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KR101850535B1 - 초광대역 무선 통신 기반 영상 촬영 시스템 및 동작 방법 - Google Patents

초광대역 무선 통신 기반 영상 촬영 시스템 및 동작 방법 Download PDF

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KR101850535B1
KR101850535B1 KR1020160077585A KR20160077585A KR101850535B1 KR 101850535 B1 KR101850535 B1 KR 101850535B1 KR 1020160077585 A KR1020160077585 A KR 1020160077585A KR 20160077585 A KR20160077585 A KR 20160077585A KR 101850535 B1 KR101850535 B1 KR 101850535B1
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전도헌
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Abstract

태그 장치와 연동하는 영상 촬영 장치는 태그 장치로부터 피사체 위치 정보를 수신하고, 피사체 위치 정보를 토대로 영상 카메라가 거치된 모터의 움직임을 제어하는 모터 제어값을 계산한다. 모터 제어값을 토대로 모터가 동작하도록 제어 신호를 모터로 전달하는데, 영상 카메라는 피사체를 촬영하고, 태그 장치는 피사체에 부착되어 신호 송출 장치에서 송출한 신호를 토대로 상기 피사체 위치 정보를 계산한다.

Description

초광대역 무선 통신 기반 영상 촬영 시스템 및 동작 방법{System and method for picture taking based on UWB wireless communication}
본 발명은 초광대역 무선 통신 기반 영상 촬영 시스템 및 동작 방법에 관한 것이다.
스마트 디바이스와 소셜 네트워크의 발전으로 인해, 유튜브(Youtube), 블로그 등에 1인 강좌 또는 퍼포먼스 등 나홀로 영상 컨텐츠인 UCC(User Created Contents)를 제작하여 업로드, 공유하는 문화가 빠른 속도로 확산되고 있다. 이 때, 사용자들이 나홀로 영상 컨텐츠를 촬영함에 있어, 피사체의 위치를 확인하여 영상을 촬영해 주는 보조 인력 없이는 원하는 영상을 촬영하는데 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위하여, 피사체를 따라다니며 자동으로 피사체를 추적하고, 피사체의 영상을 촬영할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 피사체를 자동으로 추적하여 피사체 혼자서도 영상을 촬영할 수 있는, 초광대역 무선 통신 기반 영상 촬영 시스템 및 동작 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 태그 장치와 연동하는 영상 촬영 장치의 동작 방법은,
상기 태그 장치로부터 피사체 위치 정보를 수신하는 단계; 상기 피사체 위치 정보를 토대로 영상 카메라가 거치된 모터의 움직임을 제어하는 모터 제어값을 계산하는 단계; 및 상기 모터 제어값을 토대로 상기 모터가 동작하도록 제어 신호를 상기 모터로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 영상 카메라는 상기 피사체를 촬영하고, 상기 태그 장치는 상기 피사체에 부착되어 있으며, 적어도 하나 이상의 제1 신호 송출 장치에서 송출한 신호와 제2 신호 송출 장치에서 송출한 신호를 토대로 상기 피사체 위치 정보를 계산한다.
상기 제어값을 계산하는 단계는, 상기 피사체 위치 정보를 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향으로 움직이기 위한 제1 모터 제어값을 계산하는 단계; 상기 영상 카메라를 제2 방향으로 움직이기 위한 제2 모터 제어값을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 제1 모터 제어값과 제2 모터 제어값을 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 이동시키도록, 상기 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 피사체 위치 정보는, 각 신호 송출 장치와 상기 태그 장치의 거리를 기초로 계산되고, 상기 거리는 제1 신호 송출 장치 및 제2 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각 중 어느 하나를 토대로 계산될 수 있다.
상기 제1 신호 송출 장치는 상기 피사체의 주변 물체에 설치되어 있고, 상기 제2 신호 송출 장치는 상기 영상 촬영 장치에 인접하여 설치되어 있으며, 상기 피사체 위치 정보는, 상기 제1 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각 중 어느 하나를 토대로 상기 태그 장치와 상기 제1 신호 송출 장치 사이의 제1 거리를 계산하고, 상기 제2 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각을 토대로 상기 태그 장치와 상기 영상 촬영 장치 사이의 제2 거리를 계산하며, 상기 제1 거리와 제2 거리를 삼각 측량하여 상기 피사체의 위치 좌표를 파악할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 피사체의 영상을 촬영하기 위한 시스템은,
신호를 송출하는 적어도 하나 이상의 신호 송출 장치; 및 상기 신호 송출 장치가 송출한 신호를 토대로 상기 피사체의 피사체 위치를 확인하는 태그 장치를 포함하고, 상기 태그 장치는, 상기 송출 신호를 토대로 상기 피사체 위치를 확인하는 프로세서; 및 상기 송출 신호를 수신하고, 상기 피사체 위치를 토대로 상기 피사체를 추적하여 영상을 촬영하도록 상기 피사체 위치를 영상 촬영 장치로 전송하는 통신 인터페이스를 포함하며, 상기 통신 인터페이스는 상기 신호 송출 장치와 초광대역 무선 통신한다.
