KR20220086888A - Novel view synthesis system for plenoptic images - Google Patents

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KR20220086888A
KR20220086888A KR1020200177097A KR20200177097A KR20220086888A KR 20220086888 A KR20220086888 A KR 20220086888A KR 1020200177097 A KR1020200177097 A KR 1020200177097A KR 20200177097 A KR20200177097 A KR 20200177097A KR 20220086888 A KR20220086888 A KR 20220086888A
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템에 관한 것으로서, 플렌옵틱 영상이 입력되고, 입력된 플렌옵틱 영상을 구성하는 시점 영상 간의 시차를 감소시키는 방향으로 각각의 영상을 평행이동시키는 n개의 영상 평행 이동 모듈, 상기 n개의 영상 평행 이동 모듈에서 평행이동된 각각의 영상이 입력되고, 입력된 각각의 영상에 대하여 중간시점 영상을 각각 생성하는 n개의 중간시점 생성 모듈 및 상기 n개의 중간시점 생성 모듈에서 출력되는 n개의 중간시점 영상을 조합하여 새로운 하나의 중간시점 영상을 생성하는 영상 합성 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 큰 시차의 플렌옵틱 영상에서 고품질의 중간시점 영상을 생성할 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a system for generating a mid-viewpoint image of a plenoptic image, wherein a plenoptic image is input and n images are parallelly moved in a direction to reduce the parallax between viewpoint images constituting the input plenoptic image. A parallel movement module, each of the images translated from the n image translation modules is input, and n intermediate view generating modules and the n intermediate view generating modules that respectively generate an intermediate view image with respect to each input image and an image synthesizing module for generating a new mid-view image by combining n mid-view images output from .
According to the present invention, there is an effect that a high-quality mid-view image can be generated from a plenoptic image with a large disparity.

Description

플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템 {Novel view synthesis system for plenoptic images}{Novel view synthesis system for plenoptic images}

본 발명은 3D 영상 저장 등의 응용으로 널리 사용되는 카메라 어레이 또는 마이크로 렌즈 기반의 카메라로부터 촬영되어 얻어진 플렌옵틱(plenoptic) 영상의 새로운 중간시점 영상 생성 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a new mid-view image generation technology of a plenoptic image obtained by photographing from a camera array or micro-lens-based camera widely used for applications such as 3D image storage.

플렌옵틱(plenoptic) 영상이란 여러 시점(view point)에서 동시에 촬영된 영상들의 묶음을 말한다. 그리고, 이 묶음을 구성하고 있는 영상들을 시점 영상(view image)이라고 부르며, 이 시점 영상들은 여러 시점에서 동시에 촬영된 영상이다. A plenoptic image refers to a bundle of images simultaneously captured from multiple view points. And, the images constituting this bundle are called view images, and these view images are images taken simultaneously from several viewpoints.

도 1은 플렌옵틱 영상 촬영 시스템을 도시한 것이다. 1 shows a plenoptic imaging system.

도 1에서 (a)는 카메라 어레이 기반 시스템이고, (b)는 마이크로렌즈 기반 시스템을 예시한 것이다. In FIG. 1, (a) is a camera array-based system, and (b) illustrates a microlens-based system.

플렌옵틱 영상을 얻기 위한 방법은 크게 두 가지로 나누어진다. There are two main methods for obtaining a plenoptic image.

도 1을 참조하면, 여러 대의 카메라를 2차원 배열행태로 배치하고 동시에 촬영하는 방법(a)과, 1대의 카메라이지만 카메라 내부의 이미지센서 바로 앞쪽에 마이크로렌즈 어레이(작은 렌즈가 2차원 배열형태로 붙어 있음)를 설치하여 여러 대의 카메라를 설치한 것과 같은 효과를 얻는 방법(b)이 있다. 어느 방법이든 서로 다른 위치에 카메라를 위치시키고 촬영한 효과를 얻는다는 점에 있어서 동일하므로, 이러한 촬영 시스템을 통칭하여 플렌옵틱 카메라라고 부른다. Referring to FIG. 1 , a method (a) of arranging several cameras in a two-dimensional arrangement and taking pictures at the same time, and a microlens array (small lenses in a two-dimensional array form) in front of the image sensor inside the camera even though it is one camera There is a method (b) to achieve the same effect as installing multiple cameras by installing Either method is the same in that the camera is positioned at different positions and the effect of shooting is obtained. Therefore, such an imaging system is collectively called a plenoptic camera.

