KR0181049B1 - 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치 - Google Patents

스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치 Download PDF

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KR0181049B1 KR1019950007308A KR19950007308A KR0181049B1 KR 0181049 B1 KR0181049 B1 KR 0181049B1 KR 1019950007308 A KR1019950007308 A KR 1019950007308A KR 19950007308 A KR19950007308 A KR 19950007308A KR 0181049 B1 KR0181049 B1 KR 0181049B1
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Abstract

본 발명은 3차원 영상 데이터를 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환장치에 관한 것으로, 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이터가 AT 연산부에서 반복적으로 AT 연산되고, 반복적으로 AT 연산된 3차원 영상데이터가 기설정된 종료조건을 만족할 때 연산종료부로부터 발생된 AT 연산 종료신호에 따라 각기 대응하는 버퍼에 각각 저장되어 있는 부블록의 3차원 영상데이터가 출력되고, 제1후처리부와 제2후처리부에서 스테레오 스코픽으로 처리된 다음 2차원 이미지로서 좌표변환되어 디스플레이되므로써, 애니메이션 풍경용 스테레오 스코픽 처리를 고속으로 처리할 수 있도록 한 것이다.

Description

스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀 변환 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치의 개략적인 블록구성도.
제2도는 제1도에 도시된 각 AT 연산부의 상세 블록구성도.
제3도는 본 발명의 일예로서 프레임 단위의 3차원 영상데이터를 4×3의 부블록으로 분할한 것을 예시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300, 310, 320 : 선택부 400, 700, 800 : AT 연산부
410, 415, 420, 425 : 승산부 435, 440, 445, 450 : 가산기
500 : 연산종료부 600, 610, 620 :버퍼
900, 950 : 후처리부
본 발명은 스테레오 스코픽(stereo scopic) 병렬처리를 위한 아핀변환(Affine Transformation : 이하 AT 라 약칭함) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 영상신호를 스테레오 스코픽으로 고속 처리할 수 있도록 한 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 AT 장치에 관한 것이다.
최근의 정보화 시대에 발맞추어 방대한 양의 영상데이터를 제한된 대역폭을 갖는 통신채널을 통해 전송하기 위한 디지털 영상 압축기법이 이와 관련된 여러분야에서 계속적으로 연구되고 있다.
영상 압축기법에서의 영상신호는 크게 정지영상과 동영상으로 구분할 수가 있으며, 정지영상에서의 영상 데이터 압축기법은 화소간의 공간적인 중복성을 제거함으로써 영상데이터를 압축하는 것으로, 이러한 압축기법으로 주파수 영역에서 수행되는 변환 부호화(transform coding) 기법과, 벡터 양자화(vector qusantization) 기법이 널리 알려져 있다.
그리고, 화상전화기나 디지털 텔레비전 등에서 사용되는 동영상에서의 영상 데이터 압축기법은 정지영상의 기법에 연속되는 화면 사이의 시간적(temporal) 중복성을 제거하기 위한 화면간, 프레임간 부호화 기법이 주로 사용된다.
한편, 자연계에 존재하는 대부분의 물체는 강한 가지 닮음성, 즉 그들 자신 각각의 변환된 복사본에 의해 구성된다는 특성을 갖고 있으므로, 이런 물체의 영상 데이터를 압축하는 경우, 영상의 중복성을 이용하여 효율적으로 영상 데이터를 압축 할 수 있다고 가정하는 이른바 프랙탁(fractal)기법을 이용한 영상압축에 관한 연구가 최근들어 진행되고 있다.
이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 프랙탈 기법은 1970년대 중반 Benoit Mandelbrot 에 의해 그 이름이 명명된 것으로, 자연계의 대부분의 물체가 자기유사성 (self-similarity)과, 부분적인 차원(fractional dimension)을 갖고 있으므로, 해안선, 눈송이, 구름, 낙엽, 산봉우리 등을 프랙탈 기법에 의해 자연스럽게 표현할 수 있다는 것이다.
