KR100324392B1 - 3d digital system - Google Patents

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof

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  • Multimedia (AREA)
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

본 발명은 3차원 디지털 입력기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학계와 촬상부를 통하여 2차원 영상신호를 입수하여 3차원 영상신호로 합성하는 것이다.The present invention relates to a three-dimensional digital input device, and more particularly, to obtain a two-dimensional image signal through an optical system and an imaging unit, and to synthesize the three-dimensional image signal.

이를 위한 본 발명의 구성은, 크게 영상입력부와 입체영상부, 그리고 화면처리부로 나뉜다.The configuration of the present invention for this purpose is largely divided into an image input unit, a stereoscopic image unit, and a screen processing unit.

영상입력부는 대상체의 측면부 영상정보를 얻기 위해 8개의 CCD를 45도로 원형 배치한 수평영상입력부와, 대상체의 상부 영상정보를 얻기 위해 수평영상 입력부의 2개의 CCD의 거리를 지름으로 하여 45도로 원형 배치된 3개의 CCD로 이루어진 수직영상입력부로 나뉘며, 영상입력부는 수평영상입력부 2조와 수직영상입력부 1조를 통해 대상체의 바닥면을 제외한 모든 필요 2차원 영상정보를 일정수준의 노이즈만을 제거하고 디지털화하여 입수한다.The image input unit is circularly arranged at 45 degrees with the distance between the horizontal image input unit having 45 degrees of 8 CCDs in order to obtain image information on the side of the object, and the distance between two CCDs of the horizontal image input unit in order to obtain the upper image information of the object. It is divided into three vertical image input units consisting of three CCDs, and the image input unit obtains all necessary 2D image information except the bottom surface of the object by digitizing only two levels of horizontal image input unit and one pair of vertical image input unit. do.

입체영상부는 수평영상입력부 각각의 CCD로부터 입수한 2차원 영상의 디지털 신호를 위상신호와 색신호로 분류하고, 기준 CCD로부터 8번째 CCD까지 나란한 두 대의 CCD로부터 입수·분류시킨 위상신호와 색신호를 이용하여 먼저 수평중심부를 입체화한다. 입체화된 수평중심부의 위치데이터와 비교하면서 수평 중심선으로부터 상부의 데이터들을 입체화하고 다음으로 하부를 입체화한다.The three-dimensional image unit classifies the two-dimensional image digital signals obtained from the CCDs of the horizontal image input units into phase signals and color signals, and uses the phase signals and color signals obtained and classified from two CCDs arranged in parallel from the reference CCD to the eighth CCD. First, three-dimensional horizontal center. The data of the upper part is three-dimensionalized from the horizontal center line and the lower part is three-dimensionally compared with the position data of the three-dimensionalized horizontal center part.

화면처리부는 파일된 입체영상 데이터를 처리하여 사용자가 원하는 방향, 크기에 따라 화면에 입체영상을 보여주는 것이다.The screen processor processes the filed stereoscopic image data and displays the stereoscopic image on the screen according to the direction and size desired by the user.

Description

3차원 디지털 입력기{3D DIGITAL SYSTEM}3D digital input device {3D DIGITAL SYSTEM}

이 발명은 3차원 입체 영상에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면 사람이나 제품 등 모든 대상체에 대한 2차원 정보를 입수하여 3차원 영상으로 입체화하는 3차원 디지털 입력기에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional stereoscopic image. More specifically, the present invention relates to a three-dimensional digital input unit that obtains two-dimensional information on all objects such as a person or a product and three-dimensionally converts the image into a three-dimensional image.

3차원 입체 영상과 관련된 분야는 크게 거리영상 획득분야와 특징추출분야 및 인식분야로 나뉘며, 이들 분야중 직접적인 관계가 있는 분야는 거리영상 획득분야 중에서 양안 입체시 방법이다.The fields related to 3D stereoscopic image are largely divided into distance image acquisition, feature extraction, and recognition. Among these fields, a direct relation is the binocular stereoscopic method.

거리영상 획득 분야는 레이저 빛이 렌즈를 통과하며 스트라입을 생성하고 카메라가 이 정보를 받아 거리값을 계산하여 거리영상을 얻는 레인지 파인딩 방법과 카메라의 초점거리를 이동시켜 선명한 물체의 위치로 거리영상을 얻는 액티브 포커싱 방법, 흐려짐의 정도를 정량적으로 얻어 거리영상을 구하는 초점·비초점 방법, 인간의 양눈의 각도 차이로부터 물체의 위치를 식별하는 원리를 이용하여 두 영상에서 한 물체의 거리정보를 얻는 양안 입체시 방법 등이 연구 및 개발되었다.In the range of distance image acquisition, laser light passes through the lens to create a stripe, the camera receives this information, calculates the distance value, obtains the range image, and moves the focal length of the camera to move the distance image to a clear object. The binocular system obtains the distance information of one object in two images using the active focusing method, the focus / nonfocus method for obtaining distance image by quantitatively obtaining the degree of blurring, and the principle of identifying the object position from the angle difference between human eyes. Stereoscopic methods have been researched and developed.

