KR100809049B1 - Method and apparatus for controlling zoom-convergence interlock in parallel axis typed stereo camera system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평행축 방식 스테레오 입체카메라에서 줌 및 포커스를 변화시켜도 항상 일정한 주시점이 유지되도록 하면서 입체영상을 제공할 수 있도록 하는 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌과 주시각 연동 제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 줌, 포커스와 초점거리의 관계를 미리 데이터베이스화하고, 렌즈에 센서를 부착하거나 센서가 내장된 렌즈를 이용하여 줌 및 포커스의 조작이 발생하게 되면 현재 줌, 포커스 값 및 시차로부터 주시점까지의 거리를 계산하여 유지시키고, 그 거리를 유지하기 위해 좌, 우 영상에서 필요영역만을 발췌한 후 다시 원영상 크기로 확대시켜 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a zoom and viewing angle interlocking control method and apparatus for providing a stereoscopic image while maintaining a constant gaze point even when the zoom and focus is changed in a parallel axis stereo stereo camera. In the present invention, the relationship between zoom, focus and focal length is databased in advance, and when zoom and focus manipulation occurs by attaching a sensor to a lens or using a lens with a built-in lens, It calculates and maintains the distance to the viewpoint, and extracts only the necessary area from the left and right images in order to maintain the distance, and then expands and resizes it to the original image size.
평행축 방식, 스테레오 카메라, 줌-주시각 연동 제어, 영상처리, 스케일링 Parallel Axis, Stereo Camera, Zoom-Visual Interlocking Control, Image Processing, Scaling
Description
도 1은 스테레오 카메라의 세 가지 기본구조를 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining three basic structures of a stereo camera,
도 2는 본 발명에 적용된 줌 렌즈의 줌과 포커스 값에 따른 초점거리를 나타내는 렌즈 데이터 테이블의 일부,2 is a part of a lens data table showing a focal length according to zoom and focus values of a zoom lens applied to the present invention;
도 3은 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템에서 영상처리에 의해 주시점을 조절하고, 조절된 주시점까지의 거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 구조도,3 is a structural diagram for explaining a principle of adjusting a gaze point by image processing and calculating a distance to the adjusted gaze point in a parallel axis stereo camera system;
도 4는 본 발명에 적용된 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템에서 줌-주시각 연동 제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,Figure 4 is a block diagram for explaining the configuration of the zoom-periodic interlocking control device in a parallel axis stereo camera system applied to the present invention,
도 5는 본 발명에 적용된 줌-주시각 연동 제어방법 및 장치의 원리를 나타내는 도면,5 is a view showing the principle of the zoom-time visual interlocking control method and apparatus applied to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌-주시각 연동 제어방법 및 장치를 설명하기 위한 동작 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method and apparatus for controlling zoom-periodic interlocking motion of a parallel axis stereo camera system according to the present invention.
본 발명은 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌과 주시각 연동 제어방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a zoom and vergence interlock control method and apparatus of a parallel axis stereo camera system.
특히, 평행축 방식 스테레오 입체카메라에서 줌 및 포커스를 변화시켜도 항상 일정한 주시점이 유지되도록 하면서 입체영상을 제공할 수 있도록 하는 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌과 주시각 연동 제어방법 및 장치에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a zoom and viewing angle interlocking control method and apparatus for providing a stereoscopic image while maintaining a constant gaze point even when the zoom and focus are changed in a parallel axis stereo stereo camera.
일반적으로 스테레오 카메라는 단안 카메라와는 달리 줌, 포커스 이외에 카메라의 주시각을 정확히 제어할 수 있어야 눈의 피로감을 최소화하는 양질의 입체 영상을 제작할 수 있다. In general, stereo cameras, unlike monocular cameras, require precise control of the camera's viewing angle in addition to zoom and focus to produce high quality stereoscopic images that minimize eye strain.
사람의 좌, 우 두 눈이 6.5cm 정도 떨어져 있음으로 인해 발생하는 좌, 우 영상의 차이를 양안시차(이하, '시차'라 통칭하기로 함)라 하는데, 상기 시차는 같은 화면 내에서도 카메라와 물체의 거리에 따라 달라지며, 입체감을 느끼게 하는 가장 중요한 요소로 알려져 있다. The difference between the left and right images caused by the left and right eyes of a person being about 6.5 cm apart is called binocular disparity (hereinafter, referred to as 'parallax'). Depends on the distance, and is known as the most important factor to make a three-dimensional feeling.
