WO2012173411A2 - 지구환경 3차원 구면영상 표시장치 - Google Patents

지구환경 3차원 구면영상 표시장치 Download PDF

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WO2012173411A2
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spherical
sphere
image display
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임병환
류상범
권원태
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대한민국(국립기상연구소장)
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    • G09B27/00—Planetaria; Globes
    • G09B27/08—Globes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
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    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/04—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with cameras or projectors providing touching or overlapping fields of view
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    • H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/3147—Multi-projection systems

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional display device for displaying the global environment on a spherical surface, and relates to a three-dimensional spherical image display device for a global environment that can vary the diameter of the sphere and the number of projectors as needed.
  • a general image display apparatus displays an image in a two-dimensional planar region implemented by a rectangular display.
  • a panoramic image device and a panoramic image hall are provided to form a concave spherical surface and project an image on the concave surface to realize a 360 degree image. It became.
  • the panoramic image displays an image while covering the entire external environment of the viewer or the subject, the viewer or the subject is placed in the center of the actual environment when the image is displayed, such as showing the universe.
  • it overcomes the limitation of not displaying a 360-degree image of the planar image device, and has provided the advantage of maximizing the effect of the image in the field of space, virtual experience, and the like.
  • the above-described panoramic imaging apparatus has a problem in that it is difficult to display an image of an object having a spherical surface such as the earth's surface, and it is difficult to obtain an image effect such as actually seeing the entire earth.
  • the present invention provides a global environment three-dimensional spherical image display device to display an image of a situation outside of the sphere on the sphere, as described above, to obtain an image effect such as viewing a sphere of reality.
  • the present invention can be variously changed the diameter of the sphere and the number of projectors as needed, and equipped with separation, assembly and mobility, can be easily moved to the place where the display of the spherical image such as the earth environment image is required.
  • Another object is to provide a three-dimensional spherical image display device for the global environment.
  • a spherical image display for dividing a spherical image by a viewing angle on a surface of a sphere; and storing the image data to be displayed on the spherical image display, and dividing the stored image data into a spherical image for each viewing angle to provide the spherical image display unit.
  • an auxiliary video server showing explanatory data on the image data displayed on the spherical surface.
  • the spherical image display device includes: a sphere display unit having a sphere screen; an image projection unit having a plurality of projectors for projecting an image onto the sphere display unit; and a sphere support or a wire supporting the sphere display unit. And a support for supporting a plurality of projectors of the image projection unit, respectively, wherein the sphere support and the plurality of projector supports are configured to be separated or assembled with each other. After moving the display unit and the image projection unit is characterized in that it is configured to be assembled and installed in the place where the image display is required.
  • the spherical display unit may include a spherical screen on which an image is displayed, and a plurality of speakers configured to reproduce and output audio signals included in the image as sounds.
  • the support unit includes: a sphere support for supporting the sphere screen, a wire for supporting the sphere screen suspended on the ceiling; and a projector support for supporting a plurality of projectors.
  • the support unit may further include a floor support which is fixed to connect the sphere support and the plurality of projector supports to each other, and accommodates power and data cables therein.
  • the image server may include: an image database storing image data including at least one of an image and audio to be displayed on a spherical surface; and dividing the image data included in the image data into spherical regions facing each projector.
  • a spherical image data converting unit converting the image to be projected; and a spherical image distribution unit distributing the spherical images divided by the projectors to the respective projectors; and an electrical signal to output audio data included in the image data to a speaker.
  • an audio processing unit for converting and outputting an audio signal into an audio signal; and an image audio interface unit to which projectors for projecting the divided spherical image and speakers for reproducing the audio signal as a sound signal are connected. do.
  • the video server also includes a communication unit for connecting to the Internet; and a remote control signal receiving unit for receiving a radio wave signal for short-range communication; It characterized in that it further comprises one or more of.
  • the video server may be implemented as a video reproducing apparatus such as a vcr having a spherical image conversion and distribution function, an audio processing function, an Internet connection, and a short-range communication function, and various fixed or portable image reproducing apparatuses such as a desktop, a notebook, a tablet pc, and the like. .
  • a video reproducing apparatus such as a vcr having a spherical image conversion and distribution function, an audio processing function, an Internet connection, and a short-range communication function
  • various fixed or portable image reproducing apparatuses such as a desktop, a notebook, a tablet pc, and the like.
  • the auxiliary image server is characterized in that the auxiliary description data such as a presentation file or a video for displaying the image data displayed on the spherical surface, such as LCD, LED monitor or TV.
  • the auxiliary description data such as a presentation file or a video for displaying the image data displayed on the spherical surface, such as LCD, LED monitor or TV.
  • the three-dimensional spherical image display device characterized in that further comprises a remote control terminal for remote control of the spherical image display function of the image server.
  • the remote control terminal may include a spherical image display function connected to the image server through the Internet, and a portable terminal capable of accessing the Internet equipped with an application for remotely controlling the image server.
  • the portable terminal may be any one of a portable terminal capable of accessing the Internet, including a 2G terminal, a smartphone, or a tablet PC.
  • the remote control terminal may be configured as a remote controller for remotely controlling the spherical image display function of the image server by communicating with the image server by short-range communication.
