KR100957191B1 - Method and system for generating hidden picture puzzles image - Google Patents
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Abstract
숨은그림찾기 이미지 제작 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 방법은, (a) 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지를 마련하는 단계; (b) 상기 배경 이미지와 상기 물체 이미지를 비교하여 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지가 삽입될 위치와 상기 물체 이미지의 회전량을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 결정된 위치 및 회전량에 따라 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면 미리 마련된 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지와의 비교를 통하여 숨은그림찾기 이미지를 자동적으로 제작할 수 있다.Disclosed are a method and a system for producing a hidden object image. Hidden image finding method according to the present invention comprises the steps of (a) preparing a background image and the object image to be the object of the hidden object; (b) comparing the background image with the object image to determine a position at which the object image is to be inserted into the background image and an amount of rotation of the object image; And (c) inserting the object image into the background image according to the determined position and rotation amount. According to the present invention, it is possible to automatically produce a hidden object image through a comparison between the background image prepared in advance and the object image to be the object of the hidden object search.
Description
본 발명은 숨은그림찾기 퍼즐 제작에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 분석을 통하여 자동적으로 숨은그림찾기 이미지를 제작하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a hidden object puzzle, and more particularly, to a method and system for automatically producing a hidden object image through image analysis.
숨은그림찾기 퍼즐은 여러 개의 물체가 하나의 배경에 숨겨진 이미지로 구성되며 교육, 광고, 유희적 목적으로 신문이나 잡지의 구성요소로 사용되고 있다. 특히 대부분의 신문에는 풍자 및 유희의 목적으로 매일 새로운 숨은그림찾기 퍼즐을 제공하고 있으며, 이는 신문을 보는 구독자의 입장에서 주요한 유희적 요소가 되고 있다. Hidden Object Puzzle consists of images hidden in a single background, and is used as a newspaper or magazine component for educational, advertising, and entertainment purposes. In particular, most newspapers provide new hidden object puzzles every day for the purpose of satire and play, which is a major playful element for the subscribers of the newspaper.
일반적인 숨은그림찾기 퍼즐의 제작 과정을 살펴보면, 전문적인 작가가 직접 배경 이미지 및 숨겨질 물체들을 대략적으로 스케치하고, 둘 간의 형태 연계성을 분석하여 발견되기 힘든 위치를 선택한 후, 최종적인 드로잉 과정을 수행하게 된다. In the process of creating a general hidden object puzzle, a professional artist sketches a background image and an object to be hidden, analyzes the shape linkage between the two, selects a location that is difficult to find, and then performs a final drawing process. do.
이러한 숨은그림찾기 퍼즐의 제작을 위해서는 작가에게 기본적인 작화 능력 을 비롯하여 형태 인지 능력, 공간 인지 능력, 공간 기억력 등의 고도의 이미지 분석 능력이 요구된다. 따라서 비전문가에 의한 숨은그림찾기 퍼즐의 제작은 쉽지 않으며, 이러한 전문 기술에 대해 신문과 잡지 등에서는 항상 제작비를 소비하면서 새로운 작품을 연재하고 있다. 그러나 컴퓨터에 의한 이미지 분석을 통하여 자동적으로 숨은그림찾기 이미지를 제작하려는 시도는 전혀 이루어지지 않고 있는 실정이다. In order to produce such hidden picture puzzles, the artist requires advanced image analysis skills such as basic drawing ability, form recognition ability, spatial recognition ability, and spatial memory. Therefore, the production of hidden object puzzles by non-professionals is not easy, and newspapers and magazines always publish new works while producing them. However, no attempt has been made to automatically create a hidden object image through computer image analysis.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이미지 분석을 통하여 숨은그림찾기 이미지를 자동적으로 생성할 수 있는 숨은그림찾기 이미지 제작 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method and system for producing a hidden object image to automatically create a hidden object image through image analysis.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 방법은, (a) 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지를 마련하는 단계; (b) 상기 배경 이미지와 상기 물체 이미지를 비교하여 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지가 삽입될 위치와 상기 물체 이미지의 회전량을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 결정된 위치 및 회전량에 따라 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the method for producing a hidden object image finding method according to the present invention comprises the steps of: (a) providing a background image and an object image to be the object of the hidden object image search; (b) comparing the background image with the object image to determine a position at which the object image is to be inserted into the background image and an amount of rotation of the object image; And (c) inserting the object image into the background image according to the determined position and rotation amount.