상기 시스템은 상기 피사체에 대한 센싱 정보를 수집하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 송출 장치는, 상기 태그 장치로 신호를 송출하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 전원을 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다.
상기 영상 촬영 장치는, 영상 카메라를 거치하는 본체; 상기 본체의 움직임을 제어하는 적어도 하나의 모터; 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 모터 그리고 상기 메모리와 연동하여 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 태그 장치가 계산한 피사체 위치를 수신하고, 상기 수신한 피사체 위치를 토대로 상기 모터를 제어하는 모터 제어값을 계산할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 피사체의 영상을 촬영하기 위한 시스템은,
영상을 촬영하는 영상 카메라를 거치하고 제어 신호를 기초로 움직이는 본체; 상기 영상 카메라의 위치를 제어하기 위하여 상기 본체를 제어하는 제1 프로세서; 및 피사체에 부착되는 태그 장치에 탑재되며, 상기 피사체의 피사체 위치를 계산하는 제2 프로세서를 포함하고, 상기 제2 프로세서는 적어도 하나 이상의 신호 송출 장치가 송출한 송출 신호를 토대로 상기 피사체 위치를 확인하고, 상기 제1 프로세서는 상기 제2 프로세서로부터 전송된 피사체 위치를 토대로 상기 본체의 움직임을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
상기 태그 장치는, 피사체에 대한 센싱 정보를 수집하는 센서를 더 포함하고, 상기 제2 프로세서는 상기 센싱 정보를 토대로 상기 피사체의 피사체의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 확인하고, 상기 확인한 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 상기 피사체 위치 정보에 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초광대역 무선 통신 기술 기반의 위치 트래킹 기술을 이용하여, 보조 촬영 인력 없이도 영상 컨텐츠를 생성하고자 하는 주체인 피사체를 추적하여, 피사체 혼자서도 간편하게 영상을 촬영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 장치의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 송출 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태그 장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템의 부가 설치물에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어값 계산을 위한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 무선 통신 기반 위치 트래킹을 이용한 영상 촬영 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영상 촬영 시스템은 초광대역 무선 통신을 통해 피사체의 위치를 추적하는 위치 추적 장치(10)와, 위치 추적 장치(10)가 추적한 피사체의 위치 정보를 토대로 피사체의 영상을 촬영하는 영상 촬영 장치(300)를 포함한다. 그리고 위치 추적 장치(10)는 피사체가 소지한 태그 장치(또는, '태그'라고도 지칭함)(200)와, 태그 장치(200)가 자신의 위치를 추적할 수 있도록 피사체의 주변 물체에 부착되어 있는 적어도 하나 이상의 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 태그 장치(200)와 하나 이상의 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)는 초광대역(UWB: Ultra Wide Band) 통신할 수 있다. 무선 통신 방식은 다양하게 설계 변경될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 초광대역 통신을 예로 하여 설명한다.
하나 이상의 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)는 피사체 주변의 물체(예를 들어, 기둥, 벽, 천장 등)에 미리 설정된 임의의 위치에 설치되어 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 제2 신호 송출 장치(100-5)가 영상 촬영 장치(300)가 있는 위치에 설치되어 있으며, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 신호 송출 장치만을 도시하였다. 영상 촬영 장치(300) 위치에 설치되어 있는 제2 신호 송출 장치(100-5) 역시 태그 장치(200)와 초광대역 통신할 수 있으며, 제2 신호 송출 장치(100-5)를 토대로 영상 촬영 장치(300)의 위치 정보를 파악할 수 있다.
제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)와 제2 신호 송출 장치(100-5)를 포함하는 신호 송출 장치(100)는 피사체가 소지한 태그 장치(200)로 무선 신호를 송신한다. 신호 송출 장치(100)와 태그 장치(200)와의 통신 가능 거리는 200∼300m이며, 오차 범위는 2cm이다.
신호 송출 장치(100)의 설치 개수에 따라, 태그 장치(200)는 피사체 및 영상 촬영 장치(300)의 2D 좌표뿐만 아니라, 3D 좌표도 계산할 수 있다. 태그 장치(200)가 2D 좌표 또는 3D 좌표를 계산하는 것은 여러 방법으로 수행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않으나, 설명의 편의를 위하여 2D 좌표를 예를 들어 설명한다.
그리고 신호 송출 장치(100)가 신호를 송출하기 위한 구성과 송출 방법은 이미 알려져 있는 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 신호 송출 장치(100)는 시스템 설계에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있으므로, 어느 하나의 위치로 한정하지 않는다.
태그 장치(200)는 태그 장치 식별 정보가 설정되어 있다. 그리고 신호 송출 장치(100)와의 초광대역 무선 통신을 통해 신호 송출 장치(100)로부터 출력되는 신호를 수신하기 위하여, 태그 장치(200)는 통신 모듈을 포함하고 있다.
