 있을 경우에는, γ=0의 경우만에 대해서 계산하여 분석하여도 좋다. 상술한 바와 같이, 이 실시예에 의하면, 관찰자의 속깊이 지각의 발생의 세기를 정량적으로 측정할 수 있다.

제15도는 본 발명의 다른 실시예의 블록도이다. 이 제15도의 도시한 실시예는, 시표로서 입체 화상을 표시하여, 관찰자의 속깊이 가까이를 측정하도록 한 것이다. 입체 화상을 표시하는 예로서는, 각 가지로 생각이 되고 있으나, 이 제15도에 도시한 실시예에서는, 입체 화상 생성 장치(10)에 의해 입체 화상 신호를 생성하여 입체 화상 제시 장치(8)에 입체 화상을 표시하여, 관찰자는 입체 화상 관상용 액정 셧터 안경(9)을 거쳐서 입체 화상을 관찰한다.

제16도는 입체 화상을 표시하기 위한 타이밍도이다. 제16(a)도에 도시하는 바와 같이, 입체 화상 제시 장치(8)에는, 우(R)측 화상과 좌(L)측 화상이 교대로 표시되고, 이것에 맞추어서 입체 화상 관상용 액정 셧터안경(9)은 제16(b)도에 도시하는 바와 같이, 우측눈용의 화상이 입체 화상 제시 장치(8)에 표시되어 있을때에는, 우측눈의 액정 셧터가 투명해져, 제16(c)도에 도시하는 바와 같이 좌측눈의 액정 셧터는 차광 상태로 된다. 좌측눈용의 화상이 표시되어 있는 시간에서는, 좌우 반대의 동작으로 된다. 이와 같이 하여, 입체 화상을 주시하고 있을때의 안구운동의 안구운동 검출부(2)에 의해 검출되어, 상술한 실시예와 같이 하여, 속깊이 지각이 분석된다. 이 실시예에 있어서, 상술한 실시예와 다른점은 입체 화상의 구성 방법에 있다. 이것에 대해서 다음에 설명을 한다.

제17도 및 제18도는 단순한 점의 3D 공간내의 속깊이 방향의 운동을 설명하기 위한 도면이다. 제17(a)도에 있어서, 좌우눈과 각각의 눈에 대한 점화상의 스크린 위의 위치가 로 표시되고, 또한 이들에 의해 가상적으로 지각되는 점의 3D 공간내의 위치가 0로 표시되어 있다. 최초로 A의 위치에 점이 보였다고 하여, 이것이 점 B까지의 운동한 것이라 한다. 이때, 표시 스크린 위의 운동은 제17b도에 도시하는 바와 같이, 각각의 점이 반대 방향으로 동일 거리만큼 운동하게 되어, 좌우눈의 수평시차가 DR=DL로 되어 있다. 이때, 양눈은 이점을 추종하나, 폭주 개산운동에 의해, 양편의 눈은 내측으로 회전한다. 이때, 통상 폭주 개산운동이 발생하여, 점의 속깊이 방향의 운동 지각인 속깊이 지각이 수반하고 있으나, 폭주 개산운동이 함부로 일어나고 있음에도 불고하고, 속깊이 지각이 수반하지 않는 경우도 있다. 운동이 있었던 경우만이, 즉 동화상을 관찰한 경우만에, 폭주 개산운동이 속깊이 지각을 수반하고 있는가 아닌가가 보증되지 않는 일이 일어난다. 그와 같은 경우에는, 폭주 개산운동은 단순한 점의 추종을 하고 있는 결과로 된다. 이 실시예에서는, 속깊이 방향으로 운동하는 피사체를 눈으로 추종하는 경우에, 속깊이 지각 발생에서 유기되는 폭주 개산운동만을 측정하여, 속깊이 지각측정의 측정 착오를 저감하는 효과가 있다.

이같은 것을 피하기 위해서, 입체 화상이 속깊이 방향의 운동 작성의 방법으로서, 한쪽의 수평시차, 예를들자면 제18도에 도시하는 바와 같이, DL=D로 되도록 설정된다. 이 경우, 좌측눈에 있어서는 점은 정지하고 있으며, 좌측눈의 시선 방향상의 점의 운동으로 된다. 여기에서, 제17도에 있어서는, 점이 양눈의 중심 C과 점 A를 연결하는 선상에서 운동을 하나, 제18도에서는, 좌측눈의 시선 위를 운동하는 차이가 있으나, 양눈 간격은 6.5㎝ 정도이며, 스크린까지의 시거리는 수 m 이상의 설정으로 하는 것이 일반적이므로, 이 차이는 그다지 문제는 되지 않는다.