  • the short range communication may be applied to one or more communication methods, such as an infrared communication method or an RF communication method such as Bluetooth, and the remote control may also be configured with one or more of Nintendo Wii remote control, Nunchuck, Bluetooth dongle, infrared remote control or RF wireless remote control. .
  • the three-dimensional spherical image display device is also characterized in that it further comprises a moving case for receiving and moving the separated image display and the support when manufactured in a compact.
  • the present invention having the above-described configuration provides an effect of remarkably improving the transferability and education effect of information possessed by an image by displaying a specific image such as the global environment in the same manner as the actual environment.
  • the present invention can be disassembled, assembled and mounted by making a small sphere with a diameter of 50cm or less, and equipped with portability, it is not necessary to provide a separate device for displaying three-dimensional spherical images by having portability
  • the present invention provides an effect of easily projecting and displaying an educational image or a presentation image to be displayed as various 3D spherical images.
  • FIG. 1 is a block diagram of a global environment three-dimensional spherical image display device 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the video server 100 of FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a smartphone which is an embodiment of a remote control terminal 200 of the video server 100 of FIG.
  • FIG. 4 is an installation state diagram of the three-dimensional spherical image display device 10 having a sphere support 335,
  • FIG. 5 is an installation state diagram of the three-dimensional spherical image display device 10 is installed by using a wire 315 the sphere screen 310.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a three-dimensional spherical image display device 10 of the global environment according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the image server 100 of FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is a view showing a smartphone which is an embodiment of the remote control terminal 200 of the image server 100.
  • FIG. 4 is an installation state diagram of the three-dimensional spherical image display device 10 having the sphere support 335.
  • FIG. It is a state diagram of the installation of the three-dimensional spherical image display device 10 in which the sphere support 335 is fixed using the wire 315. 4 and 5 (a) is a plan view, (b) is a side view.
  • the three-dimensional spherical image display apparatus 10 displays an image on a specific screen 310 and reproduces an audio signal and outputs the spherical image display unit 300 and a spherical image display unit with the spherical image display unit 300.
  • a video server 100 and an auxiliary video server 400 for providing an audio signal are provided.
  • the image server 100 includes an image database 110 for storing image data, a spherical image data converter 120 for converting image data into spherical images, and a spherical image distribution unit for distributing spherical images.
  • An image having an audio processing unit 140 for converting audio data included in the image data into an electrical audio signal and outputting the same; and a port to which a plurality of external projectors 320 and speakers 340 are connected.
  • the audio interface unit 150 includes a communication unit 160, a remote control signal receiver 170, and a central processor 180.
  • the image database 110 stores various image data related to the global environment such as disaster, disaster, resource distribution, ecology related information, marine related information, atmospheric environment related information and weather related information.
  • image data include space images such as atmospheric or land state data of the planets in the solar system, ocean related images such as currents, sea surface temperature, tsunami models, buoy positions and tracking data, real-time earthquakes and sea ice, terrain, tectonic shifts, Display of land-related images such as vegetation and geomagnetic, satellite, typhoon tracking, air observation data, carbon tracking, and educational videos related to the atmosphere such as aircraft movements, and display of numerical models / simulations of global environment, atmosphere, ocean change, etc. It may be an image related to the back.
  • the spherical image data conversion unit 120 is configured by mounting an image data processing process for converting data so that image data stored on a plane can be displayed as a divided image on a spherical surface, and the plane image stored in the image database 110.
  • the data is divided into images corresponding to the number of the projectors 320 and the irradiation target sphere area of the projector 320, and then each is converted into an image to be projected on a spherical surface. Images of the boundary regions overlapping each other among the image data divided to be projected by the projectors 320 are divided to output the same image.
  • image data for correcting the distortion of the boundary so that the projection angle of the spherical image and the curvature of the sphere may be projected as if the surface of the sphere is actually seen according to the observer's field of view. Processing is performed.
  • the spherical image data conversion unit 120 generates hemispherical images including spherical positions facing the projectors 320 for each of the projectors 320. Therefore, the images projected onto the spherical screen 310 by the projector 320 overlap each other in the boundary area so that distortion such as brightness or brightness due to the curvature of the spherical screen 310 does not occur or is minimized.
  • the spherical image distribution unit 130 reproduces each image data divided by the spherical image data conversion unit 120 as a video signal, and outputs the divided image to a port to which the projector 320 allocated to each image data is connected. do.
  • the audio processor 140 extracts the audio data included in the image data, extracts an audio signal suitable for each of the speakers arranged according to a preset surround or stereoscopic sound effect, and then connects a speaker set to output each audio signal.
  • the speaker output port of the video audio interface unit 150 is output.
  • the video audio interface unit 150 includes a video port to which projectors are connected and various audio ports to which speakers are connected, or a port such as a serial port or a parallel port such as a USB for collectively outputting an audio signal and a video signal. Are provided.
  • the communication unit 160 is a communication interface that enables internet communication through a communication network.
  • the communication unit 160 may receive a control signal from a remote control terminal such as a smartphone equipped with an application controlling the operation of the image server 100 through the Internet. It is configured to be.