그리고 수신한 신호를 토대로 태그 장치(200)는 자신의 위치 좌표인 피사체위치 좌표와 영상 촬영 장치(300)의 위치 좌표를 계산하고, 태그 장치(200)의 위치 좌표와 영상 촬영 장치의 위치 좌표를 포함하는 위치 정보로 영상 촬영 장치(300)로 전송한다. 여기서 태그 장치(200)는 피사체가 소지하고 있는 것이므로, 태그 장치(200)의 위치를 곧 피사체의 위치라 볼 수 있다.
이때, 태그 장치(200)는 자이로 센서, 가속도 센서 또는 방향 센서 등 다양한 센서들을 추가로 포함하고 있다. 따라서 태그 장치(200)를 소지한 피사체의 위치 좌표뿐만 아니라 피사체의 움직임 각도, 가속도, 방향 등을 피사체의 위치 정보로써 영상 촬영 장치(300)로 제공한다.
영상 촬영 장치(300)는 무선 통신을 통해 태그 장치(200)로부터 수신한 태그 장치(200) 즉, 피사체의 위치 정보와 영상 촬영 장치의 위치 좌표를 토대로, 영상 촬영 장치(300)에 거치되어 있는 영상 카메라(320)의 위치를 제어한다. 그리고 제어된 위치에서 태그 장치(200)를 소지한 피사체의 영상을 촬영한다. 이를 위해, 영상 촬영 장치(300)는 피사체의 영상을 촬영할 수 있는 영상 카메라(320)(예를 들어, 스마트폰 또는 소형 카메라 등)가 본체(310)에 거치될 수 있도록 구현된다. 본체(310)는 영상 카메라(320)의 위치를 제어하기 위하여 모터가 포함되어 있다.
본 발명의 어플리케이션 또는 소프트웨어는 본 발명에서 도면을 참고로 설명한 동작을 실행하기 위한 명령어들(instructions)을 포함한다. 메모리는 본 발명의 어플리케이션을 수행하기 위한 명령어들을 저장하고 있거나, 저장 장치로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 프로세서는 메모리에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행하여 본 발명의 어플리케이션을 구동한다.
이와 같이 환경에서, 피사체의 영상을 촬영하는 영상 촬영 장치(300)의 구조에 대해 도 2를 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 장치의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 촬영 장치(300)는 본체(310), 그리고 본체(310)에 거치되는 영상 카메라(320)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 영상 촬영 장치(300)에 본체(310)만이 포함되는 것을 예로 하여 설명한다.
본체(310)는 프로세서(311), 통신 인터페이스(312), 메모리(313), 모터(314) 및 전원 제공부(315)를 포함한다.
프로세서(311)는 통신 인터페이스(312)를 통해 태그 장치(200)로부터 전송되는 위치 정보를 수신한다. 위치 정보에는 태그 장치(200)의 식별 정보, 태그 장치의 위치 좌표, 영상 카메라(320)와 피사체간의 거리(d)와 각도(θ) 정보 등이 포함되어 있다. 태그 장치는 피사체가 소지하고 있으므로, 태그 장치의 위치 좌표는 피사체의 위치 좌표와 동일하다, 피사체의 위치 좌표와 영상 촬영 장치의 위치 좌표는 신호 송출 장치(100)의 개수에 따라 2차원(x좌표와 y좌표)의 위치 좌표가 포함될 수도 있고, 3차원(x좌표, y좌표, z좌표)의 위치 좌표가 포함될 수도 있다.
그리고 프로세서(311)는 피사체의 위치 좌표와 피사체간의 거리(d)와 각도(θ) 정보를 토대로 영상 카메라(320)의 위치를 회전시킬 모터의 모터 제어값을 계산한다. 여기서, 모터 제어값은 영상 카메라(320)를 상하로 움직이기 위한 제1 모터 제어값과, 영상 카메라(320)를 좌우로 움직이기 위한 제2 모터 제어값을 포함한다. 피사체의 위치 좌표를 토대로 모터 제어값을 계산하는 방법은 여러 방법으로 계산될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 그리고 계산한 모터 제어값을 토대로 생성되는 제어 신호를 모터(314)로 전달한다.
여기서, 프로세서(311)는 신호 송출 장치(100)와 태그 장치(200)간의 무선 신호에 대한 무선 신호 도달 시간 또는 무선 신호 도래각을 토대로 피사체의 위치 좌표를 구한다. 이를 위해, 영상 카메라(320)가 거치되어 있는 영상 촬영 장치(300)의 위치에 하나 이상의 제2 신호 송출 장치(100-5)를 설치하고, 하나 이상의 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)가 피사체 주변의 물체(예를 들어, 기둥, 벽, 천정 등)에 미리 설정된 위치에 설치되어 있다.