한편, 애니메이션 제작에 있어서 숲이나 나무, 도시 등의 풍경에 대한 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 처리하고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 상술한 바와 같은 프랙탈 기법에 관한 알고리즘 및 방법은 이미 널리 알려진 바이지만, 프랙탈 기법을 이용하여 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 고속처리하기 위한 장치, 특히 AT 장치는 구체적으로 제시된 바 없다.
따라서, 본 발명은 자연스러운 풍경에 대한 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 고속처리할 수 있는 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 AT 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따를 아핀변환 장치는, 각각의 상기 부블록의 3차원 영상데이터 및 상기 각 부블록의 3차원 영상 데이터에 대하여 아핀 변환된 3차원 영상데이터를 각기 수신하며, 외부로부터의 선택신호에 따라 상기 부블록의 3차원 영상데이터 또는 아핀변환된 부블록의 3차원 영상데이터를 선택적으로 출력하는 다수개의 선택수단: 각기 대응적으로 각각의 상기 선택수단에 연결되어 있으며, 영상데이터의 선형확대, 축소 및 형태변환을 위한 제1변환계수와 영상데이터의 선형이동 등을 위한 제2변환계수를 이용하여 상기 대응하는 선택수단에서 출력된 부블록의 영상데이터에 대하여 아핀변환을 수행하는 다수의 아핀 변환 수단: 상기 다수개의 아핀 변환수단으로부터 출력되는 상기 각 부블록의 3차원 영상 데이터를 각각 체크하여 기설정된 연산종료 조건에 모두 만족되면 종료신호를 발생하는 연산종료수단: 각기 대응하는 상기 아핀변환수단에 의해 아핀변환된 부블록의 영상데이터를 일시 저장하며, 상기 연산종료수단에의해 발생된 종료신호에 응답하여 상기 저장된 부블록의 3차원 영상데이터를 각기 출력하는 다수개의 메모리수단: 각각의 상기 메모리수단으로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 처리한 다음 좌표변환하여 2차원 이미지로서 디스플레이하기 위한 후 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이터를 N × N 블록으로 분할하여 병렬처리하게 되며, 본 실시예에서는 프레임 단위 영상 데이터를 4 × 4 블록단위로 분할하여 치리하는 장치를 개시한다. 즉, 제3도에 도시된 바와 같이, 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이터를 4 × 4,즉 16개의 부블록(#1 내지#16)으로 분할하고, 이들 부블록들에 대하영 각각 AT 연산을 행하므로써 그 연산속도를 향상시킨 것이다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 구성된 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 AT 장치의 개략적인 블록구성도로서, 제1내지 제16선택부(300, 310, ..., 320), 제1내지 제16AT 연산부(400, 700,..., 800), 연산종료부(500), 제1내지 제16버퍼(600, 610,..., 620), 제1후처리부(900) 및 제2후처리부(950)를 포함한다.
초기에 프레임 단위의 3차원 영상데이터는 4 × 4, 즉 16 개의 부블록으로 분할되어 제1내지 제 16의 선택부(300, 310,..., 320)에 각기 입력된다. 각각의 제1내지 제16의 선택부(300, 310,..., 320)는 외부로 부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 초기 입력된 부블록의 3차원 영상데이터와 그에 대응하는 제1내지 제16의 AT 연산부(400, 700,..., 800)에서 제공된 부블록의 3차원 영상데이터(W0, W1, W2, W3)를 선택적으로 출력한다.
제1내지 제16개의 AT 연산부(400, 700,..., 800)는, 제2도에 도시된바와 같이, 제1내지 제4승산부(410, 415, 420, 425) 및 제1내지 제4가산기(435, 440, 445, 450)로 구성된다. 각각의 AT 연산부(400, 700,..., 800)내 승산부(410, 415, 420,425)는 각 AT 연산부에 대응하는 어느하나의 선택부(300, 310..., 320)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터와 4 × 4 매트릭스 형태의 제1변환계수(A)를 승상하고, 각각의 가산기(435, 440, 445, 450)는 각기 대응하는 승산부(410, 415, 420, 425)에서 승상된 부블록의 3차원 영상데이터와 4 × 1 매트릭스 형태의 제 2 변환계수(B)를 가산한다.