  • the remote control signal receiver 170 is configured to receive a control signal from an external remote control terminal 200 by one or more short range communication methods, such as an infrared communication method or an RF communication method such as Bluetooth.
  • the central processing unit 180 is a CPU that controls the driving of the image server 100.
  • the image server 100 of the above configuration is a spherical image conversion and distribution function, audio processing function, video playback device such as vcr having internet connection and near field communication function, desktop, laptop, tablet pc, etc. Implemented as a device.
  • the image server 100 is provided with a display unit such as a monitor and an input device such as a keyboard to control the user.
  • the control program for controlling the implementation of the three-dimensional spherical image of the global environment is installed on a hard disk or stored in a separate storage space of the image database and driven, for this purpose, the image server 100 is a separate hard disk and data A memory for arithmetic processing is provided.
  • the remote control terminal 200 is a user terminal for controlling the 3D spherical image display function of the image server 100 from a remote location.
  • the remote control terminal 200 performing the above functions is capable of accessing the Internet such as a 2G terminal, an iPad, a tablet device such as an iPad, a Galaxy Tab, a smartphone, a tablet PC, and the like for remote control of the image server 100.
  • the wireless remote control may be implemented using a portable terminal equipped with software such as emulated remote control software or a short range wireless communication method such as Nintendo Wii remote control, infrared communication such as NunChuck Bluetooth dongle, and RF communication method such as Bluetooth.
  • 3 illustrates the remote control device 200 as a smart phone for remotely controlling the 3D spherical image display device 10.
  • the software driven by the remote control terminal 200 is configured to have a user interface capable of performing various inputs such as playing and stopping a spherical image, and the wireless remote controller has an input key corresponding to each function of the software. do.
  • the spherical image display unit 300 includes a concrete display unit, an image projection unit consisting of a plurality of projectors, and a support unit 330.
  • the auxiliary video server 400 is configured to include auxiliary explanatory material such as a presentation file or a video and an LCD, an LED monitor or a TV with respect to the image data displayed on a spherical surface.
  • auxiliary explanatory material such as a presentation file or a video and an LCD, an LED monitor or a TV with respect to the image data displayed on a spherical surface.
  • the sphere display unit is a portable size, and the removable portion on the support 330 or a sphere screen 310 consisting of a spherical surface that can be fixed to the ceiling using a wire 315 and a plurality of reproducing the audio signal as a sound signal
  • the speaker 340 is composed of.
  • the outer surface of the sphere screen 310 is coated with a suitable coating material to minimize the reflection or scattering of light so that the images projected from the projectors 320 can be displayed.
  • the plurality of projectors 320 included in the image projection unit are connected to an image output port or a USB output port of a VGA card embedded in the image audio interface unit 150, and the divided images output from the spherical image distribution unit 130. Are respectively output to the sphere screen 310.
  • the support part 330 is a sphere support 335 for supporting the sphere screen 310, the projector support 331 for supporting the projectors 320 and the wire 315 which is used when fixing the sphere screen 310 hanging on the ceiling. It is configured to include, and, if necessary, may further comprise a floor support (337) to connect and fix the sphere support 335 and the projector support (331) and the video, audio or power cables are built into the interior. have. At this time, the sphere support 335, the projector support 331 and the bottom support 337 is configured to be assembled and fixed to separate from each other prefabricated.
  • the speakers 340 are connected to predetermined output ports of the video audio interface unit 150.
  • the sphere screen 310 has a diameter of about 175 cm, but it is easy to carry and move, and is not limited in size when it is suitable for displaying an output image.
  • the earth environment three-dimensional spherical image display device 10 of the present invention is a miniature manufacturing case when moving to separate the sphere display unit and the support unit 330 to be stored integrally after moving It is configured to further include.
  • the inside of the moving case is filled with a shock absorbing member formed with a groove in which the concrete screen 310 is seated, a groove in which a plurality of supports are mounted, and a groove in which the projectors 320 are seated, and the outside is made of a material resistant to external impact. do.
  • the three-dimensional spherical image display apparatus 10 further includes a plurality of small monitors disposed appropriately around the spherical image display 300.
  • the small monitors serve as an auxiliary device for explaining an image projected on the concrete screen 310 by using a power point or a video.
  • the images output to the plurality of small monitors are provided by a separate notebook or separate auxiliary video server 400 connected to the plurality of small monitors, and a separate auxiliary video server may not be included if not necessary. .
  • the concrete support 335, the projector support 331, and the floor support 337 are fixedly installed, and then the specific screen Mounting and fixing the 310 to the sphere support 335, the projector 320 is mounted to each of the projector support 331, a plurality of speakers 340 are arranged in a predetermined position.
  • Each of the projectors 320 and the speakers 340 are connected to the respective ports of the video audio interface unit 150 of the video server 100.
  • the sphere screen 310 of the sphere display unit may be installed to be suspended from the ceiling by the wire 315
  • Figure 5 is a three-dimensional spherical image of the sphere screen 310 installed on the ceiling using the wire 315
  • FIG. 10 is an installation state diagram of the display apparatus 10.
  • the user is mounted on a smartphone, a mobile communication terminal, a tablet PC, or the like to remotely operate the software for displaying the image server 100 and 3D spherical image display.
