KR100837365B1 - Method for generating and reconstructing computer generated hologram using look-up table and apparatus thereof - Google Patents

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KR100837365B1 KR1020070076063A KR20070076063A KR100837365B1 KR 100837365 B1 KR100837365 B1 KR 100837365B1 KR 1020070076063 A KR1020070076063 A KR 1020070076063A KR 20070076063 A KR20070076063 A KR 20070076063A KR 100837365 B1 KR100837365 B1 KR 100837365B1
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광운대학교 산학협력단
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김은수
김승철
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Abstract

A method and an apparatus for generating and reproducing a CGH(Computer Generated Hologram) by using a look up table are provided to reduce a calculation time significantly through minimum once multiply and once addition and achieve real time hologram reproduction as using a small capacity of memory. In a method for generating and reproducing a CGH by using a look up table, the method comprises the following steps of: generating one reference element fringe pattern for each point of an object(210) spaced from a reference point of a hologram plane as much as the same distance; recording the reference element fringe pattern in a look up table according to a distance of each point of an object from the reference point; enabling a CGH forming unit(230) to generate CGH information(250) by shifting the reference element fringe pattern with respect to each point of the object located in the same plane as the distance corresponding to the reference element fringe pattern; and enabling a CGH pattern restoring unit(260) to reproduce a three-dimensional image by restoring the CGH information.

Description

룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치{Method for generating and reconstructing computer generated hologram using look-up table and Apparatus thereof}Method for generating and reconstructing computer generated hologram using look-up table and Apparatus

본 발명은 홀로그램 생성과 재생 방법에 관한 것으로, 특히 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating and reproducing holograms, and more particularly, to a method and apparatus for generating and reproducing computer-generated holograms using a lookup table.

최근 3차원 영상과 영상 재생 기술에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 시각 정보의 수준을 한 차원 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 디스플레이가 개발될 것으로 예상되고 있다. 또한, 3차원 영상은 2차원 영상 보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간이 느끼는 현실에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, researches on 3D image and image reproduction technology are being actively conducted, and it is expected that the next generation display will be developed as a new concept of realistic image media that raises the level of visual information. In addition, the demand for 3D images is increasing because 3D images are more realistic, natural, and closer to the reality that humans feel.

이러한 3차원 영상 관련 기술 중에서 홀로그래피 방식은 홀로그래피에 광을 비추면 관측자는 홀로그래피의 전면으로부터 일정한 거리를 두고 떨어져 홀로그래피를 바라보면서 허상의 입체 영상을 관측하게 되는 방식이다. Among the 3D image related technologies, the holography method is a method in which a viewer observes a virtual image of a virtual image while looking at the holography at a certain distance away from the front of the holography.

홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 똑같은 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 인간이 피로감이 없이 3차원 영상을 느끼는 가장 이상적인 방식이라고 알려져 있다.The holography method is a method of observing holography produced using a laser, and it is possible to feel the same stereoscopic image as the real one without wearing special glasses. Therefore, the holography method is known to be the most ideal way to feel the three-dimensional image without the fatigue and excellent stereoscopic feeling.

일반적으로 홀로그램 패턴을 계산할 때 빛의 회절을 계산하는 레이 트레이싱(Ray-tracing) 방법이 주로 사용된다. 이때 대상 물체는 점들의 집합으로 보고 각각의 점들에 대한 홀로그램 패턴을 계산하여 합산한다. 하지만 이 방법은 많은 계산량으로 인하여 실시간적인 재생이 어려운 문제점이 있다. Generally, a ray-tracing method that calculates the diffraction of light is mainly used when calculating the hologram pattern. In this case, the target object is regarded as a set of points and the hologram pattern for each point is calculated and added. However, this method has a problem that it is difficult to reproduce in real time due to a large amount of computation.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 룩업 테이블(LUT; Look-up Table)을 이용하여 홀로그램을 계산하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 가능한 영역에 대한 모든 포인트의 요소 프린지를 모두 미리 계산해놓은 후에, 홀로그램을 계산할 때 대상 물체의 포인트에 해당하는 요소 프린지들을 불러내어 합산하여 실시간 처리가 가능하도록 하였다. 하지만 이 방법은 오브젝트 영역의 크기가 커질수록 필요로 하는 요소 프린지의 수가 많아지게 되고, 결국 룩업 테이블의 크기가 너무 커지게 되는 문제점이 있다. In order to overcome this problem, a method of calculating a hologram using a look-up table (LUT) has been proposed. This method calculates all the element fringes of all points for the possible area in advance, and then, when calculating the hologram, retrieves and sums the element fringes corresponding to the point of the object to enable real-time processing. However, this method has a problem in that as the size of the object area increases, the number of element fringes required increases, and thus the size of the lookup table becomes too large.

본 발명은 실시간 홀로그램 재생이 가능한 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치를 제공한다.The present invention provides a computer-generated hologram generation and reproduction method and apparatus using a lookup table capable of real-time hologram reproduction.