여기서, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 배경 이미지와 물체 이미지로부터 특징점들을 추출하는 단계; (b2) 상기 추출된 특징점들 각각에 대하여 형태 기술자를 생성하는 단계; 및 (b3) 상기 생성된 형태 기술자를 이용하여 상기 삽입될 위치와 회전량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step (b) may include (b1) extracting feature points from the background image and the object image; (b2) generating a shape descriptor for each of the extracted feature points; And (b3) determining the position and amount of rotation to be inserted using the generated form descriptor.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 배경 이미지 및 상기 물체 이미지를 라인 드로잉 형태로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 (b1) 단계는 상기 변환된 배경 이미지 및 물체 이미지로부터 상기 특징점들을 추출할 수 있다.The step (b) may further include converting the background image and the object image into a line drawing form, and the step (b1) may extract the feature points from the converted background image and the object image. have.
또한, 상기 (b3) 단계는, (b31) 상기 배경 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자와 상기 물체 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자 간의 유사도를 구하는 단계; 및 (b32) 상기 구해진 유사도를 이용하여 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지가 삽입될 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에서의 상기 회전량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (b3), (b31) obtaining a similarity between the shape descriptor for each of the feature points extracted from the background image and the shape descriptor for each of the feature points extracted from the object image; And (b32) determining a position at which the object image is to be inserted into the background image by using the obtained similarity, and determining the rotation amount at the determined position.
또한, 상기 형태 기술자는 해당 특징점을 중심으로 상기 해당 특징점에 이웃하는 특징점들의 분포를 거리와 회전량에 따른 2차원 히스토그램으로 표현될 수 있다. 이때 상기 형태 기술자에서 상기 해당 특징점에 대하여 주축이 선택되고 상기 선택된 주축이 상기 회전량에 따른 히스토그램의 기준이 될 수 있으며, 상기 해당 특징점에 대한 주축은 PCA 기법을 사용하여 선택될 수 있다.In addition, the shape descriptor may express a distribution of feature points neighboring the feature point in a two-dimensional histogram according to distance and rotation amount around the feature point. In this case, a main axis may be selected for the corresponding feature point in the form descriptor, and the selected main axis may be a reference of the histogram according to the rotation amount, and the main axis for the corresponding feature point may be selected using a PCA technique.
또한, 상기 (b32) 단계는, (b321) 상기 배경 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대하여 상기 구해진 유사도를 최대로 하는 특징점 쌍을 결정하고 이때의 유사도 값을 정의하는 단계; 및 (b322) 상기 정의된 유사도 값을 이용하여 물체 이미지가 삽입될 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에서의 상기 회전량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (b32), (b321) for each of the feature points extracted from the background image to determine a pair of feature points maximizing the obtained similarity and define the similarity value at this time; And (b322) determining a position at which the object image is to be inserted using the defined similarity value, and determining the rotation amount at the determined position.
또한, 상기 (b322) 단계는, 상기 정의된 유사도 값을 보간하여 유사도 맵을 형성하는 단계; 상기 형성된 유사도 맵에서 유사도 값이 최대인 지점을 상기 물체 이미지가 삽입될 위치로 결정하는 단계; 및 상기 유사도 값이 최대인 지점에 인접한 특징점에 대하여 상기 결정된 특징점 쌍의 형태 기술자 간의 주축의 차이를 이용하여 상기 회전량을 결정하고, 상기 결정된 특징점 쌍의 형태 기술자 간의 스케일의 차이를 이용하여 물체 이미지의 스케일 양을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step (b322) may include: forming a similarity map by interpolating the defined similarity values; Determining a point at which the similarity value is maximum in the formed similarity map as a position where the object image is to be inserted; And determining the amount of rotation by using a difference in principal axes between the shape descriptors of the determined pair of feature points with respect to a feature point adjacent to a point where the similarity value is maximum, and using the difference in scale between the shape descriptors of the determined pair of feature points. Determining the scale amount of.
또한, 상기 (b32) 단계는, 상기 배경 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대하여, 상기 특징점 쌍을 이루는 상기 배경 이미지의 특징점과 상기 물체 이미지의 특징점 각각의 이웃에 있는 소정 개수의 특징점의 형태 기술자 간의 유사도를 고려하여 상기 정의된 유사도를 수정하는 단계를 더 포함하고, 상기 (b322) 단계는 상기 수정된 유사도 값을 이용하여 물체 이미지가 삽입될 위치를 결정할 수 있다. In addition, the step (b32), for each of the feature points extracted from the background image, between the feature descriptor of the background image forming the pair of feature points and the shape descriptor of a predetermined number of feature points in the neighborhood of each feature point of the object image The method may further include modifying the defined similarity in consideration of the similarity, and the step (b322) may determine a position where an object image is to be inserted using the modified similarity value.