양안 입체시 방법은 주로 입체 디지털 카메라 등에 적용되었으며 대상체의 일부만을 영상화할 수 있었다. 따라서 가상공간에서의 3차원 형상들은 실사에 그래픽 처리를 하거나 전체를 그래픽 작업으로 형상화되었으며 이는 가상공간에 사실성을 떨어뜨리는 한계를 지니게 하였다.The binocular stereoscopic method was mainly applied to stereoscopic digital cameras and the like to image only a part of an object. Therefore, the three-dimensional shapes in the virtual space were processed in the real world by graphic processing or the whole graphic work, which has the limitation of reducing the realism in the virtual space.

이러한 단점을 해결하기 위해 실제 대상체의 크기와 색상을 갖는 실사 입체영상을 짧은 시간에 만들어 데이터화함으로 해서 가상공간상에서 이를 단독으로 또는 여러 대상체의 입체영상을 복합적으로 디스플레이하거나 테스트할 수 있어야 한다.In order to solve these drawbacks, real-time stereoscopic images having the size and color of real objects can be made and dataized in a short time so that they can be displayed or tested alone or in combination of stereoscopic images of several objects in virtual space.

본 발명은 이를 위해 광학계와 촬상부인 CCD 촬상소자(이하 촬상부)로 이루어진 영상입력부로부터 아날로그 상태인 영상정보를 디지털화하고, 이를 입체영상부에서 대상체 전체를 실물과 동일한 치수와 색상 정보를 갖도록 입체화시킨 다음 별도의 보정작업을 통해 입체영상 파일을 만들고 이를 입체영상처리부에서 사용자가 원하는 방향과 각도에 따라 화면에 보여지도록 하는 3차원 디지털 입력기를 제공하는데 있다.The present invention digitizes the image information in an analog state from an image input unit comprising an optical system and a CCD image pickup device (hereinafter, an image pickup unit), and three-dimensional image unit three-dimensionally to have the same dimensions and color information as the real object. Next, a three-dimensional digital input device for creating a stereoscopic image file through a separate correction operation and displaying it on the screen according to the direction and angle desired by the stereoscopic image processing unit.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 중심선의 3차원 입체영상 위치정보를 얻는 원리1 is a principle of obtaining three-dimensional stereoscopic image position information of the center line according to an embodiment of the present invention

도2는 본 발명의 실시예에 따른 중심선을 제외한 3차원 입체영상의 위치정보를 얻는 원리2 is a principle of obtaining position information of a 3D stereoscopic image excluding a centerline according to an exemplary embodiment of the present invention.

도3는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디지털 입력기 영상입력부의 기본배치도Figure 3 is a basic layout of the three-dimensional digital input device image input unit according to an embodiment of the present invention

도4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디지털 입력기의 구성 블록도4 is a block diagram of a three-dimensional digital input device according to an embodiment of the present invention;

도5는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 3차원 디지털 입력기 영상입력부의 이동형 및 회전형 CCD5 is a movable and rotating CCD of a prefabricated three-dimensional digital input device image input unit according to an embodiment of the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1,2,26 : 광학계 3,4,27 : 촬상부1,2,26: optical system 3,4,27: imaging unit

5∼21,32,33,34 : CCD 22,23,24,25 : 램프5-21,32,33,34 CCD 22,23,24,25 Lamp

35 : 스태핑 모터35: stepping motor

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 크게 영상입력부와 입체영상부, 그리고 화면처리부로 나뉜다.The structure of the present invention for achieving the above object is largely divided into an image input unit, a stereoscopic image unit, and a screen processing unit.

영상입력부는 대상체의 측면부 영상정보를 얻기 위해 8개의 CCD를 45도로 원형 배치한 수평영상입력부와, 대상체의 상부 영상정보를 얻기 위해 수평영상 입력부의 2개의 CCD의 거리를 지름으로 하여 45도로 원형 배치된 3개의 CCD로 이루어진 수직영상입력부로 나뉘며, 영상입력부는 수평영상입력부 2조와 수직영상입력부 1조를 통해 대상체의 바닥면을 제외한 모든 필요 2차원 영상정보를 일정수준의 노이즈만을 제거하고 디지털화하여 입수한다.The image input unit is circularly arranged at 45 degrees with the distance between the horizontal image input unit having 45 degrees of 8 CCDs in order to obtain image information on the side of the object, and the distance between two CCDs of the horizontal image input unit in order to obtain the upper image information of the object. It is divided into three vertical image input units consisting of three CCDs, and the image input unit obtains all necessary 2D image information except the bottom surface of the object by digitizing only two levels of horizontal image input unit and one pair of vertical image input unit. do.