이와 같은 설정에 있어서, 양눈 안구운동이 측정되어지면, 이 경우, 원리상은 좌눈이 움직일 필요가 없고, 우측눈만이 움직여, 폭주 개산운동이 발생하지 아니하는 것 같은 생각이 되나, DR이 약 1°이하와 같은 적은 시차 변화의 경우, 좌우 비대칭이기는 하나 좌측눈도 반응하여, 속깊이 지각이 성립한 경우에는 폭주 개산운동이 발생하여, 단순한 2차원적인 운동만이 지각되지 아니하는 경우, 즉 속깊이 방향의 지각되지 아니한 상태에서는, 양눈이 같은 방향으로 반응하여 공동 운동한다.

이와 같은 것을 이용하여, 단순한 속깊이 방향의 점의 추종은 아니고, 속깊이 지각이 발생하고 있는 상태에서의 폭주 개산운동만을 측정할 수가 있다. 해석 수번으로서는, 상술한 실시예와 꼭같은 수법을 사용할 수가 있다. 즉, 삿카드 제거후의 폭주가의 변화의 측정, 양눈의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관을 계산하므로서, 입체 화상으로 구성된 속깊이 방향으로 운동하는 물체에 대한 관찰자의 속깊이 지각을 정량적으로 측정된다. 또한, 점화상 뿐만 아니고, 운동 물체의 화상을 복수의 점으로 표시하면, 크기를 갖는 물체의 속깊이 방향의 운동에 대응하는 속깊이 지각도 측정이 된다.

상술하는 바와 같이, 이 실시예에 의하면, 속깊이 방향의 물체 운동에 대한 추종 안구운동에 의한 방해를 저감하여, 속깊이 지각 발생에 의해 유기된 폭주 개산운동만을 측정할 수 있고, 높은 정도의 속깊이 지각의 세기의 측정이 가능하다.

제19도는 본 발명의 또다른 실시예의 블록도이며, 제20도는 제19도에 도시한 머리부분 운동 검출부의 구체적인 예를 도시하는 도면이다.

제19도에 도시한 실시예는, 관찰자의 머리부분 운동도 검출하도록 한 것이며, 그 때문에 머리부분 운동 검출부(6)와 머리부분 운동 제어 회로(7)가 설치되고, 그 이외의 구성은 제1도에 도시한 실시예와 같다. 머리부분 운동 검출부(6)는 제20도에 도시하는 바와 같이, 소스(61)로 되는 직교 코일과, 센서(62)로 직교 코일을 포함한다. 머리부분 운동 제어 회로(7)는 제어부(71)와 드라이브 회로(72)와 검출 회로(73)를 포함한다. 드라이브 회로(72)는 제어부(71)로부터의 지령에 의해, 소스(61)의 직교 코일을 구동하여 자계를 발생한다. 머리부분 운동 검출부(6)를 장착한 관찰자가 움직이면, 센서(62)에 전압이 유기되어, 이 전압이 검출 회로(73)가 검출되어, 그 검출 출력을 제어부(71)가 연산하므로서, 머리부분의 이동에 의한 데이타가 출력된다. 또한, 머리부분 운동 검출부(6)는 상술한 제2도에 도시한 가글(goggle)에 장착된다.

제21도는 관찰자를 중심으로 한 머리부분 좌표계에 대해서 그것의 원리를 표시하는 도면이다. 다음에, 제21도를 참조하여, 머리부분 운동 검출부(6)에 의해 검출되는 머리부분 좌표에 대해서 설명을 한다. 머리부분 좌표는 제21(a)도에 도시하는 바와 같이, 관찰자의 관찰 대상에 대한 평행이동에 의해 실현되는 XYZ 좌표계와, 제21b에 도시하는 머리부분의 회전 운동에 의거한 극좌표계의 2개가 고려된다. 각각의 좌표계의 머리부분 이동량을(Hx, Hy, Hz), (Hø, Hø, Hθ)로 정의한다. 여기에서는, 한예로서 관찰 대상에 근접하는 방향을 Y축으로 하여, 수평 이동 방향을 X축으로 하여, 수직 이동 방향을 Z축으로 하였다. Hø는 X축의 회전, 즉 목을 상하로 경사하는 운동을 표시하고, Hθ는 Y축의 회전, 즉 좌측 어깨에서 우측 어깨로 일단 목을 기울이는 운동을 표시한다. Hø는 Z축내의 회전이며, 목을 좌우로 회전하는 운동이다.

머리부분의 수평 이동(Hx, Hy, Hz)에 의해 시선이 변화하나, 이것을 안구 회전각(Ex, Ey)으로 환산하면, 다음식이 얻어진다.

단, D : 관찰자로부터 주시점까지의 거리,

목을 좌측 어깨 방향 또는 우측 어깨 방향으로 Hθ 기울이면, 안구운동계의 좌표가 회전한다. 따라서, Hθ 만큰 기운 안구운동 좌표계(Xe, Ye)를 원래의 관찰 대상으로 직교한 좌표계(Xe', Ye')로 변환할 필요가 있다.

머리부분 운동에 의해 실현되는 시선의 운동(Xh, Yh)은 제 (1)식 및 제2식으로부터 다음의 제5식 및 제6식으로 나타내어진다.