하나 이상의 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)에 의해 확인된 피사체 위치 정보를 통해 프로세서(311)는 피사체가 지닌 태그 장치(200)의 좌표를 계산할 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 신호 송출 장치(100-5)에 의해 확인된 영상 카메라(320)의 위치 정보를 토대로 영상 촬영 장치의 위치 좌표도 구할 수 있다. 영상 촬영 장치의 위치 좌표와 태그 장치(200)의 피사체 위치 좌표를 통해, 태그 장치(200)와 영상 카메라(320)가 거치된 영상 촬영 장치(300)와의 거리 및 각도를 계산할 수 있다.
이렇게 계산된 거리 및 각도 정보를 토대로, 프로세서(311)는 모터(314)를 제어하기 위한 모터 제어 신호를 생성한다. 프로세서(311)는 영상 촬영 장치(300)를 상하로 움직이기 위한 제1 모터 제어값과, 영상 촬영 장치(300)를 좌우로 움직이기 위한 제2 모터 제어값을 계산하기 위하여 태그 장치(200)의 좌표와 영상 촬영 장치의 위치 좌표를 이용하여 계산하는 방법은 여러 방법으로 계산될 수 있다.
모터(314)는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어 기법에 따라 프로세서(311)로부터의 제어 신호에 의해, 본체(310)에 장착된 영상 카메라(320)를 움직인다. 그리고 모터(314)는 원격의 사용자에 의해 속도 정보가 입력되면, 입력되는 속도 정보에 따라 영상 촬영 장치(300)를 이동시킬 수 있다.
여기서 모터(314)는 영상 카메라(320)를 모터 내 구동축과 함께 미리 설정된 각도 또는 단계(step)로 회전하여 영상 카메라(320)를 상하 좌우로 움직일 수 있도록, 스텝 모터(step motor)로 구현하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고, 영상 카메라(320)를 제1 방향(상하 또는 수직)로 움직일 수 있는 틸트 스텝 모터(이하, '제1 모터'라 지칭함)와, 영상 카메라(320)를 제2 방향(좌우 또는 수평)로 움직일 수 있는 팬 스텝 모터(이하, '제2 모터'라 지칭함)가 구비되는 것을 예로 하여 설명한다.
본 발명에서는 두 개의 모터(제1 모터, 제2 모터)가 각각 영상 촬영 장치(300)에 따로 구현되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 두 개의 모터의 기능을 모두 실행할 수 있는 한 개의 모터로 대체될 수도 있다.
프로세서(311)와 모터(314) 그리고 영상 카메라(320)는 전원 제공부(315)에 의해 전원을 공급받는다. 본 발명의 실시예에서는 마이크로 USB 또는 아답터(adapter)를 통해 상시로 전원을 공급하는 상시 전원과, 배터리를 통해 상시 전원이 차단될 때 전원을 공급하는 배터리 전원을 포함하는 것을 전원 제공부(315)로 구현하는 것을 예로 하여 설명한다. 이때, 배터리 전원은 5V 전원을 공급할 수 있는 승압 회로를 포함하는 것을 예로 하며, 전원 제공부(315)는 다양한 방법으로 구성될 수 있으므로, 어느 하나의 형태로 한정하지 않는다.
영상 카메라(320)는 피사체의 영상을 촬영한다. 그리고 영상 카메라(320)는 모터(314)와 연동하며, 모터(314)에 의한 제어를 토대로 영상 카메라(320)의 위치가 상하 좌우로 이동된다. 피사체의 영상은 메모리(313)에 저장되는데, 메모리(313)는 본 발명의 어플리케이션을 수행하기 위한 명령어들을 저장하고 있거나, 저장 장치로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 프로세서는 메모리에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행하여 본 발명의 어플리케이션을 구동한다.
한편, 영상 촬영 장치(300)로 피사체 위치 정보를 제공하는 태그 장치(200)와, 태그 장치(200)가 피사체 위치를 계산하도록 신호를 송신하는 신호 송출 장치(100)에 대해 도 3 및 도 4를 참조로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 송출 장치의 구조도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태그 장치의 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 신호 송출 장치(100)는 전원 제공부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 태그 장치(200)는 프로세서(210), 통신 인터페이스(220), 메모리(230) 및 센서(240)를 포함한다.
먼저, 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)와 제2 신호 송출 장치(100-5)를 포함하는 신호 송출 장치(100)의 프로세서(120)는 전원 제공부(110)에서 제공되는 전원이 인가되며, 태그 장치(200)로 전송하기 위한 신호를 생성한다. 프로세서(120)가 태그 장치(200)로 전송하기 위해 신호를 생성하는 방법은 여러 방법으로 수행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다. 그리고 생성된 신호의 형태도 어느 하나의 형태로 한정하지 않는다.
그리고 프로세서(120)는 생성한 신호를 송출한다. 이때, 신호는 초광대역 무선 통신을 통해 태그 장치(200)로 전송되며, 미리 설정된 주기에 따라 신호를 송출한다. 여기서, 미리 설정된 주기는 어느 하나의 주기로 한정하지 않는다.