그러나, 영상입력부가 반드시 수평영상입력부 2조와 수직영상입력부 1조로 이루어지는 것은 아니며 대상체의 크기에 따라 수평영상입력부 1조나 수직영상 입력부는 제작 및 2차원 영상정보를 얻기 위한 작업시에 선택적으로 둘 중 하나를 제외할 수도 있다. 이는 대상체의 크기에 따라 대상체 측면부의 영상정보의 크기가한정되므로 그에 따라 조정할 수 있음을 의미한다. 또한 영상입력부는 제한된 공간에서 고정형으로 제작될 수도 있고, 대상체의 크기에 따라 CCD 원형배치 지름을 조절할 수 있는 조절형으로 제작할 수도 있다.However, the image input unit is not necessarily composed of two sets of horizontal image input units and one set of vertical image input units, and either one horizontal image input unit or one vertical image input unit is selectively used during production and operation for obtaining two-dimensional image information according to the size of the object. May be excluded. This means that the size of the image information of the side surface of the object is limited according to the size of the object and can be adjusted accordingly. In addition, the image input unit may be manufactured in a fixed space in a limited space, or may be manufactured in an adjustable type that can adjust the diameter of the CCD circular arrangement according to the size of the object.

입체영상부는 수평영상입력부 각각의 CCD로부터 입수한 2차원 영상의 디지털 신호를 위상신호와 색신호로 분류하고, 기준 CCD로부터 8번째 CCD까지 나란한 두 대의 CCD로부터 입수·분류시킨 위상신호와 색신호를 이용하여 먼저 수평중심부를 입체화한다. 입체화된 수평중심부의 위치데이터와 비교하면서 수평중심선으로부터 상부의 데이터들을 입체화하고 다음으로 하부를 입체화한다.The three-dimensional image unit classifies the two-dimensional image digital signals obtained from the CCDs of the horizontal image input units into phase signals and color signals, and uses the phase signals and color signals obtained and classified from two CCDs arranged in parallel from the reference CCD to the eighth CCD. First, three-dimensional horizontal center. The data of the upper part is three-dimensionalized from the horizontal center line and the lower part is three-dimensionally compared with the position data of the three-dimensionalized horizontal center part.

이렇게 입체화된 수평영상입력부 1조의 입체영상데이터는 또 다른 1조의 수평영상입력부의 데이터와 각각의 수평중심선의 중간부에서 합쳐진다. 여기에 수직영상입력부의 3대의 CCD에서 얻어진 영상신호를 같은 방법으로 처리하면 실사 입체영상이 만들어진다. 완성된 입체영상은 파일로 저장한다.The stereoscopic image data of one set of three-dimensional horizontal image input units is merged with data of another set of horizontal image input units at the middle of each horizontal center line. Here, if the image signals obtained from the three CCDs of the vertical image input unit are processed in the same manner, a realistic stereoscopic image is produced. The completed stereoscopic image is saved as a file.

화면처리부는 파일된 입체영상 데이터를 처리하여 사용자가 원하는 방향, 크기에 따라 화면에 입체영상을 보여주는 것이다.The screen processor processes the filed stereoscopic image data and displays the stereoscopic image on the screen according to the direction and size desired by the user.

상기의 구성을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.The above configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도1과 도2는 3차원 입체영상의 위치 정보를 얻는 원리를 설명하기 위해 도시되었다. 입체영상의 위치 정보를 얻는 원리를 분리하여 도시한 이유는 촬상부에서 입수된 2차원 영상신호가 갖는 즉 모든 광학계가 갖게 되는 시계왜곡이 중심으로부터 멀어질수록 커진다는 원리를 극복하고 짧은 시간 내에 입체화하기 위해 중심부와 그 외의 영역으로 나뉘어 처리하는 알고리즘을 만들었다.1 and 2 are illustrated to explain the principle of obtaining position information of a 3D stereoscopic image. The reason for separating and obtaining the position information of the stereoscopic image is to overcome the principle that the clock distortion of the two-dimensional image signal obtained from the image pickup unit, that is, all the optical systems increases as the distance from the center becomes large To do this, we created an algorithm that processes the data into the core and other areas.

첨부한 도1은 중심선의 3차원 입체영상 위치 정보를 얻는 원리를 나타낸 도로써 기준광학계(1)와 촬상부(3)를 기준CCD(5)와, 좌측 인접광학계(2)와 촬상부(4)를 인접CCD(6)로 두 개의 CCD가 도2a의 CCD들과 동일한 CCD이다. 이것은 도1과 도2가 동일 대상체에 대해 동일 위치에 설치된 CCD에 의해서 얻어진 영상신호를 이용한 것이며 단지 점B와 점C의 위치만이 다르다는 것이다.1 is a diagram showing a principle of obtaining three-dimensional stereoscopic image position information of a center line. The reference optical system 1 and the imaging unit 3 are referred to as the reference CCD 5, the left adjacent optical system 2, and the imaging unit 4. Are the same CCDs as those in Fig. 2A. This is that Fig. 1 and Fig. 2 use image signals obtained by CCDs installed at the same position with respect to the same object, and only the positions of points B and C are different.