각 시점 영상은 고유의 시점을 가지고 있으며, 시점간의 차이가 클수록 중간시점(촬영되지 않은 시점임) 영상의 필요성이 커진다. 왜냐하면, 시점 영상들의 활용하여 영상 내의 3차원 정보를 추출하고, 보다 실감있는 3차원 콘텐츠 저작, 재생 등에 활용할 수 있기 때문이다.Each viewpoint image has its own viewpoint, and the greater the difference between viewpoints, the greater the need for an intermediate viewpoint (that is, a viewpoint that is not photographed). This is because the 3D information in the video can be extracted by utilizing the viewpoint images, and can be utilized for more realistic 3D content creation and reproduction.

종래 기술에서 플렌옵틱 영상의 시차(disparity)가 큰 경우에 문제가 발생하는데, 작은 시차 추정에 비해 큰 시차 추정은 부정확성을 유발함에 따라 중간시점 영상 생성 품질이 좋지 않게 된다는 문제점이 있다. In the prior art, a problem occurs when the disparity of the plenoptic image is large. Compared to the small disparity estimation, large disparity estimation causes inaccuracy, and thus the quality of generating an intermediate view image is poor.

플렌옵틱 영상의 시차는 미리 설정된 카메라 시점에 크게 영향을 받는다. 여기서, 시차란 3차원 공간상의 한 점이 서로 다른 시점의 카메라에서 촬영되었을 때 각각의 카메라 영상에서도 하나의 점으로 나타나게 되는데, 이 점들 사이의 거리(화소간의 거리)를 일컫는다. 시차는 3차원 거리 정보를 포함하고 있으므로, 물체의 3차원 복원과 촬영되지 않은 중간시점 영상 생성 등에 필수적인 요소이다.The parallax of the plenoptic image is greatly affected by the preset camera viewpoint. Here, the parallax refers to a distance (distance between pixels) between a point in 3D space when a point in the three-dimensional space is captured by a camera from a different viewpoint, and appears as a single point in each camera image. Since parallax includes three-dimensional distance information, it is an essential element for three-dimensional reconstruction of an object and generation of an unphotographed mid-view image.

종래 기술의 대표적인 사례로는 칼란타리의 방법이 있다. 이 방법은 딥러닝 네트워크에 기반하고 있으며, 4개의 다른 시점 영상을 입력받아 중간시점 영상을 생성한다. 이 방법은 시차가 작은 영상에 대해서는 우수한 중간시점 영상을 생성하지만 시차가 큰 영상에 대해서는 제대로 된 중간시점 영상이 생성되지 않는다는 단점이 있다. A representative example of the prior art is the method of Calantari. This method is based on a deep learning network, and generates mid-view images by receiving four different viewpoint images. This method generates an excellent mid-view image for an image with a small disparity, but has a disadvantage in that a proper mid-view image is not generated for an image with a large disparity.

대한민국 등록특허 10-1580284Republic of Korea Patent Registration 10-1580284

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서는 작은 시차의 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 방법을 반복 적용한 후, 그 결과들을 조합함으로써 큰 시차를 가진 플렌옵틱 영상에 대해서도 잘 작동하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems. In the present invention, the method for generating a mid-view image of a plenoptic image with a small disparity is repeatedly applied, and then the results are combined, so that even a plenoptic image with a large disparity is well performed. An object of the present invention is to provide a system for generating a mid-viewpoint image of a working plenoptic image.

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

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템에 관한 것으로서, 플렌옵틱 영상이 입력되고, 입력된 플렌옵틱 영상을 구성하는 시점 영상 간의 시차를 감소시키는 방향으로 각각의 영상을 평행이동시키는 n개의 영상 평행 이동 모듈, 상기 n개의 영상 평행 이동 모듈에서 평행이동된 각각의 영상이 입력되고, 입력된 각각의 영상에 대하여 중간시점 영상을 각각 생성하는 n개의 중간시점 생성 모듈 및 상기 n개의 중간시점 생성 모듈에서 출력되는 n개의 중간시점 영상을 조합하여 새로운 하나의 중간시점 영상을 생성하는 영상 합성 모듈을 포함한다. The present invention for achieving the above object relates to a system for generating a mid-viewpoint image of a plenoptic image, wherein each image in a direction of reducing the parallax between the inputted plenoptic image and the viewpoint images constituting the inputted plenoptic image n image translation module for translating the and an image synthesizing module for generating a new mid-view image by combining the n mid-view images output from the n mid-viewpoint generating modules.