  • the driving of the 3D spherical image display apparatus 10 is controlled by driving the software to enable it.
  • control using a wireless remote control using a short range wireless communication method such as an infrared communication such as a Nintendo Wii remote controller, a NunChuck Bluetooth dongle, or an RF communication method such as Bluetooth may be performed.
  • a short range wireless communication method such as an infrared communication such as a Nintendo Wii remote controller, a NunChuck Bluetooth dongle, or an RF communication method such as Bluetooth

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Abstract

본 발명은 지구환경을 구면 상에 표시할 수 있도록 하는 3차원 표시장치에 관한 것으로서, 필요에 따라 구체의 지름과 프로젝터의 수를 다양하게 변경할 수 있는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치를 제공한다.

Description

지구환경 3차원 구면영상 표시장치
본 발명은 지구환경을 구면 상에 표시할 수 있도록 하는 3차원 표시장치에 관한 것으로서, 필요에 따라서 구체의 지름과 프로젝터의 수를 다양하게 변경할 수 있는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치에 관한 것이다.
일반적인 영상표시장치는 사각형의 디스플레이로 구현되는 2차원 평면 영역에 영상을 표시하는 형태이다.
이러한 종래기술의 영상표시장치는 표시영역이 사각형으로 정해져 있는 것에 의해, 지구의 대기ㆍ해양ㆍ육지의 자연현상들을 표시하고자 하는 경우 지구 전체의 영상을 동시에 표시하지 못하고, 항상 4각형 평면상에 투영되는 면만을 표시할 수밖에 없는 영상 표시의 제약을 가진다.
이러한 전체적인 화면 표시의 제약을 극복하고 교육 또는 가상 현실감을 증가시키기 위하여 천장 면을 오목 구면으로 형성하여 오목 면에 영상을 투사하는 것에 의해 360도 영상을 구현하는 파노라마 영상장치 및 파노라마 영상 홀 등이 제공되었다.
상기 파노라마 영상은 시청자 또는 교육 대상자의 외부 환경 전체를 감싸면서 영상을 표시하게 되므로 우주모습을 보여 주는 등 시청자가 화상의 중심에 위치하게 되는 영상의 표시시에 시청자 또는 교육대상자가 실제 환경의 중심에 위치하는 것과 같은 효과를 제공함으로써, 평면 영상 장치가 가지는 360도 영상을 표시하지 못하는 제약을 극복하고, 우주 분야, 가상 체험 등의 분야에서는 영상의 구현 효과를 극대화시키는 이점을 제공하였다.
그러나 상술한 파노라마 영상장치는 지구표면과 같은 구면을 가지는 대상물에 대한 영상을 표시하는 것이 어렵고, 지구 전체를 실제로 보고 있는 것과 같은 영상효과를 얻지 못하는 문제점을 가진다.
즉, 파노라마 영상장치의 경우 지구와 같은 구면체의 영상을 출력하는 때에는 영상 표시 효과 면에서 실제와 다르게 되는 제약을 가진다.
따라서 본 발명은 상술한 바와 같이 지구 환경과 같이 구면의 외부의 상황에 대한 영상을 구체에 표시하여 실체의 구체를 보는 것과 같은 영상효과를 얻을 수 있도록 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 필요에 따라 구체의 지름과 프로젝터의 수를 다양하게 변경할 수 있으며, 분리, 조립 및 이동성을 구비하여, 지구환경 영상과 같은 구면영상의 표시가 필요한 장소로 용이하게 이동하여 설치할 수 있도록 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지구환경 3차원 구면영상 표시장치는,
구체의 표면에 구면영상을 시야각 별로 분할하여 출력하는 구면영상표시기;와, 상기 구면영상 표시기에 표시될 영상데이터를 저장하고, 저장된 영상데이터를 시야각 별 구면영상으로 분할하여 상기 구면영상표시기로 제공하는 영상서버;와, 구면에 표출되고 있는 영상데이터에 대한 설명 자료를 보여주는 보조영상서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구면영상표시기는, 구체스크린을 구비한 구체표시부;와, 상기 구체표시부로 영상을 투사하는 다수의 프로젝터를 구비한 영상투영부;와, 상기 구체표시부를 지지하는 구체지지대 또는 와이어 중 어느 하나와, 상기 영상투영부의 다수의 프로젝터를 각각 지하는 프로젝터지지대를 구비하며, 상기 구체지지대와 다수의 프로젝터지지대는 서로 분리 또는 조립이 가능하도록 구성되는 지지부;를 포함하여 구성되어, 필요 시 상기 지지부와 구체표시부와 영상투영부를 분리하여 이동한 후 영상표시가 필요한 장소에서 조립 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구체표시부는, 영상이 표시되는 구체스크린;과, 상기 영상에 포함된 오디오 신호를 소리로 재생하여 출력하는 다수의 스피커;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부는, 구체스크린을 지지하는 구체지지대;와, 구체스크린을 천장에 매달아 지지하는 와이어;와, 다수의 프로젝터들을 지지하는 프로젝터지지대;를 포함하여 구성된다.