연산종료부(500)는 제1내지 제 16 AT 연산부(400, 700,..., 800)에서 AT 연산되어 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 각각 체크하여, 부블록의 3차원 영상데이터가 모두 본 발명에 따를 종료조건, 예를 들면 제1변환계수(A)의 고유치가 0.01이하로 되는 승산횟수 조건을 만족하면 AT 연산의 종료를 위한 종료신호(E)를 발생한다.
제1내지 제16버퍼(600, 610,..., 620)는 각기 대응하는 제1내지 제16AT 연산부(400, 700,..., 800)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 저장하며, 연산종료부(500)로부터의 종료신호(E)에 응답하여 내부적으로 저장되어 있는 부블록의 3차원 영상데이터를 제1 및 제2후처리부(900, 950)로 출력한다.
제1후처리부(900)는 각각의 제1내지 제16버퍼(600, 610,..., 620)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 좌측시각에 대한 위상으로 처리한 다음 좌표변환하여 2차원 이미지로서 디스플레이될 수 있도록 처리하고, 제2후처리부(950)는 각각의 제1내지 제16버퍼(600, 610,..., 620)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 우측시각에 대한 위상으로 처리한 다음 좌표변환하여 2차원 이미지로서 디스플레이될 수 있도록 처리한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 스테레오 스코픽 병별처리를 위한 AT 장치의 동작은 제1도와 제2를 참조하여 보다 하기와 같이 상세하게 설명된다.
먼저, 본 발명에서는 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상신호를 N × N 블록으로 분할하여 병렬처리 할 수 있으나, 일예로서 4 × 4 블록단위로 분할하고, 이에따라 AT 연산부(400, 700,..., 800)도 16개로 하여 설명하기로 한다.
각각의 AT 연산부(400, 700, ..., 800)에 의해 수행되는 AT 연산은 하기 수학식 1로 표현된다.
상기 수학식 1에서, W는 상기 수학식 1에 의해 AT 연산되어 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터이고, A 는 부블록의 3차원 영상데이터의 선형 확대 및 축소, 형태 변환(deformation)등을 구현하기 위한 제1변환계수이고, D 는 입력되는 부블록의 3차원 영상데이터이고, B 는 부블록의 3차원 영상데이터(D)의 선형 이동등을 구현하기 위한 제2변환계수를 나타낸다.
통상적으로, W 와 A 는 N × N 의 매트릭스 형태이고, D 와 B 는 N × 1의 매트릭스 형태이나, 본 발명에서는 일예로서 W 와 A 는 4 × 4 매트릭스 형태, 그리고 D 와 B 는 4 × 1 형태의 매트릭스 형태로 하여 설명한다.
따라서, 상기 수학식 1은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
상술한 수학식 2에서, x, y, z 는 3차원 영상데이터의 위치를 나타내는 좌표 값이며, L 은 3차원 영상데이터 좌표 (x, y, z)의 휘도신호이다.
초기에 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이터 (x, y, z, L)가 4 × 4의 부블록으로 분할되어 각각의 선택부(300, 310, 320)로 입력되면, 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 초기 3차원 영상데이터가 선택되어 대응하는 각각의 AT 연산부(400, 700,..., 800)로 제공된다.
보다 상세히 설명하면, 제3도에 도시된바와 같이 프레임단위의 3차원 영상신호(C)가 4 × 4, 즉 16개의 부블록으로 분할된 다음, 블록 #1은 제1선택부(300)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제1AT 연산부(400)로 출력되고, 블록 #2는 제2선택부(310)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제2AT 연산부(700)로 출력되는 방식으로 마지막 블록 #16은 제16선택부(320)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제16AT 연산부(800)로 출력된다.
간략한 설명을 위하여, 제1내지 제16AT 연산부(400, 700,..., 800)는 각기 동일한 기능을 수행하므로, 제1AT 연산부(400)의 동작과정에 대하여 설명하고 나머지 15개의 AT 연산부(제2AT 연산부(700)부터 제16AT 연산부(800))의 동작과정은 생략하기로 한다.