기준CCD(5)와 인접CCD(6)를 동일지점 A로부터 동일거리에 위치하면서 CCD 소자센터가 일치하도록 배치한다. 이때 기준CCD(5)와 인접CCD(6)가 이루는 각도는 45도가 기본이나 대상체의 형상의 변화가 단순할 경우에는 60도로 배치하여도 무관하다. 이러한 CCD 즉 광학계의 배치는 종래 기술에서 사람의 좌우측 안폭에 해당하는 간격으로 광학계를 배치하여 서로 다른 각도를 주었던 것과는 대별되는 것으로 종래의 방법은 두 개의 광학계에서 입수된 정보가 유사하므로해서 렌즈에 의한 왜곡은 무시 가능하거나 보정 가능한 오차 범위일 때 입수된 2차원 영상정보와 동일 공간상 플랜에서의 대상체의 실제 형상사이의 시계왜곡의 양태가 비슷하여 입체 영상을 얻기 용이하나 상대적으로 정확한 위치 정보를 얻기가 용이하지 않은 단점이 있다. 그에 비하면 본 시스템의 입력기들은 CCD의 배치된 각이 크므로 해서 입수된 정보들의 유사성은 크게 떨어지고 왜곡의 양태도 매우 다르게 나타나지만 상대적으로 정확한 위치 정보를 얻을 수 있다.The reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 are positioned at the same distance from the same point A, and arranged so that the CCD element centers coincide. At this time, the angle formed by the reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 is 45 degrees, but if the change of the shape of the object is simple, the angle may be arranged at 60 degrees. The arrangement of the CCD, or optical system, is largely different from that of the prior art in which the optical systems are arranged at intervals corresponding to the left and right eye widths of a person, and different angles are used. In the conventional method, since the information obtained from the two optical systems is similar, Distortion is similar in the field of clock distortion between the two-dimensional image information obtained in the negligible or correctable error range and the actual shape of the object in the same spatial plan, so it is easy to obtain stereoscopic images but obtain relatively accurate position information. There is a disadvantage that is not easy. On the other hand, the input devices of the present system have a large arrangement angle of the CCD, so that the similarity of the obtained information is greatly reduced and the aspect of distortion is very different, but relatively accurate position information can be obtained.

이를 위해 소자 센터는 물리적 중심이 아닌 촬상되어 입수된 정보 데이터의 초점거리 이동에 따라 구해지는 중심으로 하였으며 각 CCD를 입력기내의 지정된 수평 플랜의 중심과 동일 거리, 동일 각으로 배치하였다.For this purpose, the device center is not a physical center, but a center obtained by shifting the focal length of the acquired image data, and each CCD is disposed at the same distance and the same angle as the center of the designated horizontal plan in the input device.

도1a와 같이 배치된 기준CCD(5)와 인접CCD(6)가 대상체의 점B를 2차원 디지털영상신호로 만들어 화면에 뿌리면 도1b와 도1c가 된다. 생성된 디지털영상신호에서 위상신호와 색신호를 이용하여 동일 수평선상의 영역을 구분하고 동일영역 및 동일지점을 찾으면 점B가 되는 것이다. 도1b와 도1c에서와 같이 소자센터를 중심으로 uv축을 설정하면 점B의 좌표는 도1b에서는 (u1,0)이 되고 도1c에서는 (u2,0)가 된다. 여기서 v축은 xyz 3차원 좌표계에서 y축과 같으며 u축은 x와 z의 2원일차연립방정식으로 정의되어진다.When the reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 arranged as shown in FIG. 1A form the point B of the object as a two-dimensional digital image signal and are scattered on the screen, FIGS. 1B and 1C are shown. In the generated digital image signal, a phase signal and a color signal are used to distinguish the areas on the same horizontal line, and when the same area and the same point are found, the point B becomes. As shown in FIGS. 1B and 1C, when the uv axis is set around the device center, the coordinate of the point B becomes (u 1 , 0) in FIG. 1B and (u 2 , 0) in FIG. 1C. Here, the v axis is the same as the y axis in the xyz three-dimensional coordinate system, and the u axis is defined by the binary linear system of x and z.

이 원리를 이용하여 B점의 3차원 좌표 (x1,y1,z1)을 계산하면Using this principle to calculate the three-dimensional coordinates of point B (x 1 , y 1 , z 1 )

가 된다.Becomes

상기의 식을 이용하여 미리 계산되어 있는 영역내의 각각의 2차원 영상신호들을 3차원 입체영상신호로 합성할 수 있게 된다. 이 3차원 영상신호는 위치정보를 소수 첫째자리까지 갖는다. 또한 영역내의 형상이 기본CCD(5)에서는 보이나 인접CCD(6)에서는 형상이 가려지는 부분의 3차원 합성을 위해 기본CCD(5)로부터 -45도에 위치하는 CCD를 이용하여 가려진 부분을 3차원화하거나 기본CCD와 ±45도에 위치하는 인접CCD 두 대를 포함한 3대의 CCD로부터 윤곽선 및 위상신호등을 이용하여 동일지점을 찾아 3차원 합성한다.By using the above equation, it is possible to synthesize each two-dimensional image signal in the region which is calculated in advance into a three-dimensional stereoscopic image signal. This three-dimensional video signal has position information up to one decimal place. In addition, the area inside the area is visible in the basic CCD (5), but in the adjacent CCD (6) to three-dimensional synthesis of the part is hidden by using a CCD positioned at -45 degrees from the basic CCD (5) three-dimensional Or three-dimensional synthesis by finding the same point using contour and phase signals from three CCDs including two adjacent CCDs located at ± 45 degrees with the basic CCD.