상기 지지부는 또한, 상기 구체지지대와 다수의 프로젝터지지대들을 서로 연결하여 고정지지하고, 내부에 전원 및 데이터케이블이 수용되는 바닥지지대;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 영상서버는, 구면 상에 표시될 이미지와 오디오 중 하나 이상을 포함하는 영상데이터를 저장하는 영상데이터베이스;와, 상기 영상데이터에 포함된 이미지데이터를 프로젝터 별로 대향하는 구면 영역으로 분할한 후 구면에 투영될 영상으로 변환하는 구면영상데이터변환부;와, 상기 프로젝터 별로 분할된 구면영상을 각각의 프로젝터로 분배하는 구면영상분배부;와, 상기 영상데이터에 포함된 오디오데이터를 스피커로 출력될 전기 신호인 오디오신호로 변환하여 출력하는 오디오처리부;와, 상기 분할된 구면영상을 투사할 프로젝터들과 상기 오디오신호를 소리신호로 재생하는 스피커들이 접속되는 영상오디오인터페이스부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상서버는 또한, 인터넷 접속을 위한 통신부;와, 근거리 통신을 위한 무선전파 신호를 수신하는 원격제어신호수신부; 중 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상서버는 구면영상변환 및 분배기능 오디오처리 기능, 인터넷 접속 및 근거리 통신 기능을 가지는 vcr 등의 영상 재생장치, 데스크탑, 노트북, 테블릿 pc 등 고정 또는 휴대 가능한 다양한 영상 재생장치로 구현될 수 있다.
상기 보조영상서버는 구면에 표출되고 있는 영상데이터에 대하여 프리젠테이션 파일 또는 동영상 등의 보조 설명자료를 LCD, LED 모니터 또는 TV 등에 보여주는 것을 특징으로 한다.
상기 3차원 구면영상 표시장치는, 상기 영상서버의 구면영상표시 기능을 원격제어하는 원격제어단말기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 원격제어단말기는, 인터넷을 통해 상기 영상서버에 접속하여 구면영상표시 기능을 포함하여 상기 영상서버를 원격제어하는 어플리케이션이 탑재된 인터넷접속이 가능한 휴대용단말기인 것을 특징으로 한다.
상기 휴대용단말기는 2G 단말기, 스마트폰 또는 테블릿 PC를 포함하는 인터넷 접속이 가능한 휴대용 단말기 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 원격제어단말기는, 근거리 통신에 의해 상기 영상서버와 통신을 수행하여 상기 영상서버의 구면영상표시 기능을 원격제어하는 리모컨으로 구성될 수도 있다.
상기 근거리 통신은 적외선 통신 방식 또는 블루투스 등의 RF 통신방식 중 하나 이상의 통신 방식이 적용될 수 있으며, 상기 리모컨 또한 닌텐도 Wii 리모컨, Nunchuck, 블루투스 동글, 적외선리모컨 또는 RF무선리모컨 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
상기 3차원 구면영상표시장치는 또한, 소형으로 제작 시 상기 분리된 영상표시기와 지지부를 수납하여 이동 가능하게 하는 이동케이스;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명은, 지구환경과 같은 구체 영상을 실제의 환경과 동일하게 표시하는 것에 의해 영상이 가지는 정보의 전달성 및 교육 효과를 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은 구체 지름 50cm 이하의 소형으로 제작하여 분해, 조립 및 실치가 가능하고, 휴대성을 구비하는 것에 의해 3차원 구면영상 표시를 위한 별도의 고정 설비를 구비할 필요가 없이 하나의 장치를 이용하여 다양한 3차원 구면영상으로 표시될 교육 영상 또는 프리젠테이션 영상 등을 원하는 장소에서 용이하게 투사하여 표시할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지구환경 3차원 구면영상 표시장치(10)의 구성도,
도 2는 도 1의 영상서버(100)의 기능블록 구성도,
도 3은 도 1의 영상서버(100)의 원격제어단말기(200)의 실시예인 스마트폰을 나타내는 도면,
도 4는 구체지지대(335)를 구비한 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치 상태도,
도 5는 구체스크린(310)을 와이어(315)를 이용하여 설치된 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치 상태도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지구환경 3차원 구면영상 표시장치(10)의 구성도이고, 도 2는 도 1의 영상서버(100)의 기능블록 구성도이며, 도 3은 도 1의 영상서버(100)의 원격제어단말기(200)의 실시예인 스마트폰을 나타내는 도면이고, 도 4는 구체지지대(335)를 구비한 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치 상태도, 도 5는 구체지지대(335)를 와이어(315)를 이용하여 고정한 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치 상태도이다. 도 4 및 도 5에서 (a)는 평면도, (b)는 측면도를 나타낸다.
도 1과 같이, 상기 3차원 구면영상 표시장치(10)는 구체스크린(310)에 영상을 표시하고 오디오 신호를 재생하여 출력하는 구면영상표시기(300)와, 구면영상표시기(300)로 구면영상과 오디오 신호를 제공하는 영상서버(100) 및 보조영상서버(400)를 포함하여 구성된다.