상기 시차가 '0'이 되는 지점을 '주시점'이라고 하며, 입체카메라에서 주시점을 제어하는 것을 '주시점 제어' 또는 '주시각 제어'라 부른다. 주시점을 제어함으로써, 화면 내에 과도한 시차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이는 양질의 입체영상을 제작하는 데 필요한 매우 중요한 요소 중의 하나이다. A point at which the parallax becomes '0' is called a 'main point of view', and controlling a viewpoint in the stereoscopic camera is called 'main point of view control' or 'main point of time control'. By controlling the gaze point, it is possible to prevent excessive parallax from occurring in the screen, which is one of the very important factors for producing high quality stereoscopic images.
도 1은 스테레오 카메라의 세 가지 기본구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining three basic structures of a stereo camera.
첨부 도면 1과 같이, 스테레오 카메라는 크게 평행축 방식, 교차축 방식, 평행이동축 방식으로 구분할 수 있다. As shown in FIG. 1, a stereo camera can be largely divided into a parallel axis method, a cross axis method, and a parallel move axis method.
상기 평행축 방식은 카메라 제작이 용이하다는 장점을 갖는 반면에 주시각 제어 불능이라는 단점을 가지고 있으며, 상기 교차축 방식은 카메라 제작이 비교적 용이하고 주시각을 제어할 수 있는 장점을 갖는 반면에, 입체영상의 왜곡이 과다하고 소형카메라를 제작하기 어려운 단점을 가지고 있다. 마지막으로 상기 평행이동축 방식은 주시각 제어가 가능하면서 입체영상의 왜곡이 적어 양질의 편안한 입체 영상을 촬영할 수 있는 장점을 가지고 있는 반면에 카메라센서와 렌즈가 분리되어 있고 이를 정밀 제어하여야 하기 때문에 제작과 유지보수가 용이하지 않다는 단점을 가진다.The parallel axis method has the advantage of being easy to manufacture a camera, but has the disadvantage of being unable to control the angle, while the cross-axis method is relatively easy to manufacture the camera and has the advantage of controlling the viewing angle, whereas three-dimensional The distortion of the image is excessive and it is difficult to manufacture a small camera. Lastly, the parallel movement axis has the advantage of being able to control high angle and control the stereoscopic image with less distortion of the stereoscopic image, while the camera sensor and the lens are separated and precisely control it. The disadvantage is that it is not easy to maintain.
상기와 같은 평행축 또는 평행이동축 방식은 양질의 입체영상을 촬영할 수 있어 상기 교차식 방식에 비해 더욱 주목을 받고 있지만, 줌을 하게 되면 주시점이 변하는 단점이 있다. Such a parallel axis or a parallel moving axis method is able to take a high-quality three-dimensional image, which is attracting more attention than the crossover method, but there is a disadvantage that the gaze point changes when zooming.
고품질 입체영상을 촬영할 때, 줌을 사용하는 것은 매우 일반적인데, 줌을 할 때마다 변화된 주시점을 수동으로 제어하는 것은 거의 불가능한 일이며, 실용적인 스테레오 카메라의 구현을 위해서는 줌과 주시각의 연동제어가 매우 중요한 기능 중의 하나이다. It is very common to use zoom when shooting high quality stereoscopic images, but it is almost impossible to manually control the changed gaze point each time you zoom. One of the very important features.
연동 제어가 구현된 카메라는 카메라의 줌 조작에도 불구하고 미리 설정한 주시점이 변하지 않으므로 영상전체가 적정한 시차를 계속 유지할 수 있어서 양질 의 입체 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영자가 줌 조작을 하면서 피사체를 촬영할 때에 양안시차의 조작을 신경 쓰지 않아도 되므로 조작이 효율적이다.Since the preset gaze does not change despite the camera's zoom operation, the camera with interlocking control can maintain a proper parallax, so that high-quality stereoscopic images can be taken. Operation is efficient because you do not have to care about binocular parallax.