또한, 상기 정의된 유사도를 수정하는 단계는, 상기 특징점 쌍을 이루는 상기 배경 이미지의 특징점과 상기 물체 이미지의 특징점의 형태 기술자 간의 스케일 차이를 더 고려하여 상기 정의된 유사도를 수정할 수 있다.In addition, in the modifying the defined similarity, the defined similarity may be corrected by further considering a scale difference between the feature point of the background image constituting the feature point pair and the shape descriptor of the feature point of the object image.
또한, 상기 숨은그림찾기 이미지 제작 방법은, 상기 삽입된 물체 이미지를 어파인 변환을 사용하여 변형하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method for producing a hidden object image may further include transforming the inserted object image using an affine transformation.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템은, 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지가 저장되는 저장부; 상기 배경 이미지와 상기 물체 이미지를 비교하여 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지가 삽입될 위치와 상기 물체 이미지의 회전량을 결정하는 형태 매칭부; 및 상기 결정된 위치 및 회전량에 따라 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지를 삽입하는 이미지 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above technical problem, the system for producing a hidden object image finder, the storage unit for storing the background image and the object image to be the object of the hidden object finder; A shape matching unit comparing the background image with the object image to determine a position at which the object image is to be inserted into the background image and an amount of rotation of the object image; And an image inserting unit inserting the object image into the background image according to the determined position and rotation amount.
여기서, 상기 형태 매칭부는, 상기 배경 이미지와 물체 이미지로부터 특징점들을 추출하고 상기 추출된 특징점들 각각에 대하여 형태 기술자를 생성하며, 상기 생성된 형태 기술자를 이용하여 상기 삽입될 위치와 회전량을 결정할 수 있다.Here, the shape matching unit extracts feature points from the background image and the object image, generates a shape descriptor for each of the extracted feature points, and determines the position and the rotation amount to be inserted using the generated shape descriptor. have.
또한, 상기 형태 매칭부는, 상기 배경 이미지 및 상기 물체 이미지를 라인 드로잉 형태로 변환한 후, 상기 변환된 배경 이미지 및 물체 이미지로부터 상기 특징점들을 추출할 수 있다.The shape matching unit may convert the background image and the object image into a line drawing form, and then extract the feature points from the converted background image and the object image.
또한, 상기 형태 매칭부는, 상기 배경 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자와 상기 물체 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자 간의 유사도를 구하고, 상기 구해진 유사도를 이용하여 상기 배경 이미지에 상기 물체 이미지가 삽입될 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에서의 상기 회전량을 결정할 수 있다.The shape matching unit may obtain a similarity between the shape descriptor of each of the feature points extracted from the background image and the shape descriptor of each of the feature points extracted from the object image. The position at which the object image is to be inserted can be determined, and the rotation amount at the determined position can be determined.
또한, 상기 이미지 삽입부는, 상기 삽입된 물체 이미지를 어파인 변환을 사용하여 변형할 수 있다.The image inserting unit may transform the inserted object image using an affine transformation.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 상기된 본 발명에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다. In order to solve the above technical problem, there is provided a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described hidden object image producing method according to the present invention.
상기된 본 발명에 위하면, 미리 마련된 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지와의 비교를 통하여 숨은그림찾기 이미지를 자동적으로 제작할 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to automatically produce a hidden object image through the comparison between the background image prepared in advance and the object image of the object to find hidden objects.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 방법의 흐름도이다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a hidden object image according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 우선 110단계에서 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지를 마련한다. 여기서, 배경 이미지는 일반적인 카메라로 촬영된 실사 이미지 또는 직접 그려진 이미지 등 어떠한 형태의 이미지도 가능하며, 컬러 이미지 및 흑백 이미지 모두가 될 수 있다. 배경 이미지는 다수 개가 미리 마련되고, 사용자에 의해 그중에서 숨은그림찾기 이미지의 제작을 위해 선택되어질 수 있다.Referring to FIG. 1, in
숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지 역시 실사 이미지 또는 직접 그려진 이미지 등의 형태가 될 수 있으며, 임의의 이미지로부터 특정 물체를 분리시킴으로써 정의될 수도 있다. 물체 이미지 역시 다수 개가 미리 마련되어 있어서 그중에서 배경 이미지에 숨겨질 물체 이미지로서 사용자에 의해 선택되어지거나, 임의로 자동으로 선택되어질 수 있다.The object image, which is the object of the hidden object search, may also be in the form of a live image or a directly drawn image, or may be defined by separating a specific object from an arbitrary image. A plurality of object images are also provided in advance, and among them, an object image to be hidden in the background image may be selected by the user or may be automatically selected arbitrarily.