도 2와 같이 상기 영상서버(100)는 영상데이터를 저장하는 영상데이터베이스(110)와, 영상데이터를 구면영상으로 변환하는 구면영상데이터변환부(120)와, 구면영상을 분배하는 구면영상분배부(130)와, 영상데이터에 포함된 오디오데이터를 전기적인 오디오신호로 변환하여 출력하는 오디오처리부(140)와, 외부의 다수의 프로젝터(320)와 스피커(340)들이 접속되는 포트를 구비한 영상오디오인터페이스부(150)와, 통신부(160), 원격제어신호수신부(170) 및 중앙처리부(180)를 포함하여 구성된다.
상기 영상데이터베이스(110)는 재난, 재해, 자원분포, 생태관련 정보, 해양 관련 정보, 대기환경 관련 정보, 기상 관련 정보 등의 지구환경과 관련된 다양한 영상데이터를 저장한다. 상기 영상데이터의 예로는 태양계 내 행성들의 대기 또는 육지상태 자료 등의 우주영상, 해류, 해수면온도, 지진해일 모델, 부이 위치 및 추적 자료 등의 해양관련 영상, 실시간 지진 및 해빙, 지형, 지각 변동, 식생, 지자기 등의 육지와 관련된 영상, 위성, 태풍추적, 항공관측 자료, 카본 추적, 항공기 이동 등의 대기와 관련된 교육동영상 출력, 전 지구적인 환경, 대기, 해양 변화 등에 대한 수치모델/시뮬레이션의 표시 등에 관한 영상일 수 있다.
상기 구면영상데이터변환부(120)는 평면상으로 저장된 영상데이터를 구면상의 분할된 영상으로 표시할 수 있도록 데이터 변환하는 이미지데이터처리프로세스를 탑재하여 구성되는 것으로서, 영상데이터베이스(110)에 저장된 평면 영상데이터를 프로젝터(320)들의 개수와 프로젝터(320)의 조사 대상 구체 영역에 대응하는 영상으로 분할한 후 각각을 구면에 투사될 영상으로 변환한다. 각각의 프로젝터(320)에서 투사되도록 분할된 영상데이터 중 서로 겹쳐지는 경계 영역의 영상은 동일한 영상이 출력되도록 분할된다. 또한 평면 영상데이터를 구면에 투사하는 경우 분할된 구면영상의 투사 각도와 구면의 곡률의 변화에도 관찰자의 시야에 따라 구체의 표면을 실제로 보는 것과 같이 투영될 수 있도록 경계의 왜곡을 보정하기 위한 영상데이터 처리가 수행된다.
즉, 구면영상데이터변환부(120)는 프로젝터(320)들이 대향하는 구면 위치를 포함하는 반구면영상을 프로젝터(320)들 별로 생성하게 된다. 따라서 프로젝터(320)에서 구체스크린(310)에 투사된 영상들은 경계 영역에서 서로 중첩되어 구체스크린(310)의 곡률 변화에 따른 휘도 또는 명도 등의 왜곡이 발생하지 않거나 최소화된다.
상기 구면영상분배부(130)는 구면영상데이터변환부(120)에서 분할된 각각의 영상데이터를 비디오 신호로 재생한 후 각각의 영상데이터에 할당된 프로젝터(320)가 접속된 포트로 분할하여 출력한다.
상기 오디오처리부(140) 영상데이터에 포함된 오디오데이터를 추출한 후 기 설정된 서라운드 또는 입체 음향 효과에 따라 배치된 각각의 스피커들에 적합한 오디오 신호를 추출한 후, 각각의 오디오신호를 출력하도록 설정된 스피커가 접속된 영상오디오인터페이스부(150)의 스피커 접속 포트별로 출력한다.
상기 영상오디오인터페이스부(150)는 프로젝터들이 접속되는 영상 포트들과, 스피커들이 접속되는 다양한 오디오 포트들을 구비하거나, 오디오 신호와 영상신호를 일괄하여 출력하는 USB 등의 직렬 포트 또는 패러랠 포트 등의 포트들이 구비된다.
상기 통신부(160)는 통신망을 통해 인터넷 통신을 가능하게 하는 통신인터페이스로서, 영상서버(100)의 구동을 제어하는 어플리케이션이 탑재된 스마트폰 등의 원격제어단말기에 의한 제어신호를 인터넷을 통해 수신할 수 있도록 구성된다.
상기 원격제어신호수신부(170)는 적외선 통신 방식 또는 블루투스 등의 RF 통신방식 중 하나 이상의 근거리 통신 방식에 의해 외부의 원격제어단말기(200)로부터 제어신호를 수신하도록 구성된다.
상기 중앙처리부(180)는 상기 영상서버(100)의 구동을 제어하는 CPU이다.
상기 구성의 영상서버(100)는 구면영상변환 및 분배기능, 오디오처리 기능, 인터넷 접속 및 근거리 통신 기능을 가지는 vcr 등의 영상 재생장치, 데스크탑, 노트북, 테블릿 pc 등 고정 또는 휴대 가능한 다양한 영상 재생장치로 구현된다. 또한 상기 영상서버(100)에는 사용자의 제어를 위해 모니터 등의 표시부와 키보드 등의 입력장치가 구비된다. 그리고 지구환경 3차원 구면영상의 구현 동작을 제어하기 위한 제어프로그램은 하드디스크에 설치되거나 영상데이터베이스의 별도의 저장 공간에 저장되어 구동되고, 이를 위해 상기 영상서버(100)는 별도의 하드디스크와 데이터연산처리를 위한 메모리를 구비한다.