평행이동축 방식의 스테레오 카메라에서 사용되는 줌-주시각 연동 제어 방식은 줌, 포커스가 변할 때마다 미리 작성된 테이블로부터 시차량을 계산하고, 이를 바탕으로 렌즈와 카메라 센서의 간격을 모터에 의해 제어함으로써, 그 직전에 정해 놓은 주시각이 유지되도록 하는 것이다. Zoom-Principal Interlocking Control method used in the parallel camera's stereo camera calculates the amount of parallax from a pre-made table whenever the zoom and focus changes, and based on this, the distance between the lens and the camera sensor is controlled by the motor. In other words, the angle of view set just before that is maintained.
상기 평행이동축 방식은 카메라 센서의 모든 해상도를 활용하여 고화질, 고품질의 입체영상을 촬영할 수 있는 장점이 있지만, 그 구조가 복잡하고 정밀하기 때문에 제작에 어려움이 따른다. The parallel axis method has the advantage of taking a high-definition, high-quality stereoscopic image by utilizing all the resolution of the camera sensor, but it is difficult to manufacture because the structure is complex and precise.
따라서, 보다 단순한 구조를 갖는 평행축 방식의 스테레오 카메라에 줌-주시각 연동 제어를 적용하기 위한 방법의 연구가 필요하다. Therefore, there is a need for a method of applying zoom-peripheral coordinated control to a parallel camera having a simpler structure.
또한, 평행축 방식의 스테레오 카메라는 평행이동축 방식과는 달리 주시점을 조절하는 기능이 없으나, 좌, 우 카메라 센서에 맺힌 영상의 특정 영역을 발췌하고 다시 선형 보간하면 주시점을 제어하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, the parallel axis stereo camera does not have a function to adjust the viewing point unlike the parallel movement axis method, but it extracts a certain area of the image formed by the left and right camera sensors and linearly interpolates again to control the viewing point. You can get it.
상기 방법은 영상센서의 일부 영역을 주시점 제어를 위해 할애해야 하므로 영상의 해상도가 저하되는 단점이 있지만, 근래에 개발된 고해상도의 영상센서를 사용하게 되면 화질이 일정수준을 뛰어넘어 실용화되기에 충분하며, 수평이동축 방식에 비하여 제작이 용이한 장점이 있다. The above method has a disadvantage in that the resolution of the image is deteriorated because some areas of the image sensor need to be devoted to the gaze point control. However, when the high resolution image sensor developed in recent years is used, the image quality exceeds a certain level and is sufficient for practical use. And, there is an advantage that it is easy to manufacture compared to the horizontal movable shaft method.
그러나, 이 방식도 줌 조작에 따른 주시점의 변화를 자동 제어할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.However, this method also requires the development of a technology that can automatically control the change of gaze point according to the zoom operation.
본 발명은 상술한 바와 같이 주시점의 변화를 자동 제어하기 위한 기술 개발의 필요성에 따라 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 줌, 포커스와 초점거리의 관계를 미리 데이터베이스화하고, 렌즈에 센서를 부착하거나 센서가 내장된 렌즈를 이용하여 줌 및 포커스의 조작이 발생하게 되면 현재 줌, 포커스 값 및 시차로부터 주시점까지의 거리를 계산하여 유지시키고, 그 거리를 유지하기 위해 좌, 우 영상에서 필요영역만을 발췌한 후 다시 원영상 크기로 확대시켜 출력되도록 하는 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌과 주시각 연동 제어방법 및 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in accordance with the necessity of the development of technology for automatically controlling the change of gaze point as described above, the object of the present invention is to database the relationship between zoom, focus and focal length in advance, and attach a sensor to the lens Or when zoom and focus manipulation is performed using a lens with a built-in sensor, the current zoom, focus value, and distance from parallax to the gaze point are calculated and maintained, and necessary areas in the left and right images are maintained to maintain the distance. The present invention provides a method and apparatus for controlling zoom and vergence of a parallel axis type stereo camera system which extracts only a magnification and then enlarges the image to an original image size.