120단계에서, 배경 이미지와 물체 이미지를 비교하여 배경 이미지에 물체 이 미지가 삽입될 위치와 그 위치에서의 물체 이미지의 회전량, 그리고 물체 이미지의 스케일 양을 결정한다. 본 단계는 배경 이미지에 특정 물체 이미지를 효과적으로 숨기기 위하여 물체 이미지의 위치, 회전, 크기의 변형을 결정하기 위한 단계이다.In
130단계에서, 상기 120단계에서 결정된 위치, 회전량, 스케일 양에 따라 배경 이미지에 물체 이미지를 삽입한다. 본 단계에서 물체 이미지가 삽입된 결과 형성된 이미지에서는 삽입된 물체 이미지 부분이 매끄럽지 않을 수 있으므로, 140단계에서 물체 이미지에 적절한 변형을 가하여 삽입된 부분을 자연스럽게 한다. In
도 2는 도 1의 상기 120단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
도 2를 참조하면, 우선 210단계에서 배경 이미지와 물체 이미지를 라인 드로잉(line drawing) 형태로 변환한다. 라인 드로잉 형태로의 변환은 손으로 그린 듯한 효과를 얻기 위한 것이다. 이를 위해 이미지의 편향치 값을 기반으로 하는 외곽선 탐색 기법을 사용하는데, 예를 들어 Coherent Line Drawing 기법을 사용할 수 있다. Coherent Line Drawing 기법은 문헌 [Henry Kang, S. Lee, and C. Chui. Coherent line drawing. In Proc. NPAR, pages 43-50, 2007.]에 자세히 설명되어 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 도 3을 참조하면, (a)는 상기된 110단계에서 마련된 배경 이미지를, (b)는 이 배경 이미지가 라인 드로잉 형태로 변환된 배경 이미지를 나타낸다. 숨겨질 물체 이미지 역시 라인 드로잉 형태로 변환된다. 다만 배경 이미지와 물체 이미지가 본래 라인 드로잉 형태의 이미지라면 본 단계는 생략될 수 있다.Referring to FIG. 2, in
다음으로 220단계에서, 라인 드로잉 형태로 변환된 배경 이미지와 물체 이미지로부터 특징점을 추출한다. 여기서 특징점 추출 기법으로는 예를 들어 Harris corner 검출 기법이 사용될 수 있다. Harris corner 검출 기법에 관하여는 문헌 [C. Harris and M.J. Stephens. A combined corner and edge detector. In Alvey Vision Conference, pages 147-152, 1998.]에 자세히 설명되어 있으므로 구체적인 설명은 생략한다. 도 4를 참조하면, (a)는 라인 드로잉 형태의 물체 이미지를, (b)는 이 물체 이미지에서 특징점이 추출된 결과를 나타낸다.Next, in
다음으로 230단계에서, 상기 220단계에서 추출된 특징점들 각각에 대하여 형태 기술자(shape descriptor)를 생성한다. 본 실시예에서는 형태 기술자로서 각 특징점을 중심으로 이웃하는 특징점들의 분포를 거리와 회전량에 따른 2차원 히스토그램으로 표현하는 기법을 사용하는데, 이는 문헌 [S. Belongie, J. Malik, and J. Puzicha. Shape matching and object recognition using shape contexts. IEEE Trans. Pat. Anal. Mach. Int., 24(4):509-22, 2002.]에 자세히 설명되어 있다.Next, in
다만 숨은그림찾기에서는 배경 이미지에 숨겨질 물체 이미지는 숨겨질 위치에서 임의의 회전량을 가질 수 있기 때문에 배경 이미지와 비교하기 위해서는 회전에 독립적인 형태 기술자가 요구된다. 따라서 본 실시예에서는 어떤 특징점에 대하여 주가 되는 축을 선택하여 회전량에 따른 히스토그램의 기준으로 삼는다. 이때 주가 되는 축을 선택하기 위하여 PCA(principal component analysis) 기법이 사용될 수 있다. 도 5를 참조하면, (a)는 PCA 기법을 사용하여 도 4에 도시된 특징점 p i 에 대하여 주가 되는 축이 선택된 결과를 나타내고, (b)는 선택된 축을 기준으로 하여 거리와 회전량에 따라 생성된 2차원 히스토그램으로 표현된 형태 기술자를 나타낸다. 여기서 형태 기술자의 정의를 위해 거리를 4개의 구간으로 나누고 회전량을 8개 구간으로 나누어 32개 구간의 히스토그램을 형성하였다. 또한 거리에 대한 구간의 경우 최대 거리를 물체 이미지의 특징점 모두가 포함되는 구간으로 정의하였고 각 구간의 범위는 로그 형식으로 차등을 둠으로써 가까이에 있는 특징점들의 중요도를 높였다. 그러나 거리 또는 회전량에 따른 구간의 개수와 범위는 다양한 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다. However, in the hidden object search, the object image to be hidden in the background image can have an arbitrary amount of rotation at the hidden position. Therefore, a shape descriptor that is independent of rotation is required to be compared with the background image. Therefore, in this embodiment, the main axis is selected for a certain feature point, and the reference is made to the histogram according to the rotation amount. In this case, a principal component analysis (PCA) technique may be used to select a major axis. Referring to FIG. 5, (a) shows a result of selecting a major axis for the feature point p i shown in FIG. 4 using the PCA technique, and (b) generates the distance and rotation amount based on the selected axis. The shape descriptor represented by the two-dimensional histogram. To define the shape descriptor, the distance was divided into four sections and the rotation amount was divided into eight sections to form a histogram of 32 sections. In the case of the distance section, the maximum distance was defined as a section that includes all the feature points of the object image, and the range of each section was increased in the log form to increase the importance of nearby feature points. However, the number and range of sections according to the distance or the amount of rotation may be made in various forms.