상기 원격제어단말기(200)는 원격지에서 영상서버(100)의 3차원 구면영상 표시 기능을 제어할 수 있도록 하는 사용자 단말기이다.
상술한 기능을 수행하는 원격제어단말기(200)는 2G 단말기, 아이패드, 갤럭시탭 등의 태블릿 장치 및 스마트폰, 테블릿 PC 등의 인터넷 접속이 가능하고 영상서버(100)의 원격 제어를 위한 어플리케이션 또는 에뮬이트된 리모컨 소프트웨어 등의 소프트웨어를 탑재한 휴대용단말기, 또는 닌텐도 Wii 리모컨, NunChuck 블루투스 동글 등의 적외선, 블루투스 등의 RF 통신 방식 등의 근거리 무선 통신 방식을 적용한 무선리모컨으로 구현된다. 도 3은 원격제어단밀기(200)를 3차원 구면영상 표시장치(10)를 원격에서 제어할 수 있도록 하는 스마트폰으로 도시하였다.
상기 원격제어단말기(200)에서 구동되는 소프트웨어는 구면영상의 재생, 정지 등의 다양한 입력을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스를 가지도록 구성되며, 상기 무선리모컨은 소프트웨어의 기능 각각에 대응하는 입력키를 구비한다.
상기 구면영상표시기(300)는 구체표시부와, 다수의 프로젝터들로 구성되는 영상투영부와, 지지부(330)를 포함하여 구성된다.
상기 보조영상서버(400)는 구면에 표출되고 있는 영상데이터에 대하여 프리젠테이션 파일 또는 동영상 등의 보조 설명자료와 LCD, LED 모니터 또는 TV 등을 포함하여 구성된다.
상기 구체표시부는 휴대가 가능한 크기로 지지부(330)에 탈부착 가능하거나 와이어(315)를 이용하여 천장에 매달아 고정할 수 있는 구면으로 구성되는 구체스크린(310)과 오디오신호를 소리 신호로 재생하는 다수의 스피커(340)로 구성된다. 상기 구체스크린(310)의 외부면에는 프로젝터(320)들에서 투사된 영상이 표시될 수 있도록 빛의 반사 또는 산란을 최소화시키는 적절한 코팅물질로 코팅된다.
상기 영상투영부에 구성되는 다수의 프로젝터(320)들은 영상오디오인터페이스부(150)에 내장되는 VGA카드의 영상출력포트 또는 USB출력 포트 등에 접속되어 구면영상분배부(130)에서 출력되는 분할된 영상을 각각 구체스크린(310)으로 출력한다.
상기 지지부(330)는 구체스크린(310)을 지지하는 구체지지대(335), 프로젝터(320)들을 지지하는 프로젝터지지대(331) 및 구체스크린(310)을 천장에 매달아 고정하는 경우 사용되는 와이어(315)를 포함하여 구성되고, 필요에 따라서는 구체지지대(335)와 프로젝터지지대(331)들을 연결하여 고정하고 내부로 영상, 오디오 또는 전원 케이블이 내장되는 바닥지지대(337)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 구체지지대(335), 프로젝터지지대(331) 및 바닥지지대(337)들은 서로 조립식으로 결합고정되고 분리되도록 구성된다. 상기 스피커(340)들은 영상오디오인터페이스부(150)의 각각의 기 설정된 출력포트에 접속된다.
상기 구체스크린(310)은 약 175cm의 직경을 가지는 것이 바람직하나, 휴대하여 이동을 용이하게 하고, 출력되는 영상의 표시에 적합한 경우 그 크기에는 제한이 없다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 지구환경 3차원 구면영상 표시장치(10)는 소형으로 제작 시 구체표시부와, 지지부(330)를 분리하여 일체로 보관한 후 이동할 수 있도록 하는 이동케이스를 더 포함하여 구성된다. 상기 이동케이스의 내부는 구체스크린(310)이 안착되는 홈과, 다수의 지지대들이 장착되는 홈과 프로젝터(320)들이 안착되는 홈이 형성된 충격흡수부재가 충진되고 외부는 외부충격에 강한 물질로 제작된다.
도면에는 도시하지 않았으나 상기 3차원 구면영상 표시장치(10)는 구면영상표시기(300)의 주위에 적절히 배치되는 다수의 소형 모니터를 더 포함하여 구성된다. 상기 소형 모니터들은 구체스크린(310)에 투영되는 영상을 파워포인트 또는 동영상 등을 이용하여 설명해주는 보조장치가 된다. 이 경우 다수의 소형 모니터에 출력되는 영상은 다수의 소형 모니터와 접속되는 별도의 노트북 또는 별도의 보조영상서버(400)에 의해 제공되며, 별도의 보조영상서버는 필요하지 않은 경우 포함되지 않을 수도 있다.