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 평행축 방식 스테레오 카메라의 줌-주시각 연동 제어방법에 있어서, (1) 제어부는, 촬영자에 의해 자동모드가 선택된 경우 현재의 줌 값과 포커스 값을 이용하여 초점 거리(f0)를 룩업 테이블로부터 추출 및 보간하는 과정; (2) 제어부는, 사용자의 주시각 제어에 따라 영상의 수평편이값(Vx0)을 조절하여 주시각을 조절하기 위한 발췌 영역을 산출하는 과정; (3) 제어부는, 산출된 영역을 실시간으로 발췌하고 다시 원영상 크기로 복원하는 과정; (4) 제어부는, 주시각 조절에 사용된 수평편이값(Vx0)로부터 주시각 값 (V0)을 산출하는 과정(, ); (5) 제어부는, 상기 초점거리(f0), 주시각 값(V0) 및 카메라 간의 간격(s0) 값을 연산하여 물체에서 렌즈까지의 거리(d0)(이하 '렌즈까지의 거리'라 함)를 산출하는 과정( ); (6) 제어부는, 상기 물체에서 렌즈까지의 거리(d0)와 초점 거리(f0)를 연산하여 물체에서 영상센서까지의 거리(D)(이하 '영상센서까지의 거리'라 함)를 산출하는 과정 ( ); (7) 제어부는, 촬영자에 의해 줌 값 또는 포커스 값이 변경되었는지를 판단하는 과정; (8) 제어부는, 상기 줌 값 또는 포커스 값이 변경된 경우 변경된 줌 값 및 포커스 값을 이용하여 룩업 테이블로부터 변화된 초점 거리(f1)를 추출 및 보간하는 과정; (9) 제어부는, 영상센서까지의 거리(D) 및 초점 거리(f1)를 연산하여 렌즈까지의 거리(d1)를 산출하는 과정 ( ); (10) 제어부는, 카메라 간격(s0), 상기 변화된 초점거리(f1)와 변경된 렌즈까지의 거리(d1)를 연산하여 주시각 값(V1)을 산출하는 과정 ( ); (11) 제어부는, 변경된 주시각 값(V1)으로부터 영상처리량을 결정하는 좌, 우측 영상의 수평편이값(Vx1)을 산출하는 과정 ( ); (12) 제어부는, 산출된 수평변이값(Vx1)을 사용하여 화면비율에 맞게 원영상을 발췌하고, 발췌한 영상을 다시 원래의 크기로 복원하는 과정; (13) 제어부는, 상기 초기 주시각 값(V0)에 변경된 주시각 값(V1)을 대입하고, 상기 초기 초점 거리(f0)에 변화된 초점 거리(f1)를 대입한 후 자동모드인 지 확인하는 초기과정부터 재 수행되도록 전체 시스템을 제어하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object, in the zoom-axis time-interlocking control method of a parallel-axis stereo camera, (1) the control unit, the current zoom value and focus when the automatic mode is selected by the photographer Extracting and interpolating a focal length f0 from the lookup table using the value; (2) the control unit calculating the excerpt region for adjusting the viewing angle by adjusting the horizontal shift value Vx0 of the image according to the control of the viewing angle of the user; (3) the control unit, extracting the calculated area in real time and restoring it back to the original image size; (4) The control unit calculates the viewing angle value V0 from the horizontal shift value Vx0 used for adjusting the viewing angle ( , ); (5) The control unit calculates the focal length f0, the vergence value V0, and the distance s0 between the cameras to calculate the distance d0 from the object to the lens (hereinafter referred to as a 'distance from the lens'). Process of calculating ); (6) The control unit calculates a distance D from the object to the lens and a focal length f0 to calculate a distance D from the object to the image sensor (hereinafter referred to as a 'distance to the image sensor'). process ( ); (7) the controller determining whether the zoom value or the focus value has been changed by the photographer; (8) the controller extracting and interpolating the changed focal length f1 from the lookup table using the changed zoom value and the focus value when the zoom value or the focus value is changed; (9) the controller calculates the distance d1 to the lens by calculating the distance D to the image sensor and the focal length f1 ( ); (10) the control unit calculates the viewing angle value V1 by calculating the camera interval s0, the changed focal length f1 and the distance d1 to the changed lens ( ); (11) The control unit calculates a horizontal shift value Vx1 of the left and right images for determining the image processing amount from the changed viewing angle value V1 ( ); (12) the control unit, extracting the original image according to the aspect ratio using the calculated horizontal shift value (Vx1), and restoring the extracted image back to its original size; (13) The control unit substitutes the changed viewing angle value V1 to the initial viewing angle value V0, substitutes the changed focal length f1 into the initial focal length f0, and checks whether the automatic mode is in the automatic mode. Characterized in that the process consisting of controlling the entire system to be re-run from the initial process.