또한, 본 발명은 홀로그램 재생 시 필요한 메모리가 작은 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치를 제공한다. The present invention also provides a computer-generated hologram generation and reproduction method using a lookup table with a small memory required for hologram reproduction, and an apparatus thereof.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치가 수행하는 홀로그램 생성과 재생 방법에 있어서, 홀로그램 평면의 기준점으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대상 물체의 각 점에 대해 하나의 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 단계; 상기 기준 요소 프린지 패턴을 상기 기준점으로부터 대상 물체의 각 점의 거리에 따라 룩업 테이블에 기록하는 단계; 상기 기준 요소 프린지 패턴에 상응하는 거리와 동일한 평면상에 위치하는 상기 대상 물체의 각 점에 대하여 상기 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트(shift)시켜서 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 생성하는 단계; 및 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 복원하여 3차원 영상을 재생하는 단계를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법을 제시할 수 있다. According to an aspect of the present invention, in the hologram generation and reproduction method performed by the computer-generated hologram generation and reproduction apparatus using a lookup table, one reference for each point of the target object spaced by the same distance from the reference point of the hologram plane Generating an element fringe pattern; Recording the reference element fringe pattern in a look-up table according to the distance of each point of the object from the reference point; Generating computer-generated hologram information by shifting the reference element fringe pattern with respect to each point of the target object located on the same plane as the distance corresponding to the reference element fringe pattern; And regenerating the computer-generated hologram information and reproducing the 3D image by reproducing the 3D image.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 홀로그램 평면의 기준점으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대상 물체의 각 점에 대해 하나의 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 기준 요소 프린지 패턴 생성부; 상기 기준 요소 프린지 패턴이 상기 기준점 으로부터 대상 물체의 각 점의 거리에 따라 기록된 룩업 테이블; 상기 기준 요소 프린지 패턴에 상응하는 거리와 동일한 평면상에 위치하는 상기 대상 물체의 각 점에 대하여 상기 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트(shift)시켜서 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 형성부; 및 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 복원하여 3차원 영상을 재생하는 CGH 패턴 복원부를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치를 제시할 수 있다.In addition, according to another aspect of the invention, the reference element fringe pattern generation unit for generating one reference element fringe pattern for each point of the target object spaced by the same distance from the reference point of the hologram plane; A look-up table in which the reference element fringe pattern is recorded according to the distance of each point of the object from the reference point; A CGH forming unit generating computer-generated hologram information by shifting the reference element fringe pattern with respect to each point of the target object located on the same plane as a distance corresponding to the reference element fringe pattern; And a lookup table including a CGH pattern reconstruction unit for reconstructing the computer-generated hologram information and reproducing a 3D image.

여기서, 상기 기준 요소 프린지 패턴은 하기 식에 의해 표현될 수 있다. Here, the reference element fringe pattern may be represented by the following equation.

Figure 112007055167319-pat00001
Figure 112007055167319-pat00001

여기서, T는 기준 요소 프린지 패턴, (xp, yp, zp)는 대상 물체의 p번째 점의 좌표, rp는 대상 물체의 p번째 점과 상기 기준점인 (x, y, 0) 사이의 거리,

Figure 112007055167319-pat00002
,
Figure 112007055167319-pat00003
는 공기 중에서의 빛의 파장,
Figure 112007055167319-pat00004
은 기준파와 물체파 사이의 각도,
Figure 112007055167319-pat00005
는 대상 물체의 p번째 점의 물체파의 위상값임. Where T is the reference element fringe pattern, (xp, yp, zp) is the coordinate of the p-th point of the object, rp is the distance between the p-th point of the object and the reference point (x, y, 0),
Figure 112007055167319-pat00002
,
Figure 112007055167319-pat00003
Is the wavelength of light in the air,
Figure 112007055167319-pat00004
Is the angle between the reference and the object wave,
Figure 112007055167319-pat00005
Is the phase value of the object wave at the pth point of the target object.

여기서, 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보는 하기 식에 의해 표현될 수 있다. Here, the computer-generated hologram information can be represented by the following equation.

Figure 112007055167319-pat00006
Figure 112007055167319-pat00006

여기서, I는 컴퓨터 형성 홀로그램 정보,

Figure 112007055167319-pat00007
는 대상 물체의 p번째 점의 물체파의 세기값, N은 대상 물체를 구성하는 전체 점의 개수임. Where I is the computer-generated hologram information,
Figure 112007055167319-pat00007
Is the intensity value of the object wave at the p-th point of the target object, and N is the total number of points constituting the target object.

본 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치는 실시간 홀로그램 재생이 가능한 효과가 있다. The computer-generated hologram generating and reproducing method using the lookup table according to the present invention and its apparatus have the effect of real-time hologram reproducing.

또한, 본 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치는 홀로그램 재생 시 필요한 메모리가 작은 효과가 있다. In addition, the computer-generated hologram generating and reproducing method using the look-up table according to the present invention and the device have a small memory required for hologram reproduction.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 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. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보 획득하는 일반적인 원리 및 시스템에 대해서 먼저 설명하기로 한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, before describing the preferred embodiments of the present invention in detail, a general principle and system for obtaining three-dimensional information using holography techniques will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래피 기법을 이용한 3차원 정보 획득 방법을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a 3D information acquisition method using a holography technique according to an embodiment of the present invention.

홀로그램의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 광선은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 광선은 대상 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 광선을 기준파(reference waveㆍ참조광)라고 하고, 물체를 비추는 광선을 물체파(object wave)라고 한다.The principle of the hologram is to split the beam from the laser into two, so that one beam shines directly on the screen and the other beam shines on the object. At this time, a light beam that directly shines on the screen is called a reference wave, and a light beam that shines on an object is called an object wave.

물체파는 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 광선이므로 물체 표면에서부터 스크린까지의 거리에 따라 위상차가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기 준파가 물체파와 간섭을 일으키며 생성한 간섭 무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭 무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.The object wave is the light reflected from each surface of the object, so the phase difference is different depending on the distance from the object surface to the screen. In this case, the unmodified reference wave interferes with the object wave, and the generated interference fringe is stored on the screen. Films in which such interference fringes are stored are called holograms.

컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram, 이하 'CGH'로 약칭한다.) 패턴은 픽셀들의 (x, y, z) 좌표 값과 세기 값(I)에 의해 컴퓨터 계산으로 생성된다. 컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(CGH)은 3차원 홀로그램 영상 획득에 사용된다. 도 1에서는 홀로그램의 기하학적 계산 모형을 나타낸다. 이하에서는 이러한 CGH를 중심으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 물론이다. A computer generated hologram (CGH) pattern is generated by computer calculation by (x, y, z) coordinate values and intensity values (I) of pixels. Computer generated hologram (CGH) is used for 3D hologram image acquisition. Figure 1 shows the geometric calculation model of the hologram. Hereinafter, the description will be made based on the CGH, but the present invention is not limited thereto.