따라서, 제1선택부(300)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터(#1)가 제1AT 연산부(400)의 각각의 제1내지 제4승산부(410, 415, 420, 425)에서 4 × 4 매트릭스 형태의 제1변환계수(A)와 승산되과, 승산결과로 얻어진 부블록의 3차원 영상데이터가 각각의 제1내지 제4가산기(435, 440, 445, 450)에서 4 × 1 매트릭스 형태제2변환계수(B)와 가산된다.
보다 상세히 설명하면, 제1승산부(410)에서 제1변환계수(A)의 제1행(a0, a1, a2, a3)이 제1선택부(300)로부터 출력되는 부블록 3차원 영상데이터(#1)의 x 와, 제2승산부(415)에서 제1변환계수(A)의 제2행(a4, a5, a6, a7)이 제1선택부(300)로부터 출력되는 부블록 3차원 영상데이터(#1)의 y 와, 제3승산부(420)에서 제1변환계수(A)의 제3행(a8, a9, a10, a11)이 제1선택부(300)로부터 출력되는 부블록 3차원 영상데인터(#1)의 z 와, 제4승산부(425)에서 제1변환계수(A)의 제4행(a12, a13, a14, a13)이 제1선택부(300)로분터 출력되는 부블록 3차원 영상데이터(#1)의 휘도신호 L 과 승산된다.
그 다음, 제1내지 제4승산부(410, 415, 420, 425)에 의해 승상된 부블록의 3차원 영상데이터가 대응하는 제1내지 제4가산기(435, 440, 445, 450)로 각각 제공된다. 제1내지 제4가산기(435, 440, 445, 450)는 대응하는 제1내지 제4승산부(410, 415, 420, 425)에서 출력된 부블록의 3차원 영상데이터와 제2변환계수(b0, b1, b2, b3)를 가산하여 가산된 결과를 각기 대응하는 버퍼(600)에 저장한다.
한편, 나머지 15 개의 선택부(310,..., 320)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터(#2부터 #16)가 나머지 15개의 AT 연산부(700, 800)에서도 상술한 바와 같은 AT 연산이 병렬처리되고, 나머지 15 개의 버퍼(610, 620)에 저장된다.
이때, 각각의 AT 연산부에서 AT 연산이 한번 수행된 상태이고, 그 수렴여부에 따라 제1내지 제 16AT 연산부(400, 700,..., 800)에서 각각 AT 연산된 부블록의 3차원 영상데이터가 대응하는 제1내지 제16선택부(300, 310,..., 320)로 각각 피드백되거나, 또는 대응하는 제1내지 제16버퍼(600, 610,..., 620)에 저장되어 있는 부블록 3차원 영상데이터가 출력되기도 하는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1내지 제16AT 연산부(400, 700,..., 800)에서 AT 연산되어 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터가 연산종료부(500)에 입력되면, 연산종료부(500)는 부블록 3차원 영상데이터의 종료여부를 각각 체크한다. 이때 연산종료부(500)는 각각의 AT 연산된 부블록의 3차원 영상데이터가 모두 종료조건, 예를 들면 제1변환계수(A)의 고유치가 0.01 이하로 되는 승산 횟수 조건을 만족할 때 까지 제 1 내지 제 16 AT 연산부(400, 700,..., 800)로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 대응하는 제1내지 제 16 선택부(300, 310,..., 320)로 각각 피드백시키고 제1내지 제16선택부(300, 310,..., 320)에서 선택신호(S)에 의해 대응하는 제1내지 제16AT 연산부(400, 700, 800)로 다시 출력되도록하여 상술한 바와 같은 AT 연산이 반복수행되게한다.
그러나, 연산종료부(500)는 16개의 AT 연산부(400, 700, 800)에서 각각 AT 연산되어 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 각각 체크하여, 16개의 부블록 3차원 영상데이터가 모두 상술한 종료조건을 만족하면, AT 연산을 종료하기 위한 종료신호(E)를 발생하고, 연산종료부(500)로부터의 종료신호(E)에 의거하여 각각의 버퍼(600, 610, ..., 620)에 저장되어 있는 부블록의 3차원 영상데이터가 제1후처리부(900)와 제2처리부(950)로 출력된다.