Figure pat00001
는 화소단위의 평행이동량을 나타내며,
Figure pat00002
은 인접한 4장의 시점 영상으로서, 각각 좌측상단, 우측상단, 좌측하단, 우측하단에 위치한 시점에서 촬영된 영상이라고 할 때, 상기 영상 평행 이동 모듈에서 다음 수학식 1을 적용하여 시차가 작아지는 방향으로 플렌옵틱 영상의 시점 영상들을 평행이동시키고,
Figure pat00001
represents the amount of parallel movement in units of pixels,
Figure pat00002
is an image of four adjacent viewpoints, respectively, in a direction in which the parallax is decreased by applying the following Equation 1 in the image parallel movement module when the images are taken from viewpoints located at the upper left, upper right, lower left, and lower right corners, respectively. Translate the viewpoint images of the plenoptic image,

Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
(수학식 1)
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
(Equation 1)

이때,

Figure pat00007
Figure pat00008
을 시차가 감소하는 방향으로 각각
Figure pat00009
/2만큼씩 평행이동한 영상을 나타낸다. At this time,
Figure pat00007
Is
Figure pat00008
in the direction of decreasing parallax, respectively
Figure pat00009
Shows the image translated by /2.

상기 영상 평행 이동 모듈에서 수행하는 평행이동량의 간격은 상기 중간시점 생성 모듈에서 허용하는 최대 시차 이하로 설정될 수 있다. An interval of the amount of parallel movement performed by the image parallel movement module may be set to be less than or equal to a maximum parallax allowed by the midpoint generation module.

상기 영상 합성 모듈에서 상기 중간시점 생성 모듈에서 생성된 중간시점 영상들을 조합하기 위하여,

Figure pat00010
는 모듈 B의 k번째 모듈의 출력이고, M은 비용계산을 위한 마스크의 크기이고,
Figure pat00011
Figure pat00012
를 최소화하는 모듈 번호 k값을 의미할 때, In order to combine the mid-viewpoint images generated by the mid-viewpoint generation module in the image synthesis module,
Figure pat00010
is the output of the k-th module of module B, M is the size of the mask for cost calculation,
Figure pat00011
Is
Figure pat00012
When it means the module number k value that minimizes

Figure pat00013
(수학식 2)
Figure pat00013
(Equation 2)

Figure pat00014
, 여기서
Figure pat00015
(수학식 3)
Figure pat00014
, here
Figure pat00015
(Equation 3)

을 적용하여, 해당되는

Figure pat00016
번째 중간시점 생성 모듈의 출력 화소
Figure pat00017
를 조합함으로써 최종적인 중간시점 영상
Figure pat00018
을 산출할 수 있다. By applying
Figure pat00016
The output pixel of the second midpoint generation module
Figure pat00017
The final mid-view image by combining
Figure pat00018
can be calculated.

본 발명에 의하면 플렌옵틱 영상에 대한 기존의 중간시점 영상 생성 기법이 큰 시차를 가진 플렌옵틱 영상에 대해 잘 작동하지 않는 문제점을 해결하고자, 기존 중간시점 영상 생성 기법의 입력영상을 시차가 작아질 수 있도록 평행이동을 통해 다수의 플렌옵틱 영상을 생성하고, 생성된 다수의 플렌옵틱 영상에 대해 기존 방식을 적용하여 해당 개수만큼의 중간시점 영상을 얻은 후, 화소별로 화질이 우수하다고 판단되는 화소를 선택하여 조합함으로써, 큰 시차의 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상을 생성할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, in order to solve the problem that the existing mid-view image generating technique for plenoptic images does not work well for plenoptic images with large disparity, the disparity of the input image of the existing mid-view image generating technique can be reduced. A number of plenoptic images are generated through parallel movement to ensure that By combining them, there is an effect of generating a mid-view image of a plenoptic image with a large disparity.