물체 이미지와 마찬가지로 배경 이미지에서도 각 특징점에 대하여 형태 기술자가 생성된다. 도 6을 참조하면, (a)는 라인 드로잉 형태의 배경 이미지를, (b)는 이 배경 이미지의 한 특징점에 대하여 생성된 2차원 히스토그램으로 표현된 형태 기술자를 나타낸다.Like object images, shape descriptors are created for each feature point in the background image. Referring to FIG. 6, (a) shows a background image in the form of a line drawing, and (b) shows a shape descriptor represented by a two-dimensional histogram generated for one feature point of this background image.
다시 도 2를 참조하면, 240단계에서, 상기 230단계에서 생성된 배경 이미지로부터의 형태 기술자와 물체 이미지로부터의 형태 기술자를 이용하여 물체 이미지가 삽입될 위치, 회전량 및 스케일 양을 결정한다. Referring back to FIG. 2, in
도 7은 상기된 도 2의 240단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
이하에서는, 편의상 물체 이미지를 O, 배경 이미지를 B 라 표현하고 물체 이미지의 특징점에 대한 히스토그램의 k 번째 구간(32개 구간으로 나누었다면, k=1, ..., 32)에 포함된 특징점의 개수를 O i (k) 라 하자. 여기서 i 는 물체 이미지의 특징점의 인덱스를 나타낸다. 그리고 배경 이미지로부터 추출된 특징점들을 q j 라 나타내고, 배경 이미지의 특징점에 대한 히스토그램의 k 번째 구간에 포함된 특징점의 개수를 B j (k) 라 하자. 여기서, j 는 배경 이미지의 특징점의 인덱스를 나타낸다. Hereinafter, for convenience, the object image is represented by O , the background image is represented by B , and the feature points included in the kth section ( k = 1, ..., 32) of the histogram with respect to the feature points of the object image are divided into 32 sections. Let the number be O i (k) . Where i represents the index of the feature point of the object image. The feature points extracted from the background image are denoted by q j , and the number of feature points included in the k th section of the histogram of the feature points of the background image is denoted by B j (k) . Here, j represents the index of the feature point of the background image.
도 7을 참조하면, 710단계에서, 배경 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자와 물체 이미지로부터 추출된 특징점들 각각에 대한 형태 기술자 간의 유사도를 구한다. 각 형태 기술자는 중심의 특징점을 기준으로 하는 지역적 형태 정보를 함유하고 있으므로 각 형태 기술자 쌍 의 지역적 유사도가 구해질 수 있으며, 예를 들어 다음 수학식을 이용하여 구해질 수 있다.Referring to FIG. 7, in
여기서, 는 배경 이미지 상의 특징점 j 에 대한 형태 기술자와 물체 이미지 상의 특징점 i 에 대한 형태 기술자 간의 유사도를 의미한다. here, Denotes the similarity between the shape descriptor for the feature point j on the background image and the shape descriptor for the feature point i on the object image.
그리고 720단계에서, 배경 이미지로부터의 각 특징점 j 에 대하여 가장 유사한 특징점 쌍, 즉 상기 유사도 D 를 최대로 하는 특징점 쌍 O i 및 B j 를 결정하고, 다음 수학식에서와 같이 이 때의 유사도 값 S j 를 정의한다.In
배경 이미지 상의 특징점 j 에 가장 유사한 물체 이미지 상의 특징점의 인덱스를 I(j) 라 하면, 이제 우리는 배경 이미지 상의 각 특징점 j 에 대한 가장 유사한 특징점 쌍 를 얻게 된 것이다. If the index of the feature point on the object image that is most similar to the feature point j on the background image is I (j) , now we have the most similar feature point pair for each feature point j on the background image. To get.