이렇게 합성된 입체영상신호는 역산으로 2차원화해서 입력정보인 2차원 영상신호와 비교한다. 오차가 있는 경우에는 입체영상신호의 위치정보를 이용하여 2차원 영상신호에서 초점거리에 따른 흐려짐을 보정한 후에 오차영역을 다시 3차원입체 영상신호로 합성하고 다시 비교한다. 요구 범위내의 오차가 나올 때까지 반복한다.The synthesized stereoscopic image signal is two-dimensionalized by inversion and compared with the two-dimensional image signal as input information. If there is an error, the blurring according to the focal length is corrected in the 2D video signal by using the position information of the 3D video signal, and then the error regions are synthesized again into the 3D stereoscopic video signal and compared again. Repeat until the error is within the required range.

첨부된 도2는 중심선을 제외한 3차원 입체영상의 위치정보를 얻는 원리를 나타낸 도로써 기준CCD(5)와 인접CCD(6)의 배치는 도1과 동일하다.2 is a diagram illustrating a principle of obtaining position information of a 3D stereoscopic image excluding a center line. The arrangement of the reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 is the same as that of FIG.

도1의 원리에 의해 합성된 3차원 영상신호의 위치정보와 색상정보를 합성하는 것은 시간소요가 크다. 따라서 본 발명은 중심부(y=0인 플랜)를 제외한 나머지 영역의 3차원 합성은 상기 도1에 설명한대로 합성된 중심부의 위치정보에 의해서 y=1±0.5 영역내의 각각의 x, z좌표를 추정할 수 있다. 또한 기준CCD(5)와 인접CCD(6)에 의해 얻어진 2차원 영상신호 v=+1인 수평선상의 점들은 시계왜곡에 의해 y=1이 아니라 y=1±α의 범위내에 존재하게 된다. α는 y가 커갈수록 커진다.Synthesizing the positional information and the color information of the three-dimensional video signal synthesized according to the principle of FIG. 1 takes time. Therefore, in the present invention, the three-dimensional synthesis of the remaining regions excluding the central portion (a plan of y = 0) estimates each of the x and z coordinates in the y = 1 ± 0.5 region based on the position information of the central portion synthesized as described in FIG. can do. Also, the points on the horizontal line of the two-dimensional video signal v = + 1 obtained by the reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 are present within the range of y = 1 ± α rather than y = 1 due to clock distortion. α increases as y increases.

중심선을 제외한 3차원 입체영상의 위치정보를 얻는 원리는 다음과 같다.The principle of obtaining location information of 3D stereoscopic image excluding center line is as follows.

도2a와 같이 배치된 기준CCD(5)와 인접CCD(6)가 대상체의 점C를 2차원 디지털영상신호로 만들어 화면에 뿌리면 도2b와 도2c가 된다. 기준CCD(5)에서 얻어진 점C1의 좌표값은 (u1,v1)이 되고 인접CCD(6)에서 얻어진 점C2의 좌표값은 (u2, v2)가 된다. 도2a의 점C는 도2b에서는 점C1, 도2c에서는 점C2가 된다.When the reference CCD 5 and the adjacent CCD 6 arranged as shown in FIG. 2A make the point C of the object into a two-dimensional digital image signal, and are scattered on the screen, FIGS. 2B and 2C are shown. The coordinate value of the point C 1 obtained from the reference CCD 5 becomes (u 1 , v 1 ) and the coordinate value of the point C 2 obtained from the adjacent CCD 6 becomes (u 2 , v 2 ). Point C in Fig. 2A is point C 1 in Fig. 2B and point C 2 in Fig. 2C.

먼저 미리 합성된 주변의 점들의 평균값으로 z를 추정하기위해 점C의 좌측점을 zl, 우측점을 zr, 밑점을 zb로 하면First, in order to estimate z as the average of the presynthesized surrounding points, let z l be the left point, z r the right point, and z b as the bottom point.

추정된 z값과 기준점C1의 좌표값을 이용하여 x, y를 구하면Using the estimated z and the coordinates of the reference point C 1 , x, y

여기서 f는 공간상의 원점으로부터 촬상면의 소자센터까지의 거리를 의미한다.Here, f means the distance from the origin in space to the element center of the imaging surface.