신호 송출 장치(100)로부터 신호를 수신하여 피사체의 위치 좌표와 영상 촬영 장치의 위치 좌표를 계산하여 위치 정보를 생성하는 태그 장치(200)의 프로세서(210)는 태그 장치(200)를 소지한 피사체가 영상 카메라(320)의 정면에 위치할 때 태그 장치(200)와 신호 송출 장치(100)와의 동기화를 시작한다. 여기서 동기화의 시작 시점은 외부의 입력에 의해 동기화가 시작되는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
프로세서(210)는 복수의 신호 송출 장치(100)에서 미리 설정된 주기로 전송되는 신호를 수신한다. 그리고 태그 장치(200)에 포함되어 있는 여러 형태의 센서(240)(예를 들어, 자이로 센서, 가속도 센서, 방향 센서 등)를 통해 수집된 피사체의 센싱 정보도 수집한다.
프로세서(210)는 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4)로부터 수신한 신호를 토대로 태그 장치(200)와 제1 신호 송출 장치(100-1~100-4) 사이의 제1 거리를 계산한다. 이와 동시에 프로세서(210)는 제2 신호 송출 장치(100-5)로부터 수신한 신호를 토대로 태그 장치(200)와 제2 신호 송출 장치(100-5) 사이의 제2 거리를 계산한다. 프로세서(210)는 신호 송출 장치(100)에서 전송된 신호를 수신한 무선 신호 강도, 또는 신호의 송수신 시간차를 이용하여 태그 장치(200)와 신호 송출 장치(100) 사이의 거리, 그리고 영상 촬영 장치(300)와 태그 장치200) 사이의 거리를 계산한다.
그리고 프로세서(210)는 계산한 제1 거리와 제2 거리를 삼각 측량을 이용하여 영상 카메라(320)의 위치 좌표와 피사체의 위치 좌표를 파악한다. 그리고 프로세서(210)는 영상 카메라(320)의 위치 좌표를 기반으로 태그 장치(200)의 상대 위치 좌표를 계산한다. 영상 카메라(320)의 위치 좌표를 토대로 태그 장치(200)의 상대 위치 좌표를 계산하는 방법은 여러 방법으로 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
이와 같이 태그 장치(200)와 신호 송출 장치(100) 사이의 거리 계산 방법, 영상 촬영 장치(300)와 태그 장치(200) 사이의 거리 계산 방법 또는 태그 장치(200)의 위치를 확인하기 위한 삼각 측량 기법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
프로세서(210)에서 계산된 위치 정보는 통신 인터페이스(220)를 통해 영상 촬영 장치(300)로 전달한다. 여기서 위치 정보에는 태그 장치의 위치 좌표, 영상 카메라(320)와 피사체간의 거리(d)와 각도(θ) 정보, 그리고 태그 장치(200)의 식별 정보를 포함하고, 추가로 센서들을 통해 수집한 센싱 정보인 피사체의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보가 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 영상 촬영 시스템을 통해, 초광대역 무선 통신을 활용하여 피사체의 위치를 추적하고 영상을 촬영하는 방법에 대해 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 방법에 대한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 위치에 설치되어 있는 신호 송출 장치(100)와 피사체가 소지한 태그 장치(200)는 초광대역 무선 통신을 통해 신호를 송수신한다(S100). 그리고, 태그 장치(200)는 태그 장치 내에 포함되어 있는 다양한 형태의 센서들을 이용하여 센싱 정보도 수집한다(S110). 본 발명의 실시예에서는 편의를 위하여 하나의 신호 송출 장치(100)만을 도시하였으나, 태그 장치(200)에서 삼각측량을 통해 위치 정보를 산출할 수 있을 만큼의 최소한의 신호 송출 장치(100)가 설치되어 있다.
태그 장치(200)는 S100 단계에서 수신한 신호와 S110 단계에서 센서들이 수집한 센싱 정보를 토대로 피사체의 위치와 영상 촬영 장치(300)의 위치를 확인하고, 확인한 피사체의 위치, 영상 촬영 장치(300)의 위치 좌표와 태그 장치(200)의 식별 정보, 그리고 센싱 정보들을 포함하는 위치 정보를 생성한다(S120). S120 단계에서 생성된 위치 정보는 영상 촬영 장치(300)로 미리 설정된 주기에 따라 전송된다(S130).
S120 단계에서 위치 정보를 생성하기 위하여, 태그 장치(200)는 복수의 신호 송출 장치(100)과 영상 촬영 장치(300)가 설치된 위치 정보를 저장하고 관리한다. 그리고, S100 단계에서 신호 송출 장치(100)로부터 전송된 신호를 수신한 신호 수신 강도 또는 복수의 신호를 수신한 신호 수신 시간차를 토대로 태그 장치(200)와 신호 송출 장치(100)과의 거리, 그리고 영상 촬영 장치(300)와 태그 장치(200)와의 거리를 계산한다.