따라서, 머리의 움직임으로 고려한 시선의 운동(Vx, Vy)은 제3식 내지 제6식으로부터, 다음의 제7식 및 제8식으로 나타내어진다.

상술한 제7식 및 제8식을 사용하므로서, 머리부분 운동과 안구운동을 조합시켜 통상의 시선의 운동을 재현할 수가 있다.

제22도는 본 발명의 또다른 실시예의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 이 실시예에서는, 상술한 제7도의 실시예와 같이 하여, 눈금 측정(calibration)이 행해진 후, 시표가 제시되어, 그때의 관찰자의 안구의 움직임이 안구운동 검출부(2)에서 검출이 됨과 함께, 머리부분 운동 검출부(6)에 의해 관찰자의 머리부분의 움직임이 검출된다. 연산부(1)는 검출된 머리부분 운동 데이타와 안구운동 데이타에 의거해서, 상술한 제1식 내지 제8식의 연산을 행하고, 제7도에 도시한 실시예와 같이 하여, 파라미터를 연산한다. 구체적으로는, 제7도에 도시한 실시예에 있어서 Xeye, Yeye에 대신하여, 제7식 및 제8식에서 구해진 시선의 움직임 Vx, Vy을 사용해서 속깊이 지각의 분석이 행해진다. 이 해석 방법에 대해서는, 제7도에 도시한 실시예와 꼭 같다.

상술한 바와 같이, 이 실시예에 의하면, 머리부분 운동도 검출하도록 하고 있기 때문에, 제1의 실시예와 같이 턱대에 의해 관찰자를 고정하여, 관찰자의 신체의 움직임에 의한 안구운동 성분에 의한 시선 위치의 측정 방해를 없앨 필요가 없기 때문에, 관찰자의 머리부분이 자유로운 상태에서 측정할 수 있기 때문에, 부담이 적고, 측정이 쉽게 할 수 있는 잇점이 있다. 따라서, 보다 자연스러운 상태에서 속깊이 지각을 측정할 수 있다.

이상과 같이 하여, 본 발명의 실시예에 의하면, 관찰자에게 속깊이를 지각시키기 위한 시표를 제시하였을때의 관찰자의 양눈의 안구운동을 검출하여, 검출된 안구운동의 속도와 가속도 등을 사용해서 삿카드 성분을 제거하여, 폭주 개산운동만을 추출하여, 폭주 개산운동의 진폭, 변화, 좌우의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관을 연산하여 실제 시간으로 객관적으로 관찰자의 속깊이 지각을 측정하도록 하였으므로, 스테레오 화상의 평가에 이용이 된다.

Claims (4)

1. 관찰자의 속깊이 지각을 분석하기 위한 속깊이 지각 분석 장치로서, 상기한 관찰자에서 속깊이를 지각시키기 위한 시표를 제거하는 시표 제시 수단, 상기한 관찰자의 양눈의 안구운동을 검출하는 안구운동 검출수단, 및 상기한 안구운동 검출 수단에 의해 검출된 안구운동의 속도 또는 가속도를 사용해서 삿카드 성분을 제거하여, 폭주 개산운동만을 추출하여, 상기 폭주 개산운동의 진폭, 폭주각의 변화, 좌우의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관을 연산하여, 상기한 관찰자의 속깊이 지각을 판별하는 연산 수단을 포함한다.
2. 제1항에 종속하는 속깊이 지각 분석 장치로서, 다시, 상기한 관찰자의 머리부분 운동을 검출하는 머리부분 운동 검출 수단을 포함하고, 상기한 연산 수단은, 상기한 머리부분 운동 검출 수단에 의해 검출된 머리부분 운동과 상기한 안구운동 검출 수단에 의해 검출된 안구운동에 의해서, 상기한 폭주 개산운동의 진폭, 폭주각의 변화, 좌우의 안구운동의 속도, 가속도의 상호 상관을 연산해서 상기한 관찰자의 속깊이 지각을 판별하는 수단을 포함한다.
3. 제1항 또는 제2항에 종속하는 속깊이 지각 분석 장치로서, 상기한 연산 수단은, 상기한 상호 상관의 연산 결과에 의거해서 상기한 관찰자의 좌우의 눈중 어느 것이 빨리 움직였는가를 판별하는 수단을 포함한다.
4. 제1항에 종속하는 속깊이 지각 분석 장치로서, 상기한 시표 제시 수단은, 상기한 관찰자에 대한 스테레오 화상을 제시하는 스테레오 화상 제시 수단과, 상기한 스테레오 화상중 한편의 눈에 대응하는 화상을 운동시켜서 양눈 시차를 발생시키는 화상 제어 수단을 포함하고, 상기한 연산 수단은, 상기 관찰자가 상기 스테레오 화상을 주시하고 있을때의 상기한 안구운동 검출 수단의 검출 출력에 의해, 속깊이 지각을 판별하는 수단을 포함한다.