이하, 본 발명인 평행축 방식 스테레오 카메라의 줌-주시각 연동 제어방법 및 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템은 좌, 우측 렌즈의 줌, 포커스 위치를 감지하는 센서부(200)와, 줌-주시각 연동 제어장치(100)로 구성된다.First, the parallel-axis stereo camera system is composed of a
상기 줌-주시각 연동장치(100)는 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이 줌, 포커스에 따른 렌즈의 초점거리 변화를 기록한 룩업 테이블을 저장하고 있는 저장부(110)와, CCD의 레프트(Left) 채널 및 라이트(Right) 채널로부터 입력되는 영상에 대해 입력의 비디오 형식을 결정하는 입력 비디오 처리부(120)와, 상기 센서부(200)로부터 입력되는 좌, 우측 렌즈의 줌, 포커스 위치 정보를 이용하여 저장부(110)의 룩업 테이블로부터 기준 줌, 포커스 값을 읽어들이고, 상기 기준 줌, 포커스 값을 이용하여 영상의 수평편이값(Vx0)을 산출한 후 줌과 주시각을 연동하여 제어하는 제어부(130)와, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 입력 비디오 처리부(120)로부터 입력되는 좌, 우측 영상의 수직 크기 및 위치를 제어하는 수직영상처리부(140)와, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 입력 비디오 처리부(120)로부터 입력되는 좌, 우측 영상의 수평 위치 및 크기를 제어하는 수평영상 처리부(150)와, 상기 수직영상처리부(140) 및 수평영상 처리부(150)에 의해 수직/수평 크기 및 위치가 결정된 영상에 대해 출력의 비디오 형식을 결정하는 출력 비디오 처리부(160)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the zoom-
제어부(130)는 촬영자가 주시점을 제어할 때마다 좌, 우측 영상의 수평편이값(Vx0)을 가변하고, 원래 화면비율에 맞게 수직, 수평 방향으로 영상을 발췌한 후, 다시 원래 크기로 영상을 복원한 후 뷰파인더 및 기타 장치로 영상을 출력한다. The
또한, 제어부(130)는 촬영자에 의해 자동모드가 선택된 경우 현재의 줌 값과 포커스 값을 이용하여 초점 거리(f0)를 저장부(110)의 룩업 테이블로부터 추출 및 보간하고, 발췌할 영역의 시작점(Vx0)으로부터 주시각 값(V0)을 구한다. In addition, when the automatic mode is selected by the photographer, the
그리고, 제어부(130)는 상기 초점거리(f0), 주시각 값(V0) 및 카메라 간의 간격(s0) 값을 연산하여 렌즈까지의 거리(d0)를 산출하고, 상기 렌즈까지의 거리(d0)와 초점 거리(f0)를 연산하여 영상센서까지의 거리(D)를 산출하고, 촬영자에 의해 줌 값 또는 포커스 값이 변경되었는지를 판단하여 변경된 줌 값 및 포커스 값을 이용하여 저장부(110)의 룩업 테이블로부터 변화된 초점 거리(f1)를 추출 및 보간하고, 영상센서까지의 거리(D) 및 초점 거리(f1)를 연산하여 렌즈까지의 거리(d1)를 산출하고, 카메라 간격(s0), 상기 변화된 초점거리(f1)와 변경된 렌즈까지의 거리(d1)를 연산하여 주시각 값(V1)을 산출하고, 산출된 주시각 값(V1)으로부터 주시각 제어를 위한 영상의 수평편이값(Vx1)을 산출하고, 산출된 수평변이값(Vx1)을 바탕으로 좌, 우측 영상에서 필요한 영역을 실시간으로 발췌하고 복원함으로써 주시각을 제어한다.The
이때, 상기 저장부(110)의 룩업 테이블은 렌즈 제조사에서 정밀 측정한 줌 값과 포커스 값에 따른 초점거리 테이블에 의해 생성된다. 즉, 렌즈 제조회사에서 제공하는 줌과 포커스 값에 따른 초점거리 테이블(첨부 도면 도 2 참조)을 이용하여 평행축 방식 스테레오 카메라의 줌-주시각 연동 제어를 위한 저장부(110)의 룩업 테이블을 작성하여 이용하게 된다. 이 저장부(110)의 룩업 테이블은 줌 값을 0에서부터 100%까지 2%씩 50단계로 나누고, 포커스 값을 0에서부터 100%까지 2%씩 50단계로 나누어 측정한 총 2,500개의 렌즈의 초점거리 데이터를 가지고 있으므로 이를 이용하여 줌, 포커스와 주시각을 정확하게 연동시켜 제어할 수 있다. 2% 단위로 샘플링 된 값들 사이의 줌과 포커스 값에 대해서는 주변의 샘플링 된 값들을 선형보간법에 의해 실시간으로 보간해 초점거리를 산출하여 사용한다.In this case, the lookup table of the
상기와 같이 구성된 평행축 방식 스테레오 카메라 시스템의 줌-주시각을 연동으로 제어하기 위한 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method for interlocking control of the zoom-main time of the parallel-axis-type stereo camera system configured as described above is as follows.