태그 장치(200)와 신호 송출 장치(100)과의 거리, 그리고 영상 촬영 장치(300)와 태그 장치(200)와의 거리가 계산되면, 태그 장치(200)는 계산된 거리 정보, 신호 송출 장치(100)의 위치 정보 그리고 영상 촬영 장치(300)가 설치된 위치 정보를 삼각 측량한다. 그리고, 태그 장치(200)의 위치 및 영상 촬영 장치(300)의 위치를 계산하여 위치 좌표를 생성하여 위치 정보에 포함한다. 삼각 측량으로 태그 장치(200)의 위치와 영상 촬영 장치(300)의 위치를 계산하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
위치 정보를 수신한 영상 촬영 장치(300)는 태그 장치(200)를 소지한 피사체의 위치를 추적하여, 본체의 영상 카메라(320)가 피사체를 향해 위치할 수 있도록 모터 제어값을 계산한다. 그리고 제1 모터와 제2 모터를 제어하여 본체를 이동시키고, 본체의 거치대에 거치되어 있는 본체(310)을 상하 좌우 이동시킨 후(S140), 피사체의 영상을 촬영한다(S150).
이때, S140 단계에서 본체(310)를 상하 좌우로 이동하도록 제어하는 과정에, 외부로부터 속도 정보를 수신할 수 있다. 이는 원격의 사용자가 원하는 속도에 맞춰 본체(310)를 움직이는 모터 속도를 제어하기 위함이다. 따라서, 영상 촬영 장치(300)는 본체(310)의 위치를 제어하기 위하여 모터 제어값을 계산하는 과정에서 속도 정보를 추가로 이용할 수 있다.
모터 제어값을 계산하는 과정에 대해 도 8을 참조로 먼저 예를 들어 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어값 계산을 위한 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 제1 신호 송출 장치(100-1, 100-2)와 하나의 제2 신호 송출 장치(100-5)가 설치되어 있다고 가정한다. 처음 태그 장치(200)를 소지한 피사체가 영상 카메라(320)의 정면(①)에 위치할 때, 태그 장치(200)와 신호 송출 장치들 간의 동기화가 시작된다. 이때, 영상 카메라(320)의 정면에서 동기화가 시작하기 때문에, 영상 카메라(320)와 피사체간의 각도 θ는 0도가 된다.
동기화 후, 태그 장치(200)는 각 신호 송출 장치(100-1, 100-2, 100-5)와의 신호 송수신을 통해 거리를 측정한다. 여기서, 첫 번째 제1 신호 송출 장치(100-1)와 태그 장치(200) 사이의 거리를 d1, 두 번째 제1 신호 송출 장치(100-2)와 태그 장치(200) 사이의 거리를 d2, 태그 장치(200)와 제2 제1 신호 송출 장치(100-5) 즉, 태그 장치(200)와 영상 촬영 장치(300) 사이의 거리를 d3라고 가정한다. 그러면, 태그 장치(200)의 프로세서(210)는 d1, d2 및 d3를 통해 피사체의 위치와 카메라 위치를 파악한다.
피사체가 제1 위치(①)에서 제2 위치(②)로 이동하는 경우, 프로세서(210)는 영상 카메라(320)의 위치 좌표(x, y)를 기반으로, 피사체가 소지한 태그 장치(200)의 상대 위치 좌표(x1, y2)를 계산할 수 있다. 프로세서(210)가 영상 카메라(320)의 위치 좌표를 토대로 태그 장치(200)의 상대 위치 좌표를 계산하는 방법은 여러 방법으로 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
이를 통해 프로세서(210)는 영상 카메라(320)와 피사체간의 거리(d) 및 각도(θ)를 구할 수 있다. 그리고 프로세서(210)는 태그 장치(200)의 위치 좌표, 영상 카메라(320)와 피사체간의 거리, 그리고 각도 정보를 영상 촬영 장치(300)로 전달한다.
영상 촬영 장치(300)는 피사체와의 거리 및 각도 정보를 기반으로, 모터를 제어하기 위한 모터 제어값을 계산한다. 그리고 계산한 모터 제어값을 토대로 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 모터를 제어하는데, PID 계산 방법을 이용한다. 즉 피사체와의 각도 정보인 θ값이 클수록 모터 속도를 빠르게 이동하도록 제어하고, θ값이 작을수록 모터 속도를 느리게 한다. 그리고 거리 정보인 d값에 따라 카메라의 줌인/줌아웃을 제어한다.
한편, 영상 촬영 방법에 대해 예를 들어 설명하면, 피겨스케이팅 연습장에서 연습자가 점프를 하는 등 동작을 연습할 때 이를 감지하여 영상을 촬영하는 것을 예로 한다고 가정한다.