한편, 상기 정의된 유사도 값은, 730단계에서 의 이웃에 있는 특징점의 형태 기술자와 B j 의 이웃에 있는 특징점의 형태 기술자 간의 유사도를 고려하여 수정될 수 있다. 본 단계에서는, 특징점 쌍을 이루는 특징점 와 B j 에 대하여 각각 이웃에 있는 소정 개수 T개의 특징점들 각각에 대한 형태 기술자 및 를 검출하고, 검출된 특징점의 형태 기술자 간의 유사도를 고려하여 상기 정의된 유사도 값 S j 를 개선한다. 다음 수학식은 S j 로부터 수정된 유사도 값 를 구하기 위한 식을 나타낸다. On the other hand, the defined similarity value, in
여기서, 는 B j 의 이웃하는 t 번째 특징점과 에 이웃하는 t 번째 특징점에 대하여 상기된 수학식 1에 따라 구해진 유사도를 의미한다. 따라 서 우변의 첫 번째 항은 B j 와 간의 이웃의 유사도를 반영하게 된다. here, Is the neighboring t th feature point of B j A similarity obtained according to Equation 1 described above with respect to a t-th feature point neighboring to. So the first term on the right side is B j and It will reflect the similarity of neighbors.
그리고 두 번째 항에서 스케일 차이 함수 는 물체 이미지와 배경 이미지 내의 목표 영역(삽입될 영역) 간의 스케일 차이를 나타내기 위한 함수이고 w는 미리 정의된 가중치 값이다. 는 예를 들어 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다. And the scale difference function in the second term Is a function for representing the scale difference between the object image and the target region (the region to be inserted) in the background image and w is a predefined weight value. For example, may be expressed as the following equation.
여기서, 및 는 각각 B j 및 내의 히스토그램 디스크의 반지름을 나타낸다. 스케일 차이 함수 는 두 반지름 간의 차이가 작아질수록 그 값이 증가하게 된다. 두 번째 항은 물체 이미지와 목표 영역 간의 크기의 차이가 매우 다를 때 서로 매칭되지 않게 함으로써 숨겨질 물체가 과도하게 스케일링될 가능성을 줄이는 역할을 하게 된다. here, And Are B j and Indicates the radius of the histogram disk in the disk. Scale difference function The value increases as the difference between the two radii decreases. The second term serves to reduce the possibility of an overscaled object being hidden by not matching each other when the difference in size between the object image and the target area is very different.
이제 740단계에서, 상기 730단계에서 수정된 유사도 값을 이용하여 물체 이미지가 삽입될 위치를 결정하고, 그 위치에서의 물체 이미지의 회전량과 스케일 양을 결정한다. 상기 730단계는 생략될 수 있고, 그렇다면 본 단계에서는 상기 720단계에서 정의된 유사도 값을 이용하여 물체 이미지가 삽입될 위치가 결정될 것이다. In
도 8은 상기된 도 7의 740단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
810단계에서, 상기 유사도 값들을 보간하여 부드러운 형태의 유사도 맵을 생성한다. 여기서, 보간 기법으로는 굴곡을 최소화하는 TPS(thin-plate spline) 보간 기법이 사용될 수 있다. 도 9는 TPS 보간 기법을 사용하여 생성된 유사도 맵을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 붉은 색으로 표시된 부분은 유사도가 높음을 의미하고 푸른색으로 표시된 부분은 유사도가 낮음을 의미한다. In
다음으로 820단계에서, 유사도 맵에서 유사도 값이 최대인 지점을 물체 이미지가 삽입될 위치로 결정한다. Next, in
그리고 830단계에서, 상기 820단계에서 결정된 지점에 가장 인접한 특징점에서의 특징점 쌍의 형태 기술자 간의 주축의 차이를 이용하여 물체 이미지의 회전량을 결정하고 형태 기술자 간의 스케일의 차이, 예를 들어 히스토그램 디스크의 반지름의 차이를 이용하여 물체 이미지의 스케일 양을 결정한다. 예를 들어 회전량은 형태 기술자 쌍의 주축 간의 각도 차이로 결정될 수 있고 스케일 양은 형태 기술자 쌍의 히스토그램 디스크 간의 비율로 결정될 수 있다. 즉, 형태 기술자 쌍을 B j 와 라 하면, 의 주축을 B j 에 일치되도록 회전시키는 것이다. 그리고 스케일 양은 B j 와 의 히스토그램 디스크 간의 반지름의 비율로 결정될 수 있다. In
다시 도 1을 참조하면, 130단계에서는 상기 결정된 물체 이미지의 삽입될 위치, 회전량, 스케일 양에 따라 배경 이미지에 물체 이미지를 삽입한다. 도 10은 배 경 이미지의 도 9에서 붉은색으로 표시된 부분에 물체 이미지를 회전하고 스케일링하여 삽입한 결과를 자세히 나타낸 모습이다. 도 10을 참조하면, 삽입된 물체 이미지와 배경 이미지 간에 불일치하는 갭이 나타나 있음을 알 수 있다.Referring back to FIG. 1, in
140단계에서는, 물체 이미지에 적절한 변형을 가하여 삽입된 부분을 자연스럽게 한다. 이하에서는 이러한 140단계의 보다 구체적인 실시예를 설명한다.In