먼저, 도 3은 평행축 방식 스테레오 카메라 촬영 영상의 기하학적 표현으로서, d는 렌즈에서 주시점까지의 거리를 나타내며, s는 양 카메라간의 간격, f는 초점거리, W는 주시점이 실제영상에서 차지하는 가로길이를 나타낸다.First, Figure 3 is a geometric representation of a parallel-axis stereo camera image, d represents the distance from the lens to the gaze point, s is the distance between the two cameras, f is the focal length, W is the horizontal line occupied by the gaze point in the real image Indicates the length.
그리고, 도 5는 임의 시점 초기의 카메라 상태와 줌-인 동작 후의 카메라 상태를 도시한 도면으로서, 줌에 관계없이 양안시차가 0인 주시점을 유지하는 방법을 도식적으로 도시한 도면이다. 도 5의 CCD 그림에서 실선으로 표시된 부분은 평행축 카메라에서 주시점을 조절하기 전에 완전히 줌-아웃 된 상태의 좌, 우 카메라 영상을 나타내며, 점선 부분은 주시점 제어를 위해 취하여야 하는 영상부분을 나타낸 다. 또한, 도 5는 줌-인 전의 어떤 상태를 나타내는 (a)와 그 상태로부터 줌-인된 상태 (b)를 나타낸다. FIG. 5 is a diagram illustrating a camera state at an initial point in time and a camera state after a zoom-in operation, and schematically illustrate a method of maintaining a gaze point having binocular disparity of 0 regardless of zoom. In the CCD diagram of FIG. 5, the solid line indicates left and right camera images that are fully zoomed out before the gaze point is adjusted in the parallel axis camera, and the dotted line shows an image portion to be taken to control the gaze point. Shown. 5 also shows (a) a state before zoom-in and a state (b) zoomed in from that state.
그리고, 도 5에서 좌, 우측 영상은 항상 주시점 부근에서 카메라 간격(s)만큼의 차이를 나타냄을 알 수 있는데, 상기 차이(s)가 영상에서는 수평편이(Vx0, Vx1)로 표시된다. 주시점이란 시차가 0이 되는 부분이므로, 주시점을 제어하기 위해서는 주시점으로 설정하고 싶은 거리에 있는 물체의 시차를 제거해 주어야 한다. 이를 위해, 수평편이(Vx0, Vx1)만큼 영상의 가로를 잘라내고, 다시 원래 화면비율에 맞게 세로 부분을 잘라낸 후, 다시 원래 영상크기로 복원함으로써 주시각을 제어할 수 있다. 즉, 주시각 값(V0)은 주시점을 조절하기 전에 완전히 줌-아웃된 상태에서의 픽셀로부터 주시점제어를 위해 발췌할 부분의 픽셀을 제외한 영역의 픽셀(Vx0)에 CCD 영상의 폭을 승산하고, 승산된 결과 값을 주시점을 조절하기 이전 줌-아웃된 상태에서의 픽셀(Hx)로 제산하여 산출한다.In FIG. 5, the left and right images always show a difference as much as the camera interval s near the gaze point, and the difference s is represented as horizontal shifts Vx0 and Vx1 in the image. Since the gaze point is a part where the parallax becomes zero, in order to control the gaze point, the parallax of an object at a distance to be set as a gaze point should be removed. To this end, the viewing angle may be controlled by cutting the horizontal portion of the image by the horizontal shift (Vx0, Vx1), cutting the vertical portion back to the original aspect ratio, and restoring the original image size again. That is, the gaze angle value V0 is multiplied by the width of the CCD image to the pixel Vx0 of the region excluding the pixel of the portion to be extracted for gaze point control from the pixel in the fully zoomed-out state before adjusting the gaze point. The multiplied result is calculated by dividing the multiplied result by the pixel Hx in the zoomed out state before adjusting the gaze point.