그러면, 연습자가 소지한 태그 장치(200)는 피겨스케이팅 연습장 곳곳에 설치되어 있는 신호 송출 장치(100)와 초광대역 통신을 통한 신호 송수신으로 연습자의 위치를 좌표로 확인한다. 그리고 태그 장치(200)에 포함되어 있는 다양한 형태의 센서들을 통해 연습자의 진행 방향이나 진행 속도, 움직임 각도 등의 센싱 정보도 수집한다.
태그 장치(200)는 연습자의 위치와 다양한 센싱 정보, 그리고 태그 장치(200)의 식별 정보를 포함하는 위치 정보를 영상 촬영 장치(300)로 전송한다. 영상 촬영 장치(300)는 수신한 위치 정보를 토대로 연습자의 동작을 감지하여, 영상 촬영 장치(300)에 포함되어 있는 영상 카메라(320)를 이용하여 연습자의 동작을 촬영한다.
이때, 외부로부터 입력되는 영상 카메라(320)에 대한 제어 신호(예를 들어, 줌인, 줌 아웃 등)가 있다면, 영상 촬영 장치(300)는 영상 카메라(320)를 제어하여, 연습자에 대한 영상을 촬영하도록 한다. 이러한 영상 촬영 시스템은 방송국, 강의, 스포츠, 가족 영상, 동물 촬영 등 다양한 분야에 적용되어 피사체를 추적하고 영상을 촬영할 수 있다.
한편, 영상 촬영 시스템을 통해 피사체의 영상을 촬영할 때, 피사체를 추적하여 다양한 영상을 촬영할 수 있도록 도와 주는 부가 설치물에 대해 도 6을 참조로 설명하며, 영상 촬영 장치(300)의 구현 예에 대해 도 7을 참조로 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템의 부가 설치물에 대한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영 시스템의 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부가 설치물(400)들에 영상 촬영 시스템을 결합하여, 피사체가 미리 설정해 놓은 동작과 함께 피사체를 추적하여 다양한 동적 영상을 피사체 혼자 촬영할 수 있도록 하거나, 피사체 포커싱을 도와준다.
부가 설치물(400)은 영상 촬영 시스템이 좌우로 움직이거나 상하로 움직일 수 있도록 슬라이딩 기구, 원형, C자형, 수직형, 수평형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 부가 설치물(400)에 결합된 영상 촬영 장치(300)는 본체(310)의 원점 위치를 파악하기 위해, 부가 설치물의 양쪽 끝단에 스위치(도면 미도시)가 달려 있다.
본체(310)가 부가 설치물(400)의 양 끝단으로 이동할 때 스위치를 통해 모터를 정지시키고 원점 위치로 본체(310)가 이동하도록 한다. 그리고 계산한 피사체의 이동에 따른 위치 정보를 토대로 피사체를 추적함으로써, 부가 설치물 상에서 좌우 또는 상하로 이동하며 피사체에 대한 영상을 촬영할 수 있다.
이러한 영상 촬영 장치(300)는 도 7의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있으며, (a)에 나타낸 바와 같이 영상 촬영 장치(300)의 상단에 영상 카메라(320)가 거치될 수 있도록 구현한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 태그 장치와 연동하는 영상 촬영 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 태그 장치로부터 피사체 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 피사체 위치 정보를 토대로 영상 카메라가 거치된 모터의 움직임을 제어하는 모터 제어값을 계산하는 단계; 및
    상기 모터 제어값을 토대로 상기 모터가 동작하도록 제어 신호를 상기 모터로 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 영상 카메라는 상기 피사체를 촬영하고, 상기 태그 장치는 상기 피사체에 부착되어 있으며, 상기 태그 장치는 적어도 하나 이상의 제1 신호 송출 장치에서 초광대역 무선 통신 기반으로 송출한 신호와 제2 신호 송출 장치에서 상기 초광대역 무선 통신 기반으로 송출한 신호를 토대로 상기 피사체 위치 정보를 계산하여 상기 영상 촬영 장치로 전송하는 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어값을 계산하는 단계는,
    상기 태그 장치가 계산한 상기 피사체 위치 정보를 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향으로 움직이기 위한 제1 모터 제어값을 계산하는 단계;
    상기 영상 카메라를 제2 방향으로 움직이기 위한 제2 모터 제어값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산한 제1 모터 제어값과 제2 모터 제어값을 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 이동시키도록, 상기 모터를 제어하는 단계
    를 포함하는 동작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피사체 위치 정보는,
    각 신호 송출 장치와 상기 태그 장치의 거리를 기초로 계산되고,
    상기 거리는 제1 신호 송출 장치 및 제2 송출 장치로부터 송출된 송출 신호가 상기 태그에 도착한 도착 시간 또는 도래각 중 어느 하나를 토대로 계산되는 동작 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 신호 송출 장치는 상기 피사체의 주변 물체에 설치되어 있고, 상기 제2 신호 송출 장치는 상기 영상 촬영 장치에 인접하여 설치되어 있으며,
    상기 피사체 위치 정보는,
    상기 제1 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각 중 어느 하나를 토대로 상기 태그 장치와 상기 제1 신호 송출 장치 사이의 제1 거리를 계산하고, 상기 제2 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각을 토대로 상기 태그 장치와 상기 영상 촬영 장치 사이의 제2 거리를 계산하며,
    상기 제1 거리와 제2 거리를 삼각 측량하여 상기 피사체의 위치 좌표를 파악하는 동작 방법.