구해진 xyz좌표값을 이용하여 점C2의 추정 좌표값을 계산하면Calculate the estimated coordinate value of point C 2 using the obtained xyz coordinate value

가 된다. 이 점C2의 추정 좌표를 중심으로 uv축으로 각각 ±1인 영역내에서 점C1의 영상신호를 초점거리에 따른 흐려짐을 보정하고 위상신호와 색신호가 동일하거나 일정 오차 범위내인 점을 찾아 그 점의 값을 uv값으로 하여 점C2의 좌표값으로 변경한다. 기준점C1와 변경된 점C2의 좌표를 이용하여 z값을 다시 구하면Becomes Compensate for the blurring of the image signal of point C 1 according to the focal length within the area of ± 1 on the uv axis around the estimated coordinates of point C 2 , and find the point where the phase signal and the color signal are the same or within a certain error range. Change the value of the point to the coordinate value of point C 2 as uv value. Using the coordinates of the reference point C 1 and the changed point C 2

가 된다. 이 z값이 기합성된 주변점들의 z값과 비교하여 요구범위 내라면 이를 이용하여 식(7)(8)(9)(10)(11)를 다시 계산하여 z값을 구하고 이 z값을 앞선 z값과 비교하여 그 차가 ±0.1이 될 때까지 반복한다. 만약 z값이 요구범위 내가 아니라면 계산된 정보를 임시 저장하고 다음점을 합성한 후 인접점들과 위치관계를 비교하여 다시 식(7)(8)(9)(10)(11)를 계산하여 나란한 세점의 위치를 결정한다. 상호관계에 의한 상기의 과정에 사용된 점은 세점 이상일 수도 있다.Becomes If this z value is within the required range compared with the z values of the combined peripheral points, use this to recalculate Equation (7) (8) (9) (10) (11) to find the z value and Compare with z and repeat until the difference is ± 0.1. If the z value is not within the required range, the calculated information is temporarily stored, the next point is synthesized, the positional relationship is compared with the adjacent points, and the equation (7) (8) (9) (10) (11) is calculated again. Determine the location of three points next to each other. The points used in the above process by interrelationships may be three or more points.

첨부된 도3a는 3차원 디지털 입력기의 수평영상입력부의 기본배치도로써 대상체의 측면부를 입체영상으로 합성하기 위한 것이나, 상부가 포함될 수도 있다. 도3a에서와 같이 8대의 CCD(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)가 중심점으로부터 동일거리에 각각 45도 간격으로 배치되어 8장의 2차원 영상신호를 입수한다. 입수된 2차원 영상신호의 합성은 Y축 단위거리의 ±0.5 범위를 1라인으로 하여 라인마다 합성하며 합성순서는 다음과 같다.FIG. 3A is a basic layout diagram of a horizontal image input unit of a 3D digital input unit for synthesizing a side portion of an object into a stereoscopic image, but may include an upper portion thereof. As shown in Fig. 3A, eight CCD (7) (8) (9) (10) (11) (12) and (13) (14) are arranged at 45-degree intervals from the center point, respectively, so that eight two-dimensional images are provided. Get a signal. The synthesized 2D video signal is synthesized for each line with ± 0.5 range of Y-axis unit distance as 1 line, and the synthesis sequence is as follows.

(7)번 CCD를 기준CCD로 우측에 있는(8)번 CCD를 인접CCD로 하여 합성을 시작하여, 반시계방향으로 인접한 두 개의 CCD를 이용하여 1라인당 총 8번 비교·합성하며, (7)번 CCD를 기준CCD로 좌측에 있는 (14)번 CCD를 인접CCD로 하여 1라인의 합성을 끝낸다. 기준CCD는 x,z축 상에 위치한 (7)(9)(11)(13)으로 하며, 인접CCD는 (8)(10)(12)(14)로 하여 기준CCD를 기준으로 좌우측에 있는 인접CCD를 이용하여 합성한다. 상기와 같은 배치와 순서로 합성할 때 기준CCD가 어느 축 상에 있느냐에따라 식(1)(3)에서 x1, z1가 서로 바뀌거나 식(3)의 +, -가 바뀌게 되는데, 이것은 기준CCD가 z축 상에 있으면 x1값을 단위길이로 하여 z1값을 구하고, x축 상에 있으면 z1값을 단위길이로 하여 x1값을 구하기 때문이다.Start by synthesizing (7) CCD as the reference CCD on the right side (8) as the adjacent CCD, and comparing and synthesizing a total of 8 times per line using two CCDs adjacent to each other in the counterclockwise direction. 7) Synthesis of 1 line by using CCD (14) on the left as the adjacent CCD as the reference CCD. The reference CCD is (7) (9) (11) (13) located on the x, z axis, and the adjacent CCD is (8) (10) (12) (14). Synthesize using adjacent CCDs. When synthesizing according to the above arrangement and order, x 1 and z 1 in Eq. (1) (3) are changed or +,-in Eq. (3) are changed depending on which axis the reference CCD is on. based on the CCD to obtain the value z 1 x 1 to the value unit of length is in the z-axis, is because to obtain the value x 1 to a value z 1 in a unit length is in the x-axis.