결과적으로 본 발명은 제한된 시차 범위를 가진 기존의 중간시점 생성 방법을 큰 시차 범위로 확대할 수 있으며, 모듈을 구성하는 세부 모듈인 n의 개수를 확대함으로써 원하는 만큼 시차 허용 범위를 확대할 수 있는 효과가 있다. As a result, the present invention can extend the existing method for generating a midpoint having a limited disparity range to a large disparity range, and by expanding the number of n, which is a detailed module constituting the module, the disparity tolerance range can be expanded as much as desired. there is

도 1은 플렌옵틱 영상 촬영 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 시차가 큰 플렌옵틱 영상에 대한 중간시점 영상 방식을 통해 생성된 영상을 예시한 것이다.
1 shows a plenoptic imaging system.
2 illustrates a system for generating a mid-viewpoint image of a plenoptic image proposed by the present invention.
FIG. 3 illustrates an image generated through a mid-viewpoint imaging method for a plenoptic image with a large parallax.

본 명세서에서 개시된 실시 예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시에서 제안하고자 하는 실시 예는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 실시 예들의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.Advantages and features of the embodiments disclosed herein, and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. However, the embodiments to be proposed in the present disclosure are not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments are provided to those of ordinary skill in the art. It is only provided to fully indicate the category.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시 예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail.

본 명세서에서 사용되는 용어는 개시된 실시 예들의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 상세한 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in this specification have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions of the disclosed embodiments, but may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the detailed description part of the corresponding specification. Therefore, the terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the term and the contents of the entire specification, rather than the simple name of the term.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.References in the singular herein include plural expressions unless the context clearly dictates the singular.

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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.In the entire specification, when a part "includes" a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. Also, as used herein, the term “unit” refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “unit” performs certain roles. However, "part" is not meant to be limited to software or hardware. A “unit” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to refresh one or more processors. Thus, by way of example, “part” includes components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functionality provided within components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further divided into additional components and “parts”.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에서 제안하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템을 도시한 것이다. 도 2에서 본 발명의 플렌옵틱 영상을 입력으로 하여 중간시점 영상을 출력하는 중간시점 영상 생성 시스템이 도시되어 있다. 2 illustrates a system for generating a mid-viewpoint image of a plenoptic image proposed by the present invention. In FIG. 2, a mid-viewpoint image generating system for outputting a mid-viewpoint image by inputting the plenoptic image of the present invention is shown.

도 2를 참조하면, 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템은 n개의 영상 평행 이동 모듈(A), n개의 중간시점 생성 모듈(B), 영상 합성 모듈(C)을 포함한다. Referring to FIG. 2 , the mid-viewpoint image generating system of the plenoptic image includes n image translation modules (A), n mid-viewpoint generating modules (B), and an image synthesis module (C).

n개의 영상 평행 이동 모듈(A)은 플렌옵틱 영상이 입력되면, 입력된 플렌옵틱 영상을 구성하는 시점 영상 간의 시차를 감소시키는 방향으로 각각의 영상을 평행이동시킨다.When a plenoptic image is input, the n image translation module A translates each image in a direction that reduces the parallax between viewpoint images constituting the input plenoptic image.

n개의 중간시점 생성 모듈(B)은 n개의 영상 평행 이동 모듈(A)에서 평행이동된 각각의 영상이 입력되면, 입력된 각각의 영상에 대하여 중간시점 영상을 각각 생성한다. When each of the images translated by the n image translation module A is input, the n mid-viewpoint generating module B generates mid-view images for each inputted image, respectively.

영상 합성 모듈(C)은 n개의 중간시점 생성 모듈에서 출력되는 n개의 중간시점 영상을 조합하여 새로운 하나의 중간시점 영상을 생성한다.The image synthesizing module (C) generates a new midpoint image by combining the n midview images output from the n midpoint generating modules.

본 발명에서 영상 평행 이동 모듈(A)에서 수행하는 평행이동량의 간격은 중간시점 생성 모듈(B)에서 허용하는 최대 시차 이하로 설정될 수 있다. In the present invention, the interval of the amount of parallel movement performed by the image parallel movement module (A) may be set to be less than or equal to the maximum parallax allowed by the mid-viewpoint generation module (B).