홀로그램은 x-y평면(130)상에 위치해 있고, 물체의 P번째 점은 (xp, yp, zp)(110)에 위치한다. ap와 Φp 는 각각 점들의 세기와 위상을 나타내고 이들은 컴퓨터에 의해서 아래 수식으로 계산된다.The hologram is located on the x-y plane 130 and the P th point of the object is located at (xp, yp, zp) 110. ap and Φp represent the strength and phase of the points, respectively, and these are calculated by the computer by

홀로그램에서 복소 진폭 O(x,y)는 아래 식(1)에서 나타난 것처럼 물체파의 중첩에 의해 얻을 수 있다.The complex amplitude O (x, y) in the hologram can be obtained by the superposition of the object waves as shown in equation (1) below.

Figure 112007055167319-pat00008
(1)
Figure 112007055167319-pat00008
(One)

여기서 p는 물체를 구성하는 점(물체점)을 나타내고, N은 물체를 구성하는 총 점의 개수이다. ap 는 물체파의 세기를 나타내고, k는 파수 벡터로써, k=2π/λ로 정의된다. λ는 자유 공간상에서의 빛의 파장이다. exp(jωt)는 식(1)에서 포함되지 않는다. rp는 홀로그램에서 p번째 물체점과 점 (x,y,0)사이의 비스듬한 거리 를 나타내는 것으로써, 아래 식(2)에 의해 정의된다. Where p represents a point constituting an object (object point), and N is the total number of points constituting the object. ap represents the intensity of the object wave and k is a wave vector, defined as k = 2π / λ. λ is the wavelength of light in free space. exp (jωt) is not included in equation (1). rp represents the oblique distance between the pth object point and the point (x, y, 0) in the hologram, and is defined by Equation (2) below.

Figure 112007055167319-pat00009
(2)
Figure 112007055167319-pat00009
(2)

또한 평면파인 기준파의 복소 진폭 R(x,y)는 아래 식(3)과 같다. In addition, the complex amplitude R (x, y) of the reference wave, which is a plane wave, is as shown in Equation (3) below.

Figure 112007055167319-pat00010
(3)
Figure 112007055167319-pat00010
(3)

여기서 aR과 θR 은 각각 기준파의 세기와 기준파의 입사각을 나타낸다. 홀로그램 면에서의 전체적인 격자 세기 I(x)는 물체파 O(x,y)와 기준파 R(x,y)사이의 간섭 패턴으로 식(4)에 나타냈다. *는 위상이 반대가 된다는 것을 의미한다.Where aR and θR represent the intensity of the reference wave and the incident angle of the reference wave, respectively. The overall lattice intensity I (x) on the hologram plane is represented by equation (4) as the interference pattern between the object wave O (x, y) and the reference wave R (x, y). * Means the phase is reversed.

Figure 112007055167319-pat00011
(4)
Figure 112007055167319-pat00011
(4)

식(4)에서 첫 번째 부분인

Figure 112007055167319-pat00012
는 물체파의 세기를 나타내고, 두 번째 부분인
Figure 112007055167319-pat00013
은 기준파의 세기를 나타낸다. 세 번째 부분
Figure 112007055167319-pat00014
은 홀로그램 정보를 부분적으로 포함하고 있는 물체파와 기준파 사이의 간섭 패턴을 의미하며, 물체파의 공간 위치에 따른 위상 정보를 포함하고 있다.The first part of equation (4)
Figure 112007055167319-pat00012
Represents the intensity of the object wave, the second part
Figure 112007055167319-pat00013
Represents the intensity of the reference wave. Third part
Figure 112007055167319-pat00014
Denotes an interference pattern between the object wave and the reference wave partially including the hologram information, and includes phase information according to the spatial position of the object wave.

아래 식(5)에서 홀로그램 정보는 오직 세 번째 부분인

Figure 112007055167319-pat00015
에만 포함되어 있기 때문에 I(x,y)는 다음과 같이 표현할 수 있다. In equation (5) below, the hologram information is the third part
Figure 112007055167319-pat00015
Because it is included only in, I (x, y) can be expressed as

Figure 112007055167319-pat00016
(5)
Figure 112007055167319-pat00016
(5)

이렇게 생성된 홀로그램 패턴은 임의적으로 분할하여 재생이 가능하다. 홀로그램 기록과정에서, 물체점은 홀로그램 패턴의 전영역에 기록된다. 즉, 물체점은 각각의 시점에서 기록된다. 그러므로 분할한 홀로그램 패턴을 재생하면 전체적인 영상이 재생된다. 이것은 수평, 수직시차를 갖고 재생된 다시점 영상이다. The hologram pattern generated in this way can be arbitrarily divided and reproduced. In the hologram recording process, the object point is recorded in the whole area of the hologram pattern. That is, the object point is recorded at each time point. Therefore, when the divided hologram pattern is reproduced, the entire image is reproduced. This is a multiview image reproduced with horizontal and vertical parallax.