상술한 구성을 가지는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치(10)를 설치장소로 가져간 경우에는, 먼저, 구체지지대(335), 프로젝터지지대(331) 및 바닥지지대(337)를 고정설치한 후 구체스크린(310)을 구체지지대(335)에 장착 고정하고, 프로젝터(320)들을 각각의 프로젝터지지대(331)에 장착하며, 다수의 스피커(340)들을 기 설정된 위치에 배치한다. 그리고 각각의 프로젝터(320)들과 스피커(340)들을 영상서버(100)의 영상오디오인터페이스부(150)의 각각의 포트에 접속한다.
이 경우 구체표시부의 구체스크린(310)은 와이어(315)에 의해 천장에 매달리도록 설치될 수도 있으며, 도 5는 구체스크린(310)을 와이어(315)를 이용하여 천장에 설치한 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치 상태도이다.
상술한 바와 같이 3차원 구면영상 표시장치(10)의 설치가 종료되면 사용자는 스마트폰, 이동통신 단말기, 테블릿 PC 등에 탑재되어 영상서버(100) 및 3차원 구면영상 표시를 소프트웨어를 원격에서 조작할 수 있도록 하는 소프트웨어를 구동시켜 3차원 구면영상 표시장치(10)의 구동을 제어하게 된다.
이와 달리, 닌텐도 Wii 리모컨, NunChuck 블루투스 동글 등의 적외선, 블루투스 등의 RF 통신 방식 등의 근거리 무선 통신 방식을 적용한 무선리모컨을 이용한 제어가 수행될 수도 있다.
소형으로 제작하였을 시, 도 1 내지 도 5의 3차원 구면영상 표시장치를 이용한 영상표시가 종료되면 사용자는 구체스크린(310), 지지부(330) 등을 분리한 후 이동케이스에 수납하여 휴대한 상태로 이동할 수 있게 된다.

Claims (11)

  1. 구체의 표면에 구면영상을 시야각 별로 분할하여 출력하며, 소형제작 시 분해 및 조립이 가능하여 필요한 장소로 휴대하여 이동시켜 설치되는 구면영상표시기;와,
    상기 구면영상 표시기에 표시될 영상데이터를 저장하고, 저장된 영상데이터를 시야각 별 구면영상으로 분할하여 상기 구면영상표시기로 제공하는 영상서버;와,
    설명자료를 제공하는 보조영상서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구면영상표시기는,
    구체스크린을 구비한 구체표시부;와,
    상기 구체표시부로 영상을 투사하는 다수의 프로젝터를 구비한 영상투영부;와,
    상기 구체표시부를 지지하는 구체지지대 또는 와이어 중 어느 하나와, 상기 영상투영부의 다수의 프로젝터를 각각 지하는 프로젝터지지대를 구비하고, 상기 구체지지대와 다수의 프로젝터지지대는 필요 시 서로 분리 또는 조립이 가능하도록 구성되는 지지부;를 포함하여 구성되며,
    상기 지지부와 구체표시부와 영상투영부는 소형으로 제작시 분리하여 이동한 후 영상표시가 필요한 장소에서 조립 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구체표시부는,
    영상이 표시되는 구체스크린;과,
    상기 영상에 포함된 오디오 신호를 소리로 재생하여 출력하는 다수의 스피커;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부는,
    구체스크린을 지지하는 구체지지대;와,
    구체스크린을 천장에 매달아 지지하는 와이어;와,
    다수의 프로젝터들을 지지하는 프로젝터지지대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 구체지지대와 다수의 프로젝터지지대들을 서로 연결하고 고정지지하고, 내부에 전원 및 데이터케이블이 수용되는 바닥지지대;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상서버는,
    구면 상에 표시될 이미지와 오디오 중 하나 이상을 포함하는 영상데이터를 저장하는 영상데이터베이스;와,
    상기 영상데이터에 포함된 이미지데이터를 프로젝터 별로 대향하는 구면 영역으로 분할한 후 구면에 투영될 영상으로 변환하는 구면영상데이터변환부;와,
    상기 프로젝터 별로 분할된 구면영상을 각각의 프로젝터로 분배하는 구면영상분배부;와,
    상기 영상데이터에 포함된 오디오데이터를 스피커로 출력될 전기 신호인 오디오신호로 변환하여 출력하는 오디오처리부;와,
    상기 분할된 구면영상을 투사할 프로젝터들과 상기 오디오신호를 소리신호로 재생하는 스피커들이 접속되는 영상오디오인터페이스부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상서버는,
    인터넷 접속을 위한 통신부;와,
    근거리 통신을 위한 무선전파 신호를 수신하는 원격제어신호수신부; 중 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상서버의 구면영상표시 기능을 원격제어하는 원격제어단말기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 원격제어단말기는,
    인터넷을 통해 상기 영상서버에 접속하여 구면영상표시 기능을 포함하여 상기 영상서버를 원격제어하는 소프트웨어가 탑재된 인터넷접속이 가능한 휴대용단말기인 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 원격제어단말기는,
    근거리 통신에 의해 상기 영상서버와 통신을 수행하여 상기 영상서버의 구면영상표시 기능을 원격제어하는 리모컨으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리된 영상표시기와 지지부를 수납하여 이동 가능하게 하는 이동케이스;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지구환경 3차원 구면영상 표시장치.
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