도 2를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 시스템은, 입력영상 간의 시차를 축소하는 방향으로 각각의 영상을 평행이동시키는 영상 평행 이동 모듈(A)이 n개 구비되고, 작은 시차를 가진 플렌옵틱 영상의 중간시점 생성 모듈(B)이 n개 구비되고, 중간시점 생성 모듈(B)에서 출력되는 n개의 중간시점 영상을 이용하여 조합함으로써 하나의 새로운 중간시점 영상을 생성하는 영상 합성 모듈(C)로 구성되어 있다. 2, the mid-viewpoint imaging system of the plenoptic image proposed by the present invention is provided with n image translation modules (A) that translate each image in a direction to reduce the parallax between input images, n mid-viewpoint generation modules (B) of a plenoptic image with small disparity are provided, and a new mid-view image is generated by combining n mid-viewpoint images output from the mid-viewpoint generation module (B). It is composed of an image synthesis module (C).

영상 평행 이동 모듈(A)은 영상을 평행이동시키는 동작을 수행하는 모듈로서, 플렌옵틱 영상의 시점 영상들 중 인접한 시점 영상 4장이 입력된다고 할 때, 각 입력 영상간의 시차가 작아지는 방향으로 평행이동시킨다. 즉, 다음과 같은 수학식에 따른다.The image parallel movement module (A) is a module that performs an image translation operation. When four adjacent viewpoint images among viewpoint images of a plenoptic image are input, the image translation module (A) is translated in a direction in which the parallax between each input image becomes smaller. make it That is, according to the following equation.

[수학식1][Equation 1]

Figure pat00019
,
Figure pat00019
,

Figure pat00020
,
Figure pat00020
,

Figure pat00021
,
Figure pat00021
,

Figure pat00022
Figure pat00022

[수학식1]에서,

Figure pat00023
는 평행이동량(화소단위)을 나타내며,
Figure pat00024
은 인접한 4장의 시점 영상으로서, 각각 좌측상단, 우측상단, 좌측하단, 우측하단에 위치한 시점에서 촬영된 영상이며,
Figure pat00025
Figure pat00026
을 시차가 감소하는 방향으로 각각
Figure pat00027
/2만큼씩 평행이동한 영상을 나타낸다.In [Equation 1],
Figure pat00023
represents the amount of translation (in pixels),
Figure pat00024
is an image taken from the viewpoints located in the upper left, upper right, lower left, and lower right corners, respectively, as four adjacent viewpoint images,
Figure pat00025
Is
Figure pat00026
in the direction of decreasing parallax, respectively
Figure pat00027
Shows the image translated by /2.

영상 평행 이동 모듈(A)의 총 개수 n은 2 이상이며, 최대 허용 시차에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 n=10, 평행이동 간격을 20(화소 단위)으로 한다면 평행이동

Figure pat00028
=0, 20, 40, ..., 180가 됨에 따라 최대 허용 시차는 180이 된다. 이는 제안된 방법이 최대 180화소의 큰 시차를 가진 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성이 가능하다는 것을 의미한다. The total number n of the image translation modules A is 2 or more, and may vary according to the maximum allowable disparity. For example, if n=10 and the translation interval is 20 (in pixels), the translation
Figure pat00028
= 0, 20, 40, ..., 180, the maximum allowable disparity becomes 180. This means that the proposed method can generate mid-view images of plenoptic images with a large parallax of up to 180 pixels.

한편, 영상 평행 이동 모듈(A)의 평행이동 간격(s값의 간격)은 중간시점 생성 모듈(B)에서 허용하는 최대 시차와 연동되어 있으며, 평행이동 간격은 중간시점 생성 모듈(B)에서 허용하는 최대 시차 이하로 설정하여야 한다.On the other hand, the translation interval (the interval of s value) of the image translation module (A) is linked with the maximum disparity allowed by the midpoint generation module (B), and the translation interval is allowed by the midpoint generation module (B) It should be set to less than the maximum time difference.

중간시점 생성 모듈(B)은 영상 평행 이동 모듈(A)에서 평행이동으로 생성된 플렌옵틱 영상 n개를 입력으로 하여 중간시점 영상 n개를 생성한다. The mid-viewpoint generation module (B) generates n mid-viewpoint images by inputting n plenoptic images generated by the translation in the image translation module (A) as input.