줌, 포커스에 연동하여 주시각을 제어하기 위해, 잘라내야 할 영상의 크기(Vx1)를 결정하는 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of determining the size (Vx1) of an image to be cropped in order to control the viewing angle in conjunction with zoom and focus will be described below.
첨부 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)는 촬영자가 주시각 초기값(V0), 카메라 간격 초기값(s0)을 설정(S100)한 후 종료 명령을 입력하였는지를 판단한다. 판단 결과 촬영자가 종료 명령을 입력한 경우(S110의 예) 제어부(130)는 카메라의 작동을 마치게 되고, 촬영자가 종료명령을 입력하지 않은 경우(S110의 아니오) 제어부(130)는 줌-주시각 제어의 자동모드 여부를 판단한다 (S120). 수동모드인 경우에는, 촬영자의 수동조작에 의해 줌과 주시각이 각기 별도로 제어되고(S300), 촬영자에 의해 자동모드가 선택된 경우에는 줌-주시각 연동제어 모드가 시작되는데, 먼저 현재의 줌 값과 포커스 값을 이용하여 초점 거리(f0)를 룩업 테이블(110)로부터 추출 및 보간한다(S130).6, the
그리고, 제어부(130)는 상기 초점거리(f0), 주시각 값(V0) 및 카메라 간의 간격(s0) 값을 연산하여 렌즈까지의 거리(d0)를 산출한다(S140). 즉, 카메라의 간격(s0)에 초점 거리(f0)를 승산한 후 승산 결과 값을 주시각 값(V0)으로 제산하면 그 제산한 결과값이 렌즈까지의 거리(d0)가 된다. 이 때, 주시각 조절을 위해 사용된 수평편이 값(Vx0)은 영상에서의 픽셀수(number of pixels)를 나타내므로, 기하학적인 길이인 주시각 값(V0)으로 변환하여 사용하여야 한다. The
그리고, 제어부(130)는 상기 렌즈까지의 거리(d0)와 초점 거리(f0)를 연산하여 영상센서까지의 거리(D)를 산출한다(S150). 즉, 렌즈까지의 거리(d0)에 초점거리(f0)를 가산하면 그 가산 결과값이 영상센서까지의 거리(D)가 된다.The
그리고, 제어부(130)는 촬영자에 의해 줌 값 또는 포커스 값이 조정(S160)되고, 조정된 줌값과 포커스 값을 이용하여 변화된 초점거리(f1)를 저장부(110)의 룩업 테이블로부터 추출 및 보간한다(S170).The
그리고, 제어부(130)는 영상센서까지의 거리(D) 및 초점 거리(f1)를 연산하여 렌즈까지의 거리(d1)를 산출한다(S180). 즉, 영상센서까지의 거리(D)에서 초점거리를 감산하면 그 감산 결과 값이 줌 값 또는 포커스 값이 변경된 후의 렌즈까지의 거리(d1)가 된다.The
그리고, 제어부(130)는 상기 변화된 초점거리(f1)와 변경된 렌즈까지의 거리(d1), 카메라 간격(s1)을 연산하여 주시각 값(V1)을 산출한다(S190). 즉, 카메라 간격(s1)에 초점 거리를 승산하고, 그 승산 결과 값을 렌즈까지의 거리(d1)로 제산하면 그 제산 결과값이 줌 값 또는 포커스 값이 변경된 후의 주시각 값(V1)이 된다.The
그리고, 제어부(130)는 상기 주시각 값(V1)으로부터 좌, 우 영상에서 발췌할 수평편이값(Vx1)을 계산(S195)하고, 화면 비율에 맞게 수직으로 발췌할 영상 부분도 산출한다. 산출된 결과를 바탕으로 영상의 발췌 및 크기 복원을 통하여 주시각을 제어한다. 즉, CCD의 가로 픽셀수에 주시각 값(V1)을 승산하고, 그 승산 결과 값을 CCD의 가로 길이로 제산하면 수평편이값(Vx1)이 된다.In addition, the
그리고, 제어부(130)는 상기 초기 주시각 값(V0)에 변경된 주시각 값(V1)을 대입하고, 상기 초기 초점 거리(f0)에 변화된 초점 거리(f1)를 대입(S200)한 후 자동모드인지 확인하는 초기과정부터 재 수행되도록 전체 시스템을 제어한다.In addition, the
그리고, 사용자가 카메라 간격 노브(knob)를 수동으로 조정하면(S210), 제어부(130)는 카메라 간격조정임을 인식하여 먼저 새로 생성된 카메라 간격(s1)을 인식(S220)하고, 인식된 새로운 카메라 간격(s1)으로 조정(S230)한 후, 새로 생성된 카메라 간격(s1)을 초기 카메라 간격(s0)에 대입(S240)하여 카메라 간격이 재조정되도록 한다.When the user manually adjusts the camera interval knob (S210), the