본 발명의 실시예에 따르면, 홀로그램 패턴이 형성되는 홀로그램 평면의 기준점(예를 들면, 상술한 (x, y, 0))으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 위치하는 대상 물체의 특정 점(point)에 대해서 기준 요소 프린지 패턴을 생성한다. 여기서, 홀로그램 평면은 대상 물체와 소정의 간격만큼 이격되어 있다. 기준 요소 프린지 패턴은 동일한 깊이에는 하나의 패턴만 형성하여 기록한다. 이후 동일한 깊이에 존재하는 대상 물체의 점들에 대해서는 생성된 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트 시켜서 실시간으로 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 홀로그램 패턴을 복원하여 3차원 영상을 재생한다. 홀로그램 패턴을 생성하고 재생하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사항이므로, 본 발명의 요지를 흐리지 않는 범위안에서 자세한 설명은 생략한다. According to an embodiment of the present invention, with respect to a specific point of the target object located at the same distance from the reference point (for example, (x, y, 0) described above) of the hologram plane on which the hologram pattern is formed. Create a reference element fringe pattern. Here, the hologram plane is spaced apart from the target object by a predetermined distance. The reference element fringe pattern forms and records only one pattern at the same depth. Thereafter, the hologram pattern may be generated in real time by shifting the generated reference element fringe pattern with respect to the points of the target object existing at the same depth. The 3D image is reproduced by restoring the generated hologram pattern. Techniques for generating and reproducing holographic patterns are obvious to those of ordinary skill in the art, and thus detailed descriptions thereof will be omitted within the scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 대상 물체(210), 3차원 정보를 추출하는 3차원 정보 추출부(220), CGH를 형성하는 CGH 형성부(230), 요소 프린지 패턴을 저장하는 룩업 테이블(240), CGH 패턴(250), CGH 패턴을 복원하는 CGH 패턴 복원부(260)가 도시된다. 도 2에서는 각 구성 요소가 수행하는 작용/기능이 중심으로 기재되어 있다. 여기서, 본 발명의 실시예는 상술한 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 기준 요소 프린지 패턴 생성부가 더 포함할 수 있다. 2 is a diagram illustrating a computer-generated hologram generating and reproducing apparatus using a lookup table according to an exemplary embodiment of the present invention. 2, the target object 210, the three-dimensional information extraction unit 220 for extracting the three-dimensional information, the CGH forming unit 230 for forming the CGH, the look-up table 240 for storing the element fringe pattern, The CGH pattern 250 and the CGH pattern restoration unit 260 for restoring the CGH pattern are shown. In FIG. 2, the actions / functions performed by each component are described. Here, the embodiment of the present invention may further include a reference element fringe pattern generation unit for generating the above-described reference element fringe pattern.

이러한 구성 요소를 설명하기 전에 본 발명의 실시예가 전제하는 측면을 먼저 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 이미지 공간은 이산적이지 않다. 그러나 인간의 시각 시스템의 능력은 제한되어 있기 때문에 이미지의 저하 없이 해상도를 선택할 수 있다. 이때 이산화 정도는 사람의 눈에 인지되지 않을 정도로 충분히 작아 연속적인 두 개의 점이 떨어져 있지 않고 연속적인 점으로 인식될 수 있어야 한다. 예를 들면, 인간은 3 milliradian의 간격을 갖는 두 점을 하나의 점으로 인식하게 된다. 따라서, 만약 500 mm의 거리에서 영상을 본다면, 500 mm × 0.003 = 150 microns 이하의 간격의 점을 하나의 점으로 인식하게 된다. 따라서 이하에서는 수직, 수평의 이산화 정도를 150 micron으로 설정한다. Before describing such components, first, an aspect of the embodiment of the present invention will be described as follows. In general, image space is not discrete. However, since the capabilities of the human visual system are limited, the resolution can be selected without degrading the image. At this time, the degree of discretization should be small enough not to be perceived by the human eye so that two consecutive points can be recognized as continuous points without being separated. For example, humans recognize two points with a distance of 3 milliradians as one point. Therefore, if the image is viewed at a distance of 500 mm, a point with an interval of 500 mm × 0.003 = 150 microns or less is recognized as one point. Therefore, in the following, the vertical and horizontal degree of discretization is set to 150 micron.

3차원 정보 추출부(220)는 컬러 영상과 깊이 영상을 추출하여 대상 물 체(210)의 깊이 정보를 추출한다. The 3D information extractor 220 extracts the depth information of the target object 210 by extracting the color image and the depth image.

기준 요소 프린지 패턴 생성부는 홀로그램 평면의 기준점으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대상 물체의 각 점에 대해 하나의 기준 요소 프린지 패턴을 생성한다. 이러한 기준 요소 프린지 패턴은 기준점으로부터 대상 물체의 각 점의 거리에 따라 룩업 테이블(240)에 저장된다. The reference element fringe pattern generation unit generates one reference element fringe pattern for each point of the target object spaced by the same distance from the reference point of the hologram plane. The reference element fringe pattern is stored in the lookup table 240 according to the distance of each point of the target object from the reference point.

룩업 테이블(240)의 요소 프린지 패턴은 상술한 식 (5)로부터 생성해 낼 수 있다. 즉, 기준 세기를 갖는 프린지 패턴(T)은 다음과 같이 표현된다. The element fringe pattern of the lookup table 240 can be generated from the above equation (5). That is, the fringe pattern T having a reference intensity is expressed as follows.

Figure 112007055167319-pat00017
(6)
Figure 112007055167319-pat00017
(6)

본 발명의 실시예에 따르면, 홀로그램을 계산할 때 식 (5)와 같이 각 점에 대한 프린지 패턴을 필요할 때마다 계산하는 것이 아니라 미리 만들어놓은 각 점에 대한 프린지 패턴의 집합인 룩업 테이블을 이용하여 계산을 한다. 그러므로, 홀로그램의 정보(I)는 다음과 같이 표현된다. According to an embodiment of the present invention, when calculating the hologram, a fringe pattern for each point is calculated using a lookup table, which is a set of fringe patterns for each point, instead of calculating the fringe pattern for each point as shown in Equation (5). Do it. Therefore, the information I of the hologram is expressed as follows.

Figure 112007055167319-pat00018
(7)
Figure 112007055167319-pat00018
(7)

여기서, N은 대상 물체를 구성하는 전체 점의 개수이다. Here, N is the total number of points constituting the object.