중간시점 생성 모듈(B)은 작은 시차를 가진 플렌옵틱 영상을 입력으로 한 중간시점 생성 영상 모듈로서, 작은 시차를 갖는 플렌옵틱 영상에 대해 중간시점 영상을 생성하는 기법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝(deep learning) 네트워크에 기반한 칼란타리 기법을 사용할 수 있으며, 이 기법은 +/- 21 화소의 시차 이내의 영상에 대해 잘 작동한다. The mid-viewpoint generating module B is a mid-viewpoint generating image module that receives a plenoptic image with a small disparity as an input, and may use a technique for generating a mid-viewpoint image with respect to a plenoptic image with a small disparity. For example, you can use the calantari technique based on a deep learning network, which works well for images with a parallax of +/- 21 pixels.

도 3은 시차가 큰 플렌옵틱 영상에 대한 중간시점 영상 방식을 통해 생성된 영상을 예시한 것이다. 3 exemplifies an image generated through a mid-viewpoint imaging method for a plenoptic image with a large parallax.

도 3은 시차가 100~200 화소의 범위를 가지는 플렌옵틱 영상을 입력받아 칼란타리 기법으로 중간시점 영상을 생성한 결과 영상의 사례로서, +/- 21 화소의 시차를 넘어서는 영상에 대해서는 중간시점 영상 생성 성능이 급격하게 떨어지는 것을 확인할 수 있다.3 is an example of a result image obtained by generating an intermediate view image using the calantari technique by receiving a plenoptic image having a parallax in the range of 100 to 200 pixels. It can be seen that the generation performance drops sharply.

영상 합성 모듈(C)의 동작을 설명하기 위해서, 먼저 다음과 같은 중간시점 생성 모듈(B)의 동작 특성을 설명한다. In order to describe the operation of the image synthesis module (C), first, the operation characteristics of the mid-viewpoint generation module (B) as follows.

중간시점 생성 모듈(B)에서 출력되는 각각의 중간시점 영상은 영상 평행 이동 모듈(A)의 평행이동에 의해 시차가 감소된 화소들에 대해서는 우수한 화질을 보이는 반면, 그렇지 않은 경우에는 나쁜 화질을 보인다. 즉, 중간시점 생성 모듈(B)의 각각에서 출력되는 영상은 우수한 화질을 출력하는 영역과 그렇지 않은 화질을 출력하는 영역이 혼재되어 있으며, 중간시점 생성 모듈(B)의 각 입력영상의 평행이동량이 상이함에 따라 중간시점 생성 모듈(B)의 각 출력 또한 우수한 화질을 보이는 영역이 모두 상이하다는 특성을 가진다. Each of the mid-view images output from the mid-view generating module (B) shows excellent image quality for pixels whose parallax is reduced by the translation of the image translation module (A), whereas in other cases, it shows poor image quality. . That is, the image output from each of the mid-viewpoint generating module (B) has a mixed region for outputting excellent image quality and a region for outputting poor image quality, and the amount of parallel movement of each input image of the mid-viewpoint generating module (B) is mixed. Each output of the mid-viewpoint generating module (B) also has a characteristic that all regions showing excellent image quality are different according to the difference.

이러한 특성을 이용하여, 영상 합성 모듈(C)에서는 중간시점 생성 모듈(B)의 각각에서 출력되는 영상(총 n장의 영상) 내의 우수한 화질을 가진 영역만을 골라 합성함으로써, 1장의 새로운 중간시점 영상을 출력한다. By using these characteristics, the image synthesis module (C) selects and synthesizes only regions with excellent image quality in the images (total n images) output from each of the mid-viewpoint generation modules (B), thereby generating a new mid-viewpoint image. print out

영상 합성 모듈(C)에서는 우수한 화질 영역임에 대한 판단에 있어서, 화소단위로 우수한 화질 여부를 판별한다. [수학식2]는 이 판별을 위한 비용 산출 공식으로서, 우수한 화질을 가진 화소가 영상 평행 이동 모듈(A)에서 수행한 평행이동 값이 바로 이웃한 경우에도 우수한 화질을 유사하게 유지한다는 특성을 이용한 것이다.In the image synthesis module (C), in determining whether the region is of excellent image quality, it is determined whether the image quality is excellent in units of pixels. [Equation 2] is a cost calculation formula for this determination, using the characteristic that pixels with excellent image quality maintain similarly excellent image quality even when the parallel movement values performed by the image parallel movement module (A) are immediately adjacent to each other. will be.