  5. 피사체의 영상을 촬영하기 위한 시스템에 있어서,
    초광대역 무선 통신 기반으로 신호를 송출하는 적어도 하나 이상의 신호 송출 장치; 및
    상기 신호 송출 장치가 송출한 신호를 토대로 상기 피사체의 피사체 위치를 확인하는 태그 장치
    를 포함하고,
    상기 태그 장치는 상기 피사체에 부착되어 있으며,
    상기 태그 장치는 상기 적어도 하나 이상의 송출 신호를 토대로 상기 피사체 위치를 확인하는 프로세서; 및
    상기 송출 신호를 수신하고, 확인한 상기 피사체 위치를 토대로 상기 피사체를 추적하여 영상을 촬영하도록 상기 피사체 위치를 영상 촬영 장치로 전송하는 통신 인터페이스
    를 포함하는 영상 촬영 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피사체에 대한 센싱 정보를 수집하는 센서
    를 더 포함하는 영상 촬영 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 센서가 수집한 센싱 정보를 토대로 상기 피사체의 피사체의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 확인하고, 상기 확인한 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 상기 피사체 위치 정보에 포함하는 영상 촬영 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 신호 송출 장치는,
    상기 태그 장치로 신호를 송출하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 전원을 제공하는 전원 제공부
    를 포함하는 영상 촬영 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 송출 장치는, 상기 피사체의 주변 물체에 설치되어 있는 적어도 하나 이상의 제1 신호 송출 장치와, 상기 영상 촬영 장치에 인접하여 설치되어 있는 제2 신호 송출 장치를 포함하는 영상 촬영 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 태그 장치는 상기 피사체에 부착되는 영상 촬영 시스템.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 영상 촬영 장치는,
    영상 카메라를 거치하는 본체;
    상기 본체의 움직임을 제어하는 적어도 하나의 모터;
    프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 모터 그리고 상기 메모리와 연동하여 상기 프로그램을 실행하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 태그 장치가 계산한 피사체 위치를 수신하고, 상기 수신한 피사체 위치를 토대로 상기 모터를 제어하는 모터 제어값을 계산하는 영상 촬영 시스템.
  12. 피사체의 영상을 촬영하기 위한 시스템에 있어서,
    영상을 촬영하는 영상 카메라를 거치하고 제어 신호를 기초로 움직이는 본체;
    상기 영상 카메라의 위치를 제어하기 위하여 상기 본체를 제어하는 제1 프로세서; 및
    피사체에 부착되는 태그 장치에 탑재되며, 상기 피사체의 피사체 위치를 계산하는 제2 프로세서
    를 포함하고,
    상기 제2 프로세서는 적어도 하나 이상의 신호 송출 장치가 초광대역 무선 통신 기반으로 송출한 송출 신호를 토대로 상기 피사체 위치를 확인하여 계산하고,
    상기 제1 프로세서는 상기 태그의 제2 프로세서로부터 전송된 피사체 위치를 토대로 상기 본체의 움직임을 제어하는 제어 신호를 생성하는 영상 촬영 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신호 송출 장치는,
    상기 피사체의 주변 물체에 설치되어 있는 적어도 하나 이상의 제1 신호 송출 장치와, 상기 영상 카메라에 인접하여 설치되어 있는 적어도 하나 이상의 제2 신호 송출 장치를 포함하는 영상 촬영 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제1 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각을 토대로 상기 태그 장치와 상기 제1 신호 송출 장치 사이의 제1 거리를 계산하고, 상기 제2 신호 송출 장치로부터 송출된 송출 신호의 도착 시간 또는 도래각을 토대로 상기 태그 장치와 상기 영상 카메라 사이의 제2 거리를 계산하며, 제1 거리와 제2 거리를 토대로 삼각 측량으로 상기 태그 장치와 상기 신호 송출 장치의 거리를 계산하고, 계산한 거리를 토대로 피사체 위치를 확인하는 영상 촬영 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 태그 장치는,
    피사체에 대한 센싱 정보를 수집하는 센서
    를 더 포함하고,
    상기 제2 프로세서는 상기 센싱 정보를 토대로 상기 피사체의 피사체의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 확인하고, 상기 확인한 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 상기 피사체 위치 정보에 포함하는 영상 촬영 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 피사체 위치를 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향으로 움직이기 위한 제1 모터 제어값을 계산하고, 상기 영상 카메라를 제2 방향으로 움직이기 위한 제2 모터 제어값을 계산하며, 상기 계산한 제1 모터 제어값과 제2 모터 제어값을 토대로 상기 영상 카메라를 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 이동시키는 영상 촬영 시스템.
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