본 실시예에서는 물체 이미지가 가지는 고유한 특성을 유지하기 위해 물체의 변형을 어파인 변환(affine transform)을 사용하여 정의한다. 예컨대, 현재 삽입된 위치에서 물체 이미지의 특징점과 배경 이미지의 특징점 간의 쌍들을 정의하고, 각 쌍에 대한 어파인 변환 행렬을 반복적인 최적화 과정을 통해 구하고, 이렇게 구해진 어파인 변환 행렬을 물체 이미지에 다시 적용한다. 다만 어떤 특징점 쌍들은 부정확한 어파인 변환 행렬을 생성하여 최적화 과정을 방해할 수 있으므로 이러한 특징점 쌍들은 무시한다. 도 11은 물체 이미지의 특징점과 배경 이미지의 특징점의 쌍들을 나타내는 것으로서, 붉은색으로 나타낸 점은 부정확한 특징점 쌍을 나타낸다. 도 12는 어파인 변환 행렬을 사용하여, 삽입된 물체 이미지를 변형한 결과를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 도 10에 비하여 보다 자연스럽게 물체 이미지가 배경 이미지에 삽입되어 있음을 알 수 있다. In this embodiment, the deformation of the object is defined using an affine transform in order to maintain the unique characteristics of the object image. For example, define pairs between the feature point of the object image and the background image at the currently inserted position, obtain the affine transformation matrix for each pair through iterative optimization, and then return the resulting affine transformation matrix to the object image. Apply. However, some feature pairs may generate incorrect affine transformation matrices and interfere with the optimization process, so these feature pairs are ignored. FIG. 11 illustrates pairs of feature points of an object image and feature points of a background image, and the points indicated in red represent incorrect feature point pairs. 12 illustrates a result of modifying an inserted object image using an affine transformation matrix. 12, it can be seen that the object image is more naturally inserted into the background image than in FIG. 10.
나아가, 배경 이미지에 모든 물체 이미지가 삽입되면, 다시 한번 Coherent Line Drawing 기법을 사용하여 외곽선 검출을 수행함으로써 불연속적인 에지를 연결하고 보다 균일한 형태의 숨은그림찾기 이미지를 생성할 수 있다.Furthermore, once all object images have been inserted into the background image, the edge detection can be performed once again using the Coherent Line Drawing technique to connect discontinuous edges and generate a more uniform hidden object image.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템의 블 록도이다. 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템은 저장부(10), 형태 매칭부(20), 이미지 삽입부(30), 배경 이미지 선택부(40)를 포함하여 이루어진다.13 is a block diagram of a hidden object image production system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, the hidden object image producing system according to the present exemplary embodiment includes a
저장부(10)에는 배경 이미지와 숨은그림찾기의 대상이 되는 물체 이미지가 저장된다. 저장부(10)에 저장되는 배경 이미지의 물체 이미지는 상기된 110단계에서 설명된 이미지와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.The
이미지 선택부(40)는 사용자의 입력에 따라 저장부(10)로부터 배경 이미지와 그 배경 이미지에 삽입할 물체 이미지를 선택한다. 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템은 사용자의 배경 이미지와 물체 이미지의 선택을 위하여 저장부(10)에 저장된 배경 이미지와 물체 이미지들을 디스플레이부(미도시)를 통하여 사용자가 볼 수 있도록 제공하여 줄 수 있다.The
형태 매칭부(20)는 이미지 선택부(40)에 의해 선택된 배경 이미지와 물체 이미지를 비교하여 배경 이미지에 물체 이미지가 삽입될 위치, 물체 이미지의 회전량, 그리고 물체 이미지의 스케일 양을 결정한다. 형태 매칭부(20)의 보다 구체적인 동작은 상기된 120단계에 관하여 설명된 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.The
형태 매칭부(20)에 의해 물체 이미지가 삽입될 위치, 회전량, 스케일 양이 결정되면 이미지 삽입부(30)는 결정된 위치, 회전량, 스케일 양에 따라서 배경 이미지에 물체 이미지를 삽입하고, 삽입된 물체 이미지를 어파인 변환을 사용하여 변형함으로써 삽입된 부분을 자연스럽게 처리한다. 이미지 삽입부(30)의 보다 구체적 인 동작은 상기된 130단계 및 140단계에 관하여 설명된 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. When the position, rotation amount and scale amount to be inserted into the object image are determined by the