제1후처리부(900)는 각각의 버퍼(600, 610, ...,620)로부터 제공된3차원 영상데이터에 대하여 좌측시각에 대한 위상으로 처리한 다음 2차원 이미지로서 좌표변환하여 디스플레이되도록하며, 제2후처리부(950)는 각각의 버퍼(600, 610,..., 620)로 입력된 3차원 영상데이터에 대하여 우측시각에 대한 위상으로 처리한 다음 2차원 이미지로서 좌료변환하여 디스플레이되도록한다.
상술한 바와 같이, 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이터가 4 × 4, 즉 16개의 부블록으로 분할되어 16개의 AT 연산부(400, 700, 800)에서 AT 연산이 병렬처리되고, 16개의 AT 연산부(400, 700, 800)로부터 출력되는 각각의 부블록 3차원 영상데이터가 모두 기설정된 종료조건을 만족되면, 연산종료부(500)로부터 종료신호(E)가 발생되어16개의 버퍼(600, 610, 620)에 각각 저장되어 있는 부블록의 3차원 영상데이터가 출력되고, 제1후처리부(900)와 제2후처리부(950)에서 스테레오 스코픽으로 처리된 다음 2차원 이미지로서 좌표변환되어 디스플레이된다.
한편, 본 발명에서는 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이터를 4 × 4 블록으로 분할하여 병렬처리하는 것을 일예로서 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자는 N × N(4 × 4 블록단위 이상) 블록으로 분할하여 병렬처리하면 스테레오 스코픽 처리를 보다 고속으로 처리할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 애니메이션 풍경용 스테레오 스코픽 처리를 고속으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 부블록으로 분할된 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 고속처리하는 아핀변환장치에 있어서, 각각의 상기 부블록의 3차원 영상데이터 및 상기 각 부블록의 3차원 영상데이터에 대하여 아핀변환된 3차원 영상데이터를 각기 수신하며, 외부로부터의 선택신호(S)에 따라 상기 부블록의 3차원 영상데이터 또는 아핀변환된 부블록의 3차원 영상데이터를 선택적으로 출력하는 다수개의 선택수단 ; 각기 대응하는 각각의 상기 선택수단에 연결되어있으며, 영상데이터의 선형확대, 축소 및 형태변환을 위한 제1변환계수(A)와 영상데이터의 선형이동 등을 위한 제2변환계수(B)를 이용하여 상기 대응하는 선택수단에서 출력된 부블록의 영상데이터에 대하여 아핀변환을 수행하는 다수의 아핀 변환 수단 ; 상기 다수개의 아핀변환수단으로부터 출력되는 상기 각 부블록의 3차원 영상데이터를 각각 체크하여 기설정된 연산종료 조건에 모두 만족되면 종료신호를 발생하는 연산종료수단 : 각기 대응하는 상기 아핀변환수단에 의해 아핀변환된 부블록의 영상데이터를 일시 저장하며, 상기 연산종료수단에의해 발생된 종료신호에 응답하여 상기 저장관 부블록의 3차원 영상데이터를 각기 출력하는 다수개의 메모리수단 : 각각의 상기 메모리수단으로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터를 스테레오 스코픽으로 처리한 다음 좌표변환하여 2차원 이미지로서 디스플레이하기 위한 후 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 아핀변환수단은 : 상기 대응하는 선택수단으로부터 출력되는 부블록의 3차원 영상데이터와 상기 제1변환계수를 승산하는 복수개의 승산기 : 각기 대응하는 상기 승산기에 의해 승산된 3차원 영상데이터와 상기 제2변환계수를 가산하기 위한 복수개의 가산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 후처리수단은, 상기 각각의 메모리수단으로부터 출력되는 3차원 영상데이터를 수신하고, 상기 수신된 3차원 영상 데이터를 좌측시각에 대한 위상으로 스코픽 처리하기 위한 제1후처리수단 : 상기 각각의 메모리수단으로부터 출력되는 3차원 영상데이터를 수신하고, 상기 수신된 3차원 영상 데이터를 우측시각에 대한 위상으로 스코픽 처리하기 위한 제2후처리수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
KR1019950007308A 1995-03-31 1995-03-31 스테레오 스코픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치 KR0181049B1 (ko)

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