첨부된 도3B는 3차원 디지털 입력기의 수직영상입력부의 기본배치도로써 대상체의 상부를 입체영상으로 합성하기 위한 3개의 CCD(17)(18)(19)와 2조의 수평 영상입력부를 나타내는 CCD(15)(21),(16)(20)와 상부, 하부의 조명으로 나타내고 있다.3B is a basic layout diagram of a vertical image input unit of a three-dimensional digital input device. Three CCDs 17, 18, 19 and a CCD 15 representing two sets of horizontal image input units for synthesizing an upper part of an object into a stereoscopic image are shown in FIG. (21), (16) and (20) and the upper and lower illuminations.

상부의 입체영상을 합성하는 것은 수평영상입력부에 의해 측면부의 3차원 입체영상신호가 합성된 후에 이 데이터를 기준으로 (20)번 CCD를 기준CCD로 우측에 있는(19)번 CCD를 인접CCD로 하여 합성을 시작하여, 반시계방향으로 인접한 두 개의 CCD를 이용하여 1라인당 총 4번 비교·합성하며, (16)번 CCD를 기준CCD로 좌측에 있는 (17)번 CCD를 인접CCD로 하여 1라인의 합성을 끝낸다.In synthesizing the upper three-dimensional image, after the three-dimensional three-dimensional image signal of the side part is synthesized by the horizontal image input unit, the CCD (20) is used as the reference CCD and the CCD (19) on the right is the adjacent CCD. Start synthesis, and compare and synthesize a total of four times per line using two counterclockwise adjacent CCDs, and use (16) CCD as the reference CCD and (17) on the left side as the adjacent CCD. Finish the synthesis of one line.

또한 조명(16)(20),(15)(21)은 수평영상입력부에 쓰인 CCD의 상부와 하부에 각각 8개씩 2조가 설치된다. 대상체를 비추는 조명각은 중심거리 및 수평영상입력부간의 거리에 따라 35도에서 55도사이에서 정한다.In addition, the illumination 16, 20, 15, 21 is provided with two sets of eight each on the top and bottom of the CCD used in the horizontal image input unit. The angle of illumination of the object is determined between 35 degrees and 55 degrees according to the distance between the center distance and the horizontal image input unit.

첨부된 도4는 3차원 디지털 입력기의 구성 블록도로써 광학계(26)와 촬상부(27)는 영상입력부로써 여기서 촬상된 영상신호를, 신호처리부(28)에서 노이즈를 보정하여 디지털화한다. 디지털화된 2차원 영상신호는 입체영상부(29)에서 3차원 입체영상으로 합성되고 화면처리부(30)에서 2차원 영상신호로 변경되어 모니터(31)상에 디스플레이된다.4 is a block diagram of a three-dimensional digital input device. The optical system 26 and the image pickup unit 27 digitize the image signal captured here as an image input unit by correcting noise in the signal processing unit 28. FIG. The digitized two-dimensional image signal is synthesized into a three-dimensional stereoscopic image by the stereoscopic image unit 29 and converted into a two-dimensional image signal by the screen processor 30 and displayed on the monitor 31.

첨부된 도5는 본 발명의 또 다른 실시예로 이동과 조절이 가능한 조립식 3차원 디지털 입력기 영상입력부의 이동형 및 회전형 CCD에 대한 도로써, 도5a는 수직프레임 상에서 DC모터를 이용하여 렉과 피니언으로 CCD(32)를 상하로 이동시키는 것이며, 도5b는 원형배치된 CCD의 중심거리 이동을 나타낸 도로써, 이동형 중심 하부프레임에 연결프레임을 연결하고 그 위에 수직프레임을 조립하여 영상입력부 중심까지의 거리(f)를 크게 할 수 있다.5 is a diagram illustrating a movable and rotating CCD of an image input unit of a prefabricated three-dimensional digital input unit that can be moved and adjusted according to another embodiment of the present invention. FIG. 5A illustrates a rack and pinion using a DC motor on a vertical frame. 5b shows the movement of the center distance of the circularly arranged CCD. The connecting frame is connected to the movable center lower frame, and the vertical frame is assembled to the center of the image input unit. The distance f can be made large.

또한 도5c는 스태핑 모터(35)를 이용하여 CCD(34)를 회전시키는 것을 나타낸 도이다.5C is a diagram showing the rotation of the CCD 34 using the stepping motor 35.

이상에서와 같은 이 발명의 실시예에 따라, 대상체의 전체를 입체화시키므로 해서 사이버 공간상에서 이들 입체화된 대상체의 정보를 이용한 3차원 디스플레이등이 가능해지므로 해서 인터넷상에서의 제품의 사실성이 확보되고, 제품의 비교나 코디네이션 등이 가능해지므로 해서 고객이 가상 체험할 수 있는 기회를 가질 수 있어 제품선택의 합리성이 증대되고, 인터넷을 통한 간접쇼핑의 만족도를 증가시킬 수 있다는 점 등이 전자상거래의 발전에 크게 기여할 것으로 본다.According to the embodiment of the present invention as described above, by realizing the whole of the object three-dimensional display using the information of the three-dimensional object in the cyber space, it is possible to ensure the authenticity of the product on the Internet, By making comparisons and coordination possible, customers can have the opportunity to experience virtual experiences, which can increase the rationality of product selection and increase the satisfaction of indirect shopping through the Internet. Seen to be.