[수학식2][Equation 2]

Figure pat00029
Figure pat00029

[수학식2]에서

Figure pat00030
는 모듈 B의 k번째 모듈의 출력이고, M은 비용계산을 위한 마스크의 크기를 의미한다. In [Equation 2]
Figure pat00030
is the output of the k-th module of module B, and M is the size of the mask for cost calculation.

[수학식2]는 영상 평행 이동 모듈(A)의 (k-1), k, (k+1)번째 평행이동 영상을 각각 입력으로 하는 3개의 중간시점 생성 모듈(B)의 출력 3개에 대한 오차를 계산하는 식이다. [Equation 2] is the (k-1), k, (k+1)-th translation image of the image translation module (A), respectively, to the three outputs of the three intermediate viewpoint generation module (B). This is the formula for calculating the error.

영상 합성 모듈(C)은 영상 평행 이동 모듈(A)에서 수행한 평행이동 값이 바로 이웃한 경우 우수한 화질을 유사하게 유지한다는 특성이 있음에 따라

Figure pat00031
를 최소화하는 k를 찾고, 찾아진 k를 기반으로 화소를 조합함으로써 최종적인 중간시점 영상을 생성한다. 이 과정은 [수학식3]으로 표현될 수 있다. As the image synthesis module (C) has a characteristic of maintaining similarly excellent image quality when the translation values performed by the image translation module (A) are immediately adjacent to each other,
Figure pat00031
A final mid-view image is generated by finding k that minimizes , and combining pixels based on the found k. This process can be expressed by [Equation 3].

[수학식3][Equation 3]

Figure pat00032
, 여기서
Figure pat00033
Figure pat00032
, here
Figure pat00033

[수학식3]에서

Figure pat00034
Figure pat00035
를 최소화하는 모듈 번호 k값을 의미하며, 해당되는
Figure pat00036
번째 중간시점 생성 모듈(B)의 출력 화소
Figure pat00037
를 조합함으로써 최종적인 중간시점 영상
Figure pat00038
을 얻는다. In [Equation 3]
Figure pat00034
Is
Figure pat00035
It means the module number k value that minimizes
Figure pat00036
The output pixel of the second midpoint generation module (B)
Figure pat00037
The final mid-view image by combining
Figure pat00038
to get

본 발명에서는 플렌옵틱 영상에 대한 기존의 중간시점 영상 생성 기법이 큰 시차를 가진 플렌옵틱 영상에 대해 잘 작동하지 않는 문제점을 해결하고자, 기존 중간시점 영상 생성 기법의 입력영상을 시차가 작아질 수 있도록 평행이동을 통해 다수의 플렌옵틱 영상을 생성하고, 생성된 다수의 플렌옵틱 영상에 대해 기존 방식을 적용하여 해당 개수만큼의 중간시점 영상을 얻은 후, 화소별로 화질이 우수하다고 판단되는 화소를 선택하여 조합함으로써, 큰 시차의 플렌옵틱 영상의 중간시점 생성을 달성하는 방법을 제안한다. In the present invention, in order to solve the problem that the existing mid-viewpoint image generating technique for a plenoptic image does not work well for a plenoptic image with a large disparity, A plurality of plenoptic images are generated through parallel movement, the existing method is applied to the plurality of generated plenoptic images to obtain the corresponding number of mid-view images, and pixels judged to have excellent image quality are selected for each pixel. By combining, we propose a method to achieve midpoint generation of large parallax plenoptic images.

결과적으로 본 발명은 제한된 시차 범위를 가진 기존의 중간시점 생성 방법을 큰 시차 범위로 확대하는 방법은 제안하였으며, 모듈을 구성하는 세부 모듈인 n의 개수를 확대함으로써 원하는 만큼 시차 허용 범위를 확대할 수 있다. As a result, the present invention proposes a method of expanding the existing method for generating a midpoint having a limited disparity range to a large disparity range, and by expanding the number of detailed modules n constituting the module, the allowable disparity range can be expanded as much as desired. have.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.The present invention has been described above using several preferred embodiments, but these embodiments are illustrative and not restrictive. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention and the scope of the rights set forth in the appended claims.