기존의 룩업 테이블을 이용한 방식에서는 미리 계산 해놓은 프린지 패턴을 이용함으로써 엄청난 속도의 증가를 가져왔다. 그러나 이 방식의 가장 큰 단점은 미리 계산해놓은 프린지 패턴의 양에 의한 메모리의 사용량이다. 예를 들어, 이미지 공간이 100(수직) × 100(수평) × 100(깊이)개의 점들로 이루어져 있고, 각각의 점들에 대한 요소 프린지 패턴의 크기가 1MB라면, 총 사용되는 룩업 테이블의 크기는 1MB × 100 × 100 × 100 = 1TB에 이른다. In the existing lookup table method, the speed is increased by using a pre-calculated fringe pattern. However, the biggest drawback of this method is the memory usage by the amount of pre-calculated fringe patterns. For example, if the image space consists of 100 (vertical) × 100 (horizontal) × 100 (depth) points, and the size of the element fringe pattern for each point is 1 MB, the size of the total lookup table used is 1 MB. × 100 × 100 × 100 = 1 TB.

따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 룩업 테이블의 크기를 줄이기 위하여 각각의 깊이(높이)에 하나의 기준 요소 프린지 패턴만을 포함하는 감소된 룩업 테이블을 제시된다. Thus, according to an embodiment of the present invention, a reduced lookup table is presented that includes only one reference element fringe pattern at each depth (height) in order to reduce the size of the lookup table.

CGH 형성부(230)는 기준 요소 프린지 패턴에 상응하는 거리와 동일한 평면상에 위치하는 대상 물체(210)의 각 점에 대하여 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트(shift)시켜서 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH) 정보를 생성한다. 여기서, 생성된 CGH 정보는 다음과 같다. CGH 정보는 CGH 패턴(250)을 나타낸다. The CGH forming unit 230 shifts the reference element fringe pattern with respect to each point of the target object 210 located on the same plane as the distance corresponding to the reference element fringe pattern to generate computer-generated hologram (CGH) information. Create Here, the generated CGH information is as follows. The CGH information represents the CGH pattern 250.

Figure 112007055167319-pat00019
(8)
Figure 112007055167319-pat00019
(8)

여기서, I는 컴퓨터 형성 홀로그램 정보,

Figure 112007055167319-pat00020
는 대상 물체의 p번째 점(point)의 물체파의 세기값, N은 대상 물체를 구성하는 전체 점의 개수이다. Where I is the computer-generated hologram information,
Figure 112007055167319-pat00020
Is the intensity value of the object wave at the p-th point of the object, and N is the total number of points constituting the object.

CGH 패턴 복원부(260)는 CGH 패턴(250)을 복원하여 3차원 영상을 재생한다. The CGH pattern restorer 260 reconstructs the CGH pattern 250 to reproduce the 3D image.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기준 요소 프린지 패턴의 쉬프트를 이용한 홀로그램 패턴을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 입력 영상(310), 쉬프트된 기준 요소 프린지 패턴의 합성 영상(320) 및 CGH 패턴(330)이 도시된다. 3 is a diagram illustrating a hologram pattern using a shift of a reference element fringe pattern according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an input image 310, a composite image 320 of a shifted reference element fringe pattern, and a CGH pattern 330 are illustrated.

입력 영상(310)에는 두 개의 점광원이 도시된다. 하나의 점광원이 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 사용된 점을 중심으로

Figure 112007055167319-pat00021
의 위치에 있다면 기준 요소 프린지 패턴을 이 점을 중심으로 각각 x, y 방향으로 -xp와 yp만큼 쉬프트를 시킨다. 이러한 절차를 모든 포인트에 대하여 수행한 후, 쉬프트된 요소 프린지 패턴을 합성한다. 이와 같이 쉬프트되어 패턴을 형성한 개략적인 그림이 쉬프트된 기준 요소 프린지 패턴의 합성 영상(320)에 도시된다. 또한, 결과적인 패턴은 CGH 패턴(330)에 도시된다. Two point light sources are shown in the input image 310. One point light source centers around the used point to create a reference element fringe pattern
Figure 112007055167319-pat00021
If at, shift the reference element fringe pattern around this point by -xp and yp in the x and y directions, respectively. After this procedure is performed for all points, a shifted element fringe pattern is synthesized. The schematic illustration of the shifted pattern to form the pattern is shown in the composite image 320 of the shifted reference element fringe pattern. The resulting pattern is also shown in CGH pattern 330.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 수직, 수평의 이산화 정도를 150 micron으로 설정하였다. 따라서 홀로그램의 픽셀 크기가 10㎛라고 하면, 150㎛를 이동하기 위해서는 15픽셀을 이동하여야 한다. 이때 만약 기준 요소 프린지 패턴의 크기가 너무 작다면, 기준 요소 프린지 패턴은 미리 정해놓은 홀로그램의 크기를 채우지 못하게 된다. 이러한 상황을 피하기 위해서는 요소 프린지 패턴의 크기를 어느 정도 크게 설정하여야 한다. 그러나 기준 요소 프린지 패턴의 크기가 너무 커지게 되면 결국의 파일의 크기가 커지게 된다. 따라서 적절한 요소 프린지 패턴의 크기를 결정할 필요가 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, the degree of vertical and horizontal discretization was set to 150 micron. Therefore, if the pixel size of the hologram is 10 μm, 15 pixels must be moved to move 150 μm. At this time, if the size of the reference element fringe pattern is too small, the reference element fringe pattern does not fill the size of the predetermined hologram. To avoid this situation, the size of the element fringe pattern should be set to some extent. However, if the size of the reference element fringe pattern becomes too large, the file size eventually increases. Therefore, it is necessary to determine the size of the appropriate element fringe pattern.