그리고, 사용자가 주시각 노브(knob)를 수동으로 조정하면(S250), 먼저 새로 생성된 주시각(V1)을 인식(S260)하고, 인식된 새로운 주시각(V1)으로 주시각을 조정(S270)한다. 그리고, 새로 생성된 주시각(V1)을 초기 주시각(V0)에 대입(S280)하여 주시각이 재조정되도록 한다.If the user manually adjusts the viewing angle knob (S250), first, the newly generated viewing angle V1 is recognized (S260), and the viewing angle is adjusted using the recognized new viewing angle V1 (S270). )do. Subsequently, the newly generated vertex V1 is substituted into the initial vertex V0 (S280) so that the vertex may be readjusted.
상술한 바와 같이 스테레오 카메라의 기본적인 기하학적 구조를 이용하여 각 카메라 파라미터들을 비례식의 관계에서 이끌어 냄으로써, 어느 하나의 파라미터 값이 변화되었을 때 이에 따라 다른 파라미터의 값을 바로 계산식에 대입하여 산출하고, 산출된 파라미터 값으로 변화되도록 줌-주시각을 연동으로 제어하므로 단속적인 느낌 없이 부드럽게 제어하여 자연스러운 입체감을 유지시켜 줄 수 있다.By using the basic geometric structure of the stereo camera as described above, each camera parameter is derived in a proportional relation, and when one parameter value is changed, another parameter value is directly substituted into the calculation formula and calculated. Since the zoom-time is interlocked so that it changes to a parameter value, it can be controlled smoothly without intermittent feeling to maintain a natural three-dimensional effect.
본 발명은 평행축 방식 스테레오 카메라에 영상처리 기법을 이용하여 줌-주시각 연동 제어 기능을 구현함으로써, 조작이 간편하면서도 실용적인 스테레오 카메라의 제작이 가능하게 하도록 하는 효과가 있다. The present invention implements a zoom-perspective interlock control function using an image processing technique in a parallel-axis stereo camera, thereby making it possible to manufacture a stereo camera that is simple and practical to operate.
또한, 본 발명은 평행이동축 방식과 달리 주시점제어를 위한 모터를 필요로 하지 않으므로 제품의 안정성 및 정밀성이 향상되고 유지보수에 유리할 뿐만 아니라 저가격으로 줌-주시각이 연동 제어되는 고성능 스테레오 카메라의 제작이 가능하다는 효과가 있다.In addition, the present invention does not require a motor for watching point control, unlike the parallel moving axis method, which improves the stability and precision of the product, and is advantageous for maintenance. The effect is that it can be produced.
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