Claims (8)

대상체를 중심으로 45도 각도로 원형배치되어 피사체 상을 결상하는 각각의 광학계들과;Optical systems circularly arranged at an angle of 45 degrees with respect to the object to form an image on the object; 각각의 광학계들에서 결상된 각각의 피사체 상에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 촬상부와;An imaging unit which outputs an electrical signal corresponding to each subject formed in each of the optical systems; 광학계와 촬상부 즉 CCD 촬상소자로 이루어진 고정형 CCD 8개가 수평플랜상에 원형배치된 수평영상입력부 2조와 고정형 CCD 3개 수직플랜상에 원형배치된 수직영상입력부 1조로 구성된 영상입력부;An image input unit including two horizontal image input units in which eight fixed CCDs each including an optical system and an imaging unit, that is, CCD imaging elements, are circularly arranged on a horizontal plan, and one vertical image input unit circularly arranged on three fixed CCD vertical planes; 각각의 피사체 상에 해당하는 전기적인 신호를 각각의 디지털 2차원 영상신호로 처리하는 신호처리부와;A signal processor which processes an electrical signal corresponding to each subject into a digital two-dimensional image signal; 각각의 디지털 2차원 영상신호를 기준CCD와 인접CCD로 구분하여 3차원 입체영상신호로 합성하는 입체영상부와;A stereoscopic image unit for dividing each digital two-dimensional image signal into a reference CCD and a neighboring CCD to synthesize a three-dimensional stereoscopic image signal; 합성된 3차원 입체영상신호를 원하는 크기와 방향의 2차원 영상신호로 변환하여 모니터 상에 보여주는 화면처리부를 포함하여 이루어지는 3차원 디지털 입력기.And a screen processing unit converting the synthesized 3D stereoscopic image signal into a 2D image signal having a desired size and direction and displaying the same on a monitor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 각각의 CCD가 45도 각도로 원형배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 디지털 입력기.3D digital input device, characterized in that each CCD is circularly arranged at a 45 degree angle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각각의 촬상부에서 출력된 전기적인 신호를 디지털 영상신호로 처리하여 메모리에 저장하고, 필요한 디지털 영상신호를 로드하여 3차원 입체영상신호로 합성하는 3차원 디지털 입력기.And processing the electrical signals output from the respective imaging units as digital video signals, storing them in a memory, loading the necessary digital video signals, and synthesizing them into three-dimensional stereoscopic video signals. 제1항과 원리는 동일하면서,The principle of claim 1 is the same, 영상입력부가 2조의 수평영상입력부로만 이루어지고, 하부 1조의 수평영상 입력부의 CCD는 고정형이고, 상부 1조의 수평영상입력부의 CCD는 수직방향으로 상하조절이 가능한 조절형 3차원 디지털 입력기.The image input unit is composed of only two sets of horizontal image input units, the lower one set of horizontal image input unit CCD is fixed type, the upper one set of horizontal image input unit CCD is adjustable three-dimensional digital input device that can be adjusted vertically. 제1항과 원리는 동일하면서,The principle of claim 1 is the same, 영상입력부가 2조의 수평영상입력부로만 이루어지고, 각각의 CCD는 수직방향으로 ±45도 회전 가능하도록 되어 있으며, 동일 수직선 상에 위치한 각조의 2개 CCD가 동일 수직 프레임 상에서 각각 상하 이동이 가능하고, 수직 프레임이 배치된 원형의 중심거리를 조절할 수 있도록 45도, 8개 방위로 연결된 이동형 중심 하부프레임에 연결프레임을 연결하고 그 위에 수직프레임을 조립하는 조립식 3차원 디지털 입력기.The image input section is composed of only two sets of horizontal image input sections. Each CCD is rotated by ± 45 degrees in the vertical direction. Two CCDs located on the same vertical line can move up and down on the same vertical frame. Prefabricated 3D digital input device that connects the connecting frame to the movable central subframe connected by 45 degrees and 8 orientations and assembles the vertical frame to adjust the center distance of the circular frame. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 각각의 CCD가 동일 프레임 상에서 상하 회전과 이동이 가능한 3차원 디지털 입력기.Three-dimensional digital inputs that each CCD can rotate and move up and down on the same frame. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 각각의 수직프레임이 하부프레임에 조립되는 3차원 디지털 입력기.Three-dimensional digital inputs where each vertical frame is assembled to a subframe. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 각각의 연결프레임이 이동형 중심 하부프레임에 조립되는 3차원 디지털 입력기.Three-dimensional digital inputs where each connecting frame is assembled to a movable central subframe.
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