A 영상 평행 이동 모듈
B 중간시점 생성 모듈
C 영상 합성 모듈
A image translation module
B midpoint generation module
C image synthesis module

Claims (4)

플렌옵틱 영상이 입력되고, 입력된 플렌옵틱 영상을 구성하는 시점 영상 간의 시차를 감소시키는 방향으로 각각의 영상을 평행이동시키는 n개의 영상 평행 이동 모듈;
상기 n개의 영상 평행 이동 모듈에서 평행이동된 각각의 영상이 입력되고, 입력된 각각의 영상에 대하여 중간시점 영상을 각각 생성하는 n개의 중간시점 생성 모듈; 및
상기 n개의 중간시점 생성 모듈에서 출력되는 n개의 중간시점 영상을 조합하여 새로운 하나의 중간시점 영상을 생성하는 영상 합성 모듈
을 포함하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템.
an n image translation module to which a plenoptic image is input and which translates each image in a direction to reduce a parallax between viewpoint images constituting the input plenoptic image;
n mid-viewpoint generation modules for receiving each of the images translated by the n-image translation module and generating mid-view images with respect to each inputted image; and
An image synthesizing module for generating a new mid-view image by combining n mid-view images output from the n mid-viewpoint generating modules
A mid-viewpoint image generation system of a plenoptic image comprising a.
청구항 1에 있어서,
Figure pat00039
는 화소단위의 평행이동량을 나타내며,
Figure pat00040
은 인접한 4장의 시점 영상으로서, 각각 좌측상단, 우측상단, 좌측하단, 우측하단에 위치한 시점에서 촬영된 영상이라고 할 때,
상기 영상 평행 이동 모듈에서 다음 수학식 1을 적용하여 시차가 작아지는 방향으로 플렌옵틱 영상의 시점 영상들을 평행이동시키고,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
(수학식 1)
이때,
Figure pat00045
Figure pat00046
을 시차가 감소하는 방향으로 각각
Figure pat00047
/2만큼씩 평행이동한 영상을 나타내는 것을 특징으로 하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템.
The method according to claim 1,
Figure pat00039
represents the amount of parallel movement in units of pixels,
Figure pat00040
is an image from four adjacent viewpoints.
In the image parallel movement module, applying Equation 1 below to translate the viewpoint images of the plenoptic image in a direction in which the parallax becomes smaller,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
(Equation 1)
At this time,
Figure pat00045
Is
Figure pat00046
in the direction of decreasing parallax, respectively
Figure pat00047
A mid-viewpoint image generating system of a plenoptic image, characterized in that it represents an image translated by /2.
청구항 2에 있어서,
상기 영상 평행 이동 모듈에서 수행하는 평행이동량의 간격은 상기 중간시점 생성 모듈에서 허용하는 최대 시차 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템.
3. The method according to claim 2,
An intermediate view image generating system of a plenoptic image, characterized in that the interval of the amount of parallel movement performed by the image parallel movement module is set to be less than or equal to the maximum parallax allowed by the intermediate view generating module.
청구항 3에 있어서,
상기 영상 합성 모듈에서 상기 중간시점 생성 모듈에서 생성된 중간시점 영상들을 조합하기 위하여,
Figure pat00048
는 모듈 B의 k번째 모듈의 출력이고, M은 비용계산을 위한 마스크의 크기이고,
Figure pat00049
Figure pat00050
를 최소화하는 모듈 번호 k값을 의미할 때,
Figure pat00051
(수학식 2)
Figure pat00052
, 여기서
Figure pat00053
(수학식 3)
을 적용하여, 해당되는
Figure pat00054
번째 중간시점 생성 모듈의 출력 화소
Figure pat00055
를 조합함으로써 최종적인 중간시점 영상
Figure pat00056
을 산출하는 것을 특징으로 하는 플렌옵틱 영상의 중간시점 영상 생성 시스템.
4. The method according to claim 3,
In order to combine the mid-viewpoint images generated by the mid-viewpoint generation module in the image synthesis module,
Figure pat00048
is the output of the k-th module of module B, M is the size of the mask for cost calculation,
Figure pat00049
Is
Figure pat00050
When it means the module number k value that minimizes
Figure pat00051
(Equation 2)
Figure pat00052
, here
Figure pat00053
(Equation 3)
By applying
Figure pat00054
Output pixel of the second midpoint generation module
Figure pat00055
The final mid-view image by combining
Figure pat00056
A mid-viewpoint image generation system of a plenoptic image, characterized in that for calculating .
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