여기서, 이미지 공간의 한 깊이가 100 × 100의 점들로 이루어져 있고, 홀로그램의 픽셀의 크기가 10㎛라면, 이미지 공간의 첫 번째 포인트로부터 마지막 포인트까지 표현하기 위해서는 기준 요소 프린지 패턴은 x, y 방향으로 각각 100 × 15 픽셀 = 1,500 픽셀만큼 이동을 하여야 한다. 즉, 만약 홀로그램 패턴의 크기가 256 × 256 이라면, 기준 요소 프린지 패턴의 전체 크기는 1,756 (256 + 1,500) × 1,756 (256 + 1,500) 가 된다. Here, if the depth of the image space is composed of 100 × 100 points and the size of the hologram pixel is 10 μm, the reference element fringe pattern is in the x and y directions in order to represent the first point to the last point in the image space. Each 100 × 15 pixels = 1,500 pixels must be moved. That is, if the size of the hologram pattern is 256 × 256, the total size of the reference element fringe pattern is 1,756 (256 + 1,500) × 1,756 (256 + 1,500).

이상에서 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치를 일반적으로 도시한 구성도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 및 그 장치를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.The computer-generated hologram generation and reproduction method using the look-up table and a configuration diagram generally showing the apparatus have been described. Hereinafter, referring to the accompanying drawings, the computer-generated hologram generation and reproduction method using the look-up table according to the present invention is described. And the device will be described with reference to specific embodiments. It is obvious that the present invention is not limited to these examples.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 시 사용된 입력 영상과 깊이 영상을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating an input image and a depth image used in a computer-generated hologram generation and reproduction method using a lookup table according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서 실험에 사용된 입력 영상(410)은 자동차 영상이다. 여기서, 입력 영상(410)은 대상 물체를 컴퓨터에 입력하여 정보를 처리하기 위한 영상이다. 깊이 영상(420)은 이러한 입력 영상(410)을 깊이 정보에 따라 나타낸 영상이다. 각 영상은 100 × 100의 해상도를 갖고, 홀로그램의 크기는 256 × 256이다. 대상 물체의 3차원 정보는 입력 영상(410)과 깊이 영상(410)이 합성되어 구해 진다. 같은 깊이의 점은 하나의 기준 요소 프린지 패턴으로 계산하기 위하여 깊이 방향으로 정렬하였다. In the embodiment of the present invention, the input image 410 used in the experiment is an automobile image. Here, the input image 410 is an image for processing information by inputting a target object to a computer. The depth image 420 is an image of the input image 410 according to the depth information. Each image has a resolution of 100 × 100 and the size of the hologram is 256 × 256. 3D information of the target object is obtained by combining the input image 410 and the depth image 410. Points of the same depth were aligned in the depth direction to calculate one reference element fringe pattern.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴을 종래 기술에 따른 홀로그램 패턴과 비교한 도면이다. 도 5를 참조하면, 종래 기술인 회절 기반 방식에 의해 생성된 홀로그램 패턴(전통적인 방법)(510), 종래의 룩업 테이블을 이용하여 생성한 홀로그램 패턴(520), 본 발명의 실시예에 따라 감소된 룩업 테이블을 이용하여 생성한 홀로그램 패턴(530)이 도시된다. 5 is a view comparing the hologram pattern according to an embodiment of the present invention with the hologram pattern according to the prior art. Referring to FIG. 5, a hologram pattern 510 generated by a conventional diffraction based method, a hologram pattern 520 generated using a conventional lookup table, and a reduced lookup according to an embodiment of the present invention. The hologram pattern 530 generated using the table is shown.

도 6은 도 5에 상응해서 디지털적으로 복원된 영상들이다. 종래 기술인 회절 기반 방식에 의해 복원된 영상(610), 기존의 룩업 테이블을 이용한 방식에 의해 복원된 영상(620), 본 발명의 실시예에 따라 감소된 룩업 테이블을 이용한 방식에 의해 복원된 영상(630)이 도시된다. 세 영상 모두 자동차가 깨끗하게 복원되었음을 알 수 있다. FIG. 6 is digitally reconstructed images corresponding to FIG. 5. An image 610 reconstructed by a conventional diffraction based method, an image 620 reconstructed by a method using an existing lookup table, and an image reconstructed by a method using a reduced lookup table according to an embodiment of the present invention. 630 is shown. All three images show that the car has been restored cleanly.

아래 표는 상술한 세가지 방식에 따른 홀로그램의 생성 시간과 사용된 메모리 크기를 비교한 표이다. The table below compares the generation time of the hologram and the memory size used according to the three methods described above.

전통적인 회절 방법Traditional diffraction methods 종래 룩업 테이블 방법Conventional Lookup Table Method 감소된 룩업 테이블 방법Reduced Lookup Table Method 한 점당 계산 시간(ms)Calculation time per point (ms) 959.4702959.4702 11.053911.0539 19.695819.6958 룩업 테이블에 사용된 메모리Memory used for lookup tables 64GB64 GB 295MB295 MB

본 발명의 실시예에서는 PC와 Matlab 6.5가 사용되었다. 상기 표에 나타낸 계산 시간은 물체의 한 점에 대한 홀로그램을 계산하기 위한 평균 시간을 나타낸다. 즉, 전통적인 회절 기반의 방식에서는 하나의 점에 대한 홀로그램을 계산하기 위해서는 959.5ms가 필요하고, 기존의 룩업 테이블을 이용한 방식에서는 11.1ms가 필요하고, 본 발명의 실시예에 의한 방법에서는 19.7ms가 필요하다. 따라서 룩업 테이블을 이용하여 기존의 룩업 테이블 방식으로는 86.8배의 속도 향상을 제안된 방식에서는 48.7배의 속도 향상을 이루었다. In the embodiment of the present invention, PC and Matlab 6.5 were used. The calculation time shown in the table above represents the average time for calculating the hologram for one point of the object. That is, in the conventional diffraction based method, 959.5 ms is required to calculate the hologram for one point, 11.1 ms is required in the conventional lookup table method, and 19.7 ms in the method according to the embodiment of the present invention. need. Therefore, using the lookup table, the speedup is 86.8 times faster than the existing lookup table.