한편, 본 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템에서, 형태 매칭부(20)는 다수 개의 물체 이미지들을 저장부(10)로부터 가져와서 배경 이미지와 물체 이미지들 각각의 형태 기술자의 비교를 통해 유사도를 결정하고, 이미지 선택부(40)가 그들 중에서 유사도가 높은 순의 미리 정해진 소정 개수의 물체 이미지를 선택하면, 형태 매칭부(20)는 선택된 각 물체 이미지에 대하여 삽입될 위치, 회전량, 스케일 양을 결정하고, 이미지 삽입부(30)는 각 물체 이미지를 배경 이미지에 삽입하도록 구현될 수도 있다. Meanwhile, in the hidden object image manufacturing system according to the present embodiment, the
도 14 및 도 15는 이미지 선택부(40)에 의해 선택된 물체 이미지들이 숨겨져 생성된 숨은그림찾기 이미지를 나타낸다. 도 16은 물체 이미지로서 알파벳 G, R, A, P, H, I, C, S가 숨겨져 생성된 숨은그림찾기 이미지를 나타낸다. 14 and 15 show a hidden object image generated by hiding object images selected by the
상술한 본 발명에 의하면, 기존에 수작업으로 이루어져 왔던 숨은그림찾기 이미지의 제작을 미리 마련된 배경 이미지와 물체 이미지를 가지고 자동으로 생성할 수 있으며, 그리기에 능숙하지 않은 비전문가도 손쉽게 숨은그림찾기 이미지를 제작할 수 있다. According to the present invention described above, it is possible to automatically create a hidden image finder image that has been made by hand with a pre-arranged background image and an object image, and a non-expert who is not good at drawing can easily produce a hidden object image. Can be.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광 학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (eg, internet Storage medium).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 방법의 흐름도이다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a hidden object image according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 120단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
도 3은 미리 마련된 배경 이미지와 이 배경 이미지가 라인 드로잉 형태로 변환된 배경 이미지를 나타낸다. 3 shows a background image prepared in advance and a background image obtained by converting the background image into a line drawing form.
도 4는 라인 드로잉 형태의 물체 이미지와 이 물체 이미지에서 특징점이 추출된 결과를 나타낸다.4 shows an object image in the form of a line drawing and a result of extracting feature points from the object image.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형태 기술자를 나타낸다. 5 shows a form descriptor according to an embodiment of the present invention.
도 6은 라인 드로잉 형태의 배경 이미지와 이 배경 이미지의 한 특징점에 대하여 생성된 형태 기술자를 나타낸다.6 shows a background image in the form of a line drawing and a shape descriptor generated for one feature point of this background image.
도 7은 도 2의 240단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
도 8은 도 7의 740단계의 보다 구체적인 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a more specific embodiment of
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 유사도 맵을 나타낸다. 9 illustrates a similarity map generated according to an embodiment of the present invention.
도 10은 배경 이미지에 물체 이미지를 회전하고 스케일링하여 삽입한 결과를 자세히 나타낸 모습이다. 10 is a view showing in detail the result of inserting by rotating and scaling the object image to the background image.
도 11은 물체 이미지의 특징점과 배경 이미지의 특징점의 쌍들을 나타낸 도면이다. 11 is a diagram illustrating pairs of feature points of an object image and feature points of a background image.
도 12는 어파인 변환 행렬을 사용하여, 삽입된 물체 이미지를 변형한 결과를 나타낸다. 12 illustrates a result of modifying an inserted object image using an affine transformation matrix.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 숨은그림찾기 이미지 제작 시스템의 블록도이다. 13 is a block diagram of a hidden object image production system according to an embodiment of the present invention.
도 14 내지 도 16은 선택된 물체 이미지들이 숨겨져 생성된 숨은그림찾기 이미지를 나타낸다.14 to 16 show hidden object images generated by hiding selected object images.
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