이러한 속도 향상은 상술한 수학식 1 내지 5를 참조하여 간단히 계산해 보면 알 수 있다. 즉, 전통적인 회절 기반 방식에서는 홀로그램 패턴을 생성하기 위해서는 최소한 6번의 더하기, 7번의 곱하기, 한번의 나누기, 한번의 제곱근, 그리고 두 번의 삼각함수(sine, cosine) 연산을 하여야 한다. This speed improvement can be seen by simply calculating with reference to Equations 1 to 5 described above. That is, in the conventional diffraction-based method, to generate a hologram pattern, at least 6 additions, 7 multiplications, one division, one square root, and two trigonometric functions (sine, cosine) must be performed.

반면, 제안된 감소된 룩업 테이블 기반의 방식에서는 단지 최소한 한번의 곱하기와 한번의 더하기만이 필요할 뿐이다. 그러므로 제안된 방법에 의하여 획기적인 계산 시간의 감소가 예상된다. In contrast, the proposed reduced lookup table-based approach requires only at least one multiplication and one addition. Therefore, the proposed method is expected to significantly reduce the computation time.

또한, 사용된 메모리의 양에 대해서는 종래 룩업 테이블 방법에서는 요소 프린지 패턴들을 저장하기 위해서 64GB의 메모리 공간을 필요로 하지만 본 발명의 실시예에 따른 방식에서는 단지 295MB만을 필요로 한다. In addition, with respect to the amount of memory used, the conventional lookup table method requires 64 GB of memory space to store the element fringe patterns, but the method according to the embodiment of the present invention requires only 295 MB.

예를 들어 이미지 공간이 100(수직) × 100(수평) × 100(깊이) 포인트로 구성되어 있다고 하고, 홀로그램의 크기가 256 × 256이라고 가정한다. 종래 룩업 테이블 방법에서는 100 × 100 × 100 = 1,000,000 개의 요소 프린지 패턴이 필요하게 되고, 각각의 요소 프린지 패턴의 크기는 256 × 256이 된다. 따라서 하나의 요소 프린지 패턴의 크기는 256 × 256 × 8 bit = 64 KB이 되고, 전체 테이블의 크기는 64 KB × 1,000,000 = 64 GB가 된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 기준 요소 프린지 패턴의 크기는 상술한 바와 같이 1,756 × 1,756이 되다. 또한 각각의 크기는 1,756 × 1,756 × 8 bit = 2.95 MB이 되어 기존의 방식에 비해 커지게 된다. 그러나 기준 요소 프린지 패턴이 100개만이 필요하기 때문에 전체의 룩업 테이블의 크기는 2.95 MB × 100 = 295 MB이 된다. For example, suppose that an image space is composed of 100 (vertical) x 100 (horizontal) x 100 (depth) points, and the size of the hologram is 256 x 256. In the conventional lookup table method, 100 x 100 x 100 = 1,000,000 element fringe patterns are required, and the size of each element fringe pattern is 256 x 256. Therefore, the size of one element fringe pattern is 256 × 256 × 8 bits = 64 KB, and the size of the entire table is 64 KB × 1,000,000 = 64 GB. On the other hand, the size of the reference element fringe pattern according to the embodiment of the present invention is 1,756 × 1,756 as described above. In addition, each size is 1,756 × 1,756 × 8 bits = 2.95 MB, which is larger than the conventional method. However, since only 100 reference element fringe patterns are needed, the overall lookup table has a size of 2.95 MB x 100 = 295 MB.

따라서 기준 요소 프린지 패턴의 크기가 2.95MB로 기존 방식에 비하여 46.1배 크지만 전체적으로, 1/217의 공간만 있으면 된다. Therefore, the size of the reference element fringe pattern is 2.95MB, which is 46.1 times larger than the conventional method, but overall, only 1/217 of space is required.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법은 기록매체에 저장된 후 소정의 장치, 예를 들면, 이동 통신 단말기와 결합하여 수행될 수 있다. 여기서, 기록매체는 하드 디스크, 비디오 테이프, CD, VCD, DVD와 같은 자기 또는 광 기록매체이거나 또는 오프라인 또는 온라인 상에 구축된 클라이언트 또는 서버 컴퓨터의 데이터베이스일 수도 있다.The computer-generated hologram generation and reproduction method using the lookup table according to the embodiment of the present invention described above may be performed in combination with a predetermined device, for example, a mobile communication terminal after being stored in a recording medium. Here, the recording medium may be a magnetic or optical recording medium such as a hard disk, a video tape, a CD, a VCD, a DVD, or a database of a client or server computer built offline or online.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래피 기법을 이용한 3차원 정보 획득 방법을 도시한 도면.1 is a view showing a three-dimensional information acquisition method using a holography technique according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법을 도시한 도면. 2 is a diagram illustrating a computer-generated hologram generation and reproduction method using a lookup table according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기준 요소 프린지 패턴의 쉬프트를 이용한 홀로그램 패턴을 도시한 도면. 3 is a diagram illustrating a hologram pattern using a shift of a reference element fringe pattern according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법 시 사용된 입력 영상과 깊이 영상을 나타낸 도면. 4 illustrates an input image and a depth image used in a computer-generated hologram generation and reproduction method using a lookup table according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴을 종래 기술에 따른 홀로그램패턴과 비교한 도면. 5 is a view comparing the hologram pattern according to an embodiment of the present invention with the hologram pattern according to the prior art.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 재생한 영상을 종래 기술에 따라 재생한 영상과 비교한 도면. 6 is a view comparing an image reproduced according to an embodiment of the present invention with an image reproduced according to the prior art;

Claims (6)

룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치가 수행하는 홀로그램 생성과 재생 방법에 있어서, A hologram generation and reproduction method performed by a computer-generated hologram generation and reproduction apparatus using a lookup table, 홀로그램 평면의 기준점으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대상 물체의 각 점에 대해 하나의 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 단계;Generating one reference element fringe pattern for each point of the target object spaced the same distance from the reference point of the hologram plane; 상기 기준 요소 프린지 패턴을 상기 기준점으로부터 대상 물체의 각 점의 거리에 따라 룩업 테이블에 기록하는 단계;Recording the reference element fringe pattern in a look-up table according to the distance of each point of the object from the reference point; 상기 기준 요소 프린지 패턴에 상응하는 거리와 동일한 평면상에 위치하는 상기 대상 물체의 각 점에 대하여 상기 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트(shift)시켜서 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 생성하는 단계; 및Generating computer-generated hologram information by shifting the reference element fringe pattern with respect to each point of the target object located on the same plane as the distance corresponding to the reference element fringe pattern; And 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 복원하여 3차원 영상을 재생하는 단계를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법. And generating a 3D image by reconstructing the computer generated hologram information. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기준 요소 프린지 패턴은 하기 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법. The reference element fringe pattern is a computer-generated hologram generation and reproduction method using a look-up table, characterized in that represented by the following equation.
Figure 112007055167319-pat00022
Figure 112007055167319-pat00022
여기서, T는 기준 요소 프린지 패턴, (xp, yp, zp)는 대상 물체의 p번째 점의 좌표, rp는 대상 물체의 p번째 점과 상기 기준점인 (x, y, 0) 사이의 거리,
Figure 112007055167319-pat00023
,
Figure 112007055167319-pat00024
는 공기 중에서의 빛의 파장,
Figure 112007055167319-pat00025
은 기준파와 물체파 사이의 각도,
Figure 112007055167319-pat00026
는 대상 물체의 p번째 점의 물체파의 위상값임.
Here, T is the reference element fringe pattern, (xp, yp, zp) is the coordinate of the p-th point of the target object, rp is the distance between the p-th point of the target object and the reference point (x, y, 0),
Figure 112007055167319-pat00023
,
Figure 112007055167319-pat00024
Is the wavelength of light in the air,
Figure 112007055167319-pat00025
Is the angle between the reference and the object wave,
Figure 112007055167319-pat00026
Is the phase value of the object wave at the p-th point of the target object.
제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보는 하기 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 방법.And the computer-generated hologram information is represented by the following equation.
Figure 112007055167319-pat00027
Figure 112007055167319-pat00027
여기서, I는 컴퓨터 형성 홀로그램 정보,
Figure 112007055167319-pat00028
는 대상 물체의 p번째 점(point)의 물체파의 세기값, N은 대상 물체를 구성하는 전체 점의 개수임.
Where I is the computer-generated hologram information,
Figure 112007055167319-pat00028
Is the intensity value of the object wave at the pth point of the object, and N is the total number of points constituting the object.
홀로그램 평면의 기준점으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대상 물체의 각 점에 대해 하나의 기준 요소 프린지 패턴을 생성하는 기준 요소 프린지 패턴 생성부;A reference element fringe pattern generator configured to generate one reference element fringe pattern for each point of the target object spaced by the same distance from the reference point of the hologram plane; 상기 기준 요소 프린지 패턴이 상기 기준점으로부터 대상 물체의 각 점의 거리에 따라 기록된 룩업 테이블;A look-up table in which the reference element fringe pattern is recorded according to the distance of each point of the object from the reference point; 상기 기준 요소 프린지 패턴에 상응하는 거리와 동일한 평면상에 위치하는 상기 대상 물체의 각 점에 대하여 상기 기준 요소 프린지 패턴을 쉬프트(shift)시켜서 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 형성부; 및A CGH forming unit generating computer-generated hologram information by shifting the reference element fringe pattern with respect to each point of the target object located on the same plane as a distance corresponding to the reference element fringe pattern; And 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보를 복원하여 3차원 영상을 재생하는 CGH 패턴 복원부를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치.And a computer-generated hologram generating and reproducing apparatus using a look-up table including a CGH pattern restoring unit for restoring the computer-generated hologram information to reproduce a 3D image. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 기준 요소 프린지 패턴은 하기 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치. And the reference element fringe pattern is represented by the following equation.
Figure 112007055167319-pat00029
Figure 112007055167319-pat00029
여기서, T는 기준 요소 프린지 패턴, (xp, yp, zp)는 대상 물체의 p번째 점의 좌표, rp는 대상 물체의 p번째 점과 상기 기준점인 (x, y, 0) 사이의 거리,
Figure 112007055167319-pat00030
,
Figure 112007055167319-pat00031
는 공기 중에서의 빛의 파장,
Figure 112007055167319-pat00032
은 기준파와 물체파 사이의 각도,
Figure 112007055167319-pat00033
는 대상 물체의 p번째 점의 물체파의 위상값임.
Here, T is the reference element fringe pattern, (xp, yp, zp) is the coordinate of the p-th point of the target object, rp is the distance between the p-th point of the target object and the reference point (x, y, 0),
Figure 112007055167319-pat00030
,
Figure 112007055167319-pat00031
Is the wavelength of light in the air,
Figure 112007055167319-pat00032
Is the angle between the reference and the object wave,
Figure 112007055167319-pat00033
Is the phase value of the object wave at the p-th point of the target object.
제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 컴퓨터 형성 홀로그램 정보는 하기 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생 장치.And the computer-generated hologram information is represented by the following equation.
Figure 112007055167319-pat00034
Figure 112007055167319-pat00034
여기서, I는 컴퓨터 형성 홀로그램 정보,
Figure 112007055167319-pat00035
는 대상 물체의 p번째 점의 물체파의 세기값, N은 대상 물체를 구성하는 전체 점의 개수임.
Where I is the computer-generated hologram information,
Figure 112007055167319-pat00035
Is the intensity value of the object wave at the p-th point of the target object, and N is the total number of points constituting the target object.
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